(57)【要約】【課題】ＯＣＴおよびＰＡＴの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置を精度よく校正可能なファントムを提供する。【解決手段】光学干渉断層計の機能に基づく第１の中心波長の光および光音響トモグラフィの機能に基づく第２の中心波長の光のうち少なくとも一方の光が照射されるとともに第１の光散乱係数を有する第１の光散乱領域と、第１の光散乱領域と所定の第１のパターンを形成するとともに第１の光散乱係数と異なる第２の光散乱係数を有する第２の光散乱領域とを有する第１の層と、第１の光吸収係数を有する第１の光吸収領域と、第１の光吸収領域と所定の第２のパターンを形成するとともに第１の光吸収係数と異なる第２の光吸収係数を有する第２の光吸収領域とを有するファントムを用いる。【選択図】図１
2016195641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学干渉断層計の機能および光音響トモグラフィの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置の特性評価に用いるファントムであって、
前記光学干渉断層計の機能に基づく第１の中心波長の光および光音響トモグラフィの機能に基づく第２の中心波長の光のうち少なくとも一方の光が照射されるとともに第１の光散乱係数を有する第１の光散乱領域と、前記第１の光散乱領域と所定の第１のパターンを形成するとともに前記第１の光散乱係数と異なる第２の光散乱係数を有する第２の光散乱領域とを有する第１の層と、
第１の光吸収係数を有する第１の光吸収領域と、前記第１の光吸収領域と所定の第２のパターンを形成するとともに前記第１の光吸収係数と異なる第２の光吸収係数を有する第２の光吸収領域とを有し、前記第１の層と一体化される第２の層と、
を有するファントム。
【請求項２】
前記第２の光吸収領域の光散乱係数は前記第１の光散乱領域の光散乱係数と略等しい請求項１に記載のファントム。
【請求項３】
前記第１の層は前記第１の光散乱領域および前記第２の光散乱領域が積層されて形成される請求項１または２に記載のファントム。
【請求項４】
前記第２の光散乱領域は前記第１の光散乱領域に埋め込まれる請求項１に記載のファントム。
【請求項５】
前記第２の光吸収領域は前記第１の光吸収領域に埋め込まれる請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファントム。
【請求項６】
前記第２の光散乱領域は複数設けられるとともに前記第１の層の厚み方向と略直交する方向に沿って略等間隔に配列される請求項４に記載のファントム。
【請求項７】
前記第２の光吸収領域は複数設けられるとともに前記第２の層の厚み方向と略直交する方向に沿って略等間隔に配列される請求項１乃至６のいずれか１項に記載のファントム。
【請求項８】
前記第２の光吸収領域は複数設けられるとともに前記第２の層の厚み方向に沿って略等間隔に配列される請求項１乃至６のいずれか１項に記載のファントム。
【請求項９】
前記第１の光散乱領域は前記第１の光吸収領域と接触し、
前記第１の光散乱領域の音響インピーダンスをＺ１、前記第１の光吸収領域の音響インピーダンスをＺ３としたとき、Ｚ１およびＺ３は、
｜（Ｚ１−Ｚ３）／（Ｚ１＋Ｚ３）｜≦０．０５を満たす請求項１乃至８のいずれか１項に記載のファントム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の光散乱領域の音響インピーダンスをそれぞれＺ１およびＺ２としたとき、Ｚ１およびＺ２は、
｜（Ｚ１−Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）｜≦０．０５を満たす請求項３に記載のファントム。
【請求項１１】
前記第１の光散乱領域は前記第１の光吸収領域と接触し、
前記第１の光散乱領域の屈折率および前記第１の光吸収領域の屈折率をそれぞれｎ１およびｎ３としたとき、ｎ１およびｎ３は、
｛（ｎ１−ｎ３）／（ｎ１＋ｎ３）｝２≦０．００００１を満たす請求項１乃至８のい
ずれか１項に記載のファントム。
【請求項１２】
前記第１及び第２の光散乱領域の屈折率をそれぞれｎ１およびｎ２としたとき、ｎ１およびｎ２は、
｛（ｎ１−ｎ２）／（ｎ１＋ｎ２）｝２≦０．００００１を満たす請求項３に記載のファントム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学干渉断層計の機能および光音響トモグラフィの機能のうち少なくとも一方の機能を有する装置の特性評価に用いるファントムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の組織、例えば皮膚や眼の網膜の断層像を非侵襲で取得する手法として、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：光学的干渉断層計）が知られており、既に実用化されて久しい。これらは、光ビームを偏向器によって網膜上に２次元走査し、反射・後方散乱光を計測して、干渉計により取得される侵達（縦）方向の情報を含めた３次元の検査画像を取得するものである。
また、断層像を非侵襲で取得する別の手法として、ＰＡＴ（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：光音響トモグラフィ）が知られている。ＰＡＴでは、光源から発生したパルス光を被検体に照射し、被検体内で伝搬、拡散したパルス光のエネルギーを吸収した組織から発生した音響波を検出する。この光音響波が発生する現象を光音響効果と呼び、光音響効果により発生した音響波を光音響波と呼ぶ。腫瘍や血管などの被検部位は、その周辺組織に対して光エネルギーの吸収率が高いことが多いため、周辺組織よりも多くの光を吸収して瞬間的に膨張する。この膨張の際に発生する光音響波を探触子で受信し、電気信号を得る。この電気信号を数学的に解析処理することにより、被検体内の、光音響効果により発生した光音響波の音圧分布を示す画像（以下、ＰＡＴ画像あるいは光音響画像と呼ぶ）を取得できる。このようにして得られる光音響画像を基にして、被検体内の光学特性分布、特に、光吸収係数分布を得ることができる。これら被検体内の光学特性分布、特に、光吸収係数分布等の情報は、被検体内の特定物質、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の定量的計測にも利用できる。
【０００３】
ＯＣＴは光散乱の分布を画像再構成するのに適しており、ＰＡＴは光吸収の分布を画像再構成するのに適している。このような生体内の異なる情報を同時に計測することは医学的に意味があり、そのような被検体情報取得装置が特許文献１に開示されている。特許文献１では、測定対象物（被検体）に光を照射し、その後方散乱光を検出することでＯＣＴ画像を得るとともに、光の照射によって発生した光音響波を検出することで光音響画像を得るものが開示されている。
【０００４】
被検体情報取得装置の特性を把握するためには、通常、ファントムと呼ばれる生体を模擬した構造体を用いて被検体情報取得装置の解像度等の特性評価を行うことが一般的である。特許文献２には、ＯＣＴ用ファントムの例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０３２０３６８号明細書
【特許文献２】特開２０１１−２３５０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ＯＣＴとＰＡＴの機能を兼ね備えた被検体情報取得装置の特性評価を行うためには、まず、特許文献２のようなファントムを用いてＯＣＴ測定の測定精度に関係する特性評価を行う。続いて、ＰＡＴ装置専用のファントムを用いてＰＡＴ測定の測定精度に関係する特性評価を行う必要がある。この場合、それぞれの特性を把握することができるが、ファントムを入れ替えて測定しているため、ファントムの位置ずれが起きてしまう。そ
の結果、ＯＣＴ画像と光音響画像を正確に重ねることができない。また、ＯＣＴ装置とＰＡＴ装置を一体化する際に機械的な誤差が生じる場合がある。この誤差も、ＯＣＴ画像と光音響画像を正確に重ねることができないという課題が発生する要因の一つとなっている。しかも、ＯＣＴ画像と光音響画像を正確に重ねることができないことの要因が、上記誤差のみに基づくのか、ファントムの入れ替えのみに基づくのか、またはその両方に基づくのかを分けることができない。また、両方に基づく場合は、それぞれどれぐらいの割合でＯＣＴ画像と光音響画像のズレに寄与しているかも判断ができない。そのため、それぞれ別のファントムを用いて特性評価をした場合、上記の理由によりその校正の精度には限界があるという課題が残されている。
【０００７】
本発明の目的は、上記に鑑み、ＯＣＴおよびＰＡＴの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置を精度よく校正可能なファントムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、
光学干渉断層計の機能および光音響トモグラフィの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置の特性評価に用いるファントムであって、
前記光学干渉断層計の機能に基づく第１の中心波長の光および光音響トモグラフィの機能に基づく第２の中心波長の光のうち少なくとも一方の光が照射されるとともに第１の光散乱係数を有する第１の光散乱領域と、前記第１の光散乱領域と所定の第１のパターンを形成するとともに前記第１の光散乱係数と異なる第２の光散乱係数を有する第２の光散乱領域とを有する第１の層と、
第１の光吸収係数を有する第１の光吸収領域と、前記第１の光吸収領域と所定の第２のパターンを形成するとともに前記第１の光吸収係数と異なる第２の光吸収係数を有する第２の光吸収領域とを有し、前記第１の層と一体化される第２の層と、
を有するファントムを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、本発明によれば、ＯＣＴおよびＰＡＴの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置を精度よく校正可能なファントムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のファントムの実施例１を示す断面図
【図２】本発明のファントムの実施例２を示す断面図
【図３】本発明のファントムの実施例３を示す断面図
【図４】本発明の被検体情報取得装置の実施例４を示すブロック図
【図５】解像度チャートを示す図
【図６】本発明のファントムを用いた場合の校正処理を示すフローチャート
【図７】図６のフローチャートのステップＳ１３以降を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳しく説明する。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。ただし、以下に記載されている詳細な計算式、計算手順などは、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。
本発明の被検体情報取得装置には、被検体に近赤外線等の光（電磁波）を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体情報を画像データ（画像信号ともいう）として取得する光音響効果を利用した装置を含む。
このような光音響効果を利用した装置の場合、取得される被検体情報とは、例えば、以
下のようなものを示す。すなわち、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である。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布、トータルヘモグロビン濃度分布、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。
また、複数位置の被検体情報である特性情報を、２次元または３次元の特性分布として取得してもよい。特性分布は被検体内の特性情報を示す画像データとして生成され得る。
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音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。音響検出器（例えば探触子（トランスデューサともいう））は、被検体内で発生または反射した音響波を受信する。
【００１２】
また、現在、光学機器を用いた被検体情報取得装置の他のものは、例えば、以下のものがある。すなわち、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：ＳＬＯ）、等である。中でも、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による光干渉断層撮影装置（光学干渉断層計）は被検体の断層像を高解像度に得ることができる装置である。
【００１３】
ＯＣＴによる光干渉断層撮影装置とは、低コヒーレント光である測定光を、サンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光を、干渉系を用いることで高感度に測定することを可能にした装置である。そして、ＯＣＴによる光干渉断層撮影装置は、被検眼の網膜の断層像を高解像度に撮像することが可能であることから、網膜の眼科診断等において広く利用されている。さらにＯＣＴ装置は手術後の経過や眼疾病の進行を詳細に確認するため、経過観察用途としても広く利用されている。
【００１４】
図５は、解像度チャートを示す図である。カメラなど２次元の面の像を撮像する光学システムの特性である解像度（横方向分解能）を評価（特性評価）する方法としては、以下のものが知られている。すなわち、例えば図５のようなパターンを持たせた解像度チャート５０１を撮像する。そして、その濃度に相当する輝度を測定するものである。これにより、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）やＣＴＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を算出してシステムの解像度を評価する。なお、これに限られず、輝度の換わりにコントラストを評価しても良い。
【００１５】
解像度チャートには、各空間周波数での輝度を評価できるように、一般には低周波から、設計の理論上得られるシステムの分解能を超える高周波まで変化させたパターンを持たせている。パターンの濃度（輝度）も、ゼロ（白）と最大濃度（黒）、あるいはゼロと中間調（グレー）、中間調と最大濃度などの組み合わせがあり、各濃度域（輝度）で階調が異なる場合に対応させたものが見られる。
【００１６】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施の形態に係るファントムの実施例１を示す断面図である。実施例１のファントム１００は、ＯＣＴの解像度評価用の構造体１（以下「構造体１」と称する）とＰＡＴの解像度評価用の構造体１１（以下「構造体１１」と称する）とをベースに構成されている。ファントム１００では、ＯＣＴ用の照射光２１（以下、「光２１）と称する）およびＰＡＴ用の照射光１９（以下、「光１９」と称する）が図中矢印方向（Ｚ方向）にファントム１００の主面２３に照射される。なお、Ｚ方向は、ファントムの厚み方向であり、他の実施例においても同様である。
【００１７】
まず、第１層目である構造体１の構成について説明する。ＯＣＴで得られる画像の輝度は、ファントム１００の内部における光２１に基づく反射光・後方散乱光の強度が大きい
ほど大きくなる。そのため、ＯＣＴで得られる画像は、被検体の所定の領域において適当な濃度の光散乱体が存在する場合に、ゼロではない何らかの値の輝度を有する。構造体１では、Ｚ軸方向に沿って、光散乱係数が相対的に小さい光散乱領域３と、光散乱係数が相対的に大きい光散乱領域５とが交互に積層されて構成されている。このようにすることで、Ｚ方向に沿った図５の解像度チャートに示すような断層像を得ることができる。
【００１８】
光散乱領域３は、第１の透明媒体中に、第１の微粒子が所望の濃度で分散している構造であり、光散乱領域５は、第２の透明媒体中に、第２の微粒子が所望の濃度で分散している構造である。第１および第２の透明媒体は、光２１の中心波長λＯＣＴおよび光１９の中心波長λＰＡＴに対して、９０％以上の透過率を持つものである。光散乱領域３，５はそれぞれ、紫外線硬化樹脂などの光硬化材に、それとは屈折率の異なる微粒子を分散させ、薄膜化させた後に硬化させて形成している。光散乱領域３，５は、第１および第２の微粒子が凝集したり析出したりしないように、分散剤を用いて形成しても良い。
【００１９】
第１および第２の微粒子の粒径は、中心波長λＯＣＴ以上の大きさであり、光散乱領域３，５の厚みよりも小さい粒径を持つことが好ましい。第１および第２の微粒子の粒径は、光２１の中心波長λＯＣＴよりも大幅に小さいと所望の強度で散乱が発生せず、光散乱領域３，５の厚みよりも大きいと層の境界が均一な平面（あるいは曲面）にならないものである。第１および第２の微粒子の材質は、第１および第２の透明媒体と異なる屈折率を持つものであり、ラテックス、シリカ粒子、酸化チタン粒子などでもよい。第１および第２の微粒子の粒径および材質（屈折率）の少なくとも一方は、互いに同じであってもよいし、実際の皮膚の細胞の特性に合わせるなど互いに異なるものであっても良い。
【００２０】
第１および第２の微粒子の濃度は、薄すぎると得られる画像のＳ／Ｎが悪くなり、濃すぎると光２１の侵達度が悪くなる。第１および第２の微粒子の粒径は、ＯＣＴにより得られる画像信号の信号強度に影響を与える。第１および第２の微粒子の濃度は、このため、実際の皮膚を観測したときに得られる画像信号の信号強度とファントム１００をＯＣＴ測定して得られる画像信号の信号強度とが同程度となるように調整されることが好ましい。また、光散乱領域３の微粒子濃度は、コントラストが最も大きい場合の解像度を評価するために、ゼロとなるように調整されても良い。光散乱領域３は、この場合、光の透過率が９０％以上となる。
【００２１】
光散乱領域３と光散乱領域５との境界面で反射する反射光の強度は、その境界面の光の反射率が大き過ぎる場合、強くなり過ぎる。そのため、その境界面の周辺が鮮明に画像再構成できなくなる。第１および第２の透明媒体は、この場合、互いに同一のものとして構成し、第１の透明媒体の屈折率と第２の透明媒体の屈折率との差（屈折率差）を０に近づける。そうすることで、上記境界面での光の反射を低減できる。この光の反射は、主に、屈折率差に基づいて発生するものだからである。第１および第２の微粒子は、互いに異なる組成およびサイズのものであっても良い。第１および第２の微粒子は、この場合に、第１および第２の透明媒体内で良好に分散させるために、第１および第２の透明媒体の分子構造の違いに合わせて異なるものを用いても良い。第１および第２の微粒子は、この場合に、光散乱領域３と光散乱領域５との境界面での反射率を極力小さくするため、以下のようにするのが好ましい。すなわち、光散乱領域３の屈折率ｎ１と、光散乱領域５の屈折率ｎ２との差ができるだけ小さくなるように第１および第２の透明媒体の材質を選択するのが好ましい。光２１に基づいて光散乱領域３，５から伝搬してくる反射光・後方散乱光の強度は、人間の皮膚に光２１を照射して伝搬してくる反射光・後方散乱光の光強度と同程度の値になるようにするのが好ましい。すなわち、第１および第２の微粒子の濃度は、このような条件をみたすような値にするのが好ましい。（反射光・後方散乱光の強度）／（光２１の強度）の値は、第１および第２の微粒子の濃度を上記の条件を満たすように設定した場合、１０−５程度となる。したがって、光散乱領域３と光散乱領域５との境界面で
の反射率は、上記値１０−５よりも小さいものであることが好ましい。よって、第１および第２の透明媒体の材質は、光散乱領域３の屈折率ｎ１および光散乱領域５の屈折率ｎ２から成る以下の式（１）、
｛（ｎ１−ｎ２）／（ｎ１＋ｎ２）｝２≦０．００００１
・・・（１）
を満たすように選択するのが好ましい。すなわち、第１および第２の透明媒体は、屈折率差（｜ｎ１−ｎ２｜）が０．６３％以下になるような材質から構成しても良い。このようにして取得したＯＣＴによる再構成画像は、光散乱領域３と光散乱領域５との境界面における正反射光による悪影響が低減されたものとなり、ノイズ成分が低減されたものである。このようにして取得したＯＣＴによる再構成画像は、各光散乱領域内からの後方散乱光のみで形成されたものだからである。
【００２２】
また、光散乱領域３を形成する透明媒体および光吸収領域１３を形成する透明媒体の材質は、光散乱領域３の屈折率ｎ１および光吸収領域１３の屈折率ｎ３から成る以下の式（２）、
｛（ｎ１−ｎ３）／（ｎ１＋ｎ３）｝２≦０．００００１
・・・（２）
を満たすように選択しても良い。
【００２３】
また、光散乱領域５を形成する透明媒体および光吸収領域１３を形成する透明媒体の材質は、光散乱領域５の屈折率ｎ２および光吸収領域１３の屈折率ｎ３から成る以下の式（３）、
｛（ｎ３−ｎ２）／（ｎ３＋ｎ２）｝２≦０．００００１
・・・（３）
を満たすように選択しても良い。
【００２４】
次に、第２層目である構造体１１の構成について説明する。ＰＡＴ測定の測定精度の一つである解像度の評価を行う際には、光１９は、ファントム１００の光照射面２３すなわち構造体１の光照射面２３に照射される。光１９は、構造体１を透過して構造体１１へ到達する。構造体１１では、到達した光１９が光吸収領域１５、１７に吸収され、その光吸収領域１５、１７が熱膨張することにより音響波を発生させる。この音響波は、光散乱領域３と光散乱領域５との境界面で反射する場合がある。この音響波の反射は、トランスデューサで受信する音響波の強度の低下を引き起こし、或いは画像再構成して取得した光音響画像に多重反射によるゴースト像を発生させるものである。したがって、光散乱領域３および光散乱領域５の音響インピーダンスは、互いに等しいことが好ましい。または、光散乱領域３と光散乱領域５との境界面での音響波の反射率は、５％以下に構成しても良い。このようにすることで、この音響波の反射による光音響画像への影響は、実質的に無視できる。ここで、第１の透明部材および第１の微粒子の体積を考慮した平均的な音響インピーダンスすなわち光散乱領域３の音響インピーダンスを音響インピーダンスＺ１と定義する。また、第２の透明部材および第２の微粒子の体積を考慮した平均的な音響インピーダンスすなわち光散乱領域５の音響インピーダンスを音響インピーダンスＺ２と定義する。音響インピーダンスＺ１，Ｚ２は、音響インピーダンスＺ１，Ｚ２からなる以下の式（４）、
｜（Ｚ１−Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）｜≦０．０５
・・・（４）
を満たすように、第１および第２の透明部材および微粒子の材質が選択されることが好ましい。こうすることで構造体１での音響波の反射に基づく光音響画像への悪影響を低減できる。
【００２５】
被検体情報取得装置の光音響測定で得られる光音響画像の輝度は、被検体（ここではフ
ァントム１００）内部に存在する光吸収領域の光吸収係数が大きいほど大きいものである。光音響測定は、ＰＡＴ（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：光音響トモグラフィ）測定とも称する。光音響画像の輝度は、ファントム１００の内部の領域であって、画像化したい領域（関心領域）内に適当な光吸収体の濃度の光吸収領域が存在するときにある値をとる。この光吸収体の濃度は、あらかじめ既知のパターンで規則的に変化するように構造体１１内部に分布しているものである。このようにすることで、図５で示したような解像度チャートに相当する断層像を得ることができる。このため、構造体１１では、適当な濃度の光吸収領域１５、１７があらかじめ既知のパターンで埋め込まれて構成されているものである。構造体１１は、光吸収係数の小さい光吸収領域１３と、光吸収係数の大きい光吸収領域１５および光吸収領域１７から構成される。なお、光吸収領域１５，１７は、ともに球体であっても良く、この場合、解像度チャートに相当する断層像の形状は、略円盤形状である。または、光吸収領域１５，１７は、ともに略円柱形状であっても良く、この場合、解像度チャートに相当する断層像の形状は、短手方向がＸ方向であり、長手方向がＹ方向である略長方形である。図１において、光吸収領域１５は、ファントム１００の主面方向（ファントム１００の厚み方向と略直交する方向）の一つであるＸ方向に沿って略等間隔に３つ配列されている。光吸収領域１７についても同様である。なお、ファントム１００の主面２３は、法線方向をＺ方向とする光照射面である。なお、ファントム１００の裏面２４は、主面２３と略平行な面である。また、光吸収領域１５は、３つ設けられているが、１つでも良いし、２つ以上、複数配列されていても良い。
【００２６】
光吸収領域１３は、第３の透明媒体中に、第１の光吸収体を所望の濃度で分散させて構成されている。また、光吸収領域１５および光吸収領域１７は、ともに、第４の透明媒体中に第２の光吸収体を所望の濃度で分散させて構成されており、互いに大きさが異なるものである。光吸収領域１３は、より均一に光１９を光吸収領域１５、１７に到達させるため、第３の微粒子を適当な濃度で分散させて構成するのが好ましい。第３，４の透明媒体は、光音響測定で用いられている光源の中心波長λＰＡＴに対して、９０％以上の透過率を持つものである。光吸収領域１３，１５，１７は、ここでは、色素などの光吸収体や、光硬化材とは屈折率の異なる微粒子を紫外線硬化樹脂（第３，４の透明媒体）などの光硬化材に分散させてから硬化させて構成されている。光吸収領域１３，１５，１７は、この場合、光吸収体や微粒子が凝集したり析出したりしないように、分散剤を用いて構成されても良い。第３，４の透明媒体は、例えば、紫外線硬化樹脂の他、ウレタンやＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などから構成される。第３，４の透明媒体に分散される微粒子は、例えば、ラテックス、シリカ粒子、酸化チタン粒子などから構成される。光吸収領域１５，１７は、光吸収領域１３の内部に埋め込まれるようにして形成されても良い。
【００２７】
光吸収領域１５，１７の光吸収体の濃度は、薄すぎると得られる画像のＳ／Ｎが悪くなり、光吸収領域１３の光吸収体の濃度は、濃すぎると光１９の侵達度が悪くなる。したがって、これらの濃度は、実際の人間の皮膚を光音響測定したときに得られる再構成画像信号の信号強度とファントム１００を光音響測定して得られる画像信号の信号強度とが同程度となるように調整されることが好ましい。光吸収領域１３の光吸収係数は、この場合に、生体の脂肪層の光吸収係数と同程度に調整し、光吸収領域１５、１７の光吸収係数は、生体の血液の光吸収係数と同程度に調整しても良い。また、光吸収領域１３の光吸収体の濃度は、略ゼロにしても良い。光吸収領域１３は、この場合、光１９の透過率が９０％以上となるものである。このようにすることで、コントラストが最も大きい場合の解像度を評価（特性評価）可能なファントムを形成できる。
【００２８】
構造体１と構造体１１とが接触して形成されている境界面は、光２１を反射する場合があり、このときの反射光は、ＯＣＴ画像に悪影響を及ぼす。さらに、この境界面は、光音響測定時に発生する音響波も反射する場合があり、このときの反射した音響波は、光音響画像に悪影響を及ぼす。よって、光吸収領域１３を構成する第３の透明媒体および第１の
透明媒体の材質は、第１の透明媒体の屈折率ｎ１および第３の透明媒体の屈折率ｎ３から成る以下の式（５）、
｛（ｎ１−ｎ３）／（ｎ１＋ｎ３）｝２≦０．００００１
・・・（５）
を満たすように選択するのが好ましい。または、屈折率ｎ１は、屈折率ｎ３と略等しくなるように、第３の透明媒体および第１の透明媒体の材質を選択するようにしても良い。
【００２９】
また、光吸収領域１３の音響インピーダンスＺ３は、上記の光散乱領域３の音響インピーダンスＺ１と略等しくしても良い。または、光散乱領域３の音響インピーダンスＺ１および光吸収領域１３の音響インピーダンスＺ３からなる以下の式（６）、
｜（Ｚ１−Ｚ３）／（Ｚ１＋Ｚ３）｜≦０．０５
・・・（６）
を満たすようにしても良い。このようにすることで、上記境界面による音響波の反射が起こるのを防ぐことができ、上記の反射した音響波による光音響画像への悪影響を低減できる。
【００３０】
しかしこれに限られず、光散乱領域５が光吸収領域１３と接触するように積層されている場合も上記と同様である。すなわち、光吸収領域１３の音響インピーダンスＺ３は、上記の光散乱領域５の音響インピーダンスＺ２と略等しくしても良い。または、光散乱領域５の音響インピーダンスＺ２および光吸収領域１３の音響インピーダンスＺ３からなる以下の式（７）、
｜（Ｚ２−Ｚ３）／（Ｚ２＋Ｚ３）｜≦０．０５
・・・（７）
を満たすようにしても良い。このようにすることで、光散乱領域５と光吸収領域１３との境界面での音響波の反射が起こるのを防ぐことができ、上記の反射した音響波による光音響画像への悪影響を低減できる。
【００３１】
さらに、光散乱領域３と光吸収領域１３との光散乱係数の差であって、ある値を超えるものは、ＯＣＴ画像中に構造体１と構造体１１との境界面に基づく像が現れることの要因となる。この差は、上記境界面に基づく像を意図的に表示させる場合、上記ある値以上になるようにしておく。一方、この差は、上記境界面に基づく像を意図的に表示させない場合、略ゼロになるようにしても良い。
【００３２】
このように構成したファントム１００を用いることにより、ＯＣＴ測定時とＰＡＴ測定時とでファントムの入れ替えを行う必要がない。したがって、このファントム１００をＯＣＴ測定及びＰＡＴ測定して得られたＯＣＴ画像とＰＡＴ画像とが正確に重ねられない場合、その原因は、ＯＣＴ装置とＰＡＴ装置を一体化する際に生じた機械的な誤差に基づくものに限定される。よって、この被検体情報取得装置に対してメカ的あるいはソフトウェア的な調整を施すことによりＯＣＴおよびＰＡＴの機能を有する被検体情報取得装置を校正可能である。なお、これに限られず、本発明のファントムは、ＯＣＴまたはＰＡＴの単一の機能を備えた被検体情報取得装置についても校正可能である。
【００３３】
このように構成したファントム１００を用いてＯＣＴ測定および光音響測定を行うことにより、被検体情報取得装置のＯＣＴ測定時の縦方向（Ｚ方向）解像度と、ＰＡＴ測定時の横方向（Ｘ方向）解像度をファントム１００の位置ずれなく測定可能となる。したがって、被検体情報取得装置に対してメカ的あるいはソフトウェア的な調整を施す。それによりＯＣＴおよびＰＡＴの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置を精度よく、ＯＣＴ測定時の縦方向（Ｚ方向）解像度と、ＰＡＴ測定時の横方向（Ｘ方向）解像度を校正可能となる。
【００３４】
＜実施例２＞
図２は、本発明の実施の形態に係るファントムの実施例２を示す断面図であり、図１と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。また、実施例１と類似する構成については、二百番台の番号を付すとともにその十の位および一の位に共通の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。本実施例のファントム２００と実施例１のファントム１００との違いは、被検体情報取得装置が有する機能の内、ＰＡＴの機能の解像度を評価するための構造体２１１が、縦方向（Ｚ方向）の解像度を測定できるように構成されていることである。ファントム２００は、ＯＣＴの機能の解像度を評価するための構造体１とＰＡＴの機能の解像度を評価するための構造体２１１とが積層されて構成されている。構造体２１１は、光吸収領域１３内に光吸収領域２１５および光吸収領域２１７を有している。光吸収領域２１５は、等間隔にＺ方向に沿って配列されている。光吸収領域２１７についても同様である。これらの配列の仕方は、実施例１の光吸収領域１５，１７のものと異なる。光吸収領域２１５，２１７の組成は、それぞれ光吸収領域１５，１７のものと同様である。
【００３５】
光１９，２１は、実施例１と同様に、ファントム２００の主面２３、すなわち、構造体１の主面２３に向けてＺ方向に照射される。
【００３６】
このように構成したファントム２００を用いて、ＯＣＴ機能の縦方向（Ｚ方向）解像度と、ＰＡＴ機能の縦方向（Ｚ方向）解像度を測定する。この測定結果を用いることにより、ＯＣＴおよびＰＡＴの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置を精度よくＯＣＴ機能の縦方向（Ｚ方向）解像度と、ＰＡＴ機能の縦方向（Ｚ方向）解像度を校正可能である。なお、校正の具体的方法については、実施例４で説明する。
【００３７】
＜実施例３＞
図３は、本発明の実施の形態に係るファントムの実施例３を示す断面図であり、図１と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。また、実施例１と類似する構成については、三百番台の番号を付すとともにその十の位および一の位に共通の番号を付して、必要のない限り説明を省略する。本実施例のファントム３００と実施例１のファントム１００との違いは、被検体情報取得装置が有する機能の内、ＯＣＴの機能の解像度を評価するための構造体３０１が、横方向（Ｘ方向）の解像度を測定できるように構成されていることである。ファントム３００は、ＯＣＴの機能の解像度を評価するための構造体３０１とＰＡＴの機能の解像度を評価するための構造体１１とが積層されて構成されている。構造体３０１は、光散乱領域３０７，３０９，３１３を有している。
【００３８】
光散乱領域３０９は、等間隔にＸ方向に沿って配列されている。ここでいう間隔とは、光散乱領域３０９同士の間隔のことである。光散乱領域３１３についても同様である。これらの配列の仕方は、実施例１の光散乱領域３，５のものと異なる。光散乱領域３０７の組成は、実施例１の光散乱領域３のものと同様である。光散乱領域３０９，３１３の組成は、実施例１の光散乱領域５のものと同様である。光散乱領域３０９，３１３は、光散乱領域３０７の内部に埋め込まれるように形成されても良い。しかしこれに限られず、各組成は、適宜、測定の要求に応じて変更可能である。
【００３９】
光１９，２１は、実施例１と同様に、ファントム３００の主面２３、すなわち、構造体３０１の主面２３に向けてＺ方向に照射される。
【００４０】
このように構成したファントム３００を用いて、ＯＣＴ機能の横方向（Ｘ方向）解像度と、ＰＡＴ機能の横方向（Ｘ方向）解像度を測定する。この測定結果を用いることにより、ＯＣＴおよびＰＡＴの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置を精度よくＯＣＴ機能の横方向（Ｘ方向）解像度と、ＰＡＴ機能の横方向（Ｘ方向）解像度
を校正可能である。なお、校正の具体的方法は、実施例４で説明する。
【００４１】
実施例１、２、３のファントム１００，２００，３００は、ＯＣＴおよびＰＡＴの機能のうち少なくとも一方の機能を有する被検体情報取得装置の解像度を評価するのに適した構造を有するものである。しかしこれに限られず、例えば、各ファントムに、光散乱のための微粒子の濃度が互いに異なる層を複数設けることで、ＯＣＴ機能のＳ／Ｎを評価可能なファントムとして構成可能である。また、光吸収体の濃度が互いに異なる複数の領域を設けることでＰＡＴ機能のＳ／Ｎを評価可能なファントムとして構成可能である。
【００４２】
ＯＣＴ測定時の測定精度すなわちここでは解像度の評価を行うための構造体は、ファントムの光が照射される側に設けた。一般的に、光音響測定に用いる光１９の被検体内への深達度は、ＯＣＴ測定に用いる光２１の深達度より大きいからである。さらに、ＰＡＴ測定時の測定精度を評価するための構造体は、ＯＣＴ測定時の測定精度を評価するための構造体の裏面側すなわち、光が照射され側と反対側に設けた。各ファントムは、ＯＣＴ測定時の測定精度を評価するための構造体、ＰＡＴ測定時の測定精度を評価するための構造体をこの順に図１，２，３のＺ方向に積層して構成されている。しかしこれに限られず、ＯＣＴ測定時の測定精度を評価するための構造体にＰＡＴ測定時の測定精度を評価可能な光吸収領域を埋め込むようにしても良い。また、ファントムは、光１９を吸収するとともに、光２１を散乱する単一の領域を有する単一の構造体であっても良い。
【００４３】
＜実施例４＞
図４は、本発明の実施の形態に係る被検体情報取得装置の実施例４を示すブロック図であり、図１と共通の構成については同一の番号を付して説明を省略する。本実施例の被検体情報取得装置４００（以下、「装置４００」と略称する）は、ＯＣＴの機能を担う装置４０３、ＰＡＴの機能を担う装置４０５、装置４０３と装置４０５とを一体化させて保持する筐体４０７を有する。装置４００は、さらに、筐体４０７をＸ方向に移動可能なＸ軸ステージ４０９、筐体４０７をＹ方向に移動可能なＹ軸ステージ４１１、Ｘ軸ステージ４０９およびＹ軸ステージ４１１と筐体４０７とを結合する支持体４１３を有する。このように構成することで、装置４０３および装置４０５は、Ｘ軸ステージ４０９およびＹ軸ステージ４１１によりＸＹ平面に沿って２次元移動が可能である。
【００４４】
マッチング液４５５は、実施例１のファントム１００と、装置４０３および装置４０５との間を満たしている。マッチング液４５５は、装置４０３，４０５とファントム１００との間で光および音響波を伝搬可能な液体から構成され、例えば水である。容器４５６は、側壁４５１および薄膜４５３から構成され、この側壁４５１および薄膜４５３から構成される空間にこのマッチング液４５５を保持している。薄膜４５３は、光および音響波を伝搬する材料で構成されている。しかしこれに限られず、マッチング液４５５を保持する容器は、側壁４５１すなわち側部や薄膜４５３すなわち底部が明確に規定できないような例えばお椀のようなものであっても良い。
【００４５】
装置４０３は、中心波長８５０ｎｍに設定された光をファントム１００に向けて照射するものである。この光の波長スペクトルの半値幅は、５０ｎｍに設定されている。計算によって求められるコヒーレンス関数の半値幅は、この場合、約６μｍである。したがって、ＯＣＴ測定の測定精度すなわちここでは解像度の評価に用いられる構造体１の各層の層厚は、全て６μｍに設定されている。
【００４６】
装置４０５は、ファントム１００からの音響波を受信する中心周波数５０ＭＨｚのフォーカス型トランスデューサを有する。装置４０５は、この場合、焦点距離にも依るがその解像度は横方向（Ｘ方向）約５０μｍ、縦方向（Ｚ方向）約３０μｍである。したがって、ＰＡＴ測定の測定精度の評価に用いられる構造体１１に含まれる光吸収領域の配列の間
隔は、ＯＣＴ，ＰＡＴ測定の測定精度すなわちここでは解像度を評価可能な間隔に設定される。
【００４７】
図６は、上記本発明の実施例４における被検体情報取得装置４００の校正処理を示すものであって、上記本発明の実施例１におけるファントム１００を用いた場合の校正処理を示すフローチャートである。フローは装置４００に電力が供給されてスタートする。
【００４８】
ステップＳ１で、装置４００に設けられている被検体の載置台にファントム１００が設置され、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２で、装置４０３の光の射出端がファントム１００に対して最初に光を照射するための光照射位置まで移動され、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３で、移動後の光照射位置からＯＣＴ用の光がファントム１００の表面に向けて照射される。この光照射によりファントム１００の光散乱領域３，５から後方散乱光が発生し、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５で、この後方散乱光が光電変換素子等により電気信号へと変換されてから出力され、ステップＳ７に移行する。この場合に、光電変換素子としては、フォトダイオード等が用いられた光電変換回路が適用されても良い。ステップＳ７で、この電気信号がアナログ／デジタル変換回路によりアナログ／デジタル変換され、その変換されて形成されたデジタル信号が装置４００に予め設けられているメモリ等に格納され、ステップＳ９へ移行する。なお、このメモリは、ＥＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ、外付けのもの、装置４００に内蔵されているもの等、種々のメモリが適用可能である。
【００４９】
ステップＳ９で、上記のメモリへの格納処理が、全光照射位置毎に行われたか否かが判定される。この場合に、全光照射位置についてメモリへの格納処理が行われていないと判定されたときは、次の光照射位置まで装置４０３が移動され、ステップＳ３に移行する。一方、全光照射位置についてメモリへの格納処理が行われたと判定されたときは、ステップＳ１１へ移行する。ステップＳ１１で、メモリに格納されたデジタル信号が読み出される。そして、その読み出されたデジタル信号に基づいて画像再構成されることでＯＣＴ画像信号が取得され、ステップＳ１３へ移行する。画像信号とは、ディスプレイ等により画像を表示させることができるものであって、画像データと同義である。
【００５０】
図７は、図６のフローチャートにおけるステップＳ１１の後段の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１３で、取得されたＯＣＴ画像信号が装置４００に設けられているメモリに格納され、ステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４で、装置４０５の光の射出端がファントム１００に対して最初に光を照射するための光照射位置まで移動され、ステップＳ１５へ移行する。ステップＳ１５で、移動後の光照射位置からＰＡＴ用の光がファントム１００の表面に向けて照射される。この光照射によりファントム１００の光吸収領域１５，１７から音響波が発生し、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７で、この音響波が上記のトランスデューサ等により電気信号へと変換されてから出力され、ステップＳ１９に移行する。この場合に、トランスデューサとしては、圧電セラミックス（チタン酸ジルコン酸鉛：ＰＺＴ）を利用した振動子から構成されるものでも良い。また、静電容量型のＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、磁性膜を用いるＭＭＵＴ（ＭａｇｎｅｔｉｃＭＵＴ）から構成されるものでも良い。また、圧電薄膜を用いるＰＭＵＴ（ＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＭＵＴ）から構成されるものでも良い。ステップＳ１９で、この電気信号がアナログ／デジタル変換回路によりアナログ／デジタル変換され、その変換されて形成されたデジタル信号が装置４００に予め設けられているメモリ等に格納され、ステップＳ２１へ移行する。
【００５１】
ステップＳ２１で、上記のメモリへの格納処理が、ファントム１００での全光照射位置毎に行われたか否かが判定される。全光照射位置についてメモリへの格納処理が行われて
いないと判定されたときは、次の光照射位置まで装置４０５が移動され、ステップＳ１５に移行する。一方、全光照射位置についてメモリへの格納処理が行われたと判定されたときは、ステップＳ２３へ移行する。ステップＳ２３で、メモリに格納されたデジタル信号が読み出される。そして、その読み出されたデジタル信号に対して画像再構成処理が施されることでＰＡＴ画像信号が取得され、ステップＳ２５へ移行する。ステップＳ２５で、取得されたＰＡＴ画像信号が装置４００に設けられているメモリに格納され、ステップＳ２７へ移行する。
【００５２】
ステップＳ２７で、ファントム１００をＰＡＴおよびＯＣＴ測定して画像再構成した場合の理想とする画像信号が装置４００に読み出され、ステップＳ２９に移行する。この理想とする画像信号は、予め装置４００内に格納されていても良いし、ユーザーにより適宜入力されるようにしても良い。また、この理想とする画像信号は、ＰＡＴ用のものおよびＯＣＴ用のものそれぞれ準備されているものである。ステップ２９で、読み出された理想とする画像信号に基づいて、今までの処理で得られたＯＣＴ画像信号とＰＡＴ画像信号とを位置合わせするためのパラメータが設定され、ステップＳ３１に移行する。このパラメータは、例えば、筐体４０７の寸法が設計からずれていた場合の、そのズレの補正値等である。ステップＳ３１で、この設定されたパラメータに基づいて装置４００の各構成がメカ的、あるいはソフトウェア的に調整されることで装置４００が校正され、フローを終了する。この場合に、ステップＳ３１におけるメカ的、あるいはソフトウェア的に調整される際の調整方法は、例えば、以下のような方法でも良い。すなわち、装置４００の各構成（装置４００の各パーツやソフトウェアのパラメータ）が調整される。そして、再びＰＡＴおよびＯＣＴ測定が行われる。そして、画像信号が取得され、理想の画像信号と比較される。そして、その比較結果が所定の許容範囲内に収まるまで、上記調整から比較までの一連の処理が繰り返される。これはユーザーにより手動で行われても良いし、装置４００により自動で行われても良い。
【００５３】
このようにすることで、ファントム１００を用いることにより、ＯＣＴ測定時とＰＡＴ測定時とでファントムの入れ替えを行う必要がない。したがって、このファントム１００をＯＣＴ測定及びＰＡＴ測定して得られたＯＣＴ画像とＰＡＴ画像とが正確に重ねられない場合、その原因は、ＯＣＴ装置とＰＡＴ装置を一体化する際に生じた機械的な誤差に基づくものに限定される。よって、この被検体情報取得装置に対してメカ的あるいはソフトウェア的な調整を施すことによりＯＣＴおよびＰＡＴの機能を有する被検体情報取得装置を校正可能である。なお、他の実施例で説明した他のファントムでも同様である。
【００５４】
本発明の種々の特徴の実施は上記に説明した実施例に限るものではない。例えば、ある実施例のファントムの第１層を他の実施例の第１層に変更しても良いし、第２層についても同様に適宜変更しても良い。また、例えば、実施例１の光吸収領域１７は、Ｚ方向に略等間隔に配列しても良い。そうすることにより、ＰＡＴ機能に基づくＸ方向およびＹ方向の解像度の校正が可能である。また、例えば、実施例３の光散乱領域３０９は、Ｚ方向に略等間隔に配列しても良い。そうすることにより、ＯＣＴ機能に基づくＸ方向およびＹ方向の解像度の校正が可能である。
【００５５】
＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  ＯＣＴの解像度評価用の構造体、３  光散乱領域、５  光散乱領域、１１  ＰＡＴの
解像度評価用の構造体、１３  光吸収領域、１５  光吸収領域
【図１】
2016195641.tif 000003
【図２】
2016195641.tif 000004
【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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