[发明专利]一种磁纳米温度成像方法及系统

摘要

本发明公开一种磁纳米温度成像方法，首先，对磁纳米粒子样品所在区域同时施加恒定直流磁场和交流磁场，采集磁纳米粒子的交流磁化强度信号，检测出各奇次谐波幅值；然后，将恒定直流梯度场替换为含梯度磁场的组合直流磁场，采集磁纳米粒子的交流磁化强度信号，检测出各奇次谐波幅值；计算两次谐波幅值差值；利用朗之万函数的泰勒级数展开建立奇次谐波差值与温度的关系式，求解关系式获得在体温度；最后，改变直流梯度场至下一位置，直到完成整个一维空间的温度测量。本发明对磁纳米粒子施加不同的激励磁场，从而一维空间的温度成像转变成了对每一个小区间的点温度求解，从而在不知磁纳米粒子浓度的情况下精密、快速地获得一维空间温度场。

主权项

1.一种磁纳米温度成像方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将磁纳米试剂置放于待测一维空间；（2）向磁纳米试剂所在一维空间同时施加恒定直流磁场H_dc＝b和交流激励磁场，采集待测空间磁纳米试剂的交流磁化强度信号，获取该交流磁化强度信号的各奇次谐波幅值A₁,A₃…A_2j-1，谐波个数j≥2，b为恒定直流磁场的幅值；（3）保持步骤（2）中的交流激励磁场不变，将步骤（2）中的恒定直流磁场替换为组合直流磁场Hdc′=bx<x1f(x)x1≤x≤x1+Δx-bx>x1+Δx,]]>其中x表示位置变量，x₁表示直流梯度磁场f(x)相对一维待测空间的起始位置，Δx为直流梯度磁场f(x)的宽度，再次采集待测空间磁纳米试剂的交流磁化强度信号，获取该交流磁化强度信号的各奇次谐波幅值B₁,B₃…B_2j-1；（4）计算步骤（3）中各奇次谐波幅值B₁,B₃…B_2j-1与步骤（2）中各奇次谐波幅值A₁,A₃…A_2j-1之间的差值S₁,S₃…S_2j-1；（5）根据各奇次谐波幅值差与在体温度的关系式S1=Σk=1mc·f1(y,z(rk))-Σk=1mc·f1(y,z)|z=bS3=Σk=1mc·f3(y,z(rk))-Σk=1mc·f3(y,z)|z=b.........S2j-1=Σk=1mc·f2j-1(y,z(rk))-Σk=1mc·f2j-1(y,z)|z=b,]]>求解[x₁,x₁+Δx]区间的y，进而计算得到[x₁,x₁+Δx]区间的在体温度其中，c＝NM_s，N为磁纳米粒子浓度，M_s为磁纳米试剂原子有效磁矩，k₀为波尔兹曼常数，磁纳米粒子的磁化强度由朗之万函数描述，c·f_2j-1(y,z(r_k))为朗之万函数的有限项泰勒级数展开得到的第^2j-1次谐波幅值表达式，z(r_k)为[x₁,x₁+Δx]区间内的第k个离散点r_k对应的直流磁场大小，m为[x₁,x₁+Δx]区间被离散化的点数；（6）改变直流梯度磁场f(x)的起始位置使得宽度为Δx的直流梯度磁场f(x)扫描至下一个区间，重复步骤（3）～（5）得到下一个区间的在体温度，按照此方式重复测试直到待测一维空间温度检测完毕。