[發(fā)明專利]一種基于1024線陣探測(cè)的寬場(chǎng)光聲超聲乳腺冠狀面掃描成像裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710845923.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107616784B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊思華;章偉成;劉瑞桉;邢達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00;A61B8/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于1024線陣探測(cè)的寬場(chǎng)光聲超聲乳腺冠狀面掃描成像裝置，其特征在于,包括光源激發(fā)系統(tǒng)、1024線陣探測(cè)系統(tǒng)、超聲與回波接收系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、圖像重建顯示系統(tǒng)和冠狀面掃描系統(tǒng)，所述光源激發(fā)系統(tǒng)與超聲與回波接收系統(tǒng)和1024線陣探測(cè)系統(tǒng)連接，所述超聲與回波接收系統(tǒng)與1024線陣探測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和處理系統(tǒng)連接，所述圖像重新顯示系統(tǒng)與處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接，所述冠狀面掃描系統(tǒng)與1024線陣探測(cè)系統(tǒng)連接；所述的1024線陣探測(cè)系統(tǒng)和光源激發(fā)系統(tǒng)通過(guò)多模光纖、準(zhǔn)直器和勻化器進(jìn)行耦合；

所述的光源激發(fā)系統(tǒng)，用于脈沖激光器輸出光的耦合；包括脈沖激光器、能量光纖、光纖耦合器和光纖束，所述脈沖激光器、能量光纖、光纖耦合器和光纖束依次同軸連接；

所述的1024線陣探測(cè)系統(tǒng)，用于輸出能量均勻的線形光斑，包括1024陣元線陣探頭、夾具和柱面透鏡，夾具固定在1024陣元線陣探頭兩側(cè)，同時(shí)和柱面透鏡同軸連接；

所述的1024陣元線陣探頭是1024陣元的超大線陣探頭，陣元間距為0.2毫米，探頭長(zhǎng)度為20.48厘米；通過(guò)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行一維掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)乳腺冠狀面的實(shí)時(shí)三維成像，掃描范圍和成像寬度覆蓋整個(gè)乳房；

所述的1024線陣探測(cè)系統(tǒng)調(diào)整光的入射角度和柱面透鏡焦距，改變1024陣元線陣探頭內(nèi)聲透鏡的焦距，由此實(shí)現(xiàn)不同深度的光聲共焦掃描；

所述的柱面透鏡長(zhǎng)度與光纖束分束端排列長(zhǎng)度和1024陣元線陣探頭長(zhǎng)度相同，焦距為12毫米，對(duì)入射光斑在柱面透鏡寬度上聚焦，長(zhǎng)度上不聚焦；

所述的超聲與回波接收系統(tǒng)，用于采集回波信號(hào)及處理，包括超聲波發(fā)射與接收、回波信號(hào)的隔離放大、采樣存儲(chǔ)和波束合成，依次與計(jì)算機(jī)連接；

所述的處理系統(tǒng)用于對(duì)回波信號(hào)動(dòng)態(tài)濾波與包絡(luò)檢波、對(duì)數(shù)壓縮和動(dòng)態(tài)范圍變換、以及數(shù)字圖像處理；

所述的控制系統(tǒng)包括產(chǎn)生超聲掃查的基本時(shí)序、控制前端超聲模式、通道增益和計(jì)算機(jī)的通信；

所述的圖像重建顯示系統(tǒng)，用于利用有限角度的濾波反投影算法重建乳腺圖像并以圖形界面顯示和查看，通過(guò)三維顯示軟件、光聲成像反投影算法和圖像調(diào)整軟件對(duì)圖像進(jìn)行重建；

所述的冠狀面掃描系統(tǒng)，用于對(duì)乳房進(jìn)行自動(dòng)一維掃描，包括一維步進(jìn)電機(jī)、機(jī)械臂和水槽,機(jī)械臂連接一維電機(jī)和水槽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于1024線陣探測(cè)的寬場(chǎng)光聲超聲乳腺冠狀面掃描成像裝置，其特征在于，所述的光源激發(fā)系統(tǒng)通過(guò)多模光纖傳輸，經(jīng)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直再到勻化器進(jìn)行勻化；所述勻化器由多個(gè)不同的、單獨(dú)可控微透鏡單元組成，將高斯光轉(zhuǎn)換為能量均勻的平頂光，輸出矩形光斑能量均勻度達(dá)90％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于1024線陣探測(cè)的寬場(chǎng)光聲超聲乳腺冠狀面掃描成像裝置，其特征在于，超聲和光聲成像的數(shù)據(jù)采集的切換由冠狀面掃描系統(tǒng)切換，同時(shí)對(duì)已掃描的位置重建出三維圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于1024線陣探測(cè)的寬場(chǎng)光聲超聲乳腺冠狀面掃描成像裝置，其特征在于，所述處理系統(tǒng)采用FIR濾波器設(shè)計(jì)的帶通濾波器進(jìn)行動(dòng)態(tài)濾波，之后的包絡(luò)檢波利用模擬正交解調(diào)方法得到同相分量和正交分量，經(jīng)低通濾波后再AD轉(zhuǎn)換，對(duì)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)壓縮和動(dòng)態(tài)范圍變換，圖像的處理包含圖像插值、亮度變換和圖像復(fù)原。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于1024線陣探測(cè)的寬場(chǎng)光聲超聲乳腺冠狀面掃描成像裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)控制1024陣元線陣探頭的掃描模式、通道的時(shí)間增益和計(jì)算機(jī)通信，控制系統(tǒng)給探頭的所有陣元不同的延時(shí)，控制發(fā)射超聲的波束，改變數(shù)據(jù)不同深度的增益，協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換。