CN103393439A - 一种基于光声成像技术的穿刺活检方法 - Google Patents

一种基于光声成像技术的穿刺活检方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103393439A
CN103393439A CN2013103672839A CN201310367283A CN103393439A CN 103393439 A CN103393439 A CN 103393439A CN 2013103672839 A CN2013103672839 A CN 2013103672839A CN 201310367283 A CN201310367283 A CN 201310367283A CN 103393439 A CN103393439 A CN 103393439A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
imaging
filter membrane
photoacoustic
needle point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013103672839A
Other languages
English (en)
Inventor
袁杰
曹萌
邵真天
封婷
张星
朱毅
李文超
储哲琪
顾鹏
温馨
沈庆宏
都思丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University
Original Assignee
Nanjing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University filed Critical Nanjing University
Priority to CN2013103672839A priority Critical patent/CN103393439A/zh
Publication of CN103393439A publication Critical patent/CN103393439A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于光声成像技术的穿刺活检针,包括针尖壁、激光滤膜、入射光纤、激光吸收层。本发明还提出了一种穿刺活检方法,包括以下步骤:利用其它成像技术实时获取目标组织影像;将穿刺活检针对准目标组织并刺入;将激光打入入射光纤,利用超声换能器采集光声信号;利用光声重建得到针尖处激光滤膜附近组织成像结果以及各个激光吸收层及激光滤膜处的亮点;结合其它成像技术,交替显示目标组织成像结果及针尖附近组织光声成像结果,利用激光吸收层及激光滤膜处的亮点推测针尖准确位置;当针尖准确移动到指定位置处时,获取目标组织样品或注入药物治疗。本发明能准确获取针尖位置,大大降低穿刺难度,减轻病人痛苦,使用方便,效果突出。

