用于光学、超声、光声多模显微成像的集成化扫描头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显微成像、无损检测技术领域，特别涉及一种用于光学、超声、光声多模显微成像的集成化扫描头。
【背景技术】
[0002]作为正在快速发展之中的一种新一代医学影像方法，光声成像结合了光学成像和超声成像的特点，即光学成像的无损伤、高选择性激发特性和超声成像的低衰减、高穿透性特点。光声成像技术建立在光声效应基础之上，当短脉冲激光辐照生物组织时，位于组织内的吸收体吸收脉冲光能量，从而升温膨胀，产生超声，也即光声效应。光声成像方法融合了光学成像的高对比度和超声成像高分辨率的优点，可以获得同时具有较高对比度和高分辨率的图像。这种图像能够反映浅层组织内部结构和功能信息，是一种对于人体组织无损伤的检测方法。
[0003]目前，光声显微成像的扫描头大多是集成化程度不高，结构比较复杂，同时需要配备昂贵的附加组件、且只能小视场成像，难以实现光声显微成像技术的临床化。扫描头虽然也有采用背向接收的模式，但大部分扫描头在工作时，不可以自由倾斜，不便与被检测部位表面进行親合。同时，现有的光声显微成像扫描头不能实现光学、光声、超声三种成像模式的同时采集成像，难以提供更多的有用信息，且不能对检测部位精确定位；集成化程度不高、体积较大、轻便灵活性不高、难与人体表面不平整区域耦合等缺陷，致使现有的光声显微成像扫描头不能完全适配各种光声显微成像系统。
[0004]申请号CN201310035024.6的专利文件公开了一种一体化手持式的光声显微成像探头，该装置采用一体化刚性连接结构和背向接受方式，易于拆卸更换，成本较低，使用灵活方便。申请号CN201210059108.9的专利文件公开了一种一体化整合的便携式共焦光声显微成像方法及装置，该装置系统体积小，重量轻，工作稳定且连续运行时间长，使用方便，造价低。但上述专利仍存在一些不足:第一，没有成像导航和对检测部位精确定位的功能，以至于要反复校正扫描头的位置，操作不方便，而且不能实现光学、光声、超声三种成像模式的同时采集成像，难以提供更多的有用信息；第二，采用了扫描振镜结构，不能实现大视场范围内的光声显微成像；第三，集成化程度不高，器件的拆卸更换都需要重新调试整个光路系统，且扫描头内没有信号放大电路系统；第四，碗状中空型超声探测器和光声共焦耦合器的结构比较复杂，操作不便，用于光声耦合材料的透明薄膜长时间使用易破损，更换比较繁琐，且耦合器规格型号比较单一，针对检测不同部位和病种难以更换不同耦合器的型号。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是:提供一种用于光学、超声、光声多模显微成像的集成化扫描头，该扫描头可获得检测部位的多参量物理信息和多尺度的结构成像，光声成像、光学成像、超声成像可同时进行或者单独进行。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]用于光学、超声、光声多模显微成像的集成化扫描头，包括均设置在外壳上的二维电机扫描平台、转接板、单模光纤、转接管、光纤耦合准直器、螺纹管、一体化探测器、光声耦合器、可调焦光学摄像头、信号放大器、控制按键；
[0008]所述的驱动转接板移动的二维电机扫描平台、转接板、转接管、螺纹管、一体化探测器依次紧固相接，设置在光纤耦合准直器上端的单模光纤、设置在螺纹管上端的光纤耦合准直器、设置在螺纹管下端的一体化探测器沿着转接管的轴向方向依次同轴设置；
[0009]所述的安装在扫描头下端的光声親合器包围着一体化探测器露出扫描头下端的部分；所述的一体化探测器与信号放大器相连接；所述的安装在外壳下端的可调焦光学摄像头的一部分露出外壳；所述的控制扫描头移动和数据采集的控制按键安装在外壳上。
[0010]所述的一体化探测器由物镜和中空聚焦超声换能器一体化集成。
[0011]所述的一体化探测器下部的斜表面经过物理磨砂处理，所述的一体化探测器最下端的水平表面经过物理抛光处理，所述的一体化探测器的下部由PMMA材料制成。
[0012]所述的中空聚焦超声换能器的焦长为17mm，接收超声信号的主频为50MHz，发射超声信号的频率范围为1MHz?50MHz。
[0013]所述的光声親合器由親合杯和光声親合镜片组成，親合杯的上端与外壳固定连接，光声耦合镜片设置在耦合杯下端的槽内。
[0014]所述的耦合杯由ABS材料制成，厚度为2mm ;耦合杯的上端与外壳螺纹连接，耦合杯的下端设置的圆槽的直径为20_，深度为0.5mm ;親合杯的下端露出外壳2cm ;所述的光声親合镜片的形状为无色透明的圆形镜片，由PMMA材料制成，厚度为0.5_，直径为20_，透光率的范围为93%?95%，声衰减为3%。
[0015]所述的带有LED冷光照明光源的可调焦光学摄像头的直径为5mm，视野角为80°?100°，景深为3?100mm，最大像素为200万；可调焦光学摄像头露出外壳的下端0.5cm0
[0016]所述的外壳由ABS材料制成，外壳设有一上盖，上盖开有通线孔；外壳设有放置控制按键的安装孔，放置信号放大器的固定槽，固定可调焦光学摄像头的固定孔。
[0017]所述的二维电机扫描平台设有一通光孔，通光孔位于转接管的正上方。
[0018]所述的单模光纤可传输光的波段范围为460nm?600nm，单模光纤的纤芯为
2.5 μ m0
[0019]本发明的原理是:
[0020]在扫描头检测之前，通过控制按键调整扫描头在二维空间内的移动，然后通过手持手柄微调扫描头的倾斜度。在检测过程中要保持光声耦合器与检测部位紧密接触，且扫描头的空间位置保持不变。检测结束后，通过控制按键使扫描头停止数据采集。在检测过程中的光声成像过程:脉冲激光器发出的激光经单模光纤输入线进入单模光纤，然后依次经过光纤耦合准直器、一体化探测器、光声耦合器到达检测部位，检测部位激发出光声信号，光声信号经过光声耦合器后被一体化探测器所探测到，然后经过一体化探测器信号线进入信号放大器，信号放大器与外接设备相接。在检测过程中的超声成像过程:超声脉冲发射接收器发出的超声信号从一体化探测器信号线进入一体化探测器后，经过光声耦合器到达检测部位，检测部位反射的超声信号经光声耦合器后被一体化探测器所探测到，然后经过一体化探测器信号线进入信号放大器，信号放大器与外接设备相接。自带有LED冷光照明光源的可调焦光学摄像头获取检测部位的光学信号后，直接将光学信号传输给外接设备用以光学成像。所述的光声成像、光学成像、超声成像可同时进行或者单独进行。
[0021]总的说来，本发明具有如下优点:
[0022]1.本发明的扫描头集成化程度高、扩展性强、性价比高、实用性强、方便检测，可以适配各种光声显微成像系统，且光学成像、光声成像、超声成像三种成像可同时进行，可获得检测部位的多参量物理信息和多尺度的结构成像。
[0023]2.本发明是在背向模式下用二维电机扫描平台实现大视场光声显微成像，可以获取大面积的病理信息，对于大面积病损部位的检测非常有用。
[0024]3.本发明利用光声耦合器，一方面方便整个扫描头紧贴皮肤，耦合更紧密；另一方面不容易形变，避免了离焦现象，实现了大视场光声显微成像。
[0025]4.本发明采用可调焦光学摄像头对检测部位进行定位、并实现检测部位表面的光学成像；可调焦光学摄像头的定位功能可准确确定需要成像的部位，对于小病损部位的检测非常有用。
[0026]5.本发明可以同时获得检测部位的外部形态、声阻抗差异、光吸收差异三个参数，通过对比这三个参数提高检测精度。
[0027]6.本发明扫描头集成的控制按键可用于数据