[發明專利]一種同時獲得光吸收和光散射雙對比度的顯微成像法

有效

• 申請號: 202010680678.4
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111693465B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 陶超;吳詩晴;劉曉峻
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/31;G01N21/51
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種同時獲得光吸收和光散射雙對比度的顯微成像法，將脈沖激光聚焦在樣品上，樣品吸收部分脈沖激光，由于光聲效應而激發超聲信號，通過與顯微物鏡共聚焦、同軸布置的超聲換能器接收該超聲信號，獲得具有光吸收對比度的圖像；同時，透過樣品的剩余脈沖激光經過樣品的散射和吸收后，照射在同一超聲換能器表面上，進而激發出另一超聲信號，并被該超聲換能器接收到，從中可以獲得具有光散射對比度的圖像。本發明對于樣品上的任意成像點，僅需要一次光激發就可以同時實現光散射?光吸收雙模態顯微成像；而且，該方法是一種無需外源標記的高分辨率成像技術，避免了標記物對樣品性質可能產生的影響，具有較高的易用性和實用性。

技術領域

本發明涉及一種能夠實現同時獲得光吸收和光散射雙對比度的顯微成像的方法，通過一次掃描，即可同時獲得樣品光吸收和光散射兩種對比度的顯微圖像。

背景技術

對于透明物質，例如大多數透明細胞、組織病理切片等，當光透過這些物質后的光強的變化細微，采用普通的光學顯微鏡很難實現清晰成像。因此，對于活細胞、組織病理切片等透明物質進行成像往往需要進行染色，無標記成像仍然是一個細胞、組織病理切片成像的一個重要挑戰。

光散射是表征細胞等透明物質的一種有效成像參量。通過測量散射遠場的強度、相位和波長依賴性或角度依賴性，可以提取引起散射的消光、結構和折射率等信息，進而成像。由于光散射對細胞形態細微變化高靈敏度，光散射無需外源標記就能夠提供有關散射體結構的數據。因此，以光散射為對比度的成像技術在生物醫學領域具有重要的應用價值。

光吸收是另一種可以靈敏表征細胞、組織切片等樣品的成像參量，光吸收與生物組織的分子組份和生理狀態密切相關。由于各種生物分子對特定光波波長具有選擇性光吸收，基于光吸收參數的成像能夠靈敏地反映組織的分子化學成分特性，提供組織的功能信息。

光吸收和光散射這兩種成像對比度，分別提供樣品的光學散射和光學吸收信息，反應了樣品不同方面的物理和生理屬性。可以預期，如果在一次成像過程中能同時獲得樣品的光吸收和光散射這兩種屬性，必將更加靈敏地、特異性地反應細胞、無染色組織病理切片等透明樣品的生理、病理變化。

為了獲得樣品的吸收和散射等多種光學信息，現有的常規做法是將多種成像技術集成，通過多次激發、多次掃描獲得樣品的多種光學信息。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種同時獲得光吸收和光散射雙對比度的顯微成像的方法，即：將脈沖激光聚焦在樣品上，激光與樣品相互作用，由于光聲效應從而產生超聲波，該信號強度與樣品的光吸收特性有關，從中可以提取樣品的光吸收信息，獲得具有吸收對比度的圖像；同時，經過樣品吸收和散射后，透過樣品的激光與換能器表面相互作用，并產生另一個超聲信號，該信號強度與樣品的光散射特性有關，從中可以提取樣品具有光散射對比度的圖像；因此，對于任意一個成像點僅僅需要一次激光激發就可以同時獲得樣品的光吸收和光散射兩種成像信息。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種同時獲得光吸收和光散射雙對比度的顯微成像法，通過一次掃描可同時獲取樣品的光吸收和光散射兩種成像對比度的顯微成像方法，該方法是一種無需外源標記的高分辨率、多模態成像技術，它能夠同時反映樣品的散射和吸收特性。該方法將脈沖激光聚焦在樣品上，樣品吸收部分脈沖激光，由于光聲效應而激發出超聲信號，該超聲信號的強度與樣品的光吸收系數成正比，通過與顯微物鏡共聚焦、同軸布置的超聲換能器接收該超聲信號，從中提取樣品的光吸收信息，并獲得具有光吸收對比度的圖像；同時，透過樣品的剩余脈沖激光經過樣品的散射和吸收后，照射在同一超聲換能器表面上，并與該超聲換能器表面相互作用，進而激發出另一超聲信號并被該超聲換能器接收到，該超聲信號的強度與脈沖激光透過樣品時的光強總衰減相關，基于樣品的散射和吸收都會引起光強衰減的特性，分析該超聲信號，可以從中提取樣品的光散射信息，并獲得具有光散射對比度的圖像。