(57)【要約】【課題】  光音響イメージングにおいて、光学特性値をより精度良く取得することのできる被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る被検体情報取得装置は、光が被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して、検出信号を出力する音響波検出素子を備える音響波検出器と、検出信号に基づき、被検体内の関心領域における初期音圧を取得する初期音圧取得部と、音響波検出素子の感度分布に基づいた重みづけ係数と、関心領域に照射された光の光量値とに基づき、関心領域における補正された光量値を取得する光量値取得部と、関心領域における初期音圧および補正された光量値に基づき、関心領域における光学特性値を取得する光学特性値取得部と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して、検出信号を出力する音響波検出素子を備える音響波検出器と、
前記検出信号に基づき、前記被検体内の関心領域における初期音圧を取得する初期音圧取得部と、
前記音響波検出素子の感度分布に基づいた重みづけ係数と、前記関心領域に照射された前記光の光量値とに基づき、前記関心領域における補正された光量値を取得する光量値取得部と、
前記関心領域における前記初期音圧および前記補正された光量値に基づき、前記関心領域における光学特性値を取得する光学特性値取得部と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記光量値取得部は、前記関心領域および前記音響波検出素子の検出面を通る直線と前記音響波検出素子の検出面の法線とのなす角度に基づいた前記重みづけ係数を用い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】
前記光量値取得部は、前記関心領域と前記音響波検出素子との距離に基づいた前記重みづけ係数を用い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】
前記音響波検出器は、前記音響波検出素子として第一の音響波検出素子および第二の音響波検出素子を備え、
前記第一の音響波検出素子は、前記光音響波を検出して第一の検出信号を出力し、
前記第二の音響波検出素子は、前記光音響波を検出して第二の検出信号を出力し、
前記初期音圧取得部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号に基づき、前記関心領域における初期音圧を取得し、
前記光量値取得部は、前記第一の音響波検出素子の感度分布に基づいた第一の重みづけ係数と、前記第二の音響波検出素子の感度分布に基づいた第二の重みづけ係数と、前記関心領域に照射された前記光の光量値とに基づき、前記関心領域における補正された光量値を取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記光量値取得部は、前記第一の重みづけ係数と、前記関心領域に照射された前記光の光量値とに基づき、前記関心領域における第一の補正された光量値を取得し、
前記第二の重みづけ係数と、前記関心領域に照射された前記光の光量値とに基づき、前記関心領域における第二の補正された光量値を取得し、
前記第一の補正された光量値および前記第二の補正された光量値に基づき、前記関心領域における補正された光量値を取得することを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記音響波検出素子は、第一の光が前記被検体に照射されることにより発生した第一の光音響波を検出して第一の検出信号を出力し、前記第一の光とは異なるタイミングで照射される第二の光が前記被検体に照射されることにより発生した第二の光音響波を検出して第二の検出信号を出力し、
前記初期音圧取得部は、前記第一の検出信号および前記第二の検出信号に基づき、前記関心領域における初期音圧を取得し、
前記光量値取得部は、前記音響波検出素子の感度分布に基づいた重みづけ係数と、前記関心領域に照射された前記第一の光の光量値と、前記関心領域に照射された前記第二の光の光量値とに基づき、前記関心領域における補正された光量値を取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記光量値取得部は、前記関心領域に照射された前記第一の光の光量値と、前記音響波検出素子の感度分布に基づいた重みづけ係数とに基づき、前記関心領域における第一の補正された光量値を取得し、
