本發(fā)明涉及可以基于源自聲波的信號(hào)獲取被檢體信息的信息獲取裝置。

背景技術(shù)：

作為能夠通過(guò)接收聲波獲取關(guān)于活體或任何其它被檢體的內(nèi)部信息的技術(shù)，已經(jīng)提出了諸如光聲成像裝置或超聲波回波成像裝置的信息獲取裝置。

如在physicalreviewe71，016706(2005)上由minghuaxu和lihongv.wang所寫(xiě)的“universalback-projectionalgorithmforphotoacousticcomputedtomography”中所討論的，存在以往公知的時(shí)域逆投影方法，其通常被稱為“通用反投影”。如在physicalreviewe71，016706(2005)上由minghuaxu和lihongv.wang所寫(xiě)的“universalback-projectionalgorithmforphotoacousticcomputedtomography”中所討論的，以往公知在測(cè)量目標(biāo)是均勻介質(zhì)的假設(shè)下通過(guò)使用單個(gè)聲速執(zhí)行重構(gòu)。

但是，在從被檢體(即，測(cè)量目標(biāo))生成的聲波傳播通過(guò)在聲速方面與被檢體不同的介質(zhì)的情況下，難以根據(jù)在physicalreviewe71，016706(2005)上由minghuaxu和lihongv.wang所寫(xiě)的“universalback-projectionalgorithmforphotoacousticcomputedtomography”中所討論的方法精確地獲取被檢體信息，這是因?yàn)楫?dāng)介質(zhì)與被檢體在聲速方面不同時(shí)，傳播時(shí)間出現(xiàn)顯著差異。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明致力于可以防止由于傳播時(shí)間的差異造成的被檢體信息的精度惡化的信息獲取裝置，其中傳播時(shí)間的差異是由在聲速方面與被檢體不同的介質(zhì)引起的。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，信息獲取裝置包括：被配置為存儲(chǔ)能變形的聲匹配構(gòu)件的容器；被配置為接收從被檢體生成的聲波并輸出信號(hào)的接收單元；以及被配置為基于信號(hào)獲取被檢體信息的處理單元。接收單元用于接收在聲匹配構(gòu)件中傳播的聲波。處理單元獲取關(guān)于被檢體的聲速信息，獲取關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息，獲取關(guān)于聲匹配構(gòu)件的位置信息，利用位置信息、關(guān)于被檢體的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息來(lái)獲取關(guān)于在被檢體的感興趣位置與接收單元之間的聲波的傳播時(shí)間信息，并且利用信號(hào)和傳播時(shí)間信息來(lái)獲取關(guān)于感興趣位置的被檢體信息。

參考附圖根據(jù)下面對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得清楚。

附圖說(shuō)明

圖1示意地示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的光聲裝置。

圖2示出了計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備。

圖3是示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的信息獲取處理的流程圖。

圖4a、圖4b、圖4c、圖4d和圖4e示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的傳播時(shí)間計(jì)算方法。

圖5是示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的傳播時(shí)間計(jì)算處理的流程圖。

圖6示出了根據(jù)第二示例性實(shí)施例的處理方法的示例性流程。

圖7a和圖7b示出了在可比較示例中或在第一示例性實(shí)施例中獲得的被檢體信息的圖像。

圖8示意地示出了根據(jù)第二示例性實(shí)施例的光聲裝置。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中相同的組成部件基本上由相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略其描述。

<光聲裝置>

將參考圖1來(lái)描述根據(jù)第一示例性實(shí)施例的光聲裝置的示例性配置。根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲裝置包括光學(xué)照明單元110、探頭130、信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120、計(jì)算機(jī)150、顯示單元160和輸入單元170。

光學(xué)照明單元110可以用脈沖光113照射被檢體100，使得聲波102可以在被檢體100中生成。根據(jù)光的光聲效應(yīng)得出的聲波102一般可以被稱為“光聲波”。探頭130可以通過(guò)接收光聲波102而輸出電信號(hào)(模擬信號(hào))。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120可以將從探頭130輸出的電信號(hào)(即，模擬信號(hào))轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并且可以將數(shù)字信號(hào)輸出到計(jì)算機(jī)150。計(jì)算機(jī)150可以存儲(chǔ)從信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120輸出的數(shù)字信號(hào)，作為源自光聲波的信號(hào)數(shù)據(jù)。

計(jì)算機(jī)150可以通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行信號(hào)處理來(lái)生成表示關(guān)于被檢體100的信息(即，被檢體信息)的圖像數(shù)據(jù)。另外，計(jì)算機(jī)150可以在對(duì)獲得的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理之后將圖像數(shù)據(jù)輸出到顯示單元160。顯示單元160可以顯示關(guān)于被檢體100的信息的圖像。醫(yī)師(即，用戶)可以通過(guò)確認(rèn)與關(guān)于在顯示單元160上顯示的被檢體的信息相關(guān)的圖像來(lái)執(zhí)行診斷。

由根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲裝置獲得的被檢體信息包括光聲波生成聲壓(初始聲壓)、光能量吸收密度、光學(xué)吸收系數(shù)和構(gòu)成被檢體的物質(zhì)的密度中至少一個(gè)。與物質(zhì)密度相關(guān)的信息例如是氧合血紅蛋白密度、脫氧血紅蛋白密度、總血紅蛋白密度或氧飽和度。總血紅蛋白密度是氧合血紅蛋白密度和脫氧血紅蛋白密度之和。氧飽和度是氧合血紅蛋白對(duì)整個(gè)血紅蛋白的百分比。根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲裝置獲取表示在被檢體的每個(gè)位置(即，二維或三維空間中的每個(gè)位置)處的上面提到的信息的值的圖像數(shù)據(jù)。

在下文中，將在下面詳細(xì)描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的信息獲取裝置的示例性配置。

(光學(xué)照明單元110)

光學(xué)照明單元110包括可以發(fā)射脈沖光113的光源111和可以將從光源111發(fā)射的脈沖光113引導(dǎo)到被檢體100的光學(xué)系統(tǒng)112。

從光源111發(fā)射的光的脈沖寬度可以在1ns至100ns的范圍內(nèi)。另外，所發(fā)射的光的波長(zhǎng)可以在400nm至1600nm的范圍內(nèi)。如果成像目標(biāo)是臨近活體表面定位的血管并且所需的分辨率高，則期望使用具有不小于400nm且不大于700nm波長(zhǎng)的光，預(yù)期這種光在血管處的吸收更大。另一方面，如果成像目標(biāo)定位在活體的內(nèi)部(較深)部分，則期望使用具有不小于700nm且不大于1100nm波長(zhǎng)的光，預(yù)期這種光在活體的背景組織(例如，水或脂肪)處的吸收更小。

光源111可以被配置為使用激光器或發(fā)光二極管。另外，如果在測(cè)量中需要波長(zhǎng)互不相同的多個(gè)光束，則光源111可以被配置為轉(zhuǎn)換要發(fā)射的光的波長(zhǎng)。在具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)光束被用來(lái)照射被檢體的情況下，準(zhǔn)備可以發(fā)射波長(zhǎng)互不相同的光束的多個(gè)光源并使相應(yīng)光源交替發(fā)射光是有用的。在下面的描述中，假設(shè)表述“光源”總體上涵蓋將被使用的多個(gè)光源。激光器可以選自各種類型的激光器，包括固態(tài)激光器、氣體激光器、染料激光器和半導(dǎo)體激光器。例如，脈沖激光器(例如，nd：yag激光器或紫翠玉激光器)可以被用作光源111。另外，使用nd：yag激光束作為激發(fā)光的ti：sa激光器或者光學(xué)參量振蕩器(opo)激光器可以被用作光源111。另外，微波源可以被用作光源111。

光學(xué)系統(tǒng)112可以包括各種光學(xué)元件(例如，透鏡、反射鏡和光纖)。如果被檢體100是乳房，則期望加寬脈沖光的光束直徑。因此，光學(xué)系統(tǒng)112的發(fā)光單元可以被配置為包括能夠漫射光的漫射器。另一方面，如果光聲裝置是光聲顯微鏡，則期望光學(xué)系統(tǒng)112的發(fā)光單元包括透鏡從而使得聚焦的光束可以被發(fā)射以增強(qiáng)分辨率。

可替代地，光學(xué)照明單元110可以被配置為使用從光源111發(fā)射的脈沖光113直接照射被檢體100，而不包括光學(xué)系統(tǒng)112。

(探頭130)

充當(dāng)接收單元的探頭130包括多個(gè)換能器131和可以支撐換能器131的支撐構(gòu)件132。每個(gè)換能器131可以通過(guò)接收聲波來(lái)輸出電信號(hào)。

換能器131可以包括例如由鋯鈦酸鉛(pzt)代表的壓電陶瓷材料或由聚偏二氟乙烯(pvdf)代表的大分子壓電膜材料。另外，可以使用壓電元件以外的元件。例如，諸如電容微加工超聲換能器(cmut)的電容型換能器或使用法布里-珀羅(fabry-perot)干涉儀的換能器是可以采用的。另外，如果其可以響應(yīng)于聲波的接收而生成電信號(hào)，則可以采用任何其它換能器。另外，由換能器獲得的信號(hào)是時(shí)間分辨信號(hào)。更具體地，由接收元件獲得的信號(hào)的振幅表示從在各時(shí)刻由換能器接收的聲壓得出的值(例如，與聲壓成比例的值)。

光聲波的頻率成分通常存在于從100khz至100mhz的范圍內(nèi)。因此，采用能夠檢測(cè)這些頻率成分的換能器作為換能器131是有用的。

支撐構(gòu)件132可以包括機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的金屬材料或塑料材料。在本示例性實(shí)施例中，支撐構(gòu)件132具有半球形殼體形狀，使得多個(gè)換能器131可以在其半球形殼體上被支撐。在這種情況下，部署在支撐構(gòu)件132上的每個(gè)換能器131的指向軸與半球的曲率中心相交。如果成像是基于從多個(gè)換能器131生成的電信號(hào)組執(zhí)行的，則圖像質(zhì)量可以在曲率中心或其附近被增強(qiáng)。支撐構(gòu)件132可以被配置為具有任何其它形狀，如果它可以支撐換能器131的話。支撐構(gòu)件132可以包括布置在平坦表面或彎曲表面上的多個(gè)換能器，這多個(gè)換能器被稱為1d陣列、1.5d陣列、1.75d陣列或2d陣列。

另外，支撐構(gòu)件132可以充當(dāng)可以存儲(chǔ)聲匹配構(gòu)件190的容器。更具體地，支撐構(gòu)件132可以被用作能夠在換能器131和被檢體100之間存儲(chǔ)并定位聲匹配構(gòu)件190的容器。

另外，探頭130可以被配置為包括可以放大從換能器131輸出的時(shí)間序列模擬信號(hào)的放大器。另外，探頭130可以被配置為包括可以將從換能器131輸出的時(shí)間序列模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間序列數(shù)字信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換器。更具體地，探頭130可以被配置為包括下面描述的信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120。

期望以這樣一種方式定位換能器131：圍繞被檢體100的整個(gè)外圍，使得聲波可以在各個(gè)角度被檢測(cè)。但是，在被檢體100大到使換能器不能圍繞被檢體100的整個(gè)外圍的情況下，換能器可以布置在如圖1中所示的半球形支撐構(gòu)件上。在優(yōu)化換能器的總數(shù)和布局以及支撐構(gòu)件的形狀時(shí)將被檢體考慮在內(nèi)是有用的。本發(fā)明不限制可以采用的探頭130的類型。

(信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120)

信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120包括可以放大從換能器131輸出的電信號(hào)(即，模擬信號(hào))的放大器和可以將從放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換器。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120可以包括例如“現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列”(fpga)芯片。從信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120輸出的數(shù)字信號(hào)可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)150的合適存儲(chǔ)設(shè)備中。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120可以被稱為“數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)”(das)。在下面的描述中，電信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩者。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120連接到附連到光學(xué)照明單元110的發(fā)光部分的光檢測(cè)傳感器。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120可以被配置為與從光學(xué)照明單元110發(fā)射的脈沖光113同步地開(kāi)始處理。

(計(jì)算機(jī)150)

計(jì)算機(jī)150包括處理單元、存儲(chǔ)單元和控制單元，其功能將在下面參考處理流程詳細(xì)描述。

存儲(chǔ)單元可以包括非暫時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如只讀存儲(chǔ)器(rom)、磁盤(pán)或閃存。另外，存儲(chǔ)單元可以包括易失性介質(zhì)，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)。存儲(chǔ)程序的存儲(chǔ)介質(zhì)是非暫時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)。

處理單元，即具有算術(shù)功能的單元，可以包括諸如中央處理單元(cpu)、圖形處理單元(gpu)或數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)的處理器，或者可以包括諸如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga)芯片的算術(shù)電路。上面提到的單元可以包括單個(gè)處理器或單個(gè)算術(shù)電路，或者可以包括多個(gè)處理器或多個(gè)算術(shù)電路。

控制單元可以包括算術(shù)元件(例如，cpu)?？刂茊卧梢钥刂茖⒂晒饴曆b置的相應(yīng)組成部件執(zhí)行的操作?？刂茊卧梢皂憫?yīng)于基于各種操作(包括測(cè)量開(kāi)始操作)經(jīng)由輸入單元170輸入的指令信號(hào)來(lái)控制光聲裝置的相應(yīng)組成部件。另外，控制單元可以從存儲(chǔ)單元讀取程序代碼并控制將由光聲裝置的相應(yīng)組成部件執(zhí)行的操作。

計(jì)算機(jī)150可以包括專門(mén)設(shè)計(jì)的工作站。另外，計(jì)算機(jī)150的組成部件可以是不同的硬件設(shè)備。另外，計(jì)算機(jī)150可以至少部分地包括單個(gè)硬件設(shè)備。

圖2示出了根據(jù)本示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)150的實(shí)際配置。根據(jù)本示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)150包括cpu151、gpu152、ram153、rom154和外部存儲(chǔ)裝置155。另外，計(jì)算機(jī)150連接到液晶顯示設(shè)備161、鼠標(biāo)171和鍵盤(pán)172。液晶顯示設(shè)備161在功能上可以作為顯示單元160操作。鼠標(biāo)171和鍵盤(pán)172在功能上可以作為輸入單元170操作。

另外，計(jì)算機(jī)150和多個(gè)換能器131可以被容納在共同的外殼中。在這種情況下，容納在外殼中的計(jì)算機(jī)可以被配置為執(zhí)行信號(hào)處理的一部分并使外部計(jì)算機(jī)執(zhí)行信號(hào)處理的剩余部分。在這方面，根據(jù)本示例性實(shí)施例的計(jì)算機(jī)包括在外殼的內(nèi)部和外部設(shè)置的內(nèi)部和外部計(jì)算機(jī)二者。

(顯示單元160)

顯示單元160例如是液晶顯示設(shè)備或有機(jī)電致發(fā)光(el)設(shè)備。顯示單元160可以顯示基于由計(jì)算機(jī)150獲得的被檢體信息的、表示特定位置的數(shù)值和圖像。顯示單元160可以被配置為顯示使得用戶能夠操作裝置的各種圖像和gui。在顯示被檢體信息時(shí)，顯示單元160或計(jì)算機(jī)150可以被配置為預(yù)先執(zhí)行圖像處理(例如，亮度值的調(diào)節(jié))。

(輸入單元170)

輸入單元170可以包括用戶可以操作的鼠標(biāo)和鍵盤(pán)。另外，顯示單元160可以包括觸摸板，并且顯示單元160可以被配置為輸入單元170。

光聲裝置的各個(gè)組成部件可以單獨(dú)構(gòu)造或者可以一體化為單個(gè)裝置。另外，光聲裝置的至少一部分可以作為單個(gè)裝置構(gòu)造。

(聲匹配構(gòu)件190)

聲匹配構(gòu)件190不包括在光聲裝置中。聲匹配構(gòu)件190使聲波在被檢體100和換能器131之間傳播。聲匹配構(gòu)件190包括能變形的構(gòu)件，其在與被檢體100接觸時(shí)變形。更具體地，聲匹配構(gòu)件190可以以這樣一種方式沿著被檢體變形：使得盡可能多地減少被檢體100和換能器131之間的間隙。聲匹配構(gòu)件190可以是聲波衰減小的材料。具有在被檢體100的聲阻抗與換能器131的聲阻抗之間的合適聲阻抗的構(gòu)件被采用作為聲匹配構(gòu)件190。特別地，聲阻抗與被檢體相似的材料可以被選擇。當(dāng)照射光在聲匹配構(gòu)件190中行進(jìn)時(shí)，期望所采用的材料對(duì)照射光是透明的。例如，聲匹配構(gòu)件190可以是水或超聲波凝膠。

根據(jù)本發(fā)明的聲匹配構(gòu)件190是流體物質(zhì)。因此，需要能夠保持和容納聲匹配構(gòu)件190的合適容器。在本示例性實(shí)施例中，支撐構(gòu)件132可以充當(dāng)存儲(chǔ)聲匹配構(gòu)件190的容器?？商娲?，除了支撐構(gòu)件132之外，信息獲取裝置也可以被配置成包括可以存儲(chǔ)聲匹配構(gòu)件190并且設(shè)置在換能器131和被檢體100之間的特定容器。容器可以是塑料容器或金屬容器。

(被檢體100)

