光声装置和信号处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光声装置和信号处理方法。光声装置包括：光源，生成具有不同波长的多个光；转换元件，接收通过由这多个光辐射被检体而在被检体中生成的光声波；第一分布获得单元，对于相互不同的波长中的每一个，使用分别从转换元件输出的针对所述相互不同的波长中的每一个的时序接收信号，获得基于被检体内的光学吸收的特性分布；第二分布获得单元，使用多个针对每个波长的基于光学吸收的特性分布，获得被检体的对象区域的物质的浓度相关分布；以及统计信息获得单元，获得指示所述浓度相关分布的至少一部分中的分布的变化的统计信息。

【技术实现步骤摘要】
光声装置和信号处理方法
本专利技术的各方面一般涉及用于获得被检体内部的信息的光声装置、以及信号处理方法，并且更特别地，涉及使用由被光辐射的被检体生成的光声波的技术。
技术介绍
近年来关于功能信息成像的研究已经在医疗领域中进行，其中功能信息是活体的生理信息。功能信息成像的一种技术是光声成像(photoacousticimaging，PAI)。在光声成像中，被检体首先被从光源生成的脉冲光辐射。辐射光在被检体内传播并且散射。在被检体内的多个位置，这种光的能量被吸收，而生成声学波(下文中称为“光声波”)。光声波被转换元件接收，并且接收信号被处理器分析和处理，由此产生与被检体内的光学特性值有关的分布以作为图像数据。与光学特性值有关的分布是以由光学吸收生成的声压(初始声压分布)和光学吸收系数分布等形式产生的。另外，使用不同波长的多个脉冲光并获得每个波长的光学吸收系数的辐射使得能够获得被检体内的物质的浓度相关分布(关于物质浓度的值的分布)作为与光学特性值有关的分布。对于浓度相关分布，存在氧合血红蛋白对血液中总血红蛋白的含有率的分布，即，血氧饱和度分布。脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的光学吸收频谱不相同。因此，如在HaoF.Zhang等人的“Functionalphotoacousticmicroscopyforhigh-resolutionandnoninvasiveinvivoimaging”NatureBiotechnology24，848-851(2006年7月)中所公开的，氧饱和度的计算使用了这样的原理：各自的含有率可以通过比较在不同波长处测出的频谱来获得。在通过光声成像执行检测时，如果被检体是有生命的身体，由于呼吸、脉搏、动作等，会发生身体运动。当发生身体运动时，在不同波长处计算的初始声压分布之间或者在不同波长处计算的吸收系数分布之间发生位置偏差。除被检体的身体运动之外，还可能由于探头的移动而发生波长之间的位置偏差。被检体与探头之间的相对位置偏差是降低氧饱和度分布的计算准确度的因素。PCT日文翻译专利公开No.2010-512929公开了基于通过发送超声波和接收反射波获得的超声波图像来检测组织的运动，由此估计物体在光声图像之间的变形。在PCT日文翻译专利公开No.2010-512929中公开的运动检测方法是基于超声波图像执行的。通过超声波回声获得的超声波图像是反映声学阻抗差异的分布图像，其中声波反射率大的结构被可视化。另一方面，在关于由光声图像指示的光学特性值的分布中，吸收率高的结构被可视化。因此，在超声波图像与光声图像中，成像的对象不同，所以存在这样的可能性：在光声图像间的位置偏差中反映基于超声波图像检测到的运动可能无法高准确度地校正位置偏差。
技术实现思路
