[发明专利]三维光声乳腺或颅脑无损成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学测量和医疗器械技术领域，具体涉及一种三维光声乳腺或颅脑无损成像系统。

背景技术

光声成像技术结合纯光学成像高对比度和纯超声成像深穿透性的优点，由于组织对超声的衰减和散射远小于组织对光的衰减和散射，用宽带超声探测器检测超声波代替光学成像中检测散射光子，其可以提供高对比度和高分辨率的组织影像，成像可达到厘米量级深度和微米量级分辨率，并且具有无放射性损伤、成本较低、使用安全便捷等特性。尤其是，光声信号在生物组织内有很好的传输特性，它携带了组织的光吸收特征信息，而生物组织对光吸收的差异反映了组织的结构形态和生理特征，同时也反映组织代谢的差异和病变特征，被认为是进行早期癌变和各种损失诊断成像的有效方法。

中国发明专利申请公开说明书(公开号CN1862247A)公开了一种基于多通道电子并行扫描光声实时层析成像的方法及其装置，但该方法也只能实现二维的光声层析成像，且由于采用线阵探头在单个方位接收光声信号，难以实现具有不规则边界(如各种凸出结构)的被测组织的光声复杂图像。中国发明专利申请公开说明书(公开号CN 1555764A)也公开了一种生物组织光学和超声的采集和层析成像的方法及其装置。其成像方法包括：(1)超声扫描生物组织，查找可能的病变部位；(2)脉冲激光和超声同时入射到第1步找出的可疑病变部位的组织中，获得光致超声和反射超声信号；(3)接受超声回波和光声信号；(4)计算机对信号进行数据处理后，通过直线投影层析成像。其装置中用于发射和接受超声的传感器是线型多元超声阵列，可以得到二维平面的超声回波信号和光致超声信号，经过数据处理后，只能获得二维光声和超声像，图像的辨识困难，需要有相当经验的人员才能解读图像的意义。

2003年Wang等报道了采用单元非聚焦探头依次做圆周和线性扫描来实现三维光声成像(X.D.Wang，Y.J.Pang，G.Ku，G.Stoica，and L.H.Wang，“Three-dimensionallaser induced photoacoustic tomography of mouse brain with the skin and skull intact，”Opt.Lett.，28，17392-1741，2003.)；由于需要同时做两个方位的机械扫描，其系统稳定性和时间分辨率被极大的降低。2002年Andreev等和2008年Ephrat等分别报道了将多个单元探头沿着经度和纬度依次间隔稀疏排列在一个球面上接收光声信号的三维光声成像方法(V.G.Andreev，D.A.Popov，D.V.Sushko，A.A.Karabutov，and A.A.Oraevsky，“Image reconstruction in 3D optoacoustic tomography system withhemispherical transducer array，”Proc.SPIE，4618，137-145，2002.P.Ephrat，L.Keenliside，A.Seabrook，F.S.Prato，and J.J.Carson，“Three-dimensional photoacoustic imaging bysparse-array detection and iterative image reconstruction，”J.Biomed.Opt.，13(5)，054052，2008.)；该方式虽然不需要机械扫描即可实现三维光声成像，但由于多个单元探头间距太大且精确定位困难，其加工难度和空间分辨率受到了极大的限制。尤其需要指出的是，以上光声成像方法的信号采集普遍采用单元换能器，以获得不同方向的光声信号，再经复杂算法重建出组织的光学吸收分布。由于多方位的机械旋转扫描和长时间的数据采集过程，机械振动和仪器长时间工作的随机参数漂移等不稳定因素对结果带来的随机误差不可避免，从而严重影响成像质量和研究结果的可靠性和稳定性。同时，成像算法复杂，计算量大，耗费时间长，在实际应用中显然存在相当大的局限性，无法满足实际临床的快速精确需求。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种三维光声乳腺或颅脑无损成像系统。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种三维光声乳腺或颅脑无损成像系统，包括光声激发与传感单元，信号控制与处理单元。