CN114173677A - 混合医学成像探针、设备及过程 - Google Patents

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阿里·扎马尼
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Abstract

一种应用于身体部分以对身体部分内的组织进行成像的混合医学成像探针，该医学成像探针包括：第一成像探针部件，用于生成非微波第一信号以传输至身体部分内，并且用于感测由身体部分内的组织散射的对应信号，从而能够使用非微波第一成像技术生成组织的一个或更多个对应图像；以及电磁成像探针部件，用于生成微波频段内的微波信号以传输至身体部分内，并且用于感测由身体部分内的组织散射的对应微波信号，从而能够估计组织的介电常数的对应值；其中，第一成像探针部件和电磁成像探针部件共同位于混合医学成像探针内，并且布置成使得非微波信号和微波信号从混合医学成像探针沿相同方向传输。

Description

混合医学成像探针、设备及过程
技术领域
本发明涉及医学成像，并且特别地涉及用于对对象的生物组织进行成像的混合医学成像探针设备及过程。
背景技术
诸如超声、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)以及核医学成像的医学成像技术是用于对人体的内部特征进行成像的非常强大的技术，但是具有许多限制它们适用性的缺点。例如，这些技术要求昂贵的设备，并且因此在农村或偏远的卫生院通常是不可获得的。事实上，根据世界卫生组织(WHO)，多于一半的世界人口无法使用诊断成像。此外，对于检测和连续监测各种疾病，普遍需要低成本和安全的成像系统。由于需要限制暴露于诸如X-射线的电离辐射，大多数目前可用的医学成像系统不能用于频繁的监测目的。另外，庞大的且具有静态结构以及高成本的MRI和其他大型医学成像系统通常使它们无法用于监测需要定期和短期监测的疾病。这些因素使得护理人员使用这种系统用于实时成像和评估的目的是不现实的。
电磁成像是有吸引力的医学应用技术，并且具有以经济高效且安全的方式创建人体内部的视觉再现的潜力。从电磁工程的角度来看，人体是电磁非均匀介质，其特征在于，人体的特征和组织具有不同的介电特性。此外，受伤组织与健康组织之间的介电特性、介电常数和电导率不同。当与邻近健康组织相比具有高介电常数值的受伤组织暴露于微波频率下的电磁波时，电磁波的相对较高部分会反射回辐射源。因此，可以利用电磁医学成像设备将电磁波传输至待成像的身体部分，比如人的头部或躯干。由于电磁特性的变化，由该设备接收和测量主要由受损组织(例如，特别是在出血或凝块部位)反射的微波信号。然后，可以处理表示被测信号的数据以估计异常的位置和/或异常的介电特性，并且以生成身体部分内受损组织的二维图像或三维图像。
数据处理步骤在电磁成像设备中起着关键作用。各种成像技术已经用于根据散射的电磁信号测量检测医学目标。那些技术通过求解非线性方程(断层扫描)试图估计组织的介电特性，非线性方程没有唯一解并且那些解可以不连续地取决于输入数据，或者试图使用基于时域雷达的技术找到目标组织的位置。由于基于断层扫描技术的耗时性质，它们几乎只适用于单频信号或窄带多频信号，并且因此不适合在诸如脑损伤检测的医疗紧急情况中使用——在这种情况下需要快速诊断。替代性地，在基于雷达的成像中，成像域的散射轮廓被映射到二维图像或三维图像上。这种方法在使用超宽频带用于精细的分辨率时是更适用的，因为所需的数据处理比断层扫描更简单且更快速。然而，当前的雷达成像方法——比如经由时空(“MIST”)波束成形的共焦微波成像和利用基于延迟叠加(DAS)的处理技术的自适应波束成形成像方法，容易受到外层反射和内层反射的影响从而导致错误检测。另外，信号穿透通过组织在不同频率下的变化限制了那些延迟计算的有效性，并且因此限制了结果图像的准确性。鉴于这些困难，持续需要更快速的且准确的成像设备和过程。
这期望克服或消除现有技术的一个或更多个困难，或至少提供有用的替代性方案。
发明内容
根据本发明的一些实施方式，提供了一种混合医学成像探针，混合医学成像探针应用于身体部分以对身体部分内的组织进行成像，该医学成像探针包括：
第一成像探针部件，该第一成像探针部件用于生成非微波第一信号以传输至该身体部分内，并且用于感测由该身体部分内的该组织散射的对应信号，从而能够使用非微波第一成像技术生成该组织的一个或更多个对应图像；以及
电磁成像探针部件，该电磁成像探针部件用于生成微波频段内的微波信号以传输至该身体部分内，并且用于感测由该身体部分内的该组织散射的对应微波信号，从而能够估计该组织的介电常数的对应值；
其中，该第一成像探针部件和该电磁成像探针部件共同位于该混合医学成像探针内，并且布置成使得非微波信号和微波信号从该混合医学成像探针沿相同方向传输。
在一些实施方式中，该第一成像探针部件是超声成像探针部件。在一些实施方式中，该超声成像探针部件包括超声换能器，并且该电磁成像探针部件包括围绕该超声换能器设置的天线阵列。
在一些实施方式中，该天线加载有串联电容和/或并联电感，以产生不依赖于该天线的尺寸的共振。
在一些实施方式中，该混合医学成像探针包括电磁带隙结构(EBG)以减少该天线之间的相互联接，从而允许该天线位于相互密切接近。
在一些实施方式中，该混合医学成像探针包括人工磁性表面(AMS)，比如由周期性结构阵列形成并且构造成使得该天线阵列主要生成单向辐射的超表面，从而允许该天线位于相互密切接近。
在一些实施方式中，该混合医学成像探针包括超材料吸收器以减少该微波信号的泄漏。
根据本发明的一些实施方式，提供了一种混合医学成像设备，所述混合医学成像设备用于对身体部分内的组织进行成像，该医学成像设备包括：
上述混合医学成像探针中的任何一个混合医学成像探针；以及
数据处理部件，该数据处理部件构造成接收表示该身体部分的该组织的初始图像的初始图像数据，该初始图像表示由该身体部分内的该组织散射的并且由该第一成像探针部件感测的非微波信号；并且该数据处理部件构造成基于由该身体部分内的该组织散射的所感测到的微波信号生成该身体部分的该组织的介电常数的估计，其中，该身体部分的该组织的该初始图像被用作先验信息以生成电磁模型，根据该电磁模型生成该估计。
在一些实施方式中，该数据处理部件还构造成生成表示该身体部分的该组织的该介电常数的空间分布的图像。
根据本发明的一些实施方式，提供了一种混合医学成像过程，该混合医学成像过程用于对身体部分内的组织进行成像，该医学成像过程包括以下步骤：
接收该身体部分的该组织的第一图像，该第一图像根据所感测的由该身体部分内的该组织反射的第一信号和非微波信号生成；以及
接收微波散射数据，该微波散射数据表示所感测的由该身体部分内的该组织散射的微波信号；
处理该第一图像以生成该身体部分的对应电磁模型；以及
处理该微波散射数据和该身体部分的该电磁模型以生成该身体部分的该组织的介电常数的估计。
在一些实施方式中，该混合医学成像过程包括生成该身体部分的该组织的第二图像，该第二图像表示该介电常数的估计的空间分布。
在一些实施方式中，该第一成像技术是超声成像技术。
在一些实施方式中，生成该电磁模型的该步骤包括确定该身体部分内的感兴趣区域与该身体部分的对应表面之间的距离，并且通过求解对从该表面到该感兴趣区域的微波传播和从该感兴趣区域传输回该身体部分的该表面的微波传播进行建模的方程组来生成该感兴趣区域的介电常数的估计。
在一些实施方式中，根据多个不同微波频段的散射的微波信号估计介电常数值以提高该估计的准确性。
在一些实施方式中，该组织包括内脏器官，并且该过程包括根据该内脏器官的估计的该介电常数值来评估该内脏器官的健康状况。
在一些实施方式中，评估该内脏器官的健康状况包括估计该内脏器官中的脂肪百分比。该内脏器官可以是肝脏。
在一些实施方式中，该混合医学成像过程包括估计患者躯干的左侧和右侧各自的介电常数，并且对比那些介电常数以评估该患者的健康状况。在一些实施方式中，评估该患者的健康状况包括诊断该患者是否具有疾病。
根据本发明的一些实施方式，提供了至少一个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的可执行指令，当通过数据处理设备的至少一个处理器执行该可执行指令时，使该至少一个处理器执行上述过程的任何一个过程。
根据本发明的一些实施方式，提供了一种混合医学成像设备，包括：
上述混合医学成像探针中的任何一个混合医学成像探针；以及
上述数据处理部件中的任何一个数据处理部件。
在此还描述了一种医学成像探针，该医学成像探针应用于身体部分以对身体部分内的组织进行成像，该医学成像探针包括：
实时成像探针部件，该实时成像探针部件用于生成用于第一信号以传输至该身体部分内，并且用于感测从该身体部分内的该组织反射的对应信号，从而能够使用实时成像技术实时地生成该组织的一个或更多个对应图像；以及
电磁成像探针部件，该电磁成像探针部件用于生成微波频段内的微波信号以传输至该身体部分内，并且用于感测从该身体部分内的该组织反射的对应微波信号，从而能够使用微波成像技术生成该组织的对应图像。
