CN106913314A - 信息获取装置和信息获取方法 - Google Patents

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Abstract

公开了信息获取装置和信息获取方法。根据本发明的信息获取装置包括：被配置为存储能变形的声匹配构件的容器；被配置为接收从被检体生成的声波并输出信号的接收单元；以及被配置为基于信号获取被检体信息的处理单元。处理单元获取关于被检体的声速信息，获取关于声匹配构件的声速信息，获取关于声匹配构件的位置信息，利用位置信息、关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息获取关于在被检体的感兴趣位置与接收单元之间的声波的传播时间信息，并且利用信号和传播时间信息获取关于感兴趣位置的被检体信息。

Description

信息获取装置和信息获取方法
技术领域
本发明涉及可以基于源自声波的信号获取被检体信息的信息获取装置。
背景技术
作为能够通过接收声波获取关于活体或任何其它被检体的内部信息的技术，已经提出了诸如光声成像装置或超声波回波成像装置的信息获取装置。
如在PHYSICAL REVIEW E 71，016706(2005)上由Minghua Xu和Lihong V.Wang所写的“Universal back-projection algorithm for photoacoustic computedtomography”中所讨论的，存在以往公知的时域逆投影方法，其通常被称为“通用反投影”。如在PHYSICAL REVIEW E 71，016706(2005)上由Minghua Xu和Lihong V.Wang所写的“Universal back-projection algorithm for photoacoustic computed tomography”中所讨论的，以往公知在测量目标是均匀介质的假设下通过使用单个声速执行重构。
但是，在从被检体(即，测量目标)生成的声波传播通过在声速方面与被检体不同的介质的情况下，难以根据在PHYSICAL REVIEW E 71，016706(2005)上由Minghua Xu和Lihong V.Wang所写的“Universal back-projection algorithm for photoacousticcomputed tomography”中所讨论的方法精确地获取被检体信息，这是因为当介质与被检体在声速方面不同时，传播时间出现显著差异。
发明内容
本发明致力于可以防止由于传播时间的差异造成的被检体信息的精度恶化的信息获取装置，其中传播时间的差异是由在声速方面与被检体不同的介质引起的。
根据本发明的一方面，信息获取装置包括：被配置为存储能变形的声匹配构件的容器；被配置为接收从被检体生成的声波并输出信号的接收单元；以及被配置为基于信号获取被检体信息的处理单元。接收单元用于接收在声匹配构件中传播的声波。处理单元获取关于被检体的声速信息，获取关于声匹配构件的声速信息，获取关于声匹配构件的位置信息，利用位置信息、关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息来获取关于在被检体的感兴趣位置与接收单元之间的声波的传播时间信息，并且利用信号和传播时间信息来获取关于感兴趣位置的被检体信息。
参考附图根据下面对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
附图说明
图1示意地示出了根据第一示例性实施例的光声装置。
图2示出了计算机的外围设备。
图3是示出根据第一示例性实施例的信息获取处理的流程图。
图4A、图4B、图4C、图4D和图4E示出了根据第一示例性实施例的传播时间计算方法。
图5是示出根据第一示例性实施例的传播时间计算处理的流程图。
图6示出了根据第二示例性实施例的处理方法的示例性流程。
图7A和图7B示出了在可比较示例中或在第一示例性实施例中获得的被检体信息的图像。
图8示意地示出了根据第二示例性实施例的光声装置。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明，其中相同的组成部件基本上由相同的附图标记表示，并且省略其描述。
<光声装置>
将参考图1来描述根据第一示例性实施例的光声装置的示例性配置。根据本示例性实施例的光声装置包括光学照明单元110、探头130、信号数据收集单元120、计算机150、显示单元160和输入单元170。
光学照明单元110可以用脉冲光113照射被检体100，使得声波102可以在被检体100中生成。根据光的光声效应得出的声波102一般可以被称为“光声波”。探头130可以通过接收光声波102而输出电信号(模拟信号)。信号数据收集单元120可以将从探头130输出的电信号(即，模拟信号)转换成数字信号并且可以将数字信号输出到计算机150。计算机150可以存储从信号数据收集单元120输出的数字信号，作为源自光声波的信号数据。
计算机150可以通过对存储的数字信号执行信号处理来生成表示关于被检体100的信息(即，被检体信息)的图像数据。另外，计算机150可以在对获得的图像数据执行图像处理之后将图像数据输出到显示单元160。显示单元160可以显示关于被检体100的信息的图像。医师(即，用户)可以通过确认与关于在显示单元160上显示的被检体的信息相关的图像来执行诊断。
由根据本示例性实施例的光声装置获得的被检体信息包括光声波生成声压(初始声压)、光能量吸收密度、光学吸收系数和构成被检体的物质的密度中至少一个。与物质密度相关的信息例如是氧合血红蛋白密度、脱氧血红蛋白密度、总血红蛋白密度或氧饱和度。总血红蛋白密度是氧合血红蛋白密度和脱氧血红蛋白密度之和。氧饱和度是氧合血红蛋白对整个血红蛋白的百分比。根据本示例性实施例的光声装置获取表示在被检体的每个位置(即，二维或三维空间中的每个位置)处的上面提到的信息的值的图像数据。
在下文中，将在下面详细描述根据本示例性实施例的信息获取装置的示例性配置。
(光学照明单元110)
光学照明单元110包括可以发射脉冲光113的光源111和可以将从光源111发射的脉冲光113引导到被检体100的光学系统112。
从光源111发射的光的脉冲宽度可以在1ns至100ns的范围内。另外，所发射的光的波长可以在400nm至1600nm的范围内。如果成像目标是临近活体表面定位的血管并且所需的分辨率高，则期望使用具有不小于400nm且不大于700nm波长的光，预期这种光在血管处的吸收更大。另一方面，如果成像目标定位在活体的内部(较深)部分，则期望使用具有不小于700nm且不大于1100nm波长的光，预期这种光在活体的背景组织(例如，水或脂肪)处的吸收更小。
光源111可以被配置为使用激光器或发光二极管。另外，如果在测量中需要波长互不相同的多个光束，则光源111可以被配置为转换要发射的光的波长。在具有不同波长的多个光束被用来照射被检体的情况下，准备可以发射波长互不相同的光束的多个光源并使相应光源交替发射光是有用的。在下面的描述中，假设表述“光源”总体上涵盖将被使用的多个光源。激光器可以选自各种类型的激光器，包括固态激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器。例如，脉冲激光器(例如，Nd：YAG激光器或紫翠玉激光器)可以被用作光源111。另外，使用Nd：YAG激光束作为激发光的Ti：sa激光器或者光学参量振荡器(OPO)激光器可以被用作光源111。另外，微波源可以被用作光源111。
