[發明專利]用于光學、超聲、光聲多模顯微成像的集成化掃描頭

有效

• 申請號: 201510400905.2
• 申請日: 2015-07-09
• 公開（公告）號: CN105054895B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 楊思華;馬海鋼;許棟;邢達
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B8/00
• 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

本發明涉及顯微成像、無損檢測技術領域，特別涉及一種用于光學、超聲、光聲多模顯微成像的集成化掃描頭。

背景技術

作為正在快速發展之中的一種新一代醫學影像方法，光聲成像結合了光學成像和超聲成像的特點，即光學成像的無損傷、高選擇性激發特性和超聲成像的低衰減、高穿透性特點。光聲成像技術建立在光聲效應基礎之上，當短脈沖激光輻照生物組織時，位于組織內的吸收體吸收脈沖光能量，從而升溫膨脹，產生超聲，也即光聲效應。光聲成像方法融合了光學成像的高對比度和超聲成像高分辨率的優點，可以獲得同時具有較高對比度和高分辨率的圖像。這種圖像能夠反映淺層組織內部結構和功能信息，是一種對于人體組織無損傷的檢測方法。

目前，光聲顯微成像的掃描頭大多是集成化程度不高，結構比較復雜，同時需要配備昂貴的附加組件、且只能小視場成像，難以實現光聲顯微成像技術的臨床化。掃描頭雖然也有采用背向接收的模式，但大部分掃描頭在工作時，不可以自由傾斜，不便與被檢測部位表面進行耦合。同時，現有的光聲顯微成像掃描頭不能實現光學、光聲、超聲三種成像模式的同時采集成像，難以提供更多的有用信息，且不能對檢測部位精確定位；集成化程度不高、體積較大、輕便靈活性不高、難與人體表面不平整區域耦合等缺陷，致使現有的光聲顯微成像掃描頭不能完全適配各種光聲顯微成像系統。

申請號CN201310035024.6的專利文件公開了一種一體化手持式的光聲顯微成像探頭，該裝置采用一體化剛性連接結構和背向接受方式，易于拆卸更換，成本較低，使用靈活方便。申請號CN201210059108.9的專利文件公開了一種一體化整合的便攜式共焦光聲顯微成像方法及裝置，該裝置系統體積小，重量輕，工作穩定且連續運行時間長，使用方便，造價低。但上述專利仍存在一些不足：第一，沒有成像導航和對檢測部位精確定位的功能，以至于要反復校正掃描頭的位置，操作不方便，而且不能實現光學、光聲、超聲三種成像模式的同時采集成像，難以提供更多的有用信息；第二，采用了掃描振鏡結構，不能實現大視場范圍內的光聲顯微成像；第三，集成化程度不高，器件的拆卸更換都需要重新調試整個光路系統，且掃描頭內沒有信號放大電路系統；第四，碗狀中空型超聲探測器和光聲共焦耦合器的結構比較復雜，操作不便，用于光聲耦合材料的透明薄膜長時間使用易破損，更換比較繁瑣，且耦合器規格型號比較單一，針對檢測不同部位和病種難以更換不同耦合器的型號。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種用于光學、超聲、光聲多模顯微成像的集成化掃描頭，該掃描頭可獲得檢測部位的多參量物理信息和多尺度的結構成像，光聲成像、光學成像、超聲成像可同時進行或者單獨進行。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

用于光學、超聲、光聲多模顯微成像的集成化掃描頭，包括均設置在外殼上的二維電機掃描平臺、轉接板、單模光纖、轉接管、光纖耦合準直器、螺紋管、一體化探測器、光聲耦合器、可調焦光學攝像頭、信號放大器、控制按鍵；

所述的驅動轉接板移動的二維電機掃描平臺、轉接板、轉接管、螺紋管、一體化探測器依次緊固相接，設置在光纖耦合準直器上端的單模光纖、設置在螺紋管上端的光纖耦合準直器、設置在螺紋管下端的一體化探測器沿著轉接管的軸向方向依次同軸設置；

所述的安裝在掃描頭下端的光聲耦合器包圍著一體化探測器露出掃描頭下端的部分；所述的一體化探測器與信號放大器相連接；所述的安裝在外殼下端的可調焦光學攝像頭的一部分露出外殼；所述的控制掃描頭移動和數據采集的控制按鍵安裝在外殼上。

所述的一體化探測器由物鏡和中空聚焦超聲換能器一體化集成。

所述的一體化探測器下部的斜表面經過物理磨砂處理，所述的一體化探測器最下端的水平表面經過物理拋光處理，所述的一體化探測器的下部由PMMA材料制成。

所述的中空聚焦超聲換能器的焦長為17mm，接收超聲信號的主頻為50MHz，發射超聲信號的頻率范圍為10MHz～50MHz。

所述的光聲耦合器由耦合杯和光聲耦合鏡片組成，耦合杯的上端與外殼固定連接，光聲耦合鏡片設置在耦合杯下端的槽內。

所述的耦合杯由ABS材料制成，厚度為2mm；耦合杯的上端與外殼螺紋連接，耦合杯的下端設置的圓槽的直徑為20mm，深度為0.5mm；耦合杯的下端露出外殼2cm；所述的光聲耦合鏡片的形狀為無色透明的圓形鏡片，由PMMA材料制成，厚度為0.5mm，直徑為20mm,透光率的范圍為93％～95％，聲衰減為3％。