用于物体的层析光声成像的手持装置和方法
【专利摘要】本发明涉及用于物体的光声成像的手持装置（1）和相应的方法，该手持装置包括用于利用电磁辐射（5）特别是光来照射物体的照射单元（2b），和用于检测在利用电磁辐射（5）的照射之后在物体中生成的声波特别是超声波的声波检测器单元（1a，1b），其中检测器单元（1a，1b）包括检测器元件阵列（1a）。为了以简单的整体设计确保来自物体内的不同深度的高质量层析成像光声成像的获取，手持装置（19）设置有凹部（6），其中，在凹部（6）中提供照射单元（2b）和检测器元件阵列（1a），其中检测器元件被设置在凹部（6）中以使得至少一部分检测器元件的表面法线指向物体内或上的感兴趣区域。
【专利说明】用于物体的层析光声成像的手持装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据独立权利要求的、用于物体的光声成像的手持装置和方法。
【背景技术】
[0002]光声成像是以光声效应为基础的，其中，根据光声效应，由于物体(例如生物组织)对电磁辐射的吸收和物体随后的热弹性膨胀而应生成超声波。
[0003]生物组织的光声成像基于取决于光谱的光吸收来提供高空间分辨率和丰富对比度的唯一结合。因此诸如多光谱光声层析成像(MSOT)的技术能够通过在多个光波长上激发组织来同时给出解剖的、功能性的和分子对比的图像，从而使在分子成像和诊断、药物开发和治疗监视中的极具潜力的应用成为可能。
[0004]US2008/0071172A1公开了一种将脉冲回波超声成像与光声成像结合的装置，其包括常规线性超声探头与到该常规线性超声探头的附件，其中所述附件包括用于在物体中激发光声信号的照明组件以及可选地被配置为用于光声感应信号的检测的另一组超声检测元件。当所述装置的一般目标为脉冲回波超声和光声成像的结合时，不能确保从物体内或上的感兴趣区域获取尤其具有高信噪比、量化和空间分辨率的高质量的光声图像。
[0005]本发明的一个目标是提供一种允许物体的改善并且可靠的光声成像的手持装置以及相应的方法，具体而言允许以简单并且可靠的方法从物体上或内的感兴趣区域获取尤其具有高信噪比的高质量光声图像。
【发明内容】
[0006]通过根据独立权利要求的方法和手持装置来实现该目标。
[0007]根据本发明的用于物体的光声成像的手持装置包括用于利用电磁辐射特别是光对物体进行照射的照射单元和用于检测在利用电磁辐射的照射之后在物体中生成的声波特别是超声波的检测器单元，其中，检测器单元包括检测器元件阵列。该手持装置进一步包括凹部，其中，在该凹部中提供该照射单元和检测器元件阵列，其中，在该凹部中设置该检测器元件，以使得至少一部分检测器元件的表面法线指向物体上或内的感兴趣区域。
[0008]在根据本发明的用于物体的光声成像的方法中，通过照射单元利用电磁辐射特别是光来照射物体，并且在利用电磁辐射的照射之后在物体中生成并且通过检测器元件阵列来检测声波特别是超声波，其中，在凹部中提供该照射单元和检测器元件阵列，其中在凹部中设置检测器元件以使得至少一部分的检测器元件的表面法线指向物体上或内的感兴趣区域。
[0009]术语“手 持装置”在本发明的含义中的涉及被适配为通过利用手指和/或手紧握而被抓住和握住的任何光声成像装置，以便将该手持装置定位到被研究的物体上和/或相对于被研究物体用手移动手持装置，具体而言通过将手持装置定位在物体外部表面例如病人的皮肤上或沿着该物体外部表面移动手持装置。术语“手持装置”还涉及这样一种光声成像设备，其中，仅仅该光声成像设备的组件特别是包括照射单元和/或检测器单元的手持探头被适配为通过利用手指和/或手握紧来被抓住和握住以用于相同目的。优选地，发明的含义中的手持装置或相应的手持探头在宽度和/或深度和/高度上小于15cm。术语“手持装置”进一步涉及被设计为在手持装置或手持探头的任何方向上分别获取层析成像光声图像的任意光声成像装置。例如，当从物体获取图像时，手持装置或探头的方向可以从垂直向下改变成成垂直向下，其中包括垂直向上和垂直向下之间的所有方向特别是包括水平方向。
