(57)【要約】【課題】  皮膚の上もしくは表皮層に、ほくろや体毛などの光吸収量の大きい物体が存在する場合に、可視化の対象とする組織の光学特性値に関連した情報の可視化が適切にできないおそれがあった。【解決手段】  撮像手段により取得された撮像画像から検出された特定部位の位置情報に基づいて、光の照射および光音響波の検知を行う測定対象の測定範囲を設定する。【選択図】  図１
2016053482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部と、
光を発生する光源と、
前記光が照射された測定対象から発生した光音響波を検知する光音響波検知部と、
前記測定対象を前記撮像部によって撮像して得られた撮像画像のうちの特定部位を検出する特定部位検出部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記特定部位検出部によって検出された特定部位の位置情報に基づいて、前記測定対象の、前記光の照射および前記光音響波の検知を行う測定範囲を設定すること
を特徴とする光音響波測定装置。
【請求項２】
前記光音響波検知部によって検知された光音響波に基づいて画像データを生成する画像処理部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光音響波測定装置。
【請求項３】
前記画像処理部で生成された画像データに基づく画像を表示する表示部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の光音響波測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記撮像画像の前記特定部位を除く領域に対応する前記測定対象の領域において、前記光の照射および前記光音響波の検知を行うように前記測定範囲を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光音響波測定装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記撮像画像の前記特定部位が検出された領域に対応する前記測定対象の領域において、前記光の照射および前記光音響波の検知の少なくとも一方を行わないように前記測定範囲を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光音響波測定装置。
【請求項６】
撮像部と、
光を発生する光源と、
前記光が照射された測定対象から発生した光音響波を検知する光音響波検知部と、
前記測定対象を前記撮像部によって撮像して得られた撮像画像のうちの特定部位を検出する特定部位検出部と、
画像データを生成する画像処理部と、を有し、
前記画像処理部は、前記特定部位検出部によって検出された特定部位の位置情報に基づいて、前記光音響波検知部によって検知された光音響波から画像データを生成すること
を特徴とする光音響波測定装置。
【請求項７】
前記画像処理部は、前記特定部位に対応する前記測定対象の位置について、
当該位置において検知された前記光音響波に基づいて作成されたデータを、画像データから除外することを特徴とする、請求項６に記載の光音響波測定装置。
【請求項８】
前記画像データから除外されるデータをダミーデータと置換することを特徴とする請求項７に記載の光音響波測定装置。
【請求項９】
前記特定部位検出部は、前記撮像画像を構成する複数の画素のうち、閾値よりも大きい信号レベルを持つ画素、および前記閾値よりも小さい信号レベルを持つ画素のどちらか一方を、前記特定部位とすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光音響波測定装置。
【請求項１０】
前記特定部位は、前記撮像画像を構成する複数の画素のうちの、信号レベルが前記閾値よりも小さい画素であることを特徴とする請求項９に記載の光音響波測定装置。
【請求項１１】
前記光源は、前記撮像部によって前記撮像画像を取得する場合と、前記光音響波検知部によって前記光音響波を測定する場合とで、ともに前記光を発生することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光音響波測定装置。
【請求項１２】
前記光源は、前記撮像部によって前記撮像画像を取得する場合と、前記光音響波検知部によって前記光音響波を測定する場合とで、同一の波長特性を有する光を発生することを特徴とする請求項１１に記載の光音響波測定装置。
【請求項１３】
前記光源は、前記撮像部によって前記撮像画像を取得する場合と、前記光音響波検知部によって前記光音響波を測定する場合とで、互いに異なる波長特性を有する光を発生することを特徴とする請求項１１に記載の光音響波測定装置。
【請求項１４】
前記光源は、互いに異なる波長特性を有する光を切り替えて複数種類の光を発生し、
前記撮像部は、前記複数種類の光のそれぞれを前記測定対象に照射した状態で撮像画像を取得し、
前記特定部位検出部は、前記複数種類の光のそれぞれを前記測定対象に照射した状態で取得された撮像画像に基づいて相関係数を算出することで、前記特定部位を検出すること
を特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の光音響波測定装置。
【請求項１５】
前記光音響波検知部が載置され、前記測定対象に対して相対移動可能なステージを有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の光音響波測定装置。
【請求項１６】
前記光を前記測定対象に導く光学部を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の光音響波測定装置。
【請求項１７】
測定対象を撮像して撮像画像を得る工程と、
前記撮像画像のうちの特定部位を検出する工程と、
前記撮像画像における前記特定部位の位置に基づいて、前記測定対象の測定範囲を定める工程と、
前記測定範囲に光を照射し、前記光の照射により前記測定対象の前記測定範囲から発生した光音響波を検知する工程と、を有すること
を特徴とする光音響波測定方法。
【請求項１８】
前記撮像画像の前記特定部位を除く領域に対応する前記測定対象の領域において、前記光の照射および前記光音響波の検知を行うことを特徴とする請求項１７に記載の光音響波測定方法。
【請求項１９】
前記撮像画像の前記特定部位が検出された領域に対応する前記測定対象の領域において、前記光の照射および前記光音響波の検知の少なくとも一方を行わないことを特徴とする請求項１７または１８に記載の光音響波測定方法。
【請求項２０】
測定対象を撮像して撮像画像を得る工程と、
前記撮像画像のうちの特定部位を検出する工程と、
前記測定対象に光を照射し、前記光の照射により前記測定対象から発生した光音響波を検知する工程と、
前記撮像画像における前記特定部位の位置に基づいて、前記検知された光音響波から画像データを生成する工程と、を有すること
を特徴とする光音響波測定方法。
【請求項２１】
前記撮像画像を構成する複数の画素のうち、閾値よりも大きい信号レベルを持つ画素、および前記閾値よりも小さい信号レベルを持つ画素のどちらか一方を、前記特定部位とすることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれかに記載の光音響波測定方法。
【請求項２２】
前記撮像画像を構成する複数の画素のうちの、信号レベルが前記閾値よりも小さい画素を前記特定部位とすることを特徴とする請求項２１に記載の光音響波測定方法。
【請求項２３】
互いに異なる波長特性を有する複数種類の光を切り替えて前記測定対象に照射し、前記複数種類の光のそれぞれを前記測定対象に照射した状態で撮像画像を取得する工程と、
