[发明专利]用于C扫描光声成像的低成本设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年7月18日提交的美国临时专利申请NO.61/081,946的优先权，在此通过引用将其所公开的内容整体地并入本公开中。

技术领域

本发明涉及对例如，用于癌症检测的前列腺组织进行成像，更具体地说，涉及光声成像和超声成像以产生C扫描。

背景技术

前列腺癌是最普遍地被新近诊断出的男性恶性肿瘤，是造成癌症死亡的第二大原因，仅次于肺癌。前列腺的腺癌是西方世界中的最常见恶性肿瘤。2007年，在美国诊断的前列腺癌的新病例预计有218890例，死亡人数估计为27050人。随着男性变老，患前列腺癌的风险增大。顺便提及，在大约30％的六十多岁男性的尸检标本中发现了前列腺癌。70％-80％的患有前列腺癌的患者在65岁以上。临床上通常根据升高的前列腺特异性抗原(PSA)检测或者异常的直肠指检(DRE)来怀疑局部病变，促使进行经直肠超声(TRUS)引导的前列腺活检，以便确诊。但是，TRUS并未可靠到足以单独用作活检样板。存在在TRUS上不明显(等回声)的癌症。此外，在PSA筛查群体中，由于遇到伪阳性结果，TRUS的准确率仅为52％。与良性前列腺组织相比，在显微镜下前列腺癌变中出现增多的肿瘤血管(血管新生)。彩色多普勒超声和能量多普勒超声的功效一直未得到证实，可能归因于分辨率有限和流速较小。弹性成像及其多种变型是一种目前正在广泛研究的新模态。显然在现有的诊断程序的限制条件下，开发新的提高前列腺癌的造影和检出率的成像模态会是有益的。此外，通过使其经济有效，我们可把所述新的成像模态交给主治医师，从而所述新的成像模态达到其作为PSA、DRE和TRUS的辅助的主要目的。

在局部前列腺癌疾病的治疗中，对肿瘤造影的需要同样重要。现有的治疗策略，即，外放射线疗法、前列腺近距离放射疗法、冷冻疗法和观察等待疗法都将大大受益于保证更好的肿瘤对比度的新模态的形成。从而，尽管近期有所进展，但前列腺癌仍旧是需要发展的领域。

除了PSA水平和DRE之外，前列腺癌的适当成像是诊断前列腺癌及其分级的关键因素。用于前列腺癌诊断的前列腺成像的当前状态包括超声波、超声引导前列腺活检、磁共振成像(MRI)和核显像。这些模态是有益的，不过存在缺陷和限制。MRI成本高并且不可移动。核闪烁成本高，提供低分辨率的平面图像，并且存在放射性示踪剂通过肾排出的问题。这两种模态都不可以常规使用。

超声波并未可靠到足以单独用作诊断前列腺癌的模板。它存在两个问题。首先，在许多情况下，前列腺癌表现为等回声病变(与周围组织类似的灰度值)，导致漏检率高(图10)。其次，当肿瘤明显时(强回声或低回声)时，不能肯定地认为它是恶性的还是良性的，因为在超声波检测中，许多其它非癌状态，比如前列腺萎缩、前列腺的炎症，以及良性肿瘤在表观上看起来相似。为了确诊，必须对怀疑的病变进行活检。活检令人不舒服，并且出血可能导致并发症。由于病变检测较差，因此，即使当下的前列腺活检技术也会漏检约30％的前列腺癌。尽管探索了结合灰阶超声的彩色血流和能量多普勒的应用，但并不成功。于是，迫切需要一种易于移动、构建经济并且可广泛应用为前列腺癌的初筛和诊断工具的新的成像途径。

图10表示确认为具有前列腺癌的前列腺的经直肠超声影像。图10显示具有多个确认的前列腺癌区域的患者的前列腺的灰阶表现(在箭头之内)。如图所示，整个前列腺表现为不均一，前列腺癌区不可分辨，因为从表现看来，前列腺癌与周围的前列腺组织相似。箭头尖对应于可在前列腺中见到的钙化。

Arnold的美国专利申请公开No.US 2009/0024038A1教导了一种包含光声刺激的声成像探头，但没有克服现有技术的所有上述缺陷。

发明内容

于是，本发明的目的是提供一种改善前列腺癌诊断和疾病处理的光声(PA)成像技术。

本发明的另一个目的是提供一种能够根据光声现象，实时获得前列腺的C扫描图像的低成本成像技术。

本发明的又一个目的是提供一种能够根据光声现象和超声这两者来获得C扫描图像，以致所得到的图像被自动配准的低成本成像技术。

本发明的再一个目的是提供其适用性并不局限于前列腺癌，相反可被扩展到其它器官的癌症检测，比如乳腺癌、子宫癌、卵巢癌、甲状腺癌等等的低成本成像技术。

为了实现上述和其它目的，本发明涉及一种结合C扫描和光声效应的成像技术。C扫描是在扫描表面的同时，对询问传感器的逐点信号变化进行数字化而产生的二维(2D)图像。传感器的x-y位置与信号变化同时被记录。计算机把逐点数据转换成适当的图像。