(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音速情報と光吸収係数との関係を示す情報を取得する第１の取得手段と、
被検体の光吸収係数を取得する第２の取得手段と、
前記被検体の光吸収係数と前記関係を示す情報とを用いて、前記被検体の光吸収係数に対応する前記被検体の音速情報を取得する第３の取得手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
光が照射された前記被検体から発生する音響波に由来する信号を取得する第４の取得手段を有し、
前記第２の取得手段は、前記信号を用いて前記被検体の光吸収係数を取得することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記第２の取得手段は、前記被検体の光学係数の代表値を前記光吸収係数として取得し、
前記第３の取得手段は、前記被検体の光吸収係数と前記関係を示す情報とを用いて、
前記被検体の光学係数の代表値に対応する前記音速情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記第２の取得手段は、前記被検体の複数の位置における光学係数を前記光吸収係数として取得し、
前記第３の取得手段は、前記光吸収係数と前記関係を示す情報とを用いて、前記被検体の複数の位置における光学係数に対応する前記音速情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記被検体の年齢情報を取得する第５の取得手段を有し、
前記関係を示す情報は、年齢情報、前記音速情報、及び前記光吸収係数の関係を示す情報であり、
前記第３の取得手段は、前記被検体の年齢情報、前記被検体の光吸収係数、及び前記関係を示す情報を用いて、前記被検体の年齢情報および前記被検体の光吸収係数に対応する前記被検体の音速情報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項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記第５の取得手段は、ユーザによる入力に基づいて前記年齢情報を取得することを特徴とする請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記被検体の乳腺密度、年齢、性別、及び人種の少なくとも１つを示す前記被検体のパラメータを取得する第５の取得手段を有し、
前記関係を示す情報は、乳腺密度、年齢、性別、及び人種の少なくとも１つを示すパラメータ、前記音速情報、及び前記光吸収係数の関係を示す情報であり、
前記第３の取得手段は、前記被検体のパラメータ、前記被検体の音速情報、及び前記関係を示す情報を用いて、前記被検体のパラメータおよび前記被検体の光吸収係数に対応する前記被検体の音速情報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項に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記第５の取得手段は、ユーザによる入力に基づいて前記被検体のパラメータを取得す
ることを特徴とする請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
被検体に照射される光の波長に関する情報を取得する第６の取得手段を更に有し、
前記関係を示す情報は、光の波長、前記音速情報、及び前記光吸収係数の関係を示す情報であり、
前記第３の取得手段は、前記波長に関する情報、前記被検体の光吸収係数、及び前記関係を示す情報を用いて、前記波長に関する情報および前記被検体の光吸収係数に対応する前記被検体の音速情報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項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記関係を示す情報は、前記音速情報と前記光吸収係数との関係を示す関係テーブルまたは関係式であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
前記関係を示す情報が格納されたメモリを更に有し、
前記第１の取得手段は、前記メモリに格納された前記関係を示す情報を読み出すことにより、前記関係を示す情報を取得することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
光が照射された前記被検体から発生する音響波を受信することにより得られた信号を取得する第４の取得手段と、
前記信号、前記被検体の音速情報、及び前記被検体の光吸収係数を用いて、被検体情報を取得する第７の取得手段と、
を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記第７の取得手段は、
前記信号と前記被検体の音速情報とを用いて、前記被検体内の初期音圧分布を取得し、
前記被検体の光吸収係数を用いて、前記被検体内の光フルエンス分布を取得し、
前記初期音圧分布と前記光フルエンス分布とを用いて、前記被検体内の光吸収係数分布に関する前記被検体情報を取得する第７の取得手段と、
を有することを特徴とする請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
前記第４の取得手段は、互いに異なる複数の波長の光が照射された前記被検体から発生する光音響波に由来する、前記複数の波長に対応する信号を取得し、
前記第２の取得手段は、前記複数の波長の一部の波長に対応する前記被検体の光吸収係数を取得し、
前記第３の取得手段は、前記一部の波長に対応する前記被検体の光吸収係数を用いて、前記被検体の音速情報を取得し、
前記第７の取得手段は、前記一部の波長に対応する前記被検体の光吸収係数を用いて得られた前記音速情報と、前記複数の波長のそれぞれに対応する前記信号と、を用いて、
前記複数の波長に対応する前記被検体情報を取得することを特徴とする請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１５】
前記第７の取得手段は、前記一部の波長に対応する前記被検体の光吸収係数を用いて得られた前記被検体の音速情報と、前記複数の波長に対応する前記信号と、を用いて、前記複数の波長に対応する初期音圧分布を取得し、
前記第２の取得手段は、前記複数の波長に対応する前記被検体の光吸収係数を取得し、
前記複数の波長に対応する前記被検体の光吸収係数を用いて、前記複数の波長に対応する光フルエンス分布を取得し、
前記複数の波長に対応する前記初期音圧分布と、前記複数の波長に対応する前記光フルエンス分布と、を用いて、前記被検体情報を取得することを特徴とする請求項１４に記載の情報処理装置。
【請求項１６】
請求項２、１２から１５のいずれか１項に記載の情報処理装置と、
光を前記被検体に照射する光照射手段と、
前記光照射手段からの光が照射された前記被検体から発生する音響波を前記信号に変換する受信手段と、
を有することを特徴とする光音響装置。
【請求項１７】
音速情報と光吸収係数との関係を示す情報を取得し、
被検体の光吸収係数を取得し、
前記被検体の光吸収係数と前記関係を示す情報とを用いて、前記被検体の光吸収係数に対応する前記被検体の音速情報を取得することを特徴とする情報処理方法。
【請求項１８】
光が照射された前記被検体から発生する音響波に由来する信号を取得し、
前記信号を用いて前記被検体の光吸収係数を取得することを特徴とする請求項１７に記載の情報処理方法。
【請求項１９】
前記被検体の年齢情報を取得し、
前記関係を示す情報は、年齢情報、前記音速情報、及び前記光吸収係数の関係を示す情報であり、
前記被検体の年齢情報、前記被検体の光吸収係数、及び前記関係を示す情報を用いて、前記被検体の年齢情報および前記被検体の光吸収係数に対応する前記被検体の音速情報を取得することを特徴とする請求項１７または１８に記載の情報処理方法。
【請求項２０】
被検体に照射される光の波長に関する情報を取得し、
前記関係を示す情報は、光の波長、前記音速情報、及び前記光吸収係数の関係を示す情報であり、
前記波長に関する情報、前記被検体の光吸収係数、及び前記関係を示す情報を用いて、前記波長に関する情報および前記被検体の光吸収係数に対応する前記被検体の音速情報を取得することを特徴とする請求項１７または１８に記載の情報処理方法。
【請求項２１】
前記関係を示す情報は、前記音速情報と前記光吸収係数との関係を示す関係テーブルまたは関係式であることを特徴とする請求項１７から２０のいずれか１項に記載の情報処理方法。
【請求項２２】
光が照射された前記被検体から発生する音響波を受信することにより得られた信号を取得し、
前記信号、前記被検体の音速情報、及び前記被検体の光吸収係数を用いて、被検体情報を取得することを特徴とする請求項１７から２１のいずれか１項に記載の情報処理方法。
【請求項２３】
前記信号と前記被検体の音速情報とを用いて、前記被検体内の初期音圧分布を取得し、
前記被検体の光吸収係数を用いて、前記被検体内の光フルエンス分布を取得し、
前記初期音圧分布と前記光フルエンス分布とを用いて、前記被検体内の光吸収係数分布に関する前記被検体情報を取得することを特徴とする請求項２２に記載の情報処理方法。
【請求項２４】
請求項１７から２３のいずれか１項に記載の情報処理方法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、被検体の音速情報を取得する光音響装置、情報取得装置、情報取得方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体等の被検体の音速情報を推定する装置の臨床応用が提案されている。被検体の音速情報を推定する方法として、特許文献１では、生体を透過した超音波の測定結果から生体内部の音速を推定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５１２９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、音速情報を取得する新規な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る情報処理装置は、音速情報と光学係数情報との関係を示す情報を取得する第１の取得手段と、被検体の光学係数情報を取得する第２の取得手段と、被検体の光学係数情報と関係を示す情報とを用いて、被検体の光学係数情報に対応する被検体の音速情報を取得する第３の取得手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、音速情報を取得する新規な方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一の実施形態に係る光音響装置の構成を示す模式図
【図２】第一の実施形態に係るコンピュータの具体例を示した図である。
【図３】第一の実施形態に係る光音響装置の作動のフロー図
【図４】音速と光学係数との計算結果の一例を示す図
【図５】音速と光学係数との関係式（一次関数近似式）のグラフを示す図
【図６】音速と光学係数との関係式（三次関数近似式）のグラフを示す図
【図７】音速と光学係数との関係式（対数関数近似式）のグラフを示す図
【図８】音速と光学係数との関係式（２つの一次関数近似式）のグラフを示す図
【図９】乳腺密度のカテゴリー毎の音速と光学係数との関係を示す図
【図１０】第三の実施形態に係る光音響装置の作動のフロー図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適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。
【０００９】
［第一の実施形態］
本実施形態では、新規の方法により得られる音速情報を、光音響イメージング（ＰＡＩ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ）に利用する例を説明する。
【００１０】
光音響装置は、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する結果生じる光音響波（超音波）を受信し、光音響波の発生音圧（初期音圧）分布を生成する。このとき、光音響装置は、光音響波の受信信号に基づいて初期音圧分布を生成するために、光音響波の伝播経路における音速を必要とする。すなわち、光音響装置は、光音響波が被検体内を伝搬するときの音速（被検体の音速情報）を必要とする。
【００１１】
そこで、本実施形態では、光音響イメージングに用いられる被検体の音速情報を取得する新規な方法を説明する。本実施形態では、本発明者が見出した、光学係数情報と音速情報との関係に基づいて、被検体の音速情報を取得する。
【００１２】
本実施形態に係る光音響イメージングに利用して得られる情報としては、光吸収係数または被検体を構成する物質の濃度に関する情報などである。物質の濃度に関する情報とは、オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、または酸素飽和度等である。総ヘモグロビン濃度とは、オキシヘモグロビン濃度およびデオキシヘモグロビン濃度の和のことである。酸素飽和度とは、全ヘモグロビンに対するオキシヘモグロビンの割合のことである。本実施形態において、被検体の各位置（２次元または３次元の空間の各位置）における上記情報の値を表す分布情報や被検体の上記情報の代表値（平均値など）を被検体情報として取得する。
【００１３】
図１は本実施形態に係る光音響装置を示す概略図である。光音響装置は、光照射部１００、保持部３００、受信部４００、駆動部５００、信号データ収集部６００、コンピュータ７００、表示部８００、および入力部９００を備える。測定対象は、被検体１０００である。
【００１４】
（光照射部１００）
光照射部１００は、光１３０を発する光源１１０と、光源１１０から射出された光１３０を被検体１０００へ導く光学系１２０とを含む。
【００１５】
光源１１０は、ナノ秒から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であることが好ましい。光のパルス幅としては、１〜１００ナノ秒程度のパルス幅であってもよい。また、光の波長としては４００ｎｍから１６００ｎｍ程度の範囲の波長であってもよい。生体表面近傍の血管を高解像度でイメージングする場合は、血管での吸収が大きい波長（４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下）であってもよい。一方、生体の深部をイメージングする場合には、生体の背景組織（水や脂肪など）において典型的に吸収が少ない波長（７００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下）であってもよい。
【００１６】
光源１１０としては、レーザーや発光ダイオードを用いることができる。また、複数波長の光を用いて測定する際には、波長の変換が可能な光源であってもよい。なお、複数波長を被検体に照射する場合、互いに異なる波長の光を発生する複数台の光源を用意し、それぞれの光源から交互に照射することも可能である。複数台の光源を用いた場合もそれらをまとめて光源として表現する。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様々なレーザーを使用することができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやアレキサンドライトレーザーなどのパルスレーザーが好ましい。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザーやＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）レーザーを用いてもよい。
【００１７】
光学系１２０には、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学素子を用いることができる。乳房等を被検体１０００とする場合、パルス光のビーム径を広げて照射することが好ましいため、光学系１２０の光出射部は光を拡散させる拡散板等で構成されていてもよい。一方、光音響顕微鏡においては、解像度を上げるために、光学系１２０の光出射部はレンズ等で構成し、ビームをフォーカスして照射してもよい。
【００１８】
なお、光照射部１００が光学系１２０を備えずに、光源１１０から直接被検体１０００に光１３０を照射してもよい。
【００１９】
（保持部３００）
保持部３００は被検体の形状を測定中に保持するために使用される。保持部３００により被検体１０００を保持することによって、被検体の動きの抑制および被検体１０００の位置を保持部３００内に留めることができる。保持部３００の材料には、ＰＥＴ等を用いることができる。
【００２０】
保持部３００は、被検体１０００を保持できる硬度を有する材料であることが好ましい。保持部３００は、測定に用いる光を透過する材料であってもよい。保持部３００は、インピーダンスが被検体１０００と同程度の材料で構成されていてもよい。乳房等の曲面を有するものを被検体１０００とする場合、凹型に成型した保持部３００であってもよい。この場合、保持部３００の凹部分に被検体１０００を挿入することができる。
なお、本実施形態に係る光音響装置は、保持部３００を有していなくてもよい。また、本実施形態に係る光音響装置は、保持部３００を有さず、乳房を挿入できる開口を有していてもよい。
【００２１】
（受信部４００）
受信部４００は、音響波を受信することにより電気信号を出力する受信素子４１１−４１４からなる受信素子群４１０と、受信素子群４１０を支持する支持体４２０とを含む。
【００２２】
各受信素子４１１−４１４を構成する部材としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電膜材料などを用いることができる。また、圧電素子以外の素子を用いてもよい。例えば、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）、ファブリペロー干渉計を用いたトランスデューサなどを用いることができる。なお、音響波を受信することにより電気信号を出力できる限り、いかなるトランスデューサを受信素子として採用してもよい。
【００２３】
支持体４２０は、機械的強度が高い金属材料などから構成されていてもよい。本実施形態において支持体４２０は半球殻形状であり、半球殻上に受信素子群４１０を支持できるように構成されている。この場合、各受信素子の指向軸は半球の曲率中心付近に集まる。そして、これらの受信素子から出力された電気信号群を用いて画像化したときに曲率中心付近の画質が高くなる。なお、支持体４２０は受信素子群４１０を支持できる限り、いかなる構成であってもよい。
【００２４】
（信号データ収集部６００）
信号データ収集部６００は、各受信素子４１１−４１４から出力されたアナログ信号である電気信号を増幅するアンプと、アンプから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む。信号データ収集部６００から出力されるデジタル信号は、コンピュータ７００内のメモリ７１０に記憶される。信号データ収集部６００は、Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＤＡＳ）とも呼ばれる。本明細書において電気信号は、アナログ信号もデジタル信号も含む概念である。
【００２５】
（コンピュータ７００）
コンピュータ７００は、メモリ７１０、光学係数取得部７２０、初期音圧取得部７３０、音速取得部７４０、光フルエンス取得部７５０、光吸収係数取得部７６０、制御部７７０、および濃度取得部７８０を含む。
【００２６】
メモリ７１０は、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの非一時記憶媒体で構成することができる。また、メモリ７１０は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の媒体であってもよい。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。
【００２７】
光学係数取得部７２０、音速取得部７４０、初期音圧取得部７３０、光フルエンス取得部７５０、光吸収係数取得部７６０、または濃度取得部７８０等の演算機能を担うユニットは、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。
【００２８】
制御部７７０は、ＣＰＵなどの演算素子で構成される。制御部７７０は、入力部９００からの撮像開始などの各種操作による信号を受けて、光音響装置の各構成を制御する。また、制御部７７０は、メモリ７１０に格納されたプログラムコードを読み出し、光音響装置の各構成の作動を制御する。
【００２９】
コンピュータ７００は、信号データ収集部６００から出力されたデジタル信号を記憶し、記憶されたデジタル信号に基づいて被検体情報を取得する装置である。コンピュータ７００の行う処理の詳細については後述する。
【００３０】
なお、コンピュータ７００の各機能は異なるハードウェアによって構成されてもよい。また、受信部４００、信号データ収集部６００、およびコンピュータ７００は、１つのハードウェアによって構成されてもよい。また、各構成の少なくとも一部が１つのハードウェアによって構成されてもよい。例えば、受信部４００と信号データ収集部６００とが１つのハードウェアによって構成されてもよい。
【００３１】
図２は、本実施例に係るコンピュータ７００の具体的な構成を示す。本実施例に係るコンピュータ７００は、ＣＰＵ７０１、ＧＰＵ７０２、ＲＡＭ７０３、ＲＯＭ７０４、外部記憶装置７０５から構成される。また、コンピュータ７００には、表示部８００としての液晶ディスプレイ８０１、入力部９００としてのマウス９０１、キーボード９０２が接続されている。
【００３２】
（表示部８００）
表示部８００は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのディスプレイである。コンピュータ７００により得られた音速情報、光学係数情報、または被検体情報等に基づく画像や特定位置の数値等を表示する装置である。表示部８００は、画像や装置を操作するためのＧＵＩを表示してもよい。
【００３３】
（入力部９００）
入力部９００は、ユーザーが操作可能な、マウスやキーボードなどで構成されることができる。また、表示部８００をタッチパネルで構成し、表示部８００を入力部９００としてもよい。
【００３４】
なお、光音響装置の各構成はそれぞれ別の装置として構成されてもよいし、一体となった１つの装置として構成されてもよい。また、光音響装置の少なくとも一部の構成が一体となった１つの装置として構成されてもよい。
【００３５】
（音響整合材１１００）
音響整合材１１００は光音響装置の構成ではないが説明する。音響整合材１１００には、水、超音波ジェルなどが用いられる。音響整合材１１００は、保持部３００と受信素子４１１−４１４との間を音響波伝搬させるためのものである。音響整合材１１００は音響波減衰が少ないものであってもよい。照射光が音響整合材を透過する場合、照射光に対して透明であってもよい。
【００３６】
以下、図３に示すフロー図を用いて、本実施形態に係る光音響装置の作動を説明する。
【００３７】
（Ｓ１００：光音響波に基づく信号データを取得する工程）
光源１１０が発した光は、光学系１２０としてのバンドルファイバにより被検体１０００に導かれる。光学系１２０は、光を保持部３００越しに被検体１０００に照射する。被検体１０００内の光吸収体は、照射された光を吸収し、体積膨張することにより光音響波を発生する。この光音響波１０２０は、被検体１０００および音響整合材１１００を伝搬し、受信素子群４１０に到達する。各受信素子４１１−４１４がこの光音響波を受信することによって電気信号を出力することにより、受信素子群４１０は電気信号群を出力する。受信素子から出力される電気信号は、受信素子に到達した光音響波の圧力の時間変動を表す時系列の信号である。
【００３８】
信号データ収集部６００は、受信素子群４１０から出力されたアナログ信号群である電気信号群をデジタル信号群に変換する。このデジタル信号群は、メモリ７１０に記憶させる。すなわち、光音響波に基づく信号データがメモリ７１０に記憶される。
【００３９】
なお、駆動部５００が受信部４００を移動させ、受信部４００が異なる複数の位置のそれぞれで光音響波を受信してもよい。駆動部５００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４００の位置情報を検出する位置センサとを含む。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。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５００は被検体１０００と受信部４００との相対位置を一次元、二次元、または三次元に変更させることができる。
【００４０】
駆動部５００は、被検体１０００と受信部４００との相対的な位置を変更できれば、受信部４００を固定し、被検体１０００を移動させてもよい。被検体１０００を移動させる場合は、被検体１０００を保持する保持部３００を動かすことで被検体１０００を移動させる構成などが考えられる。また、駆動部５００は、被検体１０００と受信部４００の両方を移動させてもよい。また、駆動部５００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。
【００４１】
（Ｓ２００：光学係数情報を取得する工程）
光学係数取得部７２０は、被検体の光学係数情報を取得する。光学係数取得部７２０は、公知のあらゆる方法により被検体の光学係数情報を取得してもよい。
【００４２】
本実施形態における光学係数情報とは、被検体１０００を均質な媒質と仮定したときに得られる光吸収係数μａ、等価散乱係数μｓ’、および有効減衰係数μｅｆｆの少なくとも１つの代表値の事を指す。すなわち、本実施形態において被検体の光学係数情報とは、被検体１０００の各位置における光学係数が位置によらず一定としたときに得られる光学係数の代表値のことを指す。
【００４３】
光学係数取得部７２０は、メモリ７１０に記憶された光音響波に基づく信号データから生成される分布情報としての被検体情報（光音響画像データ）を解析することにより、被検体の光学係数情報を取得してもよい。例えば、特開２００９−１８１５３号公報または特開２０１０−０８８６２７号公報に記載されたように光音響波に由来する信号データに基づいて被検体の光学係数情報を取得してもよい。
【００４４】
また、光学係数取得部７２０は、ユーザーが入力部９００を用いて入力した情報を受信することにより、光学係数情報を取得してもよい。
【００４５】
また、光学係数取得部７２０は、ＴＲＳ（Ｔｉｍｅ−Ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置や拡散光トモグラフィー（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＤＯＴ）装置が測定した被検体の光学係数情報を入力することにより光学係数情報を取得してもよい。
【００４６】
被検体１０００としての乳房においては、大まかな傾向として年齢を重ねると、乳腺層の割合が減り脂肪層が支配的になる。また、Ｋａｚｕｎｏｒｉ  Ｓｕｚｕｋｉ，  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬ  ＯＰＴＩＣＳ  １（３），  ３３０-３３４  （ＪＵＬＹ  １９９６）には、年齢を重ねるについて光学係数が変化することが示されている。そこで、例えば、メモリ７１０には、年齢と光学係数情報との関係式または関係テーブルが格納されていてもよい。この場合、ユーザーが入力部９００を用いて年齢に関する情報を入力すると、光学係数取得部７２０がその年齢情報に対応する光学係数情報をメモリ７１０から読み出す、または関係式に従って算出してもよい。
【００４７】
以上の方法により、測定毎に被検体の光学係数情報を取得することができる。なお、以前に同じ被検体の光学係数情報を取得している場合、以前に取得した光学係数情報をメモリ７１０から読み出すことにより取得してもよい。
【００４８】
なお、照射光の伝搬経路に含まれる、被検体以外の構成（保持部３００または音響整合材１１００）の光学係数情報についても、上述した公知の方法により、被検体の光学係数情報と同様に取得することができる。また、被検体以外の構成の光学係数情報が既知である場合、光学係数情報をメモリ７１０に予め格納しておき、メモリ７１０から読み出すことにより取得してもよい。
【００４９】
なお、本実施形態では被検体の光学係数の代表値を光学係数情報としたが、第二の実施形態で後述するように、被検体の各位置における光学係数の値を表す分布情報を被検体の光学係数情報としてもよい。また、照射光の伝搬経路をすべて均質な媒質と仮定して得られる光学係数の代表値を光学係数情報としてもよい。
（Ｓ３００：音速情報を取得する工程）
メモリ７１０には、音速情報と光学係数情報との関係を表す関係式または関係テーブルが格納されている。音速取得部７４０は、メモリ７１０に格納された関係式にしたがって、光学係数取得部７２０により取得された被検体の光学係数情報に基づいて被検体の音速情報を算出する。あるいは、音速取得部７４０は、光学係数取得部７２０により取得された被検体の光学係数情報に対応する被検体の音速情報を、メモリ７１０に格納された関係テーブルから読み出す。
【００５０】
本実施形態において被検体の音速情報とは、被検体を均質な媒質と仮定して得られる、被検体での音速の代表値のことを指す。すなわち、本実施形態において被検体の音速情報とは、被検体１０００の各位置における音速が位置によらず一定としたときに得られる音速の代表値のことを指す。
【００５１】
なお、本実施形態では被検体の音速の代表値を音速情報としたが、第二の実施形態で後述するように、被検体の各位置における音速の値を表す分布情報を被検体の音速情報としてもよい。また、音響波の伝搬経路をすべて均質な媒質と仮定して得られる音速の代表値を音速情報としてもよい。
【００５２】
被検体以外の構成の音速についても、被検体の音速情報と同様に、光学係数情報に基づいて取得してもよい。また、被検体以外の構成の音速情報が既知である場合、音速情報をメモリ７１０に予め格納しておき、メモリ７１０から読み出すことにより取得してもよい。
【００５３】
ここで、音速情報と光学係数情報との関係について説明する。被検体１０００として乳房を想定した場合について説明する。被検体の音速と光学係数を測定した結果、この二つのパラメータに関係性があることが分かった。乳房の主な構造物は脂肪および乳腺である。乳房には脂肪層と乳腺層という２つの層があり、その層の割合や分布が個人により異なることが知られている。脂肪層の音速は１４２２〜１４７０ｍ／ｓ、乳腺層の音速は１５１０〜１５３０ｍ／ｓといわれている。すなわち、音速は、脂肪層が多い場合に遅くなり、乳腺層が多い場合に速くなる傾向があった。
【００５４】
一方、光学係数情報は、脂肪と乳腺内に存在する血液に影響を受ける。例えば、血液内のヘモグロビンの光吸収係数は、脂肪や乳腺の光吸収係数に比べて、特に８００ｎｍ付近の波長では影響が大きい。このため、組織内の単位体積当たりの血管密度が０．１％程度であったとしても、脂肪や乳腺組織の光吸収係数に有意な差をつける。また、脂肪層と乳腺層では、解剖学的に乳腺層の方に血管密度が多いとされている。これらから、乳腺層が多い被検体では、音速が高くなり、かつ近赤外の波長（８００ｎｍ付近）における被験体の光吸収係数が大きくなる傾向があると考えられる。このように音速情報と光学係数情報との関係は、乳房内の組織成分に相関があると考えられる。
【００５５】
図４は、シミュレーションによって乳房の構造を変化させたときに得られた、音速情報と光学係数情報（μａ及びμｓ’）との関係を表す散布図である。図３（ａ）において横軸は音速、縦軸は光吸収係数μａを表している。図３（ｂ）において横軸は音速、縦軸は乳房内の等価散乱係数μｓ’を表している。なお、この計算において、被検体の組織成分は位置によらず一様であると考え、光吸収係数および等価散乱係数の代表値を算出した。また、乳腺層と脂肪層の割合、被検体の温度、乳腺層内の水の割合、乳腺層と脂肪層内の血管密度、血液の酸素飽和度をランダムに変化させて計算した。この計算において、脂肪の割合は３０％〜９０％、乳腺の割合を１０％〜７０％の範囲で変化させた。血管密度は０．１％〜１．１％、酸素飽和度は７０％〜１００％の範囲で変化させた。また、血液内にある赤血球量（ヘマトクリット量）を４６％±６％、ヘモグロビンモル濃度０．００２３８７６±０．０００２９（Ｍ／Ｌ）の範囲で変化させた。なお、音速については、各構造の音速の統計値を用いて計算した。光吸収係数μａ及び等価散乱係数μｓ’については、７９５ｎｍの波長に対する、脂肪、乳腺、水、オキシヘモグロビン、およびデオキシヘモグロビンのモラー光吸収係数およびモラー等価散乱係数を用いて計算した。
【００５６】
図４（ａ）および（ｂ）に示すような計算結果を、光学係数情報と音速情報との関係を表す関係テーブルとして、メモリ７１０に格納することができる。また、図４（ａ）および（ｂ）に示すような計算結果から近似式を求め、光学係数情報と音速情報との関係を表す関係式としてメモリ７１０に格納することができる。例えば、一次または高次関数近似、対数関数近似、または指数関数近似など、あらゆる近似によって関係式を求めることができる。
【００５７】
例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示す計算結果に対して最小二乗法によって一次関数近似式を求めると、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す近似式（グラフ）を得た。図５（ａ）および図５（ｂ）に示す近似式と計算結果との相関Ｒは、光吸収係数に対してはＲ＝０．６９１３となり、等価散乱係数に対してはＲ＝０．５５０８となった。いずれの場合も有意確率ｐは０．０００以下である。
【００５８】
また、図４（ａ）および（ｂ）に示す計算結果に対して最小二乗法によって三次関数近似式を求めると、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す近似式（グラフ）を得た。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す近似式と計算結果との相関Ｒは、光吸収係数に対してはＲ＝０．６９２８となり、等価散乱係数に対してはＲ＝０．５７８１となった。いずれの場合も有意確率ｐは０．０００以下である。
【００５９】
また、図４（ａ）および（ｂ）に示す計算結果に対して最小二乗法によって対数関数近似式を求めると、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す近似式（グラフ）を得た。図７（ａ）および図７（ｂ）に示す近似式と計算結果との相関Ｒは、光吸収係数に対してはＲ＝０．７３１３となり、等価散乱係数に対してはＲ＝０．５９４８となった。いずれの場合も有意確率ｐは０．０００以下である。
【００６０】
また、２つの一次関数近似式を組み合わせた関係式を取得し、メモリ７１０に格納されていてもよい。例えば、被検体を乳房とした場合、脂肪層の音速は１４２２〜１４７０ｍ／ｓ程度、乳腺層の音速は１５１０〜１５３０ｍ／ｓ程度であるといわれている。そこで、音速が１４７０ｍ／ｓ以上、１５１０ｍ／ｓ以下の範囲で近似式を切り替えてもよい。例えば、１４７５ｍ／ｓが脂肪層の音速と乳腺層の音速との境であると仮定して、２つの近似式に分けることが考えられる。この場合、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す計算結果に対して、音速が１４７５ｍ／ｓ以下の領域における一次関数近似式と、音速が１４７５ｍ／ｓよりも大きい領域の一次関数近似式を求めると、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す近似式（グラフ）を得た。図８（ａ）および図８（ｂ）に示す近似式と計算結果との相関Ｒは、光吸収係数に対してはＲ＝０．７４０８となり、等価散乱係数に対してはＲ＝０．５９７５となった。いずれの場合も有意確率ｐは０．０００以下である。この結果から理解されるように、１つの近似式で得られた関係式よりも、複数の近似式で得られた関係式の方が、相関が高くなっている。このように、複数の近似式によって近似した相関値の高い関係式を用いて、光学係数情報から音速情報を取得することが好ましい。なお、測定する対象の構造やメモリ７１０に記録されている近似式のデータに合わせて音速の区切り位置を変更してもよい。また、２つの一次関数近似式を組み合わせる場合に限らず、被検体に応じて、任意の近似式を複数組み合わせた関係式を用いてもよい。
