CN117907909A - 一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，包括：海尔贝克永磁体装置，所述海尔贝克永磁体装置包括第一永磁体装置和第二永磁体装置；器械控制装置,所述器械控制装置用于控制所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置的旋转；样本平移台装置，所述样本平移台装置用控制样本的移动；所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置包括永磁体固定装置，所述永磁体固定装置上设有一组永磁体，所述永磁体在所述永磁体集固定装置上环形阵列排布。本发明将通过器械原理实现了磁共振成像模态和磁粒子成像模态之间的相互切换，且保证了两种模态之间成像质量无缺损，同时并未扩大设备的核心部件体积和重量，此外本发明还具有设备具有耗能低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及医学成像的技术领域，特别是一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统。
背景技术
磁共振成像是一种医学成像技术，利用磁场和射频电波形成人体解剖或生理过程的图像。在人类和其他生物有机体中，氢原子含量丰富，最常用于检测。磁共振成像检查过程如下：无线电波脉冲激发位于磁场中的氢原子，氢原子产生能量跃迁，发出射频信号，该信号由位于待检测器官周围的天线接收，经过图像处理，形成图像。磁共振成像通过磁场梯度将信号进行空间定位；通过改变脉冲序列参数，在不同组织之间产生不同的信号强度，从而形成图像对比度。氢原子在水和脂肪中含量尤其丰富，因此，大多数磁共振图像可认为绘制体内水和脂肪的分布。
磁粒子成像是一种全新的定量功能性成像技术，它利用了注入血流中的纳米颗粒示踪剂的磁性物质，生成动脉血流和运动的实时三维图像。磁粒子成像具有三维成像、高时间分辨率、高空间分辨率和高灵敏度，且无电离辐射危害的优点。所用示踪剂是超顺磁性氧化铁纳米粒子。超顺磁性氧化铁纳米粒子主要沉积在人体网状内皮细胞系统并由其清除而不经过肾脏代谢，不具有肾毒性，不会造成严重不良反应。磁粒子成像不显示解剖结构，无背景信号干扰，信号强度与示踪剂浓度成比例，是一种定量的影像检查方法。目前，临床用的磁粒子成像扫描仪仍在研发中。
当前磁共振成像设备和磁粒子成像设备的双模态一体机在研究中，其最大难点为切换磁共振成像所需的静态均匀磁场空间以及磁粒子成像所需的可调位置的零磁场空间。现在主流的磁共振成像核心部件和磁粒子成像核心部件均为电磁。然而基于电磁的磁共振成像和磁粒子成像一体机需要牺牲很多单模态时的优势(如，分辨率，敏感度等)来实现，并且很耗能。综上，本发明提出的一种磁共振-磁粒子双模态成像设备通过永磁为核心部件来解决这些问题。
发明内容
本发明提供的一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，包括海尔贝克永磁体装置，所述海尔贝克永磁体装置包括第一永磁体装置和第二永磁体装置；
器械控制装置,所述器械控制装置用于控制所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置的旋转；
样本平移台装置，所述样本平移台装置用控制样本的移动；
所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置包括永磁体固定装置，所述永磁体固定装置上设有一组永磁体，所述永磁体在所述永磁体集固定装置上环形阵列排布。
优选地，所述永磁体固定装置为高分子材料。
优选地，每两个相邻的所述永磁体分布角度满足以下公式：N*a＝(k+1)*360°，其中k＝1，N为永磁体数量，a为每两个相邻的所述永磁体间隔角度。
优选地，所述器械控制装置包括第一旋转器械和第二旋转器械，所述第一旋转器械和所述第二旋转器械分别设置在所述第一永磁体装置和第二永磁体装置的外侧，所述第一旋转器械控制所述第一永磁体装置的转动，所述第二旋转器械用于控制所述第二永磁体装置的转动。
优选地，所述样本平移台装置包括第一线性平移台和第二线性平移台，所述第一线性平移台的移动方向和所述第二线性平移台的移动方向相互垂直。
优选地，所述样本平移台装置包括第一线性平移台和第二线性平移台，所述第一线性平移台的移动方向和所述第二线性平移台的移动方向相互垂直。
优选地，一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换方法，该方法包括磁共振成像方法：
步骤一，将样品固定在所述样本平移台装置上，并控制样本移动至指定位置；
步骤二，启动器械控制装置，分别控制所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置转动，使得所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置的平面磁场方向差异为180°从而产生一个垂直的静态无场线；
步骤三，继续启动器械控制装置，在所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置在保持差异为180°的同时，使得第一永磁体装置和所述第二永磁体装置旋转角度≤360°，直至静态无场线旋转扫描36°。
