[发明专利]一种磁声电阻抗成像方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种医学成像方法及装置，特别涉及一种磁声电阻抗成像方法及装置。

背景技术

传统的电阻抗成像的灵敏度和空间分辨率不高，为解决此问题，美国明尼苏达大学(Yuan Xu and Bin He 2005 Magnetoacoustic tomography with magnetic induction(MAT-MI)Phys. Med.Biol.50 5175-5187)提出了感应式磁声电阻抗成像方法。该方法的主要原理为：成 像目标置于静磁场B0中，用脉冲磁场B₁电流激励成像目标后在其中产生感应电流J，电流 在静磁场作用下产生洛仑兹力F＝J×B₀，从而激发出声压信号p。这种成像方法依据理论 基础为声压波动方程(这里c_s为声速)。提取声压信号，通过洛伦 兹力散度重建公式得到洛伦兹力 的散度由于则可获得电流密度的旋度再利用电流密度 的无散性以及电流密度的法向分量为零的边界条件，重建出电流密度分布， 进一步利用重建得到成像目标的电导率σ分布。该方法将电磁感应技术与超声 技术相结合，其分辨率得到很好的改善。然而，该方法依据的理论基础仍存在缺陷，引起重 建方法存在奇异性问题。具体为：(1)在洛伦兹力的散度重建过程中，由于在成像体边 界处，电流密度的法向分量不连续，导致洛伦兹力F不连续，进一步导致洛伦兹力的散度不存在，或者说，在边界处存在奇异性，则边界处重建的不合理；(2)在电流密 度的重建过程中，由于边界处电流密度的不连续性，导致电流密度的旋度不存在，或 者说，在边界处存在奇异性，因此，重建的电流密度J不合理；(3)在电导率的重建 过程中，公式中既包含又包含重建出的J，不合理再次被放大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种磁声电阻抗成像方法及装置。本发明可 用于测量生物体电阻抗分布。

本发明利用连接激励线圈的脉冲激励器，使激励线圈产生瞬变电流J_S，在成像体中产 生感应电流，感应电流在静磁场B₀作用下产生洛仑兹力，洛伦兹力引起成像体质点振动，激 发超声信号，超声信号传播到成像体外，利用成像体外放置的加速度传感器测量加速度传感 器所在位置的位移波形u。根据位移波形u与电导率的非线性关系，借助于如下理论基础和 重建方法得到成像体的电导率图像：

生物组织的特性与流体类似，在洛伦兹力作用下，生物组织中的动力学方程为

ρ0∂2u∂t2-ρ0cs2▿▿·u=F]]>

这里ρ₀为生物组织密度，c_s为声速。

与明尼苏达大学依据的理论不同，本发明采用的方程中不存在洛伦兹力的散度项，在边 界处洛伦兹力不连续并不影响数学物理模型的合理性。本发明的主要创新在于通过测量的位 移波形信号重建洛伦兹力，而不是采用声压信号重建洛伦兹力的散度，因为洛伦兹力的散度 有奇异性，导致重建时图像分辨率低。

本发明的图像重建过程包括3个步骤，具体重建过程如下：

步骤1，根据测得的位移波形信号，重建成像体断层面的洛伦兹力F。

本发明采用加速度传感器测量位移波形信号，根据测量的位移波形信号，采用时间翻转 方法重建成像体断层面的洛伦兹力F，具体重建公式如下：