一種暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微裝置，屬于醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲學(xué)分辨率光聲顯微鏡是光聲成像技術(shù)應(yīng)用的一個重要分支。通過其獲得的圖像 能夠在取得超聲成像深度和分辨率的同時，還擁有極好的光學(xué)吸收對比度。聲學(xué)分辨率光 聲顯微鏡的原理是利用超短脈沖激光照射組織中的內(nèi)源或外源吸收體在吸收光能時產(chǎn)生 熱彈效應(yīng)，從而激發(fā)出超聲波，即光聲信號。檢測一個激光脈沖激發(fā)出的光聲信號，通過分 辨光聲信號之間的時間間隔，可W得到圖像的深度信息，再進行二維柵格掃描即可得到= 維圖像信息。超短脈沖激光的脈寬需要滿足壓力弛豫和熱弛豫兩個時間限制，即在光聲信 號產(chǎn)生時吸收體內(nèi)的壓力和溫度還來不及向外傳播。
[0003] 聲學(xué)分辨率光聲顯微鏡為了消除目標(biāo)表面強光聲信號對目標(biāo)深層光聲信號的遮 掩，通常選用暗場照明方式，即暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微鏡。暗場照明是指光照射在目 標(biāo)表面是一個圓環(huán)，而不是一個圓斑?，F(xiàn)有的暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微鏡主要包括兩 種方式:一種方式是將光纖出射光經(jīng)錐透鏡后形成發(fā)散環(huán)形光束，然后由一個去頂?shù)腻F狀 反射鏡將環(huán)形光束聚焦在目標(biāo)上；另一種方式是將空間自由光經(jīng)錐透鏡后出射環(huán)形光，然 后由一個去頂?shù)腻F狀聚光鏡對環(huán)形光聚焦，聚光鏡中屯、鉆孔放置超聲換能器。
[0004] 但是，現(xiàn)有的兩種暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微鏡在系統(tǒng)的靈活性與可用能量之 間存在不可避免的矛盾。使用光纖傳光可W提高系統(tǒng)的靈活度，但由于光纖承受能量有限 導(dǎo)致系統(tǒng)可用的激光能量受限。而通常所用的大功率納秒脈沖激光器價格昂貴，選擇光纖 傳光無法發(fā)揮出其全部性能，造成了不必要的浪費。若不使用光纖，選擇自由空間傳光時， 雖然可W發(fā)揮出大功率納秒脈沖激光器的全部性能，但將會導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性下降。另外， 由于大功率的納秒脈沖激光器通常重復(fù)頻率較低(一般為10-20HZ)，限制了系統(tǒng)的成像速 度，雖然選擇小功率的納秒脈沖激光器可W提高重復(fù)頻率，進而提高成像速度，但是通過現(xiàn) 有的小功率納秒脈沖激光器無法在組織表面獲得足夠強的光能密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有的暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微技術(shù)存在的光聚焦度較低，從 而無法同時滿足較大光能密度要求的問題，進而提出了一種暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微 裝置，具體包括如下的技術(shù)方案：
[0006] -種暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微裝置，包括:光源及傳輸模塊、光聲禪合模塊、 超聲信號收發(fā)模塊、控制模塊、=維位移模塊和重建模塊;所述光聲禪合模塊用于將所述光 源及傳輸模塊輸出的脈沖激光會聚，所述控制模塊用于將所述光源及傳輸模塊輸出的電脈 沖作為同步信號控制所述=維位移模塊，W驅(qū)動所述光聲禪合模塊通過輸出脈沖激光對成 像目標(biāo)進行二維柵格掃描，所述重建模塊用于根據(jù)所述超聲信號收發(fā)模塊采集的光聲信號 重建所述成像目標(biāo)的=維圖像。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是:通過光聲禪合模塊提高脈沖激光的光聚焦度，W提高入射 到組織表面的脈沖光能量密度，因此可采用低功率、低成本的納秒脈沖激光器，并采用光纖 傳輸光路的方式，從而降低了對單脈沖能量的要求，進而提高了靈活性，并且對單脈沖能量 要求的減小也能夠增加激光脈沖的輸出頻率，W使成像速度增加。
【附圖說明】
[0008] 圖1是W示例的方式示出了暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0009] 圖2是W示例的方式示出了光源及傳輸模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0010] 圖3是W示例的方式示出了重建模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0011] 圖4是W示例的方式示出了光聲禪合模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0012] 圖5是實施例一提出的暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0013] 圖6是實施例一提出的有無會聚元件的光斑半徑對比結(jié)果圖，其中的曲線a表示有 會聚元件的光斑半徑，曲線b表示無會聚元件的光斑半徑。
[0014] 圖7是實施例一提出的有無會聚元件的沿深度方向光能密度對比結(jié)果圖，其中的 曲線C表示有無會聚元件情況下沿深度方向的光能密度的比值，曲線d表示有會聚元件情況 下沿深度方向的光能密度，曲線e表示無會聚元件情況下沿深度方向的光能密度。
【具體實施方式】
[0015] 在本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)中，為了使暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微鏡獲得較大的成像 深度和移動的靈活性，通常選用大功率的納秒脈沖激光器和光纖傳輸光，但由于光纖傳輸 所能傳輸?shù)哪芰枯^少，導(dǎo)致可用的激光能量受限，因而無法發(fā)揮出大功率的納秒脈沖激光 器的全部性能。若不采用光纖而選擇自由空間傳輸光時，雖然可W發(fā)揮出大功率的納秒脈 沖激光器的全部性能，但是系統(tǒng)的靈活性下降。因此脈沖光能量密度與靈活性之間的矛盾 導(dǎo)致了現(xiàn)有的暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微鏡的性能提升遇到了瓶頸。而導(dǎo)致該瓶頸的關(guān) 鍵在于使用較小功率的納秒脈沖激光器時無法在組織表面獲得足夠強的光能密度，即現(xiàn)有 暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微鏡對光的聚焦度不夠，因此本發(fā)明提出的技術(shù)方案通過能提 高光聚焦度，從而在選擇采用光纖傳輸脈沖激光的情況下，達到與自由空間傳輸脈沖激光 相同的光能密度，進而在組織表面獲得能夠滿足成像要求的光能密度。
[0016] 本實施例提出了一種暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微裝置，結(jié)合圖1所示，包括:光 源及傳輸模塊1、光聲禪合模塊2、超聲信號收發(fā)模塊3、控制模塊4、=維位移模塊5和重建模 塊6;光聲禪合模塊2用于將光源及傳輸模塊1輸出的脈沖激光會聚，控制模塊4用于將光源 及傳輸模塊1輸出的電脈沖作為同步信號控制=維位移模塊5, W驅(qū)動光聲禪合模塊2通過 輸出脈沖激光對成像目標(biāo)進行二維柵格掃描，重建模塊6用于根據(jù)超聲信號收發(fā)模塊3采集 的光聲信號重建成像目標(biāo)的=維圖像。
[0017] 在本發(fā)明一可選實施例中，結(jié)合圖2所示，光源及傳輸模塊1可W包括激光光源11、 整形光路12和光纖13,激光光源11輸出的脈沖激光由整形光路12整形后通過光纖13輸出至 光聲禪合模塊2。
[0018] 其中，激光光源11可采用可調(diào)諧脈沖激光器，用于提供脈沖激光，同時還輸出用于 同步控制模塊4的電脈沖。
[0019] 在本發(fā)明一可選實施例中，整形光路12包括準(zhǔn)直元件、擴束元件和聚焦元件;該準(zhǔn) 直元件可用于對該脈沖激光進行準(zhǔn)直處理，該擴束元件可用于對該脈沖激光進行擴束處 理，該聚焦元件可用于對該脈沖激光進行聚焦處理。
[0020] 在本發(fā)明一可選實施例中，超聲信號收發(fā)模塊3包括超聲換能元件31，該超聲換能 元件31用于將采集的光聲信號轉(zhuǎn)換成電信號并發(fā)送給重建模塊6。
[0021] 其中，該超聲換能元件31可設(shè)置在光聲禪合模塊2的末端，當(dāng)脈沖激光入射到組織 表面并進入組織時，會激發(fā)出光聲信號，此時該超聲換能元件31可接收該光聲信號，并將該 光聲信號轉(zhuǎn)換為電信號。
[0022] 可選的，超聲換能元件31用于在所述成像目標(biāo)的組織內(nèi)部預(yù)定深度的光能量密度 達到最大值的位置采集光聲信號。由于超聲換能器不僅可用于接收整個組織內(nèi)的光聲信 號，還可用于對達到特定光能密度值的位置的光聲信號進行采集。而對于光能量密度達到 最大值的位置進行采集是為了讓感興趣的位置信噪比高于其它位置，從而獲得較好的成像 效果。
[0023] 在本發(fā)明一可選實施例中，結(jié)合圖3所示，重建模塊6包括濾波子模塊61、信號變換 子模塊62和=維重建子模塊63,濾波子模塊61用于對電信號進行濾波處理，信號變換子模 塊62用于對電信號進行預(yù)定信號變換，=維重建子模塊63用于根據(jù)電信號生成成像目標(biāo)的 =維圖像及橫截面圖像。
[0024] 其中，重建模塊6可利用圖像處理軟件對接收的電信號進行濾波、希爾伯特變換等 處理后，通過=維重建獲得成像目標(biāo)的=維圖像W及橫截面圖像。
[0025] 在本發(fā)明一可選實施例中，結(jié)合圖3所示，重建模塊6還包括用于采集超聲換能元 件31發(fā)送的電信號的數(shù)據(jù)采集卡64。
[0026] 在本發(fā)明一可選實施例中，結(jié)合圖4所示，光聲禪合模塊2包括會聚元件21，該會聚 元件21用于將脈沖激光會聚至預(yù)定范圍，并且該會聚元件21可采用平凸透鏡、雙凸透鏡或 正透鏡組。
[0027] 其中，光聲禪合模塊2可通過會聚元件21提高光聚焦度，從而增強入射到組織表面 的脈沖光能量密度，不僅充分利用了脈沖激光能量，而且有效的提高成像信噪比。
[0028] 在本發(fā)明一可選實施例中，結(jié)合圖4所示，光聲禪合模塊2還包括準(zhǔn)直透鏡22、錐透 鏡23和聚光鏡24;準(zhǔn)直透鏡22用于對光進行準(zhǔn)直處理，錐透鏡23用于對光進行環(huán)形發(fā)散處 理，聚光鏡24用于對光進行聚光處理。
[0029] 采用本【具體實施方式】提出的技術(shù)方案，通過光聲禪合模塊提高脈沖激光的光聚焦 度，W提高入射到組織表面的脈沖光能量密度，因此可采用低功率、低成本的納秒脈沖激光 器，并采用光纖傳輸光路的方式，從而降低了對單脈沖能量的要求，進而提高了靈活性，并 且對單脈沖能量要求的減小也能夠增加激光脈沖的輸出頻率，W使成像速度增加。
[0030] 下面通過具體的實施例對本發(fā)明提供的暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微裝置進行 詳細(xì)說明。
[0031] 實施例一
[0032] 本實施例提出的暗場照明聲學(xué)分辨率光聲顯微裝置