[发明专利]一种光声PET系统及成像方法

说明书

本发明提供一种光声PET系统及成像方法，包括：将激光发射模块发射的激光照射到生物组织，通过探测器模块检测生物组织的光吸收的原位处产生的光声信号；信号处理模块对探测器模块传递的光声信号进行处理后并提取图像重建所需信号的信息；通过图像重建模块对图像进行重建并在显示模块上可视化。本发明声梯度光折射率镜模块有效焦距可以根据信号发生器模块驱动信号同步变化，提高了系统的成像景深(DoF)，使装置能够对表面不平整和具有一定深度的样品进行高分辨率的快速成像，水槽固定模块对待测生物进行固定，降低了图像的运动伪影，系统具有低剂量、低成本、生化灵敏度高等特点。

技术领域

本发明涉及光声成像技术领域，更具体地涉及一种光声PET系统及成像方法。

背景技术

为了探测生物组织内部的结构，并进而探测人体的内部组织和器官，早期的科学家研究出了四种医学成像技术，通过借助某种介质(如X线\波、放射性核素等)与人体之间的相互作用，从而把人体的内部组织和器官以图像的形式表示出来，提供给诊断医生，使医生能够根据自己所学的知识及经验对图像提供的信息进行判断，以此诊断病人身体状况的一门技术。这四种医学成像技术分别是：超声成像技术、X射线成像技术和核磁共振成像(MRI)技术。X射线成像技术是根据人体组织的密度和厚度的不同，使组织能在荧光屏或胶片上形成影像，因此有些组织病变无法判断，并且长期频繁使用x射线成像将有损于人们健康。MRT技术是利用人体组织中氢原子核在磁场中受到激励而发生核磁共振现象产生磁现象的一种成像技术。它具有辐射并却设备昂贵等特点。超声成像是一种对生物组织的无损检测，但是它的成像方法依赖与生物组织的声阻抗，由于有些肿瘤组织的声抗无明显的差异，这就限制超声成像技术的运用范围并却它的重组图像的对比度较低。由于患者对健康的强烈需求和医学对人体某些疾病的检测传统的开刀有创伤的检测模式转向对患者无创伤的无损检测模式，所以人们期待一种对人体健康无损害，高穿透力，高分辨率，高对比度的成像技术的出现。由于肿瘤组织和正常组织对光吸收的差异(在近红外激光的照射下，癌变组织和周围正常组织的光吸收差异至少5倍以上)和不同生理状态的生物组织对光的吸收不同，利用光声成像就可以反映了组织的结构特征，同时还可能反映组织的代谢状态、病变特征、甚至神经活动。因此光声成像技术被认为是一种很有发展潜力的生物组织无损检测方法，它结合了光学成像和超声成像的优点，正在逐步成为医学无损检测的一个新的研究方向。

光声成像技术结合了纯光学成像和纯声学成像的优点，不仅具有超声成像技术非浸入式、穿透性强、使用成本低、不具有放射性等特点，还具有光学成像高对比度、可实时成像的特点，同时提供了待检测目标物的光学吸收信息和声学信息，它被认为将发展为新一代对生物组织无害的医学成像技术，也为生物医学成像领域中的临床诊断提供了一种新的研究方法。

与早期的医学成像技术相比，光声成像具有以下特征：

(1)不使用电离辐射，使用对人体无害的激光作为激励源；

(2)生物组织的光吸收特性起决定作用，具有高对比度；

(3)分辨率为微毫级，分辨率高；

(4)对象广泛，只要满足光可到达且能激发光声信号两个条件，就可以实现光声成像；

(5)声波在软组织中具有低散射特性，以声波作信息载体，可以实现高精度成像。

正电子发射断层(Positron Emission Tomography，以下简称PET)是一种非侵入性的新型医学技术，能无创、定量、动态地评估动物或者人体活体内各种器官和组织的代谢水平、生化反应和功能活动，在疾病的早期检测、病理生理机制研究、疗效监测和预后评估等方面发挥着独特的作用。