[发明专利]一种光声显微成像笔及成像方法

说明书

本发明公开了一种光声显微成像笔及成像方法，成像笔包括外壳、光纤准直器、长焦深透镜、聚焦透镜、光焦点轴向调节器、反光镜、微型扫描镜、前/侧向超声耦合器以及超声换能器，从光纤出射的激光经光纤准直器准直后，依次射入长焦深透镜、聚焦透镜，然后依次由反光镜、微型扫描镜反射，经过前/侧向超声耦合器到达样品。本发明优势在于将光声显微成像仪器做成了笔式结构，体积轻便，可以手持，并且既可以进行前向检测，也可以进行侧向检测，使得能够检测口腔、咽喉、宫颈、腹腔内脏等区域，大大扩展了光声显微仪器的应用范围；另外，通过微型扫描镜的高速扫描实现了快速的三维图像重建，极大地缩短了时间成本，能够应用于各种复杂的检测环境中。

技术领域

本发明涉及光声显微成像技术及装置领域，具体涉及一种光声显微成像笔及成像方法。

背景技术

光声成像是近年来发展起来的一种非入侵式和非电离式的新型生物医学成像方法。当脉冲激光照射到生物组织中时，组织的光吸收域将产生超声信号，我们称这种由光激发产生的超声信号为光声信号。生物组织产生的光声信号携带了组织的光吸收特征信息，通过探测光声信号能重建出组织中的光吸收分布图像。光声成像结合了纯光学组织成像中高选择特性和纯超声组织成像中深穿透特性的优点，可得到高分辨率和高对比度的组织图像，从原理上避开了光散射的影响，突破了高分辨率光学成像深度“软极限”(～1mm)，可实现50mm的深层活体内组织成像。

光声显微成像是光声成像领域中目前发展最为成熟的分支，通过对光激发或声检测进行聚焦实现高分辨率成像，并扫描光或声焦点来实现对样品的三维信息采集。传统的光声显微成像系统使用电机带动探头或样品移动进行扫描，而电机质量大、惯性大，基本不可能实现快速扫描，即使实现了光的快速扫描，传统的光声成像方法由于使用速度较慢的PCI总线传输数据、CPU处理数据，也难以实时成像。另外，由于电机的体积、重量较大，传统的光声显微成像系统体积大且笨重，无法用于检测口腔、腹腔等狭窄部位。

虽然，光声内窥镜适用于检测狭窄腔道，但是光声内窥镜多使用侧向旋转扫描、水囊耦合，并通过旋转回撤的方式获得三维图像，这适用于检测肠道、食道等圆形管道，却不利于检测口腔，腹腔内脏等非管道形状的部位，检测口腔、腹腔等部位需要前侧向的光栅扫描来进行成像。

发明专利号为201510400905.2的专利公开了一种用于光学、超声、光声多模显微成像的集成化扫描头，可获得检测部位的多参量物理信息和多尺度的结构成像，该集成化扫描头使用了扫描电机，体积较大，扫描速度慢，而现有的工程技术水平无法将电机缩小到足以手持；发明专利号为201610850278.7的专利公开了一种多尺度光声显微成像装置能实现在同一位置不同深度上的多焦点光声共焦成像，获取一定范围内高的、均匀的图像分辨率及对比度，该光声显微成像装置使用了电控调节平台、三维移动台，这也导致难以实现手持；申请号为201711122134.0的专利公开了一种基于微机电扫描振镜的小型光学分辨率光声显微镜，该光声显微镜虽然可实现手持式快速扫描成像，但是只能进行前向检测，难以适用于复杂的临床检测环境，如对口腔侧壁、咽喉、腹腔内脏等部位的检测。

综上所述，现有的光声显微成像系统成像速度慢，整体体积大，检测模式单一，限制了光声显微成像技术在临床环境的应用，不利于光声显微成像技术的应用转化。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种光声显微成像笔，使用微型扫描镜代替电机对光进行扫描，在减小体积的同时，大大加快扫描成像速度，将光声显微检测的时间成本减少了两个量级，还不会影响成像效果，能够应用于各种复杂的检测环境中。另外，将光声显微成像仪器做成一支笔，具有前向检测和侧向检测两种模式，符合医生的使用需求。

本发明的另一目的在于提供一种光声显微成像笔的成像方法，实现高分辨率实时成像。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案: