大景深轴向高分辨光声显微成像方法研究

发布时间：2021-03-27 09:43

　　微血管网络在空间上纵横交错、错综复杂,其由直径在10-200μm的微动静脉和介于两者之间的直径在5-8μm的毛细血管组成。光声显微成像技术结合了光学和声学的成像优势,能够无标记地实现对微血管网络进行成像。然而为获得足够高的分辨率,往往采用光学聚焦的方法,成像景深较小。此外,横向分辨率往往可以达到光学衍射极限（百纳米量级）,而轴向分辨率受限于超声探测带宽却很难优于10微米。这使得成像三维空间分辨率不均匀,系统很难对微血管网络进行大范围、空间分辨率均匀的成像。为解决这一问题,本文研究了提升成像系统的景深和轴向分辨率的方法。为提升光学分辨光声显微成像系统的成像景深发展了一套快速轴向扫描光声显微成像系统。我们采用一个声折射率梯度镜用于焦面的快速切换。将光脉冲分别通过三根不同长度的多模光纤再合束后形成三个时间间隔为120 ns的脉冲串,利用同步电路将这三个光脉冲与声折射率梯度镜的三个振动态（对应不同焦距）同步,实现了在每个A线数据获取中同时获得3个焦面信息。利用斜拉碳纤维进行成像证明了成像景深为360微米,是单焦点系统的3倍。进一步通过对小鼠耳朵和脑血管进行成像验证了活体成像能力。为提升光学分辨... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【部分图文】：

光声成像的原理

5声图像的获取。(a)A 型扫描 (A- line)。(b) B 型扫描 (B- scan)。(c) C 型扫描获得的最大值投影图。UT，超声换能器。 1.2 PA signals and images. (a) A-scan process. (b) B-scan process. (c) C-scan procesUltrasonic Transducer.前，出现了多种光声显微成像系统的具体实施方式，通过上述分析可超声探头、共轴共焦方式效率最高。综合起来光声显微成像系统实施和探测器相对位置主要可分为 3 种方式，分别是：(1) 透射式，如图 1方式超声探头与光源为共轴共焦处于样品的两侧，探测效率较高，信能对较薄的样品进行成像，适用范围有限；(2) 反射式，反射式中光源于同一侧且保持共轴共焦，如图 1.3 (b) 所示，相对于透射式，其不受

图 1.3 各种光声显微成像系统模式。(a) 透射式。(b) 反射式，包括反射式声学分辨光声显微成像系统 (AR-PAM) 和反射式光学分辨光声显微成像系统 (OR-PAM)。(c) 离轴式。AL，声透镜；UT，超声换能器。Fig. 1.3 Schematics of photoacoustic imaging modalities. (a) Transmission mode. (b) Reflection mode,including reflection mode acoustic-resolution photoacoustic microscopy (AR-PAM) and reflectionmode optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM). (c) Off-axis mode. AL, acoustic lens;UT, ultrasonic transducer.1.2.2 光声成像技术发展概述经过 20 多年的发展，光声成像已成为发展最快的生物成像技术之一。根据光激发和声探测的形式，光声成像主要有两种类型：光声层析成像 (photoacoustictomography, PAT) 和光声显微成像 (photoacoustic microscopy, PAM)。PAT 使用宽场照明和在多个位置的超声探测，可提供相对低的空间分辨率（几百微米量级）和较深的成像深度（几个厘米）；PAM 使用强或者弱聚焦的照明和聚焦的超声探测，可提供

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3103292