前記複数種類の光のそれぞれを前記測定対象に照射した状態で取得された撮像画像に基づいて相関係数を算出する工程と、をさらに有し、
前記特定部位を検出する工程において、前記相関係数に基づいて前記特定部位を検出すること
を特徴とする請求項１７乃至２２のいずれかに記載の光音響波測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光音響波測定装置および光音響波測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、レーザーなどの光源から照射した光を生体などの被検体内に伝播させ、その伝播光に基づく信号を検知することで、生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で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が知られている。
【０００３】
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に照射し、被検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを吸収した生体組織から発生した音響波（以下、光音響波とも表記する）を検出し、被検体内部の光学特性値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、特に光エネルギー吸収密度分布を得ることができる。
【０００４】
例えば、上記に用いるパルス光としてヘモグロビンが吸収する波長の光を用いることで、生体内の血管像を非侵襲で画像化することができる。また、それとは異なる波長を用いることで、皮膚下のコラーゲンやエラスチンを画像化できる。さらに、造影剤を使用することによって血管像を強調したり、リンパ管を画像化したりすることも可能である。
【０００５】
光音響イメージングを用いた三次元可視化技術として代表的なのが、光吸収体から発生した光音響波を二次元面上に配置された超音波トランスデューサなどを用いて検知し、画像再構成計算を行うことで光学特性値に関連した三次元データを作成する技術である。この三次元可視化技術は光音響トモグラフィー（ＰｈｏｔｏＡｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＰＡＴ）と呼ばれる。
【０００６】
さらに、近年、光音響イメージングを用いて高い空間分解能で可視化を可能とする装置として光音響顕微鏡が注目されている。光音響顕微鏡は、光学レンズまたは音響レンズを用いることで光や音をフォーカスすることにより、高分解能の画像を取得することが可能である。
【０００７】
しかしながら、ＰＡＴを用いた装置や光音響顕微鏡などの光音響装置は、可視化する深度と空間分解能とがトレードオフになることが知られている。すなわち、ＰＡＴは、生体の深い位置にある組織に係る情報ほど空間分解能が低下するという性質を持っている。この原因としては、生体内で光が拡散しやすいことや、生体内から発生する高周波数の光音響波の減衰が大きいことなどが挙げられる。この性質のため、例えば、高い空間分解能を有する光音響顕微鏡について言えば、生体の比較的浅い部分に存在する皮膚内の光吸収体を可視化することが主な用途となる。たとえば、光音響顕微鏡によって血中ヘモグロビンを可視化する場合であれば、皮膚の真皮層に存在する血管を可視化することができる。
【０００８】
非特許文献１では、音響レンズを用いることによって皮膚に近い領域に存在する血管画像を高解像度にイメージングすることが可能な光音響顕微鏡が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ  ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，  Ｖｏｌ．３０，  Ｎｏ．６，  ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に、皮膚の上もしくは表皮層に存在するほくろや体毛は、光吸収量が大きい。そのため、ほくろや体毛に吸収された光に基づいて生じる光音響波は、皮膚のその他の部位から得られる光音響波よりも強度が高い。そのため、非特許文献１に記載された可視化手段によると、ほくろや体毛などに基づく光音響波が誤情報となってしまい、これらの下に存在する、真皮層の生体情報などを適切に評価することができなくなるおそれがある。
【００１１】
そこで本発明は、皮膚の上もしくは表皮層に、ほくろや体毛などの光吸収量の大きい物体が存在する場合であっても、可視化の対象とする組織の光学特性値に関連した情報の可視化を適切に行うことができる光音響装置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】
【００１２】
本発明の一の側面である光音響波測定装置は、撮像部と、光を発生する光源と、前記光が照射された測定対象から発生した光音響波を検知する光音響波検知部と、前記測定対象を前記撮像部によって撮像して得られた撮像画像のうちの特定部位を検出する特定部位検出部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記特定部位検出部によって検出された特定部位の位置情報に基づいて、前記光の照射および前記光音響波の検知を行う前記測定対象の測定範囲を設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の一の側面である光音響波測定装置は、撮像部と、光を発生する光源と、前記光が照射された測定対象から発生した光音響波を検知する光音響波検知部と、前記測定対象を前記撮像部によって撮像して得られた撮像画像のうちの特定部位を検出する特定部位検出部と、画像データを生成する画像処理部と、を有し、前記画像処理部は、前記特定部位検出部によって検出された特定部位の位置情報に基づいて、前記光音響波検知部によって検知された光音響波から画像データを生成することを特徴とする。
【００１４】
本発明のさらに別の一の側面である光音響波測定方法は、測定対象を撮像して撮像画像を得る工程と、前記撮像画像のうちの特定部位を検出する工程と、前記撮像画像における前記特定部位の位置に基づいて、前記測定対象の測定範囲を定める工程と、前記測定範囲に光を照射し、前記光の照射により前記測定対象の前記測定範囲から発生した光音響波を検知する工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらに別の一の側面である光音響波測定方法は、測定対象を撮像して撮像画像を得る工程と、前記撮像画像のうちの特定部位を検出する工程と、前記測定対象に光を照射し、前記光の照射により前記測定対象から発生した光音響波を検知する工程と、前記撮像画像における前記特定部位の位置に基づいて、前記検知された光音響波から画像データを生成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、皮膚の上もしくは表皮層にほくろや体毛などの光吸収量の大きい物質が存在する場合であっても、適切に可視化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る光音響測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光音響測定装置の測定フローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る光音響測定装置の測定フローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る光音響測定装置の測定タイミングチャートである。
【図５】測定対象外組織を除く被検体表面組織と測定対象外組織の反射率の波長依存特性を示す図である。
【図６】測定対象外組織を除く被検体表面組織と測定対象外組織の撮像画像における信号レベルの波長依存特性を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る撮像画像における信号レベルと照明光の波長の対応データ、ならびに相関係数値のデータの格納方法について説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る測定領域を設定する方法を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る光音響測定装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る光音響測定装置の測定フローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態に係る測定データを除外する方法を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る光音響測定装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る光音響測定装置の測定フローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態に係る測定データを除外する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施形態１］
本実施形態では、光音響波測定装置の一例として、超音波フォーカス型の光音響顕微鏡について説明する。本実施形態において、超音波フォーカス型の光音響顕微鏡とは、超音波の焦点領域に対して、パルス光の焦点領域の方が広くなるような構成を持つ光音響顕微鏡を意味する。本発明は、超音波フォーカス型の光音響顕微鏡に限らず、超音波の焦点領域よりも、パルス光の焦点領域の方が小さくなるような構成をもつ、光フォーカス型の光音響顕微鏡にも適用可能である。
【００１９】
請求項に記載の可視化対象材料は、本実施形態における、光音響測定の可視化の対象とする組織またはそれと同等の光吸収係数、散乱係数を持つファントムのことである。さらに、請求項に記載の特定部位参照材料は、本実施形態の、あらかじめ特定された光音響測定の対象外とする組織のことである。本実施形態において、光音響測定を実行する領域では、その領域に対してパルス光１０４の照射および光音響波の検知を行う。一方、光音響測定を実行しない領域では、パルス光１０４の照射および光音響波の検知の少なくとも一方を行わない。
【００２０】
（全体構成の説明）
本実施形態の光音響顕微鏡の全体構成について図を用いて説明する。図１は、超音波フォーカス型の光音響顕微鏡の全体構成を示している。
【００２１】
パルス光源１０１は、測定制御部１０２の制御によりパルス光を発光する。パルス光は、光ファイバ１０３を通り、生体に励起光を照射するための光学系に導光される。本実施形態においては、この光学系はレンズ１０５、ビームスプリッタ１０６、コニカルレンズ１０７、およびレンズ１０８を含む。光ファイバ１０３から出たパルス光１０４は、レンズ１０５でコリメートされ、一部はビームスプリッタ１０６を透過するとともに、別の一部はビームスプリッタ１０６により反射される。ビームスプリッタ１０６を透過したパルス光は、コニカルレンズ１０７によって円環状に広げられて、ミラー１１１に入射する。一方、ビームスプリッタ１０６で反射されたパルス光は、レンズ１０８で集光されて、フォトディテクタ１０９によって検知される。検知された信号は、データ収集部（Ｄａｔａ  ＡｃＱｕｉｓｉｔｉｏｎ；ＤＡＱ部）１１０によって変換されて得られたデジタル信号が、ＤＡＱ部の内部メモリに蓄積される。フォトディテクタ１０９によって検知されたパルス光は、光音響信号の光量変動に起因する誤差を補正するのに用いたり、光音響波の測定タイミングを決めるトリガー信号として使用したりすることができる。
【００２２】
コニカルレンズ１０７で円環状に広げられたパルス光１０４はミラー１１１によって反射されることで集光される。ミラー１１１は、たとえばガラスのような透明部材を母材として、ミラー１１１とミラー１１１の外部（空気や、後述する水など）との境界でパルス光１０４を反射するように構成される。また、ミラー１１１の周囲に金属膜を蒸着するなどして、光の反射率を高めてもよい。光音響波の測定時はミラー１１１によって集光された光の焦点の位置が、被検体１１３の内部に来るように設定する。本実施形態において、レンズ１０５、コニカルレンズ１０７、およびミラー１１１は、パルス光１０４を被検体１１３に導く光学部として機能する。被検体１１３の内部で拡散したパルス光は、被検体内部の血液などの光吸収体１１２に吸収される。光吸収体１１２は、その種類によって固有の光の吸収係数を持つ。光吸収体１１２は、光を吸収することで光音響波１１４を発生させる。光音響波１１４はミラー１１１の中央付近に設置された、光音響波検知部であるトランスデューサ１１５によって検出され、その音圧強度変化が電気信号に変換される。トランスデューサ１１５は、たとえば超音波の周波数帯域に感度を持つ超音波トランスデューサである。トランスデューサ１１５は音響レンズを備えていてもよく、本実施形態においては、トランスデューサ１１５が音響レンズを備えることにより、その焦点位置から発生した音波を感度良く検出することができる。また、この音響レンズの焦点を、ミラー１１１により集光されたパルス光の焦点位置に設定することで、パルス光の焦点位置から発生した音波を感度良く検出できる。なお、トランスデューサ１１５と被検体１１３との間には、水槽１１６に溜められた水が存在し、これにより被検体との音響インピーダンスマッチングが図られている。水槽１１６に溜められる音響インピーダンスマッチング材は水に限られず、他の物質を含んでもよい。また、水槽１１６底部と被検体１１３との間には、ジェル状の音響インピーダンスマッチング材を塗布してもよい。光音響波１１４は、トランスデューサ１１５によって検出され、電気信号に変換される。トランスデューサ１１５によって得られた電気信号は信号増幅器１１７に送られ、信号強度が増幅される。その後、ＤＡＱ部１１０でデジタル信号に変換され、ＤＡＱ部１１０の内部メモリに蓄積される。ＤＡＱ部１１０に蓄積されたデータは信号処理部１１８によって信号処理される。その後、画像処理部１１９で画像処理を行い、表示部１２０で画像データとして表示される。信号処理部１１８および画像処理部１１９を一体の処理部として構成してもよい。
【００２３】
本実施形態において、１２１の枠線で囲われた部材は、二次元状に走査可能な可動ステージ（不図示）に載置されている。可動ステージが被検体１１３に対して二次元状に相対移動することで、被検体１１３にフォーカスされたパルス光１０４の焦点とトランスデューサ１１５の焦点の位置を移動する。二次元走査した各測定位置において光音響波を検出することで、被検体の二次元の光音響信号データを取得することができる。
【００２４】
さらに、トランスデューサ１１５に隣接して被検体１１３の表面画像を撮像するための撮像部（カメラ）１２２が設置されている。ミラー１１１を撮像部１２２が感度を持つ光の波長帯域に対して透明な部材で構成することで、被検体１１３の表面の画像を取得できる。なお、被検体１１３を撮像するための照明は、外部環境からの光や、パルス光源１０１から発せられた光を用いることもできるし、パルス光源１０１とは別に照明部を設け、この照明部により被検体１１３を照らしてもよい。パルス光源１０１を撮像画像取得用の照明部としても利用する場合には、光音響測定を行う際に発生する光と同一の波長特性を持つ光を照明光としてもよい。光音響測定を行う際に発生する光とは異なる波長特性を持つ光を照明光としてもよいことはもちろんである。撮像部１２２により取得された画像データが特定部位検出部１２３に送られると、特定部位検出部１２３は、画像データのうち、光音響測定の対象外とする組織のデータを検出する。さらに、検出したデータに基づいて、制御部としての測定制御部１０２は、光音響測定を実行する領域を設定する。
【００２５】
なお、図１では撮像部１２２がミラー１１１に埋め込むように設置される構成としたが、撮像部１２２が単独で保持され、被検体１１３の表面画像を撮像する際に被検体１１３の上部に移動できる機構になっていてもよい。
【００２６】
なお、測定制御部１０２ではパルス光源１０１の発光制御を行うほか、前述の可動ステージ（不図示）の制御、ＤＡＱ部１１０のデータサンプリングに関する制御、撮像部１２２の撮像およびその際の照明の制御等を行う。
【００２７】
なお、上記で説明した構成では、パルス光１０４の焦点領域はトランスデューサ１１５に具備された音響レンズの超音波焦点を包含する構成を例示したが、光フォーカス型の光音響顕微鏡のように、この関係性が逆になっている構成でもよい。すなわち、対物レンズなどを用いてパルス光１０４をフォーカスした焦点領域が、トランスデューサ１１５の音響レンズの超音波焦点の領域に包含される構成になっていても良い。光フォーカス型の光音響顕微鏡を用いることで、光の焦点の大きさが光音響顕微鏡の解像度を決定するため、より高解像度の光音響画像を取得することが可能になる。
（動作タイミング）
次に、図２のタイミングチャートを用いて、光音響信号の測定における、各動作のタイミングを説明する。なお、ここでは説明を簡単に行うために信号形状やタイミングを簡略的に示している。図中４０１は、パルス光源１０１の発光タイミングである。本実施形態においては、パルス光源の発光タイミングは測定制御部１０２によって制御されるが、例えば不図示の可動ステージのエンコーダーからの等移動距離間隔または等時間間隔で出力されるトリガー信号に基づいて発光タイミングが制御されていてもよい。４０２は、フォトディテクタ１０９で検出されたパルス光から生成された、光音響信号の測定を開始するための測定トリガー信号である。このトリガー信号はパルス光源の発光タイミングを制御する信号を参照としてもよいし、先述のように、ビームスプリッタ１０６によって反射されたパルス光１０４を参照としてもよい。４０３は、信号４０１に示すタイミングでパルス光源１０１から発せられるパルス光によって励起され、トランスデューサ１１５に到達した光音響波を示している。トランスデューサ１１５に検知される光音響波は、パルス光源１０１の発光タイミングに対して、光音響波の発生源からトランスデューサ１１５に到達するまでの時間分の遅延をもつ。信号４０４は、トランスデューサ１１５に到達した光音響波を測定するサンプリングタイミングである。測定トリガー信号に対して遅延した時刻からサンプリングを開始し、光音響波の画像化に必要な期間にわたってサンプリングを行う。本実施形態では、パルス光源１０１の発光タイミングから、光音響波のサンプリングを開始するまでに遅延時間を設けているが、ＤＡＱ部１１０のメモリが十分あるならば、遅延せずにパルス光源１０１の発光に同期してサンプリングを開始しても良い。また、測定サンプリング周波数は、発生する光音響波の主周波数に対して少なくとも二倍以上で可能な限り十分大きな周波数に設定することが望ましい。
【００２８】
（データ取得プロセス）
次に、上記で説明した超音波フォーカス型の光音響顕微鏡を用いて、被検体１１３内部から発生した光音響信号の二次元面データを取得し、画像表示する方法について具体的に説明する。
【００２９】
測定手順について図２の測定のフローチャートを用いて説明する。測定の前に超音波フォーカス型の光音響顕微鏡で光音響画像を測定する被検体１１３を設置しておく。被検体の設置後、測定フローを開始する。
【００３０】
ステップ２０１では、測定制御部１０２において、光音響測定の測定範囲などの測定パラメータの設定をする。測定パラメータの他の具体例は、光音響測定の測定ピッチ、１箇所あたりの光音響信号の保存サンプリング周波数、保存時間、可動ステージの走査速度、加速度、パルス光源１０１の発光周波数、光量、波長などである。
【００３１】
ステップ２０２は、被検体１１３の表面画像を取得するステップである。ステップ２０１で設定した測定範囲の情報に基づいて可動ステージを走査し、光音響画像を取得する測定範囲を包含するように被検体１１３を撮像部１２２で撮影することで画像データを取得する。可動ステージの移動量は、撮像部１２２とトランスデューサ１１５の設置位置の相対距離を考慮して算出する。撮像部１２２で撮像された被検体１１３の表面画像のデータは特定部位検出部１２３に送られる。
【００３２】
ステップ２０３は、被検体１１３の表面に存在するほくろや体毛などを検出するステップである。特定部位検出部１２３は、光音響測定による可視化の対象とする血中ヘモグロビンなどに対して吸光量が無視できない、被検体表面に存在するほくろや体毛などの組織の、撮像画像における位置を特定する。ほくろや体毛を撮像画像から検出するための具体的な方法については後述する。
【００３３】
ステップ２０４は、光音響測定範囲を再設定するステップである。測定制御部１０２は、被検体表面の画像とステップ２０１で設定した光音響測定範囲との位置のアライメントを取ったのち、ステップ２０３で検出されたほくろや体毛の位置を測定範囲から除いた、新たな光音響測定範囲を再設定する。なお、ステップ２０１で、測定範囲の設定は省略し、ステップ２０４で、光音響波測定範囲を設定してもよい。
【００３４】
位置のアライメントの方法としては、可動ステージ内部で管理している座標を基準として、撮像部１２２とトランスデューサ１１５の座標、撮像部の撮像範囲を把握しておくことで実施することが可能である。また、カメラが可動ステージ上に取りつけられていない場合でも、被検体やその周囲のマーキングなどを参照として撮像画像と光音響測定範囲のアライメントをとる事が可能である。また、光音響測定範囲の再設定を行う方法の詳細については後述する。
【００３５】
ステップ２０５ではステップ２０４で再設定された測定範囲に基づき、光音響信号の取得を、測定範囲内の各測定位置において行う。光音響測定をするための動作は、先述のとおりである。
【００３６】
各測定位置における光音響信号の取得について説明する。図２とともに説明した手順で、被検体から発生した光音響波１１４は、トランスデューサ１１５によって電気信号に変換される。得られた電気信号は、信号増幅器１１７で増幅され、その後、ＤＡＱ部１１０でデジタル信号に変換されＤＡＱ部１１０の内部メモリに蓄積される。ＤＡＱ部１１０に蓄積されたデータは、測定制御部１０２の制御にしたがって、信号処理部１１８に送られる。可動ステージで測定位置を移動しながらすべての測定箇所で測定を実施し終えると、光音響信号の取得を終了する。
【００３７】
ステップ２０６では、信号処理部１１８において、各測定箇所で取得した光音響信号に基づく電気信号の信号処理を行う。信号処理の具体的な内容としては、パルス光源１０１のパルス幅を考慮したデコンボリューションや、包絡線検波などである。また、あらかじめ信号に付加されるノイズに特徴的な周波数が分かっており、これを光超音波信号の主たる周波数と分離できる場合には、ノイズに起因する特定の周波数成分を除去することなども可能である。また、被検体１１３の表面や水槽１１６の底部などで反射することで光音響波の音源から直接伝達された波に対して遅延してトランスデューサ１１５に到達した光音響波による成分などは信号から除去することもできる。また、被検体１１３の表面で発生した光音響波の成分が顕著である場合には、それをこのフローにおいて削除することも可能である。
【００３８】
ステップ２０７は、画像処理を行うステップである。画像処理部１１９は、ステップ２０６で信号処理を行った光音響信号の、可動ステージ走査面における位置および被検体の深さ方向の信号強度分布をもとにボクセルデータを作成して、可視化するための画像データを生成する。このとき、既知のアーティファクトがあればボクセルデータから除去してもよい。また、例えば被検体内の光吸収体の酸素飽和度を算出する場合などに、複数のパルス光の波長で取得した光音響信号強度のボクセルデータから、酸素飽和度値を格納したボクセルデータを作成しておくことも可能である。この他にも、被検体内の血中ヘモグロビンを主な光吸収体とするためにパルス光の波長を設定して測定を行った場合に、例えば取得したボクセルデータから血管の画像を二値化し抽出することも可能である。
【００３９】
ステップ２０８は、ステップ２０７で光音響信号強度分布から作成されたボクセルデータをユーザーの希望する表示方法で表示するステップである。例えば、３次元の各軸に垂直な断面を表示する方法や、各軸の方向についてのボクセルデータの最大値、最小値または平均値の二次元分布として表示する方法を用いることができる。また、ユーザーがボクセルデータ内でＲＯＩ（注目領域）を設定して、その領域内の吸収体の形状に関する統計的な情報や、酸素飽和度情報を表示するようにユーザーインターフェースのプログラムが構成されていても良い。このとき、ステップ２０４で、測定領域から除外されたほくろや体毛などが検出された領域については、光音響測定に基づいて計算された値が存在しないため、これらの領域を除いた領域のみを参照して各種計算を行う。なお、ステップ２０４で測定領域から除外されたほくろや体毛などの領域については、表示部１２０に表示する際に、ダミーのデータを表示するようにしてもよい。
【００４０】
なお、上記で説明した測定フローにおいては、ステップ２０１で設定した測定範囲の全域にわたって光音響測定をするか否かの判断を行ったのち、測定領域を再設定した上で光音響測定を行った。しかし、光音響測定ステップ２０５を行う中で、被検体１１３に対して相対移動可能な可動ステージで走査しながら、測定するか否かの判断（測定領域の再設定）を各位置において逐一実施し、ステップ２０１で設定した測定範囲を走査し終えるまでその判断を繰り返すということも可能である。図４にこのフローを示す。ステップ３０９で次の光音響波の測定を行う位置を含む領域の画像を取得する。画像を取得した領域について、ステップ３１０でほくろや体毛などの検出を行う。さらにステップ３１１では、検出結果に基づいて、次の測定位置について光音響波の測定を実行するか否かを判断して、測定領域の再設定を行う。ステップ３１２では、測定領域の再設定内容に基づいて光音響波の測定を実行する。ステップ３１３では、すべての測定が終了したかを判断し、終了していなければ同様のステップを繰り返す。その後のステップに関しては図３と同様である。
【００４１】
（測定対象外領域の特定）
次に、被検体表面に存在する、光音響測定の対象外とする組織を検出し、光音響測定の測定領域から除外する具体的な方法について述べる。例えば、皮膚下の血管を光音響測定によって画像化する場合に、皮膚表面にある光吸収量の大きいほくろや体毛などを測定領域から除く場合などにこの方法を適用できる。
【００４２】
本実施形態では、被検体１１３の表面画像を取得するための撮像部としてカメラを用いる。撮像部は、画素が二次元状に配列された二次元アレイ型センサーを備える装置であればよい。
【００４３】
表面画像は、１種類の単色光を照明光として取得してもよいし、複数種類の単色光を切り替えて被検体１１３に照射し、単色光毎に取得してもよい。
【００４４】
はじめに照明光として単一の単色波長を用いる手段について説明する。
【００４５】
測定対象外とする組織があらかじめ特定されている場合を考える。ここで、測定対象外とする組織は、光音響測定の可視化の対象とする組織に対して、光吸収量が無視できない大きさを持つ組織である。例えば、光音響測定の可視化の対象が血中ヘモグロビンであれば、皮膚上のほくろや体毛が該当する。光音響測定の可視化対象とする組織とその他の組織の光吸収量の比較については、たとえば、各組織サンプルの光音響信号を取得し、その信号強度から特定の波長の光吸収量の比較を行うことで取得できる。または、各組織の既知の光吸収係数の情報から測定対象外とする組織を特定してもよい。
【００４６】
１種類の単色光を照明光に用いる場合、照明光の波長として、光音響測定の対象外とする組織と測定対象とする被検体表面組織が撮像画像において十分なコントラストを持つような照明光の波長を選択すればよい。
【００４７】
図５は上記二つの組織表面の撮像画像強度の照明光の波長特性の例を示す図である。５０１は、測定対象とする被検体表面組織の撮像画像強度の波長依存性を示し、５０２は、測定対象外とする組織、例えば皮膚のほくろや体毛などの撮像画像強度の波長依存性を示している。図５に示す例では、波長λ１とλ２とでは、二つの組織の撮像画像強度の差がより大きい波長λ２を照明光として用いる方が、波長λ１を用いるよりも組織間のコントラストが高い画像を取得することができるため、波長λ２の光を照明光として選択する方が良い。
【００４８】
上記の方法で各組織の撮像画像強度の波長依存性を求める方法としては、あらかじめ各組織の撮像を行っておく方法や、各組織の反射率の波長依存性と使用するカメラの光素子の波長依存性を考慮して、計算によって求める方法がある。計算または実験で画像の波長依存性を求める際には、照明光の入射角度依存性も必要に応じて考慮する。さらに、入射角度依存性を小さくするために拡散板などを用いて、照明光を拡散させて被検体に照射する方法なども可能である。
【００４９】
さらに、測定の対象外とする組織があらかじめ特定されていない場合についても、単色波長の照明光を用いた撮像画像から該組織を検出することが可能である。下記にその方法を述べる。
【００５０】
光音響測定の対象外とする組織を、光音響測定時に被検体１１３に照射するパルス光の波長における光吸収量が、被検体１１３の表面において相対的に大きい組織とした場合を一例として説明する。ある波長における光吸収が周囲組織に対して相対的に大きい組織は、周囲組織よりもその波長における反射率が小さくなるため、撮像画像における輝度が相対的に低く、言い換えると、信号レベルが相対的に小さくなる。例えば、光音響測定に使用する波長が可視光領域である場合に、その波長の光を撮像画像取得時の照明として使用する場合、ほくろや体毛は、一般に（色素が濃い人種を除いて）、周りの皮膚よりも光吸収量が大きい。そのため、それらの組織の撮像画像における信号レベルは、周囲の皮膚に対して相対的に小さくなる。そのため、光音響測定で用いる波長の光吸収量の大きさに依存した信号レベルを持つ撮像画像を取得することが可能となるため、これによって測定対象外組織を検出することができる。
【００５１】
また、光音響測定の対象外とする組織を、光音響測定の可視化の対象とする組織と比較して無視できない大きさの光吸収量を持つ組織とした場合について説明する。この場合、あらかじめ、光音響測定の可視化の対象とする組織またはそれと同等の光吸収係数、散乱係数を持つファントムを用意し、光音響測定で使用する波長の光を照明光として、その撮像画像における信号レベルを取得しておく。そして、測定領域の被検体表面の撮像画像のうち、あらかじめ上記で用意した可視化対象とする組織に相当する信号レベルを閾値として、それ以下の強度となる領域を測定の対象外領域として特定する。これにより、光音響測定を行う波長において、可視化対象とする組織の光吸収量を上回る光吸収量を持つ組織が存在する領域を、光音響測定の対象外領域として特定することが可能になる。
【００５２】
次に、複数の単色波長の照明光を用いて、光音響測定の対象外とする組織の位置を特定する方法を説明する。複数の単色波長の照明光を用いる場合には、光音響測定の対象外とする組織の種類があらかじめ特定されている必要がある。たとえば、ほくろが存在する領域を光音響測定の対象外とする場合には、ほくろについて反射光の強度の波長依存特性があらかじめ分かっている必要がある。具体的には、複数ある単色波長の照明光の波長ごとにほくろを含む被検体表面組織の撮像画像を取得し、撮像画像においてほくろが存在する領域の信号レベルを、照明光の波長ごとに取得する。これにより、撮像画像における、ほくろの照明光に対する波長依存特性が得られる。また、ほくろの照明光に対する波長依存特性、ほくろの反射率の波長依存特性と、撮像画像の信号レベルの波長依存特性が既知である場合には、計算によって得ることもできる。
【００５３】
撮像画像におけるほくろの照明光に対する波長依存特性のデータを用意した後、複数の単色波長の照明光で被検体表面の撮像を行うことで、各波長について撮像画像のピクセルごとの信号レベルが取得できる。その後、ピクセルごとに、得られた撮像画像における信号レベルとあらかじめ用意した、撮像画像におけるほくろの照明光に対する波長依存特性のデータとの相関係数を計算する。例えば、あらかじめ用意した撮像画像におけるほくろの波長依存特性のデータを用いてピクセルごとに相関係数を計算した結果、その相関係数が高いピクセルについてはほくろを撮像した可能性が高いと考えられる。このようにすることで、撮像画像内で、光音響測定の対象外とするほくろとそれ以外の被検体表面組織とのコントラストをつけ、識別することが可能になる。なお、各波長で被検体を照明する際に、照明光の光量をモニタし、光量を補正したり、撮像画像における信号レベルを補正したりすることが望ましい。
【００５４】
また、上記では撮像画像のピクセルごとに相関係数を計算する例を説明したが、複数のピクセルの信号レベルを加算したり平均化したりした値を基に、相関係数を計算してもよい。
【００５５】
上記では、ほくろを例にとって、光音響測定の対象から除外する組織を特定する方法を説明したが、逆に、光音響測定を行う組織について、撮像画像における波長依存特性データを用意し、光音響測定を行う領域と光音響測定の対象外とする領域とを識別してもよい。
【００５６】
ここで、図を用いて上記の補足説明をする。図６の６０１は被検体表面組織（測定対象外組織以外の組織）、６０２は測定対象外組織の撮像画像の強度の波長依存特性の例を示している。上記で説明したように、例えば、あらかじめ図に示すように４つの波長で測定対象外組織を照明した場合の波長と画像強度の組み合わせデータ（λｉ，Ｉｔｉ）を用意しておく。ここで添え字ｉで照明光として用いる波長を区別している。その後、撮像部１２２で複数の単色波長の照明光を用いて、被検体の測定範囲を撮像する。図７は、撮像画像のピクセルを格子状に表した図である。図７（ａ）に示すように、照明光の波長と撮像画像における信号レベルの組み合わせデータ（λｉ，Ｉｐｉ）を各ピクセルに紐付けしてメモリに格納しておく。ここでは、特にＪ番目のピクセルに紐付けして格納されるデータを示している。さらに、上記に従ってあらかじめ用意した撮像画像におけるほくろの信号レベルのデータと、図７（ａ）で示したピクセルごとに格納された画像強度のデータの相関係数Ｃを計算し、ピクセルごとにメモリに格納する。つまり、図７（ｂ）のようにＪ番目のピクセルについて相関係数Ｃを付与する。相関係数は、下記式（１）を用いて計算する。つまり、照明光として、互いに異なる波長特性を持つ複数種類の光を用意し、それぞれの光を測定対象に照射した状態で撮像画像を得る。こうして得られた複数の撮像画像から下記の相関係数を算出する。
【００５７】
【数１】
2016053482.tif 000003
【００５８】
ここでｎは使用した波長の数であり、２以上の整数ある。これにより、撮像画像データにおいて、ほくろの波長依存特性との相関係数の高いピクセルは、ほくろに対応するピクセルである可能性が高いため、撮像画像からほくろを検出することが可能になる。
【００５９】
上記の手法により、光音響測定の対象外の生体組織と測定対象の生体組織表面とが十分なコントラスト比で表示された画像データを取得することができる。これにより、撮像部によって撮像した画像から、光音響測定の対象外の生体組織の位置を特定することができる。なお、生体組織の特性によっては、十分なコントラスト比を担保するためにこれらの手段を複合的に用いることも可能である。
【００６０】
また、上記の手段では単一の単色波長や、複数の単色波長を照明光として用いる場合に照明光からそれらの波長の光を照射する方法を説明した。しかし、照明光としてはブロードな波長の光として、単色波長のみを透過する光学フィルタを用いて、単色光を被検体に照射してもよい。
【００６１】
さらに、照明光は、単色波長の光に限らず、白色光などのブロードな波長特性を持つ光を用いてもよい。たとえば、本実施形態の超音波フォーカス型の光音響顕微鏡が設置されている部屋の照明光を使用することができる。さらに、カメラが白色光照明を備える場合には、具備された白色照明を用いても良い。また、カメラのセンサーとしてカラー出力可能なセンサーを用いても良い。また、この照明方法の場合、光音響測定の対象外とする組織をあらかじめ特定しておく。
【００６２】
次に、上述した各方法で取得した被検体表面の撮像画像から、光音響測定の対象外とする組織が撮像されているピクセルを抽出する方法について説明する。
【００６３】
本実施形態に適用できる方法として、画像の強度データを二値化して該当組織の画像領域を抽出する方法が考えられる。この方法は、上記で説明した単色波長を照明光として、光音響測定の対象外とする組織を検出する場合に適用できる。この場合、二値化するために画像データの強度の閾値はあらかじめユーザー側で設定する必要がある。例えば、図２で示したステップ２０１の測定パラメータ設定の際に、測定制御部１０２において、この閾値を設定できるようにしておき、特定部位検出部１２３がこの閾値を参照できるようにしておけばよい。また、特定部位検出部１２３においてあらかじめ閾値の設定をしておいてもよい。二値化を行う際の閾値は、光音響測定による可視化対象組織の撮像画像における信号レベルに設定すれば良い。
【００６４】
他の抽出方法としては、ユーザーが被検体の撮像画像から手動で領域を選択する方法が考えられる。この場合、ユーザーは測定対象外組織の特徴的な形状を参照して該組織の画像抽出を行う。この処理は例えば、ステップ２０３において、特定部位検出部１２３が行えば良い。なお、この抽出方法は上記で説明したすべての照明方法において適用できる。
【００６５】
（測定領域再設定方法）
次に、撮像画像から光音響測定の対象外とする組織が撮像されているピクセルを抽出した後、光音響測定を行う領域からそれらを除外し、新たに測定領域を設定する方法について図８を用いて説明する。
【００６６】
図８（ａ）は光音響測定を行う被検体１１３上の二次元面の測定領域に、撮像画像から得られた、光音響測定の対象外とする組織が特定された画像データを重畳した画像の一例であり、撮像部１２２で撮像した二次元画像に対して垂直な方向から見た図である。ここでは光音響測定を行う測定箇所のそれぞれが一つの格子８０１に対応している。８０２は皮膚の上にあるほくろを表しており、８０３は皮膚上の体毛を表している。図８（ｂ）は、再設定した測定領域を表している。この図は、８０２のほくろや８０３の体毛が存在する領域と重なる格子に含まれる測定箇所は、測定対象から除外することを表している。すなわち８０２に対応する部分は８０４のような箇所を測定から除外し、８０３に対しては８０５の測定箇所を除外する。このようにして残った白い格子に対応する領域を、新たな測定領域として再設定する。なお、図３に示したフローに従う場合、測定対象から除外した領域については、パルス光源１０１によるパルス光の照射および光音響波の検知の少なくとも一方を行わない設定にしてもよい。また、パルス光の照射および光音響波の検知を行ってもよいし、ＤＡＱ部１１０がデータを保存しないようにしてもよい。
【００６７】
なお、上記の測定領域の分割方法は格子状に限らず、任意の形状による分割が可能である。さらに、ほくろや体毛などの組織が含まれる、光音響波測定の対象外となる領域の選択方法は、上記した例に限らず、ほくろや体毛などの組織が包含されていればより広い領域を選択しても良い。
【００６８】
（その他）
上記で説明した実施形態の構成及び動作は、例示的なものであり、変更を加えることができる。たとえば、被検体１１３へ照射するパルス光１０４は、被検体１１３を構成する成分のうち特定の成分に吸収される特性の波長の光を用いる。パルス光１０４のパルス幅は、数ピコから数百ナノ秒オーダーのものであり、被検体が生体の場合には数ナノから数十ナノ秒のパルス光を採用することが好ましい。パルス光１０４を発生するパルス光源１０１としてはレーザーが好ましいが、レーザーの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプなどを用いることも可能である。
【００６９】
パルス光源１０１のレーザーとしては、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。発振する波長の変換可能な色素やＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）を用いれば、光学特性値分布の波長による違いを測定することも可能になる。
【００７０】
パルス光源１０１の波長に関しては、４００ｎｍから１６００ｎｍの波長領域、さらにはテラヘルツ波、マイクロ波、ラジオ波領域も使用できる。
【００７１】
なお、パルス光１０４として複数の波長の光を用いた場合は、それぞれの波長に関して、生体内の光学特性に関する係数を算出し、それらの値と生体組織を構成する物質（グルコース、コラーゲン、酸化・還元ヘモグロビンなど）固有の波長依存性とを比較する。これによって、生体を構成する物質の濃度分布を画像化することも可能である。
【００７２】
上記の音響信号受信装置を用いることで、皮膚の上もしくは表皮層にほくろや体毛などの光吸収量の大きい物質が存在する場合であっても、可視化対象とする組織の可視化を適切に行うことができる。
【００７３】
［実施形態２］
本実施形態では、実施形態１において光音響測定の対象外とした、例えばほくろや体毛などの組織の測定データを、画像を構成するデータから除外するための、実施形態１とは異なる方法を示す。実施形態１では、測定対象外とした組織については光音響測定を実行しない、すなわち、パルス光の照射および光音響波の検知の少なくとも一方を行わない形態であった。これに対して、本実施形態では、はじめに設定した測定範囲の全領域で光音響測定を行った後、測定の対象外とした組織を含む領域から得られた測定データを、画像の構成には使わないように除外する。詳細は後述するが、実施形態１と同様の箇所は説明を省略し、実施形態１とは異なる点を中心に説明する。
【００７４】
（全体構成の説明）
まず、本実施形態の全体構成について、図９を用いて説明する。本実施形態では実施形態１と同様に、撮像部１２２で撮像した被検体表面の画像から特定部位検出部１２３でほくろや体毛などの、光音響測定を行わない測定対象外組織を検出する。実施形態１との差異は、検出された情報を画像処理部９０１に提供することで、測定対象外組織に基づくデータを、画像構成に寄与するデータから除外する点である。したがって、測定制御部９０２では、ステップ２０１で設定した測定範囲の全域に渡って光音響測定を実行するように制御を行う。撮像部１２２や特定部位検出部１２３、および他の構成要素の機能については実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００７５】
（データ取得プロセス）
次に、データ取得のプロセスについて、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。本実施形態では実施形態１と同様に、ステップ２０１で測定パラメータの設定を行う。その後、ステップ１００１では、ステップ２０１で設定した測定範囲内のすべての測定箇所において光音響測定を実施する。ステップ２０６では、実施形態１と同様に信号処理部でＤＡＱ部１１０から渡された光音響信号の信号処理を行う。ステップ２０２、２０３ではそれぞれ撮像部１２２で被検体１１３の表面の撮像画像を取得し、特定部位検出部１２３が、撮像画像から測定対象外組織の検出を行う。この方法についても、実施形態１と同様に行うことが可能である。ステップ１００２では、画像処理部９０１において、処理された光音響信号データをボクセルデータに変換し、その中からステップ２０３によって検出された測定対象外の組織に基づくデータを、画像を構成するデータから除外する。この処理については詳細を後述する。その他の画像処理は実施形態１と同様である。ステップ１００２で画像処理を行った後、実施形態１と同様に画像データを表示部で表示し（ステップ２０８）、測定を終了する。
【００７６】
なお、上記のフローでは測定対象外の組織に基づくデータを画像を構成するデータから除外するとした。画像を構成するデータから除外されたデータは、メモリに記憶されなくてもよいし、メモリに記憶されてもよい。また、画像を構成するデータから除外された領域は、他の領域の測定データに対してデータの信頼性が低いことが分かるように区分されていれば良く、例えばダミーデータなどと置換することも可能である。
【００７７】
（測定対象外領域の特定）
ステップ２０８で表示する画像データのうち、測定の対象外とするほくろや体毛などの組織の検出方法や、撮像部１２２で撮像した画像からそれらの組織が撮像されているピクセルデータを抽出する方法については実施形態１と同様のため説明を省略する。
【００７８】
ここでは、ステップ１００２において、測定した光音響信号から作成されたボクセルデータから、測定対象外とするデータを除外する方法について、図１１を用いて説明する。
【００７９】
まず、実施形態１と同様に撮像部１２２で撮像した画像と、光音響測定領域として設定した領域の位置アライメントを行う。図１１（ａ）は光音響測定を行う被検体１１３上の二次元面の測定領域に、撮像画像から得られた、光音響測定の対象外とする組織が特定された画像データを重畳した画像を示しおり、撮像部１２２で撮像した二次元画像に対して垂直な方向から見た図である。ここでは、ステップ２０１で設定した測定範囲内の光音響測定を行う箇所のそれぞれが一つの格子１１０１に対応する。上記でも述べたように、本実施形態のステップ１００２の時点では、測定箇所すべてにおいて光音響測定データが取得される。そして、測定対象外組織を含む格子に含まれる測定データから作成されたボクセルデータを画像の構成には利用しないように除外する。すなわち図１１（ｂ）で示すように、測定対象外組織のほくろ８０２や体毛８０３を含む格子である１１０２や１１０３に含まれる領域の測定データから作成されたボクセルデータを除外する。以上が、ステップ１００２における処理である。
【００８０】
なお、上記の測定領域の分割方法は上記の例に限らず、任意の形状による分割が可能である。さらに、ほくろや体毛などの組織が含まれ、ボクセルデータからの除外対象となる領域の選択方法は上記した例に限らず、ほくろや体毛などの組織が包含されていれば、より広い領域を選択しても良い。
【００８１】
なお、本実施形態においても、実施形態１で記載した構成を適用できる。
【００８２】
本実施形態に係る音響信号受信装置によれば、皮膚の上もしくは表皮層にほくろや体毛などの光吸収量の大きい物質が存在する場合であっても、可視化対象とする組織の可視化を適切に行うことができる。
【００８３】
［実施形態３］
本実施形態では、被検体から発生した光音響波の音圧を二次元面上の複数箇所で取得し、画像再構成計算を行うことで被検体内部の光学特性値に関連した三次元情報を構成する、光音響トモグラフィー（ＰＡＴ）を用いる。これは、実施形態１や実施形態２のように、光あるいは音波をフォーカスすることで各測定の際に光音響波を検知できる領域を限定して測定し、それを測定領域内の複数箇所で行うことで、三次元情報を構成する光音響顕微鏡とは手法が異なる。
