被檢體信息獲取裝置和被檢體信息獲取方法
【專利摘要】本申請公開了被檢體信息獲取裝置和被檢體信息獲取方法。一種被檢體信息獲取裝置包括：光輻射單元；第一探測器，其接收響應(yīng)于被檢體被光輻射單元輻射的光照射而在被檢體中產(chǎn)生的聲波；第二探測器，其朝向被檢體輻射超聲射束，并接收來自被檢體的反射波；超聲控制器，其被配置為控制第二探測器；以及掃描單元，其被配置為使光輻射單元以及第一探測器和第二探測器跨被檢體執(zhí)行往復(fù)掃描處理。超聲控制器改變用于從第二探測器將超聲射束輻射到被檢體的輻射方法，以使得輻射方法在往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間不同。
【專利說明】被檢體信息獲取裝置和被檢體信息獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及被檢體信息獲取裝置和被檢體信息獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]診斷裝置(比如，診斷超聲裝置和光聲成像裝置(診斷光聲裝置))是公知的。因為這樣的診斷裝置不涉及X射線輻射，所以這些裝置作為沒有輻射暴露的風(fēng)險的安全診斷裝置正在引起關(guān)注。日本專利申請?zhí)亻_N0.2010-22812討論了一種作為這樣的診斷裝置的示例的被檢體信息獲取裝置。該被檢體信息獲取裝置使得光源、光聲探測器和超聲探測器跨被檢體上的圖像捕獲區(qū)域進(jìn)行掃描，以便在寬區(qū)域上創(chuàng)建光聲圖像和超聲圖像并且將這兩個圖像相互疊加。
[0003]在日本專利申請?zhí)亻_N0.2010-22812中討論的裝置中，在探測器跨被檢體進(jìn)行掃描的同時，獲取被檢體的信息。然而，因為用于獲取被檢體信息的方法在光聲圖像與超聲圖像之間改變，因此從這兩個圖像獲得的信息通常不一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一方面涉及一種被檢體信息獲取裝置，該被檢體信息獲取裝置包括:光輻射單元，其被配置為將光輻射到被檢體上；第一探測器，其接收響應(yīng)于被檢體被來自光輻射單元的光照射而在被檢體中產(chǎn)生的聲波，并將該聲波轉(zhuǎn)換為第一電信號；第二探測器，其朝向被檢體輻射超聲射束，接收來自被檢體的該超聲射束的反射波，并將該反射波轉(zhuǎn)換為第二電信號；超聲控制器，其被配置為控制第二探測器以朝向被檢體福射超聲射束；掃描單元，其被配置為使光輻射單元、第一探測器和第二探測器跨被檢體執(zhí)行往復(fù)掃描處理；光聲圖像獲取單元，其被配置為基于第一電信號獲取光聲圖像；超聲圖像獲取單元，其被配置為基于第二電信號獲取超聲圖像；以及控制器，其被配置為使顯示單元顯示所獲取的光聲圖像和所獲取的超聲圖像。超聲控制器改變用于將超聲射束從第二探測器輻射到被檢體的輻射方法，以使得輻射方法 在所述往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間不同。
[0005]從以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的被檢體信息獲取裝置的配置。
[0007]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的U信號處理器的配置。
[0008]圖3A、3B和3C示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于形成整個圖像捕獲區(qū)域的圖像的過程。
[0009]圖4A和4B示出驅(qū)動超聲圖像獲取單元的方法及其中的問題。
[0010]圖5示出根據(jù)第二示例的用于形成圖像的過程及其優(yōu)點。
[0011]圖6A、6B和6C示出根據(jù)第一示例的用于形成圖像的過程及其優(yōu)點?！揪唧w實施方式】
[0012]現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。圖1示意性地示出根據(jù)本實施例的被檢體信息獲取裝置的配置。根據(jù)本實施例的被檢體信息獲取裝置包括光源5和光聲探測器4，光源5用作將光輻射到被檢體19的光輻射單元，光聲探測器4用作第一探測器，第一探測器接收在被來自光源5的光照射的被檢體19中產(chǎn)生的聲波，并將該聲波轉(zhuǎn)換為第一電信號。被檢體信息獲取裝置還包括超聲探測器3和發(fā)射控制器8，超聲探測器3用作第二探測器，第二探測器朝向被檢體19輻射超聲，接收來自被檢體19的該超聲的反射波，并將該反射波轉(zhuǎn)換為第二電信號，發(fā)射控制器8用作控制由第二探測器進(jìn)行的朝向被檢體19的超聲福射的超聲控制器。在本實施例中，光源5、光聲探測器4和超聲探測器3優(yōu)選地被固定到滑架(carriage) 20并且被集成在滑架20中。此外，被檢體信息獲取裝置包括構(gòu)成掃描單元的驅(qū)動機構(gòu)6和驅(qū)動控制器7，所述掃描單元使滑架20 (具有固定到該滑架20的光源
5、光聲探測器4和超聲探測器3)以往復(fù)的方式跨(across)被檢體19來回掃描。被檢體信息獲取裝置還包括P信號處理器10和U信號處理器9，P信號處理器10用作基于從光聲波轉(zhuǎn)換成的第一電信號獲取光聲圖像的光聲圖像獲取單元，U信號處理器9用作基于從超聲的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號獲取超聲圖像的超聲圖像獲取單元。此外，被檢體信息獲取裝置包括控制器12，控制器12使用作顯示單元的圖像顯示單元13顯示獲取的光聲圖像和獲取的超聲圖像。當(dāng)執(zhí)行往復(fù)掃描處理(在往復(fù)掃描處理中，滑架20以往復(fù)的方式跨被檢體19來回掃描)時，用作超聲控制器的發(fā)射控制器8使得用作第二探測器的超聲探測器3在往復(fù)掃描處理的去程掃描(outbound scan)與回程掃描(return scan)之間基于不同輻射方法朝向被檢體19輻射超聲。因而，光聲圖像與超聲圖像之間的一致性得到改進(jìn)。以下將對此進(jìn)行描述。
[0013]圖4A和圖4B示意性地示出了超聲探測器3的往復(fù)掃描處理和在不使用本發(fā)明的實施例的情況下獲取的超聲圖像。在圖4A中，多個線性對象(B卩，通過吸收光而產(chǎn)生聲波并且反射超聲的對象，比如，腫瘤仿制品)設(shè)置在被檢體掃描區(qū)域內(nèi)。在圖4A中，被圍在尖括號中的數(shù)字(比如，〈1>、〈2>、〈3>...<η?表示掃描次序。為此，超聲探測器3被固定到其上的滑架20在“移動方向”箭頭 的方向上、按被括起來的數(shù)字所指示的次序、從第一位置〈1>朝向最終位置<η>執(zhí)行掃描。在圖4Α中，為了簡化說明，僅示出了位置〈1>、〈2>...至最終位置〈6>，但是可依次掃描幾個更多的掃描位置。出于說明目的，在圖4Α中僅示出了滑架20中的超聲探測器3。超聲探測器3中的黑點和白點表示轉(zhuǎn)換元件(振動元件)，這些轉(zhuǎn)換元件是同一類型的，但是用不同顏色示出以清楚地示出探測器的端部在位置〈1>至位置〈6>之中的位置關(guān)系。
[0014]為了通過在同時驅(qū)動多個轉(zhuǎn)換元件的同時依次移動超聲射束在被檢體19內(nèi)的焦點位置來獲得寬范圍信息，執(zhí)行所謂的線性掃描(Iinearscan)(即，超聲發(fā)射射束在圖4Α和圖4Β中的X軸的正方向上的掃描)，以便輻射超聲并且接收來自被檢體的響應(yīng)于被輻射的超聲的反射波。具體地講，通過從線性掃描的開始到結(jié)束將超聲輻射多次，從X方向上的多個位置獲得信息。當(dāng)超聲探測器3執(zhí)行從位置〈1>到位置〈2>的掃描(去程掃描)時，執(zhí)行線性掃描。因為超聲探測器3在這個線性掃描期間沿著Y軸跨被檢體19進(jìn)行掃描，所以獲取的超聲圖像是如圖4Β中的掃描區(qū)域I中所示的、在線性掃描方向(X方向)和超聲探測器3的掃描方向(Y方向)的合成方向上畸變的圖像，掃描區(qū)域I是位置〈1>與位置〈2>之間的區(qū)域。因為超聲探測器3相對于被檢體19的位置在線性掃描的開始與結(jié)束之間不同，所以這個畸變發(fā)生。
[0015]隨后，在不改變線性掃描方向的情況下超聲探測器3執(zhí)行從位置〈3>到位置〈4>的掃描(回程掃描)時，超聲被輻射到被檢體19，并且該超聲的反射波被接收。這種情況下獲取的超聲圖像在圖4B中的掃描區(qū)域2中被示出，并且是在與掃描區(qū)域I中的圖像的方向不同的方向上畸變的圖像，掃描區(qū)域2是位置〈3>與位置〈4>之間的區(qū)域。因此，在超聲探測器3的去程掃描和回程掃描中獲取不同畸變的圖像。另一方面，通過在一次光輻射處理中從被檢體19的多個位置(即，寬范圍)同時獲得被檢體信息來獲取光聲圖像。因而，在光聲圖像中不發(fā)生如超聲圖像中的畸變。因此，需要設(shè)法解決即使當(dāng)超聲圖像和光聲圖像對應(yīng)于同一區(qū)域時的這些形成的圖像之間的一致性。
[0016]在本實施例中，用于將超聲輻射到被檢體19的方法在往復(fù)的超聲探測器3的去程掃描與回程掃描之間是變化的。具體地講，盡管本實施例包括以下步驟:通過在以往復(fù)的方式跨被檢體19來回掃描光的同時將光輻射到被檢體19并然后接收來自被檢體19的聲波來獲取光聲圖像的步驟，以及通過在以往復(fù)的方式跨被檢體19來回掃描超聲的同時將超聲輻射到被檢體19并然后接收來自被檢體19的該超聲的反射波的步驟，但是用于在以往復(fù)的方式跨被檢體19來回掃描超聲的同時將超聲輻射到被檢體19的輻射方法在去程掃描與回程掃描之間是不同的。具體地講，線性掃描方向在去程掃描與回程掃描之間是不同的。更具體地講，當(dāng)線性地掃描從超聲探測器3的在第一方向上布置的多個轉(zhuǎn)換元件輻射的超聲時，改變輻射方法以使得線性掃描方向在去程掃描與回程掃描之間不同。這種情況下的第一方向是圖4A中的X方向。
