[发明专利]基于FFL的磁粒子成像三维立体重建方法、系统、装置

说明书

本发明属于磁粒子成像领域，具体涉及一种基于FFL的磁粒子成像三维立体重建方法、系统、装置，旨在为了解决基于FFL的磁粒子分布三维图像准确度较低的问题。本发明方法包括：获取基于FFL对被扫描目标进行三维扫描过程中感应线圈的电流信号数据；基于所述电流信号数据，通过预设的核函数进行反卷积，得到二维图像数据集合；所述核函数为增加L2正则化约束的阶跃函数；基于所述二维图像数据集合，采用维纳滤波反卷积算法获取初始三维图像；基于初始三维图像，通过郎之万函数进行反卷积，并通过雷登变换获取最终三维图像。本发明提高了所重建的三维图像中磁粒子定位准确度。

技术领域

本发明属于磁粒子成像领域，具体涉及一种基于FFL的磁粒子成像三维立体重建方法、系统、装置。

背景技术

在临床诊断和检测中，如何准确、客观的定位肿瘤及其他病灶一直是国际上的研究热点和挑战性问题。现有的医学影像技术如CT、MRI、SPECT等方法均存在危害大，定位差，精度低等问题。而在近些年，一种全新的基于示踪剂的成像方式——磁粒子成像技术(MPI)被提出。利用断层成像技术，MPI可以通过检测对人体无害的超顺磁氧化铁纳米颗粒(SPIOs)的空间浓度分布，对肿瘤或目标物进行精准定位，具有三维成像、高时空分辨率和高灵敏度的特点。此外，MPI不显示解剖结构并且无背景信号干扰，因此信号的强度与示踪剂的浓度直接成正比，是一种颇具医学应用潜力的新方法。

现今的MPI系统大多是通过构建无磁场点(Field Free Point，FFP)进行空间编码并在此基础上进行重建的。然而，FFP相比FFL(Field Free Line，无磁场线)的空间分辨率和灵敏度低得多。而目前的基于FFL的磁粒子成像系统的研究还是主要集中在二维图像的获取上，基于FFL的三维图像的获取研究较少，且目前基于感应线圈电信号进行三维图像重建的方法获取的磁粒子分布三维图像的准确度较低。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决基于FFL的磁粒子分布三维图像准确度较低的问题，本发发明的第一方面，提出了一种基于FFL的磁粒子成像三维立体重建方法，该方法包括以下步骤：

步骤S100，获取基于FFL对被扫描目标进行三维扫描过程中感应线圈的电流信号数据；

步骤S200，基于所述电流信号数据，通过预设的核函数进行反卷积，得到二维图像数据集合；所述核函数为增加L2正则化约束的阶跃函数；

步骤S300，基于所述二维图像数据集合，采用维纳滤波反卷积算法获取初始三维图像；

步骤S400，基于初始三维图像，通过郎之万函数进行反卷积，并通过雷登变换获取最终三维图像。

在一些优选实施方式中，步骤S100中“获取基于FFL对被扫描目标进行三维扫描过程中感应线圈的电流信号数据”，其方法为：

利用基于FFL的磁粒子成像系统，通过对FFL的旋转和位移对被扫描目标进行三维扫描；

获取所述磁粒子成像系统中感应线圈在扫描过程中的电流信号数据。

在一些优选实施方式中，步骤S200中“通过预设的核函数进行反卷积”之前还包括：对所述电流信号数据进行模数转换。

本发明的第二方面，提出了一种基于FFL的磁粒子成像三维立体重建系统，该系统包括电流信号数据获取模块、二维图像数据集合获取模块、初始三维图像获取模块、最终三维图像获取模块；

所述电流信号数据获取模块，配置为获取基于FFL对被扫描目标进行三维扫描过程中感应线圈的电流信号数据；

所述二维图像数据集合获取模块，配置为基于所述电流信号数据，通过预设的核函数进行反卷积，得到二维图像数据集合；所述核函数为增加L2正则化约束的阶跃函数；