CN103025248A - 图像信息获取装置、图像信息获取方法及图像信息获取程序 - Google Patents

Abstract

本发明的图像信息获取装置包括：声波检测器，具有设置在其接收表面上的、检测与重构区域对应的被检体生成的声波的多个元件；声信号生成器，其从由检测的声波生成在图像重构中使用的声信号；元件选择器，其选择在图像重构中使用的元件；以及重构器，其使用基于由选择的元件检测的声波的声信号，执行关注点的图像重构，图像信息获取装置被配置为使得，对于每个选择的元件，存在相对于接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交的点而处于对称位置的另一选择的元件。

Description

图像信息获取装置、图像信息获取方法及图像信息获取程序

技术领域

本发明涉及图像信息获取装置、图像信息获取方法及图像信息获取程序。

背景技术

在医疗领域中，正在对于用于通过使用从光源(例如激光器)照射的光而获得诸如活体的被检体的内部的信息的光学成像设备进行持续的积极研究。光声层析成像（PAT:Photoacoustic Tomography）是一种这样的光学成像技术。光声层析成像是这样的技术，其中，基于由于光声效应而由生物组织在吸收了来自在被检体内部传播或扩散的光的能量时生成的声波，可使得与被检体内部中的光学特性的值相关联的信息可视化。与光学特性值相关联的信息是通过在围绕被检体的多个部位处检测声波并通过对获得的信号进行数学分析处理而获得的。

可以利用通过光的照射而生成的、按照例如初始声压分布或者光吸收密度分布形式的通过以上技术所获得的信息来例如查明与新血管的增生相关的恶性肿瘤部位。这里，光声效应是指照射到被检体上的脉冲光作为在要被测量的被检体内的具有高吸收系数的区域的体积膨胀的结果引起超声波（压缩波）的现象。以下，作为脉冲光的照射所诱发的体积膨胀的结果而生成的声波也将被称为光声波（photoacoustic wave）。

在被检体的光声层析成像中，通常，在围绕整个被检体的闭合空间表面，特别是球形测量表面上的各点处测量声波随时间的变化。如果使用理想的声检测器（宽带/点检测）能够执行测量，那么理论上能够使作为光照射的结果而生成的初始声压分布完全可视化。即使在非闭合空间的情况下，如果能够以圆柱状或平板状测量被检体，则数学上已知的是，基本上能够再现作为光照射的结果而生成的初始声压分布（非专利文献1）。

被称为“光声波方程式”的下式（1）是构成PAT的基础（foundation）的偏微分方程式。求解该方程式使得能够描述基于初始声压分布的声波传播，由此变得能够在理论上确定如何以及在哪里能够检测声波。

数学式1

$({\▿}^2-\frac{1}{c^2}\frac{{\∂}^2}{{\∂t}^2})p(r,t)=-p_0\left(r\right)\frac{\∂\mathrm{\δ}\left(t\right)}{\∂t}---\left(1\right)$

这里，r表示位置，t表示时间，p(r,t)表示声压随时间的变化，p₀(r)表示初始声压分布，c是声速，δ(t)是表示光脉冲形状的δ函数。

在数学上，PAT中的图像重构被称为反问题(inverse problem)，该反问题涉及根据在检测点处获得的声压p_d(r_d,t)而导出诸如初始声压分布p₀(r)的图像数据。以下的解释针对典型地用作PAT中的图像重构技术的通用反投影（UBP:Universal Back Projection）方法。通过在频率空间中解析光声波方程式（1），能够精确地对确定p₀(r)的反问题求解。UBP代表时间空间中的结果。以下的方程式（2）最终被导出：

数学式2

其中，Ω₀表示整个测量区域S₀相对于任意重构体素(voxel)（或关注的点）的立体角(solid angle)。

将以上方程式转换为更容易理解的形式得到以下的方程式（3）

[数学式3]

$p_0\left(r\right)={\∫}_{{\mathrm{\Ω}}_0}b(r_0,t=|r-r_0\left|\right)\frac{{\mathrm{d\Ω}}_0}{{\mathrm{\Ω}}_0}---\left(3\right)$

其中，b(r₀,t)表示投影数据，dΩ₀是检测器dS₀相对于任意观察点P的立体角。

可以通过根据方程式（3）的积分执行投影数据的反投影，获得初始声压分布p₀(r)。

在方程式（3）中，投影数据和立体角由以下的方程式（4）和方程式（5）给出。

[数学式4]

$b(r_0,t)=2p(r_0,t)-2t\frac{\∂p(r_0,t)}{\∂t}---\left(4\right)$

${\mathrm{d\Ω}}_0=\frac{{\mathrm{dS}}_0}{{|r-r_0|}^2}\cos \mathrm{\θ}---\left(5\right)$

其中θ是由检测器和任意观察点P形成的角。

在声源与测量位置之间的距离与声源的尺寸相比足够大（声远场近似）的情况下，以下的表达式（6）应用于p(r₀,t)并且以下的表达式(7)应用于b(r₀,t)。

[数学式5]

$p(r_0,t)<<t\frac{\&PartialD;p(r_0,t)}{\&PartialD;t}---\left(6\right)$

$b(r_0,t)=-2t\frac{\&PartialD;p(r_0,t)}{\&PartialD;t}---\left(7\right)$

在PAT图像重构中，已知的是，通过对由检测器获取的检测信号p(r₀,t)进行时间微分获得投影数据b(r₀,t)，并且通过根据方程式（3）对由此获得的投影数据执行反投影，可以确定初始声压分布p₀(r)（非专利文献1、非专利文献2）。

然而，作为用于确定方程式（3）的光声波方程式的方程式（1）假设例如恒定的声速、全方位的测量、脉冲光激发、声波的宽带检测、声波的点检测和连续声波采样。实践中不容易实现满足这些假设的设备。

在实际的被检体中，例如，难以在围绕整个被检体的整个闭合空间表面上获得声波检测信息。此外，增加声波测量区域的尺寸需要增加声检测器的元件的尺寸和数量，并且增加每个元件的信号处理和控制负担，所有这些都转变为更大的制造成本。情况既然如此，利用PAT技术的实际测量设备经常被配置为使用有限尺寸的声波检测器并从被检体的特定方向检测声波的设备。

作为这种设备的例子，已经提出了基于平板型测量的光声层析成像，如专利文献1所公开的。在该光声层析成像中，光被照射到夹在平板之间的被检体上，并且通过设置在平板上的声波检测器来检测声波。这里，光照射和声波接收可能发生多次。通过多次执行的光照射和声波接收，可以计算并且使用对声信号求平均或者对基于声信号计算出的各值求平均而得到的值。

这样的设备具有各种优点。具体地，变得能够通过以使得被检体和声波检测器紧密压靠平板的方式检测声波来检测低噪声波，并且在重复的检测期间可以固定被检体和声波检测器的位置，并且能够容易地控制声波检测器的移动。

引用列表

专利文献

专利文献1:美国专利No.5840023

非专利文献

非专利文献1:PHYSICAL REVIEW E71，016706(2005)

非专利文献2:REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS,77,042201(2006)

发明内容

技术问题

然而，如在常规技术中那样，在使用设置在平板上的声波检测器检测声波的情况下，声波检测器对于被检体的方位（bearing）是受限的。这里，对于图像重构使用基于由这样的声波检测器的接收平面上的元件检测的声波的信号。

在执行被检体的内部的图像重构的空间上的一个点是光声波的声源的情况下，那么在声源和检测声波的声波检测器的接收表面上的元件组的位置之间的关系是受限的关系。在声波检测后，作为结果，声源的位置受限以致存在在相对于声源被对称地放置的元件处同时接收的声波的对准。使用在相对于声源处于对称位置的元件处同时接收的声信号的图像重构处理可被仅用于与存在于声波检测器的接收表面的中心附近的正上方（即，在穿过接收表面的中心的法线上）的光声波的声源相关的重构。

然而，由于声源更接近声波检测器的接收表面的中心附近，图像重构处理利用由非对称位置处的元件接收的声信号组，由此，增加光声波方程式中的相对于假设的差异。结果，在以下情况下在重构图像中出现伪像（即使不存在声源也出现的图像），所述情况为：在依赖于常规技术的PAT图像重构中，光声波的声源位于偏离声波检测器的接收表面的中心附近的位置的上方（该位置的法线上）。在位于声波检测器的接收表面的外缘附近或者超出该接收表面的上方的光声波的声源的重构图像中甚至出现更大的伪像。

即使在声波检测器移动并且移动之后的声波检测器的元件的每个位置的信号被平均从而使得这些信号被视为大的声波检测器的视在（apparant）声信号的情况下，伪像也以与当使用非对称位置处的元件的声信号时相同的方式出现。在移动的声波检测器的信号被视为大的声波检测器的信号的情况下，大的伪像类似地在接收表面的外缘部分处出现。

根据上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于在使用设置在平板上的声波检测器检测声波时获得具有更少伪像的重构图像数据的技术。

问题的解决方案

本发明提供一种图像信息获取装置，包括：

声波检测器，具有设置在所述声波检测器的接收表面上的、检测与执行图像重构的重构区域对应的被检体生成的声波的多个元件；

声信号生成器，其从由声波检测器检测的声波生成在图像重构中使用的声信号；

元件选择器，其从所述多个元件之中选择在图像重构中使用的元件；以及

重构器，其使用基于由元件选择器选择的元件检测的声波的声信号来执行重构区域内的关注点的图像重构，

其中，元件选择器以如下方式选择元件，即，对于每个选择的元件，存在相对于接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交的点而处在对称位置的另一选择的元件。

本发明还提供一种图像信息获取方法，包括以下步骤：

借助其中在接收表面上设置了多个元件的声波检测器，检测与执行图像重构的重构区域对应的被检体生成的声波；

从由声波检测器检测的声波生成在图像重构中使用的声信号；

从所述多个元件之中选择在图像重构中使用的元件；以及

使用基于由在选择步骤中选择的元件检测的声波的声信号，执行重构区域内的关注点的图像重构，

其中，在选择步骤中，以这样的方式选择元件，即，对于每个选择的元件，存在相对于接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交的点而处在对称位置的另一选择的元件。

