Устройство и способ для воздействия на и/или детектирования магнитных частиц

Устройство и способ для воздействия на и/или детектирования магнитных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для работы в режиме визуализации с помощью магнитных частиц для воздействия на и/или детектирования магнитных частиц в поле зрения и для работы в режиме магнитной резонансной томографии. Кроме того, настоящее изобретение относится к компьютерной программе для реализации упомянутого способа на компьютере, а также для управления таким устройством. Настоящее изобретение относится, в частности, к области визуализации с помощью магнитных частиц (MPI) и магнитно-резонансной томографии (MRI).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Визуализация с помощью магнитных частиц (MPI) является развивающимся медицинским методом визуализации. Первые версии визуализации с помощью магнитных частиц были двумерными в том, что они давали двумерные изображения. Более новые версии являются трехмерными (3D). Четырехмерное изображение нестатического объекта может быть создано путем объединения временной последовательности трехмерных изображений в видеоролик при условии, что объект не меняется значительно во время сбора данных для одного трехмерного изображения.

Визуализация с помощью магнитных частиц является реконструктивным методом визуализации, также как и компьютерная томография (CT) или магнитно-резонансная томография (MRI). Соответственно полученное с помощью магнитных частиц изображение интересующего объема объекта генерируется в два этапа. Первый этап, называемый сбором данных, выполняется с использованием сканера визуализации с помощью магнитных частиц. Сканер визуализации с помощью магнитных частиц имеет средство для генерирования статического магнитного градиентного поля, называемого "полем выбора", которое имеет (единственную) точку без поля (FFP) в изоцентре сканера. Более того, эта FFP окружена первой подзоной с низкой напряженностью магнитного поля, которая в свою очередь окружена второй подзоной с более высокой напряженностью магнитного поля. В дополнение к этому сканер имеет средство для генерирования зависящего от времени, пространственно почти однородного магнитного поля. На самом деле, это поле получается путем наложения быстро меняющегося поля с небольшой амплитудой, называемого "поле возбуждения", и медленно меняющегося поля с большой амплитудой, называемого "фокусирующее поле". Посредством добавления зависящих от времени поля возбуждения и фокусирующего поля к статическому полю выбора FFP может быть перемещена вдоль заданной траектории FFP во всем "объеме сканирования", окружающем изоцентр. Сканер также имеет конструкцию из одной или более, например из трех, приемных катушек и может записывать любые напряжения, индуцированные в этих катушках. Для сбора данных объект, подлежащий визуализации, помещают в сканер так, чтобы интересующий объем объекта был заключен в поле зрения сканера, которое является подмножеством объема сканирования.

Объект должен содержать магнитные наночастицы; если объект является животным или пациентом, животному или пациенту до начала сканирования вводят контрастное вещество, содержащее такие частицы. Во время сбора данных сканер визуализации с помощью магнитных частиц перемещает FFP вдоль специально выбранной траектории, которая очерчивает/охватывает объем сканирования или по меньшей мере поле зрения. Магнитные наночастицы внутри объекта испытывают воздействие изменяющегося магнитного поля и отвечают путем изменения их намагниченности. Изменение намагниченности наночастиц индуцирует зависящее от времени напряжение в каждой из приемных катушек. Это напряжение оцифровывается в приемнике, связанном с приемной катушкой. Оцифрованные с помощью приемников данные записываются и составляют собранные данные. Параметры, которые управляют деталями сбора данных, составляют "протокол сканирования".

На втором этапе формирования изображения, называемом реконструкцией изображения, изображение вычисляется или реконструируется из данных, полученных на первом этапе. Изображение является дискретным трехмерным массивом данных, который представляет собой оцифрованное приближение к зависящей от положения концентрации магнитных наночастиц в поле зрения. Восстановление обычно проводится с помощью компьютера, который выполняет подходящую компьютерную программу. Компьютер и компьютерная программа реализуют алгоритм реконструкции. Алгоритм реконструкции основан на математической модели сбора данных. Как и все способы реконструктивной визуализации, эта модель может быть сформулирована в виде интегрального оператора, который воздействует на полученные данные; алгоритм реконструкции пытается отменить, по мере возможности, действие модели.

Такие устройство и способ визуализации с помощью магнитных частиц имеют то преимущество, что они могут быть использованы для изучения произвольных объектов экспертизы - например, человеческих тел - неразрушающим образом и с высоким пространственным разрешением, как вблизи от поверхности, так и вдали от поверхности объекта экспертизы. Такие устройство и способ в целом известны и были впервые описаны в патенте DE 10151778 A1 и в публикации Gleich, B. and Weizenecker, J. (2005), "Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles" in Nature, vol. 435, pp. 1214-1217, в которой также в целом описан принцип реконструкции. Устройство и способ для визуализации с помощью магнитных частиц (MPI), описанные в этой публикации, используют нелинейную кривую намагничивания малых магнитных частиц.

По сравнению со сканером МРТ в сканере визуализации с помощью магнитных частиц формируется градиентное магнитное поле (т.е. магнитное поле выбора) с таким пространственным распределением напряженности магнитного поля, что поле зрения включает в себя первую подобласть с более низкой напряженностью магнитного поля (например, FFP), адаптированной таким образом, что намагниченность магнитных частиц, расположенных в первой подобласти, не насыщена, и вторую подобласть с более высокой напряженностью магнитного поля, адаптированной таким образом, что намагниченность магнитных частиц, расположенных во второй подобласти, является насыщенной. Вследствие нелинейности кривой характеристики намагничивания магнитных частиц намагниченность, и тем самым магнитное поле, создаваемое магнитными частицами, показывает высшие гармоники, которые, например, могут быть детектированы с помощью детекторной катушки. Оцененные сигналы (высшие гармоники сигналов) содержат информацию о пространственном распределении магнитных частиц, которые снова могут быть использованы, например, в медицинских целях, для визуализации пространственного распределения магнитных частиц и/или для других применений.

Таким образом, устройство визуализации с помощью магнитных частиц и способ визуализации с помощью магнитных частиц в целом основываются на новом физическом принципе (т.е. на принципе, называемом визуализация с помощью магнитных частиц), который отличается от других известных обычных способов медицинской визуализации, таких как, например, локальный магнитный резонанс (LMR) или ядерный магнитный резонанс (NMR). В частности, этот новый принцип визуализации с помощью магнитных частиц, в отличие от способов локального магнитного резонанса и ядерного магнитного резонанса, не использует влияние материала на характеристики магнитного резонанса протонов, а непосредственно определяет намагниченность магнитного материала (магнитных частиц) за счет использования нелинейности характеристической кривой намагничивания. В частности, способ визуализации с помощью магнитных частиц использует высшие гармоники сгенерированных магнитных сигналов, которые являются результатом нелинейности характеристической кривой намагничивания в той ее области, где намагниченность изменяет свое состояние с ненасыщенного на насыщенное.

Как объяснено выше, визуализация с помощью магнитных частиц обеспечивает трехмерные изображения распределения магнитных частиц. Для анатомического использования весьма желательно было бы иметь МРТ с использованием сканера MPI, что было бы значительно упрощено, если можно было бы применить стандартные схемы кодирования градиента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа для работы в режиме визуализации с помощью магнитных частиц для воздействия на и/или детектирования магнитных частиц в поле зрения и для работы в режиме магнитной резонансной томографии. Еще одной целью настоящего изобретения является создание соответствующей компьютерной программы для реализации упомянутого способа.

