光声成像系统之基础篇

光声成像系统（基础篇）

功能简介

光声成像技术是将光学成像和超声成像的优势结合起来形成的一种新型成像技术，它具有高分辨率、成像速度快、成像深度大等优势。作为科研工具搭建的光声成像系统，基于系统的开放性，可以进行定制化光路设计以提高信号信噪比，同时基于FPGA高速数据采集与控制系统，完成信号采集，实时处理与实时图像重建，大大优化成像质量与成像速度。

技术原理

光声成像技术结合了光学和声学的原理，利用激光脉冲对样品进行照射，样品吸收激光能量后会在短时间内发生热膨胀并产生声波信号。这些声波信号可以被探测器捕获并转换为图像，形成光声图像。相比于传统的成像技术，光声成像技术具有成像深度大、分辨率高、成像速度快、对生物组织影响小等优点。因此，光声成像技术在生物医学、材料科学、化学等领域得到了广泛的应用。

技术优势

光声成像技术以其非侵入性、高分辨率、成像深度大等特点，相对于传统的成像技术具有很多优势。同时可以快速实时成像、多模态成像，根据实际需要进行成像深度和成像模式的调节，满足于不同的实验和临床应用场景，为研究人员和医生提供实时的生物组织信息，进而形成全面专业的治疗监测和手术引导。

应用场景

光声成像技术在医学、材料科学、化学等领域都有广泛的应用。在医学上，光声成像技术可以用于疾病诊断、手术导航、药物研发等方面；在材料科学上，光声成像技术可以用于材料成像、缺陷检测、化学反应监测等方面；在化学领域中，光声成像技术可以用于化学反应动力学研究、化学成像等方面。

组成部分及特点

系统主要包含以下几个部分：

（1）激光系统

激光系统是光声成像系统的核心组成部分之一。它通常采用纳秒脉冲激光器，能够产生高能量、短脉冲宽度的激光光束，通过选择不同的波长，可以对不同深度的组织产生吸收和声发射信号。

（2）光声探测器

光声探测器是另一个核心组成部分，用于接收由激光系统产生的声波信号。它通常包括一个高灵敏度的超声传感器和一个光学探测器。当组织吸收激光光子产生声波时，超声传感器可以检测到声波信号并将其转换为电信号，然后由光学探测器进行信号放大和处理。

（3）光路系统

光路系统包括激光光源、透镜、光学纤维等光学元件，用于将激光光束聚焦到被测样品上，并收集产生的声波信号。它还包括一些光学附件，如准直器、光斑扩展器等，用于优化成像质量。

（4）带FPGA的控制系统

控制系统为NI的PXIe平台，其中NI的高速采集卡用于接收和处理光声信号，并将其转换为可视化图像。该控制系统可以进行信号滤波、去噪、成像重建等处理，以提高成像质量和可靠性。同时，它还可以对数据进行存储和管理，以备后续分析和处理。

通过该高速采集卡的开放的FPGA资源，可以同步扫描和激光器，实现高效的数据采集和图像重建。基于FPGA实时处理能力，完成时序控制、数据采集以及信号处理，并进行数据重建。通过滤波器、放大器和延迟优化回波信号，进一步提升图像质量，最终可以显著改善原始信号的对比度，使成像结果更加清晰可靠。

上图即为博锐创系统采集到原始信号，具备优良的信号对比度。

未来展望

随着光声成像技术在各个领域的不断发展，其必将会有更广泛的应用。未来，博锐创光声成像系统也将不断优化，包括成像速度、分辨率、成像深度和成像质量等方面的提高，同时还将结合其他技术和方法，如人工智能、纳米技术、生物标记物等，来进行更精准的成像和诊断。依托于光声成像系统能在未来有着更为广阔的发展前景和应用潜力，博锐创也将进一步改善和优化该系统，以期使其成为一种高价值的医学和科学研究工具，为生命健康和科学发展保驾护航。

后续

非常感谢您阅读我们的光声成像系统基础篇文章，为了让您更全面地了解我们的光声成像系统，我们将在下期内容中向您介绍相关的实验、成像效果以及具体的参数指标信息，敬请期待。