[go: up one dir, main page]

JP2019005560A - Information processing apparatus and system - Google Patents

Information processing apparatus and system Download PDF

Info

Publication number
JP2019005560A
JP2019005560A JP2018097905A JP2018097905A JP2019005560A JP 2019005560 A JP2019005560 A JP 2019005560A JP 2018097905 A JP2018097905 A JP 2018097905A JP 2018097905 A JP2018097905 A JP 2018097905A JP 2019005560 A JP2019005560 A JP 2019005560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
information
light
acoustic wave
irradiation unit
image data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018097905A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
福谷 和彦
Kazuhiko Fukutani
和彦 福谷
阿部 浩
Hiroshi Abe
浩 阿部
一仁 岡
Kazuhito Oka
一仁 岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to US16/014,109 priority Critical patent/US20180368697A1/en
Publication of JP2019005560A publication Critical patent/JP2019005560A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

【課題】交換可能な光学部材を介して照射された光に起因して発生した光音響信号を処理する装置において、高精度な被検体情報を取得する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る情報処理装置は、音響波探触子との位置関係が規定された光照射部を介して被検体に光が照射されることにより発生する音響波に基づいた、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを処理する情報処理装置であって、前記画像データを取得する画像データ取得手段と、前記音響波探触子の種類を識別する識別情報を取得する情報取得手段と、前記音響波探触子の種類を識別する前記識別情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、を有する。【選択図】図1Highly accurate object information is acquired in an apparatus for processing a photoacoustic signal generated due to light irradiated through an interchangeable optical member. An information processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes an acoustic wave generated by irradiating a subject with light through a light irradiation unit in which a positional relationship with an acoustic wave probe is defined. An information processing apparatus for processing image data indicating characteristic information at a plurality of positions in the subject based on the image data acquisition means for acquiring the image data and identifying the type of the acoustic wave probe Information acquisition means for acquiring the identification information to be performed, and based on the identification information for identifying the type of the acoustic wave probe, the light irradiated through the light irradiation unit at a plurality of positions in the subject Correction means for correcting the influence of the image data on the image value caused by the variation in the amount of light. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、音響波を利用して被検体の情報を取得する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for acquiring information on a subject using acoustic waves.

被検体内の構造情報や、生理的情報、すなわち機能情報をイメージングするための技術として、光音響イメージング(Photoacoustic Imaging)が知られている。
レーザ光などの光を被検体である生体に照射すると、光が被検体内の生体組織で吸収される際に音響波(典型的には超音波)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。光音響イメージング(PAI)では、発生した光音響波を探触子で受信し、受信信号を数学的に解析することにより、被検体内の特性情報を取得することができる。
Photoacoustic imaging is known as a technique for imaging structural information in a subject and physiological information, that is, functional information.
When light such as laser light is irradiated on a living body that is a subject, an acoustic wave (typically, an ultrasonic wave) is generated when the light is absorbed by a living tissue in the subject. This phenomenon is called a photoacoustic effect, and an acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called a photoacoustic wave. Since tissues constituting the subject have different optical energy absorption rates, the sound pressures of the generated photoacoustic waves are also different. In photoacoustic imaging (PAI), the generated photoacoustic waves are received by a probe, and the received signal is mathematically analyzed to obtain characteristic information in the subject.

一方、被検体内の構造情報を取得する方法として、超音波イメージングが知られている。超音波イメージングにおいては、プローブに配置された複数の音響素子(トランスデューサ)から被検体に超音波を送信する。そして、被検体内において音響インピーダンスが異なる界面で生じる反射波を受信し、画像データを生成する。   On the other hand, ultrasonic imaging is known as a method for acquiring structural information in a subject. In ultrasonic imaging, ultrasonic waves are transmitted to a subject from a plurality of acoustic elements (transducers) arranged on a probe. Then, a reflected wave generated at an interface having different acoustic impedance in the subject is received, and image data is generated.

これに関連する技術として、例えば、特許文献1には、光音響イメージングによる画像と超音波イメージングによる画像とを、同一のハンドヘルドプローブを使用して取得する技術が記載されている。   As a technique related to this, for example, Patent Document 1 describes a technique for acquiring an image by photoacoustic imaging and an image by ultrasonic imaging using the same handheld probe.

特開2017−000660号公報JP 2017-000660 A

特許文献1には、被検体に光を照射する部材(光照射部)をプローブに対して脱着および交換可能とする構成が記載されている。しかし、光照射部とプローブとの組み合わせを変更すると、音響素子と光照射部との位置関係や、被検体に照射される光の特性が変化する。また、これに起因して、被検体内における光量の分布が変化し、被検体情報を画像化した際の視認性が変化するといった課題があった。   Patent Document 1 describes a configuration in which a member (light irradiation unit) that irradiates light to a subject can be attached to and detached from the probe. However, when the combination of the light irradiating unit and the probe is changed, the positional relationship between the acoustic element and the light irradiating unit and the characteristics of the light irradiated to the subject change. Further, due to this, there has been a problem that the distribution of the amount of light in the subject changes and the visibility when the subject information is imaged changes.

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、交換可能な光学部材を介して照射された光に起因して発生した光音響信号を処理する装置において、高精度な被検体情報を取得することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. In an apparatus for processing a photoacoustic signal generated due to light irradiated through a replaceable optical member, the present invention is highly accurate. The purpose is to obtain specimen information.

本発明に係る情報処理装置は、音響波探触子との位置関係が規定された光照射部を介して被検体に光が照射されることにより発生する音響波に基づいた、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを処理する情報処理装置であって、前記画像データを取得する画像データ取得手段と、前記音響波探触子の種類を識別する識別情報を取得する情報取得手段と、前記音響波探触子の種類を識別する前記識別情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、を有する。   The information processing apparatus according to the present invention is based on an acoustic wave generated by irradiating a subject with light through a light irradiating unit in which a positional relationship with the acoustic wave probe is defined. An information processing apparatus for processing image data indicating characteristic information at a plurality of positions, wherein the image data acquisition means for acquiring the image data and the information acquisition for acquiring the identification information for identifying the type of the acoustic wave probe And the image resulting from variations in the amount of light at a plurality of positions in the subject of the light irradiated through the light irradiation unit based on the identification information identifying the type of the means and the acoustic probe Correction means for correcting the influence of the data on the image value.

また、本発明に係るシステムは、被検体に光を照射する光照射部と、前記被検体への光照射により発生する音響波を電気信号に変換する音響波探触子と、前記光照射部と前記音響波探触子との位置関係を規定するように、前記光照射部および前記音響波探触子の少なくとも一方を取り付ける取り付け部と、前記電気信号に基づいて、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを生成する情報処理装置と、を有し、前記情報処理装置は、前記音響波探触子の種類を識別する識別情報を取得する情報取得手段と、前記音響波探触子の種類を識別する識別情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、を含む。   In addition, the system according to the present invention includes a light irradiation unit that irradiates a subject with light, an acoustic probe that converts an acoustic wave generated by light irradiation onto the subject into an electrical signal, and the light irradiation unit. And at least one of the light irradiation unit and the acoustic wave probe so as to define a positional relationship between the acoustic wave probe and a plurality of the acoustic wave probes, and a plurality of components in the subject based on the electrical signal. An information processing device that generates image data indicating characteristic information at a position, wherein the information processing device acquires identification information for identifying a type of the acoustic wave probe, and the acoustic wave Based on the identification information for identifying the type of probe, the influence of the light irradiated through the light irradiation unit on the image value of the image data caused by the variation in the amount of light at a plurality of positions in the subject Correction means for correcting Including.

また、本発明の第二の形態に係る情報処理装置は、音響波探触子との位置関係が規定された光照射部を介して被検体に光が照射されることにより発生する音響波に基づいた、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを処理する情報処理装置であって、前記画像データを取得する画像データ取得手段と、前記光照射部に関する情報である照射部情報を取得する情報取得手段と、前記照射部情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、を有する。   In addition, the information processing apparatus according to the second aspect of the present invention is adapted to detect acoustic waves generated by irradiating a subject with light through a light irradiation unit whose positional relationship with the acoustic wave probe is defined. An information processing apparatus for processing image data indicating characteristic information at a plurality of positions in the subject based on image data acquisition means for acquiring the image data, and irradiation unit information that is information on the light irradiation unit To the image value of the image data resulting from the variation in the amount of light at a plurality of positions in the subject of the light irradiated through the light irradiation unit based on the information on the irradiation unit Correction means for correcting the influence of the above.

また、本発明の第二の形態に係る情報処理方法は、被検体に光を照射する光照射部と、前記被検体への光照射により発生する音響波を電気信号に変換する音響波探触子と、前記光照射部と前記音響波探触子との位置関係を規定するように、前記光照射部および前記音響波探触子の少なくとも一方を取り付ける取り付け部と、前記電気信号に基づいて、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを生成する情報処理装置と、を有し、前記情報処理装置は、前記光照射部に関する情報である照射部情報を取得する情報取得手段と、前記照射部情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、を含む。   An information processing method according to a second aspect of the present invention includes a light irradiation unit that irradiates light to a subject, and an acoustic wave probe that converts an acoustic wave generated by light irradiation to the subject into an electrical signal. And a mounting portion for attaching at least one of the light irradiation unit and the acoustic wave probe so as to define a positional relationship between the light irradiation unit and the acoustic wave probe based on the electrical signal. An information processing device that generates image data indicating characteristic information at a plurality of positions in the subject, wherein the information processing device acquires irradiation unit information that is information relating to the light irradiation unit. And correction for correcting the influence of the light irradiated through the light irradiation unit on the image value of the image data caused by the variation in the light amount at a plurality of positions in the subject based on the irradiation unit information Means.

本発明によれば、交換可能な光学部材を介して照射された光に起因して発生した光音響信号を処理する装置において、高精度な被検体情報を取得することができる。   According to the present invention, highly accurate object information can be acquired in an apparatus that processes a photoacoustic signal generated due to light irradiated through an interchangeable optical member.

実施形態に係る光音響装置の構成図。The block diagram of the photoacoustic apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るプローブを示した斜視図。The perspective view which showed the probe which concerns on embodiment. 実施形態に係る光音響装置が行う処理フロー図。The processing flow figure which the photoacoustic apparatus which concerns on embodiment performs. 実施形態の効果を模式的に示した図。The figure which showed the effect of embodiment typically. 表示装置を介して出力される表示画面の例。The example of the display screen output via a display apparatus.

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. Therefore, the scope of the present invention is not intended to be limited to the following description.

