CN117653071B - 一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物医学成像领域，具体涉及了一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法及系统。旨在解决现有技术中整体的成像时间较长，旋转磁场自由线需要复杂的机械设计，需要很高的功耗的问题。本发明包括：产生一条磁场自由线，使远离磁场自由线的区域的磁粒子进入磁化饱和状态；沿平行于磁场自由线方向施加非均匀混频激励磁场，产生互调响应信号；采集互调响应信号，互调响应信号经过放大滤波后传输至数字信号处理单元和图像重建单元，并构建编码矩阵；结合编码矩阵和实际测量的电压信号重建磁粒子的一维浓度分布；驱动磁场自由线沿其垂直平面进行逐线扫描，进而实现三维成像。本发明避免了复杂的机械旋转和高功耗，降低了成像时间。
Description
技术领域
本发明属于生物医学成像领域，具体涉及了一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法及系统。
背景技术
磁纳米粒子是一种具有超顺磁性的纳米颗粒，近年来其作为一种新型的医学成像示踪剂在肿瘤检测、磁粒子热疗、靶向给药等临床问题中被广泛研究和应用。
磁粒子成像（Magnetic Particle Imaging, MPI）是一种新型的生物医学成像技术，通过施加静态梯度磁场在视场中心产生一个稳定的磁场自由区域（Field-FreeRegion, FFR）。根据磁化饱和效应，在FFR及附近位置的磁纳米粒子能在交变磁场激发下产生动态磁化响应，而远离FFR的磁纳米粒子被强磁场饱和难以产生动态磁化响应。因此，在静态梯度磁场和激发磁场的基础上再叠加不同方向的偏置磁场，即可移动FFR进行空间扫描，进而实现空间编码。利用FFR在不同位置下的动态磁化响应信号即可实现对磁纳米粒子空间分布的定位和成像。
根据梯度线圈拓扑结构不同，所述FFR可以分为磁场自由点型（Field-FreePoint, FFP）和磁场自由线型（Field-Free Line, FFL）。FFP型MPI可以单次采集一个像素区域内的磁纳米粒子信号，因此具有较高的空间分辨率，但另一方面由于单次采集信号仅来源于一个像素区域，因此灵敏度和信噪比较低。相比来说，FFL型MPI能够同时采集一条线上的磁纳米粒子信号，因此具有更高的灵敏度和信噪比。然而，为了获得FFL方向上的磁纳米粒子位置信息，传统方法必须依靠多角度旋转FFL来进行信号采集和空间编码，这大大增加了整体的成像时间。此外，旋转FFL需要复杂的机械设计，如果采用磁场旋转还需要很高的功耗。因此，目前FFL型MPI虽然具有较高的灵敏度和信噪比，但是为了获得高分辨率的图像，需要较高的时间和经济成本。
因此，为了能够同时实现高灵敏度和高分辨率的MPI技术，本领域还需要一种能够在不牺牲空间分辨率的同时降低FFL型MPI系统的成像时间和制造成本的方法；
基于此，本发明了一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法及系统。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即现有技术中整体的成像时间较长，旋转磁场自由线需要复杂的机械设计，还需要很高的功耗的问题，本发明提供了一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法及系统。
本发明的第一方面，提出了一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法，该方法包括：
基于磁场自由线生成模块在成像视场中心产生一条磁场自由线，使远离所述磁场自由线的区域的磁粒子进入磁化饱和状态；
沿平行于所述磁场自由线方向施加非均匀混频激励磁场，激发所述磁场自由线上不同位置的磁粒子产生互调响应信号；
利用平行于所述磁场自由线方向的接收线圈采集所述磁场自由线上的互调响应信号，所述互调响应信号经过放大滤波后传输至数字信号处理单元和图像重建单元；
基于经过所述数字信号处理单元的多个所述互调响应信号构建编码矩阵；
所述图像重建单元结合所述编码矩阵和实际测量的电压信号重建所述磁场自由线上的磁粒子的一维浓度分布；
通过施加垂直于所述磁场自由线的正交磁场驱动所述磁场自由线沿其垂直平面进行逐线扫描，进而实现三维成像。
在一些优选的实施方式中，所述磁化饱和状态为磁粒子不再对交变磁场产生动态磁化响应信号的状态。
在一些优选的实施方式中，所述非均匀混频激励磁场包括至少两种频率的交变磁场，其中一种是高频的均匀磁场，另一种是低频的梯度磁场，所述高频的均匀磁场用于同时激发所述磁场自由线上的磁粒子产生高信噪比的磁化响应信号；所述低频的梯度磁场用于对所述磁场自由线上的磁粒子进行空间编码，使所述磁场自由线上不同位置的磁粒子的磁化响应信号不相同。
在一些优选的实施方式中，所述互调响应信号为磁场自由线上不同位置上的磁粒子不同的磁化响应信号，所述磁化响应信号为混频信号；
所述互调响应信号包括除两种激励频率分量以外，还有两种激励频率互调后的频率分量；所述互调响应信号为时域信号或频域信号。
在一些优选的实施方式中，所述编码矩阵，其构建方法包括：
将预设的体素大小的磁粒子样本分别放置在所述磁场自由线上的不同位置，并采集不同位置下的互调响应信号，每个位置的互调响应信号构成一个编码向量，将不同位置下的互调响应信号对应的所述编码向量组成一个编码矩阵。
本发明的另一方面，提出了一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像系统，基于一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法，该系统包括磁场自由线生成模块、非均匀混频激发模块、磁场自由线信号采集模块、磁场自由线平移模块、数字信号处理单元和图像重建单元；
所述磁场自由线生成模块包括轴向方向沿Y轴设置的第一恒定梯度磁场发生器和第二恒定梯度磁场发生器，并用于在成像视场内生成磁场自由线；
非均匀混频激发模块包括轴向方向沿X轴设置的第一高频均匀磁场发生器和第二高频均匀磁场发生器，以及第一低频梯度磁场发生器和第二低频梯度磁场发生器；
所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器用于同时激发所述磁场自由线上的磁粒子产生高信噪比的磁化响应信号；所述第一低频梯度磁场发生器和所述第二低频梯度磁场发生器使所述磁场自由线上不同位置的磁粒子的磁化响应信号不相同；
所述磁场自由线信号采集模块包括轴向方向沿X轴设置的第一接收线圈和第二接收线圈，并用于采集所述磁场自由线上磁粒子的动态磁化响应信号；所述磁场自由线信号采集模块还包括与所述第一接收线圈和所述第二接收线圈连接的信号放大滤波电路，所述信号放大滤波电路用于对所述动态磁化响应信号进行放大和滤波；
所述磁场自由线平移模块包括轴向方向沿Y轴设置的第一扫描磁场发生器和第二扫描磁场发生器，并用于驱动所述磁场自由线沿Y轴方向移动扫描；
所述数字信号处理单元与所述信号放大滤波电路连接，用于对采集到的所述磁场自由线上磁粒子的动态磁化响应信号中的时域信号进行傅里叶变换和频率挑选；
所述图像重建单元与所述数字信号处理单元连接，所述图像重建单元用于结合挑选后的频率分量对应的电压信号和编码矩阵进行图像重建；
其中，所述Y轴和所述X轴基于所述磁场自由线生成模块的轴线方向和所述磁场自由线的长度方向构建。
在一些优选的实施方式中，所述第一恒定梯度磁场发生器和所述第二恒定梯度磁场发生器以初始状态下的所述磁场自由线为对称轴对称设置。
在一些优选的实施方式中，所述第一扫描磁场发生器和所述第二扫描磁场发生器与所述第一恒定梯度磁场发生器和所述第二恒定梯度磁场发生器同轴设置，并配置在所述第一恒定梯度磁场发生器和所述第二恒定梯度磁场发生器之间；
所述第一扫描磁场发生器和所述第二扫描磁场发生器以初始状态下的所述磁场自由线为对称轴对称设置。
在一些优选的实施方式中，所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器配置在所述第一扫描磁场发生器和所述第二扫描磁场发生器之间；
所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器以初始状态下的所述磁场自由线为对称轴对称设置；
