被检体信息获取装置制造方法

被检体信息获取装置制造方法
【专利摘要】公开了被检体信息获取装置。使用一种被检体信息获取装置，其包括：光学传送系统，用于传送来自光源的光；光声探头，包括用于利用光来照射被检体的出射端和用于接收从被光照射的被检体生成的声波的接收器；处理器，用于基于声波来获取关于被检体的信息；光量计，用于测量从出射端发射的光量；存储器，用于存储测量值；以及提示单元。处理器将测量值与光量的基准值或者存储在存储器中的测量值的历史相比较，并且向提示单元提供关于测量值是否在基准范围内的结果。
【专利说明】被检体信息获取装置

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及被检体信息获取装置。

【背景技术】
[0002]光声断层摄影(以下称为“PAT”)作为一种用于对与癌症相关联的血管新生具体成像的技术正吸引着关注。在PAT中，光(近红外光)被照射在被检体上，被检体进而从其中的深处生成光声波，这些光声波被超声探头(probe)接收以用于成像。
[0003]非专利文献I中描述的手持式光声装置的示意图在图7中示出。光声探头104具有如下配置:其中，用于接收光声波的接收器106被照明光学系统的光纤束103的出射端(irradiating end) 103b夹在中间并固定。在光纤束103的入射端103a处,来自光源101的光进入。光通过光纤束103并且从出射端103b照射被检体。这由于光声效应而引起从被检体的内部生成光声波，这些光声波被接收器106接收。
[0004]接收到的信号被转换成电信号，电信号随后经历由超声装置(US)的处理器107进行的放大、数字化和图像重建。所构成的图像信息(IMG)被发送到用作显示单元的监视器108，并被显示为光声图像。
[0005]非专利文献 1:S.A.Ermilov et al., “Development of laser optoacousticand ultrasonic imaging system for breast cancer utilizing handheld arrayprobes，，，Photons Plus Ultrasound:1maging and Sensing 2009,Proc.0f SPIEvol.7177，2009。


【发明内容】

[0006]然而，以下问题与现有技术相关联。
[0007]在反复的光声测量中，从光声探头104的出射端发射的总光量可能由于光源的耗损或者光学传送系统的失效而减小，但这种减小或失效可能不被注意到。
[0008]如果光量的减小可归因于光源101的耗损，则可通过在光源101与入射端103a之间设置光度计(未示出)来发现它。
[0009]然而，上述配置并不使得可以注意到由于以光纤束103中的断开连接和光学元件(未不出)的位移所代表的光学传送系统的故障而引起的总光量的减小的发生。因此，光声信号即使其实际光量较低，也被视为表现出充分的光量。结果，图像和数据(诸如通过利用光量对光声信号进行校正而获得的作为光声波的信号源的吸收体的吸收系数)将变得比其实际的小。从而，数据和图像的可靠性将受损。
[0010]上述问题不仅是关于光声技术的,而且也是诸如扩散光学成像(diffuse opticalimaging, D0I)之类的使用相对高的能量密度的其他光学成像技术中共有的。
[0011]本发明解决了上述问题，目标是使得能够通过保持跟踪从探头的出射端发射的光量来获取可靠的光声数据。
[0012]本发明提供一种被检体信息获取装置，包括:
[0013]光学传送系统，用于传送来自光源的光；
[0014]光声探头，包括用于利用所述光来照射被检体的出射端，和用于接收由被所述光照射的所述被检体生成的声波的接收器；
[0015]处理器，用于基于所述声波来获取关于所述被检体的信息；
[0016]光量计，用于测量从所述出射端发射的光量；
[0017]存储器，用于存储由所述光量计测量到的测量值；以及
[0018]提不单兀(presentat1nunit),其中
[0019]所述处理器将所述测量值与光量的基准值或者存储在所述存储器中的测量值的历史相比较，以判定所述测量值是否在基准范围内，并且使所述提示单元在其上提示所述判定的结果。
[0020]根据本发明，保持跟踪从探头的出射端发射的光量，以便提供可靠的光声数据。
[0021]通过以下参考附图对示范性实施例的描述，本发明的更多特征将变得清楚。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1A是示出根据本发明的实施例的光声装置的配置的视图；
[0023]图1B是示出根据本发明的实施例的光声装置的操作的流程图；
