一種超聲光聲光聲譜三模態(tài)成像系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超聲成像、光聲成像和光聲譜成像的三模態(tài)協(xié)作成像領(lǐng)域，尤其是涉 及一種超聲光聲光聲譜三模態(tài)成像系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲成像因其非電離輻射、可對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行高分辨率成像、價 格低廉等優(yōu)勢在醫(yī)學(xué)診斷中被廣泛應(yīng)用。但超聲成像一般對聲阻抗有差異的組織結(jié)構(gòu)和具 有運動速度的血流敏感，對組織的其他物理化學(xué)性質(zhì)無特異性，因此診斷功能受到限制。在 很多醫(yī)學(xué)臨床診斷中超聲成像需和其他診斷方式結(jié)合，以向醫(yī)生提供更明確的病灶信息。
[0003] 光聲成像是近年來新興發(fā)展的一種醫(yī)學(xué)成像方法，通過對組織中不同化學(xué)成分對 光的吸收產(chǎn)生光聲信號的檢測，可以提供高分辨率和高對比度的組織物理化學(xué)性質(zhì)的定性 成像。而對光聲信號進(jìn)行光聲譜分析，其在光波長維度的信息反映了組織中不同化學(xué)成分 的含量，其在聲頻率維度的信息反映了組織中不同化學(xué)成分形成的微區(qū)尺寸，如脂肪顆粒、 結(jié)節(jié)、腺體等，可以提供生理、代謝功能、病理等更多定量信息。光聲成像和光聲譜成像在生 物醫(yī)學(xué)臨床診斷以及在體組織結(jié)構(gòu)和功能成像領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004] 如果能實現(xiàn)超聲、光聲、光聲頻譜三模態(tài)成像，那么既可以為病灶提供高分辨率的 結(jié)構(gòu)成像，又可以在結(jié)構(gòu)信息的基礎(chǔ)上提供高空間分辨率的組織物理化學(xué)成分的定性和定 量信息，可以為臨床診斷提供更多的依據(jù)。目前光聲譜成像需要光聲信號的原始數(shù)據(jù)，一般 采用單陣元超聲傳感器對組織進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，無法獲取空間光聲譜信息，與超聲和 光聲的雙模態(tài)成像系統(tǒng)沒有成為有機(jī)的整體系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種三模態(tài)成像、同 步等比例成像的超聲光聲光聲譜三模態(tài)成像系統(tǒng)及方法。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種超聲光聲光聲譜三模態(tài)成像系統(tǒng)，用于識別組織成分含量和尺寸當(dāng)量，該系 統(tǒng)包括主機(jī)、脈沖激光器以及依次連接的陣列超聲傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及圖像 重建模塊和顯示模塊，所述的主機(jī)分別與陣列超聲傳感器和脈沖激光器連接，所述的陣列 超聲傳感器與被測組織緊貼設(shè)置，所述的脈沖激光器與被測組織相對設(shè)置。
[0008] 所述的陣列超聲傳感器為一體化設(shè)計的超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收探頭和多通 道光聲信號接收探頭。
[0009] -種超聲光聲光聲譜三模態(tài)成像方法，包括以下步驟：
[0010] 1)在一個成像周期開始時，主機(jī)向陣列超聲傳感器發(fā)出激勵電信號，同時向脈沖 激光器發(fā)出同步信號；
[0011] 2)陣列超聲傳感器接收激勵電信號后發(fā)射超聲波照射被測組織；
[0012] 3)陣列超聲傳感器接收被測組織反射的超聲回波信號，并進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換后由數(shù)據(jù) 采集模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊；
[0013] 4)脈沖激光器接收到同步信號后經(jīng)主機(jī)設(shè)定的延時后發(fā)射設(shè)定波長的脈沖激光 照射被測組織；
[0014] 5)陣列超聲傳感器接收該波長下被測組織反射的光聲信號，并進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換后由 數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊；
[0015]6)重新設(shè)定脈沖激光器發(fā)射的脈沖激光的波長，重復(fù)步驟4) -5)，獲取多個波長 下被測組織反射的光聲信號；
[0016] 7)數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊分別同時對超聲回波信號和多個波長下被測組織反 射的光聲信號進(jìn)行圖像重建，得到超聲圖像和多個波長下的光聲圖像，并同時對多個波長 下被測組織反射的光聲信號進(jìn)行光聲頻譜計算，得到多個波長下的光聲譜圖像，并將超聲 圖像、多個波長下的光聲圖像和光聲譜圖像發(fā)送到顯示模塊中；
[0017] 8)顯示模塊接收并同時顯示的超聲圖像、光聲圖像和光聲譜圖像；
[0018] 9)重復(fù)步驟1)_8)，連續(xù)生成并顯示被測組織的動態(tài)超聲光聲光聲譜三模態(tài)圖 像，并且對被測組織進(jìn)行識別，獲取組織成分含量和尺寸當(dāng)量。
[0019] 所述的步驟6)中，數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊采用時域反投影算法對超聲回波信 號和光聲信號進(jìn)行圖像重建。
[0020] 所述的步驟5)中，陣列超聲傳感器通過多通道光聲信號接收探頭接收不同空間 位置被測組織反射的光聲信號。
[0021] 所述的步驟9)中，組織成分包括含氧血紅蛋白、脂肪和水。
[0022] 所述的步驟7)中，超聲圖像和光聲圖像的像素點一一對應(yīng)，且比例一致。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0024] 一、三模態(tài)成像：本發(fā)明在超聲圖像和光聲圖像雙模態(tài)成像的基礎(chǔ)上，通過對不同 波長下被測組織反射的光聲信號進(jìn)行光聲頻譜計算，獲取光聲譜圖像，實現(xiàn)了三模態(tài)的成 像，根據(jù)光聲譜圖像能夠獲取組織中不同化學(xué)成分的含量及尺寸，既可以為病灶提供高分 辨率的結(jié)構(gòu)成像，又可以在結(jié)構(gòu)信息的基礎(chǔ)上提供高空間分辨率的組織物理化學(xué)成分的定 性和定量信息，可以為臨床診斷提供更多的依據(jù)。
[0025] 二、同步等比例成像：本發(fā)明根據(jù)設(shè)定的脈沖激光器的發(fā)射延遲，通過陣列超聲傳 感器分別采集超聲回波信號和光聲信號，并且同時進(jìn)行圖像重建，同時顯示出來，原位地、 同步地、等比例等尺寸地獲取的超聲和光聲圖像，排除了光聲和超聲圖像不同位、不同步、 丟幀漏幀的情況，且成像軟件的同源使得光聲和超聲圖像的比例一致，使得組織的評價更 加完善。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 其中，1、主機(jī)，2、陣列超聲傳感器，3、脈沖激光器，4、數(shù)據(jù)采集模塊，5、數(shù)據(jù)處理及 圖像重建模塊，6、顯示模塊，7、被測組織。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030] 實施例：
[0031] 如圖2所示，本發(fā)明結(jié)合超聲成像、光聲成像和光聲譜成像技術(shù)，建立三模態(tài)原位 成像系統(tǒng)，通過對超聲傳感器和脈沖激光的同步控制，對超聲回波信號和光聲信號采集的 延時控制，對光聲信號原始數(shù)據(jù)的譜分析，實現(xiàn)了超聲、光聲和光聲譜的同步原位成像，反 映了組織結(jié)構(gòu)、光吸收分布信息、組織分子成分含量和尺寸信息，
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明公開了一種超聲光聲光聲譜三模態(tài)成像方法，包括以下步驟：
[0033] 步驟一，陣列超聲傳感器發(fā)射超聲波輻照待識別組織；
[0034] 步驟二，發(fā)射超聲同步的脈沖激光輻照待識別組織；
[0035] 步驟三，陣列超聲傳感器接收組織反射的超聲回波信號及組織發(fā)射的光聲信號；
[0036] 步驟四，數(shù)據(jù)采集模塊采集經(jīng)陣列超聲傳感器轉(zhuǎn)換的陣列超聲和光聲信號；
[0037] 步驟五，根據(jù)時域反投影算法進(jìn)行超聲和光聲圖像的重建；
[0038] 步驟六，對陣列的光聲信號原始數(shù)據(jù)計算光聲頻譜，獲取不同陣列單元的光聲譜 圖像；
[0039] 步驟七，改變激光波長，重復(fù)上述過程，可獲得不同激光波長下組織的光聲譜圖 像；