下面將詳細(xì)描述被檢體100，雖然它不包括在光聲裝置中。根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲裝置在診斷人或動(dòng)物的惡性腫瘤或血管疾病中或者在化學(xué)治療的追蹤觀察中是有用的。在這種情況下，被檢體100是將在診斷中作為目標(biāo)部分的活體(諸如人體或動(dòng)物體的乳房、頸部區(qū)域或腹部區(qū)域)。例如，如果測(cè)量目標(biāo)是人體，則氧合血紅蛋白或脫氧血紅蛋白或包括它們的血管或者鄰近腫瘤形成的新生血管可以是光吸收構(gòu)件103的實(shí)際目標(biāo)。另外，頸動(dòng)脈壁的斑塊可以是光吸收構(gòu)件103的另一實(shí)際目標(biāo)。另外，亞甲基藍(lán)(mb)、吲哚菁綠(icg)或任何其它染料、金微粒或者包括其整合或化學(xué)處理過(guò)的成分的外來(lái)物質(zhì)可以是光吸收構(gòu)件103。

<信息獲取方法>

接下來(lái)，將在下面參考圖3中所示的處理流程詳細(xì)描述可以由計(jì)算機(jī)150執(zhí)行的示例性信號(hào)處理?？梢栽谟?jì)算機(jī)150完成源自從探頭130獲得的電信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)之后開(kāi)始圖3中所示的處理流程。

(步驟s110：獲取關(guān)于被檢體的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息的處理)

計(jì)算機(jī)150獲取關(guān)于被檢體100的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息。在本示例性實(shí)施例中，聲速信息包括聲波的傳播速度(聲速)和可以被用來(lái)估計(jì)聲速的任何參數(shù)。例如，聲速可以基于密度p和體積彈性模量k來(lái)獲得。因此，在本處理中，計(jì)算機(jī)150可以預(yù)先獲取密度p和體積彈性模量k作為聲速信息，并且可以基于所獲取的參數(shù)估計(jì)聲速。

可替代地，在獲取聲速信息時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以預(yù)先讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的聲速信息。另外，在獲取聲速信息時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以參考預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的規(guī)定影響聲速的溫度與聲速信息的關(guān)系的關(guān)系表達(dá)式或關(guān)系表。在這種情況下，計(jì)算機(jī)150可以檢查由溫度測(cè)量單元預(yù)先測(cè)量的、被檢體100或聲匹配構(gòu)件190的溫度，并且可以參考關(guān)系表達(dá)式或關(guān)系表獲取與測(cè)得的溫度對(duì)應(yīng)的聲速信息。

另外，計(jì)算機(jī)150可以設(shè)置關(guān)于被檢體100和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界的臨時(shí)位置信息，并且可以利用該臨時(shí)位置信息獲取可以根據(jù)以往公知的方法獲得的被檢體100和聲匹配構(gòu)件190中的聲速作為聲速信息。

(步驟s120：獲取關(guān)于被檢體和聲匹配構(gòu)件之間的邊界的位置信息的處理)

計(jì)算機(jī)150獲取關(guān)于被檢體100和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界的位置信息。如上面所提到的，存儲(chǔ)在支撐構(gòu)件132中的聲匹配構(gòu)件190是能變形的。因此，當(dāng)被檢體100壓迫聲匹配構(gòu)件190時(shí)，聲匹配構(gòu)件190變形。在每次測(cè)量中，被檢體100和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界是可變的。關(guān)于邊界的位置信息包括指示邊界的位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和表述邊界的形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)?；陉P(guān)于聲匹配構(gòu)件的位置信息來(lái)估計(jì)關(guān)于邊界的位置信息是可行的。因此，可以認(rèn)為，當(dāng)關(guān)于聲匹配構(gòu)件的位置信息的獲取完成時(shí)，關(guān)于邊界的位置信息的獲取完成。

例如，首先，計(jì)算機(jī)150通過(guò)基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的信號(hào)數(shù)據(jù)和合適地設(shè)置的臨時(shí)傳播路徑的平均聲速值執(zhí)行以往公知的圖像重構(gòu)處理來(lái)生成被檢體信息。在這種情況下獲得的被檢體信息例如是初始聲壓分布、光能量吸收密度分布或根據(jù)上面提到的分布得出的相對(duì)吸收系數(shù)分布。通常，在gruneisen系數(shù)或光吸收系數(shù)方面，在被檢體100與聲匹配構(gòu)件190之間存在顯著差異。因此，可以識(shí)別來(lái)自被檢體100的表面的光聲波的生成。特別地，在被檢體100是活體的情況下，光聲波的生成從鄰近皮膚表面定位的血管或從包括更大量黑色素的皮膚出現(xiàn)。探頭130可以接收從表面或其附近生成的光聲波連同從被檢體中的光吸收構(gòu)件(例如，血管)生成的光聲波。因此，信號(hào)數(shù)據(jù)包括上面提到的兩種光聲波。更具體地，如果計(jì)算機(jī)150對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像重構(gòu)處理，則被檢體100的表面形狀可以基于源自從該表面或其附近生成的光聲波的信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)成像。計(jì)算機(jī)150可以基于所獲得的圖像數(shù)據(jù)獲得關(guān)于被檢體100和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界的位置信息。作為實(shí)際的示例，計(jì)算機(jī)150使顯示單元160顯示重構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)，以便使用戶能夠在確認(rèn)所顯示的圖像的同時(shí)經(jīng)由輸入單元170標(biāo)記對(duì)應(yīng)于邊界(例如，被檢體100的表面)的位置。隨后，計(jì)算機(jī)150計(jì)算通過(guò)輸入單元170指定的特征點(diǎn)(即，標(biāo)記點(diǎn))的坐標(biāo)值，并且通過(guò)對(duì)計(jì)算出的坐標(biāo)值進(jìn)行數(shù)學(xué)插值來(lái)獲得表述邊界形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)。另外，計(jì)算機(jī)150通過(guò)使用表述邊界形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)生成表述邊界的三維形狀的體素?cái)?shù)據(jù)，其中“1”表示邊界的內(nèi)部(即，被檢體的內(nèi)部)，而“0”表示其余部分。

雖然用戶已經(jīng)通過(guò)使用輸入單元170指定了被假設(shè)為圖像上的邊界的位置，但是計(jì)算機(jī)150可以被配置為通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的圖像處理來(lái)自動(dòng)生成關(guān)于邊界的位置信息，而不需要用戶提取特征點(diǎn)。能夠從圖像數(shù)據(jù)獲取關(guān)于邊界的位置信息的任何其它處理都是可以采用的。根據(jù)上面提到的方法，計(jì)算機(jī)150可以基于測(cè)得的信號(hào)數(shù)據(jù)獲取關(guān)于邊界的位置信息。

另一方面，存在可以用來(lái)獲取關(guān)于邊界的位置信息的另一種方法。例如，計(jì)算機(jī)150基于由另一測(cè)量裝置(模態(tài)裝置)獲得的信息來(lái)獲取關(guān)于邊界的位置信息是可行的。具體地，可以確認(rèn)包括在圖像中的被檢體的醫(yī)用模態(tài)(例如，三維超聲波成像裝置、mri或x射線ct)與光聲裝置相當(dāng)。因此，計(jì)算機(jī)150可以基于根據(jù)上面提到的方法由另一測(cè)量裝置(模態(tài)裝置)獲得的圖像數(shù)據(jù)來(lái)獲取關(guān)于邊界的位置信息。在這種情況下，為了最小化由光聲裝置獲得的圖像數(shù)據(jù)與由另一測(cè)量裝置獲得的圖像數(shù)據(jù)之間的位置偏差，期望在類似的保持狀態(tài)下執(zhí)行由光聲裝置進(jìn)行的測(cè)量和由另一測(cè)量裝置進(jìn)行的測(cè)量。為此，光聲裝置或另一測(cè)量裝置可以包括被配置為用聲音和圖像通知保持狀態(tài)的差異程度的通知單元。另外，計(jì)算機(jī)150可以預(yù)先校正圖像數(shù)據(jù)之間的位置偏差，并且隨后基于由另一測(cè)量裝置獲得的圖像數(shù)據(jù)獲取關(guān)于邊界的位置信息。

另外，作為另一種方法，計(jì)算機(jī)150可以從已知的能夠測(cè)量邊界位置的形狀測(cè)量裝置(例如，執(zhí)行三維測(cè)量的立體相機(jī)系統(tǒng)或使用測(cè)量光的形狀測(cè)量裝置)獲取測(cè)量結(jié)果。例如，一個(gè)相機(jī)可以位于被檢體100的下側(cè)，并且四個(gè)相機(jī)可以位于被檢體100的前、后、左和右側(cè)，以便在開(kāi)始測(cè)量之前獲取被檢體100的靜止圖像。計(jì)算機(jī)150可以通過(guò)以往公知的圖像處理基于上面提到的五個(gè)靜止圖像重構(gòu)被檢體100的三維形狀，并獲取重構(gòu)的形狀作為關(guān)于邊界的位置信息。在這種情況下，期望在類似的保持狀態(tài)下執(zhí)行由光聲裝置進(jìn)行的測(cè)量和由形狀測(cè)量裝置進(jìn)行的測(cè)量。為此，光聲裝置或形狀測(cè)量裝置可以包括被配置為用聲音和圖像通知保持狀態(tài)的差異程度的通知單元。

(步驟s130：基于關(guān)于邊界的位置信息、關(guān)于被檢體的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息來(lái)獲取傳播時(shí)間信息的處理)

計(jì)算機(jī)150基于在步驟s120中獲取的關(guān)于邊界的位置信息以及在步驟s110中獲取的關(guān)于被檢體的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息來(lái)獲取關(guān)于光聲波的傳播時(shí)間信息。計(jì)算機(jī)150基于關(guān)于被檢體100的聲速信息來(lái)獲取當(dāng)在感興趣位置101處生成的聲波在被檢體100中傳播時(shí)關(guān)于沿聲線的傳播時(shí)間(第一傳播時(shí)間)t1的信息。另外，計(jì)算機(jī)150基于關(guān)于被檢體100的聲速信息來(lái)獲取當(dāng)在感興趣位置101處生成的聲波在聲匹配構(gòu)件中傳播時(shí)關(guān)于沿聲線的傳播時(shí)間(第二傳播時(shí)間)t2的信息。在下面的描述中，在步驟s140中變成重構(gòu)目標(biāo)的體素或像素將被描述為感興趣位置101。

在下文中，將參考圖4a至圖4e描述用于獲取關(guān)于聲波的傳播時(shí)間信息的示例性方法。

(1)傳播時(shí)間信息的獲取，其中折射被考慮在內(nèi)

考慮在邊界處的折射的傳播時(shí)間信息的示例性獲取將在下面參考圖5中所示的處理流程進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖4a中所示，計(jì)算機(jī)150計(jì)算從感興趣位置101到折射點(diǎn)p0的傳播時(shí)間t1和從折射點(diǎn)p0到換能器131的傳播時(shí)間t2。

(步驟s131：計(jì)算連接感興趣位置和換能器的直線的處理)

首先，計(jì)算機(jī)150計(jì)算連接感興趣位置101和換能器131的直線，如圖4b中所示。具體地，計(jì)算機(jī)150獲得可以由通過(guò)已知的感興趣位置101的坐標(biāo)點(diǎn)(vx，vy，vz)和換能器131的坐標(biāo)點(diǎn)(tx，ty，tz)的直線的公式定義的第一聲線2010。當(dāng)d＝(l，m，n)表示方向向量時(shí)，l＝(tx-vx)、m＝(ty-vy)且n＝(tz-vz)和直線的最終公式可以按下面的方式獲得。

x-vx/l＝y(tǒng)-vy/m＝z-vz/n(1)

(步驟s132：基于關(guān)于邊界的位置信息計(jì)算邊界和直線的交點(diǎn)的處理)

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150計(jì)算在步驟s131中計(jì)算出的直線與在步驟s120中獲取的關(guān)于邊界的位置信息表示的邊界相交處的位置(即，交點(diǎn)p1)的坐標(biāo)值(ax1，ay1，az1)。例如，當(dāng)關(guān)于邊界的位置信息是表示邊界的形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以基于表述直線的公式和表示邊界的形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)獲得交點(diǎn)。

(步驟s133：對(duì)于被檢體計(jì)算交點(diǎn)處的切平面的處理)

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150計(jì)算過(guò)交點(diǎn)p1的被檢體100的切平面，如圖4c中所示。例如，當(dāng)n＝(a，b，c)表示切平面的法線向量時(shí)，切平面可以由下式表述。

a(x-ax1)+b(y-ay1)+c(z-az1)＝0(2)

(步驟s134：在考慮與關(guān)于被檢體的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息相關(guān)的折射的情況下計(jì)算從感興趣位置延伸到換能器的聲線的處理)

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150關(guān)于在步驟s133中計(jì)算出的切平面計(jì)算第二聲線2020，其中與斯涅耳定律相關(guān)的折射被考慮在內(nèi)，如圖4c中所示。計(jì)算機(jī)150以這樣的方式獲得第二聲線2020：使得根據(jù)由以下等式定義的斯涅耳定律基于感興趣位置101的坐標(biāo)值(vx，vy，vz)和換能器131的坐標(biāo)值(tx，ty，tz)來(lái)考慮折射。

c1/c2＝sinθ1/sinθ2(3)

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150計(jì)算第二聲線2020和切平面的交點(diǎn)p2的坐標(biāo)值(ax2，ay2，az2)，如圖4c中所示。另外，計(jì)算機(jī)150計(jì)算第二聲線2020和邊界的交點(diǎn)p3的坐標(biāo)值(ax3，ay3，az3)，如圖4d中所示。

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150評(píng)估交點(diǎn)p2和交點(diǎn)p3之間的距離并確定評(píng)估的距離是否在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)。如果確定該距離在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)，則計(jì)算機(jī)150獲取評(píng)估的線作為從感興趣位置101延伸到換能器131的聲線。另一方面，如果確定該距離不包括在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)，則計(jì)算機(jī)150以與步驟s133中所述相同的方式計(jì)算過(guò)交點(diǎn)p3的被檢體100的切平面。然后，計(jì)算機(jī)150基于所獲得的通過(guò)交點(diǎn)p3的切平面執(zhí)行步驟s134的處理。計(jì)算機(jī)150重復(fù)步驟s133和s134的處理，直到確定距離在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)為止。更具體地，計(jì)算機(jī)150通過(guò)用于使切平面和聲線的交點(diǎn)與邊界和聲線的交點(diǎn)之間的距離最小化的優(yōu)化處理來(lái)計(jì)算聲線。當(dāng)計(jì)算出的誤差包括在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，可以獲得最小值。

在本示例性實(shí)施例中，已經(jīng)描述了用于利用切平面和聲線的交點(diǎn)與邊界和聲射線的交點(diǎn)之間的距離作為評(píng)估值來(lái)計(jì)算聲線的方法。但是，可以采用能夠在考慮與關(guān)于被檢體的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息相關(guān)的折射的同時(shí)獲取聲線的任何其它方法。

(步驟s135：基于關(guān)于被檢體的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息計(jì)算沿聲線的傳播時(shí)間的處理)

計(jì)算機(jī)150計(jì)算沿著在步驟s134中獲取的從感興趣位置101延伸到換能器131的聲線的傳播時(shí)間。計(jì)算機(jī)150計(jì)算感興趣位置101與聲線和邊界的交點(diǎn)之間的傳播距離d1，并且通過(guò)將傳播距離d1除以被檢體100中的聲速c1來(lái)計(jì)算傳播時(shí)間t1(＝d1/c1)。另外，計(jì)算機(jī)150計(jì)算從聲線和邊界的交點(diǎn)到換能器131的傳播距離d2，并且通過(guò)將傳播距離d2除以聲匹配構(gòu)件190中的聲速c2來(lái)計(jì)算傳播時(shí)間t2(＝d2/c2)。然后，計(jì)算機(jī)150獲取時(shí)間(t1+t2)作為聲波從感興趣位置101行進(jìn)到換能器131的傳播時(shí)間。

計(jì)算機(jī)150可以根據(jù)以下公式計(jì)算傳播距離d1和傳播距離d2。

d1＝sqrt[(vx-ax)^2+(vy-ay)^2+(vz-az)^2](4)

d2＝sqrt[(tx-ax)^2+(ty-ay)^2+(tz-az)^2](5)

在這種情況下，計(jì)算機(jī)150使用在步驟s134中計(jì)算出的聲線和邊界的交點(diǎn)的坐標(biāo)值(ax，ay，az)、感興趣位置101的坐標(biāo)值(vx，vy，vz)，以及換能器131的坐標(biāo)值(tx，ty，tz)。

(2)傳播時(shí)間信息的獲取，其中不考慮折射

計(jì)算機(jī)150可以獲取關(guān)于從感興趣位置101延伸到換能器131的路徑的傳播時(shí)間信息，而不考慮在被檢體100和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界處的折射。更具體地，如圖4e中所示，計(jì)算機(jī)150可以被配置為計(jì)算將感興趣位置101連接到換能器131的直線與邊界相交的交點(diǎn)p1的坐標(biāo)值(ax1，ay1，az1)，并且可以根據(jù)以下公式計(jì)算傳播時(shí)間t。

d1＝sqrt[(vx-ax1)^2+(vy-ay1)^2+(vz-az1)^2](6)

d2＝sqrt[(tx-ax1)^2+(ty-ay1)^2+(tz-az1)^2](7)

t＝d1/c1+d2/c2(8)

