一种磁纳米温度成像方法及系统

摘要

本发明公开一种磁纳米温度成像方法，首先，对磁纳米粒子样品所在区域同时施加恒定直流磁场和交流磁场，采集磁纳米粒子的交流磁化强度信号，检测出各奇次谐波幅值；然后，将恒定直流梯度场替换为含梯度磁场的组合直流磁场，采集磁纳米粒子的交流磁化强度信号，检测出各奇次谐波幅值；计算两次谐波幅值差值；利用朗之万函数的泰勒级数展开建立奇次谐波差值与温度的关系式，求解关系式获得在体温度；最后，改变直流梯度场至下一位置，直到完成整个一维空间的温度测量。本发明对磁纳米粒子施加不同的激励磁场，从而一维空间的温度成像转变成了对每一个小区间的点温度求解，从而在不知磁纳米粒子浓度的情况下精密、快速地获得一维空间温度场。

主权项

一种磁纳米温度成像系统，其特征在于，包括：恒定直流磁场产生装置，用于向磁纳米试剂所在一维空间施加恒定直流磁场H_dc＝b，其中，b为恒定直流磁场的幅值；组合直流磁场产生装置，用于向磁纳米试剂所在一维空间施加组合直流磁场${H_{dc}}^{\prime }=\left\{\begin{array}{cc}b& x<x_1\\ f\left(x\right)& x_1\le x\le x_1+\Delta x\\ -b& x>x_1+\Delta x\end{array}\right.,$其中，x表示位置变量，x₁表示直流梯度磁场f(x)相对一维待测空间的起始位置，Δx为直流梯度磁场f(x)的宽度；交流激励磁场产生装置，用于向磁纳米试剂所在一维空间施加交流激励磁场；磁化强度采集装置，用于采集待测空间磁纳米试剂的交流磁化强度信号；处理器，用于对同时施加恒定直流磁场和交流激励磁场时采集的交流磁化强度信号进行处理得到该交流磁化强度信号的各奇次谐波幅值A₁,A₃…A_2j‑1，对在同时施加组合直流磁场和交流激励磁场时采集的交流磁化强度信号进行处理得到该交流磁化强度信号的各奇次谐波幅值B₁,B₃…B_2j‑1，计算各奇次谐波幅值B₁,B₃…B_2j‑1与A₁,A₃…A_2j‑1之间的差值S₁,S₃…S_2j‑1；根据各奇次谐波幅值差与在体温度的关系式求解[x₁,x₁+Δx]区间的y，进而计算得到[x₁,x₁+Δx]区间的在体温度其中，c＝NM_s，N为磁纳米粒子浓度，M_s为磁纳米样品原子有效磁矩，k₀为波尔兹曼常数，磁纳米粒子的磁化强度由朗之万函数描述，c·f_2j‑1(y,z(r_k))为朗之万函数的有限项泰勒级数展开得到的第2j‑1次谐波幅值表达式，z(r_k)为[x₁,x₁+Δx]区间内的第k个离散点r_k对应的直流磁场大小，m为[x₁,x₁+Δx]区间被离散化的点数，谐波个数j≥2。