光声成像设备、光声成像方法和执行光声成像方法的程序与流程

光声成像设备、光声成像方法和执行光声成像方法的程序本分案申请是基于申请号为201180016034.4(国际申请号为PCT/JP2011/056670)，申请日为2011年3月14日，发明名称为“光声成像设备、光声成像方法和用于执行光声成像方法的程序”的中国专利申请的分案申请。技术领域本发明涉及光声成像设备、光声成像方法和用于执行光声成像方法的程序。

背景技术：
已经积极地进行了对通过允许从光源发射的光(诸如激光束)进入和传播通过被检体来获得关于被检体的内部的信息的光声成像设备的研究。在PTL1中，提出了光声层析成像术(PAT)作为这种光声成像技术。PAT是通过利用从光源发射的脉冲光照射生物体(被检体)、接收在已经传播和扩散通过被检体的光被生物体的组织吸收时产生的声波并且分析地处理接收的声波来可视化与作为被检体的生物体的内部的光学特性有关的信息的技术。以这种方式，可以获得关于生物信息(诸如被检体中的光学特性值分布，并且特别是光能吸收密度分布)的信息。在PAT中，从被检体内的光吸收体产生的声波的初始声压P0可以由以下表达式表示。P0＝Γ·μa·Φ(1)这里，Γ表示Grüneisen系数，并且通过将等压的(isobaric)体膨胀系数β与音速c的平方的乘积除以等压比热CP而获得。已知Γ在被检体被指定时是基本上恒定的值，其中μa表示吸收体的光吸收系数，并且Φ表示局部区域中的光强(其是入射在吸收体上的光的强度并且也被称为光流量)。作为传播通过被检体的声波的量的声压P的随时间的变化被测量，并且根据测量的结果计算初始声压分布。通过将计算的初始声压分布除以Grüneisen系数Γ，可以获得μa与Φ的乘积的分布(即，光能吸收密度分布)。如表达式1表示的，为了根据初始声压分布的分布获得光吸收系数μa的分布，需要确定被检体内的光强Φ的分布。在利用一样的光量照射相对于被检体的厚度足够大的区域时，在光作为平面波传播通过被检体时可以通过以下表达式表现被检体中的光强的分布Φ。Φ＝Φ0·exp(-μeff·d)(2)这里，μeff表示被检体的平均有效衰减系数，并且Φ0表示从光源入射在被检体上的光量(在被检体的表面处的光强)。此外，d表示在利用从光源发射的光照射的被检体的表面上的区域(光照射区域)与被检体中的光吸收体之间的距离。通过使用由表达式2表示的光强分布Φ，可以根据表达式1的光能吸收密度分布(μaΦ)计算光吸收系数分布(μa)。引文列表专利文献PTL1美国专利No.5713356

