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JP2012070949A - Optoacoustic imaging device, method, and program - Google Patents

Optoacoustic imaging device, method, and program Download PDF

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JP2012070949A JP2010218134A JP2010218134A JP2012070949A JP 2012070949 A JP2012070949 A JP 2012070949A JP 2010218134 A JP2010218134 A JP 2010218134A JP 2010218134 A JP2010218134 A JP 2010218134A JP 2012070949 A JP2012070949 A JP 2012070949A
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和宏 ▲辻▼田
Kazuhiro Tsujita
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Fujifilm Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To observe a deep part in an appropriate observation state without requiring a special operation concerning optoacoustic imaging.SOLUTION: An illumination means 13 irradiates the inner part of a subject with light from a light source 12. An ultrasonic probe 11 detects an optoacoustic signal generated inside the subject. An amplification means 15 amplifies the optoacoustic signal by gain corresponding to a position in a depth direction. A selection information acquisition means 17 acquires information, which affects an attenuation characteristic in the depth direction in the detected optoacoustic signal, as a gain selection information when the optoacoustic image is generated. A gain information storage means 19 stores the gain selection information and gain adjustment information by association. A gain control means 18 reads the gain adjustment information stored in association with the acquired gain selection information from the gain information storage means 19, and sets gain based on the read gain adjustment information in the amplification means 15.

Description

本発明は、光音響画像化装置、方法、及びプログラムに関し、被検体内に照射した光により生じた音響信号を受信して画像を生成する光音響画像化装置、方法、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a photoacoustic imaging apparatus, method, and program, and relates to a photoacoustic imaging apparatus, method, and program that receive an acoustic signal generated by light irradiated in a subject and generate an image.

生体内部の状態を非侵襲で検査できる画像検査法の一種として、超音波検査法が知られている。超音波検査では、超音波の送信及び受信が可能な超音波探触子を用いる。超音波探触子から被検体に超音波を送信させると、その超音波は被検体内部を進んでいき、組織界面で反射する。超音波探触子でその反射音波を受信し、反射超音波が超音波探触子に戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算することで、内部の様子を画像化することができる。   An ultrasonic inspection method is known as a kind of image inspection method capable of non-invasively examining the state inside a living body. In the ultrasonic inspection, an ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic waves is used. When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe to the subject, the ultrasonic waves travel inside the subject and are reflected at the tissue interface. By receiving the reflected sound wave with the ultrasonic probe and calculating the distance based on the time until the reflected ultrasonic wave returns to the ultrasonic probe, the internal state can be imaged.

また、光音響効果を利用して生体の内部を画像化する光音響イメージングが知られている。一般に光音響イメージングでは、レーザパルスなどのパルスレーザ光を生体内に照射する。生体内部では、生体組織がパルスレーザ光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーによる断熱膨張により超音波(光音響信号)が発生する。この光音響信号を超音波プローブなどで検出し、検出信号に基づいて光音響画像を構成することで、光音響信号に基づく生体内の可視化が可能である。   In addition, photoacoustic imaging is known in which the inside of a living body is imaged using a photoacoustic effect. In general, in photoacoustic imaging, a living body is irradiated with pulsed laser light such as a laser pulse. Inside the living body, the living tissue absorbs the energy of the pulsed laser light, and ultrasonic waves (photoacoustic signals) are generated by adiabatic expansion due to the energy. By detecting this photoacoustic signal with an ultrasonic probe or the like and constructing a photoacoustic image based on the detection signal, in-vivo visualization based on the photoacoustic signal is possible.

ここで、超音波画像診断装置には、深部からの信号の減衰を補正するためのSTC(Sensitive Time Control)又はTGC(Time Gain Control)と呼ばれる機能が備わっている。STC処理に関し、特許文献1には、プローブから得られる信号を処理して超音波ビームに対応した受信ビーム信号を形成し、形成した受信ビーム信号に対してSTC処理を施すことが記載されている。また、特許文献1には、プローブの種類とプローブの用途とに応じて複数のSTCデータを記憶しておき、そこからSTCデータを読み出してSTC処理を行うことが記載されている。   Here, the ultrasonic diagnostic imaging apparatus has a function called STC (Sensitive Time Control) or TGC (Time Gain Control) for correcting attenuation of a signal from a deep part. Regarding STC processing, Patent Document 1 describes that a signal obtained from a probe is processed to form a reception beam signal corresponding to an ultrasonic beam, and the formed reception beam signal is subjected to STC processing. . Patent Document 1 describes that a plurality of STC data is stored in accordance with the type of probe and the application of the probe, and STC data is read from the STC data.

特開2009−178277号公報JP 2009-178277 A

ところで、超音波検査法では、超音波探触子から出力した超音波に対する反射音波を検出しているのに対し、光音響イメージングでは、光照射部から照射された光により生じた光音響信号を検出しており、超音波探触子で検出する超音波(反射音波、光音響信号)の発生メカニズムは超音波検査法と光音響イメージングとでは大きく異なる。光音響イメージングでは、光の減衰に光音響信号の減衰が加わるため、超音波検査法と比べて深部での信号レベル低下が大きくなる。このため、光音響イメージングでは、常にあるレベルでSTCを掛けておくことが望ましい。   By the way, in the ultrasonic inspection method, the reflected sound wave with respect to the ultrasonic wave output from the ultrasonic probe is detected. In the photoacoustic imaging, the photoacoustic signal generated by the light emitted from the light irradiation unit is detected. The generation mechanism of ultrasonic waves (reflected sound waves and photoacoustic signals) detected by the ultrasonic probe is greatly different between the ultrasonic inspection method and the photoacoustic imaging. In the photoacoustic imaging, since the attenuation of the photoacoustic signal is added to the attenuation of the light, the signal level lowers deeply as compared with the ultrasonic inspection method. For this reason, in photoacoustic imaging, it is desirable to always apply STC at a certain level.

特許文献1には、超音波画像において、プローブの種類や用途に応じてSTCデータを使い分けることが記載されている。しかし、上記したように、超音波検査法と光音響イメージングとでは検出すべき超音波の発生メカニズムが大きく異なり、特許文献1に記載の技術をそのまま光音響イメージングに適用することはできない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes that in an ultrasonic image, STC data is selectively used according to the type and application of the probe. However, as described above, the generation mechanism of ultrasonic waves to be detected differs greatly between the ultrasonic inspection method and the photoacoustic imaging, and the technique described in Patent Document 1 cannot be directly applied to the photoacoustic imaging.

本発明は、上記に鑑み、光音響イメージングにおいて、特別な操作を必要とせずに深部を適切な観察状態で観察可能な光音響画像化装置を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a photoacoustic imaging apparatus capable of observing a deep portion in an appropriate observation state without requiring a special operation in photoacoustic imaging.

