[發(fā)明專利]融合超聲成像、光聲成像和光學(xué)相干層析成像的一體化多模態(tài)成像方法及其系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210561449.6
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103048294A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾呂明;劉國棟;楊迪武;紀(jì)軒榮
• 申請（專利權(quán)）人: 江西科技師范大學(xué)
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01N21/31;G01N29/09;G01N29/028
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多模態(tài)成像技術(shù)，特別是涉及一種融合超聲成像、光聲成像和光學(xué)相干層析成像的一體化多模態(tài)成像方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

單模態(tài)影像技術(shù)只能依據(jù)被測樣品的某一方面特性的變化來成像，不能多方面的獲取樣品的豐富信息及其內(nèi)在關(guān)聯(lián)，具有一定的應(yīng)用局限性。如超聲成像（Ultrasonic?Imaging，USI）只反映樣品的聲阻抗特性，它具有高穿透性的優(yōu)點(diǎn)，但成像對比度很低，且由于樣品界面多次反射及旁瓣干擾出現(xiàn)假反射現(xiàn)象易造成誤判斷；光聲成像（Photoacoustic?Imaging，PAI）只反映樣品對光的吸收特性，其采用寬帶超聲探測器檢測超聲波代替純光學(xué)成像中檢測散射光子，有效的避免了樣品對光的強(qiáng)散射性影響，一般可達(dá)到2-5厘米的探測深度，并且分辨率可達(dá)幾十到幾百微米量；光學(xué)相干層析成像（Optical?Coherence　Tomography，OCT）只反映樣品對光的散射特性，但一般來說樣品對光的反射率的變化很微小，并且隨著光的穿透深度增加，光在樣品中的強(qiáng)散射性造成其成像空間分辨率急速下降，一般只能達(dá)到1-5毫米的探測深度，但分辨率可達(dá)幾微米到幾十微米。

當(dāng)前影像技術(shù)發(fā)展的一種趨勢是多模態(tài)成像，即將不同模態(tài)的影像技術(shù)相互結(jié)合以提供更加豐富的影像信息，如USI/PAI技術(shù)，USI圖像可提供樣品的聲阻抗信息，同時PAI圖像可提供樣品的光學(xué)吸收信息；PAI/OCT技術(shù)，PAI圖像可提供樣品的光學(xué)吸收信息，同時OCT圖像可提供樣品的光散射特性。單模態(tài)成像只能觀測到一個方面信息，而多模態(tài)成像可以同時觀測到兩個甚至兩個以上方面的信息，這對研究物體內(nèi)不同系統(tǒng)之間的相互作用至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種融合超聲成像、光聲成像和光學(xué)相干層析成像的一體化多模態(tài)成像方法及其系統(tǒng)，它將超聲成像、光聲成像和光學(xué)相干層析成像三種不同功能的影像技術(shù)便攜式集成一體，可達(dá)到三種影像模式的任意組合應(yīng)用。

本發(fā)明的融合超聲成像、光聲成像和光學(xué)相干層析成像的一體化多模態(tài)成像方法，包括以下步驟：

1、激光二極管發(fā)射的脈沖激光經(jīng)透鏡組、分色鏡和透鏡組聚焦后照射在樣品上激發(fā)出光聲信號，超聲傳感器接收光聲信號，經(jīng)由開關(guān)電路和預(yù)處理電路后采集進(jìn)計算機(jī)；

2、脈沖電壓發(fā)生器發(fā)射的脈沖電壓經(jīng)開關(guān)電路施加到超聲傳感器上激發(fā)出超聲信號，超聲信號穿過樣品臺輻射到樣品上并反射回，超聲傳感器再接收超聲回波信號，經(jīng)由開關(guān)電路和預(yù)處理電路后采集進(jìn)計算機(jī)；

3、發(fā)光二極管發(fā)出的弱相干激光由光纖導(dǎo)出，經(jīng)光纖耦合器分成兩路，其中一路光為探測光由光纖導(dǎo)出，經(jīng)透鏡組、分色鏡和透鏡組聚焦后照射在樣品上，反射后經(jīng)透鏡組、分色鏡、透鏡組、光纖、光纖耦合器和光纖后照射在光電探測器上；

4、發(fā)光二極管發(fā)出的連續(xù)激光經(jīng)光纖和光纖耦合器后的另一路光為參考光，經(jīng)光纖和透鏡組照射在反射鏡上，反射后經(jīng)透鏡組、光纖、光纖耦合器和光纖后照射在光電探測器上；

5、反射回的探測光和參考光相干后的干涉光被光電探測器檢測到，經(jīng)鎖相放大器后采集進(jìn)信號處理器；

6、三維平移臺帶動上表面放有樣品的樣品臺做二維平移掃描。

上述步驟1和6可有效探測樣品激發(fā)出的光聲信號，獲取樣品的光吸收特性，實(shí)現(xiàn)對樣品的光聲成像。

上述步驟2和6可有效探測樣品反射的超聲回波，獲取樣品的聲阻抗特性，實(shí)現(xiàn)對樣品的超聲成像。

上述步驟3-6可有效探測樣品的散射光子，獲取樣品的光散射特性，實(shí)現(xiàn)對樣品的光學(xué)相干層析成像。

本發(fā)明的融合超聲成像、光聲成像和光學(xué)相干層析成像的一體化多模態(tài)成像方法的系統(tǒng)，由控制與處理單元、分光與聚焦單元構(gòu)成，所述控制與處理單元包括激光二極管、發(fā)光二極管、光電探測器、鎖相放大器、計算機(jī)、預(yù)處理電路、時序控制器、脈沖電壓發(fā)生器、開關(guān)電路、超聲傳感器、三維平移臺、樣品臺；所述分光與聚焦單元包括光纖、光纖耦合器、透鏡組、反射鏡、分色鏡、光路外殼。

所述超聲傳感器、開關(guān)電路、預(yù)處理電路、計算機(jī)依次導(dǎo)線連接，所述開關(guān)電路還與脈沖電壓發(fā)生器導(dǎo)線連接；所述時序控制器與激光二極管、鎖相放大器、脈沖電壓發(fā)生器分別導(dǎo)線連接；所述光電探測器、鎖相放大器、計算機(jī)依次導(dǎo)線連接；所述計算機(jī)與三維平移臺導(dǎo)線連接，所述三維平移臺還與反射鏡、樣品臺連接；所述光纖耦合器通過光纖分別與發(fā)光二極管、光電探測器連接。

所述透鏡組可分別由一塊或多塊透鏡組合而成。

所述反射鏡可由三維平移臺帶動做一維平移。