[发明专利]前列腺光声扫描成像检测方法与装置

说明书

技术领域：

本发明涉及人体前列腺光声检测方法，特别是前列腺光声扫描成像检测方法与装置。

背景技术：

现在前列腺检测方法主要是：直肠指检结合血清PSA检查，必要时进行直肠前列腺B超检查。直肠指检指的是医生用手指经肛门来触摸患者的前列腺，通过指端感觉来判断前列腺是否有硬结节，只能检查出25％的前列腺癌。血清PSA号称是前列腺癌特异性肿瘤指标，一般以PSA值大于4ng/ml作为前列腺筛查的临界值，但是PSA值升高并非意味着一定患前列腺癌，因为良性增生，急、慢性前列腺炎，直肠指检，甚至骑车(相当于前列腺按摩)以及直肠前列腺B超检查等都会引起血清PSA增高。由于前列腺组织结构的特点，经直肠的超声探察只能观察前列腺整体尺寸和位置，并不能确定藏在其中的恶性肿瘤的大小和位置。因此，如果发现可疑的异常，则需要进行前列腺穿刺活检术。活检可以提供确定的癌病理诊断信息，一般不会产生假阳性，是目前所有癌症包括前列腺癌症检查的金标准。经直肠超声引导的活检虽然排除了假阳性，但也会产生显著的假阴性。一般单次穿刺的检出率只有60～70％，而且穿刺取得的前列腺组织并不能代表整个前列腺组织。因此，在可疑不能排除的情况下，需要进行重复穿刺，直到癌检出(阳性)为止或在阴性结果情形下继续严密监测随访直肠指检、血清PSA检查以及直肠前列腺B超检查。直肠超声引导的活检技术虽然已经有很大的改善，但仍有较大的风险。因为围绕前列腺的是成串的神经和血管束，如果在穿刺活检诊断中损伤其神经，将有可能引起男性勃起功能障碍。另外，穿刺活检还有可能引起感染和出血不止等并发症，甚至可引起癌的转移。因此，新型无损的而且有效的前列腺检测方法，犹为紧迫和十分重要。这正是本发明的意义之所在。

众所周知，人体组织的光学性质与其病理状态紧密相关，如：快速增长的恶性肿瘤需要大量的血液供应，前列腺肿瘤也是如此，结果总是含血丰富。血液中含有血红蛋白，血液吸收近红外光要比其它组织强，光学探测方法的对比度要比通常超声检测方法高的多，组织的光谱信息可以提供有价值的诊断依据。另外，光学的方法和兼有设备成本低和患者免受电离辐射(如X-射线)危害的优势。因此，多年来生物组织的光学的诊断手段受到国内外学者所深切关注。但是，单纯的光学成像因为组织对光的强散射，导致探测深度不足，分辨率不高。于是，在1880年就由Bell发现并加以应用的光声效应，被用来进行组织功能成像，并已成为一种新兴的无损医学成像技术。简单来说，光声成像是一种结合光学与超声技术的组织成像技术。该技术以光致超声的物理效应为基础，通过检测光声信号来反映组织体的光能量吸收的差异；因此光声成像技术很好的结合了光学和超声这两种成像技术各自的优点。首先，由于探测的是超声信号，所以该技术克服了纯光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足。其次，光声技术的图像差异来源于组织体光学吸收的不同；这能够有效地克服纯超声成像技术在软组织对比度和功能性方面的缺陷。因此，光声技术可实现对组织体较大深度的高分辨率、高对比度的功能成像。

近年，国际上约有10个研究小组从事光学与超声技术相结合的前列腺癌的诊断研究，迄今只有大约有20篇左右的前列腺光声成像的论文在会议上报道或在杂志发表。这些针对前列腺的光声成像方案，虽然多局限于仿真模型的验证，但都充分地肯定了光学与超声结合的成像优势，即：兼顾了足够高的对比灵敏度、深的探测深度与以及亚毫米的分辨率。不过，这些方案都无例外地使用计算机层析技术路线并以直肠作为脉冲光激励和超声检测场所，因直肠空间狭小而使用超声探测阵列来采集较弱的光声信号，从而造成这些方案中超声检测及因前列腺解剖位置复杂性产生的图象重建的艰巨性，并由此影响到临床上应用的可行性。

公开文献所披露的动物前列腺检测方法是：将动物解剖取样，而后对前列腺进行激光直接辐照或是光纤端面辐照，光纤端面辐照是指光纤端头的端面发射出光线进行单方向辐照，而后前列腺组织体吸收光能产生热弹性膨胀，从而产生超声波，再用阵列式超声换能器接收超声波信号，而后换能器将信号传输给数据采集卡(A/D转换器)进行模拟信号数字化转换，A/D转换器将数字化数据传输给计算机处理成像。阵列式超声换能器有医用体外与医用体内换能器之分。当前这些方法还局限于仿真模型的验证，但也都充分地肯定了光学与超声结合的成像优势。

当外传的光声信号采用阵列式超声换能器检测并进行反演成像时，成像过程主要依赖于成像算法。算法优劣对成像的深度、精度影响较大。在这种情况下算法对数据采集的完备性要求较高。然而，采用阵列式超声换能器在体内进行信号采集时，只能进行有限角度的扫描，难以获得完备的成像数据，因此，易受算法的影响，对成像的精度产生较大的影响。