專利名稱：用于生成和移動具有無場線的磁場的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在視場中生成和改變磁場的設(shè)備和方法，所述磁場具有第一子區(qū)和第二子區(qū)，第一子區(qū)尤其是球形或線形的，并具有低磁場強(qiáng)度，第二子區(qū)具有更高磁場強(qiáng)度。此外，本發(fā)明涉及用于在計算機(jī)上實施所述方法和用于控制這種設(shè)備的計算機(jī)程序。此外，本發(fā)明涉及用于影響和/或探測視場中磁性顆粒的磁性顆粒成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
磁場在各種各樣的應(yīng)用中起到重要作用。它們用于例如電動機(jī)、發(fā)電機(jī)中并用于無線電或電視的信號傳輸。此外，磁場用于醫(yī)學(xué)診斷，其中最突出的范例是磁共振成像 (MRI)。在這些應(yīng)用的每種中，調(diào)節(jié)磁場以滿足特定需要。例如，在MRI中，需要形成兩種場配置空間均勻的和線性增大的梯度場。這些特殊場可以由電磁線圈生成，而線圈的幾何結(jié)構(gòu)和施加的電流決定場的特性。對于這些簡單的場配置，最佳的線圈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是公知的。均勻磁場是由亥姆霍茲線圈對生成的，該線圈對包括沿公共軸對稱放置并以等于線圈半徑的距離R分隔開的兩個相同的線圈。每個線圈承載沿同一方向流動的相等電流。類似地，由麥克斯韋線圈對生成梯度場，麥克斯韋線圈對具有相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但電流沿相反方向流動， 且線圈距離更大，為i VJ。磁性顆粒成像(MPI)是一種新興的醫(yī)學(xué)成像模態(tài)。第一個版本的MPI是二維的， 因為它們產(chǎn)生二維圖像。將來版本將是三維(3D)的。如果在針對單個3D圖像的數(shù)據(jù)采集期間對象不顯著變化，可以通過將3D圖像的時間序列組合到電影(movie)來生成非靜態(tài)對象的時間相關(guān)性圖像，或4D圖像。MPI是一種重建式成像方法，像計算機(jī)斷層攝像(CT)或磁共振成像(MRI)那樣。 因此，分兩個步驟生成對象的感興趣體積的MP圖像。第一步被稱為數(shù)據(jù)采集，是利用MPI 掃描器執(zhí)行的。MPI掃描器具有生成靜態(tài)梯度磁場的裝置，靜態(tài)梯度磁場稱為“選擇場”，其在掃描器的等中心處具有單個無場點(FFP)。此外，掃描器具有生成時間相關(guān)的空間上接近均勻的磁場的裝置。實際上，通過將稱為“驅(qū)動場”的小幅度且迅速變化的場與稱為“聚焦場”的大幅度且緩慢變化的場疊加來獲得這種場。通過向靜態(tài)選擇場添加時間相關(guān)的驅(qū)動場和聚焦場，可以沿貫通等中心周圍的掃描體積的預(yù)定FFP軌跡移動FFP。掃描器還具有一個或多個，例如三個接收線圈的布置，并且能夠記錄這些線圈中感應(yīng)的任何電壓。為了進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將要成像的對象放在掃描器中，使得對象的感興趣體積被掃描器的視場包圍，感興趣體積是掃描體積的子集。對象必須包含磁性納米顆粒；如果對象是動物或患者，在掃描之前為動物或患者施用含這種顆粒的造影劑。在數(shù)據(jù)采集期間，MPI掃描器沿著人為選擇的軌跡引導(dǎo)FFP，該軌跡描繪出掃描體積，或至少描繪出視場。對象之內(nèi)的磁性納米顆粒經(jīng)受變化的磁場并通過改變其磁化強(qiáng)度來做出響應(yīng)。納米顆粒變化的磁化強(qiáng)度在每個接收線圈中誘發(fā)時間相關(guān)電壓。在與接收線圈相關(guān)聯(lián)的接收器中對這個電壓進(jìn)行采樣。接收器輸出的樣本被記錄并構(gòu)成采集的數(shù)據(jù)?？刂茢?shù)據(jù)采集細(xì)節(jié)的參數(shù)構(gòu)成掃描協(xié)議。在圖像生成的稱為圖像重建的第二步中，從第一步中采集的數(shù)據(jù)計算或重建圖像。圖像是離散的數(shù)據(jù)3D陣列，表示視場中磁性納米顆粒的位置相關(guān)的濃度的采樣近似。 通常由執(zhí)行適當(dāng)計算機(jī)程序的計算機(jī)執(zhí)行重建。計算機(jī)和計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)重建算法。重建算法基于數(shù)據(jù)采集的數(shù)學(xué)模型。像所有重建式成像方法那樣，這種模型是一種作用于采集的數(shù)據(jù)的積分算子；重建算法嘗試盡可能地還原(undo)該模型的作用。這種MPI設(shè)備和方法有下列好處，即可以使用它們以非破壞性方式檢查任意的檢查對象，例如人體，而不會造成任何損傷，并具有高的空間分辨率，在接近檢查對象的表面和遠(yuǎn)離其表面時都是如此。在如下文獻(xiàn)中可大致了解并在其中首先描述了這樣的裝置和方法:DE 10151778A1,以及 Gleich, B.和 ffeizenecker, J. (2005)，"Tomographic imaging using the nonlinear response ofmagnetic particles",Nature,vol. 435,^1 1214-1217 頁。那篇公開中描述的用于磁性顆粒成像(MPI)的布置和方法利用了小磁性顆粒的非線性磁化強(qiáng)度曲線。在如下論文中提出了對在磁性顆粒成像中利用無場線(FFL)的模擬研究 ffeizenecker J.等人，"Magnetic particle imaging using a field free line", J. Phys. D =Appl. Phys. 41 (2008) 105009。此外，描述了模擬的掃描器幾何結(jié)構(gòu)和FFL路徑的示意性設(shè)置。該設(shè)置包括產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)FFL的32個小線圈(選擇場線圈)的環(huán)。兩對更大的環(huán)路(驅(qū)動場線圈)在視場上方移動該FFL。選擇場線圈環(huán)的直徑為lm。疊加選擇場和驅(qū)動場，F(xiàn)FL 沿著驅(qū)動場矢量移動，假設(shè)FFL的取向始終垂直于驅(qū)動場矢量，驅(qū)動場矢量隨著時間具有花結(jié)的形狀。因此，F(xiàn)FL在緩慢旋轉(zhuǎn)的同時來回掃描。不過，這種設(shè)置比利用FFP運(yùn)動的上述MPI設(shè)備具有顯著更高的功率損耗，因此可能無法實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于在視場中生成和改變期望的磁場的設(shè)備和方法，尤其是以比上文提到的ffeizenecker J.等人的“Magnetic particle imaging using a field free line” 一文所述的設(shè)置的功率損耗更少的方式生成和移動無場線。本發(fā)明的另一目的是提供用于在計算機(jī)上實施所述方法和控制這種設(shè)備的計算機(jī)程序。本發(fā)明的另一目的是提供用于在視場中影響和/或探測磁性顆粒的磁性顆粒成像設(shè)備。在本發(fā)明的第一方面中，一種用于在視場中生成和改變磁場的設(shè)備，所述磁場具有第一子區(qū)和第二子區(qū)，所述第一子區(qū)尤其是球形或線形的，并具有低磁場強(qiáng)度，所述第二子區(qū)具有更高的磁場強(qiáng)度，所述設(shè)備包括-至少三對第一線圈，其中沿著環(huán)繞視場的環(huán)以距視場的中心相等或不等的距離布置所述線圈，且其中每對的兩個線圈相對地布置在視場的相對側(cè)上，-至少一對第二線圈，其相對地布置在所述環(huán)的開放側(cè)處的所述視場的相對側(cè)上，-發(fā)生器裝置，其用于生成電流信號，以提供給所述第一和第二線圈，用于由所述第一和第二線圈生成期望的磁場，以及
-控制裝置，其用于控制所述發(fā)生器裝置，以生成i)選擇場電流信號，其用于提供給所述第一線圈，使得所述至少三對第一線圈生成梯度磁選擇場，所述梯度磁選擇場的磁場強(qiáng)度具有空間圖案，從而在所述視場中形成第一子區(qū)和第二子區(qū)，所述第一子區(qū)尤其是球形或線形的，并具有低磁場強(qiáng)度，所述第二子區(qū)具有更高磁場強(qiáng)度，以及ii)驅(qū)動場電流信號，其用于提供給所述第二線圈和兩對第一線圈，使得所述至少一對第二線圈和所述兩對第一線圈生成均勻的磁驅(qū)動場，用于改變所述視場中兩個子區(qū)的空間位置。在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種對應(yīng)的方法以及用于實施所述方法的計算機(jī)程序。最后，在另一方面中，一種用于影響和/或探測視場中磁性顆粒的磁性顆粒成像設(shè)備，所述設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明在視場中生成和改變磁場的設(shè)備。在從屬權(quán)利要求中界定了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)理解，所主張的方法和所主張的計算機(jī)程序與所主張并在從屬權(quán)利要求中界定的設(shè)備具有相似和/或相同的優(yōu)選實施例。本發(fā)明主要涉及生成和移動無場線(FFL)，即線形第一子區(qū)，要求僅通過改變施加的電流而保持線圈幾何結(jié)構(gòu)在空間中的靜態(tài)來任意地旋轉(zhuǎn)FFL。垂直于FFL，場應(yīng)該以高梯度線性增加。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以使用適當(dāng)?shù)碾娏鲀H通過三個旋轉(zhuǎn)的麥克斯韋線圈對來生成FFL。此外，可以通過額外的亥姆霍茲線圈對平移FFL。與上述用于生成和使用FFP的MPI設(shè)備(在下文中也稱為FFP掃描器)相比，為了改善靈敏度，假設(shè)FFL與FFP成像相比使SNR增大了一個數(shù)量級。為此，使用編碼方案， 非常像在計算機(jī)斷層攝影中應(yīng)用它那樣。更確切地說，F(xiàn)FL信號編碼要求緩慢旋轉(zhuǎn)FFL，F(xiàn)FL 是快速來回移動的。不過，沒有證據(jù)證明上文提到的Wfeizenecker文章中提出的由32個電磁線圈構(gòu)成的用于生成FFL的設(shè)置實際生成了 FFL。此外，提出的掃描器需要常規(guī)FFP掃描器大約1000倍的功率。根據(jù)本發(fā)明，提出了一種新的FFL線圈組件，與同樣尺寸和梯度性能的FFP掃描器需要大致相同的功率。根據(jù)優(yōu)選實施例，所述控制裝置適于控制所述發(fā)生器裝置以生成選擇場電流信號，也提供給所述第二線圈以為生成所述磁選擇場做貢獻(xiàn)。通過這種方式，可以改善期望磁選擇場的質(zhì)量。通常，三對第一線圈就足夠了，但在另一實施例中，提供至少第四對第一線圈，其中所有第一線圈都沿著環(huán)繞視場的環(huán)布置。優(yōu)選地，提供四對，在這種情況下，對生成磁驅(qū)動做貢獻(xiàn)的兩對可以彼此垂直地布置，這對于在環(huán)上以等間距角度布置的3對共6個線圈而言一般是不可能的。優(yōu)選地，以等間距角和/或以距所述視場的中心相等的距離沿所述環(huán)布置所述第一線圈而不彼此重疊。如果距中心的距離或角位置不相等，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)提供給個體線圈的電流。如果以等間距角度且距中心相等的距離地放置第一線圈，對提供給第一線圈的電流的控制較不復(fù)雜，更容易預(yù)測獲得的磁場。根據(jù)另一實施例，所述發(fā)生器裝置包括選擇場電流信號發(fā)生器單元，用于以正弦函數(shù)的形式生成針對所述第一線圈中的每個的個體選擇場電流信號，所述正弦函數(shù)取決于相應(yīng)第一線圈沿所述環(huán)的角位置和線形第一子區(qū)的期望方向。優(yōu)選地，所述選擇場電流信號發(fā)生器單元適于以I1 = δι(γ-οο8(2Φ1-2α))的形式生成針對所述第一線圈中的每個 1的所述個體選擇場電流信號I1，其中灼是相應(yīng)第一線圈1沿所述環(huán)的角位置，α決定所述線形第一子區(qū)在視場中的期望方向，&和Y是預(yù)定常數(shù)。參數(shù)&決定著線形第一子區(qū)的寬度。通常，希望在垂直于無場線的方向上梯度強(qiáng)度為例如2T/m。在這里要更確切地界定提供給線圈的電流是不可能的，因為電流還取決于繞組的數(shù)目、線圈的絕對距離等。在實踐中，常常模擬磁場，通過這種模擬找到正確的電流。因此，調(diào)節(jié)參數(shù)&，從而實現(xiàn)垂直于無場線的期望梯度場強(qiáng)度。如果對于不同線圈對線圈的距離是不同的，一般針對每一個體線圈ι選擇參數(shù)gl，即取決于1。優(yōu)選地，選擇參數(shù)A，使得線圈對的線圈在相同電流信號I1 = gl下生成相同梯度場，但旋轉(zhuǎn)了釣。參數(shù)Y —般具有固定的預(yù)定值，例如3/2，在這個值獲得的FFL最好。根據(jù)另一實施例，所述選擇場電流信號發(fā)生器單元適于生成-形式為I1= glcos (2 Φ r2 α )的針對所述第一線圈中的每個1的所述個體選擇場電流信號I1，其中釣是相應(yīng)第一線圈1沿所述環(huán)的角位置，α決定線形第一子區(qū)在視場中的期望方向，并且&是預(yù)定常數(shù)，以及-針對所述第二線圈中的每個m的所述個體選擇場電流信號Im，用于沿垂直于所述第一線圈的環(huán)的方向生成梯度磁場。在這一實施例中，進(jìn)一步改進(jìn)了選擇場的生成。優(yōu)選地，對于針對所述第二線圈中的每個m的個體選擇場電流信號Im，Iffl = gm成立，其中對于參數(shù)gm，如上文對參數(shù)&所述那樣的情況同樣成立。通過這種方式，個體選擇場電流信號、是靜態(tài)的，與視場之內(nèi)FFL的角度無關(guān)。優(yōu)選地，控制所述第二線圈，使得它們生成的梯度磁場是第一線圈生成的梯度磁場的3/4*L倍，但在垂直于環(huán)平面的方向上。在這里，L是第一線圈的線圈對的數(shù)量。對于本實施例而言，獲得了良好的FFL。在另一實施例中，所述選擇場電流信號發(fā)生器單元適于生成所述個體選擇場電流信號，從而隨著時間t，尤其是根據(jù)α =2π ft連續(xù)改變決定所述線形第一子區(qū)的期望方向的參數(shù)α，其中f是線形第一子區(qū)旋轉(zhuǎn)的頻率。通過這種方式，可以以頻率f旋轉(zhuǎn)無場線， 因此能夠沿著預(yù)定軌跡移動它，例如，用于以期望分辨率對整個視場采樣，例如，在用于MPI 設(shè)備中時。如果是如下情況則更加有利所述發(fā)生器裝置包括驅(qū)動場電流信號發(fā)生器單元， 用于生成針對所述第二線圈和所述兩對第一線圈中的每個的個體驅(qū)動場電流信號，向所述第二線圈和所述兩對第一線圈中的每個提供所述驅(qū)動場電流信號，以令所述第一和第二線圈生成均勻磁場，所述均勻磁場具有指向所述線形第一子區(qū)的期望運(yùn)動的方向的磁場矢量，尤其是指向垂直于所述線形第一子區(qū)的方向的磁場矢量。通過這種方式，可以沿著期望的方向容易地移動無場線。提供給個體線圈的電流的關(guān)系再次取決于線圈的距離、匝數(shù)和尺寸等。另一實施例包括在視場各相對側(cè)上相對布置的三對第二線圈。通過這種方式，可以僅使用這些第二線圈來生成驅(qū)動場并僅使用第一線圈來生成選擇場。此外，更容易自由移動第一子區(qū)。


本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的(一個或多個)實施例變得顯而易見并參考其加以闡述。在以下附圖中圖1示出了 MPI設(shè)備的第一實施例；圖2示出了由圖1所示設(shè)備產(chǎn)生的選擇場圖案；圖3示出了 MPI設(shè)備的第二實施例；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明用于在視場中生成和改變磁場的線圈組件的實施例；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備生成的具有無場線的磁場的示意圖；圖6示出了圖4中所示線圈組件的第一實施例中使用的第一線圈設(shè)置；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明無場線移動軌跡的范例；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明用于在視場中生成和改變磁場的設(shè)備的方框圖；圖9示出了用于新MPI設(shè)備中的根據(jù)本發(fā)明的線圈組件實施例；以及圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的MPI設(shè)備的方框圖。
具體實施例方式在解釋本發(fā)明的細(xì)節(jié)之前，將參考圖1到3詳細(xì)解釋磁性顆粒成像的基本知識。具體而言，將描述用于醫(yī)學(xué)診斷的MPI掃描器的兩個實施例。還給出了數(shù)據(jù)采集的通俗描述。 將指出兩個實施例之間的異同。圖1中所示的MPI掃描器的第一實施例10具有三個重要的共軸平行圓形線圈對 12、14、16，每一對如圖1中所示那樣布置。這些線圈對12、14、16用于生成選擇場以及驅(qū)動和聚焦場。三個線圈對12、14、16的軸18、20、22相互正交，在單個點，表示為MPI掃描器10 的等中心M處相交。此外，這些軸18、20、22充當(dāng)附接于等中心M的3D笛卡爾χ-y-z坐標(biāo)系的軸。垂直軸20被指定為y軸，因此1和ζ軸是水平的。線圈對12、14、16也以其軸命名。例如，y線圈對14是由掃描器頂部和底部的線圈形成的。此外，具有正(負(fù))y坐標(biāo)的線圈被稱為y+線圈(y_線圈)，其余線圈類似。可以將掃描器10設(shè)置成引導(dǎo)預(yù)定的時間相關(guān)電流通過這些線圈12、14、16中的每個并沿任何方向。如果在沿線圈的軸觀看時電流繞線圈沿順時針方向流動，將認(rèn)為其是正的，否則視為負(fù)的。為了生成靜態(tài)選擇場，使恒定的正電流Is流經(jīng)ζ+線圈，使電流-Is流經(jīng)廠線圈。然后ζ線圈對16充當(dāng)反平行圓形線圈對。在圖2中由場力線50表示通常為梯度磁場的磁選擇場。它沿生成選擇場的ζ線圈對16的(例如水平)ζ軸22的方向具有基本恒定的梯度，在這個軸22上的等中心M中達(dá)到零值。從這個無場點(圖2中未單獨示出)開始，磁選擇場50的場強(qiáng)沿所有三個空間方向，隨著距無場點的距離而增大。在等中心M周圍的虛線表示的第一子區(qū)或區(qū)域52中， 場強(qiáng)很小，從而該第一子區(qū)52中存在的顆粒的磁化強(qiáng)度不飽和，第二子區(qū)M(區(qū)域52外部)中存在的顆粒的磁化強(qiáng)度處于飽和狀態(tài)。掃描器視場觀的無場點或第一子區(qū)52優(yōu)選為空間相干區(qū)域；其也可以是點狀區(qū)域、線或平坦區(qū)域。在第二子區(qū)M中(即在掃描器視場觀中第一子區(qū)52外部的剩余部分中)，選擇場的磁場強(qiáng)度充分強(qiáng)，以將磁性顆粒保持在飽和狀態(tài)中。通過改變兩個子區(qū)5254在視場觀之內(nèi)的位置，視場觀中的(總體)磁化強(qiáng)度發(fā)生變化。通過測量視場觀中的磁化強(qiáng)度或被磁化強(qiáng)度影響的物理參數(shù)，可以獲得關(guān)于視場洲中磁性顆粒的空間分布的信息。為了改變兩個子區(qū)5254在視場洲中的相對空間位置，在視場28或視場28的至少一部分中向選擇場50疊置其他磁場，即磁驅(qū)動場，以及，如果適當(dāng)?shù)脑挘啪劢箞?。為了生成?qū)動場，使時間相關(guān)電流Id1流經(jīng)兩個χ線圈12，使時間相關(guān)電流Id2流經(jīng)兩個y線圈14，以及使時間相關(guān)電流Id3流經(jīng)兩個ζ線圈16。于是，三個線圈對中的每個都充當(dāng)平行的圓形線圈對。類似地，為了生成聚焦場，使時間相關(guān)電流If1流經(jīng)兩個χ線圈 12，使電流If2流經(jīng)兩個y線圈14，使電流If3流經(jīng)兩個ζ線圈16。應(yīng)當(dāng)指出，ζ線圈對16是特殊的其不僅生成驅(qū)動和聚焦場的其份額，而且生成選擇場。流經(jīng)ζ 土線圈的電流為Id3+If3+Is。流經(jīng)其余兩個線圈對12、14的電流為l\+IFk，k = 1，2。因為它們的幾何結(jié)構(gòu)和對稱性，三個線圈對12、14、16解耦很好。這正是所希望的。選擇場由反平行的圓形線圈對生成，選擇場關(guān)于ζ軸是旋轉(zhuǎn)對稱的，在等中心M 周圍的可觀體積中，其ζ分量在ζ中接近線性，并獨立于χ和y。具體而言，選擇場在等中心處具有單個無場點(FFP)。相反，由平行圓形線圈對生成的驅(qū)動和聚焦場的貢獻(xiàn)在等中心對周圍的可觀體積中空間上是接近均勻的并平行于相應(yīng)線圈對的軸。由全部三個平行圓形線圈對聯(lián)合生成的驅(qū)動和聚焦場在空間上接近均勻，并且可以被賦予任何方向和強(qiáng)度，直到最大強(qiáng)度。驅(qū)動和聚焦場也是時間相關(guān)的。聚焦場和驅(qū)動場之間的差異在于，聚焦場在時間上變化緩慢，并具有大幅度，而驅(qū)動場變化迅速且具有小幅度。以不同方式處理這些場有著物理和生物醫(yī)學(xué)的理由。具有大幅度的迅速變化的場會難以生成且對患者是危險的。MPI掃描器的實施例10具有額外至少一對，優(yōu)選額外三對平行圓形線圈，它們再次沿著x、y和ζ軸取向。圖1中未示出的這些線圈對充當(dāng)接收線圈。如用于驅(qū)動和聚焦場的線圈對12、14、16那樣，流經(jīng)這些接收線圈對之一的恒定電流生成的磁場在視場之內(nèi)空間上接近均勻并平行于相應(yīng)線圈對的軸。接收線圈應(yīng)當(dāng)是解耦良好的。在接收線圈中誘發(fā)的時間相關(guān)電壓被附接于這個線圈的接收器放大和采樣。更確切地說，為了應(yīng)對這個信號的巨大動態(tài)范圍，接收器對接收的信號和參考信號之間的差異進(jìn)行采樣。從DC直到預(yù)期信號電平降到噪聲電平之下的點，接收器的傳遞函數(shù)都是非零的。圖1中所示的MPI掃描器的實施例10沿ζ軸22，即沿選擇場的軸具有圓柱形膛 26。所有線圈都位于這個膛沈之外。為了進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將要成像(或處置)的患者(或?qū)ο?放在膛沈中，使得患者的感興趣體積(將被成像(或處置)的患者(或?qū)ο?的體積)被掃描器的視場觀(掃描器能夠?qū)ζ鋬?nèi)含物成像的掃描器體積)包圍。患者(或?qū)ο?例如放在患者臺上。視場觀是膛沈內(nèi)部幾何上簡單的等中心體積，例如立方體、球或圓柱。圖1中圖示了立方體視場觀。第一子區(qū)52的尺寸一方面取決于磁選擇場的梯度強(qiáng)度，另一方面取決于飽和所需磁場的場強(qiáng)。為了使磁性顆粒在80A/m的磁場強(qiáng)度和總計50X 103A/m2的磁選擇場的場強(qiáng)(沿給定空間方向的)梯度下充分飽和，其中的顆粒磁化強(qiáng)度未飽和的第一子區(qū)52(沿給定空間方向上)具有大約Imm的尺度。患者的感興趣體積應(yīng)當(dāng)包含磁性納米顆粒。尤其是在例如腫瘤的治療和/或診斷性處置之前，例如，利用注射到患者(對象)身體中或以其他方式施用(例如口服)給患者的含磁性顆粒的液體，將磁性顆粒定位在感興趣體積中。磁性顆粒的實施例包括，例如，例如玻璃的球形基質(zhì)，其具備厚度例如為5nm且由例如鐵鎳合金(例如坡莫合金)構(gòu)成的軟磁層。例如，可以利用涂層覆蓋這一層，其保護(hù)顆粒不受化學(xué)和/或物理侵蝕性環(huán)境，例如酸的影響。使這種顆粒的磁化強(qiáng)度飽和所需的磁選擇場50的磁場強(qiáng)度取決于各種參數(shù)，例如，顆粒直徑、為磁層使用的磁性材料和其他參數(shù)。在直徑例如為10 μ m的情況下，會需要大約800A/m的磁場(大致對應(yīng)于ImT的通量密度)，而對于100 μ m的直徑，80A/m的磁場就夠了。在選擇飽和磁化強(qiáng)度更低的材料的涂層或在減小層厚時，獲得更小的值。可以在市場上買到商標(biāo)為Resovist的一般能夠使用的磁性顆粒。對于一般可用磁性顆粒和顆粒組成的更多細(xì)節(jié)，在此援引EP 1304542, WO 2004/091386、WO 2004/091390、WO 2004/091394、WO 2004/091395、WO 2004/091396、WO 2004/091397、WO 2004/091398、WO 2004/091408的對應(yīng)部分，在此通過引用將其并入。在這些文獻(xiàn)中，一般還可以找到MPI方法的更多詳情。數(shù)據(jù)采集開始于時間ts，結(jié)束于時間te。在數(shù)據(jù)采集期間，x、y和ζ線圈對12、14、 16生成位置相關(guān)和時間相關(guān)的磁場，即施加場。這是通過引導(dǎo)適當(dāng)電流通過線圈實現(xiàn)的。