CN107019494A

CN107019494A - 超声装置

Info

Publication number: CN107019494A
Application number: CN201710051976.5A
Authority: CN
Inventors: 末平信人; 正木文太郎; 福谷和彦; 宫里卓郎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2017-08-08
Also published as: US20170215737A1; US10582857B2; JP2017131560A; JP6679327B2

Abstract

一种超声装置，包括：具有光吸收构件的超声波生成构件，当被来自光源的光照射时生成超声波；和换能器，检测超声波并将超声波转换为电信号。超声波生成构件包括在被来自光源的光照射的照射区域中具有不同的光吸收系数的区域。此外，在设置有光吸收构件的区域中，当被来自光源的光照射的区域被称为发送超声波生成区域时，该发送超声波生成区域用作表面声源。

Description

超声装置

技术领域

本发明涉及使用超声波获取被检体信息的超声装置。

背景技术

近年来，光声层析成像(PAT)作为光学成像技术被提出。当测量光(诸如脉冲激光)照射到被检体时，在测量光被吸收到被检体内的同时生成声学波。以上现象被称为光声效应，并且使用光声效应生成的声学波被称为光声波。

因为在构成被检体的组织中光能量的吸收系数不同，所以光声波的生成的声压也不同。在光声层析成像中，使用换能器检测生成的光声波，并且通过分析接收的信号，可以将关于被检体内部的光学特性的信息形成为图像。

同时，已知超声成像作为获取被检体内部的结构信息的方法。在超声成像中，从设置在探头中的多个超声波换能器将超声波发送到被检体，并且接收和分析在具有不同的声学阻抗的界面处生成的反射波。通过上面各项，可以将关于被检体的声音特性的信息(结构信息)形成为图像。

正在进行对组合以上技术的装置的研究，其中光被照射到设置在被检体外部的超声波生成构件以生成光声波(超声波)。在该装置中，上述光声波用于进行超声成像。这样的技术被称为光声诱导超声成像装置以便区分该装置与使用由声学波(超声波)发射元件电气上生成的超声波作为发送波的典型脉冲回波超声成像装置。

非专利文献“Four dimensional hybrid ultrasound and optoacousticimaging via passive element optical excitation in a hand-held probeAppl.Phys.Lett.105，173505(2014)”描述了使用微球光吸收构件作为超声波生成构件的光声诱导超声成像装置。

发明内容

在通常的包括发送超声波的多个换能器的脉冲回波超声成像装置中，可以通过改变每个换能器的电压而可选地改变照射到被检体的超声波的强度分布。

另一方面，使用在非专利文献中的方法，不能调节超声波的强度分布。

从而，本公开提供了在超声诱导超声成像装置中的超声装置，该超声装置能够生成具有期望的强度分布的超声波，或能够使生成的超声波的强度分布接近期望的强度分布。

本公开的超声装置包括：接收超声波并且将超声波转换为电信号的换能器；包括光吸收构件的平面超声波生成构件；以及将脉冲光照射到超声波生成构件的光照射部分。在该超声装置中，关于对来自光照射部分的照射光的光吸收特性，超声波生成构件呈现出平面方向上的分布。

根据下面参考附图对示例性实施例的描述，本发明的另外的特征将变得清楚。

附图说明

图1A和图1B是示出根据示例性实施例的光声测量装置的配置的图。

图2A和图2B是示出根据示例性实施例的声音生成构件的配置的图。

图3是用于实施根据示例性实施例的测量的流程图。

图4A至图4C是根据变型示例的超声波生成构件的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，相同的附图标记将基本上附于相同的部件，并且将省略其冗余描述。本示例性实施例的超声装置包括具有光吸收构件的超声波生成构件，当被光照射时，该超声波生成构件生成超声波，并且通过将在使用光照射超声波生成构件时生成的超声波照射到被检体而获取被检体信息。本示例性实施例的光吸收构件生成平面超声波。从而，与球面超声波的生成相比，可以将直到被检体被照射为止的超声波衰减抑制到小程度。此外，超声波生成构件具有照射到由光照射的照射区域的光的吸收系数的面内分布。使用以上，可以生成具有不同于照射到照射区域的光的强度分布的强度分布的超声波。例如，当具有尽可能均匀的强度的平面超声波将被生成时，可以通过使用具有消除光的照射波动的吸收系数分布的超声波生成构件来生成具有小于光的照射波动的强度波动的超声波。

注意，在本公开和说明书中，从由光照射的被检体(包括内部和表面两者)的光吸收构件生成的声学波被称为光声波，并且通过转换光声波而获得的电信号被称为光声波信号。此外，通过重构光声波信号获得的图像被称为光声图像。同时，当超声波生成构件被光照射时生成的、并且被发送到被检体的光声波(超声波)被称为发送超声波，并且从被检体(包括内部和表面两者)反射或散射的该发送超声波被称为反射波。此外，通过转换反射波而获得的电信号被称为超声波信号，并且通过重构超声波信号而获得的图像被称为超声图像。

在下文中，将更详细地描述本公开的示例性实施例。

在本示例性实施例中，将描述不仅可以进行上述光声诱导超声成像而且也可以进行光声层析成像的被检体信息获取装置。在本示例性实施例中，通过接收和转换从被检体反射和散射的发送超声波，通过基于获取的超声波信号获取被检体内部的声学特性值分布信息，并且通过进行可视化(成像)，来进行光声诱导超声成像。注意，声学特性值分布信息通常代表声压分布、声阻抗差异分布、散射强度分布、声速分布、声学衰减分布或包括关于上述分布的值的分布数据。此外，在本示例性实施例中，通过将脉冲光照射到被检体，通过使用换能器接收和转换由脉冲光诱导的在被检体内部生成的光声波，通过基于获取的光声波信号获取关于被检体内部的光学特性的信息，并且通过进行可视化，来进行光声层析成像。关于光学特性的信息通常代表被检体内部的初始声压分布、光吸收能量密度分布、吸收系数分布或关于构成组织的物质的浓度的特性分布。关于浓度的特性分布包括例如氧饱和度、总血红蛋白浓度、氧合血红蛋白浓度或脱氧血红蛋白浓度的分布。此外，关于浓度的特性分布可以是葡萄糖浓度、胶原浓度、黑色素浓度、或脂肪和水的体积分数的分布。注意，根据本示例性实施例的实施例的被检体信息获取装置是超声装置的形式。在本公开和本说明书中，即使在不进行光声层析成像的设备中，通过生成超声波来获取被检体信息的任何设备也被称为超声装置。

系统配置

将参考图1A和图1B描述根据本示例性实施例的被检体信息获取装置的配置。根据本示例性实施例的被检体信息获取装置包括：包含光源103和多个换能器102的探头单元101；声波处理单元108；超声波生成构件104；被检体保持构件107；和装置控制单元109。从光源103发射的脉冲光被引导通过光传输线，到达超声波生成构件104，并生成超声波。超声波的至少一部分(发送超声波)被发送到被检体。已经在由被检体保持构件107保持的被检体内部传播的发送超声波被发射到被检体内部的超声散射体，被反射和散射，并生成反射波。反射波由探头单元101的换能器102接收并转换成电信号。该电信号在声波处理单元108和装置控制单元109中被处理，并且获取被检体的超声图像数据(声学特性值分布信息数据)。注意，当进行光声波成像时，通过从在被检体和光照射部分105之间的光路撤回超声波生成构件104的光吸收构件111并使用换能器102接收和转换在被检体由脉冲光照射时生成的光声波，来获取光声波信号。此外，通过使用声波处理单元108和装置控制单元109处理光声波信号来获取被检体的光声图像数据(光学特性信息数据)。用上述方式获得的超声图像数据和光声图像数据被调谐为图像并且图像在显示设备上显示。

在下文中，将更详细地描述根据本示例性实施例的被检体信息获取装置的部件中的每个。

探头单元

探头单元101包括换能器102并且是保持单元。本示例性实施例的被检体信息获取装置包括具有图1A和图1B中所示的半球形状的探头单元101，并且多个换能器102被设置在其内表面上。图1B是从竖直方向(Z轴方向)上的上方观察的、根据本示例性实施例的被检体信息获取装置的示意图。在探头单元101上，512个换能器102以螺旋方式沿着探头单元101的半球形表面设置。

