[发明专利]一种基于磁共振技术的动电成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医学电阻抗成像方法，特别涉及一种基于磁共振技术的动电成像方法。

背景技术

电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography,简称EIT)是根据人体内不同组织在不同的生理、病理状态下具有不同的电阻/电导率的原理，采用各种方法给人体施加小的安全驱动电流/电压，通过驱动电流/电压在人体的测量响应信息，重建人体内部的电阻率分布或其变化的图像的技术。电组抗成像技术由于其可以对人体组织实现功能成像，因而在某些癌症等疾病的早期检查诊断时，具有独特的优势，但其空间分辨率较低的缺点限制了电阻抗成像技术的在医疗领域的进一步应用。

为了充分发挥电阻抗成像技术可实现癌症等疾病早期诊断的优势，国内外学者采用EIT与其他检测技术相结合的手段，尽可能使激励的物理场覆盖整个成像区，并获取成像区域内的物理场信息，以提高灵敏度，增大有效信息，提高分辨率。比较典型的做法主要有以下两种：

一是EIT与超声技术的结合，如磁声成像(Magneto Acoustic Tomography,MAT)和磁声电成像(Magneto-Acoustic-Electrical Tomography,MAET)方法。这种方法是利用向放置在静磁场中的研究物体施加电流或超声，通过检测产生的超声或电流信号来获得物体的电导率分布。近些年该方法取得了一些研究成果，但总体而言，EIT与超声技术的结合为两个物理场的耦合，理论、算法以及信号检测和提取等方面还需进一步的深入探索，目前仍处于实验室阶段，距离实际应用还有一定距离。

二是EIT与磁共振技术的结合，如磁共振电阻抗成像(Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography，MREIT)方法。它通过向放置在磁共振静磁场中的研究物体施加电流，采用磁共振设备测量注入电流产生的磁场在静磁场方向的分量，进而求解研究物体内部的电导率分布。MREIT方法引入了成熟的磁共振设备，直接获得成像物体内部的磁场，可极大的克服EIT技术逆问题重建病态性严重、分辨率低等问题。但磁共振设备的引入也带来了新的问题：如电流注入电极在强磁场环境下出现的射频屏蔽效应，电极注入点处会出现伪影，影响信号测量精度和成像质量，成像算法抗噪性能差等，再加上MREIT技术尚未完全解决EIT技术的问题，如：注入电流在物体内三维发散问题，成像物体内部电导率敏感度低问题，表面电极接触阻抗问题，颅骨等组织的屏蔽问题等，这些都对MREIT技术走向实用提出了挑战。

动电成像方法在石油测井领域应用较多，国内外研究成果也大多集中在这一领域。目前，动电成像在测井中主要通过发射地震声波，使地层在动电效应下产生电流，通过线圈和电极进行接收，通过采集的电信号反映地下的介质属性。这种方法单纯靠震动产生电流，信号较小，探测精度较低，且由于其为低频信号，在测井等大尺度领域可以应用，不能直接应用于生物组织探测成像。

发明内容

本发明的目的是克服上述几种现有的医学电阻抗成像技术的缺点，提出一种基于磁共振技术的动电成像方法来检测生物组织的电导率。

本发明基于磁共振技术的动电成像方法的基本原理是：将一束振动波注入放置在磁共振静磁场中的物体，物体中的离子将会随着振动波的传播而振动。在静磁场的作用下，运动的离子受到洛伦兹力发生电荷分离现象，在物体内部形成电场及电流。通过核磁共振系统，可以得到该电流在静磁场方向的磁场分量，进而利用安培定律可以求解物体内部产生电流的电流密度分量和电导率分布。

能够实现所述的基于磁共振技术的动电成像方法的系统主要由振动激励模块和磁共振模块两部分构成。振动激励模块主要包括振动激励系统、振动传导棒和振动推片。振动激励系统产生振动激励；振动传导棒用于传导振动，与振动激励模块的输出相连；振动推片用于向成像体施加振动激励，与振动传导棒相连。磁共振模块用于检测磁共振图像，提取电流的磁场分量信息。

所述振动激励模块的振动传导棒和振动推片工作在磁共振系统的检测区域中，为了防止对磁共振系统造成干扰，振动传导棒和振动推片采用非铁磁材料制作。

所述的基于磁共振技术的动电成像方法主要通过以下步骤实现：

1)首先，在不加入振动激励的情况下，采用磁共振系统采集成像物体的磁共振图像，提取磁共振图像的相位信息作为背景相位；