[发明专利]基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统，其特征在于，所述磁纳米粒子成像系统包括：

电磁线圈模块包括至少一个沿视场轴向的预磁化线圈、至少一个沿视场径向的驱动线圈和至少一个沿视场轴向的接收线圈，用于进行磁纳米粒子的半饱和状态预磁化、布朗弛豫激发，以及感应磁化强度变化；

旋转模块，用于沿视场切向旋转所述至少一个沿视场径向的驱动线圈，实现沿视场切向的空间编码；

线圈轮换控制模块，用于控制所述至少一个沿视场径向的驱动线圈轮换发射交变磁场；

断层扫描模块，用于控制成像目标或电磁线圈模块沿视场轴向移动，进行成像目标的三维断层扫描；

信号采集和图像重建模块，用于采集成像目标的三维断层扫描过程中所述至少一个沿视场轴向的接收线圈的感应电压信号，并基于所述感应电压信号，进行磁纳米粒子成像重建。

2.根据权利要求1所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统，其特征在于，所述至少一个沿视场轴向的预磁化线圈，通入直流电流或低频交变电流后，在视场断层面内产生同向且均匀的预磁化场，用于使视场内部的磁纳米粒子处于半饱和磁化状态。

3.根据权利要求2所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统，其特征在于，所述至少一个沿视场径向的驱动线圈，通入高频交变电流后，沿视场径向产生带有梯度的交变磁场，用于激发处于半饱和磁化状态的磁纳米粒子的布朗弛豫，产生物理旋转。

4.根据权利要求3所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统，其特征在于，所述至少一个沿视场轴向的接收线圈，用于感应磁纳米粒子旋转产生的轴向的宏观磁化强度变化。

5.根据权利要求2-4任一项所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统，其特征在于，所述半饱和磁化状态为：

磁纳米粒子的宏观的磁化强度方向沿视场轴向对齐并与外加磁场一致，且可以随外加磁场发生旋转的不完全磁饱和状态。

6.根据权利要求5所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统，其特征在于，所述至少一个沿视场轴向的预磁化线圈，产生的预磁化磁场为磁化方向沿视场轴向对齐的均匀磁场。

7.根据权利要求1所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统，其特征在于，所述至少一个沿视场径向的驱动线圈，为沿着视场径向以一定角度放置在视场的外周的均匀分布的一个或多个驱动线圈。

8.一种基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像系统，所述磁纳米粒子成像方法包括：

沿视场轴向配置均匀的预磁化场，使视场内的磁纳米粒子达到半饱和磁化状态，磁化方向沿视场轴向对齐；

沿视场径向配置具有梯度的驱动磁场，使视场内的磁纳米粒子沿视场径向偏转，并在视场径向方向获取最大偏转角位置；

改变视场轴向预磁化场的大小，使得最大偏转角的位置移动，实现沿视场径向的径向编码，并通过至少一个沿视场轴向的接收线圈感应来自轴向的磁化强度变化，产生第一感应电压信号；沿视场切向旋转驱动磁场线圈，并通过至少一个沿视场轴向的接收线圈感应来自轴向的磁化强度变化，产生第二感应电压信号；沿视场轴向移动成像目标或电磁线圈模块，并通过至少一个沿视场轴向的接收线圈感应来自轴向的磁化强度变化，产生第三感应电压信号；

分别提取所述第一感应电压信号、所述第二感应电压信号和所述第三感应电压信号的二次谐波分量后，将二次谐波分量的幅值分别投影至径向编码轨迹，实现磁纳米粒子成像重建。

9.根据权利要求8所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，所述最大偏转角位置，为当驱动磁场幅值和预磁化磁场幅值之比逐渐减小时，对应的视场径向磁纳米粒子的偏转角度逐渐增大后减小的过程中存在的最大偏转角位置。

10.根据权利要求9所述的基于布朗弛豫编码的磁纳米粒子成像方法，其特征在于，所述偏转角，其角度越大，引发的视场轴向磁化强度变化越大，接收信号越强。