CN110623645A - 一种光学相干层析成像与光声成像集成装置 - Google Patents
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Abstract
一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，通过样品光和参考光进行干涉，干涉光信号经过光电平衡探测器将光信号转化为电信号，由12位数据采集卡进行数据采集，通过相关算法进行图像的重建，获得二维或三维层析成像。光声成像通过532nm脉冲激光器发出激光，通过扩束***将光束光斑直径增加，经过半透半反镜经过后照射样品小鼠大脑，数字示波器将放大的电信号显示并记录发送给PC端进行信号处理，形成图像信息。本发明的优点：检测方便、对生物组织无损伤，能够更快的获得深组织信息、分辨率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学探测集成装置，具体为一种光学相干层析成像与光声成像集成装置。
背景技术
本发明作为一种光学***装置，主要是将光学相干层析成像***与光声成像***进行集成，用于生物组织的神经元和神经网络血液的功能性血管成像，为研究类脑智能和脑疾病的重要工具。当前脑栓塞疾病成为发病率较高的一种致命疾病影响着生命安全，研发一种对大脑进行高时空分辨率的成像***至关重要。目前对大脑中血液动力学变化(如血流和血氧)成像主要采用PET、SPECT、fMRI和计算机断层扫描等脑功能成像，但现有脑功能成像技术难以同时实现高时空分辨率的在体成像。本发明的思想在与创新性的将光学相干层析成像***与光声成像***集成的多模态成像平台，实现高帧频、高时空分辨率、在体全脑血管结构、血氧和血流的动态功能成像，为脑科学和类脑智能技术研究提供技术支撑，建立全脑时空连接的结构和功能信息的数据库，实现从数据采集、编码表示、压缩、存储、重构和展示的海量数据环境下的可视化平台，实现二维和三维脑成像影像的高效压缩解压、快速检索和三维重建展示，为大脑认知机理、人脑解剖研究、各种病症对大脑影响等研究和应用提供平台支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学相干层析成像与光声成像集成装置。
一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，采用如下技术方案：具体过程是1700nm扫频激光器发射出激光束，经过90:10的光纤耦合器分成样品光和参考光，其中参考光经过光纤环形器将参考光通过准直器准直为平行光经过凸透镜聚焦到平面反射镜产生的反射光回到50:50的光纤耦合器；样品光经过光纤环形器、经过激光扫描振镜后由扫描透镜聚焦进入探测样品小鼠的大脑，同时小鼠的大脑组织产生的背向散射光经过光路回到光纤耦合器中与参考光产生干涉，干涉光信号经过光电平衡探测器将光信号转化为电信号，由12位数据采集卡进行数据采集，通过相关算法进行图像的重建，获得二维或三维层析成像。光声成像通过532nm脉冲激光器发出激光，通过扩束***将光束光斑直径增加，经过半透半反镜经过后照射样品小鼠大脑，透射光经过反射镜照射样品小鼠的大脑产生的光声信号被针状聚偏二氟乙烯水听器PVDF接收后，经过放大器将接收到的光声信号转化为电信号后放大，数字示波器将放大的电信号显示并记录发送给PC端进行信号处理，形成图像信息。
本发明设计一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是将光声相干层析成像***与光声成像***进行集成化为一个多模态成像平台。
本发明涉及一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是光学相干层析技术1700nm扫频激光器作为***光源，光源的扫描速度为200KHZ，带宽为100nm，灵敏度>100dB。
本发明涉及一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是采用高速多通道数据采集、多波长激光激发相结合方式，实现KHZ级帧频的超快光声成像，用于脑血流(深度>5mm)和血氧(深度3-5mm)快速检测。
本发明涉及一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是多普勒OCT-光声多模态成像***及方法，融合深层D-OCT成像和超快光声层析成像技术，可获得mm级成像深度、μm级成像精度、kHZ级成像帧频的毛细血管的高分辨率结构、血氧代谢和血流分布成像。
本发明涉及一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，所述12位数据采集卡(18)采用ATS9373-D6高速数据采集卡，单通道采集速率4GS/s，双通道12位波形数字化PCIE总线的FFT处理，外部变频时钟范围为1-500MHz，内部时钟1KHz到500MHz，输入电压范围在±40mV到±V，采用异步DMA设备驱动程序设计。
本发明的优点：检测方便、对生物组织无损伤，能够更快的获得深组织信息、分辨率高。
附图说明
图1是本发明的光学无损检测方法的***原理图。
在图中，1700nm扫频激光器(01)、90:10光纤耦合器(02)、光纤环形器(03)、准直器(04)、凸透镜(05)、反射镜(06)、激光扫描振镜(07)、扫描透镜(08)、反射镜(09)、半透半反透镜(10)、扩束***(11)、50:50光纤耦合器(12)、光电平衡探测器(13)、Nd：YAG脉冲激光器(14)、针状聚偏二氟乙烯水听器(15)、放大器(16)、4通道数字示波器(17)、12位数据采集***(18)。
具体实施方式
