光声成像系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光声成像系统，通过光源、微环谐振腔探测器阵列及信号处理单元构成，其中，微环谐振腔探测器阵列包括至少两路探测器阵列，每路探测器阵列包括至少两个微环谐振腔。则在成像过程中，光源发射激光信号，各微环谐振腔根据激光信号产生相应的谐振信号，信号处理单元根据各谐振信号对应输出图像信号。基于微环谐振腔探测器阵列拥有的小尺寸、高片上集成度、高灵敏度、大带宽、大接收角(～75

【技术实现步骤摘要】
光声成像系统


[0001]本专利技术涉及成像
，具体涉及光声成像系统。

技术介绍

[0002]光声成像(Photoacoustic imaging，PAI)是一种综合了传统光学成像与超声成像优势的新型成像方式，大多数光声成像系统中会集成有探测器，例如基于压电陶瓷的超声换能器(Piezoelectric transducer,PZT)、微加工压电超声探测器(Piezoelectric micromachined ultrasound transducers,PMUTs)和微加工电容式超声探测器(Capacitive micromachined ultrasonic transducers,CMUTs)。而上述探测器均存在带宽小，尺寸大，接收角小的问题，这相应导致图像分辨率低、成像系统体积过大、成像速度慢及对声源的定位精度低等问题。
[0003]因此，现有技术有待于改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提出一种光声成像系统，以至少解决相关技术中现有光声成像系统存在成像系统体积大、成像速度慢的技术问题。
[0005]本专利技术提供了一种光声成像系统，所述光声成像系统包括光源、微环谐振腔探测器阵列及信号处理单元；所述微环谐振腔探测器阵列包括至少两路探测器阵列，每路探测器阵列包括至少两个微环谐振腔；
[0006]其中，所述光源用于发射激光信号，各所述微环谐振腔用于根据所述激光信号产生相应的谐振信号，所述信号处理单元用于根据各所述谐振信号对应输出图像信号。
>[0007]可选的，所述光源为波长可调谐的连续波激光器，所述连续波激光器用于连续地发射波长范围为1530
‑
1565nm的激光信号。
[0008]可选的，所述光声成像系统还包括光纤与耦合器；
[0009]所述光纤与所述耦合器设置于所述光源与所述微环谐振腔之间。
[0010]可选的，所述信号处理单元包括光电平衡探测器、放大器、数据采集卡和控制显示器；所述光电平衡探测器经所述放大器及所述数据采集卡与所述控制显示器电连接；所述光电平衡探测器用于接收谐振信号，所述放大器用于对所述谐振信号进行放大处理得到放大信号，所述数据采集卡用于采集所述放大信号，所述控制显示器用于根据所述放大信号输出图像信号。
[0011]可选的，所述数据采集卡配置有数量与所述微环谐振腔的数量相同的采集通道，每个所述采集通道用于采集对应的一个所述微环谐振腔所对应的放大信号。
[0012]本专利技术的光声成像系统，通过光源、微环谐振腔探测器阵列及信号处理单元构成，其中，微环谐振腔探测器阵列包括至少两路探测器阵列，每路探测器阵列包括至少两个微环谐振腔。则在成像过程中，光源发射激光信号，各微环谐振腔根据激光信号产生相应的谐振信号，信号处理单元根据各谐振信号对应输出图像信号。基于微环谐振腔探测器阵列拥
有的小尺寸、高片上集成度、高灵敏度、大带宽、大接收角(～75
°
)，是传统的探测器PZT、PMUTs和CMUTs无法比拟的，能够实现成像系统小型化。同时，基于微环谐振腔的光声探测器阵列能够实现高分辨率快速成像、精确定位声源以及深度大视场成像，能够进一步向临床应用靠拢。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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。
[0014]图1为本申请实施例中所提供的光声成像系统的结构示意图；
[0015]图2为本申请实施例中信号处理单元的结构示意图；
[0016]图3为本申请实施例光纤、耦合器、光源、微环谐振腔之间的连接示意图。
[0017]本专利技术所能实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0018]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]需要注意的是，相关术语如“第一”、“第二”等可以用于描述各种组件，但是这些术语并不限制该组件。这些术语仅用于区分一个组件和另一组件。例如，不脱离本专利技术的范围，第一组件可以被称为第二组件，并且第二组件类似地也可以被称为第一组件。术语“和/或”是指相关项和描述项的任何一个或多个的组合。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的结构和部件未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。
[0020]相关技术中，光声成像(Photoacoustic imaging，PAI)是一种综合了传统光学成像与超声成像优势的新型成像方式，其原理是利用短脉冲激光照射物体产生超声波，经探测器接收及信号处理之后重建生成一张能展示出物体内部光学吸收特异性的图片。由于成像的全部过程与成像物体无接触，且图像对比度来源是物体内部吸收体对激发光的特异性吸收，所以PAI属于无标记成像，并且可以通过改变激发光波长进行多波长成像以标定物体组成成分。
[0021]具体的：按照应用场景不同，可将光声成像分为光声断层成像，光声显微成像(Photoacoustic microscopy,PAM)和光声内窥成像(Photoacoustic endoscopy,PAE)。后两种成像方式基于飞行时间法(Time of flight,TOF)，利用单个探测器逐点扫描或旋转扫描对光声源进行定位进而成像；但对于PACT而言，由于采用扩束的宽光源照射物体，其内部不同位置的吸收体同时释放光声信号。因而即使在理想情况下对物体进行三维成像也需要单个探测器移动三个不同位置或使用三个位置固定的探测器接收光声信号对光声源进行定位。
[0022]在实际成像过程中，探测器数量及其各项参数决定了光声断层成像系统的性能。如成像速度取决于所使用的探测器数量；成像系统对声源的定位精度由单个探测器的探测
面尺寸、接收角及探测器的数量决定；成像分辨率、探测深度则由探测器的尺寸、带宽、灵敏度及数量共同决定。因此，对性能优秀的单探测器进行阵列化可以提高光声成像系统的性能。
[0023]具体的：相关文献还介绍了一种由128个探测器组成的线性换能器探测阵列(中心频率7MHz,带宽5MHz)，用于对离体小鼠进行光声断层成像，实现了优于130um的横向分辨率及330um的轴向分辨率，且成像深度约为7.5mm，成像时间约为1.5小时。一般来说，当超声波的波面法线方向与探测器的探测面垂直时，探测效率最高，显然上述线性阵列探测器不满足。Brecht等人描述了一种中心频率3.1MHz、焦距65mm，由64个换能器组成的弧形探测阵列，用于对小鼠内部器官和血管成像，成像时间8分钟，空间分辨率为500um。Xia等人提出了一种中心频率5MHz，由512个探测器组成的直径为50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光声成像系统，其特征在于，所述光声成像系统包括光源、微环谐振腔探测器阵列及信号处理单元；所述微环谐振腔探测器阵列包括至少两路探测器阵列，每路探测器阵列包括至少两个微环谐振腔；其中，所述光源用于发射激光信号，各所述微环谐振腔用于根据所述激光信号产生相应的谐振信号，所述信号处理单元用于根据各所述谐振信号对应输出图像信号。2.如权利要求1所述光声成像系统，其特征在于，所述光源为波长可调谐的连续波激光器，所述连续波激光器用于连续地发射波长范围为1530
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1565nm的激光信号。3.如权利要求1所述光声成像系统，其特征在于，所述光声成像系统还包括光纤与耦合器；所述光纤与所述耦合器设置于所述光源与所述微环谐振腔之间。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇磊，赵超，赵朋程，李培建，宋伟，袁小聪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：