【００６１】
また、メモリ７１０に複数の関係式と関係式に対する相関値もしくは偏差値を記録し、光学係数取得部で取得した光学係数付近において相関値が高くなるもしくは偏差値が小さくなる関係式を選択して、音速情報の取得に用いてもよい。
【００６２】
なお、光学係数、音速に加えて、波長や組織密度等の音速以外のパラメータとの関係テーブルまたは関係式がメモリ７１０に格納されてもよい。後述する第三の実施形態のように複数の波長の光を用いる場合、光学係数は波長依存性があるため、照射光の波長毎に音速と光学係数との関係テーブルまたは関係式を用意してもよい。
【００６３】
また、被検体として乳房を考えると、乳腺組織の密度（乳腺密度）によって光学係数と音速の関係テーブルまたは関係式を変更してもよい。すなわち、メモリ７１０に乳腺密度または乳腺密度のカテゴリーに対応した関係テーブルまたは関係式が保存されていてもよい。そして、音速取得部７４０が、被検体の乳腺密度に関する情報を取得し、測定対象の被検体の乳腺密度のカテゴリーに対応した関係テーブルまたは関係式を読み出し、それを用いて音速情報を取得してもよい。なお、乳腺密度に関する情報とは、乳腺密度または乳腺密度のカテゴリーを含む概念である。
【００６４】
乳腺密度は、ＢＩ−ＲＡＤＳ（Ｂｒｅａｓｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ  Ａｎｄ  Ｄａｔａ  Ｓｙｓｔｅｍ：乳腺画像報告データシステム）によると、ａ．均一な脂肪性乳腺、ｂ．乳腺の散在型脂肪乳腺，ｃ．乳腺密度の高い乳腺、ｄ．非常に乳腺密度の高い乳腺の４つのカテゴリーに分かれている。カテゴリーａ、ｂ、ｃ、ｄの順に乳腺密度が高くなっていく傾向がある。
【００６５】
図９は、図４に示す散布図に対する乳腺密度のカテゴリー別の光学係数と音速の関係を表すグラフを示す。前述したａ〜ｄの乳腺密度のカテゴリーに対応するグラフは、図９に示されるグラフのようになると考えられる。グラフＡは、ａ．均一な脂肪性乳腺のカテゴリーに対応するグラフである。グラフＢは、ｂ．乳腺の散在型脂肪乳腺のカテゴリーに対応するグラフである。グラフＣは、ｃ．乳腺密度の高い乳腺のカテゴリーに対応するグラフである。グラフＤは、ｄ．非常に乳腺密度の高い乳腺のカテゴリーに対応するグラフである。
【００６６】
図９に示したように、同程度の光学係数を取得した際に乳腺密度の低い被検体の音速は低く、乳腺密度の高い被検体の音速は高いと考えられる。そのため、音速と光学係数との関係はカテゴリーによって異なる。そこで、音速取得部７４０は、乳腺密度をパラメータとして、乳腺密度に対応する関係式または関係テーブルを用いることにより、被検体の音速情報を精度よく取得することができる。なお、入力部９００は、ユーザにより乳腺密度または乳腺密度のカテゴリーを指定できるように構成されていてもよい。また、乳腺密度測定部としてのＸ線マンモグラフィー、ＭＲＩ、ＣＴ等のモダリティによって取得された画像データに基づいて、乳腺密度または乳腺密度のカテゴリーを推定してもよい。乳腺密度、波長、光学係数、及び音速の関係テーブルまたは関係式がメモリ７１０に格納されてもよい。また、年齢、性別、人種などの音速に影響を及ぼすパラメータと光学係数と音速との関係テーブルまたは関係式がメモリに格納されていてもよい。メモリは、各種パラメータの複数の値に対応する関係テーブルを格納していてもよい。音速取得部７４０は、光学係数に加えて乳腺密度、波長、年齢、性別、人種の少なくとも一つを入力パラメータとして、入力パラメータに対応する関係テーブルまたは関係式をメモリから読み出し、音速情報を取得してもよい。
【００６７】
音速と光学係数との関係テーブルまたは関係式に追加で関係付けられるパラメータについては、ユーザーが入力部９００を用いて指定してもよい。そして、音速取得部は、ユーザーにより指定されたパラメータに対応する関係テーブルまたは関係式を用いて音速情報を取得することができる。
【００６８】
また、メモリ７１０に格納される関係テーブルまたは関係式は、書き換えられることも可能である。
【００６９】
（Ｓ４００：初期音圧分布を取得する工程）
被検体情報取得部としての初期音圧取得部７３０は、メモリ７１０に記憶された電気信号群と、Ｓ３００で取得された音速情報と、各受信素子４１１−４１４の位置情報とに基づいて、被検体１０００内の初期音圧分布を取得する。初期音圧分布を再構成する手法については、タイムドメイン再構成手法、フーリエドメイン再構成手法、モデルベース再構成手法（繰り返し再構成手法）などの公知の再構成手法を採用することができる。例えば、ＰＨＹＳＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  Ｅ  ７１，０１６７０６（２００５）に記載されたようなＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ−Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）と呼ばれるタイムドメイン再構成手法を採用することができる。
【００７０】
初期音圧取得部７３０は、メモリ７１０に予め記憶された各受信素子４１１−４１４の位置情報を読み出してもよい。また、初期音圧取得部７３０は、光照射をトリガーとして、駆動部５００に備えられた位置センサから受信部４００の位置情報を受け取ることにより、各受信素子４１１−４１４の位置情報を取得してもよい。
【００７１】
（Ｓ５００：光フルエンス分布を取得する工程）
光音響波は、被検体に照射された光を吸収するエネルギーを音圧に変換することで発生する。光音響波が発生する際の初期音圧Ｐ０は式（１）で表すことができる。
【００７２】
Ｐ０（ｒ）＝Γ（ｒ）・μａ（ｒ）・φ（ｒ）      ・・・（１）
ｒは被検体内の位置を表す。Ｐ０は初期音圧であり、光音響波の受信信号に基づいて取得される。Γはグリューナイゼン係数であり、組織が決定すると一意に決定される既知のパラメータである。μａは光吸収係数を表す。Φは光フルエンスを表す。
【００７３】
式（１）より、被検体内の光吸収係数分布を取得するためには、被検体に照射された光の被検体の各位置における光フルエンスを計算する必要があることが理解される。
【００７４】
被検体情報取得部としての光フルエンス取得部７５０は、Ｓ２００で得られた光学係数情報に基づいて、被検体１０００に照射された光の被検体１０００内での光フルエンス分布を取得する。すなわち、光フルエンス取得部７５０は、被検体内の各位置に照射された光フルエンスの値を取得する。
【００７５】
光フルエンス取得部７５０は、光学係数情報に基づいて公知の手法により光フルエンス分布を取得することができる。例えば、光フルエンス取得部７５０は、光学係数情報のほかに、光照射部１００から射出された光の面内強度分布、被検体の形状などのパラメータに基づいて光フルエンス分布を取得してもよい。測定毎に強度分布取得部（不図示）が光の面内強度分布を取得し、形状取得部（不図示）が被検体の形状を取得してもよい。また、不図示の光量計（パワーメータ）が照射光の総光量を計測してもよい。また、光フルエンスの計算手法には有限要素法、モンテカルロ法などを用いてもよい。例えば、特開２０１１−２０６１９２に記載された方法により光フルエンス分布を取得してもよい。
【００７６】
（Ｓ６００：光吸収係数分布を取得する工程）
被検体情報取得部としての光吸収係数取得部７６０は、Ｓ４００で取得された初期音圧分布とＳ５００で取得された光フルエンス分布とに基づいて光吸収係数分布を取得する。光吸収係数取得部７６０は、式（１）にしたがって、関心領域の各位置における初期音圧Ｐ０を光フルエンスΦで除算することにより、光吸収係数μａを取得することができる。なお、グリューナイゼン係数Γについては既知であるとして、光吸収係数取得部７６０は、予めメモリ７１０に格納されたグリューナイゼン係数を読み出すことにより計算に用いてもよい。
【００７７】
本実施形態において、Ｓ６００で得られる光吸収係数分布は被検体の各位置における光吸収係数の値を表す分布情報であり、Ｓ２００において被検体を均質な媒質と仮定して得られた光吸収係数とは異なる。光音響波の受信素子４１１−４１４は受信帯域特性をもつ。受信帯域特性とは光音響波の周波数に対する受信感度特性である。一方、光音響波の発生源の光吸収体の大きさによって光音響波が持つ周波数帯が異なる。その結果、受信素子が受信できる周波数を発生する大きさの光吸収体が主に画像化される。たとえば、受信素子の受信帯域の中心周波数を３ＭＨｚ、被検体の音速が１４８０ｍ／ｓのとき、この受信素子で測定できる光吸収体の大きさは約０．３７０ｍｍ〜１．４８ｍｍとなり、特に測定に適した大きさは約０．４９３ｍｍになる。すなわち、この場合、０．３７０ｍｍより小さい光吸収体および１．４８ｍｍより大きい光吸収体を画像化することが困難である。よって、光音響測定によって得られる光吸収係数分布は、受信帯域特性の依存した分解能を有する光吸収係数分布である。
【００７８】
（Ｓ７００：光吸収係数分布の画像を表示する工程）
制御部７７０は、被検体１０００の光吸収係数分布のデータを表示部８００に送信し、光吸収係数分布の画像や光吸収係数分布中の特定位置の数値等を表示部８００に表示させる。被検体情報が３次元の場合、制御部７７０は、任意の断面で切断した断層画像、最大値投影（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：ＭＩＰ）画像、またはボリュームレンダリングした画像などを表示させることができる。例えば、３Ｄ画像を異なる複数の方向から表示してもよい。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８００の表示を確認しながら入力部９００を用いて変更するようにしてもよい。制御部７７０は、Ｓ１００で得られた信号データ、Ｓ２００で得られた光学係数情報、Ｓ３００で得られた音速情報、Ｓ４００で得られた初期音圧分布、またはＳ５００で得られた光フルエンス分布を、表示部８００に表示させてもよい。入力部９００は、それぞれの情報の表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるように構成されていてもよい。また、これらの表示形式として、例えば、重畳表示や並列表示するようにしてもよい。
【００７９】
以上、本実施形態に係る光音響装置によれば、被検体の光学係数情報に基づいて被検体の真値に近い音速情報を取得することができる。また、本実施形態に係る光音響装置によれば、光学係数情報に基づいて得られた真値に近い音速情報を用いて、被検体情報としての初期音圧分布を取得することができる。すなわち、本実施形態に係る光音響装置によれば、従来の真値から離れた音速を用いて得られた被検体情報に比べて分解能及びコントラストが良い被検体情報を取得できる。
【００８０】
［第二の実施形態］
第一の実施形態では、被検体１０００を均質な媒質と仮定したときの音速の代表値を被検体の音速情報として取得したが、本実施形態では、被検体１０００の各位置における音速の値を表す分布情報を被検体の音速情報として取得する例を説明する。本実施形態に係る装置構成は第一の実施形態と同様である。以下、第一の実施形態と異なる部分について説明する。
【００８１】
光学係数取得部７２０は、Ｓ２００で説明したような公知の手法により、被検体１０００の光学係数分布を取得する。
【００８２】
光学係数取得部７２０は、光音響装置を利用して得られた信号データに基づいて光学係数分布を取得してもよい。
【００８３】
また、光学係数取得部７２０は、拡散光トモグラフィー（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＤＯＴ）装置が測定した被検体の光学係数分布を入力することにより光学係数情報を取得してもよい。
【００８４】
また、光学係数取得部７２０は、光音響装置以外のモダリティで得られる被検体１０００の構造情報に基づいて被検体１０００の光学係数情報を取得してもよい。生体を構成する各構造における一般的な光学係数は知られている。そこで、例えば、超音波診断装置、ＭＲＩ、ＣＴ等の別のモダリティ装置で得られた画像を解析することにより得られた被検体内の各位置の構造を特定し、各構造に対応する光学係数を割り当てることにより光学係数分布を取得してもよい。
【００８５】
光フルエンス取得部７５０は、光学係数取得部７２０により得られた被検体の光学係数分布に基づいて、光フルエンス分布を取得してもよい。本実施形態によれば、被検体内の光学係数の不均一性を考慮した光学係数情報を用いるため、第一の実施形態よりも精度良く光フルエンス分布を取得することができる。
【００８６】
音速取得部７４０は、メモリ７１０に格納された音速と光学係数との関係式または関係テーブルにしたがって、被検体１０００の各位置における光学係数の値から被検体１０００の各位置における音速の値を取得することができる。すなわち、本実施形態において、音速取得部７４０は、被検体１０００の光学係数分布に基づいて、被検体１０００の音速分布を取得することができる。例えば、音速取得部７４０は、関係式または関係テーブルにしたがって、被検体の各位置の光学係数の値を音速の値に置き換えることにより、被検体１０００の光学係数分布に基づいて、被検体１０００の音速分布を取得する。
【００８７】
音速取得部７４０は、光学係数取得部７２０により得られた光学係数情報に対して補間処理を行うことにより、元の光学係数情報の分解能以上の分解能を有する光学係数情報を取得してもよい。さらに、音速取得部７４０は、補間処理された光学係数情報に基づいて音速情報を取得することにより、光学係数取得部７２０により得られた光学係数情報の分解能以上の分解能を有する音速情報を取得することができる。
【００８８】
あるいは、音速取得部７４０は、得られた音速情報に対して補間処理を行うことにより、光学係数情報の分解能によって決定される元の分解能よりも高分解能な音速情報を取得することもできる。
【００８９】
これらの方法によれば、光学係数取得部７２０が低分解能で光学係数情報を取得したとしても、音速取得部７４０は高分解能な音速情報を取得できるため、計算量が少なく高分解能な音速情報を取得できる。なお、補間処理の方法として、線形補間、キュービック補間、スプライン補間、または最近傍点補間など、いかなる補間処理を用いてもよい。
【００９０】
初期音圧取得部７３０は、このようにして得られた被検体の音速分布に基づいて初期音圧分布を取得することができる。本実施形態では、被検体１０００の音速不均一性を考慮した音速情報を取得するため、初期音圧取得部７３０は、被検体１０００の音速分布を用いて、第一の実施形態よりも初期音圧分布を精度良く取得することができる。
【００９１】
