[發明專利]一種基于光程調制結合靈敏度補償的高速非接觸光聲成像系統

在審

• 申請號: 201811344245.0
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109363639A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 馬振鶴;孟祥和;于孟含;羅樹卓;趙玉倩;劉健;于瑤;劉簫笛;王毅
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種基于光程調制結合靈敏度補償的高速非接觸光聲成像系統，其特征在于：包括激光發光部分、參考臂、樣品端部分、探測端部分以及數據處理部。本發明通過發出多個等間隔脈沖信號觸發激光器發出多個激光脈沖，對樣品進行激發，同時對參考臂的光程進行調制，使多個被激發的光聲信號至少有一個在低靈敏度區域之外，并選擇處于低靈敏度之外的光聲信號進行靈敏度補償，以提高采集速度。

技術領域

本發明涉及運動器材領域，尤其涉及一種基于光程調制結合靈敏度補償的高速非接觸光聲成像系統。

背景技術

光聲成像是一種非侵入性的成像方式，它結合了純光學成像技術的高對比度和純超聲成像技術的高分辨率、高穿透深度等優點。光聲成像利用生物組織的光吸收差異性進行成像，它可以給人們提供關于生物組織的結構、代謝、功能、分子對比、血液動力學以及基因表達等多維度的相關信息，為生物醫學領域提供了一種新穎的成像方法。

目前，根據光聲成像中的光聲信號探測方式的不同，可以分為非接觸式光聲成像和接觸式光聲成像。

接觸式光聲成像是基于聲壓的探測方法，主要是利用PZT和PVDF壓電換能器進行光聲信號的探測。接觸式測量探測器與樣品表面要貼近。另外，還需要考慮換能器與樣品間的聲阻抗匹配問題。這是因為當壓電換能器與樣品直接接觸時，由于樣品表面不平，導致壓電換能器與樣品之間會存在空氣層。空氣與換能器的聲阻抗差別極大，超聲波在兩種介質的界面上會產生強烈的反射導致光聲信號衰減。因此，接觸式測量需要使用耦合劑。與樣品接觸、需要耦合劑耦合信號這兩個特點使接觸式光聲的信號探測不便，限制了其廣泛應用。

非接觸式光聲成像是基于光學干涉的探測方法，通過檢測光聲信號導致的樣品表面的振動速度或位移來進行光聲信號檢測。在原理上解決了聲耦合介質的問題，擴大了光聲成像的應用范圍。外差法是一種干涉測量的方法，它通過改變參考信號的頻率，使其與測量信號之間產生一個頻率差，參考信號與測量信號干涉后，干涉信號相位中包含了相位調制項(載波)與被測量項，通過對干涉信號進行解調即可得到被測量的相位。但是其因結構復雜故并未廣泛應用。與外差干涉儀相比零差干涉儀比較簡單，易于實現非接觸光聲信號的采集。但是，為了獲得最大靈敏度，零差法需要當干涉信號過零線時觸發采集光聲信號。干涉信號過零線由外界環境因素決定，不可預測，因此光聲成像速度較慢。

題為“In vivo photoacoustic imaging of blood vessels using a homodyneinterferometer with zero-crossing triggering”的期刊公開介紹了一種基于零差法的非接觸光聲成像系統，該方法基于邁克爾遜干涉儀，利用零差法實現了光聲信號的激發與處理。該系統比較簡單，系統靈敏度及成像分辨率較好但是采集速度過慢，實用性較差。

題為“Phase sensitive absolute amplitude detection of surfacevibrations using homodyneinterferometry without active stabilization”的期刊公開介紹了一種基于零差法并進行靈敏度補償的表面振動檢測方法。該方法通過測量振動信號所處的相位，計算系統瞬時靈敏度并補償振動信號的實測幅度，因而無需過零觸發采集。但是，該方法未能考慮低靈敏度區域(接近于0)靈敏度計算受噪聲干擾大的問題，在該區域容易導致過補償或欠補償，導致圖像質量下降。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種基于光程調制結合靈敏度補償的高速非接觸光聲成像系統，保證圖像質，提高采集速度。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于光程調制結合靈敏度補償的高速非接觸光聲成像系統，包括激光發光部分、參考臂、樣品端部分、探測端部分以及數據處理部分；