所述第一低频梯度磁场发生器和所述第二低频梯度磁场发生器设置在所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器之间；
所述第一低频梯度磁场发生器和所述第二低频梯度磁场发生器沿对称点对称设置；所述对称点为所述第一恒定梯度磁场发生器和所述第二恒定梯度磁场发生器的圆心之间的垂直连线的中点。
在一些优选的实施方式中，所述第一接收线圈和所述第二接收线圈设置在所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器之间，并与所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器同轴设置；
所述第一接收线圈和所述第二接收线圈以初始状态下的所述磁场自由线为对称轴对称设置；
所述第一接收线圈和所述第二接收线圈之间设置有所述磁场自由线。
本发明的有益效果：
本发明通过沿磁场自由线方向施加一个非均匀的混频激励磁场，激发磁场自由线上不同位置的磁粒子产生独特的互调响应信号，通过采集不同位置的磁粒子的互调响应信号构建编码矩阵，进而重建磁场自由线上的磁粒子浓度的一维分布，然后通过正交扫描线圈实现磁场自由线的二维平移扫描，进而实现二维和三维成像。本发明方法创造性地提出非均匀混频激发磁场自由线的激励方法，无需旋转磁场自由线即可快速获取磁场自由线上的磁粒子的位置信息，避免了复杂的机械旋转和高功耗，减少了基于磁场自由线的磁粒子成像系统的制造成本的同时也降低了成像时间。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法的流程示意图；
图2是本发明的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参见图1，本发明第一实施例提供了一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法，该方法包括：
基于磁场自由线生成模块在成像视场中心产生一条磁场自由线，使远离所述磁场自由线的区域的磁粒子进入磁化饱和状态；
沿平行于所述磁场自由线方向施加非均匀混频激励磁场，激发所述磁场自由线上不同位置的磁粒子产生互调响应信号；
利用平行于所述磁场自由线方向的接收线圈采集所述磁场自由线上的互调响应信号，所述互调响应信号经过放大滤波后传输至数字信号处理单元和图像重建单元；
基于经过所述数字信号处理单元的多个所述互调响应信号构建编码矩阵；
所述图像重建单元结合所述编码矩阵和实际测量的电压信号重建所述磁场自由线上的磁粒子的一维浓度分布；
通过施加垂直于所述磁场自由线的正交磁场驱动所述磁场自由线沿其垂直平面进行逐线扫描，进而实现三维成像。
为了更清晰地对本发明的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各步骤展开详述，详细描述如下：
基于磁场自由线生成模块在成像视场中心产生一条磁场自由线，使远离所述磁场自由线的区域的磁粒子进入磁化饱和状态；
本发明中，所述磁化饱和状态是指磁纳米粒子在一定强磁场的作用下其磁化强度将不再自由地跟随磁场的变化而变化，即不再对交变磁场产生动态磁化响应信号。
沿平行于所述磁场自由线方向施加非均匀混频激励磁场，激发所述磁场自由线上不同位置的磁粒子产生互调响应信号；
其中，本发明的所述互调响应信号是一种独特的互调响应信号，所述独特的互调响应信号是指磁场自由线上不同位置的磁纳米粒子磁化响应信号是各不相同的，并且由于激励磁场是混频的，因此磁化响应信号也是混频的，包含了除两种激励频率分量以外，还有两种激励频率互调后的频率分量。
本发明中，所述非均匀混频激励磁场包括至少两种频率的交变磁场，其中一种是高频的均匀磁场，另一种是低频的梯度磁场，所述高频的均匀磁场用于同时激发所述磁场自由线上的磁粒子产生高信噪比的磁化响应信号；所述低频的梯度磁场用于对所述磁场自由线上的磁粒子进行空间编码，使所述磁场自由线上不同位置的磁粒子的磁化响应信号不相同。
其中，所述互调响应信号为磁场自由线上不同位置上的磁粒子不同的磁化响应信号，所述磁化响应信号为混频信号；
所述互调响应信号包括除两种激励频率分量以外，还有两种激励频率互调后的频率分量。
利用平行于所述磁场自由线方向的接收线圈采集所述磁场自由线上的互调响应信号，所述互调响应信号经过放大滤波后传输至数字信号处理单元和图像重建单元；
基于经过所述数字信号处理单元的多个所述互调响应信号构建编码矩阵；
其中，所述编码矩阵包含了磁场自由线上不同位置的磁粒子的互调响应信号，所述互调响应信号为时域信号或频域信号。
所述图像重建单元结合所述编码矩阵和实际测量的电压信号重建所述磁场自由线上的磁粒子的一维浓度分布；
具体的，所述编码矩阵，其构建方法包括：
将预设的体素大小的磁粒子样本分别放置在所述磁场自由线上的不同位置，并采集不同位置下的互调响应信号，每个位置的互调响应信号构成一个编码向量，将不同位置下的互调响应信号对应的所述编码向量组成一个编码矩阵。
通过施加垂直于所述磁场自由线的正交磁场驱动所述磁场自由线沿其垂直平面进行逐线扫描，进而实现三维成像。
其中，基于逐线扫描后的多个所述磁场自由线上的磁粒子的一维浓度分布，实现三维成像。
上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
参见图2，本发明第二实施例提供了一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像系统，基于一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法，该系统包括磁场自由线生成模块、非均匀混频激发模块、磁场自由线信号采集模块、磁场自由线平移模块、数字信号处理单元和图像重建单元；
所述磁场自由线生成模块包括轴向方向沿Y轴设置的第一恒定梯度磁场发生器1和第二恒定梯度磁场发生器2，并用于在成像视场内生成磁场自由线12；
非均匀混频激发模块包括轴向方向沿X轴设置的第一高频均匀磁场发生器3和第二高频均匀磁场发生器4，以及第一低频梯度磁场发生器5和第二低频梯度磁场发生器6；
所述第一高频均匀磁场发生器3和所述第二高频均匀磁场发生器4用于同时激发所述磁场自由线12上的磁粒子产生高信噪比的磁化响应信号；所述第一低频梯度磁场发生器5和所述第二低频梯度磁场发生器6使所述磁场自由线12上不同位置的磁粒子的磁化响应信号不相同；
所述磁场自由线信号采集模块包括轴向方向沿X轴设置的第一接收线圈9和第二接收线圈10，并用于采集所述磁场自由线12上磁粒子的动态磁化响应信号；所述磁场自由线信号采集模块还包括与所述第一接收线圈9和所述第二接收线圈10连接的信号放大滤波电路，所述信号放大滤波电路用于对所述动态磁化响应信号进行放大和滤波；
所述磁场自由线平移模块包括轴向方向沿Y轴设置的第一扫描磁场发生器7和第二扫描磁场发生器8，并用于驱动所述磁场自由线12沿Y轴方向移动扫描；
所述数字信号处理单元与所述信号放大滤波电路连接，用于对采集到的所述磁场自由线12上磁粒子的动态磁化响应信号中的时域信号进行傅里叶变换和频率挑选；
所述图像重建单元与所述数字信号处理单元连接，所述图像重建单元用于结合挑选后的频率分量对应的电压信号和编码矩阵进行图像重建；
其中，所述Y轴和所述X轴基于所述磁场自由线生成模块的轴线方向和所述磁场自由线12的长度方向构建。
作为对本发明的进一步解释，所述第一恒定梯度磁场发生器1和所述第二恒定梯度磁场发生器2以初始状态下的所述磁场自由线12为对称轴对称设置。
其中，所述第一恒定梯度磁场发生器1和所述第二恒定梯度磁场发生器2为直径相同，缠绕方向相反的两个线圈。
作为对本发明的进一步解释，所述第一扫描磁场发生器7和所述第二扫描磁场发生器8与所述第一恒定梯度磁场发生器1和所述第二恒定梯度磁场发生器2同轴设置，并配置在所述第一恒定梯度磁场发生器1和所述第二恒定梯度磁场发生器2之间；
所述第一扫描磁场发生器7和所述第二扫描磁场发生器8以初始状态下的所述磁场自由线12为对称轴对称设置。
其中，所述第一扫描磁场发生器7和所述第二扫描磁场发生器8为直径相同，缠绕方向相同的两个线圈。
作为对本发明的进一步解释，所述第一高频均匀磁场发生器3和所述第二高频均匀磁场发生器4配置在所述第一扫描磁场发生器7和所述第二扫描磁场发生器8之间；
所述第一高频均匀磁场发生器3和所述第二高频均匀磁场发生器4以初始状态下的所述磁场自由线12为对称轴对称设置；
所述第一低频梯度磁场发生器5和所述第二低频梯度磁场发生器6设置在所述第一高频均匀磁场发生器3和所述第二高频均匀磁场发生器4之间；
所述第一低频梯度磁场发生器5和所述第二低频梯度磁场发生器6沿对称点对称设置；所述对称点为所述第一恒定梯度磁场发生器1和所述第二恒定梯度磁场发生器2的圆心之间的垂直连线的中点。
其中，本发明不限定所述第一低频梯度磁场发生器5和所述第二低频梯度磁场发生器6的轴向方向，可以是X轴也可以是Y轴，如图2所示，在本实施例中，所述第一低频梯度磁场发生器5和所述第二低频梯度磁场发生器6的轴向方向为X轴，并沿对称点左右对称设置。
其中，所述第一高频均匀磁场发生器3和所述第二高频均匀磁场发生器4为缠绕方向相反，整体构成了一个一体式的螺线管线圈，电流从所述第一高频均匀磁场发生器3流入，从所述第二高频均匀磁场发生器4流出；
在本实施例中，所述第一低频梯度磁场发生器5和所述第二低频梯度磁场发生器6为直径相同，缠绕方向相反的两个线圈。
作为对本发明的进一步解释，所述第一接收线圈9和所述第二接收线圈10设置在所述第一高频均匀磁场发生器3和所述第二高频均匀磁场发生器4之间，并与所述第一高频均匀磁场发生器3和所述第二高频均匀磁场发生器4同轴设置；
所述第一接收线圈9和所述第二接收线圈10以初始状态下的所述磁场自由线12为对称轴对称设置；
所述第一接收线圈9和所述第二接收线圈10之间设置有所述磁场自由线12。
其中，所述第一接收线圈9和所述第二接收线圈10直径相同，所述第一接收线圈9和所述第二接收线圈10的轴向方向与所述磁场自由线12的长度方向平行。
其中，所述第一接收线圈9和所述第二接收线圈10整体构成了另一个一体式的螺线管线圈，电流从所述第一接收线圈9流入，从所述第二接收线圈10流出。
其中，所述磁场自由线12配置在所述成像视场11内。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法，其特征在于，该方法包括：
基于磁场自由线生成模块在成像视场中心产生一条磁场自由线，使远离所述磁场自由线的区域的磁粒子进入磁化饱和状态；
沿平行于所述磁场自由线方向施加非均匀混频激励磁场，激发所述磁场自由线上不同位置的磁粒子产生互调响应信号；
所述非均匀混频激励磁场包括至少两种频率的交变磁场，其中一种是高频的均匀磁场，另一种是低频的梯度磁场，所述高频的均匀磁场用于同时激发所述磁场自由线上的磁粒子产生高信噪比的磁化响应信号；所述低频的梯度磁场用于对所述磁场自由线上的磁粒子进行空间编码，使所述磁场自由线上不同位置的磁粒子的磁化响应信号不相同；
所述互调响应信号为磁场自由线上不同位置上的磁粒子不同的磁化响应信号，所述磁化响应信号为混频信号；
所述互调响应信号包括除两种激励频率分量以外，还有两种激励频率互调后的频率分量；所述互调响应信号为时域信号或频域信号；
利用平行于所述磁场自由线方向的接收线圈采集所述磁场自由线上的互调响应信号，所述互调响应信号经过放大滤波后传输至数字信号处理单元和图像重建单元；
基于经过所述数字信号处理单元的多个所述互调响应信号构建编码矩阵；
所述图像重建单元结合所述编码矩阵和实际测量的电压信号重建所述磁场自由线上的磁粒子的一维浓度分布；
通过施加垂直于所述磁场自由线的正交磁场驱动所述磁场自由线沿其垂直平面进行逐线扫描，进而实现三维成像。
2.根据权利要求1所述的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法，其特征在于，所述磁化饱和状态为磁粒子不再对交变磁场产生动态磁化响应信号的状态。
3.根据权利要求1所述的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法，其特征在于，所述编码矩阵，其构建方法包括：
将预设的体素大小的磁粒子样本分别放置在所述磁场自由线上的不同位置，并采集不同位置下的互调响应信号，每个位置的互调响应信号构成一个编码向量，将不同位置下的互调响应信号对应的所述编码向量组成一个编码矩阵。
