[发明专利]超声诱导发光无损伤成像方法及其装置

说明书

本发明涉及一种医学影像诊断技术，特别涉及一种利用对生物体无害的弱超声诱导生物体或组织产生自体内源性发光，并利用此内源性发光进行无损伤结构成像的超声诱导发光无损伤成像方法及其装置。

目前在医学影像诊断中普遍使用的成像技术中，X射线透射成像、X射线断层扫描(CT)、核磁共振成像等均对人体组织有较大程度的损伤，而且X射线断层扫描仪、核磁共振成像仪的造价比较昂贵；B型超声成像对人体基本没有损伤，而且B型超声成像仪的造价亦较低，但由于是组织界面反射成像，所以无法实现层析，且分辨率较低(对简单结构的体内组织，最好的分辨率为几个毫米)，对比度较差。光学成像技术(包括时间分辨光学成像、频域光学成像、光学相干层析术等)具有对人体无损伤、分辨率高等特点，但是，由于这些方法都是利用外部光源，而生物组织对外源光有强烈散射和吸收，目前的技术水平只能达到对深度为毫米量级的浅层生物组织成像，很难实现对深层组织的精确测量，同时，这些方法成像都是利用组织的光学特性来实现的，其成像对比度仅仅单一地来源于组织的光学特性差异。

本发明的目的在于提供一种超声诱导发光无损伤成像方法，利用对生物体无害的弱超声诱导生物体或组织产生自体内源性发光，并利用此内源性发光无损伤地对生物体或组织结构实现精确成像。

本发明的另一目的在于提供一种超声诱导发光无损伤成像装置。

本发明的超声诱导发光无损伤成像方法包括如下步骤：

——频率为20KHz-10MHz的超声直接作用于生物体或组织，并诱导生物体或组织产生自体内源性发光；

——光接收组件将此自体内源性发光转换为电信号；

——电信号通过模数转换为数字信号；

——处理数字信号并进行影像重建，获得生物体或组织的结构图像。

超声可以由通用的正弦信号源经功率放大后驱动超声换能器产生，可以为连续声场，也可以为脉冲声场；可以为均匀分布的声场，也可以为聚焦声场。光接收组件是用于探测光的装置，例如CCD照像系统、光共聚焦扫描系统。模数转换可以用通用的模数转换器实现，例如National Instruments公司生产的系列图像采集卡，或Princeton Instruments公司生产的CCD控制器。图像重建可以用通用的图像处理软件结合计算机实现，例如用National Instruments公司开发的LabVIEW软件或Princeton Instruments公司开发的WINVIEW软件实现。

本发明所用的超声频率为20KHz-10MHz时，可以得到清晰的生物体或组织图像；当超声频率为20KHz～1MHz时，获取的图像最清晰，信噪比可达3.47。

本发明的超声诱导发光无损伤成像装置由超声发生组件、光接收组件、模数转换器、计算机组成，超声发生组件与计算机电气连接，光接收组件、模数转换器与计算机依次电气连接。

超声发生组件可以采用现有的超声发生组件，由函数发生器、功率放大器和超声换能器电气连接组成。发明人为本发明专门设计了一种更有利于直接作用于生物体或组织并形成大面积柱形声场的超声换能器，以便获得更清晰的图像，它是一块直径为50mm，厚3mm的压电陶瓷片，两个圆面镀有银导电膜，均由导线引出，形成两个电极，它能被经功率放大器放大后的正弦信号驱动而产生超声。超声换能器的一个圆面用热沉胶固定于循环水盒上，工作时可开启循环水使换能器致冷。

光接收组件是用于探测光的装置，例如CCD照像系统、光共聚焦扫描系统。

模数转换器可采用通用的模数转换器，或带有模数转换功能的其他装置，例如National Instruments公司生产的系列图像采集卡，或Princeton Instruments公司生产的CCD控制器。

计算机内装有通用的图像处理软件，例如用National Instruments公司开发的LabVIEW软件或Princeton Instruments公司开发的WINVIEW软件，用于生物体或组织图像重建及处理。

与现有技术相比，本发明具有下列优点：

(1)本超声诱导发光无损伤成像方法结合了超声对机体具有较强的穿透能力及光学成像具有高分辨、无损伤的优点，不会对生物体产生放射性损伤，所以与传统的医学影像诊断方法相比具有无损伤、分辨率高的优点；

(2)由于本超声诱导发光无损伤成像方法的对比度来源于组织与声场相互作用特性、组织与光场相互作用特性和组织的声诱导光产生的特性，所以与传统成像方法的单一对比度来源相比较，本成像方法的对比度有很大程度的提高；