(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の分布情報に基づいて、被検体内の光学特性等の特性分布情報を取得する場合、その算出精度を向上させることのできる被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】光源１からの光の照射によって被検体２で発生した光音響波を受信して電気信号に変換する変換素子３と、被検体内での光量分布情報を取得する光量分布取得部４と、被検体内の光音響波発生源の分布情報を取得する第１分布取得部５と、分布情報を補正するとともに、補正内容に対応して光量分布情報を補正する補正部６と、補正された分布情報と、補正された光量分布情報とを使用して、被検体内の特性分布情報を取得する第２分布取得部７とを有する被検体情報取得装置。【選択図】図１
2017104298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光の照射によって被検体で発生した光音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記光源から照射された光の前記被検体内での光量の分布状態を示す光量分布情報を取得する光量分布取得部と、
前記電気信号を用いて、前記被検体内の光音響波発生源の分布状態を示す分布情報を取得する第１分布取得部と、
前記第１分布取得部によって取得した前記分布情報を補正するとともに、該補正内容に対応して前記光量分布取得部によって取得した光量分布情報を補正する補正部と、
補正された分布情報と、補正された光量分布情報とを使用して、前記被検体内の特性分布情報を取得する第２分布取得部と、
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】
前記光源は、前記被検体に異なるタイミングで複数の光を照射し、前記第１分布取得部は、前記光源からの光の照射毎に得た複数の分布情報を取得し、前記補正部は、複数の分布情報間で前記音響波発生源の分布状態が一致するように、前記複数の分布情報の少なくともいずれかを補正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】
前記光源は、前記被検体に異なるタイミングで複数の光を照射し、前記第１分布取得部は、前記光源からの光の照射毎に得た複数の分布情報を取得し、前記補正部は、複数の分布情報間で前記音響波発生源の分布状態が一致するように、前記複数の分布情報を補正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４】
前記補正部は、前記第１分布取得部が取得した前記光音響波発生源の分布状態と前記光量分布取得部が取得した光量の分布状態との位置関係と、補正後の光音響波発生源の分布状態と補正後の光量の分布状態との位置関係とが一致するように、前記光量分布情報を補正す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】
前記特性分布情報は、前記被検体の吸収係数分布情報であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記第２分布取得部は、複数の前記吸収係数分布情報を合成し、合成吸収係数分布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】
前記第２分布取得部は、異なる波長の光で得られた複数の吸収係数分布情報を使用して、濃度分布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８】
前記第２分布取得部は、異なる波長の光で得られた複数の合成吸収係数分布情報を使用して、濃度分布情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記濃度分布情報は、酸素飽和度分布情報であることを特徴とする請求項７または８に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
被検体に照射された光の該被検体内での光量の分布状態を示す光量分布情報を取得するステップと、
光が照射された被検体から発生する光音響波を受信することで得た電気信号を用いて、前記被検体内の光音響波発生源の分布状態を示す分布情報を取得するステップと、
取得した分布情報を補正するとともに、該補正内容に対応して、取得した光量分布情報を補正するステップと、
補正された分布情報と、補正された光量分布情報とを使用して、被検体内の特性分布情報を取得するステップとを有する被検体情報取得方法。
【請求項１１】
被検体への光の照射により生じる光音響信号を用いて、被検体内の特性に関する情報を取得する情報取得方法であって、
第１の波長の光を用いて得られる、被検体の光音響波発生源の分布を示す第１の分布情報を取得する工程、
前記第１とは異なる第２の波長の光を用いて得られる、前記被検体の光音響波発生源の分布を示す第２の分布情報を取得する工程、
前記被検体内の光量の分布状態を示す光量分布情報を取得する工程、
前記第２の分布情報で示される特定の光音響波発生源の位置が、前記第１の分布情報で示される前記特定の光音響波発生源の位置に近づくように前記第２の分布情報を補正処理する工程、
前記補正処理に応じて、前記光量分布情報を補正する工程、及び
前記補正処理された第２の分布情報と、前記補正された光量分布情報とを用いて、前記被検体の特性に関する情報を取得することを特徴とする情報取得方法。
【請求項１２】
前記第１の分布情報と前記光量分布情報を用いて、前記被検体の第１の特性情報を取得し、前記補正処理された第２の分布情報と前記補正された光量分布情報とを用いて、前記被検体の特性に関する第２の特性情報を取得し、更に、前記第１及び第２の特性情報を用いて、前記被検体に関する情報を取得することを特徴とする請求項１１に記載の情報取得方法。
【請求項１３】
前記光量分布情報は、前記第１の波長の光に対応した第１の光量分布情報と、前記第２の波長の光に対応した第２の光量分布情報とを含み、前記補正された光量分布情報は、前記第２の光量分布情報を補正したものであることを特徴とする請求項１１あるいは１２に記載の情報取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の情報を取得する被検体情報取得装置、及び被検体の情報を取得する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において生体のイメージングに関する研究が行われており、その一つとして光音響イメージング（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ：ＰＡＩ）がある。
【０００３】
光音響イメージングでは、パルス光を被検体に照射し、この照射光のエネルギーを被検体が吸収することで音響波（以降、「光音響波」と呼ぶ）が発生する。そしてこの光音響波を圧電素子等の変換素子で受信し、プロセッサ内で受信信号を解析処理することで、被検体内部の光学特性値に関する分布が画像データとして取得される。
【０００４】
光学特性値に関する分布としては、光吸収により発生する音圧の分布（初期音圧分布）や、光の吸収係数分布などがある。また、互いに異なる波長を有する複数のパルス光を照射して波長毎の光の吸収係数を求め、波長毎の吸収係数同士を比較演算することにより、被検体内に存在する物質の濃度関連分布（物質の濃度に関する値の分布）を、光学特性値に関する分布として得ることもできる。
【０００５】
濃度関連分布としては、例えば血液中の全ヘモグロビンに対するオキシヘモグロビンの含有率の分布、つまり、血液中の酸素飽和度分布がある。
【０００６】
