CN103200875A - 光声成像装置和用于操作光声成像装置的方法 - Google Patents

Abstract

为了促成甚至在相当大组织的光声成像中在该组织和另一个组织之间的边界线被显示为双线的情况下，将来自所述双线之一的区域与另一区域识别为单个组织。光声成像装置(10)被提供有：提取部(58)，提取部(58)从作为已转换的光声波的电信号中的多个峰值中的每个峰值提取峰值位置数据和符号数据，该符号数据表示峰值是正还是负。当多个峰值当中的两个邻接峰值的符号数据按照时间序列中是为正然后为负的顺序时，图像生成部(2)基于两个峰值的位置数据，调节与在两个峰值之间的信号区域相对应的图像区域的颜色，以促成将两个峰值和其间的信号区域识别为单个组织。

Description

光声成像装置和用于操作光声成像装置的方法

技术领域

本发明涉及检测光声波的光声成像装置，其检测通过将光辐射在被检体上在被检体的主体内生成的光声波，并且生成光声图像。本发明还涉及用于操作该光声成像装置的方法。

背景技术

超声成像被已知为用于获得被检体的主体的内部的层析图像的传统方法，其中，通过经过超声波在被检体的主体内被照射，检测在被检体的主体内被反射的超声波，生成超声图像，以使得能够显示形态学层析图像。同时，在能够在检验被检体时不仅显示形态学层析图像而且显示功能层析图像的装置的开发中存在近期进步。一种这样的装置在于，其利用光声分析方法。光声分析方法将具有预定波长的光(例如，可见光、近红外光、或中间红外光)照射到被检体上，检测光声波(其是作为在被检体内的特定物质吸收光的能量的结果被生成的弹性波)，并且在数量上测量特定物质的浓度。被检体内的特定物质是包括在血液内的葡萄糖、血红蛋白等。检测光声波并且基于所检测到的信号来生成光声图像的技术被称为PAI(光声成像)或PAT(光声断层摄影术)。

光声成像图像被检体具有比围绕被检体的介质更高的光吸收系数。例如，身体内的血管的光吸收系数大于围绕他们的介质的光吸收系数，并且血管的成像被广泛研究。

例如，已知从诸如血管的具有高光吸收系数的组织系统生成的光声波被检测为如图6A(专利文献1)中所示的N形声信号。通常，直到检测到这些声信号为止的光的照射之间的时间量t是反映血管相对于检测器的位置的值，并且声信号的宽度w是反映血管的尺寸的值。基于上述光声波来计算光吸收的系数，并且光声图像被获得作为光吸收的系数的分布。

[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.2010-136887

发明内容

在如图6A中所示的连接光声波的正峰值P1和负峰值P2的情况下，没有发生问题。然而，正峰值的位置和负峰值的位置之间的距离对于诸如厚血管的相对大组织系统变得更大，如图6B中所示。在这样的情况下，仅其边界被显示为两条线，并且存在这样的两条线难以被区别为单个组织系统的问题。在一些情况下，这样的两条线可能导致两条线中的每条表示相当小的组织系统(诸如，两条独立薄血管)的错误识别。而且，在存在多条厚血管的情况下，难以区别哪些线是表示单个组织系统的一对线，并且区别各个组织系统的困难变得显著。

鉴于前述情况，开发了本发明。本发明的目的在于提供一种光声成像装置，该光声成像装置甚至在相当大的组织系统和另一个组织系统之间的边界被显示为两条线的情况下，也使得在利用光声效果的光声成像中能够将两条线之间的区域区别为单个组织系统。本发明的另一个目的在于提供一种用于操作光声成像装置的方法。

一种实现以上目的的本发明的光声成像装置，包括：

光照射部，所述光照射部将测量光束照射至被检体的主体中；

电声转换部，所述电声转换部检测光声波并且将所述光声波转换为电信号，其中，通过将所述测量光束辐射在所述被检体的主体上而在所述被检体的主体内生成所述光声波；

图像生成部，所述图像生成部基于所述电信号来生成光声图像；以及

提取部，所述提取部提取位置数据和正/负数据，其中，所述位置数据与所述光声波已被转换成的所述电信号中多个峰值的每个峰值的位置有关，所述正/负数据指示所述峰值是正还是负；

在所述多个峰值中邻接峰值对的所述正/负数据是按照时间序列中的先正后负顺序的情况下，所述图像生成部基于所述峰值的所述位置数据，对与夹在所述邻接峰值对之间的信号区域相对应的图像区域实施色度调节，作为校正处理，所述校正处理促成将所述邻接峰值对和所述信号区域区别为单个组织系统。

在本说明书中，峰值的“正/负数据”是指在将背景作为参考的情况下，表示峰值具有正强度还是负强度的信息。例如，在前者情况下，信息指示“正”，并且在后者情况下，信息指示“负”。

