(57)【要約】      （修正有）【課題】ファントムに固有の情報を、専用の読み取り装置を用いることなく、被検体情報取得装置に伝送する手段を提供する。【解決手段】被検体に光を照射し、前記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１１と、母材の内部に配置された吸収体１２と、ファントムに固有の情報が保持された情報保持手段１３と、を有し、情報保持手段は、光の吸収率に差異を設けた所定のパターンを立体的に配置することによって、固有の情報を保持する。【選択図】図１
2016002271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射し、前記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、
前記ファントムに固有の情報が保持された情報保持手段と、
を有し、
前記情報保持手段は、光の吸収率に差異を設けた所定のパターンを立体的に配置することによって、前記固有の情報を保持する
ことを特徴とするファントム。
【請求項２】
前記情報保持手段は、二次元コードによって前記所定のパターンを形成する
ことを特徴とする、請求項１に記載のファントム。
【請求項３】
前記情報保持手段は、二次元コードを曲面状に配置する
ことを特徴とする、請求項２に記載のファントム。
【請求項４】
前記情報保持手段は、複数の二次元コードを積層する
ことを特徴とする、請求項２または３に記載のファントム。
【請求項５】
母材と、前記母材の内部に配置された吸収体と、を有するファントムであって、前記ファントムに固有の情報が、光の吸収率に差異を設けた所定のパターンによって記録された情報保持体が埋め込まれたファントムを用いて校正を行う被検体情報取得装置であって、
前記ファントムに光を照射する光源と、
前記ファントムから伝播した音響波を受信して電気信号を出力する探触子と、
前記電気信号に基づいて、前記ファントム内の光学特性に関連した情報を再構成する再構成手段と、
前記再構成した情報から、ファントムに固有の情報を取得する識別手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記探触子は、前記ファントムの複数の深度から伝播した音響波を受信して前記電気信号を出力し、
前記識別手段は、前記再構成された情報から、前記情報保持体に対応する領域を抽出することで、前記ファントムに固有の情報を取得する
ことを特徴とする、請求項５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記再構成手段が再構成した情報と、前記識別手段が取得した前記ファントムに固有の情報を用いて、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５または６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記校正手段は、前記識別手段が取得した前記ファントムに固有の情報に基づいて、校正の可否を判定する
ことを特徴とする、請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
外部から光を照射され、前記光に起因して発生した音響波によって、記録された情報を伝達する情報保持体であって、
光の吸収率に差異を設けた所定のパターンを立体的に配置することによって、前記情報を記録する情報保持手段を有する
ことを特徴とする情報保持体。
【請求項１０】
前記情報保持手段は、二次元コードによって前記所定のパターンを形成する
ことを特徴とする、請求項９に記載の情報保持体。
【請求項１１】
前記情報保持手段は、二次元コードを曲面状に配置する
ことを特徴とする、請求項１０に記載の情報保持体。
【請求項１２】
前記情報保持手段は、複数の二次元コードを積層する
ことを特徴とする、請求項１０または１１に記載の情報保持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内の情報を取得する被検体情報取得装置を校正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光音響効果を利用して被検体内の情報を画像化す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。
パルスレーザ光などの計測光を被検体である生体に照射すると、計測光が被検体内の生体組織で吸収される際に音響波が発生する。この音響波（典型的には超音波）を受信し、解析することにより、生体内部の光学特性に関連した情報を画像化することができる。このような音響波を光音響波と呼び、光音響波を用いた技術は、光音響トモグラフィ（ＰＡＴ：Photoacoustic Tomography）と呼ばれている。以降、光音響トモグラフィの技術を用いて被検体を測定する装置を、光音響測定装置と称する。
【０００３】
光音響測定装置は、測定精度を保つために定期的に校正（キャリブレーション）を行う必要がある。また、光音響測定装置はレーザ光を照射するため、安全性の観点からも、出荷時の装置の動作状態を維持する必要がある。光音響測定装置の校正は、基準となる人工の被検体（ファントム）を測定し、得られた画像に基づいて行うという方法が一般的である。
一方、ファントムは測定の基準となる被検体であるため、その音響特性や光学特性といったパラメータを予め取得しておかなければ、正しい校正を行うことができない。
【０００４】
これに関連する発明として、特許文献１には、放射線画像を生成する撮像装置を校正するためのファントムが記載されている。当該ファントムは、ファントムを識別するための情報を、ＩＣタグやバーコード（以下、識別タグ）に保持させるという特徴を持っており、撮像装置は、当該識別タグを読み取ることによって、校正に必要なパラメータを取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
特許文献１に記載されている識別タグを、光音響測定装置を校正するためのファントムに持たせることも可能である。例えば、ファントム自体を識別するための情報や、ファントムが有する音響特性または光学特性についての情報を識別タグに保持させ、装置によって読み取らせるように構成することができる。
しかし、ＩＣタグやバーコードなどを読み取るためには、ＩＣタグリーダやバーコードリーダといった、専用の読み取り装置が必要となり、装置のコストが上昇してしまう。
【０００７】
一方、特許文献１には、放射線画像に映り込む性質がある鉛を用いて識別タグを形成するという手法が記載されている。このように、測定画像に映り込む材質をファントムに埋め込むことで、専用の読み取り装置を設けることなく、情報を伝達することができる。
【０００８】
しかし、この方法には、伝送できる情報量が少ないという課題がある。測定画像に映り込む材質で識別タグを作成しようとした場合、装置の解像度以上に密度を高くすることができないためである。
一方、光音響測定装置の校正に用いるファントムは、光学物性値、音響物性値、ロット間のばらつきや個体差などの製造状態に依存する情報、形態情報など、多くのパラメータを有している。すなわち、これらの情報を全て識別タグに保持させようとすると、大きな専有面積が必要となる。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、ファントムに固有の情報を、専用の読み取り装置を用いることなく、被検体情報取得装置に伝送できる技術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】
上記課題を解決するために、本発明に係るファントムは、
被検体に光を照射し、前記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、前記ファントムに固有の情報が保持された情報保持手段と、を有し、前記情報保持手段は、光の吸収率に差異を設けた所定のパターンを立体的に配置することによって、前記固有の情報を保持することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る被検体情報取得装置は、
母材と、前記母材の内部に配置された吸収体と、を有するファントムであって、前記ファントムに固有の情報が、光の吸収率に差異を設けた所定のパターンによって記録された情報保持体が埋め込まれたファントムを用いて校正を行う被検体情報取得装置であって、前記ファントムに光を照射する光源と、前記ファントムから伝播した音響波を受信して電気信号を出力する探触子と、前記電気信号に基づいて、前記ファントム内の光学特性に関連した情報を再構成する再構成手段と、前記再構成した情報から、ファントムに固有の情報を取得する識別手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る情報保持体は、
外部から光を照射され、前記光に起因して発生した音響波によって、記録された情報を伝達する情報保持体であって、光の吸収率に差異を設けた所定のパターンを立体的に配置することによって、前記情報を記録する情報保持手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ファントムに固有の情報を、専用の読み取り装置を用いることなく、被検体情報取得装置に伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態に係るファントムの構成を示す図。
【図２】第一の実施形態に係る光音響測定装置の構成を示す図。
【図３】第一の実施形態における校正処理のフローチャート図。
【図４】第二の実施形態に係るファントムの構成を示す図。
【図５】第二の実施形態に係る光音響測定装置の構成を示す一部模式図。
【図６】第三の実施形態に係るファントムの構成を示す図。
【図７】変形例における二次元コードの形態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。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。また、実施形態の説明で用いる数値や材質等は、発明の範囲を限定するものではない。
【００１６】
（第一の実施形態）
第一の実施形態に係るファントムは、光音響測定装置の校正に用いるファントムであって、出荷時における初期情報を記憶させた二次元コードを備えたファントムである。
出荷時における初期情報とは、ファントムに固有の情報であり、例えば、ファントムの製造年月日、製造工場、製造ロットナンバー、校正許可情報などである。校正許可情報とは、光音響測定装置が、校正を行ってもよいか否かを判定するための情報であり、例えば、特定の機種と特定のファントムの組み合わせでのみ校正を許可する場合などに用いられる。