[0024]图2A是示出本发明的示例I的光声探头的视图；
[0025]图2B是示出本发明的示例I的光声探头的视图；
[0026]图2C是示出本发明的示例I的光声探头的视图；
[0027]图3A是示出本发明的示例2中的操作的流程图；
[0028]图3B是示出本发明的示例2中的操作的流程图；
[0029]图4A是示出本发明的示例3的光声探头的视图；
[0030]图4B是示出本发明的示例3的光声探头的视图；
[0031]图4C是示出本发明的示例3的提示单元的视图；
[0032]图4D是示出本发明的示例3的提示单元的视图；
[0033]图5是示出本发明的示例4中的操作的流程图；
[0034]图6是示出本发明的示例5的光声探头的视图；并且
[0035]图7是示出【背景技术】的光声装置的配置的视图。

【具体实施方式】
[0036]现在将参考附图描述本发明的优选实施例。注意，本文描述的组件的尺寸、材料、形状和相对位置应当取决于本发明所应用到的装置的配置和状况而被适当地修改，而并不打算将本发明的范围限制到这里的描述。
[0037]本文使用的术语“声波”包括声音波、超声波、光声波、被称为光超声波的弹性波和压缩波。本发明的被检体信息获取装置是光声断层摄影装置，用于通过将(电磁)光照射到被检体从而由于光声效应而引起被检体中的声波的生成并接收所生成的声波，来获取关于被检体内部的属性的信息。
[0038]利用PAT获得的关于被检体的属性的信息是反映由于照射而生成的声波的初始声压、从初始声压得到的光能量的吸收密度和吸收系数、构成被检体的组织的物质的浓度等等的被检体信息。
[0039]物质浓度的示例包括氧饱和水平、氧合血红蛋白浓度或者脱氧血红蛋白浓度。所获得的属性信息可被存储并用作数值数据、关于被检体内的不同位置的分布的信息和用于显示图像的图像数据。
[0040]现在将参考附图详细描述本发明。在一些情况下，相同组件可具有相同的标号，以便省略详细说明。本发明还涉及被检体信息获取装置和用于操作和控制该装置的方法。另外，本发明还涉及供信息处理器等等执行控制的程序。
[0041]参考图1A和1B，现在将描述本发明的实施例。
[0042]图1A是光声装置100的示意图。光源I发射光(L)。第一照明光学系统2形成在光纤束3的入射端3a处进入的光。光纤束3向光声探头4传送光,并且从出射端3b照射该光。
[0043]光声探头4包括光纤束3的出射端3b,用于对从出射端3b发射的光成形的第二照明光学系统5，以及用于接收光声波的接收器6。在经由第二照明光学系统5照射到被检体(OBJ)上后，光在被检体内散射并在吸收体(ABS)中被吸收，这进而生成光声波(PA)。
[0044]光声波被接收器6中包含的诸如压电元件、CMUT等之类的元件转换成电信号(SIG)，该电信号随后被发送到处理器7。处理器7对电信号进行放大，通过数字转换和滤波产生图像信息(MG)，并且使图像显示在显示单元8上。处理器7包括CPU、存储器、处理电路等等，并且可以是能够进行不同类型的处理的信息处理器。
[0045]在图1A中，光纤束3在中间被分支以提供两个出射端3b和两个第二照明光学系统5。然而，分支的数目不限于两个。可替代地，不进行分支，使得出射端3b可以与接收器6的一个侧面相邻。
[0046]优选地,如图2A所不,利用外壳4a来覆盖光声探头4。
[0047]优选地，光源I发射波长在约600nm到约IlOOnm之间的近红外光。例如，使用诸如Nd = YAG激光器、紫翠宝石激光器等之类的脉冲激光器。另外，可以使用利用Nd = YAG激光束作为激励光的T1: sa激光器或OPO激光器。
[0048]在图1A中，来自光源I的光被经由第一照明光学系统2和光纤束3传送。然而，光学传送系统不限于此。例如，可以组合反射镜和棱镜以产生反射和折射，这些反射和折射被用于传送。光源I可以是要放置在出射端3b处的半导体激光器。
[0049]光发射和接收器6对光声波的接收必须是同步的。这可通过分支在光源I与(一个或多个)第二照明光学系统5之间的任一条路径并且提供用于检测的传感器(未示出)(例如光电二极管)来实现。利用检测信号作为触发，接收器6可发起接收。否则，脉冲生成器(未示出)可用于同步光源I的照明定时和处理器7的接收定时。
[0050]光声装置100包括用于测量从光声探头4的出射端发射的光量的光量计10。光量计10可以是诸如光电二极管之类的光生伏打器件或者诸如热电堆之类的热交换功率计。
[0051]可替代地，从光声探头4的出射端发射的光可被扩散板所扩散，并且扩散的光可被红外相机所捕捉。在此情况下，可以基于红外相机的像素的亮度值来计算光量。
