CN217525180U - 一种用于手术定位的光声成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于手术定位的光声成像系统，包括：多波长激光器，用于产生脉冲激光束；超声探头笔，超声探头通过光纤和多波长光源连接，光纤将所述脉冲激光束耦合进超声探头笔中并打在成像目标处，成像目标受到脉冲激光束的照射产生光声信号；模数信号转换模块，模数信号转换模块和所述超声探头笔连接，模数信号转换模块用于将光声信号经过模数转换为数字光声信号；计算终端，计算终端和模数信号转换模块连接，计算终端接收所述数字光声信号，经信号处理后重构出光声图像。本实用新型提供的用于手术定位的光声成像系统，光纤出光口和超声换能器单元均匀分布，使得激光束均匀打在成像目标处，能够很好地用于手术中导航及肿瘤的定位及成像。

Description

一种用于手术定位的光声成像系统

技术领域

本申请实施例涉及光声成像技术领域，特别是涉及一种用于手术定位的光声成像系统。

背景技术

癌细胞脑内浸润性生长导致肿瘤边界难以准确定位是脑胶质瘤高死亡率、高复发率的主要原因。临床迫切需要在脑术中对胶质瘤进行准确定位；并且在切除过程中，对肿瘤边界进行可视化、实时地观察，以确保胶质瘤完整切除的同时，不损伤肿瘤内部包裹的，以及肿瘤后方的血管，避免手术中的大出血(现在手术中，发生概率～1％)。

现有脑部手术前通常先进行CT或MRI成像，制定手术导航方案，但由于不是实时成像，会影响其在手术中的准确性。具体原因是，当打开脑部后，随着脑积液移动，原先定位的病灶会随之移位。比如海绵状血管瘤由于其很小，手术定位就需要非常精确。而手术中移位，就导致定位不准确，医生需要像大海捞针一样去寻找病灶，这样会严重影响手术效率和成功率。术中显微镜，无法有效看出脑胶质瘤的边界。而采用荧光成像技术，配合定制显微镜的方法，在手术中往往由于血脑屏障未破坏，荧光无法有效进入肿瘤组织中，导致难以区分肿瘤组织与正常组织。术中核磁成像是目前一种正在使用的脑手术定位和成像的方法，但术中核磁费时费力。此外，由于成本高，拥有术中核磁的单位非常少，该技术也难以广泛推广。术中超声，也可用于脑手术定位和成像中，但其成像精度和特异性较差，对于微小的血管瘤难以定位。另外，超声脑成像图与脑部解刨结构不一样，在超声导航脑手术中，需要专业的超声医生一起协同才能完成手术。

光声成像是近些年发展起来的一种非电离、无辐射新型生物医学成像技术，相比于其他成像技术具有独特的优势。在成像质量方面，利用光声效应可以分辨成像目标不同的光吸收分布，光声成像结合了光学成像高分辨率和超声成像的高穿透深度的优点，在医学成像方面具有重要应用价值，并受到广泛关注。此外，光声成像具有功能成像的特点，例如结合不同生物组织或大分子(如有氧血红蛋白，去氧血红蛋白等)对不同波长光吸收的特异性，可以实现在较深组织中的功能成像，比如对血氧饱和度的定量成像。同时，光声成像可结合超声成像构成双模态成像方式，其中超声成像提供组织的结构信息，光声成像则提供光吸收分布。

因此需要提供一种用于手术定位的光声成像系统，能够解决上述问题，可以在术中适时准确指出手术部位和靶灶的三维空间位置，并显示术野周围结构，及时调整手术方向，引导手术医生直接准确到达病灶。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于手术定位的光声成像系统，使得激光束均匀打在成像目标处，能够很好地用于手术中导航及肿瘤的定位及成像。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于手术定位的光声成像系统，包括：

多波长激光器，其用于产生脉冲激光束；

超声探头笔，所述超声探头笔通过光纤和所述多波长光源连接，所述光纤将所述脉冲激光束耦合进所述超声探头笔中并打在成像目标处，所述成像目标受到所述脉冲激光束的照射产生光声信号；

