CN105848583B - 光声成像设备及显示光声图像的方法 - Google Patents

光声成像设备及显示光声图像的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光声成像设备以及一种通过光声成像设备显示光声图像的方法。所述通过光声成像设备显示光声图像的方法包括：对随着具有第一波长的光被对象吸收而产生的第一声波进行转换而获得第一接收信号，以及对随着具有第二波长的光被对象吸收而产生的第二声波进行转换而获得第二接收信号；基于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比，确定用于所述第一接收信号的第一校正系数和用于所述第二接收信号的第二校正系数；以及显示基于所述第一校正系数和所述第二校正系数被校正的光声图像。

Description

光声成像设备及显示光声图像的方法
技术领域
本发明的一个或更多个实施例涉及一种光声成像设备和一种通过光声成像设备显示图像的方法，更具体地讲，涉及一种通过校正被光声成像设备接收的值提供相当精确的结果的方法和设备。
背景技术
各种各样的医学成像设备已经被用于检查对象的内部身体结构和诊断疾病。例如，使用应用了磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)、超声、X射线以及正电子发射断层扫描(PET)等的设备。具体地，由于与其它医学成像技术不同，光学断层扫描技术不会电离组织，所以利用在材料吸收光之后显示出声学反应的光声效应的光声成像设备被使用。
发明内容
技术问题
如果使用多波长光声，则血氧饱和度(SpO2)可以被测量。然而，在这种情况下，由于各种原因(诸如实际的波长和组织状态)，血氧饱和度值不能被精确地测量。例如，当癌症被化疗时，癌症组织以及在它们周围的组织的血氧饱和度被改变。为了测量血氧饱和度的改变，使用了多种多波长光声设备，但是难以测量精确的值。
技术方案
根据本发明的一个或更多个实施例，一种通过光声成像设备显示光声图像的方法，所述方法包括：对随着具有第一波长的光被对象吸收而产生的第一声波进行转换，获得第一接收信号，以及对随着具有第二波长的光被对象吸收而产生的第二声波进行转换，获得第二接收信号；基于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比，确定用于所述第一接收信号的第一校正系数和用于所述第二接收信号的第二校正系数；以及显示基于所述第一校正系数和所述第二校正系数被校正的光声图像。
本发明的有益效果
根据本发明的一个或更多个实施例，考虑各种原因(诸如实际的波长和组织状态)，血氧饱和度值被精确地测量。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的光声成像设备的结构示图；
图2是根据本发明的实施例的光声图像的示图；
图3是根据本发明的实施例的显示选择对象的用户界面的示图；
图4A和图4B是根据本发明的实施例的示意光声效应的示图；
图5A至图5C是根据本发明的实施例的示意对象的组织的深度和影响之间的关系的示图；
图6是根据本发明的实施例的显示的图像的示图；
图7是根据本发明的另一实施例的显示的图像的示图；以及
图8是根据本发明的实施例的显示光声图像的过程的流程图。
具体实施方式
本发明的最佳实施方式
本发明的一个或更多个实施例包括一种通过校正能够精确地测量血氧饱和度(SpO2)的光声成像设备和一种显示光声图像的方法。
其它方面将在以下描述中被部分阐述，并且部分地将通过描述变得显而易见的，或可通过当前实施例的实践而被了解。
根据本发明的一个或更多个实施例，一种通过光声成像设备显示光声图像的方法，所述方法包括：对随着具有第一波长的光被对象吸收而产生的第一声波进行转换，获得第一接收信号，以及这对随着具有第二波长的光被对象吸收而产生的第二声波进行转换，获得第二接收信号；基于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比，确定用于所述第一接收信号的第一校正系数和用于所述第二接收信号的第二校正系数；以及显示基于所述第一校正系数和所述第二校正系数被校正的光声图像。
确定第一校正系数和第二校正系数可包括：获得通过血氧饱和度测量仪器测量的对象的血氧饱和度值；基于所述血氧饱和度值，确定关于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小的标准比；以及基于所确定的标准比，确定校正所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比的第一校正系数和第二校正系数。
