專利名稱：用于在作用區(qū)域中定位磁性標(biāo)記的方法和布置的制作方法
用于在作用區(qū)域中定位磁性標(biāo)記的方法和布置
本發(fā)明涉及一種用于定位磁性標(biāo)記的方法并且涉及磁性標(biāo)記的用途。 此外，本發(fā)明涉及一種用于在作用區(qū)域中定位磁性標(biāo)記的布置。
從國(guó)際專利申請(qǐng)WO 2006/067664 A2已知這樣一種方法。在該公布所 描述的方法的情況下，在將標(biāo)記引入檢査區(qū)域之后，生成磁場(chǎng)強(qiáng)度具有空 間分布的磁場(chǎng)，以便在檢查區(qū)域中產(chǎn)生具有低磁場(chǎng)強(qiáng)度的第一子區(qū)和具有 較高磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二子區(qū)。此后，檢查區(qū)域中的兩個(gè)子區(qū)的空間位置發(fā)生 變化，并且，記錄并評(píng)價(jià)取決于標(biāo)記受到檢査區(qū)域中兩個(gè)子區(qū)的空間位置 的變化的影響的方式的信號(hào)。
這具有只能以相對(duì)低的空間分辨率確定磁性標(biāo)記的位置的缺陷。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種避免或者至少減少現(xiàn)有技術(shù)的缺陷 的方法。
通過(guò)一種用于在作用區(qū)域中定位至少一個(gè)磁性標(biāo)記的方法實(shí)現(xiàn)以上目
的，其中，該方法包括以下步驟生成磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)，從而使得磁性標(biāo)記的磁 化強(qiáng)度發(fā)生改變；此外，生成其磁場(chǎng)強(qiáng)度具有空間模式的磁選擇場(chǎng)；此外， 借助于第一接收探頭采集第一信號(hào)，并且借助于第二接收探頭采集第二信 號(hào)，第一接收探頭和第二接收探頭位于相對(duì)于作用區(qū)域不同的位置，第一 信號(hào)和第二信號(hào)取決于驅(qū)動(dòng)場(chǎng)和選擇場(chǎng)中磁性標(biāo)記的磁化強(qiáng)度，并且還取 決于磁性標(biāo)記的位置，磁選擇場(chǎng)具有第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形；此外，在存在具 有第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形的磁選擇場(chǎng)的情況下，重復(fù)至少一次對(duì)第一信號(hào)和第 二信號(hào)的采集；并且此外，借助于所采集的信號(hào)計(jì)算對(duì)磁性標(biāo)記的位置的 估計(jì)。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，有可能利用比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分辨率高得多的 分辨率來(lái)定位至少一個(gè)磁性標(biāo)記。根據(jù)本發(fā)明，能夠減小使磁場(chǎng)發(fā)生畸變 的對(duì)象的存在的影響，并且由于能夠極大降低磁場(chǎng)畸變的消極效應(yīng)，因此
6能夠增強(qiáng)空間分辨能力，從而產(chǎn)生至少一個(gè)標(biāo)記的位置的比較高的分辨率。 由此，非常有益的是，借助于使用來(lái)自位于相對(duì)于作用區(qū)域不同的位置的 不同接收探頭的信號(hào)能夠具有對(duì)至少一個(gè)磁性標(biāo)記的位置的第一估計(jì)。這 是由于以下事實(shí)，即與第二接收探頭相比，位置更接近第一接收探頭的磁 性標(biāo)記通常(即在其他方面具有相同的條件)在第一信號(hào)(由第一接收探 頭提供的信號(hào))中比在第二信號(hào)(由第二接收探頭提供的信號(hào))中感生出 更強(qiáng)烈的磁化響應(yīng)。以下還將第一和第二接收探頭一起稱作接收裝置。對(duì)
于至少一個(gè)磁性標(biāo)記的不同的實(shí)施例，參考國(guó)際專利申請(qǐng)WO 2006/067664 A2，以引用的方式將其全部?jī)?nèi)容并入本文。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，利用選擇場(chǎng)的不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度位形重復(fù)若 干次在存在選擇場(chǎng)的情況下的對(duì)第一信號(hào)和第二信號(hào)的采集，并且/或者同 時(shí)采集第一信號(hào)和第二信號(hào)。優(yōu)選地，選擇場(chǎng)在作用區(qū)域中提供磁場(chǎng)梯度。 由此，非常有利地有可能收集更多關(guān)于(多個(gè))磁性標(biāo)記的空間關(guān)系的信 息。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地如此生成選擇場(chǎng)使得在作用區(qū)域中形成具 有低磁場(chǎng)強(qiáng)度的第一子區(qū)和具有較高磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二子區(qū)。由此，根據(jù)本 發(fā)明，非常有利地有可能進(jìn)一步改變選擇場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度位形。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，此外優(yōu)選的是，至少第一磁性標(biāo)記和第二 磁性標(biāo)記存在于作用區(qū)域中，并且/或者借助于所采集的信號(hào)計(jì)算對(duì)磁性標(biāo) 記的位置的估計(jì)包括利用第一磁性標(biāo)記的第一磁化響應(yīng)和域利用第二磁性 標(biāo)記的第二磁化響應(yīng)對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行反巻積的步驟。根據(jù)本發(fā)明的又 一實(shí)施例，根據(jù)磁選擇場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度位形第一磁化響應(yīng)和第二磁化響應(yīng)分 別不同。由此，有可能以非常靈活的方式使用本發(fā)明的方法。
