CN108601536A - 信息获取装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种信息获取装置，具有：计算单元，基于通过换能器接收声学波而获取的信号来生成图像数据，所述声学波是通过对被检体进行多次光照射而从被检体生成的；以及显示控制单元，其使显示单元显示图像，其中计算单元在多次光照射完成之前使用与多次光照射的一部分相对应的信号来生成第一图像数据，显示控制单元在多次光照射完成之前使显示单元显示基于第一图像数据的图像，计算单元在多次光照射完成之后使用与比多次光照射的所述一部分多的光照射相对应的信号来生成第二图像数据。

Description

信息获取装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种信息获取装置和控制方法。

背景技术

对于从光源(例如，激光器)将光照射到被检体(例如，活体)并且使基于进入该被检体的光获取的该被检体中的信息成像的光学成像装置的研究在医学领域中正大力地进行。一种光学成像技术是光声成像(PAI)。在光声成像中，光源生成的脉冲光被照射到被检体。然后，探头接收被检体组织生成的声学波(光声波)，从而吸收在被检体中传播并且扩散的脉冲光的能量。被检体信息是基于该接收信号而成像的。

在光声成像中，使用目标部分(例如，肿瘤)和其他组织之间的光能的吸收率的差异。测试部分吸收照射的光能，并且瞬间扩大。此时生成的弹性波是光声波。通过对该接收信号进行数学分析，可以获取被检体内部的特性信息(被检体信息)。特性信息例如是初始声压分布、光能吸收密度分布和吸收系数分布。光声成像也可以用于被检体中的特定物质的定量测量和血液中的氧饱和度测量。最近，使用该光声成像使小动物的血管造影片成像的临床前研究和将该原理应用于乳腺癌等的诊断的临床研究正积极地进行。

PTL 1的光声装置使用其中设置多个换能器的半球形探头。如果该探头被使用，则特定区域中生成的光声波可以被以高灵敏度接收。因此，该特定区域中的被检体信息的分辨率提高。PTL 1公开了该探头在平面上扫描，然后探头在垂直于该扫描的平面的方向上被移动，然后在另一个平面上扫描，并且这种扫描被重复多次。根据该方法，可以在宽范围上获取具有高分辨率的被检体信息。

引文列表

专利文献

PTL 1：日本专利申请公开No.2012-179348

发明内容

技术问题

可以通过对多个换能器接收的声学信号执行图像重构处理来获取被检体信息。图像重构处理例如是时域或傅立叶域中的反向投射，或者是诸如分段相加处理之类的数据处理，该处理通常用于断层技术。这些处理操作通常需要很大的计算量。因此，在一些情况下，在探头接收到声学波之后难以生成被检体信息。具体地说，当需要高分辨率的图像或高频的光照射时，接收到声学波之后的成像变得困难。

鉴于前述内容，本发明的目的是改进在光声测量中使被检体信息显现时对于信号数据获取的可追踪性。

问题的解决方案

本发明使用一种信息获取装置，该信息获取装置包括：

计算单元，其被配置为基于通过换能器接收声学波而获取的信号来生成图像数据，所述声学波是通过对被检体进行多次光照射而从被检体生成的；以及

显示控制单元，其被配置为使显示单元显示基于图像数据的图像，其中，

计算单元在所述多次光照射完成之前使用与所述多次光照射的一部分相对应的信号来生成第一图像数据，

显示控制单元在所述多次光照射完成之前使显示单元显示基于第一图像数据的图像，

计算单元在所述多次光照射完成之后使用与比所述多次光照射的所述一部分多的光照射相对应的信号来生成第二图像数据，并且

显示控制单元在所述多次光照射完成之后使显示单元显示基于第二图像数据的图像。

本发明还使用用于基于通过换能器接收声学波获取的信号而生成的图像的显示方法，所述声学波是通过对被检体进行多次光照射而从被检体生成的，

该方法包括：

在所述多次光照射完成之前使用与所述多次光照射的一部分相对应的信号来生成第一图像数据，并且使显示单元显示基于第一图像数据的图像；并且

在所述多次光照射完成之后使用与比所述多次光照射的所述一部分多的光照射相对应的信号来生成第二图像数据，并且使显示单元显示基于第二图像数据的图像。

本发明的有益效果

根据本发明，可以在光声测量中使被检体信息显现时改进对于信号数据获取的可追踪性。

从以下参照附图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]图1是描绘根据实施例1的被检体信息获取装置的配置的示意图。

[图2]图2是描绘根据实施例1的被检体信息获取装置的操作的流程图。

[图3]图3是描绘根据实施例1的被检体信息获取装置的连接的示意图。

[图4]图4A和4B是描绘支撑物执行直线移动时的显示数据选择的例子的示图。

[图5]图5A和5B是描绘支撑物执行螺旋形移动时的显示数据选择的例子的示图。

[图6]图6A和6B是描绘支撑物执行螺旋形移动时的显示数据选择的修改的示图。

[图7]图7是描绘根据实施例2的被检体信息获取装置的配置的示意图。

[图8]图8是描绘根据实施例2的被检体信息获取装置的操作的流程图。

[图9]图9是描绘根据实施例3的被检体信息获取装置的配置的示意图。

[图10]图10是描绘根据实施例3的被检体信息获取装置的操作的流程图。

具体实施方式

将参照附图来描述本发明的实施例。下面描述的元件的尺寸、材料、形状、相对位置等应根据应用本发明的装置的配置和各种条件而被适当地改变。因此，本发明的范围不限于以下描述。

本发明涉及一种检测从被检体传播的声学波、生成被检体内部的特性信息、并且获取生成的信息的技术。因此，本发明被认为是被检体信息获取装置或其控制方法、被检体信息获取方法和信号处理方法、或显示方法。本发明还被认为是使包括诸如CPU和存储器之类的硬件资源的信息处理装置执行这些方法的程序、或存储该程序的存储介质。

本发明的被检体信息获取装置包括利用光声效应的装置，该装置对被检体照射光(电磁波)，接收在被检体内部生成的声学波，并且获取被检体的特性信息作为图像数据。在这种情况下，特性信息是关于与被检体内部的多个位置中的每个位置相对应的特性值的信息，该信息是使用通过接收光声波而获取的接收信号而生成的。

通过光声测量而获取的特性信息是反映光能的吸收率的值。例如，特性信息包括通过光照射而生成的声学波的生成源、被检体内部的初始声压、从初始声压推导的光能吸收密度或吸收系数、以及构成组织的物质的浓度。对于物质浓度，可以通过确定氧合血红蛋白浓度和脱氧血红蛋白浓度来计算氧饱和度分布。可以确定葡萄糖浓度、胶原蛋白浓度、黑色素浓度、脂肪或水的体积分数等。

基于被检体中的每个位置处的特性信息，获取二维或三维特性信息分布。分布数据可以被生成为图像数据。特性信息可以不是被确定为数值数据，而是被确定为被检体中的每个位置处的分布信息。换句话说，可以确定诸如初始声压分布、能量吸收密度分布、吸收系数分布和氧饱和度分布之类的分布信息。三维(或二维)图像数据是关于设置在三维(或二维)空间中的重构单元的特性信息的分布。就三维空间来说，重构单元是体素，就二维空间来说，重构单元是像素。

本发明中所称的声学波通常是超声波，包括被称为声波或声学波的弹性波。通过探头等从声学波转换的电信号也被称为声学信号。在该说明书中，短语“超声波”或“声学波”的使用并非意图限制弹性波的波长。通过光声效应生成的声学波也被称为光声波或光诱导的超声波。起源于光声波中的电信号也被称为光声信号。

<实施例1>

(装置配置)

图1是描绘根据实施例1的被检体信息获取装置100的配置的示意图。

测试被检体118是测量的目标。例子是身体部分(诸如乳房、手和腿等)以及模拟活体的声学特性和光学特性并且用于调整所述装置的假体(phantom)。具体地说，声学特性是声学波的传播速度和阻尼速率，光学特性是光的吸收系数和散射系数。光吸收体是存在于测试被检体118的内部并且相对于从光源109照射的光具有很大的光吸收系数的物质。就活体来说，光吸收体例如是血红蛋白、水、黑色素、胶原蛋白或脂类。就假体来说，假体包括具有期望的光学特性的物质。

光源109是可以多次照射脉冲光的装置。对于光源，激光器因为其高功率是优选的，但是光源可以是发光二极管、闪光灯等。为了有效地生成光声波，期望的是，光源109可以根据被检体的热特性、按足够短的间隔多次照射脉冲光。在被检体是活体时的情况下，从光源109生成的脉冲光的脉宽优选为几十纳秒或更短。脉冲光的波长优选为大约700nm至1200nm，这是被称为生物窗口的近红外区域。该区域中的光到达活体的相对较深的部分，因此关于活体的深度部分的信息可以被获取。如果测量限于活体的表面部分，则可以使用具有500nm至700nm波长的光，该光是近红外区域的可见光。脉冲光的波长优选地相对于观察目标具有很高的吸收系数。

保持单元103安装在支撑台101的开口中以支撑被检体，以便保持测试被检体118(其是被检体的通过开口插入的一部分)并且使测试被检体118的形状维持恒定状态。在提供根据测试被检体118的形状可选的多个形状保持单元103的情况下，用于更换形状保持单元103的安装单元被设置在支撑台101的开口处。如果具有与被检体的声学阻抗接近的声学阻抗的材料被选为保持单元103的材料，则可以使测试被检体118和保持单元103之间的界面上的声学波的反射减少。保持单元103的厚度优选是薄的，以便减少保持单元103对声学波的反射。在经由保持单元103对测试被检体118照射光的情况下，优选的是，保持单元103具有光的高透射率。例如，聚甲基戊烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等可以用于保持单元103。如果测试被检体118是乳房，则应使用具有被某个截面剖切为球形的保持单元以便使乳房的变形最小化。对于保持单元103，片材型膜、橡胶片材等可以被用来代替上述构件。可以在不使用保持单元103的情况下对测试被检体118进行测量。

光学系统107传送光源109生成的脉冲光。例如，光学系统107包括诸如透镜、反光镜、棱镜、光纤和漫射板之类的光学装置。当光被引导时，可以使用这些光学装置来改变形状和光密度以使得生成期望的光分布。可以照射到单位面积的光的强度(最大容许曝光)已被指定作为与对于生物组织的激光束等的照射相关的标准。为了满足该标准，优选的是，如图1中的虚线所指示的，使光在某个表面面积上展开。

优选的是，光学系统107包括光学机构(未例示)，该光学机构检测脉冲光对于测试被检体118的照射，并且生成用于接收和存储光声波的同步信号。例如，光源109生成的脉冲光的一部分经由光学系统(诸如半反光镜)被划分并且被引导到光电传感器，并且通过光电传感器的输出信号被检测。在使用纤维束来引导脉冲光的情况下，纤维的一部分是分叉的以将光引导到光电传感器。通过该检测而生成的同步信号输出到电信号获取单元114和信息处理单元110。

