光聲測量裝置、移動控制方法和程序的製作方法

2023-05-10 03:33:36 1

專利名稱：光聲測量裝置、移動控制方法和程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過使用聲波接收器接收從被光照射的被檢查或成像的被檢體產生的聲波並產生圖像數據的測量裝置、用於控制聲波接收器的移動的移動控制方法及其程序。
背景技術：
光聲斷層成像(PAT)是利用光的成像技術，其中，通過用脈衝雷射照射被檢查或被成像的被檢體以使被檢體中的被測量的對象熱膨脹而產生的聲波被接收並被轉換成圖像。PAT允許吸收帶位於被照射的脈衝雷射的波長內的血紅蛋白、葡萄糖等的體內分布的成像。PTL I描述了用於通過使用PAT產生大的檢查區域的三維圖像的方法，其中，通過在依次定位的同時機械移動聲波接收器，在多個位置處接收聲波。如PTL I公開的那樣，在通過使用PAT將諸如乳房的被檢查或被成像的相對較大的被檢體的內部結構有效成像的方法之一中，用由按一維或二維陣列布置的電聲換能器構成的聲波接收器機械掃描被檢體的表面。考慮到減少被檢者的負荷，希望這種機械掃描所需要的時間儘可能地短。引文列表專利文獻PTL I PCT 日本翻譯專利公開 No. 2001-50795
發明內容
本發明提供能夠導致聲波接收器在短的時間周期內移動的測量裝置和用於控制聲波接收器的移動的方法。在本發明的方面中，一種測量裝置包括被配置為接收通過用脈衝光照射被檢查的被檢體產生的聲波並將聲波轉換成電信號的聲波接收器；和被配置為導致聲波接收器相對於被檢查的被檢體移動的移動控制單元。移動控制單元通過使用脈衝光的發射周期的數據和被檢查的被檢體中的目標測量位置之間的間隔的數據來計算導致聲波接收器在聲波測量中移動的目標速度。移動控制單元導致聲波接收器移動以在發射用於測量聲波的初始脈衝光時以目標速度到達初始目標測量位置。在到達目標速度之後，移動控制單元導致聲波接收器以等於目標速度的勻速移動。在本發明的另一方面中，提供一種用於導致聲波接收器相對於被檢查的被檢體移動的移動控制方法，該聲波接收器為被配置為接收通過用脈衝光照射被檢查的被檢體產生的聲波並將聲波轉換成電信號。移動控制方法包括通過使用脈衝光的發射周期的數據和被檢查的被檢體中的目標測量位置之間的間隔的數據來計算導致聲波接收器移動以測量聲波的目標速度的步驟；導致聲波接收器移動以在發射用於測量聲波的初始脈衝光時以目標速度到達初始目標測量位置的第一移動步驟；和在到達目標速度之後導致聲波接收器按目標速度執行勻速移動的第二移動步驟。、
根據本發明，可以導致聲波接收器在短的時間周期內移動，從而導致降低被檢者的負荷。


圖I是示出根據本發明的測量裝置的總體配置的示意圖。圖2是示出移動聲波接收器的路徑的示意圖。圖3是示出發光定時指令信號、發光信號和發光同步控制信號的波形的例子的示意圖。圖4是示出聲波接收器的操作的示意圖。圖5是示出移動控制單元的控制過程的流程圖。圖6是示出移動控制單元的配置的示意圖。
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圖7是不出使用步進電動機時的驅動脈衝串的不意圖。圖8是示出用於校正位置偏移的聲波接收器的操作的示意圖。圖9是示出用於校正位置偏移的移動控制單元的控制過程的流程圖。圖10是示出聲波接收器的覆蓋區域重疊的情況的示意圖。圖11是示出聲波接收器和聲波發射器和接收器的一體化移動的示意圖。圖12是示出通過使用來自聲波發射器和接收器的電信號產生的切片圖像的示意圖。圖13是示出聲波接收器與一體化的聲波發射器和接收器被集成時的操作的示意圖。圖14是同時獲得聲波和反射聲波時的接收時間圖。
具體實施例方式減少機械移動聲波接收器時的移動時間的最有效的方法之一是，在以勻速移動聲波接收器的同時接收聲波。聲波接收器的勻速移動使得能夠減少聲波接收器的各接收位置(目標測量位置)處的開始和停止操作所需要的時間。在這種情況下，雷射的照射時間短至10納秒 20納秒，並且接收聲波所需要的時間也短至約50微秒 100微秒。因此，即使通過移動接收器來接收聲波，也不會存在接收信號的質量的問題。這裡，用於以勻速移動聲波接收器的特定方法可以是持續監視以勻速移動的聲波接收器的位置，並且每當聲波接收器到達目標測量位置時發射雷射。但是，存在適用於PAT的高功率脈衝雷射裝置在一定的周期中持續發光以提供穩定的發光量的限制。因此，難以根據聲波接收器的移動控制雷射的發光周期或控制發光開始時間。因此，在以勻速移動聲波接收器的同時接收聲波的有效方法是根據雷射的發光周期來移動聲波接收器。但是，即使這種移動方法也可能要求一些技術以根據雷射的發射到達目標測量位置。在以下的實施例中，描述用於實現勻速移動的特定移動控制裝置和控制方法。這裡使用的術語「聲波」包括所謂的聲波、超聲波和光聲波，並且指的是在被諸如近紅外線的光(電磁波)照射的被檢查或被成像的被檢體內產生的彈性波。第一實施例圖I示出根據本發明的實施例的測量裝置的總體配置。在本實施例中，可通過壓板2a和2b固定被檢查或被成像的被檢體I (以下，稱為「被檢體I」)。從光源3產生的脈衝雷射通過壓板2a被照射到被檢體I上，並被吸收到被檢體I中的被測量的對象4 (以下，稱為「測量對象4」)中。聲波從測量對象4 (可以是諸如新血管的光吸收材料)產生，並且被沿壓板2b的外表面設置的聲波接收器5接收。聲波接收器5將接收到的聲波轉換成電信號(「接收信號sl」)，並且將接收信號Si輸出到接收信號處理單元10。接收信號Si被接收信號處理單元10數字轉換，並且得到的信號被發送到中央處理單元(CPU)60。聲波接收器5被安裝在臺架6上，並且能夠通過使用臺架6沿壓板2b的表面移動。臺架6被控制以根據從移動控制單元7輸出的驅動信號s4移動。換句話說，聲波接收器5的移動由移動控制單元7控制。光源3根據從發光控制單兀9傳送的脈衝信號來發射脈衝雷射。基於從定時產生電路8輸出的發光定時指令信號s2產生從發光控制單元9傳送的 脈衝信號。定時產生電路8還與供給到發光控制單元9的發光定時指令信號s2同步地向移動控制單元7輸出發光同步控制信號S3。 為了測量聲波，CPU 60向移動控制單元7傳送一條或多條目標測量位置數據s8以激活移動控制單元7。移動控制單元7基於事先從CPU 60傳送的目標測量位置數據s8和發光同步控制信號s3產生驅動信號s4。臺架6由驅動信號s4控制，並且安裝於臺架6上的聲波接收器5以勻速移動，使得聲波接收器5可在脈衝雷射的相應的發光時間通過各目標測量位置。從臺架6向移動控制單元7輸出位置信號s5。接收信號處理單元10在安裝於臺架6上的聲波接收器5通過初始目標測量位置時由從移動控制單元7輸出的激活信號s6激活。接收信號處理單元10數字轉換接收信號Si，並且存儲得到的信號。數字轉換的接收信號(數字接收信號)被傳送到CPU 60。CPU 60統合(integrate)各目標測量位置的數字接收信號，並且基於統合的數位訊號產生測量範圍的二維或三維圖像數據。產生的圖像數據根據需要被傳送到用作顯示單元的監視器11，並被顯示為圖像。以這種方式，可導致聲波接收器5相對於被檢體I移動以接收聲波，並且可基於接收信號作為二維或三維圖像獲得關於被檢體I內部的信息。在本發明中，聲波接收器5包括被配置為接收聲波並將聲波轉換成電信號的多個換能器。