光聲信號處理裝置、光聲信號處理系統(tǒng)及光聲信號處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用光聲圖像掌握插入到受檢體的插入物的位置時，可以以能夠判別光聲圖像上描繪的插入物是否存在于探頭的正下方向的方式顯示的光聲信號處理裝置、光聲信號處理系統(tǒng)及光聲信號處理。峰值確定機構(gòu)(31)在峰值檢索模式時，根據(jù)基于用多個姿勢檢測出的光聲波的檢測信號的多個光聲圖像，從這些多個光聲圖像中，確定檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。姿勢判斷機構(gòu)(32)在普通模式時，判斷檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭(11)的姿勢是否與檢測通過峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭(11)的姿勢一致。顯示控制機構(gòu)(27)在顯示畫面上顯示光聲圖像，且在通過姿勢判斷機構(gòu)(32)判斷為一致時，將其意思顯示于顯示畫面上。
【專利說明】
光聲信號處理裝置、光聲信號處理系統(tǒng)及光聲信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種光聲信號處理裝置、光聲信號處理系統(tǒng)及光聲信號處理方法，更詳細而言，涉及一種檢測向受檢體射出光之后在受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波來生成光聲圖像的光聲信號處理系統(tǒng)、光聲信號處理系統(tǒng)及光聲信號處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為能夠以非侵入方式檢查活體內(nèi)部狀態(tài)的圖像檢查法的一種，已知有超聲波檢查法。超聲波檢查中，使用能夠發(fā)送及接收超聲波的超聲波探針。若從超聲波探針向受檢體(活體)發(fā)送超聲波，則該超聲波進入活體內(nèi)部，在組織界面反射。通過超聲波探針接收該反射超聲波并根據(jù)反射超聲波返回超聲波探針為止的時間計算距離，由此能夠使內(nèi)部狀態(tài)圖像化。
[0003]并且，已知有利用光聲效果使活體內(nèi)部圖像化的光聲成像。通常，光聲成像中，向活體內(nèi)照射激光脈沖等脈沖激光。在活體內(nèi)部，活體組織吸收脈沖激光的能量，通過基于該能量的隔熱膨脹而產(chǎn)生超聲波(光聲波)。通過超聲波探頭等檢測該光聲波，并根據(jù)檢測信號構(gòu)成光聲圖像，由此能夠?qū)崿F(xiàn)基于光聲波的活體內(nèi)的可視化。
[0004]在此，專利文獻I中，記載有通過超聲波診斷裝置使穿刺于受檢體的穿刺針圖像化的內(nèi)容。穿刺針通常由不銹鋼等金屬制作，在穿刺針反射的反射超聲波的強度比在受檢體內(nèi)的活體組織反射的反射超聲波的強度強，能夠在超聲波圖像上確認穿刺針的存在。穿刺針的觀察中，掌握針的前端位于何處是尤為重要的。專利文獻I中，在針的前端部分實施用于加強超聲波的反射的特殊處理，使在穿刺針的前端部分反射的反射超聲波的強度比在穿刺針的其他部分反射的反射超聲波的強度強。
[0005]并且，專利文獻2中，記載有利用光聲效果從針產(chǎn)生光聲波的內(nèi)容。專利文獻2中，向針直接照射脈沖激光來產(chǎn)生光聲波。針作為導(dǎo)波器發(fā)揮作用，所產(chǎn)生的光聲波從軸及前端傳播。從針發(fā)出的光聲波通過探頭檢測。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻I:日本專利公開2005 — 342128號公報(段落0016)
[0009]專利文獻2:日本專利特表2013 — 511355號公報(段落0096、圖7)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0011]但是，超聲波成像中，從探頭發(fā)送的超聲波(超聲波束)由于其特性，在近距離內(nèi)直行，但在遠距離中擴散為球面狀。超聲波成像中，為了防止超聲波束的擴散并提高綜合靈敏度，進行使超聲波束收斂的聚焦。聚焦中例如使用通過使超聲波束折射來收攏超聲波束的聲透鏡。相對于所發(fā)送的超聲波的反射超聲波在被收攏的超聲波束的范圍內(nèi)產(chǎn)生，因此超聲波圖像成為使被收攏的超聲波束的聚焦面的活體信息圖像化的圖像。
[0012]另一方面，光聲成像中，在位于照射有光的范圍的光吸收體中產(chǎn)生光聲波。光聲成像中，與超聲波成像的情況不同，成為被檢測出的光聲波的產(chǎn)生源的光吸收體的位置并不限定于被收攏的超聲波束的范圍內(nèi)。若位于被收攏的超聲波束的范圍的外側(cè)的光吸收體產(chǎn)生光聲波并且該光聲波被探頭檢測，則不存在于探頭的正下方向、換言之不存在于被聲透鏡等收攏的超聲波束的聚焦面的光吸收體被描繪于光聲圖像。因此，欲利用光聲圖像掌握穿刺針的位置時，產(chǎn)生即使在光聲圖像上描繪有穿刺針的前端，也無法判斷該穿刺針的前端是否存在于探頭的正下方向的問題。該問題不限于穿刺針，在導(dǎo)管和導(dǎo)絲等，欲利用在這些插入物中產(chǎn)生的光聲波來掌握插入到受檢體的其他插入物的位置時也產(chǎn)生。
[0013]本發(fā)明是鑒于上述內(nèi)容而完成的，其目的在于提供一種在利用光聲圖像來掌握插入到受檢體的插入物的位置時，可以以能夠判別描繪于光聲圖像上的插入物是否存在于探頭的正下方向的方式顯不的光聲信號處理裝置、光聲信號處理系統(tǒng)及光聲信號處理方法。
[0014]用于解決技術(shù)課題的手段
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種光聲信號處理裝置，其具備:光聲波檢測機構(gòu)，檢測從插入到受檢體的插入物且具有導(dǎo)光來自光源的光的導(dǎo)光部件及吸收從該導(dǎo)光部件射出的光來產(chǎn)生光聲波的光聲波產(chǎn)生部的插入物發(fā)出的光聲波;光聲圖像生成機構(gòu)，根據(jù)光聲波的檢測信號生成光聲圖像;模式設(shè)定機構(gòu)，設(shè)定改變聲波檢測機構(gòu)的姿勢來用多個姿勢進行光聲波檢測的峰值檢索模式及進行光聲圖像顯示的普通模式;峰值確定機構(gòu)，在峰值檢索模式時，根據(jù)基于用多個姿勢檢測出的光聲波的檢測信號的多個光聲圖像，確定該多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像;姿勢判斷機構(gòu)，在普通模式時，判斷檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測通過峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致;及顯示控制機構(gòu)，在顯示畫面上顯示光聲圖像且通過姿勢判斷機構(gòu)判斷為一致時，將該意思顯示于顯示畫面上。
[0016]本發(fā)明的光聲信號處理裝置可如下，S卩，能夠設(shè)為進一步具備檢測聲波檢測機構(gòu)相對于基準方向的角度的姿勢檢測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，峰值確定機構(gòu)存儲檢測確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的角度，姿勢判斷機構(gòu)對所存儲的角度與檢測光聲圖像的生成源的光聲波時通過姿勢檢測機構(gòu)檢測出的聲波檢測機構(gòu)的角度進行比較，由此判斷檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測通過峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致。
[0017]顯示控制機構(gòu)可如下，S卩，當檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)相對于基準方向的角度大于所存儲的角度時，將插入物向第I方向偏離的意思顯示于顯示畫面上，當檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)相對于基準方向的角度小于所存儲的角度時，將插入物向第I方向的相反側(cè)的第2方向偏離的意思顯示于顯示畫面上。
[0018]姿勢判斷機構(gòu)可如下，S卩，對通過光聲圖像生成機構(gòu)生成的光聲圖像的像素值與通過峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的像素值進行比較，由此判斷檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測通過峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致。
[0019]峰值確定機構(gòu)可如下，S卩，對多個光聲圖像的每一個計算像素值的最大值，對該計算出的像素值的最大值彼此進行比較，將具有最大像素值的像素的光聲圖像確定為被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。
[0020]代替上述內(nèi)容，可如下，S卩，峰值確定機構(gòu)對多個光聲圖像的每一個計算多個像素的像素值的總計，將該計算出的像素值的總計最大的光聲圖像確定為光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。此時，峰值確定機構(gòu)可計算設(shè)定于各光聲圖像內(nèi)的關(guān)心區(qū)域內(nèi)的像素的像素值的總計
[0021]峰值確定機構(gòu)可如下，S卩，根據(jù)檢測多個光聲圖像的生成源的光聲波時由姿勢檢測機構(gòu)檢測出的角度與多個光聲圖像的每一個中的像素值的最大值或像素值的總計值之間的關(guān)系，推斷像素值或像素值的總計變得最大的角度，將以該推斷出的角度進行光聲波檢測時生成的光聲圖像確定為被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像，并將推斷出的角度存儲為被檢測出的光聲波的檢測信號變得最強的聲波檢測機構(gòu)的角度。
[0022]聲波檢測機構(gòu)可如下，S卩，包含一維排列的多個檢測器元件，峰值檢索模式中，改變與排列有檢測器元件的方向垂直的方向的傾斜度。
[0023]并且，本發(fā)明的目的在于，提供一種光聲信號處理系統(tǒng)，其具備:光源;插入物，其為插入于受檢體的插入物，具有導(dǎo)光來自光源的光的導(dǎo)光部件及吸收從該導(dǎo)光部件射出的光來產(chǎn)生光聲波的光聲波產(chǎn)生部;光聲波檢測機構(gòu)，檢測從插入物發(fā)出的光聲波;光聲圖像生成機構(gòu)，根據(jù)光聲波的檢測信號生成光聲圖像;模式設(shè)定機構(gòu)，設(shè)定改變聲波檢測機構(gòu)的姿勢來用多個姿勢進行光聲波檢測的峰值檢索模式及進行光聲圖像的顯示的普通模式;峰值確定機構(gòu)，在峰值檢索模式時，根據(jù)基于用多個姿勢檢測出的光聲波的檢測信號的多個光聲圖像，確定該多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像;姿勢判斷機構(gòu)，在普通模式時，判斷檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測通過峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致;及顯示控制機構(gòu)，在顯示畫面上顯示光聲圖像且通過姿勢判斷機構(gòu)判斷為一致時，顯示該意思。
[0024]本發(fā)明還提供一種光聲信號處理方法，其具有:改變聲波檢測機構(gòu)的姿勢的同時檢測從插入于受檢體的插入物且具備導(dǎo)光來自光源的光的導(dǎo)光部件及吸收從該導(dǎo)光部件射出的光來產(chǎn)生光聲波的光聲波產(chǎn)生部的插入物發(fā)出的光聲波的步驟;根據(jù)用改變的多個姿勢檢測出的光聲波的檢測信號生成多個光聲圖像的步驟;根據(jù)多個光聲圖像確定該多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像的步驟;檢測從插入物發(fā)出的光聲波的步驟;根據(jù)光聲波的檢測信號生成光聲圖像的步驟;判斷檢測光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致；及在顯示畫面上顯示光聲圖像且在判斷步驟中判斷為一致時將該意思顯示于顯示畫面上的步驟。
[0025]發(fā)明效果
[0026]本發(fā)明的光聲信號處理裝置、光聲信號處理系統(tǒng)及光聲信號處理方法中，利用光聲圖像掌握插入到受檢體的插入物的位置時，能夠判別描繪于光聲圖像上的插入物是否存在于探頭的正下方向。
【附圖說明】
[0027]圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的光聲圖像生成系統(tǒng)的框圖。
[0028]圖2中(a)是表示整個穿刺針的外觀的圖，(b)是表示穿刺針主體的外觀的圖，(c)是表示內(nèi)針的外觀的圖。
[0029]圖3是表示穿刺針的前端附近的剖視圖。
[0030]圖4(a)?(C)是表示改變探頭的姿勢時的光聲波檢測的圖。
[0031]圖5是音源存在于探頭的正下方向時的圖像顯示例。
[0032]圖6是音源向第I方向側(cè)偏離時的圖像顯示例。
[0033]圖7是音源向第2方向側(cè)偏離時的圖像顯示例。
[0034]圖8是表示峰值檢索模式的動作步驟的流程圖。
[0035]圖9是表示普通模式時的動作步驟的流程圖。
[0036]圖10中(a)是表示穿刺針的前端存在于正下方向時的顯示例的圖，(b)是表示穿刺針的前端不存在于正下方向時的顯示例。
[0037]圖11中(a)是表示音源位于正下方向的狀態(tài)的圖，(b)是表示音源偏離正下方向的狀態(tài)的圖。
【具體實施方式】
[0038]以下，參考附圖，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。圖1表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的光聲信號處理系統(tǒng)。光聲信號處理系統(tǒng)10包含探頭(超聲波探針)11、超聲波單元12、激光單元13及穿刺針15。另外，本發(fā)明的實施方式中，作為聲波使用超聲波，但并不限定于超聲波，只要根據(jù)被測對象和測定條件等來選擇適當?shù)念l率，則也可使用可聽頻率的聲波。
[0039]作為光源的激光單元13例如構(gòu)成為激光二極管光源(半導(dǎo)體激光光源)。光源的類型并無特別限定，激光單元13可以是以激光二極管光源為種子光源的光放大型激光光源?；蛘撸部梢允抢肶AG(釔.鋁.石榴石)或翠綠寶石等的固體激光光源。從激光單元13射出的激光束例如利用光纖16等導(dǎo)光機構(gòu)導(dǎo)光至穿刺針15。
[0040]圖2(a)表示整個穿刺針的外觀，(b)表示穿刺針主體的外觀，(c)表示內(nèi)針的外觀。穿刺針15具有構(gòu)成外針的穿刺針主體151及內(nèi)針152。穿刺針主體151安裝于外針基座154(參考圖2(b))，內(nèi)針152安裝于內(nèi)針基座153(參考圖2(c))。連接激光單元13(參考圖1)與穿刺針15的光纖16在前端(從激光單元13觀察時的遠端側(cè))具有光纖連接器。穿刺針15的內(nèi)針基座153上設(shè)置有連接光纖16的光纖連接器的光纖連接器。
[0041]穿刺針主體151在形成為銳角的前端具有開口，在內(nèi)部具有內(nèi)腔。內(nèi)針152具有與構(gòu)成外針的穿刺針主體151的內(nèi)腔大致相同大小的外徑，構(gòu)成為能夠?qū)招牡拇┐提樦黧w151抽插。內(nèi)針152從外針基座154側(cè)插入到穿刺針主體151的內(nèi)腔，將穿刺針主體151的內(nèi)腔的至少一部分例如密封至防止活體的切片等侵入內(nèi)腔的程度。內(nèi)針基座153上設(shè)置有用于連接對位的突起部，外針基座154上設(shè)置有與內(nèi)針基座153的突起部卡合的槽。在穿刺針主體151內(nèi)安裝內(nèi)針152時，在使內(nèi)針基座153的突起與外針基座154的槽的位置對齊的基礎(chǔ)上，將內(nèi)針基座153嵌合于外針基座154。
[0042]執(zhí)刀醫(yī)在穿刺針主體151內(nèi)安裝有內(nèi)針152的狀態(tài)(參考圖2(a))下，向受檢體穿刺穿刺針15。穿刺針主體151的內(nèi)腔被內(nèi)針152堵塞，因此能夠防止在將針穿刺的中途卷入肉片等的現(xiàn)象，能夠防止妨礙執(zhí)刀醫(yī)的穿刺感覺。并且，能夠防止水分從穿刺部位向穿刺針主體151的內(nèi)腔流入。執(zhí)刀醫(yī)在向受檢體穿刺之后，解除內(nèi)針基座153與外針基座154的連接，從穿刺針主體151拔出內(nèi)針152。拔出內(nèi)針152之后，在外針基座154安裝注射器等，進行例如麻醉藥等藥劑的注入?；蛘?，從受檢體的穿刺有穿刺針15的部位采取活檢試料。
[0043]圖3表示穿刺針15的前端附近的剖面。內(nèi)針152包含導(dǎo)光部件155、光吸收部件157、軟管158及透明樹脂159。軟管158為例如由聚酰亞胺構(gòu)成的空心管。軟管158也可以是不銹鋼等金屬管。軟管158的外徑稍小于穿刺針主體151的內(nèi)腔的直徑。透明樹脂159配置于軟管158的管內(nèi)。作為透明樹脂159，例如使用環(huán)氧樹脂(粘結(jié)劑)。軟管158及透明樹脂159與形成為銳角的穿刺針前端相同，切割成銳角。透明樹脂159堵塞軟管158的至少前端部分即可，并不一定要堵塞軟管158的整個內(nèi)部。作為透明樹脂159，可使用光固化型、熱固化型或常溫固化型樹脂。
[0044]通過光纖16(參考圖1)導(dǎo)光的光從設(shè)置于內(nèi)針基座153的光纖連接器入射于內(nèi)針152內(nèi)的導(dǎo)光部件155。也可將光纖16本身用作導(dǎo)光部件155來代替在內(nèi)針基座153設(shè)置光纖連接器。導(dǎo)光部件155將從激光單元13射出的光導(dǎo)光至穿刺針的開口附近。通過導(dǎo)光部件155導(dǎo)光的光從設(shè)置于開口附近的光射出部156射出。導(dǎo)光部件155例如由光纖構(gòu)成，從該光纖的激光單元13觀察時，光行進側(cè)的端面構(gòu)成光射出部156。從光射出部156射出例如0.2mJ的激光束。
[0045]導(dǎo)光部件155通過透明樹脂159嵌入軟管158中。在軟管158的前端配置有光聲波產(chǎn)生部即光吸收部件157，從光射出部156射出的光照射于光吸收部件157。光吸收部件157吸收所照射的光，由此在穿刺針的前端產(chǎn)生光聲波。光吸收部件157存在于穿刺針15的前端，能夠以穿刺針15的前端的一點產(chǎn)生光聲波。光聲波的產(chǎn)生源(音源)的長度與整個穿刺針的長度相比，充分短，音源能夠視作點音源。作為光吸收部件157，例如能夠使用混合有黑顏料的環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、氟化乙烯樹脂或硅橡膠等?；蛘?，作為光吸收部件157，可使用對激光束的波長具有光吸收性的金屬膜或氧化物膜。例如，作為光吸收部件157，可使用對激光束的波長的光吸收性較高的氧化鐵、氧化鉻、氧化錳等氧化物的膜?；蛘?，也可將Ti或Pt等的金屬膜用作光吸收部件157。
[0046]能夠通過以下步驟制作上述內(nèi)針152。首先，在軟管158的管內(nèi)注入固化前的透明樹脂159。接著，將導(dǎo)光部件155插通于軟管158的內(nèi)部，并以構(gòu)成光射出部156的導(dǎo)光部件155的光射出端配置于軟管158的前端附近的方式進行定位。該定位中，例如利用顯微鏡等觀察導(dǎo)光部件155，以光射出端配置于軟管158的前端方式調(diào)整位置即可。由于透明樹脂159具有透明性，因此在調(diào)整時，能夠確認導(dǎo)光部件155的光射出端的位置。也可代替上述內(nèi)容，先插通導(dǎo)光部件155，之后注入透明樹脂159。
[0047]定位之后，在導(dǎo)光部件155插通于軟管158的管內(nèi)的狀態(tài)下，例如通過熱固化使透明樹脂159固化。之后，以成為適合穿刺針主體151的前端的形狀的方式將軟管158及透明樹月旨159的前端切斷為銳角。接著，以覆蓋其切斷面的至少一部分的方式，涂布構(gòu)成光吸收部件157的具有光吸收性的樹脂，例如通過熱固化使該樹脂固化。
[0048]上述內(nèi)容中，將導(dǎo)光部件155插通于軟管158的內(nèi)部來調(diào)整位置，并在使透明樹脂固化之后將軟管切斷為銳角，但并不限定于此。可預(yù)先將軟管切斷為銳角，在該軟管中插通導(dǎo)光部件155來調(diào)整位置，并使透明樹脂固化。此時，作為軟管可使用金屬管。
[0049]回到圖1，探頭11為聲波檢測機構(gòu)，例如具有一維排列的多個超聲波振子。探頭11檢測受檢體中穿刺有穿刺針15之后從光吸收部件157(參考圖3)產(chǎn)生的光聲波。探頭11除了檢測光聲波以外，還進行對受檢體的聲波(超聲波)的發(fā)送及相對于所發(fā)送的超聲波的反射聲波(反射超聲波)的接收。探頭11上設(shè)置有姿勢檢測機構(gòu)33。作為姿勢檢測機構(gòu)33，例如使用加速度傳感器或角速度傳感器、重力加速度傳感器。姿勢檢測機構(gòu)33在檢測光聲波時，檢測探頭11相對于基準方向的角度。
[0050]超聲波單元12具有接收電路21、AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22、接收存儲器23、數(shù)據(jù)分離機構(gòu)24、光聲圖像生成機構(gòu)25、超聲波圖像生成機構(gòu)26、顯示控制機構(gòu)27、控制機構(gòu)28、發(fā)送控制電路29、模式設(shè)定機構(gòu)30、峰值確定機構(gòu)31及姿勢判斷機構(gòu)32。探頭11及超聲波單元12構(gòu)成光聲信號處理裝置。
[0051]接收電路21接收通過探頭11檢測出的光聲波的檢測信號。并且，接收通過探頭11檢測出的反射超聲波的檢測信號。AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22將由接收電路21接收的光聲波及反射超聲波的檢測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22例如根據(jù)規(guī)定周期的采樣時鐘信號，以規(guī)定的采樣周期對光聲波及反射超聲波的檢測信號進行采樣。AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22將所采樣的光聲波及反射超聲波的檢測信號(采樣數(shù)據(jù))存儲于接收存儲器23。
[0052]數(shù)據(jù)分離機構(gòu)24分離存儲于接收存儲器23的光聲波的檢測信號的采樣數(shù)據(jù)與反射超聲波的檢測信號的采樣數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分離機構(gòu)24將光聲波的檢測信號的采樣數(shù)據(jù)輸入至光聲圖像生成機構(gòu)25。并且，將所分離的反射超聲波的采樣數(shù)據(jù)輸入至超聲波圖像生成機構(gòu)(反射聲波圖像生成機構(gòu))26。
[0053]光聲圖像生成機構(gòu)25根據(jù)通過探頭11檢測出的光聲波的檢測信號生成光聲圖像。光聲圖像的生成例如包含相位匹配加算等圖像再構(gòu)、檢波、對數(shù)轉(zhuǎn)換等。超聲波圖像生成機構(gòu)26根據(jù)通過探頭11檢測出的反射超聲波的檢測信號生成超聲波圖像(反射聲波圖像)。超聲波圖像的生成也包含相位匹配加算等圖像再構(gòu)、檢波、對數(shù)轉(zhuǎn)換等。
[0054]控制機構(gòu)28控制超聲波單元12內(nèi)的各部?？刂茩C構(gòu)28例如向激光單元13發(fā)送觸發(fā)信號，從激光單元13射出激光束。并且，配合激光束的照射，向AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22發(fā)送采樣觸發(fā)信號，控制光聲波的采樣開始時刻。
[0055]控制機構(gòu)28在獲取超聲波圖像時，向發(fā)送控制電路29發(fā)送命令超聲波發(fā)送的內(nèi)容的超聲波發(fā)送觸發(fā)信號。發(fā)送控制電路29若接收到超聲波發(fā)送觸發(fā)信號，則從探頭11發(fā)送超聲波?？刂茩C構(gòu)28結(jié)合超聲波發(fā)送的時刻，向AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22發(fā)送采樣觸發(fā)信號，開始反射超聲波的采樣。
[0056]模式設(shè)定機構(gòu)30進行超聲波單元12的動作模式的設(shè)定。動作模式包含改變探頭11的姿勢來用多個姿勢進行光聲波檢測的峰值檢索模式及進行通常的光聲圖像的顯示的普通模式。動作模式為峰值檢索模式時，在用戶改變探頭11的姿勢的期間，控制機構(gòu)28實施多次光射出及光聲波檢測。光聲圖像生成機構(gòu)25根據(jù)用多個姿勢檢測出的光聲波的檢測信號生成多個光聲圖像。峰值確定機構(gòu)31確定所生成的多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。峰值確定機構(gòu)31存儲檢測所確定的被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的角度。
[0057]姿勢判斷機構(gòu)32在動作模式為普通模式時，判斷檢測通過光聲圖像生成機構(gòu)25生成的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢是否與檢測通過峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致。姿勢判斷機構(gòu)32例如對峰值確定機構(gòu)31所存儲的角度與檢測光聲圖像的生成源的光聲波時通過姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的探頭11的角度進行比較，由此判斷檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢是否與檢測通過峰值確定機構(gòu)31確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢一致。兩者無需完全一致，只要差在規(guī)定的范圍內(nèi)，例如在±10%左右的范圍，則可視作姿勢一致。
[0058]顯示控制機構(gòu)27在普通模式時，合成光聲圖像與超聲波圖像，并將合成圖像顯示于顯示器等圖像顯示機構(gòu)14。顯示控制機構(gòu)27例如通過重疊光聲圖像與超聲波圖像來進行圖像合成。并且，顯示控制機構(gòu)27在通過姿勢判斷機構(gòu)32判斷為一致時，將該意思顯示于圖像顯示機構(gòu)。另外，本實施方式中，“普通模式”表示未實施基于峰值確定機構(gòu)31的、被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像的確定的模式。動作模式為峰值檢索模式時，可在進行超聲波圖像的生成及合成圖像的顯示的同時，確定被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像，也可省略圖像顯示。
[0059]圖4(a)?(C)中示出改變探頭11的姿勢時的光聲波檢測。在此，將探頭11處于該圖(b)的姿勢時由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的角度定義為0°。將該圖(a)所示的探頭11的傾斜方向的符號設(shè)為正，將該圖(b)所示的探頭11的傾斜方向的符號設(shè)為負。探頭11具有使超聲波束收斂的聲透鏡17，超聲波圖像的圖像化剖面與被收攏的超聲波束的聚焦面一致。以下內(nèi)容中，將被收攏的超聲波束的聚焦面的方向定義為探頭11的正下方向。
[0060]圖4(b)中，在探頭11的正下方向存在有音源51。另一方面，若探頭11如圖4(a)或(C)所示那樣傾斜，則偏離探頭11的正下方向。然而，此時探頭11的檢測器元件也能夠檢測從音源51產(chǎn)生的光聲波，光聲圖像上描繪有音源51。探頭11在音源51并不存在于正下方向時也檢測光聲波，因此僅通過觀察光聲圖像，很難判別音源即穿刺針15的前端是存在于探頭11的正下方向還是存在于稍偏離該方向的方向。
[0061 ]在此，探頭11的聲波的檢測特性具有角度依賴性，相對于聲波的檢測面傾斜入射的光聲波的檢測信號變得比相對于檢測面垂直入射的光聲波的檢測信號弱。因此，當音源51存在于探頭11的正下方向時，所檢測出的光聲波變得最強。因此，本實施方式中，峰值檢索模式中在改變探頭11的姿勢的同時進行光聲波檢測，確定基于用多個姿勢檢測的多個光聲波的多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。檢測成為由峰值確定機構(gòu)31確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢與音源51存在于探頭11的正下方向的姿勢一致。
[0062 ]峰值確定機構(gòu)31例如在多個光聲圖像之間比較像素值，確定被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。更詳細而言，峰值確定機構(gòu)31首先對多個光聲圖像的每一個計算圖像內(nèi)的像素值的最大值。接著，對計算出的像素值的最大值彼此進行比較。峰值確定機構(gòu)31將多個光聲圖像中具有最大像素值的像素的光聲圖像確定為被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。峰值確定機構(gòu)31將檢測所確定的光聲圖像的生成源的光聲波時由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的角度存儲為音源51存在于探頭11的正下方向時的角度。
[0063]峰值確定機構(gòu)31可代替上述，對多個光聲圖像的每一個計算多個像素的像素值的總計，對計算出的像素值的總計彼此進行比較。峰值確定機構(gòu)31例如計算光聲圖像中包含的所有像素的像素值的總計。峰值確定機構(gòu)31將像素值的總計最大的光聲圖像確定為被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。峰值確定機構(gòu)31將檢測所確定的光聲圖像的生成源的光聲波時由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的角度存儲為音源51存在于探頭11的正下方向時的角度。
[0064]也可代替計算整個圖像的像素值的總計，在光聲圖像內(nèi)設(shè)定關(guān)心區(qū)域，并計算所設(shè)定的關(guān)心區(qū)域內(nèi)的像素的像素值的總計。關(guān)心區(qū)域例如在切換為峰值檢索模式時由用戶在光聲圖像上指定?；蛘?，將在圖像內(nèi)檢測出的光聲波的檢測信號最強的位置識別為針尖的位置，將自針尖的位置的規(guī)定范圍設(shè)定為關(guān)心區(qū)域。計算關(guān)心區(qū)域內(nèi)的像素值的總計時，即使在偽影較多時，也能夠準確地確定被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。
[0065]峰值確定機構(gòu)31可根據(jù)檢測多個光聲圖像的生成源的光聲波時由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的角度與多個光聲圖像的每一個的像素值的最大值或像素值的總計值之間的關(guān)系，推斷像素值或像素值的總計變得最大的角度，并將以推斷出的角度進行光聲波檢測時生成的光聲圖像確定為被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。更詳細而言，峰值確定機構(gòu)31對檢測光聲波時的探頭11的角度與各光聲圖像的像素值的最大值或多個像素的像素值的總計值進行標繪，通過基于高斯函數(shù)的最小二乘法進行擬合，從而計算出像素值的最大值或像素值的總計值變得最大的角度。峰值確定機構(gòu)31可將推斷出的角度存儲為音源51存在于探頭11的正下方向時的角度。
[0066]普通模式時，對探頭11的姿勢與檢測成為所確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢進行比較，由此能夠判斷描繪于光聲圖像上的音源51是否存在于探頭11的正下方向。若由姿勢判斷機構(gòu)32判斷為探頭11的姿勢一致，則顯示控制機構(gòu)27向圖像顯示機構(gòu)14顯示在探頭的正下方向存在音源51的意思。
[0067]當由姿勢判斷機構(gòu)32判斷為探頭11的姿勢并不一致時，顯示控制機構(gòu)27顯示音源51并不存在于探頭11的正下方向的意思。更詳細而言，如圖4(a)所示，當探頭11的角度大于音源存在于探頭11的正下方向時的角度時，顯示音源51比聲透鏡17的聚焦面更向第I方向(圖4(a)中朝向紙面的左側(cè)方向)偏離的意思。相反地，如圖4(c)所示，當探頭11的角度小于音源存在于探頭11的正下方向時的角度時，顯示音源51比聲透鏡17的聚焦面更向第2方向(圖4 (c)中朝向紙面的右側(cè)方向)側(cè)偏離的意思。
[0068]圖5表示音源存在于探頭11的正下方向時的圖像顯示例。顯示控制機構(gòu)27在光聲圖像與超聲波圖像的合成圖像上重疊框架61與音源位置63。音源位置63顯示于與圖像中存在光聲波的檢測信號的位置對應(yīng)的像素，框架61顯示于其中心與音源位置63—致的位置。當通過姿勢判斷機構(gòu)32判斷為探頭11的姿勢一致時，顯示控制機構(gòu)27在框架61的內(nèi)側(cè)及外側(cè)分別顯示矩形62。醫(yī)生等用戶通過辨識分別在框架61的內(nèi)側(cè)及外側(cè)顯示有矩形62，能夠辨認音源即穿刺針的前端位于探頭11的正下方向。
[0069]圖6表示音源向第I方向側(cè)偏離時的圖像顯示例。顯示控制機構(gòu)27在光聲圖像與超聲波圖像的合成圖像上重疊框架61與音源位置65。當通過姿勢判斷機構(gòu)32判斷為探頭11的角度大于音源存在于探頭11的正下方向時的角度時(參考圖4(a))，顯示控制機構(gòu)27僅在框架61的內(nèi)側(cè)顯示矩形64。矩形64例如以虛線顯示。醫(yī)生等用戶通過辨識僅在框架61的內(nèi)側(cè)顯示有矩形64，能夠辨認音源即穿刺針的前端位于從探頭11的正下方向向第I方向側(cè)偏離的位置。
[0070]圖7表示音源向第2方向側(cè)偏離時的圖像顯示例。顯示控制機構(gòu)27在光聲圖像與超聲波圖像的合成圖像上重疊框架61與音源位置67。當通過姿勢判斷機構(gòu)32判斷為探頭11的角度小于音源存在于探頭11的正下方向時的角度時(參考圖4(C))，顯示控制機構(gòu)27僅在框架61的外側(cè)顯示矩形66。矩形66例如以虛線顯示。醫(yī)生等用戶通過辨識僅在框架61的外側(cè)顯示有矩形66，能夠辨認音源即穿刺針的前端位于從探頭11的正下方向向第2方向側(cè)偏離的位置。
[0071]圖8表示峰值檢索模式的動作步驟。醫(yī)生等用戶將穿刺針15穿刺于受檢體。模式設(shè)定機構(gòu)30將動作模式設(shè)定為峰值檢索模式。用戶例如通過操作模式切換開關(guān)等來將動作模式設(shè)定為峰值檢索模式?；蛘撸部蓹z測用戶使探頭11進行擺動動作的情況，自動將動作模式設(shè)定為峰值檢索模式。
[0072]超聲波單元12的控制機構(gòu)28向激光單元13發(fā)送觸發(fā)信號。激光單元13若接收到觸發(fā)信號，則開始激光振蕩，射出脈沖激光(步驟Al)。從激光單元13射出的脈沖激光通過導(dǎo)光部件155 (參考圖3)導(dǎo)光直至穿刺針15的前端附近，從光射出部156射出，其至少一部分照射于配置在穿刺針15的前端的光吸收部件157。
[0073]探頭11檢測通過激光束的照射而在受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波(步驟A2KAD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22經(jīng)由接收電路21接收光聲波的檢測信號，對光聲波的檢測信號進行采樣并存儲于接收存儲器23。數(shù)據(jù)分離機構(gòu)24將存儲于接收存儲器23的光聲波的檢測信號發(fā)送至光聲圖像生成機構(gòu)25。光聲圖像生成機構(gòu)25根據(jù)光聲波的檢測信號生成光聲圖像(步驟A3)。
[0074]控制機構(gòu)28判斷是否滿足檢測結(jié)束條件(步驟A4)?？刂茩C構(gòu)28例如判斷是否用多個姿勢檢測了光聲波。例如，探頭11的角度在±20°的范圍內(nèi)發(fā)生變化時，判斷為已滿足檢測結(jié)束條件?；蛘撸袛鄰臋z測開始是否經(jīng)過規(guī)定時間，例如數(shù)秒。而且，向一定方向逐漸改變探頭的傾斜度時，檢測到相對于傾斜度的變化，光聲波的檢測信號的強度從增加轉(zhuǎn)變?yōu)闇p少時，可作為檢測結(jié)束。也可由用戶命令檢測結(jié)束。不滿足檢測條件時，用戶例如改變探頭11的、與排列有檢測器元件的方向垂直的方向的傾斜度(步驟A5)。之后，返回步驟Al?？刂茩C構(gòu)28進行光射出、光聲波檢測及光聲圖像的生成，直至滿足檢測結(jié)束條件。
[0075]若滿足檢測結(jié)束條件，則峰值確定機構(gòu)31確定基于用多個姿勢檢測出的多個光聲波的多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像(步驟A6)。峰值確定機構(gòu)31存儲與檢測所確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢相關(guān)的信息(步驟A7)。峰值確定機構(gòu)31例如將檢測所確定的光聲圖像的生成源的光聲波時由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的探頭11的角度存儲為與探頭11的姿勢相關(guān)的信息。若存儲與檢測所確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢相關(guān)的信息，則峰值檢索模式結(jié)束。
[0076]圖9表示普通模式時的動作步驟。若峰值檢索模式結(jié)束，則模式設(shè)定機構(gòu)30將動作模式設(shè)定為普通模式。超聲波單元12的控制機構(gòu)28向發(fā)送控制電路29發(fā)送超聲波觸發(fā)信號。發(fā)送控制電路29響應(yīng)該信號而從探頭11發(fā)送超聲波(步驟BI)。探頭11在發(fā)送超聲波之后檢測反射超聲波(步驟B2)。另外，超聲波的收發(fā)可在分離的位置進行。例如，從與探頭11不同的位置進行超聲波的發(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。
[0077]由探頭11檢測的反射超聲波經(jīng)由接收電路21輸入至AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22對反射超聲波的檢測信號進行采樣并存儲于接收存儲器23。數(shù)據(jù)分離機構(gòu)24將存儲于接收存儲器23的反射超聲波的檢測信號發(fā)送至超聲波圖像生成機構(gòu)26。超聲波圖像生成機構(gòu)26根據(jù)反射超聲波的檢測信號生成超聲波圖像(步驟B3)。
[0078]控制機構(gòu)28向激光單元13發(fā)送觸發(fā)信號。激光單元13若接收到觸發(fā)信號，則開始激光振蕩，并射出脈沖激光(步驟B4) ο從激光單元13射出的脈沖激光通過導(dǎo)光部件155 (參考圖3)導(dǎo)光至穿刺針15的前端附近，從光射出部156射出，其至少一部分照射于配置在穿刺針15的前端的光吸收部件157。
[0079]探頭11檢測通過激光束的照射而在受檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波即從光吸收部件157發(fā)出的光聲波(步驟B5) AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22經(jīng)由接收電路21接收光聲波的檢測信號，對光聲波的檢測信號進行采樣并存儲于接收存儲器23。數(shù)據(jù)分離機構(gòu)24將存儲于接收存儲器23的光聲波的檢測信號發(fā)送至光聲圖像生成機構(gòu)25。光聲圖像生成機構(gòu)25根據(jù)光聲波的檢測信號生成光聲圖像(步驟B6)。
[0080]在此，從探頭11發(fā)送的反射超聲波在探頭11與超聲波反射位置之間往返傳播，而光聲波在其產(chǎn)生位置即穿刺針15的前端附近至探頭11為止的單方面?zhèn)鞑?。因此，檢測反射超聲波時，與在相同深度位置產(chǎn)生的光聲波的檢測相比，需要2倍的時間。因此，反射超聲波采樣時的AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)22的采樣時鐘可設(shè)為光聲波采樣時的一半。
[0081 ]姿勢判斷機構(gòu)32對由峰值確定機構(gòu)31在峰值檢索模式的步驟A7(參考圖8)中存儲的與探頭11的姿勢相關(guān)的信息、和檢測光聲波時的探頭11的姿勢進行比較(步驟B7)，判斷兩者是否一致(步驟B8)。當兩者一致時，姿勢判斷機構(gòu)32向顯示控制機構(gòu)27發(fā)送表示穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向的意思的信號。顯示控制機構(gòu)27將超聲波圖像與光聲圖像的合成圖像顯示于圖像顯示機構(gòu)14，且將穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向的意思顯示于圖像顯示機構(gòu)14(步驟B9) ο步驟B9中，例如顯示圖5所示的圖像。
[0082]當判斷為探頭11的姿勢并不一致時，姿勢判斷機構(gòu)32判斷穿刺針15的前端是否存在于前方(第I方向)側(cè)(步驟B10)。姿勢判斷機構(gòu)32例如對由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的探頭11的角度與峰值確定機構(gòu)31存儲的探頭11的角度的大小關(guān)系進行比較，若由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的探頭11的角度大于峰值確定機構(gòu)31存儲的探頭11的角度(差量為正)，則判斷為穿刺針15的前端存在于比探頭11的正下方向更靠前方。此時，姿勢判斷機構(gòu)32向顯示控制機構(gòu)27發(fā)送表示穿刺針15的前端存在于前方的意思的信號。顯示控制機構(gòu)27將超聲波圖像與光聲圖像的合成圖像顯示于圖像顯示機構(gòu)14，且將穿刺針15的前端存在于前方的意思顯示于圖像顯示機構(gòu)14(步驟BI I) ο步驟BI I中，例如顯示圖6所示的圖像。
