光声设备制造技术

一种光声设备包括：光源；照射单元，用于向包含造影剂的被检体照射来自光源的光；接收单元，用于接收在造影剂吸收照射单元所照射的光的情况下所产生的声波，并且输出电气信号；校正处理单元，用于基于被检体所包含的造影剂的浓度的时间变化，来校正电气信号的信号强度；以及获取单元，用于基于校正处理单元校正后的电气信号，来获取与被检体有关的特性信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光声设备。
技术介绍
在医疗领域中，针对如下光学成像技术的研究取得了积极的进展，其中所述光学成像技术利用从诸如激光器等的光源发出的光来照射活体，并且将基于入射光所获得的与活体内部有关的信息重构为图像。光声断层成像(photoacoustic tomography，PAT)是光学成像技术其中之一。根据光声成像技术，利用从光源产生的脉冲光来照射被检体。在活体中传播并扩散的脉冲光的能量在活体的组织中被吸收并且产生声波(通常为超声波)。所产生的超声波通过活体传播、由探测器接收并且作为电信号被检测到。信息处理装置针对所获得的信号进行数学分析处理(图像重构处理)，以使得与被检体内部的光学特性值相关的信息可视化。这样，可以获得与被检体内部有关的信息(例如，初始声压、光学特性值(特别是光能量吸收密度和吸收系数)以及它们的分布)。所获得的信息可以用于指定活体中的吸收体的分布和恶性肿瘤的位置等。在光声测量中，从被检体中的光吸收体产生的声波的初始声压P0可以通过以下等式来表示。P0＝Γ·μa·Φ···(A)这里，Γ是作为体积膨胀系数β与声速c的平方的乘积除以常压下的比热容CP的商的Gruneisen系数。已知Γ的值在确定了被检体的情况下几乎是恒定的。μa是光吸收体的吸收系数，并且Φ是光吸收体的位置处的光量(即，向光吸收体照射的光量；也被称为光通量(light fluence))。被检体内部的光吸收体
所产生的初始声压P0传播通过被检体，作为由被检体的表面上所配置的探测器所检测到的声波。测量所检测到的声波的声压随时间的变化，并且可以使用诸如反投影法(back-projection method)等的图像重构方法来根据测量结果计算初始声压分布P0。在将所计算出的初始声压分布P0除以Gruneisen系数Γ的情况下，可以获得μa和Φ的乘积的分布(即，光能量密度分布)。此外，如果已知被检体内部的光量分布Φ，则可以通过将光能量密度分布除以光量分布Φ来获得吸收系数分布μa。也就是说，在将相对于照射至被检体内部的光具有已知光学特性的光吸收体作为造影剂注入的情况下，可以获取与造影剂的丰度(abundance)相对应的声波。在光声测量中，向被检体照射从光源产生的脉冲光。从吸收了在被检体内部传播并扩散的光的能量的声源产生声波。利用被检体周围所配置的探测器来检测所产生的声波。通过重构所检测到的声波来获得声源的空间分布图像。在这种情况下，为了保证图像的精度，可以重复进行利用从光源产生的脉冲光照射被检体并且接收从被检体传播来的光声波的一系列操作。因而，在这种情况下，需要从开始进行光声测量所用的光照并接收到声波起直到接收到最后的声波为止的一定时间段。也就是说，在第一次光声测量(第一次光照和第一次声波接收)和最后一次光声测量之间发生时间延迟。另一方面，在活体是被检体的情况下，血液(血红蛋白)是针对近红外光具有高吸收性的物质之一。也就是说，可以通过使用近红外光对活体进行光声测量来获得与血液的空间分布有关的信息。然而，仅凭血红蛋白的丰度无法保证足够高的信号S/N比，并且可能无法获得足够高的对比度。在这种情况下，在进一步将光吸收体作为造影剂注入到血管中的情况下，可以获得对比度根据血管部分中所存在的光吸收体的浓度而增强的PAT图像(也被称为光声图像)。作为可以用在活体中的造影剂的条件，造影剂需要具有如下光学特性：造影剂可以更好地吸收光在活体中具有高透过性的波长区域中的
光。吲哚菁绿(以下有时简称为ICG)可以理想地用作满足这种条件的造影剂的示例。由于ICG是经批准的医疗用材料并且是可以更好地吸收在活体中具有高透过性的近红外波长区域中的光的光吸收体，因此ICG可以用作活体的光声测量所用的优选造影剂。在Optics Letters,Vol.29,Issue 7,pp.730-732(2004)中，将ICG注入到小鼠中来研究血液中的ICG的滞留性。然而，已知ICG会从血液中迅速消失。具体地，有报告称血液中的ICG的半衰期大约是3分钟(J Clin Invest.,1960April；39(4):p.592-600)。这意味着在ICG用作血管造影剂的情况下，ICG可以在血管中工作发挥功效的时间段非常短。因而，发生的时间延迟意味着：即使在注入之后立即开始进行光声测量，ICG的血中浓度在第一次声波获取时刻和最后一次信号获取时刻之间的时间段内也会大幅下降。另一方面，血管造影法中探测器所测量到的声波的强度如等式A那样依赖于血液ICG浓度。因而，在诸如ICG等的光吸收体的血中浓度在测量期间发生改变的情况下，基于从注入到血液中起经过的时间段所接收到的声波发生变动，并且光声图像的精度下降。考虑到以上问题，本专利技术的目的是提供一种能够在使用造影剂的光声测量中降低基于测量时间段的声波的强度变动的影响的光声设备。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种光声设备，包括：光源；照射单元，用于向包含造影剂的被检体照射来自所述光源的光；接收单元，用于接收在所述造影剂吸收所述照射单元所照射的光的情况下所产生的声波，并且输出电气信号；校正处理单元，用于基于所述被检体中所包含的所述造影剂的浓度的时间变化，来校正所述电气信号的信号强度；以及获取单元，用于基于所述校正处理单元校正后的电气信号，来获取与所述被检体有关的特性信息。本专利技术的另一方面提供一种光声设备，包括：光源，用于向包含造影剂的被检体进行光的照射；声波接收单元，用于接收在所述造影剂吸收所述光源所照射的光的情况下所产生的声波，并且输出电气信号；校正处理单元，用于基于与所述被检体中所包含的所述造影剂的浓度的时间变化有关的信息，来校正所述电气信号的信号强度；以及信息获取单元，用于基于所述校正处理单元校正后的电气信号，来获取与所述被检体有关的特性信息。通过以下参考附图对典型实施例的说明，本专利技术的其它特征将变得明显。附图说明图1是例示本专利技术的光声设备的示例1的框图；图2是例示在将造影剂注入到尾静脉时的造影剂浓度的时间变化的图；图3是例示本专利技术的示例1的设备1000的功能的流程图；图4是例示本专利技术的光声设备的示例2的框图；图5是例示本专利技术的光声设备的示例4的流程图；图6是例示本专利技术的光声设备的示例7的框图；以及图7是本专利技术的示例7的探测器和照射单元的平面图。附图标记说明11 光源17 探测器19a 信号处理模块19b 图像重构模块30 照射单元具体实施方式以下，将参考附图来详细说明本专利技术的实施例。作为一般规则，将利用相同的附图标记来表示相同的构成要素，并且将省略说明。将根据本专利技术所适用的设备的结构和各种条件来适当地改变以下所述的详细的计算式和计算过程等，并且本专利技术的范围不限于以下所述的这些实施例。本专利技术的被检体信息获取设备包括如下设备，其中该设备使用光声效应来接收通过以诸如近红外光等的光(电磁波)照射被检体而在被检体内部所产生的声波，从而获取被检体信息作为图像数据。在使用光声效应的设备的情况下，所获取的被检体信息表示光照所产生的声波的产生源分布、被检体内部的初始声压分布、根据初始声压分布求出的光能量吸收密度分布和吸收系数分布、或者构成组织的物质的浓度分布。物质浓度分布的示例包括氧饱和度分布、总血红蛋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光声设备，包括：光源；照射单元，用于向包含造影剂的被检体照射来自所述光源的光；接收单元，用于接收在所述造影剂吸收所述照射单元所照射的光的情况下所产生的声波，并且输出电气信号；校正处理单元，用于基于所述被检体中所包含的所述造影剂的浓度的时间变化，来校正所述电气信号的信号强度；以及获取单元，用于基于所述校正处理单元校正后的电气信号，来获取与所述被检体有关的特性信息。

【技术特征摘要】
2015.04.01 JP 2015-0753931.一种光声设备，包括：光源；照射单元，用于向包含造影剂的被检体照射来自所述光源的光；接收单元，用于接收在所述造影剂吸收所述照射单元所照射的光的情况下所产生的声波，并且输出电气信号；校正处理单元，用于基于所述被检体中所包含的所述造影剂的浓度的时间变化，来校正所述电气信号的信号强度；以及获取单元，用于基于所述校正处理单元校正后的电气信号，来获取与所述被检体有关的特性信息。2.根据权利要求1所述的光声设备，其中，所述照射单元在多个预定时间点进行光的照射，所述接收单元在所述多个预定时间点接收所述声波并且在所述多个预定时间点输出所述电气信号，以及所述校正处理单元校正各预定时间点的所述电气信号的信号强度。3.根据权利要求2所述的光声设备，其中，在校正所述电气信号的信号强度时，所述校正处理单元参考与所述造影剂的浓度的时间变化相关的数据。4.根据权利要求3所述的光声设备，其中，在校正所述电气信号的信号强度时，所述校正处理单元根据与所述造影剂的浓度的时间变化相关的数据，使用以时间顺序的方式所获取到的多个信号强度来进行校正处理。5.根据权利要求4所述的光声设备，其中，与所述造影剂的浓度的时间变化相关的数据是通过使所述预定时间点和所述被检体中的所述造影剂在该时间点的估计浓度相关联所形成的。6.根据权利要求5所述的光声设备，其中，还包括：注入单元，用于将所述造影剂注入到所述被检体中。7.根据权利要求6所述的光声设备，其中，所述校正处理单元基于所述造影剂的注入的完成时刻，通过使所述接收单元接...

【专利技术属性】
技术研发人员：福井树，高桥淳，汤浅聪，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP