[发明专利]用于测量检查对象的内压的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用引入检查对象中的磁性压力测量装置测量检查对象的内压，尤其是血管中的内压的设备和方法。此外，本发明涉及用于这种设备中的这种磁性压力测量装置。此外，本发明涉及在计算机上实施所述方法和控制这种设备的计算机程序。

背景技术

血管的内压测量，尤其是肺动脉中的内压测量在现代医学中起到决定性作用。肺动脉的压力测量值是肺和心脏功能评估的重要量。肺动脉中的这种压力测量值用于诊断休克状态、原发性肺动脉高压症、肺栓子(embolus)或其他严重的左心室衰退。

令人遗憾的是，仅能够利用昂贵的导管过程来可靠地测量肺动脉压。在医学中，这种过程通常称为肺动脉导管插入术或称为Swan-Ganz导管。

根据这种过程，通过大静脉，常常是颈内静脉、锁骨下静脉或股静脉。从这一进入侧开始，引导其通过心脏的右心房、右心室，随后进入肺动脉中。标准的肺动脉导管有两个管腔，并且在其尖端装备有可膨胀的气囊，气囊便于通过血流将其放置到肺动脉中。气囊在膨胀时使导管“楔入”小的肺血管中。经过这样的楔入，导管能够提供心脏左心房中的压力测量值。

令人遗憾的是，由于其侵入式的复杂特性，这种过程并非毫无风险，并发症可能会威胁生命。它可能导致心律失常、肺动脉破裂、血栓形成、感染、气胸、流血和其他问题。因此很多医师会尽少地使用它。当然，知道其他间接方法，像动脉气体水平和超声波，以测量肺动脉中的压力，但它们仅仅给出了对疾病的有价值审视，而没有确定性的答案。至今仍未发现可靠的非侵入式方法。

磁性粒子成像(MPI)是一种新兴的医疗成像模态。第一个版本的MPI是二维的，因为它们产生二维图像。当前和将来的版本将是三维(3D)的。如果在针对单个3D图像的数据采集期间对象不显著改变，可以通过将3D图像的时间序列组合成电影来产生非静态对象的时间相关的图像或4D图像。

MPI是一种重建式成像方法，像计算断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)那样。因此，分两个步骤产生对象的感兴趣体积的MP图像。被称为数据采集的第一步骤是利用MPI扫描器执行的。MPI扫描器具有产生静态磁梯度场的器件，该静态磁梯度场称为“选择场”，其在扫描器的等中心处具有单个无场点(FFP)。此外，扫描器具有产生时间相关、空间上接近均匀的磁场的器件。实际上，这种场是通过将称为“驱动场”的以小振幅快速变化的场与称为“聚焦场”的以大振幅缓慢变化的场叠加而获得的。通过向静态选择场添加时间相关驱动场和聚焦场，可以在等中心周围的整个扫描体积内沿着预定FFP轨迹移动FFP。扫描器还具有一个或多个(例如三个)接收线圈的布置，并且能够记录这些线圈中感生出的任何电压。为了进行数据采集，将要成像的对象放置在扫描器中，使得对象的感兴趣体积被扫描器的视场包围，扫描器的视场是扫描体积的子集。

对象必须包含磁性纳米粒子；如果对象是动物或患者，在扫描之前和/或期间为动物或患者施用含这种粒子的造影剂。在数据采集期间，MPI扫描器沿着专门选择的轨迹引导FFP，该轨迹描绘出扫描体积，或至少描绘出视场。对象之内的磁性纳米粒子经受变化的磁场并通过改变其磁化强度(magnetization)来做出响应。纳米粒子变化的磁化强度在每个接收线圈中诱发时间相关的电压。在与接收线圈相关联的接收器中对这个电压进行采样。接收器输出的样本被记录并构成采集的数据。控制数据采集的细节的参数构成扫描规程。

产生图像的第二步骤中(称为图像重建)，从在第一步骤中采集的数据计算或重建图像。图像是离散的3D数据阵列，其表示视场中磁性纳米粒子的位置相关的浓度的采样近似。通常由执行适当计算机程序的计算机执行重建。计算机和计算机程序实现重建算法。重建算法基于数据采集的数学模型。像所有重建式成像方法那样，这种模型是一种作用于采集的数据的积分算子；重建算法尝试尽可能地消除该模型的作用。

这种MPI设备和方法有如下优势，即可以使用它们以非破坏性方式检查任意的检查对象，例如人体，而不会造成任何损伤，并具有高的空间分辨率，在接近检查对象的表面和远离其表面时都是如此。这样的布置和方法在如下文献中可大致了解并首次进行了描述：DE 10151778A1，以及Gleich，B.和Weizenecker，J.(2005)，“Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles”，Nature，vol.435，pp.1214-1217。这篇公开中描述的用于磁性粒子成像(MPI)的布置和方法利用了小磁性粒子的非线性磁化曲线。

发明内容