[发明专利]利用多功能声透镜的光声成像

说明书

相关申请的参考

本申请要求2008年10月15日提交的美国临时专利申请No.61/105,590(确认号(Confirmation)No.6495)的权益。本申请中公开的发明与2009年7月17日提交的美国专利申请No.12/505,264(确认号No.1769)中公开的发明有关。这两个申请的公开内容在此全部以参引的方式并入本公开中。

技术领域

本发明涉及光声成像，更具体地，涉及利用多元件声透镜的这样的成像。

背景技术

前列腺癌是最常见的新诊断的男性恶性肿瘤，在引起癌症相关死亡方面仅次于肺癌。前列腺腺癌是西方世界中最常见的恶性肿瘤。2007年在美国确诊预计218,890名前列腺癌新病例，其中，估计27,050人死亡。随着男人年龄的增大，患前列腺癌的风险增大。已经在大约30％的六十岁的男人的尸检标本中偶然地发现前列腺癌。70％至80％的具有前列腺癌的病人在65岁以上。通常基于升高的前列腺特异抗原(PSA)测试或反常的直肠指检(DRE)，或基于用于确诊的前列腺直肠超声(TRUS)活体检查，怀疑临床局部疾病。然而，TRUS不足够可靠以单独地用作用于活体检查的样板。有在TRUS上不可见的(等回声的)癌。此外，在PSA筛查人口中，TRUS的准确性由于遇到的假阳性结果而仅为52％。与良性前列腺组织相比，增加的肿瘤血管(血管新生)已显微显示在前列腺癌中。可能由于受限制的分辨率和较小的流速，已不显示彩色和能量多普勒超声的功效。具有许多变型的弹性成像是当前正在广泛研究的新的模型。显而易见的是，考虑到本诊断医疗方案的局限性，改进前列腺癌的可视化并提高活体检查量的新成像模型的开发是有利的。此外，通过使其更加经济，我们可将其置于主治医生的手中，在此，新成像模型将作为PSA、DRE以及TRUS的附属物而满足其主要目的。

对肿瘤可视化的需要在局部前列腺癌疾病的治疗中是同样重要的。现有的治疗策略，即，体外放疗、前列腺近距离治疗、冷冻手术以及观察等待，都将显著地受益于保证更好的肿瘤对比的新的模型的开发。因此，尽管最近有进展，但是前列腺癌继续是需要进步的领域。

除PSA水平和DRE之外，前列腺癌的适当成像是用于诊断前列腺癌和其分期的重要组成部分。用于诊断前列腺癌的前列腺成像的当前状态包括超声波、超声引导的前列腺活检、磁共振成像(MRI)以及核显像。这些模式是有用的，但是具有缺点和局限性。MRI是昂贵的并且是不可移动的。核闪烁是昂贵的，提供低分辨率的平面成像，并且存在通过肾的示踪剂排出的问题。这些模式并非一般用途均可使用。

超声波不足够可靠以单独地用作用于诊断前列腺癌的样板。其具有两个问题。首先，在许多情况下，前列腺癌看上去像是引起高缺失率的等回声病变(与周围组织的灰度值相似的灰度值)。其次，当其可见(高回声或低回声的)时，因为许多其它的非癌症状态，比如前列腺萎缩、前列腺炎症以及良性肿瘤，在超声检查时在外观上看起来也是相似的，因此，不能够确定地说其是否是癌或良性肿瘤。必须在怀疑的病变上执行活检用于确诊。活检是不舒服的，并且流血可能作为并发症。由于较差的病变检测，因此甚至当前前列腺活检技术漏掉大约30％的前列腺癌。已经探索与灰度超声结合的彩色血流和能量多普勒超声的使用，但是不成功。因此，迫切需要新成像方法，该新成像方法是可便携的，制造经济，并且将作为用于前列腺癌的主要筛查和诊断工具而具有广泛的应用。

发明内容

因此，本发明的目的是满足该需要。

为了实现以上和其它目的，本发明涉及声透镜/变焦声透镜或声透镜和声反射镜的组合的实施。本发明满足对提高医疗光声成像中的信噪比(S/N)的需要；但是，优选实施方式将针对前列腺成像。

为了利用由多模光纤传输以产生光声脉冲的脉冲激光光激励来成像体内的各种软组织，然后以声检测器阵列使产生的光声脉冲成像，本发明的至少一些实施方式实现一种可在液体环境中操作的、可变焦距和放大率的特殊声透镜，该特殊声透镜像差校正到足以获得具有横向分辨率以及深度分辨率的高分辨率成像的程度。

附图说明

以下参照附图阐明本发明的优选实施方式，在附图中：

图1A是示出利用声透镜和反射镜的、用于前列腺的光声成像的探针的示意图；

图1B是示出利用声透镜而没有反射镜的、用于前列腺的光声成像的探针的示意图；

图2示出单个双凹声聚焦透镜；

图3示出具有凸元件和凹元件的多元件声透镜；以及

图4示出具有连续变化的放大率的多元件声透镜。