本實用新型專利技術(shù)提供一種用于腫瘤探測的聲電聯(lián)合分析裝置，包括順次連接的信號源激勵模塊、探測信號收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、成像處理模塊和影像聯(lián)合分析模塊；本實用新型專利技術(shù)的分析裝置能同時發(fā)射高頻超聲信號和UWB電磁波信號對人體組織進(jìn)行檢測，接收回波后經(jīng)過信號處理和成像算法處理分別得到關(guān)于超聲信號和電磁波信號的灰度圖，最后對兩幅灰度圖進(jìn)行綜合處理和分析，利用超聲成像的高特異性和UWB電磁波成像的高敏感性進(jìn)行互補(bǔ)，以獲取更多的檢測細(xì)節(jié)并作出更準(zhǔn)確的病理分析。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于醫(yī)學(xué)探測
，具體涉及超聲成像、超寬帶成像、互補(bǔ)序列編碼脈沖檢測和影像聯(lián)合分析裝置。
技術(shù)介紹
癌癥是一類嚴(yán)重威脅人類健康的多發(fā)病和常見病。近30年來，癌癥發(fā)病率和死亡率一直呈上升趨勢。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，腫瘤已成為我國居民的主要死亡原因之一，抗擊癌癥的形式相當(dāng)嚴(yán)峻。雖然不斷更新的腫瘤醫(yī)學(xué)技術(shù)集合了手術(shù)、放療、化療、生物基因等各種手段，但由于多數(shù)腫瘤病人發(fā)現(xiàn)癌癥時已是中晚期，再好的治療方法也只能望而興嘆。于是，如何在癌癥早期正確診斷出腫瘤，為治療贏得充裕的時間，便成為了能否治愈腫瘤的關(guān)鍵所在。目前，醫(yī)學(xué)上已擁有多種方法對腫瘤進(jìn)行檢測和成像，如X射線攝影、計算機(jī)斷層掃描技術(shù)、核磁共振成像、超聲檢測以及超寬帶近場成像技術(shù)等。X射線攝影對于無鈣化的早期腫瘤的敏感度較低，因而檢測錯誤率和漏檢率都偏高，且反復(fù)接受X光照射會導(dǎo)致電離放射線在體內(nèi)積聚，有可能引發(fā)正常組織癌變。計算機(jī)斷層掃描與X射線攝影存在著同樣的問題斷層掃描的輻射能夠穿透細(xì)胞、破壞DNA，甚至誘發(fā)某些癌細(xì)胞。核磁共振技術(shù)雖然對人體沒有不良影響，但其空間分辨率不及計算機(jī)斷層掃描，而且設(shè)備成本昂貴，不適合大規(guī)模的人群普查。然而，超聲成像和超寬帶(UWB)成像兩種技術(shù)的表現(xiàn)則較為理想。超聲成像技術(shù)是根據(jù)超聲回波的衰減來檢測是否有異常組織存在。超聲在介質(zhì)中以直線傳播，有良好的指向性，這是用超聲對人體組織或器官進(jìn)行檢測的基礎(chǔ)。當(dāng)超聲波到達(dá)兩種聲阻抗不同的相鄰介質(zhì)的交界面時，將會發(fā)生反射，且聲阻抗差異越大，反射量也越大。聲阻抗定義為Z = P*C，式中P為介質(zhì)密度，C為組織中的聲速。一般情況下，聲速在人體組織中的傳播速度變化不大，在1500m/s左右變化。研究表明，腫瘤組織的密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常組織，因此二者聲阻抗存在著較大差異，即腫瘤組織比附近正常組織有更強(qiáng)的聲波反射和散射效應(yīng)。接收探頭處的傳感器收集回波，并由算法處理形成不同物質(zhì)、組織或器官的影像對比分布圖。在超聲圖像上，強(qiáng)回波反映為白影(亮區(qū))，弱回波或無回波反映為黑影(暗區(qū))。超聲檢測技術(shù)具有高特異性、無創(chuàng)性、設(shè)備成本低以及分辨率較高等優(yōu)點(diǎn)，適用于腫塊較小的、臨床下不易觸及的病灶。UWB成像技術(shù)同樣是根據(jù)信號回波的衰減來檢測是否有異常組織存在。UWB電磁波的傳播特性與組織的介電特性有關(guān)，兩種介質(zhì)的介電常數(shù)差異越大，其交界面處電磁波的反射量就越大，而介電特性又跟組織含液量有密切關(guān)系，研究表明，一般腫瘤組織的含液量要遠(yuǎn)高于周圍的正常組織，因此腫瘤組織和正常組織的介電特性差異較大，于是電磁波信號在其交界面處產(chǎn)生較大的反射和散射量。接收器收集回波，并進(jìn)行處理、成像。UWB檢測信號通常為ns級的窄脈沖，穿透力強(qiáng)，定位精度高，在檢測成像中具有高敏感性，易于發(fā)現(xiàn)早期腫瘤；此外，UWB信號能量小，相對X光成像對人體的危害小得多。因此該技術(shù)有著相當(dāng)大的臨床意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
基于腫瘤探測技術(shù)的重大意義，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足并綜合超聲成像和UWB成像的技術(shù)原理及優(yōu)點(diǎn)，本技術(shù)提出一種用于腫瘤探測的聲電聯(lián)合分析裝置。考慮到聲信號檢測和電磁波信號檢測分別利用了物質(zhì)的聲學(xué)特性和電學(xué)特性，而且這兩種信號不會互相干擾，因此它們的發(fā)射端可集成在一個較小的模塊內(nèi)，并能同時對目標(biāo)進(jìn)行檢測。本技術(shù)同時發(fā)射高頻超聲信號和UWB電磁波信號對人體組織進(jìn)行檢測，接收回波后經(jīng)過信號處理和成像算法處理分別得到關(guān)于超聲信號和電磁波信號的灰度圖，最后對兩幅灰度圖進(jìn)行綜合處理和分析，利用超聲成像的高特異性和UWB電磁波成像的高敏感性進(jìn)行互補(bǔ)，以獲取更多的檢測細(xì)節(jié)并作出更準(zhǔn)確的病理分析。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)采用如下技術(shù)方案一種用于腫瘤探測的聲電聯(lián)合分析裝置，包括用于同時產(chǎn)生一路高頻互補(bǔ)序列編碼脈沖激勵和一路UWB互補(bǔ)序列編碼脈沖激勵的信號源激勵模塊，用于同時發(fā)射高頻超聲信號和UWB電磁波信號并接收回波進(jìn)行互補(bǔ)序列解碼后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊的探測信號收發(fā)模塊，用于采集兩路解碼后的回波信號并產(chǎn)生成像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊，用于生成關(guān)于超聲信號的灰度圖和關(guān)于電磁波信號的灰度圖并將兩幅灰度圖送至影像聯(lián)合分析模塊的成像處理模塊，和用于對兩幅圖進(jìn)行差異提取和特征提取后形成特征圖樣并作出病理分析的影像聯(lián)合分析模塊；所述信號源激勵模塊、探測信號收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、成像處理模塊和影像聯(lián)合分析模塊順次連接。所述信號源激勵模塊包括用于產(chǎn)生高頻互補(bǔ)序列編碼脈沖激勵的高頻脈沖形成器和第一互補(bǔ)序列編碼器，還包括用于產(chǎn)生UWB互補(bǔ)序列編碼脈沖激勵另的UWB脈沖形成器和第二互補(bǔ)序列編碼器。所述探測信號收發(fā)模塊包括用于經(jīng)高頻互補(bǔ)序列編碼脈沖激勵后發(fā)射高頻超聲檢測信號并接收回波信號的超聲探頭，用于經(jīng)UWB互補(bǔ)序列編碼脈沖激勵后發(fā)射UWB電磁波檢測信號并接收回波信號的電磁波天線，和用于對兩路回波信號進(jìn)行互補(bǔ)序列解碼后被送至數(shù)據(jù)采集模塊的解碼器。上述的分析裝置中，所述互補(bǔ)序列編碼器采用互補(bǔ)序列碼作為編碼脈沖序列，所述編碼器輸出的激勵序列由兩個16位的互補(bǔ)序列A、B組成，激勵序列C由A，B相連接組成，互補(bǔ)序列碼具有自相關(guān)特性。上述的分析裝置中，所述探測信號收發(fā)模塊包括收發(fā)同體的超聲探頭、電磁波天線和解碼器，超聲探頭和電磁波天線分別經(jīng)高頻互補(bǔ)序列編碼脈沖和UWB互補(bǔ)序列編碼脈沖激勵后，同時向檢測區(qū)域進(jìn)行掃描，分別發(fā)射高頻超聲檢測信號和UWB電磁波檢測信號， 并接收各自的回波信號；解碼器對兩路回波信號進(jìn)行互補(bǔ)序列解碼后被送至數(shù)據(jù)采集模塊。上述的分析裝置中，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備對兩路解碼后的回波信號分別進(jìn)行處理 檢測回波信號強(qiáng)度，生成歸一化的強(qiáng)度值s ；然后形成數(shù)據(jù)格式為((X，y), s)的兩路數(shù)據(jù)， 并送至成像處理模塊，其中χ和y分別是掃描目標(biāo)點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。上述的分析裝置中，所述成像處理模塊利用成像算法對接收到的兩路回波強(qiáng)度值數(shù)據(jù)分別進(jìn)行成像處理，生成關(guān)于超聲信號的灰度圖和關(guān)于電磁波信號的灰度圖，并將兩幅灰度圖送至影像聯(lián)合分析模塊。上述的分析裝置中，所述影像聯(lián)合分析模塊接收成像處理模塊傳來的兩幅灰度圖，利用超聲成像的高特異性和UWB電磁波成像的高敏感性進(jìn)行互補(bǔ)，并作出病理分析。上述的分析裝置中，影像聯(lián)合分析模塊的完成以下工作第一，在UWB信號圖中提取出與超聲信號圖相關(guān)性低于預(yù)置門限值TH的區(qū)域，形成“聲電信號差異圖”，并單獨(dú)呈現(xiàn)在顯示器上；第二，將超聲信號圖和UWB信號圖從“坐標(biāo)-灰度值空間”上轉(zhuǎn)換到“特征空間”上， 通過特征圖樣的比較向醫(yī)生提供參考信息；影像聯(lián)合分析模塊首先對兩幅灰度圖提取各自的特征值，在相同的特征空間中形成特征圖樣；然后分別計算兩個特征圖樣的重心O1和02， 并計算O1和A在特征空間里的距離D = I O1-O21 ；最后根據(jù)D的值進(jìn)行以下分析(1)若滿足D > Th，則兩特征圖樣相似度高，說明兩路信號的檢測效果基本一致；(2)若滿足Tl < D < Th，則兩特征圖樣相似不高，說明單從UWB電磁波圖像進(jìn)行分析可能會引起誤判，由此提示必須參考超聲信號圖進(jìn)行分析才能得出較準(zhǔn)確的結(jié)論；(3)若滿足D < Tl，則兩特征圖樣相似度很低，說明其中一路檢測可能出錯，本次得出的兩幅灰度圖所提供的信息可能不可靠，需考慮重新進(jìn)行檢測，其中本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韋崗，廖明熙，寧更新，譚梁鐫，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：實用新型
國別省市：
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