混合医学成像探针、设备及过程制造技术

一种应用于身体部分以对身体部分内的组织进行成像的混合医学成像探针，该医学成像探针包括：第一成像探针部件，用于生成非微波第一信号以传输至身体部分内，并且用于感测由身体部分内的组织散射的对应信号，从而能够使用非微波第一成像技术生成组织的一个或更多个对应图像；以及电磁成像探针部件，用于生成微波频段内的微波信号以传输至身体部分内，并且用于感测由身体部分内的组织散射的对应微波信号，从而能够估计组织的介电常数的对应值；其中，第一成像探针部件和电磁成像探针部件共同位于混合医学成像探针内，并且布置成使得非微波信号和微波信号从混合医学成像探针沿相同方向传输。同方向传输。同方向传输。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合医学成像探针、设备及过程


[0001]本专利技术涉及医学成像，并且特别地涉及用于对对象的生物组织进行成像的混合医学成像探针设备及过程。

技术介绍

[0002]诸如超声、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)以及核医学成像的医学成像技术是用于对人体的内部特征进行成像的非常强大的技术，但是具有许多限制它们适用性的缺点。例如，这些技术要求昂贵的设备，并且因此在农村或偏远的卫生院通常是不可获得的。事实上，根据世界卫生组织(WHO)，多于一半的世界人口无法使用诊断成像。此外，对于检测和连续监测各种疾病，普遍需要低成本和安全的成像系统。由于需要限制暴露于诸如X
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射线的电离辐射，大多数目前可用的医学成像系统不能用于频繁的监测目的。另外，庞大的且具有静态结构以及高成本的MRI和其他大型医学成像系统通常使它们无法用于监测需要定期和短期监测的疾病。这些因素使得护理人员使用这种系统用于实时成像和评估的目的是不现实的。
[0003]电磁成像是有吸引力的医学应用技术，并且具有以经济高效且安全的方式创建人体内部的视觉再现的潜力。从电磁工程的角度来看，人体是电磁非均匀介质，其特征在于，人体的特征和组织具有不同的介电特性。此外，受伤组织与健康组织之间的介电特性、介电常数和电导率不同。当与邻近健康组织相比具有高介电常数值的受伤组织暴露于微波频率下的电磁波时，电磁波的相对较高部分会反射回辐射源。因此，可以利用电磁医学成像设备将电磁波传输至待成像的身体部分，比如人的头部或躯干。由于电磁特性的变化，由该设备接收和测量主要由受损组织(例如，特别是在出血或凝块部位)反射的微波信号。然后，可以处理表示被测信号的数据以估计异常的位置和/或异常的介电特性，并且以生成身体部分内受损组织的二维图像或三维图像。
[0004]数据处理步骤在电磁成像设备中起着关键作用。各种成像技术已经用于根据散射的电磁信号测量检测医学目标。那些技术通过求解非线性方程(断层扫描)试图估计组织的介电特性，非线性方程没有唯一解并且那些解可以不连续地取决于输入数据，或者试图使用基于时域雷达的技术找到目标组织的位置。由于基于断层扫描技术的耗时性质，它们几乎只适用于单频信号或窄带多频信号，并且因此不适合在诸如脑损伤检测的医疗紧急情况中使用——在这种情况下需要快速诊断。替代性地，在基于雷达的成像中，成像域的散射轮廓被映射到二维图像或三维图像上。这种方法在使用超宽频带用于精细的分辨率时是更适用的，因为所需的数据处理比断层扫描更简单且更快速。然而，当前的雷达成像方法——比如经由时空(“MIST”)波束成形的共焦微波成像和利用基于延迟叠加(DAS)的处理技术的自适应波束成形成像方法，容易受到外层反射和内层反射的影响从而导致错误检测。另外，信号穿透通过组织在不同频率下的变化限制了那些延迟计算的有效性，并且因此限制了结果图像的准确性。鉴于这些困难，持续需要更快速的且准确的成像设备和过程。
[0005]这期望克服或消除现有技术的一个或更多个困难，或至少提供有用的替代性方
案。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的一些实施方式，提供了一种混合医学成像探针，混合医学成像探针应用于身体部分以对身体部分内的组织进行成像，该医学成像探针包括：
[0007]第一成像探针部件，该第一成像探针部件用于生成非微波第一信号以传输至该身体部分内，并且用于感测由该身体部分内的该组织散射的对应信号，从而能够使用非微波第一成像技术生成该组织的一个或更多个对应图像；以及
[0008]电磁成像探针部件，该电磁成像探针部件用于生成微波频段内的微波信号以传输至该身体部分内，并且用于感测由该身体部分内的该组织散射的对应微波信号，从而能够估计该组织的介电常数的对应值；
[0009]其中，该第一成像探针部件和该电磁成像探针部件共同位于该混合医学成像探针内，并且布置成使得非微波信号和微波信号从该混合医学成像探针沿相同方向传输。
[0010]在一些实施方式中，该第一成像探针部件是超声成像探针部件。在一些实施方式中，该超声成像探针部件包括超声换能器，并且该电磁成像探针部件包括围绕该超声换能器设置的天线阵列。
[0011]在一些实施方式中，该天线加载有串联电容和/或并联电感，以产生不依赖于该天线的尺寸的共振。
[0012]在一些实施方式中，该混合医学成像探针包括电磁带隙结构(EBG)以减少该天线之间的相互联接，从而允许该天线位于相互密切接近。
[0013]在一些实施方式中，该混合医学成像探针包括人工磁性表面(AMS)，比如由周期性结构阵列形成并且构造成使得该天线阵列主要生成单向辐射的超表面，从而允许该天线位于相互密切接近。
[0014]在一些实施方式中，该混合医学成像探针包括超材料吸收器以减少该微波信号的泄漏。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，提供了一种混合医学成像设备，所述混合医学成像设备用于对身体部分内的组织进行成像，该医学成像设备包括：
[0016]上述混合医学成像探针中的任何一个混合医学成像探针；以及
[0017]数据处理部件，该数据处理部件构造成接收表示该身体部分的该组织的初始图像的初始图像数据，该初始图像表示由该身体部分内的该组织散射的并且由该第一成像探针部件感测的非微波信号；并且该数据处理部件构造成基于由该身体部分内的该组织散射的所感测到的微波信号生成该身体部分的该组织的介电常数的估计，其中，该身体部分的该组织的该初始图像被用作先验信息以生成电磁模型，根据该电磁模型生成该估计。
[0018]在一些实施方式中，该数据处理部件还构造成生成表示该身体部分的该组织的该介电常数的空间分布的图像。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，提供了一种混合医学成像过程，该混合医学成像过程用于对身体部分内的组织进行成像，该医学成像过程包括以下步骤：
[0020]接收该身体部分的该组织的第一图像，该第一图像根据所感测的由该身体部分内的该组织反射的第一信号和非微波信号生成；以及
[0021]接收微波散射数据，该微波散射数据表示所感测的由该身体部分内的该组织散射的微波信号；
[0022]处理该第一图像以生成该身体部分的对应电磁模型；以及
[0023]处理该微波散射数据和该身体部分的该电磁模型以生成该身体部分的该组织的介电常数的估计。
[0024]在一些实施方式中，该混合医学成像过程包括生成该身体部分的该组织的第二图像，该第二图像表示该介电常数的估计的空间分布。
[0025]在一些实施方式中，该第一成像技术是超声成像技术。
[0026]在一些实施方式中，生成该电磁模型的该步骤包括确定该身体部分内的感兴趣区域与该身体部分的对应表面之间的距离，并且通过求解对从该表面到该感兴趣区域的微波传播和从该感兴趣区域传输回该身体部分的该表面的微波传播进行建模的方程组来生成该感兴趣区域的介电常数的估计。
[0027]在一些实施方式中，根据多个不同微波频段的散射的微波信号估计介电常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种混合医学成像探针，所述混合医学成像探针应用于身体部分以对身体部分内的组织进行成像，所述医学成像探针包括：第一成像探针部件，所述第一成像探针部件用于生成非微波第一信号以传输至所述身体部分内，并且用于感测由所述身体部分内的所述组织散射的对应信号，从而能够使用非微波第一成像技术生成所述组织的一个或更多个对应图像；以及电磁成像探针部件，所述电磁成像探针部件用于生成微波频段内的微波信号以传输至所述身体部分内，并且用于感测由所述身体部分内的所述组织散射的对应微波信号，从而能够估计所述组织的介电常数的对应值；其中，所述第一成像探针部件和所述电磁成像探针部件共同位于所述混合医学成像探针内，并且布置成使得非微波信号和微波信号从所述混合医学成像探针沿所述相同方向传输。2.根据权利要求1所述的混合医学成像探针，其中，所述第一成像探针部件是超声成像探针部件。3.根据权利要求2所述的混合医学成像探针，其中，所述超声成像探针部件包括超声换能器，并且所述电磁成像探针部件包括围绕所述超声换能器设置的天线阵列。4.根据权利要求3所述的混合医学成像探针，其中，所述天线加载有串联电容和/或并联电感，以产生不依赖于所述天线的尺寸的共振。5.根据权利要求3或4所述的混合医学成像探针，包括电磁带隙结构(EBG)以减少所述天线之间的相互联接，从而允许所述天线位于相互密切接近。6.根据权利要求3至5中的任一项所述的混合医学成像探针，包括人工磁性表面(AMS)，比如由周期性结构阵列形成并且构造成使得所述天线阵列主要生成单向辐射的超表面，从而允许所述天线位于相互密切接近。7.根据权利要求3至6中的任一项所述的混合医学成像探针，包括超材料吸收器以减少所述微波信号的泄漏。8.一种混合医学成像设备，所述混合医学成像设备用于对身体部分内的组织进行成像，所述医学成像设备包括：根据权利要求1至7中的任一项所述的混合医学成像探针；以及数据处理部件，所述数据处理部件构造成接收表示所述身体部分的所述组织的初始图像的初始图像数据，所述初始图像表示由所述身体部分内的所述组织散射的并且由所述第一成像探针部件感测的非微波信号；并且所述数据处理部件构造成基于由所述身体部分内的所述组织散射的所感测到的微波信号生成所述身体部分的所述组织的介电常数的估计，其中，所述身体部分的所述组织的所述初始图像被用作先验信息以生成电磁模型，根据所述电磁模型生成所述估计。9.根据权利要求8所述的混合医学成像设备，其中，所述数据处理部件还构造成生成表示所述身体部分的所述组织的所述介电常数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨桑，
申请(专利权)人：美视医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：