[發(fā)明專利]光聲成像裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280019002.4
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN103492871A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 福谷和彥
• 申請（專利權(quán)）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N21/17;A61B5/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 曾琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過使用光聲波來產(chǎn)生被檢體的光學(xué)特性值分布的被檢體信息獲取裝置和用于該被檢體信息獲取裝置獲取被檢體信息的方法。

背景技術(shù)

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中積極地進(jìn)行了對于將來自諸如激光器的光源的光發(fā)射到活體中并且創(chuàng)建表示關(guān)于基于入射光而獲得的活體內(nèi)部的信息的圖像的光學(xué)成像裝置的研究。這種光學(xué)成像技術(shù)中的一種技術(shù)是光聲成像（PAI）。在PAI中，活體被從光源生成的脈沖光照射，從該活體的、吸收在該活體中傳播并漫射的脈沖光的能量的組織生成的聲波（典型地，超聲波）被檢測，并且基于所檢測的信號來執(zhí)行成像（圖像的創(chuàng)建），以使得所創(chuàng)建的圖像表示活體信息。

也就是說，通過利用諸如腫瘤的被檢體區(qū)域的光能吸收率與被檢體的其他組織的光能吸收率之間的差異，當(dāng)被檢體區(qū)域吸收所接收的光能并即刻膨脹時(shí)所生成的彈性波被作為檢測器的聲波探頭（也被稱為探頭或換能器）檢測。對所檢測的信號進(jìn)行分析，以使得獲得表示光學(xué)特性值分布（諸如初始壓力分布、光學(xué)能量吸收密度分布或光學(xué)吸收系數(shù)分布）的圖像。

通過借助于具有各種波長的光對被檢體進(jìn)行測量，可以利用這些條圖像信息來對被檢體中的特定物質(zhì)（諸如包括在血液中的血紅蛋白濃度或血液的氧飽和度）進(jìn)行量化測量。

最近，通過使用這種光聲成像，積極地進(jìn)行了對于小動物的血管圖像的成像的臨床前研究和對于這個(gè)原理的應(yīng)用的臨床研究以診斷例如乳腺癌、前列腺癌和頸動脈斑塊。

在光聲成像中，關(guān)于由于光吸收而從吸收體生成的光聲波的初始聲壓（P₀）可以用以下方程表達(dá)。

【數(shù)學(xué)式1】

P₀=Γ·μ_a·Φ…(1)

這里，Γ表示通過將熱膨脹系數(shù)（β)和聲速（c）的平方的乘積除以恒壓比熱（C_P）而獲得的Grueneisen系數(shù)。符號μ_a表示吸收體的光學(xué)吸收系數(shù)，Φ表示照射吸收體的光量（局部光學(xué)注量（fluence））。已知Grueneisen系數(shù)Γ對于相同組織具有基本上恒定的值。因此，通過對多個(gè)位置中的作為聲波的幅度的聲壓P的變化進(jìn)行測量和分析，可以獲得μ_a和Φ的乘積，即，光學(xué)能量吸收密度分布。

在光聲成像中，如從上述方程(1)可以理解的，為了從聲壓（P）的測量結(jié)果確定量化成像所需的被檢體中的吸收系數(shù)（μ_a）分布，有必要以某種方式確定照射生成光聲波的吸收體的光量（Φ）。然而，引入到被檢體（特別地，活體）內(nèi)部的光表現(xiàn)出諸如強(qiáng)漫射的行為，使得難以估計(jì)照射吸收體的光量。

因此，當(dāng)沒有進(jìn)行具體測量時(shí)，光聲成像所具有的問題在于，僅表示通過將光學(xué)能量吸收密度分布乘以Γ而獲得的初始聲壓（P₀）分布或光學(xué)能量吸收密度（μ_a×Φ）分布的圖像可以基于聲波的聲壓的測量結(jié)果而產(chǎn)生。例如，即使當(dāng)光吸收體由相同物質(zhì)組成并且具有相同的吸收系數(shù)時(shí)，這樣的光吸收體也根據(jù)活體中的局部注量分布（例如，離光源的距離）的影響以不同的對比度被顯示。

引文列表

非專利文獻(xiàn)

NPL1Photoacoustic?imaging?in?biomedicine,M.Xu,L.V.Wang,REVIEW?OF?SCIENTIFIC?INSTURUMENT,77,041101,2006

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

如上所述，光聲成像所具有的問題在于，難以精確地計(jì)算照射吸收體的局部注量分布（Φ），結(jié)果，難以適當(dāng)?shù)赜?jì)算諸如吸收系數(shù)分布的光學(xué)特性值分布。

因此，本發(fā)明提供一種可以獲得其中照射吸收體的局部注量分布（Φ）的影響降低的光學(xué)特性值分布的被檢體信息獲取裝置和用于獲取被檢體信息的方法。

問題的解決方案

為了克服上述問題，提供一種包括光源、檢測器和信號處理裝置的被檢體信息獲取裝置。光源用光照射被檢體。檢測器檢測被檢體由于光而生成的聲波。信號處理裝置基于從檢測器獲得的檢測信號來產(chǎn)生被檢體的光學(xué)特性值分布。信號處理裝置包括區(qū)域提取單元和光學(xué)常數(shù)估計(jì)單元。區(qū)域提取單元從被檢體的光學(xué)特性值分布提取具有已知的吸收系數(shù)的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域。光學(xué)常數(shù)估計(jì)單元通過使用由區(qū)域提取單元提取的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域的光學(xué)特性值和從預(yù)先針對被檢體背景設(shè)置的光學(xué)常數(shù)獲得的局部注量分布來估計(jì)被檢體背景的光學(xué)常數(shù)。

本發(fā)明的有益效果