[发明专利]光声成像系统和设备以及与此使用的探测单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过检测通过光的投射在被检体中生成的光声波来生成光声图像的光声成像系统和设备，以及一种与此使用的探测单元。

背景技术

当外科手术被执行时，必须充分留神以便不通过诸如手术刀等的治疗工具损坏血管。至今，一直存在对于外科医生来说难以用肉眼从被检体的活组织的表面确认位于比一定深度更深的地方处的血管的问题。

因此，例如，专利文档1公开了一种方法，所述方法允许外科医生通过将血管造影剂实施给被检体、然后以预定的时间间隔交替地投射处于用于使血管造影剂发射光的特定波长范围内的激发光和可见光、基于激发光生成荧光图像并且基于可见光生成普通图像、以及实时地叠加和显示这些图像来识别治疗工具与被检体的血管之间的位置关系，从而降低损坏血管的风险。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本未审查专利公开No.2009-226072

发明内容

然而，专利文献1的方法需要提前血管造影剂的实施并且进一步需要血管造影剂的实施被实现使得血管造影剂在血液中的浓度被维持恒定。这可能使操作整体上变复杂，但是作为用于允许外科医生识别治疗工具与血管之间的位置关系的方法是有效的。进一步地，专利文献1的方法可以基于上面所描述的荧光图像和普通图像仅提供活组织的表面的二维信息，使得对于外科医生来说有时可能难以精确地识别离血管的表面的深度。

已经鉴于上面所描述的情况开发了本发明，并且本发明的目的是提供能够在协助外科手术时允许外科医生以更容易的且准确的方式识别治疗工具与血管之间的位置关系的光声成像系统和设备，以及与此使用的探测单元。

为了解决上面所描述的问题，根据本发明的光声成像系统是其中测量光被投射到被检体中的光声成像系统，通过测量光的投射在被检体中生成的光声波被检测并且所述光声波被转换为电信号，以及光声图像基于所述电信号被生成，所述系统包括：

用于外科手术的治疗工具；

三维图像生成探测单元，所述三维图像生成探测单元包括光投射部和电声变换器部，所述光投射部投射测量光，所述电声变换器部检测通过测量光的投射在被检体中生成的光声波并且将光声波转换为电信号；

图像生成装置，所述图像生成装置基于电信号来生成三维光声图像；

信息获得装置，所述信息获得装置获得表示治疗工具和探测单元在三维空间中的相互的相对位置和取向的信息；

图像处理装置，所述图像处理装置将表示治疗工具的位置和取向的治疗工具显示叠加在与基于表示位置和取向的信息来定位治疗工具的位置相对应的光声图像的区域上；

显示装置，所述显示装置显示与治疗工具显示叠加的光声图像；以及

控制装置，所述控制装置控制探测单元、图像生成装置、信息获得装置以及显示装置，使得与治疗工具显示叠加的光声图像被实时地显示在显示装置上。

如本文所用的，术语“三维图像生成探测单元”指的是具有能够沿着活组织表面在二维区域处接收信号的电声变换器部的探测单元。

在根据本发明的光声成像系统中，电声变换器部优选地由二维布置的多个变换器元件形成。替换地，电声变换器部优选由一维布置的多个变换器元件和扫描部形成，所述扫描部在与所述多个变换器元件的布置方向垂直的方向上扫描所述多个变换器元件。

进一步地，在根据本发明的光声成像系统中，探测单元优选包括具有第一电声变换器部的第一探测部和具有第二电声变换器部的第二探测部，并且被形成使得第一探测部和第二探测部是相互分开的，以及包括第一电声变换器部的检测表面的平面和包括第二电声变换器部的检测表面的平面基本上对应于彼此。

第一探测部和第二探测部是“相互分开的”的术语指的是第一探测部和第二探测部形成有允许治疗工具的放置的适当空间。

被形成使得包括第一电声变换器部的检测表面的平面和包括第二电声变换器部的检测表面的平面“基本上对应于彼此”的术语指的是包括其中就通过从外科帮助的观点同时地使第一探测部和第二探测部邻接被检体而允许光声波的适当检测来说包括检测表面的两个平面不同的情况、以及其中包括检测表面的两个平面完全对应于彼此的情况。

在根据本发明的光声成像系统中，信息获得装置优选地使用磁传感器或红外线传感器来获得表示位置和取向的信息。替换地，图像生成装置优选地基于由电声变换器部所投射的超声波的反射波来生成超声图像，并且信息获得装置优选地通过从超声图像中提取治疗工具的图像区域来获得表示位置和取向的信息。