一種實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)及其成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)及其成像方法。本發(fā)明的成像系統(tǒng)包括：激光器、前端光路、反射鏡、聚焦透鏡、透光反聲器件、掃描鏡、水槽、超聲探頭、超聲收發(fā)裝置、放大器以及計(jì)算機(jī)；透光反聲膜和掃描鏡放置在水槽內(nèi)；包括光聲成像模式和超聲成像模式兩種工作模式。本發(fā)明通過掃描鏡的使用代替了機(jī)械掃描，大幅度提高了成像時(shí)間，減少患者的痛苦；同時(shí)，光和超聲共聚焦的設(shè)計(jì)，改變了現(xiàn)有的純光學(xué)聚焦或者超聲聚焦的成像模式，在達(dá)到光學(xué)分辨率的基礎(chǔ)上也提高了靈敏度，還可以進(jìn)行從眼前到眼底的全眼成像；雙波長的使用，打破了現(xiàn)有僅是眼部血管結(jié)構(gòu)成像的局限，可以進(jìn)行血氧飽和度的功能成像，有利于部分眼部疾病的早期檢測。
【專利說明】一種實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)及其成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種功能性高分辨率實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)及其成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的眼病檢查手段主要有檢眼鏡、眼部超聲成像、光學(xué)相干層析成像等。檢眼鏡是最簡易的眼病檢查手段，操作方便，但不能給出三維結(jié)構(gòu)和功能信息；眼部超聲成像不僅可以在結(jié)構(gòu)上區(qū)分眼的各層組織，還可以通過多普勒顯示血流信息，可用于多種結(jié)構(gòu)和功能性病變的檢查，但對比度和靈敏度不高，診斷者的主觀因素大；光學(xué)相干層析成像(OCT)是一種眼科高分辨率的橫斷面影像學(xué)診斷新技術(shù)，分辨率可達(dá)到微米量級，適合于對眼透光組織作斷層成像。具有分辨率高、成像快、重復(fù)性好等特點(diǎn)，主要用于眼底后部玻璃體界面疾病、視網(wǎng)膜及黃斑部疾病、色素上皮疾病等的檢查。然而，OCT的成像因受散射影響而深度有限。另一方面，OCT不能給出一些重要的功能信息，例如眼部循環(huán)系統(tǒng)的血氧飽和度。光聲眼科成像是近幾年發(fā)展起來的新型技術(shù)。它基于光聲層析成像原理，眼睛里血管、色素層等組織在吸收了入射的脈沖及發(fā)光后發(fā)生熱膨脹，從而產(chǎn)生超聲信號。通過在眼睛表面探測產(chǎn)生的超聲波可以重建吸收體的位置和形態(tài)。由于活體生物組織的光學(xué)吸收特性和其功能與分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此基于光學(xué)吸收特性的光聲眼科成像可以提供這方面的信息。例如糖尿病視網(wǎng)膜病和與年齡相關(guān)的黃斑變性等疾病的循環(huán)系統(tǒng)和代謝都有異常，而光聲眼科成像可以通過提供眼部循環(huán)系統(tǒng)的血氧飽和度這一重要生理參數(shù)幫助疾病的診斷。
[0003]國際上，已經(jīng)有不少課題組進(jìn)行將光聲效應(yīng)應(yīng)用于眼部成像的研究。依賴于光學(xué)聚焦，Jiao和Zhang研發(fā)出的光聲眼部系統(tǒng),與光學(xué)相干層析,掃描激光檢眼鏡,突光血管造影等成像模態(tài)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了活體小鼠多模態(tài)眼底成像；Hu和Rao研發(fā)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了小鼠虹膜高分辨率三維成像。但這兩個(gè)系統(tǒng)都只實(shí)現(xiàn)了眼前或眼底的眼內(nèi)部分組織的光聲成像。Silverman和Adam分別設(shè)計(jì)的光聲眼部成像系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了全眼的超聲和光聲雙模態(tài)成像，然而由于基于聲學(xué)的聚焦，這兩套系統(tǒng)的分辨率較低?？