所述“邻接峰值对”是指来自多个被测量峰值当中在时间序列中连续测量的两个峰值的组合。

“在多个峰值中邻接峰值对的所述正/负数据是按照时间序列中的先正后负顺序”是指在邻接峰值对内首先检测到的峰值的正/负数据是正，并且接下来检测到的峰值的正/负数据是负的情况。在此，正和负信号峰值分别是指在检测到声波的正和负压力的情况下的信号。在检测到声波的正和负压力但是由于放大器的极性而导致信号峰值变为负和正的情况下，以下说明中的符号将被反转。

“色度调节”意指色调、光度(亮度)、以及目标图像区域的饱和度中的至少一个被调节。

本发明的光声成像装置可以采用一种构成，其中：

所述图像生成部实施所述色度调节，使得强调和显示与夹在所述邻接峰值对之间的所述信号区域相对应的所述图像区域。

本发明的光声成像装置可以采用一种构成，其中：

所述图像生成部对与未经受所述校正处理的其他组织系统相对应的图像区域实施色度调节，所述色度调节使得未经受所述校正处理的所述图像区域能够区别于所述其他组织系统。

“其他组织系统”是指不同于与执行校正以促成区别为单个组织系统的图像区域相对应的组织系统的组织系统。其他组织系统可以是相同类型的组织系统、或者其他类型的组织系统。

优选的是，本发明的光声成像装置采用一种构成，其中：

仅在被转换为活组织内的长度时所述两个邻接峰值之间的间隔对应于5mm或更少的长度的情况下，所述图像生成部执行所述校正处理。

优选的是，本发明的光声成像装置采用一种构成，其中：

所述光照射部装配有输出所述测量光束的光源单元，所述光源单元能够将具有不同波长的光输出为所述测量光束；以及

所述图像生成部通过改变用于所述测量光束的每个波长的色度调节格式，来执行所述校正处理。

优选的是，本发明的光声成像装置进一步包括：

存储部，所述存储部存储由所述图像生成部生成的第一光声图像；并且其中：

在多个光声图像被连续成像的情况下，所述图像生成部将第一信号区域的第一宽度与第二信号区域的第二宽度相比较，其中，所述第一信号区域是在所述第一光声图像内实施了所述色度调节的区域，所述第二信号区域是当要生成与所述第一信号区域相对应的第二光声图像时要实施色度调节的区域；判定从所述第一宽度到所述第二宽度的改变率是否大于或等于阈值；以及，根据所述判定的结果，对与所述第二信号区域相对应的第二图像区域执行预定色度调节。

在本说明书中，峰值的“信号区域的宽度”是指两个邻接峰值之间的距离。该距离可以沿着时间轴或者沿着通过将时间乘以预定声速获得的移位轴。

“与第一信号区域相对应的……第二信号区域”是指与第一信号区域具有以下关系的第二信号区域，其中，第一信号区域和第二信号区域是反射通过基本相同的组织系统生成的光声波的信号区域。

优选的是，本发明的光声成像装置采用一种构成，其中：

在对所述电信号实施匹配相加之后，所述提取部从所述电信号提取所述位置数据和所述正/负数据。

一种用于操作本发明的光声成像装置的方法是一种用于操作光声成像装置的方法，所述光声成像装置将测量光束照射到所述被检体的主体中，检测光声波，将所述光声波转换为电信号，并且基于所述电信号来生成光声图像，其中，通过将所述测量光束辐射在所述被检体的主体上，来在所述被检体的主体内生成光声波，所述方法包括：

提取位置数据和正/负数据，所述位置数据与所述光声波已被转换成的所述电信号中多个峰值的每个峰值的位置有关，所述正/负数据指示所述峰值是正还是负；以及

在所述多个峰值中邻接峰值对的正/负数据是按照时间序列中的先正后负顺序的情况下，基于所述峰值的所述位置数据，对与夹在所述邻接峰值对之间的信号区域相对应的图像区域实施色度调节，作为校正处理，所述校正处理促成将所述邻接峰值对和所述信号区域区别为单个组织系统。

优选的是，用于操作本发明的光声成像装置的方法采用一种构成，其中：

实施所述色度调节，使得强调和显示与夹在所述邻接峰值对之间的所述信号区域相对应的所述图像区域。

用于操作本发明的光声成像装置的方法可以采用一种构成，其中：

对与未经过所述校正处理的其他组织系统相对应的图像区域实施色度调节，所述色度调节使得未经过所述校正处理的所述图像区域能够区别于所述其他组织系统。

优选的是，用于操作本发明的光声成像装置的方法采用一种构成，其中：

仅在被转换为活组织内的长度时所述两个邻接峰值之间的间隔对应于5mm或更少的长度的情况下，执行所述校正处理。

优选的是，用于操作本发明的光声成像装置的方法采用一种构成，其中：

具有不同波长的光束被输出为测量光束；以及

通过改变用于所述测量光束的每个波长的色度调节格式，来执行所述校正处理。

在多个光声图像被连续成像的情况下，优选的是将采用一种构成，其中：

存储首先生成的光声图像；

将第一信号区域的第一宽度与第二信号区域的第二宽度相比较，其中，所述第一信号区域是在所述第一光声图像内实施了所述色度调节的区域，所述第二信号区域是当要生成第二光声图像时要实施色度调节的区域，所述第二信号区域与所述第一信号区域相对应；

实行对于从所述第一宽度到所述第二宽度的改变率是否大于或等于阈值的判定；以及

根据所述判定的结果，对与所述第二信号区域相对应的第二图像区域实施预定色度调节。

优选的是，用于操作本发明的光声成像装置的方法采用一种构成，其中：

在对所述电信号实施匹配相加之后，从所述电信号提取所述位置数据和所述正/负数据。

本发明的光声成像装置和用于操作本发明的光声成像装置的方法提取关于在光声波已被转换为的电信号中的多个峰值中的每个峰值的位置的位置数据、以及指示峰值是正还是负的正/负数据；以及在用于来自多个峰值当中的邻接峰值对的正/负数据在时间序列中是为正然后为负的顺序的情况下，基于峰值的位置数据，对与夹在所述邻接峰值对之间的信号区域相对应的图像区域实施色度调节，作为促成将所述邻接峰值对和信号区域区别为单个组织系统的校正处理。通过该构成，即使其位置之间的距离很大，光声波的正和负峰值也可以被处理为一对，并且可以显示当连续表示单个组织系统时促成区别峰值之间的区域的图像。结果，甚至在相当大的组织系统和另一个组织系统之间的边界被显示为两条线的情况下，在利用光声效果的光声成像中，变得可以将两条线之间的区域区别为单个组织系统。

附图说明

图1是图示根据本发明的实施例的光声成像装置的构成的示意图。

图2是图示图1的图像生成部的构成的示意图。

图3是用于解释由本发明的实施例执行的图像生成处理的框图。

图4是图示本发明的实施例的超声波探头的示意性立体图。

图5是图示当生成光声图像时的超声波探头和活组织的示意性截面图。

图6A是用于解释通过小被检体(吸收体)生成的光声波的形状的示意图。

图6B是用于解释通过大被检体(吸收体)生成的光声波的形状的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。然而，本发明不限于以下将描述的实施例。注意，图中的构成元件的尺寸比率不同于实际尺寸比率，以促成视觉理解。

将描述根据本发明的实施例的PAI(光声成像)装置10。图1是图示本实施例的PAI装置10的整体的示意性结构的框图。图2是图示图1的图像生成部2的构成的框图。

本实施例的PAI装置10装配有：光照射部1，该光照射部1生成包括特定波长分量的测量光束L并且将测量光束L照射到被检体7上；图像生成部2，该图像生成部2检测通过将测量光束L照射到被检体7上在被检体的主体内生成的光声波U，以及生成期望横截面的光声图像数据；电声转换部3，该电声转换部3将声信号转换为电信号；显示部6，该显示部6显示光声图像数据；操作部5，操作者通过操作部5输入患者数据和成像条件用于所述装置；以及系统控制部4，该系统控制部4作为整体控制每个组件和所述装置。

光照射部1被装配有：光源部11，该光源部11具有输出具有不同波长的光束的多个光源；光组合部12，该光组合部12将具有多个波长的光束组合到单个光轴中；多通道波导部14，该多通道波导部14将光束引导至被检体7的主体表面；光扫描部13，该光扫描部13切换要利用的波导部14的通道并且执行扫描；以及光照射部15，该光照射部15朝向被检体7输出由波导部14提供的光束。

光源部11具有照射具有预定波长的光束的一个或多个光源。诸如半导体激光器(LD)、发光二极管(LED)、固态激光器、气态激光器等的照射特定波长分量或包括特定波长分量的单色光束的发光元件可以被用作光源。优选的是，光源16输出具有在从1nsec到100nsec范围内的脉冲宽度的脉冲光作为测量光束。根据作为测量的目标的被检体主体内的物质的光吸收特性来适当地确定测量光束的波长。血红蛋白的光吸收特性根据其状态(氧合血红蛋白、还原血红蛋白、高铁血红蛋白、碳气血红蛋白等)而不同，但是血红蛋白通常吸收具有从600nm至1000nm的波长的光。从而，在测量目标是生物体内的血红蛋白的情况下(即，血管被成像的情况)，通常优选的是测量光束的波长将在从600nm至约1000nm的范围内。从能够达到被检体M的深部分的视角来看，进一步优选的是测量光束的波长在从700nm至1000nm的范围内。从光和光声波的传输损失、光声转换效率、当前可用检测器的检测敏感度等的视角来看，测量光束的输出优选地在从10μJ/cm²到几十μJ/cm²的范围内。从图像构建速度的视角来看，进一步优选的是脉冲光输出的重复为10Hz或更大。另外，测量光束可以是脉冲行，其中，布置多个脉冲光束。具有不同波长的光束可以被同时辐射到被检体7上，或者可以以时间上分离的定时被辐射到被检体7上。

作为更具体的实例，在要测量被检体7中的血红蛋白的浓度的情况下，可以使用Nd：YAG激光器(光照射波长：1064nm)，其是一种类型的固态激光器，或者He-He气体激光器(光照射波长：633nm)，其是一种类型的气体激光器，以形成具有约10nsec的脉冲宽度的激光光束。在采用诸如LD或LED的微型发光元件的情况下，可以利用采用诸如InGaAlP(光照射波长：550nm至650nm)、GaAlAs(光照射波长：650nm至900nm)、以及InGaAs或InGaAsP(光照射波长：900nm至2300nm)的材料的元件。另外，采用InGaN和照射具有550nm或更少的波长的光的发光元件最近投入实际使用。而且，可以采用OPO(光学参量振荡器)激光器，该激光器采用非线性光学晶体以使得波长能够变化。

光组合部12使具有由光源部11照射的不同波长的光束沿着单个光轴重叠。通过校准透镜将每个光束转换为校准光束，其光轴通过垂直棱镜或二向棱镜匹配。相当小的组合光学系统可以由这样的构成构成。可替换地，可以采用商业上可用的多元波长组合器/分离器。在光源部11中利用诸如前述OPO激光器的能够连续改变波长的光源的情况下，光组合部12不是必须的。

波导部14将由光组合部12输出的测量光束引导至光照射部15。采用光纤或薄膜光波导，以便执行有效光传播。可替换地，直接空间传播也是可以的。在此，波导部14由多条光纤71构成。从多条光纤71当中选择特定光纤71，并且通过所选光纤71将光辐射到被检体7。注意，虽然在图1中未清楚地示出，但是可以结合诸如光滤波器和透镜的光学系统利用光纤。

光扫描部13通过从布置在波导部分14中的多条光纤71当中依次地选择光纤并且照射测量光束，利用测量光束来扫描被检体7。

在本实施例中，光照射部15由多条光纤71的多个输出端部构成。光照射部15和电声转换部3构成超声波探头70。多条光纤71的多个输出端部沿着电声转换部3的外围布置。在构成电声转换部3的多个转换元件54由透明材料形成的情况下，光照射部15可以被提供以从转换元件54之上辐射整个转换元件。注意，多条光纤71的多个输出端部与构成电声转换部3的多个转换元件54一起形成平坦表面、凸表面、或凹表面。在此，将描述由多个输出部和转换元件54形成的表面是平坦表面的情况。

电声转换部3由一维或二维布置的多个非常精细的转换元件54构成。转换元件54是通过压电陶瓷或诸如PVDF(聚偏二氟乙烯)的聚合物膜形成的压电元件。电声转换部3接收通过光照射部15在被检体7上照射测量光束L在被检体7内生成的光声波U。转换元件54用于将所接收到的光声波U转换为电信号。电声转换部3被构成成小的和轻便的，并且通过多条通道电缆连接至随后将描述的接收部22。根据将被诊断的身体部件，从扇区扫描类型、线性扫描类型、以及凸起扫描类型选择电声转换部3。电声转换部3可以装配有声整流层，以便有效地照射光声波U。通常，压电材料和活组织的声阻抗有很大不同。因此，在压电材料与活组织直接接触的情况下，在其界面处的反射变得很大，并且不能有效地照射光声波。然而，可以通过插入由在压电材料和活组织之间具有中间声阻抗的物质形成的声整流层来有效地照射光声波。声整流层的材料的实例包括环氧树脂和石英玻璃。

PAI装置10的图像生成部2被装配有：接收部22，接收部22选择性地驱动构成电声转换部3的多个转换元件54，将预定延迟传递至由电声转换部3输出的电信号，并且通过执行相位匹配相加来生成接收到的信号；扫描控制部24，扫描控制部24控制转换元件54的选择性驱动和由接收部22传递的延迟时间；以及信号处理部25，信号处理部25对从接收部22获得的所接收到的信号实施多种处理。

如图2中所示，接收部22装配有电子开关53、前置放大器55、接收延迟电路56、以及加法器57。

当在光声扫描期间接收光声波时，电子开关53连续地选择预定数目的邻接转换元件54。例如，在电声转换部3由阵列中的192个转换元件CH1至CH192构成的情况下，所排列的转换元件被划分为三个区域，它们是：区0(从转换元件CH1到转换元件64的区域)；区1(从转换元件CH65到转换元件128的区域)；以及区2(从转换元件CH129至转换元件192的区域)。由N个转换元件构成的所排列的转换元件以该方式被处理为n(n<N)个邻接转换元件的组(区)。在对于每个区执行成像操作的情况下，不需要将前置放大器和A/D转换板连接至用于每个通道的转换元件，由此简化了超声波探头70的构成并且防止成本增加。另外，在提供多条光纤，使得光可以被分别照射到每个区的情况下，用于每次照射的光输出可以保持为低。因此，获得不需要采用成本高的输出光源的优点。由转换元件54中的每个获得的电信号被提供给前置放大器55。

