专利名称：用于检测和/或定位作用区域中的磁性材料的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于检测和/或定位作用区域中的磁性材料的设备。此外，本发明涉及用于在这样的设备中使用的处理器。另外，本发明涉及对应方法并且涉及用于控制该设备的计算机程序。
背景技术：
从德国专利申请DE 10151778A1中已知这种类型的设备。在该出版物所描述的设备中，首先，生成具有磁场强度的空间分布的磁场，使得在检查区中形成具有相对低磁场强度的第一子区和具有相对高磁场强度的第二子区。随后，移动在检查区中子区的空间位置， 使得检查区中粒子的磁化强度局部改变。记录取决于检查区中的磁化强度的信号，该磁化强度受子区的空间位置移动的影响，并且从这些信号中提取出关于检查区中磁性粒子的空间分布的信息，使得能够形成检查区的图像。这种设备的优点在于能够使用它以非破坏性方式且不造成任何损伤、并且具有高空间分辨率、既可接近检查对象表面又可远离检查对象表面对诸如人体的任意检查对象进行检查。类似的设备和方法从Gleich，B.和 Weizenecker，J. (2005)的 “^Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles", nature, vol. 435, 30June 2005，pp. 1214-1217中已知。在该出版物中描述的用于磁性粒子成像(MPI)的设备和方法利用了小磁性粒子的非线性磁化强度曲线。MPI是用于对磁性纳米粒子的分布进行成像的方法，其将高灵敏度与快速动态成像能力相结合，使得它成为医疗成像应用中有前景的候选方法。MPI应用基于局部激励过程的动态移位的新的信号编码方法，并且允许快速体积成像。然而，与已建立的类似MRI和CT 的成像模态形成相比，还没有找到简单的、从所采集的数据中重建图像的数学变换。因此， MPI图像重建需要这样的“系统函数”的认知，其描述系统对粒子的给定空间分布的响应，即将粒子位置映射到频率响应。为了解决重建问题，必须对系统函数求逆，这通常需要一些正则化方案。能够通过在对应于图像像素或体素数目的大量空间位置处测量类点采样的磁化强度响应在实验上确定系统函数。该校准程序需要非常长的采集时间，并且还提供受噪声污染的系统函数。由于系统函数矩阵的大尺寸，解决求逆重建问题也是非常耗时的，并且需要大量计算机内存。同时，为了获得合理的信噪比(SNR)，也需要大量采集时间。
发明内容
本发明的目的是提供用于检测和/或定位磁性作用区域中的材料的设备和方法， 通过其能够增大SNR。优选地，所提出的设备和方法还需要更少用于系统函数的系统函数数据采集和/或用于图像重建的时间，以及/或者更少用于存储系统函数的系统函数数据的存储空间。此外，应该提供对应的处理器和处理方法以及用于设备控制的计算机程序。在本发明的第一方面中，提出了如权利要求1中所定义的设备，包括
-选择装置，用于生成磁选择场，在该磁选择场的磁场强度空间中的模式使得在作用区域中形成具有低磁场强度的第一子区和具有高磁场强度的第二子区，-驱动装置，用于借助于磁驱动场改变作用区域中的两个子区的空间位置、使得磁性材料的磁化强度局部改变，-接收装置，用于采集检测信号，该检测信号取决于作用区域中的磁化强度，该磁化强度受第一和第二子区的空间位置改变的影响，-存储装置，用于存储设备的系统函数的测得的系统函数数据的至少一个子集，所述系统函数包括对磁性材料的空间位置和对所述设备的系统响应之间的关系进行描述的系统函数数据集，以及为了采集所述系统函数数据移动所述第一子区所沿着的轨迹，-处理装置，用于通过使用关于系统函数的结构的额外认知对所述测得的系统函数数据进行处理以生成具有比所述测得的系统函数数据更高的SNR的经处理的系统函数数据，以及-重建装置，用于从检测信号和所述经处理的系统函数数据重建磁性材料在作用区域中的空间分布。在本发明的第二方面中，提出了如权利要求7中所述的、用于在如权利要求1中所述的用于检测和/或定位作用区域中的磁性材料的设备中使用的处理器，所述处理器适于通过使用关于系统函数结构的额外认知对测得的系统函数数据进行处理生成具有比所述测得的系统函数数据更高SNR的经处理的系统函数数据。