[发明专利]闭孔式无场线扫描磁粒子成像装置、系统及方法

权利要求书

1.一种闭孔式无场线扫描磁粒子成像装置，其特征在于，该装置包括梯度模块、扫描模块和感应模块，所述梯度模块用于构建、旋转无场线梯度磁场，以使远离无场线的磁纳米粒子达到饱和；所述梯度模块包括第一长弯曲线圈对、第二长弯曲线圈对和麦克斯韦线圈对，所述第一长弯曲线圈对与所述第二长弯曲线圈对呈预设夹角设置；

所述第一长弯曲线圈对包括两个第一长弯曲线圈，两个所述第一长弯曲线圈在第一平面内平行设置；所述第一长弯曲线圈包括构成闭环结构的第一半圆段、第一圆弧段、第二半圆段和第二圆弧段，所述第一圆弧段、所述第二圆弧段的纵向轴线与所述第一长弯曲线圈对的纵向轴向平行设置；所述第一半圆段与所述第二半圆段相对设置；所述第一圆弧段与所述第二圆弧段相对设置，并且所述第一圆弧段、所述第二圆弧段均为凹弧；

所述第二长弯曲线圈对包括两个第二长弯曲线圈，两个所述第二长弯曲线圈在第二平面内平行设置，所述第二平面与所述第一平面呈45°设置；所述第二长弯曲线圈包括构成闭环结构的第三半圆段、第三圆弧段、第四半圆段和第四圆弧段，所述第三圆弧段、所述第四圆弧段的纵向轴线与所述第二长弯曲线圈对的纵向轴向平行设置；所述第三半圆段与所述第四半圆段相对设置；所述第三圆弧段与所述第四圆弧段相对设置，并且所述第三圆弧段、所述第四圆弧段均为凹弧；

所述麦克斯韦线圈对设置于所述第一长弯曲线圈对、所述第二长弯曲线圈对的包围空间，所述第一长弯曲线圈对与所述第二长弯曲线圈对的纵向中心轴线与所述麦克斯韦线圈对的纵向中心轴线一致设置；所述麦克斯韦线圈对套设于所述扫描模块的外侧；

所述扫描模块用于构建均匀磁场以控制无场线梯度磁场沿成像孔径向方向或轴向方向的平移运动；所述扫描模块包括同轴设置的第一圆筒形线圈、第一弯曲矩形线圈对和第二弯曲矩形线圈对；所述第一弯曲矩形线圈对套设于所述第二弯曲矩形线圈对的外侧，所述第一圆筒形线圈设置于所述第二弯曲矩形线圈对的内侧；所述感应模块设置于所述第一圆筒形线圈的内部；

所述感应模块用于采集磁粒子的非线性响应信号；所述感应模块包括同轴设置的第二圆筒形线圈、第三弯曲矩形线圈对和第四弯曲矩形线圈对；所述第三弯曲矩形线圈对套设于所述第四弯曲矩形线圈对的外侧，所述第二圆筒形线圈设置于所述第四弯曲矩形线圈对的内侧；

所述第一弯曲矩形线圈对包括两个第一弯曲矩形线圈，两个所述第一弯曲矩形线圈相对设置；

所述第二弯曲矩形线圈对包括两个第二弯曲矩形线圈，两个所述第二弯曲矩形线圈相对设置；

两个所述第一弯曲矩形线圈的对称面为第一对称面；两个所述第二弯曲矩形线圈的对称面为第二对称面，所述第二对称面与所述第一对称面垂直设置；

所述第三弯曲矩形线圈对包括两个第三弯曲矩形线圈，两个所述第三弯曲矩形线圈相对设置；

所述第四弯曲矩形线圈对包括两个第四弯曲矩形线圈，两个所述第四弯曲矩形线圈相对设置；

两个所述第三弯曲矩形线圈的对称面为第三对称面；两个所述第四弯曲矩形线圈的对称面为第四对称面，所述第四对称面与所述第三对称面垂直设置。

2.根据权利要求1所述的闭孔式无场线扫描磁粒子成像装置，其特征在于，所述第三半圆段的半径小于所述第一半圆段的半径；

所述第三圆弧段的长度小于所述第一圆弧段的长度；

所述第四半圆段的半径小于所述第二半圆段的半径；

所述第四圆弧段的长度小于所述第二圆弧段的长度；

所述第一半圆段的半径与所述第二半圆段的半径一致设置；

所述第一圆弧段的长度与所述第二圆弧段的长度一致设置；

所述第三半圆段的半径与所述第四半圆段的半径一致设置；

所述第三圆弧段的长度与所述第四圆弧段的长度一致设置。

3.根据权利要求1所述的闭孔式无场线扫描磁粒子成像装置，其特征在于，所述麦克斯韦线圈对包括两个同轴设置的圆环，两个所述圆环之间的距离为，所述圆环的半径为，。

4.根据权利要求3所述的闭孔式无场线扫描磁粒子成像装置，其特征在于，所述第一长弯曲线圈对中通入的电流与所述第二长弯曲线圈对中通入的电流反向；

两个所述圆环通入的电流反向；

所述第一弯曲矩形线圈对中通入的电流与所述第二弯曲矩形线圈对中通入的电流同向。