[发明专利]MPI中的背景去除

说明书

技术领域

本发明涉及一种装置和方法，用于检测视场中的磁性颗粒，其能够去除背景信号。本发明尤其涉及磁性颗粒成像的领域。

背景技术

磁性颗粒成像(MPI)是一种新兴的医疗成像模态。MPI的最初版本是二维的，其中其产生二维图像。较新的版本是三维(3D)的。能够通过将3D图像的时域序列结合成影片而建立非静态对象的四维图像，其前提是对象在单幅3D图像的数据采集期间没有发生显著变化。

MPI是一种重建式成像方法，像计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)。因此，分两个步骤生成对象的感兴趣体积的MP图像。使用MPI扫描器执行被称为数据采集的第一步骤。MPI扫描器具有生成被称为“选择场”的静态磁梯度场的器件，所述的静态磁梯度场在扫描器的等中心处具有(单个)无场点(FFP)或无场线(FFL)。此外，这种FFP(或者FFL；在下文中提到“FFP”一般应当被理解为是指FFP或FFL)被具有低磁场强度的第一子区包围，该第一子区又被具有较高磁场强度的第二子区包围。此外，扫描器具有生成时间相关的在空间上近乎均匀的磁场的器件。实际上，这一场是通过使具有小幅度的快速变化的场(称为“驱动场”)与具有大幅度的缓慢变化的场(称为“聚焦场”)叠加而得到的。通过向静态选择场增加时间相关的驱动和聚焦场，可以使FFP沿贯穿围绕等中心的“扫描体积”的预定FFP轨迹移动。扫描器还具有一个或多个，例如三个接收线圈的布置，从而能够记录在这些线圈中感生的任何电压。对于数据采集而言，将所要成像的对象安置到扫描器中，使得对象的感兴趣体积被扫描器的视场包围，所述视场是扫描体积的子集。

对象必须含有磁性纳米颗粒或其他磁性非线性材料；如果所述对象为动物或患者，那么在扫描之前向动物或患者施用含有这样的颗粒的造影剂。在数据采集期间，MPI扫描器使FFP沿有意选择的轨迹移动，所述轨迹将描出/覆盖扫描体积或者至少描出/覆盖视场。对象内的磁性纳米颗粒经历变化的磁场，并且通过改变其磁化而做出响应。纳米颗粒的变化的磁化将在每个接收线圈中感生出时间相关的电压。在与接收线圈相关联的接收器中对这种电压采样。记录由接收器输出的样本，所述样本构成了采集数据。控制数据采集的细节的参数构成了“扫描协议”。

在图像生成的被称为图像重建的第二步骤中，由在第一步骤中采集的数据计算或重建图像。图像为离散的3D数据阵列，其表示处于视场中的磁性纳米颗粒的位置相关浓度的采样近似。一般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。与所有重建式成像方法的情况一样，能够将这种模型表达为作用于所采集的数据的积分算子；重建算法尝试在尽可能的程度上消除模型的作用。

这样的MPI装置和方法的优点在于，其能够用于以非破坏性方式，以高空间分辨率对诸如人体的任意检查对象进行检查，所述检查既可以接近检查对象的表面，也可以远离其表面。这样的装置和方法一般是已知的，在DE10151778A1和Gleich,B.and Weizenecker,J.(2005)的文章“Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles”(Nature，第435卷，第1214-1217页)中对其做出了首次描述，其中，也对重建原理给出了大体的描述。在该文献中描述的用于磁性颗粒成像(MPI)的装置和方法利用了小的磁性颗粒的非线性磁化曲线。

在MPI校准扫描和对象扫描中都会出现的背景信号变化和乱真信号能够强烈影响图像质量。不同的背景信号源表现出不同的谱行为，使得背景信号贡献在所测量的带宽上分布不均匀，而是在不同频率分量之间有强度和时间模式的变化。

此外，到目前为止，描述的MPI装置和方法的设计对于人类而言还不是最佳的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测视场中的磁性颗粒的装置和方法，其能够检查更大的受检者(人类、动物)，尤其是成年人，并允许去除背景信号。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于影响和/或检测视场中的磁性颗粒的装置，所述装置包括：

-包括选择场信号发生器单元和选择场元件的选择器件，所述选择器件用于生成具有其磁场强度的空间团的磁选择场，使得在所述视场中形成具有低磁场强度的、所述磁性颗粒的磁化不饱和的第一子区和具有较高磁场强度的、所述磁性颗粒的磁化饱和的第二子区，