(57)【要約】【課題】探触子を機械式に走査する光音響イメージング装置において、探触子の位置ずれに起因する光音響画像の画質劣化を少なくする。【解決手段】光の照射手段と、光を照射された被検体から発生する光音響波を受信する探触子と、光音響波に基づき被検体内の特性情報を示す光音響画像情報を取得する処理手段と、探触子を走査する走査手段と、複数の線状部材を備えた校正器具とを有し、処理手段は、校正器具に由来する光音響波に基づいて位置ずれ計測用画像を取得し、位置ずれ計測用画像を用いて、探触子の各走査位置における角度ずれおよび位置ずれに関する情報を計算し、角度ずれおよび位置ずれに関する情報を用いて、光音響画像情報を補正する被検体情報取得装置を用いる。【選択図】図７
2015150044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射手段と、
前記光を照射された被検体から発生する光音響波を受信する探触子と、
前記光音響波に基づき前記被検体内の特性情報を示す光音響画像情報を取得する処理手段と、
前記探触子を走査する走査手段と、
複数の線状部材を備えた校正器具と、
を有し、
前記処理手段は、
前記校正器具に由来する光音響波に基づいて位置ずれ計測用画像を取得し、
前記位置ずれ計測用画像を用いて、前記探触子の各走査位置における角度ずれおよび位置ずれに関する情報を計算し、
前記角度ずれおよび位置ずれに関する情報を用いて、前記光音響画像情報を補正することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記校正器具が備える複数の線状部材は、それぞれ直線状に配置されており、
前記処理手段は、前記複数の線状部材に由来する光音響波に基づいて前記位置ずれ計測用画像を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記走査手段は、走査用ガイドを用いて前記探触子を走査するものであり、
前記探触子の各走査位置における角度ずれおよび位置ずれは、前記走査用ガイドが曲がっていることにより生じる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記校正器具は、交点において交わる線状部材として２本のワイヤを備え、
前記処理手段は、前記走査用ガイドの両端における角度ずれおよび位置ずれに関する情報を用いて、前記走査用ガイドの任意の走査位置における角度ずれおよび位置ずれを求める
ことを特徴とする請求項３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記走査手段は、前記探触子を２次元に走査するものであり、
前記処理手段は、主走査方向および副走査方向について、前記探触子の角度ずれおよび位置ずれに関する情報を用いて、前記光音響画像情報を補正する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記被検体に超音波を送信し、前記被検体内で反射した超音波エコーを受信する第二の探触子をさらに有し、
前記処理手段は、
前記超音波エコーに基づき前記被検体内の超音波画像情報を取得し、
前記位置ずれ計測用画像を取得したときと同一の走査で得られた前記校正器具に由来する超音波エコーに基づいて第二の位置ずれ計測用画像を取得し、
前記第二の位置ずれ計測用画像に基づいて、前記超音波画像情報を補正する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記光音響画像情報に基づく前記被検体内部の画像を表示する表示手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記光音響画像情報および前記超音波画像情報に基づく前記被検体内部の画像を表示す
る表示手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
光の照射手段と、前記光を照射された被検体から発生する光音響波を受信する探触子と、前記光音響波に基づき前記被検体内の特性情報を示す光音響画像情報を取得する処理手段と、前記探触子を走査する走査手段と、複数の線状部材を備えた校正器具と、
を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記処理手段が、
