CN112704476A - 一种光声显微成像诊疗装置及其使用方法 - Google Patents

一种光声显微成像诊疗装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光声显微成像诊疗装置及其使用方法，所述光声显微成像诊疗装置包括激光激励源模块、光路传输模块、激光调制模块、光声信号接收模块、图像处理模块和激光治疗模块；所述激光激励源模块、光路传输模块、激光调制模块、光声信号接收模块和图像处理模块依次连接；所述激光治疗模块与图像处理模块相连接。本发明提供的光声显微成像诊疗装置及其使用方法成像范围大、成像分辨率高，治疗与诊断可同时进行，流程便捷，方便监测，治疗效果好。

Description

一种光声显微成像诊疗装置及其使用方法
技术领域
本发明属于医疗设备领域，具体涉及一种光声显微成像诊疗装置及其使用方法，尤其涉及一种高效快速的光声显微成像诊疗装置及其使用方法。
背景技术
肿瘤是对人类生命的一大威胁，也是世界上最严重的健康问题之一，科学家一直致力于探索新的治疗方法来有效治疗癌症。现存的癌症治疗手段一般都是剥夺癌细胞的营养和氧气来减少转移以达到有效的治疗效果，主要分抗血管和抗血管生成两类。在各类基于抗血管和抗血管生成的抗癌疗法中，肿瘤治疗前后的血管变化响应只能在小区域和低分辨率的情况下进行监测。在肿瘤诊断方面，现有成像方法因其具有分辨率低、侵入式、成像视野小、具有辐射性等缺点不适用于抗癌治疗过程的长期监测，例如分辨率较高的活体显微镜和实时激光散斑成像，两者的成像视野较小，且前者属于侵入式成像；非侵入式的血氧水平依赖磁共振成像、扩散光学断层成像、多光谱光声层析成像、生物发光成像和超声成像分辨率低，磁共振成像具有辐射性且费用昂贵。因此，缺乏一种无标记、非辐射、非侵入式、高分辨率且大视野的手段长期在体监测基于血管变化的肿瘤诊断和抗癌治疗效果的评估。在肿瘤治疗方面，光热疗法利用具有较高光热转换效率的纳米材料和外部光源的照射来达到杀死癌细胞目的，但其对深部组织穿透性差、通过被动靶向的高渗透长滞留效应仅有0.7％的纳米材料达到肿瘤部位，且富集时间较长。光动力疗法利用光敏药物来治疗肿瘤疾病，提高了癌症患者的寿命和生活质量，但是由于光敏剂存在一些缺点，限制了其不能作为一线肿瘤治疗手段。纳米化学药物疗法利用化疗药物的肿瘤靶向性来提高肿瘤细胞摄取化疗药物的效率，但因复杂的肿瘤微环境，会对纳米药物在肿瘤部位的释放产生影响。此外，就传统抗癌治疗思路而言，肿瘤的诊断、治疗及治疗后效果监测往往是孤立的，需通过不同的成像方法或手段来分开实现，难以实现对肿瘤治疗及监测的精准控制。
CN109331345B公开了一种能够光纤穿刺的光动力治疗诊断装置，其包括光纤、激光器、分光耦合器和荧光分析仪，光纤包括主体部和穿刺针头，主体部的一端与穿刺针头连接，另一端与分光耦合器连接，分光耦合器同时与激光器和荧光分析仪连接以使激光器中的激光能够通过分光耦合器进入光纤中、且光敏剂吸收激光后产生的荧光能够通过光纤以及分光耦合器进入荧光分析仪。该治疗诊断装置由激光器发射光敏剂药物吸收波长激光，通过分光耦合器后经光纤穿刺针管到达体内肿瘤部位，红光经肿瘤内的光敏药物吸收后杀灭肿瘤细胞。光敏药物受激发后产生荧光再通过分光耦合器进入荧光分析仪，通过分析结果便可分析荧光量子产率和治疗效果等，实现同步治疗与诊断的效果。但是其属于侵入式方法，对人体存在伤害。
CN204485104U公开了一种激光治疗肿瘤的床式治疗装置，包括：激光发生模块、显示及控制模块、手柄组件、治疗床体。所述装置利用光敏剂能够聚集在肿瘤部位，在特定波长的激光折射下，能够发出荧光的特性进行诊断，整个过程具有快速、直观、无创的特点；在特定波长的激光照射下聚集了光敏剂的肿瘤部位，激发肿瘤部位的光敏剂，产生光化学反应来治疗肿瘤，治疗过程微创、靶向，治疗效果好，可以最大限度的保留患者患病器官的功能和性能。但是荧光成像存在分辨率低的问题。
CN101862510B公开了一种基于双光子激发的肿瘤诊断和光动力肿瘤治疗仪器，包括近红外半导体激光光源、光功率检测模块、光耦合模块、光纤接口模块、电源模块、荧光光谱分析模块、系统保护报警模块、系统控制模块和人机接口模块。该仪器利用光敏剂的双光子吸收效应，在近红外激光作用下，实现深度肿瘤及大块肿瘤的有效光动力治疗；利用光敏剂本身的双光子激发荧光光谱及双光子激发荧光成像来诊断肿瘤，仪器同时具有诊断功能和治疗功能。但是其同样存在荧光成像导致分辨率低的问题。
