光聲設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種光聲設(shè)備包括：光源；照射單元，用于向包含造影劑的被檢體照射來(lái)自光源的光；接收單元，用于接收在造影劑吸收照射單元所照射的光的情況下所產(chǎn)生的聲波，并且輸出電氣信號(hào)；校正處理單元，用于基于被檢體所包含的造影劑的濃度的時(shí)間變化，來(lái)校正電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度；以及獲取單元，用于基于校正處理單元校正后的電氣信號(hào)，來(lái)獲取與被檢體有關(guān)的特性信息。
【專利說(shuō)明】
光聲設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及光聲設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在醫(yī)療領(lǐng)域中，針對(duì)如下光學(xué)成像技術(shù)的研究取得了積極的進(jìn)展，其中所述光學(xué) 成像技術(shù)利用從諸如激光器等的光源發(fā)出的光來(lái)照射活體，并且將基于入射光所獲得的與 活體內(nèi)部有關(guān)的信息重構(gòu)為圖像。光聲斷層成像(photoacoustic tomography，PAT)是光學(xué) 成像技術(shù)其中之一。根據(jù)光聲成像技術(shù)，利用從光源產(chǎn)生的脈沖光來(lái)照射被檢體。在活體中 傳播并擴(kuò)散的脈沖光的能量在活體的組織中被吸收并且產(chǎn)生聲波(通常為超聲波）。所產(chǎn)生 的超聲波通過(guò)活體傳播、由探測(cè)器接收并且作為電信號(hào)被檢測(cè)到。信息處理裝置針對(duì)所獲 得的信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析處理(圖像重構(gòu)處理），以使得與被檢體內(nèi)部的光學(xué)特性值相關(guān)的信 息可視化。這樣，可以獲得與被檢體內(nèi)部有關(guān)的信息（例如，初始聲壓、光學(xué)特性值(特別是 光能量吸收密度和吸收系數(shù)）以及它們的分布）。所獲得的信息可以用于指定活體中的吸收 體的分布和惡性腫瘤的位置等。
[0003] 在光聲測(cè)量中，從被檢體中的光吸收體產(chǎn)生的聲波的初始聲壓PQ可以通過(guò)以下等 式來(lái)表;^。
[0004] Ρ〇= Γ ·μ3·Φ· · · (A)
[0005] 這里，Γ是作為體積膨脹系數(shù)β與聲速c的平方的乘積除以常壓下的比熱容CP的商 的Gruneisen系數(shù)。已知Γ的值在確定了被檢體的情況下幾乎是恒定的。以 3是光吸收體的吸 收系數(shù)，并且Φ是光吸收體的位置處的光量（即，向光吸收體照射的光量;也被稱為光通量 (light fluence))。被檢體內(nèi)部的光吸收體所產(chǎn)生的初始聲壓Pq傳播通過(guò)被檢體，作為由 被檢體的表面上所配置的探測(cè)器所檢測(cè)到的聲波。測(cè)量所檢測(cè)到的聲波的聲壓隨時(shí)間的變 化，并且可以使用諸如反投影法(back-projection method)等的圖像重構(gòu)方法來(lái)根據(jù)測(cè)量 結(jié)果計(jì)算初始聲壓分布Pq。在將所計(jì)算出的初始聲壓分布Pq除以Gruneisen系數(shù)Γ的情況 下，可以獲得μ4ΡΦ的乘積的分布（即，光能量密度分布）。此外，如果已知被檢體內(nèi)部的光 量分布Φ，則可以通過(guò)將光能量密度分布除以光量分布Φ來(lái)獲得吸收系數(shù)分布。也就是 說(shuō)，在將相對(duì)于照射至被檢體內(nèi)部的光具有已知光學(xué)特性的光吸收體作為造影劑注入的情 況下，可以獲取與造影劑的豐度(abundance)相對(duì)應(yīng)的聲波。
[0006] 在光聲測(cè)量中，向被檢體照射從光源產(chǎn)生的脈沖光。從吸收了在被檢體內(nèi)部傳播 并擴(kuò)散的光的能量的聲源產(chǎn)生聲波。利用被檢體周圍所配置的探測(cè)器來(lái)檢測(cè)所產(chǎn)生的聲 波。通過(guò)重構(gòu)所檢測(cè)到的聲波來(lái)獲得聲源的空間分布圖像。在這種情況下，為了保證圖像的 精度，可以重復(fù)進(jìn)行利用從光源產(chǎn)生的脈沖光照射被檢體并且接收從被檢體傳播來(lái)的光聲 波的一系列操作。因而，在這種情況下，需要從開(kāi)始進(jìn)行光聲測(cè)量所用的光照并接收到聲波 起直到接收到最后的聲波為止的一定時(shí)間段。也就是說(shuō)，在第一次光聲測(cè)量(第一次光照和 第一次聲波接收)和最后一次光聲測(cè)量之間發(fā)生時(shí)間延遲。
[0007] 另一方面，在活體是被檢體的情況下，血液(血紅蛋白）是針對(duì)近紅外光具有高吸 收性的物質(zhì)之一。也就是說(shuō)，可以通過(guò)使用近紅外光對(duì)活體進(jìn)行光聲測(cè)量來(lái)獲得與血液的 空間分布有關(guān)的信息。然而，僅憑血紅蛋白的豐度無(wú)法保證足夠高的信號(hào)S/N比，并且可能 無(wú)法獲得足夠高的對(duì)比度。在這種情況下，在進(jìn)一步將光吸收體作為造影劑注入到血管中 的情況下，可以獲得對(duì)比度根據(jù)血管部分中所存在的光吸收體的濃度而增強(qiáng)的PAT圖像(也 被稱為光聲圖像）。作為可以用在活體中的造影劑的條件，造影劑需要具有如下光學(xué)特性： 造影劑可以更好地吸收光在活體中具有高透過(guò)性的波長(zhǎng)區(qū)域中的光。吲哚菁綠（以下有時(shí) 簡(jiǎn)稱為ICG)可以理想地用作滿足這種條件的造影劑的示例。由于ICG是經(jīng)批準(zhǔn)的醫(yī)療用材 料并且是可以更好地吸收在活體中具有高透過(guò)性的近紅外波長(zhǎng)區(qū)域中的光的光吸收體，因 此ICG可以用作活體的光聲測(cè)量所用的優(yōu)選造影劑。在Optics Letters，Vol .29, Issue 7， pp.730-732(2004)中，將ICG注入到小鼠中來(lái)研究血液中的ICG的滯留性。
[0008] 然而，已知ICG會(huì)從血液中迅速消失。具體地，有報(bào)告稱血液中的ICG的半衰期大約 是3分鐘(J Clin Invest.，1960April;39(4):p.592-600)。這意味著在ICG用作血管造影劑 的情況下，ICG可以在血管中工作發(fā)揮功效的時(shí)間段非常短。因而，發(fā)生的時(shí)間延遲意味著： 即使在注入之后立即開(kāi)始進(jìn)行光聲測(cè)量，ICG的血中濃度在第一次聲波獲取時(shí)刻和最后一 次信號(hào)獲取時(shí)刻之間的時(shí)間段內(nèi)也會(huì)大幅下降。
[0009] 另一方面，血管造影法中探測(cè)器所測(cè)量到的聲波的強(qiáng)度如等式A那樣依賴于血液 ICG濃度。因而，在諸如ICG等的光吸收體的血中濃度在測(cè)量期間發(fā)生改變的情況下，基于從 注入到血液中起經(jīng)過(guò)的時(shí)間段所接收到的聲波發(fā)生變動(dòng)，并且光聲圖像的精度下降。
[0010] 考慮到以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠在使用造影劑的光聲測(cè)量中降低 基于測(cè)量時(shí)間段的聲波的強(qiáng)度變動(dòng)的影響的光聲設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種光聲設(shè)備，包括:光源；照射單元，用于向包含造影劑 的被檢體照射來(lái)自所述光源的光;接收單元，用于接收在所述造影劑吸收所述照射單元所 照射的光的情況下所產(chǎn)生的聲波，并且輸出電氣信號(hào);校正處理單元，用于基于所述被檢體 中所包含的所述造影劑的濃度的時(shí)間變化，來(lái)校正所述電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度；以及獲取單 元，用于基于所述校正處理單元校正后的電氣信號(hào)，來(lái)獲取與所述被檢體有關(guān)的特性信息。
[0012] 本發(fā)明的另一方面提供一種光聲設(shè)備，包括:光源，用于向包含造影劑的被檢體進(jìn) 行光的照射;聲波接收單元，用于接收在所述造影劑吸收所述光源所照射的光的情況下所 產(chǎn)生的聲波，并且輸出電氣信號(hào);校正處理單元，用于基于與所述被檢體中所包含的所述造 影劑的濃度的時(shí)間變化有關(guān)的信息，來(lái)校正所述電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度；以及信息獲取單元， 用于基于所述校正處理單元校正后的電氣信號(hào)，來(lái)獲取與所述被檢體有關(guān)的特性信息。
[0013] 通過(guò)以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是例不本發(fā)明的光聲設(shè)備的不例1的框圖；
[0015] 圖2是例示在將造影劑注入到尾靜脈時(shí)的造影劑濃度的時(shí)間變化的圖；
[0016] 圖3是例示本發(fā)明的示例1的設(shè)備1000的功能的流程圖；
[0017]圖4是例不本發(fā)明的光聲設(shè)備的不例2的框圖；
[0018]圖5是例不本發(fā)明的光聲設(shè)備的不例4的流程圖；
[0019] 圖6是例示本發(fā)明的光聲設(shè)備的示例7的框圖；以及
[0020] 圖7是本發(fā)明的示例7的探測(cè)器和照射單元的平面圖。
[0021] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0022] 11 光源
[0023] 17 探測(cè)器
[0024] 19a信號(hào)處理模塊
[0025] 19b圖像重構(gòu)模塊
[0026] 30 照射單元
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下，將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。作為一般規(guī)則，將利用相同的附圖 標(biāo)記來(lái)表示相同的構(gòu)成要素，并且將省略說(shuō)明。將根據(jù)本發(fā)明所適用的設(shè)備的結(jié)構(gòu)和各種 條件來(lái)適當(dāng)?shù)馗淖円韵滤龅脑敿?xì)的計(jì)算式和計(jì)算過(guò)程等，并且本發(fā)明的范圍不限于以下 所述的這些實(shí)施例。
[0028] 本發(fā)明的被檢體信息獲取設(shè)備包括如下設(shè)備，其中該設(shè)備使用光聲效應(yīng)來(lái)接收通 過(guò)以諸如近紅外光等的光（電磁波)照射被檢體而在被檢體內(nèi)部所產(chǎn)生的聲波，從而獲取被 檢體信息作為圖像數(shù)據(jù)。
[0029] 在使用光聲效應(yīng)的設(shè)備的情況下，所獲取的被檢體信息表示光照所產(chǎn)生的聲波的 產(chǎn)生源分布、被檢體內(nèi)部的初始聲壓分布、根據(jù)初始聲壓分布求出的光能量吸收密度分布 和吸收系數(shù)分布、或者構(gòu)成組織的物質(zhì)的濃度分布。物質(zhì)濃度分布的示例包括氧飽和度分 布、總血紅蛋白濃度分布以及氧合血紅蛋白或還原血紅蛋白的濃度分布。
[0030] 此外，可以獲取被檢體在多個(gè)位置處的特性信息（例如，初始聲壓分布、光能量吸 收密度分布和吸收系數(shù)分布等)作為二維或三維特性分布。特性分布可以被生成為表示被 檢體內(nèi)部的特性信息的圖像數(shù)據(jù)。被檢體的特性信息也可以稱為被檢體信息。
[0031] 本發(fā)明中所指的聲波通常是超聲波并且包括被稱為聲波和超聲波的彈性波。將光 聲效應(yīng)所產(chǎn)生的聲波稱為光聲波或光致超聲波。探測(cè)器接收被檢體內(nèi)部所產(chǎn)生的聲波。
[0032] 光聲測(cè)量可能需要一定的測(cè)量時(shí)間段。例如，可以多次重復(fù)進(jìn)行用以在將探測(cè)器 固定于特定位置的狀態(tài)下利用光來(lái)照射被檢體并且接收聲波的一系列操作。此外，最理想 地，在被檢體周圍360度的所有方向上配置探測(cè)器，接收所產(chǎn)生的聲波，并且將空間分布重 構(gòu)為圖像。然而，被檢體的形狀和結(jié)構(gòu)以及配置探測(cè)器的空間受限，難以在被檢體周圍的所 有方向上配置探測(cè)器來(lái)進(jìn)行光聲測(cè)量。因而，實(shí)際上，將被檢體周圍所配置的多個(gè)探測(cè)器移 動(dòng)至多個(gè)聲波接收位置，并且在各聲波接收位置(或光照位置)處接收聲波。根據(jù)該方法，可 以通過(guò)相對(duì)于被檢體從盡可能廣的方向獲取聲波來(lái)獲得圖像重構(gòu)所用的足夠信息。以這種 方式，在光聲測(cè)量期間移動(dòng)多個(gè)探測(cè)器以在多個(gè)聲波接收位置處接收聲波的情況下，發(fā)生 測(cè)量時(shí)間延遲，直到完成從被檢體接收聲波的一系列操作為止。例如，在向被檢體照射的脈 沖光的振蕩頻率是20Hz、各聲波接收位置處的積分次數(shù)是20次并且在120個(gè)聲波接收位置 處進(jìn)行測(cè)量的情況下，發(fā)生以下問(wèn)題。也就是說(shuō)，一次光聲測(cè)量花費(fèi)約2分鐘，并且被檢體中 所包含的造影劑的量在該時(shí)間段內(nèi)大幅減少。因而，以下將說(shuō)明本發(fā)明應(yīng)用于這種狀況的 情況。
[0033] 示例 1
[0034] 圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光聲設(shè)備的示例1的框圖。示例1的光聲設(shè)備 1000(以下簡(jiǎn)稱為"設(shè)備1000"）大致包括光源11、光學(xué)系統(tǒng)13、注入單元14、探測(cè)器(對(duì)應(yīng)于 接收單元）17、信號(hào)收集單元18、信號(hào)處理單元19和顯示單元20。設(shè)備1000被配置為能夠獲 取諸如被檢體內(nèi)部的光學(xué)特性值等的被檢體信息作為可視化圖像。在以下說(shuō)明中，將定義 三個(gè)光吸收體并且使用這三個(gè)光吸收體進(jìn)行說(shuō)明。也就是說(shuō)，將這三個(gè)光吸收體定義為作 為人工光吸收體的造影劑1012、作為除造影劑1012以外的光吸收體的非人工光吸收體1014 以及作為這兩個(gè)吸收體的組合的組合光吸收體101。
[0035] 如下是設(shè)備1000的操作的整體流程。也就是說(shuō)，在例如透鏡、鏡子、光纖或擴(kuò)散器 等的光學(xué)系統(tǒng)13將從光源11發(fā)出的脈沖光12處理成期望的光分布形狀的情況下，將該脈沖 光12引導(dǎo)至被檢體15(癌、新生血管、面部、皮膚或活體等)并且向被檢體15進(jìn)行照射。向被 檢體15照射的光傳播通過(guò)被檢體15的內(nèi)部。傳播光的能量的一部分在非人工光吸收體(血 管等）1014、造影劑1012或者包括吸收體和造影劑均存在的部位的組合光吸收體101中被吸 收。非人工光吸收體1014、造影劑1012和組合光吸收體101中的哪一個(gè)最佳地吸收來(lái)自光源 11的照射光，這依賴于光的波長(zhǎng)。這些光吸收體1012、1014和101通過(guò)吸收光的能量發(fā)生熱 膨脹，從而產(chǎn)生聲波。探測(cè)器17檢測(cè)這些聲波。探測(cè)器17移動(dòng)至被檢體15周圍的任意接收位 置。探測(cè)器17在接收位置處接收從脈沖光所照射的被檢體15傳播來(lái)的聲波，以輸出電信號(hào) 作為接收結(jié)果。
[0036] 注入單元14將造影劑1012注入到被檢體15中。此后，探測(cè)器17在移動(dòng)期間在多個(gè) 接收位置處接收光聲波。信號(hào)收集單元18接收從探測(cè)器17輸出的電信號(hào)作為輸入信號(hào)，在 對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換期間將該輸入信號(hào)放大來(lái)形成數(shù)字信號(hào)，并且將該數(shù)字 信號(hào)輸出至信號(hào)處理單元19。信號(hào)處理單元19針對(duì)所輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行后面說(shuō)明的預(yù)定 處理，形成表示光學(xué)特性值的圖像數(shù)據(jù)，并且將該圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示單元20。將顯示單元 20設(shè)置為用戶界面并且基于所輸出的圖像數(shù)據(jù)來(lái)顯示可視化圖像。在以下說(shuō)明中，"數(shù)字信 號(hào)"表示信號(hào)收集單元18所生成的信號(hào)。
[0037] ?
[0038] 在被檢體15是活體的情況下，光源11照射由活體內(nèi)的特定成分(例如，血液)吸收 的特定波長(zhǎng)的光。光源11優(yōu)選是能夠產(chǎn)生幾納秒~幾百納秒的脈沖光的脈沖光源。光源11 優(yōu)選是激光器，但代替激光器，可以被配置為發(fā)光二極管等。針對(duì)光源11，可以使用諸如固 體激光器、氣體激光器、染料激光器或半導(dǎo)體激光器等的各種激光器。在本示例中，使用單 個(gè)光源作為光源11。然而，光源不限于此，而且還可以使用多個(gè)光源。在這種情況下，光源11 包括使得相同波長(zhǎng)的光振蕩的多個(gè)光源。這樣，向被檢體15照射的光的照射強(qiáng)度增加。此 外，在光源11包括振蕩波長(zhǎng)不同的多個(gè)光源的情況下，可以測(cè)量光學(xué)特性分布中的依賴于 波長(zhǎng)的差異。在光源11被配置為使用染料的激光器或能夠可變地控制振蕩頻率的光學(xué)參數(shù) 振蕩器(0P0)的情況下，設(shè)備1000可以測(cè)量光學(xué)特性分布中的依賴于波長(zhǎng)的差異。優(yōu)選從光 源11產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)處于700nm~llOOnm的波長(zhǎng)區(qū)域中，其中在該波長(zhǎng)區(qū)域中，光在作為被 檢體15的活體中被吸收得較少。然而，在期望獲得距離活體表面相對(duì)近的位置處的活體組 織的光學(xué)特性分布的情況下，從光源11產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)可以處于例如與上述的波長(zhǎng)區(qū)域相 比更寬的400nm~1600nm的波長(zhǎng)區(qū)域中。在被檢體15是活體的情況下，特別地，光源11所產(chǎn) 生的光的波長(zhǎng)優(yōu)選處于700nm~900nm的近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)，其中在該近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)， 在向活體進(jìn)行光的照射的情況下安全性得到確保并且光在活體中具有高透過(guò)性。從光源11 發(fā)出的脈沖光12的脈沖寬度優(yōu)選被設(shè)置為滿足熱和壓力的限制條件，以高效地限制光吸收 體中所吸收的能量。從光源11發(fā)出的脈沖光12的脈沖寬度例如大約處于1納秒~200納秒之 間。
[0039] 光學(xué)系統(tǒng)13
[0040]光學(xué)系統(tǒng)13在使用諸如透鏡和鏡子等的光學(xué)組件將從光源11發(fā)出的光12處理成 期望的光分布形狀的情況下，將該光12引導(dǎo)至被檢體15。可選地，光學(xué)系統(tǒng)13可以被配置為 允許光12利用諸如光纖等的光波導(dǎo)來(lái)進(jìn)行傳播以使得光12從光源11被引導(dǎo)至被檢體15。光 學(xué)系統(tǒng)13可以包括例如用于對(duì)光進(jìn)行反射的鏡子、用于對(duì)光進(jìn)行聚光、擴(kuò)大或者改變光的 形狀的透鏡、或者使光擴(kuò)散的擴(kuò)散器等的光學(xué)組件。然而，光學(xué)組件不限于此，而且還可以 使用將從光源11發(fā)出的光12以期望的形狀向被檢體15進(jìn)行照射的各種組件作為光學(xué)組件。 光12可以通過(guò)透鏡進(jìn)行聚光。然而，本發(fā)明不限于此，而且還可以使光12擴(kuò)大成特定大小的 面積以使得在保證活體的安全性的情況下擴(kuò)大診斷區(qū)域。
[0041 ] 被檢體15
[0042] 盡管被檢體15不是設(shè)備1000的構(gòu)成要素，但為了便利仍在本部分說(shuō)明被檢體15。 例如，設(shè)備1〇〇〇用于診斷人或動(dòng)物的血液疾病或惡性腫瘤并且觀察化學(xué)治療的進(jìn)展。因而， 被檢體15是活體并且是用作諸如人或動(dòng)物的乳房、指部和肢體等的診斷對(duì)象的部位。在本 示例中，被檢體15可以包括能夠存在于被檢體15內(nèi)部而無(wú)需從被檢體15外部注入的光吸收 體以及能夠通過(guò)從被檢體15外部注入而存在于被檢體15內(nèi)部的光吸收體。前一光吸收體的 示例包括氧合血紅蛋白、還原血紅蛋白或包括這兩種血紅蛋白的血管，并且后一光吸收體 的示例是造影劑1012等。在設(shè)備1000進(jìn)行光聲測(cè)量的情況下，可以按以下方式來(lái)處理注入 了造影劑1012的被檢體15。也就是說(shuō)，可以分開(kāi)提取基于源自作為非人工光吸收體1014的 血管中的血紅蛋白的聲波的電氣信號(hào)以及基于源自從外部注入的造影劑1012的聲波的電 氣信號(hào)。這樣，可以基于各電氣信號(hào)分開(kāi)地形成源自作為非人工光吸收體1014的血管中的 血紅蛋白的圖像以及源自造影劑1012的圖像?？蛇x地，可以在光聲測(cè)量期間按以下方式來(lái) 處理注入了造影劑1012的被檢體15。也就是說(shuō)，基于源自作為非人工光吸收體1014的血管 中的血紅蛋白的聲波的電氣信號(hào)以及基于源自從外部注入的造影劑1012的聲波的電氣信 號(hào)可以不分開(kāi)，而獲取混合了這兩個(gè)電氣信號(hào)的混合電氣信號(hào)。此外，使用方法可以是基于 混合電氣信號(hào)來(lái)獲取圖像。這樣，由于將源自造影劑1012的電氣信號(hào)與源自作為非人工光 吸收體1014的血管中的血紅蛋白的電氣信號(hào)進(jìn)行了合成，因此可以與信號(hào)合成的程度成比 例地獲取被檢體15中的血管部分的圖像的亮度等進(jìn)一步增強(qiáng)的顯示圖像。
[0043] 造影劑1012
[0044] 在本說(shuō)明書(shū)中，造影劑1012主要表示以改善光聲信號(hào)分布的對(duì)比度(S/N比）為目 的而從被檢體15外部注入到被檢體15中的光吸收體。然而，除光吸收體本身以外，造影劑 1012可以包括控制體內(nèi)運(yùn)動(dòng)的材料?？刂企w內(nèi)運(yùn)動(dòng)的該材料的示例包括諸如白蛋白或I g G 等的血清衍生的蛋白以及諸如聚乙二醇等的水溶性合成聚合物。因而，在本說(shuō)明書(shū)中，造影 劑1012包括光吸收體本身、與光吸收體形成共價(jià)鍵的材料以及利用物理相互作用來(lái)保持光 吸收體和其它材料的材料。
[0045] 在被檢體15是活體的情況下，從安全性和活體中的透過(guò)性的觀點(diǎn)，優(yōu)選使用近紅 外光(波長(zhǎng):600nm~900nm)作為照射光。因而，使用至少在近紅外波長(zhǎng)區(qū)域中具有光吸收性 的材料作為造影劑1012。這種材料的示例包括以菁類化合物(又稱為菁染料，以吲哚菁綠為 代表)為代表的有機(jī)化合物以及以氧化金或鐵氧化物為代表的無(wú)機(jī)化合物。
[0046] 在本示例中，菁類化合物優(yōu)選的吸收最大波長(zhǎng)的摩爾吸光系數(shù)至少是lO^TVnf1。 通過(guò)以下的一般式(1)~(4)來(lái)表示本示例中所使用的菁類化合物的結(jié)構(gòu)的示例。
[0047] 化學(xué)式(1)
[0048]
[0049] 在式（1 )中，R2Q1~R212各自獨(dú)立地表不氫原子、鹵素原子、S〇3T2Ql、P〇3T2Ql、苯環(huán)、噻 吩環(huán)、吡啶環(huán)或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基表示氫原子、鈉原子或鉀原子。 在式（1)中，R 21~R24各自獨(dú)立地表示氫原子或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。在式 (1)中，A21和B21各自獨(dú)立地表示具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。在式（1)中，L 21至 L27各自獨(dú)立地表不CH或CR25。1?25表不具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基、鹵素原子、苯 環(huán)、吡啶環(huán)、芐基、ST 2Q2或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。T2Q2表示具有1~18個(gè)碳 原子的直鏈或支鏈烷基、苯環(huán)或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。在式（1)中，L 21~ L27可以形成4元環(huán)~6元環(huán)。在式（1)中，R28 P ( = 0) (0T28) 2、-CONH-CH (CO2T28) -CH2 (C = 0) 0T28、-CONH-CH (CO2T28) -CH2CH2 (C = 0) 0T28 或-0?(=0)(01'28)2。1'28表示氫原子、鈉原子或鉀原子。在式(1)中，1? 29表示-!1、-0〇13、-圓2、-0!1、-CO2T29、-S (= 0) 2〇T29、-P (= 0) (0T29) 2、-CONH-CH (CO2T29) -CH2 (C = 0) 0T29、-CONH-CH (CO2T29)-CH2CH2(C = 0)0T29或-0P(=0)(0T29)2t3T29表示氫原子、鈉原子或鉀原子。
[0050] 化學(xué)式2
[0051]
[0052] 在式(2)中，R4Q1~R412各自獨(dú)立地表不氫原子、鹵素原子、S〇3T4Ql、P〇3T4Ql、苯環(huán)、噻 吩環(huán)、吡啶環(huán)或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。T 4Q1表示氫原子、鈉原子或鉀原子。 在式(2)中，R41~R44各自獨(dú)立地表示氫原子或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。在式 (2) 中，AdPBdi各自獨(dú)立地表示具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。在式(2)中，L41~ L47各自獨(dú)立地表示CH或CR45』45表示具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基、鹵素原子、苯 環(huán)、吡啶環(huán)、芐基、ST4Q2或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。T4Q2表示具有1~18個(gè)碳 原子的直鏈或支鏈烷基、苯環(huán)或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。在式(2)中，L?~ L47 可以形成 4 元環(huán)或 6 元環(huán)。在式（2)中，R48 表示-11、-0〇13、-順2、-0!1、-(：02丁48、-3(=0) 20丁48、-P ( = 0) (0T48) 2、-CONH-CH (CO2T48) -CH2 (C = 0) 0T48、-CONH-CH (CO2T48) -CH2CH2 (C = 0) 0T48 或-0?(=0)((^48)2<^48表示氫原子、鈉原子或鉀原子。在式(2)中，1?49表示-11、-0〇13、-圓 2、-0!1、-CO2T49、-s (= 0) 2〇T49、-p (= 0) (0T49) 2、-CONH-CH (CO2T49) -CH2 (C = 0) 0T49、-CONH-CH (CO2T49)-CH2CH2(C = 0)0T49或-0?(=0)((^49)2<^49表示氫原子、鈉原子或鉀原子。
[0053] 化學(xué)式3
[0054]
[0055] 在式（3)中，R6Q1~R612各自獨(dú)立地表不氫原子、鹵素原子、S〇3T6Ql、P〇3T6Ql、苯環(huán)、噻 吩環(huán)、吡啶環(huán)或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。T 6Q1表示氫原子、鈉原子或鉀原子。 在式(3)中，R61~R64各自獨(dú)立地表示氫原子或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。在式 (3) 中，A61和B61表示具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。在式(3)中，L61~L 67各自獨(dú)立 地表示CH或CR65。1?65表示具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基、鹵素原子、苯環(huán)、吡啶環(huán)、 芐基、ST 6Q2或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。T6Q2表示具有1~18個(gè)碳原子的直鏈 或支鏈烷基、苯環(huán)或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。在式（3)中，L 61~L67可以形 成 4 元環(huán)或 6 元環(huán)。在式（3)中，R68 表示-h、-och3、-nh2、-oh、-⑶ 2T68、-S(=0)20T68、-P(=0) (0Τ 68) 2、-CONH-CH (CO2T68) -CH2 (C = 0) 0Τ68、-C0NH-CH( CO2T68) -CH2CH2 (C = 0) 0Τ68 或-0P (= 0) (0丁68)2。了68表不氛原子、納原子或鐘原子。在式（3)中，R69表不-H、-〇CH3、-NH2、-〇H、-C〇2T69、-S ( = 0) 2〇T69、-p (= 0) (0T69) 2、-CONH-CH (CO2T69) -CH2 (C = 0) 0T69、-C0NH-CH( CO2T69) -CH2CH2 (C = 0)0T69或-0P( =0) (0Τ69)2<3Τ69表不氫原子、鈉原子或鉀原子。
[0056] 化學(xué)式4
[0057]
[0058] 在式(4)中，R9Q1~R9Q8各自獨(dú)立地表不氫原子、鹵素原子、S〇3T9Ql、P〇3T9Ql、苯環(huán)、噻 吩環(huán)、吡啶環(huán)或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。T9Q1表示氫原子、鈉原子或鉀原子。 在式(4)中，R91~R94各自獨(dú)立地表示氫原子或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。在式 (4)中，A91和B91各自獨(dú)立地表示具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。在式(4)中，L 91~ L97各自獨(dú)立地表不CH或CR95。1?95表不具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基、鹵素原子、苯 環(huán)、吡啶環(huán)、芐基、ST 9Q2或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。T9Q2表示具有1~18個(gè)碳 原子的直鏈或支鏈烷基、苯環(huán)或具有1~18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈亞烷基。在式(4)中，L 91~ L97 可以形成 4 元環(huán)或 6 元環(huán)。在式（4)中，R98 表示-!1、-0〇13、-順2、-0!1、-(1)21'98、-3(=0) 201'98、-P ( = 0) (0T98) 2、-CONH-CH (CO2T98) -CH2 (C = 0) 0T98、-CONH-CH (CO2T98) -CH2CH2 (C = 0) 0T98 或-0P( = 0) (0T98)2<3T98表不氛原子、納原子或鐘原子。在式（4)中，R99表不-H、-〇CH3、-NH2、-〇H、_ CO2T99、-s (= 0) 2OT99、-p (= 0) (OT99) 2、-CONH-CH (CO2T99) -CH2 (C = 0) OT99、-CONH-CH (CO2T99)-CH2CH2(C = 0)0T99或-0P(=0)(0T99)2t3T99表示氫原子、鈉原子或鉀原子。
[0059] 在本示例中，菁類化合物的示例包括吲噪菁綠、具有化學(xué)式（1)所表示的苯并三碳 菁(benzotricarbocyanine)結(jié)構(gòu)的SF-64以及化學(xué)式(i)~(v)所表示的化合物。
[0060] 化學(xué)式5

[0070] 菁類化合物可以具有由磺酸基、羧基或磷酸基取代的芳香環(huán)。此外，可以將磺酸 基、羧基或磷酸基引入除芳香環(huán)以外的部分。
[0071] 注入單元14
[0072]注入單元14被配置為能夠?qū)⒃煊皠?012從被檢體15外部注入到被檢體15中。注入 單元14將造影劑1012注入到被檢體15中并且在注入完成的情況下將注入完成信號(hào)輸出至 信號(hào)處理單元19。注入完成信號(hào)用于處理源自聲波的電氣信號(hào)。注入單元14從被檢體15的 靜脈注入造影劑1012。然而，注入單元14不限于此，而且還可以使用能夠注入造影劑1012并 且將注入的完成時(shí)刻發(fā)送至信號(hào)處理單元19的各種單元。在這種情況下，注入單元14例如 可以是現(xiàn)有的注入系統(tǒng)或注入器等。
[0073] 探測(cè)器17
[0074] 探測(cè)器17被配置為接收在向被檢體15照射脈沖光的情況下所產(chǎn)生的聲波，將這些 聲波轉(zhuǎn)換為模擬電氣信號(hào)，并且將該電氣信號(hào)發(fā)送至信號(hào)收集單元18?？梢酝ㄟ^(guò)配置能夠 接收聲波的多個(gè)聲波檢測(cè)元件來(lái)構(gòu)成探測(cè)器17。聲波檢測(cè)元件可以是諸如使用壓電現(xiàn)象的 元件(例如，壓電元件）、使用光的共振的元件或使用電容變化的元件等的任意元件，只要可 以檢測(cè)聲波即可。可以通過(guò)以一維或二維的方式配置多個(gè)聲波檢測(cè)元件來(lái)構(gòu)成探測(cè)器17。 在探測(cè)器17被配置成聲波檢測(cè)元件的多維陣列的情況下，在一個(gè)探測(cè)器17的聲波接收位置 處，探測(cè)器17可以檢測(cè)存在聲波檢測(cè)元件的多個(gè)位置處的聲波。因而，可以縮短探測(cè)器17的 聲波接收時(shí)間并且減少被檢體15的振動(dòng)對(duì)聲波檢測(cè)精度的影響。探測(cè)器17被配置為可以相 對(duì)于被檢體15移動(dòng)。這樣，探測(cè)器17可以確保獲取足夠量的可供圖像重構(gòu)使用的聲波。在這 種情況下，理想地，探測(cè)器17從針對(duì)被檢體15的表面的盡可能多的方向接收聲波。因而，探 測(cè)器17優(yōu)選被配置為可以利用位置控制器32進(jìn)行移動(dòng)并且可以沿被檢體15的表面盡可能 寬地移動(dòng)。位置控制器32可以是能夠?qū)⑻綔y(cè)器17移動(dòng)至任意位置的步進(jìn)馬達(dá)。位置控制器 32可以使探測(cè)器17在被檢體15周圍移動(dòng)。這樣，可以獲取用于獲得被檢體15中的聲源(光吸 收體)的空間配置(被檢體信息其中一項(xiàng)）的足夠信息。
[0075] 例如，通過(guò)配置128個(gè)聲波檢測(cè)元件來(lái)構(gòu)成探測(cè)器17,并且在被檢體15周圍的120 個(gè)接收位置處接收聲波的情況下，可以進(jìn)行以下說(shuō)明。也就是說(shuō)，探測(cè)器17利用存在于共計(jì) 15360個(gè)位置處的聲波檢測(cè)元件從被檢體15接收聲波。探測(cè)器17不限于此，而且還可以通過(guò) 沿大致半球形在不同的位置處配置多個(gè)聲波檢測(cè)元件來(lái)構(gòu)成探測(cè)器17。在這種情況下，聲 波檢測(cè)元件的接收靈敏度最高的方向可能集中在位于大致半球形的曲率中心和該中心周 圍的特定區(qū)域。此外，探測(cè)器17可以被配置為與照射單元30-體化。也就是說(shuō)，在圖1的情況 下，將照射單元30設(shè)置在被檢體15的正面?zhèn)炔⑶覍⑻綔y(cè)器17設(shè)置在被檢體15的背面?zhèn)?。與 此相對(duì)，在將示例7中說(shuō)明的情況下，可以將探測(cè)器17和照射單元30設(shè)置在被檢體15的背面 側(cè)。這樣，由于可以在以螺旋形式移動(dòng)探測(cè)器17的情況下進(jìn)行光的照射并且接收聲波，因此 可以抑制所接收到的聲波中的噪聲。聲波中的噪聲是除源自被檢體15中的光吸收體的聲波 以外的波成分。盡管在上述說(shuō)明中探測(cè)器17發(fā)生移動(dòng)，但探測(cè)器17不限于此，而且在改變被 檢體15和探測(cè)器17之間的位置關(guān)系的情況下進(jìn)行光的照射和聲波的接收就足夠了。因而， 可以在不移動(dòng)探測(cè)器17的情況下僅移動(dòng)被檢體15,或者可以移動(dòng)被檢體15和探測(cè)器17兩 者。此外，照射單元30和被檢體15之間的位置關(guān)系可以是變化的，也可以是固定的。照射單 元30被配置為利用透鏡等（未示出）適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大來(lái)自光源11的光12以形成照射光34并且向 被檢體15進(jìn)行照射光34的照射。
[0076] 信號(hào)收集單元18
[0077]信號(hào)收集單元18接收從探測(cè)器17輸出的電氣信號(hào)作為輸入信號(hào)，在放大該輸入信 號(hào)期間對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換以生成數(shù)字信號(hào)，并且將該數(shù)字信號(hào)輸出至信號(hào) 處理單元19。信號(hào)收集單元18被配置為例如包括放大器(運(yùn)算放大器等）、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器 和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)芯片等。在針對(duì)各聲波檢測(cè)元件并行地輸入從探測(cè)器17輸出的 電氣信號(hào)的情況下，信號(hào)收集單元18優(yōu)選被配置為能夠并行地對(duì)各電氣信號(hào)執(zhí)行處理。這 樣，可以縮短圖像重構(gòu)的時(shí)間。
[0078] 信號(hào)處理單元19
[0079]信號(hào)處理單元19被配置為包括信號(hào)處理模塊快(對(duì)應(yīng)于校正處理單元）19a和圖像 重構(gòu)模塊(對(duì)應(yīng)于獲取單元)19b。信號(hào)處理模塊19a被配置為使用與造影劑1012的血中濃度 有關(guān)的時(shí)間變化信息來(lái)校正數(shù)字信號(hào)。圖像重構(gòu)模塊19b針對(duì)通過(guò)進(jìn)行校正處理所構(gòu)成的 校正數(shù)字信號(hào)(對(duì)應(yīng)于校正后的電氣信號(hào))進(jìn)行圖像重構(gòu)處理。這樣，形成作為與被檢體15 內(nèi)部有關(guān)的特性信息其中一項(xiàng)的圖像數(shù)據(jù)。信號(hào)處理單元19例如可以被配置為包括處理器 和存儲(chǔ)器的工作站等，并且該工作站可以具有信號(hào)處理模塊19a和圖像重構(gòu)模塊19b的功 能。該工作站利用預(yù)先編程的軟件針對(duì)從被檢體15獲取到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校正處理。
[0080] 信號(hào)處理模塊19a與注入單元14是連動(dòng)的并且信號(hào)處理模塊19a被配置為能夠?qū)?造影劑1012的注入操作、聲波的獲取和造影劑1012的血中濃度的時(shí)間變化進(jìn)行時(shí)間上的同 步。信號(hào)處理模塊19a可以針對(duì)從信號(hào)收集單元18接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行降噪處理，然后將 該數(shù)字信號(hào)輸出至圖像重構(gòu)模塊19b。這樣，圖像重構(gòu)模塊19b提高了所獲取到的被檢體信 息的S/N比。
[0081] 圖像重構(gòu)模塊19b針對(duì)從信號(hào)處理模塊19a輸出的校正數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像重構(gòu)處 理以形成圖像數(shù)據(jù)，并且將該圖像數(shù)據(jù)輸出至顯示單元20。圖像重構(gòu)模塊19b例如使用斷層 成像技術(shù)中所使用的時(shí)域或傅立葉域中的反投影等進(jìn)行圖像重構(gòu)。然而，圖像重構(gòu)模塊19b 不限于此，而且圖像重構(gòu)模塊19b還可以在能夠確保足夠的圖像重建時(shí)間的情況下使用基 于重復(fù)處理的迭代反問(wèn)題分析等來(lái)進(jìn)行圖像重構(gòu)。圖像重構(gòu)模塊19b所使用的圖像重構(gòu)方 法的代表性示例包括傅立葉變換方法、通用反投影法和濾波反投影法。在探測(cè)器17被配置 成聚焦型探測(cè)器的情況下，信號(hào)處理單元19可以在無(wú)需進(jìn)行圖像重構(gòu)處理的情況下直接形 成被檢體15中的光學(xué)特性分布的圖像數(shù)據(jù)。此外，信號(hào)處理單元19可以被配置為與信號(hào)收 集單元18-體化。通過(guò)該一體化所構(gòu)成的裝置可以通過(guò)進(jìn)行諸如由工作站所進(jìn)行的軟件處 理來(lái)生成基于被檢體15的圖像數(shù)據(jù)，并且可以通過(guò)進(jìn)行硬件處理來(lái)生成基于被檢體15的圖 像數(shù)據(jù)。
[0082] 顯示單元20
[0083]顯示單元20被配置為接收從信號(hào)處理單元19輸出的圖像數(shù)據(jù)并且基于所輸入的 數(shù)據(jù)來(lái)顯示針對(duì)用戶可視的圖像。顯示單元20例如被配置成液晶顯示器等。顯示單元20可 以構(gòu)成設(shè)備1000的一部分并且可以被配置為相對(duì)于設(shè)備1000作為單獨(dú)的單元安裝在外部。 [0084] 與血液中的造影劑濃度有關(guān)的時(shí)間變化信息的獲取
[0085]圖2是例示在將作為造影劑1012的ICG(20納摩爾）注入到裸小鼠的尾靜脈中的情 況下的血液中的造影劑1012的濃度的時(shí)間變化的圖。圖2的縱軸表示血液ICG濃度，并且橫 軸表示在將造影劑1012注入到裸小鼠中之后經(jīng)過(guò)的時(shí)間。如從圖2可以明顯看出，血液中存 在的ICG的濃度在注入后的10分鐘內(nèi)下降至一半或一半以下。在考慮到等式A中所定義的光 聲波的產(chǎn)生原理的情況下，從循環(huán)血液部分產(chǎn)生的源自造影劑1012的聲波在注入后的10分 鐘內(nèi)下降至一半或一半以下。
[0086]信號(hào)處理模塊19a基于查找表和與探測(cè)器17從被檢體15接收到聲波的時(shí)刻有關(guān)的 信息，來(lái)校正基于探測(cè)器17接收到的聲波所形成的數(shù)字信號(hào)。這樣，可以抑制由獲取聲波時(shí) 發(fā)生的時(shí)間延遲所導(dǎo)致的聲波的強(qiáng)度變動(dòng)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的不利影響。在進(jìn)行校正處理的情況 下，信號(hào)處理模塊19a在與血液中的造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信息（查找表)和探 測(cè)器17的聲波獲取時(shí)刻之間進(jìn)行時(shí)間上的同步。后面將說(shuō)明該同步處理。例如，可以利用將 造影劑1012注入到被檢體15中的完成時(shí)刻和探測(cè)器17接收到聲波的接收時(shí)刻之間的時(shí)間 段來(lái)定義獲取聲波時(shí)的時(shí)間延遲。信號(hào)處理模塊19a被配置為通過(guò)參考接收時(shí)刻來(lái)從查找 表中的數(shù)據(jù)讀取估計(jì)造影劑濃度。查找表是與造影劑濃度的時(shí)間變化相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0087]由獲取聲波時(shí)發(fā)生的時(shí)間延遲所導(dǎo)致的造影劑1012的濃度變化使得探測(cè)器17所 獲取到的聲波的強(qiáng)度下降。信號(hào)處理模塊19a通過(guò)放大來(lái)自信號(hào)收集單元18的數(shù)字信號(hào)的 強(qiáng)度來(lái)校正強(qiáng)度的下降量。在這種情況下，信號(hào)處理模塊19a可以包括獲取與循環(huán)血液中的 造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信息的裝置或者預(yù)先存儲(chǔ)與造影劑1012的濃度有關(guān)的 時(shí)間變化信息的存儲(chǔ)器等。在信號(hào)處理模塊19a獲取與血液中的造影劑1012的濃度的時(shí)間 變化有關(guān)的信息的情況下，在先前階段中測(cè)量血液中的造影劑1012的量。在這種情況下，信 號(hào)處理模塊19a可以利用諸如光聲法、熒光法或吸收法等的光學(xué)方法來(lái)測(cè)量造影劑1012的 量，并且可以使用利用放射性同位素等的現(xiàn)有方法。信號(hào)處理模塊19a將以造影劑1012的注 入完成時(shí)刻為基準(zhǔn)的來(lái)自被檢體15的聲波的獲取時(shí)刻以及造影劑1012在該獲取時(shí)刻的濃 度以相關(guān)的方式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器等(未示出）中。這樣，信號(hào)處理模塊19a可以使用造影劑1012 在用作數(shù)字信號(hào)形成的源的聲波的獲取時(shí)刻的血液中的相對(duì)豐度(相對(duì)值)來(lái)校正從信號(hào) 收集單元18所接收到的數(shù)字信號(hào)。這樣，可以減少循環(huán)血液中的造影劑1012的濃度的時(shí)間 變化所導(dǎo)致的聲波的強(qiáng)度變動(dòng)的影響，其中循環(huán)血液中的造影劑1012的濃度的時(shí)間變化是 基于聲波的獲取期間發(fā)生的時(shí)間延遲。然而，本發(fā)明不限于此，并且基準(zhǔn)時(shí)刻（來(lái)自被檢體 15的聲波的獲取時(shí)刻)還可以是第一次聲波接收時(shí)刻。
[0088]在信號(hào)處理模塊19a預(yù)先存儲(chǔ)了與循環(huán)血液中的造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變 化信息的情況下，與循環(huán)血液中的造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信息可以是如下的各 種信息，其中根據(jù)這些信息可以得知獲取聲波的各時(shí)間點(diǎn)的血中濃度的差。以下信息可以 用作預(yù)先存儲(chǔ)的與循環(huán)血液中的造影劑1012的（與估計(jì)濃度相對(duì)應(yīng)的）濃度有關(guān)的時(shí)間變 化信息。也就是說(shuō)，可以將時(shí)間變化信息保存在用于保存通過(guò)以下過(guò)程所獲得的數(shù)據(jù)的查 找表中，其中在這些過(guò)程中，隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)將造影劑1012注入到被檢體15中并且在各時(shí)間 點(diǎn)收集血液，并且記錄循環(huán)血液中所包含的造影劑1012在進(jìn)行收集的各時(shí)間點(diǎn)的濃度的 值。在以下說(shuō)明中，為了便利，與血液中的造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信息本身將被 適當(dāng)?shù)胤Q為查找表。
[0089] 被檢體信息獲取方法
[0090]圖3是例示根據(jù)本發(fā)明的示例1的設(shè)備1000的功能的流程圖。該流程在被檢體15受 到設(shè)備1000中所包括的支持部等支持的情況下開(kāi)始。在流程開(kāi)始的情況下，在步驟S301中 開(kāi)始進(jìn)行在被檢體15受到支持的狀態(tài)下向設(shè)備1000的供電并且啟動(dòng)設(shè)備1000,并且流程進(jìn) 入步驟S302。在步驟S302中，將造影劑1012從注入單元14注入到被檢體15中并且流程進(jìn)入 步驟S303。在這種情況下，例如使用靜脈推注(bolus infusion)等作為用于注入造影劑 1012的方法。
[0091] 在步驟S303中，開(kāi)始進(jìn)行從造影劑1012的注入時(shí)刻起所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的計(jì)時(shí)并且流 程進(jìn)入步驟S304。該計(jì)時(shí)可以由未示出的計(jì)數(shù)器電路或計(jì)時(shí)電路來(lái)進(jìn)行。利用該計(jì)時(shí)，使查 找表上的注入了造影劑1012之后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間段(可以被稱為查找表上的各聲波的獲取時(shí) 亥IJ)與聲波的實(shí)際獲取時(shí)刻同步。在這些時(shí)間信息同步之后，可以利用與血液中的造影劑 1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信息來(lái)校正從被檢體15接收到的聲波。作為實(shí)現(xiàn)該同步的方 法，例如可以使用通常在X射線血管造影系統(tǒng)等中使用的注入系統(tǒng)。在這種情況下，在注入 系統(tǒng)完成了造影劑1012的注入時(shí)將注入完成信號(hào)輸出至信號(hào)處理單元19。此外，在注入完 成信號(hào)輸入至信號(hào)處理單元19時(shí)，立即開(kāi)始計(jì)時(shí)。這樣，使得查找表上的注入了造影劑1012 之后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間段與通過(guò)測(cè)量實(shí)際獲取到聲波的時(shí)刻相同步。
[0092]在步驟S304中，向被檢體15進(jìn)行光的照射并且在多個(gè)聲波接收位置處接收基于該 照射的聲波，并且流程進(jìn)入步驟S305。在這種情況下，在照射單元30順次進(jìn)行光的照射的同 時(shí)探測(cè)器17在被檢體15周圍移動(dòng)，由此順次接收到聲波。在這種情況下，使探測(cè)器17移動(dòng)以 通過(guò)預(yù)定接收位置，并且在各預(yù)定接收位置處接收聲波。在這種情況下，在探測(cè)器17移動(dòng)之 前，用戶可以將預(yù)定接收位置的設(shè)置值輸入至顯示單元20以預(yù)先設(shè)置預(yù)定接收位置。將各 接收位置處的聲波的接收時(shí)刻以及基于該時(shí)刻的聲波的數(shù)字信號(hào)以一一對(duì)應(yīng)的方式存儲(chǔ) 在信號(hào)處理單元19中。
[0093]在被檢體15是活體的情況下，所接收到的聲波包括源自諸如血紅蛋白等的非人工 光吸收體1014的聲波。這里，可能會(huì)發(fā)生以下情況。也就是說(shuō)，僅獲取源自注入到被檢體15 中的造影劑1012的聲波的電氣信號(hào)。接著，僅獲取源自非人工光吸收體1014的聲波的電氣 信號(hào)。此外，對(duì)基于分別源自造影劑1012和非人工光吸收體1014的聲波的信號(hào)進(jìn)行分開(kāi)校 正。在這種情況下，可以按以下方式來(lái)處理這些信號(hào)。也就是說(shuō)，在步驟S304中，向被檢體15 照射波長(zhǎng)主要由非人工光吸收體1014吸收的光，并且接收基于該照射所產(chǎn)生的聲波。在接 收操作結(jié)束的情況下，接著向被檢體15照射波長(zhǎng)主要由造影劑1012吸收的光，并且接收基 于該照射所產(chǎn)生的聲波。在這種情況下，獲得了除分開(kāi)使用照射光的波長(zhǎng)以外與進(jìn)行具有 單個(gè)波長(zhǎng)的光的照射的情況相同的效果。
[0094] 然而，本發(fā)明不限于此，而且例如還可以在步驟S302中注入造影劑1012之前的階 段中，向不包含造影劑1012的被檢體15進(jìn)行光的照射并且接收基于該照射的聲波。此外，信 號(hào)收集單元18可以基于聲波產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)可以與用作數(shù)字信號(hào)的源的聲波的接 收時(shí)刻相關(guān)地存儲(chǔ)在信號(hào)處理單元19中。在步驟S304中，向包含造影劑1012的被檢體15進(jìn) 行單個(gè)波長(zhǎng)的光的照射。接收基于該照射所產(chǎn)生的聲波以形成數(shù)字信號(hào)，并且信號(hào)處理單 元19獲取所形成的數(shù)字信號(hào)和所存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)之間的差。這樣，該差實(shí)質(zhì)是源自造影劑 1 〇 12的數(shù)字信號(hào)，并且分離并獲取源自造影劑1012的該數(shù)字信號(hào)。
[0095]在步驟S305中，通過(guò)參考與血液中所存在的造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信 息(查找表)來(lái)計(jì)算血液中的造影劑1 〇 12在各接收時(shí)刻的豐度的相對(duì)值，并且流程進(jìn)入步驟 S306。在這種情況下，在步驟S305中，參考信號(hào)處理單元19中所存儲(chǔ)的各接收位置處的聲波 接收時(shí)刻。在與造影劑1 〇 12的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信息中，參考造影劑1012在所參考的聲 波接收時(shí)刻的濃度信息。這樣，獲得了被檢體15的血液中所存在的造影劑1012在參考時(shí)刻 的濃度。此外，將所獲得的被檢體15的血液中所存在的造影劑1012在參考時(shí)刻的濃度除以 血液中的造影劑1012在第一次聲波接收時(shí)刻的濃度。這樣，計(jì)算出被檢體15的血液中的造 影劑1012在參考時(shí)刻的濃度的比（相對(duì)值）。在針對(duì)實(shí)際測(cè)量期間的所有接收時(shí)間點(diǎn)計(jì)算該 相對(duì)值的情況下，針對(duì)造影劑1012在實(shí)際測(cè)量期間的所有接收時(shí)間點(diǎn)的各個(gè)濃度計(jì)算該相 對(duì)值。在這種情況下，血液中的造影劑1012在第一次聲波接收時(shí)刻的濃度是在進(jìn)行該除法 處理之前的階段中獲得的。在這種情況下，還可以通過(guò)參考與造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí) 間變化信息來(lái)獲得血液中的造影劑1012在第一次接收時(shí)刻的濃度。然而，本發(fā)明不限于此， 而且還可以將所獲得的被檢體15的血液中所存在的造影劑1012在參考時(shí)刻的濃度除以血 液中的造影劑1012在造影劑1012的注入完成時(shí)的濃度。
[0096]該相對(duì)值用作校正根據(jù)聲波所形成的數(shù)字信號(hào)時(shí)的轉(zhuǎn)換系數(shù)，這將在下面進(jìn)行說(shuō) 明。此外，用戶可以在計(jì)算相對(duì)值之前的階段中經(jīng)由顯示單元20來(lái)輸入要獲取的相對(duì)值的 數(shù)量，并且可以計(jì)算與所輸入的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的數(shù)量的相對(duì)值。這樣，僅計(jì)算代表性的接收位 置處的相對(duì)值并且可以縮短計(jì)算時(shí)間。在這種情況下，用戶可以經(jīng)由顯示單元20來(lái)設(shè)置與 要獲取的相對(duì)值相對(duì)應(yīng)的接收位置或接收時(shí)刻。此外，可以基于該設(shè)置來(lái)自動(dòng)確定要獲取 的相對(duì)值，并且可以自動(dòng)計(jì)算所確定出的相對(duì)值。
[0097]在步驟S304中，作為示例，在一次光聲測(cè)量中將探測(cè)器17移動(dòng)至120個(gè)預(yù)定接收位 置，并且在各接收位置處接收聲波。在后面說(shuō)明的步驟S306中，在各接收位置處進(jìn)行了血液 中的造影劑1012的濃度下降的一次校正的情況下進(jìn)行以下處理。也就是說(shuō)，在步驟S305中， 基于預(yù)先獲取并存儲(chǔ)的與血液中的造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信息來(lái)計(jì)算120個(gè)相 對(duì)值?？蛇x地，在步驟S304中，作為另一示例，可以在同一接收位置處多次進(jìn)行脈沖激光12 的照射，可以接收基于該照射所產(chǎn)生的聲波，并且可以使基于這些聲波的電氣信號(hào)平均化。 在這種情況下，可以在脈沖激光12的各次照射中進(jìn)行針對(duì)后續(xù)階段的校正處理。此外，在步 驟S305中，作為又一示例，設(shè)置如下閾值，其中可以以該閾值來(lái)判斷在兩個(gè)以上的不同接收 位置之間血液中的造影劑1012的濃度的時(shí)間變化是否實(shí)質(zhì)上是可忽略的。可以向基于發(fā)生 了閾值或閾值以下的濃度變化的兩個(gè)以上接收位置處所接收到的聲波的數(shù)字信號(hào)分配同 一相對(duì)值。在后面說(shuō)明的步驟S306中，可以使用相同的相對(duì)值來(lái)校正發(fā)生了閾值或閾值以 下的濃度變化的接收位置處的數(shù)字信號(hào)。這樣，所計(jì)算的相對(duì)值的數(shù)量減少并且可以縮短 設(shè)備1000的計(jì)算時(shí)間。各步驟中所使用的光12可以是具有單個(gè)波長(zhǎng)的脈沖激光。光源11可 以是能夠以切換的方式發(fā)出多個(gè)波長(zhǎng)的光的波長(zhǎng)可變激光器，并且各步驟中的光12可以是 具有多個(gè)波長(zhǎng)的脈沖激光。
[0098]在步驟S306中，對(duì)來(lái)自信號(hào)收集單元18的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校正以形成校正數(shù)字信 號(hào)，針對(duì)該校正數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像重構(gòu)處理以形成圖像數(shù)據(jù)，并且流程結(jié)束。在這種情況 下，在步驟S306中，基于接收位置(或接收時(shí)刻）以及與該接收位置相關(guān)的相對(duì)值來(lái)校正基 于該接收位置(或接收時(shí)刻)處所獲取到的聲波的數(shù)字信號(hào)。將作為校正處理的結(jié)果而獲得 的校正數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在信號(hào)處理單元19的存儲(chǔ)器等(未示出）中。在存儲(chǔ)了所有接收位置處 的校正數(shù)字信號(hào)之后，針對(duì)所存儲(chǔ)的校正數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像重構(gòu)處理以形成圖像數(shù)據(jù)。圖 像數(shù)據(jù)是三維體元數(shù)據(jù)。然而，圖像數(shù)據(jù)不限于此，而且圖像數(shù)據(jù)還可以是二維數(shù)據(jù)或一維 數(shù)據(jù)。此外，用戶可以經(jīng)由顯示單元20適當(dāng)?shù)剡x擇這些一維、二維或三維數(shù)據(jù)，并且可以形 成具有所選擇的維度的圖像數(shù)據(jù)。
[0099]在以這種方式形成的圖像數(shù)據(jù)中，抑制了由于光聲測(cè)量期間所發(fā)生的時(shí)間延遲所 引起的血液中所存在的造影劑1012的濃度下降所導(dǎo)致的圖像數(shù)據(jù)的亮度值等的精度的下 降。在步驟S306中，在各接收位置處計(jì)算步驟S305的處理中所計(jì)算出的相對(duì)值的倒數(shù)，并且 將倒數(shù)與接收位置或接收時(shí)刻相關(guān)地存儲(chǔ)在信號(hào)處理單元19的存儲(chǔ)器等(未示出）中。所存 儲(chǔ)的各倒數(shù)是后續(xù)的校正處理中所使用的轉(zhuǎn)換系數(shù)。將特定接收位置處所接收到的根據(jù)源 自造影劑1012的聲波所形成的數(shù)字信號(hào)乘以與該接收位置相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換系數(shù)，由此校正基 于該接收位置處所接收到的聲波的數(shù)字信號(hào)并且生成校正數(shù)字信號(hào)。在這種情況下，針對(duì) 所有接收時(shí)間點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行校正處理，由此針對(duì)所有數(shù)字信號(hào)生成校正數(shù)字信號(hào)。將 各接收位置處所生成的校正數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在信號(hào)處理單元19中的存儲(chǔ)器等(未示出）中。在 本示例中，假定各接收位置與各聲波接收時(shí)刻一一對(duì)應(yīng)。
[0100]作為校正方法的另一示例，在步驟S305中，計(jì)算接收位置處的血液中的造影劑 1012的濃度相對(duì)于最后的接收位置處的血液中的造影劑1012的濃度的比。將計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ) 作為相對(duì)值，并且在步驟S306中，同樣通過(guò)將該相對(duì)值乘以基于相應(yīng)的接收位置的數(shù)字信 號(hào)來(lái)校正該數(shù)字信號(hào)。然而，本發(fā)明不限于此，而且還可以將轉(zhuǎn)換系數(shù)設(shè)置為使得基于根據(jù) 光聲測(cè)量期間血液中的造影劑1012的平均濃度所獲得的聲波的數(shù)字信號(hào)平均化。
[0101]在步驟S306中，讀取所存儲(chǔ)的校正數(shù)字信號(hào)，并且針對(duì)該校正數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像 重構(gòu)處理以生成圖像數(shù)據(jù)。在這種情況下，可以針對(duì)與各接收位置相對(duì)應(yīng)的各校正數(shù)字信 號(hào)進(jìn)行圖像重構(gòu)處理，從而生成作為三維體元數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)?？蛇x地，可以將所有校正數(shù) 字信號(hào)劃分為多個(gè)組，并且可以針對(duì)各組進(jìn)行圖像重構(gòu)以生成作為各組的三維體元數(shù)據(jù)的 圖像數(shù)據(jù)。在這種情況下，在步驟S306中，根據(jù)傅立葉變換方法、通用反投影法、濾波反投影 法或順次重構(gòu)法來(lái)進(jìn)行圖像重構(gòu)處理。然而，本發(fā)明不限于此，而且還可以使用各種圖像重 構(gòu)方法。
[0102 ]因此，在使得由于注入到被檢體15 (特別是活體）中的造影劑1012在血液中具有短 的半衰期、因此難以穩(wěn)定地獲得從造影劑1 〇 12產(chǎn)生的沒(méi)有變動(dòng)的聲波的這種光聲測(cè)量條件 下，獲得以下效果。也就是說(shuō)，利用上述的處理，可以形成顯示圖像和作為由于測(cè)量時(shí)間段 所導(dǎo)致的聲波的強(qiáng)度變動(dòng)的影響得到抑制的被檢體信息的圖像數(shù)據(jù)。
[0103] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光聲設(shè)備可以是如下的光聲設(shè)備，其包括:光源，用于向包 含造影劑的被檢體進(jìn)行光的照射;聲波接收單元，用于接收在所述造影劑吸收所述光源所 照射的光的情況下所產(chǎn)生的聲波，以輸出電氣信號(hào);校正處理單元，用于基于與所述被檢體 中所包含的所述造影劑的濃度的時(shí)間變化有關(guān)的信息，來(lái)校正所述電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度； 以及信息獲取單元，用于基于所述校正處理單元校正后的電氣信號(hào)，來(lái)獲取所述被檢體的 特性信息。
[0104] 示例2
[0105]圖4是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光聲設(shè)備的示例2的框圖，其中在示例2中，利用 相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示與示例1相同的構(gòu)成要素并且將不再提供說(shuō)明。此外，將利用附圖標(biāo) 記2xy來(lái)表示與示例1類似的構(gòu)成要素，其中，將共通的附圖標(biāo)記分配給十位數(shù)X和個(gè)位數(shù)y， 并且除必要的情況以外將不再提供說(shuō)明。為了參考查找表，本示例的光聲設(shè)備2000(以下簡(jiǎn) 稱為"設(shè)備2000"）被配置為能夠基于檢測(cè)信號(hào)(其中該檢測(cè)信號(hào)是基于造影劑1012的注入 完成時(shí)刻)開(kāi)始對(duì)接收時(shí)刻進(jìn)行計(jì)時(shí)。這樣，設(shè)備2000可以通過(guò)使查找表與實(shí)際聲波接收時(shí) 刻同步來(lái)參考查找表并校正數(shù)字信號(hào)。在本示例中，代替示例1中的注入單元14所輸出的注 入完成信號(hào)，基于檢測(cè)信號(hào)開(kāi)始進(jìn)行接收時(shí)刻的計(jì)時(shí)。
[0106]造影劑檢測(cè)單元202被配置為能夠針對(duì)信號(hào)處理模塊219a進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收 以及從造影劑1012接收能夠指定造影劑1012的有無(wú)的信號(hào)。這樣，檢測(cè)到造影劑1012可靠 地注入到血液中，并且將作為該檢測(cè)的檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)信號(hào)輸出至信號(hào)處理模塊219a。信 號(hào)處理模塊219a接收所輸出的檢測(cè)信號(hào)并且使用接收時(shí)刻作為查找表的參考時(shí)刻來(lái)執(zhí)行 校正處理。造影劑檢測(cè)單元202檢測(cè)造影劑1012的方法不限于諸如光聲法、熒光法或吸收法 等的光學(xué)方法，而且還可以使用諸如用以檢測(cè)放射性同位素的方法等的現(xiàn)有方法來(lái)檢測(cè)造 影劑1012的有無(wú)。此外，盡管造影劑檢測(cè)單元202通過(guò)接收源自造影劑1012的聲波來(lái)檢測(cè)造 影劑1012的有無(wú)，但本發(fā)明不限于此，而且還可以使用能夠指定造影劑1012的有無(wú)的各種 信號(hào)。造影劑檢測(cè)單元202可以設(shè)置在注入單元14的前端附近。這是由于:造影劑1012是從 注入單元14注入的并且可以容易地接收源自造影劑1012的信號(hào)。可選地，造影劑檢測(cè)單元 202可以設(shè)置在除注入單元14的前端附近的位置以外的位置。例如，在從靜脈注入造影劑 1012的情況下，將造影劑檢測(cè)單元202設(shè)置在頸動(dòng)脈部并且在造影劑1012注入到頸動(dòng)脈部 之后立即獲取能夠指定造影劑1012的有無(wú)的信號(hào)(光聲波等）。造影劑檢測(cè)單元202將檢測(cè) 信號(hào)作為獲取結(jié)果輸出至信號(hào)處理單元219。信號(hào)處理模塊219a基于檢測(cè)信號(hào)的輸入立即 開(kāi)始計(jì)時(shí)。這樣，信號(hào)處理模塊219a使查找表上的注入造影劑1012之后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間段(查 找表上的各聲波的接收時(shí)刻)與實(shí)際聲波接收時(shí)刻同步。這樣，信號(hào)處理模塊219a在校正數(shù) 字信號(hào)的情況下可以參考查找表。
[0107] 本發(fā)明不限于此，而且造影劑檢測(cè)單元202還可以檢測(cè)造影劑1012的有無(wú)并且將 作為該檢測(cè)的檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)信號(hào)輸出至信號(hào)處理模塊219a。信號(hào)處理模塊219a可以基于 所輸出的檢測(cè)信號(hào)使注入單元14注入造影劑1012。此后，與示例1相同，在作為注入系統(tǒng)的 注入單元14完成了造影劑1012的注入時(shí)將檢測(cè)信號(hào)輸出至信號(hào)處理單元219。此外，在檢測(cè) 信號(hào)輸入至信號(hào)處理單元219時(shí)，立即開(kāi)始計(jì)時(shí)。這樣，查找表上的注入造影劑1012之后所 經(jīng)過(guò)的時(shí)間段(查找表上的聲波接收時(shí)刻)可以與實(shí)際聲波獲取時(shí)刻同步。
[0108] 設(shè)備2000的變形例
[0109]將說(shuō)明設(shè)備2000的變形例。在根據(jù)本變形例的光聲設(shè)備中，造影劑檢測(cè)單元202具 有設(shè)置在該造影劑檢測(cè)單元202中的閾值并且被配置為僅在從造影劑1012產(chǎn)生的表示造影 劑1012的有無(wú)的信號(hào)超出該閾值的情況下才將檢測(cè)信號(hào)輸出至信號(hào)處理模塊219a。這里， 示例2的造影劑檢測(cè)單元202被設(shè)置為確認(rèn)造影劑1012的注入的完成。這里，在由于注入單 元14所進(jìn)行的造影劑1012的注入操作有誤而沒(méi)有獲得循環(huán)血液中的造影劑1012的足夠的 初始濃度的情況下，聲波接收結(jié)果可能無(wú)法充分反映查找表。在這種情況下，信號(hào)處理模塊 219a可能無(wú)法適當(dāng)?shù)貓?zhí)行校正。因而，通過(guò)設(shè)置閾值，信號(hào)處理模塊219a可以判斷是否可以 使用查找表來(lái)進(jìn)行校正。可選地，作為另一方法，可以預(yù)測(cè)與注入到被檢體15的血液中的造 影劑1012的各種初始濃度相對(duì)應(yīng)的造影劑1012的血中濃度的時(shí)間變化的各種模式。在這種 情況下，可以預(yù)先設(shè)置各種初始濃度的查找表及相對(duì)應(yīng)的閾值。此外，可以根據(jù)造影劑檢測(cè) 單元202所接收到的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)選擇適當(dāng)?shù)南鄬?duì)應(yīng)的查找表，并且可以使用所選擇 的查找表來(lái)校正數(shù)字信號(hào)。
[0110] 示例3
[0111] 除示例1或2的光聲設(shè)備的基本功能以外，根據(jù)本示例的光聲設(shè)備還被配置為能夠 設(shè)置用于針對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校正處理的關(guān)注區(qū)域。示例1的設(shè)備被配置為獲取所接收到的 源自造影劑1012的聲波并且針對(duì)基于所獲取的聲波的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校正處理。這里，在造 影劑1012的一部分進(jìn)入除被檢體15的循環(huán)血液以外的部分的情況下，可能無(wú)法使用基于循 環(huán)血液中的濃度的測(cè)量結(jié)果所形成的查找表來(lái)進(jìn)行校正。因而，本示例的光聲設(shè)備針對(duì)各 示例的光聲設(shè)備進(jìn)一步設(shè)置關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元。關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元被配置為從所獲取的源 自造影劑1012的數(shù)字信號(hào)中提取與循環(huán)血液部位相對(duì)應(yīng)的部分。在這種情況下，關(guān)注區(qū)域 設(shè)置單元被配置為使得用戶能夠經(jīng)由顯示單元20在被檢體15的循環(huán)血液部位中指定關(guān)注 區(qū)域。關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元被配置為從整個(gè)數(shù)字信號(hào)中提取所指定的關(guān)注區(qū)域部分。這樣，本 示例的光聲設(shè)備可以僅針對(duì)源自從循環(huán)血液部位所產(chǎn)生的聲波的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校正處理。 這樣，可以僅針對(duì)源自從循環(huán)血液中與濃度變化相對(duì)應(yīng)的部位所產(chǎn)生的聲波的數(shù)字信號(hào)進(jìn) 行校正處理。因而，可以獲取更加高度精確的圖像數(shù)據(jù)和光聲圖像。然而，關(guān)注區(qū)域設(shè)置單 元不限于此，而且關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元還可以自動(dòng)預(yù)測(cè)被檢體15的循環(huán)血液部位并且針對(duì)所 預(yù)測(cè)的部位自動(dòng)設(shè)置關(guān)注區(qū)域。
[0112] 關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元使用諸如多普勒方法等的現(xiàn)有的血流測(cè)量方法來(lái)自動(dòng)預(yù)測(cè)循 環(huán)血液部位，并且將根據(jù)與所預(yù)測(cè)的循環(huán)血液部位相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)所形成的區(qū)域設(shè)置為關(guān)注 區(qū)域。關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元提取與以這種方式所設(shè)置的關(guān)注區(qū)域相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的一部 分。在這種情況下，信號(hào)處理模塊19a使用查找表對(duì)所提取的數(shù)字信號(hào)的該部分進(jìn)行校正處 理以生成校正數(shù)字信號(hào)。在這種情況下，圖像重構(gòu)模塊1%針對(duì)所生成的校正數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 圖像重構(gòu)以生成圖像數(shù)據(jù)。此外，顯示單元20選擇性地顯示關(guān)注區(qū)域中的被檢體15的圖像 以使得圖像數(shù)據(jù)可視化。另一方面，顯示單元20可以不在顯示單元20上顯示基于未提取的 數(shù)字信號(hào)的圖像數(shù)據(jù)，其中該未提取的數(shù)字信號(hào)是基于源自進(jìn)入除循環(huán)血液部位以外的部 位的造影劑1012的聲波?？蛇x地，顯示單元20可以按照與基于除關(guān)注區(qū)域以外的部分的圖 像數(shù)據(jù)的顯示圖像區(qū)分開(kāi)的方式來(lái)顯示基于關(guān)注區(qū)域部分中進(jìn)行了校正處理的圖像數(shù)據(jù) 的顯示圖像。然而，本發(fā)明不限于此，而且關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元還可以從整個(gè)圖像數(shù)據(jù)中提取 與關(guān)注區(qū)域相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的數(shù)據(jù)成分，并且顯示單元20可以根據(jù)所提取的數(shù)據(jù)成分來(lái)形成 顯示圖像。
[0113] 示例4
[0114] 圖5是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光聲設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱為"設(shè)備"）的示例4的流程 圖。在本示例中，將具有不同的光吸收系數(shù)的第一造影劑和第二造影劑注入到被檢體15中。 在本示例的設(shè)備中，示例1的光源11被配置為能夠輸出具有由第一造影劑1012選擇性吸收 的波長(zhǎng)的第一光以及具有由第二造影劑選擇性吸收的波長(zhǎng)的第二光。本流程的步驟S501~ S503的處理與示例1的步驟S301~S303的處理相同，并且將不再提供說(shuō)明。在步驟S503中開(kāi) 始進(jìn)行經(jīng)過(guò)時(shí)間的計(jì)時(shí)的情況下，流程進(jìn)入步驟S504。在步驟S504中，根據(jù)與步驟S304相同 的過(guò)程來(lái)進(jìn)行第一光的照射并且接收源自第一造影劑1012的聲波。在最后的接收位置處的 聲波的接收結(jié)束的情況下，基于這些接收來(lái)產(chǎn)生各接收位置處的源自第一造影劑1012的數(shù) 字信號(hào)，并且與用作這些數(shù)字信號(hào)的源的聲波的接收時(shí)刻相關(guān)地存儲(chǔ)這些數(shù)字信號(hào)。探測(cè) 器17移動(dòng)至預(yù)定的原始位置并且流程進(jìn)入步驟S505。在探測(cè)器17相對(duì)于被檢體15以螺旋形 式移動(dòng)的狀態(tài)下接收到聲波的情況下，例如，預(yù)定的原始位置可以是螺旋軌跡的中心位置。
[0115] 在步驟S505中，探測(cè)器17從預(yù)定的原始位置向步驟S504中的第一次聲波接收位置 移動(dòng)，在該狀態(tài)下進(jìn)行第二光的照射，并且接收源自第二造影劑的聲波。在這種情況下，照 射和接收的過(guò)程與示例1的步驟S304相同?；谶@些接收來(lái)生成各接收位置處的源自第二 造影劑的數(shù)字信號(hào)，并且與用作這些數(shù)字信號(hào)的源的聲波的接收時(shí)刻相關(guān)地存儲(chǔ)這些數(shù)字 信號(hào)，并且流程進(jìn)入步驟S506。在這種情況下，在將第一造影劑和第二造影劑同時(shí)注入到被 檢體15中的情況下，源自第一造影劑和第二造影劑的聲波的接收時(shí)刻的基準(zhǔn)時(shí)刻是將第一 造影劑1012注入到被檢體15中的完成時(shí)刻。另一方面，在完成了源自第一造影劑1012的數(shù) 字信號(hào)的存儲(chǔ)之后將第二造影劑注入到被檢體15中的情況下，第二造影劑的注入的完成時(shí) 刻是源自第二造影劑的聲波的接收時(shí)刻的基準(zhǔn)時(shí)刻。在任何情況下，源自第一造影劑1012 的聲波的接收時(shí)刻的基準(zhǔn)時(shí)刻是第一造影劑1012的注入的完成時(shí)刻。相同的基準(zhǔn)時(shí)刻的定 義同樣適用于后面說(shuō)明的第一查找表和第二查找表的基準(zhǔn)時(shí)刻。
[0116] 步驟S506的過(guò)程與示例1的步驟S305基本相同。然而，在信號(hào)處理單元19中預(yù)先存 儲(chǔ)包括第一造影劑1012的接收時(shí)間點(diǎn)以及與這些接收時(shí)間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的血液中的第一造影 劑1012的濃度的第一查找表。此外，在信號(hào)處理單元19中預(yù)先存儲(chǔ)包括第二造影劑的接收 時(shí)間點(diǎn)以及與這些接收時(shí)間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的血液中的第二造影劑的濃度的第二查找表。通過(guò)參 考第一查找表來(lái)計(jì)算第一造影劑1012的相對(duì)值。此外，通過(guò)參考第二查找表來(lái)計(jì)算第二造 影劑的相對(duì)值。此后，流程進(jìn)入步驟S507。在這種情況下，第一造影劑1012的血中濃度的最 大值用作第一造影劑1012的相對(duì)值的計(jì)算中的除數(shù)，并且第二造影劑的血中濃度的最大值 用作第二造影劑的相對(duì)值的計(jì)算中的除數(shù)。在步驟S507中，基本上，根據(jù)與示例1的步驟 S306相同的方法來(lái)進(jìn)行校正處理和圖像重構(gòu)處理。也就是說(shuō)，校對(duì)源自第一造影劑和第二 造影劑的數(shù)字信號(hào)以形成第一校正數(shù)字信號(hào)和第二校正數(shù)字信號(hào)，針對(duì)該第一校正數(shù)字信 號(hào)和第二校正數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像重構(gòu)處理以形成第一圖像數(shù)據(jù)和第二圖像數(shù)據(jù)，并且流程 結(jié)束。
[0117] 這樣，可以以高精度形成基于源自兩種造影劑1012的聲波的兩種圖像數(shù)據(jù)。然而， 本發(fā)明不限于此，而且除第一造影劑以外的光吸收體可以不是第二人工造影劑1012而例如 可以是血中濃度的時(shí)間變化為已知的非人工光吸收體。
[0118] 示例5
[0119] 本示例的光聲設(shè)備將用于獲取與血液中的造影劑1012的濃度有關(guān)的時(shí)間變化信 息的裝置(稱為變化獲取裝置)添加至各示例的光聲設(shè)備。在本示例中，變化獲取裝置由示 例1的步驟S305的處理所驅(qū)動(dòng)。變化獲取裝置在與各接收位置處的聲波的接收時(shí)刻相同的 時(shí)刻，獲取血液中的造影劑1 〇 12的濃度。在這種情況下，變化獲取裝置生成信息項(xiàng)針對(duì)所有 接收時(shí)間點(diǎn)均相關(guān)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，生成包括這些數(shù)據(jù)項(xiàng)的與造影劑1012的濃度有關(guān)的變化信息 (查找表），并且將該變化信息存儲(chǔ)在信號(hào)處理單元19的存儲(chǔ)器中。后續(xù)的處理與各示例相 同。這樣，可以容易地生成校正所使用的查找表。
[0120] 示例6
[0121] 列的光聲設(shè)備是將探測(cè)器17固定于與關(guān)注區(qū)域相對(duì)應(yīng)的聲波接收位置從而 接收聲波以確認(rèn)所設(shè)置的關(guān)注區(qū)域中的造影劑1012的濃度的時(shí)間變化的示例3的光聲設(shè) 備。將利用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示與示例1相同的構(gòu)成要素，并且將不再提供說(shuō)明。示例3的 光聲設(shè)備開(kāi)始對(duì)聲波接收時(shí)刻進(jìn)行計(jì)時(shí)并且在第一次聲波接收時(shí)刻、最后的聲波接收時(shí)刻 以及這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的聲波接收時(shí)刻進(jìn)行以下處理。也就是說(shuō)，根據(jù)與造影劑1012的濃 度有關(guān)的變化信息(查找表），來(lái)參考血液中所存在的造影劑1 〇 12在這些時(shí)間點(diǎn)中的各時(shí)間 點(diǎn)的濃度。根據(jù)與造影劑1012的濃度有關(guān)的變化信息來(lái)計(jì)算造影劑1012在各接收時(shí)間點(diǎn)的 血中濃度的相對(duì)值。本示例中所進(jìn)行的用于計(jì)算相對(duì)值的方法可以與各示例的方法相同。 與各示例相同，本示例的光聲設(shè)備所計(jì)算出的相對(duì)值用作校正各聲波接收時(shí)間點(diǎn)的數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)時(shí)的轉(zhuǎn)換系數(shù)。本示例的光聲設(shè)備使用該轉(zhuǎn)換系數(shù)來(lái)校正數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以生成校正數(shù)字信 號(hào)，并且諸如圖像重構(gòu)處理等的后續(xù)處理與各示例相同。
[0122] 這樣，減少了由于注入到作為被檢體15的活體中的造影劑1012的濃度的時(shí)間變化 而引起的對(duì)關(guān)注區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)的影響。此外，通過(guò)針對(duì)關(guān)注區(qū)域以集中的方式獲取圖 像數(shù)據(jù)，可以在關(guān)注區(qū)域中獲取更為精確的圖像數(shù)據(jù)。
[0123] 示例7
[0124] 圖6是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光聲設(shè)備的示例7的框圖，其中在示例7中，利用 相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示與圖1相同的構(gòu)成要素并且除必要的情況以外將不再提供說(shuō)明，此 外，將利用附圖標(biāo)記7xy來(lái)表示與示例1類似的構(gòu)成要素，其中，將共通的附圖標(biāo)記分配給十 位數(shù)X和個(gè)位數(shù)y，并且除必要的情況以外將不再提供說(shuō)明。圖6中由717表示的探測(cè)器示出 沿圖7中的線A-A'截取的截面。本示例的光聲設(shè)備7000(以下簡(jiǎn)稱為"設(shè)備7000"）的特征在 于探測(cè)器717的結(jié)構(gòu)。探測(cè)器717具有多個(gè)聲波檢測(cè)元件718和保持體734。保持體734形成為 大致半球形并且沿大致半球形保持這多個(gè)聲波檢測(cè)元件718。以使得接收靈敏度最高的方 向集中的方式來(lái)保持聲波檢測(cè)元件718。在本示例中，多個(gè)聲波檢測(cè)元件718中的接收靈敏 度最高的方向指向包括保持體734的大致半球形的曲率中心的區(qū)域。聲波檢測(cè)元件718的電 氣信號(hào)輸出端連接至信號(hào)配線(signal wire)。聲波檢測(cè)元件718所輸出的電氣信號(hào)通過(guò)信 號(hào)配線共通連接至的信號(hào)線（signal line)736來(lái)進(jìn)行合成并且經(jīng)由信號(hào)線736輸出至信號(hào) 收集單元18。然后，按照與各示例相同的方式來(lái)處理這些信號(hào)。
[0125] 照射單元730保持在保持體734的中心處并且與探測(cè)器717-體化。照射單元730沿 與示例1相反的方向向被檢體15進(jìn)行光735的照射。也就是說(shuō)，示例1的照射單元30沿朝向探 測(cè)器17的方向（圖1中的Z方向）進(jìn)行光的照射，而本示例的照射單元730從探測(cè)器717(沿圖6 中的負(fù)Z方向）進(jìn)行光的照射。位置控制器732被配置為使探測(cè)器717移動(dòng)。位置控制器732例 如可以使探測(cè)器717以螺旋形式移動(dòng)。在這種情況下，與探測(cè)器717-體化的照射單元730利 用位置控制器732所進(jìn)行的螺旋移動(dòng)在各聲波接收位置處進(jìn)行光735的照射，并且聲波檢測(cè) 元件718接收基于該照射的聲波。這樣，在探測(cè)器717和被檢體15之間設(shè)置聲學(xué)匹配溶液 (acoustic matching solution)的情況下，可以降低基于由探測(cè)器717的移動(dòng)所引起的聲 學(xué)匹配溶液的振動(dòng)的聲波中的噪聲。
[0126] 圖7是從被檢體15的角度觀看的情況下的本發(fā)明的示例7的探測(cè)器717和照射單元 730的平面圖。在圖7的探測(cè)器717中，聲波檢測(cè)元件718被配置成同心圓的形式。然而，探測(cè) 器717不限于此，而且在探測(cè)器717中聲波檢測(cè)元件718還可以被配置成螺旋形式。照射單元 730可以設(shè)置在聲波檢測(cè)元件718的同心圓的中心處。盡管照射單元730的發(fā)光端也是圓形， 但照射單元730的發(fā)光端的形狀不限于此，而且還可以使用各種其它形狀。這樣，可以從被 檢體15高效地接收聲波。
[0127] 其它實(shí)施例
[0128] 本發(fā)明的實(shí)施例還可以通過(guò)如下的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者各種存儲(chǔ)介質(zhì) 將執(zhí)行上述實(shí)施例的功能的軟件(程序)提供給系統(tǒng)或裝置，該系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)或是中 央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出并執(zhí)行程序的方法。
[0129] 盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的 典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書(shū)的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功 能。
[0130] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種能夠在使用造影劑的光聲測(cè)量中降低基于測(cè) 量時(shí)間段的聲波的強(qiáng)度變動(dòng)的影響的光聲設(shè)備。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光聲設(shè)備，包括： 光源； 照射單元，用于向包含造影劑的被檢體照射來(lái)自所述光源的光； 接收單元，用于接收在所述造影劑吸收所述照射單元所照射的光的情況下所產(chǎn)生的聲 波，并且輸出電氣信號(hào)； 校正處理單元，用于基于所述被檢體中所包含的所述造影劑的濃度的時(shí)間變化，來(lái)校 正所述電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度；以及 獲取單元，用于基于所述校正處理單元校正后的電氣信號(hào)，來(lái)獲取與所述被檢體有關(guān) 的特性信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲設(shè)備，其中， 所述照射單元在多個(gè)預(yù)定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行光的照射， 所述接收單元在所述多個(gè)預(yù)定時(shí)間點(diǎn)接收所述聲波并且在所述多個(gè)預(yù)定時(shí)間點(diǎn)輸出 所述電氣信號(hào)，以及 所述校正處理單元校正各預(yù)定時(shí)間點(diǎn)的所述電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光聲設(shè)備，其中，在校正所述電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，所述校 正處理單元參考與所述造影劑的濃度的時(shí)間變化相關(guān)的數(shù)據(jù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光聲設(shè)備，其中，在校正所述電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，所述校 正處理單元根據(jù)與所述造影劑的濃度的時(shí)間變化相關(guān)的數(shù)據(jù)，使用以時(shí)間順序的方式所獲 取到的多個(gè)信號(hào)強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行校正處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光聲設(shè)備，其中，與所述造影劑的濃度的時(shí)間變化相關(guān)的數(shù)據(jù) 是通過(guò)使所述預(yù)定時(shí)間點(diǎn)和所述被檢體中的所述造影劑在該時(shí)間點(diǎn)的估計(jì)濃度相關(guān)聯(lián)所 形成的。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光聲設(shè)備，其中，還包括： 注入單元，用于將所述造影劑注入到所述被檢體中。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光聲設(shè)備，其中，所述校正處理單元基于所述造影劑的注入的 完成時(shí)刻，通過(guò)使所述接收單元接收到所述聲波的時(shí)刻和與所述造影劑的濃度的時(shí)間變化 相關(guān)的數(shù)據(jù)中的所述預(yù)定時(shí)間點(diǎn)同步，來(lái)參考與所述造影劑的濃度的時(shí)間變化相關(guān)的數(shù) 據(jù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光聲設(shè)備，其中，所述校正處理單元通過(guò)參考與所述造影劑的 濃度的時(shí)間變化相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)獲取所述被檢體中的所述造影劑在所述接收單元接收到所 述聲波的時(shí)刻的估計(jì)濃度，并且基于所獲取到的估計(jì)濃度相對(duì)于在所述造影劑被注入到所 述被檢體時(shí)所述造影劑的濃度的比來(lái)校正所述電氣信號(hào)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光聲設(shè)備，其中，在所述造影劑被注入到所述被檢體時(shí)所述造 影劑的濃度是同與所述造影劑的濃度的時(shí)間變化相關(guān)的數(shù)據(jù)中的所述預(yù)定時(shí)間點(diǎn)中的最 早時(shí)間點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的估計(jì)濃度。10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光聲設(shè)備，其中，還包括位置控制器，所述位置控制器用于改 變所述被檢體和所述接收單元之間的位置關(guān)系， 其中，所述校正處理單元基于所述被檢體中所包含的所述造影劑的濃度的時(shí)間變化， 來(lái)校正所述位置控制器改變所述位置關(guān)系時(shí)在多個(gè)接收位置處接收到所述聲波的所述接 收單元所輸出的所述電氣信號(hào)中的各電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光聲設(shè)備，其中，所述多個(gè)接收位置與所述多個(gè)預(yù)定時(shí)間點(diǎn) --對(duì)應(yīng)。12. -種光聲設(shè)備，包括： 光源，用于向包含造影劑的被檢體進(jìn)行光的照射； 聲波接收單元，用于接收在所述造影劑吸收所述光源所照射的光的情況下所產(chǎn)生的聲 波，并且輸出電氣信號(hào)； 校正處理單元，用于基于與所述被檢體中所包含的所述造影劑的濃度的時(shí)間變化有關(guān) 的信息，來(lái)校正所述電氣信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度；以及 信息獲取單元，用于基于所述校正處理單元校正后的電氣信號(hào)，來(lái)獲取與所述被檢體 有關(guān)的特性信息。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK106037633SQ201610203761
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日 公開(kāi)號(hào)201610203761.6, CN 106037633 A, CN 106037633A, CN 201610203761, CN-A-106037633, CN106037633 A, CN106037633A, CN201610203761, CN201610203761.6
【發(fā)明人】福井樹(shù), 高橋淳, 湯淺聰
【申請(qǐng)人】佳能株式會(huì)社