(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する照射部と、
前記被検体から伝播する音響波を検出して電気信号を出力する複数の検出素子と、
前記電気信号を用いて前記被検体内の特性情報を取得する処理部と、
前記複数の検出素子を支持する支持体と、
前記被検体に対する関心領域に関する情報の入力を受け付け可能な入力部と、
前記関心領域を表す所定の形状を表示部に表示させる表示制御部と、
前記関心領域に基づいて走査領域を設定する走査領域設定部と、
前記支持体を前記走査領域において機械的に周方向と径方向とに移動させて走査させる走査部と、
を有し、
前記表示制御部は、前記入力部から入力された前記関心領域に関する情報に基づき、前記走査部が前記支持体を機械的に走査する場合の前記径方向の走査ピッチを、前記表示部に表示させる前記関心領域を拡大または縮小する変更幅の単位とし、前記表示部に表示された前記関心領域を拡大または縮小させる
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記入力部は、前記表示部に表示された前記関心領域に基づいて前記走査領域を設定することの指示を受け付け、
前記走査領域設定部は、前記入力部から入力された前記走査領域を設定することの指示を受けると、前記表示部に表示された前記関心領域に基づいて前記走査領域を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記走査領域設定部により設定された前記走査領域を前記表示部に表示させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記走査ピッチは、前記走査部が前記支持体を機械的に走査させるときの所定方向の単位長である
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記走査部は、前記支持体を渦巻状に移動させるものであり、
前記走査ピッチは、前記渦巻きの各周の間隔である
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記関心領域は、前記特性情報を取得する対象となる三次元の領域である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記関心領域を表す前記所定の形状は、円柱状である
ことを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記入力部は、前記所定の形状の大きさに対する増減の指定を受け付けることができることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記入力部は、前記所定の形状の移動の指定を受け付けることができる
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
前記所定の形状は三次元形状である
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１１】
前記表示制御部は、前記関心領域の大きさを段階的に変更する
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記支持体は、前記複数の検出素子の少なくとも一部の検出素子の指向軸が集まるように前記複数の検出素子を支持する
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記走査領域設定部は、前記複数の検出素子の指向軸が集まる高感度領域が前記関心領域に含まれるように、前記走査領域を設定する
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】
前記走査部は、前記支持体を渦巻状に移動させるものであり、
前記関心領域を表す前記所定の形状は、前記高感度領域の軌跡の集合体の形状である
ことを特徴とする請求項１３に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１５】
前記表示部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１６】
発生した光が前記照射部に導かれる光源をさらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１７】
前記支持体は、前記照射部を支持する
ことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響波（典型的には超音波）を利用して被検体の内部を画像化する技術として、光音響イメージング法が提案されている。光音響イメージング法は、パルスレーザ光を被検体に照射することにより発生する音響波を用い、被検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する方法である。
【０００３】
特許文献１には、半球面上に配置された複数のトランスデューサを用いて被検体（乳房）からの音響波を受信し、三次元画像データを生成（画像再構成）する方法が記述されている。この装置では、被検者は半球状のトランスデューサが配置された検出器に乳房を挿入し、うつ伏せの姿勢を取る。挿入された乳房とトランスデューサの間には、音響マッチングを取るために水が充填されている。測定時にはトランスデューサが設けられた検出器はステップ回転し、トランスデューサは各ステップにおける位置で音響波を受信する。検出器をこのように走査することで、トランスデューサの数が少なくても、多方向にトランスデューサが存在するかのような測定が可能となる。乳房は検出器の半球中心付近に位置するよう挿入され、パルス光は検出器の半球頂点部分から照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５７１３３５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように検出器を走査させる装置の場合、ユーザが、走査可能な全領域の中から被検体内の特性情報を取得したい領域（ＲＯＩ：関心領域）を指定可能であることが望まれる。特に、全領域を測定すると時間が長くなり過ぎる装置の場合、測定時間を短縮するため、指定した関心領域のみ測定を行う機能が求められる。
特許文献１の装置のように三次元画像データを生成する装置では、関心領域も三次元で指定できることが好ましい。しかしながら、従来の三次元関心領域の設定操作は煩雑であったため、簡単に三次元領域を指定する方法が求められていた。
【０００６】
本発明は、このような課題認識に基づいてなされたものである。本発明の目的は、ユーザが簡便に三次元関心領域を設定可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体に光を照射する照射部と、
前記被検体から伝播する音響波を検出して電気信号を出力する複数の検出素子と、
前記電気信号を用いて前記被検体内の特性情報を取得する処理部と、
前記複数の検出素子を支持する支持体と、
前記被検体に対する関心領域に関する情報の入力を受け付け可能な入力部と、
前記関心領域を表す所定の形状を表示部に表示させる表示制御部と、
前記関心領域に基づいて走査領域を設定する走査領域設定部と、
前記支持体を前記走査領域において機械的に周方向と径方向とに移動させて走査させる走査部と、
を有し、
前記表示制御部は、前記入力部から入力された前記関心領域に関する情報に基づき、前記走査部が前記支持体を機械的に走査する場合の前記径方向の走査ピッチを、前記表示部に表示させる前記関心領域を拡大または縮小する変更幅の単位とし、前記表示部に表示された前記関心領域を拡大または縮小させる
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ユーザが簡便に三次元関心領域を設定可能とする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る装置の構成を示すブロック図
【図２】実施例１に係る音響検出素子の感度特性を表わす図
【図３】実施例１に係る関心領域指定のための初期画面一例
【図４】実施例１に係る関心領域の典型形状のＸＹ断面図
【図５】実施例１に係る関心領域の典型形状のＸＹ断面形状の説明図
【図６】実施例１に係る関心領域の典型形状のサイズ変化説明図
【図７】実施例１に係る処理を示すフローチャート
【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。
【００１１】
本発明は、被検体から伝播する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、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。本発明はまた、音響波測定装置やその制御方法としても捉えられる。
【００１２】
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播した音響波を受信（検出）する、光音響トモグラフィ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や、光音響画像形成装置と呼べる。
【００１３】
光音響装置における特性情報は、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。具体的には、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布や、それらから求められる酸素飽和度分布などの血液成分分布、あるいは脂肪、コラーゲン、水分の分布などである。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。
【００１４】
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。
本発明における被検体としては主に生体の乳房を想定している。ただし被検体はこれに限られず、生体の他の部位や、非生体材料の測定も可能である。
【００１５】
［実施例１］
（スパイラルスキャン型）
本発明の好適な実施例の光音響装置の構成を示した概略図を図１に示す。
図１に示す光音響装置（以下単に、「装置」とも呼ぶ）は、被検体Ｅ（ここでは乳房）の特性情報を取得し、被検体Ｅ内の画像を作成する。本実施例における光音響装置は構成要素として、光源１００、光照射部としての光学系２００、音響検出素子３００、支持体４００、入力部としての関心領域指定部５００を含む。光音響装置はさらに、表示制御部６００、走査領域設定部７００、走査部としてのスキャナー８００、信号処理部９００、音響マッチング材１０００を含む。また、符号６０１は表示部である。
以下、被検体及び各構成について説明する。
【００１６】
（被検体）
被検体Ｅは測定の対象であり、装置を構成する要素ではないがここで説明する。具体例としては、乳房等の生体や、装置の調整などに用いる、生体の音響特性と光学特性を模擬したファントムが挙げられる。音響特性とは典型的には音響波の伝搬速度および減衰率であり、光学特性とは典型的には光の吸収係数および散乱係数である。被検体の内部には、光吸収係数の大きい光吸収体が存在する。生体では、ヘモグロビン、水、メラニン、コラーゲン、脂質などが光吸収体となる。ファントムでは、光学特性を模擬した物質を光吸収体として内部に封入する。
【００１７】
（光源）
光源１００はパルス光を発生させる装置である。光源としては大出力を得るため、レーザーが望ましいが、発光ダイオードなどでもよい。光音響波を効果的に発生させるためには、被検体の熱特性に応じて十分短い時間に光を照射させることが好ましい。被検体が生体の場合、光源１００から発生するパルス光のパルス幅は数十ナノ秒以下にすることが望ましい。また、パルス光の波長は生体の窓と呼ばれる近赤外領域であり、７００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度が望ましい。この領域の光は比較的生体深部まで到達するので、被検体内部の深い部分の情報を取得できる。生体表面部の測定に限定すれば、５００〜７００ｎｍ程度の可視光から近赤外領域も使用してもよい。さらに、パルス光の波長は観測対象に対して吸収係数が高いことが望ましい。
【００１８】
（光学系）
光学系２００は、光源１００で発生させたパルス光を被検体Ｅへ導く装置である。具体的にはレンズ、ミラー、プリズム、光ファイバー、拡散板などの光学機器や、それらの組み合わせである。また光を導く際に、これらの光学機器を用いて、所望の光分布となるように形状や光密度を変更することもある。光学機器はここにあげたものだけに限定されず、このような機能を満たすものであれば、どのようなものであってもよい。光学系は、本発明の照射部に相当する。
【００１９】
なお、生体組織に照射することが許される光の強度は、安全規格によって最大許容露光量（ＭＰＥ：ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ）が定められている。安全規格としては、ＩＥＣ  ６０８２５−１：Ｓａｆｅｔｙ  ｏｆ  ｌａｓｅｒ
ｐｒｏｄｕｃｔｓがある。他にも、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２：レーザー製品の安全基準、ＦＤＡ：２１ＣＦＲ  Ｐａｒｔ  １０４０．１０、ＡＮＳＩ  Ｚ１３６．１：Ｌａｓｅｒ
Ｓａｆｅｔｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ、などがある。最大許容露光量は、単位面積あたりに照射できる光の強度を規定している。そこで、最大許容露光量を守りつつ、良好な被検体内部画像を得るためには、被検体Ｅの表面に広い面積で一括して光を照射することが好
