(57)【要約】      （修正有）【課題】校正用ファントムを用いて取得した画像におけるアーチファクトの影響を低減することにより、校正の精度を向上させることができる被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】母材１１と、母材１１の内部に配置された吸収体１２と、母材１１の内部に存在する吸収体１２以外の有形物１５の情報を有する識別タグ１３とを有するファントムを用いる被検体情報取得装置であって、音響波を受信して電気信号を出力する探触子と、識別タグ１３から情報を読み取る読み取り手段と、ファントムから伝播した音響波を探触子が受信して出力された電気信号と、読み取り手段が識別タグ１３から読み取った情報を用いて、校正を行うための情報を生成する生成手段と、被検体から伝播した音響波を探触子が受信して出力された電気信号を用いて被検体内部の特性情報を取得する処理手段を有する被検体情報取得装置を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材と、前記母材の内部に配置された吸収体と、前記母材の内部に存在する前記吸収体以外の有形物の情報を有する識別タグとを有するファントムを用いる被検体情報取得装置であって、
音響波を受信して電気信号を出力する探触子と、
前記識別タグから情報を読み取る読み取り手段と、
前記ファントムから伝播した音響波を前記探触子が受信して出力された電気信号と、前記読み取り手段が前記識別タグから読み取った情報を用いて、校正を行うための情報を生成する生成手段と、
被検体から伝播した音響波を前記探触子が受信して出力された電気信号を用いて前記被検体内部の特性情報を取得する処理手段と、
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】
前記生成手段が生成した情報を用いて前記被検体情報取得装置の校正を行う校正手段をさらに有する
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】
前記識別タグは、前記母材に含まれる前記有形物の位置、大きさ、形状の少なくともいずれかの情報を格納する
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】
前記処理手段が取得した前記ファントムの特性情報を示すファントム画像を表示する表示手段をさらに有し、
前記処理手段は、前記ファントム画像において前記有形物に由来する部分を表す情報を示す
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】
前記処理手段が取得した前記ファントムの特性情報を示すファントム画像を表示する表示手段をさらに有し、
前記処理手段は、前記ファントム画像において前記有形物に由来する部分を表す情報をマスキングする
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６】
前記被検体に光を照射して前記音響波を発生させる光源をさらに有し、
前記生成手段は、前記校正を行うための情報として、前記光源の光量、照射角度および照射位置の少なくともいずれかを制御するための情報を生成する
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】
前記探触子を走査する走査機構をさらに有し、
前記生成手段は、前記校正を行うための情報として、前記走査機構による走査の速度を制御するための情報を生成する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記生成手段は、前記校正を行うための情報として、前記探触子の検出感度、位置および角度の少なくともいずれかを制御するための情報を生成する
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】
前記有形物は、気泡、散乱体の凝集塊および異物の少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
被検体から伝播した音響波に基づいて前記被検体内部の特性情報を取得する被検体情報取得装置の校正に用いるファントムであって、
母材と、
前記母材の内部に配置された吸収体と、
前記母材の内部に存在する前記吸収体以外の有形物の情報を有する識別タグと、
を有することを特徴とするファントム。
【請求項１１】
被検体から伝播した音響波に基づいて前記被検体内部の特性情報を取得する被検体情報取得装置の校正に用いるファントムの製造方法であって、
母材を形成するステップと、
前記母材の内部に吸収体を配置するステップと、
前記母材に識別タグを配置するステップと、
前記母材の内部に存在する前記吸収体以外の有形物の情報を、前記識別タグに格納するステップと、
を有することを特徴とするファントムの製造方法。
【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ならびにファントムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、レーザ光などの光を生体などの被検体に照射し、その光に起因して被検体内部から発生する超音波を受信することで被検体内部の情報を画像化する、被検体情報取得装置の研究が進められている。照射光としてパルスレーザ光などを被検体に照射すると、照射光が被検体内の組織で吸収される際に音響波が発生する。この音響波を受信し、解析することにより、被検体内部の光学特性に関連した情報を画像化できる。この現象は光音響効果と呼ばれ、発生した音響波は光音響波と呼ばれる。光音響波を用いた技術は、光音響トモグラフィ（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれる。
【０００３】
このような被検体情報取得装置において、取得された画像の画質が悪いと、適正な診断ができなくなる。このため、被検体情報取得装置には、診断に十分な精度で音響波を受信し、被検体画像を取得することが要求される。そのためには、装置の仕様通りの精度で測定を行う必要がある。
