(57)【要約】【課題】  生体光計測を利用する超音波画像撮像での超音波プローブ位置誘導を改善すること。【解決手段】  本実施形態に係る生体光計測装置は、光照射ユニット、複数の光検出ユニット、画像取得ユニット、算出ユニットを具備する。光照射ユニットは、生体の表面に接触され当該表面に略垂直に光を照射する。複数の光検出ユニットは、光照射ユニットの周囲の互いに異なる位置に配置され、少なくとも一つが光照射ユニットの中心軸に対して所定の傾斜角で傾斜する複数の光検出ユニットであって、それぞれ前記光照射ユニットから照射され前記生体内で拡散反射された光の強度を検出する。画像取得ユニットは、生体に対して近赤外光の反射光強度分布測定とは異なる検出手段から画像を取得する。算出ユニットは、複数の光検出ユニット及び画像取得ユニットの信号から、取得画像と光検出の位置との相対位置を算出する。【選択図】      図６
2015123252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の表面に接触され当該表面に略垂直に光を照射する光照射ユニットと、
前記光照射ユニットの周囲の互いに異なる位置に配置され、少なくとも一つが前記光照射ユニットの中心軸に対して所定の傾斜角で傾斜する複数の光検出ユニットであって、それぞれ前記光照射ユニットから照射され前記生体内で拡散反射された光の強度を検出する複数の光検出ユニットと、
前記生体に対して前記近赤外光の反射光強度分布測定とは異なる検出手段から画像を取得する画像取得ユニットと、
前記複数の光検出ユニット及び画像取得ユニットの信号から、前記取得画像と前記光検出の位置との相対位置を算出する算出ユニットと、
を具備することを特徴とする生体光計測装置。
【請求項２】
前記光照射ユニットの中心軸に対して傾斜する少なくとも一つの光検出ユニットは、前記光照射ユニットからの距離が５ｍｍ以上の光検出ユニットであることを特徴とする請求項１項記載の生体光計測装置。
【請求項３】
前記傾斜角は、１０度から４０度の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の生体光計測装置。
【請求項４】
前記光は近赤外光であり、
前記複数の光検出ユニットの少なくとも一つに設けられ、光検出面と前記生体の表面との間に介在し、生体表面側の接触面積が光検出器側の開口面積よりも大きい複数の導光体をさらに具備すること、
を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の生体光計測装置。
【請求項５】
前記複数の導光体の前記生体表面側の接触面積は、前記光照射ユニットからの距離が長くなるに従って大きくなることを特徴とする請求項４記載の生体光計測装置。
【請求項６】
前記複数の導光体は、前記光検出ユニットと光ファイバーを介して光学的に接続され、前記光ファイバーの開口よりも大きな開口を有することを特徴とする請求項４又は５記載の生体光計測装置。
【請求項７】
前記複数の導光体は、開き角が２０度以上６０度以下の円錐形状であることを特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか一項記載の生体光計測装置。
【請求項８】
超音波送受信面から被検体に超音波を送信し、前記超音波送受信面を介して前記被検体内において反射された超音波を受信する超音波プローブと、
前記超音波送受信面の周囲において前記超音波送受信面の長手方向の中心軸を対称軸として異なる位置に配置され、前記被検体内で反射された光の強度を検出する複数の光検出部と、前記光照射ユニットの周囲の互いに異なる位置に配置され、少なくとも一つが前記光照射ユニットの中心軸に対して所定の傾斜角で傾斜する複数の光検出ユニットであって、それぞれ前記光照射ユニットから照射され前記生体内で拡散反射された光の強度を検出する複数の光検出ユニットと、を有する光プローブと、
前記超音波プローブによって受信された超音波を用いて超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記被検体内において所定の光吸収係数を示す異常部位の位置及び大きさを計算する計算ユニットと、
前記異常部位の位置及び大きさが示された前記超音波画像を表示する表示ユニットと、
