(57)【要約】【課題】被検体情報取得装置に起因する被検体の各位置に応じた解像度に基づいて被検体の各位置での被検体情報の強度を補正できる被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】課題を解決するために、本発明に係る被検体情報取得装置１００は、パルス光１２を被検体１５に照射し、パルス光１２に起因して被検体１５から発生した光音響波１６を受信して解析することにより被検体情報を画像化するものであって被検体情報取得装置１００の測定エリア内の位置による解像度の違いを考慮した吸収係数分布の強度ムラの補正を行う。【選択図】図１
2015167789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から伝播する音響波を受信する受信部と、
前記受信した音響波から前記被検体の各位置での被検体情報をそれぞれ取得して被検体情報分布を形成する分布取得部と、
前記各位置に応じた各解像度情報からなる解像度ばらつき情報を取得する解像度情報取得部と、
前記取得した解像度ばらつき情報に基づいて前記被検体情報分布に含まれる各被検体情報の強度を補正する強度補正処理部とを備えることを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記強度補正処理部は前記解像度ばらつき情報に基づいて前記被検体情報分布をぼかしてなる強度傾向分布を取得し、前記強度傾向分布および前記被検体情報分布に基づいて前記被検体情報分布に含まれる各被検体情報の強度を補正す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】
前記強度傾向分布は前記解像度ばらつき情報に基づいて取得されるコンボリューションカーネルと前記被検体情報分布とのコンボリューションに基づいて取得されることを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記コンボリューションカーネルはガウスカーネルであ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】
前記強度補正処理部は前記被検体情報分布を前記強度傾向分布で除算することにより前記被検体情報分布に含まれる各被検体情報の強度を補正することを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記強度補正処理部は前記被検体情報分布を前記強度傾向分布にオフセットを加算したもので除算することにより前記被検体情報分布に含まれる各被検体情報の強度を補正することを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
光を前記被検体に照射して前記音響波を前記被検体から伝播させる光照射部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記光照射部は、第１の波長の第１の光および第１の波長とは異なる第２の波長の第２の光を前記被検体にそれぞれ照射して前記第１の光に応じた第１の音響波および前記第２の光に応じた第２の音響波をそれぞれ前記被検体から伝播させ、
前記分布取得部は、前記第１の音響波に基づいて第１の被検体情報分布を取得し、前記第２の音響波に基づいて第２の被検体情報分布を取得し、
前記強度補正処理部は、前記第１の被検体情報分布に含まれる第１の各被検体情報の強度を補正し、前記補正された第１の各被検体情報および補正前の前記第１の各被検体情報に基づいて強度補正割合を取得し、前記第２の被検体情報分布および前記強度補正割合に基づいて前記第２の被検体情報分布に含まれる第２の各被検体情報の強度を補正することを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記補正後の第１および第２の各被検体情報に基づいて第３の被検体情報を取得する機能情報取得部とをさらに備える請求項８に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の各被検体情報は吸収係数であり、前記第３の被検体情報は酸素飽和度であることを特徴とする請求項９に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記強度補正処理部は前記第２の被検体情報分布に対して前記強度補正割合を乗算することにより前記第２の被検体情報分布に含まれる第２の各被検体情報の強度を補正することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記被検体に超音波を送信して前記音響波を伝播させる送信部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記受信部は前記被検体に超音波を送信することにより前記音響波を伝播させてから前記音響波を受信することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
前記強度が補正された各被検体情報に基づいて画像を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
被検体から伝播する音響波を受信する受信部と、
前記受信した音響波から前記被検体の第１の位置での第１の被検体情報および前記被検体の前記第１の位置と異なる第２の位置での第２の被検体情報を取得する分布取得部と、
前記第１の位置に応じた第１の解像度情報および前記第１の解像度情報の値とは異なる値を有する前記第２の位置に応じた第２の解像度情報を取得する解像度情報取得部と、
前記取得した第１の解像度情報に基づいて前記第１の被検体情報の強度を補正し、前記取得した第２の解像度情報に基づいて前記第２の被検体情報の強度を補正する強度補正処理部とを備えることを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項１６】
被検体の各位置に応じた各解像度情報からなる解像度ばらつき情報を取得するステップと、
前記取得した解像度ばらつき情報に基づいて前記被検体の各位置での各被検体情報の強度を補正するステップとを備えることを特徴とする信号処理方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の信号処理方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【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信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１で提案されている生体情報イメージング装置５００は、図１０に示すように光源５１１、音響波検出器５１３、光検出器５１４、および演算部５２２を有する。光源５１１は生体に光を照射する。音響波検出器５１３は光源５１１から生体に照射された光のエネルギーの一部を吸収した生体内の光吸収体５１９から発生する音響波を検出し、第一の電気信号に変換する。光検出器５１４は光源５１１から生体に照射された光における生体内を伝播する光の光強度を検出し、第二の電気信号に変換する。演算部５２２は第一の電気信号および第二の電気信号の一方の電気信号の解析結果を他方の電気信号の解析に利用することにより、生体の光学特性値分布情報を算出する。その算出結果に基づいて生体中の血管の吸収係数分布を求める。
【０００３】