[0052]因为光声探头4被线缆或者光纤束3所束缚，所以其可动范围是受限的。因此，优选光量计10位于光声探头4的可动范围内。可替代地，如果光量计10位于光声探头4的可动范围外部，则光量计10被放置在推车或盒子(未示出)上以在光量的测量期间被传输到可动范围中。
[0053]设置照射开关19，使得当光声探头4的出射端对着光量计10时，可以发射光。当照射开关19被按压时，控制器17执行控制以设定照射条件。在设定了照射条件的状态中，光源I的内部快门和第一光学系统2中的快门2c被打开。在光源I是Q开关激光器的情况下，Q开关被接通。从而，从光声探头4的出射端发射光。
[0054]照射开关19可以是可被操作者直接按压的手动开关或脚踏开关。可替代地，如图中的虚线所示，照射开关19可以设在光量计10附近，使得当光声探头4的出射端对着光量计10时，开关可被按压。
[0055]由光量计10测量到的光量(Q)被存储在存储器13中。处理器7判定存储在存储器13中的光量是否在基准范围内；当光量超过基准范围时,在提示单元14上提示“非正常”。图1B示出上述情形的流程。首先，操作者将光声探头4的出射端引导为与光量计10相对。随后，操作者按压照射开关19。
[0056]Sll:光声装置100设定照射条件。也就是说，光源I中的内部快门和第一光学系统2中的快门2c打开，或者如果光源I是Q开关激光器则Q开关被接通，并且光被发射。从光声探头4的出射端发射的光的量被光量计10测量，并且测量到的光量被存储在存储器13中。
[0057]S12:确定与基准光量的差异。
[0058]S13:当S12中的差异在基准范围内时，过程以“正常完成”终止。
[0059]S14:当S12中的差异在基准范围之外时，过程以“非正常完成”(“异常完成”)终止。
[0060]在这个流程中，所提供的基准值对于从光声探头4的出射端发射的光的总量是50mJ，例如，落在50mJ±5mJ的范围内的测量值被认为是正常完成。应当注意，总光量的基准值(50mJ)和范围(±5mJ)是非限制性示例。在S12中，存储器13不仅可以存储指定的基准值，而且可以存储先前光量数据的历史来供比较。测量值的历史可包括紧接在前的测量值、多个先前测量值的平均值以及已经经历诸如清除离群值(outlier)之类的统计处理的测量值。
[0061]提示单元14可以是用于通过发光或闪烁来指示状态的LED和/或用于语音通知的单元。可替代地，显示单元8可用作用于通过文字和/或图像来指示状态的提示单元14。
[0062]图1A示出两个处理器7:—个用于生成图像，另一个用于判定光量是否正常。然而，仅一个处理器7可以执行这两个操作。
[0063]根据上述配置，可以立即检测从光声探头4发射的光的量的变化。从而，可以减少由于未注意到的光学传送系统的失效引起的错误光声测量。因此，测量到的光量和利用光量计算出的光学属性的值的精度将会提高，从而变得可以得到可靠的光声数据。
[0064]在以上描述中，光声测量被用作示例。然而，本发明的应用不限于此。例如，本发明可用于其中使用相对高的能量密度的光学成像技术，例如扩散光学成像(DOI)。这对于以下示例也成立。
[0065][示例I]
[0066]现在将参考图2A到2C来详细描述光量计10。
[0067]在图2A中，设有用于在其中保持光声探头4的保持器9。光量计10布置在与保持器9中的光声探头4的出射端相对的位置。其目的是降低在光量的测量期间当光声探头4被操作者握持时的不利影响，也就是说，测量的精度可受到操作者的移动的影响而降低。另夕卜，如果操作者将光声探头4放置在保持器9中而不是自己握持着它，并且使用远离光声探头而定位的开关来照射光，则可以完全消除不利影响。
[0068]在图2A中，光量计10是以功率计1a的形式示出的。功率计1a可以是光生伏打或热交换型的，如上所述。功率计1a测量从光声探头4的出射端发射的光的总量。处理器7将测量到的总光量与基准值(或先前测量值)相比较以判定差异是否在预定的范围之内，并且使提示单元14提示在其上提示的结果。从而，可以由与光声探头4的出射端相对的功率计1a来全面测量从光声探头4的出射端发射的光的总量。
[0069]现在转到图2B，光量计10是以红外相机1b的形式示出的。然而，红外相机1b难以直接捕捉从光声探头4的出射端发射的光。为了解决此问题，在与光声探头4的出射端相对的位置设有扩散板11，红外相机1b的焦点被调整在该扩散板11上。
[0070]顺便提及，来自光声探头4的强光可能使被红外相机1b捕捉的图像的像素的亮度值饱和，或者可能损坏红外相机1b的图像接收元件。为了避免这种情况，优选在扩散板11与红外相机1b之间设有ND滤波器12。
[0071]由红外相机1b捕捉的图像的像素的亮度值的总和被视为从光声探头4的出射端发射的光的总量。处理器7将这个总光量与基准值或类似值相比较以判定差异是否在预定范围内，并且使提示单元14提示在其上提示的结果。
