CN116953010A - 一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置及评价方法 - Google Patents

一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置及评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种非线性调频超声诱导的磁共振‑光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置及评价方法，所述方法主要利用非线性调频超声作用组织，利用声辐射力产生剪切波，利用核磁成像探测剪切波相位获取组织机械性能，同时利用激光对组织进行照射，调制变化的剪切波实现光子标记，利用光学相机获取组织光学性能，最终通过该方法实现深度10mm，深度分辨率为20μm的组织机械/光学性能的一次性成像探测。该技术可为肿瘤早期识别及其性能进行量化表征。

Description

一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤 组织光/机械性能评价装置及评价方法
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置及评价方法。该评价方法与装置适用于人类肿瘤组织的早期精准无损检测与评价领域。
背景技术
肿瘤的产生原因包括饮食结构、环境污染以及基因影响等因素，目前主要采用“防治结合”应对肿瘤疾病，而针对肿瘤的后期治疗费用巨大，尤其是随着质子治疗、基因治疗等精尖技术的应用，患者将面临沉重的经济压力。因此，在肿瘤发病早期，针对发病早期的肿瘤组织进行初步检测与筛查，尽早给出手术治疗方案则是诊治肿瘤疾病的关键所在。
目前针对肿瘤的早期筛查主要包括，抽血检查、影像学检查以及病理学检查等方法。其中抽血检查主要检查血液中的血红蛋白、白细胞、中性粒细胞的数值是否正常，但身体产生的炎症也极易影响检测结果，该方法针对早期肿瘤的灵敏性较低。影像学检测方法主要包括CT以及B超检测方法，通过影像学检查方法可直观地发现占位病变，该方法是目前准确度比较高的方法，但是检测分辨率较低，发病早期的肿瘤无法检测到。病理学检测方法采用有损取样方式进行筛查，该方法也是判定肿瘤良性恶性的金标准，但无法实现无创伤检测。因此，迫切需要找到一种针对高灵敏、高特异性的原位无损检测方法。
有研究表明，肿瘤组织较正常组织在机械性能(如组织弹性等)及光学性能(光吸收系数、散射系数等)出现显著变化，采用先进方法量化肿瘤组织光/机械性能，可实现肿瘤组织的综合性能评价，最终可解决肿瘤组织早期筛查作用。基于核磁成像-低频震动诱导剪切波弹性成像技术(Magnetic resonance elastography，MRE)可实现人体大深度弹性性能检测，检测深度范围10～100mm，但其检测分辨率较低(1～3mm)，目前对于人体肝脏纤维化弹性性能具有较好的检测效果，但是由于其较低的深度分辨率，因此，无法针对早期肿瘤组织进行有效检测。传统光学方法可实现微米级甚至纳米级分辨成像，但由于人体为强散射半透明介质，在充分考虑注入能量前提下，一般探测深度一般小于1mm。为充分发挥光学成像优势，基于超声聚焦光子标记方法的超声调制光学层析成像技术(Ultra-modulatedoptical tomography，UOT)中充分利用了超声大深度探测优势，利用聚焦超声作用于待测物质，改变待测物质的光学性质，同时标记聚焦位置光子特性，在此基础上探测光与物质相互作用的结果，从而反演待测物质的性质。UOT技术在一定范围内扩大了光学成像的探测深度(深度小于5mm)，但目前主要采用透射方式检测，反射信号较弱，进而限制了该方法的应用，同时该方法仅能获取组织的光学性能。常见的一些成像检测方法检测分辨率与深度对比如表1所示。由表1可以看出，目前针对深度10mm，深度分辨率为20μm的组织成像探测尚属空白。
表1生物组织成像典型方法分辨率与检测深度
成像方法 成像分辨率 检测深度
MRE 1-3mm 身体可透过
UOT 15-100μm 0.5-3mm
超声弹性成像 0.1-0.5mm 4-5cm
