(57)【要約】      （修正有）【課題】被検体に電界を印加することで当該被検体の内部情報を取得する装置において、より精度の高い情報を取得できる技術を提供する。【解決手段】被検体１０８に光を照射する光照射手段と、被検体１０８に対して光を照射しない状態における、被検体１０８の電気特性を表す情報である第一の電気特性情報と、被検体１０８に対して光を照射した状態における、被検体１０８の電気特性を表す情報である第二の電気特性情報とを取得する特性情報取得手段と、第一および第二の電気特性情報に基づいて、被検体１０８の電気特性の変化を表す情報である特性変化情報を生成する変化情報取得手段と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2015062476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する光照射手段と、
前記被検体に対して光を照射しない状態における、前記被検体の電気特性を表す情報である第一の電気特性情報と、前記被検体に対して光を照射した状態における、前記被検体の電気特性を表す情報である第二の電気特性情報とを取得する特性情報取得手段と、
前記第一および第二の電気特性情報に基づいて、前記被検体の電気特性の変化を表す情報である特性変化情報を生成する変化情報取得手段と、
を有することを特徴とする、被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記光照射手段は、前記被検体に対する光の照射位置を変更可能であり、
前記特性情報取得手段は、光の照射位置を変更しながら、各照射位置で光を照射した状態における前記被検体の電気特性をそれぞれ計測することで第二の電気特性情報を取得し、
前記変化情報取得手段は、前記第一の電気特性情報と、前記第二の電気特性情報に基づいて、前記被検体における電気特性の変化の分布を生成する
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】
被検体に照射された光に起因して前記被検体内で発生した音響波を受信する音響波探触子と、
前記受信した音響波に基づいて、前記被検体内における光学特性に関連した情報である光学特性情報の分布を取得する再構成手段と、
前記光学特性情報の分布を表す画像と、前記電気特性の変化の分布を表す画像を出力する出力手段と、
をさらに有する
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】
前記出力手段は、前記光学特性情報の分布を表す画像と、前記電気特性の変化の分布を表す画像を重畳して出力する
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】
前記特性情報取得手段は、被検体に交流電界を印加することで、前記被検体の電気特性情報を取得する
ことを特徴とする、請求項１から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】
前記特性情報取得手段は、前記被検体表面に設けられた複数の電極によって前記被検体に対して交流電界を印加する
ことを特徴とする、請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記特性情報取得手段は、前記複数の電極のうち、電極同士を結ぶ経路が光の照射位置に対してより近い場所を通る電極の組を選択し、交流電界を印加する
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８】
前記電気特性情報は、電圧、電流、インピーダンスの少なくともいずれかを表す情報である
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記光照射手段は、発生した光を集光して被検体に照射する
ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記特性変化情報は、前記第一の電気特性情報と前記第二の電気特性情報の差である
ことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記特性情報取得手段は、前記第一の電気特性情報を取得する第一の特性情報取得手段と、前記第二の電気特性情報を取得する第二の特性情報取得手段と、からなる
ことを特徴とする、請求項１から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】
