(57)【要約】【課題】光音響イメージングにおいて、光音響画像を好適化する。【解決手段】光音響画像生成装置において、低周波用検出素子、高周波用検出素子および音響画像生成手段を備え、画像化領域の深さ方向に沿った分割領域ごとに、光音響画像の生成に際し使用される基礎信号データを、低周波用検出素子によって検出された信号データである第１の原信号データおよび高周波用検出素子によって検出された信号データである第２の原信号データの中から選択し、基礎信号データに基づいて光音響画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体への測定光の照射に起因して前記被検体内で発生した光音響波に基づいて、前記被検体内の所定の画像化領域についての光音響画像を生成する光音響画像生成装置において、
低周波用検出素子と
該低周波用検出素子の検出帯域よりも高周波側に検出帯域を有する高周波用検出素子と、
前記低周波用検出素子によって検出された前記光音響波の信号データである第１の原信号データおよび前記高周波用検出素子によって検出された前記光音響波の信号データである第２の原信号データに基づいて前記光音響画像を生成する音響画像生成手段とを備え、
前記音響画像生成手段が、
前記画像化領域の深さ方向に沿って前記原信号データの範囲を分割した際の分割領域ごとに、前記光音響画像の生成に際し使用される基礎信号データを前記第１の原信号データおよび前記第２の原信号データの中から選択し、
前記基礎信号データに基づいて前記光音響画像を生成するものであることを特徴とする光音響画像生成装置。
【請求項２】
前記音響画像生成手段が、使用される原信号データが前記第２の原信号データのみである前記分割領域が存在するように前記基礎信号データを選択するものであることを特徴とする請求項１に記載の光音響画像生成装置。
【請求項３】
前記音響画像生成手段が、最表の前記分割領域において前記第２の原信号データのみが使用されるように前記基礎信号データを選択するものであることを特徴とする請求項２に記載の光音響画像生成装置。
【請求項４】
前記音響画像生成手段が、使用される原信号データが前記第１の原信号データのみである前記分割領域が存在するように前記基礎信号データを選択するものであることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光音響画像生成装置。
【請求項５】
前記音響画像生成手段が、最深の前記分割領域において前記第１の原信号データのみが使用されるように前記基礎信号データを選択するものであることを特徴とする請求項４に記載の光音響画像生成装置。
【請求項６】
前記分割領域が３つ以上であり、
前記音響画像生成手段が、最表の前記分割領域において前記第２の原信号データのみが使用され、最表および最深の分割領域以外の前記分割領域において前記第１の原信号データおよび前記第２の原信号データが使用されるように、前記基礎信号データを選択するものであることを特徴とする請求項５に記載の光音響画像生成装置。
【請求項７】
前記分割領域が３つ以上であり、
前記音響画像生成手段が、最深の前記分割領域以外の前記分割領域において前記第１の原信号データおよび前記第２の原信号データが使用されるように前記基礎信号データを選択するものであることを特徴とする請求項５に記載の光音響画像生成装置。
【請求項８】
前記低周波用検出素子が無機系の圧電素子であり、
前記高周波用検出素子が、有機系の圧電素子であって、その検出帯域が前記低周波用検出素子の検出帯域と重なる圧電素子であることを特徴とする請求項１から７いずれかに記載の光音響画像生成装置。
【請求項９】
前記音響画像生成手段が、
前記分割領域ごとに、前記分割領域についての前記基礎信号データが、１つの前記検出素子によって検出された原信号データから構成される場合には、当該原信号データを当該分割領域についての部分信号データとして設定し、前記分割領域についての前記基礎信号データが、複数の前記検出素子によって検出された複数の原信号データから構成される場合には、当該複数の原信号データに基づいて算出されたデータを当該分割領域についての部分信号データとして設定し、
前記各分割領域についての前記部分信号データを互いに結合して得られた組換え信号データに基づいて前記光音響画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から８いずれかに記載の光音響画像生成装置。
【請求項１０】
前記音響画像生成手段が、
前記各検出素子によって検出された前記各原信号データに基づいて原画像データをそれぞれ構築し、
前記分割領域ごとに、前記分割領域についての前記基礎信号データが、１つの前記検出素子によって検出された原信号データから構成される場合には、当該原信号データに基づく前記原画像データを当該分割領域についての部分画像データとして設定し、前記分割領域についての前記基礎信号データが、複数の前記検出素子によって検出された複数の原信号データから構成される場合には、当該複数の原信号データそれぞれに基づく前記原画像データに基づいて算出されたデータを当該分割領域についての部分画像データとして設定し、
前記各分割領域についての前記部分画像データを互いに結合して得られた組換え画像データに基づいて前記光音響画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から８いずれかに記載の光音響画像生成装置。
【請求項１１】
前記音響画像生成手段が、画像生成の対象部位および／または前記検出素子の性能に応じて前記基礎信号データの選択方法を変更するものであることを特徴とする請求項１から１０いずれかに記載の光音響画像生成装置。
【請求項１２】
前記検出素子の少なくともいずれかが、前記被検体に対して送信された超音波に対する反射超音波を検出するものであり、
前記音響画像生成手段が、前記反射超音波の超音波信号データに基づいて超音波画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から１１いずれかに記載の光音響画像生成装置。
【請求項１３】
前記低周波用検出素子および前記高周波用検出素子が、該高周波用検出素子が検出面側となるように積層されたものであることを特徴とする請求項１から１２いずれかに記載の光音響画像生成装置。
【請求項１４】
被検体への測定光の照射に起因して前記被検体内で発生した光音響波に基づいて、前記被検体内の所定の画像化領域についての光音響画像を生成する光音響画像生成方法において、
低周波用検出素子と該低周波用検出素子の検出帯域よりも高周波側に検出帯域を有する高周波用検出素子とのそれぞれによって前記光音響波の信号データを検出し、
前記画像化領域の深さ方向に沿って前記信号データの範囲を分割した際の分割領域ごとに、前記光音響画像の生成に際し使用される基礎信号データを、前記低周波用検出素子によって検出された前記信号データである第１の原信号データおよび前記高周波用検出素子によって検出された前記信号データである第２の原信号データの中から選択し、
前記基礎信号データに基づいて前記光音響画像を生成することを特徴とする光音響画像生成方法。
【請求項１５】
使用される原信号データが前記第２の原信号データのみである前記分割領域が存在するように前記基礎信号データを選択することを特徴とする請求項１４に記載の光音響画像生成方法。
【請求項１６】
最表の前記分割領域において前記第２の原信号データのみが使用されるように前記基礎信号データを選択することを特徴とする請求項１５に記載の光音響画像生成方法。
【請求項１７】
使用される原信号データが前記第１の原信号データのみである前記分割領域が存在するように前記基礎信号データを選択することを特徴とする請求項１４から１６いずれかに記載の光音響画像生成方法。
【請求項１８】
最深の前記分割領域において前記第１の原信号データのみが使用されるように前記基礎信号データを選択することを特徴とする請求項１７に記載の光音響画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の照射に起因して発生した光音響波に基づいて光音響画像を生成する光音響画像生成装置および光音響画像生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光音響分光法は、所定の波長（例えば、可視光、近赤外光又は中間赤外光の波長帯域）を有する光を被検体に照射し、被検体内の特定物質がこの光のエネルギーを吸収した結果生じる弾性波である光音響波を検出して、その特定物質の濃度を定量的に計測するものである。被検体内の特定物質とは、例えば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどである。このように光音響波を検出しその検出信号に基づいて光音響画像を生成する技術は、光音響イメージング（ＰＡＩ：Photoacoustic Imaging）或いは光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Photo Acoustic Tomography）と呼ばれる。このような光音響イメージングは、例えば生体組織内の血管を画像化する用途で利用されることが多い（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば生体組織内の血管を画像化する場合において、画像化の対象部位の表面近傍では、太い血管は表面からの目視でも観察可能なため細い血管をより鮮明に画像化したいという要望や、深部では、細い血管の観察よりも一定の太さ以上の血管を確実に画像化したいという要望がある。
【０００５】
本発明は上記要望に応えてなされたものであり、光音響イメージングにおいて、従来に比して光音響画像をより好適化することを可能とする光音響画像生成装置および光音響画像生成方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る光音響画像生成装置は、
被検体への測定光の照射に起因して被検体内で発生した光音響波に基づいて、被検体内の所定の画像化領域についての光音響画像を生成する光音響画像生成装置において、
低周波用検出素子と
低周波用検出素子の検出帯域よりも高周波側に検出帯域を有する高周波用検出素子と、
低周波用検出素子によって検出された光音響波の信号データである第１の原信号データおよび高周波用検出素子によって検出された光音響波の信号データである第２の原信号データに基づいて光音響画像を生成する音響画像生成手段とを備え、
音響画像生成手段が、
画像化領域の深さ方向に沿って原信号データの範囲を分割した際の分割領域ごとに、光音響画像の生成に際し使用される基礎信号データを第１の原信号データおよび第２の原信号データの中から選択し、
基礎信号データに基づいて光音響画像を生成するものであることを特徴とするものである。
【０００７】
そして、本発明に係る光音響画像生成装置において、音響画像生成手段は、使用される原信号データが第２の原信号データのみである分割領域が存在するように基礎信号データを選択するものとすることができる。この場合において、音響画像生成手段は、最表の分割領域において第２の原信号データのみが使用されるように基礎信号データを選択するものとすることができる。
【０００８】
また、本発明に係る光音響画像生成装置において、音響画像生成手段は、使用される原信号データが第１の原信号データのみである分割領域が存在するように基礎信号データを選択するものとすることができる。この場合において、音響画像生成手段は、最深の分割領域において第１の原信号データのみが使用されるように基礎信号データを選択するものとすることができる。
【０００９】
また、最深の分割領域において第１の原信号データのみが使用される場合において、分割領域が３つ以上であり、音響画像生成手段が、最表の分割領域において第２の原信号データのみが使用され、最表および最深の分割領域以外の分割領域において第１の原信号データおよび第２の原信号データが使用されるように、基礎信号データを選択するものである構成とすることができる。
【００１０】
或いは、最深の分割領域において第１の原信号データのみが使用される場合において、分割領域が３つ以上であり、音響画像生成手段が、最深の分割領域以外の分割領域において第１の原信号データおよび第２の原信号データが使用されるように基礎信号データを選択するものである構成とすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る光音響画像生成装置において、低周波用検出素子は無機系の圧電素子であり、高周波用検出素子は、有機系の圧電素子であって、その検出帯域が低周波用検出素子の検出帯域と重なる圧電素子であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る光音響画像生成装置において、音響画像生成手段は、分割領域ごとに、分割領域についての基礎信号データが、１つの検出素子によって検出された原信号データから構成される場合には、当該原信号データを当該分割領域についての部分信号データとして設定し、分割領域についての基礎信号データが、複数の検出素子によって検出された複数の原信号データから構成される場合には、当該複数の原信号データに基づいて算出されたデータを当該分割領域についての部分信号データとして設定し、各分割領域についての部分信号データを互いに結合して得られた組換え信号データに基づいて光音響画像を生成するものであることが好ましい。
【００１３】
或いは、本発明に係る光音響画像生成装置において、音響画像生成手段は、各検出素子によって検出された各原信号データに基づいて原画像データをそれぞれ構築し、分割領域ごとに、分割領域についての基礎信号データが、１つの検出素子によって検出された原信号データから構成される場合には、当該原信号データに基づく原画像データを当該分割領域についての部分画像データとして設定し、分割領域についての基礎信号データが、複数の検出素子によって検出された複数の原信号データから構成される場合には、当該複数の原信号データそれぞれに基づく原画像データに基づいて算出されたデータを当該分割領域についての部分画像データとして設定し、各分割領域についての部分画像データを互いに結合して得られた組換え画像データに基づいて光音響画像を生成するものであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る光音響画像生成装置において、音響画像生成手段は、画像生成の対象部位および／または検出素子の性能に応じて基礎信号データの選択方法を変更するものであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る光音響画像生成装置において、検出素子の少なくともいずれかが、被検体に対して送信された超音波に対する反射超音波を検出するものであり、音響画像生成手段が、反射超音波の超音波信号データに基づいて超音波画像を生成するものである構成とすることもできる。
【００１６】
また、本発明に係る光音響画像生成装置において、低周波用検出素子および高周波用検出素子は、高周波用検出素子が検出面側となるように積層されたものであることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る光音響画像生成方法は、
被検体への測定光の照射に起因して被検体内で発生した光音響波に基づいて、被検体内の所定の画像化領域についての光音響画像を生成する光音響画像生成方法において、
低周波用検出素子と低周波用検出素子の検出帯域よりも高周波側に検出帯域を有する高周波用検出素子とのそれぞれによって光音響波の信号データを検出し、
画像化領域の深さ方向に沿って信号データの範囲を分割した際の分割領域ごとに、光音響画像の生成に際し使用される基礎信号データを、低周波用検出素子によって検出された上記信号データである第１の原信号データおよび高周波用検出素子によって検出された上記信号データである第２の原信号データの中から選択し、
基礎信号データに基づいて光音響画像を生成することを特徴とするものである。
【００１８】
そして、本発明に係る光音響画像生成方法において、使用される原信号データが第２の原信号データのみである分割領域が存在するように基礎信号データを選択することができる。この場合において、最表の分割領域において第２の原信号データのみが使用されるように基礎信号データを選択することができる。
【００１９】
また、本発明に係る光音響画像生成方法において、使用される原信号データが第１の原信号データのみである分割領域が存在するように基礎信号データを選択することができる。この場合において、最深の分割領域において第１の原信号データのみが使用されるように基礎信号データを選択することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光音響画像生成装置および光音響画像生成方法は、特に、画像化領域の深さ方向に沿った分割領域ごとに、光音響画像生成に際し使用される基礎信号データを第１の原信号データおよび第２の原信号データの中から選択し、この基礎信号データに基づいて光音響画像を生成するものである。したがって、全ての原信号データの中から計測目的或いは計測条件に応じて必要な部分を抽出し、当該部分に基づいて光音響画像を生成することができる。例えば、感度が重視される分割領域では第１の原信号データ（つまり、低周波用検出素子によって検出された信号量の多い低周波成分を含む原信号データ）に基づいて画像を生成し、分解能が重視される分割領域では第２の原信号データ（つまり、高周波用検出素子によって検出された高周波成分を含む原信号データ）に基づいて画像を生成した場合には、感度および／または分解能の観点から光音響画像の好適化が可能となる。この結果、光音響イメージングにおいて、従来に比して光音響画像をより好適化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態の光音響画像生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】画像化領域の分割態様の例を示す概略図である。
【図３】分割領域ごとに、全原信号データから実際に使用される原信号データ（基礎信号データ）を選択する態様の例を示す概略図である。
【図４】原信号データを選択する態様の他の例を示す概略図である。
【図５】組換え信号データを生成する工程の例を示す概略図である。
【図６】組換え信号データを生成するための回路の例を示す概略図である。
【図７】ある対象物質から発生した光音響波の周波成分強度を示すグラフである。
【図８】第２の実施形態の光音響画像生成装置の構成を示すブロック図である。
【図９】原画像データを生成する工程を示す概略図である。
【図１０】分割領域ごとに、全原画像データから実際に使用される原画像データ（基礎画像データ）を選択する態様の例を示す概略図である。
【図１１】組換え画像データを生成する工程の例を示す概略図である。
【図１２】第３の実施形態の光音響画像生成装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００２３】
「第１の実施形態」
まず、光音響画像生成装置および方法の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の光音響画像生成装置１０の構成を示すブロック図である。
【００２４】
本実施形態の光音響画像生成装置１０は、図１に示されるように、低周波用検出素子および高周波用検出素子を有するプローブ１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、画像表示手段１４および入力手段１６を備える。
【００２５】
また、本実施形態の光音響画像生成方法は、上記装置１０を用いて、プローブ１１によって光音響波の原信号データを検出し、画像化領域の分割領域のうち、感度が重視される分割領域においては低周波用検出素子によって検出された第１の原信号データが使用され、分解能が重視される分割領域においては高周波用検出素子によって検出された第２の原信号データが使用されるように、分割領域ごとに、光音響画像の生成に際し使用される基礎信号データを原信号データから選択し、基礎信号データに基づいて光音響画像を生成するものである。
【００２６】
＜プローブ＞
プローブ１１は、検出素子アレイ２０、光ファイバ４０、導光板４２および筺体４４から構成される。プローブ１１は、レーザユニット１３からのレーザ光Ｌを被検体Ｍに照射して、光音響効果によって被検体Ｍ内に発生する光音響波Ｕを検出素子アレイ２０によって検出するものである。例えば、光音響画像のボリュームデータを生成する際には、プローブ１１が走査される。
【００２７】
＜検出素子アレイ＞
検出素子アレイ２０は、例えば、複数の低周波用検出素子からなる低周波用素子アレイと、複数の高周波用検出素子からなる高周波用素子アレイとから構成される。低周波用検出素子は、低周波数の音響波信号の検出に対して好適な圧電素子である。低周波用検出素子は、例えば検出帯域の中心周波数が０〜１０ＭＨｚの範囲となるように調整されることが好ましい。このような検出素子としては、無機系の圧電素子を使用することができ、特にジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスを利用した圧電素子を使用することが好ましい。一方、高周波用検出素子は、低周波用検出素子の検出帯域よりも高い周波数の音響波信号の検出が可能な圧電素子である。高周波用検出素子は、例えば検出帯域が１０ＭＨｚ以上の範囲を含むように、より好ましくは検出帯域の中心周波数が１５〜２５ＭＨｚの範囲となるように調整されることが好ましい。このような検出素子としては、有機系の圧電素子を使用することができ、特にポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の高分子フィルムを利用した圧電素子を使用することが好ましい。一般的に、無機系の圧電素子は検出感度の点で優れており、有機系の圧電素子は検出帯域が広帯域である点で優れている。なお本明細書において、「音響波」とは超音波および光音響波を含む意味である。ここで、「超音波」とは振動子の振動により被検体内に発生した弾性波およびその反射波を意味し、「光音響波」とは光の照射による光音響効果により被検体内に発生した弾性波を意味する。
【００２８】
低周波用検出素子および高周波用検出素子のそれぞれの検出帯域は重なってもよい。なお、それらの検出帯域が重なる場合には、高周波用検出素子によって検出された信号をハイパスフィルタに通すことにより、当該信号から高周波成分を抽出することができる。ハイパスフィルタ処理を行う工程は、例えば、後述する受信メモリ２３に記憶する前に、データ組換え手段２６におけるデータの組換え段階で、或いは光音響画像を構築した後に、行われる。
【００２９】
低周波用素子アレイおよび高周波用素子アレイは、それぞれ低周波用検出素子および高周波用検出素子が１次元的または２次元的に配列したものである。低周波用素子アレイおよび高周波用素子アレイは、それぞれの検出面が滑らかに接続されるように並列して配置されてもよいし、積層されてもよい。低周波用素子アレイおよび高周波用素子アレイが積層される場合には、高周波用素子アレイが被検体側となることが好ましい。また、高周波用素子アレイは、種類（特に検出帯域）の異なるものが複数あってもよい。検出素子アレイ２０によって検出された音響波信号は超音波ユニット１２の受信回路２１に出力される。検出素子アレイ２０には、音響整合層、音響レンズおよび音響カプラ等の音響素子を設けてもよい。