4.一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像系统，基于权利要求1-3任一项所述的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像方法，其特征在于，该系统包括磁场自由线生成模块、非均匀混频激发模块、磁场自由线信号采集模块、磁场自由线平移模块、数字信号处理单元和图像重建单元；
所述磁场自由线生成模块包括轴向方向沿Y轴设置的第一恒定梯度磁场发生器和第二恒定梯度磁场发生器，并用于在成像视场内生成磁场自由线；
非均匀混频激发模块包括轴向方向沿X轴设置的第一高频均匀磁场发生器和第二高频均匀磁场发生器，以及第一低频梯度磁场发生器和第二低频梯度磁场发生器；
所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器用于同时激发所述磁场自由线上的磁粒子产生高信噪比的磁化响应信号；所述第一低频梯度磁场发生器和所述第二低频梯度磁场发生器使所述磁场自由线上不同位置的磁粒子的磁化响应信号不相同；
所述磁场自由线信号采集模块包括轴向方向沿X轴设置的第一接收线圈和第二接收线圈，并用于采集所述磁场自由线上磁粒子的动态磁化响应信号；所述磁场自由线信号采集模块还包括与所述第一接收线圈和所述第二接收线圈连接的信号放大滤波电路，所述信号放大滤波电路用于对所述动态磁化响应信号进行放大和滤波；
所述磁场自由线平移模块包括轴向方向沿Y轴设置的第一扫描磁场发生器和第二扫描磁场发生器，并用于驱动所述磁场自由线沿Y轴方向移动扫描；
所述数字信号处理单元与所述信号放大滤波电路连接，用于对采集到的所述磁场自由线上磁粒子的动态磁化响应信号中的时域信号进行傅里叶变换和频率挑选；
所述图像重建单元与所述数字信号处理单元连接，所述图像重建单元用于结合挑选后的频率分量对应的电压信号和编码矩阵进行图像重建；
其中，所述Y轴和所述X轴基于所述磁场自由线生成模块的轴线方向和所述磁场自由线的长度方向构建。
5.根据权利要求4所述的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像系统，其特征在于，所述第一恒定梯度磁场发生器和所述第二恒定梯度磁场发生器以初始状态下的所述磁场自由线为对称轴对称设置。
6.根据权利要求5所述的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像系统，其特征在于，所述第一扫描磁场发生器和所述第二扫描磁场发生器与所述第一恒定梯度磁场发生器和所述第二恒定梯度磁场发生器同轴设置，并配置在所述第一恒定梯度磁场发生器和所述第二恒定梯度磁场发生器之间；
所述第一扫描磁场发生器和所述第二扫描磁场发生器以初始状态下的所述磁场自由线为对称轴对称设置。
7.根据权利要求4所述的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像系统，其特征在于，所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器配置在所述第一扫描磁场发生器和所述第二扫描磁场发生器之间；
所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器以初始状态下的所述磁场自由线为对称轴对称设置；
所述第一低频梯度磁场发生器和所述第二低频梯度磁场发生器设置在所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器之间；
所述第一低频梯度磁场发生器和所述第二低频梯度磁场发生器沿对称点对称设置；所述对称点为所述第一恒定梯度磁场发生器和所述第二恒定梯度磁场发生器的圆心之间的垂直连线的中点。
8.根据权利要求4所述的一种免旋转磁场自由线的三维磁粒子成像系统，其特征在于，所述第一接收线圈和所述第二接收线圈设置在所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器之间，并与所述第一高频均匀磁场发生器和所述第二高频均匀磁场发生器同轴设置；
所述第一接收线圈和所述第二接收线圈以初始状态下的所述磁场自由线为对称轴对称设置；
所述第一接收线圈和所述第二接收线圈之间设置有所述磁场自由线。
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