また、被検体が生体である場合、被検体情報取得装置はレーザ光を生体へ照射するため、安全性が維持されなくてはならない。そのために、使用開始からある程度の期間が経過した後でも、出荷時の装置の動作状態を保持する必要がある。
【０００４】
これらの要求を満たすため、オペレータやサービスマンによって、被検体情報取得装置用ファントムの測定が実施され、得られる画像を基に校正（キャリブレーション）がなされている。校正は、必ずしも光音響測定の度に行われるとは限らないが、装置の設置時や、所定の使用回数ごと、あるいは所定の期間ごとに実行することが好ましい。
【０００５】
特許文献１には、放射線画像読み取り装置検査用のＱＣ（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）ファントムにおいて、ＱＣファントムの種類を識別する、識別情報の保持手段を有する構成が開示されている。この目的は、ＱＣファントム種類によって異なる、データ演算パラメータやデータ演算方法を入力する工数の削減である。
被検体情報取得装置用ファントムにおいても、識別情報の保持手段を設ける場合がある。これにより、ファントム識別情報や製造時の初期情報をファントムに保持させ、被検体情報取得装置が読み取ることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２３１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のＱＣファントムは、被検体画像を取得する点で、取得したファントム画像の画質に対して、以下のような課題があった。
１つ目の課題は、レーザ光をファントムに照射したときに、識別情報の保持手段にもレーザ光が照射されると、レーザ光を吸収した保持手段からも光音響波が発生することである。この発生した光音響波は画像化した際にアーチファクトとなり、校正において用いるファントム画像の画質を劣化させる恐れがある。
【０００８】
２つ目の課題は、特許文献１に記載のＱＣファントムの識別情報として、ファントム出荷時にファントム内に存在する、評価対象以外の有形物の位置情報が考慮されていない点である。
本来、ファントムを同一条件で複数製作した場合、ファントム母材の初期状態は均一となることが好ましい。しかし実際には、本発明者らが鋭意検討した結果、ファントム製造時にファントム内に有形物（気泡や異物など）が含まれることがある。この有形物からアーチファクトが生じる場合があり、所定の校正ができなくなる恐れがある。
【０００９】
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、校正用ファントムを用いて取得した画像におけるアーチファクトの影響を低減することにより、校正の精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
母材と、前記母材の内部に配置された吸収体と、前記母材の内部に存在する前記吸収体以外の有形物の情報を有する識別タグとを有するファントムを用いる被検体情報取得装置であって、
音響波を受信して電気信号を出力する探触子と、
前記識別タグから情報を読み取る読み取り手段と、
前記ファントムから伝播した音響波を前記探触子が受信して出力された電気信号と、前記読み取り手段が前記識別タグから読み取った情報を用いて、校正を行うための情報を生成する生成手段と、
被検体から伝播した音響波を前記探触子が受信して出力された電気信号を用いて前記被検体内部の特性情報を取得する処理手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【００１１】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体から伝播した音響波に基づいて前記被検体内部の特性情報を取得する被検体情報取得装置の校正に用いるファントムであって、
母材と、
前記母材の内部に配置された吸収体と、
前記母材の内部に存在する前記吸収体以外の有形物の情報を有する識別タグと、
を有することを特徴とするファントムである。
【００１２】
被検体から伝播した音響波に基づいて前記被検体内部の特性情報を取得する被検体情報取得装置の校正に用いるファントムの製造方法であって、
母材を形成するステップと、
前記母材の内部に吸収体を配置するステップと、
前記母材に識別タグを配置するステップと、
前記母材の内部に存在する前記吸収体以外の有形物の情報を、前記識別タグに格納するステップと、
を有することを特徴とするファントムの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、校正用ファントムを用いて取得した画像におけるアーチファクトの影響を低減することにより、校正の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】被検体情報取得装置用ファントムの構成を示す模式図
【図２】被検体情報取得装置の構成を示す模式図
【図３】ファントム画像を示す模式図
【図４】信号処理内容およびファントム画像を示す模式図
【図５】第三の実施形態に係る構成を示す模式図
【図６】第三の実施形態に係る画像を示す模式図
【図７】第四の実施形態に係る構成を示す模式図
【図８】校正の実行方法を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、校正用ファントムやその製造方法、そのファントムを用いた校正方法としても捉えられる。
【００１７】
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。このような被検体情報取得装置のことを、光音響トモグラフィ装置と呼んでも良い。
【００１８】
光音響装置における特性情報とは、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。
【００１９】