【００８４】
（全体構成の説明）
本実施形態の構成を図１２を用いて説明する。実施形態１で説明した要素と共通する要素は、実施形態１と同じ符号を付して、重複する説明を省略する。実施形態１と同様に、本実施形態においてもパルス光源１０１から光音響波を励起するためのパルス光１０４を発生する。パルス光１０４はビームスプリッタ１０６を通過後、ミラー１２０１、凹レンズ１２０２などを通して被検体１１３に照射される。実施形態１および２とは異なり、本実施形態では、パルス光１０４は凹レンズ１２０２によって広げられて被検体に照射される。パルス光１０４の照射によって被検体内部の光吸収体１１２から光音響波１１４が励起され、この音圧をトランスデューサ１２０３によって検知する。トランスデューサ１２０３は、たとえば超音波の周波数帯域に感度を持つ超音波トランスデューサである。本実施形態においては、枠線１２０４で囲われたトランスデューサ１２０３および撮像部１２２のみを可動ステージ（不図示）によって二次元状に走査するため、光音響波を励起するためのパルス光１０４を被検体１１３に導くための光学系は固定されている。この可動ステージを用いた走査によって、二次元面上の複数箇所で光音響波１１４を取得することが可能になる。さらに、本実施形態のトランスデューサ１２０３は音響レンズを具備していない。したがって、実施形態１または２のように、光または音波がフォーカスされた領域で発生した光音響波のみを選択的に検知するのではなく、より広い領域で発生した光音響波を検知することができる。本実施形態の画像処理部１２０５は、上記の二次元面上で取得された光音響信号から、被検体１１３の内部における光音響波の初期圧分布を画像再構成によって算出する。さらに画像処理部１２０５では、実施形態２と同様に、特定部位検出部１２３で検出された表示対象外とする組織の、光音響測定範囲内における位置情報に基づいて、該当する組織のデータを、画像再構成に用いるデータから除外する。そして、画像処理によって得られた光音響画像データは表示部で表示される。（データ取得プロセス）
次にデータ取得プロセスについて図１３を用いて説明する。実施形態１および２との相違点は、ステップ１３０１において、画像処理部１２０５の内部で画像再構成計算を実施し、被検体内部における光音響波の初期圧分布のボクセルデータを作成することである。その後、ステップ１３０１内で、ステップ２０３で検知した特定部位の組織に基づく測定データをボクセルデータから除外する。
【００８５】
なお上記では測定対象外とする測定データをボクセルデータから除外するとした。画像を構成するデータから除外されたデータは、メモリに記憶されなくてもよいし、メモリに記憶されてもよい。また、除外された領域は、他の領域の測定データに対してデータの信頼性が低いことが分かるように区分されていれば良く、例えばダミーデータなどと置換することも可能である。
【００８６】
（測定対象外領域の特定）
最終的に表示する画像データのうち、測定の対象外とするほくろや体毛などの組織の検出方法や、撮像部１２２で撮像した画像からそれらの組織が撮像されているピクセルデータを抽出する方法については実施形態１と同様のため説明を省略する。
【００８７】
ここでは、ステップ１３０１において、測定された光音響信号から作成されたボクセルデータから、測定対象外とするデータを除外する方法について図１４を用いて説明する。
【００８８】
まず、撮像部１２２で撮像した画像と、ステップ１３０１において画像再構成計算で作成されたボクセルデータの位置のアライメントを行う。図１４（ａ）は、撮像画像とボクセルの位置を頂上した重畳画像を示している。この図は、撮像部１２２で撮像した二次元画像に対して垂直な方向から見た図を示している。図中の格子はこの方向に射影したボクセルを示している。格子１４０１は再構成計算を行った最小のボクセルを示している。そして、この重畳画像において、測定対象外組織を含む格子を上面としたボクセルデータを除外する。すなわち、図１１（ｂ）で示すように、測定対象外組織のほくろ８０２や体毛８０３を含む格子である１４０２や１４０３を上面とし、図に対して垂直方向に存在するボクセルデータを除外するする。以上が、ステップ１３０１における処理である。
【００８９】
なお上記では測定対象外とする組織の測定データをボクセルから除外するとしたが、除外されたデータはメモリに記憶されなくてもよいし、メモリに記憶されてもよい。また、除外されたデータの基となる領域は、他の領域の測定データに対してデータの信頼性が低いことが分かるように区分されていれば良く、例えばダミーデータなどを代用して入れておくことも可能である。さらに、上記の再構成計算に用いるボクセルの分割方法はこの場合に限らず、任意の形状による分割が可能である。さらに、ほくろや体毛などの組織が含まれ、ボクセルデータからの除外対象となる領域の選択方法は上記した例に限らず、ほくろや体毛などの組織が包含されていれば、より広い領域を選択しても良い。
【００９０】
本実施形態においても実施形態１で記載した好ましい構成を適用できる。なお本実施形態では、トランスデューサ１２０３を可動ステージ（不図示）によって二次元面上で走査して光音響測定を行うとした。しかし、可動ステージによる走査は行わずに複数のトランスデューサを二次元アレイとして配置することで二次元面上の光音響信号を測定する方法でも良い。この構成を採用することで測定の高速化が図れる。
【００９１】
本実施形態に係る音響信号受信装置を用いることで、皮膚の上もしくは表皮層にほくろや体毛などの光吸収量の大きい物質が存在する場合であっても、可視化対象とする組織の可視化を適切に行うことができる。
【００９２】
また、上記の各実施形態は例示的なものに過ぎず、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で互いに組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
上記した光音響測定装置によると、被検体が生体物質である場合、医療用画像診断機器として利用可能である。具体的には、腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などのため、生体内の光学特性値分布及び、それらの情報から得られる生体組織を構成する物質の濃度分布の画像化が可能となる。
【００９４】
また、非生体物質を被検体とした非破壊検査などに応用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１０１  パルス光源
１０２、９０２  測定制御部
１０４  パルス光
１１２  光吸収体
１１３  被検体
１１４  光音響波
１１５、１２０３  トランスデューサ
１１９、９０１、１２０５  画像処理部
１２２  撮像部
【図１】
2016053482.tif 000004
【図２】
2016053482.tif 000005
【図３】
2016053482.tif 000006
【図４】
2016053482.tif 000007
【図５】
2016053482.tif 000008
【図６】
2016053482.tif 000009
【図７】
2016053482.tif 000010
【図８】
2016053482.tif 000011
【図９】
2016053482.tif 000012
【図１０】
2016053482.tif 000013
【図１１】
2016053482.tif 000014
【図１２】
2016053482.tif 000015
【図１３】
2016053482.tif 000016
【図１４】
2016053482.tif 000017