特許 6425438 被検体情報取得装置および画像処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6425438

(24)【登録日】2018年11月2日

(45)【発行日】2018年11月21日

(54)【発明の名称】被検体情報取得装置および画像処理方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/08 20060101AFI20181112BHJP

   G01N 29/24 20060101ALN20181112BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/08

   !G01N29/24

【請求項の数】17

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-141398(P2014-141398)

(22)【出願日】2014年7月9日

(65)【公開番号】特開2016-16159(P2016-16159A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2017年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085006

【弁理士】

【氏名又は名称】世良 和信

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100106622

【弁理士】

【氏名又は名称】和久田 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100131532

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 浩一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125357

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100131392

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 武司

(72)【発明者】

【氏名】末平 信人

【審査官】 奥田 雄介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３３０５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３３２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５４５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１３６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５３４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３１８８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１７７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５３９７４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体に照射されたパルス光に起因して発生した音響波に基づいて生成された前記被検体内の特性を表す三次元画像を処理する画像処理手段を有し、
前記画像処理手段は、
前記三次元画像における断層面を示す第一の断層画像と、前記三次元画像を二次元平面に投影した画像である投影画像と、を生成し、
前記投影画像の中で閾値より大きい画素値を有する領域を特定し、
前記領域に対応する前記第一の断層画像の中の、前記閾値よりも大きな画素値を有する画素で囲まれた前記閾値よりも小さな画素値を有する画素を、前記閾値よりも大きな画素値とした第二の断層画像を生成する
ことを特徴とする、被検体情報取得装置。

【請求項2】

前記投影画像は、最大値投影画像である
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】

前記画像処理手段は、前記領域を拡張または収縮させる処理を行い、当該処理を行った後で、前記第二の断層画像の生成処理を行う
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】

前記画像処理手段は、前記第二の断層画像を表示手段に表示させる
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】

前記画像処理手段は、前記第一の断層画像と、前記第二の断層画像を比較可能な形式で出力する
ことを特徴とする、請求項１から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】

前記画像処理手段は、前記三次元画像を前記断層面に対して法線方向に投影することにより前記投影画像を生成する
ことを特徴とする、請求項１から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】

前記画像処理手段は、前記領域に対応する前記第一の断層画像の中の、前記閾値よりも大きな画素値を有する画素列の中心にある画素が前記閾値よりも小さな画素値を有する場合に、前記領域に対応する前記第一の断層画像の中の前記閾値よりも小さな画素値を有する画素を、前記閾値よりも大きな画素値とした前記第二の断層画像を生成する
ことを特徴とする請求項１から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】

前記被検体にパルス光を照射する光照射手段と、
前記パルス光に起因して前記被検体内で発生した音響波を取得し、光音響波信号に変換する音響波探触子と、
前記光音響波信号に基づいて、前記三次元画像を生成する画像生成手段と、をさらに有する
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。

【請求項9】

前記音響波探触子は、２−５ＭＨｚの帯域を有する
ことを特徴とする請求項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パルス光に起因して発生した音響波に基づいて生成された前記被検体内の特性を表す三次元画像を処理する画像処理ステップを含み、
前記画像処理ステップでは、
前記三次元画像における断層面を示す第一の断層画像と、前記三次元画像を二次元平面に投影した画像である投影画像と、を生成し、
前記投影画像の中で閾値より大きい画素値を有する領域を特定し、
前記領域に対応する前記第一の断層画像の中の、前記閾値よりも大きな画素値を有する画素で囲まれた前記閾値よりも小さな画素値を有する画素を、前記閾値よりも大きな画素値とした第二の断層画像を生成する
ことを特徴とする、画像処理方法。

【請求項11】

前記投影画像は、最大値投影画像である
ことを特徴とする、請求項１０に記載の画像処理方法。

【請求項12】

前記画像処理ステップでは、前記領域を拡張または収縮させる処理を行い、当該処理を行った後で、前記第二の断層画像の生成処理を行う
ことを特徴とする、請求項１０または１１に記載の画像処理方法。

【請求項13】

前記画像処理ステップでは、前記第二の断層画像を表示手段に表示させる
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の画像処理方法。

【請求項14】

前記画像処理ステップでは、前記第一の断層画像と、前記第二の断層画像を比較可能な形式で出力する
ことを特徴とする、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の画像処理方法。

【請求項15】

前記画像処理ステップでは、前記三次元画像を前記断層面に対して法線方向に投影することにより前記投影画像を生成する
ことを特徴とする、請求項１０から１４のいずれか１項に記載の画像処理方法。

【請求項16】

前記画像処理ステップでは、前記領域に対応する前記第一の断層画像の中の、前記閾値よりも大きな画素値を有する画素列の中心にある画素が前記閾値よりも小さな画素値を有する場合に、前記領域に対応する前記第一の断層画像の中の前記閾値よりも小さな画素値を有する画素を、前記閾値よりも大きな画素値とした前記第二の断層画像を生成する
ことを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載の画像処理方法。

【請求項17】

請求項１０から１６のいずれか１項に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

【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、被検体内の光学特性分布を画像化することができる。

【0003】

光音響トモグラフィを利用した装置では、被検体内の光の吸収係数を可視化できるため、光を多く吸収するヘモグロビンを含む血管を画像化することができる。また、比較的細い血管を画像化することで、腫瘍の診断に応用できることが期待されている。

【0004】

測定画像の分解能を高くするためには、一般的に、音響波の高周波成分を検出することが必要となる。すなわち、より細い血管を観察するためには、より高周波の音響波を検出できるトランスデューサを用いる必要がある。
しかし、一般的に、トランスデューサの高周波領域の感度を上げると、広帯域をカバーできるトランスデューサでない限り、低周波領域の感度が低下してしまう。低周波領域の感度が低下した場合、ハイパスフィルタがかけられたような画像になり、血管内の血液部分のエッジのみが画像化され、中抜け状態になることがある。

【0005】

この問題に対応するため、特許文献１に記載の装置では、検出した音響波を変換した電気信号のうち、隣接するピークを時系列に正負の順番となっている部分を抽出し、当該ピークの間の色度を調整することで、血管を認識しやすくするという方法をとっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−１０５９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

被検体が生体であって、測定対象の血管が、皮膚の表面より深い位置にある場合、光の拡散および吸収によって、到達する光の強度が弱くなり、また、発生した音響波も伝搬とともに減衰する。すなわち、測定対象の位置が深くなるほど、検出した信号がノイズに埋もれやすくなり、検出した信号が血管に由来するものであるのか、ノイズであるのかを判別することが難しくなる。特許文献１に記載の技術では、血管の内部の色度を補正することはできても、このような信号が弱いケースにおいては、対象がそもそも血管であるのか、ノイズであるのかを正確に判定することができない場合がある。

【0008】

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、光音響効果を利用した被検体情報取得装置において、血管の中抜けを防止し、かつ、血管を精度良く認識す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】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明に係る被検体情報取得装置は、
被検体に照射されたパルス光に起因して発生した音響波に基づいて生成された前記被検体内の特性を表す三次元画像を処理する画像処理手段を有し、前記画像処理手段は前記三次元画像における断層面を示す第一の断層画像と、前記三次元画像を二次元平面に投影した画像である投影画像と、を生成し、前記投影画像の中で閾値より大きい画素値を有する領域を特定し、前記領域に対応する前記第一の断層画像の中の、前記閾値よりも大きな画素値を有する画素で囲まれた前記閾値よりも小さな画素値を有する画素を、前記閾値よりも大きな画素値とした第二の断層画像を生成することを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る画像処理方法は、
被検体に照射されたパルス光に起因して発生した音響波に基づいて生成された前記被検体内の特性を表す三次元画像を処理する画像処理ステップを含み、前記画像処理ステップでは、前記三次元画像における断層面を示す第一の断層画像と、前記三次元画像を二次元平面に投影した画像である投影画像と、を生成し、前記投影画像の中で閾値より大きい画素値を有する領域を特定し、前記領域に対応する前記第一の断層画像の中の、前記閾値よりも大きな画素値を有する画素で囲まれた前記閾値よりも小さな画素値を有する画素を、前記閾値よりも大きな画素値とした第二の断層画像を生成することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、光音響効果を利用した被検体情報取得装置において、血管の中抜けを防止し、かつ、血管を精度良く認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】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2】三次元画像を用いて取得した断層画像を説明する図。

