[发明专利]光声成像夹具及其应用的光声成像装置

说明书

本发明实施方式公开了一种光声成像夹具及其应用的光声成像装置，属于光声成像领域的技术方案，包括外壳、光声耦合机构和第一防水件；外壳包括两个相对拼接的壳体，每个壳体均设有第一凹腔和第二凹腔，两个第一凹腔围成有第一容纳腔，两个第二凹腔围成有第二容纳腔，第一容纳腔与第二容纳腔并排布置，第一容纳腔和第二容纳腔均与外壳的第一端导通；光声耦合机构与外壳的第一端联接，光声耦合机构同时与第一容纳腔、第二容纳腔相对布置；第一防水件设于两个壳体的抵接处，第一防水件用于对第一容纳腔与第二容纳腔之间实现防水隔离；此方案能够防止第一容纳腔内的水渗漏至第二容纳腔内，从而避免影响光斑的质量，为光声成像的质量提供了重要保障。

技术领域

本发明涉及光声成像领域的技术方案，特别涉及一种光声成像夹具及其应用的光声成像装置。

背景技术

光声成像技术，因其兼具光学成像高对比度与超声成像高分辨率的优势，已经受到广泛的关注，发展尤为迅速。其高对比度的机理，在于不同组成成分的生物组织对光有不同程度的吸收。基于此机理，通过光声成像技术可以获得生物体化学组分和生理功能等信息，与超声成像技术所获取的组织结构信息相辅相成。多种不同类型的光声成像设备已经被研制出来，被应用于多个医学领域，如早期肿瘤检测、血管内易损斑块的检测、针穿刺引导的乳腺癌前哨淋巴结活检等等。近些年来，有研究组利用现有的临床医用超声成像设备及其手持式探头进行光声成像的搭建，该种技术的优点在于能够充分利用临床超声探头便于操作的特性，进行身体不同部位和深度的光声探测。此外，在此基础上，系统原有的超声成像也能够进行保留，两种模态能够自动匹配重合，形成光声/超声的双模态成像系统，更易于被临床医生所接受。现已有多种方式可以实现将激发光传送至目标组织位，包括明场照明与暗场照明，都需要使用不同形状和功能的夹具来实现光学元器件以及超声探头的固定作用。明场照明指的是在探测目标物表面，激发光光斑与超声探测重合，而暗场照明时，两者是不重合的。机械夹具设计的难点主要在于：第一要在不显著增加超声探头尺寸的情况下，高效地进行光的传送，因此需要该机械夹具足够的简洁；第二，需要保留超声探头与组织的高阻抗匹配特性，同时在明场照明中，需要使得光路不受污染，因此需要探头机械夹具有较好的密封性；第三，需要尽量降低制作成本，而保留其设计变化的灵活性。

当前基于手持式超声探头阵列的光声成像系统中，其光声/超声双模态探头夹具的设计主要有二种：

第一种是激发光从光源出射，通过光纤束后被分成两个相似圆形光斑。机械夹具将光纤束出射端及超声探头整合，使得照射光斑位于超声探头阵元两侧，光和声的汇聚点产生于组织内部。此种设计中，机械夹具需要同时固定超声探头及其两侧的光纤束在一定的相对的角度，其尺寸受限于光纤束以及这个相对角度的大尺寸，通常难以做的小巧简洁，使得医生的操作十分不便。另一方面，由于光线束的出光端面没有受到任何防水保护，超声胶或者水黏着后很容易造成光纤端面的污染，减少其使用寿命，并破坏原有较好的光斑形状。

第二种设计是通过设计L型机械夹具，将光路与超声探头耦合。此种夹具设计采用明场照明的方式，能够较好地耦合入射光和超声探头。夹具总共分为三个大部分。其左侧第一部分主要是用来安装透镜组，右侧第二部分用来固定超声探头，而第三部分用来进行光声和超声部分的耦合，需要在其内部安装一个透光反声的棱镜。此外由于超声需要与组织进行耦合，需要在第三部分中填满水。其中第二和第三部分为了安装方便又分为两个子部件，两个部件通过螺丝钉连接。其主要缺点在于：第一，探头夹具设计复杂，尺寸比较大，不利于临床转化；第二，填充在第三部分的水很容易流入光路部分，污染光路及光学元件，影响光斑质量；第三，用该夹具进行元件安装时，超声探头是侧放的，这对惯于使用正置探头的医生来说，并不方便。

综上可知，两种方式均无法保证光斑质量，严重影响了光声成像的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光声成像夹具和光声成像装置，以解决现有技术无法保证光斑质量的问题。