[發明專利]一種去除熱聲效應影響的磁聲磁粒子濃度成像裝置及成像方法

在審

• 申請號: 202011170207.5
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112326775A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 閆孝姮;孫迪;陳偉華;李政興;劉宗旺
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種去除熱聲效應影響的磁聲磁粒子濃度成像裝置及方法，在磁聲磁粒子濃度成像(MACT?MI)中考慮了磁納米粒子(MNPs)的熱聲效應聲源對聲信號的影響。磁聲信號的聲源是MNPs在交變磁場及梯度磁場的激勵下產生的電磁力；熱聲信號的聲源是MNPs通過在交變磁場的激勵下吸收能量產生的熱膨脹力。本發明通過加入永磁體，消除了MNPs的熱聲效應，同時增強了磁納米粒子在交變磁場下產生的超聲信號；最后，通過超聲探頭的環掃采集單一聲壓信號，求解出不同位置的超順磁納米粒子濃度，進而實現整個空間成像。該發明提高了MACT?MI系統圖像重建的準確性，可進一步為臨床應用奠定基礎。

技術領域

本發明屬于醫學成像技術的技術領域，設計一種去除熱聲效應影響的磁粒子磁聲成像裝置及方法。

背景技術

磁納米顆粒材料是一種顆粒達到納米級(1-100nm)的磁性材料，具有良好的磁導向性、生物相容性和生物降解性等，在生物分離、局部熱療、靶向藥物、醫學成像方面呈現出優異的效果。自2005年 B.Gleich和J.Weizenencker提出磁粒子成像方法以來，該方法在國內外得到廣泛研究。

2015年新加坡南洋理工大學Xiaohua Feng通過實驗驗證在激勵磁場的作用下生物組織內部TA波、MA波同時產生并混合的現象。 2016年劉志朋公開了一種結合熱聲效應信號的電導率磁聲成像裝置及方法(CN105616156.A)，通過對靜磁場的調節，實現對兩種信號的分離并各自重建電導率。同年該團隊又公開了分別一種去除熱聲效應影響的電導率磁聲成像裝置及方法(CN106030678.A)，在濾除熱聲信號后用單一的磁聲信號重建樣本的電導率，這兩種方法都在一定程度上提高了生物組織電導率圖像重建的準確度。

早在2015年Xiaohua Feng等人提出了一種通過調節靜磁場選擇性地消除磁納米粒子熱聲信號的熱聲差分成像方法。考慮可利用磁納米粒子對靜磁場更為敏感這一特性使熱聲過程失效，將磁聲-熱聲信號分離。2019年中國發明專利CN201911067260.X2公開了一種磁聲磁粒子濃度成像裝置，但該裝置并未考慮到熱聲效應對聲壓的影響。為了去除熱聲信號的干擾，本發明提出了一種加入永磁體的磁聲磁粒子濃度成像裝置,在放置0.5T的永磁體后，磁納米粒子的極化率降低，抑制了磁加熱，使熱聲過程失效。與此同時，在磁聲成像的磁場中加入靜磁場提升了磁場激勵，提高了磁聲成像中聲壓信號強度。

本發明提出了一種去除熱聲效應影響的磁粒子磁聲濃度成像裝置及方法，在磁場激勵單元加入永磁體，抑制MNPs的磁加熱，消除熱聲信號的干擾，為磁聲磁粒子濃度成像裝置系統的研制和優化乃至生物方向的應用奠定了基礎。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種去除熱聲效應影響的磁粒子濃度磁聲成像裝置及方法。

本發明所采用的技術方案是：一種去除熱聲效應影響的磁納米粒子濃度磁聲成像裝置，該成像實驗系統如圖1所示。

所述的耦合劑槽內部放置有：用于支撐生物組織及MNPs的托盤，在托盤底端是連接著驅動電路的步進電機，在生物組織旁邊是超聲換能器，其中，計算機控制的驅動電路的導線貫穿耦合劑槽連接到步進電機的輸入端，超聲換能器經前置放大器和采集卡連接到計算機。

所述生物組織的上方還設置有激勵線圈和永磁體，所述的激勵線圈連接著激勵裝置。

所述的激勵裝置由功率放大器和信號發生器組成，信號發生器用于產生激勵信號，功率放大器將激勵信號放大后傳輸到激勵線圈。

所述的永磁體通過移動支架設置在激勵線圈上方，用于降低 MNPs的極化率，去除磁粒子的熱聲效應。

一種用于去除熱聲效應影響的磁聲磁粒子濃度磁聲成像裝置及方法，包括如下步驟：

1)初始化參數設置，設置信號采集次數、步進電機的旋轉步長及時間；