【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及显微成像领域，尤其是一种多模成像装置以及方法。
技术介绍
1、磁粒子成像(mpi)是基于断层影像技术检测超顺磁性氧化铁纳米颗粒(spions)空间分布的示踪方法。mpi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。此外，使用的示踪剂不含肾毒性和造成全身系统严重不良反应的物质。mpi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，是一种可以获得定量数据的检查方法。这些特性预示着mpi具有医学应用潜力。
2、由于mpi无法提供生物体解剖学信息，带来无法定位粒子信号区域的问题。因此，mpi信号需要配合结构像信息实现定位。现有结构像包括摄影、荧光成像、ct扫描结构像，用于mpi的图像配准。然而摄影无法提供生物组织结构信息，荧光成像存在探测深度的限制，ct断层成像技术存在辐射，对软组织的不敏感性等问题。此外，现有多模成像设备无法实现原位探测，只是通过独立的模块移动待测物混合叠加实现，这个过程中时间和空间上的位移变化会使得模态间的图像融合造成偏差，无法满足小于亚毫米级微小病灶探测。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种能够提供生物组织结构信息、没有探测深度的限制、不存在辐射并且能够实现原位探测的多模成像装置。
2、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之二在于提供一种能够提供生物组织结构信息、没有探测深度的限制、不存在辐射并且能够实现原位探测的多模成像方法。
3、
4、一种多模成像装置，包括两第一磁体以及两第二磁体，两所述第一磁体的磁场与两所述第二磁体的磁场重叠，当两所述第一磁体反向排布时形成无磁场线以及梯度磁场，两所述第二磁体产生的均匀磁场作为两所述第一磁体的聚焦磁体，此时所述多模成像装置形成磁粒子成像模式，当两所述第一磁体同向排布时形成均匀磁场，两所述第二磁体产生的均匀磁场与所述第一磁体的均匀磁场叠加，此时所述多模成像装置形成磁共振成像模式，所述多模成像装置还包括驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组以及第二收发线圈组，所述驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组、第二收发线圈组形成共同的作用区，所述作用区位于两第一磁体以及两第二磁体的磁场中，通过调节所述驱动线圈组的电流实现所述磁粒子成像模式的无磁场线的平移，通过旋转两第一磁体实现所述磁粒子成像模式的无磁场线的角度改变，通过旋转所述第二磁体变化所述磁粒子成像模式的聚焦场，所述第一收发线圈组实现磁粒子成像模式的信号激发和接收，所述第二收发线圈组实现磁共振成像模式的信号激发和接收，所述编码线圈实现磁共振成像模式的体素空间编码。
5、进一步的，所述两第一磁体以及两所述第二磁体同轴设置并且所述驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组、第二收发线圈组位于两所述第一磁体之间。
6、进一步的，所述第一磁体以及所述第二磁体与机械驱动结构连接，所述机械驱动结构驱动所述第一磁体以及所述第二磁体旋转。
7、进一步的，所述第一磁体以及所述第二磁体为halbach磁体。
8、进一步的，所述多模成像装置还包括补偿模块，所述补偿模块为电线圈或者永磁体，所述补偿模块用于补偿磁场的高阶项分量。
9、进一步的，所述多模成像装置还包括屏蔽模块，所述屏蔽模块包覆作用区，所述屏蔽模块由金属制成，用于高频信号的隔离和屏蔽。
10、进一步的，所述多模成像装置还包括移动床，所述移动床用于将感兴趣区域置于作用区的无磁场线中。
11、本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
12、一种多模成像方法，基于上述任意一种多模成像装置实施，包括以下步骤：
13、s1：磁粒子成像：
14、s11：两第一磁体反向排布时形成无磁场线以及梯度磁场，两第二磁体产生的均匀磁场作为两所述第一磁体的聚焦磁体；
15、s12：
16、s121：驱动线圈组的电流从初始值开始调节使无磁场线平移，每次调节驱动线圈组的电流时，第一收发线圈组进行信号激发和接收，直至驱动线圈组的电流调节至预设值；
17、s122：第一磁体的角度从初始位置开始调节，每一次调节磁体的角度时，重复步骤s121，直至第一磁体的角度调节至预设值；
18、s13：旋转二磁体变化聚焦场，并重复步骤s12；
19、s2：磁共振成像：
20、s21：两所述第一磁体同向排布时形成均匀磁场，两所述第二磁体产生的均匀磁场与所述第一磁体的均匀磁场叠加；
21、s22：编码线圈进行体素空间编码，第二收发线圈组进行信号激发和接收；
22、s3：数据处理
23、s31：将磁粒子成像接收的数据进行数据重建；
24、s32：将磁共振成像接收的数据进行信号重建；
25、s33：将磁粒子成像重建的数据与磁共振成像的重建信号进行配准。
26、进一步的，步骤s32具体为：当磁共振成像接收的数据没有补偿模块进行场补偿时，对磁共振成像接收的数据进行高阶场图编码矩阵反演，并投影笛卡尔坐标系，再进行信号重建。
27、进一步的，步骤s32具体为：当磁共振成像接收的数据有补偿模块进行场补偿时，对磁共振成像接收的数据进行笛卡尔坐标系编码矩阵转换，再进行信号重建。
28、相比现有技术，本专利技术多模成像装置两第一磁体的磁场与两第二磁体的磁场重叠，当两第一磁体反向排布时形成无磁场线以及梯度磁场，两第二磁体产生的均匀磁场作为两第一磁体的聚焦磁体，此时多模成像装置形成磁粒子成像模式，当两第一磁体同向排布时形成均匀磁场，两第二磁体产生的均匀磁场与第一磁体的均匀磁场叠加，此时多模成像装置形成磁共振成像模式，多模成像装置还包括驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组以及第二收发线圈组，驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组、第二收发线圈组形成共同的作用区，作用区位于两第一磁体以及两第二磁体的磁场中，通过调节驱动线圈组的电流实现磁粒子成像模式的无磁场线的平移，通过旋转两第一磁体实现磁粒子成像模式的无磁场线的角度改变，通过旋转第二磁体变化磁粒子成像模式的聚焦场，第一收发线圈组实现磁粒子成像模式的信号激发和接收，第二收发线圈组实现磁共振成像模式的信号激发和接收，编码线圈实现磁共振成像模式的体素空间编码，通过上述设计，将磁粒子成像技术与磁共振成像技术相结合，能够提供生物组织结构信息、没有探测深度的限制、不存在辐射并且能够实现原位探测。
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1.一种多模成像装置，包括两第一磁体以及两第二磁体，其特征在于：两所述第一磁体的磁场与两所述第二磁体的磁场重叠，当两所述第一磁体反向排布时形成无磁场线以及梯度磁场，两所述第二磁体产生的均匀磁场作为两所述第一磁体的聚焦磁体，此时所述多模成像装置形成磁粒子成像模式，当两所述第一磁体同向排布时形成均匀磁场，两所述第二磁体产生的均匀磁场与所述第一磁体的均匀磁场叠加，此时所述多模成像装置形成磁共振成像模式，所述多模成像装置还包括驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组以及第二收发线圈组，所述驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组、第二收发线圈组形成共同的作用区，所述作用区位于两第一磁体以及两第二磁体的磁场中，通过调节所述驱动线圈组的电流实现所述磁粒子成像模式的无磁场线的平移，通过旋转两第一磁体实现所述磁粒子成像模式的无磁场线的角度改变，通过旋转所述第二磁体变化所述磁粒子成像模式的聚焦场，所述第一收发线圈组实现磁粒子成像模式的信号激发和接收，所述第二收发线圈组实现磁共振成像模式的信号激发和接收，所述编码线圈实现磁共振成像模式的体素空间编码。
2.根据权利要求1所述的多模成像装置，其特征
3.根据权利要求1所述的多模成像装置，其特征在于：所述第一磁体以及所述第二磁体与机械驱动结构连接，所述机械驱动结构驱动所述第一磁体以及所述第二磁体旋转。
4.根据权利要求1所述的多模成像装置，其特征在于：所述第一磁体以及所述第二磁体为Halbach磁体。
5.根据权利要求1所述的多模成像装置，其特征在于：所述多模成像装置还包括补偿模块，所述补偿模块为电线圈或者永磁体，所述补偿模块用于补偿磁场的高阶项分量。
6.根据权利要求1所述的多模成像装置，其特征在于：所述多模成像装置还包括屏蔽模块，所述屏蔽模块包覆作用区，所述屏蔽模块由金属制成，用于高频信号的隔离和屏蔽。
7.根据权利要求1所述的多模成像装置，其特征在于：所述多模成像装置还包括移动床，所述移动床用于将感兴趣区域置于作用区的无磁场线中。
8.一种多模成像方法，基于如权利要求1-7任意一项所述的多模成像装置实施，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的多模成像方法，其特征在于：步骤S32具体为：当磁共振成像接收的数据没有补偿模块进行场补偿时，对磁共振成像接收的数据进行高阶场图编码矩阵反演，并投影笛卡尔坐标系，再进行信号重建。
10.根据权利要求8所述的多模成像方法，其特征在于：步骤S32具体为：当磁共振成像接收的数据有补偿模块进行场补偿时，对磁共振成像接收的数据进行笛卡尔坐标系编码矩阵转换，再进行信号重建。
...【技术特征摘要】
1.一种多模成像装置，包括两第一磁体以及两第二磁体，其特征在于：两所述第一磁体的磁场与两所述第二磁体的磁场重叠，当两所述第一磁体反向排布时形成无磁场线以及梯度磁场，两所述第二磁体产生的均匀磁场作为两所述第一磁体的聚焦磁体，此时所述多模成像装置形成磁粒子成像模式，当两所述第一磁体同向排布时形成均匀磁场，两所述第二磁体产生的均匀磁场与所述第一磁体的均匀磁场叠加，此时所述多模成像装置形成磁共振成像模式，所述多模成像装置还包括驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组以及第二收发线圈组，所述驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组、第二收发线圈组形成共同的作用区，所述作用区位于两第一磁体以及两第二磁体的磁场中，通过调节所述驱动线圈组的电流实现所述磁粒子成像模式的无磁场线的平移，通过旋转两第一磁体实现所述磁粒子成像模式的无磁场线的角度改变，通过旋转所述第二磁体变化所述磁粒子成像模式的聚焦场，所述第一收发线圈组实现磁粒子成像模式的信号激发和接收，所述第二收发线圈组实现磁共振成像模式的信号激发和接收，所述编码线圈实现磁共振成像模式的体素空间编码。
2.根据权利要求1所述的多模成像装置，其特征在于：所述两第一磁体以及两所述第二磁体同轴设置并且所述驱动线圈组、编码线圈、第一收发线圈组、第二收发线圈组位于两所述第一磁体之间。
3.根据权利要求1所述的多模成像装置，其特征在于：所述第一磁体以及所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐雅洁，郑健，王亚，吴中毅，李铭，刘兆邦，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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