[發明專利]一體化整合的便攜式共焦光聲顯微成像方法及裝置

有效

• 申請號: 201210059108.9
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102579080A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 邢達;陳重江;袁毅;楊思華
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;A61B5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于顯微成像技術領域，特別涉及一種一體化整合的便攜式共焦光聲顯微成像方法及裝置。

背景技術

當用光輻照某種吸收體時，吸收體吸收光能量而產生溫升，溫度升降引起吸收體的體積脹縮，產生超聲波，這種現象稱為光聲效應。光聲效應自19世紀被發現以來一直受到人們的關注，其在各個方面都有不同程度的應用。作為一種新型的成像技術，光聲成像在越來越多的領域得到了應用。該成像技術以短脈沖激光作為激勵源，以及由此激發的超聲信號作為信息載體，通過對采集到的信號進行圖像重建，進而得到組織的光吸收分布信息，該技術融合了純光學成像技術的高對比度和純聲學成像的高分辨率的優點。光聲成像技術不僅能夠有效的刻畫生物組織結構，還能夠精確實現無損功能成像，為研究生物組織的形態結構，生理、病理特征，代謝功能等提供了全新手段，在生物醫學領域具有廣闊的應用前景。光聲顯微成像技術則是近幾年發展比較迅速的一種成像技術，它不僅具有高分辨，高對比度等優點，而且已經深入到細胞層面，可以利用細胞內部結構的吸收差異來成像細胞內部精細結構及其功能。目前光學顯微鏡難以逾越在成像深度上的限制，因此其無法做到在體深層次的成像，而光聲則是依靠吸收差異成像，并結合了超聲的成像深度深及光學成像對比度高的優點。因而光聲顯微成像技術具有比純光學顯微成像技術無法比擬的優越性。

發明內容

為了克服以上現有技術的不足，本發明的首要目的在于提供一種一體化整合的便攜式共焦光聲顯微成像裝置，該裝置為便攜式可移動的共焦光聲顯微成像裝置。

本發明的另一目的在于提供利用上述裝置進行成像的方法，利用該方法可以實現高速、高分辨、高對比度成像。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種一體化整合的便攜式共焦光聲顯微成像裝置，其結構示意圖見圖1，該成像裝置包括掃描頭組件、聲光共焦組件、光能反饋組件、信號采集/傳輸/重建組件及儀器固定/支撐器械組件；

其中，所述掃描頭組件包括光聲激發源和微型X-Y二維振鏡；

所述聲光共焦組件，即為聲光共焦光聲探測器，包括膠合透鏡組和中空聚焦超聲換能器，膠合透鏡組內嵌在中空聚焦超聲換能器中，生產為一整體，兩者嚴格共軸并共焦點，即膠合透鏡的焦點與中空超聲聚焦換能器的焦點重合，實現光聲共焦成像，聲光共焦光聲探測器的焦點即為中空超聲聚焦換能器的焦點，也為膠合透鏡的焦點；

所述光能反饋組件包括分光鏡、透鏡及光電二極管；

以上所述光聲激發源、微型X-Y二維振鏡與分光鏡、透鏡以及光電二極管以嚴格共軸結構固定在可移動的暗箱中，該暗箱與聲光共焦光聲探測器通過精密機械接口結合為一整體，保證該顯微成像裝置的可移動性能；

所述信號采集/傳輸/重建組件是由雙通道并行采集卡、同軸電纜、安裝有采集控制及信號處理系統的計算機依次相連組成；儀器固定/支撐器械組件支撐掃描頭組件及光能反饋組件，并使其與聲光共焦組件相連接。

所述光能反饋組件將從分光鏡分束出來的脈沖激光通過透鏡聚焦以后用光電二極管接收，實時監測激光能量輸出大小，對從各掃描點接收的光聲信號實現實時的動態幅值補償。

為了更好地實現本發明，所述掃描頭組件中的光聲激發源包括透鏡、針孔和微片激光器；所述微片激光器采用高重復頻率短脈沖微片激光器，型號可以為HLX-I-F005，其他型號可用；微片激光器大小為80×90×104mm³，重復頻率為1Hz～5kHz。

所述中空聚焦超聲換能器主頻為1～75MHz。

所述雙通道并行采集卡的型號可以為NI?5224，National?Instrument，USA生產。

所述采集控制及信號處理系統是用Labview和Matlab自行編寫的。

所述精密機械接口為大小為M20×0.7的精密螺紋機械接口。

一種利用上述裝置進行成像的方法，包括以下操作步驟：

(1)將聲光共焦光聲探測器安裝在包括光聲激發源和微型X-Y二維振鏡的掃描頭組件上，使聲光共焦光聲探測器中的中空聚焦超聲換能器下端進入耦合液的深度為5～10mm，盛放耦合液的耦合槽置于樣品的正上方；同時使聲光共焦光聲探測器的焦點落在樣品表面上，以上位置關系可形成一種反射接收方式，即產生的光聲信號通過耦合液被樣品正上方的聲光共焦光聲探測器接收，該接收方式可以在時間上分辨出軸向的信號，便于重建組織的三維圖像；