對(duì)象信息獲取裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種對(duì)象信息獲取裝置，該對(duì)象信息獲取裝置包括：光源；光聲探測(cè)器，接收在用光照射的對(duì)象處產(chǎn)生的光聲波；超聲探測(cè)器，接收被發(fā)射至對(duì)象并然后在對(duì)象內(nèi)被反射的超聲波；以及信號(hào)處理器，基于光聲波創(chuàng)建示出對(duì)象內(nèi)的功能信息的功能圖像，并基于超聲波創(chuàng)建示出對(duì)象內(nèi)的形態(tài)信息的形態(tài)圖像，信號(hào)處理器被配置為將功能圖像分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)區(qū)域中的每一個(gè)執(zhí)行不同的圖像處理，在形態(tài)圖像上重疊處理后的功能圖像，并且在顯示器中顯示得到的圖像。
【專利說明】對(duì)象信息獲取裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)象(object)信息獲取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，已設(shè)計(jì)了通過用激光照射活體(living body)產(chǎn)生來自光聲效應(yīng)的超聲波(光聲波)并分析光聲波的技術(shù)。該技術(shù)可將活體的表面上和內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和狀況成像(參見美國專利說明書N0.5，840，023)。該技術(shù)被稱為光聲測(cè)量或光聲層析攝影術(shù)(tomography)ο由于能夠以非侵入的方式執(zhí)行檢查，因此，存在用于醫(yī)療應(yīng)用以便檢查人體內(nèi)部的趨勢(shì)。例如，已開發(fā)了針對(duì)乳癌篩查的光聲測(cè)量裝置(參見S.A.Ermilov etal.，"Development of laser optoacoustic and ultrasonic imaging system for breastcancer utilizing handheld array probes' Photons Plus Ultrasound:1maging andSensing2009,Proc.0f SPIE vol.7177，2009)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:美國專利說明書N0.5，840，023
[0004]非專利文獻(xiàn) 1:S.A.Ermilov et al.，Development of laser optoacousticand ultrasonic imaging system for breast cancer utilizing handheld arrayprobes,Photons Plus Ultrasound:1maging and Sensing 2009,Proc.0f SPIEvol.7177，2009.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]光聲測(cè)量裝置可依賴于用于對(duì)象的照射光的波長而獲取包含諸如對(duì)象內(nèi)的光吸收系數(shù)的光學(xué)特性值的各種信息。例如，當(dāng)使用具有容易被血液內(nèi)的血紅蛋白吸收的性能的近紅外光時(shí)，可以獲取血管圖像。
[0006]通過使用容易被氧合血紅蛋白吸收的波長的照射光和容易被脫氧血紅蛋白吸收的波長的照射光多次執(zhí)行測(cè)量并比較多個(gè)獲取的血管圖像，可以測(cè)量血液內(nèi)的氧飽和度。示出光吸收系數(shù)分布的圖像或示出氧飽和度分布的圖像是示出對(duì)象內(nèi)的功能分布的功能圖像。
[0007]根據(jù) S.A.Ermi1v et al.，"Development of laser optoacoustic andultrasonic imaging system for breast cancer utilizing handheld arrayprobes'Photons Plus Ultrasound:1maging and Sensing2009, Proc.0f SPIEvol.7177, 2009，可通過向?qū)ο蟀l(fā)射超聲波并接收對(duì)象內(nèi)反射的回聲波來獲得對(duì)象內(nèi)部的回聲圖像。這是示 出對(duì)象內(nèi)的形態(tài)結(jié)構(gòu)的形態(tài)圖像。
[0008]當(dāng)光聲測(cè)量中獲得的功能圖像和超聲波測(cè)量中獲得的形態(tài)圖像被重疊時(shí)，存在難以比較功能信息和形態(tài)信息的情況。
