一種能夠以高精度測(cè)量吸收體的位置和尺寸的測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括：用于發(fā)射脈沖光束的光源單元；用于將由光源單元發(fā)射的脈沖光束引導(dǎo)到檢查對(duì)象的內(nèi)部的照明光學(xué)單元；和用于檢測(cè)由脈沖光束產(chǎn)生的光聲信號(hào)的聲學(xué)信號(hào)檢測(cè)單元，其中，照明光學(xué)單元包含被相對(duì)地配置為使得檢查對(duì)象被來(lái)自其兩側(cè)的脈沖光束照射的第一照明光學(xué)單元和第二照明光學(xué)單元，并且，聲學(xué)信號(hào)檢測(cè)單元被設(shè)置為使得聲學(xué)信號(hào)檢測(cè)單元的檢測(cè)表面位于與第一照明光學(xué)單元和第二照明光學(xué)單元用脈沖光束照射的檢查對(duì)象的照射表面中的一個(gè)表面那側(cè)相同的側(cè)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及用于測(cè)量生物組織內(nèi)的光譜特性(spectral characteristics)的測(cè)量裝置。特別地，本專(zhuān)利技術(shù)適用于利用光聲效應(yīng)的測(cè)量裝置。
技術(shù)介紹
用于測(cè)量生物組織內(nèi)部的光譜特性的測(cè)量裝置被用于基于諸如包含于血液中的血紅蛋白(hemoglobin)的特定物質(zhì)的光吸收特性確定伴隨腫瘤的生長(zhǎng)的新的血管的形成或血紅蛋白的氧代謝(metabolism),以由此對(duì)于診斷利用這些結(jié)果。·這種裝置使用對(duì)于生物組織具有優(yōu)異的透射性的具有約600nm 1500nm的波長(zhǎng)的近紅外光束。作為測(cè)量生物組織內(nèi)部的光譜特性的方法，利用光聲效應(yīng)的方法是已知的。使用該方法的裝置用脈沖光束照射生物組織內(nèi)部，使得可從基于光能產(chǎn)生的光聲信號(hào)測(cè)量局部區(qū)域的光譜特性。向生物組織內(nèi)部施加的光的強(qiáng)度由于在生物組織中傳播的過(guò)程中的吸收和分散(dispersion)而衰減(attenuate),因此,很少的光到達(dá)組織的深部。常規(guī)上，為了解決這些問(wèn)題，提出了一種裝置，其中，兩個(gè)照明光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置在關(guān)于檢測(cè)對(duì)象彼此相對(duì)的位置處，并且，檢測(cè)對(duì)象從其兩側(cè)被照射，使得更多的光可到達(dá)深部(參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2004/0127783)。另外，提出了一種裝置，其中，用于用光照射生物組織的光纖和用于檢測(cè)光聲信號(hào)的壓電元件被交替地布置，或者，使用用于照射的光可通過(guò)的透明壓電元件，由此，光聲信號(hào)的檢測(cè)器被設(shè)置在與照明光學(xué)系統(tǒng)側(cè)相同的一側(cè)(參見(jiàn)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2005-021380)。并且，提出了一種裝置，其中，用于檢測(cè)光聲信號(hào)的變換器(transducer)被設(shè)置在與用于用光照射生物組織的光纖側(cè)相同的一側(cè)，并且它們沿檢查對(duì)象的表面被掃描驅(qū)動(dòng)(參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No. 5840023)。并且，提出了一種裝置，其中，將諸如乳房的檢查對(duì)象壓平，并且切換(switch)用于用光照射平的檢查對(duì)象的面(參見(jiàn)“The Twente Photoacoustic Mammoscope: systemoverview and performance”P(pán)hys. Med. Biol. 50 (2005)，pp. 2543-2557)。但是，用于測(cè)量生物組織內(nèi)部的光譜特性的常規(guī)測(cè)量裝置具有以下的問(wèn)題。在生物組織內(nèi)傳播的光受各向異性參數(shù)g影響。各向異性參數(shù)g在生物組織中具有約0. 9的值，并主要導(dǎo)致向前的散射(forward scattering)。在這種情況下，由于向前的散射的影響，因此，在更接近光入射側(cè)的位置中，被生物組織中的吸收體吸收的光的能量變得更大。關(guān)于作為從具有上述的吸收光的能量的偏置分布的吸收體產(chǎn)生的光聲信號(hào)的光聲波，從吸收光的能量大的光入射方向的邊界產(chǎn)生的信號(hào)具有最大的強(qiáng)度。在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2004-0127783中所描述的結(jié)構(gòu)中，用于檢測(cè)光聲信號(hào)的變換器被設(shè)置在與兩個(gè)照明光學(xué)系統(tǒng)不同的面上。換句話說(shuō)，不沿光入射方向設(shè)置變換器。在用上述的結(jié)構(gòu)檢測(cè)從球狀的吸收體產(chǎn)生的光聲信號(hào)的情況下，從最接近變換器的位置處的邊界產(chǎn)生的信號(hào)首先被接收，并且，從最遠(yuǎn)離變換器的位置處的吸收體的邊界產(chǎn)生的信號(hào)最后被接收。從這種信號(hào)輪廓(profile)，用于在球狀吸收體中傳播的時(shí)間和生物組織中的音速被讀取，由此，可以計(jì)算吸收體的位置和尺寸。但是，最接近變換器的位置和最遠(yuǎn)離變換器的位置處于與光入射方向不同的方向，由此，不能用上述的最大強(qiáng)度的信號(hào)檢測(cè)傳播時(shí)間。 另外，根據(jù)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2005-021380和美國(guó)專(zhuān)利No. 5840023，照明光學(xué)系統(tǒng)和用于檢測(cè)光聲信號(hào)的變換器被設(shè)置在同一面上，但是，照明光學(xué)系統(tǒng)僅被設(shè)置在一個(gè)面上。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)吸收體吸收的光的能量在光入射側(cè)變大，并在其相對(duì)側(cè)變小。因此，能夠以最大的強(qiáng)度檢測(cè)從最接近變換器的位置處的邊界產(chǎn)生的信號(hào)，但是，不能以最大強(qiáng)度檢測(cè)從最遠(yuǎn)離變換器的位置處的邊界產(chǎn)生的信號(hào)。并且，根據(jù)“The TwentePhotoacoustic Mammoscope: system overview and performance” Phys. Med.Biol. 50(2005)，pp. 2543-2557,被壓迫的檢查對(duì)象逐側(cè)地(one side by one side)在其兩側(cè)被照射，但是，由于照明方向被切換，因此出現(xiàn)時(shí)間延遲。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，從兩側(cè)進(jìn)入的光的能量不相互疊加(superimpose),因此，到達(dá)組織的深部的光的量不能增加。因此，從組織的深部中的吸收體產(chǎn)生的光聲信號(hào)的強(qiáng)度變小。如上所述，即使使用作為常規(guī)的例子描述的技術(shù)中的任一個(gè)，也在用高的精度和高的對(duì)比度檢測(cè)位于生物組織的深部中的吸收體的位置和尺寸時(shí)存在問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于上述的問(wèn)題，提出了本專(zhuān)利技術(shù)，因此，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是，提供能夠通過(guò)用高對(duì)比度信號(hào)檢測(cè)從位于生物組織的深部中的吸收體的邊界產(chǎn)生的光聲信號(hào)而精確地測(cè)量吸收體的位置和尺寸的測(cè)量裝置。本專(zhuān)利技術(shù)旨在提供具有以下的結(jié)構(gòu)的測(cè)量裝置。本專(zhuān)利技術(shù)的測(cè)量裝置包括光源單元，所述光源單元用于發(fā)射脈沖光束；照明光學(xué)單元，所述照明光學(xué)單元用于將由所述光源單元發(fā)射的脈沖光束引導(dǎo)到檢查對(duì)象的內(nèi)部；以及，聲學(xué)信號(hào)檢測(cè)單元，所述聲學(xué)信號(hào)檢測(cè)單元用于檢測(cè)由被引導(dǎo)到檢查對(duì)象的內(nèi)部的所述脈沖光束產(chǎn)生的光聲信號(hào)，其中，所述照明光學(xué)單元包含第一照明光學(xué)單元和第二照明光學(xué)單元，所述第一照明光學(xué)單元和第二照明光學(xué)單元被配置為使得檢查對(duì)象被來(lái)自其兩側(cè)的脈沖光束對(duì)向地照射，并且，所述聲學(xué)信號(hào)檢測(cè)單元被設(shè)置為使得所述聲學(xué)信號(hào)檢測(cè)單元的檢測(cè)表面位于與第一照明光學(xué)單元和第二照明光學(xué)單元用脈沖光束照射的檢查對(duì)象的照射表面中的一個(gè)表面那側(cè)相同的側(cè)。可以實(shí)現(xiàn)能夠通過(guò)用高對(duì)比度信號(hào)檢測(cè)從位于生物組織的深部中的吸收體的邊界產(chǎn)生的光聲信號(hào)來(lái)以高精度測(cè)量吸收體的位置和尺寸的測(cè)量裝置。 從參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的以下描述，本專(zhuān)利技術(shù)的其它特征將變得清晰。附圖說(shuō)明圖I是示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的測(cè)量裝置的示意性結(jié)構(gòu)的示圖。圖2是示出從根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的檢查對(duì)象E產(chǎn)生的光聲信號(hào)S的輪廓的曲線圖。圖3是示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的600nm IOOOnm的波長(zhǎng)范圍中的HbO2和Hb的吸收光譜的曲線圖。圖4是示出由根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的超聲波檢測(cè)器接收的球狀吸收體中的光聲信號(hào)S的示圖。圖5是示出作為在與第一照明光學(xué)系統(tǒng)不同的表面上設(shè)置超聲波檢測(cè)器的例子的、在與第一照明光學(xué)系統(tǒng)垂直的表面上設(shè)置超聲波檢測(cè)器的常規(guī)的例子(與US2004/0127783類(lèi)似)的結(jié)構(gòu)的示圖。圖6是示出從圖4的結(jié)構(gòu)去除第二照明光學(xué)系統(tǒng)的常規(guī)的例子(與日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2005-021380的結(jié)構(gòu)類(lèi)似)的結(jié)構(gòu)的示圖。圖7是比較根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的圖4所示的超聲波檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)輪廓與根據(jù)常規(guī)的例子的圖5和圖6所示的超聲波檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)輪廓的曲線圖。圖8是示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的第一照明光學(xué)系統(tǒng)和超聲波檢測(cè)器的另一結(jié)構(gòu)例子的示圖。圖9是示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的第一照明光學(xué)系統(tǒng)和超聲波檢測(cè)器的另一結(jié)構(gòu)例子的示圖。圖10是示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的第一照明光學(xué)系統(tǒng)和超聲波檢測(cè)器的另一結(jié)構(gòu)例子的示圖。圖11是示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的第一照明光學(xué)系統(tǒng)和超聲波檢測(cè)器的另一結(jié)構(gòu)例子的示圖。圖12是示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的例子I的第一照本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種測(cè)量裝置，包括：照明光學(xué)單元，所述照明光學(xué)單元用于將由光源單元發(fā)射的脈沖光引導(dǎo)到檢查對(duì)象；檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)在檢查對(duì)象的內(nèi)部由所述脈沖光產(chǎn)生的彈性波并且將所述彈性波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其中，所述照明光學(xué)單元包含第一照明光學(xué)單元和第二照明光學(xué)單元，所述第一照明光學(xué)單元和第二照明光學(xué)單元被配置為經(jīng)由被置于它們之間的檢查對(duì)象彼此相對(duì)，用于利用來(lái)自其兩側(cè)的脈沖光照射檢查對(duì)象，以及其中，所述檢測(cè)單元被設(shè)置于與配置第一照明光學(xué)單元的側(cè)和配置第二照明光學(xué)單元的側(cè)中的一個(gè)相同的側(cè)。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：西原裕，福谷和彥，中嶌隆夫，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：佳能株式會(huì)社，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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