一种基于随机访问扫描的光声显微成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于随机访问扫描的光声显微成像装置及方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机访问扫描的光声显微成像装置及方法


[0001]本专利技术属于光学医疗成像领域，具体涉及一种基于随机访问扫描的光声显微成像装置及方法
。

技术介绍

[0002]光声成像是一种高灵敏度无损的新型医学成像技术，能够突破生物组织对光子的扩散限制，调和纯光学成像空间分辨率与穿透深度的矛盾，实现对比度来源丰富的多尺度成像
。
在光声成像中，光激发和声探测是两个关键步骤，通过光束扫描器件和超声探测器的有机结合，能够实现生物组织中血红蛋白
、
黑色素
、
蛋白质
、
脂质和
DNA/RNA
等内源性物质及无机材料
、
有机材料和基因编码发色团等外源性造影剂的多对比度来源的光声成像，并广泛应用生物医学成像研究和临床成像诊断
。
其中，光声显微成像利用光学聚焦和高频超声探测，能够获得光学衍射极限的高分辨率，被广泛应用于生物组织血管网络结构及功能成像研究中
。
[0003]光声显微成像是一种对成像目标物进行逐点扫描的成像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于随机访问扫描的光声显微成像装置，其特征在于：该装置包括脉冲激光模块
、
光束传输模块
、
光束扫描模块
、
反射式成像模块
、
信号探测模块
、
电机传动模块
、
同步控制模块
、
激光随机访问扫描与超声同步探测模块，以及采集控制与数据处理模块；所述脉冲激光源模块包括激光器，用于发射脉冲激光到光束传输模块；所述光束传输模块包括反射镜
、
空间光滤波器
、
光纤和准直透镜，用于整形
、
准直和传输脉冲激光源模块发射的脉冲激光到光束扫描模块；所述光束扫描模块包括振镜和扫描透镜，用于扫描和聚焦脉冲激光束；所述反射式成像模块包括透光反声器件，透光反声器件内部倾斜插入玻璃片
、
填满纯水作为耦合介质，并置于光束扫描模块上方，用于传输光束扫描模块的聚焦脉冲激光束到目标物，并反射目标物发出的光声信号到信号探测模块；所述信号探测模块包括依次连接的超声探测器
、
放大器
、
滤波器及数据采集卡，用于接收
、
放大
、
滤波和采集超声探测器检测到的光声信号；其中，超声探测器与透声反光器件连接，用于接收玻璃片反射的光声信号；所述电机传动模块包括旋转电机
、
升降电机
、
振镜固定器
、
电机限位装置和传动齿轮装置；其中，旋转电机通过传动齿轮装置与超声探测器连接，升降电机与电机限位装置连接
、
并通过振镜固定器与光束扫描模块的振镜连接，用于旋转超声探测器进行光声信号探测
、
调整光束聚焦位置和防止升降电机卡死；所述同步控制模块包括函数发生器，函数发生器分别与脉冲激光源模的激光器
、
信号探测模块的采集卡和激光随机访问扫描和超声同步探测模块的同步控制卡连接，用于生成和输出激光器
、
振镜和数据采集卡之间的同步信号；所述激光随机访问扫描与超声同步探测模块包括同步控制卡
、
电机控制卡及外部调制信号；其中，同步控制卡分别与脉冲激光源模的激光器
、
振镜和电机控制卡连接
、
电机控制卡分别与电机传动模块的旋转电机和升降电机连接；用户根据感兴趣成像区域在采集控制与数据处理模块的计算机中生成外部调制信号，在光声成像点扫描过程中，用户通过计算机中的采集控制软件输入外部调制信号并通过同步控制卡和电机控制卡分别调控激光器为随机间隔发射脉冲激光模式
、
调控振镜为随机跳跃扫描方式和调控旋转电机为变速运动，用于实现振镜偏转光束进行随机访问扫描和旋转电机带动超声探测器变速转动进行光声信号探测的同步控制；所述采集控制与数据处理模块包括计算机，计算器分别与光束扫描模块
、
信号探测模块
、
电机传动模块和激光随机访问扫描与超声同步探测模块连接，用于操控同步信号和外部调制信号的输出
、
启动数据采集卡进行数据采集与存储
、
重建光声信号及图像处理与显示
。2.
根据权利要求1所述的一种基于随机访问扫描的光声显微成像装置，其特征在于，该光声显微成像装置的工作方式为，针对以旋转式扫描方式进行成像的光声显微成像，在光焦点数量已知的情形下，提前通过计算机的数据处理软件计算圆形成像平面的过采样光焦点个数，生成不包含过采样光焦点的外部调制信号；在扫描成像过程中，通过同步控制卡和电机控制卡同步控制激光器
、
振镜和旋转电机，对于每个重合的光焦点，通过计算器的采集控制软件输入不包含过采样光焦点的外部调制信号给同步控制卡来快速调控激光器关闭脉冲激光输出并控制振镜跳过重合光焦点位置，以此避免光焦点扫描出现过采样问题，同
时将完成每个路径扫描作为电机控制卡控制旋转电机带动超声换探测器转动一次的反馈控制信号，直到振镜和超声探测器同步完成光焦点在最后一个路径上的扫描和该路径上光焦点扫描处激发的光声信号探测，即可获取包含成像目标物血管网络信息的光声图像；然后根据已知目标物血管网络信息，通过计算机的数据处理软件计算成像平面上覆盖血管网络所需的有效成像光焦点数量，在有效成像光焦点数量基础上去除过采样光焦点个数，得到无过采样且仅包含目标物血管网络信息的外部调制信号；最后，通过计算机的采集控制软件输入无过采样且仅包含目标物血管网络信息的外部调制信号给同步控制卡，重复光声显微的扫描成像过程，通过同步控制卡和电机控制卡调控激光器和振镜进行光的焦点的随机访问扫描以及超声探测器进行变速转动探测光声信号，用于实现对目标物血管网络的随机访问扫描成像
。3.
根据权利要求1所述的一种基于随机访问扫描的光声显微成像装置，其特征在于：所述脉冲激光模块向目标物发射重复频率可调节的脉冲激光；在不进行随机访问扫描成像时，激光器为等间隔连续发射脉冲激光模式；在进行随机访问扫描成像时，通过施加外部调制信号将激光器改变为随机间隔发射脉冲激光模式
。4.
根据权利要求1所述的一种基于随机访问...

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