[发明专利]一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法

权利要求书

1.一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，包括：

步骤1、采用直流梯度磁场在磁纳米粒子试剂内产生零磁场空间；

步骤2、采用阶梯三角波驱动磁场，改变所述零磁场空间的零磁场点在所述磁纳米粒子试剂的待成像区域内的位置；

步骤3、在每个所述位置处，施加不同磁场强度的脉冲静磁场及其对应的射频脉冲，通过设置于所述脉冲静磁场中的探测线圈，检测该位置处磁纳米粒子试剂在每一磁场强度下的第一共振频率，并分别基于纯试剂的第二共振频率，得到在每一磁场强度下该位置处磁纳米粒子试剂相对所述纯试剂的频率变化量；

步骤4、基于每个所述位置处对应的多个所述频率变化量，构建以该位置处磁纳米粒子的温度和浓度为变量的方程组，计算得到该位置处磁纳米粒子的温度和浓度，实现温度成像和浓度成像。

2.根据权利要求1所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1、基于每个位置处对应的多个所述频率变化量，计算得到该位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化率；

步骤4.2、基于磁纳米粒子的磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式，构建该位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化强度与温度、浓度的方程，形成该位置处磁纳米粒子的磁化强度与温度、浓度的方程组；

步骤4.3、采用最小二乘的反演求解法，求解每个所述位置处对应的所述方程组，得到每个所述位置处磁纳米粒子的温度和浓度，实现温度成像和浓度成像。

3.根据权利要求2所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述步骤4.1中，所述磁化率的计算公式为：

Δυ＝υ_S-υ_R；

其中，χ_S为每个所述位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的所述磁化率，χ_R为该磁场强度下所述纯试剂的磁化率，α为角度系数，υ_S为该位置处磁纳米粒子试剂在该磁场强度下的所述第一共振频率，υ_R为该磁场强度下所述纯试剂的所述第二共振频率，υ₀为系统共振频率。

4.根据权利要求2所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述步骤4.2中，所述磁纳米粒子的磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式表示为：

其中，χ_S为每个所述位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的所述磁化率，N为每个位置处磁纳米粒子的浓度，M_s为磁纳米粒子的饱和磁化强度，V为磁纳米粒子的体积，H为所述脉冲静磁场的磁场强度，k为波尔兹曼常数，T为该位置处磁纳米粒子试剂的温度，coth为双曲余切函数。

5.根据权利要求4所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述磁化强度与温度、浓度的方程表示为：

a＝NM_s,b＝M_sV/kT；

其中，M为所述磁纳米粒子试剂的所述磁化强度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述直流梯度磁场的梯度G5T/m，其中，T为特斯拉，m为米。

7.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述阶梯三角波驱动磁场的频率f≤100Hz。

8.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述不同磁场强度的脉冲静磁场通过稳定性优于1ppm的电池产生。

9.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述射频脉冲的频率范围为：

其中，ΔH为所述零磁场空间内梯度场的变化量，g为磁旋比，H为所述脉冲静磁场的磁场强度。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行上述如权利要求1至9任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法。