非特許文献１で提案されている画像診断装置であるＭＲＩは血管形状を適切に抽出するための補正方法を採用している。すなわち取得した元画像の大局的な強度の変化をバイアス値として算出し、この値を用いて補正を行い画像の強度を均一にする。その後、レベルセット法を用いて血管を抽出している。この時、バイアス値の算出には、元画像とガウス関数とのコンボリューションを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０７３７２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃｈｕｎｍｉｎｇ  Ｌｉ，  Ｒｕｉ  Ｈｕａｎｇ，  Ｚｈａｏｈｕａ  Ｄｉｎｇ，  Ｊ．  Ｃｈｒｉｓ  Ｇａｔｅｎｂｙ，  Ｄｉｍｉｔｒｉｓ  Ｎ．  Ｍｅｔａｘａｓ，  ａｎｄ  Ｊｏｈｎ  Ｃ．  Ｇｏｒｅ，  "Ａ  Ｌｅｖｅｌ  Ｓｅｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｐｒｅｓｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｉｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ＭＲＩ，"  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  ｖｏｌ．２０，  ｎｏ．７，  ｐｐ．２００７−２０１６，  Ｊｕｌｙ  ２０１１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では光音響イメージングおよび拡散光イメージングで得たデータを利用し被検体情報の高解像度化及び算出時間の短縮を実現している。しかしながら、特許文献１では、得られた光学特性値分布情報の強度の補正はされていない。また、非特許文献１では得られた画像の強度を補正している。しかし、装置に起因する各被検体位置での各解像度情報のばらつきが考慮されていないために強度が補正された被検体情報であっても各解像度情報のばらつきに起因してその強度にムラが生じていた。
上記に鑑みて本発明は、被検体情報取得装置に起因する被検体の各位置に応じた解像度に基づいて被検体の各位置での被検体情報の強度を補正できる被検体情報取得装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、被検体から伝播する音響波を受信する受信部と、前記受信した音響波から前記被検体の各位置での被検体情報をそれぞれ取得して被検体情報分布を形成する分布取得部と、前記各位置に応じた各解像度情報からなる解像度ばらつき情報を取得する解像度情報取得部と、前記取得した解像度ばらつき情報に基づいて前記被検体情報分布に含まれる各被検体情報の強度を補正する強度補正処理部とを備える被検体情報取得装置を提供する。
【０００８】
本発明はまた、被検体から伝播する音響波を受信する受信部と、前記受信した音響波から前記被検体の第１の位置での第１の被検体情報および前記被検体の前記第１の位置と異なる第２の位置での第２の被検体情報を取得する被検体情報取得部と、前記第１の位置に応じた第１の解像度情報および前記第１の解像度情報の値とは異なる値を有する前記第２の位置に応じた第２の解像度情報を取得する解像度情報取得部と、前記取得した第１の解像度情報に基づいて前記第１の被検体情報の強度を補正し、前記取得した第２の解像度情報に基づいて前記第２の被検体情報の強度を補正する強度補正処理部とを備える被検体情報取得装置を提供する。
【０００９】
本発明はまた、被検体の各位置に応じた各解像度情報からなる解像度ばらつき情報を取得するステップと、前記取得した解像度ばらつき情報に基づいて前記被検体の各位置での各被検体情報の強度を補正するステップとを備える信号処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、被検体情報取得装置に起因する被検体の各位置に応じた解像度に基づいて被検体の各位置での被検体情報の強度を補正できる被検体情報取得装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の被検体取得装置の実施例１を示すブロック図である。
【図２】実施例１における被検体情報取得装置の機能を示すフローチャートである。
【図３】実施例１において、強度を補正する前と後での吸収係数分布の図である。
【図４】本発明の被検体取得装置の実施例２を示すブロック図である。
【図５】実施例２における被検体情報取得装置の機能を示すフローチャートである。
【図６】本発明の被検体取得装置の実施例３を示すブロック図である。
【図７】実施例３における被検体情報取得装置の機能を示すフローチャートである。
【図８】本発明の被検体取得装置の実施例４を示すブロック図である。
【図９】実施例４における被検体情報取得装置の機能を示すフローチャートである。
【図１０】従来の被検体情報取得装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳しく説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。ただし、以下に記載されている詳細な計算式、計算手順などは、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。
【００１３】
本発明の被検体情報取得装置である音響波取得装置には、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波（エコー波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置を含む。また、被検体に光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。
【００１４】
前者の超音波エコー技術を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、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。後者の光音響効果を利用し
た装置の場合、取得される被検体情報とは、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。物質の濃度分布とは、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である。
【００１５】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、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。音響検出器（例えば探触子）は、被検体内で発生又は反射した音響波を受信する。
【００１６】
＜実施例１＞
(基本構成)
図１は、本発明の実施の形態に係る被検体情報取得装置１００（以下「装置１００」と略称する）の実施例１を示すブロック図である。
【００１７】
実施例１の装置１００は、レーザー光からなるパルス光１２を被検体１５に照射し、パルス光１２に起因して被検体内で発生した光音響波１６を受信して解析することで、被検体情報分布を画像化する装置である。ここで被検体情報分布とは、一般的には、初期音圧分布、光吸収エネルギー密度分布、吸収係数分布、または組織を構成する物質の濃度分布である。被検体情報とは被検体情報分布を形成する各要素である。例えば各吸収係数を各要素として吸収係数分布が形成される。本実施例では被検体情報分布の内、特に吸収係数分布を想定する。
【００１８】
