CN114967090A - 一种光声病理显微成像系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光声病理显微成像系统及方法，其系统包括：分别用于发射第一激光脉冲束和第二激光脉冲束的第一激光发射模块和第二激光发射模块；用于进行合束的二向色镜；用于聚焦集成激光脉冲束的光学物镜；用于发射椭圆偏振光的探测光发射模块；用于将椭圆偏振光进行全内反射的光学耦合棱镜；用于将椭圆偏振光束等比例分开并干涉的光束分光模块；用于探测光能量变化的光电探测器；用于进行二维机械扫描的扫描成像模块；用于将光能量变化数据进行记录、存储、数据重建和控制扫描成像模块的控制终端模块。本发明引入光学表面波传感技术进行光声探测，实现光声信号的高灵敏度、宽带探测，实现被测物体微观形态结构的无标记、高对比度、三维观测。

Description

一种光声病理显微成像系统及方法

技术领域

本发明涉及光声成像技术领域，特别涉及一种光声病理显微成像系统及方法。

背景技术

恶性肿瘤(癌症)严重危害人类的健康。据世界卫生组织统计，2017年全球癌症死亡人数960万，同年我国癌症新发病例高达380万。癌症已成为我国乃至世界性重大公共卫生问题。目前，绝大多数的恶性肿瘤疾病仍未发现有效、特异的靶向药物，通过外科手术方法确认病灶区域和癌变等级，进而切除癌变组织，迄今仍是癌症干预的最有效手段。

组织病理检查是肿瘤疾病良恶性和恶性程度鉴别诊断的金标准。常规活组织检查经过取材、固定、脱水、浸蜡包埋、切片和染色等一系列步骤，制作成薄层组织切片标本(厚度通常为5.0μm)，在光学显微镜下观察细胞核、胞质以及微血管等要素的形态特征，从而提供诊断信息。然而，该方法诊断周期较长(通常为2-3天)，难以满足术中决策的需求。冰冻切片病理检查能够提高诊断速度(约为30分钟)，可以为术中决策提供较快的病理信息支持。但是，这一技术同样需要冷冻、切片和染色等繁琐的操作程序，制片难度大；仅能观察样本的二维层面图像，无法反映组织的立体结构，制约了病理判断的准确性和重复性，仍难以满足术中诊疗的需求。

光声成像技术所独具的光学吸收成像对比机制，结合无标记观测、大穿透深度、以及高空间分辨率等多重优点，在组织病理检测领域展现出巨大的应用潜力。遗憾的是，当前的光声显微成像技术仍存在致命的缺点，这主要是由于该技术通常采用压电型超声换能器探测光声信号。受制于压电型超声探测器的有限声学响应带宽(通常在50MHz左右)，光声显微成像技术的深度分辨率较差(往往＞20μm)。这导致该技术所获得的被测物体的“单层图像”，实际上是由较大深度范围内的众多信息“堆叠”而成，因此无法准确识别单细胞层的形态特征，极有可能“漏诊”关键的病理信息。此外，压电型超声换能器还存在探测灵敏度低的缺陷，致使细胞核等要素的光声图像信噪比较差，影响了肿瘤良恶性和肿瘤边界等关键病理信息的判断。

发明内容

本发明的目的是提供一种光声病理显微成像系统及方法，旨在解决病理检测技术存在的检测速度慢且无法对病理结构进行三维成像的问题。

本发明实施例提供一种光声病理显微成像系统，其包括：第一激光发射模块、第二激光发射模块、二向色镜、光学物镜、探测光发射模块、光学耦合棱镜、光束分光模块、光电探测器、扫描成像模块、控制终端模块；

所述第一激光发射模块用于按照第一脉冲波长向所述二向色镜发射第一激光脉冲束；

所述第二激光发射模块用于按照第二脉冲波长向所述二向色镜发射第二激光脉冲束；

所述二向色镜用于接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至所述光学物镜；

所述光学物镜用于接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

所述探测光发射模块用于以特定角度向所述光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜的下表面产生光学表面波；

所述光学耦合棱镜用于接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述光束分光模块；

所述光束分光模块包括分光镜和偏振片，所述分光镜用于将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束；所述偏振片分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上，以使所述第一分光束和第二分光束投影至所述偏振片的光学透过方向，并产生光学干涉，分别形成第一干涉光束和第二干涉光束；