當(dāng)被檢體100中的聲速c1與聲匹配構(gòu)件190中的聲速c2之比足夠小時(shí)，可以建立上面提到的近似。因此，參考在步驟s110中獲取的信息，當(dāng)被檢體100中的聲速c1與聲匹配構(gòu)件190中的聲速c2之比在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)(例如，等于或小于閾值)時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以使用其中不考慮折射的上面提到的方法來(lái)獲取傳播時(shí)間信息。另外，參考在步驟s110中獲取的信息，當(dāng)被檢體100中的聲速c1與聲匹配構(gòu)件190中的聲速c2之比不在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)(例如，大于閾值)時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以使用其中折射被考慮在內(nèi)的上面提到的方法來(lái)獲取傳播時(shí)間信息。另外，如果聲匹配構(gòu)件190中的聲速c2是已知的，則當(dāng)在步驟s110中獲取的、被檢體100中的聲速c1在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以根據(jù)不考慮折射的方法獲取傳播時(shí)間信息。另外，當(dāng)在步驟s110中獲取的、被檢體100中的聲速c1在預(yù)定的數(shù)值范圍之外時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以根據(jù)考慮折射的方法來(lái)獲取傳播時(shí)間信息。

在存在多個(gè)感興趣位置的情況下，計(jì)算機(jī)150可以對(duì)每個(gè)感興趣位置根據(jù)上面提到的方法獲取傳播時(shí)間信息。另外，計(jì)算機(jī)150可以根據(jù)上面提到的方法對(duì)有限數(shù)量的感興趣位置計(jì)算傳播時(shí)間，然后通過(guò)對(duì)計(jì)算出的傳播時(shí)間進(jìn)行插值來(lái)獲取關(guān)于剩余感興趣位置的傳播時(shí)間信息。另外，計(jì)算機(jī)150可以被配置為根據(jù)上面提到的方法對(duì)特定感興趣位置計(jì)算傳播時(shí)間并將計(jì)算出的傳播時(shí)間分配給周圍的感興趣位置。更具體地，計(jì)算機(jī)150可以將對(duì)特定最小單元獲取的傳播時(shí)間分配給剩余的最小單元。

(步驟s140：基于傳播時(shí)間信息獲取被檢體信息的處理)

計(jì)算機(jī)150基于在步驟s130中獲取的傳播時(shí)間信息和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)獲取被檢體信息。

例如，在本處理中，可以由以下公式(9)表述的通用反投影(ubp)方法可以用作初始聲壓計(jì)算方法。

在上面提到的公式中，r0表示指示要被成像的體素或像素(即，感興趣位置)的位置向量，p0(r0，t)表示要成像的感興趣位置的初始聲壓，并且c表示傳播路徑的聲速。另外，δωi表示從要成像的位置看到的第i個(gè)換能器131的立體角，并且n表示在成像中使用的換能器131的數(shù)量。公式(9)指示包括對(duì)接收到的信號(hào)p(ri，t)執(zhí)行微分或相當(dāng)?shù)奶幚聿⑶覍⒔?jīng)處理的信號(hào)與立體角的加權(quán)值相乘的相位定相和相加處理(即，逆投影)。

在公式(9)中，“t”表示傳播時(shí)間，即，光聲波傳播連接感興趣位置和換能器131的聲線所需的時(shí)間。更具體地，傳播時(shí)間“t”是在步驟s130中獲取的傳播時(shí)間。

另外，b(ri，t)可以通過(guò)附加的算術(shù)處理來(lái)計(jì)算，諸如頻率濾波(例如，低通、高通或帶通)、解卷積、包絡(luò)解調(diào)或小波濾波。另外，在本發(fā)明中，可以采用任何其它重構(gòu)算法，如果它是能夠通過(guò)獲得連接換能器和感興趣位置的聲線的傳播時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)重構(gòu)的方法。例如，經(jīng)過(guò)濾的反投影、基于模型的重構(gòu)(迭代重構(gòu))可以被采用作為時(shí)域逆投影方法。

利用在步驟s120中獲得的關(guān)于邊界的位置信息，當(dāng)光被發(fā)射到被檢體100時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以獲取關(guān)于被檢體100中的光的光通量分布信息。在這種情況下，計(jì)算機(jī)150可以基于在步驟s120中獲得的關(guān)于邊界的位置信息來(lái)計(jì)算被檢體100的表面處的光的輪廓(profile)(即，源)。另外，計(jì)算機(jī)150可以利用在步驟s120中獲得的關(guān)于邊界的位置信息來(lái)設(shè)置光傳播計(jì)算中的邊界條件。另外，計(jì)算機(jī)150可以利用初始聲壓分布信息和光通量分布信息來(lái)獲取光學(xué)吸收系數(shù)分布信息。另外，計(jì)算機(jī)150可以利用光學(xué)吸收系數(shù)分布信息獲取諸如氧飽和度分布的密度分布信息。例如，計(jì)算機(jī)150可以基于具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)光束的光學(xué)吸收系數(shù)分布來(lái)獲取密度分布。計(jì)算機(jī)150將在本處理中獲得的被檢體信息(例如，初始聲壓分布、光學(xué)吸收系數(shù)分布或密度分布)輸出到顯示單元160。

(步驟s150：顯示被檢體信息的處理)

在本處理中，計(jì)算機(jī)150基于在步驟s140中獲取的被檢體信息使顯示單元160顯示被檢體信息。在這種情況下可以被顯示的被檢體信息包括初始聲壓分布、光學(xué)吸收系數(shù)分布和密度分布(即，氧飽和度分布)。

如上面所提到的，根據(jù)本示例性實(shí)施例的信息獲取方法可以防止被檢體信息的精度由于傳播時(shí)間的差異而惡化，其中傳播時(shí)間的差異可以由能變形的聲匹配構(gòu)件引起。

在第二示例性實(shí)施例中，將描述能夠基于被檢體信息精確地獲取關(guān)于邊界的位置信息的方法。更具體地，根據(jù)本示例性實(shí)施例的方法包括利用關(guān)于被檢體和聲匹配構(gòu)件之間的邊界的位置信息獲得被檢體信息和基于所獲得的被檢體信息新獲取關(guān)于邊界的位置信息。如下面詳細(xì)描述的，該方法還包括基于更新的關(guān)于邊界的位置信息再次獲取被檢體信息。下面將參考圖1中所示的光聲裝置和圖6中所示的處理流程來(lái)描述本示例性實(shí)施例。與已在第一示例性實(shí)施例中描述的組成部件相似的組成部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略其描述。

在下文中，將參考圖6中所示的處理流程在下面詳細(xì)描述可以由計(jì)算機(jī)150執(zhí)行的信號(hào)處理。在完成在其存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)源自從探頭130輸出的電信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)之后，計(jì)算機(jī)150開(kāi)始圖6中所示的處理。

(步驟s210：獲取關(guān)于傳播路徑的臨時(shí)聲速信息的處理)

計(jì)算機(jī)150獲取關(guān)于在感興趣位置處生成的聲波的傳播路徑的臨時(shí)聲速信息。在這種情況下，計(jì)算機(jī)150可以在傳播路徑是均勻介質(zhì)的假設(shè)下將單個(gè)聲速信息視為臨時(shí)聲速信息。另外，計(jì)算機(jī)150可以將關(guān)于被檢體100的聲速信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息分別臨時(shí)設(shè)置為關(guān)于傳播路徑的臨時(shí)聲速信息。

在獲取臨時(shí)聲速信息時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以預(yù)先讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的聲速信息。另外，計(jì)算機(jī)150可以被配置為通過(guò)從存儲(chǔ)單元讀取聲速信息來(lái)獲取關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息，并且基于信號(hào)數(shù)據(jù)獲取關(guān)于被檢體100的臨時(shí)聲速信息。更具體地，計(jì)算機(jī)150設(shè)置關(guān)于被檢體100和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界的臨時(shí)位置信息。然后，通過(guò)將關(guān)于被檢體100的聲速信息用作變量，利用臨時(shí)設(shè)置的、關(guān)于邊界的位置信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息，計(jì)算機(jī)150通過(guò)分析信號(hào)數(shù)據(jù)或可從信號(hào)數(shù)據(jù)獲得的被檢體信息來(lái)獲取關(guān)于被檢體100的聲速信息。

(步驟s220：基于臨時(shí)聲速信息獲取第一被檢體信息的處理)

計(jì)算機(jī)150基于在步驟s210中獲取的臨時(shí)聲速信息和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)獲取第一被檢體信息。在獲取被檢體信息時(shí)，步驟s120至s140的處理是可用的。在這種情況下，關(guān)于被檢體100和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界的位置信息是臨時(shí)信息。關(guān)于邊界的臨時(shí)位置信息可以由用戶經(jīng)由輸入單元170輸入，或者可以預(yù)先從存儲(chǔ)位置信息的存儲(chǔ)單元獲取。但是，在步驟s210中假設(shè)介質(zhì)質(zhì)量均勻的情況下，計(jì)算機(jī)150可以獲取被檢體信息，而不設(shè)置關(guān)于邊界的臨時(shí)位置信息。

