(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が照射された被検体から発生する音響波を複数の受信位置で受信することにより得られた時系列の受信信号を用いた処理を行う情報処理装置であって、
前記複数の受信位置ごとに、前記時系列の受信信号を逆投影する逆投影面上での光強度分布のばらつき指標を取得する指標取得手段と、
前記複数の受信位置ごとに、前記ばらつき指標に基づいて、前記逆投影における角度範囲を取得する角度範囲取得手段と、
前記角度範囲において複数の前記時系列の受信信号を逆投影して特性情報を取得する取得手段と、
を含む
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記角度範囲取得手段は、前記ばらつき指標の値が大きいほど、前記角度範囲を小さくする
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】
前記角度範囲取得手段は、前記ばらつき指標の値が所定の閾値を超えると、前記角度範囲を小さくする
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４】
前記角度範囲取得手段は、前記ばらつき指標に対する前記角度範囲が、前記ばらつき指標の取り得る値の範囲において、０以下の傾きを有し、かつ、少なくとも一度は傾きが負になるような関数を用いて前記角度範囲を取得する
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５】
前記指標取得手段は、前記ばらつき指標として、前記逆投影面上の前記光強度分布の統計値を取得する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記指標取得手段は、前記逆投影面上の前記光強度分布の対数をとったのち、前記統計値を取得する
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】
前記指標取得手段は、前記光の光軸と前記被検体の表面との交点を含む前記逆投影面上において前記統計値を取得する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記指標取得手段は、前記ばらつき指標として、前記光の光軸と前記被検体の表面との交点における接平面と、前記音響波を受信する受信手段と前記交点とを結ぶ直線がなす相対角度を取得する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記指標取得手段は、前記時系列の受信信号の各時刻の信号値に対応する、半径の異なる複数の前記逆投影面上において前記ばらつき指標を取得し、
前記角度範囲取得手段は、複数の前記逆投影面ごとに前記角度範囲を取得する
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
数値的な演算またはテーブルの参照によって前記光強度分布を取得する光強度分布取得手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の情報処理装置と、
前記被検体に光を照射する照射手段と、
音響波を前記複数の受信位置で受信して、それぞれの受信位置に対応する前記時系列の受信信号を出力する受信手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記受信手段と前記被検体の位置関係を変化させる走査手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記取得手段は、前記受信手段が前記走査手段によって移動したそれぞれの位置において取得した前記時系列の受信信号を用いて前記特性情報を取得する
ことを特徴とする請求項１２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１４】
光が照射された被検体から発生する音響波を複数の受信位置で受信することにより得られた時系列の受信信号を用いる処理方法であって、
前記複数の受信位置ごとに、前記時系列の受信信号を逆投影する逆投影面上での光強度分布のばらつき指標を取得する指標取得ステップと、
前記複数の受信位置ごとに、前記ばらつき指標に基づいて、前記逆投影における角度範囲を取得する角度範囲取得ステップと、
前記角度範囲において複数の前記時系列の受信信号を逆投影して特性情報を取得する取得ステップと、
を実行することを特徴とする処理方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の処理方法を情報処理装置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、被検体情報取得装置および情報処理装置、処理方法に関する。 
【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が提案されている。特に、光音響イメージング装置は皮膚がんや乳がんの診断での有用性が示されており、従来使用されてきた超音波エコー診断装置、Ｘ線装置、ＭＲＩ装置などからの置換えが期待されている。
【０００３】
光音響イメージング装置は、光音響効果を利用して生体等の被検体の情報を可視化する。光音響効果とは、可視光や近赤外光等を照射された被検体内部の光吸収物質（例えば血液中のヘモグロビン等）が光エネルギーを吸収して瞬間的に膨張した結果、光音響波が発生する現象を言う。このような光音響効果を利用した断層撮影の技術を、光音響トモグラフィーとも呼ぶ。
【０００４】
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が光エネルギーを吸収する率を示す。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（光強度）と吸収係数の積に比例するので、初期音圧値に基づき吸収係数を算出できる。さらに、吸収係数は生体組織の構成成分の濃度に依存するので、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や、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、腫瘍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。
【０００５】
非特許文献１では、超音波を受信して電気信号等へ変換するトランスデューサで得た受信信号から初期音圧を画像化する方法として、逆投影法の一つであるユニバーサルバックプロジェクション（ＵＢＰ）が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Minghua Xu and Lihong V. Wang, "Universal back-projection algorithm for photoacoustic computed tomography", PHYSICAL REVIEW E 71, 016706 (2005)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光音響イメージングの主な被検体である生体には、光を散乱、吸収する特性がある。そのため、光が生体の深部に進むにつれて、光強度が指数的に減衰する。その結果、被検体表面付近では強い（振幅の大きい）光音響波が生じ、被検体深部では弱い（振幅の小さい）光音響波が生じる傾向がある。特に被検体が乳房である場合、被検体表面付近に存在する血管から強い光音響波が生じやすい。
【０００８】
非特許文献１に記載の方法では、トランスデューサを中心とする円弧上に受信信号を逆投影する際、被検体表面付近の振幅が大きい光音響波が被検体深部に逆投影されてアーティファクトとなる。このため、主に被検体深部に存在する腫瘍等を画像化する際に、被検体表面の血管からのアーティファクトによりコントラストが低下するおそれがある。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光音響イメージングにおけるアーティファクトの発生を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
光が照射された被検体から発生する音響波を複数の受信位置で受信することにより得られた時系列の受信信号を用いた処理を行う情報処理装置であって、
前記複数の受信位置ごとに、前記時系列の受信信号を逆投影する逆投影面上での光強度分布のばらつき指標を取得する指標取得手段と、
前記複数の受信位置ごとに、前記ばらつき指標に基づいて、前記逆投影における角度範囲を取得する角度範囲取得手段と、
前記角度範囲において複数の前記時系列の受信信号を逆投影して特性情報を取得する取得手段と、
を含む
ことを特徴とする情報処理装置である。
【００１１】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
光が照射された被検体から発生する音響波を複数の受信位置で受信することにより得られた時系列の受信信号を用いる処理方法であって、
前記複数の受信位置ごとに、前記時系列の受信信号を逆投影する逆投影面上での光強度分布のばらつき指標を取得する指標取得ステップと、
前記複数の受信位置ごとに、前記ばらつき指標に基づいて、前記逆投影における角度範囲を取得する角度範囲取得ステップと、
前記角度範囲において複数の前記時系列の受信信号を逆投影して特性情報を取得する取得ステップと、
を実行することを特徴とする処理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光音響イメージングにおけるアーティファクトの発生を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一の実施形態の被検体情報取得装置および信号処理部の模式図。
【図２】第一の実施形態の探触子の詳細を示した図。
【図３】第一の実施形態の被検体情報取得方法のフロー図。
【図４】光強度分布のばらつきの指標の取得方法を示した図。
【図５】標準偏差と角度範囲の関係を示した図。
【図６】第一の実施形態に基づく受信信号の逆投影を示した図。
【図７】複数の逆投影球面を示した図。
【図８】実施例１の計算モデルを示した図。
【図９】実施例１の効果を示す図。
【図１０】第二の実施形態の被検体情報取得装置および信号処理部の模式図。
【図１１】第二の実施形態の被検体情報取得方法のフロー図。
【図１２】相対角度を示す図。
【図１３】相対角度と角度範囲の関係を示した図。
【図１４】実施例２の効果を示す図。
【図１５】第三の実施形態の被検体情報取得装置の模式図。
【図１６】探触子を走査する軌跡を示す図。
【図１７】第三の実施形態の被検体情報取得方法のフロー図。
【図１８】探触子の位置を移動させたときの状態を示す図。
【図１９】第四の実施形態の被検体情報取得方法のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
本発明は、被検体から伝搬する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、被検体情報取得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。
【００１６】
本発明の被検体情報取得装置は、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。このような被検体情報取得装置は、光音響測定に基づき被検体内部の特性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。
【００１７】
光音響装置における特性情報とは、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含む。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。また、特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報を被検体情報としてもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
［第１の実施形態］
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。
【００２０】
＜被検体情報取得装置の全体構成＞
図１（ａ）は、本実施形態にかかる被検体情報取得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１２０、トランスデューサ１３１を備えた探触子１３０、信号処理部１４０、表示部１５０を有する。測定対象は、被
検体１００である。
【００２１】
図１（ｂ）は、信号処理部１４０の詳細構成、および、信号処理部１４０の周辺の構成を示す模式図である。信号処理部１４０は、制御部１４１、記憶部１４２、光強度分布取得部１４３、角度範囲取得部１４４、画像再構成部１４５を備える。
【００２２】
制御部１４１は、バス２００を介して被検体情報取得装置の各構成要素の動作を制御する。制御部１４１はまた、記憶部１４２に保存された被検体情報取得方法が記述されたプログラムに従って被検体情報取得装置を動作させて、光強度分布取得部１４３、角度範囲取得部１４４、画像再構成部１４５などの機能を実現する。
【００２３】
記憶部１４２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１４２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１４２と独立して各処理を行うためのテータ格納手段を有してもよい。記憶部１４２にはまた、被検体からの音響波を受信する複数の受信位置それぞれにおける、画像再構成に利用し得る角度範囲の規定値を格納しておいても良い。
【００２４】
光音響測定の際には、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。その結果、光音響効果により、被検体内部の光吸収体１０１や被検体表面で音響波が発生する。探触子１３０のトランスデューサ１３１は、被検体から伝搬した音響波を受信して、時系列のアナログ電気信号（時系列の受信信号）に変換して出力する。
【００２５】
信号処理部１４０がトランスデューサ１３１からの時系列の受信信号を用いて従来の手法でＵＢＰを行うと、光吸収体１０１を含む注目領域に、被検体表面付近で発生した音響波に由来するアーティファクトが生じる。光強度が強い場所からの受信信号が光強度の弱い場所へ逆投影されるため、光吸収体１０１のコントラストが低下する。そこで本発明の信号処理部１４０は、注目領域を構成する最小単位（ピクセルまたはボクセルなど）を画像化する際、光強度の強い場所で得られた受信信号を用いないことで、アーティファクトを低減する。具体的には、トランスデューサ１３１を中心とする逆投影球面上の光強度分布に基づいて、画像再構成に用いる角度範囲を設定する。
