(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体への光照射により発生した光音響波を受信することにより取得された電気信号に基づいた画像を表示手段に表示させる光音響装置であって、
ユーザーの指示に基づいて第一の関心領域を設定し、
前記第一の関心領域のサイズに基づいて第一のボクセルサイズを設定し、
前記電気信号に基づいて前記第一の関心領域内の第一の被検体情報分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、
前記第一の被検体情報分布の第一の画像を前記表示手段に表示させる情報取得部を有することを特徴とする光音響装置。
【請求項２】
前記情報取得部は、前記第一の関心領域を示す情報と前記第一の被検体情報分布の表示領域における画素数を示す情報とに基づいて、前記第一のボクセルサイズを設定することを特徴とする請求項１に記載の光音響装置。
【請求項３】
前記情報取得部は、前記第一の被検体情報分布を０．１秒以内に計算可能とするように前記第一のボクセルサイズを設定することを特徴とする請求項１または２に記載の光音響装置。
【請求項４】
前記情報取得部は、前記第一の被検体情報分布として、初期音圧分布、光吸収エネルギー密度分布、光吸収係数分布、被検体の構成物質の濃度分布の少なくとも一つを算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項５】
前記情報取得部は、
前記電気信号に基づいて前記第一の関心領域内の初期音圧分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、
前記第一のボクセルサイズよりも小さいボクセルサイズで、前記第一の関心領域内の第一の光フルエンス分布を算出し、
前記初期音圧分布と前記光フルエンス分布とに基づいて、前記第一の被検体情報分布として前記第一の関心領域内の光吸収係数分布を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項６】
前記情報取得部は、
前記第一の画像が前記表示手段に表示されているときのユーザーの指示に基づいて第二の関心領域を設定し、
前記第二の関心領域のサイズに基づいて第二のボクセルサイズを設定し、
前記電気信号に基づいて、第二の被検体情報分布を前記第二のボクセルサイズで算出し、
前記第二の被検体情報分布の第二の画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項７】
前記情報取得部は、前記第二の関心領域が前記第一の関心領域に含まれている場合に、
前記電気信号に基づいて前記第一の関心領域内の第一の初期音圧分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、
前記第一の関心領域内の第一の光フルエンス分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、
前記第一の初期音圧分布と前記第一の光フルエンス分布とに基づいて、前記第一の被検体情報分布として前記第一の関心領域内の第一の光吸収係数分布を算出し、
前記電気信号に基づいて前記第二の関心領域内の第二の初期音圧分布を前記第二のボクセルサイズで算出し、
前記第一の光フルエンス分布に基づいて、前記第二の関心領域内の第二の光フルエンス分布を取得し、
前記第二の初期音圧分布と前記第二の光フルエンス分布とに基づいて、前記第二の被検体情報分布として前記第二の関心領域内の第二の光吸収係数分布を算出することを特徴とする請求項６に記載の光音響装置。
【請求項８】
前記情報取得部は、前記第二の関心領域に対応する前記第一の光フルエンス分布を、前記第二の関心領域内の前記第二の光フルエンス分布として取得す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】
前記情報取得部は、前記第一の光フルエンス分布を補完することにより、前記第二の光フルエンス分布を算出す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１０】
前記情報取得部は、
前記第二の関心領域が前記第一の関心領域よりも小さい場合に、前記第一のボクセルサイズよりも小さい前記第二のボクセルサイズを設定し、
前記第二の関心領域が前記第一の関心領域よりも大きい場合に、前記第一のボクセルサイズよりも大きい前記第二のボクセルサイズを設定することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１１】
光を発する光源と、
光が前記被検体に照射されることにより発生した光音響波を受信し、前記光音響波を前記電気信号に変換する音響波探触子と、
を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光音響装置。
【請求項１２】
被検体への光照射により発生した光音響波を受信することにより取得された電気信号に基づいた画像を表示手段に表示させる画像表示方法であって、
ユーザーの指示に基づいて第一の関心領域を設定し、
前記第一の関心領域のサイズに基づいて第一のボクセルサイズを設定し、
前記電気信号に基づいて前記第一の関心領域内の第一の被検体情報分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、
前記第一の被検体情報分布の第一の画像を表示手段に表示させることを特徴とする画像表示方法。
【請求項１３】
前記第一の関心領域のサイズと前記第一の被検体情報分布の表示領域における画素数を示す情報とに基づいて、前記第一のボクセルサイズを設定することを特徴とする請求項１２に記載の画像表示方法。
【請求項１４】
前記第一の被検体情報分布を０．１秒以内に計算可能とするように前記第一のボクセルサイズを設定することを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像表示方法。
【請求項１５】
前記電気信号に基づいて前記第一の関心領域内の初期音圧分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、
前記第一のボクセルサイズよりも小さいボクセルサイズで、前記第一の関心領域内の第一の光フルエンス分布を算出し、
前記初期音圧分布と前記光フルエンス分布とに基づいて、前記第一の被検体情報分布として前記第一の関心領域内の光吸収係数分布を算出することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項１６】
前記第一の画像が前記表示手段に表示されているときのユーザーの指示に基づいて第二の関心領域を設定し、
前記第二の関心領域のサイズに基づいて第二のボクセルサイズを設定し、
前記電気信号に基づいて、第二の被検体情報分布を前記第二のボクセルサイズで算出し、
前記第二の被検体情報分布の第二の画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項１７】
前記第二の関心領域が前記第一の関心領域に含まれている場合に、
前記電気信号に基づいて前記第一の関心領域内の第一の初期音圧分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、
前記第一の関心領域内の第一の光フルエンス分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、
前記第一の初期音圧分布と前記第一の光フルエンス分布とに基づいて、前記第一の被検体情報分布として前記第一の関心領域内の第一の光吸収係数分布を算出し、
前記電気信号に基づいて前記第二の関心領域内の第二の初期音圧分布を前記第二のボクセルサイズで算出し、
前記第一の光フルエンス分布に基づいて、前記第二の関心領域内の第二の光フルエンス分布を取得し、
前記第二の初期音圧分布と前記第二の光フルエンス分布とに基づいて、前記第二の被検体情報分布として前記第二の関心領域内の第二の光吸収係数分布を算出することを特徴とする請求項１６に記載の画像表示方法。
【請求項１８】
前記第二の関心領域に対応する前記第一の光フルエンス分布を、前記第二の関心領域内の前記第二の光フルエンス分布として取得することを特徴とする請求項１７に記載の画像表示方法。
【請求項１９】
前記第一の光フルエンス分布を補完することにより、前記第二の光フルエンス分布を算出することを特徴とする請求項１７に記載の画像表示方法。
【請求項２０】
前記第二の関心領域が前記第一の関心領域よりも小さい場合に、前記第一のボクセルサイズよりも小さい前記第二のボクセルサイズを設定し、
前記第二の関心領域が前記第一の関心領域よりも大きい場合に、前記第一のボクセルサイズよりも大きい前記第二のボクセルサイズを設定することを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項２１】
請求項１２から２０のいずれか１項に記載の画像表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響効果を利用して被検体情報を取得する光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス光を被検体に照射し、当該光に起因して被検体から発生した光音響波を受信し、この光音響波の受信信号を解析することで被検体情報を画像化する光音響装置が医療分野で研究されている。
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、光音響波の受信信号を用いた逆投影アルゴリズムの画像再構成により、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）と呼ばれる関心領域における被検体情報を画像化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１３４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたような画像再構成においては、ＲＯＩ内のボクセル数が多くなるにつれて画像再構成に要する時間が増大する。そのため、ＲＯＩ内のボクセル数が多くなると、ユーザに画像を提供するまでに多くの時間を要することとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、ユーザに画像を提供するまでに要する冗長な時間を低減することのできる光音響装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光音響装置は、被検体への光照射により発生した光音響波を受信することにより取得された電気信号に基づいた画像を表示手段に表示させる光音響装置であって、ユーザーの指示に基づいて第一の関心領域を設定し、前記第一の関心領域を示す情報に基づいて第一のボクセルサイズを設定し、前記電気信号に基づいて前記第一の関心領域内の第一の被検体情報分布を前記第一のボクセルサイズで算出し、前記第一の被検体情報分布の第一の画像を前記表示手段に表示させる情報取得部を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る光音響装置によれば、ユーザに画像を提供するまでに要する冗長な時間を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る光音響装置の構成図
【図２】実施例１における画像表示方法を表すフローチャート図
【図３】実施例１における初期音圧分布算出方法を表すフローチャート図
【図４】実施例１におけるユーザインターフェース例１
【図５】実施例１におけるユーザインターフェース例２
【図６】実施例１におけるユーザインターフェース例３
【図７】実施例２に係る光音響装置の構成図
【図８】実施例２における光吸収係数分布算出方法を表すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
被検体情報取得装置としての光音響装置は、光音響波を解析することによって被検体の光吸収係数に関連した被検体情報を画像化することができる。光吸収係数とは、生体組織が光エネルギーを吸収する割合である。例えば、光音響装置で得られる光音響波に由来する被検体情報としては、初期音圧、光吸収エネルギー密度、光吸収係数などがある。また、光吸収係数を複数の波長の光に対して求め、複数の波長の光により得られた光吸収係数を解析することで被検体を構成する成分の濃度を求めることができる。例えば、光音響装置によれば酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの濃度比を取得することができ、生体組織の酸素飽和度を算出することができる。これらの成分の濃度も光音響装置で得られる被検体情報といえる。
【００１１】
光音響装置では、２次元または３次元の被検体情報分布を再構成し、得られた被検体情報分布からスライス画像やＭＩＰ画像などを適宜作成することで、ユーザ（主に医療従事者などの検査者）に画像を提示することが考えられる。また、ユーザが表示された画像の特定の領域を詳細に観察したい場合が考えられる。この場合、光音響装置は、被検体情報分布を構成する各ボクセルのサイズを小さくし、より細かいボクセルピッチで再構成し直すことにより、詳細画像を提示することが考えられる。
【００１２】
しかしながら、ユーザに表示した画像の全領域についてボクセルサイズを小さくすると、再構成する総ボクセル数が増大するため、再構成処理に要する時間についても増大してしまう。特に、三次元の被検体情報分布を再構成する場合には、二次元の被検体情報分布を再構成する場合と比べて、ボクセルサイズを小さくすることにより、ボクセル数が著しく増大し、処理時間についても著しく増大する。
【００１３】
そこで、本発明に係る光音響装置は、指定されたＲＯＩのサイズに基づいて、再構成する際のボクセルサイズを決定する。これにより、再構成に要する冗長な処理時間を低減することができる。
【００１４】
ここでボクセルサイズとは、空間に隙間なく敷き詰められた同じ大きさの立方体のボクセルの１辺の長さである。なお、本明細書においては、再構成される領域の各格子点における最小領域が二次元である場合も、その最小領域のことをボクセルと呼ぶ。すなわち、一般的にピクセルと呼ばれる二次元の最小領域についても、ピクセルの概念を三次元に拡張した「ボクセル」で説明する。なお、ボクセルサイズの決定方法については、後述する各実施例にて詳細に説明する。
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。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。
【実施例１】
【００１６】
実施例１に係る光音響装置は、光音響波を変換して得られた電気信号を再構成して初期音圧分布を表示する被検体情報取得装置である。
【００１７】
＜システム構成＞
図１を参照しながら、実施例１に係る光音響装置の構成を説明する。
【００１８】
実施例１に係る光音響装置は、光源１０１、音響波プローブ１０２、信号取得部１０３、記憶部１０４、入力部１０５、初期音圧算出部１０６、表示部１０７を有している。
【００１９】
以下、各構成要素について説明する。
【００２０】
（光源１０１）
光源１０１は、ナノ秒からマイクロ秒オーダーのパルス光１１１を発生可能な光源である。具体的なパルス幅としては、１〜１００ナノ秒程度のパルス幅であることが好ましい。また、波長としては４００ｎｍから１６００ｎｍ程度の範囲の波長であることが好ましい。特に、生体表面近傍の血管を高解像度でイメージングする際は可視光領域の波長（４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下）の光であることが好ましい。一方、生体の深部をイメージングする際には、生体の背景組織において吸収が少ない波長（７００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下）の光を用いることが好ましい。
【００２１】
光源１０１としては、レーザーが好ましい。また、複数波長の光を用いて測定する際には、発振する波長の変換が可能なレーザーがより好ましい。なお、複数波長を被検体１１０に照射する場合、互いに異なる波長の光を発振する複数台のレーザーを、それぞれ発振切り替えを行いながら、もしくは交互に照射しながら用いることも可能である。複数台のレーザーを用いた場合もそれらをまとめて光源として表現する。
【００２２】
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。特に、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。また、レーザーの代わりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。
【００２３】
（音響波プローブ１０２）
音響波プローブ１０２は、光源１０１から出たパルス光１１１が被検体１１０に照射されることにより発生した光音響波を電気信号に変換する。音響波プローブ１０２は、１つ以上の音響波トランスデューサと筺体とを備える。音響波トランスデューサは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電現象を用いた圧電素子、光の共振を用いた音響波トランスデューサ、ＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等の静電容量型の音響波トランスデューサなど、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よい。複数の音響波トランスデューサを備える場合は、１Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、２Ｄアレイ、と呼ばれるような平面又は曲面内に並ぶように配置されることが好ましい。
【００２４】
また、広い範囲の被検体情報を取得するために、音響波プローブ１０２は、走査機構（不図示）により、被検体１１０に対して機械的に移動するよう構成されていることが好ましい。
【００２５】
また、ハンドヘルド型の音響波プローブ１０２の場合は、ユーザが音響波プローブ１０２を把持する把持部を有する。また、音響波プローブ１０２の受信面には音響レンズが設けられていてもよい。また、音響波プローブ１０２には音響波トランスデューサが複数設けられていてもよい。
【００２６】
また、音響波プローブ１０２に、トランスデューサから出力される時系列のアナログ信号を増幅する増幅器を設けてもよい。すなわち、音響波プローブ１０２に後述する信号取得部１０３が設けられてもよい。
【００２７】
（信号取得部１０３）
信号取得部１０３は、音響波プローブ１０２と信号線でつながっており、音響波プローブ１０２で取得した電気信号をＡＤ変換し、記憶部１０４に書き込む装置である。信号取得部１０３は、例えば、パルス光１１１の射出部に取り付けられた光検出センサと接続されており、パルス光１１１が射出されたことをトリガーに、同期して処理を開始することが好ましい。
【００２８】
（記憶部１０４）
記憶部１０４は、ＡＤ変換後の電気信号データを保存する媒体である。記憶部１０４には、典型的に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を用いることができる。また、記憶部１０４は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などの揮発性の媒体でもよい。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ことが好ましい。
【００２９】
（入力部１０５）
入力部１０５は、ユーザが関心領域を指定するためのものである。入力部１０５は、マウスやキーボード、タッチパネルなどで構成され、ユーザの操作に従って制御部としてのＣＰＵ（不図示）上で動作しているＯＳなどのソフトウェアに対するイベント通知を行う。例えば、ユーザが入力部１０５を操作することにより、表示部１０７に表示されたＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のアイテムを操作して各種入力を行うことができる。また、入力部１０５は、ユーザからの各種入力を受け付け、入力された情報を初期音圧算出部１０６などの光音響装置の構成に送信する。例えば、入力部１０５は、ユーザがＲＯＩを変更すると、初期音圧算出部にＲＯＩの範囲を通知する。
【００３０】
また、ハンドヘルド型の光音響装置には、装置の駆動を指示するための入力部１０５を設けることが好ましい。ハンドヘルド型の光音響装置に設けられる入力部１０５としては、プローブに設けられたボタン型のスイッチやフットスイッチなどを採用することができる。
【００３１】
なお、入力部１０５は、必要に応じて複数設けてられてもよい。
【００３２】
（初期音圧算出部１０６）
初期音圧算出部１０６は、記憶部１０４に保持された電気信号のデータに基づいて、初期音圧分布を再構成するものである。初期音圧算出部１０６は、典型的に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を用いることができる。なお、初期音圧算出部１０６は、１つ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。
【００３３】
初期音圧算出部１０６では、ＵＢＰ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ−Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）、モデルベース法などの公知の再構成アルゴリズムを用いて、初期音圧分布を算出することができる。
【００３４】
なお、初期音圧算出部１０６が行う処理は、プログラムとして記憶部１０４に格納される。そして、制御部としてのＣＰＵが記憶部１０４に格納されたプログラムを読み出し、初期音圧算出部１０６がプログラムに記述された処理を実行することができる。本実施例において、初期音圧算出部１０６は、情報取得部に相当する。
【００３５】
なお、信号取得部１０３と初期音圧算出部１０６とは、共通の演算素子または演算回路により構成されていてもよい。すなわち、本実施例に係る光音響装置は、信号取得部１０３と初期音圧算出部１０６との機能を担う演算素子または演算回路を有していてもよい。
【００３６】
（表示部１０７）
表示部１０７は、初期音圧算出部１０６が算出した初期音圧分布を表示する。表示部１０７としては、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを用いることができる。なお、表示部１０７は、光音響装置とは別に提供されてもよい。
【００３７】
（被検体１１０）
被検体１１０は光音響装置を構成するものではないが、以下に説明する。本実施例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１１０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。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含む多く含む血管あるいは腫瘍の近傍に形成される新生血管などが光吸収体の対象となる。
【００３８】
＜画像表示方法＞
図２を参照しながら、本実施例に係る光音響装置を用いて初期音圧分布の画像を表示する方法を説明する。なお、ＣＰＵ等の演算素子を含むコンピュータが、記憶部１０４に保存された、画像表示方法が記述されたプログラムを読み出し、光音響装置に以下の画像表示方法を実行させている。
【００３９】
光源１０１が光を発し、パルス光１１１として被検体１１０に照射する（Ｓ１０１）。そして、被検体１１０でパルス光１１１が吸収され、光音響効果により光音響波１１２が生じる。音響波プローブ１０２が光音響波１１２を受信して、時系列のアナログの電気信号を出力する（Ｓ１０２）。信号取得部１０３、音響波プローブ１０２から出力された時系列のアナログ信号を収集し、信号の増幅処理や、アナログ信号のＡＤ変換処理を行う（Ｓ１０３）。そして、信号取得部１０３は、デジタル化された時系列の電気信号を記憶部１０４に保存する（Ｓ１０４）。
【００４０】
次に、入力部１０５は、ユーザにより指定されたＲＯＩの情報を初期音圧算出部１０６に出力する（Ｓ１０５）。すなわち、ユーザが入力部１０５を用いてＲＯＩを指定する。なお、ＲＯＩを指定できる限り、ＲＯＩの指定方法や指定領域についてはいかなるものであってもよい。例えば、ユーザは、表示部１０７に表示された、ＣＣＤなどのカメラ（不図示）により撮像された被検体１１０の光学画像の中から、入力部１０５を用いて任意の領域をＲＯＩとして指定してもよい。また、例えば、初期音圧算出部１０６が、記憶部１０４に保持された所定のＲＯＩを読み出すことにより、所定のＲＯＩを指定してもよい。
【００４１】
次に、初期音圧取得部１０６は、記憶部１０４から電気信号を読み出し、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩにおける初期音圧分布を取得する（Ｓ１０６）。初期音圧取得部１０６は、取得した初期音圧分布のデータを表示部１０７に送信し、表示部１０７に初期音圧分布の画像を表示させる（Ｓ１０７）。
【００４２】
以下、図３を参照して、初期音圧算出部１０６が実行するステップＳ１０６およびステップＳ１０７について詳細に説明する。ここでは、初期音圧算出部１０６が再構成手法としてＵＢＰを用いる場合を例に説明する。
【００４３】
初期音圧算出部１０６が動作を開始すると、電気信号のデータを記憶部１０４から読み込む（Ｓ２０１）。次に、初期音圧算出部１０６は、電気信号に対して、前処理をする（Ｓ２０２）。前処理とは、ＲＯＩの範囲に関わらず、電気信号に対して行う処理である。ＵＢＰの場合、初期音圧算出部１０６は、以下の式１で示される計算式で前処理を行う。
【００４４】
【数１】
0006727812.tif 000002
ここで、ｐ（ｒ０，ｔ）は、位置ｒ０にある音響波トランスデューサで取得した信号の時間ｔにおける値である。また、ｂ（ｒ０，ｔ）は、ｐ（ｒ０，ｔ）を前処理した値である。
【００４５】
次に、初期音圧算出部１０６は、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩのサイズを基づいて、初期音圧分布を算出する（再構成する）際のボクセルサイズを決定する（Ｓ２０３）。
【００４６】
以下、ボクセルサイズの決定方法について詳細に説明する。
【００４７】
初期音圧算出部１０６は、表示部１０７の全表示領域のうち、初期音圧分布の画像が表示される表示領域のピクセル数に基づいて、ボクセルサイズを決定してもよい。以下、全表示領域のうち、初期音圧分布の画像が表示される表示領域を単に「表示領域」と呼ぶ。また、再構成される最小領域については二次元の場合も三次元の場合も「ボクセル」で統一して説明したが、表示領域内の被検体情報が表示される最小領域については「ピクセル」と呼ぶ。
【００４８】
具体的に、初期音圧算出部１０６は、「表示領域のピクセル数×ボクセルサイズ」が、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩのサイズと一致するように、ボクセルサイズを決定することができる。例えば、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩのサイズがＸＹ平面上で２５６ｍｍ×２５６ｍｍで、表示領域のＸＹ平面に対応するピクセル数が２５６×２５６である場合を考える。この場合、初期音圧算出部１０６は、「ボクセルサイズ＝ＲＯＩのサイズ（２５６ｍｍ）÷表示領域のピクセル数（２５６個）」を満たすように、ボクセルサイズを１ｍｍに決定する。ここで、表示領域のピクセルは、同じ大きさで隙間なく敷き詰められている場合を考える。また、表示領域のピクセル数に関する情報は、初期音圧算出部１０６が表示部１０７から受け取ってもよいし、ユーザが入力部１０５を用いて入力してもよい。