上記目的を達成するために、本発明は、光源と、前記光源からの光を被検体内に照射する照明手段と、前記照明手段から照射された光により前記被検体内で生じた光音響信号を検出する超音波探触子と、前記光音響信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段に入力される光音響信号又は前記光音響画像における画素値を、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する増幅手段と、光音響画像の生成に際して、前記超音波探触子で検出される光音響信号の深さ方向の減衰特性に影響を与える情報をゲイン選択情報として取得する選択情報取得手段と、前記ゲイン選択情報とゲイン調整情報とを対応付けて記憶するゲイン情報記憶手段から、前記選択情報取得手段が取得したゲイン選択情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出し、該読み出したゲイン調整情報に基づくゲインを前記増幅手段に設定するゲイン制御手段とを備えたことを特徴とする光音響画像化装置を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a light source, illumination means for irradiating the subject with light from the light source, and a photoacoustic signal generated in the subject by the light emitted from the illumination means. An ultrasonic probe for detecting the image, an image generation means for generating a photoacoustic image based on the photoacoustic signal, a photoacoustic signal input to the image generation means, or a pixel value in the photoacoustic image. Amplifying means for amplifying with a gain according to the position in the vertical direction and gain selection of information that affects the attenuation characteristics in the depth direction of the photoacoustic signal detected by the ultrasonic probe when generating the photoacoustic image The information stored in association with the gain selection information acquired by the selection information acquisition means from the selection information acquisition means acquired as information and the gain information storage means for storing the gain selection information and gain adjustment information in association with each other. Reads down adjustment information, provides a photoacoustic imaging apparatus characterized by a gain based on the read-out gain adjustment information and a gain control means for setting said amplifying means.

本発明の光音響画像化装置では、前記照明手段が、切替え可能な照明範囲で光を照射するものであり、前記ゲイン選択情報が、前記照明手段が前記被検体内に照射した光の照明範囲に関係する光照射範囲情報を含むものである構成を採用することができる。   In the photoacoustic imaging apparatus of the present invention, the illumination unit irradiates light in a switchable illumination range, and the gain selection information is an illumination range of light irradiated in the subject by the illumination unit. It is possible to adopt a configuration that includes light irradiation range information related to the.

また本発明の光音響画像化装置では、前記照明手段が、前記被検体の画像化する部分を複数の領域に分割した分割領域のそれぞれに対応した複数の光照射部を含み、前記光照射範囲情報が、前記複数の光照射部のうちのどの光照射部から前記被検体内に光が照射されたかを示す情報を含むものである構成を採用してもよい。   In the photoacoustic imaging apparatus of the present invention, the illumination unit includes a plurality of light irradiation units corresponding to divided areas obtained by dividing a portion of the subject to be imaged into a plurality of areas, and the light irradiation range. A configuration may be adopted in which the information includes information indicating which light irradiation unit of the plurality of light irradiation units is irradiated with light into the subject.

前記ゲイン選択情報が、前記光照射範囲情報に代えて、又はこれに加えて、測定対象の組織に関係する測定対象組織情報を含むものであってもよい。前記測定対象組織情報は、測定対象の組織の指定情報及び測定対象組織の状態情報の何れか一方又は双方を含むものとしてよい。   The gain selection information may include measurement target tissue information related to a measurement target tissue instead of or in addition to the light irradiation range information. The measurement target tissue information may include one or both of designation information of the measurement target tissue and state information of the measurement target tissue.

前記増幅手段が、前記深さ方向の位置に応じた光音響信号の減衰又は前記画素値の低下を補償するように、前記受信された光音響信号又は前記光音響画像における画素値を増幅する構成とすることができる。   A configuration in which the amplifying unit amplifies the pixel value in the received photoacoustic signal or the photoacoustic image so as to compensate for the attenuation of the photoacoustic signal or the decrease in the pixel value according to the position in the depth direction. It can be.

前記ゲイン情報記憶手段は、前記ゲイン調整情報を、前記ゲイン選択情報ごとにLUT(Look Up Table)として記憶してもよい。これに代えて、前記ゲイン情報記憶手段が、前記ゲインを決定する際に用いられる、深さ方向の関数である所定の関数のパラメータを前記ゲイン調整情報として記憶してもよい。   The gain information storage means may store the gain adjustment information as a LUT (Look Up Table) for each gain selection information. Instead of this, the gain information storage means may store a parameter of a predetermined function, which is a function in the depth direction, used when determining the gain as the gain adjustment information.

本発明は、また、被検体内に照射された光により前記被検体内で生じた光音響信号を検出するステップと、前記検出された光音響信号に基づいて光音響画像を生成するステップと、前記光音響画像の生成に際して、検出される光音響信号の深さ方向の減衰特性に影響を与える情報をゲイン選択情報として取得するステップと、前記ゲイン選択情報とゲイン調整情報とを対応付けて記憶するゲイン情報記憶手段から、前記取得されたゲイン選択情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出すステップと、光音響画像の生成の際に用いられる光音響信号又は前記光音響画像における画素値を、前記読み出されたゲイン調整情報に基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップとを有することを特徴とする光音響画像化方法を提供する。   The present invention also includes a step of detecting a photoacoustic signal generated in the subject by light irradiated in the subject, a step of generating a photoacoustic image based on the detected photoacoustic signal, When generating the photoacoustic image, the step of acquiring information that affects the attenuation characteristics in the depth direction of the detected photoacoustic signal as gain selection information, and the gain selection information and gain adjustment information are stored in association with each other. Reading out gain adjustment information stored in association with the acquired gain selection information from the gain information storage means, and a photoacoustic signal used in generating a photoacoustic image or a pixel value in the photoacoustic image A photoacoustic imaging method comprising a step of amplifying a signal with a gain according to a position in a depth direction based on the read gain adjustment information Subjected to.

更に本発明は、コンピュータに、被検体内に照射された光により前記被検体内で生じた光音響信号を検出する手順と、前記検出された光音響信号に基づいて光音響画像を生成する手順と、前記光音響画像の生成に際して、検出される光音響信号の深さ方向の減衰特性に影響を与える情報をゲイン選択情報として取得する手順と、前記ゲイン選択情報とゲイン調整情報とを対応付けて記憶するゲイン情報記憶手段から、前記取得されたゲイン選択情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出す手順と、前記光音響画像の生成の際に用いられる光音響信号又は前記光音響画像における画素値を、前記読み出されたゲイン調整情報に基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する手順とを実行させるためのプログラムを提供する。   Furthermore, the present invention provides a computer for detecting a photoacoustic signal generated in the subject by light irradiated in the subject, and for generating a photoacoustic image based on the detected photoacoustic signal. And, in generating the photoacoustic image, associating the gain selection information with the procedure for obtaining information that affects the attenuation characteristics in the depth direction of the detected photoacoustic signal as gain selection information. A procedure for reading out gain adjustment information stored in association with the acquired gain selection information from the gain information storage means for storing the photoacoustic signal or the photoacoustic image used in generating the photoacoustic image And a procedure for amplifying the pixel value with a gain according to the position in the depth direction based on the read gain adjustment information.

本発明の光音響画像化装置、方法、及びプログラムでは、ゲイン情報記憶手段に、ゲイン選択情報とゲイン調整情報とを記憶しておき、光音響画像の生成に際してゲイン選択情報を取得し、取得したゲイン選択情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出す。読み出したゲイン調整情報に基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで光音響画像生成の際の光音響信号又は光音響画像における画素値を増幅することで、ユーザは、特別な操作を行わなくても、光音響画像において深部を適切な観察状態で観察することができる。   In the photoacoustic imaging apparatus, method, and program of the present invention, gain selection information and gain adjustment information are stored in the gain information storage means, and gain selection information is acquired and acquired when generating a photoacoustic image. The gain adjustment information stored in association with the gain selection information is read. By amplifying the photoacoustic signal or the pixel value in the photoacoustic image at the time of generating the photoacoustic image with a gain according to the position in the depth direction based on the read gain adjustment information, the user does not perform any special operation. Even in the photoacoustic image, the deep portion can be observed in an appropriate observation state.

