[发明专利]光声成像装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光声成像领域，尤其涉及一种基于量子关联成像技术的光声成像装置及方法。

背景技术

光声成像技术是医学领域新兴的无损检测技术，具有无创伤、非电离、对比度高、穿透能力强的特点，在一种有效的临床检测手段。光声成像的原理是：当激光辐照生物组织时，位于组织内部的肿瘤等吸收体吸收光能量升温膨胀，产生超声波，位于组织表面的超声探测器件接收超声波，并据此重建生物组织的光吸收图像。光声成像技术在医学上具有广阔的应用前景，是一种对人体几乎无害的检测手段，能够深入组织达到50mm-60mm，满足大部分疾病的检测要求，尤其在血管造影、肿瘤检查、关节炎诊断方面具有重要价值。

现有的光声成像设备一般采用激光器作为激励源，发出激光向生物组织照射，采集生物组织吸收激光产生的超声波，对超声波进行处理后采用图像重构算法生成生物组织图像。现有技术存在以下不足：

1.一般采用点探测的方式扫描生物组织，成像效率较低。

2.采用滤波反投影、迭代重建等算法重建图像，运算较为复杂，图像质量较差。

3.只通过采集生物组织产生的超声波成像，时空分辨率较差。

因此，亟需一种成像效率高、时空分辨率较好的光声成像装置及方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种基于量子关联成像技术的光声成像装置及方法，通过关联计算激光信号与其激发的超声波信号来重建目标图像，实现了快速精确、时空分辨率较佳的光声成像方式。

本发明一方面提供一种光声成像装置，包括：激光发射单元、激光调制单元、承载目标的载物单元、检测单元、及向激光调制单元发送调制信号的处理单元；其中，激光调制单元根据所述调制信号调制激光发射单元发射的激光，将调制后的激光投射到目标；检测单元对目标由激光的照射产生的超声波信号进行检测，并将超声波信号转换为电信号向处理单元发送；处理单元对调制信号与电信号进行关联运算，获取目标图像。

优选地，所述装置还包括：同步单元，用于向激光调制单元与检测单元发送同步信号，使调制信号与电信号同步。

优选地，调制信号为矩阵信号A_i(x，y)；以及处理单元对调制信号与电信号利用公式1进行关联运算：

其中，x、y分别为激光光场的横、纵坐标，i为不大于M的正整数，M为调制信号总数，S(x，y)为目标图像，B_i为与A_i(x，y)对应的电信号；<>为相关函数。

优选地，目标由激光的照射产生超声波信号符合公式2：

其中，P为超声波信号对应的光声压，β为等体积膨胀系数，F为激光的光能流率，μ为光吸收率，V为目标中的超声波声速，C为目标的比热容。

优选地，所述装置还包括聚光单元与导光单元；其中，聚光单元将激光调制单元调制后的激光聚集到导光单元；导光单元将接收的激光引导到目标。

优选地，激光发射单元为脉冲激光器，激光调制单元为数字微镜器件，检测单元为超声波换能器，聚光单元为凸透镜。

优选地，处理单元发送调制信号的频率与脉冲激光器的脉冲频率相同。

本发明另一方面提供一种光声成像方法，包括：

向目标投射经调制信号调制的激光；采集目标由激光的照射产生的超声波信号，并将超声波信号转换为电信号；对调制信号与电信号进行关联运算，获取目标图像。

优选地，在对调制信号与电信号进行关联运算之前，所述方法还包括：使调制信号与电信号保持同步。

优选地，所述对调制信号与电信号进行关联运算具体为：利用公式1对调制信号与电信号进行关联运算：

其中，A_i(x，y)为调制信号，x、y分别为激光光场的横、纵坐标，i为不大于M的正整数，M为调制信号总数，S(x，y)为目标图像，B_i为与A_i(x，y)对应的电信号；<>为相关函数。

由上述技术方案可知，本发明通过关联计算激光信号与其激发的超声波信号来重建目标图像，实现了成像快速精确、时空分辨率高的技术效果。

附图说明

图1是本发明的光声成像装置示意图；

图2是本发明的光声成像方法示意图。

具体实施方式