CN113545809B - 一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种血管内激光散斑‑光声‑超声成像装置与方法，本发明通过激光散斑成像系统进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据；通过光声成像系统进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据；通过超声成像系统进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据；通过融合系统将所述激光散斑成像数据、所述光声成像数据以及所述超声成像数据进行融合成像，得到目标成像结果。本发明能够实现大深度的成像、具有较高的成像分辨率，能够对斑块的机械粘弹性质进行检测，可广泛应用于光学成像技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其是一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置与方法。
背景技术
动脉粥样硬化斑块是造成心血管事件的一个重要原因，因此动脉粥样硬化斑块的检测、分析对于心血管病的诊断和预防具有重要的意义。血管内激光散斑成像(Intravascular Laser Speckle Imaging,ILSI)是一种新型的光学技术，可提供独特的功能来量化冠状脉管系统的粘弹性指数。激光散斑是由从组织散射的相干激光的干涉形成的颗粒状图案。斑点起伏是由内源性光散射体的布朗运动引起的，并受其调制，进而组织微环境的粘弹性密切相关。因此，激光散斑可以用作评估斑块的粘弹性指数。血管光声成像(Intravascular Photoacoustic Imaging)是利用血管内斑块的吸收差异进行成像，进行对斑块组分进行识别分析；超声成像(Ultrasound Imaging)是基于声阻抗差异的成像方法，利用斑块和血管壁的声阻抗差异可能重建得到斑块在血管内的分布情况。
目前，在临床上已经使用了多种影像手段来检测动脉粥样易损斑块，如计算机断层扫描血管造影，血管内超声成像，血管内超声虚拟组织显像，血管内光学相干断层成像等。
计算机断层扫描血管造影(Computed Tomography Angiography,CTA)是目前临床上使用的非介入式的检查手段，能够对动脉粥样硬化斑块在血管中位置，是否有钙化斑块，狭窄程度等信息做出显示，但对于如动脉粥样硬化斑块的组分无法识别，并且CTA的分辨率较低，不利于对斑块精细结构进行判断。虽然CTA借助血管造影技术对斑块中的钙化结节具有高度的特异性和敏感性，但对其它易损特征无法显示，且在快速亚毫米级造影成像时需要较大的放射量，对人体有一定的危害。
目前临床上广泛使用的血管内介入影像技术有血管内超声成像和血管内光学相干断层成像。血管内超声成像(Intravasvcular Ultrasound,IVUS)是最早应用于临床可观察管腔和血管壁的血管内成像技术，通过斑块回声差异来识别血管内动脉粥样硬化斑块，可以区分斑块类型，血管内膜外膜等。利用超声回波信号强弱差异及超声射频信号(radiofrequency)振幅和频率信息的融合可计算血管组织和动脉粥样硬化斑块的病理组织构成，可以区分脂质型、纤维型和钙化型斑块。但是IVUS成像的分辨率较低，对于预测易损斑块的准确性较低，且该方法不能识别炎性活动和斑块纤维帽厚度等决定斑块易损性的重要因素。此外，IVUS常将微小血栓误识为纤维组织，以至斑块边界无法准确勾划，近场易出现假坏死核心伪像，造成斑块组成的误测。
血管内光学相干断层成像(Intravascular Optical Coherence Tomography,IVOCT),利用近红外波长的激光能够以极高分辨率对冠状动脉壁的组织结构进行精细成像。IVOCT技术的分辨率较高，可到达3-20μm，但由于光学相干性检测的条件受到血管内红细胞等其他成分散射的破坏，其检测方式必须是在阻断血流的条件下进行，且穿透深度仅为1-2mm，随着探测深度增加，散射增强，分辨率下降，不能进行深层组织的成像，这是IVOCT技术面临的一个很大瓶颈。
此外，上述几种临床上使用的成像技术均不能对斑块的机械粘弹性质进行检测，从而通过斑块的粘弹性质判断斑块的易损性信息；并且单一的检测技术存在着一定的不足，因此发展更全面的斑块检测技术对于由动脉粥样硬化斑块引起的心血管疾病的诊断和预防具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种成像分辨率高的血管内激光散斑-光声-超声成像装置与方法。
本发明的一方面提供了一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置，包括：
激光散斑成像系统，用于进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据；
光声成像系统，用于进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据；
超声成像系统，用于进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据；
融合系统，用于将所述激光散斑成像数据、所述光声成像数据以及所述超声成像数据进行融合成像，得到目标成像结果；
其中，所述目标成像结果用于确定动脉粥样硬化斑块的粘弹性质、斑块内的组分差异信息以及斑块的分布情况。
可选地，所述激光散斑成像系统包括散斑激发模块和散斑接收模块，
其中，所述散斑激发模块包括激光器、光束整形模组、光纤耦合器、多模Y型光纤、光电滑环、梯度折射率透镜、偏振片以及反射镜；
所述散斑接收模块包括反射镜、偏振片、梯度折射率透镜、光电滑环、多模Y型光纤、滤光片以及相机。
可选地，所述光声成像系统包括光声激发模块和光声信号采集接收模块；
所述光声激发模块包括脉冲激光器、分束棱镜、光电二极管、光束整形模组、光纤耦合器、多模光纤、光电滑环、梯度折射率透镜、偏振片以及反射镜；
所述光声信号采集接收模块包括超声换能器、换能器引线、光电滑环、超声接收器、放大器、采集卡以及计算机。
可选地，所述超声成像系统包括超声发射模块和超声接收模块；
所述超声发射模块包括计算机、延时器、超声发射器、光电滑环、超声换能器引线以及超声换能器；
所述超声接收模块包括超声换能器、超声换能器引线、光电滑环、超声接收器、放大器、采集卡以及计算机。
可选地，还包括一体化探头，所述一体化探头包括固定外壳，与所述固定外壳相连的扭力线圈，所述扭力线圈的一端与光电滑环相连接；所述固定外壳中设有激光散斑激发、接收光纤、光声激发光纤、梯度折射率透镜、偏振片、反射镜、超声换能器以及超声换能器引线。
本发明实施例的另一方面还提供了一种血管内激光散斑-光声-超声成像方法，包括：
通过激光散斑成像系统进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据；
通过光声成像系统进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据；
通过超声成像系统进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据；
通过融合系统将所述激光散斑成像数据、所述光声成像数据以及所述超声成像数据进行融合成像，得到目标成像结果；
其中，所述目标成像结果用于确定动脉粥样硬化斑块的粘弹性质、斑块内的组分差异信息以及斑块的分布情况。
可选地，所述通过激光散斑成像系统进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据，包括：
通过激光器发出激光，对所述激光进行整形之后通过光纤耦合器进入Y型光纤的输入端，得到散斑激发光，所述散斑激发光通过光电滑环在光纤里向前传输，通过内窥导管前端的梯度折射率透镜对所述散斑激发光进行准直，同时通过偏振片确定散斑激发条件，通过反射镜照射到斑块组织上完成散斑激发；
照射到所述斑块组织上的激发光散射出来通过反射镜反射，经过偏振片、梯度折射率透镜、光纤以及光电滑环后从Y型光纤的另一端输出，经过滤光片滤掉杂散光之后被相机接收，完成激光散斑成像的接收。
可选地，所述通过光声成像系统进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据，包括:
脉冲激光器发出激光，其中一部分激光由分束棱镜分光后进入光电二极管用于采集卡的触发控制，另外一部分激光通过分束棱镜后整形，再通过光纤耦合器进入多模光纤的输入端，光声脉冲激发光通过光电滑环以继续在光纤里向前传输，通过内窥导管前端的梯度折射率透镜对所述光声脉冲激发光进行准直，同时穿过偏振片，经反射镜发射后到达斑块组织实现光声激发；