(步驟s230：基于第一被檢體信息獲取關(guān)于邊界的位置信息的處理)

計(jì)算機(jī)150基于在步驟s220中獲取的第一被檢體信息獲取關(guān)于邊界的位置信息。在基于被檢體信息獲取關(guān)于邊界的位置信息時(shí)，步驟s120中所述的方法適用于第一被檢體信息。

本處理基于被檢體信息獲取關(guān)于邊界的位置信息。因此，與在步驟s210中臨時(shí)設(shè)置的關(guān)于邊界的位置信息相比，可以精確地獲取關(guān)于邊界的位置信息。

(步驟s240：獲取關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息的處理)

計(jì)算機(jī)150獲取關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息。在獲取關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以預(yù)先讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息。另外，在獲取關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息時(shí)，計(jì)算機(jī)150可以參考預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的、規(guī)定影響關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息的溫度與聲速信息的關(guān)系的關(guān)系表達(dá)式或關(guān)系表。在這種情況下，計(jì)算機(jī)150可以預(yù)先檢查由溫度測(cè)量單元測(cè)得的、聲匹配構(gòu)件190的溫度并且可以參考關(guān)系表達(dá)式或關(guān)系表獲取對(duì)應(yīng)于測(cè)得的溫度的聲速信息。

(步驟s250：基于關(guān)于邊界的位置信息和關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息來(lái)獲取關(guān)于被檢體的聲速信息的處理)

計(jì)算機(jī)150基于在步驟s230中獲取的關(guān)于邊界的位置信息、在步驟s240中獲取的關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)獲取關(guān)于被檢體100的聲速信息。首先，計(jì)算機(jī)150臨時(shí)設(shè)置關(guān)于被檢體100的聲速信息。接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150利用臨時(shí)確定的關(guān)于被檢體100的聲速信息、關(guān)于邊界的位置信息以及關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息來(lái)獲取如步驟s130中所描述的、關(guān)于從感興趣位置行進(jìn)到換能器131的聲波的傳播時(shí)間信息。接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150通過(guò)分析對(duì)應(yīng)于所獲取的傳播時(shí)間信息的信號(hào)數(shù)據(jù)或者從該信號(hào)數(shù)據(jù)可獲得的被檢體信息來(lái)獲取關(guān)于被檢體100的最佳聲速信息。在獲取最佳聲速信息時(shí)，可以采用以往公知的方法。作為修改例，計(jì)算機(jī)150可以被配置為通過(guò)除了關(guān)于被檢體100的聲速信息之外還使用關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息作為變量來(lái)獲取本處理中的最佳聲速信息，而不執(zhí)行步驟s240中的處理。

如上面所提到的，與在步驟s210中臨時(shí)設(shè)置的關(guān)于邊界的位置信息相比，在本處理中使用的關(guān)于邊界的位置信息的精度優(yōu)異。因此，與在步驟s210中臨時(shí)設(shè)置的聲速信息相比，在本處理中獲取的關(guān)于被檢體100的聲速信息的精度優(yōu)異。

(步驟s260：基于關(guān)于邊界的位置信息、關(guān)于聲匹配構(gòu)件的聲速信息和關(guān)于被檢體的聲速信息來(lái)計(jì)算傳播時(shí)間的處理)

計(jì)算機(jī)150利用在步驟s230中獲取的關(guān)于邊界的位置信息、在步驟s240中獲取的關(guān)于聲匹配構(gòu)件190的聲速信息以及在步驟s250中獲取的關(guān)于被檢體100的聲速信息來(lái)獲取關(guān)于從感興趣位置行進(jìn)到換能器131的聲波的傳播時(shí)間信息。在本處理中，在步驟s130中描述的方法可以用于獲取傳播時(shí)間信息。

(步驟s270：基于傳播時(shí)間信息獲取第n被檢體信息的處理)

計(jì)算機(jī)150利用在步驟s260中獲取的傳播時(shí)間信息和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)獲取第二被檢體信息。在本處理中，計(jì)算機(jī)150可以根據(jù)在步驟s140中描述的方法來(lái)獲取被檢體信息。計(jì)算機(jī)150將在步驟s220中獲得的被檢體信息指定為第一被檢體信息并將在本處理中獲得的被檢體信息指定為第n被檢體信息(n是大于等于2的整數(shù))。計(jì)算機(jī)150將在本處理中初始獲取的被檢體信息指定為第二被檢體信息，并將在第(n-1)處理中獲取的被檢體信息指定為第n被檢體信息。

然后，如果確定在本處理中還沒(méi)有獲取第m被檢體信息(步驟s280中的“否”)，則操作前進(jìn)到步驟s290。如果確定已經(jīng)獲取了第m被檢體信息(步驟s280中的“是”)，則操作前進(jìn)到步驟s300。

(步驟s290：基于第n被檢體信息獲取和更新關(guān)于邊界的位置信息的處理)

計(jì)算機(jī)150基于在步驟s270中獲取的第n被檢體信息再次獲取關(guān)于邊界的位置信息，并更新存儲(chǔ)單元中關(guān)于邊界的位置信息?？商娲?，計(jì)算機(jī)150可以附加地存儲(chǔ)新獲得的關(guān)于邊界的位置信息，而不是重寫(xiě)存儲(chǔ)單元中的該數(shù)據(jù)。在這種情況下，可以認(rèn)為關(guān)于邊界的位置信息已經(jīng)被更新。在基于被檢體信息獲取關(guān)于邊界的位置信息時(shí)，可以將在步驟s120中描述的方法應(yīng)用到第n被檢體信息。

在獲取在步驟s270中獲取的第n被檢體信息時(shí)，考慮在步驟s250中精確獲取的關(guān)于被檢體100的聲速信息。因此，與在步驟s220中獲取的第一被檢體信息相比，所獲取的信息的精度優(yōu)異。因此，與在步驟s230中獲得的關(guān)于邊界的位置信息相比，在本處理中獲得的關(guān)于邊界的位置信息的精度優(yōu)異。

因此，與在初始處理中獲得的各種信息相比，在第二和后續(xù)處理中的步驟s250直至s270中獲得的各種信息的精度優(yōu)異。結(jié)果，與第一被檢體信息相比，在步驟s300中顯示的第m被檢體信息的精度優(yōu)異。

根據(jù)上面描述的本示例性實(shí)施例，計(jì)算機(jī)150在完成第m被檢體信息的獲取時(shí)終止計(jì)算處理。計(jì)算中的重復(fù)次數(shù)可以預(yù)先設(shè)置?？商娲兀總€(gè)用戶可以經(jīng)由輸入單元170輸入重復(fù)次數(shù)。另外，計(jì)算機(jī)150可以被配置為對(duì)第n被檢體信息執(zhí)行圖像分析并且，如果圖像分析結(jié)果指示圖像質(zhì)量相關(guān)的參數(shù)在預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)，則終止計(jì)算處理。通過(guò)上面提到的處理，繼續(xù)計(jì)算處理直到可以獲得期望的圖像質(zhì)量是可行的。另外，因?yàn)樵谝勋@得期望的圖像質(zhì)量時(shí)計(jì)算處理終止，所以防止計(jì)算處理被冗余地重復(fù)是可行的。

在第一和第二示例性實(shí)施例中描述的信息獲取裝置獲取源自由于光聲效應(yīng)而生成的光聲波的被檢體信息。但是，本發(fā)明可以由能夠通過(guò)使用聲波獲取被檢體信息的任何其它方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還可以應(yīng)用于能夠使用被配置為發(fā)送和接收超聲波的探頭獲取被檢體信息的超聲波成像裝置，其中該探頭可以操作為超聲照射單元和接收單元。在這種情況下，如在第一或第二示例性實(shí)施例中所描述的，采用用于防止被檢體信息獲取的精度由于能變形的聲匹配構(gòu)件而惡化的方法是可行的。在這種情況下由超聲波成像裝置獲取的被檢體信息包括b模式圖像、多普勒?qǐng)D像和彈性成像圖像。

