專利名稱：光聲裝置及其用于獲取生物功能信息的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于獲取生物功能信息的裝置、用于獲取生物功能信息的方法和用于實現(xiàn)該方法的程序。
背景技術：
使用X射線和超聲之一的成像裝置用在需要非破壞性測試的許多領域(諸如醫(yī)學領域)中。特別在醫(yī)學領域中，使用超聲回波的診斷含有無創(chuàng)傷的優(yōu)點，因此在許多情況下被使用。重要的是得出活體內的生物功能信息(即，生理信息)以用于發(fā)現(xiàn)發(fā)病部位(諸如癌癥)。但是在使用X射線或超聲回波的常規(guī)診斷中，僅得出活體內的形狀信息。因此，光聲層析成像(photoacoustic tomography, PAT)(光成像技術之一)被提出作為可使生物功能信息成像的新型無創(chuàng)傷診斷方法。 在PAT中，體內信息通過下述方式成像，即，用從光源產生的脈沖光照射對象,并且檢測從吸收傳播的光的能量的活體組織產生的并且在對象內擴散的聲波(通常，超聲)。與對象內部的光學性質相關的信息可通過下述方式而被使得三維可視，即，檢測在對象周圍的多個地方接收的聲波的時間變化，并且從數(shù)學上分析(即，重構)所得出的信號。當使用該方法檢測對象內的初始壓力生成的分布時，可得出關于光學性質分布(諸如，光吸收系數(shù)分布)的信息。使用PAT檢測生物功能信息的例子包括氧飽和度的測量。氧飽和度是與氧結合的血紅蛋白相對于血液中的總血紅蛋白量的含量。心肺功能是否正常地工作可通過檢測氧飽和度來測量。另外，氧飽和度是用于區(qū)分腫瘤的良性/惡性的指示符，因此被預期作為惡性腫瘤的高效率發(fā)現(xiàn)的量度。近紅外光用于氧飽和度的測量。近紅外光具有易于透射通過構成活體的大部分的水、同時易于被血液中的血紅蛋白吸收的性質?；铙w中的血紅蛋白包括兩種狀態(tài)不與氧結合的脫氧血紅蛋白和與氧結合的氧合血紅蛋白，并且各狀態(tài)下的光吸收譜不同。因此，氧飽和度可通過下述方式被找到，即，使用具有近紅外區(qū)中的不同波長的脈沖光來執(zhí)行多次測量，并且對所計算的光吸收系數(shù)進行比較操作。換句話講，當活體被近紅外光照射時，除了作為活體的形狀信息的血管圖像之外，作為生物功能信息的氧飽和度也可被成像。然而，在通過該方法獲取生物功能信息時，必需將對同一個地方執(zhí)行的多次測量中的結果進行比較操作，因此當由于活體移動等而導致測量位置不匹配時，可能得出誤導的結果。關于多次測量的比較的問題，如專利文獻I中所公開的這樣的技術已被提及。在專利文獻I的技術中，提取圖像之間的對于圖像中的特定區(qū)域測量的運動矢量。然后，基于該矢量來執(zhí)行圖像的調整(諸如，變焦、旋轉和移位)以校正位置偏移(即，位置調整)，并且比較多個圖像。引文列表專利文獻
PTL I :日本專利申請公開 No. 2007-215930

發(fā)明內容
技術問題然而，圖像之間的位置調整仍將留有如下所示的問題。第一個問題是運動矢量的提取涉及低魯棒性。在圖像之間的位置調整中，在將被比較的多個圖像上找出被推測為同一個地方的點或結構(稱為特征結構)，并且基于該點或該結構來提取運動矢量。然而，因為活體是有彈性的并且以復雜的方式變形，所以即使可識別出特征結構，但是由于其變形，在另一個圖像中可能不能提取出該特征結構。另外，當在圖像中不能識別出特征結構時，運動矢量的提取將變得更困難。第二個問題是難以完全匹配所有像素。僅通過代表點(諸如特征結構)得出運動矢量，因此，插值對于其它區(qū)域的位置的調整是必要的。然而，因為活體是有彈性的，所以難以 在插值區(qū)域中逐個像素地調整多個圖像之間的位置。鑒于以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種可獲取生物功能信息(諸如氧飽和度)的技術，通過該技術，即使在比較多次測量的結果時發(fā)生位置偏移，圖像之間的位置調整也不是必要的。問題的解決方案在本發(fā)明的一方面，用于獲取生物功能信息的裝置，包括聲波檢測器，其用于接收當對象被具有不同波長的多個光照射時所產生的多個聲波，并且用于將所述多個聲波轉換為與所述多個光對應的多個信號；和處理裝置，其用于使用多個吸收系數(shù)分布來得出所述對象內部的生物功能信息，所述多個吸收系數(shù)分布從所述多個信號得出并且分別與所述多個信號對應，其中，所述處理裝置包括第一單元，其用于從與具有第一波長的光對應的信號得出第一數(shù)據(jù)，并且從與具有與所述第一波長不同的第二波長的光對應的信號得出第二數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)示出與所述具有第一波長的光對應的第一吸收系數(shù)分布，所述第二數(shù)據(jù)示出與所述具有第二波長的光對應的第二吸收系數(shù)分布；和第二單元，其用于使用所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)來得出所述生物功能信息，并且其中，所述第二數(shù)據(jù)具有比所述第一數(shù)據(jù)低的圖像空間分辨率。在本發(fā)明的另一方面，用于通過下述方式獲取生物功能信息的方法通過聲波檢測器，接收當對象被具有不同波長的多個光照射時所產生的多個聲波，并且將所述聲波轉換為與所述多個光對應的多個信號；使用多個吸收系數(shù)分布來得出生物功能信息，所述多個吸收系數(shù)分布從所述多個信號得出，并且分別與所述多個信號對應，所述方法包括以下步驟從當所述對象被具有第一波長的光照射時所產生的聲波得出第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)示出與所述具有第一波長的光對應的第一吸收系數(shù)分布；從當所述對象被具有第二波長的光照射時所產生的聲波得出第二數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)示出與所述具有第二波長的光對應的第二吸收系數(shù)分布，并且具有比所述第一數(shù)據(jù)低的圖像空間分辨率；以及使用所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)來得出所述生物功能信息。在本發(fā)明的又一方面，用于使得計算機可執(zhí)行用于獲取生物功能信息的方法的每個步驟的程序包括執(zhí)行以下步驟從當對象被具有第一波長的光照射時所產生的聲波得出第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)示出與所述具有第一波長的光對應的第一吸收系數(shù)分布；從當所述對象被具有第二波長的光照射時所產生的聲波得出第二數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)示出與所述具有第二波長的光對應的第二吸收系數(shù)分布，并且具有比所述第一數(shù)據(jù)低的圖像空間分辨率；以及使用所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)來得出所述生物功能信息。本發(fā)明的有益效果通過 根據(jù)本發(fā)明的用于獲取生物功能信息的裝置和方法，即使對象的位置偏移在測量期間發(fā)生，也可以以微小的誤差計算氧飽和度。從以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的另外的特征將會變得清晰。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的裝置的構造的示意圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的裝置的數(shù)據(jù)處理流程的示意圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的裝置的操作的流程圖。圖4A、圖4B和圖4C是示出本發(fā)明的概念的示意圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的裝置的數(shù)據(jù)處理流程的示意圖。圖6是不出當位置偏移沒有發(fā)生時的氧飽和度的不圖。圖7是示出當位置偏移發(fā)生時的氧飽和度的示圖。圖8是當位置偏移發(fā)生時通過應用本發(fā)明計算的氧飽和度的示圖。
具體實施例方式將參照附圖來描述本發(fā)明。以下將描述氧飽和度的測量。但是將通過本發(fā)明的光聲成像裝置測量的生物功能信息不限于氧飽和度，還可測量血紅蛋白總量等。只要可通過用具有不同波長的至少兩個或更多個光照射對象以檢測在該對象內產生的聲波之間的差異來得出對象內部的生物功能信息，本發(fā)明的生物功能信息獲取(光聲成像裝置)就可用于任何生物功能信息的測量。本發(fā)明不限于具有以下構造的單個裝置。本發(fā)明還可通過使用用于實現(xiàn)本實施例中所述的功能的方法實現(xiàn)和通過下述處理來實現(xiàn)，在所述處理中，用于實現(xiàn)這些功能的軟件(計算機程序)通過網絡和各種存儲介質之一被供給系統(tǒng)和裝置之一，該系統(tǒng)和裝置之一的計算機(或CPU、MPU等之一)讀取并執(zhí)行該程序。實施例I圖I示出本發(fā)明的光聲成像的第一實施例。將基于圖I來描述用于實現(xiàn)本發(fā)明的示例性模式。本實施例中的光聲成像裝置包括光源1，其用具有單個波長的光2照射對象3 ；光學設備4(諸如透鏡)，其將來自光源I的光2引向對象3 ;聲波檢測器7，其檢測當光吸收體5吸收在對象3內部傳播并擴散的光的能量時所產生的聲波6，并且將聲波6轉換為電信號；控制裝置8，其使得聲波檢測器7可進行掃描；電信號處理電路9，其執(zhí)行電信號的放大、數(shù)字轉換等；用于數(shù)據(jù)處理的裝置10，其構造關于體內信息的圖像(產生圖像數(shù)據(jù))；用于輸入異位量(misdisplacement)的裝置11，其輸入所述對象的位置偏移量；和顯不器12,其顯示所述圖像。光源I可輸出至少兩個或更多個波長的光2。將參照圖I和圖3來描述實現(xiàn)方法。具有波長A (第一波長)的光2被脈動，并且對象被脈沖光2照射(SI)。當該光2在對象內部傳播并擴散并且被光吸收體5吸收時，該吸收體的溫度由于脈沖光的吸收而升高。吸收體的體積膨脹由于溫度升高而發(fā)生，因此，從光吸收體5激發(fā)聲波6。所產生的聲波6被與對象聲學稱合的聲波檢測器7接收,并且被轉換為電信號(S2 )。聲波檢測器可與對象聲學耦合，并且形狀保持構件(諸如一直保持對象的形狀的壓縮板)可設置在對象與聲波檢測器之間。聲波檢測器7可由控制裝置8控制，并且可在機械地在對象的表面上移動的同時測量各個地方的聲波6。多于兩個的聲波檢測器可同時用于檢測在單次照射時所產生的聲波。所檢測的電信號被電信號處理電路9 (諸如放大器和模數(shù)轉換器)轉換為數(shù)字信號，然后被用于數(shù)據(jù)處理的裝置10 (諸如PC)對于具有波長A的光在對象內、在該對象被該光照射的部位處的吸收系數(shù)分布A(第一吸收系數(shù)分布)重構(S3)。對于使用具有波長B (第二波長)的光的情況，也執(zhí)行以上操作，以得出波長B在對象內、在該對象被該光照射的部位處的吸收系數(shù)分布B (第二吸收系數(shù)分布)(S4至S6)。此外，如稍后所述的，在用于數(shù)據(jù)處理的裝置10中執(zhí)行計算氧飽和度的內部處理，該內部處理基于在用具有波長A的光照射時光吸收體5的位置與在用具有波長B的光照射時光吸收體5的位置之間的位置偏移值，這些位置被輸入到用于輸入異位量的裝置11 (S7至S9)。吸收系數(shù)分布C、D等也可使用具有不同波長C、D等的更多的光來計算，從而使用吸收系數(shù)分布C、D等來得出氧飽和度。最后，所得出的氧飽和度被疊加在吸收系數(shù)分布上 (S10)，并且在顯示器12上顯示結果(S11)。圖2和圖3顯示用于實現(xiàn)本發(fā)明的用于數(shù)據(jù)處理的裝置10的內部處理。用于數(shù)據(jù)處理的裝置10包括用于得出吸收系數(shù)的單元109 (第一單元)、作為用于得出生物功能信息的單元的、用于計算氧飽和度的單元106 (第二單元)和用于合成(composing)的單元107(第六單元/第十單元)。單元109包括用于計算吸收系數(shù)的單元101 (第三單元/第八單元)、用于改變分辨率的單元104 (第四單元/第七單元)和用于確定用于改變分辨率的量的單元108 (第五單元/第九單元)。首先，在使用具有波長A的光的測量中，在單元101中通過重構從電信號處理電路9發(fā)送的數(shù)字信號來計算示出吸收系數(shù)分布A的數(shù)據(jù)(S3)，并且將所計算的示出吸收系數(shù)分布A的數(shù)據(jù)(第一數(shù)據(jù))存儲在存儲器A102中。另外，對于使用具有波長B的光的測量，類似地，計算示出吸收系數(shù)分布B的數(shù)據(jù)(第三數(shù)據(jù))(S6)，并且將該數(shù)據(jù)存儲在存儲器B103中。接著，將使用具有波長A的光進行測量時光吸收體5的位置與使用具有波長B的光進行測量時光吸收體5的位置之間的位置偏移量輸入到用于輸入異位量的裝置11，并且在單元108中基于位置偏移值來確定用于改變分辨率的量(S7)。單元104將存儲在存儲器中的、示出吸收系數(shù)分布的數(shù)據(jù)之中的至少一個數(shù)據(jù)中的圖像空間分辨率降低所確定的用于改變分辨率的量，從而得出降低之后的吸收系數(shù)分布(S8)。在本發(fā)明中，在計算關于對象的信息(諸如氧飽和度)時使用圖像空間分辨率被降低為的數(shù)據(jù)(第二數(shù)據(jù))。雖然在本說明書中，主要在三維數(shù)據(jù)處理中解釋本發(fā)明，但是本發(fā)明可應用于兩維圖像數(shù)據(jù)(像素數(shù)據(jù))和三維圖像數(shù)據(jù)(體素數(shù)據(jù))這二者。本發(fā)明中的圖像空間分辨率是圖像空間中的分辨率，而不是根據(jù)聲波檢測器7的元件的大小而確定的分辨率。在本說明書中，三維圖像數(shù)據(jù)中的空間分辨率被稱為體素空間分辨率，兩維圖像數(shù)據(jù)中的空間分辨率被稱為像素空間分辨率。另外，體素空間分辨率和像素空間分辨率一起被定義為圖像空間分辨率。在圖2中，存儲在存儲器B103中的、示出吸收系數(shù)分布B(在被具有波長B的光照射時可計算的吸收系數(shù)分布)的數(shù)據(jù)的圖像空間分辨率降低。然而，多個吸收系數(shù)分布之中的任何數(shù)據(jù)的圖像空間分辨率可降低。另外，雖然在圖2中僅降低了單個吸收系數(shù)分布的圖像空間分辨率，但是也可降低多于兩個的吸收系數(shù)分布。當位置偏移在使用具有波長A的光的測量與使用具有波長B的光的測量之間發(fā)生時，通常，如圖4A所示，同一光吸收體的圖像不能被比較，并且不能得出正確的氧飽和度。然而，當圖像空間分辨率被降低以明顯增大光吸收體的至少一個圖像的大小(也就是說，增加與光吸收體對應的體素的數(shù)量)時，如圖4B所示那樣創(chuàng)建其中合成了光吸收體的兩個圖像的部分，因此，可避免由于位置偏移而導致的光吸收體的值與除光吸收體之外的地方的值之間的誤導比較操作。換句話講，在圖2和圖3中，通過降低示出吸收系數(shù)分布B的數(shù)據(jù)的圖像空間分辨率，示出吸收系數(shù)分布A的數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像被包括在其分辨率降低的示出吸收系數(shù)分布B的數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像中。此時，因為從其分辨率改變的圖像計算氧飽和度，所以得出包括光吸收體的周邊的寬區(qū)域中的氧飽和度。然而，在生物功能信息(諸如氧飽和度)的成像中，因為所得 出的值(的絕對值)示出腫瘤的良性/惡性等，所以多個光中的每個的吸收程度的定量化(quantitativeness)比其圖像分辨率(該圖像分辨率在諸如血管圖像的形狀信息的成像中是重要的)更重要。因此，即使通過降低分辨率來得出氧飽和度并且它是光吸收體圖像(分辨率降低之前的吸收系數(shù)分布中的光吸收體圖像)中的氧飽和度和光吸收體圖像的周邊中的氧飽和度的平均值，所得出的氧飽和度的實用價值仍然很大。另外，在本發(fā)明中，可在后一步驟中識別光吸收體實際存在的地方(也就是說，可提高分辨率)(SlO)0因此，即使在該階段以分辨率為代價來計算氧飽和度，只要定量化程度足夠高，實用價值也很大。此時用于改變圖像空間分辨率的量(降低程度)根據(jù)輸入到用于輸入異位量的裝置11的位置偏移量或者用于分辨率降低處理的方法來確定。在諸如活體的彈性物體中，即使某一特定地方的位置偏移被精確地掌握，相同位置偏移量也不能總是應用于其它地方。因此，當嘗試通過位置調整來精確地對齊圖像時，對于體素的相當多次的位置偏移量的測量將變得必要。然而，在本發(fā)明中，通過降低圖像空間分辨率來創(chuàng)建其中光吸收體圖像被合成的部分，因此，沒有必要掌握每個體素的位置偏移量。然而，為了創(chuàng)建其中光吸收體圖像被合成的部分，降低圖像空間分辨率之后的光吸收體圖像必須被放大大于實際位置偏移的量。因此，雖然輸入到用于輸入異位量的裝置11的位置偏移量可以是粗略值，但是使用肯定大于實際位置偏移量的值。用于相對于位置偏移量改變圖像空間分辨率的量被確定為使得其分辨率不降低的吸收系數(shù)分布中的光吸收體圖像至少被包括(當所有吸收系數(shù)分布的分辨率降低時，分辨率降低之前的任何一個吸收系數(shù)分布被包括)在降低之后的吸收系數(shù)分布中的光吸收體圖像的區(qū)域中，而不管其圖像空間分辨率被改變的吸收系數(shù)分布的數(shù)量如何。此時，可對于其圖像空間分辨率將被降低的每個吸收系數(shù)分布獨立地確定用于改變圖像空間分辨率的量，或者可對于其圖像空間分辨率將被降低的所有吸收系數(shù)分布同等地確定用于改變圖像空間分辨率的量。用于得出位置偏移量的方法沒有特別限制，可用任何公知的方法來得出位置偏移量。位置偏移量可從機械測量或者來自圖像的測量來得出，并且輸入可以是手動的或自動的。將相對于位置偏移量改變的圖像空間分辨率的量對于用于改變分辨率的各方法不同。因此，位置偏移量與用于改變分辨率的量之間的關系可事先針對用于改變分辨率的每種方法獲得，并且被制備為表格或關系(relation)，并且用于改變分辨率的量可使用這個事先制備的表格或關系來確定。用于降低圖像空間分辨率的方法沒有限制，并且圖像空間分辨率的降低可以例如通過空間濾波器(諸如數(shù)字濾波器)的卷積來實現(xiàn)。在該方法中，計算量不大，并且實際上可擴展到三維。使用降低分辨率的濾波器(諸如運動平均濾波器或高斯濾波器)作為濾波器。體素數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像的大小可通過改變?yōu)V波器的大小來調整。此時,有必要執(zhí)行調整，以使得如圖4B所示那樣光吸收體圖像彼此重疊。因此，在單元108中，測量光吸收體圖像之間的位置偏移量，并且對于每種類型的濾波器，基于所測量的光吸收體圖像之間的位置偏移量來確定為了使光吸收體圖像彼此重疊而使濾波器的大小改變的量。經過分辨率降低處理的吸收系數(shù)分布存儲在臨時存儲器B’ 105中。當多個吸收系數(shù)分布的分辨率降低時，將每個吸收系數(shù)分布存儲在不同的臨時存儲器中。接著，在作為用于計算生物功能信息的單元的、用于計算氧飽和度的單元106中，使用其分辨率降低的至少一個吸收系數(shù)分布來得出氧飽和度(S9)。此時，其圖像空間分辨率降低的吸收系數(shù)分布 用于被用于獲得氧飽和度的多個吸收系數(shù)分布中的至少一個。只要使用其圖像空間分辨率降低的吸收系數(shù)分布中的至少一個或更多個，就可使用其圖像空間分辨率降低的兩個或更多個吸收系數(shù)分布來獲得氧飽和度，或者所使用的所有吸收系數(shù)分布可以是其圖像空間分辨率降低的吸收系數(shù)分布。然而，這里同樣，其分辨率不降低的吸收系數(shù)分布中的光吸收體圖像應該包括在其分辨率降低的吸收系數(shù)分布中的光吸收體圖像的區(qū)域中。稍后將描述用于計算氧飽和度的方法。因為使用其分辨率降低的吸收系數(shù)分布，所以所得出的氧飽和度是包括光吸收體圖像的周邊的區(qū)域的值。因此，在單元107中，所得出的關于對象的信息(比如，氧飽和度)如圖4C所示那樣與其圖像空間分辨率不降低的吸收系數(shù)分布合成，并且僅光吸收體圖像(分辨率不降低的情況下的光吸收體圖像)的區(qū)域被提取(S10)。