[发明专利]一种精准测量黑色素瘤厚度的光声超声联合成像装置和成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过光声和超声成像测量黑色素瘤厚度的技术，具体的说，涉及一种精准测量黑色素瘤厚度的光声超声联合成像装置和成像方法。

背景技术

黑色素瘤厚度是判断术后五年存活率的重要标准。黑色素瘤浸润厚度(Clark等级)的增加与较差的预后有关。组织学判断治疗和预后主要通过显微镜观测黑素瘤组织学上的浸润深度而决定。组织学分级需要进行充分的活检。但是，活检会给病人带来痛苦并留下疤痕，并且，有损的切除有可能带来进一步的恶变。现阶段，无损测量黑色素瘤厚度的主要方法是超声成像，目前常用于黑色素瘤测量的高频超声，主频一般为15-20Mhz，这种模式的超声成像深度较深(cm)，但是对厚度小于1.5mm，尤其是小于0.75mm的黑色素瘤，厚度统计误差较大。

光声成像是一种无损的医疗成像技术，它是基于光声效应，使用纳秒量级的短脉冲激光(光信号)照射生物组织，生物组织吸收短脉冲激光后，引起快速的热弹性膨胀产生机械波，由此产生超声波(光声信号)。超声探测器接收产生的超声波并通过一定的算法进行反投影，即得到组织中的光吸收分布。光声成像是基于组织吸收的成像，早期黑色素瘤虽然声阻抗与周围组织相差不大，但其内含有大量黑色素，可以得到高对比对高分辨率的光声结果。但光声成像对黑色素瘤的成像深度有限，因此，通过结合光声和超声成像，可以得到不同分期黑色素瘤厚度，同时，表皮与耦合剂的声阻抗差异较大，可以被超声成像清晰的呈现，从而提高黑色素瘤浸润深度检测的准确性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种精准测量黑色素瘤厚度的光声超声联合成像装置和成像方法，能够实时快速、精准测量不同分期黑色素瘤的厚度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种精准测量黑色素瘤厚度的光声超声联合成像装置，包括：计算机控制及成像系统、激光发射系统、延时模块、FPGA控制及信号处理系统、数模转换器、超声接收/发射单元、手持式双模一体化探测器；计算机控制及成像系统与激光发射系统相接；激光发射系统的脉冲触发分成两路，一路直接与FPGA控制及信号处理系统相接触发光声信号采集，另一路通过延时模块与FPGA控制及信号处理系统相接触发超声信号采集；沿着信号的流向，FPGA控制及信号处理系统、超声接收/发射单元、手持式双模一体化探测器、超声接收/发射单元、数模转换器、FPGA控制及信号处理系统、计算机控制及成像系统依次设置。

计算机控制及成像系统控制激光发射系统的运行，控制延时模块的启闭，接收光声/超声信号，实现实时成像；激光发射系统发射激光；延时模块将激光延迟用于超声成像模式；FPGA控制及信号处理系统控制超声接收/发射单元发射及接收信号并将光声/超声信号处理后返回计算机控制及成像系统；超声接收/发射单元在光声成像模式下仅接收信号，在超声成像模式下发射和接收信号；手持式双模一体化探测器与皮肤接触，发射信号至皮肤并接收皮肤反射的信号。

手持式双模一体化探测器包括：外壳和依次设置在外壳中的光纤束、线准直透镜、线聚焦透镜、超声探测器阵列；超声接收/发射单元与光纤束相接；超声探测器阵列接收皮肤反射的信号，将信号传送至超声接收/发射单元。

光纤束包括n条光纤，超声探测器阵列包括n组阵元片，超声接收/发射单元包括n组接收/发射电路，一条光纤和一组阵元片对应接入一组接收/发射电路；n组接收/发射电路并联的接入FPGA控制及信号处理系统；其中n取正整数。

光纤束为多根光纤呈线性排列结构的多模光纤。

阵元片的数量为多组；每组阵元片的数量为两个，对称的设置在照射皮肤的信号的两侧；同一侧的多个阵元片排成一列。

每个阵元片均与皮肤表面呈5度至10度角；同组的两个阵元片成八字形，八字形的大开口朝向皮肤。

线聚焦透镜的形状为长条形，凸面向下，焦长为22-30毫米。

一种精准测量黑色素瘤厚度的光声超声联合成像方法，使用一种精准测量黑色素瘤厚度的光声超声联合成像装置，包括如下步骤：

a.计算机控制及成像系统控制激光发射系统的运行，激光发射系统发射激光，同时为光声成像和超声成像提供触发信号，一路触发信号直接触发光声信号采集，即步骤b，另一路触发信号经过延时模块触发超声信号采集，即步骤c，实现光声成像和超声成像在同一采集部位的分步触发；