[发明专利]一种磁声显微成像方法及成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻抗成像方法，具体涉及一种磁声电阻抗显微成像方法及装置。

背景技术

磁声成像（Magneto-acoustic tomography，MAT）是近年来出现的一种非常有前景的医学成像方法，它具备高对比度和高穿透性的优势，采用静磁场和脉冲磁场作用生物组织，产生超声波，通过测量超声信号进行电阻率重建。作为一种新型的成像方法，该方法在进行生物组织的结构和功能显微成像方面具有许多潜在的优势：

（1）磁声信号既依赖组织的电学特性，也依赖生物组织的声学特性，与单纯的超声显微镜相比，磁声显微镜提供的信息量更大，是对超声显微镜技术的有力补充。对于声阻抗差异很小的软组织（如肌肉、脂肪、血液等），单纯的超声技术难以识别，而在超声频率范围内电导率差异超过四倍（Han 1998），用磁声显微技术可以获得更多信息。此外，两种显微技术结合可以信息互补利于准确判断。

（2）与其它显微镜相比，例如光声显微镜，穿透深度更具有优势，适用于任何电特性存在差异的组织。

（3）采用高频脉冲磁场激励源和高频聚焦超声换能器可以达到超声显微镜的分辨率。

从磁声成像的发展过程可看出，脉冲磁场的激励频率为1MHz，完全满足未来医学磁声成像的临床应用，但作为显微镜，这个频率还远远不够。在重建算法方面，磁声成像的重建算法主要是滤波反投影算法（Xu 2004）、基于声学互易定理的算法（Xia 2009）以及基于势函数的重建算法（Xia 2010），这些重现算法的实现都必须对样本进行闭合圆周扫描获得声压信号来实现图像的重建，通过圆周闭合扫描方式，在每一个探测点得到的声压信号都是样本内探测截面内任何一点声源传播到探测点的信号叠加，即扫描周期内任何一点的探测信号都是激励源区所有点声源声压信号的集合，传统的这些成像算法其优点是避免了声波的衍射效应的限制，可以实现高分辨率成像，但由于重构算法需要对物体进行扫描和数据平均，所需时间较长，难以实时成像。

国内外有很多研究机构对磁声成像方法开展研究，然而目前的研究主要集中在如何实现磁声的临床应用，在磁声显微成像方面，尚未发现相关文献及专利的报道。

发明内容

本发明目的是克服现有磁声成像技术的缺点，提出一种新的磁声显微成像方法及成像系统。本发明在材料和医学等领域具有广阔的应用前景。

本发明采用以下技术方案：

本发明显微成像方法的原理如下：对置于静磁场中的导电目标成像体施加脉冲激励，在导电目标成像体中产生感应涡流，感应涡流和静磁场共同作用产生洛伦兹力，导致成像体内质点的振动而产生超声信号。利用声透镜成像原理，在声透镜的焦平面上采用阵列超声探头接收导电目标成像体内各个质点的超声信号的像信号，把接收到的导电目标成像体内各质点的超声信号的像信号进行成像，结合重建算法，根据各质点超声信号的像信号与导电目标成像体内对应质点的洛仑兹力散度以及电流密度旋度之间的对应关系，则可以重建出导电目标成像体的洛伦兹力散度图像或电流密度旋度图像，而且洛伦兹力散度图像或电流密度旋度图像可直接反映导电目标成像体的电导率信息。

本发明基于声透镜技术的磁声显微成像方法不同于传统的磁声成像算法，导电目标成像体内的任意质点声源的超声信号都可以通过声透镜在像面上直接获取，也就是在声透镜的焦平面上通过阵列超声探头获取的是导电目标成像体各个质点的超声信号的像信号。而传统的成像方法虽然也是在导电目标成像体外接收超声信号，但接收的超声信号是导电目标成像体内检测截面上所有质点声源的超声信号的叠加信号，得到超声信号后再通过复杂的重建方法获得导电目标成像体内的各质点的洛伦兹力散度，最后获得导电目标成像体内电导率信息。与传统成像方法相比，本发明提出的成像方法成像速度快，成像原理简单。上述成像方法再结合高频脉冲激励源，就会形成本发明的一种新原理的磁声显微成像方法。