被検体に光を照射する光照射手段を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記被検体に対して光を照射しない状態における、前記被検体の電気特性を表す情報である第一の電気特性情報と、前記被検体に対して光を照射した状態における、前記被検体の電気特性を表す情報である第二の電気特性情報とを取得する特性情報取得ステップと、
前記第一および第二の電気特性情報に基づいて、前記被検体の電気特性の変化を表す情報である特性変化情報を生成する変化情報取得ステップと、
を含むことを特徴とする、被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１３】
前記光照射手段が、前記被検体に対する光の照射位置を変更可能な被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記特性情報取得ステップでは、光の照射位置を変更しながら、各照射位置で光を照射した状態における前記被検体の電気特性をそれぞれ計測することで第二の電気特性情報を取得し、
前記変化情報取得ステップでは、前記第一の電気特性情報と、前記第二の電気特性情報に基づいて、前記被検体における電気特性の変化の分布を生成する
ことを特徴とする、請求項１２に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１４】
被検体に照射された光に起因して前記被検体内で発生した音響波を受信する音響波探触子をさらに有する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記受信した音響波に基づいて、前記被検体内における光学特性に関連した情報である光学特性情報の分布を取得する再構成ステップと、
前記光学特性情報の分布を表す画像と、前記電気特性の変化の分布を表す画像を出力する出力ステップと、
をさらに含む
ことを特徴とする、請求項１３に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１５】
前記出力ステップでは、前記光学特性情報の分布を表す画像と、前記電気特性の変化の分布を表す画像を重畳して出力する
ことを特徴とする、請求項１４に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１６】
前記特性情報取得ステップでは、被検体に交流電界を印加することで、前記被検体の電気特性情報を取得する
ことを特徴とする、請求項１２から１５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１７】
被検体表面に設けられた複数の電極によって被検体に交流電界を印加する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記特性情報取得ステップでは、前記複数の電極のうち、電極同士を結ぶ経路が光の照射位置に対してより近い場所を通る電極の組を選択し、交流電界を印加する
ことを特徴とする、請求項１６に記載の被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１８】
前記電気特性情報は、電圧、電流、インピーダンスの少なくともいずれかを表す情報である
ことを特徴とする、請求項１２から１７のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置の
制御方法。
【請求項１９】
前記特性変化情報は、前記第一の電気特性情報と前記第二の電気特性情報の差である
ことを特徴とする、請求項１２から１８のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置の
制御方法。
【請求項２０】
前記特性情報取得ステップは、前記第一の電気特性情報を取得する第一の特性情報取得ステップと、前記第二の電気特性情報を取得する第二の特性情報取得ステップと、からなる
ことを特徴とする、請求項１２から１９のいずれか1項に記載の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、被検体内の情報を取得する被検体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光コヒーレンストモグラフィーや光音響トモグラフィーなど、生体内部の情報を非侵襲で取得する生体イメージング技術の研究が進められている。
光コヒーレンストモグラフィーは、赤外光などの低コヒーレンス光の干渉を利用して、生体内部の組織に関する情報を取得する技術であり、分解能が数マイクロメートルと高いため、網膜や血管壁の観察に威力を発揮している。また、光音響トモグラフィーは、生体組織に光を照射した際に熱膨張によって発生する音響波を取得し、解析することで、被検体内部の光学特性に関連した情報を取得する技術である。光音響トモグラフィーは、数百マイクロメートルの分解能で血管構造や酸素飽和度の測定ができるため、乳房や脳に対する診断を行う分野で期待されている。
