软件使用说明

      这些图表和数据将帮助您深入理解磁粒子成像原理和不同参数对结果的影响。请随时调整参数并观察图表以进行实验和学习。

图2脉冲方波激励磁粒子界面

  弛豫模块   

 

从首页界面点击"MPI_Toolbox"，然后选择"Relaxation Kernel"，进入弛豫样例选择页面。

 

图3弛豫样例选择页面

 

单击"OK"按钮，以进入弛豫样例选择。在这里，您可以选择一个样例，然后单击"OK"按钮以继续，或者单击"Cancel"按钮以退出。

 

图 4 弛豫样例界面

 

 

在进入弛豫样例后，您可以在左侧选择不同的弛豫常数进行调整。这些参数决定了弛豫核函数的性质。在右侧，您将看到原始图像以及不同处理结果的图像。您可以单击不同的按钮来选择呈现不同处理效果，包括：Log Power Spectrum，Filter Plot，Filter Intensity Image，Filter Cross Section，Shaded Surface of Filter，Log filtered Power Spectrum，Filtered Signal。

图片下方提供了对图像内容的详细介绍，帮助您理解每种处理效果的含义和影响。

这个模块允许用户选择不同的弛豫样例并调整参数，以便深入研究和理解弛豫核函数的行为，同时提供了多种处理效果的可视化呈现，以便更好地分析和学习。

 

 

  安德鲁线圈模块  

 

 

从首页界面点击"MPI_Toolbox"，然后选择"Anderson Coil"，进入安德鲁线圈介绍页面。

磁粒子的硬件设施原理示意图：页面展示了与安德森线圈相关的硬件设施原理示意图，包括线圈的布局和配置。

场幅度：图表显示了与线圈相关的场的幅度。您可以了解线圈的场的特性和强度。

X轴场强幅度：图表展示了X轴方向上的磁场强度幅度。这有助于理解线圈在X轴上的场强分布。

Y轴场幅度：图表显示了Y轴方向上的磁场强度幅度。这有助于理解线圈在Y轴上的场强分布。

页面还提供了详细的解释和说明，帮助您理解安德森线圈的工作原理以及不同部分的功能。

 

图 5安德鲁线圈介绍界面

 

通过这个模块，您可以深入了解安德森线圈的硬件设施和磁场特性，为学习和研究磁粒子成像提供了重要的背景知识。

 

 

  郎之万方程模块  

 

 

从首页界面点击"MPI_Toolbox"，然后选择"Langevin"，进入郎之万方程介绍页面。跳转出两个曲线图像。郎之万方程图像和郎之万方程导数图像。

 

 

图 6郎之万方程图像和郎之万方程导数图像

 

您可以通过观察这两个图像来深入了解郎之万方程及其导数的数学特性。这有助于您更好地理解磁粒子成像原理中的相关概念。

 

  信号模块  

 

从首页界面点击"MPI_Toolbox"，然后选择"single vs H"，进入信号页面。跳转出三个曲线图像。用黑红蓝三种颜色表示不同粒子大小的信号变化和的过程。磁化量曲线，信号曲线，频谱曲线。

 

图7磁化量曲线

图8信号曲线

图9频谱曲线

 

您可以通过观察曲线来深入了解磁粒子信号的变化规律和与粒子大小之间的关系。这有助于您更好地理解磁粒子成像原理中的相关概念。

 

  磁粒子生成模拟模块  

 

从首页界面点击"MPI_Toolbox"，然后选择"MPI FBP simulation"，进入磁粒子生成模拟页面。跳转出磁粒子生成模拟图形。

 

图10原始图像界面

图 11 FBP处理界面

图 12 1d V-shape MPT+ FBP处理界面

 

 

  偏置激励模块  

 

      首页界面点击"MPI_Toolbox"，然后选择"Focal Modulation"，进入偏置激励页面。跳转出磁粒子生成模拟图形。

 

 

 

 

选取不同的磁粒子类型，包含切比雪夫多项式类型（理想磁粒子，链式粒子，郎之万粒子），模拟仿真类型（郎之万粒子，德拜弛豫粒子）。

 

 

选取磁粒子的特性参数，包括磁粒子的粒径，粘度，温度，弛豫时间，链式粒子的矫顽力。

 

 

选取激励磁场的参数，包括交变磁场强度，交变磁场频率，直流偏置磁场强度1和2，直流偏置信号的比例因子Dog factor。

 

 

选取激励磁场的参数，包括交变磁场强度，交变磁场频率，直流偏置磁场强度1和2，直流偏置信号的比例因子Dog factor。

 

 

选取显示的变量类型，包括谐波次数，谐波类型（幅值、相位、实部、虚部）。

 

 

选取后处理参数，包括仿体图像，信噪比，视野FOV大小，正交梯度磁场大小。

 

 

下部为结果展示区，第一列是谐波图谱，信号半峰全宽随直流偏置场的变化，两次直流偏置场下的点扩散函数PSF和它们的相减结果。

 

 

第二列是两次直流偏置场下的2维点扩散图片和它们的相减图片，图片对应的半峰全宽也显示在图片上。

 