を具備する超音波診断装置。
【請求項９】
生体の表面に接触された光照射ユニットから前記表面に略垂直に光を照射し、
前記光照射ユニットの周囲の互いに異なる位置に配置され、少なくとも一つが前記光照射ユニットの中心軸に対して所定の傾斜角で傾斜する複数の光検出ユニットを用いて、前記光照射ユニットから照射され前記生体内で拡散反射された光の強度を検出し、
前記生体に対して前記近赤外光の反射光強度分布測定とは異なる検出手段から画像を取得し、
前記複数の光検出器及び画像取得器の信号から前記取得画像と前記光検出の位置との相対位置を算出すること、
を具備することを特徴とする生体光計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、特定波長成分を含む光を生体内に照射し、当該照射により生体内部に拡散反射した光を生体表面の複数の位置で検出することで、異常組織の位置等を非侵襲で正確に検知する生体光計測装置、生体光計測法及び当該生体検査法を利用する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部を非侵襲に測定する技術にはさまざまな手法がある。その一つである光計測は、被爆の問題がなく、波長を選択することにより計測対象である化合物を選択できるという利点を有している。一般の生体光計測装置は光照射部を生体皮膚表面に押し当て経皮で生体内部に照射し、透過または反射してきた光が再び皮膚を透過して生体外に出射したものを計測し、これに基づいて種々の生体情報を計算する。光計測によって生体内部の異常組織の存在を判断する根底に、正常組織との光の吸収係数の違いがある。すなわち、生体内部において異常組織の吸収係数が異なるため、吸収量の差に応じた検出光量の差が生じる。つまり、検出光量から逆問題として解くと異常組織の吸収係数を求めることができ、求めた吸収係数から異常組織の性状を判別できる。また、計測した光により、計測位置、深さを解析する。この解析手法には、光照射部（以後光源と略す）と検出器の距離を調整するという手法（空間分解法）、および強度が時間的に変化する光源を用い、光が到達する時間の違いから深さ情報を得る手法（時間分解法）、さらにはこれらを組み合わせた方法などがある。これらの解析法により、高品質の信号を取得できる生体光計測装置が実現する。しかしながら、生体内の光による情報の画像化には空間分解能の低さに問題がある。さらに、反射光の検出結果から正しい位置情報を得るには数多くのデータを複雑なアルゴリズムで演算する必要があり、リアルタイムで判定できるものではない。
【０００３】
生体光計測において、実現可能性が高いとされる応用に、乳がん検査が挙げられる（特許文献１参照）。しかし、上述したように光計測単独では分解能と解析時間に問題があるため、他のモダリティと併用して検査性能を向上させる方式が望ましい。そこで我々は、超音波エコーの形態情報を利用して光の低空間分解能を補うという方式を提案した（特許文献２参照）。この方式により、生体組織の中の形態的特徴と、形態的特徴部分の成分分布が従来よりも短時間で判別できることが期待されるものの、即時判定にはまだ改善の余地がある。
【０００４】
ところで、乳がんは女性の主な死亡原因のひとつである。乳がんのスクリーニングと早期診断は、死亡率を減少させ、健康管理の費用の抑制において非常に大きな価値を持つ。現在の方法では乳房の組織の触診と、疑わしい組織変形を探すためのＸ線撮影（マンモグラフィ）を行う。Ｘ線写真に疑わしい箇所があると、超音波撮像を行い、さらに外科的組織検査を行う。これらの一連の検査は最終的な結論に達するまでにかなりの時間を要する。また、閉経前の若年層においては乳腺が多くＸ線撮影においては感度が得にくいという問題もある。従って、特に若年層においては超音波撮像によるスクリーニングの意義は大きい。
【０００５】
一般に、超音波撮像においては、認定された操作者による超音波静止画像の採取を行い、専門の読影者（複数の場合もある）によって画像上の形態情報から判定が下される。検診においては操作者の疲労と集中力低下による見落としの危険性を鑑み、一人の操作者によるスクリーニングは一日あたり最大でも５０名が限度とされる。
【０００６】