本發(fā)明還涉及一種用于在作用區(qū)域中定位磁性標(biāo)記的布置，該布置包 括驅(qū)動(dòng)裝置，其用于生成磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)，從而使得磁性標(biāo)記的磁化強(qiáng)度發(fā)生 改變；選擇裝置，其用于生成其磁場(chǎng)強(qiáng)度具有空間模式的磁選擇場(chǎng)，從而 在作用區(qū)域中提供磁場(chǎng)強(qiáng)度；接收裝置，其用于采集信號(hào)，接收裝置包括 第一接收探頭和第二接收探頭，借助于第一接收探頭采集第一信號(hào)，借助 于第二接收探頭采集第二信號(hào)，第一接收探頭和第二接收探頭位于相對(duì)于 作用區(qū)域不同的位置，第一信號(hào)和第二信號(hào)取決于驅(qū)動(dòng)場(chǎng)和磁選擇場(chǎng)中的磁性標(biāo)記的磁化強(qiáng)度，并且還取決于磁性標(biāo)記的位置；以及計(jì)算裝置，其 用于借助于分別在磁選擇場(chǎng)至少具有第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形和第二磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí) 所采集的信號(hào)計(jì)算對(duì)磁性標(biāo)記的位置的估計(jì)。
利用本發(fā)明的布置，有利地有可能減小因磁性標(biāo)記的存在而引起的磁 場(chǎng)畸變的消極效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的方法和布置這兩者的優(yōu)選實(shí)施例，選擇場(chǎng)的第一磁場(chǎng)強(qiáng) 度位形或第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形對(duì)應(yīng)于關(guān)閉的選擇場(chǎng)，并且/或者磁選擇場(chǎng)的磁 場(chǎng)強(qiáng)度位形在對(duì)第一信號(hào)和第二信號(hào)的相繼采集之間連續(xù)地改變。由此， 可能以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式在磁選擇場(chǎng)的不同磁場(chǎng)強(qiáng)度位形下采集信息。
根據(jù)本發(fā)明的方法和布置這兩者的另一優(yōu)選實(shí)施例，磁性標(biāo)記至少部 分地包括非鐵磁材料或順磁材料。由此，有利地有可能使用具有完全不同 的性質(zhì)且適用于預(yù)期的用途的磁性標(biāo)記。
本發(fā)明還涉及一種用于本發(fā)明的布置以便執(zhí)行本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī) 程序，并且涉及一種包括這種計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
本發(fā)明還涉及至少一個(gè)磁性標(biāo)記在本發(fā)明的布置中的使用或利用根據(jù) 本發(fā)明的方法的使用。
根據(jù)本發(fā)明，要理解的是，可以至少部分地以一個(gè)單個(gè)線圈或螺線管 的形式來(lái)提供選擇裝置和/或驅(qū)動(dòng)裝置和/或接收裝置。然而，根據(jù)本發(fā)明優(yōu) 選的是提供多個(gè)分離的線圈來(lái)形成選擇裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和接收裝置。此外 根據(jù)本發(fā)明，選擇裝置和/或驅(qū)動(dòng)裝置和/或接收裝置可以每個(gè)都由分離的獨(dú) 立部分組成，尤其是由分離的獨(dú)立線圈或螺線管組成，其被提供和/或布置 為使得這些分離的部分一起構(gòu)成選擇裝置和/或驅(qū)動(dòng)裝置和/或接收裝置。尤 其對(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置和/或選擇裝置而言，多個(gè)部分，尤其是線圈對(duì)(例如亥姆 霍茲或反亥姆霍茲結(jié)構(gòu))是優(yōu)選的，以便提供生成和/或檢測(cè)指向不同空間 方向的磁場(chǎng)分量的可能性。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，選擇裝置和/或驅(qū)動(dòng)裝置和/或接收探頭至少部分 地包括李茲線/絞合線，并且優(yōu)選地，李茲線包括多根單股線，每根單股線 均被高電阻材料包圍。由此有可能在驅(qū)動(dòng)裝置和/或接收裝置內(nèi)提供非常高 的電流的承載表面，這對(duì)于以下兩種情況都是重要的要由驅(qū)動(dòng)裝置和/或 接收裝置承載具有比較高的頻率的AC電流的情況，以及對(duì)于要由驅(qū)動(dòng)裝置和/或接收裝置承載DC電流或具有比較低的頻率的AC電流但存在穿透驅(qū) 動(dòng)裝置和/或接收裝置的靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)的情況。在本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí) 施例中，電流承載路徑(例如李茲線的單股線)被布置為使得在給定工作 頻帶中以及在穿透電流承載路徑的給定電磁場(chǎng)中的電阻基本上是最小的， 即該電阻由熱噪聲支配，尤其是由作用區(qū)域中的熱噪聲生成。這具體是借 助于仔細(xì)定義各電流路徑(例如各單股線)、電流強(qiáng)度、線圈結(jié)構(gòu)以及選擇 裝置和/或驅(qū)動(dòng)裝置的電流承載路徑的其他特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，在李茲線 形式的電流承載路徑的情況下，優(yōu)選地，李茲線的單股線的總橫截面積相 對(duì)于李茲線的橫截面積的比值(填充因子)在指定的范圍內(nèi)，并且/或者李 茲線的單股線的直徑為約lpm至約50pm，優(yōu)選地為約10nm至約25jam。 