本発明は、被検体から伝搬する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法として捉えることもできる。また、本発明は、音響波に基づいて被検体情報を生成する情報処理装置またはその制御方法、あるいは情報処理方法として捉えることもできる。
本発明はまた、これらの方法をCPUやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラムや、そのプログラムを格納した、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体としても捉えられる。
The present invention relates to a technique for detecting acoustic waves propagating from a subject, generating characteristic information inside the subject, and acquiring the characteristic information. Therefore, the present invention can also be understood as a subject information acquisition apparatus, a control method thereof, or a subject information acquisition method. The present invention can also be understood as an information processing apparatus that generates object information based on acoustic waves, a control method thereof, or an information processing method.
The present invention can also be understood as a program that causes an information processing apparatus including hardware resources such as a CPU and a memory to execute these methods, and a non-transitory storage medium that stores the program and is readable by a computer.

本発明に係る情報処理装置は、被検体に光(電磁波)を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して得られる信号を処理し、被検体の特性情報を画像データとして取得する装置である。この場合、特性情報とは、光音響波を受信することにより得られる受信信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報である。   An information processing apparatus according to the present invention processes a signal obtained by receiving an acoustic wave generated in a subject by irradiating the subject with light (electromagnetic waves), and acquires characteristic information of the subject as image data. It is a device to do. In this case, the characteristic information is characteristic value information corresponding to each of a plurality of positions in the subject, which is generated using a reception signal obtained by receiving a photoacoustic wave.

光音響イメージングにより取得される特性情報は、光エネルギーの吸収率を反映した値である。例えば、光照射によって生じた音響波の発生源、被検体内の初期音圧、あるいは初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や吸収係数、組織を構成する物質の濃度を含む。
また、物質濃度として酸化ヘモグロビン濃度と還元ヘモグロビン濃度を求めることにより、酸素飽和度分布を算出できる。また、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も求められる。さらには、体内に投与された造影剤等、光の吸収スペクトルが特徴的な物質も対象として挙げられる。
The characteristic information acquired by photoacoustic imaging is a value reflecting the absorption rate of light energy. For example, a generation source of an acoustic wave generated by light irradiation, an initial sound pressure in a subject, a light energy absorption density or absorption coefficient derived from the initial sound pressure, and a concentration of a substance constituting a tissue are included.
Further, the oxygen saturation distribution can be calculated by obtaining the oxygenated hemoglobin concentration and the reduced hemoglobin concentration as the substance concentration. In addition, glucose concentration, collagen concentration, melanin concentration, fat and water volume fraction, and the like are also required. Furthermore, a substance having a characteristic light absorption spectrum, such as a contrast agent administered into the body, can also be mentioned.

本発明に係る情報処理装置は、被検体の内部で反射した超音波(超音波エコー)を受信して得られる信号を処理し、被検体の特性情報を画像データとして取得する装置を含む。この場合、取得される特性情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。   An information processing apparatus according to the present invention includes an apparatus that processes a signal obtained by receiving an ultrasonic wave (ultrasonic echo) reflected inside a subject and acquires characteristic information of the subject as image data. In this case, the acquired characteristic information is information reflecting the difference in acoustic impedance of the tissue inside the subject.

被検体内の各位置の特性情報に基づいて、二次元または三次元の特性情報分布が得られる。分布データは画像データとして生成され得る。特性情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報として求めてもよい。すなわち、初期音圧分布、エネルギー吸収密度分布、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報である。画像データは、被検体内の複数位置における特性情報を示すデータである。   A two-dimensional or three-dimensional characteristic information distribution is obtained based on the characteristic information of each position in the subject. The distribution data can be generated as image data. The characteristic information may be obtained not as numerical data but as distribution information of each position in the subject. That is, distribution information such as initial sound pressure distribution, energy absorption density distribution, absorption coefficient distribution, and oxygen saturation distribution. The image data is data indicating characteristic information at a plurality of positions in the subject.

本明細書における音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。探触子等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。ただし、本明細書における超音波または音響波という記載には、それらの弾性波の波長を限定する意図はない。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する電気信号を光音響信号とも呼ぶ。なお、本明細書において、光音響信号とは、アナログ信号とデジタル信号の双方を含む概念である。分布データは、光音響画像データや再構成画像データとも呼ばれる。   The acoustic wave in this specification is typically an ultrasonic wave, and includes an elastic wave called a sound wave and an acoustic wave. An electric signal converted from an acoustic wave by a probe or the like is also called an acoustic signal. However, the description of ultrasonic waves or acoustic waves in this specification is not intended to limit the wavelength of those elastic waves. An acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called a photoacoustic wave or an optical ultrasonic wave. An electrical signal derived from a photoacoustic wave is also called a photoacoustic signal. In this specification, the photoacoustic signal is a concept including both an analog signal and a digital signal. The distribution data is also called photoacoustic image data or reconstructed image data.

(実施形態の説明)
<装置構成>
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る光音響装置(システム)の構成を説明する図である。本実施形態に係る光音響装置(システム)は、音響素子17を含んだ音響波探触子21、光源11、光学系13、音響波探触子21に脱着可能な光照射部18、情報処理部23、表示制御部24を有して構成される。情報処理部23と表示制御部24とを総称して情報処理装置としてもよい。すなわち、本発明に係る情報処理装置は、情報処理部23と表示制御部24を備えているともいえる。
(Description of Embodiment)
<Device configuration>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a photoacoustic apparatus (system) according to the present embodiment. The photoacoustic apparatus (system) according to the present embodiment includes an acoustic probe 21 including an acoustic element 17, a light source 11, an optical system 13, a light irradiation unit 18 that can be attached to and detached from the acoustic probe 21, and information processing. A unit 23 and a display control unit 24 are included. The information processing unit 23 and the display control unit 24 may be collectively referred to as an information processing apparatus. That is, it can be said that the information processing apparatus according to the present invention includes the information processing unit 23 and the display control unit 24.

ここで、被検体に対する光音響イメージングの概要について説明する。
光源11から発せられた光は、光ファイバなどの光伝送路を含む光学系13を介して光
照射部18まで導かれ、光照射部18に組み込まれたレンズや拡散版などの光学系によって所望の特性に加工され、最終的に被検体15に照射される。
被検体15の内部を伝播した光12のエネルギーの一部が、血管などの光吸収体14に吸収されると、熱膨張により音響波16(典型的には超音波)が発生する。音響波16は音響波探触子内の音響素子17によって検出され、信号取得部20で増幅およびデジタル変換される。変換された信号は、情報処理部23や表示制御部24で、被検体の特性を表す光音響画像データに変換され、表示装置25上で画像として表示される。
Here, an outline of photoacoustic imaging for a subject will be described.
Light emitted from the light source 11 is guided to the light irradiation unit 18 through the optical system 13 including an optical transmission path such as an optical fiber, and is desired by an optical system such as a lens or a diffusion plate incorporated in the light irradiation unit 18. And is finally irradiated to the subject 15.
When a part of the energy of the light 12 propagating through the subject 15 is absorbed by the light absorber 14 such as a blood vessel, an acoustic wave 16 (typically an ultrasonic wave) is generated due to thermal expansion. The acoustic wave 16 is detected by the acoustic element 17 in the acoustic wave probe, and amplified and digitally converted by the signal acquisition unit 20. The converted signal is converted into photoacoustic image data representing the characteristics of the subject by the information processing unit 23 and the display control unit 24 and displayed as an image on the display device 25.

続いて、各構成要素の詳細について説明する。
<<光源11>>
光源11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ってもよいが、レーザの代わりに発光ダイオードやフラッシュランプ、マイクロ波源等を用いることもできる。なお、マイクロ波やラジオ波など光とは異なる波長の電磁波を利用する場合は、光源を電磁波源と呼ぶこともできる。
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。例えば、Nd:YAGレーザやアレキサンドライトレーザなどのパルスレーザを光源として用いてもよい。また、Nd:YAGレーザ光を励起光とするTi:saレーザや、OPO(Optical Parametric Oscillators)レーザを光源として用いてもよい。
Next, details of each component will be described.
<< Light source 11 >>
The light source 11 is a device that generates pulsed light that irradiates a subject. The light source may be a laser light source in order to obtain a large output, but a light emitting diode, a flash lamp, a microwave source, or the like may be used instead of the laser. Note that when an electromagnetic wave having a wavelength different from that of light such as a microwave or a radio wave is used, the light source can also be referred to as an electromagnetic wave source.
When a laser is used as the light source, various lasers such as a solid laser, a gas laser, a dye laser, and a semiconductor laser can be used. For example, a pulse laser such as an Nd: YAG laser or an alexandrite laser may be used as the light source. In addition, a Ti: sa laser that uses Nd: YAG laser light as excitation light or an optical parametric oscillator (OPO) laser may be used as a light source.

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ってもよい。具体的には、被検体が生体である場合、500nm以上1400nm以下であってもよい。
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1ナノから1000ナノ秒を採用することができる。
Further, the wavelength of the pulsed light may be a specific wavelength that is absorbed by a specific component among the components constituting the subject, and may be a wavelength at which the light propagates to the inside of the subject. Specifically, when the subject is a living body, it may be 500 nm or more and 1400 nm or less.
In order to effectively generate photoacoustic waves, light must be irradiated in a sufficiently short time according to the thermal characteristics of the subject. When the subject is a living body, the pulse width of the pulsed light generated from the light source can be 1 nanosecond to 1000 nanoseconds.

<<光学系13>>
光源11から出射した光は、光学系13を介して伝搬し、被検体表面に照射される。光学系13には、ミラー、光ファイバ等の光学素子を用いることができる。パルス光の照射パターンを所望の形状とするため、拡散板やレンズ等を用いて光学系13を構成してもよい。なお、光学系13は、後述する光照射部18内に組み込まれていてもよい。
<< Optical system 13 >>
The light emitted from the light source 11 propagates through the optical system 13 and is irradiated on the subject surface. An optical element such as a mirror or an optical fiber can be used for the optical system 13. In order to make the irradiation pattern of the pulsed light have a desired shape, the optical system 13 may be configured using a diffusion plate, a lens, or the like. The optical system 13 may be incorporated in a light irradiation unit 18 described later.

<<被検体15(光吸収体14)>>
被検体15は、本発明を構成するものではないが、以下に説明する。本実施形態に係る光音響装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的として使用できる。よって、被検体15としては、生体、具体的には人体や動物の乳房や各臓器、血管網、頭部、頸部、腹部、手指および足指を含む四肢などの診断の対象部位が想定される。例えば、人体が計測対象であれば、オキシヘモグロビンあるいはデオキシヘモグロビンやそれらを含む多く含む血管あるいは腫瘍の近傍に形成される新生血管などを光吸収体の対象としてもよい。また、頸動脈壁のプラークなどを光吸収体の対象としてもよい。また、メチレンブルー(MB)、インドシニアングリーン(ICG)などの色素、金微粒子、またはそれらを集積あるいは化学的に修飾した外部から導入した物質を光吸収体としてもよい。
<< Subject 15 (light absorber 14) >>
The subject 15 does not constitute the present invention, but will be described below. The photoacoustic apparatus according to the present embodiment can be used for the purpose of diagnosing malignant tumors, vascular diseases, etc. of humans and animals, and monitoring the progress of chemical treatment. Therefore, the subject 15 is assumed to be a target site for diagnosis such as a living body, specifically breasts of human bodies or animals, each organ, blood vessel network, head, neck, abdomen, extremities including fingers and toes. The For example, if the human body is a measurement target, oxyhemoglobin or deoxyhemoglobin, a blood vessel containing many of them, or a new blood vessel formed in the vicinity of a tumor, or the like may be used as a light absorber. Further, a plaque of the carotid artery wall or the like may be a target of the light absorber. In addition, a dye such as methylene blue (MB) or indocyanine green (ICG), gold fine particles, or a substance introduced from the outside, which is accumulated or chemically modified, may be used as the light absorber.