此外，光照射单元105被设置在探头单元101的底部部分处，使得脉冲光106可以在Z轴方向上被照射到被检体。

注意，在本示例性实施例中，光照射部分105是开口，并且光从发送来自光源103的光的光传输线被发射。

探头单元101能够使用XY平台(未示出)沿着XY平面移动。这种配置使得能够在相对于被检体的多个位置处进行脉冲光的发射以及反射波和光声波的接收，并且可以改善测量精度。注意，充当声学匹配层的声学匹配材料被填充在保持构件107和探头单元101之间。声学匹配材料例如是液体41或凝胶，并且在本示例性实施例中使用水。此外，超声波生成构件104能够随着探头单元101的运动而整体移动。注意，探头单元不限于上述配置，只要被保持的换能器可以接收反射波并将反射波转换为电信号即可。例如，探头单元可以具有平坦表面并且换能器可以布置在平坦表面上。通常，使用其中多个换能器102被一维或二维布置的探头单元。使用这种多维阵列元件，可以在多个位置处同时检测到反射波和光声波，使得可以缩短检测时间和减小被检体的振动效应等。

换能器

换能器102是检测从被检体到达的反射波和光声波并且将反射波和光声波中的每个转换为电信号(超声波信号或光声波信号)的构件。换能器102被称为超声波换能器、声波换能器、声波检测器或换能器。注意，在本示例性实施例中，换能器102需要检测发送超声波的反射波和光声波两者并将它们转换为电信号。

从生物体生成的光声波的频率范围从100KHz到100MHz。同时，发送超声波的频率由声音生成构件的厚度确定，并且例如小于等于8MHz。能够接收上述频带的超声波检测器用作换能器102。具体地，可以使用以下部件：使用压电陶瓷(PZT)的转换元件、使用光的谐振的转换元件，或静电电容型电容微加工超声换能器(CMUT)。在本示例性实施例中，CMUT用作换能器102。注意，期望换能器102是具有高灵敏度和宽频带的换能器。在本示例性实施例中，作为具有3mm开口的单个元件的并且具有0.5至5MHz频带的换能器用作换能器102。通过获得低频带中的灵敏度，可以防止遗漏约1mm至3mm的相对较厚的血管。

声波处理单元

声波处理单元108包括放大器、A/D转换器等并且是放大由换能器102转换的电信号并将电信号转换为数字信号的构件。转换之后的信号被发送到装置控制单元109。在本示例性实施例中，声波处理单元108的采样频率是20MHz，并且采样数是2048。此外，输出带符号的12比特数据。

超声波生成构件

用于生成发送超声波的超声波生成构件104被设置在探头单元101和被检体保持构件107之间。超声波生成构件104可以和驱动机构110一起被设置在光照射区域中。注意，可以将臂附接到超声波生成构件104，并且可以通过臂的移动来设置超声波生成构件。

图2A和图2B示出了超声波生成构件104的配置。在超声波生成构件104中，光吸收构件111被设置在具有基本平坦表面的膜202上。膜202是光吸收构件111的支撑构件，并且在本示例性实施例中，膜202是片状支撑构件(被称为片状构件)。期望膜202具有高的超声波透射率(发送超声波和反射波)，因为生成的发送超声波从被检体被反射并且反射波通过超声波生成构件104再次到达换能器102。从而，期望使用诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、乙烯基树脂、聚碳酸酯、丙烯酸树脂或橡胶之类的具有高超声波透射率的材料。期望厚度是薄的，从约50至500μm。

可以通过使用喷墨打印机等在膜202上涂布颜料油墨，染料油墨或树脂油墨来制造光吸收构件111。颜料的材料包括黑色颜料(诸如炭黑)或青色颜料(例如铜酞菁)。此外，可以沉积诸如金、银或铝的金属。此外，可以将诸如氧化钛的化合物组合为散射体。此外，可以在膜202上施加光吸收构件，并且可以施加熟量使得光吸收构件在膜内部扩散。当光吸收构件在膜的表面上时，因为光吸收构件的层是薄的，所以可以生成在包括高频的宽频带区域中的发送超声波。相反地，当光吸收构件在内部扩散并且光吸收构件的层的厚度增大时，波变成具有根据光吸收构件的层的厚度的低频的发送超声波。注意，通过对膜进行层压，可以生成具有低频的发送超声波。生成的发送超声波包括可以由换能器102接收的频带内的频率即可，并且当包括具有非必需的频带的频率时，该频率变成噪声。

图2B示出了脉冲光106的照射区域203。由脉冲光照射并且实际上生成超声波的区域(在下文中被称为发送超声波生成区域)是在光吸收构件111中由脉冲光照射的区域，并且是其中光吸收构件111和照射区域203彼此重叠的区域。在本示例性实施例的情况下，如图2B中所示，因为光吸收构件111被包括在照射区域203内部，所以整个光吸收构件111是发送超声波生成区域。