В первом аспекте настоящего изобретения представлено устройство для работы в режиме визуализации с помощью магнитных частиц для воздействия на и/или детектирования магнитных частиц в поле зрения и для работы в режиме магнитной резонансной томографии, включающее в себя:

- средство выбора, включающее в себя блок генерирования сигнала поля выбора и катушки поля выбора для генерирования магнитного поля выбора, имеющего такой рисунок напряженности магнитного поля в пространстве, что первая подзона, имеющая низкую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц является ненасыщенной, и вторая подзона, имеющая более высокую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц является насыщенной, формируются в поле зрения,

- средство возбуждения, включающее в себя блок генерирования сигнала поля возбуждения и катушки поля возбуждения для изменения положения в пространстве двух подзон в поле зрения посредством магнитного поля возбуждения так, чтобы намагниченность магнитных частиц изменялась локально, и

- средство фокусирования, включающее в себя блок генерирования сигнала фокусирующего поля и блок катушек фокусирующего поля для изменения положения в пространстве поля зрения посредством магнитного фокусирующего поля,

в котором упомянутый блок катушек фокусирующего поля включает в себя по меньшей мере шесть катушек фокусирующего поля, расположенных для генерирования компонентов магнитного фокусирующего поля в различных направлениях, причем первый набор из по меньшей мере трех катушек фокусирующего поля расположен на первой стороне поля зрения, а второй набор из по меньшей мере трех катушек фокусирующего поля расположен на второй стороне поля зрения, противоположной упомянутой первой стороне.

В одном аспекте настоящего изобретения представлен соответствующий способ работы такого устройства, который включает в себя следующие этапы:

i) для работы устройства в режиме визуализации с помощью магнитных частиц

- обеспечение двух катушек фокусирующего поля различных наборов, противоположно расположенных по разные стороны от поля зрения, противоположно направленными токами фокусирующего поля для генерирования по существу однородного магнитного фокусирующего поля между катушками фокусирующего поля, и

- обеспечение катушек поля выбора токами поля выбора для генерирования магнитного поля выбора, имеющего такой рисунок напряженности магнитного поля в пространстве, что первая подзона, имеющая низкую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц является ненасыщенной, и вторая подзона, имеющая более высокую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц является насыщенной, формируются в поле зрения,

ii) для работы устройства в режиме магнитной резонансной томографии

- обеспечение двух катушек фокусирующего поля различных наборов, противоположно расположенных по разные стороны от поля зрения, идентично направленными токами градиентного поля для генерирования градиентного магнитного поля между катушками фокусирующего поля, и

- обеспечение катушек поля выбора токами однородного поля для генерирования либо однородного стационарного магнитного поля, либо предполяризующего и подмагничивающего магнитных полей.

В еще одном аспекте настоящего изобретения представлено другое устройство для работы в режиме визуализации с помощью магнитных частиц для воздействия на и/или детектирования магнитных частиц в поле зрения и для работы в режиме магнитной резонансной томографии, включающее в себя:

- средство выбора, включающее в себя блок генерирования сигнала поля выбора и элементы поля выбора для генерирования магнитного поля выбора, имеющего такой рисунок напряженности магнитного поля в пространстве, что первая подзона, имеющая низкую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц является ненасыщенной, и вторая подзона, имеющая более высокую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц является насыщенной, формируются в поле зрения,

- средство возбуждения, включающее в себя блок генерирования сигнала поля возбуждения и катушки поля возбуждения для изменения положения в пространстве двух подзон в поле зрения посредством магнитного поля возбуждения так, чтобы намагниченность магнитных частиц изменялась локально,

в котором упомянутый блок катушек поля возбуждения включает в себя по меньшей мере шесть катушек поля возбуждения, расположенных для генерирования компонентов магнитного поля возбуждения в различных направлениях, в котором первый набор из по меньшей мере трех катушек поля возбуждения расположен на первой стороне поля зрения, а второй набор из по меньшей мере трех катушек фокусирующего поля расположен на второй стороне поля зрения, противоположной упомянутой первой стороне.

В одном аспекте настоящего изобретения представлен соответствующий способ работы такого устройства, который включает в себя следующие этапы:

i) для работы устройства в режиме визуализации с помощью магнитных частиц

- обеспечение двух катушек поля возбуждения различных наборов, противоположно расположенных по разные стороны от поля зрения, противоположно направленными токами поля возбуждения для генерирования по существу однородного магнитного поля возбуждения между катушками поля возбуждения, и

- обеспечение катушек поля выбора токами поля выбора для генерирования магнитного поля выбора, имеющего такой рисунок напряженности магнитного поля в пространстве, что первая подзона, имеющая низкую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц является ненасыщенной, и вторая подзона, имеющая более высокую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц является насыщенной, формируются в поле зрения,

ii) для работы устройства в режиме магнитной резонансной томографии

- обеспечение двух катушек поля возбуждения различных наборов, противоположно расположенных по разные стороны от поля зрения, идентично направленными токами градиентного поля для генерирования градиентного магнитного поля между катушками поля возбуждения, и

- обеспечение катушек поля выбора токами однородного поля для генерирования либо однородного стационарного магнитного поля, либо предполяризующего и подмагничивающего магнитных полей.

Более того, в одном аспекте настоящего изобретения представлена компьютерная программа, включающая в себя средство программного кода, чтобы побудить компьютер управлять устройством, как это предусмотрено в соответствии с настоящим изобретением, для выполнения этапов способа работы, как это предусмотрено в соответствии с настоящим изобретением, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на компьютере.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ и заявленная компьютерная программа имеют сходные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления с заявленным устройством, и как это определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на идее заменить любые катушки фокусирующего поля и/или катушки поля возбуждения обычного сканера визуализации с помощью магнитных частиц на большее количество по-разному расположенных катушек фокусирующего поля и/или катушек поля возбуждения. Это делается для по меньшей мере двух пар обычно используемых катушек фокусирующего поля и/или катушек поля возбуждения, то есть две пары обычных катушек фокусирующего поля заменяются группой из по меньшей мере шести катушек фокусирующего поля, и/или две пары обычных катушек поля возбуждения заменяются группой из шести катушек поля возбуждения. Соответствующие катушки набора из соответствующих трех катушек (фокусирующего поля или поля возбуждения) размещены на разных (противоположных) сторонах поля зрения (как две катушки пары в обычной конструкции), например, выше и ниже поля зрения. Предпочтительно, катушки двух наборов, расположенных на противоположных сторонах поля зрения, находятся по существу напротив друг друга, т.е. области, охватываемые витками соответствующих катушек, расположены по существу напротив друг друга.

Таким путем желаемые магнитные поля, необходимые как для режима MPI, так и для режима MRI, могут генерироваться упомянутыми катушками. В частности, в режиме MPI генерируется по существу однородное магнитное поле, а в режиме MRI градиентное магнитное поле генерируется наборами катушек фокусирующего поля или катушек поля возбуждения соответственно. Таким образом, одни и те же катушки могут быть использованы в обоих режимах простым путем подачи в катушки различных токов, что невозможно в любом известном устройстве MPI или известном устройстве MRI.

Катушки фокусирующего поля также могут генерировать достаточно сильное магнитное поле, например, выше 100 мТл, чтобы покрыть соответствующее поле зрения, что было бы невозможно со стандартными градиентными катушками, используемыми в обычном устройстве MRI, которые не могут, таким образом, просто быть использованы в качестве катушек фокусирующего поля в режиме MPI. Катушки поля возбуждения также способны генерировать достаточно сильное магнитное поле, например, выше 15 мТл на частоте свыше 20 кГц, что было бы невозможно со стандартными градиентными катушками, используемыми в обычном устройстве MRI, которые не могут, следовательно, просто быть использованы в качестве катушек поля возбуждения в режиме MPI.

Также катушки поля выбора, предусмотренные в устройстве в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы для создания нужных магнитных полей для обоих режимов. В частности, в режиме MPI генерируется градиентное магнитное поле с по существу свободной от поля точкой, в то время как в режиме MRI катушками поля выбора генерируется либо однородное стационарное магнитное поле (так называемое B0-поле в классической МРТ), либо поляризационное и настроечное магнитные поля (для поляризованной МРТ).

Для генерирования радиочастотных импульсов и для получения магниторезонансных сигналов в режиме MRI обычно можно использовать различные катушки устройства, в частности приемные катушки, используемые для приема MPI сигналов в режиме MPI, или катушки поля возбуждения, обычно используемые в режиме MPI для перемещения FFP через поле зрения. Альтернативно для этих целей могут быть предусмотрены отдельные катушки.

В зависимости от режима, в котором должно функционировать предложенное устройство, для различных катушек обеспечиваются соответствующие токи. Блок генерирования сигнала фокусирующего поля и блок генератора поля выбора приспособлены соответственно, в частности, для генерирования токов, необходимых для работы устройства, как определено выше.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере три катушки фокусирующего поля каждого набора катушек фокусирующего поля расположены по существу в соответствующем слое плоскости катушки фокусирующего поля. Здесь плоскости катушки фокусирующего поля следует понимать как своего рода слой, имеющий определенную толщину, которая по существу соответствует размеру катушек фокусирующего поля в направлении, перпендикулярном к упомянутой плоскости. Другими словами, упомянутые катушки фокусирующего поля расположены по существу в упомянутой плоскости и не расположены в разных плоскостях и/или смещены на различные расстояния от упомянутой плоскости. Такое расположение обеспечивает простое механическое расположение катушек фокусирующего поля и дает возможность легче вычислить/предсказать магнитное поле, генерируемое упомянутыми катушками фокусирующего поля.

Согласно другому варианту осуществления соответствующие две катушки фокусирующего поля различных наборов образуют пару катушек фокусирующего поля, имеющую по существу ту же самую ось симметрии, при этом оси симметрии различных пар расположены по существу параллельно друг другу, находясь в различных положениях относительно поля зрения. По меньшей мере три катушки фокусирующего поля соответствующего набора, например, расположены по существу в трех углах равностороннего треугольника, т.е. расположены в узлах регулярной сетки, что дополнительно облегчает вычисление/прогнозирование генерируемого магнитного поля. В случае четырех катушек фокусирующего поля в каждом наборе, они могут быть расположены, например, в четырех углах прямоугольника.

Предпочтительно в варианте осуществления упомянутый блок катушек фокусирующего поля включает в себя по меньшей мере восемь катушек фокусирующего поля, разделенных на два подблока катушек фокусирующего поля, состоящие из двух пар катушек фокусирующего поля каждый, причем упомянутые восемь катушек фокусирующего поля упомянутых двух подблоков катушек фокусирующего поля расположены на различных сторонах поля зрения, в котором две соответствующие катушки каждой из четырех пар находятся по существу напротив друг друга. Это позволяет в режиме MRI генерировать градиентные магнитные поля в двух направлениях, а в режиме MPI генерировать однородные магнитные поля в двух разных направлениях. Этот вариант осуществления основан на идее разделить любые катушки фокусирующего поля и/или катушки поля возбуждения обычного сканера визуализации с использованием магнитных частиц на пары катушек фокусирующего поля и/или катушек поля возбуждения. Это делается для по меньшей мере одной пары обычно используемых катушек фокусирующего поля и/или катушек поля возбуждения, то есть одна пара обычных катушек фокусирующего поля заменяется на группу из четырех катушек фокусирующего поля (называемую далее "подблок катушек фокусирующего поля"), и/или одна пара обычных катушек поля возбуждения заменяется на группу из четырех катушек поля возбуждения (называемую далее "подблок катушек возбуждающего поля"). Соответствующие катушки группы ("подблок") расположены на различных сторонах поля зрения (как две катушки пары катушек в обычной конструкции) и далее расположены таким образом, что две катушки, расположенные на противоположных сторонах поля зрения, по существу обращены друг к другу, то есть области, охватываемые витками соответствующих катушек, расположены по существу напротив друг друга.

Следовательно, способ работы такого варианта осуществления устройства включает в себя следующие этапы:

i) для работы устройства в режиме визуализации с помощью магнитных частиц

- обеспечение двух катушек поля возбуждения различных наборов, противоположно расположенных по разные стороны от поля зрения, противоположно направленными токами поля возбуждения для генерирования по существу однородного магнитного поля возбуждения между катушками поля возбуждения, и

- обеспечение катушек поля выбора токами поля выбора для генерирования упомянутого магнитного поля выбора,

ii) для работы устройства в режиме магнитной резонансной томографии

- обеспечение двух катушек поля возбуждения различных наборов, противоположно расположенных по разные стороны от поля зрения, идентично направленными токами градиентного поля для генерирования градиентного магнитного поля между катушками поля возбуждения, и

- обеспечение катушек поля выбора токами однородного поля для генерирования либо однородного стационарного магнитного поля, либо предполяризующего и подмагничивающего магнитных полей.

Соответственно, в варианте осуществления, в котором такое устройство должно работать в режиме MPI, блок генерирования сигнала фокусирующего поля приспособлен для обеспечения двух катушек фокусирующего поля каждой пары катушек фокусирующего поля упомянутого подблока катушек фокусирующего поля противоположно направленными токами фокусирующего поля для генерирования по существу однородного магнитного фокусирующего поля между катушками фокусирующего поля, а блок генератора поля выбора приспособлен для обеспечения катушек поля выбора токами поля выбора для генерирования упомянутого магнитного поля выбора. Кроме того, когда устройство должно работать в режиме MRI, блок генерирования сигнала фокусирующего поля приспособлен для обеспечения двух катушек фокусирующего поля упомянутой пары катушек фокусирующего поля упомянутого подблока катушек фокусирующего поля однонаправленными токами градиентного поля, причем две катушки фокусирующего поля первой пары обеспечиваются током градиентного поля другого направления, чем две катушки фокусирующего поля второй пары, для генерирования градиентного магнитного фокусирующего поля между катушками фокусирующего поля. Кроме того, в этом варианте осуществления блок генератора поля выбора приспособлен для обеспечения катушек поля выбора токами однородного поля для генерирования либо однородного стационарного магнитного поля для классической МРТ, либо предполяризующего магнитного поля (и, предпочтительно, подмагничивающего магнитного поля) для поляризованной МРТ.

Упомянутые четыре катушки фокусирующего поля каждой из двух пар катушек фокусирующего поля расположены по существу в соответствующем слое катушек фокусирующего поля, причем упомянутые два соответствующих слоя катушек фокусирующего поля расположены по существу ортогонально друг другу в предпочтительном варианте осуществления. Как указывалось выше, такое регулярное расположение катушек фокусирующего поля позволяет легче вычислять/прогнозировать генерируемые магнитные поля. Кроме того, облегчается механическое расположение катушек фокусирующего поля.

Более того, в одном варианте осуществления две соответствующие катушки фокусирующего поля каждого из упомянутых двух подблоков катушек фокусирующего поля расположены в соответствующей плоскости катушек фокусирующего поля, причем упомянутые две соответствующие плоскости катушек фокусирующего поля расположены по существу параллельно друг другу на различных сторонах поля зрения. Таким образом, в первой плоскости катушек фокусирующего поля расположены две катушки фокусирующего поля первого подблока и две катушки фокусирующего поля второго подблока, в то время как другие четыре катушки фокусирующего поля расположены в другой плоскости катушек фокусирующего поля. Предпочтительно, чтобы эти две плоскости катушек фокусирующего поля были расположены перпендикулярно к упомянутым двум соответствующим слоям катушек фокусирующего поля (каждый слой предпочтительно содержит, как описано выше, все четыре катушки фокусирующего поля подблока).

Например, если четыре катушки фокусирующего поля первого подблока катушек фокусирующего поля расположены в слое катушек фокусирующего поля, параллельном плоскости х-z (декартовой системы координат), и четыре катушки фокусирующего поля второго подблока расположены в слое катушек фокусирующего поля, параллельном плоскости y-z, две плоскости катушек фокусирующего поля этого варианта осуществления расположены параллельно плоскости х-y. Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления предпочтительно достигается очень регулярное расположение всех катушек фокусирующего поля.

Предпочтительно предусматривается третий подблок катушек фокусирующего поля, включающий в себя одну пару катушек фокусирующего поля, которые по существу обращены друг к другу. Хотя в целом также катушки поля выбора можно использовать также в качестве третьего подблока катушек фокусирующего поля для генерирования однородного поля в третьем направлении, в этом варианте осуществления для этой цели предпочтительно предусмотрены отдельные катушки фокусирующего поля. Эти катушки фокусирующего поля предпочтительно расположены по существу параллельно двум соответствующим плоскостям катушек фокусирующего поля, упомянутым выше. В качестве альтернативы, конечно, третий блок катушек фокусирующего поля также может включать в себя четыре катушки фокусирующего поля совершенно аналогично другим подблокам катушек фокусирующего поля, описанным выше. Эти четыре катушки фокусирующего поля третьего подблока катушек фокусирующего поля были бы затем расположены в слое катушек фокусирующего поля, расположенном ортогонально к другим слоям катушек фокусирующего поля, в которых расположены катушки фокусирующего поля первого и второго подблоков.

Для формы катушек фокусирующего поля могут использоваться различные варианты осуществления. В частности, только чтобы дать несколько примеров, катушки фокусирующего поля могут быть выполнены в виде кольцевых катушек, например, имеющих круглую форму, намотанных вокруг общей оси. Обмотки могут быть расположены циркулярно или спирально на общей плоскости, или могут быть выполнены в форме соленоида. Предпочтительно, в одном варианте осуществления катушки фокусирующего поля имеют по существу D-образную форму, причем прямолинейные части соответствующих двух катушек фокусирующего поля различных пар являются смежными друг с другом (но разделены небольшим расстоянием). Таким образом, они могут быть расположены близко друг к другу и будут способны генерировать достаточно однородное магнитное поле в центральной области между катушками фокусирующего поля.

Более того, в одном варианте осуществления устройство включает в себя средство приема, содержащее по меньшей мере один блок приема сигнала и по меньшей мере одну приемную катушку для получения сигналов детектирования, которые зависят от намагниченности в поле зрения, которая, в свою очередь, зависит от изменений в положении и пространстве первой и второй подзон. Путем использования сигналов детектирования может быть получена, например, информация о локальном распределении магнитных частиц в поле зрения, что может быть использовано для получения анатомической информации о теле пациента, находящегося в поле зрения.

Выше были объяснены различные варианты осуществления, в частности, для расположения и формы катушек фокусирующего поля. Аналогичные или даже идентичные варианты осуществления существуют для расположения и формы катушек поля возбуждения, если вместо или в дополнение к катушкам фокусирующего поля предусмотрены катушки поля возбуждения, расположенные так, как это описано выше в одном аспекте настоящего изобретения. Проще говоря, в объясненных выше вариантах осуществления термин "фокусирующее поле" может быть заменен на термин "возбуждающее поле", чтобы понять различные варианты осуществления, которые существуют для устройства, использующего объясненную выше идею путем изменения типа, количества и/или расположения катушек поля возбуждения, по сравнению с известным устройством вместо или в дополнение к модификации типа, количества и/или расположения катушек фокусирующего поля.

В предпочтительном варианте осуществления упомянутый блок катушек поля возбуждения включает в себя три подблока катушек поля возбуждения,

в котором по меньшей мере один подблок катушек поля возбуждения включает в себя одну пару катушек поля возбуждения, расположенную для генерирования компонентов возбуждающего магнитного поля в первом направлении, и

в котором два других подблока катушек поля возбуждения вместе составляют упомянутые по меньшей мере шесть катушек поля возбуждения, расположенных для генерирования компонентов возбуждающего магнитного поля в двух дополнительных направлениях.

Следовательно, способ работы такого варианта осуществления устройства включает в себя следующие этапы:

i) для работы устройства в режиме визуализации с помощью магнитных частиц

- обеспечение двух катушек поля возбуждения каждой пары катушек поля возбуждения упомянутого подблока катушек поля возбуждения противоположно направленными токами поля возбуждения для генерирования по существу однородного магнитного поля возбуждения между катушками поля возбуждения, и

- обеспечение катушек поля выбора токами поля выбора для генерирования упомянутого магнитного поля выбора,

ii) для работы устройства в режиме магнитной резонансной томографии

- обеспечение двух катушек поля возбуждения упомянутой пары катушек поля возбуждения упомянутого подблока катушек поля возбуждения идентично направленными токами градиентного поля, причем две катушки поля возбуждения первой пары обеспечиваются током градиентного поля противоположной направленности по сравнению с двумя катушками поля возбуждения второй пары, для генерирования градиентного магнитного поля между катушками поля возбуждения, и

- обеспечение катушек поля выбора токами однородного поля для генерирования либо однородного стационарного магнитного поля, либо предполяризующего и подмагничивающего магнитных полей.

Кроме того, в одном варианте осуществления четыре катушки упомянутых двух пар катушек поля возбуждения упомянутого по меньшей мере одного подблока катушек поля возбуждения расположены по существу в общем слое катушек.

В дополнительном варианте осуществления каждые две катушки каждой из упомянутых двух пар катушек поля возбуждения упомянутого по меньшей мере одного подблока катушек поля возбуждения имеют по существу одинаковую ось симметрии, причем оси симметрии двух пар расположены по существу параллельно на противоположных сторонах поля зрения.

В дополнительном варианте осуществления два подблока катушек поля возбуждения включают в себя, каждый, две пары катушек поля возбуждения, причем упомянутые восемь катушек упомянутых двух подблоков катушек поля возбуждения расположены на различных сторонах поля зрения, и две катушки каждой из четырех пар по существу обращены друг к другу.

В дополнительном варианте осуществления четыре катушки каждых двух пар катушек поля возбуждения упомянутых двух подблоков катушек поля возбуждения расположены по существу в соответствующем слое катушек, причем упомянутые два соответствующих слоя катушек расположены по существу перпендикулярно друг к другу.

В дополнительном варианте осуществления две соответствующие катушки каждого из упомянутых двух подблоков катушек поля возбуждения расположены в соответствующей плоскости катушек, причем упомянутые две соответствующие плоскости катушек расположены по существу параллельно на различных сторонах поля зрения.

В дополнительном варианте осуществления две соответствующие плоскости катушек расположены перпендикулярно указанным двум соответствующим слоям катушек.

В дополнительном варианте осуществления третий подблок катушек поля возбуждения включает в себя одну пару катушек поля возбуждения, и упомянутые две катушки поля возбуждения по существу обращены друг к другу.

В дополнительном варианте осуществления катушки поля возбуждения указанного третьего подблока катушек поля возбуждения расположены по существу параллельно упомянутым двум соответствующим плоскостям катушек.

В еще одном варианте осуществления упомянутый блок генерирования сигнала поля возбуждения выполнен с возможностью обеспечения двух катушек поля возбуждения каждой пары катушек поля возбуждения упомянутого по меньшей мере одного подблока катушек поля возбуждения противоположно направленными токами поля возбуждения для генерирования по существу однородного магнитного поля возбуждения между катушками упомянутого подблока катушек поля возбуждения.

Упомянутый блок генерирования сигнала поля возбуждения выполнен с возможностью обеспечения двух катушек пол