一种超声光声光声谱三模态成像系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声成像、光声成像和光声谱成像的三模态协作成像领域，尤其是涉 及一种超声光声光声谱三模态成像系统及方法。
【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具 有运动速度的血流敏感，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其他诊断方式结合，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定性 成像。而对光声信号进行光声谱分析，其在光波长维度的信息反映了组织中不同化学成分 的含量，其在声频率维度的信息反映了组织中不同化学成分形成的微区尺寸，如脂肪颗粒、 结节、腺体等，可以提供生理、代谢功能、病理等更多定量信息。光声成像和光声谱成像在生 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、光声、光声频谱三模态成像，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空间分辨率的组织物理化学成分的定性和定 量信息，可以为临床诊断提供更多的依据。目前光声谱成像需要光声信号的原始数据，一般 采用单阵元超声传感器对组织进行数据采集和分析，无法获取空间光声谱信息，与超声和 光声的双模态成像系统没有成为有机的整体系统。
【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三模态成像、同 步等比例成像的超声光声光声谱三模态成像系统及方法。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007] -种超声光声光声谱三模态成像系统，用于识别组织成分含量和尺寸当量，该系 统包括主机、脉冲激光器以及依次连接的阵列超声传感器、数据采集模块、数据处理及图像 重建模块和显示模块，所述的主机分别与阵列超声传感器和脉冲激光器连接，所述的阵列 超声传感器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] 所述的阵列超声传感器为一体化设计的超声波发射探头、超声波接收探头和多通 道光声信号接收探头。
[0009] -种超声光声光声谱三模态成像方法，包括以下步骤：
[0010] 1)在一个成像周期开始时，主机向阵列超声传感器发出激励电信号，同时向脉冲 激光器发出同步信号；
[0011] 2)阵列超声传感器接收激励电信号后发射超声波照射被测组织；
[0012] 3)阵列超声传感器接收被测组织反射的超声回波信号，并进行信号转换后由数据 采集模块发送给数据处理和图像重建模块；
[0013] 4)脉冲激光器接收到同步信号后经主机设定的延时后发射设定波长的脉冲激光 照射被测组织；
[0014] 5)阵列超声传感器接收该波长下被测组织反射的光声信号，并进行信号转换后由 数据采集模块发送给数据处理和图像重建模块；
[0015]6)重新设定脉冲激光器发射的脉冲激光的波长，重复步骤4) -5)，获取多个波长 下被测组织反射的光声信号；
[0016] 7)数据处理和图像重建模块分别同时对超声回波信号和多个波长下被测组织反 射的光声信号进行图像重建，得到超声图像和多个波长下的光声图像，并同时对多个波长 下被测组织反射的光声信号进行光声频谱计算，得到多个波长下的光声谱图像，并将超声 图像、多个波长下的光声图像和光声谱图像发送到显示模块中；
[0017] 8)显示模块接收并同时显示的超声图像、光声图像和光声谱图像；
[0018] 9)重复步骤1)_8)，连续生成并显示被测组织的动态超声光声光声谱三模态图 像，并且对被测组织进行识别，获取组织成分含量和尺寸当量。
[0019] 所述的步骤6)中，数据处理和图像重建模块采用时域反投影算法对超声回波信 号和光声信号进行图像重建。
[0020] 所述的步骤5)中，阵列超声传感器通过多通道光声信号接收探头接收不同空间 位置被测组织反射的光声信号。
[0021] 所述的步骤9)中，组织成分包括含氧血红蛋白、脂肪和水。
[0022] 所述的步骤7)中，超声图像和光声图像的像素点一一对应，且比例一致。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0024] 一、三模态成像：本发明在超声图像和光声图像双模态成像的基础上，通过对不同 波长下被测组织反射的光声信号进行光声频谱计算，获取光声谱图像，实现了三模态的成 像，根据光声谱图像能够获取组织中不同化学成分的含量及尺寸，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空间分辨率的组织物理化学成分的定 性和定量信息，可以为临床诊断提供更多的依据。
[0025] 二、同步等比例成像：本发明根据设定的脉冲激光器的发射延迟，通过阵列超声传 感器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，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】
[0026] 图1为本发明的方法流程图。
[0027] 图2为本发明的结构示意图。
[0028] 其中，1、主机，2、阵列超声传感器，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】
[0029] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0030] 实施例：
[0031] 如图2所示，本发明结合超声成像、光声成像和光声谱成像技术，建立三模态原位 成像系统，通过对超声传感器和脉冲激光的同步控制，对超声回波信号和光声信号采集的 延时控制，对光声信号原始数据的谱分析，实现了超声、光声和光声谱的同步原位成像，反 映了组织结构、光吸收分布信息、组织分子成分含量和尺寸信息，
[0032] 如图1所示，本发明公开了一种超声光声光声谱三模态成像方法，包括以下步骤：
[0033] 步骤一，阵列超声传感器发射超声波辐照待识别组织；
[0034] 步骤二，发射超声同步的脉冲激光辐照待识别组织；
[0035] 步骤三，阵列超声传感器接收组织反射的超声回波信号及组织发射的光声信号；
[0036] 步骤四，数据采集模块采集经阵列超声传感器转换的阵列超声和光声信号；
[0037] 步骤五，根据时域反投影算法进行超声和光声图像的重建；
[0038] 步骤六，对阵列的光声信号原始数据计算光声频谱，获取不同阵列单元的光声谱 图像；
[0039] 步骤七，改变激光波长，重复上述过程，可获得不同激光波长下组织的光声谱图 像；