CN118119341A - 用于前列腺成像的光声探针 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于组织部位的双重成像的探针，该探针包括光源和换能器组件，该光源被配置为产生沿着光路传输的光，以在光与组织部位反应时产生光声返回信号和超声返回信号，该换能器组件包括在远端上的第一换能器和在远端上的第二换能器。第一换能器被配置为接收光声返回信号并且具有设置在第一换能器上方的声透镜，并且第二换能器被配置为接收超声返回信号。

Description

用于前列腺成像的光声探针
相关申请的交叉引用
本申请要求美国非临时申请号17/935,672(2022年9月27日提交)和美国临时申请号63/250,357(2021年9月30日提交)的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及医学成像领域，并且具体地涉及与用于双重成像的探针有关的系统。
背景技术
光声(OA)成像系统可视化组织部位处的薄组织切片。组织部位可以包含各种组织结构，其可以包括例如肿瘤、血管、组织层和血液组分。在光声成像系统中，光用于将光能传递到组织部位的平面切片，其由于组织结构的光吸收而产生声波。可以通过对返回到超声换能器阵列的声信号执行图像重建来生成空间上表示组织部位的图像。因为生物组织在许多方向上散射入射光能，所以光能可以被目标区域外部的组织结构吸收，这可以生成干扰目标区域内的组织结构的成像的声学返回信号。通常，由OA成像系统获得的信号的频率范围在250MHz至2.5MHz之间。
光声成像系统可以用于乳房、前列腺等的目标区域。在一些应用中，包括用于前列腺成像，光声图像可以补充有其他成像系统，包括超声成像。超声成像利用高达25MHz的更高频率的换能器来获得更高的分辨率以帮助诊断和成像引导。
发明内容
在所附权利要求中阐述了用于提供光声成像的新的和有用的系统、装置和方法。还提供了说明性实施例以使本领域技术人员能够使用所要求保护的主题。
通过参考附图并结合说明性实施例的以下详细描述，可以最好地理解制造和使用所要求保护的主题的目的、优点和优选模式。
根据本文的实施例，提供了一种用于组织部位的双重成像的探针。探针具有近端和可操作以接触组织部位的远端。探针包括光源和换能器组件，光源被配置为产生沿着光路传输的光，以在光与组织部位反应时产生光声返回信号和超声返回信号，换能器组件包括远端上的第一换能器和远端上的第二换能器。第一换能器被配置为接收光声返回信号并且具有设置在第一换能器上方的声透镜，并且第二换能器被配置为接收超声返回信号。探针还包括光学窗口和微控制器，光学窗口被配置为沿着光路将光传送到组织部位，微控制器包括一个或多个处理器以及耦合到一个或多个处理器的存储器。存储器存储程序指令，其中程序指令可由一个或多个处理器执行以将来自第一换能器的光声返回信号转换为第一图像，并将来自第二换能器的超声返回信号转换为第二图像。
可选地，第一换能器与第二换能器间隔开。在一个方面，第一换能器与第二换能器成180°。在另一方面，第一换能器堆叠在第二换能器上。在一个示例中，由第一换能器接收的光声返回信号具有在250赫兹(Hz)和2.5兆赫兹(MHz)之间的频率范围，并且超声返回信号具有在20MHz和25MHz之间的频率范围。在另一示例中，光源是激光器。在又一示例中，第一换能器比第二换能器向远侧延伸得更远。在一个实施例中，探针还包括触发组件，该触发组件耦合到光源以用于致动光源。
根据本文的实施例，提供了一种利用双重成像探针对组织部位成像的方法。该方法包括将第一换能器抵靠组织部位放置在双重成像探针的远端上，致动光源以在组织部位上发射光，以及用第一换能器接收光声返回信号。该方法还包括将光声返回信号转换成光声图像，并旋转双重成像探针以将第二换能器抵靠组织部位放置在远端上。该方法还包括利用第二换能器接收超声返回信号，并将超声返回信号转换成超声图像。
可选地，旋转双重成像探针包括将双重成像探针旋转180°。在一个方面，由第一换能器接收的光声返回信号具有在250赫兹(Hz)和2.5兆赫兹(MHz)之间的频率范围，并且超声返回信号具有在20MHz和25MHz之间的频率范围。在另一方面，旋转双重成像探针不包括从组织部位撤回双重成像探针。
根据本文的实施例，提供了一种用于双重成像的探针。探针具有近端和可操作以接触组织部位的远端，并且探针包括光源，该光源被配置为产生沿着光路传输的光，以在光与组织部位反应时产生光声返回信号和超声返回信号。探针还包括换能器组件，换能器组件包括在远端上的第一换能器和在远端上的第二换能器。第一换能器被配置为在第一位置接收光声返回信号，并且第二换能器被配置为在第二位置接收超声返回信号。探针还包括光学窗口和微控制器，光学窗口被配置为沿着光路将光传送到组织部位，微控制器包括一个或多个处理器以及耦合到一个或多个处理器的存储器。存储器存储程序指令，其中程序指令可由一个或多个处理器执行以将来自第一换能器的光声返回信号转换成第一图像，并且将来自第二换能器的超声返回信号转换成第二图像。
可选地，第一换能器与第二换能器间隔开。在一个方面，第一换能器与第二换能器成180°。在另一方面，探针在第一位置和第二位置之间旋转180°。在一个示例中，由第一换能器接收的光声返回信号具有在250赫兹(Hz)和2.5兆赫兹(MHz)之间的频率范围，并且超声返回信号具有在20MHz和25MHz之间的频率范围。在另一示例中，光源是激光器。在又一示例中，第一换能器比第二换能器向远侧延伸得更远。在一个实施例中，探针还包括触发组件，该触发组件耦合到光源以用于致动光源。
