[发明专利]光声成像设备和光声成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及光声成像设备和光声成像方法，在其中通过用光照射样本而从样本的内部产生的声波被检测，并且其检测信号被处理以便获得样本的内部的图像数据。

背景技术

在医学领域中，用来自光源（诸如激光器）的光照射活体并且执行对基于入射光获得的活体的内部的信息成像的光学成像设备的研究正在积极地进行。光声层析成像术（PAT）是光学成像技术的一个示例。在光声层析成像术中，用从光源产生的脉冲光照射活体，并且检测由已经吸收了被传播通过活体/在活体中散射的脉冲光的能量的活体组织产生的声波（典型地为超声波）。也就是说，通过利用样本（诸如肿瘤）与除样本以外的组织的光能吸收率之间的差异，换能器接收在样本吸收照射样本的光能并且瞬时膨胀时产生的弹性波。通过数学上分析检测信号，可以获得活体的内部的光学特性分布，特别是吸收系数分布。这些信息项可被用于定量测量样本中的特定物质，诸如血液中包含的葡萄糖和血红蛋白。近年来，通过使用光声层析成像术，对小动物的血管执行成像的临床前研究以及应用该原理来诊断例如乳腺癌的临床研究正在积极地进行。

在光声层析成像术中，通常，在数学上分析检测信号（重建图像）的过程中，样本的内部中的平均声速被用于计算。一般，基于例如实验值和参考值来设置在重建图像中使用的样本的内部中的平均声速。然而，由于样本处的声速取决于例如样本的保存方法和制成品，因此如果在重建图像中使用的平均声速不同于样本的内部中的实际声速，则在用于重建图像的计算中出现误差，由此显著地降低获得的图像的分辨率。这是因为一般使用的图像重建理论假设在成像区域中传播的声波的速度是恒定的。这是基于光声层析成像术的图像重建理论的原理的一个问题。

讨论了使用PAT确定样本中的声速的技术的文献是PTL 1。在PTL 1中，分别获得在没有样本的情况下通过用光照射非常小的光吸收体（声发生器）产生的声波和通过用光照射样本产生的声波。该非常小的光吸收体被安装在安装样本的位置外面。通过将其信号互相比较并且分析它们，可以计算样本的内部的声速分布。已知的是，癌症的组织中的声速局部地不同于其附近的那些。通过使用根据该方法获得的图像，可以诊断样本。

引文列表

专利文献

PTL 1：欧洲专利No.1935346

发明内容

然而，在PTL 1中，目的是确定样本的内部中的声速分布。PTL1没有讨论或暗示关于确定样本的内部中的平均声速的任何事物。也就是说，PTL 1的发明并不旨在克服基于上述PAT所特有的原理的问题。另外，PTL 1甚至没有讨论该问题。为了确定样本中的声速，必须分别获得通过用光照射非常小的吸收体（布置在样本外侧）产生的光声波信号以及通过用光照射样本产生的光声波信号。结果，必须执行至少两个光声信号测量。因此，要求较长的直到形成图像数据的测量时间。此外，为了确定样本的内部中的声速分布，必须从多个方向获得上述的两个信号。因此，信号测量的数量以及测量时间被显著地增加。

本发明基于这种现有技术和问题的理解来实现。本发明提供一种光声成像诊断，在其中可以根据在使用PAT执行通常的样本测量时获得的检测信号来容易地计算样本的内部中的平均声速，以便使用测量的平均声速来获得高分辨率的图像数据。

问题的解决方案

根据本发明，提供了一种光声成像设备，其包括：检测器，被配置为通过检测通过利用光照射样本而在该样本的表面和内部处产生的声波来输出检测信号；以及信号处理单元，被配置为使用该检测信号来产生图像数据，

其中，该信号处理单元通过使用在该样本的表面处产生并且传播通过该样本的内部的声波的检测信号来计算在该样本的内部中的平均声速，并且使用该平均声速和在该样本的内部处产生的声波的检测信号来产生该图像数据。

本发明的有益效果

本发明可以提供一种光声成像设备，其可以通过接收在样本的表面处产生的并且传播通过样本的内部的光声波来容易地测量样本的内部中的平均声速。这使得可以使用实际测量的平均声速获得高分辨率的图像数据。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的光声成像设备的结构的示意图。

图2是示出本发明的第一实施例中的示例性的检测信号处理操作的流程图。

图3是本发明的第一实施例中的作为数字信号的示例性的检测信号的示意图。

图4A示出了在基于本发明的第一实施例的示例1中获得的图像；并且图4B示出了在假设样本的内部中的平均声速时与本发明无关地获得的图像。