一种乳腺癌诊断的光超声波成像装置的制作方法

本发明涉及医用乳腺癌病变诊断及辅助治疗领域，具体涉及一种可用于检测浅表(体内)病变的乳腺癌诊断的光超声波成像装置。

背景技术：

脉冲激光照射生物组织时，位于组织体内的吸收体吸收脉冲光能量，产生瞬时升温并膨胀，产生超声波。这时位于组织体表面的超声探测器可以接收到这些外传的超声波，并根据探测到的光声信号来重建组织内光能量吸收分布的图像。激光光束入射到组织表面后，根据激光波长的不同，光束的穿透深度也不同。该过程中，光束受到多重散射和吸收，能吸收特定波长光的分子或物质被称为生色团。生色团吸收的光能通过分子振动和热弹性膨胀转化为热能，导致局部初始压力增加，形成波源，最终被组织表面的超声传感器探测到，转换为一系列时间序列的电信号。由于光声图像是通过一系列在不同空间位置探测的光声信号形成的，因此也可将光声图像视作空间压力分布的表示。激光能量在组织内积聚后产生的热能与探测到的超声信号直接相关，而激光能量的积聚又与组织的很多物理特性，如散射、吸收特性、热特性(包括热扩散率和热膨胀系数)以及弹性等特性相关，因此可通过超声信号了解组织物理特性的差异，利用这种特性可以检测人提内部浅表层的病变。但是该技术有两点不足之处：

第一：对于传感器自身参数的选择，探测带宽尤为重要，组织样本的自身特性及成像目的就决定了成像深度及解析度方面的要求，进而决定了超声传感器的探测带宽，因此光声成像系统更需要带宽较宽的检测设备；

第二：目前的检测设备多为通用设备，并不能适用于人体某些凹凸不平的表面；

第三：超声探头数量直接决定了用于后期成像的回波数量，目前的检测设备探头数量较少。

开发一种结构简单、操作方便，更适合人体表面放置的用于检测浅表(体内)病变的光声成像系统就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种碗状柔性光声成像装置，具有检测效率高、定位准确、设备简单等优势，

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种乳腺癌诊断的光超声波成像装置，它包括碗状柔性相控阵超声波探头、复合晶片、激光发射器、激光探头、超声波接收器、数据处理单元和图像显示器；其特征在于：碗状柔性相控阵超声波探头发射信号到超声波接收器，激光发射器连接激光探头，超声波接收器和激光发射器连接数据处理单元，当数据处理单元接收到信号后，其中的信号滤波放大器、a/d变换模块等将对信号进行处理，接着数据处理单元连接图像显示器，碗状柔性相控阵超声波探头中间设有激光探头，碗状柔性相控阵超声波探头内置分布多个复合晶片。

本发明所述的激光探头旁边安装了耦合剂注入口，结构更加简单便携。

超声换能器由碗状壳体和柔性结构以及多阵元阵列复合晶片结构构成，以相控阵技术为原理，利用多阵元阵列复合晶片获取不同初始相位的信号源；碗状探头壳体采用柔性材料，可以更加贴合人体表面，尤其适合乳腺及前列腺等部位的病变检测。

作为本发明的进一步改进；采用碗状柔性相控阵超声波探头，其具有可变形、易弯曲等特点，更加适合乳腺、前列腺等位置病变的检测；碗状柔性相控阵超声波探头分布多个复合压电晶片，增加回波信号的接收通道，提升后期成像结果分辨率；在碗状柔性结构上同时安装了用于接收超声波的阵列复合晶片激光发射探头。

脉冲激光发射器向乳房组织内部发射一定频率范围的激光，生色团吸收的光能并产生超声波，被本装置内的碗状3d阵列超声相控阵传感器探测到，经过超声波接收器及数据处理单元，利用合成孔径算法，将波形信号合成为图像并在图像显示器中显示。

本发明所述的一种碗状柔性光声成像装置，其操作方法为：

(1)将碗状柔性相控阵超声波探头放置于病患处，边缘与人体表面紧密贴合，从耦合剂注入口注入耦合剂，待耦合剂充满碗状柔性相控阵超声波探头和人体表面空间之后，通过激光发射器和激光探头向人体组织内部发射一定频率的激光光束，光束受到多重散射和吸收，能吸收特定波长光的分子或物质被称为生色团；

(2)生色团吸收的光能通过分子振动和热弹性膨胀转化为热能，导致局部初始压力增加，形成波源，最终被组织表面的超声传感器探测到，转换为一系列时间序列的电信号，根据探测到的这些超声信号来重建组织内光能量吸收分布的图像，并由图像显示器显示。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

a)定位精确：利用多晶片接收回波数据，基于合成孔径技术合成图像，可以更加加精确的成像病变位置；

b)技术先进：采用柔性壳体，更加贴合检测表面，获取数据更加景区；

c)灵敏度高：增加阻尼层来吸收背面的振动，并且通过树脂作为声匹配层来减小超声波的周期数，增加接收探头的带宽，数据处理更加精确；

e)此方案装置简单，实用性强，检测效率高等。同时具备实时监测功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的装置的结构示意图。

图2为图1的柔性结构横截面结构示意图。

图3为本发明所提供的装置加入阻尼层前后的带宽变化示意图。

图4、图5为发明所提供的装置加入阻尼层前后的回波波数变化示意图。

在图中，复合晶片1，碗状柔性结构2，耦合剂注入口3，耦合剂4，激光发射器5，激光探头6，人体组织7，激光光束8，生色团9，发射超声波10，回波信号11，超声波接收器12，数据处理单元13，图像显示器14，保护层15，软树脂材料16，阻尼层17，声匹配层18；未加阻尼层时频谱分析曲线19，加阻尼层时频谱分析20，未加阻尼层带宽21，加阻尼层带宽22；未加入阻尼层波形23，加入阻尼层波形24.

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种碗状柔性光声成像装置，将复合晶片1按照规律安装于碗状柔性结构2上，组成阵列结构。柔性结构上端装有耦合剂注入口3，工作时将碗式探头放置于病患处，边缘与人体表面紧密贴合。从耦合剂注入口3注入耦合剂4，边缘与人体表面紧密贴合。待耦合剂充满碗状探头和人体表面空间之后，通过激光发射器5和激光探头6向人体组织7内部发射一定频率的激光光束8，光束受到多重散射和吸收，能吸收特定波长光的分子或物质被称为生色团9。生色团吸收的光能通过分子振动和热弹性膨胀转化为热能，导致局部初始压力增加，形成波源并向周围发射超声波10，最终被碗状结构中的阵列复合晶片探测到，每个晶片将接收到的回波信号11传输至超声波接收器12并转换为一系列时间序列的电信号传输至数据处理单元13，根据探测到的这些超声信号来重建组织内光能量吸收分布的图像，并由图像显示器14显示。

请参阅图2，所述的超声换能器b由多层结构组成，最上端是保护层15，利用可变形材料制成；中间层由1024个复合晶片组成，排列方式列为8×8，外形尺寸10mm×10mm×2mm。为了使超声换能器与身体较好地贴合在一起，复合晶片1之间采用软树脂材料16粘合，其具有可变形、易弯曲等特点；阻尼层17位于探头的背面，用于吸收不必要的振动；最下层是与皮肤直接接触的声匹配层18，也具有可变形特点，因此探头可以紧密贴合在弯曲表面上。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。