一种光声超声双模态同步成像系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光声成像和超声成像领域，尤其是涉及一种光声超声双模态同步成像 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 用于医学诊断的超声成像因其非电离辐射、可对解剖结构进行高分辨率成像、价 格低廉等优势在医学诊断中被广泛应用。但超声成像一般对声阻抗有差异的组织结构和血 流运动敏感，对组织的其他物理化学性质无特异性，因此诊断功能受到限制。在很多医学临 床诊断中超声成像需和MRI、CT或者X光等其它放射性诊断方式结合，以向医生提供更明确 的病灶信息。
[0003] 光声成像是近年来新兴发展的一种医学成像方法，通过对组织中不同化学成分对 光的吸收产生光声信号的检测，可以提供高分辨率和高对比度的组织物理化学性质的成 像。它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性的优点，可以提 供高对比度和高轴向分辨率，为研究生物组织的结构形态、生理特征、代谢功能、病理信息 等提供了重要手段，在生物医学临床诊断以及在体组织结构和功能成像领域具有广泛的应 用前景。
[0004] 如果能实现超声和光声的双模态同步成像，那么既可以为病灶提供高分辨率的结 构成像，又可以在结构信息的基础上提供高分辨率和高对比度的组织物理化学性质的成 像，可以为临床诊断提供更多的依据。目前超声和光声的双模态成像系统多为实验室多套 系统拼搭阶段，没有成为有机的整体系统。这是由于现有的超声成像设备硬件和算法接口 封闭导致的：一方面超声激励和脉冲激光激励的工作重复频率不同，因此造成超声图像和 光声图像的同步性较差，丢帧漏帧现象较多；另一方面，需要另行编写代码对光声数据进行 成像，超声成像和光声成像的算法不一致导致光声图像的纵横比例与超声图像不一致，无 法反映实际的组织信息，需要经过后期图像缩放和延时补偿处理。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种同步、精确、比 例一致的光声超声双模态同步成像系统及方法。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007] -种光声超声双模态同步成像系统，用于医学中被测组织的诊断成像，包括主机、 脉冲激光器以及依次连接的多通道超声探头、数据采集模块、数据处理及图像重建模块和 显示模块，所述的主机分别与多通道超声探头和脉冲激光器连接，所述的多通道超声探头 与被测组织紧贴设置，所述的脉冲激光器与被测组织相对设置。
[0008] 所述的多通道超声探头为一体化设计的超声波发射探头、超声波接收探头和光声 信号接收探头。
[0009] 一种成像方法，包括以下步骤：
[0010] 1)在一个成像周期开始时，主机向多通道超声探头发出激励电信号，同时向脉冲 激光器发出同步信号；
[0011] 2)多通道超声探头接收激励电信号后发射超声波照射被测组织；
[0012] 3)脉冲激光器接收到同步信号后经主机设定的延时后发射脉冲激光照射被测组 织，发射脉冲激光后脉冲激光器告知主机发射脉冲激光的延迟时间；
[0013] 4)多通道超声探头分别先后接收被测组织反射的超声回波信号和光声信号，并进 行信号转换；
[0014] 5)数据采集模块采集经多通道超声探头转换后的超声回波信号和光声信号，并发 送给数据处理及图像重建模块；
[0015] 6)数据处理和图像重建模块修正脉冲激光器发射脉冲激光的延迟，分别同时对超 声回波信号和光声信号进行图像重建，并对重建后的图像进行横向分别率和深度信息的优 化，得到超声图像和光声双模态图像；
[0016] 7)显示模块接收并同时显示的超声图像和光声双模态图像；
[0017]8)重复步骤1)-7)，连续生成并显示被测组织的动态超声和光声双模态图像。
[0018] 所述的步骤1)中，成像周期取决于脉冲激光器发射脉冲激光的延迟和组织成像 深度D，并且满足：
[0019]
[0020]
[0021] 其中，c为被测组织中的声速；
[0022] 所述的步骤6)中，超声图像和光声双模态图像的像素点--对应，且比例一致。
[0023] 所述的步骤7)中，显示模块通过在同一界面左右分屏的形式同时显示超声图像 和光声双模态图像。
[0024] 所述的步骤3)中，脉冲激光器发射的脉冲激光的工作波长范围包括680-950nm以 及1200-2400nm，脉冲激光器每个脉冲的输出能量介于0-100mJ之间。
[0025] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0026] 本发明通过光声超声双模态同步成像系统，根据设定的脉冲激光器的发射延迟， 通过多通道超声探头分别采集超声回波信号和光声信号，并且同时进行图像重建，同时左 右分频显示出来，原位地、同步地、等比例等尺寸地获取的超声和光声图像可以实时的提供 组织精确位置的声学和光学信息，排除了光声和超声图像不同位、不同步、丢帧漏帧的情 况，且成像软件的同源使得光声和超声图像的比例一致，使得组织的评价更加完善。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明的系统结构图。
[0028]图2为本发明系统中装置工作时序图。
[0029]其中，1、主机，2、多通道超声探头，3、脉冲激光器，4、数据采集模块，5、数据处理及 图像重建模块，6、显示模块，7、被测组织。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0031] 实施例：
[0032] 本发明结合超声成像和光声成像，建立双模态同步原位成像系统，通过对超声探 头和脉冲激光的同步控制，以及对超声回波信号和光声信号采集的延时控制，实现了超声 和光声的同步、原位和等尺度成像。如图1所示，本发明公开了一种光声超声双模态同步成 像系统，根据图2的时序所示，系统的工作步骤包括以下步骤：
[0033] 步骤一，主机向多通道超声探头输出激励电信号，同时向脉冲激光器发出同步信 号，主机具有同步信号输出功能，