光声成像简介

• 在LabVIEW前面板显示采集到的信号
• 取半径为193mm所成的光声图像
实验二 活体小鼠脑部光声扫描成像
• 实验目的：对小鼠大脑皮层成像，在图像上分辨出脑血管 • 样品信息： 样品： 小白鼠 年龄： 4个月 体重： 50g 脑部直径： 18mm 头盖骨厚度： 0.2mm-0.7mm • 系统设置： 激光电压： 400V 激光脉冲宽度： 40ns 旋转半径： 约150mm
在浅表层血管成像、早期肿瘤探测、脑部成像等方面有广阔的应用前 景
几种光声成像系统
单元探测器环形扫描 线性阵列扫描 全圆环阵列扫描
几种光声成像算法
• 延迟叠加算法
r S m (t ) s(t n ) c n 0
N 1
• 滤波反投影重建算法 • 反卷积算法
成像效果示例
本实验的目的及意义
总结
• 查阅了实验所需的资料，为实验的进行提供相关信息 • 对实验系统的各部分进行了解并且学会了操作和使用
• 实验验证了本光声系统的基本成像效果，得到了初步的小鼠脑
部光声图像，对实验系统的改进提供了参考 • 不足之处：对成像质量和影响成像结果的因素应结合更量化的 参数来进行分析
谢 谢 观 赏
光声成像
廖宇
题纲
基本原理 几种光声成像系统 已取得的效果
1880年，贝尔实验室首次发现光声转换现象，即用时
变的光束照射吸收体时，吸收体会受热膨胀产生超声
波。这是由于光照射某种介质时，介质吸收光能，其 内部温度的改变引起介质内的结构和体积变化。这样 的由温度引起的体积涨缩会使介质产生向外辐射的超 声波，这个过程和现象称为光声效应
• 数字采集卡采集经放大并进行数模转换后的信号
• LabVIEW软件控制旋转平台和采集信号
ຫໍສະໝຸດ Baidu 实验装置图
延迟叠加算法
• 用声速乘以传播时间反推像素点位置
r = c × t
• 对每个扫描步添加相应的时间延迟，对于每一个像素点 将每一步得到的像素值叠加作为最终的像素值
r S m (t ) s(t n ) c n 0
用单元探测器环形扫描的光声成像系统对模拟样品 及活体小鼠头进行成像，目的是得到小鼠的脑皮层光声 图像，达到从中分辨出脑血管的效果；并且为实验系统 的改进提供参考
研究背景及意义 本实验的光声成像系统
实验过程与结果分析
总结与展望
单探测器环形扫描的光声成像系统
实验装置 • 532nm波长的红外激光从垂直方向打下 • 单元超声波探测器围绕样品进行360°环形扫描
• 样品图示
• 通过示波器显示的波形调整系统的设置
• 在LabVIEW前面板显示采集到的信号
取半径为148mm
小鼠去头皮后的实拍图像
实验结果分析
• 头盖骨对激光的散射 • 探测器机械旋转以及其他仪器造成的干扰和噪声
• 探测器性能和参数的影响
• 温度对超声波传播的影响 • 成像算法需要改进
不同生物组织对光的吸收不同
光声成像的特点与应用前景
利用激光激发，超声波作为载体。不同组织对同波长光的吸收不同， 产生的超声波幅度和频率有差异，使得这一成像方法比传统超声成 像具有更高的灵敏度。此外，利用超声作为信息载体，也具有信号 衰减小，穿透深度大的特点。相对于X光成像来说它也是比较安全的。 但究竟效果如何要看最终可以达到的成像效果。
N 1
•对不同传播距离的点进行声程补偿
研究背景及意义 本实验的光声成像系统 实验过程与结果分析 总结与展望
光声扫描成像的基本实验过程
• 制作或处理扫描样品 • 放置样品并测量扫描半径 • 启动激光仪和示波器，调整系统设置 • 启动步进电机和采集卡开始信号采集 • 将信号输入到matlab软件中进行成像 • 统一系统设置部分： 采样频率：25MHz 采样步数：360 采样长度：4096
实验一 头发丝光声扫描成像
• 实验目的： 模拟生物组织中的血管成像，验证实验系统的成像效果 • 样品信息： 直径：26mm • 系统设置： 激光电压：250V 激光脉冲宽度：20ns 旋转半径：约190mm 头发丝埋藏深度：5mm
样品图示
• 通过示波器显示的波形调整系统的设置（黄色为激光同步触发信号，绿色为光 声信号）