一種雙模式乳腺三維成像裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型的雙模式乳腺三維成像裝置與方法，該裝置包括主機(jī)體、臺(tái)架、掃描平臺(tái)、測(cè)量臂、超聲成像單元、紅外成像單元和控制模塊，以及安裝在測(cè)量臂內(nèi)的紅外成像裝置，安裝在掃描平臺(tái)內(nèi)的探頭掃描機(jī)構(gòu)，探頭掃描機(jī)構(gòu)上的超聲波探頭和紅外光發(fā)射裝置，掃描機(jī)構(gòu)與紅外成像裝置相對(duì)。本裝置在一次掃描中，同時(shí)進(jìn)行超聲圖像信號(hào)和紅外圖像信號(hào)采集，超聲圖像與紅外圖像在空間上相關(guān)聯(lián)，重建乳房三維容積超聲圖像和紅外圖像，實(shí)現(xiàn)兩種模式圖像的疊加分析，利于對(duì)乳房組織的檢查和診斷，無創(chuàng)無損無輻射。
【專利說明】一種雙模式乳腺三維成像裝置與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，用于乳腺造影和乳腺疾病的檢測(cè)，尤其涉及一種采用超聲波、紅外光同步掃描顯示乳房內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)超聲波圖像和紅外圖像的的雙模式乳腺三維成像裝置，以及基于該裝置的雙模式三維成像方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在乳腺(乳房)的造影檢查中，常用檢測(cè)設(shè)備包括乳腺鑰靶X線成像、超聲成像、光學(xué)成像以及核磁共振(MRI)等。其中，乳腺鑰靶X線成像有著較寬泛的檢測(cè)等級(jí)，成像簡(jiǎn)便，具有可重復(fù)性，為目前乳腺癌檢查的新標(biāo)準(zhǔn)。但鑰靶X線成像具有X射線輻射，需要特殊的防護(hù)使用環(huán)境，并且對(duì)致密性的乳腺檢查效果不佳。超聲和核磁共振(MRI)也在乳腺癌診斷過程中起到補(bǔ)充作用。核磁共振具有明顯的靈敏度優(yōu)勢(shì)，但其使用耗時(shí)而且費(fèi)用高。超聲為最常使用的醫(yī)療影像設(shè)備，適于不同場(chǎng)合的使用，具有成本和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，常用于乳腺癌的檢查。但常規(guī)超聲系統(tǒng)在乳腺檢查的使用，受到了幾方面的局限:一是對(duì)醫(yī)生的識(shí)片技能要求高，另一方面成像缺乏重復(fù)性。臨床上常用的乳腺超聲多為二維B型超聲，這種傳統(tǒng)的超聲成像模式僅能提供乳腺某一斷面的圖像，具有一定的局限性。
[0003]乳腺三維超聲能夠解決上述二維超聲所存在的問題，提供乳腺結(jié)構(gòu)的三維超聲圖像?；谌S圖像，醫(yī)生可以得到腫塊精確的位置、大小和邊界等信息。此外，其他界面的圖像，如乳腺冠狀面圖像，也可以通過三維超聲圖像得到，這些角度的圖像可以為醫(yī)生提供更多、更準(zhǔn)確的診斷信息，提高該病診斷的準(zhǔn)確性。目前世界上有三家公司開發(fā)了自動(dòng)全乳超聲成像系統(tǒng)，如 Siemens Healthcare、U-Systems Inc.、和 SonoCin6。Siemens 的 ABUS系統(tǒng)采用了一個(gè)特制的掃描頭，該掃描頭類似一個(gè)X-Y運(yùn)動(dòng)架，帶動(dòng)超聲探頭在該運(yùn)動(dòng)架上移動(dòng)。操作人員將該掃描頭放置于被測(cè)組織上，掃描架帶動(dòng)超聲探頭移動(dòng)，與此同時(shí)采集超聲圖像和位置信息。完成掃描后將采集到的數(shù)據(jù)組進(jìn)行融合，以形成乳腺組織的三維超聲圖像(容積成像)。U-Systems Inc.和SonoCine的系統(tǒng)基于超聲探頭與三維掃描臂的集成。這些系統(tǒng)已被臨床證明具有良好的臨床價(jià)值。
[0004]光學(xué)成像能夠反映被測(cè)組織的功能信息，如血紅蛋白、血氧等，這些信息對(duì)于腫瘤的診斷具有很大的價(jià)值。但因?yàn)楸粶y(cè)組織對(duì)光線的散射作用，光學(xué)成像的空間分辨率較低，導(dǎo)致過去采用的紅外乳腺成像儀或熱像儀臨床效果欠佳，同時(shí)現(xiàn)行的紅外乳腺成像儀類似簡(jiǎn)單的CCD照相，不具備斷層成像，或容積成像的功能，難以從CCD圖像獲取組織內(nèi)部信息，醫(yī)生從紅外影像難以作出診斷，另外這類紅外乳腺成像儀也缺乏重復(fù)性，不能與其他影像融合或匹配。
[0005]前些年美國DOBI公司研發(fā)的動(dòng)態(tài)光學(xué)乳腺成像系統(tǒng)采用了透射似的成像，將乳腺組織以類似鑰靶機(jī)的形似夾在光源和成像相機(jī)之間，并以固定多光點(diǎn)照射的方式獲得組織在不同光點(diǎn)源照射下的圖像，根據(jù)光散射模型進(jìn)行光學(xué)重建來獲得組織的光學(xué)斷層成像。加之其夾緊機(jī)構(gòu)為一氣囊，可以給定壓力。由此系統(tǒng)可以在一段時(shí)間獲得乳腺組織在加壓后的功能信息(有氧血和脫氧血)變化，輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷。但該技術(shù)的最大問題有兩個(gè):一是光學(xué)圖像需要外部的鑰靶X圖像或超聲圖像來配合定位，借以發(fā)現(xiàn)可疑區(qū)域；但因?yàn)橥獠繄D像和光學(xué)圖像在空間上缺乏相關(guān)性，難以配合使用；二是局部固定點(diǎn)光源的光學(xué)成像難以獲得穩(wěn)定的斷層圖像重建。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種采用超聲波、紅外光同步掃描顯示乳房內(nèi)部三維信息的超聲波圖像和紅外圖像的雙模式乳腺三維成像裝置，以及基于該裝置的雙模式三維成像方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種雙模式乳腺三維成像裝置，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于，包括:
夾壓裝置，具有放置乳房的開口部，用于通過使用第一夾持部和第二夾持部來夾著并壓迫乳房；
超聲成像裝置，包括相連接的超聲波探頭和超聲模塊，超聲波探頭設(shè)置在所述開口部上，，超聲成像裝置根據(jù)所提供的超聲波采樣信號(hào)將超聲波發(fā)射到所述壓迫的乳房，并接收來自所述乳房的反射波信號(hào)，獲得所述壓迫的乳房的超聲圖像信號(hào)；
紅外光發(fā)射裝置，其出光部設(shè)置在所述開口部上，根據(jù)所提供的光學(xué)成像信號(hào)將紅外光發(fā)射到所述壓迫的乳房；
紅外成像裝置，設(shè)置在所述開口部上并與出光部相對(duì)，感測(cè)透過所述壓迫的乳房的散射紅外光，生成紅外圖像信號(hào)；
控制模塊，向超聲成像裝置提供所述超聲波采樣信號(hào)，同步向紅外光發(fā)射裝置和紅外成像裝置提供所述光學(xué)成像信號(hào)。
[0008]本發(fā)明在應(yīng)用中，還有如下進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)的技術(shù)方案:
進(jìn)一步地，超聲成像單元根據(jù)超聲波時(shí)空信息以及超聲圖像信號(hào)進(jìn)行二維影像化處理，獲得超聲波探頭所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的超聲波影像；
所述超聲波時(shí)空信息包含超聲波探頭的位置坐標(biāo)和超聲圖像采集時(shí)間構(gòu)成的信息；
所述超聲成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的超聲波影像進(jìn)行融合處理，重建受壓迫的乳房的三維超聲波圖像。
[0009]進(jìn)一步地，紅外成像單元根據(jù)紅外光時(shí)空信息以及紅外圖像信號(hào)進(jìn)行二維影像化處理，獲得出光部所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的紅外影像；
所述紅外光時(shí)空信息指紅外光發(fā)射裝置的出光部的位置坐標(biāo)、紅外光波長、紅外光發(fā)射時(shí)間構(gòu)成的信息；
所述紅外成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的紅外影像進(jìn)行融合處理，重建受壓迫的乳房的三維紅外圖像。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明雙模式乳腺三維成像裝置還包括機(jī)架，以及
臺(tái)架，其通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一滑動(dòng)副和機(jī)架連接，相對(duì)于機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)和上下移動(dòng)；
掃描平臺(tái)，其設(shè)置在臺(tái)架一端，構(gòu)成所述夾壓裝置的第一夾持部；掃描平臺(tái)內(nèi)置控制模塊以及設(shè)置在探頭掃描機(jī)構(gòu)上的超聲波探頭和紅外光發(fā)射裝置的出光部；超聲波探頭經(jīng)超聲模塊和控制模塊連接，紅外光發(fā)射裝置和控制模塊連接；
測(cè)量臂，其設(shè)置在臺(tái)架另一端，通過第三滑動(dòng)副和臺(tái)架連接，相對(duì)于臺(tái)架兩端方向往復(fù)移動(dòng)，構(gòu)成所述夾壓裝置的第二夾持部；測(cè)量臂內(nèi)置紅外成像裝置，紅外成像裝置和控制模塊連接；
所述掃描平臺(tái)和測(cè)量臂之間相對(duì)面構(gòu)成放置乳房的所述開口部。。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述探頭掃描機(jī)構(gòu)，包括掃描平板、導(dǎo)軌及第四電機(jī)，掃描平板通過第四滑動(dòng)副和導(dǎo)軌連接，掃描平板通過第四絲杠副和第四電機(jī)連接，第四電機(jī)經(jīng)電機(jī)控制器與控制模塊連接；
至少一個(gè)所述超聲波探頭固定在所述掃描平板上，紅外光發(fā)射裝置的由至少一路輸出光纖構(gòu)成的出光部固定在掃描平板上并位于超聲波探頭的一側(cè)；超聲波探頭和紅外光發(fā)射裝置的出光部的兩側(cè)分別安裝采集觸發(fā)傳感器，其和控制模塊連接，用于觸發(fā)紅外圖像或/和超聲波圖像的采集操作；
所述掃描平板兩側(cè)上部分別連接有用于承載受壓迫乳房的掃描滑動(dòng)面膜。
[0012]進(jìn)一步地，所述紅外光發(fā)射裝置包括輸出光纖束、光開關(guān)、輸入光纖束、光源組、光開關(guān)控制器和光源控制器，輸出光纖束的一端設(shè)置在所述探頭掃描機(jī)構(gòu)上構(gòu)成所述出光部，輸出光纖束的另一端和光開關(guān)連接，光開關(guān)和光源組間由輸入光纖束連接，光開關(guān)經(jīng)光開關(guān)控制器和控制模塊連接，光源組經(jīng)光源控制器和控制模塊連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述機(jī)架的上部設(shè)有用于控制探頭掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的按鍵組，所述按鍵組和控制模塊連接；
機(jī)架的下部設(shè)有主機(jī)箱，主機(jī)箱上方設(shè)有顯示裝置，主機(jī)箱的一側(cè)的支撐板上設(shè)有操作鍵盤，主機(jī)箱內(nèi)部設(shè)有主機(jī)，顯示裝置和操作鍵盤與主機(jī)連接，主機(jī)和控制模塊通信連接；
超聲波探頭、超聲模塊和主機(jī)依次電連接，紅外成像裝置與主機(jī)電連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述測(cè)量臂的下端設(shè)有對(duì)紅外光高透射的組織壓板，所述組織壓板上設(shè)有用于測(cè)量作用于被測(cè)乳房上壓力的壓力傳感器，壓力傳感器和控制模塊連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述探頭掃描機(jī)構(gòu)的掃描平板上設(shè)置2個(gè)平行設(shè)置的超聲波探頭，2個(gè)超聲波探頭部分重疊；掃描平板上均勻分布設(shè)置由4路輸出光纖構(gòu)成的紅外光發(fā)射裝置的出光部。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種雙模式乳腺三維成像方法，采用上述的雙模式乳腺三維成像裝置，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于，包括以下步驟:
Si控制模塊，控制探頭掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，并向超聲成像裝置提供超聲波采樣信號(hào)，同步向紅外光發(fā)射裝置和紅外成像裝置提供光學(xué)成像信號(hào)；
S2根據(jù)所提供的超聲采樣信號(hào)，超聲模塊采集超聲波探頭的超聲圖像信號(hào)，并獲得該時(shí)刻的超聲波時(shí)空信息；
S3根據(jù)所提供的光學(xué)成像信號(hào)，紅外光發(fā)射裝置依次將選定波長的紅外光經(jīng)選定的輸出光纖發(fā)射到所述壓迫的乳房，紅外成像裝置同步感測(cè)透過所述壓迫的乳房的散射紅外光，生成紅外圖像信號(hào)；并獲得該時(shí)刻的紅外光時(shí)空信息；
S4掃描完成后，超聲成像單元將獲得的超聲圖像信號(hào)組和其對(duì)應(yīng)的超聲波時(shí)空信息組進(jìn)行圖像處理和三維重建，獲得三維超聲圖像；
S5掃描完成后，紅外成像單元將獲得的紅外圖像信號(hào)組和其對(duì)應(yīng)的紅外光時(shí)空信息組進(jìn)行圖像處理和三維重建，獲得三維紅外光學(xué)圖像。
[0017]本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中，還有如下進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案:
進(jìn)一步地，所述步驟Si還包括以下子步驟:
SBll控制模塊驅(qū)動(dòng)探頭掃描機(jī)構(gòu)確定被測(cè)壓迫的乳房組織的采樣范圍；
SB12控制模塊根據(jù)設(shè)定的采樣參數(shù)確定采樣間隔；
SB13控制模塊驅(qū)動(dòng)探頭掃描機(jī)構(gòu)從被測(cè)壓迫的乳房的一側(cè)向另一側(cè)移動(dòng),反復(fù)向超聲成像裝置提供采樣信號(hào)，同步向紅外光發(fā)射裝置和紅外成像裝置提供光學(xué)成像信號(hào)。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟S4還包括以下子步驟:
SB41所述超聲波時(shí)空信息包含超聲波探頭的位置坐標(biāo)和超聲圖像采集時(shí)間的信息；SB42所述超聲成像單元根據(jù)所述超聲波時(shí)空信息以及超聲圖像信號(hào)進(jìn)行二維影像化處理，去除無效圖像區(qū)域，獲得超聲波探頭所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的超聲波影像；
SB43所述超聲成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的超聲波影像進(jìn)行融合處理，生成受壓迫的乳房在每個(gè)掃描位置的二維超聲圖像；
SB44超聲成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的二維超聲圖像進(jìn)行融合處理，獲得被測(cè)組織的三維超聲波圖像。
[0019]進(jìn)一步地，所述步驟S5還包括以下子步驟:
SB51所述紅外光時(shí)空信息指紅外光發(fā)射裝置的出光部的位置坐標(biāo)、紅外光波長、紅外光發(fā)射時(shí)間構(gòu)成的信息；
SB52所述紅外成像單元根據(jù)所述紅外光時(shí)空信息以及紅外圖像信號(hào)進(jìn)行二維圖像處理，獲得出光部所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的紅外影像；
SB53所述紅外成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的紅外影像進(jìn)行融合處理，根據(jù)光散射模型，進(jìn)行光學(xué)圖像重建，生成受壓迫的乳房的三維紅外圖像。
[0020]進(jìn)一步地，在步驟SI前還包括以下步驟:
在掃描平臺(tái)的掃描滑動(dòng)面膜上均勻涂覆對(duì)紅外光透明的超聲耦合劑；
被測(cè)乳房組織置于掃描滑動(dòng)面膜上并移動(dòng)測(cè)量臂夾著壓迫乳房。
[0021]本發(fā)明系一種新型的雙模式乳腺三維成像裝置與方法，其包括機(jī)架、臺(tái)架、掃描平臺(tái)、測(cè)量臂、超聲成像單元、紅外成像單元和控制模塊，以及安裝在測(cè)量臂內(nèi)的紅外成像裝置，安裝在設(shè)置在掃描平臺(tái)內(nèi)的探頭掃描機(jī)構(gòu)上的超聲波探頭和紅外光發(fā)射裝置，紅外光的出光部設(shè)在探頭掃描機(jī)構(gòu)上，并和紅外成像裝置相對(duì)。掃描平臺(tái)設(shè)置在臺(tái)架的下部；測(cè)量臂設(shè)在臺(tái)架上部，并通過第三滑動(dòng)副和臺(tái)架連接，測(cè)量臂沿著第三滑動(dòng)副可以相對(duì)臺(tái)架上下移動(dòng)。臺(tái)架通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一滑動(dòng)副和機(jī)架連接，臺(tái)架相對(duì)于機(jī)架可以轉(zhuǎn)動(dòng)、上下移動(dòng)。因此，測(cè)量臂可以上下移動(dòng)以適合不同人體的高度。掃描平臺(tái)內(nèi)置探頭掃描機(jī)構(gòu)，探頭掃描機(jī)構(gòu)通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副和掃描平臺(tái)固定，探頭掃描機(jī)構(gòu)可以按90度、180度旋轉(zhuǎn)，對(duì)乳房進(jìn)行縱向或橫向的掃描檢測(cè)。探頭掃描機(jī)構(gòu)上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)超聲波探頭及紅外光出光部設(shè)置一根和多根輸出光纖，以適應(yīng)不同大小乳房的掃描成像。另外，本發(fā)明對(duì)超聲探頭規(guī)格型號(hào)沒有特殊要求和限制，可以選擇裝配不同的超聲探頭和超聲模塊，具有靈活性。在使用中，把乳房放置在掃描平臺(tái)上，移動(dòng)測(cè)量臂壓迫乳房，對(duì)乳房進(jìn)行定位，乳房所受的壓迫力由設(shè)置在位于測(cè)量臂下端的組織壓板上的壓力傳感器測(cè)量，并在顯示裝置上顯示。乳房定位后，對(duì)乳房進(jìn)行自動(dòng)成像掃描，在一個(gè)掃描位置，同時(shí)進(jìn)行紅外圖像信號(hào)和超聲圖像信號(hào)采集，掃描完成后，獲得一組對(duì)應(yīng)不同組織斷面位置的超聲圖像，和一組對(duì)應(yīng)不同出光光纖位置的組織紅外圖像序列。超聲成像單元對(duì)上述的超聲圖像組重建獲得被測(cè)乳房組織的三維超聲圖像；采用組織光學(xué)散射模型，紅外成像單元對(duì)多點(diǎn)源組織散射紅處圖像組序列進(jìn)行三維模型重建獲得被測(cè)組織的三維紅外圖像，因?yàn)槌暢上窈凸鈱W(xué)成像是在同一空間同步采集獲得，獲得的乳房組織的三維超聲成像和三維光學(xué)成像相互關(guān)聯(lián)，另外，在掃描過程中乳房不移動(dòng)，乳房組織的狀態(tài)保持一致性，三維容積超聲成像和紅外成像在空間上相關(guān)聯(lián)度高，實(shí)現(xiàn)兩種模式圖像的疊加分析，用于對(duì)乳房組織的檢查和診斷，無損無創(chuàng)無輻射。
[0022]有益效果
超聲圖像和紅外光圖像信號(hào)同步采集，重建的兩種三維圖像在空間上相關(guān)聯(lián)，有利于醫(yī)生從超聲的結(jié)構(gòu)影像和紅外光線的功能影像兩方面來診斷乳腺病癥，提高對(duì)乳腺組織病癥診斷的準(zhǔn)確性。
[0023]本裝置的成像無損無創(chuàng)無輻射，適于不同年齡段人群的檢查。
[0024]適應(yīng)不同大小乳腺的掃描成像，通過一個(gè)或多個(gè)超聲探頭實(shí)現(xiàn)對(duì)不同大小乳房的掃描成像；本發(fā)明對(duì)超聲探頭規(guī)格沒有特殊要求和限制，可以選擇裝配不同的超聲探頭和超聲波模塊，具有靈活性。
[0025]掃描中乳房靜止，被測(cè)乳房放置在掃描平臺(tái)上的掃描滑動(dòng)面膜和組織壓板之間，并由組織壓板壓迫，則在掃描過程是乳房不移動(dòng)，乳房組織的狀態(tài)始終保持一致。
[0026]全自動(dòng)掃描，通過設(shè)置在掃描平臺(tái)內(nèi)的探頭掃描機(jī)構(gòu)、控制模塊及主機(jī)，實(shí)現(xiàn)乳房掃描由設(shè)備自動(dòng)完成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1本發(fā)明的雙模式乳腺三維成像裝的示意圖。
[0028]圖2臺(tái)架示意圖。
[0029]圖3掃描平臺(tái)示意圖。
[0030]圖4探頭掃描機(jī)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5本發(fā)明控制原理框圖。
[0032]圖6控制模塊框圖。
[0033]圖7圖像采集框圖。
[0034]其中，1-機(jī)架，101-主機(jī)箱，102-按鍵組，2_臺(tái)架，3_掃描平臺(tái)，31-掃描滑動(dòng)面膜，32-滑動(dòng)面膜導(dǎo)向輪，4-測(cè)量臂，41-組織壓板，5-開口部，6-控制模塊，7-探頭掃描機(jī)構(gòu)，71-超聲波探頭，72-出光部，73-采集觸發(fā)傳感器，74-掃描平板，75-導(dǎo)軌，76-第四電機(jī)，8-顯示裝置，9-操作鍵盤，10-紅外成像裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0035]為了闡明本發(fā)明的技術(shù)方案及技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的介紹。
[0036]實(shí)施方式I三維成像裝置:
(I)成像裝置:
如圖1至圖4所示，一種雙模式乳腺三維成像裝置包括機(jī)架1、臺(tái)架2、掃描平臺(tái)3、測(cè)量臂4、主機(jī)箱101、控制模塊6、顯示裝置8、探頭掃描機(jī)構(gòu)7、放置乳房的開口部5和操作鍵盤9。主機(jī)箱101設(shè)置在機(jī)架I的下部，主機(jī)箱101內(nèi)部放置有主機(jī)，主機(jī)箱101上方臺(tái)面上放置顯示裝置8，主機(jī)箱101的一側(cè)(圖1所示的前側(cè)，靠近使用者一側(cè))的伸出的水平支撐板上放置操作鍵盤9，顯示裝置8和操作鍵盤9與主機(jī)連接，主機(jī)和控制模塊6通信連接。機(jī)架I和主機(jī)箱101也可是分離結(jié)構(gòu)，顯示裝置8優(yōu)選為液晶顯示屏，也可以為等離子顯示屏、CRT顯示屏、LED顯示屏中的一種。所述機(jī)架1、主機(jī)箱101、主機(jī)、操作鍵盤9、顯示裝置8、人機(jī)交互界面、鼠標(biāo)、打印機(jī)外部通訊構(gòu)成主機(jī)體。臺(tái)架2設(shè)置在機(jī)架I的上部，臺(tái)架2通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一滑動(dòng)副和機(jī)架I連接，臺(tái)架2相對(duì)于機(jī)架I可以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下移動(dòng)，以適應(yīng)不同被測(cè)者的身高和體型。第一轉(zhuǎn)動(dòng)副經(jīng)第一減速機(jī)和固定在機(jī)架上的第五電機(jī)連接，第五電機(jī)驅(qū)動(dòng)臺(tái)架2相對(duì)于機(jī)架I旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第一轉(zhuǎn)動(dòng)副和第二絲杠副連接，第二電機(jī)和第二絲杠副連接，驅(qū)動(dòng)臺(tái)架2相對(duì)于第二滑動(dòng)副上下滑動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)臺(tái)架2相對(duì)于機(jī)架I上下滑動(dòng)。掃描平臺(tái)3設(shè)置在臺(tái)架2 —端，如圖1所示，掃描平臺(tái)3設(shè)在臺(tái)架2的下部，掃描平臺(tái)3內(nèi)置探頭掃描機(jī)構(gòu)7、紅外光發(fā)射裝置和控制模塊6。進(jìn)一步地，探頭掃描機(jī)構(gòu)7通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副固定在掃描平臺(tái)3內(nèi)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副經(jīng)第二減速機(jī)和第六電機(jī)連接，第六電機(jī)固定在掃描平臺(tái)3內(nèi)，探頭掃描機(jī)構(gòu)7相對(duì)于掃描平臺(tái)3可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),改變掃描方向。比如，探頭掃描機(jī)構(gòu)7進(jìn)行90或180度旋轉(zhuǎn)，對(duì)被測(cè)乳房進(jìn)行橫向或縱向掃描檢測(cè)。掃描平臺(tái)3內(nèi)設(shè)有承載受壓迫的乳房的長帶狀的掃描滑動(dòng)面膜31，掃描滑動(dòng)面膜31的兩端分別固定在用于固定超聲波探頭和紅外光出光部的掃描平板的兩側(cè)的上部，使掃描滑動(dòng)面膜31和掃描平板的上表面齊平。掃描滑動(dòng)面膜31貼合在滑動(dòng)面膜導(dǎo)向輪32上，如圖3所示，4個(gè)滑動(dòng)面膜導(dǎo)向輪32平行設(shè)置在掃描平臺(tái)3的內(nèi)部，用于掃描滑動(dòng)面膜31的滑動(dòng)導(dǎo)向。測(cè)量臂4設(shè)置在臺(tái)架2另一端，如圖1所示，測(cè)量臂4設(shè)置在臺(tái)架2的上部，測(cè)量臂4通過第三滑動(dòng)副和臺(tái)架2連接，相對(duì)于臺(tái)架2兩端方向往復(fù)移動(dòng)，如圖1所示，即測(cè)量臂4可以相對(duì)臺(tái)架2上下移動(dòng)。進(jìn)一步地，測(cè)量臂4和第三絲杠副連接，第三絲杠副和第三電機(jī)連接，用于驅(qū)動(dòng)測(cè)量臂4相對(duì)于臺(tái)架2沿第三滑動(dòng)副進(jìn)行上下滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。測(cè)量臂4內(nèi)設(shè)有紅外成像裝置10，如圖2所示。紅外成像裝置10分別和控制模塊6以及主機(jī)連接；測(cè)量臂4的下端設(shè)有對(duì)紅外光高透射的組織壓板41，組織壓板41的材料優(yōu)選為對(duì)紅外波段透明的塑料材料。組織壓板41上設(shè)有用于測(cè)量作用于被測(cè)乳房上壓力的壓力傳感器，壓力傳感器和控制模塊6連接，壓力值在顯示裝置上顯示。如圖1所示，機(jī)架2的前側(cè)上部設(shè)有按鍵組102，按鍵組102和控制模塊6連接，用于控制探頭掃描機(jī)構(gòu)7和測(cè)量臂4的移動(dòng)。
[0037]其中，上述探頭掃描機(jī)構(gòu)7，如圖4所示，包括掃描平板74、導(dǎo)軌75，第四絲杠副、第四位移傳感器及第四電機(jī)76，掃描平板74通過第四滑動(dòng)副和導(dǎo)軌75連接，掃描平板74通過第四絲杠副和第四電機(jī)76連接，第四電機(jī)76及第四位移傳感器均和電機(jī)控制器連接，電機(jī)控制器和控制模塊6連接。掃描平板74在沿掃描運(yùn)動(dòng)方向的兩側(cè)分別各設(shè)置I個(gè)采集觸發(fā)傳感器73，如圖4所示，即在掃描平板74的前端(相對(duì)于被測(cè)者方位觀察)左右兩側(cè)分別各設(shè)置I個(gè)上述采集觸發(fā)傳感器73，采集觸發(fā)傳感器73和控制模塊6連接，用于觸發(fā)紅外圖像或/和超聲波圖像的采集操作。掃描平板74上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)超聲波探頭71、由一路或多路輸出光纖構(gòu)成的紅外光發(fā)射裝置的出光部72，所述出光部72位于超聲波探頭71的一側(cè)。本實(shí)例子中優(yōu)選地，如圖4所示，兩個(gè)扁長的“線型”超聲波探頭71平行設(shè)置在掃描平板74。為方便后續(xù)的圖像配準(zhǔn)融合，兩個(gè)超聲波探頭71平行但不共線，且兩個(gè)超聲波探頭71之間有小部分區(qū)域重疊。兩個(gè)超聲波探頭71分別和超聲模塊連接，超聲模塊分別與控制模塊6以及主機(jī)連接。
[0038]其中，上述紅外光發(fā)射裝置包括輸出光纖束、光開關(guān)、輸入光纖束、光源組、光開關(guān)控制器和光源控制器，如圖6所不。輸出光纖束的一端設(shè)置在所述探頭掃描機(jī)構(gòu)7的掃描平板74上構(gòu)成出光部72，所述出光部72和紅外成像裝置10的位置相對(duì)；輸出光纖束的另一端和光開關(guān)連接，光開關(guān)和光源組之間通過輸入光纖束連接進(jìn)行發(fā)光光源輸出光的I禹合傳輸。光開關(guān)和光開關(guān)控制器連接，光開關(guān)控制器和控制模塊6內(nèi)置的光電控制板連接，光源組和光源控制器連接，光源控制器和控制模塊6內(nèi)置的光電控制板連接，控制模塊6的光電控制板通過光源控制器控制每個(gè)發(fā)光光源的發(fā)光功率。每個(gè)光源的輸出光耦合到輸入光纖束的一路輸入光纖上，由該路輸入光纖傳輸?shù)焦忾_關(guān)，控制模塊6的光電控制板通過光開關(guān)控制器控制光開關(guān)操作選擇輸出光纖束中的一路輸出光纖輸出紅外光。通常，光源組有m個(gè)發(fā)光光源,每個(gè)發(fā)光光源可以發(fā)射不同波長的紅外光,輸入光纖束有m條,輸出光纖有η條。如圖6所在本實(shí)施方式中,優(yōu)選地,輸入光纖束有2路輸入光纖,輸出光纖束有4路輸出光纖，光源組有2個(gè)不同波長的光源Wl和光源W2。根據(jù)兩個(gè)光源W1、光源W2以及4根輸出光纖的組合狀態(tài)關(guān)系，在一次紅外圖像采集中，紅外成像裝置采集到8幅圖像構(gòu)成的紅外圖像序列Tl，Τ2，Τ3，Τ4，Τ5，Τ6，Τ7，Τ8。每幅紅外圖像對(duì)應(yīng)著不同光源發(fā)射的不同波長的紅外光和不同位置的輸出光纖的選擇，具有如下所示:
ο Tl:光源為W1，出光位置Cl ; ο Τ2:光源為W1，出光位置C2 ; ο Τ2:光源為W1，出光位置C3 ; ο Τ2:光源為W1，出光位置C4 ; ο Τ2:光源為W2，出光位置Cl ; ο Τ2:光源為W2，出光位置C2 ; ο Τ2:光源為W2，出光位置C3 ; ο Τ2:光源為W2，出光位置C4。
[0039]其中，掃描平臺(tái)3和測(cè)量臂4構(gòu)成用于夾壓、定位乳房的夾壓裝置，進(jìn)一步地，掃描平臺(tái)3的上表面和測(cè)量臂4下端的組織壓板41構(gòu)成所述夾壓裝置的用于放置乳房的開口部5，其中掃描平臺(tái)3為第一夾持部，組織壓板41為第二夾持部。
[0040]所述控制模塊6內(nèi)置有用于計(jì)算采樣間隔的采樣計(jì)算單元，控制模塊6向電機(jī)控制器發(fā)送控制信號(hào)，第四電機(jī)76驅(qū)動(dòng)探頭掃描機(jī)構(gòu)7左右移動(dòng)，采樣計(jì)算單元根據(jù)采集觸發(fā)傳感器73的信號(hào)的變化情況確定被測(cè)乳房的邊界來確定測(cè)量范圍。例如，探頭掃描機(jī)構(gòu)7從右向左運(yùn)動(dòng)過程中，左側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73的信號(hào)先后將發(fā)生兩次階躍變化，第四位移傳感器記錄的與采集觸發(fā)傳感器73的信號(hào)發(fā)生階躍變化相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位移值，此兩位移值的差值即為被測(cè)乳房的檢測(cè)/掃描范圍。控制模塊6的采樣計(jì)算單元根據(jù)設(shè)定的采樣參數(shù)、檢測(cè)/掃描范圍通過計(jì)算確定對(duì)被壓迫的乳房的采樣間隔，采樣間隔可以是時(shí)間間隔，即采樣時(shí)間延時(shí)，也可是空間間隔，即采樣空間間距，本實(shí)施方式中，采用采樣時(shí)間延時(shí)進(jìn)行描述?？刂颇K6根據(jù)采樣時(shí)間延時(shí)反復(fù)地向超聲波探頭71提供超聲采樣信號(hào)，同時(shí)向紅外光發(fā)射裝置和紅外成像裝置提供光學(xué)成像信號(hào)。
[0041](2)超聲波成像: 超聲模塊根據(jù)接收到的超聲采樣信號(hào)，控制超聲波探頭71將超聲波發(fā)射到受壓迫的乳房，并接收來自所述乳房的反射波信號(hào)，生成乳房組織剖面的超聲波圖像信號(hào)，超聲波圖像信號(hào)及超聲波時(shí)空信息傳輸至主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。超聲波時(shí)空信息指由超聲波探頭的位置坐標(biāo)、超聲波發(fā)射時(shí)間、超聲波接收時(shí)間、第一夾持部和第二夾持部間距構(gòu)成的信息。超聲成像單元，從主機(jī)的存儲(chǔ)器中讀取超聲波圖像信號(hào)、超聲波時(shí)空信息，生成所述壓迫的乳房的超聲波圖像；超聲成像單元根據(jù)上述超聲波時(shí)空信息以及超聲波圖像進(jìn)行二維影像化處理，去除無效影像區(qū)域，獲得超聲波探頭所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的超聲波影像。超聲成像單元再對(duì)不同位置坐標(biāo)處的超聲波影像進(jìn)行融合處理，重建受壓迫的乳房的三維超聲波圖像。此超聲圖像處理及三維超聲波圖像構(gòu)建的方法均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述。
[0042](3)紅外成像:
紅外光發(fā)射裝置根據(jù)接收到的光學(xué)成像信號(hào)，將由發(fā)光光源數(shù)和構(gòu)成出光部的輸出光纖數(shù)的組合狀態(tài)數(shù)依次將選定波長的紅外光經(jīng)選定的輸出光纖發(fā)射到所述壓迫的乳房；紅外成像裝置10根據(jù)光學(xué)成像信號(hào)感測(cè)透過所述壓迫的乳房的透射紅外光，生成乳房組織紅外圖像信號(hào)序列，即在一次超聲波圖像采集中，要進(jìn)行多次紅外圖像采集，生成紅外圖像序列；紅外圖像信號(hào)序列和紅外光時(shí)空信息序列傳輸至主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。紅外光時(shí)空信息指紅外光發(fā)射裝置的出光部的位置坐標(biāo)、紅外光波長、紅外光發(fā)射時(shí)間、第一夾持部和第二夾持部間距構(gòu)成的信息。完成掃描后，紅外成像單元，從主機(jī)的存儲(chǔ)器中讀取紅外圖像信號(hào)序列、紅外光發(fā)射時(shí)空信息序列，紅外成像單元根據(jù)上述紅外光時(shí)空信息序列以及紅外圖像信號(hào)序列進(jìn)行二維影像化處理，獲得出光部所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的紅外影像序列；紅外成像單元再對(duì)不同位置坐標(biāo)處的紅外影像序列和紅外光時(shí)空信息序列進(jìn)行融合處理，以投射式光散射模型重建受壓迫的乳房的三維紅外圖像。此紅處圖像處理及三維紅外圖像構(gòu)建的方法均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述。
[0043](4)本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu):
三維成像裝置的主機(jī)安裝了用于控制掃描、圖像信號(hào)采集并對(duì)圖像信號(hào)處理的雙模式乳腺三維成像軟件，該軟件內(nèi)置有超聲成像單元和紅外成像單元，其圖像處理、成像算法均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再進(jìn)一步描述。開啟本發(fā)明的三維成像裝置，顯示屏點(diǎn)亮，并啟動(dòng)雙模式乳腺三維成像軟件，在顯示屏上顯示用戶界面。用戶通過該用戶界面可以設(shè)置控制參數(shù)、控制系統(tǒng)運(yùn)行、查看運(yùn)行狀態(tài)、采集的數(shù)據(jù)、采集圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理生成三維超聲圖像和三維紅外圖像，以及報(bào)告打印和對(duì)外網(wǎng)絡(luò)通訊。
[0044]主機(jī)，計(jì)算機(jī)主機(jī)和簡(jiǎn)稱，該主機(jī)與顯示屏、操作鍵盤、控制模塊、超聲波探頭、紅外成像裝置相連接，如圖5所示。主機(jī)運(yùn)行雙模式乳腺三維成像軟件，實(shí)施圖像采集，光源控制，掃描控制，和超聲成像控制，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理計(jì)算，完成三維超聲圖像重建和光學(xué)斷層成像重建處理。
[0045]紅外成像裝置，采用高靈敏度紅外CXD成像相機(jī)，也可以為CMOS其它類型紅外成像相機(jī)。紅外成像相機(jī)與主機(jī)相連，在掃描過程中，采集乳腺組織的紅外圖像信號(hào)，并把所采集的紅外圖像信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0046]控制模塊，控制模塊是圖像信號(hào)采集中進(jìn)行掃描控制和協(xié)調(diào)的核心單元，其與主機(jī)通訊連接，主機(jī)運(yùn)行雙模式乳腺三維成像軟件，顯示用戶界面，用戶通過用戶界面操作雙模式乳腺三維成像裝置進(jìn)行超聲圖像信號(hào)和經(jīng)外圖像信號(hào)采集及圖像處理?？刂颇K對(duì)光源組、光開關(guān)、探頭掃描機(jī)構(gòu)的掃描運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，并給紅外相機(jī)和超聲模塊提供同步的光學(xué)成像信號(hào)和超聲波采樣信號(hào)。該同步信號(hào)使探頭掃描機(jī)構(gòu)的位置和圖像采集的時(shí)間同步起來，即探頭掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)同時(shí)進(jìn)行超聲圖像采集和紅外圖像采集，使兩種圖像在空間上相關(guān)聯(lián)。
[0047]超聲模塊，超聲模塊系超聲波探頭的驅(qū)動(dòng)模塊，具有普通黑白超聲的功能，并能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)“線形”超聲探頭工作，超聲模塊連接超聲波探頭A和超聲波探頭B，實(shí)現(xiàn)乳腺超聲成像采集。超聲模塊與主機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)圖像采集的控制和數(shù)據(jù)傳送。