 

第三列是半峰全宽随谐波次数的变化曲线，选择的仿体也展示出来。

 

 

第4列是两次直流偏置场下的1维度成像系统矩阵SM和它们相减的结果SM。

 

 

第5和6列是两次直流偏置场下的信号，第5列无噪声，第6列添加了噪声，第三行是系统矩阵SM的奇异值分解结果和根据截断SVD进行的重建图像关联系数。

 

 

第7列是两次直流偏置场下的线条仿体重建图像，最大关联系数对应的重建结果被高亮显示。

 

  谱仪数据分析平台   

 

首页界面点击"MPI_Toolbox"，然后选择"MPS Data Analysis"，进入MPS磁粒子谱仪数据分析页面。

 

 

 

页面上部分为磁粒子谱仪数据命名系统，命名规则如下：

 

 

首先选取磁粒子谱仪的一个数据文件，按照命名规则设置对应的粒子参数和各类相关数据，点击“Modify filename”进行文件命名的修改。

 

 

选取磁粒子谱仪的一个数据文件，点击“Analyze File”分析磁粒子的特性，分析结果包括信号曲线，磁化量随时间变化曲线，磁化M-H曲线，磁粒子的尼尔弛豫和布朗弛豫分析结果等。

 

 

选取一个包含很多磁粒子谱仪数据的文件夹，点击“Batch Analysis”，每个数据的分析结果截图将保存在一个子文件夹“fitplot”中，方便显示和查看。

 

 

选取一个谱仪数据或一个包含很多磁粒子谱仪数据的文件夹，点击“Batch Analysis for sensitivity”，自动给出弛豫时间随粘度或温度的灵敏度。

 

 

点击“Read eps file”和“Batch plot eps files”，读取一个或多个磁粒子信号衰减曲线，进行指数拟合并进行分析，提取曲线的尼尔和布朗弛豫时间。

 

  MPI-CT融合与3D重建  

 

根据dicom文件进行三维重建界面：首页界面点击"Open Picture"然后选择"Database se"，选择需要进行重建的dicom文件，得到三维重建的图像。

 

在选择并生成CT重建图像后，选择"Modify single"，将进入三维图像重建界面。

可调参数：界面左侧展示了一系列可调参数，包括最大阈值与最小阈值、图像缩放、对象索引、颜色条、平滑度与透明度、套索分割与区域增长、点线面三种绘制图像的方法。您可以通过滑动按钮或选择按钮实时调整这些参数的大小，并选择需要的展示效果。

以下是可调参数，它们位于界面的左侧。这些参数可以通过滑动按钮实时调整：

位于页面左侧上方的"Min threshold"和"Max threshold"可以调整重建图像的阈值范围，并显示需要展示的组织、骨骼或内脏区域，在界面右侧会展示扫描的不同断层的CT图像；"Zoom"可以调整重建后的三维图像的大小。

 

 

"Object index"包含在重建图像中标记的不同对象，使用颜色条为对象添加颜色后，可根据颜色不同显示出不同的区域；"Smoothness"和"Transparency"可以调整重建图像的平滑度和透明度。

 

 

 

界面中间部分显示了重建后的图像，界面右侧部分显示了横断面、冠状位、失状位的CT扫描图像，帮助您更好地观察通过CT扫描得到的样本。

 

 

在选择并生成三维重建图像后，通过区域选择，将重点区域突出显示。

可选参数：界面左侧展示了一系列可选参数，包括区域分割方式、重建图像展示方式。

"Lasso segmentation"和"Region grow"选择要分割区域，分割后的区域对应一个索引对象，并有相应的颜色表示，可以通过"Object index"选择需要的对象.用户可根据需要选择需要展示的部分，并通过点击索引对象对应的色块按钮选择显示或隐藏该部分。

 

 

 

"Points"，"Lines" 和"Filled"选择描绘三维图像的方法，包括点、线、面三种展示方式。

 

 

 

 

 

在选择并生成CT重建图像后，点击"Compare Image"并选择需要分析的磁粒子CT扫描文件，然后选择"Modify single"，将进入三维图像重建与磁粒子分布分析界面。

位于页面左侧下方的"Min threshold"和"Max threshold"可以调整显示MPI的阈值范围，突出显示某一部分的磁粒子分布；调节后的磁粒子将在三维重建页面中重建，可以观察磁粒子在样本体内的分布位置。

 

 

 

MPI分布图像：界面右侧显示了横断面、冠状面、失状面的CT图像中的MPI分布，通过调节阈值按钮，可以观察磁粒子在样本体内的分布。也可以直接点击右侧图像中的位置，得到不同断层图片的展示结果。

 

 

当MPI图像与CT图像对准发生偏移时，通过x轴、y轴、z轴对称变化以及移动可以调整MPI磁粒子分布位置。

 

 

阈值选择完成后，通过"fuision"展示MPI 信号与CT 图像的融合结果，将界面向最右侧拖动获取结果，得到小鼠体内磁粒子分布的横断面、冠状面、失状面图像，同时图片文件已自动存入原始文件夹中。