被檢體信息獲取裝置及被檢體信息獲取裝置的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及被檢體信息獲取裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]測量諸如身體組織的被檢體內(nèi)的功能特性的被檢體信息獲取裝置包括基于包含于血液中的血紅蛋白等的光吸收特性執(zhí)行新生血管(ang1genesis)的形成的確定和血紅蛋白的氧飽和度的計算等、并且被用于診斷中的已知的被檢體信息獲取裝置。這種裝置一般利用關(guān)于身體組織具有有利的透光特性的近紅外光(具有約600?1500nm的波長)。
[0003]關(guān)于這種被檢體信息獲取裝置，已知存在利用近紅外光并且被稱為光聲斷層(PAT)的技術(shù)(參見NPL I)。PAT是用于通過在活體組織上照射由光源產(chǎn)生的短脈沖光并且檢測當在活體組織中傳播和擴散的光被諸如血液的身體組織吸收時產(chǎn)生的聲波來獲取與光吸收有關(guān)的信息的技術(shù)。通過分析檢測的聲波，利用PAT的被檢體信息獲取裝置能夠?qū)⑴c作為被檢體的活體組織內(nèi)的功能特性有關(guān)的信息、特別是被檢體內(nèi)的光能量吸收密度分布可視化。
[0004]根據(jù)NPL 1，在PAT中，由給定被檢體內(nèi)的光吸收體產(chǎn)生的光聲波的初始聲壓(P。)可由下式⑴表達。
[0005]P0= Γ.μ a.φ...(I)
[0006]式(I)中，Γ表示Gruneisen參數(shù)，其是體積膨脹系數(shù)(β)與聲速(C)的平方的乘積除以恒壓比熱(Cp)的商。眾所周知，一旦組織被確定，Γ就取大致恒定的值。在乳房組織的情況下，r為0.65?0.85。Ua表示吸收體的吸收系數(shù)，Φ表示局部區(qū)域中的光量。
[0007]通過用檢測器測量聲波并且隨后從測量結(jié)果重構(gòu)初始聲壓分布，計算在被檢體內(nèi)傳播的聲波的聲壓P的時間變化。另外，通過將計算的初始聲壓分布除以r，可以獲得關(guān)于μ JP Φ的分布。μ JP Φ的乘積被稱為光能量吸收密度分布。
[0008]當被檢體是活體組織時，有效地吸收近紅外光的組織是血液。因此，通過使用近紅外光的PAT執(zhí)行活體組織的測量，獲得與血液分布有關(guān)的信息。并且，通過照射多個波長的光并且計算其各自的吸收系數(shù)，獲得與血紅蛋白的氧飽和度有關(guān)的信息。
[0009]如式⑴所示，一般的PAT被設(shè)計為通過分析由聲波檢測器測量的聲壓的時間變化來獲得初始聲壓Ptl的分布。為了從初始聲壓PC1的分布獲得光吸收系數(shù)的分布，必須進一步確定被檢體內(nèi)的光量的分布。
[0010]當在相對于活體組織的厚度足夠大的區(qū)域中用均勻的照射光量(K照射作為被檢體的活體組織的表面時，假定光作為平面波在活體組織中傳播，則光量分布(Φ)可由下式
(2)表達。
[0011 ] Φ = Φ。.exp (- μ eff.(I1)...(2)
[0012]式⑵中，Ueff表示活體組織的平均有效延遲系數(shù)，Φ C1表示從光源入射到活體組織的光的量。另外，Cl1表示從活體組織上的被來自光源的光照射的區(qū)域(光照射區(qū)域)到活體組織中的光吸收體的距離。
[0013]如式(2)所示，光在活體組織內(nèi)指數(shù)衰減?？赏ㄟ^使用光量分布和式(I)從光能量吸收密度分布計算光吸收系數(shù)分布。
[0014]另外，對于身體組織，已知在諸如癌的腫瘤的生長過程中發(fā)生新生血管的形成和氧消耗的增加。氧合血紅蛋白(HbO2)和脫氧血紅蛋白(Hb)的光吸收系數(shù)可被用作評價這種新生血管形成或氧消耗增加的方法。
[0015]例如，被檢體信息獲取裝置基于多個波長處的冊02和Hb的吸收譜測量血液中的HbOjP Hb的濃度。隨后，通過創(chuàng)建身體組織內(nèi)的HbOjP Hb的濃度分布圖像，可確定形成新生血管的區(qū)域。另外，通過基于冊02和Hb的濃度計算氧飽和度，可確定氧消耗增加的區(qū)域，或者換句話說，肯定存在腫瘤的區(qū)域。例如，眾所周知，靜脈中的氧飽和度為約90%，月中瘤區(qū)域中的氧飽和度為約60%。
[0016]但是，對于在NPL I中描述的被檢體信息獲取裝置，由于作為被檢體的活體組織的形狀不被確定且光照射條件根據(jù)被檢體的位置改變，因此，使用式(2)不能算出被檢體內(nèi)的光量分布。
[0017]考慮到以上情況，PTL I提出這樣的活體組織信息處理方法:其中，在被檢體保持板上布置光吸收部件并且基于由光吸收部件產(chǎn)生的彈性波的強度計算被檢體內(nèi)的光衰減系數(shù)，其中所述光吸收部件的關(guān)于照射光的功能特性是預(yù)先已知的。
[0018]引文列表
[0019]專利文獻
[0020][PTL I]日本專利申請公開 N0.2011-092631
[0021]非專利文獻
[0022][NPL 1]M.Xu, L.V.Wang, ^Photoacoustic imaging in b1medicine", Review ofscientific instruments, 77, 041101 (2006)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]技術(shù)問題
[0024]但是，在PTLl描述的活體組織信息處理方法的情況下，從布置于保持板上的光吸收部件執(zhí)行光量分布的校正。因此，當被檢體與保持板之間的非接觸區(qū)域較大時，諸如乳房的周邊區(qū)域的被檢體內(nèi)的光量分布的誤差增加。作為結(jié)果，出現(xiàn)當計算被檢體內(nèi)的功能特性(諸如特定區(qū)域的吸收系數(shù)和氧飽和度)時出現(xiàn)的誤差變大的問題。
[0025]問題的解決方案
[0026]本發(fā)明是考慮到上述的問題而提出的，并且，本發(fā)明的一個目的是改善光聲斷層中的被檢體內(nèi)的功能特性的獲取精度。
[0027]本發(fā)明在其一個方面中提供一種被檢體信息獲取裝置，該被檢體信息獲取裝置包括:在被檢體上照射光的照射單元；包含光吸收部件并且保持被檢體的保持部件，所述光吸收部件的關(guān)于照射光的光學特性是已知的；檢測由于光照射而由被檢體中的組織和光吸收部件產(chǎn)生的聲波的檢測器；以及計算單元，其通過使用所檢測的聲波計算被檢體中的組織和光吸收部件的光學特性，并且通過使用計算的光吸收部件的光學特性和已知的光學特性校正被檢體中的組織的光學特性。
[0028]本發(fā)明在其另一方面中提供一種被檢體信息獲取裝置的控制方法，所述被檢體信息獲取裝置具有照射單元、包含其關(guān)于照射光的光學特性已知的光吸收部件的保持部件、檢測聲波的檢測器和計算單元，該方法包括:操作保持部件以保持被檢體的步驟；操作照射單元以在被檢體上照射光的步驟；操作檢測器以檢測由于光照射而由被檢體中的組織和光吸收部件產(chǎn)生的聲波的步驟；操作計算單元以通過使用檢測的聲波計算被檢體中的組織和光吸收部件的光學特性的步驟；以及操作計算單元以通過使用計算的光吸收部件的光學特性和已知的光學特性校正被檢體中的組織的光學特性的步驟。
[0029]本發(fā)明的有利效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明，可以改善光聲斷層中的被檢體內(nèi)的功能特性的獲取精度。
[0031]參照附圖閱讀示例性實施例的以下說明，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。
【附圖說明】
[0032]圖1是表示根據(jù)第一實施例的裝置配置的示意圖；
[0033]圖2是根據(jù)第一實施例的其中光吸收部件具有圓柱形狀的保持部件的示意圖；
[0034]圖3是表示根據(jù)第一實施例的吸收系數(shù)的測量和校正的流程圖；
[0035]圖4是表示根據(jù)第一實施例的對吸收系數(shù)誤差比執(zhí)行的線性內(nèi)插的示圖；
[0036]圖5是表示根據(jù)第二實施例的氧飽和度的測量和校正的流程圖；
[0037]圖6是表示根據(jù)第二實施例的對氧飽和度誤差比執(zhí)行的線性內(nèi)插的示圖；
[0038]圖7是根據(jù)第三實施例的對氧飽和度誤差比執(zhí)行三次多項式內(nèi)插(third orderpolynomial interpolat1n)的裝置的配置示意圖；
[0039]圖8是表示根據(jù)第三實施例的對氧飽和度誤差比執(zhí)行的三次多項式內(nèi)插的示圖；
[0040]圖9是根據(jù)第四實施例的對氧飽和度誤差比執(zhí)行三維線性內(nèi)插的裝置的配置示意圖；
[0041]圖10是表示根據(jù)第四實施例的對氧飽和度誤差比執(zhí)行的線性內(nèi)插的示圖；
[0042]圖11是表示根據(jù)第四實施例的對氧飽和度誤差比執(zhí)行的線性內(nèi)插的另一示圖；
[0043]圖12是根據(jù)第四實施例的被檢體的周邊部分與保持部件之間的接觸表面附近的光吸收部件的示意圖；
[0044]圖13是表示根據(jù)第四實施例的對氧飽和度誤差比執(zhí)行的線性內(nèi)插的示圖；以及
[0045]圖14是根據(jù)第五實施例的其中光吸收部件具有圓柱形狀的保持部件的示意圖。
【具體實施方式】
[0046]以下，參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，以下描述的部件的尺寸、材料、形狀和相對布置等應(yīng)根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的裝置的配置和各種條件適當?shù)馗淖?，并且不是要將本發(fā)明的范圍限于以下的描述。
[0047]在本發(fā)明中，聲波包含被稱為音波、超聲波、光聲波或光致超聲波的彈性波，并且，接收器接收在被檢體內(nèi)傳播的聲波。根據(jù)本發(fā)明的被檢體信息獲取裝置在被檢體上照射光(電磁波)并且接收由于光聲效果而由被檢體內(nèi)的組織產(chǎn)生的聲波。另外，被檢體信息獲取裝置分析聲波并且獲取被檢體內(nèi)的組織的特性信息。
[0048]被檢體內(nèi)的組織的特性信息包含反映通過光照射產(chǎn)生的聲波的初始聲壓或從初始聲壓導出的光能量吸收密度、吸收系數(shù)或構(gòu)成組織的物質(zhì)的濃度等的信息等，