(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで光音響画像と超音波画像の双方を取得可能な被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】被検体に光を照射する光照射部１２と、被検体と光照射部１２との間に配置され、照射された光によって略平面の送信超音波を発生させる音響発生部材３０と、光に起因して被検体内で発生した音響波を取得し、第一の電気信号に変換する音響波探触子２１と、第一の電気信号に基づいて、被検体内の光学特性に関連した情報を生成する情報生成手段と、を有し、音響発生部材３０は、光照射部１２から照射された光の一部を被検体に透過させることを特徴とする。【選択図】図１
2017047056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する光照射部と、
前記被検体と前記光照射部との間に配置され、照射された前記光によって略平面の送信超音波を発生させる音響発生部材と、
前記光に起因して前記被検体内で発生した音響波を取得し、第一の電気信号に変換する音響波探触子と、
前記第一の電気信号に基づいて、前記被検体内の光学特性に関連した情報を生成する情報生成手段と、
を有し、
前記音響発生部材は、前記光照射部から照射された光の一部を前記被検体に透過させる
ことを特徴とする、被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記音響波探触子は、前記被検体内で反射した前記送信超音波をさらに取得して第二の電気信号に変換し、
前記情報生成手段は、前記第二の電気信号に基づいて、前記被検体内の音響特性に関連した情報をさらに生成する
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】
前記音響発生部材は、前記光に起因して前記被検体内の注目領域から発生する音響波と、前記注目領域で反射した前記送信超音波とが、それぞれ異なる時間に前記音響波探触子に到達する位置に配置される
ことを特徴とする、請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記音響発生部材は、光吸収体を含有する薄膜である
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】
前記音響発生部材は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレン、ナイロン、ビニールのうちのいずれかである
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】
前記光吸収体は、顔料である
ことを特徴とする、請求項４または５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記光吸収体は、所定の間隔で塗布された点状のインクである
ことを特徴とする、請求項４または５に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
異なる種類の音響発生部材を有し、それぞれが交換可能である
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
光イメージング技術の一つとして、近年、光音響トモグラフィ（PAT：PhotoAcoustic Tomography）が提案されている。
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。被検体を構成する組織は、光エネルギーの吸収率がそれぞれ異なるため、発生する光音響波の音圧も異なったものとなる。ＰＡＴでは、発生した光音響波を探触子で検出し、受信信号を数学的に解析することにより、被検体内の光学的特性に関する情報を画像化することができる（以下、光音響測定と称する）。
【０００３】
一方、被検体内の構造情報を取得する方法として、超音波イメージングが知られている。超音波イメージングでは、プローブに配置された複数の超音波探触子から被検体に超音波を送信し、当該被検体内の音響インピーダンスの異なる界面で生じる反射波を受信して解析する。これにより、被検体内の音響的特性に関する情報（構造情報）を画像化することができる（以下、超音波測定と称する）。
【０００４】
また、これらの技術を組み合わせ、被検体内の光学的特性に関する情報と、音響的特性に関する情報の双方を取得する装置の開発がなされている。
