CN116509366A - 基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法 - Google Patents
基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116509366A CN116509366A CN202310282027.3A CN202310282027A CN116509366A CN 116509366 A CN116509366 A CN 116509366A CN 202310282027 A CN202310282027 A CN 202310282027A CN 116509366 A CN116509366 A CN 116509366A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- output end
- input end
- preamplifier
- coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 58
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 52
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- WTFXARWRTYJXII-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3] WTFXARWRTYJXII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229940031182 nanoparticles iron oxide Drugs 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/0515—Magnetic particle imaging
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Abstract
本发明公开了一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法，包括：信号发生器；功率放大器，其输入端与信号发生器的第一输出端电连接；电容，其第一端与功率放大器的输出端电连接；激励线圈，其第一端与电容的第二端电连接，激励线圈的第二端接地；探测线圈，其第二端接地；前置放大器，其第一输入端与探测线圈的第一端电连接，其第二输入端与信号发生器的第二输出端电连接；采集卡，其输入端与前置放大器的输出端电连接；中央处理器，其输入端与采集卡的输出端电连接，中央处理器的输出端与信号发生器的输入端电连接。本发明实现了对于馈通干扰的精准抵消，获取了包含基频分量在内的全谐波信号，提升了设备的灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于生物医学成像技术领域，具体涉及一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法。
背景技术
磁粒子成像(Magnetic Particle Imaging)技术是一种新兴的医学断层成像技术，其通过超顺磁性纳米粒子(Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles)在变化磁场中的非线性响应的特性对磁粒子浓度的空间分布进行成像，因其具有高时空分辨率、高灵敏度、无电离辐射危害、定量检测能力等优势，可应用于血管成像，灌注成像，肿瘤检测，磁热疗引导、磁性药物递送等多个场景，具有广泛的前景与发展潜力。
现有技术中，在磁粒子成像设备中，由于激励线圈与探测线圈的互感现象，粒子信号的基频分量受到馈通干扰的影响而无法被采用，导致粒子信号强度降低，影响成像设备的灵敏度。
因此，亟需改善现有技术中存在的上述缺陷。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路，包括：
信号发生器，包括第一输出端、第二输出端和输入端，信号发生器用于生成激励信号和抵消信号，且激励信号由信号发生器的第一输出端输出，抵消信号由信号发生器的第二输出端输出；
功率放大器，包括输入端和输出端，功率放大器的输入端与信号发生器的第一输出端电连接；
电容，包括第一端和第二端，电容的第一端与功率放大器的输出端电连接；
激励线圈，包括第一端和第二端，激励线圈的一端与电容的第二端电连接，激励线圈的第二端接地；
探测线圈，包括第一端和第二端，探测线圈的第二端接地；激励线圈与探测线圈嵌套设置；
前置放大器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，前置放大器的第一输入端与探测线圈的第一端电连接，前置放大器的第二输入端与信号发生器的第二输出端电连接；
采集卡，包括输入端和输出端，采集卡的输入端与前置放大器的输出端电连接；
中央处理器，包括输入端和输出端，中央处理器的输入端与采集卡的输出端电连接，中央处理器的输出端与信号发生器的输入端电连接。
