三维光声成像系统及方法技术方案

本申请公开了一种三维光声成像系统及方法，通过激光设备发射的脉冲激光照射位于样品设备上的待测样品的待成像区域时，能够基于光声效应使得待成像区域产生光声信号，通过超声设备采集样品产生的待成像区域产生的光声信号，控制设备可以基于所述超声设备采集的光声信号进行三维光声成像，所述超声设备还可以向所述待成像区域发射检测超声波信号，采集所述待成像区域反射的检测超声波信号，所述控制设备还可以基于所述超声设备采集的检测超声波信号进行三维超声成像，解决了传统二维光声成像技术在介入式治疗应用过程中无法可视生物组织和手术器械三维结构的问题，且操作简单，便于使用。

Three dimensional photoacoustic imaging system and method

The application discloses a three-dimensional photoacoustic imaging system and method. When the pulse laser emitted by the laser device irradiates the area to be imaged of the sample to be tested located on the sample device, the photoacoustic signal can be generated in the area to be imaged based on the photoacoustic effect. The photoacoustic signal generated in the area to be imaged generated by the sample is collected by the ultrasonic device. The control device can be based on the ultrasonic device The optical acoustic signal to be collected is used for 3D photo acoustic imaging. The ultrasonic equipment can also transmit detection ultrasonic signal to the area to be imaged, and collect the detection ultrasonic signal reflected from the area to be imaged. The control equipment can also conduct 3D ultrasonic imaging based on the detection ultrasonic signal collected by the ultrasonic equipment, which solves the problem that the traditional 2D photo acoustic imaging technology is involved in In the process of application, the three-dimensional structure of biological tissues and surgical instruments can not be seen, and the operation is simple and easy to use.

【技术实现步骤摘要】
三维光声成像系统及方法
本专利技术涉及光声成像
，更具体的说，涉及一种三维光声成像系统及方法。
技术介绍
在临床上，许多外科手术仅仅为了到达治疗的目标位置，就会对患者造成严重的创伤或者并发症。而实际上，很多外科手术造成的创伤是不必要的且可以避免的。外科医生可以借助图像导航看到手术器械和病变部位在人体组织中的位置，从而实现微创手术和无创诊断，减少患者的伤痛。超声成像是一种在临床中广泛应用的成像模态。超声图像记录的是不同组织成分的超声反射特性，因此它的敏感性和特异性有限，这种成像方式提供的结构对比度也有限，比如对生物组织中的淋巴结等组织缺乏可靠的识别能力。光声成像具有非侵入、非电离的特点，是一种近十几年来发展迅速的无创成像方法。光声图像记录的是组织的光吸收特征信息，因而具有丰富的光学吸收对比度和高的超声空间分辨率。利用光声成像指导临床介入治疗过程已经得到越来越多的应用，比如引导金属细针进行微创手术、观察体内医疗器械、引导干细胞注射等。目前这些研究集中在二维光声成像，但是二维平面成像范围有限，所提供的空间信息也是有限的，且在成像过程中，要求被成像目标始终位于传感器的成像平面内，需要不断调整传感器的位置，这使得操作过程更加复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术技术方案提供了一种三维光声成像系统及方法，解决了传统二维光声成像技术在介入式治疗应用过程中无法可视生物组织和手术器械三维结构的问题，且操作简单，便于使用。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三维光声成像系统，所述三维光声成像系统包括：样品设备，所述样品设备用于放置待测样品；激光设备，所述激光设备用于发射脉冲激光，所述脉冲激光照射所述样品的待成像区域，所述待成像区域受脉冲激光激发后，通过光声效应产生光声信号，所述光声信号为超声波；超声设备，所述超声设备用于采集所述待成像区域产生的光声信号，还用于向所述待成像区域发射检测超声波信号，采集所述待成像区域反射的检测超声波信号；控制设备，所述控制设备用于基于所述超声设备采集的光声信号进行三维光声成像，还用于基于所述超声设备采集的检测超声波信号进行三维超声成像；其中，所述三维光声成像与所述三维超声成像过程分时进行。优选的，在上述三维光声成像系统中，还包括：信号调制设备，所述信号调制设备产生调制信号，所述调制信号用于使得所述激光设备发射脉冲激光信号与所述超声设备采集所述光声信号同步进行，使得所述超声设备产生所述检测超声波信号并采集反射的所述检测超声波信号，使得所述三维光声成像与所述三维超声成像过程分时进行。优选的，在上述三维光声成像系统中，所述信号调制设备包括：函数发生器，所述函数发生器用于产生所述调制信号。优选的，在上述三维光声成像系统中，还包括：运动扫描设备，所述运动扫描设备用于带动超声探头和光纤束基于设定方式移动；其中，所述超声设备通过所述超声探头发射所述检测超声波信号以及采集所述光声信号和反射的所述检测超声波信号；所述激光设备通过所述光纤束发射所述脉冲激光。优选的，在上述三维光声成像系统中，所述样品扫描设备包括：升降平台，所述升降平台用于放置所述样品；容器，所述容器用于盛放液态超声波传输介质，所述容器的底部具有窗口，所述窗口覆盖有透明薄膜；固定支撑件，所述固定支撑件用于放置所述容器；其中，所述升降平台可以调节垂直高度；盛放有液态超声波传输介质的容器置于所述样品的上方，且所述窗口正对所述样品；所述样品与所述窗口之间具有软体超声波介质，所述软体超声波介质于所述透明薄膜以及所述样品均贴合，以适用于不同形状的待成像区域表面。优选的，在上述三维光声成像系统中，所述激光设备包括：激光器，所述激光器产生的脉冲激光耦合到光纤束，通过所述光纤束将脉冲激光传输到所述待成像区域。优选的，在上述三维光声成像系统中，所述超声设备包括：超声探头，所述超声探头用于发射所述检测超声波信号以及采集所述光声信号和反射的所述检测超声波信号；所述超声探头能够基于采集的超声波产生模拟信号；超声处理电路，所述超声处理电路用于将所述超声探头产生的模拟信号转换为数字信号，对所述数字信号进行预处理和缓存。优选的，在上述三维光声成像系统中，所述超声探头采集所述光声信号，产生第一模拟信号，采集反射的所述检测超声信号，产生第二模拟信号；所述超声处理电路对所述第一模拟信号进行模数转换以及预处理，生成光声数据，对所述第二模拟信号模数转换以及预处理，生成超声数据，所述光声数据与所述超声数据独立存储。优选的，在上述三维光声成像系统中，所述控制设备包括：计算机，所述计算机用于将基于所述光声信号生成的光声数据重建为三维光声图像，以进行三维光声成像，还用于将基于所述检测超声波信号生成的超声波数据重建为三维超声图像，以进行三维超声成像，还用于将所述光声数据以及所述超声数据重建为三维光声超声叠加图像。本专利技术还提供了一种三维光声成像方法，所述三维光声成像方法包括：采用上述任一项所述的三维光声成像系统对待测样品进行三维光声成像和三维超声成像。通过上述描述可知，本专利技术技术方案提供的三维光声成像系统及方法中，通过激光设备发射的脉冲激光照射位于样品设备上的待测样品的待成像区域时，能够基于光声效应使得待成像区域产生光声信号，通过超声设备采集样品产生的待成像区域产生的光声信号，控制设备可以基于所述超声设备采集的光声信号进行三维光声成像，所述超声设备还可以向所述待成像区域发射检测超声波信号，采集所述待成像区域反射的检测超声波信号，所述控制设备还可以基于所述超声设备采集的检测超声波信号进行三维超声成像，解决了传统二维光声成像技术在介入式治疗应用过程中无法可视生物组织和手术器械三维结构的问题，且操作简单，便于使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种三维光声成像系统；图2为本专利技术实施例提供的另一种三维光声成像系统；图3为本专利技术实施例提供的又一种三维光声成像系统；图4为本专利技术实施例提供的又一种三维光声成像系统；图5为本专利技术实施例提供的又一种三维光声成像系统的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种在仿体中模拟组织活检的实验过程图；图7为本专利技术实施例提供的一种二维成像与三维成像引导淋巴结活检对比图；图8为本专利技术实施例提供的一种三维淋巴结活检过程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维光声成像系统，其特征在于，所述三维光声成像系统包括：/n样品设备，所述样品设备用于放置待测样品；/n激光设备，所述激光设备用于发射脉冲激光，所述脉冲激光照射所述样品的待成像区域，所述待成像区域受脉冲激光激发后，通过光声效应产生光声信号，所述光声信号为超声波；/n超声设备，所述超声设备用于采集所述待成像区域产生的光声信号，还用于向所述待成像区域发射检测超声波信号，采集所述待成像区域反射的检测超声波信号；/n控制设备，所述控制设备用于基于所述超声设备采集的光声信号进行三维光声成像，还用于基于所述超声设备采集的检测超声波信号进行三维超声成像；/n其中，所述三维光声成像与所述三维超声成像过程分时进行。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维光声成像系统，其特征在于，所述三维光声成像系统包括：
样品设备，所述样品设备用于放置待测样品；
激光设备，所述激光设备用于发射脉冲激光，所述脉冲激光照射所述样品的待成像区域，所述待成像区域受脉冲激光激发后，通过光声效应产生光声信号，所述光声信号为超声波；
超声设备，所述超声设备用于采集所述待成像区域产生的光声信号，还用于向所述待成像区域发射检测超声波信号，采集所述待成像区域反射的检测超声波信号；
控制设备，所述控制设备用于基于所述超声设备采集的光声信号进行三维光声成像，还用于基于所述超声设备采集的检测超声波信号进行三维超声成像；
其中，所述三维光声成像与所述三维超声成像过程分时进行。


2.根据权利要求1所述的三维光声成像系统，其特征在于，还包括：
信号调制设备，所述信号调制设备产生调制信号，所述调制信号用于使得所述激光设备发射脉冲激光信号与所述超声设备采集所述光声信号同步进行，使得所述超声设备产生所述检测超声波信号并采集反射的所述检测超声波信号，使得所述三维光声成像与所述三维超声成像过程分时进行。


3.根据权利要求2所述的三维光声成像系统，其特征在于，所述信号调制设备包括：
函数发生器，所述函数发生器用于产生所述调制信号。


4.根据权利要求1所述的三维光声成像系统，其特征在于，还包括：
运动扫描设备，所述运动扫描设备用于带动超声探头和光纤束基于设定方式移动；
其中，所述超声设备通过所述超声探头发射所述检测超声波信号以及采集所述光声信号和反射的所述检测超声波信号；所述激光设备通过所述光纤束发射所述脉冲激光。


5.根据权利要求1所述的三维光声成像系统，其特征在于，所述样品扫描设备包括：
升降平台，所述升降平台用于放置所述样品；
容器，所述容器用于盛放液态超声波传输介质，所述容器的底部具有窗口，所述窗口覆盖有透明薄膜；
固定支...

【专利技术属性】
技术研发人员：田超，汪航，刘松德，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34