优选地，一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换方法，该方法包括磁粒子成像方法：
步骤一，将样品固定在所述样本平移台装置上，并控制样本移动至指定位置；
步骤二，启动器械控制装置，使得所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置的平面磁场方向差异为0°从而产生一个静态均匀长方体磁场；
步骤三，继续启动器械控制装置，在所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置在保持差异为0°的同时，使得第一永磁体装置和所述第二永磁体装置旋转角度≤360°，直至静态均匀长方体磁场旋转扫描360°。
本发明的有益效果：本发明将通过器械原理实现了磁共振成像模态和磁粒子成像模态之间的相互切换，且保证了两种模态之间成像质量无缺损，同时并未扩大设备的核心部件体积和重量，此外本发明还具有设备具有耗能低的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为本发明的基本结构示意图一；
图2为本发明的基本结构示意图一；
图3为永磁体装置的基本结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解所述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图2和图3所示，一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，包括：海尔贝克永磁体装置2，所述海尔贝克永磁体装置2包括第一永磁体装置2.1和第二永磁体装置2.2；所述第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2包括永磁体固定装置2.11，所述永磁体固定装置2.11上设有一组永磁体2.12，所述永磁体2.12在所述永磁体集固定装置2.12上环形阵列排布，每两个相邻的所述永磁体2.12分布角度满足以下公式：N*a＝(k+1)*360°，其中k＝1，N为永磁体2.12数量，a为每两个相邻的所述永磁体2.12间隔角度，所述永磁体固定装置2.11为高分子材料，在使用时可以根据不同情况选择不同数量的永磁体2.12，同时各个永磁体2.12之间的角度间距按照上述公式排列，如此可以保证本发明具有更好地使用效果。
器械控制装置3,所述器械控制装置3用于控制所述第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2的旋转，所述器械控制装置3包括第一旋转器械3.1和第二旋转器械3.2，所述第一旋转器械3.1和所述第二旋转器械3.2分别设置在所述第一永磁体装置2.1和第二永磁体装置2.2的外侧，所述第一旋转器械3.1控制所述第一永磁体装置2.1的转动，所述第二旋转器械3.2用于控制所述第二永磁体装置2.2的转动，在使用时，通过分别控制所述第一旋转器械3.1和所述第二旋转器械3.2的工作，从而达到转动第一永磁体装置2.1和第二永磁体装置2.2的目的，其中第一旋转器械3.1和第二旋转器械3.2均通过电机进行驱动。
样本平移台装置4，所述样本平移台装置4用控制样本的移动；所述样本平移台装置4包括第一线性平移台4.1和第二线性平移台4.2，所述第一线性平移台4.1的移动方向和所述第二线性平移台4.2的移动方向相互垂直，第一线性平移台4.1和第二线性平移台4.2实现了对样本的纵横移动，驱动方式采用电机驱动，实现了自动化的样本移动。
一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统还包括保护壳体1，所述保护壳体1内部设有海尔贝克永磁体装置2、器械控制装置3和样本平移台装置4。
一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换方法，该方法包括磁共振成像方法，其特征在于：
步骤一，将样品固定在所述样本平移台装置4上，并控制样本移动至指定位置；
步骤二，启动器械控制装置2，分别控制所述第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2转动，使得所述第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2的平面磁场方向差异为180°从而产生一个垂直的静态无场线；
步骤三，继续启动器械控制装置2，在所述第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2在保持差异为180°的同时，使得第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2旋转角度≤360°，直至静态无场线旋转扫描36°。
一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换方法，该方法包括磁粒子成像方法，其特征在于：
步骤一，将样品固定在所述样本平移台装置4上，并控制样本移动至指定位置；
步骤二，启动器械控制装置3，使得所述第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2的平面磁场方向差异为0°从而产生一个静态均匀长方体磁场；
步骤三，继续启动器械控制装置3，在所述第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2在保持差异为0°的同时，使得第一永磁体装置2.1和所述第二永磁体装置2.2旋转角度≤360°，直至静态均匀长方体磁场旋转扫描360°。
本发明将通过器械原理和上述操作方法实现了磁共振成像模态和磁粒子成像模态之间的相互切换，且保证了两种模态之间成像质量无缺损，同时并未扩大设备的核心部件体积和重量，此外本发明还具有设备具有耗能低的优点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，其特征在于，包括：
海尔贝克永磁体装置，所述海尔贝克永磁体装置包括第一永磁体装置和第二永磁体装置；
器械控制装置,所述器械控制装置用于控制所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置的旋转；
样本平移台装置，所述样本平移台装置用控制样本的移动；
所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置包括永磁体固定装置，所述永磁体固定装置上设有一组永磁体，所述永磁体在所述永磁体集固定装置上环形阵列排布。
2.根据权利要求1所述的一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，其特征在于：所述永磁体固定装置为高分子材料。
3.根据权利要求1所述的一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，其特征在于：每两个相邻的所述永磁体分布角度满足以下公式：N*a＝(k+1)*360°，其中k＝1，N为永磁体数量，a为每两个相邻的所述永磁体间隔角度。
4.根据权利要求1所述的一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，其特征在于：所述器械控制装置包括第一旋转器械和第二旋转器械，所述第一旋转器械和所述第二旋转器械分别设置在所述第一永磁体装置和第二永磁体装置的外侧，所述第一旋转器械控制所述第一永磁体装置的转动，所述第二旋转器械用于控制所述第二永磁体装置的转动。
5.根据权利要求1所述的一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，其特征在于：所述样本平移台装置包括第一线性平移台和第二线性平移台，所述第一线性平移台的移动方向和所述第二线性平移台的移动方向相互垂直。
6.根据权利要求1所述的一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，其特征在于：还包括保护壳体，所述保护壳体内部设有海尔贝克永磁体装置、器械控制装置和样本平移台装置。
7.一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换方法，其于权利要求1-6任一项所述的磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，该方法包括磁共振成像方法，其特征在于：
步骤一，将样品固定在所述样本平移台装置上，并控制样本移动至指定位置；
步骤二，启动器械控制装置，分别控制所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置转动，使得所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置的平面磁场方向差异为180°从而产生一个垂直的静态无场线；
步骤三，继续启动器械控制装置，在所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置在保持差异为180°的同时，使得第一永磁体装置和所述第二永磁体装置旋转角度≤360°，直至静态无场线旋转扫描36°。
8.一种磁性双模态成像仪的静态磁场切换方法，其于权利要求1-6任一项所述的磁性双模态成像仪的静态磁场切换系统，该方法包括磁粒子成像方法，其特征在于：
步骤一，将样品固定在所述样本平移台装置上，并控制样本移动至指定位置；
步骤二，启动器械控制装置，使得所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置的平面磁场方向差异为0°从而产生一个静态均匀长方体磁场；
步骤三，继续启动器械控制装置，在所述第一永磁体装置和所述第二永磁体装置在保持差异为0°的同时，使得第一永磁体装置和所述第二永磁体装置旋转角度≤360°，直至静态均匀长方体磁场旋转扫描360°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20240419 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |