本發(fā)明涉及成像領(lǐng)域，尤其涉及一種光聲探頭及光聲成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光聲成像是兼具光學(xué)成像高敏感性與超聲成像深度優(yōu)勢的新型成像手段。與光學(xué)成像不同，光聲成像檢測的是光聲效應(yīng)產(chǎn)生的超聲波，即脈沖激光束照射目標區(qū)域并被吸收，這將導(dǎo)致目標區(qū)域瞬時溫度上升，隨后產(chǎn)生熱彈性膨脹的超聲波，然后通過采集超聲波信號重建圖像反映物質(zhì)的光學(xué)吸收特性。光學(xué)技術(shù)成像在分辨率等方面具有很大優(yōu)勢。同時超聲波在生物組織的傳播衰減遠小于光信號，具有更深的成像深度；因此光聲成像同時具有光學(xué)分辨率和聲學(xué)成像深度的優(yōu)點。此外，光聲成像還具有無電離輻射、可實時掃描等其他分子成像技術(shù)不具備的優(yōu)勢；光聲成像技術(shù)已被證明適用于經(jīng)直腸的卵巢癌檢測。光在近紅外區(qū)域的吸收與血紅蛋白含量直接相關(guān)，而癌細胞會引發(fā)復(fù)雜血管的快速生長，這使得光聲成像成為檢測腫瘤血管的優(yōu)秀工具。近些年有研究嘗試在現(xiàn)有超聲成像設(shè)備的經(jīng)直腸陣列式內(nèi)窺超聲探頭的基礎(chǔ)上直接進行光耦合，其優(yōu)點在于能夠充分利用原有超聲探頭的易操縱性，得到的光聲圖像也能夠與超聲圖像自動重合匹配，實現(xiàn)多模成像的目的。但這一設(shè)計的主要難點在于，在不顯著增加原有的超聲探頭尺寸的情況下，如何將光簡單高效地傳遞到目標組織部位，并使光在組織上的照射區(qū)域和超聲探頭的探測區(qū)域重合，得到高質(zhì)量的光聲圖像。

當(dāng)前的光聲內(nèi)窺成像系統(tǒng)中，其激光照射部分與超聲探頭110的耦合設(shè)計主要是：從激光器出射的脈沖光被耦合進入四根光纖120，如圖1所示，光聲探頭包括超聲探頭110、光纖120和鋁箔130，所述光纖120分別被綁定到超聲探頭110四周，經(jīng)過超聲探頭110外表面的鋁箔130以及光聲探頭內(nèi)表面的鋁箔130進行漫反射，使激光發(fā)散照射到樣本140表面，并在超聲探頭110正下方一定深度匯聚。由于光纖120中出來的激光僅靠鋁箔130反射到超聲探頭下方，激光照射在樣本表面時光發(fā)散不完全，其照射區(qū)域與超聲探頭探測區(qū)域的重疊面積小于探測區(qū)域面積的10％，從而難以激發(fā)出足夠強的光聲信號，從而造成成像效果不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種光聲探頭及光聲成像系統(tǒng)，成像效果較理想。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明第一方面一實施例提供了一種光聲探頭，包括：

超聲探頭，其用于探測樣本發(fā)出的光聲信號；

光纖束，其包括第一光纖束和第二光纖束，該兩個光纖束分別位于超聲探頭的相對兩外側(cè)，第一光纖束和第二光纖束用于傳輸激光；

反射裝置，其位于第一光纖束末端和第二光纖束末端的延長線上，所述反射裝置傾斜設(shè)置，且所述反射裝置的中心軸靠近光纖束的一端距離超聲探頭中心軸的距離大于反射裝置的中心軸遠離光纖束的一端距離超聲探頭中心軸的距離，所述反射裝置用于將第一光纖束和第二光纖束出射的激光反射向樣本上，且所述反射裝置用于使第一激光束和第二激光束出射的激光在樣本表面的照射區(qū)域與超聲探頭的探測區(qū)域的重疊面積大于探測區(qū)域面積的30％。

在本發(fā)明一實施例中，所述第一光纖束和第二光纖束靠近反射裝置一端的厚度小于遠離反射裝置一端的厚度。

在本發(fā)明一實施例中，所述第一光纖束和第二光纖束靠近反射裝置一端為扁平狀。

在本發(fā)明一實施例中，所述第一光纖束與超聲探頭末端的距離范圍為5-15mm；所述第二光纖束與超聲探頭末端的距離范圍為5-15mm。

在本發(fā)明一實施例中，所述超聲探頭呈U型，所述第一光纖束和所述第二光纖束分別位于U型超聲探頭的扁平區(qū)域。

在本發(fā)明一實施例中，還包括夾持件，所述第一光纖束、第二光纖束和所述反射裝置通過夾持件安裝在超聲探頭上。

在本發(fā)明一實施例中，所述超聲探頭外表面和包覆裝置內(nèi)表面之間設(shè)有間隙，所述光纖束和所述反射裝置位于所述間隙中，所述間隙內(nèi)填充有耦合件。

在本發(fā)明一實施例中，所述反射裝置的傾斜角度為60°-80°。

在本發(fā)明一實施例中，所述反射裝置包括第一平面鏡和第二平面鏡，所述第一平面鏡位于第一光纖束末端的延長線上，所述第二平面鏡位于第二光纖束末端的延長線上。

本發(fā)明第二方面一實施例提供了一種光聲成像系統(tǒng)，包括激光發(fā)生裝置、光路系統(tǒng)、光聲探頭和成像裝置，其中，

所述激光發(fā)生裝置用于發(fā)出激光；

所述光路系統(tǒng)用于傳輸所述激光發(fā)生裝置發(fā)出的激光給光聲探頭；

所述光聲探頭為上述的光聲探頭，所述光聲探頭中的光纖束接收光路系統(tǒng)傳輸?shù)募す?，所述超聲探頭用于接收樣本發(fā)出的超聲波；

成像裝置，其用于接收超聲探頭傳輸?shù)男盘枴?/p>

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

由于本實施例具有反射裝置，且反射裝置位于第一光纖束末端和第二光纖束末端的延長線上，也即反射裝置與第一光纖束末端和第二光纖束末端存在一定的距離，從而，從第一光纖束末端和第二光纖束出射的激光分別經(jīng)空間展開后由反射裝置反射到超聲探頭下方，斜入射到樣本表面，并在樣本內(nèi)不同深度激發(fā)出光聲信號，所產(chǎn)生的光聲信號被超聲探頭接收，使激光在樣本表面的照射區(qū)域與超聲探頭探測區(qū)域重疊面積大于探測區(qū)域面積的30％，比現(xiàn)有技術(shù)的重疊面積多，從而使成像效果較理想；而且，本實施例實現(xiàn)了不顯著增加超聲探頭的尺寸，將激光簡單高效地傳遞到樣品的需要照射的部位。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)光聲探頭的示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例光聲探頭的示意圖；

圖示標號：

10-超聲探頭；21-第一光纖束；22-第二光纖束；30-夾持件；41-第一平面鏡；42-第二平面鏡；50-包覆裝置；60-間隙。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供了一種光聲探頭，請參見圖2，所述光聲探頭包括超聲探頭10、光纖束、反射裝置和包覆裝置50。

所述超聲探頭10用于偵測樣本發(fā)射出來的超聲波，并將超聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號進行傳輸，具體說來，當(dāng)激光照射到樣本區(qū)域時，例如照射到活體組織表面時，被照射的樣本區(qū)域瞬時溫度上升，隨后該區(qū)域的樣本產(chǎn)生熱彈性膨脹的光聲信號，該光聲信號為超聲波，超聲波發(fā)射出來可以通過超聲探頭10采集。在本實施例中，所述超聲探頭10為經(jīng)直腸陣列式內(nèi)窺超聲探頭10，在本發(fā)明的其他實施例中，所述超聲探頭還可以是其他的種類。

所述光纖束包括第一光纖束21和第二光纖束22，所述第一光纖束21和第二光纖束22都包括多跟光纖，所述第一光纖束21中光纖的數(shù)目范圍為60根-80根，例如為60根、65根、70根、75根、80根等數(shù)目，所述第二光纖束22中光纖的數(shù)目范圍為60根-80根，例如為60根、65根、70根、75根、80根等數(shù)目。該兩個光纖束分別位于超聲探頭10的相對兩側(cè)，例如第一光纖束21位于超聲探頭10的左側(cè)，第二光纖束22位于超聲探頭10的右側(cè)，或者相反，或者第一光纖束21位于超聲探頭10的前側(cè)，第二光纖束22位于超聲探頭10的后側(cè)，或者相反。所述第一光纖束21和第二光纖束22用于傳輸激光。

所述反射裝置位于第一光纖束21末端和第二光纖束22末端的延長線上，也即所述反射裝置位于第一光纖束21傳出的激光的路徑上，所述反射裝置也位于第二光纖束22傳出的激光的路徑上，所述反射裝置傾斜設(shè)置，且所述反射裝置的中心軸靠近光纖束的一端距離超聲探頭10中心軸的距離大于反射裝置的中心軸遠離光纖束的一端距離超聲探頭10中心軸的距離，也即反射裝置的中心軸從上到下向內(nèi)傾斜，在這里，反射裝置的中心軸為其縱軸，也即反射裝置從上到下依次向超聲探頭10方向傾斜，所述反射裝置用于改變第一光纖束21和第二光纖束22出射的激光的方向，以將第一光纖束21和第二光纖束22出射的激光反射向樣本上，且所述反射裝置用于使第一激光束和第二激光束出射的激光在樣本表面的照射區(qū)域與超聲探頭10的探測區(qū)域的重疊面積大于探測區(qū)域面積的30％，例如為30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、100％等，當(dāng)為100％時，所述照射區(qū)域與所述探測區(qū)域完全重疊。

由于本實施例具有反射裝置，且反射裝置位于第一光纖束21末端和第二光纖束22末端的延長線上，也即反射裝置與第一光纖束21末端和第二光纖束22末端存在一定的距離，從而，從第一光纖束21末端和第二光纖束22出射的激光分別經(jīng)空間展開后由反射裝置反射到超聲探頭10下方，斜入射到樣本表面，并在樣本內(nèi)不同深度激發(fā)出光聲信號，所產(chǎn)生的光聲信號被超聲探頭10接收，使激光在樣本表面的照射區(qū)域與超聲探頭10探測區(qū)域重疊面積大于探測區(qū)域面積的30％，比現(xiàn)有技術(shù)的重疊面積多，從而使成像效果較理想；而且，本實施例實現(xiàn)了不顯著增加超聲探頭10的尺寸，將激光簡單高效地傳遞到樣品的需要照射的部位。

在本實施例中，所述第一光纖束21和第二光纖束22的首端是圓形或者方形，所述第一光纖束21中光纖的數(shù)目范圍為60根-80根，例如為60根、65根、70根、72根、74根、75根、76根、78根、80根等數(shù)目，所述第二光纖束22中光纖的數(shù)目范圍也為60根-80根，例如為60根、65根、70根、72根、74根、75根、76根、78根、80根等數(shù)目。由于超聲探頭10的末端體積比較大，也即超聲探頭10靠近樣本一端體積比較大，為了減小光聲探頭的尺寸，所述第一光纖束21和第二光纖束22靠近反射裝置的一端的厚度小于遠離反射裝置一端的厚度，從而可以減小整個光聲探頭末端的厚度，可以減小尺寸。在本實施例中，所述第一光纖束21和第二光纖束22靠近反射裝置的一端為扁平狀，從而既可以減小整個光聲探頭的末端的厚度，而且也可以增加第一光纖束21和第二光纖束22照射到樣本表面的照射區(qū)域面積，從而，后面再通過調(diào)節(jié)反射裝置的傾斜角度，使第一激光束和第二激光束出射的激光在樣本表面的照射區(qū)域與超聲探頭10的探測區(qū)域的重疊面積大于探測區(qū)域面積50％，例如50％、60％、70％、80％、900％、100％等，最佳可以達到100％，也即所述照射區(qū)域與所述探測區(qū)域完全重疊。

在本實施例中，所述第一光纖束21和第二光纖束22緊貼所述超聲探頭10的外表面設(shè)置，所述第一光纖束21與超聲探頭10末端的距離范圍為5-15mm，例如為5mm、7mm、9mm、10mm、12mm、15mm等；所述第二光纖束22與超聲探頭10末端的距離范圍也為5-15mm，例如為5mm、7mm、9mm、10mm、12mm、15mm等，從而方便反射裝置的設(shè)置和調(diào)節(jié)照射區(qū)域面積大小。

在本實施例中，所述超聲探頭10呈U型，也即超聲探頭10沿垂直圖2紙面方向剖下去為U型，在圖2所示的超聲探頭方向上，由于超聲探頭10位U型，從而超聲探頭10的左面和右面都為扁平區(qū)域，所述第一光纖束21和所述第二光纖束22分別位于U型超聲探頭的扁平區(qū)域，例如，所述第一光纖束21位于U型超聲探頭10左側(cè)的扁平區(qū)域，所述第二光纖束22位于U型超聲探頭10右側(cè)的扁平區(qū)域，從而方便了第一光纖束21和第二光纖束22的穩(wěn)定夾持在超聲探頭10上。

在本實施例中，所述反射裝置包括第一反射裝置和第二反射裝置，所述第一反射裝置和第二反射裝置分開設(shè)置，所述第一反射裝置位于第一光纖束21末端的延長線上，所述第二反射裝置位于第二光纖束22末端的延長線上，所述反射裝置為平面鏡，也即第一反射裝置為第一平面鏡41，所述第二反射裝置為第二平面鏡42。所述反射裝置的傾斜角度為60°-80°，例如為60°、65°、70°、75°、80°等角度也即在本實施例中，所述第一平面鏡41的傾斜角度為60°-80°，例如為60°、65°、70°、75°、80°等角度，所述第二平面鏡42的傾斜角度為60°80°，例如為60°、65°、70°、75°、80°等角度。在此范圍內(nèi)，所述反射裝置反射的激光在樣本表面的照射區(qū)域與超聲探頭10的探測區(qū)域的重疊面積較大，例如達到探測區(qū)域面積的70％，甚至100％，此時所述照射區(qū)域與所述探測區(qū)域完全重疊。

在本實施例中，所述光聲探頭還包括夾持件30，所述第一光纖束21、第二光纖束22和反射裝置通過夾持件30安裝在超聲探頭10上。所述夾持件30例如為夾子。從而，第一光纖束21、第二光纖束22和反射裝置可以穩(wěn)靠的安裝在超聲探頭10上。

在本實施例中，所述光聲探頭還包括包覆裝置50，所述包覆裝置50構(gòu)成所述光聲探頭的外殼，所述包覆裝置50用于包覆所述超聲探頭10、光纖束和反射裝置，從而使所述超聲探頭10、光纖束和反射裝置形成一體，可以防止光纖束、反射裝置等損壞，而且可以保護超聲探頭10。在本實施例中，所述光纖束與所述包覆裝置50的內(nèi)表面具有一定距離。

在本實施例中，所述超聲探頭10外表面和包覆裝置50內(nèi)表面之間設(shè)有間隙60，所述光纖束和所述反射裝置位于所述間隙60中，所述間隙60內(nèi)填充有耦合件，在本實施例中，所述耦合件例如為水。

本發(fā)明一實施例還提供了一種光聲成像系統(tǒng)，所述光聲成像系統(tǒng)包括激光發(fā)生裝置、光路系統(tǒng)、光聲探頭和成像裝置，所述激光發(fā)生裝置用于發(fā)出激光，所述激光為脈沖激光，所述光路系統(tǒng)用于傳輸所述激光發(fā)生裝置發(fā)出的激光給光聲探頭，所述光路系統(tǒng)包括光學(xué)組件，所述光學(xué)組件例如為透鏡、反射鏡等，所述光聲探頭為上述的光聲探頭，所述光聲探頭中的光纖束接收光路系統(tǒng)傳輸?shù)募す?，也即光路系統(tǒng)傳輸?shù)募す怦詈线M入到第一光纖束21和第二光纖束22的首端，所述超聲探頭10用于接收樣本發(fā)出的超聲波，也即用于接收樣本發(fā)出的光聲信號，所述超聲探頭10將光聲信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述成像裝置用于接收超聲探頭10傳輸?shù)男盘枺缘玫礁哔|(zhì)量的圖像。

需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于裝置實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。

通過上述實施例的描述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

由于本實施例具有反射裝置，且反射裝置位于第一光纖束末端和第二光纖束末端的延長線上，也即反射裝置與第一光纖束末端和第二光纖束末端存在一定的距離，從而，從第一光纖束末端和第二光纖束出射的激光分別經(jīng)空間展開后由反射裝置反射到超聲探頭下方，斜入射到樣本表面，并在樣本內(nèi)不同深度激發(fā)出光聲信號，所產(chǎn)生的光聲信號被超聲探頭接收，使激光在樣本表面的照射區(qū)域與超聲探頭探測區(qū)域重疊面積大于探測區(qū)域面積的30％，比現(xiàn)有技術(shù)的重疊面積多，從而使成像效果較理想；而且，本實施例實現(xiàn)了不顯著增加超聲探頭的尺寸，將激光簡單高效地傳遞到樣品的需要照射的部位。

可以理解的是，本發(fā)明的上述實施例在不沖突的情況下，可以相互結(jié)合來獲得更多的實施例。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。