[0083]姿勢判斷機構(gòu)32例如對由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的探頭11的角度與峰值確定機構(gòu)31存儲的探頭11的角度的大小關(guān)系進行比較，若由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的探頭11的角度小于峰值確定機構(gòu)31存儲的探頭11的角度(差量為負)，則在步驟BlO中判斷穿刺針15的前端存在于比探頭11的正下方向更靠后方。此時，姿勢判斷機構(gòu)32向顯示控制機構(gòu)27發(fā)送表示穿刺針15的前端存在于后方的意思的信號。顯示控制機構(gòu)27將超聲波圖像與光聲圖像的合成圖像顯示于圖像顯示機構(gòu)14，且將穿刺針15的前端存在于后方的意思顯示于圖像顯示機構(gòu)14 (步驟B12)。步驟B12中，例如顯示圖7所示的圖像。
[0084]本實施方式中，峰值檢索模式中，根據(jù)改變探頭11的姿勢來檢測出的光聲波生成多個光聲圖像，并確定被檢測的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。普通模式時，判斷檢測光聲波時的探頭11的姿勢是否與檢測在峰值檢索模式中確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢一致。音源即穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向時，被檢測出的光聲波的檢測信號變得最強，因此用與此時的探頭11的姿勢一致的姿勢檢測光聲波時，能夠推斷穿刺針的前端存在于探頭11的正下方向。因此，本實施方式中，利用光聲圖像掌握插入到受檢體的插入物的位置時，可以以能夠判別描繪于光聲圖像上的插入物是否存在于探頭的正下方向的方式顯示。
[0085]在與專利文獻I的比較中，超聲波圖像中，針描繪為連續(xù)體，因此很難識別前端部分。為了利用超聲波圖像提取針尖，需要進行用于加強在針尖部分反射的反射超聲波的特殊加工，對成本和穿刺能力帶來影響。并且，專利文獻2中，從整個針產(chǎn)生光聲波，因此針描繪為連續(xù)體，很難識別前端部分。本實施方式中，以能夠視作點音源的程度的狹窄范圍產(chǎn)生光聲波，可輕松識別針尖。然而，在不存在于探頭11的正下方向時也能夠檢測在針尖部分產(chǎn)生的光聲波，因此即使圖像上存在點音源，但該點音源并不一定存在于探頭11的正下方向。本實施方式中，在峰值檢索模式中預(yù)先確定光聲波的檢測信號檢測為最強的探頭11的姿勢，在普通模式中，判斷探頭11的姿勢是否與預(yù)先確定的姿勢一致。通過如此，能夠判別描繪于圖像上的點音源是否存在于探頭11的正下方向。
[0086]接著，對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。第I實施方式中，在峰值檢索模式中確定檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像，并存儲檢測該光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢。普通模式時，對由姿勢檢測機構(gòu)33檢測出的探頭11的姿勢與在峰值檢索模式時存儲的探頭11的姿勢進行比較，由此判斷音源即穿刺針15的前端是否存在于探頭11的正下方向。本實施方式中，在峰值檢索模式中確定檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像，普通模式中，對光聲圖像的像素值與通過峰值檢索模式確定的光聲圖像的像素值進行比較，由此判斷音源即穿刺針15的前端是否存在于探頭11的正下方向。其他方面可與第I實施方式相同。
[0087 ]峰值確定機構(gòu)31確定被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像這一點與第I實施方式相同。峰值確定機構(gòu)31存儲所確定的光聲圖像中的像素值來代替存儲檢測所確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢。峰值確定機構(gòu)31根據(jù)各圖像中的最大像素值確定被檢測的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像時，存儲所確定的光聲圖像中的最大像素值。峰值確定機構(gòu)31根據(jù)整個圖像的像素值的總計值來確定被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像時，存儲所確定的整個圖像的像素值的總計值。根據(jù)圖像中的關(guān)心區(qū)域的像素值的總計值來確定被檢測出的光聲圖像最強的光聲圖像時，存儲所確定的光聲圖像中的關(guān)心區(qū)域的像素值的總計值。
[0088]在普通模式時，姿勢判斷機構(gòu)32對通過光聲圖像生成機構(gòu)25生成的光聲圖像的像素值或其總計值與峰值確定機構(gòu)在峰值檢索模式時存儲的像素值或其總計值進行比較，由此判斷檢測光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢是否與檢測通過峰值確定機構(gòu)31確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的探頭11的姿勢一致。通過探頭11檢測出的光聲波在穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向時變得最大，因此光聲圖像的像素值也會變得最大，因此通過對像素值或多個像素的總計像素值進行比較，能夠判斷穿刺針15的前端是否存在于探頭11的正下方向。
[0089]圖10(a)表示穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向時的顯示例，(b)表示穿刺針15的前端不存在于探頭11的正下方向時的顯示例。當像素值或其總計值一致時，姿勢判斷機構(gòu)32向顯示控制機構(gòu)27發(fā)送表示穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向的意思的信號。此時，顯示控制機構(gòu)27將圖10(a)所示的框架71、瞄準72及音源位置73重疊顯示于光聲圖像與超聲波圖像的合成圖像。音源位置73顯示于圖像中與存在光聲波的位置對應(yīng)的像素，框架71及瞄準72顯示于其中心與音源位置73—致的位置。
[0090]當像素值或其總計值不一致時，姿勢判斷機構(gòu)32向顯示控制機構(gòu)27發(fā)送表示穿刺針15的前端不存在于探頭11的正下方向的意思的信號。此時，顯示控制機構(gòu)27將圖10(b)所示的框架71及音源位置73重疊顯示于光聲圖像與超聲波圖像的合成圖像。醫(yī)生等用戶能夠根據(jù)有無瞄準72(參考圖10(a))，判斷音源即穿刺針的前端是否位于探頭11的正下方向。
[0091]本實施方式中，在峰值檢索模式中，根據(jù)改變探頭11的姿勢來檢測出的光聲波生成多個光聲圖像，并確定被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。普通模式時，判斷光聲圖像中的像素值或其總計值是否與在峰值檢索模式中確定的光聲圖像的像素值或其總計值一致。通過如此比較像素值，利用光聲圖像掌握插入到受檢體的插入物的位置時，也可以以能夠判別描繪于光聲圖像上的插入物是否存在于探頭的正下方向的方式顯示。本實施方式中，根據(jù)像素值判斷穿刺針15的前端是否存在于探頭11的正下方向，無需比較檢測光聲波時的探頭11的姿勢，因此無需姿勢檢測機構(gòu)33。
[0092]接著，對本發(fā)明的第3實施方式進行說明。本實施方式中，改變探頭11在空間內(nèi)的位置的同時進行光聲波檢測，以此代替改變探頭11的傾斜度的同時進行光聲波檢測。峰值確定機構(gòu)31依據(jù)根據(jù)改變位置來檢測出的光聲波生成的多個光聲圖像中的音源的深度方向的位置，確定穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向時生成的光聲圖像。當光聲圖像中的音源的深度方向的位置與峰值確定機構(gòu)31確定的光聲圖像中的音源的深度方向的位置一致時，姿勢判斷機構(gòu)32判斷為穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向。其他方面可與第I實施方式或第2實施方式相同。
