[實用新型]一種基于多元相控聚焦環陣列的光聲成像裝置

無效

• 申請號: 200820111497.4
• 申請日: 2008-04-23
• 公開（公告）號: CN201207035Y
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 曾呂明;劉國棟;任重;黃振
• 申請（專利權）人: 江西科技師范學院
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G01N29/34
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本實用新型涉及一種測試測量裝置，具體涉及一種基于多元相控聚焦環陣列的光聲成像裝置。

背景技術

目前光聲成像的測量模式有前向、側向和背向模式三種：由于生物體組織的高散射性，前向模式系統的適用范圍很小；側向模式系統通常采用探測器旋轉掃描、樣品旋轉掃描、平面線性掃描等方式獲得某個平面內光聲壓的分布，再通過特定的重建算法反推出空間的光吸收分布圖像，該方式具有很高的空間分辨率，但其時間分辨率較低、成像算法復雜、空間方向性差，而且由于生物體的特征限制，這種掃描方式通常無法實用。

通常系統探測器和激發光源置于生物體的同一側，這種測量模式稱為背向模式。目前該模式采用的探測器有高頻聚焦探測器、壓電盤片探測器和雙環探測器。大孔徑的高頻聚焦探測器可以獲得很好的信噪比，但其聚焦焦斑和焦長限制其成像分辨率和成像視角，而且信號在組織中的迅速衰減也限制了其探測深度；壓電盤片探測器具有很高的時間分辨率，三維成像的縱向分辨率可達幾十微米，但其方向性和信噪比差；雙環探測器具有較窄的孔徑角和一定的方向指向性，但其較小的孔徑使采集的信噪比較差，并且無法實現深度方向的動態聚焦。

發明內容

本實用新型的目的在于針對現有技術存在的缺點，提供一種高分辨率和操作方便的基于多元相控聚焦環陣列的光聲成像裝置：

本實用新型是這樣來實現的，它包括計算機、步進驅動器、信號預處理器、數字示波器、激光發生器、光纖、多元環陣列超聲探測器、三維掃描平臺、樣品臺，其特征是計算機通過數字控制卡連接步進驅動器和信號預處理器，步進驅動器連接三維掃描平臺，三維掃描平臺上連有樣品臺和多元環陣列超聲探測器，計算機通過總線通信卡連接數字示波器，數字示波器連接激光發生器和信號預處理器，激光發生器通過光纖連接多元環陣列超聲探測器，多元環陣列超聲探測器連接信號處理器。多元環陣列超聲探測器為等面積、等間距和中空的壓電元件，其中央耦合有光纖頭，且探測器環的數目應多于兩個。

本實用新型裝置的使用方法包括如下步驟：

(1)用納妙級脈寬的脈沖激光輻射樣品，樣品產生頻率為兆赫茲的光聲信號；

(2)在深度Z方向用多元環陣列超聲探測器探測聲壓分布，通過控制卡每次選擇兩路信號由數字示波器采集進計算機，重復本步驟，直到每個環上的信號都被采集完；

(3)通過步進電機驅動掃描X-Y二維平面的聲壓分布，重建出樣品的三維光學吸收分布。

所述步驟(1)中，選擇包含波長范圍為400nm～2500nm中特定波長分量的光。

所述步驟(3)中，通過計算相控聚焦技術反投影得到光聲圖像。

本實用新型的優點是：采用多元環陣列探測器，其超窄的孔徑角和很好的方向指向性極大的提高了成像分辨率，在X和Y方向都可實現聚焦掃描成像；采用計算相控聚焦技術，能有效的提高信號的信噪比，可實現深度Z方向的A型動態聚焦掃描成像；采用背向模式接收光聲信號，可極大提高系統的可操作性和適用范圍。

附圖說明

圖1為本實用新型的工作原理示意圖。

在圖中，1、計算機?2、總線通信卡?3、數字控制卡?4、激光發生器5、數字示波器?6、信號預處理器?7、步進驅動器?8、光纖?9、多元環陣列超聲探測器?10、三維掃描平臺?11、樣品臺?12、聲耦合液

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括計算機1、步進驅動器7、信號預處理器6、數字示波器5、激光發生器4、光纖8、多元環陣列超聲探測器9、三維掃描平臺10、樣品臺11，計算機1通過數字控制卡3連接步進驅動器7和信號預處理器6，步進驅動器連接三維掃描平臺10，三維掃描平臺上連有樣品臺11和多元環陣列超聲探測器9，計算機通過總線通信卡2連接數字示波器5，數字示波器連接激光發生器4和信號預處理器6，激光發生器4通過光纖8連接多元環陣列超聲探測器9，多元環陣列超聲探測器9連接信號處理器6。使用時，計算機1通過數字控制卡3和步進驅動器7控制三維掃描平臺10移動樣品臺11或多元環陣列超聲探測器9，由多元環陣列超聲探測器9接收光聲信號，經信號預處理器6放大、多路選濾波等處理后，由數字示波器5采集經總線通信卡2傳輸到計算機1，計算機1每次通過數字控制卡3發出選通碼選擇多路信號中的兩路進入數字示波器5采集，激光器4的同步輸出信號觸發數字示波器5采集信號，其中光聲信號通過聲耦合液12耦合到多元環陣列超聲探測器9，被成像的樣品放在樣品臺11上。