【００３０】
＜光ファイバ＞
光ファイバ４０は、レーザ光Ｌを出力するレーザユニット１３に光学的に接続されており、本実施形態ではレーザ光Ｌを導光板４２まで導光する。光ファイバ４０は導光板４２の入射面に接続されている。光ファイバ４０は、特に限定されず、石英ファイバ等の公知のものを使用することができる。光ファイバは１本でもよいが、光エネルギーの伝送量を増やすために、複数の光ファイバを使用することが好ましい。例えば、光ファイバとしてバンドルファイバを使用することもできる。
【００３１】
＜導光板＞
導光板４２は、例えばアクリル板や石英板の表面に特殊な加工を施して、一方の端面から入れた光を他方の端面から均一に面発光させる板である。光ファイバ４０および導光板４２によって、レーザユニット１３から出力されたレーザ光Ｌが被検体の計測対象部位まで導光される。図１に示されるように、本実施形態では２つの導光板４２が、検出素子アレイ２０を挟んで対向するように配置されており、それぞれの導光板４２に光ファイバ４０が例えば２本ずつ接続されている。さらに、光ファイバ４０と接続される導光板４２の部分は、光エネルギーによる破損を回避するために、ガラス材料で形成されることが好ましい。一方、その他の部分は、例えばアクリル等の樹脂材料で形成される。
【００３２】
＜レーザユニット＞
レーザユニット１３は、例えばレーザ光Ｌを、被検体Ｍに照射する測定光として出力する。レーザユニット１３は、例えば、制御手段２９からのトリガ信号を受けてレーザ光Ｌを出力するように構成されている。レーザユニット１３が出力するレーザ光Ｌは、例えば光ファイバなどの導光手段を用いてプローブ１１まで導光され、プローブ１１から被検体Ｍに照射される。レーザユニット１３は、レーザ光として１〜１００ｎｓｅｃのパルス幅を有するパルス光を出力するものであることが好ましい。
【００３３】
例えば本実施形態では、レーザユニット１３は、Ｑスイッチ（Ｑｓｗ）アレキサンドライトレーザである。この場合、レーザ光Ｌのパルス幅は、例えばＱｓｗによって制御される。レーザ光の波長は、計測の対象となる被検体内の物質の光吸収特性によって適宜決定される。例えば計測対象が生体内のヘモグロビンである場合（つまり、血管を撮像する場合）には、一般的にはその波長は近赤外波長域に属する波長であることが好ましい。近赤外波長域とはおよそ７００〜８５０ｎｍの波長域を意味する。しかしながら、レーザ光Ｌの波長は当然これに限られるものではない。
【００３４】
また、レーザ光Ｌは、単波長でもよいし、複数の波長（例えば７５０ｎｍおよび８００ｎｍ）を含んでもよい。さらに、レーザ光Ｌが複数の波長を含む場合には、これらの波長の光は、同時に被検体Ｍに照射されてもよいし、交互に切り替えられながら照射されてもよい。レーザ光Ｌが複数の波長を含む場合において、その波長の組合せは、計測対象の吸収物質のそれぞれの波長に対する吸収係数が異なるように選択されれば、どのような組み合わせでもよい。このような波長選択により、例えば動脈と静脈を区別するなどの機能的な計測が可能となる。例えば動脈と静脈を区別して画像化する場合には、酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンの等吸収点（約７９８ｎｍ）近傍の波長を有する光（７９３〜８０２ｎｍ）と、脱酸素化ヘモグロビンの吸収ピーク波長（約７５７ｎｍ）近傍の波長を有する光（７４８〜７７０ｎｍ）とを選択することが好ましい。
【００３５】
＜超音波ユニット＞
超音波ユニット１２は、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、光音響画像再構成手段２４、選択方法指定手段２５、データ組換え手段２６、検波・対数変換手段２７、光音響画像構築手段２８、制御手段２９、画像合成手段３８および観察方式選択手段３９を有する。超音波ユニット１２が本発明における音響画像生成手段に相当する。
【００３６】
制御手段２９は、光音響画像生成装置１０の各部を制御するものであり、本実施形態ではトリガ制御回路３０を備える。トリガ制御回路３０は、例えば光音響画像生成装置の起動の際に、レーザユニット１３に光トリガ信号を送る。これによりレーザユニット１３で、フラッシュランプが点灯し、レーザロッドの励起が開始される。そして、レーザロッドの励起状態は維持され、レーザユニット１３はパルスレーザ光を出力可能な状態となる。
【００３７】
そして、制御手段２９は、その後トリガ制御回路３０からレーザユニット１３へＱｓｗトリガ信号を送信する。つまり、制御手段２９は、このＱｓｗトリガ信号によってレーザユニット１３からのパルスレーザ光の出力タイミングを制御している。また本実施形態では、制御手段２９は、Ｑｓｗトリガ信号の送信と同時にサンプリングトリガ信号をＡＤ変換手段２２に送信する。サンプリングトリガ信号は、ＡＤ変換手段２２における光音響信号のサンプリングの開始タイミングの合図となる。このように、サンプリングトリガ信号を使用することにより、レーザ光の出力と同期して光音響信号をサンプリングすることが可能となる。
【００３８】
受信回路２１は、プローブ１１で検出された光音響信号を受信する。受信回路２１で受信された光音響信号はＡＤ変換手段２２に送信される。
【００３９】
ＡＤ変換手段２２は、サンプリング手段であり、受信回路２１が受信した光音響信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。例えば、ＡＤ変換手段２２は、サンプリング制御部およびＡＤ変換器を有する。受信回路２１によって受信された受信信号は、ＡＤ変換器によってデジタル化されたサンプリング信号に変換される。ＡＤ変換器は、サンプリング制御部によって制御されており、サンプリング制御部がサンプリングトリガ信号を受信したときに、サンプリングを開始するように構成されている。ＡＤ変換手段２２は、例えば外部から入力する所定周波数のＡＤクロック信号に基づいて、所定のサンプリング周期で受信信号をサンプリングする。
【００４０】
受信メモリ２３は、ＡＤ変換手段２２でサンプリングされた光音響波の原信号データ（つまり上記サンプリング信号）を記憶する。なお、低周波用検出素子によって検出された原信号データ（第１の原信号データ）および高周波用検出素子によって検出された原信号データ（第２の原信号データ）は、それぞれ別個に記憶される。そして、受信メモリ２３は、プローブ１１によって検出されたこれらの原信号データを光音響画像再構成手段２４に出力する。
【００４１】
光音響画像再構成手段２４は、受信メモリ２３から原信号データを読み出し、プローブ１１の検出素子アレイ２０で検出された原信号データを再構成する。具体的には光音響画像再構成手段２４は、例えばプローブ１１の６４個の検出素子からのデータを、検出素子の位置に応じた遅延時間で加算し、１チャンネル分の信号データを生成する（遅延加算法）。１チャンネル分の信号データは、使用する検出素子の範囲が少しずつずらされながらチャンネル（或いは走査ライン）ごとに生成される。このように再構成された信号データは、そのチャンネルの走査ライン上における信号を表示するものとなり、時間軸はそのチャンネルの走査ライン上における深さに対応するようになる。光音響画像再構成手段２４は、遅延加算法に代えて、ＣＢＰ法（Circular Back Projection）により再構成を行ってもよい。あるいは光音響画像再構成手段２４は、ハフ変換法又はフーリエ変換法を用いて再構成を行ってもよい。原信号データの再構成は、チャンネルごと、かつ、第１の原信号データおよび第２の原信号データごとに実施される。再構成された第１の原信号データおよび第２の原信号データはデータ組換え手段２６に出力される。
【００４２】
