[发明专利]一种超声和光声的多模态高分辨率三维扫描成像装置

说明书

本发明提供一种超声和光声的多模态高分辨率三维扫描成像装置，其特征在于，包括扫描装置以及成像装置，扫描装置具有电缆、检测光纤、样本容器、超声换能器、三维移动机构、三维控制模块和监控摄像头。成像装置包括协同处理模块、信号输出采集模块和成像重建模块。其中，三维移动机构包括底座、支撑臂、升降臂、第一移动臂、第二移动臂、转动驱动电机、升降驱动机构、第一驱动机构和第二驱动机构。本发明通过三维移动机构利用超声换能器和检测光纤对待测生物组织进行超声和光声的多模态高分辨率三维扫描成像，解决现有技术中实时无创监测及诊断生物组织疾病困难的问题。

技术领域

本发明涉及一种超声和光声的多模态高分辨率三维扫描成像装置。

背景技术

生物组织结构复杂，其主要成分由非有机基质和有机基质组成。当组织发生病变时，其物理结构特性发生改变，并且生化指标也将发生不同程度变化。因此无创获取组织的物理结构和生化指标信息，进行成像、融合分析和预警，对于疾病早期诊断和治疗具有非常重要的临床意义。

目前医疗机构广泛使用基于X光的CT扫描成像方法诊断骨组织物理结构特性，主要通过成像表征骨组织密度作为诊断参数，但该方法无法有效获取组织中胶原蛋白、血红蛋白及脂质含量及分布等生化指标信息，成像非实时，重建时间长，并且具有辐射，不适用于各年龄人群诊断和随访。

目前医疗机构广泛使用的超声成像方法可以有效获取生物组织的物理结构特性，通过超声多普勒成像方法还可以获取心肺等器官中血流信息，但上述超声方法无法有效针对同时提供组织的物理结构信息及所含生化指标信息。

研究表明生物组织具有光吸收特性和光声效应，通过对各组织发射不同谱段激光，可通过获取和分析光声信号，表征的组织的生化指标含量。但仅通过光声单一成像方法仍然难以实现对组织的物理结构特性和生化成分含量及分布有效表征。

发明内容

为解决上述问题，提供一种超声和光声的多模态高分辨率三维扫描成像装置，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种超声和光声的多模态高分辨率三维扫描成像装置，其特征在于，包括：扫描装置以及成像装置，扫描装置具有：样本容器，用于承载待测生物组织。检测光纤，用于将激光信号进行传输到待测生物组织，激励待测生物组织产生光声信号。超声换能器，用于将超声波信号输出到待测生物组织上，使得待测生物组织响应并产生响应超声波信号，并采集光声信号以及响应超声波信号。三维移动机构，用于对检测光纤和超声换能器进行移动从而使得检测光纤和超声换能器对待测生物组织进行检测。三维控制模块，用于控制三维移动机构移动。成像装置包括：信号输出采集模块，用于产生激光信号以及控制超声换能器采集光声信号和响应超声波信号。协同处理模块，用于对光声信号和响应超声波信号进行数据处理，得到用于进行图像重建和图像融合分析的多模态数据。三维移动机构包括：底座，样本容器可转动地安装在底座上。转动驱动电机，设置在底座上，该转动驱动电机的输出端与样本容器的底部相连接。支撑臂，一端竖直地安装在底座上。升降臂，可竖直移动地安装在支撑臂上，位于样品容器开口的上方。升降驱动机构，驱动升降臂进行竖直移动。第一移动臂，包括横部和竖直部，横部可移动地安装在升降臂上，竖直部一端与横部连接，另一端向下延伸至样品容器内并安装超声换能器。第二移动臂，一端可移动地安装在升降臂上，检测光纤固定在第二移动臂的另一端，并延伸至样品容器内。