CN106333645A - 微波成像装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微波成像装置与方法，所述微波成像装置包括扫描电路、接收电路与影像产生器。扫描电路朝向目标物发射出位在多个扫描频段的多个电磁波。所述多个扫描频段与目标物中的多个生物组织一对一对应。接收电路接收穿透目标物的电磁波，并依据所接收的电磁波产生多个能量值。影像产生器利用所述多个能量值查询多个灰阶对照表以产生多个灰阶值，并依据所述多个灰阶值产生对应所述多个生物组织的检测影像。本发明是利用电磁波扫描目标物，并利用穿透目标物的电磁波的能量值来产生检测影像的灰阶值。借此，将可降低微波成像装置的硬件成本，进而有助于降低微波成像装置应用在病理诊疗上的检测费用，从而有助于降低患者的负担。

Description

微波成像装置与方法
技术领域
本发明是有关于一种成像技术，且特别是有关于一种微波成像装置与方法。
背景技术
随着医学科学的进步，目前医学影像检查较常使用的成像装置包括：X光(X-ray)成像装置、数字式成像装置以及核磁共振成像装置。其中，X光成影装置所产生的检测影像会有10～20％的伪阴性(false negative)，因此病患往往必须通过数字式成像装置或是核磁共振成像装置来进行更进一步的检查。然而，数字式成像装置与核磁共振成像装置的硬件成本较为昂贵，因此其应用在病理诊疗上的检测费用也较为昂贵，进而造成患者的负担。因此，如何因应现今医疗技术降低成像装置的硬件成本，以借此降低患者的负担，已是成像装置在发展上的一必要课题。
发明内容
本发明提供一种微波成像装置与方法，可降低微波成像装置的硬件成本，进而有助于降低微波成像装置应用在病理诊疗上的检测费用。
本发明的微波成像装置，包括扫描电路、接收电路与影像产生器。扫描电路朝向目标物发射出位在多个扫描频段的多个电磁波。其中，所述多个扫描频段与目标物中的多个生物组织一对一对应。接收电路接收穿透目标物的电磁波，并依据所接收的电磁波产生多个能量值。影像产生器利用所述多个能量值查询多个灰阶对照表以产生多个灰阶值，并依据所述多个灰阶值产生对应所述多个生物组织的检测影像。
本发明的微波成像方法，适用于微波成像装置，并包括下列步骤。通过微波成像装置中的发射天线阵列，朝向目标物发射出位在多个扫描频段的多个电磁波，其中所述多个扫描频段与目标物中的多个生物组织一对一对应。通过微波成像装置中的接收天线阵列，接收穿透目标物的所述多个电磁波。依据所接收的电磁波产生多个能量值。利用所述多个能量值查询多个灰阶对照表以产生多个灰阶值，并依据所述多个灰阶值产生对应所述多个生物组织的检测影像。
基于上述，本发明是利用电磁波扫描目标物，并利用穿透目标物的电磁波的能量值来产生检测影像的灰阶值。借此，将可降低微波成像装置的硬件成本，进而有助于降低微波成像装置应用在病理诊疗上的检测费用，从而有助于降低患者的负担。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的微波成像装置的示意图。
图2为依据本发明一实施例的微波成像方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100：微波成像装置
110：扫描电路
120：接收电路
130：影像产生器
111：发射器
112：发射天线阵列
121：接收器
122：接收天线阵列
131：计算单元
132：绘图单元
101：目标物
A11～A13、A21～A23：天线元件
S210～S240、S241～S244：图2中的各步骤
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例的微波成像装置的示意图。如图1所示，微波成像装置100可用以产生目标物101(例如，人体)的内部结构的影像，以作为医生诊断疾病的依据。具体而言，微波成像装置100包括扫描电路110、接收电路120与影像产生器130。此外，扫描电路110包括发射器111与发射天线阵列112。接收电路120包括接收器121与接收天线阵列122。影像产生器130包括计算单元131与绘图单元132。
图2为依据本发明一实施例的微波成像方法的流程图，以下将同时参照图1与图2来说明微波成像装置的操作。如步骤S210所示，扫描电路110可朝向目标物101发射出位在多个扫描频段的多个电磁波。举例来说，发射器111可传送多个驱动信号至发射天线阵列112，以致使发射天线阵列112发射出所述多个电磁波。此外，所述多个电磁波会沿着发射天线阵列112的传播路径穿透目标物101。换言之，所述多个电磁波会沿着传播路径进入目标物101，进而穿透目标物101内的生物组织。
另一方面，如步骤S220与步骤S230所示，接收电路120会接收穿透目标物101的所述多个电磁波，并依据所接收的所述多个电磁波产生多个能量值。举例来说，接收电路120可通过接收天线阵列122来接收穿透目标物101的所述多个电磁波。其中，发射天线阵列112与接收天线阵列122各自包括多个天线元件。例如，发射天线阵列112包括天线元件A11～A13，且接收天线阵列122包括天线元件A21～A23。因此，微波成像装置100具有多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)的传输机制。此外，接收器121可依据接收天线阵列122所接收到的所述多个电磁波计算出所述多个能量值。其中，所述多个能量值可例如是多个接收信号强度指标(ReceivedSignal-Strength Indicator，简称RSSI)值。
值得一提的是，目标物的生物组织是电磁波的传导介质，且不同的生物组织具有不同的电气特性。因此，扫描电路110可发射出位在多个扫描频段的多个电磁波，且每一扫描频段对应一种生物组织，以借此同时针对目标物中的多种生物组织进行扫描。此外，当电磁波在目标物内部传递时，电磁波的能量会产生衰减，且衰减量是相关于目标物的生物组织的电气特性。
具体而言，目标物的生物组织的电气特性可通过导电率(conductivity)与介电常数(dielectric constant)来加以界定。此外，生物组织针对不同频率的电磁波具有不同的导电率与介电常数。再者，就相同的生物组织而言，健康组织与恶性组织也分别具有不同的导电率与介电常数。换言之，电磁波针对健康组织与恶性组织的衰减程度是不相同，因此可通过电磁波的衰减量检测出目标物中的恶性组织。
举例来说，针对人体的乳房组织而言，正常乳房组织与异常乳房组织的导电率与介电常数针对10GHz的电磁波具有较大的差异性。换言之，当10GHz的电磁波在人体的乳房组织传递时，电磁波因应正常乳房组织所产生的衰减量将明显不同于其因应异常乳房组织所产生的衰减量。因此，在一实施例中，扫描电路110所扫描的生物组织可例如是包括乳房组织，且对应乳房组织的扫描频段可例如是10GHz。借此，微波成像装置100将可利用位在10GHz的电磁波扫描出人体中的正常乳房组织与异常乳房肿瘤。
此外，针对人体的神经组织而言，正常神经组织与异常神经组织的导电率与介电常数可针对26GHz的电磁波具有较大的差异性。因此，在一实施例中，扫描电路110所扫描的生物组织还包括神经组织，且对应神经组织的扫描频段可例如是26GHz。换言之，微波成像装置100可利用位在26GHz的电磁波扫描出目标物中的正常神经组织与异常神经组织。
针对接收电路120所产生的能量值，如步骤S240所示，影像产生器130可利用所述多个能量值查询多个灰阶对照表以产生多个灰阶值，并依据所述多个灰阶值产生对应所述多个生物组织的检测影像。就步骤S240的具体步骤来看，如步骤S241所示，计算单元131可依据所述多个电磁波所涵盖的所述多个扫描频段选取出相应的多个灰阶对照表。举例来说，计算单元131可依据10GHz的扫描频段选取对应乳房组织的灰阶对照表，且计算单元131可依据26GHz的扫描频段选取对应神经组织的灰阶对照表。
如步骤S242与步骤S243所示，计算单元131可依据所述多个能量值计算出多个衰减量，并可依据所计算出的衰减量查询所述多个灰阶对照表以产生多个灰阶值。此外，如步骤S244所示，绘图单元132可依据所述多个灰阶值产生对应所述多个生物组织的检测影像。举例来说，人体的乳房组织为所述多个生物组织中的一特定生物组织，且所述特定生物组织对应所述多个扫描频段的一特定扫描频段(例如，10GHz)。扫描电路110可通过位在特定扫描频段(例如，10GHz)的电磁波扫描人体中的特定生物组织(例如，乳房组织)。计算单元131可依据位在特定扫描频段(例如，10GHz)的电磁波的能量值，计算出位在特定扫描频段的电磁波在人体内部传递时的衰减量在影像中具有第一灰阶值的像素则用以表示健康组织(例如，正常乳房组织)，且具有第二灰阶值的像素则用以表示恶性组织(例如，异常乳房组织)。
