Beamforming enhances the performance of array-based photoacoustic microscopy (PAM) systems for large-area scan. In this study, we quantify the imaging performance of a large field-of-view optical-resolution photoacoustic-microscopy system using an phased-array detector. The system combines a low-cost pulsed-laser diode with a 128-element linear ultrasound probe. Signal-to-noise ratio (SNR) and generalized contrast-to-noise ratio (gCNR) are quantified using the phased-array detector and applying three beamforming strategies: a no-beamforming method equivalent to a single-element flat transducer, a fixed focus beamforming method that mimics a single-element focused transducer, and a dynamic focus beamforming using a delay-and-sum (DAS) algorithm. The imaging capabilities of the system are demonstrated generating high-resolution images of tissue-mimicking phantoms containing sub-millimetre ink tubes and an ex vivo rabbit's ear. The results show that dynamic focus DAS beamforming increases and homogenizes SNR along 1-cm2 images, reaching values up to 15 dB compared to an unfocused detector and up to 30 dB compared to out-of-focus regions of the fixed focus configuration. Moreover, the obtained values of gCNR using the DAS beamformer indicate an excellent target visibility, both on phantoms and ex vivo. This strategy makes it possible to scan larger surfaces compared to standard configurations using single-element detectors, paving the way for advanced array-based PAM systems.

中文翻译：

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用于大面积扫描的波束成形和基于阵列的光声显微镜中改进的 SNR

波束成形增强了基于阵列的光声显微镜 (PAM) 系统的大面积扫描性能。在这项研究中，我们使用相控阵探测器量化了大视场光学分辨率光声显微镜系统的成像性能。该系统结合了低成本脉冲激光二极管和 128 元件线性超声探头。信噪比 (SNR) 和广义对比度噪声比 (gCNR) 使用相控阵检测器并应用三种波束成形策略进行量化：等效于单元件平面换能器的无波束成形方法、固定模拟单元件聚焦换能器的聚焦波束成形方法，以及使用延迟求和 (DAS) 算法的动态聚焦波束成形。该系统的成像能力被证明可以生成包含亚毫米墨水管和离体兔耳朵的组织模拟幻影的高分辨率图像。结果表明，动态聚焦 DAS 波束成形增加并均匀化了 1 cm2 图像的 SNR，与未聚焦检测器相比达到了高达 15 dB 的值，与固定焦点配置的离焦区域相比达到了高达 30 dB。此外，使用 DAS 波束成形器获得的 gCNR 值表明，无论是在体模上还是在体外，都具有出色的目标可见性。与使用单元素探测器的标准配置相比，这种策略可以扫描更大的表面，为先进的基于阵列的 PAM 系统铺平了道路。结果表明，动态聚焦 DAS 波束成形增加并均匀化了 1 cm2 图像的 SNR，与未聚焦检测器相比达到了高达 15 dB 的值，与固定焦点配置的离焦区域相比达到了高达 30 dB。此外，使用 DAS 波束成形器获得的 gCNR 值表明，无论是在体模上还是在体外，都具有出色的目标可见性。与使用单元素探测器的标准配置相比，这种策略可以扫描更大的表面，为先进的基于阵列的 PAM 系统铺平了道路。结果表明，动态聚焦 DAS 波束成形增加并均匀化了 1 cm2 图像的 SNR，与未聚焦检测器相比达到了高达 15 dB 的值，与固定焦点配置的离焦区域相比达到了高达 30 dB。此外，使用 DAS 波束成形器获得的 gCNR 值表明，无论是在体模上还是在体外，都具有出色的目标可见性。与使用单元素探测器的标准配置相比，这种策略可以扫描更大的表面，为先进的基于阵列的 PAM 系统铺平了道路。使用 DAS 波束成形器获得的 gCNR 值表明，无论是在体模上还是在体外，都具有出色的目标可见性。与使用单元素探测器的标准配置相比，这种策略可以扫描更大的表面，为先进的基于阵列的 PAM 系统铺平了道路。使用 DAS 波束成形器获得的 gCNR 值表明，无论是在体模上还是在体外，都具有出色的目标可见性。与使用单元素探测器的标准配置相比，这种策略可以扫描更大的表面，为先进的基于阵列的 PAM 系统铺平了道路。