CN113100928A - 基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法 - Google Patents

基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113100928A
CN113100928A CN202110377186.2A CN202110377186A CN113100928A CN 113100928 A CN113100928 A CN 113100928A CN 202110377186 A CN202110377186 A CN 202110377186A CN 113100928 A CN113100928 A CN 113100928A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
depth
ultrasonic
pigment
scanning mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110377186.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113100928B (zh
Inventor
王国鹤
田涧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Fumeilei Medical Technology Co ltd
Original Assignee
Fumai Medical Equipment Yancheng Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fumai Medical Equipment Yancheng Co ltd filed Critical Fumai Medical Equipment Yancheng Co ltd
Publication of CN113100928A publication Critical patent/CN113100928A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113100928B publication Critical patent/CN113100928B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0616—Skin treatment other than tanning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0093—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy
    • A61B5/0095—Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy by applying light and detecting acoustic waves, i.e. photoacoustic measurements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A61B5/443—Evaluating skin constituents, e.g. elastin, melanin, water
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4887—Locating particular structures in or on the body
    • A61B5/489—Blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0891—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00452—Skin
    • A61B2018/00458—Deeper parts of the skin, e.g. treatment of vascular disorders or port wine stains

Abstract

本发明公开了一种基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法。本发明采用光声成像对色素进行成像，成像深度深，能够获得色素的定量三维分布信息；采用透明的基于光学的超声探测器，将光声成像和激光美容进行共光路，基于光学的超声探测器带宽极宽，能够大大提高光声成像的纵向分辨率，从而能够得到更准确的色素的定量信息；光路和超声采用共轴设计，这样能够保证在扫描时光声的激发光和超声一直共聚焦，提高了成像的范围和信噪比，并且光声成像对激光美容实现精确引导；本发明用来引导调节激光美容时的参数，从而实现个体化差异的精准最优美容，提高美容效果和美容效率，对于无色素区域能够避开激光照射，从而避免不必要的照射。

Description

基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法
技术领域
本发明涉及医疗美容技术，具体涉及一种基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法。
背景技术
皮肤色素多为黑色素细胞增生和(或)功能旺盛引起的黑色素沉积，因沉积于皮肤的深浅层次不同，由于光线的Tyndall效应可引起视觉上的差异而有黑色、褐色、灰黑色、青色等不同色调。皮肤表皮色素如雀斑、咖啡斑、雀斑样痣、交界痣、脂溢性角化(老年斑)等；真皮色素如蓝痣、太田痣、伊藤痣等；表皮和真皮中均可出现的包括斑痣、黄褐斑、贝克痣、复合痣等。
