一種基于磁納米粒子交流磁化率虛部的成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種磁納米粒子濃度成像方法，其主要創(chuàng)新在于采用交流磁化率的虛部來進行濃度成像，有效提高磁納米粒子成像的空間分辨率。對磁納米粒子施加交流磁場和直流梯度磁場，檢測出一次諧波幅值和相位。利用幅值差和相位差或直接利用磁化強度變化量計算出磁納米粒子交流磁化率的實部和虛部。通過控制直流梯度磁場的零磁場點位置，求解出不同空間位置的磁納米粒子交流磁化率的實部和虛部，進而利用交流磁化率的虛部實現(xiàn)磁納米濃度成像。從仿真數(shù)據(jù)來看，利用交流磁化率虛部進行濃度成像可以很好地提高磁納米成像的空間分辨率。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及納米材料測試【技術領域】，具體涉及一種基于磁納米粒子交流磁化率虛 部的成像方法。

【背景技術】
[0002] 磁納米成像方法是一種全新的蓬勃發(fā)展中的濃度成像方法。2005年，Philips ResearchHamburg的兩位科學家在Nature上發(fā)表了名為"Tomographicimagingusing thenonlinearresponseofmagneticparticles，'的文章，介紹了一種新的成像方法，即 磁性納米粒子成像（MagneticParticleImaging,MPI)，其實質是一種濃度成像方法。2008 年，Gleich與Weizenecker等首次實現(xiàn)三維實時活體內成像。這一實驗的成功，為診斷學 中快速動態(tài)信息的獲取提供了一種新的途徑，而且縮短了成像的時間。
[0003] 從國內外研究現(xiàn)狀來看，MPI在設備、成像算法上仍存在很多亟待解決的問題。在 磁納米粒子成像中，最重要的指標是其空間分辨率。目前MPI的空間分辨率可達到1_。但 是對于一些應用，我們需要更高的空間分辨率。因此，提高成像的空間分辨率是至關重要 的。


【發(fā)明內容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于磁納米粒子交流磁化率虛 部的成像方法，旨在實現(xiàn)更高空間分辨率的磁納米粒子成像。
[0005] 本發(fā)明提供了一種基于磁納米粒子交流磁化率虛部的成像方法，包括如下步驟：
[0006] (1)對待成像區(qū)域Q內的磁納米粒子試劑施加激勵磁場H(X,t)= Hac;C〇s(?t)+G* (Xtl-X);其中，Ha。為交流磁場的幅值，《為交流磁場的頻率，G為直流磁場 梯度，X為空間位置坐標，Xtl為直流梯度磁場為零的點（零磁場點），t為時間；
[0007](2)檢測磁納米粒子的交流磁化響應Mfttl,t)，并計算出直流梯度磁場為零的點在 Xtl處時的一次諧波幅值A(Xtl)和相位0 (Xtl)15未放入磁納米粒子時，一次諧波幅值為Atl，相 位為0。因此，可計算出相位差A0 (Xtl)和幅值差AA(Xtl)。其中，A0 (Xtl)為直流梯度磁 場零磁場點在空間位置Xtl時磁納米粒子帶來的相位變化量，AA(Xtl)為直流梯度磁場零磁 場點在空間位置Xtl時磁納米粒子帶來的幅值變化量，或者得到磁納米粒子引起的交流磁化 響應的變化量AM(Xc^t);
[0008] (3)控制零磁場點XQ(XQeQ)的位置，使其掃描整個成像區(qū)域，獲得不同位置一 次諧波的幅值差AA(Xtl)和相位差A0 (Xtl),或者AM(Xc^t);
[0009] (4)將各個不同位置點的一次諧波的幅值差和相位差分別代入公式

【權利要求】
1. 一種基于磁納米粒子交流磁化率虛部的成像方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 對待成像區(qū)域內的磁納米粒子試劑施加激勵磁場H(X,t)= Hac;C〇s(?t)+G? (X^X)，其中Ha。為交流磁場的幅值，《為交流磁場的角頻率，G為直流磁場 梯度，X為空間位置坐標，\為直流梯度磁場的零磁場點，t為時間； (2) 檢測磁納米粒子的交流磁化響應Mftd,t)，并根據(jù)交流磁化響應Mftd,t)計算直流 梯度磁場零磁場點在空間位置\時磁納米粒子帶來的相位變化量△ 0 (XJ，以及直流梯度 磁場零磁場點在空間位置\時磁納米粒子帶來的幅值變化量AAft^，或者得到磁納米粒 子引起的交流磁化響應的變化量AM^t); (3) 控制零磁場點\的位置，使其掃描整個成像區(qū)域，獲得不同位置一次諧波的幅值差 AA(X0)和相位差A0 (X0)，或者AM(X0，t); (4) 將各個不同位置點的一次諧波的幅值差和相位差分別代入公式
出各個不同位置點的磁納米粒子交流磁化率的實部x' (\)和虛部x" (\)，并根據(jù)各 個不同位置點的虛部x" (\)生成待成像區(qū)域的磁納米粒子濃度圖像，I；為交流磁化強度 周期。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于磁納米粒子交流磁化率虛部的成像方法，其特征在于， 所述步驟（2)具體為采用數(shù)字相敏檢波算法檢測磁納米粒子交流磁化強度中一次諧波的 幅值A(XJ和相位0 (X。）。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的基于磁納米粒子交流磁化率虛部的成像方法，其特征在 于，所述步驟（2)中計算相位變化量△ 0 (\)和幅值變化量AAGJ，或者AM^t)，具體 為： 根據(jù)檢測的磁納米粒子的交流磁化響應Mftd,t)得到直流梯度磁場零磁場點在乂^處 時的一次諧波幅值A(\)和相位0 (\)，并將M^t)，或者A(\)和0 (\)分別與未放入 磁納米粒子時背景噪聲的磁化響應MJkt)，或一次諧波幅值&及相位0求差值，計算出 八]/[(乂(|，1:)，或者相位差八0(乂 (|)以及幅值差八4(父。）。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的基于磁納米粒子交流磁化率虛部的成像方法，其特征在 于，所述步驟（3)具體為通過調節(jié)直流梯度磁場的電流，實現(xiàn)零磁場點位置的控制。
【文檔編號】G06F19/00GK104473642SQ201410699206
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權日:2014年11月27日
【發(fā)明者】皮仕強, 劉文中, 何樂, 王秀英 申請人:華中科技大學