该实时成像探针可以是超声成像探针。该超声成像探针部件可以包括超声换能器，并且电磁成像探针部件可以包括围绕该超声换能器设置的天线阵列。
在此还描述了一种医学成像设备，该医学成像设备用于对身体部分内的组织进行成像，该医学成像设备包括：
上述医学成像探针中的任何一个医学成像探针；
实时图像生成部件，该实时图像生成部件用于基于从该身体部分内的该组织反射并且通过实时成像探针部件感测到的信号生成该身体部分的该组织的初始图像；以及
电磁图像生成部件，该电磁图像生成部件基于所感测到的从该身体部分内的该组织反射的微波信号来生成该身体部分的该组织的电磁图像，其中，该身体部分的该组织的该初始图像被用作先验信息以生成该身体部分的该组织的该电磁图像。
在此还描述了一种医学成像过程，该医学成像过程用于对身体部分内的组织进行成像，该医学成像过程包括以下步骤：
基于所感测到的从该身体部分内的该组织反射的第一信号生成该身体部分的该组织的第一图像；以及
基于所感测到的从该身体部分内的该组织反射的微波信号生成该身体部分的该组织的电磁图像，其中，通过使用该身体部分的该组织的该第一图像作为先验信息以生成该电磁图像来提高所生成的该电磁图像的准确性，并且使用实时成像技术生成该第一图像。
该实时成像技术可以是超声成像技术。
生成该电磁图像的该步骤可以包括确定该身体部分内的感兴趣区域与该身体部分的对应表面之间的距离，并且通过求解对从建模表面到该感兴趣区域的微波传播和从该感兴趣区域传输回该身体部分的该表面的微波传播进行建模的方程组来确定用于该感兴趣区域的介电常数值。
在此还描述了一种用于诊断患者器官疾病的过程，该过程包括：
测量表示从该患者的躯干内的器官散射的电磁信号的散射参数；以及
计算表示该患者的躯干的左侧和右侧内的该器官的对应介电常数的定量测量；以及
基于该定量测量与处于已知患病状态的器官和处于健康状态的器官的对应定量测量的对比，诊断该患者是否具有器官疾病或脂肪扩散。
附图说明
本发明的一些实施方式在下文中仅以示例的方式参照附图进行描述，在附图中：
图1是可以用于确定患者皮肤与患者肝脏之间的距离的现有技术超声图像；
图2是根据本发明的实施方式的混合医学成像设备的示意图；
图3是图2的混合医学成像设备的数据处理部件的框图；
图4是由图3的数据处理部件执行的混合医学成像过程的流程图；
图5是根据本发明的实施方式的混合医学成像设备的混合电磁-超声探针的示意图；以及
图6是图示了混合医学成像过程的多层介电模型的示意图。
具体实施方式
发明人已经确定的是，通过使用非微波第一成像技术以精确地确定一个或更多个目标组织或对象的内脏器官的各自位置(优选地但不一定是实时地)，然后使用那些位置作为先验信息以对到内脏器官/组织的微波传输和来自内脏器官/组织的微波传输以及由内脏器官/组织散射的微波传输进行建模以测量那些器官/组织的复介电常数，可以显著提高医疗电磁成像(“EM”)的准确性、速度和可靠性。例如如下所述，诸如肝脏的内脏器官的介电常数是该内脏器官的健康的度量，并且可以用于诊断诸如脂肪肝疾病的某些病症。
另外地，根据第一成像技术确定的内部器官(或感兴趣的其他生物组织)的位置可以用于使用微波成像作为(不同于非微波第一成像技术的)第二成像技术生成那些相同组织或器官的对应第二图像，其中，第二图像表示介电常数值的对应空间分布。
例如，商用便携式超声(“US”)机使用其嵌入式算法提供内部组织和内脏器官的详细位置信息，从而生成图像，比如示出从患者皮肤至内脏器官的距离测量的图1中示出的图像。因此，通过使用超声成像技术生成患者的身体内部组织的详细图像并且然后使用那些超声图像作为先验信息来估计介电特性和(可选择地)生成那些相同身体组织的对应‘电磁’图像，本发明的实施方式包括结合了电磁成像技术和超声成像技术的优势的混合医学成像探针、设备及过程。然而，尽管在结合电磁成像与超声成像作为初始成像技术来生成先验信息的背景下在此对本发明的一些实施方式进行了描述，但是明显的是，对于本领域技术人员来说，其他成像方法(例如，亚毫米波成像)可以用作超声成像在其他实施方式中的替代性方案。
如图2中所示出，根据本发明的实施方式的混合医学成像设备包括：混合成像探针202、第一成像部件控制器204和第二成像部件控制器206、以及数据处理部件208。在所描述的实施方式中，本领域技术人员已知的是：第一成像技术是超声成像技术，混合成像探针包括超声成像探针部件和微波成像探针部件，并且第一成像部件控制器204是超声成像控制器。第二成像部件控制器206是微波成像部件控制器，并且在所描述的实施方式中第二成像部件控制器206是本领域技术人员已知的矢量网络分析仪(“VNA”)的形式。