可通過使用能夠接收聲波並將聲波轉換成電信號的任何換能器(諸如利用壓電現象的換能器、利用光學共振的換能器或利用電容的變化的換能器)實現換能器中的每一個。並且，接收聲波的多個換能器以一維或二維陣列的方式被布置，由此允許在多個位置同時接收聲波，從而導致接收時間的減少。另外，可減少被檢體I的振蕩等的影響。可在聲波接收器5與被檢體I之間施加諸如凝膠的用於聲學匹配的材料以提供聲學匹配。光源3被設計成發射具有被吸收到體內成分中的特定成分(例如，血紅蛋白)中的特定波長的光。光源3包括至少一個能夠產生5納秒 50納秒的光脈衝的脈衝光源。如在本實施例中設置的那樣，可以使用高功率雷射器作為光源3。但是，可以使用諸如發光二極體的雷射器以外的任何源。雷射器可以是諸如固態雷射器、氣體雷射器、染料雷射器和半導體雷射器的各種雷射器中的任一種。此外，光可從聲波接收器5側被發射，或者可從聲波接收器5的相對側被發射。作為替代方案,被檢體I可被來自其兩側的光照射。此外,從光源發射的光也可以通過使用諸如反射光的反射鏡、或會聚光或放大或改變對象的圖像的形狀的透鏡的光學裝置被引向被檢體1，並且可被照射到被檢體I上。光可通過透鏡被散射，以在一定程度上增加被光照射的區域的面積。另外，可使得被檢體I的被光照射的部分在被檢體I上移動。換句話說，可使得從光源3發射的光在被檢體I上移動。通過使得光可移動，能夠用光照射更寬的面積。可使得被檢體I的被光(入射到被檢體I上的光)照射的部分與聲波接收器5的移動同步地移動。可通過使用可移動反射鏡等、通過機械移動光源3或通過使用任何其它適當的方法，使得被檢體I的被光照射的部分可移動。此外，在本實施例中，通過使用壓板2a和2b固定被檢體I。但是，作為按壓機構的替代，可以使用被配置為使得被檢體I的測量對象4的形狀保持恆定的形狀保持部件。形狀保持部件可以是設置在被檢體I和聲波接收器5之間的平板或碗狀部件。可如本實施例那樣通過壓板實現形狀保持部件，由此允許光到達被檢體I內的深處。形狀保持部件的材料可選自具有與被檢體I類似的聲學阻抗的材料以有效地接收聲波。如果被檢體I是乳房等，那麼可以使用由聚甲基戊烯製成的形狀保持部件。如果形狀保持部件是平板，那麼形狀保持部件越薄，就聲波的衰減等來看越好。但是，形狀保持部件的厚度被增加到其形狀不變形的程度。厚度可一般為約5_ 10_。此外，形狀保持部件與被檢體I之間的間隙 可填充有具有與形狀保持部件基本上相同的聲學阻抗(例如，如果被檢體I是乳房，那麼為I. 35X106kg/m2 s)的聲學凝膠或諸如水的液體(未示出)以消除間隙。圖2是示出聲波接收器5在壓板2b的表面21 (以下，稱為「壓板表面21」)上的機械掃描的例子的示圖。聲波接收器5包含按二維陣列布置的多個換能器。聲波接收器5在壓板表面21上沿圖2所示的路徑22沿橫向(換能器陣列方向中的一個)以勻速移動的同時在各目標測量位置處接收聲波。在完成在橫向的端部的接收之後，聲波接收器5沿縱向(與上述一個方向垂直的方向)移動。然後，聲波接收器5在再次沿橫向以勻速移動的同時在各目標測量位置處接收聲波。這允許在壓板表面21上的整個測量區域上以高速掃描接收聲波。圖3示出被適當地用於本發明的實施例中的發光同步控制信號S3的特定波形。在圖3中，s2代表可一般是用於連續發射適用於實施例中的高功率雷射脈衝的約IOHz的脈衝串信號的發光定時指令信號的例子。當發光定時指令信號s2被輸入到發光控制單元9時，如發光信號s7所示，雷射脈衝以約IOOns 500ns的延遲被周期性地發射。發光周期短至約IOns 20ns，並且為了對於雷射的每次發射提供基本上相等的強度，存在以約IOHz的一定周期驅動光發射的限制。如圖3所示，發光同步控制信號s3可以是比發光定時指令信號s2稍早地(例如，早約IOy s)上升並具有足以使移動控制單元7接收的時間寬度的脈衝串信號。在這種情況下，由於使得發光同步控制信號s3稍早地上升，因此由CPU 60設定的目標測量位置數據s8也被校正以表示稍微提前的位置(提前例如約I U m的位置)。因此，即使接收信號處理單元10在檢測到通過目標測量位置的移動控制單元7時開始諸如模擬到數字(A/D)轉換的接收信號處理，也可處理緊接著雷射發射的聲波的接收信號。圖4是示出臺架6的操作(即，聲波接收器5的操作)的示意圖。在圖4中，橫軸代表時間，這裡，tl、t2、t3…表示具有相等的時間間隔的雷射發射時間。縱軸表示臺架位置，這裡，xl、x2、x3…表示相等的時間間隔的目標測量位置。可通過沿圖4所示的測量線31以勻速移動臺架6，使得臺架6在雷射發射時間tl、t2、t3…處通過目標測量位置xl、x2、x3…。在這種情況下，用於測量聲波的聲波接收器5的目標速度Vmes可以是通過將目標測量位置之間的間隔除以雷射發射時間之間的時間間隔獲得的值。如果目標速度Vmes超過允許臺架6移動的最大速度，如測量線32所示，那麼可以使用相間的雷射發射。這裡，已停止操作的臺架6以恆定的加速度A被加速並達到目標速度Vmes所需要的時間由A Ta表示，並且移動距離由AXa表示。如果ATa和A Xa是已知的，那麼可通過依次執行以下的步驟沿測量線31移動臺架6:I.臺架6移動到在Xl前面距離A Xa的開始位置Xs，並且停止。2.按等於加速度A的均勻加速度的移動在比要測量聲波的初始測量時間tl靠前ATa的時間Ts處開始(第一移動步驟)。3.在時間tl，操作被切換到以目標速度Vmes的勻速移動(第二移動步驟)。這裡，由於可以獲知A Ta，因此，臺架6的加速可在關於雷射發射的基準時間t0延遲ATs =(tl-tO_ATa)的時間Ts處開始。在這種情況下，延遲時間A Ts需要具有正值。但是，發光時間tl、t2…可以提前或延遲發光周期的整數倍。因此，延遲時間ATs=(tl-tO-ATa)具有最小的正值的發光時間可被確定為tl。圖5是示出將在後面詳細描述的以上的操作的流程圖。移動控制單元7監視發光·同步控制信號S3。當發光同步控制信號S3的上升沿被檢測到時，在等待給定時間ATs之後，臺架6開始以等於一定的加速度A的均勻的加速度移動。當在經過給定時間A Ta之後到達目標速度Vmes時，臺架6然後以等於目標速度Vmes的勻速移動。在臺架6通過最後目標測量位置之後，臺架6的移動結束。圖6示出移動控制單元7的特定的示例性的配置。在示例性的配置中，臺架6被配置為由步進電動機41驅動，並且通過內置的計算器數位訊號處理器(DSP)45在需要的時間計算並產生用於驅動操作的脈衝信號。特別地，當DSP 45輸出正向脈衝信號時，正前脈衝信號通過臺架驅動器電路42被轉換成驅動信號s4，並且步進電動機41沿正方向旋轉與一個脈衝對應的旋轉角度。當DSP 45輸出負脈衝信號時，步進電動機41沿負方向旋轉與一個脈衝對應的旋轉角度。可通過用位置計數器44計數從用作設置在臺架6中的位置檢測單元的編碼器43輸出的脈衝s5，讀取被步進電動機41驅動的臺架6的位置(即，聲波接收器5的位置)。現在具體描述DSP 45的處理。當從CPU 60傳送目標測量位置數據s8時，首先，DSP 45根據以下的計算步驟計算臺架6的操作調度I.計算目標速度Vmes。如果目標測量位置之間的間隔由Xp表示並且脈衝雷射的發射周期(發射時間間隔)由Tl表示，那麼目標速度Vmes可由下式計算Vmes = Xp/Tl。當目標速度Vmes超過允許臺架6移動的最大速度時，對於雷射的k次發射執行一次測量，並且目標速度Vmes可變為1/k。但是，為了便於描述，這裡假定目標速度Vmes不超過最大速度。2.計算加速到目標速度Vmes所需要的時間ATa和距離AXa。假定臺架6的最大允許加速度由Am代表,通過使用下式計算時間ATa和距離AXa A Ta = Vmes/AmAXa = (1/2) *Am* ( ATa) 2
加速度Am可能未必是最大允許加速度。但是,將加速度Am設為最大允許加速度可使測量時間最小化。3.計算臺架6的開始位置Xs和延遲時間A Ts。如果初始目標測量位置由Xl表示，那麼臺架6的開始位置Xs可由下式計算Xs = xl_ AXa。此外，延遲時間ATs可被計算為將A Ts+A Ta設為雷射發射周期Il的整數倍的最小值。如果單次雷射發射的基準時間由t0表示並且使用計算的延遲時間ATs，那麼可通過下式計算測量時間(即，雷射的發光時間)tl、t2、t3…tl = t0+ A Ts+ A Tat2 = tl+Tlt3 = tl+2*Tlt4 = tl+3*Tl可通過使用以上的計算算出臺架6的移動所需要的所有的位置參數和時間參數。因此，可以執行根據上述的圖5的流程圖的特定操作的調度。下面，參照圖5的流程圖描述測量中的DSP 45的特定處理。在從CPU 60接收開始指令時，首先，DSP 45將臺架6移動到開始位置Xs，並且等待(S1-1)。然後，DSP 45監視發光同步控制信號s3的上升沿(S1-2)。當發光同步控制信號s3上升時，DSP 45將發光同步控制信號s3的上升時間設為基準時間t0，並且等待延遲時間ATs (S1-3)。然後，導致臺架6開始以等於加速度Am的均勻的加速度移動(S1-4)。如果當前時間由t表示並且步進電動機41的每個脈衝的臺架6的移動量由dX表示,那麼加速時間帶(t0+ATs〈t〈tl)中的時間t處的臺架6的速度V由下式給出V = Am* (t-tO-ATs)。為了導致臺架6以速度V移動，DSP 45計算由下式給出的時間間隔dT:dT = dX/ (Am* (t-t0- A Ts)),並且每當經過時間間隔dT就向臺架驅動器電路42輸出一個脈衝。由於時間間隔dT隨著時間逝去而減小，因此臺架6的速度相應加速。在第一次測量聲波的時間tl處，臺架6的速度匹配目標速度Vmes。如果時間t到達測量時間tl，那麼DSP 45將臺架6的移動切換到以目標速度Vmes的勻速移動(S1-5)。為了導致臺架6以等於目標速度Vmes的勻速移動，DSP 45計算由下式給出的時間間隔dT:dT = dX/Vmes,並且每當經過時間間隔dT就向臺架驅動器電路42輸出一個脈衝。此後，DSP 45確定是否到達測量結束時間(S1-6)。如果達到結束時間(即，如果臺架6經過了最後目標測量位置)，那麼臺架6的移動結束。圖7示出由DSP 45產生的脈衝的定時。因此，聲波接收器5可以按勻速在雷射發光時間通過所有目標測量位置，並、且可以以特定的方式實現圖5的流程圖。這裡，聲波的接收位置可以按換能器的尺寸的至少約5% 10%的精度匹配目標測量位置。按上述精度的匹配可減少如下述的第三實施例那樣當接收從被檢體I中的相同的位置產生的聲波時的接收信號的相位變化，並且可提高圖像數據的解析度。如果電聲換能器的尺寸為2mm,那麼可希望按約±50iim ± IOOiim的精度的匹配。此外，可容易地通過使用以上述方式產生發光定時指令信號s2的定時產生電路8，產生根據本發明的發光同步控制信號S3。此外，由於在恆定的周期中定期發射雷射，因此如果周期是已知的，那麼也可通過直接檢測雷射的發射來產生發光同步控制信號S3。此夕卜，如果雷射的發光周期是已知的，那麼可通過使用某種方法一次檢測發光時間，並且可參照定時產生電路8內的發光時間產生具有恆定的周期的發光同步控制信號。以上的配置可以是本發明的實施例的變更例，並且也可落入本發明的範圍內。第二實施例通過上述的第一實施例，DSP可控制臺架6以使其以勻速在雷射發光時間通過所有的目標測量位置。在第二實施例中，移動控制單元7監視發光同步控制信號s3，並且在發光同步控制信號s3的上升沿處讀取位置計數器44的值。如果存在與此時的目標測量位置 的誤差，那麼臺架6的移動速度(即驅動信號s4的脈衝輸出的時間間隔)被調整，以通過下一雷射發射時間消除或減少誤差。通過該控制，如果在通過使用DSP 45計算脈衝的產生的時間間隔dT或每個脈衝的臺架6的移動量時出現輕微的計算誤差，那麼可防止在雷射發射時間的臺架6的位置與目標測量位置之間出現由於誤差的累積而導致的不可忽略的位置誤差。此外，在不檢測步進電動機41的位置的開放控制的情況下，也可防止在位置誤差中增加由機械畸變等導致的誤差。圖8是示出本實施例中的臺架6的移動的示意圖。如果位置計數器44的值表示雷射發射時間tl的位置xld，那麼臺架6移動以使得到達下一雷射發射時間t2之前的目標速度Vmes變為Vmes = (x2_xld) / (t2_tl)以在達到了下一雷射發射時間t2時已減小與目標測量位置Xl的差值。圖9是示出這種情況下的臺架6的操作的流程圖。步驟S2-1 S2-5的處理與第一實施例中的步驟
51-I S1-5的過程相同或類似。在步驟S2-6中，在檢測到發光同步控制信號s3的上升沿時測量當前位置xld。然後，檢測位置誤差(S2-7)，並且校正臺架6的速度(S2-8)。在步驟
52-9中，與步驟S1-6類似，確定是否到達測量結束時間。如果已到達結束時間(即，如果臺架6通過了最後目標測量位置)，那麼臺架6的移動結束。通過該控制，可以執行速度校正，以使得可在發光同步控制信號s3的各上升時間根據上式減少位置誤差。根據本實施例，直接測量位置誤差並且在雷射發射時間對其進行校正。因此，不管位置誤差的原因如何，都可通過使用簡單的方法來校正位置誤差，並且可在不使用昂貴的裝置的情況下執行精確移動控制。已描述了使用步進電動機的實施例。但是，也可使用直流(DC)伺服電動機等。第三實施例在第三實施例中，存在相鄰的目標測量位置(第一目標測量位置和第二目標測量位置)處的聲波接收器的覆蓋區域重疊的重疊區域。圖10是示出各測量時間處的聲波接收器5的位置的示意圖。在本實施例中，如圖10所示，使用計算從位於重疊區域中的位置P的換能器輸出的電信號的和的加法電路。現在給出具體的描述。聲波接收器5在雷射發射時間t = I通過第一目標測量位置，並且在雷射發射時間t = 2通過第二目標測量位置。加法電路61平均存儲於暫時存儲存儲器中的由在時間t=I在位置P處接收到聲波的換能器獲得的接收信號、和由在第二目標測量位置處在相同的位置(即位置P)接收到聲波的換能器獲得的接收信號。這使得能夠產生具有更少的噪聲的接收信號。在這種情況下，被求和的接收信號是數字轉換信號。此外，通過加法電路61獲得的接收信號的和被傳送到圖I所示的CPU 60，並且通過諸如相位加法的圖像重構處理被轉換成圖像數據。通過除了橫向以外還沿縱向重疊聲波接收器5的覆蓋區域，可進一步減少接收信號的噪聲。通過使用第一或第二實施例，可以在按勻速移動臺架6的同時在目標測量位置處精確地接收聲波，由此有利於如第三實施例那樣實現平均化，並確保接收具有更少的噪聲的高速光聲信號。第四實施例 在第四實施例中，被配置為接收通過光的照射產生的聲波的聲波接收器5和被配置為發射聲波(一般是超聲波)並接收從被測量對象反射的反射聲波的聲波發射器和接收器51被一體化。在以下的描述中，通過光的照射產生的聲波被稱為「光聲波」，並且通過從被測量對象反射和返回從聲波發射器和接收器51發射的聲波而獲得的反射聲波被稱為
「超聲回聲」。如圖11所示，在本實施例中，被配置為接收光聲波的聲波接收器5和被配置為接收超聲回聲的聲波發射器和接收器51被一體化地設置在臺架上，並且導致它們在壓板表面21上移動。聲波發射器和接收器51可由以一維陣列布置的換能器構成，並且可以能夠通過使用沿一維陣列方向掃描的超聲束產生切片面內超聲回聲圖像。因此，可通過以勻速移動用於超聲回聲的聲波發射器和接收器51，並且如圖12所示的那樣重複產生移動方向上的各個位置xlO、xlU xl2…處的切片圖像，很容易地產生被檢查或被成像的被檢體內部的三維圖像數據。當產生超聲回聲圖像數據時，為了增加臺架的移動方向的解析度，以具有比接收光聲波的間隔小的間距的相等的間隔產生切片圖像。圖13示出以上的測量操作的實施例。可在光聲信號測量線31上的圓形標記所示的時間點和位於在圓形標記之間均等分割的位置處的矩形標記所示的時間點開始用於產生各條切片圖像數據的超聲發射/接收操作。圓形標記所示的時間點還代表光聲波的測量點。但是,如圖14所示,在從開始超聲發射/接收操作到開始超聲束的發射和接收的周期中提供用於接收光聲波的光聲信號輸入周期，並且在輸入周期中執行雷射的發射和光聲波的接收。這使得能夠在沒有光聲波和超聲回聲之間的幹涉的情況下接收正確的信號。即使在不執行雷射的發射的情況下開始超聲發射/接收操作時，可在與執行雷射的發射相同的定時執行接收超聲回聲的操作。在這種情況下，可就時間和位置以完全相等的間隔產生切片圖像。單個切片圖像的產生需要超聲束的多次發射和接收。由於光聲信號輸入周期比發射和接收所需要的時間短，因此，即使使得所有切片面的回聲信號輸入周期相等也對於總體產量基本上沒有影響。在本發明中，臺架以勻速在雷射發射時間通過目標測量位置，因此超聲發射/接收的開始時間或開始位置可被計算為操作調度，以不導致光聲信號與超聲回聲信號之間的幹涉。因此，DSP被配置為每當到達計算的開始時間或開始位置時開始超聲發射/接收操作，由此使得即使在臺架以勻速移動的方法中也能夠獲得光聲波和超聲回聲。
也可通過執行以下處理來實現本發明。實現上述的第一到第四實施例的功能的軟體(程序)可通過網絡或各種存儲介質被供給到系統或裝置，並且系統或裝置的計算機(或諸如CPU或微處理單元(MPU)的任何其它適當的裝置等)可讀取並執行程序。雖然已參照示例性實施例說明了本發明，但應理解，本發明不限於公開的示例性實施例。以下的權利要求的範圍應被賦予最寬的解釋以包含所有的變更方式和等同的結構和功能。本申請要求在2009年12月18日提交的日本專利申請No. 2009-288458的益處，在此引入其全部內容作為參考。
附圖標記列表I被檢查或被成像的被檢體2a 壓板2b 壓板3 光源4被測量的對象5聲波接收器6 臺架7移動控制單元8定時產生電路9發光控制單元10接收信號處理單元11監視器Si接收信號s2發光定時指令信號S3發光同步控制信號s4驅動信號s5位置信號s6激活信號s7發光信號21壓板表面22 (聲波接收器在壓板表面上移動的)路徑31測量線32測量線41步進電動機42臺架驅動器電路43編碼器44位置計數器45DSP51聲波發射器和接收器60 CPU
權利要求