本示例性实施例的超声波生成构件104充当表面声源。注意，用作表面声源的超声波生成构件表示，在超声波生成构件中作为实际生成超声波的区域的发送超声波生成区域用作表面声源。在本公开和说明书中，当发送超声波生成区域的宽度w_a大于等于高度h的十倍时，认为发送超声波生成区域用作表面声源。参考图2B和4A描述发送超声波生成区域的宽度w_a和高度h。如图2B中所示，从光源看的、发送超声波生成区域的表面被称为xy平坦表面。注意，Z轴在垂直于附图的方向上延伸并且对应于光轴延伸的方向。发送超声波生成区域的宽度w_a表示X轴方向上的宽度和Y轴方向上的宽度，并且当X轴方向上的宽度和Y轴方向上的宽度两者大于等于高度h的十倍时，认为发送超声波生成区域用作表面声源。注意，如图2B中所示，在发送超声波生成区域是圆的情况下，宽度w_a是直径。此外，发送超声波生成区域的高度h表示发送超声波生成区域在光轴方向(Z轴)上的长度。更具体地，如图4A中所示，高度h是平行于Z轴的、在光源侧表面和光源侧表面的对侧表面之间的长度。正如在本示例性实施例中那样，在发送超声波生成区域是平坦表面的情况下，发送超声波生成区域的高度与光吸收构件的厚度一致。另一方面，如图4B中所示，在发送超声波生成区域具有曲率的情况下，发送超声波生成区域的高度h变得大于光吸收构件的厚度；但是，如果宽度w_a大于等于厚度h的十倍，则发送超声波生成区域用作表面光源。

顺便提及，也可以设想以下方法：该方法不使用超声波生成构件104，并且探头单元101的换能器102或另一线性探头用于将超声波发送到被检体并且获取超声图像。在这种情况下，因为要求另一线性探头或需要将发送超声波的功能添加到探头单元，所以成本增大。从而，使用超声波生成构件104有优点。特别是，正如在本示例性实施例中那样，在其中还实施超声波的测量的超声装置的情况下，将超声波生成构件添加到测量超声波所需的配置使得能够实施超声波的测量。

光吸收构件的面内分布

在超声波生成构件104中，光照射区域203具有在光吸收系数方面不同的区域。另外，在本示侧性实施例的被检体信息获取装置中，照射区域203内部的光吸收构件111具有在吸收系数方面不同的区域。当照射到照射区域203的光的强度不均匀时，期望光吸收构件111在光照射区域203中的面内分布被设置使得照射光的强度分布减小。在本装置的照射区域203中，照射光的光束轮廓具有高斯形强度分布。换言之，当光吸收构件的吸收系数的面内分布是均匀的时，发送超声波的强度分布变成高斯形强度分布。

现在将描述发送超声波的生成。发送超声波的声压P以与普通光声波相同的方式由等式(1)表示。

P＝Γ·μ·Φ 等式(1)

符号Γ表示格鲁乃森(Grüneisen)参数，该参数是通过将体积膨胀系数(β)和声速(c)的平方的乘积除以比热(Cp)而获得的弹性属性值。符号μ是光吸收构件的吸收系数并且被假设为照射的脉冲光106的中心波长的光吸收系数。符号Φ是在局部区域处的光量(照射到光吸收构件的光量)并且是具有在xy平坦表面上的分布的函数。当光吸收构件在照射区域203内部的吸收系数分布是作为光量的面内分布Φ的倒数(inverse number)的吸收系数分布时，可以消除光量的强度波动并且生成具有均匀声压的发送超声波。在图2中示出的光吸收构件111具有反高斯形吸收系数分布。可以通过例如使用喷墨打印机等控制涂布的油墨的密度来获得吸收系数分布。注意，在本示例性实施例中，虽然可能难以使光吸收构件的吸收系数分布是Φ的精确反函数，或用精确的方式将光吸收构件和光源(照射部分105)相对于彼此相对地放置，但是发送超声波的声压的分布变成接近均匀的即可。在发送超声波照射区域的生成的声压的强度分布中的强度波动小于在光量的面内分布Φ中的强度波动即可。注意，标准差可以用作评估强度波动的基础。声压的强度的变化优选地小于等于10％(最小值和最大值落入相对于某值的0.9倍以上至1.1倍以下的范围内)。

注意，膜202的除了光吸收构件的区域以外的区域期望是反射构件。正如在高斯形光束的情况下，在使用具有周边光强度低的光量的面内分布Φ的情况下，使用周边光量不能生成足够的发送超声波。从而，在周边生成的发送超声波不能用于重构并且变成噪声。通过在光吸收构件周围设置反射构件，入射到反射构件上的周边光几乎不生成超声波；从而，可以减小噪声。膜202的材料可以具有反射特性，或可以在其上涂布反射膜，并且期望所使用的材料是具有低吸收系数的、几乎不生成超声波的材料。具体地，吸收系数优选地小于等于0.001/mm。注意，在膜本身具有反射特性的情况下，设置在膜中的光吸收构件被设置以便处于光照射部分105侧。此外，可以涂布这种反射膜使得在小于照射区域的区域中生成发送超声波，使得获得具有一定量的强度的发送超声波。

注意，在膜202是透明膜的情况下，透射到被检体侧的脉冲光的一部分由被检体等吸收，变成光声波，并且变成噪声源。在本文中，涂布反射膜使得发送超声波生成区域的范围小于光束照射区域203。例如，当光束的直径是50mm时，发送超声波生成区域将是40mm的区域。

顺便提及，因为发送超声波可以在不传播通过超声波生成构件104的情况下被发送，所以超声波生成构件104被设置使得具有光吸收构件的表面在被检体侧是更适合的。此外，在本公开中，因为在设置驱动机构110方面有自由度，所以超声波生成构件104被设置在探头单元101上方。但是，超声波生成构件104被设置在半球形探头单元101的底部部分处的配置是更期望的，这是因为超声波生成构件104不干扰由换能器102接收的被检体的反射波的声线。注意，超声波生成构件104可以被配置有多个片状构件。例如，支撑光吸收构件的片状构件和具有反射脉冲光的属性的片状构件可以被配置为彼此重叠，或其中光吸收体被设置在不同区域中的片状构件可以被配置为彼此重叠。

换言之，超声波生成构件104呈现出补偿来自光照射部分105的照明分布(illuminance distribution)的光吸收特性的分布。此外，期望光吸收特性的这种分布在超声波生成构件104的平面方向(xy平坦表面)上与脉冲光106的照明分布具有负相关性。此外，光吸收构件111被包括在超声波生成构件104中，其中浓度分布使声压强度分布小于脉冲光106的强度分布。

被检体保持构件

被检体保持构件107是保持被检体的构件，并且在本示例性实施例中，被检体保持构件107是设置在装置外壳的开口中的弧形构件。此外，被检体保持构件107由支撑构件112支撑。

在本示例性实施例中，还进行光声波的测量。从而，因为照射到被检体的光被透射，所以期望被检体保持构件107是具有高的光透射率的构件。此外，因为从被检体到达的光声波和反射波被透射，所以期望使用具有与被检体的声学阻抗接近的声学阻抗的材料。此外，因为被检体保持构件107保持被检体，所以需要刚度(rigidity)。例如，这种材料的示例中包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基戊烯和聚乙烯。注意，在不进行光声波的测量的情况下，保持构件107的光透射率不是问题。此外，虽然被检体保持构件107具有在实时测量的同时保持被检体以减小被检体的振动和变形的功能以及保护探头单元101免受被检体影响的功能，但是如果不需要上述功能，则不需要被检体保持构件107。

光源

光源103是生成照射到被检体超声波生成构件104的脉冲光106的设备。此外，当测量光声波时，光源103生成照射到被检体的脉冲光106。

为了获得大输出，期待光源103是激光光源；但是，替代地可以使用发光二极管或闪光灯(flashlamp)。在激光器用作光源103的情况下，可以使用各种激光器(诸如固态激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器)。使用装置控制单元109控制照射定时、波长、强度等。与光源103一体化的光源控制器可以代替装置控制单元109进行控制。