第二方面，本发明还提供一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法，包括：
信号发生器生成激励信号和抵消信号；
激励信号由信号发生器的第一输出端传输至功率放大器的输入端，功率放大器对激励信号进行处理；
经过功率放大器处理后的激励信号由功率放大器的输出端传输至电容的第一端，再由电容的第二端传输至激励线圈的第一端；电容与激励线圈组成谐振网络，在激励信号的作用下，谐振网络中的激励线圈产生高频交变磁场，用于激发粒子信号；
经过探测线圈处理后的馈通干扰信号由探测线圈的第一端传输至前置放大器的第一输入端，前置放大器对经过探测线圈处理后的馈通干扰信号进行处理；
经过前置放大器处理后的馈通干扰信号由前置放大器的输出端传输至采集卡的输入端，并由采集卡的输出端传输至中央处理器的输入端，得到馈通干扰信号的幅度信息和相位信息，并由中央处理器的输出端传输至信号发生器的输入端；
信号发生器根据馈通干扰信号的幅度信息和相位信息，生成抵消信号，抵消信号由信号发生器的第二输出端传输至前置放大器的第二输入端；前置放大器对馈通干扰信号和抵消信号进行差分处理，实现对馈通干扰的抵消；
引入粒子，获取粒子信号，粒子信号由探测线圈的输出端传输至前置放大器的第一输入端，前置放大器对粒子信号进行放大处理，得到放大后的含有基频分量在内的全谐波粒子信号。
本发明的有益效果：
(1)、本发明提供的一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法，采用了谐振电路作为信号发射链路，极大的减弱了因设备功耗较高所导致的馈通干扰出现非线性振幅和相位漂移的影响。
(2)、本发明提供的一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法，使用了三段式梯度探测线圈对于高达数十伏以上馈通干扰实现初步衰减，使其可被后续的电子设备所处理。
(3)、本发明提供的一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法，基于信号采集\发生装置对于馈通衰减相位及幅度信息的精确获取，实现了抵消信号的精准输出，完成了馈通干扰与粒子信号的精准分离，获取了含有基频分量在内的全谐波粒子信号，提升了设备的灵敏度。
(4)、本发明提供的一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法，基于硬件端直接采集的含有基频分量在内的全谐波粒子信号，进一步与X-SPACE算法相结合，实现二维快速成像。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于有源补偿的二维磁粒子成像系统的一种结构示意图；
图2是本发明实施例提供的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路的一种结构示意图；
图3是本发明实施例提供的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法的一种流程图；
图4是本发明实施例提供的采集到的粒子信号的一种时域波形图；
图5是本发明实施例提供的采集的粒子信号的一种频谱分布图；
图6是本发明实施例提供的滤除基频分量的重建图像的一种示意图；
图7是本发明实施例提供的含有基频分量的重建图像的一种示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
现有技术中，2019年，德国亚琛工业大学的Dennis Pantke基于无源补偿与有源补偿相结合的方式实现对于馈通干扰的抵消；在无源补偿阶段，采用了三段式的激励线圈与一段式探测线圈硬件结构，实现对于馈通干扰的初步衰减；在有源补偿阶段，其通过外部产生的抵消信号经过注入式变压器传递至接收链路中，实现对于馈通干扰的衰减；但是上述研究中信号发射链路并未采取谐振电路的方式，导致该设备因功耗较大发生产热严重的问题；由于电气部件的温升，馈通干扰出现了其非线性振幅和相位漂移，在粒子信号检测过程中，难以精准的获取其振幅与相位信息，导致抵消效果受限。
2020年，美国NIST的Thinh Q.Bui在磁粒子光谱仪(MPS)中采用了两个相对独立的探测线圈；其中一个探测线圈用于探测粒子信号，另一个探测线圈与锁相放大器相连，用于实时检测馈通干扰的振幅和相位的变化，并将检测的数据传递至信号产生装置用于生成抵消信号实现对于馈通干扰的衰减；但是该方法使用了较低的激励频率，其目的在于降低馈通干扰的幅度，使其不会对于接收链路中的电子设备产生损伤，但因其较低的激励频率会导致设备灵敏度的下降，该方法并不适用于MPI成像设备。
有鉴于此，本发明提出一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法，通过采用谐振电路作为信号链路降低了设备的功耗以及发热，使馈通干扰非线性振幅和相位漂移的问题得到显著改善，可实现对于馈通干扰更高程度的衰减；通过三段式梯度探测线圈实现对于馈通干扰的初步衰减，使其能够后续的电子设备所处理并避免激励频率受限的问题；将所采集到的信号与X-SPACE重建算法结合，实现了二维快速成像。
