[发明专利]用于磁感应断层成像的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁感应断层成像，特别是涉及用于提高磁感应断层成像系统的灵敏度的方法和系统。

背景技术

磁感应断层成像（MIT）是一种应用于工业和医学成像的非侵入且无接触的成像技术。与其它电学成像技术对比，MIT不要求传感器与关注对象直接接触来进行成像。

MIT被用于重构关注对象内部的无源电学属性的空间分布，该无源电学属性为例如电导率σ、电容率ε和磁导率μ。在MIT中，通常介于几kHz直至若干MHz的正弦电流被应用到发射线圈，从而生成时变磁场，该磁场通常称为主磁场。由于关注对象（例如生物组织）导电，该主磁场在关注对象中产生“涡流电流”。这些涡流电流生成次磁场。这些磁场的组合在接收线圈中感应形成电信号，例如电压。使用若干发射线圈并重复这些测量，得到多组测量数据并将其用于使关注对象的电磁属性随时间的变化可视化。

MIT对所有这三种无源电磁属性（电导率、电容率和磁导率）是敏感的。结果，例如，关注对象中的电导率贡献可以被重构。具体而言，MIT适合用于针对生物组织重构图像，因为这种组织的磁导率值μ_R≈1。

由涡流电流感应形成的次磁场带有关于待测量对象的信息。然而，由次磁场感应形成的电压?V非常小，并且电压?V与在测量线圈上测量的电压V的比率，例如|?V/V|在一些线圈上可以小至10^-7。这在当前MIT系统中引入了至少两个问题：第一，系统需要高度精确的ADC，这增加了硬件成本，且其次，系统对噪声非常敏感且因而对其探测性能产生限制。

Hermann等人在Physiol. Meas, Vol. 26, pp. S307-S318, 2005中的“A new type of gradiometer for the receiving circuit of magnetic induction tomography (MIT)”这一现有技术文件公开了一种通过使用用于接收电路的梯度计来减去一对差分线圈中的信号的方法，这提高了MIT系统的灵敏度。

然而，梯度计线圈对线圈装置中的几何对称性非常敏感。当线圈对偏离理想对称形状时，例如，由于机械和/或温度不稳定造成的变形的原因，线圈不能完美地相互补偿。

发明内容

实现一种具有提高的系统灵敏度的图像重构系统，这将是有利的。

为了更好地解决这些事宜中的一个或多个，在本发明的第一方面中，提供了一种用于重构关注对象的图像的系统，且该系统包含：

- 至少一个发射线圈，其配置成生成将应用到关注对象的主磁场；以及

- 至少一个测量线圈装置，其配置成测量由次磁场感应形成的电信号，该次磁场是由关注对象响应于主磁场而生成的；

其中所述至少一个测量线圈装置包含置于基本上同一平面内的多个测量线圈。

通过使用置于一个平面内的多个独立测量线圈从而替代传统单个测量线圈，可以独立地计算由关注对象的电导率分布变化造成的次磁场变化，使得当其在例如MIT系统中使用时提高灵敏度。

有利的是，该系统还包含处理器，其配置成基于由次磁场感应形成的测量的电信号重构所述关注对象的图像，该处理器具有用于控制所述多个测量线圈中的每一个以测量其上的第一和第二电信号的控制单元。

在一个实施例中，该第一和第二电信号为感应电压，以及该处理器还包含第一选择单元，其配置成从所述多个测量线圈选择一个测量线圈，所选择的测量线圈具有所述线圈两端的该第一电压和第二电压之间的差分电压与该第一电压之间的比率的最大绝对值。

在另一实施例中，该第一和第二电信号为感应电压，且该处理器还包含第二选择单元，其配置成从所述多个测量线圈选择一个测量线圈，所选择的测量线圈具有所述线圈两端的该第一电压和第二电压之间的差分电压的最大绝对值。

有利的是，该处理器还包含第一计算器，其配置成基于对应于所选择的测量线圈的差分电压计算该关注对象的电导率分布变化。

通过选择对次磁场变化最敏感的测量线圈以及通过在图像重构中使用对应于所选择的测量线圈的差分电压，本发明提高了MIT系统的灵敏度。

另外有利的是，该处理器还包含第二计算器，其配置成基于从所述多个第一和第二电压导出的多个加权差分电压计算该关注对象的电导率分布变化。

通过对由所述多个测量线圈生成的差分电压进行加权，更多的独立测量数据可以用于图像重构，导致MIT系统的灵敏度增大。

依照本发明另一方面，提供了一种重构关注对象的图像的方法，所述方法包含下述步骤：

（a）通过至少一个发射线圈生成将应用到关注对象的主磁场；以及