[0009]本發(fā)明提供一種對(duì)象信息獲取裝置，該對(duì)象信息獲取裝置包括:
[0010]光源；
[0011]光聲探測(cè)器，被配置為接收在用來自光源的光照射的對(duì)象處產(chǎn)生的光聲波；[0012]超聲探測(cè)器，被配置為接收被發(fā)射至對(duì)象并然后在對(duì)象內(nèi)被反射的超聲波；以及
[0013]信號(hào)處理器，被配置為基于光聲波創(chuàng)建示出對(duì)象內(nèi)的功能信息的功能圖像，并基于超聲波創(chuàng)建示出對(duì)象內(nèi)的形態(tài)信息的形態(tài)圖像，
[0014]其中，信號(hào)處理器將功能圖像分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)區(qū)域中的每一個(gè)執(zhí)行不同的圖像處理，在形態(tài)圖像上重疊處理后的功能圖像，并且在顯示器中顯示得到的圖像。
[0015]從參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的對(duì)象信息獲取裝置的總體配置圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中的整個(gè)處理的流程圖；
[0018]圖3是示出本發(fā)明中的執(zhí)行重疊圖像調(diào)整處理的⑶I的一個(gè)例子的示圖；
[0019]圖4是例子I中的重疊圖像處理的流程圖；以及[0020]圖5A至5E是例子2中的重疊圖像處理的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如上所述，當(dāng)光聲測(cè)量中獲得的功能圖像和超聲波測(cè)量中獲得的形態(tài)圖像被重疊時(shí)，存在難以比較功能信息和形態(tài)信息的情況。具體舉例而言，存在如下情況:當(dāng)乳房(breast)內(nèi)部的光吸收系數(shù)分布圖像(功能圖像)被重疊于乳房的超聲層析圖像(tomographic image)(形態(tài)圖像)上時(shí),形態(tài)圖像內(nèi)的腫瘤區(qū)域、組織的輪廓區(qū)域等被隱藏。雖然依賴于照射光的波長，但乳房的光聲測(cè)量中獲得的光吸收系數(shù)分布主要源自血紅蛋白吸收光時(shí)的光聲波。因此，功能圖像主要示出血管圖像。但是，聲波雖然弱，卻可在血管以外的部分中通過光吸收產(chǎn)生。由此，當(dāng)功能圖像被直接用作用于重疊的圖像時(shí)，存在診斷所不需要的部分(血管以外的部分)被重疊于形態(tài)圖像上以降低可見性的情況。即使在診斷時(shí)只有一定規(guī)模或更大的血管受到關(guān)注的情況下，也存在小規(guī)模的血管圖像被顯示在重疊的圖像中的情況。
[0022]鑒于上述的任務(wù)作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明具有如下目的:在重疊及顯示通過光聲測(cè)量獲得的功能圖像和通過超聲波測(cè)量獲得的形態(tài)圖像時(shí)，使得功能信息和形態(tài)信息的比較容易。
[0023]以下將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。注意，以下描述的組件的尺度、材料和形狀，其相對(duì)布置等應(yīng)依賴于本發(fā)明所應(yīng)用的裝置的配置或各種條件而被適當(dāng)?shù)馗淖?，并且并非意在將本發(fā)明的范圍限于以下的描述。相同的組件原則上由相同的附圖標(biāo)記表示，并且描述被省略。
[0024](裝置配置)
[0025]首先，將使用圖1描述根據(jù)本實(shí)施例的對(duì)象信息獲取裝置。圖1所示的對(duì)象信息獲取裝置包括光源110、光學(xué)系統(tǒng)120、聲波檢測(cè)器130、控制器件140、信號(hào)處理器件150、顯示器件160和輸入器件170作為主要組件。
[0026]本實(shí)施例的聲波檢測(cè)器130可兼具向?qū)ο?00發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)射器的功能和檢測(cè)在對(duì)象100內(nèi)傳播的超聲波的超聲波接收器的功能。發(fā)射和接收的功能可由分開的機(jī)構(gòu)執(zhí)行?？筛鶕?jù)波長由分開的機(jī)構(gòu)執(zhí)行反射波的接收和光聲波的接收。在這種情況下，用于反射波接收的聲波檢測(cè)器與本發(fā)明的超聲探測(cè)器對(duì)應(yīng)，并且用于光聲波接收的聲波檢測(cè)器與本發(fā)明的光聲探測(cè)器對(duì)應(yīng)?？刂破骷?40和信號(hào)處理器件150可被一體化配置。以下將描述各配置。
[0027](對(duì)象100和光吸收體101)
[0028]這些不是本發(fā)明的對(duì)象信息獲取裝置的配置的一部分，但將在以下被描述。本發(fā)明的對(duì)象信息獲取裝置主要針對(duì)人或動(dòng)物的惡性腫瘤、血管疾病等的診斷，化學(xué)治療的跟蹤等。由此，作為對(duì)象，假定活體，具體而言，諸如人體或動(dòng)物的乳房、頸部或腹部(stomach)的診斷目標(biāo)部位(segment)。注意,假體(phantom)等也可以是測(cè)量目標(biāo)。
[0029]光吸收體是對(duì)象內(nèi)的且吸收系數(shù)相對(duì)高的部分。例如,如果人體是測(cè)量目標(biāo),那么氧合血紅蛋白或脫氧血紅蛋白、氧合血紅蛋白或脫氧血紅蛋白高的血管、或包含許多新血管的惡性腫瘤是光吸收體。頸動(dòng)脈壁的斑(plaque)也是光吸收體。
[0030](光源110)
[0031]作為光源，能夠產(chǎn)生幾納秒到幾微秒的量級(jí)的脈沖光的脈沖光源是優(yōu)選的。具體而言，為了有效地產(chǎn)生光聲波，使用約十納秒的脈沖寬度。作為光源，可以使用發(fā)光二極管等而不是激光器。作為激光器，可以使用各種激光器，諸如固態(tài)激光器、氣體激光器、染料激光器或半導(dǎo)體激光器。
[0032]雖然在圖中示出單個(gè)光源的例子，但可以使用多個(gè)光源。在多個(gè)光源的情況下，為了增大照射活體的光的照射強(qiáng)度，可以使用以相同的波長導(dǎo)致振蕩的多個(gè)光源，或者，為了測(cè)量依賴于波長的光學(xué)特性值分布的差異，可以使用具有不同的振蕩波長的多個(gè)光源。
[0033]對(duì)于多個(gè)波長的光照射，可以使用能夠轉(zhuǎn)換振蕩波長的顏料(pigment)或光學(xué)參數(shù)振蕩器(OPO)作為光源。關(guān)于要使用的波長，體內(nèi)(in vivo)吸收很少的700nm至IlOOnm的區(qū)域是優(yōu)選的。注意，在獲得相對(duì)接近活體表面的活體組織的光學(xué)特性值分布的情況下，可以使用例如400nm至1600nm的波長區(qū)域，該波長區(qū)域是比上述的波長區(qū)域大的范圍。
[0034](光學(xué)系統(tǒng)120)
[0035]從光源發(fā)射的光在利用光學(xué)部件被處理成希望的光分布形狀的同時(shí)被引向?qū)ο?。可使用諸如光纖的光學(xué)波導(dǎo)傳播光。光學(xué)部件例如是反射光的鏡子，對(duì)光進(jìn)行收集、放大或形狀改變的透鏡，或擴(kuò)散光的擴(kuò)散器(diffuser)。只要用從光源發(fā)射的光以希望的形狀照射對(duì)象，就可以使用任何這樣的光學(xué)部件。就活體的安全性和增大診斷區(qū)域而言，光優(yōu)選在某程度的區(qū)域中擴(kuò)展而不是用透鏡被收集。
[0036](聲波檢測(cè)器130)
[0037]利用聲波檢測(cè)器，光聲波被檢測(cè)元件接收并被轉(zhuǎn)換成作為模擬信號(hào)的電信號(hào)。只要可檢測(cè)聲波信號(hào)，就可使用任何檢測(cè)器，諸如利用壓電現(xiàn)象、光的諧振、電容的變化等的檢測(cè)器。就提高測(cè)量效率和提高精度而言，聲波檢測(cè)器優(yōu)選是其中以陣列布置多個(gè)檢測(cè)元件的聲波檢測(cè)器。
[0038]出于同一區(qū)域中的信號(hào)檢測(cè)和節(jié)省空間的原因，希望聲波檢測(cè)器不僅具有接收超聲波(聲波)的功能，而且還具有發(fā)射超聲波(聲波)的功能。雖然超聲波測(cè)量中接收的超聲波的帶寬和光聲測(cè)量中接收的光聲波的帶寬不必匹配，但是，出于相同的原因，優(yōu)選采用覆蓋兩個(gè)帶寬的寬范圍檢測(cè)器。
[0039]在本發(fā)明中提到的聲波典型地是超聲波，并且包含稱為音波、超聲波或聲波的彈性波。通過光聲效應(yīng)產(chǎn)生的聲波被稱為光聲波或光致超聲波。
[0040](控制器件140)
[0041]控制器件放大通過聲波檢測(cè)器獲得的電信號(hào)，并且將電信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)?？刂破骷湫偷赜煞糯笃?、A/D轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)芯片等配置。在從聲波檢測(cè)器獲得多個(gè)電信號(hào)的情況下，希望可同時(shí)處理多個(gè)信號(hào)以縮短用于圖像形成的時(shí)間。
[0042]控制器件140執(zhí)行從光源產(chǎn)生的脈沖光的發(fā)光定時(shí)的控制以及脈沖光是其觸發(fā)信號(hào)的電信號(hào)的發(fā)射和接收的控制。通過在執(zhí)行用于信號(hào)的相位匹配的延遲相加處理之后執(zhí)行相加處理，F(xiàn)PGA芯片可形成對(duì)象的聲阻抗等的特性分布或?qū)ο髢?nèi)的散射所導(dǎo)致的斑點(diǎn)(speckle)圖案的數(shù)據(jù)。
[0043](信號(hào)處理器件150)
[0044]工作站等被用作信號(hào)處理器件。通過事先編程的軟件執(zhí)行校正處理、圖像重構(gòu)處理等。例如，在工作站中使用的軟件包含執(zhí)行作為本發(fā)明中的特征性的處理的重疊處理的重疊圖像創(chuàng)建模塊151。作為其它軟件，包括諸如圖像重構(gòu)模塊152和閾值管理模塊153的模塊。各模塊可被設(shè)置成與信號(hào)處理器件150分開的器件。信號(hào)處理器件150可給二維空間或三維空間施加信號(hào)處理。信號(hào)處理器件與本發(fā)明的信號(hào)處理器對(duì)應(yīng)。
[0045]由重疊圖像創(chuàng)建模塊151執(zhí)行的圖像處理和由閾值管理模塊153管理的閾值的細(xì)節(jié)依賴于例子而不同，并因此將在各例子的描述中被提及。
[0046]圖像重構(gòu)模塊152使用聲波信號(hào)執(zhí)行圖像重構(gòu)，并且形成對(duì)象的聲阻抗等的特性分布或光學(xué)特性值分布。作為圖像重構(gòu)算法，例如使用通常用于層析攝影技術(shù)中的時(shí)域或傅立葉域的背投影(back projection)、或延遲和求和(delay and sum)。在對(duì)于重構(gòu)允許許多時(shí)間的情況下，可以使用具有重復(fù)處理的逆分析方法。
[0047]通過在光聲成像中使用聚焦聲波檢測(cè)器，可以在沒有圖像重構(gòu)的情況下形成體內(nèi)光學(xué)特性值分布圖像。在這種情況下，不必執(zhí)行利用圖像重構(gòu)算法的信號(hào)處理。
[0048]可能存在控制器件和信號(hào)處理器件被一體化的情況。在這種情況下，可通過硬件處理而不是用工作站執(zhí)行的軟件處理來創(chuàng)建對(duì)象的聲阻抗等的特性分布或光學(xué)特性值分布。
[0049](顯示器件160)
[0050]顯示器件是顯示從信號(hào)處理器件輸出的圖像的器件。典型地，使用液晶顯示器等。但是，諸如等離子體顯示器、有機(jī)EL顯示器或FED的其它形式的顯示器是可接受的?？膳c本發(fā)明的對(duì)象信息獲取裝置分開地設(shè)置顯示器。顯示器件與本發(fā)明的顯示器對(duì)應(yīng)。
[0051](輸入器件170)
[0052]輸入器件是接受由用戶進(jìn)行的預(yù)定閾值參數(shù)的設(shè)定指示或觀看顯示器時(shí)的設(shè)定變化的機(jī)構(gòu)。只要用戶可與顯示器上所顯示之物對(duì)應(yīng)地設(shè)定數(shù)值等，按鈕、鼠標(biāo)、語音或任何其它的東西就是可接受的。輸入器件與本發(fā)明的輸入單元對(duì)應(yīng)。
[0053](整個(gè)處理的過程)
[0054]通過使用圖2中的流程圖，將描述通過具有上述配置的裝置進(jìn)行的對(duì)象信息獲取的典型過程。
[0055]控制器件140根據(jù)用戶的測(cè)量指示開始聲測(cè)量控制。[0056]在步驟S201中，光源110輻照第一波長的光。照射光經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)120被引向?qū)ο?00的表面。此時(shí),在光學(xué)系統(tǒng)120中執(zhí)行射束成形,并且照射光的照射范圍、光強(qiáng)度分布等被布置。照射光在對(duì)象100內(nèi)傳播,并且從光吸收體101產(chǎn)生來自第一波長的光聲波。
[0057]在步驟S202中，第一光聲波通過聲波檢測(cè)器130被接收并且被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換處理作為由第一波長導(dǎo)致的光聲波信號(hào)被傳送到信號(hào)處理器件150，并且被存儲(chǔ)于作為存儲(chǔ)手段的HDD154中。
[0058]此時(shí)，在步驟S203中，如在控制器件140的描述中提到的那樣，通過以從光源產(chǎn)生的脈沖光作為觸發(fā)在一定的延遲時(shí)間之后發(fā)射并接收超聲波，來執(zhí)行超聲波測(cè)量。此時(shí)，從活體內(nèi)反射并傳播且在這里獲取的超聲波信號(hào)被聲波檢測(cè)器130接收，被控制器件140轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換處理作為超聲波信號(hào)被傳送到信號(hào)處理器件150，并被存儲(chǔ)于 HDD154 中。
[0059]在步驟S204和S205中，執(zhí)行與上述的步驟S201和S202類似的處理。即，光源110用第二波長的光照射對(duì)象100的表面，并且由第二波長導(dǎo)致的光聲波信號(hào)被獲取并在HDD154中被存儲(chǔ)。
[0060]由于已獲取來自超聲波測(cè)量的形態(tài)圖像，因此，不必需要執(zhí)行超聲波測(cè)量。
[0061]在步驟S206中，圖像重構(gòu)模塊152從上述的各步驟中獲取的光聲波信號(hào)和超聲波信號(hào)創(chuàng)建圖像。具體而言，利用第一波長獲取的功能圖像、利用第二波長獲取的功能圖像和利用超聲波獲取的形態(tài)圖像被重構(gòu)。
[0062]在步驟S207中，通過重疊圖像創(chuàng)建模塊151，用于各波長的功能圖像與形態(tài)圖像被合成。此時(shí)，重疊圖像創(chuàng)建模塊151從閾值管理模塊153獲取用于創(chuàng)建重疊圖像的參數(shù)閾值，并且處理功能信息圖像以創(chuàng)建重疊功能信息圖像。
[0063]按照以下的方式創(chuàng)建用于重疊的功能圖像。功能圖像根據(jù)預(yù)定的參數(shù)閾值被分成多個(gè)區(qū)域，并且依賴于為各區(qū)域準(zhǔn)備的希望的圖像處理設(shè)定參數(shù)對(duì)各區(qū)域執(zhí)行圖像處理。具體而言，圖像處理設(shè)定參數(shù)是透明度(透過率)或色調(diào)設(shè)定。在透過率的情況下，對(duì)被分成多個(gè)區(qū)域的功能圖像中的各區(qū)域執(zhí)行不同的透明圖像處理。在色調(diào)設(shè)定的情況下，對(duì)功能圖像的各區(qū)域執(zhí)行不同的顏色轉(zhuǎn)換處理，作為使得不必要部分較不明顯的圖像處理。
[0064]以這種方式創(chuàng)建的重疊功能信息圖像通過處理被重疊在形態(tài)圖像上，并且被顯示于顯示器件160中。此時(shí)，通過例如透過率來區(qū)分根據(jù)閾值確定的重要性高的關(guān)注部位和其它的非關(guān)注部位，并且關(guān)注部位的可見性被提高。
[0065]在步驟S208中，用戶在檢查圖像的同時(shí)通過使用輸入器件170在閾值管理模塊153中設(shè)定新的參數(shù)閾值，以重建重疊圖像。
[0066]在上述的流程中，與兩個(gè)波長中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的光聲圖像被重疊于超聲波圖像上。但是，事實(shí)上，這不是限制性的。作為用其創(chuàng)建用于重疊的功能圖像的原圖像，可以使用基于單個(gè)波長的光聲圖像，或者，可以使用從兩個(gè)波長的測(cè)量結(jié)果創(chuàng)建的示出氧飽和度的圖像。
[0067] 用戶可使用輸入器件170指示關(guān)注部位的區(qū)域與非關(guān)注部位的邊界，以將功能圖像分成多個(gè)區(qū)域?？申P(guān)于以這種方式設(shè)定的多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)執(zhí)行如上所述的圖像處理。
[0068](用戶界面)[0069]在圖3中示出由用戶操作的Π的一個(gè)例子。
[0070]按鈕350是圖像獲取觸發(fā)按鈕(捕獲按鈕)。當(dāng)這個(gè)被按壓時(shí)，執(zhí)行光聲波測(cè)量和超聲波測(cè)量，并且顯示重疊圖像360。顏色條330用于檢查功能圖像的測(cè)量值的各范圍中的顯示色調(diào)。
[0071]文本框310是用于設(shè)定作為閾值的上限設(shè)定值和下限設(shè)定值的文本框。閾值的設(shè)定可通過諸如滑動(dòng)條的使得能夠進(jìn)行直觀操作的手段。如用圖中的附圖標(biāo)記320和321所示，準(zhǔn)備可與整個(gè)范圍比較而檢查設(shè)定閾值范圍的顯示使得設(shè)定狀態(tài)的檢查容易。當(dāng)用戶改變閾值時(shí)，以預(yù)定的頻率基于設(shè)定閾值再處理重疊圖像，并且顯示被更新。用戶可在檢查重疊圖像360的同時(shí)設(shè)定閾值。
[0072]在以下的描述中，通過超聲波測(cè)量獲取形態(tài)圖像并將其用于重疊圖像。但是，諸如來自多普勒(Doppler )分析的血流信息的一般已知在超聲波測(cè)量中獲得的信息可被成像和使用。
[0073]〈例子1>
[0074]接下來，將描述使用圖1所示的對(duì)象信息獲取裝置的對(duì)象信息獲取方法的優(yōu)選實(shí)施例。
[0075](應(yīng)用于光吸收系數(shù) 分布的情況)
[0076]在圖1所示的對(duì)象信息獲取裝置中，通過光聲波測(cè)量創(chuàng)建的功能圖像示出光吸收系數(shù)分布。在本例子中，調(diào)整照射光的波長，使得在血紅蛋白中出現(xiàn)光聲效應(yīng)。因此，獲取的光聲信號(hào)主要是由血紅蛋白產(chǎn)生的光聲波。從大規(guī)模的血管獲得強(qiáng)信號(hào)，并且從諸如毛細(xì)血管的小規(guī)模的血管獲得弱信號(hào)。這被成像為示出光吸收率的光吸收系數(shù)的分布圖像。
