(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から発生した音響波を受信部が受信することにより得られた電気信号を用いて、前記被検体の注目位置における特性情報を取得する情報処理装置であって、
複数の所定の受信位置のそれぞれについて、前記注目位置で発生した前記音響波が前記受信部に到達するまでの時間に関する情報と、前記所定の受信位置に関する情報と、が関連づけて格納された記録部と、
前記受信部が前記所定の受信位置からズレた位置で前記音響波を受信した場合、前記記録部に格納された複数の前記所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報を用いて、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報を取得する時間情報取得部と、
前記電気信号と、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの前記時間に関する情報と、を用いて、前記注目位置における前記特性情報を取得する特性情報取得部と、
を有する情報処理装置。
【請求項２】
前記記録部に格納された前記所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報は、前記注目位置から前記所定の受信位置に位置する前記受信部までの距離を、前記注目位置から前記所定の受信位置に位置する前記受信部までの経路に応じた音速で除算して得られた情報である
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記時間情報取得部は、前記受信部が前記所定の受信位置からズレた位置で、前記音響波を受信して電気信号を出力したときは、前記ズレた位置から最も近い位置にある前記所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報を、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報として取得する、
請求項１または２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記受信部が前記所定の受信位置からズレた位置で、前記音響波を受信して電気信号を出力したときは、
前記時間情報取得部は、前記複数の所定の受信位置のうち前記ズレた位置から所定の距離以内にある受信位置に関連付けられた前記時間に関する情報を前記記録部から読み出し
、当該時間に関する情報に基づいて補間を行うことにより、前記注目位置で発生する前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報を取得する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記所定の受信位置は、前記受信部が移動する所定の移動経路上の位置であり、
前記受信部が前記所定の移動経路上の前記所定の受信位置からズレた位置で、前記音響波を受信して電気信号を出力したときは、
前記時間情報取得部は、
第１の所定の受信位置と第２の所定の受信位置を、前記複数の所定の受信位置のうち、前記ズレた位置が前記所定の移動経路において前記第１の所定の受信位置と前記第２の所定の受信位置との間に位置するような受信位置として、
前記第１の所定の受信位置及び前記第２の所定の受信位置に関連付けられた前記時間に関する情報を前記記録部から読み出し、
前記第１及び前記第２の所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報に基づいて補間を行うことにより、前記注目位置で発生する前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報を取得する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記所定の移動経路は螺旋状の移動経路である
請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記時間情報取得部は、前記所定の受信位置と前記ズレた位置までの距離を重みに用いて前記補間を行う、
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記受信部は、音響波を受信して電気信号を出力する複数の音響波検出素子を備える、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記受信部を前記複数の所定の受信位置に移動させる位置制御部をさらに備える、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記位置制御部は前記受信部を連続的に移動させるものである
請求項９に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
前記位置制御部は前記受信部を前記所定の受信位置にステップ移動させるものである
請求項９に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記被検体に光を照射することにより前記音響波を発生させる照射部をさらに備える
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記照射部は前記受信部ととも前記被検体に対して相対的に移動され、前記所定の受信位置は前記注目位置に前記照射部が前記光を照射することができる位置である
請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
被検体から発生した音響波を受信部が受信することにより得られた電気信号を用いて、前記被検体の注目位置における特性情報を取得する情報処理方法であって、
被検体から発生した音響波を受信し、電気信号を取得する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて前記所定の受信位置からズレた位置で前記音響波を受信した場合、予め求められた複数の前記所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報を用いて、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に
関する情報を取得する時間情報取得ステップと、
前記受信ステップにおいて受信した前記電気信号と、前記時間情報取得ステップにおいて取得した前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの前記時間に関する情報と、を用いて、前記注目位置における前記特性情報を取得する特性情報取得ステップと、
を含む、情報処理方法。
【請求項１５】
前記時間情報取得ステップでは、
複数の所定の受信位置のそれぞれについて、前記注目位置で発生した前記音響波が前記受信部に到達するまでの時間に関する情報と、前記所定の受信位置に関する情報と、が関連づけて格納された記録部から、複数の前記所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報を取得して、
前記記録部から取得した情報を用いて、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報を取得する、
請求項１４に記載の情報処理方法。
【請求項１６】
前記時間情報取得ステップでは、
前記受信ステップにおいて前記所定の受信位置からズレた位置で、前記音響波を受信して電気信号を出力したときは、
前記ズレた位置から最も近い位置にある前記所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報を、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報として取得する、
請求項１４又は１５に記載の情報処理方法。
【請求項１７】
前記時間情報取得ステップでは、
前記受信ステップにおいて前記所定の受信位置からズレた位置で、前記音響波を受信して電気信号を出力したときは、
前記複数の所定の受信位置のうち前記ズレた位置から所定の距離以内にある受信位置に関連付けられた前記時間に関する情報を取得し、取得した当該時間に関する情報に基づいて補間を行うことにより、前記注目位置で発生する前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報を取得する、
請求項１４又は１５に記載の情報処理方法。
【請求項１８】
前記所定の受信位置は、前記受信部が移動する所定の移動経路上の位置であり、
前記時間情報取得ステップでは、
前記受信ステップにおいて前記所定の移動経路上の前記所定の受信位置からズレた位置で、前記音響波を受信して電気信号を出力したときは、
第１の所定の受信位置と第２の所定の受信位置を、前記複数の所定の受信位置のうち、前記ズレた位置が前記移動経路において前記第１の所定の受信位置と前記第２の所定の受信位置との間に位置するような受信位置として、
前記第１の所定の受信位置及び前記第２の所定の受信位置に関連付けられた前記時間に関する情報を取得し、
取得した前記第１及び前記第２の所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報に基づいて補間を行うことにより、前記注目位置で発生する前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報を取得する、
請求項１４または１５に記載の情報処理方法。
【請求項１９】
前記時間情報取得ステップでは、前記所定の受信位置と前記ズレた位置までの距離を重みに用いて前記補間を行う、
請求項１７又は１８に記載の情報処理方法。
【請求項２０】
請求項１４から１９のいずれか１項に記載の情報処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報処理装置、情報処理方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波（音響波）を利用して被検査物（被検体）の内部を再構成する装置として、例えば医療診断に用いられる光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が提案されている。光音響トモグラフィーは、レーザパルス光を被検体に照射し、被検体内の組織が照射光のエネルギーを吸収した結果として生じる光音響波を音響波検出素子で受信し、被検体内部の光学特性値に関連した情報へと再構成する。ここで、光音響トモグラフィーは、画像を再構成する際に生体（被検体）内の音速は均一として画像を再構成する。しかしながら、実際の生体内の音速は不均一である。そのため、再構成に用いる音速を均一として設定すると、実際の生体の音速と設定値とが一致しない。その結果、設定値で画像を再構成した場合には画像のコントラスト及び解像度が低下していた。
この点、光音響波に基づく画像再構成に関しては、指定した領域からの光音響波に基づいて被検体の音速を求め、その音速を用いて再構成を行う手法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２０７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、再構成前の光音響信号の位相が揃う音速を求めることで指定領域の音速を求め、その音速をもとに再構成を行うことで、より画質の良い画像を求めている。しかしながら、音速テーブルは測定対象を伝搬する経路毎に異なり、最適な音速を計算する処理には時間を要する。そのため最適な音速を用いて再構成を行うことで画像を生成する場合に、再構成毎に最適音速を計算しなければならず、その計算に多大な時間を要していた。
【０００５】
本発明は上記に鑑み、簡易な構成で被検体の特性情報の取得時間を短縮できるとともに被検体の特性情報の精度を向上できる被検体情報取得のための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため、本発明は、以下の構成を備える。
すなわち、本発明の第一の態様は、被検体から発生した音響波を受信部が受信することにより得られた電気信号を用いて、前記被検体の注目位置における特性情報を取得する情報処理装置であって、
複数の所定の受信位置のそれぞれについて、前記注目位置で発生した前記音響波が前記受信部に到達するまでの時間に関する情報と、前記所定の受信位置に関する情報と、が関連づけて格納された記録部と、
前記受信部が前記所定の受信位置からズレた位置で前記音響波を受信した場合、前記記録部に格納された複数の前記所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報を用いて、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報を取得する時間情報取得部と、
前記電気信号と、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの前記時間に関する情報と、を用いて、前記注目位置における前記特性情報を取得する特性情報取得部と、
を有する情報処理装置である。
【０００７】
本発明の第二の態様は、被検体から発生した音響波を受信部が受信することにより得られた電気信号を用いて、前記被検体の注目位置における特性情報を取得する情報処理方法であって、
被検体から発生した音響波を受信し、電気信号を取得する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて前記所定の受信位置からズレた位置で前記音響波を受信した場合、予め求められた複数の前記所定の受信位置に関連づけられた前記時間に関する情報を用いて、前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの時間に関する情報を取得する時間情報取得ステップと、
前記受信ステップにおいて受信した前記電気信号と、前記時間情報取得ステップにおいて取得した前記注目位置で発生した前記音響波が前記ズレた位置に到達するまでの前記時間に関する情報と、を用いて、前記注目位置における前記特性情報を取得する特性情報取得ステップと、
を含む、情報処理方法である。
本発明の第三の態様は、上記の情報処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように、本発明によれば、簡易な構成で被検体の特性情報の取得時間を短縮できるとともに被検体の特性情報の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の被検体情報取得装置の実施例１を示すブロック図。
【図２】実施例１の注目エリアと受信部との関係を示す概略図。
【図３】実施例１における遅延時間テーブルの結果を示す図。
【図４】本発明の被検体情報取得装置の実施例２を示す概略図。
【図５】実施例２の遅延時間テーブルを示す図。
【図６】実施例２の被検体を分割した注目エリア毎に音速Ｖを示した図。
【図７】本発明の被検体情報取得装置の実施例４を示す走査の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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（光音響トモグラフィー等）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、或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、複数位置の被検体内の特性情報を、２次元又は３次元の特性分布として取得してもよい。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。本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波と呼ばれるものを含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波又は光超音波と呼ぶ。音響波検出素子（探触子）は、被検体内で発生又は反射した音響波を受信する。
【００１１】
被検体情報取得装置の構成は種々の構成要素及び構成要素の組み合わせ並びにプロセス動作の組み合わせの形をとることができる。図面は好適な実施例を説明するためのものにすぎず、本発明を制限するものではない。
【００１２】
なお、以下では便宜上「受信位置」とは受信部１０５が光音響波を受信する位置を指し、「素子位置」とは光音響波を受信するときの各音響波検出素子１０６それぞれの座標（
位置）を指す。
【００１３】
＜実施例１＞
図１は、本発明の被検体情報取得装置の実施例１を示すブロック図である。被検体情報取得装置１００（以下、「装置１００」と略称する）は、光源１０１、照射部１０２、音響整合材１０３を備える。装置１００は、さらに、受信部１０５、音響波検出素子１０６（以下、「素子１０６」と略称する）、信号処理部１０７、駆動制御部１０８ａ（位置制御部に対応する）、駆動部１０８ｂ（位置制御部に対応する）を備える。装置１００は、さらに、選択部１０９（設定部に対応する）、算出部１１０、記録部１１１、再構成部１１２（取得部に対応する）、表示部１１３を備える。
【００１４】
