[发明专利]基于梯形波激励的多色定量磁纳米粒子成像方法及系统

说明书

本发明属于磁纳米粒子成像领域，具体涉及了一种基于梯形波激励的多色定量磁纳米粒子成像方法及系统，旨在解决现有技术无法实现多色定量磁粒子成像的问题。本发明包括：利用梯形波激励下，种SPIO的磁滞效应与磁滞惯性增长差异，构建任意含量的种SPIO标准品组成的待检测样品的种SPIO质量的方程组；求解方程组，获得位置处待检测样品的质量分布；对质量分布进行重排、颜色赋予和图像融合，实现多种粒子在MPI中的多色定量成像。本发明弥补了现有技术MPI研究中无法对多种SPIO实现定量计算的不足，拓宽了MPI的功能，实现多色定量成像，使得MPI在医疗领域有更大的应用潜能。

技术领域

本发明属于磁纳米粒子成像领域，具体涉及了一种基于梯形波激励的多色定量磁纳米粒子成像方法及系统。

背景技术

磁粒子成像（MPI,Magnetic Particle Imaging）是一种新型的医疗成像方法，它通过构建梯度场，产生无磁场点（FFP,Filed Free Point）或无磁场线（FFL,Field FreeLine），使得处于FFP或FFL的磁纳米粒子（SPIO,Superparamagnetic Iron OxideNanoparticle），可以对激励磁场产生非线性磁化响应，而其他区域的SPIO处于饱和状态，从而根据接收线圈的感应电压对SPIO的分布状态进行编码重建。MPI的灵敏度高、分辨率强，在许多疾病研究中都有巨大的应用潜力，如心血管疾病、肿瘤检测、细胞示踪等等。

目前MPI领域，对多种粒子的MPI图像重建还处于研究起步阶段，对于不同粒子的定量计算还没有研究。但是在临床应用中，获得多种粒子的定量信息非常有必要。通过不同的SPIO标记不同的细胞，将不同粒子的浓度分布为多色定量图像，可以帮助医生定量区分不同细胞的位置及数量，从而精准判断病情。

总的来说，磁粒子成像领域中单粒子同色成像无法对不同细胞标记，从而无法实现不同细胞的位置及数量区分，本领域还急需一种能够实现多色定量磁纳米粒子成像的方法，以更好地定量区分不同细胞的位置及数量，精准判断病情。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有技术无法实现多色定量磁粒子成像的问题，本发明提供了一种基于梯形波激励的多色定量磁纳米粒子成像方法，该方法包括：

步骤S10，分别获取种SPIO标准品以及任意含量的种SPIO标准品组成的待检测样品在梯形波激励下的响应电压信号；

步骤S20，根据磁激励区域在视野场的移动轨迹分别网格化所述响应电压信号，对SPIO标准品的视野场中心网格内的电压信号按激励周期平均，获得种SPIO标准品对应的磁化曲线，对待检测样品的每一个网格内的电压信号按激励周期平均，获得每个网格对应的磁化曲线；

步骤S30，根据种SPIO标准品对应的磁化曲线与磁滞惯性系数的惯性增长关系，求解种SPIO标准品的磁滞惯性系数；

步骤S40，选取位置处待检测样品对应的磁化曲线中包括梯形波进入高幅值保持阶段的初始时刻和结束时刻在内的个时刻的点，结合种SPIO标准品的磁滞惯性系数，构建种SPIO质量的方程组并求解，获得位置处待检测样品的质量分布；

步骤S50，赋予每种SPIO不同的颜色，并将所述待检测样品的质量分布进行质量重排与分布图像融合，获得多色定量磁纳米粒子图像。

在一些优选的实施例中，所述梯形波通过梯形波激励模块生成；

所述梯形波的上升时间、保持时间以及周期通过所述梯形波激励模块中的电阻值和电容值调整；

所述梯形波的最大值通过所述梯形波激励模块的参考输入电压调整。

在一些优选的实施例中，步骤S10中获取种SPIO标准品在梯形波激励下的响应电压信号，其方法为：