Description

一种基于光声成像技术的穿刺活检方法
技术领域
本发明涉及生物医学领域,特别是医学成像及医疗器械领域。
背景技术
超声成像发展至今,已经成为与X-CT、MRI、PET并列的现代四大医疗影像诊断技术。它与其它医学成像手段相比,具有操作简单、低成本、无伤害、无创伤的独特的优点,广泛运用于心脏科、产科、眼科、肝、肾、胆囊及血管***等多个科室,尤其在妇产科更是有无可替代的作用。
穿刺活检技术由于其独特的医学诊断意义,已经被广泛运用于肾脏、肝脏、肺、乳腺、甲状腺、***、胰腺、睾丸、子宫、卵巢、体表等多种器官中锥体肿瘤和不明种肿瘤等的活组织取样、药物治疗。但是利用超声成像手段的穿刺活检技术却由于针尖成像模糊,往往引起医生判断失误,导致多次穿刺,从而给病人带来了极大的痛苦与伤害。光声成像技术基于光声效应,结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性,可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。将光声成像技术运用到穿刺活检中,可克服针尖成像模糊的弊端。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对其它成像技术(如超声成像)对针尖成像模糊,提供一种基于光声成像技术的穿刺活检方法。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种基于光声成像技术的穿刺活检针,包括针尖壁(001)、激光滤膜(002)、入射光纤(003)、激光吸收层(004);
所述针尖壁(001)缺口处一侧开槽,自身被用于穿刺生物组织,壁内可用于获取目标组织样品或注入药物治疗,开槽侧用于嵌入光纤;
所述激光滤膜(002)位于针尖处的光纤一端,其可让特定波长范围内的激光透过,用于向针尖处附近组织中透射激光,产生光声信号,特定范围外的激光将被激光滤膜吸收,产生较强光声信号;
所述入射光纤(003)用于传播激光,其被嵌于针尖壁开槽一侧;
所述激光吸收层(004)存在于光纤中特定位置处,其制作方法是将入射光纤在特定位置处的外壁磨掉,然后涂上吸光材料(如金、银等金属膜)用于吸收光纤中该位置处的激光,并使各个激光吸收层处产生光声信号。
本发明还提出了一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,包括以下步骤:
步骤一,利用其它成像技术实时获取目标组织影像;
步骤二,将穿刺活检针对准目标组织并刺入;
步骤三,将激光打入入射光纤,利用超声换能器采集光声信号;
步骤四,利用光声重建得到针尖处激光滤膜附近组织成像结果以及各个激光吸收层及激光滤膜处的亮点;
步骤五,结合其它成像技术,交替显示目标组织成像结果及针尖附近组织光声成像结果,利用激光吸收层及激光滤膜处的亮点推测针尖准确位置;
步骤六,当针尖准确移动到指定位置处时,获取目标组织样品或注入药物治疗。
本发明中,优选地,所述步骤一中使用的其它成像技术可以是超声成像、红外成像等中的一种。具体使用何种成像技术不对本专利构成限制。
本发明中,优选地,所述步骤二根据其它成像技术确定目标组织的位置,选取合适角度和位置将穿刺活检针***生物体内。
本发明中,优选地,所述步骤三将激光打入入射光纤后,部分激光被激光吸收层吸收,产生光声效应,并发出光声信号;剩余激光中特定波长范围内的激光经由激光滤膜打入针尖处的生物组织,针尖附近组织吸收激光,产生光声效应,并发出光声信号;特定波长范围外的激光被激光滤膜吸收,亦产生较强光声信号。此时可使用超声换能器采集这些光声信号。
本发明中,优选地,所述步骤四对采集到的光声信号,利用现有的光声重建算法(如延时求和算法等)进行光声重建,得到激光滤膜附近组织成像结果,以及各个激光吸收层及激光滤膜处的成像结果(呈现亮点)。
本发明中,优选地,所述步骤五利用多个激光吸收层及激光滤膜处重建得到的亮点推测针尖的具***置,并可观察针尖处附近组织,再配合其它成像技术得到的目标组织影像,移动针尖。
本发明中,优选地,所述步骤六当针尖精确移动到指定位置时,可以抽取目标组织的活体细胞,或向针尖壁中注入药物进行治疗。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明提供的穿刺活检针尖结构示意图。
图2是穿刺过程的示意图。
图3是其它成像技术呈现的目标组织影像示意图。
图4是利用光声重建得到的针尖处附近组织以及各个激光吸收层及激光滤膜处的亮点图。
图5是本发明提供的使用该穿刺活检针的流程图。
具体实施方式:
本发明提出了一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,该法首先由其它成像技术获取目标组织的影像,然后将激光打入针尖壁上嵌入的光纤并成像,根据成像结果移动针尖。
如图1所示,本发明公开了一种基于光声成像技术的穿刺活检针,包括针尖壁(001)、激光滤膜(002)、入射光纤(003)、激光吸收层(004)。
所述针尖壁(001)缺口处一侧(图1中右侧)开槽,开槽处嵌入激光入射光纤,针尖用于穿刺生物组织,针尖壁内可用于获取目标组织样品或注入药物进行治疗;
所述激光滤膜(002)位于针尖处的光纤一端,其可让特定波长范围内的激光光线透过照射针尖处组织,产生光声效应,发出光声信号,特定波长范围外的激光将被激光滤膜吸收并产生较强的光声信号;
所述入射光纤(003)用于打入激光,其被嵌于针尖壁开槽一侧;
所述激光吸收层(004)存在于光纤中(与组织接触一侧)特定位置处,其制作方法是将入射光纤在特定位置处的外壁磨掉,然后涂上吸光材料(如金、银等金属膜),使入射的部分激光在该位置处被吸收,产生光声效应,并发出光声信号。具体地,可将激光滤膜与激光吸收层等间隔排放在光纤上,从而可根据各个成像亮点推断针尖位置。
本发明还公开了一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,包括以下步骤:
步骤一,利用其它成像技术实时获取目标组织影像;
步骤二,将穿刺活检针对准目标组织并刺入;
步骤三,将激光打入入射光纤,利用超声换能器采集光声信号;
步骤四,利用光声重建得到针尖处激光滤膜附近组织成像结果以及各个激光吸收层及激光滤膜处的亮点;