超音波画像の撮像において、形態的特徴を捉えた静止画像を採取するには操作者の知識と経験が非常に重要となる。的確かつ迅速なスクリーニングには、習熟度も要求される。例えば被験者一人あたりの検査時間は標準的に５分から１０分であるが、操作者の技能によってはさらに時間がかかる場合もある。すなわち、現在の超音波撮像によるスクリーニングにおいては、操作者の熟練度によって画像採取の的確性がばらつく可能性がある。さらに画像採取に際しては常時画像の注視が必要な上、操作者単独の判断にゆだねられるため、熟練した操作者であってもその精神的負担は大きい。動画ですべての画像情報を採取する方式もあるが、この場合は読影者側の負担が大きくなる。
【０００７】
この様な超音波画層診断での問題を解決するために、生体光計測で得られた生体の代謝情報により超音波プローブの測定位置を面方向で誘導し、技師の負担を軽減する方式が提案されている（特許文献３参照）。この様な方式により、超音波画像撮像において、従来に比して短時間かつ比較的容易に異常部位を検出・判別可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３３１２９２号公報
【特許文献２】特開２００７−０２０７３５号公報
【特許文献３】特開２００９−０７７９３１号公報
【特許文献４】特開２００９−１６８６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の生体光計測法、及び当該手法を利用する生体光計測装置及び超音波画像撮像の超音波プローブ位置誘導については、依然として改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態に係る生体光計測装置は、光照射ユニット、複数の光検出ユニット、画像取得ユニット、算出ユニットを具備する。光照射ユニットは、生体の表面に接触され当該表面に略垂直に光を照射する。複数の光検出ユニットは、光照射ユニットの周囲の互いに異なる位置に配置され、少なくとも一つが光照射ユニットの中心軸に対して所定の傾斜角で傾斜する複数の光検出ユニットであって、それぞれ光照射ユニットから照射され前記生体内で拡散反射された光の強度を検出する。画像取得ユニットは、生体に対して近赤外光の反射光強度分布測定とは異なる検出手段から画像を取得する。算出ユニットは、複数の光検出ユニット及び画像取得ユニットの信号から、取得画像と光検出の位置との相対位置を算出する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、光プローブ４０、光計測処理ユニット４２からなる生体光計測装置４のブロック構成図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る生体光計測装置４を組み込んだ超音波診断装置１のブロック構成図を示している。
【図３】図３は、テーパー構造を用いた導光部４０２の一例を示した側面図である。
【図４】図４は、光照射部４００、複数の光検出部４０１、導光部４０２の被検体表面における配置例を示した図である。
【図５】図５は、プローブＰを被検体接触面側から見た図である。
【図６】図６は、本受光距離に応じた検出器の傾斜構造を用いた光照射部４００と光検出部４０１との位置関係を説明するための図である。
【図７】図７は、本受光距離に応じた検出器の傾斜構造を有する光プローブ４０の断面図の一例を示した図である。
【図８】図８は、図７に示した光プローブ４０のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、本光プローブ４０を用いたシミュレーションを説明するための図である。
【図１０】図１０は、シミュレーションによって得られた傾斜角θ、回転角φ毎の光強度（傾斜角θ＝０として鉛直方向で測定した値に対する相対強度）の分布を示した図である。
【図１１】図１１は、光プローブ４０（図７、図８）を用いた測定によって得られた光強度のＸ軸方向の成分、Ｙ軸方向の成分を示したグラフである。
【図１２】図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、光プローブ４０（図７、図８）を用いた測定によって得られた開き角ψに関するグラフを示した図である。
【図１３】図１３は、本生体光計測装置４を用いた超音波プローブの誘導処理のフローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態に係る生体光計測装置は、受光距離に応じた検出器の傾斜構造により、光検出部での受光光量或いは受光強度を飛躍的に向上させるものである。この様な本実施形態に係る導光機能は、生体光計測装置であれば、どの様なものであっても適用可能である。以下においては、説明を具体的にするため、超音波画像診断において用いられる生体光計測装置を例として説明する。また、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１３】
図１は、光プローブ４０、光計測処理ユニット４２からなる生体光計測装置４のブロック構成図である。図２は、本実施形態に係る生体光計測装置４を組み込んだ超音波診断装置１のブロック構成図を示している。
【００１４】
生体光計測装置４は、光プローブ４０及び光計測処理ユニット４２と、超音波プローブ１２の配置操作を支援するための支援情報を生成する支援情報生成ユニット４４と、を具備している。なお、本実施形態においては、図２に示した様に、超音波診断装置１に組み込まれた（超音波診断装置１と一体構造となっている）生体光計測装置４について説明する。しかしながら、当該例に拘泥されず、生体光計測装置と超音波診断装置とを別体構造としてもよい。
【００１５】
光プローブ４０は、少なくとも一つの光照射部４００、複数の光検出部４０１、光検出効率を向上させるための導光部４０２を有している。光照射部４００は、光源４２０が発生する光（近赤外光）を被検体に向けて略垂直に照射する。光検出部４０１は、例えば光ファイバーの端部で構成された接触面を有し、当該接触面から光導波部を介して入力する被検体内からの反射光を光電変換する複数の検出素子からなる。検出素子としては、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子のほか、ＣＣＤ、ＡＰＤ、光電子増倍管等を採用することができる。光照射部４００の被検体との接触面には、光整合層を設けるようにしてもよい。
【００１６】
導光部４０２は、図３に示す様に各光検出部４０１と被検体表面との間に設けられ、被検体表面側の開口面積が光検出部４０１の検出面側の開口面積に比して大きくなる円錐状の構造（例えば、テーパー構造）を有している。導光部４０２は、光照射部４００からの照射光に基づく被検体からの光を導光（或いは集光）し、各光検出部４０１における光検出効率を飛躍的に向上させる。導光部４０２の開口面積は、図３に示す様に定義される開き角ψに依存する。特に、本実施形態に係る生体光計測装置４は、後述するように、光照射部４００による被検体内部への光入射位置から導光部４０２（及び当該導光部４０２が設けられた光検出部４０１）までの距離（受光距離）に応じて、開き角ψの異なる導光部４０２を有している。なお、光検出部４０１の検出面と導光部４０２との間に、光ファイバーを設けるようにしてもよい。係る場合、光ファイバーの導光部側の開口面積は、導光部の被検体の表面側の開口面積に比して小さくなるように形成される。
【００１７】
図４は、光照射部４００、複数の光検出部４０１、導光部４０２の被検体表面における配置例を示した図である。なお、同図において異常組織部分は、球状の吸収体として例示しているが、本実施形態の適用においては、当該例に拘泥されない。光照射部４００から照射された光は被検体内で反射（散乱）を繰り返し、再び被検体外へ出射する。このように被検体外に出射する光は、被検体内において散乱を繰り返すため、その強度は入射光と比較して大幅に減衰し、その方向も分散することになる。そのため、例えばある一点から出射した光の強度は入射光と比較して大幅に減衰している。
【００１８】
生体光計測において異常組織部分の有無およびその性状を評価するためには、異常組織部分がある場合とない場合で出射した光の強度を比較する必要がある。さらに、超音波画像診断に利用する場合には、超音波撮像すべき位置の接近状態を検知して検者に教え、超音波プローブ（及び光プローブ４０）を誘導していくためには、光プローブ４０の走査に追随して検出した光強度が演算に耐えるＳＮ比を持っている必要がある。本実施形態に係る生体光計測装置では、後述するように、導光部４０２により、従来に比してＳＮ比を飛躍的に向上させることができる。