【００４９】
また、指定されたＲＯＩのアスペクト比と表示領域のアスペクト比とが異なる場合を考える。この場合、ＲＯＩを表示領域に収めようとしたときに、表示領域の外縁と一致するＲＯＩの辺と直交する方向を基準にボクセルサイズを決定することが好ましい。すなわち、「当該直交する方向における表示領域のピクセル数×ボクセルサイズ」が、当該直交する方向のＲＯＩの長さと一致するようにボクセルサイズを決定することが好ましい。表示部１０７の解像度よりも細かいボクセルピッチで初期音圧分布を算出しても、初期音圧分布の画像の画質の向上には寄与しにくい。それゆえ、ＸＹのいずれの方向においても、再構成時のボクセル数が表示領域のピクセル数よりも多くなるようにボクセルサイズを決定することは処理量を増大させる一方で、高画質化には寄与しにくい。
【００５０】
例えば、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩのサイズがＸＹ平面上で５４ｍｍ×１２８ｍｍで、表示部１０７のＸＹ平面に対応するピクセル数が２５６×２５６である場合を考える。この場合、ＲＯＩを表示領域に収めるようとしたときに、Ｘ方向のＲＯＩの辺が表示領域の外縁と一致する。そこで、初期音圧算出部１０６は、「ボクセルサイズ＝Ｙ方向におけるＲＯＩの長さ（１２８ｍｍ）÷Ｙ方向におけるピクセル数（２５６個）」を満たすように、ボクセルサイズを０．５ｍｍに決定する。
【００５１】
このように、表示領域のピクセル数に応じてボクセルサイズを決定することにより、指定されたＲＯＩに対して表示部１０７の解像度を超えたボクセルピッチで再構成することによる冗長な処理時間を低減することができる。
【００５２】
また、初期音圧算出部１０６は、ユーザが所望する時間内に初期音圧分布の画像を提示できるようにボクセルサイズを決定してもよい。例えば、Ｎａｈ，Ｆｉｏｎａ  Ｆｕｉ−Ｈｏｏｎ．  “Ａ  ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  ｔｏｌｅｒａｂｌｅ  ｗａｉｔｉｎｇ  ｔｉｍｅ：  ｈｏｗ  ｌｏｎｇ  ａｒｅ  ｗｅｂ  ｕｓｅｒｓ  ｗｉｌｌｉｎｇ  ｔｏ  ｗａｉｔ？．”  Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ  ＆  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２３．３  （２００４）：  １５３−１６３．に記載されたように、ユーザの指示から０．１秒以内に装置から応答がある限り、ユーザは装置が瞬間的に応答していると知覚することが知られている。そこで、初期音圧算出部１０６は光音響装置の演算能力に関する情報に基づいて、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩにおける初期音圧分布を０．１秒以内に取得することのできるボクセルサイズを決定することができる。これにより、ユーザがＲＯＩの範囲を指示してから画像が提示されるまでに要する待機時間によって受けるストレスを低減することができる。なお、画像を提示するまでの所定の時間については、０．１秒に限らず、入力部１０５等を用いて適宜設定すればよい。また、光音響装置の演算能力に関する情報は、記憶部１０４に格納されていてもよい。
【００５３】
次に、初期音圧算出部１０６は、ステップＳ１０５で指定されたＲＯＩの範囲に基づいてボクセル座標を決定する（Ｓ２０４）。例えば、ＲＯＩの範囲はＸＹ平面座標で指定する場合に、座標（０，０）を中心とする正方形で指定され、Ｚ座標の値が０であったとすると、各ボクセルの座標は、（−１２８，−１２８，０），（−１２７，−１２８，０），…，（０，−１２８，０），…，（１２７，−１２８，０），（−１２８，−１２７，０），（−１２７，−１２７，０），…，（１２７，１２７，０）に決定する。
【００５４】
なお、Ｓ２０３およびＳ２０４の実行タイミングは、Ｓ１０５とＳ２０５との間であればいつであってもよい。
【００５５】
次に、初期音圧算出部１０６は、Ｓ２０３およびＳ２０４で決定した各ボクセルの初期音圧を計算する（Ｓ２０５）。ＵＢＰの場合、初期音圧算出部１０６は、以下の式２で示される計算式で初期音圧を計算する。
【００５６】
【数２】
0006727812.tif 000003
ここで、ｐ（ｂ）０（ｒ）は再構成するボクセルの初期音圧、Ｎはトランスデューサの数である。ΔΩｉは以下の式３で表される再構成するボクセルからｉ番目のトランスデューサを見込む立体角にもとづく重みである。
【００５７】
【数３】
0006727812.tif 000004
ここで、ｄｉはｉ番目のトランスデューサの位置ベクトル、ΔＳｉはｉ番目のトランスデューサの面積、ｎｓ０ｉはｄｉにおけるｉ番目のトランスデューサの面に対する単位法線ベクトルである。
【００５８】
次に、初期音圧算出部１０６は、計算した各ボクセルの初期音圧を、初期音圧分布として表示部１０７へ送信する（Ｓ２０６）。この例では、２５６×２５６×１ボクセルを再構成したので、２５６×２５６の画像としてそのまま表示することができる。他にも例えば、２５６×２５６×８ボクセルを再構成した場合、ｚ方向に投影した２５６×２５６のスラブＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を表示してもよい。
【００５９】
次に、初期音圧算出部１０６は、表示部１０７に初期音圧分布の画像が表示されている間、入力部１０５からのＲＯＩの再指定の通知を受け取ったか否かを判断する（Ｓ２０７）。初期音圧算出部１０６が、入力部１０５からＲＯＩの再指定の通知を受け取るとＳ２０３の工程に移る。２回目以降のＳ２０３〜Ｓ２０６では、再指定されたＲＯＩの情報に基づいて、同様に各工程が実行される。なお、再指定されたＲＯＩが、第二の関心領域に相当する。また、再指定されたＲＯＩのサイズに基づいてＳ２０３で決定されるボクセルサイズが、第二のボクセルサイズに相当する。また、Ｓ２０５において第二のボクセルサイズで算出された初期音圧分布が、第二の被検体情報分布に相当する。
【００６０】
以上、本実施例に係る画像表示方法によれば、初期音圧分布を算出する際に要する冗長な処理時間を低減することができる。
【００６１】
＜ユーザインターフェース＞
次に、表示部１０７に表示される本実施例に係るＧＵＩの一例について説明する。
【００６２】
図４（ａ）は、ステップＳ１０５で指定されたＲＯＩにおける初期音圧分布の画像を示している。図４（ａ）に示された初期音圧分布は、ステップＳ１０５で指定されたＲＯＩのサイズに基づいて決定されたボクセルサイズで再構成して得られたものである。このときのボクセルサイズは第一のボクセルサイズに相当する。また、図４（ａ）で示された初期音圧分布が第一の被検体情報分布に相当する。
【００６３】