综上所述，本发明是利用电磁波扫描目标物，并利用穿透目标物的电磁波的能量值来产生检测影像的灰阶值，同时利用电磁波的衰减量，以了解相关目标物的生物组织的电气特性。借此，将可降低微波成像装置的硬件成本，进而有助于降低微波成像装置应用在病理诊疗上的检测费用，从而有助于降低患者的负担。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (18)

1.一种微波成像装置，包括：
一扫描电路，朝向一目标物发射出位在多个扫描频段的多个电磁波，其中该多个扫描频段与该目标物中的多个生物组织一对一对应；
一接收电路，接收穿透该目标物的该多个电磁波，并依据所接收的该多个电磁波产生多个能量值；以及
一影像产生器，利用该多个能量值查询多个灰阶对照表以产生多个灰阶值，并依据该多个灰阶值产生对应该多个生物组织的一检测影像。
2.如权利要求1所述的微波成像装置，其中该扫描电路包括：
一发射天线阵列；以及
一发射器，传送多个驱动信号至该发射天线阵列，以致使该发射天线阵列发射出该多个电磁波。
3.如权利要求2所述的微波成像装置，其中该接收电路包括：
一接收天线阵列，接收穿透该目标物的该多个电磁波；以及
一接收器，依据该接收天线阵列所接收的该多个电磁波计算出该多个能量值。
4.如权利要求3所述的微波成像装置，其中该发射天线阵列与该接收天线阵列各自包括多个天线元件，以致使该微波成像装置具有多输入多输出的传输机制。
5.如权利要求1所述的微波成像装置，其中该影像产生器包括：
一计算单元，依据该多个能量值计算出多个衰减量，并依据该多个衰减量查询该多个灰阶对照表以产生该多个灰阶值；以及
一绘图单元，依据该多个灰阶值产生该检测影像。
6.权利要求5所述的微波成像装置，其中该计算单元依据该多个电磁波所涵盖的该多个扫描频段选取出该多个灰阶对照表。
7.权利要求5所述的微波成像装置，其中该多个能量值分别为一接收信号强度指标值。
8.如权利要求1所述的微波成像装置，其中该目标物为一人体，该多个生物组织包括一乳房组织，且对应该乳房组织的该扫描频段为10GHz。
9.如权利要求8所述的微波成像装置，其中该多个生物组织还包括一神经组织，且对应该神经组织的该扫描频段为26GHz。
10.一种微波成像方法，适用于一微波成像装置，并包括：
通过该微波成像装置中的一发射天线阵列，朝向一目标物发射出位在多个扫描频段的多个电磁波，其中该多个扫描频段与该目标物中的多个生物组织一对一对应；
通过该微波成像装置中的一接收天线阵列，接收穿透该目标物的该多个电磁波；
依据所接收的该多个电磁波产生多个能量值；以及
利用该多个能量值查询多个灰阶对照表以产生多个灰阶值，并依据该多个灰阶值产生对应该多个生物组织的一检测影像。
11.如权利要求10所述的微波成像方法，其中利用该多个能量值查询该多个灰阶对照表以产生该多个灰阶值，并依据该多个灰阶值产生对应该多个生物组织的该检测影像的步骤包括：
依据该多个能量值计算出多个衰减量；
依据该多个衰减量查询该多个灰阶对照表以产生该多个灰阶值；以及
依据该多个灰阶值产生该检测影像。
12.如权利要求11所述的微波成像方法，其中利用该多个能量值查询该多个灰阶对照表以产生该多个灰阶值，并依据该多个灰阶值产生对应该多个生物组织的该检测影像的步骤还包括：
依据该多个电磁波所涵盖的该多个扫描频段选取出该多个灰阶对照表。
13.如权利要求12所述的微波成像方法，其中该多个能量值分别为一接收信号强度指标值。
14.如权利要求10所述的微波成像方法，还包括：
通过该微波成像装置中的一发射器，传送多个驱动信号至该发射天线阵列，以致使该发射天线阵列发射出该多个电磁波。
15.如权利要求10所述的微波成像方法，还包括：
通过该微波成像装置中的一接收器，计算出该多个能量值。
16.如权利要求10所述的微波成像方法，其中该发射天线阵列与该接收天线阵列各自包括多个天线元件，以致使该微波成像装置具有多输入多输出的传输机制。
17.如权利要求10所述的微波成像方法，其中该目标物为一人体，该多个生物组织包括一乳房组织，且对应该乳房组织的该扫描频段为10GHz。
18.如权利要求17所述的微波成像方法，其中该多个生物组织还包括一神经组织，且对应该神经组织的该扫描频段为26GHz。
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