CN104274157B - 固定装置及具有该固定装置的光声层析成像系统 - Google Patents

Abstract

一种固定装置，用于在光声层析成像系统中对待测的动物进行固定，其包括支架组件、夹持具组件及至少一个调节件，所述支架组件包括至少两个支架，所述夹持具组件包括至少两个夹持具，所述夹持具及所述调节件固定于所述支架的一端，且所述夹持具之间构成一夹持区，所述动物放置于所述夹持区内，且该动物的头部位于所述夹持区的一侧，躯干及尾部位于所述夹持区的另一侧并悬空，所述调节件通过调节所述夹持区的大小，以夹紧或松开所述动物。本发明还提供一种具有上述固定装置的光声层析成像系统。

Description

固定装置及具有该固定装置的光声层析成像系统

技术领域

本发明涉及医学成像领域，尤其涉及一种固定装置及具有该固定装置的光声层析成像系统。

背景技术

在对动物进行光声计算层析成像(Photoacoustic Computed Tomography，PACT)时，需要将动物组织，如动物的躯体置于水中，然后用脉冲激光照射动物躯体，动物躯体吸收脉冲光的能量后因瞬时热膨胀而产生超声波信号，利用超声换能器围绕动物躯体一周(或使用环形超声阵列)接收此超声波信号，再通过计算机对超声波信号处理来重建动物组织对光能量吸收情况的图像。

进行PACT成像时，要求被脉冲激光照射的动物躯体应完全裸露，即该动物躯体的四周没有任何遮挡，如此才能保证超声换能器绕动物躯体一周时，所探测到的超声波信号完全来源于动物躯体。另外，由于动物躯体需放置于水中，因此还需保证动物在进行实验过程中保持正常的生理特征。由于这两个特殊的要求，常规的固定装置不适用于PACT成像，而现有的用于PACT成像的固定装置，则往往存在适应性差、结构或操作复杂，制作成本高等缺点，无法满足使用要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种固定装置，其通过夹持具组件夹持动物，使得动物的头部露出水面，而躯体完全无遮挡的位于水中，保证了探测到的超声波信号完全来源于动物躯体，并使得动物在成像过程中保持正常的生理特征。

本发明提供一种固定装置，用于在光声层析成像系统中对待测的动物进行固定，所述固定装置包括支架组件、夹持具组件及至少一个调节件，所述支架组件包括至少两个支架，所述夹持具组件包括至少两个夹持具，所述夹持具及所述调节件固定于所述支架的一端，且所述夹持具之间构成一夹持区，所述动物放置于所述夹持区内，且该动物的头部位于所述夹持区的一侧，躯干及尾部位于所述夹持区的另一侧并悬空，所述调节件通过调节所述夹持区的大小，以夹紧或松开所述动物。

其中，所述固定装置还包括固定架，所述固定架上开设有固定孔，所述支架的另一端开设有安装孔，所述安装孔对准所述固定孔，通过螺钉依次穿过所述安装孔及固定孔，以将所述支架固定于所述固定架上。

其中，所述夹持具包括主体部及夹持部，所述夹持部固定于所述主体部上，所述夹持具组件之所有的所述夹持部之间构成所述夹持区，所述支架的一端还设置有调节孔，所述调节件穿过所述调节孔并与所述主体部接触，并推动所述主体部，以调节所述夹持部的位置，进而缩小所述夹持区。

其中，所述支架的一端还设置有固定槽，所述主体部设置于所述固定槽内，以将所述夹持具设置于所述固定槽内，并保持稳定。

其中，所述固定装置还包括弹性件，所述弹性件设置于所述固定槽内，并弹性连接于所述支架与所述主体部之间。

其中，所述夹持具还包括固定部和固定轴，所述固定部上开设有开孔，所述支架的一端还包括两个固定片，且所述两个固定片上均开设有一通孔，所述固定部放置于所述两个固定片之间，且所述开孔与所述两个通孔互相对准，所述固定轴穿过所述开孔及所述通孔，以将所述夹持具固定于所述支架上。

