(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
造影剤を含有する被検体に前記光源からの光を照射する照射部と、
前記照射部により照射された光を前記造影剤が吸収することにより発生する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、
前記被検体に含有される前記造影剤の濃度の経時変化に基づいて前記電気信号の信号強度を補正する補正処理部と、
前記補正処理部による補正後の前記電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する取得部と、を有し、
前記照射部は、複数の所定の時刻で前記光の照射を行い、
前記受信部は、前記複数の所定の時刻で前記音響波を受信するとともに、前記複数の所定の時刻で前記電気信号を出力し、
前記補正処理部は、前記所定の時刻毎の前記電気信号の信号強度を補正する
光音響装置。
【請求項２】
前記補正処理部は、前記電気信号の信号強度を補正するにあたり前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報を参照する請求項１に記載の光音響装置。
【請求項３】
前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報は、前記所定の時刻と該時刻での前記被検体内での前記造影剤の推定濃度とが対応付けられて形成されるものである請求項２に記載の光音響装置。
【請求項４】
前記被検体に前記造影剤を注入する注入部をさらに有する請求項３に記載の光音響装置。
【請求項５】
前記補正処理部は、前記造影剤の注入が完了した時刻に基づいて、前記受信部が前記音響波を受信する時刻と、前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報内の前記所定の時刻とを同期することで前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報を参照する請求項４に記載の光音響装置。
【請求項６】
前記補正処理部は、前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報を参照することで前記受
信部が前記音響波を受信した時刻での前記被検体内での前記造影剤の推定濃度を取得し、該取得した推定濃度と前記被検体内に前記造影剤が注入された時の前記造影剤の濃度との比に基づいて前記電気信号の補正を行う請求項５に記載の光音響装置。
【請求項７】
前記被検体内に前記造影剤が注入された時の前記造影剤の濃度は、前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報の前記所定の時刻のうち最も初期の時刻に対応づけられた前記推定濃度である請求項６に記載の光音響装置。
【請求項８】
前記被検体と前記受信部との位置関係を変化させる位置制御部をさらに有し、
前記補正処理部は前記位置制御部が前記位置関係を変化させることにより前記受信部が複数の受信位置毎に前記音響波を受信して出力した前記電気信号の信号強度を、前記被検体に含有される前記造影剤の濃度の経時変化に基づいてそれぞれ補正する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項９】
前記複数の受信位置のそれぞれと前記複数の所定の時刻のそれぞれとは１対１に対応する請求項８に記載の光音響装置。
【請求項１０】
前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報は、前記造影剤の濃度の経時変化に関するデータであるルックアップテーブルから取得される、請求項１から９のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１１】
造影剤を含有する被検体に対し、複数の異なる時刻にわたって光が照射されることで前記造影剤から発生する複数の音響波に基づいて出力される複数の信号の信号強度を、前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報を参照することにより補正する補正処理部と、
前記補正処理部による補正後の前記信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する取得部と、
を有する情報取得装置。
【請求項１２】
前記造影剤を含有する前記被検体に前記光を照射する照射部を、さらに有する請求項１１に記載の情報取得装置。
【請求項１３】
前記光を前記造影剤が吸収することにより発生する前記音響波を受信して前記信号を出力する受信部を、さらに有する請求項１１または１２に記載の情報取得装置。
【請求項１４】
前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報は、前記造影剤の濃度の経時変化に関するデータであるルックアップテーブルから取得される、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の情報取得装置。
【請求項１５】
前記補正処理部は、複数の所定の時刻で前記光が照射されることで、前記複数の所定の時刻で前記造影剤から発生する前記音響波に基づいて出力される、前記所定の時刻毎の前記信号の信号強度を補正する、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の情報取得装置。
【請求項１６】
前記補正処理部は、前記信号の信号強度を補正するにあたり、前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報にしたがって、時系列に取得された複数の信号強度を用いて補正処理を行う、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響装置および情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザなどの光源から光を生体に照射し、入射した光に基づいて得られる生体内の情報を画像再構成する光イメージングの研究が医療分野で積極的に進められている。この光イメージング技術の一つとして、Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）がある。光音響トモグラフィーでは、光源から発生したパルス光を生体に照射する。生体内で伝搬・拡散したパルス光のエネルギーは生体組織で吸収され、音響波（典型的には超音波である）を発生させる。発生した音響波は生体を伝搬して探触子で受信され、電気信号として検出される。そして情報処理装置により、得られた信号に数学的解析処理（画像再構成処理）を施し、被検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する。これにより、被検体内の情報、例えば初期音圧、光学特性値（特に光エネルギー吸収密度や吸収係数）およびそれらの分布を得ることができ、生体内の吸収体の分布や悪性腫瘍の存在箇所の特定などに利用できる。
【０００３】
光音響測定において、被検体内における光吸収体から発生する音響波の初期音圧Ｐ０は次式で表すことができる。
Ｐ０＝Γ・μａ・Φ  ・・・（式Ａ）
ここでΓはグルナイゼン係数であり、堆積膨張係数βと音速ｃの２乗の積を定圧比熱Ｃｐで割ったものである。Γは被検体が決まれば、ほぼ一定の値をとることが知られている。μａは光吸収体の吸収係数、Φは光吸収体の位置での光量（光吸収体に照射された光量であり、光フルエンスとも呼ばれる）である。被検体内の光吸収体で発生した初期音圧Ｐ０は、被検体内を音響波として伝搬し被検体の表面に配置した探触子によって検出される。この検出された音響波の音圧の時間変化を測定し、その測定結果からバックプロジェクション法等の画像再構成手法を用いることにより、初期音圧分布Ｐ０を算出することが可能となる。算出された初期音圧分布Ｐ０を、グルナイゼン係数Γで除することにより、μａとΦの積の分布、すなわち光エネルギー密度分布を得ることができる。また、被検体内の光量分布Φが分かれば、光エネルギー密度分布を光量分布Φで除することにより、吸収係数分布μａを得ることができる。すなわち、被検体内に照射する光に対して既知の光学特性を持つ光吸収体を造影剤として注入すると、その造影剤の存在量に応じた音響波を取得できる。
【０００４】
光音響測定では、光源から発生したパルス光を被検体に照射する。そして、被検体内で伝搬・拡散した光のエネルギーを吸収した音源から発生した音響波を被検体周囲に配置した探触子で検出する。そして音源の空間分布を画像再構成する。この場合に、画像の精度を担保するため、光源から発生したパルス光を照射し、被検体から伝搬してくる光音響波を受信するという一連の動作を繰り返し行う場合もある。したがって、この場合には、光音響測定における光照射および音響波の受信を始めてから、最後の音響波の受信までの間にある程度の時間を要する。すなわち、最初の光音響測定（１回の光照射と１回の音響波受信）と最後の光音響測定との間でタイムラグが発生する。
【０００５】
一方で被検体として生体を想定した場合、近赤外光に対する吸収性が高いもののひとつは血液（ヘモグロビン）である。すなわち近赤外光を用いた生体の光音響測定で血液の空間分布に関する情報を得ることが可能となる。しかしヘモグロビンの存在量だけでは信号のＳ／Ｎ比が十分担保できず、十分なコントラストが得られない場合がある。この場合、光吸収体を血管中に造影剤としてさらに注入すれば、血管部分に存在する光吸収体濃度に
応じてコントラストが強調されたＰＡＴ画像（光音響画像ともいう）を取得できる。生体で使用され得る造影剤の条件としては、生体への透過性が高い波長領域の光をよく吸収する光学特性を有することなどが求められる。これらの条件を満たす造影剤として、インドシアニングリーン（Ｉｎｄｏｃｙａｎｉｎｅ  Ｇｒｅｅｎ、以下ＩＣＧと略すことがある）を一例として挙げることができる。ＩＣＧは、人体に照射した際の影響が少なく、かつ、生体への透過性が高い近赤外波長領域の光をよく吸収する光吸収体であることから、光音響測定における好ましい造影剤として用いることができる。非特許文献１では、ＩＣＧをマウスに投与して血中の滞留性について検討を行っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｘｕｅｄｉｎｇ  Ｗａｎｇ，  Ｇｅｎｇ  Ｋｕ，  Ｍａｌｇｏｒｚａｔａ  Ａ．  Ｗｅｇｉｅｌ，  Ｄａｒｒｙｌ  Ｊ．  Ｂｏｒｎｈｏｐ，  Ｇｅｏｒｇｅ  Ｓｔｏｉｃａ，  ａｎｄ  Ｌｉｈｏｎｇ  Ｖ．  Ｗａｎｇ、  “Ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ  ｏｆ  ａｎｉｍａｌ  ｂｒａｉｎｓ  ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｗｉｔｈ  ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ａｎｄ  ａｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ａｇｅｎｔ”、  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  ２９，  Ｉｓｓｕｅ  ７，  ｐｐ．  ７３０−７３２  （２００４）