脉冲光激发产生的光声信号被超声换能器接收，接收信号通过换能器引线进行传输，经过光电滑环后被超声接收器接收，然后经过放大器对信号进行放大之后送入采集卡，采集卡对光声信号进行模数转换之后送入计算机进行图像处理。
可选地，所述通过超声成像系统进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据，包括：
计算机接收到光声触发信号之后，听过延时器设定一个延时之后再触发超声发射器工作产生超声波触发电信号，所述电信号通过光电滑环以及超声换能器引线传输到超声换能，将电信号转化为超声波信号实现对斑块及血管壁组织的超声激发；
超声换能器接收组织返回的超声波信号并转化为电信号，所述电信号通过超声换能器引线向外传输，经过光电滑环后被超声接收器接收，然后经过放大器对电信号进行放大之后送入采集卡，采集卡对电信号进行模数转换之后送入计算机进行图像处理。
可选地，所述方法还包括：
通过OPO脉冲激光器出光触发光电二极管产生触发信号、触发采集卡进行光声激发产生的光声信号；
通过延时器延时之后再触发超声发生器工作，产生超声激发电信号；
由所述采集卡接收超声回波信号；其中，所述光声信号和所述超声激发信号在一个光脉冲周期内。
本发明的实施例通过激光散斑成像系统进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据；通过光声成像系统进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据；通过超声成像系统进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据；通过融合系统将所述激光散斑成像数据、所述光声成像数据以及所述超声成像数据进行融合成像，得到目标成像结果；其中，所述目标成像结果用于确定动脉粥样硬化斑块的粘弹性质、斑块内的组分差异信息以及斑块的分布情况。本发明中光声成像能够克服光学散射的影响实现大深度的成像；本发明中光声成像具有较高的成像分辨率，能够弥补超声成像的不足；本发明的血管内激光散斑成像技术能够对斑块的机械粘弹性质进行检测，从而提供了通过机械粘弹性质来评价斑块易损性的新方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的结构框图；
图2为本发明实施例提供的多模态成像一体化探头结构示意图；
图3为本发明实施例提供的光声/超声成像时序图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
针对现有技术的问题，本发明旨在通过结合激光散斑成像，光声成像，超声成像，对动脉粥样硬化的斑块的粘弹性质，斑块内的组分差异，斑块的分布情况进行多参数多维度的成像，有助于对血管内动脉粥样硬化斑块的发生发展及易损情况作出判断，从而为心血管疾病的诊断和预防提供多模态的影像技术支持。
具体地，本发明将激光散斑成像，光声成像以及超声成像通过一根三模态成像导管进行结合从而实现对血管内斑块的机械粘弹性质，斑块内组分以及斑块在血管内分布情况进行成像，从而为更好的判断斑块的易损性以及为心血管病预防和诊断提供多参数多维度的支持。
本发明的第一方面提供了一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置，包括：
激光散斑成像系统，用于进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据；
光声成像系统，用于进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据；
超声成像系统，用于进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据；
融合系统，用于将所述激光散斑成像数据、所述光声成像数据以及所述超声成像数据进行融合成像，得到目标成像结果；
其中，所述目标成像结果用于确定动脉粥样硬化斑块的粘弹性质、斑块内的组分差异信息以及斑块的分布情况。
可选地，所述激光散斑成像系统包括散斑激发模块和散斑接收模块，
