相同极性永磁体对感应式磁声磁粒子浓度成像过程影响的仿真

摘要

感应式磁声磁粒子浓度成像(MACT-MI)是一种基于磁声耦合效应的磁性纳米粒子(MNPs)浓度成像新方法,为降低激励源幅值、增大磁声信号的信噪比,该文提出一种加入相同极性永磁体的MACT-MI新思路。根据Langevin顺磁理论,研究加入相同极性的永磁体后MACT-MI的电磁学与声学特性,进而对磁体系统进行设计,同时构建浓度渐变模型,采用多物理场仿真软件COMSOL对MACT-MI的物理过程进行求解,得到磁通密度、磁力和声压的二维分布及其对应的一维曲线。研究结果表明,加入相同极性永磁体后,MNPs受到的磁力更强,从而激发信噪比更大的磁声信号,有利于声信号的获取,在所设计的磁体系统激励下,MNPs产生的声压呈上下对称分布且方向相反,浓度均匀模型中声压的峰值出现在浓度边界处,浓度渐变模型声压的峰值出现在渐变中心处。研究结果可为成像装备的设计以及MACT-MI的后续实验乃至临床应用提供研究基础。