[发明专利]基于二维激光振镜扫描的实时光声成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速光声成像技术，特别是涉及一种基于二维激光振镜扫描的实时光声成像系统。

背景技术

激光振镜也称高速扫描振镜（Galvo scanning system），是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，目前广泛用于激光标刻、激光切割、激光打孔等领域。二维激光振镜其工作原理是将激光束入射到X和Y轴反射镜上，用计算机控制反射镜的反射角度分别沿X、Y 轴扫描，从而实现激光束的二维偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在目标材料上按所需的要求运动扫描。该技术具有响应速度快、扫描速度高、扫描范围大、光路密封性能好、对环境适应性强等优势已成为主流产品，具有广阔的应用前景。

光声成像技术是以脉冲或调制激光作为成像激发源，基于被测样品内部光学热吸收差异导致激发出不同强度的光致超声特性，以超声作为信息载体的非电离化的新兴成像方法。它有效的结合了纯光学成像的高对比度和纯声学成像的高穿透深度的优点，可实现厘米量级探测深度和微米量级成像精度的影像，具有完全非侵入性、无损性、非电离化辐射等突出特性。目前光声成像普遍采用单元超声传感器扫描接收光声信号的探测模式，如2003年Wang等和2006年Zhang等分别报道了采用单元超声传感器做圆周或线性扫描接收光声信号来实现多维光声成像方法（X. D. Wang, Y. J. Pang, G. Ku, X. Y. Xie, G. Stoica, and L. V. Wang, “Non-invasive laser-induced photoacoustic tomography for structural and functional imaging of the brain in vivo,” Nat. Biotech., 21(7), 803-806, 2003. H. F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, “Functional photoacoustic microscopy for high-resolution and noninvasive in vivo imaging,” Nat. Biotech. 24(7), 848-851, 2006.）；由于单元超声传感器需要机械扫描以获得不同方向的光声信号，在长耗时和多方位的超声传感器机械扫描过程，机械振动和仪器长时间工作的随机参数漂移等不稳定因素对结果带来的随机误差较大，从而严重影响成像质量和研究结果的时间分辨率、可靠性和稳定性，在实际应用中显然存在相当大的局限性，无法满足实际的快速高精度需求。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于二维激光振镜扫描的实时光声成像系统，它将快速、高效的二维激光振镜扫描技术应用到光声成像领域，可实现快速多维的光声成像。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于二维激光振镜扫描的实时光声成像系统，其特征在于：它包括光源、计算机、采集电路、预处理电路、驱动电路、超声传感器、准直透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组、X轴电机、Y轴电机；光源与计算机导线连接；超声传感器、预处理电路、采集电路、计算机依次导线连接；X轴电机、Y轴电机、驱动电路、计算机依次导线连接；X轴反射振镜与X轴电机机械连接；Y轴反射振镜与Y轴电机机械连接；超声传感器紧贴于被测样品表面；光源发射出脉冲式或经调制后的连续式激光，经准直透镜组准直后，依次经过X轴反射振镜、Y轴反射振镜和聚焦透镜组后聚焦照射在被测样品上，被激发出光声信号；超声传感器接收到光声信号，经预处理电路后由采集电路输送到计算机做后续处理；计算机通过驱动电路驱动X轴电机和Y轴电机分别带动X轴反射振镜和Y轴反射振镜偏转使光束在X-Y平面做二维激光扫描，再通过多维图像重建实现快速多维的光声成像。

所述超声传感器为单元探头或多元的线阵、弧阵、环阵或面阵探头。

所述光源可以是固体激光器、半导体激光器、气体激光器或染料激光器，其辐射波长为紫外至红外范围里一个或多个波长。

所述准直透镜组和聚焦透镜组可分别由一块或多块透镜组合而成。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用二维激光振镜偏转来实现快速扫描，避免了被测样品或超声传感器做机械扫描接收光声信号，具有低扫描惯量、系统动态响应特性好、振镜可高速偏转运动等优点，且一般采用精密伺服电机来控制振镜偏转，可达到很高的扫描精度，有效的提高了系统检测时间、精度、稳定性和实用性。