CN114451871A - 光声扫描成像装备、工作方法、图像扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光声成像技术领域，一种基于位置触发的光声扫描成像装备，包括激光器；扫描头；超声换能器；位置反馈装置；控制器；每当扫描头移动预设定的距离d时，生成间隔均匀的点声源，捕捉全部点声源的超声信息，以生成完整的扫描图像。一种上述光声扫描成像装备的工作方法，控制器计算到位置变化量等于预设值的间隔d时，产生一个点声源，捕捉该点声源的超声信息，完成逐行扫描。一种图像扫描方法，采用上述光声扫描成像装备的工作方法，控制器计算到位置变化量等于预设值的间隔d时，产生一个点声源，捕捉该点声源的超声信息，完成逐行扫描。提升光声成像扫描速度，降低光声成像的畸变和失真。

Description

光声扫描成像装备、工作方法、图像扫描方法

技术领域

本发明涉及光声成像技术领域，具体涉及一种基于位置触发的光声扫描成像装备、工作方法、图像扫描方法。

背景技术

光声成像是一种基于光声效应建立的混合模式生物/医学成像方法。一般来说，在光声成像中需要用脉冲激光照射成像部位（热声成像则特指用无线电频率的脉冲激光进行照射）。一部分被吸收的光能将会被转化为热能，使附近的组织发生热弹性膨胀，从而形成宽带（兆赫兹级）的超声波并向四周发射。这一超声波可以用超声换能器检测。并且可以通过移动激光照射位置，实现一定范围内的扫描探测。将探测到的信号采用计算机进行二维和三维的图像重建，从而完成光声成像过程。

传统的光声扫描成像过程中，扫描头安装在运动轴上，运动轴由于存在加速和减速过程，而激光发射的频率是一定的。则加速和减速段，激光照射的重叠率远高于匀速扫描段，这就造成了最终光声成像的失真。

为了避免这种情况，可以浪费掉加减速段的行程，也就是等运动轴工作在匀速段才发射激光，这样就造成了行程浪费，扫描时间也大幅增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于位置触发的光声扫描成像装备、工作方法、图像扫描方法，解决以往光声扫描成像过程中，光声扫描成像遇到的速度瓶颈问题或图像畸变失真的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面：

提供一种基于位置触发的光声扫描成像装备，包括

激光器，适于发射激光；

扫描头，安装在运动轴上，并适于随运动轴移动，所述扫描头适于汇聚激光器所发射的激光，并将汇聚的激光所照射的位置激发超声波，即生成点声源；

超声换能器，设置在扫描头上，适于捕捉点声源发射的超声波；

位置反馈装置，适于实时反馈扫描头的位置变化；

控制器，分别与激光器和位置反馈装置连接；

所述控制器经位置反馈装置采集扫描头的位置变化，每当扫描头移动预设定的距离d时，即控制激光器发射激光，使被扫描物体在扫描头移动方向上生成间隔均匀的点声源，超声换能器逐点捕捉全部点声源的超声信息，以生成完整的扫描图像。

进一步的，所述激光器根据触发信息来发射脉冲，即收到一次触发信号，发射一次脉冲；

所述激光器单次触发所发射的单发脉冲能量、峰值功率以及脉冲宽度，其波动均＜5%。

进一步的，所述位置反馈装置采用光栅尺。

第二方面：

提供一种上述基于位置触发的光声扫描成像装备的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一：扫描头从速度0开始加速运动，位置反馈装置实时反馈扫描头的位置变化，当控制器计算到位置变化量等于预设值的间隔d时，即控制激光器发射激光，使被扫描物体上产生一个点声源，此时，超声换能器捕捉该点声源的超声信息，扫描头继续移动，再移动间隔距离d时，再次控制激光器发射激光，产生第二个点声源，超声换能器再次捕捉该点声源的超声信息，如此一直循环执行，当扫描头速度减到0时，结束单行扫描；