ましい。こうすることで、単位面積当たりの光強度を抑制しながら多くの光を被検体Ｅに導くことができるので、光音響波の高いＳＮ比での受信が可能になる。このため光をレンズで集光させるより、図１の光学系２００から伸びる破線で示す様に、ある程度の面積に広げる方が好ましい。
【００２０】
（音響検出素子）
音響検出素子３００は、光音響波を受信して電気信号に変換する。被検体Ｅからの光音響波に対して、受信感度が高く、周波数帯域が広いものが望ましい。音響検出素子３００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が利用できる。また、圧電素子以外の素子を用いてもよい。例えば、ｃＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）などの静電容量型の素子、ファブリペロー干渉計を用いた音響検出素子、などを利用できる。
【００２１】
また、音響検出素子３００は、受信感度が高くなる軸方向を有し、該軸方向に光音響波を高感度に受信する受信領域が形成される。以下の説明では、「受信感度が高くなる軸方向」を「指向軸」と記す。
図２（ａ）は、音響検出素子３００の感度特性の一例を示したものである。図２（ｂ）に示すように、音響検出素子３００は、典型的には、円形の平面形状の受信面を有している。図２（ａ）は、受信面の法線方向から光音響波が入射する場合を０度として、図２（ｂ）に示す音響検出素子３００の中心線を通る断面における、入射角度に応じた感度特性を示している。図２（ａ）の例では、受信面の法線方向から入射する場合の感度が最も高く、入射角度が大きくなるほど感度が低くなる。
【００２２】
また、感度の最大値をＳに対して最大値の半分Ｓ／２になる時の入射角度をαとする。本実施例においては、音響検出素子の受信面に入射角α以下で光音響波が入射する領域を高感度に受信可能な領域とする。以下の説明では、「高感度に受信可能な領域」を「高感度受信領域」と記す。このように、音響検出素子３００は、指向軸を有し、指向軸の周りに光音響波を高感度に受信する高感度受信領域が形成されている。
なお、音響検出素子３００の受信面の形状はこれに限られない。また、受信感度に方位特性があってもよい。
【００２３】
（支持体）
図１に示す支持体４００は、略半球形状の容器であり、半球の内側の面に複数の音響検出素子３００が設置され、半球の下部（極）に光学系２００が設置されている。また、半球の内側には、後述する音響マッチング材１０００として溶液が充填される。また、各音響検出素子３００は、不図示のリード線によって後述する信号処理部９００に接続されている。なお、支持体４００の形状は半球に限られず、球冠形状、楕円体の一部分を切り取った形状、複数の平面または曲面を組み合わせた形状なども使用できる。後述するように、複数の音響検出素子の少なくとも一部の音響検出素子の指向軸が集まるように、複数の音響検出素子を支持できる形状であればよい。
【００２４】
支持体４００は、これらの部材を支持するために機械的強度が高い金属材料などを用いて構成することが好ましい。また、音響マッチング材１０００が支持体４００の外側に漏れ出ないようにするためのシール部材を設けることが好ましい。また、支持体４００の上部に、被検体Ｅを保持する部材を設けてもよい。保持部材はカップ状やお椀状が好適であり、照射部からの光や被検体内部からの光音響波に対して透過性を持つことが望ましい。
【００２５】
支持体４００の半球面上にアレイ状に素子を配列する際に、複数の音響検出素子３００
のうち少なくとも一部の素子の指向軸は、他の素子の指向軸と異なる角度を成すようにする。そして各素子の指向軸は、半球の略中心の領域で交差する。図１は半球の中心を通る鉛直面で切断した断面図である。被検体Ｅ内の一部の領域に集束する一点鎖線が音響検出素子３００の指向軸を示している。また、光学系２００は、半球の略中心の領域を照明するように配置されている。このような配置の場合、ユニバーサルバックプロジェクションによって得られる画像は、半球の中心の分解能が高く、中心から離れると分解能が低くなる。支持体４００における各音響検出素子３００と光学系２００の位置情報は、不図示のメモリーなどの記録装置に保存され、画像を生成する時に利用される。
【００２６】
本明細書ではこのように分解能が高い領域を高分解能領域と呼ぶ。本実施例において高分解能領域は、最も分解能の高い点から最も高い分解能の半分の分解能となるまでの領域のことを指し、図１では領域Ｇがこれに相当する。なお、特定の領域に受信感度の高い方向を向け、所望の高分解能領域を形成できる限り、必ずしも各音響波検出素子の最も感度の高い方向が交わらなくてもよい。また、支持体により支持された複数の音響波検出素子の少なくとも一部が特定の領域に向いていればよい。
【００２７】
（関心領域指定部）
関心領域指定部５００は、ユーザが三次元の関心領域を指定するための入力手段である。すなわち、関心領域指定部５００は、三次元の領域である関心領域に関する情報の入力を受け付けることができる。ユーザは、表示部６０１に表示された被検体Ｅの撮影画像を参照しながら、関心領域を指定する。このとき被検体Ｅの撮影画像は、不図示のキャプチャカメラの撮影した画像を表示する。関心領域指定部５００としては、マウスやキーボードといったポインティングデバイスでもよく、ペンタブレットタイプのものや、表示部６０１表面に取り付けたタッチパッドでもよい。また、表示部６０１をタッチパネルで構成してもよい。関心領域指定部は、本発明の入力部に相当する。
【００２８】
さらに表示部６０１では、表示制御部６００によって表示された関心領域の典型形状が、前記の被検体Ｅの撮影画像に重畳表示される。関心領域指定部５００では、この典型形状のサイズを変更や位置を指定するための指示入力を行う。本実施例において、典型形状のサイズ変更指示は、サイズ増減指示を行うものとし、三次元関心領域の典型形状のサイズを段階的に変更できる。典型形状は、本発明における所定の三次元形状に対応する。
【００２９】
（表示制御部）
表示制御部６００は、ユーザにより指定される関心領域の典型形状の表示を行うための情報を出力する。関心領域指定のための初期画面として、表示制御部６００では関心領域の典型形状を、所定のサイズで表示する。関心領域指定部５００からのサイズ変更指示や位置変更指示に従い、関心領域の表示画像を生成する。サイズ変更指示に対しては、関心領域の典型形状を所定の変化量で段階的にサイズを変化させた画像情報を生成し、位置変更指示に対しては、撮影可能範囲内で表示位置を変化させた画像情報を生成する。
【００３０】
本実施例の表示制御部は、表示座標系と走査座標系を変換する領域算出部を有する。表示制御部は、関心領域指定部によって指示される三次元関心領域の位置変更や、サイズ変更に伴い変化させる関心領域は一旦、走査座標系に基づいて位置変更、サイズ変化させておく。そして、領域算出部を用いて、表示部６０１に適した画面表示となるように、表示座標系の画像データを出力する。
【００３１】
また、本実施例におけるスキャン軌道は、ＸＹ平面における渦巻状であるものとする。すなわち本実施例では、渦巻状に支持体を移動させながら、移動距離が等間隔になるように光音響測定を行う。なお、ここで渦巻状移動とは、支持体全体が螺旋状に移動することを指すのであり、支持体の中心が固定されたコマのような回転運動を指すのではない。こ
うすることで、高感度領域が測定領域内で等間隔に位置するように測定が行われ、測定における感度ムラの影響を少なくすることができる。また同じ目的で、渦巻きの各周の間隔（周ピッチ）も等間隔とする。本実施例において、渦巻きの周ピッチは１０ｍｍピッチとする。このとき、高分解能領域が被検体に対して相対的に渦巻状に走査されることによって形成される高分解能領域の総領域の形状が円柱に近似できる。よって、本実施例における関心領域の典型形状は、円柱状とする。なお、渦巻き走査の各周ピッチは等間隔ではなく、異なっていてもよい。
【００３２】
本実施例では説明を簡便にするため典型形状を円柱としているが、走査によって形成される高分解能領域の総形状を正確に表現した形状でもよいし、別の形状に近似したものでもよい。たとえば、高分解能領域の総形状は、しなやかな円筒を螺旋状に丸めた様な複雑な形状も取りうる。螺旋軌道の周ピッチが大きくなれば、前記の高分解能領域の総形状は、さらに複雑な形状となる。これら複雑な形状については、概形に大きな違いがなければ円柱で近似してもよいし、別の形状例としては扁平な樽型で近似してもよい。
【００３３】
（走査領域設定部）
走査領域設定部７００は、支持体４００を移動させるＸ，Ｙ，Ｚ方向の走査領域を設定する装置である。走査領域設定部７００は、支持体４００をＸ，Ｙ, Ｚ方向に走査させることで形成される高分解能領域Ｇの軌跡範囲内部に、関心領域指定部５００で設定された三次元関心領域が内包されるように支持体４００を移動させるＸ，Ｙ,Ｚ領域を設定する
。本実施例においては、関心領域指定部５００が収まるＺ座標位置を算出し、ＸＹ平面を渦巻状に走査する方式とする。
【００３４】
なお、走査領域設定部７００は、設定された関心領域に基づいて検出器の走査をスケジューリングする際には、関心領域よりも多少広い領域を走査領域とすることが好ましい。これは、設定された関心領域について所望の画質を満足させるには、関心領域の周囲からの音響波を取得することが好ましいからである。ただし、設定した関心領域から想定される測定時間と比べて、実際の走査領域の測定時間が増えることが多くなってしまう。
