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基于散斑方差的光声增强成像系统及成像方法技术方案

技术编号:40045611 阅读:6 留言:0更新日期:2024-01-16 20:24
本发明专利技术公开了一种基于散斑方差的光声增强成像系统及成像方法,成像系统包括激光器、调制组件、扩束组件、光学振镜、物镜、容器、超声换能器、振镜控制器、数据采集卡及成像处理终端。与现有技术相比,本发明专利技术利用流动的血红细胞所发出的光声信号幅值和位置随时间的动态变化特征,采用光学扫描方式在同一位点进行快速、多次扫描以得到同一位点的多个超声波信号,通过散斑方差提取算法对扫描得到的多位点的所述超声波信号进行处理,可以得到基于散斑方差法的光声血管增强图像,大幅提高了成像效率,可实现黑色素肿瘤与滋养血管的无创伤、无标记、特异性、高对比度、高分辨率成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显微成像的,尤其涉及一种基于散斑方差的光声增强成像系统及成像方法


技术介绍

1、黑色素瘤由黑色素细胞发展而来,是最不常见但最致命的一种皮肤癌。过去的20年里,发病率显著增加。黑色素瘤的分期决定着临床决策,随着肿瘤分期的发展,病死率也随之增加。与良性病变不同,恶性黑色素瘤会改变局部皮肤微血管,内部表现出更高的血管密度。因此,无创地观测疑似恶性黑色素瘤病变部位的微血管形态学特征,可以作为黑色素瘤诊断的重要依据。据组织学研究报告,恶性黑色素瘤引起的血管改变可以延伸到整个皮肤深度。随着黑色素瘤厚度的增加,其内部血管变得更加杂乱和不均匀。显而易见,观测血管形态结构特征对深入理解和准确判断黑色素肿瘤至关重要。

2、黑色素瘤的临床诊断主要依赖于组织病理检查。在组织学切片中,血管在切除、固定和染色后塌陷,而且组织学只提供二维切片,对肿瘤中的三维血管网络知之甚少。众所周知,肿瘤的结构影响血管生成的区域。无创的活体方法获得的黑色素瘤内部微血管三维图,提供了恶性黑色素瘤的术前风险评估的可能性。目前的非侵入性成像方法不能完全分辨整个皮肤深度的微血管,这阻碍了肿瘤血管特征作为黑色素瘤检测生物标志物的充分开发。

3、因此,现有技术方法中用于血管组织成像的技术方法存在深度分辨准确性较差的问题。


技术实现思路

1、本专利技术实施提供了一种基于散斑方差的光声增强成像系统及成像方法,旨在解决传统的用于血管组织成像中病理切片成像技术所存在的深度分辨准确性较差。

2、第一方面,本专利技术实施例提供了一种基于散斑方差的光声增强成像系统,其中,所述系统包括激光器、调制组件、扩束组件、光学振镜、物镜、容器、超声换能器、振镜控制器、数据采集卡及成像处理终端;

3、所述激光器设置于所述扩束组件的上游,所述调制组件设置于所述激光器与所述扩束组件之间;所述光学振镜设置于所述扩束组件的下游;所述物镜设置于所述光学振镜的下游;

4、所述超声换能器设置于所述容器内,所述容器内放置有耦合溶液,样本放置于所述容器内;所述物镜设置于所述容器的上方,所述超声换能器设置于所述样本的侧方;

5、所述光学振镜与所述振镜控制器进行通讯连接,所述超声换能器与所述数据采集卡进行通讯连接,所述成像处理终端分别与所述振镜控制器及所述数据采集卡进行通讯连接;

6、所述激光器产生的激光经所述调制组件射入所述光学振镜;所述振镜控制器发出振镜控制信号以控制光学振镜进行扫描操作以产生扫描光束;扫描光束射入所述物镜并聚焦;所述物镜射出的聚焦光束照射样本;

7、所述数据采集卡采集所述超声换能器探测得到的超声波信号并输出至所述成像处理终端;所述成像处理终端通过散斑方差提取算法对扫描得到的多位点的所述超声波信号进行处理以生成样本图像。

8、所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其中,所述样本放置于所述物镜射出光束的焦点处。

9、所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其中,所述激光器为绿光激光器。

10、所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其中,所述调制组件包括偏振片及半波片;所述偏振片设置于所述半波片的上游。

11、所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其中,所述扩束组件包括第一聚焦透镜及第二聚焦透镜。

12、所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其中,所述超声换能器为针状超声换能器。

13、所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其中,所述耦合溶液为去离子水。

14、第二方面,本申请实施例还提供了一种基于散斑方差的光声增强成像方法,其中,所述成像方法应用于如上述第一方面所述的成像系统中,所述成像方法包括:

15、开启激光器发射激光光束并经调制组件调制、扩束组件扩束后,射入光学振镜;

16、所述光学振镜根据接收到的振镜控制信号进行扫描操作以产生扫描光束并射入物镜,所述物镜对扫描光束进行聚焦后照射样本并对样本进行扫描,所述样品受扫描光束激发产生超声波并经耦合溶液传播至超声探测器处;

17、数据采集卡采集超声换能器探测得到的超声波信号并实时传输至成像处理终端;

18、成像处理终端通过散斑方差提取算法对扫描得到的多位点的超声波信号进行成像处理以生成样本图像,每一位点对应进行预设扫描次数的扫描。

19、所述基于散斑方差的光声增强成像方法,其中,所述散斑方差提取算法对应的公式为

20、其中,av,m为样本中第v个位点的第m次扫描得到的光声信号,m为预设扫描次数,所述预设扫描次数的取值为4-8,svv,m为根据样本中第v个位点的多次扫描的超声波信号对应计算得到的散斑方差值。

21、本专利技术实施例提供了一种基于散斑方差的光声增强成像系统及成像方法,成像系统包括激光器、调制组件、扩束组件、光学振镜、物镜、容器、超声换能器、振镜控制器、数据采集卡及成像处理终端。与现有技术相比,本专利技术利用流动的血红细胞所发出的光声信号幅值和位置随时间的动态变化特征,采用光学扫描方式在同一位点进行快速、多次扫描以得到同一位点的多个超声波信号,通过散斑方差提取算法对扫描得到的多位点的所述超声波信号进行处理,可以得到基于散斑方差法的光声血管增强图像,大幅提高了成像效率,可实现黑色素肿瘤与滋养血管的无创伤、无标记、特异性、高对比度、高分辨率成像。

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【技术保护点】

1.一种基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述系统包括激光器、调制组件、扩束组件、光学振镜、物镜、容器、超声换能器、振镜控制器、数据采集卡及成像处理终端;

2.根据权利要求1所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述样本放置于所述物镜射出光束的焦点处。

3.根据权利要求1所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述激光器为绿光激光器。

4.根据权利要求1-3任一项所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述调制组件包括偏振片及半波片;所述偏振片设置于所述半波片的上游。

5.根据权利要求4所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述扩束组件包括第一聚焦透镜及第二聚焦透镜。

6.根据权利要求5所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述超声换能器为针状超声换能器。

7.根据权利要求1-3任一项所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述耦合溶液为去离子水。

8.一种基于散斑方差的光声增强成像方法,其特征在于,所述成像方法应用于如权利要求1-7任一项所述的成像系统中,所述成像方法包括:

9.根据权利要求8所述基于散斑方差的光声增强成像方法,其特征在于,所述散斑方差提取算法对应的公式为

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【技术特征摘要】

1.一种基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述系统包括激光器、调制组件、扩束组件、光学振镜、物镜、容器、超声换能器、振镜控制器、数据采集卡及成像处理终端;

2.根据权利要求1所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述样本放置于所述物镜射出光束的焦点处。

3.根据权利要求1所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述激光器为绿光激光器。

4.根据权利要求1-3任一项所述基于散斑方差的光声增强成像系统,其特征在于,所述调制组件包括偏振片及半波片;所述偏振片设置于所述半波片的上游。

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋伟庄义言魏若尘袁小聪
申请(专利权)人:深圳大学
类型:发明
国别省市:

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