【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲磁粒子成像系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月16日提交的美国临时申请号62/546,395的优先权，所述申请的全部内容通过引用并入本文。本专利技术是在政府支持下在授权号EB019458和MH106053下进行并由美国国立卫生研究院授予。政府享有本专利技术的某些权利。
技术介绍
本专利技术当前要求保护的实施方案的领域涉及磁粒子成像(MPI)装置和方法。MPI是构建磁纳米粒子示踪剂在感兴趣的区域中的图像的成像模态。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方案的脉冲磁粒子成像系统包括磁场产生系统，所述磁场产生系统包括至少一个磁体，所述磁场产生系统在磁粒子成像系统的观察区域内提供空间结构化磁场，使得空间结构化磁场将具有用于其中具有磁纳米粒子示踪剂分布的被观察对象的无场区域(FFR)。脉冲磁粒子成像系统还包括布置在观察区域附近的脉冲激励系统，所述脉冲激励系统包括电磁体和电连接到电磁体以向电磁体提供激励波形的脉冲序列发生器，其中电磁体在被提供激励波形时在观察区域内产生激励磁场，以通过移位FFR的位置或条件中的至少一者来从中感应出激励信号。脉冲磁粒子成像系统还包括布置在观察区域附近的检测系统，所述检测系统被配置成检测激励信号以提供检测信号。激励波形包括瞬变部分和基本上恒定的部分。根据本专利技术的实施方案的使用磁纳米粒子示踪剂对对象成像的方法包括：向对象提供磁纳米粒子示踪剂；施加具有FFR的空间结构化磁场，使得FFR和空间结构化磁场的周围区域在包含磁纳米粒子示踪剂的至...
【技术保护点】
1.一种脉冲磁粒子成像系统，其包括：/n包括至少一个磁体的磁场产生系统，所述磁场产生系统在所述磁粒子成像系统的观察区域内提供空间结构化磁场，使得所述空间结构化磁场将具有用于被观察对象的无场区域(FFR)，所述被观察对象在其中具有磁纳米粒子示踪剂分布；/n布置在所述观察区域附近的脉冲激励系统，所述脉冲激励系统包括电磁体和电连接到所述电磁体以向所述电磁体提供激励波形的脉冲序列发生器，其中所述电磁体在被提供所述激励波形时在所述观察区域内产生激励磁场，以通过移位所述FFR的位置或条件中的至少一者来从中感应出激励信号；以及/n布置在所述观察区域附近的检测系统，所述检测系统被配置成检测所述激励信号以提供检测信号，/n其中所述激励波形包括瞬变部分和基本上恒定的部分。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170816 US 62/546,3951.一种脉冲磁粒子成像系统，其包括：
包括至少一个磁体的磁场产生系统，所述磁场产生系统在所述磁粒子成像系统的观察区域内提供空间结构化磁场，使得所述空间结构化磁场将具有用于被观察对象的无场区域(FFR)，所述被观察对象在其中具有磁纳米粒子示踪剂分布；
布置在所述观察区域附近的脉冲激励系统，所述脉冲激励系统包括电磁体和电连接到所述电磁体以向所述电磁体提供激励波形的脉冲序列发生器，其中所述电磁体在被提供所述激励波形时在所述观察区域内产生激励磁场，以通过移位所述FFR的位置或条件中的至少一者来从中感应出激励信号；以及
布置在所述观察区域附近的检测系统，所述检测系统被配置成检测所述激励信号以提供检测信号，
其中所述激励波形包括瞬变部分和基本上恒定的部分。
2.根据权利要求1所述的脉冲磁粒子成像系统，其还包括电磁屏蔽体，所述电磁屏蔽体被布置成将所述观察区域包封在其中，以将所述观察区域与至少所述磁场产生系统和所述脉冲磁粒子成像系统周围的环境电磁隔离。
3.根据权利要求2所述的脉冲磁粒子成像系统，其中至少所述脉冲激励系统的发射部分和所述检测系统的接收部分被包封在所述电磁屏蔽体内。
4.根据权利要求1所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述磁场产生系统还包括无源磁场聚焦元件，所述无源磁场聚焦元件包括软磁材料，所述软磁材料被配置成某个形状并且相对于所述至少一个磁体布置以便将磁场线聚焦或形成为其中所需的形状。
5.根据权利要求1所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述检测系统被配置成基本上仅在所述激励波形的所述基本上恒定的部分期间检测所述激励信号以提供所述检测信号。
6.根据权利要求1所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述激励波形的所述基本上恒定的部分为至少500纳秒且小于500毫秒。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述激励波形的所述基本上恒定的部分恒定在所述激励波形的目标振幅的大约10％以内。
8.根据权利要求1所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述激励波形的所述瞬变部分的持续时间具有至少100纳秒且小于100微秒。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述激励波形包括磁化准备部分和读出部分，所述磁化准备部分包括所述瞬变部分的至少一部分，并且所述读出部分包括所述恒定部分的至少一部分。
