[发明专利]图像形成设备和图像形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于接收从对象产生的声波并且创建每个区域的组织和特征分布的图像数据的图像形成设备和图像形成方法。

背景技术

作为使用声波对对象的内部产生图像数据的技术，已知例如超声回声方法和光声层析成像（PAT）方法。超声回声方法是用于通过向对象的内部发送超声波并且接收由对象内部的组织反射的超声波来产生图像数据的方法。光声层析成像方法是用于通过接收由于光声效应而从对象的内部发射的声波来产生图像数据的方法。光声效应是在电磁脉冲（诸如可见光、近红外光和微波）被照射到对象上并且对象由于吸收电磁波而被加热且热膨胀时产生声波（典型地，超声波）的现象。

已知时域方法和傅里叶域方法作为用于使用超声回声方法和PAT方法形成图像的射束形成方法。傅里叶域方法是用于通过将空间坐标变换成波数来对时序信号进行傅里叶变换以便将变量从时间变换成频率并且然后执行处理的方法（NPL（非专利文献）1）。傅里叶域方法的特征在于通过使用快速傅里叶变换（FFT）的高速处理。由于CPU速度已经提高，因此基于软件的数值处理已经变得切实可行，并且由于近来并行处理方面的进步，基于软件的图像处理（即傅里叶域方法）的未来是有前途的。特别是在PAT图像形成设备中，优选的是使用傅里叶域方法。

[NPL 1]Minghua Xu和Lihong V.Wang:Photoacoustic imaging in biomedicine,Review of Scientific Instruments,Vol 77,041101，2006年4月17日

发明内容

在传统的超声回声和PAT方法中通常使用直线（linear）型或者扇形探头，在其中声换能器在一维上被排列并且电子地执行扫描。如果使用这些类型的探头，则可以形成对象的截面的二维图像。然而为了减少遗漏受影响区的出现，获得三维图像是有效的。如果使用三维图像，则在诊断之后回顾图像和由第三方确认会更容易。例如，为了获得三维图像，在其中声换能器被在一维上排列的探头沿与电子扫描方向垂直的方向机械地扫描，或者使用在其中声换能器被在二维上排列的探头。

然而形成三维图像数据使得要被处理的数据量巨大。尤其在需要高分辨率图像时，实时处理是不可能的，这对于习惯于操作传统的设备的操作者是无法接受的。该情形在PAT中更严重，在PAT中通常通过软件执行图像处理，而那时，即使使用快速傅里叶域方法，产生三维图像数据也要花费至少几十秒，换言之，为实现实时操作还需要更多的进步。

本发明提供了通过提高在光声层析成像和超声回声方法中的基于傅里叶域方法的图像数据产生处理的速度来使得能够实时处理高分辨率三维图像的技术。

本发明在其第一方面中提供了一种图像形成设备，用于基于从对象的内部发射的声波根据关于对象的内部的信息来创建图像数据，所述图像形成设备包括：多个声换能器，所述多个声换能器接收声波并且将所述声波转换成信号；以及图像处理单元，所述图像处理单元通过利用傅里叶域方法处理从所述多个声换能器输出的所接收的信号，来计算从对象内的多个区域分别发射的声波的强度，其中所述图像处理单元包括：系数存储器，所述系数存储器存储预先计算的系数，所述系数为在用于基于所述多个声换能器的所接收的信号确定从区域发射的声波的强度的公式中仅仅由声换能器的位置、区域的位置和接收声波的时间（接收时间）确定的项的值；乘法器单元，所述乘法器单元从所述系数存储器中获得与声换能器的所接收的信号对应的系数，并且将所接收的信号乘以系数；以及体元存储器，所述体元存储器对于每个区域累积所述乘法器单元的乘法结果。

本发明在其第二方面中提供了一种图像形成方法，用于使用多个声换能器持续预定时段地接收从对象内的多个区域发射的声波，将所述声波转换成所接收的信号，并且利用傅里叶域方法处理所接收的信号以便创建从区域发射的声波的强度的图像数据，所述图像形成方法包括如下步骤：预先计算在用于基于多个声换能器的所接收的信号确定从区域发射的声波的强度的公式中仅仅由声换能器的位置、区域的位置和接收声波的时间确定的项的值，并且将所计算的值存储在系数存储器中作为系数；从所述系数存储器中获得与声换能器的所接收的信号对应的系数，并且将所接收的信号乘以系数；以及对于每个区域将所接收的信号乘以系数的结果累积在体元存储器中。

本发明在其第三方面中提供了一种非暂时的计算机可读介质，其存储用于使得计算机执行上述图像形成方法的步骤的程序。