技术实现要素：
技术问题然而，在被检体的形状不简单时和/或在从光源发射的入射在被检体上的光的量不均匀时，被检体的表面上的光照射区域的面积和照射光强分布是不均匀的。因此，被检体中的光强在从被照射表面向内的方向上是不均匀的。因此，不能使用表达式2。因此，为了精确确定被检体中的光学特性值分布，需要考虑这种不均匀的特性。本发明高度精确地获得光学特性值分布，诸如被检体的内部的吸收系数。问题的解决方案本发明提供了一种光声成像设备，其包括：声学转换单元，被配置为接收通过利用从光源发射的光照射被检体而产生的声波并且将声波转换为电信号；以及处理单元，被配置为基于入射在被检体的表面上的光的照度分布或光强分布来确定被检体内的光强分布，并且基于电信号和确定的被检体内的光强分布来产生图像数据。本发明还提供了一种光声成像方法，其包括以下步骤：根据电信号来产生图像数据，所述电信号是从在从光源发射的光入射在被检体上时产生的声波转换而来的；确定从光源发射的光的入射在被检体的表面处的照度分布或光强分布；基于在被检体的表面处的照度分布或光强分布来确定被检体内的光强分布；以及基于电信号和被检体内的光强分布来产生图像数据。本发明的有利效果本发明高度精确地获得光学特性分布，诸如被检体的内部的吸收系数。附图说明图1是根据本发明的第一实施例到第四实施例的光声成像设备的示意图。图2是示出本发明要解决的问题的示意图。图3是根据本发明第一实施例的示出通过光声成像设备执行的处理的流程图。图4是根据本发明第一实施例的包括在光声成像设备内的声波产生部件的顶部示意图。图5是根据本发明第二实施例的示出通过光声成像设备执行的处理的流程图。图6是示出作为图5中的步骤21的确定表面处的照度分布的处理的示意图。图7是根据本发明第三实施例的光声成像设备的示意图。图8是根据本发明第三实施例的示出通过光声成像设备执行的处理的流程图。图9是根据本发明第四实施例的示出通过光声成像设备执行的处理的流程图。具体实施方式下面将参考附图描述本发明。在本发明中，声波包括音波、超声波和光声波，并且是通过利用光(电磁波)(诸如近红外线)照射被检体而在被检体内产生的弹性波。根据本发明的光声成像设备是通过获得关于被检体的内部的生物信息来产生要在人类和其它动物中的恶性肿瘤和血管疾病的诊断以及化学治疗中的跟踪中使用的图像数据的设备。被检体可以是要诊断的人体或者动物体中的区域，诸如胸部、手指或者肢干。被检体内的光吸收体是被检体的具有相对高的吸收系数的一部分。在被检体是人体的情况下，光吸收体是例如具有包含氧合的和/或还原的血红蛋白的新血管或者许多血管的恶性肿瘤。第一实施例图1A示出根据本实施例的光声成像设备。根据本实施例的光声成像设备包括声学转换单元1以及处理单元2。此外，在本实施例中，沿着被检体6的面设置声波产生部件10。声波产生部件10具有与被检体6不同的吸收系数。预先测量声波产生部件10的厚度、光吸收系数和Grüneisen系数。从光源3发射的光束4经由包括透镜、反射镜和光纤的光学系统5入射在作为例如生物体的被检体6上。在传播通过被检体6的光的能量的部分被光吸收体7(其是声源)(诸如血液或者血管的内部)吸收时，光吸收体7的热膨胀产生声波81(其典型地是超声波)。响应于接收从光源3发射的光束4，在声波产生部件10处产生声波82。声波81和82由声学转换单元1接收并且转换为电信号。然后，处理单元2基于从光源3发射的光入射在被检体6的表面上的光强分布(在下文中称为“表面光强分布”)和电信号来产生被检体6的图像数据(诸如光学特性值分布)。具体地，由处理单元2基于表面光强分布来确定被检体6中的光强分布(在下文中称为“内部光强分布”)，并且基于电信号和内部光强分布产生图像数据。然后，图像数据被显示作为显示装置9(诸如液晶显示器)上的图像。光声成像设备可以包括用于固定被检体6的固定部件11，诸如图1B中示出的那些固定部件。固定部件11限定被检体6的形状的一部分。虽然没有特别提到，但是其它实施例也可以包括这种固定部件。在光能吸收密度分布和光学吸收系数分布的图像中利用不同的亮度和颜色显示具有相同的形状、尺寸和吸收系数但是存在于被检体6中的不同位置处的光吸收体7。这是因为到达每个光吸收体7的光子的数量(即，被检体6中的光的局部量)不同。被检体6内的光的局部量可以由于被检体6的表面光强分布的影响而不同。图2示出利用从发射相同强度的光的光源发射的光照射的被检体6上的具有相同尺寸的两个区域(A和B)。参考图2，即使从光源发射的光的强度相同，被检体6的表面上的区域A和B处的照度也不同，因为光照射区域的尺寸不同。在经由光学系统5入射在被检体6上的光束4或来自光源3的光有限地发散时并且在光强分布在发散方向上不均匀时，在光照射区域(区域C)内照度根据位置而不同。在所发射的光的强度(表面照度分布)均匀时，表达式2可以适用。然而，诸如在上述的情况中，在光强不均匀时，表达式2不能适用。根据本发明，通过使用从光源发射的光入射在被检体上的表面照度分布来校正被检体中的光强分布，具有相同形状、尺寸和吸收系数的光吸收体可以利用基本上相同的亮度和/或颜色被显示。...