[发明专利]一种光声非视距成像方法

说明书

本发明公开了一种光声非视距成像方法，利用颅骨内壁对于超声波的强反射，来接收非视距内的组织(如脑血管)产生的光声信号。当检测到经颅骨反射而来的非视距内的光声信号后，通过相应的信号和图像处理算法，可以恢复出非视距范围内的光声图像。与现有技术方案相比，本发明具有如下有益效果：本发明从颞骨区域有限的成像视角，利用颅骨内壁对声波信号的强反射效应，分析声波在颅内的多次反射传播过程，从而重建直线视角外的颅内图像，实现全脑光声成像。

技术领域

本发明涉及一种光声成像方法，尤其涉及一种人脑经颅光声成像方法。

背景技术

光声成像(Photoacoustic Imaging)是一种最近几年发展迅速的混合成像模态，结合了多波长光学吸收的高特异性，以及超声波的深穿透性。目前，光声成像在许多生物医学应用场景都发挥着重要的作用，包括小鼠全身成像、乳腺成像、皮肤成像等等。最近两年，人脑经颅光声成像正在成为研究热点，相比于传统的CTA和MRA等技术，经颅光声成像可以在不加造影剂的情况下，实现对血管分布的高分辨率重建，且整体系统成本较低。

然而，经颅光声成像所面临的最大挑战是颅骨对于声波信号的极强的衰减和畸变，对于光声信号的有效接收和图像重建提出了重大的挑战。所以，选择人脑头骨最薄的区域，即颞骨(最薄处仅0.1cm)，进行光声信号的探测是解决该问题的方式之一，可以最小化颅骨对于声波的衰减和畸变。尽管如此，由于颞骨仅位于人脑侧面的狭小区域，从这里只能探测到人脑局部的光声信号，极大的限制了光声人脑成像的应用场景。

图1是从颞骨区域进行光声信号检测的示意图。从图1中可以看到，由于颞骨有限的区域范围，超声探头的视野只能覆盖人脑中的部分区域(两条虚线位置内)，虚线位置以外的脑组织产生的光声信号无法被直接探测到。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：由于颞骨仅位于人脑侧面的狭小区域，从这里只能探测到人脑局部的光声信号，极大的限制了光声人脑成像的应用场景。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种光声非视距成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、进行人脑颅骨超声成像，基于所获得得人脑颅骨图像进行颅骨内表面建模；

步骤2、根据模型所反应的颅骨内表面几何结构特征，结合光声成像时颞骨处超声探头排列位置以及超声探头的方向性大小，选择超声探头能接收到的相应颅骨内表面作为反射的界面，将该界面上的点看作虚拟探头；

步骤3、接收经颅骨反射而来的非视距内的组织产生的光声信号；

步骤4、对获得的光声信号进行信号时域截取，去除多次反射的信号干扰；

步骤5、结合已经建立的超声虚拟探头，根据虚拟探头与每个实际超声探头的位置关系将实际探头接收到的光声信号投影到虚拟探头后，获得虚拟探头接收的与空间位置有关的加权信号，使得重建过程从包含反射的过程变为信号在虚拟探头位置的直接接收，利用光声重建算法进行加权信号的重建；

步骤6、对重建出来的图像进行后处理。

优选地，所述步骤4包括以下步骤：

去除获得的光声信号中的耦合信号部分，在光声信号的时域进行固定长度的截取。

优选地，在光声信号的时域进行固定长度的截取时，对于多次反射的信号，根据已知的颅骨内表面几何结构，计算出反射信号可能经过的最大路程，根据该最大路程在时域上进行信号最大长度的截取。

优选地，在所述步骤4之后并所述步骤5之前还包括以下步骤：对上一步获得的光声信号进行滤波处理，以降低干扰。

优选地，在所述步骤6中，对于依旧存在的多次反射信号，在图像重建结束后，根据已知的颅骨几何结构，将重建结果位于颅骨外的部分截去，达到进一步去除图像伪影的目的。