【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗超声成像，特别是涉及一种全光学超声成像装置。
技术介绍
1、超声波被定义为频率从20khz到几ghz的声音，已在医学成像、材料科学、物理、化学和纳米技术中展现出广泛的应用。在超声检查中，超声脉冲被传输到体内，并且脉冲由于具有不同声阻抗的组织之间的界面而被反射作为图像对比度。回波脉冲携带组织内的生理和病理信息。特别是，频率>20mhz的高频超声对于高分辨率(<100μm)生物医学应用非常有用，例如内窥镜成像、眼科、血管内成像和皮肤科。
2、利用超声信号作为信息载体的成像技术,在观察人体内部结构、寻找病源、检查孕妇等方面有着广泛的应用。虽然磁共振成像(mri)系统不断将分辨率提高至约500μm。然而mri的初始投资和维护费用较高，常规介入手术受到限制。此外，mri的时间分辨率有限，这限制了其在快速成像和快速诊断中的应用。x射线计算机断层扫描是一种相对实惠的方式，分辨率约为400μm，但它依赖电离辐射，因此用于医疗监测不安全。光学方法是生物医学成像的一种有前途的方法。光学相干断层扫描(oct)是一种光学技术，可以支持高分辨率(5-10μm)的实时成像；然而，oct的穿透深度有限(3-6毫米)。
3、相较于其他医学成像技术，医学超声成像技术更加安全和便携，并且可以提供超过每秒25帧的高帧率。目前，压电换能器是产生用于成像和治疗应用的生物医学超声的主要措施。然而，由于压电效应产生的超声信号的带宽有限，高分辨率超声成像(<100μm)受到限制。高强度聚焦超声对于治疗应用很有价值。由
4、激光产生超声(lgus)技术基于光声效应与周围具有高热膨胀系数的介质一起产生高强度超声波。基于光声效应，激光超声技术根据激光轮廓生成超声波脉冲。如果采用短激光，则可以产生纳秒量级的短超声波脉冲。因此，这是一种创建宽带高频超声信号的相对简单的方法。光声效应的激光产生超声方法能够极大地增强超声信号的带宽，并具有高分辨率成像的潜力。与传统压电超声换能器相比，激光产生超声技术有利于高频阵列进行高分辨率超声成像。此外，高效、宽带激光产生的聚焦超声可实现广泛的高强度聚焦超声应用，例如高精度治疗和微滴喷射。此外，激光产生超声技术提供的非接触式激励优势和可以生成宽带高频超声信号的特点允许实现传统超声波发射器无法实现的独特应用。
5、光学超声成像探头的传输和接收均通过光进行，正在成为电子探头的替代品。它们具有几个关键优势，包括生成和检测高分辨率血管内成像所需的宽带超声场(数十mhz)的潜力以及对电磁干扰的免疫力。此外，用于超声传输和接收的光纤可以提供微创使用所需的小型化水平，并且其成本适合一次性设备。此外，光纤的使用可以集成互补成像和治疗方式，而不会影响设备尺寸或性能。全光学超声波成像在提供高分辨率信息和促进内窥镜超声微型探头的构建方面具有独特的优势。因此，全光学超声波成像技术可以拥有超声波的穿透深度，同时具备对生物组织的高成像分辨率。
6、自20世纪60年代发现激光以来，超声波的光学产生和检测一直被认为是克服传统压电超声波换能器一些局限性的潜在方法。与压电换能器相比，基于光学的技术更加复杂和昂贵，并且存在激光产生超声技术传输效率相对较低和与超声波的光学检测的传感灵敏度较差的关键问题。因此，这些问题限制了它在商业行业中广泛应用，这也是压电换能器仍然主导着大多数超声相关应用的原因。
7、因此，迫切需要一种能实现连续实时成像的全光学超声成像装置。
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提出的无法实现连续实时成像的全光学超声成像装置的问题，本专利技术提供如下技术方案：
2、一种全光学超声成像装置，其包括：探头、光纤导管控制组件、激发超声装置、超声解调装置和成像装置；所述探头包括光声转换复合膜、一根激发光纤和一根解调光纤探针，所述解调光纤探针上设有π-fbg传感器；
3、所述激发超声装置和所述超声解调装置均通过所述光纤导管控制组件和所述探头连接，所述光纤导管控制组件用于控制所述探头的旋转和沿着垂直旋转方向的往返移动；
4、所述激发超声装置用于向所述激发光纤探针发送短脉冲激光，所述短脉冲激光用于对所述光声复合膜进行激发，使其产生超声波，所述π-fbg传感器用于接收所述待探测对象反射所述超声波后得到的超声回波；
5、所述超声解调装置用于向所述π-fbg传感器发送解调激光，以使所述解调激光在所述超声回波的作用下反射为检测激光，所述超声解调装置还用于接收所述检测激光；
6、所述成像装置与所述超声解调装置连接，用于对所述检测激光进行处理成像。
7、较佳地，所述解调激光在一定的波长范围内按照一定时序被调谐，使得在每个时刻发出的激光波长范围是不同的；
8、所述短脉冲激光的波长不落在所述解调激光所处的波长区间。
9、较佳地，所述短脉冲激光为单波长的脉冲激光。
10、较佳地，所述光纤导管控制组件包括转子、定子、齿轮系统和棱镜部件，所述转子相对于定子旋转，所述转子通过所述齿轮系统带动所述棱镜部件转动，所述齿轮系统使得所述棱镜部件和所述转子相对于所述定子的转速保持一定比率值，所述棱镜部件为能实现物像旋转比为预定比率的棱镜组合；
11、所述转子和所述定子均设有两个光纤准直器，所述转子的两个光纤准直器和所述定子的两个光纤准直器的光学轴均与所述转子的转轴平行并且和所述转轴的距离相等，当转子转动到特定角度时，所述转子的两个光纤准直器和所述定子的两个光纤准直器同轴；沿着所述转子的转轴方向，所述棱镜部件设于所述转子和所述定子之间，入射所述定子的两个光纤准直器的光束经过所述棱镜部件后传输至所述转子的两个光纤准直器，最后到达所述探头。
12、较佳地，所述光声转换复合膜设有凹型曲面，用于在激光入射在所述光声换能器件上时产生聚焦超声。
13、较佳地，所述光声转换复合膜设置于所述激发光纤的末端，从表面朝里依次为pdms高分子膜和多壁碳纳米管层；
14、与所述凹型曲面相对的光纤背面设有镀金层,用于反射光束至所述凹型曲面。
15、较佳地，所述光声转换复合膜设置于所述激发光纤的末端的方法包括：
