一种磁性粒子成像正交接收线圈组的制作方法

本实用新型涉及磁性粒子成像正交接收线圈组。

背景技术：

磁性粒子成像(MPI,Magnetic Particle Imaging)是2005年由德国科学家Gleich和Weizenecker最早在《Nature》期刊上发表的一种全新的医学成像方法。MPI的基本原理是通过检测超顺磁性纳米粒子(SPIO,Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles)对变化的磁场产生的非线性响应，对SPIO浓度空间分布进行成像。MPI成像设备简单来说包括产生梯度场的永磁铁组、平移零磁场点亥姆霍兹线圈、发射线圈、接收线圈、冷却系统和信号处理图像重构系统等。永磁铁组产生梯度场并形成一个磁场为零的区域，当亥姆霍兹线圈将零磁场区域平移到SPIO处时，SPIO会离开饱和状态自由运动，零磁场点离开时，SPIO磁化产生翻转，发射线圈提供正弦场以测量SPIO浓度，接收线圈将SPIO翻转产生的电信号接收，之后通过信号处理和图像处理系统得到MPI扫描图像。接收线圈的设计重点在于提供更好的灵敏度和抵消发射线圈产生的磁场分离出SPIO信号。

随着MPI技术的发展，单一方向的发射线圈和接收线圈已经不能满足获得等向性分辨率图像的需求，需要通过搭建正交线圈组和根据等向性分辨率合成算法提升MPI成像质量。此外，由于MPI技术较新，处于实验室研发阶段，MPI设备大多都是由研究人员设计定制的，需要不断标准化、优化、完善。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了在x、z两个正交方向上接收MPI信号，实现等向性分辨率，提升MPI图像质量，从而研制x、z正交接收线圈组。

本实用新型由x方向接收线圈1和z方向接收线圈2组成。MPI线圈组从内到外由x方向接收线圈1，z方向接收线圈2，x方向发射线圈3，z方向发射线圈4和用于组装线圈组的外壳5组成。

x方向接收线圈1包括x接收线圈3d打印支撑体1-1，顶部马鞍形同向线圈对1-2，中部马鞍形同向线圈对1-3，中部内圈马鞍形同向线圈对1-4，底部马鞍形同向线圈对1-5。

x接收线圈3d打印支撑体1-1顶面有五个定位孔，可用螺丝将x接收线圈1、z接收线圈2、x方向发射线圈3、z方向发射线圈4和用于组装线圈组的外壳5固定，保证线圈组在x、z方向分别对齐，使得MPI信号被最佳接收；x接收线圈3d打印支撑体1-1侧面有细线刻度槽，方便细致校准接收线圈缠绕长度，以消除发射线圈而非成像信号的干扰。沿x轴正方向，x接收线圈顶部马鞍形同向线圈对1-2为顺时针缠绕的高频利兹线，中部马鞍形同向线圈对1-3和中部内圈马鞍形同向线圈对1-4为逆时针缠绕的高频利兹线，底部顺时针马鞍形同向线圈对1-5为顺时针缠绕的高频利兹线；根据毕奥萨伐尔定律，上述x接收线圈对可以产生一个x方向的同质性的磁场，并且可以抵消x发射线圈产生的感应磁场。

z方向接收线圈包括3d打印支撑体2-1，顶部螺旋线圈2-2，中部螺旋线圈组2-3和底部螺旋线圈2-4。

z接收线圈3d打印支撑体2-1顶面有五个定位孔，可用螺丝将x接收线圈1、z接收线圈2、x方向发射线圈3、z方向发射线圈4和用于组装线圈组的外壳5固定，保证线圈组在x、z方向分别对齐，使得MPI信号被最佳接收；z接收线圈3d打印支撑体2-1侧面有细线刻度槽，方便细致校准接收线圈缠绕长度，以消除激励线圈而非成像信号的干扰。沿z轴正方向，z接收线圈顶部螺旋线圈2-2为顺时针缠绕的高频利兹线，中部螺旋线圈组2-3为逆时针缠绕的高频利兹线，底部螺旋线圈2-4为顺时针缠绕的高频利兹线；根据毕奥萨伐尔定律，上述z接收线圈对可以产生一个z方向的同质性的磁场，并且可以抵消z发射线圈产生的感应磁场。

上述x、z正交线圈组可以在x、z两个正交方向接收MPI信号，为线圈内的成像空间提供同质性磁场，并可根据后续MPI信号处理算法实现等向性分辨率，提升MPI图像质量。

本实用新型的有益效果在于：在x、z两个正交方向接收MPI信号，可以实现等向性分辨率；通过五个定位孔将接收线圈和发射线圈组固定连接并对齐xz方向，使得更准确更高灵敏度地接收到信号；通过3D打印设计制作出最匹配发射线圈组的正交接收线圈组，提供高灵敏度、高分辨率、高同质性、尽可能大的成像空间；3D打印支撑体上的细线凹槽方便缠绕和调试利兹线，大大提升了MPI成像质量。

附图说明

图1是本实用新型MPI线圈组组装示意图；

图2是本实用新型x接收线圈示意图；

图3是本实用新型z接收线圈示意图；

图4是本实用新型x接收线圈利兹线示意图及缠绕方向示意图；

图5是本实用新型z接收线圈利兹线示意图及缠绕方向示意图。

具体实施方式

结合图1～5说明具体实施方式，本实用新型由x方向接收线圈1和z方向接收线圈2组成。MPI线圈组从内到外由x方向接收线圈1，z方向接收线圈2，x方向发射线圈3，z方向发射线圈4和用于组装线圈组的外壳5组成。

x方向接收线圈1包括x接收线圈3d打印支撑体1-1，顶部马鞍形同向线圈对1-2，中部马鞍形同向线圈对1-3，中部内圈马鞍形同向线圈对1-4，底部马鞍形同向线圈对1-5。

x接收线圈3d打印支撑体1-1顶面有五个定位孔，可用螺丝将x接收线圈1、z接收线圈2、x方向发射线圈3、z方向发射线圈4和用于组装线圈组的外壳5固定，保证线圈组在x、z方向分别对齐，使得MPI信号被最佳接收；x接收线圈3d打印支撑体1-1侧面有细线刻度槽，方便细致校准接收线圈缠绕长度，以消除发射线圈而非成像信号的干扰。沿x轴正方向，x接收线圈顶部马鞍形同向线圈对1-2为顺时针缠绕的高频利兹线，中部马鞍形同向线圈对1-3和中部内圈马鞍形同向线圈对1-4为逆时针缠绕的高频利兹线，底部顺时针马鞍形同向线圈对1-5为顺时针缠绕的高频利兹线；根据毕奥萨伐尔定律，上述x接收线圈对可以产生一个x方向的同质性的磁场，并且可以抵消x发射线圈产生的感应磁场。

z方向接收线圈包括3d打印支撑体2-1，顶部螺旋线圈2-2，中部螺旋线圈组2-3和底部螺旋线圈2-4。

z接收线圈3d打印支撑体2-1顶面有五个定位孔，可用螺丝将x接收线圈1、z接收线圈2、x方向发射线圈3、z方向发射线圈4和用于组装线圈组的外壳5固定，保证线圈组在x、z方向分别对齐，使得MPI信号被最佳接收；z接收线圈3d打印支撑体2-1侧面有细线刻度槽，方便细致校准接收线圈缠绕长度，以消除激励线圈而非成像信号的干扰。沿z轴正方向，z接收线圈顶部螺旋线圈2-2为顺时针缠绕的高频利兹线，中部螺旋线圈组2-3为逆时针缠绕的高频利兹线，底部螺旋线圈2-4为顺时针缠绕的高频利兹线；根据毕奥萨伐尔定律，上述z接收线圈对可以产生一个z方向的同质性的磁场，并且可以抵消z发射线圈产生的感应磁场。

上述x、z正交线圈组可以在x、z两个正交方向接收MPI信号，为线圈内的成像空间提供同质性磁场，并可根据后续MPI信号处理算法实现等向性分辨率，提升MPI图像质量。