光声装置和显示控制方法制造方法及图纸

公开了光声装置和显示控制方法。光声装置包括：被配置为用光照射被检体的光照射单元，被配置为将从被检体生成的声波转换成电信号的接收单元，被配置为利用电信号获取图像数据的处理单元，以及显示控制单元。处理单元利用电信号通过第一图像生成方法获取第一图像数据，并且利用电信号通过与第一图像生成方法不同的第二图像生成方法获取第二图像数据。显示控制单元将其中第一图像数据与第二图像数据之间的差异图像数据具有预定数值范围内的图像值的区域设置为差异区域，并且使得其中差异区域与其他区域彼此能区分的图像数据在显示单元上显示。

【技术实现步骤摘要】
光声装置和显示控制方法
本专利技术涉及获取从通过用光照射被检体生成的光声波得到的图像数据的光声装置。
技术介绍
作为用于基于来自被检体的声波获取被检体信息的技术，存在被称为光声成像(PAI)的技术。光声成像是利用光声效应对被检体内部成像的技术，其中用脉冲光对被检体的照射导致由于被检体内部光的吸收而生成声波(光声波)。已知的是，在光声成像中，通常，如果测量声波的区域对于要成像的区域不足，则诸如滤波反投影方法和傅立叶变换方法的解析型图像重构方法不能完全再现从其生成声波的源的形状。例如，如果只能从某个特定方向而不是从被检体周围的每个方向接收声波(称为“有限观看条件”)，则可以说测量声波的区域不足。作为用于解决上述问题的方法，日本特许专利申请公开No.2014-180492讨论了基于关于被检体的结构的信息(从被检体的特征结构得出的特征信息)生成图像数据。根据这种方法，即使在有限观看条件下，也可以再现从其生成光声波的声源的形状。
技术实现思路
日本特许专利申请公开No.2014-180492中讨论的方法涉及这样的风险，即，当从其生成声波的源的结构特征与关于在图像数据的生成中使用的被检体的结构的信息不同时，可能生成指示与实际结构不同的结构的图像数据。换句话说，通过在日本特许专利申请公开No.2014-180492中讨论的方法获取的图像数据可以既包括高可靠区域(与实际结构匹配的图像区域)也包括低可靠区域(指示与实际结构不同的结构的图像区域)。本专利技术致力于能够显示图像数据以允许用户区分图像数据中的低可靠区域的光声装置。根据本专利技术的一方面，光声装置包括被配置为用光照射被检体的光照射单元，被配置为将由于用光照射而从被检体生成的声波转换成电信号的接收单元，被配置为基于电信号获取图像数据的处理单元，及显示控制单元。处理单元在不使用关于被检体的结构的信息的情况下基于电信号获取第一图像数据，并且处理单元基于电信号和关于被检体的结构的信息获取第二图像数据。显示控制单元基于第一图像数据和第二图像数据使其中第一图像数据与第二图像数据之间的差异区域与其他区域彼此能区分的图像数据在显示单元上显示。参照附图，本专利技术的其它特征将从以下对示例性实施例的描述变得清楚。附图说明图1是示出根据第一示例性实施例的光声装置的示意图。图2是示出根据第一示例性实施例的计算机的具体例子的框图。图3是示出根据第一示例性实施例的信号处理的流程图。图4示出根据第一示例性实施例的仿真模型。图5A、5B、5C和5D示出了根据第一示例性实施例的光吸收体的模型图和图像数据。图6A、6B和6C各自示出了根据第一示例性实施例的图形用户界面(GUI)。图7示出了根据第二示例性实施例的血管模型。图8A、8B和8C各自示出了根据第二示例性实施例的GUI。具体实施方式在下文中，将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。相同的部件原则上由相同的附图标记表示，并且将省略其冗余描述。下面描述的本专利技术的各个实施例能够单独实施、或者能够根据需要或在单个实施例中有利于组合各实施例的部件或特征的情况下，作为多个实施例或特征的组合而实施。<基本配置>将参照图1来描述作为根据本专利技术第一示例性实施例的被检体信息获取装置的光声装置的配置。图1是示出根据本示例性实施例的光声装置的示意图。光声装置包括光照射单元100、接收单元400、信号数据收集单元600、计算机700、显示单元800、输入单元900和保持单元1200。测量目标是被检体1000。光照射单元100用脉冲光130照射被检体1000，并且在被检体1000中生成声波。由于光而生成并基于光声效应的声波将被称为光声波。接收单元400通过接收光声波来输出作为模拟信号的电信号。信号数据收集单元600将从接收单元400输出的作为模拟信号的电信号转换为数字信号，并将转换后的信号输出到计算机700。计算机700存储从信号数据收集单元600输出的数字信号，作为从光声波得出的信号数据。从用光照射到数字信号的输出被存储为信号数据的过程将被称为“光声测量”。计算机700通过对所存储的数字信号执行信号处理来生成指示关于被检体1000的信息(被检体信息)的图像数据。另外，在对所获取的图像数据执行图像处理之后，计算机700将图像数据输出到显示单元800。关于被检体1000的信息的图像在显示单元800上显示。作为用户的医生可以通过检查显示在显示单元800上的关于被检体1000的信息的图像来进行诊断。从根据本示例性实施例的光声装置获取的被检体信息例如是关于所生成的光声波的声压(初始声压)、光吸收能量的密度、光吸收系数及形成被检体1000的物质的浓度的信息当中至少一个。关于物质的浓度的信息例如是氧合血红蛋白的浓度、脱氧血红蛋白的浓度、血红蛋白的总浓度、氧饱和度。血红蛋白的总浓度对应于氧合血红蛋白的浓度和脱氧血红蛋白的浓度之和。氧饱和度对应于氧合血红蛋白与血红蛋白总量之比。根据本示例性实施例的光声装置在被检体1000中的每个位置(二维或三维空间中的每个位置)获取指示上述信息的值的图像数据。现在，将描述根据本示例性实施例的光声装置的每个单元。<光照射单元100>光照射单元100包括发射脉冲光130的光源110，及将从光源1发射的脉冲光130引导到被检体1000的光学系统120。由光源110发射的光130的脉冲宽度可以是1ns或更长且100ns或更短的脉冲宽度。另外，光130的波长可以是落在大约从400nm至1600nm范围内的波长。在对位于靠近生物体表面的血管以高分辨率成像的情况下，光130的波长可以被设置成很大程度上可以被血管吸收的波长(400nm或更长且700nm或更短)。另一方面，在生物体中的深部被成像的情况下，光声装置可以采用具有通常在生物体的背景组织(例如水，脂肪)处几乎不可吸收的波长(700nm或更长且1100nm或更短)的光。激光器或发光二极管可以被用作为光源110。另外，在利用分别具有多个波长的光束测量被检体1000的情况下，光源110可以是能够转换波长的光源。在利用多个波长照射被检体1000的情况下的另一可能配置是准备分别生成具有彼此不同波长的光束的多个光源，并且交替地或依次从每个光源照射被检体1000。即使当使用多个光源时，它们也将被共同表示为光源。各种类型的激光器，诸如固态激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器，可以被用作激光器。例如，脉冲激光器，诸如掺杂钕的钇铝石榴石(Nd：YAG)激光器和翠绿宝石激光器，可以被用作光源110。可替代地，利用Nd：YAG激光作为激发光的钛蓝宝石(Ti：sa)激光器以及光参数振荡器(OPO)激光器可以被用作光源110。诸如透镜、反射镜和光纤的光学元件可以被用作光学系统120。在乳房等是被检体1000的情况下，期望在扩展脉冲光130的光束直径的同时照射被检体1000，借此光学系统120的光发射部分可以由漫射光130的漫射板等形成。另一方面，在光声装置充当光声显微镜的情况下，光学系统120的光发射部分可以由透镜等形成以允许在光束聚焦在其上的同时被检体1000被照射，从而增大分辨率。可以用直接来自光源110的脉冲光130照射被检体1000，其中光照射单元100不配备光学系统120。<接收单元400本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光声装置，包括：光照射单元，被配置为用光照射被检体；接收单元，被配置为将由于用光照射而从被检体生成的声波转换成电信号；处理单元，被配置为基于电信号获取图像数据；及显示控制单元，其中，处理单元基于电信号通过第一图像生成方法获取第一图像数据，并且基于电信号通过与第一图像生成方法不同的第二图像生成方法获取第二图像数据，及其中，显示控制单元将其中第一图像数据与第二图像数据之间的差异图像数据具有落入预定数值范围内的图像值的区域设置为差异区域，并且基于第一图像数据和第二图像数据使得其中差异区域与其他区域彼此能区分的图像数据在显示单元上显示。

【技术特征摘要】
2015.12.09 JP JP2015-2405811.一种光声装置，包括：光照射单元，被配置为用光照射被检体；接收单元，被配置为将由于用光照射而从被检体生成的声波转换成电信号；处理单元，被配置为基于电信号获取图像数据；及显示控制单元，其中，处理单元基于电信号通过第一图像生成方法获取第一图像数据，并且基于电信号通过与第一图像生成方法不同的第二图像生成方法获取第二图像数据，及其中，显示控制单元将其中第一图像数据与第二图像数据之间的差异图像数据具有落入预定数值范围内的图像值的区域设置为差异区域，并且基于第一图像数据和第二图像数据使得其中差异区域与其他区域彼此能区分的图像数据在显示单元上显示。2.如权利要求1所述的光声装置，其中，处理单元在不使用关于被检体的结构的信息的情况下基于电信号获取第一图像数据，并且基于电信号和关于被检体的结构的信息获取第二图像数据。3.如权利要求2所述的光声装置，其中，处理单元通过执行基于模型的重构来获取第二图像数据，该基于模型的重构利用优化方法求解包括电信号与假设的信号之间的差以及基于关于被检体的结构的信息的正则化项的成本函数。4.如权利要求2所述的光声装置，其中，处理单元基于电信号获取第三图像数据，并且通过基于关于被检体的结构的信息校正第三图像数据来获取第二图像数据。5.如权利要求4所述的光声装置，其中，处理单元通过执行基于模型的重构来获取第二图像数据，该基于模型的重构利用优化方法求解包括第三图像数据与假设的图像数据之间的差以及基于关于被检体的结构的信息的正则化项的成本函数。6.如权利要求2所述的光声装置，其中，关于被检体的结构的信息是关于血管结构的信息。7.如权利要求1所述的光声装置，其中，显示控制单元使得差异区域和其他区域以彼此不同的色调在显示单元上显示。8.如权利要求1所述的光声装置，其中，显示控制单元使其中第一图像数据中的图像值与色调和饱和度当中至少一个关联并且第二图像数据中的图像值与亮度关联的图像在显示单元上显示。9.如权利要求1所述的光声装置，其中，显示控制单元使第一图像数据和第二图像数据分别以第一颜色和与第一颜色不同的第二颜色在显示单元上显示。10.如权利要求9所述的光声装置，其中，显示控制单元使其中第一图...

【专利技术属性】
技术研发人员：福谷和彦，七海隆一，宫里卓郎，城野润平，中野浩太，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP