[发明专利]多通道SQUID生物磁系统标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多通道SQUID生物磁系统的标定方法。

背景技术

超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)是目前已知最灵敏的磁通传感器，典型低温超导SQUID的磁场灵敏度为3-5fT/sqrt(Hz)。作为SQUID的一个重要应用领域，经临床研究证明，生物磁系统在疾病诊断、功能研究等方面有独特的应用潜力【V.Pizzela et al，Supercond.Sci.Technol.14(2001)R79-R114】。

SQUID实现了磁通到电压的转换，生物磁系统以电压的形式记录了人体生命活动的磁信息。由于SQUID器件、探测线圈及配套的电子系统之间的差异性，系统各通道磁通到电压的传输系数在一定程度上存在一定的偏差。为了对信号进行成像、定位等后处理，需要对多通道系统进行标定。多通道系统的标定是为了得出磁场到电压的传输系数，根据测量的电压信号反演实际的磁场信号，这里的磁场是把测量的磁通等效到接收线圈得到的。

目前，系统标定主要基于低温系统，采用最多的是小线圈和大线圈法【P.H.Ornelas et al，Supercond.Sci.Technol.16(2003)427-431】。小线圈法只能对各通道进行逐个标定，通过移动小线圈的位置寻找某一通道电压输出最大值来定位，在此基础上计算梯度计处的磁通和记录输出电压，实现标定。小线圈标定法实现起来相对简单，但其受空间影响大，需要精确定位和计算，且只能逐个进行标定，效率低。将小线圈的直径增大，通常至梯度计线圈直径的两个数量级以上，以此类线圈标定称为大线圈法【P.C.Ribeiro et al，IEEE Trans.Biomed.Eng.35(1988)551-560】。大线圈由于其尺寸大，垂直于轴向的平面中心区域可近似为均匀磁场，由此可对多个通道同时进行标定。大线圈标定法受空间影响相对较小，标定效率高，一致性好，但其尺寸大，不易安装和操作。

以上标定方法各有优缺，探寻高效率、易操作的标定方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道SQUID生物磁系统的标定方法，本方法特征在于它基于室温和低温两套系统，首先，通过室温标定确定梯度计的等效不平衡面积，基于低温系统，采用Helmholtz线圈产生均匀的磁场，通过计算磁通和测量电压信号来实现标定。

本发明所述的室温低温联合标定法的步骤是：

(1)梯度计等效误差面积室温标定

选择生物磁系统所需的梯度计，以螺线管作为均匀磁场源，由于梯度计误差面积的存在，会在均匀磁场中产生感应电动势，利用锁相放大器记录梯度计感应电动势，计算等效误差面积。梯度计感应电动势可表示为

ε＝ω·μ₀nI·ΔS

其中ω为螺线管中通入电流频率，μ₀为真空中的磁导率，n为单位长度螺线管的匝数，I为螺线管中的电流，ΔS为梯度计等效误差面积。

通入螺线管某一频率ω的电流，记录输入电流I及输出的电压信号ε，多组进行线性拟合，计算等效误差面积ΔS。

(2)SQUID生物磁系统安装

SQUID系统包括无磁杜瓦，梯度计，SQUID传感器，读出电路，控制盒，适配器，数据采集卡和计算机。梯度计和SQUID输入线圈组成超导传输线，通过输入线圈与SQUID之间的互感把外接磁通传输到SQUID中，SQUID传感器及梯度线圈工作于液氦温度4.2K。通过控制盒和读出电路，实现SQUID参数的调节和磁通电压转换的线性输出。适配器，数据采集卡和计算机组成了系统数据的采集和处理。

(3)Helmholtz线圈低温标定

利用Helmholtz线圈作为均匀磁场源，把系统杜瓦内的梯度计置于线圈中心部分的均匀磁场区域。Helmholtz线圈中通入一定频率的电流信号，系统记录相应频率信号的电压输出V_S

Vs=σ·BH·ΔSS]]>