CN110179463B - 一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，使用梯度磁场产生零磁场点，确认激活磁共振信号的样品空间位置，利用不同方向的阶梯三角波驱动磁场来控制直流梯度磁场的零磁场点位置。施加脉冲静磁场与射频脉冲波，检测得到磁纳米粒子液体样品的磁共振频率信息，依据成像范围中不同空间位置的磁纳米试剂共振频率，利用共振频率与磁纳米粒子磁化率的关系获取磁纳米粒子浓度信息与温度信息，最终实现磁纳米温度成像。本发明利用核磁共振技术来获取磁纳米粒子浓度、温度信息实现温度成像，有效提高磁纳米粒子成像的空间分辨率并实现温度分布成像。从仿真数据来看，利用磁共振频率进行温度成像可以很好地提高磁纳米成像的空间分辨率并实现温度成像。

Description

一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法

技术领域

本发明涉及纳米材料测试技术领域，特别是涉及一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法。

背景技术

以磁共振温度成像技术作为引导的肿瘤热疗，作为肿瘤热疗技术与无创测温技术的结合，是临床肿瘤物理治疗研究的焦点。磁共振温度成像技术相对于其他无创测温方法，不会对人体造成伤害，且可以进行任意角度的成像，能够良好地识别肿瘤及其周围组织。然而，磁共振成像的原理决定了其测量结果会受到生命体生理活动、细胞的新陈代谢等因素的影响。

近年来，基于磁纳米颗粒磁温特性的温度测量方法以及磁纳米粒子成像得到了快速的发展。2005年，B.Gleich和J.Weizenencker利用直流梯度磁场进行空间编码，通过检测磁纳米粒子在交流磁场和梯度场作用下的磁化响应信号首次实现磁纳米粒子成像。2009年，John.B.Weaver首次提出利用磁纳米粒子进行温度估计的方法。2011年，刘文中等人通过测量直流磁场下磁纳米粒子的磁化率倒数实现了温度的测量。2012年及2013年，刘文中等人分别实现了交流磁场激励下基于磁纳米粒子磁化强度的温度测量以及三角波激励下基于磁纳米粒子磁化强度的温度测量。

然而，对于温度成像而言，最重要的指标是其空间分辨率以及测温精度，就以上国内外研究情况来看，磁纳米粒子温度成像的实现过程中仍存在有许多问题需要解决。另外，核磁共振成像的空间分辨率在1mm，核磁共振成像测温精度在1℃，对于一些应用，例如，肿瘤磁热疗，需要更高的空间分辨率、更高的测温精度。

发明内容

本发明提供一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，用以解决现有核磁共振温度成像技术存在空间分辨率低且测温结果受环境影响导致精度较低的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，包括：

步骤1、采用直流梯度磁场在磁纳米粒子试剂内产生零磁场空间；

步骤2、采用阶梯三角波驱动磁场，改变所述零磁场空间的零磁场点在所述磁纳米粒子试剂的待成像区域内的位置；

步骤3、在每个所述位置处，施加不同磁场强度的脉冲静磁场及其对应的射频脉冲，通过设置于所述脉冲静磁场中的探测线圈，检测该位置处磁纳米粒子试剂在每一磁场强度下的第一共振频率，并分别基于纯试剂的第二共振频率，得到在每一磁场强度下该位置处磁纳米粒子试剂相对所述纯试剂的频率变化量；

步骤4、基于每个所述位置处对应的多个所述频率变化量，构建以该位置处磁纳米粒子的温度和浓度为变量的方程组，计算得到该位置处磁纳米粒子的温度和浓度，实现温度成像和浓度成像。

