CN111035369A - 一种用于光声乳腺成像的方法及光机电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光声乳腺成像的方法及光机电系统，该系统包括可调谐激光器；将激光脉冲宽度调制成微秒至纳秒级脉冲激光的激光调制单元；实现脉冲激光扩束、均匀性修正的光输出部件；以采集人体乳腺超声信号的信号采集单元；协调控制可调谐激光器、激光调制单元、光输出部件、信号采集单元的控制单元。其通过将不同波长的连续激光调制成不同时间宽度的脉冲激光，脉冲宽度的可调范围大，不同时间宽度的激光脉冲可激励乳腺组织产生含有更多乳腺肿瘤信息的超声信号，提高乳腺肿瘤的二维及三维图像的精度，提高判断乳腺肿瘤病情的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及乳腺成像技术领域，更具体的说是涉及一种用于光声乳腺成像的方法及光机电系统。
背景技术
乳腺疾病是源于乳腺腺体、脂肪、淋巴、血管、乳头等乳腺相关组织的疾病，乳腺疾病包括乳腺炎症性疾病、乳腺良性病变、乳腺恶性肿瘤、先天发育异常及男性乳腺发育等。现有乳腺疾病检查方法很多，包括钼靶X光成像、核磁共振成像、超声成像、红外成像、激光成像。在激光成像技术中，采用激光头发射脉冲激光，通过光纤导引至人体乳腺下方并垂直照射，如申请号为201810360888.8的公开专利“用于光声乳腺成像仪的光声传输和电机扫描系统及方法”，采用该装置，其存在以下缺陷，激光光束为单一脉冲宽度的脉冲光，采用该方式，经实际应用反馈，其获取的乳腺肿瘤信息偏少，影响成像和病灶分析。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种用于光声乳腺成像的方法及光机电系统。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于光声乳腺成像方法，包括以下步骤：
A、产生不同波长的连续激光；
B、对激光脉冲宽度进行调制，所述激光脉冲宽度的可调范围为微秒至纳秒级；
C、对脉冲激光进行扩束和均匀性修正后照射到人体乳腺组织；
D、采集乳腺组织产生的超声信息；
E、对超声进行进行处理，通过图像重建得到乳腺肿瘤图像。
对应的，实现上述的方法的光机电系统包括：
可调谐激光器；
将激光脉冲宽度调制成微秒至纳秒级脉冲激光的激光调制单元；
实现脉冲激光扩束、均匀性修正的光输出部件；
以采集人体乳腺超声信号的信号采集单元；
协调控制可调谐激光器、激光调制单元、光输出部件、信号采集单元的控制单元。
本方案采用可调谐激光器产生连续波长的激光，激光调制单元对激光脉冲进行调制，其脉冲宽度为微秒至纳秒级，脉冲宽度可调范围大，不同时间宽度的脉冲激光具有不同时间宽度的能量波动，不同脉冲宽度的脉冲激光激励乳腺组织产生超声信号，该超声信号包含了乳腺肿瘤更多的信息，后续通过信号处理和图像重建方法得到乳腺肿瘤的二维及三维图像将更加准确，提高判断乳腺肿瘤病情的准确性。不同时间宽度的脉冲激光器均匀度不高，照射在乳腺组织上吸收不均匀，获取的图像存在缺陷，影响图像的成像精度；本方案采用光输出部件对脉冲激光进行扩束和均匀性修正，提高激光光束的均匀性，提高成像精度，进一步的提高乳腺信息的准确性，为病灶分析提供更准确的分析信息。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过将不同波长的连续激光调制成不同时间宽度的脉冲激光，脉冲宽度的可调范围大，不同时间宽度的激光脉冲可激励乳腺组织产生含有更多乳腺肿瘤信息的超声信号，提高乳腺肿瘤的二维及三维图像的精度，提高判断乳腺肿瘤病情的准确性。
2、本发明通过对脉冲激光进行扩束和均匀性修正，提高激光光束的均匀性，提高成像精度，减小或避免图像缺陷，提高乳腺信息的准确性，为病灶分析提供更准确的分析信息。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种用于光声乳腺成像的光机电系统，包括可调谐激光器、激光调制单元、光输出部件、信号采集单元和控制单元。可调谐激光器可以连续改变激光输出波长，产生不同波长的连续激光；激光调制单元对连续激光进行调试，将其调制为不同脉冲宽度的脉冲激光输出，脉冲宽度为微秒至纳秒级，调制输出的脉冲激光之间的脉冲宽度变化范围大且在微秒至纳秒级之间；光输出部件对调制后的激光光束进行扩束和均匀性修正后照射在人体乳腺组织上，人体乳组织经该不同时间宽度的脉冲激光激励后产生超声信息；信号采集单元采集人体乳腺超声信号并发送给控制单元，对该超声进行进行处理并通过图像重建即可得到信息全面的乳腺肿瘤图像。本方案由于采用可调谐激光器、激光调制单元生成不同时间宽度且时间宽度变化范围大的脉冲激光，采用不同时间宽度且时间宽度变化范围大的脉冲激光激励乳腺组织产生超声信号，该超声信号包含了更多乳腺肿瘤信息，使乳腺肿瘤的二维及三维图像信息更加准确，提高判断乳腺肿瘤病情的准确性。
实施例2
基于上述实施例的原理，本实施例公开一具体实施方式。
参照图1，本发明的光机电系统包括可调谐激光器、激光调制单元、光输出部件、信号采集单元和控制单元。
