CN104334084A - 光声图像生成装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

在光声图像生成装置中，以与只是将低频成分的图像和高频成分的图像重叠的情况相比能够抑制难辨认度的方式对低频成分的图像和高频成分的图像进行合成。探测器(11)检测由对被检体的光照射而在被检体内产生的光声波。图像生成单元(24)基于检测出的光声波的检测信号，生成与预定频率以下的频率成分对应的第一光声图像和与比预定频率高的频率成分对应的第二光声图像。图像合成单元(28)通过在第一光声图像的像素值为阈值以下的像素上重叠第二光声图像的对应的像素而对第一光声图像和第二光声图像进行合成。

Description

光声图像生成装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及光声图像生成装置、系统及方法，更详细而言涉及向被检体照射光并对利用光照射而在被检体内产生的声波进行检测而生成光声图像的光声图像生成装置、系统及方法。

背景技术

作为一种能够以非侵入方式对生物体内部的状态进行检查的图像检查法，已知有超声波检查法。在超声波检查中，使用能够进行超声波的发送以及接收的超声波探头。当从超声波探头向被检体(生物体)发送超声波时，该超声波在生物体内部行进，在组织界面进行反射。由超声波探头接收该反射超声波，并基于反射超声波返回至超声波探头的时间而计算距离，从而能够对内部的形态进行图像化。

另外，已知有利用光声效应对生物体的内部进行图像化的光声成像。通常，在光声成像中，向生物体内照射脉冲激光。在生物体内部，生物体组织对脉冲激光的能量进行吸收，通过由该能量引起的绝热膨胀而产生超声波(光声信号)。利用超声波探测器等对该光声信号进行检测，并基于检测信号来构成光声图像，从而能够实现基于光声信号的生物体内的可视化。

在此，在超声成像中，已知如下的谐波成像：以发送到被检体内的超声波的频率为基本频率，对该基本频率的整数倍的频率的超声波(高次谐波)进行检测，基于所检测出的高次谐波来生成超声波图像。关于谐波成像，在专利文献1中记载有，基于基波来生成基波图像，基于高次谐波来生成高次谐波图像，并将基波图像和高次谐波图像相加合成而进行显示。另外，在专利文献2中记载有，以关注区域由高次谐波图像构成且除此之外的区域由基波图像构成的方式将基波图像和高次谐波图像局部地合成。

专利文献1：日本特开2004-73620号公报

专利文献2：日本特开平11-290318

发明内容

发明所要解决的课题

在光声图像中，包含从低频成分到高频成分各种各样的频率成分。例如，在显示血管的情况下，当考虑仅显示低频成分时，易于观察较粗的血管。然而，丢失细部的信息。另一方面，在仅为高频成分时，血管的碎片化变得显著。当只是在低频成分的图像上重叠高频成分的图像时，在较粗的血管上重叠碎片化的血管，将成为耀眼而难于观察的图像。

本发明鉴于上述情形，其目的在于提供以与只是将低频成分的图像和高频成分的图像重叠的情况相比能够抑制难辨认度的方式对低频成分的图像和高频成分的图像进行合成的光声图像生成装置、系统及方法。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明提供光声图像生成装置，其特征在于，具备：图像生成单元，是基于由对被检体的光照射而在被检体内产生的光声波的检测信号来生成光声图像的图像生成单元，生成与预定频率以下的频率成分对应的第一光声图像和与比预定频率高的频率成分对应的第二光声图像；及图像合成单元，通过在第一光声图像的像素值为阈值以下的像素上重叠第二光声图像的对应的像素，对第一光声图像和第二光声图像进行合成。

在本发明中能够采用如下结构：图像生成单元包括：原始图像生成单元，基于光声波的检测信号来生成包含预定频率以下的成分以及比预定频率高的成分这两者的第三光声图像；第一滤波单元，对第三光声图像适用至少使比预定频率高的成分衰减的低通滤波而生成第一光声图像；及第二滤波单元，对第三光声图像适用至少使预定频率以下的成分衰减的高通滤波而生成第二光声图像。

原始图像生成单元也可以从基于以三维方式检测出的光声波的三维图像数据，沿与构成三维空间的轴中的一个轴垂直的面来切出断面，将对包含该切出的断面在内的沿着一个轴的方向上的预定范围的图像数据进行综合而成的断面图像作为第三光声图像而生成。

在上述的情况下，原始图像生成单元也可以在沿着一个轴的多个位置上切出断面而生成多个断面图像。此时，原始图像生成单元也可以等间隔地切出断面。

原始图像生成单元也可以沿着与被检体的深度方向对应的轴，在与检测光声波时的声波检测面平行的方向上切出断面。

原始图像生成单元也可以通过对预定范围内的图像数据的最大值进行投影或对预定范围内的图像数据进行积分来对预定范围内的图像数据进行综合。

图像合成单元也可以在第一图像和第二图像中改变颜色而对图像进行合成。

本发明的光声图像生成装置也可以设为还具备根据光声波的检测信号对照射到被检体的光的微分波形进行反卷积的反卷积单元的结构。

本发明还提供光声图像生成系统，其特征在于，具备：光源，出射向被检体照射的光；声波检测单元，检测由对被检体的光照射而在被检体内产生的光声波；图像生成单元，是基于检测出的光声波的检测信号而生成光声图像的图像生成单元，生成与预定频率以下的频率成分对应的第一光声图像和与比预定频率高的频率成分对应的第二光声图像；及图像合成单元，通过在第一光声图像的像素值为阈值以下的像素上重叠第二光声图像的对应的像素，对第一光声图像和第二光声图像进行合成。

而且，本发明提供光声图像生成方法，其特征在于，具有如下步骤：基于由对被检体的光照射而在被检体内产生的光声波的检测信号来生成光声图像，其中生成与预定频率以下的频率成分对应的第一光声图像和与比预定频率高的频率成分对应的第二光声图像；及通过在第一光声图像中的像素值为阈值以下的像素上重叠第二光声图像中的对应的像素而对第一光声图像和第二光声图像进行合成的步骤。

发明效果

本发明的光声图像生成装置、系统及方法中，生成包含低频成分的第一光声图像和包含高频成分的第二光声图像，通过在第一光声图像中的像素值为阈值以下的像素上重叠第二光声图像中的对应的像素来对第一光声图像和第二光声图像进行合成。第一光声图像中的像素值为阈值以下的像素与低频成分的图像中不存在信息或信息较少的像素对应，通过在这样的像素上重叠第二光声图像的对应的像素，能够利用第二光声图像的信息对第一光声图像中没有信息或信息较少的部分进行补偿。另外，通过进行这样的图像合成，与只是将低频成分的图像和高频成分的图像重叠的情况相比能够抑制难辨认度。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的光声图像生成系统的框图。

图2是表示光声信号的检测空间的图。

图3是表示XZ断面的断层图像的图。

图4是表示断面图像生成单元所生成的断面图像的图。

图5是表示断面图像的图像例的图。

图6是表示第一光声图像的图像例的图。

图7是表示第二光声图像的图像例的图。

图8是表示合成图像的图像例的图。

图9是表示光声图像生成系统的动作步骤的流程图。

图10是表示本发明的第二实施方式的光声图像生成装置中的原始图像生成单元的框图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。图1表示本发明的第一实施方式的光声图像生成系统。光声图像生成系统(光声图像诊断系统)10具备超声波探头(探测器)11、超声波单元12以及激光单元13。

激光单元13是光源，生成向被检体照射的光(激光)。激光的波长根据观察对象物而适当设定即可。激光单元13出射例如血红蛋白的吸收较强的波长、具体来说750nm、800nm的波长的光。激光单元13所出射的激光使用例如光纤等导光单元而被导光至探测器11，并从探测器11向被检体照射。或者，也可以设为从探测器11以外的部位进行光照射。

探测器11具有对来自被检体内的声波(超声波)进行检测的声波检测单元。探测器11例如具有一维排列的多个超声波振子。探测器11利用多个超声波振子对被检体内的测定对象物吸收来自激光单元13的光而产生的光声波进行检测。

超声波单元12相当于基于所检测出的光声波而生成光声图像的光声图像生成装置。超声波单元12具有接收电路21、AD转换单元22、接收存储器23、图像生成单元24、图像合成单元28、触发控制电路29以及控制单元30。控制单元30对超声波单元12内的各部进行控制。接收电路21接收探测器11所检测出的光声波的检测信号(光声信号)。AD转换单元22对接收电路21所接收的光声信号进行采样而转换为数字信号。AD转换单元22例如与AD时钟信号同步地以预定的采样周期对光声信号进行采样。