【００３５】
（スキャナー）
スキャナー８００は、支持体４００の位置を図１のＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動することにより、被検体Ｅに対する支持体４００の位置を変更する装置である。このためスキャナー８００は、不図示のＸ，Ｙ，Ｚ方向のガイド機構と、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の駆動機構と、支持体４００のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を検出する位置センサを備えている。図１に示すように、スキャナー８００の上に支持体４００が積載されるため、ガイド機構は大きな荷重に耐えることが可能なリニアガイドなどを用いることが好ましい。また、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、油圧機構などを使用できる。駆動力はモーターなどを使用できる。また、位置センサとしては、エンコーダー、可変抵抗器等を用いたポテンショメータなどを使用できる。本発明の走査部は、走査領域設定部とスキャナーに対応している。
【００３６】
（信号処理部）
信号処理部９００は、音響検出素子３００から入力された電気信号を保存する機能を有している。また、音響検出素子３００から入力された電気信号を用いて被検体Ｅ内の光学特性などの特性情報を生成し、特性情報に基づいて被検体Ｅ内の画像を生成する機能を備えている。さらに、信号処理部９００は、光源１００の発光制御やスキャナー８００の駆動制御などの、光音響装置を動作させる機能を備えている。
【００３７】
信号処理部９００の演算部は、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。なお、演算部は、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、信号処理部９００が行う各処理をいずれの素子や回路が実行してもよい。
また、信号処理部９００内の記憶部は、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。なお、記憶部は、１つの記憶媒体から構成されるだけでなく、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。
また、信号処理部９００は、同時に複数の信号をパイプライン処理できるように構成されていることが好ましい。これにより、被検体情報を取得するまでの時間を短縮することができる。
【００３８】
なお、信号処理部９００が行うそれぞれの処理を、演算部に実行させるプログラムとして記憶部に保存しておくことができる。ただし、プログラムが保存される記憶部は、非一時的な記録媒体である。なお、表示制御部、走査領域設定部及び信号処理部は、それぞれ別個の回路や情報処理装置で構成されてもよいし、一つの情報処理装置の機能ブロックとして構成されてもよい。
【００３９】
（音響マッチング材）
音響マッチング材１０００は、被検体Ｅと音響検出素子３００との間の空間を満たし、被検体Ｅと音響検出素子３００を音響的に結合させるためのものである。材料は、被検体Ｅと音響検出素子３００に音響インピーダンスが近く、光源１００で発生するパルス光を透過する液体が望ましい。具体的には、水、ひまし油、ジェルなどを用いることができる。
【００４０】
（三次元関心領域の典型形状）
本実施例においては、支持体４００の走査は、螺旋状軌道である。このとき高分解能領域Ｇの軌跡とともに形成される領域が、光音響データ取得領域となる。本実施例においては、この高分解能領域Ｇの軌跡によって形成されるデータ取得領域を、三次元関心領域の典型形状とする。つまり、この典型形状の内側に測定したい範囲が収まるようにサイズ、位置変更を指示することで、所望の領域の光音響データを取得できる。
本実施例においては説明を簡略化するため、円筒形に近似した領域を三次元関心領域の典型形状とする。しかし実装上は、実測定領域より小さい領域であれば近似形状で表現してもよいし、実際の高感度領域Ｇの軌跡の集合体の形状そのものを再現してもよい。
【００４１】
図４は、螺旋が１周増えるたびにデータ取得領域が所定量だけ変化する様子を示す図である。所定量とは、螺旋軌道のピッチに応じた特徴量とも呼べる値である。この値は、支持体の走査部の構成を基準として決定される、装置固有の特徴量である。
【００４２】
