[发明专利]一种掌上光声成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种掌上光声成像装置及方法，装置包括：光源驱动电路、光源阵列、光学整形系统、超声探测阵列、信号放大电路、信号采集电路、微处理器ARM单元、图像显示电路、无线传输电路、同步触发电路、电源。方法包括：光声信号由光源阵列激发并由超声探测阵列接收转化为模拟电信号；模拟电信号经信号放大电路放大，信号采集电路转换为数字信号并存储；微处理器ARM单元对数据进行信号处理、图像重建和控制图像的实时显示，本发明的装置采用LED/LD作为激发光源，在成像装置端对超声探测阵列采集的光声信号进行存储、处理、重建而实现掌上实时显示成像，同时，也可以通过无线传输的方式将成像数据传输给计算机，在计算机端显示。

技术领域

本发明涉及光声成像技术及装置领域，具体涉及一种掌上光声成像装置及方法。

背景技术

光声成像技术是近年来发展迅速并受到广泛关注的一种非入侵式和非电离式的新型生物影像技术。光声成像结合了光学成像和超声成像的优点，即光学成像的无损伤、高选择性激发特性和超声成像的低衰减、高穿透性特点。光声成像的理论基础是光声效应，当短脉冲光照射生物组织时，组织内的吸收体吸收光能量，从而升温膨胀，产生热弹波，能量以超声波的形式发射出来，这种由光激发产生的超声信号就是光声信号。生物组织产生的光声信号包含组织中不同组织成分的光吸收特征信息，通过检测光声信号强弱，可以重建出组织中的光吸收分布图像。光声成像结合了纯光学组织成像中高选择特性和纯超声组织成像中深穿透特性的优点，可得到高分辨率和高对比度的组织图像，同时从原理上避开了光散射的影响，突破了传统高分辨率光学成像的深度“软极限” (～1mm)。光声成像能够反映浅层组织内部结构和功能信息，是一种基于光学吸收差异特性反演生物组织内部生理病变的功能成像技术。

传统的光声成像都是采用的脉冲激光作为激发光源。例如，采用固体激光器(例如Nd:YAG laser)作为光源装置，但是这种的激光器通常体积较大、造价高昂并且移动不便，在实际中得不到大范围的推广。不仅如此，还需要通过光纤、准直器和透镜等对激光光束整形、聚焦。整个系统庞大、繁杂、不易操作。

中国专利CN109497952A专利和CN104568758A专利都公开使用了LED作为激发源，实现了光声成像，降低了光声成像系统的体积和费用。但是，上述发明专利的信号传输都是从头部超声换能器通过信号线，传输并存储在(外部) 电脑上，这种有线连接并附带电脑或示波器的光声成像系统，体积仍然庞大，不利于便携，而且信号线的连接使得成像时不利于于调整探测角度和实时操作。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种掌上光声成像装置，实现掌上实时光声成像，提高了装置的便携性和操作性。

本发明的另一目的在于，提供一种掌上光声成像方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种掌上光声成像装置，包括：光源驱动电路、光源阵列、光学整形系统、超声探测阵列、信号放大电路、信号采集电路、微处理器ARM 单元、图像显示电路、无线传输电路、同步触发电路和电源；所述光源驱动电路、光源阵列和光学整形系统顺序连接；所述超声探测阵列、信号放大电路、信号采集电路和微处理器ARM单元顺序连接；所述微处理器ARM单元分别与图像显示电路、无线传输电路相连；所述同步触发电路分别与光源驱动电路、信号采集电路相连；所述电源分别与光源驱动电路、同步触发电路、信号放大电路、信号采集电路、微处理器ARM单元、图像显示电路和无线传输电路相连；

所述光源驱动电路，用于给光源阵列提供驱动电流，控制光源阵列的脉冲激发；

所述光源阵列，用于作为光声信号的激发光源，激发成像物体产生光声信号；

所述光学整形系统，用于对光源阵列发射出的散射光斑整形和聚焦；

所述超声探测阵列，用于捕捉成像物体所激发的光声信号，并将光声信号转化成模拟的电信号；