图3是根据本发明所描述的实施方式的混合医学成像设备的数据处理部件208的框图。数据处理部件208执行混合医学成像过程，如图4所示。如图2中所表明的，数据处理部件从第一成像部件控制器204(在所描述的实施方式中是超声成像部件控制器)接收图像数据以及从第二成像部件控制器接收电磁(“EM”)散射数据，其中，成像部件控制器204、206两者都向混合成像探针202发送对应信号并且从向混合成像探针202接收对应信号。
尽管所描述的实施方式的数据处理部件是具有安装在其中的混合医学成像处理部件302、303的计算机的形式，但是在其他实施方式中不必是这种情况。如图3中所示，所描述的实施方式的数据处理部件208基于64位英特尔架构计算机系统，并且由数据处理部件208执行的混合医学成像过程实现为软件部件302、303的编程指令来实现，软件部件302、303存储在与计算机系统相关联的非易失性(例如硬盘或固态驱动器)存储器304上。然而，将明显的是，混合医学成像过程的至少部分过程可以替代性地例如以一个或更多个其他形式部分地或全部地实现，该一个或更多个其他形式比如现场可编程门阵列(FPGA)的配置数据，和/或作为一个或更多个诸如专用集成电路(ASICs)的专用硬件部件。
数据处理部件208包括：随机存取存储器(RAM)306，至少一个处理器308，以及外部接口310、312、313、314，所有这些都通过总线316互连。外部接口包括通用串行总线(USB)接口310，通用串行总线接口中的至少一个通用串行总线接口310连接至键盘318和诸如鼠标319的定点装置以及显示适配器314，显示适配器314连接至诸如LCD面板显示器322的显示装置。第一成像部件控制器204和第二成像部件控制器206经由USB接口310通信地联接至数据处理部件208，从而允许这些控制器204、206控制它们各自的探针子部件。
软件部件302、303包括第一成像部件302，第一成像部件302从第一成像部件控制器204接收成像信号或数据并且生成对象组织的对应第一图像305。然后将那些第一图像305作为先验信息提供给EM处理部件303，EM处理部件303估计内部器官/内脏组织的介电特性并且可选地根据第一图像303和从第二(微波)部件控制器206接收到的EM散射数据或信号生成那些器官/组织的EM图像307，如下所述。
在使用中，混合电磁-超声(“HEUS”)成像探针202用于对对象/患者身体的感兴趣区域(例如，头部或躯干)进行扫描。如图5中所示，在所描述的实施方式中，探针202包括与超声换能器或超声换能器502的阵列共同定位在一起的宽带天线或天线阵列504。
根据成像算法的要求，要成像的目标器官和图像类型使用天线或宽带天线的阵列(如图5所示)。如下所述，可以以多种方式减小天线的尺寸和(如果使用阵列)天线的相互联接。
例如，在一些实施方式中，通过应用超材料加载显著地减小天线尺寸，其中，天线加载有串联电容和/或并联电感以产生与天线尺寸无关的共振，如S.Ahdi Rezaeieh，M.A.Antoniades和A.M.Abbosh于2017年12月在IEEE Transactions on Antennas andPropagation的卷65、第12号、6827至6837页发表的“Miniaturization of Planar YagiAntennas Using Mu-Negative Metamaterial-Loaded Reflector”中所描述的。
在一些实施方式中，电磁带隙(EBG)结构用于通过产生防止表面电流的辐射的电磁带隙来减少相互联接，如H.Nakano，K.Kikkawa，N.Kondo，Y.Iitsuka和J.Yamauchi于2009年5月在IEEE Transactions on Antennas and Propagation的卷57、第5号、1309至1318页发表的“Low-Profile Equiangular Spiral Antenna Backed by an EBG Reflector”中所描述的。