特に、ゲイン選択情報に光の光照射範囲情報を用いる場合は、照明範囲が狭く超音波探触子で検出される光音響信号の深さ方向に対する減衰が大きいときでも、例えば深さ方向の位置に応じた光音響信号の減衰を補償するように増幅手段で光音響信号を増幅することで、深部を適切な観察状態で観察することができる。   In particular, when the light irradiation range information is used as the gain selection information, even when the illumination range is narrow and the attenuation in the depth direction of the photoacoustic signal detected by the ultrasonic probe is large, for example, the position in the depth direction By amplifying the photoacoustic signal by the amplifying means so as to compensate for the attenuation of the photoacoustic signal corresponding to the depth, the deep portion can be observed in an appropriate observation state.

本発明の第1実施形態の光音響画像化装置を示すブロック図。1 is a block diagram showing a photoacoustic imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 照明手段と超音波探触子とを示す斜視図。The perspective view which shows an illumination means and an ultrasonic probe. 光音響信号の減衰特性を示すグラフ。The graph which shows the attenuation characteristic of a photoacoustic signal. 照明範囲とμeffとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between an illumination range and μeff. 動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows an operation | movement procedure. 測定対象組織ごとの照明範囲とμeffとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the illumination range for every measurement object structure | tissue, and μeff.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態の光音響画像化装置を示す。光音響画像化装置10は、超音波探触子11、光源12、照明手段13、信号処理手段14、及び表示手段20を備える。光源12は、例えば所定波長のパルスレーザ光を生成する。照明手段13は、光源12からのレーザ光を被検体内に照射する。照明手段13が被検体内に照射する光の範囲(照明範囲)は、複数の照明範囲の中で切り替え可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 shows a photoacoustic imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. The photoacoustic imaging apparatus 10 includes an ultrasonic probe 11, a light source 12, an illumination unit 13, a signal processing unit 14, and a display unit 20. The light source 12 generates pulse laser light having a predetermined wavelength, for example. The illumination unit 13 irradiates the subject with the laser light from the light source 12. The range of light (illumination range) that the illumination unit 13 irradiates in the subject can be switched among a plurality of illumination ranges.

超音波探触子11は、被検体内にレーザ光が照射された後、その光照射により生じた音響信号(以下、光音響信号とも呼ぶ)を検出する。超音波探触子11は、それぞれが、光音響信号を検出して電気信号に変換する複数の超音波振動子を含む。複数の超音波振動子は、例えば所定の方向に沿って一列に配列される。超音波探触子11で検出された光音響信号は、図示しないAD変換器などでデジタル信号に変換された後に、信号処理手段14に入力される。   The ultrasonic probe 11 detects an acoustic signal (hereinafter, also referred to as a photoacoustic signal) generated by irradiating a laser beam into the subject after the irradiation. Each of the ultrasonic probes 11 includes a plurality of ultrasonic transducers that detect photoacoustic signals and convert them into electrical signals. The plurality of ultrasonic transducers are arranged in a line along a predetermined direction, for example. The photoacoustic signal detected by the ultrasonic probe 11 is converted into a digital signal by an AD converter (not shown) or the like and then input to the signal processing means 14.

信号処理手段14は、増幅手段15、画像生成手段16、選択情報取得手段17、ゲイン制御手段18、及びゲイン情報記憶手段19を有する。信号処理手段14内の各部の機能は、コンピュータが所定のプログラムに従って処理を実行することで実現可能である。なお、ゲイン情報記憶手段17は、信号処理手段14から参照可能であればよく、信号処理手段14内に設けられている必要はない。   The signal processing unit 14 includes an amplification unit 15, an image generation unit 16, a selection information acquisition unit 17, a gain control unit 18, and a gain information storage unit 19. The function of each part in the signal processing means 14 can be realized by a computer executing processing according to a predetermined program. Note that the gain information storage unit 17 may be referred to from the signal processing unit 14 and need not be provided in the signal processing unit 14.

増幅手段15は、STC処理を行う手段である。増幅手段15は、超音波探触子11で検出された光音響信号を、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。言い換えれば、増幅手段15は、光音響信号を、光音響信号検出開始(サンプリング開始)からの経過時間、すなわち光音響信号の発生源の深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する。増幅手段15は、例えば深さ方向の位置に応じた光音響信号の減衰を補償するように、光音響信号を増幅する。   The amplification means 15 is means for performing STC processing. The amplifying unit 15 amplifies the photoacoustic signal detected by the ultrasonic probe 11 with a gain corresponding to the position in the depth direction. In other words, the amplifying unit 15 amplifies the photoacoustic signal with a gain corresponding to the elapsed time from the start of photoacoustic signal detection (start of sampling), that is, the position in the depth direction of the source of the photoacoustic signal. The amplifying unit 15 amplifies the photoacoustic signal so as to compensate the attenuation of the photoacoustic signal according to the position in the depth direction, for example.

画像生成手段16は、増幅手段15で深さ方向の位置に応じて増幅された光音響信号に基づいて光音響画像を生成する。表示手段20は、例えば液晶表示装置などの画像表示が可能な表示装置である。表示手段20は、表示画面上に、画像生成手段16が生成した光音響画像を表示する。   The image generation unit 16 generates a photoacoustic image based on the photoacoustic signal amplified by the amplification unit 15 according to the position in the depth direction. The display means 20 is a display device capable of displaying an image, such as a liquid crystal display device. The display unit 20 displays the photoacoustic image generated by the image generation unit 16 on the display screen.

選択情報取得手段17は、光音響画像の生成に際して、超音波探触子11で検出される光音響信号の深さ方向の減衰特性に影響を与える情報をゲイン選択情報として取得する。本実施形態では、照明手段13が被検体内に照射した光の照明範囲に関係する光照射範囲情報を、ゲイン選択情報として取得する。照明手段13は、被検体の画像化する部分を複数の領域に分割した分割領域のそれぞれに対応した複数の光照射部を含んでいる。選択情報取得手段17は、複数の光照射部のうちのどの光照射部から被検体内に光が照射されたかを示す情報を光照射範囲情報として取得する。   The selection information acquisition unit 17 acquires, as gain selection information, information that affects the attenuation characteristics in the depth direction of the photoacoustic signal detected by the ultrasound probe 11 when generating the photoacoustic image. In the present embodiment, the light irradiation range information related to the illumination range of the light irradiated by the illuminating means 13 into the subject is acquired as gain selection information. The illuminating unit 13 includes a plurality of light irradiation units corresponding to each of the divided areas obtained by dividing the part of the subject to be imaged into a plurality of areas. The selection information acquisition unit 17 acquires information indicating which light irradiation unit from among the plurality of light irradiation units has been irradiated with light as light irradiation range information.

図2は、照明手段13と超音波探触子11とを示す。照明手段13は、例えば6つの光照射部21a〜21fを有する。超音波探触子11は、x方向に一列に並ぶ複数の超音波振動子を有する。光照射部21aと光照射部21dとは、超音波探触子11をy方向に挟んで対向する位置に配置される。光照射部21bと光照射部21eとは、超音波探触子11をy方向に挟んで対向する位置に配置される。光照射部21cと光照射部21fとは、超音波探触子11をy方向に挟んで対向する位置に配置される。光源12(図1)からの光は、光ファイバ22を用いて各光照射部21a〜21fまで導かれる。各光照射部21a〜21fが被検体内に照射する光のパワーは同一であるとする。   FIG. 2 shows the illumination means 13 and the ultrasonic probe 11. The illumination means 13 has six light irradiation parts 21a-21f, for example. The ultrasonic probe 11 has a plurality of ultrasonic transducers arranged in a line in the x direction. The light irradiation unit 21a and the light irradiation unit 21d are arranged at positions facing each other with the ultrasonic probe 11 sandwiched in the y direction. The light irradiation unit 21b and the light irradiation unit 21e are arranged at positions facing each other with the ultrasonic probe 11 sandwiched in the y direction. The light irradiation unit 21c and the light irradiation unit 21f are arranged at positions facing each other with the ultrasonic probe 11 sandwiched in the y direction. Light from the light source 12 (FIG. 1) is guided to the light irradiation units 21 a to 21 f using the optical fiber 22. It is assumed that the light powers irradiated to the subject by the light irradiation units 21a to 21f are the same.

光音響画像の生成に際して、照明手段13が有する6つの光照射部21a〜21fは、所望のパターン(組み合わせ)で被検体内に光を照射する。例えばある局面において、照明手段13は、光照射部21aと光照射部21dとのペアを用いて被検体内に光を照射する。別の局面では、光照射部21aと光照射部21dとのペアに加えて、光照射部21bと光照射部21eとのペアを用いて被検体内に光を照射することができる。更に別の局面では、光照射部21a〜21fの全てを用いて、被検体内に光を照射してもよい。被検体内に光を照射する際に用いられた光照射部の組み合わせに応じて、被検体内に照射される光の範囲(照明範囲)が変化する。   When generating the photoacoustic image, the six light irradiation units 21a to 21f included in the illumination unit 13 irradiate the subject with light in a desired pattern (combination). For example, in one aspect, the illuminating unit 13 irradiates the subject with light using a pair of the light irradiation unit 21a and the light irradiation unit 21d. In another aspect, in addition to the pair of the light irradiation unit 21a and the light irradiation unit 21d, the subject can be irradiated with light using the pair of the light irradiation unit 21b and the light irradiation unit 21e. In still another aspect, light may be irradiated into the subject using all of the light irradiation units 21a to 21f. The range (illumination range) of light irradiated in the subject changes according to the combination of the light irradiation units used when irradiating the subject with light.

図3は、光音響信号の深さ方向の減衰特性を示す。シミュレーションにより、直径8cm(Φ8)から直径0.3cm(Φ0.3)までの計5つの大きさで同一のエネルギー密度の光を被検体内に照射したときの音源の深さ方向の位置と光音響信号の強度との関係を求めた。シミュレーションでは、光吸収係数μaを0.1とし、光散乱係数μsを10とした。また、レーザ光の波長は532nmとした。図3のグラフにおいて、縦軸は光音響信号の強度を表し、横軸は深さ方向の位置を表す。縦軸は対数目盛で示している。   FIG. 3 shows the attenuation characteristics of the photoacoustic signal in the depth direction. Based on the simulation, the position and light in the depth direction of the sound source when the subject is irradiated with light of the same energy density in a total of five sizes from 8 cm (Φ8) to 0.3 cm (Φ0.3) in diameter. The relationship with the intensity of the acoustic signal was obtained. In the simulation, the light absorption coefficient μa was set to 0.1 and the light scattering coefficient μs was set to 10. The wavelength of the laser beam was 532 nm. In the graph of FIG. 3, the vertical axis represents the intensity of the photoacoustic signal, and the horizontal axis represents the position in the depth direction. The vertical axis shows a logarithmic scale.

図3に示すグラフを参照すると、光音響信号の信号強度は、深さ方向の位置が深くなるほど弱くなることがわかる。すなわち、光音響信号の減衰は、深さ方向の位置が深くなるほど大きくなることがわかる。また、光音響信号の強度は、照射された光の直径に依存し、直径が大きいほど(光の照射面積が広いほど)、光信号の信号強度が高くなることがわかる。各光の直径に対して、図3のグラフに示す減衰特性を補償し、信号強度が深さ方向の位置によらず一定となるように光音響信号を増幅することで、深部の観察が可能になる。   Referring to the graph shown in FIG. 3, it can be seen that the signal intensity of the photoacoustic signal becomes weaker as the position in the depth direction becomes deeper. That is, it can be seen that the attenuation of the photoacoustic signal increases as the position in the depth direction becomes deeper. Further, it can be seen that the intensity of the photoacoustic signal depends on the diameter of the irradiated light, and that the signal intensity of the optical signal increases as the diameter increases (the irradiation area of light increases). By compensating the attenuation characteristics shown in the graph of Fig. 3 for each light diameter and amplifying the photoacoustic signal so that the signal intensity is constant regardless of the position in the depth direction, deep observation is possible become.

図1に戻り、ゲイン情報記憶手段19は、ゲイン選択情報とゲイン調整情報とを対応付けて記憶する。例えば照明手段13が6つの光照射部21a〜21f(図2)を有し、そのうちの2つ、4つ、6つの何れかを用いて被検体内に光を照射する場合、ゲイン情報記憶手段19は、3つの光照射範囲のそれぞれに対応してゲイン調整情報を記憶する。ここで、ゲイン調整情報とは、増幅手段15において深さ方向の位置応じたゲインで光音響信号を増幅する際に、どのようにゲインを調整するかに関係する情報である。   Returning to FIG. 1, the gain information storage unit 19 stores gain selection information and gain adjustment information in association with each other. For example, when the illumination unit 13 includes six light irradiation units 21a to 21f (FIG. 2), and the light is irradiated into the subject using any two, four, or six of them, the gain information storage unit 19 stores gain adjustment information corresponding to each of the three light irradiation ranges. Here, the gain adjustment information is information related to how the gain is adjusted when the amplifying unit 15 amplifies the photoacoustic signal with a gain corresponding to the position in the depth direction.

例えば、2つの光照射部21から光が照射されたときに対応するゲイン選択情報に対応付けて記憶されるゲイン調整情報は、シミュレーションなどを用いて、2つ光照射部21から光が照射されたときの光音響信号の深さ方向に対する減衰特性を求めておくことで決定できる。4つの光照射部21から光が照射されたとき、及び6つの光照射部21から光が照射されたときに対応するゲイン選択情報に対応付けて記憶されるゲイン調整情報も、同様に、例えばシミュレーションなどを用いて光音響信号の深さ方向に対する減衰特性を求めておくことで決定できる   For example, the gain adjustment information stored in association with the corresponding gain selection information when light is irradiated from the two light irradiation units 21 is irradiated with light from the two light irradiation units 21 using a simulation or the like. This can be determined by obtaining the attenuation characteristic of the photoacoustic signal in the depth direction. Similarly, gain adjustment information stored in association with gain selection information corresponding to when light is irradiated from the four light irradiation units 21 and when light is irradiated from the six light irradiation units 21 is also, for example, It can be determined by finding the attenuation characteristics of the photoacoustic signal in the depth direction using simulation etc.