其中，所述夹持部上设置有柔性件，所述柔性件位于所述夹持部之面对所述夹持区的一侧，以防止夹持动物时，对所述动物产生损伤。

其中，所述固定架还开设有悬挂孔，通过悬挂装置穿入所述悬挂孔，以将所述固定装置悬挂起来。

本发明还提供一种光声层析成像系统，包括水槽、激光器、超声换能器、驱动器、计算机、示波器、放大器、平移台、电机及所述的固定装置，所述固定装置被悬挂于所述水槽中，所述动物被所述夹持具夹持并部分置于所述水槽内的水中，所述激光器的激光探头发射一脉冲光，所述脉冲光辐射所述动物并产生超声波信号，所述超声波信号被所述超声换能器接收后转换为电信号，并传输至所述放大器，所述放大器对所述电信号进行放大后传输至所述数字示波器，并经所述数字示波器传输至所述计算机；所述计算机还控制所述驱动器驱动所述电机，所述电机与所述超声换能器连接固定，并控制所述超声换能器绕所述动物躯体旋转，以接收动物躯体产生的超声波信号。

其中，所述夹持具位于所述水槽中的水面位置处，所述激光器的激光探头伸入水中，位于水面以下，位于水面以下的所述动物的躯体周围无任何遮挡物。

本发明实施例提供的固定装置及光声层析成像系统，通过利用夹持具组件夹持动物躯体，使得动物头部可露出水面，且动物躯体完全无遮挡的置于水中，从而在检测时可以保证探测到的超声波信号完全来源于动物躯体。另外，由于动物的头部保持露出水面，可保证动物的呼吸，从而保证动物在进行实验过程中保持正常的生理特征，具有操作简单、实用性强等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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是本发明实施例提供的固定装置的结构示意图。

图2是图1所示的固定装置的固定架的结构示意图。

图3是图1所示的固定装置的分解示意图。

图4是支架与夹持具的一种结构示意图。

图5是图1所示的调节件的结构示意图。

图6是支架与夹持具的另一种结构示意图。

图7是图6所示的支架的结构示意图。

图8是图6所示的夹持具的结构示意图。

图9是本发明实施例提供的光声层析成像系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种固定装置100，用于在光声计算层析成像(Photoacoustic Computed Tomography，PACT)时，固定住待测的动物，以对动物组织进行光声成像。所述固定装置100包括支架组件20、夹持具组件30及调节件40，所述支架组件20包括至少两个支架，所述夹持具组件30包括至少两个夹持具，所述夹持具及所述调节件40固定于所述支架的一端，且所述支架组件20的所有夹持具之间构成一夹持区，所述动物放置于所述夹持区内，且该动物的头部位于所述夹持区的一侧，躯干及尾部位于所述夹持区的另一侧并悬空，所述调节件40通过调节所述夹持区的大小，以夹紧或松开所述动物。

请一并参阅图2，在本发明实施例中，所述固定装置100还包括固定架10，所述固定架10大体呈三角星形，其包括第一固定支架11、第二固定支架12及第三固定支架13。所述固定架10上开设有固定孔，具体为，所述第一固定支架11的端面上开设有第一固定孔111，所述第二固定支架12的端面上开设有第二固定孔(图未示)，所述第三固定支架13的端面上开设有第三固定孔(图未示)，以通过所述第一固定孔111、第二固定孔及第三固定孔固定所述支架组件20。

在本发明实施例中，所述固定架10上还开设有悬挂孔15，一悬挂装置(如挂绳或挂杆等)可穿入该悬挂孔15，以将所述固定装置100整体悬挂起来。

请一并参阅图3，在本发明实施例中，所述支架组件20包括第一支架21、第二支架22及第三支架23，其中，所述第一支架21可安装于所述第一固定支架11上，所述第二支架22可安装于所述第二固定支架12上，所述第三支架23固定于所述第三固定支架13上，从而所述支架组件20安装于所述固定架10上。具体为，所述第一支架21整体大致呈长方体状，其一端固定所述夹持具，另一端设置有第一支撑架211，且靠近所述第一支撑架211的该端上还开设有第一安装孔212(即安装孔)，所述第一固定支架11可放置于所述第一支撑架211上，令所述第一安装孔212对准所述第一固定支架11上的第一固定孔111，此时，可通过一螺钉50依次旋进所述第一安装孔212及第一固定孔111，从而将所述第一支架21固定安装于所述第一固定支架11上。所述第二支架22(具有第二支撑架及第二安装孔)与所述第三支架23(具有第三支撑架及第三安装孔)的结构与所述第一支架21基本相同，所述第二支架22与所述第二固定支架12及所述第三支架23与所述第三固定支架13的固定安装方式与所述第一支架12与所述第一固定支架11的固定安装方式也基本相同，在此不再赘述。可以理解的是，在本发明其他实施例中，所述支架与所述固定架的连接方式不限于螺钉连接，其还可为铆接、卡扣或卡合连接等方式，不发明不做具体限定。

在本发明实施例中，所述夹持具组件30包括第一夹持具31、第二夹持具32及第三夹持具33。所述第一夹持具31包括第一主体部311(即主体部)及固定于所述第一主体部311上的第一夹持部312(即夹持部)，同样的，所述第二夹持具包括第二主体部(图未标)及固定于所述第二主体部上的第二夹持部(图未标)，所述第三夹持具33包括第三主体部(图未标)及固定于所述第三主体部上的第三夹持部(图未标)。所述第一主体部311、第二主体部及第三主体部大致呈方块状，所述第一夹持部312、第二夹持部及第三夹持部大致为1/3圆弧形，且所述第一夹持部312、第二夹持部及第三夹持部可构成一个夹持区，在本发明实施例中，所述夹持区呈圆形。

请一并参阅图4，图4是本发明提供的支架与夹持具的一种结构示意图。在本发明实施例中，所述支架为第一支架21、第二支架22及第三支架23的任意一个，所述夹持具为所述第一夹持具31、第二夹持具32或第三夹持具33中的任意一个。为方便说明，下面以第一支架21和第一夹持具31为例进行说明。

请一并参阅图5，在本发明实施例中，所述第一支架21的一端设置有第一固定槽213，且所述第一支架21的侧壁上还开设有第一调节孔214(即调节孔)。所述第一夹持具31的第一主体部311可放置于所述第一固定槽213内，其中，为了防止所述第一主体部311与所述第一固定槽213的槽壁产生大的摩擦，所述第一固定槽213的尺寸可稍微大于所述第一主体部311的尺寸，从而所述第一主体部311可在所述第一固定槽213内移动。所述调节件40的一端穿过所述第一调节孔214，并与所述第一主体部311接触。所述调节件40可为螺纹副，所述第一调节孔214内设置有与所述螺纹副对应的螺纹，从而所述调节件40可在所述第一调节孔214内前后移动，如旋进或旋出所述第一调节孔214。当所述调节件40沿所述第一主体部311的方向旋进时，所述调节件40对所述第一主体部311产生一推力，并推动所述第一主体部311，当所述调节件40沿远离所述第一主体部311的方向旋出所述第一调节孔214时，所述推力变小或消失，从而所述调节件40与所述第一主体部311分离或者使得所述第一主体部311沿所述调节件40旋出的方向移动，进而带动所述第一夹持具31前后运动。所述第二夹持具32及所述第三夹持具与所述第一夹持具31的结构基本相同，它们在所述第二支架22及所述第三支架23上的安装固定及调节方式与所述第一夹持具31在所述第一支架21上安装固定方式及调节方式基本一致，在此不再赘述。当同时调节所述调节件40时，可控制所述第一夹持具31、第二夹持具32、第三夹持具33对应移动，从而所述夹持具组件30构成的夹持区减小或增大，以夹持或松开所述动物。

需要说明的是，在本发明实施例中，在所述第一主体部311与所述第一支架21的侧壁(开设有所述第一调节孔214的侧壁)之间，还可放置一弹性件60，所述弹性件60可为弹簧，并与所述第一支架21及所述第一主体部311弹性连接。当所述调节件40沿第一主体部311的方向旋进时，所述调节件40对所述弹性件60产生一推力，从而所述弹性件60被压缩，并通过压缩产生的弹力推动所述第一主体部311；当所述调节件40沿远离所述第一主体部311的方向旋出时，所述弹性件60受到的推力减小或消失，从而所述弹力变小或消失，所述第一主体部311可沿所述调节件40旋出的方向移动。可以理解的是，在所述第二主体部与所述第二支架的侧壁及所述第三主体部与所述第三支架的侧壁同样可放置所述弹性件60，在此不再赘述。

需要说明的是，在所述夹持部的内壁，即第一夹持部311、第二夹持部及第三夹持部的内壁(即所述夹持区的内侧)，还可设置有柔性件，如海绵等，以防止夹持动物时，造成动物表皮损伤，影响动物的生理特征。

请一并参阅图6至图8，图6是本发明实施例提供的支架与夹持具的另一种结构示意图。在本发明实施例中，所述支架为第一支架、第二支架及第三支架的任意一个，所述夹持具为所述第一夹持具、第二夹持具或第三夹持具中的任意一个。为方便说明，下面以第一支架和第一夹持具为例进行说明，所述第二支架与所述第二夹持具及所述第三支架与第三夹持具的结构连接固定方式与第一支架和第一夹持具的结构连接固定方式相同，在此不一一描述。

在本发明实施例中，所述第一支架121包括第一支撑架1211、第一安装孔1212、第一调节孔1214及两个固定片1215。其中，所述第一调节孔1214及两个固定片1215位于所述第一支架121的一端，所述第一支撑架1211与第一安装孔1212位于所述第一支架121的另一端。所述第一支撑架1211及第一安装孔1212用于将所述第一支架121安装固定于所述固定架10上，其安装结构如前文所述，在此不再赘述。所述两个固定片1215分别位于所述第一支架121相对的两侧，并均开设有通孔1216。

在本发明实施例中，所述第一夹持具131包括第一主体部1311、第一夹持部1312及第一固定部1313。其中，所述第一夹持部1312大致呈1/3圆弧形，并固定于所述第一主体部1311上。所述第一固定部1313的一端固定于所述第一主体部1311上并与所述第一主体部1311呈一定的夹角，该第一固定部1313的另一端开设有开孔1314。所述第一夹持具131安装到所述第一支架121上时，将所述第一固定部1313开设有开孔1314的一端放置于两个固定片1215之间，从而所述开孔1314位于两个通孔1216之间，然后将一个固定轴(图未示)依次穿过两个通孔1216及所述开孔1314，从而所述第一夹持具131可绕所述固定轴转动。如此，当所述调节件40在所述第一调节孔1214内的前后移动，可控制所述第一夹持具131转动，从而所述第一夹持具131、第二夹持具、第三夹持具之间互相靠近或远离，以夹紧或松开所述动物。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述支架组件20包含的支架的数量可为两个、四个或其他数量个，同时所述夹持具组件30包含的夹持具组件的数量与所述支架组件20包含的支架的数量相等。此外，所述夹持具组件30构成夹持区的形状不限于圆形，还可根据实际的需要构成三角形、长方形或其他形状，这些设计均在本发明的保护范围之内，在此不再赘述。

请一并参阅图1至图8，安装时，先调节所述第一支架21、第二支架22及第三支架23的位置，然后将所述固定架10的第一固定支架11放置于所述第一支架21的第一支撑架211上、将所述第二固定支架12放置于所述第二支架22的第二支撑架上，及将所述第三固定支架13放置于所述第三支架23的第三支撑架上，并使得所述三个支架上的安装孔与三个固定支架上的固定孔对准，然后通过所述螺钉50旋进所述安装孔与固定孔，将所述支架组件20固定于所述固定架10上。当需要进行PACT成像时，将待测的动物的躯体放置于所述夹持具组件30构成的夹持区内，并使动物的头部朝上(即朝所述固定架10的方向)，然后通过所述调节件40在所述三个支架上的调节孔旋进，使得所述第一夹持具31、第二夹持具32及第三夹持具33三者互相接近，从而所述夹持区变小，以夹紧所述动物躯体，使得所述动物保持固定。成像时，将动物躯体放入水中，并使动物的头部露出水面，由于所述动物躯体在水中的部分完全未受到任何遮挡，因此可保证探测到的超声波信号完全来源于动物躯体。另外，由于动物的头部保持露出水面，可保证动物的呼吸，从而保证动物在进行实验过程中保持正常的生理特征。成像后，只需反方向旋出所述调节件40，即可简单的取下所述动物。

