[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

说明书

本发明公开了一种实现XCT和光声成像的双模成像系统及其成像方法。本发明采用光声和XCT双模同机融合成像，结合光声成像组织光学吸收对比和XCT的密度对比，进一步加强了光声成像结构解读的精确性，成为信息互补的双模成像；本发明一改传统的上下悬挂旋转的方式，在水槽的底部设置旋转台，通过防水轴承实现旋转台与水槽底部之间的密封，水槽固定不动，样品浸没在水中，旋转台转动带动样品转动，从而完成对样品的360°扫描，保证水槽不漏水，让样品的光声信号得以无衰减传导。

技术领域

本发明涉及动物或其它样品成像技术，具体涉及一种实现XCT和光声成像的双模成像系统及其成像方法。

背景技术

光声成像(PAT)是一种基于光声效应的层析成像技术。该成像技术结合了光学成像的高对比度和超声成像的高分辨率特性，能在较深层组织中获得高分辨率的图像，在动物深层组织的功能和分子影像上已经展现出巨大的潜力。

但是，光声成像对软组织成像或分子成像的解读由于缺乏足够的结构信息而变得相对困难。这主要是因为很多组织器官在光声成像中边界不清，导致难以确定图像结果在解剖学上的定位。尤其是深层组织光声功能或分子影像时，显像位置的解读更加困难。因此，光声成像在对深层目标成像时需要另一个模态来提供结构成像背景。虽然超声成像常常为光声成像提供结构信息，但超声成像本身有很大的局限性，也无法提供三维全身结构成像。

发明内容

为了解决光声成像中由于缺乏足够的结构信息而解读困难的难题，本发明提出了一种X射线计算断层扫描成像(XCT)和光声成像的双模成像系统及其成像方法，将光声成像和XCT同机结合，成为信息互补的新型双模成像系统。

本发明的第一个目的在于提出一种实现XCT和光声成像的双模成像系统。

本发明的实现XCT和光声成像的双模成像系统包括：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；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。

扩束装置采用平凹透镜。

防辐射板的材料采用金属铅。

X射线与光声信号处于正交方向，这样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。

光线束的各个出光口分支也分布在X射线路径之外，不会干扰XCT成像。

本发明的另一个目的在于提供一种实现XCT和光声成像的双模成像方法。

本发明的实现XCT和光声成像的双模成像方法，包括以下步骤：

步骤一、搭建双模成像系统：

a)搭建XCT成像：