[发明专利]一种基于光纤延时的并行多尺度光声显微成像方法

说明书

本发明涉及一种基于光纤延时的并行多尺度光声显微成像方法，实现光声显微成像系统多个分辨率的成像需求。所述的基于光纤延时的多尺度光声显微成像方法主要是使用三根不同长度和不同芯径的光纤将一个激光脉冲分成彼此间含有一定时间间隔的三个光脉冲，然后从三根光纤出来的光束准直后合成一路光束，最后被物镜聚焦在样品上，依次在焦面附近产生尺寸覆盖几微米到几十微米的光斑并激发光声信号，从而可在一次A型扫描中获得三个分辨率下的数据，实现从光学分辨到声学分辨的并行多尺度成像。本发明可以获得多个尺度的结构信息，实现对来自多个尺度的信息进行整合，有利于系统生物学的研究，减少测量次数，提升了成像效率。

技术领域

本发明涉及光声显微成像领域，特别是涉及基于光纤延时的并行多尺度光声显微成像方法。

背景技术

新近出现的光声显微成像技术是一种新型的、无损医学成像技术,它有机结合了纯光学成像的高对比度和纯超声成像的高分辨率优点。常用的光学成像技术，如光学相干层析和双光子显微镜光声成像技术由于光在生物组织的高散射，成像深度较浅，很难超过“软极限”。而虽然超声成像基于组织的力学性质改变，对比度低，但是其在组织中的散射比光学散射要低两至三个数量级，因此能够在更深层的组织中提供更高的分辨率。光声显微成像能够在保持高已经广泛应用于生物研究中，例如脉管系统的结构成像、脑结构与功能的成像、肿瘤探测等。考虑到横向分辨率，光声显微成像系统可分为光学分辨光声显微成像系统(OR-PAM)和声学光声显微成像系统(AR-PAM)。在AR-PAM中，由于聚焦在样品上的光为弱聚焦，光斑尺寸较大，系统的横向分辨率取决于焦点较小的声焦点。相反，光学分辨光声显微成像系统中，由于入射光为强聚焦，光斑尺寸通常能达到几个微米，远小于声焦点。因此，光声显微成像具有多尺度成像能力，在光学成像软极限中以微米量级分辨率进行高分辨成像，在软极限深度以内以数十微米至上百微米量级的声学分辨率进行深层组织成像。这种多尺度的能力有望对系统生物学中来自不同尺度的信息进行整合。然而，普通的光声显微系统只能固定在一个尺度上(单一分辨率)进行成像，这导致很难获得生物组织丰富的信息，不能适应不同的成像需求。如对高分辨率结构信息需求不高的应用，分辨率可以低些，由于光声显微成像通常采用点扫描形式，低分辨率下可以增大扫描步距，加快成像速度；而对于高分辨率结构信息需求较高的应用，分辨率应当尽量高。因此，发展多尺度光声显微成像方法对于生物系统研究具有很重要的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的光声显微成像系统中横向分辨固定导致不能获得多尺度信息，提供一种能够获得多尺度成像的基于光纤延时的多尺度光声显微成像方法。

一种基于光纤延时的并行多尺度光声显微成像方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1：一脉冲激光器出射激光，通过两个立方体将激光束分成三路激光束，这三束激光束分别耦合进长度和芯径为L₁,r₁、L₂,r₂、L₃,r₃的光纤。

S2：通过两个立方体将从三根光纤出来的具有一定时间间隔的光脉冲合成一路，最后通过物镜聚焦。这三个光脉冲依次聚焦在样品上，产生大小不一样的光斑。

S3：进行二维光栅扫描获取三维数据，对每张B型图中三个脉冲激发的光声信号进行分离，获得对应每个分辨率下的数据集，进行图像重建。