光声成像是近年来快速发展的一种新型生物医学成像技术,通过利用“光学激发”+“声学探测”的方式对生物组织内吸收体(如血管结构)的空间分布进行成像,具有高对比度、高特异性和一定的穿透深度。在光声成像中,为了获得更深的穿透深度,通过利用光声计算层析成像(PACT)系统,可以对生物组织进行成像。已有的商用光声成像设备通常采用传统线形压电传感器阵列来对光致超声信号进行探测,但压电传感器的接收角度有限,图像的特性不能完整展现出来,将会造成图像信息的缺失。并且传统压电换能器尺寸较大,其探测灵敏度受限于探测单元的面积,无法做到小型化。光学超声传感器因其体积小、灵敏度与压电传感器相当,且具有较大的视场/视角等优点而受到广泛关注。因此我们课题组开发了一种光纤超声传感器,其体积小、灵敏度高且接收角度较大。在这项工作中,我们提出了一个基于光纤激光超声传感器来实现PACT成像的方案。通过宽场照明,并利用传感器进行水平扫描来实现多个位置的声学检测,再通过反向投影算法(Back-projection)进行图像重建,实现了二维PACT成像;通过在多个角度重复扫描过程,再利用Radon逆变换将二维数据叠加,实现了三维立体PACT成像。在得到的三维立体图像中,其轴向和横向分辨率分别是93μm和220μm。光纤传感器有两个60度的视角,其接收角度比压电传感器更大,探测视野更广,图像的细节信息展示更完整。本文基于光纤传感器扫描、重构的光声计算层析成像(PACT),重建出了二维及三维图像,获得了更深的穿透深度。主要研究工作如下:1.光纤激光超声传感器频响特性的研究。我们研究了以正交双频光纤激光器为敏感单元的超声传感器分别在光纤轴向和不同方位角对超声波的响应,验证了光纤对超声波的灵敏区域,得到了用于PACT成像的光纤传感器的NEP为46Pa。2.利用光纤超声传感器,对于二维光声计算层析成像,将光纤传感器进行线性扫描,在每个位置上分别记录光致声源发出的超声波信号,通过“反投影算法”进行二维重建,得到的二维图像的轴向分辨率为86μm,横向分辨率为113μm,成像深度大于14mm。3.对于三维成像,将旋转台带动样品旋转,在每个旋转角度上重复二维成像中光纤线性扫描重建的过程。然后将各个角度的二维图像利用“逆Radon变换算法”进行叠加,即可得到物体的三维图像。三维图像的横向分辨率为220μm、轴向分辨率为93μm,穿透深度大于6mm。最后,我们利用三维光纤光声计算层析成像系统,对鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)进行成像,观察到了CAM中的血管结构。