[發(fā)明專利]一種磁聲電成像系統(tǒng)及成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210262798.8
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102805621A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏慧;劉國強;黃欣;王霜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053;A61B8/00;G01N27/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電阻抗成像系統(tǒng)和方法，具體涉及一種醫(yī)用磁聲電的電阻抗成像系統(tǒng)裝置及方法。

背景技術(shù)

磁聲電成像是一種新型的具有良好應(yīng)用前景的醫(yī)學(xué)成像方法，其成像特點兼具高分辨力與高對比度。其成像原理是將一束超聲波注入成像體，成像體中的局部離子隨超聲波的傳播而振動，振動的離子在靜磁場的作用下受到洛倫茲力作用而引起電荷分離，進而在成像體內(nèi)形成局部的電場，通過貼放在成像體上的接收電極或與成像體非接觸的接收線圈檢測電信號重構(gòu)電阻抗圖像，屬于一種新型的電阻抗成像。1997年，Han?Wen等人提出霍爾效應(yīng)成像的概念，并給出一維模型，利用普通超聲探頭和薄銅片搭建的簡單實驗設(shè)備，提出之初并未受到關(guān)注。直到2007年，Y.Xu、S?Haider等人，在Han?Wen概念提出的基礎(chǔ)上，提出基于互易定理的磁聲電成像，實驗仍舊采用一維銅片樣本，利用電極對進行測量，并根據(jù)互易定理推導(dǎo)出測量電壓與聲場和電磁場之間簡單關(guān)系式，在系統(tǒng)的配置方面沒有提及。本發(fā)明從系統(tǒng)角度出發(fā)描述既適合一維簡單樣本又適合三維復(fù)雜樣本及仿生組織或離體動物實驗的系統(tǒng)。

作為一種新型的電阻抗成像與超聲成像相結(jié)合的技術(shù)，磁聲電成像與傳統(tǒng)的電阻抗成像技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點：

(1)傳統(tǒng)電阻抗成像通過電極外加電場，由于電場在生物組織內(nèi)的傳播衰減，影響探測深度和靈敏度。而磁聲電成像采用超聲激勵與磁場耦合產(chǎn)生的電場作為激勵源，從根本彌補了傳統(tǒng)電阻抗成像的探測深度和靈敏度低的缺點。

(2)磁聲電成像技術(shù)用超聲波掃描和靜磁場相互作用于生物組織內(nèi)的離子而產(chǎn)生局部電流源，這種配置減小了皮膚和電極之間的接觸阻抗，在一定程度上避免了由于電極之間接觸阻抗不平衡和寄生電容存在帶來的噪聲影響。

(3)由于磁聲電成像方法涉及超聲技術(shù)，便于與多種超聲技術(shù)嫁接，如線性掃描、相陣探測、多普勒效應(yīng)的超聲回波法等。此外，與超聲回波法相比，磁聲電方法的超聲聲程是超聲回波法的一倍，因此，超聲在組織中可以穿透得更深，損耗更低，利于提高對比度和信噪比。

(4)磁聲電方法由于局部電流只在超聲脈沖處產(chǎn)生可以提供高空間分辨率的圖像，縱向分辨信息可以方便地由超聲脈沖速度編碼。而通過控制掃描超聲波的焦斑大小可以方便地控制截面分辨率，通過控制超聲波的脈沖寬度、波長，可以方便地控制軸向分辨率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是克服磁聲電成像信號干擾大、信噪比低等缺點，提出一種新型生物電阻抗成像與超聲相結(jié)合的基于聲速編碼的磁聲電成像裝置與成像方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明磁聲電成像系統(tǒng)主要包括激勵源、同步觸發(fā)控制模塊、水槽、三維掃描平臺及信號檢測系統(tǒng)。激勵源主要由超聲驅(qū)動激勵源、超聲發(fā)射探頭和靜磁場產(chǎn)生裝置組成，其功能是在檢測樣本內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。同步觸發(fā)控制模塊主要由信號發(fā)生電路組成，實現(xiàn)對激勵源、三維掃描控制平臺和信號檢測系統(tǒng)的同步和控制。水槽主要由水槽本身、耦合等離子水或絕緣油溶液、檢測樣本和透聲窗口組成，水槽內(nèi)盛有去耦合等離子水或絕緣油溶液，目的是減少超聲的傳輸?shù)乃p損耗，并隔離對檢測聲信號的干擾。三維掃描平臺包括三維超聲掃描支架和超聲掃描控制器，三維掃描支架主體位于水槽外，通過連接桿連接超聲發(fā)射探頭，超聲掃描控制器控制三維掃描支架的運動步長、運動方向和運動頻率。信號檢測系統(tǒng)主要由檢測電極對、檢測線圈和信號檢測電路組成，其作用是實現(xiàn)微弱電信號的檢測。

所述的同步觸發(fā)控制模塊與所述的超聲驅(qū)動激勵源、三維掃描控制器、信號檢測系統(tǒng)之間通過導(dǎo)線電連接。為避免電磁干擾，超聲驅(qū)動激勵源和同步觸發(fā)控制模塊最好放置于水槽的一側(cè)，信號檢測系統(tǒng)則位于水槽的另一側(cè)。