[发明专利]一种基于霍尔效应的神经组织成像方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于无损测试技术，特别涉及一种基于霍尔效应的神经组织成像方法与装置。

背景技术

神经成像泛指能够直接或间接对神经系统（主要是脑）的功能，结构，和药理学特性进行成像的技术。神经成像是医学，神经科学，和心理学较新的一个领域。根据成像的模式，神经成像可以分为结构成像，用来展现脑的结构，从而辅助对一些脑疾病（例如脑肿瘤或脑外伤）的诊断。功能成像，用来展现脑在进行某种任务（包括感觉，运动，认知等功能）时的代谢活动。功能成像主要用于神经科学和心理学研究，不过近来正逐步成为医学神经科诊断的新途径。

常见的神经成像的方法有：（1）计算机断面成像（CT），它主要用来对脑进行快速成像，来观察外伤引起的组织水肿和脑室扩张；（2）扩散光学成像，

,它可以用来测量脑组织对外部刺激或在执行某种功能时的代谢变化，但是该方法无法观测深部脑组织的活动；（3）核磁共振成像（MRI），MRI可以产生脑的高清晰度结构或功能图像。MRI结构图像可用于神经科对于脑肿瘤，脑血管疾病（例如中风）等的诊断。功能核磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI）的基本原理是氧化血红蛋白和去氧血红蛋白在磁性质上的差别以及伴随脑神经活动的脑血流变化；脑磁图（Magnetoencephalography，MEG），它可以直接测量神经活动；正电子发射成像（Position Emission Tomography, PET）使用人工引入的放射性代谢物质，检测改物质在脑内衰变时产生的正电子，来产生脑功能图像。

以上几种成像方法都不能通过图像的方式直观的看到神经组织，基于霍尔效应的神经组织成像方法，在超声和静磁场的双重作用下，利用神经组织和其他组织的电导率不同，可以通过图像直观的观察到神经组织的结构，并且分析其功能。它是一种无损伤、高对比度、高分辨率的成像方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于霍尔效应的神经组织成像装置；该装置操作简单，定位精度高；能够同时实现高分辨率、高对比度的神经组织成像。 

一种基于霍尔效应的神经组织成像装置，其特征在于：该装置包括装有超声耦合介质的水箱、聚焦超声换能器、磁铁或者通直流电的线圈之一、电极、滤波器、信号放大器、信号采集卡、功率放大器、函数信号发生器，样品升降台、三维电动扫描平台，驱动电机、带有采集控制软件和电机控制软件的计算机和连接杆，装有超声耦合介质的水箱底部有塑料薄膜；

所述聚焦超声换能器、功率放大器、函数发生器以及带有采集控制软件和电机控制软件的计算机依次电气连接；所述三维电动扫描平台、驱动电机及上述带有采集控制软件和电机控制软件的计算机依次电气连接；电极、滤波器、信号放大器、信号采集卡以及上述带有采集控制软件和电机控制软件的计算机依次电气连接；所述聚焦超声换能器与三维电动扫描平台通过连接杆相连。

所述的一种基于霍尔效应的神经组织成像装置进行成像的方法，其特征在于步骤如下：

(1)将聚焦超声换能器浸入装有超声耦合介质的水箱中的超声耦合介质中；

(2)将样品放置在样品升降台上方，置于磁铁或者通直流电的线圈之一发出的静磁场中；

(3)样品接触装有超声耦合介质的水箱底部的塑料薄膜，与超声耦合介质用塑料薄膜隔开；

(4)函数信号发生器产生的脉冲信号经过功率放大器放大后，传递给聚焦超声换能器，聚焦超声换能器进而发出脉冲超声波，同时向有采集控制软件和电机控制软件的计算机发出开始采集的触发信号；

(5)聚焦超声换能器发出的脉冲超声波经过超声耦合介质后，到达样品，样品中的离子在静磁场和脉冲超声的共同作用下，发生霍尔效应，进而产生电流； 

(6) 电极接收到电流信号，通过滤波器之后，由信号放大器进行放大，然后被数据采集卡采集，再将数据传输并储存到带有有采集控制软件和电机控制软件的计算机中；

(7)进行完一次电流信号采集之后，三维扫描电动平台带动聚焦超声换能器移动到下一位置，继续发射脉冲超声，激发电流信号；

(8)采集完全部电流信号之后，通过最大值投影算法重建出样品的图像。