ゲイン情報記憶手段19は、ゲイン調整情報を、ゲイン選択情報ごとのLUT(Look Up Table)として記憶することができる。例えばゲイン情報記憶手段19は、3つの光照射範囲情報のそれぞれに対応して、深さ方向の位置から、その位置での光音響信号を増幅する際のゲインを決定するためのLUTを記憶する。あるいはゲイン情報記憶手段19は、増幅手段15において光音響信号を増幅する際のゲインを決定するときに用いられる、深さ方向の関数である所定の関数のパラメータをゲイン調整情報として記憶してもよい。関数のパラメータとしては、光音響信号の信号強度特性(図3)を指数関数を用いて近似したときの、指数部における深さ方向の位置の係数などが考えられる。   The gain information storage unit 19 can store gain adjustment information as a LUT (Look Up Table) for each gain selection information. For example, the gain information storage unit 19 stores an LUT for determining a gain for amplifying the photoacoustic signal at the position from the position in the depth direction corresponding to each of the three light irradiation range information. . Alternatively, the gain information storage unit 19 may store, as gain adjustment information, a parameter of a predetermined function that is a function in the depth direction and is used when determining the gain when the amplifying unit 15 amplifies the photoacoustic signal. Good. As a parameter of the function, a coefficient of the position in the depth direction in the exponent part when the signal intensity characteristic (FIG. 3) of the photoacoustic signal is approximated using an exponential function can be considered.

例えば図3に示す各光照射範囲の光音響信号の信号強度特性を、指数部における係数をμeffとして、
I(Z)=e−μeff×Z
で近似する。図3に示す減衰特性を用いて、例えば深さ方向の位置2cmまでの近似で各光照射範囲についてμeffを計算すると、下記表1が得られる。

Figure 2012070949
例えばΦ0.3の光が照射されたときの光音響信号の深さ方向の位置Zに対する信号強度I(Z)は、
I(Z)=e−2.79×Z
で求めることができる。ゲイン情報記憶手段19は、上記表1の各光照射範囲に対応するμeffをゲイン調整情報として記憶する。この場合、ゲインは、例えば1/I(Z)とすることができる。 For example, the signal intensity characteristic of the photoacoustic signal in each light irradiation range shown in FIG.
I (Z) = e− μeff × Z
Approximate. When μeff is calculated for each light irradiation range by approximation up to a position of 2 cm in the depth direction using the attenuation characteristic shown in FIG. 3, the following Table 1 is obtained.
Figure 2012070949
For example, the signal intensity I (Z) with respect to the position Z in the depth direction of the photoacoustic signal when the light of Φ0.3 is irradiated is
I (Z) = e- 2.79 × Z
Can be obtained. The gain information storage means 19 stores μeff corresponding to each light irradiation range in Table 1 as gain adjustment information. In this case, the gain can be set to 1 / I (Z), for example.

上記では、光照射範囲とゲイン調整に関するパラメータとを対応付けて記憶することとしたが、各光照射範囲に対するパラメータを求めるための計算式をゲイン情報記憶手段19に記憶しておいてもよい。図4は、光照射範囲とμeffとの関係を示す。図4に示すように、表1に示される各光照射範囲におけるμeffをグラフ上にプロットし、そのプロット点を通る曲線で、光照射範囲とμeffとの関係を近似する。例えば図4では、近似曲線はy=1.266x−0.7956と求まる。ゲイン情報記憶手段19は、この近似曲線(そのパラメータ)を、ゲイン調整情報として記憶してもよい。 In the above description, the light irradiation range and the parameter relating to gain adjustment are stored in association with each other. However, a calculation formula for obtaining a parameter for each light irradiation range may be stored in the gain information storage unit 19. FIG. 4 shows the relationship between the light irradiation range and μeff. As shown in FIG. 4, μeff in each light irradiation range shown in Table 1 is plotted on a graph, and the relationship between the light irradiation range and μeff is approximated by a curve passing through the plotted points. For example, in FIG. 4, the approximate curve is obtained as y = 1.266x− 0.7956 . The gain information storage unit 19 may store this approximate curve (its parameters) as gain adjustment information.

ゲイン制御手段18は、ゲイン情報記憶手段19から、選択情報取得手段17が取得したゲイン選択情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出す。ゲイン制御手段18は、読み出したゲイン調整情報に基づくゲインを増幅手段15に設定する。増幅手段15は、ゲイン制御手段18が設定した、ゲイン調整情報に基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで光音響信号を増幅する。   The gain control unit 18 reads the gain adjustment information stored in association with the gain selection information acquired by the selection information acquisition unit 17 from the gain information storage unit 19. The gain control unit 18 sets the gain based on the read gain adjustment information in the amplification unit 15. The amplifying unit 15 amplifies the photoacoustic signal with a gain according to the position in the depth direction based on the gain adjustment information set by the gain control unit 18.

例えばゲイン調整情報がLUTで表わされるときは、ゲイン制御手段18は、選択情報取得手段17が取得した光照射範囲情報に対応付けて記憶されるLUTをゲイン情報記憶手段19から読み出し、読み出したLUTを増幅手段15に設定する。増幅手段15は設定されたLUTを用いて、深さ方向の位置に応じたゲインで光音響信号を増幅する。   For example, when the gain adjustment information is represented by LUT, the gain control means 18 reads the LUT stored in association with the light irradiation range information acquired by the selection information acquisition means 17 from the gain information storage means 19 and reads the read LUT. Is set in the amplification means 15. The amplifying means 15 amplifies the photoacoustic signal with a gain corresponding to the position in the depth direction using the set LUT.

ゲイン調整情報がゲイン調整に関するパラメータで表わされる場合、ゲイン制御手段18は、選択情報取得手段17が取得した光照射範囲情報に対応付けて記憶されるパラメータ(μeff)をゲイン情報記憶手段19から読み出す。ゲイン情報記憶手段19に、パラメータを求めるための計算式が記憶されているときは、選択情報取得手段17が取得した光照射範囲情報を用いて計算式を計算し、パラメータを求めればよい。増幅手段15は、例えばゲイン情報記憶手段19から読み出されたパラメータに基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで光音響信号を増幅する。   When the gain adjustment information is represented by a parameter relating to gain adjustment, the gain control means 18 reads a parameter (μeff) stored in association with the light irradiation range information acquired by the selection information acquisition means 17 from the gain information storage means 19. . When a calculation formula for obtaining a parameter is stored in the gain information storage unit 19, the calculation formula is calculated using the light irradiation range information acquired by the selection information acquisition unit 17, and the parameter may be obtained. The amplifying unit 15 amplifies the photoacoustic signal with a gain corresponding to the position in the depth direction based on, for example, a parameter read from the gain information storage unit 19.

