[發明專利]一種采用直導線激勵的磁粒子掃描成像設備

在審

• 申請號: 202111528371.3
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114376551A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 賈廣;黃力宇;田捷;惠輝;苗啟廣;李檀平;席力;王穎;張昱;胡凱
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: A61B5/0515
• 分類號: A61B5/0515;A61B5/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李薇

1.一種采用直導線激勵的磁粒子掃描成像設備，其特征在于，包括：圓筒狀的激勵結構、一對接收線圈、掃描驅動裝置、電流激勵裝置、數據采集裝置以及成像處理裝置；其中，

所述激勵結構包括多根直導線；所述多根直導線以一直線為中心平行、均勻地分散排布，形成所述圓筒狀的激勵結構；所述激勵結構的中線與所述直線重合；位于所述激勵結構的軸截面的每兩根直導線均構成一對平行激勵導線；

所述接收線圈對，包括兩個接收線圈，所述兩個接收線圈分別位于所述圓筒狀的激勵結構的兩個底面；

所述掃描驅動裝置，用于帶動所述激勵結構圍繞成像目標的中心轉動至不同的空間角度；

所述電流激勵裝置，用于當所述空間角度不變時分別向每對所述平行激勵導線施加同向交變電流，以產生空間非均勻、非線性變化的激勵磁場，其中，該對平行激勵導線的一個直導線中的電流幅度按照預設的步進逐步增加，另一個直導線中的電流幅度同步減小，電流幅度每調整一次經歷半個余弦振蕩周期；

所述數據采集裝置，用于在每半個余弦振蕩周期內連續多次采集所述接收線圈上的感應電壓，作為該半個余弦振蕩周期內采集的響應信號；

所述成像處理裝置，用于根據在至少一個所述空間角度下所采集的全部響應信號的目標特征，為所述成像目標進行磁粒子成像。

2.根據權利要求1所述的磁粒子掃描成像設備，其特征在于，所述目標特征包括：響應信號的尖峰幅值和/或3倍基頻諧波分量。

3.根據權利要求1所述的磁粒子掃描成像設備，其特征在于，所述成像處理裝置，具體用于：

根據在至少一個所述空間角度下所采集的全部響應信號的目標特征和系統矩陣，利用圖像重建的方法為所述成像目標進行磁粒子成像；

其中，所述系統矩陣用于表征單位濃度的磁粒子在所述激勵磁場作用下所產生響應信號的目標特征的空間分布。

4.根據權利要求3所述的磁粒子掃描成像設備，其特征在于，所述目標特征包括：響應信號的尖峰幅值或3倍基頻諧波分量；

所述成像處理裝置，包括：信號特征提取模塊、數據重建模塊以及二維圖像重建模塊；

所述信號特征提取模塊，用于提取在一目標空間角度下、分別通過各對平行激勵導線所采集的全部響應信號的目標特征；

所述數據重建模塊，用于根據通過每對平行激勵導線所采集的目標特征以及所述系統矩陣，重建出對應于該對平行激勵導線的、包含所述成像目標的磁粒子濃度信息的一維投影分布數據；

所述二維圖像重建模塊，用于根據在所述目標空間角度下、對應于各對平行激勵導線的一維投影分布數據，利用濾波反投影重建的方法，重建出所述成像目標沿成像方向投影的二維磁粒子濃度分布圖像；其中，所述成像方向為在所述目標空間角度下所述激勵結構的軸向方向。

5.根據權利要求3所述的磁粒子掃描成像設備，其特征在于，所述目標特征包括：響應信號的尖峰幅值或3倍基頻諧波分量；

所述成像處理裝置，包括：信號特征提取模塊、數據重建模塊、二維圖像重建模塊以及層析合成模塊；

所述信號特征提取模塊，用于針對每個所述空間角度，提取在該空間角度下、分別通過各對平行激勵導線所采集的全部響應信號的目標特征；

所述數據重建模塊，用于針對每個所述空間角度下的每對平行激勵導線，根據通過該對平行激勵導線所采集的目標特征以及所述系統矩陣，重建出對應于該對平行激勵導線的、包含所述成像目標的磁粒子濃度信息的一維投影分布數據；

所述二維圖像重建模塊，用于針對每個所述空間角度，根據在該空間角度下、對應于各對平行激勵導線的一維投影分布數據，利用濾波反投影重建的方法，重建出所述成像目標沿對應的成像方向投影的二維磁粒子濃度分布圖像；其中，每個所述空間角度對應的成像方向為：在該空間角度下所述激勵結構的軸向方向；

所述層析合成模塊，用于根據所述成像目標沿各成像方向的二維磁粒子濃度分布圖像，利用層析合成的方法，重建出所述成像目標在三維空間的磁粒子濃度分布圖像。