[發(fā)明專利]一種面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置及方法

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• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115868929A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張水興;熊志遠(yuǎn);方進(jìn);張璐;金哲;張斌;何子聰
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院（廣州華僑醫(yī)院）
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/0515
• 代理公司: 廣州高炬知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44376
• 代理人: 高雁

1.一種面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置，其特征在于，包括：

雙光源寬譜激光激發(fā)模塊，用于為多譜光聲與光聲壽命成像提供快速的光聲激發(fā)光源，并激發(fā)形成用于光聲成像的光聲信號；

區(qū)域磁場約束與射頻磁聲激勵模塊，用于構(gòu)建磁場自由線和激勵短脈沖波形，測量在待測腫瘤中磁納米粒子的濃度分布，實現(xiàn)磁聲成像；

雙中心頻率半球形聲學(xué)超聲探測模塊，用于采集光聲成像的光聲信號和磁聲成像的磁聲信號，為快速三維重建提供原始數(shù)據(jù)；

成像模塊，用于接收所述光聲成像的光聲信號和磁聲成像的磁聲信號進(jìn)行光磁聲學(xué)圖像重建，及多譜光聲影像的智能譜分離與定量分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置，其特征在于，所述雙光源寬譜激光激發(fā)模塊包括：

光參量振蕩器、多模光纖、反射式準(zhǔn)直儀和工程散射片；其中，

激發(fā)光源通過光參量振蕩器產(chǎn)生可快速調(diào)頻的脈沖光；脈沖光通過多模光纖、反射式準(zhǔn)直儀和工程散射片在樣本成像區(qū)域形成光強分布均勻的光聲激發(fā)區(qū)域，從而實現(xiàn)光聲信號在成像區(qū)域的均勻激發(fā)，通過對激發(fā)光的頻率調(diào)制和時序控制實現(xiàn)對腫瘤乏氧相關(guān)分子可視化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置，其特征在于，所述區(qū)域磁場約束與射頻磁聲激勵模塊包括：

設(shè)計單元、數(shù)據(jù)采集單元、功率放大單元、低通濾波單元和單邊磁聲激勵單元；其中，

所述設(shè)計單元用于設(shè)計所述磁場自由線和激勵短脈沖波形；

所述數(shù)據(jù)采集單元用于產(chǎn)生所需的激勵短脈沖波形；

所述功率放大單元用于產(chǎn)生交流電流；

所述低通濾波單元用于過濾高頻激勵造成的干擾；

所述單邊磁聲激勵單元包括兩對單邊線圈；其中一對單邊線圈為單邊選擇線圈，用于產(chǎn)生大小和位置可控的磁場自由線，在腫瘤區(qū)域形成零磁區(qū)；單邊選擇線圈在線圈平面正交方向產(chǎn)生磁場自由線，磁場自由線與線圈表面的距離變化通過改變激勵線圈的偏移電流大小來實現(xiàn)；磁場自由線在腫瘤中的側(cè)向移動通過改變2個選擇線圈的電流差來實現(xiàn)；另一對單邊線圈為單邊激勵線圈，用于產(chǎn)生低噪聲的交流磁場，激勵腫瘤區(qū)域的磁納米粒子。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置，其特征在于，所述單邊選擇線圈由8層線圈單元并聯(lián)組成，所述單邊激勵線圈由6層線圈單元并聯(lián)組成；每個線圈單元采用1毫米橫截面的矩形銅線形成26個繞組；單邊選擇線圈電阻為124mΩ、電感為396μH；單邊激勵線圈的電阻為119mΩ、電感為377μH；線圈單元表面的最大磁場為0.62mT/A。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置，其特征在于，所述雙中心頻率半球形聲學(xué)超聲探測模塊包括：

2n個高密度半球形排列于一半球形裝置的壓電超聲探測器陣列、n個前置放大器、n個并行通道的數(shù)據(jù)采集卡及機械固定單元；其中，

光聲和磁聲信號在位于球心附近的視場中被激發(fā)，激發(fā)信號以超純水或D2O為介質(zhì)傳播到所述半球形裝置內(nèi)表面的壓電超聲探測器陣列，被安裝在實時半球形裝置內(nèi)表面上高密度排列的壓電超聲探測器陣列檢測；

所述超聲探測器陣列被分為兩組，其中一組的n個壓電超聲探測器中心接收頻率為5MHz，用于接收低頻磁聲信號，另一組的n個壓電超聲探測器中心接收頻率為10MHz，用于接收光聲信號；兩組壓電超聲探測器均勻且交錯的分布在所述半球形裝置，實現(xiàn)光聲與磁聲信號的在半球體內(nèi)表面的高密度采集；兩組n個電超聲探測器陣列中的其中一個分別連接n個前置放大器中的一個；n個前置放大器中的每一個分別連接n個并行通道的數(shù)據(jù)采集卡中的一個；在選定光聲或磁聲成像模態(tài)后，其對應(yīng)的n個電超聲探測器信號通過高增益的前置信號放大器對測得信號進(jìn)行一對一放大，并通過對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

所述機械固定單元包括機械支撐機構(gòu)和機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；所述機械支撐機構(gòu)用于支撐壓電超聲探測器陣列、n個前置放大器、n個并行通道的數(shù)據(jù)采集卡及所述半球形裝置；所述機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于支撐所述半球形裝置并帶動所述半球形裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。