[发明专利]多波长光声成像方法、驱动系统及实验装置

说明书

本申请提供的一种多波长光声成像方法、驱动系统及实验装置，通过采用一单波长的脉冲激光源激发光声信号；采用一或多个不同波长的连续激光源加热成像目标，以使激发的所述光声信号不同程度的增强，以实现多波长光声成像。本申请中用于激发光声信号的脉冲激光源能够实现脉冲调制和连续调制，适用于两种时域和频域光声成像，且成本低。

技术领域

本发明涉及的多波长光声成像技术领域，特别是涉及一种多波长光声成像方法、驱动系统及实验装置。

背景技术

近年来，光声成像由于其结合光和声的独特优点而引起了越来越多的研究兴趣。利用高超声空间分辨率和光学吸收对比度实现深部组织成像，光声成像已经应用于各种应用场景，包括解剖学，功能学和分子成像。然而，庞大且昂贵的激光源是进一步紧凑系统开发需要解决的关键瓶颈之一。基于低成本激光二极管(LD)的光声成像系统是比较有前景的解决方案之一。在光声领域，诱导光声信号的激光源有两种调制模式，一种是纳秒级短脉冲调制，另一种是扫频正弦连续调制。但是这两种调制方式相互独立，所要求的激光源也是相互独立的。

在传统的激光源中，脉冲激光源和连续激光源是相互独立的。两者之间不能互换使用。而且，在光声成像中，传统的脉冲激光源虽然能量高，但是体积大，价格昂贵，重复频率低，不利于光声成像系统的商业化。而连续激光的扫频调制，传统的做法是用一个连续激光源和一个光声调制器组合起来，激光入射光声调制器，由光声调制器调制出扫频的连续激光。这种做法需要额外增加光声调制器的成本。另外，传统的多波长光声成像系统的弊端是由多个不同波长的脉冲激光器或者一个昂贵的可调波长的脉冲激光器组成。

因此，需要一种能够同时实现脉冲调制和连续调制且成本低的激光驱动方案或装置。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种多波长光声成像方法、驱动系统及实验装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种多波长光声成像方法，所述方法包括：采用单一波长的脉冲激光源激发光声信号；采用一或多个不同波长的连续激光源加热成像目标，以使激发的所述光声信号不同程度的增强，以实现多波长光声成像。

于本申请的一实施例中，所述光声信号表示为：p₀(λ_i)＝Γ₀η_thμ_a(λ_i)F_pulse,i＝1,2,3...,；其中，λ_i是激光源波长，η_th是从光学吸收到热量的转换常数，μ_a(λ_i)是波长λ_i处的光学吸收系数，F_pulse是假定为恒定的脉冲光学通量，Γ₀是与局部温度相关的格鲁奈森参数。

于本申请的一实施例中，所述增强后的所述光声信号表示为：其中，公式中的非线性效应项表示加热后所述格鲁奈森参数的增强部分；b是从加热到所述格鲁奈森参数变化的吸收热能的系数，τ_th是样品的热扩散率，F_CW是连续激光源的光通量，Δt是连续激光源照射的持续时间。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种多波长光声成像驱动系统，所述驱动系统包括：脉冲激光器、及多个连续激光器；其中，所述脉冲激光器包括双模激光驱动器与激光二极管，所述脉冲激光器用于提供脉冲激光源以激发光声信号；所述连续激光器用于提供多个不同波长的连续激光源以加热成像目标。

于本申请的一实施例中，所述双模激光驱动器包括：运算放大器、晶体管、及瞬态电压抑制器；所述运算放大器包括：用于输入触发信号第一信号输入端、耦接有电阻的第二信号输入端、及与所述晶体管之间耦接有可调电阻的信号输出端；所述瞬态电压抑制器用于保护激光二极管以免受正向瞬态高电压和反向偏置电压的破坏。