図４のＣ１は、最内周の螺旋軌道に基づく典型形状のＸＹ断面である。上述したように、螺旋軌道の周ピッチは１０ｍｍ間隔なので、螺旋を１周増やす度に、典型形状のＸＹ断面サイズは、Ｃ２、Ｃ３のように直径が１０ｍｍずつ大きくなる。このように、螺旋軌道の周回数に応じた変化量を所定の単位として（本実施例においては１０ｍｍピッチの整数倍）、三次元関心領域のサイズ変更を指示することになる。ユーザが三次元関心領域のサイズの増減を指示すると、螺旋状軌道が１周ずつ増減させた際の関心領域が算出される。
【００４３】
図５は、螺旋軌道における関心領域のＸＹ面での断面形状Ｃ１を示す図である。円Ｃ１は、螺旋軌道の１周外の外周までに形成される高感度領域Ｇの軌跡の集合体に対して内接する円である。図中、点線が螺旋軌道を示し、一点鎖線は、螺旋軌道上において等間隔ピッチで測定を行った際に形成される、各測定位置における高感度領域Ｇである。Ｐ１は最内周のサンプリングポイント１点目で、Ｐ１から螺旋軌道１周目に当たるサンプリングポイントがＰ２である。このとき、螺旋軌道１周で形成される高感度領域Ｇの集合体に内接するよう円Ｃ１が設定される。螺旋軌道が１周増える度に、同じ要領で不図示の円Ｃ２、Ｃ３と設定していくと、１０ｍｍピッチで拡大していく同心円が得られる。
【００４４】
本実施例では、上のような要領により、関心領域の拡大・縮小の指定に応じて典型形状を変化させる。関心領域の変化を三次元的に示すと図６のようになる。Ｒ１は、最も内周側の関心領域Ｃ１により形成される円筒領域で、同じくＲ２、Ｒ３はＣ２、Ｃ３に基づく円筒領域である。Ｒ１の関心領域に対し、１段階拡大を指示すると、螺旋軌道１周分拡張されたＲ２領域が表示され、もう１段階拡大を指示すると、さらに螺旋軌道１周部拡張されたＲ３領域が表示される。
【００４５】
（三次元関心領域の設定と測定）
次に、三次元の関心領域を確定させる過程と、設定された関心領域に基づいて実施される光音響波の取得方法について説明する。必要に応じて、図７に示すフローチャートの各ステップを参照する。
まず、支持体４００の容器内に被検体Ｅが挿入され、音響マッチング材１０００が満たされる（ステップＳ１）。
【００４６】
本実施例における表示部６０１の初期画面の一例を図３に示す。表示部６０１には、初期画面６０１１として、被検体Ｅのキャプチャカメラ画像（符号６０１２，６０１３および６０１４）が表示されている。カメラ画像には、三次元関心領域の典型形状が、初期サイズで重畳表示されている（ステップＳ２）。
本実施例における表示画面は、不図示のキャプチャカメラ３台による３方向からの観察画像となっている。しかし、２方向から観察した画像であってもよいし、簡略化したイラストレーションによる装置の斜視図に対する三次元関心領域典型形状の重畳画像であってもよい。
【００４７】
この典型形状（三次元関心領域）のサイズは、ユーザの拡大または縮小指示に従って変更可能である。具体的には、ユーザは被検体Ｅのキャプチャカメラ画像を見ながら、三次元関心領域の典型形状のサイズの増減指示を入力する（ステップＳ３）。関心領域のサイズ増減指示を受け付けた表示制御部は、螺旋軌道を１周単位で増減させた際の測定領域の変化量に基づく所定の変化量で三次元関心領域の大きさを変化させる。そして、新たに求めた三次元関心領域を被検体Ｅのキャプチャカメラ画像に重畳させた画像で表示部６０１の表示を更新する（ステップＳ４）。
【００４８】
このときの典型形状の変化は、装置固有の特徴量（例えば走査部のピッチなど）を基準として段階的に行われる。すなわち、図６に示すように、三次元関心領域のサイズ変更は、螺旋軌道１周分のピッチ１０ｍｍを基準として、円筒形状の関心領域が拡大または縮小され、関心領域が更新されることにより行われる。典型形状のサイズを段階的に変化させることをユーザに意識させる目的で、画面６０１１に表示するユーザインタフェースの形を決定してもよい。例えば、上向き矢印が表示されたボタンと下向き矢印が表示されたボタンを画面上に表示しておけば、ユーザがサイズの増減を選択しやすくなる。あるいは、マウスのホイールで増減を選択する方法も好ましい。
【００４９】
同時に、ユーザは、表示部６０１に表示された三次元関心領域を入力手段で選択し、被検体Ｅに対して相対的に位置を移動させる入力を行い、関心領域の位置を調整することができる。位置調整は、関心領域のサイズが確定する前に行ってもよい。このとき、位置移動指示の入力は、タッチパネルやマウスなどのポインティングデバイスによる選択、ドラッグ操作でもよいし、実座標入力やカーソル操作による指定であってもよい。
【００５０】
ユーザが三次元関心領域の選択を終了すると、設定された三次元関心領域に対する光音響測定が開始される（ステップＳ５）。
