(57)【要約】      （修正有）【課題】被検体画像取得装置の性能評価の精度向上を可能にする。【解決手段】被検体１００２内を伝搬する音響波を受信して電気信号に変換する受信素子１００１と、電気信号を用いて被検体１００２の画像を取得する画像処理部１００３と、被検体１００２に関する情報を取得する情報取得部１００４と、取得した被検体に関する情報を使用して、受信素子１００１および画像処理部１００３によって取得する被検体１００１の画像を推定する推定部１００５と、を有する被検体画像取得装置。【選択図】図１０
2017104299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内を伝搬する音響波を受信して電気信号に変換する受信素子と、
前記電気信号を用いて前記被検体の画像を取得する画像処理部と、
前記被検体に関する情報を取得する情報取得部と、
取得した被検体に関する情報を使用して、前記受信素子および前記画像処理部によって取得する前記被検体の画像を推定する推定部と、
を有する被検体画像取得装置。
【請求項２】
前記被検体に光を照射して前記音響波を発生させるための光源を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の被検体画像取得装置。
【請求項３】
前記推定部が推定した推定画像と、前記画像処理部が取得した被検体画像とを比較する比較部を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の被検体画像取得装置。
【請求項４】
前記比較部は、前記推定部が推定した推定画像と、前記画像処理部が取得した被検体画像とのコントラストの違いを比較することを特徴とする請求項３に記載の被検体画像取得装置。
【請求項５】
前記比較部の比較結果に基づいて、前記被検体画像取得装置の状態を評価する評価部を更に備えることを特徴とする請求項３または４に記載の被検体画像取得装置。
【請求項６】
前記被検体の画像を表示する表示部を更に備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の被検体画像取得装置。
【請求項７】
前記表示部に前記被検体の画像と推定部が推定した推定画像とを表示させる表示制御部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の被検体画像取得装置。
【請求項８】
前記被検体の画像に類似したサンプル画像を記憶する記憶部を更に備え、前記推定部は前記サンプル画像を使用して前記被検体の画像を推定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の被検体画像取得装置。
【請求項９】
前記推定部は、前記サンプル画像を補正することで前記被検体の画像を推定することを特徴とする請求項８に記載の被検体画像取得装置。
【請求項１０】
前記記憶部は、互いに異なる複数のサンプル画像を記憶し、前記推定部は前記複数のサンプル画像から所定のサンプル画像を選択することで前記被検体の画像を推定することを特徴とする請求項８に記載の被検体画像取得装置。
【請求項１１】
前記推定部は、前記選択されたサンプル画像を補間または補正することで前記被検体の画像を推定することを特徴とする請求項１０に記載の被検体画像取得装置。
【請求項１２】
前記被検体が母材およびターゲット部材を備える人体を模したファントムであって、前記情報取得部が取得する情報は、該母材およびターゲット部材の音響特性と、該ターゲット部材の位置に関する情報であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の被検体画像取得装置。
【請求項１３】
前記情報取得部が取得する情報は、前記ファントムの経時劣化情報であることを特徴とする請求項１２に記載の被検体画像取得装置。
【請求項１４】
前記推定部は、前記受信素子に関する情報を考慮して、前記被検体の画像を推定することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の被検体画像取得装置。
【請求項１５】
被検体内を伝搬した音響波を用いて前記被検体の画像を取得する被検体画像取得装置に関する情報と、前記被検体に関する情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部が取得した前記被検体画像取得装置に関する情報と前記被検体に関する情報とを使用して、前記被検体画像取得装置が取得する前記被検体の画像を推定する推定部と、
を有する被検体画像推定装置。
【請求項１６】
