[發明專利]一種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置及方法

在審

• 申請號: 201410210043.2
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN103961065A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 聶立銘;陳小元
• 申請（專利權）人: 匯佳生物儀器（上海）有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B8/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周楠

技術領域

本發明屬于醫學成像領域，特別涉及一種可對皮下血管、腫瘤、動物器官等進行三維清晰成像的光聲共聚焦顯微成像裝置及方法。

背景技術

光聲成像技術是近年來發展迅速的一項新型醫學影像技術，是采用“光激發聲探測圖像重建”的方法進行成像。它利品用樣品的內源性的光學吸收特性進行成像，因此能獲得組織樣品的結構圖像和功能圖像，同時也能獲得光學能量沉積的三維分布。作為一種非侵害性的成像技術，光聲成像既具備了光學成像技術的高分辨率、高對比度的特性，同時，也具備了學成像技術的穿透深度高的特點。

現有光學成像技術如熒光顯微鏡、光學層析成像等手段具有高空間分辨率的特點，但無法進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化為聲波，同時保持高分辨率和高穿透深度。現有光聲成像技術的圖像分辨率差、對比度低，本發明通過將聲學探測器的聚焦點和光學焦距點相結合的方法可極大提高光聲信號接收效率和圖像對比度。

發明內容

發明目的

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，本發明提供一種光和聲共同聚焦的顯微成像系統，以提高探測靈敏度和圖像信噪比，獲得清晰三維圖像。

技術方案

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、反射鏡、錐形透鏡、超聲探測器、光學聚光器和水槽；激光器的外部對應激光出射方向處設有反射鏡，反射鏡下方設有錐形透鏡，錐形透鏡下方的水槽內部上方設置有超聲探測器，超聲探測器的兩側均設有光學聚光器。

所述控制裝置由計算機、步進電機和二維平動平臺構成，步進電機設置在計算機與二維平動平臺中間，一端連接計算機，另一端連接二維平動平臺；成像裝置的反射鏡、錐形透鏡、超聲探測器和光學聚光器安置在二維平動平臺上。

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。

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，其特征在于：該方法具體如下：

激光器發出的激光通過反射鏡射向錐形透鏡，經錐形透鏡變成環狀光斑，光斑照射到光學聚光器的邊緣，經過水槽內的介質水聚焦到指定位置，即樣品上；同時，超聲探測器的聲聚焦點調節和光聚焦點重合的位置，從而共同聚焦探測光聲信號。

優點及效果

本發明這種生物組織光聲共聚焦顯微成像裝置具有如下優點和有益效果：

（1）二維移動平臺同時移動聲探測器和光斑進行掃描，每一像素點掃描信號包含深度信息，沿一條線多點掃描可形成一個B掃描圖像；依次重復多次B掃描可形成三維圖像；

（2）環狀光經過光學聚焦器斜照射到皮膚上在皮膚稍下位置聚焦，可避免皮膚表面產生的光聲信號而加強皮下血管等目標產生的信號；

（3）通過光學聚焦和聲學探測聚焦點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。

附圖說明

圖1為本發明主體結構示意圖；

圖2為成像對比示意圖，圖2（a）為普通成像示意圖，圖2（b）為本發明裝置的成像示意圖。

附圖標記說明：

1、激光器，2、反射鏡，3、錐形透鏡，4、超聲探測器，5、光學聚光器，6、水槽，7、放大器，8、二維平動平臺。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的說明：

本發明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、光學聚光器5和水槽6；激光器1的外部對應激光出射方向處設有反射鏡2，反射鏡2下方設有錐形透鏡3，錐形透鏡3下方的水槽6內部上方設置有超聲探測器4，超聲探測器4的兩側均設有光學聚光器5。

所述控制裝置由計算機、步進電機和二維平動平臺8構成，步進電機設置在計算機與二維平動平臺中間，一端連接計算機，另一端連接二維平動平臺，通過計算機控制步進電機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和光學聚光器5安置在二維平動平臺8上（即圖中虛線的部分）。