一种磁声电成像装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种磁声电成像装置、方法及系统。该方法包括：获取水听器检测到的单脉冲声压信号；单脉冲声压信号为由单脉冲电信号转换成的超声信号作用在水听器上形成的；获取对多个单脉冲信号进行编码后形成的编码电信号；获取检测电极检测到的待测目标体在编码电信号的作用下形成的磁声电信号；利用编码电信号对磁声电信号做脉冲压缩解码，得到单脉冲形式的磁声电信号；利用单脉冲声压信号构成的反卷积公式对单脉冲形式的磁声电信号进行反卷积，得到电导率信息。本发明专利技术的磁声电成像装置、方法及系统能够提高成像信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种磁声电成像装置、方法及系统
本专利技术涉及电导率成像领域，特别是涉及一种磁声电成像装置、方法及系统。
技术介绍
生物组织的电性质，包括电导率σ以及介电常数ε，是组织的重要生物物理参数。磁声电成像(Magneto-acousto-electricaltomography,MAET)是一种对电导率进行成像的方法，其基本成像原理如下：超声换能器向处于静磁场中的目标体发射一束超声波，目标体中的局部离子随着超声波的传播而振动，振动的离子在静磁场的作用下受到洛伦兹力作用，从而引起电荷分离，进而在目标体中形成局部电场。通过贴放在目标体两侧的电极检测出表面电压信号，经过相应算法处理，获取目标体的电导率信息，最终重构出目标体电导率图像。然而现有MAET方法存在检测到的电信号比较微弱的问题，通常在微伏量级，因此成像信噪比不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁声电成像装置、方法及系统，提高成像信噪比。一种磁声电成像装置，包括：信号发生器、功率放大器、超声探头、水听器、第一电压放大器、第一数字示波器、检测电极、第二电压放大器、第二数字示波器和计算机；所述信号发生器的输出端与所述功率放大器的输入端连接；所述功率放大器的输出端与所述超声探头的输入端连接；所述信号发生器用于产生单脉冲电信号和将连续多个单脉冲信号进行编码后形成的编码电信号；所述功率放大器用于对所述单脉冲电信号和所述编码电信号进行功率放大，所述超声探头用于将所述单脉冲电信号和所述编码电信号转换成超声信号；所述水听器的输出端与所述第一电压放大器的输入端连接，所述第一电压放大器的输出端与所述第一数字示波器的输入端连接，所述检测电极设置在置于磁场中的待测目标体上；所述检测电极的输出端与所述第二电压放大器的输入端连接，所述第二电压放大器的输出端与所述第二数字示波器的输出端连接；所述第一数字示波器的输出端以及所述第二数字示波器的输出端均与所述计算机的输入端连接；所述水听器用于获取所述单脉冲电信号转换的超声信号作用在所述水听器上形成的单脉冲声压信号；所述第一电压放大器用于对所述单脉冲声压信号进行放大，所述第一数字示波器用于显示放大后的单脉冲声压信号的波形；所述检测电极用于检测在所述编码电信号转换成的超声信号的作用下的待测目标体的磁声电信号，所述第二电压放大器用于对所述磁声电信号进行放大，所述第二数字示波器用于显示放大后的磁声电信号的波形；所述计算机用于根据所述放大后的单脉冲声压信号和所述放大后的磁声电信号生成所述待测目标体的电导率信息。可选的，该磁声电成像装置还包括介质容器；所述介质容器用于盛放耦合介质、超声探头、水听器、检测电极和待测目标体；当检测单脉冲声压信号时，采用水作为耦合介质，将所述超声探头和所述水听器浸入水中；当检测磁声电信号时，采用绝缘油作为耦合介质，将所述超声探头、所述检测电极和所述待测目标体浸入所述绝缘油中。本专利技术还公开一种磁声电成像方法，应用于上述的磁声电成像装置，所述磁声电成像方法包括：获取水听器检测到的单脉冲声压信号；所述单脉冲声压信号为由单脉冲电信号转换成的超声信号作用在水听器上形成的；获取对多个单脉冲信号进行编码后形成的编码电信号；获取检测电极检测到的待测目标体在所述编码电信号的作用下形成的磁声电信号；利用所述编码电信号对所述磁声电信号做脉冲压缩解码，得到单脉冲形式的磁声电信号；利用所述单脉冲声压信号构成的反卷积公式对所述单脉冲形式的磁声电信号进行反卷积，得到电导率信息。可选的，所述利用所述编码电信号对所述磁声电信号做脉冲压缩解码，得到单脉冲形式的磁声电信号，具体包括：对所述编码电信号进行傅里叶变换，得到G1(f)；对所述磁声电信号进行傅里叶变换，得到I(f)；将I(f)乘以由G1(f)构建的维纳滤波器的传递函数，得到单脉冲形式的磁声电信号I′(f)；所述维纳滤波器的传递函数为其中，SNR1为信噪比项，为G1(f)的共轭。可选的，所述利用所述单脉冲声压信号构成的反卷积公式对所述单脉冲形式的磁声电信号进行反卷积，得到电导率信息，具体包括：对所述单脉冲声压信号进行傅里叶变换，得到G2(f)；将所述单脉冲形式的磁声电信号I′(f)代入由G2(f)构建的维纳滤波器反卷积公式，得到频域的电导率函数；所述维纳滤波器反卷积公式为其中，SNR2为信噪比项，为G2(f)的共轭；H2(f)为频域的电导率函数；对所述频域的电导率函数H2(f)进行傅里叶逆变换，得到时域的电导率函数对所述时域的电导率函数做相关积分处理得到电导率信息其中z是沿声束传播方向的距离，z与t之间的关系由声速确定。本专利技术还公开一种磁声电成像系统，应用于上述的磁声电成像装置，所述磁声电成像系统包括：声压信号获取模块，用于获取水听器检测到的单脉冲声压信号；所述单脉冲声压信号为由单脉冲电信号转换成的超声信号作用在水听器上形成的；编码电信号获取模块，用于获取对多个单脉冲信号进行编码后形成的编码电信号；磁声电信号获取模块，用于获取检测电极检测到的待测目标体在所述编码电信号的作用下形成的磁声电信号；压缩解码模块，用于利用所述编码电信号对所述磁声电信号做脉冲压缩解码，得到单脉冲形式的磁声电信号；反卷积模块，用于利用所述单脉冲声压信号构成的反卷积公式对所述单脉冲形式的磁声电信号进行反卷积，得到电导率信息。可选的，所述压缩解码模块包括：第一傅里叶变换单元，用于对所述编码电信号进行傅里叶变换，得到G1(f)；第二傅里叶变换单元，用于对所述磁声电信号进行傅里叶变换，得到I(f)；压缩解码单元，用于将I(f)乘以由G1(f)构建的维纳滤波器的传递函数，得到单脉冲形式的磁声电信号I′(f)；所述维纳滤波器的传递函数为其中，SNR1为信噪比项，为G1(f)的共轭。8、根据权利要求7所述的磁声电成像系统，其特征在于，所述反卷积模块包括：第三傅里叶变换单元，用于对所述单脉冲声压信号进行傅里叶变换，得到G2(f)；反卷积单元，用于将所述单脉冲形式的磁声电信号I′(f)代入由G2(f)构建的维纳滤波器反卷积公式，得到频域的电导率函数；所述维纳滤波器反卷积公式为其中，SNR2为信噪比项，为G2(f)的共轭；H2(f)为频域的电导率函数；傅里叶逆变换单元，用于对所述频域的电导率函数H2(f)进行傅里叶逆变换，得到时域的电导率函数积分单元，用于对所述时域的电导率函数做相关积分处理得到电导率信息其中z是沿声束传播方向的距离，z与t之间的关系由声速确定。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术所公开的磁声电成像装置、方法及系统，通过将超声信号进行编码，然后对检测到的电信号进行解码，通过编码和解码的过程，能够增加信号的平均功率，从而提高成像信噪比。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1磁声电成像装置的单脉冲声压信号检测时的装置结构图；图2为本专利技术实施例1磁声电成像装置的磁声电信号检测时的装置结构图；图3为本专利技术实施例2磁声电成像方法的方法流程图；图4为本专利技术实施例3磁声电成像系统的系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁声电成像装置，其特征在于，包括：信号发生器、功率放大器、超声探头、水听器、第一电压放大器、第一数字示波器、检测电极、第二电压放大器、第二数字示波器和计算机；所述信号发生器的输出端与所述功率放大器的输入端连接；所述功率放大器的输出端与所述超声探头的输入端连接；所述信号发生器用于产生单脉冲电信号和将连续多个单脉冲信号进行编码后形成的编码电信号；所述功率放大器用于对所述单脉冲电信号和所述编码电信号进行功率放大，所述超声探头用于将所述单脉冲电信号和所述编码电信号转换成超声信号；所述水听器的输出端与所述第一电压放大器的输入端连接，所述第一电压放大器的输出端与所述第一数字示波器的输入端连接，所述检测电极设置在置于磁场中的待测目标体上；所述检测电极的输出端与所述第二电压放大器的输入端连接，所述第二电压放大器的输出端与所述第二数字示波器的输出端连接；所述第一数字示波器的输出端以及所述第二数字示波器的输出端均与所述计算机的输入端连接；所述水听器用于获取所述单脉冲电信号转换的超声信号作用在所述水听器上形成的单脉冲声压信号；所述第一电压放大器用于对所述单脉冲声压信号进行放大，所述第一数字示波器用于显示放大后的单脉冲声压信号的波形；所述检测电极用于检测在所述编码电信号转换成的超声信号的作用下的待测目标体的磁声电信号，所述第二电压放大器用于对所述磁声电信号进行放大，所述第二数字示波器用于显示放大后的磁声电信号的波形；所述计算机用于根据所述放大后的单脉冲声压信号和所述放大后的磁声电信号生成所述待测目标体的电导率信息。...

【技术特征摘要】
1.一种磁声电成像装置，其特征在于，包括：信号发生器、功率放大器、超声探头、水听器、第一电压放大器、第一数字示波器、检测电极、第二电压放大器、第二数字示波器和计算机；所述信号发生器的输出端与所述功率放大器的输入端连接；所述功率放大器的输出端与所述超声探头的输入端连接；所述信号发生器用于产生单脉冲电信号和将连续多个单脉冲信号进行编码后形成的编码电信号；所述功率放大器用于对所述单脉冲电信号和所述编码电信号进行功率放大，所述超声探头用于将所述单脉冲电信号和所述编码电信号转换成超声信号；所述水听器的输出端与所述第一电压放大器的输入端连接，所述第一电压放大器的输出端与所述第一数字示波器的输入端连接，所述检测电极设置在置于磁场中的待测目标体上；所述检测电极的输出端与所述第二电压放大器的输入端连接，所述第二电压放大器的输出端与所述第二数字示波器的输出端连接；所述第一数字示波器的输出端以及所述第二数字示波器的输出端均与所述计算机的输入端连接；所述水听器用于获取所述单脉冲电信号转换的超声信号作用在所述水听器上形成的单脉冲声压信号；所述第一电压放大器用于对所述单脉冲声压信号进行放大，所述第一数字示波器用于显示放大后的单脉冲声压信号的波形；所述检测电极用于检测在所述编码电信号转换成的超声信号的作用下的待测目标体的磁声电信号，所述第二电压放大器用于对所述磁声电信号进行放大，所述第二数字示波器用于显示放大后的磁声电信号的波形；所述计算机用于根据所述放大后的单脉冲声压信号和所述放大后的磁声电信号生成所述待测目标体的电导率信息。2.根据权利要求1所述的磁声电成像装置，其特征在于，还包括介质容器；所述介质容器用于盛放耦合介质、超声探头、水听器、检测电极和待测目标体；当检测单脉冲声压信号时，采用水作为耦合介质，将所述超声探头和所述水听器浸入水中；当检测磁声电信号时，采用绝缘油作为耦合介质，将所述超声探头、所述检测电极和所述待测目标体浸入所述绝缘油中。3.一种磁声电成像方法，应用于如权利要求1或2所述的磁声电成像装置，其特征在于，所述磁声电成像方法包括：获取水听器检测到的单脉冲声压信号；所述单脉冲声压信号为由单脉冲电信号转换成的超声信号作用在水听器上形成的；获取对多个单脉冲信号进行编码后形成的编码电信号；获取检测电极检测到的待测目标体在所述编码电信号的作用下形成的磁声电信号；利用所述编码电信号对所述磁声电信号做脉冲压缩解码，得到单脉冲形式的磁声电信号；利用所述单脉冲声压信号构成的反卷积公式对所述单脉冲形式的磁声电信号进行反卷积，得到电导率信息。4.根据权利要求3所述的磁声电成像方法，其特征在于，所述利用所述编码电信号对所述磁声电信号做脉冲压缩解码，得到单脉冲形式的磁声电信号，具体包括：对所述编码电信号进行傅里叶变换，得到G1(f)；对所述磁声电信号进行傅里叶变...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昕，孙通，林浩铭，陈思平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44