(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタイミングのそれぞれで被検体の互いに異なる位置に光が照射されることにより発生した音響波を受信して複数のトランスデューサから出力された前記複数のタイミングに対応する複数の受信信号群に基づいて、前記被検体内の注目領域における被検体情報を取得する処理装置であって、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記注目領域に照射された光量を取得し、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記複数のトランスデューサから出力された受信信号群に対して、前記注目領域に照射された光量に基づく重み係数を用いた加重を行い、
前記複数のタイミングに対応する加重された複数の受信信号群に基づいて、前記注目領域における前記被検体情報を取得する
ことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記複数のタイミングのそれぞれについて、加重された受信信号群に基づいて初期音圧を取得し、
前記複数のタイミングのそれぞれにおける前記注目領域に照射された前記光量に、当該光量に基づく加重を行って、前記複数のタイミングのそれぞれに対応する実質光量を算出し、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記初期音圧と前記実質光量とに基づいて前記被検体情報を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記受信信号群に対して、前記注目領域における光量自体を前記重み係数とした加重を行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記受信信号群に対して、前記注目領域における光量が閾値よりも小さいときは前記重み係数を０として加重を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
ユーザからの入力に基づいて前記被検体内の光照射領域に関する情報を取得し、前記被検体内の光照射領域に関する情報に基づいて前記注目領域における光量を取得する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記被検体の光吸収特性および光散乱特性を用いた輸送方程式または拡散方程式により、前記注目領域における前記光量を取得する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の処理装置と、
前記被検体に前記光を照射する照射部と、
前記光が照射された前記被検体から発生する音響波を受信して受信信号群を出力する、前記複数のトランスデューサを備える探触子と、
前記複数のトランスデューサから出力された前記受信信号群を記憶する記憶部と、
を有する光音響装置であって、
前記照射部は、複数のタイミングで前記被検体の互いに異なる位置に前記光を照射し、
前記探触子は、前記被検体に対する前記光の照射ごとに前記音響波を受信し、前記複数のタイミングに対応する前記複数の受信信号群を出力し、
前記記憶部は、前記複数の受信信号群を記憶し、
前記処理装置は、前記記憶部に記憶された前記複数の受信信号群を処理する
ことを特徴とする光音響装置。
【請求項８】
前記探触子は、球面を有するように形成され、前記複数のトランスデューサは前記球面上に配置されることを特徴とする請求項７に記載の光音響装置。
【請求項９】
前記被検体情報を表示する表示部をさらに有する
ことを特徴とする請求項７または８に記載の光音響装置。
【請求項１０】
前記照射部は、光源と、前記光源からの光を前記被検体に導く光学系と、前記被検体に対して前記光学系を移動させる移動部と、を備える
ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１１】
前記移動部は、前記光学系と前記探触子との位置関係を保った状態で、前記被検体に対して前記光学系と前記探触子とを移動させる
ことを特徴とする請求項１０に記載の光音響装置。
【請求項１２】
複数のタイミングのそれぞれで被検体の互いに異なる位置に光が照射されることにより発生した音響波を受信して複数のトランスデューサから出力された前記複数のタイミングに対応する複数の受信信号群に基づいて、前記被検体内の注目領域における被検体情報を取得する処理方法であって、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記注目領域に照射された光量を取得する工程と、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記複数のトランスデューサから出力された受信信号群に対して、前記注目領域に照射された光量に基づく重み係数を用いた加重を行う工程と、
前記複数のタイミングに対応する加重された複数の受信信号群に基づいて、前記注目領域における前記被検体情報を取得する工程と、
を有することを特徴とする処理方法。
【請求項１３】
前記被検体情報を取得する工程は、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、加重された受信信号群に基づいて初期音圧を取得する工程と、
前記複数のタイミングのそれぞれにおける前記注目領域に照射された前記光量に、当該光量に基づく加重を行って、前記複数のタイミングのそれぞれに対応する実質光量を算出し、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記初期音圧と前記実質光量とに基づいて前記被検体情報を取得する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の処理方法。
【請求項１４】
前記重み係数を用いた加重を行う工程は、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記受信信号群に対して、前記注目領域における光量自体を前記重み係数とした加重を行う工程を含む
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の処理方法。
【請求項１５】
前記重み係数を用いた加重を行う工程は、
前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記受信信号群に対して、前記注目領域における光量が閾値よりも小さいときは前記重み係数を０として加重を行う工程を含む
ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項１６】
前記光量を取得する工程は、
ユーザからの入力に基づいて前記被検体内の光照射領域に関する情報を取得する工程と、
前記被検体内の光照射領域に関する情報に基づいて前記注目領域における光量を取得する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項１７】
前記光量を取得する工程は、
前記被検体の光吸収特性および光散乱特性を用いた輸送方程式または拡散方程式により、前記注目領域における前記光量を取得する工程を含む
ことを特徴とする請求項１２から１６のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項１８】
請求項１２から１７のいずれか１項に記載の処理方法を処理装置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、光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音響波を受信して生体などの被検体内部の情報を取得する技術として、光音響イメージング装置や超音波エコーイメージング装置などの光音響装置が提案されてきた。
【０００３】
例えば光音響イメージング装置は、特に皮膚がんや乳がんの診断での有用性が示されている。光音響イメージング装置は、これらの診断で従来使用されてきた超音波エコー診断装置、Ｘ線装置、磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）装置などに代わる医療機器としての期待が高まっている。
【０００４】
可視光や近赤外光等の計測光を生体組織に照射すると、生体内部の光吸収物質、例えば血液中のヘモグロビン等の物質が、計測光のエネルギーを吸収して瞬間的に膨張した結果、音響波が発生する。この現象を光音響効果といい、発生した音響波を光音響波とも呼ぶ。
【０００５】
光音響イメージング装置は、この光音響波を計測することで生体組織の情報を可視化する。このような光音響効果を利用した断層撮影の技術を光音響イメージング（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ：ＰＡＩ）とも呼ぶ。
【０００６】
光音響イメージングでは、被検体内部の吸収係数に関連した情報を画像化できる。吸収係数とは、生体組織に入射した光エネルギーに対し生体組織が光エネルギーを吸収する率である。吸収係数に関連した情報として、例えば、光音響波が発生した瞬間の音圧である初期音圧がある。初期音圧は光エネルギーと吸収係数の積に比例する。したがって、初期音圧の値に適切な処理を施すことで、吸収係数を求めることができる。
【０００７】
さらに、吸収係数は生体組織を構成する成分の濃度に依存する。したがって、吸収係数からそれら成分の濃度を取得できる。特に、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい波長の光を用いることで、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの濃度比を、さらには生体組織の酸素飽和度を取得できる。酸素飽和度分布を分析することで、生体内の腫瘍組織や、その周辺組織を判別するなど、医療診断への応用が期待されている。
【０００８】
特許文献１では、被検体への光照射を行う光源と光音響波の受信を行う機械電気変換素子群とを走査し、複数の位置で得られた受信信号から光音響画像を形成する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２２８１２号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明の一態様は、以下の構成を採用する。すなわち、本発明の一態様に係る処理装置は、複数のタイミングのそれぞれで被検体の互いに異なる位置に光が照射されることにより発生した音響波を受信して複数のトランスデューサから出力された前記複数のタイミングに対応する複数の受信信号群に基づいて、前記被検体内の注目領域における被検体情報を取得する処理装置であって、前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記注目領域に照射された光量を取得し、前記複数のタイミングのそれぞれについて、前記複数のトランスデューサから出力された受信信号群に対して、前記注目領域に照射された光量に基づく重み係数を用いた加重を行い、前記複数のタイミングに対応する加重された複数の受信信号群に基づいて、前記注目領域における前記被検体情報を取得することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一の実施形態の光音響装置の模式図である。
【図２】第一の実施形態の信号処理部の構成を示す図である。
【図３】第一の実施形態の被検体情報取得方法のフロー図である。
【図４Ａ】第一の実施形態の探触子と光学系を走査する様子を示した図である。
【図４Ｂ】第一の実施形態の探触子と光学系を走査する様子を示した図である。
【図５Ａ】第一の実施形態の各走査位置における被検体内の光量を示した図である。
【図５Ｂ】第一の実施形態の各走査位置における被検体内の光量を示した図である。
【図６】第二の実施形態の光音響装置の模式図である。
【図７Ａ】第二の実施形態の探触子の詳細を示した図である。
【図７Ｂ】第二の実施形態の探触子の詳細を示した図である。
【図７Ｃ】第二の実施形態の探触子の詳細を示した図である。
【図７Ｄ】第二の実施形態の探触子の詳細を示した図である。
【図８Ａ】第二の実施形態でのｘｙ平面での探触子の走査をｚ軸方向から見た図である。
【図８Ｂ】第二の実施形態でのｘｙ平面での探触子の走査をｚ軸方向から見た図である。
【図８Ｃ】第二の実施形態でのｘｙ平面での探触子の走査をｚ軸方向から見た図である。
【図９】第二の実施形態でのｘｙ平面での探触子の走査をｙ軸方向から見た図である。
【図１０】本実施例の効果を確認するための計算モデルを示した図である。
【図１１Ａ】本実施例のアーティファクト低減を示す図である。
【図１１Ｂ】本実施例のアーティファクト低減を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照しつつ、本発明の例示的な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明の各実施の形態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ことがあり、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】
本発明は、被検体から伝播する音響波を検出し、被検体内部の被検体情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、光音響装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本発明はまた、これらの方法を中央処理装置（ＣＰＵ）等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。
【００１４】
本発明の光音響装置は、被検体に光（電磁波）を照射し、光音響効果に従って被検体内または被検体表面の特定位置で発生して伝搬した音響波を受信（検出）する、光音響トモグラフィー技術を利用した装置を含む。このような光音響装置は、光音響測定に基づき被検体内部の被検体情報を画像データ等の形式で得ることから、光音響イメージング装置とも呼べる。
【００１５】
光音響装置における被検体情報とは、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。具体的には、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布や、それらから求められる酸素飽和度分布などの血液成分分布、あるいは脂肪、コラーゲン、水分の分布などである。
