基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于磁粒子成像和磁热疗融合领域，具体涉及一种基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置，旨在解决现有磁粒子成像和磁热疗融合装置定位不准、热疗效率低以及功耗高的问题。本发明专利技术装置包括：移动床、控制装置、显示装置、图像处理装置、冷却系统；还包括永磁体对、磁热线圈、接收线圈对、激励线圈对和驱动线圈对；永磁体对，用于生成磁场自由点FFP；驱动线圈对，用于产生匀强磁场，对FFP进行一个方向的移动；激励线圈对，用于通入设定频率的电流激发磁纳米粒子产生磁粒子响应信号；接收线圈，用于接收磁纳米粒子的磁粒子响应信号；磁热线圈，用于产生高频磁热信号。本发明专利技术降低了设备的功耗，同时让同时成像和磁热疗成为可能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置


[0001]本专利技术属于磁粒子成像和磁热疗融合领域，具体涉及一种基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置。

技术介绍

[0002]磁粒子成像（MPI）技术自2005年提出以来一直饱受关注，它被认为在血管造影、心脏成像、细胞示踪、癌症成像和磁热疗（MH）等领域有很大的应用前景。MPI和MH结合有天然的优势：它们可以共用一种粒子、都是利用外加交变磁场对磁粒子的作用来分别成像和产热等，这让二者的结合成为研究热点。
[0003]MPI是利用磁纳米粒子的非线性磁化特性来形成其浓度图像的一种新型成像方式。MPI中的选择场根据粒子的行为将空间分为磁场自由区和饱和区。目前选择场的形成方式主要有电磁线圈和永磁体两种。永磁体相比于电磁线圈来说最明显的优势就是功耗低。
[0004]研究发现，热疗能有效地治疗多种疾病，包括各种癌症、帕金森、阿尔兹海默症和肥胖等。MH是热疗的一种，利用外加高频交变磁场下磁纳米粒子通过磁滞损失而产热。近年来磁热疗以其治疗深度无限制、允许对组织深层加热和加热过程无创等优点而备受关注。在这些研究中，磁热疗治疗肿瘤显示出诱人的前景。在这个领域中，如何实现热疗过程的实时监测和精准热疗是亟待解决的问题。
[0005]MPI和MH的结合有望解决这些问题。首先MPI有望实现对热疗过程的实时引导，因为它具有实时成像能力，能提供及时的反馈。其次MPI中形成的磁场将磁纳米粒子有效地划分在磁场自由区和饱和区两个区域中。磁场自由区的粒子能够随着磁热产生的磁场自由偏转，而饱和区的粒子的偏转会被束缚，这样就完成了对加热区域的约束，有望实现热疗的精准定位。
[0006]目前，已经有报道初步实现了MPI和MH的融合，但是该设备不能实现实时反馈，而且该报道用电磁铁生成磁场自由区，要完成成像和热疗功耗很大。本专利技术提出一种基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置，可以通过MPI对精确定位的热疗过程实时监测，同时可以根据反馈不断调整热疗参数。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有磁粒子成像和磁热疗融合装置定位不准、热疗效率低以及功耗高的问题，本专利技术提出了一种基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置，包括移动床、控制装置、显示装置、图像处理装置、冷却系统；该融合装置还包括永磁体对、磁热线圈、接收线圈对、激励线圈对和驱动线圈对；所述永磁体对中的两个永磁体为圆饼形；所述永磁体对中的两个永磁体共轴；所述永磁体对，用于生成磁场自由点FFP；所述驱动线圈对中的两个驱动线圈共轴，分别平行设置于永磁体对两个永磁体的内侧；所述驱动线圈对，用于产生匀强磁场，对FFP进行一个方向的移动；
所述激励线圈对中的两个激励线圈共轴；所述激励线圈对与所述永磁体对的轴线正交；所述激励线圈对，用于通入设定频率的电流激发磁纳米粒子产生磁粒子响应信号，还用于对FFP进行垂直于第一方向的方向移动；所述第一方向为所述驱动线圈移动FFP的方向；所述接收线圈对中的两个接收线圈共轴，分别平行设置于激励线圈对两个激励线圈的内侧；所述接收线圈，用于接收磁纳米粒子的磁粒子响应信号；所述磁热线圈为螺旋管；所述磁热线圈设置于所述接收线圈对、所述驱动线圈对的包围空间中；所述磁热线圈的轴线垂直于所述接收线圈对、所述驱动线圈对的轴线构成的平面；所述磁热线圈，用于产生高频磁热信号；所述控制装置，配置为按照设定的控制指令控制永磁体对生成FFP、控制驱动线圈对、激励线圈对移动FFP、控制磁热线圈生成高频磁热信号、控制移动床的移动深度、控制冷却系统的液压，实现对目标对象进行扫描成像及对目标对象的设定部位进行热疗。
[0008]在一些优选的实施方式中，所述基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置以所述磁热线圈的轴线方向为方向，以所述永磁体对的轴线方向为方向。
[0009]在一些优选的实施方式中，所述移动床，用于承载目标对象并沿所述基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置的y方向移动至预设位置。
