光聲裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過使用光聲效應(yīng)取得被檢體信息的光聲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 對各自使從諸如激光器之類的光源照射到被檢體上的光在被檢體中傳播并且取 得該被檢體中的信息的光學(xué)成像裝置的研究已經(jīng)在特別強調(diào)醫(yī)療領(lǐng)域的情況下而被積極 推進。光聲成像（PAT)已被提議為這種光學(xué)成像裝置之一。PAT是通過用光照射被檢體（在 醫(yī)療領(lǐng)域中即活體）并且接收和分析由于在被檢體中傳播并且被擴散的光被活體組織吸 收而生成的光聲波來使與被檢體（活體）內(nèi)部的光學(xué)特性有關(guān)的信息可視化的技術(shù)。相應(yīng) 地，諸如被檢體中的光學(xué)特性值分布尤其是光能吸收密度分布之類的活體信息可被取得。
[0003] 關(guān)于通過該技術(shù)取得的與光學(xué)特性有關(guān)的信息，例如通過光照射生成的諸如初始 聲壓分布或光能吸收密度分布之類的信息，可以被用于指定伴隨有新血管的生長的惡性腫 瘤的位置?；谂c光學(xué)特性有關(guān)的信息的三維重構(gòu)圖像的生成和顯示對掌握活體組織的內(nèi) 部是有用的，并且預(yù)期將幫助醫(yī)療領(lǐng)域的診斷。
[0004] 日本專利特開第2012-179348號描述固定到具有半球面并且接收面面向半球中 心的容器的多個換能器。另外，參考日本專利特開第2012-179348號，通過使用這種探頭獲 得的圖像在半球的中心點具有最高分辨率并且在半球的中心點附近具有高分辨率區(qū)域。日 本專利特開第2012-179348號還描述通過使探頭和被檢體相對移動來減小分辨率的變化。 [0005] 然而，對于基于在日本專利特開第2012-179348號中定義的高分辨率區(qū)域的測 量，成像區(qū)域中的分辨率希望被進一步增大。
[0006] 因此，本說明書提供可以在成像區(qū)域中以高分辨率取得被檢體信息的光聲裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在本說明書中公開的光聲裝置包括：光源；探頭，包括各自被配置為接收從用發(fā) 射自光源的光照射的被檢體生成的光聲波并且輸出接收信號的多個換能器，和具有開口并 被配置為支撐多個換能器以使得多個換能器的指向軸被聚集的支撐構(gòu)件；移動單元，被配 置為在開口的面內(nèi)方向上二維地移動探頭；區(qū)域設(shè)置單元，被配置為設(shè)置成像區(qū)域；以及 處理單元，被配置為基于從多個換能器輸出的接收信號來取得成像區(qū)域中的被檢體信息。 光源被配置為在指向軸被聚集之處的位置比成像區(qū)域的中心離探頭遠的情況下發(fā)射光。
[0008] 在本說明書中公開的另一種光聲裝置包括：光源；探頭，包括各自被配置為接收 從用發(fā)射自光源的光照射的被檢體生成的光聲波并且輸出接收信號的多個換能器，和被配 置為支撐多個換能器以使得多個換能器的指向軸被聚集的支撐構(gòu)件；移動單元，被配置為 移動探頭；區(qū)域設(shè)置單元，被配置為設(shè)置成像區(qū)域；以及處理單元，被配置為基于從多個換 能器輸出的接收信號來取得成像區(qū)域中的被檢體信息。光源被配置為在多個時間點處發(fā)射 光。移動單元被配置為移動探頭以使得多個相應(yīng)時間點處的以指向軸被聚集之處的位置為 中心的球體中的探頭附近的區(qū)域的軌跡填充（fill)成像區(qū)域。
[0009] 根據(jù)參照附圖的對示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0010] 圖IA和圖IB是示出根據(jù)比較示例和第一實施例的測量的狀態(tài)的圖示。
[0011] 圖2是示出根據(jù)第一實施例的信號測量單元的配置的示例的圖示。
[0012] 圖3是根據(jù)第一實施例的信息處理單元的功能框圖。
[0013] 圖4是示出根據(jù)第一實施例的信息處理單元的硬件配置的示例的圖示。
[0014] 圖5是根據(jù)第一實施例的光聲裝置的操作的流程圖。
[0015] 圖6A和圖6B是各自示出根據(jù)第一實施例的測量方法的示例的圖示。
[0016] 圖7是示出根據(jù)第二實施例的測量方法的示例的圖示。
【具體實施方式】
[0017] 下面參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的光聲裝置的期望實施例。然而，本發(fā)明的范 圍不限于示出的示例。
[0018] 第一實施例
[0019] 在第一實施例中，二維地移動探頭以增大由用戶指定的成像區(qū)域中的分辨率的光 聲裝置的示例被描述。
[0020] 關(guān)于在日本專利特開第2012-179348號中定義的高分辨率區(qū)域，分辨率傾向于在 半球的中心點處最高并且傾向于隨著離半球的中心點的距離增大而減小。例如，根據(jù)表達 式（1)，以半球的中心點（曲率中心點）為中心的球形區(qū)域被確定為高分辨率區(qū)域。
[0022] 在這種情況下，dth是高分辨率區(qū)域的半徑，R是高分辨率區(qū)域的下限分辨率，r。是 半球形狀的支撐構(gòu)件的半徑，并且是換能器的直徑。R例如可以是在曲率中心點獲得的 最高分辨率的一半的分辨率。
[0023] 然而，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用以分辨率從曲率中心起各向同性地減小的方 式定義的高分辨率區(qū)域的方法需要進一步改進以增大成像區(qū)域中的分辨率。
[0024] 在下文中，下面參考圖IA和IB來描述使用以分辨率從曲率中心起各向同性地減 小的方式定義的高分辨率區(qū)域的比較示例和本實施例。在圖IA和圖IB中，用作被檢人員 支撐部分的床101是被檢人員平臥下處的床。在圖IA和圖IB中，為了拍攝作為被檢體的 被檢人員的乳房的圖像，床101具有允許用作被檢體107的乳房插入的插入孔。圖IA和圖 IB各自示出被檢人員以俯臥位平臥下并且因此將用作被檢體107的乳房插入床101的插入 孔中的狀態(tài)。由用戶通過輸入單元指定的成像區(qū)域102被示出。
[0025] 圖IA示出作為比較示例的當嘗試根據(jù)由表達式⑴定義并且具有球形形狀的高 分辨率區(qū)域增大成像區(qū)域102中的分辨率時探頭103的位置。為根據(jù)由表達式（1)定義的 高分辨率區(qū)域增大成像區(qū)域102中的分辨率，可以使半球的曲率中心104位于成像區(qū)域102 的中心面上。在由表達式（1)定義的高分辨率區(qū)域中，因為分辨率從探頭103的曲率中心 104起各向同性地減小，因此探頭103的該位置是期望的，這是因為成像區(qū)域102的中心面 上的分辨率變?yōu)樽罡?。在這種情況下，成像區(qū)域102的中心面表示穿過成像區(qū)域102的中 心并且與探頭103的開口平行的面。就是說，成像區(qū)域102的中心面表示在探頭103的開 口的面外方向上穿過成像區(qū)域102的中間點并且與探頭103的開口平行的面。
[0026] 同時，已知如果探頭圍繞聲源的整個外圍則光聲波的聲源可以被完全再現(xiàn)，并且 通過基于光聲波的重構(gòu)而生成的偽像未被理想地生成。就是說，已知在被探頭103圍繞的 位置處，偽像被減少并且分辨率被增大?？梢韵氲交谠撝R來定義由表達式（1)定義的 高分辨率區(qū)域。利用該知識，高分辨率區(qū)域被定義為以探頭103的曲率中心104為中心的 球體110。就是說，分辨率各向同性地改變的高分辨率區(qū)域被定義。
[0027] 然而，關(guān)于傳播期間的光聲波的衰減，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有高圖像質(zhì)量 的區(qū)域不同于具有球形形狀的高分辨率區(qū)域。傳播期間的光聲波的衰減量當從光聲波的生 成位置到換能器的距離較小時較小。因此，如果光聲波的生成位置和換能器之間的距離較 小，則在該位置處生成的光聲波的接收信號的S/N高，并且該位置處的分辨率高。由于此， 向以探頭103的曲率中心104為中心的球體110應(yīng)用該發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)球 體的探頭103附近的區(qū)域傾向于具有比遠離球體的探頭103的區(qū)域高的圖像質(zhì)量。就是說， 本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)S/N和分辨率在探頭103附近的區(qū)域中比在遠離探頭103的區(qū)域 中高。在下文中，以探頭103的曲率中心104為中心的球體110的探頭103附近的區(qū)域被 稱為"測量區(qū)域"。在本實施例中，以曲率中心104為中心的球體110的探頭103附近的區(qū) 域中包括的探頭103附近的半球形區(qū)域被描述為測量區(qū)域。
[0028] 另外，基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)得到如下想法：通過如在圖IB中示出 那樣移動探頭103來移動測量區(qū)域以使得成像區(qū)域102被用測量區(qū)域的軌跡105填充。此 時，探頭103在探頭103的開口的面外方向（Z方向）上被從圖IA中的狀態(tài)移動。相應(yīng)地， 使探頭103的曲率中心104比成像區(qū)域102的中心面離探頭103遠。然后，探頭103在探 頭103的開口的面內(nèi)方向（XY方向）上被移動，測量區(qū)域被移動，并且測量區(qū)域的軌跡105 被形成。通過使多個時間點處的光照射處的測量區(qū)域相互重疊并且被接合在一起來獲得測 量區(qū)域的軌跡105。
[0029] 相應(yīng)地，在如下測量區(qū)域中生成的光聲波可以被有效地接收，該測量區(qū)域是關(guān)于 除通過重構(gòu)生成的偽像的影響之外的光聲波的傳播期間的衰減的影響而定義的并且具有 高S/N和分辨率。同時，在圖IA的情況下，如從測量區(qū)域的軌跡105未被布置在成像區(qū)域 102內(nèi)理解的，與比較示例相比，成像區(qū)域102中的S/N和分辨率根據(jù)本實施例可被增大。
[0030] 因為通過重構(gòu)生成的偽像以數(shù)值孔徑的觀點在曲率中心104處被限制，因此希望 測量當探頭103被移動以使得曲率中心104被布置在成像區(qū)域102中時的光聲波。
[0031] 另外，探頭103更可能接收在關(guān)于設(shè)在床101處的插入孔的探頭附近的區(qū)域中生 成的光聲波。因此，為有效地接收在關(guān)于插入孔的探頭103附近的區(qū)域中生成的光聲波，希 望測量當探頭103被移動以使得曲率中心104位于關(guān)于插入孔的探頭103附近時的光聲 波。
[0032] 另外，可以通過表達式（1)來確定以曲率中心104為中心的球體110的半徑dth。 然而，如果半徑d th是根據(jù)表達式（1)確定的，則假定最高分辨率是所確定的曲率中心104 處的分辨率，而不管光聲波的衰減如何。另外，下限分辨率R可以被設(shè)置為作為最高分辨率 一半的值。
[0033] 光聲裝置的基本配置
[0034] 根據(jù)本實施例的光聲裝置可以通過檢測由光聲效應(yīng)生成的光聲波來取得被檢體 信息。根據(jù)本實施例的光聲裝置主要