專利名稱：用于測量液體的局部速度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測量作用區(qū)域之內(nèi)的脈管中包含磁性材料的液體的局部速度的裝置和對應(yīng)的方法。此外，本發(fā)明涉及一種計算機程序。
背景技術(shù)：
從德國專利申請DE 10151778A1已知一種用于磁性顆粒成像(MPI)的裝置。在該公開中描述的裝置中，首先，產(chǎn)生磁場強度具有空間分布的磁性選擇場，從而在檢查區(qū)中形成具有較低磁場強度的第一子區(qū)和具有較高磁場強度的第二子區(qū)。然后偏移檢查區(qū)中子區(qū)的空間位置，使得檢查區(qū)中顆粒的磁化強度發(fā)生局部變化。記錄取決于檢查區(qū)中磁化強度的信號，其中該磁化強度受到子區(qū)的空間位置的偏移的影響，并且從這些信號提取關(guān)于檢查區(qū)中磁性顆粒的空間分布的信息，從而能夠形成檢查區(qū)的圖像。這樣的裝置具有如下優(yōu)點可以用它通過非破壞性方式檢查任意檢查對象，例如人體，而不會導(dǎo)致任何損傷，并且靠近和遠(yuǎn)離檢查對象的表面都具有高空間分辨率。從以下文獻(xiàn)已知一種類似的裝置和方法Gleich，B.和flfeizenecker，J. (2005)， "Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles，，， Nature, vol. 435，pp. 1214-1217。該公開中描述的用于磁性顆粒成像的裝置和方法利用了小磁性顆粒的非線性磁化曲線。心臟成像的市場具有很大吸引力。尤其是冠狀動脈的成像非常重要。盡管MPI具有足夠高的時間分辨率，但當(dāng)前可用的示蹤材料的空間分辨率不足以直接診斷狹窄癥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于測量作用區(qū)域之內(nèi)的脈管中包含磁性材料的液體的局部速度的裝置和對應(yīng)的方法，其尤其適用于測量冠狀動脈中的血液的局部速度。在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種裝置，其包括-選擇模塊，其用于產(chǎn)生磁性選擇場，所述磁性選擇場的磁場強度的空間場型使得在所述作用區(qū)域中形成具有低磁場強度的第一子區(qū)和具有較高磁場強度的第二子區(qū)，-驅(qū)動模塊，其用于利用磁性驅(qū)動場改變所述作用區(qū)域中的所述兩個子區(qū)的空間位置，從而使得所述磁性材料的磁化強度局部地改變，-接收模塊，其用于采集檢測信號，所述檢測信號取決于所述作用區(qū)域中的磁化強度，所述磁化強度受到所述第一和第二子區(qū)的空間位置的改變的影響，-控制模塊，其用于控制所述驅(qū)動模塊以改變所述第一子區(qū)的空間位置從而使所述第一子區(qū)循著所述脈管行進(jìn)，并且用于控制所述接收模塊以沿著所述脈管在所述第一子區(qū)的不同位置采集至少兩個檢測信號，以及-相關(guān)模塊，其用于使所述至少兩個檢測信號中的兩個相關(guān)，并且用于從經(jīng)相關(guān)的檢測信號和采集所述檢測信號的所述第一子區(qū)的所述位置之間的已知距離確定所述液體的局部速度。
在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種對應(yīng)的方法和一種包括程序代碼段的計算機程序，當(dāng)在計算機上執(zhí)行所述計算機程序時，所述程序代碼段用于令所述計算機控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法的步驟。在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)理解，所主張的方法和計算機程序具有與所主張的裝置和與從屬權(quán)利要求中限定的類似和/或相同的優(yōu)選實施例。本發(fā)明基于如下創(chuàng)意通過跟隨團(tuán)劑中的液體(包含磁性顆粒)的起伏來測量脈管中的液體——例如冠狀動脈中的血液——的局部速度?；旧希谝粚嵤├?，利用MPI跟蹤濃度起伏的運動。為此，施加第一團(tuán)劑，并且利用第一團(tuán)劑的心臟圖像針對不同的心臟階段確定冠狀動脈的位置。