走査領域設定部７００は、設定された三次元関心領域に基づき、支持体４００の螺旋軌道範囲を算出する。走査領域設定部７００は、関心領域指定部で指定された三次元関心領域に関して、関心領域の座標値と、関心領域のデフォルトサイズに対して、何段階拡大／縮小かといったサイズ情報を入力として、測定範囲を算出し、走査軌道を確定する。また関心領域を移動させる指示があった場合は、それも反映する。
【００５１】
スキャナー８００は、上記手続きにより確定した走査軌道に従って支持体４００を移動させる。移動中の各位置で、下記要領で光音響測定が実行される。なお、発光および音響波検出は、支持体が停止と移動を繰り返す中で停止位置において実施されてもよいし、支持体が連続的に移動する中で実施されてもよい。
【００５２】
最初の測定位置である第一測定位置において、光源１００が光学系２００を用いて照射した光は、音響マッチング材１０００を介して被検体Ｅに入射する。その結果、被検体Ｅ内で吸収された光に起因する光音響効果により、光音響波が発生する。
被検体Ｅ内で発生した光音響波が、音響マッチング材１０００を介して音響検出素子３００によって受信され、電気信号に変換される。
【００５３】
変換された電気信号は、信号処理部９００に送られ、測定位置情報と関連付けされてメモリーなどの記憶装置に保存される。これにより第一測定位置における第一電気信号が保存される。
次に、支持体４００が、スキャナー８００により、走査領域設定部７００によって設定された走査領域の内側にある第二測定位置に移動される。そして第一測定位置での測定と同様に、第二測定位置における第二電気信号が取得され保存される。
以下、上述と同様の工程により、走査領域設定部７００によって設定された走査領域内の全ての測定位置における電気信号が取得され、信号処理部９００により、測定した領域の画像が生成される。
【００５４】
以上説明したように、本実施例の装置は、三次元関心領域の典型形状をユーザに提示する。それを見たユーザは所定の形状のサイズを所定変化量で増減させることで三次元関心領域の設定できる。その結果、簡便に三次元関心領域を設定可能となる。これにより、ユーザは関心領域の設定において、装置の設計、構成にかかわる測定範囲の変化量を直接意識することなく、ユーザが走査領域を意識しながら三次元関心領域を設定することが可能となる。その結果、設定した領域がわずかに大きいために測定時間が長くなったり、期待していない余計な領域を走査したりする問題を軽減することが可能となる。
【００５５】
［変形例］
本変形例においては、本発明の本質を維持しつつ、上記実施例１で示された構成を別の形態に拡張する方法を説明する。本変形例においては、特に支持体のスキャン方法などが実施例１と異なる。
【００５６】
被検体から発生する音響波を取得する上で、支持体を移動させる方法は螺旋状には限られない。例えば、支持体を関心領域の端から端まで長距離移動させる主走査と、主走査方向と交差（典型的には直交）する方向への移動である副走査とを繰り返すスキャン方法であっても、広い領域を測定できる。この場合、１回の主走査ごとに細長い帯状の領域であるストライプについての測定が行われ、複数のストライプが副走査方向に連結して関心領域の全体が測定される。本変形例の場合、関心領域をカバーするためにはストライプを積み重ねることになるため、装置固有の特徴量とは、ストライプの形状やサイズを基準とした値となる。
【００５７】
このような縦横スキャンにおいて、当初被検体画像に重畳して表示された典型的な三次
元関心領域の形状に対してユーザがサイズ変更を指示した場合も、実施例１と同様の事態が発生する。すなわち、ユーザがサイズ拡大を指示した際に、その拡大された部分が当初の三次元関心領域のストライプからはみ出る場合、走査するストライプ数の増加が必要となる。
【００５８】
そこで本変形例においても、入力部からのユーザの入力値と、装置固有の変化量とに応じて関心領域のサイズを段階的に変更することにより、ユーザに走査領域を意識した簡便な領域設定方法を提供できる。その結果、ユーザの利便性が向上するとともに、測定時間を短縮して被検者の負担を軽減できるようになる。
【符号の説明】
【００５９】
１００：光源，２００：光照射部，３００：音響波検出素子，４００：支持体，５００：関心領域指定部，６００：表示制御部，７００：走査領域設定部，８００：走査部，９００：信号処理部
【図１】
0006366379.tif 000002
【図２】
0006366379.tif 000003
【図３】
0006366379.tif 000004
【図４】
0006366379.tif 000005
【図５】
0006366379.tif 000006
【図６】
0006366379.tif 000007
【図７】
0006366379.tif 000008