[0077]在本例子中，通過閾值管理模塊153管理的閾值參數(shù)是作為光學(xué)特性值之一的光吸收系數(shù)。首先，光吸收系數(shù)分布數(shù)據(jù)和超聲波圖像被獲取。光吸收系數(shù)分布數(shù)據(jù)是對(duì)于光聲測(cè)量結(jié)果的重構(gòu)處理所獲得的示出測(cè)量區(qū)域(在本例子中為平坦區(qū)域)中的光吸收系數(shù)分布的數(shù)據(jù)串。超聲波圖像是與執(zhí)行光聲測(cè)量的區(qū)域相同的區(qū)域中的超聲層析圖像。
[0078](重疊圖像處理)
[0079]以下，將參照?qǐng)D4描述由重疊圖像創(chuàng)建模塊151執(zhí)行的重疊圖像處理。首先，通過重疊圖像創(chuàng)建模塊151從閾值管理模塊153獲取閾值參數(shù)，開始流程。
[0080]在步驟S401中，重疊圖像創(chuàng)建模塊151比較光吸收系數(shù)分布數(shù)據(jù)與閾值參數(shù)，提取光吸收系數(shù)的值大于或等于閾值參數(shù)的部分，并創(chuàng)建非透明掩模(mask)數(shù)據(jù)。此時(shí)，非透明掩模數(shù)據(jù)是大于或等于閾值的部分被表達(dá)為I并且小于閾值的部分被表達(dá)為O的二值(binary)數(shù)據(jù)串。
[0081]在步驟S402中，重疊圖像創(chuàng)建模塊151提取光吸收系數(shù)的值小于閾值參數(shù)的部分，并創(chuàng)建透明掩模數(shù)據(jù)。由于透明掩模數(shù)據(jù)是非透明掩模數(shù)據(jù)的逆圖像，因此創(chuàng)建非透明掩模的反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)就夠了。
[0082]在步驟S403中，重疊圖像創(chuàng)建模塊151使用光吸收系數(shù)分布數(shù)據(jù)創(chuàng)建光吸收系數(shù)分布圖像。在本例子中，光吸收系數(shù)分布圖像是根據(jù)光吸收系數(shù)分配不同色調(diào)的彩色圖像。
[0083]在步驟S404中，重疊圖像創(chuàng)建模塊151對(duì)于S403中創(chuàng)建的光吸收系數(shù)分布圖像應(yīng)用透明掩模數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建重疊功能圖像。對(duì)于重疊功能成像，在與透明掩模數(shù)據(jù)的I對(duì)應(yīng)的像素位置中對(duì)于光吸收系數(shù)分布圖像執(zhí)行透明處理。[0084]在步驟S405中，重疊圖像創(chuàng)建模塊151對(duì)于超聲層析圖像應(yīng)用S401中創(chuàng)建的非透明掩模數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建重疊形態(tài)圖像。對(duì)于重疊形態(tài)圖像，在與非透明掩模數(shù)據(jù)的I對(duì)應(yīng)的像素位置中對(duì)于超聲層析圖像執(zhí)行透明處理。
[0085]在步驟S406中，重疊圖像創(chuàng)建模塊151執(zhí)行步驟S404中創(chuàng)建的重疊功能圖像和步驟S405中創(chuàng)建的重疊形態(tài)圖像的重疊處理，以創(chuàng)建顯示圖像。在步驟S407中，通過顯示器件顯示創(chuàng)建的圖像。
[0086]在通過超聲波測(cè)量獲得的形態(tài)圖像中，對(duì)象內(nèi)的回聲強(qiáng)度不同的部分被成像，并且活體組織的不同密度之間的邊界被描繪。特別地，在乳房內(nèi)部的超聲波圖像中，腫瘤區(qū)域可作為黑暗的被稱為低回聲區(qū)的區(qū)域而出現(xiàn)。活體組織中的邊界在檢查活體內(nèi)的血管的分布狀態(tài)和位置時(shí)是重要的，并且低回聲區(qū)在檢查腫瘤區(qū)域的周邊中的功能信息的分布狀態(tài)時(shí)是重要的。由于邊界和低回聲區(qū)兩者都是超聲波圖像中的關(guān)注部位，因此不優(yōu)選這些被覆蓋和隱減。
[0087]由于根據(jù)上述流程創(chuàng)建的重疊光吸收系數(shù)分布圖像對(duì)于非關(guān)注部位經(jīng)受透明處理，因此，即使在重疊于形態(tài)圖像上的情況下，活體組織的低回聲區(qū)或邊界也不太可能被非關(guān)注部位覆蓋和隱藏。結(jié)果,在檢查患部(affected area)的功能信息與患部附近的形態(tài)信息的關(guān)聯(lián)性時(shí)，由于不必要信息所導(dǎo)致的阻礙感被減小，并且使得圖像更加可見。[0088]〈例子2>
[0089](應(yīng)用于氧飽和度的情況)
[0090]在本例子中創(chuàng)建的功能圖像是通過利用多個(gè)波長的光聲測(cè)量所獲得的氧飽和度分布圖像。