在已有研究中，贺中华等(专利号：CN201810332853.3)发明了一种单边核磁共振弹性成像检测装置，该设备包括单边磁体、成像***和机械波激励源，所述单边磁体用于产生在垂直方向上存在恒定梯度、在水平面薄层上相对均匀的静态主磁场。该成像方法是在原有成像机理的前提下对机械装置进行改进，形成一种结构简单、体积小、重量轻的检测装置，但从本质上仅获取了组织的机械性能。丛明等(专利号：CN202010079085.2)发明了一种***核磁超声图像配准融合方法，该***核磁超声图像配准融合方法首先针对图像分割任务训练***超声图像的主动表观模型，并基于随机森林建立边界驱动函数的数学模型，实现超声图像自动分割；接着，提取术前分割的核磁图像与自动分割的超声图像建立轮廓的形状特征矢量，进行特征匹配与图像配准。该方法本质上仅实现了多种检测方法结果的融合，并未实现技术层面的融合，因此，该方法无论是在检测效果还是检测效率方面均未实现较大突破。翁存程等(专利号：CN201910338278.2)等提供一种提高超声调制光成像深度的装置和方法，该方法与装置将透射的激光经过超声调制后与反射的激光进行相干叠加，提高了超声调制后的激光的信噪比和强度，进而提高了超声调制光的成像深度。该方法中反射激光并未携带材料信息，因此，该方法仅提高了激光强度，但是对于信噪比而言提高程度有限。M.米奇等(专利号：CN201880038157.X)等提出一种使用局部***识别的剪切波粘弹性成像，该成像方法接收在多个空间点处所测量的多个时间-振幅曲线，其中所述时间-振幅曲线反映传播的机械波的时间演变，所述传播的机械波是通过施加超声所生成的剪切波；使用在那些空间点处所测量的时间-振幅曲线来估计材料在任何一组空间点之间的粘弹性。该方法基于剪切波对材料弹性敏感特性，与传统剪切波弹性成像技术而言，仅在特征提取与分析上存在差异，本质差异较小。
发明内容
本发明的目的是为了提出一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价方法与评价装置，以解决目前肿瘤早期检测精度低、创伤高以及效率低的问题，该评价方法与装置可实现深度10mm，深度分辨率为20μm的组织机械/光学性能的一次性成像探测。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，所述评价装置包括：计算机、以太网线、B型USB数据线、数据采集与触发模块、电磁屏蔽高性能BNC数据线、函数发生器、同轴线缆、聚焦超声控制模块、超声控制线、超声换能器、核磁共振设备、核磁数据传输线缆、核磁共振成像***、光学高分辨相机、微焦镜头、心电监测传感器、监测数据传输线、CameraLink数据线、触发数据线、FPGA核心板、第一USB数据线、心电监护仪、第二USB数据线、激光电源控制线、半导体激光器、传导光纤以及激光准直镜；
所述的计算机设有四个信号端，计算机的其中一个信号输出端通过B型USB数据线与数据采集与触发模块的信号输入端连接，计算机的另外一个信号输出端通过激光电源控制线与半导体激光器的信号输入端连接，通过控制半导体激光器，使其产生可以按照进行光强调制的激光，产生的激光通过传导光纤后经过激光准直镜准直后照射到皮肤组织表面；计算机的第二个信号输入端通过以太网线与核磁共振成像***的信号输出端连接，计算机的第三个信号输入端通过第二USB数据线与心电监护仪输出端相连接；数据采集与触发模块有2个信号输出端，其中一个信号输出端通过电磁屏蔽高性能BNC数据线与函数发生器相连；另外一个信号输出端通过触发数据线与光学高分辨相机相连，进而控制光学高分辨相机在规定的时刻进行光学图像采集；函数发生器通过同轴线缆与聚焦超声控制模块相连；聚焦超声控制模块通过超声控制线直接控制超声换能器使其按照设定的程序对不同位置的超声聚焦；心电监测传感器采集到的待测人体心电数据通过监测数据传输线传递给心电监护仪，最终由心电监护仪通过第二USB数据线传到计算机；核磁共振设备获取到的剪切波扩散数据通过核磁数据传输线缆传递到核磁共振成像***，随后核磁共振成像***处理后的数据通过以太网线传导计算机；光学高分辨相机利用微焦镜头对待测人体的局部组织进行高倍成像，并将获取到的图像序列经CameraLink数据线传导FPGA核心板进行数据处理，FPGA核心板将处理后的光学图像通过第一USB数据线传导计算机，最终所有特征数据汇总到计算机后，利用软件程序实现特性参数求解及反演。
本发明提出一种基于所述的非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置的评价方法，所述评价方法包括以下步骤：
