光聲成像設(shè)備、光聲成像方法和執(zhí)行光聲成像方法的程序本分案申請是基于申請?zhí)枮?01180016034.4(國際申請?zhí)枮镻CT/JP2011/056670)，申請日為2011年3月14日，發(fā)明名稱為“光聲成像設(shè)備、光聲成像方法和用于執(zhí)行光聲成像方法的程序”的中國專利申請的分案申請。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及光聲成像設(shè)備、光聲成像方法和用于執(zhí)行光聲成像方法的程序。

背景技術(shù)：
已經(jīng)積極地進(jìn)行了對通過允許從光源發(fā)射的光(諸如激光束)進(jìn)入和傳播通過被檢體來獲得關(guān)于被檢體的內(nèi)部的信息的光聲成像設(shè)備的研究。在PTL1中，提出了光聲層析成像術(shù)(PAT)作為這種光聲成像技術(shù)。PAT是通過利用從光源發(fā)射的脈沖光照射生物體(被檢體)、接收在已經(jīng)傳播和擴(kuò)散通過被檢體的光被生物體的組織吸收時產(chǎn)生的聲波并且分析地處理接收的聲波來可視化與作為被檢體的生物體的內(nèi)部的光學(xué)特性有關(guān)的信息的技術(shù)。以這種方式，可以獲得關(guān)于生物信息(諸如被檢體中的光學(xué)特性值分布，并且特別是光能吸收密度分布)的信息。在PAT中，從被檢體內(nèi)的光吸收體產(chǎn)生的聲波的初始聲壓P0可以由以下表達(dá)式表示。P0＝?！う蘟·Φ(1)這里，Γ表示Grüneisen系數(shù)，并且通過將等壓的(isobaric)體膨脹系數(shù)β與音速c的平方的乘積除以等壓比熱CP而獲得。已知Γ在被檢體被指定時是基本上恒定的值，其中μa表示吸收體的光吸收系數(shù)，并且Φ表示局部區(qū)域中的光強(qiáng)(其是入射在吸收體上的光的強(qiáng)度并且也被稱為光流量)。作為傳播通過被檢體的聲波的量的聲壓P的隨時間的變化被測量，并且根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算初始聲壓分布。通過將計(jì)算的初始聲壓分布除以Grüneisen系數(shù)Γ，可以獲得μa與Φ的乘積的分布(即，光能吸收密度分布)。如表達(dá)式1表示的，為了根據(jù)初始聲壓分布的分布獲得光吸收系數(shù)μa的分布，需要確定被檢體內(nèi)的光強(qiáng)Φ的分布。在利用一樣的光量照射相對于被檢體的厚度足夠大的區(qū)域時，在光作為平面波傳播通過被檢體時可以通過以下表達(dá)式表現(xiàn)被檢體中的光強(qiáng)的分布Φ。Φ＝Φ0·exp(-μeff·d)(2)這里，μeff表示被檢體的平均有效衰減系數(shù)，并且Φ0表示從光源入射在被檢體上的光量(在被檢體的表面處的光強(qiáng))。此外，d表示在利用從光源發(fā)射的光照射的被檢體的表面上的區(qū)域(光照射區(qū)域)與被檢體中的光吸收體之間的距離。通過使用由表達(dá)式2表示的光強(qiáng)分布Φ，可以根據(jù)表達(dá)式1的光能吸收密度分布(μaΦ)計(jì)算光吸收系數(shù)分布(μa)。引文列表專利文獻(xiàn)PTL1美國專利No.5713356

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題然而，在被檢體的形狀不簡單時和/或在從光源發(fā)射的入射在被檢體上的光的量不均勻時，被檢體的表面上的光照射區(qū)域的面積和照射光強(qiáng)分布是不均勻的。因此，被檢體中的光強(qiáng)在從被照射表面向內(nèi)的方向上是不均勻的。因此，不能使用表達(dá)式2。因此，為了精確確定被檢體中的光學(xué)特性值分布，需要考慮這種不均勻的特性。本發(fā)明高度精確地獲得光學(xué)特性值分布，諸如被檢體的內(nèi)部的吸收系數(shù)。問題的解決方案本發(fā)明提供了一種光聲成像設(shè)備，其包括：聲學(xué)轉(zhuǎn)換單元，被配置為接收通過利用從光源發(fā)射的光照射被檢體而產(chǎn)生的聲波并且將聲波轉(zhuǎn)換為電信號；以及處理單元，被配置為基于入射在被檢體的表面上的光的照度分布或光強(qiáng)分布來確定被檢體內(nèi)的光強(qiáng)分布，并且基于電信號和確定的被檢體內(nèi)的光強(qiáng)分布來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供了一種光聲成像方法，其包括以下步驟：根據(jù)電信號來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，所述電信號是從在從光源發(fā)射的光入射在被檢體上時產(chǎn)生的聲波轉(zhuǎn)換而來的；確定從光源發(fā)射的光的入射在被檢體的表面處的照度分布或光強(qiáng)分布；基于在被檢體的表面處的照度分布或光強(qiáng)分布來確定被檢體內(nèi)的光強(qiáng)分布；以及基于電信號和被檢體內(nèi)的光強(qiáng)分布來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有利效果本發(fā)明高度精確地獲得光學(xué)特性分布，諸如被檢體的內(nèi)部的吸收系數(shù)。附圖說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例到第四實(shí)施例的光聲成像設(shè)備的示意圖。圖2是示出本發(fā)明要解決的問題的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的示出通過光聲成像設(shè)備執(zhí)行的處理的流程圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的包括在光聲成像設(shè)備內(nèi)的聲波產(chǎn)生部件的頂部示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的示出通過光聲成像設(shè)備執(zhí)行的處理的流程圖。圖6是示出作為圖5中的步驟21的確定表面處的照度分布的處理的示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光聲成像設(shè)備的示意圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的示出通過光聲成像設(shè)備執(zhí)行的處理的流程圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的示出通過光聲成像設(shè)備執(zhí)行的處理的流程圖。具體實(shí)施方式下面將參考附圖描述本發(fā)明。在本發(fā)明中，聲波包括音波、超聲波和光聲波，并且是通過利用光(電磁波)(諸如近紅外線)照射被檢體而在被檢體內(nèi)產(chǎn)生的彈性波。根據(jù)本發(fā)明的光聲成像設(shè)備是通過獲得關(guān)于被檢體的內(nèi)部的生物信息來產(chǎn)生要在人類和其它動物中的惡性腫瘤和血管疾病的診斷以及化學(xué)治療中的跟蹤中使用的圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備。被檢體可以是要診斷的人體或者動物體中的區(qū)域，諸如胸部、手指或者肢干。被檢體內(nèi)的光吸收體是被檢體的具有相對高的吸收系數(shù)的一部分。在被檢體是人體的情況下，光吸收體是例如具有包含氧合的和/或還原的血紅蛋白的新血管或者許多血管的惡性腫瘤。第一實(shí)施例圖1A示出根據(jù)本實(shí)施例的光聲成像設(shè)備。根據(jù)本實(shí)施例的光聲成像設(shè)備包括聲學(xué)轉(zhuǎn)換單元1以及處理單元2。此外，在本實(shí)施例中，沿著被檢體6的面設(shè)置聲波產(chǎn)生部件10。聲波產(chǎn)生部件10具有與被檢體6不同的吸收系數(shù)。預(yù)先測量聲波產(chǎn)生部件10的厚度、光吸收系數(shù)和Grüneisen系數(shù)。從光源3發(fā)射的光束4經(jīng)由包括透鏡、反射鏡和光纖的光學(xué)系統(tǒng)5入射在作為例如生物體的被檢體6上。在傳播通過被檢體6的光的能量的部分被光吸收體7(其是聲源)(諸如血液或者血管的內(nèi)部)吸收時，光吸收體7的熱膨脹產(chǎn)生聲波81(其典型地是超聲波)。響應(yīng)于接收從光源3發(fā)射的光束4，在聲波產(chǎn)生部件10處產(chǎn)生聲波82。聲波81和82由聲學(xué)轉(zhuǎn)換單元1接收并且轉(zhuǎn)換為電信號。然后，處理單元2基于從光源3發(fā)射的光入射在被檢體6的表面上的光強(qiáng)分布(在下文中稱為“表面光強(qiáng)分布”)和電信號來產(chǎn)生被檢體6的圖像數(shù)據(jù)(諸如光學(xué)特性值分布)。具體地，由處理單元2基于表面光強(qiáng)分布來確定被檢體6中的光強(qiáng)分布(在下文中稱為“內(nèi)部光強(qiáng)分布”)，并且基于電信號和內(nèi)部光強(qiáng)分布產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。然后，圖像數(shù)據(jù)被顯示作為顯示裝置9(諸如液晶顯示器)上的圖像。光聲成像設(shè)備可以包括用于固定被檢體6的固定部件11，諸如圖1B中示出的那些固定部件。固定部件11限定被檢體6的形狀的一部分。雖然沒有特別提到，但是其它實(shí)施例也可以包括這種固定部件。在光能吸收密度分布和光學(xué)吸收系數(shù)分布的圖像中利用不同的亮度和顏色顯示具有相同的形狀、尺寸和吸收系數(shù)但是存在于被檢體6中的不同位置處的光吸收體7。這是因?yàn)榈竭_(dá)每個光吸收體7的光子的數(shù)量(即，被檢體6中的光的局部量)不同。被檢體6內(nèi)的光的局部量可以由于被檢體6的表面光強(qiáng)分布的影響而不同。圖2示出利用從發(fā)射相同強(qiáng)度的光的光源發(fā)射的光照射的被檢體6上的具有相同尺寸的兩個區(qū)域(A和B)。參考圖2，即使從光源發(fā)射的光的強(qiáng)度相同，被檢體6的表面上的區(qū)域A和B處的照度也不同，因?yàn)楣庹丈鋮^(qū)域的尺寸不同。在經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)5入射在被檢體6上的光束4或來自光源3的光有限地發(fā)散時并且在光強(qiáng)分布在發(fā)散方向上不均勻時，在光照射區(qū)域(區(qū)域C)內(nèi)照度根據(jù)位置而不同。在所發(fā)射的光的強(qiáng)度(表面照度分布)均勻時，表達(dá)式2可以適用。然而，諸如在上述的情況中，在光強(qiáng)不均勻時，表達(dá)式2不能適用。根據(jù)本發(fā)明，通過使用從光源發(fā)射的光入射在被檢體上的表面照度分布來校正被檢體中的光強(qiáng)分布，具有相同形狀、尺寸和吸收系數(shù)的光吸收體可以利用基本上相同的亮度和/或顏色被顯示。...