被檢體信息獲取裝置及其控制方法和用于確定接觸的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明利用一種被檢體信息獲取裝置，該裝置具有：光聲探測(cè)器單元，其包括光輻照單元和探測(cè)器，光輻照單元輻照光，探測(cè)器在將超聲波發(fā)射到被檢體并且接收該超聲波的反射波的同時(shí)接收從被光輻照的被檢體產(chǎn)生的光聲波；處理器，其被配置為基于光聲波來(lái)創(chuàng)建關(guān)于被檢體的圖像信息；以及控制器，其被配置為控制光的輻照，其中，當(dāng)?shù)谝唤佑|狀況被定義為在探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配的同時(shí)、被檢體被光輻照的狀況時(shí)，控制器通過(guò)使用反射波來(lái)確定光聲探測(cè)器單元是否處于第一接觸狀況，并且當(dāng)光聲探測(cè)器單元被確定為處于第一接觸狀況時(shí)，啟用光的輻照。
【專(zhuān)利說(shuō)明】被檢體信息獲取裝置及其控制方法和用于確定接觸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種被檢體信息獲取裝置及其控制方法和用于確定接觸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為使由于癌癥而發(fā)生的新生血管具體成像的方法的光聲層析成像(在下文中將被稱(chēng)為“PAT”)受到了集中關(guān)注。PAT是包括以下操作的方法:用諸如近紅外射線的照射光來(lái)照射被檢體，并通過(guò)超聲探 測(cè)器接收從被檢體內(nèi)部產(chǎn)生的光聲波，從而使該光聲波成像。在NPLl中描述了這樣的光聲裝置。
[0003]然而，NPLl未提及照射光發(fā)射表面與被檢體之間的接觸。因此，有可能的是，照射光不僅發(fā)射到被檢體，而且還發(fā)射到其他空間中，因此，存在改進(jìn)針對(duì)照射光的安全性的空間。
[0004]PTLl描述了用于解決這個(gè)問(wèn)題的技術(shù)。圖7示出了 PTLl的技術(shù)的配置。圖7A是截面圖，圖7B是底視圖。在圖7中，能量發(fā)射表面101是用于與皮膚接觸的表面，從其發(fā)射能量(諸如光)。支承結(jié)構(gòu)102固定能量發(fā)射表面101，并且被安放在殼體104中，接觸傳感器103介于支承結(jié)構(gòu)102與殼體104之間。接觸傳感器103均被配置為檢測(cè)能量發(fā)射表面101與未被照射的皮膚之間的接觸，并且被設(shè)置為包圍能量發(fā)射表面101。除非接觸傳感器103與皮膚之間的接觸被檢測(cè)到，否則停止能量發(fā)射。通過(guò)這樣做，僅當(dāng)能量發(fā)射表面101完全與皮膚緊密接觸時(shí)，才進(jìn)行能量輻照，從而改進(jìn)針對(duì)能量輻照的安全性。
[0005]【引文列表】
[0006]【專(zhuān)利文獻(xiàn)】
[0007][PTL1]
[0008]PCT 申請(qǐng) N0.2006-525036 的日語(yǔ)譯文
[0009]【非專(zhuān)利文獻(xiàn)】
[0010][NPL I]
[0011]S.A.Ermilov 等人，Development of laser optoacoustic and ultrasonicimaging system for breast cancer utilizing handheld array probes, Photons PlusUltrasound:1maging and Sensing2009, Proc.0f SPIE,第 7177 卷，2009。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]【技術(shù)問(wèn)題】
[0013]然而，常規(guī)技術(shù)涉及以下問(wèn)題。
[0014]因?yàn)镹PLl未提及照射光發(fā)射表面與被檢體之間的接觸，所以有可能的是，照射光發(fā)射到除了被檢體之外的空間中。由于這個(gè)原因，針對(duì)照射光的安全性不足。因此，操作者或用戶(hù)必須非常留意避免使照射光發(fā)射到這樣的空間中。
[0015]PTLl中描述的技術(shù)解決這個(gè)問(wèn)題。具體地講，用于與皮膚接觸的接觸傳感器設(shè)置在照射光發(fā)射表面周?chē)詧?zhí)行除非接觸傳感器檢測(cè)到接觸、否則停止照射光的發(fā)射的控制。然而，在照射光發(fā)射表面周?chē)峁┐罅窟@樣的接觸傳感器使系統(tǒng)配置的尺寸變得更大。這導(dǎo)致操作者或用戶(hù)的可操作性降低。
[0016]本發(fā)明鑒于前述問(wèn)題而提出。本發(fā)明的目的是縮小用于光聲層析成像的系統(tǒng)配置的尺寸，從而改進(jìn)操作者或用戶(hù)的可操作性。
[0017]【問(wèn)題的解決方案】
[0018]本發(fā)明提供了一種被檢體信息獲取裝置，該裝置包括:
[0019]光聲探測(cè)器(probe)單元，其包括光輻照單元和探測(cè)器，光輻照單元將來(lái)自光源的光引向被檢體，探測(cè)器在將超聲波發(fā)射到被檢體并接收該超聲波的反射波的同時(shí)接收從被光輻照單元用光輻照的被檢體產(chǎn)生的光聲波；
[0020]處理器，其被配置為基于探測(cè)器接收的光聲波來(lái)創(chuàng)建關(guān)于被檢體的內(nèi)部部分的圖像息；和
[0021]控制器，其被配置為控制來(lái)自光輻照單元的光的輻照，
[0022]其中，當(dāng)?shù)谝唤佑|狀況被定義為在光聲探測(cè)器單元以探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配這樣的方式與被檢體接觸的同時(shí)、被檢體被來(lái)自光輻照單元的光輻照的狀況時(shí)，控制器通過(guò)使用反射波來(lái)確定光聲探測(cè)器單元是否處于第一接觸狀況，并且當(dāng)光聲探測(cè)器單元被確定為處于第一接觸狀況時(shí)，使得來(lái)自光輻照單元的光的輻照能夠被執(zhí)行。
[0023]本發(fā)明還提供了一種用于控制被檢體信息獲取裝置的方法，所述被檢體信息獲取裝置具有:光聲探測(cè)器單元，其包括光輻照單元和探測(cè)器，光輻照單元將來(lái)自光源的光引向被檢體，探測(cè)器在將超聲波發(fā)射到被檢體并接收該超聲波的反射波的同時(shí)接收從被光輻照單元用光輻照的被檢體產(chǎn)生的光聲波；處理器，其被配置為基于探測(cè)器接收的光聲波來(lái)創(chuàng)建關(guān)于被檢體的內(nèi)部部分的圖像信`息；以及控制器，其被配置為控制來(lái)自光輻照單元的光的輻照，
[0024]其中，當(dāng)?shù)谝唤佑|狀況被定義為在光聲探測(cè)器單元以探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配這樣的方式與被檢體接觸的同時(shí)、被檢體被來(lái)自光輻照單元的光輻照的狀況時(shí)，所述方法包括以下步驟:使控制器基于反射波來(lái)確定探測(cè)器是否與被檢體聲學(xué)匹配；當(dāng)探測(cè)器被確定為與被檢體聲學(xué)匹配時(shí)，使控制器確定光聲探測(cè)器單元處于第一接觸狀況；并且當(dāng)光聲探測(cè)器單元被確定為處于第一接觸狀況時(shí)，使控制器使得來(lái)自光輻照單元的光的輻照能夠被執(zhí)行。
[0025]本發(fā)明還提供了一種用于確定光聲探測(cè)器單元與被檢體之間的接觸狀況的方法，
[0026]光聲探測(cè)器單元包括光輻照單元和探測(cè)器，光輻照單元將來(lái)自光源的光引向被檢體，探測(cè)器在將超聲波發(fā)射到被檢體并接收該超聲波的反射波的同時(shí)接收從被光輻照單元用光輻照的被檢體產(chǎn)生的光聲波；
[0027]其中，當(dāng)?shù)谝唤佑|狀況被定義為在光聲探測(cè)器單元以探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配這樣的方式與被檢體接觸的同時(shí)、被檢體被來(lái)自光輻照單元的光輻照的狀況時(shí)，所述方法包括以下步驟:使信息處理器基于反射波來(lái)確定探測(cè)器是否與被檢體聲學(xué)匹配；并且當(dāng)探測(cè)器被確定為與被檢體聲學(xué)匹配時(shí)，使信息處理器確定光聲探測(cè)器單元處于第一接觸狀況。
[0028]【本發(fā)明的有益效果】
[0029]根據(jù)本發(fā)明，可以縮小用于光聲層析成像的系統(tǒng)配置的尺寸，從而改進(jìn)操作者或用戶(hù)的可操作性。[0030]從以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得清楚。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)配置的視圖。
[0032]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的系統(tǒng)配置的視圖。
[0033]圖3A至3E是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的光聲探測(cè)器單元的視圖。
[0034]圖4A和4B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的控制方法的圖表。
[0035]圖5A至是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的接觸的超聲確定的方法的圖表。
[0036]圖6A和6B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的控制方法的圖表。
[0037]圖7A和7B是示出【背景技術(shù)】的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]在下文中，將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明可應(yīng)用于通過(guò)接收通過(guò)用光(電磁波)輻照被檢體而在該被檢體中產(chǎn)生的聲波來(lái)利用光聲效應(yīng)獲取作為圖像信息的被檢體信息的裝置。(這樣的聲波也被稱(chēng)為“光聲波”，其典型例子是超聲波。)這樣的裝置被稱(chēng)為“光聲裝置”。根據(jù)本發(fā)明的光聲裝置被配置為利用超聲回波技術(shù)，該超聲回波技術(shù)包括:將超聲波發(fā)射到被檢體，然后接收由該超聲波在被檢體內(nèi)部的反射而導(dǎo)致的反射波，以獲取作為圖像信息的被檢體信息。因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以被稱(chēng)為被檢體信息獲取裝置，該被檢體信息獲取裝置既用作光聲裝置、又用作超聲回波裝置。
[0039]當(dāng)本發(fā)明的裝置被認(rèn)為是前者(即，光聲裝置)時(shí)，將獲取的被檢體信息意指通過(guò)光的福照而產(chǎn)生的聲波的產(chǎn)生源的分布、被檢體內(nèi)部的初始聲壓分布、從初始聲壓分布推導(dǎo)的吸收光學(xué)能量密度分布或吸收系數(shù)分布、或者形成組織的物質(zhì)的濃度分布。物質(zhì)的濃度分布意在于包括例如氧飽和度分布和氧化還原血紅蛋白濃度分布。
[0040]當(dāng)被檢體信息獲取裝置被認(rèn)為是后者(即，超聲回波裝置)時(shí)，將獲取的被檢體信息是反映被檢體內(nèi)部的組織之間的聲阻抗差的信息。