【０００３】
一方で、被検体の電気的な特性を計測することで、腫瘍を発見するための装置が知られている。悪性の腫瘍は、健全な周囲組織とは異なる電気インピーダンス特性を持っているため、対向電極を経て弱い交流電圧を身体に印加すると、腫瘍の範囲で電界が変化する。これを利用した装置として、例えば特許文献１には、電極マトリクスを備えたセンサによって、皮膚表面における電流密度と電位分布を取得することで、生体内の腫瘍を検出する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４０９１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の装置は、インピーダンススキャナとも呼ばれ、生体に交流電圧を印加した際の電界の変化を検出している。一方、このようにして取得した電界の変化はごく微弱なものであり、測定精度の向上が求められていた。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、被検体に電界を印加することで当該被検体の内部情報を取得する装置において、より精度の高い情報を取得できる技術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、本発明に係る被検体情報取得装置は、
被検体に光を照射する光照射手段と、前記被検体に対して光を照射しない状態における、前記被検体の電気特性を表す情報である第一の電気特性情報と、前記被検体に対して光を照射した状態における、前記被検体の電気特性を表す情報である第二の電気特性情報とを取得する特性情報取得手段と、前記第一および第二の電気特性情報に基づいて、前記被検体の電気特性の変化を表す情報である特性変化情報を生成する変化情報取得手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る被検体情報取得装置の制御方法は、
被検体に光を照射する光照射手段を有する被検体情報取得装置の制御方法であって、前記被検体に対して光を照射しない状態における、前記被検体の電気特性を表す情報である
第一の電気特性情報と、前記被検体に対して光を照射した状態における、前記被検体の電気特性を表す情報である第二の電気特性情報とを取得する特性情報取得ステップと、前記第一および第二の電気特性情報に基づいて、前記被検体の電気特性の変化を表す情報である特性変化情報を生成する変化情報取得ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被検体に電界を印加することで当該被検体の内部情報を取得する装置において、より精度の高い情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態に係る被検体情報取得装置の構成を示す図。
【図２】第一の実施形態における電極の配置を説明する図。
【図３】第一の実施形態における電気力線の通過位置を説明する図。
【図４】第二の実施形態に係る被検体情報取得装置の構成を示す図。
【図５】第三の実施形態に係る被検体情報取得装置の構成を示す図。
【図６】第三の実施形態における測定処理のフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００１２】
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態に係る被検体情報取得装置は、光を被検体に照射し、当該光に起因して発生した、被検体の電気特性の変化を取得する装置である。
【００１３】
<システム構成>
まず、図１および図２を参照しながら、第一の実施形態に係る被検体情報取得装置の構成を説明する。本実施形態に係る被検体情報取得装置は、光源１０１、光照射部１０２、保持板１０３および１０４、共通電極１０５、電極１０６、処理部１０７を有している。
また、共通電極１０５および電極１０６は、被検体１０８の表面上に装着されている。なお、図１および図２に示した例では、共通電極１０５は黒塗りで示した一つのみであり、他は全て電極１０６である。
本実施形態に係る被検体情報取得装置は、各電極を用いて被検体１０８に電界を印加し、被検体の電気特性を取得する。また、被検体１０８に光を照射して、当該光に起因する電気特性の変化を取得する。
なお、装置を構成するものではないが、図１中、符号１０８は被検体である生体を表し、符号１１０は被検体内を通過する仮想的な電気力線を表す。
以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置を構成する各手段について説明する。
【００１４】
<<光源１０１>>
光源１０１は、被検体に照射する光を発生させる装置である。光源は、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、強度等は不図示の光源制御部によって制御される。この光源制御部は、光源と一体化されていても良い。
また、照射される光の波長は、被検体内部まで光が伝搬する波長であることが望ましい。具体的には、被検体が生体の場合、７００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下であることが望ましい。光源１０１から発生する光を以下、計測光と称する。
【００１５】
<<光照射部１０２>>
光照射部１０２は、被検体に対して計測光を照射する手段である。光照射部１０２は、光源と一体となっていても良いし、レンズやミラー、拡散板、光ファイバ等の光学部材を介して光源と接続されていても良い。本実施形態では、光源１０１と光照射部１０２が光ファイバなどの光伝送路を介して互いに接続されている。
光照射部１０２から出射した光は、後述する保持板を介して被検体表面の局所領域（以下、測定対象領域と称する）に照射される。また、光照射部１０２は、被検体の表面を二次元方向に移動することができ、これにより、被検体に対する光の照射位置を変更可能な構成となっている。
【００１６】
<<保持板１０３および１０４>>
保持板１０３および１０４は、被検体１０８を保持する手段である。具体的には、二枚の平板状の保持部材のうち、いずれか片方、または両方が、図中の縦方向に移動することで被検体を圧迫保持する。
光照射部１０２から出射した計測光は、保持板１０３を介して被検体表面に照射されるため、保持板１０３は、計測光に対する透過率が高い素材であることが好ましい。典型的には石英ガラス、アクリル、ポリカーボネイトなどが好適である。
【００１７】
<<共通電極１０５，電極１０６>>
共通電極１０５および電極１０６は、被検体に交流電界を印加するための電極である。図２に示したように、共通電極側を固定し、他方の電極を切り換えながら電界を印加することで、被検体内の様々な位置に対して電気力線を通過させることができる。なお、図１では、各電極に対する配線は図示を省略している。
【００１８】
<<処理部１０７>>
処理部１０７は、前述した各電極を用いて被検体に交流電界を印加し、被検体の電気インピーダンスを測定する手段である。また、計測光の照射による電気インピーダンスの変化を取得し、当該変化を示すマップを生成する手段である。処理部１０７によって、被検体内の電気特性の変化を表す画像が生成される。生成した画像は、不図示の表示手段によって利用者に提示される。処理部１０７が、本発明における特性情報取得手段および変化情報取得手段である。
なお、処理部１０７は、ＣＰＵと主記憶装置、および補助記憶装置を有するコンピュータであってもよいし、専用に設計されたハードウェアであってもよい。
【００１９】
<電気インピーダンスの測定>
次に、被検体に対する電気インピーダンスの測定方法について説明する。
電気インピーダンスの測定は、共通電極１０５と電極１０６との間に交流電界を印加し、電流を計測することによって行う。ここで、計測光を照射していない場合における、任意の電極間の電流をＩoffとし、印加電圧をＶとすると、電気インピーダンスＺoffは、Ｚoff＝Ｖ／Ｉoff（数式１）という式で表わされる。また、計測光を照射している場合における電流をＩonとすると、Ｖ／Ｉon＝Ｚoff＋ΔＺ（数式２）という関係が成り立つ。
ここで、ΔＺは、計測光に起因して発生した電気インピーダンスの差である。すなわち、数式１と数式２を用いることで、計測光によって発生した電気インピーダンスの変化ΔＺを取得することができる。電気インピーダンスの変化とは、具体的には、熱の吸収によるレジスタンスの変化や、分極の変化によるキャパシタンスの変化などである。本実施形態では交流を用いるため、振幅および位相の情報を取得することができる。
Ｚoff はΔＺと比較して大きい値であるため、Ｚoff を減算することで大きなゲインをかけることができ、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。
なお、本例では、Ｖ／Ｉoffが本発明における第一の電気特性情報であり、Ｖ／Ｉonが
第二の電気特性情報である。また、ΔＺが特性変化情報である。
【００２０】
計測に用いる周波数および電圧は、例えば５００Ｈｚ、２Ｖｐｐとすることができる。本実施形態では、被検体として、長軸が１５０ｍｍ、短軸が１２０ｍｍの楕円形状様で、厚さが５０ｍｍ程度に押し広げられたファントムを用いる。被検体に装着された電極は、共通電極１０５を含めて１２か所である。また、計測光の照射エリアは１０×１０ｍｍ２程度である。計測光を照射する領域（測定対象領域）を移動させることによって、電気インピーダンスの変化を測定対象領域ごとに取得することができる。
【００２１】
図３は、電気インピーダンス計測を説明するマップである。本例では、電極を１２個用い、そのうち１番および１０番の電極を共通電極としている。図３中の点線および破線は、仮想的な電気力線を表す。被検体における電気インピーダンスの変化は、計測光が照射された付近において最も大きくなる。そこで、電極同士を結ぶ経路（すなわち電気力線）が、測定対象領域に対してより近い場所を通る電極の組を選択すれば、照射によって発生した電気インピーダンスの変化を精度よく取得することができる。
【００２２】
まず、計測光を照射する位置を、（１，１）から（１０，１０）まで順次変更していく。ここで、（ｉ，ｊ）の領域に計測光を照射しているものとする。この場合、（ｉ，ｊ）を通る仮想の電気力線を選択し、対応する電極を用いて電気インピーダンスを計測すればよい。もし、複数の電気力線が当該領域を通過している場合には、長さが最も短い電気力線を選択する。なお、電極は、電気力線がすべての領域を通過するように配置することが望ましいが、どの電気力線も通過しない領域がある場合は、最も近い電気力線を選択する。
そして、全ての測定対象領域に対して計測光を照射（すなわち計１００回）し、全ての領域について、電気インピーダンスの変化をマッピングする。マッピングされた画像は、電気インピーダンス画像として、不図示の出力手段によって出力される。
なお、本実施形態では、電気インピーダンスのマッピングに振幅を用いるが、位相を用いてもよいし、両方を用いてもよい。
【００２３】
以上に説明したように、第一の実施形態に係る被検体情報取得装置では、計測光の照射に起因する被検体の電気インピーダンスの変化を測定することができる。このように構成することで、従来技術のように、電気インピーダンスを静的な環境で取得した場合と比較して、よりＳＮ比の高い情報を取得することができる。
【００２４】
なお、本例では共通電極を二つ使用したが、すべての電極を共通電極としてもよい。すなわち、共通電極を１２回変化させながら電気インピーダンスを測定してもよい。この場合、測定対象領域ごとに、それぞれ１２個の測定結果が得られるため、得られた測定結果の総和をとり、当該測定対象領域に対応する値とする。照射回数の合計は１２００回となる。
また、本実施形態では１２個の電極を用いたが、電極の数は増やしてもよい。電極の数を増やすことで、より精度の高い計測を行うことができる。また、本実施形態では同一の高さに電極を配置したが、異なる高さに電極を配置、すなわち、電極を三次元的に配置するようにしてもよい。このようにすることで、立体的な電気インピーダンスの分布を取得することができるようになる。
【００２５】
（第二の実施形態）
第二の実施形態は、二つの電極を用い、計測光の入射方向と平行な方向に電界を印加する実施形態である。
図４は、第二の実施形態に係る被検体情報取得装置の構成図である。なお、第一の実施形態と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。
【００２６】
第二の実施形態に係る被検体情報取得装置は、光源１０１、光照射部１０２Ａおよび１０２Ｂ、保持板１０３および１０４、電極４０１および４０２、処理部４０７を有している。なお、光源１０１については図示を省略している。
【００２７】
第二の実施形態では、電極が二つであるという点と、光照射部が二つあり、それぞれから計測光を照射できるという点において第一の実施形態と相違する。
【００２８】
保持板１０３および１０４には、電極４０１および４０２がそれぞれ配置されている。電極４０１および４０２は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などを用いた透明な素材からなる。電極を透明にすることで、計測光が透過できるようになる。各電極は平板状に形成され、被検体の片面を同じ電位に保つことができる。
【００２９】
また、第二の実施形態における処理部４０７は、第一の実施形態における処理部１０７と同様の機能を有するが、二つの電極のみを用いて、被検体の電気インピーダンスの変化を表す画像を生成するという点において相違する。処理部４０７は、発振器４０３、電圧計４０４、電流計４０５を有しており、電極４０１および４０２に電界を印加した状態で、電極間の電圧および電流を測定し、第一の実施形態と同様のマップを生成する。