【００２６】
＜構成要素の詳細＞
以下、本実施形態に係る被検体情報取得装置の各構成の詳細を説明する。
【００２７】
（被検体１００および光吸収体１０１）
これらは本発明の被検体情報取得装置の一部を構成するものではないが、以下に説明する。本発明の被検体情報取得装置は、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含む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。
【００２９】
被検体１００の形状を安定させるために、プレート状や半球形状などの保持部材を設けることが好ましい。被検体の形状が安定することにより、被検体内部の光伝搬の計算が容易になり、各最小単位での光量が求めやすくなる。また、光照射位置と被検体との位置関
係に応じて予め最小単位ごとの光量を記憶部に格納しておく場合にも、保持部材を用いることが有利である。保持部材としては、光および音響波に対する透過性が高く、形状が安定したものが望ましい。図１（ａ）の探触子１３０の場合、半球形状（あるいはカップ状、皿状）の保持部材が好適である。
【００３０】
（光源１１０）
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。
【００３１】
光源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。使用されるレーザの例としては、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。
【００３２】
（光学系１２０）
光源１１０から出射された光は、光学部品を含む光学系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。光学部品とは例えば、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である。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。
【００３３】
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１４２に格納しておいてもよい。制御部１４１は、この強度で照射光を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１４２に格納しても良い。なお、光源１１０そのものが、形状、分布、強度などの点で所望の光を射出できる場合、光学系１２０を用いる必要はない。光学系１２０または光源１１０、あるいはこれらを合わせたものが、本発明の照射手段に相当する。
【００３４】
（探触子１３０）
探触子１３０は、トランスデューサ１３１および支持部材を備えている。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受信素子である。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ればどのようなものでもよい。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。そこで、トランスデューサ１３１としては、これらの周波数を検出可能なものが好ましい。
【００３５】
探触子１３０は複数のトランスデューサ１３１を備えることが好ましい。これにより、一度の光の照射で生じる光音響波を複数の受信位置で取得できるため、画像化に用いる情報量が増加し画質が改善する。ただし、単一の受信素子の探触子であっても、走査手段を設けて素子を複数の受信位置の間で移動させることにより、マルチ素子の探触子と同様の効果が得られる。
【００３６】
探触子１３０が半球形状の場合、測定対象を、半球を含む球体の中心付近に配置することが好ましい。図１（ａ）では、乳房を模した被検体１００が半球内部に収められている。これにより、様々な受信位置において様々な方向から光音響波を受信できるので、取得される情報量が増える。
【００３７】
探触子が半球形状の支持部材に複数のトランスデューサを配置したものであれば、各トランスデューサの受信感度の高い方向（指向軸）が集中する高感度領域を設けて高分解能な画像を取得できる。なお、支持部材として半球以外に、球冠形状や球帯形状、皿状、お椀状、楕円体の一部、複数の平面または曲面を立体的に組み合わせた形状の部材を用いても、高感度領域を設定できる。ただし、探触子１３０は２次元平面形状やライン形状などでも良い。また、単素子の探触子を走査させながら用いても良い。
【００３８】
図２は、探触子１３０の詳細を示した図である。図２（ａ）と（ｂ）は、トランスデューサ１３１を螺旋状に配置した探触子１３０を示す。図２（ｃ）と（ｄ）は、トランスデューサ１３１を放射状に配置した探触子１３０を示す。図２（ａ）と（ｃ）は、図１（ａ）のｚ軸方向から探触子１３０を見た図、図２（ｂ）と（ｄ）は、ｙ軸方向から探触子１３０を見た図である。いずれの場合も、探触子１３０の半球面上にトランスデューサ１３１が配置されているので、被検体１００で生じた光音響波を様々な角度方向から受信できる。ここではトランスデューサ１３１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、半球面上に格子状に配置してもよい。
【００３９】
図２（ｅ）は、平面形状の探触子１３０を示す。これは、ｘｙ平面にトランスデューサ１３１が配列されたアレイ探触子である。平面形状の探触子の場合、探触子の横に光学系１２０を配置できる。被検体をプレートで圧迫保持する場合は、走査手段により２次元アレイ探触子をプレート上で走査することで、被検体の広範囲を測定できる。
【００４０】
探触子１３０と被検体の間の空間には、音響マッチングをとり音響波を伝搬させるための媒質を充てんすることが望ましい。媒質としては、被検体１００やトランスデューサ１３１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ものが好ましい。例えば水やマッチングジェル、ひまし油などの音響整合材が好適である。トランスデューサ１３１は、本発明の受信手段に相当する。
【００４１】
（信号処理部１４０）
信号処理部１４０は、図１（ｂ）に示すように制御部１４１、記憶部１４２、光強度分布取得部１４３、角度範囲取得部１４４、画像再構成部１４５を備える。光強度分布取得部１４３は本発明の指標取得手段に、角度範囲取得部１４４は本発明の角度範囲取得手段に、それぞれ相当する。記憶部１４２を除く信号処理部１４０は、典型的にはＣＰＵ、ＧＰＵ、Ａ／Ｄ変換器などの素子や、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの回路から構成される。
【００４２】
信号処理部はまた、トランスデューサ１３１から出力された時系列のアナログ電気信号を時系列のデジタル信号に変換する。信号処理部はさらに信号増幅器を含んでもよい。なお、信号処理部１４０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信号処理部とする。
【００４３】
記憶部１４２は、典型的にはＲＯＭ、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。記憶部１４２は、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。また、信号処理部１４０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、被検体情報の取得時間を短縮できる。なお、被検体情報取得方
法で行われるそれぞれの処理を、信号処理部１４０に実行させるプログラムとして記憶部１４２に保存できる。プログラムが保存される記憶部１４２は、典型的には非一時的な記録媒体である。
【００４４】
信号処理部１４０および複数のトランスデューサ１３１は、共通の筺体に収められていてもよい。ただし、信号処理部の信号処理機能を筺体の内部と外部で分担してもよい。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。信号処理部１４０は、本発明における処理手段に相当する。
【００４５】
（表示部１５０）
表示部１５０は、信号処理部１４０から出力される被検体情報を表示する。診断に有益であれば、被検体内部の３次元表示や、２次元断層像の表示、特性情報の数値表示など、表示形式は問わない。また、ユーザの理解を助ける補助的情報を表示してもよい。表示部１５０としては例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤなどが利用できる。なお、表示部１５０は、本実施形態に係る被検体情報取得装置とは別に提供されてもよい。
【００４６】
＜被検体情報取得方法＞
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１４１が被検体情報取得装置の各構成の動作を制御することにより実行される。
【００４７】
（Ｓ１１０：被検体内に光を照射し光音響波を発生させる工程）
光源１１０が発生させた光は、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。光源１１０や光学系１２０に光センサを設けている場合、測定した照射光の強度を記憶部１４２に格納する。これにより、被検体内部に、被検体表面で最も強く、被検体の奥に行くにつれて弱くなるような光強度分布が生じる。
【００４８】
（Ｓ１２０：光音響波を受信して時系列の受信信号を取得、保存する工程）
本工程では、探触子１３０が光音響波を受信（検出）して、トランスデューサ１３１から時系列の受信信号を出力する。出力された時系列の受信信号は、記憶部１４２に格納される。
【００４９】
（Ｓ１３０：光強度分布の標準偏差を取得する工程）
（（Ｓ１３０−１：光強度の取得））
本工程では、トランスデューサ１３１を中心とする球面（逆投影球面）上の光強度分布のばらつきの指標を、トランスデューサ１３１ごとに取得する。本工程において光強度分布取得部１４３はまず、被検体１００内部の光強度分布、すなわち被検体１００内部を画像化する際の最小単位（ピクセルまたはボクセル）ごとの光強度を取得する。
【００５０】
光量を算出する際には、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、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良い。計算を簡易化するために、被検体の形状を単純な形状で近似しても良い。特に被検体をカップやプレートにより固定保持している場合は、被検体形状の取得や近似が容易である。
【００５１】
また、光強度計算の精度を上げるために、Ｓ１１０において記憶部１４２に格納した照射光の強度を読み出して光強度の計算に用いる方法がある。さらに、被検体の形状を取得
する手段を設けて形状をデータとして取得し、光強度計算に反映させる方法もある。後述するように、被検体形状（特に表面形状）は、カメラ等の撮像手段、超音波または電磁波の送受信などの手法で取得できる。
【００５２】
また、本実施形態では演算により光強度を求めているが、記憶部に格納されたルックアップテーブルを参照して、照射時の光強度、被検体の表面形状、光照射位置と被検体の相対位置等に基づいて必要な値を読み出す方法もある。この場合も、被検体形状が固定されていれば最小単位ごとの光強度が容易に取得できる。
【００５３】
輸送方程式や拡散方程式は、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少なくとも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。上記統計値や上記典型値を用いて予め光強度分布を算出して記憶部１４２に格納しておき、制御部１４１により読み出して光強度分布を取得してもよい。
【００５４】
（（Ｓ１３０−２：ばらつきの指標取得））
次に光強度分布取得部１４３は、逆投影球面上の光強度分布のばらつきを算出する。本実施形態では、ばらつきの指標として光強度分布の標準偏差を用いる。他のばらつき指標として、分散、標準偏差、光強度の最大値と最小値の差といった統計値や、光強度分布の空間形状の尖度等を用いてもよい。
【００５５】
また本実施形態では、光強度分布の対数をとってから標準偏差を取得する。これは、後述するＳ１４０で用いるばらつきの指標を、光強度の高い値を基準として光強度の低い値がどれだけ存在するかを示す値にするためである。ここで、光強度は被検体深さ方向に指数減衰するため、逆投影球面４０３上には光強度の低い最小単位が多くなりやすい。そこで、対数を取って対数圧縮を行うことで、指標の平均値が高い側へ移動する。その結果、光強度の高い値を基準としたばらつきを取得できる。
【００５６】
図４は、標準偏差を取得する領域を示す模式図である。符号４０３で示される弧は、トランスデューサ１３１を中心とする逆投影球面の一部分を示す。当該球面は、パルス光の光軸４０２と被検体１００の交点（照射位置）を含むように設定される。光強度分布取得部１４３は、被検体１００を画像化する際の複数の最小単位４０１のうち、逆投影球面４０３上に存在する最小単位の光強度を用いて標準偏差を算出する。さらに本実施形態では、逆投影球面４０３上にあり、かつ被検体１００内部に存在する最小単位のうち、トランスデューサ１３１の最大感度方向（指向軸）４０４から既定角度４０５内に存在する最小単位を用いる。この条件を満たす最小単位を、太線で強調して示す。
【００５７】
一般に最大感度方向４０４はトランスデューサ１３１の受信面の垂線方向であり、指向軸とも呼ばれる。規定角度４０５は、後述する角度範囲取得工程における処理の都合や、トランスデューサの性能、必要な画像精度などに応じて任意に定められる。本実施形態では、受信強度が最大感度方向４０４での値に対して５０％以内となる範囲を、既定角度４０５とする。三次元の場合、既定角度４０５に含まれる領域は最大感度方向４０４を回転軸とし既定角度４０５を頂角とする円錐となる。光強度分布取得部１４３は、以上の条件に当てはまる複数の最小単位の光強度の値に対して統計処理を行い、個々のトランスデューサ１３１について標準偏差を取得し、記憶部１４２に格納する。
【００５８】
（Ｓ１４０：角度範囲を取得する工程）
本工程では、角度範囲取得部１４４が、Ｓ１３０で取得した標準偏差を用いて、トランスデューサ１３１のそれぞれについて、受信信号を逆投影する角度範囲を取得する。具体
的には、標準偏差が大きいトランスデューサ程、角度範囲を小さくする。
【００５９】
図５は、光強度の標準偏差σから角度範囲θを取得する方法を示す。図５（ａ）はσに対してθを線形に減衰させる場合、図５（ｂ）はσに対してθを指数で減衰させる場合を示す。σｍｉｎ、σｍａｘはそれぞれ、複数のトランスデューサ１３１の標準偏差のうち最小、最大の値である。θｍｉｎ、θｍａｘは角度範囲の下限、上限であり、任意の値に設定できる。例えば、θｍａｘとして既定角度４０５を、θｍｉｎとして既定角度４０５より十分小さな角度を使用できる。
【００６０】
また、θｍａｘやθｍｉｎの値を変えて複数回にわたって本実施形態の処理を実行し、得られた複数の画像の中で最も画質（例えばコントラスト）が良いものを選択しても良い。図１３に示したような対応関係は、数式またはテーブル等の形式で記憶部に格納しておくと良い。その際、条件が少しずつ異なる複数の対応関係を設定しておくと、上記選択に便利である。具体的な対応関係については、予め被検体の特性、光源および光学系、トランスデューサの性能や被検体との位置関係に基づいて既定値を設定しておくことが好ましい。また、装置の物理的な構成に基づく装置固有の対応関係を設定することが好ましい。
【００６１】
図５は一例であり、σに対するθの傾きが必ず０以下で、かつ、（σｍｉｎ、σｍａｘ）の範囲で少なくとも一度は傾きが負になるような関係であればどのような関数を用いても良い。これにより、逆投影球面上の光強度のばらつきが大きいトランスデューサ程、逆投影する角度範囲が小さくなる。他の関数の例として、図１３（ａ）に示す累乗関数や、図１３（ｂ）に示す余弦関数がある。また、数値範囲ごとに段階的に異なる角度を適用するようなステップ関数等を用いてもよい。その場合、関数は少なくとも１つの閾値を含んでおり、σの値が大きくなり所定の閾値を超えるのに応じてθが段階的に小さくなる。角度範囲取得部１４４は、例えば数式を用いた演算や記憶部に格納されたテーブルの参照によってθを取得できる。
以上の処理をトランスデューサ１３１ごとに行い、それぞれの受信信号を逆投影する角度範囲を取得し記憶部１４２に格納する。
【００６２】
（Ｓ１５０：初期音圧を取得する工程）
本工程では、画像再構成部１４５が被検体１００内の初期音圧分布を算出する。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。
【００６３】
本実施形態では初期音圧の算出方法として、式（１）で表されるＵｎｉｖｅｒｓａｌ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法を使用する。
【数１】
0006422330.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１３
１の個数を示す。
【００６４】
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。この処理は、トランスデューサ１３１の側から見るとある時刻の受信信号の値を、その時刻に被検体１００の音速を掛けた距離を半径とする球面に属する被検体１００の最小単位に対して逆投影（加算）することである。本実施形態では、Ｓ１４０で取得したトランスデューサ１３１ごとに異なる角度範囲を頂角としてトランスデューサ１３１が見込む球面に属する最小単位に受信信号を逆投影する。このようにして被検体内の初期音圧分布を取得し、記憶部１４２に格納する。
【００６５】
本発明の画像再構成は、上記式（１）の手法に限られない。複数の受信位置における受信信号強度に基づいて最小単位ごとの初期音圧を求める手法のうち、各トランスデューサの時系列での受信信号と被検体内部での光音響波の音速とを用いるタイムドメインの手法であれば、本発明に適用可能である。
【００６６】
以上のようにして初期音圧分布を得ることで、アーティファクトが低減することを説明する。図６（ａ）は、トランスデューサ１３１が既定角度４０５の角度範囲に受信信号を逆投影する従来例を示している。図６（ｂ）は、被検体１００内部の光強度分布の概略を示したものである。符号６０１は光強度の等高線である。光強度は、被検体表面で最も高く、被検体深部へ向かって指数的に減衰している。図６（ａ）の逆投影球面４０３と図６（ｂ）の光強度分布を重ね合わせると、被検体表面で生じた光音響波に由来する強度が強い受信信号が、被検体深部の光強度が弱い領域へ逆投影され、アーティファクトとなることが分かる。
【００６７】
図６（ｃ）は、本実施形態における逆投影の様子を示す。図６（ｃ）の角度範囲６００は、逆投影球面４０３上の光強度分布のばらつきに基づいて取得されており、図６（ａ）の角度４０５よりも狭い。これは、逆投影球面４０３上での光強度のばらつき指標が大きいためである。この結果、被検体表面に由来する受信信号が逆投影に与える影響が抑制されるので、アーティファクトが低減される。
【００６８】
図６（ｄ）は、別のトランスデューサ１３２に関して示した図である。図６（ｄ）と図６（ｂ）を重ねあわせると、図６（ｄ）の逆投影球面４０３における光強度の勾配は比較的緩やかだと分かる。すなわち、トランスデューサ１３１と違って、被検体深部へアーティファクトを発生させる可能性が低いため、トランスデューサ１３２は角度範囲６００よりも大きい角度範囲６１０に受信信号を逆投影させる。このように適応的に角度範囲を変化させることで、一律に角度範囲を小さくして光吸収体１０１の初期音圧が算出されない（画像化されない）ことを防ぎつつ、アーティファクトを低減できる。
【００６９】
図６（ｅ）は平面形状の探触子１３０を用いる場合を示す。トランスデューサ１３３の逆投影球面６０２は光強度が指数減衰する方向へ逆投影を行い、トランスデューサ１３４の逆投影球面６０３は光強度の変化が緩やかな方向へ逆投影を行うことがわかる。よって、本実施形態によれば、平面探触子の場合においても上述した球面探触子の場合と同様の効果を得ることができる。また単素子やリニア配列素子の場合でも同様に、被検体形状、照射強度、および光照射位置と被検体との位置関係に基づく被検体内部での光強度分布、ならびに素子と被検体との位置関係に応じて、適切に画像再構成に用いる角度範囲を決定できる。
【００７０】
角度範囲の取得は、時系列の受信信号の各時刻の信号値に対応する、半径の異なる複数の逆投影球面ごとに行ってもよい。すなわち、図７に示すように、符号４０６や４０７で示されるそれぞれの逆投影球面上で光強度分布のばらつき指標を取得し、個別に角度範囲
を設定する。これにより、各逆投影球面により適した角度範囲を設定できるので、本実施形態の効果がさらに高まる。
【００７１】
（Ｓ１６０：被検体情報を表示する工程）
本工程では、Ｓ１５０で取得し記憶部１４２に格納した初期音圧分布を用いて、注目領域の被検体情報を表示部１５０に表示する。被検体情報として、初期音圧分布、吸収係数分布、酸素飽和度等を表示することができる。吸収係数分布や酸素飽和度等を表示させる場合は、信号処理部１４０において初期音圧分布に対して演算を行って所望の情報を取得する。表示部１５０に表示された被検体情報は、定量性を保ちつつアーティファクトが抑制された情報であるため、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。
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。
【００７２】
＜実施例１＞
以下、第１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。
【００７３】