前置放大器55放大从所选择的转换元件54接收到的弱电信号，以确保足够的S/N比率。

接收延迟电路56将延迟时间传递至与从通过电子开关53选择的转换元件54获得的光声波U相对应的电信号，以便形成收敛接收光束，其中，来自预定方向的光声波U的相位相匹配。

加法器57将从多个信道输出并且由接收延迟电路56延迟的电信号相加，以将电信号组成单个接收信号。加法通过相位匹配相加，将来自预定深度的声信号相加，并且设置接收收敛点(图3的ST1至ST3)。

扫描控制部24被装配有：波束会聚控制电路67和转换元件选择控制电路68。转换元件选择控制电路68将在信号接收期间要由电子开关53选择的预定数目的转换元件54的位置数据提供给电子开关53。同时，波束会聚控制电路67提供用于预定数目的转换元件54的延迟时间信息，以形成到接收延迟电路56的接收会聚点。

信号处理部25装配有：滤波器66；数据提取器58；信号处理器59；A/D转换器60；图像数据存储器A61；以及图像数据存储器B62。在本发明中，信号处理部25提取关于在光声波已被转换为的电信号中的多个峰值中的每个峰值的位置的位置数据、以及指示峰值是正还是负的正/负数据。在来自多个峰值当中的邻接峰值对按照时间序列中是为正然后为负的顺序的情况下，信号处理部25基于峰值的位置数据，对与夹在所述邻接峰值对之间的信号区域相对应的图像区域实施色度调节，作为促成将所述邻接峰值对和信号区域区别为单个组织系统的校正处理。具体地，执行以下信号处理，如图3中所示。

首先，作为从接收部22的加法器57输出的电信号的声信号数据由信号处理部25的滤波器66处理，使得通过IQ分离(ST4)和LPF处理(ST5)从其去除不必要噪声。此后，信号处理器59实施诸如包络检测(ST6)、LOG检测和STC处理(ST7)、到显示尺寸的转换(ST8)、对10比特范围的调节(ST9)、增益和DR调节(ST10)、以及到8比特整数的转换(ST11)的处理。A/D转换器60对由信号处理器59输出的信号实施A/D转换。

图像数据存储器B62是存储经过A/D转换的声信号数据的存储器电路。在系统控制部4的控制下，从图像数据存储器B62读出关于横截面的数据，并且在读出期间通过空间插值生成横截面的光声图像数据)(ST12)。

数据提取器58提取关于在由接收部22的加法器57输出的光声信号数据中的多个峰值中的每个峰值的位置的位置数据，以及指示峰值是正还是负的正/负数据(ST13)。在本实施例中，数据提取器58对应于本发明的提取部。不特别限制峰值的位置数据，只要其是使得能够指定峰值的位置的信息。在沿着时间轴表示声信号数据的情况下，例如，位置数据可以是沿着时间轴的特定时间。数据提取器58检测按照时间序列中是为正然后为负的多对峰值。如果存在这样的一对峰值，则指定夹在这样的邻接峰值之间的信号区域(ST14)。例如，夹入这样的一对峰值的信号区域的端部选自峰值的值为最大的位置和值为最大整个宽度一半的位置。此后，在图像生成步骤是第一图像生成步骤(ST15)的情况下，基于所述邻接峰值对的位置数据来执行处理，以使指定信号区域与显示尺寸的坐标匹配(ST16)。接下来，对与指定信号区域相对应的图像区域实施色度调节，以生成用于促成两个邻接峰值和单个区域作为单个组织系统的校正处理的掩蔽数据(ST17)。掩蔽数据被存储在图像数据存储器A61中。

注意，在本实施例中，优选的是，图像生成部仅在两个邻接峰值之间的间隔当被转换为活组织内的一长度时，对应于5mm或更少的长度的情况下，才执行校正处理。即，本实施例仅在两个邻接峰值之间的间隔当被转换为在活组织内的一长度时，对应于5mm或更少的长度的情况下，才生成掩蔽数据。基于关于每个峰值的位置数据，实行关于两个邻接峰值之间的间隔当被转换为活组织内的一长度时，是否对应于5mm或更少的长度的判定。“两个邻接峰值之间的间隔当被转换为活组织内的一长度时，对应于5mm或更少的长度”意指当被转换为沿着空间移位轴(displaced axis)的距离时，基于两个峰值中的每个峰值的位置数据的差值获得的夹在两个邻接峰值之间的信号区域的宽度是5mm或更少。例如，在两个邻接峰值的位置数据是沿着时间轴的特定时间的情况下，从活组织内的时间的差异和声速获得的时间差被采用，以计算与夹在两个峰值之间的信号区域的宽度相对应的距离。注意，如果活组织内的声速被指定为1530m/sec，例如，与活组织内的5mm的长度相对应的沿着时间轴的时间差是3268μsec。

通常，超过5mm的组织系统还能够在由超声成像获得的超声图像内被区别。从而，存在足以成像仅为5mm或更少的组织系统并且不能在超声图像内被区别的情况。在这样的情况下，通过执行校正以促成将是5mm或更少的组织系统区别为单个组织系统，可以减少数据处理所要求的计算时间的量，并且可以方便地显示图像。

关于不被指定为按照时间序列中是为正然后为负的顺序的多对邻接峰值的峰值，数据提取器不能执行任何特定色度调节，或者可以执行警告峰值不正常的色度调节。

用于对图像区域执行色度调节的掩蔽数据是用于执行掩蔽处理的数据，掩蔽处理用于实施促成将按照时间序列中是为正然后为负的顺序的两个邻接峰值和夹在两个峰值之间的单个区域区别为单个组织系统的校正处理。不特别限制掩蔽数据，只要其使得能够促成将两个邻接峰值和夹在两个峰值之间的信号区域区别为单个组织系统即可。掩蔽数据的实例包括：利用与显示在每个峰值的位置处的颜色相同的序列的颜色来填充两个峰值之间的图像区域；并且利用除了显示在峰值的位置处的颜色之外的强调颜色来填充两个峰值之间的图像区域。通常，光声波的传播距离变得越大，光声波变得越弱。从而，随后从两个邻接峰值之间检测到的峰值的强度小于首先被检测到的峰值的强度。当填充峰值之间的图像区域时，区域的光度可以被调节，以从与首先检测到的峰值的强度相对应的光度和与随后检测到的峰值的强度相对应的光度连续改变。

在光声成像中，存在利用强调来显示图像部分的情况，不用于促成各个组织系统的区别的目的，而是用于促成观看的目的。在这样的情况下，优选的是，对与未经受校正处理的其他组织系统相对应的图像区域执行色度调节，使得经受了校正处理的图像区域能够区别于其他组织系统。由此，可以容易地判定组织系统是否经受了校正处理。

另外，在将测量光束输出到光照射部的光源单元能够输出具有不同波长的光束作为测量光束L的情况下，优选的是，通过改变用于测量光束的每个波长的色度调节的格式来实施校正处理。在不同时间执行测量光束的照射。图像生成部2(例如，在本实施例中是数据提取器58)经由系统控制部4获得关于所照射的测量光束的波长信息，并且根据波长信息来生成掩蔽数据。通过采用该构成，可以促成区别具有不同光吸收属性的组织系统。具有不同光吸收属性的组织系统不限于不同类型的组织系统，而且还包括相同类型的组织系统，其光吸收属性根据诸如动脉和静脉的其状态而改变。

同时，在本实施例中，在ST15，在图像生成步骤是第二或随后图像生成步骤的情况下(图3)，数据提取器58当前图像生成步骤的两个峰值之间的信号区域的宽度和与先前图像生成步骤的两个峰值相对应的两个峰值之间的信号区域的宽度相比较，并且判定宽度的改变率是否大于或等于阈值(ST18)。判定的结果还被存储在图像数据存储器A61中。然后，基于所述邻接峰值对的位置数据来执行处理，以使特定信号区域与显示尺寸的坐标相匹配(ST19)。接下来，生成根据判定的结果在色度上调节特定信号区域的掩蔽数据(ST20)。该掩蔽数据被存储在图像数据存储器A61中。通过以此方式执行色度调节，在组织系统是血管的情况下，可以根据血管的扩张和收缩度来执行色度调节。例如，如果两个邻接峰值之间的间隔的改变率相当大，则认为夹在峰值之间的信号区域是由动脉生成的光声波，并且如果改变率相当小，则认为夹在峰值之间的信号区域是由静脉生成的光声波。从而，作为色度调节，在改变率大于或等于阈值(例如，30%)的情况下，可以生成强调与红色的信号区域相对应的图像区域的掩蔽数据，并且在改变率小于阈值的情况下，可以生成强调蓝色的图像区域的掩蔽数据。考虑动脉和静脉的扩展和收缩度，根据情况来设置阈值。注意，先前图像生成步骤不需要必须是紧接在当前图像生成步骤之前执行的图像生成步骤。

显示部6装配有：显示图像存储器63；光声图像数据转换器64；以及监视器65。显示图像存储器63是暂时存储光声图像数据和要被显示在监视器65上的掩蔽数据的缓冲存储器。来自图像数据存储器B62的光声图像数据和来自图像数据存储器A61的掩蔽数据在显示图像存储器63中重叠并且组合到单个帧中。通过以此方式重叠光声图像数据和掩蔽数据来获得执行色度调节的光声图像数据。光声图像数据转换器64对从显示图像存储器63读出的所组合的图像数据执行D/A转换和电视格式转换。由监视器65显示光声图像数据转换器64的输出。

注意，在以上说明中，数据提取器58从由加法器57输出的声信号数据提取位置数据和正/负数据。然而，本发明不限于这样的构成，并且例如，在执行包络检测之后，可以从声信号数据提取峰值的位置数据。在这样的情况下，通过提取包络曲线的峰值，如果采用具有诸如PZT的窄可接收超声频率带的压电陶瓷，则可以在不受转换元件的谐振频率影响的情况下，提取声信号数据的实际峰值位置。而且，通过从在每个包络曲线中谐振的声信号数据提取第一峰值的正/负数据，获得可以提取声信号数据的实际正/负状态的另一个有利效果。另外，声信号数据不限于经过匹配相加的数据。可以利用采用傅里叶变换的信号处理的数据。

操作部5在操作面板上装配有键盘、轨迹球、鼠标等，并且由操作者采用以输入诸如患者数据、成像条件、以及要被显示的横截面的必要信息。

系统控制部4装配有CPU(未示出)和存储器电路(未示出)。系统控制部4根据经由操作部5输入的命令信号，总体控制每个组件，诸如光照射部1、图像生成部2、显示部6、以及系统。

接下来，将参考图4和图5描述集成了光照射部15和电声转换部3的超声波探头70。图4是图示超声波探头70的构成的示意图。图5图示了当生成光声图像时的超声波探头70和活组织。

超声波探头70具有多个转换元件54。例如，转换元件54沿着预定方向被一维地布置。光纤71将光从光源部11(图1)引导至在超声波探头70内提供的光照射部15。光照射部15可以被构成成将由光源部11输出的测量光束照射到至少包括所选择的部分区域的区域上。例如，与区域A、区域B和区域C中的每个相对应地提供光照射部15。在该情况下，当选择区域A时，与区域A相对应的光照射部15将测量光束至少照射到区域A。当选择区域B时，与区域B相对应的光照射部15将测量光束至少照射到区域B。当选择区域C时，与区域C相对应的光照射部15将测量光束至少照射到区域C。

例如，超生波探头70具有与192个通道相对应的转换元件54。考虑与转换元件54相对应的宽度被划分为与光声图像生成相关的三个部分区域(区域A至C)，并且例如，每个部分区域的宽度对应于用于64个通道的转换元件54。在该情况下，如果与192个通道相对应的活组织的宽度是57.6mm，则每个部分区域的宽度将为19.2mm。即，光声成像装置10重复三次光照射以及去往和来自如图5中所示划分的19.2mm宽部分区域的数据收集，以获得用于所有192个通道的数据。

此后，将描述本发明的操作效果。

如上所述，本发明的光声成像装置和用于操作本发明的光声成像装置的方法提取关于在光声波已被转换为的电信号中的多个峰值中的每个峰值的位置的位置数据，以及指示峰值为正还是负的正/负数据；以及在用于来自多个峰值当中的邻接峰值对的正/负数据按照时间序列中是为正然后为负的顺序的情况下，基于所述峰值的位置数据，对与夹在所述邻接峰值对之间的信号区域相对应的图像区域实施色度调节，作为促成所述邻接峰值对和信号区域被区别为单个组织系统的校正处理。通过该构成，即使光声波的位置之间的距离很大，光声波的正和负峰值也可以被处理为一对，并且可以显示当继续表示单个组织系统时促成区别峰值之间的区域的图像。这是因为通常利用当检测到与健康组织相关的光声波时，正峰值首先被观测并且然后负峰值被观测的事实。结果，甚至在相当大的组织系统和另一个组织系统之间的边界被显示为两条线的情况下，在利用光声效果的光声成像中，变得也可以将两条线之间的区域区别为单个组织系统。

而且，在多个光声图像被连续成像的情况下，如果首先生成的光声图像被存储；将第一光声图像内的实施色度调节的第一信号区域的第一宽度和与第一信号区域相对应的第二信号区域的第二宽度相比较，在所述第二信号区域中，当要生成第二光声图像时，要实施色度调节；判定从第一宽度到第二宽度的改变率是否大于或等于阈值；以及根据判定的结果来对与第二信号区域相对应的第二图像区域实施预定色度调节；可以根据组织系统的扩张和收缩度来执行色度调节。

Claims (14)

1.一种光声成像设备，包括：

光照射部，所述光照射部将测量光束照射至被检体的主体中；

电声转换部，所述电声转换部检测光声波并且将所述光声波转换为电信号，其中，通过将所述测量光束辐射在所述被检体的主体上而在所述被检体的主体内生成所述光声波；

图像生成部，所述图像生成部基于所述电信号来生成光声图像；以及

提取部，所述提取部提取位置数据和正/负数据，其中，所述位置数据与所述光声波已被转换成的所述电信号中多个峰值的每个峰值的位置有关，所述正/负数据指示所述峰值是正还是负；

在所述多个峰值中邻接峰值对的所述正/负数据是按照时间序列中的先正后负顺序的情况下，所述图像生成部基于所述峰值的所述位置数据，对与夹在所述邻接峰值对之间的信号区域相对应的图像区域实施色度调节，作为校正处理，所述校正处理促成将所述邻接峰值对和所述信号区域区别为单个组织系统。

2.根据权利要求1所述的光声成像装置，其中：

所述图像生成部实施所述色度调节，使得强调和显示与夹在所述邻接峰值对之间的所述信号区域相对应的所述图像区域。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的光声成像装置，其中：

所述图像生成部对与未经受所述校正处理的其他组织系统相对应的图像区域实施色度调节，所述色度调节使得未经受所述校正处理的所述图像区域能够区别于所述其他组织系统。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光声成像装置，其中：

仅在被转换为活组织内的长度时所述两个邻接峰值之间的间隔对应于5mm或更少的长度的情况下，所述图像生成部执行所述校正处理。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光声成像装置，其中：

所述光照射部装配有输出所述测量光束的光源单元，所述光源单元能够将具有不同波长的光输出为所述测量光束；以及

所述图像生成部通过改变用于所述测量光束的每个波长的色度调节格式，来执行所述校正处理。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光声成像装置，进一步包括：

存储部，所述存储部存储由所述图像生成部生成的第一光声图像；并且其中：

在多个光声图像被连续成像的情况下，所述图像生成部将第一信号区域的第一宽度与第二信号区域的第二宽度相比较，其中，所述第一信号区域是在所述第一光声图像内实施了所述色度调节的区域，所述第二信号区域是当要生成与所述第一信号区域相对应的第二光声图像时要实施色度调节的区域；判定从所述第一宽度到所述第二宽度的改变率是否大于或等于阈值；以及，根据所述判定的结果，对与所述第二信号区域相对应的第二图像区域执行预定色度调节。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光声成像装置，

在对所述电信号实施匹配相加之后，所述提取部从所述电信号提取所述位置数据和所述正/负数据。

8.一种用于操作光声成像装置的方法，所述光声成像装置将测量光束照射到所述被检体的主体中，检测光声波，将所述光声波转换为电信号，并且基于所述电信号来生成光声图像，其中，通过将所述测量光束辐射在所述被检体的主体上，来在所述被检体的主体内生成光声波，所述方法包括：

提取位置数据和正/负数据，所述位置数据与所述光声波已被转换成的所述电信号中多个峰值的每个峰值的位置有关，所述正/负数据指示所述峰值是正还是负；以及

在所述多个峰值中邻接峰值对的正/负数据是按照时间序列中的先正后负顺序的情况下，基于所述峰值的所述位置数据，对与夹在所述邻接峰值对之间的信号区域相对应的图像区域实施色度调节，作为校正处理，所述校正处理促成将所述邻接峰值对和所述信号区域区别为单个组织系统。

9.根据权利要求8所述的用于操作光声成像装置的方法，其中：

实施所述色度调节，使得强调和显示与夹在所述邻接峰值对之间的所述信号区域相对应的所述图像区域。

10.根据权利要求8和9中任一项所述的用于操作光声成像装置的方法，其中：

对与未经过所述校正处理的其他组织系统相对应的图像区域实施色度调节，所述色度调节使得未经过所述校正处理的所述图像区域能够区别于所述其他组织系统。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的用于操作光声成像装置的方法，其中：

仅在被转换为活组织内的长度时所述两个邻接峰值之间的间隔对应于5mm或更少的长度的情况下，执行所述校正处理。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的用于操作光声成像装置的方法，其中：

具有不同波长的光束被输出为测量光束；以及

通过改变用于所述测量光束的每个波长的色度调节格式，来执行所述校正处理。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的用于操作光声成像装置的方法，其中：

在多个光声图像被连续成像的情况下，

存储首先生成的光声图像；

将第一信号区域的第一宽度与第二信号区域的第二宽度相比较，其中，所述第一信号区域是在所述第一光声图像内实施了所述色度调节的区域，所述第二信号区域是当要生成第二光声图像时要实施色度调节的区域，所述第二信号区域与所述第一信号区域相对应；

实行对于从所述第一宽度到所述第二宽度的改变率是否大于或等于阈值的判定；以及

根据所述判定的结果，对与所述第二信号区域相对应的第二图像区域实施预定色度调节。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的用于操作光声成像装置的方法，其中：

在对所述电信号实施匹配相加之后，从所述电信号提取所述位置数据和所述正/负数据。

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