[發明專利]一種基于光纖延時的并行多尺度光聲顯微成像方法

在審

• 申請號: 202010533612.2
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111855582A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 宋賢林;魏劍霜;王玉皞;宋玲芳
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 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并行多尺度光聲顯微成像方法，實現光聲顯微成像系統多個分辨率的成像需求。所述的基于光纖延時的多尺度光聲顯微成像方法主要是使用三根不同長度和不同芯徑的光纖將一個激光脈沖分成彼此間含有一定時間間隔的三個光脈沖，然后從三根光纖出來的光束準直后合成一路光束，最后被物鏡聚焦在樣品上，依次在焦面附近產生尺寸覆蓋幾微米到幾十微米的光斑并激發光聲信號，從而可在一次A型掃描中獲得三個分辨率下的數據，實現從光學分辨到聲學分辨的并行多尺度成像。本發明可以獲得多個尺度的結構信息，實現對來自多個尺度的信息進行整合，有利于系統生物學的研究，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，特別是涉及基于光纖延時的并行多尺度光聲顯微成像方法。

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。常用的光學成像技術，如光學相干層析和雙光子顯微鏡光聲成像技術由于光在生物組織的高散射，成像深度較淺，很難超過“軟極限”。而雖然超聲成像基于組織的力學性質改變，對比度低，但是其在組織中的散射比光學散射要低兩至三個數量級，因此能夠在更深層的組織中提供更高的分辨率。光聲顯微成像能夠在保持高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。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。因此，光聲顯微成像具有多尺度成像能力，在光學成像軟極限中以微米量級分辨率進行高分辨成像，在軟極限深度以內以數十微米至上百微米量級的聲學分辨率進行深層組織成像。這種多尺度的能力有望對系統生物學中來自不同尺度的信息進行整合。然而，普通的光聲顯微系統只能固定在一個尺度上(單一分辨率)進行成像，這導致很難獲得生物組織豐富的信息，不能適應不同的成像需求。如對高分辨率結構信息需求不高的應用，分辨率可以低些，由于光聲顯微成像通常采用點掃描形式，低分辨率下可以增大掃描步距，加快成像速度；而對于高分辨率結構信息需求較高的應用，分辨率應當盡量高。因此，發展多尺度光聲顯微成像方法對于生物系統研究具有很重要的作用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中的光聲顯微成像系統中橫向分辨固定導致不能獲得多尺度信息，提供一種能夠獲得多尺度成像的基于光纖延時的多尺度光聲顯微成像方法。

一種基于光纖延時的并行多尺度光聲顯微成像方法，其特征在于，包括下列步驟：

S1：一脈沖激光器出射激光，通過兩個立方體將激光束分成三路激光束，這三束激光束分別耦合進長度和芯徑為L₁,r₁、L₂,r₂、L₃,r₃的光纖。

S2：通過兩個立方體將從三根光纖出來的具有一定時間間隔的光脈沖合成一路，最后通過物鏡聚焦。這三個光脈沖依次聚焦在樣品上，產生大小不一樣的光斑。

S3：進行二維光柵掃描獲取三維數據，對每張B型圖中三個脈沖激發的光聲信號進行分離，獲得對應每個分辨率下的數據集，進行圖像重建。