増幅手段15は、例えば光音響信号が深さ方向の位置によらず一定となるように、光音響信号を増幅する。あるいは増幅手段15は、どの光照射範囲で被検体に対する光照射が行われたときでも、増幅後の光音響信号の減衰特性が所定の減衰を示すように光音響信号を増幅してもよい。例えば何れの光照射範囲についても図3におけるΦ8の光音響信号の減衰特性と同等な減衰特性となるように、すなわち、何れの光照射範囲についてもΦ8の場合の光音響信号の信号強度と同等な信号強度が得られるように、光音響信号を増幅してもよい。   For example, the amplifying unit 15 amplifies the photoacoustic signal so that the photoacoustic signal is constant regardless of the position in the depth direction. Alternatively, the amplifying unit 15 may amplify the photoacoustic signal so that the attenuation characteristic of the photoacoustic signal after amplification exhibits a predetermined attenuation regardless of the light irradiation range in which the subject is irradiated with light. For example, in any light irradiation range, the attenuation characteristic is equivalent to the attenuation characteristic of the photoacoustic signal of Φ8 in FIG. 3, that is, in any light irradiation range, the signal intensity of the photoacoustic signal in the case of Φ8 is equivalent. The photoacoustic signal may be amplified so that a high signal intensity can be obtained.

図5は、動作手順を示す。光源12は、図示しない制御部からのトリガを受けてパルスレーザ光を生成する。照明手段13は、例えば複数の光照射部のうちのいくつかから、被検体内にパルスレーザ光を照射する(ステップS1)。超音波探触子11は、パルスレーザ光の照射により被検体内で生じた光音響信号を検出する(ステップS2)。検出された光音響信号は、図示しないAD変換器などを経て、信号処理手段14に入力される。   FIG. 5 shows an operation procedure. The light source 12 receives a trigger from a control unit (not shown) and generates pulsed laser light. The illumination unit 13 irradiates the subject with pulsed laser light from some of the plurality of light irradiation units, for example (step S1). The ultrasonic probe 11 detects a photoacoustic signal generated in the subject by irradiation with pulsed laser light (step S2). The detected photoacoustic signal is input to the signal processing means 14 via an AD converter (not shown) or the like.

選択情報取得手段17は、照明手段13における光照射範囲情報を取得する(ステップS3)。ゲイン制御手段18は、ゲイン情報記憶手段19から、ステップS3で取得された光照射範囲情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出す(ステップS4)。ゲイン制御手段18は、読み出したゲイン調整情報に基づく、深さ方向の位置に応じたゲイン調整値を増幅手段15に設定する。ゲイン制御手段18は、例えばゲイン情報記憶手段19がLUTをゲイン調整情報として記憶する場合は、取得された光照射範囲情報に対応付けて記憶されたLUTを、増幅手段15に設定する。   The selection information acquisition means 17 acquires the light irradiation range information in the illumination means 13 (step S3). The gain control means 18 reads the gain adjustment information stored in association with the light irradiation range information acquired in step S3 from the gain information storage means 19 (step S4). The gain control unit 18 sets a gain adjustment value corresponding to the position in the depth direction in the amplification unit 15 based on the read gain adjustment information. For example, when the gain information storage unit 19 stores the LUT as gain adjustment information, the gain control unit 18 sets the LUT stored in association with the acquired light irradiation range information in the amplification unit 15.

増幅手段15は、ゲイン制御手段18から設定されたゲインで光音響信号を増幅する(ステップS5)。画像生成手段16は、増幅手段15で深さ方向の位置に応じたゲインで増幅された光音響信号に基づいて、光音響画像を生成する(ステップS6)。表示手段20は、生成された光音響画像を表示モニタなどの表示画面上に表示する(ステップS7)。   The amplification unit 15 amplifies the photoacoustic signal with the gain set by the gain control unit 18 (step S5). The image generation unit 16 generates a photoacoustic image based on the photoacoustic signal amplified by the amplification unit 15 with a gain corresponding to the position in the depth direction (step S6). The display means 20 displays the generated photoacoustic image on a display screen such as a display monitor (step S7).

本実施形態では、ゲイン情報記憶手段19に、光照射範囲情報(ゲイン選択情報)とゲイン調整情報とを記憶しておく。選択情報取得手段17は、例えば光音響画像の生成に際して光照射範囲情報を取得し、ゲイン制御手段18は、取得された光照射範囲情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報をゲイン情報記憶手段19から読み出す。増幅手段15は、読み出されたゲイン調整値に基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで光音響画像生成に用いられる光音響信号を増幅する。本実施形態では、光照射範囲に応じてSTCにおけるゲイン調整がなされるため、ユーザは、特別な操作を行わなくても、光音響画像において深部を適切な観察状態で観察することができる。   In the present embodiment, the light information range information (gain selection information) and gain adjustment information are stored in the gain information storage unit 19. The selection information acquisition unit 17 acquires, for example, light irradiation range information when generating a photoacoustic image, and the gain control unit 18 obtains gain adjustment information stored in association with the acquired light irradiation range information as gain information storage unit. 19 is read out. The amplifying unit 15 amplifies a photoacoustic signal used for photoacoustic image generation with a gain corresponding to the position in the depth direction based on the read gain adjustment value. In this embodiment, since the gain adjustment in the STC is performed according to the light irradiation range, the user can observe the deep portion in the photoacoustic image in an appropriate observation state without performing a special operation.

次いで、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態の光音響画像化装置の構成は、図1に示す第1実施形態の光音響画像化装置と同様な構成である。光音響イメージングにおいては、被検体内に照射された光が深さ方向に進行する際の光拡散や、生体組織における光吸収が、測定対象の組織やその状態に応じて変化すると考えられる。また、光吸収体で生じた光音響信号が超音波探触子11方向に進行する際の減衰特性などは、測定対象の生体組織やその状態に応じて変化すると考えられる。本実施形態では、第1実施形態で用いた光照射範囲情報に加えて、測定対象の組織に関係する測定対象組織情報をゲイン選択情報として用いる。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the photoacoustic imaging apparatus of the present embodiment is the same as that of the photoacoustic imaging apparatus of the first embodiment shown in FIG. In photoacoustic imaging, it is considered that light diffusion when light irradiated into a subject travels in the depth direction and light absorption in a living tissue change according to the tissue to be measured and its state. In addition, it is considered that the attenuation characteristic when the photoacoustic signal generated by the light absorber travels in the direction of the ultrasonic probe 11 changes depending on the biological tissue to be measured and its state. In this embodiment, in addition to the light irradiation range information used in the first embodiment, measurement target tissue information related to the measurement target tissue is used as gain selection information.

ゲイン情報記憶手段19は、ゲイン調整情報を、光照射範囲情報と測定対象組織情報とに対応付けて記憶する。測定対象組織情報には、測定対象の部位(組織)の指定情報、及び部位の状態情報の何れか一方又は双方を用いることができる。測定対象の組織の指定情報には、例えば皮膚、乳房、内蔵などの情報が考えられる。内蔵は、更に食道、胃、大腸などに細分化されていてもよい。部位の状態情報としては、例えばメラノーシス有無を示す情報などが考えられる。例えば測定対象の部位に応じて使用する超音波探触子11が異なる場合などでは、選択情報取得手段17は、使用される超音波探触子11の種別情報などを超音波探触子11から読み出し、読み出した種別情報を測定対象組織情報として用いてもよい。   The gain information storage unit 19 stores gain adjustment information in association with light irradiation range information and measurement target tissue information. As the measurement target tissue information, one or both of designation information of a measurement target region (tissue) and state information of the region can be used. For example, information such as skin, breast, and built-in information can be considered as the designation information of the tissue to be measured. The internal organs may be further subdivided into esophagus, stomach, large intestine and the like. As the state information of the part, for example, information indicating the presence or absence of melanosis can be considered. For example, when the ultrasonic probe 11 to be used differs depending on the region to be measured, the selection information acquisition unit 17 obtains the type information of the ultrasonic probe 11 to be used from the ultrasonic probe 11. The read type information may be used as the measurement target tissue information.

