哈爾濱工業大學(威海);哈工大蘇州研究院孫明健獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉哈爾濱工業大學(威海);哈工大蘇州研究院申請的專利基于相干因子加權融合的光聲溫度成像方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119791612B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411986194.7,技術領域涉及:A61B5/01;該發明授權基于相干因子加權融合的光聲溫度成像方法是由孫明健;羅旭東;韓岳霖;賴溥祥;馬一鳴設計研發完成,并于2024-12-31向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于相干因子加權融合的光聲溫度成像方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于相干因子加權融合的光聲溫度成像方法,所述方法如下:步驟1、基于光聲超聲雙模態的多帶寬光聲成像系統硬件組成與配置;步驟2、超聲模態信號預處理;步驟3、相干因子的計算和重建圖像的加權。本發明展示了高精度的非侵入式測溫能力,為腫瘤的光熱治療提供了更為先進的非侵入溫度監測手段。本發明集成成像、分割、測溫、治療等功能模塊,通過相干因子對重建圖像加權,去除FBP重建圖像中的高偽影、多旁瓣,顯著提高了溫度成像的分辨率,在光熱治療的應用中顯現出顯著優勢與巨大應用潛力。輔以多模態圖像融合方法,保證在治療過程中可以獲取靶區多模態信息,為工作人員提供更加直觀的可視化腫瘤狀態反饋,提升治療效果。
本發明授權基于相干因子加權融合的光聲溫度成像方法在權利要求書中公布了:1.一種基于相干因子加權融合的光聲溫度成像方法,其特征在于所述方法包括如下步驟: 步驟1、基于光聲超聲雙模態的多帶寬光聲成像系統硬件組成與配置: 基于光聲超聲雙模態的多帶寬光聲成像系統由脈沖激光器、環陣超聲換能器、多通道數據采集卡、中央計算機和主控板構成,其中:脈沖激光器用于發射納秒級脈寬的脈沖光,激發目標區域內的光吸收體,產生光聲信號;環陣超聲換能器用于獲取超聲與光聲雙模態信號;多通道數據采集卡用于將環陣換能器接收到的超聲與光聲雙模態信號進行數模轉換,并將處理后的數據傳輸至中央計算機進行進一步的分析和處理;主控板用于接收中央計算機命令后匹配各系統組件的工作時序,確保系統正常工作; 步驟2、超聲模態信號預處理: 步驟2.1、脈沖激光器發射短脈沖光,照射在目標成像區域內的組織上,激發出光聲信號,生成的光聲信號強度與目標區域的溫度有關,具體由如下公式表征: Px,y;t=A1+A2Tx,y;t 其中,Px,y;t表示x,y位置處在時刻t的聲壓值,Tx,y;t指x,y位置處在時刻t的瞬時溫度,x,y是成像位置處的笛卡爾坐標,坐標原點位于環陣中心,A1和A2是線性系數; 步驟2.2、主控板收到中央計算機的成像指令后,觸發脈沖激光器開始發送光脈沖,同時啟動環陣換能器開始接收信號,單個環陣換能器分別接收到腫瘤靶區的光聲信號與超聲信號,這些信號通過多通道數據采集卡進行采集并存儲于中央計算機中; 步驟2.3、在中央計算機中對多通道數據采集卡采集到的信號進行初步的預處理,去除接收信號中噪聲并增強信號的有效部分; 步驟2.4、預處理后的信號使用重建算法,生成多個超聲模態的預處理圖像并取得靶區坐標; 步驟3、相干因子的計算和重建圖像的加權: 步驟3.1、基礎參數的分配和靶區網格的劃分: 基礎參數的分配:在程序中指定初始聲速、環陣超聲換能器的延遲時間、環陣半徑、靶區網格的網格大小與多通道數據采集卡的采樣頻率; 靶區網格的劃分:利用步驟2.4取得的靶區坐標,劃分光聲圖像重建的網格,以環陣中心為坐標原點,對應的坐標為0,0,為每個網格點賦值標準單位制的相對坐標,通過指定的環陣超聲換能器半徑,利用圓的參數方程計算得到各個環陣超聲換能器與原點的相對坐標; 步驟3.2、基于相干因子加權融合的光聲溫度圖像重建: 步驟3.2.1、利用環陣換能器接收到的聲壓信號對聲壓信號進行重建,重建公式如下: 其中,P0x,y;t表示x,y位置處在時刻t重建獲得的聲壓信息,Δsit+δti表示第i個換能器接收信號在時刻t+δti處的差分信號,cosα指第i個環陣換能器和圓心的連線與目標網格點x,y和換能器連線之間夾角的余弦值,N是總的換能器個數;為相干加權因子CFx,y;t歸一化的結果; 步驟3.2.2、將步驟2.1中聲壓與溫度線性關系的公式帶入步驟3.2.1聲壓信號的重建公式中,得到光聲溫度圖像重建公式: 步驟3.3、將步驟3.2.2所得相干因子加權的溫度重建圖像與步驟2.4所得超聲模態的預處理圖像融合,即得融合圖像信息。
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