在分割出感興趣的冠狀動脈之后，產(chǎn)生以高速(例如lOm/s)循著冠狀動脈行進(jìn)的聚焦場序列。沿著聚焦場路徑， 利用驅(qū)動場記錄MPI圖像，其中主成分理想地沿著冠狀動脈。實時重建圖像并校正聚焦場路徑以將最高強度大致保持在視場的中間。在另一實施例中，通過拾取兩個體素并使第一體素中的信號和第二體素中經(jīng)時間偏移的信號之間的相關(guān)最大化來確定局部血液速度。所確定的時間偏移連同體素的距離給出了速度。優(yōu)選對具有足夠短距離的所有體素對這樣做?？梢栽跐舛葓D像頂上顯示經(jīng)彩色編碼的所得速度。優(yōu)選地，所述控制模塊適于控制所述接收模塊以沿著所述脈管在所述第一子區(qū)的不同位置采集多個檢測信號，并且所述相關(guān)模塊適于多次使所述多個檢測信號中不同的兩個檢測信號相關(guān)，并且用于從經(jīng)相關(guān)的檢測信號和采集所述檢測信號的第一子區(qū)的位置之間的已知距離多次確定液體在沿所述脈管的不同位置處的局部速度。這提高了測量的精確度。此外，優(yōu)選地，所述控制模塊適于使用要沿其采集至少兩個檢測信號的脈管的路線圖并且適于使用所述路線圖以控制所述驅(qū)動模塊。例如，可以通過諸如MR或CT的不同的成像模態(tài)來預(yù)先采集這一路線圖，或者可以在執(zhí)行脈管中液體的速度的測量之前通過MPI 裝置采集這一路線圖。也有可能的是，所述控制模塊適于控制所述驅(qū)動模塊和所述接收模塊，以在包含所述磁性材料的介質(zhì)——尤其是造影劑——的團(tuán)劑通過所述作用區(qū)域中的所述第一子區(qū)的不同位置的同時，在所述不同位置采集檢測信號，并且所述裝置還包括分割模塊，其用于從所采集的檢測信號分割脈管以獲得所述路線圖。此外，可以提供聚焦模塊，其用于利用磁聚焦場改變所述作用區(qū)域的空間位置，并且所述控制模塊可以適于控制所述聚焦模塊以移動所述作用區(qū)域，以用于采集所述路線圖。這樣的聚焦場與驅(qū)動場具有相同(或類似)的空間分布?？梢允褂梅蛛x的(優(yōu)選)或相同的模塊(例如線圈)作為聚焦模塊和驅(qū)動模塊?；緟^(qū)別在于，聚焦場的頻率比驅(qū)動場低得多(例如，< 1kHz，典型地< 100Hz)，但聚焦場的幅值高得多(例如，與驅(qū)動場的20mT 相比，為200mT)。這些場用于將FFP移動到期望位置。除了聚焦場之外還需要驅(qū)動場，這是因為僅利用聚焦場就可以獲得的檢測信號不可用于期望目的，因為感興趣對象中產(chǎn)生的頻率要低得多(典型地< IOkHz)。優(yōu)選地，還提供重建模塊，以用于從在所述作用區(qū)域中的所述第一子區(qū)不同位置采集的所述檢測信號重建所述作用區(qū)域的濃度圖像。于是，例如能夠在這種濃度圖像中指示出測得的速度信息。根據(jù)另一實施例，所述控制模塊適于控制所述驅(qū)動模塊和/或所述聚焦模塊，以改變所述第一子區(qū)的空間位置，從而使其基本在沿著所述液體在所述脈管中的預(yù)期運動的方向上移動。這具有以下優(yōu)點，即，僅需要以低得多的精確度循著脈管行進(jìn)，因為橫貫運動方向的敏感區(qū)域較寬。根據(jù)又一實施例，所述控制模塊適于控制所述驅(qū)動模塊和/或所述聚焦模塊，以改變所述第一子區(qū)的空間位置，從而使其基本在已知對象的表面上移動，例如在心臟的表面上移動。于是，運動方向大體在(例如心臟的)表面的切線方向上。在例如冠狀動脈的路線圖未知，但例如心臟的對象的表面良好地已知的情況下，本實施例尤其有用。優(yōu)選將二維(徑向)MPI序列用于這一目的。


參考下文描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見并得以闡明。在下述附圖中圖1示出了磁性顆粒成像(MPI)裝置的原理布局的示意圖；圖2示出了由根據(jù)本發(fā)明的裝置產(chǎn)生的場線場型的示例；圖3示出了作用區(qū)域中存在的磁性顆粒的放大圖；圖如和4b示出了這種顆粒的磁化特性；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的方框圖；以及圖6示出了脈管樹的一部分，其圖示了本發(fā)明。
