用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统及方法，上述系统包括：数据采集模块：用于通过光声乳腺成像仪进行人体乳腺数据采集；数据重采样模块：用于根据数据采集模块的采集的数据进行快速成像，并根据成像图观察光照区是否有疑似病灶，并将有疑似病灶的数据进行截取，得到激光照射区的有效数据；定量图像重建模块：用于通过有限元算法对数据重采样模块的输出数据进行定量成像，重建出疑似病灶及其周边的血红蛋白浓度和氧饱和度图像。本发明专利技术对病灶进行分析时，通过快速图像重建系统对图像进行裁剪，裁剪为直径为5cm大小的光照区域，使得进行有限元算法时，网格直径变得很小，既保证了成像时的精度，也保证了成像时的速度。

【技术实现步骤摘要】
用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统及方法
本专利技术涉及乳腺成像
，具体涉及一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统及方法。
技术介绍
目前，用于乳腺疾病检查的方法主要是各种成像法，如：钼靶X光成像、核磁共振成像、超声成像、红外成像。然而，这些传统的成像技术都存在着一定的局限性。采用最多的是红外成像技术，但是红外成像技术分辨率较低，病变组织的形状模糊，难以判断具体形状和位置，导致临床误诊率和漏诊率较高。而对于病灶的分析主要通过光声成像数据得到血红蛋白浓度和氧饱和度的参数，由于在检测时人体乳腺的横向直径大于10cm，如果通过有限元算法计算血红蛋白浓度和氧饱和度，就必须构建一个直径大于10cm的有限元网格。由于大于10cm的有限元网格属于偏大的网格，如果为了提高成像的精度就需要把网格做的很密，这时成像时间就会非常的长。如果为了成像时间快，那么就必须把网格做的稀疏，而这时成像精度又会很低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统及方法，解决由于检测图像过大成像的精度和时间都会有所限制的问题。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统，上述系统包括：数据采集模块：用于通过光声乳腺成像仪进行人体乳腺数据采集；数据重采样模块：用于根据数据采集模块的采集的数据进行快速成像，并根据成像图观察光照区是否有疑似病灶，并将有疑似病灶的数据进行截取，得到激光照射区的有效数据；定量图像重建模块：用于通过有限元算法对数据重采样模块的输出数据进行定量成像，重建出疑似病灶及其周边的血红蛋白浓度和氧饱和度图像。作为优选，上述数据重采样模块包括成像模块和数据截取模块，上述成像模块用于对数据采集模块输出的原始数据进行快速成像，并输出原始数据和中心坐标，上述数据截取模块用于将成像模块输出的中心坐标作为位置中心进行数据截取。作为优选，上述成像模块输出的中心坐标为数据采集模块在数据采集过程中激光光斑照射的中心位置在成像图像上的坐标反映，上述数据截取模块用于根据该成像模块输出的中心坐标将激光照射区域的有效数据进行截取并输出。作为优选，上述定量成像模块是基于有限元网格系统进行定量成像，并且包括预成像模块、校准模块和定量成像模块；上述预成像模块用于在接收到数据截取模块输出的数据后对不同波长的成像数据进行计算，得到乳腺组织针对不同波长的光吸收密度；上述校准模块用于计算不同波长下的光吸收密度数据得到不同波长下的绝对光吸收系数；上述定量成像模块用于根据不同波长的绝对光吸收系数计算出乳腺组织内的血红蛋白浓度和氧饱和度参数。一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建方法，包括以下步骤：S1：数据采集模块通过光声乳腺成像仪进行人体乳腺数据采集；S2：数据重采样模块根据数据采集模块的采集的数据进行快速成像，并根据成像图观察光照区是否有疑似病灶，并将有疑似病灶的数据进行截取，得到激光照射区的有效数据；S3：定量图像重建模块通过有限元算法对数据重采样模块的输出数据进行定量成像，重建出疑似病灶及其周边的血红蛋白浓度和氧饱和度图像。作为优选，上述S2步骤数据重采样模块采集数据的具体方法是：S21：成像模块对数据采集模块输出的原始数据进行快速成像，并输出原始数据和中心坐标；S22：数据截取模块根据该成像模块输出的中心坐标将激光照射区域的有效数据进行截取并输出。作为优选，上述S3步骤中定量图像重建模块进行图像重建的具体方法是：S31：预成像模块在接收到数据截取模块输出的数据后，对不同波长的成像数据进行计算，得到乳腺组织针对不同波长的光吸收密度；S32：校准模块计算不同波长下的光吸收密度数据得到不同波长下的绝对光吸收系数；S33：定量成像模块根据不同波长的绝对光吸收系数计算出乳腺组织内的血红蛋白浓度和氧饱和度参数。作为优选，上述S31步骤中，光吸收密度的计算公式如下：其中p为声压，k0为波数，c0为超声在介质中的传输速度，β为组织的热膨胀系数，Cp为比热，Φ为光吸收密度。作为优选，上述S32步骤中，绝对光吸收吸收的计算公式如下：μa为绝对光吸收系数，为光通量；光通量采用辐射传输方程得到，上述辐射传输方程如下式：μs是散射系数，是辐射强度，是源项，是散射相函数；光通量为：作为优选，上述S33步骤中，绝对光吸收系数的计算公式还有：εHbR(λ)和εHbO2(λ)是已知的摩尔消光系数，根据两组不同波长的方程(5)求解得到HbR值和HbO2值；氧饱和度计算公式为：sO2＝[HbO2]/[HbT]血红蛋白浓度计算公式为：[HbT]＝[HbO2]+[HbR]。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在对病灶进行分析时，通过快速图像重建系统对图像进行裁剪，裁剪为直径为5cm大小的光照区域，使得在进行有限元算法时，网格的直径变得很小，即使网格密度做得比较密，成像速度也会比较快，既保证了成像时的精度，同时也保证了成像时的速度。本专利技术的光声乳腺成像系统可对乳腺肿瘤进行早期诊断，它利用短脉冲激光照射人体乳腺组织，激发出宽频带的超声信号，该超声信号包含了乳腺组织内丰富的结构和功能信息。利用环形超声传感器阵列将超声信号采集下来，经有限元算法计算出组织内血红蛋白浓度和氧饱和度的二维分布，医生可通过该参数来对病灶的良恶性进行区分。附图说明图1为本专利技术的系统的结构框图。图2为本专利技术中光声乳腺成像仪的正视结构示意图。图3为本专利技术中光声乳腺成像仪的俯视结构示意图。图4为本专利技术中光声乳腺成像仪的右视结构示意图。图5为本专利技术中光声乳腺成像仪的立体结构示意图。图6为本专利技术中光声乳腺成像仪的光纤出口结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1，针对本专利技术的系统的一个实施例，一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统，上述系统包括：数据采集模块：用于通过光声乳腺成像仪进行人体乳腺数据采集；数据重采样模块：用于根据数据采集模块的采集的数据进行快速成像，并根据成像图观察光照区是否有疑似病灶，并将有疑似病灶的数据进行截取，得到激光照射区的有效数据；定量图像重建模块：用于通过有限元算法对数据重采样模块的输出数据进行定量成像，重建出疑似病灶及其周边的血红蛋白浓度和氧饱和度图像。参见图2～5，上述光声乳腺成像仪包括检测水槽1以及与检测水槽1相连的水循环系统和光声采集系统，通过水循环系统能够将检测水槽注满水，上述检测水槽1内设置平透镜，检测水槽1为金属槽体，检测水槽1的底部设置有折叠式可压缩高分子材料，则平透镜放置在折叠式可压缩高分子材料上，这种软性连接用于检测水槽1与平透镜之间能够进行相对位移，并且能够在人体乳腺放置在平透镜上后能够产生相对位移而形成挤压状态，上述光声采集系统包括激光器2、光纤3和环形阵列探测器5，上述环形阵列探测器5位于检测水槽1上方，并通过数据采集卡7与工控主机8信号连接；上述光纤3位于平透镜的下方，并且上述激光器2通过光纤3将激光器2发出的脉冲激光能量导引到平透镜下方并垂直向上照射。本实施例中，当需要对人体乳腺进行光声扫描时，通过水循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统，其特征在于：所述系统包括：数据采集模块：用于通过光声乳腺成像仪进行人体乳腺数据采集；数据重采样模块：用于根据数据采集模块的采集的数据进行快速成像，并根据成像图观察光照区是否有疑似病灶，并将有疑似病灶的数据进行截取，得到激光照射区的有效数据；定量图像重建模块：用于通过有限元算法对数据重采样模块的输出数据进行定量成像，重建出疑似病灶及其周边的血红蛋白浓度和氧饱和度图像。

【技术特征摘要】
1.一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统，其特征在于：所述系统包括：数据采集模块：用于通过光声乳腺成像仪进行人体乳腺数据采集；数据重采样模块：用于根据数据采集模块的采集的数据进行快速成像，并根据成像图观察光照区是否有疑似病灶，并将有疑似病灶的数据进行截取，得到激光照射区的有效数据；定量图像重建模块：用于通过有限元算法对数据重采样模块的输出数据进行定量成像，重建出疑似病灶及其周边的血红蛋白浓度和氧饱和度图像。2.根据权利要求1所述的用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统，其特征在于：所述数据重采样模块包括成像模块和数据截取模块，所述成像模块用于对数据采集模块输出的原始数据进行快速成像，并输出原始数据和中心坐标，所述数据截取模块用于将成像模块输出的中心坐标作为位置中心进行数据截取。3.根据权利要求2所述的用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统，其特征在于：所述成像模块输出的中心坐标为数据采集模块在数据采集过程中激光光斑照射的中心位置在成像图像上的坐标反映，所述数据截取模块用于根据该成像模块输出的中心坐标将激光照射区域的有效数据进行截取并输出。4.根据权利要求3所述的用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建系统，其特征在于：所述定量成像模块是基于有限元网格系统进行定量成像，并且包括预成像模块、校准模块和定量成像模块；所述预成像模块用于在接收到数据截取模块输出的数据后对不同波长的成像数据进行计算，得到乳腺组织针对不同波长的光吸收密度；所述校准模块用于计算不同波长下的光吸收密度数据得到不同波长下的绝对光吸收系数；所述定量成像模块用于根据不同波长的绝对光吸收系数计算出乳腺组织内的血红蛋白浓度和氧饱和度参数。5.一种用于光声乳腺成像仪的有限元快速图像重建方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：数据采集模块通过光声乳腺成像仪进行人体乳腺数据采集；S2：数据重采样模块根据数据采集模块的采集的数据进行快速成像，并根据成像图观察光照区是否有疑似病灶，并将有疑似病灶的数据进行截取，得到激光照射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炳章，
申请(专利权)人：成都世恩医疗科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51