一种光声成像方法及系统

本发明涉及医学成像，尤其涉及一种光声成像方法及系统。

背景技术：

1、光声成像技术是目前被广泛应用于生物医学领域的一种无创的多尺度和多功能的成像方法，其结合了纯光学成像和纯超声成像的优点，具备了高分辨率、高对比度以及理想穿透深度等特性。光声成像的原理是利用低辐射能量的脉冲激光照射在组织体上，组织吸收光能量发生周期性热膨胀而产生压力波，称为光声信号。光声信号携带了组织的光吸收特性信息和超声传输特性信息，因此，通过解析光声信号能重建出与组织光学性质和声学性质相关联的结构和功能图像。基于上述原理，光声成像是一种研究生物组织的形态结构、生理特征、病理特征和代谢功能的重要工具。

2、近年来，光声技术在医学影像领域中日益重要。生物组织的光声图像对于其特性，包括hbr、hbo2和水(h2o)的浓度，对病变检测和诊断决策的准确性至关重要，尤其是在影像引导癌症治疗方面。目前，通过超声检查，实现的都是二维断层结果的呈现，提供的功能参数对于病变检测准确性有限，无法提供生物组织更准确的功能参数，无法实现立体结构的三维光声成像结果，根据三维光声成像结果可以获取更多有效的功能参数。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术无法提供生物组织更准确的功能参数，无法实现立体结构的三维光声成像结果的缺点，本发明的主要目的在于提供一种光声成像方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种光声成像方法，包括：

3、通过激光系统发射激光脉冲；

4、利用光束整形，将激光脉冲聚焦成环形光斑；

5、环形光斑照射样本时，样本中的光吸收导致局部温度上升，形成瞬时的热膨胀，进而产生超声波；其中，该超声波包含样本内部的结构信息；

6、利用在环形的位置上的多个超声传感器同时接收从不同方向传播回来的光声信号；

7、将采集到的光声信号进行处理，使用图像重建算法，将处理后的信号转化为结构立体的光声图像。

8、所述光声图像通过延迟求和算法求解组织的弹性模量、光学吸收系数；

9、一种光声成像系统，包括：

10、激光系统，用于发射激光脉冲；

11、光束整形模块，将激光脉冲聚焦成环形光斑；

12、环形阵列探头，其环形的位置上的多个超声传感器，用于同时接收从不同方向传播回来的光声信号；

13、处理模块，用于处理采集的光声信号，并构建结构立体的光声图像。

14、所述处理模块包括128通道采集卡，所述128通道采集卡对采集的光声信号进行放大、过滤处理。

15、所述环形阵列探头的检测平面与通过所述光束整形模块形成的环形光斑等高共轴。

16、所述光束整形模块包括：

17、光纤传导管，一端与所述激光系统连接；

18、环形光纤发射盒，其内环侧壁上均匀开设有若干个孔洞；

19、连接管，其一端与所述光纤传导管的另一端连接，所述连接管的另一端与所述环形光纤发射盒通过开设在其侧壁上的进口连接，所述进口的顶部倾斜设置。

20、所述进口顶部倾斜的角度为40度。

21、还包括升降模块，所述环形阵列探头位于所述升降模块的升降端。

22、与现有技术相比较，本发明的有益效果为：通过环形光斑和环形阵列探头的设计，可以形成均匀的环形光斑，确保光照能量的最大化利用。这对于产生和接收信号的灵敏度最大化是至关重要的，尤其对于三维光声图像结构的重建。为更好地鉴别良性肿瘤和恶性肿瘤开辟了新的途径。恶性病变与健康组织之间的弹性对比非常高，能够有效地根据三维光声图像重建生理和弹性特性，获取到组织的多个功能参数，通过多个功能参数分析进而提高病变检测的准确性。

技术特征：

1.一种光声成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种光声成像方法，其特征在于，所述光声图像通过延迟求和算法求解组织的弹性模量、光学吸收系数。

3.根据权利要求2所述一种光声成像方法，其特征在于，所述病变组织的光学吸收系数比正常组织的至少多5倍，所述病变组织的弹性模量系数比正常软组织高出2～6倍。

4.一种根据权利要求1-3所述的一种光声成像方法的成像系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述一种光声成像系统，其特征在于，所述处理模块包括128通道采集卡，所述128通道采集卡对采集的光声信号进行放大、过滤处理。

6.根据权利要求4所述一种光声成像系统，其特征在于，所述环形阵列探头的检测平面与通过所述光束整形模块形成的环形光斑等高共轴。

7.根据权利要求4所述一种光声成像系统，其特征在于，所述光束整形模块包括：

8.根据权利要求7所述一种光声成像系统，其特征在于，所述进口顶部倾斜的角度为40度。

9.根据权利要求4所述一种光声成像系统，其特征在于，还包括升降模块，所述环形阵列探头位于所述升降模块的升降端。

技术总结本发明为一种光声成像方法及系统，涉及医学成像技术领域，在硬件方面自主设计了环形光纤融合环形阵列超声探头的快速光声成像系统，该系统能够对组织进行无损成像，其中成像方法是通过激光系统发射激光脉冲；利用光束整形，将激光脉冲聚焦成环形光斑；环形光斑照射样本时，样本中的光吸收导致局部温度上升，形成瞬时的热膨胀，进而产生超声波；其中，该超声波包含样本内部的结构信息；利用在环形的位置上的多个超声传感器同时接收从不同方向传播回来的光声信号；将采集到的光声信号进行处理，使用图像重建算法，将处理后的信号转化为结构立体的光声图像。技术研发人员：刘玉滨,王昭予,徐泽泉,杨龙灿受保护的技术使用者：福建师范大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11