触发控制电路29输出对激光单元13指示光出射的光触发信号。激光单元13包括激发未图示的YAG、钛-蓝宝石等激光介质的闪光灯41和对激光振荡进行控制的Q开关42。当触发控制电路29输出闪光灯触发信号时，激光单元13将闪光灯41亮灯，激发激光介质。例如当闪光灯41充分地激发激光介质时，触发控制电路29输出Q开关触发信号。Q开关42若接收Q开关触发信号，则接通，从激光单元13出射激光。从闪光灯41的亮灯到激光介质成为充分的激发状态所需的时间能够根据激光介质的特性等而估算。

另外，也可以替代由触发控制电路29对Q开关进行控制，而在激光单元13内充分地激发激光介质后将Q开关42接通。在该情况下，也可以向超声波单元12侧通知表示已将Q开关42接通这一情况的信号。在此，光触发信号是包含闪光灯触发信号和Q开关触发信号的至少一方的概念。也可以是，在从触发控制电路29输出Q开关触发信号的情况下，Q开关触发信号与光触发信号对应；在由激光单元13生成Q开关触发的时机的情况下，闪光灯触发信号与光触发信号对应。通过输出光触发信号，对被检体进行激光的照射以及光声信号的检测。

另外，触发控制电路29对AD转换单元22输出指示采样开始的采样触发信号。触发控制电路29在光触发信号的输出后，以预定的时机输出采样触发信号。触发控制电路29在光触发信号的输出后，优选为以向被检体实际照射激光的时机输出采样触发信号。例如触发控制电路29与Q开关触发信号的输出同步地输出采样触发信号。

AD转换单元22若接收采样触发信号，则开始由探测器11检测出的光声信号的采样。AD转换单元22将所采样的光声信号存储于接收存储器23。接收存储器23例如能够使用半导体存储装置。或者，接收存储器23也可以使用除此之外的存储装置、例如磁存储装置。

图像生成单元24从接收存储器23读出光声信号，并基于所读出的光声信号来生成光声图像。图像生成单元24生成与预定频率以下的频率成分(低频成分)对应的第一光声图像(低频图像)和与比预定频率高的频率成分(高频成分)对应的第二光声图像(高频图像)。另外，在第一光声图像和第二光声图像中，频带没有必要完全分离，即使频带的一部分重复也无妨。

图像生成单元24包括例如原始图像生成单元25、第一滤波单元26和第二滤波单元27。原始图像生成单元25基于存储于接收存储器23的光声信号，生成包含低频成分和高频成分这双方的光声图像(第三光声图像)。光声图像的生成典型地包含光声信号的重构、检波/对数变换以及光声图像的构筑。

原始图像生成单元25例如使用延迟相加法(与Delay and Sum、相位匹配相加，调相相加同义)而重构光声信号。例如原始图像生成单元25以与各元件(各超声波振子)的位置对应的延迟时间将64个元件量的光声信号相加。在延迟相加时，可以假设为被检体内的声速恒定，也可以考虑声速分布而对各元件的延迟时间进行校正。也可以替代延迟相加方向，而使用霍夫变换法或傅立叶变换法来进行重构。

原始图像生成单元25对重构后的光声信号进行检波/对数变换，并基于施加了对数变换后的各行的数据来生成光声图像。原始图像生成单元25例如将光声信号(峰部分)的时间轴方向上的位置转换为断层图像中的深度方向上的位置而生成光声图像(第三光声图像)。

原始图像生成单元25例如也可以基于以三维方式检测出的光声信号而生成三维图像数据，并根据三维图像数据来生成任意断面的断面图像(第三光声图像)。原始图像生成单元25例如沿与构成三维空间的轴中的一个轴垂直的面来切分三维图像数据。原始图像生成单元25将包含切出的断面在内的、与该断面垂直的方向上的预定范围的图像数据综合而成的断面图像数据作为第三光声图像而生成。例如原始图像生成单元25在相当于被检体的深度方向的轴的某一位置上沿与探测器11的声波检测面平行的面而切出断面的情况下，将该断面位置的前后(较浅的方向和较深的方向)的与预定张数相应的量的断面图像综合为一个图像。原始图像生成单元25例如通过对预定范围内的图像数据的最大值进行投影而将预定范围内的图像数据综合为一个图像数据。或者，也可以通过对预定范围内的图像数据进行积分(平均)而对预定范围内的图像数据进行综合。

第一滤波单元26通过对原始图像生成单元25所生成的第三光声图像适用至少使比预定频率高的成分衰减的低通滤波(LPF)，而生成与低频成分对应的第一光声图像。第二滤波单元27通过对原始图像生成单元25所生成的第三光声图像适用至少使预定频率以下的成分衰减的高通滤波，而生成与高频成分对应的第二光声图像。

图像合成单元28将第一光声图像(低频图像)和第二光声图像(高频图像)合成为一个图像。更详细而言，图像合成单元28通过在低频图像的像素值为预定的阈值以下的像素上重叠高频图像的对应的像素，而对低频图像和高频图像进行合成。在低频图像中像素值为阈值以下的像素相当于不存在低频成分的信息的像素。图像合成单元28以将低频图像作为基础并利用高频图像对低频图像中没有信息的部分进行补偿的方式，将低频图像和高频图像合成为一个图像。由图像合成单元28合成的合成图像显示于显示装置等图像显示单元14的显示画面上。也可以除了合成图像之外，还将低频图像以及高频图像一并进行显示。

图2表示光声信号的检测空间。光声信号的时间轴方向与光声图像的深度方向(Z方向)对应。探测器11具有例如在X方向上一维排列的多个检测器元件(超声波振子)，使这样的探测器11沿Y方向进行扫描，从而能够以三维方式取得光声信号。也可以替代使一维排列有多个检测器元件的探测器进行扫描，而使用沿X方向以及Y方向二维排列有多个检测器元件的探测器。在该情况下，即使不使探测器进行扫描，也能够以三维方式取得光声信号。

图3表示XZ断面的断层图像(光声图像)。例如在探测器11具有沿X方向排列的多个超声波振子并使探测器11沿Y方向进行扫描的情况下，在各扫描位置中，生成XZ断面的光声图像。例如，当血管沿Y方向横向延伸时，在XZ断面的光声图像上出现圆形的血管断面。通过使各扫描位置中的XZ断面的光声图像沿Y方向多张相连，得到三维的光声图像数据。

图4表示原始图像生成单元25所生成的第三光声图像。原始图像生成单元25例如沿Z轴，在与探测器11的声波检测面平行的面内(XY平面)，从三维的光声图像数据切出断面，生成将与预定张数相应的量的图像数据综合而成的断面图像数据(第三光声图像)。原始图像生成单元25例如通过对与深度方向(Z方向)2mm量的厚度相当的多张图像数据的最大值进行投影，而生成第三光声图像。原始图像生成单元25例如在沿Z轴等间隔排列的多个位置上切出断面，并且每2mm生成第三光声图像。原始图像生成单元25所生成的第三光声图像不限于与XY平面平行的断面图像，也可以是与XZ平面或YZ平面平行的断面图像。

图5表示第三光声图像的具体例。图5所示的图像与图4所示的多个断面图像数据中的一个对应。图5所示的光声图像包含从低频成分到高频成分全部的频率成分，难以得知哪个部分是血管。

图6表示由图5所示的第三光声图像的低频成分构成的图像(第一光声图像)。通过对图5所示的第三光声图像适用至少使高频成分衰减的滤波，得到图6所示的第一光声图像(低频图像)。在图6中，对第三光声图像中的5MHz以下的频率成分进行图像化。通过对低频成分进行图像化，与图5所示的第三光声图像相比，易于观察具有特定的粗度的血管。然而，另一方面，在低频图像中细部的信息丢失。

图7表示由图5所示的第三光声图像的高频成分构成的图像(第二光声图像)。通过对图5所示的第三光声图像适用至少使低频成分衰减的滤波，得到图7所示的第二光声图像(高频图像)。在图7中，对第三光声图像的比5MHz高的频率成分进行图像化。通过对高频成分进行图像化，得到较多地包含细部的信息的图像。另一方面，能够将较粗的血管碎片化。

图8表示低频图像和高频图像的合成图像。通过在低频图像中在像素值为阈值以下的部分上重叠高频图像的对应的部分，得到图8所示的合成图像。通过利用图7所示的高频图像的信息对在图6所示的低频图像中丢失的细部的信息进行补偿，能够观察至比较细的血管。如此，通过采用上述的合成的方法，能够不丢失细部的信息并观察具有特定的粗度的血管。