[0041]“聲波”典型地是超聲波，并且意在于包括諸如被稱(chēng)為音波、超聲波、聲波、光聲波和光超聲波的彈性波。如本發(fā)明中所使用的“光”的意思是包括可見(jiàn)射線和紅外射線的電磁波。僅選擇特定波長(zhǎng)的光來(lái)滿(mǎn)足將由被檢體信息獲取裝置測(cè)量的分量。
[0042]以下描述針對(duì)被檢體，但是被檢體不形成本發(fā)明的被檢體信息獲取裝置的一部分。根據(jù)本發(fā)明的被檢體信息獲取裝置能夠診斷人類(lèi)或動(dòng)物的惡性腫瘤、血管疾病、血糖水平等、進(jìn)行化療跟進(jìn)等。因此，被檢體被假設(shè)為活體，具體地講，人類(lèi)或動(dòng)物的乳房、手指、肢體等。存在于被檢體內(nèi)部的光吸收物質(zhì)是存在于被檢體內(nèi)部的物質(zhì)之中的具有相對(duì)高的吸收系數(shù)的物質(zhì)。例如，在人體是測(cè)量對(duì)象的情況下，這樣的光吸收物質(zhì)包括氧合血紅蛋白或還原血紅蛋白、包含這樣的血紅蛋白的血管、以及包含若干血管新生的惡性腫瘤。
[0043]圖1示意性地示出光聲裝置。光源4發(fā)射照射光13，照射光學(xué)系統(tǒng)5用照射光13輻照被檢體11。照射光學(xué)系統(tǒng)的輻照端位于與探測(cè)器2相鄰之處，并且該輻照端和探測(cè)器形成光聲探測(cè)器單元I。照射光13滲透到被檢體中，然后存在于被檢體內(nèi)部的光吸收物質(zhì)12產(chǎn)生光聲波(PAW)，該光聲波繼而被探測(cè)器2接收。處理設(shè)備6與照射光發(fā)射觸發(fā)信號(hào)同步地執(zhí)行探測(cè)器2接收的光聲信號(hào)的放大、數(shù)字轉(zhuǎn)換、檢測(cè)等處理以創(chuàng)建圖像信息，并且使監(jiān)視器7顯示圖像信息。該處理設(shè)備等同于本發(fā)明定義的“處理器”。
[0044]探測(cè)器2將被處理設(shè)備6進(jìn)行射束賦形(beamform)的超聲波(USW)發(fā)射到被檢體11，并且從被檢體11接收被處理設(shè)備6進(jìn)行射束賦形的超聲波(USW)，以便獲取超聲圖像。當(dāng)探測(cè)器不能從被檢體11接收到任何反射波時(shí)，控制設(shè)備8確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體11脫離接觸。另一方面，當(dāng)探測(cè)器從被檢體11接收到反射波時(shí)，控制設(shè)備8確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體11接觸。這樣，控制設(shè)備確定與被檢體11的接觸狀況。處理設(shè)備6執(zhí)行輻照控制，該輻照控制用于使得以上述方式確定與被檢體的接觸狀況，并且在接觸狀況期間允許輻照而在非接觸狀況期間禁止輻照。
[0045]因?yàn)樽鳛楣饴曆b置的組成元件的探測(cè)器2可以用作接觸傳感器，所以上述配置使得可以縮小光聲探測(cè)器單元I的尺寸。這導(dǎo)致系統(tǒng)配置簡(jiǎn)化。
[0046]<實(shí)施例1>
[0047]在實(shí)施例1中，參照?qǐng)D2來(lái)更具體地描述光聲裝置。光聲探測(cè)器單元I包括探測(cè)器2和輻照端，探測(cè)器2被配置為接收從被檢體(未示出)產(chǎn)生的光聲波，輻照端用于用照射光(包括近紅外射線)輻照被檢體。在一個(gè)例子中，輻照端設(shè)有成束光纖3。盡管圖1沒(méi)有不出用于將來(lái)自成束光纖的福照端3a的照射光引向被檢體的照射光學(xué)系統(tǒng)，但是可以直接從成束光纖3的輻照端3a輻照被檢體，或者提供諸如透鏡或漫射器的任何所需的光學(xué)元件。輻照端等同于本發(fā)明定義的“光輻照單元”。
[0048]光源4產(chǎn)生光(根據(jù)本實(shí)施例，包括近紅外射線)。照射光學(xué)系統(tǒng)5被配置為將所產(chǎn)生的光形成為具有射束半徑的射束并且使該光變?yōu)槿肷湓诔墒饫w3上。諸如Nd = YAG激光器或紫翠玉寶石激光器的脈沖激光器用作光源I?？商鎿Q地，可使用將Nd:YAG激光用作激發(fā)光的OPO激光器或T1: Sa激光器。
`[0049]照射光的一部分分叉，以通過(guò)光電二極管(未不出)測(cè)量光源I的光發(fā)射。光電二極管的輸出用作觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)輸入到處理設(shè)備6時(shí)，探測(cè)器2獲取光聲信號(hào)。其后，對(duì)該光聲信號(hào)進(jìn)行放大、數(shù)字轉(zhuǎn)換、檢測(cè)等以創(chuàng)建圖像信息，該圖像信息繼而顯示在監(jiān)視器7上。觸發(fā)信號(hào)不限于光電二極管產(chǎn)生的信號(hào)，但是它對(duì)于使用通過(guò)使用信號(hào)發(fā)生器來(lái)使光源4的光發(fā)射與用于處理設(shè)備6的輸入觸發(fā)相同步的方法是有效的。
[0050]探測(cè)器2將被處理設(shè)備6進(jìn)行射束賦形的超聲波發(fā)射到被檢體，并且從被檢體接收被處理設(shè)備6進(jìn)行射束賦形的超聲波，以便獲取超聲圖像。超聲波不僅在獲取超聲圖像時(shí)使用，而且還在確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體之間的接觸時(shí)使用。例如，諸如PZT或CMUT的檢測(cè)元件的陣列可以用作探測(cè)器2。