<<音響素子17>>
音響素子17は、音響波を検出してアナログの電気信号に変換する手段である。音響波探触子は、探触子、音響素子、音響波検出素子、音響波検出器、音響波受信器、トランスデューサとも呼ばれる。生体から発生する音響波は、100KHzから100MHzの超音波であるため、音響素子17には、上記の周波数帯を受信できる素子を用いる。具体的
には、圧電現象を用いたトランスデューサ、光の共振を用いたトランスデューサ、容量の変化を用いたトランスデューサなどを用いることができる。
なお、本実施形態に係る光音響装置が、超音波イメージングを行う機能を有している場合、音響素子17が、任意の波面に形成された音響波を送信する機能を有していてもよい。
<< Acoustic element 17 >>
The acoustic element 17 is means for detecting an acoustic wave and converting it into an analog electrical signal. The acoustic wave probe is also called a probe, an acoustic element, an acoustic wave detection element, an acoustic wave detector, an acoustic wave receiver, or a transducer. Since the acoustic wave generated from the living body is an ultrasonic wave of 100 KHz to 100 MHz, an element capable of receiving the above frequency band is used as the acoustic element 17. Specifically, a transducer using a piezoelectric phenomenon, a transducer using optical resonance, a transducer using a change in capacitance, or the like can be used.
In addition, when the photoacoustic apparatus according to the present embodiment has a function of performing ultrasonic imaging, the acoustic element 17 may have a function of transmitting an acoustic wave formed on an arbitrary wavefront. .

音響素子には、感度が高く、周波数帯域が広いものを用いてもよい。具体的にはPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などを用いた圧電素子、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)などの高分子圧電膜材料、CMUT(容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ)、ファブリペロー干渉計を用いたものなどが挙げられる。ただし、ここに挙げたものだけに限定されず、探触子としての機能を満たすものであれば、どのようなものであってもよい。   An acoustic element having high sensitivity and a wide frequency band may be used. Specifically, piezoelectric elements using PZT (lead zirconate titanate), polymer piezoelectric film materials such as PVDF (polyvinylidene fluoride), CMUT (capacitive micromachined ultrasonic transducer), and Fabry-Perot interferometer were used. Things. However, the present invention is not limited to those listed here, and any one may be used as long as it satisfies the function as a probe.

音響素子17は、音響波を送受信する複数の素子がアレイ状に配列されたものであってもよいし、単一の素子を採用してもよい。なお、配置の形状は、いかなる構成であってもよい。特に、平面状、円柱状、球状、あるいはその一部に配置することが画像再構成の原理上好ましい。図1の例では、複数の音響素子17が1次元あるいは2次次元状に配置された例を示している。
このような多次元に配列した音響波検出素子を用いることで、同時に複数の場所で音響波を検出することができ、計測時間を短縮できる。その結果、被検体の揺動などの影響を低減できる。ただし、音響素子が走査可能である場合、必ずしもアレイ状の配置としなくてもよい。また、ある特定箇所における音響波信号の変化のみを観測する場合、つまりイメージングを必要としない場合は、音響素子は一つで、かつ、走査も不要である。
なお、多次元配列である音響素子をさらに走査して、より様々な位置で音響波を検出してもよい。
As the acoustic element 17, a plurality of elements that transmit and receive acoustic waves may be arranged in an array, or a single element may be employed. The arrangement shape may be any configuration. In particular, it is preferable in terms of the principle of image reconstruction to arrange in a planar shape, a cylindrical shape, a spherical shape, or a part thereof. The example of FIG. 1 shows an example in which a plurality of acoustic elements 17 are arranged in a one-dimensional or secondary dimension.
By using such multidimensionally arranged acoustic wave detection elements, acoustic waves can be detected at a plurality of locations at the same time, and the measurement time can be shortened. As a result, it is possible to reduce the influence of the swing of the subject. However, when the acoustic elements can be scanned, it is not always necessary to have an array arrangement. Further, when only the change of the acoustic wave signal at a specific location is observed, that is, when imaging is not required, there is one acoustic element and scanning is not necessary.
In addition, you may further scan the acoustic element which is a multidimensional array, and may detect an acoustic wave in more various positions.

<<音響波探触子21>>
音響波探触子21は、操作者が把持するための把持部を有し、音響素子17を収納するプローブである。把持部は、プローブの構成部品を保持する筐体としても機能する。把持部の形状は、円筒形状、楕円柱形状や、矩形柱形状などであってもよい。また、操作者が把持しやすいように凹凸を設けてもよい。音響波探触子21内には音響波の検出面があり、検出面上に、少なくとも1つ以上の音響素子17(トランスデューサ)が設けられる。また、音響波探触子21は、後述する信号取得部20と脱着および交換可能であり、計測目的に応じて、複数種類の中から様々な特性(素子数や周波数)および形状(リニア、セクタ、3次元など)のものを選択可能であってもよい。基本的に、通常の超音波装置で利用できる特性、形状のものは本発明においても利用できる。
<< Acoustic wave probe 21 >>
The acoustic wave probe 21 is a probe that has a grip portion for the operator to grip and houses the acoustic element 17. The gripping part also functions as a housing that holds the components of the probe. The shape of the gripping part may be a cylindrical shape, an elliptical column shape, a rectangular column shape, or the like. Moreover, you may provide an unevenness | corrugation so that an operator may hold | grip easily. The acoustic wave probe 21 has an acoustic wave detection surface, and at least one acoustic element 17 (transducer) is provided on the detection surface. The acoustic probe 21 can be detached from and exchanged with a signal acquisition unit 20 described later, and various characteristics (number of elements and frequency) and shapes (linear, sector) are selected from a plurality of types according to the measurement purpose. (Three-dimensional etc.) may be selectable. Basically, those having characteristics and shapes that can be used in a normal ultrasonic apparatus can also be used in the present invention.

<<光照射部18>>
光照射部18は、音響波探触子21に装着および脱着可能であり、光学系13を介して伝搬した光を被検体15に照射する手段である。光照射部18は、伝送された光を所望の形に加工する拡散板、レンズ、プリズムなどの光学系を含んでいてもよい。また、光源11が、半導体レーザやLEDなど小型のものである場合、光源11を光照射部18内に組み込んでもよい。
本実施形態では、光照射部18は、様々な形状の音響波探触子21に装着および脱着することができる。
<< Light irradiation part 18 >>
The light irradiation unit 18 can be attached to and detached from the acoustic probe 21 and is a means for irradiating the subject 15 with the light propagated through the optical system 13. The light irradiation unit 18 may include an optical system such as a diffusion plate, a lens, and a prism that processes the transmitted light into a desired shape. Further, when the light source 11 is a small one such as a semiconductor laser or LED, the light source 11 may be incorporated in the light irradiation unit 18.
In the present embodiment, the light irradiation unit 18 can be attached to and detached from the acoustic probe 21 having various shapes.

図2は、音響波探触子21に装着および脱着可能な光照射部18の一例を示した概略図である。例えば、図2(A)に示したように、光照射部をクリップと一体化することで、異なる形状の音響波探触子21に取り付けることが可能になる。また、図2(B)に示したように、音響波探触子21ごとに専用の取り付け部22を設け、当該取り付け部に光照射部18を取り付けるようにしてもよい。なお、音響波探触子21への装着および脱着方
法は図2に示した方法に限らず、ネジやピンでの固定、留め具の利用など、どのような方法を採用してもよい。取り付け部22に光照射部18および音響波探触子21の少なくとも一方が取り付けられることにより、光照射部18と音響波探触子21との位置関係が規定される。図2(A)におけるクリップも取り付け部に相当する。光照射部と音響波探触子との位置関係を規定するための取り付け部は、光照射部に設けてもよいし、音響波探触子に設けてもよい。また、取り付け部は、光照射部および音響波探触子とは独立に構成されていてもよい。すなわち、取り付け部は、光照射部と音響波探触子との位置関係を規定することができる限り、光照射部および音響波探触子の少なくとも一方を取り付けることができればよい。また、取り付け部は、複数種類の光照射部を交換可能に取り付けることができてもよい。また、取り付け部は、複数種類の音響波探触子を交換可能に取り付けることができてもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the light irradiation unit 18 that can be attached to and detached from the acoustic probe 21. For example, as shown in FIG. 2A, it is possible to attach the light irradiation unit to the acoustic probe 21 having a different shape by integrating the light irradiation unit with the clip. Further, as shown in FIG. 2B, a dedicated attachment portion 22 may be provided for each acoustic wave probe 21, and the light irradiation portion 18 may be attached to the attachment portion. Note that the method of attaching to and detaching from the acoustic wave probe 21 is not limited to the method shown in FIG. 2, and any method such as fixing with a screw or a pin or using a fastener may be adopted. By attaching at least one of the light irradiation unit 18 and the acoustic wave probe 21 to the attachment unit 22, the positional relationship between the light irradiation unit 18 and the acoustic wave probe 21 is defined. The clip in FIG. 2A also corresponds to the attachment portion. The attachment part for defining the positional relationship between the light irradiation part and the acoustic wave probe may be provided in the light irradiation part or in the acoustic wave probe. Moreover, the attachment part may be comprised independently of the light irradiation part and the acoustic wave probe. That is, the attachment unit only needs to be able to attach at least one of the light irradiation unit and the acoustic wave probe as long as the positional relationship between the light irradiation unit and the acoustic wave probe can be defined. Moreover, the attachment part may be able to attach a plurality of types of light irradiation parts in a replaceable manner. Moreover, the attachment part may be able to attach a plurality of types of acoustic wave probes in a replaceable manner.

