光声成像探头及光声成像系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种光声成像探头及光声成像系统，涉及光声成像技术领域。该光声成像探头包括光纤、光束整形模块、光反射模块和超声探头，其中，光反射模块包括第一反射面和第二反射面，第二反射面为反射薄膜，其是聚二甲基硅氧烷基体层与设置在该基体层表面的反射膜层共同复合而成的高光反射率高超声透射率的平面，上述设计可有效降低超声损耗，获得更高信噪比的光声图像，改善了传统明场照明设计中采用PMMA耦合模块容易造成超声损耗大、图像信噪比较低的技术问题。本实用新型专利技术还提供了一种光声成像系统，包括上述光声成像探头。鉴于光声成像探头或光声成像系统所具有的优势，使得其在光声成像领域尤其是医学成像领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
光声成像探头及光声成像系统
本技术涉及光声成像
，尤其是涉及一种光声成像探头及光声成像系统。
技术介绍
基于超声成像和光学成像技术的融合，近年来迅速发展起来的一种新兴成像技术―光声成像，正在给医学成像领域带来一场技术革新。光声成像通过探测组织吸收脉冲激光后产生的超声(光声)信号成像，兼具光学与超声成像的优点：不仅有很高的光学成像对比度和灵敏度，而且具备独特的可跨越分子、组织、器官多个尺度的高分辨成像能力。光声成像技术已被证明适用于引导前哨淋巴结活检、肝癌、乳腺癌等癌症早期检测、肿瘤分级及边缘检测、血管内易损斑块探测等一系列生物医学应用。目前手持式光声系统一般是在现有超声成像设备的手持式探头基础上直接进行激发光耦合，进行手持式实时光声断面成像，同时实现光声图像与超声图像的实时融合。该方案的优点在于能够充分利用手持式超声探头的易操纵性，相比于传统光声成像方法，这种设计更有利于光声技术的临床转化。然而这一设计的主要难点在于，在不显著增加超声探头尺寸的情况下，如何将激发光简洁高效地传递到目标组织部位，得到高质量的光声图像。当前，基于手持式超声探头阵列的光声成像系统中，根据激发光与超声探头的耦合方式的不同，主要有以下两种设计方案：第一种设计可称之为暗场照明设计，具体如图1所示。光源出射的光耦合进入光纤束10中，光纤束10的另一端分叉成两部分之后分别固定到超声探头4的两侧，激发光从两侧斜入射到待测对象5上，在超声探头4的正下方的特定深度汇聚。但该暗场照明设计的缺点在于，光的照射区域与超声探头4的探测区域重合得不够充分，即超声探头4检测到的信号主要是光在组织内发生聚焦的区域的信号，而在其他探测区域(近场及远场区域)光的能量太弱而难以激发出较强的光声信号。暗场照明设计中光的利用率比较低，所获得的光声信号的信噪比比较弱。为提高光的利用率，故出现第二种设计方案，可称为明场照明设计，具体如图2所示。激光发射的光耦合进入光纤1中，从光纤1出射的光经过透镜组20入射到聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA)耦合模块30中，最后入射到待测组织内部，待测组织中产生的光声信号再透过PMMA耦合模块30，被超声探头4探测。尽管该明场照明的设计在光利用率上有所提高，进而光声图像的信噪比得到了一定的提升，但依然存在以下缺点：从光纤1出射的光，在透镜组20和PMMA耦合模块30之后，光能量会有较大的损失，使其难以得到高信噪比的光声图像；待测组织中产生的光声信号要经过PMMA耦合模块30后才能被超声探头4探测，经验证，信号损失达到55％，这对最后的图像信噪比影响非常大。有鉴于此，特提出本技术以解决上述技术问题中的至少一个。
技术实现思路
本技术的第一目的在于提供一种光声成像探头，通过采用高光反射率高超声透射率的反射薄膜作为光反射模块的第二反射面，能够有效减少超声损耗，获得更高信噪比的光声图像。本技术的第二目的在于提供一种光声成像系统。为解决上述技术问题，本技术特采用如下技术方案：本技术提供的一种光声成像探头，包括光纤、光束整形模块、光反射模块和超声探头，所述光纤和光束整形模块位于所述超声探头的一侧并均与超声探头平行，所述光反射模块位于所述超声探头靠近待测对象的一侧；所述光反射模块包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面位于所述光束整形模块出光方向的一侧，所述第二反射面位于所述超声探头探测方向的一侧，所述第二反射面为反射薄膜，包括基体层和设置在基体层表面的反射膜层，所述基体层为聚二甲基硅氧烷基体层；从所述光纤出射的光依次经过所述光束整形模块、光反射模块照射于待测对象上，激发出光声信号，光声信号传输进入所述光反射模块，所述超声探头接收光声信号。进一步的，所述第一反射面和第二反射面平行且间隔设置；所述第一反射面的斜面与第二反射面的斜面均与待测对象表面呈45°角。进一步的，所述光纤的中心与所述第一反射面的中心线对齐，所述超声探头的中心线与所述第二反射面的中心线对齐；所述第一反射面和第二反射面之间的水平间距与所述光纤的中心到所述超声探头的中心线的水平间距相等。进一步的，所述反射膜层为银膜层，所述银膜层镀在所述基体层的表面。进一步的，所述光反射模块包括框架，所述第一反射面和第二反射面均固定于所述框架上。进一步的，所述第一反射面为反射镜片。进一步的，所述光纤为单根多模光纤。进一步的，所述光束整形模块包括平凹透镜和平凸透镜，所述平凹透镜和平凸透镜间隔设置，且所述平凹透镜的主光轴和所述平凸透镜的主光轴呈90°角。进一步的，所述光纤出射的光经过所述光束整形模块后，形成矩形光斑。本技术还提供了一种光声成像系统，包括上述光声成像探头。与现有技术相比，本技术提供的光声成像探头及光声成像系统具有如下有益效果：(1)本技术提供的光声成像探头，包括光纤、光束整形模块、光反射模块和超声探头，其中，光反射模块包括第一反射面和第二反射面，第二反射面为反射薄膜，其是由聚二甲基硅氧烷基体层与设置在该基体层表面的反射膜层共同构成的高光反射率高超声透射率的平面，上述设计可有效降低超声损耗，获得更高信噪比的光声图像，改善了传统明场照明设计中采用PMMA耦合模块容易造成超声损耗较大、图像信噪比较低的技术问题。(2)经实验验证，采用PMMA耦合模块的手持式光声成像探头的超声损耗率为55％左右，而采用本技术提供的光声成像探头的超声损耗率可减小到20％，图像信噪比相对采用PMMA耦合模块的手持式光声成像探头提高了10dB。(3)本技术还提供了一种光声成像系统，包括上述光声成像探头。鉴于上述光声成像探头所具有的优势，使得该光声成像系统也具有同样的优势。该光声成像探头或光声成像系统能够有效的进行生物组织结构和功能成像，为研究生物组织的形态结构、生理特征、病理特征、代谢功能等提供了重要的手段，特别适合于癌症的早期检测和治疗监控，在光声成像领域尤其是医学成像领域具有广泛的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为现有技术第一种设计的结构示意图；图2为现有技术第二种设计的结构示意图；图3为本技术提供的一种光声成像探头的结构示意图；图4为本技术提供的光反射模块的俯视图；图5为本技术提供的光反射模块的仰视图；图6为本技术提供的光反射模块的截面示意图；图7为本技术提供的第二反射面的截面示意图。附图标记：1-光纤；2-光束整形模块；3-光反射模块；4-超声探头；5-待测对象；10-光纤束；20-透镜组；30-PMMA耦合模块；31-第一反射面；32-第二反射面；33-框架；321-基体层；322-反射膜层。具体实施方式下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光声成像探头，其特征在于，包括光纤、光束整形模块、光反射模块和超声探头，所述光纤和光束整形模块位于所述超声探头的一侧并均与超声探头平行，所述光反射模块位于所述超声探头靠近待测对象的一侧；所述光反射模块包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面位于所述光束整形模块出光方向的一侧，所述第二反射面位于所述超声探头探测方向的一侧，所述第二反射面为反射薄膜，包括基体层和设置在基体层表面的反射膜层，所述基体层为聚二甲基硅氧烷基体层；从所述光纤出射的光依次经过所述光束整形模块、光反射模块照射于待测对象上，激发出光声信号，光声信号传输进入所述光反射模块，所述超声探头接收光声信号。

【技术特征摘要】
1.一种光声成像探头，其特征在于，包括光纤、光束整形模块、光反射模块和超声探头，所述光纤和光束整形模块位于所述超声探头的一侧并均与超声探头平行，所述光反射模块位于所述超声探头靠近待测对象的一侧；所述光反射模块包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面位于所述光束整形模块出光方向的一侧，所述第二反射面位于所述超声探头探测方向的一侧，所述第二反射面为反射薄膜，包括基体层和设置在基体层表面的反射膜层，所述基体层为聚二甲基硅氧烷基体层；从所述光纤出射的光依次经过所述光束整形模块、光反射模块照射于待测对象上，激发出光声信号，光声信号传输进入所述光反射模块，所述超声探头接收光声信号。2.根据权利要求1所述的光声成像探头，其特征在于，所述第一反射面和第二反射面平行且间隔设置；所述第一反射面的斜面与第二反射面的斜面均与待测对象的表面呈45°角。3.根据权利要求1所述的光声成像探头，其特征在于，所述光纤的中心与所述第一反射面的中心线对齐，所述超声探头的中心线与所述第二反射面的中心线对齐；所述第一反...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成波，白园园，宋亮，杜学敏，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44