一种光声显微成像系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种光声显微成像系统及方法，该系统包括光源、光束传输模块、扫描模块、信号采集模块及处理模块；光源用于输出脉冲激光束；光束传输模块用于接收脉冲激光束，并将脉冲激光束传导至扫描模块；扫描模块用于使脉冲激光束聚焦于目标物体的不同位置以激发光声信号；信号采集模块包括多个超声探测器，用于同时采集同一信号源发出的光声信号；处理模块用于接收并处理光声信号，实现目标物体的光声显微成像。本发明专利技术实施例提供的技术方案，可提高光声信号的信噪比，进而提高光声显微成像系统对微弱信号的探测灵敏度，且具有结构简单、成本低的优点，此外，该系统还具备兼容其他光声成像模式的潜力，方便与其他光声成像系统整合。成像系统整合。成像系统整合。

【技术实现步骤摘要】
一种光声显微成像系统及方法


[0001]本专利技术实施例涉及光声成像
，尤其涉及一种光声显微成像系统及方法。

技术介绍

[0002]光学分辨率光声显微成像技术是一种新兴的医学成像技术。光学分辨率光声显微成像技术是采用聚焦的激光束形成极小光斑，使得仅在光斑照射位置的微小区域内能够产生光声信号，通过逐点扫描，就可以获取特定区域内的高分辨率光声显微图像。但是，为避免高能量密度灼伤目标物体，聚焦的激光单脉冲能量必须被限制在较低水平，随着激光能量的降低，光声信号的幅度减小，若系统灵敏度不变，所得图像的对比度必定下降，进而导致图像的信噪比降低，甚至像毛细血管等信号相对微弱但作用十分关键的目标物体在图像上无法呈现，影响最终的成像效果。
[0003]目前，光学分辨率光声显微成像
中提高信噪比的技术手段主要集中在研发高性能的探测技术方面，例如电容式超声波换能器CMUT、压电式超声波换能器超声探测器PMUT、以及采用高灵敏度探测技术检测光声信号引起的微弱震动的非接触式探测手段等。这些探测技术虽然可行，但是开发成本高，研发周期长，短时间内难以大规模投入应用，而且复杂程度高，技术难度大，不利于大规模推广。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种光声显微成像系统及方法，可提高光声信号的信噪比，进而提高光声显微成像系统对微弱信号的探测灵敏度，且具有结构简单、成本低的优点，此外，该系统还具备兼容其他光声成像模式的潜力，方便与其他光声成像系统整合。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种光声显微成像系统，用于对目标物体进行光声显微成像，包括光源、光束传输模块、扫描模块、信号采集模块以及处理模块；
[0006]所述光源用于输出脉冲激光束；
[0007]所述光束传输模块用于接收所述脉冲激光束，并将所述脉冲激光束传导至所述扫描模块；
[0008]所述扫描模块用于使所述脉冲激光束聚焦于所述目标物体的不同位置以激发光声信号；
[0009]所述信号采集模块包括多个超声探测器，多个所述超声探测器用于同时采集同一信号源发出的光声信号；
[0010]所述处理模块与所述信号采集模块连接，用于接收并处理所述光声信号，并通过图像重建的方法，结合多个所述超声探测器采集的光声信号，实现所述目标物体的光声显微成像。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供了一种光声显微成像方法，采用上述光声显微成像系统执行，所述光声显微成像方法包括：
[0012]光源输出脉冲激光束；
[0013]光束传输模块接收所述脉冲激光束，并将所述脉冲激光束传导至所述扫描模块；
[0014]扫描模块使所述脉冲激光束聚焦于所述目标物体的不同位置以激发光声信号；
[0015]信号采集模块的多个所述超声探测器同时采集同一信号源发出的光声信号；
[0016]处理模块接收并处理所述光声信号，并通过图像重建的方法，结合多个所述超声探测器采集的光声信号，实现所述目标物体的光声显微成像。
[0017]本专利技术实施例提供的光声显微系统，通过光源输出脉冲激光束，光束传输模块接收脉冲激光束并将其传导至扫描模块；扫描模块控制脉冲激光束聚焦在目标物体的不同位置并激发光声信号，以实现不同区域的扫描；信号采集模块的多个超声探测器采集同一信号源不同方向的光声信号；最后处理模块接收信号采集模块发送的光声信号，并对其进行处理分析，利用已知探测器的位置，超声波的声速以及光声信号中蕴含的信号传递时间等信息重建出光声信号源的强度及位置，最终实现目标物体的光声显微成像。本专利技术实施例提供的光声显微成像系统中，多个超声探测器代替传统光学分辨率光声显微成像技术中的单点探测器，利用多个探测器针对同一信号源同时探测多路信号，结合图像重建技术抵消探测过程中的白噪音，并叠加增强微弱信号，实现提高光声信号的信噪比，进而达到提高光声显微成像系统对微弱信号的探测灵敏度的效果。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例提供的一种光声显微成像系统的结构框图；
[0019]图2是本专利技术实施例提供的一种光声显微成像的结构示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例提供的一种光声显微成像结果示意图；
[0021]图4是本专利技术实施例提供的一种光声显微成像方法的流程示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0023]本专利技术实施例提供了一种光声显微成像系统，用于对目标物体进行光声显微成像，包括光源、光束传输模块、扫描模块、信号采集模块以及处理模块；
[0024]光源用于输出脉冲激光束；
[0025]光束传输模块用于接收脉冲激光束，并将脉冲激光束传导至扫描模块；
[0026]扫描模块用于使脉冲激光束聚焦于目标物体的不同位置以激发光声信号；
[0027]信号采集模块包括多个超声探测器，多个超声探测器用于同时采集同一信号源发出的光声信号；
[0028]处理模块与信号采集模块连接，用于接收并处理光声信号，通过图像重建的方法，结合多个超声探测器采集的光声信号，实现目标物体的光声显微成像。
[0029]传统的光声显微成像系统中，一般采用单晶元超声探测器，对于一个激光脉冲，一次只能探测一个光声信号。本专利技术实施例中，通过光源输出脉冲激光束，光束传输模块接收脉冲激光束并将其传导至扫描模块；扫描模块控制脉冲激光束聚焦在目标物体的不同位置并激发光声信号，以实现不同区域的扫描；信号采集模块的多个超声探测器采集同一信号
源不同方向的光声信号，从而实现对同一个激光脉冲探测多路光声信号；最后处理模块接收信号采集模块发送的多路光声信号，并对其进行处理分析，由于多个超声探测器的位置已知，加上每个探测器探测到的光声信号，可以通过图像重建的方法计算出光声信号的强度，获得目标物体的光声显微成像，由于重建过程相当于将多路不同的光声信号进行叠加，因此信号中的噪音会在叠加过程中相互抵消，而其中的有用信号会相互增强，从而使得重建之后的图像拥有更高的信噪比。其中图像重建的算法可以包括滤波反投影、时域有限差分、有限元方法以及卷积神经网络等人工智能技术等。本专利技术实施例提供的光声显微成像系统中，多个超声探测器代替传统光学分辨率光声显微成像技术中的单点探测器，利用多个探测器针对同一信号源同时探测多路信号，结合图像重建技术抵消探测过程中的白噪音，并叠加增强微弱信号，实现提高光声信号的信噪比，进而达到提高光声显微成像系统对微弱信号的探测灵敏度的效果。
[0030]以上是本专利技术的核心思想，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光声显微成像系统，其特征在于，用于对目标物体进行光声显微成像，包括光源、光束传输模块、扫描模块、信号采集模块以及处理模块；所述光源用于输出脉冲激光束；所述光束传输模块用于接收所述脉冲激光束，并将所述脉冲激光束传导至所述扫描模块；所述扫描模块用于使所述脉冲激光束聚焦于所述目标物体的不同位置以激发光声信号；所述信号采集模块包括多个超声探测器，多个所述超声探测器用于同时采集同一信号源发出的光声信号；所述处理模块与所述信号采集模块连接，用于接收并处理所述光声信号，并通过图像重建的方法，结合多个所述超声探测器采集的光声信号，实现所述目标物体的光声显微成像。2.根据权利要求1所述的光声显微成像系统，其特征在于，所述扫描模块通过移动所述脉冲激光束的聚焦位置和/或移动所述目标物体的位置实现所述目标物体多个区域的扫描。3.根据权利要求2所述的光声显微成像系统，其特征在于，所述扫描模块包括准直透镜、聚焦透镜、扫描镜和位移台；所述准直透镜用于准直所述光束传输模块的输出激光束；所述聚焦透镜位于所述准直透镜的输出端，用于将准直后的输出激光束聚焦到所述目标物体；所述扫描镜用于使所述脉冲激光束沿第一方向扫描；所述位移台用于带动所述目标物体沿第二方向移动，所述第一方向和所述第二方向交叉。4.根据权利要求1所述的光声显微成像系统，其特征在于，多个所述超声探测器呈一维阵列排列或呈二维阵列排列。5.根据权利要求1所述的光声显微成像系统，其特征在于，还包括水槽，所述光束传输模块的输出端和多个所述超声探测器位于所述水槽的一侧，所述目标物体位于所述水槽的另一侧；所述水槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚磊，齐伟智，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：