【非特許文献２】Ｇｉｌｂｅｒｔ  Ｒ．  Ｃｈｅｒｒｉｃｋ，  Ｓａｍｕｅｌ  Ｗ．  Ｓｔｅｉｎ，  Ｃａｒｒｏｌｌ  Ｍ．  Ｌｅｅｖｙ，  Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｓ．  Ｄａｖｉｄｓｏｎ、  “ＩＮＤＯＣＹＡＮＩＮＥ  ＧＲＥＥＮ：  ＯＢＳＥＲＶＡＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＩＴＳ  ＰＨＹＳＩＣＡＬ  ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ，  ＰＬＡＳＭＡ  ＤＥＣＡＹ，  ＡＮＤ  ＨＥＰＡＴＩＣ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ”、  Ｊ  Ｃｌｉｎ  Ｉｎｖｅｓｔ．、１９６０  Ａｐｒｉｌ；  ３９（４）：  ｐ．５９２-６００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＩＣＧは血中からの消失速度がきわめて速いことが知られている。具体的には血中での半減期が３分程度と報告されている（非特許文献２）。これは、ＩＣＧを造影剤として用いる場合、血管内で機能できる時間が非常に限られてしまうということである。一方で光音響測定は、上述のように一定の測定時間を要する。このため、上記タイムラグが発生してしまう。したがって光音響測定を実施した場合に、注入直後から光音響測定をはじめたとしても最初の音響波取得時刻から最後の信号取得時刻までの間にＩＣＧの血中濃度は大きく低下してしまうことを意味する。
【０００８】
一方、探触子で測定される音響波の強さは式Ａのように血中ＩＣＧ濃度に依存する。そのため、測定中に血中の濃度が変化するＩＣＧ等の光吸収体を用いる場合には、その光吸収体を血中に注入してからの経過時間に基づき受信される音響波にばらつきが発生し、光音響画像の精度が低下するという課題が存在していた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑み、造影剤を用いた光音響測定において、測定時間に基づく音響波の強度ばらつきの影響を低減できる光音響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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、
光源と、
造影剤を含有する被検体に前記光源からの光を照射する照射部と、
前記照射部により照射された光を前記造影剤が吸収することにより発生する音響波を受信して電気信号を出力する受信部と、
前記被検体に含有される前記造影剤の濃度の経時変化に基づいて前記電気信号の信号強度を補正する補正処理部と、
前記補正処理部による補正後の前記電気信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する取得部と、を有し、
前記照射部は、複数の所定の時刻で前記光の照射を行い、
前記受信部は、前記複数の所定の時刻で前記音響波を受信するとともに、前記複数の所定の時刻で前記電気信号を出力し、
前記補正処理部は、前記所定の時刻毎の前記電気信号の信号強度を補正する
光音響装置を提供する。
また、本発明は、
造影剤を含有する被検体に対し、複数の異なる時刻にわたって光が照射されることで前記造影剤から発生する複数の音響波に基づいて出力される複数の信号の信号強度を、前記造影剤の濃度の経時変化に関する情報を参照することにより補正する補正処理部と、
前記補正処理部による補正後の前記信号に基づいて前記被検体の特性情報を取得する取得部と、
を有する情報取得装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように、本発明によれば、造影剤を用いた光音響測定において、測定時間に基づく音響波の強度ばらつきの影響を低減できる光音響装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光音響装置の実施例１を示すブロック図
【図２】尾静脈注入した際の血中の造影剤濃度の時間的推移を示す図
【図３】本発明の実施例１における装置１０００の機能を示すフローチャート
【図４】本発明の光音響装置の実施例２を示すブロック図
【図５】本発明の光音響装置の実施例４を示すフローチャート
【図６】本発明の光音響装置の実施例７を示すブロック図
【図７】本発明の実施例７の探触子および照射部の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の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。
本発明の被検体情報取得装置には、被検体に近赤外線等の光（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。
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、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。
また、複数位置の被検体の特性情報（例えば、初期音圧分布、光吸収エネルギー密度分布、または吸収係数分布など）を、２次元または３次元の特性分布として取得しても良い。特性分布は被検体内の特性情報を示す画像データとして生成され得る。なお、被検体の特性情報は、被検体情報とも称する。
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。探触子は、被検体内で発生した音響波を受信する。
【００１４】
光音響測定では、一定の測定時間を要する場合がある。例えば、探触子を一定の位置に固定した状態で、被検体に光を照射して、音響波を受信するという一連の動作を、複数回繰り返し行う場合が考えられる。または、以下の場合が考えられる。すなわち、被検体を取り囲む３６０°のすべての方向に探触子を配置し、発生する音響波を受信して空間分布を画像再構成することが最も理想的である。しかし、被検体の形状や構造、探触子を配置する空間的な制約があるために被検体の全周囲に探触子を配置して光音響測定を実施することは極めて困難である。そこで、実際には被検体の周りに配置したマルチ探触子を複数の音響波受信位置に移動させ、それぞれの音響波受信位置（或いは光照射位置）で音響波を受信することが行われる。この方法により、被検体に対してなるべく幅広い方向から音
響波を取得することで、画像再構成に十分な情報を取得できる。このように、光音響測定において、マルチ探触子を移動させて複数の音響波受信位置で音響波を受信する場合、被検体からの音響波を受信する一連の操作を完了するまでの間に測定のタイムラグが発生する。例えば被検体に照射するパルス光の発信周波数が２０Ｈｚ、各音響波受信位置での積算回数が２０回、音響波受信位置が１２０箇所で測定を行う場合、以下のような問題がある。すなわち、１回の光音響測定でおよそ２分程度の時間がかかってしまい、被検体が含有する造影剤の量がその時間内に大幅に減少する。そこで、このような場合について、本発明を適用する場合を以下に示す。
【００１５】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施の形態に係る光音響装置の実施例１を示すブロック図である。実施例１の光音響装置１０００（以下、「装置１０００」と略称する）は、光源１１、光学系１３、注入部１４、探触子（受信部に対応する）１７、信号収集部１８、信号処理部１９、表示部２０をベースに構成される。装置１０００は、被検体内の光学特性値等の被検体情報を視認可能な画像として取得できるものである。なお、以下では、３つの光吸収体を定義して説明に用いる。すなわち、その３つの光吸収体は、人工の光吸収体である造影剤１０１２、造影剤１０１２以外の光吸収体である非人工吸収体１０１４、その両者を合わせた光吸収体である統合吸収体１０１とそれぞれ定義する。
【００１６】
装置１０００の全体的な流れは、以下のようなものである。すなわち、光源１１から発せられたパルス光１２は、例えば、レンズ、ミラー、光ファイバ、拡散板などの光学系１３により所望の光分布形状に加工されながら被検体１５（癌、新生血管、顔、皮膚、生体等）に導かれ、被検体１５に照射される。被検体１５に照射された光は、被検体１５の内部を伝搬する。この伝播した光のエネルギーの一部は、非人工吸収体（血管等）１０１４、造影剤１０１２、或はそれらが共存する部位からなる統合吸収体１０１に吸収される。なお、照射される光源１１からの光は、その波長により、非人工吸収体１０１４、造影剤１０１２、或は統合吸収体１０１のいずれに最もよく吸収されるかが変わり得るものである。これらの光吸収体１０１２、１０１４、１０１は、この光のエネルギーを吸収することで熱膨張を起こして音響波１６を発生する。探触子１７は、この音響波を検出する。探触子１７は、被検体１５周囲の任意の受信位置に移動する。探触子１７は、この受信位置で、パルス光が照射された被検体１５から伝搬してくる音響波を受信して、その受信結果として電気信号を出力する。
【００１７】
注入部１４は、造影剤１０１２を被検体１５の内部へ注入する。探触子１７は、その後、移動を行いながら複数の受信位置で光音響波を受信する。信号収集部１８は、探触子１７から出力される電気信号を入力し、その入力信号をアナログ／デジタル変換するとともに、増幅して形成するデジタル信号を信号処理部１９に送出する。信号処理部１９は、送出されたデジタル信号に対して後述する所定の処理を行い、光学特性値についての画像データを形成して表示部２０に送出する。表示部２０は、ユーザーインターフェースとして設けられるものであり、送出された画像データに基づき視認可能な画像を表示する。なお、「デジタル信号」とは、以下の説明では、信号収集部１８が生成した信号を指すものとする。
【００１８】
≪光源≫
光源１１は、被検体１５が生体の場合、この生体のうち特定の成分（例えば血液）に吸収される特定の波長の光を照射する。光源１１は、数ナノから数百ナノ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光源が好ましい。光源１１は、レーザが好ましいが、レーザのかわりに発光ダイオードなどから構成されても良い。光源１１に用いるレーザは、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど種々のレーザを適用可能である。光源１１は、本実施例では、単一の光源を用いている。しかしこれに限られず、複数の光源を用
