[實用新型]一種用于前列腺的側向掃描光聲成像裝置

有效

• 申請號: 201720119767.5
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN207055480U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 彭東青;朱莉莉;李志芳;葉高旭;李暉
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B8/08
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊,修斯文

技術領域

本實用新型涉及醫學診斷設備，尤其是一種用于前列腺的側向掃描光聲成像裝置。

背景技術

前列腺外形如同一個前后稍扁的倒置栗子，位于膀胱與尿道生殖膈間，深藏在骨盆內，前面貼恥骨聯合，后面依直腸，中間穿有尿道，決定了前列腺位置隱蔽，不易診察的特點。光聲成像技術在前列腺腫瘤早期檢測的應用不可避免要解決兩個問題：深穿透、全方位的無創光聲激發和無損傷的超聲探測。

聚焦式光聲掃描成像使用短脈沖激光按一定的重復頻率輻照組織，因光吸收絕熱膨脹而產生的超聲信號經過組織內的傳播后，可被處于組織表面的聚焦超聲換能器接收。而聚焦式超聲換能器由于具有只對其焦區內的光聲信號響應好的特性，所采集的超聲信號主要來源于其焦區，因此將超聲換能器的焦區逐點掃描組織體，組合多個位置的縱向光聲信號就可以得到組織體的二維光吸收圖。這個方法的空間分辨率取決于換能器的焦斑大小。當聚焦換能器為長焦區的探頭時，還可以利用換能器聚焦軸向上的一維時間分辨光聲信號，反推出組織體在超聲換能器聚焦軸向上的光能量吸收分布，而組合與軸向正交平面的橫向掃描所得到的多個縱向信號，即可構成一張三維圖像，具有成像算法簡單的特點。這樣的圖像的橫向分辨率仍取決于換能器的焦斑大小；縱向分辨率則由光聲信號的頻率范圍和超聲換能器的響應時間決定。

對前列腺而言，光聲掃描成像的成像質量在很大程度上取決于照射方式，如在腺體外（腹部或直腸）進行光照射，則容易受外圍組織的嚴重光衰減而導致光穿透深度不足，尤其是尿道一側腺體與外部輻照光源距離較大，其光吸收能量嚴重變小，難以進行有效光聲激發；而經尿道進行的內部光輻照可允許前列腺組織內部有更充分的光能量吸收，內部光吸收分布范圍較大，事實上，經尿道光傳輸方式而實現的前列腺光動力療法已得到普遍使用，這表明經尿道進行的內部光聲激發具有極大的臨床可行性。

經尿道內部光輻照進行的前列腺腫瘤光聲無損檢測的技術原理方法為，側向的信號激發源經尿道插入并照射前列腺，在吸收較弱的正常腺體組織和吸收較強的腫瘤區域產生強度差異的超聲信號，由于光在組織中的傳播速度遠大于組織體中的聲速，所以樣品中吸收體產生的光聲信號基本可以看成是同時被激發的。而不同位置的吸收體與探頭的距離不同，其產生的光聲信號會經過不同的時間延遲后被探頭接收，因此，目標吸收體的位置可由光聲信號傳播時間確定；另外，光聲信號的幅值與目標吸收體的光能量吸收程度直接相關，因此從光聲信號的幅度值還可以了解目標吸收體的光能量吸收情況。對于前列腺腫瘤產生的光聲信號則可充分利用后側相鄰的直腸空間，由側向的長焦區聚焦式超聲換能器置于直腸內進行內窺無損檢測。換能器首先在軸向某個位置上進行繞軸扇形掃描檢測，此后，旋轉定位裝置旋轉導管改變脈沖激光的照射方位，以產生新方位的超聲信號；信號接收裝置繼續由旋轉步進電機帶動進行扇形掃描探測。所輸出的含徑向時間分辨的超聲信息的電信號經放大器放大、濾波后輸入示波器并由電腦處理，電腦根據多方位的超聲信號來生成掃描圖像并加以拼接，實現需掃描組織的全方位的二維成像。借助電控平移臺驅動信號接收裝置產生軸向平移，在新的軸向位置上信號接收裝置繼續作多方位照射下的扇面旋轉掃描，如此便可完成覆蓋前列腺及周邊組織的繞軸扇面掃描和軸向平移掃描，實現整個樣品三維的光能量沉積分布數據的采集，從而得到前列腺組織的包含生理和病理信息的功能成像圖。由于基于長焦區的聚焦式換能器檢測光聲信號，可在無需調整換能器縱向位置的情況下獲得較長的有效成像區域，從而方便實現較深處組織的光聲成像；這樣醫學工作者就能實現對隱蔽病灶的前列腺癌的無創傷外部檢測。

然而較深處組織的檢測需要掃描成像技術有足夠的成像深度，也就意味著接受掃描的目標上必須保證足夠的光照強度。目前針對前列腺的光聲成像系統采用的光聲激發多為經腹部或直腸處輻照，采用彌散光纖的體內激發方式由于光路離散，使得目標檢測面上的光照能量較弱，導致同樣能量輸入時單側光穿透深度不足，容易影響單側成像深度；而且有些此類側向的舊系統由于光照射面積較小，實驗中需要花費時間多次旋轉光源以保證觀察到全部吸收體，嚴重地影響了掃描效率；另外由于前列腺光聲檢測時，直腸空間是首選的超聲波信號接收器的場所，而陣列式超聲換能器受限于直腸空間只能進行有限角度的信號采集，難以獲得足夠數據，容易影響成像深度和精度，給圖像重建帶來極大困難。如果在檢測時需要對接收器進行大距離橫向位移以調整探測方位用于接收新方位的信號，將會引起受檢人員的嚴重不適；如何解決這些涉及深穿透、全方位的無創光聲激發和無損傷超聲探測的問題，是一個具有重要意義的研究方向。

發明內容