[發明專利]基于多通道激勵和檢測的三維磁粒子成像系統及方法

有效

• 申請號: 202110915066.3
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113625208B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 田捷;劉晏君;惠輝;張浩然
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: A61B5/0515
• 分類號: A61B5/0515;G01R33/12;G06T17/00
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于生物醫學成像技術領域，具體涉及了一種基于多通道激勵和檢測的三維磁粒子成像系統及方法，旨在解決現有磁粒子成像技術成像速度慢，且電磁線圈發熱導致成像精度低的問題。本發明包括：沿不同方向對磁粒子激勵的多通道激勵線圈組；在不同空間位置不同角度檢測磁粒子的響應電壓信號的多通道檢測線圈組；為多通道激勵線圈組供電的交流電源組；切換激勵線圈組中的不同方向的激勵線圈，對磁粒子進行不同方向的激勵的通道控制單元；對多通道檢測線圈組檢測到的響應電壓信號進行放大和濾波處理的信號調理單元；根據放大和濾波處理處理后的響應電壓信號進行數字信號處理和三維磁粒子圖像重建的圖像重建單元。本發明磁粒子成像速度快、精度高。

技術領域

本發明屬于生物醫學成像技術領域，具體涉及了一種基于多通道激勵和檢測的三維磁粒子成像系統及方法。

背景技術

磁粒子是一種具有超順磁性的納米級顆粒，近年來其作為一種新型的醫學成像示蹤劑在腫瘤檢測、磁粒子熱療、靶向給藥等臨床問題中被廣泛研究和應用。

傳統磁粒子成像方法需要控制高場強的梯度磁場對整個成像視場進行編碼。對于三維成像來說，所述編碼過程會非常漫長，影響成像的實時性。除此之外，電磁線圈持續工作時間過長還會引起線圈發熱，引發測量誤差，進而影響成像精度。

總的來說，本領域還急需一種成像速度更快，并且能夠兼顧成像精度的三維磁粒子成像系統及方法。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即現有磁粒子成像技術成像速度慢，且電磁線圈發熱導致成像精度低的問題，本發明提供了一種基于多通道激勵和檢測的三維磁粒子成像系統，該三維磁粒子成像系統包括多通道激勵線圈組、多通道檢測線圈組、交流電源組、通道控制單元、信號調理單元和圖像重建單元；

所述多通道激勵線圈組包括多個激勵方向不同的激勵電磁線圈，用于沿不同方向對磁粒子進行激勵；

所述多通道檢測線圈組包括多個檢測線圈陣列，所述多個檢測線圈陣列中的每一個檢測線圈陣列包括若干個檢測電磁線圈，用于在不同空間位置不同角度檢測磁粒子的響應電壓信號；

所述交流電源組，用于為所述多通道激勵線圈組供電；

所述通道控制單元，用于切換所述激勵線圈組中的不同方向的激勵線圈，對磁粒子進行不同方向的激勵；

所述信號調理單元，用于對所述多通道檢測線圈組檢測到的響應電壓信號進行放大和濾波處理；

所述圖像重建單元，用于根據放大和濾波處理處理后的響應電壓信號進行數字信號處理和三維磁粒子圖像重建。

在一些優選的實施例中，所述交流電源組包括多通道信號發生器和功率放大器；

所述多通道信號發生器，用于產生通電線圈組所需的電流波形；所述電流波形為正弦波、三角波、脈沖方波中的一種；

所述功率放大器，用于將所述多通道信號發生器產生的電流波形放大至設定大小，并基于放大后的電流波形為所述多通道激勵線圈組供電。

在一些優選的實施例中，所述三維磁粒子成像系統還包括顯示單元；

所述顯示單元，用于顯示所述圖像重建單元重建的三維磁粒子圖像。

在一些優選的實施例中，所述多通道激勵線圈組的激勵電磁線圈環繞所述三維磁粒子成像系統的成像視場；

以所述成像視場中心作為三維坐標系的原點，則所述多通道激勵線圈組的激勵電磁線圈分別放置于三維坐標系的z軸負向方向、z軸正向方向、x軸正向方向和x軸負向方向；所述方向為激勵線圈產生的主磁場方向，待成像對象沿y軸方向進入成像視場。

在一些優選的實施例中，所述多通道檢測線圈組的檢測線圈陣列與所述多通道激勵線圈組的激勵電磁線圈一一對應放置；