図８に示す計算モデル（数値ファントム）を想定する。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、数値ファントムのＸＺ面ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、ＸＹ面ＭＩＰ、ＺＸ面ＭＩＰである。数値ファントムのサイズは、ｘ：１００ｍｍ、ｙ：１００ｍｍ、ｚ：６０ｍｍである。座標系の原点はファントム中心としている。数値ファントムは被検体８００、光吸収体８０１、表面血管８０２からなる。被検体８００は、（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，６０）を中心とする半径８５ｍｍの球面を有する。被検体８００は近赤外線波長における生体程度の光学特性値を有し、吸収係数μａ＝０．００８／ｍｍ、散乱係数μｓ’＝１／ｍｍである。光吸収体８０１は、原点を中心とする直径φ５ｍｍの球体で、近赤外波長での血液の吸収係数μａ＝０．２／ｍｍを有する。表面血管８０２は、被検体８００の球面近傍に存在し、吸収係数μａ＝０．２／ｍｍである。光吸収体８０１と表面血管８０２は生体程度の熱機械特性値を有し、グリュナイゼン係数Γ＝０．２である。よって、光吸収体８０１、表面血管８０２からは、Ｐ＝μａ×Γ×（光強度）の音圧（単位：Ｐａ）が生じて伝搬する。
【００７４】
図８（ｄ）は、数値ファントムと探触子１３０、パルス光１２１の位置関係を示す。探触子１３０は球面であり、中心は（ｘ，ｙ，ｚ）＝（２０ｍｍ，０ｍｍ，０ｍｍ）、半径は１２７ｍｍである。ここでは説明を簡略化するために、ｙ＝０の二次元平面の断面図を示しているが、実際は紙面垂直方向に広がりを持つ三次元の系である。トランスデューサ１３１は図示していないが、図８（ｄ）に示した球面上の両側角度２３°〜１４２°の範囲に１０２４個のトランスデューサが均等配置されている。均等配置の計算には、フィボナッチ螺旋を用いた。パルス光１２１は探触子１３０の底面から鉛直上方に照射され、数値ファントム表面で５ｃｍ×５ｃｍの領域を均等に照らす。
【００７５】
被検体８００内部の光強度の計算には光拡散方程式を用いた。その際、光音響波の解析解波形を、波動方程式のグリーン関数により音源からトランスデューサ１３０へ伝搬させて受信信号とした。なお、計算空間は全て音速１４８０ｍ／ｓとした。
【００７６】
以上のようにして取得した被検体８００内部の光強度と各トランスデューサの受信信号を用いて式（１）のＵＢＰ法により初期音圧分布を取得した。第一の実施形態の適用においては、光強度の対数をとってから標準偏差を取得している。また、標準偏差から角度範囲を取得する際は図５（ａ）に示す線形関数を用い、角度範囲（図５（ａ）における［θｍｉｎ、θｍａｘ］）は５〜４０°とした。
【００７７】
本実施例における本発明の効果を、図９を用いて説明する。図９は、図８に示した数値ファントムに対して行ったシミュレーション結果を示す。図９（ａ）は、比較例として信号を逆投影する角度範囲を４０°に固定した場合の初期音圧分布を示す。図９（ｂ）は、第一の実施形態の被検体情報取得方法を適用した場合の初期音圧分布を示す。図９（ａ）と（ｂ）は、共にｙ＝０の前後４スライス計８スライスのＭＩＰをとり、また、輝度値のレンジは同じレンジである。最小単位であるボクセルのピッチ（スライスの間隔）は０．２５ｍｍである。
【００７８】
両者を比較すると、例えば白抜きの矢印が指す部分において、図９（ｂ）ではアーティファクトが抑制されて光吸収体のコントラストが高くなり、画質が改善されていることがわかる。
【００７９】
図９（ｃ）は、θｍｉｎを変えて（０、５、１０、１５度）複数の画像を取得し、θｍｉｎを横軸に、光吸収体のコントラストを縦軸にとったグラフである。コントラストは、光吸収体内部の最小単位の正の輝度値の平均値に対する、光吸収体を囲む直径φ２０ｍｍの領域から光吸収体φ５ｍｍの領域を除いた領域の輝度値の２乗平均値の比としている。図９（ｃ）によると、θｍｉｎが５度の時に最もコントラストが高いので、本実施例ではθｍｉｎ＝５度とした。ただし、θｍｉｎの値は５度に限定される必要はない。すなわち、θｍｉｎ（および、またはθｍａｘ）を変えて複数回画像を生成し、画質（例えばコントラスト）が最も良いものを選択する等の方法により、被検体や測定系ごとに最適なθｍｉｎ（および、またはθｍａｘ）を取得できる。
以上、第一の実施形態により、アーティファクトが抑制された被検体情報を取得できることを示した。
【００８０】
［第２の実施形態］
本実施形態では、第一の実施形態と比較して少ない計算負荷で逆投影する角度範囲を得ることができる被検体情報取得装置について説明する。なお、第一の実施形態と同一の構成要素には、原則として同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
＜被検体情報取得装置の構成＞
図１０（ａ）は、本実施形態にかかる被検体情報取得装置の模式図である。
【００８２】
（形状測定カメラ１０００）
符号１０００は、形状測定カメラである。被検体１００表面の代表点の座標値を取得し、形状データとして記憶部１４２に格納する。さらに、代表点の座標値から形状を補間する数式を算出し、それを形状データとしても良い。形状測定カメラ１０００として、例えば測定光を被検体に照射して反射光が戻ってくるまでの時間を用いて形状データを測定する距離測定カメラを利用できる。他にも、可視光を画像化する一般的な撮影カメラも利用できる。この場合、複数の異なる方向から被検体１００の平面像を撮影し、それらから視体積交差法等を用いて形状データを取得する。撮影カメラを用いる場合、複数個を配置することが好ましい。
【００８３】
形状測定カメラ１０００は、被検体１００の全体を測定できることが好ましい。例えば、図１０（ａ）のように探触子１３０と形状測定カメラ１０００が一体の場合、探触子１３０に走査機構を設けて形状測定カメラを移動して形状を測定するとよい。また、形状測定カメラ１０００を探触子１３０とは独立に設置し、形状測定時には探触子１３０を退避させる機構を設けて、被検体１００の形状データを取得させても良い。形状測定カメラ１０００は本発明の形状取得手段に相当する。
【００８４】
形状データは、予め記憶部１４２に格納しておいてもよい。例えば、被検体１００の形状を規定して保持する保持部材を設置し、その保持部材の形状データを予め測定し、記憶部１４２に格納する。この場合、形状測定カメラ１０００と、被検体１００の形状データを取得する工程とを省略できるので、装置構成の簡易化と測定時間の短縮という効果が得られる。保持部材を被検体のサイズに応じて交換可能とする場合、各保持部材ごとに形状データを記憶しておくと良い。保持部材は本発明の保持手段に相当する。
【００８５】
（信号処理部１０１０）
図１０（ｂ）は、信号処理部１０１０の詳細、および、信号処理部１０１０の周辺の構成を示す模式図である。信号処理部１０１０は、第１の実施形態と異なる構成として、相対角度取得部１０１１、角度範囲取得部１０１２を備えている。本実施形態においては、相対角度取得部１０１１は本発明の指標取得手段に相当し、角度範囲取得部１０１２は本発明の角度範囲取得手段に相当する。
【００８６】
＜被検体情報取得方法＞
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１１を参照して説明する。なお、各工程は、制御部１４１が被検体情報取得装置の各構成の動作を制御することにより実行される。図１１のＳ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２６０、Ｓ２７０は、それぞれ図３のＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１５０、Ｓ１６０と同一であり、説明を省略する。