请一并参阅图9，本发明还提供一种光声层析成像系统，包括水槽、激光器、超声换能器、驱动器、计算机、示波器、放大器、平移台、电机及上述的固定装置100，所述动物被所述固定装置100固定，所述固定装置100被悬挂起，并位于水槽的上方，所述动物躯体位于水中，头部则露出水面。所述激光器的激光探头发射脉冲光，所述脉冲光辐射所述动物躯体并产生超声波信号，所述超声波信号在水中传输并被所述超声换能器接收后转换为电信号，所述电信号传输至所述放大器，所述放大器对所述电信号进行放大后传输至所述示波器，并经所述示波器处理所述电信号(如滤波等处理)后传输至所述计算机；所述计算机还控制所述驱动器驱动所述电机，所述电机与所述超声换能器连接固定，并控制所述超声换能器绕所述动物躯体旋转，以接收动物躯体产生的超声波信号。

本发明实施例提供的固定装置100及光声层析成像系统，通过利用夹持具组件30夹持动物躯体，使得动物头部可露出水面，且动物躯体完全无遮挡的置于水中，从而在检测时可以保证探测到的超声波信号完全来源于动物躯体。另外，由于动物的头部保持露出水面，可保证动物的呼吸，从而保证动物在进行实验过程中保持正常的生理特征，具有操作简单、实用性强等优点。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种固定装置，用于在光声层析成像系统中对待测的动物进行固定，其特征在于，包括支架组件、夹持具组件及至少一个调节件，所述支架组件包括至少两个支架，所述夹持具组件包括至少两个夹持具，所述夹持具及所述调节件固定于所述支架的一端，且所述夹持具之间构成一夹持区，所述动物放置于所述夹持区内，且该动物的头部位于所述夹持区的一侧，躯干及尾部位于所述夹持区的另一侧并悬空，所述调节件通过调节所述夹持区的大小，以夹紧或松开所述动物，所述固定装置还包括固定架，所述固定架上开设有固定孔，所述支架的另一端开设有安装孔，所述安装孔对准所述固定孔，通过螺钉依次穿过所述安装孔及固定孔，以将所述支架固定于所述固定架上，所述固定架还开设有悬挂孔，通过悬挂装置穿入所述悬挂孔，以将所述固定装置悬挂起来。

2.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述夹持具包括主体部及夹持部，所述夹持部固定于所述主体部上，所述夹持具组件之所有的所述夹持部之间构成所述夹持区，所述支架的一端还设置有调节孔，所述调节件穿过所述调节孔并与所述主体部接触，并推动所述主体部，以调节所述夹持部的位置，进而缩小所述夹持区。

3.根据权利要求2所述的固定装置，其特征在于，所述支架的一端还设置有固定槽，所述主体部设置于所述固定槽内，以将所述夹持具设置于所述固定槽内，并保持稳定。

4.根据权利要求3所述的固定装置，其特征在于，所述固定装置还包括弹性件，所述弹性件设置于所述固定槽内，并弹性连接于所述支架与所述主体部之间。

5.根据权利要求3所述的固定装置，其特征在于，所述夹持具还包括固定部和固定轴，所述固定部上开设有开孔，所述支架的一端还包括两个固定片，且所述两个固定片上均开设有一通孔，所述固定部放置于所述两个固定片之间，且所述开孔与所述两个通孔互相对准，所述固定轴穿过所述开孔及所述通孔，以将所述夹持具固定于所述支架上。

6.根据权利要求2所述的固定装置，其特征在于，所述夹持部上设置有柔性件，所述柔性件位于所述夹持部之面对所述夹持区的一侧，以防止夹持动物时，对所述动物产生损伤。

7.一种光声层析成像系统，包括水槽、激光器、超声换能器、驱动器、计算机、示波器、放大器、平移台及电机，其特征在于，还包括如权利要求1至6任意一项所述的固定装置，所述固定装置被悬挂于所述水槽中，所述动物被所述夹持具夹持并部分置于所述水槽内的水中，所述激光器的激光探头发射一脉冲光，所述脉冲光辐射所述动物并产生超声波信号，所述超声波信号被所述超声换能器接收后转换为电信号，并传输至所述放大器，所述放大器对所述电信号进行放大后传输至数字示波器，并经所述数字示波器传输至所述计算机；所述计算机还控制所述驱动器驱动所述电机，所述电机与所述超声换能器连接固定，并控制所述超声换能器绕所述动物躯体旋转，以接收动物躯体产生的超声波信号。

8.根据权利要求7所述的光声层析成像系统，其特征在于，所述夹持具位于所述水槽中的水面位置处，所述激光器的激光探头伸入水中，位于水面以下，位于水面以下的所述动物的躯体周围无任何遮挡物。