互补开口谐振环引导微波致声成像的肿瘤成像装置及方法与流程

技术特征：
1.一种肿瘤成像装置，用于对生物组织中的肿瘤进行实时成像，其特征在于，包括：金属互补开口环，由金属平面蚀刻开口环后获得的其余部分形成，用于引导微波致声成像，将微波能量定向性地沉积到包含有肿瘤的生物组织并局域增强其周围的电场强度；微波致声成像系统，所述微波致声成像系统的工作部件主要包括微波源、天线与超声探头，所述微波源用于产生高频电磁信号；所述天线用于将该信号转换成电磁波并以特定增益发射到自由空间中；所述超声探头用于获得生物组织中肿瘤对微波高效率吸收而产生的超声信号；图像处理分析模块，用于对微波致声成像系统获得的图像进行处理分析，得到包含有肿瘤的生物组织的重建图像。2.根据权利要求1所述的肿瘤成像装置，其特征在于：所述金属互补开口环平行于所述生物组织表面放置，二者之间由绝缘薄膜隔开。3.根据权利要求1所述的肿瘤成像装置，其特征在于：所述超声探头从侧面正对所述金属互补开口环和所述生物组织。4.根据权利要求1所述的肿瘤成像装置，其特征在于：待成像的肿瘤包括皮下瘤、淋巴肿瘤、甲状腺肿瘤、乳腺肿瘤和结肠肿瘤中至少一种。5.根据权利要求1所述的肿瘤成像装置，其特征在于：金属互补开口环由铝、铜、铁、镁、金和银中的任意一种金属材料制成。6.根据权利要求1所述的肿瘤成像装置，其特征在于：绝缘薄膜的制作材料包括纤维纸、聚乙烯和聚氯乙烯至少一种。7.根据权利要求1所述的肿瘤成像装置，其特征在于：金属互补开口环的几何形状包括字母“c”型、字母“s”型、“口”字型、正方形、长方形、三角形和椭圆形任意一种。8.根据权利要求1所述的肿瘤成像装置，其特征在于：金属互补开口环的拓扑结构包括但不限于单环互补开口环，双环互补开口环，多环嵌套形式的互补开口环；互补开口环环内可根据实际需要嵌套任意套数的小互补开口环。9.根据权利要求1所述的肿瘤成像装置，其特征在于，天线的极化方向包括：输出电磁波的电场方向需在环的平面内且与开口的朝向方向平行；或者，输出电磁波的电场方向与环所在平面垂直。10.一种肿瘤成像方法，用于对生物组织中的肿瘤进行实时成像，其采用如权利要求1-7中任意一项所述的肿瘤成像装置进行成像，具体步骤如下：步骤s1，根据所需制作微波频段的互补开口谐振环；步骤s2，搭建微波致声成像系统装置；步骤s3，将互补开口谐振环和绝缘薄膜铺开，并平行置于包含有肿瘤的生物组织上方；步骤s4，使用超声探头从侧面对准金属互补开口环和包含有肿瘤的生物组织，开始扫描，扫描完成后利用图像重建算法获得相应的重建图像。

技术总结
本发明公开了一种互补开口谐振环引导微波致声成像的肿瘤成像装置及方法，可用于生物医学影像学领域中对肿瘤等病灶部位的成像和分析。本发明将微波频段的互补开口环谐振技术与微波致声成像结合，以互补开口谐振环引导微波致声成像为手段，实现微波场的定向能量沉积和局域增强，提高生物组织内的微波热声转化效率，在不增加峰值功率的前提下，仍可实现高信噪比、高对比度的微波致声图像。本发明的肿瘤成像装置包括金属互补开口环、包含有肿瘤的生物组织、微波致声成像系统和图像处理分析模块。与传统的微波致声成像技术比较，该技术具有高对比度、高信噪比、低辐照损伤风险、可穿戴、可植入、可长期监测等特点，在临床前、床旁均有潜在应用价值。均有潜在应用价值。均有潜在应用价值。


技术研发人员：奚磊 刘强
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/2/7