CN209285473U - 光声成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光声成像系统，该光声成像系统包括激光光源、光纤、探测装置和控制器，光纤的光出射端口设有激光反射装置，光出射端口与光纤的本体成预设角度，光纤的本体上套设有光纤滑环，光纤用于传输激光光源发射的激光，激光反射装置用于将光出射端口出射的激光反射至靶区，光纤滑环用于在光纤传输激光时控制光纤旋转，探测装置用于探测靶区经激光照射后产生的光声信号，控制器用于根据光声信号生成靶区的图像。本实用新型在光纤的光出射端口设置激光反射装置，增强激光光照的穿透深度。因此，可以提高光声成像系统的激光传输效率及信噪比。利用光纤滑环控制光纤旋转，对目标靶区实现多方位的激光辐照，提高光声成像系统的激光辐照面积。

Description

光声成像系统

技术领域

本实用新型涉及光声成像技术领域，尤其涉及一种光声成像系统。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

光声成像技术广泛应用于生物组织的检测和成像中。在光声成像技术中，通过探测被激光照射的目标靶区产生的光声信号，可以得到目标靶区的光吸收图。对于目标而言，光声成像的质量很大程度上取决于激光照射的方式。若在体外对体内的腺体进行光照射，容易收到外围组织的光衰减而导致光照穿透强度不足。对于前列腺的光声成像来说，通常将光纤经尿道对前列腺进行激光照射，而经尿道对目标靶区进行激光照射，可以提高激光照射的穿透强度。

但是，现有的光声成像所采用的激光传输方式中，激光在从光纤端面照射到目标靶区时，由于光纤端面周围的目标靶区组织等的影响，降低了激光的传输效率，由此导致光声成像的信噪比较低、成像质量不佳。

因此，现有的光声成像系统存在激光传输效率低、信噪比较低的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种光声成像系统，用以提高光声成像系统的激光传输效率和信噪比，该光声成像系统包括激光光源、光纤、探测装置和控制器；

所述光纤的光出射端口设有激光反射装置，所述光出射端口与所述光纤的本体成预设角度，所述光纤的本体上套设有光纤滑环；

所述光纤用于传输所述激光光源发射的激光，所述激光反射装置用于将所述光出射端口出射的激光反射至目标靶区，所述光纤滑环用于在所述光纤传输激光时控制所述光纤旋转，所述探测装置用于探测所述目标靶区经激光照射后产生的光声信号，所述控制器用于根据所述光声信号生成所述目标靶区的图像。

本实用新型实施例中，在所述光纤的光出射端口设置激光反射装置，用以反射光出射端口出射的激光，增强激光光照的穿透深度。因此，与传统的激光传输方式相比，可以提高光声成像系统的激光传输效率以及光声成像系统的信噪比。另外，本实用新型实施例中利用光纤滑环控制光纤旋转，可以对目标靶区实现多方位的激光辐照，因此，可以提高光声成像系统的激光辐照面积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的光声成像系统的示意图；

图2a为本实用新型实施例提供的光声成像系统中光纤部分结构的一示意图；

图2b为本实用新型实施例提供的光声成像系统中光纤部分结构的另一示意图；

图2c为本实用新型实施例提供的光声成像系统中光纤部分结构的又一示意图；

图3为本实用新型实施例提供的光声成像方法的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

图1示出了本实用新型实施例提供的光声成像系统的结构示意，为便于描述，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，一种光声成像系统10，所述光声成像系统10包括激光光源100、光纤200、探测装置300和控制器400。所述光纤200的光出射端口设有激光反射装置。

另，请参考图2a(光纤部分结构一示意图)或者图2b(光纤部分结构另一示意图)，所述光出射端口与所述光纤200的本体成预设角度，所述光纤200的本体上套设有光纤滑环500。

在所述光声成像系统10中，所述光纤200用于传输所述激光光源100发射的激光，所述激光反射装置用于将所述光出射端口出射的激光反射至目标靶区，所述光纤滑环500用于在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200旋转。所述探测装置300用于探测所述目标靶区经激光照射后产生的光声信号，所述控制器400用于根据所述光声信号生成所述目标靶区的图像。

在本实用新型实施例中，在所述光纤200的光出射端口设置激光反射装置，用以反射光出射端口出射的激光，增强激光光照的穿透深度。因此，与传统的激光传输方式相比，本实用新型实施例可以提高光声成像系统10的激光传输效率以及光声成像系统10的信噪比。另外，本实用新型实施例中利用光纤滑环500控制光纤200旋转，可以对目标靶区实现多方位的激光辐照，因此，可以提高光声成像系统10的激光辐照面积。

