[发明专利]重建2D或3D图像的PACT系统和方法

权利要求书

1.一种用于生成对象的至少一部分的2D或3D图像的PACT系统，所述PACT系统包括：

光源，其被配置成将光脉冲引导到穿过所述对象的所述至少一部分的成像平面中，其中响应于所述光脉冲的照射在所述成像平面内产生多个光声信号；以及

全环形换能器阵列，其包括多个超声换能器，所述多个超声换能器分布在围绕所述成像平面的环的圆周上，其中所述全环形换能器阵列被配置成对所述多个光声信号进行空间采样，且其中所述全环形换能器阵列被配置成对所述多个光声信号中的源自所述成像平面内的某一视场内的光声信号进行空间采样；

所述视场包括基于所述多个超声换能器的数量和所述多个超声换能器的高截止频率的波长而选择的、满足一个准则的直径；所述准则的视场直径与π的乘积小于或等于超声换能器数量与超声换能器的高截止频率的波长的乘积的一半。

2.如权利要求1所述的PACT系统，其还包括多个前置放大器，所述多个前置放大器中的每个前置放大器可操作地直接连接到所述多个超声换能器的一个对应超声换能器，每个前置放大器被配置成专门放大一个对应超声换能器采样的多个光声信号。

3.如权利要求2所述的PACT系统，其还包括至少一个模拟-数字采样装置，所述至少一个模拟-数字采样装置包括多个数据通道，所述多个数据通道中的每个数据通道可操作地连接到一个前置放大器，每个数据通道被配置成专门对一个前置放大器放大的多个光声信号进行采样和数字化。

4.如权利要求3所述的PACT系统，其还包括计算装置，所述计算装置包括至少一个处理器和存储多个模块的存储器，每个模块包括能够在所述至少一个处理器上执行的指令，所述多个模块包括图像重建模块，所述图像重建模块被配置成根据响应于单个光脉冲的照射而产生的所述多个光声信号重建所述对象的所述至少一部分的2D图像。

5.如权利要求4所述的PACT系统，其还包括扫描元件，所述扫描元件被配置成将所述全环形换能器阵列和所述成像平面相对于所述对象的所述至少一部分定位在沿扫描图案的多个位置，其中，

所述光源还被配置成将光脉冲序列引导到成像平面序列中，其中所述光脉冲序列中的每个光脉冲被引导到所述成像平面序列中的一个成像平面中，每个成像平面位于沿所述扫描图案的所述多个位置中的一个位置；

所述全环形换能器阵列还被配置成对多个光声信号集进行空间采样，每个光声信号集包括从所述成像平面序列中的一个成像平面产生的多个光声信号；

所述图像重建模块还被配置成重建所述对象的所述至少一部分的2D图像序列，所述2D图像序列中的每个2D图像是基于从所述成像平面序列中的一个成像平面采样的一个光声信号集重建的；且

所述图像重建模块还被配置成基于组合的多个光声信号重建所述对象的所述至少一部分的3D图像，所述组合的多个光声信号包括从所述成像平面序列采样的所述多个光声信号集的多个光声信号。

6.如权利要求5所述的PACT系统，其中，所述图像重建模块使用双声速图像重建方法来重建所述对象的所述至少一部分的所述2D图像序列和所述3D图像；

所述双声速图像重建方法为现有全局后向投影图像重建方法的修改，其通过将现有全局后向投影图像重建方法中使用的单声速延迟图替换为水区域和组织区域中的双声速延迟图，并在此基础上执行现有全局后向投影图像重建方法的剩余步骤来重建图像。

7.如权利要求4所述的PACT系统，其中，

所述光源还被配置成将光脉冲序列引导到所述成像平面中，所述光脉冲序列以某一光脉冲频率产生；

所述全环形换能器阵列还被配置成对多个光声信号集进行空间采样，每个光声信号集包括响应于所述光脉冲序列中的每个光脉冲对所述成像平面的照射而产生的多个光声信号；且

所述图像重建模块还被配置成重建所述对象的所述至少一部分在所述成像平面内的时间序列2D图像，所述时间序列2D图像中的每个2D图像是基于一个光声信号集重建的。