例えば、非特許文献１に記載の光音響装置では、微小球体に光を照射することによって発生する光音響波を被検体に送信し、被検体内で反射・散乱した超音波を受信することで超音波画像を得ている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Thomas Felix Fehm, Xose Luis Dean-Ben, Daniel Razasky, ‘Hybrid optoacoustic and ultrasound imaging in three dimensions and real time by optical excitation of a passive element’, Proceedings of SPIE Vo. 9323, 93232X-1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載の装置のように、球体状の吸収体を利用して超音波を発生させると、球面波が発生する。しかし、球面波は放射状に広がるため、被検体に到達するまでに強度が弱くなってしまう。すなわち、従来技術においては、信号強度の確保という点において改善の余地があった。
【０００７】
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、低コストで光音響画像と超音波画像の双方を取得可能な被検体情報取得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】
【０００８】
上記課題を解決するための、本発明に係る被検体情報取得装置は、
被検体に光を照射する光照射部と、前記被検体と前記光照射部との間に配置され、照射された前記光によって略平面の送信超音波を発生させる音響発生部材と、前記光に起因して前記被検体内で発生した音響波を取得し、第一の電気信号に変換する音響波探触子と、前記第一の電気信号に基づいて、前記被検体内の光学特性に関連した情報を生成する情報
生成手段と、を有し、前記音響発生部材は、前記光照射部から照射された光の一部を前記被検体に透過させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストで光音響画像と超音波画像の双方を取得可能な被検体情報取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る光音響測定装置の構成を説明する図である。
【図２】実施形態における探触子の配置を説明する図である。
【図３】本発明の原理を説明する図である。
【図４】実施形態における音響発生部材の配置位置を説明する図である。
【図５】実施形態に係る光音響測定装置の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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料等は、発明の範囲を限定するものではない。
また、本明細書において、被検体内部または表面の光吸収体から発生する音響波を光音響波と称し、光音響波を変換して得られた電気信号を光音響波信号と称する。また、光音響波信号を再構成して得られる画像を光音響画像と称する。
また、音響発生部材から発生し、被検体に送信される光音響波を送信超音波と称し、被検体内部または表面で反射・散乱した送信超音波を反射波と称する。また、反射波を変換して得られた電気信号を超音波信号と称し、超音波信号を再構成して得られる画像を超音波画像と称する。
【００１２】
本実施形態に係る被検体情報取得装置は、パルス光を被検体に照射し、当該パルス光に起因して被検体内で発生した光音響波を受信および解析することで、被検体内の光学特性に関連した機能情報を可視化、すなわち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、被検体内の初期音圧分布や、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に関連する特性分布である。濃度に関連する特性分布とは、例えば、酸素飽和度、酸素飽和度に吸収係数等の強度を重み付けした値、トータルヘモグロビン濃度、オキシヘモグロビン濃度、あるいは、デオキシヘモグロビン濃度などの分布を含む。さらに、グルコース濃度、コラーゲン濃度、メラニン濃度、脂肪や水の体積分率などの分布であってもよい。本実施形態に係る被検体情報取得装置を、光音響測定装置と称する。
【００１３】
<従来技術の課題>
前述したように、光音響測定と超音波測定の双方を行う装置では、球面波を発生させる吸収体を利用するため、信号強度が確保しづらいという課題があった。この問題を解決するためには、平面状の吸収体を用い、平面波を発生させる必要がある。
