[发明专利]一种光学分辨光声显微三维层析成像的深度修正方法

摘要

本发明公开了一种光学分辨光声显微三维层析成像的深度修正方法，将第一纵深平面上获得的光声幅值平均值作为基准，将每个纵深平面上获得的光声平均值与基准比较并获得差值，然后将每个纵深平面上获得的实时光声幅值分别减去每个纵深平面上对应的差值，即可得到深度修正后的被测组织每个纵深平面上的光声幅值，最后再分别利用二维和三维图像重建算法，最终获得经过深度修正后的被测组织在某个纵深平面上的二维光声图像以及整个被测组织的三维光声图像。与现有光声成像相比，本发明提出的方法具有方便快捷、易于实现等特点。同时，本发明提出的方法适用于包括前向、后向和侧向探测模式在内的光声检测及成像系统。

主权项

1.一种光学分辨光声显微三维层析成像的深度修正方法，其实现步骤如下：第一步，利用光学分辨光声成像系统，将准直脉冲激光光束经过聚焦透镜后，将聚焦光束入射到被测组织中，使得在被测组织内形成聚焦光斑并激发产生光声信号，其中，被测组织和超声探测器放置于样品支架上，样品支架安装固定在三维扫描平移台上，可以在三维扫描平移台步进电机驱动下沿X、Y和Z方向上做平移扫描运动；第二步，先通过控制软件初始化三维扫描平移台，让聚焦光斑入射在被测组织的第一纵深平面S1上，然后，设置好三维扫描平移台在X、Y和Z方向步进电机移动的移动长度，分别为Lx、Ly和Lz、移动步数，分别为s、k和n，即：在X、Y和Z方向上，三个步进电机的移动步数范围分别为：1,2，…,s；1,2，…,k和1,2,…,n；第三步，驱动三维扫描平移台先在第一纵深平面S1上做X和Y方向的逐行连续扫描，即：被测组织中的聚集光斑会在被测样品的第一纵深平面S1上进行一定步距的逐行二维C型扫描，得到该初始平面S1上每个X和Y步距下的光声幅值数据矩阵，即：第四步，完成第一纵深平面S1的二维C型扫描后，再根据第二步中设置好的Z方向的步距，驱动三维扫描平移台改变Z方向的位置，使得入射聚焦光斑在第二个纵深平面S2位置，然后，再在第二步设置好了的X和Y方向的步距下，在第二个纵深平面S2上做逐行二维C型扫描，得到第二个纵深平面S2上的每个X和Y步距下的光声幅值数据矩阵第五步，当完成第二个纵深平面S2上的逐行C型扫描后，重复第三步的操作，直至纵深方向步进电机移动步数达到n为止，并得到第n个纵深平面Sn上的二维光声幅值数据矩阵此时整个光声三维扫描操作结束，并得到了每个纵深平面上的二维光声数据矩阵P1,P2,…,Pn；第六步，得到从第一纵深平面S1到第n个纵深平面Sn上每个平面与超声探头的距离分别为h1,h2,…,hn‑1,hn，接着，对第一纵深平面S1到第n个纵深平面Sn上的二维光声数据矩阵P1，P2，…,Pn分别取平均值，得到每个纵深平面二维光声数据的平均值分别为M1，M2,…,Mn，然后，利用各个纵深平面上的光声幅度平均值M1，M2,…,Mn与每个平面与探头的距离h1,h2,…,hn之间建立映射关系模型，即：Mn＝f(hn)；第七步，以第1个纵深平面S1上得到的平均值M1作为基准，将每个纵深平面光声幅值平均值M1，M2,…,Mn减去第1个纵深平面S1的光声幅值平均值M1，可以得到每个平面与第1纵深平面S1的光声幅值平均值之差，即：ΔP1，ΔP2,…,ΔPn其中ΔPn＝Pn‑P1；第八步，将第1个纵深平面S1到第n个纵深平面Sn上每个聚集光斑点处获得的实时光声幅值数据矩阵P1，P2，…,Pn，减去每个纵深平面对应的ΔPn，就可以得到深度修正后的光声幅值数据矩阵P1’,P2’，…,Pn’。其中Pn’＝Pn‑ΔPn，其中Pn为深度校正前每个纵深平面上每个光声聚集光斑处的实时光声幅值，Pn’为深度校正后的每个纵深平面上每个光声聚集光斑处的实时光声幅值；第九步，最后，利用二维和三维光声图像重建算法，对光声图像进行重建，可以得到深度修正后的被测组织的在每个纵深平面上的二维光声图像以及整个被测组织探测区域的三维光声图像。