專利名稱：被檢體信息獲取設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過檢測被檢體內(nèi)產(chǎn)生的聲波而獲取諸如被檢體的光譜特性的信息的設(shè)備和方法。光聲層析成像(PAT)作為獲得獨(dú)特地表示由癌形成的新生血管的圖像的技術(shù)而受到關(guān)注。PAT是一種用脈沖光(近紅外線)照射被檢體，用聲波檢測器檢測被檢體產(chǎn)生的光聲波，并將檢測到的光聲波轉(zhuǎn)換成圖像的技術(shù)?？梢杂孟旅媸境龅牡仁?I)表示在被檢體的關(guān)注區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的光聲波的初始壓力Ptl= Γ · μ a · Φ (I)在這個(gè)等式中，Γ是格林愛森(Gruneisen)系數(shù)，它是通過將體積膨脹系數(shù)β與聲速c的平方之積除以比熱Cp獲得的。已知的是，當(dāng)給定被檢體時(shí)，Γ對于給定的對象基本上取常數(shù)值。μ a是關(guān)注區(qū)域的吸收系數(shù)，Φ是關(guān)注區(qū)域中的光強(qiáng)度(照射關(guān)注區(qū)域的光的光強(qiáng)度，也被稱為光能流(light fluence))。被檢體內(nèi)產(chǎn)生的光聲波傳播穿過被檢體，并且由放置在被檢體表的聲波檢測器檢測。根據(jù)檢測結(jié)果，信號處理設(shè)備通過使用諸如反投影(back projection)方法等重構(gòu)方法獲取初始壓力分布P。。根據(jù)等式(1)，通過將初始壓力分布Ptl除以格林愛森系數(shù)Γ，得到μ^Ρ Φ之積的分布，即，光學(xué)能量密度分布。此外，可以通過將光學(xué)能量密度分布除以被檢體內(nèi)的光強(qiáng)度分布Φ (r)來得到吸收系數(shù)分布μ a(r)。在論文 ^Functional Photoacoustic tomography for non-invasiveimaging ofcerebral blood oxygenation and blood volume in rat brain in vivo^(X. Wang, L.
V. Wang et al. Proc. of SPIE Vol. 5697(2005)(用于活體鼠腦內(nèi)腦血氧含量和血容量的非侵入式成像的功能性光聲層析成像(X. Wang, L. V. Wang等人，SPIE會(huì)議文集，5697卷(2005年)))(下文中稱為NPL I)中，公開了使用針對具有兩個(gè)波長的光得到的兩個(gè)吸收系數(shù)分布來計(jì)算氧飽和度分布的技術(shù)。由Ehm(mm 1M4)表示氧基血紅蛋白的摩爾吸收系數(shù)，并且由ε Jlb(mm 1M4)表示脫氧血紅蛋白的摩爾吸收系數(shù)。注意的是，摩爾吸收系數(shù)指每I升包括Imol血紅蛋白的樣本的吸收系數(shù)。摩爾吸收系數(shù)的值由波長唯一確定。此外，由CHb。表示氧基血紅蛋白的摩爾濃度(M)，并且由Csb表示脫氧血紅蛋白的摩爾濃度(M)。當(dāng)如上所述給定參數(shù)時(shí)，在波長入1和在波長λ2處血液的吸收系數(shù)ya由下面示出的等式(2)示出。如可以看到的，由氧基血紅蛋白的摩爾吸收系數(shù)ε_(tái)與氧基血紅蛋白的摩爾濃度
背景技術(shù)：
Ma (Λ ) = 8HbO (Λ)· CHW + sHb (Λ ) · CHb- eHbO(義2)· CHbO + 8Iib(義2)· ('Hb
4Csbo之積和脫氧血紅蛋白的摩爾吸收系數(shù)ε Jlb與脫氧血紅蛋白的摩爾濃度CHb之積的和示出在各波長處的血液的吸收系數(shù)μ a。 可以將等式(2)如下所述改寫為等式(3)。
權(quán)利要求
1.一種被檢體信息獲取設(shè)備,包括光源，被構(gòu)造成能夠產(chǎn)生具有第一波長的光和具有不同于所述第一波長的第二波長的光;聲波檢測單元，被構(gòu)造成檢測通過用光照射被檢體而產(chǎn)生的光聲波，并輸出所得的檢測信號；以及信號處理單元，被構(gòu)造成根據(jù)用具有所述第一波長的光照射所述被檢體時(shí)所述聲波檢測單元輸出的第一檢測信號和用具有所述第二波長的光照射所述被檢體時(shí)所述聲波檢測單元輸出的第二檢測信號，來獲取被檢體信息，其中，所述第一波長處的所述被檢體的有效衰減系數(shù)等于所述第二波長處的所述被檢體的有效衰減系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，所述信號處理單元根據(jù)所述被檢體的有效衰減系數(shù)光譜，選擇所述第一波長或所述第二波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的被檢體信息獲取設(shè)備，還包括光譜獲取單元，所述光譜獲取單元被構(gòu)造成獲取有效衰減系數(shù)光譜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，所述光譜獲取單元是擴(kuò)散分光設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被檢體信息獲取設(shè)備，還包括照射光學(xué)單元，所述照射光學(xué)單元被構(gòu)造成針對具有所述第一波長的光和具有所述第二波長的光得到相同的光學(xué)圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被檢體信息獲取設(shè)備，還包括光檢測器單元，被構(gòu)造成獲取具有所述第一波長的光的強(qiáng)度和具有所述第二波長的光的強(qiáng)度，以及控制單元，被構(gòu)造成根據(jù)所述光檢測器單元獲取的具有所述第一波長的光的強(qiáng)度和具有所述第二波長的光的強(qiáng)度，控制具有所述第一波長的光的強(qiáng)度或具有所述第二波長的光的強(qiáng)度，以使得具有所述第一波長的光的強(qiáng)度和具有所述第二波長的光的強(qiáng)度之差最小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，所述控制單元控制所述光源的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，所述光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源被構(gòu)造成產(chǎn)生具有所述第一波長的光，所述第二光源被構(gòu)造成產(chǎn)生具有所述第二波長的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，所述信號處理單元被構(gòu)造成根據(jù)所述第一檢測信號，獲取所述被檢體內(nèi)的第一初始壓力分布；根據(jù)所述第二檢測信號，獲取所述被檢體內(nèi)的第二初始壓力分布；以及根據(jù)所述第一初始壓力分布和所述第二初始壓力分布，獲取所述被檢體信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，所述被檢體信息是所述被檢體內(nèi)的氧飽和度分布。
11.一種獲取被檢體信息的方法，包括根據(jù)通過檢測用具有第一波長的光照射被檢體而產(chǎn)生的光聲波而獲得的第一檢測信號和通過檢測使用具有不同于所述第一波長的第二波長的光照射所述被檢體而產(chǎn)生的光聲波而獲得的第二檢測信號，來獲取被檢體信息，其中，2所述第一波長處的所述被檢體的有效衰減系數(shù)等于所述第二波長處的所述被檢體的有效衰減系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括選擇所述第一波長或所述第二波長。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在選擇所述第一波長或所述第二波長時(shí)，根據(jù)所述被檢體的有效衰減系數(shù)光譜執(zhí)行所述選擇。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括獲取所述被檢體的所述有效衰減系數(shù)光譜。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，根據(jù)具有所述第一波長的光的強(qiáng)度和具有所述第二波長的光的強(qiáng)度，控制具有所述第一波長的光的強(qiáng)度或具有所述第二波長的光的強(qiáng)度，以使具有所述第一波長的光的強(qiáng)度和具有所述第二波長的光的強(qiáng)度之差最小。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括根據(jù)用具有所述第一波長的光照射所述被檢體時(shí)檢測到的所述第一檢測信號，獲取所述被檢體內(nèi)的第一初始壓力分布；根據(jù)用具有所述第二波長的光照射所述被檢體時(shí)檢測到的所述第二檢測信號，獲取所述被檢體內(nèi)的第二初始壓力分布；以及根據(jù)所述第一初始壓力分布和所述第二初始壓力分布，獲取所述被檢體信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述被檢體信息是所述被檢體內(nèi)的氧飽和度分布。
18.—種程序，所述程序被構(gòu)造成控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11所述的獲取被檢體信息的方法。
19.一種被檢體信息獲取設(shè)備,包括光源，被構(gòu)造成能夠產(chǎn)生具有第一波長的光和具有不同于所述第一波長的第二波長的光;聲波檢測單元，被構(gòu)造成檢測通過用光照射被檢體而產(chǎn)生的光聲波，并輸出所得的檢測信號；以及信號處理單元，被構(gòu)造成根據(jù)用具有所述第一波長的光照射所述被檢體時(shí)所述聲波檢測單元輸出的第一檢測信號以及用具有所述第二波長的光照射所述被檢體時(shí)所述聲波檢測單元輸出的第二檢測信號，來獲取被檢體信息，其中，所述信號處理單元在不使用所述被檢體內(nèi)的具有所述第一波長的光的光強(qiáng)度分布和被檢體內(nèi)的具有所述第二波長的光的光強(qiáng)度分布的情況下，獲取所述被檢體信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的被檢體信息獲取設(shè)備，其中，所述被檢體信息是所述被檢體內(nèi)的氧飽和度分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及被檢體信息獲取設(shè)備和方法，在被構(gòu)造成獲取被檢體信息的設(shè)備中，光源能夠產(chǎn)生具有第一波長的光和具有不同于所述第一波長的第二波長的光，聲波檢測單元檢測用光照射被檢體而產(chǎn)生的光聲波并輸出所得的檢測信號，并且信號處理單元根據(jù)用具有所述第一波長的光照射所述被檢體時(shí)所述聲波檢測單元輸出的第一檢測信號和用具有所述第二波長的光照射所述被檢體時(shí)所述聲波檢測單元輸出的第二檢測信號，來獲取被檢體信息。所述第一波長處的所述被檢體的有效衰減系數(shù)等于所述第二波長處的所述被檢體的有效衰減系數(shù)。
文檔編號A61B8/00GK102908164SQ20121027444
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者宮里卓郎 申請人:佳能株式會(huì)社