[发明专利]一种超声引导的低反射伪像光声显微镜成像方法

权利要求书

1.一种超声引导的低反射伪像光声显微镜成像方法，其特征在于：采用一个三通同时连通超声换能器、信号发生器和数据采集卡，其中超声换能器为球聚焦水浸式超声换能器；该方法为：脉冲激光器发出的脉冲激光通过耦合光纤照射在样品上，样品产生的光声信号经放大后被超声换能器接收；脉冲激光同时也被光电二极管接收，光电二极管产生的光电信号触发数据采集卡进行采集信号，采集的信号延迟一段时间后触发信号发生器；信号发生器每触发一次就发出一个窄脉冲电信号，窄脉冲信号经超声换能器转换为超声脉冲发射至样品上，超声换能器同时接收来自样品的超声回波信号；超声回波信号经放大后被数据采集卡采集；实现该方法的过程称为双模态成像过程；双模态成像过程同步获取了样品每个位置点的光声信号和超声回波信号，根据光声信号和超声回波信号的幅度和时延，即可重建沿着超声换能器声轴的光吸收和声反射的一维信息；最后通过电机的逐点扫描便可得到样品的光声-超声三维图像；该方法的具体计算过程包括：

(1)估算头盖骨上(x,y)位置处的声传递函数

记(x,y)位置点产生的超声回波信号为u(t)，超声换能器发出的超声脉冲为u₀(t)，能够得到(x,y)位置处的冲激响应函数h_us(t)：

h_us(t)＝F^-1[F(u)/F(u₀)] (1)

其中：F[·]和F^-1[·]表示对·进行傅里叶变换和傅里叶逆变换，t表示时间；

(2)消除光声信号中的反射波成分

设(x,y)位置处接收到的光声信号为p(t)、脉冲激光器发出的脉冲激光激发光吸收体而产生的光声信号为p₀(t)、光声信号的传递函数为h_ap(t)，则有p(t)＝p₀(t)*h_ap(t)，其中*代表卷积；考虑到超声回波信号有数量关系光声信号有数量关系其中：R和T分别表示头骨的声反射和声透射系数，τ表示信号在头骨中反射导致的时间延迟，n表示反射次数，获得h_ap(t)≈h_us(t)；

因此根据超声回波信号与光声信号的传递函数，并利用h_ap(t)≈h_us(t)，同时对p(t)做反卷积，以消除p(t)中的反射波成分：

P₀(t)＝F^-1[F(P)/F(h_ap)]≈F^-1[F(P)/F(h_us)] (2)

其中：P是p(t)的希尔伯特变换，P₀(t)是p₀(t)的希尔伯特变换；

(3)计算(x,y)位置处的去除伪像的三维图像A(x,y,z)＝||P₀(z)||，z＝t_z/c，c为头骨中的声速，t_z为光声信号的传播时间，零点时刻为脉冲激光激发时刻；

(4)对于扫描平面上的每个位置(x,y)，重复步骤(1)～(3)，得到去除伪像的三维图像A(x,y,z)。