用于生物組織醫學診斷的激發與三維傳感一體化裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種用于生物組織醫學診斷的激發與三維傳感一體化裝置，由聲學單元和熱聲激發單元構成。聲學單元包括圓形齒輪、一個或一個以上弧形超聲陣列、內裝有超聲耦合液的碗狀弧形外殼和保護膜。所述碗狀弧形外殼的頂部定位同心安裝所述圓形齒輪，碗狀弧形外殼的側壁從頂部到底部鑲嵌弧度與碗狀弧形外殼相匹配的所述弧形超聲陣列，碗狀弧形外殼的底部與所述保護膜密封結合。熱聲激發單元由喇叭天線和波導管組成。所述喇叭天線位于保護膜下方，其底部與所述波導管連接。碗狀弧形外殼的下沿與喇叭天線的上沿轉動連接。本實用新型專利技術將三維熱聲成像的激發與傳感一體化，與必要的外部設備連接后，即可實現三維熱聲、超聲單個或聯合成像。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及生物醫學測量和醫療器械
，具體涉及一種用于生物組織 醫學診斷的激發與三維傳感一體化裝置。
技術介紹
乳腺癌全球發病率較高的惡性腫瘤，現在我們國家有些城市的乳腺癌已經占到女 性腫瘤發病的第一位，如上海和武漢，而北京、天津、哈爾濱等城市也已經占到第二位，因此 乳腺癌對人類生命健康的威脅不容小覷。顱腦部位的損傷是一類常見的外傷，在我國每年 因交通事故死亡人數均超過10萬人，每1分鐘都會有一人因為交通事故而傷殘，其中顱腦 損傷占一半以上。因此，快速、準確地反映乳腺或顱腦的生理、病理狀況，尤其是早期腫瘤 和微小的損傷，對疾病的診斷、治療至關重要。除了光學、聲學、核磁共振成像技術外，新的 成像技術也不斷被應用到乳腺或顱腦的醫學檢測中；而且傳統二維成像正在向三維成像發 展。熱聲成像技術是以脈沖微波作為成像激發源，基于生物組織內部微波熱吸收差異 導致激發出不同強度的熱致超聲回波的特性，以超聲作為信息載體的非電離化的新興醫學 成像方法。它有效的結合了純微波成像的高對比度和純聲學成像的高穿透深度的優點，可 實現厘米量級探測深度和微米量級成像精度的組織影像，具有完全非侵入性、無損性、非電 離化輻射等突出特性，被認為將發展為新一代的醫學成像技術，成為非常有效的腫瘤和其 它組織病變的早期診斷方法。由于微波的吸收率直接與某些生物組織結構功能特性如離子 電導率和水分含量相關，所以通過重建出組織對電磁波吸收或熱聲壓力的分布，即能夠反 映出生物體生理與病理狀態變化的信息。2000年Kruger等分別報道了將64個單元探頭在極坐標系中以固定極角螺旋形 的依次間隔稀疏排列在一個半球面上接收熱聲信號的三維熱聲成像方法(R.A.Kruger， K. K. Kopecky, Α. Μ. Aisen, D. R. Reinecke, G. Α. Kruger, and W. L. Kiser, "Breast Cancer in Vivo Contrast Enhancement with Thermoacoustic CT at 434MHz_Feasibility Study, " Radiology, 216 (1), 279-283, 2000.)；該方式雖然不需要機械掃描即可實現三維 熱聲成像，但由于多個單元探頭間距太大且精確定位困難，其加工難度和空間分辨率受到 了極大的限制。2001年Xu等報道了采用單元聚焦探頭依次做圓周和線性扇形掃描來實現 二維熱聲層析成像(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 需要同時做兩個方位的機械掃描，其系統穩定性和時間分辨率被極大的降低。尤其需要指 出的是，以上熱聲成像方法的信號采集普遍采用單元換能器，通過不同方位以獲得不同方 向的熱聲信號，再經復雜算法重建出組織的微波吸收分布，具有系統結構復雜穩定性差、計 算量大、耗費時間長等缺點，且難于實現三維的多模式聯合成像，在實際應用中顯然存在相 當大的局限性，無法滿足實際臨床的需求。
技術實現思路
為解決現有技術中的上述問題，本技術的目的是提供一種用于生物組織醫學 診斷的激發與三維傳感一體化裝置，特別適用于早期乳腺癌檢測和顱腦損傷診斷等領域的 熱聲、超聲單個或聯合三維成像。為實現上述目的，本技術采取的技術方案是—種用于乳腺病變或顱腦損傷診斷的激發與三維傳感一體化裝置，由聲學單元和 熱聲激發單元構成。所述聲學單元包括圓形齒輪、一個或一個以上弧形超聲陣列、內裝有超 聲耦合液的碗狀弧形外殼和透過微波的保護膜。所述碗狀弧形外殼的頂部定位同心安裝所 述圓形齒輪，碗狀弧形外殼的側壁從頂部到底部鑲嵌弧度與碗狀弧形外殼相匹配的所述弧 形超聲陣列，碗狀弧形外殼的底部與所述保護膜密封結合。熱聲激發單元由喇叭天線和波 導管組成。所述喇叭天線位于保護膜下方，喇叭天線的底部與所述波導管連接。碗狀弧形 外殼的下沿與喇叭天線的上沿轉動連接。作為本技術的一種實施例，所述碗狀弧形外殼從頂部到底部鑲嵌一個所述弧 形超聲陣列。該激發與三維傳感一體化裝置在檢測時，需要至少圍繞被測生物組織旋轉180 度，才可獲得完備數據的三維熱聲圖像，耗時比較長。作為本技術的另一種實施例，所述碗狀弧形外殼從頂部到底部鑲嵌三個或三 個以上所述弧形超聲陣列。該激發與三維傳感一體化裝置在檢測時，圍繞被測生物組織旋 轉較小的角度，即可獲得完備數據的三維熱聲圖像；但由于采用了多個弧形超聲陣列，成本 較高。本技術優選的實施例是，所述碗狀弧形外殼從頂部到底部鑲嵌兩個所述弧形 超聲陣列。本技術更優選的是兩個所述弧形超聲陣列夾角為90度地鑲嵌在碗狀弧形 外殼上。該優選的激發與三維傳感一體化裝置在檢測時，圍繞被測生物組織旋轉90度，即 可獲得完備數據的三維熱聲圖像；檢測耗時短，成本合理。當然，本領域技術人員應當理解，在實際檢測不需要完備數據的情況下，上述激發 與三維傳感一體化裝置只需圍繞被測生物組織旋轉更小的角度。本技術所述每個弧形超聲陣列可以含有512、256或128個陣元，陣元之間的 刻縫寬為0. 03mm。本技術所述的弧形超聲陣列可以只接收熱聲信號；也可以通過多路開關與脈 沖電壓發生器相連，分時地激勵產生超聲信號、接收超聲回波信號和接收熱聲信號。本技術與外部設備相連后，比如圓形齒輪與驅動電機連接，波導管與微波發 生器連接，弧形超聲陣列與測控系統連接等，即可實現被測生物組織的三維熱聲成像；如果 所述測控系統包括脈沖電壓發生器，則可實現被測生物組織的熱聲、超聲聯合三維成像。本技術工作過程是被測生物組織由頂部開口進入碗狀弧形外殼內并浸沒于 超聲耦合液中，沿波導管傳播的脈沖微波通過保護膜后輻射到被測生物組織的各個部分， 被測生物組織受激發產生熱聲信號；弧形超聲陣列通過圓形齒輪由外部動力帶動圍繞著被 測生物組織轉動，同時接收中各個方向的熱聲信號，實現三維熱聲信號的激發與傳感。當弧 形超聲陣列還與脈沖電壓發生器連接時，所述弧形超聲陣列圍繞被測生物組織轉動時，分 時地激勵產生超聲信號、接收超聲回波信號和接收熱聲信號，從而實現三維熱聲和超聲信 號的激發與傳感。4與現有技術相比，本技術具有如下的優點(1)與現有技術公開的只能獲得二維熱聲圖像的裝置相比，本技術可以獲得 被測生物組織的三維熱聲、超聲信號，而且將三維成像信號的激發與傳感一體化，實現了結 構的小型化和實用化，系統結構穩定且便攜。(2)與
技術介紹
中記載的采用單元探頭的三維成像熱聲傳感器相比，本技術 用弧形超聲陣列替代傳統的單元探頭，有效的提高了系統傳感的時間和空間分辨率。(3)本技術的傳感裝置為可做圓周掃描的凹弧形結構，除乳腺和顱腦外，還可 廣泛應用于其它不規則凸出結構組織或小動物的發育與病變檢測等三維醫學成像領域。附圖說明圖1為本技術實施例1的結構示意圖。圖2為圖1的仰視圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術的實施例作具體說明，本領域技術人員應本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于生物組織醫學診斷的激發與三維傳感一體化裝置，其特征在于：所述激發與三維傳感一體化裝置由聲學單元和熱聲激發單元構成；所述聲學單元包括圓形齒輪（１）、一個或一個以上弧形超聲陣列（２）、內裝有超聲耦合液（４）的碗狀弧形外殼（３）和透過微波的保護膜（５）；所述碗狀弧形外殼（３）的頂部定位同心安裝所述圓形齒輪（１），碗狀弧形外殼（３）的側壁從頂部到底部鑲嵌弧度與碗狀弧形外殼（３）相匹配的所述弧形超聲陣列（２），碗狀弧形外殼（３）的底部與所述保護膜（５）密封結合；熱聲激發單元由喇叭天線（６）和波導管（７）組成；所述喇叭天線（６）位于保護膜（５）下方，喇叭天線（６）的底部與所述波導管（７）連接；碗狀弧形外殼（３）的下沿與喇叭天線（６）的上沿轉動連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾呂明，劉國棟，楊迪武，徐景坤，
申請(專利權)人：江西科技師范學院，
類型：實用新型
國別省市：36[中國|江西]