酸素飽和度分布は、同一箇所、例えば同じ血管について得た、波長が異なる複数のパルス光照射毎の測定結果を比較演算することで求められる。このため、波長切り替えの最中に被検体が動いてしまうと、測定個所（例えば同じ血管）の位置関係が一致しないため、算出した酸素飽和度分布値に誤りが生じる。この対策として特許文献１には、被検体が動いてしまうことによる酸素飽和度分布値の誤差を低減するための技術が開示されている。図１０に特許文献１に開示の技術を示す。図１０（a）は、第一の波長の光を照射して得た吸収係数分布Ａと、第二の波長の光を照射して得た吸収係数分布Ｂとが、体動によって位置がずれて測定された場合を示している。具体的には、図中、本来同一箇所に存在する血管等の特徴部分（吸収係数分布Ａの淡い丸印と吸収係数分布Ｂの濃い丸印）がずれている。そこで、図１０（ｂ）に示すように、吸収係数分布データＢの空間分解能を、吸収係数分布データＡの空間分解能よりも低くして、吸収係数分布データＡの特徴箇所が、吸収係数分布データＢの特徴箇所に包含されるように調整している。これによって、この吸収係数分布データＡと吸収係数分布データＢとを比較演算する際には、同じ特徴箇所（血管）同士を演算することが可能となり、位置ずれの影響が低減される（図１０（ｃ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１７７４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術では、一方の分布データ（吸収係数分布データＢ）の空間分解能を低減している、つまり分布データをぼかしている。このため、図１０（ｂ）における吸収係数分布データＡの特徴箇所（図中淡い丸印）と吸収係数分布データＢの特徴箇所（図中濃い丸印）が重なる部分に関しては、比較的精度よく酸素飽和度を算出出来るものの、重ならない部分については、酸素飽和度の定量性が損なわれてしまう。具体的には、図１０（ｂ）吸収係数分布データＢの特徴箇所のうち、吸収係数分布データＡの特徴箇所と重ならない部分に関しては、本来血管等の特徴部分ではない箇所を特徴箇所として扱ってしまうため、比較演算結果に誤りが生じてしまう。そのため、特許文献１の技術については、分布情報の算出精度の点において、更なる改善が求められていた。
本発明は、被検体の光学特性値に関する分布情報の算出精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑みた、本発明の被検体情報取得装置は、
光源と、
前記光源からの光の照射によって被検体で発生した光音響波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記光源から照射された光の前記被検体内での光量の分布状態を示す光量分布情報を取得する光量分布取得部と、
前記電気信号を用いて、前記被検体内の光音響波発生源の分布状態を示す分布情報を取得する第１分布取得部と、
前記第１分布取得部によって取得した前記分布情報を補正するとともに、該補正内容に対応して前記光量分布取得部によって取得した光量分布情報を補正する補正部と、
補正された分布情報と、補正された光量分布情報とを使用して、前記被検体内の特性分布情報を取得する第２分布取得部と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置に関する。
【００１０】
また、他の発明は、被検体に照射された光の該被検体内での光量の分布状態を示す光量分布情報を取得するステップと、
光が照射された被検体から発生する光音響波を受信することで得た電気信号を用いて、前記被検体内の光音響波発生源の分布状態を示す分布情報を取得するステップと、
取得した分布情報を補正するとともに、該補正内容に対応して、取得した光量分布情報を補正するステップと、
補正された分布情報と、補正された光量分布情報とを使用して、被検体内の特性分布情報を取得するステップとを有する被検体情報取得方法に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、被検体の光学特性値に関する分布情報の算出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光音響装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の信号処理部の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態の信号処理部の動作を示す模式図である。
【図４】信号処理部の構成例を説明するための模式図である。
【図５】本発明の一実施形態の信号処理部の動作を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る光音響装置の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の表示画面の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態の信号処理部の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態の信号処理部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】従来技術を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
被検体への光の照射により生じる光音響信号を用いて、被検体内の特性に関する情報を取得する本発明について、３つの実施形態に基づいて説明する。
以下、本発明の各実施の形態を、図を用いて説明する。尚、初めに本発明の実施形態の概要技術について説明し、その後、個別の形態について説明する。また、以下の説明において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１４】
本発明の被検体情報取得装置は、図１に示す通り、光源１と、光源１からの光の照射によって被検体２で発生した光音響波を受信して電気信号に変換する変換素子３とを備える。また、光源１から照射された光の被検体内での光量の分布状態を示す光量分布情報を取得する光量分布取得部４と、変換素子３から出力された電気信号を用いて、被検体内の光音響波発生源の分布状態を示す分布情報を取得する第１分布取得部５とを備える。また、第１分布取得部５によって取得した分布情報を補正するとともに、該補正内容に対応して光量分布取得部４によって取得した光量分布情報を補正する補正部である位置ずれ補正部６を備える。そして、補正された分布情報と、補正された光量分布情報とを使用して、被検体内の特性分布情報を取得する第２分布取得部７を備えている。これによって、被検体の光学特性値に関する分布情報の算出精度を向上することができる。これについて、以下詳細に説明する。尚、以下では酸素飽和度分布情報を精度良く取得する場合を例に説明するが、酸素飽和度分布情報に限らず、吸収係数分布情報等にも、適用可能な技術である。
【００１５】
酸素飽和度分布情報は、各ポイント（位置）での酸素飽和度値がどのように分布しているかを表す情報故、酸素飽和度分布情報の取得精度を向上させるためには、各ポイントでの酸素飽和度を精度よく取得する必要がある。上述のとおり、酸素飽和度は異なる波長の光照射で得た吸収係数値を比較演算して求めるので、各ポイントでの酸素飽和度の算出精度を向上させるためには、各ポイントでの吸収係数を正確に算出することが必要である。そして、算出された吸収係数の比を算出する際には、同じポイント同士、つまり、被検体の同じ部位同士（例えば同じ血管同士（同じ血管内の血液同士））での吸収係数の比を算出することが、極めて重要である。
【００１６】
しかし、上述のとおり、波長切り替え等の際に、体動（拍動や呼吸等）等による位置ずれ（被検体と変換素子との位置関係が変化）が発生してしまう場合がある。
【００１７】
よって、２つの吸収係数分布情報間で、位置のずれを改める補正、具体的には、位置合わせを行い、位置合わせされた吸収係数分布情報同士で比を算出することで、酸素飽和度分布情報の取得精度が向上できる。
【００１８】
尚、吸収係数分布情報は、詳しくは後述するが、光を被検体に照射することで発生した光音響波を受信して得た音響波発生源の分布情報である初期音圧分布情報を、被検体内での光量の分布情報である光量分布情報で割った値である。よって、異なる波長の光照射によって得た、２つの吸収係数分布情報間での位置ずれを補正するためには、異なる波長の光照射によって得た、２つの初期音圧分布情報間での位置ずれを補正すればよい。しかしながら、２つの初期音圧分布情報間での位置ずれを補正するだけでは不十分であることが、我々の鋭意研究の結果、判明した。これについて、図５を用いて説明する。尚、図５（a）〜（f）の左図のＹ軸とＸ軸はＸＹ平面の位置を表し、右図のＸ軸はＸＹ平面のＸ軸方向の位置を表す。また右図のＹ軸に関しては、図５（a）〜（ｃ）については音圧強度を表し、図５（d）〜（f）については吸収係数値を表す。
【００１９】
図５は、同じ吸収係数を有する４つの血管を模したターゲット（光音響波発生源）が、Ｘ方向に間隔をおいて配置されているファントムに、図の左側から光を照射して得た初期音圧分布情報と吸収係数分布情報を示した図である。ここで、図５の（ａ）は、時刻ｔ０に光照射して得た初期音圧分布３０１と、図の白点線上の各ポイントでの音圧強度（画像上での輝度）３０２を示す図である。また図５の（ｂ）は、時刻ｔ０とは異なる時刻ｔ１（例えば、波長切り替え後の時刻）に光照射して得た初期音圧分布３０３と、図の白点線上の各ポイントでの音圧強度（画像上での輝度）３０４を示す図である。
【００２０】
また、図５の（ｃ）は、時刻ｔ１での初期音圧分布を、時刻ｔ０での初期音圧分布に位置合わせ補正をした、補正後の初期音圧分布３０５と、その音圧強度３０６を示す図である。尚、図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、右端のターゲットは強度が低く見づらいため、３０１、３０３，３０５では、便宜上右端のターゲットを白点線の四角で囲って示している。そして、時刻ｔ１（図５（b））では、時刻ｔ０（図５（a））に対して、図の右端のターゲットが位置ずれしているため、図５の（ｂ）の３０３、３０４では、右端のターゲットの位置がずれているとともに、音圧強度が値aから値ｂに低下しているのが確認出来る。具体的には、右端のターゲットが右方向にシフトしており、そのため十分な光量が到達できす、初期音圧値が低下している。
【００２１】
また、図５の（ｄ）は、３０１を、時刻ｔ０に照射した光の光量分布情報を使用して（具体的には除算して）得た、吸収係数分布情報３０７と、白点線上の各ポイントでの吸収係数の値（強度）３０８を示す図である。また、図５の（ｅ）は、時刻ｔ１での初期音圧分布を位置合わせ補正した補正後の初期音圧分布３０５を、時刻ｔ１に照射した光の光量分布情報をそのまま使用して得た、吸収係数分布情報３０９と、白点線上の各ポイントでの吸収係数の値（強度）３１０を示す図である。ここで、図５の（ｅ）は、本発明を適用しない形態を示している。一方、図５の（ｆ）は、本発明を適用した形態を示す図である。具体的には、上述の補正後の初期音圧分布３０５を、この位置合わせ補正内容に対応して補正を施した時刻ｔ１に照射した光の光量分布情報を使用して得た、吸収係数分布情報３１１と、白点線上の各ポイントでの吸収係数の値（強度）３１２を示す図である。図に示す通り、図５の（ｅ）の３０９、３１０では、図右端の吸収係数が他の３つよりも値が低いのに対して、図５の（ｆ）では４つ共、同じ吸収係数値が得られていることが分かる。
【００２２】
つまり、例えば異なる波長の光照射によって得た、２つの初期音圧分布情報間での位置ずれを補正することで、被検体の同一のポイント、例えば同じ血管が同じ場所に位置するように改善される（図５の（ｃ）の３０５参照）。そして、同じポイント同士での演算（同じ血管同士で例えば吸収係数の比を演算）することができることになるはずだが、実際は、図５の（ｅ）に示すように、そのポイントでの吸収係数の算出の精度に関しては不十分である。つまり、光量分布情報を、この初期音圧分布情報の位置ずれ補正に対応して、位置ずれ補正を行わないと、血管に実際に到達した光量とは異なる光量で初期音圧情報を吸収係数情報に変換することになるため、上述の、各ポイントでの吸収係数を正確に算出したことにならない。具体的には、初期音圧分布情報３０５は、位置ずれ補正されて、右端のターゲットが左にずらされているが（矢印１３９０）、本来右端のターゲットには、より右側に、即ち被検体のより奥側に位置していたため、光が例えばＩ1しか届いていない。それにもかかわらず、左にずれた位置に到達している光量（Ｉ2（＞Ｉ1））で除算されるため、吸収係数は、実際よりも小さな値に換算されてしまう（図５の（ｅ）参照）。このように、正しい吸収係数分布情報が得られない場合、これらの比をとることによって算出される酸素飽和度分布情報も正しい分布情報として取得することが出来なくなる。
【００２３】
よって、本実施形態に係る発明では、この新たな知見に基づき、初期音圧分布情報（音響波発生源の位置の分布状態を示す分布情報）を補正するとともに、この補正の内容に対応して光量分布情報の補正も行う。具体的には、第１分布取得部が取得した光音響波発生源（ターゲット）の分布状態と光量分布取得部が取得した光量の分布状態との関係と、補正後の光音響波発生源の分布状態と補正後の光量の分布状態との関係とが一致するように、光量分布情報を補正する。そして、補正された初期音圧分布情報と、補正された光量分布補正情報とを使用して、吸収係数分布情報や酸素飽和度分布情報等の特性情報を取得することで、その取得精度を向上させることが可能となる（図５の（ｆ）参照）。
【００２４】
以下、本発明の各実施形態について図を用いて説明する。なお、本発明は光音響装置に代表される被検体情報取得装置のみに限定されるものではなく、被検体情報の取得方法や、それを実行するためのプログラムも包含される。
【００２５】
［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態の被検体情報取得装置の構成及び処理について説明する。
【００２６】
（全体的な装置構成）
図１は本実施形態の被検体情報取得装置である、光音響装置の構成を示す模式図である。本実施形態の光音響装置は、光源１、光源１からの光の照射によって被検体２で発生した光音響波を受信して電気信号に変換する変換素子３を備えるプローブ３０、変換素子３から出力される受信信号を用いて信号処理を行う信号処理部４０、を少なくとも備える。信号処理部４０は上述の光量分布取得部４、第１分布取得部５、位置ずれ補正部６、第２分布取得部７を少なくとも備え、更に好ましい形態として、図１に示すように、後述の表示制御部９、信号収集部１０をも備える。
【００２７】
光源１から出力された光は、ファイバーやレンズ等の光伝搬部材（不図示）を介して被検体２に照射される。なお、被検体には、異なるタイミングで複数のパルス光が照射される。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。このような光を吸収する物質は、各パルス光のエネルギーをそれぞれ吸収して、光音響波をそれぞれ発生する。つまり、第１の時間に照射した光により第１の光音響波が発生し、第２の時間に照射した光により第２の光音響波が発生する。発生した光音響波は、被検体内を伝搬し変換素子３に到達する。なお、変換素子３は、被検体と音響的にマッチングするよう設けられる。
【００２８】
複数の変換素子３の各々は、光音響波を受信することにより時系列の電気信号である受信信号を出力する。つまり、第１光音響波を受信することにより時系列の第１受信信号を出力し、第２光音響波を受信することにより時系列の第２受信信号を出力する。出力された受信信号は、信号処理部４０に入力される。信号処理部４０には、照射されたパルス光毎に受信信号が、順次入力される。信号処理部４０は、入力された受信信号を用いて、被検体内の光吸収に基づく特性分布や濃度関連分布等の分布を生成する。また、信号処理部４０は、生成した分布を基に画像データを生成し、表示部８に画像を表示する。
【００２９】
なお、光音響装置が、光音響顕微鏡等の比較的小さな被検体を検査対象とする装置の場合は、プローブ３０が備える変換素子３は１つでもよい。ただし、光音響装置が、乳房等の比較的大きな被検体を検査対象とする装置の場合は、プローブ３０が備える変換素子３は複数設けられていることが好ましい。
【００３０】
（信号処理部４０の内部構成）
次に、本実施形態の信号処理部４０の構成を説明する。
【００３１】
信号収集部１０は、複数の変換素子３のそれぞれから出力される時系列のアナログ受信信号をチャネル毎に収集し、受信信号の増幅や、アナログの受信信号のＡＤ変換、デジタル化された受信信号の記憶等の信号処理を行う。
【００３２】
光量分布取得部４は、被検体に照射した光分布から被検体内部の光伝搬を考慮した計算により光量分布φを求めることが好ましい。その際、被検体の形状を考慮して算出してもよい。具体的には、光量測定器（例えば浜松フォトニクス社製のＴＲＳ（Time Resolved Spectroscopy）２０等）を用いて、被検体内で伝搬した光を測定することで被検体の背景光学係数を算出し、算出した背景光学係数と、被検体の外形形状情報と、レーザーの照射光分布情報とに基づいて、光拡散方程式を用いて被検体内部の光量分布情報を算出する。
【００３３】
第１分布取得部５は、本例においては、信号収集部１０から出力される受信信号を用いて、初期音圧分布を求めるもので、光源からの光の照射毎に得た複数の分布情報を取得する。被検体内のある位置（ｉ、ｊ、ｋ）における吸収係数μａは、式１により求めることができる。なお、ｉ，ｊ，ｋはそれぞれ、被検体内の座標を示す整数である。
Ｐ＝Γ・μａ・φ    ・・・式１
ここで、Ｐは位置（ｉ、ｊ、ｋ）における初期音圧（発生音圧）、Γはグリューナイゼン定数、φは位置（ｉ、ｊ、ｋ）に届いた光量を示す。
【００３４】
なお、３次元空間座標上の位置（ｉ、ｊ、ｋ）における初期音圧Ｐは、信号収集部１０から出力されたチャネル毎の受信信号を基に探触子の帯域補正用のフィルターをかけて、画像再構成により求められる。画像再構成手法としては、例えば米国特許第５７１３３５６号明細書に記載されているＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）や、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＦＢＰ）等の公知の再構成手法を用いることができる。また、整相加算（Ｄｅｌａｙ  ａｎｄ  Ｓｕｍ）処理を用いてもよい。
【００３５】
この画像再構成処理を各位置に対して行うことにより、各ポイント（位置）での初期音圧が求められるため、初期音圧分布が取得できる。初期音圧分布は、被検体内のある領域に対応する３次元分布データ（ボクセルの集合データ）でもよいし、そのうちの一断面に対応する２次元分布データ（ピクセルの集合データ）でもよい。このようにして、第１分布取得部５は、光源からの光の照射毎に複数の分布情報を取得する。
【００３６】
なお、光フォーカス型の光音響顕微鏡や、フォーカス型プローブを用いた音響フォーカス型の光音響顕微鏡の場合は、画像再構成処理を行わずに分布データを生成することもできる。具体的には、走査機構（不図示）により、プローブ３と光照射スポットとを被検体２に対して相対移動させて、プローブ３は複数の走査位置で光音響波を受信する。そして、得られた受信信号を時間変化に対して包絡線検波した後、光パルス毎の信号における時間軸方向を被検体の奥行き方向に変換して、空間座標上にプロットする。これを走査位置毎に行うことにより、分布データを構成することができる。このようにして、本実施形態の第１分布取得部５は、光照射部１から出射される複数のパルス光毎に初期音圧分布を求め、位置ずれ補正部６に出力する。
【００３７】
位置ずれ補正部６は、第１分布取得部５から出力されるパルス光毎の初期音圧分布間の位置ずれを補正する。具体的には、複数の初期音圧分布情報間で音響波発生源の分布状態が一致するように、位置ずれ補正を行う。ここで位置ずれと表現しているのは、上述の通り、測定する被検体の体動などにより、取得した複数の初期音圧分布の情報、具体的には初期音圧分布画像の特徴部間にずれや変形が生じている状態を表す。
【００３８】
時系列的に照射した複数のパルス光に対して、複数の初期音圧分布画像（情報）を取得する。一番初めに照射したパルス光に対する初期音圧分布画像を基準として、その他のパルス光から取得した初期音圧分布画像を変形位置合わせすることで、位置ずれ補正を行う。基準とする画像は、ここでは一番初めに照射したパルス光に対する初期音圧分布画像としたが、どのパルス光に対する初期音圧分布画像でもよい。尚、位置ずれ補正は、上述の通り、２枚の初期音圧分布画像のうちのいずれか一方を他方に合わせるように補正する方法に限らず、両方の分布情報（画像）を互いに補正して位置ずれ補正を行っても構わない。
【００３９】
尚、位置合わせの方法としては、公知の手法で行えばよい。ここでは基準画像と変形用画像を用意し、基準画像と変形用画像間の変形情報を取得する。この情報は、基準画像における任意の座標値と、これに対応する変形用画像の座標との間の関係を意味する。つまり、式２に示すように基準画像における任意の座標値Ｘｆｉｘに基づき、それに対応する変形用画像の座標値Ｘｍｏｖを得る関数ｆとして表現可能である。
Ｘｍｏｖ＝ｆ（Ｘｆｉｘ）    ・・・式２
この処理は、空間中に離散的に存在する複数の対応点に基づいて、連続的な変形を算出するものである。この処理は周知の補間方法を用いて行われる。例えば、放射基底関数（Ｒａｄｉａｌ  Ｂａｓｉｓ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いた方法や、ＦＦＤ（Ｆｒｅｅ  Ｆｏｒｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）法と呼ばれるＢ−スプラインを用いた方法がある。また、初めにＡｆｆｉｎｅ変換で大まかなずれを補正した後に、ＦＦＤを用いるなど、多段階的に変形位置合わせを行ってもよい。得られた関数を用いて変形用画像を変形させ、変形の妥当性を評価関数を用いて評価する。一般的には正規化相互相関など、基準画像と変形画像との画像の一致度を表すような指標を用いる。またこのようにして得られた関数ｆから、対象画像の変形場を求めることができる。ここで変形場とは、変形用画像から基準画像への変形の場である。尚、この例では位置ずれ補正に初期音圧分布そのままを用いたが、不要部を除去する、初期音圧分布の対数画像にするなどの事前処理を行ってもよい。例えば対数画像を作成した場合は、位置ずれ補正の際に生成した変形場を、元の初期音圧分布に適用することで、位置ずれ補正を行った初期音圧分布を取得することができる。そして、位置ずれ補正部６は、位置ずれ補正の際に生成した変形場を使用して、光量分布情報を補正する。
図３は、被検体に対する各パルス光の初期音圧分布画像と光量分布情報を示す模式図である。符号１０１が時刻ｔ＝ｔ０での初期音圧分布画像、符号１０２が時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔでの初期音圧分布画像、符号１０３が時刻ｔ＝ｔ０での光量分布、符号１０４が時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔでの光量分布である。光量分布は両時刻とも同一であるものとし、初期音圧分布画像中の一番下にある円形の吸収体の位置のみが、被検体の変形により異なっているものとする。この吸収体は同一のものであるが、吸収体に照射されている光量は異なっているため、発生する初期音圧の強度は異なる。よって、ずれが生じている吸収体の初期音圧の強度が異なっている。
【００４０】
時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔでのこの吸収体のずれを、時刻ｔ＝ｔ０の初期音圧分布画像を基準として位置ずれ補正を行うと、時刻ｔ＝ｔ０とｔ＝ｔ０＋Δｔの初期音圧分布（画像）の吸収体の位置は一致するようになる。しかし、位置ずれを補正したｔ＝ｔ０＋Δｔの初期音圧分布を、図の光量分布（両時刻とも同一）でそのまま演算（吸収係数を求める演算）をすると、上述の通り、時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔの吸収係数分布としては、正しいものが得られない。これは、初期音圧分布情報（画像）に位置ずれ補正を行っているにもかかわらず、補正していない光量で初期音圧分布情報を演算しているためである。よって、時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔの初期音圧分布を演算するために用いる光量分布は、初期音圧分布情報の位置ずれ補正で得られた補正内容（変形場）により光量分布を補正（変形）する、必要がある。
【００４１】
そこで、位置ずれ補正部６は、初期音圧分布情報（画像）に施した補正内容（変形場の情報）に対応して、光量分布情報を補正し、補正後の光量分布情報を算出する。本実施形態においては、第１分布取得部が取得した光音響波発生源の分布状態と光量分布取得部が取得した光量の分布状態との関係と、補正後の光音響波発生源の分布状態と補正後の光量の分布状態との関係とが一致するように、光量分布情報を補正する。
【００４２】
そして、第２分布取得部７は、このようにして求められた補正後の初期音圧分布情報と、補正後の光量分布情報とを基に、式１を用いて、初期音圧分布情報を光量分布情報で演算することで吸収係数分布を求める（尚、式１のグリューナイゼン定数は一定と見なすことができる）。
【００４３】
そして取得した吸収係数分布情報を表示制御部９に出力する。
【００４４】
上述のとおり、本実施形態では、時系列で取得した初期音圧分布情報から被検体の吸収係数分布情報を算出する際に、補正された光量分布に基づいて吸収係数分布を求めるための演算行う。これによって、ずれが生じている初期音圧分布情報においても正しい光量分布情報を用いた演算を行い、精度の高い吸収係数分布情報（特性情報）を取得することができる。
【００４５】
表示制御部９は、第１分布取得部５により生成された初期音圧分布情報や、位置ずれ補正部６や第２分布取得部７により生成された吸収係数等の特性分布の分布データを基に、表示部８に表示するための画像データを生成する。具体的には、分布データを基に、輝度変換、歪補正、対数圧縮処理などの画像処理を行う。さらに、分布データと共に各種表示アイテムを並べて表示する等の表示制御を行う。
【００４６】
（信号処理部４０の処理フロー）
次に、信号処理部４０の処理フローを説明する。図２は、本実施形態の信号処理部４０の処理フローを示すフローチャートである。なお、図２のフローは、信号処理部４０内の信号収集部１０に、照射された光のパルス毎にプローブから順次受信信号が入力され、信号収集部１０においてＡＤ変換や増幅等の処理が行なわれた状態からスタートしている。
【００４７】
Ｓ１０１のステップでは、波長λ１の光が照射された被検体から発生する光音響波を受信することで得た電気信号を用いて、被検体内の光音響波発生源の分布状態を示す分布情報を取得（算出）する。尚、波長λ１の光は、異なるタイミングで複数回照射し、光音響波発生源の分布状態を示す分布情報は、各パルス光毎に算出する。
【００４８】
Ｓ１０２のステップでは、光量分布取得部４で、被検体に照射された波長λ１の各パルス光による光の被検体内での光量の分布状態を示す光量分布情報を取得する。光量分布情報の取得領域は初期音圧分布情報の取得領域と一致していることが好ましいが、被検体の全域で求めても良い。その場合は、対応する領域を切り出すことで、初期音圧分布に対応する光量分布を生成する。
【００４９】
Ｓ１０３のステップでは、取得した光音響波発生源の分布情報を補正するとともに、この補正内容に対応して、取得した光量分布情報を補正する。具体的には、まず、第１分布取得部５で得られた各パルス光の初期音圧分布情報間で、位置ずれの補正を行う。位置ずれの補正では、複数の初期音圧分布情報のうちの一つの初期音圧分布情報を基準とし、その他の初期音圧分布情報を、基準の初期音圧分布情報に変形位置合わせを行うことで位置ずれを補正している。位置ずれ補正の評価値には正規化相互相関を用い、Ｂｓｐｌｉｎｅを用いて画像の変形を行っている。そして、初期音圧分布情報の変形位置合わせに使用した補正内容を使用して、更に、光量分布情報を位置ずれ補正する。
【００５０】
Ｓ１０４のステップでは、第２分布取得部７で、各パルス光の初期音圧分布情報に光量分布を用いた演算を行い、吸収係数分布を生成する。その際用いる光量分布情報は、上述の通り、位置ずれ補正を行った初期音圧分布情報の補正内容に対応した補正が施された光量分布情報である。つまり、吸収係数分布情報を算出するために用いられる光量分布情報は、基準となる初期音圧分布情報の位置ずれ補正で得られる変形場を用いて変形したものである。尚、基準となる初期音圧分布情報は、位置ずれ補正において変形を行わない。よって基準となる初期音圧分布情報に対する吸収係数分布情報を求めるために用いる光量分布情報は、補正を行わず、照射されている光量分布情報そのものとなる
Ｓ１０５のステップでは、更に第２分布取得部７で、Ｓ１０４のステップで得られた各パルス光に対する複数の吸収係数分布情報を合成（統合）し、合成吸収係数分布情報を取得する。
【００５１】
Ｓ１０６のステップでは、表示制御部９で、算出された合成された（統合された）吸収係数分布の画像データを、表示部８に表示させる。
【００５２】
このように、本実施形態では、位置ずれ補正を行った状態の初期音圧分布情報においても、生成する吸収係数分布の算出精度を向上させることが可能となる。
【００５３】
また、上述の例では、第２分布取得部７は、光吸収に基づく特性分布として、吸収係数分布情報を取得したが、本実施形態はこれに限定されず、「酸素飽和度分布」等でもよい。
【００５４】
また、上述の例では、対象領域として、血管内の血液部分を例に説明したが本実施形態はこれに限定されない。血管壁やリンパ管、筋肉組織、乳腺組織、脂肪組織など、造影剤としての分子標的薬など外部から注入された物質の集合体、でも良い。
【００５５】
次に、本実施形態の各構成部の具体的な構成例について説明する。
【００５６】
（光照射部１）
光照射部１は、ナノ秒からマイクロ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光照射部が好ましい。具体的なパルス幅としては、１ナノ秒以上１００ナノ秒以下程度のパルス幅が使われる。また、波長としては４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の範囲の波長が使われる。特に、生体の深部をイメージングする際には、「生体の窓」と呼ばれる波長帯域（生体の背景組織において吸収が少ない波長帯域）の光を用いる。具体的には、７００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長域が好ましい。一方、生体表面近傍の血管を高解像度でイメージングする際は可視光領域を用いることが好ましい。尚、テラヘルツ波、マイクロ波、ラジオ波領域の使用も可能である。
【００５７】
具体的な光照射部１としては、レーザーが好ましく、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。特に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやアレクサンドライトレーザーなどのパルスレーザーが好ましい。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザーやＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）レーザーを用いてもよい。また、レーザーの代わりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。
【００５８】
なお、光照射部から出力されたパルス光は、光ファイバー、レンズ、ミラー、拡散板等の光を伝搬する部材（光学部材）により被検体に導かれることが好ましい。また、パルス光を導く際に、これらの光学部材を用いて、パルス光のスポット形状や光密度を変更することもできる。
【００５９】
（プローブ３０）
プローブ３０は１つ以上の変換素子３を備える。変換素子３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電現象を用いた圧電素子、光の共振を用いた変換素子、ＣＭＵＴ等の静電容量型の変換素子など、音響波を受信して電気信号に変換できるものであればどのような変換素子を用いてもよい。複数の変換素子３を備える場合は、１Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、２Ｄアレイ、と呼ばれるような平面又は曲面内に複数の変換素子が並ぶように配置されることが好ましい。
【００６０】
また、プローブ３０は、被検体に対して機械的に移動するよう構成されていてもよく、ユーザーがプローブ３０を把持して動かすハンドヘルド型のプローブでもよい。光音響顕微鏡の場合は、プローブ３０はフォーカス型プローブとすることが好ましく、プローブ３０は被検体の表面に沿って機械的に移動することが好ましい。また、照射光の照射位置とプローブ３０とは同期して移動することが好ましい。また、プローブ３０内には、変換素子３から出力されるアナログ信号を増幅する増幅器を設けてもよい。
【００６１】
（表示部８）
表示部８は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを用いることができる。なお、表示部８は、本実施形態の被検体情報取得装置が備える構成とはせずに、別に用意して被検体情報取得装置に接続しても良い。
【００６２】
（信号処理部４０）
信号収集部１０は、一般的にＤＡＳ（Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる回路を用いることができる。具体的には、信号収集部１０は、受信信号を増幅する増幅器、アナログの受信信号をデジタル化するＡＤ変換器、受信信号を記憶するＦＩＦＯ、ＲＡＭ等のメモリ等を含む。
【００６３】
第１分布取得部５、位置ずれ補正部６及び第２分布取得部７は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサを用いることができる。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路を用いてもよい。なお、第１分布取得部５や位置ずれ補正部６及び第２分布取得部７は、１つのプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。
【００６４】
また、第１分布取得部５や位置ずれ補正部６、第２分布取得部７は、信号収集部１０から出力される受信信号を記憶するメモリを備えていてもよい。メモリは、典型的にはＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスクなどの記憶媒体から構成される。なお、メモリは、１つの記憶媒体から構成されるだけでなく、複数の記憶媒体から構成されていてもよい。メモリは、典型的には１つ以上のＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスクなどの記憶媒体から構成される。
【００６５】
図４は、信号処理部４０の一具体例と外部装置との関係を示す模式図である。図４の例では、信号処理部４０は、ＤＡＳ２０１、メモリ２０２、ＣＰＵ２０３、ＧＰＵ２０４を備える。
【００６６】
ＤＡＳ２０１は、本実施形態における信号収集部１０の一機能を担う。ＤＡＳ２０１から転送されたデジタル信号はメモリ２０２に記憶される。
【００６７】
ＣＰＵ２０３は、本実施形態における、第１分布取得部５、位置ずれ補正部６、表示制御部９、第２分布取得部７のうちの機能の一部を担う。具体的にはＣＰＵ２０３は、システムバス２００を介して各構成ブロックを制御する。また、ＣＰＵ２０３は、メモリ２０２に記憶されたデジタル信号に対して積算処理や補正処理などの信号処理を行うことができる。さらに、ＣＰＵ２０３は、信号処理後のデジタル信号をメモリ２０２に再度書き込み、ＧＰＵ２０４による分布データの生成に供される。
【００６８】
ＧＰＵ２０４は、本実施形態における、第１分布取得部５、位置ずれ補正部６、表示制御部９、第２分布取得部７のうちの機能の一部を担う。具体的には、ＣＰＵ２０３により信号処理されメモリ２０２に書き込まれたデジタル信号を用いて特性分布データを作成する。また、ＧＰＵ２０４は、作成された分布データに対して、輝度変換や歪補正、注目領域の切り出しなどの各種画像処理を適用して、画像データを作成することができる。なお、同様の処理は、ＣＰＵ２０３でも可能である。
【００６９】
本手法を用いた検証結果を示すのが図５であり、上述の通り、本実施形態の効果が確認出来る。
【００７０】
以下、具体的な実験例で、本実施形態を説明する。本例では、乳房を模擬したファントムを被検体とし、被検体を保持するポリメチルペンテンからなる保持部材越しに光が照射され、保持部材越しにプローブは光音響波を受信する。プローブは１ＭＨｚ±４０％の周波数帯域の変換素子を複数有する２Ｄプローブである。
【００７１】
まず、被検体に対して光照射部から波長７９７ｎｍのパルス光を照射し、プローブによって光音響波を受信する。図４で示された構成からなる信号処理部４０は、受信により得られた受信信号を基にユニバーサルバックプロジェクションを用いて画像再構成を行う。またこの実施例では、パルス光の走査を行わず同一位置に照射している。これにより、同一位置での各パルスの３次元の初期音圧分布が得られる。得られた初期音圧分布は、パルス光の照射光分布の領域のみ再構成されており、ここでは縦１６０ボクセル、横１６０ボクセル、高さが２００ボクセルとなっている。
【００７２】
次に、各パルス光照射によって得た光音響波を電気信号に変換し、この電気信号から取得した各初期音圧分布情報同士で位置ずれの補正を行う。被検体が生体である場合、呼吸や体動により吸収体（ここでは血液）の空間的位置は時間的に変化する可能性がある。各パルス光に基づく初期音圧分布情報は、パルス光を照射した時間近傍での初期音圧分布を表している。よって、各吸収体の位置が時間的に変化する場合は、各パルス光に基づく初期音圧分布情報同士をそのまま相加平均など行うと、統合された初期音圧分布の算出精度が低下することになる。各パルス光に基づく初期音圧分布情報のうち、一番初めに照射されたパルス光に基づく初期音圧分布情報を基準情報（ここでは基準画像）とする。その基準画像に対して、その他のパルス光に基づく初期音圧分布を変形及び位置合わせすることで、両初期音圧分布情報（画像）間の位置ずれを補正する。位置ずれの補正は正規化相互相関で、ＦＦＤを行って変形及び位置合わせを行った。尚、この例では、被検体が乳房を模擬したファントム故、一番初めにパルス光を照射した後、次のパルス光の照射前に、ファントムに片側より圧力を加え、変形させることで位置ずれを発生させた。
【００７３】
そして、位置合わせを行った各パルス光に基づく初期音圧分布情報に対して、光量分布情報と、更に本例ではグリューナイゼン定数も、使用して吸収係数分布情報を算出する。ここで、光量分布情報としては、位置ずれ補正を行った初期音圧分布情報に対する演算に使用する光量分布情報は、初期音圧分布情報に施した位置ずれ補正の内容に対応した補正を行った。これにより、各パルス光に基づく吸収係数分布情報が精度よく得られる。
【００７４】
次に、各パルス光に基づく吸収係数分布を統合（合成）し、合成された吸収係数分布を算出する。具体的には、各吸収係数分布情報同士を加算平均処理し、合成吸収係数分布情報を取得した。
【００７５】
この例では、合成された吸収係数分布情報を取得することを述べたが、合成する前の各パルス光に基づく吸収係数分布情報のみを生成してもよい。これにより、本例では、各パルスに基づく初期音圧分布情報間に位置ずれが生じている場合においても、位置ずれに対応した光量分布情報を使用して演算を行うため、精度の高い吸収係数分布情報を算出することができる。
【００７６】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態の被検体情報取得装置は、第１の実施形態の被検体情報取得装置とほぼ同様の装置構成を用いるため、各構成の詳細説明は省略する。ただし、信号処理部４０における処理内容に第１の実施形態とは異なる部分があるため、以下では、第１の実施形態とは異なる部分に絞って説明する。
