一维磁粒子成像系统性能测试分析及其成像研究

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1、一维磁粒子成像系统性能测试分析及其成像研究作者姓名吕龙龙导师姓名、职称田捷教授一级学科控制科学与工程二级学科模式识别与智能系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121216分类TN82号TP391.41密级公开西安电子科技大学硕士学位论文一维磁粒子成像系统性能测试分析及其成像研究作者姓名：吕龙龙一级学科：控制科学与工程二级学科：模式识别与智能系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：田捷教授提交日期：2014年12月One-dimensionalMagneticParticleImagingsystemperform

2、anceanalysisanditsimagingstudiesAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControlScienceandEngineeringByLvlonglongSupervisor:Prof.TianjieDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文

3、中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用

4、影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要磁粒子成像(MagneticParticleImaging,MPI)是一种全新的医学成像技术，其通过超顺磁性纳米粒子对变化磁场非线性响应的原理对磁粒子浓度的空间分布进行成像。系统的选择场由两个大小相等的磁场同磁极相对来产生，并在磁场区域中心形成无磁场点(FieldFreePoint,FFP)，即磁场强度为零的点。然后使用由电磁线圈产生

5、的周期变化的驱动场来促使FFP扫描整个样本空间。当FFP经过磁粒子时，接收线圈就能检测到粒子磁化强度发生的变化。磁粒子分布的信息存在于感应电压信号中的高频谐波部分，因此需要使用高通滤波器除去基波信号，然后使用滤波后的磁粒子信号(MagneticParticleSignal,MPS)进行图像重建。论文首先介绍了MPI成像的基础理论知识，包括磁粒子的顺磁性、超顺磁性特性及磁流体的概念，并介绍了适用于模拟磁粒子的二阶修正平均场理论，讨论了磁粒子的粒径对朗之万函数和点扩散函数的影响。其次介绍了MPI扫描系统的搭建，分别使用电磁线圈法和永磁铁法搭建了两组MPI成像扫描仪，通

6、过实验采集到的数据与仿真数据对比，选择合适的方式来产生MPI成像系统所需的选择场。随后文章引入了MPI图像重建中经常使用的两种重建算法：系统矩阵法和X-Space法，并分析了两种算法的优缺点。然后使用搭建的小型一维MPI成像系统采集接收信号，并讨论了两种高通滤波器（巴特沃斯高通滤波器和切比雪夫高通滤波器）对磁粒子信号的滤波效果。最后使用X-Space法对滤波后的信号进行了一维MPI图像重建，并对成像结果进行了分析，不仅证明了一维系统的可行性，而且验证了直流信号的缺失对MPI图像的影响。关键词：磁粒子成像，系统性能分析，成像研究论文类型：应用基础研究类I西安电子科技

7、大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTMagneticparticleimaging(MPI)isanewmedicalimagingtechnology,whichusesthenonlinearre-magnetizationbehaviorofsuperaramagneticnanoparticlestochangemagneticfieldtodeterminetheirdistribution.Theselectionfieldinthesystemisgeneratedbytwooppositemagneticfieldsofequala

8、mplit