選択方法指定手段２５は、再構成された第１の原信号データおよび第２の原信号データ（つまり全原信号データ）の中から、光音響画像の生成に実際に使用されるデータ（基礎信号データ）を選択する方法を指定する。基礎信号データを選択する際の判断基準は、本発明において主に２つに分けられ、１つは画像化領域の深さに応じた分割の仕方であり、もう１つはその分割領域ごとにどの原信号データが使用されるか否かである。
【００４３】
画像化領域の分割は、図２に示されるように、その深さ方向Ｄに沿って行われ、分割数および各分割領域の深さ幅は、計測目的（対象部位やその構造など）および計測条件（検出素子アレイ２０の性能、検出素子の感度およびレーザ光の強度など）に応じて適宜設定される。または、当該装置の使用者が、分割数および各分割領域の深さ幅を手動で設定してもよい。図２は、画像化領域の分割態様の例を示す概略図である。図２では、検出素子アレイ２０は低周波用素子アレイ２０ａと高周波用素子アレイ２０ｂとによって構成されている。例えば、図２では、画像化領域Ｒが３つの分割領域Ｒ１、Ｒ２およびＲ３に分割された様子を示している。検出素子アレイ２０の性能に応じて画像化領域を分割する場合には、例えば、所定の測定光強度に対する高周波用検出素子の検出限界深さをＡ、低周波用検出素子の検出限界深さをＢとして、深さが、０以上Ａ／２未満の領域、Ａ／２以上Ａ未満の領域およびＡ以上Ｂ未満の領域をそれぞれ分割領域Ｒ１、Ｒ２およびＲ３とすることができる。
【００４４】
分割領域ごとにどの原信号データが使用されるか否かについても、計測目的および計測条件に応じて適宜設定される。または、この点についても当該装置の使用者が手動で設定してもよい。特に本実施形態では、感度および／または分解能の観点から、分割領域のうち、感度が重視される分割領域においては第１の原信号データが使用され、分解能が重視される分割領域においては第２の原信号データが使用される。つまり、これにより、感度が重視される分割領域では第１の原信号データ（つまり、低周波用検出素子によって検出された信号量の多い低周波成分を含む原信号データ）に基づいて画像が生成され、分解能が重視される分割領域では第２の原信号データ（つまり、高周波用検出素子によって検出された高周波成分を含む原信号データ）に基づいて画像が生成される。
【００４５】
図３は、分割領域ごとに、再構成後の全原信号データから実際に使用される原信号データを選択する態様の例を示す概略図である。図３におけるＲ１、Ｒ２およびＲ３は、図２におけるＲ１、Ｒ２およびＲ３に対応しており、この対応関係は、レーザ光の照射のタイミング、被検体内を伝搬する光音響波の音速、および、音響波信号の検出を開始してからの時間等により決められる。図３ａはある１つのチャンネルに関する再構成後の第１の原信号データＳａを表し、図３ｂはある１つのチャンネルに関する再構成後の第２の原信号データＳｂを表し、ｔ０〜ｔ３は各分割領域を規定する受信時刻を表す。なお、各グラフにおいて、横軸は時間ｔ（深さｄ）、縦軸は信号強度Ｉである。例えば、図３では、一番浅い位置にある分割領域Ｒ１では第２の原信号データを当該分割領域における基礎信号データＢＳ１として選択し、次に深い位置にある分割領域Ｒ２では第１の原信号データおよび第２の原信号データを当該分割領域における基礎信号データＢＳ２として選択し、最も深い位置にある分割領域Ｒ３では第１の原信号データを当該分割領域における基礎信号データＢＳ３として選択する場合を示している。つまり、分割領域Ｒ１では第１の原信号データは選択されず、分割領域Ｒ３では第２の原信号データは選択されない。このように、最表の分割領域において第２の原信号データのみが使用され、最深の分割領域において第１の原信号データのみが使用されるように基礎信号データを選択した場合には、浅い分割領域Ｒ１では高分解能で、深い分割領域Ｒ３では高感度で、光音響画像を生成することができる。なお、第１の原信号データ「のみ」が使用されるとは、全原信号データのうち第１の原信号データのみが使用されることを意味する。このような基礎信号データの選択方法は、例えば皮膚下の細かな血管分布を観察する場合に有効である。
【００４６】
基礎信号データの選択方法は、上記の場合に限られず、第２の原信号データのみが使用される分割領域は必ずしも最表部である必要はなく、第１の原信号データのみが使用される分割領域は必ずしも最深部である必要はない。すなわち、光音響画像生成装置１０は、使用される原信号データが第１の原信号データおよび第２の原信号データのいずれかのみである分割領域が少なくとも１つ存在するように全原信号データから選択された一部の信号データ（基礎信号データ）に基づいて、光音響画像を生成する。
【００４７】
例えば、表面から少し離れた領域を高分解能で画像化したい場合には、図４に示されるように、一番浅い位置にある分割領域Ｒ１では第１の原信号データおよび第２の原信号データを当該分割領域における基礎信号データＢＳ１として選択し、次に深い位置にある分割領域Ｒ２では第２の原信号データを当該分割領域における基礎信号データＢＳ２として選択し、最も深い位置にある分割領域Ｒ３では第１の原信号データを当該分割領域における基礎信号データＢＳ３として選択することができる。このような基礎信号データの選択方法は、例えば、表面部分に形成された水腫等の裏側を詳細に観察する場合、腫瘍の裏側の血管を中心に観察する場合、およびマンモアダプタをプローブの先端に装着してその下部の細かな血管分布を観察する場合に有効である。
【００４８】
また、図４において、分割領域Ｒ２で、第１の原信号データおよび第２の原信号データを当該分割領域における基礎信号データＢＳ２として選択してもよい。
【００４９】
また、分割態様は、例えば図４における分割領域Ｒ２をさらに複数に分割したような態様でもよい。この場合、分割領域Ｒ２内の新たな分割領域では、例えば浅いほど第２の原信号データが重視されるような加重係数を設定することもできる。
【００５０】
上記の基礎信号データの選択方法を踏まえ、例えば皮膚を画像化する場合には、皮膚下の毛細血管の分布を考慮して、深さが０ｍｍ以上５ｍｍ未満では第２の原信号データを選択し、深さが５ｍｍ以上１０ｍｍ未満では第１の原信号データおよび第２の原信号データを選択し、深さが１０ｍｍ以上では第１の原信号データを選択する選択態様が考えられる。
【００５１】
また、種類の異なる高周波用素子アレイが複数ある場合には、それらによって検出された複数の第２の原信号データおよび第１の原信号データのうち少なくとも１つが、同じ分割領域から選択されていればよい。
【００５２】
選択方法指定手段２５は、画像生成の対象部位および／または検出素子の性能に応じて基礎信号データの選択方法を変更する構成とすることができる。例えば、使用者が入力手段１６を使用し入力した対象部位および／または検出素子の情報に応じて、選択方法指定手段２５が、選択方法をデフォルトの設定態様からその入力情報に適した選択態様へ自動的に更新するように構成される。また、選択方法指定手段２５が、対象部位および／または検出素子の情報を自動的に検出するようにしてもよい。
【００５３】
データ組換え手段２６は、選択方法指定手段２５により指定された選択方法に基づいて再構成後の全原信号データの中から基礎信号データを選択し、基礎信号データに基づいて分割領域ごとに部分信号データを設定し、その部分信号データに基づいてチャンネルごとに組換え信号データを生成する。組換え信号データの生成工程は、部分信号データの設定工程および部分信号データの結合工程から主に構成され、例えば以下のように行われる。
【００５４】
まず部分信号データの設定工程では、分割領域ごとに、各分割領域を代表する信号データとして部分信号データが設定される。分割領域についての基礎信号データが、１つの検出素子によって検出された原信号データから構成される場合には、当該原信号データが当該分割領域についての部分信号データとして設定される。一方、分割領域についての基礎信号データが、複数の検出素子によって検出された複数の原信号データから構成される場合には、当該複数の原信号データに基づいて算出されたデータが当該分割領域についての部分信号データとして設定される。複数の原信号データに基づいて新たなデータを算出する方法は、例えばそれらの原信号データの加算平均や加重平均をとることにより行われる。このとき、検出素子の感度の違いに基づく原信号データの強度の違いは適宜調整しておく。