附图说明
本发明的前述和其他目的、特征和优点将从如附图中所示的优选实施例的以下更具体的描述中变得显而易见，在附图中，附图标记在各个视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。
图1示出了说明组合的光声和超声系统的实施例的示意性框图，该系统可以用作本文公开的方法和设备的平台。
图2A示出了可以与本文公开的方法和其他设备结合使用的探针的实施例的侧视平面图。
图2B示出了可以与本文公开的方法和其他设备结合使用的探针的实施例的底部平面图。
图3示出了可以与本文公开的方法和其他设备结合使用的探针的实施例的侧视平面图。
图4示出了与本文公开的方法和其他设备结合使用的探针的截面图。
图5是结合本文公开的方法和其他设备使用的微控制器的示意性框图。
图6是结合本文公开的方法和其他设备使用用于双重成像的探针对组织部位成像的方法的示意性框流程图。
虽然本发明可以进行各种修改和替代形式，但是其细节已经通过附图中的示例示出并且将被详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所描述的特定实施例。相反，本发明旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
以下描述和附图是说明性的，而不应被解释为限制性的。描述了许多具体细节以提供透彻理解。然而，在某些情况下，为了避免模糊描述，没有描述公知的或常规的细节。本公开中对一个或实施例的引用不一定是对相同实施例的引用；并且这样的引用意指至少一个。
本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。在说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”不一定都指代相同的实施例，也不是与其他实施例相互排斥的单独的或替代的实施例。此外，描述了可以由一些实施例而不是由其他实施例展示的各种特征。类似地，描述了各种要求，其可以是一些实施例的要求，但不是其他实施例的要求。
下面尤其参考提供具有平面外伪影抑制的光声成像的方法和设备的框图、操作图示和算法来描述系统和方法。应当理解，框图、操作图示和算法的每个框以及框图、操作图示和算法中的框的组合可以借助于模拟或数字硬件和计算机程序指令来实现。
这些计算机程序指令可以存储在计算机可读介质上并提供给通用计算机、专用计算机、ASIC或其他可编程数据处理装置的处理器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令实现框图、一个或多个操作框和/或算法中指定的功能/动作。
在一些情况下，基于频域的算法需要零或对称填充以用于性能。该填充对于描述算法的实施例不是必需的，因此有时从处理步骤的描述中省略它。在一些情况下，在步骤中公开填充的情况下，仍然可以在没有填充的情况下执行算法。然而，在一些情况下，填充是必要的，并且不能在不破坏数据的情况下被移除。
在一些替代实施方式中，框中指出的功能/动作可以不按操作图示中指出的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。
现在将更详细地参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的精神和本发明的范围的情况下，本文描述的数据结构和处理步骤可以以各种其他方式实现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的概念。
本文的实施例可以结合以下专利、出版物和/或公开的申请中的一个或多个中描述的系统和方法中的一个或多个来实现，所有这些专利、出版物和/或公开的申请通过引用以其整体明确地并入本文：
2007年7月23日提交的标题为“Laser-Activated Nanothermolysis Of Cells”的美国专利7,999,161；
2012年6月13日提交的标题为“System and method for AcquiringOptoacoustic Data and Producing Parametric Maps Thereof”的美国专利9,289,191；
2013年11月25日提交的标题为“System And Method For AcquiringOptoacoustic Data And Producing Parametric Maps Using Subband AcousticCompensation”的美国专利9,517,055；
2013年12月13日提交的标题为“System And Method For Mixed ModalityAcoustic Sampling”的美国专利9,724,072；
2013年12月19日提交的标题为“System And Method For AcquiringOptoacoustic Data And Producing Parametric Maps Using Interframe PersistentArtifact Removal”的美国专利9,456,805；