光吸収係数取得部７６０は、初期音圧取得部７３０により取得された初期音圧分布と、光フルエンス取得部７５０により取得された光フルエンス分布と、に基づいて光吸収係数分布を取得する。
【００９２】
制御部７７０は、光吸収係数分布の画像や特定位置の数値等を表示部８００に表示させる。本実施形態において、制御部７７０は、音速取得部７４０により得られた音速分布の画像や特定位置の数値等を表示部８００に表示させてもよい。また、音速取得部７４０により得られた音速分布のみを表示する場合、Ｓ２００およびＳ３００の工程を行い、Ｓ１００、Ｓ４００、Ｓ５００、およびＳ６００の工程を省略してもよい。
【００９３】
ところで、本実施形態によれば、音速情報の分解能は光学係数情報に依存する。そのため、本実施形態によれば、高分解能に光学係数情報を取得することのできる方法で得られた光学係数情報に基づいて音速情報を取得することにより、高分解能な音速情報を取得することが可能である。
【００９４】
なお、音速分布のうち、予め部位の種類が分かっている等の理由から音速が既知である領域については、光学係数値とは関係なく既知の値に置き換えてもよい。
【００９５】
本実施形態に係る光音響装置は、被検体の光学係数分布を取得し、被検体の光学係数分布から被検体の音速分布を取得することができる。これにより、第一の実施形態よりも精度良く取得された初期音圧分布と、より精度良く取得された光フルエンス分布と、に基づいて第一の実施形態よりも光吸収係数分布を精度良く取得することができる。
【００９６】
［第三の実施形態］
本実施形態では、互いに異なる複数の波長の光をそれぞれ被検体に照射することにより発生した光音響波に基づいて分光情報、例えば被検体を構成する物質の濃度に関する情報を取得する例を説明する。
【００９７】
以下、図１０に示すフロー図を用いて、本実施形態に係る光音響装置の作動を説明する。本実施形態において、第一の実施形態または第二の実施形態に係る光音響装置と同様の装置を用いる。
【００９８】
本実施形態では、まず、第１波長λ１の光を用いてＳ１００〜Ｓ６００の工程を行い、第１波長に対応する光吸収係数分布を取得する。制御部７７０は、全ての波長における測定が完了したか否かを判断する（Ｓ８００）。全ての波長における測定が完了していない場合は、制御部７７０が、光照射部１００の発する光の波長を変更して、再度Ｓ１００〜Ｓ６００の工程を実行させる。すなわち、第２波長λ２の光を用いて、Ｓ１００〜Ｓ６００の工程を行い、第２波長に対応する光吸収係数分布を取得する。なお、本実施形態においてメモリ７１０は、複数の波長のそれぞれに対応する、音速情報と光学係数情報との関係テーブルまたは関係式を記憶している。そして、Ｓ３００において、音速取得部７４０は、各波長に対応する関係テーブルまたは関係式をメモリ７１０から読み出し、波長ごとの音速情報を取得する。
【００９９】
続いて、被検体情報取得部としての濃度取得部７８０は、被検体を構成する物質の濃度に関する情報として酸素飽和度分布を取得する（Ｓ９００）。以下、酸素飽和度分布を取得する方法の例を説明する。
【０１００】
照射光の波長をλ１とλ２、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンのモラー光吸収係数［１／（ｍｍ・Ｍ）］をεＨｂと
【０１０１】
【数１】
0006632368.tif 000002
、各ヘモグロビンの濃度［Ｍ］をＣＨｂと
【０１０２】
【数２】
0006632368.tif 000003
とする場合、各波長に対応する光吸収係数分布μａは式（２）と表せる。
【０１０３】
【数３】
0006632368.tif 000004
酸素飽和度ＳＯ２は総ヘモグロビン濃度に対するオキシヘモグロビン濃度の割合であるので、式（３）と定義される。
【０１０４】
【数４】
0006632368.tif 000005
式（２）および式（３）から、酸素飽和度ＳＯ２は式（４）で表される。
【０１０５】
【数５】
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モラー光吸収係数は既知であるため、式（４）から理解されるように、濃度取得部７８０は、第１波長に対応する光吸収係数分布と、第２波長に対応する光吸収係数分布とに基づいて、酸素飽和度分布を算出することができる。
【０１０６】
また、光伝播が平面的であるとみなせる場合、式（４）中の光吸収係数比は式（５）のように求めることができる。
μａ（λ１，ｒ）／μａ（λ２，ｒ）＝Ｐ０（λ１）φ０（λ１）／Ｐ０（λ２）φ０（λ２）・ｅｘｐ（μｅｆｆ（λ１）ｄ（ｒ）−μｅｆｆ（λ２）ｄ（ｒ））      ・・・（５）
ここで、ｄは光照射位置（被検体表面）からの距離であり、φ０は光照射位置における光フルエンスである。この場合、式（４）および式（５）から理解されるように、第１波長における等価減衰係数と第２波長における等価減衰係数との差から酸素飽和度を取得することができる。すなわち、２波長間の等価減衰係数の差を光学係数情報として、音速情報と光学係数情報との関係テーブルまたは関係式をメモリ７１０に格納してもよい。
【０１０７】
濃度取得部７８０は、酸素飽和度以外にも、脂肪、コラーゲン、水、ヘモグロビン、グルコース、または分子プローブの濃度などの、異なる波長に基づくデータ同士の比較によって取得できるデータを取得することができる。
【０１０８】
制御部７７０は、濃度取得部７８０により得られた酸素飽和度分布の画像や特定位置における数値等を表示部８００に表示させる（Ｓ１０００）。なお、酸素飽和度分布の画像とともに、初期音圧分布または光吸収係数分布の画像を表示してもよい。
【０１０９】
なお、音速情報は波長依存性が低いため、複数の波長の一部の波長に対応する光学係数情報を、音速情報を取得するために用いてもよい。また、複数の波長の一部の波長に対応する音速情報を、残りの波長に対応する光音響波の受信信号に対する処理に用いてもよい。また、複数の波長で得られた光学係数情報から得られた音速情報の平均値や中央値等を用いて、複数の波長に対応する光音響波の受信信号に対する処理に用いてもよい。
【０１１０】
例えば、本実施形態において、光学係数取得部７２０は、第１波長に対応する光学係数情報を取得する。そして、初期音圧取得部７３０は、第１波長に対応する音速情報と、第２波長に対応する電気信号と、に基づいて第２波長に対応する初期音圧分布を取得してもよい。また、音速取得部７４０は、第１波長に対応する電気信号に基づいて得られた光学係数情報を用いて、第２の波長に対応する関係テーブルまたは関係式にしたがって第２波長に対応する音速情報を取得してもよい。
【０１１１】
第１波長による光音響波の測定と第２波長による光音響波の測定との間隔を短くすることが好ましい。測定間隔が長くなると被検体の体動が起こる可能性が高くなる。体動が起こると波長間の画像にずれが生じ、濃度に関する情報の取得精度が低くなる場合がある。そこで、第１波長の光でＳ１００の工程を行った後に、その他の工程を行う前に、第２波長の光でＳ１００の工程を行ってもよい。
【０１１２】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１１３】
１００  光照射部
４００  受信部
７００  コンピュータ
【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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