现有技术中缺乏一种无标记、非辐射、非侵入式、高分辨率且大视野的成像手段长期在体监测肿瘤血管的变化、评估抗癌治疗的效果，同时缺乏有效的纳米药物治疗载体精准递送和释放的机制，并且常常存在诊断与治疗分开的情况。因此如何实现纳米治疗载体在肿瘤部位精准递送和释放，并提供一种无标记、非辐射、非侵入式、高分辨率且大视野的诊断与治疗结合的肿瘤诊疗方法，成为了亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光声显微成像诊疗装置及其使用方法，尤其提供一种高效快速的基于正反馈效应的光声显微成像诊疗装置及其使用方法。本发明提供的光声显微成像诊疗装置及其使用方法成像范围大、成像分辨率高，实现了纳米治疗载体在肿瘤部位有效的递送和释放，并可同时进行治疗与诊断，流程便捷，方便监测，治疗效果好；此外，利用脉冲激光促进纳米治疗载体在肿瘤深层部位聚集的机制实现基于正反馈效应的光声肿瘤诊疗策略。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种光声显微成像诊疗装置，所述光声显微成像诊疗装置包括激光激励源模块、光路传输模块、激光调制模块、光声信号接收模块、图像处理模块和激光治疗模块。
所述激光激励源模块、光路传输模块、激光调制模块、光声信号接收模块和图像处理模块依次连接。
所述激光治疗模块与图像处理模块相连接。
上述模块组成的光声显微成像诊疗装置成像范围大、成像分辨率高，具有非侵入性、无辐射性，可以长期在体监测肿瘤血管变化以达到诊断和治疗效果评估；在精准递送和释放纳米治疗载体的情况下基于正反馈效应达到治疗肿瘤的效果，简化了传统肿瘤诊断和治疗的操作流程，节约了时间成本，实现了肿瘤的诊疗一体化。
优选地，所述激光激励源模块包括可调谐脉冲激光器1和脉冲激光器2。
优选地，所述光路传输模块包括依次连接的凸透镜、物镜、光纤耦合器、单模光纤、准直透镜和二向色镜。
优选地，所述凸透镜包括第一凸透镜3-1、第二凸透镜3-2、第三凸透镜3-3和第四凸透镜3-4。
优选地，所述物镜包括第一物镜4-1和第二物镜4-2。
优选地，所述光纤耦合器包括第一光纤耦合器5-1和第二光纤耦合器5-2。
优选地，所述单模光纤包括第一单模光纤6-1和第二单模光纤6-2。
优选地，所述准直透镜包括第一准直透镜7-1和第二准直透镜7-2。
优选地，所述可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光依次经过第一凸透镜3-1、第二凸透镜3-2、第一物镜4-1、第一光纤耦合器5-1、第一单模光纤6-1、第一准直透镜7-1和二向色镜8后进入激光调制模块。
优选地，所述脉冲激光器2发出的脉冲激光依次经过第三凸透镜3-3、第四凸透镜3-4、第二物镜4-2、第二光纤耦合器5-2、第二单模光纤6-2、第二准直透镜7-2和二向色镜8后进入激光调制模块。
优选地，所述可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光的波长为770-840nm。
优选地，所述可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光的平均功率为1-1.3W。
优选地，所述脉冲激光器2发出的脉冲激光的波长为530-560nm。
优选地，所述脉冲激光器2发出的脉冲激光的平均功率为0.9-1.1W。
其中，可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光的波长可以是770nm、775nm、780nm、785nm、790nm、795nm、800nm、805nm、810nm、815nm、820nm、825nm、830nm、835nm或840nm等，可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光的平均功率可以是1W、1.03W、1.06W、1.09W、1.12W、1.15W、1.18W、1.21W、1.24W、1.27W或1.3W等，脉冲激光器2发出的脉冲激光的波长可以是530nm、533nm、536nm、539nm、542nm、545nm、548nm、551nm、554nm、557nm或560nm等，脉冲激光器2发出的脉冲激光的平均功率可以是0.9W、0.92W、0.94W、0.96W、0.98W、1W、1.02W、1.04W、1.06W、1.08W或1.1W等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述特定数值范围的脉冲激光能对治疗对象的治疗部位进行检测和促使纳米粒子聚集在治疗部位中。