領域３０１は、表示部１０７の全表示領域である。領域３０２は、全表示領域のうち、ステップＳ２０５で算出した初期音圧分布を表示する表示領域である。スクロールバー３０３とスクロールバー３０４は、それぞれ領域３０７を縦方向と横方向にスクロールするためのスクロールバーである。アイテム３０５とアイテム３０６は、それぞれ初期音圧分布を拡大・縮小させるためのアイテムである。領域３０７は、アイテム３０５を押したときに、拡大表示される領域の平面ＸＹ座標を示す枠である。領域３０８は、ＲＯＩのＺ座標の範囲を指定するテキストボックスである。
【００６４】
ユーザが入力部１０５を用いてスクロールバー３０３およびスクロールバー３０４を操作して領域３０７を所望の位置へ移動させる。そして、ユーザが入力部１０５を用いてアイテム３０５を押すと、領域３０７および領域３０８で指定された領域が拡大表示され、図４（ｂ）に示す初期音圧分布の画像が表示される。なお、図４（ｂ）で示された初期音圧分布が第二の被検体情報分布に相当する。
【００６５】
このとき、アイテム３０５が押されると、入力部１０５から初期音圧算出部１０６へ、領域３０７および領域３０８に基づいたＲＯＩの情報が通知される。そして、このＲＯＩの情報に基づいてＳ２０３〜Ｓ２０６が行われることで、領域３０２に表示される画像が変化する。領域３０７および領域３０８によって決定されたＲＯＩが第二の関心領域に相当し、このＲＯＩに基づいて決定されたボクセルサイズが第二のボクセルサイズに相当する。
【００６６】
本実施例において、領域３０７で指定されたＸＹ平面座標および領域３０８で指定されたＺ座標の範囲によって決定される三次元の領域が、第二の関心領域に相当する。本実施例においてＲＯＩの範囲は、領域３０７でＸＹ座標を指定し、領域３０８でＺ座標の範囲を別途指定するようになっているが、ＲＯＩの指定方法はこれに限らない。また、ＲＯＩの範囲はＸＹＺ軸それぞれに平行な辺を持つ直方体で指定されているが、これに限らず、任意の領域をＲＯＩとしてもよい。
【００６７】
また、図４（ｂ）の状態で、アイテム３０６を押すと、図４（ｂ）に示す拡大表示から図４（ａ）に示す元の画像に戻る。この場合は、ステップＳ１０５で指定したＲＯＩの範囲が初期音圧算出部１０６へ通知され、同様に初期音圧分布が再計算される。なお、先に表示した初期音圧分布の情報を記憶部１０４に保存しておき、縮小指示がなされたところで、記憶部１０４から先に算出した初期音圧分布の情報を読み出して、表示させてもよい。
【００６８】
また、図４（ｂ）の状態で、ユーザが入力部１０５を用いてスクロールバー３０３を下へスクロールすると、図４（ｃ）のように表示範囲が変更される。このとき、入力部１０５から初期音圧算出部１０６へＲＯＩの範囲が変更されたことが通知される。この場合は、ＲＯＩのサイズに変更がないため、Ｓ２０３では前回と同じボクセルサイズに決定されるが、Ｓ２０４で再構成する各ボクセル座標が変更される。このように、ＲＯＩの範囲が変更された場合にも、初期音圧算出部１０６は、初期音圧分布を再計算する。また、スクロールバー３０４を動かした場合も同様である。なお、図４（ｂ）で算出した初期音圧分布の情報を記憶部１０４に格納しておき、図４（ｂ）と図４（ｃ）とで共通しているＲＯＩの部分については、先に算出した初期音圧分布を記憶部１０４から読み出し、初期音圧の値を割り当ててもよい。これにより、共通部分の初期音圧を再計算せずに取得することができる。
【００６９】
なお、拡大・縮小の指示については、アイテム３０５およびアイテム３０６を押すことだけでなく、いかなる方法により行われてもよい。例えば、入力部１０５としてのマウスのホイールの回転量に応じて拡大・縮小を指示してもよい。また、領域３０２の表示範囲または領域３０７の移動の指示についても、スクロールバー３０３およびスクロールバー３０４を利用した方法に限らず、いかなる方法により実行されてもよい。例えば、入力部１０５としてのマウスでドラッグを開始した位置を始点とし、ドラッグを終了した位置を終点とした移動量だけ領域３０２または領域３０７を移動させてもよい。
【００７０】
図４（ａ）〜（ｃ）に示す例では、所定の拡大率で拡大または縮小することにより、領域３０２に表示させる画像を変化させている。そのため、所定の拡大率に対応するボクセルサイズの情報を予め記憶部１０４に格納しておき、ステップＳ２０３において初期音圧算出部１０６の所定の拡大率に対応した所定のボクセルサイズを読み出してもよい。図４（ａ）〜（ｃ）に示す例では、所定の拡大率は２倍に設定されている。このように読み出された所定のボクセルサイズが第二のボクセルサイズに相当する。
【００７１】
また、図４（ｄ）に示すように、ＧＵＩに、拡大率を指定するテキストボックスである領域３１０を設けてもよい。すなわち、領域３１０に入力する数字を変更することで、アイテム３０５を押したときの拡大率を変更できるようにＧＵＩは構成されてもよい。また、領域３１０に入力された拡大率に応じて領域３０７のサイズが自動的に変更される。初期音圧算出部１０６は、入力部１０５により領域３１０に入力された数字（拡大率）に基づいてボクセルサイズを決定する。このとき初期音圧算出部１０６は、前回計算時のボクセルサイズを指定された拡大率で除算することにより、新たなボクセルサイズを決定することができる。ここで、新たなボクセルサイズが第二のボクセルサイズに相当する。
【００７２】
本実施例においては、便宜上「拡大・縮小」という言葉を用いているが、「拡大・縮小」とは、実際には単に画像を引き伸ばし処理するのではなく、ボクセルサイズを変えて初期音圧分布を再計算することを指す。
【００７３】
また、ユーザが表示領域に表示された初期音圧分布の画像中から任意の領域を指定し、その領域を再指定される第二の関心領域としてもよい。図５を参照しながら、この例について説明する。カーソル５０８は、ユーザがマウスドラッグを開始した点、カーソル５０９は、ユーザがマウスドラッグを終了した点、領域５０７は、マウスドラッグによって選択された領域である。図５（ａ）のように領域５０７を指定した後、アイテム３０５を押すと、図５（ｂ）のように拡大される。
【００７４】
このとき、例えば、図５（ａ）において領域３０２で表示されているＲＯＩサイズが２５６ｍｍ×２５６ｍｍで、カーソル５０８、カーソル５０９の座標がそれぞれ（０，０）、（６４，１２８）で、領域５０７のサイズが６４ｍｍ×１２８ｍｍであったとする。この場合、初期音圧算出部１０６は、前述したように「ボクセルサイズ＝紙面上下方向のＲＯＩの長さ（１２８ｍｍ）÷表示領域のピクセル数（２５６個）」を満たすように、ボクセルサイズを０．５ｍｍに決定する。
【００７５】
また、図４、図５では、表示部１０７における初期音圧分布を表示する領域は１つであったが、図６に示すように拡大前後の初期音圧分布の画像を並べて表示してもよい。領域６０２は、拡大前の初期音圧分布を表示する表示領域である。領域６０３は、領域３０７の画像を拡大した拡大画像を表示する表示領域である。図６に示す方法によれば、ユーザは領域６０２で画像全体のうち拡大されている領域３０７を確認しながら、領域６０３で拡大された画像を確認することができる。また、ユーザが入力部１０５を用いてスクロールバー３０３および３０４を操作して領域３０７を移動させながら、リアルタイムに領域３０７における拡大画像を領域６０３で確認することができる。なお、図５に示すように拡大前後の画像を並べる場合、領域３０７のサイズや位置が変化したところで、拡大の指示を受けなくとも拡大画像を生成し、拡大前後の画像を並べてもよい。なお、拡大前後の画像を異なるディスプレイに並べて表示させてもよい。この場合、複数のディスプレイを表示部１０７とすることができる。また、図６では拡大前後の初期音圧分布を並べて表示したが、これらを重ねて表示してもよい。
【００７６】
なお、本実施例では、ＲＯＩが指定されたときに必ずボクセルサイズが変更される場合を説明したが、この形態に限らない。本実施例に係る光音響装置は、ボクセルサイズを変更可能とする可変モードと、ボクセルサイズを変更しない不変モードとを、入力部１０５等により選択できるように構成されていてもよい。ユーザにより可変モードが選択されたときに、上述してきた本実施例に係る画像表示方法が実行される。一方、不変モードが選択されたときには、ボクセルサイズを変更しないため、拡大画像の解像度は低下するが、処理に要する時間が低減するので、より早く画像を表示させることができる。このように、ＲＯＩ内を高解像度（高画質）で表示できる可変モードと、ＲＯＩ内をよりリアルタイムに表示できる不変モードとを選択することができるため、ユーザの種々のニーズに対応することができる。
【００７７】
なお、本実施例では、指定されたＲＯＩのサイズに応じてボクセルサイズを設定することにより、冗長な処理時間を低減する例を説明したが、指定されたＲＯＩのサイズに応じてボクセルサイズの設定以外の処理方法を変更してもよい。例えば、指定されたＲＯＩのサイズに応じて再構成アルゴリズムを変えてもよい。所定のサイズ以上のＲＯＩを設定したときには処理量の少ないタイムドメイン再構成またはフーリエドメイン再構成を実行するようにしてもよい。また、所定のサイズより小さいＲＯＩを設定したときには処理量は多いが高画質な画像を得られるモデルベース再構成を実行してもよい。
【実施例２】
【００７８】
＜システム構成＞
図７を参照しながら、実施例２に係る光音響装置の構成を説明する。図１と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７９】
実施例２に係る光音響装置は、光源１０１、音響波プローブ１０２、信号取得部１０３、記憶部１０４、入力部１０５、初期音圧算出部１０６、表示部１０７、光量算出部２０１、吸収係数算出部２０２を有している。実施例２に係る光音響装置は、光量算出部２０１および吸収係数算出部２０２を有する点で実施例１とは異なる。
【００８０】
光量算出部２０１は、記憶部１０４から読み出したパルス光１１１の強度に基づいて、被検体１１０に照射されたパルス光１１１の強度が被検体内部でどのように分布しているかを求める。なお、光量算出部２０１が行う処理の詳細については後述する。
【００８１】
ところで、光音響効果により生じる音響波の音圧ｐ０は、以下の式４で表されることが知られている。
ｐ０＝μａ・Γ・Φ      ・・・式４
ここで、μａは光吸収係数、Γはグリュナイゼン係数と呼ばれる被検体の種類によって決まる定数、Φは光量を表す。
【００８２】
吸収係数算出部２０２は、式４に従って、初期音圧算出部１０６により得られた初期音圧分布と、光量算出部２０１により得られた光量分布と、に基づいて吸収係数分布を算出する。
【００８３】
光量算出部２０１または吸収係数算出部２０２は、典型的に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を用いることができる。なお、光量算出部２０１または吸収係数算出部２０２は、１つ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。
【００８４】
なお、光量算出部２０１または吸収係数算出部２０２が行う処理は、プログラムとして記憶部１０４に格納される。そして、制御部としてのＣＰＵが記憶部１０４に格納されたプログラムを読み出し、光量算出部２０１または吸収係数算出部２０２がプログラムに記述された処理を実行することができる。本実施例において、光量算出部２０１または吸収係数算出部２０２は、情報取得部に相当する。なお、初期音圧算出部１０６、光量算出部２０１、および吸収係数算出部２０２は、共通の演算素子または演算回路により構成されていてもよい。すなわち、本実施例に係る光音響装置は、初期音圧算出部１０６、光量算出部２０１、および吸収係数算出部２０２の機能を担う演算素子または演算回路を有していてもよい。
【００８５】
＜画像表示方法＞
次に、本実施例に係る画像表示方法を説明する。特に、初期音圧算出部１０６、光量算出部２０１、および吸収係数算出部２０２が行う処理について詳細に説明する。図８は、本実施例に係る画像表示方法のフローを示す。なお、図３と同様のステップについては同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８６】
光量算出部２０１は、Ｓ２０３およびＳ２０４で決定されたボクセルのサイズおよび座標で、各ボクセルの光量を算出し、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩにおける光量分布を取得する（Ｓ３０１）。また、光量算出部２０１は、本ステップで算出された光量分布のデータを、後述するＳ３０４で用いるために記憶部１０４に保存する。
【００８７】
例えば、光量算出部２０１は、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数値的に解く方法により、光量分布を算出することができる。数値的に解く方法としては、有限要素法、差分法、モンテカルロ法等を採用することができる。このように計算によって得られた光量分布が第一の光量分布に相当する。
【００８８】
次に、吸収係数算出部２０２は、式４に従って、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩにおける初期音圧分布と光量分布とに基づいて、当該ＲＯＩにおける光吸収係数分布を算出する（Ｓ３０２）。ここで算出された光吸収係数分布が第一の被検体情報分布に相当する。吸収係数算出部２０２は、Ｓ３０２で算出した光吸収係数分布のデータを表示部１０７へ送信する（Ｓ３０３）。表示部１０７は、光吸収係数分布のデータを受け取り、光吸収係数分布の画像を表示する。
【００８９】
次に、前述したように、ＲＯＩが再度指定された場合、再指定されたＲＯＩの情報に基づいて、Ｓ２０３〜Ｓ２０５のステップが実行される。なお、入力部１０５から入力されたＲＯＩの情報は、後述するＳ３０４で用いるために記憶部１０４に保存される。
【００９０】
次に、光量算出部２０１は、再指定されたＲＯＩが、これまでに指定されたＲＯＩに含まれるか否かを判断する（Ｓ３０４）。具体的に本実施例の場合、光量算出部２０１は、Ｓ２０７で再指定されたＲＯＩが、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩに含まれるか否かを判断する。
