光声成像装置
阅读：1发布：2020-09-08
专利汇可以提供光声成像装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 光声成像 装置包括：区域设定器，在被检体(104)内设定第一区域和第二区域(202)，其中第二区域在共同区域(203)中与第一区域重叠；声速确定器，分别对每个子区域设定多个声速；成像处理器，获取子区域的图像。子区域图像被输入到特征量获取器，该特征量获取器获取比较特征量，诸如 对比度 或偏移量。声速确定器适于比较图像特征量以确定使每个子区域的图像特征量变为最佳的第一声速，和使共同区域的图像特征量变为最佳的第二声速。该成像处理器通过组合使用第二声速产生的子区域图像来创建显示图像。，下面是光声成像装置专利的具体信息内容。
1.一种被检体信息获取装置，包括：
区域设定器，被配置为在被检体内的包含关心区域的区域中设定至少包含第一区域和第二区域的多个子区域，其中第二区域与第一区域具有共同区域；
声速确定器，被配置为分别对第一区域以及对第二区域设定多个声速；
成像处理器，被配置为：
关于对第一区域设定的所述多个声速中的每一个，通过使用与声波对应的电信号获取第一区域的图像，其中所述声波从被光照射的被检体传播并且被多个探测器接收，以及关于对第二区域设定的所述多个声速中的每一个，通过使用所述电信号获取第二区域的图像；
特征量获取器，被配置为对所述多个声速中的每一个获取比较特征量，所述比较特征量是第一区域的图像和第二区域的图像的共同区域中的特征量；和
信息获取器，其中，
声速确定器通过使用共同区域中的比较特征量分别获取第一区域和第二区域的第一声速，以及
信息获取器基于所述电信号以及第一区域和第二区域中的第一声速获取关于被检体的特定信息。
2.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，
声速确定器根据第一区域中的每个图像获取个体特征量，通过使用个体特征量获取第一区域中的第一声速，根据第二区域中的每个图像获取个体特征量，并且通过比较基于第一区域中的第一声速的个体特征量和第二区域中的个体特征量来获取第二区域中的第一声速。
3.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，
特征量获取器获取第一区域与第二区域之间的图像的偏移量、像素强度差和相关程度中的至少任一个作为比较特征量。
4.根据权利要求3所述的被检体信息获取装置，其中，
特征量获取器使用归一化的互相关值作为所述相关程度。
5.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，
声速确定器通过从分别对第一区域与第二区域获取的第一声速仅改变预定值来设定所述多个声速。
6.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，
信息获取器通过组合共同区域中的第一区域和第二区域的特定信息创建代表关于共同区域的特定信息的图像。
7.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，
当获取第一区域与第二区域的图像时，成像处理器使用分别在不同的条件下获取的电信号。
8.根据权利要求7所述的被检体信息获取装置，其中，
当获取第一区域与第二区域的图像时，成像处理器使用分别通过使用不同的探测器图案获取的电信号。
9.根据权利要求7所述的被检体信息获取装置，其中，
当获取第一区域与第二区域的图像时，成像处理器使用分别通过不同的光照射获取的电信号。
10.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，
当获取第一区域与第二区域的图像时，成像处理器以不同的方式加权通过探测器中的每一个获取的电信号。
11.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括被配置为关于被检体移动所述多个探测器的扫描驱动单元，其中，
信息获取器基于所述多个探测器在扫描驱动单元分别将探测器中的每一个移动到的各位置处获取的电信号来获取特定信息。
12.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，
信息获取器基于获取的关于与关心区域中的没有被区域设定器设定为子区域的部分相邻的子区域的特定信息，来计算关于该部分的特定信息。
13.根据权利要求1～12中的任一项所述的被检体信息获取装置，还包括基于由信息获取器获取的特定信息显示被检体内部的图像的显示单元，其中，
显示单元显示所述多个子区域的边界。
14.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括光源。
15.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，还包括多个探测器，其中所述多个探测器被配置为至少接收源自第一区域的声波和源自第二区域的声波中的每一个。
16.一种信息处理方法，包括：
区域设定步骤，在被检体内的包含关心区域的区域中设定至少包含第一区域和第二区域的多个子区域，其中第二区域与第一区域具有共同区域；
声速确定步骤，分别对第一区域以及对第二区域设定多个声速；
第一获取步骤，关于对第一区域设定的所述多个声速中的每一个，通过使用与声波对应的电信号获取第一区域的图像，其中所述声波从被光照射的被检体传播并且被多个探测器接收，以及
第二获取步骤，关于对第二区域设定的所述多个声速中的每一个，通过使用所述电信号获取第二区域的图像；
特征量获取步骤，对所述多个声速中的每一个获取比较特征量，所述比较特征量是第一区域的图像和第二区域的图像的共同区域中的特征量；和
信息获取步骤，
其中声速确定步骤通过使用共同区域中的比较特征量分别获取第一区域和第二区域的第一声速，以及
其中信息获取步骤基于所述电信号以及第一区域和第二区域中的第一声速获取关于被检体的特定信息。
光声成像装置
技术领域
[0001] 本发明涉及被检体信息获取装置。
背景技术
[0002] 作为用于通过使用声波对测量对象的内部进行成像的装置，已提出了使用光声断层扫描(PAT)的装置。光声断层扫描装置用激光脉冲光照射被检体，并且通过使用探测器接收在被检体内的组织吸收照射光的能量时产生的光声波。与被检体内的光学性能值有关的信息通过使用从光声波转换的电信号被成像。
[0003] 当产生图像时，光声断层扫描装置使用：从在被光照射的被检体内产生声波到声波到达探测器的时间；和被检体内的声波的传播速度(声速)。在这种情况下，如果假定被检体内的声速是均一的，那么处理信息被简化。但是，如果考虑这种假定，那么，由于实际活体内的声速不是均一的，因此，图像的对比度和分辨率会下降。
[0005] 引文列表
[0006] 专利文献
[0007] PTL1：日本专利申请公开No.2011-120765
发明内容
[0008] 技术问题
[0009] 根据专利文献1，通过确定成像之前的光声信号的相位被对准时的声速，确定特定区域中的声速，并且，基于该声速产生图像。因此，当被检体的内部被实际成像时，可能在各区域中产生微小的差异，并且在一些情况下，会产生部分的不连续和畸变。
[0010] 鉴于以上情况，本发明的目的是，通过精确地确定被检体内的声速在光声断层扫描中产生良好的图像。
[0011] 问题的解决方案
[0012] 本发明提供一种被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括：
[0013] 区域设定器，被配置为在被检体内的包含关心区域的区域中设定至少包含第一区域和第二区域的多个子区域，其中第二区域与第一区域具有共同区域；
[0015] 多个探测器，被配置为接收从被来自光源的光照射的被检体传播的声波并且输出电信号以及至少接收源自第一区域的声波和源自第二区域的声波中的每一个；
[0016] 声速确定器，被配置为分别对第一区域以及对第二区域设定多个声速；
[0017] 成像处理器，被配置为关于对第一区域设定的所述多个声速中的每一个通过使用电信号获取第一区域的图像，以及关于对第二区域设定的所述多个声速中的每一个通过使用电信号获取第二区域的图像；
[0018] 特征量获取器，被配置为对所述多个声速中的每一个获取作为第一区域的图像和第二区域的图像的共同区域中的特征量的比较特征量；和
[0019] 信息获取器，其中，
[0020] 声速确定器通过使用共同区域中的比较特征量分别获取第一区域和第二区域的第一声速，以及
[0021] 信息获取器基于电信号和第一区域和第二区域中的第一声速获取关于被检体的特定信息。
[0022] 本发明的有利效果
[0023] 根据本发明，可通过精确地确定被检体内的声速在光声断层扫描中产生良好的图像。
附图说明
[0025] 图1是示出光声断层扫描装置的配置的示图。
[0026] 图2是由区域设定器设定的区域的示意图。
[0027] 图3是示出根据实施例的第一声速计算流程的流程图。
[0028] 图4是示出根据实施例的第二声速计算流程的流程图。
[0029] 图5是示出根据例子1的处理流程的流程图。
[0030] 图6是示出根据例子1的第一声速分布的示图。
[0031] 图7是示出根据例子1的第二声速分布的示图。
[0032] 图8A～8C是示出根据例子1的光声断层扫描装置的效果的示图。
[0033] 图9是示出根据例子2的处理流程的流程图。
[0034] 图10是示出根据例子2的第二声速分布的示图。
具体实施方式
[0035] 现在将参照附图描述本发明的优选实施例。以下描述的部件的尺寸、材料、形状和相对位置等应根据应用本发明的装置的配置和各种条件改变，并且不意图将本发明的范围限于以下的描述。
[0036] 本发明涉及检测从被检体传播的声波、产生并获取关于被检体内部的特定信息的技术。因此，本发明被理解为被检体信息获取装置、其控制方法、被检体信息获取方法和信号处理方法。本发明还被理解为导致包含诸如CPU的硬件资源的信息处理装置执行这些方法的程序或存储该程序的存储介质。本发明还被理解为声波测量装置及其控制方法。
[0037] 本发明的被检体信息获取装置包括利用光声断层扫描技术的装置，该光声断层扫描技术用光(电磁波)照射被检体并且接收(检测)根据光声效应在被检体内或在被检体的表面上产生并且传播的声波。以例如基于光声测量的图像数据的格式获取被检体内部的特定信息的被检体信息获取装置还可被称为“光声成像装置”或“光声断层扫描装置”。
[0038] 光声装置中的特定信息是通过照射光产生的声波的产生源分布、被检体内的初始声压分布、从初始声压分布导出的光能量吸收密度分布和吸收系数分布或构成组织的物质的浓度分布。具体而言，浓度分布是：氧合/脱氧血红蛋白浓度分布、根据氧合/脱氧血红蛋白浓度确定的诸如氧饱和度分布的血液成分分布；或脂肪、胶原和水等的分布。特定信息可以不被确定为数字数据，而是可以被确定为被检体内的各位置处的分布信息。换句话说，被检体信息可以是分布信息，诸如吸收系数分布和氧饱和度分布。
[0039] 本发明所提到的声波通常是超声波，并且包括也称为“声波”或“声波”的弹性波。由光声效应产生的声波被称为“光声波”或“光诱导超声波”。通过探测器从声波转换的电信号被称为“声学信号”，特别是源自光声波的声学信号被称为“光声信号”。
[0040] 本发明中的被检体可以是活体的乳房。然而，被检体不限于此，而可以是活体的其他部分或非生物材料。
[0041] (基本示例)
[0042] 使用本发明的基本示例，将描述装置的配置和功能以及处理流程。
[0043] <装置配置>
[0044] 在图1中，光声断层扫描装置具有：光源101、光照射单元102、声学匹配材料103、探测器阵列105和探测器106以及没有示出的探测器扫描驱动单元和扫描控制器。被检体104是测量目标。光声断层扫描装置还具有：信号处理器107、信号存储器108、成像处理器109、区域设定器110、声速确定器111、显示单元112和特征量获取器113。优选包括供操作者输入指令内容并指定数值的输入单元。
[0045] (光照射)
[0046] 光源101产生脉冲光，并且通过使用光照射单元102用脉冲光照射被检体104。从被脉冲光照射的被检体的内部或表面上的吸收体产生光声波。
[0047] 优选光源101可产生纳秒量级的脉冲光。照射光的波长优选为700nm或更大，该波长的光不能被血红蛋白或胶原等吸收，使得光可以到达被检体内的深部区域。对于光源101，由于光吸收光谱根据被检体内的构成而不同，因此可以根据要被成像的构成改变波长的波长可变激光器是优选的。
[0048] 对于光源101，希望其是激光器，原因是激光器的高输出，但是，可以使用发光二极管等，而不使用激光器。对于激光器，可以使用各种激光器，例如固态激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器。照射定时、波形或强度等由未示出的光源控制器控制。
[0049] 可以包括将来自光源的光引导到被检体的光学构件，诸如反射光的镜子，用于收集或扩展光或者改变光的形状的透镜；用于分散、折射或反射光的棱镜；用于传播光的光纤；和扩散板。光照射单元102被设置在这些光学构件的边缘上。
[0050] (声波接收)
[0051] 探测器阵列105上的探测器106接收通过声学匹配材料103传播的光声波。探测器106是包括接收声波的一个或多个元件的检测器。如果在探测器的表面上布置多个元件，则可以在多个位置处同时获取信号。由此，可以减少接收时间，可以减少被检体的振动的影响，并且可以提高SN比。
[0052] 探测器106接收声波，将其转换为电信号，并输出电信号。用于探测器的元件可以是利用压电现象的转换元件、利用光谐振的转换元件或利用电容变化的转换元件等。然而，本发明不限于这些元件，只要该元件可以接收声波并将其转换为电信号即可。
[0053] 探测器阵列105具有半球结构。由于多个探测器106被布置在探测器阵列上，因此具有一定强度的支撑构件是优选的。优选螺旋地设置探测器106。在图1中的例子中，光照射单元102被设置在半球底部处的极点上。优选诸如水或蓖麻油的用于声音匹配的溶液填充半球的内部。
[0054] 优选探测器阵列105可以围绕通过光照射单元102的旋转轴旋转。在这种情况下，光源101与探测器阵列105的旋转同步地照射多个光脉冲。多个探测器106在被检体周围的多个位置处接收通过各光脉冲产生的各光声波。该配置是优选的，原因是可通过使用有限数量的探测器106从被检体周围的整个区域接收声波。
[0055] 通过在半球面上设置多个探测器106，产生各探测器106的高灵敏度方向(接收方向性)集中在半球中心附近区域的区域。该区域被称为“高分辨率区域”，其中，被检体的内部可以以高精度成像。
[0056] 探测器阵列105的形状不限于半球。例如，探测器阵列105的形状可以具有球形冠形状、椭圆形的一部分或多个平面或曲面的组合。然而，需要该形状适合于支撑多个探测器，使得多个探测器中的至少一部分的方向轴集中。
[0057] 探测器106的旋转位置由扫描驱动单元控制，以便与光源101的发射同步。优选地，探测器阵列105可以相对于被检体移动。由扫描驱动单元引起的探测器阵列105本身的运动优选是平移的(在图1的示图中，在水平方向和深度方向上)。通过该扫描，高分辨率区域在被检体内移动，并且整个被检体可以以高分辨率成像。探测器扫描和信号获取的定时由扫描控制器控制。
[0058] 支撑被检体的保持构件可被设置在探测器阵列的上部上。这允许例如被检体的形状被保持和被检体内的光量分布的估计变得更容易。保持构件的优选形状为杯状或碗状。优选保持构件对照射光和来自被检体内部的光声波具有透过性。
[0059] (信号处理)
[0060] 信号处理器107对源自声波的电信号进行数字转换和放大处理。信号处理器对在相同方向上的相同位置处获取的信号进行平均化，并且输出结果。优选信号处理器对接收的信号使用带通滤波器，以降低噪声。具有该功能的任何电路或信息处理装置可被用作信号处理器。
[0061] 信号存储器108记录从信号处理器输出的信号。信号存储器108根据探测器阵列105的旋转和平移方向上的扫描记录在光源101的每次发射时探测器106输出的电信号。对于信号存储器，可以使用诸如FIFO存储器的具有所需功能的常规电路或部件。
[0062] (区域设定)
[0063] 区域设定器110设定关心区域和子区域。关心区域是被检体中的确定特定信息的区域，并且根据基于装置配置的设计值和由用户指定的范围被确定。通常关心区域是成像的目标，并因此可被称为“显示图像区域”。子区域是计算图像的最佳声速的区域。在包括关心区域的区域中，区域设定器110优选地设定区域，使得各子区域具有子区域与至少另一个子区域重叠的共同区域。
[0064] 子区域的大小根据声速分布、装置分辨率、声速确定器的声速设定范围和探测器与吸收体之间的距离(探测器-吸收体距离)等被设定。子区域的形状不限于正方形，并且可以是任意形状，诸如圆形。
[0065] 为了比较图像特征量，优选子区域内的图像质量是均匀的。因此，如果区域设定器在声速近似均匀的范围内设置子区域，则更好。例如，声速相同的组织在被检体的某一部分中持续约50mm，于是，子区域的一条边被设定为50mm或更小。
[0066] 并且，由于根据本发明基于子区域中的图像计算声速，因此子区域的大小被设定为与设备的分辨率相比足够宽。如果子区域的一条边被设定为可通过设备的分辨率识别的距离，则由于难以辨别图像中的信号是否是噪声、模糊或者它是否来自吸收体，因此获取图像特征量的精度下降。
[0067] 在下面的描述中，从在包括关心区域的区域中设定的多个子区域中选择并且比较两个子区域(与本发明的第一区域和第二区域对应)。但是，同时选择和比较三个或更多个子区域也包括在本发明的范围内。
[0068] 即使同一吸收体被成像，图像中的吸收体的位置也根据由声速确定器设定的声速而变化。当探测器和吸收体之间的声速均匀时，该位置变化变得明显。例如，假定吸收体位于离探测器130mm的位置且吸收体和探测器之间的声速为1450m/s。在这种情况下，如果声速确定器将声速设定为1400m/s，则图像上的吸收体的位置为125.5mm，而如果声速确定器将声速设定为1500m/s，则吸收体的位置变为134.5mm。在这种情况下，为了覆盖由声速设定的变化产生的位置偏移，优选将子区域的大小设定为10mm或更大。
[0069] 区域设定器还对各子区域选择用于创建子区域的图像的电信号。在这种情况下，优选根据探测器的接收灵敏度或方向角等选择非常可能源于从子区域中的吸收体发出的光声波的电信号。通常，当子区域中的从声源到探测器的光声波的传播路径上的声速的变化较小时，可以精确地获取图像特征量。因此，优选地，用于一个子区域的图像重构的声波获取位置不非常分散在子区域中。
[0070] 如果用于对子区域进行成像的电信号被用于对另一个子区域进行成像，则这些子区域的共同区域中的图像变得与子区域的图像相同。结果，用于与共同区域进行比较的图像特征量变为最大值，这降低了比较的意义。因此，优选地，相同的信号不用于对共享共同区域的两个子区域进行成像，这意味着在不同条件下获取的电信号用于两个子区域。
[0071] 但是，即使用于重建两个子区域的图像的声波源自同一光照射，由于例如被检体内的声波的传输路径的差异，因此比较图像仍然是有意义的。因此，如果使用同一信号对包含共同区域的子区域进行成像，则优选对各子区域图像的图像特征量进行加权。
[0072] 当对子区域及其相邻子区域进行成像和比较时，改变要使用的探测器的图案也是有效的。在这种情况下，优选基于子区域的距离和角度选择和创建可以以高灵敏度对子区域进行成像的探测器图案。后面提到的区域设定器可以在被检体被划分成子区域时事先对各子区域确定探测器图案。
[0073] 并且，被检体内的各探测器的高分辨率区域的位置根据扫描驱动单元的扫描而移动。因此，对于各子区域，区域设定器可在各扫描位置处设定与高分辨率区域对应的被检体内的区段。在这种情况下，优点是可以以高灵敏度获取用于比较相邻子区域的重构图像。
[0074] 对于用于重建两个子区域的图像的声波，可以使用通过不同光照射获得的声波。
[0075] 图2示出了由区域设定器110设定的区域。区域设定器确定包括被检体区域的关心区域201。然后，区域设定器将包括关心区域201的区域划分为多个子区域202。子区域202被设定为与至少一个相邻子区域具有共同区域203。各区域通过成像处理器被成像。优选从声速确定器输出成像所需的成像声速。如这里所示，子区域可以从关心区域延伸。此外，在关心区域中的某些区域中，可能不设置子区域。在这种情况下，后面提到的插值处理是有效的。
[0076] (成像)
