CN102497807B

CN102497807B - 用于测量检查对象的内压的设备

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Publication number: CN102497807B
Application number: CN201080040866.5A
Authority: CN
Inventors: B·格莱希; I·施马勒
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2030-08-17
Also published as: US20120165649A1; JP2013504359A; EP2477539B1; WO2011030249A1; CN102497807A; EP2477539A1; US9918655B2; JP5711746B2

Abstract

本发明涉及一种用于利用引入检查对象中的磁性压力测量装置(60、70)测量检查对象的内压，尤其是血管的内压的设备(100)，所述磁性压力测量装置(60、70)是可变形的、铁磁性、磁各向异性体，适于因压力而改变其物理性质，尤其是其形状，所述设备包括：磁场发生器件，其包括磁场信号发生器单元(130)和磁场线圈(136a、136b、136c)，所述磁场发生器件用于产生磁场以影响所述磁性压力测量装置(60、70)的磁化强度；接收器件，其包括至少一个信号接收单元(140)和至少一个接收线圈(148)，所述接收器件用于采集检测信号，所述检测信号取决于所述磁场引起的所述磁性压力测量装置的磁化强度的改变和所述检查对象的内压引起的所述磁性压力测量装置(60、70)的物理性质的改变；以及评估器件(153)，其用于评估所述磁性压力测量装置(60、70)的检测信号，以确定所述检查对象的内压。

Description

用于测量检查对象的内压的设备

技术领域

本发明涉及一种利用引入检查对象中的磁性压力测量装置测量检查对象的内压，尤其是血管中的内压的设备和方法，所述磁性压力测量装置是可变形的、铁磁性、磁各向异性体，适于因压力而改变其物理性质，尤其是其形状，。此外，本发明涉及用于这种设备中的这种磁性压力测量装置。此外，本发明涉及在计算机上实施所述方法和控制这种设备的计算机程序。

背景技术

血管的内压测量，尤其是肺动脉中的内压测量在现代医学中起到决定性作用。肺动脉的压力测量值是肺和心脏功能评估的重要量。肺动脉中的这种压力测量值用于诊断休克状态、原发性肺动脉高压症、肺栓子(embolus)或其他严重的左心室衰退。

令人遗憾的是，仅能够利用昂贵的导管过程来可靠地测量肺动脉压。在医学中，这种过程通常称为肺动脉导管插入术或称为Swan-Ganz导管。

根据这种过程，通过大静脉，常常是颈内静脉、锁骨下静脉或股静脉。从这一进入侧开始，引导其通过心脏的右心房、右心室，随后进入肺动脉中。标准的肺动脉导管有两个管腔，并且在其尖端装备有可膨胀的气囊，气囊便于通过血流将其放置到肺动脉中。气囊在膨胀时使导管“楔入”小的肺血管中。经过这样的楔入，导管能够提供心脏左心房中的压力测量值。

令人遗憾的是，由于其侵入式的复杂特性，这种过程并非毫无风险，并发症可能会威胁生命。它可能导致心律失常、肺动脉破裂、血栓形成、感染、气胸、流血和其他问题。因此很多医师会尽少地使用它。当然，知道其他间接方法，像动脉气体水平和超声波，以测量肺动脉中的压力，但它们仅仅给出了对疾病的有价值审视，而没有确定性的答案。至今仍未发现可靠的非侵入式方法。

磁性粒子成像(MPI)是一种新兴的医疗成像模态。第一个版本的MPI是二维的，因为它们产生二维图像。当前和将来的版本将是三维(3D)的。如果在针对单个3D图像的数据采集期间对象不显著改变，可以通过将3D图像的时间序列组合成电影来产生非静态对象的时间相关的图像或4D图像。

MPI是一种重建式成像方法，像计算断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)那样。因此，分两个步骤产生对象的感兴趣体积的MP图像。被称为数据采集的第一步骤是利用MPI扫描器执行的。MPI扫描器具有产生静态磁梯度场的器件，该静态磁梯度场称为“选择场”，其在扫描器的等中心处具有单个无场点(FFP)。此外，扫描器具有产生时间相关、空间上接近均匀的磁场的器件。实际上，这种场是通过将称为“驱动场”的以小振幅快速变化的场与称为“聚焦场”的以大振幅缓慢变化的场叠加而获得的。通过向静态选择场添加时间相关驱动场和聚焦场，可以在等中心周围的整个扫描体积内沿着预定FFP轨迹移动FFP。扫描器还具有一个或多个(例如三个)接收线圈的布置，并且能够记录这些线圈中感生出的任何电压。为了进行数据采集，将要成像的对象放置在扫描器中，使得对象的感兴趣体积被扫描器的视场包围，扫描器的视场是扫描体积的子集。

对象必须包含磁性纳米粒子；如果对象是动物或患者，在扫描之前和/或期间为动物或患者施用含这种粒子的造影剂。在数据采集期间，MPI扫描器沿着专门选择的轨迹引导FFP，该轨迹描绘出扫描体积，或至少描绘出视场。对象之内的磁性纳米粒子经受变化的磁场并通过改变其磁化强度(magnetization)来做出响应。纳米粒子变化的磁化强度在每个接收线圈中诱发时间相关的电压。在与接收线圈相关联的接收器中对这个电压进行采样。接收器输出的样本被记录并构成采集的数据。控制数据采集的细节的参数构成扫描规程。

产生图像的第二步骤中(称为图像重建)，从在第一步骤中采集的数据计算或重建图像。图像是离散的3D数据阵列，其表示视场中磁性纳米粒子的位置相关的浓度的采样近似。通常由执行适当计算机程序的计算机执行重建。计算机和计算机程序实现重建算法。重建算法基于数据采集的数学模型。像所有重建式成像方法那样，这种模型是一种作用于采集的数据的积分算子；重建算法尝试尽可能地消除该模型的作用。

这种MPI设备和方法有如下优势，即可以使用它们以非破坏性方式检查任意的检查对象，例如人体，而不会造成任何损伤，并具有高的空间分辨率，在接近检查对象的表面和远离其表面时都是如此。这样的布置和方法在如下文献中可大致了解并首次进行了描述：DE 10151778A1，以及Gleich，B.和Weizenecker，J.(2005)，“Tomographic imaging using the nonlinearresponse of magnetic particles”，Nature，vol.435，pp.1214-1217。这篇公开中描述的用于磁性粒子成像(MPI)的布置和方法利用了小磁性粒子的非线性磁化曲线。

从WO 2004/091408A2中已知一种利用上述MPI技术的设备和方法。其中描述的设备和方法尤其适于确定检查对象的机械和弹性参数并对检查对象成像。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于以非侵入方式测量检查对象的内压，尤其是血管的内压的改进的设备和方法，与现有技术中已知的方法相比，这种方法更准确、更容易应用并且不会给患者带来严重风险。

在本发明的第一方面中，提供了一种设备，包括：

-磁场发生器件，其包括磁场信号发生器单元和磁场线圈，所述磁场发生器件用于产生磁场以影响所述磁性压力测量装置的磁化强度，

-接收器件，其包括至少一个信号接收单元和至少一个接收线圈，所述接收器件用于采集取决于由所述磁场引起的所述磁性压力测量装置的磁化强度的改变和所述检查对象的内压引起的所述磁性压力测量装置的物理性质的改变的检测信号，以及

-评估器件，其用于评估所述磁性压力测量装置的检测信号，以确定所述检查对象的内压。

在本发明的另一方面中，提供了一种对应的方法。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于上述设备中的对应的磁性压力测量装置，其中所述磁性压力测量装置是可变形铁磁体，尤其是中空的、基本上椭球状或球状体。

在本发明的另一方面中，提供了一种计算机程序，其包括程序代码模块，当在计算机上执行所述计算机程序时，所述程序代码模块令所述计算机控制根据本发明的设备执行根据本发明的方法的步骤。

在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，所主张的方法、所主张的磁性压力测量装置和所主张的计算机程序与所主张并在从属权利要求中界定的设备具有相似和/或相同的优选实施例。

发明人认识到，可以使用提出的MPI技术克服已知肺压测量技术的主要局限，即使用导管的复杂、费时且侵入式的外科手术。因此，本发明的发明人发现了一种解决方案，将已知的MPI设备和方法的部分与已经引入感兴趣检查对象中的磁性压力测量装置一起使用。此外，增加接收器件，其适于采集检测信号，检测信号取决于由检查对象的内压引起的所述磁性压力测量装置的物理性质的改变。通过提供用于评估磁性压力测量装置的检测信号的评估器件，可以利用MPI以非侵入方式测量检查对象(肺动脉或其他血管)的内压。

换言之，向位于检查对象内部的内压测量装置施加磁场，一般为RF磁场。至少一个接收线圈适于采集受到磁性压力测量装置影响的检测信号。

可以将磁性压力测量装置设想成因为压力而改变其物理性质的铁磁小棒或小盘。如果向铁磁棒施加压力，例如肺动脉内压，该棒改变其物理性质，使得接收线圈采集到的检测信号也发生改变。检测信号的这些改变尤其取决于磁性压力测量装置的磁化强度的改变和磁性压力测量装置的物理性质的改变。使用评估器件，可以根据对检测信号的改变的评估推断出检查对象的内压。在磁场发生器件施加的信号是正弦信号的情况下，可以通过比较所施加和所接收信号的谐波来评估信号改变。

可以作为时间的函数观测内压，这样允许若干种分析方式。例如，压力受心脏动作的影响。两种典型且在医疗上相关的压力值称为收缩压(高压)和舒张压(低压)。所描述的本发明允许以精细的时间分辨率不仅在这两个特殊的心脏循环时刻确定压力，还在其间的所有时刻确定压力，从该压力可以推导出更多的医疗认知。

如果采用若干个磁性压力测量装置，则可以作为空间的函数来观测内压。通过这些方式，可以检查例如完整的收缩压是否到达身体所有位置(例如四肢)，或是否有灌注不足区域。此外，通过考虑所有这些点的时域压力演变，将可能确定收缩波到达能够确定压力波速度的位置的延迟。这给出了对于动脉质量，尤其是对于动脉的硬度以及可能发生的减小压力/速度/流量的阻塞的有价值认知。

此外，如在处置腹主动脉瘤时使用的那样，可以在例如血管内支架移植物内部和外部观测内压。在移植物内部，心脏循环期间的压力变化将表现出最大值(心缩期)和最小值(心舒期)。在位于旧有动脉瘤囊内部的移植物外部，只要没有内漏(endoleak)，压力变化就小得多。内漏是血管内修复之后在动脉瘤囊中的泄漏。这是这种修复之后的常见并发症之一。因此，需要在长时间内对支架移植物的常规控制。于是，所述方法允许对支架移植物进行快速、非侵入式和非辐射性的跟踪评估。此外，优选地，测量移动磁性压力测量装置通过检查对象的速度。例如，这能够利用用于在后继时刻定期的对检查对象进行定位的已知MPI技术来进行，从这种定位能够计算对象的速度。可以通过检查对象的MPI成像或连续定位进一步改善速度测量。

在测量速度的情况下，不仅可以测量检查对象的静态内压，而且可以测量冲击压力，其是静态压力(利用磁性压力测量装置测量的)和动态压力(从磁性压力测量装置的实测速度和检查对象中流体密度，例如对于人类患者而言的血液密度，导出的)之和。

不过，根据应用，并不始终以使磁性压力测量装置移动通过检查对象的方式向检查对象引入磁性压力测量装置，因为这是在使用快速团注时的情况，快速团注中磁性压力测量装置随着检查对象之内的血流自由移动。在其他应用中，也可以将磁性压力测量装置附着于独立的不可移动装置或附着在检查对象之内的固定位置。在这种情况下，不关心磁性压力测量装置的速度(其为零)。不过，在这种应用中，可能在更长时间内在特定固定位置测量检查对象中流体的压力(例如血压)以及速度(例如血流速度)。

根据优选实施例，接收器件适于采集检测信号，所述检测信号取决于磁性压力测量装置的形状改变。如果磁性压力测量装置由可变形材料制成，则磁性压力测量装置的形状会因为检查对象中诱发的压力而改变。可以对这种压力诱发的形状改变进行机械建模，从而通过比较信号应答与施加的信号，能够根据机械模型来计算压力。为了评估这种压力诱发的形状改变，即使对于小的压力改变，磁性压力测量装置的形状改变也应该相当高。那么，所施加和所检测信号之间的差异源于磁性压力测量装置磁各向异性的改变。

因此，根据另一优选实施例，希望评估器件适于评估磁性压力测量装置的形状改变引起的磁性压力测量装置的磁各向异性改变。这意味着，如果磁性压力测量装置例如具有椭球体形状，该装置变得更扁平，从而增大了磁各向异性。然后，各向异性的改变导致磁信号谐波的偏移，这是用于测量检查对象内压的可靠量。更确切地说，磁信号谐波的偏移是由磁性压力测量装置的磁化曲线(B-H曲线)的改变引起的，磁化曲线的改变是由装置的形状改变引起的。

因此，为了接收可靠的测量结果，希望磁性压力测量装置具有细长形状，因为对于细长形状而言退磁系数更小，所以B-H曲线更陡峭且磁性压力测量装置饱和得更快。在那种情况下，即使在小于3mT的较小场强下，也能够使磁性压力测量装置进入饱和状态。

此外，重要的是认为施加的磁场和磁性压力测量装置彼此具有恒定且已知的角度，因为对于各向异性的磁性压力测量装置而言，对于不同角度谐波不同(即，是角度相关的)。克服这个问题的第一种选择是施加静态磁场，使得磁性压力测量装置自动沿着场线在可能的最小退磁系数方向上排列。

另一种选择是沿所有空间方向评估检测信号，然后选择出现最陡峭B-H曲线的方向。在这种情况下，由磁场发生器件施加磁频率场，针对不同空间方向分别逐步测量检测信号和B-H曲线，直到针对多个空间方向测量B-H曲线为止。在下一步骤中，选择出现最陡峭B-H曲线的空间方向并评估对应的检测信号。当然，还可能在不同空间方向之间以适当方式内插实测数据，以便节省测量时间并能够更加准确地确定具有最陡峭B-H曲线的期望方向。

必须要指出，也能够组合上文所述用于确定具有最陡峭B-H曲线的方向的两种方式。例如，通过施加静态磁场，使得磁性压力测量装置自动沿着场线在可能的最小退磁系数的方向上自动排列，然后仍然针对类似于磁性压力测量装置排列所沿方向的多个空间方向测量B-H曲线。通过这种方式，可以进一步改进最令人满意的方向的确定。

根据另一优选实施例，评估器件适于评估由磁性压力测量装置的形状改变导致的所述磁性压力测量装置的磁共振改变。在本实施例中，施加的磁场激励磁性压力测量装置，迫使该装置进行机械振荡。因此磁性压力测量装置发生振荡，使得其形状由于磁激励而随着时间连续被压缩和释放。由于压力诱发(例如由肺动脉内压导致)的形状改变，发生磁性压力测量装置的振荡的共振频率的偏移。类似于上述实施例，共振频率的这种偏移对接收器件采集的检测信号有影响。因此，可以通过利用评估器件评估检测信号的改变来确定检查对象的内压。

为了改善测量质量，更优选地，评估器件适于通过将采集的检测信号与已知的参考信号进行比较来确定检查对象的内压。由于磁性压力测量装置的制造公差的原因，将采集的检测信号与已知参考信号进行比较是尤其重要的。为了接收可靠的参考信号，事先针对不同的已知温度和压力评估磁性压力测量装置的检测信号。通过这种方式，可以事先校准根据本发明的设备并根据这些参考测量准确地确定压力对检测信号的影响。

根据本发明的一个优选实施例，该设备还选择器件，选择器件包括选择场信号发生器单元和选择场元件，用于产生具有磁场强度的空间图案的磁选择场，使得在视场中形成具有低磁场强度的第一子区和具有较高磁场强度的第二子区，其中在所述第一子区中所述磁性压力测量装置的磁化强度不饱和，而在所述第二子区中所述磁性压力测量装置的磁化强度饱和。根据在检查对象内对磁性粒子成像的MPI原理可知道这样的选择器件，例如，在上述文献中描述了选择器件。磁选择场一般是磁梯度场。它在产生选择场的线圈对(选择场元件)的一个轴(例如水平轴)的方向上具有基本恒定的梯度，在这个轴上的等中心处达到值0(或几乎为0)。从这个无场点(FFP)开始，随着距FFP的距离增加，磁选择场的场强在全部三个空间方向上都增大。由于选择场的磁场强度在FFP(第二子区中)外部强到足以使磁性压力测量装置的磁性材料保持在饱和状态，所以在装置位于FFP外部时，磁性压力测量装置的磁化强度不会被磁场发生器件改变或影响。如果使用超过一个磁性压力测量装置，根据本发明这尤其有利，因为仅位于FFP中或附近的磁性压力测量装置对检测信号有贡献，而位于FFP外部的所有其他装置都对检测信号没有贡献。使用很多装置进行测量的情况非常现实，因为装置未必在适当的时间在期望的位置(心房、心室、动脉之内)，所以可能需要若干装置进行一次压力测量评估。在将超过一个磁性压力测量装置附着于一个或多个独立的不可移动的装置的情况下，优选逐个确定若干磁性压力测量装置的不同位置处的压力。

此外，对于去除损害检测信号质量的其他磁污染，磁选择场可能是有利的。

选择器件的另一个主要优点是能够使用磁选择场线圈移动磁性压力测量装置通过检查对象。例如，如果磁性压力测量装置位于肺动脉中，能够将FFP设置到该装置不会通过的点。在这种情况下始终主动将该装置从FFP拉开，使得即使磁性压力测量装置受肺动脉中的血流推动，它也不能通过FFP。如果应当在肺动脉的特定区域中测量内压，尤其期望这样，因为该装置然后保持在该区域中，不会由于血流而被输送到该区域之外。

根据本发明的另一实施例，优选地，磁场发生器件还适于利用磁驱动场改变两个子区在视场中的空间位置，使得磁性压力测量装置的磁化强度发生局部变化。通常通过叠加到视场中的选择场上的磁驱动场分别进行FFP和两个子区的这种移动。因此能够沿着预定轨迹移动FFP，用于已知的MPI扫描，或者用于沿着预定路径移动磁性压力测量装置(根据本发明这是尤其有利)。驱动场线圈能够以移动磁性压力测量装置所需的充分高速度并以充分大场强在各个方向上产生充分均匀的场。因此，使用这些驱动场线圈提供了高灵活性，因为能够在任何方向上产生磁场。

根据本发明的另一优选实施例，该设备包括聚焦器件，聚焦器件包括聚焦场信号发生器单元和聚焦场线圈，用于利用磁聚焦场改变视场的空间位置。这样的聚焦场与用于影响磁性压力测量装置的磁化强度的磁场具有相同或类似空间分布。该聚焦场基本用于移动视场的空间位置。这尤其必要，因为视场具有非常有限的尺寸，使得如果需要在检查对象(患者)之内的较长距离上移动磁性压力测量装置，聚焦场需要改变视场的空间位置以便沿预定路径主动移动和跟踪装置。

与用于影响磁性压力测量装置的磁化强度的磁场线圈相同或甚至更好，能够将磁聚焦场线圈用于移动磁性压力测量装置。这些线圈能够以移动磁性压力测量装置所需的充分高速度并以充分大的场强在各个方向上产生充分均匀的场。因此，使用这些聚焦场线圈提供了高灵活性，因为能够在任何方向上产生磁场。

根据本发明的又一优选实施例，该设备包括控制器件，用于控制所述信号发生器单元以产生并提供控制电流给相应场线圈，从而产生适当的磁场，用于在移动命令指示的方向上移动所述磁性压力测量装置通过所述检查对象和/或用于将所述磁性压力测量装置保持在恒定位置，尤其是利用基于实时定位的反馈机制来进行所述移动和保持。与已知的向肺动脉中引入导管的肺动脉导管插入术相反，提出的MPI设备允许沿着任何期望的移动路径移动磁性压力测量装置通过检查对象，无需在复杂的手术介入中插入导管。因此极大方便了规划过程，且显著提高了放置磁性压力测量装置的精确度。此外，压力测量的执行能够比使用肺动脉导管插入术快得多，因为控制器件适于非常快地改变磁场，使得能够在非常短时间内移动磁性压力测量装置通过检查对象并放在期望位置。引入控制器件来移动磁性压力测量装置通过检查对象的另一个主要优点是，由于其非侵入式特性，能够多次重复测量而不会给患者带来风险。

优选地，提供了用于向控制单元输入这种移动命令的接口。这样的接口可以是用户接口，例如键盘、指示器、计算机鼠标或操纵杆，或用于连接到另一设备的接口，例如计算机上的导航单元或导航工具，例如，在其上利用例如用诸如MR或CT的另一种成像模态获得的患者图像数据来规划磁性压力测量装置的移动。然后为控制单元提供移动命令并且控制单元将它们“翻译”成针对相应信号发生器的控制信号，从而将产生适当的磁场。

引入控制器件来移动磁性压力测量装置的另一个优点在于，与已知的肺动脉导管插入术相比，即使在将磁性压力测量装置置于动脉中错误位置的情况下，也容易利用根据本发明的设备内的磁场容易地对位置进行校正。因此，考虑到安全的原因，应用根据本发明的设备要可靠和安全得多，因为磁性压力测量装置还能够不损害患者的组织或被无意中放在心脏或肺的要害部位。

在实践中，通常在根据本发明的应用之前静脉内注射该装置。之后，它被血流驱动而流动或主动移动通过右心室并从那里到达肺动脉。在肺的毛细血管中，装置通常被卡住。然后，如果装置被卡住，它就失去其功能，因为装置不能响应于肺动脉的压力分别被压缩和膨胀。如果要在这种状况下采集检测信号，压力测量会失败，而不能确定肺动脉的正确压力。因此，根据上述实施例，其主要优点在于，控制器件适于产生并提供控制电流给相应场线圈，以产生适当的磁场，用于移动磁性压力测量装置和/或将该装置保持在恒定位置。利用这种技术，可以将该装置从其在肺毛细血管之内被卡住的位置拉开，使得肺压力再次可以自由影响该装置的形状。然后能够在装置与血流一起自由移动通过肺时采集检测信号，或者可以产生适当磁场，用于将磁性压力测量装置保持在恒定位置，在该位置装置能够自由移动。

根据本发明的又一优选实施例，该设备包括处理器件，处理器件用于处理在施加适当磁场时采集的检测信号，以在检查对象之内定位磁性压力测量装置并从经处理的检测信号确定检查对象之内磁性压力测量装置的空间位置。如果对磁性压力测量装置的定位和可视化特别感兴趣，这些处理器件尤其合乎需要。在MPI技术中，然后，能够在装置移动通过检查对象期间(在移动通过动脉或静脉期间)对装置进行可视化。尤其有利的是，由此可以交替地，甚至几乎同时移动和定位该装置而无需额外设备，例如用于定位的额外硬件，例如摄像机系统或x射线系统。这意味着，控制单元然后产生对信号发生器单元的控制命令，以产生控制电流并向相应场线圈提供该控制电流，从而产生用于对该装置成像的适当磁场。

这是尤其有利的，因为它使得根据本发明的设备无需利用另一种成像模态，例如x射线或CT，就能够在装置移动通过检查对象期间容易地核查其正确的移动和位置。由于不需要x射线或CT，所以也减少了患者的x射线剂量，此外这项成像功能不需要额外的硬件。

由于可以由接收器件非常准确地检测并采集信号，所以能够可靠地定位磁性压力测量装置并且如有必要，能够容易地核查和校正所限定的位置。

根据本发明的又一优选实施例，将磁性压力测量装置附着于固定装置或集成于固定装置中，固定装置尤其是支架、支架移植物或Guglielmi可拆卸线圈，其中将固定装置放在检查对象内的固定位置。对于以非侵入式、低成本方式评估诸如再狭窄(restenosis)、腹主动脉瘤(AAA)或内漏的现象而言，本实施例尤其有利。

可以将再狭窄定义为管腔周长减少50％或更多。再狭窄常常发生在支架放置之后，不仅在裸露金属支架的情况下而且在药物洗提的支架情况下都会出现。支架是插入身体中自然通道/管道中的人工管，以防止或抵抗疾病诱发的局域化流动受限。迄今为止，评估再狭窄的严重性是通过管腔成像，尤其是使用CT或MR成像技术进行的。在大多数情况下，迄今为止，将导管插入血管中来测量支架两侧的压降。不过，在经皮腔内冠状动脉成形术(PTCA)期间在导管已经在身体中时使用这样的技术。比较支架放置手术之前和之后的压力能够评估手术是否成功。不过，迄今为止没有简单的低成本解决方案来通过常规控制评估再狭窄，以追踪手术情况。

可以利用本文提供的新技术研究的其他现象是腹主动脉瘤(AAA)。AAA是腹主动脉的球囊隆起，是一种影响全世界三百万人的病症。由于血管壁逐渐弱化，AAA逐渐隆起，如果任由其发展，膨大能够导致主动脉破裂，对于近80％的病例而言这是致命的。如果动脉瘤的直径超过5.0cm，表明需要手术介入，主要是开腹手术形式的手术介入。近年来，插入血管内支架移植物的侵入性较小的过程变得更加流行。尽管有这样的进展，但进行该过程的患者中40-50％的会发展出严重的并发症，其中动脉瘤囊未完全隔离，导致复发囊增压(内部张力)和/或内漏。因此，迄今为止手术后监测仍然是至关紧要的，因此，FDA要求对进行过该过程的患者进行频繁的监测(当前由CT血管造影术扫描进行)。当前，进行过血管内动脉瘤修复的所有患者都必须终生进行定期成像以评估支架移植物的情况。

利用所提出的用于测量检查对象内压的设备，现在能够以非侵入式方式解决上述医疗问题。根据上述实施例，将磁性压力测量装置附着于固定装置或集成在固定装置中，其中固定装置放在检查对象内的固定位置。可能的应用是将磁性压力测量装置附着到插入患者动脉中的支架或支架移植物。要认识到，在若干应用中，将超过一个磁性压力测量装置附着到所使用的固定装置上也是有用的。对于支架或支架移植物而言，例如，能够在支架或支架移植物的每个侧面和中间部分附着若干个磁性压力测量装置。这使得能够以上述方式利用MPI技术测量支架或支架移植物之前、之中、之后以及外部的压力。还可能将磁性压力测量装置集成到Gugliemi可拆卸线圈中。

与上述侵入式技术相反，这使得能够非侵入式地监测压力，例如动脉瘤囊内的压力。此外，这种方式成本不大，对患者而言更舒适。

如上所述，对于磁性压力测量装置自身而言，尤其优选地，它由可变形铁磁体，尤其是中空的、基本上椭球状或球状体制成。磁性压力测量装置例如能够由铁壳制成，在其内核抽空或填充气体，其中气体优选在测量条件下接近凝结点。

通过这种气体填充，磁性压力测量装置更加可以变形，使得能够检测到非常小的压力变化。至于装置的尺寸，在示范性实施例中，尤其希望尺寸为大约50μm(或更一般地，10和100μm之间)的装置。必须要指出，椭球或球状形状的磁性压力测量装置是有利的，但并非必需的。磁性压力测量装置也可以由两个半壳制成，二者经由半壳之间的小板彼此附着。

如上所述，根据本发明的实施例，尤其希望所述装置是磁各向不同性(unisotropic)的。希望通过装置的细长形状实现这些各向不同性特征，从而将退磁系数保持尽可能小，使B-H曲线尽可能陡峭。

根据本发明的一个实施例，磁性压力测量装置还包括保护外壳，使得磁性压力测量装置在这个保护外壳内自由改变其形状。如上所述，如果装置卡在肺毛细血管中，在装备了这种保护外壳的情况下，它仍然不会失去其功能。即使整个元件(包括保护外壳的装置)然后被卡住，磁性压力测量装置仍然能够在这种保护外壳内自由改变其形状，使得即使在装置被卡住时仍然能够在测量期间采集正确的检测信号。因此，在这一实施例中，不再需要如上文所述的利用适当磁场将装置从其被卡住位置拉出的特殊技术。

附图说明

本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例变得显而易见并参考其加以阐述。在以下附图中：

图1示出了MPI设备的第一实施例；

图2示出了图1所示设备产生的选择场图案的示例；

图3示出了MPI设备的第二实施例；

图4示出了根据本发明的MPI设备的第一实施例的方框图；

图5示出了根据本发明的MPI设备的第二实施例的方框图；

图6示出了根据本发明的磁性压力测量装置的第一实施例；以及

图7示出了根据本发明的磁性压力测量装置的第二实施例；

图8A-8C以示意和简化方式示出了测量过程的第一实施例；

图9A-9C以示意和简化方式示出了测量过程的第二实施例；

图10A和10B以示意和简化方式示出了测量过程的第三实施例；以及

图11A和11B在示意侧视图和截面图中示出了附着于插入动脉中的支架的根据本发明的磁性压力测量装置。

具体实施方式

在解释本发明的细节之前，应当参考图1到图4详细解释磁性粒子成像的基本知识。具体而言，将描述用于医学诊断的MPI扫描器的两个实施例。还给出了数据采集的非正式描述。将指出两个实施例之间的相似性和差异。

图1中所示的MPI扫描器的第一实施例10具有三个突出的共轴平行环形线圈对12、14、16，每一对如图1中所示那样布置。这些线圈对12、14、16用于产生选择场以及驱动场和聚焦场。这三个线圈对12、14、16的轴18、20、22相互正交，并且在单个点处相交，该点被指定为MPI扫描器10的等中心24。此外，这些轴18、20、22用作设在等中心24的3D笛卡尔x-y-z坐标系的轴。垂直轴20被命名为y轴，因此x和z轴是水平的。线圈对12、14、16也以其轴命名。例如，y线圈对14是由扫描器顶部和底部的线圈形成的。此外，具有正(负)y坐标的线圈被称为y⁺线圈(y^-线圈)，其余线圈类似。更方便地，坐标轴和线圈应该被标记为x₁、x₂和x₃，而不是x、y和z。

可以将扫描器10设置成引导预定的、时间相关的电流通过这些线圈12、14、16中的每一个并沿任一方向通过。如果在沿线圈的轴观看时电流绕该线圈沿顺时针方向流动，将认为电流是正的，否则是负的。为了产生静态选择场，使恒定的正电流I^S流经z⁺线圈，使电流-I^S流经z^-线圈。这样，z线圈对16充当反平行环形线圈对。

这里应当指出，这一实施例中的轴布置和赋予轴的命名仅仅为范例，在其他实施例中也可能不同。例如，在实际实施例中，常常把垂直轴视为z轴而不是像本实施例中那样视为y轴。不过，这一般不会改变装置的功能和运行以及本发明的效果。

磁选择场在图2中由场线50所代表，磁选择场通常是磁梯度场。该场在产生选择场的z线圈对16的z轴22的方向上(例如，水平的)具有大体上恒定的梯度并且在这个轴22上的等中心24处达到零值。从这个无场点(在图2中未被单独示出)开始，磁选择场50的场强在全部三个空间方向上随着从该无场点的距离的增加而增加。在由绕等中心24的虚线表示的第一个子区或区域52中场强太小以致存在于该第一子区52中粒子的磁化强度是不饱和的，而存在于第二子区54(在区域52之外)中的粒子的磁化强度是在饱和状态中的。优选地，扫描器的视场28的无场点或第一子区52是空间连贯的区域；该区域也可能是点状区域、线状或者平面状区域。在第二子区54中(即在第一子区52外部的扫描器视场28的剩余部分中)，选择场的磁场强度足够强以保持磁性粒子在饱和状态中。

通过改变两个子区52、54在视场28内的位置，视场28中的(总体)磁化强度发生改变。通过测量视场28中的磁化强度或受磁化强度影响的物理参数，可以获得关于视场28中的磁性粒子的空间分布的信息。为了改变两个子区52、54在视场28中的相对空间位置，在视场28或至少视场28的一部分中向选择场50叠加其他磁场，即磁驱动场以及必要情况下的磁聚焦场。

为了产生驱动场，使时间相关电流I^D ₁流经两个x线圈12，使时间相关电流I^D ₂流经两个y线圈14，并且使时间相关电流I^D ₃流经两个z线圈16。由此，三个线圈对的每个都充当平行环形线圈对。类似地，为了产生聚焦场，使时间相关电流I^F ₁流经两个x线圈12，使电流I^F ₂流经两个y线圈14，并且使电流I^F ₃流经两个z线圈16。

应当指出，z线圈对16是特殊的：其不仅产生驱动场和聚焦场的其份额，而且产生选择场。流经z^±线圈的电流为I^D ₃+I^F ₃+I^S。流经其余两个线圈对12、14的电流为I^D _k+I^F _k，k＝1、2。因为它们的几何结构和对称性，三个线圈对12、14、16良好解耦。这是所希望的。

由反平行环形线圈对产生的选择场关于z轴是旋转对称的，并且在等中心24周围的相当大的体积中，选择场的z分量在z上接近线性并独立于x和y。具体而言，选择场在等中心处具有单个无场点(FFP)。相反，由平行环形线圈对产生的对驱动场和聚焦场的贡献在等中心24周围的相当大的体积中是空间上接近均匀的并平行于相应线圈对的轴。由全部三个平行环形线圈对联合产生的驱动场和聚焦场在空间上接近均匀，并且可以被赋予任何方向和强度，直到某一最大强度。驱动场和聚焦场也是时间相关的。聚焦场和驱动场之间的差异在于，聚焦场在时间上缓慢变化且具有大振幅，而驱动场快速变化且具有小振幅。以不同方式处理这些场有着物理和生物医学方面的理由。具有大振幅的快速变化的场会难以产生且对患者是危险的。

在实际的实施例中，可以将FFP视为数学意义上的点，在此处假设磁场为零。磁场强度随着与FFP的距离增大而增大，其中对于不同方向增长率可能不同(例如，取决于装置的具体布局)。只要磁场强度低于使磁性粒子进入饱和状态所需的场强，粒子就对由装置测量的信号的信号产生有主动贡献；否则，粒子饱和，不产生任何信号。

MPI扫描器的实施例10具有至少额外一对、优选额外三对的平行环形线圈，同样沿着x、y和z轴取向。这些线圈在图1中未示出，他们用作接收线圈。如用于驱动场和聚焦场的线圈对12、14、16那样，由流经这些接收线圈对之一的恒定电流产生的磁场在视场内是空间上接近均匀的并平行于相应线圈对的轴。接收线圈应当是良好解耦的。在接收线圈中感生的时间相关电压被附接到这个线圈的接收器所放大和采样。更确切地说，为了应对这个信号的巨大动态范围，接收器对接收的信号和参考信号之间的差异进行采样。从DC直到预期信号水平降到噪声水平之下的点，接收器的传递函数都是非零的。

图1所示的MPI扫描器的实施例10具有沿z轴22，即沿选择场的轴的圆柱形膛26。所有线圈都位于这个膛26之外。为了进行数据采集，将要成像(或处置)的患者(或检查对象)放在膛26中，使得患者的感兴趣体积，即应当成像(或处置)的患者(或检查对象)的体积，被扫描器的视场28(扫描器能够对其内含物成像的扫描器体积)包围。患者(或检查对象)例如放在患者台上。视场28在几何上是简单的、膛26内部的等中心体积，例如立方体、球或圆柱。图1中示出了立方体视场28。

第一子区52的尺寸一方面取决于磁选择场的梯度的强度，另一方面取决于饱和所需的磁场的场强。为了使磁性粒子在80A/m的磁场强度和总计50×10³A/m²的磁选择场的场强的梯度(在给定空间方向上)下充分饱和，其中的粒子磁化强度不饱和的第一子区52具有大约1mm的尺度(在给定空间方向上)。

患者的感兴趣体积应当包含磁性纳米粒子。尤其是在例如肿瘤的治疗和/或诊断性处置之前，例如，利用注射到患者(检查对象)体内或以其他方式施用(例如口服)给患者的含磁性粒子的液体，将磁性粒子放置在感兴趣体积中。

磁性粒子的实施例例如包括：例如玻璃的球形基质，其具备厚度例如为5nm且由例如铁镍合金(例如坡莫合金)构成的软磁层。例如，可以利用涂层覆盖这一层，涂层保护粒子不受化学和/或物理侵蚀性环境——例如酸的影响。使这种粒子的磁化强度饱和所需的磁选择场50的磁场强度取决于各种参数，例如粒子的直径、为磁性层使用的磁性材料和其他参数。

在例如直径为10μm的情况下，会需要大约800A/m的磁场(大致对应于1mT的通量密度)，而对于100μm的直径，80A/m的磁场就足够了。选择具有更低饱和磁化强度的材料的涂层或减小该层的厚度，以获得更小的值。一般能够使用的是可以在市场上获得的商标名称为Resovist的磁性粒子。

在实践中，常常使用市场上可买到的商标名为Resovist的磁性粒子(或类似磁性粒子)，其具有磁性材料的核心或形成为整块球体且直径在纳米量级的范围内，例如40nm或60nm。

对于一般可用磁性粒子和粒子组成的更多细节，在此援引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的对应部分，在此通过引用将其并入。在这些文献中，一般还可以找到MPI方法的更多细节。

数据采集开始于时间t_s，结束于时间t_e。在数据采集期间，x、y和z线圈对12、14、16产生位置和时间相关的磁场，即施加场。这是通过引导适当电流通过线圈实现的。实际上，驱动场和聚焦场到处推动选择场，使得FFP沿着描绘出扫描体积的预选FFP轨迹移动，扫描体积是视场的超集。施加场对患者体内的磁性纳米粒子进行取向。在施加场变化时，所得的磁化强度也改变，尽管其对施加场的响应是非线性的。变化的施加场和变化的磁化强度之和沿着x_k轴诱发跨接收线圈对的端子的时间相关的电压V_k。关联的接收器将这个电压转换成信号S_k(t)，接收器对其采样并输出。