16、s1、对所述末端进行打磨后、刻蚀出凹型曲面；
17、s2、将步骤s1得到的光纤末端在多壁碳纳米管凝胶里通过浸渍提拉法得到多壁碳纳米管层；
18、s3、将步骤s2得到的光纤末端在pdms溶液里通过浸渍提拉法得到pdms高分子膜。
19、较佳地，沿着所述探头的径向，所述光声转换复合膜、所述解调光纤探针和所述激发光纤探针依次设置，所述光声转换复本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全光学超声成像装置，其特征在于，其包括：探头、光纤导管控制组件、激发超声装置、超声解调装置和成像装置；所述探头包括光声转换复合膜、一根激发光纤探针和一根解调光纤探针，所述解调光纤探针上设有π-FBG传感器；
2.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述解调激光在一定的波长范围内按照一定时序被调谐，使得在每个时刻发出的激光波长范围是不同的；
3.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述短脉冲激光为单波长的脉冲激光。
4.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述光纤导管控制组件包括转子、定子、齿轮系统和棱镜部件，所述转子相对于定子旋转，所述转子通过所述齿轮系统带动所述棱镜部件转动，所述齿轮系统使得所述棱镜部件和所述转子相对于所述定子的转速保持一定比率值，所述棱镜部件为能实现物像旋转比为预定比率的棱镜组合；
5.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述光声转换复合膜设有凹型曲面，用于在激光入射在所述光声换能器件上时产生聚焦超声。
6.根据权利要求5所述的全
7.根据权利要求6所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述光声转换复合膜设置于所述激发光纤的末端的方法包括：
8.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，沿着所述探头的径向，所述光声转换复合膜、所述解调光纤探针和所述激发光纤探针依次设置；
9.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，沿着所述探头的径向，所述光声转换复合膜、所述激发光纤探针和所述解调光纤探针依次设置；
10.根据权利要求8或9任意一项所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述探头还包括圆形尖端外壳、保持器、和绞合弹簧；
11.根据权利要求10所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述全光学超声成像装置还包括导管传输部、导管接插件；所述光纤导管控制组件与所述探头的连接端设有光纤连接器；所述探头依次与所述导管传输部、所述导管接插件和所述光纤连接器连接。
12.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述光纤导管控制组件包括带有滤光片组件的光纤滑环，使得所述超声解调光所在的光路上允许通过所述超声解调光并且截止所述超声激发光。
13.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述超声解调装置包括：解调激光组件、光纤耦合器和光纤环形器，其中，
14.根据权利要求13所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述成像装置包括：光电探测器、数据采集卡和计算机，其中，
...【技术特征摘要】
1.一种全光学超声成像装置，其特征在于，其包括：探头、光纤导管控制组件、激发超声装置、超声解调装置和成像装置；所述探头包括光声转换复合膜、一根激发光纤探针和一根解调光纤探针，所述解调光纤探针上设有π-fbg传感器；
2.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述解调激光在一定的波长范围内按照一定时序被调谐，使得在每个时刻发出的激光波长范围是不同的；
3.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述短脉冲激光为单波长的脉冲激光。
4.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述光纤导管控制组件包括转子、定子、齿轮系统和棱镜部件，所述转子相对于定子旋转，所述转子通过所述齿轮系统带动所述棱镜部件转动，所述齿轮系统使得所述棱镜部件和所述转子相对于所述定子的转速保持一定比率值，所述棱镜部件为能实现物像旋转比为预定比率的棱镜组合；
5.根据权利要求1所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述光声转换复合膜设有凹型曲面，用于在激光入射在所述光声换能器件上时产生聚焦超声。
6.根据权利要求5所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述光声转换复合膜设置于所述激发光纤的末端，从表面朝里依次为pdms高分子膜和多壁碳纳米管层；
7.根据权利要求6所述的全光学超声成像装置，其特征在于，所述光声转...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔小飞，符钰棋，陈士行，陈默扬，王鹏，陈红芩，郭健，霍娜丽，穆罕默德纳西尔古尔扎里，
申请(专利权)人：上海超光微医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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