下面將詳細(xì)描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲裝置的示例。第一示例性光聲裝置將參考圖1中所示的示意性裝置來(lái)描述。第一示例性光聲裝置包括二次諧波yag激光器激發(fā)ti：sa激光器系統(tǒng)作為光源111。ti：sa激光器可以使用具有在700nm至900nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的脈沖光113照射被檢體100。在激光束被發(fā)射到被檢體表面之前，光學(xué)系統(tǒng)112(包括反射鏡和擴(kuò)束器)加寬激光束，以具有近似3cm的半徑。在本示例性實(shí)施例中采用的探頭130包括在半球形支撐構(gòu)件132上螺旋形布置的512通道(ch)壓電換能器131。半球形支撐構(gòu)件132充當(dāng)保持介入被檢體100和換能器131之間的聲匹配構(gòu)件190(例如，水)的容器。另外，信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120可以同時(shí)從探頭130接收所有512通道數(shù)據(jù)。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120放大接收到的模擬數(shù)據(jù)并將放大的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。另外，信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)150。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120的采樣頻率和采樣數(shù)分別為40mhz和4096。接收開(kāi)始時(shí)間是光的照明定時(shí)。被檢體100是仿真活體的模體(phantom)。被檢體100由包含充當(dāng)散射體的氧化鈦和充當(dāng)吸收體的油墨的氨基甲酸乙酯橡膠制成。被檢體100具有半球形形狀。另外，充當(dāng)光吸收構(gòu)件103的線或環(huán)嵌在半球形氨基甲酸乙酯模體中。另外，模體的表面被仿真皮膚的片材覆蓋。覆蓋片材具有大于模體的光學(xué)吸收系數(shù)的光學(xué)吸收系數(shù)。氨基甲酸乙酯模體經(jīng)由水(即，聲匹配構(gòu)件190)與換能器131聲學(xué)接觸。水沿著模體的形狀自由變形。氨基甲酸乙酯模體的平均聲速(cb)為1409m/s，并且水(即，聲匹配構(gòu)件)的聲速(ca)為1509m/s。聲速彼此不同。首先，ti：sa激光器使用波長(zhǎng)為755nm的光照射模體。在這種情況下獲得的信號(hào)被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)150的存儲(chǔ)單元中。

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150利用上面提到的信號(hào)數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像重構(gòu)處理。在這種情況下，用于圖像重構(gòu)的方法是時(shí)域ubp方法。另外，在這種情況下使用的聲速是1509m/s，這是水的平均聲速。更具體地，在執(zhí)行圖像重構(gòu)處理時(shí)，計(jì)算機(jī)150在聲波的整個(gè)傳播路徑完全是水(即，聲匹配構(gòu)件)的假設(shè)下計(jì)算傳播時(shí)間。圖7a示出了在這種情況下獲得的重構(gòu)圖像的示例。圖7a中所示的示例可以被認(rèn)為是從比較例獲得的被檢體信息的圖像。

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150利用圖7a中所示的重構(gòu)圖像獲取關(guān)于模體的形狀信息。雖然在圖7a中未示出，但是基于從氨基甲酸乙酯模體表面生成的光聲波來(lái)確認(rèn)模體的表面形狀是可行的。計(jì)算機(jī)150通過(guò)根據(jù)預(yù)先編程的軟件的圖像處理提取模體的表面形狀。在本示例性實(shí)施例中采用的方法包括使用戶能夠指定可能與gui上的表面一致的位置，并且通過(guò)對(duì)指定位置的坐標(biāo)值進(jìn)行樣條插值來(lái)計(jì)算能夠近似邊界形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)。隨后，計(jì)算機(jī)150將獲得的數(shù)學(xué)函數(shù)作為關(guān)于被檢體100和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界的位置信息存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)單元中。

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150通過(guò)使用近似邊界形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)生成初始聲壓分布。在這種情況下，對(duì)于在模體中感興趣位置處的所有體素，考慮由于聲速差異引起的折射，計(jì)算機(jī)150基于近似邊界形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)和換能器131的坐標(biāo)值來(lái)計(jì)算聲線的交點(diǎn)。然后，計(jì)算機(jī)150基于交點(diǎn)的坐標(biāo)值獲得模體中聲線的傳播距離d1和水中聲線的傳播距離d2。另外，計(jì)算機(jī)150利用所獲得的傳播距離d1和d2、模體的平均聲速c1(即，1409m/s)和水的聲速c2(即，1509m/s)來(lái)計(jì)算每條聲線的傳播時(shí)間。通過(guò)圖像重構(gòu)處理，計(jì)算機(jī)150基于每條聲線的傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算初始聲壓分布。在本示例性實(shí)施例中，用于圖像重構(gòu)的方法是ubp方法。圖7b示出了在這種情況下獲得的重構(gòu)圖像的示例。

在圖7a和7b中示出的示例都包括環(huán)形光吸收構(gòu)件和部署在氨基甲酸乙酯模體中的線形光吸收構(gòu)件。正如根據(jù)兩個(gè)示例之間的比較而清楚的，由于對(duì)比度低，圖7a中所示的重構(gòu)圖像完全被模糊。更具體地，就分辨率和圖像對(duì)比度而言，圖7a的重構(gòu)圖像劣于圖7b的重構(gòu)圖像。根據(jù)圖7b的重構(gòu)圖像，光吸收構(gòu)件的圖像可以被逼真地確認(rèn)并且整個(gè)圖像是清晰的。如上面所提到的，在聲匹配構(gòu)件存在于被檢體和探頭之間并且聲匹配構(gòu)件沿著被檢體的形狀能變形的情況下，根據(jù)本示例性實(shí)施例的信息獲取方法可以在防止分辨率由于聲匹配構(gòu)件和被檢體之間的聲速差異而惡化的同時(shí)獲得滿意的圖像數(shù)據(jù)。

下面將參考圖8詳細(xì)描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的第二示例性光聲裝置。第二示例性光聲裝置包括能夠生成755nm的光作為光源111的紫翠玉激光器(即，固態(tài)激光器)。模體是仿真乳房形狀的氨基甲酸乙酯模體。類似于第一示例性實(shí)施例，模體包括嵌在其中的光吸收構(gòu)件。類似于第一示例性實(shí)施例，根據(jù)本示例性實(shí)施例的探頭130包括在半球形表面上螺旋形布置的總共512個(gè)換能器131。半球形探頭130保持聲匹配構(gòu)件190(例如，水)。模體經(jīng)由水與換能器131聲學(xué)接觸。另外，為了保持氨基甲酸乙酯模體(即，被檢體100)，光聲裝置包括具有近似0.5mm的厚度的塑料杯140。換句話說(shuō)，塑料杯140充當(dāng)保持單元。塑料杯基本上是半球形的。另一方面，模體的形狀是復(fù)雜的，因?yàn)槟ｓw仿真乳房的形狀。因此，塑料杯140的內(nèi)部空間用聲匹配構(gòu)件190(即，水)填充，用于模體100和換能器131之間的聲學(xué)匹配。水(即，充當(dāng)聲匹配構(gòu)件190的液體)沿著模體的形狀自由變形。

保持杯(即，保持單元)可以在測(cè)量被檢體100的形狀期間保持被檢體100。保持杯防止被檢體100移動(dòng)，使得被檢體100被牢固地放置在保持杯中。雖然在本示例性實(shí)施例中采用的保持杯是塑料杯140，但是任何其它合適的保持杯可以使用。例如，保持杯可以由合適的樹(shù)脂材料制成，諸如聚碳酸酯、聚乙烯或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。期望保持杯足夠剛硬以保持被檢體100。保持杯可以由透射測(cè)量光的透光材料制成。期望保持杯的阻抗與被檢體100的阻抗相當(dāng)。如果被檢體100具有彎曲的表面(例如，乳房)，則保持杯可以被配置為具有凹陷部分。在這種情況下，被檢體100可以插入保持杯的凹陷部分中。

在本示例性實(shí)施例中，塑料杯140(即，保持單元)固定到安裝部分141。安裝部分141可以被配置成選擇性地支撐考慮到各種被檢體尺寸而預(yù)先準(zhǔn)備的多種類型的保持杯中的一種。例如，安裝部分141可以被配置成選擇性地支撐曲率半徑或曲率中心不同的多種保持杯中的一種。

另外，每個(gè)保持杯可以附帶記錄保持杯的規(guī)格的標(biāo)簽142。例如，可以在標(biāo)簽142中記錄的、保持杯140的規(guī)格包括曲率半徑、曲率中心、聲速信息和識(shí)別id。讀取單元143可以讀取在標(biāo)簽142中記錄的規(guī)格并將獲取的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)150。讀取單元143位于安裝部分141中，使得當(dāng)保持杯附接到安裝部分141時(shí)，讀取單元143可以容易地讀取標(biāo)簽142。例如，標(biāo)簽142是條形碼并且讀取單元143是條形碼讀取器。被檢體100和塑料杯140之間的內(nèi)部空間用聲匹配構(gòu)件190填充。

首先，紫翠玉激光器發(fā)射具有755nm波長(zhǎng)的光。計(jì)算機(jī)150將在這種情況下獲得的信號(hào)存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)單元中。接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150假設(shè)整個(gè)塑料杯是模體，并且為塑料杯140的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置模體的平均聲速(即，1409m/s)。另外，計(jì)算機(jī)150為塑料杯140的外部區(qū)域設(shè)置水的聲速(即，1509m/s)。然后，計(jì)算機(jī)150通過(guò)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像重構(gòu)處理來(lái)根據(jù)如上面所提到的那樣設(shè)置的聲速來(lái)計(jì)算光能量吸收密度分布。

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150從生成的光能量吸收密度分布中提取關(guān)于模體和聲匹配構(gòu)件190之間的邊界的位置信息(即，關(guān)于模體的形狀信息)。在本示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)150使用自動(dòng)提取方法，該方法包括通過(guò)合適的圖像處理(例如，二值化處理)將模體的內(nèi)部與模體的外部區(qū)分開(kāi)并且最終計(jì)算三維體素?cái)?shù)據(jù)，在該數(shù)據(jù)中“1”表示模體中的體素?cái)?shù)據(jù)，“0”表示其余部分。計(jì)算機(jī)150根據(jù)預(yù)先編程的軟件執(zhí)行上面提到的處理。隨后，計(jì)算機(jī)150在其存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)提取出的體素?cái)?shù)據(jù)作為關(guān)于邊界的位置信息。

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的、表述邊界的體素?cái)?shù)據(jù)來(lái)生成光能量吸收密度分布。在這種情況下可以使用的生成方法類似于第一示例性實(shí)施例中描述的方法。在這種情況下獲得的重構(gòu)圖像類似于圖7b中所示的示例。計(jì)算機(jī)150考慮聲波的傳播延遲，因?yàn)樗芰媳?40可以引起這種延遲。計(jì)算機(jī)150可以被配置為根據(jù)上面提到的方法預(yù)先獲取塑料杯140(即，保持單元)的規(guī)格(例如，曲率半徑、曲率中心、聲速信息和識(shí)別id)，并且參考所獲得的規(guī)格來(lái)獲取由塑料杯140引起的傳播延遲。

接下來(lái)，為了將光能量吸收密度分布轉(zhuǎn)換成光學(xué)吸收系數(shù)分布，計(jì)算機(jī)150計(jì)算發(fā)射到模體的光在模體中的光通量分布(其可以被稱為“光量分布”)。計(jì)算機(jī)150基于先前獲得的表述邊界的體素?cái)?shù)據(jù)來(lái)計(jì)算模體中的光通量分布。另外，在獲得模體中的光通量分布時(shí)，計(jì)算機(jī)150通過(guò)使用從紫翠玉激光器發(fā)射的光的照射強(qiáng)度分布以及由另一測(cè)量裝置預(yù)先獲得的、模體的平均光吸收系數(shù)和等效散射系數(shù)來(lái)求解光漫射等式。隨后，計(jì)算機(jī)150將光能量吸收密度分布除以計(jì)算出的模體中的光通量分布，以獲取轉(zhuǎn)換后的光學(xué)吸收系數(shù)分布。更具體地，計(jì)算機(jī)150將關(guān)于被檢體和聲匹配構(gòu)件之間的邊界的位置信息不僅用于對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的圖像重構(gòu)處理而且用于獲取被檢體中的光通量分布。

如上面所提到的，在沿著被檢體的形狀能變形的聲匹配構(gòu)件存在于被檢體和探頭之間的情況下，根據(jù)本示例性實(shí)施例的信息獲取方法可以獲得令人滿意的圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)防止分辨率由于聲匹配構(gòu)件與被檢體之間的聲速差異而惡化。

下面將參考圖1詳細(xì)描述根據(jù)第三示例性實(shí)施例的信息獲取裝置。根據(jù)第三示例性實(shí)施例的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)超聲波成像，在該系統(tǒng)中每個(gè)換能器131向被檢體100發(fā)送聲波(超聲波)并且接收所發(fā)送的超聲波的反射波或散射波。

在本示例性實(shí)施例中使用的被檢體100是與第一示例性實(shí)施例中類似的半球形氨基甲酸乙酯模體。探頭130包括可以發(fā)送聲波并且在半球形支撐構(gòu)件132上螺旋形布置的512通道換能器131。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120可以同時(shí)接收來(lái)自探頭130的所有512通道數(shù)據(jù)。信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120放大接收的模擬數(shù)據(jù)并將放大的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。另外，信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)150。不像第一示例性實(shí)施例，根據(jù)本示例性實(shí)施例的信號(hào)數(shù)據(jù)收集單元120能夠向每個(gè)通道的換能器發(fā)送聲波。

首先，根據(jù)本示例性實(shí)施例的系統(tǒng)使特定的換能器向被檢體100發(fā)送超聲波并且使所有通道的換能器131接收從被檢體反射或散射的聲波。隨后，根據(jù)本示例性實(shí)施例的系統(tǒng)改變向被檢體100發(fā)送超聲波的換能器并多次重復(fù)上面提到的處理。計(jì)算機(jī)150在其存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)通過(guò)重復(fù)處理獲得的多條信號(hào)數(shù)據(jù)。接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的軟件對(duì)多條信號(hào)數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像重構(gòu)處理。在這種情況下執(zhí)行的圖像重構(gòu)是通常對(duì)超聲波成像采用的時(shí)域重構(gòu)。與光聲成像相比，考慮對(duì)應(yīng)于從聲波發(fā)送換能器到感興趣體素的傳播距離的傳播時(shí)間是必需的。結(jié)果，系統(tǒng)可以獲得三維超聲波成像圖像。通常，超聲波成像的特征在于對(duì)被檢體中的聲阻抗差異進(jìn)行成像。在本示例性實(shí)施例中，氨基甲酸乙酯模體與水(即，聲匹配構(gòu)件)之間的聲阻抗存在顯著差異。因此，水和氨基甲酸乙酯模體之間的清晰邊界可以在超聲波成像圖像中被識(shí)別。

在本示例性實(shí)施例中，從充當(dāng)超聲照射單元的換能器發(fā)送的聲波生成的反射或散射聲波被稱為“反射波”。另外，可以在充當(dāng)超聲波接收單元的換能器接收反射波時(shí)獲得的信號(hào)被稱為“回波信號(hào)”。超聲照射單元和超聲波接收單元可以被構(gòu)造為單個(gè)(或共同)換能器或者可以被構(gòu)造為單獨(dú)的換能器。

接下來(lái)，計(jì)算機(jī)150根據(jù)與第二示例性實(shí)施例中所描述的方法類似的方法基于所獲得的三維超聲波成像圖像來(lái)生成表述邊界的三維形狀的三維體素?cái)?shù)據(jù)。隨后，類似于其它示例性實(shí)施例，計(jì)算機(jī)150通過(guò)使用表述邊界的三維形狀的三維體素?cái)?shù)據(jù)來(lái)生成初始聲壓分布(即，關(guān)于模體的被檢體信息)。

如上面所提到的，在沿著被檢體的形狀能變形的聲匹配構(gòu)件存在于被檢體和探頭之間的情況下，根據(jù)本示例性實(shí)施例的信息獲取方法可以獲得滿意的圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)防止圖像質(zhì)量(例如，分辨率)由于聲匹配構(gòu)件與被檢體之間的聲速差異而惡化。

其它實(shí)施例

本發(fā)明的實(shí)施例也可以由系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，其中計(jì)算機(jī)讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)(其也可以被更完整地稱為“非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”)上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令(例如，一個(gè)或多個(gè)程序)，以執(zhí)行上述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的功能，和/或計(jì)算機(jī)包括用于執(zhí)行上述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的功能的一個(gè)或多個(gè)電路(例如，專用集成電路(asic))，并且由系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)通過(guò)例如從存儲(chǔ)介質(zhì)中讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以便執(zhí)行上述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的功能和/或控制一個(gè)或多個(gè)電路執(zhí)行上述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的功能所執(zhí)行的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，中央處理單元(cpu)、微處理單元(mpu))并且可以包括獨(dú)立計(jì)算機(jī)或獨(dú)立處理器的網(wǎng)絡(luò)來(lái)讀出和執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以從例如網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)中提供給計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括例如硬盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、分布式計(jì)算系統(tǒng)的儲(chǔ)存裝置、光盤(pán)(諸如壓縮盤(pán)(cd)、數(shù)字多樣化盤(pán)(dvd)或藍(lán)光盤(pán)(bd)^tm)、閃存存儲(chǔ)器設(shè)備、存儲(chǔ)卡等等當(dāng)中的一種或多種。

其它實(shí)施例

本發(fā)明的實(shí)施例還可以通過(guò)如下的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者各種存儲(chǔ)介質(zhì)將執(zhí)行上述實(shí)施例的功能的軟件(程序)提供給系統(tǒng)或裝置，該系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)或是中央處理單元(cpu)、微處理單元(mpu)讀出并執(zhí)行程序的方法。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參考示例性實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。以下權(quán)利要求的范圍是要符合最廣泛的解釋，從而涵蓋所有此類修改和等同結(jié)構(gòu)及功能。