[发明专利]基于多通道激励和检测的三维磁粒子成像系统及方法

说明书

本发明属于生物医学成像技术领域，具体涉及了一种基于多通道激励和检测的三维磁粒子成像系统及方法，旨在解决现有磁粒子成像技术成像速度慢，且电磁线圈发热导致成像精度低的问题。本发明包括：沿不同方向对磁粒子激励的多通道激励线圈组；在不同空间位置不同角度检测磁粒子的响应电压信号的多通道检测线圈组；为多通道激励线圈组供电的交流电源组；切换激励线圈组中的不同方向的激励线圈，对磁粒子进行不同方向的激励的通道控制单元；对多通道检测线圈组检测到的响应电压信号进行放大和滤波处理的信号调理单元；根据放大和滤波处理处理后的响应电压信号进行数字信号处理和三维磁粒子图像重建的图像重建单元。本发明磁粒子成像速度快、精度高。

技术领域

本发明属于生物医学成像技术领域，具体涉及了一种基于多通道激励和检测的三维磁粒子成像系统及方法。

背景技术

磁粒子是一种具有超顺磁性的纳米级颗粒，近年来其作为一种新型的医学成像示踪剂在肿瘤检测、磁粒子热疗、靶向给药等临床问题中被广泛研究和应用。

传统磁粒子成像方法需要控制高场强的梯度磁场对整个成像视场进行编码。对于三维成像来说，所述编码过程会非常漫长，影响成像的实时性。除此之外，电磁线圈持续工作时间过长还会引起线圈发热，引发测量误差，进而影响成像精度。

总的来说，本领域还急需一种成像速度更快，并且能够兼顾成像精度的三维磁粒子成像系统及方法。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有磁粒子成像技术成像速度慢，且电磁线圈发热导致成像精度低的问题，本发明提供了一种基于多通道激励和检测的三维磁粒子成像系统，该三维磁粒子成像系统包括多通道激励线圈组、多通道检测线圈组、交流电源组、通道控制单元、信号调理单元和图像重建单元；

所述多通道激励线圈组包括多个激励方向不同的激励电磁线圈，用于沿不同方向对磁粒子进行激励；

所述多通道检测线圈组包括多个检测线圈阵列，所述多个检测线圈阵列中的每一个检测线圈阵列包括若干个检测电磁线圈，用于在不同空间位置不同角度检测磁粒子的响应电压信号；

所述交流电源组，用于为所述多通道激励线圈组供电；

所述通道控制单元，用于切换所述激励线圈组中的不同方向的激励线圈，对磁粒子进行不同方向的激励；

所述信号调理单元，用于对所述多通道检测线圈组检测到的响应电压信号进行放大和滤波处理；

所述图像重建单元，用于根据放大和滤波处理处理后的响应电压信号进行数字信号处理和三维磁粒子图像重建。

在一些优选的实施例中，所述交流电源组包括多通道信号发生器和功率放大器；

所述多通道信号发生器，用于产生通电线圈组所需的电流波形；所述电流波形为正弦波、三角波、脉冲方波中的一种；

所述功率放大器，用于将所述多通道信号发生器产生的电流波形放大至设定大小，并基于放大后的电流波形为所述多通道激励线圈组供电。

在一些优选的实施例中，所述三维磁粒子成像系统还包括显示单元；

所述显示单元，用于显示所述图像重建单元重建的三维磁粒子图像。

在一些优选的实施例中，所述多通道激励线圈组的激励电磁线圈环绕所述三维磁粒子成像系统的成像视场；

以所述成像视场中心作为三维坐标系的原点，则所述多通道激励线圈组的激励电磁线圈分别放置于三维坐标系的z轴负向方向、z轴正向方向、x轴正向方向和x轴负向方向；所述方向为激励线圈产生的主磁场方向，待成像对象沿y轴方向进入成像视场。

在一些优选的实施例中，所述多通道检测线圈组的检测线圈阵列与所述多通道激励线圈组的激励电磁线圈一一对应放置；