【００５５】
図５は、図３のように選択された基礎信号データに基づく組換え信号データを生成する工程の例を示す概略図である。例えば、図５の分割領域Ｒ１では、分割領域についての基礎信号データＢＳ１が、１つの検出素子（つまり高周波用検出素子の１種）によって検出された再構成後の第２の原信号データから構成されるため、選択された第２の原信号データをそのまま部分信号データＰＳ１として設定している。分割領域Ｒ３でも同様に、選択された再構成後の第１の原信号データがそのまま部分信号データＰＳ３として設定されている。一方、分割領域Ｒ２では、分割領域についての基礎信号データＢＳ２が、複数の検出素子（つまり低周波用検出素子および高周波用検出素子の２種）によって検出された再構成後の第１の原信号データおよび第２の原信号データから構成されるため、当該複数の原信号データに基づいて算出されたデータが部分信号データＰＳ２として設定されている。なお、種類の異なる高周波用素子アレイが複数ある場合には、それぞれを別個の検出素子として考慮する。
【００５６】
次に部分信号データの結合工程では、図５に示されるように、分割領域ごとに設定された部分信号データＰＳ１，ＰＳ２およびＰＳ３が互いに結合されることにより、チャンネルごとに組換え信号データＣＳが生成される。組換え信号データＣＳの時間軸は、再構成後の全原信号データの一部を分割領域ごとに取捨選択することにより生成されたものであるから、これらの原信号データと同様に、そのチャンネルの深さに対応する。部分信号データの結合の際には、各部分信号データが滑らかに接続されるように、強度補正やスムージング等の必要な補正処理を併せて行うことが好ましい。
【００５７】
組換え信号データの生成において、信号処理回路としては例えば次のような回路を採用することができる。図６は、組換え信号データを生成するための回路の例を示す概略図である。当該回路には、第２の原信号データＳｂが入力される端子５０、第１の原信号データＳａおよび第２の原信号データＳｂが入力される端子５１、第１の原信号データＳａが入力される端子５２、および各端子と図示しないメモリとを順次接続するスイッチ５３が設けられている。図６において、第１の原信号データＳａおよび第２の原信号データＳｂは同時に読み出され、第１の原信号データＳａは端子５１および端子５２に出力され、第２の原信号データＳｂは端子５０および端子５１に出力される。そして、スイッチ５３は、各分割領域の部分信号データＰＳ１、ＰＳ２およびＰＳ３を信号出力の経過時間に合わせて、接続先の端子を適時に切り替える。具体的には、ｔ＝ｔ０からｔ１まではスイッチ５３は端子５０へ接続され、ｔ＝ｔ１からｔ２まではスイッチ５３は端子５１へ接続され、ｔ＝ｔ２からｔ３まではスイッチ５３は端子５２へ接続される。したがって、ｔ＝ｔ０からｔ１までは第２の原信号データＳｂが当該分割領域の部分信号データＰＳ１としてメモリに保存され、ｔ＝ｔ１からｔ２までは第１の原信号データＳａおよび第２の原信号データＳｂの加算信号データが当該分割領域の部分信号データＰＳ２としてメモリに保存され、ｔ＝ｔ２からｔ３までは第１の原信号データＳａが当該分割領域の部分信号データＰＳ３としてメモリに保存される。その後、当該メモリ内で、必要な補正処理が行われたこれらの信号データが時系列に沿って結合されることにより、組換え信号データＣＳが生成される。
【００５８】
その後、各チャンネルの組換え信号データは検波・対数変換手段２７に出力される。
【００５９】
検波・対数変換手段２７は、各チャンネルの組換え信号データの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。
【００６０】
光音響画像構築手段２８は、対数変換が施された各チャンネルの組換え信号データＣＳに基づいてチャンネルごとの組換え画像データＸを生成し（図５）、さらにこれらの組換え画像データＸを結合することにより１フレーム分の光音響画像を構築する。光音響画像構築手段２８は、例えば光音響信号（ピーク部分）の時間軸方向の位置を光音響画像における深さ方向の位置に変換して光音響画像を構築する。
【００６１】
観察方式選択手段３９は、光音響画像の表示態様を選択するものである。光音響信号についてのボリュームデータの表示態様としては、例えば三次元画像としての態様、断面画像としての態様および所定の軸上のグラフとしての態様が挙げられる。いずれの態様によって表示するかは、初期設定或いは使用者による入力手段１６からの入力に従って選択される。
【００６２】
画像合成手段３８は、順次取得された光音響信号を使用して、ボリュームデータを生成する。ボリュームデータの生成は、それぞれの光音響信号の信号値を、光音響画像のフレームごとに関連付けられた座標および光音響画像中の画素座標に従って、仮想空間に割り当てることにより行う。例えば、Ｑｓｗトリガ信号が送信された時の座標、実際に光が出力された時の座標、および光音響信号のサンプリングが開始された時の座標等が光音響画像の１フレームごとに関連付けられる。信号値を割り当てる際に、割り当てる場所が重複する場合には、その重複する場所の信号値として例えばそれらの信号値の平均値またはそれらのうちの最大値が採用される。また、必要に応じて、割り当てられる信号値がない場合には、その周辺の信号値を用いて補間することが好ましい。補間は、例えば、最近接点から順に４つの近接点の重み付き平均値を補間場所に割り当てることにより行う。これにより、より自然な形のボリュームデータを生成することができる。さらに、画像合成手段３８は、生成されたボリュームデータに必要な処理（例えばスケールの補正およびボクセル値に応じた色付け等）を施す。
【００６３】
画像表示手段１４は、画像合成手段３８によって生成されたボリュームデータに基づいた表示画像を表示するものである。
【００６４】
以下作用効果を説明する。本実施形態の光音響画像生成装置および光音響画像生成方法は、特に、分割領域のうち、感度が重視される分割領域においては低周波用検出素子によって検出された第１の原信号データが使用され、分解能が重視される分割領域においては高周波用検出素子によって検出された第２の原信号データが使用されるように、分割領域ごとに、光音響画像の生成の際に使用される基礎信号データを原信号データから選択し、この基礎信号データに基づいて光音響画像を生成するものである。したがって、感度が重視される分割領域では第１の原信号データ（つまり、低周波用検出素子によって検出された信号量の多い低周波成分を含む原信号データ）に基づいて画像が生成され、分解能が重視される分割領域では第２の原信号データ（つまり、高周波用検出素子によって検出された高周波成分を含む原信号データ）に基づいて画像が生成される。
【００６５】
図３に示される基礎信号データの選択方法に基づいて、例えば最表の分割領域Ｒ１で高周波成分の信号データのみを使用すれば、計測対象の表面近傍を高分解能で画像化が可能となる。特に、生体組織の表面を画像化する場合には、高周波成分の信号の多くは細い血管に起因するものが多いため、高周波成分の信号データのみを使用して画像化を行えば、細い血管が強調された光音響画像を生成することができる。
【００６６】
また、低周波成分も検出可能な高周波用検出素子（例えば有機系の圧電素子）を用い、図３に示される基礎信号データの選択方法に基づいて、例えば最表の分割領域Ｒ１で高周波成分および低周波成分の信号データの両方を使用した場合、次のような効果もある。図７は、ある対象物質から発生した光音響波の周波成分強度を示すグラフである。このグラフから、光音響波には０〜１０ＭＨｚ程度の低周波成分が、１０ＭＨｚ以上の高周波成分よりも多く含まれていることがわかる。一般的に、被検体内の光音響波はその伝搬と共に減衰することが知られているが、被検体表面で発生した光音響波は強度が強いまま検出素子に到達することとなる。このような場合、表面で発生した光音響波の低周波成分を検出感度の高い検出素子で検出すると、受信信号の強度が飽和レベルに達してしまい、受信信号を適切に検出することができないという問題がある。そこで、本実施形態のように、最表の分割領域Ｒ１において、低周波帯域の感度が比較的低い高周波用検出素子によって検出した第２の原信号データを使用して画像化を行えば、受信信号の強度が飽和レベルに達することなく、受信信号を適切に検出することができる。
【００６７】
このように本発明によれば、全ての原信号データの中から計測目的或いは計測条件に応じて必要な部分を抽出し、当該部分に基づいて光音響画像を生成することができるから、従来に比して光音響画像をより好適化することが可能となる。
【００６８】
なお、本発明の技術分野と異なる分野であるが、日本国特許公開公報  特開２００４−２０８９１８号において、基本波用の検出素子としてＰＺＴ素子を使用し、かつ高調波用の検出素子としてＰＶＤＦ素子を使用して、ハーモニック画像を生成する技術が開示されている。上記文献では、ＰＺＴ素子による受信信号およびＰＶＤＦ素子による受信信号を独立して調整する旨の記載があるが（例えば上記文献の段落００３０〜００３５）、上記文献と本発明とでは、技術的思想が根本的に異なる。
【００６９】
具体的には、本発明の技術的思想は、複数の検出素子による原信号データを組み替える、言い換えれば、全原信号データの中から光音響画像の生成に必要な部分のみを切り出すことである。したがって本発明では、光音響画像の生成に供しない信号データに対してはそもそも画像表示に際し信号処理が行われない。一方、上記文献の技術的思想は、画像の画質調整の観点から全信号データを使用した上で受信信号のゲインを調整して、高調波成分を基本波成分に対して適切な信号強度にすることである（例えば上記文献の段落００４１〜００４３）。上記文献の段落００３５には、高調波成分の受信信号に対するゲインをゼロにする旨の記載があるが、ゲインをゼロにして高調波成分をゼロと見積もったとしても、ゼロという信号強度のデータを使用して画像を生成していることに変わりはなく、本発明のように「必要な部分の信号データのみを切り出し、不要な部分に対してはそもそも画像表示に際し信号処理を行わない」という思想が開示されていることにはならない。ましてや、上記文献は光音響画像を好適化することを教示も示唆もしていないことから、本発明は、上記文献に基づいて当業者が容易に想到し得たものでもない。
【００７０】
「第２の実施形態」
次に、光音響画像生成装置および方法の第２の実施形態について説明する。図８は、本実施形態の光音響画像生成装置１０の構成を示すブロック図である。本実施形態は、原信号データから光音響画像を生成する過程の点で、第１の実施形態と異なる。したがって、第１の実施形態と同一の構成要素についての詳細な説明は特に必要のない限り省略する。
【００７１】
本実施形態の光音響画像生成装置１０は、図８に示されるように、低周波用検出素子および高周波用検出素子を有するプローブ１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、画像表示手段１４および入力手段１６を備える。
【００７２】
また、本実施形態の光音響画像生成方法は、図８の装置１０を用いて、プローブ１１によって光音響波の原信号データを検出し、画像化領域の分割領域のうち、感度が重視される分割領域においては低周波用検出素子によって検出された第１の原信号データが使用され、分解能が重視される分割領域においては高周波用検出素子によって検出された第２の原信号データが使用されるように、分割領域ごとに、光音響画像の基となる基礎信号データを原信号データから選択し、基礎信号データに基づいて光音響画像を生成するものである。
【００７３】
＜超音波ユニット＞
超音波ユニット１２は、第１の実施形態と同様に、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、光音響画像再構成手段２４、選択方法指定手段２５、データ組換え手段２６、検波・対数変換手段２７、光音響画像構築手段２８、制御手段２９、画像合成手段３８および観察方式選択手段３９を有する。ただし、本実施形態は、検出素子アレイ２０によって検出された信号データが、受信回路２１、ＡＤ変換手段２２、受信メモリ２３、光音響画像再構成手段２４、検波・対数変換手段２７、光音響画像構築手段２８、データ組換え手段２６、画像合成手段３８の順に流れる点で、第１の実施形態と異なる。すなわち、光音響画像再構成手段２４において再構成された第１の原信号データおよび第２の原信号データは検波・対数変換手段２７に出力される。
【００７４】
検波・対数変換手段２７は、チャンネルごとに、再構成された第１の原信号データおよび第２の原信号データそれぞれの包絡線を求め、求めた各包絡線を対数変換する。
【００７５】
光音響画像構築手段２８は、図９に示されるように、対数変換が施された各チャンネルの原信号データＳに基づいて、チャンネルごとかつ原信号データごとに原画像データＩＭを構築する。そして、第１の原画像データ（第１の原信号データに基づく原画像データ）および第２の原画像データ（第２の原信号データに基づく原画像データ）はデータ組換え手段２６へ出力される。
【００７６】
本実施形態のデータ組換え手段２６は、選択方法指定手段２５により指定された選択方法に基づいて全原画像データの中から基礎信号データに基づく基礎画像データを選択し、基礎画像データに基づいて分割領域ごとに部分画像データを設定し、その部分画像データに基づいてチャンネルごとに組換え画像データを生成し、これらの組換え画像データをさらに結合させることにより１フレーム分の光音響画像を生成する。そして、生成された光音響画像は画像合成手段３８へ出力される。組換え画像データの生成工程は、基礎画像データの選択工程、部分画像データの設定工程および部分画像データの結合工程から主に構成され、例えば以下のように行われる。
【００７７】
まず基礎画像データの選択工程では、指定された選択方法に基づいて全原画像データの中から基礎画像データが選択される。図１０は、分割領域ごとに、全原画像データから基礎画像データを選択する態様の例を示す概略図である。図１０ａの原画像データＩａは、ある１つのチャンネルに関する再構成後の第１の原信号データＳａに基づく原画像データを表し、図１０ｂの原画像データＩｂは、ある１つのチャンネルに関する再構成後の第２の原信号データＳｂに基づく原画像データを表す。基礎画像データは、図１０に示されるように、全原画像データＩａおよびＩｂのうち、それぞれ図３における基礎信号データに対応する画像データである。つまり、図１０において、基礎画像データＢＩ１は、基礎信号データＢＳ１に基づいて構築された原画像データの部分を表し、基礎画像データＢＩ２のそれぞれは、基礎信号データＢＳ２のそれぞれに基づいて構築された原画像データの部分を表し、基礎画像データＢＩ３は、基礎信号データＢＳ３に基づいて構築された原画像データの部分を表す。
【００７８】
次に部分画像データの設定工程では、分割領域ごとに、各分割領域を代表する信号データとして部分画像データが設定される。分割領域についての基礎画像データ（つまり基礎信号データ）が、１つの検出素子によって検出された原画像データ（つまり原信号データ）から構成される場合には、当該原画像データが当該分割領域についての部分画像データとして設定される。一方、分割領域についての基礎画像データ（つまり基礎信号データ）が、複数の検出素子によって検出された複数の原画像データ（つまり原信号データ）から構成される場合には、当該複数の原画像データに基づいて算出されたデータが当該分割領域についての部分画像データとして設定される。複数の原画像データに基づいて新たなデータを算出する方法は、例えばそれらの原画像データの加算平均や加重平均をとることにより行われる。このとき、検出素子の感度の違いに基づく原画像データの輝度の違いは適宜調整しておく。