図6は、測定対象組織ごとの照明範囲とμeffとの関係を示す。μeffの求め方は第1実施形態と同様である。測定対象組織に応じて光散乱係数や光吸収係数を変更してシミュレーションを行い、測定対象組織ごとに、複数の光照射範囲におけるμeffを求める。図6には、「食道」、「皮膚・胃」、「乳房」の3つのケースについて、求めたμeffに基づいて光照射範囲とμeffとの関係を近似した近似曲線を示している。ゲイン情報記憶手段19には、「食道」、「皮膚・胃」、「乳房」のそれぞれに対して求めた近似曲線を記憶することができる。その場合、例えば選択情報取得手段17が取得した測定対象組織情報が「胃」を示すときは、「皮膚・胃」に対応付けて記憶された近似曲線を読み出し、その近似曲線を用いて、選択情報取得手段17が取得した光照射範囲情報に該当する光照射範囲に対するμeffを計算し、ゲイン調整値を決定すればよい。   FIG. 6 shows the relationship between the illumination range and μeff for each tissue to be measured. The method for obtaining μeff is the same as in the first embodiment. Simulation is performed by changing the light scattering coefficient and the light absorption coefficient according to the measurement target tissue, and μeff in a plurality of light irradiation ranges is obtained for each measurement target tissue. FIG. 6 shows approximate curves that approximate the relationship between the light irradiation range and μeff based on the obtained μeff for three cases of “esophagus”, “skin / stomach”, and “breast”. The gain information storage means 19 can store approximate curves obtained for “esophagus”, “skin / stomach”, and “breast”. In this case, for example, when the measurement target tissue information acquired by the selection information acquisition unit 17 indicates “stomach”, the approximate curve stored in association with “skin / stomach” is read, and the selection is performed using the approximate curve. The gain adjustment value may be determined by calculating μeff for the light irradiation range corresponding to the light irradiation range information acquired by the information acquisition means 17.

本実施形態では、ゲイン選択情報に測定対象組織情報を用いる。ゲイン情報記憶手段19に、測定対象組織情報とゲイン調整情報とを対応付けて記憶しておき、光音響画像生成の際に取得された測定対象組織情報に対応づけて記憶されたゲイン調整情報を読み出し、読み出されたゲイン調整値に基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで光音響信号を増幅することで、測定対象の組織に応じたSTC処理を実現できる。このため、ユーザは、各測定対象の組織について、特別な操作を行わなくても、光音響画像において深部を適切な観察状態で観察することができる。   In the present embodiment, measurement target tissue information is used for gain selection information. The gain information storage means 19 stores the measurement target tissue information and gain adjustment information in association with each other, and stores the gain adjustment information stored in association with the measurement target tissue information acquired at the time of photoacoustic image generation. By amplifying the photoacoustic signal with a gain corresponding to the position in the depth direction based on the read gain adjustment value, STC processing corresponding to the tissue to be measured can be realized. For this reason, the user can observe the deep part in the photoacoustic image in an appropriate observation state without performing a special operation for each tissue to be measured.

なお、上記各実施形態では、増幅手段15が光音響画像生成に用いる光音響信号を増幅することでSTC処理を実現する例を説明したが、これには限定されない。例えば画像生成手段16がSTCなしの状態で光音響画像を生成し、増幅手段15が、生成された光音響画像が表示手段20に表示される際に、光音響画像の画素値を深さ方向の位置に応じて増幅してもよい。この場合でも、例えば暗く表示される深部の部分の画素値を深さ方向の位置に応じたゲインで増幅することで明るくすることができ、光音響画像において深部を適切な観察状態で観察することができる。   In each of the above embodiments, the example in which the STC process is realized by amplifying the photoacoustic signal used by the amplifying unit 15 to generate the photoacoustic image has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when the image generation unit 16 generates a photoacoustic image without the STC, and the amplification unit 15 displays the generated photoacoustic image on the display unit 20, the pixel value of the photoacoustic image is expressed in the depth direction. Amplification may be performed according to the position of Even in this case, for example, the pixel value of the dark portion displayed in the dark can be brightened by amplifying the pixel value with a gain corresponding to the position in the depth direction, and the deep portion is observed in an appropriate observation state in the photoacoustic image. Can do.

第1実施形態では、1つの光照射範囲について1つのパラメータ(μeff)を求める例について説明したが、これには限定されない。例えば光音響信号の減衰特性のグラフ(図3)において、深さ方向の位置を複数の範囲に分割し、分割した範囲ごとにμeffを求めてもよい。具体的には、各照明範囲について、深さ方向の位置0cmから2cmまでの範囲におけるμeffと、深さ方向の位置2cmから8cmまでの範囲におけるμeffとを求め、それらを光照射範囲に対応付けてゲイン情報記憶手段19に記憶してもよい。また、第2実施形態では、光照射範囲情報に加えて測定対象組織情報を用いることとしたが、光照射範囲情報に代えて測定対象組織情報を用いることとしてもよい。   Although 1st Embodiment demonstrated the example which calculates | requires one parameter (microeff) about one light irradiation range, it is not limited to this. For example, in the graph of the attenuation characteristic of the photoacoustic signal (FIG. 3), the position in the depth direction may be divided into a plurality of ranges, and μeff may be obtained for each divided range. Specifically, for each illumination range, μeff in the range from 0 cm to 2 cm in the depth direction and μeff in the range from 2 cm to 8 cm in the depth direction are obtained, and these are associated with the light irradiation range. May be stored in the gain information storage means 19. In the second embodiment, the measurement target tissue information is used in addition to the light irradiation range information. However, the measurement target tissue information may be used instead of the light irradiation range information.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光音響画像化装置、方法、及びプログラムは、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the suitable embodiment, the photoacoustic imaging device of this invention, a method, and a program are not limited only to the said embodiment, From the structure of the said embodiment. Various modifications and changes are also included in the scope of the present invention.

10:光音響画像化装置
11:超音波探触子
12:光源
13:照明手段
14:信号処理手段
15:増幅手段
16:画像生成手段
17:選択情報取得手段
18:ゲイン制御手段
19:ゲイン情報記憶手段
20:表示手段
21:光照射部
22:光ファイバ
10: Photoacoustic imaging apparatus 11: Ultrasound probe 12: Light source 13: Illumination means 14: Signal processing means 15: Amplification means 16: Image generation means 17: Selection information acquisition means 18: Gain control means 19: Gain information Storage means 20: Display means 21: Light irradiation unit 22: Optical fiber

Claims (10)

光源と、
前記光源からの光を被検体内に照射する照明手段と、
前記光照射手段から照射された光により前記被検体内で生じた光音響信号を検出する超音波探触子と、
前記光音響信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段に入力される光音響信号又は前記光音響画像における画素値を、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する増幅手段と、
光音響画像の生成に際して、前記超音波探触子で検出される光音響信号の深さ方向の減衰特性に影響を与える情報をゲイン選択情報として取得する選択情報取得手段と、
前記ゲイン選択情報とゲイン調整情報とを対応付けて記憶するゲイン情報記憶手段から、前記選択情報取得手段が取得したゲイン選択情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出し、該読み出したゲイン調整情報に基づくゲインを前記増幅手段に設定するゲイン制御手段とを備えたことを特徴とする光音響画像化装置。
A light source;
Illumination means for irradiating the subject with light from the light source;
An ultrasonic probe for detecting a photoacoustic signal generated in the subject by light irradiated from the light irradiation means;
Image generating means for generating a photoacoustic image based on the photoacoustic signal;
Amplifying means for amplifying a photoacoustic signal input to the image generating means or a pixel value in the photoacoustic image with a gain according to a position in a depth direction;
Selection information acquisition means for acquiring, as gain selection information, information that affects the attenuation characteristics in the depth direction of the photoacoustic signal detected by the ultrasonic probe when generating a photoacoustic image;
The gain adjustment information stored in association with the gain selection information acquired by the selection information acquisition unit is read from the gain information storage unit that stores the gain selection information and gain adjustment information in association with each other, and the read gain adjustment A photoacoustic imaging apparatus comprising: gain control means for setting gain based on information in the amplification means.
前記照明手段が、切替え可能な照明範囲で光を照射するものであり、前記ゲイン選択情報が、前記照明手段が前記被検体内に照射した光の照明範囲に関係する光照射範囲情報を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の光音響画像化装置。   The illumination means irradiates light in a switchable illumination range, and the gain selection information includes light irradiation range information related to an illumination range of light irradiated into the subject by the illumination means. The photoacoustic imaging apparatus according to claim 1. 前記照明手段が、前記被検体の画像化する部分を複数の領域に分割した分割領域のそれぞれに対応した複数の光照射部を含み、前記光照射範囲情報が、前記複数の光照射部のうちのどの光照射部から前記被検体内に光が照射されたかを示す情報を含むものであることを特徴とする請求項2に記載の光音響画像化装置。   The illuminating means includes a plurality of light irradiation units corresponding to each of the divided regions obtained by dividing a part to be imaged of the subject into a plurality of regions, and the light irradiation range information is included in the plurality of light irradiation units. The photoacoustic imaging apparatus according to claim 2, wherein the photoacoustic imaging apparatus includes information indicating from which light irradiation unit the light is irradiated into the subject. 前記ゲイン選択情報が、前記光照射範囲情報に代えて、又はこれに加えて、測定対象の組織に関係する測定対象組織情報を含むものであることを特徴とする請求項2又は3に記載の光音響画像化装置。   The photoacoustic according to claim 2 or 3, wherein the gain selection information includes measurement target tissue information related to a measurement target tissue instead of or in addition to the light irradiation range information. Imaging device. 前記測定対象組織情報が、測定対象の組織の指定情報及び測定対象組織の状態情報の何れか一方又は双方を含むものであることを特徴とする請求項4に記載の光音響画像化装置。   The photoacoustic imaging apparatus according to claim 4, wherein the measurement target tissue information includes one or both of designation information of a measurement target tissue and state information of the measurement target tissue. 前記増幅手段が、前記深さ方向の位置に応じた光音響信号の減衰又は前記画素値の低下を補償するように、前記受信された光音響信号又は前記光音響画像における画素値を増幅するものであることを特徴とする請求項1から5何れかに記載の光音響画像化装置。   The amplifying unit amplifies a pixel value in the received photoacoustic signal or the photoacoustic image so as to compensate for attenuation of the photoacoustic signal or a decrease in the pixel value according to the position in the depth direction. The photoacoustic imaging apparatus according to claim 1, wherein 前記ゲイン情報記憶手段が、前記ゲイン調整情報を、前記ゲイン選択情報ごとにLUT(Look Up Table)として記憶するものであることを特徴とする請求項1から6何れかに記載の光音響画像化装置。   The photoacoustic imaging according to any one of claims 1 to 6, wherein the gain information storage means stores the gain adjustment information as a LUT (Look Up Table) for each gain selection information. apparatus. 前記ゲイン情報記憶手段が、前記ゲインを決定する際に用いられる、深さ方向の関数である所定の関数のパラメータを前記ゲイン調整情報として記憶するものであることを特徴とする請求項1から6何れかに記載の光音響画像化装置。   7. The gain information storage means stores a parameter of a predetermined function, which is a function in the depth direction, used when determining the gain as the gain adjustment information. The photoacoustic imaging apparatus in any one. 被検体内に照射された光により前記被検体内で生じた光音響信号を検出するステップと、
前記検出された光音響信号に基づいて光音響画像を生成するステップと、
前記光音響画像の生成に際して、検出される光音響信号の深さ方向の減衰特性に影響を与える情報をゲイン選択情報として取得するステップと、
前記ゲイン選択情報とゲイン調整情報とを対応付けて記憶するゲイン情報記憶手段から、前記取得されたゲイン選択情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出すステップと、
光音響画像の生成の際に用いられる光音響信号又は前記光音響画像における画素値を、前記読み出されたゲイン調整情報に基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅するステップとを有することを特徴とする光音響画像化方法。
Detecting a photoacoustic signal generated in the subject by light irradiated in the subject;
Generating a photoacoustic image based on the detected photoacoustic signal;
Obtaining the information that affects the attenuation characteristics in the depth direction of the detected photoacoustic signal when generating the photoacoustic image as gain selection information;
Reading gain adjustment information stored in association with the acquired gain selection information from gain information storage means for storing the gain selection information and gain adjustment information in association with each other;
Amplifying a photoacoustic signal used in generating a photoacoustic image or a pixel value in the photoacoustic image with a gain corresponding to a position in a depth direction based on the read gain adjustment information. The photoacoustic imaging method characterized by the above-mentioned.
コンピュータに、
被検体内に照射された光により前記被検体内で生じた光音響信号を検出する手順と、
前記検出された光音響信号に基づいて光音響画像を生成する手順と、
前記光音響画像の生成に際して、検出される光音響信号の深さ方向の減衰特性に影響を与える情報をゲイン選択情報として取得する手順と、
前記ゲイン選択情報とゲイン調整情報とを対応付けて記憶するゲイン情報記憶手段から、前記取得されたゲイン選択情報に対応付けて記憶されたゲイン調整情報を読み出す手順と、
前記光音響画像の生成の際に用いられる光音響信号又は前記光音響画像における画素値を、前記読み出されたゲイン調整情報に基づく、深さ方向の位置に応じたゲインで増幅する手順とを実行させるためのプログラム。
On the computer,
A procedure for detecting a photoacoustic signal generated in the subject by light irradiated in the subject;
Generating a photoacoustic image based on the detected photoacoustic signal;
When generating the photoacoustic image, a procedure for acquiring information that affects the attenuation characteristics in the depth direction of the detected photoacoustic signal as gain selection information;
A procedure for reading out gain adjustment information stored in association with the acquired gain selection information from gain information storage means for storing the gain selection information and gain adjustment information in association with each other;
Amplifying a photoacoustic signal used in generating the photoacoustic image or a pixel value in the photoacoustic image with a gain according to a position in the depth direction based on the read gain adjustment information; A program to be executed.
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