傮w說來，國際上現(xiàn)有的光聲眼部成像設(shè)備，沒有將高分辨率功能性的光聲顯微成像和眼科檢查中最常用的超聲結(jié)構(gòu)成像結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)從眼前到眼后部的高分辨率功能性全眼多模態(tài)光聲成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種將光聲成像模式和超聲成像模式結(jié)合的成像系統(tǒng)及其成像方法，實(shí)現(xiàn)功能性高分辨率實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)包括:激光器、前端光路、反射鏡、聚焦透鏡、透 光反聲器件、掃描鏡、水槽、超聲探頭、超聲收發(fā)裝置、放大器以及計(jì)算機(jī)；透光反聲器件、掃描鏡和超聲探頭的前表面放置在水槽內(nèi)；包括光聲成像模式和超聲成像模式兩種成像模式；其中，在光聲成像模式中，超聲收發(fā)裝置設(shè)置為接收模式；激光器發(fā)出激光，激光通過前端光路，經(jīng)反射鏡反射，由豎直放置的聚焦透鏡聚焦后，經(jīng)透光反聲器件透射，再經(jīng)掃描鏡反射，照射到檢查部位，產(chǎn)生超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡反射，再經(jīng)透光反聲器件反射，由超聲探頭接收并將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸至超聲收發(fā)裝置，再經(jīng)放大器放大，傳輸至計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行采集和處理；在超聲成像模式中，超聲收發(fā)裝置設(shè)置為收發(fā)模式；超聲收發(fā)裝置激勵(lì)超聲探頭發(fā)出超聲波，經(jīng)透光反聲器件反射，再經(jīng)掃描鏡反射，照射到檢查部位，產(chǎn)生調(diào)制的超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡反射，再經(jīng)透光反聲器件反射，由超聲探頭接收，并將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸至超聲收發(fā)裝置，再經(jīng)放大器放大，最終傳輸至計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行采集和處理。
[0007]本發(fā)明的激光器為具有多波長輸出的激光器，在對人眼血管進(jìn)行結(jié)構(gòu)成像時(shí)，只需要使用一種波長即可，該波長應(yīng)滿足血液吸收系數(shù)遠(yuǎn)大于外周組織。同時(shí)，為了對臨床疾病進(jìn)行早期診斷，需要對眼部血管進(jìn)行功能性成像。具體做法是使用含氧和脫氧血紅蛋白吸收有差異的兩種波長分別對血管進(jìn)行成像，經(jīng)過后期運(yùn)算得到血管不同部位的血氧飽和度，這是許多眼部疾病，如年齡相關(guān)性黃斑變性，糖尿病性視網(wǎng)膜病變等的重要功能參數(shù)。
[0008]前端光路包括衰減片、光纖耦合透鏡、光纖和準(zhǔn)直透鏡；其中，激光器發(fā)出的激光經(jīng)衰減片衰減，由光纖耦合透鏡耦合至光纖中，光纖的出光口位于水平放置的準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)處，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡變?yōu)槠叫泄狻?br> [0009]進(jìn)一步，本發(fā)明在聚焦透鏡和透光反聲器件之間設(shè)置矯正透鏡，對經(jīng)聚焦透鏡聚焦的激光進(jìn)行光學(xué)相差矯正。
[0010]掃描鏡采用水浸式MEMS平面振鏡，能夠繞兩個(gè)互相垂直的軸旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行二維掃描。水槽的側(cè)壁設(shè)置 有圓孔，矯正透鏡通過圓孔嵌在水槽的側(cè)壁上。激光器發(fā)出激光，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡形成平行光，再經(jīng)45度反射鏡和豎直放置的聚焦透鏡聚焦，以及矯正透鏡進(jìn)行光學(xué)相差矯正后，經(jīng)過45度透光反聲器件以后與超聲共路，再經(jīng)過掃描鏡的反射照射于人眼的檢查部位。檢查部位位于聚焦透鏡的焦平面，即平行光經(jīng)聚焦透鏡和矯正透鏡后，在水中經(jīng)透光反聲器件透射以及掃描鏡反射，到達(dá)檢查部位所經(jīng)歷的光路等于焦距。掃描鏡的初始位置與水平面夾角45度，調(diào)節(jié)掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角度，從而改變聚焦光的掃描范圍。在掃描過程中，掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角度由視場決定。這里透光反聲器件的作用是保證入射光通過聚焦透鏡以后水平照射到掃描鏡的表面，同時(shí)令通過掃描鏡反射的水平的超聲波豎直進(jìn)入超聲探頭的接收區(qū)域。為了提高系統(tǒng)的靈敏度，這里采用激光激發(fā)光路和超聲接收共聚焦的設(shè)計(jì)。激發(fā)光依靠聚焦透鏡進(jìn)行聚焦，而超聲信號的聚焦可以采取兩種方式:1)超聲探頭采用聚焦超聲探頭，并且透光反聲器件采用平面透光反聲器件，這里超聲信號的聚焦主要由超聲探頭實(shí)現(xiàn)，透光反聲器件的作用是改變超聲傳播方向，保證超聲信號被超聲探頭垂直接收；2)超聲探頭采用非聚焦超聲探頭，并且透光反聲器件采用非平面透光反聲器件，該設(shè)計(jì)中，非平面透光反聲器件的作用是實(shí)現(xiàn)超聲信號的聚焦和超聲信號的傳播方向的改變。例如，使用拋物面的透明材質(zhì)構(gòu)成的非平面透光反聲器件，將激發(fā)光聚焦于拋物面的焦點(diǎn)處，則拋物面的焦點(diǎn)產(chǎn)生的超聲信號經(jīng)拋物面反射后，都會平行于拋物面的軸線，即垂直入射于非聚焦超聲探頭的表面。
[0011]在水槽的底部，設(shè)置有通孔，通孔的直徑大于人眼的直徑，通孔上覆蓋有透明薄膜，以實(shí)現(xiàn)密封。成像時(shí)，眼睛通過生理鹽水滴液與薄膜輕貼，人眼的視軸與水槽的底部垂直。
[0012]本發(fā)明的成像系統(tǒng)包括光聲成像模式和超聲成像模式兩種成像模式，在光聲成像模式中，超聲收發(fā)裝置設(shè)置為接收模式，超聲收發(fā)裝置控制超聲探頭接收超聲信號并起到輔助放大經(jīng)超聲探頭轉(zhuǎn)換后的電信號的作用，經(jīng)超聲收發(fā)裝置初級放大的電信號輸入后端的放大器；在超聲成像模式中，超聲收發(fā)裝置設(shè)置為收發(fā)模式，周期性觸發(fā)和接收超聲信號，超聲收發(fā)裝置激勵(lì)超聲探頭發(fā)出超聲波，超聲探頭將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號后，再傳輸至超聲收發(fā)裝置，超聲收發(fā)裝置控制超聲探頭接收超聲信號并起到輔助放大經(jīng)超聲探頭轉(zhuǎn)換后的電信號的作用，經(jīng)超聲收發(fā)裝置初級放大的電信號輸入后端的放大器。在接收模式以及收發(fā)模式的接收狀態(tài)中，超聲收發(fā)裝置的作用與放大器等同；在收發(fā)模式的激發(fā)狀態(tài)中，超聲收發(fā)裝置發(fā)射高幅值脈沖電壓觸發(fā)超聲探頭發(fā)出超聲信號。
[0013]進(jìn)一步，本發(fā)明的成像系統(tǒng)還能夠結(jié)合光學(xué)相干層析成像OCT裝置，以實(shí)現(xiàn)多模態(tài)成像。在準(zhǔn)直透鏡和反射鏡之間加入熱鏡，熱鏡平行于反射鏡，將光學(xué)相干層析成像OCT裝置的光引入系統(tǒng)。來自光學(xué)相干層析成像裝置的入射光經(jīng)熱鏡反射后，與光聲模態(tài)下經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后的平行光共路。這樣的成像系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)光聲、超聲以及光學(xué)相干層析成像二種模態(tài)成像。
[0014]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)的成像方法。
[0015]本發(fā)明的實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)的成像方法，包括光聲成像模式和超聲成像模式。
[0016]光聲成像模式包括以下步驟: [0017]I)將超聲收發(fā)裝置設(shè)置為接收模式；
[0018]2)選擇激光的波長，激光器發(fā)出激光，激光通過前端光路，經(jīng)反射鏡反射，由豎直放置的聚焦透鏡聚焦，經(jīng)透光反聲器件透射，再經(jīng)掃描鏡反射；
[0019]3)調(diào)整檢查部位的位置，使得檢查部位位于聚焦透鏡的焦平面，聚焦光照射到檢查部位；
[0020]4)檢查部位接收光照射產(chǎn)生超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡反射，再經(jīng)透光反聲器件反射，由超聲探頭接收，將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，由超聲收發(fā)裝置接收，經(jīng)放大器放大，傳輸至計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行采集和處理；
