通過mpi法和mri法對測量目標(biāo)進(jìn)行順序檢查的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于通過MPI(=磁粒子成像"Ma即eticParticleImaging")和 通過MRI(=磁共振成像"MagneticResonanceImaging")交替地檢查測量目標(biāo)的裝置，包 括至少兩個產(chǎn)生磁場的元件，其中，所述裝置具有用于MRI運(yùn)行的第一檢查腔和用于MPI運(yùn) 行的第二檢查腔，在第一檢查腔中產(chǎn)生均勻的磁場，在第二檢查腔中產(chǎn)生在空間上強(qiáng)烈變 化的磁場分布，所述磁場分布的場向量在所有空間點(diǎn)上在方向和/或數(shù)值上是不同的并且 在一個空間點(diǎn)處包括場數(shù)值零，其中，所述裝置包含電子式的驅(qū)動場線圈系統(tǒng)，用于產(chǎn)生驅(qū) 動場，化及包含電阻式的MRI梯度線圈系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 該種裝置由參考文獻(xiàn)[3](Weizenecker etal.，2009)已知。
[0003] 最近數(shù)十年W來發(fā)明了大量斷層攝影成像方法，例如1969年化unsfield的計算 機(jī)斷層攝影（CT)、1973年Lauterbur和Mansfield的磁共振斷層攝影（MRI)或1975年 Ter-Pogossian和化elps的正子發(fā)射斷層攝影（PET)。由于硬件、序列算法和/或重建算 法的不斷發(fā)展，在目前的醫(yī)學(xué)診斷中，成像方法占據(jù)越來越重要的位置。通過將各個成像方 法組合成所謂的混合系統(tǒng)（例如在診療實(shí)踐中2001年W來使用的PET-CT和2010年W來 使用的MRI-PET)可W通過成像方法進(jìn)一步提高診斷的效力。所有混合系統(tǒng)的基礎(chǔ)都在于， 將各個模塊互補(bǔ)的信息協(xié)同地組合和/或W圖形形式疊加。該樣例如將PET-CT混合系統(tǒng) 的CT數(shù)據(jù)用于病理形態(tài)學(xué)信息，而將陽T數(shù)據(jù)用于衰減校正。
[0004] 2001年，Gleich和WeizenScker利用磁粒子成像（MPI)發(fā)明了另一種斷層攝 影成像方法值E10151778A1)。該種新型的快速法陣的立體成像方法用于檢測所施加的超順 磁性納米顆粒（SPI0)的空間分布。該種方法提供了空間分辨能力W及高的時間分辨能力 (見參考文獻(xiàn)[1-3])。
[000引MPI的基本原理W通過在時間上變化的具有激勵頻率fO的磁場、即所謂的"驅(qū)動 場"值巧對納米顆粒的激勵為基礎(chǔ)。通過SIP0的非線性的磁化曲線作為顆粒響應(yīng)形成頻 率為fO的諧波，所述諧波通過接收線圈檢測并用于圖像構(gòu)建。由于組織對于激勵頻率fO 具有可忽略地小的非線性響應(yīng)，該種方法通過僅獲取顆粒響應(yīng)（Partikelantwort)而提供 了高對比度。空間編碼基于該樣的效應(yīng)，即，從確定的磁場強(qiáng)度起，顆粒磁化達(dá)到飽和。通 過頻率為fO的磁激勵，飽和的SPI0的磁化僅發(fā)生極小的變化并且該種磁化此后不再或基 本不再對顆粒響應(yīng)有所貢獻(xiàn)。為了利用所述飽和效應(yīng)，產(chǎn)生靜態(tài)的、具有無場點(diǎn)（FF巧的磁 場梯度，即所謂的"選擇場"（S巧。從FFP出發(fā)，磁場強(qiáng)度沿所有空間方向升高。
[0006] 該種磁場分布例如可W通過具有相反的磁化方向的永磁體或通過麥克斯韋爾電 磁線圈對產(chǎn)生。由于飽和效應(yīng)，只有非?？拷麱FP的顆粒被激勵并且由此同時控制顆粒響 應(yīng)。FFP的尺寸W及由此還有MPI法的靈敏度取決于顆粒進(jìn)入飽和時的磁場強(qiáng)度W及SF的 梯度，磁場從FFP起W所述梯度升高（見參考文獻(xiàn)[4、5])。為了允許實(shí)現(xiàn)立體成像，通過疊 加附加的磁場和/或通過測量目標(biāo)的機(jī)械運(yùn)動相對于測量目標(biāo)控制FFP。
[0007]定量的方法MPI通過其高靈敏度w及其時間上的高分辨能力提供了有前景的在 分子和醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，例如細(xì)胞跟蹤（celltracking)或癌癥診斷W及在屯、血管診斷和血 管成像領(lǐng)域的非侵入式應(yīng)用可能性。與其他成像方法，例如CT和MRI不同，目前所獲得的 MPI圖像數(shù)據(jù)組還具有較低的在毫米范圍的空間分辨率。該種分辨率限制是由于目前可獲 得的納米顆粒W及技術(shù)上能實(shí)現(xiàn)的磁場梯度而存在的。此外，由僅對于所施加的納米顆粒 具有高的靈敏度的數(shù)據(jù)能獲得關(guān)于納米顆粒的定量分布的結(jié)論，但所述結(jié)論僅包含病理形 態(tài)學(xué)信息。該使得確定所測得的顆粒分布與其病理形態(tài)學(xué)的形成地點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系非常困 難。
[000引其他立體成像方法，例如在臨床中長期W來使用的MRI法，最佳地適于檢測高分 辨率的病理形態(tài)學(xué)信息。MRI技術(shù)基于非常均勻的磁場，即所謂的極化場（P巧W及在無 線電頻率范圍中的電磁交變場，利用所述電磁交變場激勵測量目標(biāo)的確定原子核發(fā)生諧振 (見參考文獻(xiàn)[6])。被激勵的原子核又發(fā)出電磁交變場，所述電磁交變場在接收線圈中感 應(yīng)生成電信號。通過使用多種磁場梯度對所述信號進(jìn)行空間編碼，并且所述信號可W通過 合適的算法重建。MRI不僅允許獲得空間上高分辨率的具有多種軟組織對比度的解剖學(xué) 信息，而且提供其他不同的技術(shù)，該些技術(shù)允許訪問很多生理參數(shù)，例如水分?jǐn)U散或透過性
[6]。此外，在使用MR光譜成像時，可W在空間上顯示新陳代謝過程和生物化學(xué)過程。與MPI不同，MRI技術(shù)是一種靈敏度較低并且緩慢的成像方法，采集時間在數(shù)秒至數(shù)分鐘的范 圍。
[0009] 由于該兩種立體成像模式獨(dú)特的特性，MPI和MRI在其信息內(nèi)容上基本上是互補(bǔ) 的?？蒞通過組合該兩種方法和協(xié)同地利用其特性，即MPI技術(shù)的高靈敏度W及時間上的 分辨能力和MRI技術(shù)的多種軟組織對比度W及由此還有出色的病理形態(tài)學(xué)信息來實(shí)現(xiàn)優(yōu) 異的診斷效力。兩種互補(bǔ)的圖像數(shù)據(jù)組的疊加/融合目前為止只是通過兩個單獨(dú)或獨(dú)立的 MPI和MRI模塊來實(shí)現(xiàn)（見參考文獻(xiàn)巧])，因?yàn)槟壳霸谑澜绶秶鷥?nèi)還沒有提供該兩種模塊 整體的組合裝置（混合儀器）。
[0010] 但使用兩個單獨(dú)的模塊會帶來一些困難。該些困難主要包括兩個具有不同的參 考坐標(biāo)的數(shù)據(jù)組的共同記錄化O-Registrierung)，所述共同記錄由于測量目標(biāo)從一個模 塊向另一個模塊的轉(zhuǎn)移或運(yùn)輸導(dǎo)致的基本上不可避免的移動和變形而變得困難。此外， 模塊間運(yùn)輸還降低了兩個數(shù)據(jù)組在時間范圍內(nèi)的直接關(guān)聯(lián)度。此外例如在小動物研究 化leintierstudien)中還會出現(xiàn)其他運(yùn)輸問題，其前提是對實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行連續(xù)的麻醉。提 供兩個獨(dú)立的模塊同時還意味著高的成本和空間耗費(fèi)。
[0011] 在本發(fā)明的申請日之前尚未公開的較早的德國專利申請DE 102012 216 357. 3 中部分地提及了上述問題。該里記載了一種整體構(gòu)成的混合系統(tǒng)，其中，主磁線圈系統(tǒng)具有 至少一個產(chǎn)生磁場的元件，所述元件在MRI檢查空間W及在MPI檢查空間中都產(chǎn)生對于兩 個檢查空間不可缺少的磁場分量。利用該種整體構(gòu)成的混合系統(tǒng)，可W產(chǎn)生該樣的磁場分 布，該磁場分布能同時滿足MRI和MPI模塊的要求，其中，兩個檢查空間的中屯、沒有落于相 同的空間點(diǎn)并且兩個檢查空間不重疊。由于該些特征，測量目標(biāo)的移位是強(qiáng)制性必需的，該 種移位使得兩個數(shù)據(jù)組的共同記錄變得困難。兩中檢查時間上的順序也受到所述移位的限 制。
[001引在US2012/01 19739A1中同樣提及了MPI與MRI的組合W及此時所出現(xiàn)的問題， 特別是對于該兩種測量方法產(chǎn)生磁場的線圈具有明顯不同的必需的幾何結(jié)構(gòu)。該些困難根 據(jù)US2012/01 19739A1的教導(dǎo)通過使用預(yù)極化的MRI來克服。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 與此相對，本發(fā)明的目的在于，經(jīng)濟(jì)地且利用盡可能簡單的技術(shù)手段來改進(jìn)具有 前面限定的特征的所述類型的裝置，使得在將兩個模塊可切換地組合在一個整體構(gòu)成的混 合儀器中時能夠減輕或避免上面所述的困難，其中簡化了或者甚至可W取消測量目標(biāo)的移 位。
[0014] 所述目的根據(jù)本發(fā)明通過按權(quán)利要求1的裝置來實(shí)現(xiàn)，所述裝置的特征在于，所 述裝置包括繞Z軸設(shè)置的主磁線圈系統(tǒng)，所述主磁線圈系統(tǒng)具有兩個同軸的、關(guān)于垂直于 Z軸的通過第一檢查空間的中平面鏡像對稱設(shè)置的分線圈系統(tǒng)，第一和第二檢查空間至少 部分地重疊，設(shè)有極性變換裝置，用于使通過其中一個分線圈系統(tǒng)的電流發(fā)生極性變換， W及主磁線圈系統(tǒng)設(shè)計成，使得在分線圈的極性相同時在第一檢查空間中產(chǎn)生至少6階 (化化ng)的均勻磁場，W及在極性相反時在第二檢查空間中產(chǎn)生在空間上強(qiáng)烈變化的磁場 分布。
[0015] 利用本發(fā)明提出了一種可能的磁系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)，該磁系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)既能滿足MRI 成像的要求，也能滿足MPI成像的要求。兩個重疊的檢查區(qū)域使得能夠最佳地利用可供使 用的測量空間。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的裝置提供了很多優(yōu)點(diǎn)并且使得能夠相對于現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)明顯改進(jìn) 的運(yùn)行W及獲得