また、出荷時における初期情報には、ファントムの光学物性値、音響物性値、形態情報なども含まれる。
【００１７】
また、第一の実施形態に係る光音響測定装置は、レーザ光を生体に照射し、当該レーザ光に起因して生体内部で発生した光音響波を受信して解析することで、生体内の光学特性に関連した情報を画像化する装置である。光学特性に関連した情報とは、一般的には、初期音圧分布や、光吸収エネルギー密度分布、吸収係数分布、あるいは、組織を構成する物質の濃度分布である。本実施形態における、光音響測定装置の分解能は０．５ｍｍである。
【００１８】
光音響測定装置は、測定精度を維持するために定期的に校正を行う必要がある。具体的には、校正用のファントムを測定し、測定結果を参照しながら、本来得られるべき情報が正しく得られるように、装置の各種パラメータを調整する。この際、「本来得られるべき情報」を正しく認識するためには、校正に用いるファントムに固有の情報を取得しなければならない。本実施形態では、当該固有の情報を前記ファントムから光音響測定装置に伝送し、装置の校正を行う例について述べる。
【００１９】
<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ファントムの構成を説明する。
図１（Ａ）は、ファントムの構成を説明する図である。図１（Ａ）に示したファントムは、直方体の形状をしており、Ｘ方向が１５ｃｍ、Ｙ方向が１０ｃｍ、Ｚ方向が５ｃｍの寸法で製作されている。以降、この形状のファントムを直方体型ファントムと呼ぶ。
符号１１は、被検体組織を模擬したファントム母材である。ファントム母材の材質は、生体組織の音響特性と光学特性を模擬した材質であることが好ましい。本実施形態では、ファントム母材にポリオールを用いる。なお、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において好ましい。
本実施形態では、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５０：５０、および、数平均分子量が６０００の共重合体を用いたが、他のポリオールを用いることも可能である。また、本実施例では、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）を用いてポリオールを樹脂硬化した場合について説明するが、他のイソシアネート化合物及び硬化剤を用いることも可能である。
【００２０】
符号１２は、腫瘍や血管などを模擬した光吸収体である。光吸収体は、生体内の腫瘍の音響特性と光学特性を模擬した部材であることが好ましい。具体的には、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である顔料を分散させたものを用いることができる。顔料は、光学特性の一つである生体組織の光吸収性を再現させるために用い、カーボンブラックなどを好適に用いることができる。なお、他の顔料、及び分散剤を用いることも可能である。
【００２１】
なお、ファントム母材１１や光吸収体１２を被検体組織の光伝播特性に近似するためには、光散乱性を有する化合物を分散させることで、等価散乱係数を調整する必要がある。ポリオールに当該化合物を分散させる場合、分散均一性を高めるため、粒子に表面修飾等を施す必要がある。本実施形態では、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した場合について説明するが、他の表面処理方法を施した酸化チタンを用いることも可能である。
【００２２】
このようなファントムに計測光を照射し、発生した光音響波を受信して画像化すると、ファントム母材１１と吸収体１２の吸収係数の差が輝度として現れる。以降、ファントムを測定して得られた画像をファントム画像と称する。
【００２３】
図１（Ｂ）は、ファントムに付されたタグ部１３を説明する図である。タグ部１３は、光音響測定装置から照射される計測光の波長に対して、強い吸収率を有する材質によってパターンが形成された二次元コードである。なお、本実施形態では、二次元コードとしてＱＲコード（登録商標）を用いる。すなわち、ファントム母材に対して光の吸収率に差異がある材質によって、コードの黒色で表された部分を形成する。このような材質には、例えば、顔料、染料、カーボンブラック材料などが挙げられる。二次元コードは、例えば光を吸収する線状構造体を所定の幅と間隔で埋め込むことで形成してもよいし、ＯＨＰシートなどの透明媒体上に、インクジェットプリンタで印刷を行うことで形成してもよい。
なお、照射される光の波長に対して強い吸収率を有する材質であれば、どのような材質を用いてもよいし、色は必ずしも黒色でなくてもよい。
【００２４】
タグ部１３（二次元コード）が保持する情報は、ファントムの光学物性値、音響物性値、形態情報などである。
二次元コードのビットサイズは、用いる光音響測定装置の分解能に応じて設定すればよい。例えば、装置分解能が０．５ｍｍである場合、確実に情報を読み取るためには、ビットサイズを０．５ｍｍ以上に設定することが好ましい。また、二次元コードの厚さについても同様である。
【００２５】
第一の実施形態では、このように構成された二次元コードをファントム母材の中に埋め込む。図１（Ａ）の例は、二次元コードを、ＹＺ平面に平行に、直方体型ファントムの中に埋め込んだ例である（以下、二次元コードの厚さは省略して図示）。
