一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置。该装置包括硬件和软件两部分；硬件包括出光系统，光学快速扫描系统，光声探测系统，X、Y、Z轴电机定位系统和主机系统；软件包括各种硬件的驱动、去卷积、滤波反投影算法和三种扫描成像模式。该装置的成像深度为2mm，横向分辨率为3.8μm，轴向分辨率为40μm，成像范围为0.5mm或1mm，解决了纯光学方法无法达到的成像深度及超声无法达到的分辨率；由于采用的是二维及三维结构成像，可定量的统计血管的管径、深度及沿深度方向分布的相对血液体积百分比等参数，解决了现在临床PWS检测技术的不足及缺点，为PWS病理研究提供了无损实时多模式的检测方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置
本专利技术属于光声显微成像研究领域，具体涉及一种基于光声显微成像的鲜红斑痣 血管定量化检测装置。
技术介绍
鲜红斑痣（Port Wine Stain，PWS)，被归类为一种良性的微血管畸形病变，这种疾 病的发病率约为3%。-5%。。它是一种病损部位深大真皮层血管疾病，易发于面部，手臂和颈 部。随着年龄的增长，皮肤颜色会逐渐加深进而导致皮肤增厚及结节，不会自行消退。由 于PWS会随着年龄的增大而病变区域的面积扩展，创伤后又易于出血，还可能会引起斯特 奇-韦伯综合症（Sturge-Weber syndrome),不仅对患者的心理带来严重压力，还有可能会 引起大脑皮层的组织钙化及神经细胞损失。 目前鲜红斑痣的诊断及治疗方案主要凭医生的主观经验，但由于鲜红斑痣是复杂 结构的微血管畸形病变，而且在皮肤颜色上存在浅红、深红、紫红、结节增厚等几种分类，不 同年龄、不同类型的治疗方案都不一样，而且往往是多次治疗，反复治疗，给病人及其家庭 带来很大痛苦。纠其原因是目前还没有一种有效的临床无损检测方法能够对各种病变类 型有效实时的进行术前检查、术中监测、术后跟踪，以完整的记录该治疗过程中的微血管变 化。 在过去的研究中，病理切片是研究鲜红斑痣微血管管径、分布深度的最有效的方 法，但由于病理切片只能是在术后进行取样（术前取样造成的血管破损对治疗有影响）， 满足不了临床医生的需求，无法实时检测。目前，光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography，OCT)和共聚焦显微镜（Confocal Laser Scanning Microscope，CLSM 或 LSCM)在可以用于临床鲜红斑痣病变血管的结构成像，但这两种方法是通过背向反射光 进行成像，其临床病理组织的穿透深度不超过1mm。激光多普勒成像（Optical Doppler Tomography, 0DT)和激光散斑成像（Laser Speckle Imaging, LSI)可以用于临床鲜红斑疲 病变血管的血流监测，但由于这两种方法没有深度信息，而且也是靠背向散射光成像，因此 其反映的血流信息还有待研究。 光声成像（Photoacoustic Imaging, PAI)是近20年新发展起来的热门成像方式， 是通过将短脉冲激光入射到生物组织，组织内的吸收体吸热膨胀引起机械振动，从而产生 超声。再通过组织外的超声探测器接收产生的超声，经一定的扫描方式和成像方法可以重 建出组织内的光吸收分布特性，可以得到组织的结构及功能信息。由于光声成像激发源为 段脉冲激光，接收的是超声信号，而超声信号比激光的散射在组织内要小1000,因此光声成 像比纯光学方法成像深度更深。光声显微成像（Photoacoustic Microscopy，PAM)是在PAI 的基础上发展起来的高分辨率显微成像方法，通过将入射的激光进行光学聚焦可以实现亚 微米的成像，并且成像深度可以达到几个_。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种基于光声显微成 像的鲜红斑痣血管定量化检测装置，该装置通过高速二维扫描及高频超声检测技术，可以 实现2mm深度范围的微米级分辨率，并且有三种扫描成像模式，可以解决目前临床鲜红斑 痣实时检测的缺点及盲区。 为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案： -种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置，所述装置包括硬件和软 件两部分；其中硬件包括出光系统，光学快速扫描系统，光声探测系统，X、Y、Z轴电机定位 系统和主机系统；软件包括各种硬件的驱动、去卷积、滤波反投影算法和三种扫描成像模 式； 所述出光系统，光学快速扫描系统，光声探测系统和X、Y、Z轴电机定位系统分别 与主机系统电气连接；所述出光系统和光学快速扫描系统通过连接器连接；所述光学快速 扫描系统和光声探测系统连接； 所述出光系统包括短脉冲激光器和、空间滤波及准直系统，所述空间滤波及准直 系统包括第一透镜、第二透镜和针孔；所述光学快速扫描系统包括振镜A和振镜B ;所述光 声探测系统包括依次连接的光学物镜、中空环形平面超声探测器及锥形的耦合杯；所述主 机系统包括CPU卡、放大系统、数据米集卡、控制卡和驱动器； 所述短脉冲激光器产生的激光经空间滤波及准直系统的第一透镜聚焦后入射到 针孔上，通过针孔的激光经第二透镜进行准直，准直后的激光通过连接器入射到光学快速 扫描系统；入射到光学快速扫描系统的激光经振镜A和振镜B的偏转后进入光声探测系统； 进入光声探测系统的激光经光学物镜聚焦后入射到被测组织，激发出超声，超声通过中空 环形平面超声探测器接收并转换为电信号进入主机系统；进入主机系统的电信号经放大系 统进行放大，然后经数据采集卡转换为数字信号，储存于CPU卡中，最后通过软件部分去卷 积和滤波反投影算法处理获得所需的被测组织信息。 优选的，所述短脉冲激光器波长为532nm，重复频率为5KHZ?IOKHz，单脉冲能量 为5 ii J,脉宽T为1?IOns ;所述第一透镜和第二透镜的焦长均为25mm,所述针孔的内直 径为20 u m。 作为优选，所述短脉冲激光器波长选为532nm ;此外由于短脉冲激光器的脉宽T 决定了系统最高的轴向分辨率，而正常PWS的血管管径d为十几个微米，在d = 15 iim时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置，其特征在于，所述装置包括硬件和软件两部分；其中硬件包括出光系统，光学快速扫描系统，光声探测系统，X、Y、Z轴电机定位系统和主机系统；软件包括各种硬件的驱动、去卷积、滤波反投影算法和三种扫描成像模式；所述出光系统，光学快速扫描系统，光声探测系统和X、Y、Z轴电机定位系统分别与主机系统电气连接；所述出光系统和光学快速扫描系统通过连接器连接；所述光学快速扫描系统和光声探测系统连接；所述出光系统包括短脉冲激光器和、空间滤波及准直系统，所述空间滤波及准直系统包括第一透镜、第二透镜和针孔；所述光学快速扫描系统包括振镜A和振镜B；所述光声探测系统包括依次连接的光学物镜、中空环形平面超声探测器及锥形的耦合杯；所述主机系统包括CPU卡、放大系统、数据采集卡、控制卡和驱动器；所述短脉冲激光器产生的激光经空间滤波及准直系统的第一透镜聚焦后入射到针孔上，通过针孔的激光经第二透镜进行准直，准直后的激光通过连接器入射到光学快速扫描系统；入射到光学快速扫描系统的激光经振镜A和振镜B的偏转后进入光声探测系统；进入光声探测系统的激光经光学物镜聚焦后入射到被测组织，激发出超声，超声通过中空环形平面超声探测器接收并转换为电信号进入主机系统；进入主机系统的电信号经放大系统进行放大，然后经数据采集卡转换为数字信号，储存于CPU卡中，最后通过软件部分去卷积和滤波反投影算法处理获得所需的被测组织信息。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置，其特征在于，所述装置包 括硬件和软件两部分；其中硬件包括出光系统，光学快速扫描系统，光声探测系统，X、Y、Z 轴电机定位系统和主机系统；软件包括各种硬件的驱动、去卷积、滤波反投影算法和三种扫 描成像模式；所述出光系统，光学快速扫描系统，光声探测系统和X、Y、Z轴电机定位系统分 别与主机系统电气连接；所述出光系统和光学快速扫描系统通过连接器连接；所述光学快 速扫描系统和光声探测系统连接； 所述出光系统包括短脉冲激光器和、空间滤波及准直系统，所述空间滤波及准直系统 包括第一透镜、第二透镜和针孔；所述光学快速扫描系统包括振镜A和振镜B ;所述光声探 测系统包括依次连接的光学物镜、中空环形平面超声探测器及锥形的耦合杯；所述主机系 统包括CPU卡、放大系统、数据采集卡、控制卡和驱动器； 所述短脉冲激光器产生的激光经空间滤波及准直系统的第一透镜聚焦后入射到针孔 上，通过针孔的激光经第二透镜进行准直，准直后的激光通过连接器入射到光学快速扫描 系统；入射到光学快速扫描系统的激光经振镜A和振镜B的偏转后进入光声探测系统；进 入光声探测系统的激光经光学物镜聚焦后入射到被测组织，激发出超声，超声通过中空环 形平面超声探测器接收并转换为电信号进入主机系统；进入主机系统的电信号经放大系统 进行放大，然后经数据采集卡转换为数字信号，储存于CPU卡中，最后通过软件部分去卷积 和滤波反投影算法处理获得所需的被测组织信息。2. 根据权利要求1所述的一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置， 其特征在于，所述短脉冲激光器波长为532nm，重复频率为5KHz?lOKHz，单脉冲能量为 5 U J，脉宽T为1?IOns ;所述第一透镜和第二透镜的焦长均为25_，所述针孔的内直径 为 20 u m。3. 根据权利要求1所述的一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置，其 特征在于，所述振镜A和振镜B最大扫描角度为40°，小步长阶跃响应时间为0. 2ms，最大 零点漂移为15 y rad/°C，重复精度为8mrad。4. 根据权利要求1所述的一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置，其 特征在于，所述光学物镜放大倍数为4倍，焦长为28. 8_ ;所述中空环形平面超声探测器主 频为16MHz，-6dB带宽为23MHz，高频截止频率为27. 5...

【专利技术属性】
技术研发人员：许栋，陈路，
申请(专利权)人：广州佰奥廷电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44