在此，在上述中将低频与高频的边界设定为5MHz，但是该频率是在以低频图像对粗度约0.5mm的血管进行观察的情况下适当的频率。低频与高频的边界根据观察对象的血管的粗度等而适当设定即可。也可以例如根据测定部位来确定观察对象的血管的粗度，根据所确定的血管的粗度来设定第一滤波单元26(图1)中的低通滤波的截止频率和第二滤波单元27中的高通滤波的截止频率。或者，也可以使用户对观察对象的血管的粗度进行选择，并根据此来设定滤波的频率。

接下来对动作步骤进行说明。图9表示光声图像生成系统10的动作步骤。触发控制电路29将闪光灯触发信号向激光单元13输出。在激光单元13中，响应于闪光灯触发信号而使闪光灯41亮灯，开始激光介质的激发。触发控制电路29向激光单元13传送Q开关触发信号，使Q开关42接通，从而从激光单元13出射脉冲激光(步骤S1)。触发控制电路29例如以与输出闪光灯触发信号的时机处于预定的时间关系的时机输出Q开关触发信号。例如触发控制电路29在从闪光灯发光起150μs秒后输出Q开关触发信号。

从激光单元13出射的激光向被检体照射。在被检体内，由所照射的脉冲激光产生光声信号。探测器11对在被检体内产生的光声信号进行检测(步骤S2)。探测器所检测出的光声信号经由接收电路21而向AD转换单元22输入。AD转换单元22对光声信号进行采样而转换为数字数据，并存储于接收存储器23。例如，使一维排列有多个超声波振子的探测器11进行扫描，并在多个扫描位置进行光照射以及光声信号的检测，从而得到光声信号的三维数据。

原始图像生成单元25从接收存储器23读出光声信号，并基于所读出的光声信号来生成光声图像(第三光声图像)。原始图像生成单元25例如根据光声信号的三维数据来生成光声的三维图像数据，并对进行图像化的断面位置的附近的与预定张数相应的量的断面图像进行综合，从而在任意的断面位置上生成第三光声图像。原始图像生成单元25例如在与探测器11的声波检测面平行的断面上生成对预定的厚度量的断面图像进行综合而成的断面图像(第三光声图像)。通过将多张图像综合为一个断面图像，例如即使在血管的位置沿与声波检测面垂直的方向发生变动的情况下，也能够收纳在一个断面图像内变动的血管。

第一滤波单元26对原始图像生成单元25所生成的第三光声图像适用例如使5MHz以下的频率成分选择性地透过的低通滤波，从而生成与5MHz以下的频率成分对应的低频图像(步骤S3)。第二滤波单元27对原始图像生成单元25所生成的第三光声图像适用例如使比5MHz高的频率成分选择性地透过的高通滤波，从而生成与比5MHz高的频率成分对应的高频图像(步骤S4)。

图像合成单元28通过在低频图像中在像素值为阈值以下的像素上重叠高频图像的对应的像素，对低频图像和高频图像进行合成(步骤S5)。图像合成单元28例如在低频图像中对像素值为阈值以下的像素(区域)进行判定，将高频图像中的对应的区域的像素的像素值设为0(黑)之后，将高频图像和低频图像相加合成。图像合成时的阈值可以设为用户能够任意地设定。也可以在图像合成时，在低频图像和高频图像中变更颜色而对图像进行合成。在这样的情况下，用户能够在合成图像中判别哪个部分是来自低频图像的部分、哪个部分是来自高频图像的部分。

在本实施方式中，生成低频成分的光声图像和高频成分的光声图像，在低频图像的像素值为阈值以下的像素上重叠高频图像的对应的像素，从而对低频图像和高频图像进行合成。通过如此，能够利用高频图像的信息对在低频图像中没有信息或信息较少的部分进行补偿。作为结果，能够易于观察具有特定的粗度的血管，并且也能够对细部的信息进行观察。在本实施方式中，未在低频图像中像素值比阈值大的像素、即在低频图像中能够目视确认测定对象物的部位重叠高频图像，因此与单纯地在所有的区域将低频图像和高频图像重叠的情况相比，能够提供抑制了炫光且视认性优秀的图像。

另外，在本实施方式中，也可以从激光单元13向被检体照射互不相同的多个波长的光，并利用探测器11，对分别照射了多个波长的光后在被检体内产生的光声波进行检测。在该情况下，图像生成单元24也可以基于对应于多个波长的光而检测出的光声信号，生成与各波长对应的低频图像和高频图像。例如，也可以将第一波长的光和第二波长的光向被检体照射，分别利用第一波长和第二波长来生成低频图像以及高频图像。例如，也可以是，第一波长是与血液(血管)的图像化对应的波长，第二波长是与药剂(造影剂)的图像化对应的波长。或者，也可以是，第一波长是血红蛋白的等吸收点的波长，第二波长是与脱氧血红蛋白的峰对应的波长。

在如上所述地利用第一波长和第二波长来进行图像化的对象物不同的情况下，也可以在第一滤波单元26和第二滤波单元27使适用于第三光声图像的低通滤波以及高通滤波的截止频率根据波长而变化。通常，动脉比静脉粗。通过在与第一波长对应的光声图像和与第二波长对应的光声图像中改变成为低频与高频的边界的频率(低通滤波以及高通滤波的截止频率)，能够在各个波长中易于对动脉和静脉进行观察。

接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。图10表示本发明的第二实施方式的光声图像生成装置(超声波单元12)中的原始图像生成单元25的结构。原始图像生成单元25包括光声图像重构单元251、反卷积单元252、检波/对数变换单元253以及图像构筑单元254。除了原始图像结构单元25以外的结构可以与图1所示的第一实施方式的光声图像生成系统10相同。

光声图像重构单元251对光声信号进行重构。反卷积单元252根据由光声图像重构单元251重构的光声信号，生成对照射到被检体的光的光强度的时间波形的微分波形即光微分波形进行反卷积而成的信号。检波/对数变换单元253对光微分波形进行了反卷积而成的信号，进行检波/对数变换处理。图像构筑单元254基于检波/对数变换后的信号，生成第三光声图像。

反卷积单元252例如通过离散傅立叶变换，将所重构的光声信号从时间区域的信号变换为频率区域的信号。另外，对于光微分波形，也通过离散傅立叶变换而从时间区域的信号变换为频率区域的信号。反卷积单元252求算傅立叶变换后的光微分波形的倒数作为逆滤波，将逆滤波适用于傅立叶变换后的频率区域的光声信号中。通过适用逆滤波，在频率区域的信号中，对光微分波形进行反卷积。之后，通过傅立叶逆变换，将适用了逆滤波后的光声信号从频率区域的信号变换为时间区域的信号。

对光微分波形的反卷积进行说明。考虑作为光吸收体的微吸收粒子，并考虑该微吸收粒子对脉冲激光进行吸收而产生压力波(光声压力波)。将时刻设为t，在位置R观测到由位于位置r的某一微吸收粒子产生的光声压力波时的压力波形pmicro(R，t)根据[Phys.Rev.Lett.86(2001)3550.]而成为以下的球面波。

[数学式1]

$p_{\mathrm{micro}}(R,t)=\frac{k}{|r-R|}\frac{d}{d(t-\frac{|r-R|}{v_s})}I(t-\frac{|r-R|}{v_s})$

在此，I(t)是激发光的光强度的时间波形，系数k是粒子吸收光而输出声波时的变换系数，vs是被检体的声速。另外，位置r、R是表示空间上的位置的矢量。由微吸收粒子产生的压力如上述式子所示地成为与光脉冲微分波形成比例的球面波。

由于从实际成像的对象得到的压力波形具有更宏观的吸收体的尺寸，因此认为成为将上述的微观吸收波形重叠而成的波形(叠合的原理)。在此，将发出宏观的光声波的粒子的吸收分布设为A(r－R)，将来自该宏观的吸收体的压力的观测波形设为pmacro(R，t)。在观测位置R中，在各时刻，观测到来自从观测位置R位于半径vst的吸收粒子的光声波，因此观测波形pmacro(R，t)由以下的压力波形的式子表示。

[数学式2]

如从上述式(1)得知的那样，观测波形表示光脉冲微分的卷积型。通过从观测波形对光脉冲微分波形进行反卷积，得到吸收体分布。另外，在上述中说明了根据重构后的光声信号对光微分波形进行反卷积的例子，但是也可以替代此，根据重构前的光声信号对光微分波形进行反卷积。

在本实施方式中，根据所检测出的光声信号对照射到被检体的光的微分波形进行反卷积。通过对光微分波形进行反卷积，能够得到光吸收体的分布，能够生成吸收分布图像。在对吸收体的分布进行图像化后，进行与第一实施方式同样的处理，从而在低频图像和高频图像的合成图像中，易于进一步确认血管等的位置。其他效果与第一实施方式相同。

