【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及醫療超聲成像，特別是涉及一種全光學超聲成像裝置。
技術介紹
1、超聲波被定義為頻率從20khz到幾ghz的聲音，已在醫學成像、材料科學、物理、化學和納米技術中展現出廣泛的應用。在超聲檢查中，超聲脈沖被傳輸到體內，并且脈沖由于具有不同聲阻抗的組織之間的界面而被反射作為圖像對比度。回波脈沖攜帶組織內的生理和病理信息。特別是，頻率>20mhz的高頻超聲對于高分辨率(<100μm)生物醫學應用非常有用，例如內窺鏡成像、眼科、血管內成像和皮膚科。
2、利用超聲信號作為信息載體的成像技術,在觀察人體內部結構、尋找病源、檢查孕婦等方面有著廣泛的應用。雖然磁共振成像(mri)系統不斷將分辨率提高至約500μm。然而mri的初始投資和維護費用較高，常規介入手術受到限制。此外，mri的時間分辨率有限，這限制了其在快速成像和快速診斷中的應用。x射線計算機斷層掃描是一種相對實惠的方式，分辨率約為400μm，但它依賴電離輻射，因此用于醫療監測不安全。光學方法是生物醫學成像的一種有前途的方法。光學相干斷層掃描(oct)是一種光學技術，可以支持高分辨率(5-10μm)的實時成像；然而，oct的穿透深度有限(3-6毫米)。
3、相較于其他醫學成像技術，醫學超聲成像技術更加安全和便攜，并且可以提供超過每秒25幀的高幀率。目前，壓電換能器是產生用于成像和治療應用的生物醫學超聲的主要措施。然而，由于壓電效應產生的超聲信號的帶寬有限，高分辨率超聲成像(<100μm)受到限制。高強度聚焦超聲對于治療應用很有價值。由
4、激光產生超聲(lgus)技術基于光聲效應與周圍具有高熱膨脹系數的介質一起產生高強度超聲波。基于光聲效應，激光超聲技術根據激光輪廓生成超聲波脈沖。如果采用短激光，則可以產生納秒量級的短超聲波脈沖。因此，這是一種創建寬帶高頻超聲信號的相對簡單的方法。光聲效應的激光產生超聲方法能夠極大地增強超聲信號的帶寬，并具有高分辨率成像的潛力。與傳統壓電超聲換能器相比，激光產生超聲技術有利于高頻陣列進行高分辨率超聲成像。此外，高效、寬帶激光產生的聚焦超聲可實現廣泛的高強度聚焦超聲應用，例如高精度治療和微滴噴射。此外，激光產生超聲技術提供的非接觸式激勵優勢和可以生成寬帶高頻超聲信號的特點允許實現傳統超聲波發射器無法實現的獨特應用。
5、光學超聲成像探頭的傳輸和接收均通過光進行，正在成為電子探頭的替代品。它們具有幾個關鍵優勢，包括生成和檢測高分辨率血管內成像所需的寬帶超聲場(數十mhz)的潛力以及對電磁干擾的免疫力。此外，用于超聲傳輸和接收的光纖可以提供微創使用所需的小型化水平，并且其成本適合一次性設備。此外，光纖的使用可以集成互補成像和治療方式，而不會影響設備尺寸或性能。全光學超聲波成像在提供高分辨率信息和促進內窺鏡超聲微型探頭的構建方面具有獨特的優勢。因此，全光學超聲波成像技術可以擁有超聲波的穿透深度，同時具備對生物組織的高成像分辨率。
6、自20世紀60年代發現激光以來，超聲波的光學產生和檢測一直被認為是克服傳統壓電超聲波換能器一些局限性的潛在方法。與壓電換能器相比，基于光學的技術更加復雜和昂貴，并且存在激光產生超聲技術傳輸效率相對較低和與超聲波的光學檢測的傳感靈敏度較差的關鍵問題。因此，這些問題限制了它在商業行業中廣泛應用，這也是壓電換能器仍然主導著大多數超聲相關應用的原因。
7、因此，迫切需要一種能實現連續實時成像的全光學超聲成像裝置。
技術實現思路
1、為解決上述
技術介紹
中提出的無法實現連續實時成像的全光學超聲成像裝置的問題，本專利技術提供如下技術方案：
2、一種全光學超聲成像裝置，其包括：探頭、光纖導管控制組件、激發超聲裝置、超聲解調裝置和成像裝置；所述探頭包括光聲轉換復合膜、一根激發光纖和一根解調光纖探針，所述解調光纖探針上設有π-fbg傳感器；
3、所述激發超聲裝置和所述超聲解調裝置均通過所述光纖導管控制組件和所述探頭連接，所述光纖導管控制組件用于控制所述探頭的旋轉和沿著垂直旋轉方向的往返移動；
4、所述激發超聲裝置用于向所述激發光纖探針發送短脈沖激光，所述短脈沖激光用于對所述光聲復合膜進行激發，使其產生超聲波，所述π-fbg傳感器用于接收所述待探測對象反射所述超聲波后得到的超聲回波；
5、所述超聲解調裝置用于向所述π-fbg傳感器發送解調激光，以使所述解調激光在所述超聲回波的作用下反射為檢測激光，所述超聲解調裝置還用于接收所述檢測激光；
6、所述成像裝置與所述超聲解調裝置連接，用于對所述檢測激光進行處理成像。
7、較佳地，所述解調激光在一定的波長范圍內按照一定時序被調諧，使得在每個時刻發出的激光波長范圍是不同的；
8、所述短脈沖激光的波長不落在所述解調激光所處的波長區間。
9、較佳地，所述短脈沖激光為單波長的脈沖激光。
10、較佳地，所述光纖導管控制組件包括轉子、定子、齒輪系統和棱鏡部件，所述轉子相對于定子旋轉，所述轉子通過所述齒輪系統帶動所述棱鏡部件轉動，所述齒輪系統使得所述棱鏡部件和所述轉子相對于所述定子的轉速保持一定比率值，所述棱鏡部件為能實現物像旋轉比為預定比率的棱鏡組合；
11、所述轉子和所述定子均設有兩個光纖準直器，所述轉子的兩個光纖準直器和所述定子的兩個光纖準直器的光學軸均與所述轉子的轉軸平行并且和所述轉軸的距離相等，當轉子轉動到特定角度時，所述轉子的兩個光纖準直器和所述定子的兩個光纖準直器同軸；沿著所述轉子的轉軸方向，所述棱鏡部件設于所述轉子和所述定子之間，入射所述定子的兩個光纖準直器的光束經過所述棱鏡部件后傳輸至所述轉子的兩個光纖準直器，最后到達所述探頭。
12、較佳地，所述光聲轉換復合膜設有凹型曲面，用于在激光入射在所述光聲換能器件上時產生聚焦超聲。
13、較佳地，所述光聲轉換復合膜設置于所述激發光纖的末端，從表面朝里依次為pdms高分子膜和多壁碳納米管層；
14、與所述凹型曲面相對的光纖背面設有鍍金層,用于反射光束至所述凹型曲面。
15、較佳地，所述光聲轉換復合膜設置于所述激發光纖的末端的方法包括：