优选地，所述激光调制模块包括依次相连的函数发生器17、振镜9和扫描透镜10。
优选地，所述可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光和脉冲激光器2发出的脉冲激光依次经过振镜9和扫描透镜10进入光声信号接收模块。
优选地，所述光声信号接收模块包括透光反声装置11、旋转电机13、超声探测器14、放大器15和高速数据采集卡16。
优选地，所述透光反声装置11包括盖玻片12。
优选地，所述透光反声装置11、超声探测器14、放大器15和高速数据采集卡16依次连接。
优选地，所述盖玻片12位于透光反声装置11内部。
优选地，所述旋转电机13与超声探测器14连接。
优选地，所述可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光和脉冲激光器2发出的脉冲激光依次经过透光反声装置11和盖玻片12照射在治疗对象的治疗部位，产生超声波信号，之后所述超声波信号经透光反声装置11和盖玻片12被超声探测器14接收，之后依次经过放大器15和高速数据采集卡16进入图像处理模块。
上述脉冲激光照射在治疗对象的治疗部位时，通过光声效应产生超声波信号，之后被超声探测器14接收。利用光声效应对治疗部位进行诊断与治疗一体化，整体流程更便捷，时间衔接很紧密，同时成像分辨率高，成像范围大，可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光成像分辨率高达10-13.5μm，脉冲激光器2发出的脉冲激光成像分辨率高达9-10.5μm，成像范围大，达到7-12mm。
优选地，所述图像处理模块包括计算机18。
优选地，所述计算机18与函数发生器17相连接。
优选地，所述激光治疗模块包括OPO激光器19、反射镜和第五凸透镜3-5。
优选地，所述反射镜包括第一反射镜20-1、第二反射镜20-2和第三反射镜20-3。
优选地，所述OPO激光器19发出的脉冲激光依次经过第一反射镜20-1、第二反射镜20-2、第三反射镜20-3和第五凸透镜3-5。
优选地，所述OPO激光器19与计算机18相连接。
优选地，所述OPO激光器19发出的脉冲激光的波长为680-2400nm。
优选地，所述OPO激光器19发出的脉冲激光的脉冲重复频率为10-100Hz。
优选地，所述OPO激光器19发出的脉冲激光的单脉冲能量为24-30mJ。
优选地，所述OPO激光器19发出的脉冲激光的功率密度为1-1.3W/cm2。
其中，波长可以是680nm、800nm、1000nm、1200nm、1400nm、1600nm、1800nm、2000nm、2200nm或2400nm等，脉冲重复频率可以是10Hz、20Hz、30Hz、40Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、90Hz或100Hz等，单脉冲能量可以是24mJ、24.5mJ、25mJ、25.5mJ、26mJ、26.5mJ、27mJ、27.5mJ、28mJ、28.5mJ、29mJ、29.5mJ或30mJ等，功率密度可以是1W/cm2、1.03W/cm2、1.06W/cm2、1.09W/cm2、1.12W/cm2、1.15W/cm2、1.18W/cm2、1.21W/cm2、1.24W/cm2、1.27W/cm2或1.3W/cm2等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述特定参数的组合可使OPO激光器发射的激光照射治疗部位时促进纳米粒子在深层组织聚集，同时还可以利用照射纳米粒子时产生的大量热量来杀死肿瘤细胞，形成正反馈效应。
