基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统及方法与流程

1.本发明涉及光学成像领域，具体涉及一种基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统及其成像方法。


背景技术：

2.光声层析成像技术使用激发光照射到生物组织，组织中吸收体由于吸收光热膨胀从而产生超声信号，通过超声探测器探测这些超声信号并进行重建可以得到组织的光吸收分布图像。光声层析成像作为一种新兴的成像技术，结合了光学成像的高对比度和声学的深穿透性优势，在生命科学和医学领域具备广泛的应用前景。
3.光声层析成像产生的超声频率范围与待成像物体的尺度直接相关。待成像物体尺寸越小发出的频率越高，反之尺寸越大，发出的频率越低。更宽频率的超声信号接收有利于各种尺度物体的成像。然而现有的压电超声换能器无论是单阵元超声换能器还是阵列超声换能器接收频率范围均较窄，可成像的物体的尺度范围有限。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统及其成像方法。
5.本发明的一个目的在于提出一种基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统。
6.本发明的基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统包括：光声信号激发模块、超声耦合器、超声换能器模块、超声信号发送接收模块、三维定位模块和系统控制及成像模块；其中，光声信号激发模块的输出端包括多束光纤末端；超声换能器模块的端面连接超声耦合器；成像时超声耦合器通过超声耦合剂与待成像物体的表面接触，使得成像时超声换能器模块的端面经超声耦合器正对着待成像物体的表面；光声信号激发模块的输出端的多束光纤末端围绕超声换能器模块的端面对称分布，使得成像时多束光纤末端的输出光经超声耦合器均匀照射在超声换能器对着的待成像物体的表面上；光声信号激发模块的输出端、超声耦合器和超声换能器模块分别设置在三维定位模块上；超声换能器模块分别连接至超声信号发送接收模块和系统控制及成像模块；超声信号发送接收模块和三维定位模块分别连接至系统控制及成像模块；
7.超声换能器模块包括n个超声换能器、换能器位置调节装置和换能器位置调节装置控制器；其中，n个超声换能器的端面作为超声换能器模块的端面，n个超声换能器的中心频率不同，n为≥2的自然数；n个超声换能器位于换能器位置调节装置上，换能器位置调节装置连接至换能器位置调节装置控制器；换能器位置调节装置控制器连接至系统控制及成像模块；系统控制及成像模块发送指令至换能器位置调节装置控制器，控制换能器位置调节装置；换能器位置调节装置用于调节n个超声换能器的位置；n个超声换能器为聚焦模式，n个超声换能器的焦点位于同一个平面即扫描面，也为超声换能器的虚拟点的探测面，扫描面平行于xy平面，且n个超声换能器位于同一条直线上，n个超声换能器所在的直线平行于y
轴；n个超声换能器分别连接至超声信号发送接收模块；
8.待成像物体在扫描面的成像区域沿x方向和y方向的尺寸分别为a和b；通过换能器位置调节装置，将n个超声换能器中相邻的两个超声换能器之间的间距调整为b/n；成像区域沿y方向均匀划分为n个子扫描区间；
9.对待成像物体进行光声层析成像和/或超声成像；成像前，三维定位模块带动光声信号激发模块的输出端、超声耦合器和超声换能器模块整体移动至正对着待成像物体的成像区域，通过超声耦合剂与待成像物体的表面接触；成像时，三维定位模块带动光声信号激发模块的输出端和超声换能器模块整体移动，使得n个超声换能器对待成像物体的成像区域进行扫描，n个超声换能器同时采集待成像物体的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号；每个超声换能器分别对应一个子扫描区间，三维定位模块带动n个超声换能器沿x方向对成像区域扫描一行后，向y方向移动一步，继续沿x方向扫描一行，直至每个超声换能器扫描所对应的子扫描区间的y方向的最后一行，从而n个超声换能器各自扫描的子扫描区间拼接成完整的成像区域，完成对成像区域的一次扫描；通过换能器位置调节装置改变n个超声换能器的位置，使得每个超声换能器分别对应一个新的子扫描区间，每个超声换能器继续对所对应的子扫描区间进行扫描，共扫描n次，从而每个超声换能器对每一个子扫描区间均进行一次且仅进行一次扫描；这种扫描方式保证在不增加成像扫描时间的情况下，每个成像位置的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号都被频率不同的n个超声换能器采集过一次，从而能够采集到更宽频率的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号，实现快速且多尺度的光声层析成像和/或超声成像；n个超声换能器通过超声信号发送接收模块将采集到的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号传输至系统控制及成像模块；系统控制及成像模块对n个超声换能器采集的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号进行重建获得光声层析成像和/或超声图像，并进行单一模式或者光声层析成像和超声图像双模态的融合显示；由于光声层析成像和超声成像时采用相同的超声换能器，位置完全重合，无需配准操作。
10.对n个超声换能器采集的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号进行重建，在重建过程中不同的超声换能器乘以一个对应的比例系数，从而调节不同的频率在整个信号中所占的比例。
11.进行光声层析成像和超声图像双模态时既能够在一个扫描点先进行一种成像模态采集再进行另外一种成像模态采集，也能够在整个成像区域进行完一种成像模态扫描采集后再进行另一种成像模态扫描采集。
12.光声层析成像时等效为虚拟点探测换能器，即对待成像物体进行扫描成像时作为点探测换能器接收光声层析成像中的超声信号，根据采集的光声层析成像中的超声信号进行光声重建获得高分辨的层析图像。同时，超声换能器也能发出超声信号以用于超声成像。光声层析成像和超声成像双模态能够同时提供光声层析成像和超声成像两种模态的信息，实现组织信息的互补；n个超声换能器的中心频率不同，不同频率的换能器联合，能够接收更加宽频率范围的超声。
13.光声信号激发模块包括：激光器、分光镜、第一透镜、光纤束和光电探测器；其中，激光器为脉冲激光器，光纤束的一端为圆形单束光纤作为输入端，另一端分为多束光纤，每束光纤的形状为圆形或矩形，多束光纤末端作为光声信号激发模块的输出端；光声层析成
像时，激光器发出的激光经分光镜分出一小部分光被光电探测器探测作为同步信号，用于超声信号发送接收模块对光声层析成像中的超声信号的触发采集；分光镜分出大部分光经第一透镜耦合进单束光纤，然后经多束光纤末端输出，经超声耦合器后照射到待成像物体上，产生光声层析成像中的超声信号；n个超声换能器接收光声层析成像中的超声信号，并将接收到的光声层析成像中的超声信号转换为电信号，传输至超声信号发送接收模块变为数字信号后传输至系统控制及成像模块；系统控制及成像模块进行光声重建。进一步，光声信号激发模块还包括第二透镜，输出端的多束光纤末端的每束后根据照射面积需要连接有一个第二透镜，第二透镜位于超声耦合器的上方或在超声耦合器内，用于调节输出端的照射面积，以满足照射面积需要。
14.超声换能器为聚焦模式，采用球形聚焦探头或者采用在平面探头前设置聚焦透镜。进一步，对待成像物体进行光声层析成像和/或超声成像时，将超声换能器探测等效为在焦点处的点探测换能器来接收光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号，又称虚拟点探测，这样能够根据虚拟点探测采集的信号进行光声和/或超声重建获得高分辨的层析图像。
15.三维定位模块包括：二维水平平移台、一维竖直平移台和平移台控制器；其中，二维水平平移台和超声耦合器安装在一维竖直平移台上；超声换能器模块的换能器位置调节装置和光声信号激发模块的输出端安装在二维水平平移台上；二维水平平移台和一维竖直平移台分别连接至平移台控制器；平移台控制器与系统控制及成像模块连接；系统控制及成像模块发送指令给平移台控制器，控制二维水平平移台和一维竖直平移台的移动。
16.超声信号发送接收模块包括：超声信号发送接收切换模块、超声信号发送模块以及超声信号接收模块；其中，超声信号发送接收切换模块分别连接超声信号发送模块和超声信号接收模块；超声信号发送模块和超声信号接收模块分别连接至系统控制及成像模块；超声信号发送接收切换模块用于控制超声信号的发送和接收的开关切换；超声信号发送模块接收到系统控制及成像模块发出的超声信号指令后，产生激励信号并放大后激励超声换能器发出超声；超声信号接收模块将来自超声换能器的电信号变为数字信号后传输至系统控制及成像模块。
17.超声成像时，系统控制及成像模块发出指令至超声信号发送接收模块，超声信号发送接收切换模块控制超声信号发送模块工作，产生激励信号至超声换能器，超声换能器发出超声信号，传输至待成像物体上，超声信号发送模块工作产生激励信号完成后关闭，超声信号发送接收切换模块控制超声信号接收模块工作；从待成像物体反射回的超声信号由n个超声换能器接收，并将接收到的超声信号转换为电信号，传输至超声信号接收模块，超声信号接收模块将电信号转为数字信号，然后传输至系统控制及成像模块；系统控制及成像模块进行超声重建。
18.光声层析成像时，系统控制及成像模块发出指令至光声信号激发模块产生激发光，照射到待成像物体上发出光声层析成像中的超声信号，超声信号发送接收切换模块控制超声信号接收模块工作；从待成像物体发出的光声层析成像中的超声信号由n个超声换能器接收，并将接收到的光声层析成像中的超声信号转换为电信号，传输至超声信号接收模块转为数字信号后，传输至系统控制及成像模块；系统控制及成像模块进行光声重建。
19.超声耦合器包括：容器、液体超声剂、声光透过窗口和声光透过薄膜；其中，在容器
内盛放有液体超声剂；在容器的底部开设有声光透过窗口，在声光透过窗口密封有声光透过薄膜；容器的顶部无盖，或者容器的顶部也开有声光透过窗口，在声光透过窗口密封有声光透过薄膜。使用时超声换能器的端面与容器内的液体超声剂接触或浸入其中。
20.系统控制及成像模块采用计算机。计算机通过电线连接三维定位模块的平移台控制器控制三维定位模块的水平和竖直平移台进行移动，通过超声换能器模块的换能器位置调节装置控制器控制超声换能器模块的换能器位置调节装置进行超声换能器位置的调节，接收超声信号发送接收模块传入的数据进行重建、处理和显示，控制光声信号激发模块是否发出激光以及发出激光的能量和频率，通过超声信号发送接收模块控制超声换能器模块超声信号的发射和采集。
21.换能器位置调节装置采用两种结构。第一种结构包括环形导轨和n个滑块，在每个滑块上放置一个超声换能器，每个滑块独立地连接一个电机，在电机驱动下每个滑块能够沿环形导轨独立滑动设定的距离，n≥2；滑块带动超声换能器移动，从而实现超声换能器的位置调节。特殊地，对于n＝2时，换能器位置调节装置还能够采用第二种结构，包括平移台和旋转台；第一超声换能器安装到平移台上，平移台带动第一超声换能器位移从而调节第一与第二超声换能器的间距，平移台和第二超声换能器安装在旋转台上，通过旋转台旋转180度实现第一和第二超声换能器的位置交换。
22.本发明的另一个目的在于提出一种基于多超声换能器的光声层析和超声成像方法。
23.本发明的基于多超声换能器的光声层析和超声成像方法，包括以下步骤：
24.1)待成像物体在扫描面的成像区域沿x方向和y方向的尺寸分别为a和b；通过换能器位置调节装置，将n个超声换能器中相邻的两个超声换能器之间的间距调整为b/n；
25.成像区域沿y方向均匀划分为n个子扫描区间，n为≥2的自然数；
26.2)对待成像物体进行光声层析成像和/或超声成像前，三维定位模块带动光声信号激发模块的输出端、超声耦合器和超声换能器模块整体移动至正对着待成像物体的成像区域，通过超声耦合剂与待成像物体的表面接触；
27.3)对待成像物体进行光声层析成像和/或超声成像时，三维定位模块带动光声信号激发模块的输出端和超声换能器模块整体移动，使得n个超声换能器对待成像物体的成像区域进行扫描，n个超声换能器同时采集待成像物体发出的超声信号；每个超声换能器分别对应一个子扫描区间，三维定位模块带动n个超声换能器沿x方向对成像区域扫描一行后，向y方向移动一步，继续沿x方向扫描一行，直至每个超声换能器扫描所对应的子扫描区间的y方向的最后一行，从而n个超声换能器各自扫描的子扫描区间拼接成完整的成像区域，完成对成像区域的一次扫描；
28.4)通过换能器位置调节装置改变n个超声换能器的位置，使得每个超声换能器分别对应一个新的子扫描区间，每个超声换能器继续对所对应的子扫描区间进行扫描，重复步骤3)，共扫描n次，从而每个超声换能器对每一个子扫描区间均进行一次且仅进行一次扫描；这种扫描方式保证在不增加成像扫描时间的情况下，每个成像位置的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号都被频率不同的n个超声换能器采集过一次，从而能够采集到更宽频率的光声层析成像中的声信号和/或超声成像中的超声信号，实现快速且多尺度的光声层析成像和/或超声成像；
29.5)n个超声换能器通过超声信号发送接收模块将采集到的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号传输至系统控制及成像模块；系统控制及成像模块对n个超声换能器采集的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号进行重建获得光声层析成像和/或超声图像，并进行单一模式或者光声层析成像和超声图像双模态的融合显示；由于光声层析成像和超声成像时采用相同的超声换能器，位置完全重合，无需配准操作。
30.其中，在步骤3)中，进行光声层析成像和超声图像双模态时，既能够在一个扫描点先进行一种成像模态采集再进行另外一种成像模态采集，也能够在整个成像区域进行完一种成像模态扫描采集后再进行另一种成像模态扫描采集。
31.本发明的优点：
32.(1)光声层析成像产生的超声频率范围与待成像物体的尺度直接相关；待成像物体尺寸越小发出的频率越高，反之尺寸越大，发出的频率越低；因此更宽频率的超声信号接收有利于各种尺度物体的成像；然而现有的压电超声换能器接收频率范围均较窄，可成像的物体的尺度范围有限；因此本发明的超声换能器模块由不同频率的多种换能器组成，能够更大范围的接收光声层析成像产生的不同频率范围的超声信号；另外多个换能器均为球形聚焦结构，能够实现超声信号的虚拟点探测扫描；通过宽频率范围超声信号的接收和虚拟点探测扫描，经图像重建后能够获取多尺度的、高分辨率的光声和超声图像；
33.(2)由于不同频率超声换能器物理结构上相互干扰，同一时间同一位置上只能有一个超声换能器；如果依次扫描成像时间会加倍；本发明通过引入换能器位置调节装置，采用上述的快速成像扫描方式，相比于单一换能器扫描同样大小的成像区域，本发明能够在不增加成像时间的情况下，同一位置的信号均由不同频率的超声换能器各采集一次，从而完成更宽带频率超声信号的采集，实现快速、多尺度成像；
34.(3)本系统通过超声信号发送接收模块的超声信号发送和接收切换模块的切换实现光声层析成像和超声成像双模态的成像；扫描成像时采用相同的超声换能器，位置完全重合，所以无需配准操作；光声层析成像和超声成像双模态能够同时提供光声和超声两种模态的信息，实现组织信息的互补。
附图说明
35.图1为本发明的基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统的结构框图的示意图；
