【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医学成像，具体涉及一种基于焦斑调制的磁粒子成像方法及系统、图像处理装置。
技术介绍
1、细胞疗法是一种将活细胞注射、移植或植入患者体内以实现药物效果的治疗方法，例如，癌症的car-t细胞疗法、干细胞治疗、脑胶质瘤中m2巨噬细胞疗法。car-t细胞疗法是有前景的癌症治疗技术，但是car-t细胞是否发挥作用是治疗过程的一个难题。让car-t细胞吞食磁粒子并注入人体，磁粒子成像(magnetic particle imaging，mpi)技术可以追踪磁粒子的位置，监测car-t细胞在肿瘤是否发挥作用，监测car-t细胞治疗效果。
2、磁粒子成像是一种全新的基于功能和断层影像技术检测磁性纳米粒子空间分布的成像方法。mpi在细胞疗法上有很大的应用潜力，实现高灵敏度、大视野和大深度的细胞示踪。与核医学成像和ct相比，磁粒子成像无电离辐射；与磁共振成像相比，磁粒子成像的细胞示踪灵敏度高2000倍；与超声相比，磁粒子成像具有较大的成像视野和深度。
3、mpi成像系统主要包括局域磁场约束部分、磁场激励部分和信号采集部分，最后通过图像重建得到磁粒子浓度的空间分布图像。mpi的微观物理基础是基于朗之万非线性磁化响应理论。磁粒子具有磁矩，在无外加磁场的情况下，每个磁矩的指向是随机方向，净磁化量为0。如果施加一定的磁场，一些磁矩的方向会指向磁场方向，形成非零的净磁化量。外加磁场的强度越大，越多的磁粒子磁矩指向外加磁场方向，形成越大的净磁化量。磁化量随磁场强度的变化曲线被称为m-h曲线。m-h曲线包含两部分：线性变化区
4、当前的mpi成像方法需要通过空间扫描方法检测生物体内某个特定区域的磁粒子信息。为了得到某个区域的磁粒子的信息，需要采用梯度线圈作为选择场，产生一个很小的磁场自由区，区域内的磁场强度为零。磁场自由区可以是一个点(磁场自由点，ffp)，也可以是一根线(磁场自由线，ffl)。磁场自由区内的磁粒子能够随着外加动态磁场进行自由的翻转，磁化量发生相应改变，接收线圈的磁通量随之改变，产生感应电压信号。而磁场自由区外面的磁纳米粒子被强梯度磁场束缚，磁粒子的磁矩不能被动态激励磁场改变，所以对信号没有贡献。每次采集的信号只来源于特定位置的磁场自由区内的磁粒子，而与磁场自由区外面的磁粒子无关，实现空间定位和扫描。
5、然而当前的mpi成像方法是通过磁粒子一次成像，在磁粒子所在的位置得到一个以磁粒子为中心的亮斑，当两个亮斑的间距较小时，两个磁粒子产生的亮斑会重合很难分辨出这两个磁粒子的具体位置，导致成像时的分辨率较低。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种基于焦斑调制的磁粒子成像方法及系统、图像处理装置，可以解决当前的mpi成像方法的分辨率较低的问题。
2、第一方面，本专利技术实施例提供的一种基于焦斑调制的磁粒子成像方法，所述方法包括：
3、通过第一正交激励磁场激发成像视野中的至少一个磁粒子得到被第一正交激励磁场激发的磁粒子，并根据被第一正交激励磁场激发的磁粒子得到亮斑图像，其中，亮斑图像是由以磁粒子为中心的实心亮斑叠加形成的；
4、通过第二正交激励磁场激发磁粒子得到被第二正交激励磁场激发的磁粒子，并根据被第二正交激励磁场激发的磁粒子得到环形焦斑图像，其中，环形焦斑图像是由以磁粒子为中心的环形焦斑叠加形成的，环形焦斑的内部艾里斑半径小于实心亮斑的艾里斑半径；第一正交激励磁场和第二正交激励磁场为磁场强度不同的正交激励磁场，正交激励磁场是由交流激励磁场、直流偏置磁场和正交梯度选择磁场叠加形成的；
5、在亮斑图像中减去环形焦斑图像，得到高分辨率目标图像，其中，高分辨率目标图像是由以磁粒子为中心的精细亮斑叠加形成的，精细亮斑是通过实心亮斑减去环形焦斑得到的，精细亮斑的艾里斑半径与环形焦斑的内部艾里斑半径相等。
6、在第一方面的一种可能的实现方式中，交流激励磁场和直流偏置磁场为方向相同的一维磁场，正交梯度选择磁场为方向垂直于交流激励磁场和直流偏置磁场的二维磁场。
7、在第一方面的一种可能的实现方式中，在通过第一正交激励磁场激发成像视野中的磁粒子，得到亮斑图像之前；可以调整直流偏置磁场的磁场强度，确定第一正交激励磁场和第二正交激励磁场。
8、在第一方面的一种可能的实现方式中，可以基于傅里叶变换分别对亮斑图像和环形焦斑图像进行去卷积处理，以提高图像的分辨率，得到高分辨率亮斑图像和高分辨率环形焦斑图像；在高分辨率亮斑图像中减去高分辨率环形焦斑图像，得到高分辨率目标图像。
9、在第一方面的一种可能的实现方式中，可以分别对亮斑图像和环形焦斑图像进行傅里叶变换，得到亮斑k-空间图像和环形焦斑k-空间图像；将亮斑k-空间图像除以单点亮斑k-空间图像，以对亮斑k-空间图像进行去卷积，得到亮斑图像的空间分布；将环形焦斑k-空间图像除以单点环形焦斑k-空间图像，以对环形焦斑图像进行去卷积，得到环形焦斑图像的空间分布；别对亮斑图像的空间分布和环形焦斑图像的空间分布进行逆傅里叶变换，得到高分辨率亮斑图像和高分辨率环形焦斑图像。
