CN110547762A - 一种光声成像系统及其成像方法 - Google Patents
一种光声成像系统及其成像方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110547762A CN110547762A CN201810537873.4A CN201810537873A CN110547762A CN 110547762 A CN110547762 A CN 110547762A CN 201810537873 A CN201810537873 A CN 201810537873A CN 110547762 A CN110547762 A CN 110547762A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- pulse
- ultrasonic
- triggering
- imaging system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007102 metabolic function Effects 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0093—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy
- A61B5/0095—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy by applying light and detecting acoustic waves, i.e. photoacoustic measurements
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种光声成像系统及其成像方法，所述光声成像系统包括脉冲激光器、合束器和触发及同步信号发生装置，所述脉冲激光器为n个，其中n≥2；所述脉冲激光器的信号控制端分别与触发及同步信号发生装置连接，n个脉冲激光器发出的激光束通过合束器合成一束后输出，所述合束器与激光耦合模块连接，所述激光耦合模块与激光聚焦部件连接，所述超声接收转换部件与超声电信号接收处理模块连接，所述超声电信号接收处理模块与数据采集和图像重建显示模块连接，所述数据采集和图像重建显示模块与触发及同步信号发生装置连接。采用本发明的技术方案，使整个光声成像系统能够满足获得很高的成像帧率和对生物组织足够的成像深度的双重要求。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种光声成像系统及其成像方法。
背景技术
光声成像是近年来发展起来的一种无损医学成像方法，其可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。光声成像是一种基于生物组织内部光学吸收差异、以超声作媒介的无损生物光子成像方法，结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性的优点，以超声探测器探测光声波代替光学成像中的光子检测，从原理上避开了光学散射的影响，可以提供高对比度和高分辨率的组织影像，为研究生物组织的结构形态、生理特征、代谢功能、病理特征等提供了重要手段，在生物医学临床诊断以及在体组织结构和功能成像领域具有广泛的应用前景。
但是在目前技术条件下，用于光声成像的脉冲激光器无法同时满足高重复频率和高脉冲能量输出的要求。市面上现有脉冲激光器只有重复频率高但脉冲能量低和重复频率低但脉冲能量高这两种，这将导致一般情况下，光声技术无法进行高帧率成像；若选用重复频率高但脉冲能量低的激光器，则将会导致整个成像系统成像深度过小以及灵敏度过低。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种光声成像系统及其成像方法，通过对用于光声成像的脉冲激光器进行改进，从而使得整个光声成像系统能够满足获得很高的成像帧率和对生物组织足够的成像深度的双重要求。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种光声成像系统，其包括脉冲激光器、合束器、触发及同步信号发生装置、激光耦合模块、成像探头、超声电信号接收处理模块、数据采集和图像重建显示模块，所述成像探头包含激光聚焦部件和超声接收转换部件；所述脉冲激光器为n个，其中n≥2；所述脉冲激光器的信号控制端分别与触发及同步信号发生装置连接，n个脉冲激光器发出的激光束通过合束器合成一束后输出，所述合束器与激光耦合模块连接，所述激光耦合模块与激光聚焦部件连接，所述超声接收转换部件与超声电信号接收处理模块连接，所述超声电信号接收处理模块与数据采集和图像重建显示模块连接，所述数据采集和图像重建显示模块与触发及同步信号发生装置连接。
采用此技术方案，通过对脉冲激光器进行改进，利用多个脉冲激光器，通过触发及同步信号发生装置对其进行触发，从而使得整个光声成像系统能够同时获得很高的成像帧率和对生物组织足够的成像深度。
作为本发明的进一步改进，所述脉冲激光器为高重复频率低脉冲能量的脉冲激光器。
作为本发明的进一步改进，所述触发及同步信号发生装置发出统一触发信号控制n个脉冲激光器按相同的时序发射脉冲激光。
作为本发明的进一步改进，所述脉冲激光器为低重复频率高脉冲能量的脉冲激光器。
作为本发明的进一步改进，所述触发及同步信号发生装置发出触发信号控制n个脉冲激光器在单个脉冲激光器的发射周期内依次发射激光脉冲。
作为本发明的进一步改进，所述脉冲激光器可以依次输出相同或不同波长的脉冲激光。
作为本发明的进一步改进，所述合束器为熔融拉锥合束器或平面波导结构合束器。
本发明公开了一种如上所述的光声成像系统的成像方法，其包括以下步骤：
所述触发及同步信号发生装置触发n个脉冲激光器发射激光，所述n个脉冲激光器发射的激光通过合束器合成一束脉冲激光输出，经过激光耦合模块耦合后进入激光聚焦部件照射至生物组织上，激发生物组织发射出超声波信号；所述超声接收转换部件接收到超声波信号后转换成电信号传送至超声电信号接收处理模块，所述数据采集和图像重建显示模块在触发及同步信号发生装置的同步下，对所述超声电信号接收处理模块接收到并处理后的电信号进行数字化采样，并通过算法软件重建成三维图像，显示在显示设备上。
作为本发明的进一步改进，所述脉冲激光器均为高重复频率、低脉冲能量激光器，所述触发及同步信号发生装置发出统一信号控制n个脉冲激光器按同样的时序发射脉冲激光。采用此技术方案，通过并联n个高重复频率低脉冲能量的脉冲激光器来实现提高激光脉冲能量的目的，使用于激发组织发射超声信号的激光脉冲的能量大为提高。在保证整个光声成像系统的成像深度以及灵敏度的情况下，实现高帧率成像。
作为本发明的进一步改进，所述脉冲激光器均为低重复频率、高脉冲能量的脉冲激光器，所述触发及同步信号发生装置发出触发信号，使n个脉冲激光器在单个脉冲激光器的发射周期内依次发射激光脉冲。采用此技术方案，通过并联n个低重复频率但有高脉冲能量输出的激光器，并利用触发同步信号来控制在单个脉冲激光器的发射周期内每个激光器依次发射脉冲能量，达到提高光声成像系统用于激发组织发出超声信号的激光脉冲的重复频率，从而实现高帧率成像。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
采用本发明的技术方案，通过对脉冲激光器进行改进，即通过并联多个高重复频率低脉冲能量的脉冲激光器来实现提高激光脉冲能量的目的，使用于激发组织发射超声信号的激光脉冲的能量大为提高，在保证整个光声成像系统的成像深度以及灵敏度的情况下，实现高帧率成像；或者通过并联多个低重复频率但有高脉冲能量输出的激光器，并利用触发同步信号来控制在单个脉冲激光器的发射周期内每个激光器依次发射脉冲能量，达到提高光声成像系统用于激发组织发出超声信号的激光脉冲的重复频率，从而实现高帧率成像。
附图说明
图1是本发明一种光声成像系统的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，一种光声成像系统，其包括脉冲激光器、合束器、触发及同步信号发生装置、激光耦合模块、成像探头、超声电信号接收处理模块、数据采集和图像重建显示模块，所述成像探头包含激光聚焦部件和超声接收转换部件；所述脉冲激光器为n个，其中n≥2；所述脉冲激光器的信号控制端分别与触发及同步信号发生装置连接，n个脉冲激光器发出的激光束通过合束器合成一束后输出，所述合束器与激光耦合模块连接，所述激光耦合模块与激光聚焦部件连接，所述超声接收转换部件与超声电信号接收处理模块连接，所述超声电信号接收处理模块与数据采集和图像重建显示模块连接，所述数据采集和图像重建显示模块与触发及同步信号发生装置连接。其中，所述合束器为熔融拉锥合束器或平面波导结构合束器。下面分别针对不同情况的实施例进行说明。
实施例1
如图1所示，所述脉冲激光器1~n为高重复频率但低脉冲能量激光器，它所发出的 n束激光通过合束器汇合成一束能量高的脉冲激光，经所述激光耦合模块进入至激光聚焦部件。该光声成像系统的成像方法如下：
在触发及同步信号发生装置的触发下，n个激光器同时发射出n束低脉冲能量激光，汇合成一束高能量激光脉冲经成像探头里的激光聚焦部件聚焦后照射至生物组织，激发生物组织发射出超声波信号。超声波信号被所述成像探头中的超声接收转换部件接收，并转换成电信号传送至超声电信号接收处理模块。所述数据采集和图像重建显示模块在所述触发及同步信号发生装置的同步下，对超声电信号接收处理模块接收到并处理后的电信号进行数字化采样，并通过算法软件重建成三维图像，显示在显示设备上。
实施例2
如图1所示，所述脉冲激光器1~n为低重复频率但高脉冲能量激光器，它们在单个激光器的发光周期间隔内依次发出 n束激光通过合束器进入到激光耦合模块，最后到达激光聚焦部件。该光声成像系统的成像方法如下：
在触发及同步信号发生装置的触发下，n个激光器在单个激光器的发光周期间隔内依次发射出n束高脉冲能量激光，经成像探头里的激光聚焦部件聚焦后照射至生物组织，激发生物组织发射出超声波信号。超声波信号被所述成像探头中的超声接收转换部件接收，并转换成电信号传送至超声电信号接收处理模块。所述数据采集和图像重建显示模块在所述触发及同步信号发生装置的同步下，对超声电信号接收处理模块接收到并处理后的电信号进行数字化采样，并通过算法软件重建成三维图像，显示在显示设备上。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光声成像系统，其特征在于：其包括脉冲激光器、合束器、触发及同步信号发生装置、激光耦合模块、成像探头、超声电信号接收处理模块、数据采集和图像重建显示模块，所述成像探头包含激光聚焦部件和超声接收转换部件；所述脉冲激光器为n个，其中n≥2；所述脉冲激光器的信号控制端分别与触发及同步信号发生装置连接，n个脉冲激光器发出的激光束通过合束器合成一束后输出，所述合束器与激光耦合模块连接，所述激光耦合模块与激光聚焦部件连接，所述超声接收转换部件与超声电信号接收处理模块连接，所述超声电信号接收处理模块与数据采集和图像重建显示模块连接，所述数据采集和图像重建显示模块与触发及同步信号发生装置连接。
2.根据权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于：所述脉冲激光器为高重复频率低脉冲能量的脉冲激光器。
3.根据权利要求2所述的光声成像系统，其特征在于：所述触发及同步信号发生装置发出统一触发信号控制n个脉冲激光器按相同的时序发射脉冲激光。
4.根据权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于：所述脉冲激光器为低重复频率高脉冲能量的脉冲激光器。
5.根据权利要求4所述的光声成像系统，其特征在于：所述触发及同步信号发生装置发出触发信号控制n个脉冲激光器在单个脉冲激光器的发射周期内依次发射激光脉冲。
6.根据权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于：所述合束器为熔融拉锥合束器或平面波导结构合束器。
7.根据权利要求1-6所述的光声成像系统，其特征在于：所述脉冲激光器可以依次输出相同或不同波长的脉冲激光。
8.一种如权利要求1所述的光声成像系统的成像方法，其特征在于：包括以下步骤：
所述触发及同步信号发生装置触发n个脉冲激光器发射激光，所述n个脉冲激光器发射的激光通过合束器合成一束脉冲激光输出，经过激光耦合模块耦合后进入激光聚焦部件照射至生物组织上，激发生物组织发射出超声波信号；所述超声接收转换部件接收到超声波信号后转换成电信号传送至超声电信号接收处理模块，所述数据采集和图像重建显示模块在触发及同步信号发生装置的同步下，对所述超声电信号接收处理模块接收到并处理后的电信号进行数字化采样，并通过算法软件重建成三维图像，显示在显示设备上。
9.根据权利要求8所述的光声成像系统的成像方法，其特征在于：所述脉冲激光器均为高重复频率、低脉冲能量激光器，所述触发及同步信号发生装置发出统一信号控制n个脉冲激光器按同样的时序发射脉冲激光。
10.根据权利要求8所述的光声成像系统的成像方法，其特征在于：所述脉冲激光器均为低重复频率、高脉冲能量的脉冲激光器，所述触发及同步信号发生装置发出触发信号，使n个脉冲激光器在单个脉冲激光器的发射周期内依次发射激光脉冲。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810537873.4A CN110547762A (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 一种光声成像系统及其成像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810537873.4A CN110547762A (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 一种光声成像系统及其成像方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110547762A true CN110547762A (zh) | 2019-12-10 |
Family
ID=68733630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810537873.4A Pending CN110547762A (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 一种光声成像系统及其成像方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110547762A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112244779A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-22 | 电子科技大学 | 一种基于声光成像的医疗检测系统 |
| CN112401847A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 南方科技大学 | 一种光声显微成像系统及方法 |
| CN113029968A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-06-25 | 中南大学 | 一种基于光声成像的快速氧分压检测系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103592766A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-19 | 华中科技大学 | 一种用于增强激光亮度的光学组件及高频脉冲激光光源 |
| CN204636381U (zh) * | 2015-03-03 | 2015-09-16 | 江西科技师范大学 | 光声激发和采集一体化装置 |
| CN105395170A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-16 | 同济大学 | 一种光声超声双模态同步成像系统及方法 |
-
2018
- 2018-05-30 CN CN201810537873.4A patent/CN110547762A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103592766A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-19 | 华中科技大学 | 一种用于增强激光亮度的光学组件及高频脉冲激光光源 |
| CN204636381U (zh) * | 2015-03-03 | 2015-09-16 | 江西科技师范大学 | 光声激发和采集一体化装置 |
| CN105395170A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-16 | 同济大学 | 一种光声超声双模态同步成像系统及方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112244779A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-22 | 电子科技大学 | 一种基于声光成像的医疗检测系统 |
| CN112401847A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 南方科技大学 | 一种光声显微成像系统及方法 |
| CN113029968A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-06-25 | 中南大学 | 一种基于光声成像的快速氧分压检测系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2010167167A (ja) | 光超音波断層画像化装置および光超音波断層画像化方法 | |
| US11304607B2 (en) | Photoacoustic image generation apparatus, signal processing device, and photoacoustic image generation method | |
| CN101912250B (zh) | 一种血管内光声超声双模成像内窥镜装置及其成像方法 | |
| CN107223035B (zh) | 一种成像系统、方法及超声成像系统 | |
| CN107713990A (zh) | 一种热声、光声、超声三模态乳腺肿瘤检测装置及方法 | |
| US9320475B2 (en) | Photoacoustic imaging method and photoacoustic imaging apparatus | |
| EP1493380A1 (en) | Method and apparatus for forming an image | |
| CN110547762A (zh) | 一种光声成像系统及其成像方法 | |
| EP1561424A1 (en) | Non-invasive diagnostic imaging method and apparatus | |
| JP5192846B2 (ja) | 生体観測装置及び生体観測装置の作動方法 | |
| CN103385758A (zh) | 一种血管内光声超声双模成像系统及其成像方法 | |
| CN103389273A (zh) | 一种光声和光学融合的多模态成像系统 | |
| CN106983494B (zh) | 多模态成像系统及其成像方法 | |
| US20140221842A1 (en) | System and Method for Frequency Domain Photoacoustic Intravascular Imaging | |
| WO2014017044A1 (ja) | 音響信号検出用のプローブおよびそれを備えた光音響計測装置 | |
| WO2016101280A1 (zh) | 一种血管内成像系统及方法 | |
| EP3095386A1 (en) | Photoacoustic measurement apparatus and signal-processing device and signal-processing method used in same | |
| CN111528921B (zh) | 一种信息采集装置 | |
| Liu et al. | Continuous wave laser excitation based portable optoacoustic imaging system for melanoma detection | |
| RU2424769C2 (ru) | Устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики | |
| JP6301063B2 (ja) | 超音波診断装置及び制御プログラム | |
| CN107802239B (zh) | 一种在生物体组织内成像的系统 | |
| CN105548102A (zh) | 利用光声-荧光互补原理的深层钙离子浓度监测方法与装置 | |
| CN110811636A (zh) | 一种光声无创血糖检测仪 | |
| Allen et al. | Use of a pulsed fibre laser as an excitation source for photoacoustic tomography |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191210 |