專利名稱：三維光聲乳腺或顱腦無損成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)測量和醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維光聲乳腺或顱 腦無損成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光聲成像技術(shù)結(jié)合純光學(xué)成像高對比度和純超聲成像深穿透性的優(yōu)點(diǎn)，由于組織 對超聲的衰減和散射遠(yuǎn)小于組織對光的衰減和散射，用寬帶超聲探測器檢測超聲波代替光 學(xué)成像中檢測散射光子，其可以提供高對比度和高分辨率的組織影像，成像可達(dá)到厘米量 級深度和微米量級分辨率，并且具有無放射性損傷、成本較低、使用安全便捷等特性。尤其 是，光聲信號在生物組織內(nèi)有很好的傳輸特性，它攜帶了組織的光吸收特征信息，而生物組 織對光吸收的差異反映了組織的結(jié)構(gòu)形態(tài)和生理特征，同時(shí)也反映組織代謝的差異和病變 特征，被認(rèn)為是進(jìn)行早期癌變和各種損失診斷成像的有效方法。中國發(fā)明專利申請公開說明書(公開號CN1862247A)公開了一種基于多通道電子 并行掃描光聲實(shí)時(shí)層析成像的方法及其裝置，但該方法也只能實(shí)現(xiàn)二維的光聲層析成像， 且由于采用線陣探頭在單個(gè)方位接收光聲信號，難以實(shí)現(xiàn)具有不規(guī)則邊界(如各種凸出結(jié) 構(gòu))的被測組織的光聲復(fù)雜圖像。中國發(fā)明專利申請公開說明書(公開號CN 1555764A) 也公開了一種生物組織光學(xué)和超聲的采集和層析成像的方法及其裝置。其成像方法包括 (1)超聲掃描生物組織，查找可能的病變部位；(2)脈沖激光和超聲同時(shí)入射到第1步找出 的可疑病變部位的組織中，獲得光致超聲和反射超聲信號；(3)接受超聲回波和光聲信號；計(jì)算機(jī)對信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過直線投影層析成像。其裝置中用于發(fā)射和接受超聲 的傳感器是線型多元超聲陣列，可以得到二維平面的超聲回波信號和光致超聲信號，經(jīng)過 數(shù)據(jù)處理后，只能獲得二維光聲和超聲像，圖像的辨識困難，需要有相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)的人員才能解 讀圖像的意義。 2003年Wang等報(bào)道了采用單元非聚焦探頭依次做圓周和線性掃描來實(shí)現(xiàn)三維光 聲成像(X. D. Wang, Y. J. Pang, G. Ku, G. Stoica, and L. H. Wang, “ Three-dimensional laser induced photoacoustic tomography of mouse brain with the skin and skull intact, ” Opt. Lett.，28，17392-1741，2003.)；由于需要同時(shí)做兩個(gè)方位的機(jī)械掃描，其系 統(tǒng)穩(wěn)定性和時(shí)間分辨率被極大的降低。2002年Andreev等和2008年Ephrat等分別報(bào)道了 將多個(gè)單元探頭沿著經(jīng)度和緯度依次間隔稀疏排列在一個(gè)球面上接收光聲信號的三維光 聲成像方法(V. G. Andreev, D. A. Popov, D. V. Sushko, A. A. Karabutov, and Α. Α. Oraevsky, “Image reconstruction in 3D optoacoustic tomography system withhemispherical transducer array,，，Proc. SPIE，4618，137-145，2002. P.Ephrat，L. Keenliside， A.Seabrook, F. S. Prato, and J. J. Carson, "Three-dimensional photoacoustic imaging by sparse-array detection and iterative image reconstruction，，，J· Biomed· Opt·， 13 (5), 054052, 2008.)