【００１６】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、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。探触子により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。
【００１７】
本明細書では、被検体と光の照射位置とがある相対位置関係にあるときに、複数のトランスデューサのそれぞれから出力された複数の時系列の受信信号をまとめて時系列の受信信号群と呼ぶ。
［第一の実施形態］
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一または同様の構成要素には原則として同一の符号を付して説明を省略する。
［第一の実施形態に係る光音響装置の構成］
【００１９】
図１は、光音響装置の模式図である。以下、光音響装置の各構成要素について説明する。光音響装置は、光源１１０、光学系１２０、複数のトランスデューサ１３１を備えた探触子１３０、走査部１４０、信号処理部１５０、表示部１６０、入力部１７０を有する。測定対象は、被検体１００である。走査部１４０は、探触子１３０と光学系１２０を被検体１００に対して走査する。
【００２０】
図２は、信号処理部１５０の詳細、および、信号処理部１５０の周辺の構成を示す模式図である。信号処理部１５０は、制御部１５１、演算部１５２、記憶部１５３を備えている。
【００２１】
制御部１５１は、バス２００を介して光音響装置の各構成要素の動作を制御している。また、制御部１５１は、記憶部１５３に保存された後述する被検体情報取得方法が記述されたプログラムを演算部１５２へ読み出し、光音響装置に被検体情報取得方法を実行させている。
【００２２】
記憶部１５３は被検体情報取得方法が記述されたプログラムを格納する。記憶部１５３はまた、装置全体の撮像動作を行う際に各部からの入出力データを一時格納し、各部間のデータ交換を可能にする。ただし、各部が記憶部１５３と独立して各処理を行うためのデータ格納部を有してもよい。
【００２３】
まず、光源１１０から発生した光が、光学系１２０を介してパルス光１２１として被検体１００に照射される。そして、光音響効果により被検体１００内で光音響波が発生する。続いて、探触子１３０が伝搬した音響波を受信して時系列の受信信号群を取得する。この場所を第１の走査位置とする。
【００２４】
次に、走査部１４０により光学系１２０と探触子１３０を走査し、第２の走査位置で上記一連の測定を実施し、受信信号を記憶部１５３へ格納する。全ての走査位置で測定し、受信信号群の記憶部１５３への格納を終了したら、信号処理部１５０が記憶部１５３へ格納された走査位置ごとの受信信号群に基づいて被検体情報を生成し、表示部１６０に被検体情報を表示させる。
【００２５】
各走査位置での受信信号を用いて光吸収体１０１を含む注目領域を画像化するため、注目領域内の光吸収体１０１がないところにアーティファクトが生じる。そこで、信号処理部１５０は、注目領域を構成する最小単位を画像化する際、走査位置ごとの各受信信号群に、それぞれの受信信号群を取得した際の最小単位での光量に基づく加重をおこなうことで、アーティファクトを抑制する。さらに、注目領域の被検体情報、すなわち、初期音圧や吸収係数を取得する際に、光量による加重を考慮した処理を行うことで、定量性の高い被検体情報を取得する。
【００２６】
以下、本実施形態に係る光音響装置の各構成の詳細を説明する。
［被検体１００、および、光吸収体１０１］
【００２７】
被検体１００および光吸収体１０１は本発明の本実施形態に係る光音響装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。本発明の本実施形態に係る光音響装置は、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を主な目的とする。よって、被検体としては生体、具体的には人体や動物の乳房や頸部、腹部などの診断の対象部位が想定される。
【００２８】
また、被検体内部にある光吸収体は、被検体内部で相対的に光吸収係数が高いものとする。例えば、人体が測定対象であればオキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを多く含む血管あるいは新生血管を多く含む悪性腫瘍が測定対象たる光吸収体となる。その他、頸動脈壁のプラークなども測定対象となる。
［光源１１０］
【００２９】
光源１１０としては、数ナノから数マイクロ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。具体的には、効率的に光音響波を発生させるため、光源１１０は１０ナノ秒程度のパルス幅の光を発生可能であることが好ましい。光源１１０が発生させる光の波長としては、被検体内部まで光が伝搬する波長が望ましい。具体的には、被検体が生体の場合、好適な波長は、５００ｎｍ以上、１２００ｎｍ以下である。ただし、比較的生体表面付近の生体組織の光学特性値分布を求める場合は、上記の波長領域よりも範囲の広い波長領域（例えば４００ｎｍから１６００ｎｍ）でも使用できる。
【００３０】
また、光源１１０としてはレーザや発光ダイオードを利用できる。レーザとしては、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なレーザを使用できる。例えば、本実施形態に使用されるレーザとしては、アレキサンドライトレーザ、Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−Ｇａｒｎｅｔレーザ、Ｔｉｔａｎ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザなどがある。
［光学系１２０］
【００３１】
光源１１０から出射された光は、光学系１２０により、所望の光分布形状に成型されて被検体１００に導かれる。光学系１２０は典型的にはレンズやミラーなどの光学部品を含む。光ファイバなどの光導波路などを用いて光を伝搬させても良い。光学部品は、例えば、光を反射するミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズ、光を分散・屈折・反射するプリズム、光を伝搬させる光ファイバ、光を拡散させる拡散板などを含みうる。光学部品には、光源１１０から発せられた光を被検体に所望の形状で照射することができるのであれば、どのようなものを用いてもかまわない。
【００３２】
光学系１２０から被検体１００へ照射される光の強度をあらかじめ設定し、記憶部１５３に格納しておいてもよい。制御部１５１は、この強度で照射光を被検体１００に照射するように光源１１０を駆動する。あるいは光源１１０や光学系１２０に光量センサを設け、実際に射出する光の一部を計測して照射光の強度を求め記憶部１５３に格納しても良い。
【００３３】
なお、光源１１０が発する光そのものを所望の光として被検体１００に照射することができる場合、光学系１２０を用いる必要はない。
［探触子１３０］
【００３４】
探触子１３０は、音響波を検出可能な素子であるトランスデューサ１３１と、トランスデューサを囲う筺体とを備えている。
【００３５】
トランスデューサ１３１は、光音響波を受信し、アナログ信号である電気信号に変換する。トランスデューサ１３１は、圧電現象、光の共振、静電容量の変化等を用いたものなど、光音響波を受信できるものであれば、どのようなものであってもよい。
【００３６】
光音響波を構成する周波数成分は、典型的には１００ＫＨｚから１００ＭＨｚであるので、トランスデューサ１３１として、これらの周波数を検出することのできるものを採用することが好ましい。
【００３７】
探触子１３０はアレイ上に配列された複数のトランスデューサ１３１を備えていることが好ましい。これにより被検体１００に対し一度の光の照射で生じる光音響波を複数の位置で取得することができるため、画像化に用いる情報量が増加し画質を改善することができる。
［走査部１４０］
【００３８】
走査部１４０は、探触子１３０と光学系１２０の被検体１００に対する相対的な位置を移動させる。走査のための駆動部と、さらに走査制御のための個別の制御部を有してもよい。また、後述の光量分布算出や初期音圧算出に使用するために、走査時の探触子１３０と光学系１２０の走査位置情報を出力してもよい。走査部１４０は、本発明の移動部に相当する。
【００３９】
走査することにより、被検体１００内の広い範囲を注目領域として画像化できる。トランスデューサ１３１は、一般にその正面方向が最も受信感度が良い。また、光学系１２０から照射されたパルス光１２１は被検体１００内で散乱を受けて広がるものの、照射した正面方向の光量が高い。光音響波の振幅は光量に比例するので、光を照射した正面方向で発生した光音響波を、トランスデューサ１３１の受信感度の良い正面方向で受信すると、信号対雑音（ＳＮ）比を高めることができる。このため、トランスデューサ１３１の受信感度の良い方向にパルス光１２１が照射されるように探触子１３０と光学系１２０の位置関係を保った状態で、走査部１４０は探触子１３０と光学系１２０とを同期させて走査することが望ましい。
【００４０】
本実施形態に係る光源１１０、光学系１２０、および走査部１４０を合わせたものが、本発明の照射部に相当する。なお、照射部は、複数のタイミングで被検体１００の異なる位置に光を照射できる限り、上記に限らず、あらゆる構成を採用することができる。例えば、照射部が複数の光源を備え、それぞれの光源から異なる位置に光を照射できるように構成されていてもよい。
［信号処理部１５０］
【００４１】
信号処理部１５０は、図２に示すように制御部１５１、演算部１５２、および記憶部１５３を備えている。信号処理部１５０は、本発明の処理部に相当する。
【００４２】
制御部１５１は、典型的にはＣＰＵなどの素子から構成される。
【００４３】
演算部１５２は、典型的にはＣＰＵ、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃｓ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器などの素子や、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの回路から構成される。また、信号増幅器を含んでもよい。トランスデューサ１３１により音響波から変換された電気信号はアナログ信号であるため、通常、デジタル信号に変換するとともに、増幅処理を施す。なお、演算部１５２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、被検体情報取得方法で行われる各処理をいずれの素子や回路が実行してもよい。各処理を実行する装置を総称して本実施形態に係る演算部とする。
【００４４】
記憶部１５３は、典型的には読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（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、記憶部１５３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。
【００４５】
また、信号処理部１５０は、同時に複数の信号をパイプライン処理できるように構成されていることが好ましい。これにより、被検体情報を取得するまでの時間を短縮することができる。
【００４６】
なお、被検体情報取得方法で行われるそれぞれの処理を、演算部１５２に実行させるプログラムとして記憶部１５３に保存しておくことができる。ただし、プログラムが保存される記憶部１５３は、非一時的な記録媒体である。
【００４７】
また、信号処理部および複数のトランスデューサは、共通の筺体に収められた構成で提供されてもよい。ただし、筺体に収められた信号処理部で一部の信号処理を行い、残りの信号処理を筺体の外部に設けられた信号処理部で行ってもよい。この場合、筺体の内部および外部に設けられた信号処理部を総称して、本実施形態に係る信号処理部とすることができる。
［表示部１６０］
【００４８】
表示部１６０は、信号処理部１５０から出力される被検体情報を表示する装置である。表示部１６０は、典型的には液晶ディスプレイなどが利用されるが、プラズマディスプレイや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）など他の方式のディスプレイでも良い。
【００４９】
なお、表示部１６０は、本実施形態に係る光音響装置とは別に提供されてもよい。
［入力部１７０］
【００５０】
入力部１７０は、ユーザが所望の情報を信号処理部１５０に入力するためにこの所望の情報を指定できるように構成された部材である。入力部１７０としては、キーボード、マウス、タッチパネル、ダイヤル、およびボタンなどを用いることができる。入力部１７０としてタッチパネルを用いる場合、表示部１６０が入力部１７０を兼ねるタッチパネルであってもよい。なお、入力部１７０は、本実施形態に係る光音響装置とは別に提供されてもよい。
［第一の実施形態に係る被検体情報取得方法］
【００５１】
次に、本実施形態に係る被検体情報取得方法の各工程を、図３を参照して説明する。なお、各工程は、制御部１５１が光音響装置の各構成の作動を制御することにより実行される。
［Ｓ１００：被検体内に光を照射し光音響波を発生させる工程］
【００５２】
光源１１０で発生させた光は、光学系１２０を介してパルス光１２１として被検体１００に照射される。そして、被検体１００内部でパルス光１２１が吸収され、光音響効果により光音響波が生じる。
［Ｓ２００：光音響波を受信して受信信号群を取得する工程］
【００５３】
本工程では、探触子１３０が光音響波を受信（検出）して、各トランスデューサ１３１が時系列の受信信号ｐ（ｒｉ，ｔ）を出力する。ｒｉは画像化に用いるｉ番目のトランスデューサ１３１の位置ベクトル、ｔは時間である。なお、本実施形態において光照射タイミングをｔ＝０としている。
［Ｓ３００：受信信号群を保存する工程］
【００５４】
本工程では、複数のトランスデューサ１３１から出力された時系列の受信信号群を記憶部１５３に格納する。受信信号は、探触子１３０および光学系１２０の走査位置と対応付けて格納される。同時に、被検体１００に照射した光の強度を走査位置と対応付けて格納することが好ましい。被検体１００に照射した光の強度を用いることで、Ｓ５００において、被検体１００の注目領域内の光量をより高精度に取得できる。
［Ｓ４００：探触子１３０と光学系１２０を走査する工程］
【００５５】
本工程では、探触子１３０と光学系１２０を走査し次の位置に移動させる。探触子１３０と光学系１２０を移動した後、Ｓ１００からＳ３００の測定を繰り返す。全ての位置で測定が終了したら、走査を終了しＳ５００に進む。
［Ｓ５００：注目領域の光量を取得する工程］
【００５６】
本工程では、演算部１５２において走査位置ごとに注目領域の光量を算出する。注目領域が複数の画像化最小単位（ボクセル等）を含む場合、最小単位ごとの光量、すなわち注目領域内の光量分布を算出する。光量を算出する際には、生体のような光を吸収、散乱する媒質における光エネルギーの挙動を示す輸送方程式や拡散方程式を、有限要素法、差分法、モンテカルロ法等で数値的に解く方法を利用できる。また、被検体１００の形状等が単純な場合、輸送方程式や拡散方程式の解析解を用いて光量を算出してもよい。Ｓ３００において記憶部１５３に格納した照射光の強度を演算部１５２に読み出し、光量の計算に用いることでより高精度に算出してもよい。
【００５７】
また、ユーザが入力部１７０を用いて被検体１００内の光照射領域に関する情報を指定することにより、演算部１５２が注目領域の光量を取得してもよい。例えば、光学系１２０から照射される光のサイズ（スポット径等）をユーザが指定し、指定された光のサイズを照射方向に延長した領域内部の光量を１、それ以外の領域を０とすることができる。また、ユーザが被検体１００内の光照射領域を直接入力し、指定された領域内部の光量を１、それ以外の領域を０としてもよい。これらの場合、注目領域の光量を取得するための演算量を減らすことができる。また、これらの場合、後述するＳ６００の工程で注目領域の初期音圧を算出する際に用いるデータ数を減らすことができる。
【００５８】
輸送方程式や拡散方程式は、少なくとも被検体の光吸収特性を示す吸収係数、光散乱特性を示す散乱係数の２つのパラメータを必要とする。これらパラメータとして、被検者の年齢に関する統計値や、それら統計値の平均に相当する生体の典型値や、本発明の装置と別のこれらパラメータを測定する装置で取得した値を利用できる。
【００５９】
また、本工程で算出された注目領域における光量が閾値以下である場合、注目領域における光量を０として扱ってもよい。これにより、後述するＳ６００の工程で注目領域の初期音圧を算出する際に用いるデータ数を減らすことができる。この閾値については、予め設定されていてもよいし、ユーザが入力部１７０を用いて入力してもよい。
【００６０】
取得された光量は、走査位置ごとに走査位置と対応付けて記憶部１５３に格納する。
［Ｓ６００：注目領域の初期音圧を算出する工程］
【００６１】
本工程では、注目領域の初期音圧を算出する。注目領域が複数の画像化最小単位（ボクセル等）を含む場合、最小単位ごとの初期音圧、すなわち注目領域内の初期音圧分布を算出する。
【００６２】
例えば、初期音圧の算出方法として、式（１）で表されるＵｎｉｖｅｒｓａｌ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法を使用できる。
【数１】
0006469133.tif 000002
ここで、ｒ０は画像化する位置を示す位置ベクトル、ｐ０（ｒ０，ｔ）は画像化する位置の初期音圧、ｃは被検体１００内の音速を示す。また、ΔΩｉは画像化する位置からｉ番目のトランスデューサ１３１を見込む立体角、Ｎは画像化に用いるトランスデューサ１３１の個数を示す。
【００６３】
式（１）は、時系列の受信信号ｐ（ｒｉ，ｔ）に微分等の処理を行い、それらに立体角の加重をかけて整相加算することを示している。式（１）の微分処理や立体角加重を行わない式（２）でも画像化は可能であり、式（２）を用いても本発明の本質は損なわれない。よって、以降は説明を簡単にするために式（２）を用いる。
【数２】
0006469133.tif 000003
【００６４】
本実施形態では複数の走査位置でそれぞれ取得した複数の受信信号群を用いて画像化を行うので、式（２）を複数の走査を行う場合に拡張し、式（３）とする。
【数３】
0006469133.tif 000004
ここで、ｒｉｊはｊ番目の走査位置における，画像化に用いるｉ番目のトランスデューサ１３１の位置ベクトル、Ｎｓは走査回数、Ｎｊはｊ番目の走査において再構成に用いるトランスデューサ１３１の個数を示す。
【００６５】
さらに、式（３）に対して、Ｓ５００で取得した走査位置ごとの光量を乗算して加重し、式（４）を得る。
【数４】
0006469133.tif 000005
【００６６】
式（４）において、φｊ（ｒ０）は、ｊ番目の走査位置で光を照射した時の画像化する位置ｒ０での光量を示し、（Ｎｊφｊ（ｒ０））は光量による加重項を示す。Ｎｊ個のトランスデューサ１３１の受信信号群を整相加算しているため、実質的に光量φｊ（ｒ０）をＮｊ回照射していることになるので、Ｎｊを乗算している。これにより加重受信信号が得られる。
【００６７】
分子で（Ｎｊφｊ（ｒ０））を乗算することによる受信信号の絶対値の変化を補償するために、式（４）の分母においても（Ｎｊφｊ（ｒ０））を乗算している。
【００６８】
制御部１５１は、記憶部１５３に格納されている式（４）のアルゴリズムと、Ｓ３００で取得した受信信号群と、Ｓ５００で取得した光量とを演算部１５２に読み出し、演算部１５２に式（４）のアルゴリズムを実行させる。こうして、注目領域の初期音圧を取得し、記憶部１５３に格納する。
【００６９】
式（４）によってアーティファクトが低減されることを説明する。
【００７０】
まず、図４Ａおよび図４Ｂを用いてアーティファクトが現れる理由を説明する。図４Ａおよび図４Ｂは探触子１３０と光学系１２０とを走査する様子を示す。図４Ａおよび図４Ｂでは、説明をわかりやすくするために、走査による測定位置は２カ所（Ｎｓ＝２）トランスデューサ１３１が１個（Ｎｊ＝１、ｊ＝１，２）、としている。
【００７１】
光吸収体１０１の存在しない領域４１０を画像化する場合を考える。この場合における、画像化の式（３）は、式（５）のようになる。
【数５】
0006469133.tif 000006
【００７２】
図４Ａは、ｊ＝１番目の走査位置を示し、式（５）の分子第一項はｊ＝１における受信信号を示している。図４Ａにおいて、トランスデューサ１３１を中心とし領域４１０の幅を有する半径｜ｒ１１−ｒ０｜の円弧４２０を描くと、円弧４２０に光吸収体１０１が含まれることがわかる。よって、受信信号の時刻ｔ＝｜ｒ１１−ｒ０｜／ｃには光吸収体１０１の初期音圧振幅が含まれている。すなわち、式（５）の分子第一項には、光吸収体１０１の初期音圧振幅が含まれる。
【００７３】
図４Ｂは、ｊ＝２番目の走査位置を示し、式（５）の分子第二項はｊ＝２における受信信号を示している。図４Ｂにおいて、分子第一項同様の円弧４３０を描くと、円弧４３０内に光吸収体１０１は存在しないことがわかる。このため受信信号の時刻ｔ＝｜ｒ１２−ｒ０｜／ｃには光吸収体１０１の初期音圧振幅は含まれていない。
【００７４】
以上より、走査位置ｊ＝２の受信信号は領域４１０に光吸収体１０１を画像化しない（式（５）の分子第二項）が、走査位置ｊ＝１の受信信号は光吸収体１０１があるかのように領域４１０を画像化する（式（５）の分子第一項）。以上が円弧４２０上の領域に起こるため、円弧４２０に沿う形でアーティファクトが生じる。
【００７５】
次に、式（４）によってアーティファクトが低減されることを説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、図４Ａおよび図４Ｂの各走査位置における被検体１００内の光量を示した図である。図５Ａおよび図５Ｂはそれぞれ走査位置ｊ＝１、ｊ＝２を示し、被検体１００内で光が到達している範囲をそれぞれ５１０、５２０で示している。ここでは、説明を簡単にするため範囲５１０、５２０内部の光量を１、同外部の光量を０とする。
【００７６】
領域４１０を、本実施形態の装置で画像化する場合を考える。この時の画像化の式（４）は、式（６）のようになる。
【数６】
0006469133.tif 000007
φ１（ｒ０）は走査位置ｊ＝１における領域４１０の光量、φ２（ｒ０）は走査位置ｊ＝２における領域４１０の光量である。図５Ａを見ると、領域４１０は範囲５１０の外部にあるためφ１（ｒ０）＝０、図５Ｂを見ると、領域４１０は範囲５２０の内部にあるためφ２（ｒ０）＝１である。
【００７７】
これらを式（６）に代入すると、式（７）となる。
【数７】
0006469133.tif 000008
【００７８】
式（７）を見ると、受信信号に画像化領域の光量を加重することで、アーティファクトの原因となるｐ（ｒ１１，ｔ＝｜ｒ１１−ｒ０｜／ｃ）の項が消えることがわかる。
【００７９】
実際には、被検体１００内の光量は０と１で分けられるのではなく、強度分布を持つ。被検体１００に照射された光の強度は、被検体１００の光吸収特性と光散乱特性により、照射位置から離れるにつれて指数関数的に減衰する。領域４１０と光の照射位置は、走査位置ｊ＝１では遠く、走査位置ｊ＝２では近い。このため、φ１（ｒ０）＜φ２（ｒ０）となるので式（６）においてアーティファクトの原因となるｐ（ｒ１１，ｔ＝｜ｒ１１−ｒ０｜／ｃ）の項の寄与が小さくなるので、実際においてもアーティファクト低減の効果を得ることができる。また、光量を０と１のように二値化する場合や、階段状のテーブルを用いてより多くの値に分ける場合は、任意のしきい値を定めて強度分布に基づく光量に適用すればよい。
【００８０】
注目領域における光量が０とされたときに受信した信号群については、光量による加重を０、すなわちその信号を用いることなく注目領域の初期音圧を取得することができる。そのため、注目領域の初期音圧を取得するために用いられるデータ数が減るため、初期音圧を高速に取得することができる。
【００８１】
また、注目領域における光量が閾値よりも小さいときに受信した信号群について、その信号群を用いることなく注目領域の初期音圧を取得してもよい。この場合も、注目領域の初期音圧を取得するために用いられるデータ数が減るため、初期音圧を高速に取得することができる。
【００８２】
本実施形態では、光量自体を加重に用いたが、光量を基準にした加重であればどのような加重を用いても効果を得ることができる。例えば、光量に比例した値を加重として用いることができる。また例えば、光量の累乗に比例するような非線形の光音響波を検出して被検体情報を取得する場合は、光量の累乗や光量の累乗に比例する値を加重として用いることができる。
【００８３】
以上の説明はトランスデューサ１３１が複数個、走査回数が３カ所以上の場合についても同様に適用でき、それぞれの個数、回数の変化は本発明の本質を損なうことはない。
［Ｓ７００：注目領域の実質光量を取得する工程］
【００８４】
本工程では、Ｓ９００において注目領域の被検体情報である吸収係数を取得するために必要な、注目領域の実質光量を取得する。
【００８５】
吸収係数μ（ｒ０）と初期音圧ｐ（ｒ０）は、式（８）の関係を持つ。
【数８】
0006469133.tif 000009
Γはグリュナイゼン係数とよばれ、被検体１００の体積膨張係数と音速の２乗の積を定圧比熱で割ったものであり、生体等では略一定の既定値を取ることが知られている。Φ（ｒ０）は位置ｒ０の平均光量である。平均光量とは、本実施形態の場合、各走査位置での注目領域の光量を平均した値である。式（８）によれば、初期音圧を平均光量とグリュナイゼン係数で除算することで注目領域の吸収係数μ（ｒ０）を得ることができる。
【００８６】
各走査位置における注目領域の光量を考慮した平均光量Φ（ｒ０）は、式（９）で表される。
【数９】
0006469133.tif 000010
【００８７】
前述したように、初期音圧を算出する際にＮｊ個の信号からなる信号群を整相加算するので、各走査位置で実質的にはＮｊ回光を照射していることと等価である。このため、式（９）において各走査位置での光量φｊ（ｒ０）にＮｊを乗算している。
【００８８】
本実施形態においては、Ｓ６００において初期音圧の算出の際に光量を加重している。すなわち、各走査位置における実質的な光量は、自身の光量（Ｎｊφｊ（ｒ０））を加重した光量となる。よって本実施形態での平均光量Φ’（ｒ０）は、式（１０）で表される。
【数１０】
0006469133.tif 000011
【００８９】
式（１０）の分子において自身の光量で加重しているため、加重による絶対値の変化を補償するために分母においても自身の光量（Ｎｊφｊ（ｒ０））を乗算している。
【００９０】
式（１０）は、受信信号群に光量を加重して取得した初期音圧に寄与した実質的な平均光量を示すので、実質光量と呼ぶ。
【００９１】
制御部１５１は、記憶部１５３に格納されている式（１０）のアルゴリズムとＳ５００で取得した光量とを、演算部１５２に読み出し、演算部１５２に式（１０）のアルゴリズムを実行させる。こうして、注目領域の実質光量Φ’（ｒ０）を取得し、記憶部１５３に格納する。
［Ｓ８００：注目領域の吸収係数を取得する工程］
【００９２】
本工程では、Ｓ６００で取得した注目領域の初期音圧と、Ｓ７００で取得した注目領域の実質光量を用いた補正により、注目領域の吸収係数を取得する。
【００９３】
制御部１５１は、記憶部１５３に格納されているＳ６００で取得した初期音圧ｐ（ｒ０）とＳ７００で取得した実質光量Φ（ｒ０）とを演算部１５２に読み出し、式（８）に基づいて演算部１５２に注目領域の吸収係数μ（ｒ０）を算出させる。このような補正により注目領域の吸収係数μ（ｒ０）を取得し、記憶部１５３に格納する。
［Ｓ９００：注目領域の吸収係数を表示する工程］
【００９４】
本工程では、Ｓ８００で取得した注目領域の吸収係数を表示部１６０に表示する。演算部１５２は、注目領域の吸収係数に対して輝度値変換などの表示部１６０に表示させるための処理を行って吸収係数の画像データを生成し、この画像データを表示部１６０に出力している。表示部１６０に表示された吸収係数は、アーティファクトを抑制しつつ高い定量性を有する情報であるため、医師等の作業者が診断等に用いる上で好適な情報となっている。なお、演算部１５２は、被検体１００内の特定位置の被検体情報の値を表示部１６０に表示させてもよい。
【００９５】
本実施形態においては、被検体情報として吸収係数を取得する場合を述べたが、Ｓ６００で取得した初期音圧を被検体情報として取得し、Ｓ９００において表示しても良い。また、複数の波長に対する被検体情報を取得して表示してもよい。また、複数の波長に対応する吸収係数を用いて被検体内の物質の濃度を取得し、それを被検体情報として表示してもよい。
【００９６】