前記被検体の画像に類似したサンプル画像を記憶する記憶部を更に備え、前記推定部は前記サンプル画像を使用して前記被検体の画像を推定することを特徴とする請求項１５に記載の被検体画像推定装置。
【請求項１７】
前記推定部は、前記サンプル画像を補正することで前記被検体の画像を推定することを特徴とする請求項１６に記載の被検体画像推定装置。
【請求項１８】
前記記憶部は、互いに異なる複数のサンプル画像を記憶し、前記推定部は前記複数のサンプル画像から所定のサンプル画像を選択することで前記被検体の画像を推定することを特徴とする請求項１６に記載の被検体画像推定装置。
【請求項１９】
前記被検体が母材およびターゲット部材を備える人体を模したファントムであって、前記情報取得部が取得する情報は、該母材およびターゲット部材の音響特性と、該ターゲット部材の位置に関する情報であることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の被検体画像推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体画像取得装置、及び被検体画像の推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体画像取得装置として、Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）が提案されている（非特許文献１）。光音響トモグラフィーは、パルス光を被検体に照射して、被検体内を伝搬・拡散させ、その光のエネルギーを吸収した吸収体から発生する光音響波を検出する。そして、それらの信号を処理し、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。
【０００３】
一般的に装置の性能を評価するためには被検体を模擬したファントムを用いる。ファントムにはあらかじめ形状の分かっているターゲットが配置され、それがどのように画像化されるかを確認することで、装置の性能を評価する。そのようなファントムが特許文献１に開示されている。特許文献１では、人体組織に近い光学特性と音響特性を有する材料を使用している。その結果、人体組織を測定する目的の光音響トモグラフィー装置（ＰＡＴ装置）に使用した場合、装置とファントムとの界面での音響波の反射などを抑制することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ｖｏｌ．７７  ０４１１０１  ２００６
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０９６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ファントム等の被検体を使用した被検体画像取得装置の性能評価において、装置評価の精度向上に関して、更なる改善が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、被検体内を伝搬する音響波を受信して電気信号に変換する受信素子と、前記電気信号を用いて前記被検体の画像を取得する画像処理部と、前記被検体に関する情報を取得する情報取得部と、取得した被検体に関する情報を使用して、前記受信素子および前記画像処理部によって取得する前記被検体の画像を推定する推定部と、を有する被検体画像取得装置である。
また、別の発明は、被検体内を伝搬した音響波を用いて前記被検体の画像を取得する被検体画像取得装置に関する情報と、前記被検体に関する情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部が取得した前記被検体画像取得装置に関する情報と前記被検体に関する情報とを使用して、前記被検体画像取得装置が取得する前記被検体の画像を推定する推定部と、を有する被検体画像推定装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被検体画像取得装置の評価を精度よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１におけるファントムの構造を示す図
【図２】実施例１におけるフローチャートを示す図
【図３】実施例１における情報入力画面を示す図
【図４】実施例１における画像評価を示す図
【図５】実施例２における光音響装置の一部分を示す図
【図６】実施例２におけるファントムの構造を示す図
【図７】実施例２におけるフローチャート
【図８】実施例２における画像評価を示す図
【図９】ファントムの構造の他の例を示す図
【図１０】本発明の被検体画像取得装置の概要を示す図
【図１１】本発明の被検体画像推定装置の概要を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１１】