[0072]由红外相机1b捕捉的图像的像素的亮度值的分布表示从光声探头4的出射端发射的光量的分布，也就是说，照射被检体的表面的光量分布。从而，处理器7可使用光量分布来判定光就其是否在预定范围内而言的状态。这里，处理器7可基于像素的亮度值、任意像素的抽取或者任意像素区域中的亮度值的平均值来执行判定。
[0073]光量分布的使用受益于如上所述的使用总光量来保持跟踪光发射的状态的益处，并且进一步提高光声测量的精度。现在将描述这个效果。
[0074]被照射在被检体的表面并且在散射的同时进入被检体的光的光声波的强度水平(或者初始声压P)由以下式(I)来表述:
[0075]P= Γ μ a(J)…(I)
[0076]其中φ表示光量，μ a表示活体组织的吸收系数,并且Γ表示Gruneisen参数。
[0077]从而，为了确定活体组织的吸收系数μ a，需要有在接收器6处接收的与声压P相对应的数据，约0.5的Gruneisen参数以及生物体内的光量Φ。有机体内的光量Φ是以被检体的表面上的光量分布作为边界条件，利用有机体内的已知或估计的等价阻尼系数μ eff，利用扩散方程(传输方程)或蒙特卡洛方法来计算的。如果配置包括红外相机10b，则有机体内的光量Φ是以高精度计算的，因为作为边界条件的从光声探头4的出射端发射的光的光量分布或者被检体的表面上的光量分布是可得的。
[0078]优选地，处理器7能够校准红外相机1b的亮度值。在校准中，通过例如功率计来预测量从光声探头4的出射端发射的光的总量，并且将该值与由红外相机1b测量到的亮度值的总和相比较。从而，可以计算每亮度等级的光量。例如，假设像素的亮度等级具有256个级别，则1280X960个像素的亮度值被加起来。
[0079]接下来，将参考图2C描述光量计10的另一示例。图2A中的功率计1a具有使得功率计1a可以面对光声探头4的整个出射端的大面积。与之不同，在图2C中，功率计1a具有较小面积，并且被扫描。为了扫描，具有较小面积的功率计1a被安装在XY台架15上。这样，不需要使用红外相机10b，相对不昂贵的具有较小面积的功率计1a能够测量被来自光声探头4的出射端的光照耀的被照射面内的光量分布。
[0080]根据ANSI标准Z136.1_2000，用于判定每单位面积的辐照能量是否超过对于皮肤的最大可允许曝光(MPE)水平的方法应使用3.5mm光束直径的光斑大小。从而,功率计1a的测量面积具有3.5mm的直径，或者具有3.5mm的直径的开口 1c被布置在功率计1a上，从而使得就每单位面积的辐照能量而言，根据ANSI标准Z136.1-2000来执行测量。
[0081]处理器7判定功率计1a测量到的能量密度是否超过预定值以确保皮肤的安全。考虑到安全因子，所采用的预定值大约是皮肤的MPE水平的0.8倍。当处理器7判定辐照能量密度超过预定值时，光源I的照明强度被调整到更低(调整指令ADJ)。这样，光能量密度被保持在预定值或低于预定值，以便确保安全。
[0082]将光能量密度保持在MPE水平或低于MPE水平的其他方式包括在光源I与光声探头4的出射端之间的某个点处插入滤波器，或者将具有大扩散角度的扩散板插入到第二照明光学系统5中。
[0083]图2C所示的XY台架15是为了功率计1a的扫描而提供的。XY台架15被来自处理器7的驱动指令(DRV)所操作。然而，扫描机制不限于此配置。例如，与以上描述相反，可以扫描被保持在保持器9中的光声探头4。也就是说，必要的只是相对于光声探头4的出射端的面内方向扫描功率计1a的测量面。
[0084]在图2C中，扫描紧凑型功率计1a以测量被来自光声探头4的出射端的光照耀的面内的光量分布。基于光量分布，处理器7判定光能量密度是否在预定范围内，并且使结果被提示在提示单元14上。处理器7可基于像素的亮度值或者通过仅对任意像素或任意像素区域取平均，来确定光量分布的变化。
[0085]这个配置不仅使得能够对总光量进行安全的测量，而且还能够计算被检体内的光量分布。此外，对于相对不昂贵的功率计的使用可带来成本的降低。
[0086][示例2]
[0087]在示例2中，将描述由提示单元14提示的内容。
[0088]从光声探头4的出射端发射的光量的减小可归因于从光源I的发光量的减小，以及异物附着到第一照明光学系统2与第二照明光学系统5之间的光学元件、附着到光纤束3的端面以及附着到光声探头4的出射端。
[0089]如图1A所示，在第一照明光学系统2中(或者在光源I中)设有反射元件2b和用于测量其反射光的光度计2a。反射元件2b是反射所发射的光的百分之几的平行板玻璃或反射镜。光度计2a是用于测量反射的光的光电二极管或光电倍增管。从而，反射的光量被光度计2a监视，使得光源I处发射的光量的减小被检测到。在此情况下，提示单元14指示出光量差错，并且还指示出对光源I需要维护。
[0090]图3A示出发光的流程。
[0091]S31:在发光期间，监视光度计2a。
[0092]S32:将由光度计2a指示的值与基准值相比较；如果所得到的光量在基准范围内，则过程返回到发光期间的S31。如果光量在基准范围之外，则过程将以异常完成终止(S33)。光度计2a测量从反射元件2b反射的光，这只是原始光的约百分之几；因此，当光源I处发射的光量为10mJ,将测量到作为10mJ的百分之五的5mJ。从而，用于判定的基准范围是5±0.5mJ。注意，上述光量和百分比只是示例，而并不打算将实际值限制于此。
[0093]S33:在异常完成的情况下，提示单元14指示出对于光源I需要维护。出于安全原因，光源I的维护不应当由操作者例如医师执行。因此，优选地，该步骤中的指示敦促操作者联系维修人员。
[0094]至于异物附着在第一照明光学系统2与第二照明光学系统5之间,这种事件发生得应当不那么频繁，因为路径通常是被覆盖的。在覆盖物失效的情况下，将从外部容易地从视觉上查看到它。
[0095]异物附着到光声探头4的出射端发生得更加频繁。其主要原因是在光声测量期间施加在接收器6与被检体之间的声纳凝胶(声匹配凝胶)。声纳凝胶中的诸如污染物之类的异物和作为在光声探头4的出射端剩余的声纳凝胶的干燥剩余物的不透明物质变成附着物。
[0096]从而，在图1B所示的流程中的非正常完成的情况下，优选地，敦促操作者进行清洁。图3B中的流程描绘非正常完成时的过程，这将描述如下。
[0097]S34:提示单元14提示敦促操作者清洁光声探头4的出射端的消息。
[0098]查看到该消息后，操作者清洁光声探头4的出射端，再次将光声探头4引导为与光量计10相对，并且按压照射开关19。
[0099]S35:光声装置100设定照射条件。也就是说，光源I中的内部快门(未示出)和第一光学系统2中的快门2c打开，或者如果光源I是Q开关激光器则Q开关被接通，并且光被发射。从光声探头4的出射端发射的光量被光量计10测量，并且数据被存储在存储器13中。
[0100]S36:确定基准光量与测量值之间的差异。
[0101]S37:当S36中的差异在基准范围内时，过程以“正常完成”终止。
[0102]S38:当S36中的差异在基准范围之外时，提示“异常完成”。这意味着尽管进行了清洁，但光量变化未能恢复到基准范围；因此，提示单元14提示需要维护。在此情形中,第一照明光学系统2与第二照明光学系统5之间某处的异物附着，或者(一个或多个)光学系统中的位移或损坏是很有可能的，在这些情况下原因调查和/或维修可能是困难的。因此，不是使操作者(例如医师)自己应对该故障，而是优选地通过提示来建议操作者联系维修人员。
[0103]在S38中，在立刻提示异常完成消息之前，提示单元14可再次提示敦促清洁的消肩、O
[0104]如上所述，即使总光量一度变为正常范围之外，如同清洁光声探头4的出射端这么简单的过程也可以起作用并且使得能够进行良好测量。根据此示例，在先前情形中，告知操作者可以通过自行清洁来恢复正常状态，而无需专业人员的维护；因此，操作者有机会容易地将光量恢复在基准范围内。结果，提高光声装置100的产能利用程度。
[0105][示例3]
[0106]在光声探头4的出射端处，从相对小的面积发射具有在数十到百数十mj的范围中的相对高能量的光。即使辐照能量密度不超过对于皮肤的MPE水平，如示例I中所述，其也可能超过对于视网膜的MPE水平，其具有更小的基准值。从而，为了被检体和操作者的安全，优选在光声探头4的出射端附近提供一机构来禁止在没有与被检体接触时发射。
[0107]在此示例中，如图4A所示，在光声探头4的出射端外部设有用于确定接触状态的接触传感器16。光学、静电或机械传感器或者应变仪可用作接触传感器16。可替代地，接收器6(图1A)可通过发送和接收超声波来确定接触。接触传感器16在出射端与被检体接触时输出接触信息(CONT)并且在出射端不与被检体接触时输出非接触信息(NCNT)。
[0108]控制器17根据接触/非接触信息输出快门开/闭指令(0P/CL)。也就是说，当输出非接触信息时，控制器17闭合第一照明光学系统2中的快门2c和光源I中的内部快门(未示出)。在光源I是Q开关激光器的情况下，Q开关被控制器17关断。从而，控制器17防止从光声探头4的出射端发射光(L)。
[0109]与之不同，当输出接触信息时，控制器17允许从光声探头4的出射端发射光。也就是说，控制器17打开快门2c和光源I中的内部快门，或者如果光源I是Q开关激光器则接通Q开关。
[0110]以上配置确保探头未与被检体接触时的安全。然而，根据本发明在光声探头4被保持在保持器9中的情况下对总光量的测量取决于保持器9的形状可能有问题。