装置１００は、光源１０１からパルス光を発生させ、そのパルス光を照射部１０２まで導光し、照射部１０２によりパルス光を被検体１０４に照射する。被検体１０４に照射されたパルス光によって被検体１０４内の吸収体すなわち血液中のヘモグロビン等が光音響波を発生する。
【００１５】
照射部１０２は、受信部１０５が所定の受信位置に位置するときに、光源１０１からの光パルスを被検体１０４に照射する。
【００１６】
光源１０１は、ナノ秒オーダーのパルス光を発生するものであればよい。７００ｎｍ以下の波長をもつ光源では、ヘモグロビンやコラーゲン等の吸収が多いために、被検体１０４内の深部まで光が十分に到達できないため、７００ｎｍ以上の波長を用いることが好ましい。本実施例で使用する波長は、被検体１０４に含まれる構成物（癌、血管、脂肪等）に応じて変えると良い。これは構成物毎に光吸収スペクトルが異なるためである。光源１０１として大出力を得るためにはレーザーが好ましいが、レーザーのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。或いはフラッシュランプ等を用いても良い。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど種々のレーザーを使用することができる。光照射のタイミング、波形、強度などは駆動制御部１０８ａによって制御される。また、光を光源１０１から被検体１０４に導くために、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、或いは反射するプリズム、光を伝搬させる光ファイバ、拡散板等の光学部材を用いることができる。
【００１７】
素子１０６は、光音響波を音響整合材１０３を介して受信する。受信部１０５は、この素子１０６を略半球面形状に沿って複数並べて保持しているので、一度に複数の位置で吸収体からの光音響波を取得可能である。これにより受信部１０５が、光音響波を受信するのにかかる時間を短縮できると共に、被検体１０４の振動などの影響を低減できる。素子１０６は、被検体１０４から伝播する光音響波を受信してその光音響波を圧電効果により電気信号（以下では適宜「受信信号」または「受信結果」と呼ぶ）に変換する。なお、素子１０６は、圧電現象を用いた変換素子である圧電素子（ピエゾ素子等）、光の共振を用いた変換素子、容量の変化を用いた変換素子などが適用できる。しかしこれに限られず、素子１０６は、被検体１０４からの光音響波を受信して電気信号に変換できるものであればどのようなものを用いても良い。
【００１８】
受信部１０５は、略半球面形状（カップ形状）に形成されており、その略半球面形状に沿って複数の素子１０６が螺旋状に配列して設けられる。受信部１０５は、カップ形状の開口面の中心を通り、その開口面に垂直な回転軸を中心に回転（自転）したり、断続的または連続的に並進移動するように駆動される。なお、本実施例では並進移動のみでスキャン動作を行い、自転は用いないが、これに限られず自転によるスキャン動作を行うようにしても良い。受信部１０５は、この並進移動によりある受信位置で光音響波を受信した後
、次に光音響波の受信を行うための次の受信位置へ移動する。受信部１０５は、ある受信位置に位置するときに、照射部１０２の光照射により生じる光音響波を全素子１０６で受信する。信号処理部１０７が有する信号メモリは、各素子１０６毎にその受信結果（電気信号）を各素子の素子位置と関連づけて各別に格納する。この処理を全受信位置毎に行う。すなわち、信号メモリでは、受信位置毎に全ての素子１０６の全受信信号が、それぞれの素子１０６の素子位置と関連づけられて格納される。
【００１９】
駆動制御部１０８ａは、受信部１０５の並進駆動を行うための制御信号を駆動部１０８ｂに出力する。また、駆動制御部１０８ａは、光源１０１の発光タイミングを制御する発光タイミング制御信号を光源１０１に出力する。この発光タイミングは、受信部１０５が光音響波の受信位置に位置するときに光源１０１を発光させるものである。
【００２０】
駆動部１０８ｂは、駆動制御部１０８ａからの制御信号を入力して、その制御信号に基づいて受信部１０５を光音響波の受信位置へ並進駆動させる。駆動部１０８ｂは、受信部１０５が最後の受信位置での受信を行った後に受信部１０５を終了位置へ移動させてスキャン動作を終える。駆動部１０８ｂは、受信部１０５を、各受信位置を通る受信部１０５の移動経路上を同じ速さで連続的に移動させても良いし、各受信位置まで順次ステップ移動させても良い。
なお、駆動部１０８ｂは、パルス光１０２が移動するように照射部１０２を移動させてもよい。本実施形態の場合、受信部１０６の移動に伴って照射部１０２も移動する。駆動部１０８ｂは、駆動力を発生させるステッピングモータなどのモータと、駆動力を伝達させる駆動機構と、受信部１０６の位置情報を検出する位置センサとを含んでもよい。駆動機構としては、リードスクリュー機構、リンク機構、ギア機構、または油圧機構などを用いることができる。また、位置センサとしては、エンコーダー、または可変抵抗器等のポテンショメータなどを用いることができる。駆動部１０８ｂは、被検体１０４と受信部１０６との相対位置を一次元、二次元、または三次元的に変更させることができる。駆動部１０８ｂは、被検体１０４と、照射部１０２または受信部１０６との相対位置を変更できればよい。すなわち、駆動部１０８ｂは、照射部１０２、受信部１０６、及び被検体１０４の少なくとも１つを移動させるものであればよい。また、駆動部１０８ｂは、相対位置を連続的に移動させてもよいし、ステップアンドリピードによって移動させてもよい。
【００２１】
素子１０６は、光パルスの照射に基づいて発生する光音響波を受信して電気信号を信号処理部１０７に出力する。受信部１０５では、素子１０６が受信部１０５の半球面状に沿って配置される。そうすることで、受信部１０５は、各々の素子１０６の受信感度が最も高い方向を所定の領域に集中させ、この所定の領域である高分解能の領域を被検体１０４の中に形成することができる。
【００２２】
再構成部１１２は、記録部１１１に格納されているデータを用いて後述の注目エリアを画像化して被検体情報を取得する。
【００２３】
信号処理部１０７は、素子１０６の受信結果である電気信号を取得する。信号処理部１０７は、素子１０６からのアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、その変換結果であるデジタル信号を増幅するオペアンプ等の増幅器と、Ａ／Ｄ変換および増幅を行って成る信号を格納する信号メモリとからなる。なお、Ａ／Ｄ変換と信号増幅の順序はどちらが先でも構わない。すなわち、信号処理部１０７は、各受信位置で光照射を行うことにより発生する光音響波を受信して各素子１０６から送出された電気信号に対してＡ／Ｄ変換および増幅を行い、その後、各素子１０６の素子位置毎に信号メモリに格納する。すなわち、信号メモリには、受信部１０５の並進方向の走査に従って、各受信位置において、各素子１０６で取得した光音響波の受信信号が順次記録される。そうして順次記録されたデータは、後段の再構成部１１２、記録部１１１での処理に使用され
る。
【００２４】
信号処理部１０７では、素子１０６から入力された電気信号をバンドパスフィルタによりフィルタリングする処理を行うようにしても良い。例えばローパスフィルタを介することで高周波ノイズ成分を除去することで、素子１０６からの電気信号に含まれる高周波ノイズを低減することができる。なお、光音響波の受信結果の伝達手段は、電気信号以外であってもよい。例えば、無線通信による信号伝達を行っても良いし、フォトカプラによる信号伝達を行っても良い。
【００２５】
駆動制御部１０８ａは、受信部１０５が光音響波を受信する時刻における位置情報を選択部１０９に出力する。選択部１０９は、その位置情報を取得し、その受信位置における各素子１０６から各注目エリアまでのそれぞれの直線経路を取得する。選択部１０９は、それぞれの注目エリアの最適音速を計算するため、それぞれの直線経路に基づいて、注目エリア毎に高い受信感度を有する素子１０６を、全ての素子１０６の中から一つ以上選択する。このようにすることで、それぞれの注目エリアで発生した音響波について、より高感度で受信できた信号のみを用いて画像再構成を行うことができる。その結果、取得される各注目エリアの最適音速の精度も向上できる。
【００２６】
選択部１０９は、先ず、被検体１０４の測定領域内に注目エリアを設定する。ここで、測定領域とは、被検体１０４に対して設定するものであり、被検体１０４を含む領域であって最終的に画像化したい領域である。すなわち、発生した光音響波を複数の素子１０６が受信することが可能な領域である。注目エリアとは、ここでは、測定領域内に敷き詰めるように複数設定される直方体領域であり、この各注目エリアと素子位置ごとに遅延時間が設定されるとともに注目エリア毎に画像再構成が行われる領域である。注目エリアの大きさは、再構成画像において１ボクセル以上である必要がある。ここで、注目エリアに割り当てられる最適音速Ｓと、その注目エリアの最適音速を算出する際に用いる電気信号を出力した素子１０６からその注目エリアまでの距離Ｌを定義する。遅延時間とは、式（遅延時間Ｔ＝距離Ｌ／最適音速Ｓ）により算出されるパラメータである。遅延時間Ｔをこのように定義すると、遅延時間Ｔは、注目エリアで発生した音響波が、選択された素子１０６に到達するまでの到達時間に相当するものとなる。
【００２７】
次に選択部１０９は、信号メモリに格納されている全素子位置における受信データから、各注目エリアの画像化に最適な素子位置における受信データを選択する。そして、最適音速を求めるために、その受信データに対して様々な音速値を割り当て、その注目エリアの画像再構成をその音速値毎に行う。そして、最も画像のコントラスト等が良いときの音速値が最適音速として設定される。この受信データはより精度が高いものの方が再構成画像の精度も良くなるため、そこから求められる最適音速の精度も良くなる。なお、注目エリアの画像化に最適な素子位置における受信データとは、たとえば以下のようなデータである。すなわち、ある注目エリアから伝播する音響波を好適に受信できる指向性を有する素子によりその音響波を受信してなるデータである。すなわち、その素子によりその音響波を受信して出力した電気信号をデジタル信号に変換して信号メモリに格納してなるものであって、その格納処理を全ての注目エリアについて行うことにより成るデジタルデータである。
【００２８】
選択部１０９は、算出部１１０での最適音速の計算に使用される最適受信データを、信号メモリに格納されている全受信データの中から選択する。この選択は、最適音速の算出対象の注目エリアから各素子位置までの直線経路に基づいて行われる。すなわち、最適音速の算出対象の注目エリアから全素子位置までの直線経路を取得して、その直線と各素子１０６の最も受信感度の高い方向との間の角度が４０°以内である素子１０６で受信した受信データを選択する。なお、当該角度は素子の指向性に従って決定されることが望まし
く、適宜変更が可能である。
【００２９】
選択部１０９は、最適音速の算出対象の注目エリアに対応した最適受信データのみを信号メモリから読み出して算出部１１０に入力するための信号である選択信号を信号処理部１０７へ出力する。信号処理部１０７では、選択信号に基づいて、選択された最適受信データを信号メモリから読み出して算出部１１０へ入力する。算出部１１０は、信号処理部１０７から入力される最適受信データを用いて、最適音速の算出対象の注目エリアの画像を再構成することにより最適音速を求める。算出部１１０は、最適受信データを受信した素子の素子位置から算出対象の注目エリアまでの距離をその求めた最適音速で除算することにより、その注目エリアに応じた遅延時間を求める。
【００３０】
記録部１１１は、算出部１１０が求めた遅延時間を、対応する注目エリアとともに格納する。この処理を全注目エリアについて行う。記録部１１１は、最終的に、各注目エリアと各遅延時間とのそれぞれが対応づいたテーブルを格納する。
【００３１】
なお、ある注目エリアから見て同一とみなせる素子位置での受信データは、その注目エリアの画像再構成に用いる際に平均化して用いても良い。同一とみなせる素子位置とは、その注目エリアから所定の立体角の範囲内にある素子位置にある素子１０６と定義することができる。任意の素子位置にある素子１０６の方向と、この素子１０６からこの注目エリアまでの直線とのなす角度が３°以内になるように立体角を定める。しかしこれに限られず種々の装置構成に応じてこの立体角の値や、同一とみなせる素子１０６の選び方は適宜変更できる。また，注目エリアに対して同じ音速を用いて再構成する素子位置グループを素子位置群という。この素子位置群も、注目エリアに対してある立体角に入る素子位置を持つグループである。素子位置群を定義する立体角や方法は，被検体の種類，素子の指向性等の装置構成に応じて変更できる。
【００３２】
測定領域内で複数の吸収体が近接している場合には、再構成する音速の設定の仕方によっては、複数の近接した吸収体が一つの吸収体として算出部１１０で画像再構成される。そのような画像再構成により取得した音速を用いて被検体の光音響測定をしても、その測定結果である再構成画像は真の吸収体像を示すものではない。すなわちこの場合には、最適音速として不適切な音速が注目エリアの最適音速として設定されてしまう問題が生じる。このような問題を防ぐために、注目エリアの大きさの設定が重要である。注目エリアの大きさが装置１００の１画素に対応する解像度或いは分解能以下の場合、好適に最適な音速を算出できない可能性がある。また、注目エリアの大きさが上記解像度或いは分解能以下の場合、測定範囲内の注目エリア数が多くなり、最適な音速の算出時間も長くなる。一方、注目エリアが解像度或いは分解能と比較して大きすぎる場合も、一つの注目エリア内での音速が不均一となり、再構成画像内に画像特性のムラができる。そのため、再構成画像の精度が落ちて所望の最適音速を算出できない可能性がある。そこで本実施例では、注目エリアの大きさを解像度が１割劣化する範囲である４０ｍｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍの大きさとした。しかしこれに限られず、注目エリアの大きさは、装置１００の構成と注目エリアから素子１０６までの各径路の音速の不均一、或いは許容できる算出時間によって最適な大きさを適宜選択することができる。
【００３３】
算出部１１０は、各注目エリアの最適音速を算出する。算出部１１０では、さらに、その最適音速の算出の基となる音響波を受信した素子からその最適音速を算出した注目エリアまでの距離をその最適音速で除算することにより各注目エリアの遅延時間を算出する。ここでいう注目エリアの最適音速とは、上記の方法により各選択された素子位置に対応した注目エリアの最適音速である。最適音速の算出方法は例えば以下のようなものが挙げられる。すなわち、注目エリアの再構成画像の画像強度により求める方法である。なお、算出部１１０では、記録部１１１の記録データを用いずに画像再構成を行う。一方、再構成
部１１２では、記録部１１１の記録データを用いて画像再構成を行うという点でこれらの機能が異なる。すなわち、算出部１１０は、最適音速を算出する段階で画像再構成を行う。それに対して、再構成部１１２は、最適音速が算出され、その最適音速から遅延時間が算出されて記録部１１１に記録された後の段階で画像再構成を行う。すなわち、再構成部１１２は、最適音速を算出する段階より後の段階で、その記録された遅延時間を用いて被検体の特性情報を取得するための画像再構成を行うという点でこれらの機能が異なる。すなわち、算出部１１０は、最適音速の算出対象となる注目エリアに対応する最適音速の算出に用いるのに好適な受信データである最適受信データを信号メモリから読み出す。そして、算出部１１０は、様々な値の仮定の最適音速を設定し、その様々な仮定音速一つ一つに対して最適受信データを用いてこの注目エリアの画像再構成を行う。すなわち、仮定音速の数だけ画像が再構成される。そして、それぞれの再構成画像の中から所定の条件を満たす画像再構成に用いられた音速を最適音速として、上記距離をその最適音速で除算してなる遅延時間を記録部１１１に注目エリアと関連付けて格納する。所定の条件は、それぞれの再構成画像のコントラスト値、輝度値、またはエッジの先鋭度を比較し、最も高い画像強度の画像を再構成した時に用いられた仮定音速を最適音速とするものである。なお、本実施例では、画像再構成の方法として、トモグラフィー技術で用いられるユニバーサルバックプロジェクションを採用した。しかし、これに限られず、フーリエドメインでの逆投影、合成開口法、タイムドメインでの逆投影であるタイムリバーサル法などを採用しても良い。
【００３４】
例えば、一般的な画像再構成法であるタイムドメインの逆投影（再構成）とは以下のようなものである。すなわち、まず、素子１０６毎に、再構成画像内の或る画素に対応する位置（ここでは注目エリア）で音響波が発生した場合を考える。この場合において、再構成部１１２は、その音響波が発生してからｉ番目の素子１０６に到達するまでの時刻ｔｉ（遅延時間：発生時刻をｔ0＝０とし、ti-t0）を記録部１１１から読み出す。そして、素子１０６毎に、時刻ｔｉのときの受信信号の強度Ｓ（ｉ，ｔｉ）を取得し、それらを足し合わせることにより、再構成画像の画素を生成する。同様に複数の位置（ここでは複数の注目エリア）について画素を生成することにより、再構成画像が生成される。なお、強度Ｓ（ｉ，ｔｉ）は時刻ｔｉでの受信信号Ｓ（ｉ，ｔ）の強度を示す。なお、あらかじめ記録部１１１に遅延時間を格納しておくことにより、その前段階で音速を算出してからその音速値を用いて遅延時間を算出するという処理を省略することができる。
【００３５】
算出部１１０では、遅延時間を求める前段で最適音速を求めるために画像再構成を行うときは、複数の物質における仮定音速を設定することができる。例えば、被検体１０４の外部に音響結合剤である水が満たされている場合などはその水の仮定音速と被検体１０４の仮定音速の２つを設定するようにしても良い。この場合、算出部１１０は、すべての注目エリアについてそれぞれ水および被検体１０４の最適音速を算出する。しかしこれに限られず、水温及び塩分濃度から水における最適音速を計算するようにしても良い。そのようにして求めた水の最適音速を画像再構成に使用することができる。このようにすることで、水の最適音速の算出時間を短縮できる。この他にも種々の音響整合材１０３があればその分の仮定音速を設定しても良い。
【００３６】
音響整合材１０３は、例えば被検体１０４とカップとの間に満たされるジェルや、被検体１０４を保持するカップ等である。すなわち、音速が異なる物体があれば、その分だけ仮定音速の設定を適宜追加するようにしても良い。音響整合材１０３などにおける音速が既知であるときは、その既知の音速をそのまま最適音速とすることができる。そして、その最適音速から遅延時間を取得して記録部１１１に格納し、その遅延時間を被検体の光音響測定時の画像の再構成に用いることで、記録部１１１に格納するための遅延時間を取得する時間を短縮できる。同様にして音響整合材１０３などの遅延時間が既知である時は、その既知の遅延時間をそのまま記録部１１１に格納するようにしても良い。また、算出部
１１０では、単一の基準や複数の基準を組み合わせて各注目エリアの最適音速を決定することにより、各注目エリアの遅延時間を決定することができる。算出部１１０で、複数の基準を採用することにより、算出する最適音速と現実の音速との誤差が小さくなるので、その最適音速から算出する遅延時間と現実の遅延時間との誤差も小さくなる。また、算出部１１０では、最適音速の決定に用いる基準を複数用意して注目エリア毎にその基準を選択するようにしても良い。例えば、算出部１１０では、解像度が良くないとわかっている注目エリアについては、用いる基準としてコントラストやエッジの先鋭度を選択して最適音速を算出し、その最適音速から遅延時間を取得する。そうすることにより、記録部１１１に格納する遅延時間の精度を向上できる。
【００３７】
記録部１１１は、上記のようにして取得された各遅延時間を各注目エリアおよび素子位置または素子位置群と対応付けて記録する。記録部１１１は、一つの注目エリアに対する遅延時間の算出毎、または全ての注目エリアについてそれぞれの遅延時間を算出した後等のタイミングで記録を行う。
【００３８】
算出部１１０では、注目エリアに吸収体がないと判断した場合、記録部１１１の遅延時間テーブルに、あらかじめ定められた値の遅延時間を記録するようにしても良いし、空のデータを記録部１１１に記録するようにしても良い。この場合、再構成部１１２は、記録部１１１のデータを用いてその空のデータに対応する注目エリアの画像再構成を行うときには、以下のようにする。すなわち、再構成部１１２は、その注目エリアに対応する素子位置からその注目エリアまでの予想経路である直線経路が同一とみなせる素子位置で取得した受信データの平均値を画像再構成に用いるようにする。なお、これに限られず、予想経路は直線経路以外にも種々の経路が適用できる。例えば、注目エリアからの素子までの音響波の伝播経路の内、もっとも音響波の減衰が少ない経路が適用できる。しかし、これに限られず、記録部１１１が記録している全遅延時間の平均値をその吸収体がないと判断された注目エリアの画像再構成に用いるようにしても良い。算出部１１０が、注目エリアに吸収体がないことを判断する手法として、以下の方法が挙げられる。すなわち、画像輝度、コントラスト、解像度、又はエッジの先鋭度と所定の基準値とを比較して、その比較結果（例えば差分値）が所定の誤差範囲に収まらないときは注目エリアに吸収体がないと判断する。この場合、所定の基準値は、例えば注目エリア内に吸収体が存在するときの再構成画像の輝度値、吸収体が存在する複数の注目エリアの再構成画像の輝度値の平均値、または吸収体が存在する複数の注目エリアの再構成画像の輝度値の内最小の値等が適用できる。
【００３９】
記録部１１１は、ハードディスク、光ディスク、又は半導体記録媒体等のデータを記録できるものであれば足りる。記録部１１１は、携帯型記録媒体、非携帯型記録媒体、又はクラウドなど記録媒体の形式を問わない。また、記録部１１１は、不揮発性メモリまたは揮発性メモリのいずれでも適用することができ、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を適用しても良い。
【００４０】
なお、光源１０１で、複数の波長の光を切り替えて発生するようにしても良い。この場合、算出部１１０では、最適音速の算出に用いる照射光として複数の波長のうちの少なくとも１つの波長の光を照射することにより伝播する音響波の、素子１０６による受信結果である電気信号を用いれば足りる。この場合、光源１０１は、最適音速を算出する際に、電気信号の強度が一番強くなる波長、すなわち吸収体の光吸収係数が一番大きくなる波長を選択するようにしても良い。しかしこれに限られず、被検体１０４内の光吸収体が酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの場合は酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸収
係数が略同程度の波長を選択するようにしても良い。このようにすることで、ヘモグロビンいずれか片方のヘモグロビンに照射光の光吸収量が偏ることなく最適音速を精度よく算出することができ、延いては遅延時間を精度よく算出できる。このようにすることで、例えば酸化ヘモグロビンの吸収係数が高く、還元ヘモグロビンの吸収係数が低い波長の光で遅延時間テーブルを求めた場合、還元ヘモグロビンが多い注目エリアの再構成画像の輝度が低くなることを防げる。そのため、その輝度から算出される最適音速の精度も悪くなるのを防げる。しかしこれに限られず、算出部１１０では、最適音速を算出する際でも積極的に複数の波長の光で電気信号を取得し、その複数波長の照射による電気信号を用いて画像再構成を行うことでトータルヘモグロビン量を計算できる。算出部１１０は、そのトータルヘモグロビン量を示す画像から画像特性を算出して最適音速を算出し、その最適音速から遅延時間を算出するようにしても良い。
【００４１】
再構成部１１２は、被検体１０４に光を照射して得る電気信号と、記録部１１１に記録されている遅延時間テーブルとを用いて被検体１０４の画像を再構成する。この画像再構成は注目エリアごとに光を照射して電気信号を取得し、注目エリアごとに画像を再構成して最終的な被検体全体の特性情報を取得する。この注目エリアごとに画像を再構成するときに各注目エリアの音速値を記録部１１１から読み出して用いる。本実施例では、記録部１１１の格納データを用いた画像再構成の方法として、トモグラフィー技術で用いられるユニバーサルバックプロジェクションを採用した。しかし、これに限られず、フーリエドメインでの逆投影、合成開口法、タイムリバーサル法などを用いても良い。
【００４２】
再構成部１１２は、装置１００の被検体情報を取得するという目的を担うものであり、以下のように装置１００の処理の内、後段側に位置するものである。駆動部１０８ｂは、注目エリア毎に設けられた受信位置に受信部１０５を移動させる。そして、照射部１０２は、その受信位置の真上にある注目エリアを中心に光を照射する。全素子１０６は、その受信位置において光の照射により生じた音響波を受信して電気信号を処理部１０７へ出力する。処理部１０７は、素子１０６のそれぞれが出力した電気信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換したものと素子１０６とを１対１に対応付けて信号メモリに記録する。再構成部１１２は、記録部１１１からこの受信位置に対応する注目エリアの遅延時間を読み出してその遅延時間と信号メモリに記録されているデジタル信号（受信データ）を用いてこの注目エリアの画像を再構成する。この一連の処理を各注目エリアについて行う。そして、再構成部１１２は、各注目エリアの再構成画像を全て結合して測定領域全体の画像を形成することにより最終的な測定領域全体における被検体の特性情報を取得する。なお、被検体の特性情報とはここでは、注目エリア一つを画像再構成して得た画像情報である場合と全注目エリアの再構成画像を結合して得た画像情報のいずれも含むものとする。
なお、選択部１０９、算出部１１０、および再構成部１１２等の演算部は、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路で構成されることができる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。
【００４３】
表示部１１３は、再構成部１１２で再構成された画像を表示する。表示方法はＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）画像、スライス画像が考えられるが他の表示方法を適用しても良い。例えば、３Ｄ画像を異なる複数の方向から表示しても良い。また、表示画像の傾きや表示領域、ウインドウレベルやウインドウ幅を、利用者が表示部１１３の表示を確認しながら変更するようにしても良い。表示部１１３は、遅延時間テーブルや信号メモリに記憶されている素子１０６から出力されたアナログの電気信号をＡ／Ｄ変換してなるデジタル信号データを表示するようにしても良い。また、これらのデータは表示させたいときに表示するようにしても良い。また、波長が異なる光の照射に基づく再構成画像を同時に表示するようにしても良い。また、これらの表示形式
として例えば重畳表示や同期表示するようにしても良い。酸素飽和度、トータルヘモグロビン、グルコース量、分子プローブなど異なる波長に基づく再構成画像同士の比較によって取得できるデータを並列表示、重畳表示、または同期表示するようにしても良い。
位置取得部１１４は、受信部１０６の位置情報を取得する手段である。位置取得部１１４は、受信部１０６が音響波を受信するときの位置情報を取得することができる。音響波に比べて光は桁違いに速い速度で被検体内を伝搬する。そのため、光の発生タイミングを音響波の受信タイミングとして、位置情報取得部１１４は受信部１０６の位置情報を取得してもよい。すなわち、位置情報取得部１１４は、光の照射をトリガーとして、受信部１０６の位置情報を取得してもよい。例えば、光源１０１から発生した光を分岐する分岐手段を設け、分岐された光を光検出器で検出し、光検出器の出力をトリガーとして、位置情報取得部１１４が受信部１０６の位置情報を取得してもよい。位置情報取得部１１４には、駆動部１０８ｂに備えられた位置センサ、レーザーセンサ、磁気センサ、リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダなどを採用することができる。
【００４４】
＜本実施例の再確認＞
本実施例では、受信部１０５に、５１２個の素子１０６を螺旋状に配置した。光源１０１では、波長約８００ｎｍでパルス幅１０ｎｍの光パルスを、２０ＭＨｚの周波数で被検体に照射するようにした。駆動制御部１０８ａは、照射部１０２が所定の受信位置（光照射位置）で光パルスの照射を行い、素子１０６がその光照射に合わせて信号取得を行うべく、制御信号を出力する。すなわち、駆動部１０８ｂが受信部１０５を所定の受信位置まで移動させるための制御信号を駆動部１０８ｂに出力する。駆動制御部１０８ａは、その受信位置で光パルスの照射を行うためのタイミング信号を光源１０１に入力する。光源１０１は、このタイミング信号に基づいて上記のタイミングで光パルスの発生を行う。
【００４５】
駆動制御部１０８ａは、駆動部１０８ｂに以下の駆動を行うための制御信号を駆動部１０８ｂに入力する。すなわち、駆動部１０８ｂは、この制御信号に基づき、受信部１０５の中心（照射部１０２の位置）を、後述のように螺旋状に移動させながら光照射および光音響波の受信を行うべく受信部１０５を移動させる。駆動部１０８ｂは、螺旋走査の際に受信部１０５を２０４８点ある各受信位置まで順次移動させる。各素子１０６は、受信位置毎に音響波の受信を行う。すなわち、受信部１０５は、一つの受信位置毎に５１２個の素子１０６で受信を行う。そして、素子１０６は、合計１０４８５７６（２０４８×５１２）点の素子位置で被検体１０４からの光音響波を受信してアナログの電気信号をそれぞれ出力する。信号処理部１０７では、出力された電気信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換するとともにアンプで信号増幅して受信データとして信号メモリに記録する。信号メモリは、受信データと関連づけてその受信データの基となる受信信号を出力した素子１０６の素子位置も同時に記録するようにしても良い。
【００４６】
図２は、実施例１の注目エリアと受信部との関係を示す概略図である。ただし、図２では便宜上、注目エリアは一つだけ記載されているが、実際には注目エリアは測定領域内に敷き詰めるように複数設定されるものである。図２では、選択部１０９は、ある注目エリア２０２を設定している。受信部１０５は、その注目エリア２０２に光を照射するべくその注目エリア２０２の真下にある受信位置まで移動してきた状態を示している。すなわち、まず選択部が注目エリア２０２を定め、その次に駆動制御部１０８ａが、その注目エリア２０２の真下に受信位置（光照射位置）を設定してそこまで移動するように駆動部１０８ｂに信号を出力する。
【００４７】
図２において、選択部１０９は、注目エリア２０２を被検体１０４に対してｘ，ｙ，ｚ方向に４０ｍｍ，４０ｍｍ，４０ｍｍの範囲に立方体状に注目エリア２０２を設定している。照射部１０２は、注目エリア２０２の真下に位置し、その位置から光を照射する。すなわち、この位置が受信部１０５の受信位置（光照射位置）である。図２では、注目エリ
ア２０２の位置は受信部１０５の曲率中心に位置している。全素子１０６は、その光の照射により注目エリア２０２から発生する音響波を受信して電気信号を各別に後段に出力する。
【００４８】
算出部１１０では、遅延時間の取得の前段として、図２の位置関係において、注目エリア２０２から全ての素子１０６までの直線経路上の各領域（水，被検体など）の音速はそれぞれ同等であるとして最適音速を算出するようにした。算出部１１０では、最適音速の算出方法として黄金分割法を用いた。すなわち、算出部１１０は、黄金分割法を使用し、１４５０ｍ／ｓから１６５０ｍ／ｓまでの間で種々の値の仮定音速を準備し、それぞれの仮定音速毎に注目エリア２０２の画像を再構成した。すなわち、この仮定音速の数だけ最適音速を算出するための再構成画像が形成されることになる。
【００４９】
受信部１０５では、受信部１０５と音響整合材１０３との間に水が満たされ、音響結合されている。算出部１１０は、水の音速をその水温から算出し、その水の最適音速を１４８６．９ｍ／ｓとした。算出部１１０は、求めた水の最適音速と、被検体１０４の仮定音速を用いて画像を再構成してこの注目エリア２０２での最適音速を算出した。これをすべての注目エリアについて行うことですべての注目エリアの最適音速を算出した。
【００５０】
図３は、実施例１における遅延時間テーブルの結果を示す図である。記録部１１１では、以下のテーブルを格納する。すなわち、注目エリアと、その注目エリアから伝播する音響波の受信を行った時の素子位置群と、算出した被検体１０４の音速と水の音速に基づいて算出された被検体の遅延時間と水の遅延時間を対応付けてなるテーブルである。なお、この音響波は、この注目エリアの真下に照射部１０２が位置した時に光照射を行ったときに発生する音響波とした。記録部１１１では、注目エリアの中心位置、注目エリアの大きさも記録するようにした。なお、記録部１１１では、さらに被検体の音速、水の音速、並びに被検体の遅延時間と水の遅延時間の合計遅延時間も注目エリアごとに対応づけて格納している。すなわち、記録部１１１では、再構成部１１２が記録部１１１の音速に基づいて画像再構成する構成であるときは記録部１１１には少なくとも音速を格納するようにすれば良い。同様に、再構成部１１２が、遅延時間に基づいて画像再構成する構成であるときは、記録部１１１には少なくとも遅延時間を格納するようにすれば良い。さらに、記録部１１１では、水の遅延時間および被検体の遅延時間を格納せずに合計遅延時間を格納するようにすれば、水の遅延時間および被検体の遅延時間の双方を格納するときよりもメモリ容量の節約ができる。
【００５１】
選択部１０９は、測定領域を１２８ｍｍ×１２８ｍｍ×６４ｍｍとして、その範囲内に複数の注目エリアを設定した。再構成部１１２は、画像再構成対象となる注目エリアでの前述の最適受信データを信号メモリから読み出して注目エリア毎に画像再構成を行う。再構成部１１２は、注目エリアごとの再構成画像をつなぎ合わせて最終的な被検体１０４を含む測定領域全体の再構成画像を取得する。測定領域に入っていない範囲は、付近の注目エリアの最適音速の平均値を用いて画像再構成を行うようにしても良い。
【００５２】
＜実施例２＞
図４は、本発明の被検体情報取得装置の実施例２を示す概略図である。なお、実施例１と同一の構成については同じ参照符号を付して必要のなき限り説明を省略する。図４（ａ）は、５つの受信位置における素子位置と注目エリア２０２とを示す図である。図４（ｂ）は、注目エリア２０２とそれに対して設定される４つの選択領域２０６とを示した模式図である。注目エリア２０２を中心に半球形状を４等分した形状の破線で示す選択領域２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを設定する。図４（ａ）に示す素子位置うちいくつかは、選択領域２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄのいずれかに含まれている。算出部１１０では、遅延時間の算出の前段として、このようにして設定された４つの素子
位置群を用いて最適音速を求めるようにした。
【００５３】
以下、本実施例について実施例１と異なる部分を説明する。選択部１０９は、測定領域を１０×１０×４の４００個に分割し、その測定領域内を敷き詰めるように一つの大きさが１２．８ｍｍ×１２．８ｍｍ×１６ｍｍである注目エリアを設定した。しかしこれに限られず、測定領域の音速を求めたい箇所にだけ注目エリアを設定する様にしても良い。図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように注目エリア２０２の中心から半径Ｒ、受信部１０５側に緯度及び経度がπ／２である４つの破線領域内に含まれる音響波検出素子２０３（図４（ａ）では４つ）を選択した。なお、ここでの「選択する」とは、４つの音響波検出素子２０３がそれぞれの受信時刻で受信した受信結果である電気信号を画像再構成に用いるということである。なお、ここでは簡略化するために素子１０６はＺＹ平面に位置するもののみが示されている。しかし、実際にはＸＹＺ方向に３次元的に配置されており、それらの音響波検出素子であって、選択領域２０６ａ〜２０６ｄに含まれるものも上記の選択される音響波検出素子に含まれる。さらに、選択領域２０６内に含まれる音響波検出素子であっても以下の場合はその受信感度が低下する問題がある。すなわち、素子１０６の受信面から音響波が発生する注目エリア２０２に至る方向と受信面の法線方向（最も受信感度の高い方向）との間の角度が大きすぎ、素子１０６が指向性のため注目エリアからの音響波の高周波成分を感度良く受信できないときである。そのような音響波検出素子２０３で注目エリア２０２からの音響波を受信したときの電気信号の精度は低いものとなっている。よって、注目エリア２０２の画像を再構成するときはこのような電気信号は使用しないこととした。
【００５４】
具体的には、例えば音響波検出素子２０４は、その最も受信感度の高い方向と、音響波検出素子２０４から注目エリア２０２に至る方向との間の角度は４０°以上である。これは音響波検出素子２０４の半値半角以上の角度である。すなわち、素子２０４は注目エリア２０２から伝播する音響波を十分な受信感度で受信することができない。一方、音響波検出素子２０３については、その最も受信感度の高い方向と、音響波検出素子２０３から注目エリア２０２に至る方向との間の角度は４０°未満であり、これは音響波検出素子２０３の半値半角未満である。すなわち、素子２０３は注目エリア２０２から伝播する音響波を十分な受信感度で受信することができる。このため音響波検出素子２０４を選択するべき音響波検出素子から除外した。選択部１０９は、このようにそれぞれの位置が固定された注目エリア毎に最適音速の算出に用いる素子位置で受信された受信データを注目エリア毎に選択するようにした。なお、必ずしも音響波検出素子２０４を除外する必要はなく、受信感度の精度を求めないのであればこの音響波検出素子２０４から出力された電気信号を注目エリア２０２の画像再構成に用いても良い。さらに選択の基準を半値半角が４０°としたが、これに限られず、所望の画像再構成に十分採用できる角度を閾値としても良いし、角度以外の他の基準を用いても良い。
【００５５】
図５は、実施例２の遅延時間テーブルを示す図である。このテーブルが記録部１１１に記録されている。算出部１１０では、遅延時間算出の前段として、上記の４つの音響波検出素子群毎に最適音速算用の被検体仮定音速および水仮定音速を設定した。そして、それらの仮定音速に基づいて注目エリア２０２を画像化する際に用いる被検体最適音速および水最適音速を上記４つの群毎にそれぞれ算出した。そして算出部１１０は、この算出結果から上記４つの群毎に遅延時間を算出して記録部１１１に記録した。すなわち、注目エリア２０２に音響波検出素子群とその音響波検出素子群により算出された被検体遅延時間と水遅延時間とを対応づけて記録部１１１に記録した。この処理を４００個全ての注目エリアについて行うことで図５のような遅延時間テーブルを記録部１１１に格納した。以上の工程の後に、改めて被検体に対して光音響測定を行った。そして、再構成部１１２がその受信結果であるデジタルデータと、上記の工程で記録した遅延時間テーブルとを用いて画像再構成を行い、この再構成画像を表示部１１３に表示するとともに遅延時間テーブルも
表示部１１３に表示した。なお、図３と同様に、記録部１１１では、さらに被検体の音速、水の音速、並びに被検体の遅延時間と水の遅延時間との合計遅延時間も注目エリアごとに対応づけて格納している。すなわち、記録部１１１では、再構成部１１２が記録部１１１の音速に基づいて画像再構成する構成であるときは記録部１１１には少なくとも音速を格納するようにすれば良い。同様に、再構成部１１２が、遅延時間に基づいて画像再構成する構成であるときは、記録部１１１には少なくとも遅延時間を格納するようにすれば良い。さらに、記録部１１１では、水の遅延時間および被検体の遅延時間を格納せずに合計遅延時間を格納するようにすれば、水の遅延時間および被検体の遅延時間の双方を格納するときよりもメモリ容量の節約ができる。
【００５６】
図６は、実施例２の注目エリア毎に最適音速を示した模式図である。図６は、測定領域６００を４００個に分割してなる注目エリアを、あるＺＹ平面において各注目エリアに対応する最適音速の値Ｖ１〜Ｖ４０を重ねて示した図である。図６のように本実施例では音速の値を数値で表示したが、色により音速を表したうえで表示させてもよい。たとえば、ある音速値の値が１４５０ｍ／ｓであるときは青で表し、ある音速の値が１６５０ｍ／ｓであるときは赤で表し、その間の音速をグラデーションによって表現する方法がある。実施例１に比べて本実施例では、光音響波の注目エリアからの伝播経路が同一とみなせる２つ以上の素子１０６からなる群を選択して、その音響検出素子群を用いて各注目エリアの最適音速を算出した。そのため、測定領域全体を画像化したときの画像のエッジの先鋭度が改善された。
【００５７】
＜実施例３＞
実施例１および実施例２において被検体１０４に照射した光は８００ｎｍのみであったが、本実施例では波長７５６ｎｍの光パルスも被検体１０４に照射した。ここでは、実施例１、実施例２とは異なる部分を詳述する。実施例１の測定の後、レーザー波長を７５６ｎｍに切り替えてその光を被検体１０４に照射し、その照射に基づく光音響波を受信して得たデジタルデータ（取得信号）を不図示の信号メモリに記録した。波長８００ｎｍと７５６ｎｍでこのような測定を行った場合、これらの波長の光をよく吸収する吸収体として、被検体１０４内の還元ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンが挙げられる。２種のヘモグロビンが同程度の吸収を持つ８００ｎｍの波長の光を照射し、その照射による光音響波を受信して得たデジタルデータを用いて遅延時間テーブルを算出した。この遅延時間テーブルを求める手法は実施例２と同様である。次に、操作者が再構成部１１２に、波長８００ｎｍの遅延時間テーブルと波長７５６ｎｍの光の照射により取得したデジタルデータを入力し、波長７５６ｎｍの光の照射に基づいた再構成画像を取得した。また、再構成部１１２に波長８００ｎｍの遅延時間テーブルと波長８００ｎｍの光照射により得たデジタルデータを入力し、波長８００ｎｍの画像を再構成した。表示部１１３に波長７５６ｎｍと波長８００ｎｍの光の照射による再構成画像を２つ並べて表示した。波長８００ｎｍで遅延時間テーブルを作成し、その遅延時間テーブルを別波長の光照射による測定に適用することで、別波長の遅延時間テーブルを算出する時間が短縮できた。
【００５８】
＜実施例４＞
図７は、本発明の被検体情報取得装置の実施例４を示す走査の模式図であり、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。図７は受信部１０５のＺＸ平面上の走査軌道をＺ軸方向から見た模式図であり、被検体１０４の外側から内側の中心に向かって受信部１０５が螺旋状に走査していることを示す。図７の白抜き矢印は走査する方向を示し、この螺旋形状に沿ってその外側から内側中心に亘って走査する。受信部１０５の曲率中心をＺＸ平面へ射影したＺＸ平面上の位置（射影位置）が、駆動制御部１０８ａおよび駆動部１０８ｂにより図７の螺旋軌道に沿うように走査される。また、本実施例では注目エリアと受信位置とは１対１に対応する構成とするが、これに限られず例えば実施例２のように一つの注目エリアに対して複数の受信位置を対応付けても良い。射影位