【図3】三次元画像を用いて取得したＭＩＰ画像を説明する図。

【図4】第一の実施形態に係る光音響測定装置の処理フローチャート図。

【図5】第一の実施形態における拡張収縮処理を説明する図。

【図6】断層画像とＭＩＰ画像との関係を説明する図。

【図7】第一の実施形態において合成画像を生成する方法を説明する図。

【図8】第一の実施形態における合成画像を説明する図。

【図9】第一の実施形態における他の測定例を示す図。

【図10】第二の実施形態に係る光音響測定装置の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

（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、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。第一の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。

【0015】

<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１０１、光照射部１０２、保持板１０３および１０４、音響波探触子１０５、走査機構１０６および１０７、信号処理部１０８、装置制御部１０９を有している。
なお、符号１１０は、被検体である生体の一部であり、保持板１０３および１０４によって保持される。本実施形態では、被検体１１０は人の乳房である。また、符号１１１は、音響波の反射を抑えるための音響マッチング剤である。
以下、第一の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しながら、測定の方法について概要を説明する。

【0016】

<<光源１０１>>
光源１０１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８００ｎｍとする。なお、光源１０１から発生するパルス光を以下、計測光と称する。

【0017】

<<光照射部１０２>>
光照射部１０２は、光源１０１で発生したパルス光を被検体に照射する手段である。光照射部１０２は、光源と一体となっていてもよいし、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光源と接続されていてもよい。ここでは、光源１０１と光照射部１０２が、光ファイバなどの光伝送路を介して互いに接続されているものとする。
光照射部１０２から出射した計測光は、後述する保持板を介して被検体の表面に照射される。また、光照射部１０２は、後述する走査機構１０６により、計測光の照射位置を変えることができる。

【0018】

<<保持板１０３および１０４>>
保持板１０３および１０４は、被検体１１０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Ｚ軸方向に移動することで被検体を圧迫保持する。
光照射部１０２から出射した計測光は、保持板１０３を介して被検体表面に照射されるため、保持板１０３は、計測光に対する透過率が高い素材であることが好ましい。典型的には石英ガラス、アクリル、ポリカーボネイトなどが好適である。
被検体１１０に入射した計測光は、１ｍｍ以上進むと、その大半が拡散しながら被検体内を伝搬する。そして、ヘモグロビンなどの光吸収体によって吸収されると音響波が発生する。
また、被検体内で発生した音響波は、保持板１０４を介して音響波探触子１０５に入射する。そのため、保持板１０４は、音響波を伝達しやすい素材であることが望ましい。典型的には石英ガラス、アクリル、ポリメチルペンテン、エポキシ樹脂などが好適である。
なお、保持板１０７と被検体１１０との間には、音響波の反射を抑えるための音響マッチング剤１１１が挿入されている。

【0019】

<<音響波探触子１０５>>
音響波探触子１０５は、被検体内部で発生した音響波を検出し、電気信号（光音響波信号）に変換する手段である。音響波探触子は、単に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、光音響波探触子１０５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。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。
また、音響波探触子１０５は、複数の受信素子が一次元、或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、被検体の振動などの影響を低減することができる。本実施形態では、複数の受信素子を二次元に配置したものを使用する。
本実施形態では、音響波探触子１０５の帯域を２−５ＭＨｚとし、サンプリング周波数を３０ＭＨｚとする。このような構成によると、例えば内径１ｍｍの血管を観察すると、その断層像は、０．３ｍｍ程度の幅の２本のラインに挟まれ、中空になっているように観察される。

