[發明專利]被檢體信息獲取裝置及被檢體信息獲取裝置的控制方法

有效

• 申請號: 201380059013.X
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN104780832A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 吹田貴弘;宮里卓郎
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/145;A61B5/1455
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 程連貞

技術領域

本發明涉及被檢體信息獲取裝置及其控制方法。

背景技術

測量諸如身體組織的被檢體內的功能特性的被檢體信息獲取裝置包括基于包含于血液中的血紅蛋白等的光吸收特性執行新生血管(angiogenesis)的形成的確定和血紅蛋白的氧飽和度的計算等、并且被用于診斷中的已知的被檢體信息獲取裝置。這種裝置一般利用關于身體組織具有有利的透光特性的近紅外光(具有約600～1500nm的波長)。

關于這種被檢體信息獲取裝置，已知存在利用近紅外光并且被稱為光聲斷層(PAT)的技術(參見NPL?1)。PAT是用于通過在活體組織上照射由光源產生的短脈沖光并且檢測當在活體組織中傳播和擴散的光被諸如血液的身體組織吸收時產生的聲波來獲取與光吸收有關的信息的技術。通過分析檢測的聲波，利用PAT的被檢體信息獲取裝置能夠將與作為被檢體的活體組織內的功能特性有關的信息、特別是被檢體內的光能量吸收密度分布可視化。

根據NPL?1，在PAT中，由給定被檢體內的光吸收體產生的光聲波的初始聲壓(P₀)可由下式(1)表達。

P₀＝Γ·μ_a·φ...(1)

式(1)中，Γ表示Gruneisen參數，其是體積膨脹系數(β)與聲速(c)的平方的乘積除以恒壓比熱(C_P)的商。眾所周知，一旦組織被確定，Γ就取大致恒定的值。在乳房組織的情況下，Γ為0.65～0.85。μ_a表示吸收體的吸收系數，φ表示局部區域中的光量。

通過用檢測器測量聲波并且隨后從測量結果重構初始聲壓分布，計算在被檢體內傳播的聲波的聲壓P的時間變化。另外，通過將計算的初始聲壓分布除以Γ，可以獲得關于μ_a和φ的分布。μ_a和φ的乘積被稱為光能量吸收密度分布。

當被檢體是活體組織時，有效地吸收近紅外光的組織是血液。因此，通過使用近紅外光的PAT執行活體組織的測量，獲得與血液分布有關的信息。并且，通過照射多個波長的光并且計算其各自的吸收系數，獲得與血紅蛋白的氧飽和度有關的信息。

如式(1)所示，一般的PAT被設計為通過分析由聲波檢測器測量的聲壓的時間變化來獲得初始聲壓P₀的分布。為了從初始聲壓P₀的分布獲得光吸收系數的分布，必須進一步確定被檢體內的光量的分布。

當在相對于活體組織的厚度足夠大的區域中用均勻的照射光量φ₀照射作為被檢體的活體組織的表面時，假定光作為平面波在活體組織中傳播，則光量分布(φ)可由下式(2)表達。

φ＝φ₀·exp(-μ_eff·d₁)...(2)

式(2)中，μ_eff表示活體組織的平均有效延遲系數，φ₀表示從光源入射到活體組織的光的量。另外，d₁表示從活體組織上的被來自光源的光照射的區域(光照射區域)到活體組織中的光吸收體的距離。

如式(2)所示，光在活體組織內指數衰減。可通過使用光量分布和式(1)從光能量吸收密度分布計算光吸收系數分布。

另外，對于身體組織，已知在諸如癌的腫瘤的生長過程中發生新生血管的形成和氧消耗的增加。氧合血紅蛋白(HbO₂)和脫氧血紅蛋白(Hb)的光吸收系數可被用作評價這種新生血管形成或氧消耗增加的方法。

例如，被檢體信息獲取裝置基于多個波長處的HbO₂和Hb的吸收譜測量血液中的HbO₂和Hb的濃度。隨后，通過創建身體組織內的HbO₂和Hb的濃度分布圖像，可確定形成新生血管的區域。另外，通過基于HbO₂和Hb的濃度計算氧飽和度，可確定氧消耗增加的區域，或者換句話說，肯定存在腫瘤的區域。例如，眾所周知，靜脈中的氧飽和度為約90％，腫瘤區域中的氧飽和度為約60％。

但是，對于在NPL?1中描述的被檢體信息獲取裝置，由于作為被檢體的活體組織的形狀不被確定且光照射條件根據被檢體的位置改變，因此，使用式(2)不能算出被檢體內的光量分布。

考慮到以上情況，PTL?1提出這樣的活體組織信息處理方法：其中，在被檢體保持板上布置光吸收部件并且基于由光吸收部件產生的彈性波的強度計算被檢體內的光衰減系數，其中所述光吸收部件的關于照射光的功能特性是預先已知的。