[發(fā)明專利]一種基于霍爾效應(yīng)的神經(jīng)組織成像方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310351611.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN103472125A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小俚;袁毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/72
• 分類號(hào): G01N27/72
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無損測試技術(shù)，特別涉及一種基于霍爾效應(yīng)的神經(jīng)組織成像方法與裝置。

背景技術(shù)

神經(jīng)成像泛指能夠直接或間接對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)（主要是腦）的功能，結(jié)構(gòu)，和藥理學(xué)特性進(jìn)行成像的技術(shù)。神經(jīng)成像是醫(yī)學(xué)，神經(jīng)科學(xué)，和心理學(xué)較新的一個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)成像的模式，神經(jīng)成像可以分為結(jié)構(gòu)成像，用來展現(xiàn)腦的結(jié)構(gòu)，從而輔助對(duì)一些腦疾病（例如腦腫瘤或腦外傷）的診斷。功能成像，用來展現(xiàn)腦在進(jìn)行某種任務(wù)（包括感覺，運(yùn)動(dòng)，認(rèn)知等功能）時(shí)的代謝活動(dòng)。功能成像主要用于神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)研究，不過近來正逐步成為醫(yī)學(xué)神經(jīng)科診斷的新途徑。

常見的神經(jīng)成像的方法有：（1）計(jì)算機(jī)斷面成像（CT），它主要用來對(duì)腦進(jìn)行快速成像，來觀察外傷引起的組織水腫和腦室擴(kuò)張；（2）擴(kuò)散光學(xué)成像，

,它可以用來測量腦組織對(duì)外部刺激或在執(zhí)行某種功能時(shí)的代謝變化，但是該方法無法觀測深部腦組織的活動(dòng)；（3）核磁共振成像（MRI），MRI可以產(chǎn)生腦的高清晰度結(jié)構(gòu)或功能圖像。MRI結(jié)構(gòu)圖像可用于神經(jīng)科對(duì)于腦腫瘤，腦血管疾病（例如中風(fēng)）等的診斷。功能核磁共振成像（Functional?Magnetic?Resonance?Imaging,?fMRI）的基本原理是氧化血紅蛋白和去氧血紅蛋白在磁性質(zhì)上的差別以及伴隨腦神經(jīng)活動(dòng)的腦血流變化；腦磁圖（Magnetoencephalography，MEG），它可以直接測量神經(jīng)活動(dòng)；正電子發(fā)射成像（Position?Emission?Tomography,?PET）使用人工引入的放射性代謝物質(zhì)，檢測改物質(zhì)在腦內(nèi)衰變時(shí)產(chǎn)生的正電子，來產(chǎn)生腦功能圖像。

以上幾種成像方法都不能通過圖像的方式直觀的看到神經(jīng)組織，基于霍爾效應(yīng)的神經(jīng)組織成像方法，在超聲和靜磁場的雙重作用下，利用神經(jīng)組織和其他組織的電導(dǎo)率不同，可以通過圖像直觀的觀察到神經(jīng)組織的結(jié)構(gòu)，并且分析其功能。它是一種無損傷、高對(duì)比度、高分辨率的成像方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于霍爾效應(yīng)的神經(jīng)組織成像裝置；該裝置操作簡單，定位精度高；能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率、高對(duì)比度的神經(jīng)組織成像。?

一種基于霍爾效應(yīng)的神經(jīng)組織成像裝置，其特征在于：該裝置包括裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱、聚焦超聲換能器、磁鐵或者通直流電的線圈之一、電極、濾波器、信號(hào)放大器、信號(hào)采集卡、功率放大器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，樣品升降臺(tái)、三維電動(dòng)掃描平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、帶有采集控制軟件和電機(jī)控制軟件的計(jì)算機(jī)和連接桿，裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱底部有塑料薄膜；

所述聚焦超聲換能器、功率放大器、函數(shù)發(fā)生器以及帶有采集控制軟件和電機(jī)控制軟件的計(jì)算機(jī)依次電氣連接；所述三維電動(dòng)掃描平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及上述帶有采集控制軟件和電機(jī)控制軟件的計(jì)算機(jī)依次電氣連接；電極、濾波器、信號(hào)放大器、信號(hào)采集卡以及上述帶有采集控制軟件和電機(jī)控制軟件的計(jì)算機(jī)依次電氣連接；所述聚焦超聲換能器與三維電動(dòng)掃描平臺(tái)通過連接桿相連。

所述的一種基于霍爾效應(yīng)的神經(jīng)組織成像裝置進(jìn)行成像的方法，其特征在于步驟如下：

(1)將聚焦超聲換能器浸入裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱中的超聲耦合介質(zhì)中；

(2)將樣品放置在樣品升降臺(tái)上方，置于磁鐵或者通直流電的線圈之一發(fā)出的靜磁場中；

(3)樣品接觸裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱底部的塑料薄膜，與超聲耦合介質(zhì)用塑料薄膜隔開；

(4)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)過功率放大器放大后，傳遞給聚焦超聲換能器，聚焦超聲換能器進(jìn)而發(fā)出脈沖超聲波，同時(shí)向有采集控制軟件和電機(jī)控制軟件的計(jì)算機(jī)發(fā)出開始采集的觸發(fā)信號(hào)；

(5)聚焦超聲換能器發(fā)出的脈沖超聲波經(jīng)過超聲耦合介質(zhì)后，到達(dá)樣品，樣品中的離子在靜磁場和脈沖超聲的共同作用下，發(fā)生霍爾效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生電流；?

(6)?電極接收到電流信號(hào)，通過濾波器之后，由信號(hào)放大器進(jìn)行放大，然后被數(shù)據(jù)采集卡采集，再將數(shù)據(jù)傳輸并儲(chǔ)存到帶有有采集控制軟件和電機(jī)控制軟件的計(jì)算機(jī)中；

(7)進(jìn)行完一次電流信號(hào)采集之后，三維掃描電動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)聚焦超聲換能器移動(dòng)到下一位置，繼續(xù)發(fā)射脈沖超聲，激發(fā)電流信號(hào)；

(8)采集完全部電流信號(hào)之后，通過最大值投影算法重建出樣品的圖像。