【００３０】
電気インピーダンスの測定は、電極４０１および４０２に交流電界を印加し、電圧と電流をそれぞれ測定することで行う。具体的にはまず、計測光を照射しない場合の電気インピーダンスを取得する。そして、測定対象領域を移動させながら計測光を照射し、測定対象領域ごとに、計測光を照射した場合の電気インピーダンスを取得し、差を算出したうえでマッピングを行う。差の算出方法およびマッピングの方法は、第一の実施形態と同様である。
なお、電気インピーダンスの変化が大きい場合は、差ではなく、計測した電気インピーダンスをそのままマッピングするようにしてもよい。
【００３１】
なお、第二の実施形態では、Ｚ軸方向の上下に二つの光源を有しているため、それぞれ光を照射するタイミングを変えることで、被検体の深さ方向についても情報を取得することができる。被検体の内部に到達する光の強度は、深部になるほど弱くなる。したがって、光照射部１０２Ａから照射された計測光で被検体上部の電気インピーダンス変化を、１０２Ｂから照射された計測光で被検体下部の電気インピーダンス変化を計測することができる。すなわち、二層分の電気インピーダンス画像を生成することができる。
【００３２】
以上説明したように、第二の実施形態では、被検体に複数の電極を装着するのではなく、保持板に設けられた二つの電極を用いて測定を行うことができるため、装置構成を単純化することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、光照射部を被検体の上下に二つ設置したが、光照射部の数はこれ以上であってもよいし、複数の異なる向きから計測光を照射するようにしてもよい。これにより、より高精度に電気インピーダンスを取得することができるようになる。
また、実施形態の説明では保持板と一体となった電極を用いたが、マトリクス状に分かれた電極を使用し、測定対象領域に最も近い電極を用いて測定を行うようにしてもよい。このようにすることで、測定対象領域における情報をより高精度に取得することができるようになる。
【００３４】
（第三の実施形態）
第三の実施形態に係る光音響測定装置は、乳腺診断用の装置であり、第二の実施形態に加えて、乳房の保持を行うための構成と、乳房に対する光音響測定を行う構成を追加した実施形態である。また、光音響測定によって生成した画像と、電気インピーダンス測定に
よって生成した画像を比較する機能を追加した実施形態である。
図５は、第三の実施形態に係る光音響測定装置の構成図である。なお、第二の実施形態と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。
【００３５】
第三の実施形態に係る光音響測定装置は、光源５０１、光照射部１０２、走査機構５０２および５０３、保持板１０３および１０４、音響波探触子５０４、ハウジング５０５、処理部４０７、再構成部５０８を有している。
なお、電極については図示を省略しているが、第二の実施形態と同様に、二つの平板状の透明な電極が、保持板１０３および１０４上の、被検体と接触する面にそれぞれ設置されている。
【００３６】
光源５０１は、光源１０１と同じく計測光を発生させる手段であるが、複数波長の光を発生させることができるという点において第一の実施形態と相違する。具体的には、第一の波長λ１である７００ｎｍと、第二の波長λ２である８５０ｎｍの二種類の光を発生させることができる。酸化ヘモグロビンの光吸収率と、還元ヘモグロビンの光吸収率は８００ｎｍ付近の波長において入れ替わるため、この前後の二種類の波長の光を被検体に照射することで、血液中の酸素飽和度を測定することができる。光源５０１には、異なる波長を発生する半導体レーザー、波長可変レーザーなどを使用することができる。
【００３７】
被検体に入射した計測光は、拡散しながら被検体内を伝搬し、光吸収体によって吸収されると、当該光吸収体から音響波が発生する。発生した音響波は、保持板１０４を介して、音響波探触子５０４に到達する。
音響波探触子５０４は、この音響波を受信し、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。音響波探触子５０４は、単一の音響波探触子からなってもよいし、複数の音響波探触子からなってもよい。
また、音響波探触子５０４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よい。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することができるため、測定時間を短縮することができる。なお、探触子が被検体よりも小さい場合は、音響波探触子を走査させて複数の位置で音響波を受信するようにしても良い。本実施形態では、音響波探触子５０４を走査可能な構成とする。また、音響波探触子５０４には、信号強度を増幅するための増幅器が内蔵されていてもよい。
【００３８】
また、音響波探触子５０４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よい。
また、音響波探触子５０４と被検体１０８との間には、音響波の反射を抑えるための音響マッチング剤５０６が挿入される。電気インピーダンスを測定する関係上、音響マッチング材５０６は、導電率の高い材料であることが望ましい。
音響波探触子５０４は、ハウジング５０５に収納されており、ハウジング５０５の中には、音響インピーダンスをマッチングさせるための液体（マッチングオイル）が封入されている。当該液体は、走査機構５０３が移動する際の潤滑剤としても機能する。
【００３９】
走査機構５０２は、光照射部１０２の位置をＸ−Ｙ平面上で二次元方向に移動させる機構である。これにより、被検体表面の所望の位置に光を照射することができる。同様に、走査機構５０３は、音響波探触子５０４の位置をＸ−Ｙ平面上で二次元方向に移動させる機構である。これにより、被検体表面の所望の位置から音響波を取得することができる。
走査機構５０２および５０３は、Ｘ−Ｙ平面上における光照射部１０２と音響波探触子
５０４の位置が互いに一致するように連動して動作する。
【００４０】
処理部４０７は、第二の実施形態と同様、保持板に設けられた二つの電極に電界を印加することで、電極間の電圧および電流を測定し、電気インピーダンスの変化を表すマップを生成する手段である。
【００４１】
再構成部５０８は、音響波探触子５０４で得られた電気信号を増幅してデジタル信号に変換し、当該デジタル信号を処理して、被検体内の光学特性に関連した情報（本発明における光学特性情報）を表す画像を生成する手段である。再構成部５０８によって、被検体内の吸収係数の分布を表す画像が生成される。生成された画像は、不図示の表示手段によって利用者に提示される。
なお、再構成部５０８は、ＣＰＵと主記憶装置、および補助記憶装置を有するコンピュータであってもよいし、専用に設計されたハードウェアであってもよい。
【００４２】
第三の実施形態では、立位または座位の被検者が、保持板１０３および１０４の間に被検体である乳房を挿入し、挟んだ状態で測定を行う。ここで、図６を参照しながら、第三の実施形態に係る光音響測定装置が行う測定処理について説明する。
ステップＳ１は、被検者の乳房を保持板で圧迫保持する工程である。また、必要に応じて、本ステップで、光音響測定用の造影剤を被検者の体内に注入してもよい。光音響測定に用いられる造影剤として、インドシアニングリーンや金属酸化物ナノ粒子などが知られている。
また、微小気泡の懸濁液である超音波造影剤を用いてもよい。超音波造影剤の主成分は糖質やリン脂質であり、気体部分は空気やペルフルブタンである。さらに、特定の疾患部位に選択的に結合するマーカーと組み合わせるようにしてもよい。
また、計測に用いる交流電界によって、分極（誘電分極、イオン分極など）が発生する。そこで、分極に合わせて光の吸収率が変化する物質を造影剤として用いてもよい。例えば、上述した超音波造影剤は誘電体であるため、分極が発生する。誘電分極を起こすような周波数は、例えば、１００Ｈｚ−１０ｋＨｚである。
イオン分極の場合は更に高周波帯となる。この場合、血管の内部でイオン化するような造影剤を用いる。造影剤を用いなくても、特定範囲の周波数に特異的な反応を起こす場合には、当該周波数を用いればよい。なお、周波数帯によって、吸収が起こりにくくなるなどの不都合が生じる場合には、当該周波数帯を避けるようにしてもよい。
【００４３】
また、不図示の圧力計を用いて、被検体が所定の圧力で保持されていることを確認するようにしてもよい。また、不図示のカメラを用いて、光照射部１０２や音響波探触子５０４が所望の位置にあることを確認するようにしてもよい。光照射部１０２や音響波探触子５０４を配置する位置は、あらかじめＭＲＩ、Ｘ線マンモグラフィー、超音波装置などで確認しておき、その結果に基づいて位置合わせを行うようにしてもよい。
【００４４】
ステップＳ２では、計測光を照射しない状態で、被検体の電気インピーダンスを測定する。本実施形態では、電極は二つであるため、測定は一回のみ行えばよいが、電極がマトリクス状に配置されている場合、複数回の測定を行う。
【００４５】
ステップＳ３では、電極間に交流電界を印加した状態で、電気インピーダンス測定と、光音響測定を同時に行う。測定においては、走査機構５０２および５０３を制御し、光照射部１０２および音響波探触子５０４を連動して二次元方向に動かし、走査を行う。