在一些实施方式中，天线包括人造磁性表面(AMS)，比如使用周期性结构阵列形成以生成单向辐射的超表面，如A.Rezaeieh，M.A.Antoniades和A.M.Abbosh与2018年11月在IEEE Transactions on Antennas and Propagation的卷66、第11号、5773至5782页发表的“Compact and Unidirectional Resonance-Based Reflector Antenna for WidebandElectromagnetic Imaging”中所描述的。这些表面生成零反射相位，这允许天线彼此紧密接近地定位并且还与布置在天线中的每个天线后面的反射器的反射表面紧密接近地定位。
最后，在一些实施方式中，混合探针202包括超材料吸收器，该超材料吸收器耗散从特定角度接收到的信号的能量以减少来自混合探针202的电磁信号的泄漏，如医院所要求的。
在所描述的设备中，超声探针部件502和超声探针部件502的对应控制器204用于提供关于相对于患者皮肤的感兴趣内部组织或内脏器官(例如肝脏)的位置的先验信息。例如，为了对患者的肝脏进行成像，天线将微波信号传输至朝向并进入患者躯干，并且检测来自每个路径/组织的反射信号以及表示检测到的由微波部件控制器206发送至数据处理部件208的信号的数据。可以在混合探针202与患者躯干之间使用匹配凝胶214以促进信号穿透进入患者身体并且减少表面反射。天线和超声信号通过公共线缆束沿着各自的线缆传输至混合探针202。通过便携式矢量网络分析仪(VNA)206生成并且记录电磁微波信号。便携式VNA206和US-控制器204两者都使用合适的数据传输接口、线缆和协议——在所描述的实施方式中为USB——通信地联接至数据处理部件208。作为到混合医学成像过程的输入，提供从超声成像部件控制器204和微波成像部件控制器206接收的数据，如下所述，然后生成电磁介电常数并且可选地生成感兴趣区域的图像。
在所描述的实施方式中，扫描域被建模为多层电介质板，通过从天线或每个天线在z<0处普通入射的平面波照射该多层电介质板，如图3所示。
Figure BDA00032565522300001013
-偏振的入射电场可以表示为：
Figure BDA0003256552230000101
其中，E0是波幅，并且
Figure BDA0003256552230000102
是具有复介电常数
Figure BDA0003256552230000103
的匹配介质的传播常数。皮肤与感兴趣的区域——例如患者的肝脏——之间的测量距离用于通过每个组织区域中的行进波的总和来计算作为距离的函数的总电场：
Figure BDA0003256552230000104
接口处的边界条件要求电场Et(z)和磁场
Figure BDA0003256552230000105
的连续性，这引出以下方程式：
E0+E1＝E2+E3 (3)
Figure BDA0003256552230000106
Figure BDA0003256552230000107
Figure BDA0003256552230000108
其中，
Figure BDA0003256552230000109
是复折射率，并且
Figure BDA00032565522300001010
是第p个组织层的复介电常数。反射波的解然后为：
Figure BDA00032565522300001011
其中
Figure BDA00032565522300001012
以及
Figure BDA0003256552230000111
因此，由天线或每个天线测量的S-参数通过下式估计：
Figure BDA0003256552230000112
在这个方程中，作为肝脏(在本示例中)的介电特性函数R32是未知的。已知厚度d和外部组织层的介电常数
Figure BDA0003256552230000113
以及匹配介质的介电常数
Figure BDA0003256552230000114
通过最小化被测的S-参数与计算的S-参数之间的误差来估计未知参数R32，如下所示：
Figure BDA0003256552230000115
因为介电常数是复值，因此可以使用多目标优化技术(比如Kaisa Miettinen(1999)在Nonlinear Multiobjective Optimization,Springer,ISBN978-0-7923-8278-2中所描述的多目标优化技术)来找到(11)的同时最小化误差的实部和虚部的非劣(折衷)解。因此，肝脏的复介电常数
Figure BDA0003256552230000116
通过下式估计：
Figure BDA0003256552230000117