なお、二次元コードを配置する場所は、他の場所であってもよいが、吸収体の近くに配置すると干渉が発生するおそれがあるため、アーチファクトの影響が無視できる程度まで距離を離すことが好ましい。
また、二次元コードの誤り訂正レベルは高いことが好ましいが、ファントムの製造工程を十分管理したり、装置の感度を向上させたりすることによって、概ね正しい情報を読み取れる場合には、誤り訂正レベルを低くし、より多くの情報を保持させても良い。
【００２６】
<ファントムの製造方法>
次に、第一の実施形態に係る直方体型ファントム１０の製造方法を説明する。
本実施形態に係るファントム母材１１は、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ったものである。
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)である。
【００２７】
また、光吸収性を有する化合物として、カーボンブラック顔料及び顔料との親和性を有するポリエーテル分散剤の混合物を用いた。具体的には、ファントム母材１１を調整する場合にはポリオールに対して０．０００２重量パーセント、吸収体１２を調整する場合にはポリオールに対して０．００２重量パーセント分散させた。
また、光散乱性を有する化合物として、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、ファントム母材１１、吸収体１２共に、ポリオールに対して０．１２重量パーセント分散させた。
なお、吸収体１２のサイズは直径５ｍｍの球体とし、計測光による光音響波が発生しな
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１１内に配置した。
【００２８】
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３．２重量パーセント添加し攪拌した後、真空脱泡を行い、所定の金型に流し込み熱硬化（９０℃、１時間）を行った。
【００２９】
なお、ファントム構成物の物性値は文献値を参考にした。具体的には、ファントム母材１１の音響特性は、３７℃において音速１３７９ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．４２ｒａｙｌ、音響減衰０．５２ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。また、ファントム母材１１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。
【００３０】
また、吸収体１２の音響特性は、３７℃において音速１５０８ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．６３ｒａｙｌ、音響減衰１．０８ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。また、吸収体１２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。
【００３１】
また、タグ部１３として用いられる二次元コードには、出荷時の初期情報として、波長ごとの光吸収係数、光散乱係数、基準温度（２５℃）における音響物性値として、母材および吸収体それぞれの音速、密度、音響インピーダンスを格納した。さらに、ファントム製造年月日、製造工場、製造ロットナンバー、シリアル番号、装置校正許可情報、基準温度（２５℃）におけるファントム外形情報、吸収体外形情報、ファントム表面凹凸情報、光分布補正情報を格納した。
【００３２】
二次元コードとして、一辺のモジュール数が３７、ビットサイズが１ｍｍのものを採用すると、本実施形態の場合、コードは３７ｍｍ角の正方形となる。すなわち、ファントム内に埋め込み可能なサイズとなる。ここで、誤り訂正レベルをＨ（最大）とすれば、上記情報を数字の羅列として最大１０６文字を保持させることができる。
前述した情報のうち、ファントム母材の物性値および吸収体の物性値を校正情報とし、各項目間の値に以下のように「００００」を挿入すると、以下のような９６文字の数値の羅列となる。
370000137900001.4200000.52000079700000.00400000.9300003700001.6300001.08000079700000.09800000.92
これをコード化したものが、図１（Ｂ）である。この情報を読み取り、予め光音響測定装置に記憶させてある項目情報と照らし合わせることによって、前述した情報を読み出すことができる。
【００３３】
<光音響測定装置の構成>
次に、前述したファントムを用いて校正を行う、光音響測定装置について説明する。光音響測定装置が測定を行う対象は、ファントムまたは生体などであるが、ここでは被検体と総称する。
図２は、第一の実施形態に係る光音響測定装置２０のシステム構成図である。
本実施形態に係る光音響測定装置２０は、光源２１、保持板２２、動力部２３、音響波探触子２４、信号処理部２５、画像表示部２６、読み取り部２７、校正可否判定部２８を有している。
【００３４】
<<光源２１>>
光源２１は、被検体に照射す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。照射のタイミング、波形、強度等は不図示の光源制御部によって制御される。この光源制御部は、光源と一体化されていても良い。
また、パルス光の波長は、被検体を構成する成分のうち特定の成分に吸収される特定の波長であって、被検体内部まで光が伝搬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。
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。被検体が生体である場合、光源から発生するパルス光のパルス幅は５ナノから２００ナノ秒程度が好適である。
光源２１から発生するパルス光を以降、計測光と称する。
なお、本実施形態では、被検体表面において光源２１から計測光が照射される構成としたが、レンズやミラー、拡散板、光ファイバ等の光学部材を介して、計測光を被検体まで導く構成としてもよい。
光源２１から出射した光は、後述する保持板を介して被検体の表面に照射される。
【００３５】
<<保持板２２ａおよび２２ｂ>>
保持板２２ａおよび２２ｂは、被検体を保持する手段である。具体的には、二枚の平板状の保持部材のうち、いずれか片方、または両方が、図中の横方向に移動することで被検体を圧迫保持する。
光源２１から出射した計測光は、保持板２２ａを介して被検体表面に照射されるため、保持板２２ａは、計測光に対する透過率が高く、減衰率が低い素材であることが好ましい。典型的にはガラス、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート、アクリルなどが好適である。
また、被検体内で発生した音響波は、保持板２２ｂを介して音響波探触子２４に入射する。そのため、保持板２２ｂは、被検体との界面において音響波を反射させず、かつ、音響波を伝達しやすい素材であることが望ましい。具体的には、被検体との音響インピーダンスの差が小さい材質であることが好ましい。このような材質には、ポリメチルペンテンなどの樹脂材料がある。
また、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つことができる厚さを有していることが好ましく、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。
【００３６】
<<動力源２３>>
動力源２３は、保持板２２ａおよび２２ｂの少なくとも片方を移動させるための手段である。動力源２３は、例えばＤＣモータやＡＣモータ、ステッピングモータであってもよいし、リニアアクチュエータであってもよい。
【００３７】
<<音響波探触子２４>>
音響波探触子２４は、被検体に照射された計測光に起因して発生した音響波を受信し、アナログの電気信号に変換する手段である。なお、本発明における音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、光音響波、光超音波と呼ばれる弾性波を含む。音響波探触子２４は、探触子またはトランスデューサとも呼ばれる。また、音響波探触子２４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２４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。なお、探触子が被検体よりも小さい場合は、音響波探触子を走査させて複数の位置で音響波を受信するようにしても良い。
【００３８】
また、音響波探触子１０５は、感度が高く、周波数帯域が広いものが望ましい。具体的にはＰＺＴ（圧電セラミックス）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン樹脂）、ＣＭＵＴ（容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ）、ファブリペロー干渉計を用いたものなどが挙げられる。ただし、ここに挙げたものだけに限定されず、探触子としての機能を満たすものであれば、どのようなものであってもよい。
【００３９】
<<信号処理部２５>>
信号処理部２５は、音響波探触子２４で得られた電気信号を増幅してデジタル信号に変換する手段である。信号処理部２５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。また、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。
なお、増幅器は音響波探触子２４に内蔵されていてもよい。
また、信号処理部２５は、デジタル信号を処理して画像を生成（再構成）する手段でもある。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。
なお、信号処理部２５は、ＣＰＵと主記憶装置、および補助記憶装置を有するコンピュータであってもよいし、専用に設計されたハードウェアであってもよい。
【００４０】
<<画像表示部２６>>
画像表示部２６は、信号処理部２５で生成された再構成画像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。
【００４１】
<<読み取り部２７>>
読み取り部２７は、ファントムに付されたタグ部１３から情報を読み取る手段である。具体的には、信号処理部２５が再構成した画像から、二次元コードが配置された領域を抽出し、デコードすることで、記録された情報を取得する。ＱＲコード（登録商標）の場合、三隅に配置された位置検出パターンを読み取ったうえで、当該位置検出パターンを基準としてコード情報を読み取る。これらはソフトウェア処理によって実現可能である。
【００４２】
<<校正可否判定部２８>>
校正可否判定部２８は、読み取り部２７が読み取った情報に基づいて、装置の校正を開始してもよいか否か判定する手段である。例えば、二次元コードから読み取った情報の中に、校正許可情報が含まれる場合、当該情報に基づいて校正を行ってもよいか否かを判断する。例えば、読み取った校正許可情報が想定していた情報と一致した場合にのみ、装置の校正を開始させる。なお、校正許可情報は、平文であってもよいし、暗号化された情報であってもよい。また、校正許可情報に対して演算を行い、結果に基づいて判定を行うようにしてもよい。
【００４３】
<被検体の測定方法>
次に、本実施形態に係る光音響測定装置によって、被検体である生体を測定する方法について説明する。
まず、保持プレート２２を用いて、生体（本例では乳房、不図示）を圧迫保持する。次に、光源２１から発せられたパルス光を生体に照射する。生体内部を伝搬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、熱膨張により当該光吸収体から音響波が発生する。生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、音響波が発生する。生体内で発生した光音響波は、音響波探触子２４で受信される。
音響波探触子２４が受信した信号は、信号処理部２５で解析される。解析結果は、生体
内の特性情報（例えば、初期音圧分布や吸収係数分布）を表す画像データに変換され、画像表示部２６を通して出力される。画像は、例えば、三次元データであってもよいし、二次元データであってもよい。
【００４４】
ここで、ファントムを用いて、光音響測定装置の校正を行う方法について、校正処理のフローチャート図である図３を参照しながら説明する。
図３の処理は、装置の利用者（サービスマンやオペレータ）が、ファントムを被検体として設置し、校正を開始する操作を行うことで開始される。
【００４５】
まず、ステップＳ１１で、ファントムに対して光音響測定を行い、ファントム内部の特性情報を取得する。取得された情報は、前述した処理によって画像データに変換され、画像表示部２６を通して出力される。
次に、ステップＳ１２で、読み取り部２７が、画像データに含まれる二次元コードをデコードし、情報を取得する。
次に、ステップＳ１３で、校正可否判定部２８が、読み取った情報に基づいて、校正を開始してもよいか否かを判定する。本実施形態では、読み取った情報から校正許可情報を抽出し、校正許可情報が想定される内容であった場合に、校正を開始する判定を行う（ステップＳ１３−Ｙｅｓ）。ここで、校正許可情報が想定される内容ではなかった場合、または、校正許可情報が存在しない場合は、設置されたファントムでは正しく装置の校正を行うことができないと判定し（ステップＳ１３−Ｎｏ）、処理を終了させる。
【００４６】
次に、ステップＳ１４で、読み取り部２７が読み取った情報を、画像表示部２６を通して出力する。なお、読み取った情報（ファントムの光学特性および音響特性）に基づいて、ステップＳ１１で取得した画像を補正してもよい。
そして、ステップＳ１５で、装置の利用者が、信号処理部２５によって再構成された画像と、二次元コードから読み取った情報に基づいて、光音響測定装置を動作させるための各種パラメータを調整する。具体的には、装置のパラメータを変更しながら、再構成後の画像が、理想とする状態になるまで調整を繰り返す。
なお、本例では、利用者が画像を参照しながらパラメータを調整する例を挙げたが、装置が画像を読み取り、自動的に調整を実施するようにしてもよい。なお、必ずしも画像の再構成を行う必要はなく、再構成前の信号を用いて校正を行うようにしてもよい。
【００４７】
<測定結果>
上述した測定方法にて、図１に示した、直方体型ファントム１０を測定したところ、画像表示部２６に、タグ部１３から読み取った、当該ファントムに固有の初期情報が表示されることが確認できた。
また、読み取った情報（光学物性値、音響物性値、ファントム外形情報、吸収体外形情報、ファントム表面凹凸情報、光分布補正情報）を用いて画像の再構成を行ったところ、吸収体の吸収係数について、測定値と理論値が一致することが確認できた。
また、当該情報に基づいて、装置の校正を正しく行えることが確認できた。
【００４８】
（第二の実施形態）
第一の実施形態に係るファントムは、直方体型のファントムであった。これに対し、第二の実施形態に係るファントムは、半球状の形状をしたファントムである。図４は、第二の実施形態に係るファントム３０の構成図である。
本実施形態に係るファントム３０の、第一の実施形態との相違点は、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。以降、この形状のファントムを半球型ファントムと呼ぶ。
第二の実施形態に係るファントム３０は、第一の実施形態と同様に、ファントム母材３１および吸収体３２から構成され、タグ部３３が、ファントムの内部に配置されている。
【００４９】
また、第二の実施形態では、タグ部３３が、二枚の二次元コードからなるという点において、第一の実施形態と相違する。これは、第一の実施形態で述べた情報に加え、ファントムを半球状に成型したことによる表面形状の歪みや凹凸、欠けに関する情報を格納する必要があるためである。
【００５０】
第二の実施形態に係る光音響測定装置４０は、乳房をはじめとする、半球型の被検体を測定する装置である。
図５は、第二の実施形態に係る光音響測定装置４０のうち、光源４１、保持部４２、音響波探触子４４のみを示した図である。他の構成要素は、第一の実施形態と同様であるため、図示および説明は省略する。
【００５１】
光源４１は、光源１１と同様の計測光を被検体に照射する手段である。光源４１は、保持部４２の下部に配置され、鉛直上向き方向に光を照射する。
保持部４２は、球面型の保持手段であり、半球型の被検体に接することで、当該被検体全体を保持するように構成されている。保持部４２の材質については、特に制約はないが、生体および球面型ファントムを支持できる程度の強度を持つ部材であることが好ましい。第二の実施形態においては、保持部４２として、直径１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアクリルを用いた。なお、第二の実施形態では、動力部は使用しない。
音響波探触子４４は、音響波を受信する手段であるが、複数の音響検出器からなるという点において、第一の実施形態と相違する。具体的には、保持部４２上の、被検体と接触する面に、複数の音響検出器を並べて配置している。本実施形態では、受信部の直径が２ｍｍである音響検出器を、５ｍｍ間隔で、保持部４２の被検体と接触する面に配置した。
【００５２】
第二の実施形態においては、タグ部３３の構成として、１ｍｍの間隔を空けて二次元コードを二枚積層したものを採用した。したがって、信号処理部２５が、再構成後の画像から、それぞれの二次元コードに沿った断面を抽出することで、各コードを得ることができる。
【００５３】
第二の実施形態に係る光音響測定装置を用いて、第一の実施形態と同様に、球面型ファントム３０を測定したところ、画像表示部２７に、タグ部３３から読み取った、当該ファントムに固有の初期情報が表示されることが確認できた。
また、読み取った情報（ファントム外形情報、ファントム表面凹凸情報、光分布補正情報）を用いて画像の再構成を行ったところ、吸収体の吸収係数について、測定値と理論値が一致することが確認できた。
また、ファントム表面に存在するクラック（製造工程に起因するクラック）についての情報を読み取り、当該位置から生じるアーチファクトを削除する補正ができていることが確認できた。
また、読み取った情報に基づいて、装置の校正を正しく行えることが確認できた。
【００５４】
前述したように、第二の実施形態では、複数の二次元コードを積層することで、タグ部３３に記憶される情報の大容量化を図ることができる。
従来技術では、放射線画像に識別タグを重畳することが可能であったが、当該画像は透過画像であるため、深さ方向に情報を持たせることができない。
一方、光音響測定装置においては、被検体内の光学特性情報を、三次元データ形式で取得することができる。すなわち、深さ方向に異なるコードを積層し、任意の断面について画像を取得することができるため、保持可能な情報量が飛躍的に増えるという利点がある。
【００５５】
（第三の実施形態）
第三の実施形態に係るファントムは、人間の乳房を構造的に模したファントムである。図６は、第三の実施形態に係るファントム５０の構成図である。
第三の実施形態に係るファントム５０は、模擬皮膚層５１、模擬脂肪層５２、模擬乳腺層５３、吸収体５４から構成され、タグ部５５が埋め込まれて配置されている。このように、第三の実施形態に係るファントムは、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なしている点において、前述した実施形態と相違する。以降、この形状のファントムを乳房型ファントムと呼ぶ。
乳房型ファントムにおいては、各構成成分に関する表面形状の歪みや凹凸、欠けに関する情報をタグ部に格納する必要があるため、第一および第二の実施形態と比較すると情報量が増大する。そこで、第三の実施形態では、二次元コードを５枚積層することによって情報量の増大に対応する。
【００５６】
以下に、第三の実施形態に係る乳房型ファントム５０の製造方法を説明する。
模擬皮膚層５１については、第一の実施形態におけるファントム母材１１と同様の製造方法を用いた。具体的には、所定の乳房型に成型した凹型金型の上に、凹型の金型に対して外形が１ｍｍ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、熱硬化により厚さ１ｍｍの模擬皮膚層５１を形成した。
次に、所定の乳房型に成型した凹型金型の上に、凹型の金型に対して外形が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、熱硬化により、厚さ１０ｍｍの模擬脂肪層５２を形成した。
次に、模擬脂肪層５１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、熱硬化により模擬乳腺層５３を形成した。
なお、吸収体５４のサイズは直径５ｍｍの球体とし、計測光による光音響波が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５３内に配置した。
【００５７】
なお、ファントム構成物の物性値は文献値を参考にした。具体的には、模擬皮膚層５１の音響特性は、３７℃において音速１５３４ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．６０ｒａｙｌ、音響減衰３．３５ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。また、模擬皮膚層５１の光学特性は、波長７９７ｎｍにおいて、吸収係数は０．０４１／ｍｍ、等価散乱係数は２．１２／ｍｍである。
