[發明專利]一種基于光纖延時的多通道光聲顯微成像方法

在審

• 申請號: 202010530247.X
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111759276A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 宋賢林;魏劍霜;宋玲芳;王玉皞
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B8/00
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 李楠

本發明涉及一種基于光纖延時的多通道光聲顯微成像方法，提升光聲顯微成像系統功能成像的速度。所述的基于光纖延時的多通道光聲顯微成像方法主要是使用兩根長度不同、工作在不同波段的多模光纖，光脈沖從這兩根光纖出來后耦合進同一根單模光纖，獲得含有2個具有一定時間間隔的光脈沖；光脈沖依次激發樣品產生具有同樣時間間隔光聲信號，由于獲取的光聲信號是時間分辨的，表現為一次掃描中獲取的B型掃描圖在深度上含有具有一定深度間隔的對應兩個波長的光聲信號，進而實現多通道成像。本發明使用光纖延時的方法實現光聲顯微成像系統功能成像速度的提升，減少測量次數，提升了成像效率。

技術領域

本發明涉及光聲顯微成像領域，特別是涉及一種基于光纖延時的多通道光聲顯微成像方法。

背景技術

新近出現的光聲顯微成像技術是一種新型的、無損醫學成像技術,它有機結合了純光學成像的高對比度和純超聲成像的高分辨率優點。考慮到橫向分辨率，光聲顯微成像系統可分為光學分辨光聲顯微成像系統(OR-PAM)和聲學光聲顯微成像系統(AR-PAM).在AR-PAM中，由于聚焦在樣品上的光為弱聚焦，光斑尺寸較大，系統的橫向分辨率取決于焦點較小的聲焦點。相反，光學分辨光聲顯微成像系統中，由于入射光為強聚焦，光斑尺寸通常能達到幾個微米，遠小于聲焦點。光聲成像技術已經廣泛應用于生物研究中，例如脈管系統的結構成像、腦結構與功能的成像、腫瘤探測等。光聲顯微成像是基于光吸收的成像，由于血紅蛋白在500-600nm波段具有相對于其他組織(出黑色素外)較高的吸收，因此光聲顯微成像能夠很好地對血管進行結構成像。結合多光譜技術，光聲成像能夠進行功能性成像，例如對血氧飽和度、總血紅蛋白、血容等血液動力學參數的測量。通常進行功能成像時，需要手動或者程控來切換激光器波長，例如在手動切換波長下測量血氧飽和度時，對于大范圍的掃描，需要至少切換一次波長，進行兩次二維光柵掃描；在程控切換波長下，激光器切換波長也需要額外較長的時間。這都會導致功能成像速度較慢，難于用于監測生理病理過程，實驗結果不能正確反映當前組織狀態。因此，加快功能成像速度，實現并行多通道成像就成為關鍵技術。

發明內容

基于此，針對上述提到的問題，提供一種用于光聲顯微成像的基于光纖延時的多通道成像系統及方法。

一種用于光聲顯微成像的基于光纖延時的多通道成像方法，包括以下步驟：

S1:波長為λ₁的脈沖激光器射出激光，經過一個分束器將激光束分成兩束；一束進入染料激光器作為泵浦光源，一束耦合進長度為L₁的多模光纖；染料激光器在泵浦下出射波長為λ₂，然后耦合進長度為L₂的多模光纖；

S2:將從兩根多模光纖出來的光束準直，然后耦合進同一根工作波段覆蓋兩個波長的光纖中，經透鏡聚焦后照射樣品產生光聲信號。

S3:進行二維光柵掃描獲取三維數據，對每張B型圖中兩個脈沖激發的光聲信號進行分割，獲得每個通道下的數據集，進行圖像重建。

優選的，步驟S1所述兩根多模光纖的長度應根據光聲顯微系統的軸向分辨率來確定；對兩根多模光纖的長度L₁(更長的那根)、L₂的要求是：為保證從兩根多模光纖出來的光脈沖激發的光聲信號能夠很好區分出來，要求對應兩個光聲信號之間的深度間隔應大于系統的軸向分辨率Res(對于中心頻率為50MHz的超聲探頭，其軸向分辨率約45微米)，考慮到光聲信號在水中的速度v＝1500m/s，則兩個光脈沖之間的時間間隔應大于Res/v，因此，兩根多模光纖的長度應滿足其中c為光在真空的速度，n₁、n₂為兩根多模光纖的折射率。

優選的，步驟S3所述的分割是指在兩根多模光纖的長度滿足步驟S1中條件時，從兩根多模光纖出來的兩個光脈沖在時間上間隔足夠大，激光的光聲信號相隔足夠遠，反映在B型圖上(縱向為深度)為信號彼此不重疊、間隔分布，因此在B型圖上兩個通道的光聲信號之間確定一個位置即可分割。