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申请/专利权人：哈尔滨工业大学;哈尔滨医科大学

摘要：本发明提出一种非线性调频超声诱导的磁共振‑光子标记融合成像肿瘤组织光机械性能评价装置及评价方法，所述方法主要利用非线性调频超声作用组织，利用声辐射力产生剪切波，利用核磁成像探测剪切波相位获取组织机械性能，同时利用激光对组织进行照射，调制变化的剪切波实现光子标记，利用光学相机获取组织光学性能，最终通过该方法实现深度10mm，深度分辨率为20μm的组织机械光学性能的一次性成像探测。该技术可为肿瘤早期识别及其性能进行量化表征。

主权项：1.一种基于非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光机械性能评价装置的评价方法，其特征在于：所述评价装置包括：计算机、以太网线、B型USB数据线、数据采集与触发模块、电磁屏蔽高性能BNC数据线、函数发生器、同轴线缆、聚焦超声控制模块、超声控制线、超声换能器、核磁共振设备、核磁数据传输线缆、核磁共振成像系统、光学高分辨相机、微焦镜头、心电监测传感器、监测数据传输线、CameraLink数据线、触发数据线、FPGA核心板、第一USB数据线、心电监护仪、第二USB数据线、激光电源控制线、半导体激光器、传导光纤以及激光准直镜；所述的计算机设有四个信号端，计算机的其中一个信号输出端通过B型USB数据线与数据采集与触发模块的信号输入端连接，计算机的另外一个信号输出端通过激光电源控制线与半导体激光器的信号输入端连接，通过控制半导体激光器，使其产生可以按照进行光强调制的激光，产生的激光通过传导光纤后经过激光准直镜准直后照射到皮肤组织表面；计算机的第二个信号输入端通过以太网线与核磁共振成像系统的信号输出端连接，计算机的第三个信号输入端通过第二USB数据线与心电监护仪输出端相连接；数据采集与触发模块有2个信号输出端，其中一个信号输出端通过电磁屏蔽高性能BNC数据线与函数发生器相连；另外一个信号输出端通过触发数据线与光学高分辨相机相连，进而控制光学高分辨相机在规定的时刻进行光学图像采集；函数发生器通过同轴线缆与聚焦超声控制模块相连；聚焦超声控制模块通过超声控制线直接控制超声换能器使其按照设定的程序对不同位置的超声聚焦；心电监测传感器采集到的待测人体心电数据通过监测数据传输线传递给心电监护仪，最终由心电监护仪通过第二USB数据线传到计算机；核磁共振设备获取到的剪切波扩散数据通过核磁数据传输线缆传递到核磁共振成像系统，随后核磁共振成像系统处理后的数据通过以太网线传导计算机；光学高分辨相机利用微焦镜头对待测人体的局部组织进行高倍成像，并将获取到的图像序列经CameraLink数据线传导FPGA核心板进行数据处理，FPGA核心板将处理后的光学图像通过第一USB数据线传导计算机，最终所有特征数据汇总到计算机后，利用软件程序实现特性参数求解及反演；所述评价方法包括以下步骤：步骤一：首先明确待测人体，将待测人体的喉部患病部位放置于核磁共振设备上；步骤二：将超声换能器通过耦合剂与待测人体的喉部患病部位接触，同时将激光准直镜对准待测人体喉部患病部位；步骤三：开启非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光机械性能评价装置，此步骤包括计算机、数据采集与触发模块、函数发生器、聚焦超声控制模块、核磁共振成像系统、光学高分辨相机、FPGA核心板、心电监护仪和半导体激光器设备的开启；步骤四：计算机通过控制半导体激光器使其产生激光，设置半导体激光器输出为5W的激光，激光经传导光纤传导到激光准直镜，通过调整激光准直镜位置使其完全覆盖待测人体的喉部患病部位，同时调整光斑大小，保证光斑能量低于人类激光健康阈值；步骤五：调整微焦镜头，使光学高分辨相机可以对待测人体的喉部患病部位进行完全成像；步骤六：计算机采用软件构造二次非线性调频信号，该信号通过数据采集与触发模块传递到函数发生器的外部触发端口，进而控制聚焦超声控制模块使其在超声频率的基础之上增加二次载波频率，最终通过超声换能器注入到待测人体的喉部患病部位，其中二次调频信号如下， （1）式中，Z0为超声换能器的峰值功率，a为起始频率，b为二次调频带宽，试验中a为0.1Hz，b为5Hz；步骤七：心电监测传感器通过耦合剂与待测人体相连，用于监控人体呼吸及心率跳动，进而为核磁共振设备与光学高分辨相机采集数据提供最佳时间窗；步骤八：在两次呼吸之间的时间，此时人体皮肤位移变动小，此时计算机控制超声换能器以二次非线性调频形式注入待测人体，同时利用核磁共振设备采集剪切波位移信息和调制深度，光学高分辨相机获取到的数据通过FPGA核心板进行图像预处理与分析；步骤九：计算机将获取到的信息进行有机融合，通过建立的理论模型对数据进行直接求解以及反演求解，获得组织机械光学性能参数；步骤十：计算机通过开展针对不同发病期患者对早期肿瘤进行分级标定，为后续早期诊断提供依据；步骤十一：关闭非线性调频超声诱导的磁共振-光子标记融合成像肿瘤组织光机械性能评价装置，此步骤包括计算机、数据采集与触发模块、函数发生器、聚焦超声控制模块、核磁共振成像系统、光学高分辨相机、FPGA核心板、心电监护仪和半导体激光器设备的关闭；步骤十二：待测人体断开与心电监测传感器及超声换能器的接触连接，同时离开核磁共振设备，完成对待测人体喉部患病部位的检测。

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