BR112012002434A2 - aparelho para determinar pelo menos uma quantidade eletromagnética, método para determinar pelo menos um quantidade eletromagnética e programa de computador - Google Patents

Abstract

APARELHO PARA DETERMINAR PELO MENOS UMA QUANTIDADE ELETROMAGNÉTICA, MÉTODO PARA DETERMINAR PELO MENOS UMA QUANTIDADE ELETROMAGNÉTICA E PROGRAMA DE COMPUTADOR A presente invenção se refere a um aparelho (100) para determinar pelo menos uma quantidade eletromagnética descrevendo uma propriedade eletromagnética de um objeto, em particular um corpo humano, em que o dito objeto contém partículas magnéticas. O aparelho (100) aplicando o princípio conhecido da Imagem de Partícula Magnética (MPI) compreende meios de seleção para gerar um campo de seleção magnética (50) tendo o padrão de campo conhecido mostrando um ponto livre do campo (FFP), meios de condução para mudar a posição no espaço do FFP por meio de um campo de condução magnética, meios de recebimento para adquirir sinais de detecção dependendo da magnetização das partículas magnéticas dentro de um campo de visão (28) e uma unidade (152) reconstrutora para reconstruir uma quantidade de distribuição de partícula dependendo dos sinais de detecção. O aparelho (100) compreende ainda uma unidade (150) de controle para controlar os meios de recebimento para adquirir um primeiro grupo de sinais de detecção correspondentes a uma primeira frequência do campo de condução e um segundo grupo de sinais de detecção correspondendo a uma segunda frequência do campo de condução, com amas as frequências do campo de condução se diferindo uma da outra. A unidade (15) de controle controla ainda a unidade (152) reconstrutora para reconstruir uma primeira quantidade de distribuição de partícula dependendo do primeiro grupo de sinais de detecção e uma segunda quantidade de distribuição de partícula dependendo do segundo grupo de sinais de detecção. O aparelho (100) compreende ainda uma unidade (160) de determinação para determinar a quantidade eletromagnética dependendo da primeira e da segunda quantidade de 2/2 distribuição de partícula. A presente invenção se refere ainda a um método correspondente, bem como a um programa de computador.

Description

“ ' APARELHO PARA DETERMINAR PELO MENOS UMA QUANTIDADE ELETROMAGNÉTICA, MÉTODO PARA DETERMINAR PELO MENOS UMA QUANTIDADE ELETROMAGNÉTICA E PROGRAMA DE COMPUTADOR

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um aparelho e a um -- método correspondente para determinar pelo menos uma quantidade eletromagnética. Ainda, a presente invenção se " refere a um programa de computador para implementar o dito método em um computador e para controlar tal aparelho.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO Em imagens médicas, as propriedades de tecido ' biológico são usadas para produzir contrastes de imagem. Por ' exemplo, a condutividade elétrica se difere para diferentes tipos de tecido. Desta forma, uma quantidade de condutividade descrevendo a distribuição de condutividade através de pelo menos uma parte de um corpo humano é significante para distinguir diferentes tecidos de um corpo humano. Por exemplo, a dita quantidade de condutividade pode ser usada | para distinguir entre tumores e tecidos saudáveis ou entre tecido necrótico e vital após um infarto do miocárdio. A dita quantidade de condutividade pode também ser usada para suportar a caracterização de tecido cerebral em conexão com ] um derrame ou hemorragia cerebral. ' Numerosos “métodos para determinar quantidades eletromagnéticas são conhecidos. Por exemplo, um método chamado “Tomografia de Impedância Elétrica” (EIT) é usado para conduzir medições de condutividade e consequentemente para determinar uma quantidade de condutividade. Com este método vários eletrodos condutivos são conectados a pele de uma pessoa a ser examinada e uma corrente elétrica é aplicada através dos eletrodos. Uma grande desvantagem deste método é a enorme quantidade de tempo necessário para conectar oOS eletrodos. Há também o fato de que a resolução espacial não o Ri 2/49 ' ser muita alta.

No documento WO 2007/017779 A2 um método chamado “Tomografia das Propriedades Eletromagnéticas” (EPT) usando um sistema MRI ou um escâner MRI é descrito.

Com este método uma distribuição de permissividade elétrica e/ou uma - distribuição de condutividade elétrica ao longo do corpo do | paciente pode ser determinada.

Com este método em campo de | ' excitação eletromagnética aplicado para provocar rotações de | um objeto.

Sinais de ressonância magnética do objeto excitado são adquiridos.

Uma distribuição de força do campo de indução | magnética é derivada dos sinais de ressonância magnética ' adquirida.

Além disso, uma distribuição da força do campo | . elétrico associada com o campo de excitação eletromagnética é | computada usando o campo magnético e as equações Maxwell.

A distribuição de permissividade elétrica e/ou a distribuição de condutividade elétrica são computadas a partir de uma distribuição de força do campo elétrico e a distribuição de força do campo de indução.

Apesar da quantidade de tempo necessário para fazer as preparações antes de uma medição pode ser conduzido é comparativamente pequeno, O USO deste método é restrito devido às seguintes desvantagens: Primeiramente, a frequência do campo de excitação i eletromagnética é fixa a então chamada frequência Larmor do . sistema MR envolvido, com esta frequência sendo significativamente mais alta que as frequências necessárias para a maioria das investigações correspondentes.

Em segundo, i como é impossível girar a excitação do campo eletromagnético com um sistema de MR, uma anisotropia da condutividade elétrica pode ser investigada somente para algumas poucas partes do corpo parcialmente “rotáveis” como mãos, pés e cabeça.

Em terceiro, um escâner MR é uma modalidade de imagem bastante cara, particularmente considerando que O EPT é “somente” usado para gerar e medir campos magnéticos. ]

3/49 |: " ! ] “Imagem por Partícula Magnética” (MPI) é uma modalidade de imagem médica emergente.

As primeiras versões do MPI eram bidimensionais desta forma produziam imagens | bidimensionais.

As versões futuras serão tridimensionais (3D). Uma imagem dependente de tempo, ou 4D, de um objeto não - estático pode ser criada através da combinação de uma sequência temporal de imagens 3D para um filme, presumindo " que o objeto não mude significativamente durante a aquisição de dados de uma única imagem 3D.

O MPI é um método de imagem reconstrutivo, como a Tomografia Computorizada (CT) ou Imagem por Ressonância ' Magnética (MRI). Desta forma, uma imagem MP de um volume do " objeto de interesse é gerada em duas etapas.

A primeira etapa, referida com aquisição de dados, é desempenhada usando um escâner MPI.

O escâner MPI tem meios para gerar um campo gradiente magnético estático, chamado “campo de seleção”, que | tem um único ponto livre de campo (FFP) no isocentro do escâner.

Adicionalmente, o escâner tem meios para gerar um campo magnético quase homogêneo espacialmente, dependente de | tempo.

Na verdade, este campo é obtido através da sobreposição de um campo de mudança rápida com uma pequena amplitude, chamado “campo de direção”, e um campo de variação ] lenta com uma larga amplitude, chamado “campo de foco”. BR Através da adição de campos de foco e direção dependente de tempo para o campo de seleção estática, O FFP pode ser movido 1 ao longo de uma trajetória FFP predeterminada ao longo de um | volume de escaneamento em volta do isocentro.

O escâner também tem um arranjo de uma ou mais, por exemplo, três, 1 bobinas de recebimento e pode gravar quaisquer tensões induzidos nestas bobinas.

Para a aquisição de dados, O objeto a ser feita a imagem é colocado no escâner de forma que O | volume de interesse do objeto é incluído pelo campo de visão do escâner, que é um subgrupo do volume de escaneamento.

4/49 | o ' O objeto deve conter nano partículas magnéticas; se o objeto é um animal ou paciente, um agente de contraste contendo tais partículas é administrado ao animal ou paciente antes do escaneamento. Durante a aquisição de dados, o escâner MPI conduz o FFP ao longo de uma trajetória escolhida - deliberadamente que traça o volume de escaneamento, ou pelo menos o campo de visão. As nano partículas magnéticas dentro : do objeto experimentam uma mudança no campo magnético e responde mudando sua magnetização. A mudança de magnetização das nano partículas induz uma tensão dependente de tempo em cada uma das bobinas de recebimento. Esta tensão é amostrada em um receptor associado com a bobina de recebimento. As amostras geradas pelos receptores são gravadas e constituem | os dados adquiridos. Os parâmetros que controlam os detalhes da aquisição de dados criam o protocolo de escâner.

Na segunda etapa da geração de imagem, referida como reconstrução de imagem, a imagem é computada, OU reconstruída, a partir dos dados adquiridos na primeira etapa. A imagem é uma série 3D discreta dos dados que representam uma aproximação amostrada para a concentração dependente de posição das nano partículas magnéticas no campo de visão. A reconstrução é geralmente desempenhada por um computador, que executa um programa de computador adequado. O ' computador e o programa de computador efetuam um algoritmo de reconstrução. O algoritmo de reconstrução é baseado em um modelo matemático da aquisição de dados. Como com todos os métodos de imagem reconstrutiva, este modelo é um operador integral que age nos dados adquiridos; o algoritmo de reconstrução tenta desfazer, o máximo possível, a ação do | 30 modelo.

| Tal aparelho MPI e método têm a vantagem de que podem ser usados para examinar objetos de exame arbitrário - por exemplo, corpos humanos - de uma maneira não destrutiva e

« ' sem causar qualquer dano e com alta resolução espacial, ambos próximos a superfície e remotos à superfície do objeto de ! exame. Tal arranjo e método são geralmente conhecidos e são | primeiramente descritos no documento de patente DE 101 51 778 ; Al e em Gleichi B. e Weizenecker, CO. (2005), “Imagem - Tomográfica usando a resposta não linear de partículas magnéticas” integralmente, vol. 435, pp. 1214-1217. O arranjo , e método para imagem por partícula magnética (MPI) descrito nesta publicação tira vantagem da curva de magnetização não linear de pequenas partículas magnéticas. Como aparelhos MPI e métodos ainda não são adaptados para determinar quantidades eletromagnéticas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO É um objetivo da presente invenção fornecer um aparelho alternativo e método correspondente para determinar pelo menos uma quantidade eletromagnética descrevendo uma propriedade eletromagnética de um objeto, em particular um corpo humano, bem como um programa de computador, cujas medições podem ser conduzidas em frequências arbitrárias, em particular baixas frequências, e cuja direção do campo magnético pode ser girada.

Em um primeiro aspecto da presente invenção um aparelho para determinar pelo menos uma quantidade ' eletromagnética descrevendo uma propriedade eletromagnética de um objeto, em particular um corpo humano, em quê O dito objeto contém partículas magnéticas, é apresentado compreendendo: - meios de seleção compreendendo uma unidade geradora de sinal de campo de seleção e elementos de campo de seleção para gerar um campo de seleção magnética tendo um | padrão no espaço da sua força do campo magnético de forma que uma primeira subzona tendo uma força do campo magnético baixa e uma segunda subzona tendo uma força do campo magnético mais

RR | | “e ' alta são formadas em um campo de visão,

- meios de condução compreendendo uma unidade geradora de sinal de campo de condução e bobinas de campo de condução para mudar a posição no espaço de duas subzonas no campo de visão por meio de um campo de condução magnética de - forma que a magnetização das partículas magnéticas contidas no dito objeto mude localmente, : - meios de recebimento compreendendo pelo menos uma unidade receptora de sinal e pelo menos uma bobina de recebimento para adquirir sinais de detecção, cujos sinais detectados dependem da magnetização no campo de visão, cuja magnetização é influenciada pela mudança na posição no espaço da primeira e segunda subzona,

- uma unidade de reconstrução para reconstruir uma quantidade distribuição de partícula descrevendo uma distribuição espacial das partículas magnéticas dentro de pelo menos uma parte do objeto dependendo dos sinais de detecção;

- uma unidade de controle para controlar a unidade de recebimento para adquirir um primeiro grupo de sinais de detecção correspondentes a uma primeira frequência do campo de condução e para adquirir um segundo grupo de sinais de

Ú detecção correspondentes a uma segunda frequência do campo de . condução, em que a primeira e a segunda frequência do campo de condução se diferem uma da outra, e para controlar a unidade de reconstrução para reconstruir uma primeira quantidade de distribuição de partícula dependendo do primeiro grupo de sinais de detecção e para reconstruir uma segunda quantidade de distribuição de partícula no segundo grupo de sinais de detecção, em que a unidade de reconstrução contém uma unidade de determinação para determinar a quantidade eletromagnética dependendo da primeira e da segunda quantidade de distribuição de partícula.

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Em outro aspecto da presente invenção um método para determinar pelo menos uma quantidade eletromagnética descrevendo uma propriedade eletromagnética de um objeto, em | particular um corpo humano, em que o dito objeto contém partículas magnéticas, é apresentado compreendendo as etapas

' de:

- gerar um campo de seleção magnética tendo um

' padrão no espaço da sua força do campo magnético de forma que | uma primeira subzona tendo uma força de campo magnético baixa e uma segunda subzona tendo uma força de campo magnético mais alta são formados em um campo de visão,

- mudar a posição no espaço de duas subzonas no campo de visão por meio de um campo de condução magnética de forma que a magnetização das partículas magnéticas contidas no dito objeto mude localmente,

- adquirir sinais de detecção, cujos sinais de detecção na magnetização do campo de visão, cuja magnetização é influenciada pela mudança na posição no espaço da primeira e da segunda subzona,

- reconstruir uma quantidade de distribuição de partícula descrevendo uma distribuição espacial das partículas magnéticas dentro de pelo menos uma parte do objeto dependendo dos sinais de detecção,

. - controlar a aquisição de um primeiro grupo de | 25 sinais de detecção correspondendo a uma primeira frequência | do campo de condução e a aquisição de um segundo grupo de sinais de detecção correspondendo a uma segunda frequência do campo de condução, em que a primeira e a segunda frequência do campo de condução diferem uma da outra,

- controlar a reconstrução de uma primeira quantidade de distribuição de partícula dependendo — do primeiro grupo de sinais de detecção e a reconstrução de uma segunda quantidade de distribuição de partícula dependendo do

| segundo grupo de sinais de detecção, e. - determinar a quantidade eletromagnética dependendo da primeira e da segunda quantidade de | distribuição de partícula. Em ainda Outro aspecto da presente invenção um ] programa de computador correspondente é apresentado compreendendo meios de código de programa para fazer com que S um computador controle um dito aparelho para carregar as etapas do dito método quando o dito programa de computador é desempenhado no computador.

As realizações preferidas da invenção são definidas nas reivindicações pendentes. Deve ser entendido que o método reivindicado e o programa de computador reivindicado têm realizações preferidas idênticas e/ou similares assim como O aparelho reivindicado e conforme definido nas reivindicações pendentes.

A presente invenção é baseada principalmente na ideia do uso de um sistema de Imagem de Partícula Magnética (MPI) e, portanto um escâner MPI para gerar e determinar campos magnéticos dentro de um volume de interesse, em | particular dentro de pelo menos uma parte de um corpo humano ou um paciente. Para conduzir medições utilizando um sistema MPI o objeto a ser examinado deve conter partículas | . magnéticas. Os campos magnéticos resolvidos espacialmente obtidos são usados para determinar pelo menos uma quantidade eletromagnética (por exemplo, usando equações Maxwell), em que a quantidade eletromagnética caracteriza em propriedade eletromagnética do objeto. Assim, reconstruir as propriedades elétricas do paciente e por sua vez distinguir entre tecidos diferentes de um corpo humano é possível. Usar um escâner MPI permite gerar campos magnéticos mostrando uma faixa de | frequência muito ampla pelo menos comparada ao MRI. Em | | particular, é possível gerar campos magnéticos mostrando | |

: baixas frequências, que são claramente mais baixas que a frequência tipicamente aplicada no MRI, em que as frequências MRI são tipicamente mais altas que 40MHz (f>40MHzZ). Assim, por exemplo, investigar o espectro de frequência de uma quantidade eletromagnética é possível. Além disso, a direção . do campo magnético gerado dentro de um escâner MPI pode ser facilmente girado. Isto permite, por exemplo, investigações , da anisotropia de uma quantidade eletromagnética. Finalmente mas não menos importante, em relação aos custos de aquisição um escâner MPI é significativamente mais barato que um escâner MRI. A abordagem concreta usando um sistema MPI Ou escâner MPI é conforme segue: adquirir um primeiro grupo de | sinais de detecção correspondentes a uma primeira frequência do campo de condução e adquirir um segundo grupo de sinais de | detecção correspondentes a uma segunda frequência do campo de | condução, em que a primeira e a segunda frequência do campo J de condução diferem uma da outra. Dependendo do primeiro grupo de sinais de detecção uma primeira quantidade de | distribuição de partículas e dependendo do segundo grupo de sinais de detecção, uma segunda quantidade de distribuição de partícula é reconstruída. Finalmente, a quantidade eletromagnética é determinada dependendo da primeira e da . segunda quantidade de distribuição de partícula.

Pela seguinte razão dois grupos de sinais de detecção correspondentes para duas frequências do campo de condução diferentes são determinadas: a interação entre o campo magnético ou campo RF gerado pelas bobinas do sistema MPI e o objeto a ser examinado ou imagens feitas se tornam mais evidentes com frequências de campo de condução crescentes. A dita interação é uma pré-condição para determinar quantidades eletromagnéticas Ou para conduzir a Tomografia das Propriedades Eletromagnéticas. A dita

' interação compreende induzir correntes, perdas e atenuação, que distorcem o campo magnético gerado pelo escâner MPI. Esta distorção tem um impacto do grupo de sinais de detecção e, portanto inevitavelmente na quantidade de distribuição de partícula reconstruída dependendo do grupo de sinais de . detecção. Consequentemente, a quantidade de distribuição de partícula não representa somente a distribuição das : partículas magnéticas ou o agente de contraste contido no objeto a ser examinado, mas também é influenciado pelos ditos efeitos de distorção do campo.

Para quantificar os efeitos de distorção do campo e desta forma extrair a quantidade do grupo de sinais de detecção decorrentes da distorção do campo e consequentemente para extrair a quantidade de distribuição de partícula decorrente da distorção do campo duas medições MPI com dois campos de condução magnética diferentes mostrando frequências de campo de condução diferentes são desempenhadas. Uma primeira medição é desempenhada, escolhendo uma primeira trajetória e, portanto uma primeira frequência do campo de condução para gerar um primeiro espectro de sinal com | componentes predominantemente de baixa frequência. Devido à baixa frequência do campo de condução adquirida com esta | primeira medição e, portanto a primeira quantidade de BR distribuição de partícula representa para a maior parte somente a distribuição de partículas magnéticas, conforme é dado pela anatomia do corpo a ser examinado e, portanto os diferentes tipos de tecidos contidos no dito corpo. Uma segunda medição é desempenhada, escolhendo uma segunda | trajetória e, portanto uma segunda frequência do campo de condução para gerar um segundo espectro de sinal com componentes de frequência predominantemente alta. Devido à alta frequência do campo de condução o segundo grupo de sinais de detecção adquirido com esta segunda medição e,

' portanto a segunda quantidade de distribuição de partícula também representa a distribuição das partículas magnéticas, mas turvas devido aos efeitos de distorção do campo descritos acima.

A segunda frequência do campo de condução tem que ser alta o suficiente para estimular o corpo a ser examinado de - forma que os efeitos de distorção do campo Ocorram distintamente. º De forma a determinar a quantidade eletromagnética duas quantidades de distribuição de partícula são usadas, a quantidade da segunda quantidade de distribuição de partícula representando os efeitos de distorção do campo necessária para determinar a quantidade eletromagnética pode ser extraída pela eliminação da quantidade da segunda quantidade de distribuição de partícula representando a distribuição das partículas magnéticas.

Portanto, a determinação de uma quantidade eletromagnética de uma maneira muita fácil, sem a necessidade de ter informações detalhadas sobre a anatomia concreta do corpo à ser examinado é possível.

Descobriu-se que a primeira frequência do campo de condução baseia-se vantajosamente dentro de uma primeira faixa de frequência que é abaixo de uma frequência máxima de 100kHz (Fl< 100kHz) e que a segunda frequência do campo de condução baseia-se vantajosamente dentro de uma segunda faixa . de frequência tendo a mais baixa frequência sendo maior que 1MHZz e a mais alta frequência sendo mais baixa que cerca de 10MHz (I1MHz<f2<10MHz). De acordo com uma realização preferida à unidade de | controle é adaptada para controlar a unidade geradora do sinal do campo de condução para gerar um primeiro campo de condução magnética mostrando a primeira frequência do campo de condução e para gerar um segundo campo de condução magnética mostrando a segunda frequência do campo de condução.

Esta medida permite que uma seleção precisa de

| ' ambas as frequências do campo de condução e assim a melhor extração possível da quantidade da segunda quantidade de distribuição de partícula represente os efeitos de distorção do campo.

Consequentemente, o melhor resultado na determinação da quantidade eletromagnética é recebido. ] Vantajosamente, uma amplitude do campo de condução é selecionada em adição à frequência do campo de condução.

Í Descobriu-se que os melhores resultados na determinação da quantidade eletromagnética são obtidos no caso do primeiro campo de condução magnética ter uma pequena amplitude do campo de condução e o segundo campo de condução magnética ter uma larga amplitude do campo de condução.

Isto significa que a primeira amplitude do campo de condução é menor que a segunda amplitude de condução (A1<A2). De acordo com outra realização a unidade de controle é adaptada para controlar a unidade geradora do sinal do campo de condução de forma que o primeiro e O segundo campo de condução sejam gerados sucessivamente.

Esta medida tem a vantagem de que ambos os conjuntos de sinais de detecção são adquiridos separadamente e, portanto a quantidade da segunda quantidade de distribuição de partícula representando os efeitos de distorção do campo necessária para determinar a quantidade eletromagnética pode ser . extraída no melhor resultado em uma determinação bastante precisa da quantidade eletromagnética.

De acordo com outra realização, a unidade de controle é adaptada para controlar a unidade geradora de sinal do campo de condução para gerar um terceiro campo de condução magnética mostrando simultaneamente a primeira e a segunda frequência do campo de condução.

Com esta medida oO ; tempo necessário para determinar a quantidade eletromagnética i é reduzido, como somente uma única medição com um único campo | de condução magnética é conduzida ao invés de duas medições | | separadas com dois campos de condução magnética separados. Em uma primeira realização o terceiro campo de condução magnética decorre a partir da sobreposição do primeiro e do | segundo campo de condução magnética. Isto é alcançado através | da geração de uma corrente do campo de condução passando ' através das bobinas do campo de condução que é uma sobreposição de uma primeira corrente do campo de condução | : passando através das bobinas do campo de condução no caso somente de o primeiro campo de condução magnética ser gerado 1 e€e uma segunda corrente do campo de condução passar através das bobinas do campo de condução no caso somente do segundo campo de condução ser gerado. Em uma segunda realização uma corrente do campo de condução é usada contendo a primeira frequência do campo de condução como uma oscilação fundamental e diversos harmônicos, em que um dos harmônicos é a segunda frequência do campo de condução.

