[发明专利]一种体杯型微波热声乳腺成像检测装置

说明书

技术领域

本发明属于热声成像技术领域，具体涉及一种检测乳腺的装置，特别涉及一种“体杯”型微波热声乳腺无损成像检测装置。 

背景技术

微波热声成像是一种新型的无损检测技术，因其具有高对比度及高分辨率，安全无损，成像深度高等优点而受到越来越多地关注。用脉冲微波辐照某种物质时，该物质吸收微波能量可引起瞬间温升，如果微波的脉宽比较窄，吸收的能量不能在微波脉冲持续时间内发生热扩散，此时可看作绝热膨胀，热能转化为机械能以超声波形式辐射出去，即为热声效应。 

根据热传导方程及波动方程可知：热声信号的产生不仅与激发源有关，还与物质的电磁波吸收特性有关。正常乳腺组织的主要成分是脂肪，而脂肪吸收的微波吸收系数较小，恶性肿瘤组织的不断生长，必然伴随有更多水分子、离子、微血管增生，这些物质改变了肿瘤内部的电解质平衡，造成了微波的强烈吸收。因此肿瘤组织与以脂肪组织为主的正常乳腺组织之间的介电常数与电导率属性差异较大，都在10倍左右，由电动力学计算得知，肿瘤组织的微波吸收比正常乳腺组织大6倍左右，这就为乳腺癌成像提供了高对比原理上的基础和依据。因此，利用微波热声成像检查乳腺癌受到越来越多的关注，但是至今还未发展出一种安全的，舒适的，仪器化的装置。完整的微波热声检测仪器应包括以下几个部分：脉冲微波发生器，检测耦合平台，超声换能器，微波防漏设备，数据采集-图像重建装置等。 

超声换能器的作用为接收超声波并转换成电信号传导到数据采集-图像重建装置。超声换能器主要分以单元换能器和多元换能器两大类。单元换能器需要利用机械的转动一周采集信号才能重建一帧完整的图像，因此需要花费较多的时间，如果应用于检测乳腺癌时，被检查乳房相对探测器移动，会造成图像模糊，影响时间分辨率，因此寻找能快速检测的超声换能器是当务之急。由于超声波在空气中衰减极大，因此在发声物体到换能器之间要涂超声耦合液，超 声耦合液一般是去离子水或者矿物质油，为了提高传导的耦合效率和准确性，耦合液要浸过发声物体。检测耦合平台要做成“体杯”型，适于人体乳房形状。为了避免微波泄露对人体和周围仪器造成损害，整个热声发生过程都应在全封闭的微波防漏设备里进行。由此可见，设计制造一种新型的，安全的，高效的，舒适的热声乳腺癌检测装置是必要的。 

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种安全的，高分辨率的；高对比度的、适应人体乳房结构的“体杯”型微波热声乳腺成像检测装置。 

本发明的目的通过下述技术方案实现： 

一种“体杯”型微波热声乳腺成像检测装置，包括脉冲微波发生器、发射天线、“体杯”检测装置、用于承载待测者的检测耦合平台、超声换能器、微波防漏设备和数据采集-图像重建装置；脉冲微波发生器、发射天线、“体杯”检测装置和超声换能器位于微波防漏设备内；用于承载待测者的检测耦合平台与“体杯”检测装置连接；脉冲微波发生器、发射天线、“体杯”检测装置和数据采集-图像重建装置依次连接；超声换能器内置于“体杯”检测装置中； 

该乳腺检测装置的工作原理为：脉冲微波发生器发出脉冲微波，经发射天线均匀的辐照到“体杯”检测装置中的待测乳房上，待测乳房吸收微波能量引起瞬间温升，此时微波的脉宽比较窄，吸收的能量不能在微波脉冲持续时间内发生热扩散，此时可看作绝热膨胀，产生热声效应，即热能转化为机械能以超声波形式辐射出去。此热声信号反映了乳房中微波吸收差异的信息，环形探测器中每个通道接收到同一平面不同位置的热声信号，全部通道的热声信号转换成电信号传导到计算机中，经过滤波反投影法可还原出完整的反映乳房微波吸收差异的图像。 

所述的发射天线为高功率螺旋天线，螺旋半径为10-20cm，长度为15-25cm，主频率范围为100MHz-1GHz； 

所述的超声换能器为多元环状阵列超声探测器，内置于“体杯”检测装置中；在工作中，多元环形阵列超声换能器不需在水平方向转动，但可在垂直方向升降； 

所述微波防漏设备主要起微波屏蔽作用，防止微波泄露到外部空间，避免对外部环境或外部仪器造成干扰。其外观为罩在脉冲微波发生器、发射天线、“体 杯”检测装置、超声换能器外部的5mm厚的铁箱，上端留有放置“体杯”检测装置的孔，其余部分全封闭，应接地处理，内壁紧贴微波吸收材料。微波遇到金属后会发生趋肤效应，即只在金属表层有微波存在，其趋肤深度在微米量级，绝大部分微波发生反射，反射过程中，微波一来一回两次经过微波吸收材料，绝大部分能量被吸收，因而不会在微波防漏设备内部来回反射。