本發(fā)明涉及用于獲取被檢體信息的裝置和處理方法。

背景技術(shù)：

近年來，作為光學(xué)成像技術(shù)中的一種，已經(jīng)提出了光聲層析成像。利用光聲層析成像的裝置在被檢查物上照射脈沖光并且在該檢查體中傳播和擴散脈沖光。該裝置檢測從吸收了光能量(光聲波)的吸收體產(chǎn)生的聲波并且執(zhí)行信號處理。以這種方式，該裝置可獲取與該被檢查物內(nèi)的光學(xué)特性值有關(guān)的特性信息并然后將其成像。

為了根據(jù)光聲波計算作為該被檢查物內(nèi)的光學(xué)特性的吸收系數(shù)分布，需要計算照射在吸收體上的光的量的分布。但是，由于引入到該被檢查物中的光被吸收并且擴散，因此難以估計照射在吸收體上的光的量。因此，在光聲層析成像中存在通過將吸收系數(shù)分布乘以光量獲得的光能量吸收密度分布被成像的情況。

日本專利申請公開No.2009-018153公開了這樣一種方法，即，通過每當(dāng)關(guān)于單個吸收體改變光照射位置時測量聲壓，計算介質(zhì)的有效衰減系數(shù)，并且利用有效衰減系數(shù)以獲得被檢查物的光量分布；然后，通過將光能量吸收密度分布除以光量分布，獲得吸收系數(shù)分布。

專利文獻1：日本專利申請公開No.2009-018153

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在光聲層析成像中，獲取特性信息需要用于光量分布的計算的值，例如，有效衰減系數(shù)，并且存在對使得能夠更令人滿意地獲取這些值的方法的需求。

鑒于這些問題，設(shè)計了本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是，在光聲層析成像中令人滿意地獲取計算被檢體內(nèi)部的光量分布所需要的值。

本發(fā)明提供一種用于獲取被檢體信息的裝置，該裝置包括：

信息獲取單元，被配置為通過使用從元件輸出的電信號來獲取與被檢體內(nèi)部有關(guān)的特性信息，所述元件接收在被檢體被光照射時產(chǎn)生的聲波并且輸出電信號，其中，

信息獲取單元被配置為：

產(chǎn)生與被檢體內(nèi)部的初始聲壓分布對應(yīng)的強度分布數(shù)據(jù)，

根據(jù)包含于強度分布數(shù)據(jù)中的值獲取與被檢體內(nèi)部的光的傳播距離對應(yīng)的多個表示值，和

基于所述多個表示值獲取被檢體內(nèi)部的有效衰減系數(shù)。

本發(fā)明還提供一種處理方法，用于使用通過接收當(dāng)在被檢體上照射光時產(chǎn)生的聲波獲取的電信號來獲取與被檢體內(nèi)部有關(guān)的特性信息，該處理方法包括：

產(chǎn)生與被檢體內(nèi)部的初始聲壓分布對應(yīng)的強度分布數(shù)據(jù)；

根據(jù)包含于強度分布數(shù)據(jù)中的值獲取與被檢體內(nèi)部的光的傳播距離對應(yīng)的多個表示值；和

基于所述多個表示值獲取被檢體內(nèi)部的有效衰減系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明，能夠在光聲層析成像中令人滿意地獲取計算被檢體內(nèi)部的光量分布所需要的值。

根據(jù)以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。

附圖說明

圖1A～1C是用于解釋第一實施例中的原理的示圖；

圖2A和圖2B是第一實施例中的光聲裝置的示圖；

圖3是用于解釋第一實施例中的光衰減計算方法的流程圖；

圖4A和圖4B是用于解釋第一實施例中的投影圖像創(chuàng)建的示圖；以及

圖5A和圖5B是第二實施例中的光聲裝置的示圖。

具體實施方式

以下參照附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，以下描述的部件的尺寸、材料、形狀和相對布置等應(yīng)根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的裝置的配置和各種條件適當(dāng)?shù)馗淖儯⑶也灰馕吨鴮⒈景l(fā)明的范圍限于以下解釋的描述。

本發(fā)明涉及用于檢測從被檢體傳播的聲波并且產(chǎn)生并獲取與被檢體的內(nèi)部有關(guān)的特性信息的技術(shù)。因此，本發(fā)明作為被檢體信息獲取裝置或其控制方法或者被檢體信息獲取方法或者信號處理方法被掌握。本發(fā)明還作為用于導(dǎo)致包含諸如CPU和存儲器的硬件資源的信息處理裝置執(zhí)行方法的計算機程序和其中存儲有計算機程序的存儲介質(zhì)被掌握。