另外，在上述各实施方式中，主要说明了对血管部分进行图像化的例子，但是不限于此。例如也可以对神经、淋巴管等管状的构造物进行图像化。在第一实施方式中，主要对生成体数据(Volume data)并根据体数据来生成任意的断面图像、根据该断面图像来生成低频图像和高频图像的例子进行了说明，但是不限于此。

另外，在上述各实施方式中，暂且设为：生成包含预定频率以下的频率成分和比预定频率高的频率成分这双方的光声图像，之后，通过适用低通滤波以及高通滤波而生成低频图像和高频图像，但是不限于此。也可以设为，替代对包含双方的频率成分的光声图像适用低通滤波以及高通滤波的方案，或在此方案的基础上，对图像生成前的光声信号适用低通滤波以及高通滤波，从而将光声信号分为低频成分和高频成分，并基于低频成分和高频成分来生成第一以及第二光声图像。

以上，虽然基于本发明的优选的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的光声图像生成装置、系统及方法不仅限于上述实施方式，从上述实施方式的结构实施了各种修正以及变更后的方案也包含在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种光声图像生成装置，其特征在于，

具备：

图像生成单元，是基于由对被检体的光照射而在被检体内产生的光声波的检测信号来生成光声图像的图像生成单元，生成与预定频率以下的频率成分对应的第一光声图像和与比预定频率高的频率成分对应的第二光声图像；及

图像合成单元，通过在所述第一光声图像的像素值为阈值以下的像素上重叠所述第二光声图像的对应的像素，对所述第一光声图像和第二光声图像进行合成。

2.根据权利要求1所述的光声图像生成装置，其特征在于，

所述图像生成单元包括：

原始图像生成单元，基于所述光声波的检测信号来生成包含所述预定频率以下的成分以及比所述预定频率高的成分这两者的第三光声图像；

第一滤波单元，对所述第三光声图像适用至少使比预定频率高的成分衰减的低通滤波而生成所述第一光声图像；及

第二滤波单元，对所述第三光声图像适用至少使预定频率以下的成分衰减的高通滤波而生成所述第二光声图像。

3.根据权利要求2所述的光声图像生成装置，其特征在于，

所述原始图像生成单元从基于以三维方式检测出的光声波的三维图像数据，沿与构成三维空间的轴中的一个轴垂直的面来切出断面，将对包含该切出的断面在内的沿着所述一个轴的方向上的预定范围的图像数据进行综合而成的断面图像作为所述第三光声图像而生成。

4.根据权利要求3所述的光声图像生成装置，其特征在于，

所述原始图像生成单元在沿着所述一个轴的多个位置上切出断面而生成多个断面图像。

5.根据权利要求4所述的光声图像生成装置，其特征在于，

所述原始图像生成单元等间隔地切出所述断面。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的光声图像生成装置，其特征在于，

所述原始图像生成单元沿着与被检体的深度方向对应的轴，在与检测所述光声波时的声波检测面平行的方向上切出所述断面。

7.根据权利要求3～6中任一项所述的光声图像生成装置，其特征在于，

所述原始图像生成单元通过对所述预定范围内的图像数据的最大值进行投影或对所述预定范围内的图像数据进行积分来对所述预定范围内的图像数据进行综合。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的光声图像生成装置，其特征在于，

所述图像合成单元在所述第一图像和所述第二图像中改变颜色而对图像进行合成。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的光声图像生成装置，其特征在于，

还具备根据所述光声波的检测信号对照射到被检体的光的微分波形进行反卷积的反卷积单元。

10.一种光声图像生成系统，其特征在于，

具备：

光源，出射向被检体照射的光；

声波检测单元，检测由对被检体的光照射而在被检体内产生的光声波；

图像生成单元，是基于检测出的所述光声波的检测信号而生成光声图像的图像生成单元，生成与预定频率以下的频率成分对应的第一光声图像和与比预定频率高的频率成分对应的第二光声图像；及

图像合成单元，通过在所述第一光声图像的像素值为阈值以下的像素上重叠所述第二光声图像的对应的像素，对所述第一光声图像和第二光声图像进行合成。

11.一种光声图像生成方法，其特征在于，

具有如下步骤：

基于由对被检体的光照射而在被检体内产生的光声波的检测信号来生成光声图像，其中生成与预定频率以下的频率成分对应的第一光声图像和与比预定频率高的频率成分对应的第二光声图像；及

通过在所述第一光声图像中的像素值为阈值以下的像素上重叠所述第二光声图像中的对应的像素，对所述第一光声图像和第二光声图像进行合成。