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。
【００２０】
［校正の実施方法］
まず、本発明に共通する、校正用ファントムを用いた装置構成の手順を説明する。校正対象項目の例を以下に示す。
（１）光源の照射光量、被検体への光照射角度、照射位置
（２）被検体の保持部材（プレートやカップなど）の透明度、位置精度
（３）音響波探触子（またはそれに含まれる素子）の検出感度、位置、角度
（４）走査機構の速度、位置精度
（５）信号処理部の処理能力（増幅率、Ａ／Ｄ変換周波数、画像再構成精度など）
【００２１】
一般的な校正手順について、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。
校正処理の開始後、ステップＳ１０１において、校正用ファントムを装置に設置する。例えば図２のような装置であれば、２枚のプレートの間にファントムを配置し、一方を移動させることによりファントムを圧迫保持する。また図５のようなファントムであれば、ファントムを支持体（例えばカップ状の保持部材）に保持させる。ファントムに位置決め部材を設けておき、アライメントの精度を向上させることが好ましい。
【００２２】
ステップＳ１０２において、装置の読み取り手段によって識別タグに格納された情報を読み取る。ここでは少なくとも、装置が校正用ファントムの特徴を取得するために必要な情報を読み取る。情報としては、ファントムの特徴（サイズ、素材、分光特性、吸収体の情報、期待される再構成画像）を直接的に保持していても良いし、ファントムの型番情報だけを保持しておき、装置が別途その型番のファントムの特徴を取得しても良い。
【００２３】
ステップＳ１０３において、校正目標値の設定が行われる。この校正目標値とは例えば、理想とするファントム画像を形成するデータであり、信号処理部内のメモリないしは識別タグ内に格納されている。あるいは、識別情報に基づいて信号処理部が生成してもよい。この校正目標値データは、仮にそれに基づいて画像表示部にファントム画像を表示したときには、校正後の理想とするファントム画像が画像表示部に表示されるものである。あるいいは校正目標値として理想とするファントム画像を画像表示部に実際に表示しても良い。この場合の校正手法については後述する。
【００２４】
ステップＳ１０４において、ファントムについての被検体情報取得装置の種々のパラメータが設定される。これは、上に記した校正対象項目の具体的な値を設定する作業である。例えば、（１）の光源に関することであれば、次のステップＳ１０４で適用する光量、照射角度、照射位置などをそれぞれ決定する。
【００２５】
ステップＳ１０５において、光音響測定と画像再構成を行い、ファントムの画像を取得する。具体的には、光源からファントムに光を照射し、光音響効果によって発生した光音響波を探触子によって受信する。そして光音響波に由来する電気信号に基づいて、既知の手法による画像再構成を行う。
【００２６】
ステップＳ１０６において、校正目標値と再構成画像データとの比較演算を行う。この比較演算とは例えば、双方の輝度値の比較演算である。比較においては、画素値ヒストグラムの作成、エッジ検出やフィルタ処理など、既知の手法を利用できる。
【００２７】
そしてステップＳ１０７において、比較演算結果が所定の誤差範囲内に収まっているかどうかを判定する。否定判定の場合、装置パラメータを修正し、比較演算結果が所定の誤差範囲内に収まるまでＳ１０４〜Ｓ１０６を繰り返す。一方、肯定判定の場合、結果表示など所定の終了処理をして校正を終了する。定められた比較演算回数内で所定の誤差内に収まらない場合は、画像表示部にエラー表示を行い、処理を終了する。
【００２８】
なお、校正目標値を画像表示部に表示される理想とするファントム画像とした場合には、再構成画像も画像表示部に表示させて、理想のファントム画像と表示された再構成画像とを見比べながら校正を行う手法が考えられる。この場合は、装置パラメータを人間が手動で入力してから光音響測定を行うとともに、実際のファントム画像と理想画像との比較を人間が目視によって行いパラメータ調整する。画像表示部は本発明の表示手段に相当する。
【００２９】
この校正フローに加えて、本発明の各実施形態においては、校正用ファントムの識別タグは、ファントムに包含される有形物の情報（例えば位置、大きさ、形状、光学特性、音
響特性など）も格納している。装置がこの情報を読み取ることで、後述する各実施形態のような精度向上のための処理が実現できる。有形物は、ファントムの画像化対象である吸収体以外のものであり、気泡、異物、凝集塊などがある。
【００３０】
［第一の実施形態］
第一の実施形態に係る被検体情報取得装置用ファントムは、識別タグを備えている。識別タグは、ファントム内に存在する評価対象以外の有形物の位置情報を有する。ここで有形物とは、気泡、散乱体の凝集塊、攪拌フィンの破片などの異物である。異物としての有形物が存在すると、光照射時に不要な光音響波が発生するため、ファントム画像にノイズが入り、校正の精度が低下する。
【００３１】
＜被検体情報取得装置用ファントムの構成＞
図１を参照しながら、第一の実施形態に係る被検体情報取得装置用ファントムの構成を説明する。図１（ａ）はファントム構成図の一例、（ｂ）は識別タグ構成図の一例である。図１（ａ）のファントムは直方体の形状をしており、Ｘ方向１５ｃｍ、Ｙ方向１０ｃｍ、Ｚ方向５ｃｍの寸法で製作されている。以下、この形状のファントムを直方体型ファントムと呼ぶ。
【００３２】
符号１１はファントム母材である。ファントム母材の材質としては、被検体（例えば生体組織）の音響特性と光学特性を模擬した材質が好ましい。例えば、ポリオールや、ポリオールに光散乱性あるいは光吸収性を有する化合物を分散させたものが挙げられる。本発明に使用するポリオールとしては、ポリエーテルポリオールを用いることが、生体組織の音響特性に関する相関性の点で好ましい。また光散乱性を有する化合物は、光学特性の一つである等価散乱係数を生体組織に近似させるために用いる。化合物の粒子には、ポリオールに対して分散均一性を高めるために表面修飾等を施す。光散乱性を有する化合物として酸化チタンを用いる場合には、酸化アルミニウム及びヘキサメチルジシラザンによる表面処理を施すことが好ましい。
