Пристрій і спосіб впливу на магнітні частинки та/або їх виявлення в поле зору з використанням матриці наборів односторонніх передаються котушок

 

Область техніки, до якої належить винахід

Даний винахід відноситься до пристрою і способу впливу на магнітні частинки та/або їх виявлення в полі зору.

Крім того, даний винахід відноситься до комп'ютерної програми для реалізації цього способу на комп'ютері і для управління таким пристроєм.

Даний винахід, зокрема, відноситься до області формування зображення за допомогою магнітних частинок (MPI).

Рівень техніки

Магнітні поля відіграють важливу роль у різноманітних областях застосування. Вони використовуються, наприклад, в електродвигунах, електрогенераторах і для передачі радіо - чи телевізійних сигналів. Крім того, магнітні поля використовуються для медичної діагностики, найбільш яскравим прикладом якої є магніторезонансне формування зображення (МРТ). В кожній з цих областей застосування магнітне поле пристосовується до певних потреб. Наприклад, в МРТ потрібне формування двох конфігурацій поля: просторово однорідний і лінійно зростаюча градієнтне поле. Ці особливі поля можуть генеруватися електромагнітними котушками, тоді як геометрія і струм котушки визначають характеритное поле генерується парою котушок Гельмгольца, складається з двох ідентичних котушок, які розташовуються симетрично вздовж загальної осі і рознесені на відстань R, рівну радіусу котушки. Обидві котушки несуть однакові струми, поточні в одному і тому ж напрямку. Аналогічно градієнтне поле генерується парою котушок Максвелла, яка має таку ж топологію, але при цьому струм тече в протилежних напрямках, і відстань між котушками збільшено, складаючи.

Формування зображення за допомогою магнітних частинок (MPI) є перспективним підходом до формування зображення в медичних цілях. Перші версії MPI були двомірними, в тому сенсі, що дозволяли формувати двомірні зображення. Наступні версії будуть тривимірними (3D). Залежне від часу, або 4D, зображення нестатичного об'єкта може створюватися комбінуванням тимчасової послідовності 3D зображень з утворенням відео, при умові що об'єкт не зазнає значної зміни в ході збору даних для одного 3D зображення.

MPI являє собою спосіб реконструктивного формування зображення на зразок комп'ютерної томографії (КТ) або магниторезонансного формування зображення (МРТ). Відповідно MP роз�, �существляется з використанням MPI-сканера. MPI-сканер має засіб для генерації статичного градієнтного магнітного поля, що називається «полем вибору», яке має єдину бесполевую точку (FFP) в изоцентре сканера. Крім того, сканер має засіб для генерації майже просторово однорідного магнітного поля, залежного від часу. Фактично це поле виходить суперпозицією швидко мінливого поля малої амплітуди, іменованого «рушійним полем», і повільно мінливого поля великої амплітуди, іменованого «фокусирующим полем». Завдяки додаванню залежать від часу рушійного і фокусуючого поля до статичного поля вибору FFP може переміщатися уздовж заздалегідь визначеної траєкторії FFP протягом обсягу сканування, навколишнього изоцентр. Сканер також має компонування з однієї або більше, наприклад трьох, приймальних котушок і може реєструвати будь-які напруги, наведені в цих котушках. Для збору даних зображуваний об'єкт розташовується в сканері таким чином, що об'єм об'єкта, що представляє інтерес, знаходиться в межах поля зору сканера, яке є підмножиною обсягу сканування.

Об'єкт повинен містити магнітні наночастинки; якщо оо або пацієнта до сканування. В ході збору даних MPI-сканер веде FFP вздовж заздалегідь обраної траєкторії, яка замітає обсяг сканування або, щонайменше, поле зору. Магнітні наночастинки в об'єкті відчувають вплив мінливого магнітного поля та реагують зміною свого намагнічування. Зміна намагнічування наночастинок наводить залежне від часу напруга в кожній з приймальних котушок. Це напруга дискретизируется на приймачі, пов'язаному з приймальною котушкою. Вибірки, що виводяться приймачами, реєструються і складають зібрані дані. Параметри, що визначають деталі збору даних, утворюють протокол сканування.

На другому етапі генерації зображення, іменованому реконструкцією зображення, зображення обчислюється або реконструюється з даних, зібраних на першому етапі. Зображення являє собою дискретну 3D матрицю даних, яка являє дискретизированное наближення залежить від положення концентрації магнітних наночастинок у полі зору. Реконструкція в загальному випадку здійснюється комп'ютером, який виконує відповідну комп'ютерну програму. Комп'ютер та комп'ютерна програма реалізують алгоритм реконструкції. Алгоритм реконструкції заснований н� модель є інтегральним оператором, який діє на зібрані дані; алгоритм реконструкції намагається скасувати, наскільки можливо, дія моделі.

Такі пристрій MPI і спосіб мають перевагу в тому, що їх можна використовувати для обстеження довільних об'єктів обстеження - наприклад, людських тіл - в неразрушающем режимі і не викликаючи жодних ушкоджень і з високим просторовим дозволом як близько до поверхні, так і на відстані від поверхні об'єкта обстеження. Такі компонування і спосіб у загальному випадку відомі та вперше були описані в DE 10151778 A1 і в статті Gleich, B. і Weizenecker, J. (2005), «Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles» в журналі Nature, т. 435, стор 1214-1217. Компонування і спосіб для формування зображення за допомогою магнітних частинок (MPI), описані в цій публікації, користуються перевагою нелінійної кривої намагнічування малих магнітних частинок.

Крім вищеописаної традиційної установки котушок, де об'єкт, що представляє інтерес, розташовується в центрі циліндричного сканера, так звана одностороння компонування котушок описана в статті Sattel T F, Knopp T, Biederer S, Gleich B, Weizenecker J, Borgert J, Buzug T M (2009) «Single-Sided Device for Magnetic Particle Imaging», Journal of Physics D: Applied Physics, 42, 2:5. В такій компоновці, яка буде именов�, таким чином, його повний розмір не має значення. Хоча для різних областей застосування передбачені різні конструкції сканера, до цих пір основним недоліком одностороннього 3D сканера є те, що він дозволяє формувати зображення тільки в порівняно малому полі зору. Фактично поле обмежене у всіх трьох напрямках розмірами передавальних котушок та чутливість приймальних котушок.

Розкриття винаходу

Завданням цього винаходу є забезпечення пристрою і способу впливу на магнітні частинки та/або їх виявлення в полі зору, має збільшене поле зору, переважно у всіх вимірах, підвищену якість зображення на границі поля зору, і, отже, дозволяють формувати зображення більш великих областей, у порівнянні з відомими пристроєм і способами, зокрема, відомої односторонньої компонуванням котушок.

Додатковим завданням цього винаходу є забезпечення комп'ютерної програми для реалізації цього способу на комп'ютері і для управління таким пристроєм.

У першому аспекті цього винаходу передбачено пристрій для впливу на магнітні частинки і/�причому сусідні набори котушок частково перекриваються, при цьому набір передавальних котушок містить:

- пару концентрично розташованих котушок поля вибору для генерації магнітного поля вибору, що має таке просторове розподіл своїй напруженості магнітного поля, що в поле зору формуються перша підзона, що має низьку напруженість магнітного поля, і друга підзона, має вищу напруженість магнітного поля, і

- щонайменше, одну пару котушок рушійного поля для зміни положення в просторі двох підзон у полі зору допомогою рушійного магнітного поля, так що намагнічування магнітних частинок змінюється локально, причому згадана, щонайменше, одна пара котушок рушійного поля розташовується паралельно згаданої парі котушок поля вибору, і дві котушки рушійного поля згаданої, щонайменше, однієї пари котушок рушійного поля є двома сусідніми витками котушки,

ii) засіб генерації для генерації сигналів струму для подачі на згадані котушки поля вибору і згадані котушки рушійного поля для генерації необхідних магнітних полів згаданими котушками, і

iii) засіб управління для управління згаданим засобом генерації для генерації постійних струмів проти�е струми протилежних напрямків для подачі на дві котушки рушійного поля згаданої, щонайменше, однієї пари котушок рушійного поля, причому один змінний струм тече за годинниковою стрілкою в одній з котушок рушійного поля, тоді як інший змінний струм тече проти годинникової стрілки в інший котушці рушійного поля.

У додатковому аспекті цього винаходу передбачений відповідний спосіб, а також комп'ютерна програма для реалізації цього способу.

Кращі варіанти здійснення винаходу задані в залежних пунктах формули винаходу. Слід розуміти, що заявлений спосіб, заявлений набір передавальних котушок і заявлена комп'ютерна програма мають аналогічні та/або такі ж бажані варіанти здійснення, як заявлене пристрій, задані в залежних пунктах формули винаходу.

Даний винахід засноване на ідеї розширення односторонньої компонування котушок, що містить одиничний набір передавальних котушок для MPI, що описано в згаданій вище статті Sattel T. F. et al. Згідно з цим винаходу, передбачені додаткові набори передавальних котушок, здатні генерувати магнітні поля, орієнтовані перпендикулярно осі z осьового сканера перед скануючим пристроєм. Одинична FFP, тобто багатовимірної траєкторії завдяки подачі належних струмів на котушки наборів передавальних котушок.

Додатковий аспект цього винаходу передбачає, що два або більше наборів передавальних котушок перекриваються і пов'язані один з одним. Таким чином, FFP може плавно переміщатися як завгодно великим полем зору, яка обмежена лише кількістю перекриваються наборів передавальних котушок.

Заявлений винахід, таким чином, забезпечує наступні ознаки:

- створення збільшеного поля зору довільного розміру в горизонтальному напрямку, наприклад, паралельно столу для пацієнта;

- створення більш високої якості зображення завдяки синергетичного ефекту між сусідніми наборами передавальних котушок;

- досягнення збільшеної осьової глибини проникнення;

- можливість зниження енергоспоживання одиничного набору передавальних котушок;

- можливість обробки множинних бесполевих точок (mFFP);

- можливість швидкої паралельної реконструкції зображення;

- забезпечення малої SAR (питома поглинається потужність) для великих полів зору;

- можливість збільшеного об'єму зондування.

Для генерації необхідних магнітних полів належні струми подаються на котушки наборів передавальних котушок. Употи, розглядаючи один набір передавальних котушок, магнітне поле вибору, яке в загальному випадку є однорідним магнітним полем, генерується за рахунок забезпечення постійних струмів протилежних напрямків у двох котушках поля вибору пари. Для генерації рушійного магнітного поля в потрібному напрямку змінні струми протилежних напрямків подаються на дві котушки рушійного поля, щонайменше, однієї пари котушок рушійного поля набору передавальних котушок. Отже, для генерації рушійного магнітного поля, перпендикулярного осі котушки, на відміну від однобічної компонування котушок, описаної у згаданій вище статті Sattel T. F. et al., роздільні котушки рушійного поля використовуються для генерації згаданих рушійних магнітних полів, тобто котушки поля вибору для цього не використовуються. Крім того, така пара котушок рушійного поля утворена двома сусідніми витками котушки, завдяки чому магнітні поля, що генеруються обома витками, коли змінний струм протилежних напрямків подається на згадані витки котушки, підсумовуються, принаймні, в центральній області, тобто де два сусідніх відгалуження згаданих витків котушки розташовуються безпосередньо один за друборе передавальних котушок) передбачені дві пари котушок рушійного поля, причому згадані дві пари котушок рушійного поля розташовується паралельно один одному і згаданої парі котушок поля вибору та повернені один щодо одного на кут повороту в межах від 0° до 180°. Це забезпечує переміщення FFP у двох вимірах, перпендикулярних осі котушки. Отже, можна отримати зображення зрізу, якщо для формування зображення використовується запропоноване пристрій. Якщо, крім того, зображуваний об'єкт переміщується через площину згаданого зрізу, можливе формування тривимірного зображення.

Крім того, згідно варіанту здійснення, згаданий засіб управління виконано з можливістю управління згаданим засобом генерації для генерації змінних струмів протилежних напрямків для подачі на дві котушки поля вибору згаданої пари котушок поля вибору крім постійних струмів протилежних напрямків. Таким чином, котушки поля вибору додатково використовуються як котушки рушійного поля і забезпечують переміщення FFP вздовж осі котушок. Якщо кожен з наборів передавальних котушок містить дві пари котушок рушійного поля, це дає можливість FFP переміщатися в трьох вимірах, дозволяючи, наприклад, формувати трьох�ля, можливо переміщення FFP у двох вимірах (у площині, перетинає вісь котушки). Однак таким чином також можливе формування тривимірного зображення, якщо зображуваний об'єкт переміщується через площину, в якій може переміщатися FFP.

Як згадано вище, пари котушок рушійного поля розташовуються одна над іншою, але повернені один щодо одного на кут повороту в межах від 0° до 180°. Кращий кут повороту, однак, знаходиться в межах від 75° до 105°. Максимальна ефективність для генерації рушійних магнітних полів досягається при куті повороту (точно або приблизно) 90°.

У загальному випадку котушки рушійного поля кожної або всіх пар можуть бути сформовані різними витками котушки. Однак можливе рушійне магнітне поле можна краще обчислити і заздалегідь визначити, якщо всі котушки рушійного поля формуються ідентичними витками котушки, що є кращим згідно з варіантом здійснення цього винаходу.

Переважні конфігурації котушок рушійного поля являють собою D-образні або прямокутні витки котушки, причому два лінійних відгалуження згаданих витків безпосередньо межують один з одним. Однак моие поля у необхідному напрямку і з необхідною напруженістю.

Згідно додаткового варіанту здійснення, два витки котушки пари котушок рушійного поля розташовані симетрично площини симетрії, що проходить через вісь котушки, концентрично якій розташовані згадані котушки поля вибору. Це забезпечує симетричну і компактну конфігурацію набору передавальних котушок, зокрема, якщо, згідно додаткового варіанту здійснення, пара котушок поля вибору і, щонайменше, одна пара котушок рушійного поля набору передавальних котушок мають ідентичні зовнішні розміри і дискообразно розташовуються одна над іншою. Це забезпечує компонування наборів передавальних котушок, зокрема, безліч взаємно перекриваються наборів передавальних котушок, розташованих, по суті, в площині котушки, наприклад, як запропоновано в кращому варіанті здійснення, в площині, паралельній поверхні столу для пацієнта, на якому може розташовуватися пацієнт. Наприклад, безліч наборів передавальних котушок може бути вбудовано в сам стіл для пацієнта, що забезпечує медичному персоналу вільний доступ до пацієнта, який лежить на столі для пацієнта, одночасно генеруючи зображення з необхідної області, представляє і�едство прийому, містить щонайменше одну приймальну котушку для отримання сигналів виявлення, причому сигнали виявлення залежать від намагнічування в полі зору, причому намагнічування визначається зміною положення в просторі першої та другої підзон, і

v) засіб обробки для обробки згаданих сигналів виявлення, зокрема, для реконструкції зображення із згаданих сигналів виявлення та/або для визначення місця розташування згаданих магнітних частинок у полі зору, зокрема, в об'єкті, що знаходиться в полі зору.

Хоча в загальному випадку пристрій і спосіб відповідно до цього винаходу дозволяють впливати на магнітні частинки, наприклад перемістити їх через тіло пацієнта в потрібне положення, наприклад для доставки туди будь-яких ліків або для переміщення туди медичного інструменту, іншою важливою областю застосування є формування зображення, для якого, згідно з цим кращого варіанту здійснення, передбачені засіб прийому та засіб обробки. Щонайменше, одна приймальна котушка для отримання сигналів виявлення може бути окремою адміністратора котушкою (або набором приймальних котушок), але також може бути вбудована в наную котушку. Альтернативно, передають котушки, тобто котушки поля вибору та/або котушки рушійного поля, наборів передавальних котушок можна використовувати як приймальні котушки.

Щоб бути ефективним в більш великому полі зору, пристрій містить не тільки мала кількість наборів передавальних котушок, але переважно безліч наборів передавальних котушок, які еквідистантно рознесені і розташовані, по суті, в рівній або викривленої площині. Як згадано вище, така рівна площина може являти собою площину, паралельну поверхні столу для пацієнта. Однак набори передавальних котушок також можуть розташовуватися в одній або більше рівних або похилих площинах, наприклад частково оточуючи область пацієнта, що представляє інтерес, але не повністю оточуючи пацієнта, як у випадку традиційного устрою MPI.

Згідно з іншим кращого варіанту здійснення, засіб управління виконано з можливістю управління згаданим засобом генерації для генерації струмів для подачі на котушки наборів передавальних котушок для перекладу першої підзони з першого набору передавальних котушок у другій набір передавальних котушок, причому перша підзона пересувається до гх котушок зменшується, і магнітне поле вибору другого набору передавальних котушок збільшується. Це забезпечує перевагу в тому, що накладання набори передавальних котушок пов'язані, і що FFP (тобто перша підзона) може плавно переміщатися як завгодно великим полем зору, причому переміщення обмежена тільки кількістю перекриваються наборів передавальних котушок.

Якщо розглядати набори передавальних котушок як незалежні блоки, кожен набір передавальних котушок буде обурювати FFP сусіднього набору передавальних котушок. Тому в цьому варіанті передбачено здійснення вірне "встановлення зв'язку". Зокрема, передбачено, що стабільне FFP якість досягається, якщо набір передавальних котушок переводить свою FFP до межі свого поля зору. У той же час градієнтне магнітне поле сусіднього набору передавальних котушок збільшується для прийому FFP, тобто для передачі FFP наступного набору передавальних котушок. Одночасно перший набір передавальних котушок зменшує своє градієнтне магнітне поле (тобто своє магнітне поле вибору) для передачі FFP сусіднього набору передавальних котушок. Процес одночасного збільшення і зменшення сусідніх наборів передавальних котушок ретельно надходження дозволяє домогтися плавного руху FFP по всій матриці наборів передавальних котушок.

