光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種即使產生在入射有測定光的受檢體的表面部分產生的光聲波引起的偽影，也提高光聲圖像的易觀察性的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法。光聲測量裝置中，具備：探頭，其具有對受檢體射出測定光的光射出部及與光射出部并設并檢測通過測定光的射出而在受檢體內產生的光聲波的聲波檢測部；圖像生成部，根據通過聲波檢測部檢測出的光聲波生成光聲圖像；及顯示處理部，對光聲圖像實施顯示處理，所述顯示處理使光聲圖像中的相當于受檢體表面的位置至與測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔相應的可觀察深度為止的觀察區(qū)域明確化。
【專利說明】
光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種根據在受檢體內產生的光聲信號生成光聲圖像的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法。
【背景技術】
[0002]近年來，利用光聲效果的非侵入式測量法受到關注。該測量法對受檢體照射具有規(guī)定波長(例如，可見光、近紅外光或中間紅外光的波長頻帶)的脈沖光，檢測受檢體內的吸收物質吸收該脈沖光能量的結果而產生的彈性波即超聲波(光聲波)，定量地測量該吸收物質的濃度。受檢體內的吸收物質例如為血液中包含的葡萄糖或血紅蛋白等。并且，檢測這種光聲波并根據該檢測信號生成光聲圖像的技術被稱作光聲成像(PAI: PhotoacousticImaging)或者光聲層析成像(PAT:Photo Acoustic Tomography)。
[0003]在以往的這種光聲成像中，提出有用于幫助閱覽者理解圖像的各種顯示控制方法或者圖像處理方法。
[0004]例如，專利文獻I中公開有在各點判定畫質，并顯示可以分別識別不同畫質區(qū)域的邊界線的顯示控制方法。
[0005]并且，專利文獻2中公開有觀察較深的部位時去除表面附近的圖像信息的光聲圖像化方法。
[0006]并且，專利文獻3中公開有合成超聲波圖像與光聲圖像來顯示，并顯示用于識別光聲圖像的區(qū)域線的圖像顯示方法。
[0007]在先技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本專利公開2013-005871號公報
[0010]專利文獻2:日本專利公開2013-188461號公報
[0011]專利文獻3:日本專利公開2012-239784號公報
【發(fā)明內容】
[0012]發(fā)明要解決的技術課題
[0013]但是，本申請發(fā)明人等發(fā)現使用并設有光射出部與聲波檢測部的探頭時，在入射有測定光的受檢體的表面部分產生的光聲波在受檢體表面?zhèn)鬟f而與其他信號一同被聲波檢測部檢測，從而成為偽影(虛像)的產生原因。這種偽影的存在有時會成為觀察來自測量對象的光聲信號時的障礙。但是，在受檢體表面上傳遞的如上述的光聲波是必然會產生的，很難以完全不產生偽影的方式進行光聲測量。
[0014]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種在光聲測量中，即使產生在入射有測定光的受檢體的表面部分產生的光聲波引起的偽影，也能夠提高光聲圖像的易觀察性的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法。
[0015]用于解決技術課題的手段
[0016]為了解決上述課題，本發(fā)明的光聲測量裝置具備:
[0017]探頭，其具有對受檢體射出測定光的光射出部及與該光射出部并設并檢測通過測定光的射出而在受檢體內產生的光聲波的聲波檢測部；
[0018]圖像生成部，根據通過聲波檢測部檢測出的光聲波生成光聲圖像;及
[0019]顯示處理部，對光聲圖像實施顯示處理，所述顯示處理使光聲圖像中的相當于受檢體表面的位置至與測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔相應的可觀察深度為止的觀察區(qū)域明確化。
[0020]本發(fā)明中，“抵接平面”表示通過探頭的前端(S卩，與受檢體接觸的探頭表面與聲波檢測部的中心軸之間的交點)并與聲波檢測部的檢測面平行的平面。并且，“到達區(qū)域”表示抵接平面與測定光交叉的區(qū)域。
[0021 ]并且，本發(fā)明的光聲測量裝置中，優(yōu)選顯示處理部根據算式或對應表，計算所述可觀察深度，其中所述算式是用于根據所述間隔計算所述可觀察深度的算式，在所述對應表中，將所述間隔與所述可觀察深度對應起來。并且，本發(fā)明的光聲測量裝置中，優(yōu)選探頭具有存儲部，其對具有顯示處理部的裝置主體裝卸自如，并存儲有用于確定可觀察深度的信息，顯示處理部根據向裝置主體安裝探頭時從存儲部獲取的上述信息，計算可觀察深度。
[0022]或者，本發(fā)明的光聲測量裝置中，優(yōu)選探頭具有存儲部，其對具有顯示處理部的裝置主體裝卸自如，并存儲有與該探頭固有的上述間隔相應的可觀察深度的值，顯示處理部使用向裝置主體安裝探頭時從存儲部獲取的可觀察深度的值，實施顯示處理。
