无光纤式双平板结构乳腺PET-光学成像系统及方法技术方案

本发明专利技术属于医学图像处理技术领域，公开了一种无光纤式双平板结构乳腺PET

【技术实现步骤摘要】
无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统及方法


[0001]本专利技术属于医学图像处理
，尤其涉及一种无光纤式双平板结构乳腺PET
‑
光学成像系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，乳腺癌位居女性恶性肿瘤发病率之首。PET成像是一种反映组织代谢的功能性影像，可以在疾病早期的分子水平变化阶段，病变区的形态结构尚未呈现异常情况下识别肿瘤病灶，相较于其他常规的乳腺癌影像检测模态，PET成像具有灵敏度高的优势。针对乳腺癌检测的乳腺PET成像相比于全身PET成像，在早期乳腺恶性肿瘤诊断方面具有更高的成像分辨率、敏感度和特异性。然而乳腺PET成像难以区分恶性肿瘤和炎性病灶，而存在部分假阳性问题。乳腺PET假阳性主要是指就是有些非肿瘤组织在扫描时呈现和肿瘤病灶类似的影像，造成医生读片时难以准确的判断和区分。因为肿瘤细胞会疯狂摄取葡萄糖，因此，当我们的示踪剂注入人体后，经过一段时间，就会进入代谢峰值，这时候，肿瘤区就会高度聚集示踪剂，在影像上表现为密集的光亮区。但是因为患者身体内有炎症、结节，它们也会呈现出较高浓度的聚集，因此，导致PET呈现出跟肿瘤高代谢相似的显像。
[0003]为了解决该问题需要结合钼靶或超声等其他影像学检查，以此来解决乳腺PET成像里的假阳性问题，然而目前技术很难将钼靶或超声成像与乳腺PET成像融合，来构建双模态成像系统实现一站式检测诊断。但是作为另一种功能成像方法，扩散光学成像具有无电离辐射、成本低等优势。扩散光学层析成像技术有三种测量方式：连续波、时域和频域。在连续波模式中，光源通常是不变的，但有时被调制成低频来改善信噪比，通过计算出射光幅度衰减来重建吸收系数。在时域模式中，光源是超短脉冲，通过出射光在时间上的展宽和幅度衰减可以重建出吸收系数和散射系数。在频域模式中，光源是数十或数百MHz的正弦波，通过计算出射光与入射光之间的相位延迟和信号衰减来重建吸收系数和散射系数。因时域模式系统成本昂贵，更多研究连续波和频域系统。其中多光谱频域扩散光学层析成像以较为低的硬件成本能够同时获得生物组织的吸收散射参数，获得组织内源性成分，像血红蛋白浓度和血氧饱和度等功能信息，对肿瘤目标的检测具有一定特异性，在乳腺肿瘤诊断领域具有应用潜力。由于恶性肿瘤和炎性病灶的生物组成具有一定差异，因此综合分析频域多光谱扩散光学成像所提供的生物组分信息结合乳腺PET成像的代谢信息，可以有效降低乳腺PET的假阳性问题，提高诊断准确性。
[0004]目前乳腺PET
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光学成像系统的光学系统采用光纤和光开关等耦合方式传导光信号，存在系统结构复杂，光损耗严重，各通道之间一致性较差等问题，从而导致所获得的影像质量较差，稳定性较低，难以用于临床诊断。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前乳腺PET
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光学成像系统的光学系统存在系统结构复杂，光损耗严重，各通道之间一致性较差，导致所获得的影像质量较差，稳定性较低，难以用于临床诊断。
[0006]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0007]主要难度分为三部分：第一为PET的双平板结构的搭建，以及针对该结构具有比较鲁棒的重建方法；第二为光学成像系统双平板的设计，包括光源的调制，模拟开关的使用，探测器的读出电路等；第三为PET
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光学成像系统之间的融合使用。
[0008]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0009]乳腺PET成像首先识别出潜在的高代谢肿瘤病灶，然后引导光学扩散断层成像重建可疑肿瘤病灶的光学吸收散射参数，分析其组织成分，最终通过综合分析可疑病灶的代谢和成分双重功能信息，降低乳腺PET成像的假阳性率，提高早期乳腺癌的诊断准确性。其中光学成像系统摒弃了光纤和光开关，使得系统结构比较简单，光损耗较小，提高了各通道之间的一致性，提高了光学成像系统的信噪比。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统及方法。
[0011]本专利技术是这样实现的，一种无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统，所述无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统包括PET成像系统和光学成像系统(乳腺扩散光层析成像系统)：
[0012]PET成像系统，用于识别出潜在的高代谢肿瘤；
[0013]光学成像系统，采用频域和多光谱工作模式，用于引导光学扩散断层成像重建可疑肿瘤的光学吸收散射参数；
[0014]所述PET成像系统采用双平板结构，即探测器以平板结构对称排布在乳腺两侧；光学成像系统光源板、探测器均采用平板结构。光学成像系统平板设置在PET成像探测器平板内侧，PET成像探测器平板居于光学成像系统平板外侧。
[0015]进一步，所述PET成像系统的PET平板探测器由数字化PET探测模块拼接而成。
[0016]进一步，所述光学成像系统的光学成像平板由光源平板和探测平板组成；光源平板由高度集成的频域工作模式激光二极管阵列组成，探测平板由硅光电倍增管阵列组成，实现无光纤耦合的平板式光信号探测。
[0017]进一步，所述光源平板由多个工作在正弦调制模式下多波长激光二极管组成，并呈均匀间距梯形方式排列；
