[發(fā)明專(zhuān)利]便攜式實(shí)時(shí)光聲成像系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210043844.5
• 申請(qǐng)日: 2012-02-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102621068A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾呂明;楊迪武;紀(jì)軒榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 曾呂明;楊迪武;紀(jì)軒榮
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/17
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/17
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光聲成像技術(shù)，特別是涉及一種便攜式實(shí)時(shí)光聲成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光掃描振鏡是一種由驅(qū)動(dòng)板與高速擺動(dòng)電機(jī)組成的一個(gè)高精度、高速度伺服控制系統(tǒng)，目前廣泛用于激光標(biāo)刻、激光切割、激光打孔等領(lǐng)域，其工作原理是將激光束入射到X和Y軸反射鏡上，用計(jì)算機(jī)控制反射鏡的反射角度分別沿X、Y?軸掃描，從而實(shí)現(xiàn)激光束的二維偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦點(diǎn)在目標(biāo)材料上按所需的要求運(yùn)動(dòng)掃描。該技術(shù)具有響應(yīng)速度快、掃描速度高、掃描范圍大、光路密封性能好、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)已成為主流產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。

光聲成像技術(shù)是以脈沖或調(diào)制激光作為成像激發(fā)源，基于被測(cè)樣品內(nèi)部光學(xué)熱吸收差異導(dǎo)致激發(fā)出不同強(qiáng)度的光致超聲特性，以超聲作為信息載體的非電離化的新興成像方法。它有效的結(jié)合了純光學(xué)成像的高對(duì)比度和純聲學(xué)成像的高穿透深度的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)厘米量級(jí)探測(cè)深度和微米量級(jí)成像精度的影像，具有完全非侵入性、無(wú)損性、非電離化輻射等突出特性。目前光聲成像普遍采用單元超聲傳感器掃描接收光聲信號(hào)的探測(cè)模式，如2009年Gamelin等報(bào)道了一種固體激光器激勵(lì)和多元環(huán)形陣列傳感器接收的實(shí)時(shí)二維光聲成像方法（J.?Gamelin,?A.?Maurudis,?A.?Aguirre,?F.?Huang,?P.?Y.?Guo,?L.V.?Wang,?and?Q.?Zhu,?“A?real-time?photoacoustic?tomography?system?for?small?animals,”?Opt.?Express?17,?10489-10498,?2009.）；雖然該方法不需要超聲傳感器做機(jī)械掃描，但需要大體積的固體激光器提供大光斑的脈沖激光以實(shí)現(xiàn)二維光聲成像，系統(tǒng)難以小型化和便攜式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。Allen等分別于2006年和2007年報(bào)道了一種采用小型化的半導(dǎo)體激光器作為激發(fā)源的二維光聲成像方法（T.?J.?Allen,?and?P.?C.?Beard,?“Pulsed?near-infrared?laser?diode?excitation?system?for?biomedical?photoacoustic?imaging,”?Opt.?Lett.?31(23),?3462-3464,?2006;?T.?J.?Allen,?and?P.?C.?Beard,?“Dual?wavelength?laser?diode?excitation?source?for?2D?photoacoustic?imaging,”?Proc.?SPIE?6437,?1U1-1U9,?2007.）；由于該方法需要單元超聲傳感器做機(jī)械圓周掃描以獲得不同方向的光聲信號(hào)，在長(zhǎng)耗時(shí)和多方位的超聲傳感器機(jī)械掃描過(guò)程，機(jī)械振動(dòng)和儀器長(zhǎng)時(shí)間工作的隨機(jī)參數(shù)漂移等不穩(wěn)定因素對(duì)結(jié)果帶來(lái)的隨機(jī)誤差較大，從而嚴(yán)重影響成像質(zhì)量和研究結(jié)果的時(shí)間分辨率、可靠性和穩(wěn)定性，在實(shí)際應(yīng)用中存在相當(dāng)大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種便攜式實(shí)時(shí)光聲成像系統(tǒng)，它將快速、高效的二維激光振鏡掃描技術(shù)應(yīng)用到激光二極管光聲成像領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)快速多維的光聲成像。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種便攜式實(shí)時(shí)光聲成像系統(tǒng)，其特征在于：它包括中央處理器、驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)據(jù)采集電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)預(yù)處理電路、超聲傳感器、電路外接口、激光二極管、準(zhǔn)直透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、聚焦透鏡組、保護(hù)鏡、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、外殼；中央處理器與驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)線連接；所超聲傳感器、信號(hào)預(yù)處理電路、信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集電路、中央處理器依次導(dǎo)線連接；驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)電路外接口分別與X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、激光二極管導(dǎo)線連接；X軸反射振鏡與X軸電機(jī)機(jī)械連接；Y軸反射振鏡與Y軸電機(jī)機(jī)械連接；電路外接口和保護(hù)鏡被嵌于外殼上；激光二極管、準(zhǔn)直透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、聚焦透鏡組、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)被安置于外殼內(nèi)；超聲傳感器緊貼于被測(cè)樣品表面；激光二極管發(fā)射出脈沖式或經(jīng)調(diào)制后的連續(xù)式激光，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡組準(zhǔn)直后，依次經(jīng)過(guò)X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、聚焦透鏡組和保護(hù)鏡后聚焦照射在被測(cè)樣品上激發(fā)出光聲信號(hào)；X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)可被驅(qū)動(dòng)并分別帶動(dòng)X軸反射振鏡和Y軸反射振鏡偏轉(zhuǎn)使光束在X-Y平面做激光掃描形成二維光聲場(chǎng)，超聲傳感器接收到光聲信號(hào)，依次經(jīng)過(guò)信號(hào)預(yù)處理電路、信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集電路后被輸入到中央處理器，再通過(guò)多維圖像重建即可實(shí)現(xiàn)快速多維的光聲成像。

所述超聲傳感器為單元探頭或多元的線陣、弧陣、環(huán)陣或面陣探頭。