其中，所述散斑激发模块包括激光器、光束整形模组、光纤耦合器、多模Y型光纤、光电滑环、梯度折射率透镜、偏振片以及反射镜；
所述散斑接收模块包括反射镜、偏振片、梯度折射率透镜、光电滑环、多模Y型光纤、滤光片以及相机。
其中，所述散斑激发模块中的激光器可以是He-Ne激光器。
所述散斑接收模块中的相机可以是CMOS相机或者CCD相机。
可选地，所述光声成像系统包括光声激发模块和光声信号采集接收模块；
所述光声激发模块包括脉冲激光器、分束棱镜、光电二极管、光束整形模组、光纤耦合器、多模光纤、光电滑环、梯度折射率透镜、偏振片以及反射镜；
所述光声信号采集接收模块包括超声换能器、换能器引线、光电滑环、超声接收器、放大器、采集卡以及计算机。
可选地，所述超声成像系统包括超声发射模块和超声接收模块；
所述超声发射模块包括计算机、延时器、超声发射器、光电滑环、超声换能器引线以及超声换能器；
所述超声接收模块包括超声换能器、超声换能器引线、光电滑环、超声接收器、放大器、采集卡以及计算机。
可选地，还包括一体化探头，所述一体化探头包括固定外壳，与所述固定外壳相连的扭力线圈，所述扭力线圈的一端与光电滑环相连接；所述固定外壳中设有激光散斑激发、接收光纤、光声激发光纤、梯度折射率透镜、偏振片、反射镜、超声换能器以及超声换能器引线。
本发明实施例的另一方面还提供了一种血管内激光散斑-光声-超声成像方法，包括：
通过激光散斑成像系统进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据；
通过光声成像系统进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据；
通过超声成像系统进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据；
通过融合系统将所述激光散斑成像数据、所述光声成像数据以及所述超声成像数据进行融合成像，得到目标成像结果；
其中，所述目标成像结果用于确定动脉粥样硬化斑块的粘弹性质、斑块内的组分差异信息以及斑块的分布情况。
可选地，所述通过激光散斑成像系统进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据，包括：
通过He-Ne激光器发出激光，对所述激光进行整形之后通过光纤耦合器进入Y型光纤的输入端，得到散斑激发光，所述散斑激发光通过光电滑环在光纤里向前传输，通过内窥导管前端的梯度折射率透镜对所述散斑激发光进行准直，同时通过偏振片确定散斑激发条件，通过反射镜照射到斑块组织上完成散斑激发；
照射到所述斑块组织上的激发光散射出来通过反射镜反射，经过偏振片、梯度折射率透镜、光纤以及光电滑环后从Y型光纤的另一端输出，经过滤光片滤掉杂散光之后被相机接收，完成激光散斑成像的接收。
可选地，所述通过光声成像系统进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据，包括:
脉冲激光器发出激光，其中一部分激光由分束棱镜分光后进入光电二极管用于采集卡的触发控制，另外一部分激光通过分束棱镜后整形，再通过光纤耦合器进入多模光纤的输入端，光声脉冲激发光通过光电滑环以继续在光纤里向前传输，通过内窥导管前端的梯度折射率透镜对所述光声脉冲激发光进行准直，同时穿过偏振片，经反射镜发射后到达斑块组织实现光声激发；
脉冲光激发产生的光声信号被超声换能器接收，接收信号通过换能器引线进行传输，经过光电滑环后被超声接收器接收，然后经过放大器对信号进行放大之后送入采集卡，采集卡对光声信号进行模数转换之后送入计算机进行图像处理。
可选地，所述通过超声成像系统进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据，包括：
计算机接收到光声触发信号之后，听过延时器设定一个延时之后再触发超声发射器工作产生超声波触发电信号，所述电信号通过光电滑环以及超声换能器引线传输到超声换能，将电信号转化为超声波信号实现对斑块及血管壁组织的超声激发；
超声换能器接收组织返回的超声波信号并转化为电信号，所述电信号通过超声换能器引线向外传输，经过光电滑环后被超声接收器接收，然后经过放大器对电信号进行放大之后送入采集卡，采集卡对电信号进行模数转换之后送入计算机进行图像处理。
可选地，所述方法还包括：
通过OPO脉冲激光器出光触发光电二极管产生触发信号、触发采集卡进行光声激发产生的光声信号；
通过延时器延时之后再触发超声发生器工作，产生超声激发电信号；
由所述采集卡接收超声回波信号；其中，所述光声信号和所述超声激发信号在一个光脉冲周期内。
下面结合说明书附图，对本发明的具体实现原理进行详细说明：
如图1所示，本发明的装置的硬件结构可以包括激光散斑成像系统，光声成像系统以及超声成像系统。
具体地：所述的激光散斑成像系统包括散斑激发模块以及散斑接收模块。所述的散斑激发模块包块He-Ne激光器，光束整形模组(透镜-小孔-透镜)，光纤耦合器，多模Y型光纤，光电滑环，梯度折射率透镜，偏振片，反射镜，具体工作原理如下：He-Ne激光器发出激光，经过整形之后通过光纤耦合器进入Y型光纤的输入端，该散斑激发光通过光电滑环以在光纤里向前传输，通过内窥导管前端的梯度折射率透镜进行的准直，同时通过偏振片是激发光满足散斑激发条件，并通过反射镜照射到斑块组织上完成散斑激发；所述的散斑接收模块包括反射镜，偏振片，梯度折射率透镜，光电滑环，多模Y型光纤，滤光片，相机，其散斑接收工作原理具体如下：照射到斑块组织上的激发光散射出来通过反射镜反射，经过偏振片，梯度折射率透镜，光纤，光电滑环，从Y型光纤的另一端输出，经过滤光片滤掉杂散光之后被相机接收，完成激光散斑成像的接收。
3)所述光声成像系统包括光声激发模块和光声信号采集接收模块。所述的光声激发模块包括脉冲激光器，分束棱镜，光电二极管，光束整形模组(透镜-小孔-透镜)，光纤耦合器，多模光纤，光电滑环，梯度折射率透镜，偏振片，反射镜，具体工作原理如下：脉冲激光器发出激光，一部分光由分束棱镜分光进入光电二极管用于采集卡的触发控制；大部分光通过分束棱镜后整形，再通过光纤耦合器进入多模光纤的输入端，光声脉冲激发光通过光电滑环以继续在光纤里向前传输，通过内窥导管前端的梯度折射率透镜进行的准直，同时穿过偏振片(偏振片对光声激发光无影响，光声激发与光的偏振态无关)经反射镜发射后到达斑块组织实现光声激发；所述的光声信号采集接收模块包括：超声换能器，换能器引线，光电滑环，超声接收器，放大器，采集卡，计算机。具体工作步骤如下：脉冲光激发产生的光声信号被超声换能器接收，接收信号通过换能器引线进行传输，经过光电滑环后被超声接收器接收，然后经过放大器对信号进行放大之后送入采集卡，采集卡对光声信号进行模数转换之后送入计算机进行图像处理。
4)所述超声成像系统包括超声发射模块和超声接收模块。所述的超声发射模块包括，计算机，延时器，超声发射器，光电滑环，超声换能器引线，超声换能器。具体产生超声如下：计算机收到光声触发信号之后，经过延时器设定一个延时之后再触发超声发射器工作产生超声波触发电信号，该信号通过光电滑环以及超声换能器引线传输到超声换能，并将电信号转化为超声波信号实现对斑块及血管壁组织的超声激发；所述的超声接收模块包括：超声换能器，超声换能器引线，光电滑环，超声接收器，放大器，采集卡，计算机。具体工作原理如下：超声换能器接收组织返回的超声波信号并转化为电信号，通过超声换能器引线向外传输，经过光电滑环后被超声接收器接收，然后经过放大器对信号进行放大之后送入采集卡，采集卡对电信号进行模数转换之后送入计算机进行图像处理。
5)所述的激光散斑成像，光声成像以及超声成像，均通过图2中的一体化探头实现，该一体化的探头结构如图2所示，包括固定外壳，与外壳相连的扭力线圈，该扭力线圈的另一端光电滑环相连从而带动一体化探头旋转扫描。固定外壳中有激光散斑激发/接收光纤，光声激发光纤，梯度折射率透镜，偏振片，反射镜，超声换能器，以及超声换能器引线；各个部件的排列组装方式如图2中所示。
6)所述的激光散斑、光声、超声三模态成像方式如下：激光散斑信号接收和光声/超声信号接收相对独立；光声成像与超声成像的时序控制图如图3所示：OPO脉冲激光器出光的同时触发光电二极管产生触发信号，触发采集卡光声激发产生的光声信号；同时该触发信号经过延时器延时之后再触发超声发生器工作，产生超声激发电信号，最后同样由采集卡接收产生超声回波信号。其中，产生光声信号和超声信号都在一个光脉冲周期内，这样即是同时实现光声图像和超声图像采集。
7)所述的光电滑环为两个光通路，一个电通路，从而实现激光散斑信号，光声激发信号的两条光路的工作，以及光声/超声电信号的接收。所述的光电滑环固定在旋转扫描装置上，该选装扫描装置由直线运动电机和旋转运动电机构成，实现带动一体化探头进行前进/后撤以及旋转扫描。
8)图像重建系统是对得到的光声信号进行处理，通过算法得到对应的光声图像用于组织焊接效果的评价。上述图像重建系统包括数据处理模块，GPU模块，软件模块等。
9)所述的控制系统包括8)中的计算机，已经相关的诸如FPGA,Labview等硬件和软件实现对各个系统的协同工作。
10)上述部件的连接与协同工作方式，指各部件的硬性连接，包括电线、电路等有线形式及无线通讯的无线连通形式，以实现各部件的协同工作，不断产生声学激励信号，不断产生光声信号和图像。
综上所述，本发明提出了将激光散斑技术应用到血管内成像并结合光声成像和超声成像的方法，成像结果可以用于评价血管内动脉粥样硬化斑块的粘弹性质，斑块内组分，斑块的分布情况。本发明使用双芯光纤和Y型光纤结合的方式实现激光散斑成像的激发接收以及光声成像的脉冲激光激发。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
目前是使用的影像方法对于动脉粥样硬化斑块的检测存在一定的不足，比如临床上OCT技术虽然分辨率，但是由于散射影像成像深度不足，本发明中光声成像能够克服光学散射的影响实现大深度的成像；同时，临床上使用的IVUS技术在分辨率由于组织声阻抗差异较小，因而分辨率较低，本发明中光声成像具有较高的成像分辨率，能够弥补超声成像的不足。此外，目前几种临床上使用的成像技术均不能对斑块的机械粘弹性质进行检测，而本发明的血管内激光散斑成像技术能够对斑块的机械粘弹性质进行检测，从而提供了通过机械粘弹性质来评价斑块易损性的新方法。
通过结合激光散斑成像，光声成像，超声成像，对动脉粥样硬化的斑块的粘弹性质，斑块内的组分差异，斑块的分布情况进行多参数多维度的成像，可以根据成像结果对血管内动脉粥样硬化斑块的发生发展及易损情况作出判断，从而为心血管疾病的诊断和预防提供多模态的影像技术支持。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(FPGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置，其特征在于，包括：
激光散斑成像系统，用于进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据；所述激光散斑成像系统包括散斑激发模块和散斑接收模块，其中，所述散斑激发模块包括激光器、光束整形模组、光纤耦合器、多模Y型光纤、光电滑环、梯度折射率透镜、偏振片以及反射镜；所述散斑接收模块包括反射镜、偏振片、梯度折射率透镜、光电滑环、多模Y型光纤、滤光片以及相机；
光声成像系统，用于进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据；所述光声成像系统包括光声激发模块和光声信号采集接收模块；所述光声激发模块包括脉冲激光器、分束棱镜、光电二极管、光束整形模组、光纤耦合器、多模光纤、光电滑环、梯度折射率透镜、偏振片以及反射镜；所述光声信号采集接收模块包括超声换能器、换能器引线、光电滑环、超声接收器、放大器、采集卡以及计算机；
超声成像系统，用于进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据；
融合系统，用于将所述激光散斑成像数据、所述光声成像数据以及所述超声成像数据进行融合成像，得到目标成像结果；
其中，所述目标成像结果用于确定动脉粥样硬化斑块的粘弹性质、斑块内的组分差异信息以及斑块的分布情况。
2.根据权利要求1所述的一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置，其特征在于，所述超声成像系统包括超声发射模块和超声接收模块；
所述超声发射模块包括计算机、延时器、超声发射器、光电滑环、超声换能器引线以及超声换能器；
所述超声接收模块包括超声换能器、超声换能器引线、光电滑环、超声接收器、放大器、采集卡以及计算机。
3.根据权利要求1所述的一种血管内激光散斑-光声-超声成像装置，其特征在于，还包括一体化探头，所述一体化探头包括固定外壳，与所述固定外壳相连的扭力线圈，所述扭力线圈的一端与光电滑环相连接；所述固定外壳中设有激光散斑激发、接收光纤、光声激发光纤、梯度折射率透镜、偏振片、反射镜、超声换能器以及超声换能器引线。
4.一种血管内激光散斑-光声-超声成像方法，其特征在于，包括：
通过激光散斑成像系统进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据；所述激光散斑成像系统包括散斑激发模块和散斑接收模块，其中，所述散斑激发模块包括激光器、光束整形模组、光纤耦合器、多模Y型光纤、光电滑环、梯度折射率透镜、偏振片以及反射镜；所述散斑接收模块包括反射镜、偏振片、梯度折射率透镜、光电滑环、多模Y型光纤、滤光片以及相机；
通过光声成像系统进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据；所述光声成像系统包括光声激发模块和光声信号采集接收模块；所述光声激发模块包括脉冲激光器、分束棱镜、光电二极管、光束整形模组、光纤耦合器、多模光纤、光电滑环、梯度折射率透镜、偏振片以及反射镜；所述光声信号采集接收模块包括超声换能器、换能器引线、光电滑环、超声接收器、放大器、采集卡以及计算机；
通过超声成像系统进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据；
通过融合系统将所述激光散斑成像数据、所述光声成像数据以及所述超声成像数据进行融合成像，得到目标成像结果；
其中，所述目标成像结果用于确定动脉粥样硬化斑块的粘弹性质、斑块内的组分差异信息以及斑块的分布情况。
5.根据权利要求4所述的一种血管内激光散斑-光声-超声成像方法，其特征在于，所述通过激光散斑成像系统进行激光散斑激发处理以及激光散斑接收处理，得到激光散斑成像数据，包括：
通过激光器发出激光，对所述激光进行整形之后通过光纤耦合器进入Y型光纤的输入端，得到散斑激发光，所述散斑激发光通过光电滑环在光纤里向前传输，通过内窥导管前端的梯度折射率透镜对所述散斑激发光进行准直，同时通过偏振片确定散斑激发条件，通过反射镜照射到斑块组织上完成散斑激发；
照射到所述斑块组织上的激发光散射出来通过反射镜反射，经过偏振片、梯度折射率透镜、光纤以及光电滑环后从Y型光纤的另一端输出，经过滤光片滤掉杂散光之后被相机接收，完成激光散斑成像的接收。
6.根据权利要求4所述的一种血管内激光散斑-光声-超声成像方法，其特征在于，所述通过光声成像系统进行光声激发处理以及光声信号采集，得到光声成像数据，包括:
脉冲激光器发出激光，其中一部分激光由分束棱镜分光后进入光电二极管用于采集卡的触发控制，另外一部分激光通过分束棱镜后整形，再通过光纤耦合器进入多模光纤的输入端，光声脉冲激发光通过光电滑环以继续在光纤里向前传输，通过内窥导管前端的梯度折射率透镜对所述光声脉冲激发光进行准直，同时穿过偏振片，经反射镜反射后到达斑块组织实现光声激发；
脉冲光激发产生的光声信号被超声换能器接收，接收信号通过换能器引线进行传输，经过光电滑环后被超声接收器接收，然后经过放大器对信号进行放大之后送入采集卡，采集卡对光声信号进行模数转换之后送入计算机进行图像处理。
7.根据权利要求4所述的一种血管内激光散斑-光声-超声成像方法，其特征在于，所述通过超声成像系统进行超声发射处理以及进行超声接收处理，得到超声成像数据，包括：
计算机接收到光声触发信号之后，经过延时器设定一个延时之后再触发超声发射器工作产生超声波触发电信号，所述电信号通过光电滑环以及超声换能器引线传输到超声换能器，将电信号转化为超声波信号实现对斑块及血管壁组织的超声激发；
超声换能器接收组织返回的超声波信号并转化为电信号，所述电信号通过超声换能器引线向外传输，经过光电滑环后被超声接收器接收，然后经过放大器对电信号进行放大之后送入采集卡，采集卡对电信号进行模数转换之后送入计算机进行图像处理。
8.根据权利要求4所述的一种血管内激光散斑-光声-超声成像方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过OPO脉冲激光器所发出的光来触发光电二极管从而产生触发信号，以及触发采集卡进行光声激发从而产生光声信号；
通过延时器延时之后再触发超声发生器工作，产生超声激发电信号；
由所述采集卡接收超声回波信号；其中，所述光声信号和所述超声激发电信号在一个光脉冲周期内。
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