目前主要凭操作者的主观经验判断和去除皮肤色素。但是皮肤色素结构复杂，种类繁多，个体差异大，给皮肤色素的判断和去除带来了极大的困难。去除不同类型、不同深度、不同大小的皮肤色素所需的参数不同，但目前尚无一种有效的技术手段对皮肤色素进行实时地、定量地术中监测与引导。
发明内容
针对以上现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法，先通过光声成像得到色素的三维分布信息，再根据色素的平均深度，控制美容激光器出光进行激光美容。
本发明的一个目的在于提出一种基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪。
本发明的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪包括：光声激光器、美容激光器、光路传输部分、可调聚焦装置、透明光学超声探测器、扫描镜、超声耦合器、变焦透镜控制器、放大器、扫描镜控制与驱动器、数据采集卡以及计算机；其中，透明光学超声探测器位于可调聚焦装置前；透明光学超声探测器为基于光学探测的透明的超声探测器，包括探测光激光器、偏振分束镜、第一聚焦透镜、棱镜、第二聚焦透镜、光电探测器和声透镜，探测光激光器发出的激光经过偏振分束镜后得到p偏振光作为探测光，经第一聚焦透镜聚焦，照射到棱镜的底面上反射后，再经第二聚焦透镜聚焦进入光电探测器，棱镜的底面对探测光的反射位置记为探测点，声透镜与棱镜的底面间充满液体，且声透镜、探测点的中心、光路传输部分和可调聚焦装置共光轴；扫描镜位于超声耦合器内；可调聚焦装置电气连接至变焦透镜控制器，变焦透镜控制器连接至计算机；透明光学超声探测器电气连接至放大器，放大器连接至数据采集卡，数据采集卡连接至计算机；扫描镜连接至扫描镜控制与驱动器，扫描镜控制与驱动器连接至计算机；光声激光器和美容激光器分别与计算机连接；
基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪包括光声成像阶段和美容阶段：
在光声成像阶段，光声激光器发出光声激光，经光路传输部分传输至可调聚焦装置；经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器内，经扫描镜反射至被测组织；光声激光至被测组织产生超声，超声经超声耦合器耦合至扫描镜，经扫描镜反射后由声透镜聚焦至探测点，引起探测点附近的液体折射率发生变化，折射率的改变引起探测光经反射点反射后的能量发生变化，包含超声信息的探测光由光电探测器接收，转变为电信号，再经放大器对电信号进行放大，由数据采集卡采集并转换为数字信号传输至计算机，计算机通过扫描镜控制与驱动器控制扫描镜进行扫描成像，最后由计算机进行图像处理、计算和显示，得到色素的三维分布信息；
根据色素的三维分布信息，按照设定好的从小至大依次增大的N个深度阈值Dth1～DthN，N为自然数，将色素按照深度进行区域分割成N+1个深度区域，三维分布信息中的色素深度h与深度阈值逐一进行比较，如果h≤Dth1，则对应的区域为第一深度区域，Dthi-1＜h≤Dthi，则对应的区域为第i深度区域，2≤i≤N，h＞DthN为第N+1深度区域，对于没有色素的区域为无色素区域；对应N+1个深度区域，美容激光器包括从短至长依次增长的N+1个激光波长λ1～λN+1；N满足1≤N≤n-1，n为美容激光器具有的不同波长激光的个数；
在美容阶段，美容激光器发出美容激光，经光路传输部分传输至可调聚焦装置；经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器内，经扫描镜反射至组织；针对色素所处的深度区域，选择美容激光器发出相应波长的美容激光，深度越深波长越长，并且色素对这个波长具有高吸收；在美容阶段包括两种引导模式，美容激光的光斑小于所照射的深度区域的面积时，采用第一种引导模式，美容激光的光斑大于所照射的深度区域的面积时，采用第二种引导模式；第一种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，然后计算机通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜扫描该深度区域，在美容过程中美容激光避开对无色素区域的照射，从而避免不必要的照射；第二种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，计算机通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜一直保持在中间位置不扫描。
超声耦合器包括容器、超声耦合液和声光窗口；容器为密封的内部中空的壳体，内部充满超声耦合液，在容器对着被测组织的侧壁上设置有声光窗口，光声激光经过声光窗口照射被测组织后，被测组织产生声波，声波经声光窗口传输至容器内，耦合至位于容器内的扫描镜。透明光学超声探测器与超声耦合器的位置关系有三种选择：透明光学超声探测器位于超声耦合器外，透明光学超声探测器的棱镜和声透镜位于超声耦合器内，或者透明光学超声探测器的棱镜嵌入至超声耦合器的容器侧壁上，声透镜位于超声耦合器内；透明光学超声探测器位于超声耦合器外，超声耦合器对着透明光学超声探测器的容器侧壁上设置有声光窗口，或者超声耦合器的容器侧壁为透光和超声的材料，而且透明光学超声探测器的声透镜与超声耦合器侧壁间充满超声耦合液；透明光学超声探测器的棱镜和声透镜位于超声耦合器内，超声耦合器对着可调聚焦装置的容器侧壁上设置有透光窗口，或者超声耦合器的容器侧壁为透光的材料；透明光学超声探测器的棱镜嵌入至超声耦合器的侧壁上，棱镜的外边缘与超声耦合器的容器侧壁密封连接。
进一步包括反射光路，在光声成像阶段，反射光路推入，光声激光器发出的光声激光经反射光路进入至光路传输部分，在美容阶段，反射光路撤出，美容激光器发出的美容激光进入至光路传输部分；或者，在光声成像阶段，反射光路撤出，光声激光器发出的光声激光进入至光路传输部分，在美容阶段，反射光路推入，美容激光器发出的美容激光经反射光路进入至光路传输部分。反射光路包括第三反射镜、第四反射镜和电动平移台，其中，第三反射镜和第四反射镜安装在电动平移台上，由电动平移台移动位置；电动平移台连接至计算机。
可调聚焦装置采用电动变焦透镜和显微物镜，显微物镜位于电动变焦透镜前，二者共轴，均位于光轴上，电动变焦透镜电气连接变焦透镜控制器。
可调聚焦装置的焦点相对透明光学超声探测器的焦域较小，为点焦点，透明光学超声探测器的焦域较长，为椭圆形，可调聚焦装置的焦点与透明光学超声探测器的焦域共聚轴，通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置的焦点，始终位于透明光学超声探测器的焦域内。
超声耦合液采用水或非导电液体，非导电液体如氟醚。在声透镜与棱镜的底面间采用密封装置，在密封装置内充满液体。密封装置采用中空的没有上底面和下底面的筒状壳体，筒状壳体的中心轴位于光轴上，筒状壳体的两端边缘分别与棱镜的底面和声透镜密封，内部充满液体。
透明光学超声探测器位于超声耦合器外时，超声耦合器的侧壁与声透镜间采用密封装置，在密封装置内充满超声耦合液。
本发明的另一个目的在于提出一种基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪的控制方法。
本发明的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪的控制方法，包括以下步骤：
一、光声成像阶段
1)光声激光器发出光声激光，经光路传输部分传输至可调聚焦装置；同时，探测光激光器发出的激光经过偏振分束镜后得到p偏振光作为探测光，经第一聚焦透镜聚焦，照射到棱镜的底面上反射后，再经第二聚焦透镜聚焦进入光电探测器，棱镜的底面对探测光的反射位置记为探测点；
2)光声激光经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器内，经扫描镜反射至被测组织；
3)光声激光至被测组织产生超声，超声经超声耦合器耦合至扫描镜，经扫描镜反射后由声透镜聚焦至探测点；
4)超声引起探测点附近的液体折射率发生变化，折射率的改变引起探测光经反射点反射后的能量发生变化，包含超声信息的探测光由光电探测器接收；
5)光电探测器将光信号转变为电信号，再经放大器对电信号进行放大，由数据采集卡采集并转换为数字信号传输至计算机；
6)计算机通过扫描镜控制与驱动器控制扫描镜进行扫描成像，最后由计算机进行图像处理、计算和显示，得到色素的三维分布信息；
二、区域分割
根据色素的三维分布信息，按照设定好的从小至大依次增大的N个深度阈值Dth1～DthN，N为自然数，将色素按照深度进行区域分割成N+1个深度区域，三维分布信息中的色素深度h与深度阈值逐一进行比较，如果h≤Dth1，则对应的区域为第一深度区域，Dthi-1＜h≤Dthi，则对应的区域为第i深度区域，2≤i≤N，h＞DthN为第N+1深度区域，对于没有色素的区域为无色素区域；对应N+1个深度区域，美容激光器包括从短至长依次增长的N+1个激光波长λ1～λN+1；
三、美容阶段
1)美容激光器发出美容激光，经光路传输部分传输至可调聚焦装置；
2)经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器内，经扫描镜反射至组织；
3)针对色素所处的深度区域，选择美容激光器发出相应波长的美容激光，深度越深波长越长，并且色素对这个波长具有高吸收；
4)在美容阶段包括两种引导模式，美容激光的光斑小于所照射的深度区域的面积时，采用第一种引导模式，美容激光的光斑大于所照射的深度区域的面积时，采用第二种引导模式；
第一种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，然后计算机通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜扫描该深度区域，在美容过程中美容激光避开对无色素区域的照射，从而避免不必要的照射；
第二种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，计算机通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜一直保持在中间位置不扫描。
其中，光声激光器与美容激光器在光路中的切换由反射光路实现；在光声成像阶段，反射光路推入，光声激光器发出的光声激光经反射光路进入至光路传输部分，在美容阶段，反射光路撤出，美容激光器发出的美容激光进入至光路传输部分；或者，在光声成像阶段，反射光路撤出，光声激光器发出的光声激光进入至光路传输部分，在美容阶段，反射光路推入，美容激光器发出的美容激光经反射光路进入至光路传输部分。反射光路包括第三反射镜、第四反射镜和电动平移台，其中，第三反射镜和第四反射镜安装在电动平移台上，由电动平移台移动位置；电动平移台连接至计算机。
光声成像是一种新兴的非侵入、无辐射的成像技术，结合了光学和超声的优势，打破了光学穿透的壁垒，具有高对比度、高分辨率、高穿透深度等优点，可以无标记的对血管进行成像。美容时，光声成像可以实时地对色素进行三维成像以确定其位置和深度参数信息，本发明根据这些信息对美容激光的位置、波长的选择和焦距进行调节。
本发明的优点：
(1)本发明采用光声成像对色素进行成像，成像深度较深(>2mm)，能够获得色素的定量三维分布信息；
(2)现有的超声探测器均采用压电材料，不透明，影响美容激光的传输，此外，色素的光声信号是一个宽频信号(从亚MHz到百MHz)，而压电超声探测器带宽较窄(通常几十MHz)，导致部分频率信号灵敏度低，且光声成像纵向分辨率低；本发明设计了一种新的透明的基于光学的超声探测器，首先因为这种探测器透明，所以不会阻挡美容激光的传输，能够非常方便得将光声成像和激光美容进行共光路设计；其次，基于光学的超声探测器带宽极宽(超过百MHz)，能够大大提高光声成像的纵向分辨率，从而能够得到更准确的色素的定量信息；
(3)传统的扫描光路都是将扫描镜放在可调聚焦装置后面，而本发明将扫描镜放置在可调聚焦装置和超声探测器前面，且光路和超声采用共轴设计，这样能够保证在扫描时光声的激发光和超声一直共聚焦，提高了成像的范围和信噪比；
(4)本发明采用光声成像和激光美容共光路设计，保证了成像区域和美容区域的精确配准，从而方便光声成像对激光美容的精确引导；
(5)本发明利用光声成像提供的准确的定量三维分布信息，不仅能够定量地判断色素信息，而且能够用来引导调节激光美容时的参数(包括波长、焦距和激光美容位置)，从而实现个体化差异的精准最优美容，提高美容效果和美容效率，同时，对于无色素区域能够避开激光照射，从而避免不必要的照射。
附图说明
图1为本发明的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪的一个实施例的示意图，其中，(a)为结构框图，(b)为光路图；
图2为本发明的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪的一个实施例的光路传输部分的示意图，其中，(a)为光纤型的光路图，(b)为导光臂型的结构框图；
图3为本发明的本发明的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪的控制方法的一个实施例的第一种引导模式的流程图；
图4为本发明的本发明的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪的控制方法的一个实施例的第二种引导模式的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
本文中的方向规定：沿着光路传输方向的指向为前，反之，逆着光路传输方向的指向为后。
如图1所示，本实施例的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪包括：光声激光器1、美容激光器2、反射光路、光路传输部分4、可调聚焦装置、透明光学超声探测器、扫描镜8、超声耦合器7、变焦透镜控制器、放大器、扫描镜控制与驱动器、数据采集卡以及计算机；其中，透明光学超声探测器位于可调聚焦装置前；透明光学超声探测器为基于光学探测的透明的超声探测器，包括探测光激光器6-1、偏振分束镜6-2、第一聚焦透镜6-3、第一反射镜6-4、棱镜6-5、第二反射镜6-6、第二聚焦透镜6-7、光电探测器6-8和声透镜6-9，探测光激光器6-1发出的激光经过偏振分束镜6-2后得到p偏振光作为探测光，经第一聚焦透镜6-3聚焦，再经第一反射镜6-4反射后照射到棱镜6-5的底面上反射后经第二反射镜6-6反射，再经第二聚焦透镜6-7聚焦后进入光电探测器6-8，棱镜6-5的底面对探测光的反射位置记为探测点，声透镜6-9与棱镜6-5的底面间充满液体，且声透镜6-9、探测点的中心、光路传输部分4和可调聚焦装置共光轴；扫描镜8位于超声耦合器7内；可调聚焦装置电气连接至变焦透镜控制器，变焦透镜控制器连接至计算机；透明光学超声探测器电气连接至放大器，放大器连接至数据采集卡，数据采集卡连接至计算机；扫描镜8连接至扫描镜控制与驱动器，扫描镜控制与驱动器连接至计算机；光声激光器1和美容激光器2分别与计算机连接。
在本实施例中，透明光学超声探测器位于超声耦合器7外，超声耦合器7包括容器、耦合和声光窗口；容器为密封的内部中空的壳体，内部充满超声耦合液，在容器对着被测组织的侧壁上设置有声光窗口，光声激光经过声光窗口照射被测组织后，被测组织产生声波，声波经声光窗口传输至容器内，耦合至位于容器内的扫描镜8。透明光学超声探测器位于超声耦合器7外，超声耦合器7对着透明光学超声探测器的容器侧壁上设置有声光窗口，或者超声耦合器7的容器侧壁为透光和超声的材料，而且透明光学超声探测器的声透镜6-9与超声耦合器7侧壁间充满超声耦合液。液体和超声耦合液均采用水。
反射光路在光声成像阶段，反射光路推入，光声激光器1发出的光声激光经反射光路进入至光路传输部分4，在美容阶段，反射光路撤出，美容激光器2发出的美容激光进入至光路传输部分4；反射光路包括第三反射镜3-1、第四反射镜3-2和电动平移台3-3，其中，第三反射镜3-1和第四反射镜3-2安装在电动平移台3-3上，由电动平移台移动位置；电动平移台连接至计算机。
如图2所示，光路传输部分4包含两种配置，一种是光纤型，如图2(a)所示，包括扩束镜4-1、第一透镜4-2、光纤4-3和第二透镜4-4，扩束镜、第一透镜以及光纤的左端为固定端，光纤的右端和第二透镜通过物理连接；另一种是导光臂型，如图2(b)所示，包括导光臂和扩束镜，导光臂和扩束镜通过物理连接，导光臂左端为固定端。扩束镜用于改变通过它的光束的尺寸和角偏向特性。物理连接可采用螺纹紧密连接方式。
可调聚焦装置采用电动变焦透镜5-1和显微物镜5-2，显微物镜位于电动变焦透镜前，二者共轴，均位于光轴上，电动变焦透镜电气连接变焦透镜控制器。
扫描镜8为二维扫描镜8，为二维振镜，或二维微机电系统(MEMS)振镜，用于实现入射的激光在水平面一定程度的偏转，以及将扫描对应位置产生的超声信号反射回超声探测器。
本实施例的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪的控制方法，包括以下步骤：
一、光声成像阶段
1)光声激光器1发出光声激光，经光路传输部分4传输至可调聚焦装置；同时，探测光激光器6-1发出的激光经过偏振分束镜6-2后得到p偏振光作为探测光，经第一聚焦透镜6-3聚焦，再经第一反射镜6-4反射后照射到棱镜6-5的底面上反射后经第二反射镜6-6反射，再经第二聚焦透镜6-7聚焦后进入光电探测器6-8
2)光声激光经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器7内，经扫描镜8反射至被测组织；
3)光声激光至被测组织产生超声，超声经超声耦合器7耦合至扫描镜8，经扫描镜8反射后由声透镜6-9聚焦至探测点；
4)超声引起探测点附近的液体折射率发生变化，折射率的改变引起探测光经反射点反射后的能量发生变化，包含超声信息的探测光由光电探测器6-8接收；
5)光电探测器6-8将光信号转变为电信号，再经放大器对电信号进行放大，由数据采集卡采集并转换为数字信号传输至计算机；
6)计算机通过扫描镜控制与驱动器控制扫描镜8进行扫描成像，最后由计算机进行图像处理、计算和显示，得到色素的三维分布信息；
二、区域分割
深度阈值300μm，将色素区域按照深度进行区域分割成色素浅区域和色素深区域，色素深度h≤300μm为色素浅区域，h＞300μm为色素深区域，光声图像显示无信号的区域设为色素的深度为0的区域，即无皮肤色素，无需进行激光美容；相对应，美容激光器2包括激光波长532nm和1064nm，分别对应于色素浅区域和色素深区域进行激光美容；纹身用755μm；
三、美容阶段
1)美容激光器2发出美容激光，经光路传输部分4传输至可调聚焦装置；
2)经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器7内，经扫描镜8反射至组织；
3)针对色素所处的深度区域，选择美容激光器2发出相应波长的美容激光，深度越深波长越长，并且色素对这个波长具有高吸收；
4)在美容阶段包括两种引导模式，美容激光的光斑在0.5mm以下，采用第一种引导模式，美容激光的光斑为2～10mm，采用第二种引导模式；
第一种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，然后通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜8扫描该深度区域，在美容过程中美容激光避开对无色素区域的照射，从而避免不必要的照射，如图3所示；
第二种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜8一直保持在中间位置不扫描，如图4所示。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪，其特征在于，所述多波长皮秒激光美容仪包括：光声激光器、美容激光器、光路传输部分、可调聚焦装置、透明光学超声探测器、扫描镜、超声耦合器、变焦透镜控制器、放大器、扫描镜控制与驱动器、数据采集卡以及计算机；其中，透明光学超声探测器位于可调聚焦装置前；透明光学超声探测器为基于光学探测的透明的超声探测器，包括探测光激光器、偏振分束镜、第一聚焦透镜、棱镜、第二聚焦透镜、光电探测器和声透镜，探测光激光器发出的激光经过偏振分束镜后得到p偏振光作为探测光，经第一聚焦透镜聚焦，照射到棱镜的底面上反射后，再经第二聚焦透镜聚焦进入光电探测器，棱镜的底面对探测光的反射位置记为探测点，声透镜与棱镜的底面间充满液体，且声透镜、探测点的中心、光路传输部分和可调聚焦装置共光轴；扫描镜位于超声耦合器内；可调聚焦装置电气连接至变焦透镜控制器，变焦透镜控制器连接至计算机；透明光学超声探测器电气连接至放大器，放大器连接至数据采集卡，数据采集卡连接至计算机；扫描镜连接至扫描镜控制与驱动器，扫描镜控制与驱动器连接至计算机；光声激光器和美容激光器分别与计算机连接；
基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪包括光声成像阶段和美容阶段：
在光声成像阶段，光声激光器发出光声激光，经光路传输部分传输至可调聚焦装置；经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器内，经扫描镜反射至被测组织；光声激光至被测组织产生超声，超声经超声耦合器耦合至扫描镜，经扫描镜反射后由声透镜聚焦至探测点，引起探测点附近的液体折射率发生变化，折射率的改变引起探测光经反射点反射后的能量发生变化，包含超声信息的探测光由光电探测器接收，转变为电信号，再经放大器对电信号进行放大，由数据采集卡采集并转换为数字信号传输至计算机，计算机通过扫描镜控制与驱动器控制扫描镜进行扫描成像，最后由计算机进行图像处理、计算和显示，得到色素的三维分布信息；
根据色素的三维分布信息，按照设定好的从小至大依次增大的N个深度阈值Dth1～DthN，N为自然数，将色素按照深度进行区域分割成N+1个深度区域，三维分布信息中的色素深度h与深度阈值逐一进行比较，如果h≤Dth1，则对应的区域为第一深度区域，Dthi-1＜h≤Dthi，则对应的区域为第i深度区域，2≤i≤N，h＞DthN为第N+1深度区域，对于没有色素的区域为无色素区域；对应N+1个深度区域，美容激光器包括从短至长依次增长的N+1个激光波长λ1～λN+1；
在美容阶段，美容激光器发出美容激光，经光路传输部分传输至可调聚焦装置；经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器内，经扫描镜反射至组织；针对色素所处的深度区域，选择美容激光器发出相应波长的美容激光，深度越深波长越长，并且色素对这个波长具有高吸收；在美容阶段包括两种引导模式，美容激光的光斑小于所照射的深度区域的面积时，采用第一种引导模式，美容激光的光斑大于所照射的深度区域的面积时，采用第二种引导模式；第一种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，然后计算机通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜扫描该深度区域，在美容过程中美容激光避开对无色素区域的照射，从而避免不必要的照射；第二种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，计算机通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜一直保持在中间位置不扫描。
2.如权利要求1所述的多波长皮秒激光美容仪，其特征在于，所述可调聚焦装置采用电动变焦透镜和显微物镜，显微物镜位于电动变焦透镜前，二者共轴，均位于光轴上，电动变焦透镜电气连接变焦透镜控制器。