<<信号取得部20>>
信号取得部20は、音響素子17によって得られたアナログの電気信号を増幅し、デジタル信号に変換する手段である。信号取得部20は、典型的には増幅器、A/D変換器、FPGA(Field Programmable Gate Array)チップなどで構成される。音響波探触子から得られる信号が複数である場合は、同時に複数の信号を処理してもよい。それにより、画像を形成するまでの時間を短縮できる。なお、本明細書における光音響信号とは、音響素子17から取得されるアナログ信号も、その後A/D変換されたデジタル信号も含む概念である。なお、音響素子17が被検体に超音波を送信する機能を有している場合、音響素子を介して超音波を送信する電気回路を、信号取得部20に内蔵させてもよい。
<< Signal acquisition unit 20 >>
The signal acquisition unit 20 is means for amplifying an analog electrical signal obtained by the acoustic element 17 and converting it into a digital signal. The signal acquisition unit 20 is typically configured by an amplifier, an A / D converter, an FPGA (Field Programmable Gate Array) chip, and the like. When there are a plurality of signals obtained from the acoustic wave probe, a plurality of signals may be processed simultaneously. Thereby, the time until the image is formed can be shortened. In addition, the photoacoustic signal in this specification is the concept including the analog signal acquired from the acoustic element 17 and the digital signal after that A / D-converted. In the case where the acoustic element 17 has a function of transmitting ultrasonic waves to the subject, an electric circuit that transmits ultrasonic waves via the acoustic elements may be incorporated in the signal acquisition unit 20.

<<情報処理部23>>
情報処理部23は、信号取得部20によって得られたデジタル信号を、被検体の特性情報を表す画像データ(光音響画像データ)に変換する手段である。被検体の特性情報とは、一般的には初期音圧分布、光吸収エネルギー密度分布、あるいは、それらに関連した情報などである。情報処理部23は、本発明における画像データ取得手段の一例である。
<< Information Processing Unit 23 >>
The information processing unit 23 is means for converting the digital signal obtained by the signal acquisition unit 20 into image data (photoacoustic image data) representing the characteristic information of the subject. The characteristic information of the subject is generally an initial sound pressure distribution, a light absorption energy density distribution, or information related thereto. The information processing unit 23 is an example of an image data acquisition unit in the present invention.

情報処理部23は、信号取得部20が取得したデジタル信号に対して、光音響イメージングで一般的に使われている画像再構成アルゴリズムを適用し、被検体内部の光学特性に関する情報(光音響画像データ)を取得する。画像再構成アルゴリズムとしては、タイムドメイン法での逆投影が一般的に使われるが、繰り返し処理による逆問題解析法などの手法も利用することができる。他の代表的な画像再構成手法として、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、タイムドメインによる再構成法がある。   The information processing unit 23 applies an image reconstruction algorithm generally used in photoacoustic imaging to the digital signal acquired by the signal acquisition unit 20 to obtain information on the optical characteristics inside the subject (photoacoustic image). Data). As an image reconstruction algorithm, back projection by the time domain method is generally used, but a method such as an inverse problem analysis method by iterative processing can also be used. As another typical image reconstruction method, there is a time domain reconstruction method such as a universal back projection method or a filtered back projection method.

一方、超音波イメージングを併用する場合は、被検体で反射した反射波(超音波エコー)を受信した信号に対して、超音波イメージング装置で一般的に使われているビームフォーミング技術(整相加算処理)を適用し、被検体情報を画像データとして取得する。
なお、光音響イメージングを行う場合、フォーカスした音響波探触子を用いることで、画像再構成なしに被検体情報を形成することができる。そのような場合には、画像再構成アルゴリズムを用いた信号処理を行う必要はない。
On the other hand, when combined with ultrasonic imaging, beam forming technology (phasing addition) commonly used in ultrasonic imaging equipment is applied to the signal received from the reflected wave (ultrasonic echo) reflected from the subject. And subject information is acquired as image data.
When photoacoustic imaging is performed, subject information can be formed without image reconstruction by using a focused acoustic probe. In such a case, it is not necessary to perform signal processing using an image reconstruction algorithm.

情報処理部23には、汎用のコンピュータや専用の電子回路基板などが用いられる。なお、信号取得部20、情報処理部23は一体化されていてもよい。この場合、コンピュータで行うようなソフトウェア処理ではなく、ハードウェア処理により被検体の画像データを生成することもできる。   For the information processing unit 23, a general-purpose computer or a dedicated electronic circuit board is used. The signal acquisition unit 20 and the information processing unit 23 may be integrated. In this case, the image data of the subject can be generated not by software processing performed by a computer but by hardware processing.

<<表示制御部24>>
情報取得手段としての表示制御部24は、光照射部18に関する情報を取得する。そして、補正手段としての表示制御部24は、光照射部18に関する情報に基づいて、情報処理部23が生成した光音響画像データ(以下、第一の光音響画像データ)を補正して、ユーザ(操作者)に提供する画像データ(以下、第二の光音響画像データ)を生成する。
具体的には、情報処理部23により生成された光音響画像データと、音響波探触子に装着された光照射部18に関する情報に基づいて画像処理を行い、第二の光音響画像データを生成する。画像処理は、例えば、被検体内の光量分布に応じた輝度変換、注目領域の切り出し、血管の抽出処理、動脈および静脈の分離処理、対数圧縮処理などが含まれるが、これらに限られない。
<< Display control unit 24 >>
The display control unit 24 as information acquisition means acquires information regarding the light irradiation unit 18. And the display control part 24 as a correction | amendment means correct | amends the photoacoustic image data (henceforth 1st photoacoustic image data) which the information processing part 23 produced | generated based on the information regarding the light irradiation part 18, and a user. Image data (hereinafter referred to as second photoacoustic image data) to be provided to the (operator) is generated.
Specifically, image processing is performed based on the photoacoustic image data generated by the information processing unit 23 and information on the light irradiation unit 18 attached to the acoustic wave probe, and the second photoacoustic image data is obtained. Generate. The image processing includes, for example, luminance conversion according to the light amount distribution in the subject, extraction of a region of interest, blood vessel extraction processing, arterial and vein separation processing, logarithmic compression processing, and the like, but is not limited thereto.

なお、ここで述べた「光照射部に関する情報」とは、被検体内における光量分布を算出するための情報であり、典型的には光照射部の個体や種類を識別するための識別子を示す識別情報であるが、他の情報を用いてもよい。例えば、光照射部が取り付けられた探触子の種類、光照射部と探触子とを接続する取り付け部の種類や形状、被検体上において光が照射される領域(以下、光照射領域)の形状、光照射部の装着有無を識別する情報などであってもよい。
以降、光照射部に関する情報のことを、照射部情報と称する。照射部情報を利用することで、光照射部の種類ごとに生じる光量分布の差異を補正することができる。
The “information about the light irradiation unit” described here is information for calculating the light amount distribution in the subject, and typically indicates an identifier for identifying the individual or type of the light irradiation unit. Although it is identification information, you may use other information. For example, the type of probe to which the light irradiation unit is attached, the type and shape of the attachment unit that connects the light irradiation unit and the probe, and the region where light is irradiated on the subject (hereinafter referred to as the light irradiation region) It may be information that identifies the shape of the light irradiation unit and whether or not the light irradiation unit is mounted.
Hereinafter, the information regarding the light irradiation unit is referred to as irradiation unit information. By using the irradiation unit information, it is possible to correct a difference in light amount distribution that occurs for each type of light irradiation unit.

さらに、表示制御手段としての表示制御部24は、被検体情報に付随する情報を生成し、被検体情報を表す画像と同時に出力する。例えば、光照射部の着脱状態、使用している光照射部の種類、レーザ光の波長、光照射位置などを表す画像や表示を、第一ないし第二の光音響画像データとともに出力する。
なお、表示制御部24は、第一の光音響画像データと照射部情報を一時的に記録し、第二の光音響画像データを後処理で生成してもよい。
また、表示制御部24は、光音響画像データ以外の画像データ(例えば超音波画像データ等)を出力してもよい。またこの場合、追加の画像処理を行ってもよい。
Further, the display control unit 24 as display control means generates information accompanying the subject information and outputs it simultaneously with an image representing the subject information. For example, an image or display representing the attached / detached state of the light irradiation unit, the type of the light irradiation unit used, the wavelength of the laser light, the light irradiation position, and the like are output together with the first and second photoacoustic image data.
In addition, the display control part 24 may record 1st photoacoustic image data and irradiation part information temporarily, and may produce | generate 2nd photoacoustic image data by post-processing.
Further, the display control unit 24 may output image data other than the photoacoustic image data (for example, ultrasonic image data). In this case, additional image processing may be performed.

<<表示装置25>>
表示装置25は、表示制御部24が出力した画像を表示する装置であり、典型的には液晶ディスプレイなどが利用される。なお、表示装置25は、本実施形態に係る光音響装置とは別に提供されていてもよい。
<< Display device 25 >>
The display device 25 is a device that displays an image output from the display control unit 24, and typically uses a liquid crystal display or the like. The display device 25 may be provided separately from the photoacoustic device according to the present embodiment.

<処理フローチャート>
次に、本実施形態に係る光音響装置が行う処理について説明する。以下の処理は、表示制御部24が、照射部情報を取得し、当該情報に基づいて、情報処理部23により生成された第一の光音響画像データに対して補正を行うことを特徴とする。
なお、以下に示した処理は、被検体に照射された光に起因する光音響信号が、装置内のメモリ(不図示)に記憶された状態で開始され、情報処理部23または表示制御部24によって実行されるものとする。
<Process flowchart>
Next, processing performed by the photoacoustic apparatus according to the present embodiment will be described. The following processing is characterized in that the display control unit 24 acquires the irradiation unit information and corrects the first photoacoustic image data generated by the information processing unit 23 based on the information. .
Note that the processing shown below is started in a state where a photoacoustic signal resulting from light irradiated on the subject is stored in a memory (not shown) in the apparatus, and the information processing unit 23 or the display control unit 24 is started. Shall be executed by

まず、ステップS301で、情報処理部23が、信号取得部20によってデジタル変換された光音響信号を取得し、一時的に記憶する。   First, in step S301, the information processing unit 23 acquires the photoacoustic signal digitally converted by the signal acquisition unit 20 and temporarily stores it.

次に、ステップS302で、情報処理部23が、記憶された光音響信号を用いて、被検体内の光学特性値の分布を表す第一の光音響画像データを生成する。例えば、第一の光音響画像データとして、初期音圧分布、光吸収エネルギー密度分布、あるいは、それらに関連する分布を表す画像データを生成する。当該画像データは、光照射の方法に依存するデータである。   Next, in step S302, the information processing unit 23 uses the stored photoacoustic signal to generate first photoacoustic image data representing the distribution of optical characteristic values in the subject. For example, as first photoacoustic image data, image data representing an initial sound pressure distribution, a light absorption energy density distribution, or a distribution related thereto is generated. The image data is data depending on the light irradiation method.

次に、ステップS303で、表示制御部24が、照射部情報を取得する。
照射部情報とは、典型的には、光照射部の個体や種類を識別するための識別子を示す識別情報であるが、他の情報を用いてもよい。例えば、光照射部が取り付けられた探触子の種類、光照射部と探触子とを接続する取り付け部の種類や形状、光照射領域の形状、光照射部の装着有無を識別する情報、光の波長や強度に関する情報などであってもよい。
Next, in step S303, the display control unit 24 acquires irradiation unit information.
The irradiation unit information is typically identification information indicating an identifier for identifying the individual or type of the light irradiation unit, but other information may be used. For example, the type of the probe to which the light irradiation unit is attached, the type and shape of the attachment unit that connects the light irradiation unit and the probe, the shape of the light irradiation region, information for identifying whether or not the light irradiation unit is attached, Information on the wavelength and intensity of light may be used.

