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光聲分子三維成像儀.pdf

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分子 三維 成像
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摘要
申請專利號:

CN201520934316.8

申請日:

20151120

公開號:

CN205107634U

公開日:

20160330

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B5/00 主分類號: A61B5/00
申請人: 哈爾濱海鴻基業科技發展有限公司
發明人: 朱邦和,張清媛,張爽,李彬
地址: 150080 黑龍江省哈爾濱市南崗區漢廣街41號金華大廈4樓
優先權: CN201520934316U
專利代理機構: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 代理人: 張利明
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201520934316.8

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

光聲分子三維成像儀,屬于三維醫療成像診斷導航技術領域。本實用新型是為了解決現有醫療成像設備成像精度低,可靠性差的問題。它的激光器的激光信號輸出端連接聲光調制器的激光信號輸入端,聲光調制器的調制信號入射至凸透鏡,凸透鏡的出射光入射至反射鏡,反射鏡的反射光入射至待成像組織;超聲換能器的信號輸出端連接前置放大器的信號輸入端,前置放大器的輸出端連接AD轉換器的輸入端,AD轉換器的信號輸出端連接多通道信號采集單元的信號輸入端,多通道信號采集單元數字信號輸出端連接數字信號處理單元的數字信號輸入端,數字信號處理單元的數字信號輸出端連接三維圖像重構單元的數字信號輸入端。本實用新型用于待成像組織的三維成像。

權利要求書

1.一種光聲分子三維成像儀,其特征在于,它包括激光器(1)、聲光調制器(2)、凸透鏡(3)、反射鏡(4)、超聲換能器(5)、前置放大器(6)、AD轉換器(7)、多通道信號采集單元(8)、數字信號處理單元(9)和三維圖像重構單元(10),激光器(1)的激光信號輸出端連接聲光調制器(2)的激光信號輸入端,聲光調制器(2)的調制信號入射至凸透鏡(3),凸透鏡(3)的出射光入射至反射鏡(4),反射鏡(4)的反射光入射至待成像組織;超聲換能器(5)用于接收待成像組織產生的超聲波信號,超聲換能器(5)的模擬電信號輸出端連接前置放大器(6)的模擬電信號輸入端,前置放大器(6)的放大信號輸出端連接AD轉換器(7)的模擬信號輸入端,AD轉換器(7)的數字信號輸出端連接多通道信號采集單元(8)的數字信號輸入端,多通道信號采集單元(8)數字信號輸出端連接數字信號處理單元(9)的數字信號輸入端,數字信號處理單元(9)的數字信號輸出端連接三維圖像重構單元(10)的數字信號輸入端。2.根據權利要求1所述的光聲分子三維成像儀,其特征在于,它還包括調制信號發生器(11)和驅動器(12),調制信號發生器(11)的同步調制信號輸出端連接多通道信號采集單元(8)的驅動信號輸入端和驅動器(12)的驅動信號輸入端,驅動器(12)的驅動信號輸出端連接聲光調制器(2)的驅動信號輸入端。

說明書

技術領域

本實用新型涉及光聲分子三維成像儀,屬于三維醫療成像診斷導航技術領域。

背景技術

現有用于醫療診斷的成像設備,常采用X射線成像,它能獲得人體組織的灰度照片,這種照片只是人機體的一個稀疏替代品,其成像技術在成像深度與分辨率上不能兼顧,因此,將成像結果作為醫療輔助,存在成像精度低,可靠性差的問題。

發明內容

本實用新型目的是為了解決現有醫療成像設備成像精度低,可靠性差的問題,提供了一種光聲分子三維成像儀。

本實用新型所述光聲分子三維成像儀,它包括激光器、聲光調制器、凸透鏡、反射鏡、超聲換能器、前置放大器、AD轉換器、多通道信號采集單元、數字信號處理單元和三維圖像重構單元,

激光器的激光信號輸出端連接聲光調制器的激光信號輸入端,聲光調制器的調制信號入射至凸透鏡,凸透鏡的出射光入射至反射鏡,反射鏡的反射光入射至待成像組織;超聲換能器用于接收待成像組織產生的超聲波信號,超聲換能器的模擬電信號輸出端連接前置放大器的模擬電信號輸入端,前置放大器的放大信號輸出端連接AD轉換器的模擬信號輸入端,AD轉換器的數字信號輸出端連接多通道信號采集單元的數字信號輸入端,多通道信號采集單元數字信號輸出端連接數字信號處理單元的數字信號輸入端,數字信號處理單元的數字信號輸出端連接三維圖像重構單元的數字信號輸入端。

它還包括調制信號發生器和驅動器,

調制信號發生器的同步調制信號輸出端連接多通道信號采集單元的驅動信號輸入端和驅動器的驅動信號輸入端,驅動器的驅動信號輸出端連接聲光調制器的驅動信號輸入端。

本實用新型的優點:本實用新型成像所依據數據源為待成像組織的超聲信號,超聲信號的獲取克服了現有成像技術在成像深度與分辨率上不可兼得的不足。因此,光聲成像能夠獲得高對比度和高分辨率的組織影像。

光聲成像基本粒子能直達待成像組織7厘米的深處,大約3英寸,它依據探測到的光聲信號來重建組織內光能量吸收分布的圖像,很好地結合了光學和超聲兩種成像技術的優點,能夠更加精確的輔助醫生進行診斷和手術導航。

附圖說明

圖1是本實用新型所述光聲分子三維成像儀的結構框圖。

具體實施方式

具體實施方式一:下面結合圖1說明本實施方式,本實施方式所述光聲分子三維成像儀,它包括激光器1、聲光調制器2、凸透鏡3、反射鏡4、超聲換能器5、前置放大器6、AD轉換器7、多通道信號采集單元8、數字信號處理單元9和三維圖像重構單元10,

激光器1的激光信號輸出端連接聲光調制器2的激光信號輸入端,聲光調制器2的調制信號入射至凸透鏡3,凸透鏡3的出射光入射至反射鏡4,反射鏡4的反射光入射至待成像組織;超聲換能器5用于接收待成像組織產生的超聲波信號,超聲換能器5的模擬電信號輸出端連接前置放大器6的模擬電信號輸入端,前置放大器6的放大信號輸出端連接AD轉換器7的模擬信號輸入端,AD轉換器7的數字信號輸出端連接多通道信號采集單元8的數字信號輸入端,多通道信號采集單元8數字信號輸出端連接數字信號處理單元9的數字信號輸入端,數字信號處理單元9的數字信號輸出端連接三維圖像重構單元10的數字信號輸入端。

工作過程:

1、連續激光經過高頻脈沖波形信號調制后,形成光強度按調制信號曲線變化的調制激光。所述高頻脈沖約為10兆。

2、調制激光經聲光調制器分光、傳輸后,再經聚光處理,并由反射鏡4反射于待成像組織的某點,在光點上的組織會產生與調制激光波形相關聯的溫度變化,隨著組織的溫度變化將產生組織的壓力變化,從而產生微弱的超聲波。隨著組織特性的不同,產生的超聲波的強度和頻率會有所不同。

3、通過超聲換能器5檢測到微弱的超聲波,并將這些微弱的超聲波轉換成電信號,所述微弱的超聲波大約為幾個毫帕。

4、將這些微弱的電信號經過放大等處理后,通過高速A/D轉換,轉換成數字信號。

5、所述數字信號經過數字濾波處理后,獲得濾波后的數據。

6、改變調制激光的照射點,重復1到5步驟的操作。由三維圖像重構單元10生成組織圖像。

7、經過采集不同位置上照射后所產生的超聲波數據,形成不同位置上的組織的不同特征,通過這些不同特征找到組織不同位置是否有病灶發生或病理改變問題。從而實現輔助診斷和手術導航。

具體實施方式二:下面結合圖1說明本實施方式,本實施方式對實施方式一作進一步說明,它還包括調制信號發生器11和驅動器12,

調制信號發生器11的同步調制信號輸出端連接多通道信號采集單元8的驅動信號輸入端和驅動器12的驅動信號輸入端,驅動器12的驅動信號輸出端連接聲光調制器2的驅動信號輸入端。

光聲成像的主要用途是檢測氧代謝,氧代謝是癌癥的一大標志,所以光聲成像將使癌癥的診斷變得更早、更有效。本發明的實施不同于X射線成像,不會產生任何健康威脅,可配合內源性造影劑,獲得彩色分子圖像,是一種基于生物組織內部光學吸收差異、以超聲做媒介的無損生物光子成像方法。所述成像儀具有集成化、小型化的優勢,價格更便宜,使用更便捷,利于普及和推廣。

工作原理:因為激光的特點是窄線寬,利用生物組織的高光譜選擇性吸收差異,光聲成像就能夠實現高特異性光譜組織的選擇激發,所以不僅可以反映組織結構特征,更能夠實現功能成像,光聲成像開創了一種有別于傳統醫學影像技術的新成像方法與技術手段。

光聲成像結合了光學成像和聲學成像的優點。一方面,比純光學成像穿透更深,可突破激光共聚焦顯微成像LCSM、雙光子激發顯微成像TPEF、光學弱相干層析成像OCT等高分辨率光學成像深度的軟極限,約為1mm左右;另一方面,比傳統的MRI以及PET成像擁有更高的分辨率;其圖像分辨率可達到亞微米、微米量級,可實現高分辨率的分子成像。更重要的是光聲成像是一種非侵入式成像技術,這對于人體成像非常重要。由于使用的激光功率密度低于生物組織損傷閾值,組織中產生的超聲場強度遠遠低于組織的損傷閾值,所以光聲成像是一種非入侵、非電離的無損傷的成像技術。

因此,無損光聲成像作為一種新興的醫學影像技術,能夠在一定的深度下獲得足夠高的分辨率和圖像對比度,圖像傳遞的信息量大,可以提供形態及功能信息,在醫學應用領域具有廣闊的應用前景。

光聲成像能夠有效的進行生物組織結構和功能成像,為研究生物組織的形態結構,生理特征,病理特征,代謝功能等提供了重要的手段,特別適合于癌癥的早期檢測和治療監控,已經成為一個快速發展的研究領域。

光聲成像目前可用于:

1、心血管研究:對小動物活體進行心血管疾病,比如血管生成//生長、心肌炎、血栓、心梗等的深入研究,系統可輸出血紅蛋白濃度和血氧飽和度的定量數據。逐步應用臨床試驗。

2、藥物代謝研究:利用分子影像學技術,實時監測標記藥物在動物體內的運動情況,從而判斷該藥物是否能夠準確到達靶區和代謝途徑,以及治療效果評測。

3、腫瘤研究:進行直接、快速地測量和跟蹤各種癌癥模型中腫瘤的生長和轉移,及伴隨的血管生成過程,如肝癌模型、骨轉移模型等;并可對腫瘤的生長和轉移或癌癥治療中血紅蛋白濃度和血氧飽和度的變化、血管生成抑制效果等信息進行實時成像與分析。

4、疾病早期診斷:用分子影像學可對分子水平的病變進行檢測,進行以病理改變為評判基礎疾病診斷,實現疾病早期診斷。

5、根據光聲三維成像視頻,醫生可以實時全面了解病灶周圍組織的解剖結構關系,提高手術效果,實現手術實時導航。

其它應用領域:如基因表達、干細胞及免疫、.細菌與病毒、分子光學、腦科學研究等。

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