(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に送信された音響波に対する反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、
光源から出射した光を前記被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成部と、
前記反射音響波画像生成部に入力される反射音響波の検出信号、及び前記反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第１のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第１の増幅部と、
前記光音響画像生成部に入力される光音響波の検出信号、及び前記光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第２のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第２の増幅部と、
前記第１のゲイン定義情報に基づいて前記第２のゲイン定義情報を計算するゲイン計算部とを備える光音響画像生成装置。
【請求項２】
前記第１のゲイン定義情報を決定するゲイン決定部を更に有する請求項１に記載の光音響画像生成装置。
【請求項３】
ユーザ操作に応じて前記第１のゲイン定義情報を変化させるためのゲイン操作部を更に有し、前記ゲイン決定部は、前記ゲイン操作部の操作に応じて前記第１のゲイン定義情報を決定する請求項２に記載の光音響画像生成装置。
【請求項４】
前記ゲイン操作部は前記第１のゲイン定義情報における前記深さ方向の各位置に対応した複数のゲイン変更用のつまみを有し、前記ゲイン決定部は各つまみの操作量に応じて前記深さ方向の各位置におけるゲインを決定する請求項３に記載の光音響画像生成装置。
【請求項５】
前記ゲイン決定部は、前記第１のゲイン定義情報を複数記憶しており、該複数の第１のゲイン定義情報の中から、ユーザ操作に従って、前記第１の増幅部で用いられる第１のゲイン定義情報を選択する請求項２に記載の光音響画像生成装置。
【請求項６】
前記ゲイン決定部は、前記反射音響波の検出信号に基づいて前記第１のゲイン定義情報を決定する請求項２に記載の光音響画像生成装置。
【請求項７】
前記ゲイン計算部は、前記第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに変換係数を乗じたゲインを、前記第２のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算する請求項１から６何れか１項に記載の光音響画像生成装置。
【請求項８】
前記変換係数はあらかじめ設定されている請求項７に記載の光音響画像生成装置。
【請求項９】
前記ゲイン計算部は、前記変換係数を前記光音響波の受信周波数及び前記反射音響波の受信周波数に基づいて決定する請求項７に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１０】
前記光音響波の検出信号と前記反射音響波の検出信号とを比較し、前記変換係数を決定する係数決定部を更に有する請求項７に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１１】
前記係数決定部は、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれで、前記光音響波の検出信号と前記反射音響波の検出信号とを比較し、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれに対して前記変換係数を決定し、
前記ゲイン計算部は、前記第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに、各位置が属する深さ方向の位置の範囲に対して決定された前記変換係数を乗じる請求項１０に記載の光音響画像生成装置。
【請求項１２】
光源と、
被検体内に音響波を送信する音響波送信部と、
前記光源から出射した光を前記被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波、及び前記音響波送信部から送信された音響波に対する反射音響波を検出する音響波受信部と、
前記反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、
前記光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成部と、
前記反射音響波画像生成部に入力される反射音響波の検出信号、及び前記反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第１のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第１の増幅部と、
前記光音響画像生成部に入力される光音響波の検出信号、及び前記光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第２のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第２の増幅部と、
前記第１のゲイン定義情報に基づいて前記第２のゲイン定義情報を計算するゲイン計算部とを備える光音響画像生成システム。
【請求項１３】
被検体内に送信された音響波に対する反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成するステップと、
光源から出射した光を前記被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成するステップと、
前記反射音響波画像の生成に用いられる反射音響波の検出信号、及び前記反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第１のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップと、
前記光音響画像の生成に用いられる光音響波の検出信号、及び前記光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第２のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップと、
前記第１のゲイン定義情報に基づいて前記第２のゲイン定義情報を計算するステップとを有する光音響画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響画像生成装置、システム、及び方法に関し、更に詳しくは、被検体内の光吸収体が光を吸収することで発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成装置、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子が用いられる。超音波探触子から被検体（生体）に超音波を送信させると、その超音波は生体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射超音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。
【０００３】
また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、パルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波（光音響波）が発生する。この光音響波を超音波プローブなどで検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響波に基づく生体内の可視化が可能である。
【０００４】
ここで、反射超音波及び光音響波は被検体内を伝搬する際に減衰が生じるため、被検体の深部において発生した反射超音波及び光音響波の検出信号の強度は弱くなる。被検体内を進行する反射超音波及び光音響波の減衰を補償するための処理として、検出信号を増幅する増幅器のゲイン（感度）を、時間（深さ）に応じて変化させるＳＴＣ（Sensitivity Time Control）処理が知られている。ＳＴＣは、ＴＧＣ（Time Gain Control）とも呼ばれる。
【０００５】
超音波画像と光音響画像との双方を生成する装置におけるＳＴＣ処理が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の装置では、光を照射された被検体から発生してプローブが受信した光音響波を用いて第１の画像を生成する。また、被検体に送信され被検体の内部で反射したのちにプローブが受信した超音波を用いて第２の画像を生成する。第１の補正手段は、第１の画像の輝度を深さ方向の位置に応じたゲインで補正する。第２の補正手段は、第１の補正手段とは独立に、第２の画像の輝度を深さ方向の位置に応じたゲインで補正する。特許文献１には、光音響画像と超音波画像とで、各々独立した輝度補正手段を設けることで、それぞれの測定原理に基づく減衰特性に依存せずに、ユーザが観察しやすいように輝度補正を行うことができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１６３２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、光音響波と超音波とでは、それぞれの測定原理が有する減衰特性の違いによる深さ方向の画像特性の違いが潜在するため、それぞれ独立に補正制御を行っている。このため、測定深度に依存せずに均一な輝度レベルを有する超音波画像を得るために、超音波画像に対して深さとゲインの関係が調整されたとしても、光音響画像に対する深さとゲインの関係は、超音波画像に対するそれとは独立に維持される。光音響画像において測定深度によらずに均一な輝度レベルを有する画像を得るためには、別途、光音響画像に対する深さとゲインの関係を調整する必要があった。したがって、医師などの画像の観察者は、光音響画像と超音波画像との双方に対して深さとゲインとの関係の調整を実施しなくてはならず、手間がかかった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、光音響画像と超音波画像との双方を表示する場合に、ＳＴＣ処理における深さとゲインとの関係の調整の手間を抑制可能な光音響画像生成装置、システム、及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、被検体内に送信された音響波に対する反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、光源から出射した光を被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成部と、反射音響波画像生成部に入力される反射音響波の検出信号、及び反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第１のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第１の増幅部と、光音響画像生成部に入力される光音響波の検出信号、及び光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第２のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第２の増幅部と、第１のゲイン定義情報に基づいて第２のゲイン定義情報を計算するゲイン計算部とを備える光音響画像生成装置を提供する。
【００１０】
本発明の光音響画像生成装置は、第１のゲイン定義情報を決定するゲイン決定部を更に有することが好ましい。
【００１１】
本発明の光音響画像生成装置は、ユーザ操作に応じて第１のゲイン定義情報を変化させるためのゲイン操作部を更に有することが好ましい。ゲイン決定部は、ゲイン操作部の操作に応じて第１のゲイン定義情報を決定することが好ましい。
【００１２】
本発明の光音響画像生成装置では、ゲイン操作部は第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置に対応した複数のゲイン変更用のつまみを有することが好ましい。ゲイン決定部は各つまみの操作量に応じて深さ方向の各位置におけるゲインを決定することも好ましい。
【００１３】
本発明の光音響画像生成装置では、ゲイン決定部は、第１のゲイン定義情報を複数記憶しており、それら複数の第１のゲイン定義情報の中から、ユーザ操作に従って、第１の増幅部で用いられる第１のゲイン定義情報を選択することとしてもよい。
【００１４】
本発明の光音響画像生成装置では、ゲイン決定部は、反射音響波の検出信号に基づいて第１のゲイン定義情報を決定してもよい。
【００１５】
本発明の光音響画像生成装置では、ゲイン計算部は、第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに変換係数を乗じたゲインを、第２のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算してもよい。
【００１６】
上記の変換係数はあらかじめ設定されていてもよい。
【００１７】
ゲイン計算部は、上記の変換係数を光音響波の受信周波数及び反射音響波の受信周波数に基づいて決定してもよい。
【００１８】
本発明の光音響画像生成装置は、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを比較し、変換係数を決定する係数決定部を更に有する構成であってもよい。
【００１９】
本発明の光音響画像生成装置では、係数決定部は、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれで、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを比較し、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれに対して変換係数を決定してもよい。その場合、ゲイン計算部は、第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに、各位置が属する深さ方向の位置の範囲に対して決定された変換係数を乗じることが好ましい。
【００２０】
本発明は、また、光源と、被検体内に音響波を送信する音響波送信部と、光源から出射した光を被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波、及び音響波送信部から送信された音響波に対する反射音響波を検出する音響波受信部と、反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成する反射音響波画像生成部と、光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成部と、反射音響波画像生成部に入力される反射音響波の検出信号、及び反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第１のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第１の増幅部と、光音響画像生成部に入力される光音響波の検出信号、及び光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第２のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する第２の増幅部と、第１のゲイン定義情報に基づいて第２のゲイン定義情報を計算するゲイン計算部とを備える光音響画像生成システムを提供する。
【００２１】
本発明は、更に、被検体内に送信された音響波に対する反射音響波の検出信号に基づいて反射音響波画像を生成するステップと、光源から出射した光を被検体内の光吸収体が吸収することに起因して発生した光音響波の検出信号に基づいて光音響画像を生成するステップと、反射音響波画像の生成に用いられる反射音響波の検出信号、及び反射音響波画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第１のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップと、光音響画像の生成に用いられる光音響波の検出信号、及び光音響画像の信号値の少なくとも一方を、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する第２のゲイン定義情報に従って、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップと、第１のゲイン定義情報に基づいて第２のゲイン定義情報を計算するステップとを有する光音響画像生成方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光音響画像生成装置、システム、及び方法は、光音響画像と超音波画像との双方を表示する場合に、ＳＴＣ処理における深さとゲインとの関係の調整の手間を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光音響画像生成システムを示すブロック図。
【図２】超音波ユニット内の一部の詳細な構成を示すブロック図。
【図３】ゲイン操作部の具体例を示す図。
【図４】超音波画像信号の増幅に用いられるゲインカーブを示すグラフ。
【図５】音響波の減衰特性を示すグラフ。
【図６】光音響画像信号の増幅に用いられるゲインカーブを示すグラフ。
【図７】動作手順を示すフローチャート。
【図８】ゲイン操作前の超音波画像及び光音響画像を示す図。
【図９】ゲイン操作後の超音波画像光音響画像を示す図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光音響画像生成装置の一部を示すブロック図。
【図１１】第２実施形態における動作手順を示すフローチャート。
【図１２】超音波画像信号に基づく第１のゲイン定義情報決定の手順を示すフローチャート。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る光音響画像生成装置の一部を示すブロック図。
【図１４】音響波の減衰特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光音響画像生成システムを示す。光音響画像生成システム１０は、プローブ（超音波探触子）１１、超音波ユニット１２、及びレーザユニット１３を含む。なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものではなく、被検対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いてもよい。
【００２５】
レーザユニット１３は、光源であり、測定光を出射する。レーザユニット１３から出射した測定光は、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体に向けて出射される。レーザユニット１３は、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）やアレキサンドライトなどを用いた固体レーザ光源である。レーザユニット１３は、例えば励起光源であるフラッシュランプと、レーザをパルス発振させるためのＱスイッチとを含む。レーザユニット１３における光源のタイプは特に限定されず、レーザユニット１３が、レーザダイオード光源（半導体レーザ光源）であってもよいし、或いはレーザダイオード光源を種光源とする光増幅型レーザ光源であってもよい。レーザ光源以外の光源を用いてもよい。
【００２６】
レーザユニット１３が出射するレーザ光の波長は、計測の対象となる被検体内の物質の光吸収特性によって適宜決定される。例えば計測対象が生体内のヘモグロビンである場合（つまり、血管を撮像する場合）には、レーザ光の波長は近赤外波長域に属する波長であることが好ましい。近赤外波長域とはおよそ７００〜８５０ｎｍの波長域を意味する。レーザユニット１３は、単波長のレーザ光を出射するものであってもよいし、複数の波長のレーザ光を出射可能なものであってもよい。レーザユニット１３は、複数波長のレーザ光を出射可能である場合は、複数の波長のレーザ光を同時に出射してもよいし、複数の波長のレーザ光を切り替えて出射してもよい。
【００２７】
プローブ１１は、例えば一次元的に配列された複数の超音波振動子を有している。プローブ１１は、レーザユニット１３から出射されたレーザ光が被検体に照射された後に、検体内の光吸収体から発せられた光音響波を検出する。また、プローブ１１は、光音響波の検出に加えて、被検体に対する音響波（超音波）の送信、及び送信した超音波に対する反射音響波（反射超音波）の受信を行う。その場合、プローブ１１は、音響波送信部と音響波受信部とを兼ねる。超音波の送受信は分離した位置で行ってもよい。例えばプローブ１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ１１で受信してもよい。プローブ１１は、リニアプローブに限定されず、コンベクスプローブ、又はセクタープローブでもよい。
【００２８】
超音波ユニット１２は、光音響画像生成装置を構成する。超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換器（Analog to Digital convertor）２２、受信メモリ２３、光音響画像生成部２４、超音波画像生成部２５、画像合成部２６、制御部２８、送信制御回路２９、ゲイン操作部３０、ゲイン決定部３１、及びゲイン計算部３２を有する。超音波ユニット１２は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及びバスなどを有する。超音波ユニット１２には、光音響画像生成に関するプログラムが組み込まれており、そのプログラムに従ってプロセッサが動作することで、超音波ユニット１２内の各部の少なくとも一部の機能が実現する。
【００２９】
図２は、超音波ユニット１２内の一部の詳細な構成を示す。受信回路２１は、プローブ１１が出力する検出信号を受信する。受信回路２１は、低ノイズアンプ２１１、可変ゲインアンプ２１２、及びローパスフィルタ２１３を含む。プローブ１１の検出信号は、低ノイズアンプ２１１で増幅された後に、可変ゲインアンプ２１２で深度に応じたゲイン調整がなされ、ローパスフィルタ２１３で高周波成分がカットされる。
【００３０】
ＡＤ変換器２２は、受信回路２１が受信した検出信号、すなわちプローブ１１で検出された光音響波の検出信号及び反射超音波の検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２２は、ＡＤ変換された光音響波及び反射超音波の検出信号（サンプリングデータ）を受信メモリ２３に格納する。受信回路２１とＡＤ変換器２２とは、例えば１つのＩＣ（Integrated Circuit）として構成されていてもよし、個別のＩＣとして構成されていてもよい。
【００３１】
光音響画像生成部２４は、受信メモリ２３から光音響波の検出信号のサンプリングデータを読み出す。光音響画像生成部２４は、光音響波の検出信号（そのサンプリングデータ）に基づいて光音響画像を生成する。超音波画像生成部（反射音響波画像生成部）２５は、受信メモリ２３から反射超音波の検出信号のサンプリングデータを読み出す。超音波画像生成部２５は、反射超音波の検出信号（そのサンプリングデータ）に基づいて超音波画像（反射音響波画像）を生成する。
【００３２】
超音波画像生成部２５は、超音波画像再構成部２５１、検波・対数変換部２５２、第１の増幅部２５３、及び超音波画像構築部２５４を有する。超音波画像再構成部２５１は、反射超音波波の検出信号（反射超音波信号）の再構成を行い、超音波画像の各ラインのデータを生成する。再構成された反射超音波信号は超音波画像とみなすことができる。超音波画像再構成部２５１は、例えばプローブ１１の６４個の音響検出素子からのデータを、音響検出素子の位置に応じた遅延時間で加算し、１ライン分のデータを生成する（遅延加算法）。
【００３３】
検波・対数変換部２５２は、再構成された反射超音波信号（超音波画像信号）に対して例えば包絡線検波を行い、検波後の信号を対数変換する。第１の増幅部２５３は、超音波画像に対してＳＴＣ処理を行う。第１の増幅部２５３は、対数変換が施された超音波画像信号（その信号値）を、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。言い換えれば、第１の増幅部２５３は、反射超音波信号を、超音波送信を開始した時刻（サンプリングを開始した時刻）から経過した時間に応じたゲインで増幅する。特に、本実施形態では、第１の増幅部２５３は、ゲイン決定部３１において決定された第１のゲイン定義情報に従って、超音波画像信号を深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。
【００３４】
ゲイン決定部３１は、第１のゲイン定義情報を決定する。第１のゲイン定義情報は、複数の深さ方向の位置のそれぞれと各位置におけるゲインとの対応関係を定義する情報である。超音波画像では、被検体の深さ方向に離散的に複数の制御点が設定される。第１のゲイン定義情報は、複数の制御点のそれぞれにおけるゲインを定義する。第１のゲイン定義情報で定義されるゲインは、例えばデフォルト値に対する変更分（差分）として定義される。ゲイン操作部３０は、ユーザ操作に応じて第１のゲイン定義情報を変化させるためのユーザインタフェースを有する。ゲイン決定部３１は、ゲイン操作部３０の操作に応じて第１のゲイン定義情報を決定する。
【００３５】
図３は、ゲイン操作部３０の具体例を示す。ゲイン操作部３０は、例えば、第１のゲイン定義情報における複数の深さ方向の位置（制御点）に対応した複数のゲイン変更用のつまみを有する。図３の例では、ゲイン操作部３０は、６つの制御点に対応した６つのゲイン変更用のつまみＴ１〜Ｔ６を有する。隣接する制御点の間の間隔は、例えば等間隔に設定されている。制御点の数は任意であり、測定深さなどに応じて適宜設定されていればよい。ゲイン変更用のつまみは、スライドバー又はダイヤルなどの物理的な手段であってもよいし、ＧＵＩ（graphical user interface）で構成されたものであってもよい。
【００３６】
図３において、つまみＴ１は、最も浅い位置にある制御点に対応したゲイン変更用のつまみであり、つまみＴ６は、最も深い値にある制御点に対応したゲイン変更用のつまみである。ユーザは、つまみＴ１〜Ｔ６をそれぞれ紙面の左右方向に動かすことで、第１のゲイン定義情報を変更することができる。ゲイン決定部３１は、例えばユーザがつまみＴ１を紙面に向かって右側に動かすと、つまみＴ１に対応した制御点に対するゲインを強める。逆に、ユーザがつまみＴ１を紙面に向かって左側に動かすと、ゲイン決定部３１は、つまみＴ１に対応した制御点に対するゲインを弱める。つまみＴ１の中央の位置は「中立」の位置であり、つまみＴ１が中央に位置する場合、ゲインはデフォルト値から変化なしとなる。
【００３７】
図４は、超音波画像信号の増幅に用いられるゲインカーブを示す。図４に示すグラフにおいて、横軸はゲインの大きさを示し、縦軸は深さ方向の位置を表す。図４における制御点Ｃ１〜Ｃ６は、図３のつまみＴ１〜Ｔ６に対応した制御点を表す。第１の増幅部２５３は、第１のゲイン定義情報で定義される各制御点Ｃ１〜Ｃ６の位置では、第１のゲイン定義情報で定義されるゲインを、超音波画像信号の増幅に用いるゲインとする。第１の増幅部２５３は、隣接する２つの制御点の間の深さ方向の位置では、それら２つの制御点のゲインを線形補間演算し、線形補間されたたゲインを、超音波画像信号の増幅に用いるゲインとする。補間は線形補間には限定されず、より高次な補間を用いることとしてもよい。
【００３８】
上記に代えて、又は加えて、ゲイン決定部３１が第１のゲイン定義情報を複数記憶している場合、ゲイン決定部３１は、ユーザ操作に従って、複数の第１のゲイン定義情報の中から第１の増幅部２５３で用いられる第１のゲイン定義情報を選択してもよい。例えば、ゲイン決定部３１は、複数の観察対象部位のそれぞれに対応した第１のゲイン定義器情報を記憶している。ユーザが、コンソールに設けられたボタン、トラックボール、又はタッチパネルなどの入力手段を操作して観察対象部位を選択した場合、ゲイン決定部３１は、選択された観察対象部位に対応する第１のゲイン設定情報を、第１の増幅部２５３で用いられる第１のゲイン定義情報として選択する。
【００３９】
図２に戻り、超音波画像構築部２５４は、第１の増幅部２５３で増幅された超音波画像信号を表示画像の画素値に変換し、超音波画像（Ｂモード画像）を生成する。超音波画像構築部２５４は、例えば超音波画像信号のある範囲内の信号強度を、最高輝度から最低輝度の範囲の表示階調に変換することで、超音波画像を生成する。超音波画像構築部２５４は、生成した超音波画像を画像合成部２６に送信する。
【００４０】
光音響画像生成部２４は、光音響画像再構成部２４１、検波・対数変換部２４２、第２の増幅部２４３、及び光音響画像構築部２４４を有する。光音響画像再構成部２４１は、光音響波の検出信号（光音響信号）の再構成を行い、光音響画像の各ラインのデータを生成する。再構成された光音響信号は光音響画像とみなすことができる。光音響画像再構成部２４１は、例えば遅延可算法を用いて光音響信号の再構成を行う。光音響画像再構成部２４１は、遅延加算法に代えて、ＣＢＰ法（Circular Back Projection）により再構成を行ってもよい。あるいは光音響画像再構成部２４１は、ハフ変換法又はフーリエ変換法を用いて再構成を行ってもよい。
【００４１】
検波・対数変換部２４２は、再構成された光音響信号（光音響画像信号）に対して例えば包絡線検波を行い、検波後の信号を対数変換する。第２の増幅部２４３は、光音響画像に対してＳＴＣ処理を行う。第２の増幅部２４３は、対数変換が施された光音響画像信号（その信号値）を、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。特に、本実施形態では、第２の増幅部２４３は、ゲイン計算部３２において計算された第２のゲイン定義情報に従って、光音響画像信号を深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。
【００４２】
ゲイン計算部３２は、ゲイン決定部３１で決定された第１のゲイン定義情報に基づいて第２のゲイン定義情報を計算する。ゲイン計算部３２は、例えば第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに変換係数を乗じたゲインを、第２のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算する。変換係数はあらかじめ設定されており、超音波ユニット１２内の図示しない記憶部に記憶されていてもよい。変換係数は、被検体がないテスト画面を超音波画像と光音響画像との双方において取得し、それらの比を計算することで決定されてもよい。変換係数の決定を例えば超音波ユニット１２の工場出荷前に実施し、決定された変換係数を装置固有の変換係数として記憶部にプリセットしてもよい。
【００４３】
図５は、音響波の減衰を示すグラフである。図５に示すグラフにおいて、横軸は深さ方向の位置を表し、縦軸は音響波の減衰を表す。音響波が通る部分の減衰率は０．５［ｂＢ／ｃｍ／ＭＨｚ］であるとし、音響波の周波数が１０ＭＨｚの場合を考えた。図５において、グラフＢは反射超音波の減衰特性を示し、グラフＰＡは光音響波の減衰特性を示す。反射超音波の減衰は、送信された超音波の強度に対する受信された超音波の強度の比で表され、光音響波の減衰は、発生した光音響波の強度に対する検出された光音響波の強度の比で表される。
【００４４】
グラフＢとグラフＰＡとを比較すると、光音響波の減衰は、反射超音波の減衰の半分であることがわかる。光音響波の減衰が半分になる理由は、超音波は送信と受信の往復の経路において減衰が生じるのに対し、光音響波は検出（受信）のみの片道で減衰が生じるためであると考えられる。
【００４５】
具体的に、超音波の生体における減衰特性は、０．５［ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ］〜１［ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ］であり、減衰は、超音波の伝播距離と周波数とにおおむね比例する。例えば、深さ位置３ｃｍを考えたとき、超音波は往復で６ｃｍ伝播するのに対し、光音響波は片道の３ｃｍのみ音響波（超音波）として伝播する。例えば、ユーザが、深さ３ｃｍの超音波画像を観察している場合を考える。また、深さ位置３ｃｍの制御点においてゲインを１０ｄＢ増加した場合に、超音波画像が適正に観察できたとする。この場合、光音響画像に対しては、深さ位置３ｃｍの制御点においてゲインを５ｄＢ増加させると、光音響画像の適正な観察が可能になると考えられる。
【００４６】
本発明者は、反射超音波（超音波画像）に対して超音波の進行に伴う減衰を補償するために、あるゲインで超音波画像信号の増幅を行った場合、そのゲインの半分のゲインで光音響画像信号を増幅すれば、光音響波の進行に伴う減衰を補償できることを見出した。したがって、第２のゲイン定義情報設定を計算する場合に用いられる上記の変換係数は０．５に設定されることが好ましい。ゲイン計算部３２は、この変換係数を用い、第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインの半分のゲインを、第２のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算する。
【００４７】
図６は、光音響画像信号の増幅に用いられるゲインカーブを示す。図６に示すグラフにおいて、横軸はゲインの大きさを示し、縦軸は深さ方向の位置を表す。図６における制御点Ｃ１〜Ｃ６は、図３のつまみＴ１〜Ｔ６に対応した制御点を表す。第２の増幅部２４３は、第２のゲイン定義情報で定義される各制御点Ｃ１〜Ｃ６の深さ方向の位置では、第２のゲイン定義情報で定義されるゲインを、光音響画像信号の増幅に用いるゲインとする。第２の増幅部２４３は、隣接する２つの制御点の間の深さ方向の位置では、それら２つの制御点のゲインを線形補間演算し、線形補間されたたゲインを、光音響画像信号の増幅に用いるゲインとする。補間は線形補間には限定されず、より高次な補間を用いることとしてもよい。図４と図６とを比較すると、光音響画像信号に対するゲインは、超音波画像信号に対するゲインの半分になっていることがわかる。
【００４８】
再び図２に戻り、光音響画像構築部２４４は、第２の増幅部２４３で増幅された光音響画像信号を表示画像の画素値に変換し、光音響画像を生成する。光音響画像構築部２４４は、例えば光音響画像信号のある範囲内の信号強度を、最高輝度から最低輝度の範囲の表示階調に変換することで、光音響画像を生成する。光音響画像構築部２４４は、生成した光音響画像を画像合成部２６に送信する。
【００４９】
画像合成部２６は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成部２６は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。画像合成部２６は、光音響画像と超音波画像とに、互いに異なる表示色を割り当ててもよい。合成された画像は、ディスプレイ装置などの画像表示装置１４（図１を参照）に表示される。画像合成を行わずに、画像表示装置１４に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えてすることも可能である。
【００５０】
図１に示す制御部２８は、超音波ユニット１２内の各部を制御する。制御部２８は、例えば光音響画像を取得する場合は、レーザユニット１３にトリガ信号を送信し、レーザユニット１３からレーザ光を出射させる。トリガ信号には、例えばレーザユニット１３においてレーザ媒質に励起光を出射させるための励起トリガ信号と、レーザをＱスイッチ発振させるためのＱスイッチトリガ信号とを含む。制御部２８は、レーザ光の出射に合わせて、受信回路２１にサンプリングトリガ信号を送信し、光音響波のサンプリング開始タイミングなどを制御する。
【００５１】
制御部２８は、超音波画像を取得する場合は、送信制御回路２９に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送信する。送信制御回路２９は、超音波送信トリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。制御部２８は、超音波送信のタイミングに合わせて受信回路２１にサンプリグトリガ信号を送信し、反射超音波のサンプリングを開始させる。
【００５２】
図７は、動作手順を示す。医師などのユーザは、ゲイン操作部３０を操作して超音波画像に対するＳＴＣ処理におけるゲインの調整を行う（ステップＳ２１）。ゲイン決定部３１は、ゲイン操作部３０における操作に基づいて、第１のゲイン定義情報を決定する（ステップＳ２２）。ゲイン決定部３１は、決定した第１のゲイン定義情報を第１の増幅部２５３（図２を参照）とゲイン計算部３２とに送信する。
【００５３】
ゲイン計算部３２は、第１のゲイン定義情報に基づいて第２のゲイン定義情報を決定する（ステップＳ２３）。ゲイン計算部３２は、ステップＳ２３では、例えば第１のゲイン定義情報で定義されたゲインの半分のゲインを第２のゲイン定義情報として決定する。ゲイン計算部３２は、決定した第２のゲイン定義情報を第２の増幅部２４３に送信する。
【００５４】
制御部２８（図１を参照）は、送信制御回路２９に超音波送信トリガ信号を送信し、送信制御回路２９を介してプローブ１１から被検体に超音波を送信させる（ステップＳ１１）。プローブ１１は、送信した超音波に対する反射超音波を検出する（ステップＳ１２）。検出された反射超音波は、受信回路２１を経てＡＤ変換器２２でデジタル信号に変換され、受信メモリ２３に格納される。
【００５５】
超音波画像生成部２５は、受信メモリ２３から反射超音波信号を読み出し、読み出した反射超音波信号に基づいて超音波画像を生成する（ステップＳ１３）。第１の増幅部２５３は、ステップＳ２２で決定された第１のゲイン定義情報に従って、超音波画像信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅する（ステップＳ１４）。
【００５６】
なお、図２では、第１の増幅部２５３は検波・対数変換部２５２にて検波・対数変換がなされた超音波画像信号を増幅することとしているが、これには限定されない。第１の増幅部２５３は、超音波画像再構成部２５１にて再構成された超音波画像信号、又は超音波画像構築部２５４にて表示画像の画素値に変換された超音波画像信号を増幅してもよい。
【００５７】
また、ステップＳ２１のゲイン操作部３０の操作は、ステップＳ１３で生成された画像が画像表示装置１４に表示された状態で実施されてもよい。その場合には、ゲイン操作部３０の操作と超音波画像の生成及び表示とを繰り返し実施することで、ユーザは、ＳＴＣ処理が施された超音波画像を確認しながら、ＳＴＣ処理におけるゲインの調整を実施することができる。
【００５８】
制御部２８は、レーザユニット１３に励起トリガ信号を送信し、次いで、Ｑスイッチトリガ信号を送信する。レーザユニット１３は、励起トリガ信号に応答してフラッシュランプなどの励起光源を点灯し、Ｑスイッチトリガ信号に応答してＱスイッチをオンにし、パルスレーザ光を出射する（ステップＳ１５）。
【００５９】
被検体内では、光吸収体が照射されたパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで、光音響波が発生する。プローブ１１は、被検体内で発生した光音響波を検出する（ステップＳ１６）。検出された光音響波は、受信回路２１を経てＡＤ変換器２２でデジタル信号に変換され、受信メモリ２３に格納される。被検体のレーザ光が照射される領域を複数の部分領域に分割し、部分領域ごとに光照射と光音響信号の検出とを行うこととしてもよい。
【００６０】
光音響画像再構成部２４１は、受信メモリ２３から光音響信号を読み出し、読み出した光音響信号に基づいて光音響画像を生成する（ステップＳ１７）。第２の増幅部２４３は、ステップＳ２３で決定された第２のゲイン定義情報に従って、光音響画像信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅する（ステップＳ１８）。第２の増幅部２４３は、例えば各深さ位置において、第１の増幅部２５３において増幅される超音波画像の半分のゲインで、光音響画像を増幅する。画像合成部２６は、超音波画像と光音響画像と画像表示装置１４に表示する（ステップＳ１９）。
【００６１】
図８は、ゲイン操作前の超音波画像及び光音響画像を示す。反射超音波及び光音響波は、深部に行くほど減衰が大きいため、深い位置では輝度が極端に下がり、そのままでは深部まで観察することが困難である。
【００６２】
図９は、ゲイン操作後の超音波画像光音響画像を示す。ユーザは、ゲイン操作部３０を操作し、例えば各制御点のゲインをデフォルト値から増減させることで、超音波画像において深部の観察が可能となるように、ＳＴＣ処理のゲイン調整を行う。超音波画像に対するＳＴＣ処理のゲイン調整において第１のゲイン定義情報が変更されると、それに伴って第２のゲイン定義情報も変更され、光音響画像に対するＳＴＣ処理のゲイン調整が実施される。光音響画像に対するＳＴＣ処理のゲインが調整されることで、例えば図９中に白抜きの矢印で示すように、図８においては観察が不可能であった深部に存在する光吸収体が、観察可能となる。
【００６３】
本実施形態では、超音波画像に対する第１のゲイン定義情報に基づいて、光音響画像に対する第２のゲイン定義情報を決定する。光音響計測と超音波（反射超音波）計測とは、計測の原理こそ異なるものの、被検体の同じ部位を通る光音響波と反射超音波とが受ける減衰には類似性がある。本実施形態では、光音響画像に対するＳＴＣ処理のゲインを、超音波画像に対するＳＴＣ処理のゲインの例えば半分に設定する。このように設定することで、ユーザは、超音波画像に対してＳＴＣ処理のゲイン操作を行うだけで、光音響画像に対するＳＴＣ処理のゲイン調整を実施することができる。例えば、超音波画像において深部の観察が可能となるようにＳＴＣ処理のゲイン調整を行うことで、光音響画像についても深部の観察が可能になり、調整の手間を省くことができる。
【００６４】
次いで、本発明の第２実施形態を説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る光音響画像生成装置の一部を示す。本実施形態に係る光音響画像生成装置（超音波ユニット）の構成は、図２に示す第１実施形態で説明した超音波ユニットの構成からゲイン操作部３０が省略された構成である。本実施形態では、ゲイン決定部３１は、反射超音波信号に基づいて第１のゲイン定義情報を決定する。その他の点は、第１実施形態と同様でよい。
【００６５】
ゲイン決定部３１は、超音波画像生成部２５の検波・対数変換部２５２から検波・対数変換がなされた超音波画像信号を受信する。ゲイン決定部３１は、受信した超音波画像信号に基づいて、第１のゲイン定義情報における各制御点に対するゲインを決定する。別の言い方をすれば、ゲイン決定部３１は、超音波画像信号に基づいてＳＴＣ処理のゲインを自動調整する。超音波画像信号に基づくＳＴＣ処理のゲインの調整の手法は、特に限定はされない。そのような手法として、例えば特開２００７−１１７１６８号公報に記載の手法を利用することが可能である。
【００６６】
なお、図１０では、ゲイン決定部３１は検波・対数変換部２５２にて検波・対数変換がなされた超音波画像信号に基づいて第１のゲイン定義情報を決定することとしているが、これには限定されない。ゲイン決定部３１は、超音波画像再構成部２５１にて再構成された超音波画像信号、又は超音波画像構築部２５４にて表示画像の画素値に変換された超音波画像信号に基づいて第１のゲイン定義情報を決定してもよい。
【００６７】
図１１は、本実施形態における動作手順を示す。制御部２８（図１を参照）は、送信制御回路２９に超音波送信トリガ信号を送信し、送信制御回路２９を介してプローブ１１から被検体に超音波を送信させる（ステップＳ３１）。プローブ１１は、送信した超音波に対する反射超音波を検出する（ステップＳ３２）。検出された反射超音波は、受信回路２１を経てＡＤ変換器２２でデジタル信号に変換され、受信メモリ２３に格納される。
【００６８】
超音波画像生成部２５は、受信メモリ２３から反射超音波信号を読み出し、読み出した反射超音波信号に基づいて超音波画像を生成する（ステップＳ３３）。ゲイン決定部３１は、受信した超音波画像信号に基づいて、第１のゲイン定義情報における各制御点に対するゲインを決定する（ステップＳ３４）。ゲイン決定部３１は、決定した第１のゲイン定義情報を第１の増幅部２５３（図１０を参照）とゲイン計算部３２とに送信する。
【００６９】
図１２は、超音波画像信号に基づく第１のゲイン定義情報決定の手順を示す。ゲイン決定部３１は、超音波画像を、深さ方向に複数の領域に分割する（ステップＳ５１）。分割された深さ領域のそれぞれは制御点を含んでいる。制御点は、各深さ領域の中央と一致することが好ましい。ゲイン決定部３１は、分割された各深さ領域においてヒストグラムを生成する（ステップＳ５２）。ゲイン決定部３１は、各深さ領域のヒストグラムについて、ヒストグラムのピーク（最も度数の多い階級の階級値）と、強度幅（度数が一定の値を以上となる階級の幅）とを求める（ステップＳ５３）。
【００７０】
ゲイン決定部３１は、各深さ領域のヒストグラムの強度内の平均信号強度を計算する（ステップＳ５４）。ゲイン決定部３１は、各深さ領域の強度内の平均信号強度と、各深さ領域であらかじめ設定されている目標平均信号強度との差分を計算する（ステップＳ５５）。ゲイン決定部３１は、ステップＳ５５で計算された差分の値（差分値）に基づいて第１のゲイン定義情報を決定する（ステップＳ５６）。ゲイン決定部３１は、ステップＳ５６では、ステップＳ５５で計算された差分値に基づいて、各深さ領域の中央深さの超音波画像に対する補正ゲインを求める。上記した超音波画像に基づく第１のゲイン定義の決定の仕方は一例であり、上記したものには限定されない。
【００７１】
図１１に戻り、ゲイン計算部３２は、ステップＳ３４で決定された第１のゲイン定義情報に基づいて第２のゲイン定義情報を決定する（ステップＳ３５）。ゲイン計算部３２は、ステップＳ３５では、例えば第１のゲイン定義情報で定義されたゲインの半分のゲインを第２のゲイン定義情報として決定する。ゲイン計算部３２は、決定した第２のゲイン定義情報を第２の増幅部２４３に送信する。第１の増幅部２５３は、ステップＳ３４で決定された第１のゲイン定義情報に従って、超音波画像信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅する（ステップＳ３６）。
【００７２】
制御部２８は、レーザユニット１３に励起トリガ信号を送信し、次いで、Ｑスイッチトリガ信号を送信する。レーザユニット１３は、励起トリガ信号に応答してフラッシュランプなどの励起光源を点灯し、Ｑスイッチトリガ信号に応答してＱスイッチをオンにし、パルスレーザ光を出射する（ステップＳ３７）。被検体内では、光吸収体が照射されたパルスレーザ光のエネルギーを吸収することで、光音響波が発生する。プローブ１１は、被検体内で発生した光音響波を検出する（ステップＳ３８）。検出された光音響波は、受信回路２１を経てＡＤ変換器２２でデジタル信号に変換され、受信メモリ２３に格納される。
【００７３】
光音響画像再構成部２４１は、受信メモリ２３から光音響信号を読み出し、読み出した光音響信号に基づいて光音響画像を生成する（ステップＳ３９）。第２の増幅部２４３は、ステップＳ３５で決定された第２のゲイン定義情報に従って、光音響画像信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅する（ステップＳ４０）。第２の増幅部２４３は、例えば各深さ位置において、第１の増幅部２５３において増幅される超音波画像の半分のゲインで、光音響画像を増幅する。画像合成部２６は、超音波画像と光音響画像と画像表示装置１４に表示する（ステップＳ４１）。
【００７４】
本実施形態では、ゲイン決定部３１は、超音波画像信号に基づいて第１のゲイン定義情報を決定する。超音波画像に基づいて第１のゲイン定義情報を決定することで、ＳＴＣ処理におけるゲインを自動調整することができる。また、本実施形態では、超音波画像における自動調整の結果を利用して、光音響画像に対するＳＴＣ処理におけるゲインを自動調整することができる。このため、ユーザの手間をより削減することが可能である。なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様にゲイン操作部３０（図１を参照）を有する構成を採用してもよい。その場合、超音波画像信号に基づいて自動調整されたゲインと、ユーザによる手動で調整されたゲインとを切り替え可能に構成してもよい。
【００７５】
続いて、本発明の第３実施形態を説明する。図１３は、本発明の第３実施形態に係る光音響画像生成装置の一部を示す。本実施形態に係る光音響画像生成装置（超音波ユニット）は、図２に示す第１実施形態で説明した超音波ユニットの構成に加えて、係数決定部３３を有する。係数決定部３３は、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを比較し、ゲイン計算部３２で用いられる変換係数を決定する。その他の点は、第１実施形態又は第２実施形態と同様でよい。
【００７６】
係数決定部３３は、光音響画像再構成部２４１にて再構成された光音響信号と、超音波画像再構成部２５１にて再構成された超音波信号とを受信する。係数決定部３３は、ある音線（ライン）について光音響信号を深さ方向に積分する。同様に、係数決定部３３は、ある音線について超音波信号を深さ方向に積分する。積分する範囲は、深さ方向の全範囲である必要はない。被検体の深部において発生した光音響波の検出信号は弱いため、係数決定部３３は、被検体の表面側から一定の範囲で積分すればよい。
【００７７】
係数決定部３３は、深さ方向に積分された光音響信号と深さ方向に積分された超音波信号との比を計算する。係数決定部３３は、計算された比を、第２のゲイン定義情報を計算する際に用いられる変換係数として決定する。係数決定部３３は、複数の音線のそれぞれで光音響信号及び超音波信号を積分し、それらの合計又は平均に基づいて変換係数を決定することとしてもよい。係数決定部３３は、決定した変換係数を、ゲイン計算部３２に通知する。ゲイン計算部３２は、第１のゲイン定義情報におけるゲインに、通知された変換係数を乗じたゲインを、第２のゲイン定義情報におけるゲインとして決定する。係数決定部３３は、１つのＩＣとして構成されていてもよいし、他の構成要素のＩＣの中の一部として構成されていてもよい。
【００７８】
係数決定部３３は、深さ方向を複数のブロックに分け、それらのそれぞれで光音響信号及び超音波信号を積分してもよい。その場合、ブロックごとに積分された光音響信号と積分された超音波信号との比を計算し、ブロックごとに変換係数を決定してもよい。つまり、係数決定部３３は、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれで、光音響波の検出信号と反射音響波の検出信号とを比較し、複数の深さ方向の位置の範囲のそれぞれに対して変換係数を決定してもよい。その場合、ゲイン計算部３２は、第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに、各位置が属する深さ方向の位置の範囲に対して決定された変換係数を乗じることで第２のゲイン定義情報を計算してもよい。
【００７９】
係数決定部３３が受信する光音響信号及び超音波信号は再構成されたものには限定されない。例えば、検波・対数変換部２４２が出力する検波・対数変換された光音響信号と、検波・対数変換部２５２が出力する検波・対数変換された超音波信号とを受信することとしてもよい。あるいは、第２の増幅部２４３がＳＴＣ処理を実施しない状態で光音響画像構築部２４４が生成した光音響画像と、第１の増幅部２５３がＳＴＣ処理を実施しない状態で超音波画像構築部２５４が生成した超音波画像とを受信してもよい。
【００８０】
本実施形態では、係数決定部３３は、光音響信号と反射超音波信号とに基づいて変換係数を決定する。このようにすることで、被検体に応じて変換係数を変更でき、一定の変換係数を用いる場合に比べて、被検体依存性をなくし、光音響画像に対して、より適切なＳＴＣ処理のゲインを設定できる。その他の効果は、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。
【００８１】
なお、前述のように、反射超音波の減衰及び光音響波の減衰は、周波数にも比例する。例えば、プローブ帯域５ＭＨｚ〜１０ＭＨｚのプローブ１１を使用することを考える。この帯域は、光音響計測に使用可能な浅部向けのプローブの典型的な帯域である。そのような帯域のプローブを使用した場合に、光音響波と反射超音波とで、受信周波数が異なる場合がある。例えば、光音響波の感度を重視して、光音響波の受信周波数を５ＭＨｚとし、かつ、反射超音波の受信周波数を１０ＭＨｚとする場合がある。
【００８２】
図１４は、音響波の減衰を示すグラフである。図１４に示すグラフにおいて、横軸は深さ方向の位置を表し、縦軸は音響波の減衰を表す。音響波が通る部分の減衰率は０．５［ｂＢ／ｃｍ／ＭＨｚ］であるとした。図１４において、グラフＢは反射超音波の減衰特性を示し、グラフＰＡは光音響波の減衰特性を示す。光音響波の受信周波数は５ＭＨｚであり、反射超音波の受信周波数は１０ＭＨｚである。
【００８３】
反射超音波の減衰は、反射超音波の伝播距離は光音響波の伝播距離の２倍であることから、受信周波数が同一であると仮定した場合、光音響波の減衰の２倍となる（図４も参照）。反射超音波の受信周波数が光音響波の受信周波数の２倍である場合、反射超音波の減衰は更に２倍となり、図１４に示すように、反射超音波の減衰は、受信周波数が１／２の光音響波の減衰の４倍となる。
【００８４】
ゲイン計算部３２は、第１のゲイン定義情報に基づいて第２のゲイン定義情報を計算する場合に、変換係数を、光音響波の受信周波数及び反射超音波の受信周波数に基づいて決定してもよい。例えば上記の場合、受信周波数１０ＭＨｚの反射超音波の減衰は受信周波数５ＭＨｚの光音響波の減衰の４倍になるため、変換係数を０．２５に決定する。ゲイン計算部３２は、第１のゲイン定義情報における深さ方向の各位置のゲインに変換係数０．２５を乗じたゲインを、第２のゲイン定義情報で定義されるゲインとして計算する。このようにすることで、反射超音波の受信周波数が１０ＭＨｚで光音響波の受信周波数が５ＭＨｚである場合に、超音波画像において深部の観察が可能となるようにＳＴＣ処理のゲイン調整を行うことで、光音響画像についても深部の観察が可能になる。
【００８５】
上記とは逆に、反射超音波の感度を重視して、反射超音波の受信周波数を５ＭＨｚとし、かつ、光音響波の受信周波数を１０ＭＨｚとする場合も考えられる。その場合、光音響波の減衰は、受信周波数が半分の反射音響波の減衰と同じになる。そのような場合、ゲイン計算部３２は、変換係数を１に決定すればよい。
【００８６】
なお、上記各実施形態では、第１の増幅部２５３が超音波画像生成部２５の一部であり、第１の増幅部２５３が超音波画像信号を増幅することでＳＴＣ処理を実施する例について説明したが、これには限定されない。例えば、超音波画像生成部２５の前段に第１の増幅部２５３を配置し、超音波画像生成部２５に入力する反射超音波信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅してもよい。第２の増幅部２４３についても同様に、光音響画像生成部２４の前段に第２の増幅部２４３を配置し、光音響画像生成部２４に入力する光音響信号を、深さ位置に応じたゲインで増幅してもよい。第１の増幅部２５３及び第２の増幅部２４３を省略し、受信回路２１の可変ゲインアンプ２１２において、反射超音波の検出時は第１のゲイン定義情報に基づいて反射超音波の検出信号を増幅し、光音響波の検出時は第２のゲイン定義情報に基づいて光音響波の検出信号を増幅することとしてもよい。
【００８７】
図７及び図１１に示すフローチャートでは、超音波画像を先に生成し、光音響画像を後に生成しているが、超音波画像の生成と光音響画像の生成は、どちらが先でもよい。また、図７のステップＳ２１のゲイン操作部３０の操作は任意のタイミングで実施することができる。例えばステップＳ１９において超音波画像と光音響画像とを画像表示装置１４に表示した後で実施してもよい。その場合には、新たに決定された第１のゲイン定義情報に従って増幅された超音波画像と、第２のゲイン定義情報に従って増幅された光音響画像とを、画像表示装置１４に表示するとよい。超音波画像と光音響画像とは、必ずしも同一のフレームレートで生成する必要はなく、例えば複数の超音波画像を生成する間に１枚の光音響画像を生成するようにしてもよい。
【００８８】
図７及び図１１に示すフローチャートでは、反射超音波の検出と光音響波の検出とを行っているが、これらの検出は必ずしも実施されなくてもよい。例えば、図示しない記憶装置に、過去に検出された光音響波の検出信号及び反射超音波の検出信号、又は過去に生成された光音響画像及び超音波画像を記憶しておき、その記憶装置から光音響波の検出信号及び反射超音波の検出信号、又は光音響画像及び超音波画像を読み出してもよい。記憶装置は、超音波ユニット１２から読み出し可能に構成されていればよく、例えば記憶装置と超音波ユニット１２とがインターネットなどのネットワークを介して接続されていてもよい。
【００８９】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光音響画像生成装置、システム、及び方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１０：光音響画像生成システム
１１：プローブ
１２：超音波ユニット
１３：レーザユニット
１４：画像表示装置
２１：受信回路
２２：ＡＤ変換器
２３：受信メモリ
２４：光音響画像生成部
２５：超音波画像生成部
２６：画像合成部
２８：制御部
２９：送信制御回路
３０：ゲイン操作部
３１：ゲイン決定部
３２：ゲイン計算部
３３：係数決定部
２１：低ノイズアンプ
２１２：可変ゲインアンプ
２１３：ローパスフィルタ
２４１：光音響画像再構成部
２４２：検波・対数変換部
２４３：第２の増幅部
２４４：光音響画像構築部
２５１：超音波画像再構成部
２５２：対数変換部
２５３：第１の増幅部
２５４：超音波画像構築部
Ｔ１〜Ｔ６：つまみ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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