前記校正器具に由来する光音響波に基づいて位置ずれ計測用画像を取得するステップと、
前記位置ずれ計測用画像を用いて、前記探触子の各走査位置における角度ずれおよび位置ずれに関する情報を計算するステップと、
前記角度ずれおよび位置ずれに関する情報を用いて、前記光音響画像情報を補正するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を使用して断層画像を取得する技術の１つに、光音響イメージング装置がある（特許文献１）。この装置は、光音響効果を応用した光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の技術を用いており、特に皮膚がんや乳がんの診断での有用性が示されている。
【０００３】
光音響効果とは、計測光（一般的にはパルスレーザ光）を生体等の被検体に照射すると、生体内を伝播・拡散した光が生体組織内で吸収されて音響波（光音響波）が発生する現象を指す。光音響イメージング装置は、発生した光音響波を探触子で受信して解析することで、生体内部の光学特性に関連した情報（以下、機能情報と呼ぶ）を取得する。この機能情報を画像データ化して表示することによる、無被ばく・低侵襲な画像診断が期待されている。
【０００４】
一方、光音響イメージング装置と同様に無被ばく・低侵襲な画像診断装置として、超音波イメージング装置がある。この装置は、探触子を用いて超音波を生体に照射する。被検体内を伝播した超音波は、生体組織内の組織界面（音響特性が異なる界面）で反射する。超音波イメージング装置は、この反射波（超音波エコー）を受信して解析することで、被検体内部の音響特性に関連した情報を取得し、可視化する。この音響特性関連情報は、生体組織の形状を良く反映するため、形状情報として利用される。
【０００５】
一般に、光音響イメージング装置によって取得した機能情報のみでは、生体組織のどの部分から生じた音響波であるかの判別が難しい。そこで、特許文献３に記載の生体情報映像装置は、光音響イメージング装置で機能情報を取得すると同時に超音波イメージング手段で形状情報をも取得し、両者を重畳表示する。
【０００６】
ここで、光音響イメージング装置におけるイメージング範囲を拡大する目的や、信号雑音比を積算処理によって改善する目的で、光照射装置や探触子を縦・横方向に２次元走査するための走査機構を設けることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５７１３３５６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９３９６５号公報
【特許文献３】特開２００５−０２１５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、走査機構による２次元走査を行う場合、部品の加工精度や取付精度、部品の自重により、理想的な探触子走査位置に対して実際の探触子走査位置や角度がずれる場合がある。このような位置ずれは、取得した光音響波または超音波エコーの初期音圧発生位置が想定と異なるという状況を引き起こすため、解析処理後の画像を劣化させるおそれがある。
【０００９】
特許文献２には、ＣＴ用の２次元透過像と３次元再構成画像とを重畳出力する方法が開
示されている。このとき、２次元機械走査面上に複数のマーカを設けた計測用ファントムを用いて、同一のマーカを両画像間で対応付けることで、画像の位置合わせを行っている。しかし、これは位置合わせを精緻に行う方法であって、３次元再構成画像の画質が良くなるわけではない。したがって、この方法では再構成画像の画質劣化を少なくすることはできない。
【００１０】
以上述べたように、従来、探触子を機械的に走査する場合に、機械的な公差や取付精度、探触子の自重等により走査が直線的に行われず、理想的な探触子位置からずれた位置や角度で光音響波を取得してしまうことがあった。その結果、光音響画像の画質が劣化してしまうことがあった。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、探触子を機械式に走査する光音響イメージング装置において、探触子の位置ずれに起因する光音響画像の画質劣化を少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
