被检体信息获取装置及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了被检体信息获取装置及其控制方法。本发明的被检体信息获取装置包含接收超声回波和光声波的接收器、接收器的扫描仪、产生结构分布信息和功能分布信息的处理器以及使显示器显示分布信息项中的每一个的控制器。控制器在接收器接收来自由被检体的至少一部分所形成的部分区域的光声波并且处理器产生关于该部分区域的功能分布信息的时段期间，使显示器随着扫描仪移动接收器以实现扫描而依次显示基于从该部分区域反射的超声波由处理器所产生的结构分布信息。
【专利说明】被检体信息获取装置及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及被检体信息获取装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 传统上，在用于医疗图像诊断的超声诊断装置中，包含具有传送/接收超声波的 功能的振动元件的探测器已被使用。当通过合成超声波形成的超声束从探测器向被检体传 送时，超声束被被检体中的声阻抗改变的区域（即，组织之间的边界）反射。通过由探测器 接收其反射回波并且基于其强度由信息处理器进行图像重构，可获取示出活体组织的结构 分布信息的二维图像数据（断层切片（slice)图像）。
[0003] 根据日本专利申请公开No. 2010-269046中的技术，被检体的表面通过使用一维 阵列（1D阵列）探测器在X方向和Y方向上被机械扫描，以允许获得连续的断层切片图像。 作为结果，可以产生宽的被检查区域的三维图像数据。
[0004] 另一方面，在 Srirang Manohar, et al.，"The Twente photoacoustic mammoscope: system overview and performance，'，Physics in Medicine and Biology，50(2005)，2543-2557中，描述了应用光声断层（PAT)技术的用于乳癌检查的活体 信息成像装置。
[0005] PAT是通过使用由来自吸收在被检体内传播/扩散的光的能量的活体组织的光声 效应所产生的光声波来将与被检体中的光学特性值有关的信息可视化的技术。在实施PAT 时，在围绕被检体的多个位置中的每一个处检测光声波，并且获得的信号经受数学分析处 理。
[0006] 光声效应是这样一种现象：当利用脉冲光照射被检体时，在被检体中的具有高吸 收系数的区域中通过体积膨胀产生光声波。
[0007] 在PAT中，可以获取诸如源自光照射的初始声压分布或吸收光学能量密度分布 的、示出规定成分的存在/不存在或其中的变化的活体组织的功能分布信息。
[0008] 另外，在日本专利申请公开No. 2010-269046中，还描述了通过使用包含用于接收 光声波的二维阵列（2D阵列）探测器和用于传送/接收超声波的一维阵列探测器的集成探 测器在X方向和Y方向上执行被检体的表面的机械扫描的配置。
[0009] 专利文献1 :日本专利申请公开No. 2010-269046
[0010] 非专利文献 I :Srirang Manohar, et al.，"The Twente photoacoustic mammoscope: system overview and performance，'，Physics in Medicine and Biology, 50(2005), 2543-2557
【发明内容】
[0011] 然而，当如日本专利申请公开No. 2010-269046那样使用包含两种类型的接收功 能的集成探测器通过机械扫描产生三维图像数据时，在完成探测器的全部扫描之前，从超 声回波和光声波二者导出的图像数据不能被识别。以下将描述其原因。
[0012] 当要执行基于光声波的图像重构时，来自整个成像目标区域的接收数据被获取。 因此，在成像目标区域的扫描期间，不能从一个接一个的扫描位置依次产生图像并实时显 示产生的图像。因此，传统上通过在完成探测器的全部扫描之后执行图像重构处理产生三 维图像数据。注意，根据情况，成像目标区域可指示整个被检体或被检体被分割成的部分区 域中的一个。
[0013] 另一方面，关于超声图像重构，实时图像产生通常是可能的。然而，在日本专利申 请公开No. 2010-269046中的装置中，超声图像被产生以便主要在光声图像上叠加显示。因 此，日本专利申请公开No. 2010-269046中的装置不具有在完成探测器的全部扫描之前显 示超声图像的功能。
[0014] 鉴于以上问题实现了本发明，并且其目的在于允许在通过使用光声波和超声回波 产生被检体中的目标区域的图像数据的装置中，在不等待使用探测器完成整个目标区域的 扫描的情况下识别图像数据。
