本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種能夠由磁性粒子成像裝置來(lái)定位和移動(dòng)的磁性設(shè)備(400a)，所述磁性設(shè)備包括：由一個(gè)或多個(gè)鐵磁力接收元件形成的力接收部分(410a)，所述力接收部分能夠通過(guò)使用磁場(chǎng)而被移動(dòng)和/或取向；以及由一個(gè)或多個(gè)軟磁性定位元件形成的定位部分(420a)，所述一個(gè)或多個(gè)軟磁性定位元件被布置于所述力接收部分內(nèi)或者距所述力接收部分預(yù)定距離處，所述定位部分響應(yīng)于磁場(chǎng)的基本無(wú)場(chǎng)區(qū)在所述定位部分的位置上移動(dòng)而提供響應(yīng)信號(hào)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種能夠由磁性粒子成像裝置來(lái)定位和移動(dòng)的磁性設(shè)備。本專利技術(shù)還涉及一種用于移動(dòng)和定位這樣的磁性設(shè)備的裝置和方法。
技術(shù)介紹
磁操縱是實(shí)現(xiàn)患者內(nèi)的設(shè)備的無(wú)接觸操縱的有前景的途徑。范例是能夠被引導(dǎo)進(jìn)入期望的方向的磁性導(dǎo)管尖端或者能夠局部地遞送藥物或收集信息的磁性藥丸(magneticpills)，例如磁性引導(dǎo)的膠囊內(nèi)窺鏡(MGCE)。這些途徑實(shí)現(xiàn)更安全和更舒適的介入過(guò)程。然而，現(xiàn)有的磁操縱系統(tǒng)需要大的專用場(chǎng)施加器。例如，Carpi等人的“Cont1llednavigat1n of endoscopic capsules: Concept and preliminary experimentalinvestigat1ns”，IEEE Trans.B1.Med.Eng.,第 54 卷，第 11 號(hào)，第 2028-2036 頁(yè)(2007 年11 月)以及“Magnetic Maneuvering of Endoscopic Capsules by Means of a RoboticNavigat1n System，，，IEEE Transact1ns on b1medical engineering 第 56 卷，第 5 號(hào)(2009年5月)描述了一種被布置有磁性外殼的無(wú)線膠囊內(nèi)窺鏡，其用于由機(jī)器人磁性導(dǎo)航系統(tǒng)操縱和監(jiān)視。磁性粒子成像(MPI)是一種新興的醫(yī)學(xué)成像模態(tài)。第一版本的MPI由于其產(chǎn)生二維圖像因而是二維的。較新版本的是三維的(3D)。假如在對(duì)于單個(gè)3D圖像的數(shù)據(jù)采集期間對(duì)象沒(méi)有顯著變化，則通過(guò)將3D圖像的時(shí)間序列組合為影片能夠創(chuàng)建非靜態(tài)對(duì)象的四維圖像。MPI是重建式成像方法，如計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)或磁共振成像(MRI)。因此，對(duì)象的感興趣體積的MP圖像是通過(guò)兩個(gè)步驟來(lái)生成的。第一步驟(也被稱為數(shù)據(jù)采集)是使用MPI掃描器來(lái)執(zhí)行的。MPI掃描器具有生成靜態(tài)磁梯度場(chǎng)的器件，所述靜態(tài)磁梯度場(chǎng)被稱為“選擇場(chǎng)”，其在掃描器的等中心處具有(單)無(wú)場(chǎng)點(diǎn)(FFP)或場(chǎng)自由線(FFL)。此外，該FFP (或者FFL ;下文中提及“FFP”應(yīng)被寬泛地理解為意味著FFP或FFL)由具有低磁場(chǎng)強(qiáng)度的第一子區(qū)包圍，所述第一子區(qū)繼而由具有較高磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二子區(qū)包圍。另外，掃描器具有用于生成時(shí)間相關(guān)的、空間中接近均勻磁場(chǎng)的器件。實(shí)際上，該場(chǎng)是通過(guò)將具有小的幅值的快速變化的場(chǎng)(被稱為“驅(qū)動(dòng)場(chǎng)”)以及具有大的幅值的緩慢變化的場(chǎng)(被稱為“聚焦場(chǎng)”)疊加來(lái)獲得的。通過(guò)將時(shí)間相關(guān)的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)和聚焦場(chǎng)添加到靜態(tài)選擇場(chǎng)上，可以將FFP沿預(yù)定的FFP路徑貫穿圍繞等中心的“掃描體積”移動(dòng)。掃描器還具有一個(gè)或多個(gè)(例如三個(gè))接收線圈的布置并且能夠記錄這些線圈中感應(yīng)的任何電壓。針對(duì)數(shù)據(jù)采集，要被成像的對(duì)象被放置于掃描器之內(nèi)，使得對(duì)象的感興趣體積被掃描器的視場(chǎng)包圍，所述視場(chǎng)是掃描的體積的子集。所述對(duì)象必須包括磁性納米粒子或其他磁性非線性材料；如果所述對(duì)象為動(dòng)物或患者，則在掃描之前將包括這樣的粒子的造影劑施予給所述動(dòng)物或患者。在數(shù)據(jù)采集期間，MPI掃描器沿描繪出/覆蓋掃描的體積(或者至少視場(chǎng))的仔細(xì)選擇的路徑來(lái)移動(dòng)FFP。對(duì)象內(nèi)的磁性納米粒子經(jīng)歷變化的磁場(chǎng)并且通過(guò)改變其磁化來(lái)做出響應(yīng)。納米粒子的變化的磁場(chǎng)在每個(gè)接收線圈中感應(yīng)時(shí)間相關(guān)的電壓。該電壓在與所述接收線圈相關(guān)聯(lián)的接收器中被采樣。由所述接收器輸出的樣本被記錄并且構(gòu)成采集的數(shù)據(jù)。控制數(shù)據(jù)采集的細(xì)節(jié)的參數(shù)組成“掃描協(xié)議”。在第二步驟的圖像生成(被稱為圖像重建)中，根據(jù)在第一步驟中采集的數(shù)據(jù)計(jì)算或重建圖像。所述圖像是數(shù)據(jù)的離散3D陣列，其表示對(duì)視場(chǎng)中的磁性納米粒子的位置相關(guān)的濃度的采樣近似。所述重建一般由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，所述計(jì)算機(jī)運(yùn)行合適的計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)重建算法。重建算法是基于數(shù)據(jù)采集的數(shù)學(xué)模型的。與所有重建式成像方法一樣，該模型能夠被公式化為作用在采集的數(shù)據(jù)上的積分算子；所述重建算法試圖在可能的程度上恢復(fù)所述模型的動(dòng)作。這樣的MPI裝置和方法具有如下的優(yōu)點(diǎn):它們能夠用于以非破壞性的方式并且以高的空間分辨率來(lái)在接近檢查對(duì)象的表面和遠(yuǎn)離檢查對(duì)象的表面兩者處檢查任意的檢查對(duì)象(例如人類身體)。這樣的裝置和方法是眾所周知的并且最早在DE 10151778A1中描述，以及在 Gleich, B.和 Weizenecker, J.(2005 年)在 Nature,第 435 卷，第 1214-1217 頁(yè)，αTomographicimaging using the nonlinear response of magnetic particles，，中描述，其中還總體描述了重建原理。在該文獻(xiàn)中描述的用于磁性粒子成像(MPI)的裝置和方法充分利用小的磁性粒子的非線性磁化曲線。US 2012/0157823公開(kāi)了一種用于控制通過(guò)對(duì)象的導(dǎo)管的移動(dòng)并且用于定位對(duì)象內(nèi)的導(dǎo)管的裝置，所述導(dǎo)管包括在其端部處或接近其端部處的磁性元件。本專利技術(shù)應(yīng)用MPI的原理和硬件用于導(dǎo)管定位和導(dǎo)管移動(dòng)兩者，并且提供合適的控制器件以控制信號(hào)發(fā)生器單元來(lái)生成和提供通向各個(gè)場(chǎng)線圈的控制電流以生成合適的磁場(chǎng)，用于移動(dòng)導(dǎo)管沿由移動(dòng)指令指示的方向通過(guò)對(duì)象并且用于定位對(duì)象內(nèi)的導(dǎo)管。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種磁性設(shè)備，所述磁性設(shè)備既能夠使用MPI來(lái)定位并且能夠由施加在MPI裝置中的磁場(chǎng)所生成的磁力來(lái)操縱。本專利技術(shù)的又一個(gè)目的是提供一種用于定位和移動(dòng)這樣的磁性設(shè)備的裝置。在本專利技術(shù)的一個(gè)方面中，提出了一種磁性設(shè)備，所述磁性設(shè)備能夠由磁性粒子成像裝置來(lái)定位和移動(dòng)，所述磁性設(shè)備包括:-由一個(gè)或多個(gè)鐵磁性力接收元件形成的力接收部分，所述力接收部分能夠通過(guò)使用磁場(chǎng)來(lái)移動(dòng)和/或定向，-由一個(gè)或多個(gè)軟磁性定位元件形成的定位部分，所述定位部分被布置于所述力接收部分內(nèi)，或者被布置于距所述力接收部分預(yù)定距離處，所述定位部分響應(yīng)于磁場(chǎng)的基本無(wú)場(chǎng)區(qū)在所述定位部分的位置上的移動(dòng)而提供響應(yīng)信號(hào)。從屬權(quán)利要求中定義了本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例。現(xiàn)有的磁操縱系統(tǒng)需要大的專用場(chǎng)施加器。與此相反，MPI裝置能夠生成所需要的場(chǎng)和場(chǎng)梯度而無(wú)需(基本上)硬件修改并且同時(shí)增加了實(shí)時(shí)設(shè)備定位的可能。所提出的磁性設(shè)備包括力接收部分和MPI信號(hào)生成(定位)部分。所述力接收部分優(yōu)選地被配置為經(jīng)受來(lái)自磁梯度場(chǎng)的力和力矩。所述定位部分被配置為生成定位信號(hào)(即，由MPI裝置采集的合適的檢測(cè)信號(hào)，其實(shí)現(xiàn)所述磁性設(shè)備的定位)。優(yōu)選地，所述力接收部分被配置為使得其不影響或者不阻止所述MPI裝置檢測(cè)所述定位信號(hào)。該設(shè)計(jì)允許對(duì)所述磁性設(shè)備進(jìn)行同時(shí)的或交錯(cuò)的成像和操縱。此外，通過(guò)移除所述磁性設(shè)備的特征信號(hào)，能夠同時(shí)執(zhí)行對(duì)血管內(nèi)或組織內(nèi)的粒子的MPI。在MPI裝置中施加非常強(qiáng)的磁場(chǎng)梯度的可能使得能夠在磁性設(shè)備上施以非常強(qiáng)的力。這能夠例如用于引導(dǎo)自主的設(shè)備(如丸劑)通過(guò)胃腸道或者用于引導(dǎo)導(dǎo)管的磁性尖端。在實(shí)施例中，所述定位部分被布置于力接收單元生成磁場(chǎng)的最低畸變的位置，所述磁場(chǎng)被施加用于所述定位部分的定位。這提供了能夠獲得具有好的質(zhì)量的來(lái)自定位部分的檢測(cè)信號(hào)。另外，在實(shí)施例中，所述定位部分被布置于所述力接收部分內(nèi)的中心區(qū)中，特別是對(duì)稱中心區(qū)中。利用這種布置，來(lái)自所述定位部分的檢測(cè)信號(hào)總體以最優(yōu)質(zhì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種能夠由磁性粒子成像裝置定位和移動(dòng)的磁性設(shè)備，所述磁性設(shè)備包括：?力接收部分(410a?410g)，其由一個(gè)或多個(gè)鐵磁性力接收元件形成，所述力接收部分能夠通過(guò)使用磁場(chǎng)而被移動(dòng)和/或定向，?定位部分(420a?420g)，其由一個(gè)或多個(gè)軟磁性定位元件形成，所述定位部分被布置于所述力接收部分內(nèi)或距所述力接收部分預(yù)定距離處，所述定位部分響應(yīng)于磁場(chǎng)的基本無(wú)場(chǎng)區(qū)在所述定位部分的位置上的移動(dòng)而提供響應(yīng)信號(hào)。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·E·拉米爾，B·格萊希，N·D·諾特納格爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：荷蘭;NL
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