實際上，驅(qū)動和聚焦場四處推動選擇場，使得FFP沿著描繪出掃描體積的預(yù)選FFP軌跡移動， 掃描體積是視場的超集。施加場對患者體內(nèi)的磁性納米顆粒進(jìn)行取向。在施加場變化時， 所得的磁化強(qiáng)度也改變，盡管其對施加場的響應(yīng)是非線性的。變化的施加場和變化的磁化強(qiáng)度之和沿著&軸跨過接收線圈對的端子誘發(fā)時間相關(guān)電壓Vk。關(guān)聯(lián)的接收器將這個電壓轉(zhuǎn)換成信號& (t)，接收器對其采樣并輸出。有利的是接收或探測到具有與磁驅(qū)動場變化頻帶不同的另一個頻帶(偏移到更高頻率)的來自位于第一子區(qū)52中的磁性顆粒的信號。這是可能的，因為，由于磁化特性的非線性而使掃描器視場觀中的磁性顆粒磁化強(qiáng)度改變，導(dǎo)致出現(xiàn)磁驅(qū)動場頻率的較高次諧波的頻率分量。像圖1中所示的第一實施例10那樣，MPI掃描器的第二實施例30具有三個圓形且相互正交的線圈對32、34、36，但這些線圈對32、34、36僅生成選擇場和聚焦場。同樣生成選擇場的ζ線圈36被填充以鐵磁材料37。本實施例30的ζ軸42垂直取向，而χ和y軸 38、40水平取向。掃描器的膛46平行于χ軸38，從而垂直于選擇場的軸42。驅(qū)動場由沿χ 軸38的螺線管(未示出)和沿兩個其余軸40、42的鞍形線圈對(未示出)生成。繞著形成膛的管道纏繞這些線圈。驅(qū)動場線圈還充當(dāng)接收線圈。通過高通濾波器發(fā)送接收線圈拾取的信號，高通濾波器抑制由施加場導(dǎo)致的貢獻(xiàn)。給出這種實施例的一些典型參數(shù)選擇場的ζ梯度G具有強(qiáng)度G/μ ^ = 2. 5T/m， 其中μ ^為真空磁導(dǎo)率。生成的選擇場隨時間根本不變化，或者相當(dāng)慢地變化，優(yōu)選介于大約IHz和大約IOOHz之間。驅(qū)動場的時間頻率譜集中于25kHz附近的窄頻帶中(直到大約 IOOkHz)。接收信號的有用頻譜位于50kHz和IMHz之間(最后直到大約IOMHz)。膛的直徑為120mm。擬合到膛46中的最大立方體觀的邊長為120 mm/^2-84 mm。如以上實施例中所示，可以由相同線圈對的線圈并通過為這些線圈提供適當(dāng)生成的電流來生成各種磁場。不過，尤其是為了以更高信噪比解釋信號，在時間上恒定(或準(zhǔn)恒定)的選擇場和時間上可變的驅(qū)動場和聚焦場是由獨立線圈對生成時，可能是有利的。通常，可以將亥姆霍茲型線圈對用于這些線圈，例如它們一般是在具有開放磁體的磁共振設(shè)備(開放MRI)領(lǐng)域中已知的，其中射頻(RF)線圈對位于感興趣區(qū)域上方和下方，所述RF 線圈對能夠生成時間上可變的磁場。因此，不必再詳述這種線圈的構(gòu)造。在用于生成選擇場的替代實施例中，可以使用永久磁體(未示出)。在這種(相對)永久磁體(未示出)的兩極之間的空間中，形成有類似于圖2所示的磁場，亦即，在相對磁極具有相同極性時。在另一替代實施例中，可以由至少一個永磁體和至少一個線圈的混合生成選擇場。上文所述的MPI設(shè)備使用無場點(FFP)用于空間遭遇(incurring)。當(dāng)在MPI設(shè)備中提供時，將在下文中解釋的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備提供了同樣的功能，但此外還能夠使用無場線(FFL)進(jìn)行空間遭遇，這相當(dāng)大地改進(jìn)了磁性顆粒成像方法的其靈敏度。圖4示出了用于在視場28中生成和改變磁場的線圈組件200的第一實施例。線圈組件200尤其能夠在視場28中生成和改變/移動如圖5所示的磁場60，所述磁場60具有低磁場強(qiáng)度的線形第一子區(qū)62和更高磁場強(qiáng)度的第二子區(qū)64。為此目的，圖4中所示線圈組件200的實施例包括四對136a、136b、136c、136d第一線圈，它們沿著環(huán)繞視場觀的環(huán)布置。在視場28的相對側(cè)上，距等中心M相等距離并沿著環(huán)等間距角度地相對地布置每對的兩個線圈。于是，所有第一線圈136的中心和等中心M處于同一 xy平面中。磁體組件200還包括一對第二線圈116，它們在四對第一線圈136a-136d形成的所述環(huán)的開放側(cè)相對布置于視場28的相對側(cè)上。為了生成提供給所述第一和第二線圈以由所述第一和第二線圈生成期望磁場的電流信號，提供適當(dāng)?shù)陌l(fā)生器裝置(圖4中未示出；參見圖8)。具體而言，對于每對，甚至更好地對于每個單一線圈，發(fā)生器裝置能夠生成個體電流，如下文所述。再者，提供控制裝置(圖4中仍未示出；參見圖8)以控制所述發(fā)生器裝置生成適當(dāng)?shù)碾娏?，從而由線圈生成期望的磁場。在圖5中示出了具有無場線的磁場60，該無場線即第二子區(qū)64之內(nèi)具有線形的第一子區(qū)62，因為可以由圖4中所示的線圈組件200生成和改變/移動該磁場。在這里，黑色表示零(低)場強(qiáng)，白色表示高場強(qiáng)。在圖6中，再次示出了四對第一線圈136a_136d，它們以等間距角度(N1 =
(2 π/8) 1),1 = OU......7位于圓上。每兩個相對的線圈形成電流沿相反方向流動的麥克
斯韋線圈。通過這種布置可以通過兩種方式生成連續(xù)旋轉(zhuǎn)的FFL。在第一種方式中，使用電流I1U) =A(cos (2^+21)-3/2) (Α為交流幅度)，也可以將電流重寫為I1 = A(Y-C0SOO1Ia))(提供給線圈環(huán)的八個線圈中的每個1)。在這里，灼是相應(yīng)第一線圈1沿著環(huán)的角位置，α決定線形第一子區(qū)在視場中的期望方向，&和 Y是預(yù)定常數(shù)。于是，通過連續(xù)改變參數(shù)α，可以隨著時間連續(xù)改變FFL的期望方向。在第二種方式中，使用交變電流I1U) =A CoM2&+2Tt)，該電流也可以重寫為I1 =gl οο8(2Φ1-2α)0此外，在這種模式中，在ζ方向向麥克斯韋線圈對116施加直流電流 (參見圖4)。優(yōu)選地，選擇電流I1的幅度A和提供給第二線圈對116的線圈m的直流電流 Im之比，使得對于直流電流I1 = -A. 3/2而言ζ方向中的麥克斯韋線圈對116生成與第一線圈136的線圈環(huán)相同的梯度。在所述的兩種模式中，因此可以將這些線圈視為用于生成選擇場的選擇場線圈。 不過，選擇場不再是靜態(tài)的，如同在已知的MPI設(shè)備中那樣，而是隨著時間變化的，以移動 FFL。此外，為了將FFL移動到任何位置(x，y，z)，通過疊加沿相同方向流動的電流來以亥姆霍茲配置額外使用ζ方向上的線圈對116以及額外的χ方向上的一個線圈對136a和 y方向上的一個線圈對136c。通過選擇適當(dāng)?shù)碾娏?，可以沿著任何預(yù)定義的軌跡移動FFL。 例如，可以在xy平面中垂直于FFL方向來回移動FFL，同時以頻率T緩慢轉(zhuǎn)動FFL。此外，當(dāng)在MPI設(shè)備中使用線圈組件200進(jìn)行MPI成像時，沿著ζ軸移動FFL以進(jìn)行3D成像。于是可以將亥姆霍茲配置中使用的線圈視為常規(guī)MPI成像中用于生成磁驅(qū)動場的驅(qū)動場線圈， 磁驅(qū)動場一般是隨著時間改變的均勻場。圖7中圖示了用于移動FFL的軌跡T的范例。花結(jié)圖示了根據(jù)時間的驅(qū)動場矢量。 在時間tx，花結(jié)演變到“位置” X，均勻驅(qū)動場B(中間略示)具有花結(jié)中心和位置χ之間連接線的方向。場強(qiáng)與這條線的長度成比例。疊加選擇場和驅(qū)動場，假設(shè)FFL的取向始終垂直于驅(qū)動場矢量，則FFL沿著驅(qū)動場矢量移動。因此，F(xiàn)FL在緩慢旋轉(zhuǎn)的同時來回掃描。針對三個任意的時間、、、和t2草繪了這種情況。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明用于在視場中生成和改變磁場的設(shè)備300的方框圖。設(shè)備 300包括如圖4所圖示的線圈組件200。于是，如上所述，為了生成磁(梯度)選擇場，提供選擇裝置，其包括一組選擇場 (SF)線圈136，優(yōu)選包括至少三對線圈元件(第一線圈)。在這里示出的實施例中，提供了四對選擇線圈136a-136d。選擇裝置還包括選擇場信號發(fā)生器單元130。優(yōu)選地，為該組選擇場線圈136中的每個線圈元件(或每對線圈元件)提供獨立的發(fā)生器子單元。所述選擇場信號發(fā)生器單元130包括可控的選擇場電流源132( —般包括放大器)和濾波器單元 134，為相應(yīng)部分的場線圈元件提供選擇場電流，以逐個設(shè)置沿期望方向的選擇場的梯度強(qiáng)度。選擇場信號發(fā)生器單元130由控制單元150控制，控制單元優(yōu)選控制選擇場電流的生成130，從而將選擇場的所有空間部分的場強(qiáng)之和以及梯度強(qiáng)度之和維持在預(yù)定義水平。為了生成磁驅(qū)動場，該設(shè)備100還包括驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置包括驅(qū)動場(DF)線圈的子集，在這一實施例中包括一對相對布置的驅(qū)動場線圈元件116。驅(qū)動場線圈由驅(qū)動場信號發(fā)生器單元110控制，驅(qū)動場信號發(fā)生器單元110優(yōu)選包括針對所述一組驅(qū)動場線圈中的每個線圈元件(或至少每對線圈元件)的獨立驅(qū)動場信號發(fā)生子單元。所述驅(qū)動場信號發(fā)生器單元110包括驅(qū)動場電流源112(優(yōu)選包括電流放大器)和濾波器單元114，用于向相應(yīng)驅(qū)動場線圈提供驅(qū)動場電流。驅(qū)動場電流源112適于生成AC電流，也受到控制單元 150的控制。利用這樣的設(shè)備300，可以生成并通過視場移動具有無場線的磁場?？梢栽诟鞣N應(yīng)用中采用這種設(shè)備。例如，當(dāng)在MPI設(shè)備中使用時，它將MPI方法的靈敏度改善了超過 10 倍。與上文引用的 Weizenecker 等人的文章“Magnetic Particle Imaging Using a Field-free Line”中所示的設(shè)備相比，這種設(shè)備消耗的功率少了大約1000倍，大約與常規(guī)MPI設(shè)備相同。此外，它不限于2D成像，并且可以在ζ方向上取向的額外麥克斯韋線圈上合并(consolidate)所有靜態(tài)電流，這更容易實現(xiàn)且更加有效率。再者，F(xiàn)FL的質(zhì)量比所述文章中所示的設(shè)備產(chǎn)生的FFL更好。具體而言，垂直于FFL的磁場比所述文章中公開的設(shè)備更線性地增大。此外，還可以將根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備用于生成無場點而非無場線，如常規(guī)上MPI設(shè)備使用的那樣。在這種情況下，僅使用x、y和ζ軸上的線圈對。然后由靜態(tài)電流(麥克斯韋配置)驅(qū)動ζ線圈對，同時由振蕩電流(亥姆霍茲配置)額外地驅(qū)動全部三個線圈對，以在任何預(yù)定義軌跡上驅(qū)動FFP，如一般MPI設(shè)備中使用的那樣。提供給驅(qū)動場線圈的電流一般不是固定的。像MPI方法中沿著軌跡驅(qū)動FFP那樣， 在FFL模式中，可以使用不同的軌跡。優(yōu)選的軌跡是徑向軌跡(旋轉(zhuǎn)FFL)，允許應(yīng)用CT中通常使用的編碼方案(例如氡變換)。圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的線圈組件200的另一實施例。除了圖4中所示實施例中示出的線圈之外，增加另外兩個線圈對116b、116c，使得針對空間中每個方向都有獨立的線圈對116a、116b、116c來生成磁驅(qū)動場。在這種情況下，優(yōu)選地，僅使用沿著環(huán)布置的八個線圈136來生成選擇場。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的MPI設(shè)備100的大致方框圖。除非另作說明，上文解釋的磁性顆粒成像的一般原理對于本實施例也是有效且適用的。圖9中所示的設(shè)備100的實施例包括一組用于生成期望磁場的各種線圈。具體而言，其包括如圖8所示用于生成和移動磁場的設(shè)備300。在下文中將僅解釋額外的元件。為了探測信號，提供了接收裝置148，尤其是接收線圈，和信號接收單元140，信號接收單元140接收所述接收裝置148探測的信號。所述信號接收單元140包括用于對接收到的探測信號進(jìn)行濾波的濾波器單元142。這種濾波的目的是將檢查區(qū)域中由磁化強(qiáng)度導(dǎo)致的測得值與其他干擾信號分開，檢查區(qū)域中的磁化強(qiáng)度受到兩個部分區(qū)域(52，M ；62， 64)的位置改變的影響。為此，可以設(shè)計濾波器單元142，例如使得時間頻率小于操作接收線圈148的時間頻率或小于這些時間頻率兩倍的信號不通過濾波器單元142。然后通過放大器單元144向模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器146 (ADC)傳輸信號。將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器146產(chǎn)生的數(shù)字化信號饋送給圖像處理單元(也稱為重建裝置)152，圖像處理單元從這些信號和相應(yīng)位置重建磁性顆粒的空間分布，所述相應(yīng)位置為接收相應(yīng)信號期間檢查區(qū)域中第一磁場的第一部分區(qū)域52假定的位置且是由圖像處理單元152從控制單元150獲得的。最后通過控制裝置150向計算機(jī)巧4傳輸重建的磁性顆?？臻g分布，計算機(jī)巧4在監(jiān)視器156上顯示該空間分布。于是，可以顯示示出了磁性顆粒在檢查區(qū)域的視場中分布的圖像。此外，提供輸入單元158，例如鍵盤。因此用戶能夠設(shè)置最高分辨率的期望方向， 并接著接收監(jiān)視器156上作用區(qū)域的相應(yīng)圖像。如果需要最高分辨率的關(guān)鍵方向偏離首先由用戶設(shè)置的方向，用戶仍然能夠人工改變方向，以便產(chǎn)生成像分辨率提高的另一圖像。也可以由控制單元150和計算機(jī)154自動操作這種分辨率改善過程。本實施例中的控制單元 150設(shè)置第一方向上的梯度場，將其自動估計或由用戶設(shè)置為起始值。然后逐步改變梯度場的方向，直到這樣接收的圖像分辨率(由計算機(jī)1 進(jìn)行比較)最大，相應(yīng)不再改善。因此能夠發(fā)現(xiàn)最關(guān)鍵方向相應(yīng)自動調(diào)整，以便接收最高可能的分辨率。于是，如上所述，本發(fā)明提供了一種用于生成和改變磁場的設(shè)備，該磁場具有第一子區(qū)和第二子區(qū)，所述第一子區(qū)為點形或線形的，并具有低(或零)磁場強(qiáng)度，所述第二子區(qū)具有更高磁場強(qiáng)度。優(yōu)選可以在MPI設(shè)備中應(yīng)用這樣的設(shè)備。通過僅疊置三個旋轉(zhuǎn)的梯度場可以在2D平面中的任意方向上建立磁性無磁場線。根據(jù)應(yīng)當(dāng)優(yōu)化功率損耗還是所生成磁場的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)布置在環(huán)繞視場的環(huán)中的最佳線圈對數(shù)是三或四。與ffeizenecker等人提出的線圈組件相比，功耗顯著降低表示這種布置在可行性方面的重大進(jìn)步，并且由于其靈敏度改善，因而總體上對于MPI而言取得重大進(jìn)步。不過，利用磁場中的無場線的概念并非限于MPI，在其他場中也會找到其應(yīng)用。盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)例示和描述了本發(fā)明，但這樣的例示和描述被認(rèn)為是例示性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于公開的實施例。通過研究附圖、公開和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實踐請求保護(hù)的本發(fā)明時能夠理解和實現(xiàn)所公開實施例的其他變化。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”不排除多個。 單個元件或其他單元可以完成權(quán)利要求中列舉的幾個項目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉特定手段的簡單事實并不表示不能有利地使用這些手段的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在視場08)中生成和改變磁場的設(shè)備，所述磁場具有第一子區(qū)(6 和第二子區(qū)(64)，所述第一子區(qū)尤其是球形或線形的，并具有低磁場強(qiáng)度，所述第二子區(qū)具有更高磁場強(qiáng)度，所述設(shè)備包括-至少三對第一線圈(136a-136d)，其中，沿著環(huán)繞所述視場的環(huán)以距所述視場的中心相等或不等的距離布置所述線圈，且其中，每對的兩個線圈相對地布置在所述視場的相對側(cè)上，-至少一對第二線圈(116)，其相對地布置在所述環(huán)的開放側(cè)處的所述視場的相對側(cè)上，-發(fā)生器裝置(110，130)，其用于生成電流信號，以提供給所述第一和第二線圈，用于由所述第一和第二線圈生成期望的磁場，以及-控制裝置(150)，其用于控制所述發(fā)生器裝置，以生成i)選擇場電流信號，其用于提供給所述第一線圈(136a-136d)，使得所述至少三對第一線圈生成梯度磁選擇場，所述梯度磁選擇場的磁場強(qiáng)度具有空間圖案，從而在所述視場中形成第一子區(qū)和第二子區(qū)，所述第一子區(qū)尤其是球形或線形的，并具有低磁場強(qiáng)度，所述第二子區(qū)具有更高磁場強(qiáng)度，以及 )驅(qū)動場電流信號，其用于提供給所述第二線圈(116)和兩對第一線圈(136a， 136c)，使得所述至少一對第二線圈和所述兩對第一線圈生成均勻的磁驅(qū)動場，用于改變所述視場中所述兩個子區(qū)的空間位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制裝置(150)適于控制所述發(fā)生器裝置(110，130)以生成選擇場電流信號，所述選擇場電流信號也提供給所述第二線圈(116)以為生成所述磁選擇場做貢獻(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括至少第四對第一線圈，其中，所有第一線圈沿著環(huán)繞所述視場的環(huán)布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，以等間距角和/或以距所述視場的中心相等的距離沿所述環(huán)布置所述第一線圈 (136a-136d)而不彼此重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述發(fā)生器裝置包括選擇場電流信號發(fā)生器單元(130)，用于以正弦函數(shù)的形式生成針對所述第一線圈(136a-136d)中的每個的個體選擇場電流信號，所述正弦函數(shù)取決于相應(yīng)第一線圈沿所述環(huán)的角位置和線形第一子區(qū)的期望方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述選擇場發(fā)生器單元(130)適于以I1 = δι(γ-οο8(2Φ1-2α))的形式生成針對所述第一線圈中的每個1的所述個體選擇場電流信號I1，其中，灼是相應(yīng)第一線圈1沿所述環(huán)的角位置，α決定所述線形第一子區(qū)在所述視場中的期望方向，并且&和Y是預(yù)定常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述選擇場電流信號發(fā)生器單元(130)適于生成-形式為I1 = διοο8(2Φ1-2α)的針對所述第一線圈中的每個1的所述個體選擇場電流信號I1，其中，灼是相應(yīng)第一線圈1沿所述環(huán)的角位置，α決定線形第一子區(qū)在所述視場中的期望方向，并且&是預(yù)定常數(shù)，以及-針對所述第二線圈中的每個m的所述個體選擇場電流信號Im，用于在垂直于所述第一線圈的所述環(huán)的方向上生成梯度磁場。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述選擇場電流信號發(fā)生器單元(130)適于生成所述個體選擇場電流信號，從而隨著時間t，尤其是根據(jù)α = ft連續(xù)改變決定所述線形第一子區(qū)的期望方向的參數(shù) α，其中，f是所述線形第一子區(qū)旋轉(zhuǎn)的頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述發(fā)生器裝置包括驅(qū)動場電流信號發(fā)生器單元(110)，用于生成針對所述第二線圈(116)和所述兩對第一線圈(136a，136c)中的每個的個體驅(qū)動場電流信號，向所述第二線圈(116)和所述兩對第一線圈(136a，136c)中的每個提供所述驅(qū)動場電流信號，從而令所述第一和第二線圈生成均勻磁場，所述均勻磁場具有指向所述線形第一子區(qū)的期望運(yùn)動的方向的磁場矢量，尤其是指向垂直于所述線形第一子區(qū)的方向的磁場矢量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括在所述視場各相對側(cè)上相對地布置的三對第二線圈(116a，116b，116c)。
11.一種用于影響和/或探測視場08)中的磁性顆粒的磁性顆粒成像設(shè)備(100)，所述設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在所述視場中生成和改變磁場的設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁性顆粒成像設(shè)備(100)，還包括-接收裝置，其包括至少一個信號接收單元(140)和用于采集探測信號的至少一個接收線圈(148)，所述探測信號取決于所述視場08)中的磁化強(qiáng)度，所述磁化強(qiáng)度受到所述第一和第二子區(qū)(52，M)的空間位置變化的影響，以及-處理裝置(152)，其用于處理所述探測信號。
13.一種用于利用至少三對第一線圈(136a-136d)和至少一對第二線圈(116)在視場 (28)中生成和改變磁場的方法，所述磁場具有第一子區(qū)(6 和第二子區(qū)(64)，所述第一子區(qū)尤其是球形或線形的，并具有低磁場強(qiáng)度，所述第二子區(qū)具有更高磁場強(qiáng)度，其中，沿環(huán)繞所述視場的環(huán)布置所述至少三對第一線圈，且其中，每對的兩個線圈相對地布置在所述視場的相對側(cè)上，并且所述至少一對第二線圈相對地布置在所述環(huán)的開放側(cè)處的所述視場的相對側(cè)上，所述方法包括如下步驟-生成電流信號，以提供給所述第一和第二線圈，用于由所述第一和第二線圈生成期望的磁場，以及-控制生成電流信號的所述步驟以生成i)選擇場電流信號，用于提供給所述第一線圈，使得所述至少三對第一線圈生成梯度磁選擇場，所述梯度磁選擇場的磁場強(qiáng)度具有空間圖案，從而在所述視場中形成第一子區(qū)和第二子區(qū)，所述第一子區(qū)尤其是球形或線形的，并具有低磁場強(qiáng)度，所述第二子區(qū)具有更高磁場強(qiáng)度，以及 )驅(qū)動場電流信號，用于提供給所述第二線圈和兩對第一線圈，使得所述至少一對第二線圈和所述兩對第一線圈生成均勻的磁驅(qū)動場，用于改變所述視場中所述兩個子區(qū)的空間位置。
14.一種包括程序代碼模塊的計算機(jī)程序，當(dāng)所述計算機(jī)程序在計算機(jī)上執(zhí)行時，所述程序代碼模塊令所述計算機(jī)控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在視場(28)中生成和改變磁場的設(shè)備和方法，所述磁場具有第一子區(qū)(62)和第二子區(qū)(64)，第一子區(qū)尤其是球形或線形，并具有低磁場強(qiáng)度，第二子區(qū)具有更高磁場強(qiáng)度。提出的設(shè)備包括至少三對第一線圈(136a-136d)，其中沿環(huán)繞視場的環(huán)布置線圈，且其中在視場的相對側(cè)上相對地布置每對的兩個線圈；至少一對第二線圈(116)，其在所述環(huán)的開放側(cè)在視場相對側(cè)上相對布置；發(fā)生器裝置(110，130)，其用于生成電流信號，電流信號提供給所述第一和第二線圈，以由所述第一和第二線圈生成期望的磁場；以及控制裝置(150)，其用于控制所述發(fā)生器裝置。
文檔編號A61B5/05GK102481111SQ201080036871
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者S·彼德雷爾, T·f·薩特爾, T·M·布祖格, T·克內(nèi)普 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司