脉冲光106的波长是由超声波生成构件104的光吸收构件111吸收的波长。此外，正如在本示例性实施例中那样，在进行光声波的测量的情况下，期望脉冲光106的波长是由在构成被检体的部件中的特定部件吸收的特定波长，并且是使得光能够传播到被检体内部的波长。具体地，在被检体是有机体(organism)的情况下，波长优选地是700nm以上至1100nm以下。此外，为了有效地生成超声波或光声波，根据超声波生成构件或被检体的热学特性在足够短的时段内照射光。在被检体是有机体的情况下，为了有效地生成光声波，从光源103生成的脉冲光的脉冲宽度合适地是约10纳秒至约50纳秒。此外，用于有效地生成发送超声波的脉冲宽度依赖于超声波生成构件的材料；从而，可以根据超声波生成构件的材料合适地配置脉冲宽度。为了使用单个光源有效地生成用于发送的声波和光声波，期望超声波生成构件的材料是允许使用与照射到被检体的脉冲光的脉冲宽度类似的脉冲宽度的材料。

在本示例性实施例中，使用作为固态激光器的钛蓝宝石激光器，并且波长是760nm和800nm。注意，由光源103生成的脉冲光从光照射部分105通过包括光学构件(诸如透镜或反射镜、漫射板(diffusing plate)和光纤)的光传输线被照射到被检体。注意，在光源和光照射部分之间的距离近的情况下，光传输线可以不包括光学构件。此外，光源的光照射部分可以被设置以便与探头单元的内壁一致或在内壁的内侧，并且脉冲光可以在不经过光传输线的情况下照射到超声波生成构件或被检体。在这种情况下，光照射部分与光源的光照射部分一致。

装置控制单元

装置控制单元109控制包括在被检体信息获取装置中的每个部件。例如，装置控制单元109控制光源、XY平台、换能器的接收、在超声波生成构件和光照射部分之间的相对定位。此外，装置控制单元109是图像生成构件，该图像生成构件通过基于由换能器102获取的电信号进行图像重构等来获取关于被检体内部的光学特性和声学特性的信息。

通常，装置控制单元109是包括独立CPU、主存储设备和辅助存储设备的工作站，并且使用提前存储的软件来进行上述处理。装置控制单元109可以是专门设计的硬件或可以是与其他构件共享的硬件。此外，可以通过网络或各种计算机可读存储介质将实现每个功能的程序馈送到系统或装置，并且装置的计算机中的一个或多个处理器可以读取和执行程序。此外，可以使用电路(例如FPGA或ASIC)实现每个功能。

顺便提及，装置控制单元109能够获取由装置的用户输入的信息并将信息呈现给用户。具体地，例如，在由用户输入的命令的基础上，改变测量参数、开始和结束测量、选择图像的处理方法、保存患者信息和图像、并且分析数据。使用例如图像显示设备(诸如显示器)和输入单元(诸如键盘)的组合或诸如触摸板显示器之类的部件(其中图像显示设备和输入单元被一体化)来进行上述操作。

重构图像的方法

接下来将描述使用获取的光声波信号和超声波信号重构图像的过程。由装置控制单元109进行图像的重构。

首先将描述基于光声波信号获取关于被检体内部的光学特性的信息的过程。在这种过程中可以应用三维空间中的背投算法。例如，在通用背投(UBP)算法的情况下，可以使用以下等式(2)来获得初始声压分布p(r)。

在上面对应于投影数据的项b(r₀，t)由等式(3)表示，其中p_d(r₀)是由检测元件检测到的光声波信号，r₀是每个检测元件的位置，t是时间并且Ω₀是换能器的立体角。

类似的背投算法可以用于反射波的重构。考虑发送超声波到达被检体内部所花费的时间，使用由等式(4)表示的t′代入t，其中r_s是超声波生成构件104的位置，即当法线从重构位置r延伸到超声波生成构件104时的交点。此外，c是声速。自然，在被检体与声学匹配液体41之间的声速显著不同的情况下，进行考虑到该差异的校正。

顺便提及，在进行光声测量的情况下，光的能量中传播到生物体内部的部分由光吸收构件(诸如血液)吸收，并且从光吸收构件在熟膨胀时生成声学波。此外，在生物体中存在癌症(cancer)的情况下，癌症的新生血管以类似的方式吸收光并且生成光声波。结果，通过对接收的光声波进行图像重构，可以获得血管和癌症的位置信息。此外，可以使用每个物质中在光的波长的吸收系数方面的差异来获得诸如氧饱和度等的信息。

同时，在反射波的重构的情况下，接收由在生物体内部传播的发送超声波的能量生成、在具有不同声学阻抗的物质之间的界面(诸如正常部位与肿瘤(tumor)的边界表面)处反射和散射的反射波。此外，在接收的反射波的基础上，可以获得关于被检体内部的声学特性的结构信息。结果，例如可以获得癌症的边界表面的结构信息。

注意，在使用线性探头等的超声装置中，例如从128个元件的超声波换能器将超声波传送到被检查物，并且接收在被检查物内部反射的超声波。虽然这种超声装置可以捕获大的结构(诸如肿瘤界面)，但是难以捕获小的结构(诸如钙化点)。以上是因为虽然在大界面的情况下，在以镜面的方式反射之后，超声波返回到超声波换能器，但是在小结构的情况下，超声波被散射到各种角度，并且降低了返回到超声波换能器的量。在本系统中，换能器102被设置在探头单元101中。结果，换能器102能够接收各种角度的信号。换言之，在本装置中，即使由乳房内部的钙化点散射的超声波也可以由多个换能器102接收。

处理流程图

参考图3，描述由根据本示例性实施例的被检体信息获取装置进行的超声波测量和光声波测量的处理流程图。在本文中，将描述测量受试者(examinee)的乳房的情况，其中乳房充当被检体。

在步骤S1中，开始测量。在这种状态下，受试者插入乳房使得乳房与保持构件107接触。此外，充当声学匹配液体41的水在保持构件107和乳房之间填充使得其间没有空气进入。随后，当结束测量准备之后，用户操作装置以开始实施测量。

在步骤S2中，超声波生成构件104被设置在期望位置处。在设置超声波生成构件104时，驱动机构110用于进行调节使得光照射区域的中心和超声波生成构件104的光学特性的面内分布的中心彼此重合。

在步骤S3中，实施超声波测量。在测量超声波时，因为探头单元101和超声波生成构件104以一体化的方式移动，所以在超声波生成构件104与照射到超声波生成构件的光的强度分布之间的相对位置是固定的。每次照射光被照射到超声波生成构件104，就生成发送超声波并到达被检体。此外，从被检体反射和散射的反射波由换能器102接收。注意，照射光的波长可以是用于实施光声测量的波长，或可以是用于生成发送超声波的专用波长。

在步骤S4中，确认是否完成了意图的测量的实施。如果没有完成，则处理返回到步骤S3并且实施超声波测量。在完成意图的测量的实施之后，处理前进到步骤S5。

在步骤S5中，因为实施了光声测量，所以超声波生成构件104从光照射区域撤回。

在步骤S6中，实施光声测量。在使用XY平台移动用光照射被检体的位置的同时实施光声测量，以便获得具有宽的区域的图像。在本文中，为了计算氧饱和度，具有两个波长，即760nm和800nm的光交替地在相同位置处照射。

在步骤S7中，确认是否完成了意图的测量的实施。如果没有完成，则处理返回到步骤S6并且实施光声测量。在完成意图的测量的实施之后，处理前进到步骤S8。

在步骤S8中，进行图像重构。在图像重构中，进行超声波的图像重构和光声图像重构。正如需要的那样，可以使用图像处理来融合超声图像和光声图像。

在步骤S9中，结束测量。检查获取的图像并且如果获取的图像是期望图像，则结束测量。自然，当实施对侧的乳房的测量时，可以通过返回到步骤S1来继续测量。注意，可以基于独立的流程图来进行超声波测量和光声测量中的每个。

通过具有上述配置，可以改变生成的发送超声波的强度分布。结果，即使在使用相同的探头单元测量光声波图像和超声图像的装置中也可以获取期望的超声图像。

其他变型示例

在上述示例性实施例中，因为超声波生成构件104具有基本平坦的表面，所以发送超声波生成区域也具有基本平坦的表面；但是，超声波生成构件104和发送超声波生成区域可以各自具有如图4B所示的曲率。例如，形成曲率使得在超声波生成构件104中生成的发送超声波在距离被检体表面20mm位置处形成焦点。使用上述，可以将发送超声波集中到被检体中意图测量的区域。

此外，在上述示例性实施例中，超声波生成构件104具有下面这样的吸收系数分布：该吸收系数分布生成具有强度分布(具有接近均匀的强度)的超声波，其中强度波动小于照射光的强度波动。但是，吸收系数分布不限于以上形式并且超声波生成构件104可以具有以下这样的吸收系数分布：其中面内超声波的强度改变大。

图4C示出了其中设置了环形光吸收构件111的超声波生成构件104的示例。在超声波生成构件104中，例如将具有均匀吸收系数的光吸收构件111设置在例如具有30mm内径和50mm外径的区域中。在这种情况下，因为光吸收构件111和膜202的吸收系数不同，所以超声波生成构件的照射区域具有环形吸收系数分布。因为从界面反射的镜面反射被形成为图像，所以在通过针对被检体照射具有基本均匀强度的平面超声波而获得的超声图像中，难以捕获由微小的钙化产生的散射体。但是，通过使用具有这种环形光吸收构件的超声波生成构件，可以拍摄像暗视场照片的照片，使得即使使用散射的弱超声波也可以便于成像。

此外，超声波生成构件104可以用于限定光声波测量的照射区域。在上述示例性实施例的情况下，超声波生成构件从超声波测量和光声波测量之间的光路撤回；但是，通过不撤回超声波生成构件，并且通过进行光声波测量，可以防止将光发射到被检体的一部分。此外，为了获得可选的光强度，可以调节透射率的面内分布。在这种情况下，具有适合于发送超声波的吸收系数分布的超声波生成构件104和具有适合于光声波测量的吸收系数的超声波生成构件104可以被准备，并且可以在通过被驱动机构110替换之后使用。通过这样做，可以实施期望的超声波测量和光声测量。注意，在光声波测量期间使用的超声波生成构件可以是由具有低光吸收系数(高透射率)的区域和具有高反射率的区域形成的构件，并且可以是几乎不生成超声波的构件。

此外，在上述示例性实施例的超声装置中，虽然实施了超声波测量和光声波测量两者，但是本公开可以应用到生成平面超声波的任何超声装置，并且例如可以应用到不实施光声波测量并且仅实施超声波测量的超声装置。

此外，虽然上述示例性实施例的超声装置包括弧形的被检体保持构件107，但是被检体保持构件的形状不限于以上形状。此外，本公开可以应用到不包括被检体保持构件的超声装置。

以上描述了本公开的优选示例实施例和变型示例；但是，本公开不限于示例性实施例和变型示例，并且可以在本公开的主旨内进行各种修改和改变。

本公开能够在光声诱导超声成像装置中提供如下超声装置：该超声装置能够生成具有期望的强度分布的超声波、或能够使生成的超声波的强度分布接近期望的强度分布。

虽然参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附的权利要求的范围要被赋予最宽泛的解释，以便包含全部这样的修改以及等效结构和功能。

Claims

1.一种超声装置，包括：

换能器，接收超声波并且将超声波转换为电信号；

平面超声波生成构件，包括光吸收构件；

光照射部分，将脉冲光照射到平面超声波生成构件；

其中，关于对来自光照射部分的照射光的光吸收特性，平面超声波生成构件呈现出平面方向上的分布。

2.根据权利要求1所述的超声装置，其中，平面超声波生成构件呈现出以下光吸收特性的分布：该分布补偿来自光照射部分的照明分布。

3.根据权利要求1所述的超声装置，其中，在平面方向上，照射光的照明分布和光吸收特性的分布彼此具有负相关性。

4.根据权利要求1所述的超声装置，其中，光吸收构件被包括在平面超声波生成构件中以便具有如下浓度分布：该浓度分布形成小于照射光的强度分布的声压强度分布。

5.根据权利要求1所述的超声装置，还包括：

移动单元，移动在从光源发射的光的光路和平面超声波生成构件之间的相对位置，

其中在使用移动单元改变相对位置的情况下，在照射到照射区域的光的强度分布和照射区域的吸收系数的面内分布之间的相对位置改变。

6.根据权利要求1所述的超声装置，

其中光吸收构件生成超声波，所述超声波具有如下声压分布：在该声压分布中，强度波动小于照射到发送超声波生成区域的光的强度分布。

7.根据权利要求1所述的超声装置，还包括

反射构件，反射来自光源的光，

其中该反射构件被设置在平面超声波生成构件周围。

8.根据权利要求7所述的超声装置，

其中反射构件和平面超声波生成构件被设置在片状构件上，所述片状构件设置在光源和被检体之间。

9.根据权利要求1所述的超声装置，

其中光吸收构件小于照射区域。

10.根据权利要求9所述的超声装置，

其中从光源发射的光入射到平面超声波生成构件和反射构件上。

11.根据权利要求1所述的超声装置，

其中平面超声波生成构件的吸收系数分布是环形的。

12.根据权利要求1所述的超声装置，

其中平面超声波生成构件包括多个片状构件。