16、s1、對所述末端進行打磨后、刻蝕出凹型曲面；
17、s2、將步驟s1得到的光纖末端在多壁碳納米管凝膠里通過浸漬提拉法得到多壁碳納米管層；
18、s3、將步驟s2得到的光纖末端在pdms溶液里通過浸漬提拉法得到pdms高分子膜。
19、較佳地，沿著所述探頭的徑向，所述光聲轉換復合膜、所述解調光纖探針和所述激發光纖探針依次設置，所述光聲轉換復本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種全光學超聲成像裝置，其特征在于，其包括：探頭、光纖導管控制組件、激發超聲裝置、超聲解調裝置和成像裝置；所述探頭包括光聲轉換復合膜、一根激發光纖探針和一根解調光纖探針，所述解調光纖探針上設有π-FBG傳感器；
2.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述解調激光在一定的波長范圍內按照一定時序被調諧，使得在每個時刻發出的激光波長范圍是不同的；
3.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述短脈沖激光為單波長的脈沖激光。
4.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述光纖導管控制組件包括轉子、定子、齒輪系統和棱鏡部件，所述轉子相對于定子旋轉，所述轉子通過所述齒輪系統帶動所述棱鏡部件轉動，所述齒輪系統使得所述棱鏡部件和所述轉子相對于所述定子的轉速保持一定比率值，所述棱鏡部件為能實現物像旋轉比為預定比率的棱鏡組合；
5.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述光聲轉換復合膜設有凹型曲面，用于在激光入射在所述光聲換能器件上時產生聚焦超聲。
6.根據權利要求5所述的全
7.根據權利要求6所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述光聲轉換復合膜設置于所述激發光纖的末端的方法包括：
8.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，沿著所述探頭的徑向，所述光聲轉換復合膜、所述解調光纖探針和所述激發光纖探針依次設置；
9.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，沿著所述探頭的徑向，所述光聲轉換復合膜、所述激發光纖探針和所述解調光纖探針依次設置；
10.根據權利要求8或9任意一項所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述探頭還包括圓形尖端外殼、保持器、和絞合彈簧；
11.根據權利要求10所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述全光學超聲成像裝置還包括導管傳輸部、導管接插件；所述光纖導管控制組件與所述探頭的連接端設有光纖連接器；所述探頭依次與所述導管傳輸部、所述導管接插件和所述光纖連接器連接。
12.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述光纖導管控制組件包括帶有濾光片組件的光纖滑環，使得所述超聲解調光所在的光路上允許通過所述超聲解調光并且截止所述超聲激發光。
13.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述超聲解調裝置包括：解調激光組件、光纖耦合器和光纖環形器，其中，
14.根據權利要求13所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述成像裝置包括：光電探測器、數據采集卡和計算機，其中，
...【技術特征摘要】
1.一種全光學超聲成像裝置，其特征在于，其包括：探頭、光纖導管控制組件、激發超聲裝置、超聲解調裝置和成像裝置；所述探頭包括光聲轉換復合膜、一根激發光纖探針和一根解調光纖探針，所述解調光纖探針上設有π-fbg傳感器；
2.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述解調激光在一定的波長范圍內按照一定時序被調諧，使得在每個時刻發出的激光波長范圍是不同的；
3.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述短脈沖激光為單波長的脈沖激光。
4.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述光纖導管控制組件包括轉子、定子、齒輪系統和棱鏡部件，所述轉子相對于定子旋轉，所述轉子通過所述齒輪系統帶動所述棱鏡部件轉動，所述齒輪系統使得所述棱鏡部件和所述轉子相對于所述定子的轉速保持一定比率值，所述棱鏡部件為能實現物像旋轉比為預定比率的棱鏡組合；
5.根據權利要求1所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述光聲轉換復合膜設有凹型曲面，用于在激光入射在所述光聲換能器件上時產生聚焦超聲。
6.根據權利要求5所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述光聲轉換復合膜設置于所述激發光纖的末端，從表面朝里依次為pdms高分子膜和多壁碳納米管層；
7.根據權利要求6所述的全光學超聲成像裝置，其特征在于，所述光聲轉...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔小飛，符鈺棋，陳士行，陳默揚，王鵬，陳紅芩，郭健，霍娜麗，穆罕默德納西爾古爾扎里，
申請(專利權)人：上海超光微醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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