一种电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法与装置制造方法及图纸

一种电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法与装置，电磁激励源通过电极发射激励信号作用到超声增强介质上，在超声增强介质上产生聚焦超声，聚焦超声作用到目标成像体，在外加静磁场的作用下目标成像体作用区域内产生正负电荷分离，在目标成像体内形成局部电场源。通过检测线圈或检测电极接收电信号后，利用重建算法重建目标成像体的电参数图像。本发明专利技术磁声电成像装置中，电磁聚焦超声激励模块通过耦合液连接耦合模块，耦合模块位于水槽内，耦合模块通过检测线圈或者检测电极连接检测与重建模块，控制与同步模块分别连接电磁聚焦超声激励模块和检测与重建模块。

A method and device for magnetic acoustic electroimaging excited by electromagnetic focused ultrasound

An electromagnetic focusing ultrasonic excitation magnetic acoustic electric imaging method and device, electromagnetic excitation source excitation signal to enhance ultrasonic medium by electrode emission in ultrasound enhanced focused ultrasound medium, focused ultrasound imaging to the target body, negative charge separation in the region of the target imaging body under the action of internal external static magnetic field the formation of local electric field source, target imaging in vivo. The electrical parameters of the target imaging body are reconstructed by the detection of the coil or the detection electrode, and the reconstruction algorithm is used to reconstruct the electrical parameters of the target image. The invention relates to a magnetic acoustic electric imaging device, electromagnetic focusing ultrasonic module is connected by coupling fluid coupling module, coupling module in the water tank, the coupling module through the detection coil or the detection electrode connection detection and reconstruction module, control and synchronization module are respectively connected with the electromagnetic focusing ultrasonic detection and reconstruction module and module.

【技术实现步骤摘要】
一种电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法与装置
本专利技术涉及一种磁声电成像方法与装置，特别涉及一种电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法与装置。
技术介绍
利用组织电学特性的电阻抗成像，具备无损和功能成像的技术优点，是继形态、结构成像之后的新一代医学成像方法，对于生命科学研究和疾病的早期诊断具有重要的价值，可为生命科学研究和临床提供一种全新的诊断信息。一方面，当生物组织发生早期病变而且尚未在形态结构上产生改变时，生物组织内各类化学物质所带电荷量和电荷的空间分布将首先发生变化，宏观上表现为病变部位生物组织的电特性(电阻抗、电导率、介电常数)发生改变，因此通过对组织电特性的成像就可以无损检测组织的病变情况，从而达到对病变组织早期诊断早期治疗的目的。Naturereviews2008年发表的一篇小鼠皮下淋巴瘤治疗前后的过程检测中也发现结构没有发生变化，但肿瘤细胞数量明显减少，电特性变化明显，进一步证实肿瘤发生发展过程中，细胞离子浓度、电荷分配、水的极化度的变化与组织电特性分布直接相关。美国癌症研究所的专家Layton早于2006年12月撰文，证实了其在乳腺癌和前列腺癌的早期诊断上具有独特的优越性，预言电阻抗成像将以无创、快捷、高准确率、低成本的优势替代活检，成为临床癌症诊断的首选方法。另一方面，电阻抗成像方法可以显示人体各器官完成生理活动(如呼吸、心脏搏动)时的变化，不仅可以对人体心血管、食道、胃部等生理活动过程进行连续动态的监测，而且可以发现人体某些组织的病理改变，如癌变(Cherepenin2001)、脑水肿等，因此该技术在研究人体生理功能和病变机理方面的具有重要的价值和广泛的应用前景。磁声电成像方法是2008首次提出用于电导率成像的新方法，随着成像技术的快速发展，该成像方法得到越来越多的关注。在方法学的研究基础上，目前主要研究集中在如何满足临床需求的低成本早期诊断成像系统上，为提高成像的分辨率和对比度，学者们分别从重建算法、超声激励源、微弱信号检测方法等方面进行研究，但目前在成像的灵敏度和分辨率方面都有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的磁声电成像方法在分辨率和灵敏度方面的不足，提出一种电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法和装置。本专利技术通过电磁激励方式产生聚焦超声，聚焦超声作用到目标成像体，目标成像体在外加静磁场的作用下产生电信号。本专利技术电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法为：电磁激励源通过电极发射激励信号作用到超声增强介质上，在超声增强介质上产生聚焦超声，聚焦超声作用到目标成像体。所述的聚焦超声是一种磁热声信号，聚焦超声在外加静磁场的作用下在目标成像体作用区域内产生正负电荷分离，在目标成像体内形成局部电场源。通过检测线圈或检测电极接收目标成像体的电信号，利用重建算法重建目标成像体电参数图像。应用本专利技术电磁聚焦超声激励方法的磁声电成像装置包括：电磁聚焦超声激励模块、耦合模块、检测与重建模块和控制与同步模块。电磁聚焦超声激励模块通过耦合液连接耦合模块，耦合模块位于水槽内，耦合模块通过检测线圈或者检测电极连接检测与重建模块，控制与同步模块分别连接电磁聚焦超声激励模块和检测与重建模块。电磁聚焦超声激励模块可以产生强脉冲、高频率、焦斑可控的聚焦超声，产生的聚焦超声根据超声增强介质形状的不同，包括轴向聚焦超声和非轴向聚焦超声；耦合模块的功能是实现聚焦超声、目标成像体和电磁检测的多物理场耦合；检测与重建模块的主要功能是实现微弱电信号的检测和对目标成像体的重建；控制与同步模块的功能实现整个装置的同步与控制。所述的电磁聚焦超声激励模块主要由电磁激励源，超声增强介质载体、超声增强介质涂层和超声增强介质注入电极组成。电磁激励源与超声增强介质注入电极连接，超声增强介质注入电极通过导电胶与超声增强介质涂层相连接，超声增强介质涂层固定在超声增强介质载体上。电磁激励源发射电磁激励信号，发射的信号有脉冲激励信号、连续波调频激励信号和特定的调制激励信号。超声增强介质涂层为固体涂层或液体涂层，超声增强介质注入电极可以是金属电极，也可以是液体电极。当超声增强介质涂层为固体涂层时，则超声增强介质注入电极为金属电极，电极的材料为银电极、铜电极、镀金电极或者其它金属。超声增强介质涂层与超声增强介质注入电极之间通过导电胶连接。所述的固体涂层通过气相沉积方法将金属膜固化在超声增强介质载体的内表面上形成。另一种固体涂层的形成方法是将金属薄膜，包括铜箔、锡箔等，直接贴于超声增强介质载体的内表面。当超声增强介质涂层为液体涂层时，超声增强介质注入电极为液体电极。液体电极位于软管内，软管内的液体作为超声增强介质注入电极，与超声增强介质涂层材料相同。软管插入液体涂层中。为防止液体涂层外溢，利用固化的聚二甲基硅氧烷将液体涂层密封在超声增强介质载体的内表面。液体涂层为磁性纳米颗粒溶液或碳纳米颗粒溶液。磁性纳米颗粒溶液或碳纳米颗粒溶液由软管导入。所述的软管既用来装载液体电极，同时又作为液体涂层进入口和液体涂层出口，与液体涂层相连通。液体涂层进入口和液体涂层出口是为了方便液体涂层的更换。超声增强介质涂层固定在超声增强介质载体上。所述的超声增强介质载体对超声增强介质涂层起到固定形状和支撑的作用。超声增强介质载体内表面为凹形，超声增强介质涂层为凸面形，位于超声增强介质载体的内表面。超声增强介质涂层凸面的曲率半径对应聚焦超声的焦距，以获取小焦斑，长焦距聚焦超声。超声增强介质载体材质优选K9玻璃，还可以选择紫外熔融石英、氟化钙、氟化钡、氟化镁、硅、锗、塑料或可塑形的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。为获取轴向聚焦超声，超声增强介质内表面优选柱状凹面形，对应的超声增强介质涂层则为柱状凸面形。超声增强介质载体的形状为球面和柱面。所述的耦合模块包括水槽、置于水槽内用于传输超声信号的耦合液、磁体以及位于水槽内支撑目标成像体的可移动支撑架。目标成像体放在可移动支撑架上。耦合模块实现聚焦超声、目标成像体和电磁检测的多物理场耦合。所述的静磁场可以由永磁体产生，也可以由电磁体或超导磁体产生，磁体位于水槽外，产生的静磁场的方向与聚焦超声的方向垂直，静磁场在目标成像体内可以看做一个均匀磁场。由电磁聚焦超声激励模块产生的聚焦超声通过耦合液作用到目标成像体，在静磁场的作用下，目标成像体局部产生正负离子的分离，因此在目标成像体的表面通过检测电极或者检测线圈可以实现电流或者感应电动势的检测。所述的检测与重建模块包括检测电极或检测线圈、微弱电磁信号检测系统和电参数重建模块，实现微弱电信号的检测和对目标成像体的重建。电磁激励源和超声增强介质注入电极连接，电磁激励源产生的激励信号传送到超声增强介质注入电极，超声增强介质注入电极发射激励信号作用到超声增强介质上，在超声增强介质上产生聚焦的超声，聚焦超声作用到目标成像体，在外加静磁场的作用下产生正负电荷分离，进而在目标成像体内形成局部电场源，通过检测电极或检测线圈获取的信号进入微弱电磁信号检测系统放大和处理后，进入电参数重建模块。所述的微弱信号检测系统包括前置放大器、滤波器和二级放大器三部分，前置放大器的输入端连接检测电极或者检测线圈，前置放大器的输出端连接滤波器的输入端，滤波器的输出端连接二级放大器的输入端，二级放大器的输出端连接电参数重建模块的计算机，检测电极直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法，其特征在于：所述的电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法为：电磁激励源通过电极发射激励信号作用到超声增强介质上，在超声增强介质上产生聚焦超声，聚焦超声作用到目标成像体；聚焦超声在外加静磁场的作用下在目标成像体作用区域内产生正负电荷分离，在目标成像体内形成局部电场源，通过检测线圈或检测电极接收目标成像体的电信号，利用重建算法重建目标成像体电参数图像。

【技术特征摘要】
1.一种电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法，其特征在于：所述的电磁聚焦超声激励的磁声电成像方法为：电磁激励源通过电极发射激励信号作用到超声增强介质上，在超声增强介质上产生聚焦超声，聚焦超声作用到目标成像体；聚焦超声在外加静磁场的作用下在目标成像体作用区域内产生正负电荷分离，在目标成像体内形成局部电场源，通过检测线圈或检测电极接收目标成像体的电信号，利用重建算法重建目标成像体电参数图像。2.应用权利要求1所述的电磁聚焦超声激励方法的磁声电成像装置，其特征在于：所述的装置包括：电磁聚焦超声激励模块、耦合模块、检测与重建模块和控制与同步模块；电磁聚焦超声激励模块通过耦合液连接耦合模块，耦合模块位于水槽内，耦合模块通过检测线圈或者检测电极连接检测与重建模块，控制与同步模块分别连接电磁聚焦超声激励模块和检测与重建模块。3.如权利要求2所述的磁声电成像装置，其特征在于：所述的电磁聚焦超声激励模块由电磁激励源，超声增强介质载体、超声增强介质涂层和超声增强介质注入电极组成；电磁激励源与超声增强介质注入电极连接，超声增强介质注入电极通过导电胶与超声增强介质涂层相连接，超声增强介质涂层固定在超声增强介质载体上。4.如权利要求3所述的磁声电成像装置，其特征在于：所述的超声增强介质载体内表面为凹形；超声增强介质涂层为凸面形，位于超声增强介质载体的内表面；超声增强介质涂层凸面的曲率半径对应聚焦超声的焦距。5.如权利要求3所述的磁声电成像装置，其特征在于：所述的超声增强介质内表面的形状优选柱状凹面形，对应的超声增强介质涂层则为柱状凸面形。6.如权利要求3所述的磁声电成像装置，其特征在于：所述的超声增强介质载体的材质优选K9玻璃，还可以选择紫外熔融石英、氟化钙、氟化钡、氟化镁、硅、锗、塑料或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。7.如权利要求3所述的磁声电成像装置，其特征在于：当所述的超声增强介质涂层为固体涂层时，超声增强介质注入电极为金属电极；超声增强介质涂层与超声增强介质注入电极之间通过导电胶连接；所述的固体涂层通过气相沉积方法将金属膜固化在超声增强介质载体的内表面上形成，或者将金属薄膜贴于超声增强介质载体的内表面形成；所述的超声增强介质涂层为液体涂层时；...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏慧，刘国强，夏正武，李艳红，李士强，李晓南，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11