[發明專利]一種體杯型微波熱聲乳腺成像檢測裝置

有效

• 申請號: 201110325301.8
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102499713A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 邢達;計鐘;楊思華
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于熱聲成像技術領域，具體涉及一種檢測乳腺的裝置，特別涉及一種“體杯”型微波熱聲乳腺無損成像檢測裝置。?

背景技術

微波熱聲成像是一種新型的無損檢測技術，因其具有高對比度及高分辨率，安全無損，成像深度高等優點而受到越來越多地關注。用脈沖微波輻照某種物質時，該物質吸收微波能量可引起瞬間溫升，如果微波的脈寬比較窄，吸收的能量不能在微波脈沖持續時間內發生熱擴散，此時可看作絕熱膨脹，熱能轉化為機械能以超聲波形式輻射出去，即為熱聲效應。?

根據熱傳導方程及波動方程可知：熱聲信號的產生不僅與激發源有關，還與物質的電磁波吸收特性有關。正常乳腺組織的主要成分是脂肪，而脂肪吸收的微波吸收系數較小，惡性腫瘤組織的不斷生長，必然伴隨有更多水分子、離子、微血管增生，這些物質改變了腫瘤內部的電解質平衡，造成了微波的強烈吸收。因此腫瘤組織與以脂肪組織為主的正常乳腺組織之間的介電常數與電導率屬性差異較大，都在10倍左右，由電動力學計算得知，腫瘤組織的微波吸收比正常乳腺組織大6倍左右，這就為乳腺癌成像提供了高對比原理上的基礎和依據。因此，利用微波熱聲成像檢查乳腺癌受到越來越多的關注，但是至今還未發展出一種安全的，舒適的，儀器化的裝置。完整的微波熱聲檢測儀器應包括以下幾個部分：脈沖微波發生器，檢測耦合平臺，超聲換能器，微波防漏設備，數據采集-圖像重建裝置等。?

超聲換能器的作用為接收超聲波并轉換成電信號傳導到數據采集-圖像重建裝置。超聲換能器主要分以單元換能器和多元換能器兩大類。單元換能器需要利用機械的轉動一周采集信號才能重建一幀完整的圖像，因此需要花費較多的時間，如果應用于檢測乳腺癌時，被檢查乳房相對探測器移動，會造成圖像模糊，影響時間分辨率，因此尋找能快速檢測的超聲換能器是當務之急。由于超聲波在空氣中衰減極大，因此在發聲物體到換能器之間要涂超聲耦合液，超?聲耦合液一般是去離子水或者礦物質油，為了提高傳導的耦合效率和準確性，耦合液要浸過發聲物體。檢測耦合平臺要做成“體杯”型，適于人體乳房形狀。為了避免微波泄露對人體和周圍儀器造成損害，整個熱聲發生過程都應在全封閉的微波防漏設備里進行。由此可見，設計制造一種新型的，安全的，高效的，舒適的熱聲乳腺癌檢測裝置是必要的。?

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的目的在于提供一種安全的，高分辨率的；高對比度的、適應人體乳房結構的“體杯”型微波熱聲乳腺成像檢測裝置。?

本發明的目的通過下述技術方案實現：?

一種“體杯”型微波熱聲乳腺成像檢測裝置，包括脈沖微波發生器、發射天線、“體杯”檢測裝置、用于承載待測者的檢測耦合平臺、超聲換能器、微波防漏設備和數據采集-圖像重建裝置；脈沖微波發生器、發射天線、“體杯”檢測裝置和超聲換能器位于微波防漏設備內；用于承載待測者的檢測耦合平臺與“體杯”檢測裝置連接；脈沖微波發生器、發射天線、“體杯”檢測裝置和數據采集-圖像重建裝置依次連接；超聲換能器內置于“體杯”檢測裝置中；?

該乳腺檢測裝置的工作原理為：脈沖微波發生器發出脈沖微波，經發射天線均勻的輻照到“體杯”檢測裝置中的待測乳房上，待測乳房吸收微波能量引起瞬間溫升，此時微波的脈寬比較窄，吸收的能量不能在微波脈沖持續時間內發生熱擴散，此時可看作絕熱膨脹，產生熱聲效應，即熱能轉化為機械能以超聲波形式輻射出去。此熱聲信號反映了乳房中微波吸收差異的信息，環形探測器中每個通道接收到同一平面不同位置的熱聲信號，全部通道的熱聲信號轉換成電信號傳導到計算機中，經過濾波反投影法可還原出完整的反映乳房微波吸收差異的圖像。?

所述的發射天線為高功率螺旋天線，螺旋半徑為10-20cm，長度為15-25cm，主頻率范圍為100MHz-1GHz；?

所述的超聲換能器為多元環狀陣列超聲探測器，內置于“體杯”檢測裝置中；在工作中，多元環形陣列超聲換能器不需在水平方向轉動，但可在垂直方向升降；?

所述微波防漏設備主要起微波屏蔽作用，防止微波泄露到外部空間，避免對外部環境或外部儀器造成干擾。其外觀為罩在脈沖微波發生器、發射天線、“體?杯”檢測裝置、超聲換能器外部的5mm厚的鐵箱，上端留有放置“體杯”檢測裝置的孔，其余部分全封閉，應接地處理，內壁緊貼微波吸收材料。微波遇到金屬后會發生趨膚效應，即只在金屬表層有微波存在，其趨膚深度在微米量級，絕大部分微波發生反射，反射過程中，微波一來一回兩次經過微波吸收材料，絕大部分能量被吸收，因而不會在微波防漏設備內部來回反射。?