[发明专利]一种光声病理显微成像系统及方法

说明书

本发明公开了一种光声病理显微成像系统及方法，其系统包括：分别用于发射第一激光脉冲束和第二激光脉冲束的第一激光发射模块和第二激光发射模块；用于进行合束的二向色镜；用于聚焦集成激光脉冲束的光学物镜；用于发射椭圆偏振光的探测光发射模块；用于将椭圆偏振光进行全内反射的光学耦合棱镜；用于将椭圆偏振光束等比例分开并干涉的光束分光模块；用于探测光能量变化的光电探测器；用于进行二维机械扫描的扫描成像模块；用于将光能量变化数据进行记录、存储、数据重建和控制扫描成像模块的控制终端模块。本发明引入光学表面波传感技术进行光声探测，实现光声信号的高灵敏度、宽带探测，实现被测物体微观形态结构的无标记、高对比度、三维观测。

技术领域

本发明涉及光声成像技术领域，特别涉及一种光声病理显微成像系统及方法。

背景技术

恶性肿瘤(癌症)严重危害人类的健康。据世界卫生组织统计，2017年全球癌症死亡人数960万，同年我国癌症新发病例高达380万。癌症已成为我国乃至世界性重大公共卫生问题。目前，绝大多数的恶性肿瘤疾病仍未发现有效、特异的靶向药物，通过外科手术方法确认病灶区域和癌变等级，进而切除癌变组织，迄今仍是癌症干预的最有效手段。

组织病理检查是肿瘤疾病良恶性和恶性程度鉴别诊断的金标准。常规活组织检查经过取材、固定、脱水、浸蜡包埋、切片和染色等一系列步骤，制作成薄层组织切片标本(厚度通常为5.0μm)，在光学显微镜下观察细胞核、胞质以及微血管等要素的形态特征，从而提供诊断信息。然而，该方法诊断周期较长(通常为2-3天)，难以满足术中决策的需求。冰冻切片病理检查能够提高诊断速度(约为30分钟)，可以为术中决策提供较快的病理信息支持。但是，这一技术同样需要冷冻、切片和染色等繁琐的操作程序，制片难度大；仅能观察样本的二维层面图像，无法反映组织的立体结构，制约了病理判断的准确性和重复性，仍难以满足术中诊疗的需求。

光声成像技术所独具的光学吸收成像对比机制，结合无标记观测、大穿透深度、以及高空间分辨率等多重优点，在组织病理检测领域展现出巨大的应用潜力。遗憾的是，当前的光声显微成像技术仍存在致命的缺点，这主要是由于该技术通常采用压电型超声换能器探测光声信号。受制于压电型超声探测器的有限声学响应带宽(通常在50MHz左右)，光声显微成像技术的深度分辨率较差(往往＞20μm)。这导致该技术所获得的被测物体的“单层图像”，实际上是由较大深度范围内的众多信息“堆叠”而成，因此无法准确识别单细胞层的形态特征，极有可能“漏诊”关键的病理信息。此外，压电型超声换能器还存在探测灵敏度低的缺陷，致使细胞核等要素的光声图像信噪比较差，影响了肿瘤良恶性和肿瘤边界等关键病理信息的判断。

发明内容

本发明的目的是提供一种光声病理显微成像系统及方法，旨在解决病理检测技术存在的检测速度慢且无法对病理结构进行三维成像的问题。

本发明实施例提供一种光声病理显微成像系统，其包括：第一激光发射模块、第二激光发射模块、二向色镜、光学物镜、探测光发射模块、光学耦合棱镜、光束分光模块、光电探测器、扫描成像模块、控制终端模块；

所述第一激光发射模块用于按照第一脉冲波长向所述二向色镜发射第一激光脉冲束；

所述第二激光发射模块用于按照第二脉冲波长向所述二向色镜发射第二激光脉冲束；

所述二向色镜用于接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至所述光学物镜；

所述光学物镜用于接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

所述探测光发射模块用于以特定角度向所述光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜的下表面产生光学表面波；

所述光学耦合棱镜用于接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述光束分光模块；