36.图2为本发明的基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统的一个实施例的示意图；
37.图3为本发明的基于多超声换能器的光声层析和超声成像方法的扫描方式的一个实施例示意图，其中，(a)为第一种扫描方式，(b)为第二种扫描方式；
38.图4为本发明的换能器位置调节装置改变n个超声换能器间距和位置实现子扫描区间大小的改变和每个超声换能器对每一个子扫描区间均进行一次且仅进行一次扫描的一个实施例示意图，其中，(a)为换能器位置调节装置的第一种结构的示意图，(b)为换能器位置调节装置的n＝2的第二种结构的示意图。
具体实施方式
39.下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
40.如图1和2所示，本实施例的基于多超声换能器的光声层析和超声成像系统包括：光声信号激发模块、超声耦合器2、超声换能器模块、超声信号发送接收模块4、三维定位模块和系统控制及成像模块6；其中，光声信号激发模块的输出端包括多束光纤末端；超声换能器模块位于超声耦合器2内；超声耦合器2通过超声耦合剂与待成像物体表面接触，超声耦合剂的状态为凝胶；光声信号激发模块的输出端的多束光纤末端均匀分布在超声换能器模块的周围，从而实现经超声耦合器2均匀分布在待成像物体7的表面上；光声信号激发模块的输出端、超声耦合器2和超声换能器模块分别设置在三维定位模块上；超声换能器模块分别连接至超声信号发送接收模块4以及系统控制及成像模块6；超声信号发送接收模块4、三维定位模块分别连接至系统控制及成像模块6；
41.超声换能器模块包括：第一超声换能器3-1、第二超声换能器3-2、换能器位置调节装置3-3和换能器位置调节装置控制器3-4；其中，第一超声换能器3-1和第二超声换能器3-2的中心频率分别为70mhz的高频和30mhz的低频，第一和第二超声换能器3-1和3-2位于换能器位置调节装置3-3上，换能器位置调节装置3-3连接至换能器位置调节装置控制器3-4；换能器位置调节装置控制器3-4连接至系统控制及成像模块6，系统控制及成像模块6发送指令给换能器位置调节装置控制器3-4，控制换能器位置调节装置3-3；通过换能器位置调节装置3-3调节第一和第二超声换能器3-1和3-2之间的距离以及调整交换两个换能器的位置；第一和第二超声换能器3-1和3-2为聚焦模式，第一和第二超声换能器3-1和3-2的焦点位于同一个平面即扫描面，也为超声换能器的虚拟点的探测面，扫描面平行于xy平面，且第一和第二超声换能器3-1和3-2位于同一条直线上，第一和第二超声换能器3-1和3-2所在的直线平行于y轴；第一和第二超声换能器3-1和3-2分别连接至超声信号发送接收模块4。换能器位置调节装置3-3的第一种结构包括环形导轨和两个独立电机驱动的滑块，每个滑块可沿环形导轨独立滑动指定距离。两个超声换能器分别安装在两个滑块上。滑块可带动超声换能器移动，从而实现超声换能器的位置调节。特殊地，对于两个超声换能器时，换能器位置调节装置3-3还可以采用第二种结构，包括平移台和旋转台。第一超声换能器安装到平移台上，平移台可移动此超声换能器从而调节两个换能器的间距，平移台和第二超声换能器安装在旋转台上，通过旋转台旋转180度实现第一和第二超声换能器3-1和3-2的位置交换。
42.光声信号激发模块包括：激光器1-1、分光镜1-2、第一透镜1-3、光纤束1-4、光电探测器1-5和第二透镜；其中，激光器1-1为脉冲激光器1-1，光纤束1-4的一端为圆形单束光纤作为输入端，另一端分为多束光纤，每束光纤的形状为圆形或矩形，多束光纤末端作为输出端，输出端的每束光纤末端后连接第二透镜，第二透镜位于超声耦合器2的上方或在超声耦合器2内；光声层析成像时，激光器1-1发出的激光经分光镜1-2反射出一小部分光被光电探测器1-5探测作为同步信号，用于超声信号发送接收模块4对光声层析成像中的超声信号的触发采集；透过分光镜1-2的大部分光经第一透镜1-3耦合进单束光纤，然后经多束光纤末端输出，经超声耦合器2后照射到待成像物体上，产生光声层析成像中的超声信号；n个超声换能器接收光声层析成像中的超声信号，并将接收到的光声层析成像中的超声信号转换为电信号，传输至超声信号发送接收模块4变为数字信号后传输至系统控制及成像模块6；系
统控制及成像模块6进行光声重建。
43.三维定位模块包括：二维水平平移台5-1、一维竖直平移台5-2和平移台控制器5-3；其中，二维水平平移台5-1和超声耦合器2通过侧壁安装在一维竖直平移台5-2上；二维水平平移台5-1和一维竖直平移台5-2分别连接至平移台控制器5-3；平移台控制器5-3与系统控制及成像模块6连接；系统控制及成像模块6发送指令给平移台控制器5-3控制二维水平平移台5-1和一维竖直平移台5-2的移动；超声换能器模块的换能器位置调节装置3-3、光声信号激发模块的输出端安装在二维水平平移台5-1上。
44.超声信号发送接收模块4包括：超声信号发送接收切换模块、超声信号发送模块以及超声信号接收模块；其中，超声信号发送接收切换模块分别连接超声信号发送模块和超声信号接收模块；超声信号发送模块和超声信号接收模块分别连接至系统控制及成像模块6；超声信号发送接收切换模块用于控制超声信号的发送和接收开关切换；超声信号发送模块用于接到系统控制及成像模块6的发出超声信号指令后，产生激励信号并放大后激励超声换能器发出超声；超声信号接收模块用于将超声换能器探测超声转为的电信号放大、滤波和模数转换后传输至系统控制及成像模块6。
45.超声耦合器2包括：容器、液体超声剂、声光透过窗口和声光透过薄膜；其中，在容器内盛放有液体超声剂；在容器的底部开设有声光透过窗口，在声光透过窗口密封有声光透过薄膜；容器的顶部无盖，或者容器的顶部也开有声光透过窗口，在声光透过窗口密封有声光透过薄膜；液体超声剂采用水；使用时超声换能器的端面与容器内的液体超声剂接触或浸入其中。
46.本实施例的基于多超声换能器的光声层析和超声成像方法，包括以下步骤：
47.1)扫描面位于xy平面，待成像物体在扫描面的成像区域沿x方向和y方向的尺寸分别为a和b；第一和第二超声换能器3-1和3-2的最初位置如图4(a)中a所示，通过换能器位置调节装置3-3，将第一和第二超声换能器3-1和3-2中相邻的两个超声换能器之间的间距调整为b/2(换能器位置调节装置3-3第一种结构间距调整如图4(a)
48.中a到b所示，通过换能器位置调节装置3-3的滑块带动第二超能换能器3-2由图4(a)中a所示的位置到b所示的距离第一超声换能器3-1指定间距的位置；换能器位置调节装置3-3的第二种结构间距调整如图4(b)中a到b所示，通过换能器位置调节装置3-3的平移台带动第一超声换能器3-1由图4(b)中a所示的位置到b所示的距离第二超声换能器3-2指定间距的位置)；成像区域沿y方向均匀划分为两个子扫描区间；
49.2)对待成像物体进行光声层析成像和/或超声成像前，三维定位模块带动光声信号激发模块的输出端、超声耦合器2和超声换能器模块整体移动至超声耦合器2，通过超声耦合剂与待成像物体的成像区域接触；
50.3)对待成像物体进行光声层析成像和/或超声成像时，三维定位模块带动光声信号激发模块的输出端和超声换能器模块整体移动，使得第一和第二超声换能器3-1和3-2对待成像物体的成像区域进行扫描；每个超声换能器分别对应一个子扫描区间，子扫描区间大小由换能器位置调节装置3-3控制，三维定位模块带动第一和第二超声换能器3-1和3-2沿x方向对成像区域扫描一行后，向y方向移动一步，继续沿x方向扫描一行，直至每个超声换能器扫描所对应的子扫描区间的y方向的最后一行，从而第一和第二超声换能器3-1和3-2各自的子扫描区间拼接成完整的成像区域，完成对成像区域的一次扫描；
51.扫描方式有两种：
52.a)如图3(a)所示：光纤束1-4的输出端、第二透镜和超声换能器模块沿x方向扫描一行后向y方向移动一步继续沿x方向扫描一行直至扫至y方向一半待成像区域的最后一行，其中黑色圆形表示第一超声换能器，白色圆形表示第二超声换能器；
53.超声换能器模块的换能器位置调节装置3-3将第一和第二超声换能器3-1和3-2在y方向的位置互换；
54.三维定位模块控制光纤束1-4输出端、第二透镜和超声换能器模块沿x方向扫描一行后向y反方向(-y方向)移动一步继续沿x方向扫描一行直至扫至y方向一半待成像区域的第一行；
55.b)如图3(b)所示：光纤束1-4的输出端、第二透镜和超声换能器模块沿x方向扫描一行后向y方向移动一步继续沿x方向扫描一行直至扫至y方向一半待成像区域的最后一行；
56.超声换能器模块的换能器位置调节装置3-3将第一和第二超声换能器3-1和3-2在y方向的位置互换；
57.然后利用三维定位模块将光纤束1-4的输出端、第二透镜和超声换能器模块的两个换能器重新移至初始位置；
58.继续重复沿x方向扫描一行后向y方向移动一步继续沿x方向扫描一行直至扫至y方向一半待成像区域的最后一行扫描；这样的快速扫描方式保证在不增加成像扫描时间的情况下，每个成像位置的信号都被高和低频两个超声换能器采集过一次，从而能够采集到更宽频率的光声层析成像中的超声信号，实现快速、多尺度的光声层析成像；
59.4)通过换能器位置调节装置3-3改变第一和第二超声换能器3-1和3-2的位置，使得每个超声换能器分别对应一个新的子扫描区间，每个超声换能器继续对所对应的子扫描区间进行扫描，重复步骤3)，从而每个超声换能器对每一个子扫描区间均进行一次且仅进行一次扫描：
60.换能器位置调节装置3-3第一种结构改变换能器位置方法如图4(a)中b到d所示，首先滑块分别带动第一和第二超声换能器3-1和3-2由图4(a)中b所示的位置分别向y 方向移动一个相邻换能器中心间距的距离至图4(a)中c所示的位置，然后处于y 最大位置的第二超声换能器3-2的滑块带动第二超声换能器3-2由图4(a)
61.中c所示的位置沿环形导轨至图4(a)中b所示的第一超声换能器3-1的位置，对比图4(a)中b和d，可见互换了第一和第二超声换能器3-1和3-2的位置，可对各自新的子扫描区间进行扫描直至每个超声换能器对每一个子扫描区间均进行一次且仅进行一次扫描；换能器位置调节装置3-3的第二种结构改变换能器位置方法如图4(b)中b到c所示，旋转台带动安装其上的平移台和第二超声换能器3-2旋转180度从而将第一和第二超声换能器3-1和3-2由图4(b)中b所示的位置旋转至图4(b)中c所示的位置，对比图4(b)中b和c，可见互换了第一和第二超声换能器3-1和3-2的位置，可对各自新的子扫描区间进行扫描直至每个超声换能器对每一个子扫描区间均进行一次且仅进行一次扫描；
62.这种扫描方式保证在不增加成像扫描时间的情况下，每个成像位置的信号都被频率不同的第一和第二超声换能器3-1和3-2采集过一次，从而能够采集到更宽频率的光声层析成像中的超声信号，实现快速且多尺度的光声层析成像和/或超声成像；
63.5)第一和第二超声换能器3-1和3-2通过超声信号发送接收模块4将采集到的信号传输至系统控制及成像模块6；系统控制及成像模块6对第一和第二超声换能器3-1和3-2采集的光声层析成像中的超声信号和/或超声成像中的超声信号进行重建获得光声层析成像和/或超声图像，并进行单一模式或者光声层析成像和超声图像双模态的融合显示；由于光声层析成像和超声两个模态扫描成像时用的相同的超声换能器，位置完全重合，所以无需配准操作；其中，对第一和第二超声换能器3-1和3-2采集的超声信号用于光声层析成像和/或超声图像重建时，先将不同频率的超声换能器的信号先各乘以一个比例常数后，再进行叠加然后进行后面的重建；或者对不同频率的超声换能器的信号先分别先进行重建，再对重建的结果分别乘以一个比例常数后再进行叠加。其中的比例常数由实验获得或人工调节，用于调节高和低频信号在整个信号中所占的比例。
64.最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。