[0023]并且，本發(fā)明的光聲測量裝置中，優(yōu)選顯示處理部根據受檢體在測量部位中的音速、測定光的強度及脈沖寬度以及聲波檢測部的檢測面上有無聲學部件中的至少I個，對可觀察深度進行校正。
[0024]并且，本發(fā)明的光聲測量裝置中，優(yōu)選顯示處理為以線顯示可觀察深度的處理或強調顯示觀察區(qū)域的處理。
[0025]或者，本發(fā)明的光聲測量裝置中，優(yōu)選顯示處理為不顯示光聲圖像中作為比可觀察深度更深的區(qū)域的偽影區(qū)域的處理。此時，優(yōu)選顯示處理部使設為不顯示的偽影區(qū)域中與觀察區(qū)域相鄰的一部分區(qū)域能夠根據該裝置的操作者的指定而顯示。
[0026]本發(fā)明的信號處理裝置具備:
[0027]安裝部，探頭對該安裝部裝卸自如，探頭具有對受檢體射出測定光的光射出部及與該光射出部并設并檢測通過測定光的射出而在受檢體內產生的光聲波的聲波檢測部；
[0028]圖像生成部，根據通過聲波檢測部檢測出的光聲波生成光聲圖像;及
[0029]顯示處理部，對光聲圖像實施顯示處理，所述顯示處理使光聲圖像中相當于受檢體表面的位置至與測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔相應的可觀察深度為止的觀察區(qū)域明確化。
[0030]并且，本發(fā)明的信號處理裝置中，優(yōu)選顯示處理部根據算式或對應表，計算所述可觀察深度，其中所述算式是用于根據所述間隔計算所述可觀察深度的算式，在所述對應表中，將所述間隔與所述可觀察深度對應起來。
[0031]并且，本發(fā)明的信號處理裝置中，優(yōu)選顯示處理部在向該信號處理裝置安裝該探頭時獲取預先存儲于探頭的用于確定所述可觀察深度的信息，并根據該信息計算可觀察深度，所述探頭對該信號處理裝置裝卸自如。
[0032]或者，本發(fā)明的信號處理裝置中，優(yōu)選顯示處理部在向該信號處理裝置安裝該探頭時獲取預先存儲于探頭的可觀察深度的值，并使用該值實施顯示處理，所述探頭對該信號處理裝置裝卸自如。
[0033]并且，本發(fā)明的信號處理裝置中，優(yōu)選顯示處理部根據受檢體在測量部位中的音速、測定光的強度及脈沖寬度以及聲波檢測部的檢測面上有無聲學部件中的至少I個，對可觀察深度進行校正。
[0034]并且，本發(fā)明的信號處理裝置中，優(yōu)選顯示處理為以線顯示可觀察深度的處理、強調顯示觀察區(qū)域的處理。
[0035]或者，本發(fā)明的信號處理裝置中，優(yōu)選顯示處理為不顯示光聲圖像中作為比可觀察深度更深區(qū)域的偽影區(qū)域的處理。此時，優(yōu)選顯示處理部使設為不顯示的偽影區(qū)域中與觀察區(qū)域相鄰的一部分區(qū)域能夠根據該裝置的操作者的指定而顯示。
[0036]本發(fā)明的信號處理方法，其中，
[0037]根據通過探頭檢測出的光聲波生成光聲圖像，探頭具有對受檢體射出測定光的光射出部及與該光射出部并設并檢測通過測定光的射出而在受檢體內產生的光聲波的聲波檢測部，及
[0038]對光聲圖像實施顯示處理，顯示處理使光聲圖像中相當于受檢體表面的位置至與測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔相應的可觀察深度為止的觀察區(qū)域明確化。
[0039]發(fā)明效果
[0040]本發(fā)明的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法，根據測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔，求出光聲圖像中的觀察區(qū)域與偽影區(qū)域的邊界。上述間隔與光聲圖像中的上述邊界的位置具有相關關系，因此若預先知道上述間隔，則能夠確定光聲圖像中的觀察區(qū)域的范圍，并能夠進行使觀察區(qū)域明確化的顯示處理。其結果，光聲測量中，即使產生在入射有測定光的受檢體的表面部分產生的光聲波引起的偽影，也能夠提高光聲圖像的易觀察性。
【附圖說明】
[0041 ]圖1是表示第I實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖。
[0042]圖2是表示第I實施方式的探頭的結構的示意圖，A是從正面觀察時的探頭的剖視圖，B是從側面觀察時的探頭的剖視圖。
[0043]圖3是表示檢測到從血管產生的光聲波及在入射有測定光的受檢體表面產生的光聲波的狀態(tài)的示意圖。
[0044]圖4的A?D是表不由于在受檢體表面產生的光聲波而產生偽影區(qū)域的光聲圖像的圖。并且，E及F分別是表示生成圖4的A及D的光聲圖像時的光射出部與振子陣列的位置關系的示意圖。
[0045]圖5是表示導光板-振子陣列之間的間隔及可觀察深度的關系的曲線圖。
[0046]圖6是表示測定光的射出軸朝向外側時的測定光的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔的導出例的示意圖，A是表示在檢測面未安裝任何部件的情況的圖，B是表示在檢測面安裝有聲學部件的情況的圖。
