基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115040083A(43)申请公布日2022.09.13(21)申请号202210723234.3(22)申请日2022.06.24(71)申请人苏州芙迈蕾医疗科技有限公司地址215104江苏省苏州市吴中区吴中经济开发区越溪街道吴中大道1463号太湖软件产业园智慧谷园区3号楼2层东(72)发明人王国鹤田涧(74)专利代理机构北京万象新悦知识产权代理有限公司11360专利代理师王岩(51)Int.Cl.A61B5/00(2006.01)A61B8/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统及方法。本发明的超声换能器模块包括N个中心频率不同的超声换能器，N为≥2的自然数，成像区域划分为N个子扫描区间，结合换能器位置调节装置，每个超声换能器对每一个子扫描区间均进行一次且仅进行一次扫描，同一位置的信号均由不同频率的超声换能器各采集一次，能够快速且更大范围的接收光声层析和/或超声成像产生的不同频率范围的超声信号，经图像重建后能够获取多尺度的、高分辨率的光声和超声图像；扫描成像时采用相同的超声换能器，位置完全重合，无需配准操作；光声层析成像和超声成像双模态能够同时提供光声和超声两种模态的信息，实现组织信息的互补。CN115040083ACN115040083A权利要求书1/3页1.一种基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统，其特征在于，所述基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统包括：光声信号激发模块、超声耦合器、超声换能器模块、超声信号发送接收模块、三维定位模块和系统控制及成像模块；其中，光声信号激发模块的输出端包括多束光纤末端；超声换能器模块的端面连接超声耦合器；成像时超声耦合器通过超声耦合剂与待成像物体的表面接触，使得成像时超声换能器模块的端面经超声耦合器正对着待成像物体的表面；光声信号激发模块的输出端的多束光纤末端围绕超声换能器模块的端面对称分布，使得成像时多束光纤末端的输出光经超声耦合器均匀照射在超声换能器对着的待成像物体的表面上；光声信号激发模块的输出端、超声耦合器和超声换能器模块分别设置在三维定位模块上；超声换能器模块分别连接至超声信号发送接收模块和系统控制及成像模块；超声信号发送接收模块和三维定位模块分别连接至系统控制及成像模块；超声换能器模块包括N个超声换能器、换能器位置调节装置和换能器位置调节装置控制器；其中，N个超声换能器的端面作为超声换能器模块的端面，N个超声换能器的中心频率不同，N为≥2的自然数；N个超声换能器位于换能器位置调节装置上，换能器位置调节装置连接至换能器位置调节装置控制器；换能器位置调节装置控制器连接至系统控制及成像模块；系统控制及成像模块发送指令至换能器位置调节装置控制器，控制换能器位置调节装置；换能器位置调节装置用于调节N个超声换能器的位置；N个超声换能器为聚焦模式，N个超声换能器的焦点位于同一个平面即扫描面，也为超声换能器的虚拟点的探测面，扫描面平行于xy平面，且N个超声换能器位于同一条直线上，N个超声换能器所在的直线平行于y轴；N个超声换能器分别连接至超声信号发送接收模块；待成像物体在扫描面的成像区域沿x方向和y方向的尺寸分别为a和b；通过换能器位置调节装置，将N个超声换能器中相邻的两个超声换能器之间的间距调整为b/N；成像区域沿y方向均匀划分为N个子扫描区间；对待成像物体进行光声层析成像和/或超声成像；成像前，三维定位模块带动光声信号激发模块的输出端、超声耦合器和超声换能器模块整体移动至正对着待成像物体的成像区域，通过超声耦合剂与待成像物体的表面接触；成像时，三维定位模块带动光声信号激发模块的输出端和超声换能器模块整体移动，使得N个超声换能器对待成像物体的成像区域进行扫描，N个超声换能器同时采集待成像物体的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号；每个超声换能器分别对应一个子扫描区间，三维定位模块带动N个超声换能器对成像区域进行扫描，从而N个超声换能器各自扫描的子扫描区间拼接成完整的成像区域，完成对成像区域的一次扫描；通过换能器位置调节装置改变N个超声换能器的位置，使得每个超声换能器分别对应一个新的子扫描区间，每个超声换能器继续对所对应的子扫描区间进行扫描，共扫描N次，从而每个超声换能器对每一个子扫描区间均进行一次且仅进行一次扫描；这种扫描方式保证在不增加成像扫描时间的情况下，每个成像位置的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号都被频率不同的N个超声换能器采集过一次，从而能够采集到更宽频率的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号，实现快速且多尺度的光声