本发明的有益效果是：本发明采用磁纳米粒子，求解磁纳米粒子的温度，因磁纳米粒子的特性，避免了在实际治疗应用时因采用水进行磁共振温度成像受病灶区的温度影响而导致温度成像精确度不高的问题。其次，采用阶梯三角波驱动磁场驱动零磁场空间在磁纳米粒子试剂的待成像区域内运动以控制零磁场点的位置，进而求得每个位置处的温度和浓度，通过该方法，可极大提高不论是温度成像还是浓度成像的空间分辨率。另外，通过检测和计算每个零磁场点位置处的磁纳米粒子试剂在多个磁场强度下相对纯试剂的频率变化量，可以通过磁化率公式及磁场强度与温度、浓度的关系式，得到每个频率变化量对应的以温度和浓度为变量的方程，通过联立求解每个位置对应的多个该方程，可精确地获得每个位置处的磁纳米粒子的温度和浓度，且可同步实现温度成像和浓度成像。

上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤4包括：

步骤4.1、基于每个位置处对应的多个所述频率变化量，计算得到该位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化率；

步骤4.2、基于磁纳米粒子的磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式，构建该位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化强度与温度、浓度的方程，形成该位置处磁纳米粒子的磁化强度与温度、浓度的方程组；

步骤4.3、采用最小二乘的反演求解法，求解每个所述位置处对应的所述方程组，得到每个所述位置处磁纳米粒子的温度和浓度，实现温度成像和浓度成像。

本发明的进一步有益效果是：基于频率变化量，计算得到磁化率，进一步基于磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式，构建每个位置处对应的磁化强度与温度、浓度的方程组，可同时得到每个位置处的磁纳米粒子的温度和浓度，实现磁纳米粒子的温度成像。另外，通过最小二乘的反演求解法求解温度和浓度，计算结果精度高。

进一步，所述步骤4.1中，所述磁化率的计算公式为：

Δυ＝υ_S-υ_R；

其中，χ_S为每个所述位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的所述磁化率，χ_R为该磁场强度下所述纯试剂的磁化率，α为角度系数，υ_S为该位置处磁纳米粒子试剂在该磁场强度下的所述第一共振频率，υ_R为该磁场强度下所述纯试剂的所述第二共振频率，υ₀为系统共振频率。

进一步，所述步骤4.2中，所述磁纳米粒子的磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式表示为：

其中，N为每个位置处磁纳米粒子的浓度，M_s为磁纳米粒子的饱和磁化强度，V为磁纳米粒子的体积，H为所述脉冲静磁场的磁场强度，k为波尔兹曼常数，T为该位置处磁纳米粒子试剂的温度。

进一步，所述磁化强度与温度、浓度的方程表示为：

a＝NM_s,b＝M_sV/kT；

其中，M为所述磁纳米粒子试剂的所述磁化强度。

进一步，所述直流梯度磁场的梯度G＞5T/m。

本发明的进一步有益效果是：由于磁纳米粒子的磁化强度仅在低场强下遵循朗之万函数，而梯度场的大小影响成像空间分辨率，因此，合理地选择静磁场的强度和梯度磁场的梯度非常重要，G＞5T/m能提高成像的空间分辨率。

进一步，所述阶梯三角波驱动磁场的频率f≤100Hz。

本发明的进一步有益效果是：本发明采用低频实现驱动零磁场点在磁纳米粒子试剂的待成像区域内移动，实现温度和浓度成像的高分辨率，避免了高频阶梯三角波驱动磁场易带来的弛豫及交流磁化率的问题。

进一步，所述不同磁场强度的脉冲静磁场通过稳定性优于1ppm的电池产生。

本发明的进一步有益效果是：现在的核磁共振一般采用磁铁产生磁场，而能够产生高磁场均匀性的磁铁价格昂贵，且不能够改变磁场强度大小。本发明采用电池驱动，产生脉冲静磁场，首先，磁场强度可以改变，其次，电池驱动的成本较低，另外，采用高稳定性的电池，可以保证磁场的均匀性，保证了磁纳米粒子的温度成像和浓度成像的分辨率。利用电池驱动例如赫姆霍兹线圈可产生稳定的、具有良好均匀性的静磁场。

进一步，所述射频脉冲的频率范围为：

其中，ΔH为所述零磁场空间内梯度场的变化量，γ为磁旋比。

本发明的进一步有益效果是：射频脉冲信号以第二共振频率附近的频率范围在零磁场点处扫描磁纳米粒子试剂，得到第一共振频率，该射频脉冲的频率范围可进一步保证磁纳米粒子的成像空间分辨率。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法的流程框图；

图2为在直流梯度磁场梯度G＝8T/m下零磁场点(FFP)随Z轴驱动线圈激励电流变化的趋势；

图3为在直流梯度磁场梯度G＝8T/m、温度为300K、磁纳米粒子粒径为5nm时磁纳米粒子的浓度成像示意图；

图4为在直流梯度磁场梯度G＝8T/m、温度为300-320K、磁纳米粒子粒径为5nm时磁纳米粒子的温度成像示意图；

图5为二维空间大小为15×15mm、81×81个像素点、直流梯度磁场梯度G＝8T/m、磁纳米粒子粒径为5nm时磁纳米粒子的二维浓度成像的示意图；

图6为二维空间大小为15×15mm、81×81个像素点、直流梯度磁场梯度G＝8T/m、磁纳米粒子粒径为5nm时磁纳米粒子的二维温度成像的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法100，如图1所示，包括：

步骤110、采用直流梯度磁场在磁纳米粒子试剂内产生零磁场空间；

步骤120、采用阶梯三角波驱动磁场，改变零磁场空间的零磁场点在磁纳米粒子试剂的待成像区域内的位置；

步骤130、在每个位置处，施加不同磁场强度的脉冲静磁场及其对应的射频脉冲，通过设置于脉冲静磁场中的探测线圈，检测该位置处磁纳米粒子试剂在每一磁场强度下的第一共振频率，并分别基于纯试剂的第二共振频率，得到在每一磁场强度下该位置处磁纳米粒子试剂相对纯试剂的频率变化量；

步骤140、基于每个位置处对应的多个频率变化量，构建以该位置处磁纳米粒子的温度和浓度为变量的方程组，计算得到该位置处磁纳米粒子的温度和浓度，实现温度成像和浓度成像。

需要说明的是，步骤110中，使用直流梯度磁场在待成像区域Ω内产生零磁场空间，单个像素内的磁场强度H_G(X)＝G·(X₀-X)，梯度场的梯度大小可决定磁纳米粒子的成像分辨率，可根据实际需要设定直流梯度磁场的梯度。其中，G为直流梯度磁场的梯度，X为空间位置坐标，X₀为直流梯度磁场为零的点(即零磁场点)。

步骤120中，利用频率为f的低频阶梯三角波驱动磁场H_TRI(f,t)控制零磁场点X₀(X₀∈Ω)的位置，使成像空间区域Ω的零磁场点

能随其变化扫描整个成像空间区域，进而零磁场点可以是成像空间区域中的任一点，能够保证较高的温度成像和浓度成像的空间分辨率。

纯试剂为磁纳米粒子试剂所使用的溶剂，即第二共振频率为未放入磁纳米粒子时纯试剂的共振频率。

本实施例的一种基于磁共振频率的高分辨率磁纳米粒子温度与浓度成像方法，其主要创新在于利用核磁共振技术来获取磁纳米粒子浓度、温度信息实现温度成像，有效提高磁纳米粒子成像的空间分辨率并实现温度分布成像。使用梯度磁场产生零磁场点确认激活磁共振信号的样品空间位置，利用不同方向的阶梯三角波驱动磁场来控制直流梯度磁场的零磁场点位置。施加脉冲静磁场与射频脉冲波，检测得到磁纳米粒子液体样品的磁共振频率信息，依据成像范围中不同空间位置的磁纳米试剂共振频率，利用共振频率与磁纳米粒子磁化率的关系获取磁纳米粒子浓度信息与温度信息，最终实现磁纳米温度成像。

本实施例采用磁纳米粒子，求解磁纳米粒子的温度，因磁纳米粒子的特性，避免了在实际治疗应用时因采用水进行磁共振温度成像受病灶区的温度影响而导致温度成像精确度不高的问题。其次，采用阶梯三角波驱动磁场驱动零磁场空间在磁纳米粒子试剂的待成像区域内运动以控制零磁场点的位置，进而求得每个位置处的温度和浓度，通过该方法，可极大提高不论是温度成像还是浓度成像的空间分辨率。另外，通过检测和计算每个零磁场点位置处的磁纳米粒子试剂在多个磁场强度下相对纯试剂的频率变化量，可以通过磁化率公式及磁场强度与温度、浓度的关系式，得到每个频率变化量对应的以温度和浓度为变量的方程，通过联立求解每个位置对应的多个该方程，可精确地获得每个位置处的磁纳米粒子的温度和浓度，且可同步实现温度成像和浓度成像。

优选的，步骤140包括：

步骤141、基于每个位置处对应的多个频率变化量，计算得到该位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化率；

步骤142、基于磁纳米粒子的磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式，构建该位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化强度与温度、浓度的方程，形成该位置处磁纳米粒子的磁化强度与温度、浓度的方程组；

步骤143、采用最小二乘的反演求解法，求解每个位置处对应的所述方程组，得到每个位置处磁纳米粒子的温度和浓度，实现温度成像和浓度成像。

优选的，步骤141中，磁化率的计算公式为：

Δυ＝υ_S-υ_R；

其中，χ_S为每个位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化率，χ_R为该磁场强度下纯试剂的磁化率，α为角度系数，υ_S为该位置处磁纳米粒子试剂在该磁场强度下的第一共振频率，υ_R为该磁场强度下纯试剂的第二共振频率，υ₀为系统共振频率。

需要说明的是，α的值通常由样品的几何形状及样品管与外界磁场的相对方向共同决定，当样品方向与磁场方向垂直时，α＝2π；当样品方向与磁场方向平行时，α＝0。

进一步，步骤142中，磁纳米粒子的磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式表示为：

其中，N为每个位置处磁纳米粒子的浓度，M_s为磁纳米粒子的饱和磁化强度，V为磁纳米粒子的体积，H为脉冲静磁场的磁场强度，k为波尔兹曼常数，T为该位置处磁纳米粒子试剂的温度。

进一步，磁化强度与温度、浓度的方程表示为：

a＝NM_s,b＝M_sV/kT；

其中，M为磁纳米粒子试剂的磁化强度。

需要说明的是，在零磁场点处磁纳米粒子试剂在脉冲静磁场激励下，磁纳米粒子的磁化强度与温度的敏感特性方程式为

则磁纳米粒子的磁化强度为：

例如，每个零磁场位置处，设置两个不同磁场强度的脉冲静磁场，则得到两个磁化强度与温度、浓度的方程，联立得到方程组：

利用最小二乘的反演求解方法求解温度、浓度信息，具体如下：

将基于朗之万函数模型获得的非线性方程组转化为：

M₁和M₂通过磁化率χ_s和磁场强度H求得，为已知量。当误差平方和达到最小时，可以得到a和b的最优解a*和b*，则求解的温度

浓度

将不同位置试剂在不同磁场强度下的第一共振频率带入方程，即可得到不同位置的试剂的浓度与温度，进而实现整个空间的温度成像。

优选的，直流梯度磁场的梯度G＞5T/m。

可使用麦克斯韦线圈产生直流梯度磁场。由于磁纳米粒子的磁化强度仅在低场强下遵循朗之万函数，而梯度场的大小影响成像空间分辨率，因此，合理地选择静磁场的强度和梯度磁场的梯度非常重要，优选直流梯度磁场梯度G>5T/m。

优选的，阶梯三角波驱动磁场的频率f≤100Hz。

高频阶梯三角波驱动磁场易带来弛豫，使得粒子磁化率不再符合静态模型并导致温度和浓度的测试精度低，本实施例采用低频实现驱动零磁场点在磁纳米粒子试剂的待成像区域内移动。

阶梯三角波驱动磁场的每一个阶梯的时间宽度为1/(4f)，f为阶梯三角波驱动磁场的频率。阶梯三角波驱动磁场在时域上呈现阶梯变化，利用频率为f的阶梯三角波驱动磁场H_TRI(f,t)控制零磁场点X₀(X₀∈Ω)的位置，每一个阶梯的时间宽度等于1/(4f)，阶梯三角波驱动磁场使成像空间区域的零磁场点

能随其变化而扫描整个成像空间区域，检测出不同位置的样品磁共振频率变化量以实现空间中样品的温度图像，保证温度成像和浓度成像具有较高的高空间分辨率。

进一步，不同磁场强度的脉冲静磁场通过稳定性优于1ppm的电池产生。

现在的核磁共振一般采用磁铁产生磁场，而能够产生高磁场均匀性的磁铁价格昂贵，且不能够改变磁场强度大小。本实施例采用电池驱动，产生脉冲静磁场，首先，磁场强度可以改变，其次，电池驱动的成本较低，另外，采用高稳定性的电池，可以保证磁场的均匀性，保证了磁纳米粒子的温度成像和浓度成像的分辨率。利用电池驱动例如赫姆霍兹线圈可产生稳定的、具有良好均匀性的静磁场。

进一步，射频脉冲的频率范围为：

其中，ΔH为零磁场空间内梯度场的变化量，γ为磁旋比。

利用一个与脉冲静磁场方向垂直的线圈产生射频脉冲信号，该射频脉冲信号以第二共振频率附近的频率范围在零磁场点处扫描磁纳米粒子试剂，得到第一共振频率。该频率范围进一步保证了磁纳米粒子的成像空间分辨率。

在编写射频脉冲序列时，射频脉冲频率范围越窄，则扫描的零磁场点附近空间大小越小，成像精度越高。

例如，仿真实例一(一维温度成像)：

(1)仿真模型与测试说明：

为了研究利用磁共振频率，求解磁纳米粒子的磁化率，实现温度成像的可行性和优越性。本例设置静磁场脉冲强度分别为0.05T、0.06T，直流梯度磁场梯度G为8T/m，磁纳米粒子粒径V为5nm，磁纳米粒子的饱和磁化强度M_s为477kA/m时，对该方法进行成像仿真分析。零磁场点(FFP)随Z轴驱动线圈激励电流变化的趋势仿真结果如图2，成像视场绝对温度T为300K时的浓度成像仿真结果如图3，绝对温度T范围为295-325K时温度成像仿真结果如图4；

(2)仿真试验结果：

图2反应了零磁场点(FFP)随Z轴驱动线圈激励电流变化的趋势，零磁场点位置在z轴方向的位移与激励电流近似线性关系。

图3反映了直流梯度磁场梯度G＝8T/m,绝对温度T为300K，磁纳米粒子粒径为5nm时磁纳米浓度成像结果。从仿真结果可以看出，利用磁共振频率求解磁纳米粒子的磁化率，可以较好地获得磁纳米粒子浓度的空间分布图像。

图4反映了直流梯度磁场梯度G＝8T/m，温度范围为295-335K，磁纳米粒子粒径为5nm时磁纳米温度成像结果。可以发现利用磁共振频率求解磁纳米粒子磁化率，能够实现磁纳米温度成像。

仿真实例二(二维成像)：

(1)仿真模型与测试说明：

为了研究利用磁共振频率求解磁纳米粒子磁化率，实现温度成像的可行性和优越性，在二维空间大小为15×15mm，81×81个像素点，设置脉冲静磁场强度分别为0.05T、0.06T，绝对温度T范围为295-335K，横向、纵向直流梯度磁场梯度G为8T/m，磁纳米粒子粒径为5nm，磁纳米粒子的饱和磁化强度M_s为477kA/m，对该方法进行成像仿真分析。绝对温度T为300K时的浓度成像仿真结果如图5；成像视场绝对温度T范围为295-335K时温度成像仿真结果如图6。

(2)仿真模型与测试说明：

图5为磁纳米粒子粒径为5nm的二维温度浓度仿真结果，绝对温度T为300K，反映了利用磁共振频率求解磁纳米粒子磁化率，实现高空间分辨率的磁纳米温度成像的可行性。

图6反映了直流梯度磁场梯度G＝8T/m，成像空间温度范围为295-335K，磁纳米粒子粒径为5nm时磁纳米温度成像结果。图中的着色反应了温度信息，着色的不透明度反应了浓度信息。可以发现利用磁共振频率求解磁纳米粒子磁化率能够实现磁纳米温度成像。

从仿真数据来看，利用磁共振频率进行温度成像可以很好地提高磁纳米成像的空间分辨率并实现温度成像。因此，这种基于磁共振频率的高分辨率磁纳米粒子温度成像方法能够为实现更高空间分辨率的温度成像提供可靠的方法。

实施例二

一种存储介质，存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行上述任一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法。

相关技术方案同实施例一，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，包括：

步骤1、采用直流梯度磁场在磁纳米粒子试剂内产生零磁场空间；

步骤2、采用阶梯三角波驱动磁场，改变所述零磁场空间的零磁场点在所述磁纳米粒子试剂的待成像区域内的位置；

步骤3、在每个所述位置处，施加不同磁场强度的脉冲静磁场及其对应的射频脉冲，通过设置于所述脉冲静磁场中的探测线圈，检测该位置处磁纳米粒子试剂在每一磁场强度下的第一共振频率，并分别基于纯试剂的第二共振频率，得到在每一磁场强度下该位置处磁纳米粒子试剂相对所述纯试剂的频率变化量；

步骤4、基于每个所述位置处对应的多个所述频率变化量，构建以该位置处磁纳米粒子的温度和浓度为变量的方程组，计算得到该位置处磁纳米粒子的温度和浓度，实现温度成像和浓度成像。

2.根据权利要求1所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1、基于每个位置处对应的多个所述频率变化量，计算得到该位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化率；

步骤4.2、基于磁纳米粒子的磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式，构建该位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的磁化强度与温度、浓度的方程，形成该位置处磁纳米粒子的磁化强度与温度、浓度的方程组；

步骤4.3、采用最小二乘的反演求解法，求解每个所述位置处对应的所述方程组，得到每个所述位置处磁纳米粒子的温度和浓度，实现温度成像和浓度成像。

3.根据权利要求2所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述步骤4.1中，所述磁化率的计算公式为：

Δυ＝υ_S-υ_R；

其中，χ_S为每个所述位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的所述磁化率，χ_R为该磁场强度下所述纯试剂的磁化率，α为角度系数，υ_S为该位置处磁纳米粒子试剂在该磁场强度下的所述第一共振频率，υ_R为该磁场强度下所述纯试剂的所述第二共振频率，υ₀为系统共振频率。

4.根据权利要求2所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述步骤4.2中，所述磁纳米粒子的磁化率与磁纳米粒子的温度、浓度的关系式表示为：

其中，χ_S为每个所述位置处磁纳米粒子在每一磁场强度下的所述磁化率，N为每个位置处磁纳米粒子的浓度，M_s为磁纳米粒子的饱和磁化强度，V为磁纳米粒子的体积，H为所述脉冲静磁场的磁场强度，k为波尔兹曼常数，T为该位置处磁纳米粒子试剂的温度，coth为双曲余切函数。

5.根据权利要求4所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述磁化强度与温度、浓度的方程表示为：

a＝NM_s,b＝M_sV/kT；

其中，M为所述磁纳米粒子试剂的所述磁化强度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述直流梯度磁场的梯度G>5T/m，其中，T为特斯拉，m为米。

7.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述阶梯三角波驱动磁场的频率f≤100Hz。

8.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述不同磁场强度的脉冲静磁场通过稳定性优于1ppm的电池产生。

9.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法，其特征在于，所述射频脉冲的频率范围为：

其中，ΔH为所述零磁场空间内梯度场的变化量，g为磁旋比，H为所述脉冲静磁场的磁场强度。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行上述如权利要求1至9任一项所述的一种磁纳米粒子的温度与浓度成像方法。

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