3.如权利要求1所述的多波长皮秒激光美容仪，其特征在于，所述超声耦合器包括容器、超声耦合液和声光窗口；容器为密封的内部中空的壳体，内部充满超声耦合液，在容器对着被测组织的侧壁上设置有声光窗口，光声激光经过声光窗口照射被测组织后，被测组织产生声波，声波经声光窗口传输至容器内，耦合至位于容器内的扫描镜。
4.如权利要求3所述的多波长皮秒激光美容仪，其特征在于，所述透明光学超声探测器与超声耦合器的位置关系有三种选择：透明光学超声探测器位于超声耦合器外，透明光学超声探测器的棱镜和声透镜位于超声耦合器内，或者透明光学超声探测器的棱镜嵌入至超声耦合器的容器侧壁上，声透镜位于超声耦合器内；透明光学超声探测器位于超声耦合器外，超声耦合器对着透明光学超声探测器的容器侧壁上设置有声光窗口，或者超声耦合器的容器侧壁为透光和超声的材料，而且透明光学超声探测器的声透镜与超声耦合器侧壁间充满超声耦合液；透明光学超声探测器的棱镜和声透镜位于超声耦合器内，超声耦合器对着可调聚焦装置的容器侧壁上设置有透光窗口，或者超声耦合器的容器侧壁为透光的材料；透明光学超声探测器的棱镜嵌入至超声耦合器的侧壁上，棱镜的外边缘与超声耦合器的容器侧壁密封连接。
5.如权利要求3所述的多波长皮秒激光美容仪，其特征在于，所述超声耦合液采用水或非导电液体。
6.如权利要求1所述的多波长皮秒激光美容仪，其特征在于，进一步包括反射光路，在光声成像阶段，反射光路推入，光声激光器发出的激光经反射光路进入至光路传输部分，在美容阶段，反射光路撤出，美容激光器发出的激光进入至光路传输部分；或者，在光声成像阶段，反射光路撤出，光声激光器发出的激光进入至光路传输部分，在美容阶段，反射光路推入，美容激光器发出的激光经反射光路进入至光路传输部分。
7.如权利要求6所述的多波长皮秒激光美容仪，其特征在于，所述反射光路包括第三反射镜、第四反射镜和电动平移台，其中，第三反射镜和第四反射镜安装在电动平移台上，由电动平移台移动位置；电动平移台连接至计算机。
8.一种如权利要求1所述的基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
一、光声成像阶段
1)光声激光器发出光声激光，经光路传输部分传输至可调聚焦装置；同时，探测光激光器发出的激光经过偏振分束镜后得到p偏振光作为探测光，经第一聚焦透镜聚焦，照射到棱镜的底面上反射后，再经第二聚焦透镜聚焦进入光电探测器，棱镜的底面对探测光的反射位置记为探测点；
2)光声激光经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器内，经扫描镜反射至被测组织；
3)光声激光至被测组织产生超声，超声经超声耦合器耦合至扫描镜，经扫描镜反射后由声透镜聚焦至探测点；
4)超声引起探测点附近的液体折射率发生变化，折射率的改变引起探测光经反射点反射后的能量发生变化，包含超声信息的探测光由光电探测器接收；
5)光电探测器将光信号转变为电信号，再经放大器对电信号进行放大，由数据采集卡采集并转换为数字信号传输至计算机；
6)计算机通过扫描镜控制与驱动器控制扫描镜进行扫描成像，最后由计算机进行图像处理、计算和显示，得到色素的三维分布信息；
二、区域分割
根据色素的三维分布信息，按照设定好的从小至大依次增大的N个深度阈值Dth1～DthN，N为自然数，将色素按照深度进行区域分割成N+1个深度区域，三维分布信息中的色素深度h与深度阈值逐一进行比较，如果h≤Dth1，则对应的区域为第一深度区域，Dthi-1＜h≤Dthi，则对应的区域为第i深度区域，2≤i≤N，h＞DthN为第N+1深度区域，对于没有色素的区域为无色素区域；对应N+1个深度区域，美容激光器包括从短至长依次增长的N+1个激光波长λ1～λN+1；
三、美容阶段
1)美容激光器发出美容激光，经光路传输部分传输至可调聚焦装置；
2)经可调聚焦装置聚焦后，经过透明光学超声探测器入射至超声耦合器内，经扫描镜反射至组织；
3)针对色素所处的深度区域，选择美容激光器发出相应波长的美容激光，深度越深波长越长，并且色素对这个波长具有高吸收；
4)在美容阶段包括两种引导模式，美容激光的光斑小于所照射的深度区域的面积时，采用第一种引导模式，美容激光的光斑大于所照射的深度区域的面积时，采用第二种引导模式；
第一种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，然后计算机通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜扫描该深度区域，在美容过程中美容激光避开对无色素区域的照射，从而避免不必要的照射；
第二种引导模式：通过控制变焦透镜控制器控制可调聚焦装置，将聚焦平面聚焦在色素所处的深度区域的平均深度位置，计算机通过控制扫描镜控制与驱动器控制扫描镜一直保持在中间位置不扫描。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，光声激光器与美容激光器在光路中的切换由反射光路实现；在光声成像阶段，反射光路推入，光声激光器发出的激光经反射光路进入至光路传输部分，在美容阶段，反射光路撤出，美容激光器发出的激光进入至光路传输部分；或者，在光声成像阶段，反射光路撤出，光声激光器发出的激光进入至光路传输部分，在美容阶段，反射光路推入，美容激光器发出的激光经反射光路进入至光路传输部分。
CN202110377186.2A 2021-03-25 2021-04-08 基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法 Active CN113100928B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110318593 2021-03-25
CN2021103185936 2021-03-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113100928A true CN113100928A (zh) 2021-07-13
CN113100928B CN113100928B (zh) 2023-03-24

Family

ID=76714820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110377186.2A Active CN113100928B (zh) 2021-03-25 2021-04-08 基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113100928B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114129156A (zh) * 2021-12-08 2022-03-04 中川新迈科技有限公司 一种光声耦合模块及血糖仪
CN116250809A (zh) * 2023-05-10 2023-06-13 广东工业大学 一种超声神经调控靶区定位装置及方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030055413A1 (en) * 2001-07-02 2003-03-20 Altshuler Gregory B. Fiber laser device for medical/cosmetic procedures
CN101505675A (zh) * 2006-06-27 2009-08-12 帕洛玛医疗技术公司 手持光美容装置
CN102488494A (zh) * 2011-11-16 2012-06-13 华中科技大学 全内反射式光声显微成像系统及方法
US20140243804A1 (en) * 2013-02-28 2014-08-28 Fotona D.D. Method for lightening or eradicating pigments in human skin
CN104146685A (zh) * 2014-08-27 2014-11-19 华南师范大学 一种基于光声原理的皮肤色素沉着成像装置
CN104161520A (zh) * 2014-08-27 2014-11-26 华南师范大学 一种基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的方法及其装置
CN104323762A (zh) * 2014-12-01 2015-02-04 广州佰奥廷电子科技有限公司 一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置
CN105530886A (zh) * 2013-08-09 2016-04-27 通用医疗公司 用于治疗真皮黄褐斑的方法和设备
CN106092901A (zh) * 2016-06-07 2016-11-09 深圳大学 一种基于表面波的声信号探测器和反射式光声显微镜
CN106236145A (zh) * 2016-09-07 2016-12-21 北京大学 一种基于全反射的超声探测和光声成像装置及其方法
CN106308750A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 重庆医科大学附属儿童医院 一种黑色素含量变化的检测方法
CN110361357A (zh) * 2019-04-29 2019-10-22 同济大学 一种用于皮肤检测的单阵元光声谱信号获取系统及方法
CN110824002A (zh) * 2019-10-11 2020-02-21 西安交通大学 一种基于光声效应的耦合同步测量系统及方法
CN111467034A (zh) * 2020-05-15 2020-07-31 青岛自贸激光科技有限公司 光纤飞秒激光美容仪

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030055413A1 (en) * 2001-07-02 2003-03-20 Altshuler Gregory B. Fiber laser device for medical/cosmetic procedures
CN101505675A (zh) * 2006-06-27 2009-08-12 帕洛玛医疗技术公司 手持光美容装置
CN102488494A (zh) * 2011-11-16 2012-06-13 华中科技大学 全内反射式光声显微成像系统及方法
US20140243804A1 (en) * 2013-02-28 2014-08-28 Fotona D.D. Method for lightening or eradicating pigments in human skin
CN105530886A (zh) * 2013-08-09 2016-04-27 通用医疗公司 用于治疗真皮黄褐斑的方法和设备
CN104146685A (zh) * 2014-08-27 2014-11-19 华南师范大学 一种基于光声原理的皮肤色素沉着成像装置
CN104161520A (zh) * 2014-08-27 2014-11-26 华南师范大学 一种基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的方法及其装置
CN104323762A (zh) * 2014-12-01 2015-02-04 广州佰奥廷电子科技有限公司 一种基于光声显微成像的鲜红斑痣血管定量化检测装置
CN106092901A (zh) * 2016-06-07 2016-11-09 深圳大学 一种基于表面波的声信号探测器和反射式光声显微镜
CN106308750A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 重庆医科大学附属儿童医院 一种黑色素含量变化的检测方法