【0020】

<<走査機構１０６および１０７>>
走査機構１０６は、図中のＸＹ平面上において、光照射部１０２を二次元方向に移動させる機構である。これにより、被検体表面の所望の位置に光を照射することができる。また、走査機構１０７は、図中のＸＹ平面上において、音響波探触子１０５を二次元方向に移動させる機構である。これにより、被検体表面の所望の位置から音響波を取得することができる。なお、走査機構１０６および１０７は、ＸＹ平面上における、光照射部１０２と音響波探触子１０５の位置が互いに一致するように連動して動作する。

【0021】

<<信号処理部１０８>>
信号処理部１０８は、増幅器、Ａ／Ｄ変換器などからなる手段であり、音響波探触子１０５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、装置制御部１０９に送信される。

【0022】

<<装置制御部１０９>>
装置制御部１０９は、前述した各手段を制御することで、計測光の照射や音響波の受信を制御する手段である。具体的には、操作用のスイッチ、ボタン、キーボード等のインターフェース（不図示）を介して利用者からの指示を受け付け、当該指示を元に、測定のパラメータの変更、測定の開始、画像の処理方法の選択、情報や画像の保存、データの解析などを行う。

【0023】

また、装置制御部１０９は、デジタル変換された信号を処理して画像を再構成する手段（画像生成手段および画像処理手段）である。再構成の手法としては、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などがあるが、どのような手法を用いてもよい。この結果、被検体内部の光学特性を表す三次元画像を得ることができる。生成された画像は、不図示の表示装置によって利用者に提示される。
なお、装置制御部１０９は、ＣＰＵと主記憶装置、および補助記憶装置を有する、独立した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。
つまり、画像生成手段や画像処理手段等として機能する装置制御部１０９は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサから構成される。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路を用いてもよい。さらに、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。
また、装置制御部１０９は、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。

【0024】

<従来の問題点>
次に、従来の光音響測定装置において発生していた、血管の中抜けについて説明する。
本例では、装置制御部１０９が生成した三次元画像は、ＸＺ平面に対応する６００×６００画素の画像が、Ｙ軸方向に６００枚積層されたものであるとする。また、画素ピッチを０．１５ｍｍとする。すなわち、測定対象領域は、９０×９０×９０ｍｍの大きさとなる。

【0025】

図２は、前述した測定対象領域の一部である局所領域３０１と、当該局所領域をＸＺ平面でスライスした断層面３０２の関係を示した図である。図示した断層面３０２上には、血管３０３および血管３０４が通っている。また、血管３０５は、断層面３０２からＹ軸方向にずれて存在する血管である。
断層画像３１０は、局所領域３０１に対応する三次元画像を、断層面３０２でスライスして得られた画像（本発明における第一の断層画像）である。断層画像３１０には、血管３０３に対応する血管像３１１と、血管３０４に対応する血管像３１２が含まれる。

【0026】

ここで、血管像３１２には、中抜けが発生している。これは、音響波探触子１０５における低周波成分の感度の低さに起因して、信号にハイパスフィルタがかけられた状態になるためである。中抜けが発生した場合、血管が一本であるのか二本であるのかが判別できなくなるため、画像診断の精度が低下するという問題がある。

【0027】

次に、ＭＩＰ画像（最大値投影画像）について説明する。ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）とは、三次元画像に対して任意の視点方向に（つまり任意の二次元平面へ）投影処理を行い、投影経路上にある画素の最大輝度値を投影面に表示する手法である。
局所領域３０１に対応する三次元画像に対して、Ｙ軸方向、すなわち、断層面３０２の法線方向に投影を行うと、図３に示したような、ＭＩＰ画像３２０（本発明における投影画像）を得ることができる。
ＭＩＰ画像３２０は、Ｙ軸方向の投影経路上にある画素の最大輝度値によって構成された画像である。血管壁の間隔は、Ｙ軸方向に対してスライス毎に徐々に変わるため、投影経路上にある全ての血管に対応する血管像を、中抜けを発生させることなく得ることができる。なお、スライス毎に血管壁の重なりがあるため、ピーク値を投影することにより、多少のノイズがあっても血管などの構造の連続性が良くなる効果がある。
このようにして取得したＭＩＰ画像３２０には、血管３０３に対応する血管像３２１と、血管３０４に対応する血管像３２２が含まれる。また、断層面３０２からずれて存在している血管３０５に対応する血管像３２３が含まれる。

【0028】

以上に説明したように、断層画像を用いると、断層面上に存在する血管を検出することができ、ＭＩＰ画像を用いると、測定対象領域中に存在する全ての血管を検出することができる。
しかし、断層画像を用いると、血管の中抜けが発生するおそれがあり、ＭＩＰ画像を用いると、任意の断層面における血管像を取得することができない。
そこで、本実施形態では、両画像を比較した結果に基づいて、新たな断層画像（中抜け
の無い断層画像、本発明における第二の断層画像）である合成画像を生成する。以下、合成画像の生成法について説明する。

【0029】

<合成画像の生成法>
本実施形態に係る光音響測定装置は、三次元画像を生成したのちに、（１）断層画像を生成するステップと、（２）ＭＩＰ画像を生成するステップと、（３）断層画像およびＭＩＰ画像を比較合成することで合成画像を生成するステップを実行する。各ステップの処理内容について、処理フローチャートである図４を参照しながら説明する。

【0030】

<<断層画像およびＭＩＰ画像の生成>>
まず、生成した三次元画像から、断層画像およびＭＩＰ画像を生成する（ステップＳ１）。断層画像を生成する対象の断層面は、ユーザが設定してもよいし、装置が自動的に設定してもよい。ここでは、図２に示したように、ＸＺ平面に平行な断層面３０２を設定し、断層画像３１０を生成するものとする。
また、三次元画像に基づいて、ＭＩＰ画像を生成する。具体的には、図３に示したように、Ｙ軸方向に対して、ＸＺ座標における最大輝度値を投影した平面画像（ＭＩＰ画像３２０）を得る。

【0031】

<<断層画像とＭＩＰ画像の合成>>
ステップＳ２〜Ｓ６は、断層画像３１０と、ＭＩＰ画像３２０を比較および合成することで、合成画像３３０を生成するステップである。各ステップについて説明する。

【0032】

まず、断層画像３１０およびＭＩＰ画像３２０に含まれる画素の輝度値を、ＨｉｇｈおよびＬｏｗの二値に置き換える（ステップＳ２）。すなわち、各画像に対して輝度値の閾値を設定し、閾値を超えた画素の輝度値をＨｉｇｈ（１：真値）とし、閾値以下の画素の輝度値をＬｏｗ（０：偽値）とする。

【0033】

ここで、画像に対して単純に二値化を行った場合、ノイズによって不連続な領域が発生する場合がある。そこで、本実施形態では、二値化処理に続いて、輝度値がＨｉｇｈである範囲を拡張または収縮する処理を行うことで、このような不連続な領域を除去する。具体的には、注目画素を設定したうえで、注目画素の周辺に一画素でもＨｉｇｈ（Ｌｏｗ）の輝度を持つ画素があれば、注目画素の輝度をＨｉｇｈ（Ｌｏｗ）に置き換える。
図５を参照して、当該処理について説明する。図５（Ａ）は断層画像において、血管の輪郭がノイズ等によって途切れてしまった状況を表した図である。ここで、注目画素の周囲にある８画素を対象とし、拡張処理を行うと、図５（Ｂ）のようになる。また、同様に、注目画素の周囲にある８画素を対象とし、収縮処理を行うと、図５（Ｃ）のようになる。
このような処理によって、ノイズに起因して途切れてしまった血管の輪郭を埋めることができる。なお、拡張処理や収縮処理は、複数回行ってもよいし、任意の順番で行ってもよい。また、本例では注目画素の周囲にある８画素を利用したが、上下左右にある４画素を利用してもよい。
ここで説明した拡張収縮処理は、断層画像およびＭＩＰ画像の双方に対して行われる。