具體實施例方式圖1示出了要利用MPI裝置10檢查的任意對象。圖1中的附圖標(biāo)記350表示布置于患者臺351上的對象，在這種情況下為人或動物患者，僅示出了患者臺面的一部分。在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法之前，磁性顆粒100(圖1中未示出)被布置在本發(fā)明的裝置10的作用區(qū)域300中。特別地，在對例如腫瘤進(jìn)行治療和/或診斷處理之前，例如利用注射到患者350身體中的包括磁性顆粒100的液體(未示出)在作用區(qū)域300中定位磁性顆粒100。作為本發(fā)明的實施例的示例，圖2中示出了裝置10，其包括形成選擇模塊210的多個線圈，選擇模塊210的范圍限定了作用區(qū)域300，也稱為處理區(qū)域300。例如，在患者 350上方和下方或臺面上方和下方布置選擇模塊210。例如，選擇模塊210包括第一對線圈210' ,210"，每個線圈都包括兩個相同構(gòu)造的繞組210'和210"，其被共軸地布置在患者350上方和下方，并且被尤其是沿相反的方向的相等的電流流過。在下文中將第一線圈對210' ,210" 一起稱為選擇模塊210。優(yōu)選地，在這種情況下使用直流電流。選擇模塊210產(chǎn)生磁性選擇場211，其大體是圖2中由場線表示的梯度磁場。它在選擇模塊210 的線圈對的(例如垂直)軸的方向上具有基本恒定的梯度，并且在該軸上的一點處到達(dá)零值。從這個無場點(圖2中未單獨示出)開始，磁性選擇場211的場強在所有三個空間方向上隨著與無場點的距離增大而增大。在由無場點周圍的虛線表示的第一子區(qū)301或區(qū)域 301中，場強很小，使得第一子區(qū)301中存在的顆粒100的磁化不飽和，而第二子區(qū)302(區(qū)域301外部)中存在的顆粒100的磁化處于飽和狀態(tài)。作用區(qū)域300的無場點或第一子區(qū)301優(yōu)選是空間相干區(qū)域；它也可以是點狀區(qū)域或者是線或平面區(qū)域。在第二子區(qū)302 (即， 第一子區(qū)301外部的作用區(qū)域300的其余部分)中，磁場強度充分強，足以將顆粒100保持在飽和狀態(tài)中。通過改變作用區(qū)域300之內(nèi)的兩個子區(qū)301、302的位置，作用區(qū)域300中的(總體)磁化強度會變化。通過測量作用區(qū)域300中的磁化強度或受磁化強度影響的物理參數(shù)，可以獲得關(guān)于作用區(qū)域中磁性顆粒的空間分布的信息。為了改變作用區(qū)域300中兩個子區(qū)301、302的相對空間位置，向作用區(qū)域300中或作用區(qū)域300的至少一部分中的選擇場211疊加另一磁場，即所謂的磁性驅(qū)動場221。圖3示出了與本發(fā)明的裝置10 —起使用的那種的磁性顆粒100的示例。例如，它包括例如玻璃的球形基質(zhì)101，為其提供軟磁層102，其厚度例如為5nm并且例如由鐵-鎳合金(例如坡莫合金)構(gòu)成。例如，可以利用涂層103覆蓋這一層，涂層針對化學(xué)和/或物理上的侵蝕性環(huán)境——例如酸——保護(hù)顆粒100。這種顆粒100的磁化強度的飽和所需的磁性選擇場211的磁場強度取決于多個參數(shù)，例如顆粒100的直徑、用于磁層102的磁性材料和其他參數(shù)。對于例如10 μ m的直徑，需要大約800A/m的磁場(大致對應(yīng)于ImT的磁通密度)， 而對于100 μ m的直徑，80A/m的磁場就足夠了。在選擇了具有更低的飽和磁化強度的材料的涂層102時，或在層102的厚度減小時，獲得更小的值。要了解優(yōu)選磁性顆粒100的更多細(xì)節(jié)，在此通過引用并入DE 10151778的對應(yīng)部分，尤其是要求享有DE 10151778的優(yōu)先權(quán)的EP 1304542A2的16到20段和57到61段。根據(jù)本發(fā)明，尤其是對冠狀動脈成像而言，也可以使用其他磁性顆粒，例如在 Resovist的名下銷售的造影劑。第一子區(qū)301的尺寸一方面取決于磁性選擇場211的梯度的強度，另一方面取決于飽和所需的磁場的場強。為了使磁性顆粒100在80A/m的磁場強度和總計160103A/m2的磁性選擇場211的場強的梯度(沿給定空間方向)下充分飽和，顆粒100的磁化強度不飽和的第一子區(qū)301的尺度大約為lmm(沿給定空間方向)。當(dāng)在作用區(qū)域300中的磁性選擇場210 (或梯度磁場210)上疊加另一磁場——下文稱為磁性驅(qū)動場221時，第一子區(qū)301在這一磁性驅(qū)動場221的方向上相對于第二子區(qū) 302偏移；這種偏移的程度隨著磁性驅(qū)動場221的強度增大而增大。在所疊加的磁性驅(qū)動場221隨時間可變時，第一子區(qū)301的位置在時間和空間上相應(yīng)地變化。有利的是，在與磁性驅(qū)動場221變化的頻帶不同的另一頻帶(向較高頻率偏移)中，從位于第一子區(qū)301中的磁性顆粒100接收或檢測信號。這是可能的，因為由于作用區(qū)域300中的磁性顆粒100 的磁化強度因磁化特性的非線性而改變，出現(xiàn)磁性驅(qū)動場221的頻率的較高諧波的頻率分量。為了針對空間中的任何給定方向產(chǎn)生這些磁性驅(qū)動場221，提供了三個另外的線圈對，即第二線圈對220'、第三線圈對220〃和第四線圈對220' 〃，在下文中將它們一起稱為驅(qū)動模塊220。例如，第二線圈對220'產(chǎn)生沿第一線圈對210' ,210"或選擇模塊210 的線圈軸方向——即例如垂直地延伸的磁性驅(qū)動場221的分量。為此，第二線圈對220'的繞組被沿相同方向的相等的電流流過。從原理上講，利用第二線圈對220'能夠?qū)崿F(xiàn)的效果也能夠通過在第一線圈對210' ,210"中的相反的相等的電流上疊加沿相同方向的電流來實現(xiàn)，這樣使得一個線圈中的電流減小，而另一個線圈中的增大。不過，尤其是出于以更高信噪比解釋信號的目的，在時間上恒定(或準(zhǔn)恒定)的選擇場211(也稱為梯度磁場)和時間上可變的垂直磁性驅(qū)動場是由選擇模塊210和驅(qū)動模塊220的分離的線圈對產(chǎn)生時，可能是有利的。提供了另外兩個線圈對220" ,220'丨‘，以便產(chǎn)生在不同空間方向中延伸的磁性驅(qū)動場221的分量，例如，水平地在作用區(qū)域300(或患者350)的縱向方向上和在與其垂直的方向上延伸。如果為此目的使用亥姆霍茲型(如用于選擇模塊210和驅(qū)動模塊220的線圈對)的第三和第四線圈對220" ,220'“，必須要將這些線圈對分別布置在處理區(qū)域左右或該區(qū)域前后。這會影響到作用區(qū)域300或處理區(qū)域300的可達(dá)性。因此，第三和/或第四磁線圈對或線圈220" ,220'“也布置在作用區(qū)域300上下，因此，它們的繞組構(gòu)造必須與第二線圈對220'不同。不過，從具有開放磁體的磁共振設(shè)備(開放MRI)的領(lǐng)域已知這種線圈，其中射頻(RF)線圈對位于處理區(qū)域上下，所述RF線圈能夠產(chǎn)生水平的時間上可變的磁場。因此，這種線圈的構(gòu)造不必在此進(jìn)一步詳述。根據(jù)本發(fā)明的裝置10還包括圖1中僅示意性示出的接收模塊230。接收模塊230 通常包括能夠檢測作用區(qū)域300中的磁性顆粒100的磁化場型誘導(dǎo)的信號的線圈。不過， 從磁共振設(shè)備的領(lǐng)域已知這種線圈，其中，例如射頻(RF)線圈對位于作用區(qū)域300周圍，以便具有盡可能高的信噪比。因此，這種線圈的構(gòu)造不必在此進(jìn)一步詳述。在圖1所示的選擇模塊210的備選實施例中，可以使用永磁體(未示出)來產(chǎn)生梯度磁性選擇場211。在這種(相對的)永磁體(未示出)的兩極之間的空間中，形成了類似于圖2的磁場，亦即，在相對的磁極具有相同的極性時的磁場。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一備選實施例中，選擇模塊210包括至少一個永磁體和圖2中所示的至少一個線圈210'、
210" ο通常用于選擇模塊210、驅(qū)動模塊220和接收模塊230的不同部件的頻率范圍大致如下選擇模塊210產(chǎn)生的磁場根本不隨時間變化，或者變化比較慢，優(yōu)選介于大約IHz 和大約IOOHz之間。驅(qū)動模塊220產(chǎn)生的磁場優(yōu)選在大約25kHz和大約IOOkHz之間變化。 接收模塊應(yīng)該敏感的磁場變化優(yōu)選在大約50kHz到大約IOMHz的頻率范圍中。圖如和4b示出了磁化特性，亦即，這種顆粒的分散體中，顆粒100 (圖如和4b中未示出)的磁化強度M的變化與該顆粒100的位置處的場強H的關(guān)系。可以看出，超過場強+H。和低于場強-H。，磁化強度M不再變化，這意味著到達(dá)了飽和磁化。在值+H。和-H。之間，磁化強度M未飽和。圖如示出了在顆粒100的位置處的正弦式磁場H(t)的效果，其中，所得的正弦式磁場H(t)(即，“顆粒100所看到的”)的絕對值低于使顆粒100磁飽和所需的磁場強度， 即，在沒有另外的磁場活動的情況下。在這種條件下，一個或多個顆粒100的磁化強度以磁場H(t)的頻率的節(jié)奏在其飽和值之間往復(fù)轉(zhuǎn)換。圖如右側(cè)的參考M(t)表示所得的磁化強度的時間變化?？梢钥闯?，磁化強度也周期性變化，且這種顆粒的磁化強度周期性反轉(zhuǎn)。曲線中心處的線的虛線部分表示磁化強度M(t)根據(jù)正弦式磁場H(t)的場強的近似平均變化。作為與這條中心線的偏離，在磁場H從-H。增大到+H。時，磁化強度稍微向右延伸，而在磁場H從+H。減小到-H。時，磁化強度稍微向左延伸。這種已知效應(yīng)被稱為磁滯效應(yīng)，其構(gòu)成發(fā)熱機制的基礎(chǔ)。形成于曲線的路徑之間且形狀和尺寸取決于材料的磁滯表面面積是磁化強度變化時發(fā)熱的度量。
圖4b示出了疊加了靜態(tài)磁場H1的正弦式磁場H(t)的效果。因為磁化強度處于飽和狀態(tài)，所以它實際上不受正弦式磁場H(t)的影響。在這個區(qū)域，磁化強度M(t)在時間上保持恒定。因此，磁場H(t)不會導(dǎo)致磁化強度的狀態(tài)的變化。圖5示出了圖1所示的設(shè)備10的方框圖。圖5中示意性示出了選擇模塊210。優(yōu)選地，為選擇模塊210提供三個磁性選擇場生成模塊，尤其是線圈、永磁體或線圈和永磁體的組合。優(yōu)選布置所述三個磁性選擇場生成模塊，使得針對每個空間方向，提供一個磁性選擇場生成模塊。如果在一實施例中提供線圈對作為磁性選擇場生成模塊，則從可控電流源32為線圈對供應(yīng)直流電流，所述電流源32受控制模塊76的控制。為了單獨設(shè)置選擇場 211在期望方向上的梯度強度，將疊置電流疊置到至少一個線圈對，其中相對的線圈的疊置電流取向相反。在優(yōu)選實施例中，控制模塊76進(jìn)一步進(jìn)行控制，使得將選擇場211的所有三個空間部分的梯度強度之和以及場強之和保持在預(yù)定義水平。如果在一實施例中提供永磁體作為磁性選擇場生成模塊來替代線圈對，則需要通過例如電動機的致動模塊32'來交換電流源32，致動模塊能夠機械地移動永磁體，以便根據(jù)控制模塊76提供的控制信號設(shè)置期望方向上的梯度強度。控制模塊76進(jìn)而連接到計算機12，計算機12耦合到監(jiān)視器13和輸入單元14，監(jiān)視器用于顯示檢查區(qū)域中磁性顆粒的分布，輸入單元例如是鍵盤。因此用戶能夠設(shè)置最高分辨率的期望方向并進(jìn)而在監(jiān)視器13上接收作用區(qū)域的相應(yīng)圖像。如果需要最高分辨率的關(guān)鍵方向與用戶首先設(shè)置的方向偏離，用戶仍能夠手動改變方向，以便產(chǎn)生具有提高的成像分辨率的另外的圖像。這一分辨率提高過程也可以由控制模塊76和計算機12自動操作。在這一實施例中，控制模塊76在自動估計的或用戶作為起始值設(shè)置的第一方向上設(shè)置梯度場。然后逐步改變梯度場的方向，直到由此接收的圖像的分辨率最大，即不再被提高， 其中圖像是由計算機12進(jìn)行比較的。因此，可以發(fā)現(xiàn)最關(guān)鍵方向被相應(yīng)自動調(diào)整，以便接收最高的可能的分辨率。線圈對(第二磁性模塊)220'、220"、220' 〃連接到電流放大器41、51、61，它們從電流放大器接收其電流。在每種情況下，電流放大器41、51、61進(jìn)而連接到交流電流源 42、52、62，其限定了要放大的電流Ix、Iy、Iz的時間進(jìn)程。交流電流源42、52、62受控制模塊76的控制。圖5中還示意性示出了接收線圈(接收模塊)。接收線圈230中誘導(dǎo)的信號被饋送到濾波單元71，利用它對信號進(jìn)行濾波。這種濾波的目的是將測得值與其他干擾信號分離， 其中測得值是由受兩個部分區(qū)域(301、302)的位置改變影響的檢查區(qū)域中的磁化強度導(dǎo)致的。為此，例如可以設(shè)計濾波單元71，使時間頻率小于操作線圈對220'、220"、220'“ 的時間頻率或小于這些時間頻率的兩倍的信號不通過濾波單元71。然后經(jīng)由放大器單元 72將信號傳輸?shù)侥M/數(shù)字轉(zhuǎn)換器73 (ADC)。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器73產(chǎn)生的數(shù)字化信號被饋送到圖像處理單元(也稱為重建模塊)74，圖像處理單元74從這些信號以及接收相應(yīng)信號期間檢查區(qū)域中第一磁場的第一部分區(qū)域301占據(jù)的和圖像處理單元74從控制模塊76 獲得的相應(yīng)位置重建磁性顆粒的空間分布。最后經(jīng)由控制模塊76將所重建的磁性顆粒的空間分布傳輸?shù)接嬎銠C12，計算機12在監(jiān)視器13上對其進(jìn)行顯示。根據(jù)本發(fā)明，控制模塊76適于控制驅(qū)動模塊，即線圈對220'、220"、220' 〃，以改變第一子區(qū)301的空間位置，即FPP，從而使其循著脈管80行進(jìn)(參見圖6)，脈管80位
9于作用區(qū)域300之內(nèi)并且在其中有包含磁性材料的液體流動。例如，脈管80可以是冠狀動脈，在其中有血液流動，將要測量血液的速度。控制模塊76還適于控制接收模塊，即接收線圈230，以在沿著脈管80的FFP 301的不同位置S1A2處采集至少兩個檢測信號，S卩，將FFP 移動(一次或若干次)到位置S1A2，且每次都采集檢測信號。位于作用區(qū)域300中的脈管部分中的流體(例如動脈中的血液)包含造影劑81，造影劑81包含對MPI信號激勵有響應(yīng)的上述磁性材料。優(yōu)選地，在所述造影劑81的團(tuán)劑82通過所述位置Sp S2的同時，采集檢測信號。具體而言，在所述位置檢測團(tuán)劑的起伏。處理單元74包括用于使檢測信號中的兩個相關(guān)的相關(guān)單元75。例如，可以使相關(guān)單元75適于比較兩個檢測信號并識別檢測信號中的特征點，從特征點計算時間延遲At， 在時間延遲At后在第二位置&采集到在第一位置S1采集的相同信號。然后，從經(jīng)相關(guān)的檢測信號以及采集所述檢測信號的FFP的位置SpS2之間的已知距離d，以及所計算出的所述測量之間的時間延遲At，確定液體的局部速度ν (ν = d/At)。在特定實施例中，相關(guān)單元75適于確定At = t' -t(t'是在&處測量的時間， t是在S1處測量的時間)，使得卷積/ S1U' )s2(t' -t)dt'最大化。為了解決這個問題， 可以應(yīng)用例如傅里葉變換的已知手段。優(yōu)選地，沿脈管80在所述兩個(或更多)位置S1A2采集多個檢測信號，使多個檢測信號中不同的兩個檢測信號相關(guān)(優(yōu)選地，使多對檢測信號相關(guān))。根據(jù)經(jīng)相關(guān)的檢測信號以及采集所述檢測信號的位置之間的已知距離，優(yōu)選針對距離足夠短的體素對的所有檢測信號，將液體在不同位置的局部速度確定多次(對應(yīng)于用于相關(guān)的檢測信號對的數(shù)目)。為了在采集檢測信號期間循著脈管行進(jìn)，在一實施例中使用脈管80的路線圖(或作用區(qū)域中的完整脈管樹)。例如，可以通過不同的模態(tài)(例如CT或MR)，預(yù)先獲得這種脈管樹，或可以在第一步驟中通過MPI并利用造影劑的第一團(tuán)劑采集脈管樹。在后一種情況下，在處理單元74中提供分割77，用于從采集的檢測信號分割脈管80以獲得所述路線圖。為了利用磁聚焦場改變作用區(qū)域300的空間位置，可以提供聚焦模塊(未示出)。 可以使這一聚焦模塊適于使得FFP以高速度循著脈管行進(jìn)。典型地，將分離的線圈用作聚焦模塊，但也有可能使用與用于驅(qū)動模塊的相同的線圈。根據(jù)一實施例，尤其利用脈管樹沿著感興趣的(多個)脈管移動FFP。為此目的， 使用大幅值(即聚焦場)和低速度(例如lOm/s)的均勻磁場。疊加到這些聚焦場上的是快速移動的場(即，例如1000m/S的驅(qū)動場)。出于生理學(xué)原因，驅(qū)動場的幅值常常不能被選擇為大到足以完整地沿著感興趣的脈管(例如冠狀動脈)移動FFP。因此，優(yōu)選沿著脈管的同一段來回移動FFP并從同一段測量檢測信號若干次。根據(jù)本發(fā)明，可以實時重建圖像。例如，可以重建圖像，可以在其上例如通過彩色編碼顯示所計算處的速度。盡管已經(jīng)在附圖和上述說明中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)將這樣的圖示和描述看作是說明性或示例性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在實踐所要求保護(hù)的本發(fā)明的過程中理解并實施所公開的實施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。單個元件或其他單元可以完成權(quán)利要求中列舉的若干項功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的事實不表示不能有利地采用這些措施的組合?？梢詫⒂嬎銠C程序存儲/分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，例如，所述介質(zhì)可以是光存儲介質(zhì)或者與其他硬件一起提供的或者作為其他硬件的部分的固態(tài)介質(zhì)，但是，也可以將所述計算機程序通過其他形式分布，例如，經(jīng)由因特網(wǎng)或者其他有線或無線電信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解讀為限制其范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于測量作用區(qū)域(300)之內(nèi)的脈管(80)中包含磁性材料(100)的液體的局部速度的裝置(10)，所述裝置包括-選擇模塊010)，其用于產(chǎn)生磁性選擇場011)，所述磁性選擇場的磁場強度的空間場型使得在所述作用區(qū)域(300)中形成具有低磁場強度的第一子區(qū)(301)和具有較高磁場強度的第二子區(qū)(302)，-驅(qū)動模塊020)，其用于利用磁性驅(qū)動場021)改變所述作用區(qū)域(300)中的所述兩個子區(qū)(301，302)的空間位置，從而使得所述磁性材料(100)的磁化強度局部地改變，-接收模塊030)，其用于采集檢測信號，所述檢測信號取決于所述作用區(qū)域(300)中的磁化強度，所述磁化強度受到所述第一和第二子區(qū)(301，302)的空間位置的改變的影響，-控制模塊，其用于控制所述驅(qū)動模塊(220)以改變所述第一子區(qū)(301)的空間位置從而使所述第一子區(qū)循著所述脈管行進(jìn)，并且用于控制所述接收模塊O30)以沿著所述脈管 (80)在所述第一子區(qū)(301)的不同位置(SnS2)采集至少兩個檢測信號，以及-相關(guān)模塊(75)，其用于使所述至少兩個檢測信號中的兩個相關(guān)，并且用于從經(jīng)相關(guān)的檢測信號和采集所述檢測信號的所述第一子區(qū)(301)的所述位置(S1, S2)之間的已知距離(d)確定所述液體的局部速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其中，所述控制模塊(76)適于控制所述接收模塊(230)，以在包含所述磁性材料(100) 的介質(zhì)(81)，尤其是造影劑，的團(tuán)劑(82)通過所述第一子區(qū)(301)的不同位置(S1, S2)的同時，沿著所述脈管(80)在所述不同位置(SnS2)采集至少兩個檢測信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其中，所述控制模塊(76)適于控制所述接收模塊030)，以沿著所述脈管(80)在所述第一子區(qū)(301)的不同位置(S1, S2)采集多個檢測信號，并且所述相關(guān)模塊(75)適于多次使所述多個檢測信號中不同的兩個檢測信號相關(guān)，并且用于從經(jīng)相關(guān)的檢測信號和采集所述檢測信號的所述第一子區(qū)(301)的所述位置(S1, S2)之間的已知距離多次確定所述液體在沿所述脈管(80)的不同位置(S1, S2)處的局部速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其中，所述控制模塊(76)適于使用要沿其采集所述至少兩個檢測信號的所述脈管 (80)的路線圖并且適于使用所述路線圖以控制所述驅(qū)動模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置(10)，其中，所述控制模塊(76)適于控制所述驅(qū)動模塊(220)和所述接收模塊O30)以采集所述路線圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置(10)，其中，所述控制模塊(76)適于控制所述驅(qū)動模塊(220)和所述接收模塊(230)，以在包含所述磁性材料(100)的介質(zhì)(81)，尤其是造影劑，的團(tuán)劑(8 通過所述作用區(qū)域(300) 中的所述第一子區(qū)(301)的不同位置(SnS2)的同時，在所述不同位置(S1;S2)采集檢測信號，并且所述裝置還包括分割模塊(77)，其用于根據(jù)所采集的檢測信號分割脈管(80)以獲得所述路線圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置(10)，還包括聚焦模塊，其用于利用磁聚焦場改變所述作用區(qū)域(300)的空間位置，其中，控制模塊適于控制所述聚焦模塊以移動所述作用區(qū)域，以用于采集所述路線圖。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置(10)，還包括重建模塊(74)，其用于從在所述作用區(qū)域中的所述第一子區(qū)(301)的不同位置采集的所述檢測信號重建所述作用區(qū)域的濃度圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和/或權(quán)利要求7所述的裝置(10)，其中，所述控制模塊(76)適于控制所述驅(qū)動模塊(220)和/或所述聚焦模塊，以改變所述第一子區(qū)(301)的空間位置，從而使其基本在沿著所述液體在所述脈管(80)中的預(yù)期運動的方向上移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1和/或權(quán)利要求7所述的裝置(10)，其中，所述控制模塊(76)適于控制所述驅(qū)動模塊(220)和/或所述聚焦模塊，以改變所述第一子區(qū)(301)的空間位置，從而使其基本在已知對象的表面上運動。
11.一種用于測量作用區(qū)域(300)之內(nèi)的脈管(80)中包含磁性材料(100)的液體的局部速度的方法，所述方法包括如下步驟-產(chǎn)生磁性選擇場011)，所述磁性選擇場的磁場強度的空間場型使得在所述作用區(qū)域(300)中形成具有低磁場強度的第一子區(qū)(301)和具有較高磁場強度的第二子區(qū)(302)，-利用磁性驅(qū)動場021)改變所述作用區(qū)域(300)中的所述兩個子區(qū)(301，302)的空間位置，從而使得所述磁性材料(100)的磁化強度局部地改變，-采集檢測信號，所述檢測信號取決于所述作用區(qū)域(300)中的磁化強度，所述磁化強度受到所述第一和第二子區(qū)(301,30 的空間位置的改變的影響，-控制所述第一子區(qū)(301)的空間位置的改變從而使其循著所述脈管行進(jìn)，-沿著所述脈管(80)在所述第一子區(qū)(301)的不同位置(SnS2)采集至少兩個檢測信號，-使所述至少兩個檢測信號中的兩個相關(guān)，以及-從經(jīng)相關(guān)的檢測信號和采集所述檢測信號的所述第一子區(qū)(301)的所述位置(SnS2) 之間的已知距離(d)確定所述液體的局部速度。
12.一種包括程序代碼段的計算機程序，當(dāng)在計算機上執(zhí)行所述計算機程序時，所述程序代碼段用于令所述計算機控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于測量作用區(qū)域(300)之內(nèi)的脈管中包含磁性材料(100)的液體的局部速度的裝置(10)和對應(yīng)的方法，其尤其適用于測量冠狀動脈中血液的局部速度。這是通過跟隨團(tuán)劑中的液體(包含磁性顆粒)的起伏來實現(xiàn)的。
文檔編號A61B5/05GK102245096SQ200980149641
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者B·格萊希, J·魏岑埃克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司