【００７７】
図６は本実施形態の光音響装置の構成を示す模式図である。
【００７８】
本実施形態の被検体情報取得装置は、複数の波長のパルス光から生成される初期音圧分布情報間に体動による位置ずれが生じている場合に、位置ずれ補正を行った初期音圧分布情報と、同様に位置ずれ補正が施された光量分布情報を用いて吸収係数分布情報を取得する。そして生成した算出精度の向上した吸収係数分布から、算出精度の向上した酸素飽和度分布を取得する。このため、第２分布情報取得部７は、濃度関連分布算出部１１を備える。
【００７９】
（濃度関連分布算出部１１）
濃度関連分布算出部１１では、吸収係数分布算出部１２で生成した複数の波長での分布情報から、濃度関連分布を算出する。なお以降の説明では、濃度関連分布として酸素飽和度分布を求める例について説明する。
【００８０】
波長λ１と波長λ２では、ヘモグロビン以外の光吸収が無視できるほど低いと仮定すると、波長λ１と波長λ２の吸収係数はそれぞれ、オキシヘモグロビンのモル吸光係数とデオキシヘモグロビンのモル吸収係数を用いて式３、式４のように表わされる。
μａ（λ１）＝εｏｘ（λ１）Ｃｏｘ＋εｄｅ（λ１）Ｃｄｅ    ・・・式３
μａ（λ２）＝εｏｘ（λ２）Ｃｏｘ＋εｄｅ（λ２）Ｃｄｅ    ・・・式４
ここで、μａ（λ１）は、位置（ｉ、ｊ、ｋ）における波長λ１の光の吸収係数、μａ（λ２）は位置（ｉ、ｊ、ｋ）における波長λ２の光の吸収係数を示し、単位は［ｍｍ−１］で示すことができる。Ｃｏｘはオキシヘモグロビンの量［ｍｏｌ］、Ｃｄｅはデオキシヘモグロビンの量［ｍｏｌ］である。いずれも位置（ｉ、ｊ、ｋ）における値を示すものとする。
【００８１】
εｏｘ（λ１）とεｄｅ（λ１）はそれぞれ波長λ１におけるオキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンのモル吸収係数［ｍｍ−１ｍｏｌ−１］を示す。εｏｘ（λ２）とεｄｅ（λ２）はそれぞれ波長λ２におけるオキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンのモル吸収係数［ｍｍ−１ｍｏｌ−１］を示す。εｏｘ（λ１）、εｄｅ（λ１）、εｏｘ（λ２）、εｄｅ（λ２）はあらかじめ測定や文献値によって得ることができる。
【００８２】
よって、ＣｏｘとＣｄｅはそれぞれ、モル吸光係数と、μａ（λ１）及びμａ（λ２）と、を用いて式３、４の連立方程式を解くことにより求められる。用いる波長の数が多い場合は、最小二乗法を用いるとよい。また、酸素飽和度ＳＯ２は式５に示すように、全ヘモグロビン中のオキシヘモグロビンの割合で定義される。よって、酸素飽和度ＳＯ２は、式３、４、５に基づき、式６で示すことができる。
【００８３】
よって、濃度関連分布算出部１１は、式６を用いて、モル吸光係数と、μａ（λ１）及びμａ（λ２）とに基づき、位置（ｉ、ｊ、ｋ）における酸素飽和度ＳＯ２を得ることができる。
【００８４】
【数１】
2017104298.tif 000003
【００８５】
【数２】
2017104298.tif 000004
このような処理を各位置に対して行うことにより、各位置での酸素飽和度が求められるため、酸素飽和度分布が取得できる。図７に、波長λ１の吸収係数分布と波長λ２の吸収係数分布とから酸素飽和度分布を得た場合の表示画面の一例を示す。符号４０１が波長λ１の吸収係数分布、符号４０２が波長λ２の吸収係数分布、符号４０３が酸素飽和度分布の画像を示す。酸素飽和度分布は、被検体内のある領域に対応する３次元分布データ（ボクセルの集合データ）でもよいし、そのうちの一断面に対応する２次元分布データ（ピクセルの集合データ）でもよい。この図では、吸収体が存在しない領域での酸素飽和度値を便宜上０％としている。また、酸素飽和度分布は、吸収係数分布の比で得られるものであり、複数の波長での吸収係数分布が相対的に正しければ、酸素飽和度分布は適切に求められる。よって、吸収係数分布が絶対値として正確に求まっている必要はない。
【００８６】
図８は、本実施形態の信号処理部４０の処理フローを示すフローチャートである。なお、図８のフローは、信号処理部４０内の信号収集部１０に、照射された光のパルス毎にプローブから順次受信信号が入力され、信号収集部１０においてＡＤ変換や増幅等の処理が行なわれた状態からスタートしている。
【００８７】
Ｓ２１０１のステップでは、第１分布取得部５が、波長λ１のパルス光による受信信号を用いて波長λ１のパルス光における初期音圧分布情報を算出する。換言すると、第１の波長の光を用いて得られる、被検体の光音響波発生源の分布を示す第１の分布情報を取得する。
Ｓ２１０２のステップでは、光量分布取得部４で、照射された波長λ１のパルス光による被検体の光量分布情報を取得する。つまり、被検体内の光量の分布状態を示す光量分布情報を取得する。
【００８８】
Ｓ２１０３のステップでは、第１分布取得部５が、Ｓ２１０１と同様に、波長λ１とは異なる波長の波長λ２のパルス光による受信信号を用いて波長λ２のパルス光における初期音圧分布情報を算出する。このＳ２０１３のステップは換言すると、第１とは異なる第２の波長の光を用いて得られる、被検体の光音響波発生源の分布を示す第２の分布情報を取得していることになる。
【００８９】
Ｓ２１０４のステップでは、光量分布取得部４で、Ｓ２１０２と同様に、照射された波長λ２のパルス光による被検体の光量分布情報を取得する。
【００９０】
Ｓ２１０５のステップでは、取得した光音響波発生源の分布情報を補正するとともに、この補正内容に対応して、取得した光量分布情報を補正する。具体的には、まず、Ｓ２１０１のステップで得られた波長λ１のパルス光における初期音圧分布情報とＳ２１０３のステップで得られた波長λ２のパルス光における初期音圧分布情報間で、位置ずれの補正を行う。位置ずれの補正では、波長λ１のパルス光における初期音圧分布情報を基準とし、波長λ２のパルス光における初期音圧分布情報を変形位置合わせを行うことで位置ずれを補正している。つまりこのことは、換言すると、第２の分布情報（Ｓ２１０３）で示される特定の光音響波発生源の位置が、第１の分布情報（Ｓ２１０１）で示される特定の光音響波発生源の位置に近づくように、第２の分布情報を補正処理していることを意味する。位置ずれ補正の評価値には正規化相互相関を用い、ＦＦＤを用いる。尚、ここでは２つの波長で位置ずれ補正を行っているが、２つに限らず複数の波長に対して位置ずれ補正を行ってもよい。その場合は、いずれかの波長の初期音圧分布を基準とし、その他の波長の初期音圧分布を基準に従って変形位置合わせする。そして、初期音圧分布情報の変形位置合わせに使用した補正内容を使用して、更に、光量分布情報を位置ずれ補正する。つまり、第２の分布情報で示される特定の光音響波発生源の位置が、第１の分布情報で示される特定の光音響波発生源の位置に近づくように行った補正処理に応じて、光量分布情報を補正する。具体的には、本実施形態では、上述のとおり、波長λ２のパルス光における初期音圧分布情報に対して位置ずれ補正を施しているので、Ｓ２１０４で取得した光量分布情報に位置ずれ補正を行う。つまり、光量分布情報は、第１の波長の光に対応した第１の光量分布情報と、前第２の波長の光に対応した第２の光量分布情報とを含んでいるが、ここで補正する光量分布情報は、Ｓ２１０４で取得した情報である第２の光量分布情報である。
【００９１】
Ｓ２１０６のステップでは、第２分布取得部で、上述のＳ２１０５のステップまでを行って取得した各波長の初期音圧分布情報と、光量分布補正情報と、グリューナイゼン定数と、を用いてそれぞれの波長のパルス光に対する吸収係数分布を作成する。尚、上述のとおり、Ｓ２１０５において、波長λ２のパルス光照射による初期音圧分布情報と光量分布情報とは、位置ずれ補正が施された分布情報である。つまり、補正処理された第２の分布情報（Ｓ２１０３）と、補正された光量分布情報（Ｓ２１０４）とを用いて被検体の特性に関する情報を取得する。尚、上述の通り、波長λ１のパルス光における初期音圧分布情報を基準としているので、Ｓ２１０１における波長λ１のパルス光における初期音圧分布情報と、Ｓ２１０２における波長λ１のパルス光による被検体の光量分布情報とは、位置ずれ補正しない。つまりこのことは換言すると、第１の分布情報（Ｓ２１０１）と光量分布情報（Ｓ２１０２）を用いて、被検体の第１の特性情報を取得し、補正処理された第２の分布情報（Ｓ２１０５）と補正された光量分布情報（Ｓ２１０５）とを用いて、被検体の特性に関する第２の特性情報を取得していることに該当する。
