论文部分内容阅读
随着社会经济与科技的不断发展,人们对于自身生命健康的关注度显著加强,医学影像技术随之日益完善。超声、计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)和核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是现如今各级医院常用的疾病诊断手段,这些成像技术一方面提高了诊断水平,同时也存在一些难以克服的弊端,快速,无损和高分辨率的新型医疗影像技术成为医学成像领域研究的重点。光声成像(Photoacoustic Imaging,PAI)是近年来兴起的一种非电离式、非侵入性的生物医学成像技术,该技术利用脉冲激光照射到生物组织表面进而产生微弱的超声信号,再经一系列的信号放大、带通滤波、采集处理和图像重建后,最终得到生物组织的图像。它拥有媲美纯光学成像的高对比度以及超声成像的高穿透深度,同时具备对生物组织进行三维成像的能力。光声成像可以无损地获取生物组织的结构和功能信息,为研究生物组织的形态结构和生理特征,特别是癌症的早期诊断提供了重要途径。光学分辨率光声显微成像是PAI的一个重要分支,具有高分辨、高对比度的成像特点。它将脉冲激光以聚焦的形式照射到生物组织表面,由于光斑照射到的组织才会产生光声信号,而通过光学元器件可以将光斑聚焦到很小,因此该技术极大地提高了生物组织图像的横向分辨率。国内外现有的光学分辨率光声显微成像系统大多采用二维电动平移台移动生物组织进行光栅式扫描,受制于驱动结构庞大的体积和存在固有弊端的扫描机制,这种成像系统大大地限制了成像系统的成像速度,难以适应医学临床应用中结构和形态快速变化的疾病模型,无法实现动态实时监测。为了将光学分辨率光声显微成像技术早日应用到临床中,本文提出了一种超快速且可以手持式的光学分辨率光声显微成像系统,利用X-Y二维扫描振镜对脉冲激光进行调制,配合线聚焦的超声探头捕捉光声信号,防水轴承、导电滑环配合两相步进电机可以驱动超声探头超快速旋转,以实现独特的旋转式扫描和探测方式,这极大地提高了光声成像技术的扫描和成像速度,有利于光声成像技术对某些快速变化的疾病实现动态监测。整套成像系统体积小且重量轻,方便手持式地应用到各种临床实际诊断场景。最后,本文分别对小鼠耳朵、头部、腹部肿瘤、大鼠耳朵、头部以及休克等生物组织进行超快速成像,验证了光学分辨率光声显微成像技术在医学研究和临床实际应用中的潜力。