【００８７】
（Ｓ２３０：形状データを取得する工程）
本工程では、被検体１００の形状データを取得する。形状データは、形状測定カメラを用いて取得してもよいし、予め取得された保持部材の形状データを記憶部１４２から読み出すことにより取得してもよい。
【００８８】
（Ｓ２４０：相対角度を取得する工程）
本工程では、相対角度取得部１０１１が、トランスデューサ１３１ごとの相対角度を取得する。図１２を用いて相対角度について説明する。相対角度とは、パルス光１２１の光軸４０２と被検体１００の交点における接平面１２００と、トランスデューサ１３１と同交点を結ぶ直線１２１０とが成す角度であり、符号１２２０で示される。
【００８９】
相対角度取得部１０１１はまず、Ｓ２３０で取得した形状データを記憶部１４２から読み出し、光軸４０２と被検体１００の交点座標を算出する。次に、交点座標とトランスデューサ１３１の座標から直線１２１０を示す方向ベクトルを、交点座標と形状データから交点座標での法線ベクトルを算出し、内積を用いて両ベクトルが成す角度を算出する。算出した角度から９０°を減算し、その絶対値を取ることで相対角度１２２０を取得する。以上をトランスデューサ１３１ごとに行い、記憶部１４２に格納する。
【００９０】
次に、相対角度１２２０と逆投影球面上の光強度分布のばらつきの関係を説明する。図１２（ａ）のようにトランスデューサ１３１の相対角度１２２０が小さい場合、逆投影球面４０３上において光強度分布６０１が指数的に減衰するので、光強度のばらつきが大きい。一方、図１２（ｂ）のようにトランスデューサ１３１の相対角度１２２０が大きい場合、逆投影球面４０３上での光強度の勾配は緩やかであるため、光強度のばらつきが小さい。以上より、相対角度１２２０は、第一の実施形態における標準偏差と同様に、逆投影球面４０３上の光強度分布のばらつきの指標として利用可能だと言える。
【００９１】
（Ｓ２５０：角度範囲を取得する工程）
本工程では、Ｓ２４０で取得した相対角度を用いて、トランスデューサ１３１のそれぞれについて受信信号を逆投影する角度範囲を取得する。具体的には、相対角度が大きいトランスデューサ程、角度範囲を小さくする。本工程は、角度範囲取得部１０１２により実
行される。
【００９２】
図１３に、相対角度φと角度範囲θの対応関係を示す。図１３（ａ）はφに対してθを累乗関数で減衰させる場合、図１３（ｂ）はφに対してθを余弦で減衰させる場合を示す。φｍｉｎ、φｍａｘはそれぞれ、複数のトランスデューサ１３１の相対角度のうち最小、最大の値である。θｍｉｎ、θｍａｘは角度範囲の下限、上限であり、任意の値に設定できる。例えば、θｍａｘとして既定角度４０５を、θｍｉｎとして既定角度４０５より十分小さな角度を用いる。
【００９３】
また、θｍａｘやθｍｉｎの値を変えて複数回にわたって本実施形態を実行し、得られた複数の画像の中で最も画質（例えばコントラスト）が良いものを選択しても良い。図１３に示したような対応関係は、数式またはテーブル等の形式で記憶部に格納しておくと良い。その際、条件が少しずつ異なる複数の対応関係を設定しておくと、上記選択に便利である。具体的な対応関係については、予め被検体の特性、光源および光学系、トランスデューサの性能や被検体との位置関係に基づいて既定値を設定しておくことが好ましい。また、装置の物理的な構成に基づく装置固有の対応関係を設定することが好ましい。
【００９４】
図５は一例であり、φに対するθの傾きが必ず０以下で、かつ、（φｍｉｎ、φｍａｘ）の範囲で少なくとも一度は傾きが負になるような関係であればどのような関数を用いても良い。これにより、逆投影球面上の光強度のばらつきが大きいトランスデューサ程、逆投影する角度範囲が小さくなる。他の関数として例えば、線形関数、指数関数や、ステップ関数を利用できる。
以上の処理をトランスデューサ１３１ごとに行い、それぞれの受信信号を逆投影する角度範囲を取得し記憶部１４２に格納する。
【００９５】
（Ｓ２６０：初期音圧を取得する工程）
本工程は、図３におけるＳ１５０と基本的に同様である。光強度分布のばらつきの指標である相対角度に基づきトランスデューサごとに逆投影する角度範囲を変えることで、初期音圧分布のアーティファクトを低減できる。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より少ない計算負荷で取得できる。
【００９６】
＜実施例２＞
以下、第二の実施形態にかか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。シミュレーションは、実施例１と同じ系、条件で行った。第二の実施形態の適用においては、相対角度から角度範囲を取得する際、図１３（ａ）に示す累乗関数（次数ｎ＝１．６）を用いた。
【００９７】
図１４は、図８に示す数値ファントムに対して第二の実施形態の被検体情報取得方法を適用した場合の初期音圧分布のシミュレーション結果を示す。表示の条件は、図９（ａ）と同じである。図９（ａ）の矢印が指す部分と、図１４の矢印が指す部分を見比べると、図１４ではアーティファクトが抑制されて光吸収体のコントラストが高く、画質が改善されていることがわかる。以上、第二の実施形態によりアーティファクトが抑制された被検体情報を取得できることを示した。
【００９８】
［第３の実施形態］
本実施形態では、被検体１００に対して探触子１３０を移動させて異なる位置で測定することにより、初期音圧分布の解像度を維持しつつアーティファクトを低減する被検体情報取得装置について説明する。なお、第一の実施形態、及び、第二の実施形態と同一の構成要素には、原則として同一の符号を付して説明をする。
【００９９】
＜被検体情報取得装置の構成＞
図１５は、本実施形態にかかる被検体情報取得装置の模式図である。
【０１００】
（走査部１５００）
走査部１５００は、探触子１３０を被検体１００に対して相対的に走査する。図１５において、走査部１５００は探触子１３０及び光学系１２０をｘｙ平面で走査する。図１６は、ｘｙ平面での探触子１３０の走査をｚ軸方向から見た図である。走査部１５００により、探触子１３０はｘｙ平面内で螺旋軌跡１６００（図１６（ａ））、円軌跡１６１０（図１６（ｂ））、直線軌跡１６２０（図１６（ｃ））などを始めとして、様々な軌跡で走査可能である。これら軌跡上の異なる２点以上の位置において光学系１２０から被検体に光を照射して光音響波を発生させ、探触子１３０により受信信号を生成する。走査部１５００は、本発明にかかる移動手段に相当する。
【０１０１】
（信号処理部１５１０）
本実施形態における信号処理部１５１０の記憶部１４２は、複数位置での測定に対応する機能を有する。すなわち記憶部１４２は、各測定位置で取得した受信信号を用いて画像再構成部１４５が生成した測定位置毎の初期音圧分布を、最小単位ごとに積算して格納する。これにより積算初期音圧分布が生成される。そして、全ての走査位置での初期音圧分布が積算された後、積算初期音圧分布を積算回数で平均化する。なお、記憶部１４２の構成自体は上記各実施形態と同様でも良い。その場合、記憶部１４２を制御するプログラムにより上記の機能を実現させれば良い。
【０１０２】
＜被検体情報取得方法＞