步骤一：首先明确待测人体，将待测人体的喉部患病部位放置于核磁共振设备上；
步骤二：将超声换能器通过耦合剂与待测人体的喉部患病部位接触，同时将激光准直镜对准待测人体喉部患病部位；
步骤三：开启非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，此步骤包括计算机、数据采集与触发模块、函数发生器、聚焦超声控制模块、核磁共振成像***、光学高分辨相机、FPGA核心板、心电监护仪和半导体激光器设备的开启；
步骤四：计算机通过控制半导体激光器使其产生激光，设置半导体激光器输出为5W的激光，激光经传导光纤传导到激光准直镜，通过调整激光准直镜位置使其完全覆盖待测人体的喉部患病部位，同时调整光斑大小，保证光斑能量低于人类激光健康阈值；
步骤五：调整微焦镜头，使光学高分辨相机可以对待测人体的喉部患病部位进行完全成像；
步骤六：计算机采用软件构造二次调频信号，该信号通过数据采集与触发模块传递到函数发生器的外部触发端口，进而控制聚焦超声控制模块使其在超声频率的基础之上增加二次载波频率，最终通过超声换能器注入到待测人体的喉部患病部位，其中二次调频信号如下，
式中，Z0为超声换能器的峰值功率，a为起始频率，b为二次调频带宽，试验中a为0.1Hz，b为5Hz；
步骤七：心电监测传感器通过耦合剂与待测人体相连，用于监控人体呼吸及心率跳动，进而为核磁共振设备与光学高分辨相机采集数据提供最佳时间窗；
步骤八：在两次呼吸之间的时间，此时人体皮肤位移变动小，此时计算机控制超声换能器以二次线性调频形式注入待测人体，同时利用核磁共振设备采集剪切波位移信息和调制深度，光学高分辨相机获取到的数据通过FPGA核心板进行图像预处理与分析；
步骤九：计算机将获取到的信息进行有机融合，通过建立的理论模型对数据进行直接求解以及反演求解，获得组织机械/光学性能参数；
步骤十：计算机通过开展针对不同发病期患者对早期肿瘤进行分级标定，为后续早期诊断提供依据；
步骤十一：关闭非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，此步骤包括计算机、数据采集与触发模块、函数发生器、聚焦超声控制模块、核磁共振成像***、光学高分辨相机、FPGA核心板、心电监护仪和半导体激光器设备的关闭；
步骤十二：待测人体断开与心电监测传感器及超声换能器的接触连接，同时离开核磁共振设备，完成对待测人体喉部患病部位的检测。
本发明具有的有益效果是：
本发明公开了一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价方法，该方法相比较于传统的磁共振弹性成像及超声调制光学层析成像技术等检测方法而言，可以充分利用单一聚焦超声源，通过声辐射力诱导剪切波，一方面利用磁共振成像探测剪切波扩散特性获取组织机械性能，另外调制变换的剪切波可以对光子进行标记，进而克服生物组织强散射特性，实现靶向光学检测，以解决目前肿瘤早期检测精度低、创伤高以及效率低的问题；
本发明公开了一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，该装置采用心电监测器实现人体心脏跳动的动态检测，在两次心跳之间的时间为身体表面皮肤较为稳定的状态，此时利用磁共振-光子标记融合成像检测装置对组织进行检测，可以取得较好检测结果，信噪比提升20％以上。同时基于调制剪切波的光子标记成像可极大扩展光学成像的检测深度，该评价方法可实现深度10mm，深度分辨率为20μm的组织机械/光学性能的一次性成像探测。
附图说明
图1是非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价方法示意图。
图2是非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置示意图。
图3是调制光场标记结果示意图。
图4是剪切波幅值与调制深度之间的联系示意图。
图中：1-计算机、2-以太网线、3-B型USB数据线、4-数据采集与触发模块、5-电磁屏蔽高性能BNC数据线、6-函数发生器、7-同轴线缆、8-聚焦超声控制模块、9-超声控制线、10-超声换能器、11-待测人体、12-核磁共振设备、13-核磁数据传输线缆、14-核磁共振成像***、15-光学高分辨相机、16-微焦镜头、17-心电监测传感器、18-监测数据传输线、19-CameraLink数据线、20-触发数据线、21-FPGA核心板、22-第一USB数据线、23-心电监护仪、24-第二USB数据线、25-激光电源控制线、26-半导体激光器、27-传导光纤以及28-激光准直镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价方法与装置。主要利用非线性调频超声作用组织，利用声辐射力产生剪切波，利用核磁成像探测剪切波相位获取组织机械性能，同时利用激光对组织进行照射，调制变化的剪切波实现光子标记，利用光学相机获取组织光学性能，最终通过该方法实现深度10mm，深度分辨率为20μm的组织机械/光学性能的一次性成像探测。该技术可为肿瘤早期识别及其性能进行量化表征。
本发明提出了一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价方法，该方法的基本原理如图1所示。首先利用二次或高次非线性调频超声聚焦声束产生的声辐射力对组织进行加载。此处采用的非线性调频并非针对超声本身的固有频率进行调制，而是对超声的载波频率进行调制。在超声聚焦位置产生剪切波，剪切波的传播速度与介质的硬度(或弹性)直接相关，因此可利用核磁成像去剪切波的波速，基于剪切波理论可以获取组织机械弹性性能，而调制变换的剪切波同时对入射的激光光子进行标记，最终标记的光子经过一系列的散射与吸收后到达探测器，而该光子相较于其他光子而言已被调制(标记)，因此可以根据该光子与其他光子特性对声聚焦位置进行组织光性能反演。该方法通过调频超声聚焦以及激光光子注入，通过探测剪切波与光子特性实现对肿瘤组织的光/机械性能评价。
本发明提出一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，所述评价装置包括：计算机1、以太网线2、B型USB数据线3、数据采集与触发模块4、电磁屏蔽高性能BNC数据线5、函数发生器6、同轴线缆7、聚焦超声控制模块8、超声控制线9、超声换能器10、核磁共振设备12、核磁数据传输线缆13、核磁共振成像***14、光学高分辨相机15、微焦镜头16、心电监测传感器17、监测数据传输线18、CameraLink数据线19、触发数据线20、FPGA核心板21、第一USB数据线22、心电监护仪23、第二USB数据线24、激光电源控制线25、半导体激光器26、传导光纤27以及激光准直镜28。
所述的计算机1设有四个信号端，计算机1的其中一个信号输出端通过B型USB数据线3与数据采集与触发模块4的信号输入端连接，计算机1的另外一个信号输出端通过激光电源控制线25与半导体激光器26的信号输入端连接，通过控制半导体激光器26，使其产生可以按照进行光强调制的激光，产生的激光通过传导光纤27后经过激光准直镜28准直后照射到皮肤组织表面。计算机1的第二个信号输入端通过以太网线2与核磁共振成像***14的信号输出端连接，计算机1的第三个信号输入端通过第二USB数据线24与心电监护仪23输出端相连接。数据采集与触发模块4有2个信号输出端，其中一个信号输出端通过电磁屏蔽高性能BNC数据线5与函数发生器6相连；另外一个信号输出端通过触发数据线20与光学高分辨相机15相连，进而控制光学高分辨相机15在规定的时刻进行光学图像采集。函数发生器6通过同轴线缆7与聚焦超声控制模块8相连。聚焦超声控制模块8通过超声控制线9直接控制超声换能器10使其按照设定的程序对不同位置的超声聚焦。心电监测传感器17采集到的人体心电数据通过监测数据传输线18传递给心电监护仪23，最终由心电监护仪23通过第二USB数据线24传到计算机1。核磁共振设备12获取到的剪切波扩散数据通过核磁数据传输线缆13传递到核磁共振成像***14，随后核磁共振成像***14处理后的数据通过以太网线2传导计算机1。光学高分辨相机15利用微焦镜头16对待测人体11的局部组织进行高倍成像，并将获取到的图像序列经CameraLink数据线19传导FPGA核心板21进行数据处理，FPGA核心板21将处理后的光学图像通过第一USB数据线22传导计算机1，最终所有特征数据汇总到计算机后，利用软件程序实现特性参数求解及反演。
根据图2所述的非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置示意图搭建***，针对患有早期喉鳞状细胞癌的患者开展检测试验，本实施方式中采用的设备：超声换能器10(V312-SU)，半导体激光器26(JOLD-45-CPXF-1L)，数据采集与触发模块4(NI-USB-6229)，光学高分辨相机15(AlliedVisionAlvium G1 GigE)。
步骤一：首先明确待测人体11，将待测人体11的喉部患病部位放置于核磁共振设备12上；
步骤二：将超声换能器10通过耦合剂与待测人体11的喉部患病部位接触，同时将激光准直镜28对准待测人体11喉部患病部位；
步骤三：开启非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，此步骤包括计算机1、数据采集与触发模块4、函数发生器6、聚焦超声控制模块8、核磁共振成像***14、光学高分辨相机15、FPGA核心板21、心电监护仪23、半导体激光器26等设备的开启；
步骤四：计算机1通过控制半导体激光器26使其产生激光，设置半导体激光器26输出为5W的激光，激光经传导光纤27传导到激光准直镜28，通过调整激光准直镜28位置使其完全覆盖待测人体11的喉部患病部位，同时调整光斑大小，保证光斑能量低于人类激光健康阈值；
步骤五：调整微焦镜头16，使光学高分辨相机15可以对待测人体11的喉部患病部位进行完全成像；
步骤六：计算机1采用软件构造二次调频信号，该信号通过数据采集与触发模块4传递到函数发生器6的外部触发端口，进而控制聚焦超声控制模块8使其在超声频率的基础之上增加二次载波频率，最终通过超声换能器10注入到待测人体11的喉部患病部位，其中二次调频信号如下，
式中，Z0为超声换能器10的峰值功率，a为起始频率，b为二次调频带宽，本次试验中a为0.1Hz，b为5Hz。
步骤七：心电监测传感器17通过耦合剂与待测人体11相连，用于监控人体呼吸及心率跳动，进而为核磁共振设备12与光学高分辨相机15采集数据提供最佳时间窗；
步骤八：在两次呼吸之间的时间，此时待测人体11皮肤位移变动较小，此时计算机控制超声换能器10以二次线性调频形式注入待测人体11，同时利用核磁共振设备12采集剪切波位移信息、调制深度，光学高分辨相机15获取到的数据通过FPGA核心板21进行图像预处理与分析；
步骤九：计算机1将获取到的信息进行有机融合，通过建立的理论模型对数据进行直接求解以及反演求解，获得组织机械/光学性能参数；
步骤十：计算机1通过开展针对不同发病期患者对早期肿瘤进行分级标定，为后续早期诊断提供依据；
步骤十一：关闭非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，此步骤包括计算机1、数据采集与触发模块4、函数发生器6、聚焦超声控制模块8、核磁共振成像***14、光学高分辨相机15、FPGA核心板21、心电监护仪23、半导体激光器26等设备的关闭；
步骤十二：待测人体11断开与心电监测传感器17及超声换能器10的接触连接，同时离开核磁共振设备12，完成对待测人体11喉部患病部位的检测。
图3给出的获取到的调制光场标记结果，同时获得了剪切波幅值与调制深度之间的联系，如图4所示。
以上对本发明所提出的一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置及评价方法进行了详细介绍，对本发明的发明内容、权利要求、发明效果和具体实施方式进行了阐述。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，对于所采用网络结构的具体形式、模型训练的优化算法及超参数选择、损失函数具体形式、权重系数的具体数值等方面都可以根据实际场景和条件限制而有所改变和调整。因此，相关表述不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，其特征在于，所述评价装置包括：计算机、以太网线、B型USB数据线、数据采集与触发模块、电磁屏蔽高性能BNC数据线、函数发生器、同轴线缆、聚焦超声控制模块、超声控制线、超声换能器、核磁共振设备、核磁数据传输线缆、核磁共振成像***、光学高分辨相机、微焦镜头、心电监测传感器、监测数据传输线、CameraLink数据线、触发数据线、FPGA核心板、第一USB数据线、心电监护仪、第二USB数据线、激光电源控制线、半导体激光器、传导光纤以及激光准直镜；