いても良い。光源１１は、この場合、同じ波長を発振する複数の光源から構成するようにする。そうすることで被検体１５に照射する光の照射強度を上げられる。また、光源１１は、発振波長の異なる複数の光源から構成することで、光学特性値分布の波長による違いを測定可能となる。光源１１は、発振する波長を可変に制御できる色素やＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）を用いたレーザから構成することで、装置１０００は、光学特性値分布の波長による違いを測定可能となる。光源１１から発生される光の波長は、被検体１５である生体内において吸収が少ない７００ｎｍから１１００ｎｍの波長領域のものが好ましい。ただし、光源１１から発生される光の波長は、生体表面から比較的近い位置にある生体組織の光学特性値分布を求める場合には、上記の波長領域よりも範囲の広い、例えば４００ｎｍから１６００ｎｍの波長領域のものでも良い。光源１１で発生させる光の波長は、特に被検体１５が生体である場合には、生体にその光を照射したときに安全で、かつ高い生体透過性を示す７００ｎｍから９００ｎｍの近赤外領域の波長が好ましい。光源１１から発せられるパルス光１２のパルス幅は、光吸収体に吸収エネルギーを効率的に閉じ込めるために、熱・ストレス閉じ込め条件を満たす程度にすることが好ましい。光源１１から発せられるパルス光１２のパルス幅は、例えば、１ナノ秒から２００ナノ秒程度である。
【００１９】
≪光学系１３≫
光学系１３は、光源１１から発せられた光１２を、レンズやミラーなどの光学部品により所望の光分布形状に加工しながら被検体１５に導く。または、光学系１３は、この光１２を光ファイバなどの光導波路などにより伝搬させて光源１１から被検体１５へと導くように構成しても良い。光学系１３は、例えば、光を反射するミラー、光を集光したり拡大したり光の形状を変化させるレンズ、或いは光を拡散させる拡散板などの光学部品から構成しても良い。しかしこれに限られず、この光学部品は、光源１１から発せられた光１２を被検体１５に所望の形状で照射できる種々のものを適用可能である。なお、光１２は、レンズで集光させても良い。しかしこれに限られず、光１２は、ある程度の面積に広げることで、生体への安全性を担保しつつ診断領域も広げるようにしても良い。
【００２０】
≪被検体１５≫
被検体１５は、装置１０００の構成ではないが、説明の便宜上ここで説明する。装置１０００は、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に用いられる。よって、被検体１５は、生体であって、人体や動物の乳房、指、手足などの診断の対象となる部位である。本実施例において、被検体１５は、被検体１５の外部から注入されずとも被検体１５の内部に存在し得る光吸収体と、被検体１５の外部から注入されることで被検体１５の内部に存在し得る光吸収体と、を有し得る。前者は、例えば、酸素化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、或いはそれらを含む血管などであり、後者は、造影剤１０１２等である。造影剤１０１２を注入した被検体１５は、装置１０００により光音響測定において、以下のようにされても良い。すなわち、非人口吸収体１０１４である血管中のヘモグロビン由来の音響波に基づく電気信号と、外部から注入した造影剤１０１２由来の音響波に基づく電気信号とを分離して抽出されても良い。こうすることで、それぞれの電気信号に基づき非人口吸収体１０１４である血管中のヘモグロビン由来の画像と造影剤１０１２由来の画像とを分けて形成できる。または、造影剤１０１２を注入した被検体１５は、光音響測定において、以下のようにされても良い。すなわち、非人口吸収体１０１４である血管中のヘモグロビン由来の音響波に基づく電気信号と、外部から注入した造影剤１０１２由来の音響波に基づく電気信号とを分離せずに混在した電気信号を取得する。そして、その電気信号に基づき画像を取得するような使い方も可能である。こうすることで、非人口吸収体１０１４である血管中のヘモグロビン由来の電気信号に造影剤１０１２由来の電気信号が合わさっているので、この合わさった分だけ、被検体１５内の血管部分の画像の輝度等がより強調された表示画像を取得可能である。
【００２１】
≪造影剤１０１２≫
本明細書で造影剤１０１２とは、主として、光音響信号分布のコントラスト（ＳＮ比）を改善する目的で、被検体１５の外部から被検体１５に投与される光吸収体を指す。ただし造影剤１０１２には、光吸収体そのもの以外に、体内動態を制御する材料を含み得る。体内動態を制御する材料として例えば、アルブミンやＩｇＧなどの血清由来たんぱく質や、ポリエチレングリコールなどの水溶性の合成高分子がある。よって本発明書における造影剤１０１２には、光吸収体そのもの、光吸収体と他の材料とを共有結合させたもの、および、光吸収体とその他の材料を物理的な相互作用で保持させたものが含まれる。
被検体１５が生体の場合、安全性や生体透過性の観点から、照射光としては近赤外光（波長６００ｎｍ〜９００ｎｍ）が好ましい。よって造影剤１０１２には、少なくとも近赤外波長領域に光吸収特性を有する材料を用いる。例えば、インドシアニングリーンに代表されるシアニン系化合物（シアニン色素ともいう）や、金や鉄酸化物に代表される無機化合物がある。
本実施例におけるシアニン系化合物は、吸収極大波長におけるモル吸光係数が１０６Ｍ−１ｃｍ−１以上であることが好ましい。本実施例におけるシアニン系化合物の構造の例として下記一般式（１）乃至（４）で表わされるものが挙げられる。
【００２２】
【化１】
0006590503.tif 000002
・・・（１）
式（１）において、Ｒ２０１乃至Ｒ２１２は互いに独立に水素原子、ハロゲン原子、ＳＯ３Ｔ２０１、ＰＯ３Ｔ２０１、ベンゼン環、チオフェン環、ピリジン環、または直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基を表す。上記Ｔ２０１は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。式（１）において、Ｒ２１乃至Ｒ２４は互いに独立に水素原子、または直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基を表す。式（１）において、Ａ２１、Ｂ２１は、互いに独立に直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。式（１）において、Ｌ２１乃至Ｌ２７は互いに独立にＣＨ、またはＣＲ２５である。上記Ｒ２５は、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基、ハロゲン原子、ベンゼン環、ピリジン環、ベンジル基、ＳＴ２０２、または、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。上記Ｔ２０２は、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基、ベンゼン環、または、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。  なお、式（１）において、Ｌ２１乃至Ｌ２７は４員環乃至６員環を形成していてもよい。式（１）において、Ｒ２８は、−Ｈ、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＣＯ２Ｔ２８、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＴ２８、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＴ２８）２、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ２８）−ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ２８、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ２８）−ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ２８、及び−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＴ２８）２、のいずれかを表す。上記Ｔ２８は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。式（１）において、Ｒ２９は、−Ｈ、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＣＯ２Ｔ２９、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＴ２９、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＴ２９）２、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（Ｃ
Ｏ２Ｔ２９）−ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ２９、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ２９）−ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ２９、及び−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＴ２９）２、のいずれかを表す。上記Ｔ２９は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。
【００２３】
【化２】
0006590503.tif 000003
・・・（２）
式（２）において、Ｒ４０１乃至Ｒ４１２は互いに独立に水素原子、ハロゲン原子、ＳＯ３Ｔ４０１、ＰＯ３Ｔ４０１、ベンゼン環、チオフェン環、ピリジン環、または直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基を表す。上記Ｔ４０１は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。式（２）において、Ｒ４１乃至Ｒ４４は互いに独立に水素原子、または直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基を表す。式（２）において、Ａ４１、Ｂ４１は、互いに独立に直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。式（２）において、Ｌ４１乃至Ｌ４７は互いに独立にＣＨ、またはＣＲ４５である。上記Ｒ４５は、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基、ハロゲン原子、ベンゼン環、ピリジン環、ベンジル基、ＳＴ４０２、または、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。上記Ｔ４０２は、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基、ベンゼン環、または、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。なお、式（２）において、Ｌ４１乃至Ｌ４７は４員環乃至６員環を形成していてもよい。式（２）において、Ｒ４８は、−Ｈ、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＣＯ２Ｔ４８、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＴ４８、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＴ４８）２、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ４８）−ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ４８、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ４８）−ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ４８、及び−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＴ４８）２、のいずれかを表す。上記Ｔ４８は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。式（２）において、Ｒ４９は、−Ｈ、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＣＯ２Ｔ４９、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＴ４９、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＴ４９）２、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ４９）−ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ４９、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ４９）−ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ４９、及び−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＴ４９）２、のいずれかを表す。上記Ｔ４９は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。
【００２４】
【化３】
0006590503.tif 000004
・・・（３）
式（３）において、Ｒ６０１乃至Ｒ６１２は互いに独立に水素原子、ハロゲン原子、ＳＯ３Ｔ６０１、ＰＯ３Ｔ６０１、ベンゼン環、チオフェン環、ピリジン環、または直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基を表す。上記Ｔ６０１は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。式（３）において、Ｒ６１乃至Ｒ６４は互いに独立に水素原子、または直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基を表す。式（３）において、Ａ６１、Ｂ６１は、互いに独立に直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。式（３）において、Ｌ６１乃至Ｌ６７は互いに独立にＣＨ、またはＣＲ６５である。上記Ｒ６５は、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基、ハロゲン原子、ベンゼン環、ピリジン環、ベンジル基、ＳＴ６０２、または、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。上記Ｔ６０２は、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基、ベンゼン環、または、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。なお、式（３）において、Ｌ６１乃至Ｌ６７は４員環乃至６員環を形成していてもよい。式（３）において、Ｒ６８は、−Ｈ、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＣＯ２Ｔ６８、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＴ６８、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＴ６８）２、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ６８）−ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ６８、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ６８）−ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ６８、及び−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＴ６８）２、のいずれかを表す。上記Ｔ６８は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。式（３）において、Ｒ６９は、−Ｈ、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＣＯ２Ｔ６９、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＴ６９、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＴ６９）２、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ６９）−ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ６９、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ６９）−ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ６９、及び−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＴ６９）２、のいずれかを表す。上記Ｔ６９は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。
【００２５】
【化４】
0006590503.tif 000005
・・・（４）
式（４）において、Ｒ９０１乃至Ｒ９０８は互いに独立に水素原子、ハロゲン原子、ＳＯ３Ｔ９０１、ＰＯ３Ｔ９０１、ベンゼン環、チオフェン環、ピリジン環、または直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基を表す。上記Ｔ９０１は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。式（４）において、Ｒ９１乃至Ｒ９４は互いに独立に水素原子、または直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基を表す。式（４）において、Ａ９１、Ｂ９１は、互いに独立に直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。式（４）において、Ｌ９１乃至Ｌ９７は互いに独立にＣＨ、またはＣＲ９５である。前記Ｒ９５は、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基、ハロゲン原子、ベンゼン環、ピリジン環、ベンジル基、ＳＴ９０２、または、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。前記Ｔ９０２は、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキル基、ベンゼン環、または、直鎖もしくは分岐の炭素数１乃至１８のアルキレン基を表す。なお、式（４）において、Ｌ９１乃至Ｌ９７は４員環乃至６員環を形成していてもよい。式（４）において、Ｒ９８は、−Ｈ、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＣＯ２Ｔ９８、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＴ９８、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＴ９８）２、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ９８）−ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ９８、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ
２Ｔ９８）−ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ９８、及び−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＴ９８）２、のいずれかを表す。前記Ｔ９８は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。式（４）において、Ｒ９９は、−Ｈ、−ＯＣＨ３、−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＣＯ２Ｔ９９、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＴ９９、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＴ９９）２、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ９９）−ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ９９、−ＣＯＮＨ−ＣＨ（ＣＯ２Ｔ９９）−ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）ＯＴ９９、及び−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＴ９９）２、のいずれかを表す。上記Ｔ９９は、水素原子、ナトリウム原子、カリウム原子のいずれかを表す。
【００２６】
本実施例におけるシアニン系化合物の例としては、インドシアニングリーン、化学式（１）で表わされる、ベンゾトリカルボシアニン構造を有するＳＦ−６４、化学式（ｉ）乃至（ｖ）で表わされる化合物が挙げられる。
【化５】
0006590503.tif 000006
・・・（ｉ）
【化６】
0006590503.tif 000007
・・・（ｉｉ）
【化７】
0006590503.tif 000008
・・・（ｉｉｉ）
【化８】
0006590503.tif 000009
・・・（ｉｖ）
【化９】
0006590503.tif 000010
・・・（ｖ）
また、上記シアニン系化合物は、芳香環がスルホン酸基、カルボキシル基、または、リン酸基で置換されていても良い。また、芳香環以外の部分に、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基が導入されていても良い。
【００２７】
≪注入部１４≫
注入部１４は、被検体１５の外部から被検体１５の内部へ造影剤１０１２を注入可能に構成されている。注入部１４は、造影剤１０１２を被検体１５に注入し、その注入が完了した時に注入完了信号を信号処理部１９に送出する。この注入完了信号は、音響波由来の電気信号の処理に用いられるものである。注入部１４は、被検体１５の静脈から造影剤１０１２を注入するものである。しかしこれに限られず、注入部１４は、造影剤１０１２を注入して、注入操作が完了した時刻を信号処理部１９に伝えることができる種々のものが適用可能である。注入部１４は、この場合、例えば、公知のインジェクションシステムやインジェクタなどであっても良い。
【００２８】
≪探触子１７≫
探触子１７は、被検体１５にパルス光が照射されることにより発生する音響波を受信して、それをアナログの電気信号に変化するとともに、その電気信号を信号収集部１８に送出するものである。探触子１７は、音響波を受信可能な音響波検出素子を複数配列して構成されても良い。この音響波検出素子は、圧電現象を用いたもの（例えばピエゾ素子等）、光の共振を用いたもの、容量の変化を用いたものなど音響波を検出できるものであれば、どのような素子を用いてもよい。探触子１７は、複数の音響波検出素子が１次元あるいは２次元に配置されて構成しても良い。探触子１７では、音響波検出素子の多次元配列から構成されることで、一つの探触子１７の音響波受信位置で、音響波検出素子が存在する複数の場所で音響波を検出できる。このため、探触子１７の音響波受信時間を短縮できるとともに被検体１５の振動による音響波検出精度への影響を低減できる。探触子１７は、被検体１５に対して移動可能に構成される。探触子１７は、このようにすることで、画像再構成に用いることができる音響波の取得量を十分に確保可能である。探触子１７は、こ
の場合、被検体１５表面に対するなるべく多くの方向から音響波を受信するのが理想的である。したがって、探触子１７は、位置制御部３２により移動可能に構成され、被検体１５の表面に沿ってなるべく多くの範囲を移動できることが好ましい。位置制御部３２は、探触子１７を任意位置に移動可能なステッピングモータであっても良い。位置制御部３２は、探触子１７を被検体１５の周囲に対して移動させるようにしても良い。そうすることで被検体１５内の音源（光吸収体）の空間的な配置（被検体情報の一つ）を得るために十分な情報を取得可能である。
【００２９】
探触子１７は、例えば、１２８個の音響波検出素子を配置して構成されるとともに、被検体１５の周辺の１２０個所の受信位置で音響波の受信を行った場合、以下のことが言える。すなわち、探触子１７は、合計１５３６０か所の位置に存在する音響波検出素子により被検体１５からの音響波を受信したのと同じこととなる。なお、これに限られず、探触子１７は、略半球面形状に沿って異なる位置に複数の音響波検出素子が配列して構成されても良い。この場合、各音響波検出素子の最も受信感度の高い方向は、上記略半球面形状の曲率中心およびその近傍からなる一定の領域に集中するようにしても良い。また、探触子１７は、照射部３０と一体化して構成されても良い。すなわち、図１の場合では、照射部３０は、被検体１５の表面側に設けられており、探触子１７は、被検体１５の裏面側に設けられているものである。これに対して、上記の場合は、探触子１７および照射部３０は、この場合、被検体１５の裏面側に設けられているものである。これについては実施例７で説明する。このようにすることで、探触子１７をらせん上に移動させながら光の照射を行うとともに音響波の受信を行えるので、受信される音響波のノイズの低減が図れるものである。この音響波のノイズとは、被検体１５内の光吸収体を起源とする音響波以外の波動成分である。また、上記では探触子１７を移動させるようにしたが、これに限られず、被検体１５と探触子１７との位置関係を変化させながら光の照射および音響波の受信を行うようにすれば足りる。したがって、探触子１７を移動させずに被検体１５のみを移動させるようにしても良いし、被検体１５および探触子１７の双方を移動させるようにしても良い。また、照射部３０と被検体１５との位置関係は、変化させても良いし、変化させずに固定させても良い。照射部３０は、光源１１からの光１２を不図示のレンズ等で適宜広げて照射光３４を形成して被検体１５に照射するものである。
【００３０】
≪信号収集部１８≫
信号収集部１８は、探触子１７から送出される電気信号を入力し、その入力信号を増幅するとともに、アナログ／デジタル変換することでデジタル信号を生成して信号処理部１９へ送出する。信号収集部１８は、例えば、増幅器（オペアンプ等）、アナログ／デジタルコンバータ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップなどで構成される。信号収集部１８は、探触子１７から送出される電気信号が音響波検出素子毎にパラレルに入力される場合は、それら電気信号毎にパラレルに処理可能に構成されるほうが好ましい。それにより、画像再構成までの時間を短縮できる。
【００３１】
≪信号処理部１９≫
信号処理部１９は、信号処理モジュール（補正処理部に対応する）１９ａと、画像再構成モジュール（取得部に対応する）１９ｂとから構成される。信号処理モジュール１９ａは、造影剤１０１２の血中濃度の時間的推移情報を用いて上記デジタル信号の補正を行うものである。画像再構成モジュール１９ｂは、その補正処理を行うことで構成される補正デジタル信号（補正後の電気信号に対応する）に対して画像再構成処理を行う。そうすることで被検体１５内部の特性情報の一つである画像データを形成するものである。信号処理部１９は、例えば、プロセッサとメモリを備えるワークステーションなどにより構成されても良く、このワークステーションは、信号処理モジュール１９ａおよび画像再構成モジュール１９ｂの機能を有するようにしても良い。このワークステーションは、あらかじめプログラミングされたソフトウェアにより被検体１５から取得されたデジタル信号の補
正処理を行う。
【００３２】
信号処理モジュール１９ａは、注入部１４と連動しており、造影剤１０１２の注入操作、音響波の取得、および造影剤１０１２の血中濃度の時間的推移に対する時間的な同期をとることが可能に構成される。信号処理モジュール１９ａは、信号収集部１８から入力したデジタル信号のノイズの低減処理を行ってから画像再構成モジュール１９ｂに送出するようにしても良い。このようにすることで、画像再構成モジュール１９ｂでは、取得する被検体情報のＳＮ比が向上する。
【００３３】
画像再構成モジュール１９ｂは、信号処理モジュール１９ａから送出される補正デジタル信号に対して画像再構成処理を行うことで画像データを形成し、表示部２０に送出する。画像再構成モジュール１９ｂは、例えば、トモグラフィー技術で用いられるタイムドメインあるいはフーリエドメインでの逆投影などを用いて画像再構成を行う。なお、これに限られず、画像再構成モジュール１９ｂでは、画像再構成の時間を十分に確保できる場合は、繰り返し処理による逆問題解析法などを用いて画像再構成を行うようにしても良い。画像再構成モジュール１９ｂで用いられる画像再構成方法は、代表的なものとして、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、またはフィルタードバックプロジェクション法などである。なお、探触子１７は、集束型の探触子から構成されることで、信号処理部１９では、上記のような画像再構成処理を行わずに、直接的に被検体１５内の光学特性分布についての画像データを形成可能である。また、信号処理部１９は、信号収集部１８と一体化して構成されても良い。この一体化して構成される装置は、ワークステーションで行うようなソフトウェア処理を行うことで被検体１５に基づく画像データを生成するものでも良いし、ハードウェア処理を行うことで被検体１５に基づく画像データを生成するものとしても構成可能である。
【００３４】
≪表示部２０≫
表示部２０は、信号処理部１９から送出される画像データを入力し、その入力データに基づいてユーザーに視認可能な画像を表示するものである。表示部２０は、例えば、液晶ディスプレイなどから構成される。なお、表示部２０は、装置１０００の一部を構成するものであっても良いし、装置１０００とは別体として外付け可能に構成されても良い。
【００３５】
（血中の造影剤濃度の時間的推移情報の取得）
図２は、ヌードマウスに造影剤１０１２であるＩＣＧ（２０ナノモル）を尾静脈注入した際の血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移を示す図である。図２の縦軸は、血中のＩＣＧ濃度を示し、横軸は、ヌードマウスに造影剤１０１２を注入してからの経過時間を示す。血中に存在するＩＣＧ濃度は、図２から明らかなように、注入後１０分以内で半分以下にまで低下している。循環血部分から発生する造影剤１０１２由来の音響波は、式Ａの光音響波の発生原理に鑑みると、注入後１０分以内で半分以下にまで低下する。
【００３６】
信号処理モジュール１９ａは、探触子１７が被検体１５からの音響波を受信し、その音響波に基づいて形成されるデジタル信号を、探触子１７がその音響波を受信した時刻情報および上記のルックアップテーブルに基づいて補正する。これにより、音響波を取得する際に、発生するタイムラグに起因する音響波の強度ばらつきにより画像データへの悪影響を低減できる。信号処理モジュール１９ａは、この補正処理を行う場合、血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移情報（ルックアップテーブル）と探触子１７での音響波取得時刻との間で時間的な同期を取るようにする。なお、この同期処理については、後述する。なお、音響波を取得する際のタイムラグは、例えば、被検体１５への造影剤１０１２の注入が完了した時刻から探触子１７が音響波を取得する時刻までの時間と定義しても良い。なお、信号処理モジュール１９ａは、ルックアップテーブルからなるデータ内から造影剤の推定濃度を、受信時刻を参照して読み出すものである。なお、ルックアップテーブルは、
造影剤の濃度の経時変化に関するデータである。
【００３７】
音響波を取得する際に発生するタイムラグに起因する造影剤１０１２の濃度変化は、探触子１７で取得される音響波の強度の低下を引き起こす。信号処理モジュール１９ａは、この強度が低下した分について信号収集部１８からのデジタル信号の強度を補正により増幅する。信号処理モジュール１９ａは、この場合、循環血中での経時的な造影剤１０１２濃度の時間的推移情報を取得する装置、または造影剤１０１２濃度の時間的推移情報を予め格納したメモリ等を有するようにしても良い。信号処理モジュール１９ａは、血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移の情報を取得する場合には、その前段で、血中の造影剤１０１２の定量を行う。信号処理モジュール１９ａは、この場合、光音響、蛍光、吸収などの光学的な手法により造影剤１０１２の定量を行うようにしても良いし、放射性同位体元素などを用いた公知の方法を用いるようにしても良い。信号処理モジュール１９ａは、造影剤１０１２の注入完了時を基準とする被検体１５からの音響波の取得時刻と、その取得時における造影剤１０１２濃度を関連付けして不図示のメモリ等に格納する。そうすることにより、信号処理モジュール１９ａは、信号収集部１８から入力したデジタル信号を、そのデジタル信号の形成の基となった音響波を取得した時刻での造影剤１０１２の相対的な血中存在量（相対値）を用いることで補正可能である。これにより音響波の取得時に発生するタイムラグに基づく循環血中の造影剤１０１２濃度の経時変化に起因する音響波の強度ばらつきによる影響を低減できる。なお、これに限られず、被検体１５からの音響波の取得時間の基準は、最初の音響波受信時刻であっても良い。
【００３８】
信号処理モジュール１９ａでは、循環血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移情報を予め格納する場合には、循環血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移情報は、音響波を取得した時刻毎の血中濃度の違いが分かる種々の情報であっても良い。予め格納される循環血中の造影剤１０１２濃度（推定濃度に対応する）の時間的推移情報は、以下のようなものでも良い。すなわち、造影剤１０１２を被検体１５に注入して経時的に採血するなどして循環血中に含まれる造影剤１０１２の各採血した時刻における造影剤１０１２濃度の値からなるルックアップテーブルであっても良い。なお、以下では、説明の便宜のため、血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移情報そのもののことを適宜、ルックアップテーブルと称する。
【００３９】
（被検体情報取得方法）
図３は、上記本発明の実施例１における装置１０００の機能を示すフローチャートである。フローは装置１０００が有する支持部等により被検体１５が支持されることによりスタートする。フローがスタートすると、ステップＳ３０１で、被検体１５が支持された状態で装置１０００への給電が開始され、装置１０００が起動され、ステップＳ３０２へ移行する。ステップＳ３０２で、注入部１４から被検体１５内へ造影剤１０１２が注入され、ステップＳ３０３へ移行する。この場合、造影剤１０１２の注入方法は、例えばボーラス注入等が適用される。
【００４０】
ステップＳ３０３で、造影剤１０１２が注入された時刻からの経過時間のカウントが開始され、ステップＳ３０４へ移行する。このカウントは、不図示のカウンタ回路やタイマー回路により行われても良い。このカウントにより、ルックアップテーブル上の造影剤１０１２注入後の経過時間（ルックアップテーブル上の各音響波取得時刻ともいえる）と、実際に音響波が取得された時刻とが同期される。これらが同期されることで、被検体１５から受信された音響波を、血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移情報で補正することが可能となる。この同期を取る方法は、例えば、Ｘ線血管造影システムなどで一般的に用いられるインジェクションシステムが適用される。この場合には、インジェクションシステムにより造影剤１０１２の注入が完了された時点で、信号処理部１９へ注入完了信号が送出される。そして、信号処理部１９に注入完了信号が入力されたら直ちに、時間のカウン
トが開始される。このようにして、ルックアップテーブル上の造影剤１０１２注入後の経過時間と、測定により現実に音響波が取得された時刻とが同期される。
【００４１】
ステップＳ３０４で、被検体１５に光が照射され、複数の音響波受信位置でその照射に基づく音響波が受信され、ステップＳ３０５へ移行する。この場合には、照射部３０により順次光の照射が行われつつ、探触子１７が被検体１５の周囲に沿って移動されることにより、順次音響波が受信される。この場合、探触子１７が所定の受信位置を通過するように移動され、所定の受信位置毎に音響波が受信されるようにする。この場合、上記移動の前段で、所定の受信位置の設定値がユーザーにより表示部２０に入力されることで、所定の受信位置が予め設定されるようにしても良い。そして、各受信位置において音響波を受信した時刻がその時刻での音響波に基づくデジタル信号と１対１に対応付けられてそれぞれ信号処理部１９に記憶される。
【００４２】
また、被検体１５が生体である場合、受信される音響波にはヘモグロビンなどの非人工吸収体１０１４に由来するものが含まれる。ここで、以下のような場合も想定できる。すなわち、被検体１５へ注入した造影剤１０１２の音響波由来の電気信号のみが取得される。次に、非人工吸収体１０１４の音響波由来の電気信号のみが取得される。そして、造影剤１０１２および非人工吸収体１０１４由来それぞれの音響波に基づく信号が各別に補正される場合である。この場合には、以下のように処理されても良い。すなわち、ステップＳ３０４では、非人工吸収体１０１４により主に吸収される波長の光が被検体１５に対して照射され、その照射に基づいて発生する音響波が受信される。そして、その受信動作が終了すると、次に造影剤１０１２により主に吸収される波長の光が被検体１５に対して照射され、その照射に基づいて発生する音響波が受信される。この場合、照射される光の波長が使い分けられること以外は、単一波長の光が照射される場合と同様である。
【００４３】
しかしこれに限られず、例えば、ステップＳ３０２で、造影剤１０１２の注入が行われる前段で、造影剤１０１２が含有されていない状態の被検体１５に対して光が照射され、その照射に基づく音響波の受信が行われるようにする。そして、その音響波に基づいて信号収集部１８によりデジタル信号が生成される。そして、そのデジタル信号が予め信号処理部１９にそのデジタル信号の基となった音響波の受信時刻と対応づけられて記憶保持されるようにしておく。そして、ステップＳ３０４で、造影剤１０１２が含有された状態の被検体１５に対して単一の光の照射が行われる。そして、その照射に基づき発生する音響波が受信されて形成されるデジタル信号と、上記記憶保持されたデジタル信号との差分が信号処理部１９により取得されるようにする。こうすることで、この差分値は、実質的に造影剤１０１２由来のデジタル信号であり、造影剤１０１２由来のデジタル信号が分離取得される。
【００４４】
ステップＳ３０５で、血中に存在する造影剤１０１２の濃度の時間的推移情報（ルックアップテーブル）が参照され、各受信時刻での血中の造影剤１０１２の存在量が相対値化され、ステップＳ３０６へ移行する。この場合、ステップＳ３０５では、信号処理部１９に記憶された各受信位置における音響波受信時刻が参照される。そして、造影剤１０１２濃度の時間的推移情報のうち、その参照された音響波受信時刻での造影剤１０１２の濃度情報が参照される。このようにして、その参照時刻での被検体１５内の血中に存在する造影剤１０１２濃度が取得される。そして、その取得されたその参照時刻での被検体１５内の血中に存在する造影剤１０１２濃度が、音響波を最初に受信した時刻での血中造影剤１０１２の濃度で除算される。そうされることで、その参照時刻での被検体１５内の血中の造影剤１０１２の濃度の割合（相対値）が算出される（相対値化）。この相対値化が、実測時の全受信時刻について行われることで、実測時の全受信時刻での造影剤１０１２濃度それぞれについて相対値が算出される。この場合に、上記の除算処理が行われる前段で、音響波を最初に受信した時刻での血中造影剤１０１２の濃度が取得される。この場合に、
最初に受信した時刻での血中造影剤１０１２の濃度についても、造影剤１０１２濃度の時間的推移情報が参照されることで取得されるようにしても良い。なお、これに限られず、取得された参照時刻での被検体１５内の血中に存在する造影剤１０１２濃度が、造影剤１０１２の注入が完了した時刻での血中造影剤１０１２の濃度で除算されるようにしても良い。
【００４５】
上記の相対値は、音響波から形成されるデジタル信号の補正が行われる時に、変換係数として使用されるものである。この点については後述する。また、この相対値が算出される前段で、ユーザーにより表示部２０を介して取得したい相対値の個数が入力され、その入力された個数だけ相対値が算出されるようにしても良い。このようにすることで、代表的な受信位置のみ相対値が算出され、計算時間の短縮が図れる。この場合に、取得したい相対値に対応する受信位置または受信時刻が、ユーザーにより表示部２０を介して設定され、その設定に基づいて取得される相対値が自動的に決定され、その決定された相対値が自動的に算出されるようにしても良い。
【００４６】
ステップＳ３０４では、一例として、１回の光音響測定で１２０箇所の所定の受信位置に探触子１７が移動されるとともに、その受信位置毎に音響波が受信される。そして、後述のステップＳ３０６では、各受信位置で１度ずつ血中造影剤１０１２の濃度の減少分について補正する処理が行われる場合、以下のようにされる。すなわち、ステップＳ３０５では、予め取得され保持されている血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移情報に基づいて１２０個の相対値が算出される。又は、ステップＳ３０４において、さらに他の一例としては、同一の受信位置で複数回のパルスレーザ光１２が照射され、その照射により発生する音響波が受信され、その音響波に基づく電気信号が平均化されるようにしても良い。この場合には、パルスレーザ光１２の照射毎に後段の補正処理が行われるようにしても良い。また、ステップＳ３０５において、さらに他の一例としては、２箇所以上の異なる受信位置間で、血中造影剤１０１２の濃度の経時変化が実質的に無視できると判断可能な閾値が設けられる。そして、その閾値以下の濃度変化しか起こさない２つ以上の受信位置での音響波に基づくデジタル信号に対しては同じ相対値が割り当てられるようにする場合が考えられる。そして、後述のステップＳ３０６では、上記閾値以下の濃度変化しか起こさない受信位置におけるデジタル信号については、同一の相対値を用いて補正が行われるようにする。このようにすることで、相対値の算出量が減少し、装置１０００の演算時間の低減を図れる点で有効である。なお、上記の各ステップにおける光１２は、単一波長のパルスレーザ光であっても良い。また、光源１１は、複数の波長の光を切替て射出可能な波長可変レーザであっても良く、上記の各ステップにおける光１２は、複数の波長のパルスレーザ光であっても良い。
【００４７】
