《基於光學毫米環諧振器的大景深光聲顯微成像方法研究》是依託上海交通大學，由陳松良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於光學毫米環諧振器的大景深光聲顯微成像方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳松良
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
最近幾年，新型的光聲成像得到了廣泛關注，因其可對光學吸收對比進行高解析度成像。目前光聲顯微成像系統主要使用壓電超聲探頭來探測光聲信號，其中，探頭的性能直接影響圖像質量，如解析度、成像深度、景深等。對於一聚焦探頭而言，高橫向解析度意味著小焦深與小景深，且高頻聚焦探頭一般較為昂貴。本項目計畫對光學毫米環諧振器套用於光聲顯微成像系統進行研究。光聲信號探測上，改為使用光學毫米環諧振器來取代傳統壓電超聲探頭，重新設計光聲顯微系統，力求可同時獲得大景深與高解析度。毫米環諧振器可用於超聲探測，且具備合適的橫向探測回響，可提供橫向解析度； 而其大頻寬可提供高軸向解析度。此外，毫米環探測器對來自於通過環中心的法線上的超聲信號都具有回響，因此可較好地實現大景深圖像。我們也將研究此系統的雷射照射、掃描技術與系統控制等實際問題。上述研究將有助於開發新穎大景深光聲顯微成像系統，可提高成像體積和成像速度等重要指標。
結題摘要
項目的背景：最近幾年，新興的光聲成像得到了廣泛關注。光聲成像可對生物組織中的光吸收對比進行高解析度成像，已成為生物醫學成像領域重要的研究工具之一。傳統的光聲顯微成像系統使用一聚焦壓電超聲探頭，透過電控平台掃描壓電超聲探頭，可獲得B-mode圖像或是三維圖像；另外，成像解析度則是由探頭的性能決定的（包括中心頻率，數值孔徑等）；解析度與景深一般是取捨關係。本項目嘗試改善傳統的光聲顯微成像系統，包括以下三個方面：提出並展示了鏡像掃描，相對於電控平台的掃描更為簡便；利用反卷積算法，提高了三維解析度；提出並展示了合成孔徑聚焦技術與反卷積算法，同時提高了光聲顯微成像的解析度與景深。 主要研究內容：如上所述，可分為三個部分：（1）鏡像掃描：透過振鏡的擺動掃描，或反射鏡的旋轉掃描，可達到與實體掃描超聲探頭一樣的效果，我們搭建了測試系統，進行成像，已驗證此方法的可行性。（2）三維反卷積：我們首次嘗試了光聲顯微成像的三維反卷積，對解析度的提高進行量化的測定，並嘗試將此方法用於雞胚的活體成像。（3）結合合成孔徑聚焦技術與反卷積算法：我們搭建暗場照明聲解析度式光聲顯微成像系統，結合合成孔徑聚焦技術與反卷積算法，研究其對解析度與景深的提高，並將此方法用於老鼠背部的血管光聲成像。 重要結果：（1）在鏡像掃描技術上，實驗結果顯示，我們可用此方法達到跟使用電控位移平台掃描接近的效果；此外，鏡像掃描技術還可用於光聲內窺成像。（2）在三維反卷積技術上，實驗結果顯示，我們可提高光聲顯微成像系統的橫向與軸向解析度約1.7至3.7倍。（3）在結合合成孔徑聚焦技術與反卷積算法技術上，實驗結果顯示，解析度與景深可同時被提高，解決了之前解析度與景深是取捨關係的問題。 關鍵數據及其科學意義：本項目從三個方面來改善傳統基於聚焦超聲探頭的聲解析度式光聲顯微成像系統。技術層面包括新硬體設計與新算法。總體來說，簡化了成像系統並提高了成像性能。