如果混合成像探针202包括天线阵列，则来自方程式(10)的每个元素的估计的S-参数用于提供估计矩阵，估计矩阵经由优化过程用于找到肝脏的有效介电常数。在所描述的实施方式中，分布式迭代优化算法(如A.Falsone，K.Margellos和M.Prandini于2018年10月在IEEE Control Systems Letters卷2、第4号、563至568页发表的“A DistributedIterative Algorithm for Multi-Agent MILPs:Finite-Time Feasibility andPerformance Characterization”以及J.Tsitsiklis，D.Bertsekas和M.Athans于1986年9月在IEEE Transactions on Automatic Control卷31、第9号、803至812页发表的“Distributed asynchronous deterministic and stochastic gradient optimizationalgorithms”中所描述的那些分布式迭代优化算法)用于最小化估计误差并收敛到方程式(11)的全局解。然后在方程式(12)中使用估计值来找出目标器官——比如肝脏——的有效介电常数
Figure BDA0003256552230000118
在具有宽带或多频天线的实施方式中，不同的频率步长可以用于生成更精确的估计。在这种情况下，德拜函数(Debye function)用于根据下式对目标组织的介电常数进行建模：
Figure BDA0003256552230000121
其中，εs是频率为0时的介电常数，ε∞是频率无穷大时的介电常数，并且τ0是松弛时间。对于三个常量εs，ε∞和τ0，通过在折射率公式中代入方程(13)并且求解方程式(11)的优化问题，可以作为频率的函数估计诸如肝脏的器官的介电特性。在这方面，信号应该被均匀采样并且频率样本的数量应该大于六个(等式(13)的德拜函数中未知数的数量的两倍)。
例如，了解健康器官(比如肝脏)在跨越所用频带上的介电常数值和电导率值，可以解释扫描的患者器官(比如肝脏)的估计介电常数与健康器官之间的差异，以评估器官的健康状况或不健康状况，比如在脂肪肝疾病的情况下发现肝脏中的脂肪百分比。
在一些实施方式中，患者胸部(躯干)的水平横截面被扫描并且虚拟地被分成表示患者躯干的“右侧”和“左侧”的两个部分，使得右侧部分主要由患者的肝脏占据，而左侧部分包含患者的脾脏、胰腺和肾脏器官。在0.5Ghz至1GHz的微波频段，左侧器官的介电特性的平均介电常数为60，而健康肝脏的平均介电常数约为48。因此，健康患者的左侧器官与右侧器官的介电特性大约有25％的差异。因此，发明人已经确定的是，使用本文描述的信号处理技术，通过患者躯干左侧部分和右侧部分上的这些器官反射或传输的后向散射微波信号的幅度和相位可以用于确定被调查器官的介电常数。然后，这些计算值用于限定健康受试者的阈值/范围。即，如果一个人是健康的，那么从左侧和右侧的反射/传输的信号表现出大约25％的差异。然而，脂肪肝组织的平均介电常数大约为37，这使左侧和右侧的信号比率增加至大约62％，并且健康人群的肝脏介电常数与不健康人群的肝脏介电常数具有大于100％的反差。因此，这些值可以用于诊断和监测胸部区域的脂肪肝和类似疾病。
在不脱离本发明的范围的情况下，许多修改对于本领域技术人员来说将是明显的。

Claims (20)

1.一种混合医学成像探针，所述混合医学成像探针应用于身体部分以对身体部分内的组织进行成像，所述医学成像探针包括：
第一成像探针部件，所述第一成像探针部件用于生成非微波第一信号以传输至所述身体部分内，并且用于感测由所述身体部分内的所述组织散射的对应信号，从而能够使用非微波第一成像技术生成所述组织的一个或更多个对应图像；以及
电磁成像探针部件，所述电磁成像探针部件用于生成微波频段内的微波信号以传输至所述身体部分内，并且用于感测由所述身体部分内的所述组织散射的对应微波信号，从而能够估计所述组织的介电常数的对应值；
其中，所述第一成像探针部件和所述电磁成像探针部件共同位于所述混合医学成像探针内，并且布置成使得非微波信号和微波信号从所述混合医学成像探针沿所述相同方向传输。
2.根据权利要求1所述的混合医学成像探针，其中，所述第一成像探针部件是超声成像探针部件。
3.根据权利要求2所述的混合医学成像探针，其中，所述超声成像探针部件包括超声换能器，并且所述电磁成像探针部件包括围绕所述超声换能器设置的天线阵列。
4.根据权利要求3所述的混合医学成像探针，其中，所述天线加载有串联电容和/或并联电感，以产生不依赖于所述天线的尺寸的共振。
5.根据权利要求3或4所述的混合医学成像探针，包括电磁带隙结构(EBG)以减少所述天线之间的相互联接，从而允许所述天线位于相互密切接近。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的混合医学成像探针，包括人工磁性表面(AMS)，比如由周期性结构阵列形成并且构造成使得所述天线阵列主要生成单向辐射的超表面，从而允许所述天线位于相互密切接近。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的混合医学成像探针，包括超材料吸收器以减少所述微波信号的泄漏。
8.一种混合医学成像设备，所述混合医学成像设备用于对身体部分内的组织进行成像，所述医学成像设备包括：
根据权利要求1至7中的任一项所述的混合医学成像探针；以及
数据处理部件，所述数据处理部件构造成接收表示所述身体部分的所述组织的初始图像的初始图像数据，所述初始图像表示由所述身体部分内的所述组织散射的并且由所述第一成像探针部件感测的非微波信号；并且所述数据处理部件构造成基于由所述身体部分内的所述组织散射的所感测到的微波信号生成所述身体部分的所述组织的介电常数的估计，其中，所述身体部分的所述组织的所述初始图像被用作先验信息以生成电磁模型，根据所述电磁模型生成所述估计。
9.根据权利要求8所述的混合医学成像设备，其中，所述数据处理部件还构造成生成表示所述身体部分的所述组织的所述介电常数的空间分布的图像。
10.一种混合医学成像过程，所述混合医学成像过程用于对身体部分内的组织进行成像，所述医学成像过程包括以下步骤：
接收第一图像数据，所述第一图像数据表示所述身体部分的所述组织的第一图像，所述第一图像数据根据所感测的由所述身体部分内的所述组织散射的非微波信号生成；
接收微波散射数据，所述微波散射数据表示所感测的由所述身体部分内的所述组织散射的微波信号；
处理所述第一图像以生成所述身体部分的对应电磁模型；以及
处理所述微波散射数据和所述身体部分的所述电磁模型以生成所述身体部分的所述组织的介电常数的估计。
11.根据权利要求1所述的混合医学成像过程，包括生成所述身体部分的所述组织的第二图像，所述第二图像表示所述介电常数的估计的空间分布。
12.根据权利要求10或11所述的混合医学成像过程，其中，所述第一成像技术是超声成像技术。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的混合医学成像过程，其中，生成所述电磁模型的所述步骤包括确定所述身体部分内的感兴趣区域与所述身体部分的对应表面之间的距离，并且通过求解对从所述表面到所述感兴趣区域的微波传播和从所述感兴趣区域传输回所述身体部分的所述表面的微波传播进行建模的方程组来生成所述感兴趣区域的介电常数的估计。
14.根据权利要求13所述的混合医学成像过程，其中，根据多个不同微波频率的散射的微波信号估计介电常数值以提高所述估计的准确性。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的混合医学成像过程，其中，所述组织包括内脏器官，并且所述过程包括根据所述内脏器官的估计的所述介电常数值评估所述内脏器官的健康状况。
16.根据权利要求15所述的混合医学成像过程，其中，评估所述内脏器官的健康状况包括估计所述内脏器官中的脂肪百分比。
17.根据权利要求10至16中的任一项所述的混合医学成像过程，包括估计患者躯干的左侧和右侧各自的介电常数，并且对比那些介电常数以评估所述患者的健康状况。
18.根据权利要求17所述的混合医学成像过程，其中，评估所述患者的健康状况包括诊断所述患者是否患有疾病。
19.至少一个计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有存储在其上的可执行指令，当通过数据处理设备的至少一个处理器执行所述可执行指令时，使所述至少一个处理器执行根据权利要求10至18中的任一项所述的过程。
20.一种混合医学成像设备，包括：
根据权利要求1至7中的任一项所述的混合医学成像探针；以及
数据处理部件，所述数据处理部件构造成执行根据权利要求10至18中的任一项所述的过程。
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