由此有可能極大地增強(qiáng)李茲線內(nèi)所使用的電流承載表面，并因此實(shí)現(xiàn)選擇 裝置和/或驅(qū)動(dòng)裝置和/或接收裝置的總體結(jié)構(gòu)的電阻的減小。通常，選擇裝 置和/或驅(qū)動(dòng)裝置的李茲線的填充因子在約0.30至約0.70的范圍內(nèi)，優(yōu)選地 在0.50附近的范圍內(nèi)，因此高于接收裝置的李茲線的填充因子，接收裝置 的李茲線的填充因子在約0.01至約0.20的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在約0.03至約 0.10的范圍內(nèi)。此外，可以將選擇裝置和驅(qū)動(dòng)裝置的李茲線的單股線的直 徑選擇為大于接收裝置的李茲線的單股線的直徑。根據(jù)本發(fā)明，非常有利 的是，如果選擇裝置和驅(qū)動(dòng)裝置被彼此的磁場(chǎng)穿透，則考慮選擇裝置或驅(qū) 動(dòng)裝置的導(dǎo)電特性的變化。選擇裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和/或接收裝置的電阻在給 定環(huán)境或穿透模式中應(yīng)選擇為盡可能低。還將選擇裝置和驅(qū)動(dòng)裝置一起稱 作"場(chǎng)發(fā)生器裝置"。選擇裝置包括磁場(chǎng)生成裝置，其提供靜態(tài)(梯度)磁 選擇場(chǎng)和域頻率在約1Hz至約100Hz的范圍內(nèi)的比較緩慢地變化的長(zhǎng)程磁 選擇場(chǎng)。磁選擇場(chǎng)的靜態(tài)部分和比較緩慢地變化的部分都可以借助于永磁 體或借助于線圈或其組合來(lái)生成。驅(qū)動(dòng)裝置包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其提供磁 驅(qū)動(dòng)場(chǎng)，其頻率在約lkHz至約200kHz的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在約10kHz至約 100kHz的范圍內(nèi)。至少部分場(chǎng)發(fā)生器裝置(即選擇裝置和驅(qū)動(dòng)裝置)可以 由分立的線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，必須以這樣的方式選擇每個(gè)線圈或每個(gè)場(chǎng)發(fā) 生器裝置的電流承載路徑(或在李茲線情況下的單股線)的直徑使得皮 膚效應(yīng)不增大線圈的電阻。
通過(guò)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他特性、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，附圖以示例的方式圖示說(shuō)明本發(fā)明的原理。該描述僅 是為示例的目的而給出，并不限制本發(fā)明的范圍。以下引用的參考圖指的 是附圖。


圖1示意性地圖示說(shuō)明了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的根據(jù)本發(fā)明的
布置；
圖2示意性地圖示說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的布置的另一表示，其具有作用 區(qū)域和接收裝置的更多細(xì)節(jié)；
圖3示意性地圖示說(shuō)明了可以存在于作用區(qū)域中的磁性粒子的放大視
圖4至6示意性地圖示說(shuō)明了李茲線構(gòu)型的不同示例。
下面將通過(guò)特定的實(shí)施例并參考某些附圖來(lái)描述本發(fā)明，但是本發(fā)明 并不局限于此，而是僅受權(quán)利要求限制。所描述的附圖僅是示意性的，而 不是限制性的。在附圖中，為了圖示說(shuō)明的目的， 一些元件的尺寸被放大， 而不是按比例畫(huà)出。
當(dāng)提及單數(shù)名詞而使用不定冠詞或定冠詞如"一"、"一個(gè)"、"該"時(shí), 除非有特別聲明，這也包括多個(gè)該名詞。
此外，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"、"第三"等用 于區(qū)分類(lèi)似的元件，而不必用于描述相繼次序或時(shí)間次序。應(yīng)該理解，在 適當(dāng)情況下這樣使用的術(shù)語(yǔ)是可以互換的，且本文所述的本發(fā)明的實(shí)施例 能夠以與本文所述的或所說(shuō)明的不同的其他順序來(lái)操作。
另夕卜，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)"頂部"、"底部"、"上方"、"下 方"等用于描述性目的，而不必用于描述相對(duì)位置。應(yīng)該理解，在適當(dāng)情 況下這樣使用的術(shù)語(yǔ)是可以互換的，且本文所述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以 與本文所述的或所說(shuō)明的不同的其他取向來(lái)操作。
應(yīng)該注意到，在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)"包括"不應(yīng)解 讀為受限于其后列出的手段；它并不排除其他元件或步驟。因此，表述"包 括裝置A和B的設(shè)備"的范圍不應(yīng)限于僅由部件A和B構(gòu)成的設(shè)備。它意 味著對(duì)于本發(fā)明，該設(shè)備的最相關(guān)的部件為A和B。
10在圖1中，示出了要借助于根據(jù)本發(fā)明的布置io進(jìn)行檢査的任意對(duì)象。
圖1中的參考數(shù)字350表示對(duì)象，在這種情況下為布置在患者臺(tái)上的人類(lèi) 或動(dòng)物患者，只示出了患者臺(tái)的頂部的一部分。在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法 之前，磁性標(biāo)記(圖1中未示出)布置于本發(fā)明的布置10的作用區(qū)域300 中。尤其是在對(duì)例如腫瘤進(jìn)行治療處理和/或診斷處理之前，例如借助于注 射到患者350體內(nèi)的包括磁性標(biāo)記100的液體(未示出)將磁性標(biāo)記100 定位于作用區(qū)域300中。