本發(fā)明的被檢體信息獲取裝置包括如下的裝置，該裝置在被檢體上照射光(電磁波)以由此接收在被檢體中產(chǎn)生的聲波并且獲取被檢體的特性信息作為圖像數(shù)據(jù)并且利用光聲效應(yīng)。在這種情況下，特性信息是使用通過接收光聲波獲得的接收信號產(chǎn)生的、并且分別與被檢體中的多個位置對應(yīng)的關(guān)于特性值的信息。注意，在本發(fā)明中，有效衰減特性也包含于特性信息中。

通過光聲測量獲取的特性信息是反映光能量的吸收率的值。特性信息包含例如通過光照射產(chǎn)生的聲波的產(chǎn)生源、被檢體中的初始聲壓或者從初始聲壓導(dǎo)出的光能量吸收密度和吸收系數(shù)、或者配置組織的物質(zhì)的濃度?？赏ㄟ^計算氧化血紅蛋白濃度和還原血紅蛋白濃度作為物質(zhì)濃度，來計算氧飽和度分布。還可計算葡萄糖濃度、膠原濃度、黑色素濃度以及脂肪和水的體積分數(shù)等?；诒粰z體中的位置的特性信息來獲得二維或三維特性信息分布。可產(chǎn)生分布數(shù)據(jù)作為圖像數(shù)據(jù)。特性信息可被計算為被檢體中的位置的分布信息而不是數(shù)值數(shù)據(jù)。即，諸如初始聲壓分布、能量吸收密度分布、吸收系數(shù)分布和氧飽和度分布的分布信息可被用作被檢體信息。這些類型的信息可被統(tǒng)稱為光學(xué)特性信息分布。

本發(fā)明中的聲波通常是超聲波，并且包含稱為音波或聲波的彈性波。通過探測器等從聲波轉(zhuǎn)換的電信號被稱為聲學(xué)信號。但是，本說明書中的超聲波或聲波的描述不試圖限制彈性波的波長。通過光聲效應(yīng)產(chǎn)生的聲波被稱為光聲波或光超聲波。從光聲波導(dǎo)出的電信號被稱為光聲信號。

<檢查>

如上面解釋的那樣，在日本專利申請公開No.2009-018153中，在多個光照射位置中執(zhí)行光聲測量以計算有效衰減系數(shù)。但是，改變光照射位置并且多次執(zhí)行測量導(dǎo)致處理的復(fù)雜化和測量時間的增加。還存在用于檢測在照射于被檢體之后透過和擴散的光的計算方法。但是，在這種情況下，需要用于光檢測的裝置配置。還存在根據(jù)被檢者的年齡和測量區(qū)域使用統(tǒng)計數(shù)據(jù)的方法。但是，在這種情況下，有效衰減系數(shù)可能與被檢者的實際衰減特性不同。

因此，希望通過使用在光聲測量情況下獲得的光聲圖像來獲取被檢者的有效衰減特性。以下解釋從包含多個吸收體的被檢者的光聲圖像獲取有效衰減系數(shù)的方法。在獲取有效衰減系數(shù)時，諸如吸收體的類型和尺寸的起因于吸收體的因素以及諸如探測器的特性、探測器的配置、探測器和電路的頻帶等的起因于裝置的因素是相關(guān)的。

[第一實施例]

(原理)

首先，解釋本發(fā)明的原理。圖1A是在多個吸收體104～107存在于被檢查物(被檢體)的內(nèi)部距離表面103相互不同的深度處時獲得的示意性光聲層析圖像。光從表面103向作為深度方向的z方向均勻照射。在圖所示的區(qū)域中，介質(zhì)的有效衰減系數(shù)是固定的。從吸收體產(chǎn)生的聲波102被設(shè)置在表面上的探測器(圖中未示出)接收。

