[发明专利]一种变焦扫描的光声显微成像装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于显微成像技术领域，特别涉及一种变焦扫描的光声显微成像装置及其方法。

背景技术

光声成像是指短脉冲激光照射到生物组织，组织中的光吸收体吸收脉冲激光后，会产生组织温升，由于照射时间极短，因而产生瞬时热膨胀导致应激出超声信号（称为光声信号），利用超声探测器接收组织周围产生的光声信号，并通过一定的算法进行图像重建，可以反演出组织内部光吸收的分布结构，它是一种基于光学吸收差异特性反映组织生理病变的功能成像技术。光声显微成像技术，与光学显微成像类似，利用聚焦激发光实现点激发与声探测的显微成像。一方面，由于超声在组织中的穿透深度要比光在组织中的穿透深度大2-5个数量级；所以，相对于光学显微成像，光声显微成像能够对更深层的组织进行成像，一般大于200微米而小于几个毫米。但是由于随着深度的增加，激发光斑仍然受到强烈的光散射作用影响，所以，尽管光声显微成像能够获得比传统光学显微成像更深的组织成像，但其成像在深度方向上由于光斑的散射会呈现不均匀分辨率分布，即焦点所处的深度其分辨率最高，在焦点上方或者下方其分辨率会逐渐降低；同时由于不同深度其光能量密度分布亦不均匀，所以光声显微成像不同深度的信噪比也不一致，从而影响了光声成像在生物医学、电子工程学上的应用，特别是影响了需要定量计算光吸收系数时的应用研究。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种变焦扫描的光声显微成像装置。

本发明的另一目的在于提供运用上述变焦扫描的光声显微成像装置的成像方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种变焦扫描的光声显微成像装置，包括扫描阵镜、变焦系统、显微样品台、固定支架和控制采集及图形重建软硬件；扫描阵镜设置于固定支架的顶部，变焦系统设置于固定支架的中部，显微样品台设置于固定支架的底部；固定支架和控制采集及图形重建软硬件连接；

优选的，所述的显微样品台采用螺丝设置于固定支架的底部；

所述的扫描阵镜内设置有依次连接的扫描电机和反射镜；扫描电机及反射镜用于实现光束的二维扫描；

优选的，所述的扫描阵镜内设置2个扫描电机及反射镜；

所述的扫描阵镜优选为二维快速扫描阵镜；二维快速扫描阵镜的扫描速度可以达到2000步/秒；

所述的变焦系统包括显微物镜、聚焦超声探测器、一维移动平台、步进电机、固定架A和固定架B；显微物镜设置于固定架A上，显微物镜通过步进电机调整水平位置；固定架A设置于一维移动平台的中上部；聚焦超声探测器设置于固定架B上，固定架B设置于一维移动平台的底部；步进电机设置于一维移动平台的顶端，一维移动平台设置于固定支架的中部；

所述的显微物镜与聚焦超声探测器同轴；显微物镜能够通过一维移动平台上下移动，调整其与聚焦超声探测器的间距，显微物镜的最小移动步距为2微米；聚焦超声探测器用于接收光声信号；

优选的，所述的聚焦超声探测器为碗状中空型聚焦超声探测器；

所述的碗状中空型聚焦超声探测器优选在碗状基底上镀有一层环形压电陶瓷晶体；

所述的碗状中空型聚焦超声探测器的主频优选为15MHz；焦长为20～30mm，优选为23mm；

所述的固定支架设置有信号线连接口、控制线连接口；控制采集及图形重建软硬件通过控制线连接口与固定支架连接，聚焦超声探测器通过信号线连接口与控制采集及图形重建软硬件连接；

所述的控制采集及图形重建软硬件设置有放大器和采集卡；

所述的放大器的放大倍数为70dB，带宽为50KHz～500MHz；

所述的放大器优选为多级级联放大器；

所述的采集卡的实时采样率为100MHz，最小电压分辨率为12.2uV，板载内存32MB；

运用上述变焦扫描的光声显微成像装置的成像方法，包括如下步骤：

（1）将样品置于显微样品台上，启动变焦扫描的光声显微成像装置，短脉冲激光入射扫描阵镜内，经扫描电机及反射镜实现光束点扫描；

（2）从扫描阵镜出射的激光束入射到显微物镜后被聚焦，然后穿过聚焦超声探测器到达样品的表面；

（3）扫描阵镜控制聚焦光斑在样品的表面进行一维或二维点扫描，采集光声信号；

（4）通过一维移动平台控制显微物镜与聚焦超声探测器之间的距离，调整激发光焦点的扫描位置的深度，重复步骤（3）；

（5）重建多个不同深度的焦点扫描的光声信号图像；

步骤（1）中：

所述的短脉冲激光为脉冲激光器发出的激光；