光声图像生成装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光声图像生成装置及方法，更详细地涉及在向被检体射出光后检测在被检体内产生的光声波而生成光声图像的光声图像生成装置及方法。
【背景技术】
[0002]作为能够以非侵入方式检查生物体内部的状态的图像检查法的一种，超声波检查法已为人们所知。在超声波检查中，使用能够进行超声波的发送和接收的超声波探测器。当从超声波探测器向被检体(生物体)发送超声波时，该超声波进入生物体内部，在组织界面进行反射。通过由超声波探测器接收该反射超声波并根据直到反射超声波回到超声波探测器为止的时间来计算距离，能够使内部的样子图像化。
[0003]另外，已知利用光声效应来对生物体的内部进行图像化的光声成像。一般，在光声成像中，向生物体内照射激光脉冲等脉冲激光。在生物体内部，生物体组织吸收脉冲激光的能量，通过由该能量产生的绝热膨胀而产生超声波(光声信号)。通过由超声波探头等检测该光声信号并基于检测信号来构成光声图像，能够基于光声信号使生物体内可视化。
[0004]在此，超声波图像和光声图像的生成中的图像重构的方法大致区分的话，能够分为时域法和傅立叶域法(傅立叶变换法)这两种。时域法是利用声波是球面波这样的性质而在实际空间中描绘声波源的候补的方法。作为代表性的方法，有DnS (Delay and Sum:延迟求和)法、CBP (Circular Back Project1n:圆反投影)法、HTA (Hough TransformAlgorithm:霍夫变换算法)法这样的方法。
[0005]另一方面，基于傅立叶变换法(FTA(Fourier Transform Analysis)法)的图像重构利用了以下这一点，即能够使用傅立叶变换与声波的分散关系来将所测定到的时空的信息变换成实际空间的信息。即，对所测定到的声波的时间序列，首先进行正向傅立叶变换，获得时间尺度下的频谱。之后，在根据声波的分散关系(ω = ck, ω:时间频率，k:空间频率)对时间/空间尺度进行变换之后，进行反向傅立叶变换，从而作为图像得到声波源的空间分布。
[0006]专利文献I中记载了利用上述基于时域法的图像重构和基于傅立叶变换法的图像重构来生成光声图像。在使用时域法来进行了重构的图像和采用傅立叶变换法来进行了重构的图像中，伪影的形式不同。在专利文献I中，利用这样的性质，合成通过两种方法进行了重构的图像，从而得到抑制了伪影的光声图像。
[0007]专利文献1:日本特开2010-35806号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]超声波成像与光声成像的不同之处在于，在超声波成像中，检测在被发送了超声波的部位产生的反射超声波，相对于此，在光声成像中，检测在被照射了光的部位产生的光声波。在光声成像中，并非仅向被检体的、与超声波检测器的检测器元件所存在的区域对应的区域、即将检测器元件所存在的区域以与被检体的深度方向平行的方式向超声波检测面投影而得到的区域照射光，而且向比该区域靠外侧的区域也照射光的情况较多。在这种情况下，特别是在超声波检测器的元件区域的端部，检测出来自比与元件区域对应的区域靠外侧的区域的光声波。当通过傅立叶变换法来对包含这样的光声波的检测信号在内的光声信号进行重构时，元件区域外的光吸收体在元件区域内重叠，这有时成为伪影。在专利文献I中，虽然通过与利用时域法生成的光声图像进行合成，能够减弱通过傅立叶变换法生成的光声图像中存在的伪影的影响，但无法抑制通过傅立叶变换法生成的光声图像中存在的伪影本身。
[0010]本发明鉴于所述，其目的在于提供能够在通过傅立叶变换法来生成光声图像时抑制由来自比与元件区域对应的区域靠外侧的区域的光声波引起的伪影的光声图像生成装置及方法。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]为了实现上述目的，本发明提供光声图像生成装置，其特征在于，具备:声波检测单元，包括至少呈一维地排列的多个检测器元件，在对被检体的光射出之后检测由于光照射而在被检体内产生的光声波；虚拟数据插入单元，假设为在比至少呈一维地排列的多个检测器元件靠外侧存在假想检测器元件，并对按照各检测器元件的位置来排列由声波检测单元的各检测器元件检测出的光声波的数据而得到的光声数据附加与假想检测器元件对应的虚拟数据；及图像生成单元，通过傅立叶变换法对被附加了虚拟数据的光声数据进行重构，生成光声图像。
[0013]在本发明中，假想检测器元件的数量也可以根据声波检测单元中的检测器元件的排列方向上的元件尺寸和检测器元件的中心频率来确定。
[0014]也可以是，将基于元件尺寸与中心频率之积所确定的、相对于与声波检测单元中的声波检测面垂直的直线所呈的角度设为α，将中心频率设为f，并将基于中心频率f所确定的深度设为D (f)，假想检测器元件的数量基于由D (f) X tan α表示的长度来确定。
[0015]上述的角度α能够基于将在被检体内行进的声波的声速除以元件尺寸与中心频率之积而得到的值来确定。
[0016]在使用了中心频率为f的检测器元件时，上述的深度D (f)也可以表示得到比预定值大的信噪比的最大深度。
[0017]假想检测器元件的数量也可以根据将由D(f)与tana之积表示的长度除以(假想)检测器元件的信道间距而得到的值来确定。
[0018]也可以设为还具备图像遮蔽单元的结构，该图像遮蔽单元对所生成的光声图像中的比以下直线靠外侧的区域进行遮蔽，该直线从与至少呈一维地排列的多个检测器元件中的端部的检测器元件对应的像素起以角度α向被插入了虚拟数据的区域一侧延伸。
[0019]虚拟数据插入单元也可以假设为在一维排列的多个检测器元件的排列方向的两侧存在假想检测器元件而进行虚拟数据的附加。
[0020]假想检测元件的数量也可以对应所使用的每个声波检测单元而预先确定。
[0021]虚拟数据可以是O (零值)。
[0022]基于傅立叶变换法的重构例如包含对被附加了虚拟数据的光声数据进行二维傅立叶变换的处理。在基于傅立叶变换法的重构中，也可以在截止了二维傅立叶变换后的数据的、检测器元件的排列方向上的预定频率以上的分量之后进行重构。
[0023]基于傅立叶变换的重构也可以包含对二维傅立叶变换后的光声数据进行二维傅立叶逆变换的处理。在该二维傅立叶逆变换中，也可以在进行了与检测器元件的排列方向正交的方向上的傅立叶逆变换之后进行检测器元件的排列方向上的傅立叶逆变换。
[0024]本发明还提供光声图像生成方法，其特征在于，具有如下步骤:使用包括至少呈一维地排列的多个检测器元件的声波检测单元在对被检体的光射出之后检测由于光照射而在被检体内产生的光声波；假设为在比至少呈一维地排列的多个检测器元件靠外侧存在假想检测器元件，对按照各检测器元件的位置来排列由声波检测单元的各检测器元件检测出的光声波的数据而得到的光声数据附加与假想检测器元件对应的虚拟数据；及通过傅立叶变换法对被附加了虚拟数据的光声数据进行重构而生成光声图像。
[0025]发明效果
[0026]在本发明的光声图像生成装置及方法中，假设为在比声波检测单元的至少呈一维地排列的多个检测器元件靠外侧存在假想检测器元件，并对由声波检测单元的检测器元件检测出的光声波的实际数据附加与假想检测器元件对应的虚拟数据。对该被附加了虚拟数据的光声数据，通过傅立叶变换法来生成光声图像。通过如此，能够降低在未插入虚拟数据而通过傅立叶变换法来进行了重构的情况下产生的重叠噪声，并得到抑制了伪影的光声图像。另外，能够将光声图像的横向(检测器元件的排列方向)的宽度扩宽与被插入了虚拟数据的量相应的量，能够使被检体的较宽范围图像化。
【附图说明】
[0027]图1是示出本发明的第一实施方式的光声图像生成装置的框图。
[0028]图2是示出被附加了虚拟数据的光声数据的图。
[0029]图3是示出所生成的光声图像的一例的图。
[0030]图4是示出比较例的光声图像的图。
[0031]图5是示出动作步骤的流程图。
[0032]图6是示出虚拟数据插入区域的宽度的确定的图。
[0033]图7A是示出包含虚拟数据而进行重构所得到的光声图像的图。
[0034]图7B是示出包含虚拟数据而进行重构所得到的光声图像的图。
[0035]图8是示出能够清楚地目视确认光吸收体的临界角度与被检体的声速/(超声波振子的信道间距X中心频率)的值的关系的图表。
[0036]图9是示出中心频率f与可测定深度D(f)的关系的图表。
[0037]图10是示出本发明的第三实施方式的光声图像生成装置的框图。
[0038]图11是示出图像被遮蔽的区域的图。
[0039]图12是示出本发明的第三实施方式中的光声图像重构单元的框图。
[0040]图13是示出被插入了虚拟数据的光声数据的图。
[0041]图14是示出截止了高频分量的光声数据的图。
[0042]图15是示出二维傅立叶逆变换后的重构图像的图。
[0043]图16示出在重构中截止了高频分量的情况下的光声图像。
[0044]图17示出在未截止高频分量的情况下的光声图像。
[0045]图18示出图16所示的光声图像与图17所示的光声图像的差分图像。
【具体实施方式】
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