Page 67 - 《应用声学》2021年第1期

第 40 卷 第 1 期 齐亭亭等： 磁纳米粒子介导的磁致振动超声成像研究现状及展望 63

该方法在计算中心频率 f c 的时候进行了改进，
2 研究现状
计算精度进一步提高，计算得到的信噪比也有明显
提高，但是该方法不能实现对较大位移的估计，所以 磁致振动超声成像由 Oh 等 [26] 于 2006 年在
在选择这两种方法的时候要视情况而定。 《Nanotechnology》杂志上首次发表。如图 1 所示，
依次估计二维空间中各质点的振动位移幅值 他们对注射磁纳米粒子的猪肝组织分别通过彩色
并形成二维图像，通过预先设定振动阈值排除异常 多普勒成像和 M-mode 成像，观察施加周期性变化
干扰，即可得到组织内部的振动强度图像。该图像 磁场的激励信号下的粒子运动信息。该研究是借鉴
可以反映磁纳米粒子在软组织内部的分布。在得到 了 Oldenburg 等 [27] 于 2005 年提出的磁致振动光学
二维振动强度图像的基础上，运用图像分析方法，可 相干断层扫描。相比光学，超声波更容易实现内部
对磁纳米探针位置实现粗定位。在此基础上，利用 振动信号的检测，因此也引起了人们的重视和研究。
二维高斯公式对振动强度图像做拟合，可进一步实 基于已报道的研究，本文将从仪器平台、振动检测
现对磁纳米粒子分布的中心实现精细定位，从而实 算法、磁纳米粒子和磁致振动超声弹性成像等方面
现对磁纳米粒子检测的目的。 展开介绍。

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图 1 磁纳米粒子介导的磁致振动超声成像研究 [26]
Fig. 1 The research of magnetomotive ultrasound imaging mediated by magnetic nanoparticles [26]

2.1 仪器平台 获得较强的感应磁场 [28] 。另一方面，感应磁场的

目前还未有成熟的商业化系统用于磁致振动 激励方式还可分为连续激励和脉冲波激励。如 Oh
超声成像检测。已报道的研究都是在自主搭建的 等 [26] 使用1 Hz的正弦波和多频率叠加的连续波激
仪器平台上展开，主要包括磁场激励信号和超声 励线圈产生磁场，探讨激励信号频率和磁纳米粒子
采集信号这两方面。根据麦克斯韦方程，变化的电 浓度对多普勒频移的影响。由于磁致振动与磁力成
场可以产生变化的磁场。因此，磁场激励信号通常 正比，而磁力又与磁通密度平方成正比，为了获得

利用导电线圈装置实现。感应的磁场强度与线圈 明显的粒子振动信号，激励线圈中的电流强度通常
的匝数、线圈中的电流强度、导线的横截面积以及 较高。因此，连续激励的模式容易导致线圈和组织
导线电导率等参数密切相关。为了增强局部磁场 的发热进而影响使用效果。为了克服这一局限性，
强度，研究者还会在线圈中间放置带尖锥的铁芯。 2009年，Mohammad 等 [29] 利用脉冲磁场激励的成
部分研究者直接利用商用的经颅磁刺激线圈系统 像方法，原理如图2所示。该方法使用相对较短的脉
(Transcranial magnetic stimulation, TMS) 也可以 冲 (6 ∼ 10 ms) 使磁纳米粒子在脉冲后约 50 ms 内