[发明专利]一种血管内荧光‑光声‑超声多模成像装置及方法

权利要求书

1.一种血管内荧光-光声-超声多模成像装置，其特征在于，包括计算机、荧光激发与采集系统、光声信号激发与采集系统、超声信号激发与采集系统、以及一体化探头，血管内的荧光成像激发光和光声成像激发光使用同一光源，并通过光纤环形器进行激光传输和采集；

其中，所述荧光激发与采集系统包括：脉冲激光器、第一滤光片、准直器、第一光纤耦合器、光纤环形器、光电滑环、第二光纤耦合器、第二滤光片、光电倍增管、第一信号放大器以及第一采集卡；所述计算机产生信号激发脉冲激光器产生激光，由第一滤光片滤光之后经过准直器通过第一光纤耦合器由光纤环形器port1口进入port2口出并经过光电滑环由一体化探头输出用于荧光激发，受激产生的荧光由一体化探头接收经过光电滑环经光纤环形器port2口进入并由光纤环形器port3口出经过第二光纤耦合器耦合并由第二滤光片滤光之后送入光电倍增管检测，光电倍增管将接收荧光信号转化为电信号经过第一信号放大器之后由第一采集卡采集并送入计算机处理重建荧光图像；

所述光声信号激发与采集系统包括：脉冲激光器、第一滤光片、准直器、第一光纤耦合器、光纤环形器、光电滑环、超声发射接收器、信号滤波器、第二信号放大器、以及第二采集卡；所述脉冲激光器被激发产生脉冲激光之后经过由第一滤光片滤光之后经过准直器通过第一光纤耦合器由光纤环形器port1口进入port2口出并经过光电滑环由一体化探头输出光声信号激发，产生的光声信号由一体化探头集成的超声换能器采集，然后由超声换能器转化成电信号由连接换能器的同轴电缆经过光电滑环之后由超声接收器接收，并经过信号滤波和第二信号放大器之后由第二采集卡采集，然后将信号送计算机处理重建光声图像；

所述超声信号激发与采集系统包括：延时器、脉冲超声发射/接收器、第二信号放大器、信号滤波器、以及第二采集卡，所述脉冲超声发射/接收器收到延时器给出触发信号之后发射超声脉冲，经过同轴电缆并由光电滑环传输到一体化的探头的超声换能器，使超声换能器产生超声波，对血管进行检测并接收反射回来的超声波，超声换能器将反射超声信号转化为电信号再经过同轴电缆、光电滑环、超声发射接收器，经过第二信号放大器，再经过信号滤波器由第二采集卡传输到计算机，经过图像重建得到血管超声图像。

2.根据权利要求1所述血管内荧光-光声-超声多模成像装置，其特征在于，传输荧光光源和光声激发光源以及荧光接收使用了光纤环形器同时传输，使得荧光的接收在光纤中进行避免空间光干扰，并且提高荧光接收效率，该光纤环形器的port2分为两段通过光电滑环连接，光电滑环与旋转步进电机固定，从而实现旋转。

3.根据权利要求1所述血管内荧光-光声-超声多模成像装置，其特征在于，荧光染料选择Cy7，所述的脉冲激光器发射的激光波长750nm；

所述脉冲激光器为半导体激光器、固体激光器、染料激光器或气体激光器，输出的脉冲激光的波长范围为400nm～2500nm，脉冲宽度为5ns～50ns。

4.根据权利要求1所述血管内荧光-光声-超声多模成像装置，其特征在于，所述超声脉冲发射/接收器发射超声信号的频率范围为20MHz～50MHz，接收超声信号的频率范围为1KHz～75MHz，所述信号放大器能够放大频率为5-75MHz，放大增益为10-60dB，信号率滤波器为带通滤波器，通带宽为5-50MHz。

5.根据权利要求1所述血管内荧光-光声-超声多模成像装置，其特征在于，所述一体化探头的内部集成有高频超声换能器，高频超声换能器的主频为50MHZ，带宽为80％，发射超声信号的频率范围为20MHz～50MHz，接收超声信号或光声信号的频率范围为1KHz～75MHz。

6.根据权利要求1所述血管内荧光-光声-超声多模成像装置，其特征在于，所述光纤环形器port2口经光电滑环之后末端经grin透镜和镀膜反射镜之后聚焦之后侧向90°出光对血管进行荧光及光声信号激发，所述的光纤、grin透镜和镀膜反射镜、及高频超声换能器一同放在外径为1.0mm内径为0.5mm的医用不锈钢管中；

所述光纤环形器port2口光纤、超声换能器信号线均穿过医用扭矩线圈，医用扭矩线圈一端与光电滑环机械连接，另一端与医用不锈钢管机械连接，旋转电机通过光电滑环带动固定的扭矩线圈的旋转，从而带动医用不锈钢钛管及医用不锈钢管中的荧光-光声-超声三种模式旋转激发采集信号。