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１７を参照して説明する。なお、各工程は、制御部１４１が被検体情報取得装置の各構成の動作を制御することにより実行される。図１７のＳ３２０、Ｓ３３０、Ｓ３４０、Ｓ３５０、Ｓ３９０はそれぞれ、図２のＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１６０と同一であり、説明を省略する。
【０１０３】
（Ｓ３１０：探触子を移動する工程）
本工程では、次に測定をする位置へ探触子１３０を移動させる。移動は制御部１４１が走査部１５００を制御することで行われる。
【０１０４】
（Ｓ３６０、Ｓ３７０：全ての測定位置での初期音圧を取得する工程）
本工程では画像再構成部が、各測定位置で取得した受信信号から初期音圧分布を取得し、最小単位ごとの初期音圧の値を記憶部１４２に積算して格納する。全ての測定位置で受信信号を取得して全ての測定位置での初期音圧分布を記憶部１４２に積算し終えるまで、Ｓ３１０からＳ３６０を繰り返す。
【０１０５】
（Ｓ３８０：積算した初期音圧分布を平均化する工程）
本工程では画像再構成部が、積算初期音圧分布を積算回数で平均化して初期音圧分布とする。本実施形態の効果を説明する。異なる２つの位置で測定する場合を考える。２つの測定位置として、図６における探触子１３０の位置と図１８における探触子の位置を考える。
【０１０６】
図１８では、吸収体１０１が角度範囲６００内に入っており、さらに、光軸４０２と被検体１００の交点を含む逆投影球面４０３から光吸収体１０１が離れている。このため、図１８の測定位置での受信信号を用いた場合、アーティファクトが小さい状態で光吸収体１０１の初期音圧を取得できる。本実施形態では、角度範囲６００が小さくなりやすいト
ランスデューサ１３１でも、探触子１３０を走査して複数の異なる位置で信号を受信することで、光吸収体１０１の初期音圧算出に寄与させることができる。これにより、様々な方向から光吸収体１０１の領域にある最小単位に受信信号が逆投影されるため、光吸収体１０１の初期音圧を高い解像度で取得できる。
【０１０７】
なお、操作手段がｘｙ平面での走査に加えてｚ軸方向の走査も行うことで、画質がさらに改善する。また本実施形態に対して、第二の実施形態のように、相対角度を用いたばらつき評価手法を適用しても、同様の効果が得られる。
【０１０８】
［第４の実施形態］
本実施形態では、第一の実施形態または第二の実施形態により取得した被検体情報と、角度範囲を固定して取得した被検体情報とを測定者に提示することで、より診断の精度を高める。なお、第一の実施形態、または、第二の実施形態と同一の構成要素には、原則として同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０９】
＜被検体情報取得装置の構成＞
（信号処理部）
本実施形態における信号処理部の画像再構成部１４５は、上記各実施形態での説明内容に加え、角度範囲を既定角度４０５に固定して初期音圧分布を取得する機能を有する。
【０１１０】
（表示部）
本実施形態の表示部は、第一の実施形態の被検体情報取得方法により取得した被検体情報と、角度範囲を既定角度４０５に固定して取得した被検体情報とを、測定者に表示する。表示方法として、２つの被検体情報を並列に表示する並列表示、交互に切り替えて表示する交互表示、重畳して表示する重畳表示等がある。
【０１１１】
＜被検体情報取得方法＞
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１９を参照して説明する。なお、各工程は、制御部１４１が被検体情報取得装置の各構成の動作を制御することにより実行される。図１９のＳ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４３０、Ｓ４４０は、それぞれ図３のＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０と同一であり、説明を省略する。
【０１１２】
（Ｓ４５０：第一の初期音圧分布を取得する工程）
本工程では、画像再構成部が、第一の実施形態におけるＳ１５０と同様の工程により取得した初期音圧分布を、第一の初期音圧分布として記憶部１４２に格納する。
【０１１３】
（Ｓ４６０：第二の初期音圧分布を取得する工程）
本工程では、画像再構成部が、全てのトランスデューサ１３１の受信信号を逆投影する角度範囲を既定角度（図６における４０５）に固定して式（１）を実行し、第二の初期音圧分布を取得する。取得した第二の初期音圧分布は、Ｓ４５０で取得した第一の初期音圧分布とは独立に記憶部１４２に格納する。
【０１１４】
（Ｓ４７０：被検体情報を表示する工程）
本工程では、第一の初期音圧分布に基づく被検体情報と、第二の初期音圧分布に基づく被検体情報とを、表示部に表示する。
【０１１５】
本実施形態の効果を説明する。Ｓ４５０では、第一の実施形態で説明したようにアーティファクトが抑制された初期音圧分布（第一の初期音圧分布）が得られる。これは、逆投影の際の角度範囲を図６の６００のように小さくした効果である。ただしこの場合、光吸収体が角度範囲から外れる可能性も大きくなる。一方、Ｓ４６０では、図６（ａ）の既定
角度４０５のように、広い範囲に受信信号を逆投影する。このとき用いられる受信信号には、光強度の強い被検体表面に由来する受信信号と同時に、光吸収体１０１に由来する受信信号も含まれている。このため、Ｓ４６０ではアーティファクトが強いが高い解像度を有する初期音圧分布（第二の初期音圧分布）が得られる。このように、アーティファクトに対するコントラストと解像度に関して異なる特徴を有する２つの初期音圧分布に基づく被検体情報を表示することで、測定者は２つの画像から情報を補い合い、診断の精度を高めることができる。
【０１１６】
本実施形態では、第一の初期音圧の取得に第一の実施形態の被検体情報取得方法を用いたが、第二の実施形態のように相対角度を用いても同様の効果が得られる。
【０１１７】
以上述べたように、本発明によれば、アーティファクトの発生を低減可能な被検体情報取得装置を提供できる。さらに、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被検体情報取得装置を提供できる。
【符号の説明】
【０１１８】
１２０：光学系，１３０：探触子，１３１：トランスデューサ，１４３：指標取得部，１４４：角度範囲取得部，１４５：画像再構成部
【図１】
0006422330.tif 000003
【図２】
0006422330.tif 000004
【図３】
0006422330.tif 000005
【図４】
0006422330.tif 000006
【図５】
0006422330.tif 000007
【図６】
0006422330.tif 000008
【図７】
0006422330.tif 000009
【図８】
0006422330.tif 000010
【図９】
0006422330.tif 000011
【図１０】
0006422330.tif 000012
【図１１】
0006422330.tif 000013
【図１２】
0006422330.tif 000014
【図１３】
0006422330.tif 000015
【図１４】
0006422330.tif 000016
【図１５】
0006422330.tif 000017
【図１６】
0006422330.tif 000018
【図１７】
0006422330.tif 000019
【図１８】
0006422330.tif 000020
【図１９】
0006422330.tif 000021