一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，装置包括侧向信号激发源和侧向信号接收装置，侧向信号激发源包括光纤、反射镜、导管和脉冲激光光源；导管末端为侧向透光的光发射端，光发射端末梢处设有反射镜；导管管腔内设光纤，光纤输出端与反射镜相邻且指向反射镜；当工作时，旋转导管使反射镜朝向需扫描组织，光源经光纤、反射镜发射脉冲激光，使需扫描组织产生光致超声信号，侧向信号接收装置根据信号生成扫描图像；本发明专利技术经由尿道以较佳的光强度对前列腺组织进行无损的内向的侧出光式大范围光辐照，并通过置于直肠内的侧向长焦区超声换能器的扫描探测展开无创超声接收作业，可实现大范围、大深度的三维光声成像。

Lateral scanning photoacoustic imaging method and device for prostate gland

The invention provides a method for imaging the lateral scanning photoacoustic device and device of the prostate, including lateral and lateral excitation signal source signal receiving device, the lateral signal excitation source consists of a fiber, mirror, catheter and pulse laser light source; light transmittance for the catheter tip side transmitter, light emission terminals are arranged at the mirror; the catheter lumen with fiber optical fiber, and the output end of the mirror and the adjacent pointing mirror; when working, the rotating mirror scanning catheter toward the organization, source of the optical fiber, the mirror emits pulsed laser scanning, the organization produces light induced ultrasonic signal, the signal receiving device according to the signal generating side scan image of the invention; through the urethra to better light intensity on the prostatic tissue destructive inward side light type high range light irradiation, and placed in the rectum through the side Large amplitude and large depth 3D photoacoustic imaging can be realized by performing noninvasive ultrasonic operation on the scanning probe of long focal ultrasonic transducers.

【技术实现步骤摘要】
一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置
本专利技术涉及医学诊断设备，尤其是一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置。
技术介绍
前列腺外形如同一个前后稍扁的倒置栗子，位于膀胱与尿道生殖膈间，深藏在骨盆内，前面贴耻骨联合，后面依直肠，中间穿有尿道，决定了前列腺位置隐蔽，不易诊察的特点。光声成像技术在前列腺肿瘤早期检测的应用不可避免要解决两个问题：深穿透、全方位的无创光声激发和无损伤的超声探测。聚焦式光声扫描成像使用短脉冲激光按一定的重复频率辐照组织，因光吸收绝热膨胀而产生的超声信号经过组织内的传播后，可被处于组织表面的聚焦超声换能器接收。而聚焦式超声换能器由于具有只对其焦区内的光声信号响应好的特性，所采集的超声信号主要来源于其焦区，因此将超声换能器的焦区逐点扫描组织体，组合多个位置的纵向光声信号就可以得到组织体的二维光吸收图。这个方法的空间分辨率取决于换能器的焦斑大小。当聚焦换能器为长焦区的探头时，还可以利用换能器聚焦轴向上的一维时间分辨光声信号，反推出组织体在超声换能器聚焦轴向上的光能量吸收分布，而组合与轴向正交平面的横向扫描所得到的多个纵向信号，即可构成一张三维图像，具有成像算法简单的特点。这样的图像的横向分辨率仍取决于换能器的焦斑大小；纵向分辨率则由光声信号的频率范围和超声换能器的响应时间决定。对前列腺而言，光声扫描成像的成像质量在很大程度上取决于照射方式，如在腺体外（腹部或直肠）进行光照射，则容易受外围组织的严重光衰减而导致光穿透深度不足，尤其是尿道一侧腺体与外部辐照光源距离较大，其光吸收能量严重变小，难以进行有效光声激发；而经尿道进行的内部光辐照可允许前列腺组织内部有更充分的光能量吸收，内部光吸收分布范围较大，事实上，经尿道光传输方式而实现的前列腺光动力疗法已得到普遍使用，这表明经尿道进行的内部光声激发具有极大的临床可行性。经尿道内部光辐照进行的前列腺肿瘤光声无损检测的技术原理方法为，侧向的信号激发源经尿道插入并照射前列腺，在吸收较弱的正常腺体组织和吸收较强的肿瘤区域产生强度差异的超声信号，由于光在组织中的传播速度远大于组织体中的声速，所以样品中吸收体产生的光声信号基本可以看成是同时被激发的。而不同位置的吸收体与探头的距离不同，其产生的光声信号会经过不同的时间延迟后被探头接收，因此，目标吸收体的位置可由光声信号传播时间确定；另外，光声信号的幅值与目标吸收体的光能量吸收程度直接相关，因此从光声信号的幅度值还可以了解目标吸收体的光能量吸收情况。对于前列腺肿瘤产生的光声信号则可充分利用后侧相邻的直肠空间，由侧向的长焦区聚焦式超声换能器置于直肠内进行内窥无损检测。换能器首先在轴向某个位置上进行绕轴扇形扫描检测，此后，旋转定位装置旋转导管改变脉冲激光的照射方位，以产生新方位的超声信号；信号接收装置继续由旋转步进电机带动进行扇形扫描探测。所输出的含径向时间分辨的超声信息的电信号经放大器放大、滤波后输入示波器并由电脑处理，电脑根据多方位的超声信号来生成扫描图像并加以拼接，实现需扫描组织的全方位的二维成像。借助电控平移台驱动信号接收装置产生轴向平移，在新的轴向位置上信号接收装置继续作多方位照射下的扇面旋转扫描，如此便可完成覆盖前列腺及周边组织的绕轴扇面扫描和轴向平移扫描，实现整个样品三维的光能量沉积分布数据的采集，从而得到前列腺组织的包含生理和病理信息的功能成像图。由于基于长焦区的聚焦式换能器检测光声信号，可在无需调整换能器纵向位置的情况下获得较长的有效成像区域，从而方便实现较深处组织的光声成像；这样医学工作者就能实现对隐蔽病灶的前列腺癌的无创伤外部检测。然而较深处组织的检测需要扫描成像技术有足够的成像深度，也就意味着接受扫描的目标上必须保证足够的光照强度。目前针对前列腺的光声成像系统采用的光声激发多为经腹部或直肠处辐照，采用弥散光纤的体内激发方式由于光路离散，使得目标检测面上的光照能量较弱，导致同样能量输入时单侧光穿透深度不足，容易影响单侧成像深度；而且有些此类侧向的旧系统由于光照射面积较小，实验中需要花费时间多次旋转光源以保证观察到全部吸收体，严重地影响了扫描效率；另外由于前列腺光声检测时，直肠空间是首选的超声波信号接收器的场所，而阵列式超声换能器受限于直肠空间只能进行有限角度的信号采集，难以获得足够数据，容易影响成像深度和精度，给图像重建带来极大困难。如果在检测时需要对接收器进行大距离横向位移以调整探测方位用于接收新方位的信号，将会引起受检人员的严重不适；如何解决这些涉及深穿透、全方位的无创光声激发和无损伤超声探测的问题，是一个具有重要意义的研究方向。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，能经由尿道以较佳的光强度对人体前列腺组织进行无损的内向的侧出光式较大范围扫描式光辐照，并通过置于人体直肠内的侧向长焦区超声换能器的超声波无创扫描探测，可实现大范围、大深度的三维光声成像。本专利技术采用以下技术方案。一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，所述侧向扫描光声成像装置包括侧向信号激发源和侧向信号接收装置，所述侧向信号激发源包括光纤、反射镜、导管和脉冲激光光源；所述导管为可插入待检测部位的检测导管；导管末端为可侧向透光的光发射端，光发射端末梢处设有与导管成斜角设置的反射镜；导管始端与旋转定位装置相连；所述导管管腔内设光纤，所述光纤输入端与脉冲激光光源相连；光纤输出端位于光发射端处并与反射镜相邻，光纤输出端末梢抛光至与光纤本体垂直，光纤输出端的出光方向指向反射镜；所述侧向信号接收装置为侧向的水浸式长焦区聚焦式超声波接收装置；当侧向扫描光声成像装置工作时，旋转定位装置旋转导管使反射镜朝向需扫描组织，脉冲激光光源经光纤、反射镜向需扫描组织发射脉冲激光，使需扫描组织产生光致超声信号；与导管成斜角设置的反射镜根据需要变换其朝向方位；信号接收装置均以扇形扫描方式接收各方位照射下产生的信号并送至外部电脑，电脑根据信号生成XY平面的单方位的或拼接成的全方位的二维图像；侧向信号接收装置的信号接收端设于平移台上，当信号接收端在Z轴上移动以变更其接收位时，外部电脑对新旧接收位的信号进行处理以实现扫描目标的XYZ轴上的三维光声成像。所述光纤为端射式多模光纤，所述光发射端末梢处设有与导管成45度角设置的反射镜。所述导管外径范围与普通医用导尿管外径范围相同。所述侧向信号接收装置为侧向的水浸式长焦区聚焦超声换能器。所述平移台为电控平移台，电控平移台载有旋转步进电机，所述侧向信号接收装置的信号接收端与旋转步进电机相连，旋转步进电机改变信号接收端的接收方向，电控平移台承载信号接收端在Z轴上移动。所述侧向扫描光声成像装置对人体前列腺进行侧向扫描光声成像的工作方法依次包括以下步骤；A1、把导管经导尿管插入或直接经尿道插入人体前列腺部位，使导管的光发射端位于需扫描组织的旁侧，把侧向信号接收装置的信号接收端插入人体直肠内进行腺体外无创超声接收作业；A2、旋转定位装置旋转导管使反射镜出光方向朝向导管光发射端旁侧的需扫描组织；A3、脉冲激光光源经光纤、反射镜向需扫描组织发射脉冲激光，使需扫描组织产生光致超声信号；A4、所述信号接收端接收超声信号，同时侧向信号接收装置在静止状态下改变信号接收端朝向以实现扇形轨迹的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，其特征在于：所述侧向扫描光声成像装置包括侧向信号激发源和侧向信号接收装置，所述侧向信号激发源包括光纤、反射镜、导管和脉冲激光光源；所述导管为可插入待检测部位的检测导管；导管末端为可侧向透光的光发射端，光发射端末梢处设有与导管成斜角设置的反射镜；导管始端与旋转定位装置相连；所述导管管腔内设光纤，所述光纤输入端与脉冲激光光源相连；光纤输出端位于光发射端处并与反射镜相邻，光纤输出端末梢抛光至与光纤本体垂直，光纤输出端的出光方向指向反射镜；所述侧向信号接收装置为侧向的水浸式长焦区聚焦式超声波接收装置；当侧向扫描光声成像装置工作时，旋转定位装置旋转导管使反射镜朝向需扫描组织，脉冲激光光源经光纤、反射镜向需扫描组织发射脉冲激光，使需扫描组织产生光致超声信号；与导管成斜角设置的反射镜根据需要变换其朝向方位；信号接收装置均以扇形扫描方式接收各方位照射下产生的信号并送至外部电脑，电脑根据信号生成XY平面的单方位的或拼接成的全方位的二维图像；侧向信号接收装置的信号接收端设于平移台上，当信号接收端在Z轴上移动以变更其接收位时，外部电脑对新旧接收位的信号进行处理以实现扫描目标的XYZ轴上的三维光声成像。...

【技术特征摘要】
1.一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，其特征在于：所述侧向扫描光声成像装置包括侧向信号激发源和侧向信号接收装置，所述侧向信号激发源包括光纤、反射镜、导管和脉冲激光光源；所述导管为可插入待检测部位的检测导管；导管末端为可侧向透光的光发射端，光发射端末梢处设有与导管成斜角设置的反射镜；导管始端与旋转定位装置相连；所述导管管腔内设光纤，所述光纤输入端与脉冲激光光源相连；光纤输出端位于光发射端处并与反射镜相邻，光纤输出端末梢抛光至与光纤本体垂直，光纤输出端的出光方向指向反射镜；所述侧向信号接收装置为侧向的水浸式长焦区聚焦式超声波接收装置；当侧向扫描光声成像装置工作时，旋转定位装置旋转导管使反射镜朝向需扫描组织，脉冲激光光源经光纤、反射镜向需扫描组织发射脉冲激光，使需扫描组织产生光致超声信号；与导管成斜角设置的反射镜根据需要变换其朝向方位；信号接收装置均以扇形扫描方式接收各方位照射下产生的信号并送至外部电脑，电脑根据信号生成XY平面的单方位的或拼接成的全方位的二维图像；侧向信号接收装置的信号接收端设于平移台上，当信号接收端在Z轴上移动以变更其接收位时，外部电脑对新旧接收位的信号进行处理以实现扫描目标的XYZ轴上的三维光声成像。2.根据权利要求1所述的一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，其特征在于：所述光纤为端射式多模光纤，所述光发射端末梢处设有与导管成45度角设置的反射镜。3.根据权利要求2所述的一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，其特征在于：所述导管外径范围与普通医用导尿管外径范围相同。4.根据权利要求3所述的一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，其特征在于：所述侧向信号接收装置为侧向的水浸式长焦区聚焦超声换能器。5.根据权利要求4所述的一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，其特征在于：所述平移台为电控平移台，电控平移台载有旋转步进电机，所述侧向信号接收装置的信号接收端与旋转步进电机相连，旋转步进电机改变信号接收端的接收方向，电控平移台承载信号接收端在Z轴上移动。6.根据权利要求5所述的一种用于前列腺的侧向扫描光声成像方法及装置，其特征在于：所述侧向扫描光声成像装置对人体前列...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭东青，朱莉莉，李志芳，叶高旭，李晖，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：福建,35