请参见图1所示，图1是本发明实施例提供的基于有源补偿的二维磁粒子成像系统的一种结构示意图，本发明提供的基于有源补偿二维磁粒子成像设备，包括永磁体对1、双轴向亥姆霍兹驱动线圈组2/3、螺线管式激励线圈4、三段式梯度探测线圈5；其中，永磁体对1由两块极性相反的NdFeB永磁体构成，用于产生零磁区域；当磁粒子位于该区域时，磁粒子在外界交变磁场的作用下产生信号。驱动线圈组2/3正交放置，X\Y轴向的驱动线圈分别通50Hz\1Hz，18App的低频正弦交变电流，产生振幅分别为18mT和36mT的低频交变磁场，使零磁场区域进行移动，所产生的成像视野为23毫米×23毫米；螺线管式激励线圈4通25kHz，9App的高频正弦交变电流，产生用于激发粒子信号的交变磁场；三段式梯度探测线圈5用于接收粒子信号，并对于馈通干扰实现初步衰减。
需要说明的是，图1所示实施例仅示意性示出了永磁体对1、双轴向亥姆霍兹驱动线圈组2/3、螺线管式激励线圈4和三段式梯度探测线圈5的位置关系，并不代表其实际尺寸，其中，三段式梯度探测线圈全部套设于螺线管式激励线圈内。
请参见图2所示，图2是本发明实施例提供的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路的一种结构示意图，本发明所提供的一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路，包括：
信号发生器，包括第一输出端、第二输出端和输入端，信号发生器用于生成激励信号和抵消信号，且激励信号由信号发生器的第一输出端输出，抵消信号由信号发生器的第二输出端输出；
功率放大器，包括输入端和输出端，功率放大器的输入端与信号发生器的第一输出端电连接；
电容，包括第一端和第二端，电容的第一端与功率放大器的输出端电连接；
激励线圈，包括第一端和第二端，激励线圈的一端与电容的第二端电连接，激励线圈的第二端接地；
探测线圈，包括第一端和第二端，探测线圈的第二端接地；激励线圈与探测线圈嵌套设置；
前置放大器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，前置放大器的第一输入端与探测线圈的第一端电连接，前置放大器的第二输入端与信号发生器的第二输出端电连接；
采集卡，包括输入端和输出端，采集卡的输入端与前置放大器的输出端电连接；
中央处理器(CPU)，包括输入端和输出端，中央处理器的输入端与采集卡的输出端电连接，中央处理器的输出端与信号发生器的输入端电连接。
具体而言，请继续参见图2所示，本发明提供一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路，激励信号和抵消信号由信号发生器(RIGOL，DG4162，China)产生，激励信号被一个高性能功率放大器(AE Techron，7224，USA)放大，并传递到由激励线圈和谐振电容组成的谐振网络；其中，激励线圈在25kHz时产生5.2mT的激发场；由探测线圈所检测的馈通干扰与抵消信号的差分处理及粒子信号的放大由低噪声放大器(LNA，Stanford ResearchSystems，SR560，USA)完成；放大后的信号通过ADC(ART Technology,USB2872-D,China)进行数字化，采样率为2MSa/s，最后，得到含有基频分量在内的全谐波粒子信号。
需要说明的是，激励线圈的第二端接地，相当于激励线圈的第二端与功率放大器的负端口电连接。
还需要说明的是，探测线圈的第二端接地，相当于探测线圈的第二端与前置放大器的负端口电连接。
在本发明的一种可选地实施例中，探测线圈为三段式梯度线圈。
在本发明的一种可选地实施例中，还包括：粒子SPIONs，粒子SPIONs位于探测线圈内部。
基于同一发明构思，本发明还提供一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法，请参见图3所示，图3是本发明实施例提供的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法的一种流程图，该方法包括：
S101、信号发生器生成激励信号和抵消信号；
S102、激励信号由信号发生器的第一输出端传输至功率放大器的输入端，功率放大器对激励信号进行处理；
S103、经过功率放大器处理后的激励信号由功率放大器的输出端传输至电容的第一端，再由电容的第二端传输至激励线圈的第一端；电容与激励线圈组成谐振网络，在激励信号的作用下，谐振网络中的激励线圈产生高频交变磁场，用于激发粒子信号；
S104、经过探测线圈处理后的馈通干扰信号由探测线圈的第一端传输至前置放大器的第一输入端，前置放大器对经过探测线圈处理后的馈通干扰信号进行处理；
S105、经过前置放大器处理后的馈通干扰信号由前置放大器的输出端传输至采集卡的输入端，并由采集卡的输出端传输至中央处理器的输入端，得到馈通干扰信号的幅度信息和相位信息，并由中央处理器的输出端传输至信号发生器的输入端；
S106、所述信号发生器根据所述馈通干扰信号的幅度信息和相位信息，生成抵消信号，所述抵消信号由信号发生器的第二输出端传输至前置放大器的第二输入端；前置放大器对所述馈通干扰信号和所述抵消信号进行差分处理，实现对于馈通干扰的抵消；
S107、引入粒子，获取粒子信号，所述粒子信号由探测线圈的输出端传输至前置放大器的第一输入端，前置放大器对所述粒子信号进行放大处理，得到放大后的含有基频分量在内的全谐波粒子信号。
具体而言，本实施例中，在未引入粒子时，且前置放大器的第二输入端接收到的抵消信号为零时，获取激励线圈的馈通干扰信号，并通过前置放大器处理，得到馈通干扰信号的幅度信息和相位信息，并传输至信号发生器，由信号发生器传输至前置放大器的第二输入端，用于实时消除馈通干扰信号；在引入粒子时，粒子在激励线圈产生的高频交变磁场的作用下，激发粒子信号，且实时消除干扰信号的基础上，并通过前置放大器进行放大，获取包含基频分量在内的全谐波粒子信号，提升设备灵敏度。
在本发明的一种可选地实施例中，粒子未移入设备时，经过所述探测线圈处理后的信号的表达式为：
UD＝UE+UN；
其中，UN为系统的固有噪声，UE为馈通干扰信号。
在本发明的一种可选地实施例中，当前置放大器的第二输入端接收到的抵消信号为零时，且粒子未移入设备时，经过前置放大器处理后的信号UT1的表达式为：
其中，α为前置放大器的增益，UN1信号未放大时系统固有噪声；
当α＝1时，信号经过ADC进行数字化，获取馈通干扰信号UE的振幅信息和相位信息。
在本发明的一种可选地实施例中，当前置放大器的第二输入端接收到的抵消信号不为零时，且粒子未移入接收链路中，经过前置放大器处理后的信号的表达式为：
其中，α1为此阶段前置放大器的放大倍数，α＝1；
由于设备功耗较低、且采集时间较短(10s内)，馈通干扰信号的振幅信息和相位信息的非线性漂移的影响可以忽略，将信号进行转换，转换后的信号/>的表达式为：
其中，为抵消信号Uc。
在本发明的一种可选地实施例中，将粒子移入接收链路中，α＝1000，生成用于成像的信号其表达式为：
其中，α2此阶段前置放大器的放大倍数；UP为含有基频分量在内的全谐波粒子信号，UN2为放大后的系统固有噪声。
在本发明的一种可选地实施例中，为了验证本发明提出的基于有源补偿提升设备灵敏度的可行性，进行了相关实验进行。实验中所使用的粒子为直径50mm的所用浓度为25mg/ml，体积为6.28ul；最终所采集到的粒子信号时域波形如图4所示，粒子信号的频谱分布如图5所示，图4是本发明实施例提供的采集到的粒子信号的一种时域波形图，图5是本发明实施例提供的采集的粒子信号的一种频谱分布图，本发明实现了馈通干扰与粒子信号的精准分离，获取了含有基频分量在内的全谐波粒子信号。将所采集的信号通过X-SPACE算法进行重建，并进一步比较了含有基频分量与不含有基频分量的粒子信号所重建出的图像，如图6和图7所示，图6是本发明实施例提供的滤除基频分量的重建图像的一种示意图，图7是本发明实施例提供的含有基频分量的重建图像的一种示意图；由图6和图7可见，含有基频分量的粒子信号所重建出的图像的像素强度有着明显提升，也即验证该方法可以提升设备的灵敏度。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路，其特征在于，包括：
信号发生器，包括第一输出端、第二输出端和输入端，所述信号发生器用于生成激励信号和抵消信号，且所述激励信号由所述信号发生器的第一输出端输出，所述抵消信号由所述信号发生器的第二输出端输出；
功率放大器，包括输入端和输出端，所述功率放大器的输入端与所述信号发生器的第一输出端电连接；
电容，包括第一端和第二端，所述电容的第一端与所述功率放大器的输出端电连接；
激励线圈，包括第一端和第二端，所述激励线圈的一端与所述电容的第二端电连接，所述激励线圈的第二端接地；所述激励线圈用于产生高频交变磁场；
探测线圈，包括第一端和第二端，所述探测线圈的第二端接地；所述激励线圈与所述探测线圈嵌套设置；
前置放大器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述前置放大器的第一输入端与所述探测线圈的第一端电连接，所述前置放大器的第二输入端与所述信号发生器的第二输出端电连接；
采集卡，包括输入端和输出端，所述采集卡的输入端与所述前置放大器的输出端电连接；
中央处理器，包括输入端和输出端，所述中央处理器的输入端与所述采集卡的输出端电连接，所述中央处理器的输出端与所述信号发生器的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路，其特征在于，所述探测线圈为三段式梯度线圈。
3.根据权利要求2所述的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路，其特征在于，还包括：粒子，所述粒子位于所述探测线圈内部。
4.一种基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法，其特征在于，包括：
信号发生器生成激励信号和抵消信号；
所述激励信号由信号发生器的第一输出端传输至功率放大器的输入端，功率放大器对所述激励信号进行处理；
经过所述功率放大器处理后的所述激励信号由功率放大器的输出端传输至电容的第一端，再由电容的第二端传输至激励线圈的第一端；电容与激励线圈组成谐振网络，在所述激励信号的作用下，所述谐振网络中的所述激励线圈产生高频交变磁场，用于激发粒子信号；
经过所述探测线圈处理后的馈通干扰信号由探测线圈的第一端传输至前置放大器的第一输入端，前置放大器对经过所述探测线圈处理后的所述馈通干扰信号进行处理；
经过所述前置放大器处理后的所述馈通干扰信号由前置放大器的输出端传输至采集卡的输入端，并由采集卡的输出端传输至中央处理器的输入端，得到馈通干扰信号的幅度信息和相位信息，并由中央处理器的输出端传输至信号发生器的输入端；
所述信号发生器根据所述馈通干扰信号的幅度信息和相位信息，生成抵消信号，所述抵消信号由信号发生器的第二输出端传输至前置放大器的第二输入端；前置放大器对所述馈通干扰信号和所述抵消信号进行差分处理，实现对馈通干扰的抵消；
引入粒子，获取粒子信号，所述粒子信号由探测线圈的输出端传输至前置放大器的第一输入端，前置放大器对所述粒子信号进行放大处理，得到放大后的含有基频分量在内的全谐波粒子信号。
5.根据权利要求4所述的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法，其特征在于，粒子未移入设备时，经过所述探测线圈处理后的信号的表达式为：
UD＝UE+UN；
其中，UN为系统的噪声，UE为馈通干扰信号。
6.根据权利要求4所述的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法，其特征在于，当所述前置放大器的第二输入端接收到的抵消信号为零时，且粒子未移入设备时，经过所述前置放大器处理后的信号的表达式为：
其中，α为前置放大器的增益，UN1信号未放大时系统固有噪声；
当α＝1时，信号经过ADC进行数字化，获取馈通干扰信号UE的振幅信息和相位信息。
7.根据权利要求4所述的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法，其特征在于，当所述前置放大器的第二输入端接收到的抵消信号不为零时，且粒子未移入设备中，经过所述前置放大器处理后的信号的表达式为：
其中，α1为此阶段前置放大器的放大倍数，α＝1；
将信号进行转换，转换后的信号/>的表达式为：
其中，为抵消信号Uc。
8.根据权利要求4所述的基于有源补偿的二维磁粒子成像信号获取方法，其特征在于，将粒子移入设备中，α＝1000，放大粒子信号，生成用于成像的信号其表达式为：
其中，α2此阶段前置放大器的放大倍数；UP为含有基频分量在内的全谐波粒子信号，UN2为放大后的系统固有噪声。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310282027.3A CN116509366A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310282027.3A CN116509366A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116509366A true CN116509366A (zh) | 2023-08-01 |
Family
ID=87401965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310282027.3A Pending CN116509366A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116509366A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117572309A (zh) * | 2023-10-20 | 2024-02-20 | 暨南大学附属第一医院（广州华侨医院） | 基于谐波相位偏转的磁粒子谱仪、定量方法和存储介质 |
-
2023
- 2023-03-21 CN CN202310282027.3A patent/CN116509366A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117572309A (zh) * | 2023-10-20 | 2024-02-20 | 暨南大学附属第一医院（广州华侨医院） | 基于谐波相位偏转的磁粒子谱仪、定量方法和存储介质 |
| CN117572309B (zh) * | 2023-10-20 | 2024-04-09 | 暨南大学附属第一医院（广州华侨医院） | 基于谐波相位偏转的磁粒子谱仪、定量方法和存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200245893A1 (en) | Magnetic particle imaging devices and methods | |
| US20190212298A1 (en) | Techniques for Magnetic Particle Imaging | |
| Goodwill et al. | Narrowband magnetic particle imaging | |
| EP3143929B1 (en) | Magnetic particle imaging devices and methods | |
| Pantke et al. | Multifrequency magnetic particle imaging enabled by a combined passive and active drive field feed‐through compensation approach | |
| US10267867B2 (en) | Signal transmission/reception method for signal analysis in FMMD technology and apparatus using the same | |
| Xie et al. | A voltage biased superconducting quantum interference device bootstrap circuit | |
| GB2462243A (en) | Magnetic induction tomography with two reference signals | |
| Graeser et al. | Two dimensional magnetic particle spectrometry | |
| US20170067971A1 (en) | Apparatus and method for detecting nonlinear magnetic particle based on single excitation coil | |
| CN116509366A (zh) | 基于有源补偿的二维磁粒子成像信号接收链路及获取方法 | |
| Zevenhoven et al. | Dynamical cancellation of pulse-induced transients in a metallic shielded room for ultra-low-field magnetic resonance imaging | |
| Sasayama et al. | Two-dimensional magnetic nanoparticle imaging using multiple magnetic sensors based on amplitude modulation | |
| Schulz et al. | A field cancellation signal extraction method for magnetic particle imaging | |
| Sasayama et al. | Sensitivity improvement of magnetic nanoparticle imaging by compensation with digital-to-analog converter | |
| Yin et al. | A Streamlined 3D Magnetic Particle Imaging System with A Two-stage Excitation Feed-through Compensation Strategy | |
| Zhang et al. | A custom low-noise preamplifier for Magnetic Particle Imaging | |
| Fujimoto et al. | Direct Magnetic Field Compensation Circuit for Improved Stability of Magnetic Nanoparticle Tomography | |
| Higashino et al. | Application of square-wave inverter in excitation system for magnetic nanoparticle tomography | |
| CN116965795B (zh) | 一种高灵敏度的磁粒子成像系统及方法 | |
| CN117192452B (zh) | 基于多线圈信号增强的大孔径三维磁粒子成像装置和方法 | |
| EP4350377A1 (en) | Magnetism measuring device | |
| Saari et al. | Development of AC and DC Drive Coils for a Small Volume Magnetic Particle Imaging System | |
| Malhotra et al. | Design of an In-Situ Magnetic Particle Spectrometer (INSPECT~ II) for co-precipitation methodology-based synthesis | |
| Yang et al. | Phase Measurement Circuit Study of Eddy Current Signal in MIT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |