磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法

技术特征：
1.一种磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法，应用于mpi装置，所述mpi装置包括控制子系统、发射子系统、接收子系统、电流传感子系统；其特征在于，该方法包括：s100，采集所述mpi装置中待成像的目标样品的磁粒子响应信号及电流强度信号，作为输入信号；s200，基于所述输入信号，结合设定的调制所需参数，循环对所述mpi装置成像过程中无磁场点的瞬时位置进行相位自动调制；所述调制所需参数包括起始延时、单次计算的步进大小、调制一共所需的限定次数；s300，相位自动调制结束后，获取目标特征值、相位偏置；结合所述目标特征值、所述相位偏置，绘制相位自动调制过程曲线并求解所述目标特征值的最优解，对所述目标特征值的最优解求平均，作为相位偏移的最优解；所述目标特征值包括相位自动调制过程重建的一维mpi图像的峰值比值及峰谷位置；s400，根据所述相位偏移的最优解，对所述mpi装置中无磁场点的瞬时位置再次进行相位自动调制，将再次调制过程中获取的瞬时位置作为最终相位偏移校准后的瞬时位置，并对其求导得到瞬时速度。2.根据权利要求1所述的磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法，其特征在于，s100之前还包括：利用磁力计标定所述mpi装置中mpi扫描仪的主磁场中心；标定后，将浓度相同、平行放置的spio样品棒均匀放置在所述mpi装置的载物台的两侧；所述spio样品棒即目标样品对应的spio样品棒；设置所述mpi扫描仪的扫描参数；所述扫描参数包括扫描轨迹、扫描频率、成像视野和时间；将所述载物台推出磁场区域，测量并记录背景信号；背景信号测量后，将所述载物台推入到所述主磁场中心，进而测量并记录所述目标样品的磁粒子响应信号、电流强度信号。3.根据权利要求2所述的磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法，其特征在于，循环对所述mpi装置中无磁场点的瞬时位置进行相位自动调制，其方法为：s201，判断当前的循环次数i是否超过所述调制一共所需的限定次数，若否，则跳转s202，否则，相位自动调制结束；s202，将当前的循环次数与所述单次计算的步进大小相乘，作为当前状态下需要总共步进的延迟时间；将所述当前状态下需要总共步进的延迟时间与所述起始延时相加，作为当前状态目标调制延迟时间；s203，基于所述当前状态目标调制延迟时间、所述电流强度信号，进行相位自动调制，得到新的瞬时位置及其对应的瞬时速度；s204，结合所述磁粒子响应信号，进行磁粒子成像，得到一维mpi图像；提取所述一维mpi图形的特征值，进而得到相位自动调制过程重建的一维mpi图像的目标特征值；s205，基于所述当前状态目标调制延迟时间，计算相位偏置；s206，令i＝i 1，跳转s201。4.根据权利要求3所述的磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法，其特
征在于，基于所述当前状态目标调制延迟时间、所述电流强度信号，进行相位自动调制，得到新的瞬时位置及其对应的瞬时速度，其方法为：获取所述mpi装置成像过程中无磁场点的初始瞬时位置信息；将所述初始瞬时位置信息分解为位置信息、时间坐标两组数据，分别作为第一位置信息、第一时间坐标；将所述第一时间坐标与所述当前状态目标调制延迟时间进行求和，作为第二时间坐标；结合所述第二时间坐标，通过插值方法获取所述第二时间坐标下的位置信息，作为第二位置信息；将所述第一时间坐标与所述第二位置信息进行组合的，作为新的瞬时位置信息，并对其求导，得到瞬时速度。5.根据权利要求2所述的磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法，其特征在于，所述相位自动调制过程重建的一维mpi图像的峰值比值及峰谷位置，其获取方法为：所述峰值比值：h1/h2→
1其中，h1、h2分别表示重建的一维mpi图像的峰值大小；所述峰谷位置：x
valley
→
0.5*fov其中，x
valley
表示重建的一维mpi图像的峰谷位置，fov表示成像视野。6.根据权利要求3所述的磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法，其特征在于，基于所述当前状态目标调制延迟时间，计算相位偏置，其方法为：poffset＝(delay％t)
×
360其中，poffset表示相位偏置，delay表示当前状态目标调制延迟时间，t表示mpi装置激励方向的扫描频率。7.根据权利要求1所述的磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法，其特征在于，绘制相位自动调制过程曲线并求解所述目标特征值的最优解，其方法为：绘制相位自动调制过程曲线，在所述相位自动调制过程曲线中通过插值或拟合的方法计算峰值比值、峰谷位置的最优解。8.一种磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准系统，应用于mpi装置，所述mpi装置包括控制子系统、发射子系统、接收子系统、电流传感子系统；其特征在于，该相位偏移校准系统包括：信号采集模块，配置为采集所述mpi装置中待成像的目标样品的磁粒子响应信号及电流强度信号，作为输入信号；相位自动调制模块，配置为基于所述输入信号，结合设定的调制所需参数，循环对所述mpi装置成像过程中无磁场点的瞬时位置进行相位自动调制；所述调制所需参数包括起始延时、单次计算的步进大小、调制一共所需的限定次数；最优解求解模块，配置为相位自动调制结束后，获取目标特征值、相位偏置；结合所述目标特征值、所述相位偏置，绘制相位自动调制过程曲线并求解所述目标特征值的最优解，对所述目标特征值的最优解求平均，作为相位偏移的最优解；所述目标特征值包括相位自动调制过程重建的一维mpi图像的峰值比值及峰谷位置；
再次调制模块，配置为根据所述相位偏移的最优解，对所述mpi装置中无磁场点的瞬时位置再次进行相位自动调制，将再次调制过程中获取的瞬时位置作为最终相位偏移校准后的瞬时位置，并对其求导得到瞬时速度。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求1-7任一项所述的磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现权利要求1-7任一项所述的磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法。

技术总结
本发明属于磁粒子成像技术领域，具体涉及一种磁粒子成像中无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法，旨在解决现有的无磁场点瞬时位置的相位偏移校准方法需要对MPI装置中每个器件都进行单独的测量或计算，导致工作量大、校准过程所需时间长，调节麻烦的问题。本方法包括：采集磁粒子响应信号及电流强度信号，作为输入信号；基于输入信号，循环对MPI装置成像过程中无磁场点的瞬时位置进行相位自动调制；相位自动调制结束后，求解相位偏移的最优解；根据相位偏移的最优解，对MPI装置中无磁场点的瞬时位置再次进行相位自动调制，得到最终相位偏移校准后的瞬时位置、瞬时速度。本发明不需要对硬件进行设置，大大降低相位调制难度、方便人员操作。员操作。员操作。


技术研发人员：田捷 卞忠伟 张泽宇 安羽
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/10/25