また、模擬脂肪層５２の音響特性は、３７℃において音速１３７９ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．４２ｒａｙｌ、音響減衰０．５２ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。また、模擬脂肪層５１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。
【００５８】
また、模擬乳腺層５３の音響特性は、３７℃において音速１４９６ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．５２ｒａｙｌ、音響減衰０．８４ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。また、模擬乳腺層５２の光学特性は、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５４の音響特性は、３７℃において音速１５０８ｍ／ｓ、音響インピーダンス１．６３ｒａｙｌ、音響減衰１．０８ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。また、吸収体１２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。
【００５９】
第三の実施形態に係る光音響測定装置を用いて、第一の実施形態と同様に、乳房型ファントム５０を測定したところ、画像表示部２７に、タグ部５５から読み取った、当該ファントムに固有の初期情報が表示されることが確認できた。
また、読み取った情報（ファントム外形情報、ファントム表面凹凸情報、光分布補正情報）を用いて画像の再構成を行ったところ、吸収体の吸収係数について、測定値と理論値
が一致することが確認できた。
また、当該情報に基づいて、装置の校正を正しく行えることが確認できた。
【００６０】
（変形例）
なお、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。
例えば、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む被検体情報取得装置として実施することもできる。また、例示したファントムおよび被検体情報取得装置を含む、被検体情報取得システムとして実施することもできる。
また、外部から光を照射され、当該光に起因して発生した音響波によって、記録された情報を伝達する情報保持体として、タグ部を単独で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。
【００６１】
また、各実施形態の説明では、情報保持手段として平面状の二次元コードを例示したが、図７に示したように、二次元コードを曲面上に形成することも可能である。例えば、図７（Ａ）のようにロール状に形成してもよいし、図７（Ｂ）のように波面状に形成してもよい。また、第二の実施形態のように、保持部が球面状である場合、球面に沿って曲面状に配置してもよい。光音響測定装置では、被検体内の三次元情報を画像化することができるため、任意の深度に配置された情報を読み取ることができる。また、読み取った情報をシステム側で展開し、デコードすることができる。すなわち、限られたサイズの領域に多くの情報を付与することができる。
【００６２】
また、複数の二次元コードを積層する構成を、第一の実施形態に適用してもよい。このようにすることで、コード一枚あたりの面積を小さくすることができ、ファントム内の領域を有効活用することができる。
【００６３】
なお、各実施形態では、二次元コードを用いて情報を保持する例を述べたが、通常の一次元バーコードを採用しても構わない。また、符号化されたコードではなく、文字や記号をそのまま配置してもよい。
また、各実施形態では、二次元コードとしてＱＲコード（登録商標）を例示したが、他のコードを用いてもよい。例えば、他の任意の符号化アルゴリズムによってエンコードされた符号を埋め込んでもよい。また、二次元のコードを立体的に積層してもよいし、一次元のコードを立体的に積層してもよい。
また、第三の実施形態では、人の乳房を模擬したファントムを例示したが、他の部位を模擬したファントムであってもよい。また、生体以外を模擬したファントムであってもよい。
【００６４】
また、実施形態では、二次元コードによってファントムの識別情報を保持する例を挙げたが、本発明は、ファントム以外の情報を保持する情報保持体として実施してもよい。
また、各実施形態の説明では、光音響トモグラフィを中心として述べたが、三次元情報を読み取ることができる装置であれば、他のモダリティ用のファントムに同様の構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１１・・・ファントム母材、１２・・・吸収体、１３・・・タグ部
【図１】
2016002271.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】
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【図７】
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