光の照射手段と、
前記光を照射された被検体から発生する光音響波を受信する探触子と、
前記光音響波に基づき前記被検体内の特性情報を示す光音響画像情報を取得する処理手段と、
前記探触子を走査する走査手段と、
複数の線状部材を備えた校正器具と、
を有し、
前記処理手段は、
前記校正器具に由来する光音響波に基づいて位置ずれ計測用画像を取得し、
前記位置ずれ計測用画像を用いて、前記探触子の各走査位置における角度ずれおよび位置ずれに関する情報を計算し、
前記角度ずれおよび位置ずれに関する情報を用いて、前記光音響画像情報を補正することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１３】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
光の照射手段と、前記光を照射された被検体から発生する光音響波を受信する探触子と、前記光音響波に基づき前記被検体内の特性情報を示す光音響画像情報を取得する処理手段と、前記探触子を走査する走査手段と、複数の線状部材を備えた校正器具と、
を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記処理手段が、
前記校正器具に由来する光音響波に基づいて位置ずれ計測用画像を取得するステップと、
前記位置ずれ計測用画像を用いて、前記探触子の各走査位置における角度ずれおよび位置ずれに関する情報を計算するステップと、
前記角度ずれおよび位置ずれに関する情報を用いて、前記光音響画像情報を補正するステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、探触子を機械式に走査する光音響イメージング装置において、探触子の位置ずれに起因する光音響画像の画質劣化を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施例に係る、装置の全体構成を示す図。
【図２】第１の実施例に係る、計測用ファントムを示す図。
【図３】第１の実施例に係る、探触子走査手段の構成を示す図。
【図４】第１の実施例に係る、探触子走査位置をモデル化した図。
【図５】第1の実施例に係る、計測用ファントムの光音響画像を示す図。
【図６】第１の実施例に係る、ガイドの曲がりを考慮せずに再構成した場合の図。
【図７】第１の実施例に係る、装置の走査位置補正処理を示すフローチャート。
【図８】第２の実施例に係る、探触子走査手段の構成を示す図。
【図９】第２の実施例に係る、探触子走査位置をモデル化した図。
【図１０】第２の実施例に係る、計測用ファントムの光音響画像を示す図。
【図１１】第３の実施例に係る、装置の全体構成を示す図。
【図１２】第３の実施例に係る、探触子走査手段の構成を示す図。
【図１３】第３の実施例に係る、探触子走査位置をモデル化した図。
【図１４】第３の実施例に係る、計測用ファントムの光音響画像を示す図。
【図１５】第３の実施例に係る、計測用ファントムの超音波画像を示す図。
【図１６】計測用ファントムの超音波画像と、位置ずれ計測用画像を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００１７】
本発明の被検体情報取得装置は、被検体に光（電磁波）を照射し、光音響効果に従って被検体内で発生して伝搬した光音響波を受信（検出）する光音響イメージング装置を含む。本発明の被検体情報取得受信装置はまた、被検体に超音波等の音響波を送信し、被検体内部で反射し伝播した反射波（エコー波）を受信する、超音波イメージング装置を含む。被検体情報取得装置は、上記の光音響波や超音波エコーを用いて被検体内の特性情報を取得する。被検体情報取得装置はまた、光音響画像と超音波エコー画像を重畳表示する装置としても実現できる。
【００１８】
光音響効果を利用した装置の場合、特性情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。組織を構成する物質とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などの血液成分、あるいは脂肪、コラーゲン、水分などである。
