[发明专利]基于双波长光声显微成像的血脑屏障损伤评估装置及方法

权利要求书

1.基于双波长光声显微成像的血脑屏障损伤评估装置，其特征在于：

其包括激光源组件(1)、光束传输组件(2)、光束扫描组件(3)、反射式成像端口组件(4)，信号采集组件(5)和计算机(6)；

所述激光源组件(1)包括第一波长的脉冲激光器(1-1)和第二波长的脉冲激光器(1-2)，用于向成像目标发射激光；

所述光束传输组件(2)包括反射镜(2-1)、二向色镜(2-2)、空间滤波器(2-3)、凸透镜(2-4)和小孔光阑(2-5)，用于实现两个波长的脉冲激光的同轴汇聚、整形和准直；

所述光束扫描组件(3)包括升降电机(3-1)、二维扫描振镜(3-2)、振镜控制板(3-3)、扫描透镜(3-4)，用于实现汇聚的脉冲激光的扫描与聚焦；

所述反射式成像端口组件(4)包括透光反声的玻璃片(4-1)、去离子水(4-2）、成像端面(4-3)、防水轴承(4-4)、线聚焦超声换能器(4-5)、齿轮(4-6)、导电滑环(4-7)和步进电机(4-8)，用于实现脉冲激光的照射以及声学信号的传输和探测；

所述信号采集组件5包括低噪信号放大器(5-1)、带通滤波器(5-2)和信号采集卡(5-3)，用于光声信号的放大、滤波和采集；

所述计算机(6)用于驱动二维扫描振镜实现旋转式扫描与电机的转动；所述计算机(6)也用于实现图像重建，分别获得目标物体的血管网络分布和外源性纳米材料的三维分布，将二者对比分析，实现血脑屏障损伤情况的评估；

具体的工作方式如下，所述第一波长的脉冲激光器(1-1)发出脉冲激光，经所述反射镜(2-1)、所述二向色镜(2-2)，与第二波长的脉冲激光器(1-2)发出的脉冲激光实现汇合，汇合后的光束经所述空间滤波器(2-3)、所述凸透镜(2-4)、所述小孔光阑(2-5)进入所述光束扫描组件(3)，经所述光束扫描组件(3)的二维扫描振镜(3-2)、扫描透镜(3-4)实现光束聚焦，经所述升降电机(3-1）调整后，聚焦后的光束穿过透光反声的玻璃片(4-1)和去离子水(4-2)，照射在所述成像端面(4-3)上方的目标物体；第一波长的激光和第二波长的激光分别被目标物体中的红细胞和外源性纳米材料特异性吸收，产生两组具有时间延迟的光声信号；激发的光声信号经透光反声的玻璃片(4-1)反射至线聚焦超声换能器(4-5)表面，由所述线聚焦超声换能器(4-5)探测接收，经过所述导电滑环(4-7)、低噪信号放大器(5-1)、所述带通滤波器(5-2)、所述信号采集卡(5-3)保存至计算机中；

在图像采集期间，二维扫描振镜(3-2)驱动聚焦的光束沿着线聚焦超声换能器(4-5)的线探测区域覆盖范围扫描一次，然后线聚焦超声换能器(4-5)在所述齿轮(4-6)、所述步进电机(4-8)的带动下旋转设定的微小角度，聚焦光束的扫描直径轨迹随即也旋转对应微小的角度，依次执行，直至扫描完成整个圆形成像区域。

2.根据权利要求1所述的基于双波长光声显微成像的血脑屏障损伤评估装置，其特征在于：第一波长为532nm，第二波长为810nm。

3.基于双波长光声显微成像的血脑屏障损伤评估方法，其采用如权利要求1或2所述的基于双波长光声显微成像的血脑屏障损伤评估装置进行评估，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，建立血脑屏障损伤模型，作为待评估对象；

步骤B，将光声纳米粒子悬浮液经股静脉注射至所建模型的血液；

步骤C，采用双波长光声显微成像的方式，对所建模型进行高分辨率脑成像，其中第一波长和第二波长的脉冲激光分别用于激发血红蛋白和纳米粒子，获取血管网络和纳米粒子的光声数据；

步骤D，对两组光声数据进行重建，获得大脑的微血管网络结构和纳米粒子的分布情况；

步骤E，通过纳米粒子在血管外侧的分布情况，识别血脑屏障的损伤区域，计算血管外纳米粒子的浓度，定量分析血脑屏障的损伤程度。

4.根据权利要求3所述的基于双波长光声显微成像的血脑屏障损伤评估方法，其特征在于：

步骤A中建立血脑屏障损伤模型，具体是通过颈动脉甘露醇灌注的方式建立大鼠-半脑血脑屏障损伤模型。

5.根据权利要求3所述的基于双波长光声显微成像的血脑屏障损伤评估方法，其特征在于：步骤C中，第一波长为532nm，第二波长为810nm。