本发明还提供一种图像信息获取程序，用于使信息处理设备执行包括以下步骤的图像信息获取方法：

借助其中在接收表面上设置了多个元件的声波检测器，检测与执行图像重构的重构区域对应的被检体生成的声波；

从由声波检测器检测的声波生成在图像重构中使用的声信号；

从所述多个元件之中选择在图像重构中使用的元件；以及

使用基于由在选择步骤中选择的元件检测的声波的声信号，执行重构区域内的关注点的图像重构，

其中，在选择步骤中，以这样的方式选择元件，即，对于每个选择的元件，存在相对于接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交的点而处在对称位置的另一选择的元件。

本发明的有益效果

本发明使得能够在使用设置在平板上的声波检测器检测声波时，获得具有更少伪像的重构图像数据。

从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步特征将变得清晰。

附图说明

图1是示出示例1的图像信息获取装置的配置的框图；

图2是示出其中以软件形式实现示例1的信息处理单元的配置的图；

图3是示出示例1中的声信号测量单元的配置的图；

图4是示例1中的处理过程中示出的流程图；

图5是示出示例1中的有效元件的选择范围的图；

图6是示出示例1中的处于对称位置的元件的图；以及

图7是示出示例2中的处于对称位置的元件的图。

具体实施方式

将参照附图解释根据本发明的图像信息获取装置和方法的优选实施例。然而，本发明的范围不限于图中的示例。

示例1

本实施例的图像信息获取装置是光声诊断装置，其检测通过光的照射而生成的声波，并且基于与检测的声波相关的信息生成三维重构图像数据。

（设备配置）

图1是示出根据本示例的光声诊断装置的功能配置的框图。如图1中所示，根据本示例的光声诊断装置包括信息处理单元1000和声信号测量单元1100。如以下详细解释的，声信号测量单元1100将声信号信息以及与声波检测器1105（图3）的接收表面上的元件的位置相关的信息传送到信息处理单元1000。声波检测器1105例如为检测例如超声波的声波的探测器。这里，与元件位置相关的信息可以是声波检测器1105的接收表面上的元件的位置信息，或者可以是用于映射到一些其他位置信息的元件的标识符。

在以下的公开中，术语“声信号”表示使得由被检体生成并且由声波检测器接收的光声波被控制单元1102通过放大和数字转换而转换为可用于图像重构（图像数据生成）的电信号。声信号测量单元1100可以传送标识声波检测器的元件的信息，以及声信号本身的形式的声信号信息，或者可以传送从执行诸如元件灵敏度校正、增益校正等的校正而得到的信息的形式的声信号信息。在光声诊断装置的情况下，特别地，对于通过由声波检测器对通过将光照射到被检体上而生成的声波的接收而获得的声信号信息，可以多次执行光声信号获取和光照射，以使得传送平均化的信息。控制单元对应于本发明的声信号生成器。

信息处理单元1000通过基于由声信号测量单元1100获得的声信号信息和与元件的位置有关的信息，对于重构区域内的每个位置选择被认为处于对称位置的元件的声信号信息，来执行三维图形重构处理。信息处理单元1000基于生成的三维重构图像数据来生成显示图像数据，并且显示该显示图像数据。

信息处理单元1000包括声波信息获取单元1001、声波信息选择单元1002、图像重构单元1003、显示信息生成单元1004和显示单元1005。声波信息获取单元1001获取由声信号测量单元1100传送的声信号信息，并且将该信息发送到声波信息选择单元1002。声波信息选择单元1002对于执行图像重构的区域的各点，选择用于图像重构的声信号信息，并且将该信息发送到图像重构单元1003。

图像重构单元1003对于要执行图像重构的区域内的各点，仅使用选择的声信号信息来执行三维图像重构，并且基于该声信号信息而生成三维图像数据（体数据（volume data））。在光声诊断装置的情况下，特别地，修改照射光的波长使得能够生成三维图像数据，该三维图像数据是基于从计算被检体内部的与各波长有关的吸收系数分布得到的值来重构的。所生成的三维重构图像数据被发送到显示信息生成单元1004。由声信号测量单元1100传送并且在重构处理中使用的信息可以包括例如与体数据有关的信息、声波检测器的尺寸以及元件节距和方向性。也可以使用预先存储在存储介质等中的信息。

在这里所解释的本示例中，一旦选择完成，声信号信息被发送到图像重构单元1003，由此开始图像重构处理。然而，配置也可以是，其中声波信息选择单元1002将已经对要执行图像重构的区域内的每个点所选择的声信号信息发送到图像重构单元1003，并且在正在并行地执行图像重构处理的同时选择下一个点的声信号信息。

显示信息生成单元1004基于生成的三维重构图像数据生成要显示在显示单元1005上的信息。显示信息可以是任何显示信息，只要其是基于三维图像信息（三维重构图像数据）生成的即可。例如，图像信息可以是通过体绘制（volume rendering）、多平面重组（reformation）显示、最大强度投影等获得的二维图像数据。例如统计信息的其他显示信息还可以基于从三维图像信息获得的信息而生成。在光声诊断装置中使用相异（dissimilar）波长的照射光使得能够获得基于根据波长的被检体内的吸收系数分布的值的三维图像信息。将这些值与对于构成生物组织的物质特定的波长依赖性相比，使得能够对构成活体的物质的浓度分布进行成像，并且使得能够以数值、图表、直方图等的形式显示各值的统计信息。构成生物组织的物质的示例包括例如葡萄糖（glucose）、胶原蛋白（collagen）、含氧/脱氧血红蛋白（oxy/deoxy hemoglobin）等。

显示单元1005是用于显示由显示信息生成单元1004生成的显示信息的诸如图形卡、液晶或CRT显示器的显示设备。

由信息处理单元1000执行的处理可以以使用与各种单元对应的电路和设备的硬件的形式实现，或者可以以在计算机等中运行的软件的形式实现。图2是示出用于以软件形式执行信息处理单元1000中的单元的功能的计算机的基本配置的示例。

广义地，CPU101控制信息处理单元1000的每个构成元件的操作。主存储器102存储由CPU101执行的控制程序，并且提供在CPU101执行程序期间的工作区域。磁盘103存储例如操作系统（OS）、用于外围设备的设备驱动器、以及包括用于除了别的以外还执行下述流程图中的处理等的程序的各种应用软件项。显示存储器104临时存储用于监视器105的显示数据。监视器105例如是基于来自显示存储器104的数据来显示图像的CRT显示器或液晶监视器。

输入单元106执行例如由操作员例如通过鼠标、键盘等提示的指向输入和字符输入。在本发明的示例中，操作员的操作是经由输入单元106执行的。接口107是用于执行信息处理单元1000与外部之间的各种数据的交换的接口，并且可以根据IEEE1394、USB或以太网端口（TM）等被配置。经由接口107获取的数据被存储在主存储器102中。声信号测量单元1100的功能是经由接口107实现的。上述构成元件经由公用总线108连接，以能够彼此通信。

图3是示出在声信号测量单元1100是光声诊断装置的情况下的配置的示例的图。光源1101是照射到被检体上的照射光的光源，例如，激光器或者发光二极管。照射光是由来自构成被检体的组件之中的特定组件吸收的特定波长的光。

控制单元1102控制光源1101、光学设备1104、声波检测器1105和位置控制器1106。控制单元1102放大由声波检测器1105获得的光声波的电信号，并且将模拟信号转换为数字信号。按照情况可能需要的，控制单元1102执行各种类型的信号处理和校正处理。此外，声信号信息从声信号测量单元1100经由未示出的接口传送到诸如信息处理单元1000的外部设备。

在由控制单元1102执行的处理之中，光源和光学设备的控制的示例可能涉及激光照射的定时、波形和强度等的控制。声波检测器的位置控制器1106执行控制以将声波检测器1105的位置引到适当的位置。控制单元1102还与激光照射的定时同步地执行用于测量由声波检测器1105检测的声信号的控制。控制单元1102还执行例如通过对多次用激光照射而获得的每个元件的声信号进行加法平均来计算每个元件的声信号的平均值的信号处理。

光学设备1104是例如反射光的反射镜，或者会聚或放大光的变形透镜。只要由光源发射的光1103可被以期望的形状照射到被检体1107上，可以使用任何这样的光学组件。由光源1101照射的光1103可以通过例如光波导等被传送。光波导优选地是光纤。在使用光纤的情况下，通过对于各光源使用多个光纤，光可被导向活体表面。另选地，来自多个光源的光可被沿着单个光纤引导，以使得所有光通过单独使用一个光纤而被引导到光源。光源1101和光学设备1104可以分别被提供为多个。

通过如上所述配置的控制单元1102的控制，光源1101生成的光1103经由光学设备1104照射到被检体1107，从而，被检体内部的光吸收体（声源）1108吸收光并生成光声波1109。

声波检测器1105包括例如依赖于压电现象的换能器、依赖于光学谐振的换能器、或者依赖于电容变化的换能器。只要检测器可以检测声波，可以使用任何这样的声波检测器。声波检测器1105可以通过直接与被检体1107接触来检测声波。另选地，可以使用诸如平板1110的板来按压被检体，并且可以检测被按压被检体的穿过平板的光声波1109。

本示例的声波检测器的解释假设二维地布置多个元件（检测元件）。使用这样的二维排列的元件使得能够同时检测多个部位处的声波，使得能够缩短检测时间，并且使得能够减少被检体中的例如振动的影响。此外，期望使用布置在声波检测器1105和被检体之间的诸如凝胶、水等的未示出的声阻抗匹配剂来抑制声波的反射。

声波检测器1105或者光在该处被照射到被检体上的区域可以是能够移动的。光学设备1104可以以使得由光源生成的光能够在被检体上移动的方式被配置。用于对光在该处被照射到被检体上的区域进行移动的方法包括例如使用可移动反射镜等的方法、或者光源自身被机械构件移动的方法。此外，可以使得通过移位声波检测器1105的位置的位置控制器1106来移动声源检测器。在位置控制器1106的示例中，可以通过马达基于来自位置传感器的信息使得声波检测器在平板1110上移动。

控制单元1102控制被光照射的区域的位置以及声波检测器1105的位置。控制单元1102可以以这样的方式执行控制，即，使得光被照射到被检体1107上的区域（照射到被检体上的光）与声波检测器1105同步地移动。如果光照射区域能够移动，则光可在更宽的区域上被照射。此外，移动声波检测器允许在相对于照射区域的适当位置处检测光声波。