[0018]所述探测平板由多个工作在频域模式的硅光电倍增管组成，呈均匀间距梯形排列方式。
[0019]进一步，光学成像系统里使用机械运动模块驱动两块光学成像平板(光源板以及探测板)根据待测对象的乳房大小调节间距；所述机械运动模块包括两个滑块、螺杆、滑轨和电机；所述滑块带动两块光学成像平板进行平移运动；
[0020]在一个滑块上固定安装光源单元，在另一个滑块上固定安装探测单元，且滑块上设置有螺孔，螺杆穿过两个滑块的螺孔，且螺杆的一端连接电机，螺杆包括第一螺杆部分和第二螺杆部分，第一螺杆部分和第二螺杆部分螺旋方向互逆，第一螺杆部分穿过一个滑块的螺孔，第二螺杆部分穿过另一个滑块的螺孔，滑块的底端设置于滑轨上。
[0021]进一步，光学成像平板的光源单元还包括光源驱动模块，提供带有直流分量的高频交流信号驱动多波长激光二极管工作；光源驱动模块分为恒流源直流子模块和高频调制
子模块，其中恒流源直流子模块提供直流偏置，高频调制子模块提供高频正弦信号；
[0022]所述高频调制子模块的正弦波产生单元包括ARM模块、DDS模块、直流电压模块和模拟放大模块；所述ARM模块连接所述DDS模块，所述DDS模块连接模拟放大模块，之后与所述直流电压模块进行耦合，其中，所述DDS模块，用于根据所述ARM模块的控制产生正弦波；
[0023]光源单元包括频域模式光源单元，探测单元包括频域模式探测单元，采集单元包括频域模式采集单元，频域模式光源单元包括M1个用于频域模式的不同波长的激光二极管，频域模式探测单元包括N1个用于频域模式探测的硅光电倍增管，N1个所述硅光电倍增管的排列方式为呈均匀的间距排本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统，其特征在于，所述无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统包括：PET成像系统，用于识别出潜在的高代谢肿瘤病灶；光学成像系统，采用频域和多光谱工作模式，用于引导光学扩散断层成像重建可疑肿瘤病灶的光学吸收散射参数，分析组织成分；所述PET成像系统和光学成像系统采用双平板结构，光学成像平板设置在PET成像探测器内侧，乳腺PET成像平板探测器居于外侧。2.如权利要求1所述的无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统，其特征在于，所述PET成像系统的PET平板探测器由数字化PET探测模块拼接而成。3.如权利要求1所述的无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统的光学成像平板由光源平板和探测平板组成；光源平板由高度集成的频域工作模式激光二极管阵列组成，探测平板由硅光电倍增管阵列组成，实现无光纤耦合的平板式光信号探测。4.如权利要求3所述的无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统，其特征在于，所述光源平板由多个工作在正弦调制模式下多波长激光二极管组成，并呈均匀间距梯形方式排列；所述探测平板由多个工作在频域模式的硅光电倍增管组成，呈均匀间距梯形排列方式。5.如权利要求1所述的无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统，其特征在于，光学成像系统使用机械运动模块驱动两块光学成像平板根据待测对象的乳房大小调节间距；所述机械运动模块包括两个滑块、螺杆、滑轨和电机；所述滑块带动两块光学成像平板进行平移运动；在一个滑块上固定安装光源单元，在另一个滑块上固定安装探测单元，且滑块上设置有螺孔，螺杆穿过两个滑块的螺孔，且螺杆的一端连接电机，螺杆包括第一螺杆部分和第二螺杆部分，第一螺杆部分和第二螺杆部分螺旋方向互逆，第一螺杆部分穿过一个滑块的螺孔，第二螺杆部分穿过另一个滑块的螺孔，滑块的底端设置于滑轨上。6.如权利要求5所述的无光纤式双平板结构乳腺PET
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光学成像系统，其特征在于，光学成像平板的光源单元还包括光源驱动模块，提供带有直流分量的高频交流信号驱动多波长激光二极管工作；光源驱动模块分为恒流源直流子模块和高频调制子模块，其中恒流源直流子模块提供直流偏置，高频调制子模块提供高频正弦信号；所述高频调制子模块的正弦波产生单元包括ARM模块、DDS模块、直流电压模块和模拟放大模块；所述ARM模块连接所述DDS模块，所述DDS模块连接模拟放大模块，之后与所述直流电压模块进行耦合，其中，所述DDS模块，用于根据所述ARM模块的控制产生正弦波；光源单元包括频域模式光源单元，探测单元包括频域模式探测单元，采集单元包括频域模式采集单元，频域模式光源单元包括M1个用于频域模式的不同波长的激光二极管，频域模式探测单元包括N1个用于频域模式探测的硅光电倍增管，N1个所述硅光电倍增管的排列方式为呈均匀的间距排列方式，N1个所述硅光电倍增管均连接至所述频域模式采集单元；M1个多波长发光光源呈阵列方式排列、逐行递减的方式排列；M1个激光二极管集成于
一平板结构上，用于频域模式探测的硅光电倍增管同时集成在与集成有光源的平板结构对象设置的平板结构上；将所有的用于连续波模式探测的硅光电倍增管和所有的用于频域模式探测的硅光电倍增管同时集成在与集成有光源的平板结构对象设置的平板结构上；光学成像平板的光源单元还包括光源切换模块，光源切换模块包括若干第一模拟开关、一个第二模拟开关、若干第一译码器以及一个第二译码器，第一模拟开关的数量为T1个，第一译码器的数量为T2个，频域模式采集单元的若干第一输出端对应连接每个第一模拟开关的若干第一输入端和第二模拟开关的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹旭，沈宇栋，王艺涵，闫强，惠辉，朱守平，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：