[发明专利]一种多焦点大景深光声显微成像方法与装置

说明书

一种多焦点大景深光声显微成像方法与装置，包括脉冲激光器、四根不同长度单模光纤、装满光学透明液体的压电陶瓷圆管、物镜、三维扫描器、由D型触发器构成的同步电路、超声探头、采集卡和工作站。脉冲激光器发射激光脉冲通过分光镜分成4个光脉冲，然后分别耦合进4根不同长度的单模光纤获得不同延时，再合束后形成一个包含有4个光脉冲且彼此间有一定时间间隔的光脉冲串。利用同步电路将这四个光脉冲与压电陶瓷圆管内液体折射率变化的四个相位(对应不同焦距)同步，实现了在每个A线数据获取中同时获得4个焦面信息，进而实现大景深成像，使光声显微成像系统能够快速大范围的对生理活动进行监测，拓展了系统的应用范围。

技术领域

本发明涉及光声成像领域，特别是涉及一种多焦点大景深光声显微成像方法与装置。

背景技术

光声成像技术是近些年得到快速发展的一项新的成像技术，这种成像方法同时结合了光、声学成像的优点，具备高对比度和高空间分辨率、成像深度更深。同时，这是一种无损成像技术，已被广泛运用于生物医学研究领域。光声成像可以分为光声层析成像、光声内窥成像和光声显微成像。其中光声显微成像(Photoacoustic microscopy,PAM)是一种聚焦型扫描成像技术，满足了生物成像中高分辨率的需求，是生物研究的重要工具。根据激光脉冲和超声探测聚焦方式的不同，可以分为光学分辨光声显微成像系统(Optical-resolution PAM,OR-PAM)和声学分辨率光声显微成像系统。AR-PAM中激光脉冲为弱聚焦，声焦点远大于光焦点，横向分辨率与声焦点的大小相关，可达几十微米，成像深度可达几个毫米。OR-PAM通常对激光束进行强聚焦，光焦点大小远远小于声焦点，横向分辨率可达几百纳米。但在OR-PAM中对激光束强聚焦的后果是成像景深较小，横向分辨率和信噪比在焦外迅速恶化。较小的成像景深限制了OR-PAM的体积成像能力，难以对生理活动进行大范围快速监测。因此，有必要发展一种实现大景深的光声显微成像方法。

发明内容

基于此，针对上述提到的问题，提供一种多焦点大景深光声显微成像方法与装置。

一种多焦点大景深光声显微成像装置，包括脉冲激光器、第一单模光纤、第二单模光纤、第三单模光纤、第四单模光纤、压电陶瓷圆管、物镜、三维扫描器、同步电路、超声探头、采集卡和工作站。

一种多焦点大景深光声显微成像方法，包括：

S1：脉冲激光器发射激光脉冲，通过孔径光阑整形后依次被第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜将一个光脉冲分成四个激光脉冲；

S2：四个激光脉冲分别耦合进芯径相同、长度分别为L₁、L₂、L₃、L₄的第一单模光纤、第二单模光纤、第三单模光纤、第四单模光纤获得延时，得到彼此间有一定时间间隔的激光脉冲串；

S3：构建同步电路使激光脉冲串中的四个激光脉冲分别和压电陶瓷圆管内光学透明液体的折射率的变化的4个相位同步；

S4：激光脉冲串最终依次被物镜聚焦于样品上，在焦点区域产生4个不同深度的光焦点，依次激发产生光声信号被超声探头接收，并被采集卡采集；

S5：三维扫描器35进行二维光栅扫描获得三维大景深光声图像。

优选的，

S2中第一单模光纤和第二单模光纤为相邻的单模光纤；第二单模光纤和第三单模光纤为相邻的单模光纤；第三单模光纤和第四单模光纤为相邻的单模光纤，相邻的单模光纤的长度应根据光声显微系统的轴向分辨率来确定；