光声装置包括：光源，被配置为生成具有相互不同的波长的多个光；转换元件，被配置为接收通过用所述多个光辐射被检体而在被检体中生成的光声波；第一分布获得单元，被配置为对于相互不同的波长中的每一个，使用针对相互不同的波长中的每一个而从转换元件输出的时序接收信号，基于被检体内的光学吸收来获得特性分布；第二分布获得单元，被配置为使用针对相互不同的波长中的每一个的、基于光学吸收的多个特性分布，获得被检体的对象区域的物质的浓度相关分布；以及统计信息获得单元，被配置为获得指示浓度相关分布中的至少一部分的分布变化的统计信息。第二分布获得单元基于统计信息获得其中在相互不同的波长中的每一个处的目标区域与转换元件之间的位置偏差被抑制的浓度相关分布。参考附图，阅读示例性实施例的以下描述，本公开的其他特征将变得清楚。附图说明图1是例示了根据示例性实施例的光声装置的配置的示意图。图2是例示了根据示例性实施例的信号处理单元的操作的流程图。图3是例示了根据示例性实施例的显示图像的示例的示意图。图4是用于描述获得分散的方式的示意图。图5是用于描述信号处理单元的配置例的示意图。图6是用于描述决定坐标偏移和位置偏差的方法的示意图。图7是例示了756nm吸收系数分布内的峰与797nm吸收系数分布内的峰之间的偏差的示意图。图8是例示了在存在位置偏差的情况下氧饱和度分布内的离差(dispersion)的图。图9是例示了在不存在位置偏差的情况下氧饱和度分布中的离差的图。图10是例示了根据第四实施例的光声装置的配置的示意图。图11是例示了第四实施例中信号处理单元的操作的流程图。图12是例示了根据第五实施例的光声装置的配置的示意图。图13是例示了第五实施例中的信号处理单元的操作的流程图。图14是例示了第五实施例中的执行成像的方式的图。具体实施方式将参考附图来描述示例性实施例。相同的部件一般由相同的附图标记来表示，并且省略对其的描述。根据本专利技术的一个方面的光声装置通过使用通过接收光声波获得的接收信号来获得被检体内的信息(与光学特性值有关的信息)。本说明书中的术语“光声波”是指通过吸收光而生成的声学波，并且包括通过吸收光而生成的所谓“声学波”、“超声波”、“声波”、“弹性波”和“光-超声波”。在本专利技术的一个方面中获得的与光学特性值有关的信息反映光能的吸收率。具体的光学特性值包括所生成的声学波的“声压(典型地是初始声压)”、根据声压导出的“光能吸收密度”、“吸收系数”、构成组织的物质的“与浓度有关的信息(浓度相关信息)”等。“浓度相关信息”包括使用多个波长的“基于光学吸收的特性分布”而获得的、与存在于被检体中的物质的浓度有关的值。具体而言，“浓度相关信息”是“氧饱和度”、“氧饱和度已由吸收系数的强度等加权的值”、“总血红蛋白浓度”、“氧合血红蛋白浓度”、“脱氧血红蛋白浓度”等。“浓度相关信息”还可以是“葡萄糖浓度”、“胶原质浓度”、“黑色素浓度”、脂肪和水的“体积分数”等。根据本专利技术的一个方面的装置可以通过获得多个位置的光学特性值来生成二维或三维的分布数据。也就是说，可以获得“声压分布”、“光能吸收密度分布”、“吸收系数分布”、“浓度相关分布”等。所获得的分布数据可以作为图像数据生成。注意，“声压分布”、“光能吸收密度分布”和“吸收系数分布”在本说明书中将被统称为“基于光学吸收的特性分布”。“浓度相关分布”是基于多个波长的“基于光学吸收的特性分布”获得的。根据以下实施例的光声装置使得能够诊断人和动物的恶性肿瘤和血管疾病，并且用于化疗的后续。因此，作为被检体的活体的一部分，更具体地，人或动物的一个区域(胸部、身体器官、循环器官、消化系统、骨骼、肌肉、脂肪等)，被假设为检查目标。作为检查目标的物质包括血红蛋白、葡萄糖、体内的水、黑色素、胶原质和脂肪等。另外，诸如投用到身体的吲哚菁绿(indocyaninegreen，ICG)之类的不透射线染料也可以是检查目标。检查目标具有特性光学吸收频谱就足够了。现在将描述示例性实施例。注意，示例性实施例不限于光声装置本身，而是还涵盖其控制方法，以及用于执行控制方法的程序。第一实施例以下是根据第一实施例的光声装置的配置及其处理的描述。总体装置配置图1是例示了根据本实施例的光声装置的配置的示意图。根据本实施例的光声装置至少包括光源1、具有接收光声波的转换元件3的探头30、以及使用从转换元件3输出的接收信号来执行信号处理的信号处理单元40。被检体2被从光源1输出并经过诸如光纤、透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光声装置，其特征在于，包括：光源，被配置为生成具有相互不同的波长的多个光；转换元件，被配置为接收通过由所述多个光辐射被检体而在被检体中生成的光声波；第一分布获得单元，被配置为，对于所述相互不同的波长中的每一个，使用针对所述相互不同的波长中的每一个的从转换元件输出的时序接收信号，来获得基于被检体内的光学吸收的特性分布；第二分布获得单元，被配置为，使用多个针对所述相互不同的波长中的每一个的基于光学吸收的特性分布，获得被检体的对象区域的物质的浓度相关分布；以及统计信息获得单元，被配置为获得指示所述浓度相关分布的至少一部分中的分布的变化的统计信息；其中第二分布获得单元基于所述统计信息获得其中在所述相互不同的波长中的每一个处对象区域与转换元件之间的位置偏差被抑制的浓度相关分布。

【技术特征摘要】
2014.06.13 JP 2014-1225351.一种光声装置，其特征在于，包括：第一分布获得单元，被配置为获得关于在被检体内对于相互不同的波长中的每个波长的光学吸收的特性分布信息，所述特性分布信息基于通过用具有所述相互不同的波长的多个光中的每个光照射所述被检体而生成的光声波；第二分布获得单元，被配置为使用关于对于所述相互不同的波长中的每个波长的光学吸收的多条特性分布信息，来获得被检体的物质的浓度相关分布信息；统计信息获得单元，被配置为获得指示一条或更多条浓度相关分布信息中的空间变化的统计信息；以及决定单元，被配置为使用所述统计信息来获得在所述相互不同的波长之间、所述被检体与转换元件之间的位置偏差信息，其中第二分布获得单元使用所述位置偏差信息来获得所述被检体与转换元件之间的位置偏差被抑制的浓度相关分布信息。2.根据权利要求1所述的光声装置，其中所述多个光至少包括彼此不同的第一波长的光和第二波长的光；其中第一分布获得单元基于通过被第一波长的光照射而在被检体中生成的第一光声波来获得关于第一波长的光学吸收的第一特性分布信息，并且基于通过被第二波长的光照射而在被检体中生成的第二光声波来获得关于第二波长的光学吸收的第二特性分布信息，其中，第二分布获得单元通过执行第一特性分布信息和第二特性分布信息之间的坐标偏移处理或变形处理，来多次获得被检体中的多个一条或更多条浓度相关分布信息，其中，统计信息获得单元使用多条浓度相关分布信息来获得多条统计信息，并且其中，决定单元使用所述多条统计信息来获得在第一波长和第二波长之间所述被检体与转换元件之间的位置偏差信息。3.根据权利要求1所述的光声装置，还包括：区域设置单元，被配置为设置被检体中的目标区域，其中，统计信息获得单元获得目标区域中的浓度相关分布信息的统计信息。4.根据权利要求3所述的光声装置，其中，区域设置单元基于用户输入来设置目标区域。5.根据权利要求3所述的光声装置，其中，区域设置单元基于特性分布信息的强度来设置目标区域。6.根据权利要求3所述的光声装置，其中区域设置单元在被检体中的不同位置设置多个目标区域。7.根据权利要求1所述的光声装置，其中，第二分布获得单元通过多次执行所述多条特性分布信息之间的相对坐标偏移处理或变形处理，来获得被检体中的多个一条或更多条浓度相关分布信息，并且其中，统计信息获得单元使用多条浓度相关分布信息来获得多条统计信息。8.根据权利要求2或7所述的光声装置，其中，第二分布获得单元获得在所述多条统计信息中由统计信息指示的空间变化最小的情况下的浓度相关分布信息，作为浓度相关分布信息。9.根据权利要求2或7所述的光声装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅泽孝太郎，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP