一種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置，屬于醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，主要由成像裝置、信號采集裝置和控制裝置組成，成像裝置與信號采集裝置均連接控制裝置，成像裝置連接信號采集裝置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單合理通過提高探測靈敏度和圖像信噪比獲得清晰三維圖像，解決了生物組織如皮下血管、腫瘤、動物器官等在離焦情況下光聲顯微成像分辨率低、對比度低的問題，適于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，特別涉及一種可對皮下血管、腫瘤、動物器官等進(jìn)行三維清晰成像的光聲共聚焦顯微成像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]光聲成像技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一項(xiàng)新型醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，是采用“光激發(fā)聲探測圖像重建”的方法進(jìn)行成像。它利品用樣品的內(nèi)源性的光學(xué)吸收特性進(jìn)行成像，因此能獲得組織樣品的結(jié)構(gòu)圖像和功能圖像，同時也能獲得光學(xué)能量沉積的三維分布。作為一種非侵害性的成像技術(shù)，光聲成像既具備了光學(xué)成像技術(shù)的高分辨率、高對比度的特性，同時，也具備了學(xué)成像技術(shù)的穿透深度高的特點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有光學(xué)成像技術(shù)如熒光顯微鏡、光學(xué)層析成像等手段具有高空間分辨率的特點(diǎn)，但無法進(jìn)行深度的生物組織成像。光聲成像通過將入射生物組織的光子轉(zhuǎn)化為聲波，同時保持高分辨率和高穿透深度?，F(xiàn)有光聲成像技術(shù)的圖像分辨率差、對比度低，本實(shí)用新型通過將聲學(xué)探測器的聚焦點(diǎn)和光學(xué)焦距點(diǎn)相結(jié)合的方法可極大提高光聲信號接收效率和圖像對比度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的
[0005]為解決生物組織如皮下血管、腫瘤、動物器官等在離焦情況下光聲顯微成像分辨率低、對比度低的問題，本實(shí)用新型提供一種光和聲共同聚焦的顯微成像系統(tǒng)，以提高探測靈敏度和圖像信噪比，獲得清晰三維圖像。
[0006]技術(shù)方案
[0007]—種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置，主要由成像裝置、信號采集裝置和控制裝置組成，其特征在于:成像裝置與信號采集裝置均連接控制裝置，成像裝置連接信號采集裝置；成像裝置包括激光器、反射鏡、錐形透鏡、超聲探測器、光學(xué)聚光器和水槽；激光器的外部對應(yīng)激光出射方向處設(shè)有反射鏡，反射鏡下方設(shè)有錐形透鏡，錐形透鏡下方的水槽內(nèi)部上方設(shè)置有超聲探測器，超聲探測器的兩側(cè)均設(shè)有光學(xué)聚光器。
[0008]所述控制裝置由計算機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和二維平動平臺構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在計算機(jī)與二維平動平臺中間，一端連接計算機(jī)，另一端連接二維平動平臺；成像裝置的反射鏡、錐形透鏡、超聲探測器和光學(xué)聚光器安置在二維平動平臺上。
[0009]信號采集裝置為放大器，成像裝置的超聲探測器通過放大器連接控制裝置的計算機(jī)。
[0010]優(yōu)點(diǎn)及效果
[0011]本實(shí)用新型這種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0012](I) 二維移動平臺同時移動聲探測器和光斑進(jìn)行掃描，每一像素點(diǎn)掃描信號包含深度信息，沿一條線多點(diǎn)掃描可形成一個B掃描圖像；依次重復(fù)多次B掃描可形成三維圖像；
[0013](2)環(huán)狀光經(jīng)過光學(xué)聚焦器斜照射到皮膚上在皮膚稍下位置聚焦，可避免皮膚表面產(chǎn)生的光聲信號而加強(qiáng)皮下血管等目標(biāo)產(chǎn)生的信號；
[0014](3)通過光學(xué)聚焦和聲學(xué)探測聚焦點(diǎn)相重合的方式可最大化探測聲信號，增加信噪比和圖像對比度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為成像對比示意圖，圖2 (a)為普通成像示意圖，圖2 (b)為本實(shí)用新型裝置的成像示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明:
[0018]1、激光器，2、反射鏡,3、錐形透鏡,4、超聲探測器,5、光學(xué)聚光器,6、水槽,7、放大器，8、二維平動平臺。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明:
[0020]本實(shí)用新型提出了一種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置，如圖1中所示，主要由成像裝置、信號采集裝置和控制裝置組成，其特征在于:成像裝置與信號采集裝置均連接控制裝置，成像裝置連接信號采集裝置；成像裝置包括激光器1、反射鏡2、錐形透鏡3、超聲探測器4、光學(xué)聚光器5和水槽6 ;激光器I的外部對應(yīng)激光出射方向處設(shè)有反射鏡2，反射鏡2下方設(shè)有錐形透鏡3，錐形透鏡3下方的水槽6內(nèi)部上方設(shè)置有超聲探測器4，超聲探測器4的兩側(cè)均設(shè)有光學(xué)聚光器5。
[0021]所述控制裝置由計算機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和二維平動平臺8構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在計算機(jī)與二維平動平臺中間，一端連接計算機(jī)，另一端連接二維平動平臺，通過計算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)和二維平動平臺的移動；成像裝置的反射鏡2、錐形透鏡3、超聲探測器4和光學(xué)聚光器5安置在二維平動平臺8上(即圖中虛線的部分)。
[0022]上述信號采集裝置為放大器7，成像裝置的超聲探測器4通過放大器7連接控制裝置的計算機(jī)，放大器7為超聲信號放大器，其兩端分別為輸入與輸出信號，一端連接超聲探測器4，另一端連接計算機(jī)。
[0023]激光器I發(fā)出的激光觸發(fā)計算機(jī)里面的數(shù)據(jù)采集卡采集并儲存數(shù)據(jù)。超聲探測器4出來的光聲信號被放大器放大，然后被傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中儲存起來。
[0024]激光波長一般采用近紅外波長如700 nm以達(dá)到深層組織成像。
[0025]一種如上所述的生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置的成像方法，該方法具體如下:
[0026]激光器I發(fā)出的激光通過反射鏡2射向錐形透鏡3，經(jīng)錐形透鏡3變成環(huán)狀光斑，光斑照射到光學(xué)聚光器5的邊緣，經(jīng)過水槽6內(nèi)的介質(zhì)水聚焦到指定位置，即樣品上；同時，超聲探測器4的聲聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)和光聚焦點(diǎn)(圖中白鼠上)重合的位置，從而共同聚焦探測光聲信號。
[0027]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0028]超聲探測器在其聚焦區(qū)域具有良好的靈敏度，通過調(diào)節(jié)超聲探測器的聲聚焦點(diǎn)和激光聚焦點(diǎn)重合的位置，即共同聚焦探測光聲信號獲得高信噪比信號。
[0029]本實(shí)用新型這種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置工作時:
[0030]激光器光源發(fā)出的激光通過反射鏡射向錐形透鏡，經(jīng)錐形透鏡變成環(huán)狀光斑，光斑照射到光學(xué)聚光器的邊緣，經(jīng)過介質(zhì)水聚焦到指定位置，即樣品上會產(chǎn)生光聲信號，通過旋轉(zhuǎn)平臺帶動探測器逐點(diǎn)掃描便可形成一幅光聲圖像。圖2所示為光聲成像對比示意圖，其中圖2 (a)為普通成像示意圖(患者腫瘤皮下組織)，圖2 (b)為本實(shí)用新型這種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置的成像示意圖(腫瘤皮下組織)，從圖2中可以看出二者成像效果差異顯著。
【權(quán)利要求】
1.一種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置，主要由成像裝置、信號采集裝置和控制裝置組成，其特征在于:成像裝置與信號采集裝置均連接控制裝置，成像裝置連接信號采集裝置；成像裝置包括激光器(I)、反射鏡(2)、錐形透鏡(3)、超聲探測器(4)、光學(xué)聚光器(5)和水槽(6);激光器(I)的外部對應(yīng)激光出射方向處設(shè)有反射鏡(2)，反射鏡(2)下方設(shè)有錐形透鏡(3)，錐形透鏡(3)下方的水槽(6)內(nèi)部上方設(shè)置有超聲探測器(4)，超聲探測器(4)的兩側(cè)均設(shè)有光學(xué)聚光器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置，其特征在于:所述控制裝置由計算機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和二維平動平臺(8)構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在計算機(jī)與二維平動平臺中間，一端連接計算機(jī)，另一端連接二維平動平臺；成像裝置的反射鏡(2)、錐形透鏡(3)、超聲探測器(4)和光學(xué)聚光器(5)安置在二維平動平臺上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置，其特征在于:信號采集裝置為放大器(7)，成像裝置的超聲探測器(4)通過放大器(7)連接控制裝置的計算機(jī)。
【文檔編號】A61B5/00GK203943651SQ201420254726
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】聶立銘, 陳小元 申請人:匯佳生物儀器（上海）有限公司