[0010]在一些优选的实施方式中，所述驱动线圈对中的驱动线圈为亥姆赫兹线圈。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述控制装置对目标对象进行扫描成像以及热疗的方法为：S100，通过所述永磁对中的永磁体生成磁场自由点FFP，然后依次对所述磁热线圈、所述接收线圈对、所述激励线圈对和所述驱动线圈对中的线圈通入电流，形成可移动的FFP；S200，控制S100形成的可移动的FFP对移动床上的目标对象扫描，并解码所述接收线圈对中的两个接收线圈接收的磁粒子响应信号；S300，对所述磁粒子响应信号进行重建，得到MPI图像；S400，根据MPI图像，确定热疗方案；所述热疗方案包括待热疗的部位以及各部位热疗的先后顺序、热疗时间及各部位热疗区域大小；S500，根据所述热疗方案，调整所述永磁体对中永磁体的位置将FFP移动至目标对象待热疗的部位，并对所述磁热线圈通入电流对待热疗部位进行热疗；S600，在对待热疗部位进行热疗的过程中，对所述激励线圈对中的激励线圈通入设定频率的电流激发磁纳米粒子产生磁粒子响应信号，通过所述接收线圈对中接收线圈接收磁粒子响应信号以形成待热疗部位的局部MPI图像，同步进行成像与热疗，直至完成所述热疗方案。
[0012]在一些优选的实施方式中，依次对所述磁热线圈、所述接收线圈对、所述激励线圈对和所述驱动线圈对中的线圈通入电流，形成可移动的FFP，其方法为：所述驱动线圈对通入的电流为:；所述磁热线圈通入的电流为: ；所述激励线圈对通入的电流为:
；其中，、、分别表示驱动线圈对、磁热线圈、激励线圈对中的线圈电流的幅值，、、分别表示驱动线圈对、磁热线圈、激励线圈对中的线圈电流的频率，表示时间，表示，即3.1415926。
[0013]在一些优选的实施方式中，在同步进行成像与热疗的过程中，所述激励线圈对产生的激励信号的频率范围为1kHz
‑
50kHz；所述磁热线圈产生的热疗信号的频率范围为100kHz
‑
1MHz。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术降低了设备的功耗，同时提升了定位精度以及热疗效率。
[0015]1）本专利技术将FFP的生成方式改成了永磁体，极大降低了功耗；2）本专利技术的装置在治疗前进行的MPI成像可以对磁热疗进行引导，在热疗过程中，MPI和磁热疗由正交激励实现，通过接收信号滤波，让实时的MPI成像和同步的热疗成为可能。同时永磁体产生的FFP可以实现热疗的局部化、准确化，达到精准热疗的要求。此外，该装置实现肿瘤治疗过程中诊疗一体化的目的，解决热疗过程中因为一些器官磁纳米粒子的积累导致的健康组织损伤的困难。
附图说明
[0016]通过阅读参照以下附图所做的对非限制性实施例所做的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将会变得更明显。
[0017]图1 是本专利技术一种实施例的基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置的框架示意图；图2为本专利技术一种实施例的控制装置对目标对象进行扫描成像以及热疗过程的流程示意图；图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置，包括移动床、控制装置、显示装置、图像处理装置、冷却系统，其特征在于，该融合装置还包括永磁体对、磁热线圈、接收线圈对、激励线圈对和驱动线圈对；所述永磁体对中的两个永磁体为圆饼形；所述永磁体对中的两个永磁体共轴；所述永磁体对，用于生成磁场自由点FFP；所述驱动线圈对中的两个驱动线圈共轴，分别平行设置于永磁体对两个永磁体的内侧；所述驱动线圈对，用于产生匀强磁场，对FFP进行一个方向的移动；所述激励线圈对中的两个激励线圈共轴；所述激励线圈对与所述永磁体对的轴线正交；所述激励线圈对，用于通入设定频率的电流激发磁纳米粒子产生磁粒子响应信号，还用于对FFP进行垂直于第一方向的方向移动；所述第一方向为所述驱动线圈移动FFP的方向；所述接收线圈对中的两个接收线圈共轴，分别平行设置于激励线圈对两个激励线圈的内侧；所述接收线圈，用于接收磁纳米粒子的磁粒子响应信号；所述磁热线圈为螺旋管；所述磁热线圈设置于所述接收线圈对、所述驱动线圈对的包围空间中；所述磁热线圈的轴线垂直于所述接收线圈对、所述驱动线圈对的轴线构成的平面；所述磁热线圈，用于产生高频磁热信号；所述控制装置，配置为按照设定的控制指令控制永磁体对生成FFP、控制驱动线圈对、激励线圈对移动FFP、控制磁热线圈生成高频磁热信号、控制移动床的移动深度、控制冷却系统的液压，实现对目标对象进行扫描成像及对目标对象的设定部位进行热疗。2.根据权利要求1所述的基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置，其特征在于，所述基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置以所述磁热线圈的轴线方向为 方向，以所述永磁体对的轴线方向为方向。3.根据权利要求2所述的基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置，其特征在于，所述移动床，用于承载目标对象并沿所述基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置的y方向移动至预设位置。4.根据权利要求3所述的基于正交激励的磁粒子成像和磁热疗融合装置，其特征在于，所述驱动线圈对中的驱动线圈为亥姆赫兹线圈。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田捷，雷思奥，何杰，安羽，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：