根據(jù)本發(fā)明，由驅(qū)動(dòng)裝置220在作用區(qū)域300中生成所謂的磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng) 221。例如借助于驅(qū)動(dòng)裝置220的線圈中具有例如正弦變化的AC電流，磁 驅(qū)動(dòng)場(chǎng)221優(yōu)選地可隨時(shí)間變化。磁性標(biāo)記100經(jīng)受作用區(qū)域300內(nèi)的這 一磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)221。本發(fā)明的布置10還包括選擇裝置210，其用于借助于磁 選擇場(chǎng)211在作用區(qū)域內(nèi)提供磁場(chǎng)強(qiáng)度位形。
為了生成空間中任意給定的方向上的磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)221,提供有三個(gè)線圈 對(duì)，即第一線圈對(duì)220'、第二線圈對(duì)220"和第三線圈對(duì)220"'，以下將它們 一起稱作驅(qū)動(dòng)裝置220。例如，第一線圈對(duì)220'生成磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)221沿給定的 方向(即，例如垂直地)延伸的分量。為這一目的，等值電流沿同一方向 經(jīng)過(guò)第一線圈對(duì)220'的繞組。提供兩個(gè)線圈對(duì)220"、 220"'，以便生成磁驅(qū) 動(dòng)場(chǎng)221沿空間中不同方向(例如水平地沿作用區(qū)域300 (或患者350)的 縱向以及沿與其垂直的方向)延伸的各分量。如果將亥姆霍茲類(lèi)型的第二 和第三線圈對(duì)220"、 220'"用于此目的，這些線圈對(duì)必須分別布置在處理區(qū) 域的左側(cè)和右側(cè)或這一區(qū)域的前方和后方。這會(huì)影響作用區(qū)域300或處理 區(qū)域300的可達(dá)性。因此，第二和/或第三磁線圈對(duì)或線圈220"、 220"'還布 置在作用區(qū)域300的上方和下方，因此，它們的繞組結(jié)構(gòu)必須不同于第一 線圈220'的繞組結(jié)構(gòu)。然而，從具有開(kāi)放式磁體(開(kāi)放式MRI)的磁共振 設(shè)備領(lǐng)域已知這種線圈，在該磁共振設(shè)備中，射頻(RF)線圈對(duì)位于處理 區(qū)域的上方和下方，所述RF線圈對(duì)能夠生成水平的、隨時(shí)間可變的磁場(chǎng)。 因此，本文無(wú)需進(jìn)一步闡述這種線圈的構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明的布置IO還包括只在圖1中示意性地示出的接收裝置230。 接收裝置230通常包括能夠檢測(cè)由作用區(qū)域300中的磁性標(biāo)記100的磁化 模式感生的信號(hào)。然而，從磁共振設(shè)備領(lǐng)域已知這種線圈，在該磁共振設(shè)備中，例如射頻(RF)線圈對(duì)位于作用區(qū)域300的周?chē)?，以便具有盡可能 高的信噪比。因此，本文無(wú)需進(jìn)一步闡述這種線圈的構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明， 優(yōu)選的是，接收裝置的電阻由熱噪聲支配，尤其是由因作用區(qū)域中磁性粒 子的存在而引起的熱噪聲生成，即在作用區(qū)域中不存在磁性粒子的情況下 的電流承載路徑的電阻與在作用區(qū)域中存在磁性粒子的情況下的電阻相當(dāng) 或比其小。這具體是借助于仔細(xì)地定義各個(gè)電流路徑、電流強(qiáng)度、導(dǎo)線結(jié) 構(gòu)和接收裝置的其他特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。
布置10還包括形成選擇裝置210的多個(gè)線圈，其范圍定義出也被稱作 處理區(qū)域300的作用區(qū)域300。例如，選擇裝置210布置于患者350的上方 和下方或臺(tái)面的上方或下方。例如，選擇裝置210包括第一對(duì)線圈210'、 210"，每個(gè)線圈包括兩個(gè)構(gòu)造相同的繞組210'、 210"，繞組210'、 210"同軸 地布置于患者350的上方和下方，并且由等值電流尤其是沿相反的方向經(jīng) 過(guò)。以下將第一線圈對(duì)210'、 210"—起稱作選擇裝置210。優(yōu)選地，在這種 情況下采用直流。
圖2示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的布置10，其中結(jié)合作用區(qū)域300和兩 個(gè)獨(dú)立的磁性標(biāo)記(即第一磁性標(biāo)記IIO和第二磁性標(biāo)記120)的表示示意 性地描繪了選擇裝置210、驅(qū)動(dòng)裝置220和接收裝置230。驅(qū)動(dòng)裝置220生 成磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)221。在圖2中所描繪的示例中，接收裝置230包括第一接收探 頭231和第二接收探頭232。優(yōu)選地借助于線圈或螺線管(例如李茲線)實(shí) 現(xiàn)的這兩個(gè)接收探頭231、 232被描述為代表通常構(gòu)成接收裝置230的優(yōu)選 為多個(gè)的接收探頭，并未用參考符號(hào)獨(dú)立地指出這些接收探頭。相應(yīng)地， 兩個(gè)磁性標(biāo)記IIO、 120還可以代表多個(gè)磁性標(biāo)記，并未用參考符號(hào)獨(dú)立地 指出這些磁性標(biāo)記。然而，還可能只使用一個(gè)或二個(gè)磁性標(biāo)記。
選擇裝置210生成通常為梯度磁場(chǎng)的磁選擇場(chǎng)211。優(yōu)選地，但不是必 要地，選擇裝置210在作用區(qū)域300中定義出具有相對(duì)低的磁場(chǎng)強(qiáng)度的第 一子區(qū)301和具有較高磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二子區(qū)302。在本發(fā)明的布置10的這 —實(shí)施例中，第一子區(qū)301包括所謂的無(wú)場(chǎng)點(diǎn)。選擇裝置210生成在圖2 中由虛線示意性地表示的磁選擇場(chǎng)211。磁選擇場(chǎng)211具有基本上恒定的梯 度(例如沿選擇裝置210的線圈對(duì)的(例如垂直)軸的方向)，并且在第一 子區(qū)301的無(wú)場(chǎng)點(diǎn)達(dá)到零值。從這一無(wú)場(chǎng)點(diǎn)(未在圖2中獨(dú)立地示出)開(kāi)
12始，磁選擇場(chǎng)211 (如果存在)的場(chǎng)強(qiáng)隨著距該無(wú)場(chǎng)點(diǎn)的距離的增大而沿所 有三個(gè)空間方向增大。
根據(jù)本發(fā)明，如此提供磁性標(biāo)記110、 120使得磁性標(biāo)記110、 120在 比較低的磁場(chǎng)處是飽和的。因此，如果開(kāi)啟磁選擇場(chǎng)211，第二子區(qū)302(即 作用區(qū)域300的由無(wú)場(chǎng)點(diǎn)周?chē)奶摼€表示的第一子區(qū)301外的剩余部分) 內(nèi)的幾乎所有磁性標(biāo)記經(jīng)受磁選擇場(chǎng)211的相對(duì)高的場(chǎng)強(qiáng)，因此，與不啟 用磁選擇場(chǎng)211的情況相比，這些磁性標(biāo)記在存在磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)211的情況下 表現(xiàn)不同的行為。因此，如果磁性標(biāo)記IIO、 120位于第二子區(qū)302并且如 果開(kāi)啟磁選擇場(chǎng)211，則磁性標(biāo)記IIO、 120的磁化響應(yīng)也是不同的。無(wú)場(chǎng) 點(diǎn)或作用區(qū)域300的第一子區(qū)301優(yōu)選為空間相干區(qū)域；其還可以是點(diǎn)狀 區(qū)域或者線狀或平坦區(qū)域。通過(guò)改變作用區(qū)域300內(nèi)的兩個(gè)子區(qū)301、 302 的位置，作用區(qū)域300中的(總)磁化強(qiáng)度發(fā)生改變。通過(guò)測(cè)量作用區(qū)域 300中的磁化強(qiáng)度或者通過(guò)測(cè)量受到磁化強(qiáng)度的影響的物理參數(shù)，能夠得到 以下將解釋的關(guān)于作用區(qū)域中磁性標(biāo)記的定位和/或空間分布的信息。
根據(jù)本發(fā)明，在存在具有第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形的磁選擇場(chǎng)211的情況下， 作用區(qū)域300內(nèi)的磁性標(biāo)記110、 120經(jīng)受隨時(shí)間變化的磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)220。這 導(dǎo)致由接收探頭231、 232檢測(cè)的作用區(qū)域300中的(變化的)磁化模式。 由于隨時(shí)間變化的磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)220以及標(biāo)記110、 120的磁化的非線性響應(yīng)， 在第一和第二接收探頭231、 232中感生出信號(hào)，其可歸因于磁性標(biāo)記110、 120。通過(guò)執(zhí)行與歐洲專利申請(qǐng)EP 1304542 A2 (以引用的方式將其全部?jī)?nèi) 容并入本文)的段落45至56中的信號(hào)處理相似的反巻積運(yùn)算能夠得到對(duì) 標(biāo)記IIO、 120的位置的第一估計(jì)。對(duì)于這種反巻積運(yùn)算，就兩個(gè)或更多磁 性標(biāo)記的情況而言，如果磁性標(biāo)記IIO、 120為同一種類(lèi)(即如果放在同一 位置則生成同一種類(lèi)的磁化響應(yīng))，則是有益的。然而，同樣就不同的磁性 標(biāo)記IIO、 120的情況而言，有可能借助于對(duì)第一和第二接收探頭231、 232 的第一信號(hào)231'和第二信號(hào)232'的分析來(lái)推導(dǎo)出對(duì)磁性標(biāo)記110、 120的位 置的第一估計(jì)。選擇場(chǎng)211的位形使得存在第一子區(qū)301和第二子區(qū)302， 并且，第一子區(qū)301在作用區(qū)域300的大部分中的變化或位移還有助于推 導(dǎo)出對(duì)磁性標(biāo)記IIO、 120的位置的第一估計(jì)。根據(jù)一個(gè)特殊實(shí)施例，還可 以關(guān)閉磁選擇場(chǎng)211，以便構(gòu)成第一或第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形。為了進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)(多個(gè))磁性標(biāo)記110、 120的位置的第一估計(jì)，并 且為了能夠在對(duì)(多個(gè))磁性標(biāo)記的位置的這一確定中提供相對(duì)高的準(zhǔn)確 度或分辨率，在存在具有不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度位形(也稱作第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形) 的磁選擇場(chǎng)的情況下，重復(fù)第一和第二接收探頭231、 232所進(jìn)行的測(cè)量。 例如，第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形有差別地對(duì)應(yīng)于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形，該差別在于 磁選擇場(chǎng)211包括又一分量，從而使得時(shí)間恒定梯度磁場(chǎng)被附加至磁選擇 場(chǎng)211的第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形。通過(guò)在存在磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)221的情況下重復(fù)由第 一和第二接收探頭231、 232所進(jìn)行的測(cè)量(即通過(guò)采集第一信號(hào)231'和第 二信號(hào)232')，有可能獲得關(guān)于磁性標(biāo)記IIO、 120的位置的進(jìn)一步的信息， 這是因?yàn)楦郊拥臅r(shí)間恒定梯度場(chǎng)導(dǎo)致標(biāo)記110、 120的磁化強(qiáng)度(磁化響應(yīng)) 的變化的行為。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在存在第一子區(qū)301 (其借助于磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)221的 作用而在作用區(qū)域300中行進(jìn))的情況下，附加的時(shí)間恒定梯度場(chǎng)導(dǎo)致標(biāo) 記110、 120的磁化響應(yīng)的第一信號(hào)231'和第二信號(hào)232'在時(shí)域中的移位(由 于第一子區(qū)301或早或晚地到達(dá)磁性標(biāo)記110、 120)。根據(jù)本發(fā)明，這一移 位可用于進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)(多個(gè))標(biāo)記的位置的估計(jì)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在不存在第一子區(qū)301的情況下，如果標(biāo)記110、 120在存在不同的時(shí)間恒定磁梯度場(chǎng)的情況下的不同的行為在測(cè)量之前是 已知的，則可得到關(guān)于磁性標(biāo)記IIO、 120的定位的進(jìn)一步的信息。
通常，借助于更多數(shù)量的測(cè)量(重復(fù))，能夠獲得關(guān)于多個(gè)磁性標(biāo)記110、 120的分布和定位的或關(guān)于單個(gè)磁性標(biāo)記110、 120的定位的更精確的信息。 根據(jù)本發(fā)明，有可能在存在進(jìn)一步的不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度位形的情況下重復(fù)測(cè) 量。由此，根據(jù)本發(fā)明有可能的是，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的布置和方法可以減 小可能潛在地使尤其是磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)發(fā)生畸變的對(duì)象(例如鋁結(jié)構(gòu)(例如檢查 臺(tái)))在作用區(qū)域300中的畸變效應(yīng)。由此，磁性標(biāo)記可用作局部DC場(chǎng)或 AC場(chǎng)磁傳感器。由于磁DC場(chǎng)不發(fā)生畸變的事實(shí)，則通過(guò)在標(biāo)記的位置處 施加足夠的DC場(chǎng)，有可能在這一位置處確定磁場(chǎng)(尤其是磁AC場(chǎng))而不 發(fā)生畸變。
通常用于選擇裝置210、驅(qū)動(dòng)裝置220和接收裝置230的不同部件的頻 率范圍大致如下由選擇裝置210生成的磁場(chǎng)根本不隨時(shí)間變化或變化比
14較緩慢，優(yōu)選地在大約1Hz和大約100Hz之間。由驅(qū)動(dòng)裝置220生成的磁 場(chǎng)優(yōu)選地在大約10kHz和大約300kHz之間變化。接收裝置應(yīng)該很敏感的磁 場(chǎng)變化優(yōu)選地在大約50kHz至大約10MHz的頻率范圍內(nèi)。
可以借助于包含磁性粒子500的對(duì)象來(lái)提供磁性標(biāo)記100。在WO 2006/067664 A2中給出了磁性標(biāo)記100的進(jìn)一步的示例。此外，還可以在 作用區(qū)域300中提供這種粒子500，并且布置IO可用于測(cè)量這些粒子的分 布。圖3示出了可與本發(fā)明的布置IO—起使用的這種磁性粒子500的示例。 磁性粒子500包括例如玻璃的球面基底501 ，其設(shè)有軟磁層502，軟磁層502 具有例如5nm的厚度，并且例如由鐵鎳合金(例如坡莫合金)構(gòu)成。例如 可以借助于保護(hù)標(biāo)記500免受化學(xué)和/或物理侵蝕環(huán)境(例如酸)的作用的 涂層503來(lái)覆蓋軟磁層502。改變這中標(biāo)記500的磁化強(qiáng)度的行為所需的磁 選擇場(chǎng)211的磁場(chǎng)強(qiáng)度取決于各種參數(shù)，例如標(biāo)記500的直徑、磁層502 所使用的磁性材料以及其他參數(shù)。
為了提供優(yōu)選的磁性粒子100的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，本文將DE 10151778 的對(duì)應(yīng)部分以引用的方式并入本文，尤其是將要求享有DE 10151778優(yōu)先 權(quán)的EP 1304542 A2的段落16至20和段落57至61以引用的方式并入本文。
在圖4至圖6中，以示意圖的方式示出李茲線250。李茲線250作為一 個(gè)示例示出，其在選擇裝置210、驅(qū)動(dòng)裝置220和/或接收裝置230內(nèi)提供 至少一個(gè)電流承載路徑。圖4至6中的每個(gè)表示這種李茲線250的一個(gè)實(shí) 施例的橫截面視圖。每個(gè)李茲線250包括大量的單股線255。由此，有可能 增大電流承載表面，并降低處理要求的復(fù)雜性，尤其是彎折包括大量單股 線的李茲線(為了形成螺線管或線圈)的可能性。各實(shí)施例的表示并未按 比例畫(huà)出，僅僅為了表示的簡(jiǎn)化而選擇尺度。借助于對(duì)每根單股線255的 橫截面積求和并除以整個(gè)李茲線250的橫截面積，可以容易地求得李茲線 250的填充因子。借助于沿著與李茲線250的縱向延伸垂直的方向?qū)D4至 6中所表示的李茲線250的實(shí)施例施加壓力，可以提高填充因子。優(yōu)選在每 根單股線255周邊包圍高電阻材料256，其為每根單股線255充當(dāng)包層256。 要理解的是，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在每根單股線255處都有這種包層材料256; 然而，如果滿足在李茲線第一端250'和李茲線第二端250"之間李茲線250 的每根單股線255都與相鄰單股線250電隔離的條件，就不需要這種連續(xù)
15的包層256。李茲線250的單股線255充當(dāng)單個(gè)電流承載路徑255且可以被 視為并聯(lián)且理想地具有相同阻抗的電阻器，如在圖4右手側(cè)所表示的等效 電路圖所示。在圖4所表示的李茲線250的實(shí)施例中，表示出了李茲線250 的另一優(yōu)選特征，即，在單股線255周?chē)餐峁┧芰喜^緣體257。也可 以為李茲線250的所有其他實(shí)施例提供這種塑料(例如熱塑)絕緣體，但 是未在那里示出。李茲線250的單股線255周?chē)餐瑖@的這種絕緣箔或 絕緣材料257的附加特征提供了有可能實(shí)現(xiàn)李茲線的更好的高電壓性能的 優(yōu)點(diǎn)。
在圖5中，示意性示出了李茲線250的另一實(shí)施例的橫截面視圖，其 中該李茲線250還包括多根單股線255 (如根據(jù)圖4的實(shí)施例中那樣)，但 是單股線255被分成多個(gè)所謂的一級(jí)李茲線251。將這些一級(jí)李茲線251(每 個(gè)均包括多根單股線255)組合到一起以形成李茲線250。在圖5中，優(yōu)選 每根單股線255周?chē)加羞B續(xù)的包層256，但是未借助于參考數(shù)字進(jìn)行指示。
在圖6中，示意性示出了李茲線250的又一實(shí)施例的橫截面視圖，其 中該李茲線250還包括多根單股線255(如根據(jù)圖4和圖5的實(shí)施例中那樣) 和多個(gè)一級(jí)李茲線251，但是一級(jí)李茲線251被分成多個(gè)所謂的二級(jí)李茲線 252。將這些二級(jí)李茲線252 (每個(gè)均包括多個(gè)一級(jí)李茲線251)組合到一 起以形成李茲線250。在圖6中，優(yōu)選每根單股線255周?chē)加羞B續(xù)的包層 256，但是為了簡(jiǎn)化而未表示出來(lái)。
權(quán)利要求
1、一種用于在作用區(qū)域(300)中定位至少一個(gè)磁性標(biāo)記(100)的方法，其中，所述方法包括以下步驟-生成磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)(221)，從而使得所述磁性標(biāo)記(100)的磁化強(qiáng)度發(fā)生改變，-生成其磁場(chǎng)強(qiáng)度具有空間模式的磁選擇場(chǎng)(211)，-借助于第一接收探頭(231)采集第一信號(hào)(231′)，并且借助于第二接收探頭(232)采集第二信號(hào)(232′)，所述第一接收探頭(231)和所述第二接收探頭(232)位于相對(duì)于所述作用區(qū)域(300)不同的位置，所述第一信號(hào)(231′)和所述第二信號(hào)(232′)取決于所述驅(qū)動(dòng)場(chǎng)(221)和所述選擇場(chǎng)(211)中所述磁性標(biāo)記(100)的磁化強(qiáng)度，并且還取決于所述磁性標(biāo)記(100)的位置，所述磁選擇場(chǎng)(211)具有第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形，-在存在具有第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形的所述選擇場(chǎng)(211)的情況下，重復(fù)至少一次對(duì)所述第一信號(hào)(231′)和所述第二信號(hào)(232′)的采集，-借助于所采集的信號(hào)(231′、232′)計(jì)算對(duì)所述磁性標(biāo)記(100)的位置的估計(jì)。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用所述選擇場(chǎng)(211)的不同 的磁場(chǎng)強(qiáng)度位形重復(fù)若干次在存在所述選擇場(chǎng)(211)的情況下的對(duì)所述第 一信號(hào)(231')和所述第二信號(hào)(232')的采集，所述選擇場(chǎng)(211)在所述 作用區(qū)域(300)中優(yōu)選地提供磁場(chǎng)梯度。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，同時(shí)采集所述第一信號(hào)(231') 和所述第二信號(hào)(232')。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇場(chǎng)(211)的所述第一 磁場(chǎng)強(qiáng)度位形或所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形對(duì)應(yīng)于關(guān)閉的選擇場(chǎng)(211)。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述磁選擇場(chǎng)(211)的磁場(chǎng)強(qiáng)度位形在對(duì)所述第一信號(hào)(231')和所述第二信號(hào)(232')的相繼采集之間 連續(xù)地發(fā)生改變。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，如此生成所述選擇場(chǎng)(211)使 得在所述作用區(qū)域(300)中形成具有低磁場(chǎng)強(qiáng)度的第一子區(qū)(301)和具 有較高磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二子區(qū)(302)。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，至少第一磁性標(biāo)記(110)和第 二磁性標(biāo)記(120)存在于所述作用區(qū)域(300)中。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，借助于所采集的信號(hào)(231'、 232') 計(jì)算對(duì)所述磁性標(biāo)記(100)的位置的估計(jì)包括利用所述第一磁性標(biāo)記(110) 的第一磁化響應(yīng)(111)并且利用所述第二磁性標(biāo)記(120)的第二磁化響 應(yīng)(121)對(duì)所采集的信號(hào)(231'、 232')進(jìn)行反巻積的步驟。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，根據(jù)所述磁選擇場(chǎng)(211)的磁 場(chǎng)強(qiáng)度位形所述第一磁化響應(yīng)(111)和所述第二磁化響應(yīng)(121)分別不 同。
10、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述磁性標(biāo)記(100)至少部分 地包括非鐵磁材料或順磁材料。
11、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述磁性標(biāo)記(100)至少部分 地包括鐵磁材料和/或亞鐵磁材料和/或反鐵磁材料和/或反亞鐵磁材料和/ 或。
12、 一種用于在作用區(qū)域(300)中定位磁性標(biāo)記(100)的布置(10)， 所述布置包括-驅(qū)動(dòng)裝置(220)，其用于生成磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)(221)，從而使得所述磁性標(biāo) 記(100)的磁化強(qiáng)度發(fā)生改變，-選擇裝置(210)，其用于生成其磁場(chǎng)強(qiáng)度具有空間模式的磁選擇場(chǎng) (211)，從而在所述作用區(qū)域(300)中提供磁場(chǎng)梯度，-接收裝置(230)，其用于采集信號(hào)，所述接收裝置(230)包括第一接 收探頭(231)和第二接收探頭(232),借助于所述第一接收探頭(231) 采集第一信號(hào)(231')，并且借助于所述第二接收探頭(232)采集第二信號(hào) (232')，所述第一接收探頭(231)和所述第二接收探頭(232)位于相對(duì) 于所述作用區(qū)域(300)不同的位置，所述第一信號(hào)(231')和所述第二信 號(hào)(232')取決于所述驅(qū)動(dòng)場(chǎng)(221)和所述磁選擇場(chǎng)(211)中所述磁性標(biāo) 記(100)的磁化強(qiáng)度，并且還取決于所述磁性標(biāo)記(100)的位置，-計(jì)算裝置(400)，其用于借助于分別在所述磁選擇場(chǎng)(211)至少具有 第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形和第二磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)所采集的信號(hào)(231'、 232')計(jì)算對(duì)所 述磁性標(biāo)記(100)的位置的估計(jì)。
13、 如權(quán)利要求12所述的布置(10),其中，所述選擇場(chǎng)(211)的所 述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形或所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形對(duì)應(yīng)于關(guān)閉的選擇場(chǎng)(211)。
14、 如權(quán)利要求12所述的布置(10)，其中，如此生成所述選擇場(chǎng)(211) 使得在所述作用區(qū)域(300)中形成具有低磁場(chǎng)強(qiáng)度的第一子區(qū)(301)和 具有較高磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二子區(qū)(302)。
15、 如權(quán)利要求12所述的布置(10)，其中，所述磁性標(biāo)記(100)至 少部分地包括非鐵磁材料或順磁材料。
16、 如權(quán)利要求12所述的布置(10)，其中，所述磁性標(biāo)記(100)至 少部分地包括鐵磁材料和/或亞鐵磁材料和/或反鐵磁材料和/或反亞鐵磁材 料。
17、 一種用于如權(quán)利要求12所述的布置(10)的計(jì)算機(jī)程序，其用于 執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的方法。
18、 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于在作用區(qū)域中影響和/或檢測(cè)和/或定位磁性標(biāo)記的方法和布置，該方法包括以下步驟生成磁驅(qū)動(dòng)場(chǎng)，從而使得磁性標(biāo)記的磁化強(qiáng)度發(fā)生改變；生成其磁場(chǎng)強(qiáng)度具有空間模式磁選擇場(chǎng)，從而在作用區(qū)域中提供磁場(chǎng)梯度；借助于第一接收探頭采集第一信號(hào)并且借助于第二接收探頭采集第二信號(hào)，第一接收探頭和第二接收探頭位于相對(duì)于作用區(qū)域不同的位置，第一信號(hào)和第二信號(hào)取決于驅(qū)動(dòng)場(chǎng)和選擇場(chǎng)中磁性標(biāo)記的磁化強(qiáng)度，并且還取決于磁性標(biāo)記的位置，磁選擇場(chǎng)具有第一磁場(chǎng)強(qiáng)度位形；在存在具有第二磁場(chǎng)強(qiáng)度位形的選擇場(chǎng)的情況下，重復(fù)至少一次對(duì)第一信號(hào)和第二信號(hào)的采集；借助于所采集的信號(hào)計(jì)算對(duì)磁性標(biāo)記的位置的估計(jì)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101563027SQ200780047205
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
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