Устройство и способ оказания влияния и обнаружения магнитных частиц, имеющие большое поле зрения

Устройство и способ оказания влияния и обнаружения магнитных частиц, имеющие большое поле зрения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству и способу оказания влияния и/или обнаружения магнитных частиц в поле зрения. Дополнительно, настоящее изобретение относится к конструкции катушек и/или полюсному наконечнику. Настоящее изобретение относится, в частности, к области томографии с использованием магнитных частиц.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Томография с использованием магнитных частиц (MPI) является быстро развивающимся способом получения медицинских томографических изображений. Первые варианты MPI были двумерными, при которых создавались двумерные изображения. Более новые версии являются трехмерными (3D). Четырехмерное изображение движущегося объекта может быть создано объединением временной последовательности трехмерных изображений в кинофрагмент при условии, что объект не будет значительно изменяться во время сбора данных для одиночного трехмерного изображения.

MPI является способом получения изображений посредством реконструкции, подобным компьютерной томографии (CT) или магнито-резонансной томографии (MRI). Соответственно, MPI-изображение интересующего объема объекта создается в два этапа. Первый этап, относящийся к сбору данных, выполняется, используя сканер MPI. Сканер MPI имеет средство для создания статического магнитного градиентного поля, называемого "полем выбора", которое обладает (единственной) точкой (FFP), свободной от поля, или линией (FFL), свободной от поля, в изоцентре сканера. Более того, FFP (или FFL) упоминание "FFP" в дальнейшем должно обычно пониматься как означающее FFP или FFL,окруженную первой субзоной с низкой напряженностью магнитного поля, которая, в свою очередь, окружается второй субзоной с более высокой напряженностью магнитного поля. Кроме того, сканер имеет средство создания зависимого от времени, пространственно близкого к однородному магнитного поля. Фактически, это поле получается наложением быстро меняющегося поля с малой амплитудой, называемого "возбуждающее поле", и медленно меняющегося поля с большой амплитудой, называемого "фокусирующее поле". Добавляя зависящее от времени и фокусирующее поля к статическому полю выбора, FFP может перемещаться вдоль заданной траектории FFP через "объем сканирования", окружающий изоцентр. Сканер также имеет конструкцию из одной или более, например, трех, приемных катушек и может регистрировать любые напряжения, наведенные в этих катушках. Для сбора данных объект, изображение которого должно быть получено, помещается в сканер таким образом, что интересующий объем объекта попадает в поле зрения сканера, которое является субнабором объема сканирования.

Объект должен содержать магнитные наночастицы или другие магнитные нелинейные материалы; если объектом является животное или пациент, перед сканированием животному или пациенту вводится контрастное вещество, содержащее такие частицы. Во время сбора данных сканер MPI направляет точку FFP вдоль заранее выбранной траектории, которая намечает/охватывает объем сканирования или, по меньшей мере, поле зрения. Магнитные наночастицы внутри объекта испытывают воздействие изменяющегося магнитного поля и реагируют изменением своей намагниченности. Изменяющаяся намагниченность наночастиц индуцирует зависящее от времени напряжение в каждой из приемных катушек. Это напряжение оцифровывается в приемнике, связанном с приемной катушкой. Выборки с выхода приемников регистрируются и образуют собранные данные. Параметры, управляющие подробностями сбора данных, образуют "протокол сканирования".

На втором этапе формирования изображения, называемом реконструкцией изображения, из данных, собранных на первом этапе, вычисляется или реконструируется изображение. Изображение является дискретной трехмерной матрицей, представляющей дискретную аппроксимацию концентрации магнитных наночастиц в поле зрения, зависящей от положения. Реконструкция обычно выполняется компьютером, исполняющим соответствующую компьютерную программу. Компьютер и компьютерная программа реализуют алгоритм реконструкции. Алгоритм реконструкции основывается на математической модели сбора данных. Для всех способов получения изображений с помощью реконструкции эта модель формулируется как интегральный оператор, совершающий действия над собранными данными; алгоритм реконструкции старается, в возможной степени, раскрыть действие модели.

Такие устройство и способ MPI обладают тем преимуществом, что они могут использоваться для изучения произвольных объектов исследования, например, человеческих тел, неразрушающим образом и с высоким пространственным разрешением как вблизи от поверхности, так и вдали от поверхности объекта исследования. Такое устройство и способ, в целом, известны и впервые были описаны в патенте DE 10151778 A1 и работе Gleich, B. и Weizenecker, J. (2005), "Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles", Nature, том 435, стр. 1214-1217, где также, в целом, описан принцип реконструкции. Устройство и способ получения изображений с использованием магнитных частиц (MPI), описанные в этой публикации, используют преимущества, даваемые нелинейной кривой намагничивания малых магнитных частиц.

Конструкция устройства MPI и способы, описанные выше, пока еще не являются оптимальными для людей.

Документ US 2008/309330 А1 раскрывает устройство получения изображений с использованием магнитных частиц, которое формирует изображение распределения магнитных частиц, основываясь на изменениях в магнитном потоке, сформированных посредством намагничивания магнитных частиц. Устройство содержит модуляционные катушки, намагничивающие магнитные частицы, присутствующие в области, свободной от поля, применяя модуляционное магнитное поле к области, свободной от поля, и катушки обнаружения, расположенные таким образом, чтобы подавлять влияние, вызванное магнитным потоком модуляционного магнитного поля, приложенного модуляционными катушками, и содержащееся в обнаруженном магнитном потоке.

Документ WO 2010/134006 А2 раскрывает устройство и способ оказания влияния и/или обнаружения магнитных частиц в области действия, в частности, для контроля внутримозгового или внутричерепного кровотечения, используя получение изображений с помощью магнитных частиц (MPI). Общий соединительный блок на каждую катушку матрицы катушек обеспечивается для соединения всех сигналов, формирующих магнитные поля в наборе обычных катушек. Дополнительно, те же самые катушки используются для получения сигналов обнаружения. Таким образом может быть построен сканер меньшего размера, который может оставаться постоянно предоставленным или предоставляться пациенту периодически, в частности, для контроля кровотечений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства и способа оказания влияния и/или обнаружения магнитных частиц в поле зрения, которое позволяет проводить обследование более крупных объектов (людей, животных), в частности, взрослых людей.

В первом варианте настоящего изобретения представляется устройство для оказания влияния и/или обнаружения магнитных частиц в поле зрения, содержащее:

i) средство выбора и фокусировки для формирования магнитного поля выбора и фокусировки, имеющего диаграмму направленности в пространстве его напряженности магнитного поля, такую, что первая субзона имеет низкую напряженность магнитного поля, в котором намагничивание магнитных частиц не доходит до насыщения, и вторая субзона имеет повышенную напряженность магнитного поля, в котором намагничивание магнитных частиц доходит до насыщения, которые формируются в поле зрения и для изменения положения в пространстве поля зрения внутри области обследования, причем упомянутое средство выбора и фокусировки содержит, по меньшей мере, один набор катушек поля выбора и блок генератора поля выбора и фокусировки для формирования токов поля выбора и фокусировки, которые должны обеспечиваться для упомянутого, по меньшей мере, одного набора катушек поля выбора и фокусировки для управления формированием упомянутого магнитного поля выбора и фокусировки,

в котором упомянутый, по меньшей мере, один набор катушек поля выбора и фокусировки содержит

- по меньшей мере одну внутреннюю катушку поля выбора и фокусировки, формируемую как замкнутый контур вокруг оси внутренней катушки, и

- группу, по меньшей мере, из двух внешних катушек поля выбора и фокусировки, расположенных на большем расстоянии от упомянутой оси внутренней катушки, чем упомянутая, по меньшей мере, одна внутренняя катушка поля выбора и фокусировки, и в разных угловых положениях, причем каждая из них формируется как замкнутый контур вокруг соответствующей оси внешней катушки, и

ii) средство возбуждения, содержащее блок генератора сигнала возбуждающего поля и катушки возбуждающего поля для изменения положения в пространстве и/или размера двух субзон в поле зрения посредством возбуждающего магнитного поля, так чтобы намагничивание магнитного материала локально изменялось.

В дополнительном варианте настоящего изобретения представляется соответствующий способ.

В еще одном дополнительном варианте настоящего изобретения представляется расположение катушек для использования в качестве расположения катушек поля выбора и фокусировки в устройстве для оказания влияния и/или обнаружения магнитных частиц в поле зрения, причем упомянутое расположение катушек содержит, по меньшей мере, один набор катушек поля выбора и фокусировки, содержащий:

- по меньшей мере, одну внутреннюю катушку поля выбора и фокусировки, формируемую как замкнутый контур вокруг оси внутренней катушки, и

- группу, по меньшей мере, из двух внешних катушек поля выбора и фокусировки, расположенных на большем расстоянии от упомянутой оси внутренней катушки, чем упомянутая, по меньшей мере, одна внутренняя катушка поля выбора и фокусировки, и в разных угловых положениях, причем каждая из них формируется как замкнутый контур вокруг соответствующей оси внешней катушки.

В варианте осуществления настоящего изобретения в устройстве оказания влияния и/или обнаружения магнитных частиц в поле зрения обеспечиваются, по меньшей мере, один полюсный наконечник, имеющий несколько сегментов полюсного наконечника, и ярмо полюсного наконечника, соединяющее упомянутые сегменты полюсного наконечника. Они могут обеспечиваться для перемещения катушек набора катушек поля выбора и фокусировки, содержащего, по меньшей мере, одну внутреннюю катушку поля выбора и фокусировки, сформированную как замкнутый контур вокруг оси внутренней катушки, и группу, по меньшей мере, из двух внешних катушек поля выбора и фокусировки, расположенных на большем расстоянии от упомянутой оси внутренней катушки, чем упомянутая, по меньшей мере, одна внутренняя катушка поля выбора и фокусировки, и в различных угловых положениях, каждая из которых сформирована как замкнутый контур вокруг соответствующей оси внешней катушки,

причем упомянутый полюсный наконечник содержит

- по меньшей мере, один внутренний сегмент полюсного наконечника для перемещения упомянутой, по меньшей мере, одной катушки поля выбора и фокусировки,

- по меньшей мере, два внешних сегмента полюсных наконечников, расположенных на большем расстоянии от упомянутой оси внутренней катушки, причем каждый из них предназначен для перемещения одной из упомянутых, по меньшей мере, двух внешних катушек поля выбора и фокусировки, и

- ярмо полюсного наконечника, соединяющее упомянутые сегменты полюсного наконечника.

В варианте осуществления представляется компьютерная программа, содержащая средство управляющей программы, чтобы заставить компьютер управлять устройством в соответствии с настоящим изобретением для выполнения этапов способа, соответствующих настоящему изобретению, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на компьютере.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ и заявленное расположение катушек и полюсный наконечник имеют схожие и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления заявленного устройства, определенные в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на идее объединения катушек поля фокусировки и катушек поля выбора, которые в известных устройствах MPI обычно обеспечиваются как отдельные катушки, в объединенный набор катушек поля выбора и фокусировки. Здесь, для каждой из упомянутых катушек обеспечивается единый ток, а не отдельные токи, которые традиционно обеспечивались для каждой катушки поля выбора и для каждой катушки поля фокусировки. Единые токи могут, таким образом, рассматриваться как два наложенных тока для формирования поля фокусировки и формирования поля выбора. Желаемое местоположение и перемещение поля зрения внутри области обследования легко могут изменяться, управляя токами в различных катушках. Не все катушки поля выбора и фокусировки должны, однако, всегда обеспечиваться управляющими токами, и некоторые катушки необходимы только для определенных перемещений поля зрения.

Предложенное устройство катушек дополнительно обеспечивает большую свободу того, как и где располагать катушки относительно области обследования в которой располагается объект. В частности, при такой конструкции возможно построить открытый сканер, который легко доступен как пациенту, так и врачам или медицинскому персоналу, например, хирургу во время операции.

