CN105686800B - 被检体信息获取装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及被检体信息获取装置及其控制方法。所使用的该被检体信息获取装置包括：光源；光到被检体的照射器；控制光量的光学控制器；保持被检体的保持器；从被检体接收声波并且输出电信号的探测器；在与照射方向不同的方向上改变照射器相对于保持器的相对位置的扫描控制器；以及基于电信号来获取关于被检体内部的信息的获取器。扫描控制器改变相对位置，以使得声学匹配部件的厚度在与照射方向不同的方向上根据所述相对位置而改变。

Description

被检体信息获取装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种被检体信息获取装置及其控制方法。

背景技术

光声断层扫描(PAT)是用于确定关于被检体(诸如生物体)的内部的光学特性值的方法。当光源产生的脉冲光被辐射到生物体时，其在漫射的同时传播通过生物体。生物体中的光吸收体吸收传播的光以产生光声波(通常为超声波)。光声波经由探测器(换能器)被接收，并且对接收的信号进行分析以允许获取归因于生物体中的光吸收体的初始声压分布。基于初始声压分布和生物体中的光分布，可以获取诸如吸收系数分布之类的光学特性值。

当被检体是乳房时，与使用平板保持器保持乳房相比，使用弯曲保持器保持乳房施加于乳房的压力低，从而减轻了被检者上的负担。日本专利申请公开No.2012-179348公开了使用杯形保持部分保持乳房并且光照射器和探测器一体地扫描杯以从乳房获取光声信号的例子。

专利文献1：日本专利申请公开No.2012-179348。

发明内容

然而，在日本专利申请公开No.2012-179348中的装置中，光照射器和保持器之间的距离(即，光在到达被检体之前行进的距离)根据光照射器的扫描位置而变化。通常，允许实现声学耦合的声学匹配材料(在日本专利申请公开No.2012-179348中为水)需要被布置在光照射器和保持器之间。波长为750nm的光在水下传播的同时以大约2.6％/cm的速率衰变。因此，在日本专利申请公开No.2012-179348中，当光照射器和保持器之间的距离在用光照射器扫描的过程期间变化5cm时，辐射到被检体的光的光量变化大约12％。就这一点而言，身体内部的初始声压分布与辐射到被检体的光的光量成比例。因此，当照射光的光量根据扫描位置而变化时，初始声压分布和吸收系数分布的测量精度降低。

考虑到这些问题，本发明的一个目的是减小在光照射器移动的光声测量中辐射到被检体的光的光量的变化。

本发明提供了一种被检体信息获取装置，包括：

光源；

照射器，其被配置为用来自光源的光照射被检体；

光学控制器，其被配置为控制由照射器辐射的光的光量；

保持器，其被配置为保持被检体；

探测器，其被配置为接收由被光照射的被检体产生的声波并且输出电信号；

扫描控制器，其被配置为在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上改变照射器相对于保持器的相对位置；以及

获取器，其被配置为基于所述电信号来获取关于被检体内部的信息，

其中，扫描控制器改变照射器相对于保持器的相对位置，以使得声学地连接保持器和探测器的声学匹配部件的厚度根据在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上的所述相对位置而改变，并且

光学控制器根据照射器相对于保持器在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上的相对位置来控制从照射器辐射的光的光量。

本发明还提供了一种用于被检体信息获取装置的控制方法，该被检体信息获取装置具有光源、照射器、光学控制器、保持器、探测器、扫描控制器以及获取器，光学控制器被配置为控制照射器辐射的光的光量，保持器被配置为保持被检体，该控制方法包括：

照射器用来自光源的光照射被检体的步骤；

探测器接收由被光照射的被检体产生的声波并且输出电信号的步骤；

扫描控制器在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上改变照射器相对于保持器的相对位置的步骤；以及

获取器基于所述电信号来获取关于被检体内部的信息的步骤，

其中，在改变相对位置的步骤中，扫描控制器改变照射器相对于保持器的相对位置，以使得声学地连接保持器和探测器的声学匹配部件的厚度根据在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上的所述相对位置而改变，以及

在照射的步骤中，光学控制器根据照射器相对于保持器在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上的相对位置来控制从照射器辐射的光的光量。

本发明使得能够在光照射器移动的光声测量中减小辐射到被检体的光的光量的变化。

根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的更多的特征将变得清楚。

附图说明

图1A是例示说明实施例1的配置的示意图；

图1B是例示说明实施例1中的处理流程的示图；

图2是例示说明实施例2中的配置的示图；

图3是例示说明实施例3中的配置的示图；

图4A是例示说明实施例4中的配置的示图；

图4B是例示说明实施例4中的处理流程的示图；

图5A是例示说明实施例5中的配置的示图；

图5B是例示说明实施例5中的处理流程的示图；以及

图6是例示说明实施例6的示图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述本发明的优选实施例。然而，下述组件的尺寸、材料、形状和相对布置应按照需要根据应用本发明的条件或装置的配置而改变，而不意图使本发明的范围限于以下描述。