[0021]5)調(diào)節(jié)掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角度，改變聚焦光的掃描范圍，重復(fù)步驟2)~4)，直至完成二維的掃描區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)三維的成像。
[0022]在光聲成像模式中，在完成上述步驟后，進(jìn)一步包括，改變激光器發(fā)出的激光的波長，重復(fù)步驟2)~5)，經(jīng)過后期運(yùn)算得到血管不同部位的血氧飽和度，從而實(shí)現(xiàn)對眼部血管進(jìn)行功能性成像。
[0023]在步驟4)中，由超聲探頭接收，將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，超聲收發(fā)裝置控制超聲探頭接收超聲信號并起到輔助放大經(jīng)超聲探頭轉(zhuǎn)換后的電信號的作用，經(jīng)超聲收發(fā)裝置初級放大的電信號輸入后端的放大器，再經(jīng)放大器放大。
[0024]超聲成像模式包括以下步驟:
[0025]I)將超聲收發(fā)裝置設(shè)置為收發(fā)模式；
[0026]2)超聲收發(fā)裝置激勵(lì)超聲探頭發(fā)出超聲波，經(jīng)透光反聲器件反射，再經(jīng)掃描鏡反射，照射到檢查部位；[0027]3)檢查部位接收超聲波產(chǎn)生調(diào)制的超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡反射，再經(jīng)透光反聲器件反射，由超聲收發(fā)裝置接收，將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸至超聲收發(fā)裝置，經(jīng)放大器放大，傳輸至計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行采集和處理；
[0028]4)調(diào)節(jié)掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角度，改變聚焦光的掃描范圍，重復(fù)步驟2)~3)，直至完成二維的掃描區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)三維的成像。
[0029]在步驟3)中，由超聲收發(fā)裝置接收，將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸至超聲收發(fā)裝置，超聲收發(fā)裝置控制超聲探頭接收超聲信號并起到輔助放大經(jīng)超聲探頭轉(zhuǎn)換后的電信號的作用，經(jīng)超聲收發(fā)裝置初級放大的電信號輸入后端的放大器，再經(jīng)放大器放大。
[0030]本發(fā)明的又一目的在于提供本發(fā)明的實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)用于結(jié)合眼底鏡、激光掃描檢查鏡以及眼底熒光攝影，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)的用途。
[0031]本發(fā)明的有益效果:
[0032]本發(fā)明通過掃描鏡的使用代替了原有的機(jī)械掃描，大幅度提高了成像時(shí)間(從分鐘量級到秒量級)，減少患者的痛苦；同時(shí)，光和超聲共聚焦的設(shè)計(jì)，改變了現(xiàn)有的純光學(xué)聚焦或者超聲聚焦的成像模式，在達(dá)到光學(xué)分辨率的基礎(chǔ)上也提高了靈敏度，還可以進(jìn)行從眼前到眼底的全眼成像；雙波長的使用，打破了現(xiàn)有僅是眼部血管結(jié)構(gòu)成像的局限，可以進(jìn)行血氧飽和度的功能成像，有利于部分眼部疾病的早期檢測。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)在成像時(shí)人眼的位置的示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)的超聲信號聚焦的兩種實(shí)現(xiàn)方式的示意圖，其中，(a)為采用聚焦超聲探頭和平面透光反聲器件的示意圖；2)采用非聚焦超聲探頭和非平面透光反聲器件的示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明結(jié)合光學(xué)相干層析成像OCT的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0038]如圖1所不,本實(shí)施例的實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)包括:激光器1、前端光路
2、反射鏡3、聚焦透鏡4、矯正透鏡41、透光反聲器件5、掃描鏡6、水槽7、超聲探頭8、超聲收發(fā)裝置9、放大器10以及計(jì)算機(jī)11 ;透光反聲器件5和掃描鏡6放置在水槽7內(nèi)，水槽內(nèi)盛有水，矯正透鏡41通過水槽側(cè)壁的圓孔嵌在水槽7的側(cè)壁上；其中，在光聲成像模式中，超聲收發(fā)裝置9設(shè)置為接收模式；激光器I發(fā)出激光，激光通過前端光路2，經(jīng)反射鏡3反射，由豎直放置的聚焦透鏡4聚焦后，經(jīng)矯正透鏡41，由透光反聲器件5透射，再經(jīng)掃描鏡6反射，照射到檢查部位，產(chǎn)生超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡6反射，再經(jīng)透光反聲器件5反射，由超聲探頭8接收傳輸至超聲收發(fā)裝置9，超聲收發(fā)裝置9將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大器10放大，傳輸至計(jì)算機(jī)11對圖像進(jìn)行采集和處理；在超聲成像模式中，超聲收發(fā)裝置9設(shè)置為收發(fā)模式；超聲收發(fā)裝置9發(fā)出脈沖超聲波，經(jīng)透光反聲器件5反射，再經(jīng)掃描鏡6反射，照射到檢查部位，產(chǎn)生調(diào)制的超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡6反射，再經(jīng)透光反聲器件5反射，由超聲探頭8接收傳輸至超聲收發(fā)裝置9，超聲收發(fā)裝置9將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大器10傳輸至計(jì)算機(jī)11對圖像進(jìn)行采集和處理。前端光路2包括衰減片21、光纖耦合透鏡22、光纖23和準(zhǔn)直透鏡24 ;其中，激光器I發(fā)出的激光經(jīng)衰減片21衰減，由光纖耦合透鏡22耦合至光纖23中，光纖23的出光口位于水平放置的準(zhǔn)直透鏡24的焦點(diǎn)處，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡24變?yōu)槠叫泄狻?br> [0039]在本實(shí)施例中,激光器I包括兩種波長,分別為532nm和580nm。超聲探頭為水浸式聚焦超聲探頭，動態(tài)直徑為10.2mm,焦距為2英寸(50.2mm)。掃描鏡采用水浸式MEMS平面振鏡。
[0040]如圖2所示，在水槽7的底部，設(shè)置有通孔71，通孔的直徑大于人眼的直徑，通孔上覆蓋有透明薄膜，以實(shí)現(xiàn)密封。成像時(shí)，眼睛通過生理鹽水滴液與薄膜輕貼，人眼的視軸與水槽的底部垂直。
[0041]如圖3所示，超聲信號的聚焦可以采取兩種方法:1)超聲探頭8采用聚焦超聲探頭，并且透光反聲器件5采用平面透光反聲器件，這里聚焦主要由超聲探頭實(shí)現(xiàn)，透光反聲器件的作用是改變超聲傳播方向，保證超聲信號被超聲探頭垂直接收，如圖3(a)所示；2)超聲探頭8采用非聚焦超聲探頭，并且透光反聲器件5采用拋物面的透明材質(zhì)構(gòu)成的非平面透光反聲器件，將激發(fā)光聚焦于拋物面的焦點(diǎn)處，則拋物面的焦點(diǎn)產(chǎn)生的超聲信號經(jīng)拋物面反射后，都會平行于拋物面的軸線，即垂直入射于非聚焦超聲探頭的表面，如圖3(b)所示。
[0042]如圖4所示，進(jìn)一步，本發(fā)明的成像系統(tǒng)還能夠結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)多模態(tài)成像。在準(zhǔn)直透鏡24和反射鏡3之間加入熱鏡12，從而引入光學(xué)相干層析成像OCT裝置。如圖3所示，熱鏡12平行于反射鏡3，13~17為頻域光學(xué)相干層析成像裝置的結(jié)構(gòu)，其中，參考臂13、準(zhǔn)直透鏡14、2 X 2光纖15、寬譜光 源16和頻譜分析儀17。寬譜光源16發(fā)出的光經(jīng)2 x 2光纖15，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡14出射的平行光由熱鏡12反射后，與光聲模態(tài)下經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡24后的平行光共路。這部分光被反射鏡3反射以后由聚焦透鏡4聚焦，經(jīng)矯正透鏡41矯正，通過透光反聲器件5以后被掃描鏡6反射聚焦與眼底。這樣的成像系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)光聲、超聲以及光學(xué)相干層析成像三種模態(tài)成像。同樣，還可以結(jié)合眼底鏡、激光掃描檢查鏡以及眼底熒光攝影，從而實(shí)現(xiàn)多模態(tài)成像。
[0043]光的焦平面在眼中的位置根據(jù)需要成像的部位不同而有所差別，例如，我們需要觀察眼前部的血管結(jié)構(gòu)以及血氧飽和度時(shí)，應(yīng)調(diào)整眼睛角膜到水槽的底部的距離使光的焦平面與虹膜重合；當(dāng)觀察眼睛底部時(shí)，應(yīng)使光的焦平面與視網(wǎng)膜重合。由組織發(fā)出的超聲信號，經(jīng)過掃描鏡和透光反聲器件的反射進(jìn)入超聲探頭的接收區(qū)域。
[0044]最后應(yīng)說明的是:雖然本說明書通過具體的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明使用的參數(shù)，結(jié)構(gòu)及其成像方法，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式不限于實(shí)施例的描述范圍，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和精神范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和替換，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍視權(quán)利要求范圍所界定。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括:激光器(I)、前端光路(2)、反射鏡(3)、聚焦透鏡(4)、透光反聲器件(5)、掃描鏡(6)、水槽(7)、超聲探頭(8)、超聲收發(fā)裝置(9)、放大器(10)以及計(jì)算機(jī)(11);所述透光反聲器件(5)、掃描鏡(6)和超聲探頭(8)的前表面放置在水槽(7)內(nèi)；包括光聲成像模式和超聲成像模式兩種成像模式；其中，在光聲成像模式中，所述超聲收發(fā)裝置(9)設(shè)置為接收模式；所述激光器(I)發(fā)出激光，激光通過前端光路(2)，經(jīng)反射鏡(3)反射，由豎直放置的聚焦透鏡⑷聚焦后，經(jīng)透光反聲器件(5)透射，再經(jīng)掃描鏡(6)反射，照射到檢查部位，產(chǎn)生超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡(6)反射，再經(jīng)透光反聲器件(5)反射，由超聲探頭(8)接收，將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸至超聲收發(fā)裝置(9)，再經(jīng)放大器(10)放大，傳輸至計(jì)算機(jī)(11)對圖像進(jìn)行采集和處理；在超聲成像模式中，所述超聲收發(fā)裝置(9)設(shè)置為收發(fā)模式；所述超聲收發(fā)裝置(9)發(fā)出高壓脈沖信號激勵(lì)超聲探頭(8)發(fā)出超聲波，經(jīng)透光反聲器件(5)反射，再經(jīng)掃描鏡(6)反射，照射到檢查部位，產(chǎn)生調(diào)制的超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡(6)反射，再經(jīng)透光反聲器件(5)反射，由超聲探頭(8)接收，將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸至超聲收發(fā)裝置(9)，再經(jīng)放大器(10)放大，傳輸至計(jì)算機(jī)(11)對圖像進(jìn)行采集和處理。
2.如權(quán)利要 求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，超聲信號的聚焦采取兩種方式:1)所述超聲探頭(8)采用聚焦超聲探頭，并且透光反聲器件(5)采用平面透光反聲器件，超聲探頭實(shí)現(xiàn)超聲信號聚焦，透光反聲器件(5)實(shí)現(xiàn)超聲信號傳播方向的改變；2)所述超聲探頭(8)采用非聚焦超聲探頭，并且透光反聲器件(5)采用非平面透光反聲器件，實(shí)現(xiàn)超聲信號的聚焦和超聲信號傳播方向的改變。
3.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，在光聲成像模式中，超聲收發(fā)裝置(9)設(shè)置為接收模式，超聲收發(fā)裝置(9)控制超聲探頭(8)接收超聲信號并起到輔助放大經(jīng)超聲探頭轉(zhuǎn)換后的電信號的作用，經(jīng)超聲收發(fā)裝置初級放大的電信號輸入后端的放大器(10);在超聲成像模式中，所述超聲收發(fā)裝置(9)設(shè)置為收發(fā)模式，周期性觸發(fā)和接收超聲信號，超聲收發(fā)裝置(9)激勵(lì)超聲探頭(8)發(fā)出超聲波，再接收由超聲探頭轉(zhuǎn)化的電信號，超聲收發(fā)裝置控制超聲探頭接收超聲信號并起到輔助放大經(jīng)超聲探頭轉(zhuǎn)換后的電信號的作用，經(jīng)超聲收發(fā)裝置初級放大的電信號輸入后端的放大器(10)。
4.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述透掃描鏡(6)采用水浸式MEMS平面振鏡，能夠繞兩個(gè)互相垂直的軸旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，在所述水槽(7)的底部，設(shè)置有通孔(71)，通孔(71)的直徑大于人眼的直徑，通孔(71)上覆蓋有透明薄膜。
6.如權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括熱鏡(12)和光學(xué)相干層析成像裝置，所述熱鏡(12)在準(zhǔn)直透鏡(24)和反射鏡(3)之間，并且平行于反射鏡(3)，光學(xué)相干層析成像裝置的入射光經(jīng)熱鏡反射后，與光聲模態(tài)下經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡(24)后的平行光共路。
7.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括矯正透鏡(41)，所述矯正透鏡位于聚焦透鏡(4)和透光反聲器件(5)之間，對經(jīng)聚焦透鏡(4)聚焦的激光進(jìn)行光學(xué)相差矯正。
8.一種實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)的成像方法，其特征在于，包括光聲成像模式和超聲成像模式，其中，光聲成像模式包括以下步驟: 1)將超聲收發(fā)裝置設(shè)置為接收模式； 2)選擇激光的波長，激光器發(fā)出激光，激光通過前端光路，經(jīng)反射鏡反射，由豎直放置的聚焦透鏡聚焦，經(jīng)透光反聲器件透射，再經(jīng)掃描鏡反射； 3)調(diào)整檢查部位的位置，使得檢查部位位于聚焦透鏡的焦平面，聚焦光照射到檢查部位； 4)檢查部位接收光照射產(chǎn)生超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡反射，再經(jīng)透光反聲器件反射，由超聲探頭接收，將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，由超聲收發(fā)裝置接收，經(jīng)放大器放大，傳輸至計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行采集和處理； 5)調(diào)節(jié)掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角度，改變聚焦光的掃描范圍，重復(fù)步驟2)~4)，直至完成二維的掃描區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)三維的成像； 超聲成像模式包括以下步驟: 1)將超聲收發(fā)裝置設(shè)置為收發(fā)模式； 2)超聲收發(fā)裝置激勵(lì)超聲探頭發(fā)出超聲波，經(jīng)透光反聲器件反射，再經(jīng)掃描鏡反射，照射到檢查部位； 3)檢查部位接收超聲波產(chǎn)生調(diào)制的超聲信號，超聲信號經(jīng)掃描鏡反射，再經(jīng)透光反聲器件反射，由超聲收發(fā)裝置接收，將超聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸至超聲收發(fā)裝置，經(jīng)放大器放大，傳輸至計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行采集和處理； 4)調(diào)節(jié)掃描鏡的偏轉(zhuǎn)角度，改變聚焦光的掃描范圍，重復(fù)步驟2)~3)，直至完成二維的掃描區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)三維的成像。
9.如權(quán)利要求8所述的成像方法，其特征在于，在光聲成像模式中，在完成步驟I)~5)后，進(jìn)一步包括，改變激光器發(fā)出的激光的波長，重復(fù)步驟2)~5)，經(jīng)過后期運(yùn)算得到血管不同部位的血氧飽和度，從而實(shí)現(xiàn)對眼部血管進(jìn)行功能性成像。
10.一種權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)多模態(tài)光聲人眼成像系統(tǒng)用于結(jié)合眼底鏡、激光掃描檢查鏡以及眼底熒光攝影，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)的用途。
【文檔編號】A61B3/14GK104027068SQ201410232481
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】李長輝, 吳寧, 任秋實(shí) 申請人:北京大學(xué)