基于平面Fabry-Perot聚合物薄膜超声传感器的后向多波长光声扫描仪用于生物组织高分辨率三维成像

本文介绍了一种用于软组织3D成像的多波长后向平面光声扫描仪，其成像深度可达数毫米，空间分辨率在数十至数百微米范围内。该系统包括一个可调谐光学参量振荡器激光系统（提供600至1200 nm之间的纳秒激光脉冲以产生光声信号）和一个基于Fabry-Perot聚合物薄膜传感器的光学超声测绘系统（用于检测光声信号）。该系统能够在50 mm直径孔径内以10 microm的步长对光声信号进行2D测绘，光学定义的原胞尺寸为64 microm。研究使用了两种传感器，一种具有22 microm厚的聚合物薄膜间隔层，另一种具有38 mum厚的间隔层，分别提供39和22 MHz的-3 dB声学带宽。38 microm传感器在20 MHz测量带宽内的实测噪声等效声压为0.21 kPa。测量了作为位置函数的仪器线扩散函数（LSF），发现最小横向和纵向LSF分别为38和15 microm。为了展示该系统提供高分辨率3D图像的能力，对一系列吸收体进行了成像。其中包括一个血管体模，由浸泡在光学散射液体中、直径在62至300 microm之间的充血管道网络组成。此外，为了展示该系统在光谱成像中的适用性，还在一系列波长下对包含填充有不同光谱特性染料管道的体模进行了成像。认为此类仪器可作为压电光声系统的切实可行替代方案，用于皮肤微血管系统及其他浅表结构的高分辨率结构和功能成像。