【技术实现步骤摘要】
一种饱和磁化状态下磁声磁粒子浓度图像重建方法
[0001]本专利技术属于浓度分布图像重建
，具体涉及一种基于最小二乘QR分解法
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梯形公式法的饱和磁化状态下磁声磁粒子浓度图像重建方法。
技术介绍
[0002]磁性纳米粒子(MNPs)因其低毒性、良好的生物相容性、磁响应性以及在外加磁场作用下的可控性在生物医学领域得到广泛应用，包括：磁热疗、药物递送、靶向治疗、基因治疗等。磁粒子成像(Magnetic Particle Imaging,MPI)是最早将磁纳米粒子应用于医学诊断的成像方法，2005年，Gleich B等人首次在Nature上对MPI成像方法进行报道。但其空间分辨率受理论和设备因素的影响，目前在1
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5mm，为进一步提高空间分辨率，2020年，史晓玉等人首次提出了感应式磁声磁粒子浓度成像(Magneto
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Acoustic Concentration Tomography with Magnetic Induction MACT
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MI)，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种饱和磁化状态下磁声磁粒子浓度图像重建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、设定饱和磁化状态下磁声磁粒子的仿真初始条件，基于预设的仿真模型，获取超声换能器处的声压数据和重建区域处的梯度磁场数据；所述重建区域是以磁纳米粒子群为中心选取Wmm
×
Wmm的区域作为重建区域，对重建区域进行有限元划分，划分成M
×
M个网格；重建区域处的梯度磁场数据包括每个网格处的梯度磁场数据；步骤二、利用每个超声换能器处获取的声压数据构建声压矩阵，利用所述重建区域处的梯度磁场数据构建系统矩阵，该系统矩阵用于描述声压与磁性纳米粒子的浓度偏导数之间存在直接的对应关系；步骤三、利用步骤二中构建的声压矩阵和系统矩阵用LSQR方法获取磁性纳米粒子的浓度偏导数分布；步骤四、利用磁性纳米粒子浓度偏导数分布获取磁性纳米粒子浓度分布，从而获得饱和磁化状态下磁声磁粒子浓度重建图像。2.根据权利要求1所述的一种饱和磁化状态下磁声磁粒子浓度图像重建方法，其特征在于，步骤一中设定饱和磁化状态下磁声磁粒子的仿真初始条件，基于预设的仿真模型，获取超声换能器处的声压数据和重建区域处的梯度磁场数据；以磁纳米粒子群为中心选取Nmm
×
Nmm的区域作为重建区域，对重建区域进行有限元划分，划分成M
×
M个网格；重建区域处的梯度磁场数据包括每个网格处的梯度磁场数据；包括：初始化磁纳米粒子参数、Helmholtz线圈和Maxwell线圈电流的仿真条件，选用型号为EMG308作为磁性纳米粒子，磁纳米粒子群置于线圈中心位置处，分别向Helmholtz线圈和Maxwell线圈中通入电流，由Helmholtz线圈提供静磁场B
sat
使磁性纳米粒子达到饱和状态，由Maxwell线圈提供均匀梯度磁场B
g
；以磁纳米粒子群为中心，以固定的扫描半径画圆圈，在该圆圈上离散设置多个超声换能器，获取每个超声换能器接收的多个时间点的声压数据，并获取每个超声换能器处的原始声场p(r,t)。3.根据权利要求1所述的一种饱和磁化状态下磁声磁粒子浓度图像重建方法，其特征在于，以磁纳米粒子群为中心，以固定的扫描半径画圆圈，在该圆圈上离散设置165个超声换能器，获取每个超声换能器接收的470个时间点的声压数据；以磁纳米粒子群为中心选取50mm
×
50mm的区域作为重建区域，对重建区域进行有限元划分，划分成250
×
250个网格。4.根据权利要求2所述的一种饱和磁化状态下磁声磁粒子浓度图像重建方法，其特征在于，利用每个超声换能器处获取的声压数据构建声压矩阵，利用所述重建区域处的梯度磁场数据构建系统矩阵，该系统矩阵用于描述声压与磁性纳米粒子的浓度偏导数之间存在直接的对应关系，包括：磁性纳米粒子受到的磁力表示为式(1)中，f(r
′
,t)为t时刻磁性纳米粒子受到的磁力；r
′
为所求声源点的位置，t为时间；N(r
′
)为磁性纳米粒子的浓度；m表示磁性纳米粒子的磁矩；为t时刻声源点位
置的梯度磁场大小；e
z
表示z方向上的单位向量；声源与声压关系式如下：式(2)中，p(r,t)...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫孝姮，许洪，陈伟华，曹媛，李军，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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