激光调制单元包括依次设置的准直器11、第一起偏器12、四分之一波片12、空间光调制器14、第二起偏器15，准直器对可调谐激光器产生的激光进行准直输出给第一起偏器，第一起偏器形成45°方向上的线偏振激光束；四分之一波片12对横向和纵向光场的相位进行调整，空间光调制器14的控制端连接在高压放大器的输出端上，控制器控制空间光调制器14形成各种不同模式和频率可调的周期性偏振光； 第二起偏器与第一起偏器相配合对激光能量进行调制，形成调制光束，最终形成的光束其脉冲宽度不同，且彼此之间脉冲宽度变化范围大，譬如，其可产生100微秒、500微秒，甚至100纳秒、300纳秒、700纳秒脉冲宽度的调制光。现有的光调制技术有光纤调制和空间光调制，在光声乳腺成像中，为了提高乳腺成像的准确性，其对光功率的要求高。本实施例采用空间光调制，可大大提高光功率，提高成像准确性，提高乳腺肿瘤的二维及三维图像的精度，提高判断乳腺肿瘤病情的准确性。
光输出部件包括用于扩束光束的光束扩束镜32、对扩束后的激光进行散射均匀修正的散射器31、控制光束扩束镜和散射器旋转的旋转控制装置、控制光束扩束镜和散射器升降的升降控制装置。具体的，旋转控制装置可采用旋转电机实现，光束扩束镜、散射器固定在旋转电机上，旋转电机设置在升降控制装置上，升降控制装置带动旋转电机上下移动，从而实现光束扩束镜、散射器上下移动。采用旋转电机控制光束扩束镜、散射器转动，实现环形扫描，增大对乳腺扫描的覆盖面。升降控制装置对扩束镜、散射器的高度进行调整，以调节与人体乳腺的微挤压状态。如前述，光功率对乳腺成像的准确性具有相当重要的作用，为了避免光能量损失，第二起偏器经耦合器16、光纤将脉冲激光引至光束扩束镜32上，减小脉冲激光能力损失，提高乳腺组织成像准确性。
信号采集单元包括依次连接的聚焦阵列探测器4、多通道放大电路、多通道数据采集电路。探测器采用阵列结构，信号经多通道放大电路、多通道数据采集电路发送给控制单元。
采用上述系统实现光声乳腺成像，其方法包括以下步骤：
A、控制单元控制可调谐激光器产生不同波长的连续激光并输出；
B、激光调制单元在控制单元激励下，对激光脉冲宽度进行调制，产生脉冲宽度为微秒至纳秒级的脉冲激光，该脉冲激光的脉冲宽度可以是100微秒、500微秒、800微秒、10纳秒、100纳秒、400纳秒、900纳秒；
C、将上述脉冲激光进行扩束和均匀性修正后照射到人体乳腺组织，人体乳腺组织在脉冲激光的激励下产生超声信号，由于不同脉冲宽度的激光脉冲具有不同时间宽度的能量波动，超声信号带有更多的乳腺肿瘤信息；
D、采集乳腺组织产生的超声信息；
E、对超声进行进行处理，通过图像重建得到乳腺肿瘤图像，该乳腺肿瘤图像信息更全面。
采用上述方法和系统，通过调制不同时间宽度的脉冲激光，通过不同时间宽度的脉冲激光激励人体乳腺组织产生超声信号，该超声信号带有更多的乳腺肿瘤信息，可大大提高乳腺肿瘤图像信息的全面性，为病灶分析提供更准确的分析信息，帮助医生更全面的诊断。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于光声乳腺成像的光机电系统，其特征在于，包括：
可调谐激光器；
将激光脉冲宽度调制成微秒至纳秒级脉冲激光的激光调制单元；
实现脉冲激光扩束、均匀性修正的光输出部件；
以采集人体乳腺超声信号的信号采集单元；
协调控制可调谐激光器、激光调制单元、光输出部件、信号采集单元的控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种用于光声乳腺成像的光机电系统，其特征在于，所述激光调制单元包括依次设置的准直器、第一起偏器、四分之一波片、空间光调制器、第二起偏器、耦合器，所述控制单元通过高压放大器与空间光调制器控制端连接以实现对模式和频率的控制。
3.根据权利要求2所述的一种用于光声乳腺成像的光机电系统，其特征在于，所述第二起偏器经耦合器、光纤与光输出部件信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于光声乳腺成像的光机电系统，其特征在于，所述光输出部件包括用于扩束光束的光束扩束镜、对扩束后的激光进行散射均匀修正的散射器、控制光束扩束镜和散射器旋转的旋转控制装置、控制光束扩束镜和散射器升降的升降控制装置。
5.根据权利要求1所述的一种用于光声乳腺成像的光机电系统，其特征在于，所述信号采集单元包括依次连接的聚焦阵列探测器、多通道放大电路、多通道数据采集电路。
6.一种用于光声乳腺成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、产生不同波长的连续激光；
B、对激光脉冲宽度进行调制，所述激光脉冲宽度的可调范围为微秒至纳秒级；
C、对脉冲激光进行扩束和均匀性修正后照射到人体乳腺组织；
D、采集乳腺组织产生的超声信息；
E、对超声进行进行处理，通过图像重建得到乳腺肿瘤图像。
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Effective date of registration: 20200729 Address after: 610000, No. 29, Xihe East Road, Pengzhou Industrial Development Zone, Sichuan, Chengdu Applicant after: Zhongchuan Xinmai Technology Co.,Ltd. Address before: 610000 no.4-210401, Section 2, Jianshe North Road, Chenghua District, Chengdu City, Sichuan Province Applicant before: Chen Bingzhang Applicant before: Wang Luguo |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200421 |