专利名称：阻抗测象装置及多单元测头的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于一个点阵列上，尤其是病人皮肤或另外组织表面上的点阵列上电位的测量的测象系统。
皮肤上电位的测量具有许多应用。例如，心电图是从测量由病人心脏在皮肤各点上产生的电位的测量而获得的。
皮肤电位也被确定人体组织电阻抗的装置进行测量，这种装置包括两维的(例如美国专利US5,063,937，US4,291,708及US4,458,694)或三维的(例如US4,617,939及US4,539,640)人体组织阻抗测象。在这种系统中，电位被传导到身体的一个点或多个点上并在身体的另外点上进行测量。基于这些测量及基于在过去几十年中开发出来的计算法，可产生出阻抗图或阻抗偏差的另外指示。
美国专利US4,291,708及4,458,694以及“通过阻抗测量屏显乳腺癌”(G.PIPERNO等人著，F ontiers医疗生物工程杂志第二卷第二期第111-117页)中描述的系统中确定病人皮肤表面一点与病人身体上某一参考点之间的阻抗，这些文献中公开的内容结合于此作为参考。这些参考文献描述了多元件测头对于癌测定的应用，尤其是使用乳房中阻抗的检测偏差检测乳腺癌。
在这些参考文献中描述了多单元测头，其中一系列的扁平的不锈钢传感元件安装在一个PVC基座上。一个引线连接在这些单元的每个与检测电路之间。基于在各单元与身体上远处部分之间测得的阻抗，信号处理电路确定出乳房中阻抗的偏差。基于阻抗的确定，可以检测出肿瘤，尤其是恶性肿瘤。
在该系统及使用这种多单元测头的另外系统中，多单元测头是一个关键性元件。一方面，各单个元件必须与皮肤及与传感或处理电子部分的相应点保持良好接触并且彼此间很好的绝缘。另一方面，使用改善皮肤接触的胶具有信号串扰、干燥的胶形成在单元上及病人之间卫生关联的危险。
在题为＂用于生物学材料的介电特性的体内测量的电容传感器＂(KarunayakeP.A.P.Esselle及Stanislaw S.Stuchly著，IEEE会刊，仪器及测量，第37卷第1期第101-105页)的文章中描述了用于在无线电及微波频率下生物物质介电特性的体内及玻璃试管内测量的单元件测头。所描述的该传感器并不适用于阻抗测象。
在题为“器官的电阻抗测量-用于研究及临床应用的仪器设备”(E.Gersing著，Biomed.Technik 36(1991)，6-11)的文章中描述了使用单元件阻抗测头来测量器官阻抗的系统，所描述的该装置不适用于阻抗测象。
在题为“由病变过程转变的肝组织的阻抗测量”(Ann.Gastroentreol.Hepetol，1992，28，no.4，165-168)的文章中描述了使用薄注射电极进入深组织的测头。使用超声波定位该电极及取得样品用于细胞及组织的测定。该电极构成在取样品使用的活组织检查针上。
在题为“在CT引导的立体触觉外科手术期间的连续阻抗监视囊状及硬质损伤的相对值”(V.Rajshekhar著，英国神经外科杂志(1992)6，439-444)的文章中描述了使用具有单电极的阻抗测头测量损伤的阻抗特性。该研究的目的是使用对损伤作出的测量来确定损伤的范围及更精确地定位损伤。测头由CT引导到肿瘤及当测当通过损伤时在损伤内作四次测量。损伤的活检是当测头引导到位时使用测头的外套并在测头本身抽出后进行的。
在题为“用于穿腔壁心脏记录的刚性及柔性薄膜多电极阵列”(J.J.Mastrototaro著，IEEE会刊，BIOMED.ENG第39卷第3期，1992年3月，271-279)的文章中描述了一种针状测头及一种扁平测头，每种具有多个电极，用于测量心脏产生的电信号。
在题为“由分散电极获得的激发模型的基于图象的显示”(D.S.Buckles等人，IEEE会刊，BIOMED.ENGR.第42卷第1期1995年1月，111-115)的文章中描述了通过使用基片上的一个电极阵列对心脏上产生的电信号进行测量的系统。通过摄象机对心脏及放置到位的电极观察并由操作者对显示器上电极的位置作出标记。该系统接着显示具有位置标记的心脏(如同在放置电极前所看到的)。
在题为“用于脑内记录的多薄膜半微型DC测头的开发”(G.A.Urban等著，IEEE会刊，BIOMED.ENGR.第37卷第10期，1990年10月，913-917)的文章中描述了具有一系列沿其长度及周面分布的电极的细长铝陶瓷测头，它用于测量脑内的功能参数(电信号)。在立体触觉外科手术期间进行在目标点上与电激励一起的电生理学记录，以便在目标点立体触觉计算后精确地定位测头。使用了两维X射线测图，以便验证电极尖的精确定位。
本发明某些方面的一个目的是提供一种多单元测头，它具有改进的及更均匀的并可重复的与皮肤的接触，并且最少依赖操作者的专长及最小冒病人之间污染的危险。
本发明某些方面的一个目的是提供改善的传感单元之间的绝缘，并允许当测头压在皮肤上时能滑动测头。
本发明某些方面的一个目的是提供相对便宜的可任意处置(用后可丢弃)的多单元测头。
本发明某些方面的一个目的是提供具有是够透明度的多单元测头，以便能观察组织表面特征及能相对皮肤的或皮肤上的物理特征定位测头。
本发明某些方面的一个目的是提供一种区分人为现象及异常的方法。
本发明某些方面的一个目的是提供一种用于电阻抗测图的系统，它能有利地使用显示器获得电容及电导两种信息。
本发明某些方面的一个目的是提供一种用于对乳房或另外身体部位作电阻抗检查的系统，它能提供关于在乳房或另外体区中检测的阻异常位置的更精确信息。
本发明某些方面的一个目的是提供具有可变空间分辨率的电阻抗测量。
本发明某些方面的一个目的是提供两维电阻抗测量，它能给出异常部分到皮肤表面距离的指示。
本发明某些方面的一个目的是提供特别适合于乳房阻抗测量的装置。
本发明某些方面的一个目的是提供对放置长形物体如活检针、定位针、光纤内诊镜等的引导并使用实时和/或记录的立体触觉图象来引导该物体。
本发明某些方面的一个目的是提供一种具有阻抗测量功能的活检针以帮助进行活检。
本发明某些方面的另一目的是提供电阻抗图结果与光学、超声波或另外测象方式的结果之间的更直接比较。
本发明某些方面的一个目的是提供在一解剖图上显示方位及区域的装置及方法，从其中可获得阻抗图形与解剖图象的一起显示。
本发明某些方面的一个目的是提供一种装置，它能有助于X射线及阻抗的乳房肿瘤查图象之间的直接比较，例如通过图象的重叠。
本发明某些方面的一个目的是提供确定多频率阻抗图的方法。
本发明某些方面的一个目的是使用脉冲电压激励优化阻抗测图。
本发明某些方面的一个目的是提供对一区域的碰触及触觉传感并同时提供该区域的阻抗图。
通常，在本文中所使用的词“皮肤”意味着皮肤或另外目标的组织。
因此，根据本发明的一个优选实施例提供了一种多单元测头，该测头提供对组织表面的电连接，它包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适于与组织表面接触的正面部分；多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元及分隔单独传感单元的分隔部分，它使得在各单独传感单元与组织表面相接触时，传感单元基本上彼此绝缘。
最好，传感单元包括一种导电的粘胶。另一方式或附加地，本发明一优选实施例中传感单元包括导电的、柔性的固体。
另一方式或附加地，本发明一优选实施例中传感单元包括浸渍了导电粘胶的海绵。
在本发明一优选实施例中，每个单独的传感单元位于由分隔部分及传感单元下面的基片构成的坑中。
最好，基片上在传感单元反面的一侧构有用于定位多单元测头的锯齿。
在本发明的一优选实施例中，坑是在一材料片上冲出凸出的分隔部分形成的，由此使未凸出的片部分形成传感单元下面的基片。最好冲出坑的背面是锯齿状。
在本发明的一替换优选实施例中，坑是通过冲孔的片构成的栅格叠置形成的或由挤压基片形成的。
另一方式是，坑是通过在基片上印出分隔部分形成的。
在本发明的一优选实施例中，在坑内的基片的第一表面及基片的第二相反表面之间具有电连接。最好该装置还包括一个在基片第二表面上的各向异性的导电片。
另一方式是该测头最好包括在基片第二表面上的导电接触点，它连接到基片的第一表面，及一个在导电触点上面的粘性接触。
在本发明一优选实施例中，传感单元不伸延过分隔部分的顶部或不伸延到分隔部分的顶部。
在本发明一优选实施例中，测头包括具有导电表面的盖，该导电表面面对着传感单元的正面部分。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种用于对组织提供电接触的多单元测头，它包括多个单独导电的传感单元，每个单元具有适合与组织接触的正面部分；多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；及一个具有面对着传感单元正面部分的表面的盖，至少所述面对传感单元的表面部分是导电的表面。
最好，该盖是由柔性材料作成的，及其中在未受力的状态下，所述导电表面不与所述导电传感单元相接触。
在本发明的一优选实施例中，该盖是这样构成的，即当盖的在导电表面反面的表面被压向传感单元时，导电表面与传感单元相接触。
在本发明的一优选实施例中，盖还包括在面对着单独传感单元并远离单元传感单元的表面上的一个区域，该区域是与所述面对传感单元的部分电连接的区域，该多单元测头还包括一个电连接到测头外部的触点。最好，在不受力的状态下，所述导电表面不与所述触点相接触，及其中所述盖是这样构成的，当盖的在导电表面反面的表面被压向传感单元时，该导电区域与触点相接触。
在本发明的一优选实施例中，该测头还包括至少一个用于连接到外部电源的触点及包括在传感单元反面的导电表面与该触点之间的阻抗单元。
最好，该盖包括在传感单元反面的导电表面及该触点之间的阻抗单元。
根据本发明一优选实施例还提供了一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，它包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中基片的在传感单元反面的一侧上构有锯齿，用于定位多单元测头。
根据本发明的一优选实施例，还提供了用于测量组织阻抗的多单元测头，其中测头单元足够地透明，以使得在测头放置到与组织相接触时能看到测头下面的组织。
根据本发明一优选实施例，还提供了一种用于对组织表面提供电接触的多单元测头，它包括
多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中，测头足够地透明，以使得当测头放置到与组织相接触时，能看到测头下面的组织。
最好，传感单元由多孔的导电材料作成。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，它包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中传感单元由多孔的导电材料作成。
最好，传感单元形成在一个柔性表面上，由此使多单元测头至少部分地与组织相一致。