例如，當(dāng)被檢體是有機體時，表面是體表。作為吸收體，可以假定血管(動脈和靜脈)。在圖1A和圖1B中，在待被成像的區(qū)域中存在多個血管。由動脈和靜脈的氧飽和度之間的差異導(dǎo)致吸收系數(shù)的差異。在圖1A的情況下，吸收體104和吸收體107具有相同的吸收系數(shù)和相同的厚度。吸收體105具有與吸收體104的吸收系數(shù)相同的吸收系數(shù)，但比吸收體104小。當(dāng)吸收體的結(jié)構(gòu)如吸收體105那樣小于或大于目標尺寸時，由于吸收體偏離探測器的帶，因此，光聲信號的強度減小。與吸收體104相比，吸收體106具有相同程度的尺寸，但具有小的吸收系數(shù)。

在光聲層析成像中獲得的聲波的聲壓(P)由式(1)表示。

P＝Γ·μ_a·Φ…(1)

Γ表示Gruneisen系數(shù)，該Gruneisen系數(shù)是彈性特性值，并且是通過將體積膨脹系數(shù)(β)與聲速(c)的平方的積除以比熱(Cp)獲得的。μ_a表示吸收體的吸收系數(shù)。Φ表示局部區(qū)域中的光量(照射于吸收體上的光量)。

光量通過使用深度的函數(shù)z由式(2)表示。

[數(shù)學(xué)1]

φ＝φ₀EXP(-μ_effz)…(2)

Φ₀是表面上的入射光。式(2)表示，隨著入射光在深度方向上行進，入射光指數(shù)衰減。μ_eff表示介質(zhì)中的平均有效衰減系數(shù)。注意，如下面解釋的那樣，深度z可被視為表示光的傳播距離。

下面，解釋根據(jù)圖1A中的光聲圖像計算介質(zhì)的平均有效衰減系數(shù)的方法。圖1B是通過一維投影圖1A所示的光聲測量的層析圖像獲得的示圖?？v軸表示被檢體中的深度(z)并且與圖1A的z軸對應(yīng)。深度z表示被檢體內(nèi)的光的傳播距離。橫軸表示信號強度(I)。橫軸(I)是對數(shù)表示法。

基于具有多個峰并且表示一維投影圖像的曲線，創(chuàng)建用于計算有效衰減系數(shù)的衰減特性計算函數(shù)108。衰減特性計算函數(shù)可被視為用于近似與有效衰減系數(shù)對應(yīng)的光衰減特性的函數(shù)。在圖1B中，作為衰減特性計算函數(shù)，創(chuàng)建其中多個峰中的至少兩個峰被連接并且其它峰不相交的線性函數(shù)。但是，計算衰減特性計算函數(shù)的方法不限于此?；趤碜晕阵w的信號強度值計算函數(shù)以及根據(jù)式(2)計算有效衰減系數(shù)是足夠的。當(dāng)根據(jù)具有像素中的每一個的強度的二維層析圖像創(chuàng)建衰減特性計算函數(shù)108時，從相同深度處的像素中選出具有最大強度的像素。

比較并且檢查圖1A中的吸收體的尺寸和吸收系數(shù)、圖1B中的曲線的峰和衰減特性計算函數(shù)108。當(dāng)比較表面附近的吸收體104和深處的吸收體107時，由于光量在表面附近大，因此，吸收體104的信號強度較大。由于吸收體105具有小的結(jié)構(gòu)，因此，由吸收體105產(chǎn)生的頻率高。作為結(jié)果，探測器的靈敏度降低并且信號強度降低。由于吸收體106具有小的吸收系數(shù)，因此信號強度比衰減特性計算函數(shù)小。

以這種方式，當(dāng)在某個范圍內(nèi)存在多個吸收體時，可通過可在希望的靈敏度下檢測的相同類型的吸收體從一維投影圖像獲取衰減特性計算函數(shù)。因此，希望選擇使目標吸收體發(fā)射強信號的照射光。由于橫軸是對數(shù)表示法，因此，根據(jù)式(2)，以這種方式獲得的衰減特性計算函數(shù)的傾斜度為μ_eff。以這種方式，可以計算介質(zhì)的平均有效衰減系數(shù)。

但是，只要可以計算有效衰減系數(shù)，計算方法就不限于該計算方法。例如，信號強度不必為對數(shù)表示法，并且可通過指數(shù)函數(shù)被擬合。在以上的例子中，選擇信號強度的最大值。但是，可以獲取最大值以外的表示值。例如，可通過排除明顯異常的值來計算表示值。例如，重構(gòu)期間的偽信號或被檢體表面或被檢體與保持部件之間的界面上的多重反射成分等可作為異常值被混合。在一些情況下，可以采用中值或者平均值作為表示值。關(guān)于距離光照射位置相同的傳播距離處的像素組(位置組)，可以創(chuàng)建基于信號強度的直方圖以計算表示值。

