[发明专利]用于乳腺癌或颅脑损伤诊断的激发与三维传感一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学测量和医疗器械技术领域，具体涉及一种用于乳腺癌或颅脑损伤诊断的激发与三维传感一体化装置。

背景技术

乳腺癌全球发病率较高的恶性肿瘤，现在我们国家有些城市的乳腺癌已经占到女性肿瘤发病的第一位，如上海和武汉，而北京、天津、哈尔滨等城市也已经占到第二位，因此乳腺癌对人类生命健康的威胁不容小觑。颅脑部位的损伤是一类常见的外伤，在我国每年因交通事故死亡人数均超过10万人，每1分钟都会有一人因为交通事故而伤残，其中颅脑损伤占一半以上。因此，快速、准确地反映乳腺或颅脑的生理、病理状况，尤其是早期肿瘤和微小的损伤，对疾病的诊断、治疗至关重要。除了光学、声学、核磁共振成像技术外，新的成像技术也不断被应用到乳腺或颅脑的医学检测中；而且传统二维成像正在向三维成像发展。

热声成像技术是以脉冲微波作为成像激发源，基于生物组织内部微波热吸收差异导致激发出不同强度的热致超声回波的特性，以超声作为信息载体的非电离化的新兴医学成像方法。它有效的结合了纯微波成像的高对比度和纯声学成像的高穿透深度的优点，可实现厘米量级探测深度和微米量级成像精度的组织影像，具有完全非侵入性、无损性、非电离化辐射等突出特性，被认为将发展为新一代的医学成像技术，成为非常有效的肿瘤和其它组织病变的早期诊断方法。由于微波的吸收率直接与某些生物组织结构功能特性如离子电导率和水分含量相关，所以通过重建出组织对电磁波吸收或热声压力的分布，即能够反映出生物体生理与病理状态变化的信息。

2000年Kruger等分别报道了将64个单元探头在极坐标系中以固定极角螺旋形的依次间隔稀疏排列在一个半球面上接收热声信号的三维热声成像方法(R.A.Kruger，K.K.Kopecky，A.M.Aisen，D.R.Reinecke，G.A.Kruger，and W.L.Kiser，“Breast Cancer in Vivo：Contrast Enhancement with Thermoacoustic CT at 434MHz-Feasibility Study，”Radiology，216(1)，279-283，2000.)；该方式虽然不需要机械扫描即可实现三维热声成像，但由于多个单元探头间距太大且精确定位困难，其加工难度和空间分辨率受到了极大的限制。2001年Xu等报道了采用单元聚焦探头依次做圆周和线性扇形扫描来实现二维热声层析成像(M.H.Xu，G.Ku，and L.H.Wang，“Microwave-induced thermoacoustic tomography using multi-sector scanning，”Med.Phys.，28(9)，1958-1963，2001.)；由于需要同时做两个方位的机械扫描，其系统稳定性和时间分辨率被极大的降低。尤其需要指出的是，以上热声成像方法的信号采集普遍采用单元换能器，通过不同方位以获得不同方向的热声信号，再经复杂算法重建出组织的微波吸收分布，具有系统结构复杂稳定性差、计算量大、耗费时间长等缺点，且难于实现三维的多模式联合成像，在实际应用中显然存在相当大的局限性，无法满足实际临床的需求。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明的目的是提供一种用于乳腺癌或颅脑损伤诊断的激发与三维传感一体化装置，从而能够实现早期乳腺癌检测和颅脑损伤诊断等领域的热声、超声单个或联合三维成像。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于乳腺癌或颅脑损伤诊断的激发与三维传感一体化装置，由声学单元和热声激发单元构成。所述声学单元包括圆形齿轮、一个或一个以上弧形超声阵列、内装有超声耦合液的碗状弧形外壳和透过微波的保护膜。所述碗状弧形外壳的顶部定位同心安装所述圆形齿轮，碗状弧形外壳的侧壁从顶部到底部镶嵌弧度与碗状弧形外壳相匹配的所述弧形超声阵列，碗状弧形外壳的底部与所述保护膜密封结合。热声激发单元由喇叭天线和波导管组成。所述喇叭天线位于保护膜下方，喇叭天线的底部与所述波导管连接。碗状弧形外壳的下沿与喇叭天线的上沿转动连接。

作为本发明的一种实施例，所述碗状弧形外壳从顶部到底部镶嵌一个所述弧形超声阵列。该激发与三维传感一体化装置在检测时，需要至少围绕被测乳腺或颅脑旋转180度，才可获得完备数据的三维热声图像，耗时比较长。

作为本发明的另一种实施例，所述碗状弧形外壳从顶部到底部镶嵌三个或三个以上所述弧形超声阵列。该激发与三维传感一体化装置在检测时，围绕被测乳腺或颅脑旋转较小的角度，即可获得完备数据的三维热声图像；但由于采用了多个弧形超声阵列，成本较高。