[發明專利]一種基于主動探測的磁聲成像方法及系統

有效

• 申請號: 201710310535.2
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107174202B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 錢建庭;何瑤瑤
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/053
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發明公開了一種基于主動探測的磁聲成像方法及系統，其中，所述基于主動探測的磁聲成像方法通過對激勵線圈施加低頻窄帶激勵信號，產生動態磁場；位于靜態磁場中的目標物體在動態磁場和靜態磁場的作用下產生洛倫茲力，并在洛倫茲力的作用下產生振動位移信號；之后通過多通道數據采集模塊對振動位移信號進行主動探測，根據目標物體反饋的回波信號分析目標物體各質點的振動位移及振速信息；之后根據振動位移及振速信息重建目標物體的電導率分布圖像。采用低頻窄帶激勵信號大大降低了激勵源設計要求，節約成像裝置成本，對目標物體的位移信號進行主動探測和分析，有效避免了被動檢測聲信號低信噪比的限制，提高了采集效率及圖像重建效果。

技術領域

本發明涉及醫療技術領域，特別涉及基于主動探測的磁聲成像方法及系統。

背景技術

癌癥已成威脅人類健康的首要殺手。腫瘤機理研究表明，在腫瘤的發展過程中，血管新生會導致組織電導率變化。因而，測量組織電導率對于疾病的早期無創診斷具有重要應用價值。

磁聲耦合成像是一種新型無創生物組織電特性功能成像技術，根據激勵方式不同可分為注入電流式磁聲耦合成像與感應式磁聲耦合成像。感應式磁聲耦合成像的原理圖如圖1所示，其主要原理是將目標體置于靜態磁場B₀中，使用激勵線圈代替驅動電極，對激勵線圈施加高壓脈沖電流J(t)產生脈沖磁場B(t)，脈沖磁場使目標體內產生感應電流密度J，感應電流密度J在靜磁場B₀作用下產生洛倫茲力F_L，繼而產生振動，激發出超聲波，通過聲換能器檢測目標體四周的聲波信號，這種使用單振元超聲傳感器接收聲信號，都是屬于被動探測，即生物組織受洛倫茲力后激發出超聲波，經介質(一般為水)中傳播出去，利用聲傳感器接收聲波信號后轉為電信號，以重建出目標體電導率分布圖像，但該方式還存在許多問題。

首先，感應式磁聲耦合成像通常采用μs級窄脈沖進行激勵，受換能器工作頻率范圍限制，換能器能接收到的聲信號能量有限，致使脈沖能量轉換率不高；其次，換能器產生的電信號能量來自由洛倫茲力激發的微弱振動傳播了幾十毫米的聲波，故此被動式接收的磁聲信號微弱。為了提高對于弱導電的人體組織的靈敏度，已經發表的實施方法通常采用kV級高電壓激勵來提高感應電流密度J的強度，另外，微弱的磁聲信號也易于受到高頻空間電磁場耦合干擾，限制了成像質量；且聲傳感器接收到的聲波信號是所有路徑聲波信號的積分和，外界噪聲也混入其中，導致信號信噪比低(故要做放大濾波)，重建難度增大；同時采用單振元換能器和單通道系統接收磁聲信號，令每次對線圈作脈沖激勵后只能采集單一空間點的磁聲信號，為了形成一幀二維圖像，需要采用機械掃描裝置帶動單振元換能器于每一個像素采集數據，加上上述的靈敏度問題，采用重復多次激勵采集信號來提高信噪比，導致采集時間長，目標體需要長時間暴露在脈沖磁場區域才能采集足夠多的數據用以成像，且存在一定安全性問題。

并且，由于超聲探頭所要檢測的超聲波頻率與激勵磁場B(t)頻率相同，因此，超聲探頭會受到來自激勵線圈的不可避免的直接電磁干擾，此干擾信號與樣品因受洛倫茲力機制所產生的信號無關，為了部分減少電磁干擾，探頭可以放置在與感應線圈和樣品更遠的距離處，但這種做法同時也降低了靈敏度和信噪比

因而現有技術還有待改進和提高。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種基于主動探測的磁聲成像方法及系統，采用低頻窄帶激勵信號大大降低了激勵源設計要求，節約成像裝置成本，同時采用多通道數據采集模塊對目標物體的位移信號進行主動探測和分析，有效避免了被動檢測聲信號低信噪比的限制，提高了采集效率及圖像重建效果。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種基于主動探測的磁聲成像方法，其包括如下步驟：

A、對激勵線圈施加低頻窄帶激勵信號，產生動態磁場；