[0047]圖7是表示第I實施方式中的光聲測量工序的流程圖。
[0048]圖8是表示顯示處理的其他例的圖。
[0049 ]圖9的A及B是表示顯示處理的其他例的圖。
[0050]圖10是表示第2實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖。
[0051 ]圖11是表示第2實施方式中的光聲測量工序的流程圖。
[0052]圖12是表示第3實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0053]以下，利用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明，但本發(fā)明并不限于此。另外，為了便于觀察，適當地使附圖中的各構成要素的比例尺等與實際構成要素不同。
[0054]“第I實施方式”
[0055]首先，對第I實施方式的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法進行說明。圖1是表示本實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖，圖2的A及B是表示探頭結構的示意圖。圖2的A是從正面觀察時的探頭的剖視圖，B是表示從側面觀察時的探頭的剖視圖。
[0056]本實施方式的光聲測量裝置10例如具有根據光聲信號生成光聲圖像的光聲圖像生成功能。具體而言，如圖1所示，本實施方式的光聲測量裝置10具備探頭(probeHl、超聲波單元12、激光單元13、顯示部14及輸入部15。
[0057]< 探頭 >
[0058]探頭11朝向受檢體照射超聲波，或檢測在受檢體M內傳遞的聲波U。即，探頭11能夠進行對受檢體M的超聲波照射(發(fā)送)及從受檢體M反射回來的反射超聲波(反射聲波)的檢測(接收)。而且，探頭11還能夠檢測由于受檢體M內的吸收體吸收激光束而在受檢體M內產生的光聲波。另外，本說明書中，“聲波”是包含超聲波及光聲波的含義。其中，“超聲波”表示通過探頭發(fā)送的彈性波及其反射波，“光聲波”表示通過基于測定光的照射的光聲效果而在受檢體M內產生的彈性波。并且，作為吸收體，例如可舉出血管、金屬部件等。探頭11通過電纜40與超聲波單元12連接。
[0059]本實施方式的探頭11例如如圖1以及圖2的A及B所示，具備振子陣列20、捆綁有多個光纖線41a的光纖束41、以隔著振子陣列20的方式配置的2個光射出部42及包含這些的框體 Ila0
[0060]振子陣列20例如由排列成一維或二維的多個超聲波振子(或者聲波檢測元件)構成。本實施方式中，振子陣列20或超聲波振子分別相當于本發(fā)明的聲波檢測部。超聲波振子為由例如壓電陶瓷或聚偏氟乙烯(PVDF)的高分子薄膜構成的壓電元件。超聲波振子具有在接收到聲波U時將該接收信號轉換為電信號的功能，在超聲波振子中產生的電信號輸出至后述的接收電路21。探頭11從扇區(qū)掃描對應、線性掃描對應、凸面掃描對應等中根據拍攝部位選擇。
[0061 ]光纖束41將來自激光單元13的激光束引導至光射出部42。光纖束41并無特別限定，可以使用石英光纖等公知的光纖束。光纖束41在射出側按每個光纖線41a分支而連接于光射出部42。
[0062]光射出部42為將通過光纖束41導光的激光束照射于受檢體M的部分。如圖1及圖2的B所示，本實施方式中，2個光射出部42以隔著振子陣列20對置的方式配置于振子陣列20的標高方向(垂直于振子陣列的陣列方向且與檢測面平行的方向)的兩側。作為光射出部42，例如能夠使用導光板。導光板為例如對亞克力板或石英板的表面實施特殊的加工，從而使從一個端面進入的光從另一端面均勻地面發(fā)光的板。為了對振子陣列20兩側的受檢體表面均勻地進行照明，優(yōu)選振子陣列20的陣列方向的寬度與導光板的寬度為相同程度的長度。并且，可在導光板的入射端或者射出端設置擴散板。
[0063]<激光單元>
[0064]激光單元13例如具有基于發(fā)出激光束的Q開關的固體激光光源，輸出激光束作為照射于受檢體M的測定光L。激光單元13例如構成為接收來自超聲波單元12的控制部34的觸發(fā)信號來輸出激光束。優(yōu)選激光單元13輸出具有I?10nsec的脈沖寬度的脈沖光作為激光束。例如，本實施方式中，激光單元13的光源為使用Q開關的翠綠寶石激光。
[0065]激光束的波長根據成為測量對象的受檢體內的吸收體的光吸收特性而適當確定。例如，當測量對象為活體內的血紅蛋白時(即，拍攝血管時)，通常優(yōu)選其波長為屬于近紅外波長域的波長。近紅外波長域表示約700?850nm的波長域。然而，激光束的波長當然不限于此。并且，激光束可以是單波長，也可包含多個波長(例如，750nm及SOOnm)。而且，激光束包含多個波長時，這些波長的光可同時照射于受檢體M，也可交替切換的同時進行照射。激光單元13除了翠綠寶石激光之外，還能夠設為同樣可輸出近紅外波長域的激光束的YAG-SHG-OPO激光或T1-Sapphire激光。
[0066]<超聲波單元>
[0067]超聲波單元12具有接收電路21、AD轉換部22、接收存儲器23、光聲圖像生成部24、顯示處理部25、顯示控制部30及控制部34。超聲波單元12相當于本發(fā)明中的信號處理部。
[0068]控制部34控制光聲測量裝置10的各部，本實施方式中具備觸發(fā)控制電路(省略圖示)。觸發(fā)控制電路例如在光聲測量裝置啟動時向激光單元13發(fā)送光觸發(fā)信號。由此，激光單元13中，閃光燈打開，開始激光棒的激發(fā)。并且，激光棒的激發(fā)狀態(tài)得到維持，激光單元13成為能夠輸出脈沖激光束的狀態(tài)。
[0069]并且，控制部34之后從觸發(fā)控制電路向激光單元13發(fā)送Qsw觸發(fā)信號。即，控制部34根據該Qsw觸發(fā)信號控制來自激光單元13的脈沖激光束的輸出時刻。并且，本實施方式中，控制部34在發(fā)送Qsw觸發(fā)信號的同時向AD轉換部22發(fā)送采樣觸發(fā)信號。采樣觸發(fā)信號成為AD轉換部22中的光聲信號的采樣開始時刻的信號。如此，通過使用采樣觸發(fā)信號，能夠與激光束的輸出同步采樣光聲信號。
[0070]接收電路21接收通過探頭11檢測到的光聲信號。通過接收電路21接收的光聲信號發(fā)送至AD轉換部22。
[0071]AD轉換部22對接收電路21接收到的光聲信號進行采樣并轉換為數字信號。AD轉換部22例如根據從外部輸入的規(guī)定頻率的AD時鐘信號，以規(guī)定的采樣周期對所接收的光聲信號進行采樣。
[0072]接收存儲器23存儲通過AD轉換部22采樣的光聲信號。并且，接收存儲器23向光聲圖像生成部24輸出通過探頭11檢測到的光聲信號的數據。
[0073]光聲圖像生成部24例如以與超聲波振子的位置相應的延遲時間相互疊加存儲于接收存儲器23的上述光聲數據來重構I線量的數據，根據各線的光聲數據生成斷層圖像(光聲圖像)數據。另外，該光聲圖像生成部24可代替延遲疊加算法，通過CBP法(Circular BackPro ject1n)進行重構。光聲圖像生成部24向顯示處理部25輸出如上述那樣生成的光聲圖像數據。
[0074]顯示處理部25對光聲圖像實施使光聲圖像的上側的觀察區(qū)域(能夠識別來自血管等測量對象的信號且成為主要觀察對象的區(qū)域)明確化的顯示處理。由此，即使在光聲圖像的下側出現偽影區(qū)域，光聲測量裝置的操作者也易觀察觀察區(qū)域。
[0075]例如，圖3是表示檢測到從血管V產生的光聲波及在入射有測定光的受檢體表面產生的光聲波的狀態(tài)的示意圖。對受檢體M照射測定光L時，理想情況下欲僅檢測來自血管V的光聲波Ul，但實際上還會檢測到在入射有測定光L的受檢體表面部分44產生的光聲波U2。該光聲波U2成為偽影(虛像)的原因。產生光聲波U2至被檢測出為止的時間依賴于光射出部42與振子陣列20(或各個超聲波振子，以下相同)之間的間隔，更詳細而言，依賴于測定光L在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔。即，光射出部42與振子陣列20之間的間隔越大，光聲波U2在受檢體中傳遞的距離越長，因此產生光聲波U2至被檢測出為止的時間變長。
[0076]并且，產生光聲波U2至被檢測出為止的時間，對光聲圖像中出現偽影區(qū)域的范圍產生影響。圖4的A?F是表示根據光射出部42(導光板)與振子陣列20之間的間隔Wl來表示觀察區(qū)域Rl及偽影區(qū)域R2的大小變化的圖。具體而言，圖4的A?D是表示由于在受檢體表面產生的光聲波U2而引起偽影區(qū)域R2的光聲圖像P的圖。并且，圖4的E及F分別是表示生成圖4的A及D的光聲圖像P時的光射出部42與振子陣列20的位置關系的不意圖。從圖4可知，光射出部42與振子陣列20之間的間隔Wl越大，觀察區(qū)域Rl及偽影區(qū)域R2的邊界B越下降。這是因為，光聲圖像P的上下方向相當于時間軸，光射出部42與振子陣列20之間的間隔Wl越大，光聲波U2的信號進入的時間越變慢。另外，本實施方式中，例如將兩個區(qū)域的邊界作為出現偽影的信道數相對于圖像數據的信道總數的比例成為50%的深度線進行了說明，但該數值本身可適當變更。
[0077]因此，本發(fā)明中，將上述邊界定義為可觀察深度，將光聲圖像P的上端E至可觀察深度為止的區(qū)域定義為觀察區(qū)域，并且將比可觀察區(qū)域更深的區(qū)域定義為偽影區(qū)域，在觀察光聲圖像時，使重要度更高的觀察區(qū)域明確化，由此可提高光聲圖像的易觀察性。
[0078]使觀察區(qū)域明確化的步驟例如如下。首先，顯示處理部25獲取光射出部42與振子陣列20之間的間隔Wl的值，計算與該間隔Wl的值相應的可觀察深度(例如，光聲圖像上的長度或者相當于該長度的像素數)。之后，顯示處理部25將在光聲圖像生成部24中生成的光聲圖像的上端至可觀察深度為止作為觀察區(qū)域來進行規(guī)定的顯示處理。本實施方式中，實施以線顯示可觀察深度的顯示處理(圖4的A?D)。
[0079]獲取上述間隔Wl的值的方法可以是獲取預先存儲于光聲測量裝置10或探頭11內部的上述間隔Wl的值的方法，也可以是獲取由裝置的操作者利用輸入部15輸入的上述間隔Wl的值的方法。并且，作為根據上述間隔Wl的值計算可觀察深度的方法，例如能夠采用根據用于從上述間隔Wl計算可觀察深度的算式計算可觀察深度的方法。另外，如本實施方式，當聲波檢測部由多個元件構成時，作為上述間隔Wl，可使用代表性元件與光射出部42之間的間隔，也可使用各元件與光射出部42之間的間隔的平均值。本發(fā)明人等發(fā)現上述間隔Wl及可觀察深度具有規(guī)定的關聯性。圖5是表示如圖4的E或F那樣改變光射出部42與振子陣列20的位置時的光射出部42與振子陣列20之間的間隔Wl及可觀察深度的關系的曲線圖。例如，此時，認為上述間隔Wl及可觀察深度具有大致線性的關系，因此只要具有以最小二乘法使圖5的曲線圖近似來獲得的算式，則無論上述操作者輸入哪種值，都能夠應對。并且，作為根據上述間隔Wl的值計算可觀察深度的方法，還能夠采用根據使上述間隔Wl與可觀察深度對應的對應表計算可觀察深度的方法。
[0080]另外，圖5中，間隔Wl為零是指，如圖4的E，光射出部42與振子陣列20接觸的狀態(tài)(換言之，兩者的物理空間為零的狀態(tài))。但是，本發(fā)明中，“光射出部42與振子陣列20的間隔”的定義方法并不限于上述方法。例如，圖4的A?F及圖5中，可將光射出部42的光軸與振子陣列20的中心軸之間的距離作為“光射出部42與振子陣列20的間隔”并以上述步驟導出算式。對“光射出部42與振子陣列20的間隔”進行數值化時，關于以何處為基準，例如僅對圖5的曲線圖的切片帶來影響，這是因為無論以何處為基準，最終都會導出與所采用的基準相應的算式。即，例如如圖4的A?F及圖5的情況下，作為“光射出部42與振子陣列20的間隔”，無論利用兩者的物理空間的距離還是采用上述光軸與上述中心軸之間的距離，在計算可觀察深度時均考慮到了“測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間間隔”。
[0081]并且，光射出部42的射出端的光軸相對于抵接平面傾斜時，能夠如下定義“測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔”。例如，如圖6的A，檢測面上未安裝有任何部件時，將檢測面與振子陣列20的中心軸之間的交點作為P1，將以高斯分布使測定光L的到達區(qū)域中的能線圖近似時的最大點作為P2。此時，上述點Pl成為抵接平面所通過的探頭的前端。并且，能夠將該點Pl及點P2的距離W2作為“到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔”。并且，例如，如圖6的B，檢測面上安裝有聲透鏡等聲學部件19時，將聲學部件19接觸于受檢體的表面與振子陣列20的中心軸之間的交點作為P3，將以高斯分布使測定光L在到達區(qū)域中的能線圖近似時的最大點作為P4。此時，上述點P3成為抵接平面所通過的探頭的前端。并且，能夠將該點P3與點P4的距離W3作為“到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔”。
[0082]而且，優(yōu)選顯示處理部25根據受檢體M在測量部位中的音速、測定光的強度及脈沖寬度以及聲波檢測部的檢測面上有無聲學部件中的至少I個，對可觀察深度進行校正。實際上可觀察深度根據產生光聲波U2至被檢測為止的時間決定。然而，若受檢體M在測量部位中的音速變慢，則即使光聲波U2傳遞的距離恒定，檢測出光聲波U2的時刻也會變慢，因此光聲圖像上的實際可觀察深度變得比僅考慮光射出部42與振子陣列20的間隔來求出的首要可觀察深度更深。并且，若測定光L的強度變大或脈沖寬度變短，則背景的噪聲不會受太大影響，但偽影信號變大而偽影信號相對占優(yōu)勢的區(qū)域增加，因此光聲圖像上的實際可觀察深度變得比首要可觀察深度更淺。并且，若檢測面上有安裝于聲波檢測部的檢測面的聲透鏡等聲學部件，則由于該聲學部件的聲阻抗，光聲圖像上的實際可觀察深度會逐漸偏離首要可觀察深度。作為校正可觀察深度的方法，能夠采用根據上述音速或脈沖寬度等各要素變更用于計算可觀察深度的算式中的系數的方法、使用將上述各要素作為項目來包含的對應表計算可觀察深度的方法。
[0083]顯示控制部30根據通過顯示處理部25實施規(guī)定顯示處理的光聲圖像數據，將光聲圖像顯示于顯示裝置等的顯示部14。通過探頭11具有二維排列的振子陣列或探頭掃描獲取到多個光聲圖像時，顯示控制部30例如能夠根據這些光聲圖像制作體數據，作為三維圖像將合成圖像顯示于顯示部14。
[0084]以下，利用圖7對光聲測量工序進行說明。圖7是表示第I實施方式中的光聲測量工序的流程圖。首先，光聲測量裝置10的操作者確認規(guī)定為規(guī)格參數的探頭11的“光射出部與振子陣列的間隔”的值，將該值預先輸入于裝置10。上述操作者手握探頭11并將其前端接觸于受檢體。之后，測定光L從光射出部42射出，測定光L照射于受檢體(步驟I)。通過探頭11檢測由于測定光的照射而產生的光聲波，并根據該信號生成光聲圖像(步驟2)。另一方面，顯示處理部25根據由上述操作者輸入的上述間隔的值求出可觀察深度，并對光聲圖像實施使觀察區(qū)域明確化的顯示處理(步驟3)。之后，已顯示處理的光聲圖像發(fā)送至顯示控制部30并顯示于顯示部14(步驟4)。并且，繼續(xù)進行測量時，反復步驟I?4，若不繼續(xù)進行測定，則結束(步驟5)。
[0085]如以上，本實施方式的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法，根據測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔，計算光聲圖像中的觀察區(qū)域與偽影區(qū)域的邊界。上述間隔與光聲圖像中的上述邊界的位置具有相關關系，因此若預先知道上述間隔，則能夠確定光聲圖像中的觀察區(qū)域的范圍，并能夠實施使觀察區(qū)域明確化的顯示處理。其結果，光聲測量中，即使產生在入射有測定光的受檢體的表面部分產生的光聲波引起的偽影，也能夠提高光聲圖像的易觀察性。
[0086]<設計變更>
[0087]上述第I實施方式中，對以線顯示可觀察深度的顯示處理進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如，作為顯示處理，能夠采用通過改變各區(qū)域的色度、明度或彩度，與偽影區(qū)域相比，強調觀察區(qū)域的方法。例如，圖8中，以與觀察區(qū)域Rl不同的顏色和/或比觀察區(qū)域Rl更深的顏色顯示偽影區(qū)域R2(例如，通過以紅色為基調的顏色顯示觀察區(qū)域Rl，通過灰階顯示偽影區(qū)域R2)，由此相對強調觀察區(qū)域Rl。
[0088]并且，如圖9的A，例如作為顯示處理，還能夠采用從光聲圖像P刪除圖9的B所示的偽影區(qū)域R2(S卩，作為顯示圖像，不顯示偽影區(qū)域R2)的方法。另外，此時，還要考慮操作者欲確認包含偽影區(qū)域在內的可觀察深度附近的區(qū)域的情況，因此優(yōu)選使設為不顯示的偽影區(qū)域R2中與觀察區(qū)域Rl相鄰的一部分區(qū)域能夠根據該操作者的指定而顯示。例如，可考慮如下方式，即若操作者將光標拖動至觀察區(qū)域Rl的下端，則使與拖動的量相應的、設為不顯示的偽影區(qū)域R2顯示。
[0089]并且，上述第I實施方式中，對根據光射出部與振子陣列的間隔計算可觀察深度的情況進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如，可以是如下方式，即，由操作者輸入可觀察深度的值本身，顯示處理部25直接使用該值或對該值進行校正來使用?；蛘撸娠@示處理部25獲取的信息只要是用于確定可觀察深度的信息，則并無限制，例如可以是如圖6所示的x(光射出部42的射出端上的光軸的位置至振子陣列的中心軸為止的距離)、y(光射出部42的射出端上的光軸的位置至抵接平面為止的距離)及Θ(抵接平面與測定光的光軸所呈的角度)。若可獲得x、y及Θ，則可獲得光射出部與振子陣列的間隔，由此可進一步獲得可觀察深度。
[0090]并且，上述第I實施方式中，對顯示處理部始終進行顯示處理的情況進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如，可構成為操作者能夠使用輸入部15來選擇顯示處理部25的動作的打開及關閉(即，是否需要顯示處理)。并且，已對圖像實施顯示處理時，可在顯示部14顯示表示已對圖像實施顯示處理的圖標等顯示，以使操作者知道該內容。
[0091]“第2實施方式”
[0092]接著，對第2實施方式的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法進行說明。圖10是表示本實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖，圖11是表示第2實施方式的光聲測量工序的流程圖。本實施方式與第I實施方式的不同點在于，構成為探頭11對裝置主體裝卸自如，探頭11中預先存儲有光射出部與振子陣列的間隔。因此，只要沒有特別需要，則省略對與第I實施方式相同構成要素的詳細說明。
[0093]如圖10所示，本實施方式的光聲測量裝置10具備探頭11、超聲波單元12、激光單元13、顯示部14及輸入部15。
[0094]探頭11及作為裝置主體的超聲波單元12具有經由連接器45裝卸自如的結構。探頭11具有存儲部43，存儲部43中預先存儲有該探頭11固有的光射出部42與振子陣列20之間的間隔的值。
[0095]顯示處理部25在探頭11安裝于超聲波單元12時，讀出存儲于存儲部43的上述間隔的值，并根據該值計算可觀察深度。
[0096]以下，利用圖11對光聲測量工序進行說明。首先，光聲測量裝置10的操作者例如從多種探頭中選擇用于測量的探頭11，將探頭11安裝于超聲波單元12(步驟I)。此時，存儲部43與顯示處理部25連接，顯示處理部25從該探頭11中的存儲部43讀取上述間隔的值(步驟2)。并且，在操作者將該探頭的前端接觸于受檢體之后，測定光L從光射出部42射出，測定光L照射于受檢體(步驟3)。通過探頭11檢測由于測定光的照射而產生的光聲波，并根據該信號生成光聲圖像(步驟4)。另一方面，顯示處理部25根據所讀取的上述間隔的值計算可觀察深度，并對光聲圖像實施使觀察區(qū)域明確化的顯示處理(步驟5)。之后，已顯示處理的光聲圖像發(fā)送至顯示控制部30并顯示于顯示部14(步驟6)。并且，繼續(xù)進行測量時，反復步驟3?6，若不繼續(xù)進行測定，則結束(步驟7)。
[0097]如以上，本實施方式的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法中，也根據測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔，計算光聲圖像中的觀察區(qū)域與偽影區(qū)域的邊界。因此，可獲得與第I實施方式相同的效果。
[0098]而且，本實施方式中，探頭本身存儲有光射出部42與振子陣列20的間隔的值，該值與探頭的安裝聯動而自動地被顯示處理部25讀取，因此能夠省去操作者輸入該值的操作。并且，根據用途分開使用多種探頭時，能夠省略按每個探頭變更該值的操作。并且，能夠實現與在第I實施方式中說明的內容相同的設計變更。而且，存儲部43可預先存儲有與探頭固有的上述間隔相應的可觀察深度的值。此時，顯示處理部25可在探頭11連接于超聲波單元12時從存儲部43讀出可觀察深度，并使用所讀出的可觀察深度的值實施顯示處理。
[0099]“第3實施方式”
[0100]接著，對第3實施方式的光聲測量裝置以及用于該光聲測量裝置的信號處理裝置及信號處理方法進行說明。圖12是表示本實施方式的光聲測量裝置的結構的示意圖。本實施方式與第2實施方式的不同點在于，除了光聲圖像之外，還生成超聲波圖像。因此，只要沒有特別需要，則省略對與第2實施方式相同的構成要素的詳細說明。
[0101]如圖12所示，本實施方式的光聲測量裝置10具備探頭11、超聲波單元12、激光單元13、顯示部14及輸入部15。
[0102]<超聲波單元>
[0103]本實施方式的超聲波單元12除了圖10所示的光聲測量裝置的結構之外，還具備超聲波圖像生成部29及發(fā)送控制電路33。
[0104]本實施方式中，探頭11除了檢測光聲信號之外，還進行對受檢體的超聲波輸出(發(fā)送)及相對于所發(fā)送的超聲波的來自受檢體的反射超聲波(反射聲波)的檢測(接收)。作為進行超聲波的收發(fā)的超聲波振子，可使用本發(fā)明的振子陣列20，也可使用為了收發(fā)超聲波而獨立設置于探頭11中的新的超聲波振子。并且，可分離進行超聲波的收發(fā)。例如，從不同于探頭11的位置進行超聲波發(fā)送，并通過探頭11接收相對于該發(fā)送的超聲波的反射超聲波。
[0105]控制部34在生成超聲波圖像時向發(fā)送控制電路33發(fā)送命令超聲波發(fā)送的內容的超聲波發(fā)送觸發(fā)信號。發(fā)送控制電路33若接收到該觸發(fā)信號，則使探頭11發(fā)送超聲波。探頭11在發(fā)送超聲波之后，檢測來自受檢體的反射超聲波。
[0106]探頭11檢測出的反射超聲波經由接收電路21輸入至AD轉換部22。控制部34結合超聲波發(fā)送的時刻，向AD轉換部22發(fā)送采樣觸發(fā)信號，開始反射超聲波的采樣。AD轉換部22將反射超聲波的采樣信號存儲于接收存儲器23。關于光聲信號的采樣與反射超聲波的采樣，可先進行任一個。
[0107]超聲波圖像生成部29根據通過探頭11的振子陣列20檢測出的反射超聲波(其采樣信號)，實施重構處理、檢波處理及對數轉換處理等信號處理來生成超聲波圖像的數據。對于圖像數據的生成，能夠與光聲圖像生成部24的圖像數據的生成相同地使用延遲疊加算法等。超聲波圖像生成部29將如上述那樣生成的超聲波圖像的數據輸出至顯示控制部30。
[0108]顯示控制部30例如分別將光聲圖像與超聲波圖像顯示于顯示部14，或將它們的合成圖像顯示于顯示部14。顯示控制部30例如通過重疊光聲圖像與超聲波圖像來進行圖像合成。
[0109]本實施方式中，光聲測量裝置除了光聲圖像之外，還生成超聲波圖像。因此，除了第2實施方式的效果之外，通過參考超聲波圖像，還能夠觀察在光聲圖像中無法圖像化的部分。
[0110]<設計變更>
[0111]第3實施方式中，也能夠進行與在第I實施方式中說明的內容相同的設計變更。而且，上述第3實施方式中，說明了對超聲波圖像不實施使觀察區(qū)域明確化的顯示處理的情況，但本發(fā)明并不限于此?？筛鶕y定光在抵接平面上的到達區(qū)域與聲波檢測部之間的間隔及測定光的射出時刻，求出光聲圖像中的觀察區(qū)域與偽影區(qū)域的邊界，確定光聲圖像中的觀察區(qū)域的范圍，使與該觀察區(qū)域相同的區(qū)域的超聲波圖像明確化。
[0112]符號說明
[0113]10-光聲測量裝置，11-探頭，12-超聲波單元，13-激光單元，14-顯示部，15-輸入部，19-聲學部件，20-振子陣列，21-接收電路，22-轉換部，23-接收存儲器，24-光聲圖像生成部，25-顯示處理部，29-超聲波圖像生成部，30-顯示控制部，33-發(fā)送控制電路，34-控制部，40-電纜，41-光纖束，42-光射出部，43-存儲部，45-連接器，L-測定光，M-受檢體，P-光聲圖像，Rl-觀察區(qū)域，R2-偽影區(qū)域，U-聲波。
【主權項】
1.一種光聲測量裝置，其具備: 探頭，其具有對受檢體射出測定光的光射出部及與該光射出部并設并檢測通過所述測定光的射出而在所述受檢體內產生的光聲波的聲波檢測部； 圖像生成部，其根據通過所述聲波檢測部檢測出的所述光聲波，生成光聲圖像;及顯示處理部，其對所述光聲圖像實施顯示處理，所述顯示處理使所述光聲圖像中的從相當于受檢體表面的位置至可觀察深度為止的觀察區(qū)域明確化，其中，所述可觀察深度與所述測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與所述聲波檢測部之間的間隔相應。2.根據權利要求1所述的光聲測量裝置，其中， 所述顯示處理部根據算式或對應表，計算所述可觀察深度，其中所述算式是用于根據所述間隔計算所述可觀察深度的算式，在所述對應表中，所述間隔與所述可觀察深度相對應。3.根據權利要求1或2所述的光聲測量裝置，其中， 所述探頭具有存儲部，其對具有所述顯示處理部的裝置主體裝卸自如，并存儲有用于確定所述可觀察深度的信息， 所述顯示處理部根據向所述裝置主體安裝所述探頭時從所述存儲部獲取的所述信息，計算所述可觀察深度。4.根據權利要求1所述的光聲測量裝置，其中， 所述探頭具有存儲部，其對具有所述顯示處理部的裝置主體裝卸自如，并存儲有與該探頭固有的所述間隔相應的所述可觀察深度的值， 所述顯示處理部使用向所述裝置主體安裝所述探頭時從所述存儲部獲取的所述可觀察深度的值，實施所述顯示處理。5.根據權利要求1至4中任一項所述的光聲測量裝置，其中， 所述顯示處理部根據所述受檢體的測量部位處的音速、所述測定光的強度及脈沖寬度以及所述聲波檢測部的檢測面上有無聲學部件中的至少一項，對所述可觀察深度進行校正。6.根據權利要求1至5中任一項所述的光聲測量裝置，其中， 所述顯示處理為以線顯示所述可觀察深度的處理。7.根據權利要求1至5中任一項所述的光聲測量裝置，其中， 所述顯示處理為強調顯示所述觀察區(qū)域的處理。8.根據權利要求1至5中任一項所述的光聲測量裝置，其中， 所述顯示處理為不顯示所述光聲圖像中作為比所述可觀察深度更深的區(qū)域的偽影區(qū)域的處理。9.根據權利要求8所述的光聲測量裝置，其中， 所述顯示處理部能夠根據該裝置的操作者的指定而顯示被設為不顯示的所述偽影區(qū)域中與所述觀察區(qū)域相鄰的一部分區(qū)域。10.—種信號處理裝置，其具備: 安裝部，探頭對該安裝部裝卸自如，所述探頭具有對受檢體射出測定光的光射出部及與該光射出部并設并檢測通過所述測定光的射出而在所述受檢體內產生的光聲波的聲波檢測部； 圖像生成部，其根據通過所述聲波檢測部檢測出的所述光聲波，生成光聲圖像;及 顯示處理部，其對所述光聲圖像實施顯示處理，所述顯示處理使所述光聲圖像中的從相當于受檢體表面的位置至可觀察深度為止的觀察區(qū)域明確化，其中，所述可觀察深度與所述測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與所述聲波檢測部之間的間隔相應。11.根據權利要求10所述的信號處理裝置，其中， 所述顯示處理部根據算式或對應表，計算所述可觀察深度，其中所述算式是用于根據所述間隔計算所述可觀察深度的算式，在所述對應表中，所述間隔與所述可觀察深度相對應。12.根據權利要求10或11所述的信號處理裝置，其中， 所述顯示處理部在向該信號處理裝置安裝該探頭時獲取預先存儲于探頭的用于確定所述可觀察深度的信息，并根據該信息計算所述可觀察深度，所述探頭對該信號處理裝置裝卸自如。13.根據權利要求10所述的信號處理裝置，其中， 所述顯示處理部在向該信號處理裝置安裝該探頭時獲取預先存儲于探頭的所述可觀察深度的值，并使用該值實施所述顯示處理，所述探頭對該信號處理裝置裝卸自如。14.根據權利要求10至13中任一項所述的信號處理裝置，其中， 所述顯示處理部根據所述受檢體的測量部位處的音速、所述測定光的強度及脈沖寬度以及所述聲波檢測部的檢測面上有無聲學部件中的至少一項，對所述可觀察深度進行校正。15.根據權利要求10至14中任一項所述的信號處理裝置，其中， 所述顯示處理為以線顯示所述可觀察深度的處理。16.根據權利要求10至14中任一項所述的信號處理裝置，其中， 所述顯示處理為強調顯示所述觀察區(qū)域的處理。17.根據權利要求10至14中任一項所述的信號處理裝置，其中， 所述顯示處理為不顯示所述光聲圖像中作為比所述可觀察深度更深的區(qū)域的偽影區(qū)域的處理。18.根據權利要求17所述的信號處理裝置，其中， 所述顯示處理部能夠根據該裝置的操作者的指定而顯示設為不顯示的所述偽影區(qū)域中與所述觀察區(qū)域相鄰的一部分區(qū)域。19.一種信號處理方法，其中， 根據通過探頭檢測出的光聲波，生成光聲圖像，所述探頭具有對受檢體射出測定光的光射出部及與該光射出部并設并檢測通過所述測定光的射出而在所述受檢體內產生的光聲波的聲波檢測部，及 對所述光聲圖像實施顯示處理，所述顯示處理使所述光聲圖像中的從相當于受檢體表面的位置至可觀察深度為止的觀察區(qū)域明確化，其中，所述可觀察深度與所述測定光在抵接平面上的到達區(qū)域與所述聲波檢測部之間的間隔相應。
【文檔編號】A61B8/13GK105916446SQ201480073337
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年12月5日
【發(fā)明人】入澤覺, 橋本溫之
【申請人】富士膠片株式會社