35、生物医学应用中的磁肺造影与工具尖端校准技术

生物医学应用中的磁肺造影与工具尖端校准技术

在生物医学领域，磁肺造影（MPG）和手术导航中的工具尖端校准是两项重要的技术。磁肺造影可用于检测肺部沉积的粉尘量，而工具尖端校准则能提高手术导航的准确性和安全性。下面将详细介绍这两项技术的原理、系统结构、硬件设置、软件设计以及实验结果。

磁肺造影（MPG）技术

方法与系统结构

MPG利用磁铁矿颗粒的磁性特性。磁铁矿具有铁磁特性，在外加磁场磁化后，可检测到剩余磁场。根据这一原理，通过剩余磁场值可确定肺部沉积的粉尘量。目前，超导量子干涉仪（SQUID）常用于生物磁测量，具有高灵敏度和高分辨率的优点。但在本系统中，选择了磁通门作为磁力计。与SQUID相比，磁通门价格便宜、易于操作且无需冷却，其灵敏度也足以满足MPG的应用需求。

整个系统的架构由硬件和软件模块组成，实现过程如下：
1. 患者站在磁化线圈之间10秒，此时线圈中有直流电通过。
2. 使用磁通门传感器测量胸部前方的磁场。
3. 信号由信号处理电路进行放大、滤波、相敏检测和积分。
4. 最后，由个人计算机（PC）负责数据采集、计算、显示和管理。

graph LR
    A[患者站在磁化线圈间] --> B[磁通门传感器测量磁场]
    B --> C[信号处理电路处理信号]
    C --> D[PC进行数据处理]

硬件设置

• 磁化线圈 ：测量肺部粉尘剩余磁场的第一步是磁化铁磁颗粒。采用均匀场方法，使用亥姆霍兹线圈产生50