；該方式雖然不需要機(jī)械掃描即可實(shí)現(xiàn)三維光聲成像，但由于多個(gè)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。尤其需要指出的是，以上光聲成像方法的信號采集普遍采用單元換能器，以獲得不同方向的光聲信 號，再經(jīng)復(fù)雜算法重建出組織的光學(xué)吸收分布。由于多方位的機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描和長時(shí)間的數(shù) 據(jù)采集過程，機(jī)械振動(dòng)和儀器長時(shí)間工作的隨機(jī)參數(shù)漂移等不穩(wěn)定因素對結(jié)果帶來的隨機(jī) 誤差不可避免，從而嚴(yán)重影響成像質(zhì)量和研究結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，成像算法復(fù) 雜，計(jì)算量大，耗費(fèi)時(shí)間長，在實(shí)際應(yīng)用中顯然存在相當(dāng)大的局限性，無法滿足實(shí)際臨床的 快速精確需求。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種三維光聲乳腺或顱腦無損成像系 統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
—種三維光聲乳腺或顱腦無損成像系統(tǒng)，包括光聲激發(fā)與傳感單元，信號控制與 處理單元。所述光聲激發(fā)與傳感單元由圓形齒輪、一個(gè)或一個(gè)以上弧形超聲陣列、內(nèi)裝有超 聲耦合液的碗狀弧形外殼、透過激光的保護(hù)膜、光路外殼、擴(kuò)束鏡和光纖組成。所述碗狀弧 形外殼的頂部外壁定位同心安裝所述圓形齒輪。碗狀弧形外殼的側(cè)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(hù)膜密封結(jié) 合。所述光路外殼內(nèi)、保護(hù)膜的下方裝有所述擴(kuò)束鏡。光路外殼底部連接有光纖。碗狀弧 形外殼的下沿與光路外殼的上沿轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述信號控制與處理單元由激光器、數(shù)據(jù)采集卡、預(yù)處理電路、步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、 數(shù)字I/O卡、計(jì)算機(jī)和顯示器組成。所述圓形齒輪與步進(jìn)電機(jī)嚙合連接。所述計(jì)算機(jī)、數(shù)字I/O卡、驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī) 依次導(dǎo)線連接。所述數(shù)字I/O卡還與預(yù)處理電路、弧形超聲陣列依次導(dǎo)線連接。所述數(shù)據(jù)采 集卡分別與激光器、預(yù)處理電路和計(jì)算機(jī)導(dǎo)線連接。所述計(jì)算機(jī)還和顯示器導(dǎo)線連接。光 纖的進(jìn)光端與激光器連接、出光端與光路外殼連接。作為本發(fā)明的一種實(shí)施例，所述碗狀弧形外殼從頂部到底部鑲嵌一個(gè)所述弧形超 聲陣列。在檢測時(shí)，碗狀弧形外殼需要至少圍繞被測乳腺或顱腦旋轉(zhuǎn)180度，才可獲得完備 數(shù)據(jù)的三維光聲圖像，耗時(shí)比較長。作為本發(fā)明的另一種實(shí)施例，所述碗狀弧形外殼從頂部到底部鑲嵌三個(gè)或三個(gè)以 上所述弧形超聲陣列。碗狀弧形外殼圍繞被測乳腺或顱腦旋轉(zhuǎn)較小的角度，即可獲得完備 數(shù)據(jù)的三維光聲圖像；但由于采用了多個(gè)弧形超聲陣列，成本較高。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例是，所述碗狀弧形外殼從頂部到底部鑲嵌兩個(gè)所述弧形超聲 陣列。本發(fā)明更優(yōu)選的是兩個(gè)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(yōu)選的成像系統(tǒng)在檢測時(shí)，碗狀弧形外殼圍繞被測乳腺或顱腦旋轉(zhuǎn)90，即可獲得完備數(shù)據(jù) 的三維光聲圖像；檢測耗時(shí)短，成本合理。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)際檢測不需要完備數(shù)據(jù)的情況下，上述碗狀 弧形外殼只需圍繞被測乳腺或顱腦旋轉(zhuǎn)更小的角度。為了防止檢測時(shí)碗狀弧形外殼中的超聲耦合液流出，上述光聲激發(fā)與傳感單元還 包括一個(gè)與碗狀弧形外殼頂部內(nèi)壁密封結(jié)合的圓環(huán)狀彈性密封圈，所述彈性密封圈可以采用如橡膠、硅膠等彈性材料制成，密封圈的內(nèi)徑小于被測乳腺或顱腦的直徑。本發(fā)明所述成像系統(tǒng)的一種實(shí)施例中，一個(gè)上述光聲激發(fā)與傳感單元和信號控制 與處理單元連接，所述成像系統(tǒng)特別適用于顱腦或單側(cè)乳房的檢測。本發(fā)明所述成像系統(tǒng)的另一種實(shí)施例中，兩個(gè)上述光聲激發(fā)與傳感單元和信號控 制與處理單元連接。所述信號控制與處理單元中的激光器同時(shí)和兩個(gè)光聲激發(fā)與傳感單元 中的光纖的進(jìn)光端連接；信號控制與處理單元中的步進(jìn)電機(jī)和兩個(gè)光聲激發(fā)與傳感單元中 的圓形齒輪有兩種連接方式1) 一個(gè)步進(jìn)電機(jī)同時(shí)和兩個(gè)圓形齒輪嚙合連接，則兩個(gè)碗狀 弧形外殼同步轉(zhuǎn)動(dòng)；2)兩個(gè)圓形齒輪分別和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)嚙合連接，兩個(gè)所述步進(jìn)電機(jī)同 時(shí)和所述驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)線連接，這種連接方式下兩個(gè)碗狀弧形外殼可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。所述成像系 統(tǒng)特別適用于雙側(cè)乳房的檢測。本發(fā)明所述成像系統(tǒng)還可以包括主要由工作臺(tái)構(gòu)成的固定單元，所述工作臺(tái)上有 一個(gè)或兩個(gè)圓心共軸的圓形通孔，每一個(gè)所述圓形通孔的正下方是一個(gè)所述光聲激發(fā)與傳 感單元，所述圓形齒輪與工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。病人可以俯臥在工作臺(tái)上接受單側(cè)或雙側(cè)乳腺 的光聲檢測。本發(fā)明所述每個(gè)弧形超聲陣列可以含有512、256或128個(gè)陣元，陣元之間的刻縫 寬為 0. 03mm。本發(fā)明所述成像系統(tǒng)的工作過程是被測乳腺或顱腦由碗狀弧形外殼的上端開口 進(jìn)入并浸沒于超聲耦合液中，開啟激光發(fā)生器；激光發(fā)生器產(chǎn)生脈沖激光，常用的是紅外脈 沖激光；激光耦合進(jìn)入光纖，經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后透過保護(hù)膜輻射在被測乳腺或顱腦上，被測乳 腺或顱腦激發(fā)出光致超聲信號，弧形超聲陣列接收光聲信號后將其轉(zhuǎn)化為電信號，通過預(yù) 處理電路后由數(shù)據(jù)采集卡采集進(jìn)計(jì)算機(jī)；采集完一次光聲信號后，計(jì)算機(jī)通過數(shù)字I/O卡 發(fā)出數(shù)字信號到驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)一次步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過圓形齒輪帶動(dòng)弧形超 聲陣列圍繞被測乳腺或顱腦轉(zhuǎn)動(dòng)到下一個(gè)位置；弧形超聲陣列在該位置接收光聲信號后將 其轉(zhuǎn)化為電信號，然后采集進(jìn)計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)再通過數(shù)字I/O卡發(fā)出數(shù)字信號到驅(qū)動(dòng)器，驅(qū) 動(dòng)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)下一次步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過圓形齒輪帶動(dòng)弧形超聲陣列圍繞被測生物組織 轉(zhuǎn)動(dòng)；如此重復(fù)上述采集-轉(zhuǎn)動(dòng)的步驟，直至收到足夠多位置的光聲信號后，計(jì)算機(jī)通過計(jì) 算重建出被測組織的三維光聲圖像，由顯示器實(shí)時(shí)顯示或進(jìn)行后續(xù)打印等處理。本發(fā)明的有益效果是(1)與中國發(fā)明專利申請公開說明書(公開號CN 1555764A、CN1862247A)公開的 只能獲得二維光聲和超聲圖像的裝置相比，本發(fā)明可以獲得生物組織的三維光聲圖像，從 而使疾病的診斷更加快速。(2)本發(fā)明將三維光聲成像的激發(fā)與傳感一體化，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的小型化和實(shí)用化， 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且便攜。(2)與背景技術(shù)中記載的采用單元探頭的三維成像光聲傳感器相比，本發(fā)明的弧 形超聲陣列具有振元密度高、定位精確和機(jī)械加工簡便等優(yōu)點(diǎn)，有效的提高了系統(tǒng)傳感的 時(shí)間和空間分辨率。(3)本發(fā)明只需進(jìn)行一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)掃描即可實(shí)現(xiàn)三維成像，有效提高了系統(tǒng)的 機(jī)械穩(wěn)定性和操作簡便。(4)本發(fā)明的傳感裝置為可做圓周掃描的凹弧形結(jié)構(gòu)，除乳腺和顱腦外，還可廣泛應(yīng)用于其它不規(guī)則凸出結(jié)構(gòu)的生物組織或小動(dòng)物的發(fā)育與病變檢測等三維醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域。(5)隨著光源的技術(shù)進(jìn)步，尤其是半導(dǎo)體激光器的飛速發(fā)展，將來可采用小型化價(jià) 格低廉的光源，則本發(fā)明的成像系統(tǒng)更易于應(yīng)用推廣，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和工業(yè)檢測 等領(lǐng)域。



圖1為實(shí)施例1的主要結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1所示實(shí)施例的光聲激發(fā)與傳感單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的俯視圖。圖4為圖2的仰視圖。圖5為實(shí)施例2的固定單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體說明實(shí)施例1 一種三維光聲顱腦無損成像系統(tǒng)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，各元件的名稱為1.圓形齒輪、2.弧形超聲陣列、 3.碗狀弧形外殼、4.超聲耦合液、5.保護(hù)膜、6.擴(kuò)束鏡、7.光纖、8.光路外殼、9.彈性密封 圈、10.激光器、11.數(shù)據(jù)采集卡、12.預(yù)處理電路、13.步進(jìn)電機(jī)、14.驅(qū)動(dòng)器、15.數(shù)字I/O 卡、16.計(jì)算機(jī)、17.顯示器。其中激光器10為1064nm光纖輸出高功率、高重復(fù)率YAG激光系統(tǒng)(Big-Sky，美 國)；光纖7的直徑為600um，數(shù)值孔徑NA為0. 22 ；數(shù)據(jù)采集卡11為8通道同步采樣通道 的高速數(shù)字化儀PCI_5105(NI，美國)；弧形超聲陣列2為廣州多浦樂電子科技有限公司最 新推出的基于1-3復(fù)合材料的醫(yī)用傳感器產(chǎn)品。本實(shí)施例包括光聲激發(fā)與傳感單元，信號控制與處理單元。光聲激發(fā)與傳感單元由圓形齒輪1、弧形超聲陣列2、內(nèi)裝有超聲耦合液4的碗狀 弧形外殼3、能透過激光的保護(hù)膜5、擴(kuò)束鏡6、光纖7、光路外殼8和圓環(huán)狀的彈性密封圈9 組成?；⌒瓮鈿?兩端開口，其頂部直徑為65cm，底部直徑為5cm。圓形齒輪1定位同心安 裝在弧形外殼3的頂部外壁，圓形齒輪1加工的齒數(shù)為120，采用步進(jìn)電機(jī)13帶動(dòng)完成一個(gè) 圓周掃描至少需要120個(gè)脈沖。圓環(huán)狀彈性密封圈9與碗狀弧形外殼3的頂部內(nèi)壁密封結(jié) 合。碗狀弧形外殼3的側(cè)壁從頂部到底部鑲嵌兩個(gè)弧度與弧形外殼3相匹配、夾角為90度 的弧形超聲陣列2。每個(gè)弧形超聲陣列2含有128個(gè)陣元，陣元之間的刻縫寬為0. 03mm，其 中心頻率為2. 5MHz，相對帶寬為75%，面積為IOOmmX IOmmXO. 8mm。保護(hù)膜5與碗狀弧形 外殼3的底部密封結(jié)合?；⌒瓮鈿?內(nèi)裝有超聲耦合液4。擴(kuò)束鏡6位于保護(hù)膜5下方、光 纖7的出光端上方。碗狀弧形外殼3下沿與光路外殼8的上沿轉(zhuǎn)動(dòng)連接。信號控制與處理單元由激光器10、數(shù)據(jù)采集卡11、預(yù)處理電路12、步進(jìn)電機(jī)13、驅(qū) 動(dòng)器14、數(shù)字I/O卡15、計(jì)算機(jī)16和顯示器17組成。所述圓形齒輪1與步進(jìn)電機(jī)13嚙合連接。所述計(jì)算機(jī)16、數(shù)字I/O卡15、驅(qū)動(dòng)器 14與步進(jìn)電機(jī)13依次導(dǎo)線連接。所述數(shù)字I/O卡15還與預(yù)處理電路12、弧形超聲陣列2 依次導(dǎo)線連接。所述數(shù)據(jù)采集卡11分別與激光器10、預(yù)處理電路12和計(jì)算機(jī)16導(dǎo)線連接。所述計(jì)算機(jī)16還和顯示器17導(dǎo)線連接。光纖7的進(jìn)光端與激光器10連接、出光端與 光路外殼8連接。本實(shí)施例具體操作步驟為1)被測顱腦進(jìn)入碗狀弧形外殼3并浸沒于超聲耦合液4中，彈性密封圈9與顱腦 密切貼合，開啟成像系統(tǒng)；2)激光發(fā)生器10激發(fā)產(chǎn)生1064nm的脈沖激光耦合進(jìn)入光纖7，經(jīng)擴(kuò)束鏡6擴(kuò)束 后透過保護(hù)膜5輻射在被測顱腦上激發(fā)出光聲信號；3)弧形超聲陣列2接收光聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過預(yù)處理電路12后由數(shù)據(jù)采集 卡11采集進(jìn)計(jì)算機(jī)16 ；4)采集完一次光聲信號后，計(jì)算機(jī)16通過數(shù)字I/O卡15發(fā)出數(shù)字信號 到驅(qū)動(dòng)器 14，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)13實(shí)現(xiàn)一次步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過圓形齒輪1帶動(dòng)弧形超聲陣列2圍繞被 測顱腦轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)下一個(gè)測定位置；4)重復(fù)步驟3和4 ；直至旋轉(zhuǎn)掃描接收到足夠多位置的光聲信號后，計(jì)算機(jī)16通 過計(jì)算重建出被測顱腦的三維光聲圖像，由顯示器實(shí)時(shí)顯示或進(jìn)行后續(xù)打印等處理。實(shí)施 例2 —種用于雙側(cè)乳腺光聲三維成像系統(tǒng)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相似，不同之處在于1)還包括主要由工作臺(tái)18構(gòu)成的固定單元。工作臺(tái)18上有兩個(gè)圓心共軸的圓形 通孔19，每個(gè)所述圓形通孔19的正下方是一個(gè)所述光聲激發(fā)與傳感單元，每個(gè)光聲激發(fā)與 傳感單元中的圓形齒輪1都與工作臺(tái)18轉(zhuǎn)動(dòng)連接。2) 一個(gè)步進(jìn)電機(jī)13同時(shí)與兩個(gè)光聲激發(fā)與傳感單元中的圓形齒輪1嚙合連接。3) 一個(gè)激光器10同時(shí)與兩個(gè)光聲激發(fā)與傳感單元中的光纖7的進(jìn)光端連接。4)每個(gè)光聲激發(fā)與傳感單元中的碗狀弧形外殼3頂部直徑30cm ；圓形齒輪1加工 的齒數(shù)為48。一個(gè)弧度與碗狀弧形外殼3相匹配的弧形超聲陣列2鑲嵌固定在弧形外殼 的側(cè)壁；所述弧形超聲陣列2含有512個(gè)陣元，陣元之間的刻縫寬為0. 03mm，其中心頻率為 2. 5MHz，相對帶寬為 75%，面積為 IOOmmX IOmmXO. 8mm。該成像系統(tǒng)的操作步驟與實(shí)施例1所述步驟相同，兩個(gè)碗狀弧形外殼同步轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)施例3 —種用于雙側(cè)乳腺光聲三維成像系統(tǒng)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相似，不同之處在于每個(gè)光聲激發(fā)與傳感單元中的圓形齒輪1分別與一個(gè)步進(jìn)電機(jī)13嚙合連接。兩 個(gè)步進(jìn)電機(jī)同時(shí)和驅(qū)動(dòng)器14導(dǎo)線連接。每個(gè)碗狀弧形外殼3的側(cè)壁鑲嵌固定兩個(gè)弧形超 聲陣列2，每個(gè)所述弧形超聲陣列2含有256個(gè)陣元，陣元之間的刻縫寬為0. 03mm，其中心 頻率為2. 5MHz，相對帶寬為75%，面積為80mmX IOmmXO. 8mm。該成像系統(tǒng)的操作步驟與實(shí)施例1所述步驟相同，兩個(gè)碗狀弧形外殼可以獨(dú)立轉(zhuǎn) 動(dòng)，對有病變懷疑的乳腺則可以進(jìn)行更多的掃描。實(shí)施例4 一種用于單側(cè)乳腺光聲三維成像系統(tǒng)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相似，不同之處在于光聲激發(fā)與傳感單元中碗狀弧 形外殼3頂部直徑30cm ；圓形齒輪1加工的齒數(shù)為48 ；三個(gè)弧度與碗狀弧形外殼3相匹 配的弧形超聲陣列2圓周對稱地固定在弧形外殼的外壁；所述弧形超聲陣列2含有256 個(gè)陣元，陣元之間的刻縫寬為0. 03mm，其中心頻率為3. 5MHz，相對帶寬為75 %，面積為80mmX IOmmX 0. 8mm。 該成像系統(tǒng)的操作步驟與實(shí)施例1所述步驟相同.
權(quán)利要求
一種三維光聲乳腺或顱腦無損成像系統(tǒng)，其特征在于包括光聲激發(fā)與傳感單元，信號控制與處理單元；所述光聲激發(fā)與傳感單元包括圓形齒輪(1)、一個(gè)或一個(gè)以上弧形超聲陣列(2)、內(nèi)裝有超聲耦合液(4)的碗狀弧形外殼(3)、透光的保護(hù)膜(5)、擴(kuò)束鏡(6)、光纖(7)和光路外殼(8)；所述碗狀弧形外殼(3)的頂部外壁定位同心安裝所述圓形齒輪(1)，碗狀弧形外殼(3)的側(cè)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(hù)膜(5)密封結(jié)合；所述光路外殼(8)內(nèi)、保護(hù)膜(5)的下方裝有所述擴(kuò)束鏡(6)，光路外殼(8)底部連接有光纖(7)；碗狀弧形外殼(3)的下沿與光路外殼(8)的上沿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述信號控制與處理單元由激光器(10)、數(shù)據(jù)采集卡(11)、預(yù)處理電路(12)、步進(jìn)電機(jī)(13)、驅(qū)動(dòng)器(14)、數(shù)字I/O卡(15)、計(jì)算機(jī)(16)和顯示器(17)組成；所述圓形齒輪(1)與步進(jìn)電機(jī)(13)嚙合連接；所述計(jì)算機(jī)(16)、數(shù)字I/O卡(15)、驅(qū)動(dòng)器(14)與步進(jìn)電機(jī)(13)依次導(dǎo)線連接，所述數(shù)字I/O卡(15)還與預(yù)處理電路(12)、弧形超聲陣列(2)依次導(dǎo)線連接，所述數(shù)據(jù)采集卡(11)分別與激光器(10)、預(yù)處理電路(12)和計(jì)算機(jī)(16)導(dǎo)線連接，所述計(jì)算機(jī)(16)還和顯示器(17)導(dǎo)線連接，光纖(7)的進(jìn)光端與激光器(10)連接、出光端與光路外殼(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于所述碗狀弧形外殼(3)的側(cè)壁從頂 部到底部鑲嵌一個(gè)所述弧形超聲陣列(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于所述碗狀弧形外殼(3)的側(cè)壁從頂 部到底部鑲嵌兩個(gè)所述弧形超聲陣列(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述兩個(gè)弧形超聲陣列(2)的夾角為90度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于所述碗狀弧形外殼(3)的側(cè)壁從頂 部到底部鑲嵌三個(gè)或三個(gè)以上所述弧形超聲陣列(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的成像系統(tǒng)，其特征在于所述光聲激發(fā)與傳感單元 還包括一個(gè)與碗狀弧形外殼(3)頂部內(nèi)壁密封結(jié)合的圓環(huán)狀彈性密封圈(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)所述光聲激發(fā)與傳感單元和信 號控制與處理單元相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像系統(tǒng)，其特征在于還包括主要由工作臺(tái)(18)構(gòu)成的固 定單元，所述工作臺(tái)(18)上有一個(gè)圓形通孔(19)，所述圓形通孔(19)的正下方是所述光聲 激發(fā)與傳感單元，所述圓形齒輪(1)與工作臺(tái)(18)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像系統(tǒng)，其特征在于兩個(gè)所述光聲激發(fā)與傳感單元和信 號控制與處理單元相連；所述信號控制與處理單元中的激光器(10)同時(shí)和兩個(gè)光聲激發(fā) 與傳感單元中的光纖(7)的進(jìn)光端連接；信號控制與處理單元中的步進(jìn)電機(jī)(13)同時(shí)和兩 個(gè)光聲激發(fā)與傳感單元中的圓形齒輪(1)嚙合連接，或者兩個(gè)所述圓形齒輪(1)分別和兩 個(gè)步進(jìn)電機(jī)(13)嚙合連接，兩個(gè)所述步進(jìn)電機(jī)(13)同時(shí)和所述驅(qū)動(dòng)器(14)導(dǎo)線連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其特征在于還包括主要由工作臺(tái)(18)構(gòu)成的 固定單元，所述工作臺(tái)(18)上有兩個(gè)圓心共軸的圓形通孔(19)，每個(gè)所述圓形通孔(19)的 正下方是一個(gè)所述光聲激發(fā)與傳感單元，所述圓形齒輪(1)與工作臺(tái)(18)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維光聲乳腺或顱腦無損成像系統(tǒng)，主要由圓形齒輪、弧形超聲陣列、碗狀弧形外殼、超聲耦合液、保護(hù)膜、光路外殼、擴(kuò)束鏡、光纖、激光器、數(shù)據(jù)采集卡、預(yù)處理電路、步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字I/O卡、計(jì)算機(jī)、顯示器組成。所述成像系統(tǒng)的工作過程是被測組織經(jīng)激光輻射產(chǎn)生光聲信號，弧形超聲陣列接收光聲信號并被采集進(jìn)計(jì)算機(jī)；驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)弧形超聲陣列圍繞被測組織轉(zhuǎn)動(dòng)到下一個(gè)位置；重復(fù)采集-轉(zhuǎn)動(dòng)的步驟，直至接收到足夠多位置的光聲信號，計(jì)算機(jī)通過計(jì)算重建出被測組織的三維光聲圖像。利用本發(fā)明成像系統(tǒng)可以快速、無損地實(shí)現(xiàn)乳腺或顱腦的三維光聲成像。
文檔編號A61B8/00GK101828928SQ20101013706
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者劉國棟, 徐景坤, 曾呂明, 楊迪武 申請人:江西科技師范學(xué)院