【0034】

次に、断層画像３１０とＭＩＰ画像３２０の位置合わせを行ったうえで、ＭＩＰ画像において、輝度値がＨｉｇｈである領域を抽出する（ステップＳ３）。図６は、位置合わせを行った状態の断層画像３１０とＭＩＰ画像３２０との関係を表す図である。ここでは、血管像３２１，３２２，３２３にそれぞれ対応する三つの領域が抽出される。

【0035】

次に、ステップＳ３で抽出した領域と、当該領域に対応する断層画像の領域を比較する（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３で抽出された領域が複数ある場合は、当該複数の
領域を一つずつ順番に選択する。ここで、抽出された領域を抽出領域と称する。
ステップＳ４では、抽出領域に対応する断層画像上の領域を参照し、当該断層画像上の領域に、輝度値がＨｉｇｈである画素が一つ以上存在するか否かを判定する。ここで、輝度値がＨｉｇｈである画素が一つ以上存在した場合、処理はステップＳ５へ遷移する。図６の例では、血管像３２１および３２２に対応する領域が該当する。一方、血管像３２３に対応する領域は、断層画像上の対応する領域の全ての画素の輝度値がＬｏｗであるため、処理の対象とならない。

【0036】

ステップＳ５では、抽出領域と、抽出領域に対応する断層画像上の領域を比較した結果に基づいて、合成画像３３０を生成する。ステップＳ５で行う処理について、詳しく説明する。
まず、抽出領域について、断層画像上の対応する領域の画素の輝度値が全てＨｉｇｈであるかを判定する。この結果、断層画像上の対応する領域の画素の輝度値が全てＨｉｇｈであった場合、当該画素を強調した合成画像３３０を生成する。強調は、例えば、高輝度画素を配置することで行ってもよいし、より鮮やかな色を持つ画素を配置することで行ってもよい。
例えば、血管像３２１に対応する領域は、断層画像上の対応する領域にある画素の輝度値が全てＨｉｇｈである。すなわち、当該領域を強調した合成画像３３０を生成する。

【0037】

一方、断層画像上の対応する領域の一部の画素のみの輝度値がＨｉｇｈであった場合、次の処理を試行する。
（１）走査ラインの設定
まず、断層画像および投影画像上に、走査ラインを設定する。走査ラインは、投影画像上にある、輝度値がＨｉｇｈである画素列上に設定される。本例では、図６の符号４０１で示した位置に走査ラインを設定するものとする。図７は、走査ライン上にある画素の画素値を示した図である。なお、走査ラインの設定方向は、血管が走っている方向と垂直をなす方向であることが好ましいが、特に限定されない。
（２）走査ラインの中心を抽出
次に、抽出領域において、走査ラインの中心（すなわち、輝度値がＨｉｇｈである領域の中心）を抽出する。図７では、符号４０２が、抽出された中心である。
（３）断層画像上の画素の輝度値をチェック
次に、断層画像上の、設定した走査ラインの中心に対応する箇所を参照する。ここで、当該中心にある画素の輝度値がＬｏｗであって、当該画素を囲むように、輝度値がＨｉｇｈである画素が走査ライン上に存在している場合、当該Ｌｏｗである輝度値を、Ｈｉｇｈであるものとして扱う。すなわち、両端に輝度のエッジが立つように中間の画素が囲まれていた場合である。図７の例では、領域４０３に位置する画素の輝度値が、全てＨｉｇｈであるものとして扱われる。
（４）合成画像の生成
次に、上記（３）で輝度値がＨｉｇｈとみなされた画素を強調した合成画像３３０を生成する。

