CN114264612A - 一种pai-oct双模成像系统 - Google Patents
一种pai-oct双模成像系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114264612A CN114264612A CN202210008125.3A CN202210008125A CN114264612A CN 114264612 A CN114264612 A CN 114264612A CN 202210008125 A CN202210008125 A CN 202210008125A CN 114264612 A CN114264612 A CN 114264612A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- detection
- light
- oct
- pai
- 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.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 52
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 abstract description 2
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 40
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000010895 photoacoustic effect Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种PAI‑OCT双模成像系统，涉及生物医学成像技术领域。该系统包括计算机、数据采集卡、探测端模块、光声激发模块、参考臂模块、样品臂模块、检测模块。样品无需与超声探测器接触，减少了样品感染风险；去掉了光声探测光，耦合光路减少为两路，简化了系统结构和减少了光路调节难度；去掉了现有PAI‑OCT双模成像系统中的光电二极管，直接从干涉光谱中提取光声信号，简化了PAI‑OCT双模成像系统的结构。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学成像技术领域，具体涉及一种PAI-OCT双模成像系统。
背景技术
生物医学成像是通过各种物理和化学原理提取生物组织的内部信息。单一成像技术只能提供有限的信息，双模成像技术则可以充分发挥两种成像技术的优点，提供更高的分辨率和成像范围。双模成像系统的创新组合大大增强了系统的实用性，有利于拓展新的临床应用。
OCT(Optical Coherence Tomography，光学相干层析成像)是一种用于非接触干涉测量的高分辨率成像方法。根据运动粒子的反射和后向散射特性获得样品形态信息。最初用于眼科研究，现在由于其简单和独特的光学检测机制而广泛应用于其他领域。PAI(Photoacoustic Imaging，光声成像)是一种用于结构、功能和分子成像的强大的非侵入性、非电离成像模型。它是在短激光脉冲辐照样品时，检测由电磁波部分吸收引起的热膨胀产生的超声波信号。它已发展成为一种强有力的工具，用于成像内源性组织生色团，特别是具有高光吸收特性的血红蛋白。OCT和PAI结合构成的PAI-OCT双模成像系统可以提供组织的结构信息和光吸收信息，更有利于相关疾病的诊断、评估和研究。
现有的PAI-OCT双模成像系统通常需要将OCT探测光、光声激发光和光声探测光这三路光耦合。然而多路光耦合增加了光路调节难度。同时PAI-OCT双模成像系统检测单元分为两部分：OCT需要光谱仪检测干涉光谱，PAI需要光电二极管检测激光干涉信号，双检测系统也增加了系统的复杂性，不利于PAI-OCT双模成像系统向实用性推广。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种PAI-OCT双模成像系统，旨在简化PAI-OCT双模成像系统结构，提高PAI-OCT双模成像系统的实用性。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种PAI-OCT双模成像系统，该系统包括：
计算机(8)，用于I)向数据采集卡(9)发送控制指令；II)接收检测模块(30)发送的干涉光谱，并对所接收的干涉光谱进行相应处理获得光声图像或者OCT图像；
数据采集卡(9)，用于根据计算机(8)的控制指令发出触发脉冲信号；
探测端模块(27)，用于I)产生长相干光并将长相干光分成一路探测光和一路参考光；II)接收经参考臂模块(26)调节后的参考光；III)接收样品臂模块(28)发送的从样品(11)获得的反射光，该反射光在该模块与经参考臂模块(26)调节后的参考光进行干涉产生干涉信号，并将该干涉信号传输给检测模块(30)；
