新型声学分辨率光声显微镜系统照明设计

声学分辨率光声显微镜探测深度可达厘米量级,已有声学分辨率光声显微镜照明方式的主流设计方案在明场、暗场照明方式切换,光能利用率等方面仍存在不足,在一定程度上限制了声学分辨率光声显微镜系统的应用范围。提出了一种能够提高光能利用率,可实现明场、暗场照明切换并增大调节范围的声学分辨率光声显微镜系统设计,利用凸透镜对光束的会聚功能,对发散环形光束产生一定程度的聚焦,减小环形光束的环带尺寸。蒙特卡罗模拟结果显示,最终入射在组织表面的光斑直径得到有效减小,组织中超声换能器有效探测区域的光能流量分布最多可增强6倍,因此光声信号强度也相应地得到线性增强;与此同时,凸透镜的加入还增加了系统光聚焦深度的调节范围,在超声换能器聚焦深度不变的情况下,调节系统的光聚焦深度,有助于在不同样品中获得最佳的光声信号强度。

声学分辨的双侧激发光声显微成像技术

声学分辨率光声显微技术具有较高的光学对比度和声学分辨率以及大穿透深度等优势,是一种具有广阔应用前景的生物医学成像技术。聚光镜聚焦与单侧侧面激发等传统的激发方式具有光斑不均匀、存在光学热噪点、光能利用率低等不足,在一定程度上限制了声学分辨率光声显微技术的临床前和临床应用。本团队通过改进声学分辨率光声显微镜的激发方式,由单侧激发改为双侧激发,提升了成像过程中光束对复杂生物组织的覆盖面积,从而提升了成像质量。结果表明,双侧激发方式使得声学分辨率光声显微镜在复杂生物样品成像过程中可以获得更高的对比度和信噪比,成像性能更好。

合成孔径技术在光声成像中的应用

光声成像综合了光学成像和超声成像的优点,在具备声学穿透深度的同时,保留了光学丰富对比度。在声学分辨率光声成像(AR-PAM)中,为了获得高成像质量,通常采用大数值孔径的聚焦性超声探头。然而由于探头的焦深有限,在离焦区域,光声图像的横向分辨率和信噪比会显著降低。基于虚拟点的合成孔径技术,有助于解决AR-PAM在失焦区域横向分辨率下降的问题。目前,AR-PAM合成孔径聚焦技术已经发展了多种算法,包括一维合成孔径聚焦、二维合成孔径聚焦、自适应合成孔径聚焦、基于空间脉冲响应的合成孔径聚焦,以及基于延迟相乘和的合成孔径聚焦等。本文对这些算法的优缺点进行评价总结,并展望了其在未来发展中的前景。