[發(fā)明專利]一種掌上光聲成像裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011464661.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN112603263B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊思華;余兆;熊科迪
• 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;A61B8/00
• 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

本發(fā)明公開了一種掌上光聲成像裝置及方法，裝置包括：光源驅(qū)動(dòng)電路、光源陣列、光學(xué)整形系統(tǒng)、超聲探測(cè)陣列、信號(hào)放大電路、信號(hào)采集電路、微處理器ARM單元、圖像顯示電路、無線傳輸電路、同步觸發(fā)電路、電源。方法包括：光聲信號(hào)由光源陣列激發(fā)并由超聲探測(cè)陣列接收轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)；模擬電信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大電路放大，信號(hào)采集電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)；微處理器ARM單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理、圖像重建和控制圖像的實(shí)時(shí)顯示，本發(fā)明的裝置采用LED/LD作為激發(fā)光源，在成像裝置端對(duì)超聲探測(cè)陣列采集的光聲信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、重建而實(shí)現(xiàn)掌上實(shí)時(shí)顯示成像，同時(shí)，也可以通過無線傳輸?shù)姆绞綄⒊上駭?shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)端顯示。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光聲成像技術(shù)及裝置領(lǐng)域，具體涉及一種掌上光聲成像裝置及方法。

背景技術(shù)

光聲成像技術(shù)是近年來發(fā)展迅速并受到廣泛關(guān)注的一種非入侵式和非電離式的新型生物影像技術(shù)。光聲成像結(jié)合了光學(xué)成像和超聲成像的優(yōu)點(diǎn)，即光學(xué)成像的無損傷、高選擇性激發(fā)特性和超聲成像的低衰減、高穿透性特點(diǎn)。光聲成像的理論基礎(chǔ)是光聲效應(yīng)，當(dāng)短脈沖光照射生物組織時(shí)，組織內(nèi)的吸收體吸收光能量，從而升溫膨脹，產(chǎn)生熱彈波，能量以超聲波的形式發(fā)射出來，這種由光激發(fā)產(chǎn)生的超聲信號(hào)就是光聲信號(hào)。生物組織產(chǎn)生的光聲信號(hào)包含組織中不同組織成分的光吸收特征信息，通過檢測(cè)光聲信號(hào)強(qiáng)弱，可以重建出組織中的光吸收分布圖像。光聲成像結(jié)合了純光學(xué)組織成像中高選擇特性和純超聲組織成像中深穿透特性的優(yōu)點(diǎn)，可得到高分辨率和高對(duì)比度的組織圖像，同時(shí)從原理上避開了光散射的影響，突破了傳統(tǒng)高分辨率光學(xué)成像的深度“軟極限”?(～1mm)。光聲成像能夠反映淺層組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能信息，是一種基于光學(xué)吸收差異特性反演生物組織內(nèi)部生理病變的功能成像技術(shù)。

傳統(tǒng)的光聲成像都是采用的脈沖激光作為激發(fā)光源。例如，采用固體激光器(例如Nd:YAG?laser)作為光源裝置，但是這種的激光器通常體積較大、造價(jià)高昂并且移動(dòng)不便，在實(shí)際中得不到大范圍的推廣。不僅如此，還需要通過光纖、準(zhǔn)直器和透鏡等對(duì)激光光束整形、聚焦。整個(gè)系統(tǒng)龐大、繁雜、不易操作。

中國專利CN109497952A專利和CN104568758A專利都公開使用了LED作為激發(fā)源，實(shí)現(xiàn)了光聲成像，降低了光聲成像系統(tǒng)的體積和費(fèi)用。但是，上述發(fā)明專利的信號(hào)傳輸都是從頭部超聲換能器通過信號(hào)線，傳輸并存儲(chǔ)在(外部)?電腦上，這種有線連接并附帶電腦或示波器的光聲成像系統(tǒng)，體積仍然龐大，不利于便攜，而且信號(hào)線的連接使得成像時(shí)不利于于調(diào)整探測(cè)角度和實(shí)時(shí)操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種掌上光聲成像裝置，實(shí)現(xiàn)掌上實(shí)時(shí)光聲成像，提高了裝置的便攜性和操作性。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種掌上光聲成像方法。

為了達(dá)到上述第一目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種掌上光聲成像裝置，包括：光源驅(qū)動(dòng)電路、光源陣列、光學(xué)整形系統(tǒng)、超聲探測(cè)陣列、信號(hào)放大電路、信號(hào)采集電路、微處理器ARM?單元、圖像顯示電路、無線傳輸電路、同步觸發(fā)電路和電源；所述光源驅(qū)動(dòng)電路、光源陣列和光學(xué)整形系統(tǒng)順序連接；所述超聲探測(cè)陣列、信號(hào)放大電路、信號(hào)采集電路和微處理器ARM單元順序連接；所述微處理器ARM單元分別與圖像顯示電路、無線傳輸電路相連；所述同步觸發(fā)電路分別與光源驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)采集電路相連；所述電源分別與光源驅(qū)動(dòng)電路、同步觸發(fā)電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)采集電路、微處理器ARM單元、圖像顯示電路和無線傳輸電路相連；

所述光源驅(qū)動(dòng)電路，用于給光源陣列提供驅(qū)動(dòng)電流，控制光源陣列的脈沖激發(fā)；

所述光源陣列，用于作為光聲信號(hào)的激發(fā)光源，激發(fā)成像物體產(chǎn)生光聲信號(hào)；

所述光學(xué)整形系統(tǒng)，用于對(duì)光源陣列發(fā)射出的散射光斑整形和聚焦；

所述超聲探測(cè)陣列，用于捕捉成像物體所激發(fā)的光聲信號(hào)，并將光聲信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬的電信號(hào)；