照射部情報は、被検体内の複数位置に到達する光の光量分布を算出するために必要な情報である。これらの情報は、例えば、音響波探触子21に電気的に記録された情報を、信号取得部20を介して取得してもよい。また、光照射部18に電気的に記録された情報を、光源11内の制御回路を介して取得してもよい。また、光照射部18に電気的に記録された情報を、無線を介して、情報処理部23や表示制御部24が取得してもよい。このように、当該情報は、有線、無線に関わらず、どのような方法で取得してもよい。   The irradiation unit information is information necessary for calculating a light amount distribution of light reaching a plurality of positions in the subject. As such information, for example, information electrically recorded on the acoustic probe 21 may be acquired via the signal acquisition unit 20. Further, information electrically recorded in the light irradiation unit 18 may be acquired via a control circuit in the light source 11. Further, the information electrically recorded in the light irradiation unit 18 may be acquired by the information processing unit 23 or the display control unit 24 via wireless. Thus, the information may be acquired by any method regardless of wired or wireless.

次に、ステップS304で、表示制御部24が、取得した照射部情報に基づいて、第一の光音響画像データに対する画像処理を行う。
前述したように、第一の光音響画像データは、被検体内の初期音圧分布や、光吸収エネルギー密度分布などを表すデータである。なお、ここでは光吸収エネルギー密度分布を例示して説明する。
光吸収エネルギー密度分布H(r)は、式(1)で表されるように、被検体内の吸収係数分布μa(r)と、被検体内に到達する光量Φ(r)に比例する。

Figure 2019005560
Next, in step S304, the display control unit 24 performs image processing on the first photoacoustic image data based on the acquired irradiation unit information.
As described above, the first photoacoustic image data is data representing the initial sound pressure distribution in the subject, the light absorption energy density distribution, and the like. Here, the light absorption energy density distribution will be described as an example.
The light absorption energy density distribution H (r) is proportional to the absorption coefficient distribution μ a (r) in the subject and the light quantity Φ (r) reaching the subject, as represented by the equation (1). .
Figure 2019005560

式(1)から分かるように、H(r)は、被検体内に到達する光量Φ(r)に大きく影響される。生体である被検体に照射した光は、拡散および吸収され、光の伝搬距離が長くなるにつれて大きく減衰する。一般的な生体の等価減衰係数である1.74cm-1は、光が生体内で1.74cm伝搬すると、エネルギーが少なくとも37%以下になることを表している。すなわち、光照射部からの距離に応じて、光量が指数関数的に減少するため、第一の光音響画像データは、場所によって大きく輝度が変化する。つまり、表示すべきダイナミックレンジが広くなる。一方、ダイナミックレンジが広くなると、視認性が著しく低下し、輝度の小さい光吸収体を見落としやすくなる。 As can be seen from Equation (1), H (r) is greatly affected by the amount of light Φ (r) reaching the subject. Light irradiated to a subject that is a living body is diffused and absorbed, and is greatly attenuated as the propagation distance of the light increases. A general biological equivalent attenuation coefficient of 1.74 cm −1 represents that when light propagates 1.74 cm in the living body, the energy is at least 37% or less. That is, since the amount of light decreases exponentially according to the distance from the light irradiation unit, the brightness of the first photoacoustic image data varies greatly depending on the location. That is, the dynamic range to be displayed is widened. On the other hand, when the dynamic range is widened, the visibility is remarkably lowered, and it is easy to overlook a light absorber having a low luminance.

具体例を図4に示す。図4は、2つの光照射部が、音響波探触子21の両側に装着されている様子を示した図である。図示したように、2つの光照射部の間隔dは、音響波探触子21の形状によって異なる。
符号41は、図4(A)に示した音響波探触子を用いて得られる第一の光音響画像データの例であり、符号42は、図4(B)に示した音響波探触子を用いて得られる第一の光音響画像データの例である。
第一の光音響画像データにおいては、光照射領域から離れるにつれて画素の輝度が小さくなる。本例では、図4(A)のほうが、図4(B)よりも光照射部の間隔が狭いため、図4(B)の場合において、被検体の深部に到達する光量が小さくなり、画像上における輝度が小さくなる。図4(B)では深さに応じて光量分布が変わるように記載しているが、同一深さであっても水平位置が異なると光量に差が生じる。
このように、光照射部の配置や種類によっては、被検体の内部に到達する光の分布が変わってしまうため、光吸収体の視認性が変わってしまう。本実施形態では、この問題を解決するため、照射部情報を用いて、第一の光音響画像データを補正する。
A specific example is shown in FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which two light irradiation units are mounted on both sides of the acoustic probe 21. As shown in the figure, the distance d between the two light irradiation parts varies depending on the shape of the acoustic wave probe 21.
Reference numeral 41 is an example of the first photoacoustic image data obtained using the acoustic probe shown in FIG. 4A, and reference numeral 42 is the acoustic probe shown in FIG. 4B. It is an example of the 1st photoacoustic image data obtained using a child.
In the first photoacoustic image data, the luminance of the pixel decreases as the distance from the light irradiation region increases. In this example, since the interval between the light irradiation parts is narrower in FIG. 4A than in FIG. 4B, the amount of light reaching the deep part of the subject is reduced in the case of FIG. The brightness at the top is reduced. In FIG. 4B, the light amount distribution is described so as to change according to the depth. However, even if the depth is the same, if the horizontal position is different, a difference occurs in the light amount.
As described above, depending on the arrangement and type of the light irradiation unit, the distribution of light reaching the inside of the subject changes, and thus the visibility of the light absorber changes. In the present embodiment, in order to solve this problem, the first photoacoustic image data is corrected using the irradiation unit information.

一般的に、被検体内における光量分布(被検体内の複数位置における光量のばらつき)は、以下の光拡散方程式(あるいは輸送方程式)を解くことで計算できる。

Figure 2019005560
In general, the light amount distribution in the subject (variation in the amount of light at a plurality of positions in the subject) can be calculated by solving the following light diffusion equation (or transport equation).
Figure 2019005560

ここで、D(r)は拡散係数分布、φ(r)は被検体内における光量分布、νは光速、μa(r)は吸収係数分布、S(r)は照射光の分布、rは被検体内の3次元位置を表す
。被検体の計測部位が決まると、平均的な拡散係数と吸収係数は求まるため、S(r)である照射光の分布が分かれば、被検体内の光量分布が算出できる。
Here, D (r) is the diffusion coefficient distribution, φ (r) is the light quantity distribution in the subject, ν is the speed of light, μ a (r) is the absorption coefficient distribution, S (r) is the distribution of irradiation light, and r is Represents a three-dimensional position within the subject. When the measurement site of the subject is determined, the average diffusion coefficient and absorption coefficient can be obtained. Therefore, if the distribution of the irradiation light as S (r) is known, the light amount distribution in the subject can be calculated.

図4から分かるように、照射光の光量分布は、光照射部が取り付けられたプローブの種類(形状)や、光照射部が取り付けられた位置に基づいて推定することができる。すなわち、音響波探触子と光照射部との相対的な位置関係がわかれば、被検体内における光量分布を推定でき、第一の光音響画像データに対する補正が可能になる。
音響波探触子と光照射部の相対的な位置関係は、上述した照射部情報を取得することで知ることができる。
例えば、音響波探触子の種類と光照射部の種類を取得することにより、被検体に対して光が照射される位置を特定することができ、その結果、前述したように、被検体内の光量分布を算出できる。なお、光量分布は、照射部情報と関連付いて記憶されていてもよいし、その都度算出するようにしてもよい。すなわち、表示制御部24は、複数の照射部情報(識別情報等)と被検体内の複数位置における光量のばらつきを示す情報とが関連付けられた記憶手段としてのメモリを備えていてもよい。また、表示制御部24は、ステップ303で取得した照射部情報に対応する被検体内の複数位置における光量のばらつきを示す情報をメモリから読み出し、光量のばらつきを補正する補正処理に用いてもよい。
As can be seen from FIG. 4, the light amount distribution of the irradiation light can be estimated based on the type (shape) of the probe to which the light irradiation unit is attached and the position to which the light irradiation unit is attached. That is, if the relative positional relationship between the acoustic wave probe and the light irradiation unit is known, the light amount distribution in the subject can be estimated, and the first photoacoustic image data can be corrected.
The relative positional relationship between the acoustic wave probe and the light irradiation unit can be known by acquiring the irradiation unit information described above.
For example, by acquiring the type of the acoustic wave probe and the type of the light irradiation unit, it is possible to specify the position where the light is irradiated on the subject, and as a result, as described above, Can be calculated. The light amount distribution may be stored in association with the irradiation unit information or may be calculated each time. In other words, the display control unit 24 may include a memory as a storage unit in which a plurality of irradiation unit information (identification information and the like) and information indicating variations in light quantity at a plurality of positions in the subject are associated. Further, the display control unit 24 may read information indicating the variation in the light amount at a plurality of positions in the subject corresponding to the irradiation unit information acquired in step 303 from the memory and use the information for correction processing for correcting the variation in the light amount. .

その結果、例えば、符号41および符号42で示した第一の光音響画像データを、算出した光量分布で割ることで、符号43のような、光量分布の影響を軽減した、補正後の光音響画像データ(第二の光音響画像データ)を得ることができる。すなわち、本補正処理によって、被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する、第一の光音響画像データの画像値のばらつきを補正することができる。これにより、どのような形状の音響波探触子に対して光照射部を装着した場合においても、ユーザに対して、視認性の高い画像データを提供できるようになる。   As a result, for example, the first photoacoustic image data indicated by reference numeral 41 and reference numeral 42 is divided by the calculated light amount distribution to reduce the influence of the light amount distribution, as indicated by reference numeral 43, and after correction. Image data (second photoacoustic image data) can be obtained. That is, this correction process can correct variations in the image values of the first photoacoustic image data caused by variations in the amount of light at a plurality of positions in the subject. As a result, image data with high visibility can be provided to the user regardless of the shape of the acoustic wave probe attached to the light irradiation unit.

なお、本例では、同一の光照射部を、異なる形状の音響波探触子に装着する例を挙げたが、異なる特性を有する光照射部を、同一形状の音響波探触子に装着する場合であっても、同様の効果が得られる。前者の場合、音響波探触子の識別情報を照射部情報とすればよく、後者の場合、光照射部の識別情報を照射部情報とすればよい。もちろん、両者が共に交換可能である場合、光照射部の識別情報と、音響波探触子の識別情報の双方を照射部情報とすればよい。   In this example, the same light irradiation unit is mounted on the acoustic probe having a different shape. However, the light irradiation unit having different characteristics is mounted on the acoustic probe having the same shape. Even if it is a case, the same effect is acquired. In the former case, the identification information of the acoustic wave probe may be the irradiation unit information, and in the latter case, the identification information of the light irradiation unit may be the irradiation unit information. Of course, when both can be exchanged, both the identification information of the light irradiation unit and the identification information of the acoustic wave probe may be used as the irradiation unit information.

