[發明專利]一種面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置及方法

在審

• 申請號: 202211512244.9
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115868929A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 張水興;熊志遠;方進;張璐;金哲;張斌;何子聰
• 申請（專利權）人: 暨南大學附屬第一醫院（廣州華僑醫院）
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/0515
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 高雁

本發明提出一種面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置和方法，本發明通過為多譜光聲與光聲壽命成像提供快速的光聲激發光源，并激發形成用于光聲成像的光聲信號；構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，實現磁聲成像；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據；接收所述光聲成像的光聲信號和磁聲成像的磁聲信號進行光磁聲學圖像重建，及多譜光聲影像的智能譜分離與定量分析。通過本發明，對腫瘤乏氧特征的全面精準描繪，解析腫瘤乏氧在生理病理上的異質性，為腫瘤乏氧的基礎研究提供準確、可靠的成像工具。

技術領域

本發明涉及醫學成像技術領域，尤其涉及一種面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置及方法。

背景技術

現有研究面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像設備，通常是光聲和磁聲兩種成像模態，光聲成像和磁聲成像往往采用不同的成像設備進行，在實際研究過程中，需要切換設備進行成像工作，無法對腫瘤組織的氧合水平、分子應答以及血管結構與功能進行定量信息獲取，對腫瘤乏氧特征的描繪不夠全面精準，無法解析腫瘤乏氧在生理病理上的異質性，為腫瘤乏氧的基礎研究提供準確、可靠的成像工具。

發明內容

本發明提供一種面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置及方法，旨在有機融合光聲-磁聲兩種成像模態，實現對腫瘤組織的氧合水平、分子應答以及血管結構與功能的定量信息獲取，并通過融合配準乏氧相關的結構與功能影像，實現對腫瘤乏氧特征的全面精準描繪，解析腫瘤乏氧在生理病理上的異質性，為腫瘤乏氧的基礎研究提供準確、可靠的成像工具。

為此，本發明的第一個目的是提出一種面向腫瘤乏氧在體定量研究的成像裝置，包括：

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

區域磁場約束與射頻磁聲激勵模塊，用于構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，實現磁聲成像；

雙中心頻率半球形聲學超聲探測模塊，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據；

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

其中，雙光源寬譜激光激發模塊包括：

光參量振蕩器、多模光纖、反射式準直儀和工程散射片；其中，

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

其中，區域磁場約束與射頻磁聲激勵模塊包括：

設計單元、數據采集單元、功率放大單元、低通濾波單元和單邊磁聲激勵單元；其中，

設計單元用于設計磁場自由線和激勵短脈沖波形；

數據采集單元用于產生所需的激勵短脈沖波形；

功率放大單元用于產生交流電流；

低通濾波單元用于過濾高頻激勵造成的干擾；

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，用于產生大小和位置可控的磁場自由線，在腫瘤區域形成零磁區；單邊選擇線圈在線圈平面正交方向產生磁場自由線，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；磁場自由線在腫瘤中的側向移動通過改變2個選擇線圈的電流差來實現；另一對單邊線圈為單邊激勵線圈，用于產生低噪聲的交流磁場，激勵腫瘤區域的磁納米粒子。