[0051]當(dāng)來(lái)自被檢體的反射波不能被接收時(shí)，控制設(shè)備8確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體脫離接觸。另一方面，當(dāng)來(lái)自被檢體的反射波已被接收時(shí)，控制設(shè)備確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體接觸。這樣，控制設(shè)備8確定與被檢體的接觸狀況，并將輻照控制信號(hào)發(fā)送到光源I。該控制設(shè)備等同于本發(fā)明定義的“控制器”。處理設(shè)備和控制設(shè)備可以通過(guò)使用例如信息處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。信息處理設(shè)備可以通過(guò)使用專(zhuān)用于不同處理操作的相應(yīng)電路來(lái)執(zhí)行這些處理操作，或者可以以用于操作具有CPU等的計(jì)算機(jī)的程序的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0052]以下參照?qǐng)D3來(lái)描述光聲探測(cè)器單元I的配置。
[0053]當(dāng)探測(cè)器2的超聲波發(fā)射和接收部分與被檢體11聲學(xué)匹配時(shí)，光聲探測(cè)器單元I的用于發(fā)射照射光13的輻照端需要與被檢體接觸?？商鎿Q地，位于輻照端周?chē)牧硪粯?gòu)件需要與被檢體接觸。通過(guò)這樣做，變得可以相當(dāng)大地減少?gòu)墓饴曁綔y(cè)器單元I與被檢體11之間發(fā)射的照射光13。以下參照?qǐng)D3A至3E來(lái)描述用于各種情況的不同配置。
[0054]圖3A中所示的光聲探測(cè)器單元I具有這樣的配置，在該配置中，以探測(cè)器2的超聲波發(fā)射和接收表面被定位為比輻照端3b更遠(yuǎn)離被檢體11的方式，從外部將探測(cè)器2夾在成束光纖的輻照端3a之間。可替換地，探測(cè)器2可以從外部被輻照端3a包圍。通過(guò)如此提供探測(cè)器2與照射光輻照端3b之間的高度差，只要探測(cè)器的超聲波發(fā)射和接收表面與被檢體11接觸，就使照射光發(fā)射端3b與被檢體11接觸。
[0055]圖3B中所示的超聲探測(cè)器單元I具有這樣的配置，在該配置中，以成束光纖的輻照端3a相對(duì)于被檢體11被定位為與探測(cè)器2共面或者被定位為比探測(cè)器更遠(yuǎn)離被檢體的方式，從外部將成束光纖的輻照端3a夾在探測(cè)器2之間?？商鎿Q地，輻照端3a可以從外部被探測(cè)器2圍繞。通過(guò)如此提供探測(cè)器2與照射光輻照端3b之間的高度差，只要探測(cè)器的超聲波發(fā)射和接收表面與被檢體11接觸，就使照射光輻射端3b或輻照端周?chē)奶綔y(cè)器與被檢體11接觸。也就是說(shuō)，在探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配時(shí)，被檢體被來(lái)自光聲探測(cè)器單元的輻照端的光輻照。此時(shí)呈現(xiàn)的接觸狀況是第一接觸狀況，第一接觸狀況是接觸足夠的狀況。
[0056]圖3C中所示的光聲探測(cè)器單元I具有這樣的配置，在該配置中，探測(cè)器2的超聲波發(fā)射和接收表面設(shè)有聲學(xué)匹配構(gòu)件9，以使得從成束光纖的輻照端3a發(fā)射的照射光13朝向輻照端3b傳遞通過(guò)聲學(xué)匹配構(gòu)件9，從而照射被檢體11。優(yōu)選地，聲學(xué)匹配構(gòu)件9的側(cè)面和該聲學(xué)匹配構(gòu)件的面對(duì)被檢體的那個(gè)表面(除了輻照端3b之外)設(shè)有用于阻擋照射光13的遮光材料9a (即，反射材料或吸收材料)，以便防止照射光13從除了發(fā)射端3b之外的部分發(fā)射。聲學(xué)匹配構(gòu)件9包括對(duì)聲音和照射光13具有高透射屬性的材料，其優(yōu)選例子包括聚甲基戊烯和聚氨酯。聲學(xué) 匹配構(gòu)件9可以用于使照射光13漫射。通過(guò)如此提供探測(cè)器2的超聲波發(fā)射和接收表面與照射光輻照端3b相對(duì)于被檢體11之間的高度差，當(dāng)通過(guò)聲學(xué)匹配構(gòu)件9使探測(cè)器2與被檢體11聲學(xué)匹配時(shí)，使照射光輻照端3b與被檢體11接觸。
[0057]圖3D中所示的光聲探測(cè)器單元I具有這樣的配置，在該配置中，以在光聲探測(cè)器單元I的面對(duì)被檢體的那個(gè)表面上提供不均勻性的方式，從外部用遮光壁10夾住探測(cè)器2和輻照端3a這兩者，但是探測(cè)器2的超聲波發(fā)射和接收表面與照射光發(fā)射端3b的高度相同?？商鎿Q地，光聲探測(cè)器單元可以整個(gè)地從外部被遮光壁10圍繞。遮光壁被定位為不干涉超聲波發(fā)射和接收以及光的輻照。這個(gè)特征使得只要探測(cè)器2的超聲波發(fā)射和接收表面與被檢體11接觸，就可以使照射光輻照端3b或輻照端3b周?chē)恼诠獗?0與被檢體11接觸。
[0058]作為圖3A中所示的光聲探測(cè)器單元I的變型，如圖3E所示，可以使輻照端3b成錐形或者設(shè)有彎曲部分。這個(gè)特征使得被檢體11可以容易地放入輻照端3b的錐形部分之間限定的凹槽中。因此，只要探測(cè)器2的超聲波發(fā)射和接收表面與被檢體11接觸，就使照射光輻照端3b更加可靠地與被檢體11接觸。能夠進(jìn)行扇形掃描的探測(cè)器2的使用使得能夠在不干涉輻照端3b的情況下以扇形掃描的方式執(zhí)行探測(cè)器2為了確定與被檢體11的接觸而進(jìn)行的超聲波發(fā)射和接收，從而使得可以實(shí)現(xiàn)與更廣區(qū)域的接觸的確定。
[0059]盡管在圖3A至3E中所示的所有配置中，與被檢體接觸的表面具有均為直角或銳角的拐角，但是為了實(shí)際使用，這樣的拐角優(yōu)選地被倒圓。[0060]以下參照?qǐng)D4A來(lái)描述由控制設(shè)備8執(zhí)行的控制方法。
[0061]圖4A是示出由控制設(shè)備8執(zhí)行的輻照控制的流程圖。處理設(shè)備6對(duì)探測(cè)器2中的振動(dòng)器執(zhí)行發(fā)射射束賦形以用于獲得超聲圖像。然后，處理設(shè)備6對(duì)探測(cè)器2從被檢體接收的信號(hào)執(zhí)行接收射束賦形以獲取超聲圖像。另一方面，處理設(shè)備6將所接收的超聲信號(hào)(rf信號(hào))發(fā)送到控制設(shè)備8。
[0062]繼而，控制設(shè)備8啟動(dòng)控制處理。一開(kāi)始，控制設(shè)備從rf信號(hào)確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體之間的接觸是否足夠(步驟S41)。
[0063]如果接觸狀況被確定為足夠(S41=是)，則控制設(shè)備允許輻照(步驟S42)。
[0064]另一方面，如果接觸狀況被確定為不足(S41=否)，則控制設(shè)備將停止照射光的輻照的輻照控制信號(hào)發(fā)送給光源4 (步驟S43)。
[0065]包括打開(kāi)和關(guān)閉光源4的內(nèi)部快門(mén)的方法或包括控制內(nèi)部觸發(fā)信號(hào)(由閃光燈和Q開(kāi)關(guān)產(chǎn)生)的方法對(duì)于對(duì)光源4的輻照控制都是有效的。盡管來(lái)自控制設(shè)備8的控制信號(hào)被描述為用于對(duì)光源I的輻照控制的信號(hào)，但是對(duì)于這個(gè)特征沒(méi)有限制。例如，可以在光源I與照射光學(xué)系統(tǒng)2之間提供外部快門(mén)，而該快門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉由這樣的控制信號(hào)控制。
[0066]以下參照?qǐng)D4B的定時(shí)圖來(lái)描述輻照控制定時(shí)。在圖4B中，光聲信號(hào)接收(PA接收)是要響應(yīng)于用作觸發(fā)的光發(fā)射來(lái)在預(yù)定時(shí)間段(例如，30微秒)內(nèi)獲取信號(hào)。光發(fā)射間隔根據(jù)光源4的發(fā)射頻率確定。當(dāng)發(fā)射頻率為例如IOHz時(shí)，光發(fā)射間隔為100毫秒。也就是說(shuō)，從光聲信號(hào)獲取結(jié)束到下一次光發(fā)射的時(shí)間段不短于99毫秒。在這個(gè)時(shí)間段期間，執(zhí)行使用圖4A的流程圖描述的輻照控制。當(dāng)因?yàn)榻佑|不足而停止輻照時(shí)，暫停輻照，直到接觸為止。緊跟在接觸之后，用于使光源執(zhí)行輻照的輻照控制信號(hào)被發(fā)送給光源4。在光源4由閃光燈和Q開(kāi)關(guān)控制的情況下，與閃光燈同步地在下一光發(fā)射定時(shí)執(zhí)行輻照。
`[0067]以下參照?qǐng)D5來(lái)描述通過(guò)探測(cè)器2確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體之間的接觸。
[0068]圖5示出探測(cè)器2接收的波形(在延遲和求和之后得到的rf信號(hào))。圖5A示出當(dāng)探測(cè)器2不與任何東西接觸時(shí)所接收的波形。圖5B是僅當(dāng)聲納凝膠附于探測(cè)器2的表面時(shí)所接收的波形。圖5C示出當(dāng)探測(cè)器2的表面經(jīng)由聲納凝膠與被檢體接觸時(shí)所接收的波形。聲納凝膠用作聲學(xué)匹配劑，并且形成匹配層。此外，探測(cè)器在接收超聲波時(shí)與用作聲學(xué)構(gòu)件的聲學(xué)透鏡接觸。
[0069]在圖5A和5B中，從下至預(yù)定深度(其與聲學(xué)透鏡和空氣之間的邊界一致或相鄰)的范圍檢測(cè)信號(hào)，但是探測(cè)器實(shí)際上不與任何東西接觸(例如，在空氣中)。具體地講，在圖5A中，來(lái)自從探測(cè)器2中的振動(dòng)器下至聲學(xué)透鏡的范圍的反射信號(hào)被觀測(cè)到。在圖5B中，除了來(lái)自下至聲學(xué)透鏡的范圍的反射信號(hào)之外，來(lái)自聲學(xué)透鏡和匹配層的多個(gè)反射信號(hào)也被觀測(cè)到。從比預(yù)定深度深的位置起，僅探測(cè)器2和處理設(shè)備6的噪聲水平的信號(hào)被觀測(cè)到。因此，在圖5A和5B的情況下，可以確定從被檢體沒(méi)有獲取到反射信號(hào)。
[0070]另一方面,在圖5C中，與圖5A和5B相比,這樣的反射信號(hào)(來(lái)自與聲學(xué)透鏡和匹配層一致的位置)相對(duì)小。此外，從比上述預(yù)定深度深的位置(后來(lái)從該位置接收到反射波)接收到超聲信號(hào)。因此，可以確定在圖5C的情況下，超聲波滲透到了具有相對(duì)小的聲學(xué)阻抗差的物質(zhì)(例如，處于與探測(cè)器聲學(xué)匹配的狀態(tài)的被檢體)中，而在圖5A和5B的情況下，因?yàn)槌暡B透到空氣中，所以聲學(xué)阻抗極大地變化。
[0071]這樣，在來(lái)自與光聲探測(cè)器單元的邊界一致或相鄰的預(yù)定深度的信號(hào)存在并且大于來(lái)自與光聲探測(cè)器單元聲學(xué)匹配的被檢體的信號(hào)或者多個(gè)反射發(fā)生的情況下，可以確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體脫離接觸。在沒(méi)有來(lái)自預(yù)定深度的信號(hào)或存在很少的來(lái)自預(yù)定深度的信號(hào)的情況下，可以確定光聲探測(cè)器單元與被檢體接觸。
[0072]可以通過(guò)確定是否獲取了是探測(cè)器2和處理設(shè)備6的S/N比的幾倍大的rf信號(hào)來(lái)確定來(lái)自預(yù)定深度的信號(hào)是否存在。例如，如果存在來(lái)自IOmm的深度的、是該S/N比的兩倍或更多倍(優(yōu)選地，三倍或更多倍)大的信號(hào)，則探測(cè)器2可以被確定為與被檢體接觸。不限于IOmm的深度。優(yōu)選地確定來(lái)自多個(gè)點(diǎn)的信號(hào)。對(duì)于用作確定標(biāo)準(zhǔn)的S/N比的兩倍或更多倍或者三倍或更多倍的值，沒(méi)有限制。
[0073]來(lái)自從探測(cè)器2中的振動(dòng)器到匹配層或聲學(xué)透鏡的范圍的反射信號(hào)的存在或不存在可以根據(jù)下至這里集中關(guān)注的預(yù)定深度的范圍內(nèi)的重復(fù)信號(hào)的存在或不存在而被確定。例如，可以通過(guò)下述方式來(lái)確定這樣的反射信號(hào)的存在或不存在:對(duì)來(lái)自下至5mm的深度的范圍的rf信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，并確定預(yù)定頻率分量的存在或不存在。假設(shè)從探測(cè)器2的振動(dòng)器到聲學(xué)透鏡的平均聲速為2000m/s并且厚度為0.25mm，則檢測(cè)與作為超聲傳播距離的0.5mm的往返距離相應(yīng)的頻率分量(200m/s/0.5mm=4MHz)。這可以從已經(jīng)經(jīng)受傅立葉變換的rf信號(hào)的峰值看出，該峰值如從圖5A的傅立葉變換得到的圖所示，出現(xiàn)在大約 3.8MHz 處。
[0074]不用說(shuō)，這里指定的深度根據(jù)光聲探測(cè)器單元的結(jié)構(gòu)、被檢體的厚度等而變化，并且必須被適當(dāng)?shù)亟?lái)滿(mǎn)足這樣的狀況。
[0075]將被確定的頻率分量可以從一范圍(例如，在圖中所示的例子中，從3MHz至4MHz的范圍)選擇。因?yàn)檫@里指定的頻率可歸因于探測(cè)器的結(jié)構(gòu)，所以對(duì)于這個(gè)值沒(méi)有限制?？梢允褂脵z測(cè)多個(gè)反射信號(hào)的任何其他方法。
[0076]可替換地，可以當(dāng)從來(lái)自不小于例如7mm的深度的、已經(jīng)經(jīng)受傅立葉變換的rf信號(hào)僅檢測(cè)到探測(cè)器2和處理設(shè)備6中固有的噪聲分量時(shí)，確定探測(cè)器2和被檢體彼此脫離接觸。當(dāng)除了與噪聲相應(yīng)的那 些頻率分量之外的頻率分量被檢測(cè)到時(shí)，探測(cè)器2和被檢體可以被確定為彼此接觸。
[0077]如上所述，通過(guò)使用來(lái)自預(yù)定深度的信號(hào)和來(lái)自從探測(cè)器2中的振動(dòng)器到匹配層或聲學(xué)透鏡的范圍的反射信號(hào)中的至少一個(gè)進(jìn)行確定，探測(cè)器2與被檢體之間的接觸的確定變得可能。如參照?qǐng)D3所描述的，當(dāng)光聲探測(cè)器單元I的探測(cè)器2與被檢體聲學(xué)匹配時(shí)，照射光輻照端或位于輻照端周?chē)牧硪粯?gòu)件與被檢體接觸。當(dāng)從呈現(xiàn)這樣的狀況的光聲探測(cè)器單元I對(duì)被檢體發(fā)射照射光時(shí)，變得可以相當(dāng)大地減少?gòu)墓饴曁綔y(cè)器單元I與被檢體之間發(fā)射的照射光。
[0078]盡管本文描述了使用在經(jīng)歷調(diào)相和相加之后獲得的rf信號(hào)確定接觸，但是類(lèi)似的方法可應(yīng)用于依賴(lài)于單個(gè)元件的超聲波發(fā)射和接收。同樣地，類(lèi)似的方法可應(yīng)用于在經(jīng)受檢測(cè)之后獲得的信號(hào)。盡管優(yōu)選地基于所接收的所有超聲信號(hào)(rf信號(hào))進(jìn)行接觸的確定，但是至少基于在探測(cè)器2的相對(duì)端或拐角(特別是在二維陣列探測(cè)器的情況下)接收的超聲信號(hào)進(jìn)行接觸的確定是可能的。
[0079]盡管已描述了為了超聲圖像獲取和接觸的確定這二者進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收的方法，但是可以在不獲取超聲圖像的情況下，僅為了確定接觸來(lái)執(zhí)行超聲波發(fā)射和接收。在這樣的情況下，發(fā)射和接收射束賦形不是必要的，并且可以基于通過(guò)驅(qū)動(dòng)探測(cè)器2中的多個(gè)振動(dòng)器而獲得的接收信號(hào)來(lái)進(jìn)行光聲探測(cè)器單元I與被檢體之間的接觸的確定。
[0080]如上所述，作為光聲裝置的組成元件的探測(cè)器2可用作接觸傳感器，由于這個(gè)原因，可縮小光聲探測(cè)器單元I的尺寸。當(dāng)在確定接觸時(shí)所使用的超聲發(fā)射和接收射束的數(shù)量增加時(shí)，多次確定變得可能，這導(dǎo)致安全性得到改進(jìn)。此外，因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)執(zhí)行接觸的確定和超聲圖像獲取，所以可以高效地執(zhí)行照射光輻照控制和數(shù)據(jù)獲取。
[0081]在本實(shí)施例中，已描述了利用用作接觸傳感器之一的探測(cè)器2的超聲波發(fā)射和接收的配置及其控制方法。自然，可為多種安全措施提供單獨(dú)的接觸傳感器。與使用多種類(lèi)型的接觸傳感器而沒(méi)有探測(cè)器2的多種安全措施相對(duì)照地，本實(shí)施例可以使用探測(cè)器2作為一個(gè)接觸傳感器，因此可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)光聲探測(cè)器單元I的尺寸縮小。