在本发明的另一个方面中，提出了如权利要求8和9中所定义的对应方法。在本发明的另一个方面中，提出了包括程序代码模块的计算机程序，当在计算机上执行所述计算机程序时，该程序代码模块用于使计算机控制如权利要求1所述的设备、 以便执行如权利要求8或9中所述的方法的步骤。在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应该理解，所述方法和计算机程序具有与所要求的设备相似和/或相同的优选实施例，如在从属权利要求中所定义的那样。从信号编码过程的理论理解中，已经获得对系统函数的结构的深刻理解，可以使用其加速系统函数采集和/或甚至模拟部分或者全部系统函数。还能够使用关于矩阵结构的信息找到更紧凑的系统函数表示，其有助于减少内存需求并且加速重建。此外，能够使用从数据引导到图像的数学变换的识别来加速重建过程。最后，使用关于系统函数的属性的认知增大SNR。根据本发明的第一方面，利用了该总体思路增大SNR。具体而言，在重建中使用关于系统函数的结构的认知。如在优选实施例中所定义的，该认知可以包括出现在系统函数的频率分量中的简单空间对称，或者关于空间分量中频谱冗余的信息。可以从MPI编码方案的解析分析或者编码过程仿真中得到该认知，二者都用于设备的给定组合，即扫描仪设置、具有低磁场强度的第一子区的移动轨迹(也称为“场自由点”，FFP)和磁性材料。根据优选实施例，所述处理装置适于对在由于存在于完整系统函数的频率分量中的空间对称性特别是空间镜像对称而共享相同的信息的不同空间位置处采集的信号进行组合、特别是平均。该空间对称性不仅能够通过实际测量获得还可以使用对轨迹(及其对称性)、粒子磁化强度曲线、以及设备设置(及其对称性)的认知从理论考虑获得，该设备特别是其选择装置、驱动装置和接收装置。例如，对于具有郎之万粒子的利萨如(Lissajous) 轨迹，观测到具有良好定义的频率相关宇称的空间镜像对称。由于对称性，相同的信息存在于完整系统函数中的不同空间位置处，对其进行诸如平均的组合以便增大系统函数的SNR。根据另一个实施例，所述处理装置适于将完整系统函数数据的具有相似的空间信息的频率分量求和。由于多个驱动场频率包括在场自由点移动中，所以由非线性粒子响应产生的信号包含这些频率的求和以及求差。各个频率分量共享相同的空间模式，并且因此能够无信息损失对其进行组合。这导致系统函数矩阵中行的数目减少。优选地，所述接收装置适于通过检测信号采集设备的系统函数的完整系统函数数据，同时随后将所述磁性材料的探头放置在所述作用区域中的多个不同位置处，并且所述存储装置适于存储完整系统函数数据。这种采集与来自诸如患者的(实际)检查对象的信号采集没有很多不同，特别是关于FFP经过作用区域的移动，即关于所使用的轨迹，除了根据本发明将探头移动到(与固定检查对象相反)覆盖作用区域的网格的所有位置之外。根据另一些实施例，不强制使完整系统函数数据已经可用(或者对其进行完整采集以便生成经处理的具有更高SNR的系统函数数据)，但是也可能从全部系统函数数据的可用子集开始。为了仅采集系统函数数据的子集，不将探头移动到覆盖作用区域的网络的所有位置，而是仅移动到其缩减点集。根据这些实施例之一，所述处理装置适于对在由于存在于全部系统函数数据的可用子集的频率分量中的空间对称性特别是空间镜像对称性而共享相同的信息的不同空间位置处采集的信号进行组合、特别是平均，并且所述处理装置适于通过使用所述空间对称性从经组合的信号中重建完整系统函数。例如，可以采集一半系统函数数据，并且利用该子集，可以执行对来自诸如两个相邻四分象限或者八分象限的两个区域的可用系统函数数据进行平均的步骤。从这些经平均的系统函数数据中，可以通过使用关于系统函数结构的额外的信息确定完整系统函数数据集。根据另一个实施例，所述处理装置适于将完整系统函数数据的可用子集的频率分量与相似空间信息进行求和，并且适于通过使用存在于频率分量中的所述空间信息从经求和的频率分量重建完整系统函数。对于为了信号采集放置探头以采集系统函数数据的所述子集的位置，存在许多不同的选择。根据有利实施例，多个位置位于所述作用区域的四分象限或者八分象限中，或者以交错方式分布在作用区域上。
参考在下文中所描述的实施例，本发明的这些以及其它方面将显而易见并且被阐明。在下列图中图1示出了根据本发明的设备；图2示出了由根据本发明的设备产生的场线模式的示例；图3示出了存在于作用区域中的磁性粒子的放大视图；
图如和4b示出了这些粒子的磁化强度特性；图5示出了根据本发明的设备的方框图；图6示出了时间相关的检测信号s (t)及其频谱& ；
6
图7示出了对于不同驱动场和粒子磁化强度曲线的粒子磁化强度响应M(t)、所采集的时间信号s (t)、以及幅度谱分量& ；图8示出了对理想粒子响应和选择场偏移量之间的关系进行图示说明的图；图9示出了对于谐波驱动场结合恒定梯度选择场的频谱信号分量的空间相关性进行图示说明的图；图10示出了对关于Hz场分量的理想粒子磁化强度的导数进行图示说明的图；图11示出了对沿着ζ方向的中心线的ID FFP运动的不同谐波处的理想粒子系统函数进行图示说明的图；图12示出了对用于具有χ/ζ频率比Μ/25的2D利萨如FFP运动的理想粒子系统函数的连续频率分量进行图示说明的图；图13示出了 2D切比雪夫函数的图片表；图14示出了对于第一个256基本集分量的正交曲线图；图15示出了 64X64样本图像以及来自展开到切比雪夫和系统函数分量的重建； 以及图16-19图示说明了系统函数矩阵或者其部件的使用，用于根据已知方法并且根据本发明的实施例进行重建。
具体实施例方式图1示出了要借助于根据本发明的设备10检查的任意对象。图1中的参考数字 350代表对象，在本例中，是人类或者动物患者，将其布置在患者台上，这里仅示出了患者台的顶部的部分。在应用根据本发明的方法之前，将磁性粒子100(图1中未示出)布置在本发明性设备10的作用区域300中。尤其在对诸如肿瘤的治疗和/或诊断处置之前，例如借助于注射到患者350身体内的、包含磁性粒子100的液体(未示出)将磁性粒子100放置在作用区域300中。作为本发明的实施例的示例，在图2中示出了设备10，包括形成选择装置210的多个线圈，其范围定义了也称为治疗区域300的作用区域300。例如，将选择装置210布置在患者350之上和之下，或者台顶部之上和之下。例如，选择装置210包括第一对线圈210’、 210”，每个包括两个相同构造的绕组210’和210”，将其同轴布置在患者350之上和之下，并且被相等电流、尤其是方向相反的电流穿过。在下文中将第一线圈对210’、210”一起称为选择装置210。在该情况下优选使用直流电流。选择装置210生成磁选择场211，其通常是在图2中用场线代表的梯度磁场。在选择装置210的线圈对的(例如，垂直)轴线方向中具有基本上恒定的梯度，并且在该轴上的点处到达零值。从该场自由点(在图2中没有单独示出)开始，磁选择场211的场强在所有3个空间方向中随着距离场自由点的距离增大而增大。在第一子区301或者通过在场自由点周围的虚线代表的区域301中，场强很小以至于在该第一子区301中出现的粒子100的磁化强度是不饱和的，而在第二子区302(在区域301之外)中存在的粒子100的磁化强度在饱和状态中。作用区域300的场自由点或者第一子区301优选是空间相关区域，它还可以是点状区域或者线状或平面区域。在第二子区302中(即在第一子区301外面的作用区域300的剩余部分)，磁场强度足够强，以使粒子100保持在饱和状态中。通过改变两个子区301、302在作用区域300中的位置，作用区域300中的(总体)磁化强度改变。通过测量作用区域300中的磁化强度或者受磁化强度影响的物理参数，能够获得关于作用区域中磁性粒子的空间分布的信息。为了改变作用区域300中两个子区301、302的相对空间位置，将另一个称之为磁驱动场221的磁场叠加到作用区域300中，或者作用区域300的至少部分中的选择场211。图3示出了与本发明的设备10 —起使用的类型的磁性粒子10的示例。例如，它包括玻璃(例如)的球形基底101，其带有软磁性层102，软磁性层102的厚度例如为5nm， 并且由诸如铁镍合金(例如，坡莫合金)组成。可以借助于诸如涂层103来覆盖该层，涂层 103保护粒子100免受诸如酸类的化学和/或物理侵蚀环境侵害。为了这些粒子100的磁化强度饱和所需的磁选择场211的磁场强度取决于诸如粒子100的直径、为磁性层102所使用的磁性材料、以及其它参数的各个参数。在诸如直径10 μ m的情况下，需要大约800A/m (对应于大约ImT通量)的磁场，而在直径100 μ m的情况下，80A/m的磁场就足够了。当选择具有较低饱和磁化强度的材料的涂层102时或者当层102的厚度减小时，甚至获得更小的值。对于优选的磁性粒子100的更多细节，这里通过参考并入了 DE10151778的对应部分，特别是要求了 DE 10151778的优选权的EP 1304542A2的16-20段以及57-61段。第一子区301的大小一方面取决于磁选择场211的梯度强度，而另一方面取决于饱和所需磁场的场强。为了磁性粒子100在80A/m磁场强度和磁选择场211场强(在给定空间方向中的)总计160103A/m2的梯度上的充分饱和，粒子100在其中磁化强度不饱和的第一子区301(在给定空间方向中)具有大约Imm的维度。当把在下文中称为磁驱动场221的另一个磁场叠加到作用区域300中的磁选择场 210上时，第一子区301在该磁驱动场221的方向上相对于第二子区302移位；该移位的程度随着磁驱动场221的强度增大而增大。当所叠加的磁驱动场221在时间上可变时，第一子区301的位置据此在时间和空间中改变。这有利于对从位于第一子区301中的磁性粒子 100在与磁驱动场221变化的频带不同的另一个频带中(移位到更高频率)接收或者检测信号。这是可能的，因为由于作为磁化强度特性的非线性的结果引起的在作用区域300中磁性粒子100的磁化强度的改变，出现了磁驱动场221频率的更高次谐波的频率分量。为了生成对于空间中的任意给定方向的这些磁驱动场221，提供了另外三个线圈对，称为第二线圈对220’、第三线圈对220”和第四线圈对220”’，在下文中将其一起称为驱动装置220。例如，第二线圈对220’生成在第一线圈对210’、210”或者选择装置210的线圈轴线方向中延伸的、即例如垂直的磁驱动场221分量。为了这个目的，用在相同方向中的相等电流穿过第二线圈对220’的绕组。能够借助于第二线圈对220’实现的效果，还可以在原理上通过在第一线圈对210’、210”中的相反的、相等电流上叠加相同方向的电流、使得电流在一个线圈中减小并且在另一个线圈中增大来实现。然而，尤其是为了具有较高信噪比的信号解释的目的，当由选择装置210和驱动装置220的独立线圈对来生成在时间上恒定(或者准恒定)的选择场211(也称为梯度磁性场)和在时间上可变的垂直磁驱动场时， 这可能是有利的。为了生成在空间中的不同方向中延伸的磁驱动场221的分量，例如，在作用区域 300(或者患者350)的纵向方向中水平延伸以及在垂直于纵向的方向中延伸，提供了另外两个线圈对220”、220”’。如果为了该目的使用赫尔姆霍茨型的第三和第四线圈对220”、220”’ (类似用于选择装置210和驱动装置220的线圈对)，将必须将这些线圈对分别布置在治疗区域的左侧和右侧、或者该区域的前面和后面。这将影响作用区域300或者治疗区域300的可达性。因此，也将第三和/或第四线圈对220”、220”’布置在作用区域300的上面和下面，并且因此，它们的绕组构造必须与第二线圈对220’的绕组构造不同。然而，这种类型的线圈从具有开放磁体(开放MRI)的磁共振设备领域中是已知的，在开放磁体中射频 (RF)线圈对位于治疗区域之上和之下，所述RF线圈对能够生成水平的、在时间上可变的磁场。因此，在这里不需要进一步详细描述这种线圈的结构。根据本发明的设备10还包括仅在图1中示意性示出的接收装置230。接收装置 230通常包括能够对由作用区域300中的磁性粒子100的磁化强度模式感生的信号进行检测的线圈。然而，这种类型的线圈从磁共振设备领域中是已知的，磁共振设备中，例如，为了使信噪比尽可能高，射频(RF)线圈对位于作用区域300周围。因此，在这里不需要进一步详细描述这种线圈的结构。在对于图1中所示的选择装置210的备选实施例中，能够使用永久磁体(未示出) 生成梯度磁选择场211。在这种(相对)永久磁体(未示出)的两极之间的空间中，形成与图2(即，当相对极具有相同极性时)的磁场相似的磁场。在根据本发明的设备的另一个备选实施例中，选择装置210包括至少一个永久磁体和如图2中所描述的至少一个线圈210’、 210”。通常用于或者用在选择装置210、驱动装置220和接收装置230中的不同分量中的频率范围大致如下由选择装置210生成的磁场要么根本不随时间改变，要么改变相比较而言很低，优选在大约IHz和大约IOOHz之间。由驱动装置220生成的磁场优选在大约 25kHz和大约IOOkHz之间改变。被认为灵敏的接收装置的磁场改变优选在大约50kHz到大约IOMHz的频率范围内。图如和4b示出了磁化强度特性，即，粒子100的磁化强度M根据在这种粒子的散布中该粒子100位置处的场强H的改变(在图如和4b中未示出)。看起来磁化强度M在超过场强+H。和低于场强-H。之后不再改变，这意味着到达了饱和磁化强度。磁化强度M在值+H。和-H。之间不饱和。图如图示说明了在粒子100位置处的正弦磁场H(t)的影响，其中，所得到的(即， “粒子100受到的”)正弦磁场H(t)的绝对值低于使粒子100磁性饱和所需的磁场强度，即在该情况下，没有激活另一个磁场。对于该情况，粒子100或者多个粒子100的磁化强度以磁场H(t)频率的节奏在其饱和值之间往复。用图如右手侧的参考M(t)代表所得到的磁化强度随时间的变化。看起来磁化强度还周期性变化，并且周期性地反转该粒子的磁化强度。在曲线中心处的虚线部分代表磁化强度M(t)根据正弦磁场H(t)的场强的近似平均变化。由于距离该中心线的偏差，当磁场H从-H。到+H。增大时磁化强度稍微向右延伸， 并且当磁场H从+H。到-H。减小时磁化强度稍微向左延伸。该已知效应被称为磁滞效应，其是用于产生热量的机制的基础。在曲线路径之间形成磁滞表面区域，并且其形状和大小取决于材料，该磁滞表面区域是用于在磁化强度变化时产生热量的措施。图4b示出了在其上叠加了静态磁场H1的正弦磁场H(t)的效果。因为磁化强度在饱和状态中，所以它实际上不受正弦磁场H(t)的影响。磁化强度M(t)在该区域处在时间上保持恒定。因此，磁场H(t)不造成磁化强度状态的改变。图5示出了图1中所示的设备10的方框图。在图5中示意性地示出了线圈对210’、 210”，并且为了清楚起见标以210。给线圈对(第一磁性装置)210提供来自可控电流源32 的DC电流，所述电流源受控制单元76控制。将控制单元76连接到计算机12，将计算机12 耦合到用于显示磁性粒子在检查区域中的分布的监视器13和诸如键盘14的输入单元14。将线圈对(第二磁性装置)220’、220”、220”’连接到电流放大器41、51、61，线圈对 220’、220”、220”’从这些电流放大器41、51、61接收它们的电流。在每种情况下，将电流放大器41、51、61依次连接到AC电流源42、52、62，AC电流源42、52、62限定了将要被放大的电流Ix、Iy、Iz的时间进程。AC电流源42、52、62受控制单元76控制。还在图5中示意性示出了接收线圈(接收装置)230。将接收线圈230中感生的信号馈给到滤波器单元71，借助于滤波器单元71对信号进行滤波。该滤波的目标是将由检查区域中受两个部分区域(301、30幻位置的改变影响的磁化强度引起的测量值从其它干扰信号中分离出来。为了这个目的，可以设计滤波器单元71，使得例如具有小于线圈对220’、 220”、220”’工作的时间频率、或者小于这些时间频率2倍的时间频率的信号不通过滤波器单元71。随后，经放大器单元72将信号发送到模拟/数字转换器73 (ADC)。将由模拟/数字转换器73产生的数字化信号馈给到图像处理单元(也称为重建装置)74，其根据这些信号以及在各个信号的接收期间所假定的第一磁场的第一部分区域301在检查区域中的各个位置和图像处理单元74从控制单元76获得的各个位置来重建磁性粒子的空间分布。最后，经控制单元76将磁性粒子的经重建的空间分布发送到计算机12，计算机12将其显示在监视器13上。该设备还包括诸如硬盘或者半导体存储器的存储装置75，存储装置75耦合到图像处理单元74用于存储设备10所采集的检测信号和系统函数数据。根据本发明，存储装置75适于存储设备的系统函数的测得的系统函数数据的至少一个子集，所述系统函数包括对磁性材料的空间位置和对于所述设备的系统响应之间的关系进行描述的系统函数数据集，以及为了采集所述系统函数数据，所述第一子区(FFP) 移动所沿着的轨迹。处理装置74 (能够将其实现为硬件、软件、或者其混合)适于通过使用关于系统函数结构的额外认知对测得的系统函数数据进行处理以生成经处理的、具有比所述测得的系统函数数据更高SNR的系统函数数据。在该实施例中，重建装置由与处理装置相同的单元74实现，但其还可以实现为独立单元，重建装置适于从检测信号和所述经处理的系统函数数据重建磁性材料在作用区域中的空间分布。如上所述，MPI应用一种新的基于局部激励过程的动态移位的信号编码方法，并且允许快速体积成像。然而，与已建立的像MRI和CT的成像模态相比，还没有识别出简单的、 从所采集的数据中重建图像的数学变换。因此，MPI图像重建需要描述了系统对给定粒子空间分布的响应，即，将粒子位置映射到频率响应的“系统函数”的认知。为了解决重建问题，必须对系统函数求逆，这通常需要一些正则化方案。目前为止，通过在对应于图像像素或体素数目的大量空间位置处测量类点采样的磁化强度响应在实验上确定系统函数。该校准程序需要非常长的采集时间，并且还提供受噪声污染的系统函数。由于系统函数矩阵的大尺寸，解决求逆重建问题也是非常耗时的，并且要求大量计算机内存。
从对信号编码过程的理论理解中，期望获得对系统函数结构的深刻理解。能够使用该认知加速系统函数采集或者甚至模拟部分或者全部系统函数。关于矩阵结构的信息还能够有助于找到更紧凑的系统函数表示，有助于减少内存需求并且加速重建。最后，从数据引导到图像的数学变换的识别将大大简化重建过程。接下来，将描述信号生成。在MPI中信号生成的基本原理依赖于铁磁性粒子对所施加的磁场H的非线性磁化强度响应M(H)。具有足够振幅的振荡驱动场Hd(t)导致粒子的磁化强度响应M(t)，其具有不同的、比驱动场更高次谐波的频谱。例如，如果使用谐波驱动场，驱动场频谱仅包含基频，而粒子响应还包含基频的倍数。包含在这些更高次谐波中的信息被用于MPI。在实验上，经接收线圈中感生的电压对粒子磁化强度的时间相关的改变进行测量。假定单一接收线圈具有灵敏度民0·)，根据法拉第定律，变化的磁化强度感生电压
权利要求
1.一种用于检测和定位作用区域(300)中的磁性材料(100)的设备(10)，该设备包括-选择装置010)，用于生成磁选择场011)，所述磁选择场(211)的磁场强度具有空间模式，从而在所述作用区域(300)中形成具有低磁场强度的第一子区(301)和具有较高磁场强度的第二子区(302)，-驱动装置020)，用于借助于磁驱动场(221)改变所述作用区域(300)中的所述两个子区(301、302)的空间位置，使得所述磁性材料(100)的磁化强度局部改变，-接收装置030)，用于采集检测信号，该检测信号取决于所述作用区域(300)中的所述磁化强度，该磁化强度受所述第一子区(301)和所述第二子区(302)的空间位置的改变的影响，-存储装置(75)，用于存储所述设备的系统函数的测得的系统函数数据的至少一个子集，所述系统函数包括对所述磁性材料的空间位置和对于所述设备的系统响应之间的关系进行描述的系统函数数据集，以及为了采集所述系统函数数据移动所述第一子区(301)所沿着的轨迹，-处理装置(74)，用于通过使用关于所述系统函数的结构的额外认知对所述测得的系统函数数据进行处理以生成具有比所述测得的系统函数数据更高的SNR的经处理的系统函数数据，以及-重建装置(74)，用于从所述检测信号和所述经处理的系统函数数据重建所述磁性材料(100)在所述作用区域(300)中的空间分布。
2.如权利要求1所述的设备(10)，其中，所述处理装置(74)适于对在由于存在于完整系统函数的频率分量中的空间对称性特别是空间镜像对称性而共享相同的信息的不同空间位置处采集的信号进行组合，特别是平均。
3.如权利要求1所述的设备(10)，其中，所述处理装置(74)适于将完整系统函数数据的具有类似的空间信息的频率分量求和。
4.如权利要求1所述的设备(10)，其中，所述接收装置(74)适于通过对信号进行检测来采集所述设备的系统函数的完整系统函数数据，而随后将所述磁性材料的探头放置在所述作用区域(300)中的多个不同位置处，并且其中，所述存储装置(7 适于存储所述完整系统函数数据。
5.如权利要求2所述的设备(10)，其中，所述处理装置(74)适于对在由于存在于完整系统函数数据的可用子集的频率分量中的空间对称性特别是空间镜像对称性而共享相同的信息的不同空间位置处采集的信号进行组合特别是平均，并且适于通过使用所述空间对称性从经组合的信号重建所述完整系统函数。
6.如权利要求1所述的设备(10)，其中，所述处理装置(74)适于将完整系统函数数据的可用子集的具有类似空间信息的频率分量求和，并且适于通过使用存在于所述频率分量中的所述空间信息从经求和的频率分量重建完整系统函数。
7.—种用在如权利要求1中所述的用于检测和/或定位作用区域(300)中的磁性材料 (100)的设备(10)中的处理器(74)，所述处理器适于通过使用关于所述系统函数的结构的额外认知对测得的系统函数数据进行处理以生成具有比所述测得的系统函数数据更高的 SNR的经处理的系统函数数据。
8.一种用于检测和/或定位作用区域(300)中的磁性材料(100)的方法，该方法包括下列步骤-生成磁选择场011)，所述磁选择场011)的磁场强度具有空间模式，从而在所述作用区域(300)中形成具有低磁场强度的第一子区(301)和具有较高磁场强度的第二子区 (302)，-借助于磁驱动场021)改变所述作用区域(300)中的所述两个子区(301、302)的空间位置使得所述磁性材料(100)的所述磁化强度局部改变，-采集检测信号，该检测信号取决于所述作用区域(300)中的所述磁化强度，该磁化强度受所述第一子区(301)和所述第二子区(302)的空间位置的改变的影响，-存储所述设备的系统函数的测得的系统函数数据的至少一个子集，所述系统函数包括对所述磁性材料的空间位置和对于所述设备的系统响应之间的关系进行描述的系统函数数据集，以及为了采集所述系统函数数据移动所述第一子区(301)所沿着的轨迹，-通过使用关于所述系统函数的结构的额外认知对所述测得的系统函数数据进行处理以生成具有比所述测得的系统函数数据更高的SNR的经处理的系统函数数据，以及-从所述检测信号和所述经处理的系统函数数据重建所述磁性材料(100)在所述作用区域(300)中的空间分布。
9.一种用在如权利要求8中所述的用于检测和/或定位作用区域(300)中的磁性材料(100)的方法中的处理方法，所述方法包括下列步骤通过使用对关于所述系统函数的结构的额外认知对测得的系统函数数据进行处理以生成具有比所述测得的系统函数数据更高的SNR的经处理的系统函数数据。
10.一种计算机程序，包括程序代码模块，所述程序代码模块用于使计算机控制如权利要求1中所述的设备，以便当在所述计算机上执行所述计算机程序时所述设备执行如权利要求8或9中所述的方法的步骤。
全文摘要
在磁性粒子成像(MPI)中，重建需要所谓系统函数的认知。该函数描述了空间位置和频率响应之间的关系，并且目前对于一种扫描仪设置和一种示踪剂材料测量一次。为了合理的分辨率和视场，系统函数变得非常大，这导致为了获得合理信噪比需要大量的采集时间。然而，系统函数具有能够用于改善信噪比的许多属性。根据本发明，为了该目的利用空间对称性和/或在不同频率处的相同响应。
文档编号A61B5/05GK102245094SQ200980149160
公开日2011年11月16日 申请日期2009年12月2日 优先权日2008年12月8日
发明者B·格莱希, J·E·拉米尔, J·魏岑埃克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司