[发明专利]一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法

说明书

本发明公开了一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，使用梯度磁场产生零磁场点，确认激活磁共振信号的样品空间位置，利用不同方向的阶梯三角波驱动磁场来控制直流梯度磁场的零磁场点位置。施加脉冲静磁场与射频脉冲波，检测得到磁纳米粒子液体样品的磁共振频率信息，依据成像范围中不同空间位置的磁纳米试剂共振频率，利用共振频率与磁纳米粒子磁化率的关系获取磁纳米粒子浓度信息与温度信息，最终实现磁纳米温度成像。本发明利用核磁共振技术来获取磁纳米粒子浓度、温度信息实现温度成像，有效提高磁纳米粒子成像的空间分辨率并实现温度分布成像。从仿真数据来看，利用磁共振频率进行温度成像可以很好地提高磁纳米成像的空间分辨率并实现温度成像。

技术领域

本发明涉及纳米材料测试技术领域，特别是涉及一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法。

背景技术

以磁共振温度成像技术作为引导的肿瘤热疗，作为肿瘤热疗技术与无创测温技术的结合，是临床肿瘤物理治疗研究的焦点。磁共振温度成像技术相对于其他无创测温方法，不会对人体造成伤害，且可以进行任意角度的成像，能够良好地识别肿瘤及其周围组织。然而，磁共振成像的原理决定了其测量结果会受到生命体生理活动、细胞的新陈代谢等因素的影响。

近年来，基于磁纳米颗粒磁温特性的温度测量方法以及磁纳米粒子成像得到了快速的发展。2005年，B.Gleich和J.Weizenencker利用直流梯度磁场进行空间编码，通过检测磁纳米粒子在交流磁场和梯度场作用下的磁化响应信号首次实现磁纳米粒子成像。2009年，John.B.Weaver首次提出利用磁纳米粒子进行温度估计的方法。2011年，刘文中等人通过测量直流磁场下磁纳米粒子的磁化率倒数实现了温度的测量。2012年及2013年，刘文中等人分别实现了交流磁场激励下基于磁纳米粒子磁化强度的温度测量以及三角波激励下基于磁纳米粒子磁化强度的温度测量。

然而，对于温度成像而言，最重要的指标是其空间分辨率以及测温精度，就以上国内外研究情况来看，磁纳米粒子温度成像的实现过程中仍存在有许多问题需要解决。另外，核磁共振成像的空间分辨率在1mm，核磁共振成像测温精度在1℃，对于一些应用，例如，肿瘤磁热疗，需要更高的空间分辨率、更高的测温精度。

发明内容

本发明提供一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，用以解决现有核磁共振温度成像技术存在空间分辨率低且测温结果受环境影响导致精度较低的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，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。