[发明专利]用于确定磁性粒子的空间分配或空间分布的方法

说明书

本发明涉及一种MPI方法，从而在信号处理步骤中，采集具有总共为m·N个测量值Aq的m个MPI时间信号，其中q＝0，...，m·N‑1，并且在一个扫描周期内完成m个连续的采集循环，a)从所述扫描周期中选择图像采集周期，对于所述图像采集周期，通过连接即刻连续采集的n·N个测量值产生具有信号值z_j的复合时间信号z，其中j＝0，...，n·N‑1，n≤m，b)从所述复合时间信号z中确定校正的时间信号，并且确定所述校正的时间信号包括开窗口、傅立叶变换以及通过消除经开窗口的复合时间信号的傅立叶变换的中间频率来减少频率值的数目。

技术领域

本发明涉及一种用于借助于MPI(磁性粒子成像)测量设备确定磁性粒子在特定的分析体积内的空间分布的方法。

背景技术

从例如参考文献[01]中得知这种方法。

磁性粒子成像(被缩写成“MPI”)是一种成像方法，其允许确定超顺磁性纳米粒子(这里用术语磁性粒子表示)的空间分布。这通过使分析体积中的磁性粒子经历不同的静态和动态磁场并且借助于接收设备检测磁性粒子的磁化变化而进行。接收设备通常配备有用于主要信号检测的接收线圈，并且进一步包舍电子的和/或软件部件，用于记录的测量信号的信号数字化，并且用于记录的测量信号的模拟和数字调节以及处理。利用MPI，通过在分析体积内施加磁性梯度场开始进行空间编码，分析体积具有无场区域。在采集循环期间，借助于扫描场(通常是梯度场、动态磁场(驱动场)和/或均匀聚焦场的叠加)，无场区域沿着分析体积内的预定轨迹(无场区域的每个点的特定路线)偏移。驱动无场区域通过磁性粒子，相关的磁化变化产生由接收线圈检测的MPI时间信号。可以从MPI时间信号中重建表示磁性粒子的空间分布的图像数据。

传统的MPI重建方法使用离散傅立叶变换将记录在时间基中的MPI信号数据(MPI时间信号)逐块转换到谱域中。然而，因此获得的离散的MPI频谱易受寄生信号的影响，由于所谓的离散傅立叶变换的泄漏效应，寄生信号具有宽频谱分布，并且因此掩盖真实信号(有用的信号)的强度。记录的MPI时间信号因此通常是有用的信号(由分析体积中的磁性粒子分布造成的信号)和一个或多个寄生信号(例如由分析的对象引起的寄生干扰，来自信号传输、量化噪声等的寄生干扰)的叠加。

MPI数据采集和MPI重建技术中的许多是迄今为止已知的，这些寄生信号包括作为结果的图像干扰被接受。然而，重建随后仅仅对于相对强的有用信号是可能的。宽带寄生干扰有可能导致获得的图像中的所谓的闪烁伪影。

从参考文献[02]中得知对连续采集的若干个MPI时间信号进行平均化以便因此减少寄生信号在MPI时间信号中的比例。然而，这立即导致时间分辨率的损失。对于那些经由泄漏效应影响频谱的寄生信号的确定的衰减所必需的平均化的数目取决于寄生信号的精确的频率位置，并且有可能很大。

而且，已知的是通过利用适合的模拟或者数字滤波器(高通，低通，带阻)可以减少寄生信号(参考文献[03])。然而，寄生频率的确切位置必须是已知的，以便以适应于该目的的方式利用滤波器。一般来说情况并非如此。此外，这些滤波器常常影响相当大的频率范围，并且因此不仅寄生频率而且潜在的有用信号被去除。

已知应用窗函数为减少泄漏效应的一种有效方式(参考文献[04])。然而，简单的开窗口操作导致各个频率的频谱展宽(峰展宽)。这同样适用于MPI有用的信号，并且因此导致实际上独立的信号成分的混合。这就意味着幅度精度或者频率选择性随后不被保证，导致重建伪影，从而在无补偿措施的前提下不能使用开窗口操作。而且，存在许多不同类型的窗函数，在不同程度上影响幅度精度、峰展宽以及泄漏效应的减少。选择是一种很难的折衷。

减少寄生信号的另一个选项是通过改变扫描周期(其中测量值被采集的周期)改变寄生信号的频谱分布。利用MPI，单个图像所基于的最小扫描周期由无场区域的采集循环的持续时间预先确定。这就意味着对于MPI，扫描周期的增加仅可以通过记录若干个采集循环而实现。然而，如果在若干个连续循环的信号数据上执行离散傅立叶变换，则这相应于平均化，具有损失时间分辨率的相同缺点。