CN106236145A (zh) * 2016-09-07 2016-12-21 北京大学 一种基于全反射的超声探测和光声成像装置及其方法
CN110361357A (zh) * 2019-04-29 2019-10-22 同济大学 一种用于皮肤检测的单阵元光声谱信号获取系统及方法
CN110824002A (zh) * 2019-10-11 2020-02-21 西安交通大学 一种基于光声效应的耦合同步测量系统及方法
CN111467034A (zh) * 2020-05-15 2020-07-31 青岛自贸激光科技有限公司 光纤飞秒激光美容仪

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张建中: "《皮肤科医生的护肤课》", 31 August 2020 *
肖国仕 等: "《皮肤病诊疗手册》", 31 March 2019 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114129156A (zh) * 2021-12-08 2022-03-04 中川新迈科技有限公司 一种光声耦合模块及血糖仪
CN116250809A (zh) * 2023-05-10 2023-06-13 广东工业大学 一种超声神经调控靶区定位装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113100928B (zh) 2023-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104188625B (zh) 一种多模态显微成像系统
CN113100928B (zh) 基于光声成像引导的多波长皮秒激光美容仪及其控制方法
US5305759A (en) Examined body interior information observing apparatus by using photo-pulses controlling gains for depths
EP1272828B1 (en) Analysis of a composition
US9226666B2 (en) Confocal photoacoustic microscopy with optical lateral resolution
EP1441215B1 (en) Optical scanning type observation device
JP4939237B2 (ja) 被検体情報分析装置、内視鏡装置及び被検体情報分析方法
JP2002514301A (ja) 選択的に光学的計測を行う装置及び方法
CN104146685B (zh) 一种基于光声原理的皮肤色素沉着成像装置
WO2021077708A1 (zh) 实现大体积高分辨的时间脉冲光片断层成像方法及系统
WO1996021938A1 (en) Video-rate confocal scanning laser microscope
JP2001051225A (ja) ポリゴンミラー，走査光学系，及び内視鏡装置
CN110353609A (zh) 一种具备三维成像能力的光场3d共聚焦内窥镜
CN109507117B (zh) 一种基于光声束整形的微纳成像检测实验装置
Holmes et al. Multi-channel Fourier domain OCT system with superior lateral resolution for biomedical applications
JP2008168038A (ja) 被検体情報分析装置、内視鏡装置及び被検体情報分析方法
CN114264614A (zh) 一种无标记光声病理显微成像系统及成像方法
WO2019236888A1 (en) Systems and methods for fiber-based visible and near infrared optical coherence tomography
CN215424556U (zh) 一种光声术中引导的激光美容仪
CN107356581A (zh) 全深度远端扫描的拉曼光谱仪
JPH08131445A (ja) 光計測装置
CN114098637A (zh) 一种大视场光声显微成像装置及方法
CN111759276A (zh) 一种基于光纤延时的多通道光声显微成像方法
CN112120685B (zh) 一种基于光学透明剂的血流成像的装置及方法
CN113670824B (zh) 一种非接触式微型光声成像头及其成像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230220

Address after: Room 1406, Floor 14, Building 2, Smart Valley Park, Taihu Software Industry Park, No. 1463, Wuzhong Avenue, Yuexi Street, Wuzhong Economic Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215104

Applicant after: Suzhou fumeilei Medical Technology Co.,Ltd.

Address before: 224000 room 417-11 (CNK), century city farmer's market, Yannan high tech Zone, Yandu District, Yancheng City, Jiangsu Province

Applicant before: Fumai medical equipment (Yancheng) Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant