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龙图腾网恭喜中国科学院电工研究所申请的专利一种基于单脉冲磁场激励的磁性纳米粒子热声成像方法及装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114052699B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111406206.0，技术领域涉及：A61B5/0515；该发明授权一种基于单脉冲磁场激励的磁性纳米粒子热声成像方法及装置是由刘洪家;李艳红;刘国强设计研发完成，并于2021-11-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于单脉冲磁场激励的磁性纳米粒子热声成像方法及装置在说明书摘要公布了：一种基于单脉冲磁场激励的磁性纳米粒子热声成像方法及装置，其中基于朗之万理论和热力学第一定律，推导出磁性纳米粒子在单脉冲磁场激励下的热声效应产生机制。基于这项新机制，提出利用涡旋线圈对注入磁性纳米粒子的待测体施加单脉冲磁场，使磁性纳米粒子内产生磁化能量，进而导致磁热效应，再由热膨胀激发出热声信号。设计32通道圆周扫描装置用于接收热声信号，对接收到的热声信号进行采集和处理，然后采用图像重建方法获取待测体中磁性纳米粒子的浓度图像。通过本发明，能够重建待测体中MNPs的浓度分布，并且所述32通道圆周扫描装置用于接收信号，能够缩短成像时间。

本发明授权一种基于单脉冲磁场激励的磁性纳米粒子热声成像方法及装置在权利要求书中公布了：1.一种基于单脉冲磁场激励的磁性纳米粒子热声成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步，由信号采集装置获取MNPs的热声信号，包括：脉冲激励源通过涡旋线圈对注入MNPs的待测体进行激励，MNPs在单脉冲磁场的作用下被磁化，进而形成一定的磁化能量，其磁化强度为，在绝热条件下，这部分磁化能量转为MNPs的内能，引起磁热效应，进而由热膨胀激发出热声信号，热声信号通过32通道圆周扫描装置进行接收，将每个超声换能器接收到的热声信号经过前置放大电路、滤波电路和后置放大电路处理，再进行取样积分后存储在数据采集卡中，作为图像重建的原始数据；第二步，利用获取的热声信号重建MNPs的热声源空间分布；第三步，利用所述热声源空间分布重建MNPs的浓度分布；其中，所述MNPs为磁性纳米粒子；所述第二步中重建热声源空间分布通过以下方法实现：已知在绝热条件下的声压波动方程： （1）上式中，为声压，代表超声波的声速，为拉普拉斯算子，代表定压比热容，为热膨胀系数，代表热声源，为冲激函数的导数；在单脉冲磁场的激励下，MNPs的内能变化主要来源于动态磁化过程中产生的磁化能积累，当将MNPs引入磁场后，全空间的磁场能增量为： （2）其中，磁化能量密度为，代表磁感应强度的幅值，代表磁化强度的幅值；根据热力学第一定律，在绝热条件下，被磁化的MNPs在单位体积内的内能变化，因此，得到热声源为： （3）根据格林函数求解所述声压波动方程得到： （4）上式中，为超声换能器的位置，为热声源的位置，代表热声源到超声换能器的距离；再根据时间反转法对公式（4）进一步求解，得到热声源的重建表达式如下： （5）上式中，为探测面，是探测面上位置的法向向量，设定热声源的求解域，将其剖分为正方形网格单元，通过公式（5）即可求解热源矩阵，从而实现重建热声源空间分布；所述第三步中重建MNPs的浓度分布通过以下方法实现：根据朗之万理论得MNPs的磁化强度为： （6）上式中，表征MNPs溶液的浓度，代表MNPs的磁矩，为朗之万函数，，其中为玻尔兹曼常数，代表磁场强度的幅值，为绝对温度，为相对磁导率；由于朗之万函数可以用级数展开为，当时，朗之万函数可以简化为，进而可以表示为： （7）这里定义，将按照求解域的网格单元进行离散，其表达式为： （8）通过非线性有限元法对矩阵进行求解；根据公式（7），MNPs浓度分布矩阵的表达式为： （9）再将热源矩阵代入公式（9），即可重建MNPs的浓度分布。

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