В соответствии с настоящим изобретением, магнитное градиентное поле (то есть магнитное поле выбора) формируется с помощью пространственного распределения напряженности магнитного поля, так что поле зрения содержит первую субзону с пониженной напряженностью магнитного поля (например, FFP), причем пониженная напряженность магнитного поля адаптирована таким образом, что намагниченность магнитных частиц, расположенных в первой субзоне, не достигает насыщения, и вторую субзону с повышенной напряженностью магнитного поля, причем повышенная напряженность магнитного поля адаптирована таким образом, что намагниченность магнитных частиц, расположенных во второй субзоне, находится в насыщении. Благодаря нелинейности кривой характеристики намагничивания магнитных частиц, намагниченность и тем самым магнитное поле, формируемое магнитными частицами, показывает повышенные гармонические составляющие, которые, например, могут обнаруживаться катушкой обнаружения. Оцененные сигналы (повышенные гармонические составляющие сигналов) содержат информацию о пространственном распределении магнитных частиц, которые снова могут использоваться, например, для получения медицинских изображений, для визуализации пространственного распределения магнитных частиц и/или других применений.

Таким образом, устройство и способ, соответствующие настоящему изобретению, основаны на новом физическом принципе (то есть принципе, упоминаемом как MPI), который отличается от других известных традиционных технологий получения медицинских изображений, таких как, например, ядерный магнитный резонанс (NMR). В частности, этот новый MPI-принцип, в отличие от NMR, не использует влияние материала на магнитные резонансные характеристики протонов, а напрямую обнаруживает намагниченность магнитного материала, используя нелинейность кривой характеристики намагничивания. В частности, MPI-технология использует высшие гармоники сформированных магнитных сигналов, полученные в результате нелинейности кривой характеристики намагничивания в области, где изменения намагничивания изменяются от состояния отсутствия насыщения в состояние насыщения.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, упомянутые замкнутые контура внешних катушек поля выбора и фокусировки имеют контур в форме кольцевого сегмента. Другими словами, обмотки каждой из упомянутых внешних катушек поля выбора и фокусировки наматываются как замкнутый контур, который располагается вдоль угловой области вокруг упомянутой, по меньшей мере, одной катушки поля выбора и фокусировки, чья угловая область охватывает кольцевой сегмент, охватывающий, по меньшей мере, одну упомянутую внутреннюю катушку поля выбора и фокусировки.

Предпочтительно, упомянутый, по меньшей мере, один набор катушек поля выбора и фокусировки содержит группу, по меньшей мере, из четырех внешних катушек поля выбора и фокусировки. В целом, могут обеспечиваться еще больше катушек поля выбора и фокусировки, которые предпочтительно располагаются на одном и том же расстоянии от оси внутренней катушки, но в разных угловых положениях вокруг упомянутой оси внутренней катушки.

Например, в варианте осуществления обеспечивается, что упомянутый, по меньшей мере, один набор катушек поля выбора и фокусировки содержит группу из четырех внешних катушек поля выбора и фокусировки, располагающихся на одном и том же расстоянии от оси внутренней катушки, но под углом 90° относительно друг друга. В дополнительных вариантах осуществления используется больше групп внешних катушек поля выбора и фокусировки, причем катушки различных групп располагаются на разных расстояниях от оси внутренней катушки.

В другом варианте осуществления упомянутый, по меньшей мере, один набор катушек поля выбора и фокусировки содержит первую внутреннюю катушку поля выбора и фокусировки и вторую внутреннюю катушку поля выбора и фокусировки, выполненные в виде замкнутого контура вокруг упомянутой оси внутренней катушки и имеющие больший диаметр, чем упомянутая первая внутренняя катушка поля выбора и фокусировки. Может обеспечиваться дополнительная внутренняя катушка поля выбора и фокусировки, сформированная как замкнутые контуры вокруг оси внутренней катушки на разных расстояниях. Эти внутренние катушки поля выбора и фокусировки обычно более эффективны для формирования магнитных полей выбора и фокусировки и поэтому, в целом, обеспечиваются управляющими токами в любое время в течение работы устройства.

Предпочтительно, упомянутая, по меньшей мере, одна внутренняя катушка поля выбора и фокусировки и/или упомянутые внешние катушки поля выбора и фокусировки разделяются, по меньшей мере, на две, в частности,, по меньшей мере, на четыре сегмента катушки, причем сегменты катушки располагаются рядом друг с другом в направлении соответствующей оси катушек, и причем соседние сегменты катушки электрически соединяются. Таким образом, желаемая плотность тока может управляться, чтобы быть более высокой в определенных областях, в частности, ближе к области обследования, то есть упомянутые катушечные сегменты предпочтительно располагаются так, что в направлении соответствующей оси катушек получающаяся плотность тока возрастает с уменьшением расстояния от области обследования. Это дополнительно повышает эффективность формируемых магнитных полей.

С целью управления желаемой плотностью тока для сегментов катушек могут предприниматься различные меры. В частности, один или более сегментов катушки, расположенных ближе к области обследования, сравниваются с одним или более сегментами такой же катушки, расположенной дальше от области обследования, изготовлены ли они из другого материала, имеют ли более толстые обмотки, являются ли более компактными и/или имеют большую толщину в направлении соответствующей оси катушки.

В предпочтительном варианте осуществления упомянутое средство выбора и фокусировки дополнительно содержит, по меньшей мере, один полюсный наконечник, имеющий несколько сегментов полюсного наконечника, поддерживающих различные катушки поля выбора и фокусировки, и ярмо полюсного наконечника, соединяющее упомянутые сегменты полюсного наконечника. Такой полюсный наконечник не только служит в качестве механического опорного элемента для различных катушек, но также для повышения эффективности магнитных полей за счет проводимости магнитного потока.

Предпочтительно, упомянутый, по меньшей мере, один полюсный наконечник содержит один внутренний сегмент полюсного наконечника, поддерживающий упомянутую, по меньшей мере, одну внутреннюю катушку выбора и фокусировки и, по меньшей мере, два внешних сегмента полюсного наконечника, расположенных на большем расстоянии от упомянутой оси внутренней катушки, и каждый из которых поддерживает одну из, по меньшей мере, двух внешних катушек поля выбора и фокусировки. Таким образом, конструкция полюсного наконечника приспособлена к конструкции катушек поля выбора и фокусировки, чтобы оптимально поддерживать эффективность формирования магнитного поля.

Предпочтительно, упомянутый, по меньшей мере, один полюсный наконечник содержит, по меньшей мере, четыре внешних сегмента полюсного наконечника, каждый из которых поддерживает внешнюю катушку поля выбора и фокусировки. Таким образом, для внешней катушки поля выбора и фокусировки обеспечивается внешний сегмент полюсного наконечника для направления магнитного поля соответствующей катушки поля выбора и фокусировки. Таким образом, в варианте осуществления для соответствующей конструкции внешних катушек выбора и фокусировки упомянутый, по меньшей мере, один полюсный наконечник содержит четыре внешних сегмента полюсного наконечника, каждый из которых поддерживает внешнюю катушку поля выбора и фокусировки, причем упомянутые внешние сегменты полюсного наконечника располагаются на одном и том же расстоянии от оси внутренней катушки, но под углом 90° относительно друг друга. И еще дополнительно, каждый внешний сегмент полюсного наконечника предпочтительно имеет поперечное сечение в форме кольцевого сегмента.

В еще одном другом варианте осуществления, в котором упомянутая катушка выбора и фокусировки содержит вторую внутреннюю катушку выбора и фокусировки, упомянутый, по меньшей мере, один полюсный наконечник содержит второй внутренний сегмент полюсного наконечника, причем упомянутый второй внутренний сегмент полюсного наконечника поддерживает упомянутую вторую внутреннюю катушку поля выбора и фокусировки.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей один внутренний сегмент полюсного наконечника и передние участки внешних сегментов полюсного наконечника, обращенные к области обследования, изготавливаются из магнитомягкого материала, имеющего высокую индукцию насыщения, в частности, из FeCo, FeSi, Fe, FeNi, Dy, Gd или их сплава, такого, как Fe₄₉V_1.9Co₄₉- предпочтительно весь полюсный наконечник должен изготавливаться из наилучшего магнитомягкого материала, который наилучшим образом направляет магнитный поток. Однако по экономическим причинам только часть наконечника изготавливается из этого материала, чтобы иметь для него наилучшее намагничивание при насыщении. Остальные участки внешних сегментов полюсного наконечника, обращенные от области обследования, и ярмо полюсного наконечника изготавливаются из магнитомягкого материала, имеющего более низкую индукцию при насыщении, чем материал внутренних сегментов полюсного наконечника, в частности, из FeSi, FeNi, пермаллоя или их сплава, такого как Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_15.5B₇.

Дополнительно, в варианте осуществления полюсные наконечники изготавливаются из магнитопроводящих листов, причем листы, формирующие сегменты полюсных наконечников, и соседние передние участки ярма полюсных наконечников располагаются в направлении, параллельном оси внутренней катушки. Листы используются для подавления вихревых токов и располагаются так, чтобы проводить магнитный поток.

Предпочтительно, листы, формирующие остальной участок ярма полюсных наконечников, располагаются в направлении, перпендикулярном оси внутренней катушки. Это позволяет направлять магнитный поток, подавляя при этом вихревые токи.

В варианте осуществления упомянутое средство выбора и фокусировки дополнительно содержит опору полюсных наконечников, соединяющую упомянутые полюсные наконечники механически, причем упомянутая опора полюсных наконечников изготавливается из магнитопроводящего материала. Упомянутая опора полюсных наконечников предпочтительно также изготавливается из магнитопроводящих листов, располагающихся по соседству друг с другом, в том же самом направлении, что и листы, формирующие участок полюсного наконечника, к которому присоединяется опора полюсных наконечников. Опора полюсных наконечников должна обеспечивать как механическую устойчивость, так и хороший магнитный поток.

В предпочтительном варианте осуществления упомянутый, по меньшей мере, один внутренний сегмент полюсного наконечника и упомянутая, по меньшей мере, одна внутренняя катушка поля выбора и фокусировки располагаются на большем расстоянии от области обследования, чем упомянутые внешние сегменты полюсных наконечников и упомянутые внешние катушки поля выбора и фокусировки. Это обеспечивает то преимущество, что существует больше пространства для расположения катушек возбуждающего поля, в частности, в случае устройства, содержащего два противоположно расположенных набора катушек поля выбора и фокусировки и два противоположно расположенных полюсных наконечника, поскольку катушки возбуждающего поля предпочтительно не располагаются рядом с внешними сегментами полюсных наконечников.

Поперечное сечение, перпендикулярное упомянутой оси внутренней катушки, проходящей через передний участок упомянутого второго внутреннего сегмента полюсного наконечника, обращенного к упомянутой области обследования, предпочтительно охватывает меньшую область, чем параллельное поперечное сечение, проходящее через задний участок упомянутого второго внутреннего сегмента полюсного наконечника, обращенного от упомянутой области обследования. Это увеличивает напряженность градиентного поля, которая может быть получена для заданной силы электрического тока.

В другом варианте осуществления внешний диаметр упомянутого переднего участка внутреннего сегмента полюсного наконечника уменьшается в направлении оси внутренней катушки с уменьшением расстояния от области обследования. Это обеспечивает более высокую плотность магнитного потока на поверхности, обращенной к области обследования, и, таким образом, позволяет обеспечить более высокие градиенты магнитного поля внутри области обследования.

Дополнительно, в варианте осуществления поперечное сечение, перпендикулярное упомянутой оси внутренней катушки, проходящей через передний участок упомянутых внешних сегментов полюсного наконечника, обращенных к упомянутой области обследования, охватывает большую область, чем параллельное поперечное сечение, проходящее через задний участок упомянутых внешних сегментов полюсного наконечника, обращенных от упомянутой области обследования. Эта мера также способствует достижению более высокой плотности магнитного потока на поверхности, обращенной к области обследования.

Другой мерой, способствующей достижению более высокой плотности магнитного потока на поверхности, обращенной к области обследования, является то, что длина внутреннего диаметра упомянутого переднего участка внешних сегментов полюсных наконечников от оси внутренней катушки уменьшается в направлении оси внутренней катушки с уменьшением расстояния от области обследования.

Предпочтительно, расположение катушек набора катушек поля выбора и фокусировки является скорее плоским, при котором упомянутые оси внешних катушек параллельны друг другу и оси внутренней катушки. Такое расположение катушек экономит пространство, относительно просто для изготовления и позволяет легче вычислять и/или моделировать достижимые магитные поля.

В варианте осуществления средство выбора и фокусировки содержит

i1) первый набор катушек поля выбора и фокусировки,

i2) по меньшей мере, один второй набор катушек поля выбора и фокусировки, и

i3) блок генератора поля выбора и фокусировки для формирования токов поля выбора и фокусировки, которые должны обеспечиваться для упомянутых первого и второго наборов катушек поля выбора и фокусировки для управления формированием упомянутого магнитного поля выбора и фокусировки. Предпочтительно, используется один второй набор катушек поля выбора и фокусировки, расположенный на стороне области обследования, противоположной упомянутому первому набору катушек поля выбора и фокусировки, приводя в результате к устройству, в котором область обследования доступна, по меньшей мере, с одной стороны. Это позволяет легко располагать пациента внутри области обследования, например, просто поднимая пациента с перевозочного средства на стол для пациента, расположенный в области обследования. При этом можно также избежать необходимости иметь много катушек, расположенных коаксиально вокруг области обследования, так чтобы область обследования имела форму туннеля, внутри которого должен перемещаться пациент, подобно традиционным MRI-сканерам. Пациенты, таким образом, будут чувствовать себя более комфортно, чем в традиционных MRI-сканерах.

В других вариантах осуществления обеспечиваются более двух наборов катушек поля выбора и фокусировки, которые располагаются в различных угловых положениях вокруг области обследования. Например, в случае трех наборов, они предпочтительно располагаются под углом 120° относительно друг друга.

Предпочтительно, катушки поля выбора и фокусировки первого набора идентичны катушкам поля выбора и фокусировки, по меньшей мере, одного второго набора. Дополнительно, в случае двух наборов, различные катушки одного набора предпочтительно располагаются напротив каждых соответствующих катушек другого набора, что также поддерживает более простое вычисление достижимых магнитных полей.

В варианте осуществления упомянутый блок генератора поля выбора и фокусировки выполнен с возможностью формирования токов поля выбора и фокусировки индивидуально для каждой катушки поля выбора и фокусировки упомянутого, по меньшей мере, одного из наборов катушек поля выбора и фокусировки. Это обеспечивает наивысшую гибкость для формирования желаемых магнитных полей, но также требует наибольшего количества блоков генераторов/каналов.

Чтобы уменьшить количество блоков генераторов/каналов в предпочтительном варианте осуществления, предлагается, чтобы упомянутый блок генератора поля выбора и фокусировки был выполнен с возможностью формирования токов полей выбора и фокусировки индивидуально для каждой пары катушек поля выбора и фокусировки упомянутых первого и второго наборов катушек полей выбора и фокусировки, где пара содержит противоположно расположенные катушки поля выбора и фокусировки из двух наборов.

Другое предложение по уменьшению количества блоков генераторов/каналов обеспечивает, чтобы упомянутый блок генератора поля выбора и фокусировки был выполнен с возможностью формирования токов полей выбора и фокусировки индивидуально для каждой пары внешних катушек поля выбора и фокусировки упомянутого, по меньшей мере, одного набора катушек поля выбора и фокусировки, в котором пара содержит две противоположно расположенные внешние катушки поля выбора и фокусировки из одного и того же набора катушек поля выбора и фокусировки.

Предпочтительно, как кратко упомянуто выше, устройство содержит, по меньшей мере, два полюсных наконечника, расположенных по разным сторонам упомянутой области обследования, причем каждый полюсный наконечник имеет множество сегментов полюсных наконечников, поддерживающих различные катушки поля выбора и фокусировки, и ярмо, соединяющее упомянутые сегменты полюсных наконечников.

Чтобы экранировать, по меньшей мере, один набор катушек поля выбора и фокусировки от магнитных полей, создаваемых катушками возбуждающего поля, внутренняя поверхность упомянутого, по меньшей мере, одного набора катушек поля выбора и фокусировки, обращенных к упомянутой области обследования, покрывается экраном. Эта экранировка, в частности, предотвращает помехи для сигнала измерения, которые должны возникать, если возбуждающее поле взаимодействует с магнитомягким материалом.

Как упомянуто выше, упомянутые катушки возбуждающего поля размещаются в области между упомянутыми первыми внутренними катушками поля выбора и фокусировки двух наборов катушек поля выбора и фокусировки. Катушки возбуждающего поля могут быть разработаны таким образом, что они (постоянно или с возможностью перемещения) располагаются между двумя наборами катушек поля выбора и фокусировки. В других вариантах осуществления катушки возбуждающего поля отчасти являются гибкими и могут располагаться на желаемом участке тела пациента перед тем, как пациент помещается внутри области обследования.

Предпочтительно, упомянутые катушки возбуждающего поля расположены на расстоянии, меньшем в направлении, перпендикулярном к оси внутренней катушки, чем расстояние в упомянутом направлении между противоположными внешними катушками поля вывода и фокусировки. Дополнительно, предпочтительно, упомянутые катушки возбуждающего поля содержат две пары седловидных катушек, расположенных вокруг центральной оси симметрии, перпендикулярной упомянутой оси внутренней катушки, и катушку соленоида, расположенную вокруг упомянутой центральной оси симметрии.

В другом предпочтительном варианте осуществления упомянутый блок генератора сигнала возбуждающего поля выполнен с возможностью формирования и обеспечения индивидуальных токов возбуждающего поля для одной или более упомянутых катушек возбуждающего поля. Дополнительно, в варианте осуществления упомянутый блок генератора сигнала возбуждающего поля выполнен с возможностью формирования тока возбуждающего поля в зависимости от чувствительности и/или положения первой субзоны или поля зрения внутри области обследования. Эти меры позволяют снизить SAR (специфическая норма поглощения) и PNS (стимуляция периферийных нервов), которые особенно важны для устройства размером с человека, и уменьшить рассеиваемую среднюю мощность в катушках возбуждающего поля, что ведет к экономии затрат.

Для приема сигналов обнаружения, необходимых для обнаружения распределения магнитных частиц внутри области обследования и, таким образом, для формирования изображений области обследования, например, области сердца пациента, устройство дополнительно содержит приемное средство, содержащее, по меньшей мере, один блок приема сигналов и, по меньшей мере, одну приемную катушку для сбора данных обнаружения, причем сигналы обнаружения зависят от намагничивания в поле зрения и на намагничивание оказывает влияние изменение положения в пространстве первой и второй субзоны.

В предпочтительном варианте осуществления один или более внутренних сегментов полюсных наконечников и/или один или более внешних сегментов полюсных наконечников содержат две или более части, имеющие различные поперечные сечения, в частности, различные формы (например, цилиндрические, эллиптические, прямоугольные и т.п.), различные диаметры и/или различные оси симметрии.

В предпочтительном варианте осуществления внутренний сегмент полюсных наконечников (предпочтительно, все внутренние сегменты полюсных сегментов) содержит внутренний цилиндр и внешнее кольцо, расположенные вокруг внутреннего цилиндра. Предпочтительно, первая катушка располагается между внутренним цилиндром и внешним кольцом и вторая катушка располагается вокруг внешнего кольца.

Дополнительно, в варианте осуществления внешнее кольцо содержит две или более частей, причем у нижней части, обращенной от противоположного полюсного наконечника, внешний диаметр больше, чем у верхней части, обращенной к противоположному полюсному наконечнику.

В предпочтительном варианте осуществления внешний сегмент полюсного наконечника (предпочтительно, все внешние сегменты полюсных наконечников) содержит нижнюю часть, обращенную от противоположного полюсного наконечника, имеющую другое поперечное сечение, чем верхняя часть, обращенная к противоположному полюсному наконечнику. Предпочтительно, нижняя часть имеет круглое поперечное сече