最好，该测头在传感单元之间设有孔，用于通过一个薄的细长形物体。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，它包括在一表面上分隔面置的单独的导电传感单元的一个阵列，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中导电单元的面积小于由阵列包含的全部面积的50％。
根据本发明的一优选实施例还提供了一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，它包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中测头在传感单元之间设有孔，用于通于一个薄的细长形物体。
最好，至少面向着待测组织的测头的表面部分粘附在组织上。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，它包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中至少面向着待测量组织的测头的表面部分粘附在组织上。
在本发明的一优选实施例中，该测头还包括用于将测头连接到人员手指上的装置，由此使该人员能结合阻抗测象进行触摸检查。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，它包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及一个具有手指的手套，所述传感单元连接在手套外侧的一个手指上，由此使戴手套者能结合阻抗测象进行触摸检查。
根据本发明一优选实施例，还提供了一种用于在多导体传感装置与组织表面提供电连接的多单元中间装置，它包括多个单独的导电传感单元，它们彼此基本上电绝缘，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分及与多导体传感装置可拆地配合的背面部分。
最好，该中间装置包括在背面部分上的电触点，它们与传感单元电连接及与多导体传感装置上的多个配套触点相接触。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种导(液)管或内诊镜测头，它包括如上所述的多单元测头；及一个光导纤维观察器，当测头与组织接触时该观察器的视野至少包括测头的一个表面。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种导(液)管或内诊镜测头，它包括用于对组织提供电连接的多单元测头，该测头包括在一基片上的多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分及从另一表面可看到的确认标记；及一个光导纤维观察器，它的视野至少包括测头的另一表面。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种活组织检查针，它具有一个前端、用于插入到经受活检的组织中，及一个细长的外表面；及至少一个形成在所述外表面上的阻抗传感单元，它在活检期间提供对组织的电连接。
最好，至少一个传感单元包括多个彼此电绝缘的并沿该外表面长度分隔地布置的传感单元。
另一方式或附加地，至少一个传感单元最好包括多个彼此电绝缘的并沿该外表面四周分隔地布置的传感单元。
在本发明的一优选实施例中，至少一个传感单元包括多个彼此电绝缘的并沿该外表面的长度及四周分隔地布置形成了单元矩阵的传感单元。
根据本发明的一优选实施例还提供了用于对乳房阻抗测象的装置，它包括多单元测头，其包括多个传感单元并适于安放在乳房的一侧；一个适于安放在乳房上基本在多单元测头对面一侧上的电极；及一个电源，它在至少电极一部分及至少一个测头单元之间提供电压。
根据本发明的一优选实施例，还提供了用于对乳房阻抗测象的装置，它包括多单元测头，其包括多个传感单元并适于安放在乳房的一侧；一个适于安放在乳房上基本在多单元测头对面一侧上的电极；一个附加电极，它适于安放在离乳房远的身体部分上；及一个电源，它在附加电极及至少一个测头单元之间提供电压。
最好，多单元测头及用于安放在乳房一侧上的电极形成相应的并列平面。
另一方式是，在本发明的一优选实施例中，多单元测头及用于安放在乳房一侧上的电极形成彼此成一角度的两个平面。
最好，该装置包括多个接收器，它们测量传感单元上的电信号。
在本发明的一优选实施例中，适于安放在乳房一侧上的电极包括第二多单元测头。
最好，至少一个多单元测头是符合乳房形状的非平面状。该非平面状阵列可以是刚性的或柔性的。
另一方式或附加地，至少一个多单元测头是柔性的并由此适应于乳房的形状。
根据本发明的一优选实施例，还提供了用于对乳房阻抗测象的装置，包括第一多单元测头，它包括多个传感单元并适于安放在乳房的一侧；第二多单元测头，它适于安放在乳房上基本上在第一多单元测头对面的一侧，及一个电源，它通过提供电压至少交替地对第一及第二多单元测头中一个或另一个的某些单元供电，其中未供电的一个多单元测头基于提供给被供电的测头的电压形成一图象。
根据本发明的一优选实施例，还提供了用于对组织阻抗测象的装置，它包括一个阻抗测头，其产生代表被单元检测的阻抗值的电信号及具有一个确认标记，它在测头接触组织时可被看见；一个阻抗图象发生器，它接收该信号并产生阻抗图象；一个摄象机，它观察测头及组织并产生出视频图象；及一个视频图象处理器，它接收测头未就位时的组织的视频图象及测头就位时的视频图象，并提供一个具有确认标记的组织的视频图象及与它重叠的阻抗图象。
根据本发明的一优选实施例，还提供了对乳房阻抗测象的方法，它包括(a)将包括多个传感单元的多单元测头定位到乳房的一侧上；(b)将一电极定位到乳房上基本与多单元测头对立的一侧上；(c)使电极得电；及(d)测量多单元测头中至少某些单元的信号。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种对乳房阻抗测象的方法，它包括
(a)将包括多个传感单元的多单元测头定位到乳房的一侧上；(b)将一电极定位到乳房上基本与多单元测头对立的一侧上；(c)将第二电极定位到身体的一部分上；(d)使第二电极得电；及(e)测量多单元测头中至少某些单元的信号。
最好，(b)包括将第二多单元测头定位到乳房上基本与多单元测头对立的一侧上。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种对乳房阻抗测象的方法，包括将第一包括多个传感单元的多单元测头定位到乳房的一侧上；将第二多单元测头定位到乳房上基本与多单元测头对立的一侧上；使比第二多单元测头的多个传感单元的全部少的单元得电；及测量多单元测头中至少某些单元的信号。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种在一病人身体区域中放置细长形部件时的引导方法，包括(a)将该细长形部件插入到组织中，所述部件包括在其上的多个阻抗测量传感单元；(b)测量多个传感单元及与病人接触的电极之间的阻抗；及(c)响应在(b)中作出的测量将部件引导到具有确定阻抗特性的所需位置上。
最好，该方法还包括
对包括细长形部件的病人身体区域测象及产生它的图象；接收该图象及在(b)中作的阻抗测量，及将阻抗测量的图象叠加到细长形部件及周围组织的图象上；及显示所述叠加图象。
在本发明的一优选实施例中，该细长形的外表面构有阻抗测量单元的矩阵，每个单元测量在大致垂直于单元的方向上的组织的阻抗，及其中显示器基于阻抗测量指示用于细长形部件的引导方向。
根据本发明的一优选实施例还提供了一种在病人身体部分中放置细长形部件时的引导方法，包括形成在给定方向上所述部分中至少一部分的第一两维阻抗图象；使用对第一图象平面放置成已知角度的多单元阻抗测头形成该部分中至少一部分的第二两维阻抗图象；将细长形部件插在多单元测头的单元之间；及至少部分地在第一及第二两维图象的引导下将细长形部件引导到待取活捡组织的点上。
最好，该细长形部件穿过阻抗测头单元阵列中的一个孔插到身体中，并包括基于被阵列接收的信号提供两维阻抗图象；基于该两维图象引导细长形部件；及基于由细长形部件上阻抗测量单元接收到的阻抗信号确定细长形部件的所需深度。
根据本发明一优选实施例，还提供了一种方法，它包括提供一个阻抗测量系统，其包括连接在检查者至少一个手指上的多单元测头；及提供对基于由所述单元检测信号产生的阻抗的指示，由此同时获得对被检查组织的触觉及阻抗的指示。
根据本发明的一优选实施例，还提供了用于改进阻抗成象灵敏度的一种方法，它包括用多单元测头接触组织；用至少一个电极接触组织的一个不同部分；用脉冲电压激励至少一个电极；响应所述脉冲电压测量至少多个测头单元上的信号；计算由所述电压及多个所述单元上多种频率的信号所代表的导纳的实数及虚数部分；及选择至少一种频率作为测量频率，它对于测头上所选不同单元上的所述测量值给出大的差别。
根据本发明一优选实施例，还提供了用于从多单元阻抗测头所测到的相对周围的阻抗偏差中识别人为异常的方法，该多单元阻抗测头当其放置到组织表面时形成一个组织的阻抗图，该方法包括操作移动测头下面的组织而使测头保持与组织表面的静止接触；及将在阻抗图上在操作方向上移动的那些阻抗偏差识别为非人为异常。
根据本发明的一优选实施例，还提供了用于从多单元阻抗测头所测到的相对周围的阻抗偏差中识别人为异常的方法，该多单元阻抗测头当其放置到组织表面时形成一个组织的阻抗图，该方法包括沿组织表面移动测头；及将当测头移动时在阻抗图中保持静止或消失的偏差识别为人为异常。
根据本发明一优选实施例，还提供了用于从多单元阻抗测头所测到的相对周围的阻抗偏差中识别人为异常的方法，该多单元阻抗测头当其放置到组织表面时形成一个组织的阻抗图，该方法包括将测头与组织一起移动；及将在阻抗图中在与测头及组织移动方向相反的方向上移动的那些阻抗偏差识别为固定人为异常。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种显示阻抗测象信息的方法，它包括显示至少一个区域的阻抗图；及显示在病人生理图象上该图区域的指示。
最好该显示方法包括同时显示同一区域的电容及电导图。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种显示阻抗测象信息的方法，它包括显示一个区域的电容图；及同时显示同一区域的电导图。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种显示阻抗测象信息的方法，包括计算多个图象测量点的图；及同时显示测量点。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种显示阻抗信息的方法，包括
计算多个频率下至少一个图象点的多个图；及同时显示这些图。
根据本发明的一优选实施例，还提供了一种区分可疑的癌与可疑的非典型增生的方法，包括将一区域的电容图与同一区域的电导图相比较；如果在低于500Hz的某一频率时电容值低于周围的电容值而电导值高于周围的电导值，则将与周围的偏差分类为可疑的非典型增生；及如果在低于500Hz的某一频率时电容值及电导值均高于周围的值，则将与周围的偏差分类为可疑的癌。
从以下结合附图的详细说明中将会更完整地理解及认识本发明，附图为
图1是根据本发明一优选实施例的阻抗绘图系统的整体图，该系统尤其适于胸部阻抗绘图；图2是根据本发明一优选实施例的用于胸部阻抗绘图的测象头的透视图；图3A及3B表示适于用于图2的测象头中的两个优选测头构型的部分解体图；图4是根据本发明一优选实施例的多单元测头一部分的顶视图；图5A是适用于图3B中测头构型的图4测头沿线V-V的部分分解的部分横截面侧视图；图5B是根据本发明的一优选实施例的一替换测头的部分分解的横截面侧视图；图5C表示根据本发明一优选实施例的多单元测头的一个替换实施例；
图6A是根据本发明一优选实施例的一个手持式测头的透视图；图6B表示根据本发明一优选实施例的图6A中测头的部分解体的底视图；图7A是根据本发明一优选实施例的指尖测头的透视图；图7B是表示适形的多单元测头；图8表示根据本发明一优选实施例的用于确定异常组织位置的体内操作测头；图9表示根据本发明一优选实施例的腹内诊镜测头；图10表示根据本发明一优选实施例的活检针；图11A表示使用根据本发明一优选实施例的图10中活检针的一种方法；图11B是与图11A中方法结合地使用的显示的一部分；图11C表示根据本发明一优选实施例的活检引导系统；图11D表示根据本发明一优选实施例的一个正面活检引导系统；图11E表示根据本发明一优选实施例的一个侧面活检引导系统；图12非常概要地表示图8中体内操作测头结合摄象机用于更有效地使阻抗测量与测头的放置相关联；图13表示根据本发明的与光纤发光器-测象器一起使用的腹内诊镜；图14表示根据本发明一优选实施例的显示，它表示显示非典型增生的电容及电导的两种图象；图15表示根据本发明一优选实施例的显示，它表示显示癌的电容及电导的两种图象；及图16表示用于检验所检测的局部阻抗偏差是非人造异常及评价该偏差的一种方法；图17A及17B是根据本发明的一优选实施例的适用于阻抗绘图的电路的方框图。
现在参照图1及2，它们表示适用于绘制胸部阻抗的阻抗绘图装置10。
该绘图装置10包括一个测象头12，对其将在下面叙述。该测象头顶着胸部并保持与其接触，用于对其提供电刺激信号并从那里接收反应电信号。测象头发出及接收的信号是由一个计算机/控制器14产生及接收的，它在测量情况下产生胸部阻抗图以显示在一监视器16上。该阻抗图可存储在计算机/控制器14中，以便以后观察或处理，或借助硬拷贝装置18提供复制，硬拷贝装置可以为激光打印机，视频打印机，偏振成象机或胶片成象机或多用成象机。
整个绘图装置10可方便地放置在一移动车20上，以有利于测象头相对病人移动。
图1还表示了一个以下将要详述的手持式测头100，及一个参照测头13。
图2更详细地表示测象头12。测象头12包括一个可移动的下板状测头22及一个固定的上板状测头24，它们安装在一对轨柱26上，以便能改变板状测头22和24之间的距离。
板状测头22沿轨柱26的移动可由包括适于防止过压力装置的电动机(未示出)来获得，如在传统的X射线检查成象装置中的那样，或用手动来获得。
或是在板状测头22和24的一个上或是在这两者上分别设置多单元测头28和30，对它们将在后面详述。它们用多个传感单元与胸部形成电接触，以便选择地对胸部提供电刺激并测量对施加信号作出反应所产生的信号。换一种方式，可用参照测头13对胸部提供电刺激，参照测头可置于病人的手臂、肩部或背部上，亦或病人的另外部位上。
实际上，胸部插在测头28及30之间且板状测头24降下以使胸部压在两测头之间及在传感单元和胸部皮肤之间提供更好的接触。虽然对胸部施压是需要的，但对于阻抗测象所需施压的程度比X射线胸部肿瘤检查仪中的要低得多，并象本发明的绘图技术是典型无痛苦的。
作为替换或附加地，这些测头可弯曲成具有胸部表面的形状。
测象头12设有一种枢轴(未示出)，以使得该头能绕它的一个或多个支点任意转动。这能使胸部的中侧及首尾均被测到。最好，头12这样构成，即在板状测头22和24的表面设有一基本上垂直的部分，以使得有助于整个胸部进入到最大距离之间的空间中并保持它免于偶然的脱出。当病人躺在板上时是特别有用的，这使得她的胸部能向上地定位在板状测头之间。
此外，在本发明的一个优选实施例中，一个或两个测头28及30可借助它们相关的板状测头22或24的转动机构27绕其一端上的轴转动，该转动机构如图2所示用于测头28。作为替换或附加地，测头28和/或30可以滑动，例如沿部件31滑动。
这种附加的滑动及转动的灵活性对提供测头与胸部皮肤更紧密的接触是有利的，胸部通常具有锥形。此外，这种灵活性能对胸部接近胸壁或助骨架的区域更好地测象，这些部位在X射线胸部肿瘤检查仪中的成象是极为困难的。
图3A及3B是适用于图2中根据本发明优选实施例的测象头的两个测头构型的局部解体图。
在图3A的实施例中，一种优选的可拆卸的多元件测头62通过一对配套的多插销连接器51和52连接到一个测头基座50上。电缆53将连接器52连接到计算机14。当多单元测头62插入到基座50中时(这就是说，当连接器51被完全插入到连接器52中时)，测头62相对坚硬的底部座落在形成于基座50中的内台54上，以使得基座表面55与测头元件62的表面最好基本上共面。
在图3B的实施例中，在基座50上形成一系列的触点82且一个可自由处置的多元件测头62’被连接到这些触头上，这将如以下参照图5A及5B所述的。电缆53将触点连接到计算机14。
图4，5A及5B表示多元件测头62’及触点74的顶视图及侧视图，并且图5A及5B表示测头62’沿线V-V的局部分解横截面的侧视图。虽然图4，5A及5B中所示的实施例尤其适用于图3B的测头构型，但在图5中所示的多个结构是与本文中所述的另外构型的多元件测头相同的。
如图4，5A及5B所示，可自由处置(即使用后可丢弃)的多元件测头62’最好包括多个被分离器或分隔单元隔开的传感元件64。
如图5A及5B中可更清楚看出的，传感单元64在坑70中包括与生物相容的导电材料，如有时对ECG测头所使用的(例如由Cambrex水凝胶公司(Harriman，NY)销售的Neptrode E0751或Neptrode E0962水凝胶)，坑70由一种聚酯薄膜中另外柔性非导电基片68、如薄聚酯膜片的第一前侧面和分隔单元66构成。对于测头62’，聚酯薄膜片的合适厚度为0.2mm。在每个坑的中心上该基片最好被刺孔。由剌孔产生的孔被填以导电材料，该导电材料也出现在坑70的底部及基片68的第二后侧面上，在基片的每侧上形成了一对电触点72和74，及在该对触点之间的导电连通部分76。如图所示，对于每个传感元件设有分隔的触点对及连通部分。
作为替换，基片可用任何合适的惰性材料包括塑料作成，如聚乙烯，聚丙烯，PVC等。
坑70可用多种方式形成。一种形成坑的方法是在一张塑料片上冲出方孔阵列，该塑料片如聚丙烯片并约0.2-1mm厚。这使得在该片中仅包括分隔单元。该片与已剌孔及在其中已形成触点和连通部分的基片68相粘合。另一种形成坑的方法是将包含触点和连通部分的基片压出凸纹以形成具有从基片突起的脊形式的分隔单元，如图5B所示。还有另一种产生坑的方法是使用乳胶基油墨或另外具有合适坚固性及柔性的生物相容材料印制坑壁。又一种产生方法是通过基片与分隔单元模注在一起。还有一种产生坑的方法是在基片上层叠预成型的栅格，栅格是通过在塑料片中冲切出分隔单元，通过注模或另外的装置形成的。
导体及连通部分可以是提供孔的可靠连通包封的任何导电材料。一种制造触点及孔的方法是在基片的两侧上通过网板印刷触点。如果使用了一种具有合适粘度的导电糊，该糊将填在孔中并在触点72和74之间形成可靠的接触。虽然可使用多种导电材料，但最好是非极化导体，如银/氯化银。一种适合将导体丝网印刷在基片上的导电糊是由Creative Materials公司(Tyngsboro，MA)制造及销售的一种可垫印导电油墨NO.113-37。
通常触点72及74仅为10-200微米厚，及坑70通常在约0.2mm的分隔单元顶部之内填入导电粘胶材料或水凝胶材料。一般，如果使用低的分隔单元，可省掉水凝胶。但是在本发明的该优选实施例中，坑中至少部分地填有水凝胶或类似材料。
水凝胶可由紫外线处理和热处理的混合物两者来得到。在每种情况下，将测定量的未处理半液态水凝胶导入每个坑中并使水凝胶受处理固化。另一方式是，坑中填充未处理的材料，并将以预定力压在分隔单元顶部的橡皮滚通过分隔单元顶部移动。这将使得在水凝胶顶部与坑顶部之间形成所需间隙。
在本发明的一个替换实施例中，水凝胶材料被浸渍了导电粘胶的泡沫材料或类似的支持基体取代，或简单地用导电胶将坑填到所需高度。
在使用测头时，将测头压在皮肤上，皮肤被压到坑中并与水凝胶或替换导电材料相接触。可选择地，用一些粘性导电胶，如Lectron II导电胶(Phar maceutical Innovations公司，Newark，NJ)来改善与皮肤的接触。在此情况下，分隔单元将减少单元之间的电导，以保持各单独测量点的实际阻坑。另一方式是，导电胶可与测头封装在一起，用导电胶填充在水凝胶顶部与坑顶部之间的空间中。导电胶的应用是可取的。因为这能有利于测头的滑动并当其压着皮肤时容易使其定位。分隔单元在测头以一些压力施加在皮肤上时实际上阻止导电胶在相邻的传感单元之间形成低电导通路并使各水凝胶单元免于彼此相接触。
在本发明的另一优选实施例中，传感单元由浸渍了银或另外导电材料的导电泡沫或多孔材料、如硅橡胶或另外的导电橡胶或合成橡胶，如图5C中所示。图5C表示没有壁66的传感单元。如图5C中所示从基片上伸出的单元可通过将它们隔开足够远以使它们在使用时彼此不接触或是通过在它们的侧面上涂以绝缘材料层，如聚乙烯或另外的软性非导电塑料或橡胶涂层来获得实际的电绝缘。
对于相对短的刚性的或可压缩的单元来说，已经发现当传感单元的尺寸减小到不大于70％(最好不大于50％)的阵列区域被覆盖的程度，就能充分地使相邻单元之间的“串扰”减小到可接收的程度。
如果仅通过间隔就能获得测头单元之间足够好的绝缘，则可施加没有水凝胶及不用壁66的泡沫或另外的单元。如图5C中所示的传感单元当其压在组织上时能与不平的表面相一致及适配。
最好，仅用于一个病人的并然后丢弃的多单元测头62’是可拆地连接到测头座上的，该测头座最好包括具有多个与基片背面的触点74相对应的触点82的印刷电路板80，且每个印刷电路板触点82与基片上相应的触点74电连接。为了有助于配套触头的对准，最好在印刷电路板80(图4)上或附近设置定位引导件90。该引导件可由一系列的引导标记组成的或可由形成一个框的升高边缘组成的，在其中或其上插放基片。在印刷电路板80内的导体将每个触点与连接器51的一个插销相连接，该连接器最好安装在印刷电路板80上。
作为替换及优选方式，引导件可由位于印刷电路板80上或在其附近的两个或多个销组成，它们插入到测头62’的配合孔中，将如以下参照图6B所描述的。
另一方式如图5B中所示，基片68冲台的背面可作为一个或多个凸出单元83的引导件，这些凸出单元最好安装在印刷电路板80上。最好是设置多个的凸出单元以便得到基片与印刷电路板的良好定位。这些凸出单元可沿测头的周边设置并形成如图5B所示的框形结构或形成与框角上冲台形状相匹配的X形状的凸起部分。
凸出单元83可由聚碳酸酯、醋酸脂、PVC或另外通用的惰性塑料，或由非腐蚀性材料如不锈钢制成。
导线84与每个印刷电路触点82相连接并也连接到提供电压的和/或测量各单个传感单元上的电压和/或阻抗的装置，正如以下将描述的。
在本发明的一个优选实施例中，导电粘剂点86最好印在基片的背面，它用来使触点74与其相应的触点82相连接。最好使用如型号为102-32的压力敏感导电粘剂(Creative Materials公司)。换一种方式，用于印刷触点/连通部分的粘剂为导电粘剂，则可省略粘剂点86。另一方式是，将从印刷电路板80表面伸出的并连接到导线84的销穿过基片(它可预穿孔)并与坑中的胶或水凝胶相接触。从基片上伸出的销也可插入到印刷电路板的配合插座中，以形成传感单元与印刷电路板的电连接。还有一种方式是，基片的整个背面可使用各向异性的导电薄膜粘剂粘到印刷电路板表面，这种粘剂在触点74及82之间具有高导电率并在相邻触点之间具有低导电率，以使得在相邻触点之间的电阻高于配套触点之间电阻许多倍。实际上至少一百倍的差别。这种粘剂的例子是由MMM公司(Minneapolis MN)生产的带胶NO.3707。但是，施加这种材料而不将气泡留在里面是困难的，最好是仅对触点本身施加粘剂。实际上在粘剂片的下侧设置具有一侧为非粘性表面的聚乙烯、聚酯薄膜或纸的防粘垫。这种垫在将任意可处置的多单元测头连接到测头座上以前保护着粘剂层，而在将测头连接到座以前将它除去。
最好，触头82与坑中导电材料的靠皮肤侧之间的阻抗在1KHz时低于100欧姆，及在10Hz时低于400欧姆。
在装有多单元测头的任一对触点82之间的阻抗最好在1KHz时大于10K欧姆或在10Hz时大于100K欧姆。
另一种用于制作基片的合适材料是TYVEX(Dupont公司)基片，它是由韧纺聚烯烃材料作成的并能以各种厚度及孔隙度得到。如果使用了具有合适孔隙度的这种材料，则触点72及74以及连通部分76可使用导电油墨在TYVEX片的单面上作单次印刷操作来形成。由于TYVEX的孔隙度，油墨将渗透到TYVEX的另一面，从而用一次操作形成两面触点及连通部分。
对于图3A的实施例中的测头62，其基片68可用相对坚硬的印刷电路板来取代，该印刷电路板包括将每个电触点72与连接器51(图3A)相连接的导线，而图5A中其余的导电结构可以被省略。应该指出，使用图3A或3B(即测头62或62’)的结构的选择根据测头的制造成本来说是一种经济的选择。因为测头62的结构简单些，而测头62’的可任意处置部分在大批量制造时可相信将是较便宜的。困为可以展望，这些测头将是大量使用的并最好不重复使用，上述的一种及另一种将是可取的。
测头的另一侧也由一盖板88(图5A及5B)保护，它使用任何生物相容粘剂被粘在分隔单元66的外边缘(图5A)和/或水凝胶上，后者最好为中等粘度。在本发明的一个优选实施例中，盖板88的内表面设有导电层，以使得每个传感单元从水凝胶(或导电胶)到触点82的阻抗可使用外部源来测量。此外，如果在导电层及参照点或电压源之间连接已知的阻抗，则可在类似于其最终被使用时的测量方式来测试传感单元。
另一种方式是，可将一个或多个薄膜RC电路印在板88的内表面以模拟实际阻抗测象状态。还有一种方式是，板88可在每个传感部位上设置触点及模拟实际阻抗测象状态的电路。这种电路可包括外部的或集成的逻辑部分，例如可编程逻辑阵列及可使用外部计算机接口来构成图形。该模拟可对每个传感单元设置专门的RC电路或对每个传感单元提供不同的电路序列以摸拟使用测头时待执行的实际测量范围。
图5B表示盖板88(在此图中以88’指示)及它连接到多元件传感器及印刷电路板两者上的连接方式的一个优选实施例。在该实施例中，多元件测头62”有选择地再通过粘接框210与印刷电路板80相粘接，粘接框可为导电或非导电的，它有助于防止水或胶进入传感器62”的下方。传感器62”最好再通过一个或多个孔222及一个或多个销204定位到印刷电路板80上，它被持久地连接在印刷电路板80上或与印刷电路板80相邻的表面上。虽然图中所示的销204是圆的，但也可使用矩形、三角形、六角形的多边形或另外形状以提供传感器的附加定位。通常销的上部分将作成弧形以改善电接触，这将在下面描述。
销204的上外露表面是导电的，最好为弧形的，并最好通过印刷电路板80上的导体202连接到信号参照源上。盖板88’是由单一整张的易变形聚乙烯、聚酯薄膜或另外合适的塑料作成的。盖板88’最好通过连续的粘接框225可拆地连接在多单元测头62”的上侧，该粘接框不需为导电的，但它绕盖88’接触测头62”的缝密封，以保证阵列的质量及无菌并保持坑70中填充介质的湿份含量。盖88’在其朝测头62”的侧上镀有导电层231，例如是各种金属镀层中的任一种，如铝或上述薄膜镀层。
盖88’最好在导电镀层形成后通过冲凸纹、真空造型或另外的措施来成型，以便使盖中具有位于相应坑上方的凹陷233。该凹陷约定中在坑在中心并借助于与形成凹陷233同时形成的相对高的侧壁226保持在水凝胶或胶的表面上方一小距离“δ1”处。另外，盖88’的表面最好具有内凹形状，以便与销204的圆形导电接触面相配合，并对其保持距离“δ2”。距离δ1及δ2选择得使盖的导电内表面，坑中的触点及销204之间不需有的物理接触减至最小，譬如当有使用前的存放及处理期间，这种接触会由于电化学过程经过时间形成腐蚀。
距离δ1及δ2最好也可这样地选择，即如通过重力平板对盖88’的扁平外表面232施加标称力(最好约一公斤)将形成内涂层231和销204的上表面及传感单元或坑中的胶之间的接触。
通过建立该接触，导电的内表面一方面与信号源触点202，另一方面与每个传感单元相连接。如果涂层是导体，传感单元被线202上的信号激励；如果涂层是薄膜电路，则经过薄膜电路接触。在各情况下，如果线202受信号的激励，该信号将或直接地或经由已知阻抗被传送到每个感单元。
在每种情况下，当测头用于测象时，多单元阵列可通过该系统及任何标注的及较正的剩余阻抗被测试。如果一个给定传感单元的剩余阻抗超出了预定的规定或过大而不能被补偿，该多单元测头将被丢弃。此外，计算机将这样构造，即仅在确定了传感单元的接触阻抗后才进行成象或至少证实测头阻抗在预定规定范围中才进行成象。
虽然销204在图中高于坑的顶部，但销也可处于与坑相同的高度或甚至低于坑的高度，但盖的形状要提供如上所述的合适距离“δ2”。
在本发明的一个替换实施例中，相应于销204的触点表面被印在或连接在保持传感单元的表面上，对于传感单元，是通过基片68中的贯通触点与印刷电路相接触的。
在本发明的另一实施例中，与销204相连接的导电触点表面是在保持与销204相邻的传感单元的表面上。销204支承该表表面并经过一个或最好多个贯通触点与该触点表面相接触。销204被设计成与触点表面的轮廓相匹配，并最好通过该配合提供测头在印刷电路板上的附加定位。
为了防止胶的脱水干燥或另外限制存储寿命的潜在危险，任何上述型式的可任意处置的电极阵列可通过设置一识别码来保证，该识别码最好包括制造厂及系列号信息及制造日期。在一个优选实施例中，信息被编成条形码并印在每个可任意外置的测头上，它至少与另一这种测头(典型为5-50个测头)包装在同一盒中，该盒也具有相同的条形码。与系统计算机接口的条形码阅读器读出包装盒上及每个测头上的制造信息，检验日期及一致性，并仅允许对与包装盒中测头数目相同数目的病人作测量记录。
在本发明的一个优选实施例中，条形码可设置在每个可任意处置的电极阵列上，它可被装在印刷电路板中或板下面的条形码阅读器阅读，例如它设置在图5B中标号83的附近。
虽然本发明是结合其选实施例描述的，即通常是扁平的，有些柔性的结构，适合于通常的使用及胸部的屏视，另外的形状，如凹面结构(例如奶罩状)或类似形状也是可取的，通常测头的形状及构型依赖于将测量的实际区域。例如圆柱形阵列可用于某些状况，如前列腺的肠内检查，或结肠或脉管部的检查。在这一点上，根据本发明的测头也可用于体内的测量，例如妇科检查或口腔检查，在此情况下将测头插入到体腔中并与腔膜相接触，可使用与检测表面相对应形状的柔性或刚性的测头。例如，根据本发明的多单元测头可装入或连接到一个腹内诊镜或肛内诊镜测头中。
此外，消毒的测头可用在通过由开刀露出的组织放置测头的插入方式中。就此而言，这里所使用的词“皮肤”或“组织表面”包括这种腔膜或露出的组织表面。
在本发明的一个优选实施例中，印刷电路板80及尽可能多的测头62’的单元(或测头62的板)由透明的或半透明的材料作成，以便提供在放置测头62时下部组织的某些可见度。测头的那些不透明单元及印刷电路板中的那些不透明的导体应作得尽可能小，以便实际上为技师或临诊医生提供最大可能的视野以助于测头的放置。此外，当使用上述导电胶时测头62可滑动地位移，以允许测头位置适度的调节，并有助于放置，保证了每个单元与待测组织表面良好的接触，并能让使用者尽快地识别所测的异常是由于接触不好的人为结果还是真实的对象，因为当测头移动时人为结果保持不动或整个消失，而真实的对象则在与测头移动方向相反的反向上移动。
多单元测头的总形状及尺寸及导电传感单元的尺寸将依赖于待测量区域的尺寸及所需测量分辨率。大于64×64个单元的测头矩阵尺寸预计可观察大的区域，而小至2×8个单元的测头可用于测量小的区域。单元尺寸最好在2mm见方和8mm见方之间；但是，在一定状况下，更大的尺寸而尤其是更小的尺寸是有用的。对于上述胸部测头62，24×32至32×40个单元看来为优选的矩阵尺寸。
图6A表示根据本发明一优选实施例的手持式测头100的透视图。测头100最好包括两个测象头，一个较大的传感头102及一个变焦距传感头104。一个手把106连接这两个传感头，并内装转换电子部分及提供用于保持及定位测头的装置。手把106也可选择地包括一个数字指向装置105，例如跟踪球，压力敏感按钮或另外这类操纵杆装置。在测头上安装指向装置能使操作者控制该系统及输入位置信息并同时用双手触及该测头或病人。如下所述，该数字指向装置可用于指示测象时在病人身体上的位置。
图6B表示根据本发明一个优选实施例的图6A测头的局部分解底视图。这里，测头所使用的类似部件在该说明中始终用相似的标号。从图6B的下面开始，外壳的上半部分108A具有形成在其中的腔110。一个透明的塑料窗112连接在腔110的边缘上，在窗112上放置一个作在相对透明的衬底，如Kapton上的印刷电路，它用标号80’表示(以表示与图5中相应的下部元件的相似性)。一个柔性的印刷电缆114使印刷电路62’上的触点与测量电子部分116相连接。电缆118将测量电子部分连接到计算机。第二个类似结构的但小得多的变焦传感测头连接在测头100的另一端。无论是该大的还是小的测头均用于测象。
外壳的下半部分108B中装有电子部分116及印刷电路板80’，印刷电路板包含一系列触点82’的面可通过形成在下壳108B中的孔120露出。具有两个定位销124的安装框122保持该印刷电路板80’就位。为简化起见，省略了安装及连接螺丝。
在该安装框上最好安装类似于图5中的可任意处置的多单元测头62’，以便完成测头的装配。