另一方面，本发明还提供了如上所述的光声显微成像诊疗装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：打开可调谐脉冲激光器1和脉冲激光器2照射治疗对象，通过激光调制模块对治疗对象进行扫描和成像，之后关闭调谐脉冲激光器1和脉冲激光器2；打开OPO激光器19对治疗对象进行照射，之后关闭OPO激光器19。
优选地，所述可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光依次经过第一凸透镜3-1、第二凸透镜3-2、第一物镜4-1、第一光纤耦合器5-1、第一单模光纤6-1、第一准直透镜7-1、二向色镜8、振镜9、扫描透镜10、透光反声装置11和盖玻片12照射在治疗对象的治疗部位上。
优选地，所述脉冲激光器2发出的脉冲激光依次经过第三凸透镜3-3、第四凸透镜3-4、第二物镜4-2、第二光纤耦合器5-2、第二单模光纤6-2、第二准直透镜7-2、二向色镜8、振镜9、扫描透镜10、透光反声装置11和盖玻片12照射在治疗对象的治疗部位上。
优选地，所述OPO激光器19发出的脉冲激光依次经过第一反射镜20-1、第二反射镜20-2、第三反射镜20-3和第五凸透镜3-5照射在治疗对象的治疗部位上。
优选地，所述OPO激光器19对治疗对象进行照射的时间为9-12min。
优选地，所述可调谐脉冲激光器1和脉冲激光器2照射治疗对象的时间为15-25min。
优选地，所述可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光和脉冲激光器2发出的脉冲激光存在时间延迟，所述时间延迟的延迟时间为2.7-2.9μs。
优选地，所述成像的范围为7-12mm。
所述成像的范围是指光声显微成像装置对治疗部位的成像范围。
优选地，所述成像的速率为0.03-0.07Hz。
其中，OPO激光器19对治疗对象进行照射的时间可以是9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min或12min等，可调谐脉冲激光器1和脉冲激光器2照射治疗对象的时间可以是15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min或25min等，延迟时间可以2.7μs、2.72μs、2.74μs、2.76μs、2.78μs、2.8μs、2.82μs、2.84μs、2.86μs、2.88μs或2.9μs等，范围可以是7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述特定参数的组合可使本发明提供的装置具有较好的肿瘤治疗效果，并且对治疗部位的成像分辨率高、成像范围大。
优选地，所述治疗对象在用所述可调谐脉冲激光器1和脉冲激光器2照射前注射纳米粒子溶液。
优选地，所述纳米粒子溶液的浓度为0.4-1.0mg/mL。
优选地，所述注射的剂量为160-220μL。
其中，浓度可以是0.4mg/mL、0.5mg/mL、0.6mg/mL、0.7mg/mL、0.8mg/mL、0.9mg/mL或1.0mg/mL等，剂量可以是160μL、170μL、180μL、190μL、200μL、210μL或220μL等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述纳米粒子能在可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光的照射下在治疗对象的治疗部位聚集，相比传统肿瘤治疗中的高渗透长滞留效应(Enhanced Permeability andRetention Effect，EPR)，聚集时间更短，提高了肿瘤治疗的效率，节约了时间成本；能够吸收可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光产生光声效应，具备光声成像能力；同时具有光热转换作用，能吸收OPO激光器19发出的脉冲激光并放热，使治疗部位升温，起到杀死肿瘤细胞的作用。
优选地，所述纳米粒子包括纳米粒子SP4。