在与磁驱动场变化的频带不同的另一频带(偏移到更高频率)中从位于第一子区52中的磁性粒子接收或检测信号是有优势的。这是可能的，因为：由于因磁化特性的非线性引起的扫描器的视场28中的磁性粒子的磁化强度改变，所以出现了磁驱动场频率的较高谐波的频率分量。。

像在图1中所示出的第一实施例10中那样，在图3中所示出的MPI扫描器的第二实施例30具有三个环形且相互正交的线圈对32、34、36，但是这些线圈对32、34、36仅仅产生选择场和聚焦场。也产生选择场的z线圈36用铁磁性材料37填充。垂直地取向该实施例30的z轴42，同时水平地取向x和y轴38、40。扫描器的膛46是与x轴38平行的，因此，其垂直于选择场的轴42。由螺线管(未示出)沿x轴38并且由鞍形线圈对(未示出)沿着两个剩余轴40、42产生驱动场。这些线圈被缠绕在形成膛的管道周围。驱动场线圈也用作接收线圈。由接收线圈取得的信号被发送通过高通滤波器，该高通滤波器抑制由施加场带来的贡献。

给出这种实施例的一些典型参数：选择场的z梯度G具有强度G/μ₀＝2.5T/m，其中μ₀为真空磁导率。产生的选择场或者随时间根本不变化，或者变化相当缓慢，优选介于大致1Hz和大致100Hz之间。驱动场的时间频率谱集中于25kHz附近的窄带中(直到大致150kHz)。所接收信号的有用频率谱位于50kHz和1MHz之间(最后直到大致15MHz)。膛具有120mm的直径。配合到膛46中的最大立方体28具有的边长。

如以上实施例中所示，可以由相同线圈对的线圈并通过为这些线圈提供适当产生的电流来产生各种磁场。不过，且尤其是为了以更高信噪比解释信号，当通过分离的线圈对产生时间上恒定(或准恒定)的选择场和时间上可变的驱动场和聚焦场时，可能是有优势的。通常，可以将亥姆霍兹型线圈对用于这些线圈，它们例如一般是从具有开放磁体的磁共振设备(开放MRI)领域已知的，在该磁共振设备中射频(RF)线圈位于感兴趣区域上方和下方，所述RF线圈对能够产生时间上可变的磁场。因此，在此不必再详述这种线圈的构造。

在用于产生选择场的替代实施例中，可以使用永久磁体(未示出)。在这种(相对的)永久磁体(未示出)的两个极之间的空间中，形成有类似于图2所示的磁场的磁场，亦即，在相对的磁极具有相同极性时产生的磁场。在另一替代实施例中，可以通过混合至少一个永久磁体和至少一个线圈来产生选择场。

图4和5示出了根据本发明第一和第二实施例的MPI设备10的总体方框图。除非另作说明，上文解释的磁性粒子成像的一般原理对于本实施例也是有效且适用的。例如，在根据本发明的第一实施例中不包括选择、聚焦和处理器件(参见图4)，这些对于根据本发明的设备而言并未必要的。因此，根据本发明第一实施例的设备既不利用这些器件主动移动磁性压力测量装置60、70(参见图6和7)，也不使用MPI成像技术。与此相反，本发明的第二实施例(图5中所示)包括所有上述器件：选择器件、聚焦器件和处理器件。

图4中所示设备的第一实施例的主要元件是磁场发生器件130、136，接收器件140、148以及评估器件153。在下文中将在MPI模式下解释这些器件的功能。

为了产生磁场以影响磁性压力测量装置60、70的磁化强度，设备100包括磁场发生器件，其自身包括磁场线圈的子集，优选是三对136a、136b、136c相对布置的磁线圈元件。这些磁场线圈136a、136b、136c由磁场信号发生器单元130控制，磁场信号发生器单元130优选包括针对所述集合的磁场线圈136a、136b、136c的每个线圈元件(或至少每对线圈元件)的独立磁场信号发生子单元。所述磁场信号发生器单元130包括磁场电流源132(优选包括电流放大器)和滤波器单元134，用于向相应磁场线圈136a、136b、136c提供磁场电流。磁场电流源132适于产生AC电流，并且也受到控制单元150的控制。

如前所述，上述磁场发生器件适于产生磁场以便影响磁性压力测量装置60、70的磁化强度。为了采集由所诱发的磁性压力测量装置60、70的磁化强度的改变引起的检测信号，根据本发明的第一实施例进一步提供接收器件148。这些检测信号进一步取决于检查对象内压引起的磁性压力测量装置60、70的物理性质的改变。

根据本发明，物理性质的这些改变基本表示由于检查对象之内诱发的压力而发生的磁性压力测量装置60、70形状的改变。换言之，这意味着，由于磁性压力测量装置60、70的可变形特性的原因，磁性压力测量装置60、70的磁化曲线(B-H曲线)因压力而改变，这对采集的检测信号有影响。具体而言，如果装置60、70被压缩，因此延长，则退磁系数减小，由此B-H曲线的陡峭性增大。

在下文中，将详细解释根据本发明的接收器件148的特殊布置和信号检测。

除接收器件148之外，信号检测还受到信号接收单元140的支持，信号接收单元140接收所述接收器件148检测的信号。所述信号接收单元140包括用于过滤接收到的检测信号的滤波器单元142。这种滤波的目的是将实测值与其他干扰信号分开。为此目的，可以设计滤波器单元142，例如使得时间频率小于操作接收器件148的时间频率或高于这些时间频率的信号不通过滤波器单元142。然后通过放大器单元144向模拟/数字转换器146(ADC)发送这些信号。最后将ADC 146产生的数字化信号送往评估器件153，评估器件评估检测信号以确定检查对象的内压。

这些评估器件153评估由磁性压力测量装置60、70的压力诱发的形状改变引起的该装置60、70的磁各向异性的改变。由此可以利用例如磁性压力测量装置60、70的机械模型确定检查对象的内压。在实践中，进一步将采集的检测信号与已知参考信号比较，这改善了内压测量值的确定质量。为了采集这样的参考信号，在施加如上述那样的磁场时，针对不同温度和压力测量装置60、70的B-H曲线。通过这种方式，能够可靠地校准磁性压力测量装置60、70。

此外，从图4能够看出，根据本发明的第一实施例提供了控制单元150，其适于控制信号发生器单元130以产生并提供控制电流给相应场线圈，从而产生上述磁场，用于影响磁性压力测量装置60、70的磁化强度。由于为了评估和确定压力，需要知道磁场的特性，尤其是所施加磁场的频率，控制单元150还连接到评估器件153。

图5示出了根据本发明的MPI设备第二实施例的方框图。与第一实施例相比，这一设备100进一步被扩展，并且包括如图1和3的示范性实施例中所示的各种额外MPI器件。例如，额外提供了磁性选择器件、聚焦器件和处理器件154。因此，根据本发明第二实施例的设备100还能够在一次测量之内使用超过一个磁性压力测量装置60、70，并能够对装置60、70进行主动移动、跟踪和成像，与第一实施例相比，这代表了另一显著改进。

为了产生上述磁梯度选择场，提供选择器件，其包括一组选择场(SF)线圈116，优选包括至少一对线圈元件。选择器件还包括选择场信号发生器单元110。优选地，为所述组选择场线圈116的每个线圈元件(或每对线圈元件)提供独立的发生器子单元。所述选择场信号发生器单元110包括可控的选择场电流源112(一般包括放大器)和滤波器单元114，为相应部分的场线圈元件提供选择场电流，以逐个设置选择场在期望方向上的梯度强度。优选地，提供直流电流。如果将选择场线圈元件116布置为相对的线圈，例如在视场28的相对侧上，优选使相对线圈的选择场电流取向在相反方向上。选择场信号发生器单元110由控制单元150控制，使得选择场所有空间部分的场强之和以及梯度强度之和维持在预定水平。

选择场是尤其有利的，因为如果使用更大数量的装置，可以将选择场用于聚焦在一个期望的磁性压力测量装置60、70上。在这种情况下，仅位于选择场的FFP处的装置60、70对检测信号有贡献，因为位于FFP之外的所有其他装置60、70都保持在饱和状态下。此外，利用选择场能够抑制其他磁污染的影响。磁选择场的另一主要优点是能够将其用作磁性压力测量装置60、70的屏障，使得装置60、70不能通过特定位置。例如，如果在血管中测量压力，能够将FFP设置于血管之内检查区域的一端。然后，装置60、70始终被血流向这个点驱动，但由于磁选择场的梯度特性，始终会对抗血流将装置60、70从FFP拉回来，使得装置60、70不会离开检查区域且不会随着血流被输运得更远。

如上已述，根据本发明的第二实施例的设备100还包括聚焦器件。这些聚焦器件包括一组聚焦场(FF)线圈，优选为三对126a、126b、126c相对布置的聚焦场线圈元件。通常，设置磁聚焦场用于改变视场28的空间位置。聚焦场线圈由聚焦场信号发生器单元120控制，优选包括针对所述组聚焦场线圈的每个线圈元件(或至少每对线圈元件)的独立聚焦场信号发生子单元。所述聚焦场信号发生器单元120包括聚焦场电流源122(优选包括电流放大器)和滤波器单元124，用于向线圈126a，126b，126c中应该用于产生磁聚焦场的相应线圈提供聚焦场电流。聚焦场信号发生器单元120也受控制单元150控制。

总之，这意味着通过额外使用聚焦器件，能够通过磁性方式改变视场28的空间位置，而根据第一实施例(没有聚焦器件)，需要手工移动检查对象(例如患者)以便改变视场28相对于检查对象的空间位置。这尤其必要，因为视场28具有非常有限的尺寸，这样，如果需要在检查对象之内的较长距离上移动磁性压力测量装置60、70，聚焦场需要改变视场28的空间位置以便在其整个路径上移动和跟踪装置60、70，直到其达到其期望位置。换言之，聚焦场替代了检查对象的主动机械移动，这意味着，在人类患者的情况下，如果没有聚焦场器件，需要物理地移动患者，以便移动视场。

此外，能够使用磁聚焦场线圈126a、126b、126c主动移动装置60、70通过检查对象，例如主动移动装置60、70通过动脉，直到到达其在肺动脉中的应测量压力的最终位置。线圈126a、126b、126c能够以移动磁性压力测量装置60、70所需的充分高速度和充分大场强在各个方向上产生充分均匀的场。理论上，也可以将选择器件或驱动器件用于装置60、70的这种主动移动。

为了沿着移动命令指示的方向移动磁性压力测量装置60、70通过检查对象(例如通过动脉)，控制单元150适于控制信号发生器单元110、120、130以产生并提供控制电流给相应场线圈，从而产生适当的磁场。由此，不仅可能主动移动装置60、70，还能够将装置60、70分别保持在恒定位置，尤其是使用反馈机制基于实时定位来这样做。

根据本发明的第二实施例，接收器件148还适于采集检测信号，然后检测信号能够被处理，以便重建装置60、70的位置及其周围的图像。因此将数字化的信号送到到图像处理单元(也称为重建器件)152，图像处理单元从这些信号重建磁性压力测量装置60、70的磁性材料的空间分布。最后经由控制单元150向计算机154发送重建的空间分布，计算机154在监视器156上显示图像。于是，能够显示示出了装置60、70在检查对象之内位置的图像。

为了主动输入上述移动命令，根据本发明的第二实施例还提供接口162。能够通过各种方式实现所述接口162。例如，所述接口162可以是用户接口，通过其用户经由例如安装在独立计算机(未示出)上的键盘、控制台、操纵杆或导航工具手工输入用户命令。在另一种实施方式中，所述接口162是用于连接到用于移动控制的外部装置的接口，所述外部装置例如是导航单元，利用导航单元，例如基于通过诸如MR(磁共振)或CT(计算机断层摄影)的另一种成像模态事先采集的检查对象的图像数据，事先规划装置60、70的移动。接口162然后接收关于在检查对象内放置装置60、70的期望移动和期望位置的信息，控制单元150的接口162能够将所述命令“翻译”成针对相应信号发生器单元110、120、130的移动命令。

经由接口162，从包括显示器172和操作者控制器174的外部移动控制单元170接收移动命令，显示器例如用于显示检查对象的自由采集图像数据，操作者控制器174用于插入控制命令，以规划磁性压力测量装置60、70的移动。

在实际的介入中，外科医生将利用移动控制单元170规划介入过程。然后经由接口向MPI设备100的控制单元150提供导航计划，导航计划尤其包括放置磁性压力测量装置60、70的移动控制命令和期望位置。然后，控制单元150控制装置60、70在检查对象内的移动。

因此，实际上，根据本发明的第二实施例的设备能够基于移动命令，主动移动装置60、70通过检查对象，尤其是控制装置60、70的移动方向，并控制在检查对象内的期望位置处放置磁性压力测量装置60、70，无论以哪种形式，由谁或提供什么移动命令。在装置60、70已经到达其在检查对象内的最终位置时，就能够利用上述压力测量技术测量检查对象的内压。

图6和7示出了根据本发明的磁性压力测量装置60、70的第一和第二实施例。在这些附图中，用虚线箭头表示检查对象的内压。为简单起见，假设为流体静态压力。当然，利用根据本发明的磁性压力测量装置60、70也能够测量其他非流体静态压力状态。

如上已述，磁性压力测量装置60、70优选由填充气体65、75的纯铁壳64、74制成。因此磁性压力测量装置60、70是可变形的。在测量期间，由于检查对象中诱发的压力300，磁性压力测量装置60、70改变其形状。如果提高压力300，磁性压力测量装置60、70被压缩，像气囊从膨胀状态61、71到压缩状态62、72。如上已解释的，在压力300增加且装置60、70被压缩(62，72)时，磁性压力测量装置60、70的B-H曲线发生改变，分别变得更陡峭。

此外，优选地，磁性压力测量装置60、70具有细长形状，尤其是椭球体形状，以便具有相当高的磁各向异性。必须要指出的是，除了所提出这一种形状之外的其他形状(例如球形)当然是可能的。例如，磁性压力测量装置60、70的长度优选在大约50μm的范围中。

与磁性压力测量装置60的第一实施例相比，根据第二实施例的磁性压力测量装置70(图7所示)被额外提供保护外壳73。即使在磁性压力测量装置70被卡住时，这一保护外壳73仍然允许装置70自由改变其形状，即其形状从膨胀状态71变为压缩状态72，反之亦然。在测量期间，在装置70进入非常细的肺毛细血管(在这里其被卡住)时，通常发生这种情况。如果不装备这种保护外壳73，磁性压力测量装置70将会丧失其功能，因为不再能够自由(仅由压力诱发的)进行形状改变了。当然，这会导致误解和错误的检测信号。

例如在图8-10中示意性示出了装置60、70卡住(例如在肺动脉中)的上述状况。图8、9、10由此例示了如何克服装置被卡住的状况以便仍然能够接收可靠和正确的检测信号的不同可能性。