【００７９】
図１１は、図１０のように選択された基礎画像データ（つまり図３のように選択された基礎信号データ）に基づいて組換え画像データを生成する工程の例を示す概略図である。例えば、図１１の分割領域Ｒ１では、分割領域についての基礎画像データＢＩ１が、１つの検出素子（つまり高周波用検出素子）に起因する第２の原画像データから構成されるため、選択された第２の原画像データをそのまま部分画像データＰＩ１として設定している。分割領域Ｒ３でも同様に、選択された第１の原画像データがそのまま部分画像データＰＩ３として設定されている。一方、分割領域Ｒ２では、分割領域についての基礎画像データＢＩ２が、複数の検出素子（つまり低周波用検出素子および高周波用検出素子）に起因する第１の原画像データおよび第２の原画像データから構成されるため、当該複数の原画像データに基づいて算出されたデータが部分画像データＰＩ２として設定されている。
【００８０】
次に部分画像データの結合工程では、図１１に示されるように、分割領域ごとに設定された部分画像データが互いに結合されることにより、チャンネルごとに組換え画像データＸが生成される。部分画像データの結合の際には、各部分画像データが滑らかに接続されるように、輝度補正やスムージング等の必要な補正処理を併せて行うことが好ましい。
【００８１】
以上のように、本実施形態の光音響画像生成装置および光音響画像生成方法も、全ての原信号データの中から計測目的或いは計測条件に応じて必要な部分を抽出し、当該部分に基づいて光音響画像を生成することができる。したがって、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００８２】
「第３の実施形態」
次に、光音響画像生成装置および方法の第３の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態の光音響画像生成装置１０の構成を示すブロック図である。本実施形態は、光音響画像に加えて超音波画像も生成する点で、第１の実施形態と異なる。したがって、第１の実施形態と同様の構成要素についての詳細な説明は、特に必要がない限り省略する。
【００８３】
本実施形態の光音響画像生成装置１０は、第１の実施形態と同様に、プローブ１１、超音波ユニット１２、レーザユニット１３、画像表示手段１４および入力手段１６を備える。
【００８４】
＜超音波ユニット＞
本実施形態の超音波ユニット１２は、図１に示す光音響画像生成装置の構成に加えて、送信制御回路３３、データ分離手段３４、超音波画像再構成手段３５、検波・対数変換手段３６、および超音波画像構築手段３７を備える。
【００８５】
本実施形態では、プローブ１１は、光音響信号の検出に加えて、被検体に対する超音波の出力（送信）、及び送信した超音波に対する被検体からの反射超音波の検出（受信）を行う。超音波の送受信を行う振動子としては、検出素子アレイ２０を使用してもよいし、超音波の送受信用に別途プローブ１１中に設けられた新たな振動子アレイを使用してもよい。また、超音波の送受信は分離してもよい。例えばプローブ１１とは異なる位置から超音波の送信を行い、その送信された超音波に対する反射超音波をプローブ１１で受信してもよい。
【００８６】
トリガ制御回路３０は、超音波画像の生成時は、送信制御回路３３に超音波送信を指示する旨の超音波送信トリガ信号を送る。送信制御回路３３は、このトリガ信号を受けると、プローブ１１から超音波を送信させる。プローブ１１は、超音波の送信後、被検体からの反射超音波を検出する。
【００８７】
プローブ１１が検出した反射超音波は、受信回路２１を介してＡＤ変換手段２２に入力される。トリガ制御回路３０は、超音波送信のタイミングに合わせてＡＤ変換手段２２にサンプリグトリガ信号を送り、反射超音波のサンプリングを開始させる。ＡＤ変換手段２２は、反射超音波のサンプリング信号を受信メモリ２３に格納する。光音響信号のサンプリングと、反射超音波のサンプリングとは、どちらを先に行ってもよい。
【００８８】
データ分離手段３４は、受信メモリ２３に格納された光音響信号のサンプリング信号と反射超音波のサンプリング信号とを分離する。データ分離手段３４は、分離した光音響信号のサンプリング信号を光音響画像再構成手段２４に入力する。光音響画像の生成は、第１の実施形態と同様である。一方、データ分離手段３４は、分離した反射超音波のサンプリング信号を、超音波画像再構成手段３５に入力する。
【００８９】
超音波画像再構成手段３５は、プローブ１１の複数の検出素子で検出された反射超音波（そのサンプリング信号）に基づいて、超音波画像の各ラインのデータを生成する。各ラインのデータの生成には、光音響画像再構成手段２４における各ラインのデータの生成と同様に、遅延加算法などを用いることができる。検波・対数変換手段３６は、超音波画像再構成手段３５が出力する各ラインのデータの包絡線を求め、求めた包絡線を対数変換する。
【００９０】
超音波画像構築手段３７は、対数変換が施された各ラインのデータに基づいて、超音波画像を生成する。
【００９１】
画像合成手段３８は、光音響画像と超音波画像とを合成する。画像合成手段３８は、例えば光音響画像と超音波画像とを重畳することで画像合成を行う。合成された画像は、画像表示手段１４に表示される。画像合成を行わずに、画像表示手段１４に、光音響画像と超音波画像とを並べて表示し、或いは光音響画像と超音波画像とを切り替えて表示することも可能である。
【００９２】
本実施形態に係る光音響画像生成装置も、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００９３】
さらに本実施形態の光音響画像生成装置は、光音響画像に加えて超音波画像を生成する。したがって、超音波画像を参照することで、光音響画像では画像化することができない部分を観察することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１０   光音響画像生成装置
１１   プローブ
１２   超音波ユニット
１３   レーザユニット
１４   画像表示手段
１６   入力手段
２０   検出素子アレイ
２０ａ 低周波用素子アレイ
２０ｂ 高周波用素子アレイ
２１   受信回路
２２   変換手段
２３   受信メモリ
２４   光音響画像再構成手段
２５   選択方法指定手段
２６   データ組換え手段
２７   検波・対数変換手段
２８   光音響画像構築手段
２９   制御手段
３０   トリガ制御回路
３３   送信制御回路
３４   データ分離手段
３８   画像合成手段
３９   観察方式選択手段
５０、５１、５２      端子
５３   スイッチ
ＣＳ   組換え信号データ
Ｌ     レーザ光
Ｍ     被検体
Ｒ     画像化領域
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３      分割領域
Ｓａ   第１の原信号データ
Ｓｂ   第２の原信号データ
Ｕ     光音響波
Ｘ     組換え画像データ
【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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【図１１】
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【図１２】
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