Як згадано вище, не тільки одинична FFP може переміщатися по матриці наборів передавальних котушок, але дві або більше FFP можуть генеруватися і одночасно переміщатися, якщо, згідно з іншим варіантом здійснення, засіб управління виконано з можливістю керування засобом генерації для генерації струмів для подачі на безліч наборів передавальних котушок належним чином. У загальному випадку кожен набір передавальних котушок може генерувати свою власну FFP, і ви можете одночасно переміщати всі FFP в одному і тому ж напрямку і з однією і тією ж швидкістю таким чином. Такий варіант здійснення використання одночасно двох або більше FFP забезпечує перевагу в тому, що час збору даних можна скоротити, та/або що більш широке поле зору можна зображати одночасно і/або за більш короткий час.

Короткий опис креслень

Ці та інші аспекти винаходу виявляються з і пояснюються з посиланням на описані далі варіант(и) здійснення. На нижченаведених кресленнях:

фіг.1 - перший варіант здійснення пристрою MPI,

фіг.2 - приклад картини поля вибору, створеного пристроєм, показаним на фіг.1,

фіг.3 - другий варіант здійснення устройсользуемого в пристосуванні згідно з цим винаходу,

фіг.5 - види зверху різних котушок такого набору передавальних котушок,

фіг.6 - інший варіант здійснення пари рушійних котушок згідно з цим винаходу,

фіг.7 - матриця з безлічі перекриваються наборів передавальних котушок, що використовуються в пристрої MPI згідно з цим винаходу,

фіг.8 - передача FFP між двома сусідніми перекриваються наборами передавальних котушок згідно з цим винаходу,

фіг.9 - вигляд збоку варіанту здійснення пристрою MPI згідно з цим винаходу,

фіг.10 - блок-схема пристрою MPI згідно з цим винаходу, і

фіг.11 - вигляд у перспективі другого варіанту здійснення набору передавальних котушок, використовуваного в пристосуванні згідно з цим винаходу.

Розкриття винаходу

Перш ніж перейти до розгляду деталей цього винаходу, докладно розглянемо основи формування зображення за допомогою магнітних частинок з посиланням на фіг.1-4. Зокрема, опишемо два варіанти здійснення MPI-сканера для медичної діагностики. Наведемо також неформальне опис збору даних. Зазначимо подібності та відмінності між двома варіантами здійснення.

Перший варіант 10 здійснення MPI-я пара розташована, як показано на фіг.1. Ці пари 12, 14, 16 котушок служать для генерації поля вибору, а також рушійного і фокусуючого поля. Осі 18, 20, 22 трьох пар 12, 14, 16 котушок взаємно ортогональни і сходяться в одній точці, яка називається изоцентром 24 MPI-сканера 10. Крім того, ці осі 18, 20, 22 виступають в якості 3D-осі декартової системи координат x-y-z, прив'язаною до изоцентру 24. Вертикальна вісь 20 іменується віссю y, тому осі x і z горизонтальні. Пари 12, 14, 16 котушок позначаються відповідно до їх осями. Наприклад, пара 14 y-котушок утворена котушками вгорі і внизу сканера. Крім того, котушка з позитивної (негативної) координатою y іменується y+-котушкою (y--котушкою) і аналогічно для інших котушок. Коли це більш зручно, координатні осі і котушки будемо позначати як x1, x2і x3, а не x, y і z.

Сканер 10 може бути виконаний з можливістю пропускати заздалегідь певний, що залежить від часу електричний струм через кожну з цих 12, 14 котушок, 16 в будь-якому напрямку. Якщо струм тече через котушку за годинниковою стрілкою, якщо дивитися по осі цієї котушки, будемо вважати його позитивним, в іншому випадку - негативним. Для генерації статичного поля вибору постійний положительний6 z-котушок діє як пара круглих антипараллельних котушок.

Магнітне поле вибору, яке в загальному випадку є градієнтним магнітним полем, зображена на фіг.2 лініями 50 поля. Воно має, по суті, постійний градієнт в напрямку (наприклад, горизонтальної) осі 22 z пари 16 z-котушок, яка генерує поле вибору і досягає нульового значення изоцентре 24 на цій осі 22. Починаючи з цієї бесполевой точки (окремо не показаної на фіг.2), напруженість поля магнітного поля 50 вибору зростає у всіх трьох просторових напрямках із збільшенням відстані від бесполевой точки. У першій підзоні або області 52, яка позначена пунктирною лінією навколо изоцентра 24, напруженість поля настільки мала, що намагнічування частинок, присутніх в цій першій підзоні 52, не досягає насичення, тоді як намагнічування частинок, присутніх у другій підзоні 54 (поза області 52), знаходиться в стані насичення. У другій підзоні 54 (тобто у решти 28 поля зору сканера поза першою підзони 52) напруженість магнітного поля для вибору достатньо велика, щоб підтримувати магнітні частинки в стані насичення.

При зміні положення двох підзон 52, 54 в полі 28 зору (загальне) намагнічування в полі 28 зору змінюється. Визначаючи намагнич�рмацию про просторовому розподілі магнітних частинок у полі 28 зору. Для зміни відносного просторового положення двох підзон 52, 54 в полі 28 зору додаткові магнітні поля, тобто рушійна магнітне поле, та, якщо застосовно, фокусує магнітне поле накладаються на полі 50 вибору.

Для генерації рушійного поля залежить від часу струм ID1пропускають через обидві x-котушки 12, залежний від часу струм ID2- через обидві y-котушки 14, і залежний від часу струм ID3- через обидві z-котушки 16. Таким чином, кожна з трьох пар котушок діє як пара паралельних круглих котушок. Аналогічно, для генерації фокусуючого поля залежить від часу струм IF1пропускають через обидві x-котушки 12, струм IF2- через обидві y-котушки 14, і струм IF3- через обидві z-котушки 16.

Слід зазначити, що пара 16 z-котушок є спеціальною: вона генерує не тільки свою частку рушійного і фокусуючого поля, але також поле вибору. Струм, поточний через z±-котушку, дорівнює ID3+IF3±IS. Струм, поточний через інші дві пари 12, 14 котушок, дорівнює IDk+IFk, k=1, 2. Внаслідок своїх геометрії і симетрії три пари 12, 14, 16 котушок добре роз'єднані. Этимметрично щодо осі z, та його z-складова майже лінійна по z і не залежить від x і y в досить великому обсязі навколо изоцентра 24. Зокрема, поле вибору має єдину бесполевую точку (FFP) в изоцентре. Навпаки, вклади в рушійне і фокусує поля, що генеруються парами круглих паралельних котушок, майже просторово однорідні у досить великому обсязі навколо изоцентра 24 і паралельні осі відповідної пари котушок. Рушійне і фокусує поля спільно генеруються усіма трьома парами круглих паралельних котушок, майже просторово однорідні і можуть мати будь-який напрямок та напруженість, аж до деякої максимальної напруженості. Рушійне і фокусує поля також залежать від часу. Відмінність між фокусирующим полем і рушійним полем полягає в тому, що фокусує поле повільно змінюється з часом і має велику амплітуду, тоді як рушійна поле змінюється швидко і має малу амплітуду. Існують фізичні і біомедичні причини, щоб по-різному розглядати ці поля. Швидко змінне поле великої амплітуди важче генерувати, і воно може представляти небезпеку для пацієнта.

Варіант 10 здійснення MPI-сканера має, щонайменше, одну доованних вздовж осей x, y і z. Ці пари котушок, які не показані на фіг.1, виступають в якості приймальних котушок. Як і в парах 12, 14, 16 котушок для рушійного і фокусуючого поля, магнітне поле, що генерується постійним струмом, поточним через одну з цих пар приймальних котушок, майже просторово однорідне в полі зору і паралельно осі відповідної пари котушок. Передбачається, що приймальні котушки добре роз'єднані. Залежне від часу напруга, наведену в приймальній котушці, посилюється і дисретизируется приймачем, приєднаним до цієї котушці. Точніше кажучи, щоб впоратися з дуже великим динамічним діапазоном цього сигналу, приймач дискретизирует різниця між прийнятим сигналом і опорним сигналом. Передатна функція приймача відмінна від нуля від DC до точки, де передбачуваний рівень сигналу падає нижче рівня шуму.

Варіант 10 здійснення MPI-сканера, показаний на фіг.1, має циліндричний канал 26 вздовж осі 22 z, тобто вздовж осі поля вибору. Всі котушки розташовуються поза цього каналу 26. Для збору даних зображуваний пацієнт (або об'єкт) розташовується в каналі 26, так що обсяг пацієнта, що представляє інтерес - той обсяг пацієнта (або об'єкта), який потрібно зобразити - знаходиться в об'єкт) розташовується, наприклад, на столі для пацієнта. Поле 28 зору є геометрично простою, изоцентрическим обсягом у внутрішньому просторі каналу 26, наприклад, кубом, кулею або циліндром. На фіг.1 проілюстровано кубічна полі 28 зору.

Розмір першої підзони 52 залежить від градієнта напруженості магнітного поля вибору і, з іншого боку, від напруженості поля магнітного поля, необхідної для насичення, яка, в свою чергу, залежить від магнітних частинок. Для достатнього насичення типових магнітних частинок при напруженості магнітного поля 80 А/м і градієнті (в даному просторовому напрямку) напруженості поля магнітного поля вибору, що досягає 50×103А/м2перша підзона 52, у якій намагнічування частинок не досягає насичення, має розміри близько 1 мм (в даному просторовому напрямку).

Передбачається, що обсяг пацієнта, що представляє інтерес, містить магнітні наночастинки. До формування зображення для діагностики, наприклад пухлини, магнітні частинки доставляються в об'єм, що представляє інтерес, наприклад, за допомогою рідини, що містить магнітні частинки, що впорскується в тіло пацієнта (об'єкта) або в іншому випадку вводиться пацієнту,приклад зі скла, яка забезпечена магнитномягким шаром, який має товщину, наприклад, 5 нм і складається, наприклад, з залізонікелевого сплаву (наприклад, пермаллоя). Цей шар може бути покритий, наприклад, покривним шаром, який захищає частку від хімічно та/або фізично агресивних середовищ, наприклад, кислот. Напруженість магнітного поля 50 вибору, необхідна для насичення намагнічування таких часток, що залежить від різних параметрів, наприклад діаметра частинок, використовуваного магнітного матеріалу магнітного шару і інших параметрів.

У випадку, наприклад, діаметра 10 мкм потрібно магнітне поле приблизно 800 А/м (відповідне приблизно магнітної індукції 1 мТл), тоді як у випадку діаметра 100 мкм досить мати магнітне поле 80 А/м. Ще менші значення виходять, коли вибрано покриття з матеріалу, що має більш низьке намагнічування насичення або при меншій товщині шару. Магнітні частинки, які у загальному випадку можна використовувати, доступні на ринку під торговою маркою Resovist.

Додаткові деталі щодо в загальному випадку використовуються магнітних частинок і композицій частинок можна знайти у відповідних частинах EP 1304542, WO 2004/091386, WO 2004/091390, WO 2004/091394, WO 2004/091395, WO 2004/091396, WO 2004/091397, WO 2004/09целом, додаткові деталі щодо способу MPI.

В ході збору даних пари 12, 14, 16 x-, y - і z-котушок генерують магнітне поле, що залежить від положення і часу, прикладене поле. Це досягається пропусканням відповідних струмів через котушки. В сутності, рушійне і фокусує поля переважають над полем вибору, з-за чого FFP рухається по заздалегідь обраної траєкторії FFP, яка замітає обсяг сканування - надмножество поля зору. Прикладене поле орієнтує магнітні наночастинки в тілі пацієнта. При зміні прикладеного поля результуюче намагнічування також змінюється нелінійно реагуючи на прикладене поле. Сума змінюється прикладеного поля і мінливого намагнічування наводить залежне від часу напруга Vkміж висновками пари приймальних котушок вздовж осі xk. Відповідний приймач перетворює це напруга в сигнал Sk, який він додатково обробляє.

Як і перший варіант 10 здійснення, показаний на фіг.1, другий варіант 30 здійснення MPI-сканера, показаний на фіг.3, має три пари 32, 34, 36 круглих і взаємно ортогональних котушок, але ці пари 32, 34, 36 котушок генерують тільки поле вибору і фокусує полі. z-котушки 36, які опятѸентирована вертикально, тоді як осі 38, 40 x і y орієнтовані горизонтально. Канал 46 сканера паралельний осі 38 x і, таким чином, перпендикулярний осі 42 поля вибору. Рушійне поле генерується соленоїдом (не показаний) по осі 38 x і парами седловидних котушок (не показано) по двох інших осях 40, 42. Ці котушки намотані навколо труби, яка утворює канал. Котушки рушійного поля також виступають в якості приймальних котушок.

Ось кілька типових параметрів такого варіанту здійснення: z-градієнт поля вибору, G, має напруженість G/μ0=2,5 Тл/м, де μ0- магнітна проникність вакууму. Тимчасової частотний спектр рушійного поля зосереджений у вузькій смузі навколо 25 кГц (приблизно до 100 кГц). Корисний частотний спектр прийнятих сигналів лежить між 50 кГц і 1 МГц (в кінцевому рахунку, до приблизно 10 МГц). Канал має діаметр 120 мм. Найбільший куб 28, який може поміститися в каналі 46, має довжину ребра 120 мм/≈84 мм.

Відповідно до описаних вище варіантів здійснення, різні магнітні поля можуть генеруватися котушками одних і тих же пар котушок і за рахунок забезпечення цих котушок з належним чином генеруються струмами. Однак і особливо в цілях інтерпретації сигналу� змінне в часі рушійне поле і фокусує поле генеруються окремими парами котушок. В загальному випадку для цих котушок можна використовувати пари котушок типу Гельмгольца, які в загальному випадку відомі, наприклад, з області магніторезонансних пристроїв з розімкнутими магнітами (розімкнутого МРТ), в яких пара радіочастотних (РЧ) котушок розташовується над і під полем зору, причому згадана пара РЧ котушок здатна генерувати змінне в часі магнітне поле. Тому тут немає необхідності додатково пояснювати конструкцію таких котушок.

В альтернативному варіанті здійснення для генерації поля вибору можна використовувати постійні магніти (не показано). У просторі між двома полюсами таких (протилежних) постійних магнітів (не показано) формується магнітне поле, яке аналогічно показаному на фіг.2, тобто коли протилежні полюси мають однакову полярність. В іншому альтернативному варіанті здійснення поле вибору може генеруватися поєднанням, щонайменше, одного постійного магніту і, щонайменше, однією котушкою.

Надалі ми пояснимо деталі цього винаходу.

Варіант здійснення одностороннього набору 200 передавальних котушок, запропонованого згідно з цим винаходу, показано на фіг.4 і 5. На ф�єльне показані різні котушки набору 200 передавальних котушок на вигляді зверху.

У цьому варіанті здійснення набір 200 передавальних котушок містить пару 210 концентрично розташованих котушок 211, 212 поля вибору, як показано на фіг.5A, що мають форму кілець, розташованих навколо загальної осі 240 котушки (розташованої в z-напрямку), для генерації магнітного поля вибору. Через згадані котушки 211, 212 поля вибору пропускають постійні струми I11, I12протилежних напрямків для генерації необхідного градієнтного поля в якості магнітного поля вибору, що має (по суті) бесполевую крапку в полі зору.

Крім того, набір 200 передавальних котушок містить дві пари 220, 230 котушок 221, 222 і 231, 232 рушійного поля, окремо показаних на фіг.5B і 5C, для генерації рушійних магнітних полів. Згадані пари 220, 230 котушок 221, 222 і 231, 232 рушійного поля розташовані паралельно один одному і згаданої парі 210 котушок 211, 212 поля вибору та повернені один щодо одного на кут α повороту, який в загальному випадку може становити від 0° до 180° і який переважно в цьому варіанті здійснення дорівнює 90°.

Згідно фіг.5B і 5C, кожна із згаданих пар 220, 230 котушок 221, 222 і 231, 232 рушійного поля утворена двома сусідніми витками котушки, які - в цьому варіанті здійснення - � 223 котушки 221 і відгалуження 224 котушки 222, розташоване безпосередньо один за одним.

Для генерації рушійних магнітних полів, зокрема в перпендикулярних напрямках і в напрямку, перпендикулярному до осі котушки (= вісь z), тобто в x - та y-напрямку, змінні струми I21, I22і I31, I32відповідно протилежних напрямків подаються на дві котушки 221, 222 і 231, 232 рушійного поля згаданих пар 220, 230 котушок рушійного поля. В результаті, магнітні поля, що генеруються в двох котушках рушійного поля пари, підсумовуються один з одним, як показано, наприклад, на фіг.5C, де частково показано магнітне поле H, що генерується струмами I31, I32збудження через дві котушки 231, 232 рушійного поля.

Альтернативна форма котушок рушійного поля показано на фіг.6, де зображені дві котушки 251, 252 рушійного поля прямокутної форми пари 250. Звичайно, можливі й інші форми котушок рушійного поля, за умови, що необхідні рушійні магнітні поля можуть генеруватися з переміщення FFP через поле зору.

Як показано у варіантах здійснення, зображених на фіг.4-6, дві пари 220, 230 (250) котушок рушійного поля переважно формуються ідентичними витками котушки. Однак у загальному випадку можна також використовувати бжения котушок вірними струмами рушійного поля для генерації необхідних рушійних магнітних полів з переміщення FFP за необхідної траєкторії.

Крім того, два витки котушки пари 220, 230 (250) котушок рушійного поля розташовані симетрично площини симетрії, що проходить через вісь 240 котушки. Наприклад, для котушок 221, 222 рушійного поля, показаного на фіг.5B, площина є площиною симетрії, заданої осями x і z. Крім того, пара 210 котушок 211, 212 поля вибору і дві пари 220, 230 котушок 221, 222 і 231, 232 рушійного поля набору 200 передавальних котушок мають, по суті, ідентичні зовнішні розміри і дискообразно розташовуються одна над іншою, що, зокрема, показано на фіг.4A та 4B, забезпечуючи компактну і малогабаритну компонування.

Згідно з цим винаходу в пристрої MPI передбачено не один набір 200 передавальних котушок, а передбачено, щонайменше, два, переважно безліч наборів 200 передавальних котушок, причому сусідні набори передавальних котушок частково перекривають один одного. Така матриця 300 з безлічі сполучених наборів 200 передавальних котушок (які вказані тільки схематично) показана в порядку прикладу на вигляді зверху на фіг.7. Відстань між наборами 200 передавальних котушок, тобто фактичне перекриття котушок, залежить від конкретної конструкції набору 200 передавальних котушок.

Поле зору (FOV) для одного отд�можна використовувати для збільшення робочого діапазону бесполевой точки (FFP). На фіг.8A показано два окремих FOV, що генеруються двома окремими (тобто не перекриваються) наборами 200a, 200b передавальних котушок, показаними на фіг.8C. Однак, згідно з цим винаходу, два сусідніх набору 200c, 200d передавальних котушок перекриваються, як показано на фіг.8D, тобто відстань між двома сусідніми наборами 200c, 200d передавальних котушок зменшено порівняно з компонуванням, показаної на фіг.8C. Таким чином, як показано на фіг.8B, FFP на правій межі лівостороннього FOV може зливатися з FFP на лівій межі правостороннього FOV. Іншими словами, таким чином, набори 200c, 200d передавальних котушок пов'язані так, що між ними можливе з'єднання, що дозволяє безперервно оперувати бесполевой точкою в x-напрямку.

Зв'язок між сусідніми наборами передавальних котушок додатково здійснюється наступним чином. У той час як перший набір 200c передавальних котушок переводить свою FFP до межі відповідного FOV (з використанням належного рушійного магнітного поля, що генерується його котушками рушійного поля), градієнтне магнітне поле (магнітне поле вибору) сусідньої набору передавальних котушок 200d збільшується, готуючись до встановлення зв'язку, тобто переведення FFP в наступну оать FFP. Таким чином, бесполевую точку можна плавно передавати в x - та y-напрям через поле 300 пов'язаних наборів 200 передавальних котушок, як показано на фіг.7. На певній відстані, наприклад, у разі використання FFP кожного другого або третього набору передавальних котушок, цей принцип може діяти відповідним чином, щоб множинні бесполевие точки (mFFP) працювали одночасно.

В загальному випадку для кожного набору передавальних котушок передбачена окрема приймальна котушка (або набір приймальних котушок), щоб уникнути надмірного збільшення відстані до часток у FFP. На практиці тільки безпосередньо сусідять приймальні котушки виявляють сигнали, зумовлені зміною магнітного поля, викликаним сусіднім блоком передавальних котушок. На цій підставі вищезгаданий mFFP спосіб дозволяє визначати мінімальну відстань для наступної FFP.

Для реконструкції зображення можна реконструювати зображення з усіх даних, що виявляються всіма приймальними котушками, або реконструювати кожне часткове зображення тільки з даних, що виявляються однієї прийомної котушкою. У першому випадку не виникає проблем, якщо множинні приймальні котушки обнар�ффициент для однієї котушки дорівнює «1», і для інших котушок дорівнює «0». У загальному випадку розмір приймальних котушок вибирають так, щоб їх чутливість обмежувалася подобластью повного поля зору.

Кількість наборів передавальних котушок, розташованих в матриці, залежить від розміру поля зору одиничного набору передавальних котушок і необхідного розміру повного поля зору матриці. Матриця може містити, наприклад, лише кілька, десятки або навіть сотні наборів передавальних котушок.

Слід зазначити, що FFP може переміщатися не тільки в площині, паралельній площині матриці наборів передавальних котушок, але і в напрямку, перпендикулярному (тобто Z-напрямку) або поперечному згаданій площині, що, в цілому, описано у вищезгаданій статті Саттела та ін

Крім того, котушки фокусуючого поля, спільно використовувані у відомому пристрої MPI, в загальному випадку не потрібні, але їх можна використовувати для розширення діапазону переміщення FOV в напрямку, перпендикулярному (тобто Z-напрямку) або поперечному згаданій площині матриці наборів передавальних котушок.

На фіг.9 зображено вигляд збоку варіанту здійснення пристрою MPI відповідно до цього винаходу. Пацієнт 400 лежить на столі 410 для пацієнта, в коториЀуются блоком 420 генерації під управлінням блоку 430 управління. В певних областях застосування, наприклад, переміщення об'єкта в тілі пацієнта (наприклад, переміщення лікарського препарату або медичного інструменту, до якого приліплені магнітні частинки, в певне положення), в загальному випадку ніякі додаткові елементи не потрібні.

Для прийому сигналів виявлення для формування зображення, причому зображення можуть відображатися на дисплеї 440, можна використовувати котушки наборів 200 передавальних котушок, які використовуються для передачі сигналу. Однак інша можливість полягає в додаванні додаткових приймальних котушок 450 з оптимізованими властивостями, як показано на фіг.9. У даному випадку доречно використовувати набори плоских приймальних котушок 450, оскільки їх можна монтувати безпосередньо на лицьовій поверхні сканера (або безпосередньо під або навіть над поверхнею столу для пацієнта), що майже не змінює вимог до наборів 200 передавальних котушок, в той же час забезпечуючи більш високу чутливість прийому в області, що представляє інтерес.

Сигнали виявлення, прийняті прийомними котушками 450, подаються на блок 460 обробки, який може входити до складу тієї ж робочої станції або того ж комп'ютера 47�нируемой області пацієнта 400 і/або можна визначати положення згаданих магнітних частинок у пацієнта 400.

На фіг.10 показана загальна блок-схема пристрою 100 MPI відповідно до цього винаходу. Пояснені вище загальні принципи формування зображення за допомогою магнітних частинок також вірні і застосовні до цього варіанту здійснення, якщо не зазначено інше.

Варіант здійснення пристрою 100, показаний на фіг.10, містить матрицю 300 з безлічі наборів 200 передавальних котушок, складених з різних котушок для генерації необхідних магнітних полів. Для генерації объясненного вище магнітного (градієнтного поля вибору передбачено засіб вибору, що містить, щонайменше, одну пару 210 котушок поля вибору (SF) в кожному наборі 200 передавальних котушок. Засіб вибору додатково містить блок 215 генерації сигналу поля вибору. Бажано для кожної котушки (або кожної пари котушок) наборів 210 котушок поля вибору передбачений окремий підблок генерації. Згаданий блок 215 генерації сигналу поля вибору містить джерело 216 регульованого струму поля вибору (в загальному випадку включає в себе підсилювач) і блок 217 фільтрації, які подають на відповідний елемент поля котушки вибору струм поля вибору для індивідуальної установки градієнта напруженості поля вибору в необхідному на�кнт вище.

Блок 215 генерації сигналу поля вибору керується блоком 430 управління, який переважно керує генерацією 215 струму поля вибору таким чином, щоб сумарна напруженість поля і сумарна напруженість градієнта всіх просторових складових поля вибору підтримувалася на заздалегідь заданому рівні.

Для генерації рушійного магнітного поля пристрій 100 додатково містить рушійне засіб, що містить підмножина котушок рушійного поля (DF), переважно містить дві пари 220, 230 котушок рушійного поля в кожному наборі 200 передавальних котушок. Котушки рушійного поля управляються блоком 225 генерації сигналу рушійного поля, переважно містить окремий підблок генерації сигналу рушійного поля для кожної котушки (або, щонайменше, кожної пари котушок) згаданого набору котушок рушійного поля. Згаданий блок 225 генерації сигналу рушійного поля містить джерело 226 струму рушійного поля (переважно включає в себе підсилювач струму) і блок 227 фільтрації для подачі струму рушійного поля на відповідну котушку рушійного поля. Джерело 226 струму рушійного поля виконаний з можливістю генерації змінних струмів і також керується блоком 430 упра�я котушка 440 і блок 445 прийому сигналу, який приймає сигнали, які виявляються згаданим засобом прийому. Згаданий блок 445 прийому сигналу містить блок 446 фільтрації для фільтрації прийнятих сигналів виявлення. Ця фільтрація здійснюється для відділення виміряних значень, обумовлених намагнічуванням в області обстеження, на яке впливає зміна положення двох подобластей (52, 54), від інших, завадових, сигналів. Для цього блок 446 фільтрації може бути сконструйовано, наприклад, так, щоб сигнали, частоти яких менше, ніж тимчасові частоти, на яких працює приймальна котушка 440, або менше, ніж ці тимчасові частоти, помножені на два, не проходили через блок 446 фільтрації. Потім сигнали надходять через підсилювальний блок 447 на аналого-цифровий перетворювач 448 (АЦП).

Оцифровані сигнали, що виробляються аналого-цифровим перетворювачем 448, надходять на блок 460 обробки зображення (також іменований засобом реконструкції), який реконструює просторовий розподіл магнітних частинок з цих сигналів і відповідне передбачуване положення першої підобласті (FFP) 52 першого магнітного поля в області обстеження при отриманні відповідного сигналу, кото�аспределение магнітних частинок, зрештою, надходить через блок 430 управління на комп'ютер 470, який відображає його на моніторі 440. Таким чином, можна відображати зображення, що демонструє розподіл магнітних частинок у полі зору області обстеження.

Крім того, може бути передбачений блок 480 введення, наприклад клавіатура та/або комп'ютерна миша. Таким чином, користувач може встановлювати необхідний напрямок максимального дозволу та, у свою чергу, приймати відповідне зображення області дії на моніторі 440. Якщо критичний напрям, в якому потрібно максимальна роздільна здатність, відрізняється від напрямку, спочатку встановленого користувачем, користувач може вручну змінювати напрямок для створення додаткового зображення з підвищеним дозволом формування зображення. Цей процес підвищення дозволу також може здійснюватися автоматично блоком 430 керування комп'ютером 470. Блок 430 управління в цьому варіанті здійснення встановлює градієнтне поле в першому напрямку, який автоматично встановлено або заданий користувачем в якості початкового значення. Потім напрямок градієнтного поля можна поетапно змінювати, поки дозві�ветственно подальше підвищення не буде потрібне. Тому можна знайти найбільш критичний напрям, відповідно автоматично адаптоване для одержання найбільшого можливого вирішення.

Відповідно до описаних вище варіантів здійснення наборів 200 передавальних котушок, що мають дві пари 220, 230 котушок рушійного поля та з використанням пари 210 котушок поля вибору, також третьої пари котушок рушійного поля, FFP можна переміщати в трьох вимірюваннях для здійснення формування тривимірного зображення. На фіг.11 показаний вигляд у перспективі другого варіанту здійснення набору 200 передавальних котушок, використовуваний в пристосуванні відповідно до цього винаходу. У цьому варіанті здійснення передбачена тільки одна пара 220 котушок 221, 222 рушійного поля, тобто друга пара 230, передбачена згідно варіанту здійснення набору 200 передавальних котушок, показаному на фіг.4 і 5, скасована. Це забезпечує переміщення FFP по лінії, перпендикулярній осі 240 котушки. Якщо додатково пара 210 котушок поля вибору, також як і друга пара котушок рушійного поля, FFP може переміщатися в двох вимірах (у площині, перетинає вісь котушки) для здійснення формування двомірного зображення об'єкта, наприклад, для отримання изображтую площину, формування тривимірного зображення об'єкта також можна здійснювати відповідно до такого варіанту здійснення набору передавальних котушок.

Перекриття сусідніх наборів передавальних котушок в загальному випадку залежить від співвідношення поперечного діаметра полів зору окремих наборів передавальних котушок і діаметра зовнішньої котушки набору передавальних котушок. Крім того, перекриття залежить від розміру поля наборів передавальних котушок.

Розмір набору передавальних котушок залежить від глибини проникнення в z-напрямку, досяжних струмів/напруженостей поля і розміру поля зору окремих наборів передавальних котушок.

Запропонована компонування дозволяє здійснювати формування багатовимірних зображень на основі mFFP в як завгодно великому полі зору. В залежності від кількості наборів передавальних котушок, використовуються згідно з цим новим принципом, можна реалізувати спеціалізоване робоче місце для зондування. Як згадано вище, матриця наборів передавальних котушок може бути вбудована в стіл для пацієнта, але можливі і інші компонування. Зокрема, що стосується кількості, форми і компонування різних котушок, можливі різні варіації, в основному залежать від вимагаємо�ртежах і у вищенаведеному описі, такі ілюстрацію і опис слід розглядати як ілюстративні або репрезентативні, але не обмежувальні; винахід не обмежується розкритими варіантами здійснення. Фахівці в даній області техніки можуть запропонувати і застосувати інші варіації розкритих варіантів здійснення при практичному здійсненні заявленого винаходу, на підставі креслень, розкриття і формули винаходу.

У формулі винаходу слово «містить» не виключає наявності інших елементів або етапів, та вживання їх назв в однині не виключає наявності безлічі таких елементів або етапів. Один елемент чи інший блок може виконувати функції декількох предметів, зазначених у формулі винаходу. Лише той факт, що певні заходи, згадані у взаємно різних залежних пунктах формули винаходу, не говорить про те, що комбінацію цих заходів не можна використовувати з перевагою.

Ніякі посилання позиції у формулі винаходу не належить розглядати в порядку обмеження її обсягу.

1. Пристрій (100) для впливу на магнітні частинки та/або їх виявлення в полі (28) зору, причому пристрій містить:
i) два або більше наборів (200) передающи�жит:
- пару (210) концентрично розташованих котушок (211, 212) поля вибору для генерації магнітного поля (50) вибору, що має таке просторове розподіл своїй напруженості магнітного поля, що в полі (28) зору формуються перша підзона (52), що має низьку напруженість магнітного поля, і друга підзона (54), має вищу напруженість магнітного поля, і
- щонайменше, одну пару (220, 230) котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля для зміни положення в просторі двох підзон (52, 54) в поле (28) зору допомогою рушійного магнітного поля, так що намагнічування магнітних частинок змінюється локально, причому згадана, щонайменше, одна пара (220, 230) котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля розташовується паралельно згаданої парі (210) котушок (211, 212) поля вибору, і дві котушки (221, 222; 231, 232) рушійного поля згаданої, щонайменше, однієї пари (220, 230) котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля є двома сусідніми витками (221, 222; 231, 232) котушки,
ii) засіб (420) генерації для генерації сигналів струму
для подачі на згадані котушки поля вибору і згадані котушки рушійного поля для генерації необхідних магнітних полів згаданими котушками та
iii) засіб (430) управління для управління удве котушки (211, 212) поля вибору згаданої пари (210) котушок поля вибору та змінних струмів протилежних напрямків для подачі на дві котушки (221, 222; 231, 232) рушійного поля згаданої, щонайменше, однієї пари (220, 230) котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля, причому один змінний струм тече за годинниковою стрілкою в одній з котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля, тоді як інший змінний струм тече проти годинникової стрілки в інший котушці (221, 222; 231, 232) рушійного поля.

2. Пристрій п. 1, що містить дві пари (220, 230) котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля, причому згадані дві пари (220, 230) котушок рушійного поля розташовуються паралельно один одному і згаданої парі (210) котушок (211, 212) поля вибору та повернені один щодо одного на кут (α) повороту в межах від 0° до 180°.

3. Пристрій п. 2, в якому дві пари (220, 230) котушок рушійного поля повернені один щодо одного на кут (α) повороту в межах від 75° до 105°, зокрема на кут повороту 90°.

4. Пристрій п. 2 або 3, в якому згаданий засіб (430) управління виконано з можливістю управління згаданим засобом (420) генерації для генерації змінних струмів
протилежних напрямків для подачі на дві котушки (211, 212) поля вибору згаданої пари (2�криком, щонайменше, одна пара (220, 230) котушок рушійного поля утворена ідентичними витками котушки.

6. Пристрій п. 1, в якому пара (220, 230) котушок рушійного поля утворена двома, зокрема, ідентичними сусідніми D-образними або прямокутними витками котушки, причому два лінійних відгалуження (223, 224) згаданих витків безпосередньо межують один з одним.

7. Пристрій п. 1, в якому два витки котушки пари (220, 230) котушок рушійного поля розташовані симетрично площини симетрії, що проходить через вісь (240) котушки, концентрично якій розташовані згадані котушки (211, 212) поля вибору.

8. Пристрій п. 1, в якому пара (210) котушок поля вибору і, щонайменше, одна пара (220, 230) котушок рушійного поля набору (200) передавальних котушок мають, по суті, ідентичні зовнішні розміри і дискообразно розташовуються одна над іншою.

9. Пристрій п. 1, додатково містить:
iv) засіб прийому, що містить, щонайменше, одну приймальну котушку (440) для отримання сигналів виявлення, причому сигнали виявлення залежать від намагнічування в полі (28) зору, при цьому намагнічування визначається зміною положення в просторі першої та другої підзон (52, 54),
v) средстз згаданих сигналів виявлення та/або для визначення місця розташування згаданих магнітних частинок у полі (28) зору, зокрема, в об'єкті (400), розташованому в полі (28) зору.

10. Пристрій п. 1, що містить безліч (300) наборів (200) передавальних котушок, які еквідистантно рознесені і розташовані, по суті, в одній або більше рівних або похилих площинах.

11. Пристрій п. 1, в якому засіб (430) управління виконано з можливістю управління згаданим засобом (420) генерації для генерації струмів для подачі на котушки наборів (200) передавальних котушок для перекладу першої підзони (52) з першого набору (200c) передавальних котушок у другій набір (200d) передавальних котушок, причому перша підзона (52) пересувається до границі поля зору першого набору (200c) передавальних котушок, при цьому магнітне поле вибору першого набору (200a) передавальних котушок зменшується, а магнітне поле вибору другого набору (200d) передавальних котушок збільшується.

12. Пристрій п. 1, в якому засіб (430) управління виконано з можливістю управління згаданим засобом (420) генерації для генерації струмів для подачі на котушки наборів (200) передавальних котушок, так що дві або більше перших підзон (52) генеруються і одночасно переміщаються.

13. Спосіб впливу на магнітні частинки та/або їх виявлення в полі (28) зрен�00) передавальних котушок, причому сусідні набори котушок частково перекриваються, причому згаданий етап генерації магнітних полів містить етапи, на яких:
- генерують магнітне поле (50) вибору, що має таке просторове розподіл своїй напруженості магнітного поля, що в полі (28) зору формуються перша підзона (52), що має низьку напруженість магнітного поля, і друга підзона (54), має вищу напруженість магнітного поля, за допомогою пари концентрично розташованих котушок (211, 212) поля вибору;
- змінюють положення в просторі двох підзон (52, 54) в поле (28) зору допомогою рушійного магнітного поля, так що намагнічування магнітних частинок змінюється локально, за допомогою, щонайменше, однієї пари (220, 230) котушок (211, 212; 231, 232) рушійного поля, причому згадана, щонайменше, одна пара котушок (211, 212; 231, 232) рушійного поля розташовується паралельно згаданої парі (210) котушок (211, 212) поля вибору, і дві котушки (221, 222; 231, 232) рушійного поля згаданої, щонайменше, однієї пари (220, 230) котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля є двома сусідніми витками (221, 222; 231, 232) котушки;
ii) генерують сигнали струму для подачі на згадані котушки поля вибору і згадані котушки рушійного поля длрации для генерації постійних струмів протилежних напрямків для
подання на дві котушки (211, 212) поля вибору згаданої пари (210) котушок поля вибору та змінних струмів протилежних напрямків для подачі на дві котушки (211, 212; 231, 232) рушійного поля згаданої, щонайменше, однієї пари (220, 230) котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля, причому один змінний струм тече за годинниковою стрілкою в одній з котушок (221, 222; 231, 232) рушійного поля, тоді як інший змінний струм тече проти годинникової стрілки в інший котушці (221, 222; 231, 232) рушійного поля.



 

Схожі патенти:

Спосіб контролю функціонального стану організму пацієнта

Винахід відноситься до медицини, функціональної діагностики і може бути використане для доклінічного, доврачебного обстеження, визначення функціонального стану органів і систем організму, постановки попереднього діагнозу. Спосіб включає вимірювання електропровідності (ЕП) 24 репрезентативних точок 12 симетричних меридіанів, визначення середньоарифметичного (СА) значення цих вимірювань з встановленням коридору допустимих значень для даного пацієнта, за результатами порівняння з яким отриманих показників судять про функціональному стані організму. Використовують показники: відношення суми значень ЕП точок іньських меридіанів до суми значень ЕП точок яньских меридіанів, відношення суми ЕП точок на руках до суми ЕП точок на ногах, відношення суми значень ЕП точок, виміряних на лівій стороні тіла, до суми ЕП точок правого боку. ЕП вимірюють при напрузі 5 В, і/або 9 В, і/або 12 Ст. При вимірах на напрузі 9 В перераховують виміряні значення ЕП точок за формулою: I нов=9/(29/I вимір-0,1)*Коеф, (I), при напрузі 12 В перераховують виміряні значення за формулою: I нов=12/(29/I вимір-0,1)*Коеф, (II), при напрузі 5 В: I нов=1 вимір*Коеф, (III), де (I), (II) і (III) відповідно: враховує неоднорідність провідності по меридіанах. Розраховані значення переводять в наведені за формулою: I привед=I нов/I ср, де: I привед - наведене значення ЕП, I нов - перелічене без приведення значення ЕП, I ср - СА всіх 24 вимірювань. Далі визначають межі індивідуального коридору норми для даного пацієнта в залежності від заданої чутливості Чв діагностики і ширини коридору допустимих значень Шдп ЕП. При цьому Шдп являє собою розкид значень ЕП, виміряних у даного пацієнта, а чутливість Чв діагностики вибирають залежно від вибірки хворих з даним захворюванням. Для визначення значення меж індивідуального коридору норми для даного пацієнта обчислюють проміжні коефіцієнти для нижньої Кн і верхній Кв меж коридору, відповідно: Кн=1-(1-Чв)*Шдп/2,1 і Кв=1+(1-Кн)*1,1. Розраховують нижню Н і верхню межу індивідуального коридору норми: Н=Кн* I ср=Кв* I пор. Потім проводять порівняння I привед з отриманими межами індивідуального коридору норми. Спосіб забезпечує високу точність індивідуальної діагностики. 4 табл., 2 пр.

Спосіб оперативної скринінг-діагностики та корекції функціонального стану людини за допомогою апаратно-програмного комплексу

Винахід відноситься до медицини, електропунктурної скринінг-діагностики і може бути використаний у різних галузях медицини, психології, спорту, де потрібна моніторування стану людини на тривалому проміжку часу з оперативною корекцією його показників. C допомогою апаратно-програмного комплексу проводять электропунктурное вплив на корпоральні біологічно активні точки (БАТ) людини мікрострумами позитивної і негативної полярності, вимірювання електрошкірна опору (ЕКС) в БАТ і подальший аналіз результатів за взаиморасположению профілів ЕКС. Додатково здійснюють спектральну діагностику, що включає аналіз спектрального ряду Фур'є частотних змін, що виникають при адаптації вимірюваної точки до провоцирующему впливу вимірювального струму, з подальшим формуванням з допомогою комп'ютерної програми частотного лікувального модуля, який складається з функціональних частот пацієнта, виділених з його частотного спектра при невідповідності їх нормативним показникам. Частотний лікувальний модуль направляють в діагностуються точки для проведення оперативної корекції функціонального стану органів і систем. Аналіз спект�ормируют на заданому проміжку часу 1 хв і більше, залежно від стану пацієнта. Операція діагностики та корекції функціонального стану органів і систем здійснюється по циклу з періодом (1...N) залежно від стану пацієнта. Спосіб забезпечує підвищення точності діагностики за рахунок збільшення кількості діагностичних характеристик і оптимального зниження шумової складової, із зменшенням кількості діагностованих точок, що забезпечує зменшення часу діагностики, збільшення ефективності тривалого моніторингу за рахунок можливості завдання діагностичних циклів. 4 з.п .ф-ли, 5 іл.

Магнітно-резонансносовместимие електричні пристрої і компоненти з вібростійким радіочастотним екраном або корпусом

Винахід відноситься до медичної техніки, а саме до пристроїв для магнітного резонансу. Пристрій має електричний пристрій або компонент, що включає друковану плату, та радіочастотний екран, виконаний з можливістю екранування електричного пристрою або компонента, причому радіочастотний екран включає в себе земляну шину друкованої плати. Пристрій розташований в отворі магнітно-резонансного сканера в радіочастотному (В1) поле. Земляна шина друкованої плати включає в себе електропровідний лист або шар, що має отвори, пригнічують вібрацію земляний шини, яка наводиться за рахунок мінливого у часі градієнта магнітного поля. Магнітно-резонансна система містить магнітно-резонансний сканер, що включає в себе основний магніт, обмотки для створення градієнта магнітного поля та одну або більше радіочастотних котушок для вироблення радіочастотного (В1) поля у досліджуваній області. Пристрій розташований в отворі магнітно-резонансного сканера. Використання винаходу дозволяє поліпшити ефективність роботи МР-сумісного електричного пристрою за рахунок зниження вібрації, викликаної радіочастотним полем. 2 н. і 12 з.п. ф-ли, 11 іл.

Спосіб діагностики контрактури дюпюітрена

Винахід відноситься до медицини, травматології і ортопедії і може бути використане для діагностики контрактури Дюпюітрена (КД) пальців кисті. Методом МРТ з спектроскопією високого дозволу в зоні інтересу долонного апоневрозу кисті реєструють час ядерної магнітної релаксації Т2 * на ядрах водню ізотропного складової сигналу СН2 групи ліпідів. Отримане значення коефіцієнта величини Т2 * підставляють у рівняння дискримінантного аналізу: КД=-3,37+0,24·Т2 *. Ставлять діагноз КД, якщо значення рівняння <0,313. Якщо значення рівняння ≥0,313, діагноз КД відкидають. Спосіб забезпечує неінвазивну, протягом години, верифікацію діагнозу КД на доклінічній стадії, які візуалізуються відсутність ознак контрактури. 1 іл., 3 пр.

Спосіб оцінки ризику ішемічного порушення мозкового кровообігу

Винахід відноситься до медицини, магнітно-резонансної томографії, призначений для візуалізації структури атеросклеротичної бляшки брахиоцефальних артерій при діагностиці ризику ішемічного порушення мозкового кровообігу (ИНМК) у хворих з поширеним атеросклерозом і може бути використане в променевій діагностиці, неврології та судинної хірургії. Проводять контрастированную Т1-зважену спін-ехо МРТ області шиї і голови тонкими зрізами в аксіальній площині, по 1 - 3 мм завтовшки, з обов'язковим охопленням області біфуркації сонних артерій, з введенням контрастного препарату - парамагнетика в дозуванні 2 мМ/10 кг маси тіла. Дослідження проводять двічі: початково і через 5-8 хв після введення контрастного препарату - парамагнетика і визначають індекс посилення зображення (ВП) для області атеросклеротичної бляшки як відношення інтенсивності Т1-зваженого зображення при контрастуванні парамагнетиком (ИТ1ВИконтраст) до інтенсивності Т1-зваженого зображення на початковому (ИТ1ВИисходн) неконтрастированном дослідженні ІУ=ИТ1ВИконтраст/ИТ1ВИисходн. При наявності бляшки в області внутрішньої сонної артерії або в місці відходження її від загальної сонної артерії і величин�рмативность МРТ-методу дослідження з візуалізацією структури атеросклеротичної бляшки, виявленням наявності неоангиогенеза, які достовірно підвищують ризик розриву та ішемічного ушкодження головного мозку. 8 іл., 1 пр., 2 табл.

Спосіб оцінки ефективності впливу аблации ниркових артерій у хворих з резистентною артеріальною гіпертензією

Винахід відноситься до медицини, а саме до кардіології, променевої діагностики, магнітно-резонансної томографії, призначений для візуалізації ділянок локальної дистрофії міокарда при оцінці ефективності впливу аблации (РЧА) ниркових артерій у хворих резистентною артеріальною гіпертензією. До і після РЧА проводять Т1-зважену спін-ехо ЕКГ-синхронізовану МРТ серця зрізами по короткій осі лівого шлуночка за товщиною 7-8 мм через 8-15 хв після введення контрастної речовини-парамагнетика в дозі 2 мл 0,5 М розчину на 10 кг маси тіла. Визначають обсяг включення контрасту в міокард і при його зниженні на величину менше ніж 1 см3 порівняно зі значенням даного показника до РЧА оцінюють РЧА як ефективну. Спосіб забезпечує чітку візуалізацію ділянок ушкодження міокарда, їх протяжності і локалізації. 5 іл., 1 табл., 2 пр.

Спосіб ідентифікації меж ураження долонного апоневрозу при контрактурі дюпюітрена

Винахід відноситься до медицини, травматології та ортопедії, і може бути використане для визначення меж ураження долонного апоневрозу in vivo при контрактурі Дюпюітрена (КД). Кордон поразки ідентифікують за даними геометричного аналізу пошарових магнітно-резонансних томограм кисті в аксіальній і корональної проекціях на ядрах 1H в режимі вимірювання густини протонів. В якості критерію поразки долонного апоневрозу приймають його товщину більше 1×10-3м. Спосіб забезпечує неінвазивне доопераційному визначення протягом не більше 40 хвилин in vivo меж ураження при даному захворюванні з можливістю побудови 2D-зображення за даними МРТ з топографо-анатомічної верифікацією поширення ураження долонного апоневрозу. 5 іл., 3 пр.

Пристрій для корекції характеристик сну

Винахід відноситься до медичної техніки. Пристрій для корекції характеристик сну містить датчик для реєстрації електродермальної активності ЕДА, пов'язаний з блоками аналізу і виділення сигналів шкірно-гальванічної реакції КГР, генератор стимулюючих електричних імпульсів, нашкірні електроди і модуль управління. Пристрій виконаний у вигляді моноблока з можливістю закріплення на долоні користувача. Корпус моноблока має лицьову та тильну сторони та елементи кріплення. На тильній стороні розміщені три електрода, встановлені з можливістю гальванічної зв'язку з шкірним покривом долонній частині руки користувача. Вимірювальний електрод підключений до входу датчика для реєстрації ЕДА, стимулюючий електрод - до виходу генератора електричних імпульсів, а третій - є загальним нейтральним електродом гальванічних ланцюгів згаданих датчика і генератора. Блоки аналізу і виділення сигналів КГР і модуль управління виконані на основі мікропроцесора з можливістю періодичного контролю поточного стану гальванічного контакту електродів з шкірним покривом, циклічного вимірювання інтенсивності КГР і подачі стимулюючих електричних імпульсів в паузеского контакту електродів з шкірним покривом; режим реєстрації ЕДА - при наявності гальванічного контакту електродів з шкірним покривом, що включає виділення імпульсів КГР і підрахунок їх кількості (N) за заданий інтервал часу і зіставлення з пороговим значенням; режим стимуляції - при кількості N імпульсів КГР, що перевищує порогове значення, що включає періодичну подачу електричних імпульсів на стимулюючі електроди протягом заданого інтервалу часу. Застосування винаходу дозволить розширити арсенал технічних засобів для корекції фізичного стану пацієнта під час сну і при подальшому пильнуванні, збільшити індекс стадії медленноволнового сну, потужність дельта-хвиль і тим самим поглибити відчуття сну, фази швидких рухів очей, підвищити якість сну в цілому. 8 з.п. ф-ли, 10 іл.

Пристрій і спосіб для отримання діагностичної інформації

Винахід відноситься до медичної техніки, а саме до засобів отримання діагностичної інформації. Пристрій містить модуль отримання даних частині анатомічної структури людини, модуль планування, який визначає з посиланням на просторове положення і орієнтацію примірної анатомічної структури послідовність етапів сканування, користувальницький інтерфейс для налаштування параметрів формування зображення на обраному етапі сканування. Інтерфейс відображає для кожного етапу обраної послідовності етапів сканування заздалегідь задані параметри, що відносяться до примірної анатомічної структурі, і налаштований з можливістю вибору користувача дійсних параметрів формування зображення з посиланням на тривимірний обстежений обсяг дійсної анатомічної структури. Спосіб отримання діагностичної інформації полягає у використанні пристрою. Використання винаходу дозволяє полегшити планування для користувачів. 2 н. і 10 з.п. ф-ли, 2 іл.

Пристрій і спосіб для впливу на магнітні частинки та/або їх виявлення

Винахід відноситься до засобів візуалізації магнітних частинок для впливу на магнітні частинки та/або їх виявлення в області огляду. Пристрій містить засіб вибору, що містить блок генерації сигналу поля вибору та елементи поля вибору для створення магнітного поля вибору, що має таку структуру в просторі його напруженості магнітного поля, при якій в області огляду формуються перша субзона з низькою напруженістю магнітного поля і друга субзона з більш високою напруженістю магнітного поля, засіб збудження, що містить блоки генерації сигналу поля збудження і контури поля збудження для зміни положення в просторі двох субзон в області огляду так, що намагніченість магнітного матеріалу змінюється локально, і засіб управління блоком генерації сигналу поля збудження для створення струмів збудження, щоб змусити контури поля збудження генерувати магнітне поле збудження таким чином, щоб перша субзона переміщалась вздовж числа p заданих траєкторій низької щільності, кожна з яких має форму замкненої кривої, неоднаково розташованої в межах області огляду, причому кожен струм збудження володіє частотою тонерации сигналу поля збудження для створення струмів збудження таким чином, що значення частот струмів збудження дорівнюють або мають співвідношення частот в межах від 0,5 до 0,98 і що фази струмів збудження щонайменше одного струму збудження різні для безлічі p траєкторій низької щільності, що в результаті дає вибірку області огляду високої щільності першої субзоной після переміщення вздовж числа p заданих траєкторій низької щільності. Спосіб для впливу на магнітні частинки полягає в роботі з пристроєм. Використання винаходу дозволяє досліджувати довільні об'єкти спостереження з високою просторовою роздільною здатністю. 2 н. і 8 з.п. ф-ли, 9 іл., 1 табл.
Up!