超音波エコー技術を利用した装置の場合、特性情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。
【００１９】
以下の記載においては取得した特性情報に基づき画像データを生成し、表示するイメージング装置について説明する。ただし本発明に係る装置は、必ずしも特性情報を表示する必要はなく、利用可能なデータとして保存しておいても良い。光音響波に由来する機能画像を表示するためのデータを光音響画像情報と呼ぶ。また、超音波エコーに由来する形態画像を表示するためのデータを超音波画像情報と呼ぶ。
【００２０】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。探触子により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼び、光音響信号と超音波信号が含まれる。光音響信号または超音波信号から生成された画像をそれぞれ、光音響画像、超音波画像と呼ぶ。
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。本発明は被検体情報取得装置の作動方法、制御方法としても捉えられる。本発明はまた、作動方法や制御方法を情報処理装置等に実施させるプログラムとしても捉えられる。
【００２２】
＜実施例１＞
図１は本発明の光音響イメージング装置の全体構成を示した図である。
【００２３】
（装置構成）
光音響イメージング装置は、光照射手段１０、探触子手段２０、光音響信号取得手段２１、探触子走査手段３０、画像再構成手段４０、コントローラ手段５０を有する。
また、装置本体とは別に、計測用ファントム手段６０が用意されている。計測用ファントム手段６０を用いて、位置ずれ計測用画像７０を取得し、解析することで、探触子手段２０の走査時の位置が取得できる。
【００２４】
光照射手段１０は、例えば、８００ｎｍ付近の近赤外波長のレーザ光を照射するパルスレーザである。
探触子手段２０は、例えば、音響波をアナログ電気信号に変換する圧電素子等を利用した探触子である。受信素子が２次元に配列された２Ｄアレイ構造の探触子であれば、広範囲からの音響波を受信できる。
【００２５】
光音響信号取得手段２１は、探触子手段２０の各素子で取得したアナログ電気信号を増幅するアンプと、このアナログ電気信号をデジタル変換するアナログ・デジタル変換器と、デジタル信号を時間軸方向に蓄積するメモリ等からなる。この構成により、各素子でとらえたデジタル信号を、２次元方向（Ｘ，Ｙ方向）および時間軸方向（Ｚ方向）の３次元ボクセルデータとして取得できる。
【００２６】
探触子走査手段３０は、２Ｄアレイのイメージング範囲を拡大するために、光照射手段１０および探触子手段２０を走査する。走査方向は、１次元方向でも２次元方向でも良い。
【００２７】
画像再構成手段４０は、光音響信号取得手段２１で取得した光音響信号を用いて再構成処理を行う。再構成処理とは、探触子の素子位置ｒｄで時刻ｔにおいて得られた光音響波の音圧ｐｄ（ｒｄ，ｔ）から、位置ｒにある吸収体における光音響波の初期音圧Ｐ０（ｒ）を導き出すことである。このように画像再構成では、素子の位置と音源の位置関係（距離や方向）が、音響波の到達時刻や初期音圧分布を算出する上で重要である。画像再構成処理の代表的な例として、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）法がある。
【００２８】
本実施例では、吸収体は計測用ファントム内のワイヤとする。画像再構成手段４０は、再構成処理によって吸収体から発生する光音響波の初期音圧分布の３Ｄボクセル画像を取得し、該ボクセル画像をある面でスライスし、探触子表面（Ｚ＝０）に投影する。そして、この投影画像が、位置ずれ計測用画像として使われるものとする。
【００２９】
コントローラ手段５０は、不図示のＣＰＵとＤＲＡＭメモリ、ＣＰＵで実行されるプログラムが格納される不揮発メモリと、各手段とのインタフェース手段からなり、光音響イメージング装置内の各手段を制御する。
【００３０】
なお、画像再構成手段や光音響信号取得手段、コントローラ手段など、信号処理や情報処理を司るブロックは、様々な構成により実現できる。例えば個別の回路や、大型の装置
、プログラムで動作する情報処理装置などを利用してよい。これらの機能を含めて、本発明の処理手段と見なせる。