光学系统112可以包括各种光学元件(例如，透镜、反射镜和光纤)。如果被检体100是乳房，则期望加宽脉冲光的光束直径。因此，光学系统112的发光单元可以被配置为包括能够漫射光的漫射器。另一方面，如果光声装置是光声显微镜，则期望光学系统112的发光单元包括透镜从而使得聚焦的光束可以被发射以增强分辨率。
可替代地，光学照明单元110可以被配置为使用从光源111发射的脉冲光113直接照射被检体100，而不包括光学系统112。
(探头130)
充当接收单元的探头130包括多个换能器131和可以支撑换能器131的支撑构件132。每个换能器131可以通过接收声波来输出电信号。
换能器131可以包括例如由锆钛酸铅(PZT)代表的压电陶瓷材料或由聚偏二氟乙烯(PVDF)代表的大分子压电膜材料。另外，可以使用压电元件以外的元件。例如，诸如电容微加工超声换能器(CMUT)的电容型换能器或使用法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪的换能器是可以采用的。另外，如果其可以响应于声波的接收而生成电信号，则可以采用任何其它换能器。另外，由换能器获得的信号是时间分辨信号。更具体地，由接收元件获得的信号的振幅表示从在各时刻由换能器接收的声压得出的值(例如，与声压成比例的值)。
光声波的频率成分通常存在于从100KHz至100MHz的范围内。因此，采用能够检测这些频率成分的换能器作为换能器131是有用的。
支撑构件132可以包括机械强度优异的金属材料或塑料材料。在本示例性实施例中，支撑构件132具有半球形壳体形状，使得多个换能器131可以在其半球形壳体上被支撑。在这种情况下，部署在支撑构件132上的每个换能器131的指向轴与半球的曲率中心相交。如果成像是基于从多个换能器131生成的电信号组执行的，则图像质量可以在曲率中心或其附近被增强。支撑构件132可以被配置为具有任何其它形状，如果它可以支撑换能器131的话。支撑构件132可以包括布置在平坦表面或弯曲表面上的多个换能器，这多个换能器被称为1D阵列、1.5D阵列、1.75D阵列或2D阵列。
另外，支撑构件132可以充当可以存储声匹配构件190的容器。更具体地，支撑构件132可以被用作能够在换能器131和被检体100之间存储并定位声匹配构件190的容器。
另外，探头130可以被配置为包括可以放大从换能器131输出的时间序列模拟信号的放大器。另外，探头130可以被配置为包括可以将从换能器131输出的时间序列模拟信号转换成时间序列数字信号的A/D转换器。更具体地，探头130可以被配置为包括下面描述的信号数据收集单元120。
期望以这样一种方式定位换能器131：围绕被检体100的整个外围，使得声波可以在各个角度被检测。但是，在被检体100大到使换能器不能围绕被检体100的整个外围的情况下，换能器可以布置在如图1中所示的半球形支撑构件上。在优化换能器的总数和布局以及支撑构件的形状时将被检体考虑在内是有用的。本发明不限制可以采用的探头130的类型。
(信号数据收集单元120)
信号数据收集单元120包括可以放大从换能器131输出的电信号(即，模拟信号)的放大器和可以将从放大器输出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器。信号数据收集单元120可以包括例如“现场可编程门阵列”(FPGA)芯片。从信号数据收集单元120输出的数字信号可以存储在计算机150的合适存储设备中。信号数据收集单元120可以被称为“数据获取系统”(DAS)。在下面的描述中，电信号包括模拟信号和数字信号两者。信号数据收集单元120连接到附连到光学照明单元110的发光部分的光检测传感器。信号数据收集单元120可以被配置为与从光学照明单元110发射的脉冲光113同步地开始处理。
(计算机150)
计算机150包括处理单元、存储单元和控制单元，其功能将在下面参考处理流程详细描述。
存储单元可以包括非暂时性存储介质，诸如只读存储器(ROM)、磁盘或闪存。另外，存储单元可以包括易失性介质，诸如随机存取存储器(RAM)。存储程序的存储介质是非暂时性存储介质。
处理单元，即具有算术功能的单元，可以包括诸如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或数字信号处理器(DSP)的处理器，或者可以包括诸如现场可编程门阵列(FPGA)芯片的算术电路。上面提到的单元可以包括单个处理器或单个算术电路，或者可以包括多个处理器或多个算术电路。
控制单元可以包括算术元件(例如，CPU)。控制单元可以控制将由光声装置的相应组成部件执行的操作。控制单元可以响应于基于各种操作(包括测量开始操作)经由输入单元170输入的指令信号来控制光声装置的相应组成部件。另外，控制单元可以从存储单元读取程序代码并控制将由光声装置的相应组成部件执行的操作。
计算机150可以包括专门设计的工作站。另外，计算机150的组成部件可以是不同的硬件设备。另外，计算机150可以至少部分地包括单个硬件设备。
图2示出了根据本示例性实施例的计算机150的实际配置。根据本示例性实施例的计算机150包括CPU 151、GPU 152、RAM 153、ROM 154和外部存储装置155。另外，计算机150连接到液晶显示设备161、鼠标171和键盘172。液晶显示设备161在功能上可以作为显示单元160操作。鼠标171和键盘172在功能上可以作为输入单元170操作。
另外，计算机150和多个换能器131可以被容纳在共同的外壳中。在这种情况下，容纳在外壳中的计算机可以被配置为执行信号处理的一部分并使外部计算机执行信号处理的剩余部分。在这方面，根据本示例性实施例的计算机包括在外壳的内部和外部设置的内部和外部计算机二者。
(显示单元160)
显示单元160例如是液晶显示设备或有机电致发光(EL)设备。显示单元160可以显示基于由计算机150获得的被检体信息的、表示特定位置的数值和图像。显示单元160可以被配置为显示使得用户能够操作装置的各种图像和GUI。在显示被检体信息时，显示单元160或计算机150可以被配置为预先执行图像处理(例如，亮度值的调节)。
(输入单元170)
输入单元170可以包括用户可以操作的鼠标和键盘。另外，显示单元160可以包括触摸板，并且显示单元160可以被配置为输入单元170。
光声装置的各个组成部件可以单独构造或者可以一体化为单个装置。另外，光声装置的至少一部分可以作为单个装置构造。
(声匹配构件190)
声匹配构件190不包括在光声装置中。声匹配构件190使声波在被检体100和换能器131之间传播。声匹配构件190包括能变形的构件，其在与被检体100接触时变形。更具体地，声匹配构件190可以以这样一种方式沿着被检体变形：使得尽可能多地减少被检体100和换能器131之间的间隙。声匹配构件190可以是声波衰减小的材料。具有在被检体100的声阻抗与换能器131的声阻抗之间的合适声阻抗的构件被采用作为声匹配构件190。特别地，声阻抗与被检体相似的材料可以被选择。当照射光在声匹配构件190中行进时，期望所采用的材料对照射光是透明的。例如，声匹配构件190可以是水或超声波凝胶。
根据本发明的声匹配构件190是流体物质。因此，需要能够保持和容纳声匹配构件190的合适容器。在本示例性实施例中，支撑构件132可以充当存储声匹配构件190的容器。可替代地，除了支撑构件132之外，信息获取装置也可以被配置成包括可以存储声匹配构件190并且设置在换能器131和被检体100之间的特定容器。容器可以是塑料容器或金属容器。
(被检体100)
下面将详细描述被检体100，虽然它不包括在光声装置中。根据本示例性实施例的光声装置在诊断人或动物的恶性肿瘤或血管疾病中或者在化学治疗的追踪观察中是有用的。在这种情况下，被检体100是将在诊断中作为目标部分的活体(诸如人体或动物体的乳房、颈部区域或腹部区域)。例如，如果测量目标是人体，则氧合血红蛋白或脱氧血红蛋白或包括它们的血管或者邻近肿瘤形成的新生血管可以是光吸收构件103的实际目标。另外，颈动脉壁的斑块可以是光吸收构件103的另一实际目标。另外，亚甲基蓝(MB)、吲哚菁绿(ICG)或任何其它染料、金微粒或者包括其整合或化学处理过的成分的外来物质可以是光吸收构件103。
<信息获取方法>
接下来，将在下面参考图3中所示的处理流程详细描述可以由计算机150执行的示例性信号处理。可以在计算机150完成源自从探头130获得的电信号的信号数据的存储之后开始图3中所示的处理流程。
(步骤S110：获取关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息的处理)
计算机150获取关于被检体100的声速信息和关于声匹配构件190的声速信息。在本示例性实施例中，声速信息包括声波的传播速度(声速)和可以被用来估计声速的任何参数。例如，声速可以基于密度p和体积弹性模量K来获得。因此，在本处理中，计算机150可以预先获取密度p和体积弹性模量K作为声速信息，并且可以基于所获取的参数估计声速。
可替代地，在获取声速信息时，计算机150可以预先读取存储在存储单元中的声速信息。另外，在获取声速信息时，计算机150可以参考预先存储在存储单元中的规定影响声速的温度与声速信息的关系的关系表达式或关系表。在这种情况下，计算机150可以检查由温度测量单元预先测量的、被检体100或声匹配构件190的温度，并且可以参考关系表达式或关系表获取与测得的温度对应的声速信息。
另外，计算机150可以设置关于被检体100和声匹配构件190之间的边界的临时位置信息，并且可以利用该临时位置信息获取可以根据以往公知的方法获得的被检体100和声匹配构件190中的声速作为声速信息。
(步骤S120：获取关于被检体和声匹配构件之间的边界的位置信息的处理)
计算机150获取关于被检体100和声匹配构件190之间的边界的位置信息。如上面所提到的，存储在支撑构件132中的声匹配构件190是能变形的。因此，当被检体100压迫声匹配构件190时，声匹配构件190变形。在每次测量中，被检体100和声匹配构件190之间的边界是可变的。关于边界的位置信息包括指示边界的位置的坐标数据和表述边界的形状的数学函数。基于关于声匹配构件的位置信息来估计关于边界的位置信息是可行的。因此，可以认为，当关于声匹配构件的位置信息的获取完成时，关于边界的位置信息的获取完成。
例如，首先，计算机150通过基于存储在存储单元中的信号数据和合适地设置的临时传播路径的平均声速值执行以往公知的图像重构处理来生成被检体信息。在这种情况下获得的被检体信息例如是初始声压分布、光能量吸收密度分布或根据上面提到的分布得出的相对吸收系数分布。通常，在Gruneisen系数或光吸收系数方面，在被检体100与声匹配构件190之间存在显著差异。因此，可以识别来自被检体100的表面的光声波的生成。特别地，在被检体100是活体的情况下，光声波的生成从邻近皮肤表面定位的血管或从包括更大量黑色素的皮肤出现。探头130可以接收从表面或其附近生成的光声波连同从被检体中的光吸收构件(例如，血管)生成的光声波。因此，信号数据包括上面提到的两种光声波。更具体地，如果计算机150对信号数据执行图像重构处理，则被检体100的表面形状可以基于源自从该表面或其附近生成的光声波的信号数据来成像。计算机150可以基于所获得的图像数据获得关于被检体100和声匹配构件190之间的边界的位置信息。作为实际的示例，计算机150使显示单元160显示重构的图像数据，以便使用户能够在确认所显示的图像的同时经由输入单元170标记对应于边界(例如，被检体100的表面)的位置。随后，计算机150计算通过输入单元170指定的特征点(即，标记点)的坐标值，并且通过对计算出的坐标值进行数学插值来获得表述边界形状的数学函数。另外，计算机150通过使用表述边界形状的数学函数来生成表述边界的三维形状的体素数据，其中“1”表示边界的内部(即，被检体的内部)，而“0”表示其余部分。
虽然用户已经通过使用输入单元170指定了被假设为图像上的边界的位置，但是计算机150可以被配置为通过对图像数据的图像处理来自动生成关于边界的位置信息，而不需要用户提取特征点。能够从图像数据获取关于边界的位置信息的任何其它处理都是可以采用的。根据上面提到的方法，计算机150可以基于测得的信号数据获取关于边界的位置信息。
另一方面，存在可以用来获取关于边界的位置信息的另一种方法。例如，计算机150基于由另一测量装置(模态装置)获得的信息来获取关于边界的位置信息是可行的。具体地，可以确认包括在图像中的被检体的医用模态(例如，三维超声波成像装置、MRI或x射线CT)与光声装置相当。因此，计算机150可以基于根据上面提到的方法由另一测量装置(模态装置)获得的图像数据来获取关于边界的位置信息。在这种情况下，为了最小化由光声装置获得的图像数据与由另一测量装置获得的图像数据之间的位置偏差，期望在类似的保持状态下执行由光声装置进行的测量和由另一测量装置进行的测量。为此，光声装置或另一测量装置可以包括被配置为用声音和图像通知保持状态的差异程度的通知单元。另外，计算机150可以预先校正图像数据之间的位置偏差，并且随后基于由另一测量装置获得的图像数据获取关于边界的位置信息。
另外，作为另一种方法，计算机150可以从已知的能够测量边界位置的形状测量装置(例如，执行三维测量的立体相机系统或使用测量光的形状测量装置)获取测量结果。例如，一个相机可以位于被检体100的下侧，并且四个相机可以位于被检体100的前、后、左和右侧，以便在开始测量之前获取被检体100的静止图像。计算机150可以通过以往公知的图像处理基于上面提到的五个静止图像重构被检体100的三维形状，并获取重构的形状作为关于边界的位置信息。在这种情况下，期望在类似的保持状态下执行由光声装置进行的测量和由形状测量装置进行的测量。为此，光声装置或形状测量装置可以包括被配置为用声音和图像通知保持状态的差异程度的通知单元。
(步骤S130：基于关于边界的位置信息、关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息来获取传播时间信息的处理)
计算机150基于在步骤S120中获取的关于边界的位置信息以及在步骤S110中获取的关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息来获取关于光声波的传播时间信息。计算机150基于关于被检体100的声速信息来获取当在感兴趣位置101处生成的声波在被检体100中传播时关于沿声线的传播时间(第一传播时间)t1的信息。另外，计算机150基于关于被检体100的声速信息来获取当在感兴趣位置101处生成的声波在声匹配构件中传播时关于沿声线的传播时间(第二传播时间)t2的信息。在下面的描述中，在步骤S140中变成重构目标的体素或像素将被描述为感兴趣位置101。
在下文中，将参考图4A至图4E描述用于获取关于声波的传播时间信息的示例性方法。
(1)传播时间信息的获取，其中折射被考虑在内
考虑在边界处的折射的传播时间信息的示例性获取将在下面参考图5中所示的处理流程进行详细描述。如图4A中所示，计算机150计算从感兴趣位置101到折射点P0的传播时间t1和从折射点P0到换能器131的传播时间t2。
(步骤S131：计算连接感兴趣位置和换能器的直线的处理)
首先，计算机150计算连接感兴趣位置101和换能器131的直线，如图4B中所示。具体地，计算机150获得可以由通过已知的感兴趣位置101的坐标点(Vx，Vy，Vz)和换能器131的坐标点(tx，ty，tz)的直线的公式定义的第一声线2010。当d＝(l，m，n)表示方向向量时，l＝(tx-vx)、m＝(ty-vy)且n＝(tz-vz)和直线的最终公式可以按下面的方式获得。
x-vx/l＝y-vy/m＝z-vz/n (1)
(步骤S132：基于关于边界的位置信息计算边界和直线的交点的处理)
接下来，计算机150计算在步骤S131中计算出的直线与在步骤S120中获取的关于边界的位置信息表示的边界相交处的位置(即，交点P1)的坐标值(ax1，ay1，az1)。例如，当关于边界的位置信息是表示边界的形状的数学函数时，计算机150可以基于表述直线的公式和表示边界的形状的数学函数来获得交点。
(步骤S133：对于被检体计算交点处的切平面的处理)
接下来，计算机150计算过交点P1的被检体100的切平面，如图4C中所示。例如，当n＝(a，b，c)表示切平面的法线向量时，切平面可以由下式表述。
a(x-ax1)+b(y-ay1)+c(z-az1)＝0 (2)
(步骤S134：在考虑与关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息相关的折射的情况下计算从感兴趣位置延伸到换能器的声线的处理)
接下来，计算机150关于在步骤S133中计算出的切平面计算第二声线2020，其中与斯涅耳定律相关的折射被考虑在内，如图4C中所示。计算机150以这样的方式获得第二声线2020：使得根据由以下等式定义的斯涅耳定律基于感兴趣位置101的坐标值(Vx，Vy，Vz)和换能器131的坐标值(tx，ty，tz)来考虑折射。
c1/c2＝sinθ1/sinθ2 (3)
接下来，计算机150计算第二声线2020和切平面的交点P2的坐标值(ax2，ay2，az2)，如图4C中所示。另外，计算机150计算第二声线2020和边界的交点P3的坐标值(ax3，ay3，az3)，如图4D中所示。
接下来，计算机150评估交点P2和交点P3之间的距离并确定评估的距离是否在预定的数值范围内。如果确定该距离在预定的数值范围内，则计算机150获取评估的线作为从感兴趣位置101延伸到换能器131的声线。另一方面，如果确定该距离不包括在预定的数值范围内，则计算机150以与步骤S133中所述相同的方式计算过交点P3的被检体100的切平面。然后，计算机150基于所获得的通过交点P3的切平面执行步骤S134的处理。计算机150重复步骤S133和S134的处理，直到确定距离在预定的数值范围内为止。更具体地，计算机150通过用于使切平面和声线的交点与边界和声线的交点之间的距离最小化的优化处理来计算声线。当计算出的误差包括在预定的数值范围内时，可以获得最小值。
在本示例性实施例中，已经描述了用于利用切平面和声线的交点与边界和声射线的交点之间的距离作为评估值来计算声线的方法。但是，可以采用能够在考虑与关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息相关的折射的同时获取声线的任何其它方法。
(步骤S135：基于关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息计算沿声线的传播时间的处理)
计算机150计算沿着在步骤S134中获取的从感兴趣位置101延伸到换能器131的声线的传播时间。计算机150计算感兴趣位置101与声线和边界的交点之间的传播距离d1，并且通过将传播距离d1除以被检体100中的声速c1来计算传播时间t1(＝d1/c1)。另外，计算机150计算从声线和边界的交点到换能器131的传播距离d2，并且通过将传播距离d2除以声匹配构件190中的声速c2来计算传播时间t2(＝d2/c2)。然后，计算机150获取时间(t1+t2)作为声波从感兴趣位置101行进到换能器131的传播时间。
计算机150可以根据以下公式计算传播距离d1和传播距离d2。
d1＝sqrt[(vx-ax)^2+(vy-ay)^2+(vz-az)^2] (4)
d2＝sqrt[(tx-ax)^2+(ty-ay)^2+(tz-az)^2] (5)
在这种情况下，计算机150使用在步骤S134中计算出的声线和边界的交点的坐标值(ax，ay，az)、感兴趣位置101的坐标值(Vx，Vy，Vz)，以及换能器131的坐标值(tx，ty，tz)。
(2)传播时间信息的获取，其中不考虑折射
计算机150可以获取关于从感兴趣位置101延伸到换能器131的路径的传播时间信息，而不考虑在被检体100和声匹配构件190之间的边界处的折射。更具体地，如图4E中所示，计算机150可以被配置为计算将感兴趣位置101连接到换能器131的直线与边界相交的交点P1的坐标值(ax1，ay1，az1)，并且可以根据以下公式计算传播时间t。
d1＝sqrt[(vx-ax1)^2+(vy-ay1)^2+(vz-az1)^2] (6)
d2＝sqrt[(tx-ax1)^2+(ty-ay1)^2+(tz-az1)^2] (7)
t＝d1/c1+d2/c2 (8)
当被检体100中的声速c1与声匹配构件190中的声速c2之比足够小时，可以建立上面提到的近似。因此，参考在步骤S110中获取的信息，当被检体100中的声速c1与声匹配构件190中的声速c2之比在预定的数值范围内(例如，等于或小于阈值)时，计算机150可以使用其中不考虑折射的上面提到的方法来获取传播时间信息。另外，参考在步骤S110中获取的信息，当被检体100中的声速c1与声匹配构件190中的声速c2之比不在预定的数值范围内(例如，大于阈值)时，计算机150可以使用其中折射被考虑在内的上面提到的方法来获取传播时间信息。另外，如果声匹配构件190中的声速c2是已知的，则当在步骤S110中获取的、被检体100中的声速c1在预定的数值范围内时，计算机150可以根据不考虑折射的方法获取传播时间信息。另外，当在步骤S110中获取的、被检体100中的声速c1在预定的数值范围之外时，计算机150可以根据考虑折射的方法来获取传播时间信息。
在存在多个感兴趣位置的情况下，计算机150可以对每个感兴趣位置根据上面提到的方法获取传播时间信息。另外，计算机150可以根据上面提到的方法对有限数量的感兴趣位置计算传播时间，然后通过对计算出的传播时间进行插值来获取关于剩余感兴趣位置的传播时间信息。另外，计算机150可以被配置为根据上面提到的方法对特定感兴趣位置计算传播时间并将计算出的传播时间分配给周围的感兴趣位置。更具体地，计算机150可以将对特定最小单元获取的传播时间分配给剩余的最小单元。
(步骤S140：基于传播时间信息获取被检体信息的处理)
计算机150基于在步骤S130中获取的传播时间信息和存储在存储单元中的信号数据来获取被检体信息。
例如，在本处理中，可以由以下公式(9)表述的通用反投影(UBP)方法可以用作初始声压计算方法。
在上面提到的公式中，r0表示指示要被成像的体素或像素(即，感兴趣位置)的位置向量，p0(r0，t)表示要成像的感兴趣位置的初始声压，并且c表示传播路径的声速。另外，ΔΩi表示从要成像的位置看到的第i个换能器131的立体角，并且N表示在成像中使用的换能器131的数量。公式(9)指示包括对接收到的信号p(ri，t)执行微分或相当的处理并且将经处理的信号与立体角的加权值相乘的相位定相和相加处理(即，逆投影)。
在公式(9)中，“t”表示传播时间，即，光声波传播连接感兴趣位置和换能器131的声线所需的时间。更具体地，传播时间“t”是在步骤S130中获取的传播时间。
另外，b(ri，t)可以通过附加的算术处理来计算，诸如频率滤波(例如，低通、高通或带通)、解卷积、包络解调或小波滤波。另外，在本发明中，可以采用任何其它重构算法，如果它是能够通过获得连接换能器和感兴趣位置的声线的传播时间来实现重构的方法。例如，经过滤的反投影、基于模型的重构(迭代重构)可以被采用作为时域逆投影方法。
利用在步骤S120中获得的关于边界的位置信息，当光被发射到被检体100时，计算机150可以获取关于被检体100中的光的光通量分布信息。在这种情况下，计算机150可以基于在步骤S120中获得的关于边界的位置信息来计算被检体100的表面处的光的轮廓(profile)(即，源)。另外，计算机150可以利用在步骤S120中获得的关于边界的位置信息来设置光传播计算中的边界条件。另外，计算机150可以利用初始声压分布信息和光通量分布信息来获取光学吸收系数分布信息。另外，计算机150可以利用光学吸收系数分布信息获取诸如氧饱和度分布的密度分布信息。例如，计算机150可以基于具有不同波长的多个光束的光学吸收系数分布来获取密度分布。计算机150将在本处理中获得的被检体信息(例如，初始声压分布、光学吸收系数分布或密度分布)输出到显示单元160。
(步骤S150：显示被检体信息的处理)
在本处理中，计算机150基于在步骤S140中获取的被检体信息使显示单元160显示被检体信息。在这种情况下可以被显示的被检体信息包括初始声压分布、光学吸收系数分布和密度分布(即，氧饱和度分布)。
如上面所提到的，根据本示例性实施例的信息获取方法可以防止被检体信息的精度由于传播时间的差异而恶化，其中传播时间的差异可以由能变形的声匹配构件引起。
在第二示例性实施例中，将描述能够基于被检体信息精确地获取关于边界的位置信息的方法。更具体地，根据本示例性实施例的方法包括利用关于被检体和声匹配构件之间的边界的位置信息获得被检体信息和基于所获得的被检体信息新获取关于边界的位置信息。如下面详细描述的，该方法还包括基于更新的关于边界的位置信息再次获取被检体信息。下面将参考图1中所示的光声装置和图6中所示的处理流程来描述本示例性实施例。与已在第一示例性实施例中描述的组成部件相似的组成部件由相同的附图标记表示，并且省略其描述。
在下文中，将参考图6中所示的处理流程在下面详细描述可以由计算机150执行的信号处理。在完成在其存储单元中存储源自从探头130输出的电信号的信号数据之后，计算机150开始图6中所示的处理。
(步骤S210：获取关于传播路径的临时声速信息的处理)
计算机150获取关于在感兴趣位置处生成的声波的传播路径的临时声速信息。在这种情况下，计算机150可以在传播路径是均匀介质的假设下将单个声速信息视为临时声速信息。另外，计算机150可以将关于被检体100的声速信息和关于声匹配构件190的声速信息分别临时设置为关于传播路径的临时声速信息。
在获取临时声速信息时，计算机150可以预先读取存储在存储单元中的声速信息。另外，计算机150可以被配置为通过从存储单元读取声速信息来获取关于声匹配构件190的声速信息，并且基于信号数据获取关于被检体100的临时声速信息。更具体地，计算机150设置关于被检体100和声匹配构件190之间的边界的临时位置信息。然后，通过将关于被检体100的声速信息用作变量，利用临时设置的、关于边界的位置信息和关于声匹配构件190的声速信息，计算机150通过分析信号数据或可从信号数据获得的被检体信息来获取关于被检体100的声速信息。
(步骤S220：基于临时声速信息获取第一被检体信息的处理)
计算机150基于在步骤S210中获取的临时声速信息和存储在存储单元中的信号数据来获取第一被检体信息。在获取被检体信息时，步骤S120至S140的处理是可用的。在这种情况下，关于被检体100和声匹配构件190之间的边界的位置信息是临时信息。关于边界的临时位置信息可以由用户经由输入单元170输入，或者可以预先从存储位置信息的存储单元获取。但是，在步骤S210中假设介质质量均匀的情况下，计算机150可以获取被检体信息，而不设置关于边界的临时位置信息。
(步骤S230：基于第一被检体信息获取关于边界的位置信息的处理)
计算机150基于在步骤S220中获取的第一被检体信息获取关于边界的位置信息。在基于被检体信息获取关于边界的位置信息时，步骤S120中所述的方法适用于第一被检体信息。
本处理基于被检体信息获取关于边界的位置信息。因此，与在步骤S210中临时设置的关于边界的位置信息相比，可以精确地获取关于边界的位置信息。
(步骤S240：获取关于声匹配构件的声速信息的处理)
计算机150获取关于声匹配构件190的声速信息。在获取关于声匹配构件190的声速信息时，计算机150可以预先读取存储在存储单元中的关于声匹配构件190的声速信息。另外，在获取关于声匹配构件190的声速信息时，计算机150可以参考预先存储在存储单元中的、规定影响关于声匹配构件190的声速信息的温度与声速信息的关系的关系表达式或关系表。在这种情况下，计算机150可以预先检查由温度测量单元测得的、声匹配构件190的温度并且可以参考关系表达式或关系表获取对应于测得的温度的声速信息。
(步骤S250：基于关于边界的位置信息和关于声匹配构件的声速信息来获取关于被检体的声速信息的处理)
计算机150基于在步骤S230中获取的关于边界的位置信息、在步骤S240中获取的关于声匹配构件190的声速信息以及存储在存储单元中的信号数据来获取关于被检体100的声速信息。首先，计算机150临时设置关于被检体100的声速信息。接下来，计算机150利用临时确定的关于被检体100的声速信息、关于边界的位置信息以及关于声匹配构件190的声速信息来获取如步骤S130中所描述的、关于从感兴趣位置行进到换能器131的声波的传播时间信息。接下来，计算机150通过分析对应于所获取的传播时间信息的信号数据或者从该信号数据可获得的被检体信息来获取关于被检体100的最佳声速信息。在获取最佳声速信息时，可以采用以往公知的方法。作为修改例，计算机150可以被配置为通过除了关于被检体100的声速信息之外还使用关于声匹配构件190的声速信息作为变量来获取本处理中的最佳声速信息，而不执行步骤S240中的处理。
如上面所提到的，与在步骤S210中临时设置的关于边界的位置信息相比，在本处理中使用的关于边界的位置信息的精度优异。因此，与在步骤S210中临时设置的声速信息相比，在本处理中获取的关于被检体100的声速信息的精度优异。
(步骤S260：基于关于边界的位置信息、关于声匹配构件的声速信息和关于被检体的声速信息来计算传播时间的处理)
计算机150利用在步骤S230中获取的关于边界的位置信息、在步骤S240中获取的关于声匹配构件190的声速信息以及在步骤S250中获取的关于被检体100的声速信息来获取关于从感兴趣位置行进到换能器131的声波的传播时间信息。在本处理中，在步骤S130中描述的方法可以用于获取传播时间信息。
(步骤S270：基于传播时间信息获取第n被检体信息的处理)
计算机150利用在步骤S260中获取的传播时间信息和存储在存储单元中的信号数据来获取第二被检体信息。在本处理中，计算机150可以根据在步骤S140中描述的方法来获取被检体信息。计算机150将在步骤S220中获得的被检体信息指定为第一被检体信息并将在本处理中获得的被检体信息指定为第n被检体信息(n是大于等于2的整数)。计算机150将在本处理中初始获取的被检体信息指定为第二被检体信息，并将在第(n-1)处理中获取的被检体信息指定为第n被检体信息。
然后，如果确定在本处理中还没有获取第m被检体信息(步骤S280中的“否”)，则操作前进到步骤S290。如果确定已经获取了第m被检体信息(步骤S280中的“是”)，则操作前进到步骤S300。
(步骤S290：基于第n被检体信息获取和更新关于边界的位置信息的处理)
计算机150基于在步骤S270中获取的第n被检体信息再次获取关于边界的位置信息，并更新存储单元中关于边界的位置信息。可替代地，计算机150可以附加地存储新获得的关于边界的位置信息，而不是重写存储单元中的该数据。在这种情况下，可以认为关于边界的位置信息已经被更新。在基于被检体信息获取关于边界的位置信息时，可以将在步骤S120中描述的方法应用到第n被检体信息。
在获取在步骤S270中获取的第n被检体信息时，考虑在步骤S250中精确获取的关于被检体100的声速信息。因此，与在步骤S220中获取的第一被检体信息相比，所获取的信息的精度优异。因此，与在步骤S230中获得的关于边界的位置信息相比，在本处理中获得的关于边界的位置信息的精度优异。
因此，与在初始处理中获得的各种信息相比，在第二和后续处理中的步骤S250直至S270中获得的各种信息的精度优异。结果，与第一被检体信息相比，在步骤S300中显示的第m被检体信息的精度优异。
根据上面描述的本示例性实施例，计算机150在完成第m被检体信息的获取时终止计算处理。计算中的重复次数可以预先设置。可替代地，每个用户可以经由输入单元170输入重复次数。另外，计算机150可以被配置为对第n被检体信息执行图像分析并且，如果图像分析结果指示图像质量相关的参数在预定的数值范围内，则终止计算处理。通过上面提到的处理，继续计算处理直到可以获得期望的图像质量是可行的。另外，因为在已获得期望的图像质量时计算处理终止，所以防止计算处理被冗余地重复是可行的。
在第一和第二示例性实施例中描述的信息获取装置获取源自由于光声效应而生成的光声波的被检体信息。但是，本发明可以由能够通过使用声波获取被检体信息的任何其它方法来实现。本发明还可以应用于能够使用被配置为发送和接收超声波的探头获取被检体信息的超声波成像装置，其中该探头可以操作为超声照射单元和接收单元。在这种情况下，如在第一或第二示例性实施例中所描述的，采用用于防止被检体信息获取的精度由于能变形的声匹配构件而恶化的方法是可行的。在这种情况下由超声波成像装置获取的被检体信息包括B模式图像、多普勒图像和弹性成像图像。
下面将详细描述根据本示例性实施例的光声装置的示例。第一示例性光声装置将参考图1中所示的示意性装置来描述。第一示例性光声装置包括二次谐波YAG激光器激发Ti：sa激光器系统作为光源111。Ti：sa激光器可以使用具有在700nm至900nm范围内的波长的脉冲光113照射被检体100。在激光束被发射到被检体表面之前，光学系统112(包括反射镜和扩束器)加宽激光束，以具有近似3cm的半径。在本示例性实施例中采用的探头130包括在半球形支撑构件132上螺旋形布置的512通道(ch)压电换能器131。半球形支撑构件132充当保持介入被检体100和换能器131之间的声匹配构件190(例如，水)的容器。另外，信号数据收集单元120可以同时从探头130接收所有512通道数据。信号数据收集单元120放大接收到的模拟数据并将放大的模拟数据转换成数字数据。另外，信号数据收集单元120将转换的数据传送到计算机150。信号数据收集单元120的采样频率和采样数分别为40MHz和4096。接收开始时间是光的照明定时。被检体100是仿真活体的模体(phantom)。被检体100由包含充当散射体的氧化钛和充当吸收体的油墨的氨基甲酸乙酯橡胶制成。被检体100具有半球形形状。另外，充当光吸收构件103的线或环嵌在半球形氨基甲酸乙酯模体中。另外，模体的表面被仿真皮肤的片材覆盖。覆盖片材具有大于模体的光学吸收系数的光学吸收系数。氨基甲酸乙酯模体经由水(即，声匹配构件190)与换能器131声学接触。水沿着模体的形状自由变形。氨基甲酸乙酯模体的平均声速(cb)为1409m/s，并且水(即，声匹配构件)的声速(ca)为1509m/s。声速彼此不同。首先，Ti：sa激光器使用波长为755nm的光照射模体。在这种情况下获得的信号被存储在计算机150的存储单元中。
接下来，计算机150利用上面提到的信号数据执行图像重构处理。在这种情况下，用于图像重构的方法是时域UBP方法。另外，在这种情况下使用的声速是1509m/s，这是水的平均声速。更具体地，在执行图像重构处理时，计算机150在声波的整个传播路径完全是水(即，声匹配构件)的假设下计算传播时间。图7A示出了在这种情况下获得的重构图像的示例。图7A中所示的示例可以被认为是从比较例获得的被检体信息的图像。
接下来，计算机150利用图7A中所示的重构图像获取关于模体的形状信息。虽然在图7A中未示出，但是基于从氨基甲酸乙酯模体表面生成的光声波来确认模体的表面形状是可行的。计算机150通过根据预先编程的软件的图像处理提取模体的表面形状。在本示例性实施例中采用的方法包括使用户能够指定可能与GUI上的表面一致的位置，并且通过对指定位置的坐标值进行样条插值来计算能够近似边界形状的数学函数。随后，计算机150将获得的数学函数作为关于被检体100和声匹配构件190之间的边界的位置信息存储在其存储单元中。
接下来，计算机150通过使用近似边界形状的数学函数来生成初始声压分布。在这种情况下，对于在模体中感兴趣位置处的所有体素，考虑由于声速差异引起的折射，计算机150基于近似边界形状的数学函数和换能器131的坐标值来计算声线的交点。然后，计算机150基于交点的坐标值获得模体中声线的传播距离d1和水中声线的传播距离d2。另外，计算机150利用所获得的传播距离d1和d2、模体的平均声速c1(即，1409m/s)和水的声速c2(即，1509m/s)来计算每条声线的传播时间。通过图像重构处理，计算机150基于每条声线的传播时间来计算初始声压分布。在本示例性实施例中，用于图像重构的方法是UBP方法。图7B示出了在这种情况下获得的重构图像的示例。
在图7A和7B中示出的示例都包括环形光吸收构件和部署在氨基甲酸乙酯模体中的线形光吸收构件。正如根据两个示例之间的比较而清楚的，由于对比度低，图7A中所示的重构图像完全被模糊。更具体地，就分辨率和图像对比度而言，图7A的重构图像劣于图7B的重构图像。根据图7B的重构图像，光吸收构件的图像可以被逼真地确认并且整个图像是清晰的。如上面所提到的，在声匹配构件存在于被检体和探头之间并且声匹配构件沿着被检体的形状能变形的情况下，根据本示例性实施例的信息获取方法可以在防止分辨率由于声匹配构件和被检体之间的声速差异而恶化的同时获得满意的图像数据。
下面将参考图8详细描述根据本示例性实施例的第二示例性光声装置。第二示例性光声装置包括能够生成755nm的光作为光源111的紫翠玉激光器(即，固态激光器)。模体是仿真乳房形状的氨基甲酸乙酯模体。类似于第一示例性实施例，模体包括嵌在其中的光吸收构件。类似于第一示例性实施例，根据本示例性实施例的探头130包括在半球形表面上螺旋形布置的总共512个换能器131。半球形探头130保持声匹配构件190(例如，水)。模体经由水与换能器131声学接触。另外，为了保持氨基甲酸乙酯模体(即，被检体100)，光声装置包括具有近似0.5mm的厚度的塑料杯140。换句话说，塑料杯140充当保持单元。塑料杯基本上是半球形的。另一方面，模体的形状是复杂的，因为模体仿真乳房的形状。因此，塑料杯140的内部空间用声匹配构件190(即，水)填充，用于模体100和换能器131之间的声学匹配。水(即，充当声匹配构件190的液体)沿着模体的形状自由变形。
保持杯(即，保持单元)可以在测量被检体100的形状期间保持被检体100。保持杯防止被检体100移动，使得被检体100被牢固地放置在保持杯中。虽然在本示例性实施例中采用的保持杯是塑料杯140，但是任何其它合适的保持杯可以使用。例如，保持杯可以由合适的树脂材料制成，诸如聚碳酸酯、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。期望保持杯足够刚硬以保持被检体100。保持杯可以由透射测量光的透光材料制成。期望保持杯的阻抗与被检体100的阻抗相当。如果被检体100具有弯曲的表面(例如，乳房)，则保持杯可以被配置为具有凹陷部分。在这种情况下，被检体100可以插入保持杯的凹陷部分中。
在本示例性实施例中，塑料杯140(即，保持单元)固定到安装部分141。安装部分141可以被配置成选择性地支撑考虑到各种被检体尺寸而预先准备的多种类型的保持杯中的一种。例如，安装部分141可以被配置成选择性地支撑曲率半径或曲率中心不同的多种保持杯中的一种。
另外，每个保持杯可以附带记录保持杯的规格的标签142。例如，可以在标签142中记录的、保持杯140的规格包括曲率半径、曲率中心、声速信息和识别ID。读取单元143可以读取在标签142中记录的规格并将获取的数据传送到计算机150。读取单元143位于安装部分141中，使得当保持杯附接到安装部分141时，读取单元143可以容易地读取标签142。例如，标签142是条形码并且读取单元143是条形码读取器。被检体100和塑料杯140之间的内部空间用声匹配构件190填充。
首先，紫翠玉激光器发射具有755nm波长的光。计算机150将在这种情况下获得的信号存储在其存储单元中。接下来，计算机150假设整个塑料杯是模体，并且为塑料杯140的内部区域设置模体的平均声速(即，1409m/s)。另外，计算机150为塑料杯140的外部区域设置水的声速(即，1509m/s)。然后，计算机150通过对信号数据执行图像重构处理来根据如上面所提到的那样设置的声速来计算光能量吸收密度分布。
接下来，计算机150从生成的光能量吸收密度分布中提取关于模体和声匹配构件190之间的边界的位置信息(即，关于模体的形状信息)。在本示例性实施例中，计算机150使用自动提取方法，该方法包括通过合适的图像处理(例如，二值化处理)将模体的内部与模体的外部区分开并且最终计算三维体素数据，在该数据中“1”表示模体中的体素数据，“0”表示其余部分。计算机150根据预先编程的软件执行上面提到的处理。随后，计算机150在其存储单元中存储提取出的体素数据作为关于边界的位置信息。
接下来，计算机150基于存储在存储单元中的、表述边界的体素数据来生成光能量吸收密度分布。在这种情况下可以使用的生成方法类似于第一示例性实施例中描述的方法。在这种情况下获得的重构图像类似于图7B中所示的示例。计算机150考虑声波的传播延迟，因为塑料杯140可以引起这种延迟。计算机150可以被配置为根据上面提到的方法预先获取塑料杯140(即，保持单元)的规格(例如，曲率半径、曲率中心、声速信息和识别ID)，并且参考所获得的规格来获取由塑料杯140引起的传播延迟。
接下来，为了将光能量吸收密度分布转换成光学吸收系数分布，计算机150计算发射到模体的光在模体中的光通量分布(其可以被称为“光量分布”)。计算机150基于先前获得的表述边界的体素数据来计算模体中的光通量分布。另外，在获得模体中的光通量分布时，计算机150通过使用从紫翠玉激光器发射的光的照射强度分布以及由另一测量装置预先获得的、模体的平均光吸收系数和等效散射系数来求解光漫射等式。随后，计算机150将光能量吸收密度分布除以计算出的模体中的光通量分布，以获取转换后的光学吸收系数分布。更具体地，计算机150将关于被检体和声匹配构件之间的边界的位置信息不仅用于对信号数据的图像重构处理而且用于获取被检体中的光通量分布。
如上面所提到的，在沿着被检体的形状能变形的声匹配构件存在于被检体和探头之间的情况下，根据本示例性实施例的信息获取方法可以获得令人满意的图像数据，同时防止分辨率由于声匹配构件与被检体之间的声速差异而恶化。
下面将参考图1详细描述根据第三示例性实施例的信息获取装置。根据第三示例性实施例的系统可以实现超声波成像，在该系统中每个换能器131向被检体100发送声波(超声波)并且接收所发送的超声波的反射波或散射波。
在本示例性实施例中使用的被检体100是与第一示例性实施例中类似的半球形氨基甲酸乙酯模体。探头130包括可以发送声波并且在半球形支撑构件132上螺旋形布置的512通道换能器131。信号数据收集单元120可以同时接收来自探头130的所有512通道数据。信号数据收集单元120放大接收的模拟数据并将放大的模拟数据转换成数字数据。另外，信号数据收集单元120将转换后的数据传送到计算机150。不像第一示例性实施例，根据本示例性实施例的信号数据收集单元120能够向每个通道的换能器发送声波。
首先，根据本示例性实施例的系统使特定的换能器向被检体100发送超声波并且使所有通道的换能器131接收从被检体反射或散射的声波。随后，根据本示例性实施例的系统改变向被检体100发送超声波的换能器并多次重复上面提到的处理。计算机150在其存储单元中存储通过重复处理获得的多条信号数据。接下来，计算机150根据预先存储的软件对多条信号数据执行图像重构处理。在这种情况下执行的图像重构是通常对超声波成像采用的时域重构。与光声成像相比，考虑对应于从声波发送换能器到感兴趣体素的传播距离的传播时间是必需的。结果，系统可以获得三维超声波成像图像。通常，超声波成像的特征在于对被检体中的声阻抗差异进行成像。在本示例性实施例中，氨基甲酸乙酯模体与水(即，声匹配构件)之间的声阻抗存在显著差异。因此，水和氨基甲酸乙酯模体之间的清晰边界可以在超声波成像图像中被识别。
在本示例性实施例中，从充当超声照射单元的换能器发送的声波生成的反射或散射声波被称为“反射波”。另外，可以在充当超声波接收单元的换能器接收反射波时获得的信号被称为“回波信号”。超声照射单元和超声波接收单元可以被构造为单个(或共同)换能器或者可以被构造为单独的换能器。
接下来，计算机150根据与第二示例性实施例中所描述的方法类似的方法基于所获得的三维超声波成像图像来生成表述边界的三维形状的三维体素数据。随后，类似于其它示例性实施例，计算机150通过使用表述边界的三维形状的三维体素数据来生成初始声压分布(即，关于模体的被检体信息)。
如上面所提到的，在沿着被检体的形状能变形的声匹配构件存在于被检体和探头之间的情况下，根据本示例性实施例的信息获取方法可以获得满意的图像数据，同时防止图像质量(例如，分辨率)由于声匹配构件与被检体之间的声速差异而恶化。
其它实施例
本发明的实施例也可以由系统或装置的计算机实现，其中计算机读出并执行记录在存储介质(其也可以被更完整地称为“非暂时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)，以执行上述一个或多个实施例的功能，和/或计算机包括用于执行上述一个或多个实施例的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))，并且由系统或装置的计算机通过例如从存储介质中读出并执行计算机可执行指令以便执行上述一个或多个实施例的功能和/或控制一个或多个电路执行上述一个或多个实施例的功能所执行的方法来实现。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))并且可以包括独立计算机或独立处理器的网络来读出和执行计算机可执行指令。计算机可执行指令可以从例如网络或存储介质中提供给计算机。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)、分布式计算系统的储存装置、光盘(诸如压缩盘(CD)、数字多样化盘(DVD)或蓝光盘(BD)TM)、闪存存储器设备、存储卡等等当中的一种或多种。
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。
虽然本发明已经参考示例性实施例进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围是要符合最广泛的解释，从而涵盖所有此类修改和等同结构及功能。

Claims (17)

1.一种信息获取装置，包括：
容器，被配置为存储能变形的声匹配构件；
接收单元，被配置为接收从被检体生成的声波并输出信号；及
处理单元，被配置为基于信号获取被检体信息，
其中，接收单元用于接收在声匹配构件中传播的声波，及
处理单元获取关于被检体的声速信息，
获取关于声匹配构件的声速信息，
获取关于声匹配构件的位置信息，
利用位置信息、关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息获取关于在被检体的感兴趣位置与接收单元之间的声波的传播时间信息，及
利用信号和传播时间信息获取关于感兴趣位置的被检体信息。
2.如权利要求1所述的信息获取装置，其中，处理单元利用位置信息、关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息在考虑折射的情况下计算在感兴趣位置与接收单元之间的声波的声线，并且基于声线、关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息来获取传播时间信息。
3.如权利要求1所述的信息获取装置，其中，处理单元假设连接感兴趣位置和接收单元的直线作为声波的声线并且利用位置信息来计算该直线与声匹配构件的交点，
利用关于被检体的声速信息来获取与连接感兴趣位置和交点的声线对应的第一传播时间信息，
利用关于声匹配构件的声速信息来获取与连接交点和接收单元的声线对应的第二传播时间信息，及
利用第一传播时间信息和第二传播时间信息来获取传播时间信息。
4.如权利要求1所述的信息获取装置，其中，处理单元利用信号和位置信息来获取关于被检体的声速信息。
5.如权利要求4所述的信息获取装置，还包括：被配置为存储关于声匹配构件的声速信息的存储单元，
其中，处理单元从存储单元读取关于声匹配构件的声速信息，并且利用信号、位置信息和关于声匹配构件的声速信息来获取关于被检体的声速信息。
6.如权利要求1所述的信息获取装置，其中，处理单元基于信号来获取位置信息。
7.如权利要求1所述的信息获取装置，还包括：被配置为发射光到被检体的光学照明单元，
其中，接收单元通过接收响应于来自光学照明单元的光发射而从被检体生成的声波来输出信号。
8.如权利要求1所述的信息获取装置，还包括：被配置为使用超声波照射被检体的超声照射单元，
其中，接收单元接收响应于来自超声照射单元的超声波的发射而从被检体生成的声波并输出信号。
9.如权利要求1所述的信息获取装置，还包括：
光学照明单元，被配置为发射光到被检体；
超声照射单元，被配置为使用超声波照射被检体；及
超声波接收单元，被配置为接收超声波的反射波并输出回波信号，
其中，接收单元通过接收响应于来自光学照明单元的光发射而从被检体生成的声波来输出信号，及
其中，处理单元基于回波信号来获取位置信息。
10.如权利要求1所述的信息获取装置，其中，处理单元获取关于在被检体与声匹配构件之间的边界的位置信息作为位置信息。
11.一种信息获取装置，包括：
容器，被配置为存储能变形的声匹配构件；
接收单元，被配置为接收从被检体生成的声波并输出信号；及
处理单元，被配置为基于信号获取被检体信息，
其中，接收单元以接收在声匹配构件中传播的声波的方式被部署，及
处理单元获取在声波的传播路径中的声速信息，
获取关于声匹配构件的位置信息，
利用信号、声速信息和位置信息来获取第一被检体信息，
基于第一被检体信息来更新位置信息，及
利用信号和更新后的位置信息来更新声速信息。
12.如权利要求11所述的信息获取装置，其中，处理单元利用信号、更新后的声速信息和更新后的位置信息来获取第二被检体信息。
13.如权利要求12所述的信息获取装置，还包括：被配置为发射光到被检体的光学照明单元，
其中，接收单元接收响应于来自光学照明单元的光发射而从被检体生成的声波，及
其中，处理单元利用更新后的位置信息来获取发射到被检体的光在被检体中的光通量分布信息，及
利用信号、更新后的声速信息、更新后的位置信息和光通量分布信息来获取与光学吸收系数相关的信息作为第二被检体信息。
14.如权利要求11所述的信息获取装置，其中，处理单元基于经由输入单元输入的关于第一被检体信息的指令来更新位置信息。
15.如权利要求11所述的信息获取装置，其中，处理单元通过分析第一被检体信息来更新位置信息。
16.一种信息获取方法，包括：
获取源自从被检体生成并在能变形的声匹配构件中行进之后由接收单元接收的声波的信号；
获取关于声匹配构件的声速信息；
获取关于被检体的声速信息；
获取关于声匹配构件的位置信息；
利用位置信息、关于被检体的声速信息和关于声匹配构件的声速信息来获取关于在被检体中感兴趣位置与接收单元之间的声波的传播时间信息，及
利用信号和传播时间信息获取关于感兴趣位置的被检体信息。
17.一种信息获取方法，包括：
获取源自从被检体生成并在能变形的声匹配构件中行进的声波的信号；
获取关于声波的传播路径的声速信息；
获取关于声匹配构件的位置信息；
利用信号、声速信息和位置信息来获取第一被检体信息；
基于第一被检体信息来更新关于声匹配构件的位置信息；及
利用信号和更新后的位置信息来更新关于声波的传播路径的声速信息。
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