[0010]本发明基于该方法为手持的光声成像装置提供凹部，其中，在该凹部中设置照射单元和检测器单元，其中，检测器单元优选地包括超声传感器(即检测器元件)的弯曲阵列，并且其中，该手持装置的以下元件或参数中的至少一个被设计或选择为使得能够以简单并且可靠的方法获取来自物体内或上的感兴趣区域的高质量光声图像:凹部的形状、凹部相对于物体的位置、凹部内的照射单元的设置、检测器元件阵列的形状、凹部内检测器元件阵列的设置和/或至少一部分检测元件的表面法线方向。具体而言，检测器元件的表面法线方向指向物体内或上的感兴趣区域，其中，该表面法线方向对应于检测器元件对于超声波具有最高灵敏度的方向。优选地，检测器元件的表面法线在位于感兴趣区域中的交点或相交区域中相交，其中，将要从该感兴趣区域获取图像。而且，设计照射单元被设置在凹部中并且被设计为使得被电磁辐射照射的物体内或上的区域与感兴趣区域和/或检测元件法线的交点或相交区域重合或重叠。通过这种方法，可以确保能够从物体内的不同深度获取带有改善的信噪比的图像。
[0011]总之，本发明允许通过具有总体简单但仍然有效设计的手持装置来获取物体的高质量光声图像。
[0012]本发明涉及用于临床成像应用的软组织的截面光声成像的手持装置。该装置使用多光谱光声层析成像原理，即利用优选地在多个波长上的光来对成像物体进行照明，随后检测所生成的高频率超声(光声)响应。应用光声效应的优选成像装置基本上包括激光和检测系统。将激光辐射传递至成像区域，同时所吸收的光被转换成热并且导致热弹性膨胀即传播的声(超声)波。这种声信号的检测允许吸收器的空间定位。如果由设置在成像物体周围的多个检测器来执行检测，那么扫描物体的层析成像重构是可能的。这种成像形式从而基于光吸收系数传递组织解剖的图像。与对比度能力起源于物质的声学特性的纯超声扫描器相反，光声形式提供关于组织取决于光激励的颜色的光吸收的信息。组织在波长可变的源下的顺序的暴露允许被重构图像的光谱分解。这种操作模式将应用的调色板延伸至功能性组织参数例如血氧合的空间分辨成像以及内在生物标记和外在管理造影剂的量化。
[0013]穿过组织的光受散射和吸收所影响。这些效应强烈地影响光声信号生成，并且因此用于激励光的传递的合适系统为任何声色成像系统的基本部分。同时，成像装置必须提供声耦合以便有效的并且敏感的超声检测。
[0014]本发明涉及用于层析成像光声成像的手持层析成像光声探头的新颖设计以及相应的方法。以这样一种方式来设计优选实施方式，其中，在该方式中照明的区域与超声检测视野重叠以导致图像的更好的对比度。另外，提供液体腔体以便最佳光和声耦合，同时抑制作为图像伪像的主要起因的成像平面外的波。
[0015]在优选实施方式中，手持装置包括容器和承载架，其中，凹部与照射单元与检测器单元一起提供在该容器中，并且容器可移动地安装在承载架上或中以使得尤其当从物体获取图像时该容器能够朝着和/或远离该物体移动，其中，能够改变感兴趣区域，特别是检测器元件的法线的交点或相交区域，和/或物体的照射区域的位置。通过这种方式，能够从物体内或上的不同深度处的不同区域获取高质量光声层析成像图像，而无需相对于物体移动手持装置本身。后者在图像捕获过程期间极大地助于手持装置的处理。
[0016]在另一个的优选实施方式中，该凹部具有覆盖物元件，具体而言利用覆盖物元件密封该凹部，以使得凹部和覆盖物元件一起构成腔体，并且其中，该腔体容纳耦合介质特别是水。在这个实施方式中，凹部形成封闭腔体的第一部分并且覆盖物元件形成封闭腔体的第二部分，利用耦合介质填充该封闭腔体，其中，该耦合介质的声阻抗使得从物体发射的、传递经过覆盖物元件并且在入射到检测器元件上的声波的反射被最小化或被消除。还优选的是，耦合介质的折射率使得从照射单元发出到凹部中的、传递经过覆盖物元件并且进入该物体的电磁辐射的反射被最小化或消除。优选地，耦合介质的声阻抗和/或折射率与该物体的声阻抗和/或折射率相同或接近。在这个实施方式中，将放射单元和检测器单元集成在其中的凹部还构成用于容纳耦合介质的容器。这个实施方式表示手持装置的非常简洁的设计，因此该手持装置在要获得高质量光声图像的手持应用中特别有利。
[0017]优选地，物体的感兴趣区域特别是检测器元件的法线的交点或相交区域位于覆盖物元件周围或在覆盖物元件之下。可替选地或另外地，物体的被照射区域位于覆盖物元件周围或在覆盖物元件之下。通过这个实施方式，可以以简单并且可靠的方法获取来自物体表面或物体内的高质量层析成像图像。
[0018]优选地，覆盖物元件被设置和/或设计为使得当从物体获取图像的同时，覆盖物元件的至少一部分与物体接触。也就是说，当获取光声图像，手持装置位于被研究的物体上以使得覆盖物元件与被研究的物体的表面接触。
[0019]在特别优选的实施方式中，覆盖物元件为机械柔性元件，特别是隔膜或薄膜。由于其柔性，覆盖物元件的形状能够容易地适合于被研究的物体的表面。通过这个方法，能够实现手持装置的远端和物体之间的密切接触，确保照射单元一方面与检测器单元另一方面与物体之间的良好地光和声耦合。这进一步确保高质量图像的获取。
[0020]优选地，覆盖物元件的至少一部分具有凸面形状，特别是垫状的形状。具体而言，当覆盖物元件为机械柔性的并且腔体填充有耦合介质时，覆盖物元件展示垫状的性能，通过该性能可以容易地以具体可靠的方法适应被研究物体的不同表面拓扑。因此适用上文提到的优点。
[0021]根据本发明的另一个实施方式，提供至少一个用于将耦合介质输送至凹部中和/或至凹部外的输送单元。输送单元优选地包括基于泵连接至填充有耦合介质存储罐的管道、导管。优选地，通过连续地循环耦合介质即将介质从凹部移除并且将介质从存储罐输送至凹部中，从凹部中的耦合介质中有效地去除不断释放出的气泡。结果能够有效地避免气泡对声波的检测的不利影响例如声散射、衰减和反射，使得以简单和有效的方法能够确保高图像质量。 [0022]在另一个优选的实施方式中，检测元件阵列是检测器元件弯曲的阵列或检测器元件的二维阵列。在弯曲阵列的情况下，沿弧形或弓形特别是圆弧来设置检测器元件，其中该阵列的检测器元件的表面法线分别在弧形或圆周的曲率中心相交。通过这个方法，检测器元件有效地收集来自位于曲率中心的物体内或下的区域的声波。如果例如沿着球体形状的弯曲的二维表面特别是凸面表面和/或帽状物设置检测器元件，那么检测器元件收集位于球体的中心周围的物体区域的声波。
[0023]优选地，凹部包括和/或由至少一个弯曲表面特别是凹面构成。另外地或可替选地，在凹部的弯曲表面处提供检测元件的弯曲阵列并且该弯曲阵列构成凹部的弯曲表面的一部分。另外地或可替选地，在凹部的弯曲表面处提供照射单元。通过这些测量中的一个或多个，在没有负面影响利用该装置获取的光声图像的质量的前提下，实现手持装置的非常简洁的设计。
[0024]根据另一个的优选实施方式，凹部的弯曲表面的至少一部分被设计为特别是被成形为减少或避免入射到凹部的弯曲表面的声波朝着检测器元件阵列的反射。通过这种方法，确保只有直接从物体传出的直接声波被检测器元件所检测，而有效地减少或消除在凹部表面反射的非直接声波。
[0025]在本发明的另一个优选实施方式中，检测器元件阵列的形状特别是曲率和/或尺寸和/或角视界取决于物体的尺寸和/或物体的感兴趣区域。通过这种方式中，确保对于任何种类的物体例如人体的大区域或小组织样本来说，声波被在围绕物体的成像区域的最宽可能立体角范围中的检测器元件阵列检测到。通过检测器元件阵列形状，个体检测器元件朝着成像区域的方向能够被优化和/或从所述区域到检测器元件的距离能够被最小化，以增加检测器元件的所检测到的光声响应例如声波，并且使声折射和表面不匹配的影响最小化。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]本发明的进一步优点、特征和示例将从下列附图的说明中显而易见: [0027]图1显示根据本发明的手持装置的第一实施方式的横截面侧视图；
[0028]图2显示根据本发明的手持装置的第一步实施方式的前视图；
