本實(shí)用新型涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

皮膚計(jì)算機(jī)斷層掃描成像，也稱皮膚共聚焦、皮膚CT是皮膚疾病檢測(cè)的重要工具。目前主要采用共聚焦原理，以激光點(diǎn)光源代替寬場(chǎng)光源照明樣品，同時(shí)在探測(cè)器前使用針孔形成點(diǎn)探測(cè)，照明點(diǎn)與探測(cè)點(diǎn)相對(duì)于物鏡焦平面共軛。焦平面以外的點(diǎn)不會(huì)在探測(cè)點(diǎn)處成像，這樣可有效抑制雜散光的影響。通過(guò)振鏡或位移臺(tái)等掃描機(jī)構(gòu)，形成空間上三維掃描成像，通過(guò)對(duì)圖像的三維重建獲得樣品三維圖像。

但是，采用共聚焦成像方法有寫不足之處：1)采用的激光波長(zhǎng)相對(duì)較少，由于皮膚組分的多樣性，各種成分對(duì)不同波長(zhǎng)光波的吸收反射特性存在較大差異，會(huì)導(dǎo)致采用不同波長(zhǎng)時(shí)的成像效果不同，波長(zhǎng)少則無(wú)法對(duì)特定的皮膚組分實(shí)現(xiàn)最佳的成像效果；2)成像深度不足。皮膚共聚焦成像具有一定的成像深度，但最大仍只能到500μm左右，僅能應(yīng)用于在體觀察表皮和真皮淺層，隨著成像深度的增加，其空間分辨率顯著降低，這限制了共聚焦成像在皮膚疾病診斷中的應(yīng)用。

光聲成像是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種新型無(wú)損醫(yī)學(xué)成像方法，基于生物組織內(nèi)部光學(xué)吸收差異、以超聲作為媒介的無(wú)損生物光子成像方法。它結(jié)合了純光學(xué)成像的高對(duì)比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性，以超聲探測(cè)器探測(cè)光聲波代替光學(xué)成像中的光子檢測(cè)，從原理上避開了光學(xué)散射的影響，可以提供高對(duì)比度和高分辨率的組織影像，突破了高分辨率光學(xué)成像深度“軟極限”(1mm)，可實(shí)現(xiàn)50mm的深層活體內(nèi)組織成像。但是，其成像速度比共聚焦慢，分辨率比共聚焦差。

雖然，在皮膚疾病的檢查診斷方面，雖然出現(xiàn)了多種皮膚影像技術(shù)手段，但均存在各自的缺點(diǎn)。此外，由于皮膚組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、成分的多樣性，單一模態(tài)成像能夠提供的信息相對(duì)較少，無(wú)法滿足實(shí)際需求。

因此，將高光譜成像技術(shù)、反射式共聚焦成像技術(shù)和光聲成像技術(shù)三者進(jìn)行系統(tǒng)集成創(chuàng)新，形成多模態(tài)光學(xué)成像系統(tǒng)，彌補(bǔ)單一模態(tài)成像在皮膚診斷方面的不足，已經(jīng)迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是：提供一種皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)，該皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)將高光譜成像技術(shù)、反射式共聚焦成像技術(shù)和光聲成像技術(shù)三者進(jìn)行系統(tǒng)集成，形成多模態(tài)光學(xué)成像系統(tǒng)，彌補(bǔ)單一模態(tài)成像在皮膚診斷方面的不足。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)，包括高光譜成像單元、反射式共聚焦成像單元、光學(xué)成像單元及控制單元；

所述高光譜成像單元包括：超連續(xù)譜激光器和聲光可調(diào)諧濾波器，所述超連續(xù)譜激光器發(fā)出寬波段的光波進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器，所述聲光可調(diào)諧濾波器可選擇一種或幾種波長(zhǎng)通過(guò)；

所述反射式共聚焦成像單元包括：第一1/2波片、PBS棱鏡、XY檢流計(jì)掃描振鏡、中繼鏡頭、共振振鏡、中掃描透鏡、筒鏡、大數(shù)值孔徑物鏡、成像聚焦鏡頭、針孔、光電倍增管及第一放大器；

所述光學(xué)成像單元包括：激光器、第二1/2波片、可切換反射鏡、PBS棱鏡、XY檢流計(jì)掃描振鏡、中繼鏡頭、共振振鏡、中掃描透鏡、筒鏡、小數(shù)值孔徑物鏡、環(huán)形超聲換能器及第二放大器；

所述反射式共聚焦成像單元的工作方式為：所述聲光可調(diào)諧濾波器出射的光束經(jīng)所述第一1/2波片后轉(zhuǎn)變?yōu)镾向偏振光，所述S向偏振光經(jīng)所述PBS棱鏡反射后再經(jīng)所述XY檢流計(jì)掃描振鏡、中繼鏡頭后進(jìn)入所述共振振鏡，經(jīng)所述共振振鏡行掃描后的光束，依次經(jīng)所述中掃描透鏡、筒鏡和大數(shù)值孔徑物鏡后聚焦于皮膚組織樣品上；所述皮膚組織樣品反射或散射信號(hào)依次經(jīng)所述大數(shù)值孔徑物、筒鏡和中掃描透鏡后進(jìn)入所述共振振鏡，所述信號(hào)經(jīng)所述共振振鏡行掃描后再依次經(jīng)所述中繼鏡頭、XY檢流計(jì)掃描振鏡后，進(jìn)入所述PBS棱鏡，所述信號(hào)中的P光透射所述PBS棱鏡并經(jīng)所述成像聚焦鏡頭聚焦于所述針孔處，透過(guò)上述針孔的光束被所述光電倍增管接收并轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)，所述第一電信號(hào)經(jīng)所述第一放大器放大，由所述控制單元采集并圖像重建獲得組織的共聚焦圖像；

所述光學(xué)成像單元的工作方式為：所述激光器出射的納秒脈沖激光光束經(jīng)所述第二1/2波片后轉(zhuǎn)變?yōu)镻向偏振光，所述P向偏振光束經(jīng)所述可切換反射鏡切換進(jìn)入所述PBS棱鏡，經(jīng)所述PBS棱鏡透射的P向偏振光束通過(guò)所述XY檢流計(jì)掃描振鏡掃描后再依次經(jīng)所述中繼鏡頭、共振振鏡、中掃描透鏡、筒鏡、小數(shù)值孔徑物鏡后聚焦于皮膚組織樣品上；所述皮膚組織樣品吸收光波后產(chǎn)生光聲信號(hào)，所述環(huán)形超聲換能器將所述光聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)，所述第二電信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二放大器放大并由所述控制單元采集數(shù)據(jù)后生成組織的光聲圖像。

下面對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)一步解釋：

所述XY檢流計(jì)掃描振鏡包括X振鏡和所述Y振鏡，在所述反射式共聚焦成像單元工作時(shí)，所述X振鏡保持靜止和所述Y振鏡進(jìn)行掃描。

在所述光學(xué)成像單元工作時(shí)，所述共振振鏡保持靜止。

所述大數(shù)值孔徑物鏡的孔徑范圍在1.0-1.4之間，所述小數(shù)值孔徑物鏡的孔徑范圍在0.3-1.0之間。

所述控制單元信號(hào)連接于所述超連續(xù)譜激光器、聲光可調(diào)諧濾波器、XY檢流計(jì)掃描振鏡、共振振鏡及激光器。

還包括信號(hào)連接于所述控制單元的顯示單元。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

本實(shí)用新型提供的皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)，采用超連續(xù)譜激光器，針對(duì)特定皮膚組織選取不同波長(zhǎng)，獲得高光譜高分辨率共聚焦成像，同時(shí)結(jié)合光聲技術(shù)成像深度大的特點(diǎn)，將高光譜成像技術(shù)、反射式共聚焦成像技術(shù)和光聲成像技術(shù)三者進(jìn)行系統(tǒng)集成，形成多模態(tài)光學(xué)成像系統(tǒng)，彌補(bǔ)了單一模態(tài)成像在皮膚診斷方面的不足，與單一模態(tài)技術(shù)相比，多模態(tài)技術(shù)提供更完整的信息，提高皮膚疾病診斷的敏感性、準(zhǔn)確性和特異性等，實(shí)現(xiàn)高光譜、高分辨、高速、深層皮膚疾病診斷的多模態(tài)光學(xué)分子影像，為皮膚疾病的診斷和臨床研究提供了新的技術(shù)手段，有利于皮膚病診斷水平的提高，同時(shí)可以指導(dǎo)皮膚病手術(shù)，對(duì)皮膚病藥物治療提供客觀評(píng)價(jià)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：超連續(xù)譜激光器1和聲光可調(diào)諧濾波器2、第一1/2波片3、PBS棱鏡4、XY檢流計(jì)掃描振鏡5、中繼鏡頭6、共振振鏡7、中掃描透鏡8、筒鏡9、大數(shù)值孔徑物鏡10、皮膚組織樣品11、成像聚焦鏡頭12、針孔13、光電倍增管14、第一放大器15、控制單元16、激光器17、第二1/2波片18、可切換反射鏡19、小數(shù)值孔徑物鏡20、環(huán)形超聲換能器21及第二放大器22。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參考圖1，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系包括高光譜成像單元、反射式共聚焦成像單元、光學(xué)成像單元、控制單元及顯示單元。

其中，所述高光譜成像單元包括：超連續(xù)譜激光器1和聲光可調(diào)諧濾波器2，所述超連續(xù)譜激光器1發(fā)出寬波段的光波進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器2，所述聲光可調(diào)諧濾波器2可選擇一種或幾種波長(zhǎng)通過(guò)；

可以理解，超連續(xù)譜激光器1和聲光可調(diào)諧濾波器2(Acousto-optic Turnable Filter，AOTF)組成一個(gè)快速波長(zhǎng)選擇和切換子系統(tǒng)，超連續(xù)譜激光器1發(fā)出寬波段的光波，AOTF在其中的波長(zhǎng)范圍內(nèi)快速選擇一種或幾種波長(zhǎng)通過(guò)，這樣可以根據(jù)具體檢測(cè)的皮膚位置或病變成分選擇一些特殊的波長(zhǎng)進(jìn)行成像，以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定皮膚成分的圖像增強(qiáng)。

所述反射式共聚焦成像單元包括：第一1/2波片3、PBS棱鏡4、XY檢流計(jì)掃描振鏡5、中繼鏡頭6、共振振鏡7、中掃描透鏡8、筒鏡9、大數(shù)值孔徑物鏡10、成像聚焦鏡頭12、針孔13、光電倍增管14及第一放大器15；

所述反射式共聚焦成像單元的工作方式為：所述聲光可調(diào)諧濾波器2出射的光束經(jīng)所述第一1/2波片3后轉(zhuǎn)變?yōu)镾向偏振光，所述S向偏振光經(jīng)所述PBS棱鏡4反射后再經(jīng)所述XY檢流計(jì)掃描振鏡5、中繼鏡頭6后進(jìn)入所述共振振鏡7，經(jīng)所述共振振鏡7行掃描后的光束，依次經(jīng)所述中掃描透鏡8、筒鏡9和大數(shù)值孔徑物鏡10后聚焦于皮膚組織樣品11上；所述皮膚組織樣品11反射或散射信號(hào)依次經(jīng)所述大數(shù)值孔徑物鏡10、筒鏡9和中掃描透鏡8后進(jìn)入所述共振振鏡7，所述信號(hào)經(jīng)所述共振振鏡7行掃描后再依次經(jīng)所述中繼鏡頭6、XY檢流計(jì)掃描振鏡5后，進(jìn)入所述PBS棱鏡4，所述信號(hào)中的P光透射所述PBS棱鏡4并經(jīng)所述成像聚焦鏡頭12聚焦于所述針孔13處，透過(guò)所述針孔13的光束被所述光電倍增管14接收并轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)，所述第一電信號(hào)經(jīng)所述第一放大器15放大，由所述控制單元16采集并圖像重建獲得組織的共聚焦圖像；

可以理解，所述大數(shù)值孔徑物鏡10沿光軸可適量移動(dòng)，每移動(dòng)一個(gè)位置可得到一個(gè)層面上的共聚焦圖像，經(jīng)過(guò)圖像重建可以得到皮膚組織的三維圖像。

優(yōu)選地，XY檢流計(jì)掃描振鏡單元5包括X振鏡和所述Y振鏡，其中，X振鏡掃描速度較快，可以起到行掃描作用，Y振鏡掃描速度較慢，可以起到列掃描作用，在上述反射式共聚焦成像模式下，X振鏡保持靜止，Y振鏡掃描。

所述光學(xué)成像單元包括：激光器17、第二1/2波片18、可切換反射鏡19、PBS棱鏡4、XY檢流計(jì)掃描振鏡5、中繼鏡頭6、共振振鏡7、中掃描透鏡8、筒鏡9、小數(shù)值孔徑物鏡20、環(huán)形超聲換能器21及第二放大器22；

所述光學(xué)成像單元的工作方式為：所述激光器17出射的納秒脈沖激光光束經(jīng)所述第二1/2波片18后轉(zhuǎn)變?yōu)镻向偏振光，所述P向偏振光束經(jīng)所述可切換反射鏡19切換進(jìn)入所述PBS棱鏡4，經(jīng)所述PBS棱鏡4透射的P向偏振光束通過(guò)所述XY檢流計(jì)掃描振鏡5掃描后再依次經(jīng)所述中繼鏡頭6、共振振鏡7、中掃描透鏡8、筒鏡9、小數(shù)值孔徑物鏡20后聚焦于皮膚組織樣品上；所述皮膚組織樣品吸收光波后產(chǎn)生光聲信號(hào)，所述環(huán)形超聲換能器21將所述光聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)，所述第二電信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二放大器22放大并由所述控制單元16采集數(shù)據(jù)后生成組織的光聲圖像。

優(yōu)選地，在上述光聲成像過(guò)程中共振振鏡7保持靜止，只有XY檢流計(jì)掃描振鏡5掃描。

優(yōu)選地，所述大數(shù)值孔徑物鏡的孔徑范圍在1.0-1.4之間，所述小數(shù)值孔徑物鏡的孔徑范圍在0.3-1.0之間。

所述控制單元16還信號(hào)連接于所述超連續(xù)譜激光器1、聲光可調(diào)諧濾波器2、XY檢流計(jì)掃描振鏡5、共振振鏡7及激光器17。所述控制單元16優(yōu)選為電子控制箱。

可以理解，控制單元16可以控制超連續(xù)譜激光器1和激光器17的開關(guān)、功率、記錄同步信號(hào)等；還可以控制聲光可調(diào)諧濾波器2進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，并對(duì)選擇出的激光進(jìn)行功率調(diào)節(jié)；同時(shí)，還可以控制XY檢流計(jì)掃描振鏡5、共振振鏡7，設(shè)置掃描方式、范圍，采樣頻率等；并通過(guò)控制采集第一放大器15和第二放大器22輸出的電信號(hào)，進(jìn)行圖像重建生成共聚焦圖像和光聲圖像，及將圖像輸出到顯示單元23上。優(yōu)選地，所述顯示單元23為顯示器。

本實(shí)用新型提供的皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)，采用超連續(xù)譜激光器，針對(duì)特定皮膚組織選取不同波長(zhǎng)，獲得高光譜高分辨率共聚焦成像，同時(shí)結(jié)合光聲技術(shù)成像深度大的特點(diǎn)，將高光譜成像技術(shù)、反射式共聚焦成像技術(shù)和光聲成像技術(shù)三者進(jìn)行系統(tǒng)集成，形成多模態(tài)光學(xué)成像系統(tǒng)，彌補(bǔ)了單一模態(tài)成像在皮膚診斷方面的不足，與單一模態(tài)技術(shù)相比，多模態(tài)技術(shù)提供更完整的信息，提高皮膚疾病診斷的敏感性、準(zhǔn)確性和特異性等，實(shí)現(xiàn)高光譜、高分辨、高速、深層皮膚疾病診斷的多模態(tài)光學(xué)分子影像，為皮膚疾病的診斷和臨床研究提供了新的技術(shù)手段，有利于皮膚病診斷水平的提高，同時(shí)可以指導(dǎo)皮膚病手術(shù)，對(duì)皮膚病藥物治療提供客觀評(píng)價(jià)。

當(dāng)然本實(shí)用新型的皮膚疾病多模態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)還可具有多種變換及改型，并不局限于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)?？傊?，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)包括那些對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的變換或替代以及改型。