本実施形態においては、全ての走査（測定）が終了してから被検体情報の取得を行ったが、走査をしながら被検体情報の取得を行ってもよい。例えば、Ｓ２００で光音響波を受信したら、直ちに式（４）と式（１０）それぞれの分子の計算と、分母の計算とを実行し、分子と分母の計算結果を独立に記憶部１５３に積算していく。積算とは、走査位置ごとの上記計算結果を加算していくということである。
【００９７】
全ての走査が終了したらＳ５００を省略し、Ｓ６００において、積算した式（４）の分子を積算した分母で除算して初期音圧を取得する。Ｓ８００において、積算した式（１０）の分子を積算した分母で除算して実質光量を取得する。走査と計算とを並列に行うことで、被検体情報を取得するまでの時間を短縮できる。また、受信信号を全て記憶部１５３に格納する必要が無いので、記憶領域を削減できる。
【００９８】
また、被検体情報として吸収係数を取得する場合、式（４）と式（１０）の分母が同じであることを利用し、上記の積算を分子のみ行っても良い。すなわち、Ｓ６００とＳ７００を省略しＳ８００において、積算した式（４）の分子を式（１０）の分子（、およびグリュナイゼン係数Γ）で除算して吸収係数とする。
【００９９】
本実施形態においては、全走査位置について光量を受信信号群に加重して被検体情報を取得したが、全走査を複数のグループに分割し、グループ１つを１回の走査とみなしてもよい。すなわち、１グループ内の各走査位置での光の照射は同時に行われたものとし、光音響波の受信は同じ１グループ内に含まれる各走査位置の探触子１３０を合成した仮想探触子により受信されたものとする。
【０１００】
具体的には、１グループ内の各走査位置で照射されたパルス光１２１を同時に照射したとして注目領域の光強度を算出する。初期音圧は、仮想探触子に含まれる全てのトランスデューサ１３１の受信信号を用いて算出する。このようにして取得した各グループの光量を対応する各グループの受信信号群に加重し、各グループを１回の走査として式（４）を実行する。
【０１０１】
例えば、図４Ａおよび図４Ｂにおいて探触子１３０と光学系１２０とを紙面に対し垂直方向にも走査できる場合を考える。この場合、紙面に対し水平方向の各走査を１つのグループとし、紙面に対し垂直方向の走査について式（４）を実行する。以上により、アーティファクトを低減する効果を得つつ、演算部１５２での演算量を減らすことで、被検体情報取得までの時間を短縮できる。
【０１０２】
以上、本実施形態に係る被検体情報取得方法によれば、アーティファクトが低減されつつ、高い定量性を持った被検体情報を取得することができる。
［第二の実施形態］
【０１０３】
第二の実施形態に係る光音響装置について説明する。この光音響装置は、光音響波を受信するトランスデューサが球面上に配置された探触子を有する。なお、第一の実施形態と同一または同様の構成要素には、原則として同一の符号を付して説明を省略する。
［第二の実施形態に係る光音響装置の構成］
【０１０４】
図６は、本実施形態に係る光音響装置の模式図である。以下、装置の各構成要素について説明する。装置は、光源１１０、光学系６２０、複数のトランスデューサ６１１を備えた探触子６１０、走査部６３０、信号処理部１５０、表示部１６０を有する。測定対象は、被検体１００である。走査部１４０は、探触子６１０と光学系６２０を被検体１００に対して走査する。
［光学系６２０］
【０１０５】
本実施形態における光学系６２０は、探触子６１０と一体になっており、走査部１４０により探触子６１０が走査されると、光学系６２０も同時に被検体１００に対して走査される。
［探触子６１０］
【０１０６】
本実施形態における探触子６１０は、球形状である。測定においては、図６にあるように被検体１００をその内部に収めて光音響波を受信する。
【０１０７】
図７Ａ〜７Ｄは、探触子６１０の詳細を示した図である。図７Ａと図７Ｂは、トランスデューサ６１１を螺旋上に配置した探触子６１０を示す。図７Ｃと図７Ｄは、トランスデューサ６１１を放射状に配置した探触子６１０を示す。図７Ａと図７Ｃは、図６のｚ軸方向から探触子６１０を見た図、図７Ｂと図７Ｄは、図６のｙ軸方向から探触子６１０を見た図である。いずれの場合も、探触子６１０上にトランスデューサ６１１が球面上に配置されており、被検体１００で生じた光音響波を様々な角度方向で受信することができ、平面状の探触子よりも多くの情報を取得することができる。特に、球面状の探触子６１０の曲率中心付近で発生した光音響波の情報を多く取得することができる。また、探触子６１０の曲率中心に向けてパルス光が照射される場合には、曲率中心付近で発生する光音響波の音圧が相対的に高まる。この場合、曲率中心付近については、光音響波の発生音圧が高い領域と発生した光音響波が高感度に受信される領域とが重なり合うため、再構成する際に大きな重み付けを行うことが好ましい。
【０１０８】
図７Ａ〜７Ｄにおいて、トランスデューサ６１１は螺旋状または放射状に配置されているが、配置の仕方はこの限りではない。例えば、球面上に格子状にトランスデューサ６１１を配置してもよい。
【０１０９】
探触子６１０と被検体１００の間の空間は、光音響波が伝播することができる媒質で満たす。この媒質は、光音響波が伝播できると同時に、被検体１００やトランスデューサ６１１との界面において音響特性が整合し、できるだけ光音響波の透過率が高いことが好ましい。
［走査部６３０］
【０１１０】
走査部６３０は、探触子６１０と光学系６２０とを被検体１００に対して相対的に走査する。図６において、走査部６３０は探触子６１０および光学系６２０をｘｙ平面で走査する。
【０１１１】
図８Ａ〜８Ｃは、ｘｙ平面での探触子６１０の走査をｚ軸方向から見た図である。走査部６３０により、探触子６１０はｘｙ平面内で軌跡８１０を描いて走査される。図８Ａ〜８Ｃは、探触子６１０の曲率中心が×印にあるときの探触子６１０を示す図である。軌跡８１０は例えば、図８Ａに示す螺旋、図８Ｂに示す円、図８Ｃに示す直線、等とすることができる。図８Ｃにおいて、実線は、探触子６１０の曲率中心が×印８２０にあるときの探触子６１０を示す。また、図８Ｃにおいて、点線は、探触子６１０の曲率中心が×印８３０にあるときの探触子６１０を示す。なお、軌跡８１０の形状はこれらに限定されるものではなく、軌跡８１０は様々な形状を取ることができる。
【０１１２】
このように被検体１００に対して探触子６１０を走査することで、より多くの位置、角度方向で光音響波を受信可能となるため、被検体情報を取得する上での情報量が増加し、被検体情報の精度を改善できる。特に、被検体情報を画像化する際、解像度、コントラスト等を改善できる。さらに、図６のｚ軸方向に探触子６１０を走査して画質の改善を図っても良い。
［第二の実施形態に係る被検体情報取得方法］
【０１１３】
本実施形態の光音響装置は、第一の実施形態と同様に、図３に示した工程により被検体情報を取得する。各工程は、制御部１５１が光音響装置の各構成の作動を制御することにより実行される。各工程の説明は第一の実施形態と実質的に同じなので、省略する。
【０１１４】
図８Ｃの走査をｙ軸方向から見た図９を用いて、本実施形態により被検体情報を画像化する際にアーティファクトを低減できることを説明する。
【０１１５】
図９は、探触子６１０の曲率中心が図８Ｃの×印８２０および８３０のそれぞれにあるときの探触子６１０をｙ軸方向から見た図である。範囲９１０、９１１はそれぞれ、各走査位置において照射した光が被検体１００内において到達している領域を示す。ここで言う光が到達している範囲は、第一の実施形態で説明したものと同じ定義である。
【０１１６】
図９の（ａ）において、領域４１０、円弧４２０は第一の実施形態で説明したものと同一である。円弧４２０は、図９の（ａ）に示したトランスデューサ６１１に関するものである。第一の実施形態同様、領域４１０は円弧４２０内にあるので、従来の光音響装置の画像化の式である式（３）では、領域４１０に光吸収体１０１のアーティファクトが生じる。本実施形態の光音響装置では画像化の式（４）を用いるため、領域４１０が光の到達する範囲９１０の外であるため、光吸収体１０１の信号を含むトランスデューサ６１１の受信信号には小さい値の光量が加重される。
【０１１７】
一方、図９の（ｂ）において、領域４１０は範囲９１１内にあるため、光吸収体１０１の信号が含まれないトランスデューサ６１１の受信信号に大きい値の光量が加重される。以上により、図９の（ｂ）での受信信号が領域４１０の画像化に大きく寄与するため、光吸収体１０１によるアーティファクトを低減できる。
【０１１８】
第二の実施形態では、光音響装置は第一の実施形態とは異なる形状の探触子６１０を、異なる走査方法で走査する。このような光音響装置においても、式（４）の画像化の式で示される本発明の各実施形態に係る被検体情報取得方法によりアーティファクトを低減できる。すなわち、本発明の各実施形態に係る被検体情報取得方法は、光学系の走査等により異なる条件で光の照射を行うのであれば、トランスデューサの配置や走査方法によらず適用することができる。
【実施例】
【０１１９】
以下、第一または第二の実施形態に係る被検体情報取得方法をシミュレーションにより行った結果を説明する。
【０１２０】
図１０のような計算モデル（数値ファントム）を想定する。
【０１２１】
数値ファントムのサイズは、ｘ、ｙ、ｚ方向においてそれぞれ１００ｍｍ、３０ｍｍ、６０ｍｍである。数値ファントムの各光学特性値は、生体程度の吸収係数μａ＝０．００５［／ｍｍ］、生体程度の散乱係数μｓ’＝１［／ｍｍ］、グリュナイゼン係数Γ＝１である。数値ファントム内部には、φ１［ｍｍ］、吸収係数μａ＝０．０５［／ｍｍ］の光吸収体が６個内包されている。光吸収体はｘ＝５０［ｍｍ］、ｙ＝１５［ｍｍ］の位置に、ｚ＝５，１５，２５，３５，４５，５５［ｍｍ］の各位置に存在する。
【０１２２】
トランスデューサは１［ｍｍ］角の四角形で、ｘ方向に２０個、ｙ方向に３０個配列され、６００素子の探触子を形成している。探触子はｘｙ平面をｘ方向に１ｍｍ間隔で走査する。光を照射する光学系は、ｘ、ｙ方向それぞれ２０［ｍｍ］×３０［ｍｍ］の範囲に光を照射する。光学系は、探触子と同期して、１ｍｍ間隔で走査される。走査は、ｘ＝１００［ｍｍ］の数値ファントム境界まで行う。
【０１２３】
まず、図１０の数値ファントムにおいて、各走査位置で数値ファントム内の光量分布を計算する。光量分布は、各走査位置での照射光を光源として、拡散方程式を有限要素法で解くことにより計算した。各光吸収体位置での光量に光吸収体の吸収係数をかけて、光音響波の初期音圧とする。初期音圧と光音響波の伝搬を示す波動方程式の解析解を用いて、各トランスデューサが検出する光音響波を計算し、受信信号とする。以上を、全ての走査位置について行う。
【０１２４】
次に、各走査位置で取得した光量分布と受信信号を式（４）に適用し、数値ファントム内の初期音圧分布を計算する。また、各走査位置での光量分布を式（１０）に適用し、実質光量分布を計算する。
【０１２５】
初期音圧分布を実質光量分布で除算し、吸収係数分布を画像化する。画像化は、図１０の画像化領域（ｘ方向：５０［ｍｍ］×ｚ方向：６０［ｍｍ］）について行った。
【０１２６】
さらに、比較のために従来の画像化の式である式（３）を用いた吸収係数分布の画像も計算した。
【０１２７】
以上により計算した吸収係数分布画像を図１１Ａおよび１１Ｂに示す。図１１Ａおよび１１Ｂは、ｙ軸方向の最大値をｘｚ平面に投影した像（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ，  ＭＩＰ）である。図１１Ａは式（３）による従来の画像、図１１Ｂは式（４）による本発明の画像である。図１１Ａおよび１１Ｂを見ると、（ａ）でみられる破線領域内のアーティファクトが、図１１Ｂに示す本発明の画像では低減されていることがわかる。
【０１２８】
以上述べたように、本発明の一実施形態によれば、アーティファクトの発生を低減可能な光音響装置を提供できる。さらに、本発明の別の実施形態によれば、アーティファクトを低減しつつ、定量性の高い被検体情報を取得可能な光音響装置を提供できる。
［他の実施形態］
【０１２９】
本発明の実施形態は、記憶媒体（例えば、非一時的なコンピュータが読み取り可能な記憶媒体）に記録されたコンピュータ実行可能指示を読み出し実行することで本発明の上述した実施形態のうちの一つ以上の実施形態の機能を実行するシステムまたは装置のコンピュータによって、また、そのシステムまたは装置のコンピュータにより、例えば、上記コンピュータ実行可能指示を上記記憶媒体から読み出し実行することで上述した実施形態のうちの一つ以上の実施形態の機能を実行することによって実行される方法によっても実現可能である。ここでコンピュータは、中央処理装置（ＣＰＵ）、超小型演算処理装置（ＭＰＵ）、またはその他回路の一つ以上を含んでもよく、別々のコンピュータまたは別々のコンピュータプロセッサのネットワークを含んでもよい。コンピュータ実行可能指示は、例えばネットワークまたは記憶媒体からコンピュータに与えられてもよい。記憶媒体は、例えば、ハードディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、分散型コンピューティングシステムの記憶装置、光学ディスク（コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク（ＢＤ）（登録商標）など）、フラッシュメモリ装置、メモリカード等の一つ以上を含んでもよい。
【０１３０】
本発明を例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明は、開示された例示的な実施形態に限定されないことは言うまでもない。以下の特許請求の範囲は、かかる変形ならびに均等構造および機能をすべて包含するように最も広く解釈されるべきである。
【０１３１】
本願は、２０１４年５月１４日に出願された米国特許出願第６１／９９３１３２号の利益を主張するものであり、その全体を参照により本明細書に組み込む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
0006469133.tif 000020
【図７Ｂ】
0006469133.tif 000021
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
0006469133.tif 000023
【図８Ａ】
0006469133.tif 000024
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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