CN108403082A - 一种生物组织成像系统及成像方法 - Google Patents

一种生物组织成像系统及成像方法 Download PDF

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Abstract

一种生物组织成像系统，包括探头模块、信息采集模块和图像融合模块；探头模块包括激光探头单元和超声探头单元；信息采集模块包括激光散斑采集单元和超声信息采集单元，激光散斑采集单元和激光探头单元连接，超声信息采集单元和超声探头单元连接；激光散斑采集单元和超声信息采集单元分别和图像融合模块连接，图像融合模块将激光散斑采集单元和超声信息采集单元采集的数据进行处理，实现图像融合。上述生物组织成像系统，可以把超声回波图像和激光散斑图像根据位置信息配准的图像融合算法进行融合成像，从而能够同时观察目标区域的组织内部结构和表面组织血流情况，方便快捷，减少成本。此外，还提供一种采用上述生物组织成像系统的成像方法。

Description

一种生物组织成像系统及成像方法
技术领域
本发明涉及生物医学领域，尤其涉及一种生物组织成像系统及成像方法。
背景技术
激光散斑成像利用激光散斑的特性探测物体内部微观信息。具有非接触，无创伤，快速成像等优点，激光散斑成像技术非常适用于血液微循环的测量。使用激光散斑技术可以测量血管管径，血管密度，血液流速和血流灌注等微循环参数。通过考察微循环血管的结构，微循环功能以及代谢活动，可以研究炎症、水肿、出血、过敏、休克、肿瘤、烧伤、冻伤、放射损伤等基本病理过程中微循环改变的规律及其病理机制，对疾病诊断，病情分析和救治措施都具有重要的意义。
然而激光散斑成像技术虽然可以探测表面组织血流信息，但是无法看到深层组织的内部结构。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种既能探测表面组织血流信息，又可以看到深层组织内部结构的生物组织成像系统及成像方法。
一种生物组织成像系统，包括探头模块、信息采集模块和图像融合模块；
所述探头模块包括激光探头单元和超声探头单元；
所述信息采集模块包括激光散斑采集单元和超声信息采集单元，激光散斑采集单元和所述激光探头单元连接，所述激光散斑采集单元采集所述激光探头单元输出的激光散斑图像并进行预处理，所述超声信息采集单元和所述超声探头单元连接，所述超声信息采集单元接收所述超声探头单元输出的超声回波图像并进行预处理；
所述激光散斑采集单元和所述超声信息采集单元分别和所述图像融合模块连接，所述图像融合模块将所述激光散斑采集单元和所述超声信息采集单元采集的数据进行处理，实现图像融合。
在一个实施例中，所述激光探头单元包括激光探头和CCD探测器。
在一个实施例中，所述超声探头单元包括超声发射探头和超声接收探头。
在一个实施例中，所述超声信息采集单元还包括驱动器，所述超声探头单元通过所述驱动器驱动进行超声扫描。
在一个实施例中，还包括A/D数模转换模块，所述激光散斑采集单元和所述超声信息采集单元采集到的数据经过A/D数模转换模块转化后输出给所述图像融合模块。
上述生物组织成像系统，通过在一个系统中设置激光探头单元和激光散斑采集单元，超声探头单元和超声信息采集单元，可以在一个系统中实现激光散斑成像和超声成像，通过设置图像融合模块，可以把超声成像和激光散斑成像根据位置信息配准的图像融合算法进行融合成像，从而能够同时观察目标区域的组织内部结构和表面组织血流情况，让检查更加全面具体，检测方便快捷，同时还能够减少成本。
一种生物组织成像方法，包括以下步骤：
向目标区域发射激光，接收目标区域的激光散斑图像；对目标区域进行超声扫描，接收目标区域的超声回波图像；
采集所述激光散斑图像并进行预处理，采集所述超声回波图像并进行预处理；
将经过预处理的激光散斑图像和预处理的超声回波图像进行数据处理，实现图像融合。
在一个实施例中，将经过预处理的激光散斑图像和超声回波图像进行数据处理，实现图像融合的操作为，将经过预处理的激光散斑图像和超声回波图像经过修正位置信息，图像特征提取，再经过以固有位置关系为特征的图像配准，实现图像融合。
在一个实施例中，所述固有位置关系是指超声回波图像和激光散斑图像在xy面内的位置信息一一对应，z轴坐标不同，其中，目标区域表面所在的平面为xy面。
上述生物组织成像方法，激光散斑图像可以反映出表面组织血流情况，超声回波图像可以反映出组织内部结构信息，通过把超声回波图像和激光散斑图像根据位置信息配准的图像融合算法进行融合成像，在一个系统中同时实现了超声成像和激光散斑成像，从而能够同时观察目标区域的组织内部结构和表面组织血流情况，让检查更加全面具体，检测方便快捷，同时还能够减少成本。
附图说明
图1为一实施方式的生物组织成像系统的结构示意图；
图2为一实施方式的激光散斑图像和超声回波图像进行图像融合的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一实施方式的生物组织成像系统，包括探头模块10、信息采集模块20和图像融合模块30。
探头模块10包括激光探头单元12和超声探头单元14。激光探头单元12包括激光探头和CCD探测器。激光探头向目标区域发射激光，CCD探测器用于接收目标区域的激光散斑图像。目标区域即需要进行检测的生物组织的目标区域，一般为皮肤组织。激光探头与皮肤接触。激光探头单元12用于探测目标区域的表面组织血流血氧情况。
超声探头单元14包括超声发射探头和超声接收探头。超声发射探头向目标区域进行超声扫描。超声接收探头用于接收目标区域的超声回波图像。超声发射探头与皮肤接触。超声探头单元14用于单独探测深层组织内部结构。
信息采集模块20包括激光散斑采集单元22和超声信息采集单元24。激光散斑采集单元22和激光探头单元12连接，激光散斑采集单元22采集激光探头单元12输出的激光散斑图像并进行预处理。超声信息采集单元24和超声探头单元14连接，超声信息采集单元24接收超声探头单元14输出的超声回波图像并进行预处理。
超声信息采集单元24还包括驱动器，超声探头单元14通过驱动器驱动进行超声扫描。
激光散斑采集单元22和超声信息采集单元24分别和图像融合模块30连接，图像融合模块30将激光散斑采集单元22和超声信息采集单元24采集的数据进行处理，实现图像融合。
上述生物组织成像系统，还包括A/D数模转换模块40，激光散斑采集单元22和超声信息采集单元24采集到的数据经过A/D数模转换模块40转化后输出给图像融合模块30。
具体的，图像融合模块30将经过预处理的激光散斑图像和超声回波图像经过修正位置信息，图像特征提取，再经过以固有位置关系为特征的图像配准，实现图像融合。固有位置关系是指超声回波图像和激光散斑图像在xy面内的位置信息一一对应，z轴坐标不同，其中，目标区域表面所在的平面为xy面。目标区域表面即皮肤表面。
图像融合模块30集成在计算机中。A/D数模转换模块40通过PCI接口模块50和计算机连接。
上述生物组织成像系统，通过在一个系统中设置激光探头单元12和激光散斑采集单元22，超声探头单元14和超声信息采集单元24，可以在一个系统中实现激光散斑成像和超声成像，通过设置图像融合模块30，可以把超声回波图像和激光散斑图像根据位置信息配准的图像融合算法进行融合成像，从而能够同时观察目标区域的组织内部结构和表面组织血流情况，让检查更加全面具体，检测方便快捷，同时还能够减少成本。
上述生物组织成像系统中，虽然激光散斑图像和超声回波图像本是两种不同的图像，但是由于上述生物组织成像系统进行结构设计时，通过精确计算和设计激光探头和超声发射探头的距离、位置和偏转角，在生物组织成像系统中，两探头的位置关系确定、稳定。后期图像融合时，可根据二者的位置参数调整图像的融合。因此，图像的融合性也比仅以图像特征进行融合效果要好。
此外，还提供一种采用上述生物组织成像系统的生物组织成像方法，包括以下步骤：
S10、向目标区域发射激光，接收目标区域的激光散斑图像；对目标区域进行超声扫描，接收目标区域的超声回波图像。
具体的，超声发射探头向目标区域进行超声扫描。超声接收探头用于接收目标区域的超声回波图像。超声发射探头与皮肤接触。超声探头单元用于单独探测深层组织内部结构。
激光探头向目标区域发射激光，CCD探测器用于接收目标区域的激光散斑图像。激光探头与皮肤接触。激光探头单元用于探测表面组织血流血氧情况。
S20、采集激光散斑图像并进行预处理，采集超声回波图像并进行预处理。
具体的，激光散斑采集单元采集激光探头单元输出的激光散斑图像并进行预处理。超声信息采集单元接收超声探头单元输出的超声回波图像并进行预处理。
超声探头单元通过驱动器驱动进行超声扫描。
S30、将经过预处理的激光散斑图像和预处理的超声回波图像进行数据处理，实现图像融合。
具体的，图像融合模块将激光散斑采集单元和超声信息采集单元采集的数据进行处理，实现图像融合。
请参考图2，S30中，实现图像融合的操作为，将经过预处理的激光散斑图像和超声回波图像经过修正位置信息，图像特征提取，再经过以固有位置关系为特征的图像配准，实现图像融合。其中，固有位置关系是指超声回波图像和激光散斑图像在xy面内的位置信息一一对应，z轴坐标不同，其中，目标区域表面所在的平面为xy面。目标区域表面即皮肤表面。
具体的，
1，修正位置信息的步骤操作如下，首先根据激光探头和超声发射探头两探头的角度关系，扭曲图像，使其变换到同一视角下；其次，根据激光探头和超声发射探头两探头的位置关系，缩放和旋转图像，使其变换到相同的比例。
2，图像特征提取的步骤操作如下，提取激光散斑图像和超声回波图像中显著的特征信息(如动脉血管，内脏等)匹配其重要的边缘轮廓、灰度值等特征。
3，以固有位置关系为特征的图像配准的步骤的操作如下：根据激光散斑图像和超声回波图像固有的位置关系，参考提取到的图像的显著特征信息，将修正后位置关系的图像进行融合。
S30实现图像融合后，通过计算机显示器进行显示。
上述生物组织成像方法，激光散斑图像可以反映出表面组织血流情况，超声回波图像可以反映出组织内部结构信息，通过把超声回波图像和激光散斑图像根据位置信息配准的图像融合算法进行融合成像，在一个系统中同时实现了超声成像和激光散斑成像，从而能够同时观察目标区域的组织内部结构和表面组织血流情况，让检查更加全面具体，检测方便快捷，同时还能够减少成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种生物组织成像系统，其特征在于，包括探头模块、信息采集模块和图像融合模块；
所述探头模块包括激光探头单元和超声探头单元；
所述信息采集模块包括激光散斑采集单元和超声信息采集单元，激光散斑采集单元和所述激光探头单元连接，所述激光散斑采集单元采集所述激光探头单元输出的激光散斑图像并进行预处理，所述超声信息采集单元和所述超声探头单元连接，所述超声信息采集单元接收所述超声探头单元输出的超声回波图像并进行预处理；
所述激光散斑采集单元和所述超声信息采集单元分别和所述图像融合模块连接，所述图像融合模块将所述激光散斑采集单元和所述超声信息采集单元采集的数据进行处理，实现图像融合。
2.如权利要求1所述的生物组织成像系统，其特征在于，所述激光探头单元包括激光探头和CCD探测器。
3.如权利要求1所述的生物组织成像系统，其特征在于，所述超声探头单元包括超声发射探头和超声接收探头。
4.如权利要求3所述的生物组织成像系统，其特征在于，所述超声信息采集单元还包括驱动器，所述超声探头单元通过所述驱动器驱动进行超声扫描。
5.如权利要求1所述的生物组织成像系统，其特征在于，还包括A/D数模转换模块，所述激光散斑采集单元和所述超声信息采集单元采集到的数据经过A/D数模转换模块转化后输出给所述图像融合模块。
6.一种生物组织成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
向目标区域发射激光，接收目标区域的激光散斑图像；对目标区域进行超声扫描，接收目标区域的超声回波图像；
采集所述激光散斑图像并进行预处理，采集所述超声回波图像并进行预处理；
将经过预处理的激光散斑图像和预处理的超声回波图像进行数据处理，实现图像融合。
7.如权利要求6所述的生物组织成像方法，其特征在于，将经过预处理的激光散斑图像和超声回波图像进行数据处理，实现图像融合的操作为，将经过预处理的激光散斑图像和超声回波图像经过修正位置信息，图像特征提取，再经过以固有位置关系为特征的图像配准，实现图像融合。
8.如权利要求7所述的生物组织成像方法，其特征在于，所述固有位置关系是指超声回波图像和激光散斑图像在xy面内的位置信息一一对应，z轴坐标不同，其中，目标区域表面所在的平面为xy面。
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