【００３１】
（計測対象）
図２は本発明で使用する計測用ファントム６０である。計測用ファントム６０は、本発明の校正器具に相当する。
計測用ファントム６０には、アクリルやシリコン等の基材に線状部材としてワイヤが少なくとも２本、直線状に埋め込まれている。本発明ではワイヤが直線状であることが重要である。そのため、ワイヤには張力が常にかけられており、直線性が保証される。また、ワイヤの張力によってアクリルやシリコン等の基材が破壊されないように、画像取得に影響しない周囲や端部にワイヤの張力を支える金属等の支持材６３を備える。また、計測の際に３点以上のワイヤの傾きの一致を利用するため、ワイヤの本数は少なくとも２本以上が必要である。
【００３２】
（探触子の走査）
図３は、探触子走査手段３０の構成を示す。
探触子走査手段３０は、Ｘ方向走査用ガイド３１と、Ｘ方向走査用ガイド３１の直角方向に延びるアーム３２、アームに固定されている探触子手段２０から構成される。
【００３３】
アーム３２は、Ｘ方向走査用ガイド３１内に設けられた溝に沿ってＸ方向に移動する。
Ｘ方向走査用ガイド３１は、走査方向に直線となるように加工されているが、加工精度や取り付け精度、探触子の自重などから、走査が直線状に行われず、曲がってしまう場合がある。その結果として、アームおよび探触子は、Ｘ方向走査時に、微小な量でずれたり、微小回転したりするおそれがある。
【００３４】
図４は、探触子手段２０の走査中の各位置における、Ｘ方向走査用ガイド３１の曲がり方と、それに応じたアーム３２の回転をモデル化した図である。
探触子手段２０をＸ方向に走査する際のＸ方向走査用ガイド３１とアーム３２のｎ箇所の交点の位置を、走査位置（Ｘ０〜Ｘｎ−１）とする。
【００３５】
図４の左側の走査位置Ｘ０において、Ｘ方向走査用ガイド３１の曲がりにより、アーム３２はθ０の角度となる。また、右側の走査位置Ｘｎ−１において、アーム３２はθｎ−１の角度となる。Ｘ方向走査用ガイド３１は、これら両端の走査位置Ｘ０とＸｎ−１では光音響イメージング装置本体に固定されており、両端ではＹ軸方向のずれはないものとする。
また、任意の走査位置Ｘｍ（図４の真ん中）において、アーム３２はθｍの角度と、ΔＹ（Ｘｍ）のずれがあるものとする。
【００３６】
図５は、計測用ファントム６０を設置し、これを計測した場合の、アームの角度と探触子の位置をモデル化したものである。
【００３７】
図５の左側の走査位置Ｘ０において、Ｘ方向走査用ガイド３１の曲がりにより、アーム３２はθ０の角度となる。また、この走査位置Ｘ０における、計測用ファントムのワイヤ６１と、探触子手段２０のＸ軸方向の両端での交点をＣ’、Ｄ’とし、ワイヤ６２と探触子の交点をＡ’、Ｂ’とする。
右側の走査位置Ｘｎ−１においては、アーム３２はθｎ−１の角度となっており、このときの計測用ファントムのワイヤ６１と、探触子手段２０のＸ軸方向の両端部での交点をＧ’、Ｈ’とし、ワイヤ６２との交点をＥ’、Ｆ’とする。
【００３８】
また、任意の走査位置Ｘｍ（真ん中）においては、Ｘ方向走査用ガイド３１はΔＹ（Ｘ
ｍ）のずれがあり、さらにアーム３２はθｍの角度となっている。このときの計測用ファントムのワイヤ６１と、探触子手段２０のＸ軸方向の両端部での交点をＫ’、Ｌ’とし、ワイヤ６２との交点をＩ’、Ｊ’とする。
【００３９】
（位置ずれの計測）
図６は、図５の場合において、Ｘ方向走査用ガイド３１の曲がりを考慮せずに再構成処理を行った場合の探触子の位置と、取得した位置ずれ計測用画像を図示したものである。
アームＸ０の位置（左側）において、Ｘ方向走査用ガイド３１が曲がっていない（アーム３２の角度は０度である）ことを前提にして再構成処理を行って位置ずれ計測用画像を取得する。このときの計測用ファントムのワイヤ６１と、探触子手段２０のＸ軸方向の両端部での交点をＣ、Ｄとし、ワイヤ６２との交点をＡ、Ｂとする。
【００４０】
同様にＸｎ−１の位置（右側）においても、アーム３２を０度の角度と仮定して再構成処理を行い、位置ずれ計測用画像を取得する。このときの計測用ファントムのワイヤ６１と、探触子手段２０のＸ軸方向の両端部での交点をＧ、Ｈとし、ワイヤ６２との交点をＥ、Ｆとする。
【００４１】
また、任意の位置Ｘｍ（真ん中）においても、ガイドのずれΔＹ（Ｘｍ）＝０と仮定し、アーム３２は０度の角度と仮定して再構成処理を行い、位置ずれ計測用画像を取得する。このときの計測用ファントムのワイヤ６１と、探触子手段２０のＸ軸方向の両端部での交点をＫ、Ｌとし、ワイヤ６２との交点をＩ、Ｊとする。
【００４２】
図６の曲線Ａ−Ｆ（符号６２’）は、位置ずれを考慮せずにワイヤ６２を再構成処理して得られた光音響画像である。図６を見ると、位置ずれに起因して、ワイヤが曲がって再構成されることがわかる。同様に曲線Ｃ−Ｈ（符号６１’）は、位置ずれを考慮せずにワイヤ６１を再構成処理して得られた光音響画像である。ワイヤ６１も位置ずれにより曲がって再構成される。
【００４３】
図５は、図６の探触子およびアームを、各走査位置においてΔＹ（Ｘｍ）の平行移動およびθｍの回転移動をしたものと考えられる。ここで、図中左側での探触子とワイヤの交点の座標をそれぞれ、
A(Xa, Ya), B(Xb, Yb), C(Xa, Yc), D(Xb, Yd)とする。
【００４４】
このときＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’は次の座標となる。
A’(Xacosθ0 + Yasinθ0, Yacosθ0 - Xasinθ0)
B’(Xbcosθ0 + Ybsinθ0, Ybcosθ0 - Xbsinθ0)
C’(Xacosθ0 + Ycsinθ0, Yccosθ0 - Xasinθ0)
D’(Xbcosθ0 + Ydsinθ0, Ydcosθ0 - Xbsinθ0)
【００４５】
同様に、図中右側での交点座標をそれぞれ、
E(Xe,Ye),F(Xf,Yf),G(Xe,Yg),H(Xf,Yh)とする。
このとき、Ｅ’，Ｆ’，Ｇ’，Ｈ’は次の座標となる。
E’(Xe cosθn-1 + Ye sinθn-1, Ye cosθn-1 - Xe sinθn-1)
F’(Xf cosθn-1 + Yf sinθn-1, Yf cosθn-1 - Xf sinθn-1)
G’(Xe cosθn-1 + Yg sinθn-1, Yg cosθn-1 - Xe sinθn-1)
H’(Xf cosθn-1 + Yh sinθn-1, Yh cosθn-1 - Xf sinθn-1)
【００４６】
同様に、任意位置（図中真ん中）での交点座標をそれぞれ、
I(Xi, Yi), J(Xj, Yj), K(Xi, Yk), L(Xj, Yl)とする。
このとき、Ｉ’，Ｊ’，Ｋ’，Ｌ’は次の座標となる。
I’(Xi cosθm + (Yi+ΔY(Xm)) sinθm, (Yi+ΔY(Xm)) cosθm - Xisinθm)
J’(Xj cosθm + (Yj+ΔY(Xm)) sinθm, (Yj+ΔY(Xm)) cosθm - Xjsinθm)
K’(Xi cosθm + (Yk+ΔY(Xm)) sinθm, (Yk+ΔY(Xm)) cosθm - Xisinθm)
L’(Xj cosθm + (Yl+ΔY(Xm)) sinθm, (Yl+ΔY(Xm)) cosθm - Xjsinθm)
【００４７】
ここで、図５において、ワイヤ６２が直線である、すなわち、Ａ’，Ｂ’とＥ’，Ｆ’が一直線上にあることから、線分Ａ’−Ｂ’と線分Ｅ’−Ｆ’の傾きは等しい。従って次の関係式（１）が成り立つ。
【数１】
2015150044.tif 000003
【００４８】
同様に、Ｃ’，Ｄ’とＧ’，Ｈ’が一直線上にあることから、次の関係式（２）が成り立つ。
【数２】
2015150044.tif 000004
式（１）と式（２）から、θ０とθｎ−１が求まる。
【００４９】
同様に、Ｉ’，Ｊ’がＡ’，Ｂ’と同一直線上にあることから、次の関係式（３）が成り立つ。
【数３】
2015150044.tif 000005
式（３）と上記のように求めたθ０から、θｍが求まる。
【００５０】
直線Ａ’−Ｂ’を示す方程式は、式（４）のようになる。
【数４】
2015150044.tif 000006
ここに、Ｉ’の座標を代入すれば、ΔＹ（Ｘｍ）が求まる。
【００５１】
以上の方法により、任意の走査位置Ｘｍにおけるアーム３２の角度θｍと、１次元走査ガイド３１の曲がりによるずれΔＹ（Ｘｍ）が求まる。
このようにして求めたアーム３２の角度と、探触子の曲がりによるずれを再構成の際に考慮することで、より正確な素子位置での再構成処理が可能となる。その結果、光音響画像の画質劣化を少なくできる。
【００５２】
（処理フロー）
図７は、走査位置補正処理の手順を表すフローチャートである。
処理開始後、ステップＳ７０１にて、計測用ファントムを用いて、図６のようにガイドのゆがみ等を反映した実際の画像を構成し、位置ずれ計測用画像を取得する。ステップＳ７０２にて、各走査位置（１次元走査であればＸ０，…，Ｘｎ−１）でのワイヤ端点座標（Ａ〜Ｆ）を取得する。
【００５３】
ステップＳ７０３では、走査位置の両端が固定状態にあることを利用し、式（１）および式（２）に基づいてアーム角度θ０、θｎ−１を算出する。ステップＳ７０４では、任意の走査位置Ｘｍでのワイヤ端点座標（Ｉ〜Ｌ）と、式（３）および式（４）に基づき、当該位置におけるアーム角度θｍ、位置ずれ量ΔＹ（Ｘｍ）を算出する。その結果、ステップＳ７０５において、画質劣化の少ない光音響画像が得られる。
【００５４】
以上のように実施例１に従えば、探触子を１次元方向に機械式に走査する光音響イメージング装置において、機械的な公差や位置ずれに起因する光音響画像の画質劣化を少なくできる。
【００５５】
なお、実施例１においては、位置ずれ計測用画像を２Ｄアレイの探触子の両方の端点を用いて算出する手法を示した。しかし、１Ｄアレイの探触子を用いて取得された再構成画像についても本発明は適用できる。すなわち、１Ｄ探触子でも図６のようにワイヤが曲がったような画像を取得でき、この場合に探触子の両方の端点ではなく、ワイヤの片方の端点における傾き（ワイヤの接線）の情報を用いることで、２Ｄ探触子と同様の計算ができる。
【００５６】
＜実施例２＞
図８は、実施例１のＸ方向の１次元走査に加えて、Ｙ方向にも走査する２次元走査を行う場合の探触子走査手段の構成を示す。ここで、Ｘ方向を主走査方向、Ｘ方向と交差するＹ方向を副走査方向とも呼ぶ。以下の例ではＸ方向とＹ方向の交差する角度は９０度だが、これに限らない。
【００５７】
（探触子の走査）
探触子走査手段３０は、広範囲の特性情報を得るために、探触子を２次元に走査する。探触子走査手段３０は、Ｙ方向走査用ガイド３３と、Ｙ方向走査用ガイド３３と直角方向に固定されたＸ方向走査用ガイド３１と、Ｘ方向走査用ガイド３１と直角方向に延びるアーム３２と、アーム３２に固定されている探触子手段２０から構成される。
【００５８】
Ｙ方向走査用ガイド３３は、直線となるように加工されている。しかし、加工精度や取り付け精度、自重などから、実際は直線ではなく曲がってしまう場合がある。そして、曲がりの法線方向にＸ方向走査用ガイド３１が固定される。結果として、探触子はＹ方向走査用ガイド３３の曲がりの影響により、ΔＸ（Ｙｄ）だけの位置ずれを起こしたり、微小な角度ψｄで回転したりすることになる。
【００５９】
図９は、計測用ファントム６０を、実施例１と同様に設置した場合（図中、上側）と、実施例１と９０度回転させて設置した場合（下側）それぞれの、アームの角度と探触子手段２０の位置をモデル化したものである。
【００６０】
（位置ずれの計測）
図１０は、計測用ファントム６０を４箇所に設置し、Ｘ方向走査用ガイド３１およびＹ方向走査用ガイド３３の曲がりを考慮せずに再構成処理を行った場合の探触子手段２０の
位置と、各走査位置で取得した位置ずれ計測用画像を図示したものである。
図１０から、ワイヤ６１と６２がそれぞれ位置ずれと回転により曲がって見えることがわかる。
【００６１】
位置ずれ量ΔＸ（Ｙｄ）と角度ψｄの求める場合は、実施例１と同様の方法を使用できる。本実施例では、実施例１と比較してＸ方向を９０度回転させたと考えれば良い。
このようにして、２次元走査における任意の走査位置（Ｘｍ，Ｙｄ）でのアーム３２の合成角（θｍ＋ψｄ）と、探触子の曲がりによるずれΔＸ（Ｙｄ），ΔＹ（Ｘｍ）が求まる。そして再構成の際にこれらの角度とずれ量を考慮することで、より正確な素子位置での再構成処理が実現できる。その結果、光音響画像の画質劣化を少なくできる。
【００６２】
＜実施例３＞
図１１は、実施例３の光音響イメージング装置の全体構成を示した図である。本実施例の装置は、機能画像である光音響画像に加えて、形状画像である超音波画像を取得する。これらを重畳表示することで、精度の高い診断が可能になる。
【００６３】
（装置構成）
装置には、実施例１の構成に加え、第二の探触子手段２２、超音波信号取得手段２３、第二の画像再構成手段４１、第二の位置ずれ計測用画像７１が追加されている。
【００６４】
図１２に、本発明の探触子走査手段の構成を示す。ここでは、光音響画像用の探触子手段２０と同一の筐体３４内に、超音波画像用の第二の探触子手段２２を備える構成としている。ここで、探触子手段２０と第二の探触子手段２２にはそれぞれ、取得したい光音響波または反射波の周波数特性等に好適な性質を持つものを用いる。
この際に、筐体３４の加工精度や、組み付け精度によって、素子の設置角度が異なる場合がある。また、素子によって指向角が異なる場合がある。
【００６５】
（探触子の走査と位置ずれの計測）
図１３は、設置された計測用ファントム６０の上を走査中の、Ｘ方向走査用ガイド３１の各走査位置における探触子の位置をモデル化したものである。このとき、第二の探触子手段２２は、筐体３４内に角度αだけ傾いて設置されている。
【００６６】
図１４は、図１３の構成において、探触子手段２２の設置角度を考慮せずに再構成処理を行った場合の探触子手段２０の位置と、取得した光音響画像の位置ずれ計測用画像を示したものである。
図１５は、図１３の構成において、第二の探触子手段２２の設置角度を考慮せずに再構成処理を行った場合の第二の探触子手段２２の位置と、取得した超音波画像の位置ずれ計測用画像を示したものである。
【００６７】
図１４の例では、探触子手段２０で取得した光音響画像の位置ずれ計測用画像の方は、角度ずれがないために、ワイヤ画像の画質劣化はない。
一方、図１５の例では、第二の探触子手段２２で取得した超音波画像の第二の位置ずれ計測用画像は、探触子設置角度αのずれがあるため、走査時の積算処理によってワイヤの径が実際よりも太くなり、画像の輝度は低くなることがわかる。
【００６８】
図１６の左側に、図１３の第二の探触子手段２２を拡大したもの（探触子設置角度αのずれあり）を、右側に、図１５の第二の探触子手段２２を拡大したものを示す。この図１６を用いて、探触子設置角度αのずれのためにワイヤ径が実際よりも太くなる現象について説明する。
【００６９】
計測用ファントム内のワイヤは、Ｘ軸に対してβの角度で観測されたものとする。実際のワイヤ径ｒ、位置ずれ計測用画像で観測されたワイヤ径ｒ’、探触子幅ｗ、ワイヤ６１の傾きβとすると、以下の関係式（５）が成り立つ。
【数５】
2015150044.tif 000007
【００７０】
ワイヤ６１の傾きβは、実施例１の式（４）の傾きから求まるため、式（５）から探触子設置角度ずれ量αが算出できる。
この探触子設置角度ずれ量αを再構成の際に考慮することで、より正確な素子角度での再構成が可能になる。その結果、光音響画像および超音波画像の画質劣化を少なくできる。
【００７１】
実施例３では、機能画像である光音響画像と、形状画像である超音波画像を同時に取得する構成の光音響イメージング装置とした。しかし、どちらか片方の機能を複数の探触子として備える構成であっても同様の位置ずれ検出および画像補正ができる。
【００７２】
実施例３においては、実施例１のような１次元走査の例を挙げて説明したが、この手法は実施例２のような２次元走査にも適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１０：光照射手段，２０：探触子手段，２１：光音響信号取得手段，３０：探触子走査手段，４０：再構成処理手段，５０：コントローラ，６０：計測用ファントム，６１：ワイヤ，６２：ワイヤ，７０：位置ずれ計測用画像
【図１】
2015150044.tif 000008
【図２】
2015150044.tif 000009
【図３】
2015150044.tif 000010
【図４】
2015150044.tif 000011
【図５】
2015150044.tif 000012
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015150044.tif 000016
【図１０】
2015150044.tif 000017
【図１１】
2015150044.tif 000018
【図１２】
2015150044.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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