[發(fā)明專利]一種基于聲學(xué)散射透鏡的光聲斷層成像裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211212309.8
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115568826A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 殷杰;何君君;謝敏;劉廣東;馬倩倩
• 申請（專利權(quán)）人: 南京科技職業(yè)學(xué)院
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 南京源古知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32300
• 代理人: 畢景峰

1.一種基于聲學(xué)散射透鏡的光聲斷層成像裝置；其特征在于，包括四個相同的散射透鏡裝置和脈沖激光器；脈沖激光器用于發(fā)射脈沖激光束照射成像目標(biāo)激發(fā)光聲信號；四個散射透鏡裝置的成像區(qū)域ROI重合,成像區(qū)域ROI為正方體空間；四個散射透鏡裝置互成90°角并對成像區(qū)域ROI在x-y平面上進行全包圍；

散射透鏡裝置包括單側(cè)開口的矩形金屬腔體、散射透鏡和換能器；散射透鏡靠近金屬腔體的開口側(cè)；換能器固定在金屬腔體開口側(cè)對面的側(cè)板外側(cè)；金屬腔體開口側(cè)對面的側(cè)板中心位置上開設(shè)有開孔，換能器的發(fā)射端面正對開孔，發(fā)射端面與開孔所在的側(cè)板處于同一平面；所述散射透鏡包括多個呈矩形陣列分布的散射體；散射體由鋼柱和多個鋼球組成，鋼柱豎直固定在金屬腔體的頂板和底板之間；鋼球等間距分布在鋼柱上；換能器的發(fā)射端面、散射透鏡以及成像區(qū)域RO1三者的中心位于一條直線上；四個散射透鏡裝置的換能器通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接上位機。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聲學(xué)散射透鏡的光聲斷層成像裝置；其特征在于，所述換能器為聲透鏡接收換能器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于聲學(xué)散射透鏡的光聲斷層成像裝置；其特征在于，所述聲透鏡接收換能器為中心頻率為f₀的寬帶非聚焦換能器；中心頻率f₀為3-5MHz。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于聲學(xué)散射透鏡的光聲斷層成像裝置；其特征在于，單根散射體的鋼柱直徑為0.8mm，長度為60mm；鋼球的直徑為2mm，沿鋼柱的分布間距為2mm；鋼柱以間隔2mm等間距排列成4×15的矩形陣列，金屬腔體呈正方體，其在x-y-z方向上的尺寸均為60mm；成像區(qū)域ROI的尺寸為30mm×30mm×30mm，換能器的中心點到成像區(qū)域ROI的中心點的距離為90mm。

5.一種基于聲學(xué)散射透鏡的光聲斷層成像方法；其特征在于，包括以下步驟：

S1：測量散射透鏡裝置的自由空間格林函數(shù)：在成像區(qū)域ROI遠(yuǎn)離散射透鏡裝置的一側(cè)放置超聲平面陣列；換能器的發(fā)射端面、散射透鏡、成像區(qū)域ROI和超聲平面陣列的中心位于一條直線上；所述超聲平面陣列的中心頻率和換能器的中心頻率相同；

S2:建立三維直角坐標(biāo)系，標(biāo)定成像區(qū)域ROI的中心點坐標(biāo)為(0mm,0mm,0mm)，以換能器和超聲平面陣列的中心連線為x軸；垂直于x軸，且平行于成像區(qū)域ROI底面的直線為y軸；垂直于成像區(qū)域ROI底面的方向為Z軸；超聲平面陣列所在平面平行于y-z平面；標(biāo)定換能器和超聲平面陣列中心的位置坐標(biāo)；確定成像區(qū)域ROI的圖像像素點R后,在水槽水浸環(huán)境中，利用超聲測量及特定算法，確定成像區(qū)域ROI內(nèi)各像素點R至換能器的自由空間格林函數(shù)；

S3：搭建成像裝置；

S4：在成像區(qū)域ROI內(nèi)z＝0的平面上放置標(biāo)準(zhǔn)樣品，進行成像，并與標(biāo)準(zhǔn)樣品的實際光學(xué)圖像對比校正，確定有效信號長度T_e；

S5:將測試樣品放置在成像區(qū)域ROI內(nèi)，使用非聚焦、脈寬為納秒級的脈沖激光束照射測試樣品，激發(fā)光聲信號，換能器捕捉信號并經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)送至上位機，通過三維時間反轉(zhuǎn)算法計算出成像區(qū)域ROI內(nèi)任一像素點R的相對光吸收系數(shù)，進一步可獲得斷層光聲圖像或者立體光聲圖像。