[发明专利]一种光声双模成像系统及其成像方法

权利要求书

1.一种光声双模成像系统，其特征在于，所述光声双模成像系统包括：超声探测阵列、容器、导声液体、荧光激发光源、传导光纤、滤光片、相机、脉冲激光器、固定装置、位移装置、一分N光纤束、多通道采集器、光电探测器和计算机；其中，

容器为不具有上底面且具有下底面的内部中空的壳体；容器的内部盛放有导声液体，成像物体放置在容器内；容器的一个侧壁为竖直平面作为光学窗口面，采用透光的材料，用于光学信号的传递；光学窗口面的宽度不小于成像物体的宽度；另一部分的侧壁为圆柱体的部分侧壁作为光声接收侧壁，光声接收侧壁所占圆柱体的侧壁部分不小于1/4且不大于3/4；

超声探测阵列包括M个相同的竖直方向聚焦的条形超声换能器，M为≥32的自然数；M个超声换能器均匀排布在水平平面上一个部分圆上，构成部分环形；环形角度占比不小于1/4圆周且不大于3/4圆周，且与容器的光声接收侧壁的占比一致；超声探测阵列连接至多通道采集器的输入端，每一个超声换能器分别连接至多通道采集器的一个独立的通道；多通道采集器的输出端连接至计算机；超声探测阵列固定放置在固定装置上，固定装置密封设置在容器的光声接收侧壁的顶部，超声探测阵列的接收面与容器内的导声液体完全接触；

荧光激发光源连接至传导光纤的输入端，传导光纤的输出端正对容器的光学窗口面；相机透过光学窗口面采集荧光信号；相机的镜头前设置滤光片；相机通过图像信号线连接至计算机；

脉冲激光器连接至一分N光纤束的输入端，一分N光纤束的N个输出端的中心均匀分布在同一个圆上，且位于容器之上，N为≥4的自然数；N个输出端输出的光照在成像物体上所呈现的水平圆形光环与超声探测阵列的竖直方向聚焦点在一个水平面上；

光电探测器的感光面侧对光学窗口面，朝向成像物体；光电探测器通过一分二触发线分别连接至多通道采集器和相机；

荧光激发光源发出荧光激发光，通过传导光纤透过容器的光学窗口面照射到位于容器内的成像物体上，激发成像物体产生荧光信号，荧光信号透过容器的光学窗口面，通过滤光片去除杂光，相机实时采集荧光信号生成荧光图像，通过图像信号线将荧光图像传输至计算机；

脉冲激光器发出脉冲激光，脉冲激光通过一分N光纤束的N个输出端，形成水平圆环形光环，水平圆环形光环均匀地照射在成像物体上，产生光声信号，光声信号通过导声液体，由超声探测阵列接收；光声信号被多通道采集器采集，并在计算机上实时重建，得到光声图像；

当脉冲激光器发出一束脉冲激光时，光电探测器探测到脉冲激光，并发出电脉冲触发信号，同步触发多通道采集器和相机，触发同步采集光声信号和荧光信号，从而在计算机上实时且同步获得荧光图像和光声图像。

2.如权利要求1所述的光声双模成像系统，其特征在于，还包括位移装置，所述位移装置包括长程的竖直平移台和成像物体固定件，竖直平移台设置在固定装置的外侧上，在竖直平移台上设置成像物体固定件，成像物体固定件的底部浸入容器内导声液体，成像物体放置在浸入导声液体的成像物体固定件上，位移装置能够带动成像物体在竖直方向上做一维移动。

3.如权利要求1所述的光声双模成像系统，其特征在于，还包括控温装置，所述容器连接至控温装置，控温装置使得容器内部的导声液体的温度处于设定的范围；。

4.如权利要求1所述的光声双模成像系统，其特征在于，所述容器壁上设置有入口和出口，入口和出口分别通过管道连接至液体循环装置。

5.如权利要求1所述的光声双模成像系统，其特征在于，所述固定装置的上表面内侧具有环形凹槽，环形凹槽的形状与超声探测阵列的环形一致，超声探测阵列固定放置在环形凹槽内。

6.如权利要求1所述的光声双模成像系统，其特征在于，所述荧光激发光源采用连续激光器，或者采用卤素灯或氙灯加上滤光片。

7.一种如权利要求1所述的光声双模成像系统的成像方法，其特征在于，所述成像方法包括以下步骤：

1)光声双模成像系统连接：

a)提供容器，容器为不具有上底面且具有下底面的内部中空的壳体；容器的内部盛放有导声液体，成像物体放置在容器内；容器的一个侧壁为竖直平面作为光学窗口面，

采用透光的材料，用于光学信号的传递；光学窗口面的宽度不小于成像物体的宽度；

另一部分的侧壁为圆柱体的部分侧壁作为光声接收侧壁，光声接收侧壁所占圆柱体的侧壁部分不小于1/4且不大于3/4；

b)超声探测阵列包括M个相同的竖直方向聚焦的条形超声换能器，M为≥32的自然数；M个超声换能器均匀排布在水平平面上一个部分圆上，构成部分环形；环形角度占比不小于1/4圆周且不大于3/4圆周，且与容器的光声接收侧壁的占比一致；

超声探测阵列连接至多通道采集器的输入端，每一个超声换能器分别连接至多通道采集器的一个独立的通道；多通道采集器的输出端连接至计算机；超声探测阵列固定放置在固定装置上，固定装置密封设置在容器的光声接收侧壁的顶部，超声探测阵列的接收面与容器内的导声液体完全接触；

c)荧光激发光源连接至传导光纤的输入端，传导光纤的输出端正对容器的光学窗口面；

相机透过光学窗口面采集荧光信号；相机的镜头前设置滤光片；相机通过图像信号线连接至计算机；

d)脉冲激光器连接至一分N光纤束的输入端，一分N光纤束的N个输出端的中心均匀分布在同一个圆上，且位于容器之上，N为≥4的自然数；N个输出端输出的光照在成像物体上所呈现的水平圆形光环与超声探测阵列的竖直方向聚焦点在一个水平面上；

e)光电探测器的感光面侧对光学窗口面，朝向成像物体；光电探测器通过一分二触发线分别连接至多通道采集器和相机；

2)荧光激发光源发出荧光激发光，通过传导光纤透过容器的光学窗口面照射到位于容器内的成像物体上，激发成像物体产生荧光信号，荧光信号透过容器的光学窗口面，通过滤光片去除杂光，相机实时采集荧光信号生成荧光图像，通过图像信号线将荧光图像传输至计算机；

3)脉冲激光器发出脉冲激光，脉冲激光通过一分N光纤束的N个输出端，形成水平圆环形光环，水平圆环形光环均匀地照射在成像物体上，产生光声信号，光声信号通过导声液体，由超声探测阵列接收；光声信号被多通道采集器采集，并在计算机上实时重建，得到光声图像；

4)当脉冲激光器发出一束脉冲激光时，光电探测器探测到脉冲激光，并发出电脉冲触发信号，同步触发多通道采集器和相机，触发同步采集光声信号和荧光信号，从而在计算机上实时且同步获得荧光图像和光声图像。