[0111]也就是说，保持器9中在与接触传感器16相对的位置处的空间(间隙)的存在致使从接触传感器16输出非接触信息。结果，当操作者按压照射开关19时，控制器17不允许从光声探头4的出射端发射光。因此，不发射光。结果，设在保持器9中的光量计10不能执行测量。从而，当保持器9以正常方式容纳光声探头4时，接触传感器16有必要输出接触信息。为此，配置和方法的一些示例将描述如下。
[0112]在第一示例中，不考虑保持器9中在与接触传感器16相对的位置处的间隙，当照射开关19被按压时强制照射光。也就是，当照射开关19被按压时，向控制器17输出照射指令(IRD)。
[0113]然而，在上述配置的情况下，对照射开关19的按压无论如何都将引起光发射，即使当光声探头4未以正常方式被保持在保持器9中时也是如此。因此，优选将照射开关19布置为与保持器9相邻，以吸引操作者的注意来确保光声探头4在保持器9中就位。
[0114]可替代地并且更优选地，如图4B所示，设有遮盖物20，其仅在光声探头4在保持器9中时才使能对照射开关19的操作，而在光声探头4未在保持器9中时则禁止操作。当光声探头4在保持器9中时，仅当照射开关19被按压时才允许光发射。
[0115]在下一示例中，接触传感器16与保持器9内与接触传感器16相对的位置之间的间隙被缩窄，以使得接触传感器16可感测接触状态。对于此方法，光声探头4与保持器9之间的间隙被填充以弹性体9a，并且保持器的内部、探头的外壳4a和弹性体9a的形状被分别调整以遮蔽光。
[0116]这样，当光声探头4未被保持就位时，不输出接触信息并且不发射光。当光声探头4被保持就位时，并且当发射光时，限制光泄漏到保持器9的外部，因为弹性体9a作为遮光物填充了光声探头4与保持器9之间的间隙。
[0117]在另一示例中，如图4A所示，在保持器9中与接触传感器16相对的位置处设有可动部18。可动部18在照射开关19被按压时被移动到接触传感器16能够感测到接触状态的位置(可动部操作指令MV)。这样，当光声探头4被保持在保持器9中时，仅当照射开关19被按压时才允许光发射。
[0118]利用上述配置和方法，在光声探头4被以正常方式保持在保持器9中的状态中使能光发射。如上所述，对光量计10的使用使能对从光声探头4的出射端发射的总光量的测量。
[0119]此外，保持传感器9b可设在保持器9中或与光量计10相邻，该传感器在感测到光声探头4被保持(容纳)在保持器9中时向控制器17输出保持信息。接收到保持信息后，控制器17使能光发射(例如，打开快门2c)。机械、光学或静电开关可优选用于保持传感器9b ο
[0120]这样，光量计10可仅在光声探头4在保持器9中的预定位置处保持就位时才测量总光量。此外，通过提供多个保持传感器％，仅在光声探头4的出射端和光量计平行时才执行总光量的测量，这有助于对光量计10的测量条件的再现和测量精度的提高。
[0121]上述配置和控制方法可以单独或组合使用。结果，光声探头4的出射端在不与被检体接触时不被允许发射光；从而，确保被检体和操作者的安全。相反，当光声探头4在保持器9中的预定位置处保持就位时，光被发射以使能光量测量。
[0122]在图4A中，在保持器9的内周处与光声探头4发生接触的位置设有弹性体9a。诸如不同种类的橡胶和尿烷之类的可形变树脂优选用于弹性体9a。保持器9的本体是由诸如金属、树脂(例如塑料)或陶瓷之类的相对刚性的材料形成的。通过提供弹性体9a，当光声探头4被保持在保持器9中时，光声探头4与保持器9之间的间隙被填充。这样，可以减少在从光声探头4的出射端发射的光量被光量计10测量的同时光泄漏到保持器9的外部。结果，提高被检体和操作者的安全性。
[0123]在此示例中，提示单元14设在保持器9的侧面。图4C例示包括用于指示要对操作者提示的内容的LED的提示单元14。通过LED的发光或闪烁来通知操作者。
[0124]在图4D中，提示单元14设有液晶监视器，其上以文字表述要对操作者提示的内容。这些方法帮助操作者理解装置的状态和对操作者的指令。
[0125][示例4]
[0126]参考图5中的流程图，将描述对于包括光声探头4和保持器9的光声装置100的使用方法。在此示例中，红外相机1b (例如图2B所示的那种)被用作光量计10。
[0127]在装直启动时或在待机期间，光声探头4被保持在保持器9中。
[0128]S51:在装置启动时，控制器17执行自动发射序列。可替代地，在待机期间，当操作者将光声探头4放置在保持器9中并且按压照射开关19时，控制器17执行发射序列(S52)。
[0129]S52:如果光声探头4设有接触传感器16，则使得接触传感器16准备好感测接触状态。例如，如图4A所示移动可动部18。控制器17设定照射条件。如果保持器9中具有保持传感器％，则控制器17在保持传感器9b感测到光声探头4之后设定照射条件。如果接触传感器16和保持传感器9b都不存在，则控制器17在S51之后设定照射条件。
[0130]这里，由控制器17设定的照射条件包括打开光源I中的内部快门和第一光学系统2中的快门，或者如果光源I是Q开关激光器则接通Q开关。从而，从光声探头4的出射端发射光。照射的持续时间和次数被编程在控制器17中；在此示例中，照射被执行100次(10秒 X 1Hz)。
[0131]S53:从光声探头4的出射端发射的光被扩散板11扩散以被红外相机1b捕捉。红外相机1b的像素的亮度值被存储在存储器13中。
[0132]S54:继续S53，设在第二光学系统2中的光度计2a(图1A)测量发射的光。希望光度计2a已经经历用于转换总光量的校准。
[0133]校准利用由光度计2a测量到的光量与来自光声探头4的出射端的总光量之间的正比关系。也就是，利用由图1A中的光量计10测量的总光量，然后利用由光度计2a检测到的光量，预先执行校准以便创建转换式。
[0134]S55:处理器7计算在S53中捕捉的图像的像素的亮度值的总和，并且利用计算出的总和以及在S54中由光度计2a提供的测量值来执行亮度值的校准。这使得供红外相机1b成像的亮度能够被校准，由此可从亮度值得出光量。利用光度计2a或红外相机1a的亮度值，获得从光声探头4的出射端发射的光的总量。
[0135]S56:处理器7基于在S55中获得的总光量和被检体的被照射面积,或者基于利用经校准的亮度值确立的被检体的表面上的光量分布，来计算边界条件。利用此边界条件，计算作为散射进入被检体并且被吸收的光量的分布，并且创建光量分布校正数据。
[0136]S57:将总光量数据、亮度数据和有机体内的光量分布数据中的任一者与相应的先前数据或预设的基准值相比较。在此示例中，对于总光量的预设值是50mJ，并且预定的基准范围是50±5mJ。当差异超过预定值时，换言之，当总光量是45mJ以下或55mJ以上时，确定并且在提示单元14或显示单元8上指示“非正常完成”(异常完成)。
[0137]在表现出总光量的减小的情况下，总光量的这种变化可归因于光声探头4的出射端或者扩散板11 (光量计10)的污染；因此，此时提示的消息将包含措辞“清洁并重新开始”以吸引注意。为了重新开始测量，指示返回到S51。也可能是光学传送(例如光源I和/或光纤束3)有故障；因此，如果在重新开始测量之后没有改善，则确定“异常完成”。
[0138]如果差异小于预定，则操作者握持光声探头4并执行被检体的光声测量。从而，可以使总光量或从总光量得出的亮度数据或者有机体内的光量分布数据的变动达到最低限度；因此，稳定的光声测量数据变得可得。
[0139]S58:基于获得的光声信号来创建光声图像，该图像被显示在显示单元8上。基于由光度计2a提供的测量值来转换在获得光声信号时的总光量。利用经转换的总光量和来自S56的光量分布校正数据,校正并确立在获得光声信号时被检体内的光量分布。
[0140]如上所述，光声由以下式(I)表述:
[0141]P= Γ μ a(J)…(I)
[0142]其中P表示光声初始声压，Γ表示Gruneisen参数，μ a表示吸收系数,并且Φ表不光量。可从光声信号(P)、校正后的被检体内光量分布(Φ)和约0.5的Gruneisen参数Γ来确定吸收系数μ a。
[0143]另外，通过改变来自光源I的光的波长，可以得出作为光声声源的吸收体的谱特性。例如，当血液(血红蛋白)是吸收体时，血红蛋白的氧饱和水平是可测量的。结果，变得可以精确地测量被检体的表面上的光量分布，这是用于被检体内的光量分布的精确测量的边界条件。这带来了对吸收系数Ua和氧饱和水平的测量性能的提高。
[0144]在功率计1a被用作光量计10时，也可使用上述流程。这里，当功率计1a本身已被校准时，S55中描述的对光量计10的校准过程是不必要的；可以像示例I中描述的那样，像S54那样校准光度计2a。
[0145][示例5]
[0146]在示例5中，对于光声探头4设有光量计10。在图6中，在状态I中(光声测量待机模式)，探头遮盖物4b遮盖光声探头4的出射端，而在状态2 (光声测量模式)中，探头遮盖物4b分离打开。从而，可在遮盖物打开的同时执行测量。光量计10设在探头遮盖物4b内侧，或者在光声探头4的出射端侧。
[0147]利用这种配置，光声探头4和光量计10可被组合成单个单元。
[0148]虽然已参考示范性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示范性实施例。所附权利要求的范围要赋予最宽解释以涵盖所有这种修改和等同结构和功能。
【权利要求】
1.一种被检体信息获取装置，包括: 光学传送系统，用于传送来自光源的光； 光声探头，包括用于利用所述光来照射被检体的出射端，和用于接收由被所述光照射的所述被检体生成的声波的接收器； 处理器，用于基于所述声波来获取关于所述被检体的信息； 光量计，用于测量从所述出射端发射的光量； 存储器，用于存储由所述光量计测量到的测量值；以及 提示单元，其中 所述处理器将所述测量值与光量的基准值或者存储在所述存储器中的测量值的历史相比较，以判定所述测量值是否在基准范围内，并且使所述提示单元提示所述判定的结果。
2.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括: 照射开关，使得所述操作者能够指示光发射；以及 控制器，用于设定照射条件以使得当所述照射开关被按压时光被从所述出射端发射。
3.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中 当所述测量值与光量的基准值或者存储在所述存储器中的测量值的历史之间的差异大于预定值时，所述处理器使所述提示单元提示所述测量值非正常的指示。
4.根据权利要求3所述的被检体信息获取装置，其中 所述处理器在提供所述测量值非正常的指示时向所述提示单元提供敦促执行对所述被检体信息获取装置的维护的指示。
5.根据权利要求4所述的被检体信息获取装置，其中 所述维护是对所述出射端的清洁。
6.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中 所述光量计是功率计。
7.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括: 扩散板，用于扩散从所述出射端发射的光，其中 所述光量计是用于捕捉被所述扩散板扩散的光的红外相机； 所述处理器基于从所述红外相机成像获得的像素的亮度值来计算从所述出射端发射的总光量和被所述光照耀的面内的光量分布中的至少一者。
8.根据权利要求7所述的被检体信息获取装置，其中 所述处理器执行校准来将所述红外相机的像素的亮度值转换成从所述出射端发射的总光量。
9.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括台架，在该台架上，所述光量计和所述出射端被相对于彼此扫描。
10.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理器在从所述出射端发射的光的能量密度超过预定值时降低从所述出射端发射的光的能量密度。
11.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括用于保持所述光声探头的保持器。
12.根据权利要求11所述的被检体信息获取装置，其中，所述保持器具有用于在保持所述光声探头的同时遮蔽光的弹性体。
13.根据权利要求11所述的被检体信息获取装置，还包括遮盖物，该遮盖物用于在所述保持器没有保持所述光声探头的状态中禁止对指示光发射的操作者所操作的所述照射开关的操作，并且在所述保持器保持着所述光声探头的状态中使能对所述照射开关的操作。
14.根据权利要求13所述的被检体信息获取装置，其中，所述光声探头具有用于感测所述光声探头是否与所述被检体接触的接触传感器， 所述被检体信息获取装置还包括: 控制器，用于在所述照射开关被按压时使所述接触传感器确定接触状态。
15.根据权利要求14所述的被检体信息获取装置，还包括可动部，该可动部被布置在所述保持器内部的当所述光声探头被保持在所述保持器中时与所述接触传感器相对的位置处，其中 当所述照射开关被按压时，所述控制器使所述可动部移动到所述接触传感器能够检测到接触状态的位置。
16.根据权利要求14所述的被检体信息获取装置，其中 所述保持器具有用于感测所述光声探头是否被保持在所述保持器中的保持传感器，其中 所述控制器在所述保持传感器感测到所述光声探头被保持在所述保持器中时设定光照射条件以从所述出射端发射光。
17.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括用于显示关于所述被检体的信息的显示单元。
18.根据权利要求17所述的被检体信息获取装置，其中，所述提示单元是所述显示单J Li ο
19.根据权利要求1到17的任一项所述的被检体信息获取装置，其中所述提示单元使用LED来进行提示。
【文档编号】A61B5/00GK104510445SQ201410500266
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】时田俊伸, 矢岛正人 申请人:佳能株式会社