步骤五,结合其它成像技术,交替显示目标组织成像结果及针尖附近组织光声成像结果,利用激光吸收层及激光滤膜处的亮点推测针尖准确位置;
步骤六,当针尖准确移动到指定位置处时,获取目标组织样品或注入药物治疗。
本发明中,步骤一,所使用的其它成像技术可以是超声成像、红外成像等中的一种。具体使用何种成像技术不对本专利构成限制。
本发明中,步骤二,利用其它成像技术获取目标组织的具***置,然后选取合适位置和***角度,将穿刺活检针***生物体内。设备摆置以及***示意如图2所示,其包含超声换能器(005)、针尖壁(006)、目标组织(007)、指定位置(008)。其它成像技术呈现的目标组织成像结果如图3所示。
本发明中,步骤三,首先将激光打入入射光纤,光纤上的激光吸收层会将部分入射的激光吸收,产生光声效应,并发出光声信号;未被吸收的激光中在特定波长范围内的激光经由激光滤膜打入针尖附件组织,产生光声效应,发出光声信号;在特定波长范围外的激光被激光滤膜吸收,亦产生光声效应,发出较强光声信号。此时,可利用超声换能器采集发出的光声信号。
本发明中,步骤四,利用现有的光声重建算法(如延时求和算法等)对采集得到的光声信号进行重建,得到针尖处激光滤膜附近组织的成像结果(如图4中009所示),以及各个激光吸收层及激光滤膜处的成像结果(呈现亮点,如图4中010所指示)。
本发明中,步骤五,利用步骤四重建得到的多个亮点推测针尖的具***置,利用针尖处组织的成像结果,配合其它成像技术得到的目标组织影像,移动针尖。
本发明中,步骤六,通过交替显示其它成像技术重建的目标组织成像结果以及本发明中光声成像结果,将针尖精确移动到指定位置,此时可以抽取目标组织的活体细胞,或向针尖壁中注入药物进行治疗。
本发明的使用流程如图5所示,包括以下步骤:
步骤1,利用其它成像技术获取目标组织的具***置和影像;
步骤2,根据目标组织的位置,移动针尖;
步骤3,向入射光纤中打入激光,并采集针尖处组织以及激光吸收层及激光滤膜处发出的光声信号;
步骤4,利用现有光声重建算法进行组织成像,重建得到针尖附近组织的成像结果,以及各个激光吸收层及激光滤膜呈现的亮点;
步骤5,根据针尖附近光声成像结果、其它成像技术得到的目标组织的影像,以及推测得到的针尖位置,判断针尖是否已经到达指定位置;
步骤6,若针尖已经到达指定位置,则获取组织样品或进行药物治疗,否则重复以上步骤。
本发明提供了一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。另外,本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种基于光声成像技术的穿刺活检针,其特征在于,包括针尖壁(001)、激光滤膜(002)、入射光纤(003)、激光吸收层(004);
所述针尖壁(001)用于穿刺生物组织,亦可用于获取目标组织样品或注入药物治疗,其一侧开槽,用于嵌入光纤;
所述激光滤膜(002)位于针尖处的光纤一端,可让特定波长范围内的激光透过并射向针尖位置处的组织中,从而产生光声信号;同时,特定波长范围外的激光将无法穿透滤膜而被吸收并产生较强的光声信号,有利于准确观察针尖的位置;
所述入射光纤(003)贴于针尖壁一侧开槽处,用于传播激光;
所述激光吸收层(004)的制作方法是将入射光纤在特定位置处的外壁磨掉,然后涂上吸光材料(如金、银等金属膜)用于吸收光纤中特定位置处的激光,使其在各个激光吸收层处产生光声信号。
2.一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,利用其它成像技术实时获取目标组织影像;
步骤二,将穿刺活检针对准目标组织并刺入;
步骤三,将激光打入入射光纤,利用超声换能器采集光声信号;
步骤四,利用光声重建得到针尖处激光滤膜附近组织成像结果以及各个激光吸收层及激光滤膜处的亮点;
步骤五,结合其它成像技术,交替显示目标组织成像结果及针尖附近组织光声成像结果,利用激光吸收层及激光滤膜处的亮点推测针尖准确位置;
步骤六,当针尖准确移动到指定位置处时,获取目标组织样品或注入药物治疗。
3.根据权利要求2所述的一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,其特征在于,所述步骤一中其它成像技术可以是超声成像、红外成像等中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,其特征在于,所述步骤三将激光打入入射光纤后,部分激光被激光吸收层吸收,发出光声信号;剩余激光中特定波长范围内的激光经由激光滤膜打入生物组织,组织吸收激光,发出光声信号;特定波长范围外的激光被激光滤膜吸收,发出光声信号,然后使用超声换能器采集这些光声信号。
5.根据权利要求2所述的一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,其特征在于,所述步骤四对采集到的光声信号,利用已有的重建算法(如延时求和算法等),进行光声重建,得到激光滤膜附近组织的成像结果,以及激光吸收层及激光滤膜处的成像结果(即为亮点)。
6.根据权利要求2所述的一种基于光声成像技术的穿刺活检方法,其特征在于,所述步骤五利用多个激光吸收层及激光滤膜处重建得到的亮点推测针尖的具***置,配合其它成像技术得到的目标组织影像,移动针尖。
CN2013103672839A 2013-08-22 2013-08-22 一种基于光声成像技术的穿刺活检方法 Pending CN103393439A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013103672839A CN103393439A (zh) 2013-08-22 2013-08-22 一种基于光声成像技术的穿刺活检方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013103672839A CN103393439A (zh) 2013-08-22 2013-08-22 一种基于光声成像技术的穿刺活检方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103393439A true CN103393439A (zh) 2013-11-20

Family

ID=49557326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013103672839A Pending CN103393439A (zh) 2013-08-22 2013-08-22 一种基于光声成像技术的穿刺活检方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103393439A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107708574A (zh) * 2015-06-30 2018-02-16 富士胶片株式会社 光声图像生成装置及***物
CN107923847A (zh) * 2015-08-17 2018-04-17 Gpx医疗公司 基于激光的人体内气体的内部分析的***和方法
CN110367940A (zh) * 2019-08-16 2019-10-25 中国科学技术大学 光声前哨***成像***及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1741768A (zh) * 2003-01-24 2006-03-01 通用医疗有限公司 利用低相干干涉测量法识别组织的***和方法
CN101076284A (zh) * 2004-12-13 2007-11-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 套管******
CN101541230A (zh) * 2006-11-21 2009-09-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于对解剖结构中的组织进行体内成像的***、设备、方法、计算机可读介质及用途
CN101553162A (zh) * 2006-12-06 2009-10-07 皇家飞利浦电子股份有限公司 获取光学组织特性
WO2012162829A1 (en) * 2011-05-27 2012-12-06 Colibri Technologies Inc. Medical probe with fluid rotary joint
WO2013098780A2 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. System and method for needle navigation using pa effect in us imaging

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1741768A (zh) * 2003-01-24 2006-03-01 通用医疗有限公司 利用低相干干涉测量法识别组织的***和方法
CN101076284A (zh) * 2004-12-13 2007-11-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 套管******
CN101541230A (zh) * 2006-11-21 2009-09-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于对解剖结构中的组织进行体内成像的***、设备、方法、计算机可读介质及用途
CN101553162A (zh) * 2006-12-06 2009-10-07 皇家飞利浦电子股份有限公司 获取光学组织特性
WO2012162829A1 (en) * 2011-05-27 2012-12-06 Colibri Technologies Inc. Medical probe with fluid rotary joint
WO2013098780A2 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. System and method for needle navigation using pa effect in us imaging

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107708574A (zh) * 2015-06-30 2018-02-16 富士胶片株式会社 光声图像生成装置及***物
US10765324B2 (en) 2015-06-30 2020-09-08 Fujifilm Corporation Photoacoustic image generation apparatus and insert
CN107923847A (zh) * 2015-08-17 2018-04-17 Gpx医疗公司 基于激光的人体内气体的内部分析的***和方法
CN107923847B (zh) * 2015-08-17 2021-10-01 Gpx医疗公司 基于激光的人体内气体的内部分析的***和方法
US11744467B2 (en) 2015-08-17 2023-09-05 Neola Medical AB System and method for laser based internal analysis of gases in a body of a human
CN110367940A (zh) * 2019-08-16 2019-10-25 中国科学技术大学 光声前哨***成像***及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109982649B (zh) 提取和递送实体的方法和装置
CN105451661B (zh) 光声图像生成装置及光源控制方法
CN106456135B (zh) 医疗***
Xia et al. Interventional photoacoustic imaging of the human placenta with ultrasonic tracking for minimally invasive fetal surgeries
Xia et al. In‐plane ultrasonic needle tracking using a fiber‐optic hydrophone
US20050215899A1 (en) Methods, systems, and computer program products for acoustic radiation force impulse (ARFI) imaging of ablated tissue
Wild et al. The Effects of Biological Tissues on 15‐mc Pulsed Ultrasound
CN104225780B (zh) 一种智能超声诊疗仪及其应用方法
CN110455719A (zh) 三维光声成像***及方法
Xia et al. Ultrasonic needle tracking with a fibre-optic ultrasound transmitter for guidance of minimally invasive fetal surgery
CN105615929A (zh) 一种可视穿刺活检治疗针
Huang et al. Curved-array-based multispectral photoacoustic imaging of human finger joints
CN103393439A (zh) 一种基于光声成像技术的穿刺活检方法
JPWO2018056187A1 (ja) 光音響画像生成装置
WO2014125853A1 (ja) 光音響画像生成装置及び方法
JP2019093140A (ja) 光超音波診断装置、医用画像処理装置、医用画像処理プログラム、及び超音波診断装置
CN204274512U (zh) 一种可视穿刺活检治疗针
CN207286114U (zh) 超声引导穿刺针及超声引导穿刺***
CN103315773B (zh) 一种用于麻醉的医用超声仪
CN206063225U (zh) 用于辅助手术的医疗机器人
JP3023290B2 (ja) 超音波診断装置
CN105249933A (zh) 光声分子三维成像仪
CN111388062B (zh) 用于胸膜讯号分析辨识、追踪测距及显示的合并***和存储介质
CN109381246A (zh) 一种多功能智能穿刺医用装置
CN204581446U (zh) 高频探头体表穿刺架

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20131120