なお、酸素飽和度の測定を行うためには、二つの波長の光を照射する必要があるため、波長を切り換えながら走査を行う。例えば光源として、λ１＝７００ｎｍとλ２＝８５０ｎｍの２つの波長を用いることができる。酸化ヘモグロビンの光吸収率と、還元ヘモグロビンの光吸収率は８００ｎｍ付近の波長において入れ替わるため、この前後の二種類の波
長の光を被検体に照射することで、血液中の酸素飽和度を測定することができる。また、波長ごとに物質の光吸収率が異なるため、発熱量も変化し、結果として、インピーダンスの変化を複数取得することができる。
また、照射される光のパルス幅は、第一の実施形態と同じであってもよいし、異なる値であってもよい。また、複数の波長を用いる場合、それぞれを異なるパルス幅としてもよい。さらに、被検者の呼吸や脈に連動したタイミングで測定を行うようにしてもよい。
【００４６】
ステップＳ４では、対象領域における測定が完了したかを確認し、未完了であればステップＳ３へ遷移して測定を継続する。取得が完了した場合はステップＳ５へ遷移する。
【００４７】
ステップＳ５では、取得した音響波信号に基づいて、再構成部５０８が、三次元の光音響画像を生成する。画像の生成には、整相加算や、微分処理した信号を重ね合わせるユニバーサルバックプロジェクション法のような既知の方法を用いることができる。
また、取得した電気インピーダンスに基づいて、処理部４０７が、二次元の電気インピーダンス画像を生成する。
【００４８】
光音響画像は、被検体を構成する物質の吸収係数を表す画像である。一般的には、生体内の血管などを画像化することができる。三次元の光音響画像は、二次元平面の投影像として表示される。
一方、電気インピーダンス画像は、光に起因する電気インピーダンスの変化を画像化したものである。正常部と腫瘍部では、電気インピーダンスが異なるため、腫瘍の判定を行うことができる。したがって、電気インピーダンス画像を光音響画像と比較することで、測定位置における腫瘍などの組織の判別がしやすくなる。
なお、画像の比較は、二枚の画像を並べて表示してもよいし、重畳して表示してもよい。重畳表示する場合は、各画像に係数をかけて加算してもよいし、逆に減算してもよい。また、電気インピーダンス画像が複数ある場合、対象の画像を切り換えるようにしてもよい。
【００４９】
以上説明したように、第三の実施形態では、被検体の電気的な特性と、光学的な特性をそれぞれ取得したうえで比較することができるため、より正確に被検体に対する診断を行えるようになる。
【００５０】
なお、電気特性を測定する範囲と、光音響測定を行う範囲は必ずしも同一でなくてもよい。例えば、光音響測定を広範囲に行ったうえで、腫瘍があると思われる周辺で電気特性の測定を行うようにしてもよい。また、例えば光を１ｍｍφなどに集光することによって、より詳細に分析を行うようにしてもよい。光の集光は、任意の光学部材を用いて行うことができる。
さらに、三次元の電気インピーダンス画像を取得可能な場合は、三次元の光音響画像と直接比較するようにしてもよい。これにより、被検体内における場所の特定が容易になる。
【００５１】
（変形例）
なお、各実施形態の説明は本発明を説明する上での例示であり、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。
例えば本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む被検体情報取得装置として実施することもできる。また、上記処理の少なくとも一部を含む被検体情報取得装置の制御方法として実施することもできる。上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。
【００５２】
また、各実施形態の説明では、被検体の電気特性としてインピーダンスを用いたが、電
圧や電流を用いてもよい。
【００５３】
また、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。
この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含む）、上記方法、上記プログラム（プログラムコード、プログラムプロダクトを含む）、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１・・・光源、１０２・・・光照射部、１０５・・・共通電極、１０６・・・電極、１０７・・・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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