装置１００は、探触子１７の指向性などの装置要因により、測定した被検体情報分布に強度ムラが生じることがある。これに対し、実施例１では、装置１００の測定エリア内の位置による解像度の違いを考慮した吸収係数分布の強度ムラの補正を行う。
【００１９】
図１を参照して実施例１に係る装置１００の構成を説明する。実施例１に係る光音響測定装置は、光源１１、光学系１３、探触子１７、信号処理部１８、データ処理部１９、解像度情報取得部２０、強度補正処理部２１、および表示部２２を有する。ここで光照射部は光源１１および光学系１３を含み、受信部は探触子１７を含み、分布取得部は信号処理部１８およびデータ処理部１９を含む。
【００２０】
光源１１から発せられたパルス光１２が、光学系１３を介して被検体１５に照射される。被検体内部を伝播した光のエネルギーの一部が血液などの光吸収体１４に吸収されると、熱膨張により光吸収体１４から音響波１６が発生する。被検体内で発生した音響波１６は、探触子１７で受信され、信号処理部１８およびデータ処理部１９で解析され、各被検体情報から被検体情報分布が形成される。
【００２１】
また、本実施例に係る装置１００は、装置１００に起因する被検体１５の各位置に応じた解像度情報を解像度情報取得部２０から取得する。取得した解像度情報を基に強度補正処理部２１において各被検体情報の強度を補正する。すなわちここでは吸収係数分布に含まれる各吸収係数の強度の補正を行う。各補正した吸収係数から補正した吸収係数分布を形成し、表示部２２を通して出力する。
【００２２】
以下、本実施例に係る装置１００の構成について説明する。
【００２３】
≪光源１１≫
光源１１は、被検体１５に照射されるパルス光１２を発生させる装置である。光源１１は、大出力を得るためレーザー光源であることが望ましいが、レーザーの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプ等を用いることもできる。光源１１としてレーザーを用いる
場合、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なものが使用できる。照射のタイミング、波形、強度等は図示しない光源制御部によって制御される。光源制御部は、光源１１と別に設けられても良いし、一体化されていても良い。
【００２４】
また、音響波１６を効果的に発生させるためには、被検体１５の熱特性に応じて十分短い時間に光を照射させなければならない。被検体１５が生体である場合、光源１１から発生するパルス光１２のパルス幅は１０〜１００ナノ秒程度が好適である。また、パルス光１２の波長は、被検体１５の内部まで光が伝播する波長であることが望ましい。具体的には、被検体１５が生体である場合、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下であることが望ましい。さらに、パルス光１２の波長は、観測対象である光吸収体１４に対する吸収係数がより高くなる波長が望ましい。この光源１１は数種類の波長のレーザーを照射できることが望ましい。
【００２５】
≪光学系１３≫
光学系１３は、光源１１で発生したパルス光１２を被検体１５へ導く手段であり、光を反射するミラーや、光を集光、拡大、または形状を変化させるレンズ、光を拡散させる拡散板などで構成される。これらの光学部材を用いて、パルス光１２の照射形状、光密度、被検体１５への照射方向といったような照射条件を任意のものに設定できる。なお、光はレンズで集光させるより、ある程度の面積に広げた方が、被検体１５への安全性ならびに診断領域を広げられるという観点で好ましい。
【００２６】
≪被検体１５および光吸収体１４≫
被検体１５および光吸収体１４は、本発明を構成するものではないが、ここで説明する。被検体１５は、光音響測定を行う対象物であり、例えば人体や動物の乳房や指、手足などである。ここでは、人の乳房を被検体１５とする。
【００２７】
本実施例に係る装置１００は、被検体１５の内部に存在する相対的に光吸収係数が大きい光吸収体１４をイメージングできる。被検体１５が生体である場合、光吸収体１４とは、具体的には水、脂質、メラニン、コラーゲン、タンパク質、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンなどである。または、酸化あるいは還元ヘモグロビンを多く含む血管や、新生血管を多く含む悪性腫瘍などである。光吸収体１４をイメージングすることで、本実施例に係る被検体情報取得装置は、血管の造影、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを行うことができる。
【００２８】
≪探触子１７≫
探触子１７は、被検体１５に照射されたパルス光１２に起因して被検体１５の内部で発生した音響波１６を受信し、アナログの電気信号に変換する手段である。なお、本発明における音響波１６とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含む。探触子１７は、被検体内で発生または反射したこれらの弾性波を受信する。
【００２９】
探触子１７はトランスデューサとも呼ばれる。探触子１７は単一の音響検出器からなっても良いし、複数の音響検出器からなっても良い。また、探触子１７は複数の受信素子が一次元、或いは二次元に配置されたものであっても良い。多次元配列素子を用いると、同時に複数の場所で音響波を受信できるため、測定時間を短縮できると共に被検体１５の振動などの影響を低減できる。
【００３０】
また、探触子１７は、感度が高く、周波数帯域が広いものが望ましい。具体的にはＰＺＴ（圧電セラミックス）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン樹脂）、ＣＭＵＴ（容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ）、ファブリペロー干渉計を用いたものなどが挙げ
られる。ただし、ここに挙げたものだけに限定されず、探触子としての機能を満たすものであれば、どのようなものであっても良い。
【００３１】
≪信号処理部１８≫
信号処理部１８は、探触子１７で得られたアナログの電気信号を増幅し、デジタル信号に変換する手段である。信号処理部１８は、増幅器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）チップなどで構成される。探触子１７から得られる検出信号が
複数の場合は、同時に複数の信号を処理できることが望ましい。
【００３２】
≪データ処理部１９≫
データ処理部１９は、信号処理部１８によって得られたデジタル信号を処理することによって、画像データを生成する手段である。すなわち画像再構成を行う手段である。データ処理部１９が実行する画像再構成方法には、例えば、フーリエ変換法、ユニバーサルバックプロジェクション法やフィルタードバックプロジェクション法、逐次再構成法などがあるが、どのような画像再構成方法を用いても良い。また、信号処理部１８とデータ処理部１９とは各別に設けられても良いし一体化されていても良い。
【００３３】
≪解像度情報取得部２０≫
解像度情報取得部２０は、装置１００で被検体１５を測定する際に解像度情報を取得するための手段である。解像度情報とは、装置１００におけるデータの測定能力である。解像度情報は装置１００における装置系の点波源からの広がり具合であるＰＳＦ（点拡がり関数）の半値全幅であることが望ましい。しかし、これに限られずインパルス応答、ＬＳＦ（線拡がり関数）の半値全幅、空間分解能、または画像の鮮鋭度など装置１００における画像のぼけ具合を表す指標であればどのようなものでも良い。
【００３４】
