[发明专利]便携式实时光声成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光声成像技术，特别是涉及一种便携式实时光声成像系统。

背景技术

激光扫描振镜是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，目前广泛用于激光标刻、激光切割、激光打孔等领域，其工作原理是将激光束入射到X和Y轴反射镜上，用计算机控制反射镜的反射角度分别沿X、Y 轴扫描，从而实现激光束的二维偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在目标材料上按所需的要求运动扫描。该技术具有响应速度快、扫描速度高、扫描范围大、光路密封性能好、对环境适应性强等优势已成为主流产品，具有广阔的应用前景。

光声成像技术是以脉冲或调制激光作为成像激发源，基于被测样品内部光学热吸收差异导致激发出不同强度的光致超声特性，以超声作为信息载体的非电离化的新兴成像方法。它有效的结合了纯光学成像的高对比度和纯声学成像的高穿透深度的优点，可实现厘米量级探测深度和微米量级成像精度的影像，具有完全非侵入性、无损性、非电离化辐射等突出特性。目前光声成像普遍采用单元超声传感器扫描接收光声信号的探测模式，如2009年Gamelin等报道了一种固体激光器激励和多元环形阵列传感器接收的实时二维光声成像方法（J. Gamelin, A. Maurudis, A. Aguirre, F. Huang, P. Y. Guo, L.V. Wang, and Q. Zhu, “A real-time photoacoustic tomography system for small animals,” Opt. Express 17, 10489-10498, 2009.）；虽然该方法不需要超声传感器做机械扫描，但需要大体积的固体激光器提供大光斑的脉冲激光以实现二维光声成像，系统难以小型化和便携式结构设计。Allen等分别于2006年和2007年报道了一种采用小型化的半导体激光器作为激发源的二维光声成像方法（T. J. Allen, and P. C. Beard, “Pulsed near-infrared laser diode excitation system for biomedical photoacoustic imaging,” Opt. Lett. 31(23), 3462-3464, 2006; T. J. Allen, and P. C. Beard, “Dual wavelength laser diode excitation source for 2D photoacoustic imaging,” Proc. SPIE 6437, 1U1-1U9, 2007.）；由于该方法需要单元超声传感器做机械圆周扫描以获得不同方向的光声信号，在长耗时和多方位的超声传感器机械扫描过程，机械振动和仪器长时间工作的随机参数漂移等不稳定因素对结果带来的随机误差较大，从而严重影响成像质量和研究结果的时间分辨率、可靠性和稳定性，在实际应用中存在相当大的局限性。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种便携式实时光声成像系统，它将快速、高效的二维激光振镜扫描技术应用到激光二极管光声成像领域，可实现快速多维的光声成像。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种便携式实时光声成像系统，其特征在于：它包括中央处理器、驱动电路、数据采集电路、信号放大电路、信号预处理电路、超声传感器、电路外接口、激光二极管、准直透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组、保护镜、X轴电机、Y轴电机、外壳；中央处理器与驱动电路导线连接；所超声传感器、信号预处理电路、信号放大电路、数据采集电路、中央处理器依次导线连接；驱动电路通过电路外接口分别与X轴电机、Y轴电机、激光二极管导线连接；X轴反射振镜与X轴电机机械连接；Y轴反射振镜与Y轴电机机械连接；电路外接口和保护镜被嵌于外壳上；激光二极管、准直透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组、X轴电机、Y轴电机被安置于外壳内；超声传感器紧贴于被测样品表面；激光二极管发射出脉冲式或经调制后的连续式激光，经准直透镜组准直后，依次经过X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组和保护镜后聚焦照射在被测样品上激发出光声信号；X轴电机和Y轴电机可被驱动并分别带动X轴反射振镜和Y轴反射振镜偏转使光束在X-Y平面做激光扫描形成二维光声场，超声传感器接收到光声信号，依次经过信号预处理电路、信号放大电路、数据采集电路后被输入到中央处理器，再通过多维图像重建即可实现快速多维的光声成像。

所述超声传感器为单元探头或多元的线阵、弧阵、环阵或面阵探头。