基于磁声效应的医学成像方法研究进展

基于磁声效应的电特性成像方法具有无创、高对比度和高空间分辨率等优势,在疾病的早期诊断领域具有应用潜力。介绍了感应式磁声层析成像(MAT-MI)、注入电流式磁声层析成像(MAT-CI)和磁声电层析成像(MAET)3种主要磁声多物理场耦合成像方法的成像原理和应用进展,并对其未来发展前景进行了展望。

脉冲磁激励的磁声效应和热声效应的仿真研究

我们根据电磁场辐照低电导率样本时电磁场和声波场之间的耦合关系,对脉冲磁激励的磁声效应和热声效应展开研究。本文基于电磁场理论和声波传播理论知识,推导了脉冲磁激励的声压波动方程;构建二维载流线圈和低电导率圆形薄片模型以模拟成像物理环境,利用有限元方法分析瞬态电磁场;并且根据电磁场仿真结果,进行磁声效应和热声效应所产生的声场仿真计算。仿真结果表明,微秒级高斯脉冲磁场激励下,低电导率样本中热声效应比磁声效应大,且起主要作用;微秒级高斯脉冲磁场和0.2 T静磁场激励下,低电导率样本中热声效应和磁声效应共存。该研究为感应式磁声成像和磁热声成像的进一步应用奠定了基础。

M序列编码激励磁声信号处理方法研究

目的:对M序列编码激励提高磁声信号信噪比的处理方法进行研究,进一步解决目前磁声成像单脉冲激励方法信噪比低、磁声成像质量受到限制以及叠加平均改善磁声信号信噪比方法限制成像速率的问题。方法:通过仿真计算和磁声信号的实验测量,对不同码长下M序列编码的磁声信号的信噪比、峰值旁瓣水平、采集处理时间进行研究,并采用单层石墨纸模型进行信号检测实验。结果:对于单层石墨纸实验模型,在未进行波形叠加平均条件下,相比于单脉冲激励方式,7、31和127 bit M序列编码处理方法可提高磁声信号信噪比19.4、29.6和40.4 d B;3种码长的M序列编码激励磁声信号平均距离旁瓣水平分别为14.1、10.0和7.6 d B,峰值距离旁瓣水平分别为26.3、24.3和21.3 d B;将信噪比提升40 d B,采用127 bit M序列编码激励,相比于单脉冲激励结合波形平均处理方法,其采集处理时间由53.1 s缩短为0.520 s。结论:M序列编码激励的磁声成像信号处理方法对于提高磁声信号信噪比、改善成像质量、提高整体成像速率具有重要意义。

有磁和无磁状态下YIG和YAG晶体高压下的声速和衰减

YAG晶体是一种无磁石榴石,YIO晶体是铁磁石榴石。通过对YAG和YIG晶体在高压加磁场和不加磁场条件下,研究铁磁石榴石和无磁石榴石晶体的超声行为。采用“回波重合法”测量声速,通过比较回波的幅度进行衰减的测量。 我们发现,不存在磁场时,有磁石榴石和无磁石榴石在高压条件下声速和声衰减有类似的变化行为。我们也发现,无论有无高压,在YAG晶体中不存在磁声相互作用,而在YIG晶体中,则存在磁声相互作用。

一类具有耗散项与磁效应项的非线性Schrdinger型方程组的解

本文考虑一类具有磁场效应与耗散项的非线性Schrodinger型方程组的初边值问题以及Cauchy问题,采用算子半群方法与先验估计方法,证明了该问题的整体解的存在性与唯一性。

基于磁性纳米粒子磁声B型扫描成像的仿真研究

磁性纳米粒子作为药物载体能够与肿瘤特异性结合,具有靶向治疗的潜力。探索用于检测磁性纳米粒子分布的无创成像方法具有重要意义。本文基于磁性纳米粒子在脉冲磁场激励下产生超声波的机制,推导含有磁性纳米粒子浓度信息的声压波动方程。利用有限元法和解析解得到一致的瞬态脉冲磁场。建立三维模型用于电磁场和声场耦合计算,仿真结果验证了检测点处的声压波形能够反映磁性纳米粒子区域在生物组织中的位置信息。利用超声换能器采集的声压数据,实现磁性纳米粒子的B型扫描成像。目标区域位置的最大误差为1.56%,通过比较图像中边界信号的幅值可以区分不同浓度的纳米粒子区域。本文研究表明B型扫描成像能够快速、准确地获取目标区域的尺寸和位置信息,有望用于靶向治疗中磁性纳米粒子的检测。