[0091 ] 通過對(duì)使用容易被對(duì)象內(nèi)的氧合血紅蛋白吸收的波長的照射光和容易被脫氧血紅蛋白吸收的波長的照射光分別獲取的多個(gè)血管圖像進(jìn)行比較，可以測(cè)量血液內(nèi)的氧飽和度。氧飽和度的分布狀況在氧飽和度分布圖像中被成像。例如，這可被表達(dá)為根據(jù)氧飽和度的數(shù)值分配不同色調(diào)的彩色圖像。
[0092]在本例子中，通過閾值管理模塊153管理的閾值參數(shù)是光吸收系數(shù)。
[0093]以下，將參照?qǐng)D5A至5E描述本例子中的用于對(duì)象信息獲取的圖像處理。圖5A是對(duì)象與關(guān)心區(qū)域(ROI)的關(guān)系圖。在對(duì)象100中，區(qū)域500是ROI。對(duì)象100包含各是單獨(dú)的血管的光吸收體IOlA和IOlB以及腫瘤區(qū)域101C。
[0094]圖5B是從多個(gè)獲取的血管圖像之中的利用特定波長獲取的血管圖像確定的基本圖像。對(duì)于基本圖像應(yīng)用閾值參數(shù)(在本例子中為光吸收系數(shù))，并且預(yù)定值或更大的部分被提取。如圖5C所示，結(jié)果是基本圖像被區(qū)域分割成關(guān)注部位和非關(guān)注部位。作為大規(guī)模的血管的光吸收體IOlA被包含于關(guān)注部位中，但光吸收體IOlB由于規(guī)模小且光吸收系數(shù)小而因此處于非關(guān)注部位中。
[0095]圖是通過利用兩個(gè)波長的測(cè)量所獲得的氧飽和度的分布圖像。如從圖可以看出的那樣，作為主要血管的光吸收體IOlA的圖像被包含，但是，血管的可見性被源自來自于周圍組織的光聲波的圖像降低。光吸收體IOlB和周圍組織也被成像。如果該功能圖像在沒有任何處理的情況下被重疊于形態(tài)圖像上，那么存在影響診斷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0096]本例子中的用于圖像處理的參數(shù)是透過率。即，對(duì)于如圖5C中分割的各區(qū)域之中的非關(guān)注部位的區(qū)域，要被重疊的氧飽和度圖像的透過率被增大，從而使得上面執(zhí)行重疊的超聲波圖像更加可見。圖5E是在本例子中獲得的重疊功能圖像。這是通過基于以上述的方式分割的區(qū)域?qū)τ谘躏柡投确植紙D像執(zhí)行透明圖像處理獲得的?？梢钥闯?，非關(guān)注部位中的光吸收體IOlB的透過率高。
[0097]上述的處理幾乎等同于依賴于關(guān)注的血管圖像的規(guī)模對(duì)于氧飽和度分布圖像執(zhí)行掩蓋處理。此時(shí)，可根據(jù)對(duì)基本圖像選擇的波長來確定氧合血紅蛋白高的動(dòng)脈和脫氧血紅蛋白高的靜脈中的哪一個(gè)在血管圖像中貢獻(xiàn)更大。例如，可以設(shè)想選擇性地掩蓋動(dòng)脈血，使得新血管受到關(guān)注。通過用各波長創(chuàng)建的血管圖像的重疊，不管類型如何都可提取大規(guī)模的血管，以顯示氧飽和度。
[0098]利用本例子，對(duì)于在超聲波測(cè)量中獲得的形態(tài)圖像，重疊其中使得預(yù)定規(guī)模或更大的血管部分(關(guān)注部位)以外的信息較不明顯的氧飽和度分布圖像。因此，容易檢查關(guān)注部位中的氧飽和度與形態(tài)信息的關(guān)聯(lián)性。
[0099]< 例子 3>
[0100]在本例子中，將描述閾值參數(shù)和透明處理的一個(gè)例子。在例子I和2中，閾值參數(shù)被描述為一個(gè)值。但是，在本例子中，多個(gè)參數(shù)被使用。
[0101]利用一個(gè)閾值參數(shù)，在光吸收?qǐng)D像中區(qū)分大于或等于閾值的區(qū)域和小于該閾值的區(qū)域。利用如本例子中的多個(gè)參數(shù)，可以更詳細(xì)地區(qū)分存在特定規(guī)模的血管的區(qū)域(關(guān)注區(qū)域)和另外(otherwise)的區(qū)域(非關(guān)注區(qū)域)。
[0102]此時(shí)，對(duì)分割區(qū)域中的每一個(gè)執(zhí)行的用于圖像處理的參數(shù)是透過率。例如，在對(duì)關(guān)注區(qū)域設(shè)定低透過率且對(duì)非關(guān)注區(qū)域設(shè)定高透過率的情況下，其中非關(guān)注區(qū)域透明且關(guān)注區(qū)域突顯的重疊圖像被創(chuàng)建。當(dāng)以這種方式創(chuàng)建的功能圖像被重疊于形態(tài)圖像上時(shí)，可以以高的可見性呈現(xiàn)診斷所需的部位。
[0103]利用本例子，可在功能圖像中更精確地指定要顯示的區(qū)域。通過設(shè)定透過率，使得用于較不明顯顯示的方法是可能的，而不是從重疊圖像完全消除功能圖像中的非關(guān)注區(qū)域。由此，對(duì)于用戶有更多的選項(xiàng)。
[0104]如在以上的各例子中描述的那樣，在本發(fā)明中，在通過光聲測(cè)量獲得的功能圖像和通過超聲波測(cè)量獲得的形態(tài)圖像的重疊和顯示時(shí)，執(zhí)行圖像處理，使得根據(jù)用戶指定的參數(shù)而使功能信息中的非關(guān)注部分較不明顯。由于作為結(jié)果可防止形態(tài)信息中的關(guān)注部分被功能信息中的不必要部分覆蓋和隱藏，因此，功能信息和形態(tài)信息的比較是容易的。
[0105]雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但要理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實(shí)施例。所附的權(quán)利要求的范圍要被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)象信息獲取裝置，包括: 光源； 光聲探測(cè)器，被配置為接收在用來自光源的光照射的對(duì)象處產(chǎn)生的光聲波； 超聲探測(cè)器，被配置為接收被發(fā)射至對(duì)象并然后在對(duì)象內(nèi)被反射的超聲波；以及信號(hào)處理器，被配置為基于光聲波創(chuàng)建示出對(duì)象內(nèi)的功能信息的功能圖像，并基于超聲波創(chuàng)建示出對(duì)象內(nèi)的形態(tài)信息的形態(tài)圖像， 其中，信號(hào)處理器將功能圖像分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)區(qū)域中的每一個(gè)執(zhí)行不同的圖像處理，在形態(tài)圖像上重疊處理后的功能圖像，并且在顯示器中顯示得到的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的對(duì)象信息獲取裝置，其中，信號(hào)處理器執(zhí)行對(duì)于功能圖像的所述多個(gè)區(qū)域分別設(shè)定不同的透過率的圖像處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的對(duì)象信息獲取裝置，其中，信號(hào)處理器執(zhí)行對(duì)于功能圖像的所述多個(gè)區(qū)域分別設(shè)定不同的色調(diào)的圖像處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的對(duì)象信息獲取裝置，其中，光源照射多個(gè)波長的光，以及 信號(hào)處理器基于與所述多個(gè)波長中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的光聲波創(chuàng)建對(duì)象內(nèi)的氧飽和度分布圖像作為功能圖像，對(duì)于區(qū)域中的每一個(gè)對(duì)氧飽和度分布圖像執(zhí)行不同的圖像處理，在形態(tài)圖像上重疊處理后的氧飽和度分布圖像，并且顯示得到的圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的對(duì)象信息獲取裝置，其中，光聲探測(cè)器還用作超聲探測(cè)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的對(duì)象信息獲取裝置，其中，發(fā)射至對(duì)象的超聲波是從超聲探測(cè)器發(fā)射的超聲波。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的對(duì)象信息獲取裝置，其中，信號(hào)處理器基于預(yù)定閾值將功能圖像分成多個(gè)區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的對(duì)象信息獲取裝置，其中，信號(hào)處理器創(chuàng)建將光吸收系數(shù)表示為功能信息的功能圖像，并且減小功能信息大于或等于所述預(yù)定閾值的區(qū)域的透過率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的對(duì)象信息獲取裝置，還包括供用戶指示所述預(yù)定閾值的輸入單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的對(duì)象信息獲取裝置，還包括供用戶指示所述多個(gè)區(qū)域的邊界的輸入單元。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK103908294SQ201310741319
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】佐藤章, 阿部浩 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社