[发明专利]便携式三维可视化光声成像系统

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三维可视化光声成像系统。

背景技术

光声技术结合了纯光学成像高对比度和纯超声成像深穿透性的优点，可提供高对比度和高分辨率的探测影像，并且具有无放射性损伤、成本较低、使用安全便捷等特性，尤其是三维光声成像技术的快速发展，被认为是未来各种无损可视化检测成像的优选方法。

中国发明专利申请公开说明书（公开号CN 101813672A）公开了一种基于面阵超声探测器的快速三维光声成像系统及方法，它采用面阵超声探测器来接收空间三维光声场，从而实现快速三维光声成像。该技术不需要探测器做圆周或线性扫描，但需要较大功率的激光器（如可调谐脉冲激光器或调制连续激光器）产生激光辐射大面积的三维空间以获得可探测的光声信号，而该类激光器通常拥有体积大、价格高、维护难等众多缺点。2006年Allen等报道了采用四个脉冲激光二极管组成的阵列作为光声激励源实现了大面积的二维光声成像（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）；2008年Maslov等报道了采用单个调幅的连续激光二极管作为光声激励源同样也实现了大面积的光声扫描成像（K. Maslov and L. V. Wang, “Photoacoustic imaging of biological tissue with intensity-modulated continuous-wave laser,” J. Biomed. Opt. 13(2), 024006, 2008）；由于半导体激光器的峰值功率较低，一般情况下不超过200W，所以以上方法需要传感器由步进电机驱动做圆周或线性机械扫描接收不同方向的光声信号，具有耗时长、操作复杂、机械振动大等众多缺点，在实际应用中显然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三维可视化光声成像系统，它将快速、高效的三轴扫描振镜技术应用到光声激发领域，并与激光二极管实现一体化设计，可实现便携式的三维可视化光声成像。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种便携式三维可视化光声成像系统，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、扩束透镜组、聚焦透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、场镜、直线电机、X轴电机、Y轴电机、外壳；中央处理器与驱动电路导线连接；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、直线电机、激光二极管导线连接；扩束透镜组与直线电机机械连接；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；电路外接口被嵌于外壳上；激光二极管、准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、场镜、直线电机、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，由扩束透镜组扩束，再由聚焦透镜组聚焦，然后依次经过X轴反射振镜、Y轴反射振镜和场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，直线电机可被驱动并带动扩束透镜组移动使光束在Z轴方向做激光扫描，即得到了三维光声场；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，再通过多维可视化图像重建即可实现快速的三维可视化光声成像。

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。

所述激光二极管的辐射波长为紫外至红外范围里一个或多个波长。

所述准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜组和场镜可分别由一块或多块透镜组合而成。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用高速的三轴扫描振镜，通常扫描速度不低于3KHz（即300×300扫描点只需30秒），扫描速度远高于传统的传感器由步进电机控制做圆周和线性机械扫描，有效的提高了系统的检测时间。