专利名称：被检体信息获取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及创建在被检体中产生的声波的图像的被检体信息获取装置。
背景技术：
在非专利文献I中已经描述了被开发用于乳腺癌检查的被检体信息获取装置(光声装置)。在非专利文献I中，被检体(乳房)被压在玻璃板与超声探测器之间，并且，使用Nd:YAG激光器作为光源的照射光(近红外光)通过玻璃板被辐照到乳房上。在被检体(乳房)内产生的光声波被超声探测器接收，并且，被检体(乳房)的内部组织(特别是乳腺癌中的新血管的产生)被重构为图像并被显示。当以这种方式实施图像重构时，在计算中使用被检体中的声速。一般认为乳房中的平均声速为1510m/s。以这种方式使用光声波来重构图像被称为PAT (光声层析成像)。但是，在非专利文献I中的装置中，没有提到校正被检体(乳房)的声速的变化。因此，如果假定的声速与被检体中的声速不同，那么这导致分辨率下降。因此，希望校正声速的变化。专利文献I是这种类型的方法中的一种。图5示出专利文献I的概略图，其中，提供了透过超声波的保持板502和反射超声波的压板503，并且，探测器501将超声射束传送到被检对象500上。透过保持板502并被压板503反射的回声信号被探测器501接收并被记录。设置有从该回声信号提取传播时间和/或振幅并通过将其与基准回声信号的传播时间和/或振幅相比较而对其进行评价的单元。在这种情况下，能够基于该传播时间和压板503与保持板502之间的间隔计算平均声速。引文列表专利文献PTLl:日本专利 N0.2786334非专利文献NPLl:Srirang Manohar, et al., The Twente photoacoustic mammoscope: systemoverview and performance,Physics in Medicine and Biology50(2005)2543-2557。
发明内容
技术问题但是，在常规的技术中存在以下类型的问题。根据专利文献1，能够确定声速。但是，在计算过程中，除了保持板502以外，必须考虑例如超声回声传播通过接合介质504和探测器501的匹配层的传播时间。专利文献I没有讨论该问题，因此，不能精确地计算声速。并且，如果压板503与保持板502之间的距离增加，那么信号在被检体5 00内衰减，因此，被压板503反射的信号变小并且测量是困难的。换句话说，如果被检体500大，那么不能测量声速。此外，基于专利文献I的确定声速的方法只适用于平行平板挤压-保持方法(通过压板503和保持板502挤压被检体500的方法)。鉴于上述的问题设计了本发明，并且，本发明的一个目的是在被检体信息获取装置中提供适当地确定被检对象中的声速的技术。问题的解决方案为了解决上述的问题，本发明提供了一种被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括:保持被检体的保持单元；经由保持单元接收在被检体中产生的声波并将声波转换成电信号的探测器；测量当被检体被保持单元保持时向被检体施加的力的力测量单元；通过使用由测量单元测量的力和被检体与保持单元之间的接触面积确定被检体中的声速的声速获取单元；和从关于通过声速获取单元确定的声速的信息和该电信号产生被检体信息数据的产生单元。本发明还提供一种被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括:保持被检体的保持单元；
经由保持单元接收在被检体中产生的声波并将声波转换成电信号的探测器；测量当被检体被保持单元保持时向被检体施加的力的力测量单元；通过使用光或声波确定被检体和保持单元之间的接触面积的面积测量单元；通过使用由力测量单元测量的力和被检体与保持单元之间的接触面积计算被检体上的应力的处理单元。本发明有利效果根据本发明，能够在被检体信息获取装置中提供用于精确地确定被检体中的声速的技术。参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
图1A是描述例子I的装置构成的示图；图1B是描述例子I中的挤压和保持的效果的示图；图1C是描述例子I中的挤压和保持的效果的另一示图；图2A是描述例子2的装置构成的示图；图2B是描述例子2的装置构成的另一示图；图3是描述例子3中的声波的折射的示图；图4描述被检体信息获取装置的示图；以及图5是描述背景技术的示图。
具体实施例方式被检体信息获取装置通过被检体保持板利用超声波探测器至少测量从至少被检体(乳房)产生的声波(典型地为超声波)。通过保持板保持被检体，测量向被检体施加的力和保持板与被检体之间的接触面积，并且，通过参照计算式或表从这些测量值确定被检体内的平均声速。从由探测器接收的超声波信号和确定的声速信息产生被检体信息数据。在以下给出的例子中，被检体是诸如乳房的活体，并且，描述活体信息获取装置，但是，测量的被检体不限于活体信息获取装置。本发明可被应用于供各种测量对象使用的被检体信息获取装置。并且，在本发明中，被检体中的声速指的是在被检体内传播的声波的传播速度。被检体信息表示如下信息，该信息反映被检体的内部组织的声学阻抗的变化，声波产生源的分布、被检体内的初始声压分布或从初始声压分布导出的光能吸收密度分布、吸收系数分布和构成组织的物质的浓度分布。物质的浓度的分布为例如氧饱和度的分布和氧化/还原血红蛋白浓度分布等。被检体信息数据是基于这些被检体信息要素的数据:例如，它可以是各种类型的数值数据或者用于通过将上述的各种类型的数值数据可视化而产生被检体的图像的数据。下面，作为活体信息获取装置(被检体信息获取装置)的一个例子，描述光声乳房照相术(以下，称为PAM)。图4是光声层析成像(PAT)的原理被应用于乳房检查装置的PAM的示图。由于光声波可特异性地获取血液和血管的图像，因此，可以捕获由癌性血管新生而产生的血管的图像。图4表示该原理被应用于乳腺癌的诊断的构成的主要部分。在图4中，探测器I用于接收从被检体(未示出)产生的光声波。保持板2用于保持被检体，并且，探测器I经 由保持板2接收从被检体产生的光声波。希望保持板2的材料为PMP (聚甲基戊烯)，但也可代以其它的树脂。压板3通过调整与保持板2的间隙来挤压和保持被检体。希望压板3的材料为诸如丙烯酸或聚碳酸酯的树脂或诸如石英的玻璃。照射光学系统11辐射具有约650nm IlOOnm的波长的脉冲光，并且，导致从被检体产生光声波。光源和照射光从光源到照射光学系统11的路径没有被示出。探测器扫描单元12在保持板的平面方向上执行探测器I的扫描动作，并且，照射光扫描单元13在压板的平面方向上执行照射光光学系统11的扫描动作。以PAM为例子描述本发明，但是，本发明不限于此，并且，假定装置是通过保持板2由探测器I从被检体接收超声波的装置，则本发明也可被应用于超声回声装置或透射型超声装置。在超声回声装置中，通过探测器I传送和接收聚焦的超声波束，并且，在透射型超声装置的情况下，可以设置传送探测器以替代照射光学系统11。以下，在例子I中，描述用于在通过使用形成保持单元的两个平行板挤压和保持被检体的模式中确定声速的方法。在例子2中，描述用于在被检体被按压在保持板上的模式中确定声速的方法。在例子3中，描述用于通过使用确定的声速校正在保持板与被检体之间的界面出现的折射的方法。例子I图1A是示出基于平行平板系统的装置构成的示图。在该系统中，被检体(乳房)100被插入并被夹在保持板2和压板3之间，并且通过使用超声波被测量。探测器I能够至少接收从被检体100产生的超声波。保持板2用于保持被检体100。探测器I具有分别通过保持板2接收从被检体100产生的超声波并将超声波转换成电信号(接收信号)的多个元件。接收的已被转换的信号Sig被发送到在后面描述的处理单元7。探测器I还被安装在未示出的探测器扫描单元上。压板3相对于保持板2将被检体100夹在中间，并且，通过压板3的操作，挤压被检体100或者解除其挤压。
线性标尺4是测量保持板2与压板3之间的距离L的距离测量单元。在本例子中，线性标尺4被用作距离测量单元，但也能够使用其它的传感器。载荷单元5是测量当被检体100被保持和挤压时向被检体施加的力(在例子I中为挤压力F)的力测量单元。在本例子中，使用测量当被检体被挤压时来自被检体的反作用力的载荷单元5作为力测量单元，但是，本发明不限于此，并且，也能够使用其它的传感器。此外，作为向被检体施加的力，压力测量单元也可测量通过压板实际向被检体施加的力而不是仅仅是当被检体被挤压时来自被检体的反作用力。图1C示出通过图1A中的装置逐渐挤压并保持被检体100的情况的曲线图，其中，在横轴上绘制经过时间，在纵轴上绘制挤压距离和挤压力。图1B表示分别在横轴和纵轴上绘制的挤压操作中的挤压距离和挤压力。图1B中的线的梯度表示弹性模量(杨氏模量)，并且，曲线上的数值是弹性模量值。在计算中使用下式(I) (3)。虎克定律σ = E ε ( σ:应力；ε..应变;Ε:杨氏模量)…(I)σ = F/A (F:挤压力;A:挤压表面积)...(2)ε = AL/L (L:挤压前(F = O)的长度；Λ L:挤压前后的位移量)…(3)从图1B可以看出，通过挤压和保持动作，换句话说，随着挤压距离变得越小，挤压力的变化关于挤压距离的变化变得越大。换句话说，弹性模量逐渐增加。具体而言，假定应力σ和应变ε可被确定，那么也能够计算杨氏模量Ε。通过用线性标尺4测量变形前后的板之间的距离，确定应变ε。并且，可从由载荷单元5确定的挤压力F和挤压表面积A计算应力σ。挤压表面积A是被检体与保持板之间(或被检体与压板之间)的接触面积，并且，通过表面积测量单元被测量。如图1A所示，希望安装照相机6并从捕获的图像数据计算挤压表面积Α。在这种情况下，捕获图像的照相机和执行计算的处理单元用作用于确定挤压表面积A的表面积测量单元，并且通过使用光计算挤压表面积。挤压表面积的测量不限于基于照相机6和图像数据计算挤压表面积A的方法。例如，在用探测器扫描单元(未示出)扫描探测器I的同时传送和接收超声波，并且，如果接收的信号穿过被检体100并且可以接收到从压板3反射的信号，那么判断存在被检体100。如果只存在从保持板2反射的信号，那么判断不存在被检体100。这样，还能够采用通过与探测器扫描单元的位置信息比较从反射时间判断被检体100的有无并且确定挤压表面积A的方法。此外，还能够使用光学传感器等。如上所述，在本发明中，通过光学测量或者声学测量获得被检体与保持单元之间的接触面积。在本发明中采用这种测量方法的原因在于，当在本发明中获取被检体信息时，由于通过保持单元接收声波并然后获取被检体信息，因此，不能通过在保持单元的整个面上布置压力传感器以用于测量接触面积来适当地接收声波。因此，在本发明中，优选通过使用从照相机或光学传感器获得的光信息或者通过使用通过传送和接收超声波(声波)获得的接收信号通过处理单元计算接触面积。并且，能够通过使用从被光辐射的被检体产生的光声波的接收信号通过处理单元计算接触面积。此外，如图1C所示，在挤压和保持过程中，在完成挤压和保持动作之后，挤压力随时间消失。因此，希望从产生被检体信息数据时使用的声波接收期间的挤压力计算声速。
下面将描述从弹性模量(杨氏模量)计算声速的方法。在图1A中，处理单元7从线性标尺4接收挤压距离信息(关于两个板之间的距离的信息)，从载荷单元5接收挤压力信息(F)，并从照相机6接收图像数据。此时，挤压表面积(A)可在照相机侧被确定，并被发送到处理单元，并且，可以在处理单元中实施图像处理以确定挤压表面积。计算被检体100的弹性模量和被检体内的平均声速。通过使用下式(4)计算平均声速。[数学I]
权利要求
1.一种被检体信息获取装置，包括:保持单元，其保持被检体；探测器，其通过保持单元接收在被检体中产生的声波并将声波转换成电信号；力测量单元，其测量当被检体被保持单元保持时向被检体施加的力；声速获取单元，其通过使用由力测量单元测量的力和被检体与保持单元之间的接触面积确定被检体中的声速；以及产生单元，其从关于通过声速获取单元确定的声速的信息和所述电信号产生被检体信息数据。
2.根据权利要求1的被检体信息获取装置，还包括确定所述接触面积的面积测量单J Li ο
3.根据权利要求1或2的被检体信息获取装置，其中，声速获取单元从由力测量单元测量的力和所述接触面积确定应力，并且使用所述应力以确定被检体中的声速。
4.根据权利要求1 3中的任一项的被检体信息获取装置，其中，保持单元通过两个板挤压和保持被检体。
5.根据权利要求1 3中的任一项的被检体信息获取装置，其中，保持单元是向着被检体按压的部件。
6.根据权利要求1 3 中的任一项的被检体信息获取装置，还包括容纳探测器的外壳，其中，保持单元是被设置在外壳与被检体接触的位置处的板。
7.根据权利要求3的被检体信息获取装置，还包括存储器，其被事先准备以保存表达被检体中的应力和被检体中的声速之间的关系的表或式子，其中，声速获取单元通过参照所述存储器中的所述表或式子基于应力确定被检体中的声速。
8.根据权利要求4的被检体信息获取装置，还包括距离测量单元，其测量保持单元的两个板之间的距离，其中，声速获取单元通过使用由距离测量单元测量的在保持单元挤压被检体之前和之后两个板之间的距离、由力测量单元测量的力和所述接触面积确定被检体中的声速。
9.根据权利要求1 8中的任一项的被检体信息获取装置，其中，保持单元中的声速与被检体中的声速不同，并且，在产生被检体信息数据时，所述产生单元通过使用由声速获取单元确定的被检体中的声速和保持单元中的声速校正所述电信号。
10.根据权利要求1 9中的任一项的被检体信息获取装置,其中，声波是在被光照射的被检体中产生的声波。
11.根据权利要求1 9中的任一项的被检体信息获取装置，其中，所述声波是传送到被检体并被反射的超声波。
12.—种被检体信息获取装置,包括:保持单元，其保持被检体；探测器，其通过保持单元接收在被检体中产生的声波并将声波转换成电信号；力测量单元，其测量当被检体被保持单元保持时向被检体施加的力；面积测量单元，其通过使用光或声波确定被检体和保持单元之间的接触面积；以及处理单元，其通过使用由力测量单元测量的力和被检体与保持单元之间的接触面积计算被检体上 的应力。
全文摘要
一种被检体信息获取装置具有保持被检体的保持单元；通过保持单元接收在被检体中产生的声波并将声波转换成电信号的探测器；测量当被检体被保持单元保持时向被检体施加的力的力测量单元；通过使用由测量单元测量的力和被检体与保持单元之间的接触面积确定被检体中的声速的声速获取单元；和从关于通过声速获取单元确定的声速的信息和电信号产生被检体信息数据的产生单元。
文档编号A61B8/08GK103079474SQ201180043240
公开日2013年5月1日 申请日期2011年9月6日 优先权日2010年9月13日
发明者时田俊伸 申请人:佳能株式会社