所述的计算机设有四个信号端，计算机的其中一个信号输出端通过B型USB数据线与数据采集与触发模块的信号输入端连接，计算机的另外一个信号输出端通过激光电源控制线与半导体激光器的信号输入端连接，通过控制半导体激光器，使其产生可以按照进行光强调制的激光，产生的激光通过传导光纤后经过激光准直镜准直后照射到皮肤组织表面；计算机的第二个信号输入端通过以太网线与核磁共振成像***的信号输出端连接，计算机的第三个信号输入端通过第二USB数据线与心电监护仪输出端相连接；数据采集与触发模块有2个信号输出端，其中一个信号输出端通过电磁屏蔽高性能BNC数据线与函数发生器相连；另外一个信号输出端通过触发数据线与光学高分辨相机相连，进而控制光学高分辨相机在规定的时刻进行光学图像采集；函数发生器通过同轴线缆与聚焦超声控制模块相连；聚焦超声控制模块通过超声控制线直接控制超声换能器使其按照设定的程序对不同位置的超声聚焦；心电监测传感器采集到的待测人体心电数据通过监测数据传输线传递给心电监护仪，最终由心电监护仪通过第二USB数据线传到计算机；核磁共振设备获取到的剪切波扩散数据通过核磁数据传输线缆传递到核磁共振成像***，随后核磁共振成像***处理后的数据通过以太网线传导计算机；光学高分辨相机利用微焦镜头对待测人体的局部组织进行高倍成像，并将获取到的图像序列经CameraLink数据线传导FPGA核心板进行数据处理，FPGA核心板将处理后的光学图像通过第一USB数据线传导计算机，最终所有特征数据汇总到计算机后，利用软件程序实现特性参数求解及反演。
2.一种基于权利要求1所述的非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置的评价方法，其特征在于：所述评价方法包括以下步骤：
步骤一：首先明确待测人体，将待测人体的喉部患病部位放置于核磁共振设备上；
步骤二：将超声换能器通过耦合剂与待测人体的喉部患病部位接触，同时将激光准直镜对准待测人体喉部患病部位；
步骤三：开启非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，此步骤包括计算机、数据采集与触发模块、函数发生器、聚焦超声控制模块、核磁共振成像***、光学高分辨相机、FPGA核心板、心电监护仪和半导体激光器设备的开启；
步骤四：计算机通过控制半导体激光器使其产生激光，设置半导体激光器输出为5W的激光，激光经传导光纤传导到激光准直镜，通过调整激光准直镜位置使其完全覆盖待测人体的喉部患病部位，同时调整光斑大小，保证光斑能量低于人类激光健康阈值；
步骤五：调整微焦镜头，使光学高分辨相机可以对待测人体的喉部患病部位进行完全成像；
步骤六：计算机采用软件构造二次调频信号，该信号通过数据采集与触发模块传递到函数发生器的外部触发端口，进而控制聚焦超声控制模块使其在超声频率的基础之上增加二次载波频率，最终通过超声换能器注入到待测人体的喉部患病部位，其中二次调频信号如下，
式中，Z0为超声换能器的峰值功率，a为起始频率，b为二次调频带宽，试验中a为0.1Hz，b为5Hz；
步骤七：心电监测传感器通过耦合剂与待测人体相连，用于监控人体呼吸及心率跳动，进而为核磁共振设备与光学高分辨相机采集数据提供最佳时间窗；
步骤八：在两次呼吸之间的时间，此时人体皮肤位移变动小，此时计算机控制超声换能器以二次线性调频形式注入待测人体，同时利用核磁共振设备采集剪切波位移信息和调制深度，光学高分辨相机获取到的数据通过FPGA核心板进行图像预处理与分析；
步骤九：计算机将获取到的信息进行有机融合，通过建立的理论模型对数据进行直接求解以及反演求解，获得组织机械/光学性能参数；
步骤十：计算机通过开展针对不同发病期患者对早期肿瘤进行分级标定，为后续早期诊断提供依据；
步骤十一：关闭非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光/机械性能评价装置，此步骤包括计算机、数据采集与触发模块、函数发生器、聚焦超声控制模块、核磁共振成像***、光学高分辨相机、FPGA核心板、心电监护仪和半导体激光器设备的关闭；
步骤十二：待测人体断开与心电监测传感器及超声换能器的接触连接，同时离开核磁共振设备，完成对待测人体喉部患病部位的检测。
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