組織電導率性質對磁感應磁聲耦合成像聲源強度的影響

王世剛，何樂民，游敏娟，馬任，劉志朋

1.山東第一醫科大學（山東省醫學科學院）放射學院，山東泰安271016；2.山東醫藥技師學院，山東泰安271016；3.中國醫學科學院北京協和醫學院生物醫學工程研究所，天津300192

前言

生物組織的電阻抗作為一項結構、生理功能、病理變化的參數，在基礎醫學和臨床診斷中具有重要的意義和廣泛的應用，因此對生物組織進行電阻抗成像成為醫學影像科研工作者的研究熱點之一，目前以獲得生物組織的電阻抗特性為成像目標的成像模式有電阻抗成像技術［1‐3］、磁感應成像技術［4‐6］、磁共振電阻抗成像技術［7‐9］、磁聲電成像技術［10‐12］和磁感應磁聲耦合成像技術（MAT‐MI）［13‐16］等。其中，MAT‐MI具有高分辨率、高對比度以及非嵌入式的優點，并且可與內窺檢測技術進行結合［17‐19］，擁有廣闊的臨床應用前景。現階段對MAT‐MI 的研究多為生物組織電導率性質為各向同性，但某些生物組織的電阻抗還具有各向異性或電導率漸變的特點，研究文獻較少［20］。

本文對不同性質的生物組織電導率MAT‐MI 的聲源強度特性進行理論分析，推導不同性質的生物組織電導率聲源強度公式，并運用COMSOL Multiphysics5.5 建立生物組織電導率模型，進行仿真求解。結果證明：在同樣激勵條件下，電導率各向同性和各向異性的聲源分布都能反映生物組織的層析結構，但其強度不同。本研究為MAT‐MI的逆問題聲源的精確重建提供理論基礎，說明MAT‐MI在生物醫學成像中具有重要的臨床價值和廣闊的應用前景。

1 原理

1.1 成像原理

將生物組織放置在同方向脈沖磁場B1(t)和均勻靜磁場B0中時，根據法拉第電磁感應定律可知：，脈沖磁場產生感應電場E，該電場使具有一定電導率的生物組織產生相應的渦電流。……