[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)深層組織探測(cè)的激光散斑襯比成像裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911246927.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110954509A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳水梅;王安廷;馬鳳華;明海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/49
• 分類號(hào): G01N21/49
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 鄧治平;顧煒

本發(fā)明公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)深層組織探測(cè)的激光散斑襯比成像裝置及方法，包括：激光光源，用于照射待測(cè)樣品；擴(kuò)束鏡，用于使激光的照射面積擴(kuò)大、照射更為均勻；起偏器，為線偏振片；待測(cè)樣品，為生物組織、散射介質(zhì)、渾濁液體等；半透半反鏡，用來(lái)反射激光光源發(fā)射的光線以及透射待測(cè)樣品背向散射的光線；檢偏器，為線偏振片，其透振方向與起偏器透振方向垂直，用于濾除從待測(cè)樣品散射退偏的光子；物鏡；中繼透鏡；光場(chǎng)相機(jī)，用于對(duì)散射光進(jìn)行采集成像，實(shí)現(xiàn)圖像的景深拓展。本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)方案能夠?yàn)V除組織表面和淺表面散射的光，消除來(lái)自組織不同深度層次的光的信息相互疊加對(duì)成像的影響，提高組織散斑圖像襯比度和信噪比，實(shí)現(xiàn)深層組織探測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)深層組織探測(cè)的激光散斑襯比成像裝置及方法。

背景技術(shù)

當(dāng)相干光與隨機(jī)介質(zhì)中相互作用時(shí)，傳感器接收到從介質(zhì)中不同位置散射出來(lái)的光，從而導(dǎo)致發(fā)生相消或相長(zhǎng)干涉的隨機(jī)分布，這就是激光散斑。散射粒子在隨機(jī)介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起散射光的相移，從而引起散斑圖樣產(chǎn)生時(shí)間波動(dòng)。通過(guò)分析這種波動(dòng)可以獲得散射粒子的運(yùn)動(dòng)信息，粒子的運(yùn)動(dòng)速度可以通過(guò)散斑對(duì)比度來(lái)表征。這即為激光散斑襯比成像技術(shù)的工作原理。

激光散斑襯比成像技術(shù)自20世紀(jì)90年代提出以來(lái)，以其非接觸、快速、高分辨、無(wú)需掃描即可實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)流速成像的特點(diǎn)，在腦皮層成像、血流皮膚灌注、視網(wǎng)膜成像、關(guān)節(jié)以及腸系膜等領(lǐng)域中取得了重要應(yīng)用，為反映生物組織功能活動(dòng)、揭示重大疾病產(chǎn)生機(jī)制以及藥效評(píng)價(jià)提供了重要的研究工具。

然而，由于其工作原理的限制，激光散斑襯比成像技術(shù)不可避免地在應(yīng)用上存在一些待解決的問(wèn)題。激光散斑襯比成像作為一種光學(xué)成像技術(shù)，其觀測(cè)的對(duì)象都屬于高散射介質(zhì)。當(dāng)光子入射到這類介質(zhì)上時(shí)，可能會(huì)被組織表面直接散射，也有可能會(huì)進(jìn)入組織內(nèi)部被吸收或經(jīng)多次散射后而逃逸出組織。當(dāng)使用透鏡對(duì)散射光進(jìn)行收集時(shí)，來(lái)自組織不同深處的光線無(wú)法區(qū)分，導(dǎo)致不同深度層次的信息相互影響，因而只能對(duì)組織淺表面進(jìn)行測(cè)量，而無(wú)法精準(zhǔn)探測(cè)更深的組織。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上面提出的激光散斑襯比成像技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)深層組織探測(cè)的激光散斑襯比成像裝置及方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠?qū)⒔M織表面的散射光濾除，提高深層組織成像的襯比度和信噪比。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案方案實(shí)現(xiàn)的：

一種實(shí)現(xiàn)深層組織探測(cè)的激光散斑襯比成像裝置，包括：激光光源、擴(kuò)束鏡、起偏器、半透半反鏡、待測(cè)樣品、檢偏器、物鏡、中繼透鏡、光場(chǎng)相機(jī)，其中，所述激光光源發(fā)射激光，經(jīng)過(guò)所述擴(kuò)束鏡和所述線偏振片后經(jīng)由所述半透半反鏡照射在所述待測(cè)樣品上，所述待測(cè)樣品中的不同深度粒子對(duì)入射的線偏振光進(jìn)行散射，發(fā)生不同程度的退偏現(xiàn)象，散射光經(jīng)過(guò)一個(gè)與所述起偏器透振方向相垂直的所述檢偏器后被所述物鏡收集，經(jīng)所述中繼透鏡最后被所述光場(chǎng)相機(jī)接收。

所述激光光源，用于發(fā)射激光光束，照射待測(cè)樣品；

所述擴(kuò)束鏡，用于使激光的照射面積擴(kuò)大，同時(shí)也使激光照射更為均勻；

所述起偏器，用于使通過(guò)的光變成線偏振光；

所述半透半反鏡，用來(lái)反射所述激光光源發(fā)射的光線以及透射所述待測(cè)樣品背向散射的光線；

所述待測(cè)樣品，為生物組織，散射介質(zhì)、渾濁液體等；

所述檢偏器，其透振方向與所述的起偏器透振方向垂直，用于濾除從所述待測(cè)樣品散射退偏的光子，使從所述待測(cè)樣品散射的光子選擇性地通過(guò)；

所述物鏡，用于收集從所述待測(cè)樣品背向散射的光，并對(duì)圖像進(jìn)行初步放大；

所述中繼透鏡，用于對(duì)散斑圖像再一次放大；

所述光場(chǎng)相機(jī)，用于對(duì)散射光進(jìn)行采集成像，可實(shí)現(xiàn)圖像的景深拓展功能。