【0038】

以上に説明した（１）〜（４）の処理は、抽出領域に含まれる全画素を処理するまで、走査ラインを移動させながら繰り返し実行される。例えば、走査ラインを図６に示した矢印の方向に移動させながら処理を繰り返す。
なお、合成画像３３０が既に生成されている場合、強調対象の画素を追加する。この結果、図８に示したように、領域３３１および３３２の内部が強調表示された合成画像３３０が生成される。
ステップＳ５の処理が完了すると、処理はステップＳ６へ遷移し、ステップＳ４で選択されていない領域があるか否かを判定する。ここで、まだ選択されていない領域がある場合、処理をステップＳ４へ遷移させる。未処理の領域が無い場合、処理は終了する。

【0039】

以上に説明した処理を実行すると、最終的に、図８に示した合成画像３３０を得ることができる。合成画像３３０は、断層画像３１０と置き換えられて、不図示の表示装置を用いて装置の利用者に提供される。
なお、上記の例では、輝度値を基に比較処理を行ったが、本実施形態は、輝度値（輝度変換後の強度値）だけでなく、輝度変換前の値を基に比較を行ってもよい。つまり、輝度値だけでなく、各画素の信号強度を示す値（画素値）であれば本実施形態の比較処理を適用することができる。

【0040】

<他の形態における合成画像の生成例>
前述した例は、断層面と平行に血管が通っていた場合の例であるが、血管が断層面に対して平行以外の角度で走っている場合であっても、同様の効果を得ることができる。図９は、局所領域４０１と、当該局所領域をＸＺ平面でスライスした断層面４０２の関係を示した図であるが、血管４０３および血管４０４が、断層面４０２を貫通するように斜めに走っているという点において、図６の例とは相違する。

【0041】

断層画像４１０は、局所領域４０１に対応する三次元画像を、断層面４０２でスライスして得られた画像である。断層画像４１０には、血管４０３に対応する血管像４１１と、血管４０４に対応する血管像４１２が含まれる。血管像４１１は、前述したものと同じ理由によって中抜けが発生した状態、すなわち、血管の輪郭のみが画像化された状態となっている。

【0042】

ＭＩＰ画像４２０は、ＭＩＰ画像３２０と同様に、Ｙ軸方向の投影経路上にある画素の最大輝度値によって構成された画像である。ＭＩＰ画像４２０には、血管４０３に対応する血管像４２１と、血管４０４に対応する血管像４２２が含まれる。血管４０３および４０４は斜め方向に走っているため、断層画像４１０よりも血管像の領域は広くなる。

【0043】

合成画像４３０は、前述した処理によって生成した画像である。合成画像４３０は、同様に、断層画像４１０と置き換えられて装置の利用者に提供される。

【0044】

以上に説明したように、第一の実施形態によると、断層画像だけでなく、ＭＩＰ画像を用いて合成画像を生成することで、血管が存在する部分を強調表示した画像、すなわち、血管の中抜けが発生していない断層画像を得ることができる。また、周波数の高い音響波に最適化された音響波探触子を用いた場合であっても、ノイズに埋もれた血管などを認識しやすくすることができる。

【0045】

なお、合成画像は、断層面が設定されるたびにその都度演算を行って再取得してもよいし、キャッシュされた画像がある場合、それを用いてもよい。また、画像を表示する際は、補正された箇所を比較可能な形式で利用者に示してもよい。例えば、処理前の断層画像と処理後の合成画像を並べて表示してもよいし、重ねて表示してもよい。また、補正された箇所を明示するインジケータを追加してもよい。

【0046】

（第二の実施形態）
第一の実施形態に係る光音響測定装置では、被検体を保持板で挟み、平面に配置したセンサを用いて測定を行った。これに対し、第二の実施形態は、半球状に配置したセンサを用いて被検体を測定する実施形態である。

【0047】

図１０は、第二の実施形態に係る光音響測定装置のうち、被検体を保持する部分の構成を示した断面図である。
光源５０１は、光源１０１と同様に、被検体に照射する計測光を発生させる手段である
。光源５０１から出射した計測光は、空間中に設けられた伝播経路５０２を経由して被検体に照射される。また、被検体は、半球型の保持部材５０３によって保持される。
また、第二の実施形態では、被検体内から発生した音響波を、半球型の容器５０４上に分散して設けられた複数の音響素子５０５によって受信する。なお、容器５０４と保持部材５０３の間、保持部材５０３と被検体との間は、音響インピーダンスを整合させるための液体（音響マッチング液、典型的には水）で満たされている。