一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，具体过程是1700nm扫频激光器01发射出激光束，经过90:10的光纤耦合器02分成样品光和参考光，其中参考光经过光纤环形器03将参考光通过准直器04准直为平行光经过凸透镜05聚焦到平面反射镜06产生的反射光回到50:50的光纤耦合器12；样品光经过光纤环形器03、经过激光扫描振镜07后由扫描透镜08聚焦进入探测样品小鼠的大脑，同时小鼠的大脑组织产生的背向散射光经过光路回到光纤耦合器12中与参考光产生干涉，干涉光信号经过光电平衡探测器13将光信号转化为电信号，由12位数据采集卡18进行数据采集，通过相关算法进行图像的重建，获得二维或三维层析成像。光声成像通过532nm脉冲激光器14发出激光，通过扩束***11将光束光斑直径增加，经过半透半反镜10经过后照射样品小鼠大脑，透射光经过反射镜09照射样品小鼠的大脑产生的光声信号被针状聚偏二氟乙烯水听器PVDF15接收后，经过放大器16将接收到的光声信号转化为电信号后放大，数字示波器17将放大的电信号显示并记录发送给PC端进行信号处理，形成图像信息。
本发明设计一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是将光声相干层析成像***与光声成像***进行集成化为一个多模态成像平台。
本发明涉及一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是光学相干层析技术采用1700nm波长的激光器作为***光源，光源的扫描速度为200KHZ，带宽为100nm，灵敏度>100dB。
本发明涉及一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是采用高速多通道数据采集、多波长激光激发相结合方式，实现KHZ级帧频的超快光声成像，用于脑血流深度>5mm和血氧深度3-5mm快速检测。
本发明涉及一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是多普勒OCT-光声多模态成像***及方法，融合深层D-OCT成像和超快光声层析成像技术，可获得mm级成像深度、μm级成像精度、kHZ级成像帧频的毛细血管的高分辨率结构、血氧代谢和血流分布成像。
本发明涉及一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特点是OCT成像***的数据处理采用ATS9373-D6高速数据采集卡，单通道采集速率4GS/s，双通道12位波形数字化PCIE总线的FFT处理，外部变频时钟范围为1-500MHz，内部时钟1KHz到500MHz，输入电压范围在±40mV到±V，采用异步DMA设备驱动程序设计。
Claims (3)
1.一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特征在于，包括1700nm扫频激光器(01)、90:10光纤耦合器(02)、光纤环形器(03)、准直器(04)、凸透镜(05)、反射镜(06)、激光扫描振镜(07)、扫描透镜(08)、反射镜(09)、半透半反透镜(10)、扩束***(11)、50:50光纤耦合器(12)、光电平衡探测器(13)、Nd：YAG脉冲激光器(14)、针状聚偏二氟乙烯水听器(15)、放大器(16)、4通道数字示波器(17)、12位数据采集***(18)；具体过程是1700nm扫频激光器(01)发射出激光束，经过90:10的光纤耦合器(02)分成样品光和参考光，其中参考光经过光纤环形器(03)将参考光通过准直器(04)准直为平行光经过凸透镜(05)聚焦到平面反射镜(06)产生的反射光回到50:50的光纤耦合器(12)；样品光经过光纤环形器(03)、经过激光扫描振镜(07)后由扫描透镜(08)聚焦进入探测样品小鼠的大脑，同时小鼠的大脑组织产生的背向散射光经过光路回到光纤耦合器(12)中与参考光产生干涉，干涉光信号经过光电平衡探测器(13)将光信号转化为电信号，由12位数据采集卡(18)进行数据采集，通过相关算法进行图像的重建，获得二维或三维层析成像，光声成像通过532nm脉冲激光器(14)发出激光，通过扩束***(11)将光束光斑直径增加，经过半透半反镜(10)经过后照射样品小鼠大脑，透射光经过反射镜(09)照射样品小鼠的大脑产生的光声信号被针状聚偏二氟乙烯水听器(15)接收后，经过放大器(16)将接收到的光声信号转化为电信号后放大，数字示波器(17)将放大的电信号显示并记录发送给PC端进行信号处理，形成图像信息。
2.根据权利要求1所述的一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特征在于，1700nm扫频激光器(01)作为***光源，光源的扫描速度为200KHZ，带宽为100nm，灵敏度>100dB。
3.根据权利要求1所述的一种光学相干层析成像与光声成像集成装置，其特征在于，所述12位数据采集卡(18)采用ATS9373-D6高速数据采集卡，单通道采集速率4GS/s，双通道12位波形数字化PCIE总线的FFT处理，外部变频时钟范围为1-500MHz，内部时钟1KHz到500MHz，输入电压范围在±40mV到±V，采用异步DMA设备驱动程序设计。
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- 2019-10-18 CN CN201910992513.8A patent/CN110623645A/zh active Pending
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