CN105491945A - Mpi***或装置的线圈布置 - Google Patents

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CN105491945A CN201480047795.XA CN201480047795A CN105491945A CN 105491945 A CN105491945 A CN 105491945A CN 201480047795 A CN201480047795 A CN 201480047795A CN 105491945 A CN105491945 A CN 105491945A
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Abstract

本发明涉及一种用于影响和/或检测视场(28)中的磁颗粒的装置(100)，具体为磁颗粒装置，所述装置包括选择元件和包括驱动场线圈的驱动元件(120)。由围绕经过视场(28)的中央纵轴(z轴)而被布置的主线缆(310、410、510)来形成至少一个驱动场线圈(300、400、600)，其中，所述主线缆主要包括多条次线缆或导线(301、501-508)，所述多条次线缆或导线以不同角度围绕中央纵轴(z轴)而被定位，使得在第一角度子范围(320)中主线缆的横截面的高度与宽度的比率与在第二角度子范围(330)中不同。此外，在实施例中，主线缆(310、410、510)包括多条李兹线(301、501-508)，所述李兹线包括多个股(515)，所述李兹线沿所述主线缆相互扭绞，尤其是如卢瑟福线缆那样扭绞。

Description

MPI***或装置的线圈布置
技术领域
本发明涉及用于影响和/或检测视场中的磁颗粒的装置，具体涉及磁颗粒成像装置。另外，本发明涉及线圈布置，具体是在这样的磁颗粒成像装置中使用的线圈布置。
背景技术
磁颗粒成像(MPI)是一种浮现医学成像模态。MPI的第一版本是二维的，这是因为其产生二维图像。较新的版本是三维(3D)的。能够通过将3D图像的时间序列组合成影片来创建非静态目标的四维图像，前提是所述目标在针对单幅3D图像的数据采集期间没有显著的变化。
MPI是如计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)的重建成像方法。因此，以两个步骤来生成目标的感兴趣体积的MP图像。使用MPI扫描器来执行被称为数据采集的第一步骤。MPI扫描器具有用来生成被称为“选择场”的静态磁梯度场的单元，所述静态磁梯度场在扫描器的等中心处具有(单个或更多个)无场点(FFP)或无场线(FFL)。而且，该FFP(或FFL；下文中提到“FFP”一般应被理解为意指FFP或FFL)由具有低磁场强度的第一子区包围，所述第一子区又由具有较高磁场强度的第二子区包围。此外，扫描器具有用来生成时间相关的、典型地在空间上近似均匀的磁场的单元。实际上，该场是通过将具有小幅度的快速变化的场(称为“驱动场”)与任选的具有大幅度的缓慢变化的场(称为聚焦场)相叠加而得到的。通过将时间相关的驱动场和任选的聚焦场添加到静态选择场，可以使FFP沿贯穿等中心周围的“扫描体积”的预定FFP迹线移动。扫描器还具有对一个或多个(例如三个)接收线圈的布置，并且能够记录在这些线圈中感应出的任何电压。为了数据采集，待成像的目标被放置在扫描器中，使得目标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。
目标含有磁纳米颗粒或其他磁性非线性材料；如果目标是动物或患者，那么可以在扫描之前对动物或患者施予含有这样的颗粒的示踪剂。在数据采集期间，MPI扫描器使FFP沿有意选择的迹线移动，所述迹线描出/覆盖扫描体积或至少描出/覆盖视场。目标内的磁纳米颗粒经受变化的磁场，并且通过改变其磁化而做出响应。纳米颗粒的变化的磁化在接收线圈中的每个中感应出时间相关电压。在与接收线圈相关联的接收器中对该电压进行采样。由接收器输出的样本被记录并构成采集到的数据。控制数据采集的细节的参数构成“扫描协议”。
在图像生成的被称为图像重建的第二步骤中，根据在第一步骤中采集到的数据来计算或重建图像。图像典型地是表示对视场中的磁纳米颗粒的位置相关浓度的抽样近似的数据的离散3D阵列。一般由运行适合的计算机程序的计算机来执行重建。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。正如所有重建成像方法一样，该模型能够被表达为作用于采集到的数据的积分算子；重建算法尝试尽可能地复原(undo)模型的动作。
这样的MPI装置和方法的优势在于，其能够被用于以非破坏性的方式并以高空间分辨率来检查诸如人体的任意检查目标，所述检查既可以接近检查目标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，并且在DE10151778A1中以及Gleich,B.和Weizenecker,J.的“Tomographicimagingusingthenonlinearresponseofmagneticparticles”(Nature，第435卷，第1214-1217页，2005年)中首先对其进行了描述，在其中还大体描述了重建原理。在该文献中描述的用于磁颗粒成像(MPI)的装置和方法利用了小磁颗粒的非线性磁化曲线的优势。
在MPI中需要驱动线圈来生成快速变化的磁场(f～25kHz...200kHz，或者甚至更高)，所述磁场典型地具有幅度为20mT的峰值或更低。膛中储存的能量与体积成比例，因此随着第三维度半径而增高。对于人体大小的应用，在大约40cm的膛直径的情况下(对第一实验演示器的尺寸，未来产品的尺寸更大)，能量约为10J(峰值)。无功功率是其与角频率ω＝2*pi*f的乘积，因此Preact～2MW。该无功功率能够按照电流和电压的任何乘积在线圈中的磁场与串联电容器中的电场之间振荡。作为典型的范例，Upk～15kV，Ipk～250A，两者对操作都是困难的。
因此，这样的***中所需的功率典型地具有非常高的值，并且因此对其使用的优化能够显著地降低功耗成本，并提高患者的安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于影响和/或检测视场中的磁颗粒的装置，即一种MPI装置，所述装置使得能够对这样的较大的对象(人类、动物)进行检查，尤其是针对成年人类进行检查。另外，本发明的目的是提供一种更适合于通过使用利用MPI装置对较大的对象(人类、动物)进行检查，尤其是针对成年人类进行检查的线圈布置。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于影响和/或检测视场中的磁颗粒的装置，包括：
-选择元件，其包括选择场信号发生器单元和选择场元件，所述选择元件用于生成磁选择场，所述磁选择场具有其磁场强度的空间样式，使得在所述视场中形成具有低磁场强度的第一子区和具有较高磁场强度的第二子区，在所述第一子区中所述磁颗粒的磁化不饱和，在所述第二子区中所述磁颗粒的所述磁化饱和，
-驱动元件，其包括驱动场信号发生器单元和至少一个驱动场线圈，所述驱动元件用于借助于磁驱动场来改变两个子区在所述视场中的空间位置，使得磁性材料的磁化局部地改变，所述至少一个驱动场线圈大体围绕经过所述视场的中央纵轴而被布置，
其中，至少一个驱动场线圈是由围绕所述中央纵轴而被布置的主线缆形成的，其中，所述主线缆主要包括多条次线缆或导线，所述多条次线缆或导线以不同角度围绕所述中央纵轴而被定位，使得在第一角度子范围中所述主线缆的横截面的高度与宽度的比率与在第二角度子范围中不同。
在本发明的另一方面中，提出了一种在这样的装置中使用的线圈布置，包括在角度范围中围绕经过视场的中央纵轴而被布置的主线缆，其中，所述主线缆包括形成所述主线缆的多条次线缆或导线，所述多条次线缆或导线以不同角度围绕所述中央纵轴而被定位，使得在第一角度子范围中所述主线缆的横截面的高度与宽度的比率与在第二角度子范围中不同。
在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，如从属权利要求中所定义的，所主张保护的装置和所主张保护的线圈布置具有类似和/或等同的优选实施例。
为简单起见，并且没有对其的任何限制，在本说明书的接下来的段落中，“线缆”是指所述“主线缆”并且“导线”是指所述“次线缆或导线”，但其不构成任何限制。
一般地所述患者的胸/躯干被放置在所述驱动场线圈布置的里面，所述驱动场线圈布置典型地包括一个或若干驱动场线圈(一般为三个空间方向中的每方向上一个线圈或线圈对)。为此，所述患者可以实际上借助于患者支撑体而滑到所述发生器中。所述驱动场线圈占据所述患者与所述选择场元件之间的空间，所述选择场元件一般包括选择场线圈和/或永磁体，所述选择场线圈和/或所述永磁体被布置在所述患者之上和之下以类似于根据开放MRI装置已知的方式形成开放结构。针对在所述选择场元件的上半部分与下半部分之间的空间具有各种折衷。
根据本发明，包括一个或各个驱动场线圈的所述驱动场线圈布置具有最大内膛大小(围绕所述中央纵轴延伸)，所述最大内膛大小允许所述患者舒服地滑入。另外，至少在面向所述选择场元件的方向上，外直径尽可能小，允许所述装置的其他部件尤其是所述选择场元件和优选提供的聚焦场线圈被布置为尽可能地接近所述患者。根据本发明，这是通过提供以下来实现的，即与不面向所述选择场元件的位置相比，在与所述选择场元件相邻的位置处，至少一个驱动场线圈，优选地为所有驱动场线圈，是纤细的。换言之，使所述高度与宽度的比率低，以在特定位置处使所述线缆以及由此的所述驱动线圈纤细，并且使所述高度与宽度的比率高，以在特定位置处使所述线缆以及由此的输送驱动线圈较厚。
在所述选择场元件被布置在所述患者之上和之下的实施例中，因此使得在所述患者之上和之下的位置处所述至少一个驱动场线圈在竖直方向上纤细，而在所述患者的左侧和右侧的位置处所述至少一个驱动场线圈较不纤细。出于该目的，形成所述至少一个驱动场线圈的所述线缆并不像常规的那样具有固定形状的固定横截面，而是所述横截面的形状至少沿所述线缆的纵向变化，同时优选地所述横截面(即所述横截面的面积)保持恒定。
在该背景下，应当注意到，存在驱动场线圈的各种实施例，尤其是在360°的角度范围中完全包围所述视场的螺线线圈，以及仅在小于180°的较小角度范围中(例如，在90°至160°的范围中)包围所述视场的鞍形线圈。角度子范围将被理解为各自的(总)角度范围的部分，并且能够小到只有几度(即仅特定的位置)。一般地，子范围将被理解为在5°与90°之间的角度范围，优选为在15°与75°之间的角度范围。
在实施例中，所述第一角度子范围相对于所述第二角度子范围以75°至105°的范围中的角度偏移，尤其以基本为90°的角度偏移。因此，与在其中使所述线缆较薄但具有较大宽度的所述患者的胸之上以及背部之下的区域相比，在所述患者的侧面(尤其是在所述装置被用于心脏成像时，在各轴之下)，使所述线缆较厚但具有较小的宽度。
在另一实施例中，所述多条导线被布置为使得所述线缆的横截面的所述高度与宽度的比率在相对布置的第一角度子范围和第三角度子范围(例如所述患者之上和之下)中具有第一基本相同的值，所述第一基本相同的值不同于在相对布置的第二角度子范围和第四角度子范围(例如在所述患者的侧面处)中的第二基本相同的值。因此，能够节约在期望方向上的空间。
优选地，这还是在这样的实施例中实现的，根据所述实施例，所述第一角度子范围被布置为面向选择场元件并且所述线缆的横截面的所述高度与宽度的比率的值在所述第一角度子范围中比在所述第二角度子范围中更小。
优选地，所述线缆的多个绕组被布置为在与所述线缆的纵轴基本垂直的z方向上彼此相邻，其中，所述绕组被布置为在所述第二角度子范围中比在所述第一角度子范围中更接近在一起。如果在与所述患者的纵轴相对应的z方向上空间(例如在患者的各轴之下)是短的，那么这一点尤其重要。
根据另一优选实施例，在所述第一角度子范围中，所述绕组的位置相对于在所述第二角度子范围中所述绕组的位置而位移。通过这种方式，可能将线圈灵敏度的峰值设计为较靠近特定感兴趣区域(例如患者的心脏)，或者理想地在特定感兴趣区域处。
如以上所解释的，所述驱动场线圈被用于创建高频(25kHz至100kHz或更高)磁驱动场，以关于磁颗粒的检测来激励身体中的磁颗粒用于成像目的。常规地，利用许多绕组来实现驱动场线圈，导致高电感。然而，该常规设计不能够再被用于人体大小的MPI装置，这是因为电压(例如40kVpk)过高，并且因此难以符合医学仪器标准(IEC60601-1)。在优选实施例中，所述多条导线沿所述线缆(换言之，围绕所述线缆的纵轴)而相互扭绞，具体是如卢瑟福线缆(Rutherfordcable)那样扭绞。该解决方案利用由较厚的所谓“卢瑟福”式线缆制成的较少绕组提供电感，所述“卢瑟福”式线缆具有扁平外观，并且其中，每条导线以相等的间隔经历每个位置。这样的卢瑟福线缆模仿了完美的RF李兹(Litz)线。此外，所述导线优选地是包括多股的李兹线，以具有低损耗线缆类型。
如已经提到的，所述至少一个驱动场线圈是螺线线圈或鞍形线圈。优选地，形成驱动场线圈布置的所述驱动场线圈包括围绕与所述中央纵轴垂直的中央对称轴而被布置的两对鞍形线圈、以及围绕所述中央对称轴而被布置的螺线线圈。如以上针对所述至少一个驱动场线圈所解释的，对所述驱动场线圈中的一些或全部进行设计。
在另一实施例中，所述驱动元件包括在其外表面和/或其内表面上承载所述驱动场线圈的载体结构，所述载体结构优选地包括用于接收形成所述驱动场线圈的线缆的沟槽。因此，所述驱动场线圈具有固定的结构，并且是预形成的。在备选实施例中，所述驱动场线圈是柔性的，并且能够根据需要而被放置在患者周围。
有利地，所述至少一个驱动场线圈是鞍形线圈，其中，形成所述至少一个驱动场线圈的所述线缆的所述多条导线沿着所述线缆(换言之围绕所述线缆的所述纵轴)而相互扭绞，具体是如卢瑟福线缆那样扭绞，同时所述线缆被布置在所述载体结构的所述外表面或所述内表面上，以形成所述至少一个驱动场线圈。因此，所述至少一个驱动场线圈的所述线缆不是在工作台上预形成并且接着被做成正确形式的，在鞍形线圈的情况下这可能是困难的，因为所述线缆只能够在一个方向上弯曲但在另一方向上可能难以弯曲。因此，所述线缆是在所述线缆被做成正确的形式以形成所述至少一个驱动场线圈的同时被即时形成的(即所述导线被扭绞以形成所述线缆)，这使得更容易将所述线缆弯曲成正确的形式。
在又一实施例中，所述装置还包括：连接线缆，其用于将所述至少一个驱动场线圈与所述驱动场信号发生器单元连接，所述连接线缆具有不变的横截面；以及过渡单元，其用于将形成所述至少一个驱动场线圈的所述线缆与所述连接线缆连接。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于影响和/或检测视场中的磁颗粒的装置，所述装置包括：
-选择元件，其包括选择场信号发生器单元和选择场元件，所述选择元件用于生成磁选择场，所述磁选择场具有其磁场强度的空间样式，使得在所述视场中形成具有低磁场强度的第一子区和具有较高磁场强度的第二子区，在所述第一子区中所述磁颗粒的磁化不饱和，在所述第二子区中所述磁颗粒的所述磁化饱和，
-驱动元件，其包括驱动场信号发生器单元和至少一个驱动场线圈，所述驱动元件用于借助于磁驱动场来改变两个子区在所述视场中的空间位置，使得磁性材料的磁化局部地改变，所述至少一个驱动场线圈大体围绕经过所述视场的中央纵轴而被布置，
其中，所述至少一个驱动场线圈是由围绕所述中央纵轴而被布置的主线缆形成的，其中，所述主线缆包括多条李兹线，所述李兹线包括多个股，所述李兹线沿所述主线缆相互扭绞，具体是如卢瑟福线缆那样扭绞。
根据该方面的装置主要提供了以上在卢瑟福线缆的背景下解释的优势。
为了接收检测信号以确定检查区域内磁颗粒的分布，并且因此生成检查区域(例如患者的心脏区域)的图像，所述装置还包括用于采集检测信号的接收单元，所述接收单元包括至少一个信号接收单元和至少一个接收线圈，所述检测信号取决于所述视场中的磁化，所述磁化受所述第一子区和所述第二子区的空间位置的变化影响。
优选地提出，所述MPI装置采用组合选择和聚焦场线圈，所述组合选择和聚焦场线圈基于这样的想法，即将在已知MPI装置中一般被提供为分开的线圈的聚焦场线圈和选择场线圈组合成组合选择和聚焦场线圈组。因此，将单个电流提供到所述线圈中的每个，而不是如常规地将分开的电流提供到每个聚焦场线圈和每个选择场线圈。因此，所述单个电流能够被认为是用于聚焦场生成和选择场生成的两个叠加的电流。能够通过控制到各线圈的电流来容易地改变所述视场在所述检查区域内的期望位置和移动。然而，并不是所有的选择和聚焦场线圈总是必须被提供有控制电流，这是因为一些线圈只是需要被用于对所述视场的特定移动。
所提出的装置还提供了在相对于所述检查区域如何以及在哪里布置所述线圈的更多的自由度，所述对象被放置在所述检查区域中。在该布置的情况下，尤其有可能建立能由患者和医生或医学人员(例如外科医生)两者在介入期间容易地访问的开放扫描器。
利用这样的装置，所述磁梯度场(即所述磁选择场)被生成为具有磁场强度的空间分布，使得所述视场包括：具有较低磁场强度(例如FFP)的第一子区域，所述较低磁场强度适于使得被定位在所述第一子区域中的所述磁颗粒的所述磁化不饱和；以及具有较高磁场强度的第二子区域，所述较高磁场强度适于使得被定位在所述第二子区域中的所述磁颗粒的所述磁化饱和。由于所述磁颗粒的磁化特性曲线的非线性度，所述磁化以及由此的由所述磁颗粒生成的磁场示出了例如能够由检测线圈检测到的较高次谐波。所评估的信号(所述信号的较高次谐波)含有关于所述磁颗粒的空间分布的信息，所述信息又能够被用于对所述磁颗粒的所述空间分布的可视化(例如用于医学成像)和/或用于其他应用。
根据本发明的MPI装置基于新的物理原理(即被称为MPI的原理)，其不同于其他已知的常规医学成像技术，例如核磁共振(NMR)。具体而言，与NMR相比，该新的MPI原理不利用材料对质子的磁共振特性的影响，而是通过利用磁化特性曲线的非线性度来直接检测磁性材料的磁化。具体而言，所述MPI技术利用所生成的磁信号的较高次谐波，所述较高次谐波是由在磁化从非饱状态变为饱和状态的区域中磁化特性曲线的非线性度造成的。
所述驱动场线圈优选地被布置在两组选择和聚焦场线圈的所述第一内选择和聚焦场线圈之间的区域中。所述驱动场线圈可以被设计为使得它们(固定地或能移动地)被布置在所述两组选择和聚焦场线圈之间。在其他实施例中，所述驱动场线圈在某种程度上是柔性的，并且能够在所述患者被放置在所述检查区域里面之前被布置在所述患者的身体的期望部分上。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并且将参考下文描述的实施例对本发明的这些和其他方面进行说明。在以下附图中：
图1示出了MPI装置的第一实施例，
图2示出了由如图1所示的装置产生的选择场样式的范例，
图3示出了MPI装置的第二实施例，
图4示出了MPI装置的第三和第四实施例，
图5示出了根据本发明的MPI装置的方框图，
图6示出了根据本发明的驱动场线圈的第一实施例的两幅视图，
图7示出了根据本发明的驱动场线圈的第二实施例的两幅视图，
图8示出了通过根据本发明的在驱动场线圈中使用的线缆的实施例的透视图和横截面，
图9示出了线缆应当如何围绕膛呈扁平的，
图10示出了根据本发明的另一实施例的被用作驱动场线圈的鞍形线圈对的实施例，并且
图11示出了用于在外部连接驱动场线圈的连接线缆。
具体实施方式
在解释本发明的细节之前，将参考图1至图4详细解释磁颗粒成像的基础。具体而言，将描述用于医学诊断的MPI扫描器的四个实施例。还将给出对数据采集的非正式描述。将指出不同实施例之间的相似处和差异。一般地，本发明能够被用于MPI装置的所有这些不同的实施例中。
图1所示的MPI扫描器的第一实施例10具有三对同轴平行圆形线圈12、14、16，这些线圈对被布置为如图1所示。这些线圈对12、14、16用于生成选择场以及驱动场和聚焦场。三个线圈对12、14、16的轴18、20、22相互正交，并且相交在单个点中，指代MPI扫描器10的等中心24。此外，这些轴18、20、22用作被附着到等中心24的3D笛卡尔x-y-z坐标系的轴。纵轴20被指定为y轴，因而x轴和z轴是水平的。以线圈对12、14、16的轴对其命名。例如，y线圈对14由在扫描器的顶部和底部的线圈形成。此外，具有正(负)y坐标的线圈被称为y+线圈(y-线圈)，并且其余的线圈也是类似的。在更方便的情况下，坐标轴和线圈应当被标记为x1、x2、x3，而不是被标记为x、y和z。
扫描器10能够被设定为引导预定的时间相关电流沿任一方向通过这些线圈12、14、16中的每个。如果在沿线圈的轴看去时电流围绕该线圈顺时针流动，那么所述电流被视为正的，否则为负的。为了生成静态选择场，使恒定正电流IS流过z+线圈，并且使电流-IS流过z-线圈。接着z线圈对16用作反平行(anti-parallel)圆形线圈对。
这里应当注意到，在该实施例中对轴的布置和基于轴的命名仅是范例，并且在其他实施例中也可能不同。例如，在具体实施例中，纵轴通常被认为是z轴，而不是如当前实施例中被认为是y轴。然而，这一般不改变设备的功能和操作以及本发明的效果。
在图2中通过场线50表示一般为磁梯度场的磁选择场。其在生成选择场的z线圈对16的(例如水平的)z轴22的方向上具有基本恒定的梯度，并且在该轴22上的等中心24中达到零值。从该无场点(未在图2中单独示出)开始，磁选择场50的场强随着与无场点的距离的增大而在所有三个空间方向上增大。在由围绕等中心24的虚线指示的第一子区或区域52中，场强小到在该第一子区52中存在的颗粒的磁化不饱和，而在第二子区54(区域52的外面)中存在的颗粒的磁化处于饱和状态。在第二子区54中(即在扫描器的视场28处于第一子区52外面的剩余部分中)，选择场的磁场强度足够强以使磁颗粒维持在饱和状态。
通过改变两个子区52、54(包括无场点)在视场28内的位置来改变视场28中的(总体)磁化。通过确定视场28中的磁化或者受磁化影响的物理参数，能够获得关于视场28中磁颗粒的空间分布的信息。为了改变两个子区52、54(包括无场点)在视场28中的相对空间位置，将另外的磁场(即磁驱动场，以及如果适用的话，磁聚焦场)叠加到选择场50。
为了生成驱动场，使时间相关电流ID 1流过两个x线圈12，使时间相关电流ID 2流过两个y线圈14，并且使时间相关电流ID 3流过两个z线圈16。因此，三个线圈对中的每个都用作平行圆形线圈对。类似地，为了生成聚焦场，使时间相关电流IF 1流过两个x线圈12，使电流IF 2通过两个y线圈14，并且使电流IF 3通过两个z线圈16。
应当指出，z线圈对16是特殊的：其不仅生成其对驱动场和聚焦场的份额，还生成选择场(当然，在其他实施例中，可以提供分开的线圈)。流过z±线圈的电流为ID 3+IF 3±IS。流过其余两个线圈对12、14的电流为ID k+IF k，k＝1、2。由于其几何结构和对称性，三个线圈对12、14、16被很好地去耦合。这是期望的。
由反平行圆形线圈对生成的选择场关于z轴旋转对称，并且其z分量在z上几乎是线性的并且在围绕等中心24的可观的体积中独立于x和y。具体而言，选择场具有在等中心处的单个无场点(FFP)。相反，对由平行圆形线圈对生成的驱动场和聚焦场的贡献在围绕等中心24的可观的体积中在空间上几乎是均匀的，并且与各线圈对的轴平行。由所有三个平行圆形线圈对联合生成的驱动场和聚焦场是在空间上几乎是均匀的，并且能够被给予任何方向和强度，直到某最大强度。驱动场和聚焦场也是时间相关的。聚焦场与驱动场之间的差异在于，聚焦场随时间缓慢变化并且可以具有大幅度，而驱动场快速变化并且具有小幅度。对这些场进行不同处置是具有物理学和生物医学原因的。具有大幅度的快速变化的场是难以生成的，并且对患者有潜在危险。
在实际实施例中，FFP能够被认为是理论点(mathematicalpoint)，在所述理论点处磁场被假设为零。磁场强度随着与FFP的距离的增加而增大，其中，对于不同的方向增长率可能不同(例如取决于设备的具体布局)。只要磁场强度低于使磁颗粒进入饱和状态所需的场强，颗粒就对由设备测得的信号的信号生成有做出有效贡献；否则，颗粒饱和并且不生成任何信号。
MPI扫描器的实施例10具有至少一个另外的平行圆形线圈对，优选地是另外三对，也沿x轴、y轴和z轴定向。这些在图1中未示出的线圈对用作接收线圈。如在用于驱动场和聚焦场的线圈对12、14、16的情况下，由流过这些接收线圈对中的一个的恒定电流生成的磁场在视场内是在空间上几乎均匀的，并且与各线圈对的轴平行。接收线圈被认为被很好地去耦合。通过被附接到接收线圈的接收器来对在该线圈中感应出的时间相关电压进行放大和采样。更精确地，为了应付该信号的极大的动态范围，接收器对接收到的信号与参考信号之间的差进行采样。接收器的传递函数从零赫兹(DC)直到预期信号水平降至噪声水平以下的频率是非零的。备选地，MPI扫描器不具有专用接收线圈。而是将驱动场发射线圈用作接收线圈，如在根据本发明的、使用组合驱动－接收线圈的情况下。
图1中示出的MPI扫描器的实施例10具有沿z轴22(即沿选择场的轴)的圆柱形膛26。所有线圈都被放置在该膛26的外面。为了数据采集，待成像的患者(或目标)被放置在膛26中，使得患者的感兴趣体积(即患者(或目标)的要被成像的体积)被扫描器的视场28(即扫描器能够对其内容成像的扫描器体积)包围。例如，患者(或目标)被放置在患者台上。视场28是膛26内部的几何结构简单的等中心体积，例如立方体、球体、圆柱体或任意形状。图1中图示了立方体视场28。
第一子区52的大小取决于磁选择场的梯度的强度，并且取决于饱和所需的磁场的场强，而所述场强又取决于磁颗粒。对于典型磁颗粒在80A/m的磁场强度以及磁选择场的场强的梯度(在给定的空间方向上)总计为50×103A/m2处的足够的饱和，颗粒的磁化不饱和的第一子区52(在所述给定的空间方向上)具有大约1mm的尺寸。
患者的感兴趣体积被认为含有磁纳米颗粒。例如，在对肿瘤的诊断成像之前，借助于包括磁颗粒的液体来将磁颗粒带到感兴趣体积，所述液体被注射到患者(目标)的体内或以其他方式(例如口服)施予给患者。
一般地，存在用于将磁颗粒带到视场内的各种方式。具体而言，在磁颗粒要被引入到患者体内的情况下，能够使用手术方法和非手术方法来施予磁颗粒，并且既存在需要专家(如医学从业者)的方法，也存在不需要专家的方法，例如能够由外行或一般技术人员或患者本身执行的方法。在手术方法中，存在潜在无风险和/或安全的例行介入，例如涉及如将示踪剂注射到血管中(如果这样的注射完全被认为是一种手术方法的话)的有创步骤，即不需要相当专业的医学专门技能来执行且不涉及严重健康风险的介入。另外，能够应用如吞服或吸入的非手术方法。
一般地，磁颗粒是在执行实际的数据采集步骤之前被预递送或预施予的。然而，在实施例中，也可能将另外的磁颗粒递送/施予到视场中。
磁颗粒的实施例包括例如玻璃的球形衬底，所述衬底被提供有例如5nm厚并由例如铁镍合金(例如坡莫合金)构成的软磁层。例如可以借助于保护颗粒不受化学和/或物理侵害性环境(例如酸)影响的涂层来覆盖该层。这样的颗粒的磁化饱和所需的磁选择场50的磁场强度取决于各种参数，例如颗粒的直径、用于磁性层的磁性材料以及其他参数。
在这样的磁颗粒具有例如10μm的直径的情况下，则需要大约800A/m的磁场(大约与1mT的通量密度相对应)，而在100μm的直径的情况下，80A/m的磁场是足够的。在选择具有较低饱和磁化的材料的涂覆时或者在降低所述层的厚度时甚至获得更小的值。
实际上，常常使用商业可用的商标名为Resovist的磁颗粒(或类似的磁颗粒)，其具有磁性材料的核或被形成为整块球体，并且其直径在例如40或60nm的几纳米范围中。
针对一般可用的磁颗粒和颗粒成分的进一步的细节，这里参考EP1224542、WO2004/091386、WO2004/091390、WO2004/091394、WO2004/091395、WO2004/091396、WO2004/091397、WO2004/091398、WO2004/091408的对应部分，这里通过引用将其并入本文。在这些文献中还能够找到一般MPI方法的更多细节。
在数据采集期间，x线圈对12、y线圈对14和z线圈对16生成位置相关且时间相关的磁场，即施加场。这是通过引导适合的电流通过场生成线圈来实现的。实际上，驱动场和聚焦场驱使选择场，使得FFP沿描绘扫描体积的预选择的FFP迹线移动，所述扫描体积是视场的超集。施加场将磁纳米颗粒在患者中定向。随着施加场的变化，所得到的磁化也变化，尽管其对施加场以非线性方式做出响应。变化的施加场和变化的磁化之和在沿xk轴的接收线圈对的终端之间感应出时间相关电压Vk。相关联的接收器将该电压转换成信号Sk，并对其进一步处理。
如图1所示的第一实施例10，图3所示的MPI扫描器的第二实施例30具有三个圆形且相互正交的线圈对32、34、36，但是这些线圈对32、34、36只生成选择场和聚焦场。也生成选择场的z线圈36被填充有铁磁材料37。该实施例30的z轴42竖直地定向，而x轴38和y轴40水平地定向。扫描器的膛46平行于x轴38，并且因此垂直于选择场的轴42。驱动场由沿x轴38的螺线(未示出)并由沿其余的两条轴40、42的鞍形线圈对(未示出)生成。这些线圈围绕形成膛的管缠绕。驱动场线圈还用作接收线圈。
给出了这样的实施例的一些典型参数：选择场的z梯度G具有强度G/μ0＝2.5T/m，其中，μ0为真空磁导率。驱动场的时间频率谱集中在25kHz周围的窄带中(高达大约150kHz)。接收到的信号的有用的频率谱处于50kHz与1MHz之间(最终高达大约15MHz)。所述膛具有120mm的直径。适配到膛46中的最大立方体28的边长为120mm/√2≈84mm。
由于在现有技术中场生成线圈的构造一般是已知的，例如是根据磁共振成像的静态B0场已知的，因此本文中不需要对该主题加以详述。
在用于生成选择场的备选实施例中，能够使用永磁体(未示出)。在这样的(相对的)永磁体(未示出)的两极之间的空间中，形成了与图2所示的类似的磁场，亦即与相对的极具有相同的极性时类似的磁场。在另一备选实施例中，能够通过至少一个永磁体与至少一个线圈的混合来生成选择场。
图4示出了MPI装置200的一般外侧布局的两个实施例，图4A示出了包括两个选择和聚焦场线圈单元210、220的所提出的MPI装置200的实施例，所述两个选择和聚焦场线圈单元基本相同并且被布置在形成于其间的检查区域230的相对侧上。此外，驱动场线圈单元240被布置在围绕患者的感兴趣区域(未示出)布置的选择和聚焦场线圈单元210、220之间。选择和聚焦场线圈单元210、220包括用于生成表示以上解释的磁选择场和磁聚焦场的组合磁场的若干选择和聚焦场线圈。具体而言，每个选择和聚焦场线圈单元210、220包括优选地为相同的选择和聚焦场线圈的组。以下将解释所述选择和聚焦场线圈的细节。
驱动场线圈单元240包括用于生成磁驱动场的若干驱动场线圈。这些驱动场线圈可以包括若干对驱动场线圈，尤其是用于生成在空间中的三个方向中的每个上的磁场的一对驱动场线圈。在实施例中，驱动场线圈单元240包括针对空间中两个不同方向的两对鞍形线圈和用于生成在患者的纵轴上的磁场的一个螺线线圈。
选择和聚焦场线圈单元210、220一般被安装到固定单元(未示出)或房间的墙壁上。优选地，在选择和聚焦场线圈单元210、220包括用于承载各自的线圈的极靴(poleshoes)的情况下，固定单元不仅对选择和聚焦场线圈单元210、220进行机械固持，而且还为磁通量提供了连接两个选择和聚焦场线圈单元210、220的极靴的路径。
如图4a所示，两个选择和聚焦场线圈单元210、220每个包括用于将选择和聚焦场线圈从由驱动场线圈单元240的驱动场线圈生成的磁场屏蔽开的屏蔽层211、221。
在图4B所示的MPI装置201的实施例中，仅提供了单个选择和聚焦场线圈单元220以及驱动场线圈单元240。一般地，单个选择和聚焦场线圈单元足以生成所需的组合磁选择和聚焦场。因此，可以将所述单个选择和聚焦场线圈单元220集成到患者台(未示出)中，患者被放置在所述患者台上以进行检查。优选地，可以提前已经将驱动场线圈单元240的驱动场线圈例如作为柔性线圈元件布置在患者的身体周围。在另一实现方式中，驱动场线圈单元240能够是开放的，例如能在轴向上分成如由图4B示出的分离线243、244所指示的两个子单元241、242，使得患者能够被放置在其间，并且接着能够将驱动场线圈子单元241、242耦合到一起。
在MPI装置的另外的实施例中，甚至可以提供更多的选择和聚焦场线圈单元，优选地根据围绕检查区域230的均匀分布来布置所述更多的选择和聚焦场线圈单元。然而，选择和聚焦场线圈单元用得越多，对用于将患者放置在其中并用于在由医学辅助人员或医生进行的检查期间访问患者本身的检查区域的可访问性受到越多限制。
图5示出了根据本发明的MPI装置100的总体方框图。除非另作说明，否则以上解释的磁颗粒成像的一般原理对该实施例同样有效并适用。
图5所示的装置100的实施例包括用于生成期望的磁场的各个线圈。首先，将解释MPI中的线圈及其功能。
为了生成组合磁选择和聚焦场，提供了选择和聚焦元件110。磁选择和聚焦场具有其磁场强度的空间样式，使得在视场28中形成具有低磁场强度的第一子区(图2中的52)以及具有较高磁场强度的第二子区(图4中的54)，在所述第一子区中磁颗粒的磁化不饱和，并且在所述第二子区中磁颗粒的磁化饱和，所述视场是常规地通过使用磁选择场实现的检查区域230的一小部分。此外，通过使用磁选择和聚焦场，能够改变视场28在检查区域230内的空间位置，如常规通过使用磁聚焦场来完成的那样。
选择和聚焦元件110包括至少一组选择和聚焦场线圈114，以及选择和聚焦场发生器单元112，所述选择和聚焦场发生器单元112用于生成要被提供到所述至少一组选择和聚焦场线圈114(表示图4A、图4B所示的选择和聚焦场线圈单元210、220之一)的选择和聚焦场电流，以控制所述磁选择和聚焦场的生成。优选地，为至少一组选择和聚焦场线圈114中的每个线圈元件(或每对线圈元件)提供单独的发生器子单元。所述选择和聚焦场发生器单元112包括可控电流源(一般包括放大器)和滤波器单元，它们为各自的线圈元件提供场电流，以单独地设定每个线圈对磁选择和聚焦场的梯度强度和场强的贡献。应当注意，也能够省略滤波器单元。
为了生成磁驱动场，装置100还包括驱动元件120，所述驱动元件120包括驱动场信号发生器单元122和一组驱动场线圈124(表示图4A、图4B所示的驱动线圈单元240)，所述驱动元件120用于借助于磁驱动场来改变视场中两个子区的空间位置和/或大小，使得磁性材料的磁化局部地改变。如以上提及的，所述驱动场线圈124优选地包括两对相对布置的鞍形线圈125、126以及一个螺线线圈127。其他实现方式，例如三对线圈元件，也是可能的。
驱动场信号发生器单元122优选地包括针对所述一组驱动场线圈124中的每个线圈元件(或至少每对线圈元件)的单独的驱动场信号发生子单元。所述驱动场信号发生器单元122优选地包括驱动场电流源(优选地包括电流放大器)和滤波器单元(在本发明中其也可以被省略)，以向各自的驱动场线圈提供时间相关的驱动场电流。
优选地由控制单元150来控制选择和聚焦场信号发生器单元112和驱动场信号发生器单元122，所述控制单元150优选地控制选择和聚焦场信号发生器单元112使得选择场的所有空间点的场强之和以及梯度强度之和被设定在预定义的水平处。出于该目的，还能够由用户根据MPI装置的期望应用来为控制单元150提供控制指令，然而，根据本发明优选地将其省略。
为了使用MPI装置100来确定磁颗粒在检查区域(或检查区域中的感兴趣区域)中的空间分布，尤其是获得所述感兴趣区域的图像，提供了具体为接收线圈的信号检测接收单元以及接收由所述接收单元148检测到的信号的信号接收单元140。优选地，实际上提供三个接收线圈148和三个接收单元140，即每接收线圈一个接收单元，但是也能够使用多于三个的接收线圈和接收单元，在这种情况下，采集到的检测信号不是三维的，而是K维的，其中，K是接收线圈的数量。
所述信号接收单元140包括用于对接收到的检测信号进行滤波的滤波器单元142。该滤波的目的是使测得的值与其他干扰信号分开，所述测得的值是由检查区域中受两部分区域(52、54)的位置变化影响的磁化引起的。为此，滤波器单元142可以被设计为例如使得时间频率小于接收线圈148操作的时间频率或小于这些时间频率两倍的信号不经过滤波器单元142。接着将信号经由放大器单元144传输到模拟/数字转换器146(ADC)。
将由模拟/数字转换器146产生的数字化信号馈送到图像处理单元(又称为重建单元)152，所述图像处理单元152根据这些信号以及在各自的信号的接收期间检查区域中第一磁场的第一部分区域52所假设的以及图像处理单元152从控制单元150获得的各自的位置来重建磁颗粒的空间分布。最终经由控制单元150将经重建的磁颗粒的空间分布传输到计算机154，所述计算机154将其显示在监视器156上。因此，能够显示示出磁颗粒在检查区域的视场中的分布的图像。
在MPI装置100的其他应用中，例如在用于影响磁颗粒(例如用于热疗处置)或者用于移动磁颗粒(例如附着到导管以移动导管，或附着到药物以将药物移动到特定位置)的应用中，也可以省略或简单地不使用接收单元。
此外，可以任选地提供输入单元158(例如键盘)。因此，用户能够设定具有最高分辨率的期望方向，并且继而在监视器156上接收作用区域的相应图像。如果需要最高分辨率的关键方向偏离了最初由用户设定的方向，则用户仍能够人工改变方向，从而产生具有提高的成像分辨率的另外的图像。也能够由控制单元150和计算机154来自动操作该分辨率提高过程。在本实施例中控制单元150设定在第一方向上的梯度场，所述梯度场是自动估计的或者由用户设定为起始值。接着逐步改变梯度场的方向，直到由此接收到的、由计算机154进行比较的图像的分辨率最大并且相应地不再提高。因此，能够使最关键的方向相应地自动调整，从而接收尽可能高的分辨率。
在已知的MPI装置中，患者胸部/躯干被放置在驱动场线圈单元的里面。如以上解释的，驱动场线圈单元典型地包括由若干线缆制成的螺线线圈，所述若干线缆以直行的非优化方式均匀地缠绕在圆柱状膛的周围。对于心脏成像，这导致非最优的线圈使用，因此需要更多的功率来在预期成像位置(例如心脏)处生成所要求的驱动场强。
WO2013/080145A1，尤其是图19，公开了一种MPI装置，其中，螺线线圈包括在预期成像位置(例如心脏)处具有增大的横截面面积的更多线缆。然而，连接具有不同横截面的线缆意味着具有很多有损耗的界面终端，导致针对这样的高电流、高电压且高频率的MPI装置的高损耗。此外，该局部较大的线缆横截面导致较厚的驱动场线圈，其分别从选择线圈或选择和聚焦场线圈挤占空间，或者从患者挤占空间，这是应当避免的。
在图6A中以透视图并在图6B中部分地以横截面视图示出了如在根据本发明的MPI装置的实施例中使用的驱动场线圈300(具体为螺线线圈)的实施例。根据该实施例，由线缆310形成驱动场线圈300(为了更好的可见性，只示出了一个绕组，但是一般存在围绕视场28的若干绕组)，其至少被布置在视场28周围的角度范围中(这里在360°的角度范围中)。在该实施例中，线缆300被布置在承载结构305的外表面上，所述承载结构例如是由例如塑料材料制成的管状结构，其形成患者被放置到其中以进行检查的膛302。线缆300包括形成所述线缆300的多条导线301，所述多条导线301被布置为使得在第一角度子范围320中线缆的横截面的高度h1与宽度w1的比率不同于在第二角度子范围330中线缆的横截面的高度h2与宽度w2的比率。具体而言，在该实施例中h1<h2并且w1>w2。
子范围320、330被理解为比线缆300被布置在其中的完全角度范围(这里为360°)更小的角范围。例如，这里被布置在驱动场线圈300的顶部区域中的第一子范围320和这里被布置在驱动场线圈300的侧面区域中的第二子范围330在仅仅几度的范围中(即仅特定位置)，一般在5°与90°之间，优选地在15°与75°之间。
换言之，线缆300以非直行的方式围绕圆柱状患者膛302缠绕，线缆300具有沿其长度变化的横截面形状。线缆300的导线301的相对定位取决于其围绕圆柱膛302的角度位置而彼此变化。这尤其能够从图6B中看出，图6B示出了在第一角度子范围320中的导线301(该范例中为8条)如何被布置为在z方向上彼此挨着，以形成薄而宽的线缆变为在第二角度子范围330中的更厚但宽度较小的线缆，在所述第二角度子范围中四条导线301的两层堆叠在彼此之上。
优选地，不仅在顶部，而且在底部(表示被布置为与第一角度子范围相对的第三角度子范围340)线缆300也具有宽而薄的横截面，并且在与第二角度子范围330相对的另一侧上在第四角度子范围(350，未明确示出)中线缆300也具有宽度较小当较厚的横截面。
因此，可变的横截面形状允许降低在驱动场线圈300的顶部和底部位置处的厚度，其中，选择场线圈(或选择和聚焦场线圈)被定位在所述位置处。优选地，在顶部和底部角度子范围上，线缆的厚度最小化，而在空间不那么重要的驱动场线圈(以及患者)的侧面处，则允许线缆更厚。
在图7A中以俯视图并在图7B中以侧视图示出了如在根据本发明的MPI装置的实施例中使用的驱动场线圈400(具体为螺线线圈)的另一实施例。在这些附图中示出了驱动场线圈400的四个绕组，这些绕组是在躺在患者支撑体2上的患者1的胸部周围缠绕的。
应当指出，胳膊一般有两种可能的位置，即在驱动场线圈400的外面(如图7所示)或在驱动场线圈的里面。本发明与胳膊位置无关。
形成驱动场线圈400的线缆410的绕组411、412、413、414被布置为使得除了以上参考图6解释的高度和宽度沿其长度的变化之外，在第二和第四角度子范围330、350中(即在轴下)绕组411、412、413、414被布置得比在第一和第三角度子范围320、340中更加相互接近。因此，在第二和第四角度子范围330、350中驱动场线圈的总宽度较小不仅是因为该处线缆410的宽度较小，还因为绕组被布置得更加接近。
线缆410的绕组411、412、413、414的非直行布置意在用于在z方向上的磁场生成，这允许将线圈灵敏度的峰值设计为更加靠近患者1的心脏，或理想地在患者1的心脏处。绕组被密集地定位在各轴之下(在患者身体的左/右)，同时所述绕组更多地朝向颈部和下颌延伸(在身体之下或之上)。
能够独立于可变的横截面形状来采用绕组的非直行布置，但将全部两种想法组合时有利的，这是因为这允许具有沿驱动场线圈的平滑电流密度分布，这由此转化成患者中的非峰值感应电流，因此转化为关于末梢神经刺激的更好的容忍度。
一般还能够将同样的想法应用于优选地被设计为鞍形线圈对的其他驱动场线圈。而且对于这样类型的线圈，线缆能够被设计为具有取决于角度位置的可变的厚度与宽度的比率和/或可变的在绕组之间的距离。
图8A示出了穿过在根据本发明的驱动场线圈中(例如以上示出的线圈300或400中或在驱动场线圈的其他实施例中)使用的线缆510的实施例的横截面。图8B示出了该线缆510的透视图。线缆510包括多条李兹线(在该范例中为八条李兹线501-508)，每条李兹线包括多个股515(例如40000个直径为20μm的股)。如图8B所示，所述李兹线501-508是围绕线缆510的纵轴扭绞的，具体是如卢瑟福线那样扭绞。
在该实施例中，李兹线501-508通过固持元件520(例如线缆捆扎器)而被固持在一起，使得线缆510具有扁平外观。每条李兹线以相等的间隔经历每个位置，使得整条线缆模仿完美的大横截面RF李兹线。从一个固持元件520到下一固持元件(例如大约每6cm)，李兹线偏移/旋转一个位置。
在实验室工作台上形成卢瑟福线缆一般并不难，但是将其成形为(特别是)鞍形线圈的形式是困难的，尤其是形成具有最小弯曲半径的内绕组。关于扁平卢瑟福线缆的挑战在于其在一个方向(左右)上比在另一方向(上下)中伸长的多得多。因此，在伸长方向的弯曲几乎是不可能的，而在另一方向上弯曲是容易的。能从数学上证明，在线缆“站立”的情况下，只能将这样的鞍形线圈结构附着在圆柱状形状(即患者被放置在其中的膛)周围。该类型被称为CPE(恒定周长端线圈)。然而，为了得到具有很少绕组的用于MPI装置的总体扁平驱动场线圈，其必须“躺着”。图9示出了在圆柱形膛的顶上的、形成上鞍形线圈的扁平卢瑟福线缆的计算机草图，以示出线缆如何围绕膛是扁平的。
为了实现这一点，提出了使用不同的制造过程。不应在工作台上预组装线缆，而是以在将其旋转的同时使其预弯曲的特殊形式来预组装。备选地，能够将其直接组装在膛周围或膛上。在全部两种情况下，都优选地提供用于放置线缆的沟槽。此外，优选地使用固持元件(例如线缆捆扎器和夹子的固定器)。
因此，优选地，针对与z方向正交的磁驱动场的方向，驱动场线圈采用含有李兹线的卢瑟福线缆，所述李兹线具有μm粗细的股，所述线缆根据鞍形线圈对配置600而被布局在膛上。图10示出了这样的鞍形线圈对配置600、包括线缆510的三个绕组的鞍形线圈610、620、所述三个绕组优选地并联电气耦合并形成在载体605的内表面或外表面上。
能够实现匹配和调谐电路，使得在终端处的电压相对于地是对称的。例如，如果10kVpk是电感器之间的最大值，则终端将处于+5kVpk和-5kVpk处。将存在处于0V的虚拟中点。该特征是非常有用的，这是由于其有助于降低线圈之间的电压，因为它们总共有三个用于三个空间方向，具有不同频率。在没有实现该对称的情况下，最大线圈间电压将是2*10kVpk＝20kVpk，而在具有该特征的情况下，最大线圈间电压仅为2*5kVpk＝10kVpk。这有助于减少驱动场线圈内的绝缘距离和材料，并因此使空间最小化(继而可用于患者)。
优选地，如图11示出了用于连接至少一个驱动场线圈与驱动场信号发生器单元122的两条连接线缆360、365、以及用于连接形成所述至少一个驱动场线圈300的线缆310与连接线缆360的过渡单元370。为电流提供一条连接线缆360以进入驱动场线圈300，并且为电流提供另一条连接线缆365以离开驱动场线圈300。连接线缆360、365具有双重功能：它们承载电流，并且利用冷却液体(优选地为油)来包围铜线缆以保持连接线缆360、365冷却。
所述连接线缆360、365优选地是卢瑟福线缆，并且具有不变的(即恒定的)横截面。因此，过渡单元370将连接线缆360、365转换成具有可变横截面的线缆310，这可以通过经由连接板(未示出)来连接线缆的各条李兹线来实现，所述李兹线被分开固定到所述连接板。备选地，可能使用非中断的连续李兹线来形成驱动场线圈300内的线缆310和两条连接线缆360、365，使得不需要连接板。
优选地将线缆310缠绕到载体305的内表面，其中，缠绕过程优选地从线缆的中间(而不是线缆的末端)开始，这易于将线缆制成正确的形式，尤其是在形成鞍形线圈的情况下。
优选地，应当使鞍形线圈并联耦合而非串联耦合，以便保持低电压并允许每个线圈具有处于0V的虚拟中点。
能够将以上解释的各方面独立地用于单个或所有驱动场线圈，但是在根据本发明的MPI装置的优选实施例中，优选地将以上解释的各方面一起使用。优选地，所有驱动场线圈的所有线缆都被设计为卢瑟福线缆。
尽管已经在附图和前文的描述中详细说明并描述了本发明，但这种说明和描述被视为说明性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以满足权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于影响和/或检测视场(28)中的磁颗粒的装置(100)，所述装置包括：
-选择元件，其包括选择场信号发生器单元(110)和选择场元件(116)，所述选择元件用于生成磁选择场(50)，所述磁选择场具有其磁场强度的空间样式，使得在所述视场(28)中形成具有低磁场强度的第一子区(52)和具有较高磁场强度的第二子区(54)，在所述第一子区中所述磁颗粒的磁化不饱和，在所述第二子区中所述磁颗粒的所述磁化饱和，
–驱动元件(120)，其包括驱动场信号发生器单元(122)和至少一个驱动场线圈(124；125、126、127)，所述驱动元件用于借助于磁驱动场来改变两个子区(52、54)在所述视场(28)中的空间位置，使得磁性材料的磁化局部地改变，所述至少一个驱动场线圈大体围绕经过所述视场(28)的中央纵轴(z轴)而被布置，
其中，至少一个驱动场线圈(300、400、600)是由围绕所述中央纵轴(z轴)而被布置的主线缆(310、410、510)形成的，其中，所述主线缆主要包括多条次线缆或导线(301、501-508)，所述多条次线缆或导线以不同角度围绕所述中央纵轴(z轴)而被定位，使得在第一角度子范围(320)中所述主线缆的横截面的高度与宽度的比率与在第二角度子范围(330)中不同。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一角度子范围(320、340)相对于所述第二角度子范围(330、350)以75°至105°的范围中的角度偏移，尤其以基本为90°的角度偏移。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述次线缆或导线还以不同角度围绕所述中央纵轴(z轴)而被定位在分别与围绕所述中央纵轴(z轴)的所述第一角度子范围和所述第二角度子范围相对的第三角度子范围和第四角度子范围中，使得所述主线缆的横截面的所述高度与宽度的比率在所述第一角度子范围(320)和所述第三角度子范围(340)中具有第一基本相似的值，并且在所述第二角度子范围(330)和所述第四角度子范围(350)中具有第二基本相似的值。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一角度子范围(320、340)被布置为面向选择场元件(220)，并且其中，所述主线缆的横截面的所述高度与宽度的比率的值在所述第一角度子范围(320、340)中比在所述第二角度子范围(330、350)中更小。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述主线缆的多个绕组(301、501-508)被布置为在与所述中央纵轴(z轴)基本正交的z方向上彼此相邻，其中，所述绕组(301、501-508)被布置为在所述第二角度子范围(330、350)中比在所述第一角度子范围(320、340)中更接近在一起。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，在所述第一角度子范围(320、340)内，所述绕组的位置相对于在所述第二角度子范围(330、350)内所述绕组的位置而在角度上偏移。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多条次线缆或导线(301、501-508)沿所述主线缆而相互扭绞，尤其如卢瑟福线缆那样扭绞。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述次线缆或导线(301、501-508)是包括多个股(515)的李兹线。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个驱动场线圈(300、400、600)是螺线线圈或鞍形线圈。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动元件包括在其外表面和/或其内表面上承载所述至少一个驱动场线圈的载体结构(305、605)，所述载体结构优选地包括用于接收形成所述驱动场线圈的线缆的至少一个沟槽。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述至少一个驱动场线圈(300、400、600)是鞍形线圈，其中，形成所述至少一个驱动场线圈的所述主线缆的所述多条次线缆或导线(301、501-508)沿所述主线缆而相互扭绞，尤其是如卢瑟福线缆那样扭绞，同时所述主线缆被布置在所述载体结构(305、605)的所述外表面或所述内表面上，以形成所述至少一个驱动场线圈。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括：连接线缆(360)，其用于将所述至少一个驱动场线圈(300)与所述驱动场信号发生器单元(122)连接，所述连接线缆(360)具有不变的总体横截面；以及过渡单元(370)，其用于将形成所述至少一个驱动场线圈的线缆与所述连接线缆(360)连接。
13.一种用于影响和/或检测视场(28)中的磁颗粒的装置(100)，所述装置包括：
-选择元件，其包括选择场信号发生器单元(110)和选择场元件(116)，所述选择元件用于生成磁选择场(50)，所述磁选择场具有其磁场强度的空间样式，使得在所述视场(28)中形成具有低磁场强度的第一子区(52)和具有较高磁场强度的第二子区(54)，在所述第一子区中所述磁颗粒的磁化不饱和，在所述第二子区中所述磁颗粒的所述磁化饱和，
–驱动元件(120)，其包括驱动场信号发生器单元(122)和至少一个驱动场线圈(124；125、126、127)，所述驱动元件用于借助于磁驱动场来改变两个子区(52、54)在所述视场(28)中的空间位置，使得磁性材料的磁化局部地改变，所述至少一个驱动场线圈大体围绕经过所述视场(28)的中央纵轴(z轴)而被布置，
其中，所述至少一个驱动场线圈(300、400、600)是由围绕所述中央纵轴(z轴)而被布置的主线缆(310、410、510)形成的，其中，所述主线缆(310、410、510)包括多条李兹线(301、501-508)，所述李兹线包括多个股(515)，所述李兹线沿所述主线缆相互扭绞，尤其是如卢瑟福线缆那样扭绞。
14.一种尤其在磁颗粒成像装置(100)中使用的线圈布置，包括在角度范围中围绕经过视场(28)的中央纵轴(z轴)而被布置的主线缆(310、410、510)，其中，所述主线缆(310、410、510)包括形成所述主线缆的多条次线缆或导线(301、501-508)，所述多条次线缆或导线以不同角度围绕所述中央纵轴(z轴)而被定位，使得在第一角度子范围(320)中所述主线缆的横截面的高度与宽度的比率与在第二角度子范围(330)中不同。
15.根据权利要求14所述的线圈布置，其中，所述主线缆(310、410、510)包括多条李兹线(301、501-508)，所述李兹线包括多个股(515)，所述李兹线沿所述主线缆相互扭绞，尤其是如卢瑟福线缆那样扭绞。
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