前記関心領域に照射された前記第二の光の光量値と、前記音響波検出素子の感度分布に基づいた重みづけ係数とに基づき、前記関心領域における第二の補正された光量値を取得し、
前記第一の補正された光量値および前記第二の補正された光量値に基づき、前記関心領域における補正された光量値を取得す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】
被検体に光を照射することにより発生した光音響波を音響波検出素子が検出し、該検出信号に基づき光学特性値を取得する被検体情報取得方法において、
前記検出信号に基づき、前記関心領域における初期音圧を取得する工程と、
前記音響波検出素子の感度分布に基づいた重みづけ係数と、前記関心領域に照射された前記光の光量値とに基づき、前記関心領域における補正された光量値を取得する工程と、
前記関心領域における前記初期音圧および前記補正された光量値に基づき、前記関心領域における光学特性値を取得する工程と、を有することを特徴とする被検体情報取得方法。
【請求項９】
請求項８に記載の被検体情報処理方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に光を照射することにより発生した光音響波を検出することにより、被検体情報を取得する被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーなどの光源から被検体に照射した光を被検体内に伝播させ、被検体内の情報を得る光イメージング装置の研究が医療分野を中心に積極的に進められている。このような光イメージング技術の一つとして、光音響イメージング（ＰＡＩ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ）がある。光音響イメージングとは、光源から発生したパルス光を被検体（生体）に照射し、被検体内を伝播・拡散した光が被検体内で吸収されて発生する光音響波を検出し、検出した光音響波を解析処理することで、被検体内の光学特性に関連した情報を可視化する技術である。これにより、被検体内の光学特性値分布、特に、吸収係数分布、酸素飽和度分布などを得ることができる。
【０００３】
光音響イメージングでは、被検体内における関心領域から発生する光音響波の初期音圧Ｐ０は、次式で表すことができる。
Ｐ０＝Γ・μａ・Φ      ・・・式（１）
ここで、Γはグルナイゼン係数であり、体積膨張係数βと音速ｃの二乗の積を定圧比熱ＣＰで割ったものである。Γは被検体が決まれば、ほぼ一定の値をとることが知られている。そして、μａは関心領域の吸収係数、Φは関心領域における光量値である。
【０００４】
特許文献１には、被検体中を伝搬してきた光音響波の音圧Ｐの時間変化を音響波検出器で検出し、その検出結果から被検体内の初期音圧分布を算出する技術が記載されている。特許文献１によると、算出された初期音圧をグルナイゼン係数Γで除することにより、μａとΦの積、つまり光エネルギー吸収密度を得ることができる。そして、式（１）で示されるように、初期音圧Ｐ０から吸収係数μａを得るためには、光エネルギー吸収密度を光量値Φで除することが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８８６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光音響波から検出信号への音響波検出素子の変換効率は、音響波検出素子の検出面の法線方向と音響波の入射方向とがなす角度に対して依存性を有している。すなわち、音響波が正面から角度をなして入射することで、変換効率が低下してしまう。
【０００７】
そのため、音響波検出器が音響波を検出することによって得られた検出信号に基づき再構成して得られた初期音圧の値は、これらの影響を受けて、実際の初期音圧よりも小さい値の初期音圧が取得されてしまう。
【０００８】
そして、このように小さい値で取得された初期音圧を用いて取得された光学特性値についても、実際の値とは異なる値で取得されてしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、光音響イメージングにおいて、光学特性値をより精度良く取得することのできる被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法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】
【００１０】
本発明に係る被検体情報取得装置は、光が被検体に照射されることにより発生した光音響波を検出して、検出信号を出力する音響波検出素子を備える音響波検出器と、検出信号に基づき、被検体内の関心領域における初期音圧を取得する初期音圧取得部と、音響波検出素子の感度分布に基づいた重みづけ係数と、関心領域に照射された光の光量値とに基づき、関心領域における補正された光量値を取得する光量値取得部と、関心領域における初期音圧および補正された光量値に基づき、関心領域における光学特性値を取得する光学特性値取得部と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光音響イメージングにおいて、光学特性値をより精度良く取得することのできる被検体情報取得装置及び被検体情報取得方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る被検体情報取得装置を示す図
【図２】第１の実施形態に係る被検体情報取得方法のフロー図
【図３】第３の実施形態に係る被検体情報取得装置を示す図
【図４】第３の実施形態に係る別の被検体情報取得装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、シミュレーションによる本発明に係る実施形態を説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る被検体情報取得装置の模式図である。
【００１５】
本実施形態において、被検体３０は、２枚の保持部材３５，３６に挟持されることにより固定されている。この状態で、光源１０から発したパルス光は、光学系１１に導かれ、照射光１２として被検体３０に照射される。被検体３０内の光吸収体３１から発生した光音響波３２は、音響波検出器２０で検出される。ここで、音響波検出器２０は、第一の音響波検出素子ｅ１，第二の音響波検出素子ｅ２，第三の音響波検出素子ｅ３を備えている。
【００１６】
そして、音響波検出器２０が取得した検出信号は、信号収集器４７で増幅、デジタル変換され、信号処理装置４０のメモリに格納される。
【００１７】
そして、信号処理装置４０が備える初期音圧取得部としての初期音圧取得モジュール４２は、検出信号を用いて画像再構成することにより、被検体３０内の関心領域３３における初期音圧を取得する。
【００１８】
また、信号処理装置４０が備える光量値取得部としての光量値取得モジュール４３は、関心領域３３における光量値を取得する。
【００１９】
そして、信号処理装置４０が備える光学特性値取得部としての光学特性値取得モジュール４４は、関心領域３３における初期音圧及び総光量値を用いて、関心領域３３における光学特性値を取得する。
【００２０】
そして、取得した光学特性値を表示手段としての表示装置５０に表示させる。
【００２１】
本実施形態において、関心領域とは、初期音圧取得モジュール４２により再構成される領域の最小単位であるボクセルのことを指す。
【００２２】
なお、初期音圧取得モジュール４２は、被検体３０の全領域にわたって関心領域を設定することにより、被検体全体の初期音圧分布を取得することができる。また、同様に、光量値取得モジュール４３および光学特性値取得モジュール４４は、被検体の全領域にわたって関心領域を設定することにより、被検体全体の光量値分布および吸収係数分布を取得することができる。
【００２３】
そして、本発明においては、光量値取得モジュール４３が、音響波検出素子の感度分布に基づいて、光量値を取得している。このように、音響波検出素子の感度を考慮して取得された光量値を用いることにより、吸収係数を精度よく取得することができる。
【００２４】
（音響波検出素子の感度を考慮しない例）
まず、本発明を説明するために、比較例として、音響波検出素子の感度を考慮せずに吸収係数を取得するシミュレーションの例を、図１に示す被検体情報取得装置を用いて説明する。本シミュレーションでは、光吸収体３１の吸収係数を、μａ＝０．０８８／ｍｍと設定した。
【００２５】
ここで、図１に示す音響波検出素子ｅ１，ｅ２，ｅ３のそれぞれが取得した関心領域３３に対応する検出信号をＰｄ１（ｒＴ）、Ｐｄ２（ｒＴ）、Ｐｄ３（ｒＴ）とする。