本実施の形態の被検体画像取得装置は、図１０に示すように、被検体の一例であるファントム１００２内を伝搬する音響波を受信して電気信号に変換する受信素子１００１と、受信素子１００１によって変換された電気信号を用いて被検体１００２の画像を取得する画像処理部１００３とを有する。更に、被検体であるファントム１００２に関する情報を取得する情報取得部１００４と、取得した被検体に関する情報を使用して、受信素子１００１および画像処理部１００３によって取得する被検体１００２の画像を推定する推定部１００５とを有する。これによって、ファントムを用いた装置評価において、評価精度を向上させることが可能となる。これについて、以下説明する。
【００１２】
ファントムを用いて被検体画像取得装置を評価する場合、そのファントムからの信号や画像によって装置の状態を判断する。故に、ファントムの特性の管理及び状態把握は、そのファントムによって校正（キャリブレーション）される被検体画像取得装置の性能判断に大きく影響する。しかし、ファントムの特性は必ずしも設計通りに維持されているとは限らず、また製造時の環境によっては、製造直後であっても個体毎に特性が異なる場合もありえる。具体的には、ファントムを保存する保存状態によって、経時劣化が生じたり、製造時の温湿度環境によって、ファントムの特性が、そもそも設計値とは異なる場合があった。そしてこのようなファントムを使用して被検体画像取得装置を評価する場合、期待（設計）どおりの測定画像が得られず、被検体画像取得装置の性能を誤って評価してしまう場合があった。そこで、本実施の形態においては、被検体であるファントムに関する情報を取得する情報取得部と、取得した被検体に関する情報を使用して、受信素子および画像処理部によって取得する被検体の画像がいかなるものになるのかを推定する推定部とを有する。これによって、ファントム等の画像測定をする場合に、そのファントムがどのような画像で測定されるべきであるかのモデル画像（基準画像）を推定することが可能となり、評価精度が向上する。そしてそのモデル画像（基準画像）の推定を、ファントムに関する情報を使用することによって行うので、例えば製造時の温湿度環境によるファントム設計誤差や、管理状態に依存した経時劣化等を反映した測定画像の推定が可能となり、評価精度が向上する。ここで、ファントムに関する情報とは、例えば、ファントムの光学特性値や音響特性値、吸収体（ターゲット部材）の特性や位置（配置）などの情報であり、これらは、測定しようとする実際のファントムの試験片を実測することで得ることが出来る。また情報の入手方法はこれに限らず、各ロット番号ごとに提供されたカタログの情報や、製造元のホームページ等から個別のロッド番号ごとに入手した情報でも良い。
【００１３】
また、本発明は被検体画像取得装置に限らず、被検体画像の推定装置も包含するものである。具体的には、本実施形態の被検体画像推定装置は、図１１に示すように、被検体内を伝搬した音響波を用いて被検体の画像を取得する被検体画像取得装置に関する情報と、被検体に関する情報とを取得する情報取得部１１０１を備える。また更には、情報取得部１１０１が取得した被検体画像取得装置に関する情報と被検体に関する情報とを使用して、被検体画像取得装置が取得する被検体の画像を推定する推定部１１０２を備える。ファントムを用いて被検体画像取得装置を評価する場合、上述の通りファントムに関する情報を考慮することが重要であるが、それと共に、校正される対象である被検体画像取得装置自体の特性を考慮することも重要である。そこで、ファントム等の被検体情報を取得するとともに、被検体画像取得装置に関する情報をも取得する情報取得部を備えることによって、校正対象となる個別の被検体画像取得装置毎の特性を考慮することが可能となる。この結果、被検体画像取得装置が表示（取得）するであろう測定画像を、精度よく推定することが可能となる。ここで、被検体画像取得装置に関する情報とは、例えば、被検体画像取得装置が備える受信素子の特性や、ＰＡＴ装置であれば被検体に光を照射する光源や光学部材等の特性情報である。
【００１４】
以下、具体的な例をあげて、本発明を説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下に、図面等を用いて本発明の実施例について説明する。
【００１６】
本実施例は、被検体画像取得装置の一例である光音響画像取得装置を評価するための画像推定装置に関する。本実施例の光音響画像取得装置の性能を評価する画像推定装置は、上述の図１１に示す通り、光音響画像取得装置に関する情報とファントムに関する情報とを取得する情報取得部１１０１を備える。また、情報取得部が取得した情報を使用して、光音響画像取得装置が取得するファントム画像を推定する推定部１１０２と、推定部が推定した画像を表示するディスプレイなどの表示部１１０５とを備える。そして、光音響画像取得装置の出荷検査およびユーザーの装置の評価を他の場所で行う場合に用いることができる。
