[发明专利]面向全身的三维磁粒子成像方法、系统及设备

说明书

本发明属于磁粒子成像技术领域，具体涉及一种面向全身的三维磁粒子成像方法、系统及设备，旨在解决磁粒子成像无法同时全身成像的问题。本发明通过将单组磁粒子成像系统进行耦合，形成阵列式磁粒子成像系统，将成像视野从局部扩展到全身尺寸。信号采集过程中，对全身磁粒子成像系统中的每组磁体激励和接收线圈进行同步，获得的电磁感应信号后进行去噪和滤波放大，利用解卷积或者正则化方法进行图像重建，拼接所有成像视野中重建的图像，最终得到了磁粒子在全身的三维分布图像，实现对观测对象的全身成像，具有较高的检查和诊断精确度。

技术领域

本发明属于磁粒子成像技术领域，具体涉及一种面向全身的三维磁粒子成像方法、系统及设备。

背景技术

在生物医学成像检测中，活体无创观测生物活体的解剖结构、功能代谢及分子细胞活动一直是前沿研究热点和发展方向。现有的医学影像技术如CT，MRI，SPECT，光学等方法具有各自的技术和应用瓶颈，如光学成像受限于成像深度、磁共振成像受限于成像灵敏度、核素成像受限于电离辐射和成像分辨率。因此，亟需一种具有大深度、高灵敏、无辐射等特点的新型成像技术，来满足对肿瘤及病灶在分子细胞水平的活体成像和精准定量观测的需求。

近年来，一种全新的基于超顺磁氧化铁纳米颗粒(SPIONs)的成像方式——磁粒子成像技术(MPI)被提出。该技术利用磁纳米粒子在高梯度磁场内无磁场空间的非线性响应再磁化原理来高灵敏定量获取磁纳米粒子在生物体内的三维浓度分布，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成像方法。

目前的MPI系统大多是通过构建无磁场区域(Field Free Region，FFR)，即无磁场点(FFP)或无磁场线(FFL)，通过高灵敏线圈接收FFR区域内磁纳米粒子的磁化响应信号，并通过对FFR扫描轨迹进行空间编码并在此基础上进行图像重建。然而，由于MPI成像需要高梯度场保证FFR之外磁纳米粒子处于磁饱和状态，因此MPI成像视野通常小于十几厘米，无法满足全身尺寸视野成像，特别是对于大尺寸成像对象。基于此，本发明提出了面向全身的三维磁粒子成像方法与系统，通过将单组磁粒子成像系统进行耦合，形成阵列式磁粒子成像系统，将成像视野从局部扩展到全身尺寸，每组产生FFR和移动FFR的磁体之间设置电磁屏蔽；采用同步时钟对每组磁粒子成像系统的磁体激励和采集线圈进行同步采集，获得的电磁感应信号通过去噪后，利用解卷积或者正则化方法进行图像重建，最终得到了磁粒子在全身的三维分布图像，从而实现了对感兴趣区域的全身成像。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中磁粒子成像无法同时全身成像的问题，本发明第一方面，提出了一种面向全身的三维磁粒子成像方法，该方法包括以下步骤：

步骤S100，根据被测对象尺寸，构建MPI成像系统，所述MPI成像系统包括沿被测对象长度方向同轴设置的多个MPI成像单元和控制器，各MPI成像单元分别通过通信链路与所述控制器通信连接；

步骤S200，待被测对象进入MPI成像系统的成像舱内后，所述控制器通过分别调整各MPI成像单元的电磁磁场强度，以改变各MPI成像单元的无磁场区域的位置，以使得各无磁场区域分别沿预设的轨迹扫描各MPI成像单元的目标场；

步骤S300，获取各目标场内感应电压随时间变化产生的第一数据信号；

步骤S400，分别对各第一数据信号进行滤波，去除MPI成像单元中驱动线圈产生的干扰信号和噪声信号，并对滤波后的数据信号进行放大得到第二数据信号；

步骤S500，将所述第二数据信号由时域转换为频域，并基于预设的处理方法分别进行三维图像重建，得到多个重建图像块；

步骤S600，根据各所述重建图像块之间的相对位置关系，对各所述重建图像块进行拼接，获取被测对象全身尺寸的三维重建结果。