光声激发模块(29)，用于在触发脉冲信号的作用下产生激发光并将激发光传输到样品臂模块(28)；
参考臂模块(26)，用于根据需要对探测端模块(27)产生的参考光进行调节，并将调节后的参考光传回探测端模块(27)；
样品臂模块(28)，用于I)将探测端模块(27)产生的探测光聚焦于样品(11)；II)将探测端模块(27)产生的探测光与光声激发模块(29)产生的激发光同时聚焦于样品(11)；III)将从样品(11)获得的反射光传输到探测端模块(27)；
检测模块(30)，用于将探测端模块(27)传输的干涉信号产生干涉光谱并传入计算机(8)。
进一步地，根据所述的PAI-OCT双模成像系统，所述探测端模块(27)包括光路连接的探测光源(1)、环形器(2)和耦合器(4)。
进一步地，根据所述的PAI-OCT双模成像系统，所述光声激发模块29包括光路连接的激发光源(19)、第二反射镜(18)、第一聚焦透镜(17)和第一调焦透镜(16)。
进一步地，根据所述的PAI-OCT双模成像系统，所述参考臂模块(26)包括光路连接的第一透镜(5)、第二透镜(6)和第一反射镜(7)。
进一步地，根据所述的PAI-OCT双模成像系统，所述样品臂模块(28)包括光路连接的样品(11)、第二聚焦透镜(12)、X-Y扫描振镜(13)、二色镜(14)和第三透镜(15)。
进一步地，根据所述的PAI-OCT双模成像系统，所述检测模块(30)包括光路连接的图像采集卡(24)和干涉仪(25)。
进一步地，根据所述的PAI-OCT双模成像系统，所述检测模块(30)用于将探测端模块(27)传输的干涉信号经干涉仪(25)产生干涉光谱，然后经图像采集卡(24)采集后传入计算机(8)；所述计算机(8)接收图像采集卡(24)发送的干涉光谱。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案较现有技术具有以下有益效果：
1、本发明的双模成像系统为非接触式双模成像系统，样品无需与超声探测器接触，减少了样品感染风险。
2、去掉了光声探测光，耦合光路减少为两路，简化了系统结构和减少了光路调节难度。
3、去掉了现有PAI-OCT双模成像系统中的光电二极管，直接从干涉光谱中提取光声信号，简化了PAI-OCT双模成像系统的结构。
附图说明
图1为本发明实施例PAI-OCT双模成像系统的结构示意图。
其中，1-探测光源；2-环形器；3-指示光源；4-耦合器；5-第一透镜；6-第二透镜；7-第一反射镜；8-计算机；9-数据采集卡；10-样品台；11-样品；12-第二聚焦透镜；13-X-Y扫描振镜；14-二色镜；15-第三透镜；16-第一调焦透镜；17-第一聚焦透镜；18-第二反射镜；19-激发光源；20-准直器；21-光栅；22-第四透镜；23-CCD相机；24-图像采集卡；25-干涉仪；26-参考臂模块；27-探测端模块；28-样品臂模块；29-光声激发模块；30-检测模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种PAI-OCT双模成像系统，对现有PAI-OCT双模成像系统进行改进，去掉现有PAI-OCT双模成像系统中的光声探测光和光电二极管，将PAI-OCT双模成像系统的探测端由三路光减少为两路，直接从干涉光谱中提取光声信号，极大地简化了系统结构，提高了PAI-OCT双模成像系统的实用性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例PAI-OCT双模成像系统的结构示意图，如图1所示，所述PAI-OCT双模成像系统包括：计算机8、数据采集卡9、探测端模块27、光声激发模块29、参考臂模块26、样品臂模块28、检测模块30。
所述计算机8，用于1)向数据采集卡9发送控制指令；2)接收图像采集卡24发送的干涉光谱，并对所接收的干涉光谱进行相应处理获得光声图像或者OCT图像。
所述数据采集卡9，用于根据计算机8的控制指令发出触发脉冲信号。
所述探测端模块27进一步包括探测光源1、环形器2、指示光源3和耦合器4；该模块用于1)产生长相干光并将长相干光分成一路探测光和一路参考光；2)接收经参考臂模块26调节后的参考光；3)接收样品臂模块28发送的从样品11获得的反射光，该反射光在该模块与经参考臂模块26调节后的参考光进行干涉产生干涉信号，并将该干涉信号传输给检测模块30。在本实施方式中，所述探测光源1为SLD宽带光源。所述SLD宽带光源的中心波长为820nm，半峰全宽为80nm。所述指示光源3用于调节光路。
所述光声激发模块29进一步包括激发光源19、第二反射镜18、第一聚焦透镜17和第一调焦透镜16，该模块用于在触发脉冲信号的作用下产生激发光并将激发光传输到样品臂模块28。
所述参考臂模块26进一步包括第一透镜5、第二透镜6和第一反射镜7，该模块用于根据需要对探测端模块27产生的参考光进行调节，并将调节后的参考光传回探测端模块27。
所述样品臂模块28进一步包括样品台10、样品11、第二聚焦透镜12、X-Y扫描振镜13、二色镜14和第三透镜15，该模块用于1)将探测端模块27产生的探测光聚焦于样品11；2)将探测端模块27产生的探测光与光声激发模块29产生的激发光同时聚焦于样品11；3)将从样品11获得的反射光传输到探测端模块27。
所述检测模块30进一步包括图像采集卡24和干涉仪25，该模块用于将探测端模块27传输的干涉信号经干涉仪25产生干涉光谱，然后经图像采集卡24采集后传入计算机8；本实施方式的干涉仪25由准直器20、光栅21、第四透镜22和CCD相机23构成。
利用本实施方式的PAI-OCT双模成像系统的成像方法如下：
(一)光声成像过程包括：a)所述数据采集卡9根据计算机8的控制指令发出触发脉冲信号触发激发光源19发出激发光；激发光依次经过第二反射镜18、第一聚焦透镜17、第一调焦透镜16到达二色镜14；b)探测光源1发出长相干光，经环形器2到达耦合器4，耦合器4将长相干光分为两路：一路作为参考光，另一路作为探测光；所述参考光进入参考臂模块26，经第一透镜5、第二透镜6以及第一反射镜7后再返回到耦合器4；所述探测光进入样品臂模块28；c)探测光与激发光在二色镜14作用下合成一束同轴光，再经过X-Y扫描振镜13，最终由第二聚焦透镜12聚焦于样品表面上，样品的生物组织吸收激发光后因光声效应产生光声信号，并使得样品表面产生微小位移，进而改变样品表面反射光光程；d)从样品表面获得的反射光信号由原路返回耦合器4并与经参考臂26调节后的参考光进行干涉产生第一干涉信号；e)所述第一干涉信号由环形器2传输到准直器20，准直器20将来自环形器2的干涉光变成平行光后送至光栅21，光栅21将入射光按波长展开，后经第四透镜22聚焦到CCD相机23上，不同波长的光谱将被CCD相机23上的不同单元所接收而实现干涉光谱的采样，CCD相机23与OCT图像采集卡24相连，OCT图像采集卡24将采集到的干涉光谱传送至所述计算机8进行处理，从而得到光声图像。
(二)OCT成像无需激发光，光谱OCT成像过程包括：I)探测光源1发出长相干光，经环形器2到达耦合器4，耦合器4将长相干光分为参考光和探测光；II)所述参考光进入参考臂模块26，经第一透镜5、第二透镜6以及第一反射镜7后再返回到耦合器4；所述探测光进入样品臂模块28，经第三透镜15、二色镜14及X-Y扫描振镜13后由第二聚焦透镜12聚焦于样品11上，并入射到样品内部不同深度而产生后向散射光；III)不同深度的后向散射光叠加起来由原路返回耦合器4并与经参考臂26调节后的参考光进行干涉产生第二干涉信号；IV)所述第二干涉信号经所述环形器2后到达准直器20，准直器20将来自环形器2的干涉光变成平行光后送至光栅21，光栅21将入射光按波长展开，后经第四透镜22聚焦到CCD23上，不同波长的光谱将被CCD23上的不同单元所接收而实现干涉光谱的采样，OCT图像采集卡24将采集到的干涉光谱传送至所述计算机8进行处理，从而得到OCT图像。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；因而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种PAI-OCT双模成像系统，其特征在于，该系统包括：
计算机(8)，用于I)向数据采集卡(9)发送控制指令；II)接收检测模块(30)发送的干涉光谱，并对所接收的干涉光谱进行相应处理获得光声图像或者OCT图像；
数据采集卡(9)，用于根据计算机(8)的控制指令发出触发脉冲信号；
探测端模块(27)，用于I)产生长相干光并将长相干光分成一路探测光和一路参考光；II)接收经参考臂模块(26)调节后的参考光；III)接收样品臂模块(28)发送的从样品(11)获得的反射光，该反射光在该模块与经参考臂模块(26)调节后的参考光进行干涉产生干涉信号，并将该干涉信号传输给检测模块(30)；
光声激发模块(29)，用于在触发脉冲信号的作用下产生激发光并将激发光传输到样品臂模块(28)；
参考臂模块(26)，用于根据需要对探测端模块(27)产生的参考光进行调节，并将调节后的参考光传回探测端模块(27)；
样品臂模块(28)，用于I)将探测端模块(27)产生的探测光聚焦于样品(11)；II)将探测端模块(27)产生的探测光与光声激发模块(29)产生的激发光同时聚焦于样品(11)；III)将从样品(11)获得的反射光传输到探测端模块(27)；
检测模块(30)，用于将探测端模块(27)传输的干涉信号产生干涉光谱并传入计算机(8)。
2.根据权利要求1所述的PAI-OCT双模成像系统，其特征在于，所述探测端模块(27)包括光路连接的探测光源(1)、环形器(2)和耦合器(4)。
3.根据权利要求1所述的PAI-OCT双模成像系统，其特征在于，所述光声激发模块29包括光路连接的激发光源(19)、第二反射镜(18)、第一聚焦透镜(17)和第一调焦透镜(16)。
4.根据权利要求1所述的PAI-OCT双模成像系统，其特征在于，所述参考臂模块(26)包括光路连接的第一透镜(5)、第二透镜(6)和第一反射镜(7)。
5.根据权利要求1所述的PAI-OCT双模成像系统，其特征在于，所述样品臂模块(28)包括光路连接的样品(11)、第二聚焦透镜(12)、X-Y扫描振镜(13)、二色镜(14)和第三透镜(15)。
6.根据权利要求1所述的PAI-OCT双模成像系统，其特征在于，所述检测模块(30)包括光路连接的图像采集卡(24)和干涉仪(25)。
7.根据权利要求6所述的PAI-OCT双模成像系统，其特征在于，所述检测模块(30)用于将探测端模块(27)传输的干涉信号经干涉仪(25)产生干涉光谱，然后经图像采集卡(24)采集后传入计算机(8)；所述计算机(8)接收图像采集卡(24)发送的干涉光谱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210008125.3A CN114264612A (zh) | 2022-01-05 | 2022-01-05 | 一种pai-oct双模成像系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210008125.3A CN114264612A (zh) | 2022-01-05 | 2022-01-05 | 一种pai-oct双模成像系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114264612A true CN114264612A (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=80832458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210008125.3A Pending CN114264612A (zh) | 2022-01-05 | 2022-01-05 | 一种pai-oct双模成像系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114264612A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048294A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-17 | 江西科技师范大学 | 融合超声成像、光声成像和光学相干层析成像的一体化多模态成像方法及其系统 |
| CN108095704A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-06-01 | 天津恒宇医疗科技有限公司 | 一种单光源双波段oct成像系统 |
| CN108375547A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-08-07 | 华南师范大学 | 多光谱光声和光学相干层析双模态成像装置及方法 |
| CN110367941A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-10-25 | 东北大学秦皇岛分校 | 一种探测光融合非接触光声-光学相干层析双模成像系统 |
| CN113397481A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-09-17 | 华南师范大学 | 基于光纤扫描的光声-oct双模态内窥成像系统及方法 |
| CN113406008A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 东北大学秦皇岛分校 | 一种基于白光干涉的光声成像装置及方法 |
-
2022
- 2022-01-05 CN CN202210008125.3A patent/CN114264612A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048294A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-17 | 江西科技师范大学 | 融合超声成像、光声成像和光学相干层析成像的一体化多模态成像方法及其系统 |
| CN108375547A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-08-07 | 华南师范大学 | 多光谱光声和光学相干层析双模态成像装置及方法 |
| CN108095704A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-06-01 | 天津恒宇医疗科技有限公司 | 一种单光源双波段oct成像系统 |
| CN110367941A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-10-25 | 东北大学秦皇岛分校 | 一种探测光融合非接触光声-光学相干层析双模成像系统 |
| CN113397481A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-09-17 | 华南师范大学 | 基于光纤扫描的光声-oct双模态内窥成像系统及方法 |
| CN113406008A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 东北大学秦皇岛分校 | 一种基于白光干涉的光声成像装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ZHENHE MA 等: "Spectral interference contrast based non-contactphotoacoustic microscopy realized by SDOCT", OPTICS LETTERS, vol. 47, no. 11, pages 2895 - 2898 * |
| 周红仙: "基于光纤迈克尔逊干涉仪的非接触光声成像试验系统", 实验室研究与探索, vol. 38, no. 11, pages 9 - 12 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110367941B (zh) | 一种探测光融合非接触光声-光学相干层析双模成像系统 | |
| CN104523239B (zh) | 全深度谱域光学相干层析成像装置及方法 | |
| CN103163111B (zh) | 一种荧光介观成像和oct联合的早期宫颈癌检测系统 | |
| US11022540B2 (en) | Camera-based photoacoustic remote sensing (C-PARS) | |
| CN105996999B (zh) | 基于oct测量样品深度分辨衰减系数的方法和系统 | |
| US20070133002A1 (en) | Systems and methods for endoscopic angle-resolved low coherence interferometry | |
| CN110179446A (zh) | 一种联合光声与激光散斑的多模态成像设备 | |
| CN108375547B (zh) | 多光谱光声和光学相干层析双模态成像装置及方法 | |
| CN102944521B (zh) | 非接触式光声和光学相干断层双成像装置及其检测方法 | |
| WO2009033064A2 (en) | Systems, methods and computer-accessible medium for providing spectral-domain optical coherence phase microscopy for cell and deep tissue imaging | |
| JP2004510132A (ja) | 位相分散式トモグラフイー | |
| CN104545772A (zh) | 一种复合式窄带成像内窥镜成像系统 | |
| US11786128B2 (en) | PARS imaging methods | |
| JP7434182B2 (ja) | コヒーレンスゲーテッド光音響リモートセンシング（ｃｇ－ｐａｒｓ） | |
| CN106510644B (zh) | 基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头 | |
| CN112924389A (zh) | 基于光声和光学相干层析技术的多模态成像系统及方法 | |
| CN111000532A (zh) | 一种基于光学多普勒成像的口腔软组织的检测装置及方法 | |
| Shabairou et al. | All-optical, an ultra-thin endoscopic photoacoustic sensor using multi-mode fiber | |
| AU2021294014A1 (en) | PARS imaging methods | |
| CN110169758B (zh) | 一种全光的光声内窥成像装置及方法 | |
| CN109363638B (zh) | 长工作距离的共路型光学相干断层成像装置 | |
| CN114264612A (zh) | 一种pai-oct双模成像系统 | |
| CN109691973B (zh) | 一种用于测量眼球脉动的光学相干层析成像系统 | |
| CN113331788A (zh) | 一种mfmt-xct双模式系统 | |
| CN111060480A (zh) | 一种光学相干层析扫描装置 |
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 |