所述光电探测器用于接收所述第一干涉光束和第二干涉光束，并差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块；

所述扫描成像模块用于对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体产生所述光声信号并向外传播；

所述控制终端模块用于记录和存储所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。

本发明实施例提供一种光声病理显微成像方法，包括：

控制第一激光发射模块和第二激光发射模块分别按照第一脉冲波长和第二脉冲波长向二向色镜发射第一激光脉冲束和第二激光脉冲束；

所述二向色镜接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至光学物镜；

所述光学物镜接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

控制探测光发射模块以特定角度向光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜的下表面产生光学表面波；

所述光学耦合棱镜接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光通过所述第三反射镜入射至分光镜；

所述分光镜将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束，通过分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上的偏振片使所述第一分光束中的s和p偏振分量和第二分光束中的s和p偏振分量在偏振片方向上分别发生光学干涉，产生第一干涉光束和第二干涉光束；

利用光电探测器差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块；

通过控制终端模块控制扫描成像模块对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体产生所述光声信号并向外传播；

所述控制终端模块接收所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。

本发明实施例提供了一种光声病理显微成像系统及方法，其中，所述光声病理显微成像系统包括：第一激光发射模块、第二激光发射模块、二向色镜、光学物镜、探测光发射模块、光学耦合棱镜、光束分光模块、光电探测器、扫描成像模块、控制终端模块；所述第一激光发射模块用于按照第一脉冲波长向所述二向色镜发射第一激光脉冲束；所述第二激光发射模块用于按照第二脉冲波长向所述二向色镜发射第二激光脉冲束；所述二向色镜用于接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至所述光学物镜；所述光学物镜用于接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；所述探测光发射模块用于以特定角度向所述光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜的下表面产生光学表面波；所述光学耦合棱镜用于接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述光束分光模块；所述光束分光模块包括分光镜和偏振片，所述分光镜用于将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束；所述偏振片分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上，以使所述第一分光束和第二分光束投影至所述偏振片的光学透过方向，并产生光学干涉，分别形成第一干涉光束和第二干涉光束；所述光电探测器用于接收所述第一干涉光束和第二干涉光束，并差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块；所述扫描成像模块用于对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体产生所述光声信号并向外传播；所述控制终端模块用于记录和存储所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。本发明实施例通过将光学耦合棱镜引入光学表面波传感技术进行光声探测，实现光声信号的高灵敏度、宽带探测，进而研制新型光声显微镜，提升光声图像对比度和深度分辨率，适用于肿瘤组织病理样本的快速成像，实现组织病理样本微观形态结构的无标记、高对比度、三维观测，从而无需对组织病理样本进行固定、切片和染色等繁杂的操作，即可直接成像新鲜取材的组织标本，有效简化繁杂的病理样本制备程序，提高诊断效率和准确性，为肿瘤诊治的术中决策提供快速、可靠的病理诊断信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种光声病理显微成像系统的示意性框图；

图2为本发明实施例所提供的一种光声病理显微成像系统的装置简图；

图3为本发明实施例所提供的一种光声病理显微成像方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种光声病理显微成像系统的示意性框图，该光声病理显微成像系统包括：第一激光发射模块101、第二激光发射模块102、二向色镜103、光学物镜104、探测光发射模块105、光学耦合棱镜106、光束分光模块107、光电探测器108、扫描成像模块109、控制终端模块110；

所述第一激光发射模块101用于按照第一脉冲波长向所述二向色镜103发射第一激光脉冲束；

所述第二激光发射模块102用于按照第二脉冲波长向所述二向色镜103发射第二激光脉冲束；

所述二向色镜103用于接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至所述光学物镜104；

所述光学物镜104用于接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

所述探测光发射模块105用于以特定角度向所述光学耦合棱镜106发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜106的下表面产生光学表面波；

所述光学耦合棱镜106用于接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述光束分光模块107；

所述光束分光模块107包括分光镜和偏振片，所述分光镜用于将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束；所述偏振片分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上，以使所述第一分光束和第二分光束投影至所述偏振片的光学透过方向，并产生光学干涉，分别形成第一干涉光束和第二干涉光束；

所述光电探测器108用于接收所述第一干涉光束和第二干涉光束，并差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块110；

所述扫描成像模块109用于对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体产生所述光声信号并向外传播；

所述控制终端模块110用于记录和存储所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。

在本实施例中，所述第一激光发射模块101和所述第二激光发射模块102分别用于按照第一脉冲波长和第二脉冲波长向所述二向色镜103发射第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，所述二向色镜103将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并通过所述光学物镜104将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体上，以使所述被测物体受激产生光声信号；所述探测光发射模块105用于发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，并以特定角度入射至所述光学耦合棱镜106；所述光学耦合棱镜106用于将所述椭圆偏振光进行全内反射至所述光束分光模块107；所述光束分光模块107中的分光镜用于将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束，所述光束分光模块107中的偏振片分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上，以使所述第一分光束和第二分光束投影至所述偏振片上，所述第一分光束和第二分光束中所包含的s和p偏振分量在偏振片的光透过方向上发生光学干涉，产生第一干涉光束和第二干涉光束；所述光电探测器108用于探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块110；所述扫描成像模块109用于对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体产生所述光声信号并向外传播。所述控制终端模块110根据所述光声信号进行三维图像重建，并进行数据分析。所述控制终端模块110块还用于控制扫描成像模块109进行二维扫描。

所述扫描成像模块109包括：二维电控位移平台。所述二维电控位移平台用于放置所述被测物体并对所述被测物体进行扫描，以激发所述被测物体不同位置的光声信号并向外传播；所述控制终端模块110与二维电控位移平台之间通信连接，用于控制所述二维电控位移平台对所述被测物体进行扫描，产生所述光声信号。并根据光电探测器108探测到的所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。

在一实施例中，所述第一激光发射模块101包括依次排列的第一脉冲激光发射器和第一透镜组；

所述第一脉冲激光发射器用于以第一脉冲波长发射第一激光脉冲束；所述第一透镜组用于对所述第一激光脉冲束进行扩束整形处理；

所述第二激光发射模块102包括依次排列的第二脉冲激光发射器、第二透镜组和第一反射镜；

所述第二脉冲激光发射器用于以第二脉冲波长发射第二激光脉冲束；所述第二透镜组用于对所述第二激光脉冲束进行扩束整形处理；所述第一反射镜用于调整所述第二激光脉冲束的传播方向，以使所述第二激光脉冲束向所述二向色镜103的方向射入。

在本实施例中，所述第一激光发射模块101包括第一脉冲激光发射器和第一透镜组，并沿所述第一脉冲激光发射器的传播方向依次排列，所述第二激光发射模块102包括依次排列的第二脉冲激光发射器、第二透镜组和第一反射镜，并沿所述第二脉冲激光发射器的传播方向依次排列；其中，所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器分别用于以第一脉冲波长发射第一激光脉冲束和以第二脉冲波长发射第二激光脉冲束；所述第一透镜组和第二透镜组均包括两个透镜，所述透镜用于进行光束扩束整形处理；所述二向色镜103设置于所述第一脉冲激光发射器的传播方向上，所述第二激光脉冲束通过第一反射镜改变传播方向，从而使所述第二激光脉冲束射入所述二向色镜103。

在一实施例中，所述探测光发射模块105包括依次排列的氦氖激光器、线偏振片、半波片、1/4波片和第二反射镜；

所述氦氖激光器用于以连续激励方式输出连续激光，形成探测光；

所述线偏振片用于将入射的所述探测光的光束调制为标准线偏振光；

所述半波片用于调整所述线偏振光的偏振方向，以调整所述线偏振光中s和p偏振分量的偏振比；

所述1/4波片用于调整所述线偏振光中s和p偏振分量的初始相位差，以形成不同偏振态的椭圆偏振光；

所述第二反射镜用于调整所述椭圆偏振光的传播方向，以使所述椭圆偏振光射向所述光学耦合棱镜106。

在本实施例中，所述氦氖激光器用于向外发射探测光，所述线偏振片、半波片和1/4波片沿所述探测光的传播方向依次排列，以使所述探测光依次穿过所述线偏振片、半波片和1/4波片后形成椭圆偏振光，所述椭圆偏振光射向所述第二反射镜，并通过所述第二反射镜将所述椭圆偏振光的传播方向进行调整，以使所述椭圆偏阵光以特定角度入射至光学耦合棱镜106。

所述探测光在经过偏振片、半波片和1/4波片后，含s和p偏振分量的椭圆偏振光以不同的偏振比和相位差组成特定的椭圆偏振光束，在所述光声信号的作用下使s分量和p分量的相位差发生变化，进而改变椭圆偏振光束的椭偏度，通过所述光束分光模块107中的偏振片，转化为光强度的扰动。

在一实施例中，所述光电探测器108和扫描成像模块109均与所述控制终端模块110通信连接。在本实施例中，所述光电探测器108和扫描成像模块109分别与所述控制终端模块110通信连接，在集成激光脉冲束入射至所述被测物体后，所述控制终端模块110控制所述扫描成像模块109对被测物体进行二维扫描，在每一个扫描位置采集对应的光声信号，并保存至所述控制终端模块110；所述控制终端模块110根据所述光声信号进行三维图像重建，并根据三维图像进行数据分析。

在一实施例中，所述光学耦合棱镜106为表面涂覆有纯净水的透明石英棱镜。在本实施例中，在透明石英棱镜上涂覆去离子水用来形成光学表面波并耦合光声波，光学耦合棱镜106基于全内反射原理，因此在所述透明石英棱镜的表面上不需要进行镀膜。透明石英棱镜的形状并不局限于等腰梯形棱镜，还可以是其他角度的棱镜，如直角棱镜。光学表面波的产生须使入射角略大于临界角，该入射角的角度即为激发角度，所述激发角度并非固定，与石英棱镜的折射率所对应，本实施例通过调整第二反射镜的反射角度从而实现入射角大于临界角。

具体的，基于光学表面波传感技术进行光声信号的探测，以实现光声波的高灵敏度、宽带响应的目的，从而构建了光学耦合棱镜106，其作为中转枢纽连接探测光发射模块105、光学耦合棱镜106、光束分光模块107和光电探测器108。当光束以略大于临界角的角度入射至光学耦合棱镜106表面，在棱镜/水界面处形成光学表面波。该光学表面波具有超快时间响应和高度局域的特性，所以该光学表面波传感技术具备宽带光声谱响应能力。入射光束中s和p偏振分量的相位对水溶液折射率的变化极为敏感，因此能够高灵敏的探测到光声脉冲波引起的水溶液折射率的微小扰动。在光声信号探测过程中，固定入射光束的角度，调整s和p偏振光的比例，采用共光路干涉测量手段，解析由光声压引起的反射光束的相位变化，从而实现高灵敏的光声探测，同时确保了宽带频谱响应能力和信号探测稳定性。

在一实施例中，所述探测光发射模块105发射的包含s和p偏振分量的椭圆偏振光以特定角度射入所述光学耦合棱镜106，产生光学表面波并受到光声波的调制，同时改变s和p偏振分量的相位，以产生相位差。在本实施例中，所述偏振光通过所述第二反射镜以特定角度入射至所述光学耦合棱镜106，光学耦合棱镜106采用共光路结构的相位型全内反射(TIR)结构，以对s和p偏振分量的相位差变化进行探测。

在一实施例中，还包括第三反射镜，所述第三反射镜用于将从所述光学耦合棱镜106反射的椭圆偏振光进行反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述分光镜。在本实施例中，所述探测光发射模块105发射的所述椭圆偏振光在射入所述光学耦合棱镜106后，产生全内反射，射向所述第三反射镜，并通过所述第三反射镜调整传播方向，以使所述椭圆偏振光射向所述分光镜。

在一实施例中，所述第一脉冲激光发射器的波长为266nm，脉冲重复频率为0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ，第二脉冲激光发射器的波长为355nm，脉冲重复频率为0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ。

在本实施例中，光声激发光源分别选用波长为266nm和355nm的第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器，两者的脉冲重复频率0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ。由于DNA/RNA(细胞核的主要吸光成分)对266nm激光波长具有较高的光学吸收系数，血红蛋白(微血管的主要吸光成分)对355nm激光波长具有较高的光学吸收系数，这两种激发波长保证了细胞核和微血管信号的高效率激发，使光声显微镜能够实现细胞核和微血管的特异性成像。此外，较高的脉冲重复频率有利于高速扫描，提高图像采集速率，从而实现快速组织病理检测。