[0017]可替換地，可僅在去程掃描或回程掃描期間將超聲輻射到被檢體19。更具體地講，可執(zhí)行往復(fù)掃描處理，以使得掃描區(qū)域在去程掃描和回程掃描中至少部分地重疊，并且可改變輻射方法，以使得僅在去程掃描或回程掃描期間將超聲輻射到被檢體19。因此，可使超聲圖像的畸變方向在往復(fù)掃描處理中與去程掃描對應(yīng)的區(qū)域(即，圖4A中的掃描區(qū)域I和3)和與回程掃描對應(yīng)的區(qū)域(即，圖4A中的掃描區(qū)域2)之間統(tǒng)一，從而如上所述的超聲圖像的區(qū)域之間的畸變差異被抑制，由此超聲圖像與光聲圖像之間的一致性得到改進(jìn)。
[0018]接著，將描述根據(jù) 本實施例的裝置中包括的組件。
[0019]用作光輻射單元的光源5能夠發(fā)出具有特定波長的納秒量級的脈沖光，例如是可發(fā)出600nm至1500nm的范圍內(nèi)的波長的脈沖光的脈沖激光器。具體示例包括固態(tài)激光器、氣態(tài)激光器、染料激光器和半導(dǎo)體激光器?？商鎿Q地，可使用發(fā)光二極管等。光源5的操作由光源控制器11控制。具體地講，光源控制器11控制將被輻射的光量和輻射定時。用作第一探測器的光聲探測器4和用作第二探測器的超聲探測器3可取地接收在已吸收了光的被檢體19中產(chǎn)生的光聲波，然后將該光聲波轉(zhuǎn)換為電信號，或者將超聲發(fā)出到被檢體19并接收來自被檢體19的該超聲的反射波、然后將該反射波轉(zhuǎn)換為電信號。為了實現(xiàn)這一點，光聲探測器4和超聲探測器3均由多個轉(zhuǎn)換元件(振動元件)構(gòu)成，這些轉(zhuǎn)換元件由例如以下材料組成:適合于檢測0.5MHz至幾十MHz范圍內(nèi)的彈性波的以鋯鈦酸鉛(PZT)為代表的壓電陶瓷材料、或者以聚偏二氟乙烯(PVDF)為代表的壓電聚合物膜材料?？商鎿Q地，可使用電容式轉(zhuǎn)換元件，因為電容式轉(zhuǎn)換元件特別地具有寬的工作頻率范圍，所以它們優(yōu)選地應(yīng)用于本發(fā)明的本實施例。用作超聲控制器的發(fā)射控制器8被配置為控制超聲探測器3的超聲發(fā)射操作，并且執(zhí)行超聲發(fā)射操作的開-關(guān)控制，以及控制用于使發(fā)射的超聲聚焦到被檢體19的任意位置上的超聲探測器3的驅(qū)動定時。具體地講，發(fā)射控制器8控制驅(qū)動超聲探測器3中包括的每個振動元件的信號的延遲時間。因此，發(fā)射控制器8還控制上述線性掃描。構(gòu)成掃描單元的驅(qū)動機構(gòu)6被配置為使滑架20沿著支承構(gòu)件I (稍后將描述)的表面以往復(fù)的方式跨被檢體19來回掃描，并且可由例如脈沖電機和滾珠螺桿的組合或者線性電機構(gòu)成。驅(qū)動機構(gòu)6的操作由驅(qū)動控制器7控制，驅(qū)動控制器7與驅(qū)動機構(gòu)6 —起構(gòu)成掃描單元。稍后將參照圖2來詳細(xì)描述用作超聲圖像獲取單元的U信號處理器9。控制器12被配置為執(zhí)行用于使圖像顯示單元13顯示通過P信號處理器10和U信號處理器9獲取的光聲圖像和超聲圖像的控制，并且執(zhí)行例如用于組合這兩個圖像的控制。
[0020]圖1中所示的實施例優(yōu)選地包括支承構(gòu)件1、支承構(gòu)件2和圖像顯示單元13。以下將對此進(jìn)行描述。
[0021]支承構(gòu)件I和2支承被檢體19，以便防止被檢體19在測量處理期間移動。在圖1中所示的實施例中，支承構(gòu)件I和2由一對基本平行的板形成，但是其他配置(比如，對稱彎曲板)也是可行的。通過支承構(gòu)件I和2的合適設(shè)計，被檢體19可被牢固地保持在合適的成像位置，而不移動。因而，可獲取更高精度的光聲圖像和更高精度的超聲圖像。支承構(gòu)件I優(yōu)選地由下述材料組成，該材料對于從光源5發(fā)出的光以及被檢體19中產(chǎn)生的聲波和對于從超聲探測器3發(fā)出的超聲具有高透射性。這樣的材料的示例包括石英玻璃、聚甲基戊烯聚合物、聚碳酸酯和丙烯酸。支承構(gòu)件I可具有大約3_至10_范圍內(nèi)的厚度；精確的厚度可在考慮聲波的容許衰減和牢固地支承被檢體19所需的足夠的機械強度的情況下被建立。圖像顯示單元13被配置為基于從控制器12發(fā)送的圖像信號來顯示光聲圖像和超聲圖像，并且可以是現(xiàn)有的顯示設(shè)備，比如，液晶顯示器、等離子體顯示器、有機電致發(fā)光(EL)顯示器或場發(fā)射顯示器(FED)。
[0022]接著，將參照圖2來描述U信號處理器9。
[0023]圖2示出了 U信號處 理器9的配置。如圖2所示，U信號處理器9包括調(diào)相延遲(phasing delay)單元14、加法單元15、希爾伯特(Hilbert)變換單元16、包絡(luò)檢測單元17和對數(shù)壓縮單元18。調(diào)相延遲單元14使轉(zhuǎn)換元件所接收的信號(B卩，超聲信號)延遲，以便使信號的相位對齊。在本實施例中，壓電元件用作振動元件的示例。加法單元15將經(jīng)延遲的信號加在一起。希爾伯特變換單元16對經(jīng)組合的信號執(zhí)行希爾伯特變換，并且包絡(luò)檢測單元17檢測經(jīng)過了希爾伯特變換的信號。對數(shù)壓縮單元18對檢測的信號執(zhí)行對數(shù)壓縮。
[0024]當(dāng)超聲被朝向被檢體19發(fā)射時，發(fā)射的超聲被被檢體19反射和散射，并且作為超聲回波(反射波)返回到振動元件。形成接收開口的一組振動元件中的每一個均將超聲回波(反射波)轉(zhuǎn)換為電信號(第二電信號)，該電信號被獲取為接收信號。
[0025]接收信號被發(fā)送到U信號處理器9，以使得在U信號處理器9中獲取(重新形成)圖像。以下將描述這個處理的過程。
[0026]首先，調(diào)相延遲單元14基于深度信息來確定用于各振動元件的接收信號的延遲時間，并對各接收信號執(zhí)行延遲處理。除了支承構(gòu)件I的聲學(xué)特性和厚度之外，還考慮到超聲探測器3的結(jié)構(gòu)和被檢體19的聲學(xué)特性來確定延遲時間。
[0027]經(jīng)過了延遲處理的接收信號在加法單元15中被加在一起。隨后，經(jīng)組合的信號在希爾伯特變換單元16和包絡(luò)檢測單元17被進(jìn)行希爾伯特變換和包絡(luò)檢測，由此重新形成(獲取)圖像。盡管在這種情況下在U信號處理器9中使用的處理技術(shù)是一般的診斷超聲裝置中使用的調(diào)相和相加技術(shù)，但是諸如自適應(yīng)信號處理的重新形成技術(shù)也是有效的。重新形成(獲取)的圖像數(shù)據(jù)被對數(shù)壓縮單元18進(jìn)行對數(shù)壓縮，以便變?yōu)榈韧谝粭l線的圖像數(shù)據(jù)。通過在移動掃描線的同時執(zhí)行一系列處理，創(chuàng)建在線性掃描方向上延伸的兩維超聲圖像。
[0028]接著，以下將描述用于從聲波形成圖像的過程。
[0029]首先，從光源5將脈沖光輻射到被檢體19。從光源5輻射的光傳播通過被檢體19并被被檢體19吸收。例如，如果被檢體19是生物有機體，則光明確地被該生物有機體內(nèi)的血液和血管吸收，由此通過熱膨脹產(chǎn)生聲波。如果生物有機體具有癌癥，則如其他血管中那樣，光明確地被癌細(xì)胞的新血管吸收，由此產(chǎn)生聲波。
[0030]聲波到達(dá)構(gòu)成光聲探測器4的各振動兀件,在光聲探測器4中，聲波被轉(zhuǎn)換為模擬電信號(第一電信號)。
[0031]來自各振動元件的模擬信號被P信號處理器10轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由此重新形成(獲取)圖像數(shù)據(jù)。
[0032]通過控制器12將分別由U信號處理器9和P信號處理器10重新形成(獲取)的超聲圖像和光聲圖像相互疊加。除了在使這兩個圖像的位置彼此對齊的同時將這兩個圖像相互疊加之外，還可根據(jù)條件將這兩個圖像顯示為單獨的圖像或者可并排地顯示這兩個圖像。
[0033]圖像顯示單元13顯示在控制器12處被組合的圖像數(shù)據(jù)。在使超聲探測器3、光聲探測器4和光源5跨被檢體19進(jìn)行掃描的同時執(zhí)行這一系列步驟，使得可獲取整個被檢體19的三維圖像數(shù)據(jù)。接下來 ，以下將參照圖3A至圖3C來描述掃描處理(B卩，往復(fù)掃描處理)。
[0034]當(dāng)將被捕獲圖像的區(qū)域被確定時，跨被檢體19掃描探測器，以使得探測器行進(jìn)遍及其的整個區(qū)域。在掃描期間，探測器接收聲波和朝向被檢體19輻射的超聲的回波(反射波)，以使得形成圖像。如圖3A所示，首先使滑架20從位置〈1>朝向位置〈2>移動(去程掃描)。出于說明的目的，僅示出了固定到滑架20的超聲探測器3。在這個時間期間，超聲回波(反射波)和光聲波分別在不同的定時被接收，以便防止它們彼此干涉。在滑架20被移動到圖像捕獲區(qū)域的邊緣(位置〈2>)之后，滑架20滑動到位置〈3>。然后，在滑架20朝向位置〈4>移動(回程掃描)時，接收超聲回波(反射波)和聲波。在這種情況下，如上所述，超聲輻射方法在去程掃描與回程掃描之間是不同的。此外，如圖3B和圖3C所示，可任意改變這種情況下的滑動距離(即，在X軸的正方向上的從位置〈2>到位置〈3>的滑動距離)。