光声装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用光声效应的光声装置。
【背景技术】
[0002]光声成像是利用光的成像技术中的一种。在光声成像中，使用由光源产生的脉冲光照射被检体。照射光在被检体内传播和散射并在被检体内的多个部位处被吸收，并且相应地产生光声波。光声波通过换能器被转换成电信号，并且，通过处理设备分析和处理该电信号。因此，获取与指示被检体内的光学特性的值有关的信息。
[0003]从被检体内的光吸收体产生的光声波的产生的声压(下文也被称为初始声压)P。可通过下式表达:
[0004]P0= Γ.μ a.Φ(I)
[0005]本文中，Γ表示Gruneisen系数，并且是通过将体积膨胀系数β与声速c的平方的积除以恒定压力下的比热Cp而获得的。符号Φ表示给定位置(局部区域)处的光的量(即，已经到达吸收体的光的量，也被称为光通量)。
[0006]可通过使用从已接收了光声波的探测器输出的接收信号(PA信号)来获得初始声压P。。
[0007]众所周知，Gruneisen系数对每个给定的组织取基本上恒定的值，并因此可以通过在多个部位处测量和分析PA信号随时间的变化来获得光学吸收系数yJP光的量Φ的积，或者，换句话说，来获得光学能量吸收密度。
[0008]日本专利公开N0.2013-248077公开了一种基于从光产生的光声波来产生血管的光声图像的光声图像产生装置。
[0009]在血红蛋白用作要被测量的光吸收体的情况下，在血管内的血容量小的区域中血红蛋白的量少，因此，该区域中的光学吸收系数相对低。因此，根据式(I)产生的光声波的声压趋于低。换句话说，在血容量小的区域中产生的光声波的接收信号的S/N比率趋于相对低。因此，当要通过光声装置获得目标区域的被检体信息时，在血容量小的区域中，获取的被检体信息的精度可能劣化。
【发明内容】
[0010]本公开的一个方面提供一种光声装置，该光声装置包括:被配置为设定光照射定时的控制单元；被配置为在光照射定时处用脉冲光照射被检体的光照射单元；被配置为接收当用来自光照射单元的脉冲光照射被检体时产生的光声波并且输出信号的接收单元；被配置为获取被检体的心电图信号的心电图获取单元；和被配置为基于该信号获取被检体信息的被检体信息获取单元。控制单元被配置为:设定光照射定时，从而使得在从基于心电图信号中的R波的产生定时而确定的开始定时延伸到经过了从心电图信号中的R波的产生定时延伸到心电图信号中的T波的产生定时的第一时间的点的时间段内，用脉冲光照射被检体至少一次；和设定光照射定时，从而使得在从开始定时延伸到经过了第一时间的点的时间段以外的时间段中不用脉冲光照射被检体。
[0011]根据以下参考附图对示例性实施例的说明，本发明的其它特征将变得清楚。
【附图说明】
[0012]图1示出根据示例性实施例的光声装置的配置。
[0013]图2是根据示例性实施例的用于获取被检体信息的方法的流程图。
[0014]图3A、图3B、图3C、图3D和3E示出根据示例性实施例的各种序列。
[0015]图4A、图4B、图4C、图4D和4E示出根据示例性实施例的各种序列的另一例子。
【具体实施方式】
[0016]以下将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。应当注意，相同的构成元件一般被赋予相同的附图标记，并且将省略其描述。
[0017]第一示例性实施例
[0018]根据本示例性实施例的光声装置基于光声波的接收信号来获取被检体信息。根据本示例性实施例的被检体信息是从通过光声效应产生的光声波的接收信号获得的、与被检体有关的信息。具体而言，该被检体信息包含产生的声压(初始声压)、光学能量吸收密度、光学吸收系数和构成组织的物质的浓度等。物质的浓度的例子包括氧饱和度、氧合血红蛋白浓度、还原血红蛋白浓度和总血红蛋白浓度。总血红蛋白浓度是氧合血红蛋白浓度和还原血红蛋白浓度的和。另外，诸如光学吸收系数分布和氧饱和度分布的分布数据也可用作被检体信息。
[0019]基本配置
[0020]将参照图1描述根据本示例性实施例的光声装置的基本配置。
[0021]图1示意性地示出根据本示例性实施例的光声装置的配置。根据本示例性实施例的光声装置包括光照射单元110、声波接收单元130、心电图获取单元150、输入单元170、显示单元180和处理单元190。光照射单元110包括光源111和光学系统113。将在后面详细描述光源110和光学系统113的配置。
[0022]光源111发射脉冲光112，并且由光学系统113引导脉冲光112。从光学系统113发射的脉冲光112入射在被检体120上，并然后到达被检体120内的光吸收体121。光吸收体121可典型地是血管，或者特别地是存在于生物体或肿瘤等内的血管中的物质(诸如血红蛋白)。光吸收体121吸收光的能量并且产生光声波122。产生的光声波122在被检体120内传播并且到达声波接收单元130。
[0023]声波接收单元130接收光声波122并且相应地输出时序接收信号。处理单元190依次接收从声波接收单元130输出的接收信号。
[0024]处理单元190基于输入的时序接收信号来产生目标区域中的被检体信息。处理单元190然后向显示单元180传送产生的被检体信息的数据，并且在显示单元180上显示目标区域中的被检体信息的图像和数值等。目标区域可被事先设定并且可由用户通过输入单元170输入。目标区域被设定为包括被检体120的至少一部分。将在后面详细描述用于获取被检体信息的方法。
[0025]在血红蛋白用作光吸收体的情况下，在其中血管内的血容量小的区域中，血红蛋白的量小，因此，该区域中的光学吸收系数相对低。因此，根据式(I)产生的光声波的声压趋于低。换句话说，在血容量小的区域中产生的光声波的接收信号的S/N比率相对低。另夕卜，在血容量极小的情况下，光声波的接收信号可能被噪声淹没。因此，当要通过光声装置获得目标区域中的被检体信息时，在血容量小的区域中，获取的被检体信息的精度可能劣化。
[0026]鉴于这种问题，根据本示例性实施例的光声装置包括被配置为获取被检体120的心电图信号的心电图获取单元150。可从由心电图获取单元150获取的心电图信号的波形估计被检体120的心脏的条件，并且可由此估计被检体120的血流条件。因此，处理单元190基于由心电图获取单元150获取的被检体120的心电图信号来设定光照射单元110的光照射定时，从而使得在目标区域中的血容量小的同时光照射单元110不用脉冲光112照射被检体120。另外，处理单元190设定光照射单元110的光照射定时，从而使得在目标区域中的血容量大的同时光照射单元110用脉冲光112照射被检体120。
[0027]以这种方式设定光照射定时使得可以在血容量大的同时(或者换句话说，在用作光吸收体的血红蛋白的量大的同时)选择性地用脉冲光112照射被检体120。因此，可以获取具有高S/N比率的光声波的多个接收信号。另外，根据本示例性实施例，不可能包含在血容量小的同时产生的具有低S/N比率的光声波的接收信号，因此，可以以高精度获取目标区域中的被检体信息。将在后面详细描述光照射定时。
[0028]下文将描述根据本示例性实施例的光声装置的构成块中的每一个。
[0029]光源111
[0030]光源111可以是可产生纳秒到微秒脉冲光的脉冲光源。具体而言，脉冲持续期优选处于约I?100纳秒的范围中。另外，波长优选处于约400nm?1600nm的范围中。特别地，当要以高分辨率对生物体的表面附近的血管进行成像时，可以使用可见光范围中的波长(大于或等于400nm且小于或等于700nm)的光。同时，当要对生物体内的深部位进行成像时，可以使用生物体的背景组织不大量吸收的光的波长(大于或等于700nm且小于或等于IlOOnm)的光。作为替代地，还可使用太赫波范围、微波范围或无线电波范围的放射线。
[0031]光源111可以优选为激光器。另外，在将通过使用具有不同波长的光实施测量的情况下，可使用振荡波长可改变的激光器。在要使用具有不同的波长的光照射被检体120的情况下，可在切换振荡的同时或者在以交替的方式照射被检体120的同时，使用发射相互不同的波长的光的多个激光器。即使当使用多个激光器时，激光器也被统称为光源。
[0032]作为上述的激光器，可以使用包括固态激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器的各种激光器。特别地，可以适当地使用诸如Nd: YAG激光器和翠绿宝石激光器的脉冲激光器。另外，还可以使用通过Nd:YAG激光器栗浦(pump)的T1:蓝宝石激光器或光学参数振荡器(OPC)激光器。作为替代地，可以使用发光二极管，而不使用激光器。
[0033]光学系统113
[0034]光学系统113可将来自光源111的脉冲光112传输到被检体120。作为光学系统113，可以使用包含透镜、镜子和光纤的光学元件。另外，根据本示例性实施例的光学系统113包含用于改变脉冲光112的行进方向的光学镜子114、光控制单元115和扩散板116。
[0035]在检查诸如乳房的被检体的生物信息获取装置中，脉冲光可在光学系统113的发光部分上通过扩散板116等扩散其射束直径，并且可用这种脉冲光照射被检体。另一方面，在光声显微镜中，可在光学系统113的发光部分上设置透镜等从而增加分辨率，并且用聚焦的射束照射被检体。
[0036]另外，光学系统113可包含可改变由光源111发射的脉冲光112的衰减的光控制单元115。光控制单元115可由可改变脉冲光