ステップＳ３０６で、信号収集部１８からのデジタル信号が補正されて補正デジタル信号が形成され、その補正デジタル信号に対して画像再構成処理が行われることで画像データが形成されてフローを終了する。ステップＳ３０６では、この場合、受信位置（或いは受信時刻）とそれに対応付けられた相対値に基づいて、その受信位置（或いは受信時刻）で取得した音響波に基づくデジタル信号が補正される。そして、その補正処理の結果として得られる補正デジタル信号が信号処理部１９内の不図示のメモリ等に記憶保持される。そして、全受信位置における補正デジタル信号が記憶保持され、その後、その記憶されている補正デジタル信号に対して画像再構成処理が施され画像データが形成される。なお、この画像データは、３次元ボクセルデータである。しかしこれに限られず、この画像データは、２次元あるいは１次元データであっても良い。さらに、ユーザーにより表示部２０を介してこれら１次元、２次元、また３次元データが適宜選択可能に構成され、選択された次元の画像データが形成されるようにしても良い。
【００４８】
このようにして形成された画像データは、光音響測定中に発生するタイムラグに起因し
て、血中に存在する造影剤１０１２の濃度が減少することによる画像データの輝度値等の精度の低下が抑制されたものである。ステップＳ３０６では、例えば、ステップＳ３０５の処理で算出された相対値に対して、その逆数が受信位置毎に算出され、受信位置或いは受信時刻と対応付けられて信号処理部１９内の不図示のメモリ等に格納される。この格納された逆数のそれぞれは、後の補正処理に使用される変換係数である。そして、ある受信位置で受信された造影剤１０１２由来の音響波から形成されたデジタル信号に対して、その受信位置に対応する変換係数が乗算されることで、その受信位置で受信した音響波に基づくデジタル信号が補正され、補正デジタル信号が生成される。この場合に、この補正処理が全受信時刻でのデジタル信号について実行されることで、全デジタル信号について補正デジタル信号がそれぞれ生成される。そして、生成された受信位置毎の補正デジタル信号が不図示の信号処理部１９内のメモリ等に格納される。なお、ここでは、各受信位置は、各音響波受信時刻と１対１に対応していることを前提としている。
【００４９】
また、他の補正方法の例としては、ステップＳ３０５の処理では、最後の受信位置での血中造影剤１０１２の濃度に対する、それ以外の受信位置での血中造影剤１０１２の濃度の割合が算出されるようにしておく。そして、この算出結果を相対値として保持されるようにし、ステップＳ３０６では、この相対値をそのまま対応する受信位置に基づくデジタル信号に乗算処理されるようにしても同様に補正される。なお、これに限られず、光音響測定中において、平均的な血中造影剤１０１２の濃度から得られる音響波に基づくデジタル信号を平均化するようにそれぞれ変換係数が設定されても良い。
【００５０】
ステップＳ３０６では、その後、記憶されている補正デジタル信号が読み出され、その補正デジタル信号に対して画像再構成処理が行われ、画像データが生成される。この場合には、各受信位置に対応する補正デジタルデータ毎に画像再構成して、３次元ボクセルデータである画像データを生成しても良い。または、全ての補正デジタル信号が複数のグループに分けられ、そのグループごとに画像再構成が行われることで、そのグループごとの３次元ボクセルデータである画像データが生成されるようにしても良い。ステップＳ３０６では、この場合、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、フィルタードバックプロジェクション法、または逐次再構成法などにより画像再構成処理が行われる。しかしこれに限られず、種々の画像再構成方法が適用されても良い。
【００５１】
よって、被検体１５、特に生体に注入された造影剤１０１２の血中半減期が短いために、造影剤１０１２から発生する音響波をばらつきなく安定して取得できないような光音響測定条件下にあっても以下の効果を奏する。すなわち、上記のように処理されることで、測定時間に起因する音響波の強度ばらつきの影響を低減した被検体情報である画像データおよび表示画像を形成できる。
【００５２】
＜実施例２＞
図４は、本発明の実施の形態に係る光音響装置の実施例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共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。本実施例の光音響装置２０００（以下「装置２０００」と略称する）は、ルックアップテーブルを参照するために、造影剤１０１２の注入完了時刻に基づく検知信号に基づいて受信時刻のカウントを開始することが可能に構成されるものである。そうすることで、装置２０００は、ルックアップテーブルと実際の音響波受信時刻とを同期することで、ルックアップテーブルを参照でき、デジタル信号の補正が可能である。なお、実施例１の注入部１４が出力する注入完了信号の換わりに本実施例では検知信号に基づいて受信時刻のカウントを開始するものである。
【００５３】
造影剤検知部２０２は、信号処理モジュール２１９ａとの間で信号の送受信可能に構成
され、造影剤１０１２からの造影剤１０１２の有無が判別可能な信号を受信するようにする。そうすることで、造影剤１０１２が血中へ確実に注入されたことを検知し、その検知結果である検知信号を信号処理モジュール２１９ａに送出する。信号処理モジュール２１９ａは、この送出された検知信号を入力し、この入力した時刻を上記のルックアップテーブルの参照時刻の基準時として補正処理を実行する。なお、造影剤検知部２０２の造影剤１０１２の検知手法は、光音響、蛍光、吸収などの光学的な手法に限られず、放射性同位体元素を検知する手法などの公知の方法を用いて造影剤１０１２の有無を検知するようにしても良い。また、造影剤検知部２０２は、上記において、造影剤１０１２由来の音響波を受信することで造影剤１０１２の存在を検知するようにしているが、これに限られず、造影剤１０１２の有無が判別できる種々の信号を適用可能である。造影剤検知部２０２は、注入部１４の先端付近に設けられるようにしても良い。注入部１４から造影剤１０１２が注入され、その造影剤１０１２由来の信号を受信し易くなるからである。または、造影剤検知部２０２は、注入部１４の先端付近以外に設けても良い。例えば静脈から造影剤１０１２を注入する場合、造影剤検知部２０２は、頸動脈部に設置し、頸動脈部に造影剤１０１２を注入した後、直ちに造影剤１０１２の有無が判別可能な信号（光音響波等）を取得する。造影剤検知部２０２は、その取得結果として信号処理部２１９へ検知信号を送出する。信号処理モジュール２１９ａでは、その検知信号の入力に基づいて直ちに時間のカウントを開始する。そうすることで、信号処理モジュール２１９ａは、ルックアップテーブル上の造影剤１０１２注入後の経過時間（ルックアップテーブル上の各音響波受信時刻）と、実際に音響波が受信された時刻とを同期させる。信号処理モジュール２１９ａでは、そうすることで、ルックアップテーブルをデジタル信号の補正の際に参照可能となる。
【００５４】
なお、これに限られず、造影剤検知部２０２は、造影剤１０１２がないことを検知してその検知結果である検知信号を信号処理モジュール２１９ａに送出する。信号処理モジュール１９ａは、その送出された検知信号に基づいて注入部１４に造影剤１０１２を注入させるようにしても良い。その後は、実施例１と同様に、インジェクションシステムである注入部１４により造影剤１０１２の注入が完了された時点で、信号処理部２１９へ検知信号が送出される。そして、信号処理部２１９に検知信号が入力されたら直ちに、時間のカウントが開始される。このようにして、ルックアップテーブル上の造影剤１０１２注入後の経過時間（ルックアップテーブル上の音響波受信時刻）と、実際に音響波が取得された時刻とを同期させるようにしても良い。
【００５５】
＜装置２０００の変型例＞
以下に装置２０００の変型例を説明する。本変型例に係る光音響装置において、造影剤検知部２０２は、閾値が設けられ、造影剤１０１２から発生する造影剤１０１２が存在することを示す信号が、この閾値を超えるときのみ検知信号を信号処理モジュール２１９ａに出力するように構成される。ここで、実施例２の造影剤検知部２０２は、造影剤１０１２の注入完了を確認するために設けられていた。ここで、注入部１４による造影剤１０１２の注入動作の不良等が原因で、循環血中での造影剤１０１２の初期濃度が十分に得られない場合には、音響波の受信結果がルックアップテーブルを十分に反映しない可能性がある。この場合、信号処理モジュール２１９ａでは、正しい補正が実行できない可能性がある。そのため、上記閾値を設けておくことで、信号処理モジュール２１９ａでは、ルックアップテーブルを用いて補正が可能か否かの判定を行うことができる。または、別の方法として、被検体１５の血中に注入した造影剤１０１２の種々の初期濃度に応じた造影剤１０１２の血中濃度の経時変化の種々のパターンが予め予測できる場合がある。この場合には、その種々の初期濃度毎のルックアップテーブルと、それらに対応する各閾値を設定しておく。そして、造影剤検知部２０２で受信する信号強度に応じて対応する適切なルックアップテーブルを選択し、その選択したルックアップテーブルを用いてデジタル信号を補正するようにしても良い。
【００５６】
＜実施例３＞
本実施例に係る光音響装置は、実施例１または２の光音響装置の基本的機能に加えて、デジタル信号の補正処理を行うための関心領域を設定可能なものである。実施例１は、受信した造影剤１０１２由来の音響波を取得し、その取得した音響波に基づくデジタル信号に対して補正処理を行うものである。ここで、被検体１５中の循環血中以外の箇所に造影剤１０１２の一部が侵入した場合には、循環血中の濃度を測定してその結果に基づいて構成されているルックアップテーブルでは補正ができない場合も有り得る。そこで、本実施例の光音響装置は、上記の各実施例における光音響装置に関心領域設定部をさらに設けるものである。この関心領域設定部は、取得された造影剤１０１２に由来するデジタル信号から循環血部位に相当する部分を抽出するものである。関心領域設定部は、この場合、ユーザーにより表示部２０を介して、被検体１５の循環血部位に関心領域を指定可能に構成される。関心領域設定部は、デジタル信号の全体から、指定された関心領域部分を抽出するものである。そうすることで、本実施例の光音響装置では、循環血部位からの音響波に由来するデジタル信号にのみ補正処理を施すことができる。これにより循環血中の濃度変化に対応した部位から発生した音響波由来のデジタル信号だけに対して上記のような補正処理が可能である。このため、より高精度な画像データおよび光音響画像を取得できる。しかしこれに限られず、関心領域設定部は、自動的に被検体１５の循環血部位を予測し、その予測された部位に自動的に関心領域を設定するようにしても良い。
【００５７】