图7A是根据本发明的一个优选实施例的用于安装在使用者手指132上的一个指尖测头130的透视图。测头130可以与一个可任意处置(用后可丢弃)的手套分开也可是其整体的一部分，该手套例如是对体内检查或外部触诊通常所使用的那种手套。该指尖测头尤其可用于在外科手术或体内检查时定位检查恶性肿瘤或检查可触的块组织。例如，在切除肿瘤时，要确定肿瘤的精确位置或其范围有时是困难的。通过由该指尖测头130提供的部位阻抗图及由测头接触同时获得的关于诊断的触觉信息，可以在外科手术时定位肿瘤的位置及确定它的范围。以类似的方式，在胸部(或另外部位)体检时查出可触摸肿块可以定期作阻抗异常性检查。
图7B表示一个柔性阵列测头140，它表明与待测象的胸部形状相一致。阵列测头140包括多个传感单元141，它们形成在一柔性衬底上并与组织表面相接触。并且在柔性衬底上也设有多个印刷导体142，它将各个传感单元141连接到衬底边缘的导电排上。电缆连接器144及电缆145提供由传感单元到测量装置的最终连接。柔性阵列测头可作成凹的或凸的形状，如罩状(类似与奶罩形状)，它适于放在乳房上并与其接触。
柔性衬底由任何薄的惰性柔塑料或橡胶，如以上相对图5A所述的那些材料作成。阵列140在粘胶或导电胶的辅助下是足够柔软的，传感器垫保持于皮肤或另外表面的紧密接触，与其形状相一致。
图8表示根据本发明一个优选实施例的一个体内操作的桨状测头140，它以类似于测头130的方式来确定异常组织的位置。该测头总地包括在桨板一侧上的集成传感阵列143。最好该桨板是由基本透明的材料作成的，以使得阵列的实际位置能被确定并与阻抗图相比较。
图9表示根据本发明一优选实施例的腹诊镜测头150。测头150可具有安装在其侧面的可任意处置的传感阵列152，或该传感阵列可测头150为一整体，后者也是可任意处置或可消毒再用的。
多单元测头、如在图7、8、及9中所示的测头最好是可用后丢弃的或可消毒再用的，因为它们通常用于病人体内并粘上病人体液。在此情况下，通常不需要或不希望对测头本身附加导电胶。通常可使用印刷传感单元，如用银-氯化银油墨印刷的传感单元，或由导电硅树脂、水凝胶或导电海绵作成的传感单元。虽然通常希望那些多单元测头中的传感单元用有形的分隔单元66(如图5中所示)来隔离，但在某些情况下各单元之间的实际距离足够大，则可省掉分隔单元。
当进行针剌活组织检查时，内科医生通常依赖于一系列指示器将针引导致体内可疑区域中。这些指示器可包括触觉，X射线或超声波测试或另外的外部指示器。虽然这些指示器通常给出合理的可能性，即实际上，使针从体内的正确部位取得检样，但许多临诊医生不信任针剌活组织检查，因为它们可能错过肿瘤。
图10表示根据本发明一优选实施例的一种活组织检查针154，它用于改善放置的精确度。活组织检查针154包括沿测头长度分布的一系列传感单元156。来自这些单元的每个的导线(未示出)将信号从各单元传送到如下所述的检测及计算系统。单元156可连续地围绕着外周面，在该情况下它们表示针的这部分将进入待活检的肿瘤中。另一方式是，电极可作成外围上的片段(对每片段设有一引线)，以使得当针未在肿瘤内部时由针可获向着肿瘤方向的信息。这种阻抗传感活组织检查针可在触摸、超声波、X射线肿瘤检测或来自另外成象方式(最好包括这里所述的阻抗测象)的图象的指引下在活检时或活检前使用，以改善针放置的精确度。尤其是在活检中可将来自针的阻抗图象与另外的图象相结合。虽然本发明的这方面是使用活组织检查针描述的，但本发明的这方面也可以用来定位任何长形的物体，如另外的针(如定位针)、内诊镜测头或导液管。
现在回到图1-3，并附带地参照图11-14，它们表示多单元测头的一系列应用。虽然这些应用中的一些需要根据本发明的测头，但另外的应用使用另外类型的阻抗测头也可实现。
图11A表示在进行活检时图10中的活组织检查针与一选择的超声波测象头一起的应用。一个具有可疑囊肿或肿瘤162的乳房160将由针154进行活组织检查。超声波测头164检测乳房图象，并在通过标准设计的超声波处理器166的处理后使超声图象显示在一个视频显示器168上。当然，该超声图象将显示活组织检查针。被测头154所读的阻抗通过阻抗处理器170的处理并通过视频显示处理器172在显示器上叠加在活检针的超声图象上。
在一种显示方式中，针的如图11B所示的在肿瘤或囊肿内的、并测出与肿瘤外不同阻抗的部分将以醒目的颜色指示出在肿瘤或囊肿内的该针部分。在第二种显示方式中，将用彩色的区域来指示测量的阻抗。在本发明的第三实施例中，其中使用了外围片段的传感单元，阻抗处理器将计算肿瘤距针的径向，并显示该信息，例如以箭头形式显示在显示器上。
该图象传感活检针也可与一个或多个测象阵列(28，30)一起使用，例如与图6或图3B中所示的测象阵列一起使用，以便在活检过程中显示被活检区域的阻抗图象。另一方式是，至少一个阵列可以是非阻抗类型的测象阵列。在一个优选实施例中，如图11C中所示，通过对该区域测象的一个多单元测头中的一个孔(或多个孔中的一个)174插入针。该区域可利用另外一个阻抗测象头同时地、有选择地从不同角度来观察(例如距带孔的测头90°)。在两个测象阵列28及30为阻抗测象阵列的情况下，活检针或另外的加长物体上可设有阻抗件感单元或不设阻抗传感单元，这两个图象将帮助针进到该区域。设有一个或多个孔的测头是无菌的及最好是可用后丢弃的。该活检方法非常概要地表示在图11C中。
在本发明的一个替换实施例中，仅是通过其穿过针或长物体的穿孔板是测象阵列。在此情况下，通过它穿过针的阵列给出异常阻抗的两维方位，而针上的一个测象或非测象的阻抗传感器当过到异常阻抗区域时给出它的指示，如以上所述。
在图11D及11E上分别表示出用于前方或侧向乳房活检的或用于将长形单元引导到体内所需阻抗区域的替换导向系统。
图11D表示的一个系统是，其中两个相对大的板状多单元测头28，30被放置在期待检查的组织上，这里图示为俯伏的病人161的乳房160。传感器阵列测头28及30被一个定位控制器181通过可转动件191保持在位置上。一个附件198将活检针199定位在测头阵列28及30之间的开口中，并被操作以调节其高度。分别如上所述地定位在阵列28及30上的位置184及185处的可疑区域183的信息被提供给CPU197，由它为控制器181确定可疑区域的位置。然后控制器将针插入到可疑区域中，例如进行活检活检针199最好是图10所示类型的，以便进一步辅助针定位。如以上指出的，这不是本发明的某些实施例所需用的。
另一方式是，活检针199可穿过如上述的测头28和/或30的单元之间的孔插入。此外，虽然在图11D中所示的是活检针的自动插入，但也可以用手工插入及基于测头提供的阻抗图形。
图11E表示一个与图11D中相类似的系统，其中测象及活检针的插入是从乳房的侧面而非是从其正面作出的。该方法的操作与图11D相似，所不同的是可设置一个附加的测头29对可疑区域进一步定位。作为替换，这些测头中的一个或两个可被惰性材料板取代以保持乳房及定位。
应该指出，虽然在图11A至11E中为了说明的目的使用乳房作为例子，该所述方法也可应用在身体的其它部位，但需作出必要的改变，因为是对专门的生理部分测象。
图12非常概要地表示图8中的体内操作测头与一个摄象机256的结合，用来更有效地使阻抗测量与测头在身体上的放置相联系。将一个最好具有多个视觉上可见的确认标记146的可体内操作测头140放置在可疑损伤或组织上，一个摄象机256相继地观察没有测头时的区域及将测头放到部位上的相同区域，并在由处理机260处理后在视频显示器258上显示出复合图象，从视频图象上确定可确认标记的位置及将阻抗图象重叠到有及无测头时的视频图象上，它们在显示器258上显示出来。
图13表示与一个光导纤维发器/测象器252联合使用的一个腹内诊镜或肛内诊镜测头250。在该实施例中，被作成在一个柔性的最好是可伸延的桨板上的腹内诊镜测头通过发光器/测象器来观察，后者最好是视频测象器，这是本技术领域中公知的。测头250可为圆形或扁平的，视待测象的区域而定。当测象器观察到可疑的损伤或组织时，测头250再伸延以确定损伤的阻抗特性。该测头250与测象器252的组合可装在一个导管254或另外的适于被检查的身体区域的导入元件中。
最好在测头250上使用光学可视的确认标记253来确定在由光导纤维发光器/测象器252看到的组织的视频图象中测头250的位置，其方式类似于以上相对图12所讨论的。
在一个使用活检针，体内操作测头，指尖测头中任一种的系统的优选实施例或上述的另外实施例中，可由系统计算机产生出与体内或体上的针或另外传感器测量的阻抗参数成正比的可听声音。这种特征在测头放置在一个难以接近观察的区域、如外科手术中的可疑损伤的情况下是很有用的。这种可听声音包括任何类型的声响，例如其频率正比于被测参数的音调或类似使用笛鸣“卡搭声”、律音、模拟语音等。该特征也可用于非外科手术处理，如直肠、阴道或耳的检查，或另外的检查。
图16表示可用于判断损伤处深度的方法，并也可用于确定图象中包含真正损伤还是人为现象。
使用测头270，如图1-3或图6A及6B中的测头来对乳房或另外区域160测象。局部阻抗偏差的深度可通过用手指272或撞杆274对乳房或另外区域的触碰来判断。当触碰是在损伤的同一水平上时图象上局部偏差的位移将变为最大。应当理解，当触碰引起阻抗图象上局部偏差的移动时，这便是表明偏差是“真实”的而非人为现象的一种指示。
以类似的方式，对测象头施加可变的压力将会引起从测头到测头下方偏差点之间距离的变化。该距离的变化将引起偏差的尺寸及强度的相应变化，于是有助于鉴别该偏差不是人为现象。
作为替换或附加地，该测头可沿组织表面移动而不是移动组织。在此情况下，表面现象将具有或是消失或是随测头一起移动(图象中仍保持不动)的趋向，而真实的异组织将会在图象上与测头移动方向相反的方向上移动。
作为替换或附加地，测头和组织可一起移动而不移动下部结构(例如骨骼)。组织损伤将保持相对静止而骨的影象将在相反方向上移动。
在操作中，根据本发明的系统将测量各传感单元与身体上另外某处的某参照点(典型是信号源点)之间的阻抗。通常，为了产生可解释的阻抗图象，多单元测头中的传感单元应检测仅由于在一种类型的包埋组织(例如肿瘤)及另一类型的周围组织(例如正常脂肪组织)之间存在的局部阻抗的差别引起的电场线的畸变。
为了避免电场线的失真，参照点通常放置在离传感阵列远的地方，所有的传感单元均接地或假接地，及测量由传感单元吸收的电流。因为测头处于地电位(与地等电位)，电场线(及由单元收集的电流)垂直于多单元测头的表面。原则上，如果在测头下面没有阻抗变化，每个单元测量该单元下的整体阻抗。在确定肿瘤囊肿或损伤的位置和/或严重性对使用了一阶假定。但是，显然该多单元测头仅覆盖被测同一器官的一部分。在测头区域外部的区域不处于地电位，这引起了测头周围电场线的弯曲，使阻抗图象的边缘偏移。
为了减小该效应，在图象区域边缘的周围设置导电“护圈”，以便使图象区域边缘的电场线被拉人及拉直。如果需用时，该护圈仅在于忽略由在(或接近)测头边缘的单元吸收的可推测失真电流及忽略由这些单元作出的测量。
此外，为了可能减小对远方信号源及接近测头区域之间组织产生的局部阻抗图象作出影响的基线阻抗，可在病人身体上离多单元测头相对近处放置附加参考电极。例如，如果该源放置在病人手臂上并且从正面对乳房测象时，用于传感参考电压的参考电极可放置在病人肩部的正面。然后使测量的阻抗减少参考电极的阻抗值。另一方式是，将多单元测头的各单元阻抗值平均来形成参考阻抗，并为该参考阻抗校正阻抗图的显示。
用于实质地避免至少上述一些问题的一个方式是使用在图1-3中所示的装置。如上面指出的，该装置包括两个测象头28及30。待测象的乳房处于这两相测象头之间并且利用测头压着乳房(虽然通常比X射线肿瘤检查仪施压程度小)，以使得乳房形成相对平坦并充满测头之间的区域。应当指出，如果在两个测头的每个传感单元上测得电流，则产生出同一区域的有些不同的两个图象。当两个多单元测头如上所述不是平行时也导致这些问题的避免。
应当指出，当用于乳房时，由图3的一对大扁平测头产生的图形具有与标准X射线肿瘤检查仪得到的相同几何图形。此外，如果使用在同样施压定向的情况下，阻抗图象可与相应的X射线肿瘤检查仪的象作直接比较。在本发明的一个优选实施例中，相应于待测阻抗图形的X射线肿瘤图象使用胶片扫描或另外本领域公知的数字化装置被数字化，并输入到系统计算机。如果该X射线肿瘤图象已是数字的，如由数字X射线肿瘤检查仪所提供的，则图象信息资料可由该X射线肿瘤检查仪传送来。
可将X射线肿瘤相片与阻抗图象重叠或是组合来形成单一图象。在该图象中X射线肿瘤相片上阻抗特别低或高的区域将突出显示。这样组合的一种图象提供了两种独立的在公知几何定向上同样精确限定的解剖学区域的读出信息(阻抗及X射线照片密度)，以利于解释、与解剖及定位建立关系。
大家知道，在阻抗图象中的物体的分辨率随物体到测头的距离增加而下降。因此，可以基于在两个不同测头上相同物体的相对尺寸来评价物体至这两个测头的距离。如上面指出的，可取得乳房的两个对立图象。这将提供物体的进一步定向。
在一个方式中，一个测头的传感单元的电位相对电子部分是浮动的，而另一测头的传感单元处于假地电位(输入到传感电子部分)，并如前所述地使用了远方信号源。在由一个测头获得一图象后，两个测头的作用颠倒过来并从另一测头获得一个图象。
另一方式是，如果一个平板测头的所有单元被充电到同一电压及测量测头保持在假地电位上，由两个测头拉出的及接收的电流形成了两测头之间区域的两锥导纳图。
在本发明的另一优选实施例中，在一个测头上的一个或几个靠近的传感单元被充电，而另外单元处于浮动电位。这将引起从充电单元到另一测头的另外传感单元的束状电流。物体将会干扰该束流引起阻抗变化，对于在被物体干扰的电流路径中的那些单元阻抗变化最强。如果作出多次这种测量，每次用不同的被充电电极组，则可以获得关于物体位置的良好信息。
实际上，如上面指出的，获得了给出附加位置信息的乳房正交图。
在本发明的优选实施例中，在多种频率下对乳房测象并计算阻抗的实数及虚数部分。恶性组织测量的灵敏度是频率的函数，并对于一特娄频率，它则是阻抗测量或在测象中使用作特征的函数，后者例如为，阻抗(或导纳)的实数部分，阻抗(或导纳)的相位，阻抗或导纳的电容分量或某些函数。
在实际情况下，阻抗测量应给出恶性肿瘤及非恶性组织之间的最大反差。因此最好是能确定给出最大可检测性的频率或频率组合及能快速地确定。一种确定频率的方法是执行扫描频率测量，并使用能产生最佳反差的频率及频率组合。另一方式是，可以使用在相对靠近频率下测得的多个图象。可以相信，对于许多用途，最好在包括100Hz及400Hz之间的范围上应获得至少四个测样，在上至1000Hz的频率上至少获得一或二个附加的图象。
第二方法是使用脉冲激励及傅里叶分析来确定一个频率范围上的阻抗。然后在单频率或多频率测量中使用由扫描或脉冲测量确定的最佳频率或频率范围。已经发现对此方面有用的脉冲形状是具有相等的正向及反向脉冲和5-10微秒脉冲宽度以及快速上升及下降时间的双极性方波。
如下面将描述的，多个阻抗测量波发现对于比较图象的不同区域是有用的。通常，对阻抗测量值显示灰度或伪彩色图象是有用的，或是以线性标度或是以阻抗测量方块进行显示。同样有用的是一种“吸收标度”，其中阻抗测量值V被显示为d(v)＝(max-1)*(exp(v*(max-1)-1))/(e-1)，式中max是v的最大标称值。
通常当测量值通过或是除以或是减去最小值或测量的平均值而标称化时，在显示器上的显示是最有效的。
此外，显示可被自动地取窗以便仅包括那些图象中的真实阻抗测量值或包括可选尺寸的阻抗测量平均值的相关窗口。待显示值的范围也可使用在远离不规则外、即远离乳头的区域上测量的基线平均值来确定。另一方式是，可通过使用者对于定窗口所使用的基线平均值的确定来选择图象上的参考区域。
虽然显示可如传统那样表现每个象素的精确测量值，例如，如在医疗辐射图象的显示时那样，但在本发明的一个优选实施例中显示为由阻抗测量值的平方或立方仿样内插形成的内插图象。这种类型的显示在除了相对低分辨率的阻抗图象的令人烦脑的方格效应而不会有任何实质性的空间或对比度细节的损失。
已发现对图象不同区域的比较有效的阻抗测量可分类为单频率测量及多色测量。
单频率测量包括导纳、电容、电导及纳的相位。这些测量值可在某预定频率上进行测量，在这一频率上通常灵敏度高，或在由预先扫描或脉冲测量确定的高灵敏度频率上进行测量。
多色阻抗测量通常基于一个频谱曲线，该曲线是基于配置一组电容(C)及电导(G)的值，它们是在多种频率下使用线性内插值，平方内插值，立方仿样内插值，频带限制傅里叶系数或本领域中公知的其它方法确定出来的。
一种多色测量是频谱宽度测量。对于给定象素或感光的区域，G及C参数的值均随频率下降。该频谱宽度是与在某低频值、如100Hz上的值相比较的频谱宽度(在选择参数上给定百分比的下降)。如果在测量范围中参数没有下降给定百分比，则指定阻抗测量值等于整个测量带宽。
第二种多色测量是频谱商，其中阻抗测量值是在两个预设频率上G或C参数测量值的比例，这些预设频率可由用户选择或是基于上述扫描或脉冲测量的选择。如同所有其它测量，这种测量可基于每象素显示或基于感光趣的象素区域的显示，这由用户来选择。
第三种多色测量是基于相对差分频谱确定。在这种测量中，用于给定感光趣区域(或单象素)的电容或电导与频谱上一个参考区域的电容或电导相比较，以便确定作为频率函数的这两者之间的数字差值。然后对这样获得的相对差分频谱进行分析。例如，上述的频谱宽度测量被发现有利于异组织的测量。通常，对差分频谱从正到负即C或G等于参考区域的相应值时的宽度作为测量。
第四种多色测量是基于相对比例频谱确定。它类似于相对差分频谱，所不同的是使用参考区域与感光趣区域之间值的比例。可用相同于相对差分频谱的方式对该频谱确定频谱宽度的测量值。通常宽度是在比例为1时测出的。
第五种有用的多色测量是另外各多色测量中一种的最大值，例如，另外各多色测量为电容、电导、相对差分频谱、相对比例频谱等。
在用于男人及女人两者的胸部阻抗测量中，正常的乳房组织具有低电容及低导导率，而乳头除外，它具有比在最低记录频率(通常为100Hz)下获得其最大值的周围组织高的C及G值。对于胖的病人，乳头电容及电导直至约1400Hz仍高于周围组织，对于老年病人直至约2500Hz仍高于周围组织(对于雌激素补充治疗的老年病人降至1400Hz)。这些频率代表用于相对及差分频谱的频谱宽度范围。可以通过直至2500Hz或更高频率时的非常高的C和G相对比例值或相对差分值来识别肿瘤。
通过将传感单元接收的幅值及相位信号相比较可测量电容及电导的值。知道了同一点上的这两种测量值对正确的临床解释是有用的。例如，如图14中下方所示，一个升高电导率及减少电容的区域(尤其在相对低的频率下，最好小于500Hz，通常在2500Hz以下及也可低于10KHz)与良性的但典型可致癌的非典型增在有关，而如图15所示，癌曲型地与周围组织相比具有通常在宽频率范围上同为升高的电容及电导率。正确的区分诊断要借助于足够接近的频率测样一起进行，以便能跟踪在低频范围中的电导率及电容的变化。这也需要显示电容及电导两者或使用阻抗测量，阻抗测量是基于电容及电导两者的适当组合。
计算C及G的方法已在上述美国专利US4,291,708及US4,458,694中给出，它们的公开内容结合于此作为参考。本发明的一个优选实施例利用了使用如图5A及5B中所示的盖板所固有的定标性能。可以证实，如果接收波形在固定间隙δ上被采样，并在每个周期中取得N个采样，则可如下地确定阻抗的实数及虚数值G＝∑(gn(V(n+N)-Vn)，及ωC＝∑(Cn(V(n+N)-Vn)，式中gn及cn是由定标过程确定的常数，及Vn是在第n个采样点(N除外)上测出的电压。第一采样是在参考信号的零相位上取得的。
一种确定常数的相对简单方法是当盖板如上述地与传感单元接触并将一已知阻抗放在发送器和盖板之间来进行一系列测量。因为在每频率下确定Gn及Cn需要N个系数，故需要N个导纳值及N个测量值。例如，如果N＝4(每周期四个采样)将取得四个不同的测量值并将这些采样信号值代入到上述等式中以得到N个等式，然后解出这些系数值。采样的数目愈大，系统的精确度及抗噪音干扰性能愈好，但是，会增加定标及计算的时间。
另一方式是，作出少一些的采样及将多个测量值平均，以便在定标及临床诊断时减少噪音影响。
在阻抗测象中人为的异常可能由这样的因素引起的，例如表面接触不良或在某些或所有的传感单元上导电耦合不够，存在夹在测头与组织之间的气泡及常规生理特征如骨或乳头。
可通过与背景、通常为被具有高得多的C及G的象素紧围着的背景相比较，以其典型低的C及G值可识别出气泡。通过从皮肤取下测头及重新定位它或施加附加的导电耦合剂可检验并消除气泡。接触的人为异常可通过在实时平移测头及如上述地观察图象来确定及解释。在图象上人为异常会消失或相对象素保持固定，而真实的组织特征是逆着测头移动方向移动。另外，如上所述，如果皮下组织相对身体移动，而测头及骨骼结构保持固定，在图象上仅是真实的组织特征将移动。如果该特征保持静止，它将是皮肤特征或骨。
如果如上所述地，测头及组织一起移动而未移动下面的结构(例如骨骼)，在图象上组织损伤及表面现象将保持相对静止，而骨的人为图象将在相反方向上移动，因此可将它们与另外的阻抗偏移相区分。
图14表示根据本发明一个优选实施例的显示例子。在该显示中，表示出在乳房上两位置处的电容及电导的图象，以及获得这些图象的乳房上的位置指示。
尤其是，如在图15中看到的，该显示包括可显示最多在五组小方块中的五组电容及电导的图象。这些图象与在该显示中所示的乳房图象上的数1-5所指示的测头区域相关。实际上，检查者操作操纵杆或另外的数字指向装置，如图6A中所示的装置10。该装置被操作直到一个方块适当地放置在乳房图象上为止。然后检查者按一按钮，它引起一对阻抗图象被存储并显示在适当方块中的屏上，及使指示位置显示在生理(乳房)图上。这些小图象从左向右编号。最好，检查者可按比例改变该生理图，以使得所示乳房的尺寸和测头阵列的范围相适合。应当理解，在测头移动期间，电容及电导的实时图象(约每50-80msec得到一次)例如在显示屏左方的大方块中显示出来。
图14代表一个真实的图测状况，在它的小图象的最左方表示的情况为预先被另外装置检测到的小非典型增生。该位置表示增高的导电率及销微下降的电容。在位置2中，也同样地在显示屏右方的两个大方块中，检测出预先未怀疑的区域，该区域具有非典型增生的电容/电导轮廓特性。
图15表示多个可疑癌地点的典型研究(在位置2及4)。位置4的图象以放大格式表示在图象的左方。在这些地点电容与电导两者均相对周围被增高。
另一方式是，可显示一种复合图象，例如电容及电导图象的和、它们的乘积、它们的差或它们的比例，以给出测量异常类型的类似指示。也可显示彩色编码复合图象，其中如每个图象的平均值为黑色，其中的正和负值具有专门的彩色，且当它们组合起来将产生明显的彩色以表示可疑的阻抗偏移。
图14和15中所示的显示也可用来表示相同区域在可变频率下的多个图象及给定区域的一个或多个不同阻抗的测量值。
图17A及17B表示包括多个多单元测头的系统200的一个优选实施例的框图。应该理解，该用于阻抗测象的系统设计将依赖于与系统相连接的测头的类型及所使用的确切测象方式(如上所述)。
如图17A及17B所示，该优选系统可包括活检针测头154，两个如图1-3所示的板状测头28，30，如图6A中所示的扫描变焦测头100，如图7B中所示的共形测头139，奶罩形测头，在图7A所示的手指/手套的测头130，如图9中所示的内诊镜测头150，或如图8中所示的可体内操作的测头140。此外，当在图11E使用三个测头时，将时第三板状测头提供其连接。板状及针状测头将受到相对图11D所述的控制器181的控制。
通过一系列用标号302指示的连接器连接到选择开关304的测头，被选择开关304的选择出一个或多个测头，以响应来自DSP处理机306的指令。选择开关304将测头的输出换接，也就是将测头传感单元上检测的信号(或这些信号的放大形式)换接到一组64个放大器308上，其中对每个传感单元设有一个放大器。对于那些具有多于64个传感单元的大板状测头，选择开关将(1)序贯地将64个传感单元的组换接到放大器组308，(2)通过跳过某些单元在比实际阵列较粗的栅格上选择传感单元的子组，例如选每第二个传感单元，(3)将相邻单元的信号相加以给出较低分辨率的新单元阵列和/或(4)仅选择一部分测头用于检测或观察。所有这些开关的启动及确定由基于来自CPU312的指令工作的DSP处理器306传达到形状。放大器的输出在被一个最好是12位的A/D转换器310转换成数字形式以前经过一个多路器307，使这些信号串行化。一个可编程增益放大器309，它最好提供依赖于信号幅值的增益，设置来使信号与A/D转换器的范围相适配。A/D310的输出被送到DSP用于如上所述的处理。在本发明的一个优选实施例中，该DSP306是基于Motorola MC 68332的微处理机。
虽然为了方便及低成本选择了64个开关，但可以使用任何数目的放大器。
DSP计算出阻抗结果值并将这些结果值传送到CPU312，用于在图表数据显示16上显示，在打印机18上打印，或如上所述地通过光指示器314或声音指示器316产生另外的输出信号。
另一方式是，DSP控制信号采样并将各采样一起平均或予处理它们，将平均值或予处理采样传送到CPU312，然后CPU执行阻抗计算。
CPU也可接收来自摄象机256的图象，例如，当用于体内操作测头时；也可从内诊镜光学及摄象系统320接收图象，例如，当该摄象机观察腹内诊镜测头的外表面时，或从超声波测象仪322接收图象，例如在如图11A及11B的活检操作时。当从这些摄象机中的一个获得图象时，最好设置一个帧采集器324，用于在摄象机CPU之间缓冲。如上所述，CPU将这些图象与一个或多个测头提供的阻抗图象相组合，以便对操作者提供显示或另外的指示。
图17A还表示出一个可编程参考信号发生器326，它接收来自DSP的控制和定时信号。该参考信号发生器产生激励信号，该信号通常在阻抗测象期间提供给参考测头13，后者如上所述放置在离阻抗测量区域远的一个身体点上(或多于一个点)。信号发生器312也可产生正弦波，各种形状的脉冲及尖峰(包括双极性方波形状)或结合了所需激励频率的复合多色信号。在DSP306或在CPU312中的适当阻抗计算是根据激励波形实现的。
在如上所述对乳房测象及使用两个板状测头中的一个作为激励源时，信号发生器的输出传送给激励板(为简化起见未示出信号通路)。最好在信号发生器的后面设置一个电流过载传感器330，以避免在参考测头及图象测头或地之间的短路引起的过载。
在图17A上还表示出一个内部校准参考部分332，它最好用于系统内部的校准及用于测头的调试及校准。
为了内部调试及较准，校准参考部分232接收由可编程参考信号发生器发生的信号，该信号与DSP处理器所选择的校准参考部分中的内部导纳串行地被送到选择开关。DSP处理器根据从A/D转换器接收到的信号计算导纳，并将计算的导纳与由内部校准参考部分332提供的实际导纳相比较。该比较将提供一个指示系统需要调节或维修；或被用来校准系统。
类似地，校准参考部分332的输出可提供给测头盖88，用于上述板状或扫描测头的定标及质量保证。在此情况下，DSP指令选择开关304从相应的测头选择输入。
还设有一个用户接口334，例如为键盘、鼠标、操纵杆或它们的组合，以使得操作者能通过屏幕输入定位信息及从所设的测头中作出选择和从许多计算、显示方案等中作出选择。
虽然作为本发明的优选实施例一起作了描述，但不一定要将本发明的测头、本发明的阻抗和阻抗特性的计算方法及本发明的优选装置一起使用。虽然目前它们最好一起使用，但也可根据应用及可得到的部分使用每个测头、计算方法和装置来用于阻抗测象。
本发明已针对活检针或这类针的定位的某些方面作了描述。应该理解，本发明的这些说明及方面同样可应用于定位针、导管、内诊镜等。
虽然对各种实施例、实施形式及改型已根据本发明在某些细节上作出说明、描述及图解，但应理解，这些说明及图解是通过例子的形式作出，本发明并不限制于此，本发明将包括落在以下权利要求范围中的各种变型、组合及替换。
权利要求
1.一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适于与组织表面接触的正面部分；多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；及分隔单独传感单元的分隔部分，它使得在各单独测头单元与组织表面相接触时，它们基本上彼此电绝缘。
2.根据权利要求1的测头，其中传感单元包括一种导电的粘胶。
3.根据权利要求1的测头，其中传感单元包括导电的、柔性的固体。
4.根据权利要求1的测头，其中传感元件包括浸渍了导电粘胶的海绵。
5.根据权利要求1的测头，其中每个单独的传感单元位于由分隔部分及传感单元下面的基片构成的坑中。
6.根据权利要求5的测头，其中基片上在传感单元反面的一侧构有用于定位多单元测头的定位结构。
7.根据权利要求5的测头，其中坑是在一个材料片上冲出凸出的分隔部分形成的，由此使未凸出的片部分形成传感单元下面的基片。
8.根据权利要求6的测头，其中坑是在一个材料片上冲击出凸出的分隔部分形成的，由此使未凸出的片部分形成传感单元下面的基片及冲出的坑的背面是锯齿状。
9.根据权利要求5的测头，其中坑是由冲孔的片构成的栅格叠置形成的或由挤压基片形成的。
10.根据权利要求5的测头，其中坑是通过在基片上印出分隔部分形成的。
11.根据权利要求5的测头，包括在坑内的基片的第一表面及基片的第二相反表面之间的电连接。
12.根据权利要求11的测头，还包括一个在基片第二表面上的各向异性的导电片。
13.根据权利要求11的测头，还包括在基片第二表面上的导电触点，它电连接到基片的第一表面，及一个在导电触点上面的粘性接触。
14.根据权利要求1的测头，其中传感单元不伸延过分隔部分的顶部。
15.根据权利要求14的测头，其中传感单元不伸延过分隔部分的顶部。
16.根据上述权利要求中任一项的测头，包括具有导电表面的盖，该导电表面面对着传感单元的正面部分。
17.一种用于对组织提供电连接的多单元测头，包括多个单独导电的传感单元，每个单元具有适于与组织接触的正面部分；多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；及一个具有面对着传感单元正面部分的表面的盖，至少所述面对传感单元的表面部分是导电的表面。
18.根据权利要求17的多单元测头，其中所述盖是由柔性材料作成的，及其中在未受力的状态下，所述导电表面不与所述导电传感单元相接触。
19.根据权利要求18的多单元测头，其中所述盖这样构成，即当盖的在导电表面反面的表面被压向传感单元时，导电表面与传感单元相接触。
20.根据权利要求17的多单元测头，其中盖包括在面对着单独传感单元并远离单独传感单元的表面上的一个区域，该区域是与所述面对传感单元的部分相连接的区域，该多单元测头还包括一个电连接到测头外部的触点。
21.根据权利要求20的多单元测头，在不受力的状态下，所述导电表面不与所述触点相接触，及其中所述盖这样构成，当盖的在导电表面反面的表面被压向传感单元时，该导电区域与触点相接触。
22.根据权利要求17的多单元测头，还包括至少一个用于连接到外部电源的触点及包括在传感单元反面的导电表面与该触点之间的阻抗单元。
23.根据权利要求20的多单元测头，还包括在传感单元反面的导电表面及该触点之间的阻抗单元。
24.一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中基片的在传感单元反面的一侧上构成锯齿，用于定位多单元测头。
25.一种用于测量组织阻抗的多单元测头，其中测头的单元足够的透明，以使得在测头放置到与组织相接触时能看到测头下面的组织。
26.一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中测头足够的透明，以使得当测头放置到与组织相接触时，能看到测头下面的组织。
27.根据权利要求1-16或17-26中任一项的多单元测头，其中传感单元由多孔的导电材料作成。
28.一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中传感单元由多孔的导电材料作成。
29.根据权利要求1-16，17-26或28中任一项的多单元测头，其中传感单元形成在一个柔性表面上，由此使多单元测头至少部分地与组织相一致。
30.根据权利要求1-16，17-26或28中任一项的多单元测头，其中在传感单元之间设有孔，用于通过一个薄的细长形物体。
31.一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中测头在传感单元之间设有孔，用于通过一个薄的细长形物体。
32.一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，包括在一表面上分隔布置的单独导电传感单元的一个阵列，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中导电单元的面积小于由阵列包含的全部面积的70％。
33.根据权利要求1-16，17-26，28，31或32中任一项的多单元测头，其中至少面向着待测量组织的测头的表面部分粘附在组织上。
34.一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元；其中至少面向着待测量组织的测头的表面部分粘附在组织上。
35.根据权利要求1-16，17-26，28，31，32或34中任一项的多单元测头，包括用于将测头连接到人员手指上的装置，由此使该人员能结合阻抗测象进行触摸检查。
36.一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头，包括多个单独的导电传感单元，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；及一个具有手指的手套，所述传感单元连接在手套外侧的一个手指上，由此使带手套者能结合阻抗测象进行触摸检查。
37.一种用于在多导体传感装置与组织表面提供电连接的多单元中间装置，包括多个单独的导电传感单元，它们彼此基本上电绝缘，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分及与多导体传感装置可拆地配合的背面部分。
38.根据权利要求37的中间装置，包括在背面部分上的电触点，它们与传感单元电连接及与多导体传感装置上的多个配套触点相接触。
39.一种用于在多导体传感装置与组织表面提供电连接的多单元中间装置，包括根据权利要求1-15，17-26，28，31，32，或24中任一项的多单元测头，并具有与多导体的传感装置可拆地配合的背面部分。
40.根据权利要求39的中间装置，它包括在背面部分的电触点，它们与传感单元电连接及与多导体传感装置上的多个配套触点相接触。
41.一种导(液)管或内诊镜测头，包括根据权利要求1-16，17-26或28中任一项的多单元测头；及一个光导纤维观察器，当测头与组织接触时该观察器的视野至少包括测头的一个表面。
42.一种导(液)管或内诊镜测头，包括用于对组织提供电连接的多单元测头，该测头包括在一基片上的多个单独的导电传感单元，每个单元具有适于与组织表面接触的正面部分及从另一表面可看到的确认标记；及一个光导纤维观察器，它的视野至少包括测头的另一表面。
43.用于对乳房阻抗测象的装置，包括多单元测头，它包括多个传感单元并适于安放在乳房的一侧；一个适于安放在乳房上基本在多单元测头对面一侧上的电极；及一个电源，它在至少电极一部分及至少一个测头单元之间提供电压。
44.用于对乳房阻抗测象的装置，包括多单元测头，它包括多个传感单元并适于安放在乳房的一侧；一个适于安放在乳房上基本在多单元测头对面一侧上的电极；一个附加电极，它适于安放在离乳房远的身体部分上；及一个电源，它在附加电极及至少一个测头单元之间提供电压。
45.根据权利要求43或44的装置，其中多单元测头及用于安放在乳房一侧上的电极形成相应的并列平面。
46.根据权利要求43或44的装置，其中多单元测头及用于安放在乳房一侧上的电极形成彼此成一角度的两个平面。
47.根据权利要求43或44的装置，包括多个接收器，它们测量传感单元上的电信号。
48.根据权利要求43或44的装置，其中适于安放在乳房一侧上的电极包括第二多单元测头。
49.根据权利要求43的装置，其中多单元测头包括根据权利要求1-16，17-26，28，31，32或34中任一项的多单元测头。
50.根据权利要求49的装置，其中至少一个多单元测头是刚性的及符合身体结构形状的非平面状的。
51.根据权利要求49的装置，其中至少一个多单元测头是柔性的并由此适应于身体结构的形状。
52.用于对乳房阻抗测象的装置，包括第一多单元测头，它包括多个传感单元并适于安放在乳房的一侧；第二多单元测头，它适于安放在乳房上基本在第一多单元测头对面的一侧；一个电源，它通过提供电压至少交替地对第一及第二多单元测头中一个或另一个的某些单元供电，其中未供电的一个多单元测头基于提供给被供电的测头的电压形成一图象。
53.根据权利要求52的装置，其中第一及第二多单元测头形成相应并列的平面。
54.根据权利要求52的装置，其中第一及第二多单元测头形成彼此成一角度的两个平面。
55.根据权利要求52-54中任一项的装置，包括多个接收器，它们测量传感单元上的电信号。
56.根据权利要求52的装置，其中多单元测头包括根据权利要求1-16，17-26，28，31，32或34中任一项的多单元测头。
57.用于对组织阻抗测象的装置，包括一个阻抗测头，它产生代表单元下面阻抗值的信号及具有一个确认标记，它在测头接触组织时可被看到；一个阻抗图象发生器，它接收该信号的产生阻抗图象；一个摄象机，它观察测头及组织并产生出视频图象；及一个视频图象处理器，它接收测头未就位时的组织的视频图象及测头就位时的组织图象，并提供一个具有确认标记的组织的视频图象及与它重叠的阻抗图象。
58.一种对身体一区域阻抗测象的方法，包括(a)将多单元测头定位到该区域的一侧上，该测头包括多个传感单元；(b)将一电极定位到该区域上基本与多单元测头对立的一侧上；(c)使电极得电；及(d)测量多单元测头中至少某些单元的信号。
59.一种对身体一区域阻抗测象的方法，包括(a)将多单元测头定位到该区域的一侧上，该测头包括多个传感单元；(b)将一电极定位到该区域上基本与多单元测头对立的一侧上；(c)将第二电极定位在身体的一部分上；(d)使第二电极得电；及(e)测量多单元测头中至少某些单元的信号。
60.根据权利要求58或59的方法，其中(b)包括将第二多单元测头定位到该区域上基本与多单元测头对立的一侧上。
61.一种对身体一区域阻抗测象的方法，包括将第一多单元测头定位到该区域的一侧上，该测头包括包括个传感单元；将第二多单元测定位到该区域上基本与多单元测头对立的一侧上；使比第二多单元测头的多个传感单元的全部少的单元得电；及测量多单元测头中至少某些单元的信号。
62.一种对身体一区域阻抗测象的方法，包括将该区域的一侧与第一多单元测头相接触，该测头包括第一多传感单元；将该区域的第二侧与第二多单元测头相接触，该测头包括第二多传感单元；响应一激励从所述第一及第二多单元测头接收信号，及将从两测头接收来的信号相组合以对该区域中的对象定位。
63.一种在一病人身体区域中放置细长形部件时的引导方法，包括(a)将该细长形部件插入到组织中，所述部件包括在其上的多个阻抗测量传感单元；(b)测量多个传感单元及与病人接触的电极之间的阻抗；及(c)响应在(b)中作出的测量将该部件引导到具有确定阻抗特性的所需位置上。
64.根据权利要求63的方法，还包括对包括细长形部件的病人身体区域测象及产生它的图象；接收该图象及在(b)中作的阻抗测量，及将阻抗测量的图象叠加到细长形部件及周围组织的图象上；及显示所述叠加图象。
65.根据权利要求64的方法，其中细长形部件的外表面构有阻抗测量单元的矩阵，每个单元测量在大致垂直于单元的方向上的组织的阻抗，及其中显示器基于阻抗测量指示用于细长形部件的引导方向。
66.根据权利要求63-65中任一项的方法，其中细长形部件穿过阻抗测头单元阵列中的孔插到身体中，并包括基于被阵列接收到的信号提供二维阻抗图象；基于二维图象引导细长形部件；及基于由细长形部件上阻抗测量单元接收到的阻抗信号确定细长形部件的所需深度。
67.一种在病人身体部分中放置细长形部件时的引导方法，包括形成在给定方向上所述部分中至少一部分的第一两维阻抗图象；使用对第一图象平面放置成已知角度的多单元阻抗测头形成该部分中至少一部分的第二两维阻抗图象；将细长形部件插在多单元测头的单元之间；及至少部分地在第一及第二两维图象的引导下将细长形物体引导到阻抗偏差的点上。
68.一种方法，包括提供一个阻抗测量系统，它包括连接在检查者至少一个手指上的多单元测头；及提供对基于由所述单元检测信号产生的阻抗的指示，由此同时获得对被检查组织的触觉及阻抗指示。
69.用于改进阻抗成象灵敏度的一种方法，包括用多单元测头接触组织；用至少一个电极接触组织的一个不同部分；用脉冲电压激励至少一个电极；响应所述脉冲电压测量至少多个测头单元上的信号；计算由所述电压及多个所述单元上多种频率的信号所代表的导纳的实数及虚数部分；及选择至少一种频率作为测量频率，它对于测头的不同单元上的所述测量值给出大的差别。
70.用于从多单元阻抗测头所测到的相对周围的阻抗偏差中识别人为异常的方法，该多单元阻抗测头当其放置到组织表面时形成一个组织的阻抗图，该方法包括操作移动测头下面的组织而使测头保持与组织表面的静止接触；及将在阻抗图上在操作方向上移动的那些阻抗偏差识别为非人为异常。
71.用于从多单元阻抗测头所测到的相对周围的阻抗偏差中识别人为异常的方法，该多单元阻抗测头当其放置到组织表面时形成一个组织的阻抗图，该方法包括沿组织表面移动测头；及将当测头移动时在阻抗图中保持静止或消失的偏差识别为人为异常。
72.用于从多单元阻抗测头所测到的相对周围的阻抗偏差中识别人为异常的方法，该多单元阻抗测头当其放置到组织表面时形成一个组织的阻抗图，该方法包括将测头与组织一起移动；及将在阻抗图中在与测头及组织移动方向相反的方向上移动的那些阻抗偏差识别为固定人为异常。
73.一种显示阻抗测象信息的方法，包括显示至少一个区域的阻抗图；及显示在病人生理图象上该图区域的指示。
74.根据权利要求73的显示方法，包括同时显示同一区域的电容及电导图。
75.一种显示阻抗测象信息的方法，包括显示一个区域的电容图；及同时显示同一区域的电导图。
76.一种显示阻抗测象信息的方法，包括计算多个图象测量点的图；及同时显示测量点。
77.一种显示阻抗信息的方法，包括计算在多个频率下至少一个图象测量点的多个图；及同时显示这些图。
78.一种识别可疑的癌的方法，包括，将一区域的电容图与同一区域的电导图相比较；如果在低于约10KHz的某一频率时电容值及电导值均高于周围的值，则将与周围的偏差识别为可疑的癌。
79.一种识别可颖的非典型增生的方法，包括将一区域的电容图与同一区域的电导图相比较；如果在低于10KHz的某一频率时电容值及电导值均高于周围的值，则将与周围的偏差识别为可疑的癌。
80.一种区分可疑的癌与可疑的非典型增生的方法，包括将一区域的电容图与同一区域的电导图相比较；如果在低于10KHz的某一频率时电容值低于周围的电容值而电导值高于周围的电导值，则将与周围的偏差分类为可疑的非典型增生；及如果在低于10KHz的某一频率时电容值及导电值均高于周围的值，则将与周围的偏差分类为可疑的癌。
81.根据权利要求78至80中任一项的方法，其中比较电容及电导值时的频率低于2500Hz。
82.根据权利要求78至80中任一项的方法，其中比较电容及电导值时的频率低于500Hz。
全文摘要
一种用于对组织表面提供电连接的多单元测头包括多个单独的导电传感单元(62)，每个单元具有适合与组织表面接触的正面部分；多个提供与相应单独传感单元电连接的导电单元(51，52)及分隔单独的传感单元的分隔部分，它使得在各单独测头单元与组织表面接触时，它们基本上彼此电绝缘。
文档编号A61B10/02GK1166779SQ95196457
公开日1997年12月3日 申请日期1995年5月19日 优先权日1994年10月24日
发明者安德鲁·L·皮尔曼 申请人:透视扫描研究及开发公司