[发明专利]光声定量弹性、粘性双参数成像方法及装置

说明书

本发明公开了一种光声定量弹性、粘性双参数成像方法及装置，所述方法包括：准连续激光器发出的激光脉冲经准直透镜准直后，通过聚焦透镜照射到待测组织样品上，使其产生光声信号；光声信号经超声耦合剂后，由超声探测器接收，再经过信号放大器放大后分别被输送到示波器和锁相放大器，以得到位移的上升时间和光声信号的相位差，并将该信息存储到计算机中；根据上升时间和弹性的关系，以及相位差和粘弹比的关系，将各点的弹性和粘性以灰度形式映射到显示屏上，获得待测组织样品的定量弹性、粘性的二维灰度图像；所述装置包括光声信号激发组件、光声信号采集组件、光声信号处理组件和探测扫描组件。本发明可以实现对具有弹性、粘性变化的病变的检测。

技术领域

本发明涉及一种弹性、粘性双参数成像方法及装置，尤其是一种光声定量弹性、粘性双参数成像方法及装置，属于生物医学的弹性、粘性检测技术。

背景技术

弹性和粘性是重要的表征物质力学特性的物理参数，生物组织弹性和粘性的改变往往与其病理过程和组织异常密切相关，因此生物组织弹性、粘性的测量对于预临床研究和临床应用，特别是检测和诊断像乳腺癌、肝纤维化、动脉粥样硬化等许多其他的弹性、粘性发生变化的疾病方面，具有很好的前景。

目前，超声弹性成像、光学相干弹性成像、磁共振弹性成像作为一种弹性技术被提出，通过测量组织被激励后的应变响应获得组织的相对弹性。即使在一定程度上这些定性的测量方法可用于检测组织病变，但易受操作者主观因素的影响；而且，他们也不适合测量一些例如肝纤维化、动脉粥样硬化之类的弥漫性疾病，因为组织异常并不是发生在一些集中的区域，因此没有正常的背景组织提供对比。剪切波弹性成像虽然能实现定量测量，然而由于存在不可忽略的较大的测量误差，尤其对于不均匀性或层状组织；而且，在剪切波弹性成像中较长持续的声辐射力产生的高能量沉积，生物组织很容易因此遭受热损伤。

生物组织既表现出弹性，又表现出粘性，视为一种粘弹体，因此需要弹性、粘性同时描述生物组织的力学行为来提供互补信息。然而，在上述成像方法中，粘性并没有受到和弹性相同的关注与重视，这会导致弹性测量的偏差，也会潜在地导致与组织生理状态有关的重要信息的丢失。

目前，利用光声技术检测组织弹性的方法已有报道，如2011年9月7日公开的发明专利：光声弹性成像方法与装置，申请人：华南师范大学，申请日：2011年1月14日，申请号：201110008213.5；如2013年公开的发明专利：一种便携式无创、实时光声粘弹检测仪，申请人：华南师范大学，申请日：2012年9月26日，申请号：201210363738.5。这两个专利申请都是用强度调制的连续光源激发产生光声信号，通过测量该信号与调制信号之间的相位差来表征组织的粘弹特性(粘弹比)。此种方法在下列情况下存在很大的局限性，第一，当正常组织和变异组织的弹性模量和粘性系数都分别不相等，但粘弹比相等时，使得测量的相位延迟相同，不能区分正常组织和变异组织；其次，当在组织的变异过程，弹性和粘性都分别变化，且变化的比例相同时，使得测得的相位延迟一样，不能实现动态过程的检测。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有弹性成像技术和粘弹成像技术的缺陷，提供了一种能够无损、准确地定量弹性和粘性的光声定量弹性、粘性双参数成像方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现上述方法的光声定量弹性、粘性双参数成像装置，该装置结构简单、使用方便，可以实现对具有弹性、粘性变化的病变的检测，尤其对于动脉粥样硬化，可得到脂质、纤维、钙化组织、炎症的成分分布，从而识别易损斑块。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

光声定量弹性、粘性双参数成像方法，所述方法包括以下步骤：

1)准连续激光器发出一定波长的激光脉冲，经准直透镜准直；

2)经准直的激光脉冲通过聚焦透镜照射到样品池内的待测组织样品上，基于光致热弹效应，使待测组织样品产生光声信号；