【００２６】
また、検出信号Ｐｄ１（ｒＴ）、Ｐｄ２（ｒＴ）、Ｐｄ３（ｒＴ）のそれぞれに対応する関心領域３３における光量値Φ１（ｒＴ）、Φ２（ｒＴ）、Φ３（ｒＴ）とする。
【００２７】
また、音響波検出素子から関心領域３３までの距離をＬとし、被検体内の光音響波の伝搬速度をｃとし、被検体３０に照射光１２を照射した時間をｔ＝０とする。この場合、関心領域に対応する検出信号とは、ｔ＝Ｌ／ｃの時間に音響波検出素子が取得した検出信号のことを指す。また、関心領域３３に照射された光の光量値とは、ｔ＝０の時間に照射された照射光１２の関心領域３３における光量値のことを指す。
【００２８】
なお、本実施形態では、関心領域３３を光吸収体３１の位置ｒＴに設定している。
【００２９】
まず、初期音圧取得モジュール４２は、式（２）に示すように検出信号Ｐｄ１（ｒＴ）、Ｐｄ２（ｒＴ）、Ｐｄ３（ｒＴ）を用いて、関心領域３３における初期音圧Ｐ０（ｒＴ）を取得する。
Ｐ０（ｒＴ）＝Ｐｄ１（ｒＴ）＋Ｐｄ２（ｒＴ）＋Ｐｄ３（ｒＴ）      ・・・式（２）
ここで、シミュレーションによりそれぞれの音響波検出素子が取得した検出信号は、以下のとおりである。
Ｐｄ１（ｒＴ）＝１３２Ｐａ
Ｐｄ２（ｒＴ）＝２３１Ｐａ
Ｐｄ３（ｒＴ）＝１９８Ｐａ
そして、これらのパラメータを用いて、式（２）より算出した初期音圧は、Ｐ０（ｒＴ）＝５６１Ｐａとなる。
【００３０】
次に、光量値取得モジュール４３は、被検体の平均的な光学係数などから光伝搬モンテカルロ法・輸送方程式・光拡散方程式等を用いて、被検体内の光量値を取得することができる。
【００３１】
例えば、光量値取得モジュール４３は、検出信号Ｐｄ１（ｒＴ）、Ｐｄ２（ｒＴ）、Ｐｄ３（ｒＴ）のそれぞれに対応する関心領域３３に照射された光の光量値Φ１（ｒＴ）、Φ２（ｒＴ）、Φ３（ｒＴ）を算出する。
【００３２】
そして、光量値取得モジュール４３は、それぞれの検出信号に対応する関心領域３３に照射された光の光量値を積算することにより、式（３）で示される関心領域３３における積算された光量値Φ（ｒＴ）を取得する。
Φ（ｒＴ）＝Φ１（ｒＴ）＋Φ２（ｒＴ）＋Φ３（ｒＴ）      ・・・式（３）
ここで、シミュレーションで得られたそれぞれの検出信号に対応する関心領域３３に照射された光の光量値は、以下のとおりであった。
Φ１（ｒＴ）＝３７５０ｍＪ／ｍ２
Φ２（ｒＴ）＝３７５０ｍＪ／ｍ２
Φ３（ｒＴ）＝３７５０ｍＪ／ｍ２
そして、これらのパラメータを用いて、式（３）より関心領域における積算された光量値を算出すると、Φ（ｒＴ）＝１１２５０ｍＪ／ｍ２となる。
【００３３】
次に、光学特性値取得モジュール４４は、式（２）に示す関心領域３３における初期音圧Ｐ０（ｒＴ）と、式（３）に示す関心領域３３における積算された光量値Φ（ｒＴ）とを用いて、式（４）に示す関心領域３３における吸収係数μａ（ｒＴ）を取得する。
ここでは、グリュナイゼン係数Γ＝１としている。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
ここで、前述したパラメータを用いて式（４）より算出される、光吸収体の位置ｒＴに設定された関心領域３３における吸収係数は、μａ＝０．０５０／ｍｍとなる。一方、シミュレーションで設定された光吸収体３１の吸収係数は、μａ＝０．０８８／ｍｍである。
【００３６】
これより、式（４）より求めた吸収係数は設定値より小さくなっていることがわかる。これは、音響波検出素子の感度を考慮せずに吸収係数を算出したことが原因である。
【００３７】
そこで、本発明者は、音響波検出素子の感度を考慮して、光量値に重みづけを行うことにより、吸収係数を精度よく取得できることを見出した。
【００３８】
（音響波検出素子の感度を考慮した例）
以下に、本発明に係る音響波検出素子の感度を考慮した光量値を用いて、吸収係数を取得するシミュレーションの例を、図２のフローチャートを用いて説明する。以下の番号は、図２に示す処理番号と一致する。
【００３９】
（Ｓ１００：被検体に光を照射することにより発生した光音響波を検出する工程）
本工程では、照射光１２が被検体３０に照射されることにより発生した光音響波３２を、音響波検出素子ｅ１，ｅ２，ｅ３が検出する。
【００４０】
（Ｓ２００：検出信号に基づき、関心領域における初期音圧を取得する工程）
本工程では、初期音圧取得モジュール４２が、音響波検出素子ｅ１，ｅ２，ｅ３のそれぞれが取得した被検体３０内の関心領域３３に対応する検出信号Ｐｄ１（ｒＴ）、Ｐｄ２（ｒＴ）、Ｐｄ３（ｒＴ）を用いて、関心領域における初期音圧を取得する。
【００４１】
ここでは、比較例における初期音圧の取得方法と同様に、式（２）より初期音圧を取得する。すなわち、シミュレーションにより取得した初期音圧は、Ｐ０（ｒＴ）＝５６１となる。
【００４２】
（Ｓ３００：音響波検出素子の感度分布に基づき重みづけ係数を決定する工程）
本工程では、信号処理装置４０が備える設定部としての設定モジュール４１が、音響波検出素子ｅ１，ｅ２，ｅ３の感度分布に基づき、重みづけ係数を設定する。
【００４３】
本実施形態において、音響波検出素子の感度としての音響波検出素子の変換効率を用いて説明する。
【００４４】
例えば、本実施形態において、音響波検出素子の正面から入ってきた光音響波に対して、音響波検出素子の検出面の法線からθだけ角度を持って入ってきた光音響波の検出信号への変換効率をＡ（θ）とする。このように、変換効率は、関心領域３３および音響波検出素子の検出面を通る直線と、音響波検出素子の検出面の法線とのなす角度（関心領域から発生した光音響波が音響波検出素子に入射する角度）などによって決定されることができる。
【００４５】
そして、関心領域３３に対してそれぞれの音響波検出素子のなす角度をθ１、θ２、θ３とすると、それぞれの音響波検出素子の指向性による変換効率は、Ａ（θ１），Ａ（θ２），Ａ（θ３）と表現できる。
【００４６】
ここで、シミュレーションで設定された変換効率は、以下のとおりである。
Ａ（θ１）＝０．４
Ａ（θ２）＝０．７
Ａ（θ３）＝０．６
なお、本発明において、音響波検出素子の感度は、光音響波の発生から検出信号への変換までに失われた情報に基づいたものであれば、どのようなものでもよい。例えば、音響波検出素子の感度は、関心領域から音響波検出素子までの光音響波の拡散や散乱による減衰を示す減衰率などによって決定してもよい。この減衰率は、関心領域と音響波検出素子との距離などにより決定されることができる。
【００４７】
また、本工程では、あらかじめ測定しておいた音響波検出素子の感度を用いてもよい。このとき、各関心領域における音響波検出素子の感度をテーブルデータとして、信号処理装置４０内のメモリに格納しておいてもよい。
【００４８】
そして、設定モジュール４１は、音響波検出素子ｅ１，ｅ２，ｅ３の感度としての変換効率Ａ（θ１），Ａ（θ２），Ａ（θ３）を重みづけ係数として設定する。本実施形態においては、変換効率Ａ（θ１）を第一の重みづけ係数、変換効率Ａ（θ２）を第二の重みづけ係数、変換効率Ａ（θ３）を第三の重みづけ係数として設定する。なお、発生した光音響波から失われた情報を補正するために、それぞれの音響波検出素子の感度分布、あるいはこの感度分布に係数の分布を掛けたものを、重みづけ係数として設定してもよい。
【００４９】
（Ｓ４００：重みづけ係数と、関心領域に照射された光の光量値とに基づき、関心領域における補正された光量値を取得する工程）
本工程では、光量値取得モジュール４３が、Ｓ３００で設定した音響波検出素子ｅ１，ｅ２，ｅ３に対応する重みづけ係数Ａ（θ１），Ａ（θ２），Ａ（θ３）と、音響波検出素子ｅ１，ｅ２，ｅ３に対応する関心領域３３における光量値Φ１（ｒＴ）、Φ２（ｒＴ）、Φ３（ｒＴ）とに基づき、関心領域３３における補正された光量値Φ’（ｒＴ）を取得する。
【００５０】
例えば、まず、光量値取得モジュール４３は、音響波検出素子ｅ１の感度に基づいた重みづけ係数Ａ（θ１）と、関心領域３３に照射された光の光量値Φ１（ｒＴ）とに基づき、関心領域３３における第一の補正された光量値を取得する。同様に、音響波検出素子ｅ２，ｅ３についても、重みづけ係数と関心領域３３に照射された光量値とに基づいて、関心領域３３における第二の補正された光量値、第三の補正された光量値を取得する。
【００５１】
ここでは、重みづけ係数に、関心領域に照射された光量値を掛けることにより、第一から第三の補正された光量値を取得している。
【００５２】
そして、光量値取得モジュールは、第一から第三の補正された光量値式（５）で示す関心領域３３における補正された光量値Φ’（ｒＴ）を取得する。
Φ’（ｒＴ）＝Ａ（θ１）・Φ１（ｒＴ）＋Ａ（θ２）・Φ２（ｒＴ）＋Ａ（θ３）・Φ３（ｒＴ）    ・・・式（５）
前述したように式（５）に示したそれぞれのパラメータは、以下のとおりである。
Φ１（ｒＴ）＝３７５０ｍＪ／ｍ２
Φ２（ｒＴ）＝３７５０ｍＪ／ｍ２
Φ３（ｒＴ）＝３７５０ｍＪ／ｍ２
Ａ（θ１）＝０．４
Ａ（θ２）＝０．７
Ａ（θ３）＝０．６
そして、これらのパラメータを用いて、式（５）より関心領域３３における補正された光量値を算出すると、Φ’（ｒＴ）＝６３７５ｍＪ／ｍ２となる。
【００５３】
なお、光量値取得モジュール４３は、式（６）に示すように、関心領域に照射された光の光量値に音響波検出素子の数を掛けた値に、すべての音響波検出素子の感度を足し合わせた値を掛けたものを、補正された光量値Φ’（ｒＴ）として取得することもできる。
Φ’（ｒＴ）＝３Φ１（ｒＴ）・｛Ａ（θ１）＋Ａ（θ２）＋Ａ（θ３）｝    ・・・式（６）
【００５４】
（Ｓ５００：関心領域における初期音圧および補正された光量値に基づき、関心領域における光学特性値を取得する工程）
本工程では、光学特性値取得モジュール４４が、Ｓ２００で取得した関心領域３３における初期音圧Ｐ０（ｒＴ）と、Ｓ４００で取得した関心領域３３における補正された光量値Φ’（ｒＴ）とを用いて、関心領域３３における光学特性値を取得する。
【００５５】
例えば、光学特性値取得モジュール４４は、式（７）に示される関心領域３３における光学特性値としての吸収係数μａ（ｒＴ）を取得する。
【００５６】
【数２】
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【００５７】
ここで、前述したパラメータを用いて式（７）から取得した関心領域３３における吸収係数は、μａ（ｒＴ）＝０．０８８／ｍｍとなる。一方、シミュレーションで設定した光吸収体３１の吸収係数の値は０．０８８／ｍｍである。これより、音響検出素子の感度を考慮して取得した式（７）に示される吸収係数の値は、音響波検出素子の感度を考慮せずに取得した式（４）に示される吸収係数の値と比べて、正確な値であることがわかる。
【００５８】
以上の工程で吸収係数を取得することにより、被検体内の吸収係数を精度よく取得することができる。
【００５９】
なお、以上の工程を含んだプログラムを、コンピュータとしての信号処理装置４０に実行させてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、３つの音響波検出素子を備える音響波検出器を用いて説明したが、音響波検出素子を１つ、２つ、または４つ以上備える音響波検出器についても、本発明を適用することができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る被検体情報取得方法を、図１に示す被検体情報取得装置を用いて説明する。
【００６２】
本実施形態は、異なるタイミングで光を被検体に照射し、それぞれの光によって発生した光音響波を用いて、光学特性値を取得する点が第１の実施形態と異なる。
【００６３】
まず、光源１０から出射されたパルス光を光学系１１が導き、第一の光としての照射光１２を被検体３０に照射する。そして、第一の光が照射されることにより被検体３０内の光吸収体３１で発生した第一の光音響波を、音響波検出素子ｅ１が検出することにより第一の検出信号を取得する。
【００６４】
また、第一の光とは異なるタイミングで、第二の光としての照射光１２を被検体３０に照射する。そして、第二の光が照射されることにより被検体３０内の光吸収体３１で発生した第二の光音響波を、音響波検出素子ｅ１が検出することにより第二の検出信号を取得する。
【００６５】
次に、初期音圧取得モジュール４２は、第一の検出信号および第二の検出信号を用いて、関心領域３３における初期音圧を取得する。
【００６６】
次に、光量値取得モジュール４３は、第一の音響波検出素子ｅ１の感度分布と、関心領域３３に照射された第一の光の光量値と、関心領域３３に照射された第二の光の光量値とに基づき、関心領域３３における補正された光量値を取得する。
【００６７】
例えば、光量値取得モジュール４３は、第一の音響波検出素子ｅ１の関心領域における感度と、関心領域３３に照射された第一の光の光量値とに基づき関心領域における第一の補正された光量値を取得する。同様に、第一の音響波検出素子ｅ１の感度分布と、関心領域３３に照射された第二の光の光量値とに基づき関心領域における第二の補正された光量値を取得する。そして、光量値取得モジュール４３は、第一の補正された光量値と第二の補正された光量値とを用いて、関心領域３３における補正された光量値を取得する。
【００６８】
次に、光学特性値取得モジュール４４は、関心領域３３における初期音圧および補正された光量値に基づき、光学特性値を取得する。
【００６９】
このように、異なるタイミングで照射された第一の光および第二の光の関心領域における光量値と、音響波検出素子の感度分布に基づいた重みづけ係数とに基づき取得した補正された光量値を用いることにより、第１の実施形態と同様に、光学特性値を精度よく求めることができる。
【００７０】
なお、本発明に係る第一の光および第二の光は、異なるタイミングで照射される光であれば、同じ照射条件で照射された光であっても、異なる照射条件で照射された光であってもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、１つの音響波検出素子が光音響波を検出する場合について説明したが、異なるタイミングで照射された光により発生した光音響波を、複数の音響波検出素子が検出する場合にも本発明を適用することができる。
【００７２】
また、以上の工程を含んだプログラムを、コンピュータとしての信号処理装置４０に実行させてもよい。
【００７３】
（第３の実施形態）
本発明は、図３に示される被検体情報取得装置や、図４に示される被検体情報取得装置にも適用可能である。
【００７４】
図３に示す被検体情報取得装置は、検出器走査機構２１が音響波検出器２０を被検体３０の周囲を回転走査している。例えば、検出器走査機構２１は、図３に示す矢印の方向に音響波検出器２０を走査する。また、紙面の上下左右の方向および奥手前方向のあらゆる方向に、被検体３０を走査する被検体走査機構３４を有している。
【００７５】
また、被検体３０と音響波検出器２０との間の音響インピーダンスマッチングを図るために、被検体３０は水槽５２に満たされた水５１に浸かっている。本実施形態に係る水槽５２は、音響波検出器２０が被検体３０の周囲を回転走査するために円柱形である。例えば、水槽５２は照射光１２に対して透明であるアクリル等を用いることができる。
【００７６】
なお、光音響波をあらゆる方向を向いた音響波検出器で検出することができればよいので、水槽５２は円柱形ではなく、半球体形などであってもよい。また、音響波検出器を複数設けることにより、あらゆる方向を向いた音響波検出器で光音響波を検出できるようにしてもよい。
【００７７】
このような構成とすることで、保持部材等で形状を規定出来ない部位でも測定可能となる。また、被検体に対して多くの方向に検出素子を設置可能となるため、情報量の多いデータの取得が可能となる。
【００７８】
また、図４で示された被検体情報取得装置は、音響波検出器２０と光学系１１とが１つのハウジング７０に収めて設けられている。また、このハウジング７０は把持部７１を備え、作業者が把持部７１を把持して、ハウジング７０を走査することを可能にしている。図４においては、作業者が把持部７１を把持してハウジング７０を紙面右方向に走査することにより、音響波検出素子が光音響波を検出している。
【００７９】
ただし、本実施形態は、他の実施形態と異なり、音響波検出器２０を機械的に走査するのではなく、把持部７１を作業者が把持してハウジング７０を自由に走査している。そのため、光音響波３２を検出した時の音響波検出器２０と関心領域３３との位置関係を把握することができない。しかし、音響波検出器２０が取得した検出信号から関心領域に対応する検出信号を抽出するためには、音響波検出器２０と関心領域３３との位置関係を把握する必要がある。そこで、本実施形態においては、ハウジング７０の位置、すなわちハウジング７０に収められた音響波検出器２０及び光学系１１の位置を検出するための位置検出器７２をハウジング７０が備えていることが好ましい。
【００８０】
図３および図４に示す被検体情報取得装置においても、前述した図２に示す被検体情報処理方法を行うことにより、関心領域３３の光学特性値を精度よく取得することができる。
【００８１】
以下、主要な構成について説明する。
【００８２】
（光源１０）
光源１０は、５ナノ秒乃至５０ナノ秒のパルス光を発生可能な光源を備えている。光源としては大きな出力が得られるレーザーが好ましいが、レーザーのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用することができる。理想的には、出力が強く連続的に波長を変えられる、Ｎｄ：ＹＡＧ励起のＴｉ：ｓａレーザーや、アレキサンドライトレーザーがよい。異なる波長の単波長レーザーを複数で保有していてもよい。
【００８３】
（光学系１１）
光源１０から出射されたパルス光は、典型的にはレンズやミラーなどの光学部品により、所望の光分布形状に加工されながら被検体に導かれるが、光ファイバなどの光導波路などを用いて伝搬させることも可能である。
光学系１１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、光を拡散させる拡散板などである。このような光学部品は、光源から発せられたパルス光が被検体に所望の形状で照射されれば、どのようなものを用いてもかまわない。なお、光はレンズで集光させるより、ある程度の面積に広げる方が被検体への安全性ならびに診断領域を広げられるという観点で好ましい。
なお、照射光を走査するために、光学系１１を走査する光学走査機構を設けてもよい。
また、照射光を複数から照射できるように、光出射部を複数備えた光学系を用いてもよい。
【００８４】
（音響波検出器２０）
光により被検体表面及び被検体内部で発生する光音響波を検出する検出器である音響波検出器２０は、音響波を検知し、アナログ信号である電気信号に変換するものである。以後、単に探触子あるいはトランスデューサということもある。圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなど音響波信号を検知できるものであれば、どのような音響波検出器を用いてもよい。
なお、音響波検出器２０は、複数の音響波検出素子を１次元、または２次元に並べてアレイ状に配置してもよい。このよう多次元配列素子を用いることで、同時に複数の位置で音響波を検出することができ、検出時間を短縮できると共に、被検体の振動などの影響を低減できる。
また、音響波検出器２０が検出器走査機構によって機械的に走査可能に構成されていてもよい。
また、音響波検出器は２０、作業者が把持して音響波検出器２０を自由に走査できる把持部を備えることもできる。
【００８５】
（信号収集器４７）
音響波検出器２０より得られた電気信号を増幅し、その電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する信号収集器４７を有することが好ましい。信号収集器４７は、典型的には増幅器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップなどで構成される。音響波検出器から得られる検出信号が複数の場合は、同時に複数の信号を処理できることが望ましい。それにより、画像を形成するまでの時間を短縮できる。なお、本明細書において「検出信号」とは、音響波検出器２０から出力されるアナログ信号も、信号収集器４７によりＡＤ変換されたデジタル信号も含む概念である。
【００８６】
（信号処理装置４０）
信号処理装置４０は、画像再構成などを行うことにより被検体内部の光学特性値を取得する。信号処理装置４０には、典型的にはワークステーションなどが用いられ、画像再構成処理などがあらかじめプログラミングされたソフトウェアにより行われる。例えば、ワークステーションで使われるソフトウェアとしては、設定モジュール４１、初期音圧取得モジュール４２、光量値取得モジュール４３、光学特性値取得モジュール４４などがある。
なお、信号処理装置４０が備えている各モジュールを、それぞれ独立した装置として設けてもよい。
また、モジュールをハードウェアとして構成する場合、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等として構成することができる。また、それぞれのモジュールは、それぞれの処理をコンピュータに実行させるプログラムとして構成されてもよい。
また、場合によっては、信号収集器４７、信号処理装置４０は一体化される場合もある。この場合、ワークステーションで行うようなソフトウェア処理ではなく、ハードウェア処理により被検体の光学特性値を生成することもできる。
【符号の説明】
【００８７】
２０  音響波検出器
３０  被検体
３３  関心領域
４０  信号処理装置
４２  初期音圧取得モジュール
４３  光量値取得モジュール
４４  光学特性値取得モジュール
【図１】
2013215236.tif 000005
【図２】
2013215236.tif 000006
【図３】
2013215236.tif 000007
【図４】
2013215236.tif 000008