[发明专利]磁性微泡磁热声成像方法及装置

说明书

本发明提供一种磁性微泡磁热声成像方法及装置，由脉冲电源激励线圈产生脉冲磁场，脉冲磁场施加于磁性微泡，磁性微泡由磁性纳米颗粒和微气泡组成，由于磁性纳米颗粒的存在，磁性微泡在脉冲磁场作用下产生磁致热效应，形成热声源，引起热膨胀激发超声信号，由于微气泡的存在，磁性微泡进一步增强超声信号，由超声换能器检测该超声信号，即磁热声信号，进而重建热声源和磁性微泡浓度图像。应用本发明方法的磁性微泡磁热声成像装置由磁场激励系统、电磁场‑温度场‑声场耦合转换单元、检测系统和成像与显示单元构成。

技术领域

本发明属于医学成像领域，具体涉及一种磁性微泡磁热声成像方法及装置。

背景技术

恶性肿瘤是威胁人类健康的重大疾病之一。肿瘤经临床常规诊断技术确诊时多为中晚期，早期精准诊断是提高疗效和患者生存率的关键，迫切需要发展能用于癌症及其转移早期诊断的影像学技术。

从病理学角度分析，一般而言，传统影像学检查难以发现的早期癌变、转移灶及治疗后的病灶，已经在基因和细胞水平发生了显著变化，从分子水平认知肿瘤的恶性本质，是肿瘤研究的重大挑战，迫切需要观测表征肿瘤恶性本质的分子活动。随着各种类型靶向纳米诊疗制剂的开发和应用，可实现癌症精准诊疗的分子成像技术引起了越来越多的重视，其在细胞或分子水平对生物过程进行定性和定量研究，探查疾病过程中细胞和分子水平异常，可在无解剖学变化前从分子水平检出病灶，达到对病变的早期精准诊断。

目前已有的分子影像技术，具有或存在放射性、或灵敏度不足、或费用昂贵、或探测深度浅等临床应用的局限性，为此，亟需发展无辐射、造价和检测费用低，且同时具备高灵敏度、大深度、高分辨率的新的分子成像技术。

近年来光、电、声、热、磁等技术结合应用的耦合成像方法，成为生物医学新兴成像方法发展的趋势，可为分子影像开辟更为广阔的研究和应用空间。与单一场分子成像技术相比，电磁与超声耦合成像技术费用低、无辐射危害、不需要高场磁体或射线源，突破了单一场影像技术的局限性，电磁场与声场相结合的多物理场成像在提高分辨率的同时保留了介电特性成像高对比度的优势，成为研究热点。

在传统磁热声电导率成像的基础上发展了磁性纳米粒子磁热声成像，前者将生物组织的电导率作为成像参数，后者将磁性纳米粒子作为显影剂，利用其磁化特性参数以提高检测灵敏度，然而，低浓度磁性纳米粒子高灵敏度磁热声成像还具有挑战性。针对磁性纳米粒子的磁热声成像，目前国内外的研究大多仅限于磁热声特性分析和热声信号增强的可行性验证阶段，鲜有针对具体的应用目标开展研究；成像所采用的磁性纳米粒子浓度对于生物组织而言偏高；磁性纳米粒子磁热声成像的灵敏度还有待进一步提高。

磁性纳米颗粒和超声微气泡分别具有较好的磁热声显影性能和良好的回声反射超声散射响应性能，由纳米级的磁性颗粒和包膜气泡以特定的结构和参数结合的新型微纳材料——磁性微泡，可具有双重增强磁热声信号的功能，有望成为灵敏度更高的具备靶向功能的磁热声耦合成像显影剂。目前，还未见磁性微泡应用于磁热声成像研究的公开报道。

综上所述，磁性微泡应用于磁热声成像，是利用磁性微泡的两种特性实现对一种耦合成像方法的双重增强作用，利用磁性微泡的磁热声响应特性提高磁热声转换效率，利用磁性微泡的超声散射性能，进一步增强磁热声信号。磁性微泡磁热声成像新方法在精准诊断和治疗领域具有更高的潜在应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了实现对病变的早期精准诊断，弥补现有磁性纳米颗粒检测与成像的不足，提出一种磁性微泡磁热声成像方法及装置，本发明可利用磁性微泡对磁热声信号的双重增强作用，实现更高灵敏度的磁热声成像。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：