【００９１】
再指定されたＲＯＩが、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩに含まれる場合、Ｓ３０５に進む。ところで、光量分布の算出についてはボクセルサイズを細かくしても、初期音圧分布の算出においてボクセルサイズを細かくする場合と比べて、算出精度への影響が小さいことを発明者らは見出した。そこで、光量算出部２０１は、再指定されたＲＯＩが、これまでに指定したＲＯＩに含まれる場合には、再指定されたＲＯＩのサイズにかかわらず、これまでに指定したＲＯＩにおける光量分布に基づいて再指定したＲＯＩにおける光量分布を取得することが好ましい。光量算出部２０１は、これまでに取得した光量分布を、再指定したＲＯＩにおける光量分布として割り当ててもよい。また、光量算出部２０１は、これまでに取得した光量分布を、再指定したＲＯＩに対応するボクセルサイズに対して補間することにより再指定したＲＯＩにおける光量分布を取得してもよい。これにより、光量分布の精度を著しく低下させることなく、光量分布を取得するために必要な時間を大幅に低減することができる。すなわち、この方法によれば、ＲＯＩを再指定したときに再指定されたＲＯＩの少なくとも一部の領域における光量分布を光伝搬計算により取得する必要がなくなる。
【００９２】
光量算出部２０１は、記憶部１０４に保持されたＳ１０５で指定されたＲＯＩにおける光量分布に基づいて、再指定されたＲＯＩにおける光量分布を取得する（Ｓ３０４）。これにより、Ｓ２０７で再指定されたＲＯＩにおける光量分布を計算する処理を省略することができる。本ステップで得られた光量分布が第二の光量分布に相当する。なお、再指定されたＲＯＩのうち、これまでに指定したＲＯＩに含まれていない部分については、計算によって光量分布を取得する。このとき、光量算出部２０１は、これまでに指定されたＲＯＩにおける光量分布を初期条件として、再指定されたＲＯＩの光量分布の計算を行ってもよい。
【００９３】
一方、再指定されたＲＯＩが、Ｓ１０５で指定されたＲＯＩに含まれない場合は、Ｓ３０１に進み、光量算出部２０１は、再指定されたＲＯＩに基づいてＳ２０３で決定されたボクセルサイズで、再指定されたＲＯＩにおける光量分布を算出する（Ｓ３０１）。
【００９４】
そして、吸収係数算出部２０２は、式４に従って、再指定されたＲＯＩにおける初期音圧分布と光量分布とに基づいて、再指定されたＲＯＩにおける光吸収係数分布を算出する（Ｓ３０２）。ここで算出された光吸収係数分布が、第二の被検体情報分布に相当する。なお、初期音圧分布に適用したボクセルサイズと光量分布に適用したボクセルサイズとは異なる場合がある。この場合、吸収係数算出部２０２は、光量分布の各ボクセルの値を初期音圧分布に適用したボクセルサイズにリサンプリングする必要がある。そこで、吸収係数算出部２０２は、光量分布の各ボクセルの値を、初期音圧分布に適用した各ボクセルに値を変えずに投影してもよい。また、吸収係数算出部２０２は、光量分布の各ボクセルの値を補完計算して初期音圧分布に適用した各ボクセルに投影してもよい。
【００９５】
吸収係数算出部２０２は、再指定されたＲＯＩにおける光吸収係数分布のデータを表示部１０７に送信し、表示部１０７に表示させる（Ｓ３０３）。
【００９６】
以上、本実施例の画像表示方法によれば、再指定されたＲＯＩにおける光量分布を計算するのに要する冗長な時間を低減しつつ、精度良く光吸収係数分布を算出することができる。
【００９７】
なお、本実施例では、光量分布を計算によって取得するときのボクセルサイズを、初期音圧分布の算出と同様に、ＲＯＩのサイズに基づいて決定したが、光量分布の算出の際のボクセルサイズの決定方法はこれに限らない。前述したように光量分布の算出精度はボクセルサイズに影響を受けにくいため、光量分布の算出については予め決定されたボクセルサイズで行われてもよい。
【００９８】
また、光量算出部は、初期音圧分布を取得するときのボクセルサイズよりも大きなボクセルサイズで光量分布を取得してもよい。なお、光量分布の光伝搬計算においては、平均自由行程よりも小さいボクセルサイズの場合、ボクセルサイズを小さくしたときの精度に対する影響がより小さい。そのため、光量算出部は、平均自由工程以上のボクセルサイズで光量分布を算出してもよい。例えば、被検体が生体の場合、光量算出部は、ＲＯＩのサイズにかかわらず、０．１ｍｍ以上のボクセルサイズで光量分布を算出してもよい。また、光量算出部は、ＲＯＩのサイズにかかわらず、０．５ｍｍ以上のボクセルサイズで光量分布を算出してもよい。
【００９９】
なお、再指定されたＲＯＩがこれまでに指定されたＲＯＩに含まれる場合であっても、光量分布を光伝搬計算によって取得してもよい。
【０１００】
なお、吸収係数算出部２０２は、上記方法で複数の波長それぞれの光を用いて、各波長に対応した複数の光吸収係数分布を算出してもよい。また、吸収係数算出部２０２は、第一または第二の被検体情報分布として、光吸収係数分布の代わりに、各波長に対応する複数の光吸収係数分布から被検体を構成する成分濃度分布を算出してもよい。特に、被検体中の主な光吸収体が酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンである場合、成分濃度としての酸素飽和度ＳＯ２は以下の式５で表されることが知られている。
【０１０１】
【数４】
0006727812.tif 000005
ここで、μａ（λ）は、波長λにおける光吸収係数、εｏｘ（λ）・εｄｅ（λ）は、それぞれ波長λにおける酸化ヘモグロビン・還元ヘモグロビンの光吸収係数である。εｏｘ（λ）・εｄｅ（λ）は既知であるため、吸収係数算出部２０２は、式５に従って、各波長に対応した複数の光吸収係数分布から酸素飽和度分布を算出することができる。
【０１０２】
このように、複数波長に対応する光吸収係数分布を求める際に本実施例の方法を適用することにより、複数回の光量分布の光伝搬計算を省略することができるため、冗長な処理時間をより低減することができる。
【０１０３】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明は上記特定の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で実施形態の修正をすることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１０４  記憶部
１０５  入力部
１０６  初期音圧算出部
【図１】
0006727812.tif 000006
【図２】
0006727812.tif 000007
【図３】
0006727812.tif 000008
【図４】
0006727812.tif 000009
【図５】
0006727812.tif 000010
【図６】
0006727812.tif 000011
【図７】
0006727812.tif 000012
【図８】
0006727812.tif 000013