癌症光热超声图像检查装置和技术制造方法及图纸

技术编号:18452336 阅读:34 留言:0更新日期:2018-07-18 10:46
本发明专利技术提出癌症光热超声检查装置和技术是由超声换能块与红外发射管组成的探测头(1),超声发射控制器(2),同步发生器(3),扫描控制器(4),扫描驱动器(5),超声接收器(6),检波器(7),视频检测与放大器(8),视频同步间隙驱动器(9),红外光发射控制器(10),数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11),D/A转换(12),放大器(13),显示器(14)所组成。可在病人注射适当剂量的靶向纳米荧光素后进行超声检测,得到单超声作用的超声图像和超声与红外光共同作用下的光热超声图像,在这两图像比较中明确癌症发生部位和大小,能对人体深部组织肿瘤辩明良恶属性,可为提高癌症诊断的准确率做出新贡献。

Detection device and technology of cancer photothermal ultrasound image

The invention proposes that the cancer photothermal ultrasonic inspection device and technology are probe (1), ultrasonic transmitting controller (2), synchronous generator (3), scanning controller (4), scanning driver (5), ultrasonic receiver (6), detector (7), video detection and amplifier (8), video synchronous gap drive. (9), infrared light emitting controller (10), digital scanning conversion DSC circuit and image processor (11), D/A conversion (12), amplifier (13) and display (14). The ultrasonic image of the patients with the target nano fluorescein is given after the injection of the appropriate dose. The ultrasonic image of the single ultrasound and the ultrasound image under the interaction of ultrasound and infrared light can be obtained. The location and size of the cancer are clearly defined in the two images, and the good and evil properties of the tumor can be identified and improved. A new contribution to the accuracy of cancer diagnosis is made.

【技术实现步骤摘要】
癌症光热超声图像检查装置和技术
:本专利技术属医疗仪器
,是涉及一种利用荧光素靶向癌症进行定位的癌症光热超声图像检查的装置和技术。技术背景:癌症治疗仍然是成效甚微,绝大多数患者会在病魔的折磨下死去活来,据医学统计癌症患者5年的生存还不到30%。其原因在于癌症诊断技术能力不足,大多数患者在癌症生长初期(早期)不能得到及时发现,贻误了最佳治疗时机所致,为了改变这一悲惨的状况本专利技术提出一种利用荧光素靶向癌症进行定位的癌症光热超声图像检查装置和技术来提高癌症诊断的检测性能,解决早期癌症难于发现和诊断的难题。
技术实现思路
:本专利技术是利用荧光素靶向癌症进行定位,通过红外光激发在被荧光素定位的癌症组织产生光热效应,癌组织的超声反射率会随着癌症组织荧光素热量增加而提高,从而导致癌症部位的超声检图像的灰度有大幅度的增加,而检测到这种图像灰度增加值就能将癌症识别出来。利用上述原理的癌症光热超声检查装置和技术是由超声换能块与红外发射管组成的探测头(1),超声发射控制器(2),同步发生器(3),扫描控制器(4),扫描驱动器(5),超声接收器(6),检波器(7),视频检测与放大器(8),视频同步间隙驱动器(9),红外光发射控制器(10),数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11),D/A转换(12),放大器(13),显示器(14)所组成。其中超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)是超声换能块与红外发射管综合组装的探头,受同步发生器(3),超声发射控制器(2)扫描控制器(4),扫描驱动器(5)等控制向人体体内器官发送超声波;红外光发射也从是超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)发射,受视频同步间隙驱动器(9),红外光发射控制器(10)控制;超声与红外光都能进行线形、扇形或其他形式的扫描,而红外光照射可激发人体肿瘤组织被靶向定位的荧光素生色团产生光热效应,改变组织的超声传输的声阻抗,超声在传输中遇到不同声阻抗的二种组织的交界面即有超声反射回来,在超声接收器(6)进行接收,经过检波器(7)后把接收到的回声,以光点显示,光点的灰度等级代表回声的强弱,然后在视频检测与放大器(8)中形成视频格式图像,通过数字图像进入数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11)变换和处理,再经过D/A转换(12)与放大器(13),最后在显示器(14)进行显示,形成一幅人体的光热超声的断层图像。在进行癌症光热超声检查检测时,人体肿瘤组织中起光热效应的荧光素生色团是注射具有癌症靶向功能的荧光素(药物)来实现的,具有肿瘤靶向定位功能的素光素会在癌症组织积存,在红外光与超声共同作用就能测到光热超声图像。为了能够在癌症光热超声图像中发现癌症在人体组织的部位和范围,是通过图像对比方法来实现。其方法是首先在病人身上注射具有癌症靶向功能的荧光素(药物),使荧光素积聚在人体癌症组织,然后使用超声换能器块与红外发射管组成的探测头(1)对准检测部位进行扫描,而超声换能器块与红外发射管组成的探测头(1)发射的超声波与红外光却采用不同方式进行,超声波则在同步发生器(3),扫描控制器(4),扫描驱动器(5)控制下进行连续扫描,红外光则在视频同步间隙驱动器(9),红外光发射控制器(10)控制下进行脉冲发射,从而使在没有红外光输出时,超声接收器(6)接收到的是单纯超声作用的超声视频图像,在有红外光输出时,超声接收器(6)接收到的是超声与红外光共同作用的光热超声视频图像,控制红外光输出的脉冲是来自于视频检测与放大器(8)的视频同步,在严格同步控制下,完全会做到一幅是单纯超声视频,而另一幅是光热超声视频相间视频格式,这一格式视频在经过视频检测与放大器(8)的检测放大输入数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11)后由于在光热超声视频中受到癌症组织中的荧光素的生色团的吸收红外光的光能,并通过分子振动和热弹性膨胀转化为热能,使癌症组织温度迅速上升,提高了癌症组织部位的超声回波的反射率,导致光热超声图像中癌症组织图像像素的光点灰度等级提高而变亮,与单纯超声作用的超声视频存在明显差异,这些差异在数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11)中进行DSC、视频分离、整形、像素分析等一系列处理后将产生光热效应组织像素检出,用伪彩色标明在光热超声视频图像上,形成能够明确癌症发生部位和范围癌症光热超声断层检查图像。显示器(14)具有多种显示功能的选择,能够单独显示没有光热作用单纯超声视频,也能够单独显示有光热作用的的癌症光热超声检查的断层图像视频,而且还可以进行二种图像视频同屏显示。癌症组织中存在能够被红外光激发而产生光热效应的生色团是癌症光热超声检查装置识别癌症的关键,本专利技术采用的如下3类能够靶向到肿瘤组织的荧光素,实现在癌组织中在红外光激发下产生光热效应,其中有(1)具有上转换发光特性的稀土也能在组织产生光热效应的,其靶向功能是采用6-氨基巳酸辅助水热法合成出表面氨基功能NaYF4:Yb,Er,并将与叶酸(FA)连接,得到UCNPS-FA,然后与有叶配受体阳性表达FR(+)的肿瘤进行靶向定位,UCNPS-FA是用980nm的红外光进行激发的,荧光峰在500-560nm和600-700nm二个波段上;(2)吲哚菁绿(ICG)荧光染料,用它的纳米颗粒表面连接特异性的靶向基团,连接有靶向基团的纳米颗粒与肿瘤细胞表面表达或高表达的抗体或受体结合,使介导颗粒在肿瘤组织和细胞中蓄积,对肿瘤细胞具有靶向作用。静脉注入体内后,迅速和蛋白质结合,色素不沉着于皮肤,也不被其它组织吸收,其最大吸收由水溶液的780nm转变成805nm,荧光峰为835nm;(3)卟啉类衍生物光敏剂,这类光敏剂是利用体内代谢功能差异,使这类物质潴留在恶性肿瘤组织中,形成靶向定位,目前这类光敏剂中现在已光敏毒性小的第二代的产品问世,HPPH就是其中一种,它是焦脱镁叶绿酸α的烷基醚衍生物,是叶绿素的降解产物,具有三个412nm,662nm,846nm的吸收峰,荧光峰波长为635nm;根据不同的癌症选择不同的荧光素进行靶向定位,才能收到癌症光热超声检查的最佳效果。作为本专利技术进一步改进,在癌症光热超声图像检查中使用的能被红外光激发而产生光热效应的生色团可是其它具有肿瘤靶向功能和在光激发而产生光热效应的生物制品、化学制品、医学药物和试剂和荧光素。超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)的红外光的发射波长是根据荧光素激发要求来设置的,其范围为700-990nm,光源类型本专利技术是采用LED红外发射管或半导体激光管。超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)是由换能块和开关控制器、红外光发射管、外壳、电缆和插头组成。其中换能管通常由压电陶瓷构成,担负电声转换的作用,也即发射超声和接收超声的作用,红外光发射管是采用LED红外光管或半导体激光管,在安上紧靠在一起有相同的排列,来保证与超声换能块有相同的发射视野范围。其结构上可分有线阵探头、机械扇扫探头、凸阵探头等三种。同步发生器(3)发生同步信号,到达扫描控制器(4)后发出信号输出到超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)中的电子开关控制器上依序打开电子开关,与同时扫描驱动器(5)发出同样受同步发生器所控制的信号,使相应超声换能块依序进行工作,对人体组织部位有序照射和探测。视频同步间隙驱动器(9)是根据视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.癌症光热超声检查装置和技术是由超声换能块与红外发射管组成的探测头(1),超声发射控制器(2),同步发生器(3),扫描控制器(4),扫描驱动器(5),超声接收器(6),检波器(7),视频检测与放大器(8),视频同步间隙驱动器(9),红外光发射控制器(10),数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11),D/A转换(12),放大器(13),显示器(14)所组成,其中超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)是超声换能块与红外发射管综合组装的探头,受同步发生器(3),超声发射控制器(2)以及扫描控制器(4),扫描驱动器(5)等控制对人体体内器官发射超声波,红外光发射也从是超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)发射,受视频同步间隙驱动器(9),红外光发射控制器(10)控制,超声与红外光都进行线形、扇形或其他形式的扫描,红外光照射可激发人体肿瘤组织被靶向定位的荧光素生色团产生光热效应,改变组织的超声传输的声阻抗,超声在传输中遇到不同声阻抗的二种组织的交界面即有超声反射回来,在超声接收器(6)进行接收,经过检波器(7)后把接收到的回声,以光点显示,光点的灰度等级代表回声的强弱,在视频检测与放大器(8)中形成视频格式图像,通过数字图像进入数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11)变换和处理,然后再经过D/A转换(12)与放大器(13),最后在显示器(14)进行显示,形成一幅人体的光热超声的断层图像,在进行癌症光热超声检查检测时,人体肿瘤组织中起光热效应的荧光素生色团是注射具有癌症靶向功能的荧光素(药物)来实现的,具有肿瘤靶向定位功能的素光素会在癌症组织积存,在红外光与超声共同作用就能测到光热超声图像。...

【技术特征摘要】
1.癌症光热超声检查装置和技术是由超声换能块与红外发射管组成的探测头(1),超声发射控制器(2),同步发生器(3),扫描控制器(4),扫描驱动器(5),超声接收器(6),检波器(7),视频检测与放大器(8),视频同步间隙驱动器(9),红外光发射控制器(10),数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11),D/A转换(12),放大器(13),显示器(14)所组成,其中超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)是超声换能块与红外发射管综合组装的探头,受同步发生器(3),超声发射控制器(2)以及扫描控制器(4),扫描驱动器(5)等控制对人体体内器官发射超声波,红外光发射也从是超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)发射,受视频同步间隙驱动器(9),红外光发射控制器(10)控制,超声与红外光都进行线形、扇形或其他形式的扫描,红外光照射可激发人体肿瘤组织被靶向定位的荧光素生色团产生光热效应,改变组织的超声传输的声阻抗,超声在传输中遇到不同声阻抗的二种组织的交界面即有超声反射回来,在超声接收器(6)进行接收,经过检波器(7)后把接收到的回声,以光点显示,光点的灰度等级代表回声的强弱,在视频检测与放大器(8)中形成视频格式图像,通过数字图像进入数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11)变换和处理,然后再经过D/A转换(12)与放大器(13),最后在显示器(14)进行显示,形成一幅人体的光热超声的断层图像,在进行癌症光热超声检查检测时,人体肿瘤组织中起光热效应的荧光素生色团是注射具有癌症靶向功能的荧光素(药物)来实现的,具有肿瘤靶向定位功能的素光素会在癌症组织积存,在红外光与超声共同作用就能测到光热超声图像。2.根据权利要求1所述的装置和技术,在检测癌症光热超声检查图像中能识别出癌症发生部位和大小,是通过图像对比来实现的,利用超声换能块与红外发射管组成的探测头(1)在超声连续发射而红外光脉冲工作的条件下,得到二种不同的视频图像,其中有红外光不发射只有超声发射所得到的纯超声图像,以及有超声与红外光共同发射所得到的光热超声图像,然后将两种图像输入到视频数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11)后,由于在光热超声视频中受到癌症组织中的荧光素的生色团的吸收红外光的光能,并通过分子振动和热弹性膨胀转化为热能,使癌症组织温度迅速上升,提高了癌症组织部位的超声回波的反射率,导致光热超声图像中癌症组织图像像素的光点灰度等级提高而变亮,与单纯超声作用的超声视频存在明显差异,这些差异在数字扫描变换DSC电路与图像处理器(11)中进行DSC、视频分离、整形、像素分析等一系列处理后将产生光热效应组织像素检出,用伪彩色标明在光热超声视频图像上,形成能够明确癌症发生部位和范围癌症光热超声断层检查图像。3.根据权利要求1所述的装置和...

【专利技术属性】
技术研发人员:叶莹叶衍铭
申请(专利权)人:衍全生物科技太仓有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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