在圖2中，對于用于合成的吸收系數(shù)分布，可使用示出其分辨率不降低的吸收系數(shù)分布A的數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，可存儲示出其圖像空間分辨率不降低的吸收系數(shù)分布B的另一數(shù)據(jù)，并且使用所存儲的示出吸收系數(shù)分布B的數(shù)據(jù)來執(zhí)行合成。另外，可使用示出波長C (第三波長)(而不是波長A或波長B)的吸收系數(shù)(第三吸收系數(shù))分布的數(shù)據(jù)(第四數(shù)據(jù))來執(zhí)行合成。用于僅提取光吸收體圖像的區(qū)域的方法沒有特別限制。例如，可通過下述方式在其圖像空間分辨率不降低的吸收系數(shù)分布中僅提取光吸收體的部分，即，事先確定表示光吸收體所存在的位置的吸收系數(shù)的體素的閾值，并且執(zhí)行閾值處理。換句話講，可通過下述方式來僅提取光吸收體的部分，即，將空間坐標的氧飽和度的值僅代入其圖像空間分辨率不降低的吸收系數(shù)分布中具有等于或大于預定閾值的值的相同體素，并且使氧飽和度在其圖像空間分辨率不降低的吸收系數(shù)分布中具有低于閾值的值的部分中為零。此外，在二維數(shù)據(jù)中，可通過下述方式來僅提取光吸收體的部分，即，將空間坐標中的氧飽和度的值僅代入其像素空間分辨率不降低的吸收系數(shù)分布中具有等于或大于閾值的值的相同像素。此時，還可以的是，還同時提取其對于光吸收體的位置的圖像空間分辨率不改變的吸收系數(shù)分布，并且使得氧飽和度的值和吸收系數(shù)分布的值可對應于色調、飽和度和亮度中的、彼此不同的至少一種顏色屬性，以得出空間數(shù)據(jù)(圖像數(shù)據(jù))。例如，可對于每個體素根據(jù)氧飽和度的值來確定色調并且根據(jù)吸收系數(shù)分布的值來確定飽和度，以執(zhí)行繪制。
顯示器12顯示該結果(Sll)。接下來，將描述用于計算氧飽和度的方法。當主要的光吸收體是脫氧血紅蛋白和氧合血紅蛋白時，如公式(I)所示，通過使用具有波長\的光的測量而得出的吸收系數(shù)Ua(入)是脫氧血紅蛋白的吸收系數(shù)Usb(入)與脫氧血紅蛋白的豐度比(abundanceratio) Csb的乘積和氧合血紅蛋白的吸收系數(shù)U _2 (入)與氧合血紅蛋白的豐度比C_2的乘積之和。PsbU)和U )是具有確定值的物理性質并且事先通過其它方法測量。公式⑴中的未知項是0^和(_2這兩個。因此，通過使用具有不同波長的光來執(zhí)行至少兩次測量，可對聯(lián)立方程進行求解來計算Csb和C_2。當執(zhí)行更多次測量時，可以例如通過使用最小二乘法進行擬合來得出Cab和C_2。
權利要求
1.一種用于獲取生物功能信息的裝置，包括聲波檢測器，其用于接收當對象被具有不同波長的多個光照射時所產生的多個聲波，并且用于將所述多個聲波轉換為與所述多個光對應的多個信號；和處理裝置，其用于使用多個吸收系數(shù)分布來得出所述對象內部的生物功能信息，所述多個吸收系數(shù)分布從所述多個信號得出并且分別與所述多個信號對應，其中， 所述處理裝置包括 第一單元，其用于從與具有第一波長的光對應的信號得出第一數(shù)據(jù)，并且從與具有與所述第一波長不同的第二波長的光對應的信號得出第二數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)示出與所述具有第一波長的光對應的第一吸收系數(shù)分布，所述第二數(shù)據(jù)示出與所述具有第二波長的光對應的第二吸收系數(shù)分布；和 第二單元，其用于使用所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)來得出所述生物功能信息，并且其中， 所述第二數(shù)據(jù)具有比所述第一數(shù)據(jù)低的圖像空間分辨率。