Ainda, no caso do terceiro campo de condução magnética decorrer a partir da sobreposição de um primeiro e um segundo campo de condução magnética é concebível que o primeiro campo de condução magnética tenha um primeiro componente do campo dominante e, portanto uma primeira detecção permitindo a medição nesta direção e que o segundo campo de condução magnética tenha um segundo componente do - campo dominante e, portanto uma segunda direção permitindo a medição nesta direção.

De acordo com Outra realização, a unidade de determinação é adaptada para determinar a quantidade eletromagnética dependendo de um quociente formado com à primeira e a segunda quantidade de distribuição de partícula.

Esta é uma medida não muito demorada e fácil para extrair confiavelmente, a quantidade da segunda quantidade de distribuição de partícula representando OS efeitos de distorção do campo necessária para determinar a quantidade

14/49 | ] eletromagnética. Em uma realização preferida as duas subzonas assumem primeiras posições no espaço ao longo de uma primeira trajetória correspondente a primeira frequência do campo de condução e segundas posições no espaço ao longo de uma ' segunda trajetória correspondente a segunda frequência do campo de condução, em que a unidade de controle é adaptada Ú para controlar a unidade geradora de sinal do campo de condução de forma que as primeiras posições e as segundas .

posições correspondam substancialmente uma a outra. A vantagem desta medida é que influência a decorrência de posições diferentes no espaço de duas subzonas e, portanto o ponto livre do campo assume a condução da primeira e da segunda medição são eliminadas. Consequentemente, uma determinação muito precisa da quantidade eletromagnética é | possível. De acordo com outra realização, a unidade de determinação é adaptada para determinar uma quantidade de força do campo magnético real dependendo da primeira e da segunda quantidade de distribuição para determinar a quantidade eletromagnética. Esta medida representa uma | : abordagem bastante fácil para determinar uma quantidade | eletromagnética rapidamente e confiavelmente. A quantidade de | - distribuição de partícula caracteriza a distribuição espacial i das partículas magnéticas dentro de pelo menos uma parte do i objeto a ser examinado. Desta forma, com o uso da dita quantidade da distribuição de partícula uma quantidade de força do campo magnético real representando um campo magnético ao qual a parte do corpo é exposta pode ser determinada muito precisamente. A dita força real do campo magnético pode ser usada como uma quantidade para facilmente e confiavelmente determinar uma quantidade eletromagnética ou para determinar uma quantidade intermediária que por sua vez

] é a base para determinar uma quantidade eletromagnética, para tal determinação equações Maxwell podem ser aplicadas. Vantajosamente a quantidade real de força do campo magnético representa o campo magnético resultante da sobreposição do campo de seleção magnética e o campo de condução magnética ' mostrando a segunda frequência do campo de condução. O dito campo magnético resultante é também referido como campo 1 magnético aplicado. Se presente, outro componente do campo existe, resultando de um campo magnético foco. O formato do campo magnético resultante corresponde ao formato usualmente ocorrendo em um padrão de medição MPI.

De acordo com outra realização, a unidade de determinação é adaptada para determinar a quantidade real de força do campo magnético dependendo de uma quantidade de referência de força do campo magnético. Com esta medida, a força real do campo magnético pode ser determinada de uma Í maneira muito fácil e confiável, considerando que nenhuma ! l informação detalhada sobre a geometria e as propriedades elétricas do objeto a ser examinado é necessária. Vantajosamente, a quantidade de referência de força do campo magnético descreve Oo campo magnético resultante a partir da . sobreposição do campo de seleção magnética e o campo de condução magnética mostrando a primeira frequência do campo - de condução. Considerando o campo de condução magnética mostrando que a primeira frequência do campo de condução, a quantidade de referência de força do campo magnético pode ser facilmente derivada da geometria das bobinas do campo de condução e a partir das bobinas do campo de seleção usando a lei Biot-Savarts.

De acordo com outra realização, a unidade de controle é adaptada para controlar a unidade geradora do sinal do campo de condução para variar a direção do campo de condução magnética. Esta medida permite investigações em | relação ao comportamento anisotrópico dos tecidos biológicos e assim investigações da anisotropia da quantidade eletromagnética.

Como já mencionado, a quantidade de condutividade descrevendo uma distribuição de condutividade ao longo do corpo humano é de grande relevância na área da ' imagem médica.

Com a dita condutividade mesmo o conhecimento sobre sua anisotropia é de interesse.

A anisotropia da Ú condutividade de um tecido biológico pode fazer o papel de diagnóstico, por exemplo, para identificar danos estruturais da fibra do músculo cardíaco ou fibras neurais no cérebro.

Para conduzir investigações de anisotropia da quantidade * eletromagnética a direção do primeiro campo de condução magnética mostrando a primeira frequência do campo de condução tem que ser variada bem como a direção do segundo campo de condução magnética mostrando a segunda frequência do campo de condução.

Vantajosamente ambas as direções são variadas em medida essencialmente igual.

De acordo com outra realização, o aparelho compreende ainda uma unidade de armazenamento para armazenar um grupo de dados do sistema da função do sistema do aparelho.

O grupo de dados do sistema é adquirido conduzindo . uma medição de calibração convenientemente antes das medições reais são conduzidas para determinar, por exemplo, uma - quantidade eletromagnética.

Também é concebível conduzir oportunamente a medição de calibração após as medições reais serem conduzidas.

Com a dita medição de calibração uma então chamada função de sistema é determinada.

A dita função do | sistema estabelece a relação entre a posição espacial das | partículas magnéticas contidas em um objeto a ser examinado e | 30 a resposta de frequência e, portanto os sinais de detecção adquiridos com os meios de recebimento.

A função do sistema descreve inerentemente as propriedades do escâner MPI, em campos particulares gerados pelas bobinas descarregadas, e as propriedades do agente de contraste usado. Uma medição de calibração tem que ser feita uma vez para uma inicialização das bobinas e um agente de contraste.

De acordo com outra realização, a unidade de determinação é adaptada para determinar uma quantidade de ' força do campo elétrico. A dita quantidade do campo elétrico caracteriza um campo elétrico relacionado ao campo magnético : caracterizado pela quantidade real de força do campo magnético. Esta medida permite a determinação das quantidades eletromagnéticas que não podem ser diretamente determinadas dependendo de uma quantidade de força do campo magnético. Assim, uma determinação compreensiva de diferentes quantidades eletromagnéticas é possível. De acordo com outra realização, como quantidade eletromagnética pelo menos uma de uma quantidade de condutividade descrevendo uma distribuição de condutividade ao longo de uma parte do objeto, uma quantidade de permissividade descrevendo uma distribuição de permissividade ao longo da parte do objeto e uma faixa de absorção específica descrevendo uma faixa específica de absorção de energia ao longo da parte do objeto é determinada. Como um . todo, diversas quantidades eletromagnéticas estão disponíveis, permitindo uma distinção extensiva de vários - tecidos biológicos. Entre as quantidades eletromagnéticas listadas acima, a quantidade de permissividade pode ser de grande relevância, já que muitas distinções de tecidos são baseadas nesta quantidade. A imagem de condutividade elétrica pode resultar em uma nova modalidade de imagem médica com numerosas aplicações. Ainda, a quantidade de condutividade é usada para determinar outras quantidades eletromagnéticas, por exemplo, a dita quantidade da faixa específica de | absorção. No contexto das explicações acima e abaixo, a quantidade da faixa específica de absorção (SAR) também é considerada como uma quantidade eletromagnética descrevendo uma propriedade eletromagnética de um objeto, como a dita quantidade caracteriza a faixa na qual a energia é absorvida por um tecido biológico quando exposto a uma rádio frequência ou campo eletromagnético. ' De acordo com outra realização, a unidade de reconstrução é adaptada para transmitir a quantidade ' eletromagnética para um computador para exibir a distribuição espacial da quantidade eletromagnética ao longo da parte do objeto em um monitor. A exibição da distribuição espacial da quantidade eletromagnética em um monitor tem a vantagem de conseguir facilmente uma visão geral em que as partes das anormalidades do objeto examinado no tecido biológico existem. Adicionalmente, esta medida permite que uma | 15 avaliação intermediária do resultado obtido com uma primeira medição e subsequentemente conduzindo uma segunda medição | refinada se necessário.

Como já explicado, O objeto a ser examinado usando um sistema MPI deve conter partículas magnéticas. Se O objeto é um animal ou um paciente, as ditas partículas magnéticas | entram no objeto ou corpo através da administração de um . agente de contraste contendo tais partículas eletromagnéticas. Consequentemente, uma distribuição de - partículas magnéticas dentro de um corpo pode também ser considerada como uma distribuição do agente de contraste.

Os termos condutividade e permissividade usados nas explicações acima e abaixo representam os termos condutividade elétrica e permissividade elétrica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Estes e outros aspectos da invenção ficarão | aparentes a partir de e elucidados com referência a(s) | realização(s) descritas aqui. Nos seguintes desenhos A Fig. 1 mostra uma primeira realização de um aparelho MPI, A Fig. 2 mostra um exemplo de um padrão de campo de seleção produzido por um aparelho conforme mostrado na Fig. 1, A Fig. 3 mostra uma segunda realização de um ' aparelho MPI, i A Fig. 4 mostra um diagrama em bloco de um aparelho | MPI de acordo com a presente invenção, e ! A Fig. 5 mostra um fluxograma de um método MPI de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO | Antes dos detalhes da presente invenção serem explicados, os princípios da imagem de partícula magnética devem ser explicados em detalhes com referência as Figs. l a

4. Em particular, duas realizações de um escâner MPI para | diagnósticos médicos serão descritas. Uma descrição informal da aquisição de dados também é dada. As similaridades e | diferenças entre as duas realizações serão apontadas. A primeira realização 10 de um escâner MPI mostrada na Fig. 1 tem três pares proeminentes 12, 14, 16 de bobinas circulares paralelas coaxiais, cada par sendo arranjado . conforme ilustrado na Fig. 1. Estes pares de bobinas 12, 14, 16 servem para gerar o campo de seleção bem como os campos de 7 foco e condução. Os eixos 18, 20, 22 dos três pares de bobina 12, 14, 16 são mutualmente ortogonais e se encontram em um único ponto, designados o isocentro 24 do escâner MPI 10. Adicionalmente, estes eixos 18, 20, 22 servem como os eixos de um sistema de coordenada x-y-z Cartesiano 3D ligados ao isocentro 24. O eixo vertical 20 é denominado eixo y, para que os eixos x e z são horizontais. Os pares de bobina 12, 14, 16 também são nomeados em relação aos eixos. Por exemplo, o par de bobinas y 14 é formado pelas bobinas na parte superior e inferior do escâner. Além disso, a bobina com a

| - coordenada y positiva (negativa) é chamada de bobina y (bobina y), e similarmente para as bobinas restantes. O escâner 10 pode ser configurado para direcionar uma corrente elétrica predeterminada, dependente de tempo através de cada uma destas bobinas 12, 14, 16, e em outra ' direção. Se a corrente flui em sentido horário em torno de uma bobina quando vista ao longo destes eixos da bobina, ' serão tomados como positivo, caso contrário como negativo. | Para gerar o campo de seleção estática, uma corrente IS positiva constante é feita para fluir através da bobina z+, e a corrente -IS é feita para fluir através da bobina z-. O par de bobinas z 16 então age como um par de bobinas circulares antiparalelas.

O campo de seleção magnética que é geralmente um campo magnético de gradiente é representado na Fig. 2 pelas linhas de campo 50. Existe um gradiente substancialmente constante na direção do (por exemplo, horizontal) eixo z 22 do par de bobinas z 16 gerando o campo de seleção e alcançando o valor zero no isocentro 24 neste eixo 22. Partindo deste ponto livre do campo (não — mostrado individualmente na Fig. 2), a força do campo o de seleção , magnética caracterizado pelas linhas 50 de campo aumenta em todas as três direções espaciais conforme a distância aumenta - a partir do ponto de campo livre. Em uma primeira subzona ou região 52 que é denotada por uma linha pontilhada em torno do isocentro 24 a força do campo é tão pequena que àa magnetização das partículas presentes nesta primeira subzona 52 não é saturada, em que a magnetização das partículas presentes em uma segunda subzona 54 (fora da região 52) está em um estado de saturação. A primeira subzona 52 do campo de visão 28 do escâner é preferencialmente uma área coerente espacialmente. O mesmo se aplica ao ponto do campo livre contido na primeira subzona 52. A primeira subzona 52 pode

' ser também uma área puntiforme, uma linha ou uma área plana.

Na segunda subzona 54 (isto é, na parte residual do campo de visão 28 do escâner fora da primeira subzona 52) a força do campo magnético do campo de seleção é suficientemente forte para manter as partículas magnéticas em um estado de Í saturação.

Mudando a posição das duas subzonas 52, 54 dentro ] do campo de visão 28 a magnetização (geral) no campo de visão 28 muda.

Através da medição da magnetização no campo de visão | 28 ou parâmetros físicos influenciados pela magnetização, | informações sobre a distribuição espacial das partículas magnéticas do campo de visão 28 podem ser obtidas.

A fim de mudar a posição relativa espacial das duas subzonas 52, 54 no campo de visão 28, outros campos magnéticos, isto é, o campo de condução magnética, e, se aplicável, o campo de foco magnético, são sobrepostos para o campo de seleção caracterizada pelas linhas 50 de campo no campo de visão 28 ou pelo menos em uma parte do campo de visão 28. | Para gerar O campo de condução, uma corrente Tr dependente de tempo é feito para fluir através de ambas as bobinas x 12, uma corrente I”, dependente de tempo através de . ambas às bobinas y 14, e uma corrente 1º; dependente de tempo através de ambas às bobinas z 16. Assim, cada um dos três | - pares de bobina age como um par de bobinas circular paralelo.

Similarmente, para gerar o campo de foco, uma corrente | dependente de tempo 17) é feita para fluir através das bobinas x 12, uma corrente 1”, através das bobinas y 14, e uma corrente I'; através da bobinas z 16. Deve ser notado que o par de bobinas z 16 é especial: Gera não somente sua parte dos campos de foco e condução, mas também o campo de seleção.

A corrente fluindo através da bobina z+ é ID3 + IF3 + IS.

A corrente fluindo através dos dois pares de bobina 12, 12 é Tr + Tr k=1,2.

' Devido as suas geometria e simetria, os três pares de bobina 12, 14, 16 são bem acoplados. Isto é desejado. Sendo gerado por um par de bobinas circulares antiparalela, o campo de seleção é rotacionalmente simétrico sobre o eixo z, e seu componente z é linearmente em 2 E º independente do x e y em um volume considerável em torno do isocentro 24. Em particular, o campo de seleção tem um ponto ' livre de campo (FFP) único no isocentro. Em contraste, as contribuições dos campos de foco e condução, que são gerados pelos pares de bobina circular paralelos, são quase espacialmente homogêneos em um volume considerável em torno do isocentro 24 e paralelo ao eixo do respectivo par de bobinas. Os campos de foco e condução juntamente gerados pelos pares de bobina circular paralelos são espacialmente quase homogêneos e podem ser dados qualquer direção e força, acima de alguma força máxima. Os campos de foco e condução também são dependentes de tempo. A diferença entre o campo de foco e o campo de condução é que o campo de foco varia lentamente no tempo e tem uma grande amplitude enquanto O campo de condução varia rapidamente e tem uma pequena amplitude. Existem razões físicas e biomédicas para tratar . estes campos diferentemente. Um campo rapidamente variante com uma grande amplitude seria difícil de gerar e perigoso - para o paciente.

O escâner MPI 10 tem pelo menos outro par, preferencialmente outros três pares, de bobinas circulares paralelos, novamente orientados ao longo dos eixos x-, y- € z-. Estes pares de bobina, que não são mostrados na Fig. 1, servem como bobinas de recebimento. Como com os pares 12, 14, 16 para os campos de condução e foco, Oo campo magnético derivados por uma corrente constante fluindo através de um destes pares de bobina é espacialmente quase homogênea dentro do campo de visão e paralelos ao e ao eixo do respectivo par

2 | de bobinas. As bobinas de recebimento são supostas a serem | bem desacopladas. A tensão dependente de tempo induzidos em | uma bobina de recebimento é amplificado e amostrado por um receptor ligado a esta bobina. Mais precisamente, para lidar com esta enorme faixa deste sinal, o receptor mostra a " diferença entre o sinal recebido e o sinal de referência. A função de transferência do receptor e não zero a partir do DC ' acima do ponto em que o nível de sinal esperado abaixo do nível de barulho.

O escâner MPI 10 mostrado na Fig. 1 tem um calibre cilíndrico 26 ao longo do eixo z 22, isto é, ao longo do eixo do campo de seleção. Todas as bobinas são colocadas fora deste calibre 26. Para a aquisição de dados, o paciente (ou objeto) a ser feita a imagem (ou tratado) é colocado no calibre 26 de forma que o volume de interesse do paciente - O volume do paciente (ou objeto) que deve ser feita a imagem (ou tratado) - é incluído pelo campo de visão 28 do escâner - aquele volume do escâner cujo teor O escâner pode obter a imagem. O paciente (ou objeto) é, por exemplo, colocado em um quadro do paciente. O campo de visão 28 é um volume isocêntrico, geometricamente simples no interior do calibre . 26, tal como um cubo, uma bola, ou um cilindro. Um campo de visão 28 cúbico é ilustrado na Fig. 1.

. O tamanho da primeira subzona 52 é dependente, por | 25 um lado, da força do gradiente do campo de seleção magnética | e, por outro lado, no campo de força do campo magnético necessário para saturação. Para uma saturação suficiente das partículas magnéticas em uma força do campo magnético de 80 A/m e um gradiente (em uma dada direção de espaço) da força do campo do campo de seleção magnética no valor de 50x10? A/m2, a primeira subzona 52 na qual a magnetização das partículas é saturada tem dimensões de cerca de 1 mm (na dada direção de espaço).

] O volume de interesse do paciente é suposto a conter nano partículas magnéticas.

Especialmente antes de um tratamento terapêutico e/ou diagnóstico de, por exemplo, um tumor, as partículas magnéticas são posicionadas no volume de interesse, por exemplo, por meio de um líquido compreendendo º as partículas magnéticas que são injetadas no corpo do paciente (objeto) ou administradas de outra forma, por ' exemplo, oralmente, ao paciente.

O líquido compreendendo as partículas magnéticas é chamado de agente de contraste.

Uma realização de partículas magnéticas compreende, por exemplo, um substrato esférico, por exemplo, de vidro que é fornecido com uma camada magnética leve que tem uma espessura de, por exemplo, 5 nm e consiste, por exemplo, de um metal de níquel aço (por exemplo, permaloi). Esta camada pode ser coberta, por exemplo, por meio de uma camada de revestimento que protege a partícula contra ambientes agressivos “quimicamente e/ou fisicamente, por exemplo, ácidos.

A força do campo magnético do campo de seleção magnética 50 necessário para a saturação da magnetização de tais partículas é dependente de vários parâmetros, por exemplo, o diâmetro das partículas, O material magnético usado para a camada magnética e outros parâmetros.

No caso, por exemplo, de um diâmetro de 10 um, um . campo magnético de aproximadamente 800 A/m (correspondendo aproximadamente a uma densidade de fluxo de 1 mT) é então necessário, em que no caso de um diâmetro de 100 pm um campo magnético de 80 A/m é suficiente.

Mesmos valores menores são obtidos quando um revestimento de um material tendo uma magnetização de saturação mais baixa é escolhido ou quando a espessura da camada é reduzida.

As partículas magnéticas que podem ser geralmente usadas estão disponíveis no mercado sob o nome comercial de Resovist.

Para maiores detalhes das partículas magnéticas geralmente utilizáveis e composições de partícula, as partes correspondentes dos documentos EP 1304542, WO 2004/091386, WO 2004/091390, WO 2004/091394, WO 2004/091395, WO 2004/091396, WO 2004/091397, WO 2004/091398, WO 2004/091408 são aqui referenciadas, que são aqui incorporadas por referência. : Nestes documentos mais detalhes do método MPI em geral podem também serem encontrados. ' A aquisição de dados inicia-se no momento ts e termina no momento te. Durante a aquisição de dados, os pares de bobinas x, y, z 12, l4, 16 geram uma posição - e campo magnético dependente de tempo, o campo aplicado. Isto é alcançado pelas correntes adequadas direcionadas através das bobinas. Na realidade, os campos de foco e condução empurram o campo de seleção em torno de forma que o FFP mova-se ao longo da trajetória FFP pré-selecionada que traça O volume de escaneamento - um super conjunto do campo de visão. O campo aplicado orienta as nano partículas magnéticas no paciente. Conforme o campo aplicado muda, a magnetização resultante muda também, apesar de responder não linearmente ao campo aplicado. A soma do campo aplicado modificado e àa magnetização mudada induzem uma tensão dependente de tempo Vk . através dos terminais do par de bobinas de recebimento ao longo do eixo xk. O receptor associado converte esta tensão . para um sinal Sk(t), que amostra e gera.

É vantajoso receber ou detectar sinais a partir das partículas magnéticas localizadas na primeira subzona 52 em outra banda de frequência (transportada para frequências mais altas) que a banda de frequência das variações do campo de condução magnética. Isto é possível devido aos componentes de frequência de harmônicos mais altos da frequência do campo de condução magnética ocorre devido à mudança na magnetização das partículas magnéticas no campo de visão 28 do escâner como um resultado da não linearidade das características de magnetização.

A Fig. 3 mostra uma segunda realização de um escâner MP 30. Como a primeira realização mostrada na Fig. 1, a segunda realização do escâner MPI 30 tem três pares de i bobina ortogonais mutuamente e circular 32, 34, 36, mas estes | ' pares de bobina 32, 34, 36, geram somente O campo de seleção e o campo de foco. As bobinas z 36, que novamente geram O ' campo de seleção, são preenchidas com material ferromagnético

37. O eixo z 42 desta realização 30 é orientado verticalmente, enquanto os eixos x e y 38, 40 são orientados horizontalmente. O calibre 46 do escâner é paralelo ao eixo x 38 e, assim, perpendicular ao eixo 42 do campo de seleção. O calibre 46 contem um campo de visão 28. O campo de condução é gerado por um solenoide (não mostrado) ao longo do eixo x 38 e pelos pares de bobinas de sela (não mostradas) ao longo dos dois eixos 40, 42 restantes. Estas bobinas são enroladas em torno de um tubo que forma o calibre. As bobinas do campo de condução também servem como bobinas de recebimento. Os sinais captados pelas bobinas de recebimento são enviados através de um filtro de passagem alta que suprime a contribuição causada pelo campo aplicado.

: Para dar uns poucos parâmetros típicos de tal realização: O gradiente z do campo de seleção, G, tem um - força de G/p0 = 2,5 T/m, em que p0 é à permeabilidade do vácuo. O campo de seleção gerado ou não varia ao longo do tempo ou a variação é comparavelmente lenta, preferencialmente entre aproximadamente 1 Hz e aproximadamente 100 Hz. O espectro de frequência temporal do campo de condução é concentrado em uma banda estreita de cerca de 25 kHz (acima de aproximadamente 100 kHz). O espectro de frequência útil dos sinais recebidos permanece entre 50 kHz e 1 MHz (eventualmente acima de aproximadamente 10 MHz). O calibre tem um diâmetro de 120 mm. O maior cubo

RB Í o 27/49 ] que encaixa no calibre 46 tem um comprimento de borda de 120 mm/ = 84 mm. Conforme mostrado nas realizações acima os vários campos magnéticos podem ser gerados por bobinas dos mesmos pares de bobinas e fornecendo estas bobinas com correntes ' geradas apropriadamente. No entanto, e especificamente para o propósito de uma interpretação de sinal com um sinal mais ' alto para razão de barulho, pode ser vantajoso quando o campo de seleção constante temporalmente (ou quase constante) e o campo de condução e campo de foco variável temporalmente são gerados por pares de bobinas separadas. Geralmente, os pares de bobina do tipo Helmholtz podem ser usados para estas bobinas, que são geralmente conhecidas, por exemplo, a partir do campo do aparelho de ressonância magnética com ímãs abertos (MRI aberto) no qual um par de bobinas de rádio | frequência (RF) esta situado acima e abaixo da região de interesse, tal par de bobinas RF capaz de gerar um campo magnético variável temporalmente. Desta forma, a construção de tais bobinas não necessita ser aqui mais elaborada.

Em uma realização alternativa para a geração do campo de seleção, ímãs permanentes (não mostrados) podem ser usados. No espaço entre dois pólos de tais ímãs (opostos) permanentes (não mostrados) é formado um campo magnético que . é similar ao mostrado na Fig. 2, isto é, quando os pólos opostos têm a mesma polaridade. Em Outra realização alternativa, o campo de seleção pode ser gerado por uma mistura de pelo menos um ímã permanente e pelo menos uma bobina.

A Fig. 4 mostra um diagrama em bloco geral de um aparelho MPI 100 de acordo com a presente invenção. Com O aparelho 100 pelo menos uma quantidade eletromagnética pode ser determinada. A dita quantidade eletromagnética caracteriza uma propriedade eletromagnética de um objeto

' contendo partículas eletromagnéticas. O dito objeto pode ser um corpo humano ou animal. No caso de um corpo a quantidade eletromagnética caracteriza uma propriedade eletromagnética do tecido biológico contido no dito corpo. Os princípios gerais da imagem de partícula magnética e de imagem de ' ressonância magnética explicada acima também são válidos e aplicáveis a esta realização, a menos que explicado de forma. ' A realização do aparelho 100 mostrado na Fig. 4 | compreende um conjunto de várias bobinas para gerar os campos magnéticos desejados. Primeiro, as bobinas e suas funções em um modo MPI podem ser explicadas.

Para gerar o campo de seleção magnética (gradiente) explicado acima, meios de seleção são fornecidos compreendendo um conjunto de bobinas 116 do campo de seleção | (SF), preferencialmente compreendendo pelo menos um par de | elementos de bobina. Os meios de seleção compreendem ainda | uma unidade geradora 110 de sinal do campo de seleção. Preferencialmente, uma subunidade geradora separada É fornecida para cada elemento de bobina (ou cada par de elementos de bobina) do conjunto 116 das bobinas do campo de | seleção. A dita unidade 110 geradora de sinal do campo de Í . seleção compreende uma fonte 112 de corrente de campo de seleção controlável (geralmente incluindo um amplificador) e | « uma unidade de filtro 114 que fornece O respectivo elemento de bobina do campo de seção com a corrente do campo de seleção para estabelecer individualmente a força gradiente do campo de seleção na direção desejada. Preferencialmente, uma corrente DC é fornecida. Se os elementos da bobina do campo de seleção são arranjados como bobinas opostas, por exemplo, em lados opostos do campo de visão, as correntes do campo de seleção das bobinas opostas são preferencialmente orientadas opostamente. Com os dito meios de seleção um campo de seleção magnética tendo um padrão no espaço de sua força de campo magnético de forma que uma primeira subzona 52 tendo uma força de campo magnético baixa e uma segunda subzona 54 tendo uma força de campo magnético mais alta são formadas em um campo de visão 28, conforme mostrado na Fig. 2. A unidade 110 geradora de sinal do campo de seleção ' é controlada por uma unidade de controle 150, que preferencialmente controla a geração 110 da corrente do campo ' de seleção de forma que a soma da força do campo e a soma da força gradiente de todas as frações espaciais do campo de seleção é mantida em um nível predefinido.

Para geração de um campo de foco magnético O aparelho 100 compreende ainda meios de foco compreendendo um conjunto de bobinas do campo de foco (FF), preferencialmente compreendendo três pares 126a, 126b, 126c de elementos de bobina do campo de foco arranjados opostamente. O dito campo de foco magnético é geralmente usado para mudar a posição no espaço da região de ação. As bobinas do campo de foco são controladas por uma unidade 120 geradora de sinal do campo de foco, preferencialmente compreendendo uma subunidade de geração do sinal do campo de foco para cada elemento de bobina (ou pelo menos cada par de elementos de bobina) de . dito conjunto de bobinas do campo de foco. A dita unidade 120 geradora do sinal do campo de foco compreende uma fonte 122 . da corrente do campo de foco (preferencialmente compreendendo um amplificador de corrente) e uma unidade de filtro 124 para fornecer uma corrente do campo de foco à respectiva bobina do dito subconjunto de bobinas 126a, 126b, 126c que devem ser usadas para gerar o campo de foco magnético. A unidade 120 de corrente do campo de foco também é controlada pela unidade de controle 150.

Para a geração do campo de condução magnética O aparelho 100 compreende ainda meios de condução compreendendo um subconjunto de bobinas de campo de condução (DF),

' preferencialmente compreendendo três pares 136a, 136b, 136c de elementos de bobina do campo de condução arranjados opostamente. As bobinas do campo de condução são controladas por uma unidade 130 geradora de sinal do campo de condução, preferencialmente compreendendo uma subunidade de geração de i ' sinal do campo de condução separada para cada elemento de | bobina (ou pelo menos cada par de elementos de bobina) do ! ' dito conjunto de bobinas do campo de condução. A dita unidade ! 130 geradora do sinal de campo de condução compreende uma fonte 132 de corrente do campo de condução (preferencialmente incluindo um amplificador de corrente) e uma unidade de | filtro 134 para fornecer uma corrente do campo de condução à respectiva bobina do campo de condução. A fonte 132 da corrente do campo de condução é adaptada para gerar uma corrente CA e também é controlada por uma unidade de controle

150. Com os ditos meios de condução a posição no espaço de duas subzonas 52, 54 no campo de visão 28 podem ser modificadas por meio de um campo de condução magnética de | forma que a magnetização das partículas magnéticas contidas | 20 no dito objeto muda localmente. | Para a detecção de sinal o aparelho 100 compreende . ainda meios de recebimento compreendendo uma bobina de recebimento 148 e uma unidade de recebimento de sinal 140, | . que recebe sinais detectados pela dita bobina de recebimento

148. A dita unidade 140 receptora de sinal compreende uma unidade 142 de filtro para filtrar os sinais de detecção recebidos. O objetivo desta filtragem é separar oS valores medidos, que são causados pela magnetização na área de exame que é influenciada pela mudança na posição das duas regiões separadas 52, 54, da outra interferindo nos sinais. Para esta finalidade, a unidade 142 de filtro pode ser designada, por | exemplo, de forma que os sinais que tem frequências temporais que são menores que as frequências temporais com o qual a bobina de recebimento 148 é operada, ou menor que duas vezes estas frequências temporais, não passam a unidade 142 de filtro.

Os sinais são então transmitidos através de uma unidade 144 amplificadora para um conversor 146 analógico/digital (ADC). Os sinais digitalizados produzidos ' pelo conversor 146 analógico/digital são alimentados para uma unidade 152 de reconstrução (também chamada unidade de ' processamento). Assim, com os meios de recebimentos os sinais de detecção são adquiridos.

Os ditos sinais de detecção dependem da magnetização no campo de visão 28, cuja magnetização é influenciada pela mudança na posição no espaço da primeira e da segunda subzona 52, 54, OS ditos sinais de detecção são encaminhados em uma forma digitalizada para a unidade de reconstrução.

A unidade de reconstrução reconstrói a distribuição espacial das partículas magnéticas a partir dos sinais de detecção recebidos da unidade de recebimento e da respectiva posição cuja primeira região separada 52 assume na área de exame no momento no qual o sinal de detecção a ser processado foi adquirido com os meios de recebimento.

A unidade 152 reconstrutora obtém a posição da unidade de controle 150. A . distribuição espacial reconstruída das partículas magnéticas é finalmente transmitida através da unidade de controle 150 . para um computador 154, que a exibe em um monitor 156. Desta forma, uma imagem pode ser exibida mostrando a distribuição das partículas magnéticas no campo de visão da área de exame. | Desta forma, com a unidade reconstrutora 152 uma quantidade de distribuição de partícula descrevendo a distribuição espacial das partículas magnéticas dentro de pelo menos uma parte do objeto a ser examinado é determinada dependendo dos sinais de detecção.

A quantidade de distribuição de partícula é encaminhada para um computador 154 através da unidade de controle 150.

' Ainda, uma unidade de entrada 158 é fornecida, por exemplo, um teclado.

Um usuário está, portanto, apto a estabelecer a direção desejada da mais alta resolução e por sua vez receber a respectiva imagem da região de ação no monitor 156. Se a direção crítica, na qual a mais alta ' resolução é necessária, desvia da direção estabelecida primeiro pelo usuário, o usuário pode ainda variar a direção : manualmente a fim de produzir outra imagem com uma resolução de imagem melhorada.

Este processo de melhora da resolução pode também ser operado automaticamente pela unidade de controle 150 e o computador 154. A unidade de controle 150 nesta realização estabelece o campo gradiente em uma primeira direção que é automaticamente estimada ou estabelecida como valor inicial pelo usuário.

A direção do campo gradiente é então variada adequadamente até que a resolução das imagens recebidas, que são comparadas pelo computador 154, é máxima, ' respectivamente não mais melhorada.

A direção mais crítica pode, portanto ser encontrada respectivamente adaptada automaticamente a fim de receber a resolução mais alta possível. | A seguir os componentes contidos e os aspectos do aparelho MPI 100 de acordo com a invenção são descritos. o aparelho compreende ainda uma unidade | - armazenamento 162 para armazenar um grupo de dados do sistema da função do sistema do aparelho.

O grupo de dados do sistema é adquirido através da condução da medição de calibração oportunamente antes das medições reais serem conduzidas para determinar a quantidade eletromagnética.

A unidade de reconstrução 152 contém uma unidade de determinação 160 para determinar a quantidade eletromagnética.

De acordo com a invenção a unidade de controle 150 | é adaptada para controlar a unidade de recebimento para adquirir um primeiro grupo "de sinais de detecção

O 33/49 : correspondendo a uma primeira frequência do campo de condução e para adquirir um segundo grupo de sinais de detecção correspondendo a uma segunda frequência de campo de condução, em que a primeira e a segunda frequência do campo de condução | se diferem uma da outra. Controlar a unidade de recebimento Í 7] 140 significa, por exemplo, ajustar a frequência característica da unidade 142 de filtro e/ou ajustar a : amplificação característica da unidade 144 de amplificação e/ou ajustar a amostragem característica do conversor 146 analógico/digital para o modo de detecção.

Ainda, a unidade de controle 150 é adaptada para controlar a unidade 152 de reconstrução para reconstruir uma primeira quantidade de distribuição de partícula dependendo do primeiro grupo de sinais de detecção e para reconstruir uma segunda quantidade de distribuição de partícula dependendo do segundo grupo de sinais de detecção. Ambas as : quantidades de distribuição de partícula são encaminhadas para a unidade 160 de determinação contida na unidade reconstrutora. A unidade 160 de determinação determina a quantidade eletromagnética dependendo da primeira e da segunda quantidade de distribuição de partícula. A unidade . reconstrutora 152 por sua vez é adaptada para transmitir a quantidade eletromagnética através da unidade de controle 150 - ao computador 154 para exibir a distribuição espacial da quantidade eletromagnética ao longo da parte do objeto examinado no monitor 156.

No computador 154 um programa de computador é desempenhado, em que o dito programa de computador compreende meios de código de programa para fazer com que O computador | 30 154 controle o aparelho 100 para desempenhar as etapas do método de acordo com a invenção.

A Fig. 5 mostra um fluxograma de uma realização do método de acordo com a presente invenção. Com as seguintes |

: explicações é presumido que o campo de condução magnética tem um componente dominante sendo orientado na direção x. Isto não deve ter qualquer impacto restritivo na invenção. É claro, o campo de condução magnética pode também ter um componente dominante sendo orientado na direção y ou na - direção z.

Em uma etapa 180 uma medição de calibração é | " conduzida. Com a dita medição de calibração uma então chamada função de sistema é determinada. O grupo correspondente de dados do sistema é armazenado na unidade de armazenamento

162. A medição de calibração é conduzida oportunamente antes das medições reais para determinar uma quantidade eletromagnética serem conduzidas. Com a medição real uma sequência de MPI é usada para fazer imagem do objeto de interesse. O dito objeto de interesse é, por exemplo, pelo menos uma parte de um corpo humano ou animal, em particular ' tecido contido em tal corpo. A função do sistema é usada para reconstruir uma imagem a partir dos dados medidos, em que a imagem mostra a distribuição do agente de contraste dentro do | 20 tecido vital. O procedimento de uma medição real começa na etapa

182. Na etapa 182 um primeiro grupo de sinais de detecção correspondente a uma primeira frequência do campo de condução BR e um segundo grupo de sinais de detecção correspondente a uma segunda frequência do campo de condução são adquiridos. Ambas as frequências do campo de condução se diferem uma da outra. Para este propósito a unidade de controle 150 controla a unidade 130 geradora de sinal do campo de condução para gerar um primeiro campo de condução magnética mostrando a primeira frequência do campo de condução e para gerar um segundo campo de condução magnética mostrando a segunda frequência do campo de condução. Fazendo isto, diversas abordagens são concebíveis. Em uma primeira abordagem a unidade de controle

] 150 controla a unidade 130 geradora de sinal do campo de condução de forma que o primeiro e o segundo campo de condução magnética são gerados sucessivamente. Em que na segunda abordagen a unidade de controle 150 controla a unidade 130 geradora do sinal do campo de condução para gerar ' um terceiro campo de condução magnética mostrando simultaneamente a primeira e a segunda frequência do campo de : condução.

Como já mencionado, o FFP é movido ao longo de certa trajetória através do campo de visão. Para este propósito uma sequência de correntes variantes tem que fluir nas bobinas dos campos de condução 136a, 136b, 136cC. Vantajosamente uma classe especial de trajetórias, as trajetórias Lissajous é escolhida. Por exemplo, uma trajetória Lissajous com uma razão de frequência de 35 para 34 é usada. É claro que qualquer outra razão de frequência favorável pode ser escolhida. No caos do primeiro campo de condução magnética as correntes fluindo através das bobinas do campo de condução 136a, 136b, 136cC, por exemplo, podem ter as seguintes frequências: /,=/ para o par de bobinas x e 12 para o par de bobinas y. Isto resulta em uma figura de Lissajous periódico 2D no plano x-y. É claro que as - figuras de Lissajous 2D apropriadas em qualquer outro plano podem ser geradas por correntes apropriadas fluindo através das bobinas do campo de condução. Vantajosamente, à figura do Liassajous 2D existindo no plano x-y é movida em uma direção z através da criação de um campo de foco magnético apropriado, resultando em uma trajetória 3D. | No caso do segundo campo de condução magnética as correntes fluindo através das bobinas do campo de condução 136a, 136b, 136c, por exemplo, podem ter as seguintes frequências: /,=/,para o par de bobinas x e = 3H para o par de bobinas y.

Isto resulta em uma figura de Lissajous periódico 2D no plano x-y.

As outras explicações supracitadas em relação ao primeiro campo de condução magnética são desta . 5 forma válidas para o segundo campo de condução magnética.

A primeira e a segunda frequências do campo de : condução f1 e f2 são escolhidas de acordo com as condições de | frequência fl < 100kHz e 1MHz < f2 < l10MHz.

O fato de que | para ambos os campos de condução magnética a mesma razão de frequência é escolhida não deve ter qualquer impacto restritivo na invenção.

É claro que diferentes razões de | frequência para o primeiro campo de condução magnética e O segundo campo de condução magnética podem ser escolhidas.

Usar a mesma razão de frequência tem a vantagem de que as duas subzonas 52, 52, e, portanto o FFP toma as mesmas : posições no espaço ao longo de uma primeira trajetória correspondente à primeira frequência do campo de condução e ao longo de uma segunda trajetória correspondente a segunda frequência do campo de condução.

Para este propósito a figura Lissajous 2D no plano x-y é vantajosamente movida similar na direção z para ambos os campos de condução magnética. i Em uma etapa 184 uma primeira quantidade de ' distribuição de partícula Cl(r) dependendo do primeiro grupo de sinais de detecção e uma segunda quantidade de distribuição de partícula C2(r) dependendo do segundo grupo de sinais de detecção são reconstruídos.

A primeira quantidade de distribuição de partícula Cl(r) corresponde à | primeira frequência do campo de condução fl, que é uma frequência baixa, na qual os efeitos de distorção do.campo devido às propriedades do objeto são insignificantes.

Portanto, a primeira quantidade de distribuição de partícula Cl(r) representa exclusivamente a distribuição das partículas | magnéticas.

A segunda quantidade de distribuição de partícula C2(r) corresponde à segunda frequência do campo de condução f2, que é uma frequência alta, na qual os efeitos de distorção do campo ocorrem.

Portanto, a segunda quantidade de distribuição de partícula C2(r) representa a distribuição das ' partículas magnéticas embaçadas pelos efeitos de distorção do campo.

Ú A diferença entre as duas medições conduzidos em duas frequências do campo de condução diferentes f1 e £2 e, portanto a diferença entre as duas quantidades de | Y distribuição de partícula Cl(r) e C2(r) podem ser tomadas | Ah como um próprio contraste.

No entanto, não reflete nas se propriedades elétricas do paciente diretamente.

Ao invés ' disso, este contraste pode ser usado para deduzir àa distribuição espacial do campo magnético ao longo de um corpo, em particular um paciente através dos desempenhos de medições com frequências diferentes.

Em uma etapa 186 uma quantidade de força real do campo magnético é determinada.

Para este propósito a seguinte abordagem é escolhida: A primeira quantidade de distribuição de partícula C1(r), medida na primeira frequência do campo de ' condução f1 e mostrando nenhum efeito de distorção do campo e a segunda quantidade de distribuição de partícula C2(r), - medida na segunda frequência do campo de condução £f2 e mostrando efeitos de distorção preenchidos devido à influência da condutividade e/ou permissividade, pode ser usada para calcular uma razão de sensibilidades da bobina S1(r) e S2(r) em diferentes frequências, em que ambas as sensibilidades primariamente representa a sensibilidade das bobinas de recebimento e adicionalmente em certa extensão a sensibilidade das bobinas do campo de condução: 40 so O so"

|

' De acordo com a seguinte equação as sensibilidades S1(r) e S2(r) podem ser calculadas a partir do campo magnético H usando um fator de normalização constante “a”:

Sw)=aH (2) Isto dá uma relação de direção entre a quantidade

' de distribuição de partícula reconstruída e o campo magnético:

Ss nO) A equação (3) vale para todos os componentes Cartesianos de H, dependendo da bobina e particularmente da

JC orientação de bobina escolhida.

Í

& Com base na equação (3) a seguinte equação pode ser derivada:

n-SRn0 10)

: 15 Hy(r) representa o campo magnético na primeira frequência do campo de condução f1 e, portanto uma frequência baixa.

Consequentemente, H;(r) pode facilmente ser derivado da geometria da bobina usando a lei de Biot-Savarts.

A geometria e as propriedades elétricas do corpo a ser examinado, em um paciente em particular, não são necessárias i para este cálculo.

H;(r) é o mapa resultante a ser usado para

| o cálculo das propriedades elétricas.

De acordo com a equação | (4) a quantidade real de força do campo magnético H;(r) é determinada dependendo da primeira e da segunda quantidade de distribuição de partícula C1i(r), Ca(r) e dependendo de uma quantidade em uma referência da força do campo magnético

Hi(r). Esta abordagem é baseada no fato de que a distribuição do agente de contraste e, portanto a distribuição das partículas magnéticas presentes dentro do objeto a ser

| 30 examinado são invariantes para as duas medições “em

' frequências diferentes.

Em outras palavras: as ditas distribuições não variam com a frequência do campo de condução, as partículas magnéticas são imóveis.

Vantajosamente, a quantidade de referência da força do campo magnético Hi(r) é determinada pelo fabricante do aparelho MPI ' e é armazenada na unidade de armazenamento 162. Em uma etapa 190 a quantidade eletromagnética é determinada.

Como o componente H.-(r) é dominante os outros dois componentes cartesianos H, (r) e Hz2(r) são insignificantes.

O | Hx2 (r) é dominante devido ao componente de direção x > dominante do campo de condução magnética.

Com base na quantidade real da força do campo magnético Hx2 (r) . determinada usando a equação (4) em quantidade de | condutividade (r) caracteriza uma distribuição de condutividade ao longo da parte do objeto a ser examinado ] e/ou a quantidade de permissividade (r) caracteriza a distribuição de permissividade ao longo da parte do objeto a ser examinado pode, por exemplo, ser determinada de acordo coma Tomografia das Propriedades Eletromagnéticas através da seguinte equação correspondente ao campo de condução: | : dão Ha M.a,Hatnta decDE(D-A A EM — : Tra fmese — feia MONTADO (5) 1 As Am As quantidades contidas na equação (5) tem o seguinte significado: - Ayz? área de integração infinitesimal perpendicular ao Hx. - di: seção infinitesimal da curva ao longo da qual a linha integral é avaliada. - pu: permeabilidade do objeto examinado. - k : frequência angular, .wo=27f,

- E (r): permissividade complexa.

- Oo (r): permissividade escalar, sendo a parte real da permissividade complexa.

- (r): condutividade elétrica escalar, sendo proporcional a parte imaginária da permissividade complexa. ] - E(r): força do campo elétrico. : - r: vetor no espaço, representando as coordenadas, x, y ez de um ponto no espaço.

- i: unidade imaginária A condutividade elétrica escalar o (r) é à quantidade da condutividade a ser determinada com oO aparelho de acordo com a invenção e o método correspondente. A . permissividade escalar (r) é a quantidade da permissividade a ser determinada com o aparelho de acordo com a invenção e oO método correspondente. Ambas as quantidades podem ser derivadas a partir de uma permissividade complexa K(r) usando medidas bem conhecidas para extrair a parte real e a parte i imaginária de um número complexo. A permissividade complexa K(r) é o resultado da equação resolvida (5) usando medidas bem conhecidas para solucionar tais equações.

A equação (5) é derivada da lei de Faraday em forma i | . integral dada por | | ion [H(Dda=dfE(9Ddr (6) - A e a partir da lei de Ampere em formas diferencias escritas como, | VxH(P)/iw=e(P)E() (7) | ambas as equações pertencendo às equações Maxwell. Em ambas as equações as quantidades H(r), E(r) e e(r) são | quantidades complexas. A equação (5) é obtida através da equação integrante (7) juntamente dd e através da divisão da versão integrada da equação (7) pela equação (6).

' Em uma etapa 192 a quantidade eletromagnética determinada na etapa 190 é exibida no monitor 156. No caso de outra medição real, precisar ser conduzida, a etapa 182 é executada novamente subsequentemente a etapa 192. Esta opção é indicada por uma seta pontilhada. 1 ' Ainda, é possível determinar uma quantidade de : faixa de absorção específica SAR na etapa 190. A dita | quantidade de faixa de absorção específica SAR caracteriza uma faixa de absorção de energia específica através da parte de um objeto. Neste caso uma etapa 188 é executada para determinar uma quantidade de força do campo elétrico E(r). A ? dita quantidade de força do campo elétrico E(r) é, por exemplo, obtida a partir da divisão da equação (7) pela ' equação (5). A quantidade da faixa de absorção específica SAR é obtida a partir da seguinte equação: | (8) SARya= fo()E()E (0)dv

V com (r) obtido a partir da equação (5) e E(r) determinado na etapa 188. Como a quantidade de força do campo elétrico E(r) somente tem que ser determinada no caso da quantidade de faixa de absorção específica SAR ser i determinada, a etapa 188 é apresentada como uma opção na Fig. - 5, usando linhas pontilhadas. Vantajosamente, a unidade de controle 150 é adaptada para controlar a unidade geradora de sinal do campo ' de condução 130 para variar a direção do campo de condução | magnética. Portanto, a direção do Hx pode ser facilmente | mudada em relação ao objeto a ser examinado. Isto oferece a | possibilidade de obter informação sobre a estrutura tensora da permissividade complexa (r). O cancelamento do campo elétrico E(r) na equação (5) somente é preenchido no caso do K(r) ser isotrópico. No case de K(r) ser isotrópico, O

| a 42/49 resultado da equação (5) depende da direção de H,. Assim, a variação da direção de H, permite uma estimativa da anisotropia de (r). O método de acordo com a invenção é implementado em um aparelho MPI padrão ou escâner MPI padrão.

O dito método Í funciona independentemente dos mecanismos de contraste MPI padrão e adiciona informação adicional para O diagnóstico e monitoramento da terapia.

Com o aparelho MPI ou escâner MPI na primeira subzona 52 a magnetização das partículas magnéticas não é saturada.

Na segunda subzona 54 a magnetização das partículas | . magnéticas é saturada.

A representação escolhida na Fig. 5, de acordo com ' a qual na primeira etapa 182 ambos os grupos de sinais de detecção são adquiridos e de acordo com a qual em uma segunda etapa 184, ambas as quantidades de distribuição de partícula são reconstruídas não devem ter nenhum impacto restritivo na invenção.

É claro que é possível adquirir o primeiro grupo de sinais de detecção e reconstruir o primeiro sinal de | 20 distribuição de partícula na primeira etapa e adquirir o | segundo grupo de sinais de detecção e reconstruir o segundo | . sinal de distribuição de partícula em uma segunda etapa subsequente. ] De acordo com as realizações do aparelho e o método | 25 correspondente para determinar uma quantidade eletromagnética descrita acima à determinação da quantidade eletromagnética é baseada em uma geração de dois campos de condução” eletromagnética mostrando diferentes frequências de campo de condução.

Isto não deve ter nenhum impacto restritivo na invenção.

É claro, a determinação da quantidade eletromagnética pode também ser baseada em uma geração de dois campos magnéticos sobrepostos.

Um primeiro campo magnético sobreposto consiste em um primeiro campo magnético sn 43/49 e um primeiro foco magnético preenchido, ambos mostrando uma primeira frequência.

Um segundo campo magnético sobreposto consiste em um segundo campo de condução magnética e um segundo campo de foco magnético, ambos mostrando uma segunda frequência.

É concebível que o primeiro campo de condução ' magnética tenha um componente do campo de condução dominante e, portanto uma primeira direção permitindo a medição nesta Ú direção e que o primeiro campo de foco tenha um componente de campo de foco dominante e, portanto uma segunda direção permitindo a medição nesta direção.

O mesmo pode ser aplicado ao segundo campo de condução magnética e O segundo campo de º foco magnético.

Existem múltiplas maneiras de reconstruir à : quantidade de permissividade a partir do campo magnético determinado.

Assim, a equação (5) é dada como um exemplo de como rearranjar as equações Maxwell para obter uma fórmula Ú para a quantidade de permissividade como uma função do campo magnético.

Neste ponto a abordagem para determinar uma quantidade eletromagnética usando um aparelho ou escâner MPI deve ser descrita sumariamente.

Para determinar uma quantidade eletromagnética uma distribuição espacial real das partículas magnéticas dentro - do objeto para o qual a quantidade eletromagnética deve ser determinada deve ser conhecida.

Ainda uma distribuição espacial confusa das partículas magnéticas dentro do dito objeto também deve ser conhecida.

Com base na diferença entre ambas as informações de distribuições espaciais sobre as propriedades eletromagnéticas do objeto podem ser reunidas.

A distribuição espacial real é aquela distribuição espacial na qual nenhum efeito de distorção do campo devido às propriedades dos objetos estão presentes ou pelo menos estes efeitos são insignificantes.

Em contrapartida, a distribuição | espacial confusa é uma distribuição espacial sendo influenciada pelos ditos efeitos de distorção do campo.

A distribuição espacial real, bem — como a distribuição espacial confusa devem ser adquiridas usando um aparelho MPI ou um escâner MPI.

A distribuição espacial real ' deve ser adquirida em baixas frequências do campo de condução.

A distribuição espacial confusa deve ser adquirida : em altas frequências do campo de condução.

Alternativamente, a distribuição espacial confusa pode ser alcançada por estimulação.

Como ambas as distribuições espaciais devem ser | ? adquiridas com um aparelho MPI uma certa sequência para operar o aparelho MPI é necessária, em que a dita sequência ' define as correntes fluindo através das bobinas do campo de seleção e/ou as bobinas do campo de condução e/ou bobinas do | campo de foco.

A sequência deve codificar o campo de | ] interesse mais de uma vez.

Ainda, as sequências devem preencher certos requisitos surgindo àa partir de uma resolução de demanda com a qual o objeto de interesse deve ser escaneado.

Existem diversas sequências concebíveis.

Em uma . primeira sequência, um primeiro campo de condução magnética mostrando uma primeira frequência do campo magnético e um - segundo campo de condução magnético mostrando uma segunda frequência do campo de condução são gerados sucessivamente, em que ambas as frequências do campo de condução diferem-se uma da outra.

Particularmente, a primeira frequência do campo de condução deve ser uma baixa frequência e a segunda frequência de condução deve ser uma alta frequência.

A primeira sequência consiste de duas subsequências diferindo em frequência, em que exceto ambas as subsequências são ; essencialmente idênticas. | Em uma segunda sequência um terceiro campo magnético é gerado, em que Oo terceiro campo de condução magnética mostra simultaneamente a primeira frequência do campo de condução (baixa frequência) e a segunda frequência de condução (alta frequência). Em uma terceira sequência o FFP é movido em uma ] direção ao longo da trajetória dimensional, em que a : trajetória dimensional é gerada por um campo de condução magnética sinusoidal. A amplitude da oscilação descrevendo o movimento do FFP dever ser maior que um único voxel contido no campo de interesse. O campo de interesse é dividido em uma pluralidade de voxels, em que os dados necessários para . adquirir a distribuição espacial das partículas magnéticas dentro do campo de interesse é adquirida através do ' escaneamento de cada voxel singular e através da montagem dos dados obtidos para cada voxel singular. Em relação ao voxel | : sendo arranjado no centro do campo de interesse, O FFP cruza este voxel com a velocidade máxima. Como um resultado, surgem - as altas frequências. Em contrapartida, para um voxel sendo arranjado no limite do campo de interesse, o FFP cruza tal | 20 voxel com uma velocidade sendo relativamente baixa. Como resultado, surgem baixas frequências. Portanto, com a geração | BR de um campo de condução magnética mostrando somente uma única reconstrução da frequência do campo de condução de um voxel | ' em diferentes frequências é possível. Para cumprir os requisitos da codificação do voxel em frequências diferentes, | a trajetória dimensional deve ser movida, para que, Por exemplo, o voxel sendo arranjado no centro do campo de interesse seja cruzado pelo FFP em uma velocidade máxima uma vez e em velocidade relativamente baixa na outra vez. Mover a trajetória dimensional é alcançado pela geração do campo de foco magnético apropriado.

Através da aplicação de uma das sequências descritas acima, os dados podem ser adquiridos necessários para determinar a distribuição espacial real e a distribuição espacial confusa. Para determinar a distribuição espacial real uma primeira parte dos dados adquiridos é usada, em que a primeira parte compreende aqueles dados correspondentes às baixas frequências do campo de condução. Desta forma, a . distribuição espacial real consiste de componentes de baixa frequência. Para determinar a distribuição espacial confusa | " uma segunda parte dos dados adquiridos é usada, em que a | segunda parte compreende aqueles dados correspondentes às altas frequências do campo de condução. Portanto, a distribuição espacial confusa consiste de componentes de alta 7 frequência. Resumindo, para adquirir a distribuição espacial real e para adquirir a distribuição espacial confusa cerca de ' metade dos dados adquiridos é usada para cada caso. Para conduzir às investigações anisotrópicas da quantidade eletromagnética a sequência deve ser designada de : forma que a magnetização das partículas magnéticas contidas . no objeto de interesse seja carregada se referindo a diferentes direções. Vantajosamente, o grupo de dados adquirido para a distribuição real de espaço, bem como O grupo de dados adquiridos para a distribuição espacial confusa deve conter para a maioria dos voxels no campo de interesse dados referentes a pelo menos duas direções . diferentes. Idealmente ambos os grupos de dados contem dados referentes a todas as três direções.

Adicionalmente através da modelagem da influência no campo de condução magnética causada pela mudança da magnetização das partículas magnéticas os resultados podem | ser melhorados.

A distribuição espacial real e a distribuição espacial confusa e, portanto a quantidade eletromagnética é reconstruída através da solução da seguinte equação

' , |vectM asperazo) = vectM nega, M= min (9) que significa uma norma, por exemplo, uma norma Euclidiana deve ser minimizada. A medida M representa OS dados medidos contidos nos sinais de detecção adquiridos com -— 5 os meios de recebimento. O M esperado representa os dados calculados, em que os dados calculados representam aqueles - dados medidos sendo esperados com base nas reflexões teóricas. O termo vec () representa um vetor. Para a distribuição espacial real, bem como para a distribuição espacial confusa a equação (9) tem que ser solucionada. . O M esperado pode ser calculado com base em VeCtM esperado) = Sreceor (VECTA), vectG),vec(H)) (10) ? isto pode ser feito usando um Maxwell-Solver e uma passagem de encaminhamento com base no vec(G).

O vec(G) é um modelo da resposta magnética das | partículas magnéticas dependendo dos campos magnéticos | . aplicados também referido como função do sistema. No caso da distorção do campo de condução magnética dever ser considerado, o vec(G) tem que ser determinado por um grupo de campos de condução magnética confusos, por exemplo, através da aplicação de uma interpolação adequada.

O vec(A) é um modelo descrevendo o escâner MPI e O . objeto de interesse. O vec(A) contem portanto um grupo de parâmetros de escâner MPI e um grupo de parâmetros do objeto.

Os parâmetros de escâner MPI são, por exemplo, a posição das bobinas, o número de bobinas ou rolamentos, quantidades descrevendo o comportamento ou propriedades do material magnético, etc. Os parâmetros do objeto são, por exemplo, a distribuição espacial das partículas magnéticas vecí(C), a | 30 condutividade elétrica vec(o) também referida como o(r) mostrando o comportamento anisotrópico e eventualmente uma |

| 48/49 | . | ' dependência na frequência da condutividade elétrica em formulação paramétrica.

O vec(H) representa o campo magnético resultante dentro do objeto de interesse, na verdade em relação às três direções no espaço (x, y, z) e para uma etapa de tempo ' arbitrário e para uma posição arbitrária dentro do objeto de | : interesse. | O vec(H) pode ser determinado usando a seguinte equação vectH) = fransmissas (VectA).vectS)) (11) | O Vec(S) representa a sequência que é a sucessão | ' das correntes fluindo através das bobinas do campo de seleção . e/ou as bobinas do campo de condução e/ou as bobinas do campo de foco.

A transmissão F é uma função mapeando vec (S) de sequência no campo magnético dentro do objeto de interesse.

Desta forma, a transmissão F é um Maxwell-Solver.

A ' transmissão F recebe a geometria do escâner MPI e a condutividade do objeto de interesse como variáveis de entrada.

A equação (9) é resolvida através do vec(a) ' variante, que significa a variação da condutividade do objeto de interesse e a distribuição espacial das partículas ' magnéticas.

Isto é feito através da aplicação de algoritmos iterativos comuns ou métodos, como por exemplo, gradiente | conjugado ou ART ou recozimento simulado, etc.

Os parâmetros do escâner MPI não são ou somente variado suavemente, porque não são determinados com antecedência através das medições de calibração.

O aparelho e o método correspondente conforme descrito acima, bem como o programa de computador relacionado não podem ser aplicados somente em áreas médicas.

Também

, podem ser aplicados em áreas não médicas, por exemplo, testes de material de sem contato, contanto que o material a ser testado seja adequado ao MPI.

Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e descrição anterior, tal ilustração ] e descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplares : e não restritivas; a invenção não é limitada as realizações reveladas.

Outras variações as realizações reveladas podem ser entendidas e efetuadas por técnicos no assunto na prática da invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações pendentes. . Nas reivindicações, a palavra “compreender” não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido “um” ' ou “uma” não exclui uma pluralidade.

Um único elemento ou outra unidade pode preencher as funções de diversos itens . citados nas reivindicações.

O mero fato de certas medidas serem citadas mutuamente em diferentes reivindicações : dependentes não indica que a combinação destas medidas não | possa ser usada como vantagem.

Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem ser construídos como limitativos ao escopo. | «

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. APARELHO PARA DETERMINAR PELO MENOS UMA QUANTIDADE . ELETROMAGNÉTICA, descrevendo uma propriedade eletromagnética de um objeto, em particular um corpo humano, em que o dito objeto contém partículas magnéticas, sendo O aparelho caracterizado por compreender: - meios de seleção compreendendo uma unidade (110) geradora do sinal do campo de seleção e elementos do campo de seleção (116) para gerar um campo de seleção magnética (50) tendo um padrão no espaço de sua força do campo magnético de forma que uma primeira subzona (52) tendo uma força de campo º magnético baixa e uma segunda subzona (54) tendo uma força de campo magnético mais alta são formadas em um campo de visão ' (28), - meios de condução compreendendo uma unidade (130) geradora do sinal do campo de condução e bobinas do campo de condução (136a, 136b, 136c) para mudar a posição no espaço de - duas subzonas (52, 54) no campo de visão (28) por meio de um campo de condução magnética de forma que a magnetização das partículas magnéticas contidas no dito objeto mudem de lugar, - meios de recebimento compreendendo pelo menos uma . unidade (140) receptora de sinal e pelo menos uma bobina de recebimento (148) para adquirir os sinais de detecção, cujos | . sinais de detecção dependem da magnetização no campo de visão | (28), cuja magnetização é influenciada pela mudança na posição no espaço da primeira e da segunda subzona (52, 54), - uma unidade (152) reconstrutora para reconstruir uma quantidade de distribuição de partícula descrevendo uma distribuição espacial das partículas magnéticas dentro de pelo menos uma parte do objeto dependendo dos sinais de detecção, - uma unidade (150) de controle para controlar a unidade de recebimento para adquirir um primeiro grupo de

2/5 | ' sinais de detecção correspondentes a uma primeira frequência do campo de condução e para adquirir um segundo grupo de sinais de detecção correspondentes a uma segunda frequência do campo de condução, em que a primeira e a segunda frequência do campo de condução se diferem uma da outra, e : para controlar a unidade (152) de reconstrução para reconstruir uma primeira quantidade de distribuição de partícula dependendo do primeiro grupo de sinais de detecção e para reconstruir uma segunda quantidade de distribuição de partícula dependendo do segundo grupo de sinais de detecção, em que a unidade (152) reconstrutora contém uma unidade (160) ] de determinação para determinar a quantidade eletromagnética l dependendo da primeira e da segunda quantidade — de ' distribuição de partícula.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a unidade (150) de controle é adaptada para controlar a unidade (130) geradora do sinal do campo de . condução para gerar um primeiro campo de condução magnética mostrando a primeira frequência do campo magnético e para | gerar um segundo campo de condução magnética mostrando a segunda frequência do campo de condução. .

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado em que a unidade (150) de controle é adaptada ' para controlar a unidade (130) geradora de sinal do campo de condução de forma que O primeiro e o segundo campo de condução magnético sejam gerados sucessivamente.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a unidade (150) de controle é adaptada para controlar a unidade (130) geradora do sinal do campo de condução para gerar um terceiro campo de condução magnética mostrando simultaneamente a primeira e a segunda frequência Í do campo de condução.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1,

R " O unEsaaaZ ii nAÃ) PY 22 > | 3/5 caracterizado em que a unidade (160) de determinação é adaptada para determinar a quantidade eletromagnética dependendo de um quociente formado com a primeira e a segunda quantidade de distribuição de partícula.

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 2, : caracterizado em que as duas subzonas (52, 54) tomam primeiras posições no espaço ao longo de uma primeira i trajetória correspondente a primeira frequência do campo de condução e a segunda posição no espaço ao longo da segunda trajetória correspondente a segunda frequência do campo de condução, em que a unidade (150) de controle é adaptada para º controlar a unidade (130) geradora do sinal do campo de | condução de forma que as primeiras posições e as segundas " posições correspondam substancialmente uma a outra.

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a unidade (160) de determinação é i adaptada para determinar uma quantidade real de força do | - campo magnético dependendo da primeira e da segunda quantidade de distribuição de partícula para determinar a quantidade eletromagnética.

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 7, i . caracterizado em que a unidade (160) de determinação é adaptada para determinar a quantidade real de força do campo . magnético dependendo de uma quantidade de referência da força do campo magnético. |

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a unidade (150) de controle é adaptada para controlar a unidade (130) geradora do sinal do campo de condução para variar a direção do campo de condução magnética.

10. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que O aparelho compreende ainda uma unidade (162) de armazenamento para armazenar um grupo de dados da ã Im .l ;:AN0“CO*O0 - N 9-2; . .,ºÔ aaa 2 12 52122) dô50 . . . aan aaa nn nn e 995))2>>" 4/5 | ] função do sistema do aparelho.

11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, | caracterizado em que a unidade (160) de determinação é adaptada para determinar uma quantidade de força do campo elétrico. | '

12. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, : caracterizado em que como a quantidade eletromagnética pelo 1 menos uma de uma quantidade de condutividade descrevendo uma ! distribuição de condutividade ao longo da parte do objeto, uma quantidade de permissividade descrevendo uma distribuição | de permissividade ao longo da parte do objeto e uma . quantidade de faixa de absorção específica descrevendo uma faixa de absorção de energia específica local ao longo da ' parte do objeto é determinada.

13. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a unidade (152) de reconstrução é | adaptada para transmitir a quantidade eletromagnética para um - computador (154) para exibir a distribuição espacial da | quantidade eletromagnética ao longo da parte do objeto em um monitor (156). |

14. MÉTODO PARA DETERMINAR PELO MENOS UMA . QUANTIDADE . ELETROMAGNÉTICA, descrevendo uma propriedade eletromagnética de um objeto, em particular um corpo humano, ' em que o dito objeto contém partículas magnéticas, cujo método caracterizado por compreender as etapas de: - gerar um campo de seleção magnética (50) tendo um padrão no espaço da sua força de campo magnético de forma que a primeira subzona (52) tendo uma força baixa de campo magnético e uma segunda subzona (54) tendo uma força mais alta de campo magnético são formadas em um campo de visão (28), - mudar a posição no espaço das duas subzonas (52, 54) no campo de visão (28) por meio de um campo de condução magnética de forma que a magnetização das partículas magnéticas contidas no dito objeto mude de local, - adquirir sinais de detecção, cujos sinais de detecção dependem da magnetização no campo de visão (28), cuja magnetização é influenciada pela mudança na posição no ' espaço da primeira e segunda subzona (52, 54), : - reconstruir uma quantidade de distribuição de partícula descrevendo uma distribuição espacial das partículas magnéticas dentro de pelo menos uma parte do objeto dependendo dos sinais de detecção, | - controlar a aquisição de um primeiro grupo dos | . sinais de detecção correspondentes a primeira frequência do | campo de condução e a aquisição de um segundo grupo de sinais : de detecção correspondentes a segunda frequência do campo de condução, em que a primeira e a segunda frequência do campo : de condução se diferem uma da outra, - controlar a reconstrução de uma primeira | . quantidade de distribuição de partícula dependendo de um primeiro grupo de sinais de detecção e a reconstrução de uma | segunda quantidade de distribuição de partícula dependendo de um segundo grupo de sinais de detecção, e - - determinar a quantidade eletromagnética dependendo da primeira e segunda quantidade de distribuição ' de partícula.

15. PROGRAMA DE COMPUTADOR, caracterizado por compreender meios de codificação para fazer com que O computador controle um aparelho conforme reivindicado na reivindicação 1 para desempenhar as etapas do método conforme reivindicado na reivindicação 14 em que O dito programa de computador é desempenhado no computador.