[发明专利]一种同时检测弹性和粘性的光声腹腔镜装置及其方法

摘要

本发明公开了一种同时检测弹性和粘性的光声腹腔镜的装置及方法，装置包括激光发射系统、光耦合系统、腹腔镜系统、信号传输系统以及信号处理系统；所述激光发射系统采用激光器；所述光耦合系统包括耦合器，耦合器通过多模光纤与腹腔镜系统连接；所述腹腔镜系统包括准直器、聚焦透镜、函数发生器、MEMS镜和内窥探头，所述准直器、聚焦透镜、MEMS镜顺序连接，所述函数发生器与MEMS镜连接，所述内窥探头连接至信号传输系统；所述信号传输系统包括放大器、示波器、锁相放大器。本发明采用MEMS镜控制激光在组织样品上实现X‑Y平面二维扫描，实现组织样品保持不动，控制激光进行二维扫描；并且可以克服传统光声表面成像的局限，属于微创检测技术领域。

主权项

1.一种同时检测弹性和粘性的光声腹腔镜的装置，其特征在于：包括激光发射系统、光耦合系统、腹腔镜系统、信号传输系统以及信号处理系统；所述激光发射系统、光耦合系统、腹腔镜系统、信号传输采集系统、信号处理系统按照光信号的传输方向顺序连接；所述激光发射系统采用激光器；所述光耦合系统包括耦合器，耦合器通过多模光纤与腹腔镜系统连接；所述腹腔镜系统包括准直器、聚焦透镜、函数发生器、MEMS镜和内窥探头，所述准直器、聚焦透镜、MEMS镜顺序连接，所述函数发生器与MEMS镜连接，所述内窥探头连接至信号传输系统，所述内窥探头为超声探测器；所述信号传输系统包括放大器、示波器、锁相放大器；所述信号处理系统是计算机，所述超声探测器、放大器、示波器、锁相放大器和计算机依次相连，所述计算机安装有采集控制及信号处理系统；测试时，组织样品放置在平台上，并浸没在耦合槽的耦合液中；所述腹腔镜系统设置在组织样品正上方，且腹腔镜不偏离组织样品表面，所述激光器发出的脉冲激光通过光纤和聚焦透镜聚焦，照在组织样品上；所述超声探测器对准组织样品，且超声探测器的下端进入耦合槽的耦合液中，接收组织样品被激发出的光声信号；所述腹腔镜系统中的MEMS镜控制脉冲激光进行逐点扫描组织样品，具体为：1)将组织样品放置在样品槽上，并浸没在耦合槽的耦合液中；将腹腔镜设置在组织样品正上方，并调整腹腔镜的高度使腹腔镜的焦点不偏离组织样品表面；将超声探测器对准组织样品，并使超声探测器的下端进入耦合槽的耦合液中；2)激光器发出脉冲激光，该脉冲激光通过多模光纤、准直器和聚焦透镜聚焦，形成聚焦光束照在MEMS镜上，激光通过MEMS镜照在组织样品上，激发出光声信号，光声信号经过耦合槽中的耦合液后被内窥探头接收；3)内窥探头接收的光声信号经放大器放大后，被示波器和锁相放大器采集，示波器和锁相放大器将采集的信号信息存储到计算机中，函数发生器控制MEMS镜使脉冲激光进行逐点扫描样品，并对应的组织样品上形成X‑Y二维平面扫描区域；4)示波器采集完全部信号后，计算机将各点的信号对时间进行一次积分，得到组织样品表面振动位移的时间函数；获取组织样品表面振动位移从零上升至其最大值时所需时间，利用该时间计算各点的组织样品定量弹性模量；根据计算的定量弹性模量，重建出组织样品的定量弹性二维图像，最后通过锁相放大器采集的相位信息，得到光声粘弹图像，粘性系数通过结合已得到的弹性模量和基于Kelvin‑Voigt模型的损耗角得到。