【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及弹性成像领域，特别是一种双模态光学相干弹性成像装置及方法。
技术介绍
1、组织的生理性和病理性变化往往伴随着组织弹性等生物力学特性的变化，如系统性硬化症、黑色素瘤等皮肤疾病会引起患者皮肤变硬、变厚。组织弹性检测是疾病检测与治疗的重要辅助手段，可用于疾病的临床诊断。
2、弹性成像技术作为一种可视化的弹性测量方法，采用成像系统测量组织在激励下产生的形变、机械波传播等力学响应，从而获取组织的弹性模量。在众多的弹性成像技术中，光学相干弹性成像技术(optical coherence elastography，以下简称oce)是基于光学相干层析成像(optical coherence tomography，以下简称oct)的弹性检测技术，具有非入侵、高分辨率和高位移灵敏度的优势，被广泛应用于生物软组织的力学特性表征。
3、oce技术常使用声辐射力(acoustic radiation force，以下简称arf)作为激励源。与压电换能器、激光脉冲等激励方式不同的是，声辐射力能够激发深层组织的力学响应。为满足临床疾病检测的要求，oce装置中超声换能器的声束与oct的探测光束必须在组织同侧发射。目前，主要存在两种可以满足arf与探测光同侧且均垂直于样品表面发射要求的安装方式：一种方式是使用环形超声聚焦换能器，oct的探测光束穿过环形超声换能器的中间通孔进行探测，但该方式中oct探测光的横向扫描距离受限于换能器中心孔的大小(参见在先技术[1]yueqiao qu,youmin he,yi zhang,et
4、另一方面，oce技术中存在不同模态的弹性成像方法，如应变成像方法和弹性波成像方法。应变成像方法容易获取高分辨率的弹性图，而弹性波成像方法容易获得定量的弹性结果。这两种模态的弹性成像方法各有优势，但是现有的oce技术无法同时获得高分辨的应变成像结果和定量的弹性波成像结果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服上述在先技术的不足，提供一种双模态光学相干弹性成像装置及方法。下面简要描述本专利技术的技术解决方案，更多细节将在后续结合附图在具体实施例中加以描述。
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、一种双模态光学相干弹性成像装置，其特点在于，包括：
4、激励单元，用于产生声场；
5、成像单元，为光学相干层析成像系统，用于检测待测样品的振动，即应变响应和弹性波响应；
6、耦合单元，具有中间通孔的声反射面，用于反射所述激励单元产生的声场，使得由成像单元发出的探测光束与由激励单元发出的声场之间的耦合；其中，所述探测光束通过耦合单元的中间通孔和耦合单元边缘以外的区域照射待测样品，所述激励单元发出的声场经过耦合单元的声反射面反射后，沿探测光束同一方向或相近方向传输到所述待测样品中，形成声辐射力场。
7、利用激励单元产生声场，在待测样品中形成arf并诱发振动，同时使用成像单元测量待测样品中的振动，通过耦合单元实现成像单元发出的探测光束与激励单元产生的声场的耦合，具体地，探测光束可以通过耦合单元的中间通孔或通过耦合单元边缘以外的区域照射待测样品，而声场通过耦合单元的声反射面反射后，与探测光束沿同一方向照射待测样品，从而实现声束与探测光束在样品同侧入射至待测样品中的目的。此外，由于探测光束通过耦合单元的中间通孔或耦合单元边缘以外的区域，未经过耦合单元的声反射结构，因此，探测光束在通过耦合单元的过程中不会有光能量的损耗。
8、可选的，所述成像单元中的光源可以为扫频光源或宽带低相干光源。
9、可选的，所述成像单元可以同时发出两束或者多束探测光；通过光纤延迟或者空间延迟的方法可以使得各个探测光具有不同的相位延迟量，在一幅结构图像中的不同深度位置处得到不同探测光获取的结构信息的目的。
10、一种双模态光学相干弹性成像方法，其特点在于该方法包括如下：
11、利用激励单元发射的声场在待测样品中形成声辐射力场，诱发待测样品产生形变和弹性波；oct系统发出两束或多束探测光信号，其中，一束或多束探测光通过耦合单元的中间通孔照射待测样品，剩下的探测光通过耦合单元边缘以外的区域照射待测样品；不同束的探测光具有不同的光程，在oct图像的不同深度区域可以分别获得不同探测光采集的数据；通过耦合单元中间通孔的探测光采集的数据(第一组数据)用于测量样品的应变信息，不通过耦合单元中间通孔的探测光采集的数据(第二组数据)用于测量样品的弹性波信息。
12、可选的，传输给超声换能器的信号为脉冲调制信号或连续波调制信号，也可为啁啾调制信号。
13、可选的，第一组数据的处理步骤具体包括：计算待测样品各个位置两个时刻之间的位移，进而获得应变参数和应变图像。第一组数据的处理步骤包括但不限于任何一种从数据中计算出待测样品位移或形变的方法。
14、可选的，第二组数据的处理步骤具体包括：通过计算待测样品各个位置随时间变化的位移，从而计算出弹性波的传播速度，进而获得黏弹性参数(如杨氏模量)和黏弹性图像。第二组数据的处理步骤包括但不限于任何一种从弹性波性质推导出待测样品的黏弹性的方法。
15、本专利技术与现有技术相比有益的效果：
16、1.利用多光束光学相干层析成像系统进行双模态弹性成像，可以同时获取待测样品的高分辨率应变信息和定量弹性信，从而解决了现有技术无法同时进行应变成像和弹性波成像的问题。
17、2.与先技术[1]相比，本专利技术装置能够不受环形超声换能器中间通孔的限制，进行较长范围的横向扫描。
18、3.与先技术[2]相比，本专利技术装置中oct探测光不会因耦合单元反射而损耗能量，从而拥有更高的位移检测灵敏度。
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1.一种双模态光学相干弹性成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双模态光学相干弹性成像装置，其特征在于，所述成像单元，至少同时发射两束探测光，且每束探测光具有不同的相位延迟量，在一幅光学相干层析图像中的不同深度区域处可以同时得到不同束探测光获取的结构信息。
3.根据权利要求1所述的双模态光学相干弹性成像装置，其特征在于，所述激励单元，包括信号发生器、功率放大器和超声换能器，所述信号发生器产生正弦波信号，经功率放大器放大后，驱动超声换能器产生声场。
4.一种利用权利要求1-3任一所述的装置进行双模态光学相干弹性成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的双模态光学相干弹性成像方法，其特征在于，还包括步骤4实时显示待测样品的应变图像和基于弹性波计算的弹性图像。
6.根据权利要求4所述的双模态光学相干弹性成像方法，其特征在于，所述应变信息基于两个或两个以上连续采集时刻的数据分析，计算待测样品的应变大小；所述弹性波信息通过计算待测样品各个位置随时间变化的位移，进而计算出弹性波的传播速度或衰
...【技术特征摘要】
1.一种双模态光学相干弹性成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双模态光学相干弹性成像装置，其特征在于，所述成像单元，至少同时发射两束探测光，且每束探测光具有不同的相位延迟量，在一幅光学相干层析图像中的不同深度区域处可以同时得到不同束探测光获取的结构信息。
3.根据权利要求1所述的双模态光学相干弹性成像装置，其特征在于，所述激励单元，包括信号发生器、功率放大器和超声换能器，所述信号发生器产生正弦波信号，经功率放大器放大后，驱动超声换能器产生声场。
4.一种利用权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨铭，李中梁，南楠，刘腾，罗耀丽，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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