在一实施例中，所述氦氖激光器的波长为632.8nm。在本实施例中，采用波长为632.8nm的氦氖激光器，作为产生光学表面波的光源。所述氦氖激光器产生的探测光经过所述偏振片、半波片、1/4波片之后的光束可以是线偏振光，也可以是椭圆偏振光或圆偏振光，以信号的灵敏度最高为准。探测光波长也并不局限于632.8nm，不同的探测光波长对应不同的激发角度。

在一具体应用场景中，如图2所示，所述光声病理显微成像系统采用的新型光声显微镜包含两个脉冲激光发射器，分别是波长为266nm的第一脉冲激光发射器(1)和波长为355nm的第二脉冲激光发射器(5)，所述第一脉冲激光发射器(1)和第二脉冲激光发射器(5)用于激发被测物体(19)中细胞核和微血管的光声信号。从第一脉冲激光发射器(1)输出的激光经过第一透镜组的两个透镜(即图中标号为(2)和(3)的透镜)进行扩束整形；从第二脉冲激光发射器(5)输出的激光经过第二透镜组的两个透镜(即图中标号为(6)和(7)的透镜)进行扩束整形，再经反射镜(8)反射。两束光由二向色镜(4)进行合束，被光学物镜(9)聚焦至被测物体(19)上。

被测物体(19)受激产生的光声信号被光学表面波传感装置捕捉到，实现了高灵敏、宽带的光声探测。波长为632.8nm的氦氖激光器(10)向外发射探测光，所述探测光依次穿过偏振片(11)、半波片(12)和1/4波片(13)，线偏振片(11)将所述探测光调制为标准线偏振光，所述线偏振光穿过半波片(12)和1/4波片(13)后，调整为含s和p偏振成分的椭圆偏振光。椭圆偏振光被反射镜(8)改变方向入射至光学耦合棱镜(14)上。反射镜(8)可以调整椭圆偏振光的入射角，使光学耦合棱镜(14)的入射角略大于临界角，发生全内反射，在光学耦合棱镜(14)下表面产生光学表面波。从光学耦合棱镜(14)反射的椭圆偏振光经反射镜(8)后，被分光镜(15)分为光学能量相同两束光。由于光声波的压力作用，光学耦合棱镜(14)表面反射光的s和p偏振分量的相位发生了改变。当光束经过偏振片(16)后，s和p偏振分量均投影到偏振片(16)的光学透过方向上，从而发生光学干涉。而这一声扰动引起的干涉光强度的变化即为光声信号，使用光电探测器(17)对干涉光进行探测，即实现了光声信号的测量。将被测物体(19)放置于二维电控位移平台上，进行二维扫描，在每一个扫描位置，采集光声信号，并存储至控制终端(20)中。最终，这些数字化的数据可以用于后续数据分析和三维图像重建。本光声病理显微成像系统可以直接观测新鲜的组织病理样本，有效避免了常规组织病理诊断所涉及的繁杂的样本制备程序。因此，被测物体的病理检测过程所需的时间被大幅减少，从而实现了快速的病理诊断。

请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种光声病理显微成像方法的流程示意图，该光声病理显微成像方法包括：

S201、控制第一激光发射模块和第二激光发射模块分别按照第一脉冲波长和第二脉冲波长向二向色镜发射第一激光脉冲束和第二激光脉冲束；

S202、所述二向色镜接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至光学物镜；

S203、所述光学物镜接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

S204、控制探测光发射模块以特定角度向光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜下表面产生光学表面波；

S205、所述光学耦合棱镜接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光通过所述第三反射镜入射至分光镜；

S206、所述分光镜将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束，通过分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上的偏振片使所述第一分光束中的s和p偏振分量和第二分光束中的s和p偏振分量在偏振片方向上分别发生光学干涉，产生第一干涉光束和第二干涉光束；

S207、利用光电探测器差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块；

S208、通过控制终端模块控制扫描成像模块对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体产生所述光声信号并向外传播；

S209、所述控制终端模块接收所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。

关于上述方法实施例的技术细节，与前面系统实施例的内容对应，故此处不再赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种光声病理显微成像系统，其特征在于，包括：第一激光发射模块、第二激光发射模块、二向色镜、光学物镜、探测光发射模块、光学耦合棱镜、光束分光模块、光电探测器、扫描成像模块、控制终端模块；

所述第一激光发射模块用于按照第一脉冲波长向所述二向色镜发射第一激光脉冲束；

所述第二激光发射模块用于按照第二脉冲波长向所述二向色镜发射第二激光脉冲束；

所述二向色镜用于接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至所述光学物镜；

所述光学物镜用于接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

所述探测光发射模块用于以特定角度向所述光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜的下表面产生光学表面波；

