一种无标记光声病理显微成像系统及成像方法技术方案

本发明专利技术公开一种无标记光声病理显微成像系统及成像方法。该系统包括：光学表面波传感器，用于承载组织样本以及水层；激发光发生装置；探测光发生装置；物镜，使激发光束和探测光束经过光学表面波传感器入射到组织样本上；处理和控制装置，用于控制激发光束移动，以对组织样本扫描；光学表面波传感器，用于全反射探测光束，使反射的探测光束经物镜射出；处理和控制装置，用于对探测光束进行分束、光声信号合成和图像重建处理，得到目标图像。该成像系统集成化及一体化程度高，且利用光学表面波传感器作为载玻片，用于承载组织样本，能极大程度的保留高频信号，提高了纵向分辨率，另外激发光束和探测光束共用一个物镜，可更好地保证两束光的共轴。两束光的共轴。两束光的共轴。

【技术实现步骤摘要】
一种无标记光声病理显微成像系统及成像方法


[0001]本专利技术涉及显微成像领域，尤其涉及一种无标记光声病理显微成像系统及成像方法。

技术介绍

[0002]目前光声显微成像技术是近十年发展最快的新兴生物成像方式，在对病理检测方面有着极大的潜力，美国西北大学的刘文忠团队利用光声成像技术对小鼠眼部结构进行探测，相比于其他技术能更好地探测视网膜血氧饱和度和黑色素浓度，进一步推进了光声成像的临床转移。美国的Catherine Martel团队将光声显微镜与微机电系统扫描镜相结合应用于淋巴管病理检测。尽管光声显微成像技术取得了长足的发展，但是受压电材料自身属性的制约，光声系统普遍存在探测带宽窄和灵敏度低的缺陷。探测带宽窄导致光声成像的纵向分辨率低，进而引起深度方向定位不准确，不利于实际病理成像。为了解决这一问题，基于光学表面波的传感技术被应用于光声成像领域，通过对探测光位相变化的检测，从而实现光声成像系统的高灵敏度。
[0003]相比于传统光声传感器，光学表面波传感器具备高灵敏、宽带光声探测的优点；在基于光学表面波传感的光声成像这一新兴领域，具有代表性的有美国的弗吉尼亚大学以等离子体检测技术建立了一套光声显微系统，相较于传统光声显微成像实现了高空间分辨率。深圳大学的杨帆等人在位相型TIR超声波传感技术方面也已经有了长足的进步，其搭建的系统所得图像横向分辨率已经能达到5.8μm，该系统相比于传统光声成像系统灵敏度更高，探测带宽更宽。
[0004]但尽管现有的位相型TIR超声波传感系统已经能对组织病理进行较好的成像，但这一技术仍然存在缺陷，如组织样本与光学表面波传感器的距离较远，样本发出的光声高频信号需要在水中传播距离较远，现有的位相型TIR超声波传感系统如图1所示，组织样本a以及水层b放置于载玻片c上，载玻片c放置于二维位移平台d，二维位移平台d上方设置有棱镜e以及物镜f，激发光束经过物镜f的聚焦后，入射至棱镜e并入射至组织样本a，TIR探测器g发出的探测光束经过棱镜e后射向水层b表面并进行全反射，在水层b表面与棱镜e底面接近贴合的情况下(即最大程度减少棱镜e与水层b之间的距离，又不会干扰二维位移平台d的移动)，根据测量数据得知，棱镜e的下表面此时距离组织样本a会相差5mm，而这5mm的距离之差会对高频信息产生很大影响，即这将导致其声波频带宽从1GHz降低到170MHz，从而直接导致图像的纵向分辨率下降，影响系统的三维成像能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种无标记光声病理显微成像系统及成像方法，旨在解决现有位相型TIR超声波传感系统生成的图像的纵向分辨率较低、以及现有的探测光束和的共轴比较差的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种无标
记光声病理显微成像系统，其包括：
[0007]光学表面波传感器，用于承载组织样本以及水层，其中，所述组织样本浸入所述水层内；
[0008]激发光发生装置，用于产生激发光束；
[0009]探测光发生装置，用于产生探测光束；
[0010]物镜，用于对所述激发光束进行聚焦、并用于将所述探测光束转变为平行的探测光束，使所述激发光束和探测光束经过所述光学表面波传感器入射到组织样本上；
[0011]处理和控制装置，用于控制激发光束移动，以对所述组织样本扫描；
[0012]所述光学表面波传感器，还用于全反射所述探测光束，使反射的探测光束经所述物镜射出；
[0013]所述处理和控制装置，用于接收折返的所述探测光束，并对所述探测光束进行分束、光声信号合成和图像重建处理，得到目标图像。
[0014]另外，本专利技术要解决的技术问题是还在于提供一种无标记光声病理显微成像系统的成像方法，采用如上所述的无标记光声病理显微成像系统，其包括：
[0015]将组织样本以及水层置于所述光学表面波传感器上，其中，所述组织样本浸入所述水层内；
[0016]所述激发光发生装置输出产生激发光束，所述探测光发生装置输出产生探测光束；
[0017]所述物镜对所述激发光束进行聚焦、并将所述探测光束转变为平行的探测光束，使所述激发光束和探测光束经过所述光学表面波传感器入射到组织样本上；
[0018]所述处理和控制装置控制激发光束移动，以对所述组织样本扫描；
[0019]所述光学表面波传感器全反射所述探测光束，使反射的探测光束经所述物镜射出；
[0020]所述处理和控制装置接收折返的所述探测光束，并对所述探测光束进行分束、光声信号合成和图像重建处理，得到目标图像。
[0021]本专利技术实施例公开了一种无标记光声病理显微成像系统及成像方法，该成像系统包括：光学表面波传感器，用于承载组织样本以及水层，其中，所述组织样本浸入所述水层内；激发光发生装置，用于产生激发光束；探测光发生装置，用于产生探测光束；物镜，用于对所述激发光束进行聚焦、并用于将所述探测光束转变为平行的探测光束，使所述激发光束和探测光束经过所述光学表面波传感器入射到组织样本上；处理和控制装置，用于控制激发光束移动，以对所述组织样本扫描；所述光学表面波传感器，还用于全反射所述探测光束，使反射的探测光束经所述物镜射出；所述处理和控制装置，用于接收折返的所述探测光束，并对所述探测光束进行分束、光声信号合成和图像重建处理，得到目标图像。
[0022]该成像系统相对于现有技术，一方面集成化程度和一体化程度较高，简化了成像系统的复杂度，使得本申请的成像系统更易于应用在生物医学成像领域；第二方面，该系统利用光学表面波传感器作为载玻片，用于承载组织样本，使组织样本发出的光声高频信号不需要在水中远距离传播，能极大程度的保留高频信号，进而提高了纵向分辨率，从而实现了高灵敏度、宽带光声探测；第三方面，本申请的成像系统使得激发光束和探测光束共用一个物镜，因此可以更好地保证两束光的共轴，进而提高成像的横向分辨率。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0024]图1为现有一种位相型TIR超声波传感系统的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例提供的无标记光声病理显微成像系统的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例提供的无标记光声病理显微成像系统的成像方法的流程示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]a、组织样本；b、水层；c、载玻片；d、二维位移平台；e、棱镜；f、物镜；g、TIR探测器；
[0029]1、光学表面波传感器；2、激发光发生装置；3、探测光发生装置；4、物镜；5、处理终端；6、光学振镜；7、第五反射镜；8、第一透镜；9、分束装置；10、第一反射镜；11、第二反射镜；12、第一检偏器；13、第二检偏器；14、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无标记光声病理显微成像系统，其特征在于，包括：光学表面波传感器，用于承载组织样本以及水层，其中，所述组织样本浸入所述水层内；激发光发生装置，用于产生激发光束；探测光发生装置，用于产生探测光束；物镜，用于对所述激发光束进行聚焦、并用于将所述探测光束转变为平行的探测光束，使所述激发光束和探测光束经过所述光学表面波传感器入射到组织样本上；处理和控制装置，用于控制激发光束移动，以对所述组织样本扫描；所述光学表面波传感器，还用于全反射所述探测光束，使反射的探测光束经所述物镜射出；所述处理和控制装置，用于接收折返的所述探测光束，并对所述探测光束进行分束、光声信号合成和图像重建处理，得到目标图像。2.根据权利要求1所述的无标记光声病理显微成像系统，其特征在于，所述处理和控制装置包括处理终端、与所述处理终端信号连接的若干个光学振镜，所述处理终端用于控制所述光学振镜移动，其中，所述光学振镜位于所述激发光发生装置与所述物镜之间。3.根据权利要求2所述的无标记光声病理显微成像系统，其特征在于，所述光学振镜与所述激发光发生装置之间沿光路方向依次设置有若干个反射镜和透镜，其中，所述透镜用于对所述激发光束进行扩束。4.根据权利要求2所述的无标记光声病理显微成像系统，其特征在于，所述处理和控制装置还包括分束装置、第一反射镜、第二反射镜、第一检偏器、第二检偏器、第三反射镜、第四反射镜、差分探测器，所述分束装置位于所述物镜和终端之间，所述分束装置用于对折返的探测光束进行分束，得到第一分束和第二分束；所述第一反射镜、第一检偏器、第二反射镜依次位于所述第一分束的光路方向；所述第三反射镜、第二检偏器、第四反射镜依次位于所述第二分束的光路方向；所述差分探测器用于接收所述第一分束和第二分束，并进行光声信号合成；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟，袁鸿威，袁小聪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：