在图8A中，示意性示出了卡在组织310中的状况下的磁性压力测量装置60(未装备保护外壳)。能够应用磁梯度场320以便将装置60从其卡住位置推和拖出，为了简单起见，用简化的直场线表示磁梯度场320，直场线示出了最强梯度的方向。通过这种方式，从组织310移开装置60(由箭头表示移动方向)。一旦装置60足够远离组织310，使其能够因诱发的压力而自由膨胀和压缩，就可以关闭施加的均匀磁场320，使得装置60由于血流而流回到其原始位置。在分别通过动脉和毛细血管自由流动的同时，打开驱动和检测场(在图8C中为简单起见用正弦线330表示)，以便采集期望的检测信号，利用该检测信号能够分别测量动脉和毛细血管的内压。

图9A-9C示出了同样的状况(磁性压力测量装置60也未装备保护外壳)和用于将装置60拖出组织310的同样技术。唯一的区别是，恒定地打开磁梯度场320，从而将装置60保持在恒定位置(由两个反向箭头表示)，使得能够通过叠加图9C中所示正弦线330表示的上述频率场(驱动场)在更长时间内采集检测信号。

图10A和10B示出了克服给定状况的三种可能性。在这里，为磁性压力测量装置70装备保护外壳73，使得如上文参考图7所述，甚至在装置70卡在组织310中时也能够采集正确的检测信号。

图11A和11B示出了根据本发明的磁性压力测量装置60、70附着于插入动脉410中的支架400的实施例。尤其是在动脉410之内出现斑(plaque)420或再狭窄的情况下，期望测量动脉410内的压力，以便监测动脉410这个部分的血流(由箭头430表示)并识别不希望的变化，例如，由于斑增加而发生的变化。如图11中示范性所示，将若干磁性压力测量装置60、70附着于支架400，例如在支架400的每一侧和中间部分。这样能够以上述方式利用MPI技术测量支架之前、其中、之后以及外部的压力。要理解的是，根据应用，磁性压力测量装置60、70的数量当然能够变化，即，可以高得多或可以仅为一个或两个。也可以将磁性压力测量装置60、70附着于支架移植物并集成到Gugliemi可拆卸线圈中。由此，优选地，支架、支架移植物或Gugliemi可拆卸线圈分别由非铁磁性金属制成，以便将磁性压力测量装置60、70和固定装置400(支架、支架移植物或Gugliemi可拆卸线圈)的响应分开。更优选地，用非导电或低导电性材料制造支架、支架移植物或Gugliemi可拆卸线圈，以免由于感生电流导致可能的装置发热。

总之，提供了一种设备和方法，其能够利用MPI技术非侵入式地测量检查对象的内压，尤其是肺动脉的内压，而无需进行手术介入。对于肺动脉压力测量的情况而言，利用适当的磁场引导非常小的磁性压力测量装置通过动脉。由此能够利用MPI成像技术跟踪它，甚至对其进行成像。由于由专用的评估过程，能够评估压力诱发的磁性压力测量装置的形状改变，以便确定肺动脉内的压力。与已知的肺动脉导管插入术相反，这种方法为现代医学做出了重要贡献，因为不再需要手术介入，因此检查要舒适得多，对于患者而言绝对没有风险。此外，显著减少了执行检查的时间，能够在肺动脉之内的任何期望地方测量压力。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示说明和描述了本发明，但这样的图示说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。通过研究附图、公开和所附权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变化。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以完成权利要求中列举的几个项目的功能。在互不相同的从属权利要求中叙述特定手段的简单事实并不表示不能有利地使用这些手段的组合。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims

1.一种利用引入检查对象中的磁性压力测量装置(60、70)测量所述检查对象的内压的设备(100)，所述磁性压力测量装置(60、70)是可变形的、铁磁性、磁各向异性体，适于因压力而改变其物理性质，所述设备包括：

-磁场发生器件，其包括磁场信号发生器单元(130)和磁场线圈(136a、136b、136c)，所述磁场发生器件用于产生磁场以影响所述磁性压力测量装置(60、70)的磁化强度，

-接收器件，其包括至少一个信号接收单元(140)和至少一个接收线圈(148)，所述接收器件用于采集取决于由所述磁场引起的所述磁性压力测量装置的磁化强度的改变和由所述检查对象的内压引起的所述磁性压力测量装置(60、70)的物理性质的改变的检测信号，以及

-评估器件(153)，其用于评估所述磁性压力测量装置(60、70)的所述检测信号，以确定所述检查对象的内压。

2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述检查对象的内压包括血管的内压。

3.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述可变形的、铁磁性、磁各向异性体的物理性质包括其形状。

4.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述接收器件适于采集取决于所述磁性压力测量装置(60、70)的形状改变的检测信号。

5.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述评估器件(153)适于评估由所述磁性压力测量装置(60、70)的形状改变引起的所述磁性压力测量装置(60、70)的磁各向异性的改变。

6.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述评估器件(153)适于评估由所述磁性压力测量装置(60、70)的形状改变引起的所述磁性压力测量装置(60、70)的机械共振的改变。

7.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述评估器件(153)适于通过将所采集的检测信号与已知的参考信号进行比较来确定所述检查对象的内压。

8.根据权利要求1所述的设备(100)，还包括：

选择器件，其包括选择场信号发生器单元(110)和选择场元件(116)，所述选择器件用于产生磁选择场(50)，所述磁选择场(50)具有其磁场强度的空间图案，使得在视场(28)中形成具有低磁场强度的第一子区(52)和具有较高磁场强度的第二子区(54)，其中，在所述第一子区(52)中所述磁性压力测量装置的磁化强度不饱和，在所述第二子区(54)中所述磁性压力测量装置的磁化强度饱和。

9.根据权利要求8所述的设备(100)，其中，所述磁场发生器件还适于借助于磁驱动场改变两个所述子区(52、54)在所述视场(28)中的空间位置，使得所述磁性压力测量装置(60、70)的磁化强度发生局部改变。

10.根据权利要求8所述的设备(100)，还包括：

聚焦器件，其包括聚焦场信号发生器单元(120)和聚焦场线圈(126a、126b、126c)，所述聚焦器件用于借助于磁聚焦场改变所述视场(28)的空间位置。

11.根据权利要求8所述的设备(100)，还包括：

控制器件(150)，其用于控制所述磁场信号发生器单元(130)和所述选择场信号发生器单元(110)以产生并提供控制电流给相应场线圈，从而产生适当的磁场，用于在移动命令指示的方向上移动所述磁性压力测量装置通过所述检查对象和/或用于将所述磁性压力测量装置保持在恒定位置。

12.根据权利要求11所述的设备(100)，其中，所述移动和/或所述保持是利用基于实时定位的反馈机制而实现的。

13.根据权利要求1所述的设备(100)，还包括：

处理器件(154)，其用于处理在施加适当的磁场时采集的所述检测信号，以在所述检查对象内定位所述磁性压力测量装置(60、70)并从经处理的检测信号确定所述磁性压力测量装置(60、70)在所述检查对象内的空间位置。

14.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述磁性压力测量装置(60、70)附着于固定装置(400)或集成于所述固定装置(400)内，其中，所述固定装置(400)放置在所述检查对象内的固定位置。

15.根据权利要求14所述的设备(100)，其中，所述固定装置包括支架、支架移植物或Guglielmi可拆卸线圈。

16.一种用于根据权利要求1所述的设备中的磁性压力测量装置，其中，所述磁性压力测量装置(60、70)是可变形的、铁磁性、磁各向异性体，适于因压力而改变其物理性质。

17.根据权利要求16所述的磁性压力测量装置，其中，所述可变形的、铁磁性、磁各向异性体的物理性质包括其形状。

18.根据权利要求16所述的磁性压力测量装置，其中，所述变形的、铁磁性、磁各向异性体包括中空的、基本上椭球状或球状体。

19.根据权利要求16所述的磁性压力测量装置，其还包括保护外壳(73)，使得所述磁性压力测量装置(70)在这个保护外壳(73)内自由改变其形状。