[0015] 本发明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：
[0016] 接收器，该接收器被配置为接收传送到被检体并然后被被检体反射的超声波和在 利用光照射的被检体中所产生的光声波；
[0017] 扫描仪，该扫描仪被配置为相对于被检体机械移动接收器以对被检体进行扫描；
[0018] 处理器，该处理器被配置为通过使用超声波来产生关于被检体的内部的结构分布 信息和通过使用光声波来产生关于被检体的内部的功能分布信息；
[0019] 显示器；以及
[0020] 控制器，该控制器被配置为执行使显示器显示结构分布信息和功能分布信息的控 制操作，其中，
[0021] 控制器执行在接收器接收来自由被检体的至少一部分所形成的部分区域的光声 波并且处理器产生关于该部分区域的功能分布信息的时段期间、使显示器随着扫描仪移动 接收器以在该部分区域中实现扫描依次显示基于从被检体的该部分区域反射的超声波由 处理器所产生的结构分布信息的控制操作。
[0022] 本发明还提供一种被检体信息获取装置的控制方法，该被检体信息获取装置包含 接收器、相对于被检体机械移动接收器以对被检体进行扫描的扫描仪、处理器、显示器以及 执行使显示器显示结构分布信息和功能分布信息的控制操作的控制器，
[0023] 该方法包括：
[0024] 操作接收器以接收传送到被检体并然后被被检体反射的超声波；
[0025] 操作接收器以接收在利用光照射的被检体中所产生的光声波；
[0026] 操作处理器以通过使用超声波来产生关于被检体的内部的结构分布信息；
[0027] 操作处理器以通过使用光声波来产生关于被检体的内部的功能分布信息；以及
[0028] 操作控制器以执行在接收器接收来自由被检体的至少一部分所形成的部分区域 的光声波并且处理器产生关于该部分区域的功能分布信息的时段期间、使显示器随着扫描 仪移动接收器以在该部分区域中实现扫描依次显示基于从被检体的该部分区域反射的超 声波由处理器所产生的结构分布信息的控制操作。
[0029] 根据本发明，在通过使用光声波和超声回波产生被检体中的目标区域的图像数据 的装置中，可以在不等待使用探测器完成整个目标区域的扫描的情况下识别图像数据。
[0030] 本发明的其它特征将从以下参照附图的示例性实施例的描述变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1是示出本发明的总体配置的示图；
[0032] 图2是示意性地示出根据第一实施例的装置的示图；
[0033] 图3是示出探测器的机械操作的示图；
[0034] 图4是示出利用超声探测器的扫描的过程的示图；
[0035] 图5A?5C是分别示出被检体的3面示图；
[0036] 图6A示出深度Z处的C模式图像的示图；
[0037] 图6B示出深度Z处的C模式图像的其它示图；
[0038] 图7A和图7B是在其中每一个中连续显示扫描位置X处的B模式图像的示图；
[0039] 图8A和图8B是在其中每一个中同时显示照相机图像和C模式图像的示图；
[0040] 图9A和图9B是分别不出调整ROI起始点之后的图像的不图；
[0041] 图IOA和图IOB是分别示出调整ROI结束点之后的图像的示图。
【具体实施方式】
[0042] 现在参照附图，以下将描述本发明的优选实施例。然而，以下描述的部件的大小、 材料和形状及其相对定位等应根据应用本发明的装置的配置和各种条件适当地改变，并且 不意欲将本发明的范围限于以下描述。
[0043] 在本发明中，声波包含称为音波、超声波、光声波或光超声波的弹性波或压缩波。 本发明的被检体信息获取装置用作光声断层装置和超声装置中的每一个。前一装置利用光 (电磁波）照射被检体并接收在被检体中通过光声效应产生的光声波，以获取关于被检体 的内部的特性信息。后一装置向被检体传送超声波并接收在被检体中反射的超声波（反射 回波），以获取关于被检体的内部的特性信息。
[0044] 通过光声断层（PAT)获取的特性信息是反映通过光照射所产生的声波的初始声 压、分别从初始声压导出的吸收光学能量的密度和吸收系数、形成组织的物质的浓度等的 被检体信息。可以说，由于形成组织的物质反映功能，因此，光声特性分布代表被检体的功 能分布信息。
[0045] 物质的浓度的示例包含氧饱和度、氧合血红蛋白浓度和脱氧血红蛋白浓度。产生 的特性信息也可以被存储并用作数值数据、被检体中的每个位置处的分布信息或用于显示 图像的图像数据。
[0046] 通过超声波的传送/接收所获取的特性信息是反映被检体中的声阻抗变化的部 位（即，具有不同的声阻抗的区域之间的边界位置）的被检体信息。由于声阻抗差反映组 织的结构，因此可以说，声阻抗特性分布代表被检体的结构分布信息。
[0047] 现在参照附图，以下将详细描述本发明。注意，类似的部件原则上由类似的附图标 记表示，并且可省略其描述。本发明可体现为被检体信息获取装置、其操作方法或其控制方 法。本发明也可体现为使信息处理器等实现控制方法的程序。
[0048] (图像重构技术）
[0049] 理论上，在PAT中，如果可通过在围绕整个被检体的密闭空间（特别是球面）的表 面之上的不同点处使用理想的声学检测器来测量声波的时间变化，那么源自光照射的初始 声压分布可完全被可视化。理想的声学检测器指示宽带点检测器。
[0050] 数学上也已知的是，即使当不在密闭空间处执行测量时，如果可在围绕被检体的 圆柱状空间的表面处或者在面向被检体的平板状空间的表面处测量声波，那么初始声压分 布也可基本上被再现。
[0051] 下式⑴是形成PAT的基础的偏微分方程，并且被称为"光声波方程"。通过求解 该方程，可以描述来自初始声压分布的声波传播，并且可理论上确定可在何处检测声波以 及如何检测声波。
[0052] [数学 1]
[0053]
【权利要求】
1. 一种被检体信息获取装置，包括： 接收器，该接收器被配置为接收传送到被检体并然后被被检体反射的超声波和在利用 光照射的被检体中所产生的光声波； 扫描仪，该扫描仪被配置为相对于被检体机械移动接收器以对被检体进行扫描； 处理器，该处理器被配置为通过使用超声波来产生关于被检体的内部的结构分布信息 和通过使用光声波来产生关于被检体的内部的功能分布信息； 显不器；以及 控制器，该控制器被配置为执行使显示器显示结构分布信息和功能分布信息的控制操 作，其中， 控制器执行在接收器接收来自由被检体的至少一部分所形成的部分区域的光声波并 且处理器产生关于该部分区域的功能分布信息的时段期间，使显示器随着扫描仪移动接收 器以在该部分区域中实现扫描而依次显示基于从被检体的该部分区域反射的超声波由处 理器所产生的结构分布信息的控制操作。
2. 根据权利要求1的被检体信息获取装置，还包括： 输入单元，该输入单元被配置为接收被检体中的关注区域的指定，其中， 处理器在关注区域中通过使用光声波来产生功能分布信息。
3. 根据权利要求2或3的被检体信息获取装置，其中， 输入单元能够在控制器使显示器依次显示结构分布信息的同时接收关注区域的改变， 并且， 扫描仪基于改变的关注区域来改变接收器的路径。
4. 根据权利要求2的被检体信息获取装置，还包括： 成像单元，该成像单元捕获被检体的图像，其中， 显示器将成像单元所获得的图像连同结构分布信息一起显示。
5. 根据权利要求2的被检体信息获取装置，其中，关注区域基于在被检体的表面上所 形成的标记被设定。
6. 根据权利要求3的被检体信息获取装置，其中， 扫描仪移动接收器以在主扫描方向上实现扫描从而形成条带，并且移动接收器以在副 扫描方向上实现扫描从而在条带之间移动接收器。
7. 根据权利要求1的被检体信息获取装置，还包括： 板，该板被配置为保持被检体，其中， 扫描仪在板之上机械移动接收器以实现扫描。
8. 根据权利要求7的被检体信息获取装置，其中，处理器以每一深度为基础显示沿板 的C模式图像作为结构分布信息。
9. 根据权利要求7的被检体信息获取装置，其中，处理器基于接收器的每一个扫描位 置显示B模式图像作为结构分布信息。
10. 根据权利要求1的被检体信息获取装置，其中，接收器集成地包含接收超声波的探 测器和接收光声波的探测器。
11. 根据权利要求1的被检体信息获取装置，其中，接收器使用用于接收超声波和接收 光声波的共用元件。
12. -种被检体信息获取装置的控制方法，该被检体信息获取装置包含接收器、相对于 被检体机械移动接收器以对被检体进行扫描的扫描仪、处理器、显示器以及执行使显示器 显示结构分布信息和功能分布信息的控制操作的控制器， 该方法包括： 操作接收器以接收传送到被检体并然后被被检体反射的超声波； 操作接收器以接收在利用光照射的被检体中所产生的光声波； 操作处理器以通过使用超声波来产生关于被检体的内部的结构分布信息； 操作处理器以通过使用光声波来产生关于被检体的内部的功能分布信息；以及 操作控制器以执行在接收器接收来自由被检体的至少一部分所形成的部分区域的光 声波并且处理器产生关于该部分区域的功能分布信息的时段期间，使显示器随着扫描仪移 动接收器以在该部分区域中实现扫描而依次显示基于从被检体的该部分区域反射的超声 波由处理器所产生的结构分布信息的控制操作。
【文档编号】A61B8/00GK104510495SQ201410490297
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】立山二郎 申请人:佳能株式会社