10、示例性的，单点亮斑k-空间图像是通过对单点亮斑图像进行傅里叶变换得到的，单点亮斑图像是通过第一正交激励磁场激发成像视野中的一个标准磁粒子得到的。
11、示例性的，单点环形焦斑k-空间图像是通过对单点环形焦斑图像进行傅里叶变换得到的，单点环形焦斑图像是通过第二正交激励磁场激发成像视野中的一个标准磁粒子得到的。
12、在第一方面的一种可能的实现方式中，形成第一正交激励磁场的直流偏置磁场的磁场强度与交流激励磁场的磁场强度之比的范围包括：0-50％和60-110％。
13、在第一方面的一种可能的实现方式中，形成第二正交激励磁场的直流偏置磁场的磁场强度与交流激励磁场的磁场强度之比的范围包括：50-60％和110-160％。
14、第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于焦斑调制的磁粒子成像系统，所述系统包括正交激励磁场生成装置、磁粒子成像装置及图像处理装置；
15、正交激励磁场生成装置用于生成第一正交激励磁场，以通过第一正交激励磁场激发成像视野中的至少一个磁粒子，得到被第一正交激励磁场激发的磁粒子；
16、磁粒子成像装置用于根据被第一正交激励磁场激发的磁粒子，得到亮斑图像，其中，亮斑图像是由以磁粒子为中心的实心亮斑叠加形成的；
17、正交激励磁场生成装置还用于生成第二正交激励磁场，以通过第二正交激励磁场激发磁粒子，得到被第二正交激励磁场激发的磁粒子；
18、磁粒子成像装置还用于根据被第二正交激励磁场激本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于焦斑调制的磁粒子成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交流激励磁场和所述直流偏置磁场为方向相同的一维磁场，所述正交梯度选择磁场为方向垂直于所述交流激励磁场和所述直流偏置磁场的二维磁场。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过第一正交激励磁场激发成像视野中的磁粒子，得到亮斑图像之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述亮斑图像中减去所述环形焦斑图像，得到所述高分辨率目标图像，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于傅里叶变换分别对所述亮斑图像和所述环形焦斑图像进行去卷积处理，以提高图像的分辨率，得到高分辨率亮斑图像和高分辨率环形焦斑图像，包括：
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，形成所述第一正交激励磁场的直流偏置磁场的磁场强度与交流激励磁场的磁场强度之比的范围包括：0-50％和60-110％。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，形成所述第二正交激励磁场的直流偏置
8.一种基于焦斑调制的磁粒子成像系统，其特征在于，所述系统包括正交激励磁场生成装置、磁粒子成像装置及图像处理装置；
9.一种图像处理装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理设备执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于焦斑调制的磁粒子成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交流激励磁场和所述直流偏置磁场为方向相同的一维磁场，所述正交梯度选择磁场为方向垂直于所述交流激励磁场和所述直流偏置磁场的二维磁场。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过第一正交激励磁场激发成像视野中的磁粒子，得到亮斑图像之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述亮斑图像中减去所述环形焦斑图像，得到所述高分辨率目标图像，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于傅里叶变换分别对所述亮斑图像和所述环形焦斑图像进行去卷积处理，以提高图像的分辨率，得到高分辨率亮斑图像和高分辨率环形焦斑图像，包括：
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾广，李檀平，卞忠伟，郜鹏，陈雪利，惠辉，田捷，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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