（操作过程）

下面参照图4的流程图以及图5和图6来解释由本示例的光声诊断装置执行的特定处理的过程。

下面将参照图4的流程图解释通过声信号信息的选择执行图像重构的过程。图4的流程图的开始对应于光声诊断装置已被开启并且声信号测量单元1100已开始测量被检体的状态。

在步骤S401中，声信号测量单元1100开始测量处理，将激光多次照射到被检体上，并且在声波检测器处接收由被检体生成的光声波。控制单元1102从接收的光声波中以与激光的照射同步的方式分析光声信号，并且对于每个元件计算作为关于激光照射的次数的加法平均的值。

在步骤S402中，声波信息获取单元1001从声信号测量单元1100获取声信号信息。如果如图2那样配置，则信息处理单元1000经由接口107获取信息。所获取的声信号信息被存储在例如存储介质中，并且被发送到声波信息选择单元1002。在信息处理单元1000被如图2中那样配置的情况下，信息被存储在主存储器102和磁盘103中。

用于获取声信号的方法可以是通过来自信息处理单元1000的命令经由接口107的传送来获取该信号的方法，或者可以是由声波信息获取单元1001依次发送信号的方法。在另选的过程中，信息处理单元1000可以预先指令信号测量单元1100执行被检体的声测量并且获取声波信息。在本示例中，由声波信息获取单元1001获取的声信号信息是对于每个被加法平均的元件的光声信号。

声波测量单元1100还可以同时获取与声波检测器有关的信息。另选地，可以仅获取标识声波检测器的ID，或者可以使用预先存储在信息处理单元1000中（图2的配置中的磁盘103）的与声波检测器有关的信息。与声波检测器有关的信息可以包括例如与声波检测器的声波接收性能有关的信息（诸如声波检测器的尺寸、元件节距、元件计数、元件布局、元件方向性等）以及元件位置信息。

在步骤S403中，声波信息选择单元1002提取尚未执行图像重构处理的一个点，作为要重构的区域中的关注点。要重构的区域是要执行三维图像重构处理的被检体内的区域，并且是声信号测量单元1100的测量区域。然而，本发明的示例还可用于声信号测量单元1100的测量区域的仅一部分是要重构的区域的例子。

要重构的区域中的关注点是重构区域的三维空间上的一个点。当在要重构的区域中执行图像重构处理以计算以期望分辨率定义的体数据的情况下，关注点对应于生成的三维重构图像数据（体数据）中的每个体素。在本示例中，重构区域中的关注点是从通过图像重构而生成的体数据之中提取一个体素而得到的。

在步骤S404中，声波信息选择单元1002从在步骤S403中提取的关注点中的声波检测器的接收表面的元件组中，选择可以检测到对于关注点的具有有效电平的光声信号的元件组作为有效元件。

例如，由被检体生成的光声波可以传播通过被检体的内部并且随后到达接收表面的任一元件。然而，由于与声波检测器元件的方向性的关系，无法检测所有元件处的具有有效电平的光声信号。因此，在与关注点对应的被检体的位置处存在光声波的声源的情况下，可以将位于使得关注点被包含在元件的方向性范围内的位置处的该元件当作允许检测具有有效电平的光声信号的元件。这样的元件可以被视为等同于在从关注点起的与声波检测器的接收表面垂直的元件的方向性范围有叠加时存在于方向性范围内的元件，所述方向性范围是关注点的有效元件的范围。即，可以对于一个关注点计算元件方向性范围，并且存在于该范围内的元件组可以被选作有效元件。

图5示出在从关注点起的方向性范围内在声波检测器的接收表面上的元件选择的示例。图5的声波检测器501是根据本示例的声波检测器1105的示例。

在声波检测器501中的接收表面上，设置了接收声波的25个元件。当计算在从关注点（体素）502起的元件方向性范围内包含的区域时，具有预定半径并且以对于声波检测器501的接收表面所绘的垂线503的基点（base）为中心的圆形区域被获得为有效元件区域504。即，有效元件区域504表示关注点502可以位于元件的方向性范围内的元件所存在的区域。设置在有效元件区域504上的元件被选作声波检测器501的接收表面上的有效元件505。

在设置了灵敏度相异的元件的声波检测器中，可以想象，用于提取可以检测有效电平光声信号的元件组的方法可以包含根据检测目的选择元件。可以伴随地使用元件选择方法，该方法包括附加条件，通过该附加条件，排除因某个故障削弱性能的元件。

可以不管关于提取的元件组的信息的格式和保存方法如何而使用本示例。例如，标识元件的ID可以作为对于每个关注点的信息被临时存储在主存储器102中。作为与声波检测器有关的信息，诸如元件方向性或者每个标识符的元件位置，可以使用例如主存储器102或磁盘103中预先存储的信息。该信息可以与声信号信息一起从声波测量单元1100获取。

在步骤S405中，声波信息选择单元1002从在步骤S404中提取的有效元件之中选择对称位置处的元件。声波信息选择单元1002对应于本发明的元件选择器。这里，对称位置处的元件表示上述有效元件组之中的与从关注点起到接收表面所绘的垂线的基点同心的圆内的等截面角处的一组元件。这里，在声波检测器的接收表面上以方格形状设置的元件之中，存在在基本上点对称的位置处的两个元件。然而，在元件位于正多边形（其质心位于从关注点起的垂线的基点处）的各顶点处的情况下，接收表面上的对称位置处的元件组不限于两个元件。

元件组被放置为使得两点之间的距离基本上相等，并且使得连接关注点与接收表面上的元件的直线的斜度相对于从关注点到声波检测器的接收表面的垂线基本上具有相同的斜度。元件组的元件在以垂线的基点为中心的圆内以等截面角位于接收表面上。因此，元件组是使得当使用来自接收表面上的元件的声信号时能够对相对于关注点对称的声信号信息进行检测的一组元件。

在光声波的声源存在于关注点处的情况下，位于垂线的基点处的元件不产生失去对称性的声信号。因此，在本步骤中，该元件可以包括在对称位置处的元件之中。

图6示出对称位置处的元件的选择的示例。图6的声波检测器501是根据本示例的声波检测器1105的示例。关注点（体素）502、垂线503以及有效元件区域504与图5中的相同，将省略其解释。在图5的有效元件505之中，对于位于对称位置处的所有元件601（由阴影表示），存在相对于从关注点502起的垂线的基点的位置的对称位置处的有效元件。另一方面，对于位于非对称位置处的元件602，在有效元件区域504中在相对于垂线的基点的位置的对称位置处不存在元件。

垂线的基点附近的元件603处于使得元件603本身可被视作位于对称位置处的元件的位置。在关注点502的图像重构处理中，垂线的基点附近的元件603的声信号信息不是失去对称性的声信号信息的例子，因此元件603可以被选作对称位置元件。

重构区域可能是受限的。具体地，没有位于声波检测器的接收表面的外周部分正上方的条件匹配的关注点（体素）。因此，重构区域可以按照如下方式受限：仅对处于从接收表面的外周部分起向内至少一行元件的区域上方的关注点执行图像重构。结果，可能仅在显现很少伪像的区域处生成重构图像数据。

可对步骤S405中的对称位置处的元件的选择施加制约。例如，除了要求(mandate)相对于垂线的基点的对称位置处的另一元件的存在的条件外，还可以施加使得所选择的元件组应当也位于基本圆形或者基本正方形区域内的制约。换句话说，可以按照从元件到垂线的基点的距离基本上相等的方式选择元件组中的外侧(outward)元件。另选地，可以仅选择这样的元件以使得在该元件的上、下、左、右的元件的数量彼此匹配。这样限制重构区域导致更小的区域，但是使得能够获得具有更少对称伪像的三维重构图像。在每次重构时用户可以指令与这样的制约有关的信息。另选地，可以使用预先存储在设备中的预定值。在信息处理单元具有图2的配置的情况下，用户经由输入单元106发出指令，并且将预定值存储在磁盘103中。

在步骤S406中，声波信息选择单元1002从在步骤S402中获取的声信号信息之中提取对于在步骤S405中选择的对称位置元件所检测的声信号信息，作为用于关注点的图像重构的声信号信息。

在步骤S407中，图像重构单元1003基于在步骤S406中提取的声信号信息执行三维图像重构处理。在本步骤中，计算关注点（体素）处的光吸收系数，并且将其存储在存储器（例如，主存储器102）中。

使用根据这样的过程选择的声信号信息使得能够减少由引起伪像的各个声信号信息的不对称性施加于图像重构处理的影响。结果，即使在使用与常规技术类似的诸如UBP等的重构技术的图像重构处理中，也能实现具有很少伪像的重构图像。

在步骤S408中，确定在重构区域中是否存在尚未执行三维图像重构的关注点(体素)。如果存在未处理的关注点，则重复步骤S403到S408的处理，直到不再是该情况为止。当不再存在未处理的关注点并且对于表示重构区域的体数据的所有体素完成了图像重构处理时，图像重构单元1003向显示信息生成单元1004发送体数据。传送的体数据是使得体素值以基于测量的声信号而计算的值的形式被存储的体数据（三维重构图像数据）。例如，基于光声信号的光吸收系数分布被存储为体素值。

在步骤S409中，显示信息生成单元1004生成用于显示代表图像重构光吸收系数分布的体数据的显示信息，并且将该显示信息发送到显示单元1005。这里，显示信息可以是任何信息，只要该信息使得能够进行基于通过三维图像重构生成的体素值和体数据的显示。例如，显示信息可以是用于显示根据各种方法从体数据生成的二维显示图像数据的信息。这些方法的示例包括例如MIP（最大强度投影）、MPR（多平面重构）、体绘制、表面绘制等。显示信息可以为使用由体数据的体素值表示的光吸收系数分布作为统计信息的数值或生成的图表和直方图的形式。

在步骤S410中，显示设备1005显示由显示信息生成单元1004发送的显示信息。

执行诸如上述过程的过程使得能够生成和显示具有很少伪像的体数据，该体数据表示由光声诊断装置测量的光吸收系数分布。

本示例的声波检测器1105的元件已经被举例为设置在平面上。但是，与本示例的处理相同的处理也可以在其中元件被设置在曲面（例如，碗状表面）上的声波检测器的情况下执行。

示例2

在根据示例1的图像信息获取装置中，已经解释了三维图像重构处理的示例，在该示例中，重构区域是声波检测器的接收表面上方的区域，并且在该示例中，使用从声波检测器的接收表面上的元件之中选择的元件的声信号信息。在本示例中，与示例1不同，声波检测器被移动，并且接收区域是各位置处的接收表面的组合。这里，使用从接收区域内的各位置处的元件之中选择的元件的声信号信息，执行其中重构区域是接收区域上方的区域的三维图像重构处理。

具体地，生成声信号信息和接收区域上的元件，所述声信号信息和接收区域上的元件被等同于声信号信息和声波检测器的接收表面上的元件而被处理，并且在声信号信息和接收区域上的元件中选择本发明的元件以及声信号信息。下面，将集中于与示例1的特征不同的特征，解释根据本示例的图像信息获取装置。

（设备配置）

根据本示例的图像诊断装置的配置与图1中例示的示例1的相同，因此，将省略其详细解释。声信号测量单元1100的配置本身与图3所示的配置相同，但是一些功能与示例1中的功能不同。信息处理单元1000的声波信息选择单元1002中的声信号信息和元件选择范围也不同。

声信号测量单元1100的控制单元1102控制光学设备1104以由此适当地修改光照射位置。同时，控制单元1102通过位置控制器1106控制声波检测器1105的位置，以在要测量的被检体上移动该区域。组合声波检测器1105的接收表面的区域构成能够接收有效声信号的接收区域。假定在接收区域上的每个位置处存在虚拟元件，则在每个位置处的元件处接收的声信号信息被作为虚拟元件的声信号信息处理。与示例1中不同，现在，是将与接收区域上的虚拟元件的位置有关的信息发送到信息处理单元1000。

在各位置处的声波检测器1105的接收表面重叠的情况下，可以获得虚拟元件的多条声信号信息。在这样的情况下，各重叠位置处的声信号信息可以被平均。然后，声信号信息的平均值被发送到信息处理单元1000。

用于指定接收区域的方法可以是任何方法，只要该方法产生在声波检测器1105的移动期间将被接收表面占据的区域进行组合的区域即可。例如，声波检测器1105可以以使得接收区域是对于预定重构区域的重构所需的区域的方式移动。另选地，图像重构区域可以是基于声波检测器1105的移动范围而定义的接收区域上方的区域。

在各区域的指定方法中，可以使用预先由用户经由信息处理单元1000的输入单元106指定的值。另选地，指定方法可以是利用例如存储在信息处理单元1000的存储介质中的信息的方法，或者使得根据某个其他测量方法定义的被检体内的特定区域被作为重构区域处理的方法。

可以通过在计算机中运行的软件来实现信息处理单元1000的各种单元的功能。这样的计算机的基本配置与图2的等同，因此，将省略其详细解释。

（操作过程）

由本示例的图像诊断装置执行的特定处理的过程自身与图4所例示的示例1的处理的过程等同。然而，以下特征在各种步骤中不同。具体地，所选择的元件不是声波检测器的接收表面上的元件，而是设置在接收区域上的虚拟元件。每个元件的声信号信息是各虚拟元件的声信号信息。将集中于元件之间的不同，参照图7以及图4的流程图解释操作过程。

在本示例的解释中，声信号测量单元的声波检测器的矩形移动范围作为整体移动，接收区域是与声波检测器的整个移动范围匹配的矩形区域，并且重构区域是在接收区域之上的平行六面体。

在步骤S401中，声信号测量单元1100测量声波。在本示例中，特别地，通过将光照射位置和声波检测器一起移动来执行测量。具体地，为了测量光声波，控制单元1102控制光学设备1104，以适当地修改光照射位置。位置控制器1106通过控制声波检测器的位置以使得声波检测器在被按压在被检体上的平板1110上移动，来测量光声波。

在声波检测器移动向的每个位置处照射光，以使得在所有元件处接收光声波。通过控制单元1102临时存储光声波作为每个位置处的元件的声信号，并且所述光声波被对于整个接收区域的虚拟元件的每个位置重新分配。当对于同一位置处的虚拟元件存在多个声信号的情况下，可以根据涉及例如加法平均的方法来计算声信号信息。

在光声波的情况下，存在一些情形，在这些情形中，即使声波检测器的位置或者声波检测器上的元件的位置彼此匹配，声信号也不能被视为等价。在一些情况下，例如，无法总是将等同的光照射到被检体的整个重构区域上。在这些情形中，来自给定位置处的光吸收体1108的光声波可能无法对于每个声波测量符合相同的条件。为了简化本示例的解释，在充足的光总是照射到被检体中的使得能够测量根据声波检测器的位置的光声波的区域上的状态中，执行测量。

声信号测量单元将与接收区域上的虚拟元件的位置有关的信息以及虚拟元件的各个位置的声信号信息发送到信息处理单元1000。

在步骤S402中，声波信息获取单元1001获取与接收区域上的虚拟元件的位置有关的信息以及虚拟元件的各位置的声信号信息，而不是与声信号信息有关的信息和接收表面上的元件的位置，并且声波信息获取单元1001将所述信息发送到声波信息选择单元1002。

在步骤S403中，声波信息选择单元1002确定重构区域作为接收区域上方的区域。除此之外，该处理与示例1的处理相同。

在步骤S404中，声波信息选择单元1002从接收区域上的虚拟元件之中，而不是从接收表面上的元件之中，选择有效元件。除此之外，该处理与示例1的处理相同。

在步骤S405中，声波信息选择单元1002从接收区域上的虚拟元件之中选出的有效元件之中，而不是接收表面上的元件之中，选择相对于关注点对称的虚拟元件。除此之外，该处理与示例1的处理相同。图7示出对称虚拟元件的选择。

图7示出接收区域701上的虚拟元件之中的位于相对于关注点（体素）502的对称位置处的虚拟元件702、在垂线的基点附近的虚拟元件704以及非对称位置处的虚拟元件703。然而，垂线的基点附近的虚拟元件704可以被作为位于对称位置处的虚拟元件对待。

在步骤S406中，基于关于在前一步骤中选择的对称元件的信息，提取接收区域上的虚拟元件的声信号或者为声信号的平均值的声信号信息。除此之外，该处理与示例1的处理相同。

步骤S407中的处理与示例1的处理相同，因此，将省略其解释。

在步骤S408中，不是使用接收表面上方的区域而是使用接收区域上方的区域作为重构区域，来确定是否存在未处理的关注点。除此之外，该处理与示例1的处理相同。

步骤S409和步骤S410中的处理与示例1的处理相同，因此将省略其解释。

以上过程使得即使该过程涉及基于通过移动声波检测器而在接收区域（具有声波检测器的更宽接收表面的区域）处检测的声信号的图像重构处理，也能够获得具有很少伪像的三维重构图像。

以上示例中描述的图像信息获取装置可以被转换为图像信息获取方法，该方法的步骤是由图像信息获取装置的各构成元件执行的各种处理。此外，本发明可以以图像信息获取程序的形式通过执行该图像信息获取方法的各步骤(由在信息处理设备中运行的程序控制)被实现。存储该图像信息获取程序的计算机可读存储介质也在本发明的范围之内。

虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

本申请要求在2010年7月22日提交的日本专利申请No.2010-164616的权益，在此通过引用将其并入。

Claims (10)

1.一种图像信息获取装置，包括：

声波检测器，具有设置在所述声波检测器的接收表面上的、检测与执行图像重构的重构区域对应的被检体生成的声波的多个元件；

声信号生成器，其从由声波检测器检测的声波生成在图像重构中使用的声信号；

元件选择器，其从所述多个元件之中选择在图像重构中使用的元件；以及

重构器，其使用基于由元件选择器选择的元件检测的声波的声信号来执行重构区域内的关注点的图像重构，

其中，元件选择器以如下方式选择元件，即，对于每个选择的元件，存在相对于这样的点而处在对称位置的另一个选择的元件:在该点处，接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交。

2.根据权利要求1所述的图像信息获取装置，

其中，元件选择器还选择位于接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交的位置处的元件作为用于图像重构的元件。

3.根据权利要求1或2所述的图像信息获取装置，

其中，元件选择器基于关注点和元件的位置并且基于元件的方向性，选择使得能够以预定有效电平检测从与关注点对应的被检体的位置生成的声波的元件。

4.根据权利要求1到3中任一个所述的图像信息获取装置，

其中元件选择器按照以下方式选择元件，即，选择的元件之中的位于外侧的元件被定位在和这样的点相距基本相同的距离的位置:在该点处，接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交。

5.根据权利要求1到4中任一个所述的图像信息获取装置，还包括：

位置控制器，其移动声波检测器的位置，

其中，在组合声波检测器移动到的每个位置处的声波检测器的接收表面的虚拟接收区域内，元件选择器从组合当接收表面处于每个位置时的元件的位置的虚拟元件组之中选择元件，以及

重构器使用基于由接收表面的元件在每个位置处检测的声波的声信号作为虚拟接收区域上的元件的声信号，来执行图像重构。

6.根据权利要求5所述的图像信息获取装置，

其中，位置控制器以处于声波检测器移动到的位置处的声波检测器的接收表面的部分与另一位置处的接收表面的部分重叠的方式移动声波检测器，并且

在由元件选择器选择的元件被包含在接收表面的重叠部分中的情况下，声信号生成器确定基于在声波检测器处于每个位置时由选择的元件检测的声波的声信号的平均作为选择的元件的声信号。

7.根据权利要求1到6中任一个所述的图像信息获取装置，

其中，由声波检测器检测的声波是通过将光照射到被检体上而生成的声波。

8.一种图像信息获取方法，包括以下步骤：

借助其中在接收表面上设置了多个元件的声波检测器，检测与执行图像重构的重构区域对应的被检体生成的声波；

从由声波检测器检测的声波生成在图像重构中使用的声信号；

从所述多个元件之中选择在图像重构中使用的元件；以及

使用基于由在选择步骤中选择的元件检测的声波的声信号，执行重构区域内的关注点的图像重构，

其中，在选择步骤中，以这样的方式选择元件，即，对于每个选择的元件，存在相对于以下这样的点而处在对称位置的另一选择的元件:在该点处，接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交。

9.一种图像信息获取程序，用于使信息处理设备执行包括以下步骤的图像信息获取方法：

借助其中在接收表面上设置了多个元件的声波检测器，检测与执行图像重构的重构区域对应的被检体生成的声波；

从由声波检测器检测的声波生成在图像重构中使用的声信号；

从所述多个元件之中选择在图像重构中使用的元件；以及

使用基于由在选择步骤中选择的元件检测的声波的声信号，执行重构区域内的关注点的图像重构，

其中，在选择步骤中，以这样的方式选择元件，即，对于每个选择的元件，存在相对于以下这样的点而处在对称位置的另一选择的元件:在该点处，接收表面与从关注点到接收表面所绘的垂线相交。

10.一种计算机可读存储介质，其存储根据权利要求9的程序。

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