[發明專利]一種二維磁粒子成像方法

在審

• 申請號: 202210039193.6
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114601442A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 李檀平;賈廣;胡凱;黃力宇;田捷;惠輝;苗啟廣;孫萌
• 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
• 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: 王萌

本發明公開了一種二維磁粒子成像方法，包括：利用內置有激勵線圈和接收線圈的平板結構根據預設的激勵磁場調整策略產生非線性、非均勻的激勵磁場；激勵磁場調整策略包括對平板結構內激勵線圈和接收線圈的位置調整，以及對平板結構內激勵線圈施加電流的調整；獲取成像目標在非線性、非均勻的激勵磁場作用下，接收線圈產生的感應電壓信號；成像目標攜帶有磁粒子；根據感應電壓信號，以及系統矩陣，對成像目標中磁粒子的濃度分布進行圖像重建；其中，系統矩陣用于表征單位濃度的磁粒子在激勵磁場作用下所產生的目標采集數據對應的空間分布；目標采集數據包括信號的尖峰幅值和/或3倍基頻諧波分量。本發明粒子成像方法可以擴展到臨床人體掃描成像。

技術領域

本發明屬于醫學成像技術領域，具體涉及一種二維磁粒子成像方法。

背景技術

醫學成像和圖像處理在醫學診斷、生命科學研究、臨床治療等應用領域具有極為重要的作用。磁性納米粒子成像(Magnetic Particle Imaging，簡稱MPI)是一種全新的醫學成像技術，該技術通過檢測超順磁氧化鐵納米顆粒(Super Paramagnetic Iron Oxide，簡稱SPIO)對外加磁場的響應，完成粒子濃度的空間分布成像，具有安全無輻射、高對比度、高分辨率、高靈敏度、可以定量檢測等優點，在血管造影、細胞追蹤等諸多醫學領域有廣泛的應用前景。

現有二維磁粒子成像方法，通過選擇場產生磁場自由區，通過聚焦場移動自由區，激勵場激發自由區的磁粒子，通過接收線圈采集磁粒子發出的高頻諧波信號，通過圖像重建算法得到磁粒子的濃度在人體內的空間分布圖像。現有的磁粒子成像技術需要每次檢測人體內部特定點或線的磁粒子濃度信息。為了得到特定點或線的信號，需要采用梯度線圈產生一個小的磁場自由區，磁場自由區可以是一個點區域(磁場自由點)，也可以是一根線(磁場自由線)。磁場自由區內的磁粒子可以被激勵磁場激發，對信號有貢獻，而磁場自由區外的磁粒子被強磁場束縛住，不能被激勵磁場激發，對信號沒有貢獻。這樣每次采集的信號只來源于特定位置的磁場自由區，信號強度取決于磁場自由區內的磁粒子濃度。磁粒子成像采用逐點掃描或逐行掃描的方式進行成像。磁場自由區的位置改變需要借助聚焦場或激勵場，或機械移動的方式。磁場自由區的位置變化軌跡通常是李薩如曲線，由正交方向的交變磁場共同產生。李薩如曲線覆蓋整個成像視野，經過插值，得到整個視野的圖像。

但是，現有的二維磁粒子成像方法，通過構建選擇場和聚焦場，在選擇場的中間形成一個磁場自由區(點或線)，在聚焦場移動磁場自由區，為了提高圖像分辨率，需要磁場自由點足夠小，磁場自由線足夠細，就需要大功耗器件，才能產生足夠大的電流。為了滿足人體尺寸的磁粒子成像，需要很強的選擇場和激勵場，導致很大的功耗，實現起來非常困難，很難擴展到臨床人體掃描。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種二維磁粒子成像方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明實施例提供了一種二維磁粒子成像方法，包括：

利用內置有激勵線圈和接收線圈的平板結構根據預設的激勵磁場調整策略產生非線性、非均勻的激勵磁場；所述激勵磁場調整策略包括對所述平板結構內激勵線圈和接收線圈的位置調整，以及對所述平板結構內激勵線圈施加電流的調整；

獲取成像目標在非線性、非均勻的激勵磁場作用下，所述接收線圈產生的感應電壓信號；所述成像目標攜帶有磁粒子；

根據所述感應電壓信號，以及系統矩陣，對所述成像目標中磁粒子的濃度分布進行圖像重建；其中，所述系統矩陣用于表征單位濃度的磁粒子在所述非線性、非均勻的激勵磁場作用下所產生的感應電壓信號對應的空間分布；所述目標采集數據包括從所述感應電壓信號中提取的信號的尖峰幅值和/或3倍基頻諧波分量。

本發明的有益效果：