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基于液体透镜的跨尺度光声成像方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-08 14:38:37
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-09-26 12:11:46
本发明涉及生物医学影像成像领域的技术领域，公开了基于液体透镜的跨尺度光声成像方法，包括以下步骤：S10：搭建基于液体透镜的跨尺度光声成像系统；S20：激光发射模块发射的脉冲激光入射至液透调整模块，然后经激光激发模块后照射在样品上并激发出光声信号；S30：改变液透调整模块的焦距，使得从激光激发模块出射的脉冲激光在样品上分别达到强聚焦模式(对应OR‑PAM)和弱聚焦模式(对应AR‑PAM)；S40：光声信号被信号采集模块接收，所接收到的光声信号经计算后生成图像。通过改变液体透镜的焦距，实现基于一个光路来完成OR‑PAM和AR‑PAM光声成像的切换；该基于液体透镜的跨尺度光声成像方法中无光纤、无分光、无切光，操作简单，不复杂，成本低。
1.基于液体透镜的跨尺度光声成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：搭建基于液体透镜的跨尺度光声成像系统，所述跨尺度光声成像系统包括激光发射模块、液透调整模块、激光激发模块和信号采集模块；
S20：所述激光发射模块发射的脉冲激光入射至所述液透调整模块，然后经所述激光激发模块后照射在样品上并激发出光声信号；
S30：改变所述液透调整模块的焦距，使得从所述激光激发模块出射的脉冲激光在样品上分别达到至少两种聚焦模式，两种所述聚焦模式包括：强聚焦模式和弱聚焦模式；其中，在强聚焦模式下，所述跨尺度光声成像系统为光学分辨率光声显微系统；在弱聚焦模式下，所述跨尺度光声成像系统为声学分辨率光声显微系统；
S40：所述光声信号被所述信号采集模块接收，所接收到的光声信号经计算后生成图像。
2.如权利要求1所述的基于液体透镜的跨尺度光声成像方法，其特征在于，在步骤S30中，所述液透调整模块包括液体透镜，对所述液体透镜施加外加电压，当改变所施加的外加电压时，所述液体透镜的焦距发生改变。
在现代生物学领域中，随着研究重点已经由生命体的形态学表型探测逐步迈向了细胞和分子基本机制的定量测量，这种格局的转变直接导致对生物光学成像中信息通量的需求在不断增加。例如，神经元作为大脑和神经系统的基础组成部分，它的大小通常是微米量级的，但它的功能连接范围遍及了整个大脑，想要研究整个神经系统的工作机理就必须同时对整个大脑内每一个神经元同时进行高分辨率成像。
再如，细胞生物学、临床快速诊断、药物筛选和细胞功能分析等研究应用一方面需要对群体活细胞进行快速无损的功能检测，另一方面又需要针对单细胞进行亚细胞结构和分子水平的动态功能分析以对细胞基本功能进行解读。为了完成对这种在不同尺度下均需要成像的的生命科学系统，必须借助于跨尺度的成像技术。
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与现有技术相比，本发明提供的基于液体透镜的跨尺度光声成像方法，通过改变液体透镜的焦距，从而在样品上分别达到强聚焦模式和弱聚焦模式，进而实现基于一个光路来完成光学分辨率光声显微系统(OR-PAM)和声学分辨率光声显微系统(AR-PAM)光声成像的切换；该跨尺度光声成像系统作为OR-PAM进行工作时，可以在细胞尺度进行成像；作为AR-PAM进行工作时，可以对血管、关节等结构在宏观层面进行成像，从而实现光声成像领域的跨尺度成像功能。并且，该基于液体透镜的跨尺度光声成像方法中无光纤、无分光、无切光，操作简单，不复杂，成本低。
技术合作
与现有技术相比，本发明提供的基于液体透镜的跨尺度光声成像方法，通过液体透镜来改变焦距，从而在样品上分别达到强聚焦模式和弱聚焦模式，进而实现基于一个光路来完成光学分辨率光声显微系统(OR-PAM)和声学分辨率光声显微系统(AR-PAM)光声成像的切换；该跨尺度光声成像系统作为OR-PAM进行工作时，可以在细胞尺度进行成像；作为AR-PAM进行工作时，可以对血管、关节等结构在宏观层面进行成像，从而实现光声成像领域的跨尺度成像功能。从系统的整体结构和设计上来看，本发明的跨尺度光声成像系统实现OR-PAM与AR-PAM的切换共用一个光路，而不是将多个光路捏合在一起，无需切光分光等操作，整个系统简洁规整，不冗余不复杂。液体透镜301可以电控高速连续变焦，从而实现系统分辨率与成像深度的连续可调。并且，该跨尺度光声成像系统无光纤、无分光、无切光，整套系统结构简单易搭建，不复杂，成本低。
另外，基于液体透镜301的跨尺度光声成像系统可以在不改变样品与物镜402位置的前提下进行不同深度、不同尺度的光声成像。由于液体透镜301中液体的曲率是由外加电压的大小控制的，所以整个光声成像系统的焦面深度与尺度是可以在很小的范围内精确调节，不需要预先设计分析所需的焦距，也不需要精调样品平面的所在位置，可以极大的提高成像效率与成功率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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