通过mpi法和mri法对测量目标进行顺序检查的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于通过MPI(=磁粒子成像"Ma即eticParticleImaging")和 通过MRI(=磁共振成像"MagneticResonanceImaging")交替地检查测量目标的装置，包 括至少两个产生磁场的元件，其中，所述装置具有用于MRI运行的第一检查腔和用于MPI运 行的第二检查腔，在第一检查腔中产生均匀的磁场，在第二检查腔中产生在空间上强烈变 化的磁场分布，所述磁场分布的场向量在所有空间点上在方向和/或数值上是不同的并且 在一个空间点处包括场数值零，其中，所述装置包含电子式的驱动场线圈系统，用于产生驱 动场，化及包含电阻式的MRI梯度线圈系统。
【背景技术】
[0002] 该种装置由参考文献[3](Weizenecker etal.，2009)已知。
[0003] 最近数十年W来发明了大量断层摄影成像方法，例如1969年化unsfield的计算 机断层摄影（CT)、1973年Lauterbur和Mansfield的磁共振断层摄影（MRI)或1975年 Ter-Pogossian和化elps的正子发射断层摄影（PET)。由于硬件、序列算法和/或重建算 法的不断发展，在目前的医学诊断中，成像方法占据越来越重要的位置。通过将各个成像方 法组合成所谓的混合系统（例如在诊疗实践中2001年W来使用的PET-CT和2010年W来 使用的MRI-PET)可W通过成像方法进一步提高诊断的效力。所有混合系统的基础都在于， 将各个模块互补的信息协同地组合和/或W图形形式叠加。该样例如将PET-CT混合系统 的CT数据用于病理形态学信息，而将阳T数据用于衰减校正。
[0004] 2001年，Gleich和WeizenScker利用磁粒子成像（MPI)发明了另一种断层摄 影成像方法值E10151778A1)。该种新型的快速法阵的立体成像方法用于检测所施加的超顺 磁性纳米颗粒（SPI0)的空间分布。该种方法提供了空间分辨能力W及高的时间分辨能力 (见参考文献[1-3])。
[000引MPI的基本原理W通过在时间上变化的具有激励频率fO的磁场、即所谓的"驱动 场"值巧对纳米颗粒的激励为基础。通过SIP0的非线性的磁化曲线作为颗粒响应形成频 率为fO的谐波，所述谐波通过接收线圈检测并用于图像构建。由于组织对于激励频率fO 具有可忽略地小的非线性响应，该种方法通过仅获取颗粒响应（Partikelantwort)而提供 了高对比度。空间编码基于该样的效应，即，从确定的磁场强度起，颗粒磁化达到饱和。通 过频率为fO的磁激励，饱和的SPI0的磁化仅发生极小的变化并且该种磁化此后不再或基 本不再对颗粒响应有所贡献。为了利用所述饱和效应，产生静态的、具有无场点（FF巧的磁 场梯度，即所谓的"选择场"（S巧。从FFP出发，磁场强度沿所有空间方向升高。
[0006] 该种磁场分布例如可W通过具有相反的磁化方向的永磁体或通过麦克斯韦尔电 磁线圈对产生。由于饱和效应，只有非常靠近FFP的颗粒被激励并且由此同时控制颗粒响 应。FFP的尺寸W及由此还有MPI法的灵敏度取决于颗粒进入饱和时的磁场强度W及SF的 梯度，磁场从FFP起W所述梯度升高（见参考文献[4、5])。为了允许实现立体成像，通过叠 加附加的磁场和/或通过测量目标的机械运动相对于测量目标控制FFP。
[0007]定量的方法MPI通过其高灵敏度w及其时间上的高分辨能力提供了有前景的在 分子和医学成像领域，例如细胞跟踪（celltracking)或癌症诊断W及在屯、血管诊断和血 管成像领域的非侵入式应用可能性。与其他成像方法，例如CT和MRI不同，目前所获得的 MPI图像数据组还具有较低的在毫米范围的空间分辨率。该种分辨率限制是由于目前可获 得的纳米颗粒W及技术上能实现的磁场梯度而存在的。此外，由仅对于所施加的纳米颗粒 具有高的灵敏度的数据能获得关于纳米颗粒的定量分布的结论，但所述结论仅包含病理形 态学信息。该使得确定所测得的颗粒分布与其病理形态学的形成地点的对应关系非常困 难。
[000引其他立体成像方法，例如在临床中长期W来使用的MRI法，最佳地适于检测高分 辨率的病理形态学信息。MRI技术基于非常均匀的磁场，即所谓的极化场（P巧W及在无 线电频率范围中的电磁交变场，利用所述电磁交变场激励测量目标的确定原子核发生谐振 (见参考文献[6])。被激励的原子核又发出电磁交变场，所述电磁交变场在接收线圈中感 应生成电信号。通过使用多种磁场梯度对所述信号进行空间编码，并且所述信号可W通过 合适的算法重建。MRI不仅允许获得空间上高分辨率的具有多种软组织对比度的解剖学 信息，而且提供其他不同的技术，该些技术允许访问很多生理参数，例如水分扩散或透过性
[6]。此外，在使用MR光谱成像时，可W在空间上显示新陈代谢过程和生物化学过程。与MPI不同，MRI技术是一种灵敏度较低并且缓慢的成像方法，采集时间在数秒至数分钟的范 围。
[0009] 由于该两种立体成像模式独特的特性，MPI和MRI在其信息内容上基本上是互补 的。可W通过组合该两种方法和协同地利用其特性，即MPI技术的高灵敏度W及时间上的 分辨能力和MRI技术的多种软组织对比度W及由此还有出色的病理形态学信息来实现优 异的诊断效力。两种互补的图像数据组的叠加/融合目前为止只是通过两个单独或独立的 MPI和MRI模块来实现（见参考文献巧])，因为目前在世界范围内还没有提供该两种模块 整体的组合装置（混合仪器）。
[0010] 但使用两个单独的模块会带来一些困难。该些困难主要包括两个具有不同的参 考坐标的数据组的共同记录化O-Registrierung)，所述共同记录由于测量目标从一个模 块向另一个模块的转移或运输导致的基本上不可避免的移动和变形而变得困难。此外， 模块间运输还降低了两个数据组在时间范围内的直接关联度。此外例如在小动物研究 化leintierstudien)中还会出现其他运输问题，其前提是对实验动物进行连续的麻醉。提 供两个独立的模块同时还意味着高的成本和空间耗费。
[0011] 在本发明的申请日之前尚未公开的较早的德国专利申请DE 102012 216 357. 3 中部分地提及了上述问题。该里记载了一种整体构成的混合系统，其中，主磁线圈系统具有 至少一个产生磁场的元件，所述元件在MRI检查空间W及在MPI检查空间中都产生对于两 个检查空间不可缺少的磁场分量。利用该种整体构成的混合系统，可W产生该样的磁场分 布，该磁场分布能同时满足MRI和MPI模块的要求，其中，两个检查空间的中屯、没有落于相 同的空间点并且两个检查空间不重叠。由于该些特征，测量目标的移位是强制性必需的，该 种移位使得两个数据组的共同记录变得困难。两中检查时间上的顺序也受到所述移位的限 制。
[001引在US2012/01 19739A1中同样提及了MPI与MRI的组合W及此时所出现的问题， 特别是对于该两种测量方法产生磁场的线圈具有明显不同的必需的几何结构。该些困难根 据US2012/01 19739A1的教导通过使用预极化的MRI来克服。
【发明内容】
[0013] 与此相对，本发明的目的在于，经济地且利用尽可能简单的技术手段来改进具有 前面限定的特征的所述类型的装置，使得在将两个模块可切换地组合在一个整体构成的混 合仪器中时能够减轻或避免上面所述的困难，其中简化了或者甚至可W取消测量目标的移 位。
[0014] 所述目的根据本发明通过按权利要求1的装置来实现，所述装置的特征在于，所 述装置包括绕Z轴设置的主磁线圈系统，所述主磁线圈系统具有两个同轴的、关于垂直于 Z轴的通过第一检查空间的中平面镜像对称设置的分线圈系统，第一和第二检查空间至少 部分地重叠，设有极性变换装置，用于使通过其中一个分线圈系统的电流发生极性变换， W及主磁线圈系统设计成，使得在分线圈的极性相同时在第一检查空间中产生至少6阶 (化化ng)的均匀磁场，W及在极性相反时在第二检查空间中产生在空间上强烈变化的磁场 分布。
[0015] 利用本发明提出了一种可能的磁系统布置结构，该磁系统布置结构既能满足MRI 成像的要求，也能满足MPI成像的要求。两个重叠的检查区域使得能够最佳地利用可供使 用的测量空间。
[0016] 根据本发明的装置提供了很多优点并且使得能够相对于现有技术实现明显改进 的运行W及获得