[发明专利]一种基于磁声电原理的便携式电导率检测设备

说明书

一种基于磁声电原理的便携式电导率检测设备，包括磁声电实验平台、控制及信号处理电路，以及成像系统；磁声电实验平台的输出端连接控制及信号处理电路的输入端，控制及信号处理电路的输出端连接成像系统的输入端；所述的磁声电实验平台产生的电磁信号，由控制及信号处理电路采集，控制及信号处理电路采集得到的信号传递至成像系统，实现目标体三维电导率图像的显示。本发明适用于探针注入生物组织时生物组织电特性的测量，也适用于生物组织肿瘤的检测。

技术领域

本发明涉及一种便携式磁声电电导率检测系统。

背景技术

医学影像技术主要针对的目标体是人或动物，即利用某种物理场与人或动物的相互作用，把内部组织、器官的形态结构、密度、功能等以影像的方式表现出来。医学影像所提供的信息可以帮助医生诊断。目前在医学成像方法中广泛应用的主要有X射线照相术、X-CT、超声成像等。X射线存在电离辐射，X-CT成像具有分辨率高，对比度好的特点，但其也存在电离辐射，对人体具有一定的伤害。超声成像的分辨率高，成像速度快，并且对人体没有伤害，但是其对比度差。目前广泛应用的磁共振成像造价昂贵，检测费用高。超声成像虽然具有高分辨率的优势，但是只有当结构形态发生变化的时候才可以检测到。这些传统的技术只能实现形态结构成像即形态解剖学成像。磁声电具有灵敏度高和分辨率好的特点，是一种新型的医学成像方法，其基本原理是将超声波注入置于静磁场的目标体中，目标体受到洛伦兹力的做用而产生电荷分离，从而在目标体中形成局部的电场，通过贴在目标体上的电极或者线圈可以检测到电信号，利用电信号重建目标体的电导率。同时研究表明，通过组织电学特性的改变来早期发现生理、病理异常，就能对疾病早期诊断提供数据支持。因此发展便携式无损的功能成像在早期诊断方面有着非常诱人的前景，实现肿瘤的早期检测意义重大。

磁声电成像是一种新的具有良好应用前景的医学成像方法，它将传统的电阻抗成像和超声成像相结合，具有电阻抗成像高对比度和超声成像高分辨率的特点，是一种新的电特性成像技术。1997年，Han wen等人提出霍尔效应成像，并且给出了一维的模型，利用电极检测到培根肉的实验信号。2007年Y.Xu、S Haider等人在霍尔效应的基础上提出了基于互易定理的磁声电成像，实验利用一维的铜片样本，利用电极进行测量。2012年Graslandmongrain利用低电导率的仿体和牛肉样品进行了实验，并绘制出牛肉的B-型扫描的结果，实验过程中利用电极检测磁声电信号。中科院电工所的刘国强团队在2014年提出了线圈检测式磁声成像，建立了实验系统并且重建了仿体的电导率图像，系统中利用两个相对放置的永磁体来产生静磁场。2016年中科院电工所刘国强团队利用低峰值的线性调频连续波激励超声换能器，利用电极检测磁声电信号实现了低电导率仿体的B-型扫描结果。Kunyansky L 2017年设计了一个3D扫描平台，利用电极检测到了牛肉组织的磁声电信号，同年中科院电工所刘国强团队，也利用电极检测到了猪肉组织的电导率图像，并且实现了1mm的轴向分辨率。

综上，磁声电成像的检测模式有两种，一种是电极检测，一种是线圈检测。中科院电工所2014年建立的线圈检测式实验系统利用两个相对放置的永磁体来产生静磁场，此设备体积比较大，不能实现便携式扫描和成像。并且目前国内外的专利还没有便携式线圈检测式磁声电成像的发明专利。

目前存在的磁声电成像的装置存在以下缺点：(1)电极检测式磁声电成像在皮肤和电极之间存在接触阻抗，会引起接触阻抗的不平衡和寄生电容，从而影响信号采集，并且电极检测虽然是无损检测，但是不能实现便携式扫描和采集信号；(2)目前存在的线圈检测式磁声电成像，永磁体的产生装置和信号检测装置体积大，不容易实现便携式扫描成像。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种基于磁声电原理的便携式电导率检测设备。本发明可以减小皮肤和电极之间的接触阻抗，在一定程度上避免了由于电极之间接触阻抗不平衡和寄生电容带来的噪声影响，此外，与传统的磁声电成像相比，本发明可以实现便携式扫描和成像。