[0048](5)控制模塊
如圖6所控制模塊6包括光電控制板、光開關(guān)控制器、光源控制器、電機(jī)控制器，所述光開關(guān)控制器、光源控制器、電機(jī)控制器分別和光電控制板電連接。光電控制板和紅外成像裝置10、超聲模塊相連接，超聲模塊和兩個(gè)超聲波探頭71 (即超聲波探頭A和超聲波探頭B，如圖5示)相連接。當(dāng)探頭掃描機(jī)構(gòu)7運(yùn)動(dòng)到一位置時(shí)，控制模塊6的光電控制板向與超聲波探頭71相連接的超聲模塊發(fā)送超聲波米樣信號(hào)，并同時(shí)向光開關(guān)控制器和紅外成像裝置10發(fā)送光學(xué)成像信號(hào)，實(shí)現(xiàn)超聲波圖像和紅外光圖像同步采集，這樣的超聲波圖像和紅外光圖像在空間上相關(guān)聯(lián)。光電控制板分別與光源控制器和光開關(guān)控制器相連接，光源控制器與光源組中的光源相連接用于驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光，控制光源的輸出光功率。光開關(guān)控制器通過控制光開關(guān)操作來選擇紅外光源的出光波長及構(gòu)成出光部的輸出光纖束的輸出光纖。所述光電控制板與電機(jī)控制器相連接，電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)探頭掃描機(jī)構(gòu)7的第四電機(jī)連接，設(shè)置在掃描平板74的采集觸發(fā)傳感器73、用于第四電機(jī)行程鎖定的限位器、與第四電機(jī)連接的位移傳感器均于電機(jī)控制器連接。
[0049]實(shí)施方式2三維成像方法:
一種雙模式乳腺三維成像方法，如圖7所示，開啟本發(fā)明的三維成像裝置，顯示屏點(diǎn)亮，啟動(dòng)雙模式乳腺三維成像軟件，裝置進(jìn)行自檢，自動(dòng)進(jìn)行初始化，運(yùn)動(dòng)部件復(fù)位，探頭回歸初始位置；在顯示屏上顯示用戶界面，用戶通過該用戶界面設(shè)置控制參數(shù)，如掃描時(shí)間或圖像采樣數(shù)；雙模式乳腺三維成像方法還包括以下步驟:
調(diào)節(jié)臺(tái)架2的高度，使其與被測(cè)人員的身高相適應(yīng)。
[0050]在掃描平臺(tái)2的掃描滑動(dòng)面膜31上表面上均勻涂覆對(duì)紅外光透明的超聲耦合劑。超聲耦合劑為標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)用超聲耦合劑。
[0051 ] 被測(cè)人員的被測(cè)乳房置于掃描滑動(dòng)面膜31上，移動(dòng)測(cè)量臂4，使測(cè)量臂4下部的組織壓板41夾著壓迫乳房，完成被測(cè)乳房的定位和壓緊。乳房受到的壓迫力由設(shè)置在組織壓板41上的壓力傳感器測(cè)量，并在顯示屏上顯示。
[0052]對(duì)被測(cè)乳房啟動(dòng)掃描檢測(cè)，首先確定被測(cè)乳房的邊界范圍，控制模塊6控制第四電機(jī)76驅(qū)動(dòng)探頭掃描機(jī)構(gòu)7從被測(cè)乳房的一側(cè)向另一側(cè)均速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)采集觸發(fā)傳感器73信號(hào)量的變化情況確定被測(cè)乳房檢測(cè)范圍。例如，檢測(cè)范圍為30cm，探頭掃描機(jī)構(gòu)7的平均掃描速度為lcm/s,則探頭掃描機(jī)構(gòu)7從被測(cè)乳房的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)耗時(shí)30秒。
[0053]接著確定采樣間隔，控制模塊6內(nèi)置的用于計(jì)算采樣間隔的采樣計(jì)算單元根根上述的檢測(cè)范圍以及設(shè)定的采樣參數(shù)通過計(jì)算確定對(duì)被壓迫的乳房的采樣間隔，采樣間隔有米樣時(shí)間延時(shí)和米樣空間間距兩種表征方法，本實(shí)施方式中，米樣間隔米用米樣時(shí)間延時(shí)表征。例如，設(shè)定的采樣時(shí)間延時(shí)為I秒，即每隔I秒采樣I次，需采樣30次。
[0054]控制模塊6根據(jù)采樣時(shí)間延時(shí)每隔I秒向與超聲波探頭71連接的超聲模塊提供超聲波采樣信號(hào)，同時(shí)向紅外光發(fā)射裝置和紅外成像裝置提供光學(xué)成像信號(hào)。
[0055]控制模塊6向電機(jī)控制器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)第四電機(jī)76，第四電機(jī)76帶動(dòng)控制探頭掃描機(jī)構(gòu)7從被測(cè)壓迫的乳房的一側(cè)向另一側(cè)均速運(yùn)動(dòng)，例如，探頭掃描機(jī)構(gòu)7從被測(cè)乳房的右側(cè)向左側(cè)(被測(cè)者方位觀察)勻速移動(dòng)。
[0056]探頭掃描機(jī)構(gòu)7從乳房的右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)過程中，在其從右側(cè)移入被測(cè)乳房時(shí)設(shè)置在左側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73的信號(hào)量發(fā)生階躍變化而右側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73的信號(hào)量未發(fā)生階躍變化，即此時(shí)，左側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73是‘I’狀態(tài)，右側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73是‘0’狀態(tài)?？刂颇K6根據(jù)左、右兩側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73的信號(hào)量的上述狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)算判斷已進(jìn)入乳房檢測(cè)區(qū)，并啟動(dòng)圖像采集操作。此時(shí)，超聲模塊根據(jù)所提供的超聲波采樣信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波探頭71將超聲波發(fā)射到所述壓迫的乳房，超聲波探頭71接收來自所述乳房的反射波信號(hào)，生成超聲波圖像信號(hào)，并把超聲波圖像信號(hào)及超聲波時(shí)空信息經(jīng)超聲模塊傳輸至主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。超聲波時(shí)空信息包括超聲波探頭的位置坐標(biāo)、超聲波發(fā)射時(shí)間、超聲波接收時(shí)間、第一夾持部和第二夾持部間距構(gòu)成。
[0057]在一次超聲波圖像采集的同時(shí)，根據(jù)所提供的光學(xué)成像信號(hào)，控制模塊6的光電控制板控制構(gòu)成出光部的輸出光纖和輸出紅外光波長?？刂颇K6的光電控制板控制紅外光發(fā)射裝置的光開關(guān)、發(fā)光光源組及輸出光波長，根據(jù)光源組和輸出光纖束的組合狀態(tài)數(shù)，按照所述組合狀態(tài)循環(huán)依次選擇一種輸出紅外光波長及構(gòu)成出光部72的一路輸出光纖，將紅外光經(jīng)所述輸出光纖發(fā)射到所述壓迫的乳房。
[0058]下面以一個(gè)例子來簡(jiǎn)要地說明紅外圖像采集時(shí)的發(fā)光光源(紅外光波長)及出光部的輸出光纖如何選擇。
[0059]例如，光源組有2個(gè)不同波長的光源，光源1、波長W1，光源2、波長W2。輸入光纖束有2路輸入光纖，輸出光纖束有4路輸出光纖。根據(jù)兩個(gè)光源W1、光源W2以及4根輸出光纖的組合關(guān)系，在一次超聲圖像采集期，紅外成像裝置采集到8幅紅外圖像Tl，T2，T3，T4，T5，T6，T7，T8。每幅紅外圖像對(duì)應(yīng)著不同光源發(fā)射的不同波長的紅外光和不同位置的輸出光纖的選擇，具有如下所示:
ο Tl:光源為W1，出光位置Cl ; ο T2:光源為W1，出光位置C2 ; ο T2:光源為W1，出光位置C3 ; ο T2:光源為W1，出光位置C4 ; ο T2:光源為W2，出光位置Cl ; ο T2:光源為W2，出光位置C2 ; ο T2:光源為W2，出光位置C3 ; ο T2:光源為W2，出光位置C4。
[0060]紅外成像裝置10根據(jù)所提供的光學(xué)成像信號(hào)感測(cè)透過所述壓迫的乳房的透射紅外光，生成紅外光圖像信號(hào)。在一次超聲波圖像采集過程中，進(jìn)行了 8次紅外圖像采集，產(chǎn)生一個(gè)由8幅紅外圖像構(gòu)成的紅外圖像信號(hào)序列。把紅外圖像信號(hào)序列和紅外光時(shí)空信息序列傳輸至主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)；紅外光發(fā)射時(shí)空信息指紅外光發(fā)射裝置的出光部的位置坐標(biāo)、紅外光波長、紅外光發(fā)射時(shí)間、第一夾持部和第二夾持部間距構(gòu)成的信息。
[0061]按照上述超聲波圖像信號(hào)和紅外圖像信號(hào)的采集方法，根據(jù)控制模塊6依次提供的超聲采樣信號(hào)、光學(xué)成像信號(hào)進(jìn)行超聲波圖像和紅外光圖像采集操作，完成30次的乳房剖面的超聲圖像信號(hào)和紅外光圖像信號(hào)序列采樣，并存儲(chǔ)到主機(jī)的存信儲(chǔ)器中。
[0062]探頭掃描機(jī)構(gòu)7從乳房的右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)過程中，當(dāng)其從左側(cè)移出被測(cè)乳房時(shí)，設(shè)置在左側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73的信號(hào)量未發(fā)生階躍變化而右側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73的信號(hào)量發(fā)生階躍變化，即左側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73是‘0’狀態(tài)，右側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73是‘I’狀態(tài)?？刂颇K6根據(jù)左、右兩側(cè)的采集觸發(fā)傳感器73信號(hào)的狀態(tài)情況進(jìn)行運(yùn)算判斷已移出乳房檢測(cè)區(qū)，并停止圖像采集操作。
[0063]主機(jī)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了對(duì)乳房組織進(jìn)行掃描的不同剖面的超聲波圖像信號(hào)組及超聲波時(shí)空信息組；主機(jī)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了對(duì)乳房組織進(jìn)行掃描的不同出光位置的紅外圖像信號(hào)序列組及紅外光時(shí)空信息序列組。
[0064]掃描采樣結(jié)術(shù)后，掃描平臺(tái)3的探頭掃描機(jī)構(gòu)7復(fù)位。
[0065]主機(jī)的雙模式乳腺三維成像軟件中顯示構(gòu)建的三維超聲波圖像、三維紅外光圖像。
[0066]超聲成像單元，從主機(jī)的存儲(chǔ)器中讀取超聲波圖像信號(hào)組、超聲波時(shí)空信息組，生成所述壓迫的乳房的超聲波圖像組。
[0067]超聲成像單元根據(jù)上述超聲波時(shí)空信息組以及超聲波圖像組進(jìn)行二維影像化處理，去除無效圖像區(qū)域，獲得超聲波探頭所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的剖面掃描的超聲波影像。超聲成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的超聲波影像進(jìn)行處理，生成受壓迫的乳房在每個(gè)掃描位置的二維超聲圖像；再對(duì)不同位置坐標(biāo)處的二維超聲圖像進(jìn)行融合處理，重建受壓迫的乳房的三維超聲波圖像。超聲圖像處理及重建系現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述。
[0068]紅外成像單元，從主機(jī)的存儲(chǔ)器中讀取不同發(fā)光源位置掃描的紅外圖像信號(hào)序列組及紅外光時(shí)空信息序列組。采用光學(xué)散射模型，紅外成像單元對(duì)不同發(fā)光源位置掃描的紅外圖像信號(hào)序列組及紅外光時(shí)空信息序列組進(jìn)行二維影像化處理，獲得出光部所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的紅外影像組；紅外成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的紅外影像組進(jìn)行融合處理，重建受壓迫的乳房的三維紅外圖像。紅外圖像處理及重建系現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述。
[0069]本發(fā)明的超生成像和光學(xué)成像是在同一空間同步采集獲得，獲得的乳房組織的三維超聲成像和三維光學(xué)成像在空間上相互關(guān)聯(lián)，另外，在掃描采樣過程中乳房不移動(dòng)，乳房組織的狀態(tài)保持一致性，三維容積超聲成像和紅外成像在空間上相關(guān)聯(lián)度更高，實(shí)現(xiàn)兩種模式圖像的疊加分析，利于對(duì)乳房組織的檢查和診斷，無損無創(chuàng)。相對(duì)與現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下進(jìn)步性:
I)超聲圖像和紅外光圖像信號(hào)同步采集，重建的兩種三維圖像在空間上相關(guān)聯(lián)，有利于對(duì)乳腺組織的診斷。
[0070]2)本裝置的成像無損無創(chuàng)無輻射，適于不同年齡段人群的檢查。
[0071]3)適應(yīng)不同大小乳腺的掃描成像，通過一個(gè)或多個(gè)超聲探頭實(shí)現(xiàn)對(duì)不同大小乳房的掃描成像；本發(fā)明對(duì)超聲探頭規(guī)格沒有特殊要求和限制，可以選擇裝配不同的超聲探頭和超聲波模塊，具有靈活性。
[0072]4)掃描中乳房靜止，被測(cè)乳房放置在掃描平臺(tái)上的掃描滑動(dòng)面膜和組織壓板之間，并由組織壓板壓迫，則在掃描過程是乳房不移動(dòng)，乳房組織的狀態(tài)始終保持一致。
[0073]5)全自動(dòng)掃描，通過設(shè)置在掃描平臺(tái)內(nèi)的探頭掃描機(jī)構(gòu)、控制模塊及主機(jī)，實(shí)現(xiàn)乳房掃描由設(shè)備自動(dòng)完成。
[0074]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書、說明書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種雙模式乳腺三維成像裝置，其特征在于，包括: 夾壓裝置，具有放置乳房的開口部，用于通過使用第一夾持部和第二夾持部來夾著并壓迫乳房； 超聲成像裝置，包括相連接的超聲波探頭和超聲模塊，超聲波探頭設(shè)置在所述開口部上，，超聲成像裝置根據(jù)所提供的超聲波采樣信號(hào)將超聲波發(fā)射到所述壓迫的乳房，并接收來自所述乳房的反射波信號(hào)，獲得所述壓迫的乳房的超聲圖像信號(hào)； 紅外光發(fā)射裝置，其出光部設(shè)置在所述開口部上，根據(jù)所提供的光學(xué)成像信號(hào)將紅外光發(fā)射到所述壓迫的乳房； 紅外成像裝置，設(shè)置在所述開口部上并與出光部相對(duì)，感測(cè)透過所述壓迫的乳房的散射紅外光，生成紅外圖像信號(hào)； 控制模塊，向超聲成像裝置提供所述超聲波采樣信號(hào)，同步向紅外光發(fā)射裝置和紅外成像裝置提供所述光學(xué)成像信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙模式乳腺三維成像裝置，其特征在于，還包括: 機(jī)架，以及 臺(tái)架，其通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一滑動(dòng)副和機(jī)架連接，相對(duì)于機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)和上下移動(dòng)； 掃描平臺(tái)，其設(shè)置在臺(tái)架一端，構(gòu)成所述夾壓裝置的第一夾持部；掃描平臺(tái)內(nèi)置控制模塊以及設(shè)置在探頭掃描機(jī)構(gòu)上的超聲波探頭和紅外光發(fā)射裝置的出光部；超聲波探頭經(jīng)超聲模塊和控制模塊連接，紅外光發(fā)射裝置和控制模塊連接； 測(cè)量臂，其設(shè)置在臺(tái)架另一端，通過第三滑動(dòng)副和臺(tái)架連接，相對(duì)于臺(tái)架兩端方向往復(fù)移動(dòng)，構(gòu)成所述夾壓裝置的第二夾持部；測(cè)量臂內(nèi)置紅外成像裝置，紅外成像裝置和控制模塊連接； 所述掃描平臺(tái)和測(cè)量臂之間相對(duì)面構(gòu)成放置乳房的所述開口部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙模式乳腺三維成像裝置，其特征在于: 所述探頭掃描機(jī)構(gòu)，包括掃描平板、導(dǎo)軌及第四電機(jī)，掃描平板通過第四滑動(dòng)副和導(dǎo)軌連接，掃描平板通過第四絲杠副和第四電機(jī)連接，第四電機(jī)經(jīng)電機(jī)控制器與控制模塊連接; 至少一個(gè)所述超聲波探頭固定在所述掃描平板上，紅外光發(fā)射裝置由至少一路輸出光纖構(gòu)成的出光部固定在掃描平板上并位于超聲波探頭的一側(cè)；超聲波探頭和紅外光發(fā)射裝置的出光部的兩側(cè)分別安裝采集觸發(fā)傳感器，其和控制模塊連接，用于觸發(fā)紅外圖像或/和超聲波圖像的采集操作； 所述掃描平板兩側(cè)上部分別連接有用于承載受壓迫乳房的掃描滑動(dòng)面膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙模式乳腺三維成像裝置，其特征在于: 所述紅外光發(fā)射裝置包括輸出光纖束、光開關(guān)、輸入光纖束、光源組、光開關(guān)控制器和光源控制器，輸出光纖束的一端設(shè)置在所述探頭掃描機(jī)構(gòu)上構(gòu)成所述出光部，輸出光纖束的另一端和光開關(guān)連接，光開關(guān)和光源組間由輸入光纖束連接，光開關(guān)經(jīng)光開關(guān)控制器和控制模塊連接，光源組經(jīng)光源控制器和控制模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙模式乳腺三維成像裝置，其特征在于: 所述機(jī)架的上部設(shè)有用于控制探頭掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的按鍵組，所述按鍵組和控制模塊連接； 機(jī)架的下部設(shè)有主機(jī)箱，主機(jī)箱上方設(shè)有顯示裝置，主機(jī)箱的一側(cè)的支撐板上設(shè)有操作鍵盤，主機(jī)箱內(nèi)部設(shè)有主機(jī)，顯示裝置和操作鍵盤與主機(jī)連接，主機(jī)和控制模塊通信連接； 超聲波探頭、超聲模塊和主機(jī)依次電連接，紅外成像裝置與主機(jī)電連接。
6.一種雙模式乳腺三維成像方法，采用權(quán)利要求5所述的雙模式乳腺三維成像裝置，其特征在于，包括以下步驟: SI控制模塊，控制探頭掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，并向超聲成像裝置提供超聲波采樣信號(hào)，同步向紅外光發(fā)射裝置和紅外成像裝置提供光學(xué)成像信號(hào)； S2根據(jù)所提供的超聲波采樣信號(hào)，超聲模塊采集超聲波探頭的超聲圖像信號(hào)，并獲得該時(shí)刻的超聲成像時(shí)空信息； S3根據(jù)所提供的光學(xué)成像信號(hào)，紅外光發(fā)射裝置依次將選定波長的紅外光經(jīng)選定的輸出光纖發(fā)射到所述壓迫的乳房，紅外成像裝置同步感測(cè)透過所述壓迫的乳房的散射紅外光，生成紅外圖像信號(hào)；并獲得該時(shí)刻的紅外光時(shí)空信息； S4掃描完成后，超聲成像單元將獲得的超聲圖像信號(hào)組和其對(duì)應(yīng)的超聲波時(shí)空信息組進(jìn)行圖像處理和三維重建，獲得三維超聲圖像； S5掃描完成后，紅外成像單元將獲得的紅外圖像信號(hào)組和其對(duì)應(yīng)的紅外光時(shí)空信息組進(jìn)行圖像處理和三維重建，獲得三維紅外光學(xué)圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙模式乳腺三維成像方法，其特征在于，所述步驟SI還包括以下子步驟: SBll控制模塊驅(qū)動(dòng)探頭掃描機(jī)構(gòu)確定被測(cè)壓迫的乳房組織的采樣范圍； SB12控制模塊根據(jù)設(shè)定的采樣參數(shù)確定采樣間隔； SB13控制模塊驅(qū)動(dòng)探頭掃描機(jī)構(gòu)從被測(cè)壓迫的乳房的一側(cè)向另一側(cè)移動(dòng)，以設(shè)定的采樣時(shí)間間隔向超聲成像裝置提供超聲當(dāng)采樣信號(hào)，同步向紅外光發(fā)射裝置和紅外成像裝置提供光學(xué)成像信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙模式乳腺三維成像方法，其特征在于，所述步驟S4還包括以下子步驟: SB41所述超聲波時(shí)空信息包含超聲波探頭的位置坐標(biāo)和超聲圖像采集時(shí)間的信息；SB42所述超聲成像單元根據(jù)所述超聲波時(shí)空信息以及超聲圖像信號(hào)進(jìn)行二維影像化處理，去除無效圖像區(qū)域，獲得超聲波探頭所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的超聲波影像； SB43所述超聲成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的超聲波影像進(jìn)行融合處理，生成受壓迫的乳房在每個(gè)掃描位置的二維超聲圖像； SB44超聲成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的二維超聲圖像進(jìn)行融合處理，獲得被測(cè)組織的三維超聲波圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙模式乳腺三維成像方法，其特征在于，所述步驟S5還包括以下子步驟: SB51所述紅外光時(shí)空信息指紅外光發(fā)射裝置的出光部的位置坐標(biāo)、紅外光波長、紅外光發(fā)射時(shí)間構(gòu)成的信息； SB52所述紅外成像單元根據(jù)所述紅外光時(shí)空信息以及紅外圖像信號(hào)進(jìn)行二維圖像處理，獲得出光部所在位置坐標(biāo)處的受壓迫的乳房的紅外影像； SB53所述紅外成像單元對(duì)不同位置坐標(biāo)處的紅外影像進(jìn)行融合處理，根據(jù)光散射模型，進(jìn)行光學(xué)圖像重建，生成受壓迫的乳房的三維紅外圖像。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK104382558SQ201410671160
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】王維平 申請(qǐng)人:南京星頓醫(yī)療科技有限公司