【００９２】
Ｓ２１０７のステップでは、更に第２分布取得部で、Ｓ２１０６のステップで得た、位置ずれ補正を行った各波長の吸収係数分布から、上述の式６を用いて、酸素飽和度を算出する。つまり、上述の第１及び第２の特性情報を用いて、被検体に関する情報を取得する．
Ｓ２１０８では、表示制御部９は、濃度関連分布算出部１１から出力された酸素飽和度分布のデータを基に画像データを生成し、表示部に表示させる。
【００９３】
このように、本実施形態では、複数の波長の初期音圧分布において位置ずれが生じている場合においても波長間で位置ずれの補正を行い、ずれを考慮した光量分布から、より高精度な酸素飽和度分布を取得することが可能となる。
【００９４】
なお、上述の例では第２分布取得部７が備える濃度関連分布算出部１１で、濃度関連分布として酸素飽和度分布を取得したが、本実施形態はこれに限定されない。先に説明したように、複数波長分の「光吸収に基づく特性分布」を用いて求められる「物質の濃度に関係する値の分布（濃度関連分布）」であればよい。つまり、「酸素飽和度に重み付けした値」、「トータルヘモグロビン濃度」、「オキシヘモグロビン濃度」、「デオキシヘモグロビン濃度」、「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」などの分布情報でもよい。
【００９５】
また、上述の例では、第２分布取得部７は、光吸収に基づく特性分布として、吸収係数分布を取得したが、本実施形態はこれに限定されず、「音圧分布（典型的には初期音圧分布）」でもよい。例えば、式１よりμａはＰ／（Γ・Φ）で表すことができるため、式５のμａをＰ／（Γ・Φ）で置換すると、酸素飽和度は、初期音圧から直接求めることができる。つまり、第２分布取得部７が、初期音圧分布を求めた後に吸収係数分布を一旦求めなくても、初期音圧分布のデータから酸素飽和度分布を直接求めることができる。
【００９６】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と第２の実施形態とを合わせた実施形態である。それゆえ本実施形態の被検体情報取得装置は、第１及び第２の実施形態の被検体情報取得装置と同様の装置構成を用いるため、各構成の詳細説明は省略する。ただし、信号処理部４０における処理内容に第１及び第２の実施形態とは異なる部分があるため、以下では、異なる部分に絞って説明する。
【００９７】
本実施形態の被検体情報取得装置は、第１の実施形態で行った位置ずれ補正を行って、各波長において、それぞれ合成された吸収係数分布情報を取得し、各波長の合成された吸収係数分布情報間での位置ずれを更に補正して、位置合わせされた合成吸収係数分布情報を使用して、酸素飽和度分布情報を取得する。これにより、算出精度の向上した吸収係数分布と酸素飽和度分布を得られる。
【００９８】
図９は、本実施形態の信号処理部４０の処理フローを示すフローチャートである。
【００９９】
Ｓ３１０１のステップでは、第一の実施形態のＳ１０１と同様に、第１分布取得部５が、照射された波長λ１の複数のパルス光による受信信号を用いて波長λ１の複数のパルス光における初期音圧分布情報を算出する。
【０１００】
Ｓ３１０２のステップでは、第一の実施形態のＳ１０２と同様に、光量分布取得部４で、照射された波長λ１のパルス光による被検体の光量分布情報を取得する。
【０１０１】
Ｓ３１０３のステップでは、本実施形態のＳ１０１と同様に、第１分布取得部５が、波長λ１の波長とは異なる波長の波長λ２の複数のパルス光による受信信号を用いて波長λ２の複数のパルス光における初期音圧分布情報を算出する。
【０１０２】
Ｓ３１０４のステップでは、本実施形態のＳ１０２と同様に、光量分布取得部４で、照射された波長λ２のパルス光による被検体の光量分布情報を取得する。
【０１０３】
Ｓ３１０５のステップでは、Ｓ３１０１で算出した波長λ１の複数のパルス光における初期音圧分布情報間で、位置ずれ補正を行う。また、この位置ずれ補正の内容で、光量分布情報も補正する。
【０１０４】
Ｓ３１０６のステップでは、Ｓ３１０５の位置ずれ補正結果から、波長λ１の複数のパルス光における位置ずれ補正された初期音圧分布情報と、位置ずれ補正された光量分布情報とを使用して、波長λ１の複数のパルス光における複数の吸収係数分布情報を作成する。そして、複数の吸収係数分布情報を加算平均処理し、実施形態１と同様に、波長λ１についての合成吸収係数分布情報を作成する。
【０１０５】
Ｓ３１０７のステップでは、Ｓ３１０３で算出した波長λ２の複数のパルス光における初期音圧分布情報間で、位置ずれ補正を行う。また、この位置ずれ補正の内容で、光量分布情報も補正する。
【０１０６】
Ｓ３１０８のステップでは、Ｓ３１０７の位置ずれ補正結果から、波長λ２の複数のパルス光における位置ずれ補正された初期音圧分布情報と、位置ずれ補正された光量分布情報とを使用して、波長λ２の複数のパルス光における複数の吸収係数分布情報を作成する。そして、複数の吸収係数分布情報を加算平均処理し、実施形態１と同様に、波長λ２についての合成吸収係数分布情報を作成する。
【０１０７】
Ｓ３１０９のステップでは、Ｓ３１０６とＳ３１０８のステップで得られた波長λ１と波長λ２の合成吸収係数分布間で、更に位置ずれ補正を行う。
【０１０８】
Ｓ３１１０のステップでは、波長λ１と波長λ２の合成吸収係数分布から、酸素飽和度分布を算出する。つまり、異なる波長の光で得られた複数の合成吸収係数分布情報を使用して、濃度分布情報である酸素飽和度分布情報を取得する。
【０１０９】
Ｓ３１１１のステップでは、表示制御部９は、濃度関連分布算出部１１から出力された酸素飽和度分布のデータを基に画像データを生成し、表示部に表示する。
【０１１０】
以上のように、本実施形態では、１つの波長での合成された吸収係数分布情報を生成し、複数の波長の合成された吸収係数分布情報間で、さらに位置ずれ補正を行う。その際に、各波長における、各パルスの初期音圧分布情報間に位置ずれが生じている場合でも、その位置ずれを考慮した光量分布情報に基づいて適切な演算処理を行うことで、算出精度の向上した吸収係数分布と酸素飽和度分布を得ることが可能になる。  なお、上述の例では、１つの波長の各パルスの初期音圧分布情報間で位置ずれ補正を行い、同様の位置ずれ補正を行った光量分布情報を使用して、１つの波長における複数の吸収係数分布情報を取得し、それらを合成して合成された吸収係数分布情報を生成している。その後、複数の波長の吸収係数分布情報間で位置ずれ補正を行っている。しかし、位置ずれ補正を行う順序はこれにとどまらず、１つの波長の複数パルスの初期音圧分布情報間で位置ずれ補正を行った後、その位置ずれ情報を保持しておき、その他の波長でも複数パルスの初期音圧分布情報間で位置ずれ補正を行う。次に、各波長での位置ずれ補正後の初期音圧分布情報間でさらに位置ずれ補正を行う。その２段階の位置ずれ補正後に、位置ずれ補正を施した光量分布情報を使用した吸収係数分布情報取得の演算を行い、各波長で統合された吸収係数分布を作成し、酸素飽和度分布を算出するという手法を用いても良い。この手法では、各波長での位置ずれ補正を行った後に、更に波長間での位置ずれ補正も完了させ、つまり初期音圧分布情報に関する全ての位置ずれ補正を行った後に、位置ずれ補正された光量分布情報を使用して吸収係数分布情報を取得し、更に酸素飽和度分布情報を取得することとなる。
【０１１１】
［その他の実施形態］
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。
【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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