作为本发明优选的技术方案，所述使用方法包括以下步骤：打开可调谐脉冲激光器1和脉冲激光器2照射治疗对象15-25min，通过激光调制模块对治疗对象进行扫描和成像，之后关闭调谐脉冲激光器1和脉冲激光器2；打开OPO激光器19对治疗对象进行照射，照射时间为9-12min，之后关闭OPO激光器19。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过利用光声效应和由其产生的正反馈效应，实现了对肿瘤诊断与治疗一体化，整体流程更便捷，时间衔接很紧密，同时可调谐脉冲激光器1发出的脉冲激光成像分辨率高达10-13.5μm，脉冲激光器2发出的脉冲激光成像分辨率高达9-10.5μm，成像范围大，达到7-12mm；本发明通过控制OPO激光器和脉冲激光器参数，利用光声效应使纳米粒子聚集以及纳米粒子的光热转换作用实现了对肿瘤的高效治疗。
附图说明
图1是本发明提供的光声显微成像诊疗装置的结构示意图，其中1-可调谐脉冲激光器，2-脉冲激光器，3-1-第一凸透镜，3-2-第二凸透镜，3-3-第三凸透镜，3-4-第四凸透镜，3-5-第五凸透镜，4-1-第一物镜，4-2-第二物镜，5-1-第一光纤耦合器，5-2-第二光纤耦合器，6-1-第一单模光纤，6-2-第二单模光纤，7-1-第一准直透镜，7-2-第二准直透镜，8-二向色镜，9-振镜，10-扫描透镜，11-透光反声装置，12-盖玻片，13-旋转电机，14-超声探测器，15-放大器，16-高速数据采集卡，17-函数发生器，18-计算机，19-OPO激光器，20-1-第一反射镜，20-2-第二反射镜，20-3-第三反射镜。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例中的光声显微成像诊疗装置结构参考图1，其中，高速数据采集卡16、可调谐脉冲激光器1、第一凸透镜3-1、第二凸透镜3-2、第一物镜4-1、第一光纤耦合器5-1、第一单模光纤6-1、第一准直透镜7-1、二向色镜8依次连接，高速数据采集卡16、脉冲激光器2、第三凸透镜3-3、第四凸透镜3-4、第二物镜4-2、第二光纤耦合器5-2、第二单模光纤6-2、第二准直透镜7-2、二向色镜8依次连接，函数发生器17、振镜9、扫描透镜10、透光反射装置11、超声探测器14、放大器15、高速数据采集卡16、计算机18依次连接，二向色镜8与振镜9连接，计算机18与函数发生器17连接，盖玻片12位于透光反射装置内部，旋转电机13与超声探测器14连接，计算机18与OPO激光器19连接，OPO激光器19发出的脉冲激光依次经过第一反射镜20-1、第二反射镜20-2、第三反射镜20-3和第五凸透镜3-5。
以下实施例中，采用的小鼠为注射了纳米粒子的雌性BABL/c小鼠，购自于拜能(广州)生物技术有限公司，周龄为5-6周。选用小鼠乳腺癌细胞(4T1)来建立肿瘤模型，首先培养肿瘤细胞，待细胞生长至完全汇合后将其消化离心并分散在磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，细胞密度为2.5×107个/mL，之后给上述小鼠背部皮下接种1×106个肿瘤细胞。其中在接种前用温和型脱毛膏去除小鼠背部毛发3次，直到脱毛部位毛发生长缓慢。在肿瘤细胞接种1天后开始定期用532nm脉冲激光对肿瘤区域进行成像，监测肿瘤区域的血管生成，判断其是否成瘤；成瘤后原有血管卷曲程度出现明显改变，逐渐出现旁瓣分支以形成新生血管，并且新生血管变得越来越致密，弯曲度较高。待肿瘤生长到直径大于4mm时，通过尾静脉注射在近红外波段具有光声吸收的纳米粒子SP4，其浓度为0.5mg/mL，注射剂量为200μL。
上述纳米粒子SP4的制备方法参考Chen H,Wang F,Liu M,et al.Near-infraredBroadband Polymer-Dot Modulator with High Optical Nonlinearity for UltrafastPulsed Lasers[J].Laser&Photonics Review,2019。
实施例1
本实施例提供了一种光声显微成像诊疗装置，其结构与连接方式参考图1，其中，高速数据采集卡16、可调谐脉冲激光器1、第一凸透镜3-1、第二凸透镜3-2、第一物镜4-1、第一光纤耦合器5-1、第一单模光纤6-1、第一准直透镜7-1、二向色镜8依次连接，高速数据采集卡16、脉冲激光器2、第三凸透镜3-3、第四凸透镜3-4、第二物镜4-2、第二光纤耦合器5-2、第二单模光纤6-2、第二准直透镜7-2、二向色镜8依次连接，函数发生器17、振镜9、扫描透镜10、透光反射装置11、超声探测器14、放大器15、高速数据采集卡16、计算机18依次连接，二向色镜8与振镜9连接，计算机18与函数发生器17连接，盖玻片12位于透光反射装置内部，旋转电机13与超声探测器14连接，计算机18与OPO激光器19连接，OPO激光器19发出的脉冲激光依次经过第一反射镜20-1、第二反射镜20-2、第三反射镜20-3和第五凸透镜3-5。
其中可调谐脉冲激光器发出的脉冲激光的波长为810nm，可调谐脉冲激光器发出的脉冲激光的平均功率为1.15W，脉冲激光器发出的脉冲激光的波长为532nm，脉冲激光器发出的脉冲激光的平均功率为1W，OPO激光器发出的脉冲激光的波长为830nm，OPO激光器发出的脉冲激光的脉冲重复频率为20Hz，OPO激光器发出的脉冲激光的单脉冲能量为26.5mJ，OPO激光器发出的脉冲激光的功率密度为1.15W/cm2。
使用方法如下：打开可调谐脉冲激光发生器和脉冲激光器照射小鼠肿瘤部位20min，之后关闭可调谐脉冲激光器，打开OPO激光器照射10min，之后关闭OPO激光器。之后每隔一天利用脉冲激光器对肿瘤区域成像，监测肿瘤区域血管变化，并对小鼠的体重和肿瘤体积进行测量记录。
以上步骤中，所有操作均是在用2％异氟烷、100％O2诱导并维持小鼠麻醉小鼠麻醉状态下进行。
实施例2
本实施例提供了一种光声显微成像诊疗装置，其结构与连接方式参考图1，其中，高速数据采集卡16、可调谐脉冲激光器1、第一凸透镜3-1、第二凸透镜3-2、第一物镜4-1、第一光纤耦合器5-1、第一单模光纤6-1、第一准直透镜7-1、二向色镜8依次连接，高速数据采集卡16、脉冲激光器2、第三凸透镜3-3、第四凸透镜3-4、第二物镜4-2、第二光纤耦合器5-2、第二单模光纤6-2、第二准直透镜7-2、二向色镜8依次连接，函数发生器17、振镜9、扫描透镜10、透光反射装置11、超声探测器14、放大器15、高速数据采集卡16、计算机18依次连接，二向色镜8与振镜9连接，计算机18与函数发生器17连接，盖玻片12位于透光反射装置内部，旋转电机13与超声探测器14连接，计算机18与OPO激光器19连接，OPO激光器19发出的脉冲激光依次经过第一反射镜20-1、第二反射镜20-2、第三反射镜20-3和第五凸透镜3-5。
其中可调谐脉冲激光器发出的脉冲激光的波长为770nm，可调谐脉冲激光器发出的脉冲激光的平均功率为1W，脉冲激光器发出的脉冲激光的波长为530nm，脉冲激光器发出的脉冲激光的平均功率为0.9W，OPO激光器发出的脉冲激光的波长为680nm，OPO激光器发出的脉冲激光的脉冲重复频率为50Hz，OPO激光器发出的脉冲激光的单脉冲能量为25mJ，OPO激光器发出的脉冲激光的功率密度为1W/cm2。
使用方法如下：打开可调谐脉冲激光发生器和脉冲激光器照射小鼠肿瘤部位15min，之后关闭可调谐脉冲激光器，打开OPO激光器照射9min，之后关闭OPO激光器。之后每隔一天利用脉冲激光器对肿瘤区域成像，监测肿瘤区域血管变化，并对小鼠的体重和肿瘤体积进行测量记录。
以上步骤中，所有操作均是在用2％异氟烷、100％O2诱导并维持小鼠麻醉小鼠麻醉状态下进行。
实施例3
本实施例提供了一种光声显微成像诊疗装置，其结构与连接方式参考图1，其中，高速数据采集卡16、可调谐脉冲激光器1、第一凸透镜3-1、第二凸透镜3-2、第一物镜4-1、第一光纤耦合器5-1、第一单模光纤6-1、第一准直透镜7-1、二向色镜8依次连接，高速数据采集卡16、脉冲激光器2、第三凸透镜3-3、第四凸透镜3-4、第二物镜4-2、第二光纤耦合器5-2、第二单模光纤6-2、第二准直透镜7-2、二向色镜8依次连接，函数发生器17、振镜9、扫描透镜10、透光反射装置11、超声探测器14、放大器15、高速数据采集卡16、计算机18依次连接，二向色镜8与振镜9连接，计算机18与函数发生器17连接，盖玻片12位于透光反射装置内部，旋转电机13与超声探测器14连接，计算机18与OPO激光器19连接，OPO激光器19发出的脉冲激光依次经过第一反射镜20-1、第二反射镜20-2、第三反射镜20-3和第五凸透镜3-5。
其中可调谐脉冲激光器发出的脉冲激光的波长为840nm，可调谐脉冲激光器发出的脉冲激光的平均功率为1.3W，脉冲激光器发出的脉冲激光的波长为560nm，脉冲激光器发出的脉冲激光的平均功率为1.1W，OPO激光器发出的脉冲激光的波长为2400nm，OPO激光器发出的脉冲激光的脉冲重复频率为100Hz，OPO激光器发出的脉冲激光的单脉冲能量为28mJ，OPO激光器发出的脉冲激光的功率密度为1.3W/cm2。
使用方法如下：打开可调谐脉冲激光发生器和脉冲激光器照射小鼠肿瘤部位25min，之后关闭可调谐脉冲激光器，打开OPO激光器照射12min，之后关闭OPO激光器。之后每隔一天利用脉冲激光器对肿瘤区域成像，监测肿瘤区域血管变化，并对小鼠的体重和肿瘤体积进行测量记录。
以上步骤中，所有操作均是在用2％异氟烷、100％O2诱导并维持小鼠麻醉小鼠麻醉状态下进行。
治疗效果记录：
上述实施例对小鼠肿瘤的治疗效果如下表：
Figure BDA0002876651560000151
上述数据表明，本发明提供的光声显微成像诊疗装置对于肿瘤有着明显的治疗效果。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的光声显微成像诊疗装置及其使用方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种光声显微成像诊疗装置，其特征在于，所述光声显微成像诊疗装置包括激光激励源模块、光路传输模块、激光调制模块、光声信号接收模块、图像处理模块和激光治疗模块；
所述激光激励源模块、光路传输模块、激光调制模块、光声信号接收模块和图像处理模块依次连接；
所述激光治疗模块与图像处理模块相连接。
2.根据权利要求1所述的光声显微成像诊疗装置，其特征在于，所述激光激励源模块包括可调谐脉冲激光器(1)和脉冲激光器(2)；
优选地，所述光路传输模块包括依次连接的凸透镜、物镜、光纤耦合器、单模光纤、准直透镜和二向色镜；
优选地，所述凸透镜包括第一凸透镜(3-1)、第二凸透镜(3-2)、第三凸透镜(3-3)和第四凸透镜(3-4)；
优选地，所述物镜包括第一物镜(4-1)和第二物镜(4-2)；
优选地，所述光纤耦合器包括第一光纤耦合器(5-1)和第二光纤耦合器(5-2)；
优选地，所述单模光纤包括第一单模光纤(6-1)和第二单模光纤(6-2)；
优选地，所述准直透镜包括第一准直透镜(7-1)和第二准直透镜(7-2)。
3.根据权利要求2所述的光声显微成像诊疗装置，其特征在于，所述可调谐脉冲激光器(1)发出的脉冲激光依次经过第一凸透镜(3-1)、第二凸透镜(3-2)、第一物镜(4-1)、第一光纤耦合器(5-1)、第一单模光纤(6-1)、第一准直透镜(7-1)和二向色镜(8)后进入激光调制模块；
优选地，所述脉冲激光器(2)发出的脉冲激光依次经过第三凸透镜(3-3)、第四凸透镜(3-4)、第二物镜(4-2)、第二光纤耦合器(5-2)、第二单模光纤(6-2)、第二准直透镜(7-2)和二向色镜(8)后进入激光调制模块；
优选地，所述可调谐脉冲激光器(1)发出的脉冲激光的波长为770-840nm；
优选地，所述可调谐脉冲激光器(1)发出的脉冲激光的平均功率为1-1.3W；
优选地，所述脉冲激光器(2)发出的脉冲激光的波长为530-560nm；
优选地，所述脉冲激光器(2)发出的脉冲激光的平均功率为0.9-1.1W。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光声显微成像诊疗装置，其特征在于，所述激光调制模块包括依次相连的函数发生器(17)、振镜(9)和扫描透镜(10)；
优选地，所述可调谐脉冲激光器(1)发出的脉冲激光和脉冲激光器(2)发出的脉冲激光依次经过振镜(9)和扫描透镜(10)进入光声信号接收模块。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的光声显微成像诊疗装置，其特征在于，所述光声信号接收模块包括透光反声装置(11)、旋转电机(13)、超声探测器(14)、放大器(15)和高速数据采集卡(16)；
优选地，所述透光反声装置(11)包括盖玻片(12)；
优选地，所述透光反声装置(11)、超声探测器(14)、放大器(15)和高速数据采集卡(16)依次连接；
优选地，所述盖玻片(12)位于透光反声装置(11)内部；
优选地，所述旋转电机(13)与超声探测器(14)连接；