しかし、平面状の吸収体を利用すると、吸収体が被検体を遮り、被検体に光が到達しなくなってしまうため、光音響測定ができなくなってしまう。つまり、光音響測定を行う際に、平面状の吸収体を光の照射範囲外に移動させなければならず、測定時間が長くなってしまう。また、装置のコストが上昇してしまう。
以下、当該課題を解決するための光音響測定装置について説明する。
【００１４】
<システム構成>
図１を参照しながら、第一の実施形態に係る光音響測定装置の構成を説明する。本実施形態に係る光音響測定装置は、光源１０、複数の探触子２１を有する探触子ユニット２０
、音響発生部材３０、保持部材４０、信号処理部５０、制御部６０、入出力部７０を有している。以下、本実施形態に係る光音響測定装置を構成する各手段を説明する。
【００１５】
<<光源１０>>
光源１０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、７００ｎｍ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１０ナノから５０ナノ秒程度が好適である。本実施形態では、固体レーザであるチタンサファイアレーザを用い、波長を７６０ｎｍおよび８００ｎｍとする。
【００１６】
光源１０で発生したパルス光は、レンズやミラー、拡散板、光ファイバ等の光学部材を有する光伝送路１１を介して、後述する探触子ユニット２０の底部に設けられた光照射部１２から被検体に照射される（符号１３）。
なお、後述する音響発生部材３０で平面波を発生させるためには、音響発生部材３０に光を均一に照射させることが望ましい。そのため、光照射部１２にフィルター等を設け、光の照射が均質になるようにしてもよい。
【００１７】
<<探触子ユニット２０および探触子２１>>
探触子２１は、被検体内から到来する音響波を検出し、電気信号（光音響波信号）に変換する手段である。探触子は、音響波探触子あるいは音響波検出器、トランスデューサとも呼ばれる。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。
生体から発生する光音響波は、１００ＫＨｚから１００ＭＨｚの超音波であるため、探触子２１には、上記の周波数帯を受信できる超音波検出器を用いる。具体的には、圧電セラミックス（ＰＺＴ）を利用した変換素子や、静電容量型のＣＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）などを用いることができる。本実施形態では、探触子としてＣＭＵＴを用いる。また、探触子２１は、感度が高く、周波数帯域が広いものが望ましい。本実施形態では、探触子２１として、単素子で３ｍｍの開口を持ち、０．５−５ＭＨｚの帯域を持つものを利用する。低周波数帯の感度を確保することで、血管の中抜けなどを防止することができる。また、サンプリング周波数は５０ＭＨｚであり、サンプリング数は２０４８とする。また、出力されるデータは符号付きの１２ビットとする。
【００１８】
本実施形態では、図示したような半球状の支持部材（探触子ユニット２０）を設け、その内面に複数の探触子２１を配置する。図２は、本実施形態に係る光音響測定装置を鉛直方向上方（Ｚ軸方向）から観察した図である。図示したように、探触子ユニット２０上には、探触子２１が半球面に沿う位置でスパイラル状に５１２個配置されている。
また、探触子ユニット２０の底部には、パルス光の出射端（光照射部１２）が設けられており、被検体に対してＺ軸方向にパルス光（符号１３）を照射可能な構成となっている。
また、本実施形態では、探触子ユニット２０は、不図示のＸＹステージによって、Ｘ−Ｙ平面に沿って移動可能な構成となっている。このようにすることで、被検体に対して複数の位置で、パルス光の照射および音響波の受信を行うことができるようになり、測定の
精度を向上させることができる。
本実施形態では、保持部材４０と探触子ユニット２０との間は、音響的な整合層となる液体（以下、音響整合液。本実施形態では水）で満たされている。
【００１９】
<<音響発生部材３０>>
音響発生部材３０は、照射されたパルス光によって、超音波測定を行うための超音波（以下、送信超音波）を発生させる部材である。また、照射されたパルス光を一部透過させる特性を持っている。透過と吸収の比率は、５０％と５０％、３０％と７０％、７０％と３０％など、生体に照射する光量と発生させる送信超音波の大きさによって適宜決定する。音響発生部材３０は、探触子ユニット２０に取り付けられ、保持部材４０と探触子ユニット２０との間に固定されている。音響発生部材３０は、パルス光の照射を受けると、その一部を被検体側に透過させるとともに、送信超音波を発生させる。
【００２０】
音響発生部材３０は、ポリエチレンテレフタラート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ビニールなどに、光吸収性を有する材料を含有させて作製された薄膜であることが望ましい。光吸収性を有する材料は、例えば、カーボンブラックのような黒色顔料や、銅フタロシアニン等のシアン顔料などを用いることができる。顔料のサイズとしては例えば２０−８０ｎｍである。樹脂材に対する質量比は例えば０．００１−１％である。光吸収体を音響発生部材３０に均一に分散させることで、平面波である超音波を発生させることが可能になる。また、光吸収体の濃度を変えることで、透過する光量と発生する送信超音波の比率を変えることができる。光吸収体の特性は、使用するパルス光の波長によって変えてもよい。
【００２１】
音響発生部材３０の厚みは、音響波（光音響波や反射波）の透過性を良くするため、１００μｍ以下にすることが好ましい。また、音響発生部材３０の厚みを変えることで、送信超音波の周波数が変化する。例えば、薄膜の厚みが厚ければ低周波の送信超音波が発生し、薄ければ高周波の送信超音波が発生する。なお、複数種類の音響発生部材（例えば、光吸収体の濃度が異なるものや、厚みが異なるもの）を用意し、被検体に適したものを使用してもよい。
【００２２】
また、ポリエチレンテレフタラート板、アクリル板、樹脂板などの薄板に、インクジェットプリンタ等によって、顔料インク、染料インク、あるいは樹脂インクを塗布することで音響発生部材３０を作製してもよい。点状のインクを等間隔で配置することによって、略平面の超音波を発生させることができる。また、塗布するインクのドット間隔を変えることによって、透過する光量と発生する送信超音波の強度を調整することができる。
本実施形態では、音響発生部材３０は、探触子ユニット２０と連動してＸ−Ｙ平面に沿って移動可能な構成になっている。音響発生部材３０は、光照射をする領域をカバーする大きさであればよく、それ以外の部分は、光が透過および吸収しないように、反射する部材で構成されていてもよい。また、探触子ユニット２０の上部に蓋をするような構成であってもよい。
なお、音響発生部材３０を動かない構成としてもよい。この場合、音響発生部材３０の大きさを、保持部材４０の開口部分と同じ大きさにすればよい。
また、音響発生部材３０をアームに取り付け、切り替えまたは交換可能にしてもよい。
【００２３】
<<保持部材４０>>
保持部材４０は、装置の筐体（符号８０）に設けられた開口部に設置された、円弧型のお椀形状をした部材であり、挿入された被検体を保持する手段である。
保持部材４０は、被検体に照射する光を透過させるため、光の透過率が高い部材であることが好ましい。また、被検体内から到来する光音響波や反射波を透過させるために、被検体と音響インピーダンスが近い材料を用いることが好ましい。このような材料の例とし
て、例えばポリエチレンテレフタラート、ポリメチルペンテンやポリエチレンなどが挙げられる。
【００２４】
<<信号処理部５０>>
信号処理部５０は、増幅器、Ａ／Ｄ変換器などからなる手段であり、探触子２１によって変換された電気信号を増幅し、デジタル信号に変換する手段である。変換後の信号は、制御部６０に送信される。
【００２５】
<<制御部６０>>
制御部６０は、光音響測定装置が有する各手段を制御する手段である。例えば、光源、ＸＹステージ、探触子の受信制御などを行う。また、制御部６０は、取得した電気信号に基づいて、光量分布の算出や、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および音響特性に関連した情報を取得する情報生成手段でもある。
制御部６０は、典型的には、独立したＣＰＵと主記憶装置および補助記憶装置を有するワークステーションであり、あらかじめ記憶されたソフトウェアによって前述した処理が行われる。制御部６０は、専用に設計されたハードウェアであってもよいし、他の手段と共用のハードウェアであってもよい。
また、制御部６０は、後述する入出力部７０を介して、装置のユーザによって入力された情報の取得や、ユーザに対する情報の提示を行うことができる。具体的には、ユーザから入力された指示を元に、測定パラメータの変更、測定の開始・終了、画像の処理方法の選択、患者情報や画像の保存、データの解析などを行うことができる。最終的に、得られた画像は、入出力部７０に出力される。
【００２６】
<<入出力部７０>>
入出力部７０は、ユーザが行った入力操作を受け付け、ユーザに対して情報を提示する手段である。例えば、液晶ディスプレイとキーボード、タッチパネルディスプレイ等である。なお、入出力部７０は、本発明に係る被検体情報取得装置の必須構成ではない。
【００２７】
<被検体の測定方法>
次に、被検体の測定方法について説明する。
まず、光源１０から発せられたパルス光を被検体に照射する。パルス光は、ファイバやレンズ等の光学部材を介して、光照射部１２から被検体に照射される。照射された光は、被検体内を伝搬・拡散し、被検体内に存在する物質において吸収される。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、光音響波が発生する。
【００２８】
本実施形態に係る光音響測定装置は、探触子ユニット２０の位置をずらしながらパルス光の照射および光音響波の受信を行う。また、受信した光音響波に基づいて、被検体内の光学的特性に関連した情報（例えば、初期音圧や吸収係数の分布）を生成する。
また、光音響波とは別に、被検体内で反射・散乱した反射波を受信する。そして、受信した反射波に基づいて、被検体内の音響特性に関連した情報（例えば、音響インピーダンスが異なる界面の位置を表した情報）を生成する。
【００２９】
<音響発生部材の位置>
ここで、本発明の原理について、図３を参照しながら説明する。図３（Ａ）は、被検体と装置との空間的配置を示す図であり、図３（Ｂ）は、探触子２１で受信した音響波の時間変化を示した図である。
【００３０】
光照射部から照射されたパルス光１３は、まず音響発生部材３０に照射される。音響発
生部材３０は、パルス光１３の一部を透過光２０１として透過させるとともに、一部を吸収し、光音響効果によって送信超音波２０２を発生させる。
音響発生部材３０を透過した透過光２０１は、被検体内部にある物質２０３で吸収され、光音響波を発生させる。なお、ここでは説明の便宜のため、物質２０３は光の吸収体であると同時に、音の反射・散乱体であるとする。物質２０３において発生した光音響波は、探触子２１で受信される。一方、送信超音波２０２は、平面波として伝搬し、物質２０３で反射・散乱され、同様に探触子２１で受信される。
【００３１】
なお、物質２０３の光の吸収体としての性質が強い場合、光音響波が主に発生し、送信超音波は反射しない。このような物質として血液などが挙げられる。逆に物質２０３の、音の反射・散乱体としての性質が強い場合、光音響波は発生しない。送信超音波を反射させるような物質として、腫瘍が挙げられる。また、送信超音波を散乱させるような物質として、乳房内の石灰化した組織が挙げられる。
【００３２】
物質２０３から発せられた光音響波は、第一の信号２０６として検出される。図３（Ｂ）において、パルス光を照射した時刻を原点とすると、物質２０３から探触子２１までの距離（符号２０５）を光音響波が伝搬する時間の後に、第一の信号２０６が検出される。
一方、反射波は第二の信号２０７として検出される。第二の信号２０７は、音響発生部材３０から物質２０３までの距離（符号２０４）を送信超音波２０２が伝搬する時間と、物質２０３から探触子２１までの距離（符号２０５）を反射波が伝搬する時間を足した時間の後に検出される。
【００３３】
物質２０３のような吸収体あるいは散乱体は、被検体内に多数存在している。一回の光照射で光音響波信号と超音波信号の双方を取得する光音響測定装置においては、被検体内で発生するこれらの信号を分離できる方がより望ましい。特に、微小な物質から発生する光音響波は球面波であり、物質から探触子までの距離が長くなればなるほど、伝搬に伴う減衰によって信号が弱くなるためである。また、探触子から遠い位置で生成された光音響波信号と超音波信号が重畳されると、大きなノイズとなるためである。
【００３４】
本実施形態では、光音響波信号と超音波信号を分離できるような位置に音響発生部材３０を配置する。具体的な配置位置について、図４を参照しながら説明する。
図４（Ａ）は、２つの物質（物質３０２および３０３）が領域３０１内にある場合の空間的配置を示した図である。また、図４（Ｂ）は、探触子２１で受信される信号を示した図である。なお、本例では、探触子２１の位置をｒ0、探触子２１の位置に最も近い物質
３０２の位置をｒｎ、最も遠い物質３０３の位置をｒｆとする。また、物質３０２から音響発生部材３０に垂線を下ろした際の交点をｒｓとする。なお、領域３０１は、装置が被検体内の情報を取得する対象である所定の領域（本発明における注目領域。以下、再構成領域）である。
【００３５】
探触子２１で検出される信号は、物質３０２から到来する光音響波に対応する信号３０５、同じく反射波に対応する信号３０６、物質３０３から到来する光音響波に対応する信号３０７、同じく反射波に対応する信号３０８の４つである。
物質３０２から到来する反射波を、物質３０３から到来する光音響波より先に検出することができれば、光音響波信号と超音波信号を分離することができる。すなわち、両信号が時間的に重ならない（間隔３０９を設けることができる）ためには、式（１）のような関係を満たす位置に音響発生部材３０を配置する必要がある。
【数１】
2017047056.tif 000003
【００３６】
音響発生部材３０は、再構成領域において、すべての探触子２１でこのような関係を満たすような位置に配置することが望ましい。
なお、探触子２１と画像の再構成を行う位置（以下、再構成位置）との関係で、信号を受信できない探触子がある場合、当該探触子を除外してもよい。例えば、再構成位置が探触子２１の信号を受信できる立体角の外にあるとき等である。また、再構成位置と近い位置にある探触子からの信号に強い重みをつけて再構成する場合、有効な範囲にある探触子において、式（１）を満たすようにすればよい。
【００３７】
ところで、平面波の送信超音波は、音響整合液の中を伝搬する過程においてはほとんど減衰しない。一方、音響発生部材が点音源である場合、球面波の送信超音波が発生する。そのため、音響発生部材と被検体の距離を離すと、送信超音波が放射状に広がっていき、信号強度が弱くなってしまう。すなわち、光音響波信号と超音波信号を同時に取得するためには、送信超音波を平面波としたほうが有利となる。
また、光音響波信号と超音波信号を分離すると、光音響波信号に混入する、超音波信号に起因するノイズを低減できるという利点がある。さらに、被検体に加わる光のエネルギーと超音波のエネルギーを時間的に分離できる。なお、音響発生部材３０を、探触子ユニット２０の底部に配置すると、探触子２１で受信される音響波の音線を音響発生部材が妨害しなくなるため、より好適である。
【００３８】
<画像再構成の方法>
次に、取得した光音響波信号および超音波信号を用いて、画像を再構成する処理について説明する。画像の再構成は、制御部６０によって行われる。
まず、光音響波信号に基づいて、被検体内の光学特性に関連する情報を取得する処理について説明する。このような処理には、三次元空間におけるバックプロジェクションアルゴリズムが適用できる。例えば、ＵＢＰ法（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ−Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）であれば、初期音圧分布ｐ（ｒ）は、式（２）によって求めることができる。
【数２】
2017047056.tif 000004
【００３９】
このとき投影データに相当する項ｂ（ｒ0，ｔ）を、式（３）に示す。ここで、ｐd（ｒ0）は、検出素子で検出される光音響波信号、ｒ0は各検出素子の位置、ｔは時間、Ω0は超音波探触子の立体角である。
【数３】
2017047056.tif 000005
【００４０】
反射波の再構成においても、同様のバックプロジェクションアルゴリズムを用いることができる。ただし、送信超音波が被検体内まで到達する時間を考慮し、ｔを、式（４）のt’に置き換える。ｒsは音響発生部材の位置であり、再構成位置ｒから音響発生部材まで垂線を下ろした際の交点である。また、ｃは音速である。当然、被検体と音響整合液とで音速が大きく異なる場合はそれらを考慮して補正を行う。
【数４】
2017047056.tif 000006
【００４１】
リニアプローブなどを用いる超音波装置においては、例えば１２８素子の超音波探触子から被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した超音波を受信する。このような超音波装置では、画像の生成に正相加算（Ｄｅｌａｙ  ａｎｄ  Ｓｕｍ）方式などが用いられる。また、このような超音波装置では、腫瘍界面のような大きな構造物は捉えられるが、石灰化した組織のような小さな構造体をとらえることは難しい。これは、大きな界面の場合、超音波が正反射して超音波探触子に戻ってくるが、小さな構造体の場合、超音波が様々な角度に散乱され、超音波探触子に戻る量が減るためである。しかし、本実施形態に係る光音響測定装置では、探触子ユニット２０に探触子２１が様々な角度の信号を受信できるように多数配置されているため、散乱した超音波であっても受信することができる。
【００４２】
<処理フローチャート>
次に、図５を参照しながら、本実施形態に係る光音響測定装置（制御部６０）が測定を行う際の処理フローチャートについて説明する。
【００４３】
まず、ステップＳ１で、測定を開始する。この状態で被検者は、乳房を保持部材４０に当接させる。保持部材４０と乳房の間には空気が入らないように音響整合液である水が充填されている。そして、測定の準備が整ったらユーザが測定を開始する操作を行う。
ステップＳ２では、探触子ユニット２０が所望の位置となるようにＸＹステージを制御する。パルス光の照射毎にＸＹステージを動かす場合、同じ位置で複数の光照射を行った後に次の位置にＸＹステージを動かしてもよい。
次に、ステップＳ３で、光源１０から照射光１３を照射する。照射光１３の一部は音響発生部材３０を透過し、一部は吸収され送信超音波となる。なお、光の波長は、測定内容に合わせて適宜選択すればよい。
【００４４】
次に、ステップＳ４で、光音響波を受信する。音響発生部材３０を透過した透過光２０１は、乳房内を拡散して伝搬し、吸収体で吸収されて光音響波を発生させる。発生した光音響波は、探触子２１で受信される。
次に、ステップＳ５で、反射波を受信する。音響発生部材３０で発生した送信超音波は、乳房内で反射・散乱される。これらの反射波は探触子２１で受信される。受信のタイミングは、光音響波を受信開始後、送信超音波が被検体に到達する時間だけ遅らせて行う。これは、光音響波がパルス光の照射とほぼ同時に発生するのに対し、反射波は往路のぶんだけ時間が余計にかかるためである。
【００４５】
なお、本例では、ステップＳ４とステップＳ５を分けることによって、一ファイルあたりのデータサイズを小さくしているが、光音響波と反射波を連続して取得し、データを統合してもよい。また、超音波測定を必要としない場合は、音響発生部材３０を取り外してもよい。この場合、被検体に照射する光量の調整を適宜行ってもよい。
次に、ステップＳ６で、所望の測定を完了したか否かを判定する。所望の測定を完了した場合、ステップＳ７に進む。さらなる測定が必要な場合は、ステップＳ２に戻り、次の測定を行う。
【００４６】
ステップＳ７では、複数の位置で取得した光音響波信号および超音波信号を用いて、それぞれ光音響画像および超音波画像を生成する。なお、複数の波長を用いる場合、複数の光音響画像を生成する。また、酸素飽和度などの演算を行った画像を生成してもよい。なお、同じ位置で複数の波長で送信超音波を発生させる場合、複数の超音波画像を得ることができる。これらを重ね合わせて一つの超音波画像に統合してもよい。
ステップＳ８で、処理は終了する。ここでは、取得した画像を確認し、所望の画像であれば測定を終了する。当然、反対側の乳房の測定などを行う場合は、ステップＳ１に戻って測定を続けてもよい。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係る光音響測定装置は、一回の光照射で、光音響波信号と超音波信号の両方を取得することができる。特に、照射されたパルス光の一部を透過する部材を音響発生部材とすることで、測定を行うごとに音響発生部材を移動させる必要がなくなり、測定時間を短くすることができる。すなわち、被険者の負担を和らげることができる。また、測定が短時間で終わるため、体動の影響を小さくすることができ、光音響波画像と超音波画像の位置合わせが容易になる。また、探触子２１から超音波の送信機能を省略することができ、装置のコストを抑えることができる。
【００４８】
（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光音響測定装置として実施することもできる。また、上記処理の少なくとも一部を含む光音響測定装置の制御方法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。
【００４９】
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した各実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して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、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・光源、２１・・・探触子、３０・・・音響発生部材、５０・・・信号処理部、６０・・・制御部
【図１】
2017047056.tif 000007
【図２】
2017047056.tif 000008
【図３】
2017047056.tif 000009
【図４】
2017047056.tif 000010
【図５】
2017047056.tif 000011