张建辉等:光声显微成像技术的研究进展 现最快40帧/s的B-scan扫描速度,其横向分辨率达到3.4μm,高分辨率的快速扫描性能,使其在血流速 度和血氧饱和度等高动态过程的实时成像方面具有潜在应用价值,系统结构如图6所示,其扫描速度 定程度受到探头的重量和激光重复频率限制。 为了进一步提升PAM的成像速度和灵敏度,Yao等山采用水浸式微机电系统( Micro-electro-me- chanical system,MEMS)振镜作为扫描快轴,机械电机作为扫描慢轴,开发出一种高灵敏度宽视场快速 扫描PAM系统,如图7所示。成像过程中,水浸式MEMS振镜可以同时反射激光和超声,使激发光和 超声探测在较大视场内保持共焦性能,保证了视场内探测灵敏度的一致性。该系统在3mm范围内的 线扫描速度达到400帧/s,相同的扫描范围下,比Hu提出的第2代机械扫描系统快了约400倍,比 Wang提出的快速音圈扫描系统13快了约20倍,极大提升了PAM的成像速度。此后,众多基于MEMS 振镜的PAM研究工作相继开展[51 一步进电机 聚焦透镜 光束 放大器 针孔 声束 换能器 透镜 上 铝涂覆层 MEMS 声透镜 放大器 图6快速音圈扫描PAM 图7基于水浸MEMS振镜的PAM Fig 6 Fast voice-coil scanning PAMIL Fig7 PAM system based on a water- immersible MEMS scanning mirror 近期,Lan等1首次将多面转镜( Polygonal scanners)应用于PAM系统,提出了一种基于六面转镜的 高速宽视场PAM成像系统,系统原理如图8(a)所示。多面转镜由电机与多面棱镜组成,多面棱镜具有多 个反射面,安装在电动机的旋转轴上,通过电机的旋转实现大范围、超高速、高精度与高重复性的光束扫 反射镜 多面 电机 (b)直流电机驱动的六面转镜三维图 riven by a high-speed DC-motor a)基于六面转镜的 OR-PAM 直流电机 系统原理示 (c)直流电机驱动的六面转镜实物图 (a) Schematic of the OR-PAM based (c) Photograph of the hexagon-mirrc on hexagon-mirror scanner driven by a high-speed DC-motor 图8基于多面转镜的PAM Fig8 PAM system based on polygonal scanners LB)张建辉 等：光声显微成像技术的研究进展 现最快 40 帧/s 的 B‐scan 扫描速度，其横向分辨率达到 3.4 μm，高分辨率的快速扫描性能，使其在血流速 度和血氧饱和度等高动态过程的实时成像方面具有潜在应用价值，系统结构如图 6 所示，其扫描速度一 定程度受到探头的重量和激光重复频率限制。 为了进一步提升 PAM 的成像速度和灵敏度，Yao 等[14] 采用水浸式微机电系统（Micro‐electro‐me‐ chanical system, MEMS）振镜作为扫描快轴，机械电机作为扫描慢轴，开发出一种高灵敏度宽视场快速 扫描 PAM 系统，如图 7 所示。成像过程中，水浸式 MEMS 振镜可以同时反射激光和超声，使激发光和 超声探测在较大视场内保持共焦性能，保证了视场内探测灵敏度的一致性。该系统在 3 mm 范围内的 线扫描速度达到 400 帧/s，相同的扫描范围下，比 Hu 提出的第 2 代机械扫描系统[8] 快了约 400 倍，比 Wang 提出的快速音圈扫描系统[13] 快了约 20 倍，极大提升了 PAM 的成像速度。此后，众多基于 MEMS 振镜的 PAM 研究工作相继开展[15‐17] 。 近期，Lan 等[18] 首次将多面转镜（Polygonal scanners）应用于 PAM 系统，提出了一种基于六面转镜的 高速宽视场 PAM 成像系统，系统原理如图 8（a）所示。多面转镜由电机与多面棱镜组成，多面棱镜具有多 个反射面，安装在电动机的旋转轴上，通过电机的旋转实现大范围、超高速、高精度与高重复性的光束扫 图 6 快速音圈扫描 PAM[13] Fig.6 Fast voice‐coil scanning PAM[13] 图 7 基于水浸 MEMS 振镜的 PAM[14] Fig.7 PAM system based on a water ‐ immersible MEMS scanning mirror[14] 图 8 基于多面转镜的 PAM[18] Fig.8 PAM system based on polygonal scanners[18] 775