一種磁納米溫度成像方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種磁納米溫度成像方法，首先，對磁納米粒子樣品所在區(qū)域同時施加恒定直流磁場和交流磁場，采集磁納米粒子的交流磁化強度信號，檢測出各奇次諧波幅值；然后，將恒定直流梯度場替換為含梯度磁場的組合直流磁場，采集磁納米粒子的交流磁化強度信號，檢測出各奇次諧波幅值；計算兩次諧波幅值差值；利用朗之萬函數(shù)的泰勒級數(shù)展開建立奇次諧波差值與溫度的關(guān)系式，求解關(guān)系式獲得在體溫度；最后，改變直流梯度場至下一位置，直到完成整個一維空間的溫度測量。本發(fā)明對磁納米粒子施加不同的激勵磁場，從而一維空間的溫度成像轉(zhuǎn)變成了對每一個小區(qū)間的點溫度求解，從而在不知磁納米粒子濃度的情況下精密、快速地獲得一維空間溫度場。
【專利說明】一種磁納米溫度成像方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種磁納米溫度成像方法，更具體地說，是一種基于磁納米粒子順磁特性的一維在體溫度成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在體(in vivo)溫度成像是指進行于完整且存活的個體內(nèi)的組織的溫度成像。在腫瘤熱療等生物醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)，由于活體內(nèi)部的溫度場分布信息難以準(zhǔn)確獲取，導(dǎo)致很多醫(yī)療手段不能有效地使用。目前，在體溫度測量方式分為侵入式測量和非侵入式測量。侵入式測溫方法簡單，便于直接實時高精度地監(jiān)控病灶溫度。但創(chuàng)傷性較大，插針容易引起病變細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，加熱源的輻射場直接與探針作用引起測量精度下降，測得的溫度數(shù)據(jù)為點溫度，而非整個病灶的溫度場分布。而非侵入式溫度測量能夠有效避免創(chuàng)口感染或癌細(xì)胞擴散，同時可以提供較高精度的在體溫度場實時成像，正是由于這些優(yōu)點，該方式在生物醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用潛力。[0003]非侵入式溫度測量主要有紅外測溫、超聲測溫、核磁共振測溫和磁納米遠(yuǎn)程測溫等。紅外測溫是根據(jù)被測物的紅外輻射強度確定其溫度，用于對不同溫度物體的表面溫度測量，不能測量組織深處溫度場，且容易受到物體發(fā)射率、氣霧的影響。超聲測溫的關(guān)鍵是超聲波傳播時間的精確測量，但必須預(yù)先測出各種組織的聲特性及其溫度特性，而各組織的溫度特性存在較大差異且不穩(wěn)定給溫度測量帶來較大影響。核磁共振測溫的缺陷在于價格昂貴，不利于普及應(yīng)用，且空間分辨率及溫度分辨率有限。利用磁納米粒子進行非侵入式溫度場成像可克服上述缺點。此方法實現(xiàn)在體溫度成像，可對腫瘤熱療過程進行實時監(jiān)測以便及時做出有效調(diào)整。
[0004]此外，目前基于磁納米粒子的非侵入式在體溫度測量方法，只能實現(xiàn)點溫度的測量，不能得到組織深處的溫度場分布圖，且溫度測量精度受磁納米粒子在組織深處的濃度分布影響。因此探索一種在不知磁納米粒子濃度分布的情況下實現(xiàn)在體溫度場成像的方法成為磁納米腫瘤熱療領(lǐng)域亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于磁納米粒子順磁特性的在體溫度成像方法，旨在實現(xiàn)不知磁納米粒子濃度分布的情況下準(zhǔn)確地檢測到一維在體溫度場。
[0006]一種磁納米溫度成像方法，包括如下步驟:
[0007]( 1)將磁納米試劑置放于一維待測空間；
[0008](2)向磁納米試劑所在一維空間同時施加恒定直流磁場Hd。= b和交流激勵磁場，采集待測空間磁納米試劑的交流磁化強度信號，獲取該交流磁化強度信號的各奇次諧波幅值A(chǔ)1, Af A2^1,諧波個數(shù)j≥2, b為恒定直流磁場的幅值；
[0009](3)保持步驟(2)中的交流激勵磁場不變，將步驟(2)中的恒定直流磁場替換為組合直流磁場
【權(quán)利要求】
1.一種磁納米溫度成像方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將磁納米試劑置放于待測一維空間； (2)向磁納米試劑所在一維空間同時施加恒定直流磁場Hdc=b和交流激勵磁場,采集待測空間磁納米試劑的交流磁化強度信號，獲取該交流磁化強度信號的各奇次諧波幅值A(chǔ)1, A3…A2j_1;諧波個數(shù)j ≥ 2, b為恒定直流磁場的幅值； (3)保持步驟(2)中的交流激勵磁場不變，將步驟(2)中的恒定直流磁場替換為組合直流磁場氧
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁納米溫度成像方法，其特征在于，通過移動直流磁場產(chǎn)生裝置改變直流梯度磁場相對一維待測空間的起始位置或者通過改變激勵線圈的電流改變直流梯度磁場相對一維待測空間的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁納米溫度成像方法，其特征在于，所述步驟(2)和(3)采用數(shù)字相敏檢波方法或最小二乘系統(tǒng)參數(shù)辨識方法檢測磁納米粒子交流磁化強度信號的各奇次諧波幅值。
4.一種磁納米溫度成像系統(tǒng)，其特征在于，包括:恒定直流磁場產(chǎn)生裝置，用于向磁納米試劑所在一維空間施加恒定直流磁場Hd。= b，其中，b為恒定直流磁場的幅值； 組合直流磁場產(chǎn)生裝置，用于向磁納米試劑所在一維空間施加組合直流磁場
【文檔編號】A61B5/01GK103892809SQ201410128659
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】劉文中, 皮仕強, 毛文平, 鐘景, 何樂 申請人:華中科技大學(xué)