本发明涉及一种用于检测从被检体传播的声波并且产生和获取关于被检体内部的信息的技术。因此，本发明被认为是被检体信息获取装置或者其控制方法或者被检体信息获取方法和信号处理方法。本发明还被认为是允许具有硬件资源(诸如CPU)的信息处理装置执行上述方法的程序、或者存储该程序的存储介质。

本发明中的被检体信息获取装置包括如下的装置，该装置利用光声断层扫描技术来用光(电磁波)照射被检体并且接收(检测)根据光声效应在被检体内部或被检体表面上的特定位置产生并且从该位置传播的声波。这样的被检体信息获取装置基于光声测量来获得以图像数据等形式的、关于被检体内部的特性信息，因此可以被称为光声成像装置。

光声装置中的特性信息包括由光照射得到的声波的源的分布、被检体内部的初始声压分布、从初始声压分布推导的光能吸收密度分布和吸收系数分布、以及组织中所包括的物质的浓度分布。具体地说，特性信息包括氧化和还原血红蛋白浓度分布、根据氧化和还原血红蛋白浓度分布确定的血液成分分布(诸如氧饱和度分布)或脂肪、胶原蛋白或水分的分布。特性信息可以以被检体中的每个位置处的分布信息的形式、而不是数值数据的形式被获得。即，被检体信息可以是诸如吸收系数分布或氧饱和度分布之类的分布信息。

如本文中所使用的声波通常是指超声波，并且包括被称为音波或声波的弹性波。由光声效应得到的声波被称为光声波或光学超声波。由探测器对声波进行转换而成的电信号也被称为声信号。

[光声装置的配置]

光声装置使用光声断层扫描技术来获取关于被检体内部的特性信息。根据需要参照图1A中的附图标记而给出以下描述。尽管下面进行了详细描述，但是该装置具有作为硬件组件的、光源1、光发送器3、光照射器4、保持器5、探测器(换能器)9、探测器支承件10、声学匹配部件11、扫描台架12以及台架控制器13。光源1发射光2。测量目标是被检体6，光吸收体7产生并且传播光声波8。光学控制器用附图标记14表示。

从光源1发射的光2被光发送器3发送到光照射器4。来自光照射器4的光2通过保持器5被辐射到由保持器5保持的被检体6。辐射的光2以漫射的方式传播通过被检体6。当传播的光2的能量的一部分被光吸收体7(诸如血液(其最终充当声源))吸收时，光吸收体7热膨胀以产生光声波8。在被检体6内部产生的光声波8通过保持器5和声学匹配部件11而被探测器9接收。光发送器3和探测器9在扫描台架上随保持器5一起移动。光发送器3和探测器9的移动坐标由台架控制器13控制。

(光源)

当被检体是生物体时，光源1辐射具有如下波长的脉冲光，在该波长处光被形成生物体的成分中的特定一种成分吸收。本发明中所使用的光的波长优选地允许光传播到被检体的内部。具体地说，当被检体是生物体时，波长大于或等于600nm且小于或等于1100nm。为了高效地产生光声波，脉宽适合被设置为10至100纳秒。光源优选地是提供高输出的激光器。然而，可以使用发光二极管、闪光灯等，而不使用激光器。作为激光器，可以使用各种激光器，诸如固态激光器、气体激光器、色素激光器和半导体激光器。照射定时、波形、强度等由光源控制器控制。光源控制器可以与光源一体化。光源可以与本发明中的光声装置分离地被设置。

(光发送器)

光发送器可以实现通过光纤的发送，通过使用多个反射镜或棱镜的铰接臂的发送，使用透镜、反射镜或漫射器的空间发送或它们的组合。铰接臂是由相互由关节连接的多个空芯波导(对应于臂)构成的光学系统。关节内部包括反射镜，且波导能围绕关节旋转。当光进入铰接臂的波导时，光在波导中传播并且由反射镜反射，随后光进入另一个波导并传播。铰接臂以这种方式引导光。来自光源的光可以直接输入到光发送器3，或者在被输入到光发送器之前使用透镜或漫射器被修改为具有适当的密度或形状。

(光束控制器)

光束控制器不是本发明中的光声装置的必不可少的组件，但是下面将对其进行描述。光束控制器控制从光照射器4辐射的光束的朝向、扩展度和形状等。具体地说，光束控制器可以包括诸如漫射器、透镜或反射镜之类的光学元件。光束控制器可以被设置在光源和光发送器3之间或者被设置在光发送器和光照射器之间。

(光照射器)

在探测器支承件中设置光照射器以将来自光发送器的光、通过探测器支承件引导到被检体。用于光照射器的材料适合为玻璃或树脂等。然而，可以使用任何材料，只要该材料允许光通过即可。此外，可以在光照射器的表面上设置抗反射膜。

当被检体是生物体时，需要确定针对光源和光照射器的规范以及用于控制光学控制器的方法，以使得照射光满足安全标准。作为针对人体的安全标准的例子，指定最大容许曝光(MPE)(JIS标准C6802和IEC 60825-1)。MPE限定允许对每个部位(诸如皮肤或眼睛)辐射的光能的量的上限。因此，同样地在本发明中，需要适当地控制光的脉宽、照射光中的光量分布和照射密度分布、照射面积、脉冲的频率、光的波长、测量时间等。具体地说，光学控制器控制光量，以防止最大光量超过MPE。

光照射器相对于探测器支承件的位置可以在与来自光照射器的光的照射方向(图1A的Z方向)不同的方向上、通过探测器支承件、扫描台架和台架控制器来改变。如本文中所使用的“不同的方向”是指图1A中的X方向或Y方向，并且通常在XY平面内。然而，Z方向上的变化不被完全排除。

(光学控制器)

光学控制器控制从光照射器辐射的光的光量。具体地说，光学控制器根据在图1A中的Z方向上光照射器相对于保持器的位置来控制从光照射器辐射的光的光量。该配置使得能够减小辐射到被检体的光的光量的变化。光学控制器包括CPU。

(被检体和光吸收体)

被检体和光吸收体不形成本发明中的光声装置的部分，但是下面将对其进行描述。本发明中的使用光声效应的光声装置主要意图拍摄血管的图像、诊断人类和动物中的恶性肿瘤和血管疾病、以及随着时间监视化疗。虽然吸收系数取决于所用光的波长，但是被检体中的光吸收体在被检体中具有相对较高的吸收系数。光吸收体的特定例子包括水、脂肪、蛋白质、氧合血红蛋白和还原血红蛋白。

(保持器)

保持器保持被检体。这使被检体的表面轮廓稳定，方便被检体中的光量的估计以及光声波在图像重构期间经历的延迟的计算。透光率高的部件用作保持器，以便允许来自光照射器的光到达被检体。然而，为了允许来自被检体的光声波通过，材料的声阻抗接近被检体的声阻抗。这样的保持器的例子可以是聚甲基戊烯或橡胶板。此外，为了允许探测器高效地接收来自被检体的光声波，优选地经由液体(诸如水或凝胶)来使保持器和被检体相互接触。

优选地，使具有不同大小的多个保持器准备好根据乳房的大小而相互改变。在这种情况下，从光照射器到保持器的距离随着保持器的类型而变化，因此，尽管光照射器的坐标相同，仍需要改变光量被乘以的增益。因此，优选的是，提供获取保持器的类型的机构或者用户经由其输入类型的接口，并且允许光学控制器根据保持器的类型使用不同的增益表。

(探测器)

探测器(换能器)接收在生物体的表面上以及生物体的内部产生的光声波，并且将该光声波变换为电信号。可以使用任何探测器，只要探测器可以接收光声波即可，例如，使用压电现象的探测器、使用光共振的探测器或使用静电电容改变的探测器等。为了缩短测量时间并改进图像质量，期望多个探测器被二维或三维布置，或者在探测器被扫描机构移动的同时执行测量。为了允许由被检体或保持器的表面反射的光或者在已通过被检体散射之后的从被检体出来的光返回到被检体，可以在探测器的表面上设置诸如金膜的反射膜。

(探测器支承件)

探测器支承件维持多个探测器之间的相对位置关系。期望探测器支承件是刚性的，用于探测器支承件的可能的材料例如是金属。为了允许由被检体或保持器的表面反射的光或者在已通过被检体散射之后的从被检体出来的光返回到被检体，可以在探测器支承件的更靠近被检体的表面上设置诸如金膜的反射膜。为了允许被检体中产生的光声信号被以不同角度接收，多个探测器优选地被布置在不同角度处。因此，在下面的实施例中，使用碗形探测器支承件。然而，探测器支承件的形状可以类似于平板。除了碗形之外，可以使用各种形状，诸如半球形、球冠形、弧形、碟形、椭圆体的一部分以及由多个平面或曲面的组合得到的形状，只要该形状允许多个探测器被支承为使得方向轴(探测器表现高灵敏度的方向)相互交叉以形成高灵敏度区域即可。

(声学匹配部件)

声学匹配部件被布置为填充碗形探测器支承件的内部以将保持器和探测器连接在一起。期望声学匹配部件允许来自光照射器的光通过，并且使保持器和探测器的声学阻抗相互接近。用于声学匹配部件的可能的材料可以是水、凝胶或油。被检体和保持器被布置在探测器支承件的更靠近被检体的一侧，以便声学地连接到填充的声学匹配部件。例如，在其中被检者俯卧在床上而被检者的乳房下垂并且被保持器保持的装置中，保持器和被检体位于探测器支承件的上方。因此，光照射器用来自被检体下面的光照射被检体和保持器。探测器接收由被检体产生并且从被检体传播的光声波。

(获取器)

图中未描绘的获取器对探测器输出的电信号执行预定的信号处理以获取特性信息。获取器包括信号处理器和信息处理器。信号处理器对从探测器输出的模拟电信号进行数字化和放大。信号处理器还可以根据需要执行各种校正处理。信息处理器使用从光声波推导的数字电信号来对被检体内部执行图像重构。此时，可以利用已知的各种技术，诸如定相加法(phasing addition method)和傅里叶域法。使用电路或具有处理器和存储部件并且根据程序进行操作的信息处理装置等来实现获取器。

(存储部件)

可以使用任何存储部件，只要该存储部件可以存储用于信息处理装置的信息即可。例如，半导体存储器或硬盘是优选的。如下面详细地描述的，存储部件优选地存储保持与被检体(或保持器)和光照射器(或探测器支承件)的相互位置对应的增益的表。被保持在存储部件中的光量控制信息不限于增益值。

(显示部件)

图中未描绘的显示部件将通过获取器产生的特性信息显示为图像。可以使用任何显示部件，诸如液晶显示器或有机EL显示器。显示部件可以被配置为本发明中的被检体信息获取装置的一部分，或者与该装置分离地被提供。

(扫描台架和台架控制器)

扫描台架随同光发送器一起相对于保持器在与从光照射器辐射光的方向不同的方向上扫描探测器支承件。扫描台架由台架控制器控制。台架控制器一维、二维或三维地移动光发送器和探测器支承件，以便在根据预定程序或用户的规范的任何位置坐标处执行光声测量。因为光通过的声学匹配部件的厚度随着扫描位置而变化，所以甚至仅移动光照射器、而不移动探测器支承件的扫描机构也落在本发明的范围内。扫描台架和台架控制器对应于本发明中的扫描控制器。

[实施例1]

本实施例中的装置具有图1A中的配置。在图1A中的<状态1>下，光照射器4和探测器支承件10执行扫描以便用光照射保持器5的中心部分。在图1A的<状态2>下，光照射器4和探测器支承件10执行扫描以便用光照射保持器5的周边部分。图1是例示说明本实施例的测量流程的示图。

光源1是输出波长为797nm、输出为120mJ、频率为20Hz以及脉宽为10纳秒的脉冲光的钛宝石激光器。来自光源1的光2被光发送器3发送，光发送器3是其中多个光纤被捆绑的束光纤。来自光发送器3的光2通过光照射器4，并且通过保持器5被辐射到被检体6。光照射器4是聚碳酸酯板。

在图1A的<状态1>下，保持器5的中心部分在Z方向上离光照射器4的距离为100mm。保持器表面的中心部分(即，碗的底部)的Z坐标离保持器表面的末端(即，碗的边缘)的Z坐标的距离为50mm。因此，在图1A的<状态2>下，光照射器4和保持器5在Z方向上的相互距离为150mm。图1A中的<状态1>和<状态2>是描绘位置关系的示意性框图，而不是按实际装置的比例绘制的。当如本实施例中那样使用杯形保持器时，可以通过使用圆的中心作为基准来简化光量的计算。然而，即使当保持器的形状不是点对称时，也可以通过根据需要计算光量或者逼近该形状来获取光量。

已漫射通过被检体6的光被光吸收体7吸收。然后，光声波8由光吸收体7产生，传播通过被检体6、保持器5和声学匹配部件11，并且被探测器9接收。声学匹配部件11是水。探测器9是电容式微加工超声换能器(CMUT)。探测器9中的至少一些被布置在碗形探测器支承件10上，以使得其中探测器对于接收方向性表现高灵敏度的方向相互交叉。光发送器3和探测器支承件10根据台架控制器13控制的扫描模式而移动。本实施例中的扫描模式允许光发送器3和探测器支承件10在XY平面中螺旋形地移动的同时辐射光并且接收光声波。

光学控制器14基于台架控制器13的台架坐标来控制来自光源1的输出。具体地说，与当光照射器4如图1A中的<状态1>中那样地扫描保持器的中心部分时相比，当光照射器4如图1A中的<状态2>中那样地扫描保持器的周边部分时，光学控制器14使来自光源1的输出较高。换句话说，对于光照射器到保持器表面之间的较长距离(即，光通过声学匹配部件11的距离)，光学控制器将光量乘以较大的增益。

现在，将描述光学控制器14对光源的输出控制。在本实施例中，使用光源1来辐射波长为797nm的光。表1是基于照射之后已到达保持器的光的总光量的表。参考符号A表示在XY平面中移动的光照射器所在的台架坐标和从保持器表面的中心部分到光照射器在其中移动的XY平面的垂线的垂足之间的距离。

[表1]

(＊)1：每个台架坐标与台架坐标0的光量比率

(＊)2：每个台架坐标与台架坐标0的光量比率的倒数

如上所述，当光照射器位于保持器的中心的正下方(碗的最下部分)时(换句话说，当针对参考符号A的值为0mm时)，到达保持器的光的总光量变为最大量。针对参考符号A的值的增大使光照射器和保持器的位置相互之间的距离增大，从而减小了总光量。因此，参考符号A所指示的值是反映光照射器和保持器的位置相互距离多远的指示符，而且还是反映光在到达保持器之前通过的声学匹配部件的厚度的指示符。由吸收和散射得到的光的衰减量根据该指示符值的增大而增大。