[0029]图3显示根据本发明的手持装置的第二实施方式的横截面侧视图；
[0030]图4显示根据本发明的手持装置的第三实施方式的前视图；
[0031]图5显示根据本发明的手持装置的第四实施方式的横截面侧视图；
[0032]图6显示根据本发明的手持装置的第五实施方式的横截面侧视图；
[0033]图7显示根据本发明的手持装置的第六实施方式的横截面侧视图；
[0034]图8显示根据本发明的手持装置的第六实施方式的前视图；
[0035]图9显示根据本发明的手持装置的第六实施方式在第一操作状态中的横截面侧视图；
[0036]图10显示根据本发明的手持装置的第六实施方式在第二操作状态中的横截面侧视图；
[0037]图11显示根据本发明的手持装置的第一原型的示例的横截面侧视图；
[0038]图12显示根据本发明的手持装置的第一原型的示例的透视图；
[0039]图13显示根据本发明的手持装置的第二原型的示例的横截面侧视图；
[0040]图14显示根据本发明的手持装置的第二原型的示例的透视图。
【具体实施方式】[0041]图1显示根据本发明的手持装置10的第一实施方式的横截面侧视图。手持装置10包括容器11，其中，在容器11中提供具有表面17的凹部12。容器11优选地由金属制成。容器11中的凹部12的形状为球体的一部分，特别是帽状物或椭圆体的一部分。
[0042]在凹部12中提供超声检测器元件阵列14。在给出的示例中，在凹部12的表面17上或沿着凹部12的表面17设置检测器元件阵列14。如从图明显看出的，在凹部12的底部区域中提供该阵列。检测器元件阵列14优选地为线性阵列。
[0043]凹部12具有孔,其中，在该空中提供光纤束16的端面。光纤束16的端面包括光纤束的多个个体光纤17的多个端面，其中，在图1中仅仅指示了几个光纤17。光纤17与光源(未示出)特别是激光连接。
[0044]在凹部12中提供两个开口 13和13’，可以通过这两个开口将液体特别是声和/或光耦合介质的填充到凹部12中和/或从凹部12吸走。分别通过输送装置15和15’(例如管道或沟槽)向并且从开口 13和13’输送该液体。优选地，经由第一输送装置15 (见向右的箭头)和第一开口 13将耦合介质从存储罐(未示出)输送至凹部12，而同时经由第二开口13’和第二输送装置15’(见向左箭头)将容纳在凹部12中的耦合介质从凹部12中吸出，并且优选地输送回存储罐。这样，实现耦合介质的连续循环，其中，通过该连续循环有效地移除容纳在凹部12中的耦合介质中生成的气泡。
[0045]在容器11的凹部12的开口端设置有柔性隔膜18以使得以气密或液密方式来密封凹部12并且获得容纳耦合介质的封闭腔体。
[0046]由于腔体的耦合介质填充以及隔膜18的柔性，隔膜18表现出图1中所指出的轻微的弯曲形状，特别是凸面形状。
[0047]图2显示根据本发明的手持装置的第一实施方式的前视图。为了清楚起见，隔膜18 (见图1)未在图2中显示。
[0048]正如从这个视图中的 凹部12的椭圆形形状以及图1的侧视图中的圆形形状所明显看出的，第一实施方式的凹部12具有椭圆形或类椭圆体的一部分的外形。正如从图2所明显看出的，检测器元件阵列14为沿线排列的例如128或256个个体检测器元件的线性阵列。
[0049]光纤束16的端面被配置为在凹部12中与检测器元件阵列14相距一定横向偏移。这同样适用于开口 13和13’，其中，开口 13和13’向并且从凹部12引导耦合介质。
[0050]图3显示根据本发明的手持装置10的第二实施方式的横截面侧视图。与图1和图2中所显示的第一实施方式不同，阵列14的检测器元件没有设置在凹部12的表面17上，而是检测器元件阵列14形成凹部12的表面17的一部分。这通过对凹部12的表面17设置另一个凹部来实现，其中，阵列14在该另一个凹部中。优选地，如图3中所指示的，阵列14的多个检测器元件的表面与凹部12的表面17对齐。在这个实施方式中，阵列14构成凹部12的表面17的一部分。
[0051]关于图1和图2所给出的说明相应地适用关于光纤束16的端面、开口 13和13’、输送装置(未示出)以及隔膜18和填充腔体的耦合介质。
[0052]图4显示根据本发明的手持装置10的第三实施方式的前视图。在这个实施方式中，检测元件的阵列14为检测元件的弯曲二维阵列，其中沿着弯曲表面设置多个检测器元件，弯曲表面的轮廓线优选地具 有例如椭圆形的外形。[0053]如在图1至图3中显示的第一实施方式和第二实施方式中的那样，图4中显示的第三实施方式中的二维阵列的检测器元件能够设置在凹部12的表面17上或沿着凹部12的表面17设置，或者被集成到凹部12的表面17的一部分中或构成凹部12的表面17的一部分。除了此之外，关于图1至图3所给出的说明相应地适用。
[0054]图5显示根据本发明的手持装置10的第四实施方式的横截面侧视图。
[0055]在实施方式中，检测元件的阵列14也设置在容器11中的凹部12的表面17的底部的区域中或集成在表面17中，其中阵列14的检测元件与表面17的走向对齐。在这个实施方式中，凹部12的深度小于在图1和图3中所显示的凹部的深度。除了此之外，关于图1至图4所给出的说明相应地适用。
[0056]手持装置10的末端与被研究的物体的弯曲表面9接触。由于用于对容器11的填充有耦合介质的凹部进行密封的隔膜18的机械柔性，所以隔膜18容易地使自身适应物体的表面9的形状。
[0057]这样，确保手持装置10能够非常稳定的位于被研究的物体上。
[0058]优选地，用于超声波的阵列14的检测器元件的灵敏度集中在用于限定获取物体图像的感兴趣区域的集中点或集中区域。在给定的实施方式中，阵列14的每个检测元件的表面法线21在交点P处相交。为了清楚起见，本图中只显示三个表面法线。无需所有表面法线21在交点P处相交以限定物体内的感兴趣区域。唯一的必要条件是阵列的检测器元件的表面法线21指向感兴趣区域。
[0059]在所显示的实施方式 中，从光纤束16的端面发出的光具有平顶椎体20的外形，椎体20的边界由虚线指示。优选地，检测元件阵列14的表面法线21的交点P在从光束16发出的光椎体20内并且入射到物体的表面9上。
[0060]如上文已经提到的那样，可以通过柔性隔膜18将手持装置10非常稳定的放置在被研究的物体上。而且，隔膜18允许相对于物体即沿着物体的表面9和/或朝着或远离物体的表面9容易地移动手持装置10。因此，通过沿着物体的表面9和/或朝着或远离物体的表面9来移动手持装置10，可以容易地并且可靠地限定在物体内或上由检测元件的表面法线21的方向和/或从光束16发出的光的椎体20所限定的感兴趣区域。
[0061]另外地或可替选地，通过改变检测器元件阵列14的距离和/或被研究物体的表面9与光纤束16的端面的距离可以限定物体内或上的感兴趣区域，其中，将从该感兴趣区域获取对象的图像。
[0062]图6显示根据本发明的手持装置10的第五实施方式的横截面侧视图，通过该实施方式，可以通过改变检测器元件阵列14与物体的距离而改变物体内或上的感兴趣区域。为了这个目的，阵列14可移动地安装在凹部12中。优选地，提供移动机构19，通过该机构，阵列14能够前后即远离或朝向物体(见双箭头)移动。在图6的表示中，移动机构19由可移动地安装在容器11中所设置的导上的单个杆来示意性地表示。当然，可以设置其他甚至更复杂的移动机构19以用于实现阵列14的前后移动。
[0063]另外地或可替选地，光纤束16的端面也可以可移动的安装在凹部12中，以使得从光纤束16的端面发出的光的椎体20能够朝着和/或远离物体移动。
[0064]关于图1至图5中给出的实施方式的以上给出的说明相应地适用关于手持装置10的其余组件和特征特别是隔膜18、输送装置、交点P和光椎体20。[0065]图7显示根据本发明的手持装置10的第六实施方式的横截面侧视图，通过该实施方式，可以通过改变检测器元件阵列14和光纤束16的端面与物体的距离来改变物体内或上的感兴趣区域。为了这个目的，提供承载架22，容器11可移动地(优选地为可滑动地)安装在该承载架中以使得可以通过相应的移动机构(未示出)来回(双箭头)移动该容器。图8显示本发明的第六实施方式的对应前视图。正如从图中明显看出的是，容器22围绕容器11以使得手持装置10可以被人的手容易地握住，而不会限制容器11的来回移动。以上关于图1至图6中给出的实施方式给出的说明相应地适用于手持装置10的其余组件和特征特别是隔膜18、输送装置、交点P和光椎体20。
[0066]图9显示根据本发明的手持装置10的第六实施方式中第一操作状态中的横截面侧视图，在第一操作状态中，可移动地安装的容器11处于关于承载架22和物体8的第一位置。根据图5中所显示的实施方式，阵列14的二维线性检测器元件的表面法线21在位于隔膜18远处的交点P处相交，该交点P在物体8内的第一深度dl处。交点P位于检测器元件阵列14的曲率中心。如果例如阵列14形成球体，那么交点P位于球体中心。
[0067]而且，交点P位于物体8的照明区域内，即在从光纤束16的端面发出的光束的椎体20内。在所显示的示例中，椎体20是轻微地会聚光束。可替选地，任何其它种类的光束是可能的，例如像铅笔的平行光束20’或轻微发散的椎体如图5中所示的椎体。
[0068]通过移动容器11远离物体8(见箭头)，在物体8内分别将交点P和椎体20或20’移动至物体8内的第二深度d2，其中第二深度d2比第一深度dl小。这通过用于显示根据本发明的手持装置10的第六实施方式在第二操作状态中的横截面侧视图来说明。以上关于图1至图9中给出的实施方式的给出的说明相应地适用于手持装置10的其余组件和特征。
[0069]在图9和图10中显不的实施方式中，隔I旲18设直在承载架22上并且和四部12一起形成填充有耦合介质的腔体。可替选地，如同在图1、图3和图5中显示的实施方式中，隔膜18能够附接在容器11上，以便与容器11 一起朝着和/或远离物体8移动。
[0070]图11显示根据本发明的手持装置10的第一原型的示例的横截面侧视图。图12显示根据本发明的手持装置10的第一原型的示例的透视图。
[0071]装置10包括高频率圆柱状聚焦层析成像超声传感器阵列Ia至lc、光纤束2a和2b、液体填充机构3a至3c、耦合隔膜4、包装物7和设置在包装物7中的凹部6。
[0072]传感器阵列包括压电复合感测表面la，用于传感器阵列的壳体Ib以及与传感器阵列的个体传感器连接的电缆lc。传感器阵列的感测表面Ia设置在包装物7的凹部6中。每个光纤束包括金属圈2a和包括多个多模光纤的电缆2b。液体填充机构包括腔体的通道输出3a，其中提供第一输出用于将液体输送到腔体并且提供第二输出用于移动剩余气体，两个通道3b通过腔体外壳、两个导管接头以及阀3c。
[0073]电磁辐射特别是光从每个与金属环2a同轴地走向的、外形为略微平顶的椎体5的光纤电缆2b的末端发出。椎体5表不用于照明组织表面(未不出)的光。
[0074]装置10特别地被设计为便于进入人体的不同部分例如特别是手臂、躯干和脖子，其中人体的不同部分中的大部分具有凸面。
[0075]使用优选地以金属或塑料制成的包装物7将包括多个圆柱状聚焦的检测器的超声阵列Ia至Ic与四个光波导组装在一起。包装物7的前面即手持装置10的远端设置有凹部6以形成腔体，其中，利用液体特别是声和/或光耦合介质并且由(为了清楚起见在图12中未示出的)隔膜4来密封填充该腔体。凹部6和密封隔膜4 一起形成填充有耦合介质的封闭腔体。
[0076]隔膜4优选地为对于一部分从光纤电缆2b发出的电磁辐射特别是光是透明的。优选地，隔膜5声学上与组织的声学特性匹配。
[0077]手持装置10的前孔即被隔膜4密封的凹部6的开口端被设计为与组织接触。隔膜4被设计为柔性的或可替选地硬质的，以使得它能够采用对于检测器的给定设置的径向超声波传播最佳的对于凹面形状。通过包装物7的前框架，隔膜4的不同的外形可用于该组件中。
[0078]在所显示的实施方式中，包装物7具有用柔性隔膜4密封的凹槽4a，以使得隔膜4在凹槽4a的区域中的部分使凹槽露出。由于隔膜4的机械柔性，隔膜4的凹部的外形允许物体表面的弯曲。通过这种方法，能够安全地并且可靠地将物体定位在隔膜的凹槽中，并且该物体能够以照射光椎体5来照射。[0079]光传输系统包括由装入在4个金属套圈2a中的640个多模光纤构成的光纤束中。光纤将照明输送到与隔膜附接的组织表面上。光纤芯和的两个包层所使用的直径分别为189微米、I微米和200微米。
[0080]用包装物固定光导2a和2b的组件、超声传感器Ia的阵列和隔膜4，该包装物中形成用于折射率匹配液体的腔体。所提到的液体优选地具有与研究中的组织相似的声学特性。而且，优选地是其不吸收激励辐射。
[0081]优选地，在包装物7中设置的凹部6具有半球形形状。优选地，其表面被抛光以实现良好的光反射。在这个方法中，从组织表面或隔膜反射的电磁辐射会被引导至成像的感兴趣区域，以便实现更高的照明效率、更好的信噪比和因此更好的成像质量。
[0082]图13显示根据本发明的手持装置的第二原型的示例的横截面侧视图。图14显示根据本发明的手持装置的第二原型的示例的透视图。
[0083]优选地弯曲或二维的传感器阵列Ia和光光纤束2b堆叠并且包含在两片式金属壳体7中。阵列Ia包括沿着优选地为圆弧的弧形而排列并且圆柱状聚焦至设置阵列它们所沿着的弧形的中心的128个传感器，即每个传感器元件的表面法线(未示出)在弧形的中心处或在围绕弧形或曲率中心的区域内相交。
[0084]光纤束28包括256个芯直径为283 μ m并且包层直径为300 μ m的独立的多模光纤。光纤尖头关于金属圈(未不出)和传感器的表面表面法线而弯曲33度，以将光束5直接打在物体内或上的感兴趣成像区域中。
[0085]液体填充的凹部6和成像物体之间的耦合隔膜4优选地由半硬质塑料制成。其表面优选地以压敏胶粘剂黏着到壳体7的凸面上。
[0086]图14中所显示的手持装置10还可以包括用于将液体从凹部6移除并且将液体重引回凹部6的液体循环器。根据图1至图12中所显示的实施方式，必须设置凹部6中相应的开口以及用于将液体特别是耦合介质输送到凹部6中并且输送到凹部6外的合适输送装置。
[0087]而且，参考图1至图14所描述的实施方式可以进一步装配有用于分别控制凹部6或12中容纳的液体的温度的液体温度控制单元，将气体从液体中移除的脱气装置和/或用于测量每个单个辐射脉冲的光检测器。通过聚焦或校准透镜或棱镜，可以分别模仿所述光纤束2b或光纤束16。
[0088] 尽管没有明确描述，但是可以将图11至图14中所显示的实施方式的壳体Ib和传感器阵列14 一 起可移动地安装在包装物7中，以使得阵列Ia可以朝着研究中的物体或远离被研究的物体移动，从而能够改变传感器元件和物体之间的距离以及因此物体内或上的感兴趣区域。为了这个目的，提供移动机构以用于与图6、图9和图10中所显示的移动机构19类似地分别来回移动传感器阵列Ia和/或的照明单元2b即光纤束2b的末端。关于图5、图6、图9和图10中给出的说明，特别是关于表面法线21的相交的P和光锥体20的说明，相应地适用。
【权利要求】
1.一种用于物体(8)的光声成像的手持装置(10)包括: 用于利用电磁辐射(5，20)特别是光来照射所述物体(8)的照射单元(2b，16)，以及 用于检测在利用电磁辐射(5，20)的照射之后在所述物体(8)中生成的声波特别是超声波的检测器单元(la，14)，其中，所述检测器单元(la，14)包括检测器元件阵列， 其特征在于， 凹部(6，12)，其中，在所述凹部(6，12)中提供所述照射单元(2b，16)和所述检测器元件阵列，其中，所述检测器元件设置在所述凹部(6，12)中以使得至少一部分所述检测器元件的表面法线(21)指向所述物体(8)上或内的感兴趣区域。
2.根据权利要求1所述的手持装置(10)包括: 容器(11)，其中，所述凹部(12)与所述照射单元(16)和所述检测器单元(14)一起设置在所述容器(11)中，和 承载架(22)，其中，所述容器(11)可移动地安装在所述承载架(22)上或内，以使得特别是当从所述物体(8)获取图像时，能够朝着所述物体(6)和/或远离所述物体(8)移动所述容器(11)，其中，能够改变所述感兴趣区域的位置和/或所述物体(8)的被照射区域的位置。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的手持装置(10)，其中，所述凹部(6，12)设置有覆盖元件(4，18)特别是被覆盖元件(4，18)密封，以使得所述凹部(6，12)和所述覆盖元件(4，18) —起构成腔体，并且其中，所述腔体容纳耦合介质特别是水。
4.根据权利要求3所述的手持装置，其中，所述物体(8)的所述感兴趣区域位于所述覆盖元件(4,18)的周围或所述`覆盖元件(4,18)的远处。
5.根据权利要求3或4所述的手持装置(10)，其中，所述覆盖元件(4，18)为机械柔性元件，特别是隔膜或薄膜。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的手持装置(10)，其中，所述覆盖元件(18)的至少一部分具有凸面形状，特别是垫状的形状。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的手持装置(10)，其中，所述覆盖元件(4，18)被设置和/或设计为使得当从物体(8)获取图像时，所述覆盖元件(4，18)的至少一部分与物体(8，9)接触。
8.根据权利要求3至7中的任一项所述的手持装置(10)，其中，提供至少一个输送单元(3b，15，15’)，以用于将所述耦合介质输送到所述凹部(6，12)中和/或从所述凹部(6，12)输送出去。
9.根据以上权利要求中的任一项所述的手持装置(10)，其中，检测元件阵列(la，14)为弯曲的检测元件阵列。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的手持装置(10)，其中，所述凹部(12)包括至少一个弯曲的特别是凹面的表面(17)和/或由至少一个弯曲的特别是凹面的表面(17)构成。
11.根据权利要求9和10所述的手持装置(10)，其中，所述弯曲的检测元件阵列(14)设置在所述凹部(12)的弯曲表面(17)处和/或构成所述凹部(12)的弯曲表面(17)的一部分。
12.根据权利要求10或11所述的手持装置(10)，其中，所述照射单元(16)设置在所述凹部(12)的所述弯曲表面(17)上。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的手持装置(10)，其中，所述凹部(12)的所述弯曲表面(17)的至少一部分被设计为特别是被成形为使得减小或避免入射到所述凹部(12)的所述弯曲表面(17)上的声波朝着所述检测器元件阵列(14)的反射。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的手持装置(10)，其中，所述检测器元件阵列(14)的形状特别是曲率和/或尺寸和/或角视界取决于所述物体(8)的尺寸和/或所述物体(8)的所述感兴趣区域的尺寸。
15.一种通过借助照射单元(2b，16)利用电磁辐射(5，20)特别是光对物体(8)进行照射，并且借助检测元件阵列(Ia, 14)检测在利用电磁辐射(5，20)的照射之后在所述物体(8)中生成的声波特别是超声波，以进行所述物体(8)的光声成像的方法， 其特征在于，在所述凹部(6，12)中提供所述照射单元(2b，16)和所述检测器元件阵列(la，14)，所述检测器元件设置在所述凹部(6，12)中以使得至少一部分所述检测器元件的表面法线(21)指向所述物体(8)上 或内的感兴趣区域。
【文档编号】A61B5/00GK103860140SQ201310675016
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2012年12月11日
【发明者】马尔钦·卡茨普罗维兹 申请人:埃索拉医疗有限公司