また、解像度情報とは、装置の解像度情報の２次元的または３次元的な空間分布であるのが望ましい。しかし、これに限られずデータ中の任意の一点での解像度情報、または任意の複数点の解像度情報であっても良い。また、それら一点または複数点の解像度情報から算出された解像度情報の３次元的な空間分布であっても良い。
【００３５】
解像度情報は、解像度情報取得部２０にあらかじめ入力されていても良いし、操作者が解像度情報取得部２０に入力しても良いし、シミュレーションやファントム測定により解像度情報取得部２０が自動で取得しても良い。操作者が解像度情報を解像度情報取得部２０に入力する場合、解像度情報取得部２０はキーボードなどの入力手段と入力を保持するメモリである。解像度情報は信号処理部１８のＦＰＧＡ内のメモリなどに保存されていてもよく、その場合は解像度情報取得部２０は、そのメモリから解像度情報を取得するためのメモリマネージャである。装置１００がシミュレーションで解像度情報を算出する場合は、解像度情報取得部２０は演算するためのプロセッサである。自動または手動で装置１００がファントムなどを測定することにより解像度情報を取得する場合は、情報取得部２０はその取得結果を入力する。
【００３６】
解像度情報の算出方法としては、操作者がワイヤーや球状などのシストが入ったファントムで光音響測定を行い、とある一点での各方向に対する解像度情報を算出しても良い。または複数のシストそれぞれの部分で算出した離散的な解像度情報を補完することで、被検体１５のそれぞれの位置での解像度情報を算出しても良い。または装置１００がシミュレーションによって被検体１５のそれぞれの位置での解像度情報を算出しても良いし、装置１００が解析的に算出しても良い。
【００３７】
なお、「とある一点」とは、吸収係数分布などの内部において解像度情報が算出できる点のことを指す。本手法において吸収係数分布の強度の補正を行う際に参考とする装置１
００のＸ、Ｙ、およびＺ方向の解像度情報として、装置１００の測定領域内部の任意の一点のＸ、Ｙ、およびＺ方向の解像度情報を用いることを想定している。
【００３８】
解像度情報は、例えば測定した吸収係数分布内部のシストが存在している部分などから、画像化されているシスト径と本来のシスト径との誤差に基づき算出する。ここでは画像化されているシスト径と本来のシスト径との二乗誤差のルートなどで算出する。算出した解像度を、シストが存在する「点」でのＸ、Ｙ、およびＺ方向の解像度情報とする。あるいはシストが存在する一部分での解像度情報を装置１００の解像度情報としても良い。その解像度情報を計算した「点」を「とある一点」と表現する。本実施例では装置１００の解像度情報を画像上の特定の点における画像情報を用いて計算したが、これ以外の方法で解像度情報を算出しても良い。
【００３９】
ファントムを用いた解像度情報の算出方法としては、まず装置１００で得られたファントム画像のシスト断面画像を画像化する。その後、断面方向でのシストの強度分布をガウス関数などでフィッティング、そのガウス関数の最大値の半値となる部分での半値全幅の二乗から、シストの半値全幅の二乗の差分を算出し、それの平方根を取ることで求められる。方法は、ＰＳＦの特定方向での半値全幅の算出方法であるが、その他フィッティングした関数の半値半幅を求めるなどでも良い。解像度情報の算出は、操作者が手動で行っても良いし、装置１００が自動で行っても良い。
【００４０】
≪強度補正処理部２１≫
強度補正処理部２１は、解像度情報取得部２０で取得した解像度情報を読み込み、吸収係数などの被検体情報の値を補正するための手段である。
【００４１】
（強度の補正方法）
強度の補正方法を以下に説明する。まず、被検体情報である吸収係数からなる被検体情報分布である吸収係数分布を形成し、その吸収係数分布の強度傾向分布を算出する。強度傾向分布とは、探触子の指向性や、印加磁場の不均一性などにより生じる測定した不均一な音圧分布や吸収係数分布、ＭＲＩ画像上での不均一で大局的な変化をする強度分布である。強度傾向分布は、被検体情報の値をぼかすことで算出するのが望ましい。これは、ぼかしを行うことで、局所的な値の変化に影響されない、大局的な値の変化を算出するためである。本手法によらず被検体情報分布の強度傾向分布が算出できる方法であれば、どのような方法でも良い。本手法が従来手法と異なる点は、強度傾向分布を算出する際に、装置１００の構成に依存した解像度情報を用いていることである。
【００４２】
ぼかし方としては、３次元方向での移動平均処理や、３次元ガウス関数との３次元コンボリューション（畳み込み）を行うことが望ましい。ここでの手法は、吸収係数分布と３次元ガウス関数のコンボリューションを行うことを想定している。コンボリューションは、式１で示した２つの関数ｆとｇ間での数学的な処理であり、関数ｆを平行移動しながら関数ｇを重ね足し合わせる二項演算である。
【数１】
2015167789.tif 000003
【００４３】
τは積分区間、tは関数ｇの変数であり、一般に、関数ｇはコンボリューションカーネ
ル（核）と呼ばれる。画像処理におけるコンボリューションは、画像データｆに対してコンボリューションカーネルｇの畳み込みを行う。本実施例においては、関数ｆとして吸収係数分布（Ｆ）をとり、関数ｇはコンボリューションカーネルであるガウスカーネルとする。すなわち式２で示した３次元ガウス関数（Ｇ）を用いたコンボリューションカーネル
とする。コンボリューションカーネルに３次元ガウス関数を用いた理由は、ＰＳＦのモデルとして一般的にガウス関数が用いられるためである。よって、ＰＳＦのモデルが３次元ガウス関数をとらない場合は、そのモデルに従った関数を用いれば良い。
【数２】
2015167789.tif 000004
【００４４】
式２におけるσＸ、σＹ、およびσＺはそれぞれ、ガウス関数のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の分散を表している。ここで、３次元ガウス関数の分散σと３次元ＰＳＦとの関係は、式３となる。
【数３】
2015167789.tif 000005
である。ここでＰＳＦ（Ｘ）は観測点におけるＸ方向のＰＳＦを表す。そして算出したＰＳＦからガウス関数に用いる分散σが得られる。
式１、式２より、本実施例における畳み込みを表す式４が得られる。
【数４】
2015167789.tif 000006
【００４５】
ここで、ｄτ＝ｄｘｄｙｄｚである。吸収係数分布（Ｆ）は有限な領域の３次元ボクセルデータであり、ガウス関数（Ｇ）も同様に有限な領域の３次元ボクセルデータであることが望ましい。よって、式３を離散値を用いた畳み込み和に書き換えると式５が得られる。
【数５】
2015167789.tif 000007
【００４６】
ここで、ガウス分布は±３σに分布の９９．７３％が含まれるため、コンボリューションカーネルを一辺６σとする有限な直方体領域とすることで、コンボリューションを行いやすくしている。その直方体領域の中心にガウス関数が配置されているとする。ここではコンボリューションカーネルの一辺の長さを、その方向のσの６倍としたが、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向の解像度情報の相対比を保っていれば、大きさが変化しても良い。ボクセルは一辺０．２５ｍｍの大きさであるとする。
【００４７】
式５のコンボリューションにおいて関数ＦとＧが周期関数として実行すると、コンボリューション結果のＦ＊Ｇの値が境界領域で変動することがある。その場合、関数Ｆすなわちここでは３次元の被検体情報分布のボクセルデータの周囲を、コンボリューションカーネルの一辺の半分の長さ分のデータで補完してからコンボリューションを行うのが望ましい。それにより、反対側の境界の値に影響を受けないでコンボリューションを行うことができる。その際補完したデータの値は、ゼロであることが望ましいが、もともとの被検体