関心領域設定部では、ドップラー法などの公知の血流測定方法を用いて自動的に循環血部位を予測し、その予測した循環血部位に相当する座標等から形成される領域を関心領域として設定する。関心領域設定部では、このように設定した関心領域に対応するデジタル信号の一部を抽出する。信号処理モジュール１９ａでは、この場合、その抽出したデジタル信号の一部に対してルックアップテーブルを用いて補正処理をして補正デジタル信号を生成する。画像再構成モジュール１９ｂでは、この場合、その生成した補正デジタル信号に対して画像再構成を行い、画像データを生成する。そして、表示部２０では、その画像データを視認可能な関心領域の被検体１５画像を選択的に表示する。一方、表示部２０では、抽出されなかった循環血部位以外の部位に侵入している造影剤１０１２に由来する音響波に基づくデジタル信号に基づく画像データは、表示部２０では表示させないようにしても良い。または、表示部２０では、補正処理を行った関心領域部分での画像データに基づく表示画像と、関心領域以外の画像データに基づく表示画像とを判別できるように表示しても良い。しかしこれに限られず、関心領域設定部では、画像データ全体から、関心領域に対応する座標のデータ成分を抽出し、表示部２０は、そのデータ成分から表示画像を形成しても良い。
【００５８】
＜実施例４＞
図５は、本発明の実施の形態に係る光音響装置（以下「装置」と略称する）の実施例４を示すフローチャートである。本実施例では、被検体１５内に光吸収係数が互いに異なる２種類の第１及び第２造影剤を注入した場合についてのものである。本実施例の装置は、実施例１が有する光源１１を、第１造影剤１０１２により選択的に吸収される波長の第１の光と、第２造影剤により選択的に吸収される波長の第２の光とを出力可能に構成したものである。なお、本フローのステップＳ５０１からステップＳ５０３の処理は、実施例１における図３のステップＳ３０１からステップＳ３０３の処理と同様であるためここではその説明を省略する。フローは、ステップＳ５０３の経過時間のカウントが開始されてステップＳ５０４へ移行する。ステップＳ５０４では、第１の光がステップＳ３０４と同様の手順で照射および第１造影剤１０１２由来の音響波の受信が行われる。そして、最後の受信位置での音響波の受信が終了し、これらの受信に基づき各受信位置での第１造影剤１０１２由来のデジタル信号が生成されるとともに、それぞれそのデジタル信号の基となった音響波の受信時刻と対応づけられて記憶保持される。そして、探触子１７が所定のホームポジションに移動され、ステップＳ５０５へ移行する。この所定のホームポジションは
、例えば探触子１７が被検体１５に対してらせん状に移動されながら音響波が受信されるような場合には、その螺旋軌道の中心位置としても良い。
【００５９】
ステップＳ５０５では、所定のホームポジションからステップＳ５０４での最初の音響波の受信位置まで探触子１７が移動され、その状態から第２の光が照射されるとともに、第２造影剤由来の音響波の受信が行われる。この場合、この照射および受信の手順も実施例１のステップＳ３０４と同様である。そして、この受信に基づき受信位置毎に第２造影剤由来のデジタル信号が生成されるとともに、そのデジタル信号の基となった音響波の受信時刻と対応づけられて記憶保持され、ステップＳ５０６に移行する。この場合、第１及び第２造影剤が同時に被検体１５に注入されるときは、第１及び第２造影剤由来の音響波受信時刻の基準時は共に第１造影剤１０１２の被検体１５への注入完了時とされる。一方、第１造影剤１０１２由来のデジタル信号の記憶処理が完了した後に第２造影剤が被検体１５に注入されるときは第２造影剤の注入完了時が第２造影剤由来の音響波受信時刻の基準時とされる。なお、第１造影剤１０１２由来の音響波受信時刻の基準時は、いずれの場合でも第１造影剤１０１２の注入完了時である。この基準時の定義は、後述の第１及び第２のルックアップテーブルの基準時刻についても同様である。
【００６０】
ステップＳ５０６では、基本的には実施例１でのステップＳ３０５の手順と同様である。ただし、第１造影剤１０１２の各受信時刻とその時刻に対応する血中第１造影剤１０１２濃度からなる第１ルックアップテーブルが予め信号処理部１９に記憶されている。さたに、第２造影剤の各受信時刻とその時刻に対応する血中第２造影剤濃度からなる第２ルックアップテーブルが同様に予め信号処理部１９に記憶されている。そして、第１造影剤１０１２の相対値化については第１ルックアップテーブルが参照されることで実行される。また、第２造影剤の相対値化については第２ルックアップテーブルが参照されることで実行される。そして、ステップＳ５０７に移行する。この場合、第１造影剤１０１２の相対値化について、上記の除算処理の除数は第１造影剤１０１２の血中濃度の最大値とされ、第２造影剤の相対値化について、上記の除算処理の除数は第２造影剤の血中濃度の最大値とされる。ステップＳ５０７では、基本的に実施例１におけるステップＳ３０６での処理と同様の方法で補正処理及び画像再構成が行われる。すなわち、第１および第２造影剤由来のデジタル信号がそれぞれ補正されて第１及び第２補正デジタル信号が形成され、その第１および第２補正デジタル信号に対して画像再構成処理が行われることで第１及び第２画像データが形成されてフローを終了する。
【００６１】
このようにすることで、２種類の造影剤１０１２に由来する音響波に基づいた２種類の画像データを精度よく形成することができる。しかし、これに限られず、第１の造影剤以外の光吸収体は、人工の第２の造影剤１０１２でなくとも、例えば、非人工の光吸収体であって、血中濃度の経時変化が既知のものであっても良い。
【００６２】
＜実施例５＞
本実施例の光音響装置は、上記各実施例の光音響装置に、血中の造影剤１０１２濃度の時間的推移情報を取得する装置（推移取得装置と略称する）を付加したものである。本実施例では、推移取得装置は、実施例１のステップＳ３０５の処理で駆動する。推移取得装置は、各受信位置で音響波を受信した時刻と同一の時刻で血中の造影剤１０１２濃度を取得する。推移取得装置は、この場合に、双方を関連づけたデータを全受信時刻について生成し、それらからなる造影剤１０１２濃度推移情報（ルックカップテーブル）を生成して信号処理部１９内のメモリへ格納するものである。以降の処理は上記の実施例と同様である。このようにすることで、容易に補正に用いるルックアップテーブルを生成することができる。
【００６３】
＜実施例６＞
本実施例の光音響装置は、実施例３の光音響装置に、設定した関心領域内の造影剤１０１２の濃度の経時変化を確認するために、探触子１７を関心領域に応じた音響波受信位置に固定して音響波を受信するものである。なお、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。実施例３の光音響装置は、音響波受信時刻のカウントを開始し、最初の音響波受信時刻と、最後の音響波受信時刻、それらの間の音響波受信時刻において以下を行う。すなわち、これらの各時刻での血中に存在する造影剤１０１２の濃度を上記の造影剤１０１２濃度推移情報（ルックアップテーブル）から参照する。そして上記の造影剤１０１２濃度推移情報から各受信時刻における血中造影剤１０１２濃度の相対値を算出する。本実施例で行われる相対値化する方法は、上記各実施例と同様としても良い。本実施例の光音響装置による相対値化の結果として算出される相対値は、上記各実施例と同様に、各音響波受信時刻におけるデジタルデータを補正する際の変換係数として用いられる。そして、本実施例の光音響装置は、このデジタルデータを、変換係数を用いて補正することにより補正デジタル信号を生成し、その後の画像再構成等の処理は上記各実施例と同様である。
【００６４】
このようにすることで、被検体１５である生体に注入された造影剤１０１２の経時変化により関心領域での画像データへの影響を低減する。さらに、関心領域について集中的に画像データを取得することで、関心領域におけるより精密な画像データを取得可能である。
【００６５】
＜実施例７＞
図６は、本発明の実施の形態に係る光音響装置の実施例７を示すブロック図であり、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。また実施例１と類似する構成については七百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番号を付して、必要のない限り説明を省略する。なお、図６の７１７として示される探触子は、図７の切断線ＡＡ’での切断部端面を示すものである。本実施例の光音響装置７０００（以下、「装置７０００」と略称する）本実施例の装置７０００は、探触子７１７の構成に特徴を有する。探触子７１７は、複数の音響波検出素子７１８、保持体７３４を有する。保持体７３４は、略半球面形状に形成されており、その略半球面形状に沿って複数の音響波検出素子７１８を保持している。音響波検出素子７１８は、それぞれ最も受信感度の高い方向が集中するように保持されている。本実施例では、複数の音響波検出素子７１８のそれぞれの最も受信感度の高い方向は、保持体７３４の略半球面形状の曲率中心を含む領域に向かうものである。音響波検出素子７１８の電気信号出力端は、それぞれ信号配線と接続されている。音響波検出素子７１８のそれぞれが出力した電気信号は、それぞれ信号配線が共通接続されて構成される信号線７３６により合成されるとともに、その信号線７３６を介して信号収集部１８へと送出される。その後の信号処理等は各実施例と同様である。
【００６６】
照射部７３０は、保持体７３４の中心に保持されることにより探触子７１７と一体化して構成されている。照射部７３０は、被検体１５に対して実施例１とは逆方向に光７３４を照射する。すなわち、実施例１では、照射部３０は、探触子１７に向かう方向（図１のＺ方向）に光を照射するが、本実施例では、照射部７３０は、探触子７１７側から光を照射する（図６の−Ｚ方向に光を照射する）ものである。位置制御部７３２は、探触子７１７を移動させるものである。位置制御部７３２は、例えば、探触子７１７を螺旋状に移動させるようにしても良い。探触子７１７と一体化されている照射部７３０は、この場合、位置制御部７３２による螺旋移動に伴って音響波受信位置毎に光７３４を照射し、音響波検出素子７１８は、この照射に基づく音響波を受信する。このようにすることで、探触子７１７と被検体１５との間に音響マッチング液が設けられているとき、探触子７１７の移動に起因する音響マッチング液の揺れに基づく音響波ノイズを低減可能である。
【００６７】
図７は、上記本発明の実施例７の探触子７１７および照射部７３０を示す被検体１５側から見た平面図である。図７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。図７において、探触子７１７では、音響波検出素子７１８が同心円状に配列されて構成されている。しかしこれに限られず、探触子７１７では、音響波検出素子７１８がらせん状に配列されても良い。照射部７３０は、音響波検出素子７１８の同心円の中心部に設けられても良い。照射部７３０の光の射出端も円形状であるが、これに限られず、種々の形状が適用できる。このようにすることにより被検体１５からの音響波を効率よく受信可能である。
＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１１  光源、１７  探触子、１９ａ  信号処理モジュール、１９ｂ  画像再構成モジュール、３０  照射部
【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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