[0093]圖11(a)表示音源位于探頭11的正下方向的狀態(tài)，(b)表示音源偏離正下方向的狀態(tài)。將穿刺針的前端即音源51至探頭11為止的距離設(shè)為d(參考圖11(a))。音源51存在于探頭11的正下方向時，光聲圖像中音源51描繪于深度d的位置。如圖11(b)所示，若將探頭11的位置從圖11(a)所示的位置向紙面左側(cè)方向稍微錯開，則探頭11的位置會偏離，由此探頭11至音源51之間的距離變得比距離d長。以圖11(b)的狀態(tài)進行光聲波檢測時，光聲圖像中的音源位置52成為比音源51存在于探頭11的正下方向時的深度d更深的dl。
[0094]如上所述，光聲圖像中的音源的深度方向的位置變得最小是在音源51存在于探頭11的正下方向時。峰值確定機構(gòu)31在根據(jù)改變位置來檢測出的光聲波生成的多個光聲圖像中確定音源位置最淺的光聲圖像。若還考慮探頭11的檢測器元件的聲波檢測特性的角度依賴性，則音源的深度方向的位置最淺的光聲圖像與被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像對應(yīng)。姿勢判斷機構(gòu)32判斷光聲圖像中的音源的深度方向的位置是否與通過峰值確定機構(gòu)31確定的光聲圖像中的音源的深度方向的位置一致，由此判斷穿刺針15的前端是否存在于探頭11的正下方向。
[0095]本實施方式中，在峰值檢索模式中，根據(jù)改變探頭11的位置來檢測出的光聲波來生成多個光聲圖像，并確定所描繪的音源的深度方向的位置最淺的光聲圖像。普通模式時，判斷光聲圖像中的音源的深度方向的位置是否與在峰值檢索模式中確定的光聲圖像中的音源的深度方向的位置一致。通過如此比較圖像中的音源的深度方向的位置，利用光聲圖像掌握插入到受檢體的插入物的位置時，也可以以能夠判別描繪于光聲圖像上的插入物是否存在于探頭的正下方向的方式顯示。
[0096]另外，上述各實施方式中，設(shè)為在穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向時及并不如此時改變顯示于圖像的圖形(參考圖5?7以及圖10(a)及(b))，但并不限定于此。圖像顯示只要能夠?qū)τ脩籼崾敬┐提?5的前端是否存在于探頭11的正下方向即可，例如，表示圖像中可僅顯示表示穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向的指示器?；蛘?，可在穿刺針15的前端存在于探頭11的正下方向時及并不如此時顯示相同圖形，并改變其圖形的顯示亮度和顯示顏色。
[0097]第I實施方式中，除了探頭11的角度之外，還可利用檢測探頭11在空間內(nèi)的位置的位置檢測機構(gòu)來檢測空間內(nèi)的探頭11的位置。此時，可根據(jù)探頭11的角度及位置求出音源即穿刺針15的前端在空間內(nèi)的位置。普通模式中，探頭11的位置偏離峰值檢索模式時的位置時，可根據(jù)穿刺針15的前端的位置與當前的圖像化剖面之間的關(guān)系，判斷穿刺針15的前端是從探頭11的正下方向向第I方向側(cè)偏離還是向第2方向側(cè)偏離。
[0098]圖3中，對在軟管158的內(nèi)部利用透明樹脂159嵌入導(dǎo)光部件155，并在透明樹脂159的前端配置光吸收部件157的例子進行了說明，但并不限定于此。例如，可設(shè)為作為光吸收部件157使用具有光吸收性的膜，以具有光吸收性的膜覆蓋導(dǎo)光部件155的光射出面即光射出部156，從而將該導(dǎo)光部件155嵌入到透明樹脂中?；蛘撸部稍O(shè)為在導(dǎo)光部件155的光射出部156與光吸收部件157之間設(shè)置空隙，使光射出部156與光吸收部件157隔著空氣層對置。
[0099]并且，圖3中，對內(nèi)針152具有軟管158的例子進行了說明，但并不限定于此。例如，可由具有光吸收性的材料例如黑色樹脂構(gòu)成內(nèi)針，并在其內(nèi)部嵌入導(dǎo)光部件155。此時，內(nèi)針尤其是其前端部分兼作吸收從導(dǎo)光部件155的光射出部156射出的光并產(chǎn)生聲波的光吸收部件157。并且，也可利用具有與穿刺針主體151的內(nèi)徑大致相同大小的外徑的導(dǎo)光部件155，將導(dǎo)光部件155本身用作內(nèi)針，以此代替將導(dǎo)光部件155嵌入到樹脂中。此時，作為光吸收部件157，可使用具有光吸收性的膜例如黑色氟化乙烯樹脂，例如以黑色氟化乙烯樹脂覆蓋包含光射出部156的導(dǎo)光部件155的至少一部分。
[0100]第I實施方式中，對穿刺針15具有構(gòu)成外針的穿刺針主體151及內(nèi)針152的例子進行了說明，但內(nèi)針152并非必須。穿刺針15不具有內(nèi)針時，可將導(dǎo)光部件155插通于穿刺針主體151的內(nèi)腔，并在穿刺針主體151的內(nèi)壁且照射有從光射出部156射出的光的位置設(shè)置光吸收部件157。該光吸收部件157可兼作將導(dǎo)光部件155的前端部分固定于穿刺針主體151的內(nèi)腔的固定部件。光纖等導(dǎo)光部件155在穿刺針等插入物的內(nèi)腔內(nèi)，可通過粘結(jié)劑固定于內(nèi)壁?；蛘撸怪睆叫∮趦?nèi)腔的空心管(軟管)通過插入物內(nèi)腔內(nèi)，并通過該軟管固定導(dǎo)光部件155。
[0101]光吸收部件157并非必須。例如，可將從光射出部156射出的光照射于穿刺針主體151，將穿刺針主體151的照射有光的部分作為光聲波產(chǎn)生部，從該部分產(chǎn)生光聲波。例如，設(shè)為在穿刺針15的前端附近配置光射出部及光聲波產(chǎn)生部，并在穿刺針15的前端附近產(chǎn)生光聲波即可。在此，穿刺針15的前端附近是指，在該位置配置光射出部及光聲波產(chǎn)生部時，能夠產(chǎn)生能夠以穿刺操作所需的精度使穿刺針15的前端的位置圖像化的光聲波的位置。例如，是指穿刺針15的前端至基端側(cè)的Omm?3mm的范圍內(nèi)。
[0102]穿刺針15并不限定于經(jīng)皮地從受檢體外部穿刺到受檢體的情況，也可以是超聲波內(nèi)窺鏡用針。可在超聲波內(nèi)窺鏡用針設(shè)置導(dǎo)光部件155及光吸收部件157，對設(shè)置于針前端部分的光吸收部件157照射光，并檢測光聲波來生成光聲圖像。此時，能夠觀察光聲圖像來確認超聲波內(nèi)窺鏡用針的前端部的位置的同時進行穿刺。關(guān)于在超聲波內(nèi)窺鏡用針的前端部產(chǎn)生的光聲波，可利用體表用探頭檢測也可利用組裝于內(nèi)窺鏡的探頭檢測。
[0103]上述各實施方式中，作為插入物考慮了穿刺針15，但并不限定于此。插入物可以是在內(nèi)部容納有用于射頻消蝕術(shù)的電極的射頻消蝕用針，也可以是插入到血管內(nèi)的導(dǎo)管，還可以是插入到血管內(nèi)的導(dǎo)管的導(dǎo)絲。或者，也可以是激光治療用光纖。
[0104]上述各實施方式中，作為針設(shè)想了在前端具有開口的針，但開口并不一定要設(shè)置于前端部分。針并不限定于如注射針的針，可以是用于活體檢查的活檢針。即，可以是能夠穿刺到活體的檢查對象物來采取檢查對象物中的活檢部位的組織的活檢針。此時，在用于吸引活檢部位的組織來采取的采取部(吸入口)產(chǎn)生光聲波即可。并且，針可用作以穿刺至皮下或腹腔內(nèi)臟等深層為目的的引導(dǎo)針。
[0105]以上，根據(jù)其優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明的光聲信號處理裝置、系統(tǒng)及方法并不僅限于上述實施方式，對上述實施方式的構(gòu)成施以各種修正及變更的內(nèi)容也包含于本發(fā)明的范圍。
[0106]符號說明
[0107]10-光聲信號處理系統(tǒng)，11-探頭，12-超聲波單元，13-激光單元，14-圖像顯示機構(gòu)，15-穿刺針，16-光纖，17-聲透鏡，21-接收電路，22-AD轉(zhuǎn)換機構(gòu)，23-接收存儲器，24-數(shù)據(jù)分離機構(gòu)，25-光聲圖像生成機構(gòu)，26-超聲波圖像生成機構(gòu)，27-顯示控制機構(gòu)，28-控制機構(gòu)，29-發(fā)送控制電路，30-模式設(shè)定機構(gòu)，31-峰值確定機構(gòu)，32-姿勢判斷機構(gòu)，33-姿勢檢測機構(gòu)，51-音源，52-圖像上的音源，61-框架，62、64、66_矩形，63、65、67_音源位置，71-框架，72-瞄準，73-音源位置，151-穿刺針主體(外針)，152-內(nèi)針，153-內(nèi)針基座，154-外針基座，155-導(dǎo)光部件，156-光射出部，157-光吸收部件，158-軟管，159-透明樹脂。
【主權(quán)項】
1.一種光聲信號處理裝置，其具備: 光聲波檢測機構(gòu)，其檢測從插入物發(fā)出的光聲波，其中該插入物是插入到受檢體的插入物、且具有導(dǎo)光部件以及光聲波產(chǎn)生部，該導(dǎo)光部件對來自光源的光進行導(dǎo)光，該光聲波產(chǎn)生部吸收從該導(dǎo)光部件射出的光，產(chǎn)生光聲波； 光聲圖像生成機構(gòu)，其根據(jù)所述光聲波的檢測信號，生成光聲圖像； 模式設(shè)定機構(gòu)，其設(shè)定峰值檢索模式以及普通模式，在該峰值檢索模式下改變所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢，用多個姿勢進行光聲波的檢測，在該普通模式下進行光聲圖像顯示； 峰值確定機構(gòu)，在峰值檢索模式時，該峰值確定機構(gòu)根據(jù)多個光聲圖像，確定該多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像，該多個光聲圖像是基于用多個姿勢檢測出的光聲波的檢測信號的圖像； 姿勢判斷機構(gòu)，在普通模式時，該姿勢判斷機構(gòu)判斷檢測所述光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測通過所述峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致;以及 顯示控制機構(gòu)，在所述普通模式時，進一步使所述光聲圖像顯示在顯示畫面上，而且在通過所述姿勢判斷機構(gòu)判斷為一致時，使該一致的意思顯示在顯示畫面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲信號處理裝置，其中， 所述光聲信號處理裝置還具備檢測所述聲波檢測機構(gòu)相對于基準方向的角度的姿勢檢測機構(gòu)， 所述峰值確定機構(gòu)存儲檢測所述確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的角度， 所述姿勢判斷機構(gòu)對所述存儲的角度與檢測所述光聲圖像的生成源的光聲波時通過所述姿勢檢測機構(gòu)檢測出的所述聲波檢測機構(gòu)的角度進行比較，由此判斷檢測所述光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測通過所述峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光聲信號處理裝置，其中， 當檢測所述光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)相對于基準方向的角度大于所述存儲的角度時，所述顯示控制機構(gòu)使所述插入物向第I方向偏離的意思顯示在顯示畫面上，當檢測所述光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)相對于基準方向的角度小于所述存儲的角度時，所述顯示控制機構(gòu)使插入物向與第I方向相反側(cè)的第2方向偏離的意思顯示在顯示畫面上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲信號處理裝置，其中， 所述姿勢判斷機構(gòu)對通過所述光聲圖像生成機構(gòu)生成的光聲圖像的像素值與通過所述峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的像素值進行比較，由此判斷檢測所述光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測通過所述峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的光聲信號處理裝置，其中， 所述峰值確定機構(gòu)對所述多個光聲圖像中的各個光聲圖像計算像素值的最大值，對該計算出的像素值的最大值彼此之間進行比較，將具有像素值最大的像素的光聲圖像確定為被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的光聲信號處理裝置，其中， 所述峰值確定機構(gòu)對所述多個光聲圖像中的各個光聲圖像計算多個像素的像素值的總計，將該計算出的像素值的總計最大的光聲圖像確定為光聲波的檢測信號最強的光聲圖像。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光聲信號處理裝置，其中， 所述峰值確定機構(gòu)計算設(shè)定于各光聲圖像內(nèi)的關(guān)心區(qū)域內(nèi)的像素的像素值的總計。8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光聲信號處理裝置，其中， 所述峰值確定機構(gòu)根據(jù)檢測所述多個光聲圖像的生成源的光聲波時由所述姿勢檢測機構(gòu)檢測出的角度與所述多個光聲圖像中的各個光聲圖像中的像素值的最大值或像素值的總計值之間的關(guān)系，推斷像素值或像素值的總計變得最大的角度，將以該推斷出的角度進行所述光聲波的檢測時生成的光聲圖像確定為被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像，并存儲所述推斷出的角度作為被檢測出的光聲波的檢測信號變得最強的所述聲波檢測機構(gòu)的角度。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的光聲信號處理裝置，其中， 所述聲波檢測機構(gòu)包含一維排列的多個檢測器元件， 所述峰值檢索模式中，改變與排列有所述檢測器元件的方向垂直的方向的傾斜度。10.—種光聲信號處理系統(tǒng)，其具備: 光源； 插入物，其為插入于受檢體的插入物，并具有導(dǎo)光部件以及光聲波產(chǎn)生部，該導(dǎo)光部件對來自光源的光進行導(dǎo)光，該光聲波產(chǎn)生部吸收從該導(dǎo)光部件射出的光而產(chǎn)生光聲波； 光聲波檢測機構(gòu)，其檢測從所述插入物發(fā)出的光聲波； 光聲圖像生成機構(gòu)，其根據(jù)所述光聲波的檢測信號，生成光聲圖像；模式設(shè)定機構(gòu)，其設(shè)定峰值檢索模式以及普通模式，在該峰值檢索模式下改變所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢，用多個姿勢進行光聲波的檢測，在該普通模式下進行光聲圖像的顯示；峰值確定機構(gòu)，在峰值檢索模式時，該峰值確定機構(gòu)根據(jù)多個光聲圖像，確定該多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像，該多個光聲圖像是基于用多個姿勢檢測出的光聲波的檢測信號的圖像； 姿勢判斷機構(gòu)，在普通模式時，該姿勢判斷機構(gòu)判斷檢測所述光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測通過所述峰值確定機構(gòu)確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致;及 顯示控制機構(gòu)，在所述普通模式時，進一步使所述光聲圖像顯示在顯示畫面上，而且在通過所述姿勢判斷機構(gòu)判斷為一致時，顯示該一致的意思。11.一種光聲信號處理方法，其具有: 在改變聲波檢測機構(gòu)的姿勢的同時檢測從插入物發(fā)出的光聲波的步驟，其中該插入物是插入于受檢體的插入物、且具有導(dǎo)光部件以及光聲波產(chǎn)生部，該導(dǎo)光部件對來自光源的光進行導(dǎo)光，該光聲波產(chǎn)生部吸收從該導(dǎo)光部件射出的光，產(chǎn)生光聲波； 根據(jù)用所述改變的多個姿勢檢測出的光聲波的檢測信號，生成多個光聲圖像的步驟；根據(jù)所述多個光聲圖像確定該多個光聲圖像中被檢測出的光聲波的檢測信號最強的光聲圖像的步驟； 檢測從所述插入物發(fā)出的光聲波的步驟； 根據(jù)所述光聲波的檢測信號，生成光聲圖像的步驟； 判斷檢測所述光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢是否與檢測所述確定的光聲圖像的生成源的光聲波時的所述聲波檢測機構(gòu)的姿勢一致的步驟;及 使所述光聲圖像顯示在顯示畫面上，而且在上述的進行判斷的步驟中判斷為一致時，使該一致的意思顯示于顯示畫面上的步驟。
【文檔編號】A61B8/00GK105934203SQ201480074015
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年11月7日
【發(fā)明人】入澤覺
【申請人】富士膠片株式會社