[发明专利]一种磁声粒子成像方法及其装置

说明书

一种磁声粒子成像方法及其装置，对位于病变组织附近和病变组织内的磁性纳米粒子或磁性纳米粒子分子探针施加脉冲磁场激励，磁性纳米粒子产生磁致热或磁致力效应，激发超声信号，由超声换能器检测超声信号，重建声源分布，反映磁性纳米粒子分布状态。磁性纳米粒子分子探针由磁性纳米粒子、载体、配体或抗体组成，磁性纳米粒子分子探针靶向性的与癌症靶点结合，实现电磁与超声耦合的分子标记成像。

技术领域

本发明涉及一种磁声粒子成像方法及其装置。

背景技术

恶性肿瘤是威胁人类健康的重大疾病之一，肿瘤经临床常规诊断技术确诊时多为中晚期，检出未形成结节的癌变对于提高患者预后有重要意义，迫切需要发展能用于癌症及其转移早期诊断的影像学技术。

从病理学角度分析，一般而言，传统影像学检查难以发现的早期癌变、转移灶及治疗后的病灶，已经在基因和细胞水平发生了显著变化。随着各种类型靶向纳米诊疗制剂的开发和应用，可实现癌症精准诊疗的分子成像技术引起了越来越多的重视，其在细胞或分子水平对生物过程进行定性和定量研究，探查疾病过程中细胞和分子水平异常，可在无解剖学变化前从分子水平检出病灶，达到对病变的早期精准诊断。

近年来光、电、声、热、磁等技术结合应用的耦合成像方法，成为生物医学新兴成像方法发展的趋势，可为分子影像开辟更为广阔的研究和应用空间。与单一场分子成像技术相比，电磁与超声耦合成像技术费用低、无辐射危害，突破了单一场影像技术的局限性，电磁场与声场相结合的多物理场成像在提高分辨率的同时保留了介电特性成像高对比度的优势，成为研究热点。而光声成像和微波热声成像，由于光或微波在组织中有效穿透深度影响，限制了其在更深部组织器官的应用。磁热声成像方法与2013年被提出，并证实了高电导率金属条样本磁热声成像的可行性，之后的研究集中在低电导率生物组织成像的可行性上，由于生物组织的电导率远低于金属电导率，其激发的磁热声信号较弱，给磁热声成像技术带来了挑战。采用磁性纳米粒子作为显影剂进行磁热声成像，可大大提高对比度和灵敏度。

采用低于20MHz的瞬态电流激励，利用以磁性纳米粒子为显影剂的分子探针，可实现标记成像，针对磁性纳米粒子，采用电磁与超声耦合的成像方法，为分子影像技术提供了新的手段，目前还未有单脉冲激励产生磁致热效应的报道，未有针对精准诊断开展磁性纳米粒子电磁与超声耦合成像方法的深入研究，如何使得信噪比和分辨率更高、探测深度更大，同时具备高特异性、高对比度和高灵敏度成像，实现磁性纳米粒子磁声分子成像仍存在较大的挑战。

综上所述，磁声粒子成像方法及装置，可针对以磁性纳米粒子为显影剂的分子探针，进行分子成像，具有高特异性、高对比度、高灵敏度的优势，可实现疾病分子水平异常的检测。

发明内容

本发明的目的是克服现有方法灵敏度和对比度不足的缺点，为实现疾病分子水平异常的检测，提出一种磁声粒子成像方法及其装置。

本发明为基于电磁与超声耦合的磁性纳米粒子成像方法，其原理是：通入脉冲电流的线圈产生脉冲磁场，激励位于病变组织附近和病变组织内的磁性纳米粒子，使磁性纳米粒子产生磁致热或磁致力效应，激发超声信号，由超声换能器检测超声信号，重建声源分布，反映病变组织附近和组织内磁性纳米粒子分布状态。

本发明还可以由通入脉冲电流的线圈产生脉冲磁场，激励位于病变组织附近和病变组织内的磁性纳米粒子分子探针，将脉冲磁场施加于磁性纳米粒子分子探针，磁性纳米粒子分子探针中的磁性纳米粒子产生磁致热或磁致力效应，激发超声信号，由超声换能器检测超声信号，重建声源分布，反映磁性纳米粒子分布状态。所述的磁性纳米粒子分子探针由磁性纳米粒子、载体、配体或抗体组成，磁性纳米粒子作为显影剂，用于电磁与超声耦合成像增强对比，配体或抗体用于与肿瘤高表达的受体相结合，磁性纳米粒子分子探针靶向性地与病变组织如癌症组织靶点结合，实现电磁与超声耦合的分子标记成像。