[发明专利]一种用于肿瘤探测的声电联合分析装置

说明书

技术领域

本发明属于医学探测技术领域，具体涉及超声成像、超宽带成像、互补序列编码脉冲检测和影像联合分析装置。

背景技术

癌症是一类严重威胁人类健康的多发病和常见病。近30年来，癌症发病率和死亡率一直呈上升趋势。相关数据表明，肿瘤已成为我国居民的主要死亡原因之一，抗击癌症的形式相当严峻。

虽然不断更新的肿瘤医学技术集合了手术、放疗、化疗、生物基因等各种手段，但由于多数肿瘤病人发现癌症时已是中晚期，再好的治疗方法也只能望而兴叹。于是，如何在癌症早期正确诊断出肿瘤，为治疗赢得充裕的时间，便成为了能否治愈肿瘤的关键所在。

目前，医学上已拥有多种方法对肿瘤进行检测和成像，如X射线摄影、计算机断层扫描技术、核磁共振成像、超声检测以及超宽带近场成像技术等。X射线摄影对于无钙化的早期肿瘤的敏感度较低，因而检测错误率和漏检率都偏高，且反复接受X光照射会导致电离放射线在体内积聚，有可能引发正常组织癌变。计算机断层扫描与X射线摄影存在着同样的问题：断层扫描的辐射能够穿透细胞、破坏DNA，甚至诱发某些癌细胞。核磁共振技术虽然对人体没有不良影响，但其空间分辨率不及计算机断层扫描，而且设备成本昂贵，不适合大规模的人群普查。然而，超声成像和超宽带(UWB)成像两种技术的表现则较为理想。

超声成像技术是根据超声回波的衰减来检测是否有异常组织存在。超声在介质中以直线传播，有良好的指向性，这是用超声对人体组织或器官进行检测的基础。当超声波到达两种声阻抗不同的相邻介质的交界面时，将会发生反射，且声阻抗差异越大，反射量也越大。声阻抗定义为：Z＝P*C，式中P为介质密度，C为组织中的声速。一般情况下，声速在人体组织中的传播速度变化不大，在1500m/s左右变化。研究表明，肿瘤组织的密度要远远大于正常组织，因此二者声阻抗存在着较大差异，即肿瘤组织比附近正常组织有更强的声波反射和散射效应。接收探头处的传感器收集回波，并由算法处理形成不同物质、组织或器官的影像对比分布图。在超声图像上，强回波反映为白影(亮区)，弱回波或无回波反映为黑影(暗区)。超声检测技术具有高特异性、无创性、设备成本低以及分辨率较高等优点，适用于肿块较小的、临床下不易触及的病灶。

UWB成像技术同样是根据信号回波的衰减来检测是否有异常组织存在。UWB电磁波的传播特性与组织的介电特性有关，两种介质的介电常数差异越大，其交界面处电磁波的反射量就越大，而介电特性又跟组织含液量有密切关系，研究表明，一般肿瘤组织的含液量要远高于周围的正常组织，因此肿瘤组织和正常组织的介电特性差异较大，于是电磁波信号在其交界面处产生较大的反射和散射量。接收器收集回波，并进行处理、成像。UWB检测信号通常为ns级的窄脉冲，穿透力强，定位精度高，在检测成像中具有高敏感性，易于发现早期肿瘤；此外，UWB信号能量小，相对X光成像对人体的危害小得多。因此该技术有着相当大的临床意义。

发明内容

基于肿瘤探测技术的重大意义，针对现有技术的不足并综合超声成像和UWB成像的技术原理及优点，本发明提出一种用于肿瘤探测的声电联合分析装置。考虑到声信号检测和电磁波信号检测分别利用了物质的声学特性和电学特性，而且这两种信号不会互相干扰，因此它们的发射端可集成在一个较小的模块内，并能同时对目标进行检测。本发明同时发射高频超声信号和UWB电磁波信号对人体组织进行检测，接收回波后经过信号处理和成像算法处理分别得到关于超声信号和电磁波信号的灰度图，最后对两幅灰度图进行综合处理和分析，利用超声成像的高特异性和UWB电磁波成像的高敏感性进行互补，以获取更多的检测细节并作出更准确的病理分析。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于肿瘤探测的声电联合分析装置，包括顺次连接的信号源激励模块、探测信号收发模块、数据采集模块、成像处理模块和影像联合分析模块；所述信号源激励模块用于同时产生一路高频互补序列编码脉冲激励和一路UWB互补序列编码脉冲激励；所述探测信号收发模块受信号源激励模块激励后，向检测区域同时发射高频超声信号和UWB电磁波信号；所述探测信号收发模块接收两种信号的回波，将两路回波信号进行互补序列解码并送至数据采集模块；所述数据采集模块采集两路解码后的回波信号并经处理后产生成像所需的数据，再将两路数据送至成像处理模块；所述成像处理模块对接收到的两路数据，生成关于超声信号的灰度图和关于电磁波信号的灰度图，再将两幅灰度图送至影像联合分析模块；所述影像联合分析模块对两幅图进行差异提取和特征提取，形成特征图样，并作出综合分析。