[發明專利]寬頻帶無換能器光聲和熒光雙成像裝置及其檢測方法

有效

• 申請號: 201210504754.1
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103018171A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 邢達;陳重江;楊思華
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/64
• 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

本發明屬于光聲成像技術領域，特別涉及一種寬頻帶無換能器光聲和熒光雙成像裝置及其檢測方法。

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、生理和病理特征、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。

傳統的光聲信號檢測工具一般都是超聲換能器，而光聲信號具有很寬的頻帶，但是傳統超聲換能器受到材料限制，一般頻帶都較窄。寬頻的光聲信號與頻帶較窄的探測器形成了一對矛盾，正式基于這對不可調和的矛盾，于是無超聲換能器頻帶限制的全光學檢測光聲信號的方法應運而生。這種顛覆傳統的光聲信號檢測方法具有明顯的優勢，不僅能夠檢測寬頻的光聲信號，而且能夠實現光聲信號的原位檢測，并具有適合任何部位的光聲檢測。

熒光檢測是普遍用在生物學上的一種檢測方法，其利用生物組織自身熒光或者介入熒光染料來檢測生物組織的某些特征。其具有光學高分辨率的特性，在臨床和生物學實驗室中有普遍應用。由于光學穿透深度的限制，熒光成像深度有限，而光聲成像技術可以達到超聲成像的成像深度，因此把兩種成像方法綜合起來是可以實現兩種成像方法的優勢互補，有助于臨床診斷。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種寬頻帶無換能器光聲和熒光雙成像裝置。

本發明的另一目的在于提供運用上述寬頻帶無換能器光聲和熒光雙成像裝置的檢測方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種寬頻帶無換能器光聲和熒光雙成像裝置，包括光聲/熒光激發光源和光聲信號檢測光源組件、光聲信號檢測組件、熒光信號檢測組件和光聲/熒光信號采集/處理組件；光聲/熒光激發光源和光聲信號檢測光源組件分別與光聲信號檢測組件、光聲/熒光信號采集/處理組件連接，光聲信號檢測組件分別與熒光信號檢測組件、光聲/熒光信號采集/處理組件連接，熒光信號檢測組件和光聲/熒光信號采集/處理組件連接；

所述的光聲激發光源和光聲信號檢測光源組件、光聲信號檢測組件和光聲信號采集/處理組件依次電氣連接；

所述的光聲/熒光激發光源和光聲信號檢測光源組件包括依次連接的光聲/熒光激發光源、二向色鏡A、分束鏡和光聲信號檢測光源；分束鏡與光聲信號檢測組件連接，光聲/熒光激發光源和光聲信號檢測光源分別與光聲/熒光信號采集/處理組件連接；光聲/熒光激發光源和光聲信號檢測光源組件的主要作用是激發光聲信號、熒光信號和光聲信號檢測光源；

所述的光聲/熒光激發光源、光聲信號檢測光源和二向色鏡A嚴格光學同軸；

所述的光聲信號檢測組件包括依次連接的平場物鏡、偏振分束器A、偏振分束器B、共焦法布里-珀羅干涉儀、壓電陶瓷驅動器、光電倍增管A、偏振分束器C、聚焦透鏡和光電倍增管B，共焦法布里-珀羅干涉儀和偏振分束器C連接，光電倍增管A、光電倍增管B和壓電陶瓷驅動器分別與光聲/熒光信號采集/處理組件連接，偏振分束器B與所述的分束鏡連接；光聲信號檢測組件的主要功能是檢測光聲信號；

所述的光聲信號檢測組件設置有與偏振分束器A連接的二維掃描振鏡，二維掃描振鏡分別與所述的二向色鏡A、光聲/熒光信號采集/處理組件連接；二維掃描振鏡的主要功能是掃描光聲激發光；

所述的平場物鏡、偏振分束器A、偏振分束器B、偏振分束器C、共焦法布里-珀羅干涉儀、聚焦透鏡、光電倍增管A、光電倍增管B和二維掃描振鏡嚴格光學同軸；

優選的，所述的光聲信號檢測組件在平場物鏡和偏振分束器A之間設置1/4波片，平場物鏡和1/4波片分別與熒光信號檢測組件連接；1/4波片的主要作用是使光束的偏轉方向改變π/2，保證后向散射的信號光全部通過偏振分束器A、偏振分束器B和偏振分束器C，最后全部聚焦到光電倍增管B上；

所述的熒光信號檢測組件包括依次連接的二向色鏡B、濾色片、聚焦透鏡和光電倍增管C；二向色鏡B設置于平場物鏡和1/4波片之間；熒光信號檢測組件的主要功能是檢測熒光信號；