10.根据权利要求9所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述磁化准备部分基于在所述读出部分之前所述示踪剂的磁弛豫性质，动态地配置在所述FFR附近的示踪剂磁化的状态。
11.根据权利要求10所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述磁化准备选择性地使来自在所述读出部分期间与指定弛豫状态相关联的示踪剂的信号无效。
12.根据权利要求10所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述磁化准备对所述示踪剂磁化进行编码，以基于磁弛豫性质选择性地衰减信号或使信号无效。
13.根据权利要求9所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述读出部分大于所述FFR中的所述磁纳米粒子示踪剂的弛豫时间。
14.根据权利要求9所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述读出部分足够长，以在所述FFR中的所述磁纳米粒子示踪剂中建立稳态磁化。
15.根据权利要求9所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述读出部分比所述FFR中的所述磁纳米粒子示踪剂的弛豫时间短。
16.根据权利要求1所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述激励波形包括多个脉冲，所述多个脉冲中的每个脉冲包括瞬变部分。
17.根据权利要求16所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述激励波形包括多个恒定部分，
其中所述激励波形包括多个磁化准备部分和多个读出部分，使得所述多个磁化准备部分中的每个磁化准备部分包括所述多个脉冲中的至少一个的至少一个瞬变部分，并且使得所述多个读出部分中的每个所述读出部分包括所述多个恒定部分中的至少一个恒定部分的至少一部分。
18.根据权利要求1至16中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述FFR是限定纵向方向的无场线，并且所述激励波形至少部分地施加在所述无场线的所述纵向方向上，以便通过在磁场空间中移位对应的无场线结构但保持所述无场线结构的形状和空间位置来改变所述无场线的条件。
19.根据权利要求1至16中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述FFR是限定纵向方向的无场线，并且所述激励波形至少部分地施加在与所述无场线的所述纵向方向正交的平面中以改变所述无场线的位置。
20.根据权利要求16所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述脉冲序列发生器被配置成提供所述多个脉冲，使得每个脉冲具有预选的形状、幅度、宽度或脉冲间周期中的至少一者，以提供特定的脉冲序列编码。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述脉冲序列发生器被配置成提供包括以脉冲间部分分开的多个脉冲的激励波形，并且
其中所述多个脉冲中的每个脉冲包括瞬变部分。
22.根据权利要求1至20中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述脉冲序列发生器被配置成提供包括以恒定脉冲间部分分开的多个脉冲的激励波形，并且
其中所述多个脉冲中的每个脉冲在瞬变部分之间具有基本上恒定的部分。
23.根据权利要求20所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述激励波形近似于有限持续时间的方波。
24.根据权利要求20所述的脉冲磁粒子成像系统，其中对于所述脉冲波形的至少一部分，所述多个脉冲的连续脉冲之间的每个恒定部分大于前面的恒定部分。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述脉冲激励系统包括由非谐振滤波器链中的线性放大器供电的LR电路。
26.根据权利要求25所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述LR电路的电感在1微亨和50微亨之间。
27.根据权利要求25所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述LR电路的电感在1微亨和30微亨之间。
28.根据权利要求1至24中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述脉冲激励系统包括谐振开关电路。
29.根据权利要求5所述的脉冲磁粒子成像系统，其中所述检测系统包括增益控制电路，以相对于所述检测信号的具有较大的馈通污染的部分来放大所述检测信号的具有较小的馈通污染的部分。
30.根据权利要求1至24中任一项所述的脉冲磁粒子成像系统，其还包括信号处理器，所述信号处理器被配置成与所述检测系统通信以从...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·M·科诺利，帕特里克·W·古德威尔，丹尼尔·汉斯莱，郑智伟，郑波，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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