基于声透镜成像系统的光声层析成像

光声成像是采用光激发-超声波成像0新型成像技术，它是检测强散射介质内部光吸收分布的一种有效医学影像技术。用短脉冲激光照射强散射介质( 如生物组织) ，强散射介质由于光声效应产生超声信号，使用具有成像能力的声透镜把声压分布成像于像面上，然后利用具有空间分辨能力的阵列光声传感器，把同一像面上的光声信号强度记录下来，最后根据光声信号强度的空间分布进行图像重组。根据成像系统物像共轭原理，同一物平面的光声信号到达像面的时延相等，而不同物面的光声信号到达同一个探测器平面的时延各不相同，因此，利用 BOXCAR的门控积分技术，控制 BOXCAR 采样门的不同时延就能获得散射介质内不同层面的光声图像。 实验成功地获得了强散射介质内不同层面的光声层析图像，图像清晰，对比度高。 这种层析成像方法不需要复杂的重建算法，可以实现快速层析成像。

1 引 言

光声技术是一种普适性强、 灵敏度高的检测技术，特别适用于强散射、 非透明样品的非破坏性检测，在生物、 医学、 材料分析等领域应用十分广泛[ 1 ) 4]。基于光声效应的光声层析成像( photoacoustictomography)是检测强散射介质( 如生物组织) 内部光吸收分布的一种有效的医学成像技术，它具有光学成像的高对比度和超声成像的高穿透性等优点。例如，使用短脉冲激光(纳秒级) 照射在生物组织上，生物组织由于吸收光能量温度微弱升高而发生热弹性膨胀，产生超声，超声信号的强弱正比于生物组织的光吸收系数，所以光声信号携带了生物组织光吸收特性的信息，而生物组织的光吸收特性与组织的生理特征、 代谢状态、 病变特性等密切相关[ 5 ) 8]。此外，生物组织对超声的衰减和散射远小于组织对光的衰

减和散射，所以使用超声探头检测光声信号能重建出生物组织的光吸收分布的图像。光声图像比纯超声图像具有更高的对比度和分辨率，携带更多的有用信息，可以实现生物组织的结构和功能成像[ 5) 10]。

因此，光声层析成像已经成为近年来研究的热点[ 5 ) 1 8]。目前，其成像方法主要有以下几种: ( 1)文献[ 11]提出的滤波反投影算法，( 2) 文献[ 12 ) 14] 提出的多阵元探测器相控聚焦成像以及逆卷积算法，( 3)文献[ 15] 提出的逆三维 Radon 变换方法，( 4) 文献[ 16]提出的傅里叶变换成像算法。 以上成像方法都是依靠算法来实现图像重建，其优点是避免了声波衍射效应的限制，因而可以实现高分辨率成像，但由于重构算法需要对成像物体进行扫描或数据平均，所需时间长，难以实时成像。

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