所述光学耦合棱镜用于接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述光束分光模块；

所述光束分光模块包括分光镜和偏振片，所述分光镜用于将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束；所述偏振片分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上，以使所述第一分光束和第二分光束投影至所述偏振片的光学透过方向，并产生光学干涉，分别形成第一干涉光束和第二干涉光束；

所述光电探测器用于接收所述第一干涉光束和第二干涉光束，并差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块；

所述扫描成像模块用于对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体产生所述光声信号并向外传播；

所述控制终端模块用于记录和存储所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。

2.根据权利要求1所述的光声病理显微成像系统，其特征在于，所述第一激光发射模块包括依次排列的第一脉冲激光发射器和第一透镜组；

所述第一脉冲激光发射器用于以第一脉冲波长发射第一激光脉冲束；所述第一透镜组用于对所述第一激光脉冲束进行扩束整形处理；

所述第二激光发射模块包括依次排列的第二脉冲激光发射器、第二透镜组和第一反射镜；

所述第二脉冲激光发射器用于以第二脉冲波长发射第二激光脉冲束；所述第二透镜组用于对所述第二激光脉冲束进行扩束整形处理；所述第一反射镜用于调整所述第二激光脉冲束的传播方向，以使所述第二激光脉冲束向所述二向色镜的方向射入。

3.根据权利要求1所述的光声病理显微成像系统，其特征在于，所述探测光发射模块包括依次排列的氦氖激光器、线偏振片、半波片、1/4波片和第二反射镜；

所述氦氖激光器用于以连续激励方式输出连续激光，形成探测光；

所述线偏振片用于将入射的所述探测光的光束调制为标准线偏振光；

所述半波片用于调整所述线偏振光的偏振方向，以调整所述线偏振光中s和p偏振分量的偏振比；

所述1/4波片用于调整所述线偏振光中s和p偏振分量的初始相位差，以形成不同偏振态的椭圆偏振光；

所述第二反射镜用于调整所述椭圆偏振光的传播方向，以使所述偏振光射向所述光学耦合棱镜。

4.根据权利要求1所述的光声病理显微成像系统，其特征在于，所述光电探测器和扫描成像模块均与所述控制终端模块通信连接。

5.根据权利要求1所述的光声病理显微成像系统，其特征在于，所述光学耦合棱镜为表面涂覆有去离子水的透明石英棱镜。

6.根据权利要求1所述的光声病理显微成像系统，其特征在于，所述探测光发射模块发射的包含s和p偏振分量的椭圆偏振光以特定角度射入所述光学耦合棱镜，产生光学表面波并受到光声波的调制，同时改变s和p偏振分量的相位，以产生相位差。

7.根据权利要求1所述的光声病理显微成像系统，其特征在于，还包括第三反射镜，所述第三反射镜用于将所述光学耦合棱镜反射的椭圆偏振光进行反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述分光镜。

8.根据权利要求2所述的光声病理显微成像系统，其特征在于，所述第一脉冲激光发射器的波长为266nm，脉冲重复频率为0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ，第二脉冲激光发射器的波长为355nm，脉冲重复频率为0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ。

9.根据权利要求3所述的光声病理显微成像系统，其特征在于，所述氦氖激光器的波长为632.8nm。

10.一种采用如权利要求1-9任一项所述的光声病理显微成像系统的光声病理显微成像方法，其特征在于，包括：

控制第一激光发射模块和第二激光发射模块分别按照第一脉冲波长和第二脉冲波长向二向色镜发射第一激光脉冲束和第二激光脉冲束；

所述二向色镜接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至光学物镜；

所述光学物镜接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

控制探测光发射模块以特定角度向光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜的下表面产生光学表面波；

所述光学耦合棱镜接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光通过所述第三反射镜入射至分光镜；

所述分光镜将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束，通过分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上的偏振片使所述第一分光束中的s和p偏振分量和第二分光束中的s和p偏振分量在偏振片方向上分别发生光学干涉，产生第一干涉光束和第二干涉光束；

利用光电探测器差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块；

通过控制终端模块控制扫描成像模块对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体产生所述光声信号并向外传播；

所述控制终端模块接收所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。

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