优选地，所述可调谐脉冲激光器(1)发出的脉冲激光和脉冲激光器(2)发出的脉冲激光依次经过透光反声装置(11)和盖玻片(12)照射在治疗对象的治疗部位，产生超声波信号，之后所述超声波信号经透光反声装置(11)和盖玻片(12)被超声探测器(14)接收，之后依次经过放大器(15)和高速数据采集卡(16)进入图像处理模块。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的光声显微成像诊疗装置，其特征在于，所述图像处理模块包括计算机(18)；
优选地，所述计算机(18)与函数发生器(17)相连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的光声显微成像诊疗装置，其特征在于，所述激光治疗模块包括OPO激光器(19)、反射镜和第五凸透镜(3-5)；
优选地，所述反射镜包括第一反射镜(20-1)、第二反射镜(20-2)和第三反射镜(20-3)；
优选地，所述OPO激光器(19)发出的脉冲激光依次经过第一反射镜(20-1)、第二反射镜(20-2)、第三反射镜(20-3)和第五凸透镜(3-5)；
优选地，所述OPO激光器(19)与计算机(18)相连接；
优选地，所述OPO激光器(19)发出的脉冲激光的波长为680-2400nm；
优选地，所述OPO激光器(19)发出的脉冲激光的脉冲重复频率为10-100Hz；
优选地，所述OPO激光器(19)发出的脉冲激光的单脉冲能量为24-30mJ；
优选地，所述OPO激光器(19)发出的脉冲激光的功率密度为1-1.3W/cm2。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的光声显微成像诊疗装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：打开可调谐脉冲激光器(1)和脉冲激光器(2)照射治疗对象，通过激光调制模块对治疗对象进行扫描和成像，之后关闭调谐脉冲激光器(1)和脉冲激光器(2)；打开OPO激光器(19)对治疗对象进行照射，之后关闭OPO激光器(19)；
优选地，所述可调谐脉冲激光器(1)发出的脉冲激光依次经过第一凸透镜(3-1)、第二凸透镜(3-2)、第一物镜(4-1)、第一光纤耦合器(5-1)、第一单模光纤(6-1)、第一准直透镜(7-1)、二向色镜(8)、振镜(9)、扫描透镜(10)、透光反声装置(11)和盖玻片(12)照射在治疗对象的治疗部位上；
优选地，所述脉冲激光器(2)发出的脉冲激光依次经过第三凸透镜(3-3)、第四凸透镜(3-4)、第二物镜(4-2)、第二光纤耦合器(5-2)、第二单模光纤(6-2)、第二准直透镜(7-2)、二向色镜(8)、振镜(9)、扫描透镜(10)、透光反声装置(11)和盖玻片(12)照射在治疗对象的治疗部位上；
优选地，所述OPO激光器(19)发出的脉冲激光依次经过第一反射镜(20-1)、第二反射镜(20-2)、第三反射镜(20-3)和第五凸透镜(3-5)照射在治疗对象的治疗部位上。
9.根据权利要求8所述的光声显微成像诊疗装置的使用方法，其特征在于，所述OPO激光器(19)对治疗对象进行照射的时间为9-12min；
优选地，所述可调谐脉冲激光器(1)和脉冲激光器(2)照射治疗对象的时间为15-25min；
优选地，所述可调谐脉冲激光器(1)发出的脉冲激光和脉冲激光器(2)发出的脉冲激光存在时间延迟，所述时间延迟的延迟时间为2.7-2.9μs；
优选地，所述成像的范围为7-12mm；
优选地，所述成像的速率为0.03-0.07Hz；
优选地，所述治疗对象在用所述可调谐脉冲激光器(1)和脉冲激光器(2)照射前注射纳米粒子；
优选地，所述纳米粒子包括纳米粒子SP4。
10.根据权利要求8或9所述的光声显微成像诊疗装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：打开可调谐脉冲激光器(1)和脉冲激光器(2)照射治疗对象15-25min，通过激光调制模块对治疗对象进行扫描和成像，之后关闭调谐脉冲激光器(1)和脉冲激光器(2)；打开OPO激光器(19)对治疗对象进行照射，照射时间为9-12min，之后关闭OPO激光器(19)。
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