步骤二：扫描头沿着扫描方向垂直的方向移动一定距离，反向执行下一行扫描；如此循环完成逐行扫描，形成一幅完整的扫描图像。

第三方面：

提供一种图像扫描方法，包括以下步骤：

步骤一：采用上述的光声扫描成像装备；

步骤二：扫描头从速度0开始加速运动，位置反馈装置实时反馈扫描头的位置变化，当控制器计算到位置变化量等于预设值的间隔d时，即控制激光器发射激光，使被扫描物体上产生一个点声源，此时，超声换能器捕捉该点声源的超声信息，扫描头继续移动，再移动间隔距离d时，再次控制激光器发射激光，产生第二个点声源，超声换能器再次捕捉该点声源的超声信息，如此一直循环执行，当扫描头速度减到0时，结束单行扫描；

步骤三：扫描头沿着扫描方向垂直的方向移动一定距离，反向执行下一行扫描；如此循环完成逐行扫描，形成一幅完整的扫描图像。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种基于位置触发的光声扫描成像装备、工作方法、图像扫描方法，扫描头在每次移动设定值的距离d之后，激光器完成一次超声激发，使超声换能器采集到均匀分布的声信号，再重建为图像，则图像会产生畸变失真。

提升光声成像扫描速度，降低光声成像的畸变和失真。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明基于位置触发的光声扫描成像装备示意图；

图2是点声源间隔不均匀的状态图；

图3是点声源间隔均匀的状态图；

其中，1、扫描头，2、运动轴，3、移动方向，4、点声源，5、激光，6、位置反馈装置，7、控制器，8、激光器。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

传统的光声扫描成像装备，在作业时，激光器8不按照位置触发，则扫描头1在扫描运动的过程中，激光按照固定的频率发射，照射到物体后，产生点声源4，由于扫描头1运动的过程总是从速度0加速到一定的速度，再减速到0，反向运动，则形成的点声源4间隔是不均匀的，即如图2所示。

实施例一

如图1所示，一种基于位置触发的光声扫描成像装备，包括

激光器8，适于发射激光5；

扫描头1，安装在运动轴2上，并适于随运动轴2移动，所述扫描头1适于汇聚激光器8所发射的激光5，并将汇聚的激光5所照射的位置激发超声波，即生成点声源4；

超声换能器，设置在扫描头1上，适于捕捉点声源4发射的超声波；

位置反馈装置6，适于实时反馈扫描头1的位置变化；

控制器7，分别与激光器8和位置反馈装置6连接；

所述控制器7经位置反馈装置6采集扫描头1的位置变化，每当扫描头1移动预设定的距离d时，即控制激光器8发射激光5，使被扫描物体在扫描头1移动方向3上生成间隔均匀的点声源4，即，如图3所示，超声换能器逐点捕捉全部点声源4的超声信息，以生成完整的扫描图像。

具体的，作为本实施例中一种可选的实施方式，如图1所示，所述激光器8根据触发信息来发射脉冲，即收到一次触发信号，发射一次脉冲；

所述激光器8单次触发所发射的单发脉冲能量、峰值功率以及脉冲宽度，其波动均＜5%。

目前激光器均是按照固定频率发射脉冲的，单次触发，并不能精确控制激光器到底发射多少个脉冲，在本实施例中，激光器8按照触发次数就发射脉冲，从而可以使激光器在准备的我们需要的位置精确的打出脉冲，

具体的，作为本实施例中一种可选的实施方式，如图1所示，所述位置反馈装置6采用光栅尺。

本实施例的光声扫描成像装备中，激光器8可以按需触发，触发频率不受限制，且可变频，触发的时间间隔可以不一样。

实施例二

一种采用实施例一中的基于位置触发的光声扫描成像装备的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：扫描头1从速度0开始加速运动，位置反馈装置6实时反馈扫描头1的位置变化，当控制器7计算到位置变化量等于预设值的间隔d时，即控制激光器8发射激光5，使被扫描物体上产生一个点声源4，此时，超声换能器捕捉该点声源4的超声信息，扫描头1继续移动，再移动间隔距离d时，再次控制激光器8发射激光5，产生第二个点声源4，超声换能器再次捕捉该点声源4的超声信息，如此一直循环执行，如图3所示，使扫描头1移动方向3上生成间隔均匀的点声源4，当扫描头1速度减到0时，结束单行扫描；

步骤二：扫描头1沿着扫描方向垂直的方向移动一定距离，反向执行下一行扫描；如此循环完成逐行扫描，形成一幅完整的扫描图像。

本实施例中，扫描头1在的移动速度可以提升，也可以降低，不管扫描头1移动速度怎么变化，控制器7始终测量扫描头1的移动距离，即当扫描头1的移动距离达到预设值的间隔d时，就向激光器8发送指令，激光器8发射激光5，在物体上产生点声源4。

实施例三

提供一种图像扫描方法，采用实施例一的光声扫描成像装备，包括以下步骤：

步骤一：采用实施例一的光声扫描成像装备；

步骤二：扫描头1从速度0开始加速运动，位置反馈装置6实时反馈扫描头1的位置变化，当控制器7计算到位置变化量等于预设值的间隔d时，即控制激光器8发射激光5，使被扫描物体上产生一个点声源4，此时，超声换能器捕捉该点声源4的超声信息，扫描头1继续移动，再移动间隔距离d时，再次控制激光器8发射激光5，产生第二个点声源4，超声换能器再次捕捉该点声源4的超声信息，如此一直循环执行，如图3所示，使扫描头1移动方向3上生成间隔均匀的点声源4，当扫描头1速度减到0时，结束单行扫描；

步骤三：扫描头1沿着扫描方向垂直的方向移动一定距离，反向执行下一行扫描；如此循环完成逐行扫描，形成一幅完整的扫描图像。

本发明提供一种基于位置触发的光声扫描成像装备、工作方法、图像扫描方法，扫描头1在每次移动设定值的距离d之后，激光器8完成一次超声激发，使超声换能器采集到均匀分布的声信号，再重建为图像，则图像会产生畸变失真。

提升光声成像扫描速度，降低光声成像的畸变和失真。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种基于位置触发的光声扫描成像装备，其特征是，包括

激光器，适于发射激光；

扫描头，安装在运动轴上，并适于随运动轴移动，所述扫描头适于汇聚激光器所发射的激光，并将汇聚的激光所照射的位置激发超声波，即生成点声源；

超声换能器，设置在扫描头上，适于捕捉点声源发射的超声波；

位置反馈装置，适于实时反馈扫描头的位置变化；

控制器，分别与激光器和位置反馈装置连接；

所述控制器经位置反馈装置采集扫描头的位置变化，每当扫描头移动预设定的距离d时，即控制激光器发射激光，使被扫描物体在扫描头移动方向上生成间隔均匀的点声源，超声换能器逐点捕捉全部点声源的超声信息，以生成完整的扫描图像。

2.根据权利要求1所述的基于位置触发的光声扫描成像装备，其特征是，

所述激光器根据触发信息来发射脉冲，即收到一次触发信号，发射一次脉冲；

所述激光器单次触发所发射的单发脉冲能量、峰值功率以及脉冲宽度，其波动均＜5%。

3.根据权利要求1所述的基于位置触发的光声扫描成像装备，其特征是，

所述位置反馈装置采用光栅。

4.一种权利要求1-3任意一项所述基于位置触发的光声扫描成像装备的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一：扫描头从速度0开始加速运动，位置反馈装置实时反馈扫描头的位置变化，当控制器计算到位置变化量等于预设值的间隔d时，即控制激光器发射激光，使被扫描物体上产生一个点声源，此时，超声换能器捕捉该点声源的超声信息，扫描头继续移动，再移动间隔距离d时，再次控制激光器发射激光，产生第二个点声源，超声换能器再次捕捉该点声源的超声信息，如此一直循环执行，当扫描头速度减到0时，结束单行扫描；

步骤二：扫描头沿着扫描方向垂直的方向移动一定距离，反向执行下一行扫描；如此循环完成逐行扫描，形成一幅完整的扫描图像。

5.一种图像扫描方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：采用权利要求1-3任意一项所述的光声扫描成像装备；

步骤二：扫描头从速度0开始加速运动，位置反馈装置实时反馈扫描头的位置变化，当控制器计算到位置变化量等于预设值的间隔d时，即控制激光器发射激光，使被扫描物体上产生一个点声源，此时，超声换能器捕捉该点声源的超声信息，扫描头继续移动，再移动间隔距离d时，再次控制激光器发射激光，产生第二个点声源，超声换能器再次捕捉该点声源的超声信息，如此一直循环执行，当扫描头速度减到0时，结束单行扫描；

步骤三：扫描头沿着扫描方向垂直的方向移动一定距离，反向执行下一行扫描；如此循环完成逐行扫描，形成一幅完整的扫描图像。

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