模数信号转换模块，所述模数信号转换模块和所述超声探头笔连接，所述模数信号转换模块用于将所述光声信号经过模数转换为数字光声信号；

计算终端，所述计算终端和所述模数信号转换模块连接，所述计算终端接收所述数字光声信号，经信号处理后重构出光声图像。

优选地，所述光纤将所述脉冲激光束耦合进所述超声探头笔中具体包括：所述光纤通过所述超声探头笔的尾端进入所述超声探头笔的腔体并连接至所述超声探头笔的顶端。

优选地，所述超声探头笔的顶端包括呈阵列状均匀分布的光纤出光口和超声换能器单元。

优选地，所述超声探头笔的顶端包括一个光纤出光口和至少三个超声换能器单元，所述光纤出光口设置在所述超声探头笔的顶端中心位置，所述至少三个超声换能器单元围绕所述光纤出光口均匀分布。

优选地，所述超声探头笔的顶端包括至少三个光纤出光口和至少三个超声换能器单元，所述至少三个光纤出光口围绕所述超声探头笔的顶端中心位置均匀分布，所述至少三个超声换能器单元围绕所述至少三个光纤出光口均匀分布。

优选地，所述超声探头笔的顶端横截面为圆形，所述圆形横截面的直径为6毫米-15毫米。

优选地，所述成像目标为脑组织。

优选地，所述系统还包括显示终端，其用于实时投放显示所述光声图像。

优选地，所述手术包括脑部手术、前哨淋巴结手术以及肿瘤切除手术。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的用于手术定位的光声成像系统，声光探头笔顶端的光纤出光口和超声换能器单元均匀分布，使得激光束均匀打在成像目标处，能够很好地用于手术中导航及肿瘤的定位及成像，包括可以应用在对手术进行实时导航，并能够对低级别胶质瘤进行实时定位，方便快速找到病灶；可以应用在手术中确定肿瘤边界，确保在不破坏正常组织的情况下，切除病灶；可以应用在手术中对被肿瘤包裹或紧邻的血管进行成像，以避免对其破坏，造成手术中的大出血。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所附附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1为本申请的一个实施例提供的用于手术定位的光声成像系统的结构示意图；

图2为本申请的另一个实施例提供的用于手术定位的光声成像系统的声光探头笔的顶端横截面示意图；

图3为本申请的又一个实施例提供的用于手术定位的光声成像系统的声光探头笔的顶端横截面示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

基于现有技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种用于手术定位的光声成像系统，使得激光束均匀打在成像目标处，能够很好地用于手术中导航及肿瘤的定位及成像。

图1为本申请的一个实施例提供的用于手术定位的光声成像系统的结构示意图。现在参看图1，本申请提供的一种用于手术定位的光声成像系统，包括：多波长激光器11，其用于产生脉冲激光束；超声探头笔14，所述超声探头笔14通过光纤和所述多波长光源11连接，所述光纤将所述脉冲激光束耦合进所述超声探头笔14中并打在成像目标处，所述成像目标受到所述脉冲激光束的照射产生光声信号；模数信号转换模块13，所述模数信号转换模块13和所述超声探头笔14连接，所述模数信号转换模块13用于将所述光声信号经过模数转换为数字光声信号；计算终端12，所述计算终端12和所述模数信号转换模块13连接，所述计算终端12接收所述数字光声信号，经信号处理后重构出光声图像。

在具体实施中，所述光纤将所述脉冲激光束耦合进所述超声探头笔14中具体包括：所述光纤通过所述超声探头笔14的尾端141进入所述超声探头笔的腔体并连接至所述超声探头笔的顶端142。

在具体实施中，多波长激光器11产生脉冲激光束并通过光路调整，经由光纤将激光耦合进超声探头探笔14中，并将激光送达至探笔顶端142，最终激光束打在成像目标处，过程中可控制并调整脉冲激光束波长及能量。受脉冲激光照射的成像目标，由于光声效应，所产生的光声信号被超声传感器接收，并传入数据采集卡转为数字信号。计算终端接收光声信号后，经滤波、降噪等信号处理后重构出光声图像。

在具体实施中，所述超声探头笔的顶端142包括呈阵列状均匀分布的光纤出光口和超声换能器单元。

图2为本申请的另一个实施例提供的用于手术定位的光声成像系统的声光探头笔的顶端横截面示意图。现在参看图2，所述超声探头笔的顶端142包括一个光纤出光口21和至少三个超声换能器单元22、23、24，所述光纤出光口21设置在所述超声探头笔的顶端142中心位置，所述至少三个超声换能器单元22、23、24围绕所述光纤出光口21均匀分布。

图3为本申请的又一个实施例提供的用于手术定位的光声成像系统的声光探头笔的顶端横截面示意图。现在参看图3，所述超声探头笔的顶端142包括至少三个光纤出光口34、35、36和至少三个超声换能器单元31、32、33，所述至少三个光纤出光口34、35、36围绕所述超声探头笔的顶端142中心位置均匀分布，所述至少三个超声换能器单元31、32、33围绕所述至少三个光纤出光口34、35、36均匀分布。

在具体实施中，所述超声探头笔的顶端142横截面为圆形，所述圆形横截面的直径为6毫米-15毫米。如图1所示，超声探头笔的顶端142的圆形横截面直径以6毫米为最优，以便于探入精细的脑组织中。

在具体实施中，所述成像目标为脑组织，包括脑肿瘤以及其紧邻的血管。

在具体实施中，所述系统还包括显示终端，其用于实时投放显示所述光声图像。所获得的光声图像数据，可进行深度神经网络训练。训练好的网络可用于高分辨率光声图像重构，定量血氧检测，肿瘤良恶性判别等图像分析。最终的成像和诊断结果会实时投放到显示终端上，供医生参考。

本申请实施例中的光声成像系统可以用于包括脑部手术、前哨淋巴结手术以及肿瘤切除手术的成像与导航。

本申请的实施例提供的用于手术定位的光声成像系统，声光探头笔顶端的光纤出光口和超声换能器单元均匀分布，使得激光束均匀打在成像目标处，能够很好地用于手术中导航及肿瘤的定位及成像，包括可以应用在对脑手术进行实时导航，并能够对低级别胶质瘤进行实时定位，方便快速找到病灶；可以应用在手术中确定肿瘤边界，确保在不破坏正常组织的情况下，切除病灶；可以应用在手术中对被肿瘤包裹或紧邻的血管进行成像，以避免对其破坏，造成手术中的大出血。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，

或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，包括：

多波长激光器，其用于产生脉冲激光束；

超声探头笔，所述超声探头笔通过光纤和所述多波长光源连接，所述光纤将所述脉冲激光束耦合进所述超声探头笔中并打在成像目标处，所述成像目标受到所述脉冲激光束的照射产生光声信号；

模数信号转换模块，所述模数信号转换模块和所述超声探头笔连接，所述模数信号转换模块用于将所述光声信号经过模数转换为数字光声信号；

计算终端，所述计算终端和所述模数信号转换模块连接，所述计算终端接收所述数字光声信号，经信号处理后重构出光声图像。

2.根据权利要求1所述的用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，所述光纤将所述脉冲激光束耦合进所述超声探头笔中具体包括：所述光纤通过所述超声探头笔的尾端进入所述超声探头笔的腔体并连接至所述超声探头笔的顶端。

3.根据权利要求2所述的用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，所述超声探头笔的顶端包括呈阵列状均匀分布的光纤出光口和超声换能器单元。

4.根据权利要求2所述的用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，所述超声探头笔的顶端包括一个光纤出光口和至少三个超声换能器单元，所述光纤出光口设置在所述超声探头笔的顶端中心位置，所述至少三个超声换能器单元围绕所述光纤出光口均匀分布。

5.根据权利要求2所述的用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，所述超声探头笔的顶端包括至少三个光纤出光口和至少三个超声换能器单元，所述至少三个光纤出光口围绕所述超声探头笔的顶端中心位置均匀分布，所述至少三个超声换能器单元围绕所述至少三个光纤出光口均匀分布。

6.根据权利要求2所述的用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，所述超声探头笔的顶端横截面为圆形，所述圆形的横截面的直径为6毫米-15毫米。

7.根据权利要求1所述的用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，所述成像目标为脑组织。

8.根据权利要求1所述的用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，所述系统还包括显示终端，其用于实时投放显示所述光声图像。

9.根据权利要求1所述的用于手术定位的光声成像系统，其特征在于，所述手术包括脑部手术、前哨淋巴结手术以及肿瘤切除手术。

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