2016年3月22日提交的标题为“System And Method For AcquiringOptoacoustic Data And Producing Parametric Maps thereof”的美国公开2016/0199037；
2016年10月18日提交的标题为“System And Method For Mixed ModalityAcoustic Sampling”的美国公开2017/0035388；
2016年11月17日提交的标题为“System And Method For AcquiringOptoacoustic Data And Producing Parametric Maps Using Subband AcousticCompensation”的美国专利9,792,686；
2017年6月30日提交的标题为“System And Method For Mixed ModalityAcoustic Sampling”的美国公开2017/0296151；
2011年11月2日提交的标题为“Handheld Optoacoustic Probe”的美国公开2013/0109950；
2016年5月2日提交的标题为“Handheld Optoacoustic Probe”的美国公开2016/0296121；
2011年12月31日提交的标题为“System And Method For Adjusting The LightOutput Of An Optoacoustic Imaging System”的美国专利8,686,335；
2014年3月31日提交的标题为“System And Method For Adjusting The LightOutput Of An Optoacoustic Imaging System”的美国专利9,528,936；
2016年12月27日提交的标题为“System And Method For Adjusting The LightOutput Of An Optoacoustic Imaging System”的美国公开2017/0108429；
2013年3月11日提交的标题为“Statistical Mapping In An OptoacousticImaging System”的美国专利9,330,452；
2016年5月3日提交的标题为“Statistical Mapping In An OptoacousticImaging System”的美国专利9,836,838；
2017年11月6日提交的标题为“Statistical Mapping In An OptoacousticImaging System”的美国公开2018/0061050；
2012年6月13日提交的标题为“System And Method For Producing ParametricMaps Of Optoacoustic Data”的美国专利9,610,043；
2016年12月21日提交的标题为“System And Method For Producing ParametricMaps Of Optoacoustic Data”的美国公开2017/0100040；
2012年6月13日提交的标题为“System And Method For Storing DataAssociated With The Operation Of A Dual Modality Optoacoustic/UltrasoundSystem”的美国公开2013/0338501；
2012年6月13日提交的标题为“Optoacoustic Imaging System With FiberOptic Cable”的美国公开2013/0338475；
2014年1月13日提交的标题为“Multi-Layer Coating For Optoacoustic Probe”的美国公开2014/0194723；
2017年1月31日提交的标题为“Optoacoustic Probe With Multi-LayerCoating”的美国公开2017/0150890；
2012年6月14日提交的标题为“Methods And Compositions For Carrier AgentsAnd Clearing Agents Used In Optoacoustic Imaging Systems”的美国专利9,615,750；
2012年10月19日提交的标题为“Optoacoustic Imaging Systems And MethodsWith Enhanced Safety”的美国公开2013/0116538；
2015年1月23日提交的标题为“Optoacoustic Imaging Systems And MethodsWith Enhanced Safety”的美国公开2015/0297090；
2012年11月2日提交的标题为“Dual Modality Imaging System ForCoregistered Functional And Anatomical Mapping”的美国公开2013/0289381；
2012年11月2日提交的标题为“Method For Dual Modality OptoacousticImaging”的美国专利9,757,092；
2013年1月22日提交的标题为“Optoacoustic Imaging System Having HandheldProbe Utilizing Optically Reflective Material”的美国公开2014/0039293；
2016年9月27日提交的标题为“Dual Modality Imaging System ForCoregistered Functional And Anatomical Mapping”的美国公开2017/0014101；
2012年11月2日提交的标题为“System And Method For Dynamically VaryingThe Angle Of Light Transmission In An Optoacoustic Imaging System”的美国公开2013/0303875；
2012年12月21日提交的标题为“System And Method For Normalizing Range InAn Optoacoustic Imaging System”的美国专利9,445,785；
2012年12月21日提交的标题为“System And Method For Detecting AnomalousChannel In An Optoacoustic Imaging System”的美国专利9,282,899；
2012年12月21日提交的标题为“System And Method For Providing SelectiveChannel Sensitivity In An Optoacoustic Imaging System”的美国公开2014/0005544；
2016年7月11日提交的标题为“System And Method For Providing SelectiveChannel Sensitivity In An Optoacoustic Imaging System”的美国公开2016/0317034；
2013年1月22日提交的标题为“Interframe Energy Normalization In AnOptoacoustic Imaging System”的美国专利9,445,786；
2016年9月19日提交的标题为“Interframe Energy Normalization In AnOptoacoustic Imaging System”的美国公开2017/0000354；
2013年1月22日提交的标题为“Probe With Optoacoustic Isolator”的美国公开2014/0206978；
2013年3月15日提交的标题为“Playback Mode In An Optoacoustic ImagingSystem”的美国专利9,743,839；
2017年7月27日提交的标题为“Playback Mode In An Optoacoustic ImagingSystem”的美国公开2017/0332916；
2014年3月11日提交的标题为“System And Method For Diagnostic VectorClassification Support”的美国专利9,398,893；
2016年7月19日提交的标题为“System And Method For Diagnostic VectorClassification Support”的美国专利10,026,170；
2018年6月28日提交的标题为“System And Method For Diagnostic VectorClassification Support”的美国申请号16/022,138；
2013年3月15日提交的标题为“Diagnostic Simulator”的美国专利9,730,587；
2017年7月27日提交的标题为“Diagnostic Simulator”的美国公开2017/0332915；
2013年3月15日提交的标题为“Light Output Calibration In An OptoacousticSystem”的美国专利8,823,928；
2014年7月11日提交的标题为“Light Output Calibration In An OptoacousticSystem”的美国专利9,163,980；
2013年3月15日提交的标题为“Noise Suppression In An OptoacousticSystem”的美国专利9,814,394；
2017年11月13日提交的标题为“Noise Suppression In An OptoacousticSystem”的美国公开2018/0078144；
2013年3月15日提交的标题为“Optoacoustic Component UtilizationTracking”的美国专利9,733,119；
2017年7月27日提交的标题为“Optoacoustic Component UtilizationTracking”的美国公开2017/0322071；
2014年10月13日提交的标题为“Systems And Methods For ComponentSeparation In Medical Imaging”的美国公开2015/0101411；
