[发明专利]激光诱导超声波装置和方法

说明书

技术领域

一个或多个实施例涉及激光诱导超声波装置和方法，包括产生一个或多个图像的激光诱导超声波装置和方法。

背景技术

当激光束照射液体材料或固体材料时，液体或固体材料分别吸收光能量，因而立即产生热能。由于热弹性现象，这种热的产生还产生声波，例如，超声波。这里，不同的材料的分别的吸收和热弹性系数也可以相对于照射在各种材料上的光能的波长而变化。因此，当以相同的光能量照射不同的材料时，各种不同的材料可以产生具有不同压强量值的超声波。这样产生的超声波可以用来分析所选材料、非破坏性诊断、光声断层成像等。

特别地，根据光能照射人体内组织时产生的光波长，功能性分析组织不同的吸收值，光声断层成像技术可以呈现出具体的功能图像，以有利于诊断。

发明内容

技术问题

然而，虽然例如当特定组织被光能照射时可以产生这些分别的功能图像或光声图像，不能基于照射特定组织或多个组织的光能产生用于声学分析的声学图像或解剖学图像，因为只有从专门选择的组织的照射产生的声波的压强量值可以是可测量的、可靠的、或者可用于声学分析。这是因为，组成人体的大多数材料具有低光能吸收系数，所以除了像血管这样具有相对大的光能吸收系数的特定组织之外，对低光能吸收系数的组织产生的压强量值相对较小。

因此，当它们分别产生小压强量值声波时，难以区分不同的低光能吸收系数组织，尤其是考虑由低热能吸收系数组织产生的相对较小压强量值声波的检测分辨率和潜在实质相似性。因此，基于热弹性现象难以产生可以用于例如基于超声影像的诊断的声学诊断的解剖学图像，所以例如直接照射人体中的组织的光能照射只能产生功能图像或光声图像。

因此，对于基于功能分析和解剖学分析的诊断，有必要将二者独立开来，即，使用不同的声学产生装置或元件和技术，产生用于功能分析的光声断层成像图像和用于解剖学分析的解剖学图像。

解剖学图像通常基于声波，例如，由压电设备产生、发送到人体组织并反射的超声波。然而，当使用压电装置产生超声波时，所产生的超声波的特性(如中心频率和带宽)被固定，因为所产生的超声波的中心频率和带宽由压电装置的固定的厚度定义。因此，有必要用分开的压电设备探测器来产生具有不同中心频率和带宽的超声波，例如，分别用于不同的诊断区域。

解决方案

一个或多个实施例包括使用激光诱导超声波来同时获得用于解剖学分析的图像和用于功能性分析的图像的装置和方法。

一个或多个实施例包括一种激光诱导超声波装置，该装置包含：激光源，用于产生激光束，并用所产生的激光束分别照射目标物体和热弹性材料；该热弹性材料，用于在该激光束照射该热弹性材料后产生第一声波，然后发送第一声波至该目标物体；以及接收单元，用来接收和转换从该目标物体反射的第一声波的回声声波，并接收和转换通过激光束照射该目标物体产生的第二声波。

一个或多个实施例包括一种激光诱导超声波方法，该方法包括：产生激光束并用产生的激光束照射目标物体和热弹性材料；接收和转换来自该目标物体的回声声波，该回声声波作为该热弹性材料被激光束照射后从该热弹性材料向该目标物体发送的第一声波的反射；以及接收和转换该目标物体被激光束照射后从该目标物体发送的第二声波。

其他方面将在后面的描述中分别阐述，某些部分将在描述中出现，或者从实施例的实践中习得。

发明的有益效果

根据一个或多个上述实施例，该激光诱导超声波装置可以根据被来自激光源的激光束照射的材料而产生具有不同性质的超声波，因此可以同时获得用于功能分析的图像和用于解剖学分析的图像。

此外，在一个或多个实施例中，该激光诱导超声波装置可以用单个激光束产生超声波，因此可以同时产生用于解剖学分析的图像和用于功能分析的图像，致使与使用电信号/声波换能器的常规超声波装置相比简化了装置和方法。

此外，在一个或多个实施例中，可以通过根据被激光束照射、而且向其发送由激光束照射热弹性材料产生的声波的目标物体的类型调整单个激光束的特性来产生超声波，这样与传统的需要使用一个或多个电信号/声波换能器产生超声波相比，得到了更容易和更简单的方法。

附图说明

为了更全面地理解本公开及其优点，现在结合附图给出以下说明：

图1a是示出根据一个或多个实施例的根据选择性改变的激光束脉冲宽度的激光诱导超声波的压强量值的曲线图；

图1b是示出根据一个或多个实施例的根据选择性改变的激光束脉冲流量密度的激光诱导超声波的压强量值的曲线图；