【００３３】
符号１２は吸収体で、腫瘍の音響特性と光学特性を模擬した部材が好ましい。吸収体１２の材質としては、ファントム母材１１の材質に加えて、光吸収性を有する化合物として顔料を分散させたものが挙げられる。顔料は、光学特性の一つである生体組織の吸収係数に近似させるために用い、カーボンブラックなどを好適に利用できる。
従って、本来、ファントム画像の最も特徴的な部分は、吸収体１２から発生する光音響波に由来する部分となる。ファントム画像の輝度は、ファントム母材１１と吸収体１２の吸収係数の差によって調整できる。ただし、異物（有形物）や識別タグが画像化されると、理想的な画像とは異なる部分に特徴が生じたり、コントラストに異常が生じたりする。
【００３４】
符号１３は識別タグであり、無線ＩＣタグやＩＣメモリ、２次元バーコード、ＱＲコード（登録商標）などの公知の記憶媒体が用いられる。本発明における識別タグ内には、ファントム内に存在する評価対象以外の有形物（本実施例では酸化チタンの凝集塊）の位置情報が格納されている。また上述したように、識別タグには本来、校正のための理想画像を作成するのに必要な諸情報が含まれている。なお、有形物の位置情報は、ＸＹ座標系で表される２次元情報、あるいはＸＹＺ座標系で表される３次元情報である。各座標値の単位は、距離を表す単位（ｃｍやｍｍなど）またはボクセル数である。各座標値は一つの値であっても良いし、範囲を持って設定されても良い。
【００３５】
図１（ａ）では識別タグ１３がファントムのＺ方向上面に配置されているが、配置場所はこれに限定されない。後述する反射部材１４を設けない場合、識別タグ１３の表面は、被検体情報取得装置から照射される照射光の波長に対して、高い反射率を有する材質で構成されることが好ましく、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属や誘電体多層膜が挙げら
れる。照射光として近赤外領域の波長を用いた場合に、前述の材料は８０％以上の反射率を有する。
【００３６】
識別タグ１３の情報は非接触にて読み取れることが好ましい。そのために、識別タグ１３として無線ＩＣタグを用いると良い。使用周波数帯としては、数ＭＨｚ〜数ＧＨｚの範囲が好適であり、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲内で特に好ましい。
【００３７】
符号１４は反射部材であり、識別タグ１３の全面を覆うように配置される。材質としては、被検体情報取得装置から照射される照射光の波長に対して、高い反射率を有するものを用いる。また、反射部材は、識別タグ１３を直接覆っても構わないし、識別タグ１３の表面に保護層を形成した後に覆っても構わない。
【００３８】
符号１５は、製造時の攪拌ムラから生じた、ファントム母材内の酸化チタンの凝集塊である。これが本実施形態における有形物（異物）である。
【００３９】
＜校正用ファントムの製作方法＞
続いて、本実施形態における校正用ファントムの製作方法を説明する。ファントム母材１１はポリオールである。このポリオールを入れたビーカーに光散乱性あるいは光吸収性を有する化合物を分散し、攪拌した後に真空脱泡を行う。光散乱性を有する化合物としては、酸化アルミニウム及びヘキサメチルジシラザンにより表面処理を施した酸化チタン(
平均粒子径 ０．２１μｍ)を、分散する。この分散時に、ファントム母材内に酸化チタンの凝集塊が生じて有形物（異物）となる。
【００４０】
吸収体１２として、前述のファントム母材１１の材料に、光吸収性を有する化合物をさらに分散したものを用いる。この化合物としては、カーボンブラック顔料と、顔料との親和性を有するポリエーテル分散剤との混合物を用いる。使用したポリオールは、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモル比率が１：１のポリエーテルポリオール共重合体(数平均分子量６０００)を用いる。
吸収体１２のサイズは直径５ｍｍの球体とし、照射光により光音響波を発生しない透明のナイロンワイヤー（直径０．１３ｍｍ）を用いてファントム母材内の位置、Ｘ方向７．５ｃｍ、Ｙ方向５ｃｍ、Ｚ方向２．５ｃｍに配置する。
【００４１】
その後、硬化剤となるヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）をポリオールに対して添加し攪拌した後、真空脱泡を行い、所定の金型に流し込み熱硬化を行う。
【００４２】
以下に、文献等により既知の、ファントム構成物の物性値を記載する。ファントム母材１１において、文献上の音響特性は、３７℃に於いて音速１３７９ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．４２ｒａｙｌ、音響減衰０．５２ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。文献上の光学特性は、波長７９７ｎｍにおいて、吸収係数は０．００４／ｍｍ、等価散乱係数は０．９３／ｍｍである。また、吸収体１２において、文献上の音響特性は、３７℃に於いて音速１５０８ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．６３ｒａｙｌ、音響減衰１．０８ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。文献上の光学特性は、波長７９７ｎｍにおいて、吸収係数は０．０９８／ｍｍ、等価散乱係数は０．９２／ｍｍである。
【００４３】
識別タグ１３として、無線ＩＣタグを用い、ファントム製造年月日、製造工場、製造ロットナンバー、評価対象以外のファントム内有形物の位置情報を格納させる。そして、識別タグ表面に保護層として窒化シリコン膜を５００ｎｍ形成した後、反射部材１４としてＡｇペーストを用いて全面を覆う。その後、ファントムのＺ方向上面に接着材にて固定する。