2015年2月27日提交的标题为“Probe Adapted To Control Blood Flow ThroughVessels During Imaging And Method Of Use Of Same”的美国公开2015/0305628；
2015年10月30日提交的标题为“Opto-Acoustic Imaging System WithDetection Of Relative Orientation Of Light Source And Acoustic Receiver UsingAcoustic Waves”的美国公开2016/0187481。
术语“光声图像”和“OA图像”是指由成像系统捕获的图像，该成像系统利用一个或多个频率的透射光进入组织部位并在光声换能器处接收光声返回信号，该光声返回信号被处理以生成光声图像数据，该光声图像数据被转换成OA图像。在示例实施例中，光声返回信号在250Hz和2.5MHz之间的范围内。
术语“超声图像”是指由成像系统捕获的图像，该成像系统利用以一个或多个频率发射到组织部位中的光并且在超声换能器处接收超声返回信号，该超声返回信号被处理以生成被转换成超声图像的超声图像数据。在示例实施例中，超声返回信号在200MHz和25MHz之间的范围内。
如本文所用，术语“光”应指任何和所有电磁辐射，包括但不限于UV辐射、可见光、红外辐射等。如本文所用的光决不限于可见光谱。光可以包括包含偏振、波长、频率等的特性。当光的特性改变、增强、减弱、变化等时，可以认为光被转换、改变、增强、减弱、变化等。
术语“组织部位”广泛地指动物和人类组织和器官(例如乳房组织)的位置或靶标。组织部位可以包含各种不同的“组织结构”，其可以包括例如肿瘤、血管、组织层和血液组分。如下所述，正弦图可以包含响应于撞击在组织部位上的一个或多个光事件而在一段时间内发生的声学活动的样本记录。正弦图中捕获的声学活动可以包括光声响应，即，由于电磁能量被组织部位内的材料(例如吸收电磁能量的各种组织结构)吸收而产生的声学信号。这些光学信号由响应于光事件而释放组织结构内的热弹性应力限制而产生。
提供了一种双重成像探针，其组合了捕获较高频率返回信号(例如20兆赫兹(MHz)和25MHz)的超声探针和捕获较低频率返回信号(例如250赫兹(Hz)和2.5MHz)的光声探针。因此，可以在单个插入到组织部位处的体腔中期间获得超声成像和光声成像两者，而不必重新插入不同的探针。为了提供双重成像功能，用于获得较高频率返回信号的第一换能器和用于获得较低频率返回信号的第二换能器都被放置在探针的远端处的探针侧壁上。在一个示例中，第一换能器被放置成与第二换能器成180度。可替代地，第二换能器然后可以从第一换能器向下交错，以在同一侧壁上对准时提供更多的空间，而不是提供180度的间隔。在任一实例中，用户能够利用用于超声的高频换能器获得成像数据，并且当准备好开始OA成像时，用户将探针旋转180度，或者横向移动探针，用于OA成像，而不需要具有两个探针并且根据需要更换每个探针。
转到图1，通常，用于双重成像的设备100可以用作多模态、组合的光声和超声系统。在一个实施例中，设备100包括用于双重成像的探针102，探针102经由光路132和电路108连接到系统机架101。在系统机架101内容纳激光器组件129和计算子系统128，激光器组件129利用一个或多个激光器发射光路的光。
计算子系统128包括用于超声控制和分析以及光声控制和分析的一个或多个计算部件；这些部件可以是单独的或集成的。在实施例中，计算子系统128是或包括微控制器。在一个示例中，计算子系统包括中继系统110、触发系统135、光声处理和覆盖系统140以及超声仪器150。在一个实施例中，触发系统135被配置为致动和控制激光器130的操作以发射光。
在一实施例中，激光器组件129能够产生至少两个不同波长且处于变化频率的光脉冲。在一个示例中，可以提供光脉冲以产生具有较低频率范围(例如在250赫兹(Hz)和2.5兆赫兹(MHz)之间)的光声返回信号，并且还产生具有较高频率范围(例如在20MHz和25MHz之间)的超声返回信号。以这种方式，探针102可以包括用于提供光声图像和超声图像两者而不需要更换探针的双重功能。
激光器组件129的激光器130的输出经由光路132传送到探针102。激光发射在组织部位160或体积的目标区域(诸如乳房或前列腺)上，导致由于对象的激光弹跳而形成声波。然后利用这些声波来提供体积的目标区域的光声图像和超声图像以用于分析。
提供可以是触摸屏显示器的一个或多个显示器112、114以用于显示图像以及设备100用户界面的全部或部分。显示图像可以包括作为光声图像的第一图像和作为超声图像的第二图像。可以提供一个或多个其他用户输入设备(未示出)，诸如键盘、鼠标和各种其他输入设备(例如，拨号盘和开关)，用于接收来自操作者的输入。
现在转到图2A和图2B，探针102从远端208延伸到近端210。换能器组件211沿着侧壁在探针102的远端208处，换能器组件211可以包括第一换能器212。在一个示例中，第一换能器212被声学透镜205覆盖。在另一个示例中，第一换能器212被配置为接收具有较低频率范围(例如在250Hz和2.5MHz之间)的光声返回信号。另外，在一个示例中，至少一个光条213邻近探针102的侧壁上的第一换能器定位。提供光条(light bar)213以生成由第一换能器212获得的用于成像的信号。在一个示例中，如图2B所示，在第一换能器的任一侧上间隔开地提供第一光条和第二光条。
