[發(fā)明專利]超聲誘導發(fā)光無損傷成像方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00117209.3
• 申請日: 2000-06-27
• 公開（公告）號: CN1274845A
• 公開（公告）日: 2000-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 邢達;何永紅
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N29/00
• 分類號: G01N29/00;G01N21/62;A61B8/00
• 代理公司: 華南理工大學專利事務所
• 代理人: 何燕玲

本發(fā)明涉及一種醫(yī)學影像診斷技術，特別涉及一種利用對生物體無害的弱超聲誘導生物體或組織產(chǎn)生自體內(nèi)源性發(fā)光，并利用此內(nèi)源性發(fā)光進行無損傷結構成像的超聲誘導發(fā)光無損傷成像方法及其裝置。

目前在醫(yī)學影像診斷中普遍使用的成像技術中，X射線透射成像、X射線斷層掃描(CT)、核磁共振成像等均對人體組織有較大程度的損傷，而且X射線斷層掃描儀、核磁共振成像儀的造價比較昂貴；B型超聲成像對人體基本沒有損傷，而且B型超聲成像儀的造價亦較低，但由于是組織界面反射成像，所以無法實現(xiàn)層析，且分辨率較低(對簡單結構的體內(nèi)組織，最好的分辨率為幾個毫米)，對比度較差。光學成像技術(包括時間分辨光學成像、頻域光學成像、光學相干層析術等)具有對人體無損傷、分辨率高等特點，但是，由于這些方法都是利用外部光源，而生物組織對外源光有強烈散射和吸收，目前的技術水平只能達到對深度為毫米量級的淺層生物組織成像，很難實現(xiàn)對深層組織的精確測量，同時，這些方法成像都是利用組織的光學特性來實現(xiàn)的，其成像對比度僅僅單一地來源于組織的光學特性差異。

本發(fā)明的目的在于提供一種超聲誘導發(fā)光無損傷成像方法，利用對生物體無害的弱超聲誘導生物體或組織產(chǎn)生自體內(nèi)源性發(fā)光，并利用此內(nèi)源性發(fā)光無損傷地對生物體或組織結構實現(xiàn)精確成像。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種超聲誘導發(fā)光無損傷成像裝置。

本發(fā)明的超聲誘導發(fā)光無損傷成像方法包括如下步驟：

——頻率為20KHz-10MHz的超聲直接作用于生物體或組織，并誘導生物體或組織產(chǎn)生自體內(nèi)源性發(fā)光；

——光接收組件將此自體內(nèi)源性發(fā)光轉(zhuǎn)換為電信號；

——電信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

——處理數(shù)字信號并進行影像重建，獲得生物體或組織的結構圖像。

超聲可以由通用的正弦信號源經(jīng)功率放大后驅(qū)動超聲換能器產(chǎn)生，可以為連續(xù)聲場，也可以為脈沖聲場；可以為均勻分布的聲場，也可以為聚焦聲場。光接收組件是用于探測光的裝置，例如CCD照像系統(tǒng)、光共聚焦掃描系統(tǒng)。模數(shù)轉(zhuǎn)換可以用通用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，例如National?Instruments公司生產(chǎn)的系列圖像采集卡，或Princeton?Instruments公司生產(chǎn)的CCD控制器。圖像重建可以用通用的圖像處理軟件結合計算機實現(xiàn)，例如用National?Instruments公司開發(fā)的LabVIEW軟件或Princeton?Instruments公司開發(fā)的WINVIEW軟件實現(xiàn)。

本發(fā)明所用的超聲頻率為20KHz-10MHz時，可以得到清晰的生物體或組織圖像；當超聲頻率為20KHz～1MHz時，獲取的圖像最清晰，信噪比可達3.47。

本發(fā)明的超聲誘導發(fā)光無損傷成像裝置由超聲發(fā)生組件、光接收組件、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計算機組成，超聲發(fā)生組件與計算機電氣連接，光接收組件、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計算機依次電氣連接。

超聲發(fā)生組件可以采用現(xiàn)有的超聲發(fā)生組件，由函數(shù)發(fā)生器、功率放大器和超聲換能器電氣連接組成。發(fā)明人為本發(fā)明專門設計了一種更有利于直接作用于生物體或組織并形成大面積柱形聲場的超聲換能器，以便獲得更清晰的圖像，它是一塊直徑為50mm，厚3mm的壓電陶瓷片，兩個圓面鍍有銀導電膜，均由導線引出，形成兩個電極，它能被經(jīng)功率放大器放大后的正弦信號驅(qū)動而產(chǎn)生超聲。超聲換能器的一個圓面用熱沉膠固定于循環(huán)水盒上，工作時可開啟循環(huán)水使換能器致冷。

光接收組件是用于探測光的裝置，例如CCD照像系統(tǒng)、光共聚焦掃描系統(tǒng)。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器可采用通用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的其他裝置，例如National?Instruments公司生產(chǎn)的系列圖像采集卡，或Princeton?Instruments公司生產(chǎn)的CCD控制器。

計算機內(nèi)裝有通用的圖像處理軟件，例如用National?Instruments公司開發(fā)的LabVIEW軟件或Princeton?Instruments公司開發(fā)的WINVIEW軟件，用于生物體或組織圖像重建及處理。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點：

(1)本超聲誘導發(fā)光無損傷成像方法結合了超聲對機體具有較強的穿透能力及光學成像具有高分辨、無損傷的優(yōu)點，不會對生物體產(chǎn)生放射性損傷，所以與傳統(tǒng)的醫(yī)學影像診斷方法相比具有無損傷、分辨率高的優(yōu)點；

(2)由于本超聲誘導發(fā)光無損傷成像方法的對比度來源于組織與聲場相互作用特性、組織與光場相互作用特性和組織的聲誘導光產(chǎn)生的特性，所以與傳統(tǒng)成像方法的單一對比度來源相比較，本成像方法的對比度有很大程度的提高；