【００４４】
＜被検体情報取得装置の構成＞
図２を参照しながら、第一の実施形態に係る被検体情報取得装置の構成を説明する。図２は測定対象として、直方体型ファントムを用いた場合の構成例を示した模式図である。
符号２０は直方体型ファントム、２１は直方体型ファントムに備えられた識別タグである。符号２０ａはファントム２０内に配置された吸収体である。符号２０ｂは、酸化チタンの凝集塊である。
【００４５】
符号２２ａおよび２２ｂは二枚の保持プレートである。符号２３は動力発生源である。二枚のうちの少なくとも一枚の保持プレートを動力発生源２３で発生した動力によって移動させることで、直方体型ファントム２０を圧迫して保持する。
符号２４は直方体型ファントム２０に照射する光を発生させる光源である光源２４から照射された光（パルス光）が保持プレート２２ａ越しに直方体型ファントム２０に照射される。
【００４６】
符号２５は直方体型ファントム２０から発生する光音響波を、保持プレート２２ｂを介して受信する音響波探触子である。符号２６は音響探触子２６で受信された信号を処理して画像データを生成する信号処理部であり、符号２７は信号処理部２６で生成された画像データを表示する画像表示部である。符号２８は識別タグ２１の情報を読み取る、読み取り手段である。読み取り手段２８によって読み取られた情報は、画像表示部２７に表示される。
【００４７】
以下、本実施形態に係る装置の構成要素について説明する。
＜＜保持プレート２２＞＞
保持プレート２２ａおよび２２ｂは、被検体を保持するための二枚の板状の保持部材であり、少なくともどちらか一枚が動力発生源２３で発生した動力で移動することで、被検体を圧迫保持できる。
【００４８】
光源２４側に位置する保持プレート２２ａの材質は、光源２４から照射される光に対して、高透過性と低減衰特性を有する材質であることが好ましい。例えば、ガラス、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート、アクリルなどが挙げられる。
また、音響波探触子２５側に位置する保持プレート２２ｂは、直方体型ファントム２０内で発生した音響波を通過させる必要があるため、直方体型ファントム２０との界面において音響波が反射しにくい材質であることが好ましい。具体的には、本装置の測定対象である被検体との音響インピーダンスの差が小さい材質が好ましい。例えば、ポリメチルペンテンなどの樹脂材料が挙げられる。
【００４９】
保持プレート２２は、保持圧によってプレートが変形しないように、ある程度の強度を保てる厚さであることが好ましく、典型的には１０ｍｍ程度の厚さであることが好ましい。また、保持プレート２２は、被検体を保持できればどのようなサイズであってもよいが、被検体と同程度のサイズであることが好ましい。
動力発生源２３は、モーターで構成されるのが好ましく、ＤＣモーター、ＡＣモーター、ステッピングモーターなどを用いることができる。
【００５０】
＜＜光源２４＞＞
光源２４は、被検体に照射されるパルス光を発生させる装置である。光源は、大出力を得るためレーザ光源であることが望ましいが、レーザの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプ等を用いることもできる。光源としてレーザを用いる場合、固体レーザ、ガスレーザ、色素レーザ、半導体レーザなど様々なものが使用できる。また、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なければならない。被検体へ照射する場合、光源から発生するパルス光のパルス幅は１０〜５０ナ
ノ秒程度が好適である。また、パルス光の波長は、被検体内部まで光が伝播する波長であることが望ましい。具体的には、被検体が生体である場合、６５０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下であることが望ましい。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ものであることが望ましい。
【００５１】
＜＜音響波探触子２５＞＞
音響波探触子２５は、被検体および直方体型ファントム２０に照射された光に起因して内部で発生した光音響波を受信し、アナログの電気信号に変換する。音響波探触子２５は、被検体内および直方体型ファントム２０内で発生した音響波を受信する。
【００５２】
音響波探触子２５は、単に探触子、またはトランスデューサとも呼ばれる。音響波探触子２５は、単一の音響検出器からなってもよいし、複数の音響検出器からなってもよい。また、音響波探触子２５は、複数の受信素子が一次元、あるいは二次元に配置されたものであってもよい。多次元配列素子を用いると、同時に複数の場所で音響波を受信することができるため、測定時間を短縮することができると共に、被検体の振動などの影響を低減することができる。
また、前述した光源２４が、走査機構によって走査可能である場合、音響波探触子２５も走査機構によって光源２４と同期して走査可能であることが好ましい。
【００５３】
＜＜信号処理部２６＞＞
信号処理部２６は、音響波探触子２５で得られたアナログの電気信号を増幅し、デジタル信号に変換する。信号処理部２６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。探触子から得られる検出信号が複数である場合は、同時に複数の信号を処理できることが望ましい。同時処理のためには、複数のチャネルを有すると良い。なお、増幅器は音響波探触子２５に内蔵されていてもよい。
【００５４】
また、信号処理部２６は、得られたデジタル信号を処理することによって、画像データを生成（再構成）する。信号処理部２６が実行する画像再構成方法には、例えば、フーリエ変換法、ユニバーサルバックプロジェクション法やフィルタードバックプロジェクション法、逐次再構成法などがあるが、どのような画像再構成方法を用いても構わない。信号処理部２６としては、コンピュータやワークステーションなど、プログラムに従って動作する情報処理装置などが利用できる。信号処理部が実現する機能は、本発明の生成手段および処理手段が行う機能に相当する。
【００５５】
＜＜画像表示部２７＞＞
画像表示部２７は、信号処理部２６で生成された再構成画像と読み取り手段２８によって読み取られたファントム内有形物の位置情報を表示する手段である。画像表示部２７には、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤなどを利用することができる。
【００５６】
＜＜読み取り手段２８＞＞
読み取り手段２８は、識別タグ２１の情報を読み取る手段である。識別タグ２１の種類に対応して、公知の読み取り手段が適宜選択される。例えば、識別タグ２１として無線ＩＣタグを使用した場合、読み取り手段２８として無線ＩＣタグリーダーが好適に選択される。
【００５７】
＜測定方法＞
次に、本実施形態における測定方法について説明する。まず、保持プレート２２にて被検体（校正においては校正用ファントム、診断においては被検体の乳房）を圧迫保持する
。次に、光源２４から発せられたパルス光が被検体に照射される。被検体内部を伝播した光のエネルギーの一部が血液などの光吸収体に吸収されると、熱膨張により光吸収体から光音響波が発生する。被検体内にがんが存在する場合は、がんの新生血管において他の正常部の血液と同様に光が特異的に吸収され、光音響波が発生する。被検体内で発生した光音響波は、音響波探触子２５で受信される。
【００５８】
音響波探触子２５が出力した電気信号は、信号処理部２６で解析される。解析結果は、被検体内の特性情報を表す画像データに変換され、画像表示部２７を通して出力される。
被検体がファントムの場合、同様の測定方法により、ファントム内の吸収体の情報が画像化されて、画像表示部２７に表示される。
【００５９】
＜測定結果＞
図３を用いて測定結果について説明する。図３は、図２の構成で測定されたファントム画像を示している。符号３０は画像表示部２７に表示されるファントム画像である。符号３１は吸収体から生じた信号で、濃灰色の背景上に、吸収係数に応じた輝度情報として表示される。ファントム母材内の酸化チタンの凝集塊はファントム画像上で、領域３２のように黒抜きで表示される。これは、照射光が強く散乱されるため、光音響波が生じないためである。
【００６０】
読み取り手段２８が識別タグ２１より読み取ったファントム内有形物の座標を基に、画像表示部２７は、符号３３で示すように、該当するファントム画像上の位置に、アーチファクトであることを示す「Ａ」という文字を表示する。これにより、ユーザは黒抜き領域３２がアーチファクトであると認識できる。
【００６１】
以上の他に、ユーザにアーチファクト位置を知らせる方法として、ファントム画像に座標軸を付けた上で表示部内にアーチファクトの座標を記載しても良い。ポインタがアーチファクトを示す黒抜き領域３２の上にくるとアーチファクトであると表示されても良い。アーチファクトの領域を、点線等で囲っても良い。また、アーチファクトの内容（この実施例では酸化チタンの凝集塊）が併せて表示されても良い。ユーザがアーチファクトの位置を認識できるような表示方法ならば、どのような方法を採用しても構わない。
また、装置が自動校正を行う場合でも、アーチファクトの位置を認識しておくことで、正確な比較が可能になる。
【００６２】
このような異物によるアーチファクトの位置情報は、例えば校正時の装置パラメータ設定に利用できる。すなわち、フロー中のＳ１０３における校正目標値や理想ファントム像として、アーチファクトを含んだものを用いることにより、設定した装置パラメータにより得られる実際のファントム計測データ（あるいはファントム像）と理想値との差が小さくなる。その結果、正確なパラメータ設定が行われる。例えば、フロー中で装置パラメータを修正しつつ行うループにおいて、アーチファクトの位置を考慮した数値の修正を行う。
【００６３】
あるいは、Ｓ１０６における比較演算の際に、凝集塊の位置情報を加味した演算を行うことにより比較の精度が向上し、正確なパラメータ設定を実現できる。例えば識別タグに型番情報が格納されており、信号処理部は型番をカタログ情報に照らし合わせてファントムの情報を得るような場合、本実施形態であればカタログ情報からは得られない凝集物の情報が得られる。その結果、光量や音響波探触子の感度などのパラメータを正確に設定できるようになる。
【００６４】
さらに、上述したように識別タグ２１が構成されているため、直方体型ファントム２０を測定したところ、識別タグ２１によるアーチファクトの影響を受けずに、画質の劣化し
ないファントム画像を取得できる。
【００６５】
以上より、本実施形態の装置を用いた測定方法によれば、識別情報の保持手段から生じるアーチファクトを低減できる。また、各ファントム固有の有形物から生じるアーチファクトの位置を表示したり、信号処理部に認識させたりできる。これにより、ファントムを用いた装置校正の正確性が向上し、実際に生体を測定した画像の信頼性が向上するため、より良好な診断が可能になる。
【００６６】
［第二の実施形態］
＜ファントムの構成＞
図２を参照しながら、第二の実施形態に係る被検体情報取得装置用ファントムの構成を説明する。第一の実施形態における被検体情報取得用ファントムと異なる点は二点ある。一点目は、符号２０ｂが、光音響信号を生じる異物であることである。ここでは、異物はフィンの破片である。二つ目は、識別タグ２１内に、ファントム製造年月日、製造工場、製造ロットナンバー、ファントム内に存在する評価対象以外の有形物の位置情報、異物から生じる信号の光音響波形形状情報を格納させたことである。
【００６７】
＜被検体情報取得装置の構成＞
図２を参照しながら、第二の実施形態に係る被検体情報取得装置について説明する。第一の実施形態は、信号処理部の処理内容の一部が異なる。
【００６８】
本実施形態の信号処理部２６は、識別タグ２１の情報を基に、ファントム内の有形物から生じる光音響波の波形を特定し、削除する機能を有している。具体的には、信号処理部２６は、ファントム母材の音速値と有形物の位置情報を基に、有形物の波形が含まれている光音響信号上の領域を推定する。そして、推定された領域において、光音響波形情報を基にパターン認識を行って、有形物の波形部分を特定する。特定された有形物の波形部分を、周囲の波形でマスキングして削除する。
【００６９】
＜測定結果＞
測定結果を、図４を用いて説明する。図４は、図２の構成で測定された光音響信号を信号処理部２６が識別タグ内の情報を用いて信号における有形物の波形を削除する過程と、削除した場合および削除しない場合の表示画像を示している。
【００７０】
図４（ａ）において、符号４０は測定された光音響信号である。信号処理部２６は、識別タグ内に記録されたフィンの破片の位置情報と、ファントム母材１１の音速値を基に、信号内のファントム内有形物から生じる光音響波を含む領域４１を推定する。領域４１を拡大したのが図４（ｂ）である。
次いで信号処理部２６は、推定された領域４１に対し、異物の波形形状のテンプレート４２と一致する波形４６を特定し、周囲の波形でマスキングして削除する。すると図４（ｃ）に符号４７で示すように、アーチファクト成分が消去される。
【００７１】
図４（ｄ）の符号４３は、信号処理部２６によって領域４１から再構成された、上記削除を行わなかった場合のファントム画像である。吸収体２０ａから生じる信号４４の他に、フィンの破片から生じた信号４５が表示されており、ファントム画像による所定の校正を妨害する。
一方図４（ｅ）の符号４８は、アーチファクト成分消去後の信号４７から再構成された、上記削除を行った場合のファントム画像である。吸収体２０ａから生じる信号４４のみがコントラストを持って表示されており、フィンの破片から生じた信号４９は周囲の信号でマスキングされて表示されていない。
【００７２】
以上の方法で示したように、各ファントム固有の有形物から生じるアーチファクトを削除することで、校正用ファントムを用いた所定の校正の精度を向上さられる。また、第一の実施形態と同様に識別タグから生じるアーチファクトも低減できる。
なお、異物の波形形状のテンプレート４２は精度を高める効果を持つが、必須ではない。波形形状のテンプレート４２を識別タグ内に格納しない場合は、位置情報と音速から推定されたファントム内有形物から生じる光音響波を含む領域を周囲の波形でマスキングして削除する。
【００７３】
［第三の実施形態］
以下、本発明の第三の実施形態について説明する。本実施形態では主に、校正用ファントムの形状が上とは異なる。
【００７４】
＜被検体情報取得装置用ファントムの構成＞
図５（ａ）を参照しながら、校正用ファントムの構成を説明する。符号５０はファントムであり、その内部には、ファントム母材５１、吸収体５３を有し、ファントムのＺ方向上面には識別タグ５２が配置されている。符号５４は異物（ここでは気泡）を示す。
【００７５】
本実施形態のファントムが第二の実施形態のファントムと異なる点は二点ある。一つ目はファントムが半球型の形状をしており、直径１５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの寸法で製作されている点である。二つ目の差異は、ファントム内部に、円柱状の吸収体が配置されている点である。以下、この形状のファントムを半球型ファントムと呼ぶ。
【００７６】
このようなファントム形状は、被検体情報取得装置の被検体保持方法に対応している。すなわち本実施形態の装置は、二枚のプレートで乳房を圧迫保持するのではなく、カップ状やお椀状の保持部材で乳房を支持する。
なお、ここではファントムの半球体としたが、実際の形状はこれに限定されず、乳房保持部材の形状や、想定する乳房の大きさに応じて定めて良い。例えばファントムは、半球よりも浅い球冠形状でも良い。また、楕円体の一部を切り取った形状でもよい。その他、乳房やその保持部材の形状に応じてファントム形状を決定できる。
【００７７】
＜ファントムの製作方法＞
以下に、本発明の実施形態に係る被検体情報取得装置用ファントムの製作方法を説明する。主として、第一の実施形態と異なる点を述べる。図５（ａ）は概要図、図５（ｂ）は平面透視図、図５（ｃ）は模式的な断面図である。
【００７８】
図５（ｃ）にて、符号５５は球面型保持部であり、半球型ファントム５０の球面全体を保持する。球面型保持部５５としては、被検体および半球型ファントム５０を支持できる強度を持つ材質が選択される。本実施形態においては、直径１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアクリルを材質とする。
【００７９】
符号５６は光源であり、球面型保持部５５の下部に配置され、鉛直上向きに光を照射する。符号５７は音響波探触子であり、球面型保持部５５の被検体と接触する面に半球状に素子を並べて配置した。音響波探触子５７としては個々の素子の直径が２ｍｍのものを用い、これを球面型保持部５５の被検体と接触する面に、５ｍｍ間隔で配置する。符号５３は同一素材で作製された直径５ｍｍの円柱状の吸収体である。そして符号５４が、ファントム作成時の攪拌でファントム母材内に混入した気泡である。
【００８０】
＜被検体情報取得装置の構成＞
図２との相違点を考慮しながら、第三の実施形態に係る被検体情報取得装置の構成を説明する。本実施形態の装置が図２と異なる点は、まず、上で述べたように、被検体の保持
方法およびファントムの形状である。
さらに、本実施形態の信号処理部２６は、識別タグ５２の情報を基に、ファントム画像上におけるファントム内有形物に相当する画像部位を特定し、周囲の画像でマスキングすることで削除する機能を有している。
【００８１】
＜測定結果＞
測定結果を、図６を用いて説明する。図６は、図５のファントムを測定した結果と、信号処理部が識別タグ５２内の情報を用いてファントム画像から有形物に由来する画像部位を削除する過程と、削除した場合および削除しない場合の表示画像を示している。
【００８２】
図６（ａ）は、図５のファントムを測定した際の光音響信号６０を含むグラフである。領域６１を拡大したのが図６（ｂ）である。信号処理部は、この信号から、図６（ｃ）に示す再構成画像６３を作製する。この画像では、気泡５４が黒抜きの画像領域６５として存在している。
【００８３】
さらに信号処理部は、識別タグ５２内に記録された気泡の位置情報と、母材の音速値を基に、信号内のファントム内有形物から生じる光音響波６２を含む領域を推定する。次いで信号処理部は、推定された領域が再構成画像６３のどの領域に相当するかを算出し、その領域を周囲の領域の画像でマスキングして削除する。削除後の画像は図６（ｄ）に示すようになり、アーチファクトが除去されていることが分かる。
【００８４】
図６（ｄ）の符号６６は、信号処理部が再構成画像６３に上記削除処理を施した後のファントム画像である。吸収体５３から生じる信号６４のみがコントラストを持って表示されている。一方、気泡から生じた、黒抜きで表示されていた画像領域６５は、周囲の画像でマスキングされている。
【００８５】
さらには、上記の測定方法にて、半球型ファントム５０を測定したところ、識別タグ５２によるアーチファクトの影響を受けずに、画質の劣化しないファントム画像を取得することができる。
以上より本実施形態によれば、識別情報の保持手段から生じるアーチファクトを低減し、かつ各ファントム固有の有形物から生じるアーチファクトを削除することで、ファントム画像による所定の校正を行うことが可能になる。
【００８６】
［第四の実施形態］
＜ファントムの構成＞
図７を参照しながら、第四の実施形態に係る被検体情報取得装置用ファントムの構成を説明する。符号７１は模擬脂肪層、符号７２は模擬乳腺層、符号７３は吸収体、符号７４は識別タグである。識別タグ７４は、ファントムのＺ方向上面に配置されている。第一の実施形態における被検体情報取得用ファントムと異なる点は、ファントムが乳房型の形状をしており、ファントム母材が複数の材質からなる層構造をしている点である。以下、この形状のファントムを乳房型ファントムと呼ぶ。符号７５は異物を示し、ここでは気泡とする。
【００８７】
＜ファントムの製作方法＞
以下に、本発明の実施形態に係る被検体情報取得装置用ファントムの製作方法を説明する。模擬脂肪層７１については、第一の実施形態におけるファントム母材１１と同様に製作する。具体的には、所定の乳房型に成型した凹型金型の上に、外形が凹型金型よりも１０ｍｍ小さい凸型の金型を配置し、凹型と凸型金型の隙間に、ＨＤＩを添加しないポリオールを流し込み、熱硬化させる。これにより厚さ１０ｍｍの模擬脂肪層７１が形成される。続いて、模擬脂肪層７１が形成された凹型金型の上に、ＨＤＩを添加したポリオールを
流し込み、熱硬化することにより、模擬乳腺層７２を形成する。
【００８８】
吸収体７３のサイズは直径５ｍｍの球体とし、照射光により光音響波を発生しない透明のナイロンワイヤー（直径０．１３ｍｍ）を用いて模擬乳腺層７２内に配置する。
ファントム構成物の物性値は文献値を参考にした。模擬脂肪層７１において、音響特性は、３７℃に於いて音速１３７９ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．４２ｒａｙｌ、音響減衰０．５２ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。光学特性は、波長７９７ｎｍにおいて、吸収係数は０．００４／ｍｍ、等価散乱係数は０．９３／ｍｍである。模擬乳腺層７２において、音響特性は、３７℃に於いて音速１４９６ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．５２ｒａｙｌ、音響減衰０．８４ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。光学特性は、波長７９７ｎｍにおいて、吸収係数は０．０１１／ｍｍ、等価散乱係数は１．０２／ｍｍである。また、吸収体において、音響特性は、３７℃に於いて音速１５０８ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．６３ｒａｙｌ、音響減衰１．０８ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。光学特性は、波長７９７ｎｍにおいて、吸収係数は０．０９８／ｍｍ、等価散乱係数は０．９２／ｍｍである。
【００８９】
＜測定結果＞
本実施形態における校正時のフローや、識別タグ情報の利用方法は、上記各実施形態と同様である。本実施形態によっても、上記各実施形態と同様に、識別情報の保持手段から生じるアーチファクトを低減できた。また、各ファントム固有の有形物から生じるアーチファクトの位置を表示したり、ファントム画像からアーチファクトを削除したりすることで、所定の校正を精度よく行うことが可能にする。
【００９０】
［変形例］
各実施形態の説明は本発明を説明する上での例示であり、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。本発明は、上記被検体情報取得装置用ファントムと被検体情報取得装置を備える被検体情報取得システムとして実施することもできる。上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。例えば、識別タグからの光音響波の低減と、識別タグ中の有形物の位置情報を用いたアーチファクト位置特定は、同時に行っても良いし、どちらか一方を行ってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１１：ファントム母材，１２：吸収体，１３：識別タグ，１５：有形物，２４：光源，２５：探触子，２６：信号処理部，２８：読み取り手段
【図１】
2016002267.tif 000003
【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】
2016002267.tif 000008
【図７】
2016002267.tif 000009
【図８】
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