A new 3D model for magnetic particle imaging using realistic magnetic field topologies for algebraic reconstruction
A new 3D model for magnetic particle imaging using realistic magnetic field topologies for algebraic reconstruction
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使用真实磁场拓扑进行代数重建的磁性粒子成像新 3D 模型
作者：
G. Bringout;W. Erb;J. Frikel
我们推导出一个新的3D模型的磁粒子成像（MPI），能够将现实的磁场在重建过程中。在真实的MPI扫描仪中，所生成的磁场具有失真，其导致具有椭圆体或香蕉形状的变形的低场磁体积，而不是分别具有理想的无场点（FFP）或线（FFL）。然而，MPI中的大多数常见的基于模型的重建方案使用理想FFP或FFL拓扑的理想化假设，并且因此在重建中生成伪影。我们基于模型的方法是能够处理这些失真，一般可以应用于动态磁场，近似平行于他们的速度场。我们展示了如何将这个新的3D模型离散化和代数反演，以恢复磁性粒子浓度。为了建模和描述磁场，我们使用球谐函数中的场的分解。我们补充了几个模拟和实验的新模型的描述，探讨磁场失真和重建参数的重建的影响。
We derive a new 3D model for magnetic particle imaging (MPI) that is able to incorporate realistic magnetic fields in the reconstruction process. In real MPI scanners, the generated magnetic fields have distortions that lead to deformed magnetic low-field volumes with the shapes of ellipsoids or bananas instead of ideal field-free points (FFP) or lines (FFL), respectively. Most of the common model-based reconstruction schemes in MPI use however the idealized assumption of an ideal FFP or FFL topology and, thus, generate artifacts in the reconstruction. Our model-based approach is able to deal with these distortions and can generally be applied to dynamic magnetic fields that are approximately parallel to their velocity field. We show how this new 3D model can be discretized and inverted algebraically in order to recover the magnetic particle concentration. To model and describe the magnetic fields, we use decompositions of the fields in spherical harmonics. We complement the description of the new model with several simulations and experiments, exploring the effects of magnetic fields distortion and reconstruction parameters on the reconstruction.
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影响因子：
2.1
作者：
Borg, Leise;Frikel, Jürgen;Jørgensen, Jakob Sauer;Quinto, Eric Todd
通讯作者：
Quinto, Eric Todd
影响因子：
10.6
作者：
Kaethner, Christian;Erb, Wolfgang;Buzug, Thorsten M.
通讯作者：
Buzug, Thorsten M.
影响因子：
10.6
作者：
M. Storath;C. Brandt;M. Hofmann;T. Knopp;J. Salamon;A. Weber;A. Weinmann
通讯作者：
M. Storath;C. Brandt;M. Hofmann;T. Knopp;J. Salamon;A. Weber;A. Weinmann
影响因子：
2.1
作者：
Erb, W.;Weinmann, A.;Weber, A.
通讯作者：
Weber, A.
影响因子：
2.2
作者：
Saritas, Emine U.;Goodwill, Patrick W.;Croft, Laura R.;Konkle, Justin J.;Lu, Kuan;Zheng, Bo;Conolly, Steven M.
通讯作者：
Conolly, Steven M.