另外，换能器组件211可以包括也位于探针102的侧壁上或侧壁处的第二换能器214。在一个示例中，第二换能器214被配置为接收具有更高频率范围(例如在20MHz和25MHz之间)的超声返回信号。具体地，在实施例中，当探针102被用作前列腺探针时，前列腺探针的尺寸为了舒适而尽可能小。前列腺探针可以有多小的限制因素基于探针远端处的换能器。在一个示例中，探针102在探针的远端208处具有较大的突起，以为第一换能器212和第二换能器214两者腾出空间，然后探针的主体在探针的长度上变薄。这是因为壳体仅需要保持将第一换能器212和第二换能器214同轴连接到系统的导线或柔性件。因此，在与第一换能器212直接相邻的区域中存在更多空间，并且第二换能器214向上延伸通过手柄。
为此，在一个实施例中(例如图2A至图2B)，第一换能器212和第二换能器214在探针侧壁上彼此间隔开。特别地，在图2A的示例性实施例中，探针侧壁包括第一弧形侧218和与第一弧形侧218相对的第二弧形侧220。在一个示例中，第一换能器212和光条213位于第一弧形侧218上，而第二换能器214位于第二弧形侧220上。在一个示例中，第一换能器212与第二换能器214成180°定位。可选地，当第一换能器处于用于从组织部位160接收光声返回信号的第一位置时，第二换能器214不处于从组织部位接收超声返回信号的空间位置。然而，当将探针102旋转180°到第二位置时，第二换能器214然后处于接收来自组织部位160的超声返回信号的空间位置，而第一换能器212不处于接收来自组织部位160的光声返回信号的空间位置。因此，在图2A至图2B的实施例中，通过将探针102旋转180°，探针102的功能可以从用于提供作为光声图像的第一图像的探针102改变为用于提供作为超声图像的第二图像的探针102。因此，不必移除探针来获得第一图像和第二图像两者。可选地，不必提供第二探针，从而减少检查所花费的时间。这允许用户利用高频第二换能器214进行超声成像，并且当准备好开始光声成像时，用户可以简单地将探针102旋转180°并开始光声成像，而不需要具有两个探针并根据需要更换每个探针。
图3至图4示出了图2A至图2B的实施例的替代方案。特别地，在图3至图4的实施例中，换能器组件311还从远端308延伸到近端310。在该示例中，第一换能器312和第二换能器314可以在单个弧形侧318、320上对准，使得第二换能器314可以比第一换能器312向远侧延伸得更远。在示例实施例中，类似于图2A至图2B的实施例，第一换能器312可以被配置为接收具有较低频率范围(例如在250Hz和2.5MHz之间)的光声返回信号，而第二换能器可以被配置为接收具有较高频率范围(例如在20MHz和25MHz之间)的超声返回信号。第一换能器312还可以包括声学透镜305，并且具有以间隔开的关系定位在任一侧上的光条313。在一个示例中，第二换能器314从第一换能器312向下交错到存在将仅由导线占据的更多空间的位置。用于超声成像的壳体仅需要保持将第二换能器314同轴连接到系统的导线或柔性件。因此，在通过探针102的手柄与第二换能器314直接相邻的区域中存在更多空间。
返回参考图1，探针102还可以包括一个或多个光学窗口103，通过该光学窗口103，在光路132上承载的光可以被传输到组织部位160的表面，例如三维体积。可选地，探针102可以放置在有机组织、体模或其他组织部位160附近，其内可以具有一个或多个不均匀体(inhomogeneity)161、162，例如肿瘤。可以使用超声凝胶(未示出)或其他材料来改善探针102与组织部位160的表面之间的声耦合和/或改善光能传递。
图5示出了微控制器500的示意性框图。在一个实例中，微控制器500是图1的计算子系统128。可替代地，微控制器500是图1的计算子系统128的部件。微控制器500包括一个或多个处理器502和耦合到一个或多个处理器502的存储器504。存储器504存储可以由一个或多个处理器502执行的指令。指令可以包括用于执行如本文所述的过程和方法的指令。微控制器500还可以包括用于与探针的部件和系统以及外部系统508通信的收发器506。外部系统508包括成像系统，该成像系统具有显示器510以便显示图像，包括光声图像、超声图像等。
微控制器500还包括触发系统512，触发系统512耦合到光源，用于为探针提供光。在一个示例中，微控制器可以利用触发系统512改变由光源发射的光的光特性，包括波长、强度、频率等。可替代地，微控制器500或外部设备508可以用于改变光特性。
在一个示例中，存储在存储器504内的是成像应用514。成像应用514包括指令并且被配置为将光声返回信号转换成可以在显示器上提供作为第一图像的光声图像数据，并且被配置为将超声返回信号转换成可以在显示器上提供作为第二图像的超声图像数据。在一个示例中，成像应用514转换接收到的在250赫兹(Hz)和2.5兆赫兹(MHz)之间的频率范围内的返回信号，以将光声返回信号转换为第一图像。另外，成像应用514转换具有在20MHz和25MHz之间的频率范围的超声返回信号，以将超声返回信号转换成第二图像。此外，成像应用514被配置为致动触发系统，包括在成像期间改变光特性。在另一示例中，成像应用被配置为存储图像、将图像传送到远程设备等。
图6示出了利用用于双重成像的探针对组织部位成像的方法600的示意性流程框图。在一个示例中，图1至图4的探针是双重成像探针。在另一示例中，图5的成像应用514包括用于执行方法600的至少一些步骤的指令。
在602处，将双重成像探针的远端上的第一换能器抵靠组织部位放置。在一个示例中，第一换能器与探针侧壁上的组织部位间隔开，同时光学窗口接合组织部位。组织部位可以是前列腺、乳房等。
在604处，一个或多个处理器启动光源以用于在组织部位上发射光。在一个示例中，一个或多个处理器基于从由临床医生控制的触发系统接收的信号启动光源。在另一示例中，光源包括激光器。在一个示例中，光源包括发射第一波长的光的第一激光器和发射第二波长的光的第二激光器。一个实施例中的光沿着光路行进并离开光学窗口。
在606处，定位第一换能器并在第一间隔期间接收光声返回信号。特别地，第一间隔发生在临床医生获得光声图像数据的时间期间。该间隔在临床医生开始定位探针以获得光声图像数据时开始，并且在临床医生停止尝试获得光声图像数据时结束。因此，第一换能器被定位成相应地接收从组织部位内的不均匀体反射的光。在一个示例中，第一换能器与第二换能器间隔开，使得第一换能器和第二换能器中的每一个可以被定位成接收来自第一光的返回信号。因此，第一换能器和第二换能器必须被定位成在探针的操作期间接收返回信号。可替代地，第一换能器和第二换能器可以彼此堆叠，使得在接收到光声图像数据之后，不必移动和重新定位探针以获得超声图像数据。
在608处，一个或多个处理器将光声返回信号转换为第一图像。在一个示例中，第一图像是光声图像。特别地，由第一换能器接收的光声返回信号被分析并形成为图像数据，该图像数据可以显示在探针的输出或屏幕、外部系统等上。
在610处，双重成像探针从第一位置移动到第二位置，以将第二换能器放置在远端上抵靠组织部位。再次，类似于602，第二换能器可以与探针侧壁上的组织部位间隔开，同时光学窗口接合组织部位。在一个示例中，第二换能器比第二换能器向远侧延伸得更远，使得横向移动导致双重成像。在另一示例中，双重成像探针从第一位置旋转180°到第二位置，其中在第一位置，第一换能器被定位成接收光声信号，并且在第二位置，第二换能器被定位成接收超声信号。旋转双重成像探针不包括从组织部位撤回双重成像探针。特别地，双重成像探针允许第一换能器接收光声信号，并且允许第二换能器旋转或移动到适当位置以在相同时间段期间接收超声信号，同时仍然插入以用于接合、或接合组织部位。因此，不需要利用第二探针，从而节省时间并获得额外的成像数据。
在612处，第二换能器在第二间隔期间接收超声返回信号。在一个示例中，第二间隔是医生试图获得超声数据的时间，包括通过旋转重新定位探针以获得超声数据，直到临床医生停止利用触发系统来获得超声图像数据。
在614处，一个或多个处理器将超声返回信号转换成第二图像。在一个示例中，第二图像是超声图像。特别地，由第一换能器接收的超声返回信号被分析并形成为图像数据，该图像数据可以显示在探针的输出或屏幕、外部设备等上。
如本说明书和所附权利要求中所使用的，除非另有说明，否则“一”或“一个”意指“至少一个”或“一个或多个”。此外，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非内容另有明确说明。因此，例如，提及含有“化合物”的组合物包括两种或更多种化合物的混合物。如本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“或”通常以其包括“和/或”的意义使用，除非内容另有明确说明。
除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中使用的表示成分的量、性质的测量等的所有数字应理解为在所有情况下由术语“约”修饰，除非上下文另有明确说明。因此，除非有相反的说明，否则在前述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据本领域技术人员利用本发明的教导寻求获得的期望性质而变化。至少，并且不试图限制权利要求的范围，每个数值参数应至少根据所报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。然而，任何数值固有地包含必然由它们各自的测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。
本领域技术人员将认识到，本公开的方法和系统可以以许多方式实现，并且因此不受前述示例实施例和示例的限制。换句话说，在硬件和软件或固件的各种组合中由单个或多个部件执行的功能元件以及各个功能可以分布在客户端级别或服务器级别或两者的软件应用之间。在这方面，本文描述的不同实施例的任何数量的特征可以组合成单个或多个实施例，并且具有少于或多于本文描述的所有特征的替代实施例是可能的。功能也可以全部或部分地以现在已知或将要已知的方式分布在多个部件之间。因此，无数软件/硬件/固件组合在实现本文描述的功能、特征、接口和偏好方面是可能的。此外，本公开的范围涵盖用于执行所描述的特征和功能和接口的常规已知方式，以及可以对本文描述的硬件或软件或固件部件进行的那些变化和修改，如本领域技术人员现在和以后将理解的。
此外，作为示例提供了在本公开中呈现和描述为流程图的方法的实施例，以便提供对技术的更完整的理解。所公开的方法不限于本文呈现的操作和逻辑流程。设想了替代实施例，其中改变各种操作的顺序，并且其中独立地执行被描述为较大操作的一部分的子操作。
在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对本发明的各种修改和改变对于本领域技术人员将变得显而易见。应当理解，本发明不旨在不适当地受本文所述的具体实施方案和实施例的限制，并且这些实施方案和实施例仅用于说明本发明，本发明的范围仅受所附权利要求的限制。因此，虽然已经参考本发明的优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (20)

1.一种用于组织部位的双重成像的探针，所述探针具有近端和能够操作以接触所述组织部位的远端，所述探针包括：
光源，所述光源被配置为产生沿着光路传输的光，以在所述光与所述组织部位反应时产生光声返回信号和超声返回信号；
换能器组件，所述换能器组件包括在所述远端上的第一换能器和在所述远端上的第二换能器；
所述第一换能器被配置为接收所述光声返回信号并且具有设置在所述第一换能器上方的声透镜；
所述第二换能器被配置为接收所述超声返回信号；
光学窗口，所述光学窗口被配置为沿着所述光路将光传送到所述组织部位；以及
微控制器，所述微控制器包括一个或多个处理器和耦合到所述一个或多个处理器的存储器，其中所述存储器存储程序指令，其中所述程序指令能够由所述一个或多个处理器执行以：
将来自所述第一换能器的所述光声返回信号转换成第一图像；以及
将来自所述第二换能器的所述超声返回信号转换成第二图像。
2.根据权利要求1所述的探针，其中，所述第一换能器与所述第二换能器间隔开。
3.根据权利要求2所述的探针，其中，所述第一换能器与所述第二换能器成180°。
4.根据权利要求1所述的探针，其中，所述第一换能器堆叠在所述第二换能器上。
5.根据权利要求1所述的探针，其中，由所述第一换能器接收的所述光声返回信号的频率范围在250赫兹(Hz)和2.5兆赫兹(MHz)之间，并且所述超声返回信号的频率范围在20MHz和25MHz之间。
6.根据权利要求1所述的探针，其中，所述光源是激光器。
7.根据权利要求1所述的探针，其中，所述第一换能器比所述第二换能器向远侧延伸得更远。
8.根据权利要求1所述的探针，还包括触发组件，所述触发组件耦合到所述光源以用于致动所述光源。
9.一种用双重成像探针对组织部位成像的方法，包括：
将第一换能器抵靠组织部位放置在所述双重成像探针的远端上；
致动光源以用于在所述组织部位上发射光；
利用所述第一换能器接收光声返回信号；
将所述光声返回信号转换成光声图像；
旋转所述双重成像探针以将第二换能器抵靠所述组织部位放置在所述远端上；
利用所述第二换能器接收超声返回信号；以及
将所述超声返回信号转换成超声图像。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，旋转所述双重成像探针包括将所述双重成像探针旋转180°。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，由所述第一换能器接收的所述光声返回信号的频率范围在250赫兹(Hz)和2.5兆赫兹(MHz)之间，并且所述超声返回信号的频率范围在20MHz和25MHz之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，旋转所述双重成像探针不包括从所述组织部位撤回所述双重成像探针。
13.一种用于双重成像的探针，所述探针具有近端和能够操作以接触组织部位的远端，所述探针包括：
光源，所述光源被配置为产生沿着光路传输的光，以在所述光与所述组织部位反应时产生光声返回信号和超声返回信号；
换能器组件，所述换能器组件包括在所述远端上的第一换能器和在所述远端上的第二换能器；
所述第一换能器被配置为在第一位置接收所述光声返回信号；
所述第二换能器被配置为在第二位置接收所述超声返回信号；
光学窗口，所述光学窗口被配置为沿着所述光路将光传送到所述组织部位；以及
微控制器，所述微控制器包括一个或多个处理器和耦合到所述一个或多个处理器的存储器，其中所述存储器存储程序指令，其中所述程序指令能够由所述一个或多个处理器执行以：
将来自所述第一换能器的所述光声返回信号转换成第一图像；以及
将来自所述第二换能器的所述超声返回信号转换成第二图像。
14.根据权利要求13所述的探针，其中，所述第一换能器与所述第二换能器间隔开。
15.根据权利要求13所述的探针，其中，所述第一换能器与所述第二换能器成180°。
16.根据权利要求15所述的探针，其中，所述探针在所述第一位置和所述第二位置之间旋转180°。
17.根据权利要求13所述的探针，其中，由所述第一换能器接收的所述光声返回信号的频率范围在250赫兹(Hz)和2.5兆赫兹(MHz)之间，并且所述超声返回信号的频率范围在20MHz和25MHz之间。
18.根据权利要求13所述的探针，其中，所述光源是激光器。
19.根据权利要求13所述的探针，其中，所述第一换能器比所述第二换能器向远侧延伸得更远。
20.根据权利要求13所述的探针，还包括触发组件，所述触发组件耦合到所述光源以用于致动所述光源。
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