当探测器支承件基本上位于保持器的正下方时，基准是光照射器位于保持器的中心正下方的位置关系。然而，本发明不限于此。在本发明中，光学控制器执行控制，以便使得与当光照射器对应于保持器的周边部分定位时相比，当光照射器对应于保持器的中心位置定位时光量较小。换句话说，光学控制器执行控制，以便使得与当光照射器对应于保持器的中心部分定位时相比，当光照射器对应于保持器的周边位置定位时光量较大。

参考符号B表示当光照射器位于每个坐标处时到达保持器表面的光的总光量(mJ)。这指示，随着光照射器进一步远离保持器的中心正下方的位置，到达保持器的光的总光量逐渐减小。每个台架坐标与台架坐标0的光量比率由参考符号C表示。例如，对于波长为756nm的光，当光照射器从保持器的中心移位100mm时，光量衰变至大约85％。参考符号D是参考符号C的倒数，并且表示与台架坐标对应的增益。参考符号E表示当在光学控制器对台架坐标施加增益之后光照射器用光照射被检体时、每个台架坐标与台架坐标0的光量比率。该表指示，总光量在光照射器和保持器之间的任何位置关系上都是相同的，反映了本实施例的效果。

现在，将使用图1B来描述本实施例中的测量流程。首先，操纵者开始测量(S1)。然后，扫描台架12移至测量起始点(S2)。光源1辐射光2(S3)。探测器9从被检体6接收光声波8(S4)。由探测器9接收的信号被传送给图中未描绘的信号处理器(S5)。系统然后确定预先指定的范围内的成像是否已经结束(S6)。

当系统确定预先指定的范围内的成像尚未结束时，扫描台架移至下一个测量点(S7)。然后，在本发明中，光学控制器14基于台架控制器13的台架坐标来改变来自光源1的输出(S8)，并且返回至S3。当系统在S6确定预先指定的范围内的成像已经结束时，测量结束(S9)。

如上所述，在本实施例中，光学控制器基于台架控制器的台架坐标来改变来自光源的输出。这使得能够减小辐射到被检体的光的光量的变化，虽然因光照射器和被检体之间的声学匹配部件而衰变的光的衰减量可能有差异。结果，改进了初始声压分布和吸收系数分布的测量精度。

[变化]

在上述处理流程中，光量控制器根据从光照射器的台架坐标到保持器的中心正下方的位置的距离的增大来增大增益。这是因为台架坐标反映了保持器和光照射器的相互位置，因此可以用作针对光的衰减量的指示符。然而，可以使用针对光的衰减量、而不是台架坐标的指示符。例如，从光照射器到保持器的距离可以被测量并且被用作指示符。在这种情况下，光学控制器根据该距离的增大来增大增益。该距离可以用任何技术来测量，诸如超声回声测量、光学成像手段或机械检测法。

本发明中的光量控制器不限于使用增益值的调整。例如，可以根据保持器和光照射器的相互位置来直接指定光量。作为替代地，可以使用光源装置中固有的控制数据的值来指定光量。可以使用如下的任何光量控制信息来实现本发明的目的，所述光量控制信息允许光量根据相对位置之间的距离的增大(因此根据光的衰减量的增大)而增大、同时允许光量根据相对值的减小(因此光的衰减量的减小)而减小。

即使光照射器三维移动，也可以利用本发明中的技术。在这种情况下，可以利用如下的表，在该表中针对X、Y和Z坐标中的每一个记录增益。此外，增益值可以针对台架的每个可能的坐标而被指定，或者可以在给定坐标范围内是相同的。在后一种情况下，优选使用允许辐射到被检体的光的总光量的变化落在预定范围内的这样的表。该预定范围使得，无论照射器的位置如何、当在照射器位于保持器的中心正下方时获得的光量被设置为1时、总光量大于或等于0.9并且小于或等于1.1。作为替代地，可以使用如下的表，在该表中光量控制信息的值(例如，增益值)根据保持器和照射器之间的距离(或者声学匹配部件中的通过距离或者光的衰减量)逐步地或者曲线地改变。

[实施例2]

将使用图2来描述本实施例的配置。在图2中，组件1至14与图1A中的对应组件相同，并且光束控制器由附图标记15表示。

光束控制器15是凹透镜。来自光发送器3的光2使其光束被光束控制器15扩展，通过光照射器4，并且通过保持器5被辐射到被检体6。当光被光束控制器15扩展时，在声学匹配部件11中，形成光束的光线的光路改变，因此，由光吸收导致的光的衰减量也改变。扩展的光还改变被辐射光的被检体6上的每个位置处的光密度。因此，考虑到光吸收和光扩展，本实施例中的光学控制器14控制来自光源1的输出，以便减小台架坐标之间的光的衰减量。因此，除了S8中的控制方法之外，本实施例中的测量流程与图1B中的测量流程相同。

如上所述，即使当辐射到被检体的光扩展时，光学控制器也可以通过改变来自光源的输出来控制光量。因此，声学匹配部件中的光的衰减量的变化可以被吸收以减小辐射到被检体的光的光量的可能的变化。结果，可以改进初始声压分布和吸收系数分布的测量精度。辐射到被检体的光不一定需要被扩展，而是可以变窄。

[实施例3]

将使用图3来描述本实施例的配置。在图3中，组件1至13和15与图2中的对应组件相同。光学控制器由附图标记14c表示，透射率改变器由附图标记16表示。

光学控制器14c基于台架控制器13的台架坐标来控制透射率改变器16的透射率。透射率改变器16是可变ND滤光器。然而，可以使用诸如波片和偏振分束器的组合之类的任何机构，只要该机构允许光的透射率被控制即可。光学控制器14c使得与当光照射器4扫描保持器5的中心部分时相比、当光照射器4扫描保持器5的周边部分时透射率改变器16的透射率较高。这减小了台架坐标之间的辐射到被检体6的光的光量的变化。除了S8中的控制之外，本实施例中的测量流程基本上与图1B中的测量流程相同。即，在本实施例中，通过控制透射率、而不是改变来自光源的输出来控制总光量。

如上所述，在本实施例中，光学控制器基于台架控制器的台架坐标来改变透射率改变器的透射率。这允许由声学匹配部件中的通过距离的变化而导致的光的衰减量的变化被吸收，从而使得能够减小辐射到被检体的光的光量的变化。结果，可以改进初始声压分布和吸收系数分布的测量精度。

[实施例4]

将描述本实施例的配置。图4A是本实施例的配置的示图，图4B是例示说明本实施例中的测量流程的示图。在图4A中，组件1、2和6至14与图2中的对应组件相同，因此将不对它们进行描述。光照射器由附图标记3d1和3d2表示。光照射器由附图标记4d1和4d2表示。光学控制器由附图标记14d表示。光束控制器由附图标记15d1和15d2表示。光量比率改变器由附图标记17表示。

从光源1发射的光2被光量比率改变器17分支为两道光线。作为结果的光线分别进入光发送器3d1和3d2。本实施例中的光量比率改变器是透射率变化滤光器。然而，可以利用诸如波片和偏振分束器的组合之类的任何机构，只要该机构允许光的分支比率被控制即可。从光发送器3d1和3d2发射的光线分别通过光束控制器15d1和15d2以及光照射器4d1和4d2，然后通过声学匹配部件11和保持器5被辐射到被检体6。然而，不需要设置光束控制器。

光学控制器14d基于台架控制器13的台架坐标来控制光量比率改变器17的分支比率。光学控制器14d控制光量比率改变器17的分支比率，以便使得与当光照射器4d1和4d2扫描保持器5的中心部分时相比、当光照射器4d1和4d2扫描保持器5的周边部分时辐射到被检体6的光的光量较大。

图4B例示说明本实施例中的测量流程与图1B的不同之处在于S8d。在S8d中，光学控制器14d基于台架控制器13的台架坐标来改变光量比率改变器17的分支比率。

如上所述，在本实施例中，光学控制器基于台架控制器的台架坐标来改变光量比率改变器的分支比率。因此，即使在光照射器和被检体之间的声学匹配部件中的光的衰减量变化的情况下，也可以减小辐射到被检体的光的光量的可能的变化。结果，可以改进初始声压分布和吸收系数分布的测量精度。在本实施例中，已经描述了光被划分为两道光线的例子。然而，光可以被划分为三道或更多道光线。

[实施例5]

将描述本实施例的配置。图5A是本实施例的配置的示图，图5B是例示说明本实施例中的测量流程的示图。在图5A中，组件3至15与图2中的对应组件相同，因此将不对它们进行描述。光源由附图标记1e表示。光由附图标记2e表示。波长切换器由附图标记18表示。

光源1e是钛宝石激光器。波长切换器18的功能是切换照射光的波长。波长切换器18是棱镜，并且根据波长切换器18的角度来改变照射光的波长。在本实施例中，由光源1e发射的光2e的波长为797nm和756nm。

现在，将参照表2来描述来自由光学控制器14控制的光源1e的输出。如上所述，参考符号A表示在XY平面中移动的光照射器所在的台架坐标与从保持器表面的中心部分到光照射器所在的XY平面的垂线的垂足之间的距离。参考符号A的值是反映光在到达保持器之前通过声学匹配部件的距离。参考符号B表示结合扫描到达保持器表面的光的总光量。参考符号C表示每个光量与当光照射器位于保持器的中心正下方时获得的光量的比率。参考符号D是参考符号C的倒数，并且用作计算光量被乘以的增益的基础。本实施例中的光量校正的效果由参考符号E表示。

[表2]

(＊)1：每个台架坐标与台架坐标0的光量比率

(＊)2：每个台架坐标与台架坐标0的光量比率的倒数

当水被用作声学匹配部件11时，通常，波长为756nm的光线以大约2.5％/cm的速率衰变，并且波长为797nm的光线以大约2.0％/cm的速率衰变。结果，即使在相同的台架坐标处，衰变程度也如表2中所表示的那样根据波长而变化。因此，当如在本实施例中那样使用使得能够从多个波长进行选择的光源时，如针对参考符号D的部分中所表示的，针对各个波长使用不同的增益值。具体地说，增益值根据从台架坐标到保持器的中心正下方的位置的距离的增大而增大。

如上所述的用于控制光量的实现方法可以是如下方法，在该方法中，针对各个波长以及针对各个指示符值的增益表被存储在存储部件中，或者针对各个波长的数学表达式被存储在存储部件中。除了台架坐标之外，指示符值可以是光照射器和保持器之间的测量的距离、声学匹配部件中的测量的距离或用于探测器支承件的扫描程序中的控制信息等。

图5B例示说明本实施例中的测量流程与图1B的不同之处在于S10和S11。当在S6中确定预先指定的范围内的成像已经结束时，系统就确定测量已经对所有波长都结束(S10)。当系统确定测量尚未对所有波长结束时，波长切换器切换到下一个波长(S11)。系统然后返回到S2。当系统确定测量已经对所有波长都结束时，测量完成(S9)。在该流程中，S6和S10的次序可以相互交换。在这种情况下，当在任何测量位置处(或者在测量范围内)结束对所有波长的测量时，台架控制器将扫描台架移至下一个测量位置。

在本实施例中，在S10和S11中，如上所述，光学控制器基于台架控制器的台架坐标和光的波长来改变来自光源的输出。然后，即使在光照射器和被检体之间的声学匹配部件中的光的衰减量变化的情况下，也可以减小辐射到被检体的光的光量的可能的变化。结果，可以改进初始声压分布和吸收系数分布的测量精度。在本实施例中，已经描述了光学控制器控制来自光源的输出的例子。然而，类似于实施例3和4，光学控制器可以改变透射率改变器的透射率或光量比率改变器的分支比率。

[实施例6]

将使用图6来描述本实施例的配置。在图6中，组件1至4和6至15与图2中的对应组件相同，因此将不对其进行描述。保持器由附图标记5f表示。成像器由附图标记19表示。计算器由附图标记20表示。保持器5f是使用合成橡胶作为材料而形成的片材。与杯保持部件不同，橡胶片材易于伸展和收缩。

成像器19通过探测器支承件10、声学匹配部件11和保持器5f对被检体6进行成像。计算器20基于来自成像器19的输出来计算光照射器4和被检体6之间的距离。计算器20基于计算的距离、声学匹配部件11的光吸收系数以及辐射到被检体6的光的扩展度，来针对每个台架坐标计算声学匹配部件11中的光的衰减量。光学控制器14基于由计算器20计算的衰减量来控制来自光源1的输出，以便针对每个台架坐标减小声学匹配部件11中的光的衰减量的变化。计算器可以唯一地具有计算光照射器和被检体之间的距离的功能。在这种情况下，在其中记录与声学匹配部件中的通过距离对应的增益值的表可以被保存在存储部件中，以便被用于随后的处理。

在本实施例中的测量流程中，成像器和计算器与用于扫描的探测器支承件和光照射器的移动相结合地测量距离。光学控制器根据测量的距离、以被乘以增益的光量辐射光。因此，在本实施例中，通过成像器和计算器测量的距离被用作反映光的衰变程度的指示符。

在本实施例中，光学控制器如上所述那样基于成像器的成像结果来改变来自光源的输出。因此，即使保持器是易于变形的部件(诸如橡胶片材)，也可以减小辐射到被检体的光的光量的变化。结果，可以改进初始声压分布和吸收系数分布的测量精度。在本实施例中，已经描述了光学控制器控制来自光源的输出的例子。然而，光学控制器可以改变透射率改变器的透射率或光量比率改变器的分支比率。作为替代地，可以如实施例5的情况下那样以多个波长执行测量。

如实施例中所述的，本发明使得能够减小光照射器移动的光声测量中辐射到被检体的光量的变化。

其它实施例

本发明的实施例还可以由系统或装置的计算机实现，该系统或装置的计算机读取并且执行记录在存储介质(例如，非暂时性计算机可读存储介质)上的计算机可执行指令以便执行本发明的一个或多个上述实施例的功能；以及可由该系统或装置的计算机，例如通过从存储介质读取并执行计算机可执行指令以执行一个或多个上述实施例的功能而执行的方法，实现本发明的实施例。该计算机可以包括中央处理单元(CPU)，微处理单元(MPU)或其它电路中的一个或多个，并且可以包括分离的计算机或者分离的计算机处理器的网络。该计算机可执行指令可例如被从网络或者存储介质提供给计算机。存储介质可以包括，例如，硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储设备、光盘(诸如压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)或者蓝光盘(BD)^TM)、闪速存储器设备和存储卡等中的一个或多个。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解本发明并不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应当被给予最宽泛的解释，以便包括所有这些修改和等同结构与功能。

Claims (19)

1.一种被检体信息获取装置，包括：

光源；

照射器，被配置为用来自光源的光照射被检体；

光学控制器，被配置为控制照射器辐射的光的光量；

保持器，被配置为保持被检体；

探测器，被配置为接收由被光照射的所述被检体产生的声波并且输出电信号；

扫描控制器，被配置为在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上改变照射器相对于保持器的相对位置；以及

获取器，被配置为基于所述电信号来获取关于所述被检体内部的信息，

其特征在于，

其中，所述扫描控制器改变照射器相对于保持器的相对位置，以使得声学地连接保持器和探测器的声学匹配部件的厚度根据在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上的所述相对位置而改变，并且

所述光学控制器根据照射器相对于保持器在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上的相对位置来控制从照射器辐射的光的光量。

2.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器改变从照射器辐射的光的光量，以便根据照射器和保持器之间的距离的增大来增大从照射器辐射的光的光量。

3.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器改变从照射器辐射的光的光量，以便根据照射器和保持器之间的距离的减小来减小从照射器辐射的光的光量。

4.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器根据从照射器辐射的光通过的声学匹配部件中的光的衰减量来控制从照射器辐射的光的光量。

5.根据权利要求4所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器改变从照射器辐射的光的光量，以便根据衰减量的增大来增大从照射器辐射的光的光量。

6.根据权利要求4所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器改变从照射器辐射的光的光量，以便根据衰减量的减小来减小从照射器辐射的光的光量。

7.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器控制从照射器辐射的光的光量，以便无论相对位置如何都将辐射到所述被检体的光的总光量设置在预定范围内。

8.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括：

多个探测器；以及

支承件，被配置为支承照射器和所述多个探测器，以使得所述多个探测器表现高灵敏度的方向相互交叉，其中，

所述支承件被填充有所述声学匹配部件，

所述保持器被布置为通过所述声学匹配部件声学地连接到所述多个探测器，

所述扫描控制器在保持器下面的平面内移动照射器和支承件，以及

所述光学控制器根据照射器和从保持器的中心部分到所述平面的垂线的垂足之间的距离来控制所述光量。

9.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器改变从照射器辐射的光的光量，以便使得与当照射器在与保持器的周边部分对应的位置处时相比，当照射器在与保持器的中心部分对应的位置处时所述光量较小。

10.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器改变从照射器辐射的光的光量，以便使得与当照射器在与保持器的中心部分对应的位置处时相比，当照射器在与保持器的周边部分对应的位置处时所述光量较大。

11.根据权利要求1至10中的任一个所述的被检体信息获取装置，还包括存储器，所述存储器保持指示由光学控制器所用的光量控制信息和所述相对位置之间的关系的信息。

12.根据权利要求11所述的被检体信息获取装置，其中，所述存储器保持表，所述表存储与在扫描控制器的控制下使得照射器能够占据的位置相关联的光量控制信息。

13.根据权利要求11所述的被检体信息获取装置，还包括能够根据所述被检体的大小相互替换的多个保持器，其中，

所述存储器保持针对不同大小的保持器中的每个保持器的光量控制信息。

14.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述光学控制器控制来自光源的输出。

15.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括透射率改变器，所述透射率改变器被布置在光源和照射器之间以改变光的透射率，其中，

所述光学控制器通过使用透射率改变器来根据所述相对位置改变光的透射率。

16.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括：

多个所述照射器；以及

光量比率改变器，每个都被布置在光源和所述照射器中的一个照射器之间以改变发送到相应照射器的光的光量的光量比率，其中，

所述光学控制器根据所述相对位置来改变所述光量比率。

17.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括：

成像器，对所述被检体进行成像；以及

计算器，基于被成像的被检体的位置来计算所述相对位置。

18.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，

所述光源辐射具有多个波长的光，以及

所述光学控制器针对所述波长中的每个波长控制光量。

19.一种用于被检体信息获取装置的控制方法，所述被检体信息获取装置具有光源、照射器、光学控制器、保持器、探测器、扫描控制器以及获取器，所述光学控制器被配置为控制由照射器辐射的光的光量，所述保持器被配置为保持被检体，其特征在于，所述控制方法包括：

照射器用来自光源的光照射被检体的步骤；

探测器接收由被光照射的所述被检体产生的声波并且输出电信号的步骤；

扫描控制器在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上改变照射器相对于保持器的相对位置的步骤；以及

获取器基于所述电信号来获取关于所述被检体内部的信息的步骤，

其中，在改变相对位置的步骤中，扫描控制器改变照射器相对于保持器的相对位置，以使得声学地连接保持器和探测器的声学匹配部件的厚度根据在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上的所述相对位置而改变，以及

在照射的步骤中，光学控制器根据照射器相对于保持器在与来自照射器的光的照射方向不同的方向上的相对位置来控制从照射器辐射的光的光量。