[發明專利]一種光聲超聲雙模顯微成像裝置

在審

• 申請號: 201910488812.8
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN110146450A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 盧明輝;魯強兵;丁雷;顏學俊;寧興海;陳延峰
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N29/04;G01N29/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 金詩琦

本發明公開了一種光聲超聲雙模顯微成像裝置，包括延遲觸發器，延遲觸發器分別與用于激發寬帶超聲信號的脈沖激光器、超聲收發器和數據采集卡相連，脈沖激光器產生的激光一部分沿光路系統傳遞到光電探測器，另一部分最終輻射到需要成像的組織上；超聲收發器將脈沖電信號傳輸到聚焦超聲換能器激發脈沖超聲信號，聚焦超聲換能器浸沒在水耦合池中，水耦合池下方設置支架和高精度位移臺，光電探測器、聚焦超聲換能器均與數據采集卡相連，數據采集卡與計算機相連。本發明在實現軸向70微米，橫向100微米分辨率的情況下，可以實現一厘米以上的成像深度；本發明結合了超聲成像技術，可以在實現光聲顯微成像的同時，實現超聲顯微成像。

技術領域

本發明涉及聲學成像領域，具體為一種光聲超聲雙模顯微成像裝置。

背景技術

光聲成像是一種基于光聲效應的無損醫學成像技術，兼具了光學成像的高對比度特性和聲學成像的高穿透深度特性的優點。由于生物組織對不同波長的光具有不同吸收特性，當受到脈沖激光照射時，成像組織吸收的光能量將轉換為熱能，引起局部升溫和膨脹進而導致應力變化并激發聲波，即光聲信號。光聲信號中攜帶相位與幅度兩個方面的基本信息，通過分析信號的相位延遲，可以計算出聲源位置，而根據信號幅值，可以反推出聲源的初始聲壓，即聲源處光吸收系數的相對大小。因此，通過采集光聲信號，可以構建生物樣品的二維斷層圖像或三維立體圖像。光聲成像技術具有對生物組織的生化特性、組織力學特性、血液流速分布、微結構特性等多信息參量的快速提取能力，可以廣泛應用于生物系統的結構成像、功能成像、代謝成像、基因成像、以及分子成像等多領域。

超聲成像是基于不同組織聲阻抗差異進形成像的技術。當超聲波入射到生物組織內，由于組織的阻抗差異不同，導致聲波在組織內發生大量的散射，組織之間的聲阻抗系數差異越大，散射的回波信號也就越強。超聲信號可以很好地反應組織之間的形貌關系，其缺點是容易受到噪聲的影響，降低了成像的對比度。而光聲成像能夠呈現良好的對比度，但是在形貌關系上不如超聲成像。

光聲顯微成像設備在申請專利中，申請公布號為106983492 A的專利公開了一種依靠光斑大小決定分辨率的成像設備，分辨率較高，但是成像的深度受到組織對激光的強烈散射作用，一般不會超過一個毫米。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種能夠實現一厘米以上的成像深度的光聲超聲雙模顯微成像裝置。

技術方案：本發明所述的一種光聲超聲雙模顯微成像裝置，包括延遲觸發器，延遲觸發器分別與用于激發寬帶超聲信號以成像的脈沖激光器、超聲收發器，和數據采集卡相連，脈沖激光器產生的激光沿光路系統傳遞到光電探測器，超聲收發器將脈沖電信號傳輸到聚焦超聲換能器，聚焦超聲換能器浸沒在水耦合池中，水耦合池下方設置支架和高精度位移臺，高精度位移臺主要作用是移動樣品，對樣品組織逐點進行掃描，從而重構組織的三維圖像，光電探測器、聚焦超聲換能器均與數據采集卡相連，數據采集卡與計算機相連。光路和聚焦超聲換能器固定不動，高精度位移臺上載著待成像樣本移動，逐點掃描。

聚焦超聲換能器使用高頻率，高帶寬壓電陶瓷制備，在超聲發射和接收過程可以實現聲波的聚焦，儀器的成像分辨率由聚焦超聲的聲斑大小決定。超聲收發器有兩個功能，第一對接收到的超聲信號進行放大，第二產生脈沖電信號驅動換能器發射超聲信號。光電探測器起到兩個作用，第一起到觸發高帶寬數據采集卡采集數據，第二起到標定激光強度的作用，用于歸一化光聲信號的強度。高精度位移臺與控制其移動距離、移動速度、移動加速度器的高精度位移臺控制器相連。