[0077] 成像处理器109通过使用设定的声速和由区域设定器从存储在信号存储器108中选择的电信号对子区域进行成像。成像方法可以是例如通用背投影、傅立叶域中的背投影、孔径合成法或时间反转法。可以使用其他图像重建逻辑。由此，可以获取子区域中的特定信息(例如，吸收系数分布)。这里，“成像”指的是创建要成为显示图像的来源的图像数据。该图像数据反映关于被检体的特定信息，因此，根据本发明的成像处理器可以被称为创建源自特定信息的体数据的“信息获取器”。图像处理器不仅创建用于在中间处理步骤中提取特征量的图像，而且还为用户创建最终的显示图像。因此，成像处理器也起到本发明的信息获取器的作用。
[0078] 对于成像，可以对一个子区域设定多个声速。例如，如果在被检体外部填充水，则可以指定两个声速(被检体外部的水的声速和被检体内的声速)。然后传播路径被分割，并且对于路径的每个分割部分使用适当的声速。如果存在声速与被检体和匹配材料均不同的物体，诸如保持被检体形状的保持板，则可以添加对该物体的设定。
[0079] (特征量获取和声速确定)
[0080] 由成像处理器创建的子区域图像被输入到特征量获取器。然后，使用从特征量获取器输出的图像特征量，声速确定器比较子区域和其中子区域重叠的共同区域的图像特征量，并确定最佳声速。该处理包括：用于确定使各子区域的图像特征量变为最佳的第一声速的第一声速计算处理；以及用于确定使得共同区域的图像特征量变为最佳的第二声速的第二声速计算处理。
[0081] (第一声速计算处理)
[0082] 声速确定器111首先计算各子区域202的图像声速。然后，特征量获取器基于所创建的子区域图像计算图像特征量。图像特征量是表示子区域图像的特征的指标或指标的组合。例如，图像特征量表示图像的分辨率、对比度、边缘锐度、图像强度或图像之间的偏移量等。对比度是例如成像区域中的图像强度的最大值和最小值的比率或吸收体中的图像强度的平均值与由操作者指定的背景范围的比率。
[0083] 声速确定器计算使图像特征量变为预定值的第一声速，并记录第一声速。第一声速是单个子区域图像中的最佳声速。
[0084] 将参考图3中的流程图具体地描述第一声速计算处理。当从被检体传播的光声波被探测器阵列接收并被保存在存储器中时，上该流程的处理开始。优选地，光声波被接收多次。
[0085] 在开始处理之后，在步骤S301中对子区域设定重复条件。这里，重复计数n和用于每次重复的图像重构的声速V(n)被设定。
[0086] 在步骤S302中，成像处理器109通过使用存储在信号存储器108中的电信号和设定的声速对子区域进行成像，并将图像输入到声速确定器中。
[0087] 然后，在步骤S303中，特征量获取器根据输入的图像计算图像特征量。可以在比较处理之前预先执行该处理。如果在步骤S304中确定到达重复计数，则处理前进到步骤S305。
[0088] 在步骤S305中，声速确定器比较通过使用各声速获取的图像的特征量，确定处理目标子区域中的第一声速，并然后记录该结果。
[0089] 用于确定第一声速的方法不限于图3中的流程的方法。例如，如果可通过诸如图像分析的方法估计第一声速，则可以基于该第一声速计算图像特征量。
[0090] 在图3中，事先确定声速，并且对所有声速确定图像特征量。然而，可以不总是遵守图3中的流程。换句话说，也可以在声速从初始值逐渐变化的同时重复地提取特征量，并且使用特征量达到预定阈值时的声速。
[0091] 在这种情况下，通过使用图像特征量从前次声速的变化量，估计声速的变化量。因此，在这种情况下，可以使用用作优化处理方法的二分法、牛顿法、最陡下降法、最小梯度法、黄金分割法或直接搜索法等。
[0092] 声速确定器通常比较所有子区域或共同区域中的图像特征量的总和。然而，声速确定器可以比较图像特征量的平均值，或者比较区域中的特定像素或者特定像素周围的周边范围内的图像特征量。这里，“特定像素”指的是具有看起来源自子区域中的吸收体的强度的像素或子区域内的强度最高的像素。
[0093] 在光声断层扫描中，可以通过比较具有不同波长的吸收系数图像获取氧饱和度分布、葡萄糖分布或胶原分布等。可以基于关于被检体的该特定信息确定特定像素。
[0094] 如果在子区域中几乎没有吸收体，则图像中的噪声和伪影占据图像的大部分区域。在这种情况下，图像特征量可能受到噪声和伪影的影响。如果确定在子区域中不存在预定量或更多的吸收体，则优选不计算子区域中的最佳声速，或者比较吸收体的像素的周边区域中的图像特征量。
[0095] (第二声速计算处理)
[0096] 通过对各子区域应用图3中的流程，对所有子区域确定第一声速。然后，通过使用各第一声速对各子区域重构图像，并且这些重建的图像被简单地组合，由此获取针对被检体的每个区段优化声速的图像，并且本发明的效果得到证明。在这个意义上，第一声速对应于根据本发明的最佳声速。
[0097] 然而，如果执行简单的组合处理，则吸收体的横截面在图像的边界中变得不连续，并且在图像中产生歪曲(strain)。此外，当创建共同区域时，根据图像处理方法，可能看见吸收体图像是双重或模糊的。因此，为了使共同部分中的吸收体图像对准，优选在包括共同部分的多个子区域中搜索声速，并且确定各子区域中的成像的最佳声速(第二声速)。
[0098] 现在将描述用于防止边界部分中的图像的突然变化和共同区域中的图像质量下降的第二声速计算处理。第二声速是使在多个子区域202上延伸的共同区域中的图像特征量满足最佳条件的声速。对于各子区域也确定第二声速，就像第一声速一样，并且将第二声速用于重建子区域的图像。可以用于创建共同区域的图像的方法例如是通过使用重叠的两个区域中的一个的电信号和声速重构图像的方法，在确定两个区域的声速之间的中间声速之后重构图像的方法或者组合两个图像的方法等。
[0099] 成像处理器基于作为基准的各子区域中的第一声速，在一次使声速改变预定值的同时对各子区域进行成像。特征量获取器获取各图像的特征量，并且声速确定器在相邻子区域间比较通过使用多个声速获取的图像的特征量。由此，可对各子区域获取使图像特征量变为最佳的第二声速。
[0100] 用于确定第二声速的图像特征量例如是指示共同区域中的各子区域图像的偏移的值。由于该值与特征量进行比较以确定各子区域(第一区域和第二区域)中的最佳声速，所以该值可以被称为“第二特征量”。如果共同区域中的图像的偏移减小，则显示图像中的子区域之间的歪曲也减小。通过提取和比较各子区域图像的共同区域图像的特征量来确定各子区域图像的偏移，对于此，可以使用基于例如归一化互相关的匹配方法。最佳条件是改善整个显示图像的图像质量的条件。
[0101] 将参考图4中的流程图描述确定第二声速的处理过程。假定各子区域中的第一声速在该流程开始时已经被确定，并且在子区域A中为VA且在子区域B中为VB。在步骤S401中在装置中设定这些第一声速。假定用于优化共同区域图像的子区域A和子区域B中的第二声速分别为通过该流程确定的VA'和VB'。
[0102] 在步骤S402中，设定各子区域中的处理重复条件。假定重复计数为p，并且各次重复中的声速的增量(差)被假定为△VA和△VB。在该基本流程中，将重复计数设定为条件，但是当共同区域图像的图像特征量满足预定的最佳条件时，重复处理可以终止。可以根据前一次的图像特征量的增加/减少量，在每次重复确定图像特征量，而不是预先确定预定△VA和△VB。在每次重复时，将VA＝VA+△VA和VB＝VB+△VB作为声速值输入到成像处理器。
[0103] 如果子区域A和子区域B中的第一声速的差大，则各区域中的第二声速更可能是这些第一声速值之间的中间值。因此，如果当确定△VA和△VB时子区域A的声速较高，例如，能够在下降方向上设定△VA值和在上升方向上设定△VB的值。
[0104] 成像处理器分别地通过使用当前VA对子区域A进行成像，以及通过使用当前VB对子区域B进行成像(步骤S404，S405)。所创建的图像被输入到声速确定器。如果成像处理达到预定次数(步骤S404，S406)，则处理前进到下一处理。换句话说，在该流程中，对各子区域产生并保存基于作为基准的第一声速通过使用在每次重复稍微改变的声速产生的图像。
[0105] 特征量获取器使用具有各声速的重建图像至少对于共同区域计算图像特征量。声速确定器比较共同区域中的图像特征量(步骤S407～S408)。图像特征量为例如子区域A和子区域B重叠的共同区域中的，指示图像的像素强度差、图像之间的偏移量或者图像之间的相关程度的指标值。该特征量可被称为多个子区域(例如，第一区域和第二区域)之间的“比较特征量”。可以通过确定和比较各子区域的个体特征量获得比较特征量。个体特征量例如是分辨率、对比度、边缘锐度或图像强度等。
[0106] 以下，用IA表示子区域A侧的共同区域图像，用IB表示子区域B侧的共同区域图像。共同区域中的图像特征量包括通过比较子区域的共同区域部分而计算的特征量。共同区域中的图像特征量例如是IA和IB中的图像特征量的差或这些图像的偏移量等。可以通过使用重复获取的所有多个图像来比较图像特征量，或者可以基于预定标准选择适当的图像，并且可通过仅使用这些图像执行比较。
[0107] 声速决定器确定△VA和△VB的最大量。最大量可被设定为具体的声速值(例如10m/s)。可以对通过使用△VA和△VB计算的子区域的图像特征量设定阈值。声速确定器设定多个△VA和△VB，并且通过使用各声速值重构子区域，并且计算图像特征量。然后，声速确定器确定共同区域部分的特征量变得最佳的第二声速△VA'和△VB'(步骤S409)。
[0108] (图像显示)
[0109] 成像处理器通过组合通过使用第二声速产生的子区域图像创建显示图像，并将该图像显示在显示单元112上。在这种情况下，也可显示子区域的边界线和各子区域中的声速(第一声速和第二声速中的至少一个)。从而，可以减少子区域202之间的不连续性和歪曲。
[0110] 成像处理器可以使用各种方法以组合共同区域中的子区域图像。例如，可以使用对像素值进行平均化或对各像素使用适当的子区域的像素值的方法等。
[0111] 如果存在不包括在子区域图像中的关心区域，则成像处理器基于相邻子区域的第二声速值估计声速值，以内插图像。替代地，成像处理器可以基于各子区域中的最佳声速估计整个关心区域中的最佳声速，并且通过使用该最佳声速创建整个关心区域的图像。
[0112] 在上述流程中，描述了组合两个子区域，但是即使存在三个或更多个子区域，也可以依次地确定第二声速。例如，将描述存在子区域A、与子区域A相邻的子区域B和不与子区域A相邻但与子区域B相邻的子区域C的情况。在这种情况下，通过使用图4中的方法对子区域A和子区域B确定第二声速，并然后对子区域B和子区域C确定第二声速。于是对子区域B计算了两个第二声速。在这种情况下，任何一个子区域中的声速可以被固定，使得其他子区域中的声速基于[固定声速]被确定。作为替换地，可以确定子区域B中的第二声速，使得三个子区域的第二声速平衡。
[0113] 在该流程中，分别为第二声速的候选值创建图像。然而，可以预先保存被创建以确定各子区域中的第一声速的重构图像，以用于计算第二声速。
[0114] 此外，在该流程中，独立地确定各小区域中的最佳声速和共同区域中的最佳声速。然而，如果从各子区域中的图像特征量确定第一声速的处理和使用共同区域中的图像特征量确定第二声速的处理被组合，则显示图像中的最佳声速可以在一个处理流程中被确定。
[0115] 成像处理器、区域设定器、声速确定器和特征量获取器可以分别由专用电路配置，或者，如图1所示，可以通过使用具有处理器并根据程序操作的信息处理设备来实现。这里示意性地示出每个块，并且这些组件可以被配置为单个单元。作为替换地，这些组件可以根据各自的功能被划分成更小的模块。在图1的例子中，信息处理设备115(由虚线表示)的处理器(未示出)用作控制器，并且控制经由总线114连接的每个块。
[0116] 所创建的显示图像被显示在显示单元上。对于显示，优选MIP(最大强度投影)图像或切片图像。还可以使用从多个不同方向显示3D图像的方法。优选设置用户界面，由此用户可以在检查显示时改变显示图像的倾斜度、显示区域、窗口级别或窗口宽度。
[0117] 在显示单元上，例如，可以显示显示图像、子区域中的最佳声速分布、估计的最佳声速分布以及由操作者选择的子区域图像。这些图像可以同时显示。
[0118] (示例1)
[0119] 图5表示子区域中的第一声速计算的处理流程。在本示例中，不使用上面提到的提前设定重复计数和每次的声速的方法。作为替代，从两个声速选择最佳声速的处理继续，直到获取满足预定条件的声速。
[0120] 首先，声速确定器设定1450m/s和1560m/s(步骤S501、步骤S504)。然后，成像处理器通过使用这些声速创建子区域的图像(步骤S502、步骤S505)。这里，基于由成像处理器获取的特定信息的强度，分别在x，y和z方向上创建MIP图像。
[0121] 然后，在步骤S503和步骤S506中，特征量获取器计算各MIP图像的两个方向上的一阶微分值，并且通过计算所获取的微分值的绝对值的总和来获取图像特征量P1和P2。该图像特征量对应于图像的边缘锐度。当图像声速接近最佳声速时，图像中的吸收体的边界变得更清晰，并且图像的边缘锐度提高。当对于各声速获取所有三个方向上的特征量时，处理前进到下一个处理。
[0122] 在步骤S507中，声速确定器比较图像特征量P1和P2，并且选择获得更好值的声速。然后，声速确定器设定新的声速代替未选择的声速。此时，例如，可以使用在±10m/s范围内以选择的声速为基准以2m/s的间隔改变声速的方法。可以设定新的声速值，使得声音值以预定值从未选择的声速值接近选择的声速值。如果从这样设定的新声速值获取的图像特征量低于从先前的声速值获得的图像特征量，则可以使用先前的声速值。
[0123] 然后在步骤S508中确定选择侧的声速是否满足预定的最佳条件。这里，最佳声速由下式(1)表示。
[0124]
[0125] 这里Iv表示以声速v成像的子区域图像的示例。Ivx、Ivy和Ivz分别表示x，y和z方向上的MIP图像。为了有效地找到子区域中的最佳声速，例如可以优选使用黄金分割方法。这里假设以1m/s或更小的精度确定最佳声速。在本示例中，使用三个方向上的MIP图像，但是可以直接使用三维数据图像。
[0126] 在S508中，声速确定器根据最佳声速条件来确定所选声速是否在预定范围内。只有在不满足该条件的情况下，才能执行在S507中设定新声速的处理。然后在步骤S509和步骤S510中，以新的声速成像子区域，并提取特征量Pn。然后再次执行特征量比较处理。
[0127] 作为步骤S507和S508中的处理操作的示例，声速确定器可以通过使用黄金分割方法设定新的声速，并且确定是否满足重复条件。重复条件的一个例子是两个声速的差值的绝对值是否为1[m/s]或更小。
[0128] 在本示例中，重复该处理，直到获取满足最佳第二速度条件的声速。然后在步骤S511中，将最佳声速确定为第一声速，并记录该声速。
[0129] 图6示出了表示如上面那样计算的各子区域中的最佳声速分布(第一声速)。图6中的小的白色圆圈表示设定的各子区域的中心坐标，灰度表示最佳声速值。
[0130] 然后，声速确定器计算子区域和相邻子区域之间的共同区域中的图像特征量，并且比较这些图像特征量以计算第二声速。在这种情况下，共同区域中的图像特征量优选为存在于共同区域中的吸收体的偏移量。偏移量是归一化互相关值的增加量。归一化互相关值是用于确定偏移量的指标值的代表性示例，并且替代地可以使用其他相关值。
[0131] 在本示例中，从最接近中心的子区域依次地确定作为显示图像的最佳声速的第二声速。在一旦确定了各第二声速就不改变的条件下，对于所有子区域确定第二声速。图7表示第二声速分布。然而，根据信息处理装置的操作能力，可以通过来自在其他位置确定的第二声速的反馈来校正之前确定的第二声速，以平衡整个显示图像。
[0132] 成像处理器基于各第二声速重构每个子区域中的图像，并且通过组合各子区域图像创建显示图像。所创建的图像数据可以存储在存储装置中，或者可以被传送到显示单元并显示在显示单元上。
[0133] 图8表示示出所组合的图像的示意图。图8A是以第二声速成像的子区域被组合时的图像。图8B是以第一声速成像的子区域被组合时的图像。图8C是以一般用作活体中的声速的1530m/s成像的子区域被组合时的图像。
[0134] 使用第一声速的8B与使用一般声速的图8C相比具有更好的分辨率。在使用第二声速的图8A中，与使用第一声速的图8B相比，位于子区域202的边界和共同区域之间的吸收体的偏移和模糊减小。以这种方式，如果为各子区域确定最佳声速并将其用于成像，则确认显示图像中的被检体中的吸收体的分辨率提高。此外，如果通过使用通过比较共同区域中的子区域确定的第二声速生成图像，那么确认不仅分辨率提高，而且可以减少边界部分中的不自然显示。
[0135] (示例2)
[0136] 在以上的示例中，首先确定子区域图像中的最佳声速，然后在考虑共同区域中的图像特征量的情况下，确定显示图像中的最佳声速。在示例2中，同时计算子区域和共同区域的图像特征量。由此，可以减少确定最佳声速所需的时间。将详细描述与实施例1不同的方面。
[0137] 图9表示本示例的处理流程。首先，在步骤S901中，声速确定器确定子区域A中的最佳第一声速VA。这里假定获得1510m/s作为VA。然后成像处理器通过使用VA重构图像。
[0138] 然后，在步骤S902中，声速确定器和成像处理器将值VA±10m/s(1500m/s和1520m/s)设置为与子区域A相邻的邻近的子区域(子区域B)中的声速，并生成各个图像。
[0139] 在步骤S903中，在子区域A和子区域B的共同区域中，分别将声速为1510m/s的子区域A的图像与声速为1500m/s的子区域B的图像和声速为1520m/s的子区域B的图像进行比较。作为用于比较的图像特征量，使用图像之间的偏移量。在这种情况下，为了进行精确的比较，优选使用吸收体的特征图像的偏移量。假定可以使用已知的图像识别算法进行比较，并且将移位量确定为归一化互相关变高的量。
[0140] 这里，子区域B的图像的边缘锐度被假定为图像特征量PB。将作为子区域A和子区域B的共同区域的图像特征量的位移量假定为PAB。将组合图像特征量PB和PAB的图像特征量P定义为下式(2)(步骤S904)。
[0141] P＝PB-αPAB (2)
[0142] 这里，α表示权重系数。在本示例中，假定α＝0.3。
[0143] 由于子区域B的初始声速为1500m/s和1520m/s，因此，通过使用黄金分割方法，使得P在该范围内变得最大的声速被假定为子区域B中的最佳声速VB(步骤S905)。
[0144] 在步骤S907中，确定是否对所有子区域确定了声速。例如，如果与子区域B相邻的子区域C中的声速尚未确定，则也通过使用相同的方法确定最佳声速VC。换句话说，在子区域B中的最佳声速VB±10m/s范围内，使用如上所述的使用同一图像特征量表达式的黄金分割方法。因此，在这种相邻的子区域中，重复地确定最佳声速。图10表示所计算的声速。
[0145] 如上所述，在本例中，可以在一系列流程中执行根据各子区域的图像特征量确定最佳声速的处理以及基于共同部分中的图像特征量确定相邻子区域中的最佳声速的处理。结果，成像处理的次数可以减少到示例1中的大约四分之一。因此，可以获取诸如减少处理时间、减少对被测者和用户的负担以及由此关于演算能力实现成本降低的效果。此外，可以保持本发明的效果，即获取被检体的每个区段中的最佳声速，并且可以获取被检体内的高分辨率图像。
[0146] 其它实施例
[0147] 本发明的实施例还可以由系统或装置的计算机实现，该系统或装置的计算机读取并且执行记录在存储介质(例如，非暂时性计算机可读存储介质)上的计算机可执行指令以便执行本发明的一个或多个上述实施例的功能，以及可由该系统或装置的计算机，例如通过从存储介质读取并执行计算机可执行指令以执行一个或多个上述实施例的功能而执行的方法，实现本发明的实施例。该计算机可包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或其它电路中的一个或更多个，并且可包括单独的计算机或单独的计算机处理器的网络。可例如从网络或存储介质向计算机提供计算机可执行指令。存储介质可包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布计算系统的存储、光盘(诸如压缩盘(CD)、数字万用盘(DVD)或蓝光盘(BD)TM)、闪速存储器设备和存储卡等中的一个或更多个。
[0149] 本申请要求在2014年11月7日提交的日本专利申请No.2014-226950的权益，该申请通过引用全文并入本文。
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