对于所述光纤200的光出射端口与光纤200的本体的预设角度的设置，可以存在多种方式。比如，可以将所述所述光纤200的光出射端口与光纤200的本体的预设角度设置为40度，或者设置为60度。显然将所述光纤200的光出射端口与光纤200的本体的预设角度的设置为40度或者设置为60度，仅仅是某种示例性说明，本领域技术人员也可以根据实际情况或者实际需求，将所述光纤200的光出射端口与光纤200的本体的预设角度的设置为其他的角度。

在进一步的实施例中，所述预设角度为40度至60度中的任一角度。在更进一步的实施例中，所述预设角度为45度。即光纤200的光出射端口与光纤200的本体成45度。

图2a示出了本实用新型实施例提供的光声成像系统中光纤部分的一结构示意，为便于描述，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

在进一步的实施例中，为了提高所述光声成像系统10中激光的传输效率，所述激光反射装置包括反射膜600，所述反射膜600镀设在所述光纤200的光出射端口上。采用在所述光纤200的光出射端口镀设反射膜600的方式，以提高激光传输效率、增强激光的穿透深度。相比于传统的反射镜，在光出射端口镀设反射膜，可以提高激光反射的效果和性能，进而增强激光传输的能量和提高激光传输的效率。

图2b示出了本实用新型实施例提供的光声成像系统中光纤部分的另一结构示意，为便于描述，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

在进一步的实施例中，为了提高所述光声成像系统10中激光的传输效率，所述激光反射装置包括直角棱镜700，所述直角棱镜700通过粘合剂粘合固定在所述光纤200的光出射端口上。采用将直角棱镜700粘合固定在所述光纤200的光出射端口上的方式，可以增强激光的传输能量，提高激光的传输效率。

具体的，通过粘合剂将所述直角棱镜700的一直角面粘合固定在所述光纤200的光出射端口上，在所述预设角度为45度时，所述光出射端口发射的激光以垂直于所述一直角面的方式照射在所述直角棱镜700上，所述直角棱镜700的斜面对照射在所述直角棱镜700上的激光进行反射，反射后的激光以垂直于所述直角棱镜700的另一直角面的方式照射在目标靶区，几乎将大多数照射在所述直角棱镜700上的激光进行了反射。因此，本实用新型实施例中采用直角棱镜700对激光进行反射，可以提高激光的传输效率。

图2c示出了本实用新型实施例提供的光声成像系统中光纤部分的又一结构示意，为便于描述，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

在实施例中，光纤200的光出射端口与光纤200的本体垂直成90度，所述直角棱镜700通过粘合剂粘合固定在所述光纤200的光出射端口上。具体的，在所述预设角度为90度时，所述光出射端口发射的激光以垂直于所述一直角面的方式照射在所述直角棱镜700上，所述直角棱镜700的斜面对照射在所述直角棱镜700上的激光进行反射，反射后的激光以垂直于所述直角棱镜700的另一直角面的方式照射在目标靶区，几乎将大多数照射在所述直角棱镜700上的激光进行了反射，实现侧面打光。因此，本实用新型实施例同样可以提高激光的传输效率。

在进一步的实施例中，所述粘合剂为紫外胶粘合剂。紫外胶粘合剂广泛应用于光源固化，例如点光源、脉冲光源等。利用紫外胶粘合剂粘合固定所述直角棱镜700和光纤200光出射端口，不容易使光斑变形。另外，紫外胶粘合剂相比于其他的粘合剂，不易使所述直角棱镜700从所述光纤200的光出射端口上脱落。

在进一步的实施例中，所述光纤滑环500用于在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200旋转包括：

所述光纤滑环500用于在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200按照预设转速旋转；或者，所述光纤滑环500用于在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200按照预设角度旋转；或者，所述光纤滑环500用于在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200按照预设弧度旋转。

所述预设转速为预先设定的转速值，具体的，例如所述光纤滑环500控制所述光纤200按照100转/分钟的转速旋转，以使所述光出射端口发射的激光照射朝向从当前位置改变为另一位置。

所述预设角度为预先设定的角度值，具体的，例如可以光纤滑环500控制所述光纤200按照15度的角度旋转，以使所述光出射端口发射的激光照射朝向从当前位置改变为另一位置。

所述预设弧度为预先设定的弧度值，具体的，例如所述光纤滑环500控制所述光纤200按照π/8的弧度旋转，以使所述光出射端口发射的激光照射朝向从当前位置改变为另一位置。

在进一步的实施例中，所述激光光源100为OPO(Optical ParametricOscillation，光参量振荡器)脉冲激光器，所述OPO脉冲激光器发射激光的脉宽为5纳秒、重复频率为20赫兹，单脉冲能量密度为10毫焦耳每平方厘米。同时，10毫焦耳每平方厘米的单脉冲能量密度完全满足人体的安全阈值20毫焦耳每平方厘米。

在进一步的实施例中，所述探测装置300包括阵列式超声换能器。相比于其他形式的超声换能器而言，阵列式超声换能器无需放置在体内，可经体表探测光声信号，因此，不会对人体产生额外的创伤。

在进一步的实施例中，所述控制器400包括触控一体机。所述控制器400还包括包含显示装置，例如显示器，的计算机设备。

在进一步的一实施例中，所述光声成像系统10还包括光纤耦合器，所述光纤耦合器连接在所述激光光源100和所述光纤200之间。所述光纤耦合器可以使得激光光源100发射的激光能量以最大限度的传输至所述光纤200，可以进一步的提高光声成像系统10的激光传输效率。

具体的，上述光声成像系统10可以应用于前列腺的光声成像。例如，当所述光声成像系统10应用于前列腺的光声成像时，在所述光声成像系统10工作前，可将所述光纤200经过尿道插入前列腺，使所述光纤200的光出射端口朝向前列腺区域，在所述光声成像系统10工作时，所述激光光源100发射激光，所述光纤200传输所述激光光源100发射的激光，所述激光反射装置用于将所述光出射端口出射的激光反射至前列腺区域，前列腺区域的组织在接收到激光的照射后产生光声信号，所述探测装置300对所述被照射的前列腺区域的组织产生的光声信号进行探测，所述控制器400根据所述探测装置300探测的光声信号生成所述被照射的前列腺区域的光声图像。在所述光纤200的光出射端口设置激光反射装置，以反射所述光出射端口发射的激光，从而增强激光光照的穿透强度，相比于传统的激光传输方式，本实用新型实施例可以提高光声成像系统10的激光传输效率及信噪比，进而改善对所述前列腺区域的光声成像质量。

为了提高所述前列腺区域的激光辐照面积，所述光纤滑环500可以在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200旋转，以改变所述光出射端口激光的辐照方向。例如，当前所述光出射端口的激光是照射前列腺区域的第一位置，为了使所述光出射端口的激光照射前列腺区域的第二位置，所述光纤滑环500控制所述光纤200进行旋转，以使旋转后的光纤200的光出射端口的激光朝向所述第二位置。因此，所述光纤滑环500通过控制所述光纤200旋转，可以控制所述光出射端口激光的照射方向，对所述前列腺区域进行多方位的激光辐照，因此，可以提高所述前列腺区域的激光辐照面积。

另外，本实用新型实施例中的光声成像系统10不仅可以应用于包含尿道的泌尿系统的光声成像，还可以应用于连接体外腔道实现体内器官的光声成像。例如，可以将所述光纤200经食道实现对消化系统的光声成像等，所述光声成像系统10应用于连接体外腔道实现体内器官的光声成像时，其原理与所述光声成像系统10应用于上述包含前列腺的泌尿系统的原理相似，具体可以参考上述描述，此处不再赘述。

图3示出了本实用新型实施例提供的光声成像方法的实现流程，根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图3所示，光声成像方法，应用在上述任一实施例所述的光声成像系统10中，所述光声成像方法包括：

步骤S101，所述光纤200传输所述激光光源100发射的激光。

步骤S102，所述激光反射装置将所述光出射端口出射的激光反射至目标靶区。

步骤S103，所述光纤滑环500在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200旋转。

步骤S104，所述探测装置300探测所述目标靶区经激光照射后产生的光声信号。

步骤S105，所述控制器400根据所述光声信号生成所述目标靶区的图像。

具体的，在所述光声成像系统10工作前，可将所述光纤200插入腔道，使所述光纤200的光出射端口朝向目标靶区，在所述光声成像系统10工作时，所述激光光源100发射激光，所述光纤200传输所述激光光源100发射的激光，所述激光反射装置用于将所述光出射端口出射的激光反射至目标靶区，目标靶区的组织在接收到激光的照射后产生光声信号，所述探测装置300对所述被照射的目标靶区的组织产生的光声信号进行探测，所述控制器400根据所述探测装置300探测的光声信号生成所述被照射的目标靶区的光声图像。

本实用新型实施例，在所述光纤200的光出射端口设置激光反射装置，以反射所述光出射端口发射的激光，从而增强激光光照的穿透强度，相比于传统的激光传输方式，本实用新型实施例可以提高光声成像系统10的激光传输效率及信噪比，进而改善对所述目标靶区的光声成像质量。另外，本实用新型实施例中利用光纤滑环500控制光纤200旋转，可以对目标靶区实现多方位的激光辐照，因此，可以提高光声成像系统10的激光辐照面积。

在进一步的实施例中，步骤S103，所述光纤滑环500在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200旋转包括：

(1)所述光纤滑环500在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200按照预设转速旋转。

所述预设转速为预先设定的转速值，具体的，例如所述光纤滑环500控制所述光纤200按照100转/分钟的转速旋转，以使所述光出射端口发射的激光照射朝向从当前位置改变为另一位置。

或者，(2)所述光纤滑环500在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200按照预设角度旋转。

所述预设角度为预先设定的角度值，具体的，例如可以光纤滑环500控制所述光纤200按照15度的角度旋转，以使所述光出射端口发射的激光照射朝向从当前位置改变为另一位置。

或者，(3)所述光纤滑环500在所述光纤200传输激光时控制所述光纤200按照预设弧度旋转。

所述预设弧度为预先设定的弧度值，具体的，例如所述光纤滑环500控制所述光纤200按照π/8的弧度旋转，以使所述光出射端口发射的激光照射朝向从当前位置改变为另一位置。

在本实用新型实施例中，利用光纤滑环500控制光纤200按照预设转速，或者照预设弧度，或者按照预设角度旋转，可以控制所述光出射端口激光的照射方向，对所述前列腺区域进行多方位的激光辐照，提高所述前列腺区域的激光辐照面积。

具体的，上述光声成像方法可以应用于对前列腺的光声成像，还可以应用于连接体外腔道实现体内器官的光声成像，具体可以参考上述光声成像系统10中相关实施例的描述，此处不再赘述。

综上所述，本实用新型在所述光纤的光出射端口设置激光反射装置，用以反射光出射端口出射的激光，增强激光光照的穿透深度。因此，与传统的激光传输方式相比，可以提高光声成像系统的激光传输效率以及光声成像系统的信噪比。另外，本实用新型实施例中利用光纤滑环控制光纤旋转，可以对目标靶区实现多方位的激光辐照，因此，可以提高光声成像系统的激光辐照面积。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光声成像系统，其特征在于，包括激光光源、光纤、探测装置和控制器；

所述光纤的光出射端口设有激光反射装置，所述光出射端口与所述光纤的本体成预设角度，所述光纤的本体上套设有光纤滑环；

所述光纤用于传输所述激光光源发射的激光，所述激光反射装置用于将所述光出射端口出射的激光反射至目标靶区，所述光纤滑环用于在所述光纤传输激光时控制所述光纤旋转，所述探测装置用于探测所述目标靶区经激光照射后产生的光声信号，所述控制器用于根据所述光声信号生成所述目标靶区的图像。

2.如权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述激光反射装置包括反射膜，所述反射膜镀设在所述光纤的光出射端口上。

3.如权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述激光反射装置包括直角棱镜，所述直角棱镜通过粘合剂粘合固定在所述光纤的光出射端口上。

4.如权利要求3所述的光声成像系统，其特征在于，所述粘合剂为紫外胶粘合剂。

5.如权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述光纤滑环进一步用于：

在所述光纤传输激光时控制所述光纤按照预设转速旋转；或者

在所述光纤传输激光时控制所述光纤按照预设角度旋转。

6.如权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述激光光源为OPO脉冲激光器，所述OPO脉冲激光器发射激光的脉宽为5纳秒、重复频率为20赫兹，单脉冲能量密度为10毫焦耳每平方厘米。

7.如权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述探测装置包括阵列式超声换能器。

8.如权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述控制器包括触控一体机。

9.如权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，还包括光纤耦合器，所述光纤耦合器连接在所述激光光源和所述光纤之间。

10.如权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述预设角度为45°。