获得第一接收信号和第二接收信号还可包括：选择包括在通过所述光声成像设备显示的图像中的对象。
所述方法还可包括：显示窗口，所述窗口显示包括在所述图像中并且随着对象被选择而通过所述光电成像设备被显示的对象。
显示被校正的光声图像可包括：同时显示被校正的光声图像以及B型超声图像、C型超声图像、血氧饱和度显示图像和信号特性图像中的至少一个。
显示被校正的光声图像可包括：显示被校正的光声图像和所确定的第一校正系数及所确定的第二校正系数。
显示被校正的光声图像还可包括：在所述第一校正系数和所述第二校正系数中的至少一个超出参考范围的情况下，显示光源错误消息。
显示被校正的光声图像还可包括：设定关注区域；以及在所述关注区域上显示与所设定的关注区域对应的光声图像。
确定第一校正系数和第二校正系数可包括：基于从皮肤组织发出的第一波长的光和第二波长的光根据对象的深度对的波的产生的影响程度，确定第一校正系数和第二校正系数。
根据本发明的一个或更多个实施例，一种光声成像设备包括：第一光源，发出具有第一波长的光；第二光源，发出具有第二波长的光；信号接收单元，基于随着从第一光源发出的光被对象吸收而产生的第一声波，获得第一接收信号，并且基于随着从第二光源发出的光被对象吸收而产生的第二声波，获得第二接收信号；以及显示单元，基于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比，确定用于所述第一接收信号的第一校正系数和用于所述第二接收信号的第二校正系数，并显示基于所述第一校正系数和所述第二校正系数被校正的光声图像。
所述显示单元可确定所述第一校正系数和所述第二校正系数，这获得通过血氧饱和度测量仪器测量的对象的血氧饱和度值，基于所述血氧饱和度值，确定关于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小的标准比，并基于所述确定的标准比，校正所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比。
所述光声成像设备还可包括：对象选择单元，选择包括在通过所述显示单元显示的图像中的所述对象。
所述显示单元可显示窗口，当通过对象选择单元选择对象时，显示所选择的对象。
所述显示单元可显示被校正的光声图像以及B型超声图像、C型超声图像、血氧饱和度显示图像和信号特性图像中的至少一个。
所述显示单元可显示被校正的光声图像和所确定的第一校正系数及所确定的第二校正系数。
当所述第一校正系数和所述第二校正系数中的至少一个超出参考比时，显示单元可显示光源错误消息。
所述光声成像设备还可包括设定关注区域的关注区域选择单元。当通过所述关注区域选择单元设定关注区域时，显示单元可在关注区域上显示与所设定的关注区域对应的光声图像。
所述显示单元可基于从皮肤组织发出的第一波长的光和第二波长的光根据对象的深度对声波的产生的影响程度，确定第一校正系数和第二校正系数。
根据本发明的一个或更多个实施例，提供一种其上记录有用于执行通过光声成像设备显示光声图像的方法的程序的计算机可读记录介质。
本发明的实施方式
现在将对实施例进行详细阐述，示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的元件。就此而言，当前实施例可具有不同的形式，并且不应该被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面通过参照附图仅描述实施例，以解释本实施方式的各方面。如这里使用的，当诸如“……中的至少一个”的表达位于一列元素之后时，所述表达修饰整列元素而不修饰所述列中的单个元素。
在整个说明书中，当部分被“连接”到另一部分时，所述部分可为被“直接连接”到所述另一部分，也可通过在它们之间插设器件而使所述部分被“电连接”到所述另一部分。此外，除非另有描述，当部分“包括”元件时，另一个元件也可被包括，而不是排除其他元件的存在。
在身体的部分中，胸部具有柔软的组织并被暴露于外面。因此，由于重力、压力或类似的，胸部的形状可严重地改变。因此，胸部的图像将是本发明的主要示例。然而，本发明不局限于此，并可被应用于其他医学图像。
在下文中，将通过参照附图解释本发明的实施例详细描述本发明。
图1是根据本发明的实施例的光声成像设备1000的结构示图。
光声成像设备1000可包括：第一光源1011、第二光源1012、信号接收单元1030以及显示单元1040。图1是用于解释实施例的示图，光声成像设备1000可包括比图1中所示出的组件更多或更少的组件。此外，图1中的组件可被与如图1所示的组件执行相同功能的其他组件替换。
第一光源1011可发出具有第一波长的光。此外，第二光源1012可发出具有第二波长的光。第一波长和第二波长可以不同。根据本实施例，第一光源1011和第二光源1012可各自包括用于发出激光的半导体，但是不局限于此。
第一光源1011和第二光源1012还可各自包括放大器(未示出)，用于放大由第一光源1011和第二光源1012发出的光的能量。放大器(未示出)可为用于放大光的光纤放大器。
当由第一光源1011和第二光源1012发出的光被对象1020吸收时，对象1020释放所吸收的光的能量并产生声波。信号接收单元1030探测由于第一光源1011发出的光被对象1020吸收而产生的第一声波，并可将所探测的第一声波转换为第一接收信号。此外，信号接收单元1030探测由于第二光源1012发出的光被对象1020吸收而产生的第二声波，并可将所探测的第二声波转换为第二接收信号。这里，第一声波和第二声波可为超声波。在本说明书中，光声成像设备1000包括两个光源，但是根据某些实施例，可包括多个光源。
显示单元1040可基于第一接收信号和第二接收信号产生光声图像并显示所产生的光声图像。显示单元1040可包括用于处理图像数据的处理器和用于输出图像的显示媒介。
光声成像设备1000还可包括对象选择单元(未示出)，能够从包括在光声图像中的多个对象中选择对象1020。例如，参照图2，对象选择单元(未示出)可基于用户通过使用输入装置(未示出)输入的信息选择对象2010。输入装置(未示出)可被各种各样地构造为轨迹球、鼠标、按键或它们的组合。或者，对象选择单元(未示出)可通过对光声图像使用图像识别来自动探测对象2010。
当如图2中所示的对象2010被选择时，为了突出和显示所选择的对象2010，如图3中所示，显示单元1040可显示窗口3000。窗口3000可包括对象3010。图3是根据本发明的实施例的显示所选择的对象的用户界面的示图。用于突出和显示对象3010的用户界面可被各种各样地构造。
返回参照图1，显示单元1040可确定第一接收信号和第二接收信号的信号比。此外，显示单元1040可基于所确定的信号比来确定与第一接收信号和第二接收信号对应的校正系数。当校正系数被确定时，显示单元1040基于所确定的校正系数校正光声图像，并可显示所校正的光声图像。当用于突出和显示所选择的对象的用户界面(例如，图3中的窗口3000)被终止时，显示单元1040可根据与所选择的对象对应被确定的校正系数显示校正后的光声图像。在整个说明书中，校正系数可表示通过校正每个波长的影响来校正光声图像的值。
在实施例中，对象1020可为动脉。在动脉的情况中，根据血氧饱和度，波长的影响被确定。血氧饱和度可通过单独的血氧饱和度测量仪器(未示出)被发送，或可基于包括在光声图像设备1000中的血氧饱和度测量仪器(未示出)被获得。
参照图4A和图4B，显示单元1040可确定第一接收信号和第二接收信号的信号比，第一接收信号对应于吸收了具有第一波长4021的光的动脉4010所发出的第一声波4031，第二接收信号对应于吸收了具有第二波长4022的光的动脉4010所发出的第二声波4032。此外，显示单元1040可对根据血氧饱和度的第一接收信号与第二接收信号的参考比和所确定的信号比进行比较。显示单元1040可利用参考比来确定用于校正所确定的信号比的校正系数。显示单元1040基于所确定的校正系数来校正关于组织4040的光声图像，并可显示校正后的光声图像。例如，当血氧饱和度为95％时，与95％的血氧饱和度对应的参考比是0.9:0.8，所测量的信号比是0.9:0.4，显示单元1040可确定校正系数，与第一接收信号比较使第二接收信号加倍，以将信号比校正为0.9:0.8。
根据另一示例，对象1020可为在外科手术期间被注射进身体组织的材料。被注射进身体组织的材料可为碳。碳标记具有高的光吸收率，因此光声信号是与影响成比例，而不是光吸收率。因此，如果对象1020是被注射进身体组织的碳标记，对于每个接收信号的参考比会变成1:1。基于所述参考比，显示单元1040确定校正系数，并可基于所确定的校正系数校正光声图像。
上面所描述的参考比是示例，并且参考比可根据实施例变化。此外，根据实施例，显示单元1040可在图3所示出的用户界面被终止时确定校正系数，并可显示所校正的光声图像。
根据本发明的实施例，图5A至图5C是示出对象5010的组织5020的深度和影响之间的关系的示图。
根据从光源5000到对象5010的组织5020的深度，光的影响可改变。此外，如图5A至5C所示，根据光的波长，影响的改变可是不同的。因此，显示单元1040确定从光源5000到对象5010的组织5020的深度，并可确定考虑了所确定的深度的校正系数。
图6是根据本发明的实施例的显示的图像的示图。
根据实施例，显示单元1040可同时显示B型超声图像6010、血氧饱和度图像6040、C型超声图像(未示出)和信号特性图像(未示出)中的至少一个以及光声图像6030。此外，显示单元1040可一起显示光声图像6030和在其中B模式超声图像6010被光声图像6030叠加的叠加图像6020。这里，B型超声图像6010可为二维(2D)图像。此外，C型超声图像(未示出)可为三维(3D)图像。信号特性图像(未示出)可为其上显示有信号特性的图像。血氧饱和度图像6040可为显示在图像的显示范围内的组织的血氧饱和度的图像。叠加图像6020可为显示在基于用户输入或图像识别被设定的关注区域6025中的光声图像6030的图像。根据本实施例的显示单元1040可显示图6中所示出的多个示图6000。
基于与光声图像6030的色彩图不同的色彩图，另一个随光声图像6030显示的图像可被显示。此外，显示单元可同时显示与被用于显示光声图像6030的色彩图对应的色彩条6050。
图7是根据本发明的另一实施例的显示的图像的示图。
光声成像设备的显示单元可同时显示校正系数7010和包括光声图像的图像。光声成像设备可基于所确定的校正系数的值确定在光声成像设备的光源中是否存在任何问题。当确定光源存在问题时，光声成像设备的显示单元可在同时显示光源错误消息7020。
光声成像设备可提供用于在图像上设定关注区域7025的用户界面。光声成像设备的显示单元可在关注区域7025内叠加上与其上设定了关注区域7025的图像对应的光声图像。
图8是根据本发明的实施例的显示光声图像的过程的流程图。
光声成像设备可首先获得第一接收信号和第二接收信号(S8010)。第一接收信号可为与光声成像设备的第一光源发出的光对应产生的信号。此外，第二接收信号可为与光声成像设备的第二光源发出的光对应产生的信号。由第一光源发出的光和由第二光源发出的光可具有不同的频率。
然后，光声成像设备可确定第一校正系数和第二校正系数(S8020)。基于第一校正系数和第二校正系数的大小的比，第一校正系数和第二校正系数可被确定。
在操作S8020中，光声成像设备可获得通过血氧饱和度测量仪器测量的对象的血氧饱和度值。光声成像设备可基于血氧饱和度值确定第一接收信号和第二接收信号的大小的参考比。与血氧饱和度值对应的参考比可为预设值。为了用参考比校正第一接收信号和第二接收信号的大小的比，光声成像设备可确定第一校正系数和第二校正系数。
根据另一示例，光声成像设备可基于通过选择具有固定参考比的对象所确定的参考比来确定第一校正系数和第二校正系数。例如，当在癌症手术期间注射进入身体组织的碳被选择为对象时，第一接收信号和第二接收信号的参考比变成1:1。在这种情况下，操作S8020还可包括：选择包括在被光声成像设备显示的图像中的对象。光声成像设备可显示窗口，当对象被选择时，显示包括在通过光声成像设备显示的图像中的对象。
根据波长和从皮肤组织到对象的深度，校正系数可基于对声波的产生的影响的程度被确定。
光声成像设备可基于所确定的校正系数校正光声图像。光声成像设备可显示校正后的光声图像(S8030)。
在操作S8030中，光声成像设备可一起显示B型超声图像、C型超声图像、血氧饱和度显示图像和信号特性图像中的至少一个以及校正后的光声图像。此外，光声成像设备可一起显示校正后的光声图像和第一校正系数、第二校正系数以及光源错误消息中的至少一个。
此外，在操作S8030中，光声成像设备可根据用户的输入而在B型超声图像、C型超声图像、血氧饱和度显示图像以及信号特性图像中的至少一个上设定关注区域。光声成像设备可用光声图像的某些部分叠加设定的关注区域。
在说明书中，光声成像设备具有两个光源、两个接收信号和两个校正系数。然而，根据实施例，对于本领域的普通技术人员将明显的是光源、接收信号和校正系数的数量可以变化。
此外，本发明的其他实施例也可以通过在介质(例如，计算机可读介质)中/上的计算机可读代码/指令来实现，以控制至少一个处理元件来实施上述任何实施例。所述介质可对应于允许存储和/或传输计算机可读代码的任何介质/媒介。
可以各种方式在介质上记录/传输计算机可读代码，介质的示例包括诸如磁性存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)和光学记录介质(例如，CD-ROM、DVD等)的记录介质，以及诸如互联网传输媒介的传输媒介。因此，介质可为包括或携带信号或信息的如此限定和可测量的结构(诸如，根据本发明的一个或更多个实施例的携带比特流的装置)。所述介质也可为分布式网络，使得计算机可读代码以分布式方式被存储/传输和执行。此外，处理元件可包括处理器或计算机处理器，并且处理元件可被分布和/或被包括在单个装置中。
应被理解的是，这里描述的示例性实施例应仅被视为描述性意义而不是为了限制的目的。对每个实施例中的特征或方面的描述通常应被视为可用于其他实施例中的其他相似的特征或方面。
