[发明专利]包括桥接单元的用于影响和/或检测磁性粒子的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于影响和/或检测在视场(28)中的磁性粒子的装置和方法。所述装置包括用于生成选择磁场(50)的选择模块以及驱动和接收模块，所述驱动和接收模块包括用于改变视场(28)中的两个子区(52、54)的空间位置并且用于采集检测信号的一个或多个组合的驱动场和选择线圈(441)。在驱动场信号发生器单元(122)与信号接收单元(140)之间提供包括电感或电容耦合元件(411、421)的平衡桥接单元(160)作为用于减少谐波背景的轻质、廉价且能容易实施的解决方案。

技术领域

本发明涉及用于影响和/或检测在视场中的磁性粒子的装置和方法。另外，本发明涉及用于在计算机上实施所述方法和用于控制这样的装置的计算机程序。本发明具体涉及磁性粒子成像领域。

背景技术

磁性粒子成像(MPI)是新兴医学成像模态。MPI的第一版本是二维的，因为它们产生二维图像。更新的版本是三维的(3D)。能够通过将3D图像的时间序列组合成电影来创建非静态对象的四维图像，只要在针对单幅3D图像的数据采集期间对象没有明显变化。

MPI是重建成像方法，例如计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)。因此，在两个步骤中生成对象的感兴趣的体积的MP图像。使用MPI扫描器来执行第一步骤，第一步骤被称为数据采集。MPI扫描器具有生成称为“选择场”的静态梯度磁场的模块，所述静态梯度磁场在扫描器的等深点处具有(单个或多个)无场点(FFP)或无场线(FFL)。此外，由具有低磁场强度的第一子区包围该FFP(或FFL；在下文中提到的“FFP”一般应当被理解为意指FFP或FFL)，第一子区继而由具有更高磁场强度的第二子区包围。另外，扫描器具有生成时间相关的、空间近均匀的磁场的模块。实际上，该场通过叠加称为“驱动场”的具有小振幅的快速变化场以及称为“聚焦场”的具有大振幅的缓慢变化场来获得。通过将时间相关的驱动和聚焦场添加到静态选择场，FFP可以沿着预定FFP轨迹移动通过包围等深点的“扫描体积”。扫描器也具有一个或多个，例如，三个接收线圈的布置，并且能够记录在这些线圈中感应的任何电压。对于数据采集，要被成像的对象被放置在扫描器中，使得由扫描器的视场包围对象的感兴趣体积，对象的感兴趣体积是扫描体积的子集。

对象必须含有磁性纳米粒子或其他磁性非线性材料；如果对象是动物或患者，在扫描之前将含有这些粒子的示踪物施予到动物或患者。在数据采集期间，MPI扫描器沿着特意选择的轨迹移动FFP，所述特意选择的轨迹描绘出/覆盖扫描体积或至少视场。对象内的磁性纳米粒子经历变化的磁场并且通过改变其磁化作出响应。纳米粒子的变化的磁化在接收线圈中的每个中感应时间相关的电压。在与接收线圈相关联的接收器中对该电压进行采样。通过接收器输出的样本被记录并且构成采集数据。控制数据采集细节的参数构成“扫描协议”。

在被称为图像重建的图像生成的第二步骤中，根据在第一步骤中采集的数据来计算或重建图像。图像是表示对视场中的磁性纳米粒子的位置相关的浓度的采样近似的数据的离散3D阵列。一般通过计算机来执行重建，所述计算机运行适当的计算机程序。计算机和计算机程序实现重建算法。重建算法是基于数据采集的数学模型的。正如所有重建成像方法，该模型能够被公式化为作用于采集数据的积分算子；重建算法试图尽可能地撤销模型的动作。

这样的MPI装置和方法具有它们能够被用于以非破坏性的方式来检查任意检查对象，例如人体并且具有高空间分辨率的优点，两者靠近表面并且远离检查对象的表面。在DE10151778A1和在Gleich,B.和Weizenecker,J.的“Tomographic imaging using thenonlinear response of magnetic particles”(Nature，第435卷，第1214至1217页，2005年)中公知并且已经首次描述了这样的装置和方法，其中，也一般地描述了重建原理。在该出版物中描述的用于磁性粒子成像(MPI)的装置和方法利用小磁性粒子的非线性磁化曲线的优点。