1.一種測量裝置，包括 聲波接收器，被配置為接收通過用脈衝光照射被檢查的被檢體產生的聲波，並將聲波轉換成電信號；和 移動控制單元，被配置為使得聲波接收器相對於被檢查的被檢體移動， 其中，移動控制單元通過使用脈衝光的發射周期的數據和被檢查的被檢體中的目標測量位置之間的間隔的數據來計算導致聲波接收器為進行聲波的測量而移動的目標速度，其中，移動控制單元使得聲波接收器移動以在發射用於測量聲波的初始脈衝光時以目標速度到達初始目標測量位置，並且 其中，在到達目標速度之後，移動控制單元使得聲波接收器以等於目標速度的均速移動。
2.根據權利要求I的測量裝置，其中，移動控制單元使得聲波接收器以均勻的加速度移動，以在發射用於測量聲波的初始脈衝光時以目標速度到達初始目標測量位置。
3.根據權利要求2的測量裝置，還包括被配置為給出對脈衝光的發射時間的指令的定時產生電路， 其中，定時產生電路將與脈衝光的發射時間同步的信號輸出到移動控制單元，並且其中，移動控制單元通過使用與脈衝光的發射時間同步的信號確定導致聲波接收器以均勻的加速度移動的時間。
4.根據權利要求I或2的測量裝置，還包括被配置為檢測聲波接收器的位置的位置檢測單元， 其中，當在通過位置檢測單元檢測的聲波接收器的位置與目標測量位置之間出現誤差時，移動控制單元調整聲波接收器的移動速度以使得誤差被校正。
5.根據權利要求I 4中的任一項的測量裝置，還包括加法電路， 其中，聲波接收器包括分別被配置為將聲波轉換成電信號的多個換能器， 其中，存在第一目標測量位置處的聲波接收器的覆蓋區與第二目標測量位置處的聲波接收器的覆蓋區重疊的重疊區域，以及 其中，加法電路計算從接收到在重疊區域中的同一位置處的聲波的換能器輸出的電信號的和。
6.根據權利要求I 5中的任一項的測量裝置，還包括被配置為向被檢查的被檢體發射聲波、並接收從被檢查的被檢體中的被測量對象反射的反射聲波的聲波發射器和接收器， 其中，移動控制單元導致聲波接收器以及聲波發射器和接收器一體化地移動，並且，其中，第一圖像數據是通過使用從聲波接收器輸出的電信號產生的，而第二圖像數據是通過使用從聲波發射器和接收器輸出的電信號產生的。
7.根據權利要求I 6中的任一項的測量裝置，還包括被配置為數字轉換通過聲波接收器的轉換而獲得的電信號的信號處理單元， 其中，圖像數據是通過使用數字轉換的電信號產生的。
8.一種用於導致聲波接收器相對於被檢查的被檢體移動的移動控制方法，該聲波接收器被配置為接收通過用脈衝光照射被檢查的被檢體而產生的聲波，並將聲波轉換成電信號，該移動控制方法包括通過使用脈衝光的發射周期的數據和被檢查的被檢體中的目標測量位置之間的間隔的數據來計算導致聲波接收器為聲波的測量而移動的目標速度的步驟； 導致聲波接收器移動以在發射用於測量聲波的初始脈衝光時以目標速度到達初始目標測量位置的第一移動步驟；和 在到達目標速度之後導致聲波接收器以目標速度執行勻速移動的第二移動步驟。
9.根據權利要求8的移動控制方法，其中，在第一移動步驟中，導致聲波接收器以均勻的加速度移動。
10.一種用於導致計算機執行權利要求8或9的移動控制方法的程序。
全文摘要
一般地，隨著聲波接收器的機械掃描的時間增加，被檢者上的負荷也增加。本發明提供了通過使用脈衝光的發射周期的數據和被檢查的被檢體中的目標測量位置之間的間隔的數據，計算導致聲波接收器為聲波的測量而移動的目標速度。另外，導致聲波接收器移動以在發射用於測量聲波的初始脈衝光時以目標速度到達初始目標測量位置。在到達目標速度之後，導致聲波接收器以等於目標速度的均勻速度移動。
文檔編號A61B8/00GK102686148SQ20108005694
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月10日 優先權日2009年12月18日
發明者依田晴夫 申請人:佳能株式會社