基于系统矩阵优化的二维磁性粒子成像研究

磁性粒子成像(MPI)是一种新型高分辨率成像技术,利用磁性粒子在交变磁场中的非线性响应构建系统矩阵进而重建磁性纳米粒子的浓度分布,提高重建速度并降低存储空间需求和计算复杂度是实现实时成像的关键.本文将磁性粒子的非线性磁化响应特征与电磁感应定律相结合获取检测点电压信号,进一步考虑接受线圈的灵敏度可得电压信号与磁性粒子浓度的关系,利用傅里叶变换及频域矩阵展开分析了影响系统矩阵的因素,系统分析了系统矩阵频率分量的选取以及不同接收方向对重建图像的影响.结果表明,通过选取高频段信号可以优化系统矩阵分量的空间结构;通过增加频率分量可以构建线性无关方程组,使方程的解唯一化,提高重建精度和质量;通过不同接收方向系统矩阵的重组,使系统矩阵拥有更丰富的空间结构,进而提高浓度分布重建图像的质量.本研究对MPI技术进行磁性纳米粒子浓度重建起到了重要的指导作用,在新型生物医学成像领域有着广阔的应用前景.