【００１９】
光計測処理ユニット４２は、光源４２０、光信号制御部４２２、光解析部４２４、演算回路４２６を有している。光源４２０は、生体内吸収が小さい波長の光（例えば、生体の窓と呼ばれる波長帯である６００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の光）、異常部位で吸収量が増す特定波長の光（例えば、生体の窓と呼ばれる波長帯範囲にあり血液中のヘモグロビンが吸収する７５０〜８５０ｎｍの波長範囲の光）を発生する半導体レーザ、発光ダイオード、固体レーザ、ガスレーザなどの発光素子等である。光源４２０において発生した光は、光ファイバーや薄膜光導波路で構成される光導波部を介して（或いは直接空間の伝播を介して）、光照射部４００に供給される。なお、光源４２０は、光照射部４００と一体に構成してもよい。
【００２０】
光信号制御部４２２は、生体光計測装置４を動的又は静的に制御する。例えば、光信号制御部４２２は、超音波診断装置１の制御プロセッサ３１の制御のもと、所定のタイミング、周波数、強度、強度変動周期Ｔで光照射部４００から光が照射されるように、光源４２０を制御する。また、光信号制御部４２２は、所定のタイミングで光解析処理が実行されるように、光解析部４２４を制御する。
【００２１】
光解析部４２４は、光検出部４０１から入力したアナログ信号を増幅した後、ディジタル信号に変換する。さらに、光解析部４２４は、光検出部４０１間での検出光の強度変化を解析する。
【００２２】
演算回路４２６は、光検出部４０１間での検出光の強度変化に基づいて、超音波プローブ１２と被検体表面との密着度、被検体内において所定の光吸収係数を示す異常部位（例えば、特定波長を正常組織に比して多く吸収する部位）の被検体の表面からの深さ、所定の位置（例えば光照射部４００、超音波送受信面１２０の中心等）を基準とする異常部位の三次元的位置及び距離を計算する。演算回路４２６における計算結果は、支援情報生成ユニット４４に送り出される。
【００２３】
支援情報生成ユニット４４は、超音波プローブ１２の送受信面を被検体に密着させるために、演算回路４２の判定結果及び計算結果に基づいて、超音波プローブ１２の位置、姿勢、向き等を指示・誘導する支援情報を生成する。生成された支援情報は所定の形態で表示される。
【００２４】
次に、超音波診断装置１について説明する。超音波診断装置１は、図２に示した様に、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、ＲＡＷデータメモリ２５、ボリュームデータ生成ユニット２６、画像処理ユニット２８、表示処理ユニット３０、制御プロセッサ（ＣＰＵ）３１、記憶ユニット３２、インターフェースユニット３３を具備している。
【００２５】
超音波プローブ１２は、光プローブ４０と共にプローブＰを構成する。超音波プローブ１２は、生体を典型例とする被検体に対して超音波を送信し、当該送信した超音波に基づく被検体からの反射波を受信するデバイス（探触子）であり、その先端に複数に配列された圧電振動子、整合層、バッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２の超音波送受信面の近傍には、例えば図５に例示するように、生体光計測装置４の光照射部４００、複数の光検出部４０１が所定の形態で配列される。入力装置１３は、装置本体１１に接続され、超音波診断装置１、生体光計測装置を操作するための各種指示をとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。モニター１４は、生体内の形態学的情報や、血流情報、支援情報生成ユニット４４において生成された支援情報を、所定の形態で表示する。
【００２６】
超音波送信ユニット２１は、所定のレート周波数ｆｒ  Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのトリガパルスを発生し、所定の遅延時間を与えた後、プローブ１２に駆動パルスを印加する。超音波受信ユニット２２は、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅し、Ａ／Ｄ変換器した後、必要な遅延時間を与え加算処理を行う。Ｂモード処理ユニット２３は、受信ユニット２２からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。ドプラ処理ユニット２４は、受信ユニット２２から受け取ったエコー信号から血流信号を抽出し、血流データ（平均速度、分散、パワー等の血流情報）を生成する。
【００２７】
ＲＡＷデータメモリ２５は、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４から受け取った複数のＢモードデータを用いてＲＡＷデータを生成する。ボリュームデータ生成ユニット２６は、空間的な位置情報を加味した補間処理を含むＲＡＷ−ボクセル変換を実行することにより、Ｂモードボリュームデータ、血流ボリュームデータを生成する。画像処理ユニット２８は、ボリュームデータ生成ユニット２６から受け取るボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング、多断面変換表示（ＭＰＲ：multi planar reconstruction）、最大値投影表示（ＭＩＰ：maximum intensity projection）等の所定の画像処理を行う。表示処理ユニット３０は、画像処理ユニット２８において生成・処理された各種画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、γカーブ補正、ＲＧＢ変換等の各種を実行する。制御プロセッサ３１は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、各構成要素の動作を制御する。記憶ユニット３２は、専用プログラム、撮像されたボリュームデータ、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、撮像画像、その他のデータ群を記憶する。
【００２８】
インターフェースユニット３３は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインターフェースである。また、インターフェースユニット３３を介して、外付けの生体光計測装置を本超音波診断装置本体１１に接続することも可能である。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェースユニット３３よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００２９】
（受光距離に応じた検出器の傾斜構造）
次に、本生体光計測装置４が有する受光距離に応じた検出器の傾斜構造について説明する。本構造は、光照射部４００の中心軸（或いは光照射部４００から照射される光の光軸）と各検出器４０１の中心軸とのなす角（傾斜角θ）を、受光距離Ｒ（光照射部４００による被検体内部への光入射位置から各光検出部４０１までの距離）に応じて、検出器４０１毎に個別に設定するものである。
【００３０】
図６は、本受光距離に応じた検出器の傾斜構造を用いた光照射部４００と光検出部４０１との位置関係を説明するための図である。図６に示す様に、各光検出部４０１は、光照射部４００からの受光距離Ｒに応じて、検出器４０１の中心軸が光照射部４００の中心軸に対して傾斜角θだけ傾くように設けられている。ここで、傾斜角θは０度以上９０度未満の値を取るものであり、例えば傾斜角θ＝０度の場合には、検出器４０１の中心軸は光照射部４００の中心軸と実施的に平行となるように設けられる。測定に用いる光の波長にも依存するが、生体の窓と呼ばれる波長帯（例えば７６５ｎｍ）を有する光を入射光として用いる場合、受光距離Ｒが５ｍｍ以内である検出部４０１の傾斜角θ＝０度とし、受光距離Ｒが５ｍｍより大きな検出部４０１の傾斜角θについては、例えば０度より大きく９０度未満の値に設定するといった具合に、傾斜角θは、受光距離Ｒに応じて個別に設けられる。
【００３１】
図７は、発明者らが試作した、本受光距離に応じた検出器の傾斜構造を有する光プローブ４０の断面図の一例を示した図である。また、図８は、図７に示した光プローブ４０のＡ−Ａ断面図である。図７、図８に示す様に、光プローブ４０は、複数のガイド孔４００ｈ、光検出器ガイドブロック４０１ｇを有している。複数のガイド孔４００ｈは、図７に示す様に、光検出器ガイドブロック４０１ｇを中心として同心円の円周上に、所定の間隔で配置されている。光検出器ガイドブロック４０１ｇは、図８に示す様に、傾斜角θが例えば１５度刻みで異なる複数の光検出器ガイド孔４０１ｈが設けられた半球状（ドーム状）の筐体を有している。本光プローブ４０によれば、光入射部４００の入射ファイバーを差し込むガイド孔４００ｈを変えることで、光入射部４００と光検出器ガイドブロック４０１ｇとの間の距離（すなわち、受光距離）を調整することができ、また、光検出器４０１の受光ファイバーを差し込むガイド孔４０１ｈを変えることで、光入射部４００の中心軸と光検出器４０１の中心軸がなす角（すなわち、傾斜角θ）を調整することができる。
【００３２】
本発明者らは、受光距離に応じた好適な傾斜角θを求めるため、本光プローブ４０を用いて、次の様なシミュレーションを行った。すなわち、図９に示す様に、受光距離Ｒ＝１０ｍｍとし、受光ファイバーを差し込むガイド孔４０１ｈを変えることで傾斜角θを１５度刻みで−６０度から＋６０度まで変化させ、且つ、光検出器４０１の中心と光照射部４００の中心を結ぶ直線（図９ではＸ軸）の延長線と、光検出器４０１の中心軸を生体表面に射影した直線Ｐが成す回転角φを同じく１５度刻みで−６０度から＋６０度まで変化させて、検出器４０１において検出される光強度を測定する実験を行った。また、この測定に対応するモンテカルロシミュレーションを行った。シミュレーションでは、傾斜角θを−９０度から＋９０度まで変化させた。なお、入射光（７６５nm）はサンプル表面に対して鉛直に入射させ、反射光強度は入射位置から１０mm離れた位置で測定した。サンプルは樹脂に散乱剤と色素を分散させて固化させ、散乱係数と吸収係数を生体と合致させた。
【００３３】
図１０は、上記シミュレーションによって得られた傾斜角θ、回転角φ毎の光強度（傾斜角θ＝０として鉛直方向で測定した値に対する相対強度）の分布を示した図である。また、図１１は、上記実験によって得られた光強度のＸ軸方向の成分、Ｙ軸方向の成分を示したグラフである。図１１から、傾斜角θ＝０度の場合の検出光の強度に対し、傾斜角θ＝１５度の場合に検出光が最大であり、有意に大きくなっていることを見出すことができる。傾斜角０度と比較して信号を増大させる効果を示す角度範囲を正しく決めるために、図１０から、傾斜角θ＝０度の場合の検出光の強度に対し、十分に大きな強度の光を検出できる傾斜角θの範囲は、例えば１０度から４０度の範囲であり、特に１５度から３５度の範囲での増大効果が大きいことを確認することができる。
【００３４】
また、本生体光計測装置４は、本実施形態に係る生体光計測装置４は、受光距離に応じて開き角ψの異なる導光部４０２を有している。本発明者らは、受光距離毎に導光部４０２の好適な開き角ψを求めるため、受光距離を３０ｍｍとした場合及び受光距離を３４ｍｍとした場合とで、それぞれ傾斜角θと検出光強度との関係を、導光部４０２の開き角ψ＝１０度、２０度、３０度毎に図６に示す光学プローブ４０を用いた測定を行った。
【００３５】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、上記測定によって得られたグラフを示した図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）からわかるように、受光距離が３０mmの場合と３４mmの場合の両方で開き角ψ＝２０度の場合に、検出光の強度は最大となった。またこのような導光部４０２による導光効率の増大効果は、開き角ψが１０度から３０度の範囲で確認された。
【００３６】
なお、本実施形態では、導光部４０２を、全ての光検出部４０１に設ける構成を例示している。しかしながら、当該例に拘泥されず、例えば、当該導光部４０２による導光効果が特に顕著に得られる所定範囲（例えば、複数の光検出部のうち、光照射部との間の距離が５ｍｍ以上）にある光検出部４０１について、導光部４０２を設けるようにしてもよい。
【００３７】
次に、本実施形態に係る本生体光計測装置４を用いた超音波プローブの誘導処理について説明する。図１３は、本生体光計測装置４を用いた超音波プローブの誘導処理のフローチャートを示している。同図に示す様に、光照射部４００から生体表面に略垂直に光が照射されると（ステップＳ１）、生体内で拡散反射された光が、受光距離に応じて開き角ψが異なる複数の導光部４０２によって導光されつつ、個別の傾斜角θを有する複数の光検出器４０１によって検出される（ステップＳ２）。光解析部４２４は、検出された光信号（アナログ信号）を増幅した後、ディジタル信号に変換し、光検出部４０１間での検出光の強度変化を解析する（ステップＳ３）。演算回路４２６は、光検出部４０１間での検出光の強度変化に基づいて、超音波プローブ１２と被検体表面との密着度、被検体内において所定の光吸収係数を示す異常部位の被検体の表面からの深さ、所定の位置を基準とする異常部位の位置及び距離を計算する（ステップＳ４）。
【００３８】
支援情報生成ユニット４４は、超音波プローブ１２の送受信面を被検体に密着させるために、演算回路４２の判定結果及び計算結果に基づいて、超音波プローブ１２の位置、姿勢、向き等を指示・誘導する支援情報を生成する（ステップＳ５）。生成された支援情報は所定の形態でモニター１４に表示される（ステップＳ６）。
【００３９】
（変形例）
上記実施形態においては、各光検出器４０１の傾斜角θ及び各導光部４０２の開き角ψは、受光距離に応じて固定されている。しかしながら、当該例に拘泥されず、例えば、必要に応じて、傾斜角θや開き角ψを自在に調整可能な移動機構を設けるようにしてもよい。
【００４０】
以上述べた生体光計測装置によれば、光照射部の中心軸と各検出器の中心軸とのなす角である傾斜角θを、受光距離Ｒに応じて、検出器４０１毎に個別に設定する。また、検出器と被検体表面との間に設けられたテーパー構造を有する導光部の開き角ψについても、受光距離Ｒに応じて、検出器４０１毎に個別に設定する。当該構成によれば、生体の光散乱特定では、生体内からの出射光は完全拡散光でないことから、従来に比して、被検体内において散乱を繰り返し当該被検体外に出射する光を高い効率にて集めることができる。従って、従来に比して高いＳ／Ｎ比で生体光計測を実行し、被検体内部の疑わしい組織の存在を判定し提示することができる。本実施形態に係る生体光計測装置を用いて超音波プローブの位置を誘導する場合には、疑わしい組織の接近状態をより正確に検知し提示することができ、操作者の習熟度による超音波画像診断の質のばらつきを軽減することが可能となる。
【００４１】
なお、従来の生体光検出装置として、例えば国際公開ＷＯ２００６／１３２２１８号公報に開示されているものがある。この生体光検出装置は、被検体からの光をもれなく受光するために導波路の開口面積を生体側と検出器側で異なった構造とし、生体側を大きくするという機能を有するが、被検体内に光を照射することなく、当該被検体内から自然に発生する光を検出するものである。一方、本実施形態に係る生体光計測装置４は、受光距離（被検体内に照射する光の入射位置と、当該被検体内を伝播し体外に出射する光の出射位置との間の距離）によってこの導光体の効果が異なり、有効な直径も異なるという新しい実験事実に基づくものである。そのため、本実施形態に係る生体光検出装置４は、従来の生体光検出装置が実現できない、著しい技術的効果を達成するものとなっている。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…超音波診断装置、１１…装置本体、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニター、２１…超音波送信ユニット、２２…超音波受信ユニット、２３…Ｂモード処理ユニット、２４…ドプラ処理ユニット、２５…ＲＡＷデータメモリ、２６…ボリュームデータ生成ユニット、２８…画像処理ユニット、３０…表示処理ユニット、３１…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、３２…記憶ユニット、３３…インターフェースユニット、４０…光プローブ、４２…光計測処理ユニット、４４…支援情報生成ユニット、４００…光照射部４００…光検出部、４０２…導光部、４２０…光源４２０、４２２…光信号制御部、４２４…光解析部、４２６…演算回路、Ｐ…プローブ
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１０】
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