【0048】

また、容器５０４は、ＸＹステージ（不図示）によって二次元方向に移動可能な構成となっている。これにより、計測光を照射する位置と、音響波の受信位置を被検体に対して相対的に変えることができる。
測定を行う際は、ＸＹステージを動かしながら被検体に計測光を照射し、発生した音響波を音響素子５０５によって受信する。そして、当該受信信号を再構成することによって、三次元画像データを得る。
このような構成は、第一の実施形態のような平面型の装置と比べると構造が複雑になるが、信号源から発生した音響波を様々な角度で検出できるため、Ｌｉｍｉｔｅｄ−Ｖｉｅｗの問題が低減され、良好な連続性を持つ血管像を得ることができる。なお、説明した手段以外の手段については、第一の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略し、処理の相違点についてのみ述べる。

【0049】

第二の実施形態では、ステップＳ１において、ＭＩＰ画像を取得した後、当該ＭＩＰ画像に対してローパスフィルタ処理を行う。この結果、ノイズなどを除去することができる。また、ノイズ除去処理には、高周波成分の欠落によって中抜けが発生した状態の血管などを埋める効果がある。なお、断面に対して鉛直な血管であると認識できるような場合には、積極的に中を埋める処理を行ってもよい。

【0050】

また、第二の実施形態では、ステップＳ２において、輝度値の二値化は行わず、ステップＳ３において、画像中における配置が所定のパターンに一致する領域を抽出し、当該領域を抽出領域とする。所定のパターンとは、例えば、対象の領域が、島状になっている場合や、ドーナツ状になっている場合などである。また、所定の幅（例えば３００μｍ以上）の幅を持つ構造が平行に走っている場合に一致すると判定してもよい。なお、当該幅は、音響素子の帯域によって決まるため、プローブの帯域に応じて調整することが好ましい。第二の実施形態では、このような領域をパターン認識処理によって抽出する。抽出に用いるパターンは、画像に含まれる領域を二種類（例えば、血管と血管以外）に分類することができれば、どのようなパターンであってもよい。
ステップＳ４以降の処理では、前述した処理によって抽出された抽出領域に対して処理を行う。すなわち、第一の実施形態で、輝度値がＨｉｇｈである画素で構成された領域が、第二の実施形態では、パターンに一致する領域に置き換わる。また、合成画像に対して適宜、スムージング処理を行う。

【0051】

第二の実施形態では、第一の実施形態と同様に、周波数の高い音響波に最適化された音響波探触子を用いた場合であっても、ノイズに埋もれた血管などを認識しやすくすることができる。

【0052】

（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、上記処理の少なくとも一部を含む被検体情報取得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。

【0053】

各実施形態に示した方法では、断層面に対し、鉛直に近い角度で貫通する血管の中抜けには対応することができない。しかし、このような場合であっても、ＭＩＰ画像を取得することで、輪郭が連続的になるため血管であることが認識しやすくなる。当然、入射角が鉛直でない大半の場合には、血管の中を埋めた画像を生成することができる。

【0054】

また、実施形態の説明では、断層面をＸＺ平面とし、Ｙ方向に投影を行う例を挙げたが、断層面の方向は当然異なってもよい。例えば、ＸＹ平面であってもよいし、ＹＺ平面であってもよい。また、断層面は平面でなく曲面であってもよい。断層面が曲面である場合であっても、断層面の法線方向に画像を投影することで、ＭＩＰ画像を得ることができる。

【0055】

本発明は、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施形態の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ）によって実行することもできる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含む）、上記方法、上記プログラム（プログラムコード、プログラムプロダクトを含む）、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0056】

１０１・・・光源、１０２・・・光照射部、１０５・・・音響波探触子、１０８・・・信号処理部、１０９・・・装置制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】