Modulating the relaxation response of magnetic nanoparticles at two distinctive frequencies can be a potential scenario to increase the spatial resolution of magnetic particle imaging (MPI), which is beneficial for biomedical research applications. Comparatively, standard MPI requires a high field gradient to acquire a sharp point-spread function to enable submillimeter imaging of magnetic nanotracers distributed within cells or small-animal models. However, this strategy may face issues in sample handling and signal processing, while decreasing the field gradient reduces the spatial resolution and causes a blurry image. To improve the MPI image quality, we introduce a high-frequency excitation field to temporally encode the Lissajous field-free-point trajectory coupled with a low-frequency magnetization response under field gradient. Unlike regular MPI, our method further decodes the moment relaxation response at narrow sidebands around the excitation frequency to obtain the spatial coordinates of magnetic nanoparticles within a field of view, instead of the magnetization harmonics induced by the driving field. Therefore, the field-free-point steering frequencies and the resulting trajectory density are critical parameters to adjust the image resolution. Furthermore, a high signal-to-noise ratio can be achieved by use of a 1-MHz excitation field even with a low amplitude. We also demonstrate two-dimensional image reconstruction of a 1-mm ring-shaped solid Resovist® sample with 0.05-mm thickness, as well as other circular and rod phantoms, placed in a $1.4\times 1.4{\mathrm{mm}}^2$ field of view under 2 T/m symmetrical field gradient on the $x$-$y$ plane and 4 T/m on the $z$ axis. Although the spatial resolution achieved appears low to differentiate two-neighboring circular phantoms of dense liquid samples, phase shifting can be further used to resolve image distortion due to the low-frequency relaxation effects.

中文翻译：

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低场梯度下亚毫米磁粉成像的高频Néel弛豫响应

在两个不同的频率上调制磁性纳米粒子的弛豫响应可能是增加磁性粒子成像（MPI）空间分辨率的潜在方案，这对生物医学研究应用程序是有益的。相比之下，标准MPI需要高场梯度才能获得尖锐的点扩散功能，以实现对分布在细胞或小动物模型内的磁性纳米示踪剂的亚毫米级成像。但是，此策略可能会在样本处理和信号处理中面临问题，而减小场梯度会降低空间分辨率并导致图像模糊。为了提高MPI图像质量，我们引入了一个高频激励场来对Lissajous场自由点轨迹进行时间编码，并结合场梯度下的低频磁化响应。与常规MPI不同，我们的方法还对激发频率附近窄边带处的矩弛豫响应进行解码，以获取视场内磁性纳米粒子的空间坐标，而不是由驱动场引起的磁化谐波。因此，无场转向频率和产生的轨迹密度是调整图像分辨率的关键参数。此外，即使振幅低，也可以通过使用1MHz的励磁场来实现高信噪比。我们还演示了将厚度为0.05毫米的1毫米环形固体Resovist®样品以及其他圆形和杆状幻像放置在一个 我们的方法进一步解码了激发频率附近窄边带处的矩弛豫响应，以获得视场内磁性纳米粒子的空间坐标，而不是由驱动场感应的磁化谐波。因此，无场转向频率和产生的轨迹密度是调整图像分辨率的关键参数。此外，即使振幅低，也可以通过使用1MHz的励磁场来实现高信噪比。我们还演示了将厚度为0.05毫米的1毫米环形固体Resovist®样品以及其他圆形和杆状幻像放置在一个 我们的方法进一步解码了激发频率附近窄边带处的矩弛豫响应，以获得视场内磁性纳米粒子的空间坐标，而不是由驱动场感应的磁化谐波。因此，无场转向频率和产生的轨迹密度是调整图像分辨率的关键参数。此外，即使振幅低，也可以通过使用1MHz的励磁场来实现高信噪比。我们还演示了将厚度为0.05毫米的1毫米环形固体Resovist®样品以及其他圆形和杆状幻像放置在一个 因此，无场转向频率和产生的轨迹密度是调整图像分辨率的关键参数。此外，即使振幅低，也可以通过使用1MHz的励磁场来实现高信噪比。我们还演示了将厚度为0.05毫米的1毫米环形固体Resovist®样品以及其他圆形和杆状幻像放置在一个 因此，无场转向频率和产生的轨迹密度是调整图像分辨率的关键参数。此外，即使振幅低，也可以通过使用1MHz的励磁场来实现高信噪比。我们还演示了将厚度为0.05毫米的1毫米环形固体Resovist®样品以及其他圆形和杆状幻像放置在一个$1.4\times 1.4{\mathrm{毫米}}^2$ 2 T / m对称场梯度下的视场 $X$--$ÿ$ 飞机和4 T / m $ž$轴。尽管所获得的空间分辨率似乎不足以区分稠密液体样品的两个相邻的圆形体模，但是由于低频弛豫效应，相移可以进一步用于解决图像失真。