换能器105检测由被照射到测试被检体118的光生成的光声波，并且输出电信号。优选的是，换能器相对于来自测试被检体118的光声波具有高接收灵敏度和宽频带。作为构成换能器105的构件，例如可以使用由PZT(锆钛酸铅)表示的压电陶瓷材料或由PVDF(聚偏二氟乙烯)表示的聚合物压电膜材料。此外，也可以使用静电电容型元件(诸如CMUT(电容式微加工超声换能器))或使用法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪的换能器。

支撑物104支撑换能器105。在该例子中，大致半球形容器用作支撑物。多个换能器105安装在半球形容器的内部，光学系统107的输出端安装在基座部分中。声学匹配材料102被填充到支撑物104的容器中。为了支撑这些构件，支撑物104的材料优选为例如具有强机械强度的金属。

安装在支撑物104中的多个换能器105中的每个被设置为使得接收方向性的灵敏度最高的方向(方向轴)朝向特定区域。该特定区域例如是支撑物的曲率的中心。通过换能器105的这样的布置，形成如下区域：在该区域，如果生成的图像高，则声学波被以高灵敏度和分辨率接收(高灵敏度区域)。高灵敏度区域可以被定义为例如以分辨率最高的点为中心的、具有至少是最大分辨率的一半的分辨率的区域。

如果期望的高灵敏度区域可以被形成，则换能器的布置和支撑物的形状不限于以上描述。如果所述多个换能器105的元件的至少一部分被设置在支撑物104中以便以高灵敏度在高灵敏度区域中接收所生成的光声波，则这就足够了。此外，如果所述多个换能器105被设置在支撑物104中以使得换能器的方向轴集中，而不是将换能器105的方向轴设置为平行，则这就足够了。对于支撑物104，可以使用各种其他的形状来代替半球形形状，诸如部分椭球、杯子、碗以及平面和曲面的组合。优选的是，所述多个换能器105被设置在支撑物104上，以使得由多个换能器105的布置确定的高灵敏度区域形成在预期放置测试被检体118的位置处。如果存在保持测试被检体118的形状的保持单元103，则优选的是在保持单元103的附近形成高灵敏度区域。

扫描台架106设置在台架基座119上。扫描台架106在图1中的X、Y和Z方向上改变支撑物104相对于测试被检体118的相对位置。扫描台架106包括：X、Y和Z方向上的导向机构，X、Y和Z方向上的驱动机构，以及检测支撑物在X、Y和Z方向上的位置的位置传感器，这些未被例示。如图1所示，支撑物104设置在扫描台架106上。这意味着，导向机构优选为可以承受重负载的直线导向件等。对于驱动机构，可以使用导螺杆机构、连杆机构、齿轮机构、液压机构等。对于驱动力，可以使用例如马达。对于位置传感器，可以使用例如光学编码器或磁性编码器。扫描台架106对应于本发明的移动单元。

电信号获取单元114按时间序列从所述多个换能器105收集电信号。通常，电信号获取单元114是由诸如CPU、OP放大器和/或A/D转换器之类的元件以及诸如FPGA和ASIC之类的电路构成的。电信号获取单元114通过对从多个换能器105接收的模拟信号执行滤波、放大和A/D转换来生成数字信号，并且将生成的数字信号传送到信息处理单元110。电信号获取单元114可以由多个元件和电路构成。

声学匹配材料102填充测试被检体118和保持单元103之间的空间以及保持单元103和换能器105之间的空间，以便声学地结合测试被检体118和换能器105。每个空间中的声学匹配材料102的材料可以是不同的。声学匹配材料102优选为声学阻抗接近于测试被检体118和换能器105的声学阻抗并且对于其来说声学波的衰减很小的材料。还优选的是，声学匹配材料102透射脉冲光。例如，水、蓖麻油、凝胶等可以用作声学匹配材料102。

成像元件108使测试被检体118成像，并且将信号输出到信息处理单元110。信息处理单元110对从成像元件108输出的信号进行分析，并且生成成像数据。对于成像元件108，可以使用光学成像元件，诸如CCD传感器或CMOS传感器。对于成像元件108，可以使用压电元件、CMUT等。就后者来说，所述多个换能器105的元件的一部分可以用作成像元件108。成像元件108不限于以上描述，只要测试被检体118可以被成像即可。用于成像元件108的图像处理单元也可以被设置。成像元件108可以被设置在任何位置上，只要测试被检体118可以被成像即可。

信息处理单元110包括计算单元111、存储器单元112和选择单元113。计算单元111通常由诸如CPU、GPU和A/D转换器之类的元件以及诸如FPGA和ASIC之类的电路构成。计算单元111对从电信号获取单元114输出的电信号执行信号处理，并且获取测试被检体118内部的特性信息。如图3中所描绘的，计算单元111还经由总线117控制构成被检体信息获取装置的每个组成元件的操作。通过使用可以同时对多个信号进行流水线处理的信息处理单元110，可以减少被检体信息获取时间。

存储器单元112存储由所述多个换能器105接收的接收信号，这些接收信号是从电信号获取单元114作为数字信号输出的。存储器单元112通常由ROM、RAM或诸如硬盘之类的存储介质构成。存储器单元112可以不是由一个存储介质构成，而是由多个存储介质构成。存储器单元112的非暂时性存储介质可以存储计算单元111执行的程序。

选择单元113选择接收信号(显现目标)，计算单元111从该接收信号获取测试被检体118内部的信息。选择单元113由诸如CPU、比较器、计数器和A/D转换器之类的元件以及诸如FPGA和ASIC之类的电路构成。计算单元111可以执行选择单元113的操作。选择单元113可以与信息处理单元110分开安装。信息处理单元110、计算单元111和选择单元113可以安装在信息处理装置(诸如PC和工作站)中。

显示单元115将从信息处理单元110输出的关于测试被检体118的信息显示为分布图像、数字数据等。例如，液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器、FED等可以用于显示单元115。显示单元115可以与本发明的被检体信息获取装置分开提供。在这种情况下，光学信息获取装置输出指示特性信息的图像数据，并且执行显示控制。不管显示单元115是否包括在被检体信息获取装置中，信息处理单元110(特别是计算单元111)都充当本发明的显示控制单元。

输入单元116是可以从用户接收输入信息的用户接口。用户使用输入单元116来指定对于信息处理单元110的期望信息。对于输入单元116，可以使用键盘、鼠标、转盘、按钮、触摸屏等。在使用触摸屏的情况下，显示单元115也可以起到输入单元116的作用。任何用户接口都可以用于输入单元116，只要从用户输入的信息可以被接收即可。输入单元116可以与本发明的被检体信息获取装置分开提供。在使用PC或工作站作为信息处理单元110的情况下，PC的用户接口功能可以用作显示单元115和输入单元116。

(处理流程)

图2是根据实施例1的操作的流程图。在该流程中，在前一半部分中执行对信号获取具有高可追踪性的显示控制(步骤S100至S109)。因此，前一半部分适合于使用相对较少量的数据的顺序显示，并且是与光照射和声学波接收并行地执行的。在顺序显示中，使用与多次光照射的一部分相对应的电信号来生成第一图像数据。通常在前一半部分中，被检体的图像是随着支撑物移动逐渐地显示的。换句话说，在顺序显示中，被检体的图像是在所有光照射都完成之前生成和显示的。另一方面，后一半部分(步骤S110至S112)适合于扫描结束之后的高清晰度显示方法，该显示方法使用比顺序显示多的数据。在高清晰度显示中，使用与比多次光照射的用于第一图像数据的该部分多的光照射相对应的电信号来生成第二图像数据。在该描述中，其中生成第一图像数据的顺序显示也被称为第一显示；其中生成第二图像数据的高清晰度显示也被称为第二显示。

在步骤S100中，设置测量条件。例如，基于从用户接收的信息，信息处理单元110执行涉及关于测试被检体118的信息、保持单元103的类型、感兴趣区域等的设置。测量条件可以预先存储在存储器单元112中，以使得可以基于用户经由输入单元116的选择来设置条件。连接到所述装置的设备的ID信息可以被读取以使得可以基于该读取的信息来设置测量条件。

在步骤S101中，基于在S100中设置的测量条件来设置扫描台架106的位置控制信息。具体地说，信息处理单元110基于在S100中设置的测量条件来计算扫描台架106的移动区域S、发光定时、光照射位置和光声波接收位置。此时，移动路径、扫描速度、加速度分布等也可以被设置。接收位置是当光源109发射光时支撑物104的位置。

可以基于所述多个换能器105的布置来确定高灵敏度区域G的位置和大小。因此，基于感兴趣区域和支撑物104上的多个换能器105的布置信息，计算单元111设置移动区域S以使得高灵敏度区域G形成在感兴趣区域的内部。如果包括具有不同大小的多个保持单元，则可以基于保持单元103的大小信息和换能器105的布置信息来确定移动区域S。移动区域S也可以基于成像元件108捕捉的图像数据和换能器105的布置信息来确定。

此外，关于与高灵敏度区域、感兴趣区域、保持单元103等相对应的移动区域S以及发光定时、光照射位置和光声波接收位置的信息可以预先存储在存储器单元112中。用户可以使用输入单元116来设置任意的移动区域S、发光定时、光照射位置和光声波接收位置。优选的是，光源109和扫描台架106的驱动被控制为使得高灵敏度区域G在第一信号获取位置和第二信号获取位置之间的重叠变为期望的重叠程度。

在该实施例中，高灵敏度区域G具有球形形状，因此优选的是，至少一次获取信号，直到支撑物104移动与高灵敏度区域G的半径相同的距离。随着将支撑物104从第一脉冲光照射移动到第二脉冲光照射的距离缩短，分辨率可以是均匀的。然而，如果移动距离短(也就是说，如果移动速度低)，则需要时间来获取所有的信号。因此，优选的是，考虑到期望的分辨率和测量时间来适当地设置移动速度和接收信号获取定时的间隔。分辨率和测量时间应基于经由输入单元的输入值和选定条件来设置。例如，如果用户想要缩短测量时间，则提高移动速度，并且减少接收位置的数量。如果某个级别的高分辨率甚至在顺序显示中也是需要的，则设置更多数量的接收位置。

在步骤S102中，从在S101中设置的光声波接收位置处接收的信号中设置关于显现目标的信息。在顺序显示模式中，显示是与脉冲光照射和声学波接收并行地执行的，因此对于扫描的可追踪性高，但是因为处理性能低，所以可以被处理的数据量低。因此，该步骤中的将作为处理目标的数据是有限的。

计算单元111计算显现目标接收位置，并且基于在S100和S101中设置的测量条件、控制信息和在支撑物104上的多个换能器105的布置信息来设置选择单元113。或者可以计算显现目标接收位置处的脉冲光照射的次数，由此，选择单元113被设置。显现目标接收位置或关于脉冲光照射的次数的信息可以预先存储在存储器单元112中。或者用户可以使用输入单元116输入显现目标接收位置或照射次数，并且将该信息输出到信息处理单元110，由此，选择单元113被设置。

为了实现顺序显示，有必要在支撑物从第一显现目标位置移动到第二显现目标位置的同时完成第一显现目标信号的图像重构处理和显示。显现目标选择是基于这样的必要性实现的。不是显现目标的信号可在第一显现目标位置和第二显现目标位置之间获取。这些信号可以被存储，并且被用于最终的高清晰度显示。

((光栅扫描))

图4是在支撑物104执行由直线移动和方向改变构成的光栅扫描时的情况下选择显现目标数据的例子。支撑物104在X方向上移动的同时在预定接收位置处获取光声波，在Y方向上移动一个步长，然后改变方向。在图4A中，P(黑点)和Q(白点)指示移动区域S中的光声波接收位置。在接收位置P处接收的光声波是显现目标，在接收位置Q处接收的光声波不是显现目标。通过像这样限制处理目标，即使是在顺序显示中的有限时间内也可以生成图像。

图4B是通过仅提取接收位置P并且使支撑物104的高灵敏度区域G在每个接收位置处重叠而生成的示图。为了显示在顺序显示中的处理性能允许的范围内尽可能好的图像，优选的是，高灵敏度区域G重叠在上面的每个区域尽可能多地填充感兴趣区域。为此，优选的是，将显现控制信息设置为使得高灵敏度区域G重叠，或者如图4B所示，在第一显现目标接收位置(P1)和第二显现目标接收位置(P2)之间的区域中的高灵敏度区域G之间不生成间隙。此外，用于顺序显示的接收位置可以布置在均匀的或大致均匀的空间位置处。由此，将被显示的图像的图像质量变为空间均匀的，并且由于局部不同的图像质量的生成而导致的诊断性能降低可以被抑制。这里“大致均匀的”是指当接收位置之间的每个距离要么相同、要么在顺序显示图像的分辨率从最大分辨率下降10％或更小的位置范围中时的情况。

本实施例的高灵敏度区域G是球形的，因此优选的是，信号在支撑物104移动与高灵敏度区域G的半径相同的距离时显现至少一次。如果使一个高灵敏度区域G变大，则即使信号获取次数少，也可以实现没有间隙的顺序显示。然而，在这种情况下，在高灵敏度区域G中，图像清晰度下降。因此，优选的是，根据顺序显示中的期望的图像质量、扫描速度(即，测量时间)和电信号获取单元的能力来调整控制参数。

((螺旋形扫描))

图5例示说明在支撑物104执行螺旋形移动时的情况下选择显现目标数据的例子。如上所述，保持单元103和支撑物104之间的空间被填充声学匹配材料102。在其中支撑的中心的轨迹是平滑曲线的螺旋形移动的情况下，在圆周方向上施加于声学匹配材料102的力的改变是平滑的。结果，中断光声波的传播的因素(诸如波和气泡)的生成可以被抑制。

图5A指示移动区域S中的光声波接收位置P和Q。相对于移动区域S的中心成特定角度的接收信号被设置为显现目标。从而，可以使当显示单元115刷新时的图像更新位置恒定。可以基于坐标位置、而不是角度设置来选择接收信号。图5B描绘了提取将被显现的光声波接收位置P的状态，并且指示与每个接收位置P相对应的每个高灵敏度区域G的范围。即使在顺序显示中，将显现控制信息设置为使得高灵敏度区域G的重叠区域覆盖整个移动区域S也是优选的。然而，应根据高灵敏度区域G的信息处理能力和大小来适当地改变显现控制信息。例如，如果高灵敏度区域G相对较大，则计算量高，因此优选的是设置所述条件来节省计算资源，诸如提高体素大小。

图6例示说明执行螺旋形移动时的数据选择的修改。图6A指示移动区域S中的光声波接收位置P和Q。图6B也指示了将被显现的光声波接收位置P处的高灵敏度区域G。如图6B所示，优选的是，将显现控制信息设置为使得高灵敏度区域G的重叠在第一显现目标的接收位置和第二显现目标的接收位置之间变小。例如，在每个高灵敏度区域G中，与其他高灵敏度区域G重叠的部分为50％或更小，优选地为30％或更小。还优选的是，使重叠区域最小化的接收位置选择模式预先存储在存储器等中。

如果使从第一显现目标接收位置到第二显现目标接收位置的距离增大，则将用于图像重构的时间增加，并且对于信号数据获取的可追踪性改进。如果另一方面，使从第一显现目标接收位置到第二显现目标接收位置的距离减小，则将用于图像重构的时间缩短，但是分辨率变得均匀。因此，通过考虑期望分辨率和图像重构处理能力之间的平衡来适当地设置显现目标接收位置的间隔。例如，如果图像重构能力相对较高，则可以通过增加接收位置的数量来使将用于重构的信息量增加。此外，如果图像重构相对较高，则可以通过使重构单元的间距更密集来改进分辨率。

支撑物的移动路径不限于光栅扫描和螺旋形扫描。如图6所示，接收位置P和Q无需交替布置。优选的是，接收位置P和Q根据信息处理速度布置，并且使高灵敏度区域G聚集在感兴趣区域中。在图4至图6中，接收位置P和Q指示为清楚的点。然而，本发明不限于如下方法：在该方法中，支撑物移动和停止，并且当支撑物被停止时执行光声测量(步进和重复)。本发明还可以应用于在支撑物正在移动时执行光声测量的方法(连续扫描)。在连续扫描的情况下同样地，可以基于诸如支撑物的移动速度、光被照射的位置以及开始和停止声学波接收的位置之类的信息来重构被检体内部的信息。在连续扫描的情况下，可以通过将接收位置P和Q认为是支撑物在脉冲光被照射时的中心位置、支撑物在开始声学波接收时的中心位置、声学波接收期间的特征位置等来重构被检体图像。

在步骤S103中，确认测试被检体118插入在保持单元103中，并且开始测量。

在步骤S104中，将支撑物104移动到在S101中设置的移动区域中的接收位置P和Q。扫描台架106顺序地将支撑物104的坐标信息发送到信息处理单元110。

在步骤S105中，光源109照射脉冲光，并且从测试被检体118内部的光吸收体生成光声波。多个换能器105接收传播通过声学匹配材料102的声学波。电信号获取单元114对从换能器105输出的模拟信号执行放大和数字化，并且输出数字化的信号。信息处理单元110将数字电信号与在S104中的支撑物的坐标位置相关联，并且将该信息保存在存储器单元112中。关联方法是任意的。例如，光源可以将脉冲光照射的次数发送到信息处理单元110，该信息可以被存储在存储器单元112中。或者信息处理单元110计数的脉冲光照射的次数可以被存储在存储器单元112中，并且可以被保存为与S105中的照射次数相关联的电信号。所述方法不限于以上方法，只要电信号可以与照射多次的脉冲光相关联即可。

在步骤S106中，确定在S105中保存的接收信号是否是在S102中设置的显现目标。例如，如果“显现目标接收位置”在选择单元113中被设置，则选择单元113将S104中的支撑物的坐标位置与设置信息进行比较。如果“脉冲光照射次数”在选择单元113中被设置，则选择单元113将S105中的照射次数与设置信息进行比较。如果接收信号不是显现目标(在S106中为否)，则处理前进到S109。如果接收信号是显现目标(在S106中为是)，则处理前进到S107。

在步骤S07中，对显现目标接收信号执行图像重构，由此测试被检体118内部的信息被获取。对于图像重构算法，可以使用例如时域或傅立叶域中的反向投射，或用于断层技术的使用重复处理的逆问题分析方法。在这种情况下，可以并行地执行稍后提到的S109和S104至S106。

在与顺序显示相对应的该步骤中，具有高计算量的处理不是总是必要的。例如，即使在通过重复处理生成最终的图像数据的情况下，需要较少计算量的方法也可以用于该步骤中。此外，在该步骤中，不是显示需要基于光量分布的计算的吸收系数分布，而是可以显示可以通过简单的重构获取的初始声压分布或可以使用对每个被检体具有预定值的格鲁乃森(Gruneisen)系数获取的光能吸收密度分布。在该步骤中，可以基于与多个接收位置相对应的电信号来执行一个重构处理。

在该步骤S108中，在显示单元115上显示在S107中获取的测试被检体118内部的信息。这里的显示方法是顺序显示。在这种情况下，优选的是，与高灵敏度区域相对应的图像被逐渐地添加，并且图像随着扫描进展而扩大。换句话说，以获取显现目标接收信号的位置为中心的高灵敏度区域的图像被顺序地添加到当前显示的图像。

在步骤S109中，确定是否在S101中设置的移动区域S中的所有的接收位置P和Q处都接收到电信号。如果未被获取(在S109中为否)，则将支撑物104移动到第二接收位置，第二接收位置不同于移动区域S中的第一接收位置(S104)，并且在第二接收位置处获取信号(S105)。此后，重复相同的步骤，直到在S101中设置的移动区域S中的所有的接收位置处都获取到电信号。当在所有的接收位置处都接收到电信号时(在S109中为是)，则处理前进到步骤S110，并且测量结束。

在步骤S111中，对在S103至S110中获取的接收信号执行图像重构，并且获取测试被检体118内部的特性信息。在S111中，选择与比生成一个顺序显示图像的情况多的脉冲光束相对应的数据，并且生成用于高清晰度显示的图像数据。通常，使用存储在信息处理单元110中的所有的接收信号(包括在接收位置Q处的信号)来执行图像重构。然而，即使所有的数据都未被使用，也可以通过使用比顺序显示的情况多的信号来实现高清晰度显示。换句话说，在高清晰度显示中，与顺序显示的情况相比，使用总量较多的用于图像生成的电信号数据来生成图像数据。即使在重复地使用与用于顺序显示的电信号相同的电信号的情况下，也可以生成基于比顺序显示的情况多的电信号的图像。

S111中的图像重构处理无需在设置的移动区域S中的所有接收位置处获取电信号之后立即(在步骤S110中之后立即)执行。所有的获取的数据都可以被传送到诸如HDD和闪存之类的外部存储装置，或者被传送到服务器，以使得重构处理在用户期望的任何时间或地方被执行。因此在该步骤中，不同于步骤S108，可以使用具有高计算量的重构方法。在步骤S111中，可以重复使用在步骤S107中生成的数据。在这种情况下，必须将诸如重构单元(例如，像素、体素)的间距之类的条件调整为一致的。

在步骤S112中，在显示单元115上显示在S111中生成的高清晰度特性信息图像。

如上所述，在该实施例中，在扫描台架106的移动区域S中的光声波接收位置处接收的所有信号的一部分在顺序显示中被选为显现目标。换句话说，使用与部分脉冲光束相对应的电信号。从而，当显现被检体信息时对于信号数据获取的可追踪性提高。如果最终的显示图像是高清晰度图像，则可以使用与比用于生成一个顺序显示图像的接收信号多的脉冲光束相对应的接收信号(通常，所有的信号都可以被使用)。换句话说，使用与比上述部分脉冲光束多的脉冲光束相对应的电信号。

<实施例2>

将集中于不同于实施例1的方面来描述实施例2。

(装置配置)

图7是描绘根据实施例2的被检体信息获取装置200的示意图。实施例2包括生成具有相互不同的波长的脉冲光束的多个光源(109、201)。通过分别照射具有多个波长的脉冲光束，可以计算测试被检体118中的物质浓度等。例如，可以计算氧合血红蛋白浓度分布、脱氧血红蛋白浓度分布、氧饱和度分布等。

光源201是被配置为生成具有不同于光源109的波长的脉冲光的装置。在确定氧饱和度的情况下，优选的是使用两种类型的光，诸如其波长为大约750nm的光和其波长为大约800nm的光，以便利用氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白之间的光吸收谱的差异。光源109和光源201交替地对测试被检体118照射具有相互不同的波长的脉冲光束。在通过以这种方式交替照射作为一个集合的第一波长和不同于第一波长的第二波长来形成光照射线的情况下，与对每个波长执行多次测量的情况相比，测量时间减少。可以使用可以切换要生成的波长的光源(例如，波长可变激光器)来代替使用多个光源。

(处理流程)

图8是根据实施例2的操作的流程图。

步骤S200和S201与实施例1的S100和S101是相同的。

在步骤S202中，从在S201中设置的光声波接收位置处接收的信号设置显现目标信息。在这种情况下，计算单元111基于光源的波长来计算显现目标接收位置，并且设置选择单元113。计算单元111可以计算在显现目标接收位置处的脉冲光照射的次数，并且设置选择单元113。关于显现目标接收位置或脉冲光照射的次数的信息可以预先存储在存储器单元112中。或者可以通过用户使用输入单元116输入显现目标波长并且将该信息输出到信息处理单元110来计算显现目标接收位置或照射次数。

如果当执行顺序显示时测量目标对其的吸收系数较高的波长被选为显现目标，则可以获取具有高分辨率的图像。如果较长的波长被选择，则可以使测量目标的深部成像。因此，优选的是，考虑到期望的分辨率和深度来适当地选择显现目标波长。换句话说，在顺序显示的情况下，图像是使用来源于用于被检体的深区(其中从光源起在被检体中的传播长度长的区域)的长波长光的声学信号重构的。在即使在顺序显示中用户也需要相对较高的分辨率时的情况下，图像是使用来源于具有以下波长的光的声学信号重构的：该波长有代表性地被重构目标成分吸收。步骤S203至S212与S103至S112是相同的。

根据该实施例，当使用多个波长获取关于物质浓度的信息时，每个波长的接收位置和用于顺序显示的接收位置的分配可以被适当地确定。结果，可以实现对扫描具有高可追踪性的图像显示。

(修改)

上面描述了使用多个波长中的一个波长执行顺序显示的例子。就在顺序显示中显示一致的图像而言，该方法是优选的。然而，取决于信号接收位置的布置，具有多个波长的光束被接收的位置可以被包括在显现目标中。此外，具有相互不同的波长的连续光脉冲可以被认为是一个集合。在这种情况下，电信号是在集合单位中选择的。例如，在两波长集合(波长1、波长2)的情况下，选择变为“波长1(第一选择)，波长2(第一选择)，波长1(第二选择)，波长2(第二选择)……”。在这种情况下，可以使用第一选择的集合来重构图像，而不是使用第二选择的集合来重构图像。根据该方法，即使是在顺序显示中也可以显示氧饱和度分布。将用于重构的集合是任意选择的。例如，可以使用偶数选择的集合来重构图像。

<实施例3>

将集中于不同于上述实施例的方面来描述实施例3。

(装置配置)

图9是描绘根据实施例3的被检体信息获取装置300的示意图。信息添加单元301将关于接收信号是否是显现目标的信息添加到电信号获取单元114获取的接收的光声波信号。例如，指示接收信号是否是显现目标的比特数据被添加到A/D转换后的接收信号。类似于电信号获取单元114那样，信息添加单元301可以由诸如处理电路之类的组成元件构成。

(处理流程)

图10是根据实施例3的操作的流程图。

步骤S300和S301与实施例1的步骤S100和S101是相同的。

在步骤S302中，从在S301中设置的光声波接收位置处接收的信号中设置显现目标信息。计算单元111基于在S300和S301中设置的测量条件、控制信息和支撑物104上的多个换能器105的布置信息来计算显现目标接收位置，并且执行信息添加单元301的设置。或者计算单元111可以计算显现目标接收位置处的脉冲光照射的次数，并且对信息添加单元301执行设置。关于显现目标接收位置的信息或关于照射次数的信息可以预先存储在存储器单元112中。或者用户可以使用输入单元116来输入显现目标接收位置或脉冲光照射次数，并且将该信息输出到信息处理单元110，由此信息添加单元301的设置被执行。

步骤S303和S304与步骤S103和S104是相同的。

在步骤S305中，类似于S105那样，光源109照射光，换能器105接收光声波，电信号获取单元114执行信号处理。电信号获取单元114获取的多个电信号输出到信息添加单元301。此时，光源将脉冲光照射的次数发送到信息处理单元110，并且该信息被存储在存储器单元112中。或者信息处理单元110对脉冲光照射的次数进行计数，并且该信息被存储在存储器单元112中。

在步骤S306中，信息添加单元301基于在S302中设置的信息将关于电信号是否是显现目标的信息添加到在S305中获取的多个电信号。例如，信息添加单元301基于S304中的支撑物的坐标位置和显现目标接收位置的比较来确定信息是否被添加。或者信息添加单元301基于在S305中获取的脉冲光照射次数和所设置的脉冲光照射次数的比较来确定信息是否被添加。关于该电信号是否是显现目标的信息被添加到的电信号被发送到信息处理单元110，并且被存储为S304中的支撑物的坐标位置上的电信号。这些电信号也可以被存储为与S305中的脉冲光照射次数相关联的电信号。

在步骤S307中，确定在S306中存储的信号是否是作为显现目标的信号显现目标的接收信号。例如，选择单元113读取在S306中添加的信息，并且如果该信号不是显现目标接收信号(在S307中为否)，则处理前进到S310。如果该信号是显现目标接收信号(在S307中为是)，则处理前进到S308。

步骤S308至S313与步骤S107至S112是相同的。

根据实施例3，通过使用信息添加单元301添加的信息，后续选择处理变得更容易。结果，计算资源可以用于提高处理的速度和提高分辨率，并且顺序显示可以更加有用。添加的信息也可以用于最终的高清晰度显示。

其他实施例

本发明的实施例也可以通过系统或装置的计算机来实现，该计算机读出并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来执行本发明的上述实施例中的一个或多个的功能，并且也可以通过所述系统或装置的所述计算机通过例如从所述存储介质读出并执行所述计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或多个的功能而执行的方法来实现。计算机可以包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或其他电路中的一个或多个，并且可以包括单独计算机或单独计算机处理器的网络。计算机可执行指令可以例如从网络或所述存储介质提供给计算机。存储介质可以包括例如以下中的一个或多个：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器、光盘(诸如紧凑盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)^TM)、闪存器件、存储卡等。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是要理解本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围要被给予最广泛的解释以便包含所有的这样的修改以及等同的结构和功能。

本申请要求2016年2月8日提交的日本专利申请No.2016-021806的权益，该申请特此通过引用而整体并入本文。

Claims (14)

1.一种信息获取装置，包括：

计算单元，被配置为基于通过换能器接收声学波而获取的信号来生成图像数据，所述声学波是通过对被检体进行多次光照射而从所述被检体生成的；以及

显示控制单元，被配置为使显示单元显示基于所述图像数据的图像，其中，

所述计算单元在所述多次光照射完成之前使用与所述多次光照射的一部分相对应的信号来生成第一图像数据，

所述显示控制单元在所述多次光照射完成之前使显示单元显示基于第一图像数据的图像，

所述计算单元在所述多次光照射完成之后使用与比所述多次光照射的所述一部分多的光照射相对应的信号来生成第二图像数据，并且所述显示控制单元在所述多次光照射完成之后使显示单元显示基于第二图像数据的图像。

2.根据权利要求1所述的信息获取装置，进一步包括移动单元，所述移动单元被配置为在所述多次光照射完成之前移动所述换能器，其中，

所述换能器被配置为在所述换能器被所述移动单元移动到的多个接收位置处接收所述声学波，

所述计算单元被配置为：

使用与所述多个接收位置中的部分接收位置相对应的信号作为与所述多次光照射的所述一部分相对应的信号，来生成第一图像数据，并且

使用与比所述部分接收位置更多数量的接收位置相对应的信号作为与比所述多次光照射的所述一部分多的光照射相对应的信号，来生成第二图像数据。

3.根据权利要求2所述的信息获取装置，进一步包括支撑物，所述支撑物被配置为支撑所述多个换能器以便形成高灵敏度区域。

4.根据权利要求3所述的信息获取装置，其中，所述计算单元生成与所述高灵敏度区域相对应的第一图像数据。

5.根据权利要求4所述的信息获取装置，其中，当显示所述第一图像数据时，与所述高灵敏度区域相对应的图像随着所述换能器的位置改变而被顺序地添加到显示的图像。

6.根据权利要求1所述的信息获取装置，进一步包括：

存储器单元，被配置为在将所述信号与所述光照射相关联之后存储所述信号；以及

选择单元，被配置为从存储在所述存储器单元中的信号中选择与通过预定光照射生成的声学波相对应的信号，其中，

所述计算单元使用由所述选择单元选择的信号来生成所述图像数据。

7.根据权利要求6所述的信息获取装置，其中，所述存储器单元在将所述信号与所述换能器的位置相关联之后存储所述信号，并且

所述选择单元基于所述换能器的位置来选择所述信号。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的信息获取装置，其中，

所述计算单元生成指示关于以下中的至少一个的信息的图像数据：所述声学波的生成源，所述声学波的初始声压，构成所述被检体的物质的光能吸收密度、吸收系数和浓度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的信息获取装置，其中，

作为所述第一图像数据，所述计算单元生成指示初始声压分布或光能吸收密度分布的图像数据，并且作为所述第二图像数据，所述计算单元生成指示吸收系数分布或构成所述被检体的物质的浓度分布的图像数据。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的信息获取装置，其中，

所述多次光照射包括具有相互不同的多个波长的光照射，并且

所述计算单元使用与具有所述多个波长中的部分波长的光照射相对应的信号来生成所述第一图像数据，并且使用与具有所述多个波长的光照射相对应的信号来生成所述第二图像数据。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的信息获取装置，其中，

所述多次光照射包括光照射线，具有第一波长的光照射和具有不同于第一波长的第二波长的光照射按照所述光照射线交替地执行，并且

所述计算单元将连续的具有第一波长的光照射和具有第二波长的光照射认为是一个集合，并且以集合单位使用信号来生成第一图像数据。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的信息获取装置，其中，

对于每次光照射，所述计算单元使用与所述光照射相对应的信号来生成所述第一图像数据，并且所述显示控制单元使所述显示单元对于每次光照射显示基于所述第一图像数据的图像。

13.一种用于基于通过换能器接收声学波获取的信号而生成的图像的显示方法，所述声学波是通过对被检体进行多次光照射而从所述被检体生成的，

所述方法包括：

在所述多次光照射完成之前使用与所述多次光照射的一部分相对应的信号来生成第一图像数据，并且使显示单元显示基于所述第一图像数据的图像；并且

在所述多次光照射完成之后使用与比所述多次光照射的所述一部分多的光照射相对应的信号来生成第二图像数据，以及使显示单元显示基于所述第二图像数据的图像。

14.一种程序，使计算机执行根据权利要求13所述的显示方法。