虽然已经参照附图对本发明的一个或更多个实施例进行了描述，但是本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可在形式和细节上进行各种改变。

Claims (11)

1.一种通过光声成像设备显示光声图像的方法，所述方法包括：
对随着具有第一波长的光被对象吸收而产生的第一声波进行转换，获得第一接收信号；以及对随着具有第二波长的光被对象吸收而产生的第二声波进行转换，获得第二接收信号；
基于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比，确定用于所述第一接收信号的第一校正系数和用于所述第二接收信号的第二校正系数；以及
显示基于所述第一校正系数和所述第二校正系数被校正的光声图像，
其中，确定第一校正系数和第二校正系数包括：
获得通过血氧饱和度测量仪器测量的对象的血氧饱和度值；
基于所述血氧饱和度值，确定关于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小的标准比；以及
基于所确定的标准比，确定所述第一校正系数和所述第二校正系数，第一校正系数和第二校正系数校正所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比，
其中，显示被校正的光声图像还包括：在所述第一校正系数和所述第二校正系数中的至少一个超出参考范围时，显示光源错误消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，获得第一接收信号和第二接收信号还包括：选择包括在通过所述光声成像设备显示的图像中的对象，并且
还包括：显示窗口，所述窗口显示包括在所述图像中并且在所述对象被选择时通过所述光声成像设备被显示的所述对象。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，显示被校正的光声图像包括：同时显示被校正的光声图像以及B型超声图像、C型超声图像、血氧饱和度显示图像和信号特性图像中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，显示被校正的光声图像包括：显示被校正的光声图像和所确定的第一校正系数及第二校正系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定第一校正系数和第二校正系数包括：基于从皮肤组织发出的所述第一波长的光和所述第二波长的光根据所述对象的深度对声波的产生的影响程度，确定第一校正系数和第二校正系数。
6.一种光声成像设备，包括：
第一光源，发出具有第一波长的光；
第二光源，发出具有第二波长的光；
信号接收单元，基于随着从所述第一光源中发出的光被对象吸收而产生的第一声波，获得第一接收信号，并且基于随着从所述第二光源中发出的光被所述对象吸收而产生的第二声波，获得第二接收信号；以及
显示单元，基于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比，确定用于所述第一接收信号的第一校正系数和用于所述第二接收信号的第二校正系数，并显示基于所述第一校正系数和所述第二校正系数被校正的光声图像，
其中，所述显示单元确定第一校正系数和第二校正系数：获得通过血氧饱和度测量仪器测量的对象的血氧饱和度值；基于血氧饱和度值，确定关于所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小的标准比；以及基于所确定的标准比，校正所述第一接收信号的大小和所述第二接收信号的大小之间的比，
其中，当所述第一校正系数和所述第二校正系数中的至少一个超出参考范围时，所述显示单元显示光源错误消息。
7.根据权利要求6所述的光声成像设备，所述光声成像设备还包括：对象选择单元，选择包括在通过显示单元显示的图像中的对象，以及
其中，所述显示单元显示窗口，所述窗口在通过所述对象选择单元选择对象时，显示所选择的对象。
8.根据权利要求6所述的光声成像设备，其中，所述显示单元显示被校正的光声图像以及B型超声图像、C型超声图像、血氧饱和度显示图像和信号特性图像中的至少一个。
9.根据权利要求6所述的光声成像设备，其中，所述显示单元显示被校正的光声图像和所确定的第一校正系数及所确定的第二校正系数。
10.根据权利要求6所述的光声成像设备，其中，所述显示单元基于从皮肤组织发出的所述第一波长的光和所述第二波长的光根据所述对象的深度对声波的产生的影响程度，确定第一校正系数和第二校正系数。
11.一种计算机可读记录介质，所述计算机可读记录介质上记录有用于执行权利要求1所述的方法的程序。
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