情報分布の最外周のデータの値などでも良い。また、測定領域に対して被検体領域の内部の信号のみを用いてコンボリューションを行ったり、データを畳み込んだ回数を加味してコンボリューションデータの重みづけを行ったりしても良い。
【００４８】
このようにして、３次元の吸収係数分布と、３次元のコンボリューションカーネルとのコンボリューションをとることで、吸収係数分布の強度傾向分布が３次元ボクセルデータとして算出できる。強度傾向分布は、吸収係数分布と同じ大きさの３次元ボクセルデータである。
【００４９】
解像度情報取得部２０に入力された解像度情報がとある一点での各方向すなわちこの場合はＸ、Ｙ、およびＺそれぞれの方向に対する解像度情報であった場合、コンボリューションカーネルはその解像度情報に従って決定される。とある方向に変化していく解像度情報であった場合は、その方向に対してコンボリューションカーネルの大きさが変化していく。それぞれのデータ領域で変化する解像度情報分布であった場合は、データ領域のそれぞれの位置でコンボリューションカーネルの大きさが異なるよう決定される。
ここで解像度情報分布とはｎ（ｎは２以上の整数）個の解像度情報からなる集合である。そして解像度情報分布の場合、これらｎ個の解像度情報のそれぞれの値は全て同一であっても構わない。また、このｎ個の解像度情報の内、少なくとも一の解像度情報の値が他の解像度情報の値のいずれかと異なるときは、そのｎ個の解像度情報からなる解像度情報分布を特に解像度ばらつき情報とする。言い換えると解像度情報分布とは少なくとも２つの解像度情報からなる集合であり、その２つの解像度情報の内、一方の値と他方の値が異なるときは、この解像度情報分布を特に解像度ばらつき情報ということもできる。
【００５０】
本実施例では、装置１００の解像度情報が非等方であり、とある一点でのＰＳＦの半値全幅を解像度情報として、吸収係数分布の強度の補正をおこなっている。ここでその一点でのＸ方向とＹ方向のＰＳＦの半値全幅が２ｍｍであり、Ｚ方向のＰＳＦの半値全幅が１ｍｍから、算出されるσを定数倍し、σＸおよびσＹは２０ボクセルとし、σＺは１０ボクセルとした。σの倍率は経験的に得られたものを用いている。コンボリューションカーネルの直方体の各辺の長さは、ガウス関数がカーネルの中心に配置されているため、σの６倍のボクセル数に１を加えたＸＹ方向に１２１ボクセル、Ｚ方向に６１ボクセルとしている。
【００５１】
次に、吸収係数分布の強度傾向分布全体に、オフセット値を加える。オフセットを加えることで、後述する除算処理において値のゼロ除算を防ぐことができる。ここでは経験的に吸収係数分布の最大値を代入している。強度傾向分布にオフセット値を加えたものも同様に強度傾向分布と呼ぶこととする。
【００５２】
データ処理部１９で算出された吸収係数分布を、強度傾向分布で除算処理を行うことで、強度が補正された吸収係数分布が算出できる。吸収係数分布の強度の補正は、吸収係数分布から一部を抽出してその部分での吸収係数分布の補正を行うのが望ましいが、吸収係数分布全体で行っても良い。
【００５３】
補正された吸収係数分布の絶対値が、データ処理部１９で算出された吸収係数分布の絶対値に比べて変化している。これは吸収係数分布を、強度傾向分布で除算したことによる。補正された吸収係数分布の絶対値は、強度傾向分布の値に依存して変化するが、その変化を抑制するために、補正された吸収係数分布全体に対して定数値を加算することで元の吸収係数分布の値に近い値にすることができる。これにより表示部２２などにおいて、補正前と近い強度の範囲のデータとして表示できる。
【００５４】
加算する定数値としては、補正後の吸収係数分布の絶対値と補正前の吸収係数分布の最
大値との比や、補正後の吸収係数分布の平均値と補正前の吸収係数分布の平均値との比などが望ましい。しかしこの方法によらず、補正された吸収係数分布の最大値で正規化するなど、補正前の吸収係数分布の強度の範囲と異なる範囲で、補正された吸収係数分布を新たに表示しても良い。
【００５５】
表示部２２は、強度補正処理部２１で生成された吸収係数分布の画像データを表示する装置であり、典型的には液晶ディスプレイなどが利用される。なお、表示部２２は、必ずしも装置１００に含まれている必要はなく、装置１００の外部に設けられていても良い。[実施例１の処理のフロー]
【００５６】
図２は、本発明の実施例１における装置１００の機能を示すフローチャートであり、図１に対応する部分には同一の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。フローは事前にファントムを測定し、装置１００における各方向に対する解像度情報を算出し、オフセットを装置１００に入力したところから開始される。
【００５７】
ステップＳ１でその解像度情報を解像度情報取得部２０に入力する。ステップＳ２で装置１００に被検体１５である乳房等の生体を挿入する。ステップＳ３で７９７ｎｍの一波長のパルスレーザーを照射する。ステップＳ４で光音響測定を行い、被検体１５を伝播する音響波１６を探触子１７で取得し、探触子１７の圧電効果により電気信号に変換してその電気信号を信号処理部１８に入力する。ステップＳ５で信号処理部１８に入力されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換してデータ処理部１９に入力する。データ処理部１９はそのデジタル信号から被検体１５の吸収係数分布を算出する。
【００５８】
ステップＳ６で入力した解像度情報に従って生成されるガウス関数を用いて吸収係数をぼかすことにより吸収係数分布をぼかし、そのぼかした吸収係数分布にオフセットを足し合わせて強度傾向分布を算出する。ステップＳ７では得られた強度傾向分布で、元の吸収係数分布を除算することで、吸収係数分布の補正を行い、ステップＳ７で補正された吸収係数分布に従って表示する。
【００５９】
実施例１によると、被検体１５から伝播する音響波１６から吸収係数分布に基づく画像を表示する装置１００において、算出した吸収係数分布の装置１００固有の強度不均一性を補正し、見た目に明るさが均一な吸収係数分布の画像を生成できる。
【００６０】
〈実施例１のシミュレーション〉
図３は実施例１の手法を用いたシミュレーションによる検証の結果を示す画像図である。（Ｂ）と（Ｃ）において画像の表示レンジは同一である。被検体情報分布として、場所によって解像度が変化するデータを用意したのが（Ａ）である。
【００６１】
（Ａ）は空間中に４つのシストを含んでおり、画像図中の一番上のシストから図一番下のシストにかけて、Ｘ軸の正方向に進むにつれて解像度が低くなるように変化し、解像度が低くなると同時に強度が強くなっていくモデルである。
【００６２】
（Ｂ）が、従来手法の強度補正法を用いたものである。場所によって補正に用いるガウス関数の大きさが均一かつ等方的でσＸ=σＹとなっているとし、σＸの大きさは一番上
のシストのＹ方向の大きさに設定した。オフセットは加算していない。この場合、強度は補正されるものの、４つのシストで強度が異なっているのが分かる。すなわちＸ軸の正方向に進むにつれて各シストの補正後の強度が低くなっている。これは解像度が考慮されずに強度の補正を行った結果、正しく補正されていないことによる。
【００６３】
（Ｃ）が、実施例１の手法をもちいて強度の補正を行ったものである。４つのシストそ
