[发明专利]电磁激励的磁热声和超声双模磁性纳米粒成像方法及装置

说明书

电磁激励的磁热声和超声双模磁性纳米粒成像方法及其装置，通过线圈产生磁场，激励位于生物组织及生物组织内的磁性纳米粒，磁场激励作用于磁性纳米粒，使磁性纳米粒具有一定的磁化能量，引发热膨胀，激发热声信号，即磁热声信号；由分布在磁性纳米粒和生物组织周围的超声换能器接收声信号，与此同时，磁场或电流激励作用在超声换能器上，引发声波信号传播至生物组织和磁性纳米粒，经反射再由超声换能器接收，超声换能器同时接收热声信号和超声信号，热声和超声信号包含磁性纳米粒和生物组织信息，最终实现图像重建。应用本发明方法的耦合成像装置由激励源、检测系统、电磁‑超声耦合转换、双模成像单元组成。

技术领域

本发明涉及电磁激励的磁热声和超声双模磁性纳米粒成像方法及其装置。

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，利用以磁性纳米粒为显影剂的分子探针，可实现标记成像。针对磁性纳米粒，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，目前针对磁性纳米粒的电磁与超声耦合成像方法，多处于可行性的验证阶段，多集中在激励方式对激发超声信号的特性研究方面，还未有针对精准诊断开展成像方法的深入研究。而利用电磁激励磁性纳米粒产生超声信号，可利用磁性纳米粒的电磁特性和超声特性实现功能成像，利用电磁激励的纯超声信号作用于磁性纳米粒后，又被超声换能器接收，可实现结构成像。

综上所述，电磁激励的磁热声和超声双模磁性纳米粒成像，可针对以磁性纳米粒为显影剂的分子探针，进行分子成像，实现疾病分子水平异常的检测，结合电磁与超声耦合成像及超声成像双模成像方式，可实现功能成像和结构成像的融合。

发明内容

本发明的目的是为了实现对病变的早期精准诊断，弥补现有磁性纳米粒检测与成像的不足，提出一种电磁激励的磁热声和超声双模磁性纳米粒成像方法和装置，本发明可实现功能成像和结构成像的融合。