[发明专利]各向同性分辨率的磁纳米粒子成像方法、系统、设备

权利要求书

1.一种各向同性分辨率的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S100，构建梯度磁场，并在视场内形成磁场自由区FFR；利用一组正交的低频磁场移动FFR对整个视场进行连续线扫描，同时以一个高频激励磁场持续激发磁纳米粒子，产生时域响应信号；

S200，根据时空映射关系，将所述时域响应信号沿高频激励磁场的法向方向分为若干小片段；所述时空映射关系为所述时域响应信号与线扫描的轨迹的时空映射关系；

S300，对每个小片段内的时域响应信号分别进行傅里叶变换，得到随时间变化的频谱；提取所述频谱中包括基频分量在内的谐波分量，组成随时间变化的谐波谱，即时变谐波谱；所述基频为高频激励磁场的频率；

S400，根据所述时空映射关系，将时变谐波谱的虚部映射到对应磁纳米粒子空间位置的中心坐标，得到谐波图像的像素值，进而构建谐波图像集；

S500，将所述谐波图像集中的奇次谐波图像进行异号相加，得到各向异性分辨率的本征MPI图像；

S600，提取高阶奇次谐波图像的一维列包络，并将一维列包络沿切向重复扩展为基于高阶谐波图像的法向滤波器；所述切向为与高频激励磁场方向平行的方向；所述高阶奇次谐波图像为除第一个奇次谐波分量后，各奇次谐波分量组合的谐波图像；

S700，利用基于高阶谐波图像的法向滤波器对各向异性分辨率的本征MPI图像进行基于指数加权的滤波操作，得到各向同性分辨率的MPI图像。

2.根据权利要求1所述的各向同性分辨率的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，利用一组正交的低频磁场移动FFR对整个视场进行连续线扫描，其方法为：

利用一组正交的低频磁场移动FFR沿着高频激励磁场的法向方向对整个视场进行连续线扫描；其中，正交的低频磁场包括一个法向扫描低频磁场和一个切向扫描低频磁场。

3.根据权利要求1所述的各向同性分辨率的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，每个小片段的时域响应信号的长度为高频激励磁场的变化周期的N倍；N表示正整数。

4.根据权利要求1所述的各向同性分辨率的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，所述时变谐波谱，其获取方法为：

其中，THS表示时变谐波谱，t_0i表示第i个小片段的中心时刻，f表示频率变量，T_scan表示单次扫描时间，u表示时域响应信号，w表示分段窗函数，W_time表示小片段的时域响应信号的时间宽度，j表示虚数单位，t表示时间变量。

5.根据权利要求4所述的各向同性分辨率的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，所述谐波图像的像素值，其获取方法为：

其中，pixel表示谐波图像的像素值，y_0i表示第i个磁纳米粒子空间位置的中心坐标，k表示谐波阶数，Im表示取虚部，f₀表示激励频率，s_R(y_0i)表示用于检测时域响应信号的检测线圈在y_0i处的空间灵敏度，表示磁场自由区在第i个磁纳米粒子空间位置内的平均扫描速度。

6.根据权利要求1所述的各向同性分辨率的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，将所述谐波图像集中的奇次谐波图像进行异号相加，得到各向异性分辨率的本征MPI图，其方法为：

其中，表示各向异性分辨率的本征MPI图像，n表示奇次谐波的序号，n_s表示起始奇次谐波的序号，n_e表示最后一个奇次谐波的序号，IMG_2n-1表示频率为2n-1的奇次谐波图像。

7.根据权利要求6所述的各向同性分辨率的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，利用基于高阶谐波图像的法向滤波器对各向异性分辨率的本征MPI图像进行基于指数加权的滤波操作，得到各向同性分辨率的MPI图像，其方法为：

其中，表示各向同性分辨率的MPI图像，W表示基于高阶谐波图像的法向滤波器，γ表示指数权重，⊙表示与操作。