れぞれの近傍において補正に用いるガウス関数の大きさを変化させ、σＸおよびσＹの大きさとしてそれぞれのシストのその方向での大きさに設定した。同様にオフセットは加算していない。この場合、４つのシストの強度が補正され、均一になっていることが確認できる。
【００６４】
実施例１では、強度補正処理部２１において用いるガウス関数を、ＸＹ方向とＺ方向で異なるものを用いた。しかしこれに限定されることなく、用いるガウス関数のＺ方向の大きさが、解像度を反映してＺ方向に変化していくものであっても良いし、場所によってＸ、Ｙ、およびＺ方向の大きさが変化するものでも、変化しないものでも良い。
【００６５】
実施例１では一方向レーザー照射による装置１００を取り上げた。しかし本手法は、取得データに装置に起因する解像度の変化が生じる被検体情報取得装置ならば、装置１００の構成が変化しても、実施例１にかかる手法を適用可能である。すなわち様々なレーザー照射方式、探触子１７のボウル型配置、平面・非平面スキャン方式、ハンドヘルドタイプの光音響診断装置にも適用可能である。
【００６６】
なお、本実施例では、ガウス関数の分散値にとある一点での解像度情報を用いていたが、ガウス関数の分散値に装置１００の被検体１５の各位置に応じた解像度情報を用いてもよい。
【００６７】
以上述べたように、本実施例によれば、装置に起因して解像度がばらついても被検体情報の強度のムラをなくし均一にできる。その結果見た目に明るさが均一なに検体情報に基づく画像を表示することができる。
【００６８】
＜実施例２＞
図４は、本発明の実施の形態に係る被検体情報取得装置の実施例２を示すブロック図であり、実施例１と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。また実施例１と類似する構成については、二百番台の番号を付すとともにその十の位および一の位に共通の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。ただし被検体情報取得装置全体はこれに関係なく二百の番号を付す。
【００６９】
ここで実施例１は、ガウス関数の分散値にとある一点での解像度情報を用いていたが実施例２は、ガウス関数の分散値に被検体情報取得装置２００（以下「装置２００」と略称する）の被検体１５の各位置に応じた解像度情報を用いる。ここで「被検体１５の各位置に応じた解像度情報」とは、測定した吸収係数分布内部のそれぞれのボクセルなどの解析的に解像度情報が算出できているものを想定していることが実施例１の「とある一点での解像度情報」との違いである。また、多波長の吸収係数分布間で、吸収係数値の相対比を変化しないように強度の補正を行うことで、それら吸収係数分布から算出される酸素飽和度値を補正前後で変化しないようにするものである。本実施例において、被検体情報分布は３次元吸収係数分布のボクセルデータであり、解像度情報は３次元の解像度情報分布である。
【００７０】
酸素飽和度は、異なる波長の光源によって作成された吸収係数分布同士を比較することにより、算出できる機能情報である。ここで機能情報とは光音響分光分析法（光音響イメージング法）により得られる情報であり、例えば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどの被検体内の特定物質の濃度に関する情報である。波長λ1と波長λ2の光を用いて血液のモル吸収係数を測定するとき、波長λ1と波長λ2ではヘモグロビン以外の光吸収が無視できるほど低いと仮定する。その仮定により波長λ1と波長λ2を用いた時に算出されるモル吸収係数μa(λ1)[mm-1]、μa(λ2)[mm-1]は式６、式７のように表わされる。
【数６】
2015167789.tif 000008
【数７】
2015167789.tif 000009
【００７１】
ここで、ＣoxとＣdeはそれぞれ酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンの量(mol)であり
、εox(λ)とεde(λ)はそれぞれ波長λにおける酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンのモル吸収係数[mm-1mol-1]である。εox(λ)とεde(λ)はあらかじめ測定や文献値によっ
て得られており、測定値μa(λ1)、μa(λ2)を用いて式６、７の連立方程式を解き、ＣoxとＣdeを得る。使用波長が多い場合は、式が波長の数だけ増えるので、最小二乗法によってＣoxとＣdeを得る。酸素飽和度は式８のように全ヘモグロビン中の酸化ヘモグロビンの割合で定義され、式５のように計算でき、これによって酸素飽和度を得ることができる。
【数８】
2015167789.tif 000010
【００７２】
本実施例においては、一つの波長で補正を行った際の被検体情報分布である吸収係数分布での補正割合を、その他の波長の吸収係数分布に乗算する。その乗算結果に基づいて複数波長間での吸収係数の強度の比は変化させずにそれぞれの吸収係数分布の強度の補正を行うことができる。これにより吸収係数強度の相対比を変化させることはないので、それらの比較演算で求める酸素飽和度などの被検体情報である機能情報値は補正前後で変化することはない。
【００７３】
また、本実施例ではヘモグロビンの存在比すなわち酸素飽和度について述べた。しかし被検体情報取得装置２００は、吸収スペクトルが特徴的であれば、脂肪、メラニン、水分、乳腺組織など、ヘモグロビン以外のものの存在比である濃度情報分布も同様の原理を用いて算出できる。
【００７４】
（基本構成）
実施例２に係る装置２００は、実施例１と比べ、光源２１１では多波長のパルスレーザーを照射する点、強度補正処理部２２１で補正割合を算出する点が相違する。さらに補正処理による吸収係数値の相対比を算出し、保持しておくデータ保持部２３があるという点、酸素飽和度などの被検体情報である被検体機能情報を算出する機能情報取得部２４がある点が相違する。
【００７５】
≪強度補正処理部２２１≫
強度補正処理部２２１では、第１の波長のパルスレーザー２１２Ａを照射することで得られる第１の吸収係数分布の強度補正処理を行う。ここで、第２の波長のパルスレーザー
２１２Ａを照射することで得られる第２の吸収係数分布の強度補正処理を行うための強度補正割合を算出する。強度補正割合とは、強度補正処理後の第１の吸収係数分布を、強度補正処理前の第１の吸収係数分布で除算したデータである。強度補正割合も、第１の吸収係数分布と同じ大きさの３次元ボクセルデータとなる。これら演算を行い、第１の波長の吸収係数分布と強度補正割合を、データ保持部２３に保持させる。
【００７６】
さらに、第２の波長のパルスレーザー２１２Ｂを照射することで得られる第２の吸収係数分布に対して、第１の波長における強度補正割合を乗算することで、第２の波長における補正された吸収係数分布が算出できる。そして第２の波長における補正された第２の吸収係数分布を機能情報取得部２４に送る。ここでは、二つの波長における実施例を書いたが、三つ以上の波長における吸収係数分布の強度補正を行っても良い。その場合は、第１の波長における強度補正割合を、その他複数の波長における吸収係数分布に作用させることで、複数の波長における補正された吸収係数分布を生成できる。
【００７７】
本実施例においても、第１の吸収係数分布の強度補正の実施方法としては、まず第１の吸収係数分布をコンボリューションカーネルでぼかすことにより強度傾向分布を算出してオフセットを加えたものを算出する。その後もともとの第１の吸収係数分布を、そのオフセットを加えたもので除算することにより第１の吸収係数分布の強度補正が行える。
【００７８】
ここで実施例１と異なる点として、解像度情報に３次元解像度情報分布を用いている点が挙げられる。ここで３次元解像度情報分布は、ボクセルデータのそれぞれのボクセルでシミュレーションを行い、各ボクセルでの装置の各方向の解像度情報を算出することで得られる。得られた解像度情報を用いて、それぞれのボクセルにおけるコンボリューションカーネルを生成する。そして吸収係数分布のそれぞれのボクセルと対応するコンボリューションカーネルの畳み込み和をとる。そしてその畳み込み和に基づいて第１の吸収係数分布の強度傾向分布を算出できる。
【００７９】
≪データ保持部２３≫
データ保持部２３では、第１の波長の補正された吸収係数分布と、強度補正処理部２２１によって算出された第１の波長の強度補正割合を保持しておき、機能情報取得部２４の要請にしたがいそれらの情報を機能情報取得部２４に送る役割をする。ここでは第１の波長の補正された吸収係数分布を保持するとしたが、もちろん複数の波長の吸収係数分布、複数の波長の補正された吸収係数分布、強度補正割合を保持しても良い。
【００８０】
≪機能情報取得部２４≫
機能情報取得部２４では、複数の波長における補正された吸収係数分布から機能情報を算出する。本実施例においては、第１の波長の補正された被検体情報分布と、第２の波長の補正された吸収係数分布同士を、式３、式４、式５に従い比較演算を行うことにより、血液の酸素飽和度を算出できる。酸素飽和度も、吸収係数分布と同じ大きさの３次元ボクセルデータとして得られる。
【００８１】
[実施例２の処理のフロー]
図５は、本発明の実施例２における装置２００が行う処理を示すフローチャートである。まず、シミュレーションにおいて装置２００におけるデータのそれぞれのボクセルにおける各方向に対する解像度情報を算出し、オフセットを事前に装置２００に入力したところから開始する。ステップＳ２０１でその解像度情報、ここでは３次元解像度情報分布を装置２００に保持しておく。ステップＳ２０２で装置２００に、被検体１５として生体である乳房を挿入し、第１の波長である７５６ｎｍのパルスレーザー２１２Ａを照射し、ステップＳ２０４で光音響測定を開始する。
【００８２】
ステップＳ２０５でそのパルスレーザー２１２Ａに基づき取得した音響波を、信号処理部２１８およびデータ処理部２１９によって演算を行い、被検体の第１の波長での吸収係数分布を算出する。ステップＳ２０６で入力した解像度情報に従ってそれぞれのボクセルで生成されるコンボリューションカーネルを用いて第１の吸収係数分布をぼかし、オフセットを足し合わせた強度傾向分布を算出する。ステップＳ２０７で得られた強度傾向分布で、元の吸収係数分布を除算することで、第１の波長の吸収係数分布の補正を行う。ステップＳ２０８で補正された第１の波長の吸収係数分布を元の第１の吸収係数分布で除算をすることで、補正することで変化した割合である強度補正割合を算出し、ステップＳ２０９で強度補正割合をデータ保持部に保存する。
【００８３】
次に、ステップＳ２１０で第２の波長である７９７ｎｍのパルスレーザー２１２Ｂを照射し、ステップＳ２１１で光音響測定を開始する。ステップＳ２１２でパルスレーザー２１２Ｂに基づき取得した音響波を、信号処理部２１８およびデータ処理部２１９によって演算を行い、被検体１５の第２の波長での第２の吸収係数分布を算出する。
【００８４】
ステップＳ２１３で得られた第２の吸収係数分布に対して、強度補正処理を行う（Ｓ５）。ここで行う強度補正処理は、第１の波長から算出された強度補正割合を、第２の波長の吸収係数分布に乗算することで行う。ステップＳ２１４で強度が補正された第１の波長の吸収係数分布と、強度が補正された第２の波長の吸収係数分布とを比較演算することで酸素飽和度を算出し、ステップＳ２１５で表示する。
【００８５】
このように、実施例２では、吸収係数分布強度の補正をするにも関わらず、その相対比を保つことで、酸素飽和度値を算出できる。
【００８６】
以上述べたように、本実施例によれば一方の吸収係数を用いて容易に他方の吸収係数の強度を補正することができる。それにより酸素飽和度などの機能情報を取得する際の装置の処理時間を短縮できる。また吸収係数分布の強度を補正するにも関わらずその相対比を保つことで、酸素飽和度を算出できる。
＜実施例３＞
【００８７】
図６は、本発明の実施の形態に係る被検体情報取得装置の実施例３を示すブロック図であり、図１における実施例１と類似する構成については三百番台の番号を付すとともにその十の位および一の位に共通の番号を付して必要のない限り説明を省略する。ただし被検体情報取得装置全体はこれに関係なく三百の番号を付す。実施例３の被検体情報取得装置３００（以下「装置３００」と略称する）例えば３次元超音波診断装置であって、被検体情報分布に対し強度補正を行うという実施例である。
【００８８】
被検体情報取得装置３００は、超音波プローブ３４および複数の変換素子３５からなる探触子の指向性などの装置固有の要因により、測定した被検体情報分布である３次元超音波断層画像の強度ムラが生じることがある。これに対し、実施例３では、装置３００の場所による各方向への解像度の違いを考慮した３次元超音波断層画像の強度ムラの補正を行う。
【００８９】
（基本構成）
実施例３に係る超音波診断装置は、送信回路処理部３１、受信回路処理部３２、システム制御部３３、超音波プローブ３４、データ処理部３６、解像度情報取得部３２０、強度補正処理部３２１、表示部３２２、を有する。送信回路処理部３１からデータ処理部３６までを分布取得部とする。超音波プローブ３４は、超音波を送信し、その送信に基づいて伝播した音響波を受信する。すなわち伝播した音響波を受信する受信部は超音波を送信する送信部を兼ねる。なお、これに限られず、送信部と受信部はそれぞれ各別に設けられて
も良い。さらに複数の変換素子３５（トランスデューサともいう）を有する。解像度情報取得部３２０、強度補正処理部３２１、表示部３２２は、実施例１および実施例２と類似するので、ここではその差異について述べる。
【００９０】
≪送信回路処理部３１≫
送信回路処理部３１では、システム制御部３３からの設定情報を基に、送信する素子とそれらの遅延時間を決定する。そして送信回路処理部３１から超音波プローブ３４を駆動するための電気信号が送られる。この電気信号が超音波プローブ３４内の変換素子３５によって変位信号に変換されて被検体１５に向かって超音波として伝播する。
【００９１】
≪受信回路処理部３２≫
受信回路処理部３２では、受信データの深さ情報を基に受信信号の遅延時間を決定し、各受信信号に対して遅延処理を行う。これにより変換素子３５が受信した被検体からの超音波エコーに起因する信号の位相をそろえるように処理される。
【００９２】
≪システム制御部３３≫
システム制御部３３では、送信回路処理部３１、受信回路処理部３２、超音波プローブ３４、データ処理部３６を制御する部分である。
【００９３】
≪超音波プローブ３４≫
超音波プローブ３４では、超音波の送信および受信を行う。
【００９４】
≪変換素子３５≫
変換素子３５は、送信して伝播された超音波が被検体によって反射もしくは散乱された超音波エコーを受信し、それを電気信号に変換する部分である。単一の音響検出器からなっても良いし、複数の音響検出器からなっても良い。また、変換素子３５は、複数の受信素子が一次元、或いは二次元に配置されたものであっても良い。多次元配列素子を用いると、同時に複数の場所で音響波を受信できるため、測定時間を短縮できると共に、被検体の振動などの影響を低減できる。
【００９５】
変換素子３５は、感度が高く、周波数帯域が広いものが望ましい。具体的にはＰＺＴ（圧電セラミックス）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン樹脂）、ＣＭＵＴ（容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ）、ファブリペロー干渉計を用いたものなどが挙げられる。ただし、ここに挙げたものだけに限定されず、探触子としての機能を満たすものであれば、どのようなものであっても良い。
【００９６】
≪データ処理部３６≫
データ処理部３６は、受信回路処理部３２遅延処理を行った電気信号を画像化するための部分である。受信回路処理部３２によって遅延処理が行われた信号を、ＬＯＧ圧縮等の処理を行い、３次元超音波断層画像を作成する。
【００９７】
[実施例３の処理のフロー]
図７は本発明の実施例３に係る装置３００である超音波診断装置が行う処理を示すフローチャートである。
【００９８】
実施例１と同様、フローは事前にファントムなどを測定し、装置３００で測定した３次元超音波断層画像のそれぞれの場所での解像度情報を算出してから開始する。ステップＳ３０１で各解像度情報からなる解像度情報分布を装置に入力する。ステップＳ３０２で被検体１５として生体である乳房を配置し、ステップＳ３０３で超音波の測定を開始する。まず超音波を送信する位置を決定し、システム制御部３３から送信回路処理部３１へ設定
情報を送る。送信回路処理部３１はそれらの情報を基に送信する素子とそれらの遅延時間を決定する。そして送信回路処理部３１から超音波プローブ３４内の対応素子３５を駆動するための電気信号が送られる。この電気信号が変換素子３５によって変位信号に変換されて被検体１５に向かって超音波として伝播する。
【００９９】
ステップＳ３０４でこのように送信し伝播された超音波は被検体によって反射もしくは散乱されて再び超音波エコーとして変換素子３５に戻ってくる。このうち受信開口を形成する複数の変換素子３５において、超音波エコーが電気信号に変換されることで、被検体１５の生体情報を受信信号として取得できる。この受信信号は受信回路処理部３２に送られる。受信回路処理部３２は、受信データの深さ情報を基に受信信号の遅延時間を決定し、各受信信号に対して遅延処理を行う。
【０１００】
ステップＳ３０５で遅延処理が行われた信号はデータ処理部３６へ送られ、ＬＯＧ圧縮等の処理が施され３次元超音波断層画像データが作成される。ステップＳ３０６で算出した３次元超音波断層画像データの補正を行う。入力した解像度情報分布を用いてコンボリューションカーネルを算出し、そのカーネルと３次元超音波断層画像のコンボリューションを行う。コンボリューションを行った３次元超音波断層画像にオフセットを足し合わせた強度傾向分布である変換３次元超音波断層画像を算出する。得られた変換３次元超音波断層画像で、元の３次元超音波断層画像を除算することで、変換３次元超音波断層画像の強度ムラの補正を行う。ステップＳ３０７で補正した３次元断層画像の表示を行う。
【０１０１】
実施例３によると、装置３００において、算出した音圧強度分布の装置３００固有の強度の揺らぎを補正し、見た目に明るさが均一な超音波画像を生成できる。
【０１０２】
実施例３の手法は、被検体情報取得装置３００である３次元超音波診断装置に対して適応した。しかし、二次元画像を生成する超音波診断装置、ハンドヘルド型超音波診断装置など、作成した画像の解像度が位置によって変化する超音波診断装置に対して広く適用できる。ハンドヘルド型超音波診断装置では、画像化されたそれぞれの場所での解像度情報を算出しておき、その解像度情報を用いてコンボリューションカーネルを算出、同様にして２次元超音波画像の強度ムラを補正できる。
＜実施例４＞
【０１０３】
図８は、本発明の実施の形態に係る被検体情報取得装置の実施例４を示すブロック図であり、図１における実施例１と類似する構成については四百番台の番号を付すとともにその十の位および一の位に共通の番号を付して必要のない限り説明を省略する。ただし被検体情報取得装置全体はこれに関係なく四百の番号を付す。
【０１０４】
実施例４の被検体情報取得装置４００（以下「装置４００」と略称する）である核磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置における被検体情報分布に対し強度補正を行うものである。核磁気共鳴イメージング装置は、検出機の感度分布や測定物体の形状、磁場の不均一性、ＲＦパルスの誘電効果、定常波効果による不均一性により、測定した被検体情報分布の強度ムラ（感度ムラ）が生じることがある。これに対し、装置４００は、場所による空間分解能の違いを考慮した被検体情報分布の強度ムラの補正を行う。
【０１０５】
（基本構成）
実施例４の装置４００は、被検体情報分布を取得する核磁気共鳴イメージング部４１、解像度情報取得部２０、強度補正処理部２１、および表示部２２を有する。
【０１０６】
[実施例４の処理のフロー]
図９は、本発明の実施例４における装置４００が行う処理を示すフローチャートである
。
事前にファントムを測定し離散的な空間分解能情報の補間を行うことで、装置で測定したデータのそれぞれの場所での空間分解能を算出して開始する。ステップＳ４０１で算出した空間分解能からなる空間分解能分布情報を装置に入力する。ステップＳ４０２で装置４００に被検体１５である乳房を配置し、ステップＳ４０３で核磁気共鳴イメージングを開始し画像を生成する。
【０１０７】
ステップＳ４０４で生成された画像に対し、空間分解能分布情報に従い被検体情報の強度を補正する。強度の補正方法としては、入力した空間分解能分布情報に従ってコンボリューションカーネルを算出し、そのカーネルと被検体情報分布のコンボリューションを行う。コンボリューションを行った被検体情報分布にオフセットを足し合わせた強度傾向分布を算出する。得られた強度傾向分布で、元の被検体情報分布を除算することで、被検体情報の補正を行い、ステップＳ４０５で表示する。
【０１０８】
実施例４によると、算出した被検体情報分布の装置固有の強度揺らぎを補正し、見た目に明るさが均一な装置４００である核磁気共鳴イメージング装置を構成できる。
なお、コンピュータ内の演算部は、コンピュータ内の記憶部に保存されたプログラムを読み出すことにより、以上の実施例で説明した信号処理や装置の作動制御を実行することができる。
演算部は、典型的にはＣＰＵ、ＧＰＵ、Ａ／Ｄ変換器などの素子や、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの回路から構成される。なお、演算部は、１つの素子や回路から構成されるだけではなく、複数の素子や回路から構成されていてもよい。また、演算部が行う各処理をいずれの素子や回路が実行してもよい。演算部は、信号処理部、データ処理部、解像度情報取得部、強度補正処理部、機能情報取得部、送信回路処理部、受信回路処理部、およびシステム制御部を含むことができる。
また、記憶部は、典型的にはＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスクなどの記憶媒体から構成される。なお、プログラムが保存される記憶部は非一時的な記録媒体である。また、記憶部は、１つの記憶媒体から構成されるだけでなく、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。記憶部は、データ保持部を含むことができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１７  探触子、１９  データ処理部、２０  解像度情報取得部、２１  強度補正処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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