【００１７】
本実施例では、光音響画像取得装置１１０６としてはリニア型のハンドヘルドタイプの場合で説明を行う。上述の情報取得部１１０１には、情報を入力するユーザーインターフェースがあり、キーボードやマウスによって所望のデータを入力することができる。また、データを転送するためのＵＳＢポートを備え、さらにネットワークに接続可能な構成となっている。
【００１８】
（ファントムの構造）
ここで用いるファントム１１０７の構成を図１に示す。ファントムは、母材１０２の中に、ターゲットが計測面１０５から深さ２０ｍｍの位置に２つ配置されている。計測面１０５とは、ハンドヘルド型のリニアプローブを接触させる面である。その他の面はファントムの形状を維持するために外枠１０１でおおわれている。ターゲットは、それぞれ酸素飽和度が７５％相当に設計された第一のターゲット１０３、９５％相当に設計された第二のターゲット１０４である。これらのターゲットは、７６０、８００ｎｍの２つの波長を使った場合に、それぞれの波長における吸収係数の比が、酸素飽和度７５％および９５％の比と同じになるように材料設計されている。またターゲットの光学係数は、血管の特性を模擬するように、吸収係数０．２ｍｍ−１、等価散乱係数１ｍｍ−１となるように調整した。また、ファントムの母材については、光学定数として、生体の値の範囲内となるように、吸収係数０．００５ｍｍ−１、等価散乱係数１ｍｍ−１に調整した。またファントムの音速は１４５０ｍ／ｓ、減衰率：０．５ｄＢ／ｃｍＭＨｚとなるように調整した。
【００１９】
尚、ファントム１１０７を使用した画像取得装置の評価は、初期音圧画像の評価に限らず、酸素飽和度画像の評価や、画像の種類によらず得られた画像の視野角の評価、解像度の評価、分解能の評価を目的とする場合もあるので、それぞれの評価項目に適したファントム及びターゲットを使用するとよい。視野角の評価では、例えば内径φ１０ｍｍ、外径φ１１ｍｍの所望の吸収係数を有するリング形状のターゲットを備えたファントムを用いるとよい。また、解像度の評価では、例えばφ０．１ｍｍの所望の吸収係数を有するナイロンワイヤターゲットを備えるファントムでおこなうとよい。また、分解能の評価は、例えばφ０．３、０．５ｍｍの太さのゴムワイヤやナイロンワイヤターゲットを２本平行に、ワイヤの太さ程度の間隔を空けて配置したファントムで行うとよい。
【００２０】
なお、ターゲットの形状は、上述のように、円柱、球形、リング形状など用途に応じて様々な形状のものを採用可能であり、当然これらを複数組み合わせて配置することも可能である。ただし、ファントムは、型にターゲットを配置してから母材を流し込んで成型する場合があり、そのため、円柱やワイヤのような直線形状のターゲットの方が容易に製造することができる。
【００２１】
（ファントムの母材および光音響測定用ターゲット）
本実施例で使用するファントムの母材は、ポリオールと、ポリオールに分散可能なフィラーから成る。尚、光音響測定用ターゲットも同様の材料で作成してもよい。母材と共通の材料を使うことによって音響特性をたがいに近い値にすることができる。ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール等を挙げることができるが、ポリエーテルポリオールを用いることが人体組織の音響伝播特性に関する相関性の点においてより好ましい。なお、ポリオールは通常では液体状態であり、必要に応じて硬化剤を含ませることにより固体状に樹脂を硬化させることが可能であり本実施例においては、硬化剤として人体組織の音響伝播特性に近似させるためイソシアネート化合物を用いることが好ましい。
【００２２】
また、母材および光音響測定用ターゲットを人体組織の光伝播特性に近似させるためには、フィラーの分散により光の等価散乱係数と吸収係数を調整する必要がある。光散乱性を有するフィラーとしては酸化チタン等の無機酸化物が挙げられる。また、光吸収性を有するフィラーとしては顔料を用いることが望ましい。顔料としてはカーボンブラックのような黒色顔料、銅フタロシアニン等のシアン顔料、モノアゾレーキ系顔料、モノアゾ系顔料等のマゼンダ顔料、およびジアリライドイエロー等のイエロー顔料が挙げられる。
【００２３】
（光・音響特性の評価）
設計値に対して、実際のファントムの材料特性が異なる。これは、製造時の温湿度環境の変化だけでなく、製造プロセスにもよる。例えば、製造プロセスが人の手を介している場合、母材に対して添加する材料の量が個別に異なることがあり、この少しの誤差が大きく特性に影響する場合があるためである。
【００２４】
このため、ファントムの母材、ターゲットの光伝播特性の特定は、それらを製造した時に作った試験片を分光光度計により透過率と反射率を測定することによって行う。測定した結果をモンテカルロシミュレーションによってこの測定値と計算値の差が最小となるように条件設定を行い、等価散乱係数と吸収係数を算出することで特定する。
【００２５】
一方、音響伝播特性の特定は、例えば送信用のトランスデューサーと受信用のニードル型ハイドロフォンの間に、ファントム製造時に作った試験片などを配置して測定することによって行う。試験片の厚みを変えた場合の、超音波の到達時間の差から音速、超音波の振幅の差から減衰特性を算出することで特定する。このようにして、製造時のファントムの母材およびターゲットの材料特性を特定することができる。これらのファントムの特性データは、ファントム毎に管理をする。
【００２６】
上述のようにして特定されたファントム情報を、情報取得部より取得し、ファントム画像の推定にこの情報を使用する。以下、画像推定の一連の流れを図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２７】
（フローチャート）
図２は、光音響装置の性能を評価するフローチャートである。以下このフローチャートについて説明する。
【００２８】
Ｓ１工程で、光音響画像取得装置の性能評価を開始する。
【００２９】
Ｓ２工程で、光音響画像取得装置の装置情報を入力（取得）する。装置情報は、必要に応じて、光音響画像取得装置の型式などからパラメータの設定を行う。パラメータは、探触子からの信号を受信するアンプのゲイン等の受信素子に関する情報や、光源の波長、光源のパワーなど光源の情報等である。また、外部のＵＳＢメモリ、ハードディスクなどからデータを入力することもできる。データとしては、装置のノイズの時間波形、各トランスデューサーの応答波形などである。なお、ユーザーの装置を評価する場合には、ネットワークを介してユーザーの装置に直接アクセスして装置データをダウンロードしてもよい。
【００３０】
Ｓ３工程で、ファントムの情報を入力（取得）する。図３に情報入力画面を示す。ここでは、母材、第一のターゲット、第二のターゲットに関して、所望のパラメータを入力する。これらのパラメータは、先に述べた製造時等に依存する各種特性情報であり、ここでは、例えば光学定数として吸収係数、等価散乱係数、音響定数として音速、減衰率などである。なお、ユーザーの画像取得装置を評価する場合に、ユーザーが所有するファントムを使用する場合には、ファントムの情報はファントムの出荷時のデータを使用しても良い。当然この情報入力の画面は、複数のファントムがある場合はそれに応じて用意する。
【００３１】
ところで、ファントムの情報として、経時的な劣化などの変化があるようなファントムである場合は、経時劣化情報を更に入力するとよい。
また、上述の例では、試験片等から特定されたファントムの情報を、情報取得部を介して入力する形態で説明したが、情報取得部に上述の試験片を測定する機能を備えさせることで、ファントム特性の測定と情報取得を兼ね備える形態も本発明に含まれる。
【００３２】
Ｓ４工程で、取得した情報（入力したパラメータ）を用いて、推定部が、画像の推定（画像のシミュレーション）を行う。画像のシミュレーションを行うことによって、ファントム（被検体）に関する特性情報を用いた画像のシミュレーション結果を得ることができる。例えば、本例のシミュレーション画像では、第一のターゲットの酸素飽和度が７７％、第二のターゲットの酸素飽和度が９２％ととなり、これらは、設計値（ファントムの実際の特性情報や、光音響画像取得装置の装置情報等を考慮せずに、予測した理想値）の７５％、９５％とは異なる値である。尚、この理想値を以下では理想画像という。
【００３３】
なお、ここではシミュレーション（画像推定）を毎回行うこととしているが、被検体の理想画像（ファントムの理想画像）に類似した、予め計算した複数のサンプル画像を記憶する記憶部１１０８（図１１参照）を更に備えることで、推定部１１０２がサンプル画像を使用して被検体の画像を推定してもよい。例えば、記憶部１１０８が、互いに異なる複数のサンプル画像を記憶し、推定部１１０２は複数のサンプル画像から所定のサンプル画像を選択することで被検体の画像を推定する場合も含む。または、サンプル画像に対して、推定部１１０２がサンプル画像を補正すること（例えば画素値に係数を乗じる）で被検体の画像を推定する形態でもよい。更に二つの画像を補間して被検体の画像を推定する形態にしても良い。
【００３４】