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第一單元包括 第三單元，其用于得出示出與所述具有第一波長的光對應的所述第一吸收系數(shù)分布的所述第一數(shù)據(jù)和示出與所述具有第二波長的光對應的吸收系數(shù)分布的第三數(shù)據(jù)；和 第四單元，其用于降低所述第三數(shù)據(jù)的圖像空間分辨率以得出所述第二數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第一單元包括第五單元，其用于確定用于改變所述第三數(shù)據(jù)的圖像空間分辨率的量，以使得當所述第三數(shù)據(jù)的圖像空間分辨率降低所述量時，與所述第一數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像對應的區(qū)域被包括在與所述第二數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像對應的區(qū)域中。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第五單元使用位置偏移量與用于改變圖像空間分辨率的量之間的關系來確定用于改變圖像空間分辨率的量，所述關系事先針對用于改變圖像空間分辨率的每種方法被制備。
5.根據(jù)權利要求2至4中的任何一個所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第四單元通過空間濾波器的卷積來降低所述第三數(shù)據(jù)的圖像空間分辨率。
6.根據(jù)權利要求I至5中的任何一個所述的用于獲取生物功能信息的裝置，包括第六單元，其用于合成所述第一數(shù)據(jù)、所述第三數(shù)據(jù)和第四數(shù)據(jù)之一與所述第二單元得出的生物功能信息，以僅得出關于所述對象在與其圖像空間分辨率不降低的數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像對應的區(qū)域中的信息，所述第四數(shù)據(jù)被從與具有第三波長的光對應的信號得出并且示出與所述具有第三波長的光對應的第三吸收系數(shù)分布。
7.根據(jù)權利要求I所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第一單元包括 第七單元，其用于將與所述具有第二波長的光對應的信號的分辨率降低到小于與所述具有第一波長的光對應的信號的分辨率，以獲取與所述具有第二波長的光對應的第一降低信號；和 第八單元，其用于從與具有第一波長的光對應的信號得出示出與所述具有第一波長的光對應的所述第一吸收系數(shù)分布的所述第一數(shù)據(jù)，并且從所述第一降低信號得出示出與所述具有第二波長的光對應的所述第二吸收系數(shù)分布的所述第二數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第一單元包括第九單元，其用于確定用于改變與所述具有第二波長的光對應的信號的分辨率的量，以使得當與所述具有第二波長的光對應的信號的分辨率降低所述量時，與所述第一數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像對應的區(qū)域將被包括在所述第二數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像中。
9.根據(jù)權利要求8所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第九單元使用位置偏移量與用于改變分辨率的量之間的關系來確定用于改變與所述具有第二波長的光對應的信號的分辨率的量，所述關系事先針對用于改變與所述具有第二波長的光對應的信號的分辨率的每種方法被制備。
10.根據(jù)權利要求7至9中的任何一個所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第七單元通過對從所述聲波檢測器輸出的時序信號進行處理來降低與所述具有第二波長的光對應的信號的圖像空間分辨率。