置が螺旋にそって配置される受信位置４０２と一致するときに光を被検体に照射して光音響波を受信する。例えば受信位置４０２ａに射影位置が位置したときに光を被検体に照射する。そして伝播する光音響波を複数の素子１０６で受信する。その受信の結果出力される電気信号からデジタルデータを取得し、信号メモリに格納する。全受信位置についてこの格納処理を行う。
【００５９】
次に、この信号メモリに格納されたデータと記録部１１１に記録されたデータである遅延時間とに基づいて測定領域全域の画像を形成する。この形成方法は例えば以下のようにする。すなわち、各注目エリアを順次画像再構成していき、全ての注目エリアの画像を結像することで再構成画像全範囲の画像を形成する。具体的には、例えば受信位置４０２ａに応じた注目エリアの遅延時間を記録部１１１から読み出す。この遅延時間は、上記と同様にあらかじめ被検体１０４あるいは他の被検体を実測することにより算出して記録部１１１に格納したものである。そしてこの読み出した遅延時間と信号メモリに格納されている受信位置４０２ａに応じたデジタルデータとに基づいて受信位置４０２ａに対応した注目エリアの画像再構成を行う。この処理を全ての注目エリアについて行い、後は上記したとおり、全ての注目エリアの再構成画像を結合して測定領域全域の画像を形成して取得する。なお、各注目エリアに応じた遅延時間がそれぞれ記録部１１１に格納されているようにした。
【００６０】
しかしながら、駆動制御部１０８ａまたは駆動部１０８ｂの誤動作等により、あらかじめ設定されている軌道である図７（Ａ）〜（Ｃ）の螺旋からズレた位置４０４に射影位置が位置することがある。すなわち、所定の受信位置４０２ｂから位置４０４にズレた場合の走査軌道は軌道４０８のようになる。そして、その位置４０４で、光を被検体１０４に照射して、被検体１０４内の注目エリアに対して所定の受信位置４０２ｂから位置４０４にズレた位置で光音響波を受信することになる。しかし、注目エリアとその位置４０４との位置関係に応じた遅延時間は記録部１１１に格納されていない場合がある。そこで、再構成部１１２は、記録部１１１に格納された遅延時間に関する情報を用いて、注目エリア及び位置４０４に対応する遅延時間を決定する。
第１の方法は、いわゆるニアレストネイバー（Ｎｅａｒｅｓｔ  ｎｅｉｇｈｂｏｒ）法を用いる方法である。具体的には、図７（ａ）において、ズレた位置４０４から最も距離の近い所定の受信位置４０２ｂに対応する注目エリアの遅延時間を記録部１１１から読み出す。そして、遅延時間と上記の電気信号とに基づいてこのズレた領域の画像を再構成する。
【００６１】
第２の方法は、線形補間を行う方法である。すなわち、位置４０４から所定の半径Ｒ内に位置する各受信位置４０２ｒに対応する各音速または遅延時間に対して、その各受信位置４０２ｒから位置４０４までの距離に応じた重みづけを行ったうえで足し合わせる方法である。すなわち、距離が大きいほど上記音速等の重みを軽くし、距離が小さいほど上記音速等の重みを重くして足し合わせる。具体的には、例えば図７（ｂ）で、半径Ｒの範囲内（距離内に対応する）に４つの受信位置４０２ｒが存在する。その受信位置４０２ｒの位置４０４からの距離を小さい方から順にｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４とし、半径Ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４の位置にあるそれぞれの受信位置４０２ｒに対応する音速をそれぞれｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４とする。そうすると、受信位置における重みｗは、（１／ｒ）／（１／ｒ１＋１／ｒ２＋１／ｒ３＋１／ｒ４）となる。また、それぞれの受信位置での重みをｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４とする。すると、位置４０４での受信による画像再構成に用いる音速ｖｏは、１／ｖｏ＝１／｛ｗ１／ｖ１＋ｗ２／ｖ２＋ｗ３／ｖ３＋ｗ４／ｖ４として算出できる。
このようにして位置４０４での受信による画像再構成に用いる音速ｖｏ（取得結果に対応する）を算出して、位置４０４で光音響波の受信を行った場合でも、その受信により出力された電気信号を無駄にすることなく用いることができる。さらに、そのズレた位置４
０４での受信による電気信号により画像再構成の精度が低下することを防ぐことができる。なお、上記の補間方法に限られず、種々の補間方法が適用できる。また、ここでは音速ｖｏを補間によって算出してそれを画像再構成に用いたが、これに限られず、遅延時間に対しても同様に上記補間が適用でき、その補間により算出した遅延時間を画像再構成に用いても良い。
【００６２】
また、螺旋軌道そのものからズレた位置４０４について述べたが、図７（ｃ）に示すように、螺旋軌道からズレなくとも、所定の受信位置４０２とは異なる位置４０３で受信を行ってしまう場合もあり得る。すなわち、位置４０３は、受信位置４０２ｃから受信位置４０２ｄに至る螺旋軌道上にある位置である。この場合には、例えばあらかじめ定められた受信位置４０２ｃ、４０２ｄに対応する記録部１１１に記録されたそれぞれの音速ｖｃ、ｖｄを用いた補間によりズレた位置４０３に対応するズレた領域の素子１０６における音速ｖ４０３を求めるようにしても良い。なお、ここで言う「ズレた領域」とは、注目エリアからその位置がずれており、かつ、位置４０３における素子１０６の最も受信感度の高い方向の集中する領域を含む領域である。その方法は例えば以下のようにする。すなわち、再構成部１１２が、位置４０３を挟む受信位置の一方である位置４０２ｃから位置４０３までの半径Ｒｃと、位置４０３を挟む受信位置の他方である位置４０２ｄから位置４０３までの半径Ｒｄとを算出する。そして、音速ｖ４０３＝ｖｃ×ｒｄ＋ｖｄ×ｒｃで表される線形補間により音速ｖ４０３を求める。すなわち、位置４０３からの距離が大きいほどその距離にある受信位置での音速の重みを軽くするとともに距離が小さいほどその音速の重みを重くする。そして、再構成部１１２が、その求めた音速ｖ４０３と位置４０３で受信して出力した電気信号とを用いて、位置４０３での光の照射により音響波が発生した音響波発生源を含む上記ズレた領域の画像を再構成する。しかし、これに限られず、図７（ａ）、図７（ｂ）の状況で用いた補間方法を図７（ｃ）の状況において適用しても良いし、それ以外の種々の補間方法を適用しても良い。
【００６３】
以上により、注目エリアを設定してそのエリアに応じた所定の受信位置４０２からズレた位置で受信を行った場合であって、記録部１１１にそのズレた位置に対応する音速や遅延時間についての情報が記録されていない場合でも補間が可能になる。すなわち、記録部１１１に記録されている受信位置に対応するそれぞれの注目エリアに応じた音速または遅延時間のデータを用いて補間ができる。その結果、被検体情報取得にかかる時間とコストを低減できるとともに精度のよい被検体情報を取得できる。
【００６４】
＜実施例５＞
また、本発明の目的は、以下によって達成される。すなわち、前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納した記憶媒体（又は記録媒体）を、システム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００６５】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も、本発明の範囲に含まれる。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれたものとする。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００６６】
＜その他の実施例＞
上記各実施例における種々の技術を適宜組み合わせて新たなシステムを構成することは当業者であれば容易に相当し得るものであるので、このような種々の組み合わせによるシステムもまた、本発明の範疇に属するものである。
【符号の説明】
【００６７】
１０４  被検体、１０６  音響波検出素子、１０７  信号処理部、１０８ａ  駆動制御部、１０８ｂ  駆動部、１０９  選択部、１１１  算出部１１２  再構成部
【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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