[发明专利]一种基于超声激励的扇形扫描磁声电成像装置与方法

说明书

本发明涉及一种基于超声激励的扇形扫描磁声电成像装置与方法，包括成像装置和图像重建模块，成像装置对待测生物组织进行激励，将采集到的磁声电信号直接传输给图像重建模块，经图像重建模块进行处理后得到待测物体的电导率图像；所述的成像装置包括声场激励模块、磁场激励模块和信号检测模块；所述图像重建模块根据信号采集电路采集到的经二级放大和滤波后的待测生物组织的磁声电电压信号，进行电导率分布的重建。本发明的方法和装置基于扫描参考点在待测目标外部和扫描角度小于180°的方法，能在保证成像质量的前提下，压缩扫描时间，简化操作流程。

技术领域

本发明涉及磁声电成像装置与方法，特别是涉及一种基于超声激励的扇形扫描磁声电成像装置与方法。

背景技术

电阻抗成像通过组织电学特性成像，兼具无损成像和功能成像的技术优点，是继形态和结构成像之后的新一代医学成像技术，对于生命科学研究和疾病尤其是癌症的早期诊断具有重要价值，并为临床医学提供了一种全新的诊断方法。当生物组织发生病变时，早期在形态结构上并不会有太大的变化，但生物组织内各类化学物质所携带的电荷量即电荷空间分布会发生很大改变，在宏观上表现为病变组织的包括电阻抗、电导率和介电常数在内的电特性的改变，故通过对病变组织的电特性成像，可以帮助实现疾病的早期诊断，达到早期治疗的效果。2008年，Nature review发表的一篇小鼠皮下淋巴瘤治疗前后的检测结果，病变组织的结构没有发生明显改变，但肿瘤细胞数量明显减少后，病变组织的电特性变化十分显著，这进一步证实了在肿瘤的发生发展过程中，组织的电特性是显著早于组织的形态和结构发生改变的。

2008年，基于电阻抗成像理论和超声成像理论的磁声电成像方法被首次提出，随着成像技术的日益发展及对新型医学成像技术的迫切需求，该成像方法受到了越来越多的关注。作为新兴的电阻抗成像技术，磁声电成像技术可以定量测量组织电导率，并兼具有电阻抗成像的高对比度和超声成像的高分辨率的特点。2008年，L Kunyansky，C P Ingram和RS Witte从实验和理论上验证了旋转磁声电层析成像(MAET)的可行性，2021年，Tong Sun等人提出了基于平面波滤波反投影算法的快速旋转磁声电层析成像的放大，深圳大学的陈昕等人在专利CN111505107A也提出了的一种磁声电成像图像重建方法及系统。可以发现：类似的成像装置成像较为复杂，并且所述的磁声电成像方法需要以待测目标的物理中心为参考点，进行360°的扫描才能实现对待测目标的电参数成像，所需扫描检测时间较长，操作比较复杂，难以满足现代实际临床医学应用的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有的磁声电成像方法存在必须以待测目标物理中心为参考点，进行360°扫描来获取电参数进行成像的缺点，在保证成像质量的前提下，压缩扫描时间，简化操作流程，基于扫描参考点在待测目标外部和扫描角度小于180°的方法，提出了一种基于超声激励的扇形扫描磁声电成像装置与方法。

本发明基于超声激励的扇形扫描磁声电成像装置，包括成像装置和图像重建模块。成像装置对待测生物组织进行激励，将采集到的磁声电信号直接传输给图像重建模块，经图像重建模块进行处理后得到待测物体的电导率图像。

所述的成像装置包括声场激励模块、磁场激励模块和信号检测模块。声场激励模块产生声场激励源，即超声波。由于超声波在空气中会快速衰减，为了减小衰减，更好的与待测生物组织耦合，选择在后续添加耦合水囊，并使耦合水囊和声场激励模块完全接触，以期达到减少超声波衰减的目的。磁场激励模块产生静磁场，均匀磁场和非均匀磁场均适用。待测生物组织受超声波激励，会产生振动，从而切割磁感线，产生动生源电流，信号检测模块采集动生源电流，并将其转化为磁声电电压信号。

所述的声场激励模块包括超声驱动激励源、超声换能器和耦合水囊。超声换能器的一端连接超声驱动激励源，另一端与耦合水囊直接接触。超声驱动激励源为电压源信号，通过传输线传导至超声换能器，经超声换能器发射出超声波。耦合水囊中充满介质水，填充于超声换能器和待测生物组织之间的空间中，用以减小超声波的衰减，使超声波可以作用于待测生物组织。