圖像掃描區(qū)域之間的重疊量根據(jù)滑動距離在去程掃描與回程掃描之間變化。因為圖像重新形成時的參考數(shù)據(jù)隨著重疊區(qū)的數(shù)量增加而增多，所以每個接收信號的信噪(S/N)比得到改進(jìn)。因此，如果單次重新形成處理所需的處理時間固定，則圖3C中所示的往復(fù)掃描處理促使與圖3B中所示的往復(fù)掃描處理相比圖像捕獲時間更短，但是S/N比更低，導(dǎo)致圖像退化。盡管位置〈3>與位置〈4>之間的掃描區(qū)域在圖3B和圖3C中在Y方向上移位以便提供更好的對于掃描區(qū)域如何重疊的圖示說明，但是實際上掃描區(qū)域是彼此對齊的。通過以這種方式重復(fù)從位置〈1>到位置〈8>的往復(fù)掃描處理，探測器移動遍及將被捕獲圖像的整個區(qū)域，從而完成掃描處理。盡管如上所述，往復(fù)掃描處理被執(zhí)行為使得掃描區(qū)域在去程掃描與回程掃描之間部分重疊，但是可替代地，往復(fù)掃描處理可被執(zhí)行為使得掃描區(qū)域在去程掃描與回程掃描之間是相同的(也就是說，掃描區(qū)域完全重疊)，或者使得掃描區(qū)域在去程掃描與回程掃描之間根本不重疊。此外，盡管每個探測器從它的移動路徑的一側(cè)起依次移動，但是不同移動路徑是允許的，只要探測器跨將被捕獲圖像的整個區(qū)域移動并且確保所需的S/N比即可。
[0035]以下將參照具體示例來詳細(xì)描述本發(fā)明。[0036]第一示例
[0037]圖1示意性地示出了根據(jù)第一示例的被檢體信息獲取裝置。
[0038]首先，將描述用于從被檢體19獲取超聲圖像的配置。超聲探測器3是128通道的線性探測器，該探測器具有由陣列方式布置的128個壓電元件形成的轉(zhuǎn)換元件。壓電元件由中心頻率為6MHz的PZT組成。支承被檢體19的支承構(gòu)件I是由聚甲基戊烯組成的7_厚的樹脂板。支承構(gòu)件2是IOmm厚的丙烯酸樹脂板。發(fā)射控制器8將電信號發(fā)送到每個壓電元件；并且在響應(yīng)時，壓電元件陣列在被檢體19的目標(biāo)焦點位置處形成發(fā)射射束。具體地講，響應(yīng)于發(fā)射控制器8的操作，每個壓電元件將電信號轉(zhuǎn)換為超聲信號；然后，該超聲信號被發(fā)送到被檢體19的目標(biāo)焦點位置。發(fā)射的超聲隨后被被檢體19反射和散射。反射信號(超聲回波)返回到形成接收開口的多個壓電元件。因為在第一示例中接收開口由一組64個(64通道)壓電元件形成，所以沿著掃描線收集的數(shù)據(jù)包括64個接收信號。與接收信號對應(yīng)的數(shù)據(jù)被發(fā)送到U信號處理器9。在U信號處理器9中，沿著掃描線的圖像數(shù)據(jù)被重新形成(獲取)。
[0039]接著，將描述用于獲取光聲圖像的配置。光源5是作為一種固體激光器的鈦藍(lán)寶石激光器。鈦藍(lán)寶石激光器的波長可以是可調(diào)的，在這個示例中被設(shè)置為750nm。光源5(鈦藍(lán)寶石激光器)由光源控制器11控制，并且按IOHz的間隔發(fā)出光。脈沖光從光源5輻射，并且被檢體19內(nèi)產(chǎn)生的聲波由光聲探測器4檢測。光聲探測器4包括2mmX2mm區(qū)域中的600 (20X30)個壓電元件，并且被形成為具有2MHz的中心頻率。聲波在每個壓電元件中被轉(zhuǎn)換為模擬電信號。模擬信號被發(fā)送到P信號處理器10，由此在P信號處理器10中獲取(重新形成)圖像數(shù)據(jù)。
[0040]接著，將描述各探測器的往復(fù)掃描處理。
[0041]超聲探測器3、光聲探測器4和光源5被封裝在單個滑架20中，滑架20設(shè)置在驅(qū)動機構(gòu)6上。當(dāng)圖像捕獲區(qū)域被設(shè)定時，驅(qū)動控制器7驅(qū)動構(gòu)成驅(qū)動機構(gòu)6的電機，以便使滑架20移動。在第一示例中，電機是脈沖電機。通過驅(qū)動機構(gòu)6可使滑架20在兩個軸方向上以任意速度移動到任意位置，驅(qū)動機構(gòu)6由脈沖電機和滾珠螺桿的組合構(gòu)成。如圖3B所示，滑架20以往復(fù)的方式跨被檢體19來回掃描，使得去程路徑和回程路徑部分重疊，以及并排布置的去程路徑之間沒有間隙。這使得改進(jìn)信噪(S/N)比，從而實現(xiàn)高清晰的光聲圖像。
[0042]接著，將參照圖6A和圖6B來描述滑架20的實際移動和實際圖像獲取定時。在圖6A和圖6B中，在沒有光源5的情況下示出滑架20。首先，在從位置〈1>朝向位置〈2>的去程掃描(圖6A)期間，超聲探測器3朝向被檢體19輻射超聲，并且光源5朝向被檢體19輻射光。然后，輻射到被檢體19的超聲的反射波和在被光照射的被檢體19中產(chǎn)生的聲波被接收到，由此超聲圖像和光聲圖像被依次獲取。如圖6A所示，類似于上述圖3A至圖3C，這種情況下的超聲探測器3的線性掃描方向是X方向(B卩，X軸的正方向)。在掃描區(qū)域中沿著一條線行進(jìn)并且到達(dá)位置〈2>之后，使滑架20側(cè)向滑動，以便移動到位置〈3>。隨后，在從位置〈3>朝向位置〈4>的回程掃描(圖6B)中，僅執(zhí)行光源5的光輻射。然后，被檢體19中產(chǎn)生的聲波被接收到，由此僅光聲圖像被獲取。在從位置〈5>朝向位置〈6>的去程掃描和從位置〈7>朝向位置〈8>的回程掃描中依次重復(fù)這一系列的操作，由此在去程掃描中獲取光聲圖像和超聲圖像二者，而在回程掃描中僅獲取光聲圖像。通過重復(fù)這些步驟，以往復(fù)的方式來回掃描整個區(qū)域，由此獲取整個區(qū)域的圖像。因此，由于超聲圖像在固定方向上畸變(傾斜)，所以這樣的畸變變得不明顯，由此光聲圖像與超聲圖像之間的一致性得到改進(jìn)(圖6C)。如果要校正超聲圖像中的這個傾斜，則因為圖像在一個方向上均勻地傾斜，所以可通過簡單的處理來校正該傾斜。
[0043]在如第一示例中那樣將通過使用僅在去程掃描或回程掃描期間接收的反射波來獲取超聲圖像的情況下，橫向方向上的滑動距離(例如，從位置〈2>到位置〈3>的滑動距離)優(yōu)選地被設(shè)置在下述范圍內(nèi)，通過該范圍，即使用通過使用僅在往復(fù)掃描處理的去程掃描或回程掃描期間接收的反射波被獲取的超聲圖像仍可均勻地形成將被捕獲圖像的區(qū)域的圖像。在第一示例中，滑架20側(cè)向滑動10mm。超聲圖像的線性掃描區(qū)域的寬度被設(shè)為約25mm,以使得圖像可被均勻地獲取。
[0044]分別由U信號處理器9和P信號處理器10重新形成(獲取)的超聲圖像和光聲圖像通過控制器12相互組合。在第一示例中，考慮到這兩個圖像之間的位置關(guān)系，按并排布置將這兩個圖像進(jìn)行組合。經(jīng)組合的圖像數(shù)據(jù)顯示在由液晶顯示器形成的圖像顯示單元13上(圖6C)。
[0045]在第一示例中，與在去程掃描和回程掃描兩者期間均獲取超聲圖像的情況相比，超聲圖像的均勻性在整個圖像捕獲區(qū)域中得到改進(jìn)，并且超聲圖像與光聲圖像之間的一致性得到改進(jìn)。
[0046]第二示例
[0047]第二示例與第一示例的不同之處在于:在往復(fù)掃描處理的去程掃描和回程掃描兩者中均從超聲探測器3將超聲發(fā)射到被檢體19，并且超聲探測器3的線性掃描方向在去程掃描與回程掃描之間反向。具體地講，如同第一示例中那樣，在去程掃描中在圖6A至圖6C中所示的X方向(即，X軸的正方向)上執(zhí)行線性掃描，并且在回程掃描中在相反方向上執(zhí)行線性掃描。其他要點(即，裝置的配置和基本操作)與第一示例中的那些相同。因此，在第二示例中，可從圖5中所示的被檢體19獲取超聲圖像和光聲圖像，使得與在去程掃描與回程掃描之間不改變線性掃描方向的情況下獲取超聲圖像的情況相比，超聲圖像的均勻性在整個圖像捕獲區(qū)域中得到改進(jìn)，并且超聲圖像與光聲圖像之間的一致性得到改進(jìn)。
[0048]此外，因為從同一位置獲取的數(shù)據(jù)增多，所以與第一示例的情況相比，圖像的S/N比得到改進(jìn)。
[0049]盡管在以上示例中以上描述涉及用于將超聲從超聲探測器3輻射到被檢體19的輻射方法在往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間變化的情況，但是可替代地，用于獲取超聲圖像的方法可以在往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間變化。具體地講，在用作超聲圖像獲取單元的U信號處理器9中，用于獲取超聲圖像的方法可在從去程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號和從回程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號之間變化。更具體地講，可通過僅使用從去程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號和從回程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號之一來獲取超聲圖像。在這種情況下，用作超聲控制器的發(fā)射控制器8可在去程掃描與回程掃描之間不改變超聲探測器3的操作的情況下抑制超聲圖像在一個方向上的畸變，從而實現(xiàn)與第一示例中的優(yōu)點類似的優(yōu)點。
[0050]此外，除了光聲圖像與超聲圖像之間的一致性的改進(jìn)之外，超聲圖像本身在本發(fā)明中也得到改進(jìn)。具體地講，因為超聲探測器3在往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間基于不同輻射方法朝向被檢體19輻射超聲，所以與輻射方向不變化的情況相比，圖像在一個方向上均勻地畸變，從而圖像得到改進(jìn)。而且，如果要校正獲取的圖像，因為圖像在一個方向上均勻地畸變，所以可簡化校正處理。同樣，用于獲取超聲圖像的方法可在往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間變化。具體地講，在用作超聲圖像獲取單元的U信號處理器9中，用于獲取超聲圖像的方法可在從去程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號和從回程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號之間變化。更具體地講，可通過僅使用從去程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號和從回程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號之一來獲取超聲圖像。因此，因為如上述情況那樣，圖像變得在一個方向上均勻地畸變，所以圖像得到改進(jìn)。而且，如果要校正獲取的圖像，因為圖像在一個方向上均勻地畸變，所以可簡化校正處理。在這種情況下，因為用作超聲控制器的發(fā)射控制器8不需要在去程掃描與回程掃描之間改變超聲探測器3的操作，所以可簡化裝置的操作控制。
[0051]根據(jù)本發(fā)明，光聲圖像與超聲圖像之間的一致性得到改進(jìn)。
[0052]盡管已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。以下權(quán)利要求的范圍應(yīng)被給予最寬泛的解釋，以便包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種被檢體信息獲取裝置，包括: 光輻射單元，所述光輻射單元被配置為將光輻射到被檢體上； 第一探測器，所述第一探測器接收響應(yīng)于所述被檢體被來自所述光輻射單元的光照射而在所述被檢體中產(chǎn)生的聲波，并將所述聲波轉(zhuǎn)換為第一電信號； 第二探測器，所述第二探測器朝向所述被檢體輻射超聲射束，接收來自所述被檢體的所述超聲射束的反射波，并將所述反射波轉(zhuǎn)換為第二電信號； 超聲控制器，所述超聲控制器被配置為控制所述第二探測器以朝向所述被檢體輻射超聲射束； 掃描單元，所述掃描單元被配置為使所述光輻射單元、第一探測器和第二探測器跨所述被檢體執(zhí)行往復(fù)掃描處理； 光聲圖像獲取單元，所述光聲圖像獲取單元被配置為基于所述第一電信號獲取光聲圖像； 超聲圖像獲取單元，所述超聲圖像獲取單元被配置為基于所述第二電信號獲取超聲圖像；以及 控制器，所述控制器被配置為使顯示單元顯示所獲取的光聲圖像和所獲取的超聲圖像， 其中，所述超聲控制器改變用于從所述第二探測器將超聲射束輻射到所述被檢體的輻射方法，使得所述輻射方法在所述往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間是不同的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述超聲控制器改變輻射方法，以使得僅在所述往復(fù)掃描處理的去程掃描或回程掃描期間所述第二探測器將超聲射束輻射到所述被檢體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述第一探測器和所述第二探測器均包括多個轉(zhuǎn)換元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述第二探測器包括在第一方向上布置的多個轉(zhuǎn)換元件，并且 其中，所述超聲控制器使在第一方向上布置的所述多個轉(zhuǎn)換元件線性地掃描由所述第二探測器朝向所述被檢體輻射的超聲射束，并且改變輻射方法，以使得線性掃描方向在所述往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換元件是電容式轉(zhuǎn)換元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述光輻射單元包括被配置為發(fā)出脈沖光的激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，還包括支承所述被檢體的支承構(gòu)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述支承構(gòu)件由石英玻璃、聚甲基戊烯聚合物、聚碳酸酯或丙烯酸組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的被檢體信息獲取裝置，其中，所述往復(fù)掃描處理被沿著所述支承構(gòu)件執(zhí)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被檢體信息獲取裝置，還包括滑架，所述光輻射單元、第一探測器和第二探測器成整體地固定到所述滑架，其中，所述掃描單元使所述滑架執(zhí)行所述往復(fù)掃描處理。
11.一種被檢體信息獲取裝置，包括: 光輻射單元，所述光輻射單元被配置為將光輻射到被檢體上； 第一探測器，所述第一探測器接收響應(yīng)于所述被檢體被來自所述光輻射單元的光照射而在所述被檢體中產(chǎn)生的聲波，并將所述聲波轉(zhuǎn)換為第一電信號； 第二探測器，所述第二探測器朝向所述被檢體輻射超聲射束，接收來自所述被檢體的所述超聲射束的反射波，并將所述反射波轉(zhuǎn)換為第二電信號； 掃描單元，所述掃描單元被配置為使所述光輻射單元、第一探測器和第二探測器跨所述被檢體執(zhí)行往復(fù)掃描處理； 光聲圖像獲取單元，所述光聲圖像獲取單元被配置為基于所述第一電信號獲取光聲圖像； 超聲圖像獲取單元，所述超聲圖像獲取單元被配置為基于所述第二電信號獲取超聲圖像；和 控制器，所述控制器被配置為使顯示單元顯示所獲取的光聲圖像和所獲取的超聲圖像， 其中，所述超聲圖像獲取單元通過僅使用從在所述往復(fù)掃描處理的去程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信 號和從在所述往復(fù)掃描處理的回程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的第二電信號之一獲取超聲圖像。
12.—種被檢體信息獲取方法，所述被檢體信息獲取方法用于通過分別接收聲波和反射波來獲取光聲圖像和超聲圖像，所述聲波是通過將光輻射到被檢體而在所述被檢體中產(chǎn)生的，所述反射波是在將超聲射束輻射到所述被檢體之后從所述被檢體反射的，所述方法包括: 將光輻射單元發(fā)出的光輻射到所述被檢體上的步驟； 響應(yīng)于在以往復(fù)的方式跨所述被檢體掃描光的同時將光輻射到所述被檢體并然后接收來自所述被檢體的聲波，獲取光聲圖像的步驟；以及 通過在以往復(fù)的方式跨所述被檢體掃描超聲射束的同時將超聲射束輻射到所述被檢體并然后接收來自所述被檢體的反射波，獲取超聲圖像的步驟， 其中，在獲取超聲圖像的步驟中，在去程掃描與回程掃描之間基于不同輻射方法來執(zhí)行在以往復(fù)的方式跨所述被檢體掃描超聲射束的同時執(zhí)行的超聲射束的輻射。
13.一種被檢體信息獲取方法，所述被檢體信息獲取方法通過分別接收聲波和反射波來獲取光聲圖像和超聲圖像，所述聲波是通過將光輻射到被檢體而在所述被檢體中產(chǎn)生的，所述反射波是在將超聲射束輻射到所述被檢體之后從所述被檢體反射的，所述方法包括: 通過在以往復(fù)的方式跨所述被檢體掃描光的同時將光輻射到所述被檢體并然后接收來自所述被檢體的聲波，獲取光聲圖像的步驟；以及 通過在以往復(fù)的方式跨所述被檢體掃描超聲射束的同時將超聲射束輻射到所述被檢體并然后接收來自所述被檢體的反射波，獲取超聲圖像的步驟； 其中，所述獲取超聲圖像的步驟包括通過僅使用在所述往復(fù)掃描處理的去程掃描中接收的反射波和在所述往復(fù)掃描處理的回程掃描中接收的反射波之一來獲取超聲圖像。
14.一種被檢體信息獲取裝置,包括: 探測器，所述探測器將超聲射束輻射到被檢體，接收來自所述被檢體的所述超聲射束的反射波，并將所述反射波轉(zhuǎn)換為電信號； 超聲控制器，所述超聲控制器被配置為控制所述探測器以朝向所述被檢體輻射超聲射束； 掃描單元，所述掃描單元被配置為使所述探測器跨所述被檢體執(zhí)行往復(fù)掃描處理；以及 超聲圖像獲取單元，所述超聲圖像獲取單元被配置為基于所述電信號獲取超聲圖像，其中，所述超聲控制器改變用于從所述探測器將超聲射束輻射到所述被檢體的輻射方法，以使得所述輻射方法在所述往復(fù)掃描處理的去程掃描與回程掃描之間不同。
15.—種被檢體信息獲取裝置,包括: 探測器，所述探測器將超聲射束輻射到被檢體，接收來自所述被檢體的所述超聲射束的反射波，并將所述反射波轉(zhuǎn)換為電信號；掃描單元，所述掃描單元被配置為使所述探測器跨所述被檢體執(zhí)行往復(fù)掃描處理；和超聲圖像獲取單元，所述超聲圖像獲取單元被配置為基于所述電信號獲取超聲圖像，其中，所述超聲圖像獲取單元通過僅使用從在所述往復(fù)掃描處理的去程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的電信號和從在所述往復(fù)掃描處理的回程掃描期間接收的反射波轉(zhuǎn)換成的電信號之一來獲取超聲圖像。
【文檔編號】A61B8/00GK103445805SQ201310202443
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】海老澤尚史 申請人:佳能株式會社