磁热声成像的实验研究

作     者：杨延菊 李艳红 刘国强 夏慧 夏正武 YANG Yanju;LI Yanhong;LIU Guoqiang;XIA Hui;XIA Zhengwu

作者机构：中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2017年第43卷第8期

页      面：2518-2523页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51477161 61427806 51137004) 

主　　题：磁热声成像 脉冲磁场 波动方程 时间反演法 凝胶仿体 热声信号 声源重建 

摘      要：磁热声成像(MMTAI)是一种新型的人体疾病早期检测电阻抗成像技术,融合了传统电阻抗成像高对比度和超声成像高分辨率的优势。为了验证磁热声成像针对生物组织的可行性,研究了磁热声成像的原理,并搭建了相应的实验系统。研究结果表明:将低电导率目标体置于μs级脉冲宽度的脉冲磁场中,会在目标体内产生涡流,目标体吸收焦耳热后瞬时膨胀并发出声信号,声信号含有目标体的电导率信息;利用电磁场与声场理论所推导的目标体声源计算式反映了声源与电导率之间的关系;对磁-热-声多场耦合作用下产生的热声信号进行检测和分析,再利用时间反演法重建声源分布;将含质量分数10%氯化钠的凝胶仿体模型置于μs级脉冲宽度的脉冲磁场中,采用中心频率为1 MHz的超声换能器采集超声信号,信号被放大60 d B后的峰峰值约为4 m V,利用旋转凝胶仿体采集的100组信号所重建的热声图像能反映低电导率凝胶仿体的电导率分布。此实验验证了该方法用于低电导率介质成像的可行性,为该方法用于生物组织成像的研究提供了依据。