11.根據(jù)權利要求7至10中的任何一個所述的用于獲取生物功能信息的裝置，包括第十單元，其用于合成所述第一數(shù)據(jù)和第四數(shù)據(jù)之一與由所述第二單元得出的生物功能信息，以僅得出關于對象在與其圖像空間分辨率不降低的數(shù)據(jù)中的光吸收體圖像對應的區(qū)域中的信息，所述第四數(shù)據(jù)從與具有第三波長的光對應的信號得出并且示出與所述具有第三波長的光對應的第三吸收系數(shù)分布。
12.根據(jù)權利要求6或11所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第六單元或所述第十單元在其圖像空間分辨率不降低的吸收系數(shù)分布中執(zhí)行下述處理，所述處理用于將所述生物功能信息的在空間坐標中的值僅代入具有等于或大于預定閾值的值的相同空間坐標的像素或體素，并且使所述生物功能信息的值在具有低于所述閾值的值的空間坐標中為零。
13.根據(jù)權利要求6、11或12中的任何一個所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，所述第六單元或所述第十單元得出圖像數(shù)據(jù)，在所述圖像數(shù)據(jù)中，其圖像空間分辨率不改變的吸收系數(shù)分布的值和所述生物功能信息的值中的每一個對應于色調、飽和度和亮度中的彼此不同的至少一種顏色屬性。
14.根據(jù)權利要求I至13中的任何一個所述的用于獲取生物功能信息的裝置，其中，與所述多個光對應的所述多個信號包括通過使用多個聲波檢測器來檢測并轉換當所述對象被具有某一波長的光照射時所產生的聲波而得出的多個信號。
15.一種用于通過如下操作獲取生物功能信息的方法通過聲波檢測器，接收當對象被具有不同波長的多個光照射時所產生的聲波，并且將所述聲波轉換為與所述多個光對應的多個信號；以及使用多個吸收系數(shù)分布來得出生物功能信息，所述多個吸收系數(shù)分布從所述多個信號計算出并且分別與所述多個信號對應，所述方法包括以下步驟 從當所述對象被具有第一波長的光照射時所產生的聲波得出第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)示出與所述具有第一波長的光對應的第一吸收系數(shù)分布； 從當所述對象被具有第二波長的光照射時所產生的聲波得出第二數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)示出與所述具有第二波長的光對應的第二吸收系數(shù)分布，并且具有比所述第一數(shù)據(jù)低的圖像空間分辨率；以及 使用所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)來得出所述生物功能信息。
16.一種用于使計算機可執(zhí)行根據(jù)權利要求14所述的用于獲取生物功能信息的方法的每個步驟的程序。
全文摘要
計算氧飽和度時測量期間的位置偏移的不利效果可通過下述裝置減小，所述裝置具有聲波檢測器，其用于接收對象內部的聲波，并且用于將所述聲波轉換為信號；和處理裝置(10)，其用于使用從所述信號得出的吸收系數(shù)分布來得出生物功能信息，其中，所述處理裝置包括第一單元(109)，其用于從與第一波長的光對應的信號得出第一數(shù)據(jù)，并且從與第二波長的光對應的信號得出第二數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)示出第一吸收系數(shù)分布，所述第二數(shù)據(jù)示出第二吸收系數(shù)分布；和第二單元(106)，其用于使用所述第一數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)來得出所述生物功能信息，并且其中，所述第二數(shù)據(jù)具有比所述第一數(shù)據(jù)低的圖像空間分辨率。
文檔編號A61B5/00GK102740765SQ20118000782
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2010年2月4日
發(fā)明者大石卓司 申請人:佳能株式會社