Ｓ５工程で、光音響画像取得装置で実際にファントムを測定し、ファントムの実測画像を取得する。実測画像のデータは、７６０ｎｍおよび８００ｎｍの波長で測定を行った初期音圧分布などである。また、酸素飽和度の画像はこれらのデータから演算によって求めることができる。
【００３５】
Ｓ６工程で、シミュレーションによる推定画像とファントムの実際の測定画像の比較を行う。両画像の比較は、推定部１１０２の後段に設けられた比較部１１０３（図１１参照）によって行われ、推定部１１０３が推定した推定画像と、実際の測定画像である被検体画像とを比較する。両画像を比較することによって、被検体画像取得装置の評価が可能になる。この評価は、比較部の後段に設けられた評価部１１０４にて行なわれ（図１１参照）、前段に設けられた比較部１１０３の比較結果に基づいて、被検体画像取得装置の状態を評価する。尚、本実施例においては、評価するのは、各波長での初期音圧分布画像および酸素飽和度の画像などである。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、酸素飽和度の推定画像（シミュレーション画像）と実測画像を並べて表示した画像および両画像から得られた酸素飽和度のラインプロファイルをそれぞれ模式的に示したものである。このような画像表示は、不図示の表示制御部で行えばよい。尚、画像取得装置の評価においては、画像のグレースケールの値、ターゲットの解像度などを推定画像（シミュレーション画像）と実測画像とで比較することによって評価する。ただし、比較項目（評価項目）は、これに限定されるものではない。例えば、推定部１１０２が推定した推定画像と、実測画像である被検体画像（ファントム画像）とのコントラストの違いを比較することで、装置の評価を行っても良い。例えば、両画像上にカーソルラインを設けて、ライン上での実測画像コントラストと、推定画像（シミュレーション画像）コントラストとをラインプロファイルで表示してもよい。また、推定画像と実測画像の差分を表示するような構成であってもよい。
【００３６】
さらに、推定画像（シミュレーション画像）と実測画像とを比較する場合、比較対象は、吸収係数や酸素飽和度に関する複数ターゲット間での比であってもよい。このように複数のターゲットの間での比を利用することは、ターゲットのパラメータを全て計測する必要がなくなるというメリットがある。つまり、ターゲットの酸素飽和度のように、波長毎の吸収係数のみが異なっておりその他が同じという製作プロセスで製造されたファントムであれば、誤差の少ない、より確実な装置の評価を行うことができる。さらに、画像内にノイズがあり、このノイズが母材からの光音響波である場合、母材と光音響計測用ターゲットが同じ材料であれば、ノイズとターゲットのシグナルとのＳ／Ｎを比較してもよい。
【００３７】
シミュレーション画像（推定画像）と実測定画像とで差がなければ、被検体画像取得装置に異常がないと判断することができる。尚、差がないとは、例えば両画像のコントラストや輝度値が±１％以内であったりする。一方、両画像に差があり、装置以上が疑われる場合、例えば、初期音圧分布が、各波長で同じ割合で変化をしている場合は、光路系の異常が考えられる。また、初期音圧分布の変化の割合が異なる場合は、各波長の光量の影響が考えられる。
【００３８】
Ｓ７工程で、結果を表示する。ここでは、両画像の解析結果を表示する。内容としては、探触子のデータに異常があるかどうかおよび画像のデータに異常があるかどうかである。また、推定される原因についてレポートを表示する。ただし、レポートは、これに限ったものでなく、装置の判定結果だけを伝えるものであってもよい。判定結果が悪い場合は、ユーザーがメーカーの担当者に連絡することになる。また、比較事実のみを提示してもよい。この場合、ユーザーがデータを見て判断を行う。
【００３９】
Ｓ８工程で、装置の評価を終了する。
【００４０】
このように、被検体（例えばファントム）の情報に基づいて推定された推定画像を見て判断するため、装置の最終状態の善し悪しを精度よく、総合的に判断することができる。
【００４１】
以上のような構成をとることによって、ファントムの製造時にパラメータが変化するような場合であっても、光音響画像取得装置の出荷検査およびユーザーによって既に使用されている装置の評価を精度よく行うことができる。
【実施例２】
【００４２】
本実施例は被検体画像取得装置である光音響画像取得装置に、装置を評価する機能が付随している場合であり、被検体画像取得装置自体が、装置が正常に機能しているかを評価することができる。以下、乳房測定用の光音響画像取得装置の例で説明する。尚、被検体画像取得装置の概要は、前述の図１０で示したものと同様であるため、乳房を保持する部分以外の説明を省略する。
【００４３】
（光音響画像取得装置）
