[发明专利]声、光共旋转扫描的直肠光声内窥镜装置及其成像方法

权利要求书

1.声、光共旋转扫描的直肠光声内窥镜装置，其特征在于：包括套管、光声信号激发组件、超声信号采集组件、探测扫描组件及图像重建及显示组件；

所述光声信号激发组件包括高重复频率的脉冲激光器、单模光纤、光纤准直器和消色差聚焦透镜；

所述超声信号采集组件包括中空聚焦超声换能器以及超声耦合介质；

所述探测扫描组件包括镀膜声/光高反射镜、微型步进电机以及成像窗口；

所述图像重建及显示组件包括数据采集卡和计算机；

所述单模光纤、光纤准直器、消色差聚焦透镜、中空聚焦超声换能器、镀膜声/光高反射镜和微型步进电机依次同轴机械紧固，成像窗口为环形窗口，成像窗口安装在套管上并位于镀膜声/光高反射镜的位置；

光纤准直器通过光纤FC/APC接头连接单模光纤，单模光纤连接脉冲激光器，中空聚焦超声换能器通过包芯屏蔽超声信号线连接外部设备，微型步进电机通过控制线连接外部设备；

所述脉冲激光器、中空聚焦超声换能器、数据采集卡及计算机依次电气连接。

2.根据权利要求1所述的声、光共旋转扫描的直肠光声内窥镜装置，其特征在于：所述单模光纤、光纤准直器、消色差聚焦透镜、中空聚焦超声换能器、镀膜声/光高反射镜和微型步进电机安装在套管之内，内窥镜直径为10mm，长度为4.5cm。

3.根据权利要求1所述的声、光共旋转扫描的直肠光声内窥镜装置，其特征在于：光纤输出光经所述光纤准直器、消色差聚焦透镜后再由镀膜声/光高反射镜反射后，光焦点位于成像窗口外部；所述中空聚焦超声换能器的声场探测焦点经镀膜声/光高反射镜反射后同样位于成像窗口外部，通过调整消色差聚焦透镜与中空聚焦超声换能器之间的距离，实现光与声的共焦点。

4.根据权利要求1所述的声、光共旋转扫描的直肠光声内窥镜装置，其特征在于：所述镀膜声/光高反射镜固定在微型步进电机轴上，反射面与中空聚焦超声换能器的中心轴成45°，镀膜声/光高反射镜位于成像窗口内部，其中镀膜声/光高反射镜的反射面尺寸为5mm×5mm，镀膜声/光高反射镜的镀膜为铝膜，铝膜对光的反射效率在98%以上，对超声的反射率在90%以上。

5.根据权利要求1所述的声、光共旋转扫描的直肠光声内窥镜装置，其特征在于：所述光纤准直器、消色差聚焦透镜、中空聚焦超声换能器、镀膜声/光高反射镜以及微型步进电机处于同轴结构。

6.根据权利要求1所述的声、光共旋转扫描的直肠光声内窥镜装置，其特征在于：所述超声耦合介质为硅油，中空聚焦超声换能器设有一个光学玻璃，超声耦合介质由光学玻璃密封在成像窗口处。

7.采用权利要求1～6任一项所述的声、光共旋转扫描的直肠光声内窥镜装置的成像方法，其特征在于具体包括以下步骤：

（1）光声激发：脉冲激光器输出脉冲激光经光纤耦合器耦合进入单模光纤，从单模光纤输出的脉冲光经光纤准直器、消色差聚焦透镜后通过中空聚焦超声换能器到达镀膜声/光高反射镜的中心，并90°反射后穿过成像窗口打到直肠内壁上激发出光声信号；

（2）光声采集：直肠内壁组织中激发产生的光声信号，经镀膜声/光高反射镜反射后被中空聚焦超声换能器所探测，然后由数据采集卡采集，数据采集卡集成有AC/DC转换模块，超声信号通过AC/DC转换后存储到计算机中；所述数据采集卡具有带通滤波模块，可对采集到的信号进行滤波处理，脉冲激光器同步触发，实现光声信号的采集；

（3）直肠内窥扫描：采集完成某一位置的光声信号后，计算机上的控制微型步进电机旋转，微型步进电机带动反射镜转动，反射镜旋转的过程中，激发光焦点声场探测焦点始终保持同轴旋转，对下一位置进行光声信号的采集，直到完成直肠内壁的环形扫描；

（4）图像重建以及显示：记录在计算机上的光声信号数据处理，得到直肠组织的光声图像。