次に、ステップS305で、表示制御部24が、図5に示したように、照射部情報に関する各種表示アイテムを、第一のあるいは第二の光音響画像データと並べて表示装置25である液晶ディスプレイ上に表示させる。本例の場合、光照射部の種類と、音響波探触子の種類を、補正後の光音響画像データ(第二の光音響画像データ)と共に表示させている。   Next, in step S305, the display control unit 24 arranges various display items related to the irradiation unit information along with the first or second photoacoustic image data as shown in FIG. Display above. In this example, the type of the light irradiation unit and the type of the acoustic wave probe are displayed together with the corrected photoacoustic image data (second photoacoustic image data).

なお、表示する情報は、光照射部に関する情報であればこれらに限られない。例えば、光照射部の種類や形状、光照射部が取り付けられた音響波探触子の種類や形状、取り付け部の種類や形状、光照射領域の形状、光照射部の装着有無、被検体に対する光照射位置などを表示してもよい。また、光照射部が光源を有している場合、光の波長、照射光量などを表示してもよい。なお、照射部情報に関する表示は、必ずしも行わなくてよい。   In addition, if the information to display is the information regarding a light irradiation part, it will not be restricted to these. For example, the type and shape of the light irradiation unit, the type and shape of the acoustic probe to which the light irradiation unit is attached, the type and shape of the attachment unit, the shape of the light irradiation region, whether or not the light irradiation unit is attached, You may display a light irradiation position. Moreover, when the light irradiation part has a light source, you may display the wavelength of light, irradiation light quantity, etc. In addition, the display regarding irradiation part information does not necessarily need to be performed.

なお、図3の例では、ステップS304で第二の光音響画像データを生成し、ステップS305で表示したが、第一の光音響画像データとともに照射部情報を保存し、後処理によって第二の光音響画像データを生成してもよい。
この場合、計測に関する情報を画像と別に保持できるフォーマット(例えばDICOM形式)を利用して画像データを保存するとよい。例えば、ヘッダに照射部情報を格納した状態で画像を保存することができる。
また、これにより、別のコンピュータなどにインストールされた画像処理ソフトウェアなどを用いて、画像データの補正処理を実施することが可能になる。もちろん、情報を保存した後で、ステップS304およびS305の処理を行ってもよい。
In the example of FIG. 3, the second photoacoustic image data is generated in step S304 and displayed in step S305. However, the irradiation unit information is stored together with the first photoacoustic image data, and the second process is performed by post-processing. Photoacoustic image data may be generated.
In this case, the image data may be stored using a format (for example, DICOM format) that can hold information related to measurement separately from the image. For example, an image can be preserve | saved in the state which stored irradiation part information in the header.
This also makes it possible to perform image data correction processing using image processing software or the like installed in another computer. Of course, the processing in steps S304 and S305 may be performed after the information is stored.

(実施例1)
次に、前述した実施形態を適用した光音響装置の一例について説明する。
本実施例においては、光源11として、2倍波のYAGレーザ励起のTi:saレーザシステムを用いる。Ti:saレーザは700−900nmの間の波長の光を被検体へ照射することができる。なお、レーザ光は、光伝送路である光ファイバを用いて、拡大光学系を組み込んだ光照射部18まで導かれる。また、レーザ光は、光照射部において5×20mmまで拡大される。また、光照射部は、通常の超音波診断装置で使われる音響波探触子(15mm×50mm)に装着される。当該音響波探触子は、中心周波数7.5MHzのリニアプローブである。
Example 1
Next, an example of a photoacoustic apparatus to which the above-described embodiment is applied will be described.
In the present embodiment, a Ti: sa laser system excited by a double wave YAG laser is used as the light source 11. The Ti: sa laser can irradiate the subject with light having a wavelength between 700 and 900 nm. The laser light is guided to a light irradiation unit 18 incorporating a magnifying optical system using an optical fiber that is an optical transmission path. Further, the laser beam is expanded to 5 × 20 mm in the light irradiation unit. The light irradiator is attached to an acoustic probe (15 mm × 50 mm) used in a normal ultrasonic diagnostic apparatus. The acoustic wave probe is a linear probe having a center frequency of 7.5 MHz.

光照射部は、図2(A)のようにクリップが装着されており、どのような形状のプローブにも取り付けられるようになっている。また、音響波探触子は信号取得部20に接続されており、光照射と同期してデータを受信できるようになっている。
被検体15は、生体を模擬した直方体状のファントムであり、散乱体として酸化チタン、吸収体としてインクが混ぜられたウレタンゴムを含んでいる。また、この直方体形状のウレタンファントム内に、光吸収体14として、光を強く吸収するワイヤが埋め込まれている。
As shown in FIG. 2A, the light irradiator is attached with a clip, and can be attached to a probe of any shape. The acoustic wave probe is connected to the signal acquisition unit 20 and can receive data in synchronization with light irradiation.
The subject 15 is a rectangular parallelepiped phantom that simulates a living body, and includes titanium oxide as a scatterer and urethane rubber mixed with ink as an absorber. In addition, a wire that strongly absorbs light is embedded as the light absorber 14 in the rectangular parallelepiped urethane phantom.

このファントムに、Ti:saレーザから波長756nmの光を照射し、得られたアナログ検出信号を、情報処理部23であるコンピュータ内のメモリにデジタル信号として保存する。次に、当該デジタル検出信号を用いて、情報処理部23に相当するソフトウェアで画像再構成を行う。なお、画像再構成の手法には、タイムドメインでのUBP法を用いる。これにより、光吸収エネルギー密度分布である第一の光音響画像データが得られる。
なお、この第一の光音響画像データは、ファントム内の光減衰により、光照射領域から離れたワイヤターゲットの輝度が、光照射領域に近いワイヤターゲットよりも著しく小さくなったものである。
The phantom is irradiated with light having a wavelength of 756 nm from a Ti: sa laser, and the obtained analog detection signal is stored as a digital signal in a memory in a computer that is the information processing unit 23. Next, image reconstruction is performed by software corresponding to the information processing unit 23 using the digital detection signal. Note that the UBP method in the time domain is used as the image reconstruction method. Thereby, the 1st photoacoustic image data which is light absorption energy density distribution is obtained.
In the first photoacoustic image data, the luminance of the wire target away from the light irradiation region is significantly smaller than that of the wire target near the light irradiation region due to light attenuation in the phantom.

次に、情報処理部23と同じコンピュータ内に設置された、表示制御部24に相当するソフトウェアで、第一の光音響画像データに対して画像処理を行い、より視認性の高い画像に補正する。   Next, image processing is performed on the first photoacoustic image data with software corresponding to the display control unit 24 installed in the same computer as the information processing unit 23 to correct the image with higher visibility. .

まず、コンピュータが、信号取得部20を通じて、音響波探触子のID(識別情報)を取得する。
実施例1では、光照射部は共通であり、光照射部を取り付ける音響波探触子の種類によって、被検体内における光量分布が変化する。よって、音響波探触子のIDを照射部情報として利用する。本実施例では、当該IDと、光照射位置と、検出素子との位置関係が、コンピュータ内のメモリに予めテーブル(LUT)形式で記録されており、当該LUTデータを用いて、被検体内の大まかな光量分布を推定する。
そして、推定した光量分布で第一の光音響画像を除算し、補正後の第二の光音響画像デ
ータを生成する。その結果、符号43で示されたような、ターゲットの輝度変化が低減された視認性の高い第二の光音響画像データが得られた。
First, the computer acquires the ID (identification information) of the acoustic wave probe through the signal acquisition unit 20.
In the first embodiment, the light irradiation unit is common, and the light amount distribution in the subject varies depending on the type of acoustic probe to which the light irradiation unit is attached. Therefore, the ID of the acoustic wave probe is used as the irradiation unit information. In the present embodiment, the positional relationship among the ID, the light irradiation position, and the detection element is recorded in advance in a table (LUT) format in a memory in the computer, and the LUT data is used to store the ID in the subject. Estimate a rough light distribution.
Then, the first photoacoustic image is divided by the estimated light amount distribution to generate corrected second photoacoustic image data. As a result, the second photoacoustic image data with high visibility in which the luminance change of the target was reduced as indicated by reference numeral 43 was obtained.

また、音響波探触子を、形状の異なるコンベックス型に変更しても、音響波探触子のID(識別情報)に基づいて同様の処理が行われ、同様の視認性の高い画像を得ることができた。
以上述べたように、実施例1によると、脱着可能な光照射部を、形状の異なる様々なハンドヘルド型プローブに装着した場合においても、視認性の高い光音響画像を生成できることが確認できた。
Even if the acoustic wave probe is changed to a convex type having a different shape, the same processing is performed based on the ID (identification information) of the acoustic wave probe, and a similar highly visible image is obtained. I was able to.
As described above, according to Example 1, it was confirmed that a highly visible photoacoustic image can be generated even when the removable light irradiation unit is attached to various handheld probes having different shapes.

(実施例2)
実施例2では、光源11として、固体レーザである755nmの光を発生するアレキサンドライトレーザを用いる。また、ファントムとして、乳房形状を模擬したウレタンファントムを利用する。ファントムの内部には、実施例1と同様の光吸収体が配置されている。
また、本実施例では、音響波探触子21として、3次元画像用のリニアプローブ(外形50mm×50mm)を用いる。発振したレーザ光は、バンドル型の光ファイバを通して、音響波探触子に接続可能な光照射部に導かれる。光照射部は、複数のファイバを分岐させ、複数の箇所から光の照射が可能な構成になっている。
光照射部は、図1に示したように、3次元画像用のリニアプローブに対して二方向から光を照射できるようにネジで接続されている。
(Example 2)
In Example 2, an alexandrite laser that generates 755 nm light, which is a solid-state laser, is used as the light source 11. As a phantom, a urethane phantom simulating a breast shape is used. Inside the phantom, a light absorber similar to that of the first embodiment is disposed.
In this embodiment, a linear probe for three-dimensional images (outer shape 50 mm × 50 mm) is used as the acoustic wave probe 21. The oscillated laser beam is guided through a bundle type optical fiber to a light irradiation unit that can be connected to the acoustic wave probe. The light irradiation unit is configured to branch a plurality of fibers and to irradiate light from a plurality of locations.
As shown in FIG. 1, the light irradiation unit is connected to the linear probe for a three-dimensional image with a screw so that light can be irradiated from two directions.

実施例2は、光照射部と音響波探触子の双方が交換可能な形態である。よって、光照射部のIDと音響波探触子のIDの双方を照射部情報として利用する。
光照射部には無線ICタグが内蔵されており、情報処理部および表示制御部であるコンピュータに、光照射部のIDを無線伝送できるようになっている。また、信号取得部が、情報処理部および表示制御部であるコンピュータに、音響波探触子のIDを伝送できるようになっている。
In the second embodiment, both the light irradiation unit and the acoustic wave probe are interchangeable. Therefore, both the ID of the light irradiation unit and the ID of the acoustic wave probe are used as irradiation unit information.
A wireless IC tag is built in the light irradiation unit, and the ID of the light irradiation unit can be wirelessly transmitted to a computer that is an information processing unit and a display control unit. In addition, the signal acquisition unit can transmit the ID of the acoustic wave probe to a computer that is an information processing unit and a display control unit.

実施例2では、ファントムに、アレキサンドライトレーザから波長755nmの光を照射し、得られた光音響信号を、情報処理部23であるコンピュータ内のメモリに保存する。次に、当該光音響信号を用いて、情報処理部23に相当するソフトウェアで画像再構成を行う。なお、画像再構成の手法には、モデルベース再構成法を用いる。これにより、初期音圧分布である第一の光音響画像データが得られる。   In Example 2, the phantom is irradiated with light having a wavelength of 755 nm from an alexandrite laser, and the obtained photoacoustic signal is stored in a memory in a computer that is the information processing unit 23. Next, image reconstruction is performed by software corresponding to the information processing unit 23 using the photoacoustic signal. Note that a model-based reconstruction method is used as the image reconstruction method. Thereby, the first photoacoustic image data that is the initial sound pressure distribution is obtained.

次に、実施例1と同様に、第一の光音響画像データに対して画像処理を行い、より視認性の高い画像に補正する。
本実施例では、表示制御部であるコンピュータが、光照射部のID(識別情報)を光照射部から取得し、音響波探触子のID(識別情報)を信号取得部から取得する。そして、各識別情報に基づいて取得した、音響素子と光照射部の位置関係に基づいて、第一の光音響画像データである初期音圧分布を補正する。その結果、符号43で示されたような、ターゲットの輝度変化が低減された視認性の高い第二の光音響画像データが得られた。
Next, as in Example 1, image processing is performed on the first photoacoustic image data to correct the image with higher visibility.
In the present embodiment, the computer that is the display control unit acquires the ID (identification information) of the light irradiation unit from the light irradiation unit, and acquires the ID (identification information) of the acoustic wave probe from the signal acquisition unit. Then, the initial sound pressure distribution, which is the first photoacoustic image data, is corrected based on the positional relationship between the acoustic element and the light irradiation unit acquired based on each identification information. As a result, the second photoacoustic image data with high visibility in which the luminance change of the target was reduced as indicated by reference numeral 43 was obtained.

また、音響波探触子を、形状の異なるコンベックス型に変更しても、音響波探触子のID(識別情報)に基づいて同様の処理が行われ、同様の視認性の高い画像を得ることができた。
本実施例では、どのような光照射部が取り付けられているかを操作者に認識させるために、補正後の第二の光音響画像データと共に、光照射部の脱着状態、および、使用している光照射部の種類を出力した。
以上述べたように、実施例2によると、交換が可能な光照射部を、形状の異なる様々な
ハンドヘルド型プローブに装着した場合においても、視認性の高い光音響画像を生成できることが確認できた。
Even if the acoustic wave probe is changed to a convex type having a different shape, the same processing is performed based on the ID (identification information) of the acoustic wave probe, and a similar highly visible image is obtained. I was able to.
In this embodiment, in order to make the operator recognize what kind of light irradiation unit is attached, the light irradiation unit is attached and detached together with the corrected second photoacoustic image data. The type of light irradiation part was output.
As described above, according to Example 2, it was confirmed that a highly visible photoacoustic image can be generated even when the replaceable light irradiation unit is mounted on various handheld probes having different shapes. .

(実施例3)
実施例3における装置の構成は、実施例2とほぼ同様であるが、光照射部が、電気ケーブルを通じて表示制御部であるコンピュータと接続されており、光照射部と音響波探触子が、図2(B)に示したような専用の取り付け部で接続されているという点で相違する。
Example 3
The configuration of the apparatus in the third embodiment is almost the same as that in the second embodiment, but the light irradiation unit is connected to a computer that is a display control unit through an electric cable, and the light irradiation unit and the acoustic wave probe are It is different in that it is connected by a dedicated mounting portion as shown in FIG.

実施例3は、光照射部が取り付け部ごと交換可能な形態である。よって、光照射部のIDを照射部情報として利用する。
実施例3では、実施例2と同様の方法で、光音響信号に基づいて画像再構成を行い、第一の光音響画像データである光エネルギー吸収密度分布を算出する。また、光照射部から、電気ケーブルを通じて、取り付け部に関する情報を取得する。
次に、情報処理部あるいは表示制御部であるコンピュータが、第一の光音響画像データと、取り付け部に関する情報を同時に記録したDICOM画像を生成し、保存する。
In the third embodiment, the light irradiating unit is replaceable along with the mounting unit. Therefore, the ID of the light irradiation unit is used as irradiation unit information.
In the third embodiment, image reconstruction is performed based on the photoacoustic signal in the same manner as in the second embodiment, and the light energy absorption density distribution that is the first photoacoustic image data is calculated. Moreover, the information regarding an attaching part is acquired through an electric cable from a light irradiation part.
Next, a computer that is an information processing unit or a display control unit generates and stores a DICOM image in which the first photoacoustic image data and information related to the attachment unit are simultaneously recorded.

次に、表示制御部であるコンピュータが、保存されたDICOM画像から、取り付け部に関する情報を読み出し、第一の光音響画像データを、実施例2と同様の方法で補正する。その結果、符号43で示されたような、ターゲットの輝度変化が低減された視認性の高い第二の光音響画像データが得られた。   Next, the computer which is a display control part reads the information regarding an attachment part from the preserve | saved DICOM image, and correct | amends 1st photoacoustic image data by the method similar to Example 2. FIG. As a result, the second photoacoustic image data with high visibility in which the luminance change of the target was reduced as indicated by reference numeral 43 was obtained.

また、光照射部の種類を変更しても、取り付け部のID(識別情報)に基づいて同様の処理が行われ、同様の視認性の高い画像を得ることができた。
本実施例では、どのような光照射部が取り付けられているかをユーザに認識させるために、補正後の第二の光音響画像データと共に、被検体に対する大まかな光の照射位置を表示した。
以上述べたように、実施例3によると、同一のプローブに、特性の異なる様々な光照射部を装着した場合においても、視認性の高い光音響画像を生成できることが確認できた。
Moreover, even if the type of the light irradiation part was changed, the same processing was performed based on the ID (identification information) of the attachment part, and a similar highly visible image could be obtained.
In this example, in order to make the user recognize what kind of light irradiation unit is attached, the rough irradiation position of light on the subject is displayed together with the corrected second photoacoustic image data.
As described above, according to Example 3, it was confirmed that a highly visible photoacoustic image can be generated even when various light irradiation units having different characteristics are attached to the same probe.

(その他の実施形態)
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実施する情報処理装置として実施することもできる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む情報処理方法として実施することもできる。また、上記情報処理装置を含んだシステム(被検体情報取得装置)、上記情報処理方法を実行する被検体情報取得方法として実行することもできる。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。
(Other embodiments)
The description of each embodiment is an exemplification for explaining the present invention, and the present invention can be implemented with appropriate modifications or combinations without departing from the spirit of the invention.
For example, the present invention can be implemented as an information processing apparatus that performs at least a part of the above processing. The present invention can also be implemented as an information processing method including at least a part of the above processing. Also, the present invention can be executed as a system (subject information acquisition device) including the information processing device and a subject information acquisition method for executing the information processing method. The above processes and means can be freely combined and implemented as long as no technical contradiction occurs.

例えば、実施形態の説明では、表示制御部24が画像の補正を行ったが、画像の補正は情報処理部23が行ってもよい。
また、実施形態の説明では、光照射部や音響波探触子の識別子を示す情報を電気的に読み取る形態を挙げたが、例えば、識別子をエンコードした画像情報を光学的に読み取るようにしてもよい。これらの電気的/光学的情報は、光照射部や音響波探触子に持たせてもよいし、当該光照射部や音響波探触子と一体をなす取り付け部等に持たせてもよい。また、操作者が行った入力操作によって識別子を示す情報を取得するようにしてもよい。
For example, in the description of the embodiment, the display control unit 24 corrects the image, but the image correction may be performed by the information processing unit 23.
In the description of the embodiment, the information indicating the identifier of the light irradiation unit or the acoustic wave probe is electrically read. However, for example, the image information obtained by encoding the identifier may be optically read. Good. Such electrical / optical information may be provided to the light irradiation unit or the acoustic wave probe, or may be provided to an attachment unit integrated with the light irradiation unit or the acoustic wave probe. . Further, information indicating an identifier may be acquired by an input operation performed by the operator.

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、前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一つ以上のプ
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。
The present invention is also realized by executing the following processing. That is, a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and one or more processors in the computer of the system or apparatus read the program. It can also be realized by processing to be executed. It can also be realized by a circuit (for example, FPGA or ASIC) that realizes one or more functions.

11:光源、20:信号取得部、21:音響波探触子、23:信号処理部、24:表示制御部   11: Light source, 20: Signal acquisition unit, 21: Acoustic wave probe, 23: Signal processing unit, 24: Display control unit

Claims (17)

音響波探触子との位置関係が規定された光照射部を介して被検体に光が照射されることにより発生する音響波に基づいた、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを処理する情報処理装置であって、
前記画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記音響波探触子の種類を識別する識別情報を取得する情報取得手段と、
前記音響波探触子の種類を識別する前記識別情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、
ことを特徴とする、情報処理装置。
An image showing characteristic information at a plurality of positions in the subject based on an acoustic wave generated by irradiating the subject with light through a light irradiating unit in which a positional relationship with the acoustic wave probe is defined. An information processing apparatus for processing data,
Image data acquisition means for acquiring the image data;
Information acquisition means for acquiring identification information for identifying the type of the acoustic wave probe;
Based on the identification information for identifying the type of the acoustic wave probe, the image of the image data resulting from variations in the amount of light emitted from the light irradiation unit at a plurality of positions within the subject. Correction means for correcting the influence on the value;
An information processing apparatus.
前記音響波探触子の種類を識別する前記識別情報と、当該音響波探触子と位置関係が規定された前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の前記複数位置における前記光量のばらつきを示す情報と、を関連付けて記憶する記憶手段をさらに有し、
前記補正手段は、前記識別情報に基づいて、当該識別情報に対応する前記光量のばらつきを示す情報を前記記憶手段から読み出し、当該光量のばらつきを示す情報を用いて、前記画像データに対する補正処理を行う
ことを特徴とする、請求項1に記載の情報処理装置。
The plurality of positions in the subject of the identification information for identifying the type of the acoustic wave probe and the light irradiated through the light irradiation unit in which the positional relationship with the acoustic wave probe is defined Storage means for associating and storing information indicating the variation in the amount of light in
Based on the identification information, the correction unit reads information indicating the variation in the amount of light corresponding to the identification information from the storage unit, and performs correction processing on the image data using the information indicating the variation in the amount of light. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the information processing apparatus performs the processing.
前記識別情報と、前記画像データを画像によって出力する表示制御手段をさらに有することを特徴とする、請求項1または2に記載の情報処理装置。   The information processing apparatus according to claim 1, further comprising display control means for outputting the identification information and the image data as an image. 前記情報取得手段は、前記音響波探触子に電気的に記憶された前記識別情報を取得することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の情報処理装置。   4. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the information acquisition unit acquires the identification information electrically stored in the acoustic wave probe. 5. 前記情報取得手段は、前記音響波探触子に付された画像情報を光学的に読み取ることで前記識別情報を取得することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の情報処理装置。   The said information acquisition means acquires the said identification information by optically reading the image information attached | subjected to the said acoustic probe, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. Information processing device. 前記情報取得手段は、ユーザが行った入力操作に基づいて前記識別情報を取得する
ことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The information processing apparatus according to claim 1, wherein the information acquisition unit acquires the identification information based on an input operation performed by a user.
前記画像データ取得手段は、前記音響波探触子により前記音響波から変換された電気信号に基づいて、前記画像データ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項に記載の情報処理装置。   The said image data acquisition means produces | generates the said image data based on the electrical signal converted from the said acoustic wave with the said acoustic wave probe, The any one of Claim 1 to 6 characterized by the above-mentioned. The information processing apparatus described. 被検体に光を照射する光照射部と、
前記被検体への光照射により発生する音響波を電気信号に変換する音響波探触子と、
前記光照射部と前記音響波探触子との位置関係を規定するように、前記光照射部および前記音響波探触子の少なくとも一方を取り付ける取り付け部と、
前記電気信号に基づいて、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを生成する情報処理装置と、
を有し、
前記情報処理装置は、
前記音響波探触子の種類を識別する識別情報を取得する情報取得手段と、
前記音響波探触子の種類を識別する識別情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、
を含む
ことを特徴とするシステム。
A light irradiation unit for irradiating the subject with light;
An acoustic wave probe for converting an acoustic wave generated by light irradiation to the subject into an electrical signal;
A mounting part for attaching at least one of the light irradiation part and the acoustic wave probe so as to define a positional relationship between the light irradiation part and the acoustic wave probe;
An information processing device that generates image data indicating characteristic information at a plurality of positions in the subject based on the electrical signal;
Have
The information processing apparatus includes:
Information acquisition means for acquiring identification information for identifying the type of the acoustic wave probe;
Based on the identification information for identifying the type of the acoustic wave probe, the image value of the image data resulting from the variation in the amount of light at the plurality of positions in the subject of the light irradiated through the light irradiation unit Correction means for correcting the influence on
The system characterized by including.
音響波探触子との位置関係が規定された光照射部を介して被検体に光が照射されることにより発生する音響波に基づいた、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを処理する情報処理装置であって、
前記画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記光照射部に関する情報である照射部情報を取得する情報取得手段と、
前記照射部情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする、情報処理装置。
An image showing characteristic information at a plurality of positions in the subject based on an acoustic wave generated by irradiating the subject with light through a light irradiating unit in which a positional relationship with the acoustic wave probe is defined. An information processing apparatus for processing data,
Image data acquisition means for acquiring the image data;
Information acquisition means for acquiring irradiation unit information which is information relating to the light irradiation unit;
Correction means for correcting the influence of the light irradiated through the light irradiation unit on the image value of the image data caused by the variation in the amount of light at a plurality of positions in the subject based on the irradiation unit information; ,
An information processing apparatus comprising:
前記照射部情報は、前記音響波探触子と前記光照射部との相対的な位置に関する情報を含み、
前記補正手段は、前記音響波探触子と前記光照射部との相対的な位置に関する情報に基づいて、前記光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する
ことを特徴とする、請求項9に記載の情報処理装置。
The irradiation unit information includes information on a relative position between the acoustic wave probe and the light irradiation unit,
The correction means corrects an influence on the image value of the image data caused by the variation in the light amount based on information on a relative position between the acoustic wave probe and the light irradiation unit. The information processing apparatus according to claim 9.
前記照射部情報は、前記光照射部の種類を識別する識別情報を含み、
前記識別情報と、当該光照射部を介して前記被検体に照射された光の、前記被検体内の前記複数位置における前記光量のばらつきを示す情報とを関連付けて記憶する記憶手段をさらに有し、
前記補正手段は、前記識別情報に基づいて、当該識別情報に対応する前記光量のばらつきを示す情報を前記記憶手段から読み出し、当該光量のばらつきを示す情報を用いて、前記画像データに対する補正処理を行う
ことを特徴とする、請求項9に記載の情報処理装置。
The irradiation unit information includes identification information for identifying the type of the light irradiation unit,
The information processing apparatus further includes a storage unit that stores the identification information and information indicating variations in the light amount at the plurality of positions in the subject of light irradiated on the subject via the light irradiation unit in association with each other. ,
Based on the identification information, the correction unit reads information indicating the variation in the amount of light corresponding to the identification information from the storage unit, and performs correction processing on the image data using the information indicating the variation in the amount of light. The information processing device according to claim 9, wherein the information processing device is performed.
前記情報取得手段は、ユーザが行った入力操作に基づいて前記識別情報を取得する
ことを特徴とする請求項11に記載の情報処理装置。
The information processing apparatus according to claim 11, wherein the information acquisition unit acquires the identification information based on an input operation performed by a user.
前記照射部情報と、前記画像データを画像によって出力する表示制御手段をさらに有することを特徴とする、請求項9から12のいずれか1項に記載の情報処理装置。   The information processing apparatus according to claim 9, further comprising display control means for outputting the irradiation unit information and the image data as an image. 前記情報取得手段は、前記光照射部に電気的に記憶された前記照射部情報を取得する
ことを特徴とする、請求項9から13のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The information processing apparatus according to any one of claims 9 to 13, wherein the information acquisition unit acquires the irradiation unit information electrically stored in the light irradiation unit.
前記情報取得手段は、前記光照射部に付された画像情報を光学的に読み取ることで前記照射部情報を取得する
ことを特徴とする、請求項9から13のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The information according to any one of claims 9 to 13, wherein the information acquisition means acquires the irradiation unit information by optically reading image information attached to the light irradiation unit. Processing equipment.
前記画像データ取得手段は、前記音響波探触子により前記音響波から変換された電気信号に基づいて、前記画像データを生成する
ことを特徴とする、請求項9から15のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The said image data acquisition means produces | generates the said image data based on the electrical signal converted from the said acoustic wave with the said acoustic wave probe, The any one of Claim 9 to 15 characterized by the above-mentioned. The information processing apparatus described.
被検体に光を照射する光照射部と、
前記被検体への光照射により発生する音響波を電気信号に変換する音響波探触子と、
前記光照射部と前記音響波探触子との位置関係を規定するように、前記光照射部および前記音響波探触子の少なくとも一方を取り付ける取り付け部と、
前記電気信号に基づいて、前記被検体内の複数位置における特性情報を示す画像データを生成する情報処理装置と、
を有し、
前記情報処理装置は、
前記光照射部に関する情報である照射部情報を取得する情報取得手段と、
前記照射部情報に基づいて、前記光照射部を介して照射された光の、前記被検体内の複数位置における光量のばらつきに起因する前記画像データの画像値への影響を補正する補正手段と、
を含む
ことを特徴とするシステム。
A light irradiation unit for irradiating the subject with light;
An acoustic wave probe for converting an acoustic wave generated by light irradiation to the subject into an electrical signal;
A mounting part for attaching at least one of the light irradiation part and the acoustic wave probe so as to define a positional relationship between the light irradiation part and the acoustic wave probe;
An information processing device that generates image data indicating characteristic information at a plurality of positions in the subject based on the electrical signal;
Have
The information processing apparatus includes:
Information acquisition means for acquiring irradiation unit information which is information relating to the light irradiation unit;
Correction means for correcting the influence of the light irradiated through the light irradiation unit on the image value of the image data caused by the variation in the amount of light at a plurality of positions in the subject based on the irradiation unit information; ,
A system characterized by including.
JP2018097905A 2017-06-23 2018-05-22 Information processing apparatus and system Pending JP2019005560A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/014,109 US20180368697A1 (en) 2017-06-23 2018-06-21 Information processing apparatus and system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017123596 2017-06-23
JP2017123596 2017-06-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019005560A true JP2019005560A (en) 2019-01-17

Family

ID=65027184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018097905A Pending JP2019005560A (en) 2017-06-23 2018-05-22 Information processing apparatus and system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019005560A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5751769B2 (en) Image information acquisition apparatus and control method thereof
JP6132466B2 (en) Subject information acquisition apparatus and subject information acquisition method
JP2010088627A (en) Apparatus and method for processing biological information
US20180344169A1 (en) Photoacoustic apparatus, signal processing method of photoacoustic apparatus, and program
JP2017070385A (en) Subject information acquisition apparatus and control method thereof
KR20180006308A (en) Apparatus, method, and program for obtaining information derived from ultrasonic waves and photoacoustic waves
EP3360467A1 (en) Object information acquiring apparatus and display method
JP2017029610A (en) Photoacoustic apparatus, reliability acquisition method, and program
US10436706B2 (en) Information processing apparatus, information processing method, and storage medium
EP3329843B1 (en) Display control apparatus, display control method, and program
US20180368697A1 (en) Information processing apparatus and system
JP6486056B2 (en) Photoacoustic apparatus and processing method of photoacoustic apparatus
US20190000322A1 (en) Photoacoustic probe and photoacoustic apparatus including the same
JP2016016159A (en) SUBJECT INFORMATION ACQUISITION DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING SUBJECT INFORMATION ACQUISITION DEVICE
JP2019005560A (en) Information processing apparatus and system
JP2017164222A (en) Processing apparatus and processing method
JP6929204B2 (en) Information processing equipment, information processing methods, and programs
JP6444126B2 (en) Photoacoustic apparatus and photoacoustic wave measuring method
JP2020018467A (en) Information processing device, information processing method, and program
JP2017042603A (en) Subject information acquisition device
US20200305727A1 (en) Image processing device, image processing method, and program
US11599992B2 (en) Display control apparatus, display method, and non-transitory storage medium
JP6005211B2 (en) Image information acquisition apparatus and image information acquisition method
US20180299763A1 (en) Information processing apparatus, object information acquiring apparatus, and information processing method
JP2019136520A (en) Processing device, photoacoustic image display method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20181116