[0082]<實(shí)施例2>[0083]在實(shí)施例1中，已經(jīng)描述了通過(guò)借助于探測(cè)器2將超聲波發(fā)射到被檢體并且從被檢體接收超聲波而執(zhí)行的光聲探測(cè)器單元I與被檢體之間的接觸的確定以及輻照控制。在實(shí)施例2中，描述通過(guò)基于重復(fù)的超聲波發(fā)射和重復(fù)的結(jié)果來(lái)預(yù)見(jiàn)光聲探測(cè)器單元I處于將與被檢體分離的狀態(tài)而進(jìn)行的輻照控制方法。
[0084]類(lèi)似于圖5C，圖6A示出了當(dāng)探測(cè)器2與被檢體接觸時(shí)所接收的超聲信號(hào)(rf信號(hào))。如圖6A中的箭頭所指示的，來(lái)自被檢體內(nèi)部的任意組織的rf信號(hào)被檢測(cè)到。
[0085]以下參照?qǐng)D6B的流程圖來(lái)描述輻照控制。
[0086]根據(jù)實(shí)施例1中描述的確定接觸的處理，控制設(shè)備8從rf信號(hào)確定光聲探測(cè)器單元I與被檢體之間的接觸是否足夠(步驟S61)。
[0087]如果接觸被確定為是足夠的(S61=是)，則控制設(shè)備從被檢體內(nèi)部的任意組織提取rf信號(hào)(步驟S62)。優(yōu)選地，“任意組織”是廣闊地存在于被檢體中的組織，比如，舉例來(lái)說(shuō)，皮下脂肪層。如果接觸被確定為是不足的(S61=否)，則控制設(shè)備停止輻照(步驟S65)。
[0088]在步驟S62之后，控制設(shè)備確定該組織相對(duì)于光聲探測(cè)器單元I的移動(dòng)。其后，控制設(shè)備確定該組織的移動(dòng)是否在遠(yuǎn)離光聲探測(cè)器單元的方向上(步驟S63)。
[0089]如果發(fā)射和接收所需的時(shí)間變短或保持相同，則該組織被認(rèn)為在圖6A中所指示的朝向光聲探測(cè)器單元的方向上移動(dòng)或者保持靜止。也就是說(shuō)，控制設(shè)備沒(méi)有確定該組織正在遠(yuǎn)離光聲探測(cè)器單元的方向上移動(dòng)(S63=否)，然后允許照射光的輻照(步驟S64)。另一方面，如果發(fā)射和接收所需的時(shí)間變長(zhǎng)，即，如果該組織正在圖6A中所指示的遠(yuǎn)離光聲探測(cè)器單元的方向上移動(dòng)，則控制設(shè)備預(yù)見(jiàn)光聲探測(cè)器單元I將很快與被檢體分離(S63=是)，于是提前執(zhí)行用于停止輻照的輻照控制(步驟S65)。在更優(yōu)選的布置中，提供移動(dòng)量的時(shí)間差(即，移動(dòng)的速率的閾值)，并且當(dāng)速率超過(guò)該閾值時(shí)，執(zhí)行用于停止輻照的輻照控制。
[0090]如上所述，本實(shí)施例能夠通過(guò)預(yù)見(jiàn)光聲探測(cè)器單元I與被檢體之間的接觸狀況來(lái)執(zhí)行輻照控制，因此進(jìn)一步改進(jìn)安全性。
[0091]盡管已參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是要理解本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。以下權(quán)利要求的范圍應(yīng)遵循最寬泛的解釋?zhuān)员惆羞@樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
[0092]本申請(qǐng)要求于2011年5月2日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2011-102843的權(quán)益，該專(zhuān)利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容特此通過(guò)引用并入本文。
【權(quán)利要求】
1.一種被檢體信息獲取裝置，包括: 光聲探測(cè)器單元，所述光聲探測(cè)器單元包括光輻照單元和探測(cè)器，所述光輻照單元將來(lái)自光源的光引向被檢體，所述探測(cè)器在將超聲波發(fā)射到被檢體并接收該超聲波的反射波的同時(shí)接收從被光輻照單元用光輻照的被檢體產(chǎn)生的光聲波； 處理器，所述處理器被配置為基于探測(cè)器接收的光聲波來(lái)創(chuàng)建關(guān)于被檢體的內(nèi)部部分的圖像信息；以及 控制器，所述控制器被配置為控制來(lái)自光輻照單元的光的輻照， 其中，當(dāng)?shù)谝唤佑|狀況被定義為在光聲探測(cè)器單元以探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配的方式與被檢體接觸的同時(shí)、被檢體被來(lái)自光輻照單元的光輻照的狀況時(shí)，控制器通過(guò)使用反射波來(lái)確定光聲探測(cè)器單元是否處于第一接觸狀況，并且當(dāng)光聲探測(cè)器單元被確定為處于第一接觸狀況時(shí)，使得來(lái)自光輻照單元的光的輻照能夠被執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述光輻照單元位于比探測(cè)器更向外之處，并且 所述探測(cè)器具有被定位為比光輻照單元更遠(yuǎn)離被檢體的超聲波發(fā)射和接收表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述探測(cè)器位于比光輻照單元更向外之處，并且 所述光輻照單元具有輻照端，所述輻照端被定位為相對(duì)于被檢體與探測(cè)器的超聲波發(fā)射和接收表面共面，或者被定位為比探測(cè)器的超聲波發(fā)射和接收表面更遠(yuǎn)離被檢體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述探測(cè)器的超聲波發(fā)射和接收表面設(shè)置有聲學(xué)匹配劑，并且所述光輻照單元的輻照端與所述聲學(xué)匹配劑接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述光聲探測(cè)器單元還包括位于探測(cè)器和光輻照單元外部的遮光壁，并且探測(cè)器的超聲波發(fā)射和接收表面以及光輻照單元的輻照端被定位為比遮光壁的一端更遠(yuǎn)離被檢體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述控制器基于反射波來(lái)確定探測(cè)器是否與被檢體聲學(xué)匹配，然后當(dāng)探測(cè)器被確定為與被檢體聲學(xué)匹配時(shí)，確定光聲探測(cè)器單元處于第一接觸狀況。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的被檢體信息獲取裝置，其中，當(dāng)從與光聲探測(cè)器單元與被檢體之間的邊界一致的位置獲取的反射波大于從處于聲學(xué)匹配的狀態(tài)的被檢體獲取的信號(hào)時(shí)，控制器確定探測(cè)器不與被檢體聲學(xué)匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的被檢體信息獲取裝置，其中，當(dāng)從與被檢體的內(nèi)部部分一致的位置獲取的反射波大于從探測(cè)器和處理器產(chǎn)生的噪聲時(shí)，控制器確定探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的被檢體信息獲取裝置，其中，當(dāng)從與被檢體的內(nèi)部部分一致的位置獲取的反射波包含除了與從探測(cè)器和處理器產(chǎn)生的噪聲相應(yīng)的頻率分量之外的頻率分量時(shí)，控制器確定探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任何一個(gè)所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述控制器確定處于第一接觸狀況的光聲探測(cè)器單元是否正在遠(yuǎn)離被檢體的方向上移動(dòng)，并且當(dāng)光聲探測(cè)器單元被確定為正在遠(yuǎn)離被檢體的方向上移動(dòng)時(shí)，停止來(lái)自光輻照單元的光的輻照。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述探測(cè)器重復(fù)地將超聲波發(fā)射到被檢體并且接收超聲波的反射波，并且 所述控制器從反射波提取與被檢體內(nèi)部的組織相應(yīng)的信號(hào)，并且然后，當(dāng)之后的用于獲取如此提取的信號(hào)的超聲波發(fā)射和接收需要更長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，確定光聲探測(cè)器單元正在遠(yuǎn)離被檢體的方向上移動(dòng)。
12.一種用于控制被檢體信息獲取裝置的方法，所述被檢體信息獲取裝置具有:光聲探測(cè)器單元，所述光聲探測(cè)器單元包括光輻照單元和探測(cè)器，所述光輻照單元將來(lái)自光源的光引向被檢體，所述探測(cè)器在將超聲波發(fā)射到被檢體并且接收該超聲波的反射波的同時(shí)接收從被光輻照單元用光輻照的被檢體產(chǎn)生的光聲波；處理器，所述處理器被配置為基于探測(cè)器接收的光聲波來(lái)創(chuàng)建關(guān)于被檢體的內(nèi)部部分的圖像信息；以及控制器，所述控制器被配置為控制來(lái)自光輻照單元的光的輻照， 其中，當(dāng)?shù)谝唤佑|狀況被定義為在光聲探測(cè)器單元以探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配的方式與被檢體接觸的同時(shí)、被檢體被來(lái)自光輻照單元的光輻照的狀況時(shí)，所述方法包括以下步驟:使控制器基于反射波來(lái)確定探測(cè)器是否與被檢體聲學(xué)匹配；當(dāng)探測(cè)器被確定為與被檢體聲學(xué)匹配時(shí)，使控制器確定光聲探測(cè)器單元處于第一接觸狀況；并且當(dāng)光聲探測(cè)器單元被確定為處于第一接觸狀況時(shí)，使控制器使得來(lái)自光輻照單元的光的輻照能夠被執(zhí)行。
13.一種用于確定光聲探測(cè)器單元與被檢體之間的接觸狀況的方法， 光聲探測(cè)器單元包括光輻照單元和探測(cè)器，所述光輻照單元將來(lái)自光源的光引向被檢體，所述探測(cè)器在將超聲波發(fā)射到被檢體并且接收該超聲波的反射波的同時(shí)接收從被光輻照單元用光輻照的被檢 體產(chǎn)生的光聲波， 其中，當(dāng)?shù)谝唤佑|狀況被定義為在光聲探測(cè)器單元以探測(cè)器與被檢體聲學(xué)匹配這樣的方式與被檢體接觸的同時(shí)、被檢體被來(lái)自光輻照單元的光輻照的狀況時(shí)，所述方法包括以下步驟:使信息處理器基于反射波來(lái)確定探測(cè)器是否與被檢體聲學(xué)匹配；并且當(dāng)探測(cè)器被確定為與被檢體聲學(xué)匹配時(shí)，使信息處理器確定光聲探測(cè)器單元處于第一接觸狀況。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK103501691SQ201280020916
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月2日
【發(fā)明者】時(shí)田俊伸 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社