[发明专利]一种实现XCT和光声成像的双模成像系统及其成像方法

权利要求书

1.一种实现XCT和光声成像的双模成像系统，其特征在于，所述双模成像系统包括：脉冲激光器、扩束装置、光纤束、水槽、旋转台、防水轴承、X射线源、防辐射板、X射线探测器、超声阵列、超声采集系统和计算机；其中，在水槽的底部设置防水轴承，旋转台经防水轴承设置在水槽内的底部，防水轴承使得旋转台与水槽底部之间实现密封，旋转台连接至外部的电机；样品放置在旋转台上，浸没于水中；X射线源位于水槽的一侧，X射线探测器与X射线源分别位于水槽相对的两侧；X射线探测器连接至计算机；脉冲激光器的前端依次放置扩束装置和光纤束；光纤束的终端包括多个子光纤束出光口，多个子光纤束出光口均匀分布在水槽的周围；经过防水处理的超声阵列固定在水槽的侧面的光声信号采集口，并且超声阵列不在X射线源发出的X射线的辐射区域内；在超声阵列的外侧设置防辐射板；超声阵列连接至超声采集系统，超声采集系统连接至计算机；水槽固定不动，转动旋转台，在每一个探测角度，X射线源发出X射线，经过样品后被吸收，X射线探测器接收衰减后的X射线光子强度，并传输至计算机，进行XCT重建成像；同时，脉冲激光器发射出激光，经扩束装置扩束后，进入光纤束；激光从每一个子光纤束出光口出射，均匀照射水槽内的样品；样品吸收光，产生光声信号，超声阵列接收光声信号，超声采集系统采集光声信号并传输至计算机，进行光声成像；X射线与光声信号处于正交方向，X射线不会干扰光声信号的探测，与此同时，超声阵列也不会被X射线损坏，或干扰XCT成像，在每一个探测角度下，同时同机进行光声和XCT信号的采集，实现对样品的360°的光声成像和XCT成像扫描；防辐射板防止X射线损坏超声阵列；计算机将光声成像与XCT成像融合，形成信息互补的双模成像。

2.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述扩束装置采用平凹透镜。

3.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述防辐射板的材料采用金属。

4.一种实现XCT和光声成像的双模成像方法，其特征在于，所述双模成像方法包括以下步骤：

步骤一、搭建双模成像系统：

a)搭建XCT成像：

i.在旋转台的两侧分别设置X射线源和X射线探测器，调节X射线源、旋转台和X射线探测器的位置，使得XCT能够清晰成像；

ii.在旋转台上放置XCT仿体，X射线源发出X射线，经过XCT仿体被吸收，X射线探测器接收衰减后的X射线光子强度，并传输至计算机，对XCT仿体进行XCT成像；

b)搭建光声成像：

i.脉冲激光器的前端依次放置扩束装置和光纤束，光纤束的终端包括多个子光纤束出光口，多个子光纤束出光口均匀分布在水槽的周围；超声阵列经过防水处理后固定在水槽的侧面的光声信号采集口，并且超声阵列不在X射线源发出的X射线的辐射区域内；

ii.在旋转台上放置光声仿体，脉冲激光器发射出激光，经扩束装置扩束后，进入光纤束；激光从每一个子光纤束出光口出射，均匀照射水槽内的光声仿体；光声仿体吸收光，产生光声信号，超声阵列接收光声信号，超声采集系统采集光声信号并传输至计算机，对光声仿体进行光声成像；

c)搭建双模成像：

i.在旋转台上放置双模仿体，控制旋转台以等角度旋转，在每一个探测角度下，同时进行光声和XCT信号的采集，直至旋转台旋转一周；

ii.计算机将光声成像的数据和XCT成像的数据分别进行处理，分别得到光声图像和XCT图像，并将得到的双模仿体的光声图像和XCT图像进行配准，得到的双模仿体图像完全重合，则配准完成，得到双模配准参数；

步骤二、对样品成像：

a)样品放置在旋转台上，成像区域浸没于水中；

b)水槽固定不动，旋转台旋转到一个角度；

c)X射线源发出X射线，穿过样品，能量衰减，X射线探测器接收衰减的X射线，并传输至计算机，进行XCT成像；

d)同时，脉冲激光器发射出激光，经扩束装置扩束后，进入光纤束；激光从每一个子光纤束出光口出射，均匀照射水槽内的样品；样品接收光信号，产生光声信号，超声阵列接收光声信号，超声采集系统采集光声信号并传输至计算机，进行光声成像；X射线与光声信号处于正交方向，X射线不会干扰光声信号的探测，与此同时，超声阵列也不会被X射线损坏，或干扰XCT成像，实现对样品的360°的光声成像和XCT成像扫描；

e)旋转台以等角度进行旋转，旋转到下一个角度，重复步骤c)和d)，直至旋转一周；

f)计算机将光声成像的数据和XCT成像的数据分别进行处理，分别得到光声图像和XCT图像，并将得到的光声图像和XCT图像进行配准，按照步骤一种得到的双模配准参数进行双模态图像融合，形成信息互补的双模成像。