注意，一維投影圖像的創(chuàng)建具有以下描述的效果。首先，如圖1C所示，假定在相同深度處存在具有相同程度的諸如尺寸和吸收系數(shù)的條件的第一吸收體111和第二吸收體112。在表面103與第一吸收體111之間存在第三吸收體113。在表面103與第二吸收體112之間不存在吸收體。在這種情況下，照射于第二吸收體112上的光量是通過根據(jù)有效衰減系數(shù)對照射于被檢體表面上的光量進行衰減來獲得的值。另一方面，照射于第一吸收體111上的光量不僅根據(jù)有效衰減系數(shù)減少，而且通過第三吸收體113的光吸收減少。作為結(jié)果，從第一吸收體111產(chǎn)生的聲波比從第二吸收體112產(chǎn)生的聲波少。因此，當(dāng)創(chuàng)建一維投影圖像時，選擇來自第二吸收體112的信號。

即，根據(jù)該方法，可在二維(或三維)數(shù)據(jù)中從存在于相同深度處的多個吸收體中選擇具有更希望的條件的吸收體。獲得的衰減特性計算函數(shù)是連接來自存在于不同深度處的相同類型的吸收體的信號的線。相反，當(dāng)著眼于一個目標計算衰減系數(shù)時，有時在路徑中存在具有意想不到的特性的物質(zhì)。以這種方式，通過執(zhí)行一維投影提高有效衰減系數(shù)的計算精度。

(光聲裝置)

作為本發(fā)明的光聲裝置的例子，解釋包含手持類型的探測器的裝置。圖2A是表示手持探測器中的探測器和光照射部分的布置的示圖。線性光照射部分201存在于中心。二維探測器202被設(shè)置在光照射部分201的兩側(cè)。

圖2B是光聲裝置的配置的示圖。該裝置包括光聲探測器203、光控制部分205、超聲波控制部分206、裝置控制部分207、作為獲取單元的信息獲取器208以及顯示部分209。光聲探測器203被設(shè)置為使得探測器表面與被檢查物204接觸。該光聲裝置能夠通過使探測器202的接收定時與從光照射部分201照射的光同步化來執(zhí)行光聲測量。如果探測器202執(zhí)行超聲波的發(fā)射和接收，那么能夠執(zhí)行超聲波測量。注意，可針對光聲測量和超聲波回聲測量準備單獨的探測器。

(光照射部分)

光照射部分201是照射被照射在被檢查物204上的脈沖光的線性部分。脈沖光通過束纖從光源被引向光照射部分201。即，多個點光源被線性布置以由此形成線性光源。注意，光照射部分201的結(jié)構(gòu)不限于此。光可通過透鏡等被放大并且通過狹縫形成為線性光源。為了形成二維層析圖像，照射形狀形成為線性形狀。但是，可以采用用于在被檢體的寬區(qū)域中照射光的配置。

作為光源，為了獲得大的輸出，希望激光束源。但是，光源可以是發(fā)光二極管或閃光燈等。當(dāng)使用激光器時，可以使用諸如固態(tài)激光器、氣體激光器、染料激光器和半導(dǎo)體激光器的各種激光器。光的照射的定時、波形和強度等由光控制部分205控制。

為了有效地產(chǎn)生光聲波，必須根據(jù)被檢查物的熱特性在足夠短的時間內(nèi)照射光。當(dāng)被檢查物是有機體時，從光源產(chǎn)生的脈沖光的脈沖寬度適當(dāng)?shù)貫榧s10～50納秒。希望脈沖光的波長為用于向被檢查物的內(nèi)部傳播光的波長。具體而言，在有機體的情況下，波長為大于或等于700nm且小于或等于1100nm。使用作為固態(tài)激光器的鈦藍寶石激光器。波長被設(shè)定為760nm或800nm。如果可照射具有多個波長的光，那么能夠通過使用波長中的每一個處的吸收程度的差異來計算物質(zhì)濃度。

(探測器)

二維探測器202是執(zhí)行光聲波的接收以及超聲波的發(fā)射和接收的元件，并且也被稱為換能器。元件的例子包含PZT(作為壓電陶瓷)和CMUT(作為電容式微機器探測器)。本實施例中的手持型探測器202在一側(cè)由例如64×10個元件配置。該元件接收聲波并且輸出電信號。

通過探測器轉(zhuǎn)換成電信號的信號被傳送到超聲波控制部分206、由放大器被放大、通過A/D轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并且被發(fā)送到裝置控制部分207。注意，聲波的接收定時由裝置控制部分207控制以與光照射同步化。探測器202的帶為例如2MHz～5HHz。在50MHz的采樣頻率下執(zhí)行2048個采樣。數(shù)據(jù)是有符號的12位數(shù)據(jù)。當(dāng)產(chǎn)生超聲波圖像時，可以執(zhí)行用于根據(jù)深度補償衰減的時間增益控制等。

(信息獲取器)

信息獲取器208通過利用從光聲波得到的光聲信號的圖像重構(gòu)來產(chǎn)生被檢體內(nèi)部的光聲圖像。當(dāng)通過超聲波測量獲取超聲波衰減特性時，信息獲取器208處理從超聲波回聲得到的超聲波信號。信息獲取器208進一步實施希望的處理，諸如信號校正?？赏ㄟ^包含處理器和存儲器的信息處理器件配置信息獲取器208?？赏ㄟ^在處理器中操作的計算機程序的模塊來實現(xiàn)信息獲取器208的功能?？赏ㄟ^光控制部分和超聲波控制部分共用的信息處理器件來配置信息獲取器208。

(信號處理)

參照圖3的流程圖解釋信號處理。

在步驟S1中，開始測量。在這種狀態(tài)下，外科醫(yī)生保持光聲探測器203并且使得探測器202經(jīng)由用于聲學(xué)匹配的凝膠接觸被檢查物。

在步驟S2中，執(zhí)行超聲波測量。注意，執(zhí)行該處理以獲取被檢查物內(nèi)的衰減特性。但是，可根據(jù)被檢查物的特性(例如，如果被檢體為有機體，那么為年齡、性別和部位)使用一般的值，或者可以使用通過事先測量獲得的值。這種值可通過事先存儲于存儲器(圖中未示出)中或者從用戶界面被輸入來獲取。在這種情況下，步驟S2和S3是不需要的。

在本步驟中，探測器202發(fā)射超聲波并且接收從被檢體反射的信號。此時，希望適當(dāng)?shù)卦O(shè)定焦點位置等并且執(zhí)行射束形成?？筛鶕?jù)待測量的部位設(shè)定所需的頻率。信息獲取器208在與線性光照射部分201平行的方向上產(chǎn)生B掃描圖像作為超聲波圖像。由于探測器202被二維地布置，因此，獲得三維超聲波圖像。不執(zhí)行諸如時間增益控制的高級的校正。但是，當(dāng)光聲裝置還用作超聲波成像器件時，除了光聲圖像以外，還向用戶呈現(xiàn)超聲波圖像。在這種情況下，可單獨地執(zhí)行時間增益控制。

在步驟S3中，信息獲取器208計算被檢體內(nèi)的超聲波衰減特性。衰減特性用于校正在吸收體中產(chǎn)生的在聲壓到達探測器202之前衰減的聲壓的衰減量。如式(3)那樣表示超聲波的衰減。

[數(shù)學(xué)式2]

A＝A₀EXP(-αfz)…(3)

系數(shù)如下：α為衰減系數(shù)，A₀為初始聲壓，f為發(fā)射頻率，Z為傳播距離。

信息獲取器208從在步驟S2中獲取的超聲波圖像提取散射體的均勻區(qū)域，關(guān)于區(qū)域的深度方向獲取亮度的衰減程度，并且通過使用衰減程度來計算衰減特性。注意，當(dāng)不使用探測器時，可以使用被檢查物的部位的一般值。例如，值為0.5dB/cmHMz。由于超聲波衰減依賴于頻率，因此，可根據(jù)在多個頻率下獲取的超聲波圖像來計算超聲波衰減。光聲波常常是比用于超聲波測量的超聲波低的頻率成分。因此，通過超聲波測量獲得的超聲波信號可被校正以在希望的頻帶中衰減。

在步驟S4中，執(zhí)行光聲測量。光照射部分201照射脈沖光。探測器202與脈沖光的照射同步地接收光聲波。通過改變照射光的波長并且根據(jù)需要執(zhí)行光聲測量，能夠選擇性地將動脈、靜脈和腫瘤等成像。注意，通過多次執(zhí)行光聲測量并且將信號相加，S/N被提高。該光聲圖像反映照射光時的被檢體內(nèi)的初始聲壓分布。作為光聲圖像，可以使用初始聲壓分布，或者可以使用由初始聲壓和吸收系數(shù)規(guī)定的能量吸收密度分布。初始聲壓分布或能量吸收密度分布是各位置處的一組信號強度值。因此，初始聲壓分布或能量吸收密度分布也可被稱為強度分布數(shù)據(jù)。

信息獲取器208向光聲信號施加諸如通用背投影法或相位相加法的重構(gòu)方法，以產(chǎn)生光聲圖像。在這種情況下，希望通過使用在步驟S3中獲取的衰減特性，根據(jù)目標位置和到換能器的距離補償超聲波衰減?？稍谂c最終向用戶呈現(xiàn)的光聲圖像的產(chǎn)生相同的精度下執(zhí)行該步驟中的光聲圖像的產(chǎn)生。但是，可通過比最終圖像的產(chǎn)生簡單的處理來執(zhí)行光聲圖像的產(chǎn)生。更簡單的處理為例如用于縮減數(shù)據(jù)和加速計算的處理。首先，可通過減少測量位置簡化步驟S4中的光聲測量。在這種情況下，為了獲取光聲波以用于產(chǎn)生最終圖像，與步驟S4中的光照射不同的光照射是需要的。

在步驟S5中，信息獲取器208從光聲圖像提取血管。在該步驟中，即使存在諸如腫瘤和血管的具有不同形狀的吸收體，也能夠提取具有希望的形狀的吸收體。具有固定范圍的厚度的血管作為希望的吸收體被提取。

為了提取血管，可以使用一般的方法。例如，存在確定并且二值化閾值并且將存在信號的位置確定為血管的方法。并且，通過使用帶通濾波器等僅提取具有希望的厚度的血管。厚度范圍為例如0.5mm～3mm。當(dāng)吸收體的檢測靈敏度根據(jù)圖像的位置不同時，可將檢測靈敏度乘以校正系數(shù)。因此，能夠獲取其中具有希望的形狀的吸收體(血管)被提取的三維光聲圖像。但是，由于存在于被檢體中的吸收體在光聲圖像中被反映，因此，即使當(dāng)不執(zhí)行該步驟時，也能夠通過使用位置中的每一個處的信號強度以一定程度的精度計算有效衰減系數(shù)。

在步驟S6中，信息獲取器208根據(jù)從血管圖像創(chuàng)建一維投影圖像。參照圖4A和圖4B解釋該步驟。圖4A是基于三維光聲圖像產(chǎn)生的最大強度投影圖像(MIP圖像)。在產(chǎn)生MIP圖像時，首先，信息獲取器208將線性光照射部分201的延伸方向設(shè)定為Z軸(與紙面垂直的方向)。信息獲取器208在Z方向上的多個位置中產(chǎn)生二維層析圖像。信息獲取器208在多個二維層析圖像之間比較存在于相同位置中的像素的信號強度并且獲取最大強度。通過在二維層析圖像的所有位置中執(zhí)行該處理獲得MIP圖像。注意，在通過最大強度投影產(chǎn)生圖像時，可執(zhí)行校正，諸如異常值排除。

隨后，信息獲取器208在三維光聲圖像中設(shè)定圓柱坐標系，其中線性光照射部分201的延伸方向是Z軸(與紙面垂直的方向)、到光源的距離為R且與深度方向上的軸(X軸)的角度為θ。在MIP圖像中，坐標系由到原點的距離R為移動半徑且角度為θ的極坐標表示。

信息獲取器208對具有相同的距離R的程度的像素組中的每一個選擇具有最大信號強度I的像素，并且用對數(shù)繪制信號強度以獲得圖4B所示的示圖。例如，在圖4A中，到吸收體403d具有等于距離R的距離R的位置由點線404表示。點線404上的最大強度與圖4B中的底峰等同。

在圖4A和圖4B所示的例子中，由于使用線性光源，因此，在示圖中使用距離R。這與當(dāng)在寬范圍中照射光時使用深度z的示圖的意思相同。換句話說，對被檢體內(nèi)的具有相等或相同的光傳播距離的程度的像素中的每一個選擇具有最大值的像素。當(dāng)光如圖4A和圖4B所示的那樣線狀照射于被檢體上并且在投影圖像中以點狀表示光源時，到入射位置的光傳播距離由R表示。在點光源的情況下，這是相同的。另一方面，當(dāng)以面形狀在寬范圍中照射光時，傳播距離由深度z表示。因此，如果z被R替代，那么式(2)可被應(yīng)用于圖4A和圖4B。

在步驟S7中，信息獲取器208計算光的有效衰減。即，在圖4B所示的對數(shù)示圖中，信息獲取器208通過不與信號相交的線性函數(shù)繪制衰減特性計算函數(shù)405，并且計算衰減特性計算函數(shù)405的傾斜度。當(dāng)不用對數(shù)繪制信號強度時，還可通過指數(shù)函數(shù)等繪制衰減特性信息函數(shù)。注意，當(dāng)可通過嚴密的解析解擬合信號強度時，可以使用多項式等。以這種方式，可以獲取介質(zhì)的平均有效衰減系數(shù)μ_eff。注意，當(dāng)繪制衰減特性計算函數(shù)時，為了避免在表面附近產(chǎn)生的強信號的影響，可以限制深度范圍。

以這種方式獲得的有效衰減系數(shù)可用于光量分布的計算?？稍诟鶕?jù)初始聲壓分布計算吸收系數(shù)分布時使用光量分布。此時使用的初始聲壓可與在步驟S4中獲取的初始聲壓相同，或者可通過再次執(zhí)行光聲測量被獲取。作為替代地，獲取的有效衰減函數(shù)可用于校正已產(chǎn)生的光聲圖像。獲取的有效衰減系數(shù)可與關(guān)于被檢者的信息相關(guān)聯(lián)地存儲在存儲器中。

如上面解釋的那樣，根據(jù)本發(fā)明，可通過使用光聲圖像的算術(shù)運算計算被檢體內(nèi)的有效衰減系數(shù)。因此，由于不需要從多個位置照射光并且獲取信息，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單且快速的處理。當(dāng)用于獲取有效衰減系數(shù)的光聲信號和光聲圖像被用于被檢體內(nèi)部的成像時，可使得處理高效化。

[第二實施例]

(光聲裝置)

在圖5A和圖5B中表示本實施例中的用于乳房測量的光聲裝置。圖5A是光聲裝置中的用于被檢查物的保持部件和用于聲波的測量器件的截面圖。圖5B是透過保持部件從上表面觀看的探測器的平面圖。

關(guān)于測量器件，512個探測器502沿半球容器501的內(nèi)表面被螺旋狀布置。來自光照射部分503的測量光透過的空間被設(shè)置在半球容器501的底部。測量光從z軸的負方向照射在被檢查物上。被檢查物被設(shè)置在保持部件505中。作為保持部件505，希望透過光和聲波的材料，比如聚對苯二甲酸乙二醇酯。根據(jù)需要，聲學(xué)匹配材料(例如，水或蓖麻油)填充在半球容器501的內(nèi)部和保持部件505的內(nèi)部。

半球容器501與被檢查物之間的相對位置關(guān)系通過XY臺架(圖中未示出)改變。在通過XY臺架掃描半球容器501的位置中，照射基本上平行的脈沖光506。探測器502檢測光聲波。信息獲取器208重新配置通過探測器502獲得的數(shù)據(jù)，由此獲得三維光聲圖像。注意，通過線狀超聲波探測器504執(zhí)行在獲取被檢體內(nèi)的聲學(xué)特性時使用的超聲波回聲測量。線狀超聲波探測器504能夠掃描。

(光照射部分)

為了有效地產(chǎn)生光聲，需要根據(jù)被檢體的熱特性在足夠短的時間內(nèi)照射光。當(dāng)被檢查物是有機體時，從光源產(chǎn)生的脈沖光的脈沖寬度適當(dāng)?shù)貫榧s10～50納秒。使用作為固態(tài)激光器的鈦藍寶石激光器。為了測量氧飽和度，使用760nm和800nm這兩個波長。

(用于光聲的探測器)

探測器502執(zhí)行光聲波的接收。使用CMUT(作為電容微機器探測器)。作為單個元件，探測器具有φ3mm的開口并且探測器的帶為0.5～5MHz。由于在該帶中包含低頻，因此，即使在具有約3mm的厚度的血管中也能夠獲取令人滿意的圖像。即，不太容易出現(xiàn)以環(huán)狀看到血管的情況。在50MHz的采樣頻率下執(zhí)行2048個采樣。數(shù)據(jù)為有符號的12位數(shù)據(jù)。

(線性超聲波探測器)

線性超聲波探測器504可執(zhí)行超聲波的發(fā)射和接收并且獲得形狀圖像。作為這種元件，使用PZT(作為壓電陶瓷)。元件的數(shù)量為256個。元件的帶為5～10MHz。在50MHz的采樣頻率下執(zhí)行2048個采樣。數(shù)據(jù)為有符號的12位數(shù)據(jù)。

(坐標系)

在本實施例中，坐標系為照射光的光軸方向為z軸且與保持部件505的交點為原點的正交坐標系。但是，設(shè)定坐標的方法不限于此。坐標可以是照射光與半球表面的交點是原點的球面坐標。當(dāng)使用球面坐標系時，例如，當(dāng)可視為點光源存在于原點處時，容易計算。

(處理流程)

參照圖3的流程圖具體解釋與第一實施例的不同。在步驟S1中測量開始，此時，乳房被設(shè)置在保持部件505中。在步驟S2中的超聲波測量中，在x方向上掃描線性超聲波探測器504。作為結(jié)果，獲得與zy面平行的B掃描圖像。通過組合獲得的圖像，獲得三維超聲波圖像。在步驟S3中的超聲波衰減特性計算中，使用xy坐標位置中從保持部件505到目標的距離。這是由于，超聲波在聲學(xué)匹配材料中不衰減太多并且在介質(zhì)傳播過程中衰減。

在步驟S4中的光聲測量中，在螺旋移動XY臺架的同時，光照射部分201照射脈沖光。由于在移動XY臺架的同時照射部分201執(zhí)行測量，因此，重新配置的三維光聲圖像與當(dāng)執(zhí)行基本上平行的光照射時獲得的圖像等同。注意，可在脈沖光的每次照射時獲得光聲圖像。

在步驟S7中，根據(jù)血管圖像創(chuàng)建一維投影圖像，此時，應(yīng)當(dāng)注意，光的衰減從保持部件505的位置開始。即，在xy位置中，保持部件505的位置被設(shè)定為零點。在二維投影圖像(MIP圖像)的創(chuàng)建中，光聲圖像的最大信號強度可被投影在xz面上。隨后，從MIP圖像在z軸上投影最大信號強度。注意，保持部件505的曲率大的范圍可被排除?？赏ㄟ^在xy面上將被檢體的區(qū)域分割成多個區(qū)域，單獨地執(zhí)行步驟S8中的光衰減特性的計算。通過采用以上解釋的配置，能夠根據(jù)光聲圖像計算光的有效衰減系數(shù)。

其它實施例

本發(fā)明的實施例還可以由系統(tǒng)或裝置的計算機實現(xiàn)，該系統(tǒng)或裝置的計算機讀取并且執(zhí)行記錄在存儲介質(zhì)(例如非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì))上的計算機可執(zhí)行指令以便執(zhí)行本發(fā)明的一個或多個上述實施例的功能，以及可由該系統(tǒng)或裝置的計算機，例如通過從存儲介質(zhì)讀取并執(zhí)行計算機可執(zhí)行指令以執(zhí)行一個或多個上述實施例的功能而執(zhí)行的方法，實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。該計算機可以包括一個或多個中央處理單元(CPU)，微處理單元(MPU)或其他電路，并且可以包括分離的計算機或者分離的處理器的網(wǎng)絡(luò)。該計算機可執(zhí)行指令可例如被從網(wǎng)絡(luò)或者存儲介質(zhì)提供給計算機。存儲介質(zhì)可以包括，例如，硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、分布式計算系統(tǒng)的存儲設(shè)備、光盤(諸如壓縮盤(CD)、數(shù)字通用盤(DVD)或者藍光盤(BD)^TM)、閃速存儲器設(shè)備和存儲卡等中的一個或多個。

本發(fā)明的實施例還可以通過如下的方法來實現(xiàn)，即，通過網(wǎng)絡(luò)或者各種存儲介質(zhì)將執(zhí)行上述實施例的功能的軟件(程序)提供給系統(tǒng)或裝置，該系統(tǒng)或裝置的計算機或是中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出并執(zhí)行程序的方法。

雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。