一种暗场光声层析成像系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种暗场光声层析成像系统及方法，待测体吸收扩束脉冲光的能量后产生局部压强变化，并以超声波的形式向待测体外多个方向传播超声信号；系统中超声探测模块包含多个超声换能器单元形成一个或多个超声换能器阵列，超声换能器阵列在有效超声探测范围内对沿多个传播方向超声信号进行探测，并将超声信号转化为电压信号输出；所述扩束脉冲光在待测体表面照射范围与超声探测模块有效超声探测范围在待测体表面不存在重叠区域，或在待测体表面的照射范围与超声探测模块有效超声探测范围在待测体表面的重叠区域面积不大于在待测体表面照射范围的50%，利用系统约束待测体表面形状和方位，在待测体有效成像区域的表面区域实现光声层析暗场照明。域实现光声层析暗场照明。域实现光声层析暗场照明。

【技术实现步骤摘要】
一种暗场光声层析成像系统及方法


[0001]本专利技术涉及生物医学影像技术，尤其涉及一种暗场光声层析成像系统及方法。

技术介绍

[0002]作为一种新兴的生物医学影像技术，光声层析成像具备速度快、分辨率高、成像信息丰富、安全无辐射的特点，与传统医学影像技术形成了优势互补，并于近年开始向临床转化。光声层析成像技术利用脉冲光照射生物组织，对光有吸收的生物组织成分会在光声效应下产生超声信号，通过探测该超声信号即重建生物组织中吸光成分的图像。
[0003]光声效应的机理在于，当脉冲光照射生物体时，对该波长光照有吸收的组织成分会产生短暂的温度升高，从而引起局部压强的快速变化。该压强变化会以超声波（也称光声信号）的形式向生物体外传播，被周边的超声换能器所探测。基于超声换能器在不同位置和时间探测到的不同强度的光声信号，图像重建算法测算生物体中吸光色团的成分（如血红蛋白）、浓度、位置，提供吸光色团分布图像。因此，在光声层析成像系统中，脉冲光照与超声探测的配合从根本上决定了光声层析成像系统的成像性能。
[0004]经过了近二十年的发展，光声成像技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种暗场光声层析成像系统，其特征在于，包括导光模块、超声探测模块和承载塑形模块；所述导光模块对脉冲光束进行扩束和/或定形后形成扩束脉冲光照射待测体，待测体中对扩束脉冲光有吸收的成分吸收扩束脉冲光的能量后产生局部压强变化，局部压强变化以超声波的形式向待测体外多个方向传播超声信号；所述超声探测模块对沿多个方向传播的超声信号进行探测，并将超声信号转化为电压信号；所述承载塑形模块通过安装塑形槽，承载待测体并约束待测体表面形态与方位，从而使得扩束脉冲光在待测体表面的照射范围与入射角度稳定可控。2.根据权利要求1所述的一种暗场光声层析成像系统，其特征在于，所述导光模块调节扩束脉冲光在待测体表面的照射范围，从而调节与超声探测模块对待测体的有效超声探测范围之间的相对位置和角度，使扩束脉冲光在待测体表面的照射范围与超声探测模块的有效超声探测范围在待测体表面不存在重叠区域，或者重叠区域的面积不大于扩束脉冲光在待测体表面照射范围的50%，形成暗场照明；所述待测体为生物体、生物组织或者非生物体中的一种或者几种组合。3.根据权利要求1所述的一种暗场光声层析成像系统，其特征在于，所述超声探测模块包括多个超声换能器单元，分布于待测体周围，多个超声换能器单元形成一个或多个超声换能器阵列，超声换能器阵列在有效超声探测范围内探测扩束脉冲光在待测体中产生的沿多个方向传播的超声信号，并将超声信号转化为电压信号输出；每个换能器单元可选择自聚焦或非自聚焦的形状，每个换能器单元的有效探测范围服从超声衍射公式；每个超声换能器阵列或探测矩阵的有效超声探测范围亦服从空间采样定理；所述超声探测模块可根据不同需求设计为不同形态，具体为：（1）超声探测模块包括一个或多个弧形超声换能器阵列，超声换能阵列的弧度范围在 10度至359度，弧形超声换能器阵列形成弧形超声换能模块；（2）超声探测模块包括两个或以上线性超声换能器阵列，排列形成一个多边形或多边形的一部分；（3）超声探测模块包括多个超声换能器单元，超声换能器单元在空间排布成球面的一部分，形成球面超声换能器阵列；（4）超声探测模块包括多个超声换能器单元，超声换能器单元在空间排布成一多面体的一部分，形成多面体超声换能器阵列；所述弧形超声换能器阵列的两侧放置导光模块，形成双侧暗场照明；线性超声换能器阵列的一侧放置导光模块，形成单侧暗场照明；球面超声换能器阵列的边缘放置导光模块，形成环形暗场照明；多面体超声换能器阵列的超声换能器单元间隙放置导光模块，形成多边形暗场照明。4.根据权利要求1所述的一种暗场光声层析成像系统，其特征在于，所述承载塑形模块通过在成像窗口附近安装塑形槽对待测体进行承载与塑形，塑形槽采用坚固或不易形变的材料；承载塑形模块在有效成像区域附近留出供扩束脉冲光和超声信号穿过的成像窗口，窗口采用光和超声易穿过的材料覆盖，在保证约束待测体表面形状的同时，保证不遮挡扩束脉冲光对待测体的照射，也不遮挡超声探测模块对超声信号的探测；所述有效成像区域为超声探测模块的有效超声探测范围在待测体内覆盖区域，为待测
体一定厚度的截面或者待测体的立体空间；有效成像区域包括表面区域和深层区域，表面区域靠近承载塑形模块，深层区域远离承载塑形模块；有效成像区域的表面区域距离靠近承载塑形模块的承载待测体表面垂直距离0至1 mm，有效成像区域的深层区域距离靠近承载塑形模块的待测体表面垂直距离大于1 mm并小于100 mm；扩束脉冲光的照射方向指向或近似指向有效成像区域的中心位置，从待测体表面的照射区域到有效成像区域的中心位置直线距离不超过5 cm，扩束脉冲光在待测体中传播并衰减后，成像区域的深层区域的光通量分布强度至少高于待测体表面最强光通量的1/1000；扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：林励，
申请(专利权)人：杭州励影光电成像有限责任公司，
类型：发明
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