被檢體信息獲取設(shè)備和被檢體信息獲取方法
【專利摘要】一種被檢體信息獲取設(shè)備，包括：探頭，探頭包括接收要被轉(zhuǎn)換為電信號的聲學(xué)波的接收器、以及以脈沖光照射被檢體表面上的互相不同區(qū)域的第一和第二照射單元；控制單元，控制脈沖光的照射位置以避免以來自第一和第二照射單元的脈沖光對被檢體的連續(xù)照射；以及信號處理單元，執(zhí)行對從由第一和第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號的平均或累加，并通過使用平均的信號或累加的信號獲得被檢體中的特性分布，或者執(zhí)行對通過使用從由第一和第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分布的組合，并獲得組合的分布作為被檢體中的特性分布。
【專利說明】被檢體信息獲取設(shè)備和被檢體信息獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種被檢體信息獲取設(shè)備和被檢體信息獲取方法。特別地，本發(fā)明涉及一種以脈沖光照射被檢體并接收在被檢體中生成的聲學(xué)波以獲得內(nèi)部被檢體信息的被檢體信息獲取設(shè)備和被檢體信息獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如光聲層析攝影(下文稱為PAT)之類的光聲成像作為特別地對由癌癥導(dǎo)致的血管新生成像的方法受到關(guān)注。PAT為在諸如活體之類的被檢體上照射脈沖光(近紅外線等)并接收從活體內(nèi)部生成的光聲波以進行成像的技術(shù)。 [0003]NPLl公開了一種利用光聲成像技術(shù)的手持型設(shè)備。圖7A示出了 NPLl中所述的手持型設(shè)備的示意圖。在圖7A中，在光聲探頭101中，被配置為接收光聲波的接收器102被夾在光纖束103的輸出端子103a之間并固定。在光源104中生成的脈沖光經(jīng)由照射光學(xué)系統(tǒng)105進入光纖束103的輸入端子,并且被檢體(未不出)被來自光纖束103的輸出端子103a的脈沖光照射。接收器102接收將被轉(zhuǎn)換為接收信號的從被檢體內(nèi)部生成的光聲波。然后，超聲波設(shè)備100的處理設(shè)備106執(zhí)行對接收信號的放大和數(shù)字化，并然后執(zhí)行圖像重構(gòu)。處理設(shè)備106將生成的圖像數(shù)據(jù)輸出到監(jiān)視器107并顯示光聲圖像。
[0004]引文列表
[0005]非專利文獻
[0006]NPLlPhotons Plus Ultrasound:1maging and Sensing2009,Proc.0f SPIEvol.7177，2009

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在使用光聲成像技術(shù)的設(shè)備中，為了改進對比度，優(yōu)選改進接收信號的SNR (信噪比)。為此，可以想到，通過增大獲得接收信號的次數(shù)并執(zhí)行對接收信號的平均化來減少噪聲。然而，如果只是增大獲得接收信號的次數(shù)，則用于獲得接收信號的時段相應(yīng)地延長。當(dāng)接收信號獲得時段延長時，可能發(fā)生由于被檢體與光聲探頭的相對移動導(dǎo)致的位置偏移等，并且圖像性能可能下降。為此，可以想到，增大脈沖光的激光發(fā)射頻率。
[0008]然而，如圖7B所示，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS) C6802規(guī)定了對皮膚的最大允許曝光(MPE)。根據(jù)該規(guī)定，當(dāng)激光發(fā)射頻率為約IOHz以下時，MPE變?yōu)樽畲?。如果將激光發(fā)射頻率設(shè)置為高于10Hz，將反比地減小曝光值。圖7B示出當(dāng)將曝光時段設(shè)置為10秒以上并將波長設(shè)置為SOOnm時的計算結(jié)果。利用該設(shè)置，在其中脈沖光的照射區(qū)域恒定的情況下，在跟隨光聲波的初始聲壓P= μ βΦ ( :格魯內(nèi)森(Grueneisen)系數(shù)，Pa:吸收系數(shù)，Φ:光量)時，到被檢體內(nèi)部的組織(光吸收體)的光量Φ以反比減小，并且光聲波的初始聲壓P也以反比減小。例如，在到被檢體的脈沖光的激光發(fā)射頻率從IOHz變?yōu)?0Hz的情況中，照射密度(每單位面積的照射光量)將減半。代替通過平均化的噪聲減少，減小初始接收聲壓。在被檢體中，由于光以指數(shù)方式衰減，特別地，所以光難于到達被檢體的深部。從而，未獲得改進SNR的效果。
[0009]考慮上述情況提出本發(fā)明，并且根據(jù)本發(fā)明的一方面，將縮短用于獲取接收信號的時段以改進信噪比。
[0010]本發(fā)明提供一種用于獲得被檢體中的特性分布的被檢體信息獲取設(shè)備，該設(shè)備包括:光源，生成脈沖光；探頭，包括:接收器，其被配置為接收通過脈沖光在被檢體中生成的聲學(xué)波并將該聲學(xué)波轉(zhuǎn)換為電信號，以及第一照射單元和第二照射單元，其被配置為使用由光源生成的脈沖光照射被檢體的表面上的相互不同區(qū)域；信號處理單元，其被配置為通過使用電信號獲得被檢體中的特性分布；以及控制單元，其被配置為控制脈沖光的照射位置，以避免用來自第一照射單元和第二照射單元中的每一個的脈沖光對被檢體的連續(xù)照射，其中，所述信號處理單元執(zhí)行對從由第一照射單元照射的脈沖光得出的電信號和對從由第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號的平均或累加，并通過使用平均的信號或累加的信號獲得被檢體中的特性分布，或者執(zhí)行對通過使用從由第一照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分布和通過使用從由第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分布的組合，并獲得組合的分布作為被檢體中的特性分布。
[0011]另外，本發(fā)明提供一種被檢體信息獲取方法，使用由光源生成的脈沖光從第一照射單元和第二照射單元照射被檢體、并通過使用從接收器輸出的電信號獲得被檢體中的特性分布，所述接收器接收通過用脈沖光進行照射而在被檢體中生成的聲學(xué)波，所述方法包括:信號處理步驟，通過使用電信號獲得被檢體中的特性分布；以及控制步驟，控制脈沖光的照射位置，以避免以來自第一照射單元和第二照射單元中的每個的脈沖光對被檢體的連續(xù)照射，其中，所述信號處理步驟包括執(zhí)行對從由第一照射單元照射的脈沖光得出的電信號和從由第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號的平均或累加，并通過使用平均的信號或累加的信號獲得被檢體中的特性分布，或者執(zhí)行對通過使用從由第一照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分 布和通過使用從由第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分布的組合，并獲得組合的分布作為被檢體中的特性分布。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的方面，可以通過增加獲取接收信號的次數(shù)而改進SNR，另外，可以縮短接收信號獲得時段。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是用于示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的設(shè)備配置的示意圖。
[0014]圖2A和2B為描述根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的光學(xué)路徑的切換定時的說明圖。
[0015]圖3A和3B為用于描述根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的光學(xué)路徑的切換方法的說明圖。
[0016]圖4A和4B為用于描述根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的光學(xué)路徑的切換方法的說明圖。
[0017]圖5A和5B為用于描述根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的光學(xué)路徑的切換定時的說明圖。
[0018]圖6是示出用于根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的探頭配置的示意圖。
[0019]圖7A和7B為用于描述相關(guān)技術(shù)的說明圖。【具體實施方式】
[0020]下文中，將使用附圖描述本發(fā)明的實施例。根據(jù)本發(fā)明的實施例，聲學(xué)波通常是超聲波，并包括稱為音波、超音波、光聲波或光超聲波的彈性波。另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的被檢體信息獲取設(shè)備包括這樣的設(shè)備:其利用通過用光(包括可見光或紅外線的電磁波)照射被檢體并接收通過照射在被檢體中生成的聲學(xué)波來獲得作為圖像數(shù)據(jù)的被檢體信息的光聲波效應(yīng)。
[0021]所獲得的被檢體信息包括如下這樣的特性分布:通過光照射生成的聲學(xué)波的聲壓分布、從聲壓分布導(dǎo)出的光能吸收密度分布、吸收系數(shù)分布、或構(gòu)成組織的物質(zhì)的密度分布等。物質(zhì)的密度分布例如為氧飽和度分布、氧化還原血紅素估計分布等。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實施例，從光源生成的脈沖光傳播入一個照射單元，并且來自被檢體的聲學(xué)波被接收器接收。在下一次光發(fā)射中，從不同的照射單元照射脈沖光，并且聲學(xué)波被接收器接收。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供用于脈沖光的多個照射單元，并且被檢體不是用連續(xù)來自一個照射單元的脈沖光照射。這里，根據(jù)本發(fā)明實施例的“被檢體不是用連續(xù)來自一個照射單元的脈沖光照射”意思是，當(dāng)用來自特定照射單元的脈沖光照射一次被檢體時，下次用來自不同照射單元的脈沖光照射被檢體。換句話說，不是連續(xù)兩次從同一照射單元照射脈沖光。
[0023]通過上述配置，在以脈沖光實際照射的被檢體表面(皮膚)的位置以低頻進行光照射。然而，在被檢體內(nèi)部，由于光漫射，所以產(chǎn)生來自兩個照射單元的光到達的區(qū)域。因此，例如，在設(shè)置兩個照射單元的情況下，即使用例如來自兩個照射單元的頻率為IOHz的脈沖光交替照射被檢體表面上的相互不同的區(qū)域，但在被檢體內(nèi)部，產(chǎn)生以20Hz頻率的脈沖光照射的區(qū)域。為此，通過增加獲取接收信號的次數(shù)并對彼此相關(guān)的(mutual)接收信號進行平均處理或累加處理(相加處理)，可以減小噪聲分量。另外，代替處理彼此相關(guān)的接收信號，可以通過對圖像重構(gòu)之后的彼此相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)塊(mutual pieces of image data)的組合處理來減小噪聲分量。
[0024]細節(jié)將在下面的示例性實施例中更具體地描述。
[0025]第一示例性實施例
[0026]將使用圖1描述根據(jù)第一示例性實施例的作為被檢體信息獲取設(shè)備的聲光設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的被檢體信息獲取設(shè)備至少具有光源4、光聲探頭1、以及處理設(shè)備6。
[0027]光源4生成近紅外線等的脈沖光。對于光源4，優(yōu)選地使用可以獲得大輸出的激光器，不過也可以使用發(fā)光二極管等代替激光器。優(yōu)選地，使用Nd:YAG激光器、紫翠玉激光器、或用Nd = YAG激光束作為激勵光的T1:sa激光器或OPO激光器。除了上述激光器之外，還可以使用諸如固體激光器、氣體激光器、染料激光器和半導(dǎo)體激光器之類的各種激光器作為激光器。對于所生成光的波長，可以根據(jù)測量對象的成分(例如，血紅素)在500nm以上且1300nm以下的范圍中的光中選擇特定波長。
[0028]根據(jù)本實施例，在光源4中生成的脈沖光的束直徑被作為光學(xué)部件的脈沖光學(xué)系統(tǒng)5成形，并且進入同樣作為光學(xué)部件的光纖束3。光纖束3被連接到光聲探頭I。
[0029]光聲探頭I具有:接收器2，該接收器2被配置為接收從被檢體生成的聲學(xué)波，并將聲學(xué)波轉(zhuǎn)換為接收信號(電信號)；以及用作照射單元的輸出端子3a，其被配置為以脈沖光照射被檢體。根據(jù)本實施例，用作兩個照射單元(第一照射單元和第二照射單元)的兩個輸出端子3a被設(shè)置為關(guān)于接收器2相互對稱并同時夾持接收器2。輸出端子3a是光纖束3的輸出端子，并且光通過光纖束3傳播到輸出端子3a。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以將光纖束3的輸出端子3a設(shè)置為照射單元，并且可以如上所述使用來自輸出端子3a的光直接照射被檢體，但是可以設(shè)置諸如漫射板之類的任意光學(xué)部件。在該情況中，將漫射板設(shè)置為照射單元，并用來自漫射板的光照射被檢體。另外，代替使用用于把來自光源4的脈沖光傳送到被檢體的光纖束3，可以使用設(shè)置到光阻管(light-obstruction tube)的諸如反射鏡或透鏡之類的光學(xué)部件。在該情況中，當(dāng)用來自光阻管的輸出端子的光直接照射被檢體時，光阻管的輸出端子用作照射單元。
[0031]根據(jù)本實施例，兩個輸出端子3a被布置在接收器的側(cè)面并同時夾持接收器2。從光源4生成的基本全部光量被傳播到光纖束3的各個輸出端子3a。應(yīng)注意，這里所述的來自光源4的基本全部光量是指其中排除在傳播期間光的衰減或反射、或者由于用于光量測量或觸發(fā)獲取的分流導(dǎo)致的光消耗之外的全部光量。換句話說，根據(jù)本實施例，在沒有通過使用用于把脈沖光傳播到位于兩個位置的輸出端子的半反鏡等進行分流的情況下，在一次聲學(xué)波接收時(即，在獲取接收信號時)從光源4將全部光量傳播到位于一個位置的輸出端子。
[0032]光纖束的輸出端子3a的面積(到被檢體的照射面積)根據(jù)在接收器2的縱向的輸出端子寬度(在其中以一維方式設(shè)置多個元件的情況中，在其中設(shè)置元件的方向上的寬度)和在其垂直方向的輸出端子寬度的乘積決定。為了使得照射密度低于等于由日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)C6802規(guī)定的MPE并且還取得最高可能的值，根據(jù)基本全部光量將垂直方向上的寬度設(shè)置為較窄。通過該配置，對于每個脈沖光照射的接收信號變得更大。從夾持接收器2的光纖束的輸出端子3a交替發(fā)射來自光源4的基本全部光量。接收器2接收來自每次發(fā)射的聲學(xué)波并將接收信號傳輸?shù)教幚碓O(shè)備6。
[0033]處理設(shè)備6由信號處理單元6b和控制單元6a構(gòu)成。信號處理單元6b使用來自光電二極管(未不出)的輸出作為觸發(fā)信號，所述光電二極管用作被配置為分流所述脈沖光的一部分用于測量的光電檢測器。當(dāng)輸入觸發(fā)信號時，信號處理單元6b使得接收器2接收所述接收信號。觸發(fā)信號不限于來自光電二極管的輸出。還可以采用使光源4的光發(fā)射與對信號處理單元6b的輸入觸發(fā)同步的方法。
[0034]在信號處理單元6b對接收信號執(zhí)行放大和數(shù)字轉(zhuǎn)換之后，信號處理單元6b執(zhí)行對多次獲得的接收信號的平均。然而，應(yīng)注意，也可以在放大之前或在數(shù)字轉(zhuǎn)換之前進行平均。另外，對于平均方法，不僅可以使用簡單的算術(shù)平均，還可以使用諸如幾何平均之類的平均方法。另外，代替平均，僅通過多次對接收信號進行累加處理(相加處理)也可以獲得本發(fā)明的效果。
[0035]然后，信號處理單元6b通過使用平均或累加的信號來執(zhí)行圖像重構(gòu)，以生成圖像信息(圖像數(shù)據(jù))。這里，圖像數(shù)據(jù)是指一組體素數(shù)據(jù)或像素數(shù)據(jù)，并且該圖像數(shù)據(jù)表示被檢體中的特性分布，諸如吸收系數(shù)分布或氧飽和度分布等。信號處理單元6b將該圖像數(shù)據(jù)輸出到監(jiān)視器7以用于顯示。
[0036]另外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，不僅可以執(zhí)行對彼此相關(guān)的接收信號的諸如平均或累加之類的處理，還可以執(zhí)行對在圖像重構(gòu)之后的彼此相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)塊的組合處理。換句話說，在通過使用從由各個照射單元照射的光得出的各個接收信號來重構(gòu)各個圖像之后，可以相互組合圖像數(shù)據(jù)的各個塊。對彼此相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)塊的組合處理指通過相加、相乘或平均各個圖像數(shù)據(jù)塊的像素數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊(或體素數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊)來減小噪聲分量的處理。更具體地，進行對通過使用從由第一照射單元照射的光得出的接收信號獲得的圖像數(shù)據(jù)(第一分布)和通過使用從由第二照射單元照射的光得出的接收信號獲得的圖像數(shù)據(jù)(第二分布)的組合(例如，平均)。然后，將組合的(例如平均的)圖像數(shù)據(jù)(例如，平均分布)設(shè)置為被檢體中的特性分布。這里，對于對圖像數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊的組合處理，進行在諸如邊緣增強和對比度調(diào)節(jié)之類的各種圖像處理之后的亮度數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊的組合，或者在被轉(zhuǎn)換為亮度數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊的組合可能就足夠。
[0037]控制單元6a被配置為控制光的照射位置，以避免以來自一個照射單元的光連續(xù)照射被檢體。根據(jù)本實施例，控制單元6a通過控制切換設(shè)備8來控制脈沖光的照射位置。
[0038]切換設(shè)備8被配置為切換來自光源4的脈沖光的光路徑，以改變脈沖光的照射位置。在圖1中，切換設(shè)備8被設(shè)置在光源4與脈沖光學(xué)系統(tǒng)5之間，所述脈沖光學(xué)系統(tǒng)5對來自光源4的束的直徑成形。切換設(shè)備8基于作為來自處理設(shè)備6中的控制單元6a的控制信號的切換信息來切換在脈沖光學(xué)系統(tǒng)5上的入射。通過該切換，交替地從被設(shè)置為夾持接收器2的輸出端子3a發(fā)射脈沖光。
[0039]對脈沖光的照射控制
[0040]下面，將通過使用圖2B的定時圖描述控制單元6a的控制方法。圖2A為從側(cè)面方向觀看的光聲探頭I的示意圖。由于將兩個輸出端子3a設(shè)置為彼此對稱同時夾持接收器2，所以照射位置被分為A側(cè)和B偵U。
[0041]根據(jù)圖2B的定時圖，例如，將20Hz設(shè)置為光源4的光發(fā)射頻率。為此，光源4在每50毫秒發(fā)射光。首先，利 用切換設(shè)備8，在A側(cè)的照射位置照射脈沖光，并且信號處理單元6b通過使用接收器2接收通過來自A側(cè)的照射生成的聲學(xué)波，并獲取接收信號。在從自A側(cè)照射到下一次光發(fā)射的時段期間，切換設(shè)備8執(zhí)行切換使得在B側(cè)的照射位置照射脈沖光。接收器2接收通過從B側(cè)的照射生成的聲波，并獲取接收信號。
[0042]由于將脈沖光照射為彼此對稱同時將接收器2設(shè)置為中心，所以當(dāng)被檢體的深度在被檢體的預(yù)定深度具有預(yù)定或更深的深度(例如，被檢體的深度為3mm或更深)時，照射的脈沖光漫射。換句話說，光到達預(yù)定角度范圍內(nèi)的區(qū)域，而將接收器2緊下方的位置設(shè)置為來自A側(cè)和B側(cè)的照射的中心線。在該位置，通過A側(cè)和B側(cè)的照射生成聲學(xué)波。從來自A側(cè)的照射得出的接收信號與從來自B側(cè)的照射得出的接收信號基本具有相同的信號波形。
[0043]因此，在被檢體內(nèi)部，可以將生成聲學(xué)波的頻率增大為兩倍(20Hz)。相比于其中以IOHz執(zhí)行接收的情況，可以把可以在相同時段中獲得的信號數(shù)量加倍。為此，可以通過對獲得的接收信號執(zhí)行平均或累加處理來減小噪聲分量。使用在相同時段中獲得的20Hz的平
均效果，相比于其中在IOHz進行平均的情況，可以減少噪聲大約1Λ/?倍。當(dāng)然，還可以通
過對圖像數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊的組合處理獲得本發(fā)明的效果。
[0044]另外，即使當(dāng)照射在被檢體上的脈沖光的頻率增大到20Hz，被檢體表面上的照射區(qū)域在每次照射時都變化(不在同一區(qū)域持續(xù)執(zhí)行照射)。因此，在同一區(qū)域中的激光發(fā)射頻率保持相同(IOHz )。換句話說，即使在來自光源4的基本全部光量將光源4的光發(fā)射頻率設(shè)置為20Hz，然而，在被檢體表面的同一區(qū)域中以IOHz照射脈沖光。因此，可以在保持與對于皮膚的MPE的上限相對應(yīng)的大約30mJ/CM2的照射密度的同時進行照射。因此，可以以在光源4用IOHz發(fā)光時的強度獲得從被檢體生成的光聲波和接收信號。
[0045]如上所述，可以在不減小接收信號的強度的情況下增大獲取接收信號的次數(shù)，因此可以通過執(zhí)行對彼此相關(guān)的接收信號的平均或累加處理或者對圖像數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊的組合處理來減少噪聲分量。應(yīng)注意，這些描述是在將光源4的光發(fā)射頻率設(shè)置為20Hz的情況下給出的。該配置示例了其中可以不減小來自光源4的基本全部光量的情況下使激光發(fā)射頻率加倍的示例，但是實施例不限于此。
[0046]切換設(shè)備的具體配置
[0047]接下來，通過使用圖3A和3B以及圖4A和4B，描述切換設(shè)備8。為簡化對切換設(shè)備8的描述，在圖3A和3B以及圖4A和4B中，未示出脈沖光學(xué)系統(tǒng)5。[0048]圖3A的切換設(shè)備8由反射鏡8b和驅(qū)動反射鏡8b的致動器8a構(gòu)成，反射鏡8b在A側(cè)和B側(cè)之間(在第一照射單元側(cè)和第二照射單元側(cè)之間)切換光學(xué)路徑。為了使脈沖光進入A側(cè)的光纖束的輸入端子3b，進行驅(qū)動以使得反射鏡Sb反射光(參考圖3A上部的示例)。此外，為了使脈沖光進入B側(cè)的輸入端子3b，進行驅(qū)動以使得反射鏡Sb不反射光(參考圖3A下部的圖示)。在任一種驅(qū)動中，通過來自控制單元6a的控制信號來驅(qū)動致動器8a。另外，基于致動器8a和反射鏡8b的組合的切換可以對應(yīng)于通過如圖3B所示改變反射鏡8b在致動器8a上的位置而在A側(cè)與B側(cè)之間的切換。
[0049]另外，圖4A的切換設(shè)備8使用多角反射鏡8c代替致動器8a和反射鏡8b。多角反射鏡8c與光源4的光發(fā)射頻率同步地旋轉(zhuǎn)并被調(diào)節(jié)為使得光進入A側(cè)和B側(cè)上的光纖束的相應(yīng)輸入端子3b。
[0050]另外,切換設(shè)備8不僅可以使用圖3A和3B和圖4A和4B所述的配置,還可以使用電流反射鏡、聲光偏轉(zhuǎn)儀(AOD)等。
[0051]另外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，還可以在不使用切換設(shè)備8的情況下切換照射位置。更具體地，如圖4B所示，使用由第一光源和第二光源構(gòu)成的光源4?；趤碜钥刂茊呜?a的控制信號,光源4控制第一光源和第二光源的光發(fā)射定時，以使得可以切換照射位置。
[0052]如上所述，根據(jù)本實施例，可以在不減小接收信號的強度的情況下增大獲取接收信號的次數(shù)，并且可以通過執(zhí)行對彼此相關(guān)的接收信號的平均或累加處理或者對圖像數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊的組合處理來減小噪聲分量。因此，改進了 SNR，并且在成像后改進了對比度。因此，改進了易讀性和臨床診斷性能。
[0053]第二示例性實施例
[0054]根據(jù)第一示例性實施例，已經(jīng)描述了這樣的模式:其中光纖束的輸出端子3a并排設(shè)置在與脈沖光的照射區(qū)域相對應(yīng)的位置同時夾持接收器2，并且交替進行照射。根據(jù)第二示例性實施例，將描述這樣的模式，其中提供更多的用作照射單元的輸出端子。除了來自光源的脈沖光的光學(xué)路徑的數(shù)量和光聲探頭的結(jié)構(gòu)之外的配置與第一示例性實施例中相同，因此將省略對其的描述。
[0055]圖5A為根據(jù)該實施例的從側(cè)面方向觀看的光聲探頭I的示意圖。光聲探頭I具有四個輸出端子3a (第一照射單元、第二照射單元、第三照射單元以及第四照射單元)，照射位置被分為每個包括A側(cè)和B側(cè)組以及C側(cè)和D側(cè)組同時夾持接收器2的兩個位置。從光纖束的輸出端子3a的每個輸出來自光源4的基本全部光量。根據(jù)圖5B的定時圖，例如，將40Hz設(shè)置為光源4的光發(fā)射頻率。即，光源4在每25毫秒發(fā)射光。
[0056]在圖5B中，首先，通過切換設(shè)備8使脈沖光進入A側(cè)，并且接收器2獲得從來自A側(cè)的照射得出的聲學(xué)波的接收信號。在從用脈沖光進行的該照射直到下一次脈沖光發(fā)射的時段期間，切換設(shè)備8執(zhí)行切換使得脈沖光進入B側(cè)。然后，接收器2獲得從來自B側(cè)的照射得出的聲學(xué)波的接收信號。在C側(cè)和D側(cè)重復(fù)上述流程。應(yīng)注意，以上描述是在將光源4的光發(fā)射頻率設(shè)置為40Hz的情況下給出的，但是該實施例不限于此。
[0057]此時，在外側(cè)的A側(cè)和D側(cè)上的照射位置彼此對稱同時夾持接收器2，并且在B側(cè)和C側(cè)的照射位置彼此對稱同時夾持接收器2。因此，當(dāng)被檢體的深度在被檢體的預(yù)定深度具有預(yù)定深度或更大深度(尤其是，被檢體的深度是3mm以上)時，照明光漫射。因此，從自外側(cè)(A側(cè)和D側(cè))照射的脈沖光得出的彼此相關(guān)的接收信號具有基本相同的信號波形。類似地，從自內(nèi)側(cè)(B側(cè)和C側(cè))照射的脈沖光得出的彼此相關(guān)的接收信號也具有基本相同的信號波形。
[0058]然而，在內(nèi)側(cè)上的照射位置和在外側(cè)上的照射位置在夾持接收器2的同時不是彼此對稱的。因此，從來自內(nèi)側(cè)的照射得出的接收信號與從來自外側(cè)的照射得出的接收信號具有不同的信號波形。例如，在接收器下方被檢體中的位置處，相比于來自內(nèi)側(cè)的照射，在來自外側(cè)的照射中，到達光的量減少。由于該光量之差，在接收聲學(xué)波的聲壓中出現(xiàn)差異。因此，接收信號的信號波形彼此不同。換句話說，從來自外側(cè)的照射得出的接收信號比從來自內(nèi)側(cè)的照射得出的接收信號具有更低的幅度(強度)。
[0059]為此，信號處理單元6b優(yōu)選地對在來自外側(cè)的照射和來自內(nèi)側(cè)的照射之間的接收信號執(zhí)行校正。更具體地，可以把從來自內(nèi)側(cè)的照射得出的接收信號乘以針對減少的增益，以調(diào)節(jié)幅度。使用該配置，即使從自A側(cè)到D側(cè)的任一照射位置照射脈沖光時，接收信號仍變?yōu)榛鞠嗤男盘枴?br> [0060]應(yīng)注意，該增益取決于被檢體的深度，并且另外可以根據(jù)從外側(cè)和內(nèi)側(cè)的各個照射位置與接收器2之間的距離或被檢體組織解析地決定所述增益。對于分析，可以使用光漫射等式和聲學(xué)波的初始聲壓Ρ=gamma μ act 0-:格魯內(nèi)森系數(shù)，μ a:吸收系數(shù)，φ:光量)。替代地，可以通過使用其中已經(jīng)識別出光學(xué)特性的仿真體(phantom)來實驗確定所述增益。
[0061]根據(jù)本實施例，照射脈沖光的順序不限于圖5B所示的順序，只要至少不在同一照射位置持續(xù)執(zhí)行照射即可。另外，在圖5A中，在夾持接收器2的同時針對兩個位置中的每個位置提供與照射單元相對應(yīng)的光纖束的輸出端子3a，但是可以進一步增大輸出端子3a的數(shù)目。另外，關(guān)于脈沖光的照射位置的切換，可以應(yīng)用通過使用圖3A和3B以及圖4A和4B在第一示例性實施例中描述的切換設(shè)備8或切換方法。
[0062]如上所述，根據(jù)第二示例性實施例，可以進一步增大獲取接收信號的次數(shù)，而不會過多地減少接收信號的強度(換句話說，可以進一步增大激光發(fā)射頻率)，并且可以通過執(zhí)行對彼此相關(guān)的接收信號的平均或累加處理或者對圖像數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊的組合處理來減小噪聲分量。結(jié)果，改進了 SNR，并且在成像后改進了對比度。因此，改進了易讀性和臨床診斷性能。
[0063]第三示例性實施例[0064]根據(jù)第一示例性實施例和第二示例性實施例，已經(jīng)描述了這樣的模式，其中將用作脈沖光的照射單元的光纖束的輸出端子3a設(shè)置為夾持接收器2。根據(jù)第三示例性實施例，將描述這樣的模式，其中在接收器2的一個側(cè)面?zhèn)仍O(shè)置多個光纖束的輸出端子3a。作為示例，在圖6中，在接收器2的一側(cè)設(shè)置光纖束的兩個輸出端子3a。應(yīng)注意，已經(jīng)在第一示例性實施例和第二示例性實施例中描述了基本設(shè)備配置和用于對彼此相關(guān)的接收信號進行平均或累加處理或者對圖像數(shù)據(jù)的彼此相關(guān)的塊執(zhí)行組合處理的方法，并且將省略對其的描述。[0065]在圖6中，如在第二示例性實施例中所述，到接收器2的距離在脈沖光的照射區(qū)域的A側(cè)和B側(cè)變化，并且通過接收器2接收的聲學(xué)波的強度變化。為此，可以將接收信號與解析地和/或?qū)嶒灥卮_定的增益相乘。
[0066]另外，在與第二示例性實施例的組合中，可以設(shè)置與脈沖光的照射單元相對應(yīng)的光纖束的不同數(shù)目的輸出端子3a，例如在一側(cè)的兩個位置和另一側(cè)的三個位置。
[0067]如上所述，根據(jù)第三示例性實施例，可以任意設(shè)置與接收器2相鄰設(shè)置的脈沖光的輸出端子的位置。為此，便于設(shè)置光聲探頭I的形狀以使得操作員更容易握持。
[0068]盡管參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍要被賦予最寬的解釋，從而包括所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
[0069]該申請要求在2011年5月12日提交的日本專利申請N0.2011-107254和在2012年3月23日提交的日本專利申請N0.2012-067575的權(quán)益，其在此通過引用而全部合并于此。
[0070]附圖標(biāo)記列表
[0071]I光聲探頭
[0072]2接收器
[0073]3光纖束
[0074]3a輸出端子
[0075]3b輸入端子
[0076]4 光源
[0077]5脈沖光學(xué)系統(tǒng)
[0078]6處理設(shè)備
[0079]6a控制單元
[0080]6b信號處理單元
[0081]7監(jiān)視器
[0082]8切換設(shè)備
【權(quán)利要求】
1.一種獲得被檢體中的特性分布的被檢體信息獲取設(shè)備，該設(shè)備包括: 光源，生成脈沖光； 探頭，包括:接收器，所述接收器被配置為接收通過脈沖光在被檢體中生成的聲學(xué)波并將該聲學(xué)波轉(zhuǎn)換為電信號；以及第一照射單元和第二照射單元，被配置為使用由光源生成的脈沖光來照射被檢體的表面上的相互不同區(qū)域； 信號處理單元，被配置為通過使用所述電信號來獲得被檢體中的特性分布；以及 控制單元，被配置為控制脈沖光的照射位置，以避免用來自第一照射單元和第二照射單元中的每一個的脈沖光對被檢體的連續(xù)照射， 其中，所述信號處理單元: 執(zhí)行對從由第一照射單元照射的脈沖光得出的電信號和從由第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號的平均或累加，并通過使用平均的信號或累加的信號來獲得被檢體中的特性分布，或者 執(zhí)行對通過使用從由第一照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分布和通過使用從由第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分布的組合，并獲得組合的分布作為被檢體中的特性分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，第一照射單元和第二照射單元被設(shè)置在接收器的側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，第一照射單元和第二照射單元被設(shè)置為關(guān)于接收器彼此 對稱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，控制單元控制第一照射單元和第二照射單元，以交替地照射脈沖光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的被檢體信息獲取設(shè)備，還包括切換設(shè)備，所述切換設(shè)備被配置為在第一照射單元側(cè)和第二照射單元側(cè)之間切換來自光源的脈沖光的光路徑， 其中控制單元通過控制切換設(shè)備來控制照射位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的被檢體信息獲取設(shè)備， 其中光源由第一光源和第二光源構(gòu)成，所述第一光源生成向第一照射單元傳播的脈沖光，所述第二光源生成向第二照射單元傳播的脈沖光，以及 其中控制單元通過控制第一光源和第二光源的光發(fā)射定時來控制所述照射位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，探頭還包括除第一照射單元和第二照射單元以外的被配置為以脈沖光照射被檢體的照射單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，信號處理單元根據(jù)各個照射單元的位置來校正從由各個照射單元照射的脈沖光得出的每個電信號的強度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，第一照射單元和第二照射單元都被設(shè)置在接收器的一個側(cè)面上。
10.一種被檢體信息獲取方法，使用由光源生成的脈沖光從第一照射單兀和第二照射單元照射被檢體、并通過使用從接收器輸出的電信號獲得被檢體中的特性分布，所述接收器接收通過用脈沖光進行照射而在被檢體中生成的聲學(xué)波，所述方法包括: 信號處理步驟，通過使用電信號來獲得被檢體中的特性分布；以及控制步驟，控制脈沖光的照射位置，以避免用來自第一照射單元和第二照射單元中的每一個的脈沖光對被檢體的連續(xù)照射， 其中，所述信號處理步驟包括: 執(zhí)行對從由第一照射單元照射的脈沖光得出的電信號和從由第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號的平均或累加，并通過使用平均的信號或累加的信號來獲得被檢體中的特性分布，或者 執(zhí)行對通過使用從由第一照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分布和通過使用從由第二照射單元照射的脈沖光得出的電信號獲得的分布的組合，并獲得組合的分布作為被檢體中的特性分布。
【文檔編號】G01N21/17GK103648369SQ201280033649
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月12日
【發(fā)明者】時田俊伸 申請人:佳能株式會社