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Abstract

本发明公开了一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器及系统，该阵列探测器包括多个构成环形阵列的阵元，该阵元为仅在环形阵列轴向上聚焦的聚焦探头且聚焦探头聚焦面的曲率半径为环形阵列的内半径。其采用聚焦探头，仅在环形阵列轴向上实现面聚焦，聚焦面的曲率半径为环形阵列的内半径，以解决存在发散角的问题，提高乳腺肿瘤成像的轴向分辨率，提高了系统的层析成像能力，为乳腺肿瘤的诊断和预后提供更加全面的影像学信息。

Description

一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器及系统
技术领域
本发明涉及乳腺光声成像技术领域，更具体的说是涉及一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器及系统。
背景技术
乳腺疾病是源于乳腺腺体、脂肪、淋巴、血管、乳头等乳腺相关组织的疾病，包括乳腺炎症性疾病、乳腺良性病变、乳腺恶性肿瘤、先天发育异常及男性乳腺发育等。现有对于乳腺疾病检查的方法很多，包括钼靶X光成像、核磁共振成像、超声成像、红外成像、光声成像等。
现有采用阵列传感器对采集乳腺光声信息，通过升降控制装置控制阵列传感器的上下位置，实现对乳腺不同断层信息的采集。多乳腺组织多断层信息采集时，层析间间距小，现有阵列探测器单个探头表面为平面，在轴向上存在发散角，其接收的超声信息包含乳腺组织的多断层信息，导致轴向分辨率较低，使得采用现有的环形阵列，其层析成像能力弱，轴向成像分辨率低。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器及系统。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器，包括多个构成环形阵列的阵元，该阵元为仅在环形阵列轴向上聚焦的聚焦探头且聚焦探头聚焦面的曲率半径为环形阵列的内半径。本方案在现有探测器结构的基础上做了改进，即采用聚焦探头，仅在环形阵列轴向上实现面聚焦，聚焦面的曲率半径为环形阵列的内半径，以解决存在发散角的问题，提高乳腺肿瘤成像的轴向分辨率，提高了系统的层析成像能力，为乳腺肿瘤的诊断和预后提供更加全面的影像学信息。
一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测系统，包括用于产生脉冲激光的激光器、用于检测超声信息的阵列探测器和控制激光器和阵列探测器的控制单元，所述阵列探测器为上述的阵列探测器。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用聚焦探头，在轴向上实现面聚焦，解决存在发散角的问题，提高乳腺肿瘤成像的轴向分辨率，提高了系统的层析成像能力，为乳腺肿瘤的诊断和预后提供更加全面的影像学信息。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1为本发明阵列探测器的一种结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为本发明阵列探测器的另一种结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器，包括多个构成环形阵列的阵元，所述阵元为聚焦探头，其仅在环形阵列轴向上实现聚焦，在径向上仍保持原有发散角；聚焦探头聚焦面的曲率半径为环形阵列的内半径，实现对聚焦面位置的限制。
本实施例的各阵元在轴向聚焦，解决了现有阵元轴向上发散角的存在导致乳腺肿瘤成像的轴向分辨率低的问题，使轴向上仅保留单一断层信息，提高了系统的层析成像能力，为乳腺肿瘤的诊断和预后提供更加全面的影像学信息。
环形阵列中阵元的数量不限，可采用128个或更多的阵元构成，在此不做具体限定。本实施例的阵元可采用多种方式实现，下面以实施例2、3对其实现方式进行具体说明。
实施例2
如图1、2所示，阵元即聚焦探头包括第一外壳11、密封层14、第一压电元件12、第一背衬层13。第一外壳作为整体的外部支撑保护结构，其一端为检测开口端，第一压电元件12设置在该检测开口端，其采用金属材料制成。第一压电元件12的两面分别覆有正电极和负电极，第一压电元件12前端面即覆有负电极的一面为聚焦面，负电极与第一外壳11相连，第一压电元件12整体轴向截面为弧形，径向截面仍保持平面；第一压电元件12的后端面即覆有正电极的一面浇筑第一背衬层13，以降低振荡，提高信号质量；第一压电元件12的正电极经第一引线引出，第一引线依次穿过第一背衬层13、第一外壳11。密封层14置于第一外壳内，包覆在第一压电元件12、第一背衬层13外，实现密封，其采用高分子材料譬如环氧树脂。
该有结构的聚焦探头，对第一压电元件的塑形能力有一定要求，可采用PVDF压电薄膜或其他可塑形的压电材料。PVDF压电薄膜具有压电系数高、易于塑形，可提高探头信号检测的准确性。
实施例3
若压电元件的可塑性不强，譬如压电陶瓷等材料，可采用如图3所示的聚焦探头结构，其包括第二外壳21、第二压电元件22、第一背衬层23、声透镜24。同样的，第二外壳21作为整体的外部支撑保护结构，其一端为检测开口端。由于压电元件的可塑性不强，其不能制成聚焦的弧形结构，故可将第二压电元件22制成条形结构，声透镜后端面与第二压电元件22贴合，前端面的轴向截面为弧形，径向截面仍保持平面。此处需要说明的是，前端面指在使用时与乳腺组织较近的一面。第二压电元件22的两面分别覆有正电极和负电极，覆有负电极的一面与声透镜24贴合，负电极与第二外壳21相连，正电极经第二引线25引出第二外壳21，第二引线25依次穿过第一背衬层23、第二外壳21与外部的射频插座连接。
优选的，第二压电元件22可采用PZT压电陶瓷。声透镜24采用有机玻璃。
实施例3
基于上述实施例，本实施例公开一上述阵列探头的应用，即一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测系统，包括用于产生脉冲激光的激光器、用于检测超声信息的阵列探测器和控制激光器和阵列探测器的控制单元，阵列探测器为上述任一实施例中的阵列探测器。
具体的，阵列探测器采用128个阵元构成一直径为20厘米的环形阵列，单个阵元的探测面的长度的15mm、高度为3mm，单个阵元聚焦面在轴向上的曲率半径为环形阵列的内半径。激光器、控制单元采用现有的结构。采用上述系统可提高乳腺肿瘤成像的轴向分辨率和系统的层析成像能力，为乳腺肿瘤的诊断和预后提供更加全面的影像学信息。具体的，以一病患乳腺成像对本方案的层析成像能力进行说明。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器，包括多个构成环形阵列的阵元，其特征在于：
所述阵元为仅在环形阵列轴向上聚焦的聚焦探头且聚焦探头聚焦面的曲率半径为环形阵列的内半径。
2.根据权利要求1所述的一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器，其特征在于，所述聚焦探头包括第一外壳（11）、浇筑在第一外壳（11）内的密封层（14）、两面分别覆有正电极和负电极的第一压电元件（12）、浇筑在第一压电元件（12）正电极面上的第一背衬层（13），所述第一压电元件（12）截面为弧形，所述第一压电元件（12）的正电极经第一引线（15）引出第一外壳（11）且负电极与第一外壳（11）相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器，其特征在于，所述第一压电元件（2）为PVDF压电薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器，其特征在于，所述聚焦探头包括第二外壳（21）、两面分别覆有正电极和负电极的第二压电元件（22）、浇筑在第二压电元件（22）正电极面上的第一背衬层（23）和置于第二压电元件（22）负电极面上声透镜（24），所述声透镜（24）的前端面为弧形，所述第二压电元件（22）的正电极经第二引线（25）引出第二外壳（21）且负电极与第二外壳（21）相连。
5.根据权利要求4所述的一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测器，其特征在于，所述第二压电元件（22）为PZT压电陶瓷。
6.一种用于光声乳腺成像的面聚焦阵列探测系统，包括用于产生脉冲激光的激光器、用于检测超声信息的阵列探测器和控制激光器和阵列探测器的控制单元，其特征在于，所述阵列探测器为权利要求1至5任一所述的阵列探测器。
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