本実施例における乳房測定用の光音響画像取得装置の部分概要を図５に示す。図５（ａ）は、光音響画像取得装置のうち被検体５０６を保持する部分の構成を示した断面図である。図５（ｂ）は、被検体を保持する部分の構成を示した上面図である。半球容器５０１上に受信素子５０２（図１０の１００１に対応）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。なお、被検体５０６として使用するファントムの位置が点線で示されている。保持部材５０４は光を透過する部材で、ポリエチレンテレフタレートなどで構成されている。保持部材５０４と半球容器５０１の間は溶液（水）で満たされ音響整合が取られている。さらに、半球容器５０１には、光照射部５０３からの計測光が通過する空間が設けられている。そして、被検体にｚの負の方向から計測光を照射することができる。
【００４４】
被検体５０６は、保持部材５０４に配置するが、被検体５０６の保持部材５０４と対向する面と保持部材５０４との間に空気が入らないよう保持部材５０４を水で満たす。また、ＸＹステージ（不図示）によって半球容器５０１の位置を被検体５０６に対して相対的に変えることができる。そして、ＸＹステージを走査しながら被検体にパルス光を照射し、発生した音響波を超音波探触子５０２で検出をする。そのデータを再構成することによって３次元の光超音波画像を得ることができる。
【００４５】
（光照射部）
光照射部５０３は、被検体に照射するパルス光を照射する装置であり、光源や光源からの光を被検体に導く光伝送部等を備える。光源としては、大出力を得るためにレーザー光源であることが望ましい。ただしこれに限るものではなく、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等を用いることもできる。なお、レーザーを用いる場合、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ものが使用できる。
【００４６】
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１０〜５０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搬する波長であることが望ましい。具体的には、生体の場合、７００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下である。ここでは、固体レーザーであるチタンサファイアレーザーを用い、酸素飽和度を測定するため波長は７６０ｎｍ、８００ｎｍとする。
【００４７】
（光音響測定用の超音波探触子）
超音波探触子は、被検体内を伝搬する音響波を受信して電気信号に変換する受信素子５０２を複数備えるものであり、本実施例では受信素子５０２として、ＣＭＵＴ（容量性マイクロマシン超音波変換子）を用いる。探触子は上述のとおり例えば５１２個の受信素子５０２を備え、各受信素子５０２の受信帯域は０．５−５ＭＨｚである。受信素子５０２が受信した音響波に基づく電気信号は、５０ＭＨｚのサンプリング周波数で２０４８サンプリングを行う。また、データは符号付きの１２ビットとする。
【００４８】
（ファントムの構造）
図６に実施例２における被検体であるファントムを示す。被検体であるファントムは、母材およびターゲット部材を備える人体を模したファントムであって、母材６０１はφ１２０ｍｍの円柱に曲面の計測面６０４を備えている。第一の光音響測定用ターゲット６０２、第二の光音響測定用ターゲット６０３が、計測面６０４の頂点から１５ｍｍの深さに配置されている。ターゲットの太さはφ１ｍｍで、その間隔は１６ｍｍである。これらのターゲットは、互いに平行になるように配置されている。
【００４９】
（装置評価）
光音響画像取得装置の評価は図２のフローチャートと基本的に同じである。装置の評価は、光音響画像取得装置上のアプリケーションを開くことによって行う。
【００５０】
Ｓ２工程で、光音響画像取得装置の装置情報を入力する。この時の入力は、装置そのもののデータを取得する。また、ユーザーが入力する形態に限らず、装置内部に備えられた装置情報を読み出す形態でも構わない。
【００５１】
Ｓ３工程で、情報取得部１００４（図１０参照）によって、被検体であるファントムの情報を取得する。尚、本例では、ファントムの情報は、ファントムに付属しているメディアやネットワークを介して取得する。
【００５２】
Ｓ４工程で、実施例１と同様の方法で、ファントムの画像を推定する（シミュレーションを行う）。尚、推定部１００５（図１０参照）での画像の推定方法は、実施例１で説明した様々な方法が、本例でも適用出来る。
【００５３】
Ｓ５工程で、ファントムを実際に測定し、画像処理部１００３（図１０参照）で被検体画像であるファントム画像を取得する。尚、ファントム画像は、あらかじめ測定しておいた画像を選択してもよいし、その場で測定してもよい。本例においては、酸素飽和度を検証するために、７６０ｎｍおよび８００ｎｍの波長で測定を行う。
【００５４】
Ｓ６工程で、表示部１００８（図１０参照）に表示される両画像について、比較部１００６（図１０参照）にて、推定部１００５が推定した推定画像と画像処理部１００３が取得した被検体画像であるファントム画像とを比較し、また評価部１００７（図１０参照）にて、比較結果に基づき、被検体画像取得装置の状態を評価する。このプロセスを図７のフローチャートを使ってより詳しく述べる。
【００５５】
Ｃ２工程で、比較結果に基づいて、受信素子の評価を行う。受信素子の評価は、複数の受信素子５０２の時間波形を解析する。図８に受信素子で受信した時間波形の例を示す。受信素子までの信号の到達時間８０１、ノイズレベル８０２、第一の信号レベル８０３、第二の信号レベル８０４を評価する。推定画像と比較して、被検体画像（ファントム画像）のノイズレベルが大きくなっている場合は、回路系やシールドの不具合が考えられる。特定の探触子にて信号レベル８０３に変化がある場合は、探触子に異常が発生している可能性が考えられる。特定の探触子にて信号の到達時間８０１に変化がある場合は、探触子の幾何学配置に異常が発生している可能性がある。
【００５６】
Ｃ３工程で、画像の比較結果に基づいて、光照射部の評価を行う。各波長での初期音圧分布および酸素飽和度に関する推定画像と被検体画像（ファントムの測定画像）とを比較する。初期音圧分布の画像に関して、推定画像と被検体画像とに有意な差があり、其の差異が各波長で同じ割合で変化をしている場合は、光路系の異常が考えられる。また、変化の割合が異なる場合は、各波長の光量の影響が考えられる。また酸素飽和度画像において、その値の変化の割合が±１％以内であれば、装置に異常はないと判断をすることができる。
【００５７】
Ｃ４工程で、上記Ｃ３工程に基づき、異常の有無があるかどうかを判断する。Ｃ２工程、Ｃ３工程にて異常が発見された場合はＣ５工程に進む。
【００５８】
Ｃ５工程で、異常に対する警告を表示する。表示の内容は、「メーカーに連絡してください。」などである。
【００５９】
Ｃ６工程で、解析内容を形成する。内容としては、探触子のデータに異常があるかどうかおよび光照射部のデータに異常があるかどうかである。また、推定される原因についてレポートを表示する。
【００６０】
Ｓ７工程で、評価を終了する。そしてＣ６工程の解析内容を表示させる。さらに、必要に応じてメーカーに連絡するように警告表示を行う。いかなる情報を表示するかは、表示制御部１００９で制御される。また、場合によっては、測定に進めないようにソフトを設定する。評価を終了すると通常の光音響測定モードに切り替える。
【００６１】
なお、評価結果を元に装置のパラメータを自動で変更してもよい。このようにすることで、光音響装置の性能を容易に保つことができる。
【００６２】
以上のような構成をとることによって、ファントムの製造時にパラメータが変化するような場合であっても、光音響画像取得装置の評価を行うことができる。
【００６３】
尚、以下に本実施例に使用可能なファントムの変形例として、母材がないファントムについて説明する。
【００６４】
図９に示すファントムは、外枠９０１に第一のターゲット９０２、第二のターゲット９０３を有している。外枠９０１は、アクリルなどの透明体で、光を吸収しないため光音響波をほとんど発生しない。これらのターゲットは、枠にあけた穴を通して固定されており、酸素飽和度が７５％と９５％に調査されている。測定においては、保持部材５０４に光音響波が伝搬するように液体を入れて測定する。液体としては、水や静脈の栄養管理に用いる脂肪乳剤（ダイズ油を含有する液体）を薄めたものなどである。
【００６５】
この構成は、ターゲットのみを画像化することが可能なため、より簡便にシミュレーションを行える構成である。水などは、光音響画像にあまり影響を及ぼさず、母材の音響特性などを無視することができるためより好適である。
【００６６】
以上のような構成によって、ファントムの製造時にパラメータが変化するような場合であっても、光音響装置の評価を行うことができる。
【符号の説明】
【００６７】
１００１  受信素子
１００３  画像処理部
１００４、１１０１  情報取得部
１００５、１１０２  推定部
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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