CN108348189A

CN108348189A - 用于跟踪永磁珠的检查装置

Info

Publication number: CN108348189A
Application number: CN201680064302.2A
Authority: CN
Inventors: B·格莱希
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-07-31
Also published as: WO2017076627A1; US20180303375A1; EP3370612B1; EP3370612A1

Abstract

本发明涉及用于跟踪由流过对象(105)的通道(106)的流体运送的永磁珠(107)的检查装置(100)、方法和计算机程序。所述检查装置(100)包括至少三个磁场传感器(101、102、103)和评估单元(104)。利用磁场传感器检测由永磁珠(107)所引起的磁场。由于作用在流体中的剪切力，永磁珠(107)正在旋转，并且由珠(107)所引起的磁场正在时间上改变。磁场的该时间变化被评估单元(104)用于将与单个珠(107)有关的子信号与由磁场传感器生成的总信号进行区别。此外，所述评估单元基于区别的子信号来确定个体珠的定位信息。

Description

用于跟踪永磁珠的检查装置

技术领域

本发明涉及跟踪正在对象的通道中流动的永磁珠。具体地，本发明涉及用于跟踪多个永磁珠的检查装置、方法和计算机程序。

背景技术

对于断层摄影成像，磁共振成像(MRI)可以在没有X射线的情况下提供采集图像的机会。然而，MRI的图像速度可能一般被认为对于血管的成像(特别是对于心脏中的脉管应用)过低。

用于对血管进行成像的一种解决方案可以是经由磁性颗粒成像(MPI)。在磁性颗粒成像中，使用驱动场来磁化可磁化颗粒。通过及时改变驱动场，颗粒的磁化被改变，这使得能够测量和评估振荡磁场以提取关于可磁化颗粒的空间的分布的信息。

然而，针对MPI所需的硬件可以与针对MRI的一样大和一样重。此外，可能存在不能够经受在MPI和MRI中所使用的磁场的患者。

文档US 2008/0204009A1涉及一种确定可磁化颗粒在检查区中的空间分布的方法。在该方法中，生成第一磁场，所述第一磁场在检查区中形成具有相对低的磁场强度的第一子区以及具有相对高的磁场强度的第二子区。然后，通过第二磁场来改变两个子区的空间中的位置，由此改变检查区中的磁化。采集并评估依赖于磁化的改变的信号，以提取关于可磁化颗粒的空间分布的信息。

发明内容

可能存在对提供用于对对象中的通道的经改善的检查的装置和方法的需要。在独立权利要求中阐述了本申请的主题。在从属权利要求、说明书和附图中呈现了进一步的实施例和范例。

本发明的一方面涉及一种用于跟踪被包含在在对象的通道中流动的流体中的多个永磁珠的检查装置。所述检查装置包括检查区，所述检查区被配置为接收所述对象。以这种方式，所述对象可以位于所述检查区中。所述检查装置还包括至少三个磁场传感器，所述至少三个磁场传感器被配置用于检查所述永磁珠在所述检查区中的磁场，并且被配置用于产生对应的信号。所述检查装置还包括评估单元，所述评估单元被配置用于通过处理由所述至少三个磁场传感器所产生的信号来确定时间磁场变化，其中，所述时间磁场变化是由个体珠的旋转引起的。所述评估单元被配置用于使用所确定的时间磁场变化来区别经处理的信号中由个体珠所引起的子信号。此外，所述评估单元被配置用于使用由所述个体珠引起的子信号的量值来确定与所述个体珠有关的位置信息。

换言之，所述检查装置可以被配置用于跟踪对象中的个体颗粒或珠，其中，所述珠以其正在旋转的方式被定位在所述对象中。所述珠的旋转可以由流过所述通道的流体的剪切力引起。对所述珠的跟踪可以通过使用由所述珠的旋转引起的时间磁场变化来实现，所述珠的旋转是由于所述珠被插入的通道中的流体的自然剪切力。因此，所述检查装置的所述评估单元可以被配置用于分离由个体旋转永磁珠所引起的子信号与由磁场传感器所生成的信号。由于时间磁场变化是由旋转的永磁珠所引起的，因此不存在对于用于生成如在MPI中的驱动场的磁性系统的需要。所述子信号与所述磁场传感器的所述信号的分离/区别可以使用每个旋转的永磁珠引起其自己的磁场变化的事实来执行。在所述子信号被分离或被区别之后，所述个体永磁珠的位置可以通过分析由个体珠所引起的子信号的量值或强度来确定。此外，所述检查装置可以被配置用于对所述对象的通道进行成像。例如，所述检查装置可以是成像装置。此外，所述评估单元可以被配置用于基于所述个体珠的位置信息来重建所述通道的图像。

因此，在本文中所描述的检查装置、方法和计算机程序可以被用于珠可以被插入在对象中使得所述珠正在旋转并且正在引起时间上改变的磁场的任何成像应用。具体地，所述检查装置、方法和计算机程序能够被用于珠可以被插入在流动的流体中、例如被插入到血管中的检查应用。

以这种方式，可以以高分辨率、高组织对比度来生成所述对象的通道的断层摄影图像。此外，所述检查装置可以获得关于通道中的流体流动的信息，例如剪切速率和/或剪切力。可以不存在对于电离辐射和基于碘的对比材料的需要。此外，可以不存在对于提供磁性设备以用于产生用于对珠进行磁化的驱动场需要，因为检查装置被配置用于检测并区别由于永磁珠的旋转引起磁场变化的永磁珠。以这种方式，所述检查装置可以比MRI或MPI轻得多。此外，所述检查装置也可以能用于与在MPI和MRI中所使用的场不相容的患者。

应当注意，在本申请中所描述的检查装置能够被用于对任何对象的通道进行成像，其中，流体正在流过对象的通道。例如，所述检查装置可以被用于医学或诊断断层摄影成像，例如用于对人体或动物体进行成像。然而，所述检查装置不限于医学或诊断应用。还考虑了下文所描述的方法和计算机程序。

根据本发明的示范性实施例，所述检查装置还包括磁性设备，所述磁性设备被配置用于在所述检查区中产生磁梯度场。

所述磁梯度场可以在时间上改变。所述磁梯度场可以定义视场，使得仅位于所述视场内的珠能够旋转。换言之，视场外部的磁场可能过强，使得所述珠不能在视场外部旋转。此外，所述磁梯度场可以包括场自由点(FFP)或场自由线(FFL)。该FFP或FFL例如可以沿着Lissajous轨迹或Cartesian(即，逐线)轨迹被移位。以这种方式，可以扫描对象的更大体积。所述磁梯度场可以被配置为产生珠的旋转不对称性。所述旋转不对称性可以取决于距磁梯度场的场自由点或线的距离和角度。所述评估单元可以被配置为使用所述珠的旋转不对称性来确定其的位置。此外，所述磁梯度场可以被配置为将珠拖曳到通道的壁，其中，珠的旋转可以被最大化。

根据本发明的另外的示范性实施例，所述磁性设备被配置用于在所述检查区中产生所述磁梯度场，使得所述磁梯度场在时间上改变。

根据本发明的另外的示范性实施例，由所述磁性设备所生成的所述磁梯度场定义所述检查区内的视场，使得在所述视场内部的珠的旋转是可能的，并且在所述视场外部被阻止。

根据本发明的另外的示范性实施例，所述磁梯度场包括场自由点或场自由线。

根据本发明的另外的示范性实施例，所述评估单元被配置为使用关于所述时间磁场变化的信息来确定关于作用在流过所述通道的流体中的剪切力的信息；和/或所述评估单元被配置为使用关于所述时间磁场变化的信息来确定所述永磁珠相对于所述对象的壁的位置。

本发明的另外的方面涉及一种在本申请中所描述的包括多个永磁珠的检查装置。

所述多个永磁珠可以全部具有相同的尺寸和相同的形状。备选地，所述多个永磁珠可以包括不同尺寸和/或形状的珠。在这种情况下，所述评估单元可以被配置用于：使用具有不同尺寸和/或形状的个体珠由于其不同的尺寸和/或形状而不同地旋转的情况，来区别个体珠的时间磁场变化。此外，所述多个永磁珠可以包括柔性链，其中，所述柔性链包括多个相继对齐的永磁珠。

本发明的另外的方面涉及一种用于检查被包含在流过对象的通道的流体中的多个永磁珠的方法。此外，所述方法包括将所述对象放置在检查区中的步骤。随后，在所述检查区中检测所述永磁珠的磁场，并且产生对应的信号。另外的步骤是通过处理所述信号来确定个体珠的时间磁场变化，所述时间磁场变化由所述个体旋转磁珠引起。此外，使用所述个体珠的所确定的时间磁场变化来区别经处理的信号中由所述个体珠引起的子信号。最后，通过使用由所述个体珠引起的所述子信号的量值来确定与所述个体珠有关的位置信息。根据本发明的示范性实施例，所述方法可以包括将所述多个永磁珠插入到在要检查的所述对象的通道中流动的流体中的步骤，其中，当所述流体正在流过所述通道时，所述磁珠旋转。

如之前所描述的，所述方法可以用于跟踪在任何对象的通道中流动的流体中的多个永磁珠。根据示范性实施例，所述对象可以不是人体或动物体。因此，所述方法可以不用于通过外科手术或治疗对人体或动物体的处置，并且所述方法可以不是在人体或动物体上实践的诊断方法。根据另外的示范性实施例，所述方法可以不包括将所述永磁珠插入到所述对象的所述通道中的步骤。

本发明的另一方面涉及一种计算机程序或计算机程序单元，所述计算机程序或计算机程序单元当由检查装置的处理器执行时，指令所述处理器执行在本申请内所描述的方法。

本发明的另外的方面涉及诸如CD-ROM的计算机可读介质，计算机程序被存储在所述计算机可读介质上，所述计算机程序当由检查装置的处理器执行时，指令所述处理器执行在本申请内所描述的方法。

所述计算机程序单元因此可以被存储在计算机可读介质或计算机单元上，所述计算机可读介质或计算机单元也可以是本发明的实施例的一部分。该计算单元可以适于执行或诱发上文所描述的方法的步骤的执行。此外，其可以适合于操作上文所描述的装置的部件。所述计算单元能够适于自动地操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器因此可以被装备成执行本发明的方法。

本发明的该示范性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序以及借助于更新将现有程序变成使用本发明的程序的计算机程序两者。

此外，所述计算机程序单元可以能够提供完成如上文所描述的方法的示范性实施例的程序的所有必要步骤。

计算机程序可以被存储和/或分布在适合的介质上，诸如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式被分布，诸如经由因特网或其他有线或无线通信系统。

然而，也可以在如万维网的网络上提供所述计算机程序，并且能够从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的其他范例性实施例，提供用于使计算机程序可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的先前所描述的实施例中的一个实施例的方法。

不同地，本发明可以涉及用于跟踪由流过对象的通道的流体运送的永磁珠的检查装置、方法和计算机程序。所述检查装置可以包括至少三个磁场传感器和评估单元。所述磁场传感器可以被配置为检测由永磁珠所引起的磁场。由于作用在流体中的剪切力，永磁珠可以旋转，并且由珠所引起的磁场可以在时间上改变。磁场的该时间变化可以由评估单元用于将与单个珠有关的子信号与由磁场传感器所生成的总信号进行区别。此外，所述评估单元可以基于区别出的子信号来确定个体珠的定位信息。

参考下文所描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的并得以阐述。

附图说明

图1示出了根据本发明的示范性实施例的检查装置。

图2示出了根据本发明的另外的示范性实施例的检查装置。

图3示出了根据本发明的另外的示范性实施例的检查装置。

图4A至图4J示出了在通道中旋转的永磁珠以及对应的磁场变化。

图5A和图5B示出了根据本发明的示范性实施例的与所述信号分离的信号和子信号。

图6示出了根据本发明的示范性实施例的磁场传感器和磁性设备。

图7A示出了根据本发明的示范性实施例的包括用于测量对象的磁性活动的测量设备的检查装置。

图7B示出了对象的电势，并且图7C示出了根据本发明的示范性实施例的由对象中的电流所引起的磁场。

图8示出了根据本发明的示范性实施例的检查装置。

图9A至图9D均示出了根据本发明的示范性实施例的多个永磁珠。

图10至图12示出了根据本发明的示范性实施例的方法的流程图。

图是示意性的，并不是真实按比例的。

具体实施方式

在转向对示范性实施例的详细描述之前，描述了本申请的检查装置、方法和计算机程序的一些一般的方面。

所述检查装置可以涉及被配置用于对对象的断层摄影成像的检查装置。例如，所述检查装置可以是医学检查装置。所述检查装置可以被特别配置用于检查对象的通道，流体正在该通道中流动，例如人体或动物体的血管。然而，所述检查装置也可以被用于珠可以被插入在对象中使得所述珠旋转的其他检查应用。

永磁珠可以涉及包括为永磁的材料的小尺寸颗粒。永磁珠的尺寸可以在1μm与20μm之间。珠的该尺寸例如可以对于医学使用是适当的。珠被包含在流体中的特征可以以珠正在流体中泳动的方式进行理解。此外，珠可以被插入在流体中。

跟踪永磁珠可以包括确定永磁珠的位置信息。此外，跟踪可以包括确定永磁珠的速度信息。此外，通道的图像可以基于对永磁珠的跟踪来重建。

例如，所述永磁珠可以具有大于1μm的尺寸。以这种方式，可以确保检测到永磁场的磁场。然而，为了检查显微镜对象(例如，比1cm小得多的对象)，珠可以小于1μm。珠的尺寸可以指代珠的平均直径。此外，如果珠具有椭球体的形状，沿着椭球体的两个轴的椭球体的直径可以在5μm之下，并且沿着椭球体的第三轴的椭球体的直径可以小于或大于5μm。例如，沿着椭球体的第三轴的椭球体的直径可以小于20μm。

此外，所述检查装置和/或所述方法也可以被用于检查技术对象中的通道。在这种情况下，珠可以具有与多达1mm或甚至多达1cm的直径。

例如，所述永磁珠可以被形成为具有大约5μm的直径的球体。换言之，所述永磁珠可以被设定尺寸为能够在具有大约5μm的直径的通道中循环。珠能够简单地为地永磁材料，诸如Fe14Nd2B。此外，珠可以具有一形状使得所述珠经过具有人类毛细血管的尺寸的通道。还可能期望使珠的体积最大化。珠可以具有形状各向异性。例如，珠可以具有扁长圆形椭球体形状。可以如下计算这样的椭球体珠的旋转频率：

f＝γ/(2π)*(e/(e²+1))

其中，f是珠的旋转频率，γ是流体的剪切速率，并且e是椭球体的长宽比或偏心率。因此，对于增长的偏心率，旋转频率降低。另一方面，珠的旋转变得更不均匀，并且当偏心率增长时，更高频率分量出现在由椭球体珠的旋转所引起的时间磁场变化中。磁场变化的这些更高频率分量可以允许由珠所引起的磁场变化与背景噪声之间的更高区别，该背景例如可以由患者引起。这可能是因为背景噪声在更低频率处最强，例如，当噪声主要是由于患者的由于神经心脏和大脑活动的电活动。一般而言，永磁珠可以表现出各向异性形状，以便在流体中具有不均匀的旋转。

珠是永磁的特征能够以珠在零外部磁场处具有非零残余磁偶极矩的方式来理解。例如，珠的磁偶极矩可以大于50pAm²。例如，珠的磁偶极矩可以大于70pAm²。换言之，永磁珠可以由硬磁材料制成。

对象可以涉及包括通道状系统(流体正在其中流动)的任何种类的对象。例如，对象可以是人体或动物体。然而，本发明不限于对人体或动物体的检查，并且能够涉及对任何种类的对象的检查。所述通道可以涉及流体正在其中流动的任何种类的管状结构。例如，所述通道可以是心血管系统的一部分。所述流体可以液体，例如血液。

所述检查区可以涉及对象可以被布置在其中以用于产生对象的图像的装置的任何部分。磁性传感器可以被布置为使得可以检测所述检查区内的磁场。例如，所述检查区可以包括对象可以被放置在其上的检查桌台。换言之，所述检查区可以是检查设备的特定空间区域，能够通过磁场传感器在所述特定空间区域中跟踪所述永磁珠。所述检查区可以被定位为使得至少三个磁场传感器至少部分地环绕所述检查区，使得能够检测被定位于所述检查区内部的珠的磁场。

所述磁场传感器可以涉及能够检测永磁珠在检查区内的磁场的传感器。换言之，所述磁场传感器可以是磁力计。所述磁场可以由永磁珠引起。此外，所述磁场可以包括背景噪声，所述背景噪声可以由对象自身的磁性活动引起。所述磁场传感器可以适于磁性地识别个体珠的位置。此外，所述磁场传感器可以被配置为测量具有在1Hz与10kHz之间的频率的磁场变化。例如，所述磁场传感器可以是超导量子干涉设备(SQUID)、原子磁力计、和/或电感线圈。所述检查装置的所述磁场传感器可以被布置在检查区周围或者被至少部分地布置在所述检查区周围。例如，所述磁场传感器可以被放置在所述检查区周围的圆形节段上。

所述检查装置可例如以包括至少10个磁场传感器。优选地，所述检查装置可以包括至少30个磁场传感器。甚至更优选的，所述检查装置可以包括多于100个磁场传感器。此外，所述检查装置可以包括不多于300个磁场传感器。所述磁场传感器的数量可以被优化，使得同时，要由评估单元处理的信号的数量被最小化，并且所述检查装置的分辨率被最大化。每个磁场传感器可以被配置用于仅测量一个场分量。换言之，所述检查装置可以包括向量传感器或3d-传感器，其中，每个向量传感器/3d-传感器包括3个磁场传感器。

所述评估单元可以是被配置用于接收至少三个磁场传感器的信号并且处理所述信号的任何种类的处理单元。特别地，所述评估单元可以被配置用于区别或分离由个体或单个珠所引起的子信号与由至少三个磁场传感器所生成的总信号。所述评估单元可以被配置用于使用信号处理方法来区别所述子信号，其中，所述信号处理方法以其能够区别由于由个体珠的旋转所引起的时间磁场变化产生的子信号的方式进行适应。换言之，子信号可以描述由仅一个旋转永磁珠所引起的磁场变化。因此，所述评估单元可以被配置用于将单个旋转永磁珠的这样的子信号与由磁场传感器生成并且由多个磁珠引起并且最终包括背景噪声的总信号进行分离。

永磁珠的旋转可以是由于在通道中流动的流体的剪切力。例如，通道树中的剪切速率可以在主动脉中在150至250 1/s之间改变，并且可以在小动脉中上升至1500 1/s。此外，剪切速率可以在毛细血管中为大约1200 1/s，并且在小静脉中降至700 1/s。在静脉中，剪切速率可以在大静脉中的150 1/s与腔静脉中的5 1/s之间改变。冠状动脉中的壁剪切速率的典型值可以为大约400 1/s。然而，该值可以在狭窄的情况下超过10000 1/s。由于这些不同的剪切速率，由旋转磁珠所引起的磁场变化的频率的范围可以在0Hz与10kHz之间。

所述评估单元被配置用于确定与个体珠有关的位置信息的特征应当意指可以确定每个珠的每个位置。例如，所述位置信息可以在将对象的模型配合到磁场传感器的测量结果的流程期间来确定。例如，所述位置信息可以包括个体珠的坐标。可以基于对与个体珠有关的子信号的灵敏度编码来确定所述个体珠的位置信息。换言之，所述位置信息可以利用与永磁珠的三角测量相似的流程来确定。简言之，由至少三个磁场传感器中的每一个磁场传感器所测量到的不同场强可以被用于定位个体珠和/或用于确定个体珠的位置信息。此外，珠的旋转不对称性的程度可以被用于确定其位置信息。然而，一些珠可能是不可区别的(例如，由于沿着通道的其对称位置)。因此，应当理解，所述评估单元被配置用于区别个体珠，并且用于利用不可区别的一些例外来确定其位置。

时间磁场变化可以涉及由于永磁珠的旋转造成的磁场的变化。通过磁场传感器所测量到的总磁场可以包括多个时间磁场变化的叠加，其中，每个变化由个体珠的旋转引起。通过将所述时间磁场变化彼此分离，每个个体珠的子信号可以被区别，使得可以确定每个个体珠的位置。

对象的模型可以在数学上描述由位于对象的通道中的永磁珠所生成的磁场。所述对象可以取决于能够被配合到由至少三个磁场传感器所检测到的磁场使得由对象的模型所描述的磁场匹配由磁场传感器所检测到的磁场的多个参数。以这种方式，可以确定个体珠的位置信息。此外，可以重建所述对象和/或通道。

被配置用于测量对象的磁性活动的测量设备例如可以是用于测量在对象中流动的电流或对象的电势的设备。流过所述对象的电流(该电流可以是由于神经活动)可以引起构成由磁场传感器所生成的信号中的背景的磁场。为了从磁场传感器的信号减去该背景，例如通过测量针对电势的电流来确定对象的磁性活动。例如，所述测量设备可以是心电图。所述测量设备也可以是能够测量对象的磁性活动的另一种类的测量设备，所述对象的磁性活动构成由所述磁场传感器所生成的信号的背景。此外，所述磁性传感器自身也可以是测量设备。在这种情况下，当没有珠被插入在对象中时，所述磁场传感器可以被用于测量对象的磁性活动。同样地，磁场传感器与额外测量设备的组合可以被用于测量对象的磁性活动。

磁梯度场可以涉及由检查装置的磁性设备(例如，电磁体或线圈)所生成的磁梯度场。所述磁梯度场可以是不均匀的磁场。换言之，所述磁梯度场可以是具有不恒定的梯度的磁梯度场。特别地，所述磁梯度场可以包括由磁场定义的在视场内的梯度。例如，所述梯度可以总计为大约1mT/(mμ₀)。所述磁梯度场可以被用于增强所述检查装置的灵敏度。换言之，所述磁梯度场可以引起磁珠的不均匀的旋转，使得可以增强对个体磁珠的子信号的区别或分离。

所述视场可以涉及在由磁性设备所产生的磁梯度场内的区或区域。在所述视场内部，所述磁梯度场具有对于要通过检查装置来检测的给定最低剪切速率来说磁珠的旋转不被阻止的强度。在视场外部，所述磁梯度场可以具有对于最大预期的剪切速率来说永磁珠不旋转的强度。在视场中可能存在边缘，其中，珠的检测可能性降低。场自由点或场自由线可以涉及在磁梯度场内的场强消失的点或线。

图1示出了根据本发明的示范性实施例的用于跟踪在对象105的通道106中流动的多个永磁珠107的检查装置100。对象105位于检查装置的检查区109中。所述检查装置包括至少三个磁场传感器101、102和103，所述至少三个磁场传感器101、102和103被配置用于检测永磁珠在检查区中的磁场，并且被配置用于产生对应的信号。换言之，所述至少三个磁场传感器中的每个可以被配置用于检测永磁珠的磁场，并且所述至少三个磁场传感器中的每个可以被配置用于产生对应的信号。所述至少三个磁场传感器的信号因此可以涉及由所述至少三个磁场传感器中的每一个所生成的全部信号。此外，检查装置100包括评估单元104，所述评估单元104被配置用于通过处理由所述磁场传感器所产生的信号来确定时间磁场变化，其中，所述时间磁场变化由个体珠的旋转引起。此外，所述评估单元被配置用于使用所确定的时间磁场变化来区分经处理的信号中由个体珠所引起的子信号。换言之，所述评估单元可以被配置用于确定关于所述时间磁场变化的信息，并且使用该信息来区分或分离所述子信号。此外，所述评估单元被配置用于使用由个体珠所引起的子信号的量值来确定与个体珠有关的位置信息。

根据本发明的另外的示范性实施例，评估单元104可以被配置为使用个体永磁珠107的所确定的时间磁场变化用于确定与个体珠有关的位置信息。换言之，所述评估单元可以被配置用于基于子信号(即，由个体珠所引起的磁场的场强度)的量值并且基于关于由旋转的永磁珠所引起的时间磁场变化的额外信息来确定与个体珠有关的位置信息。关于时间磁场变化的该额外信息例如可以包括时间磁场变化的振荡的频率信息和/或傅里叶分量。

根据本发明的另外的示范性实施例，检查装置100可以包括存储器单元108，其中，所述对象的模型被存储在存储器单元上。此外，所述评估单元被配置用于在存储器单元上存储针对不同时间点的至少三个磁场传感器的信号。此外，所述评估单元被配置用于针对被存储在存储器单元上的针对不同时间点的至少三个磁场传感器的信号来适配所述模型。换言之，所述对象的模型可以被适配到在特定时间段内由至少三个磁场传感器所测量到的磁场。

根据本发明的另外的示范性实施例，所述评估单元被配置为存储珠的当前时间磁场变化和/或所确定的位置信息作为用于存储器单元上的下一信号处理的历史。此外，所述评估单元被配置为读取被存储在存储器单元上的珠的历史时间磁场变化和/或位置信息。此外，所述评估单元被配置为对珠的当前时间磁场变化和/或所确定的位置信息与珠的历史时间磁场变化和/或所确定的位置信息进行组合，以检索每个个体颗粒随着时间在通道中的位置或流动。

根据本发明的另外的示范性实施例，所述评估单元被配置为基于被识别为位于通道的壁附近的珠的所确定的位置信息来重建通道的图像。因此，所述评估单元可以被配置为确定珠是否位于通道的壁附近或位于通道的壁处。

根据本发明的另外的示范性实施例，检查装置100包括测量设备110，所述测量设备110被配置用于测量对象105自身的磁性活动。此外，被存储在存储器单元108上的对象的模型以其也取决于对象106磁性活动的方式进行配置。此外，所述评估单元被配置用于将所述模型适配到至少三个磁场传感器101、102和103的信号以及对象105的所测量到的磁性活动。

换言之，评估单元可以被配置用于经由测量设备110来确定背景噪声，并且用于从由磁场传感器101、102和103所生成的信号减去所述背景噪声。以这种方式，由对象自身的磁性活动所引起的背景噪声可以被减去，使得可以更准确地确定个体珠的位置。

根据本发明的另外的示范性实施例，评估单元104可以被配置用于从由磁场传感器101、102和103生成的信号中减去由测量设备110所测量到的磁性活动。以这种方式，背景噪声或者其至少一部分可以从所述信号中移除。

根据本发明的另外的示范性实施例，至少三个磁场传感器101、102和103中的每一个具有在1Hz至10kHz的范围内的时间磁场变化的频率的检测范围。此外，评估单元104被配置用于使用具有在1Hz至10kHz的范围内的频率的所确定的时间磁场变化来区别经处理的信号中由个体珠所引起的子信号。以这种方式，所述检查装置可以适于区别例如正在血管中旋转的永磁珠。

根据本发明的另外的示范性实施例，所述至少三个磁场传感器包括超导量子干涉设备(SQUID)、原子磁力计和/或电感线圈。以这种方式，所述检查装置包括能够检测由永磁珠在血管中旋转所引起的磁场变化的磁场传感器。

根据本发明的另外的示范性实施例，所述至少三个磁场传感器包括不同类型的多个磁场传感器，其中，每种类型的磁场传感器被配置用于检测具有不同频率范围的时间磁场变化。例如，所述至少三个磁场传感器可以包括针对较低频率的SQUID和/或原子磁力计以及针对较高频率的一个或多个电感线圈。

根据本发明的另外的示范性实施例，所述检查装置包括磁性设备111，所述磁性设备111被配置用于在检查区109中产生磁梯度场。关于图2和图3示出并描述了关于用于产生磁梯度场的磁性设备的更多细节。

一般地，应当注意，在图1中示出的设备以及其部件以图示性方式进行呈现。具体地，对所述部件的定位和其数量被简化。

在图2中，示出了检查装置200。所述检查装置包括至少三个磁场传感器101、评估单元104以及四个磁性设备202、203、204和205。此外，所述检查装置可以包括被定位在磁性设备202至204的前面和后面的两个额外磁性设备。换言之，磁性设备202至205以及未示出的两个额外磁性设备可以被定位为使得每个磁性设备位于视场207周围的立方体或立方形物体的侧面。每个磁性设备可以例如是电磁体或线圈。

在图2中示出的磁性设备的布置导致具有场自由点208的磁梯度场。然而，还存在导致具有场自由点的磁梯度场的磁性设备的其他布置。

根据本发明的另外的示范性实施例，磁性设备202至205可以被配置用于产生磁梯度场，使得磁梯度场在时间上改变。这例如可以通过改变流过磁性设备(即，电磁体)的电流来实现。

图3示出了根据本发明的另外的示范性实施例的另一检查装置。检查装置300包括至少三个磁场传感器101、评估单元104和多个磁性设备301至308(例如，电磁体或线圈)。除了在图3中所示的磁性设备外，所述检查装置还可以包括如关于图2所描述的位于装置300的前面和后面的磁性设备。在图3中所示的磁性设备以其产生包括场自由线309的磁梯度场的方式进行布置。通过控制被应用于单个磁性设备的电流，可以改变对场自由线的定位。因此，所述场自由线可以例如沿着Lissajous轨迹被旋转和/或被平移。

图4A至图4K均示出了根据本发明的示范性实施例的通道内的永磁珠以及对应的磁场变化。具体地，图4A、4C、4E、4G和4I示出了永磁珠404、406、408、410、414的不同构造以及其在通道106中的位置。通道106充满具有速度轮廓线401的流体。图4B、4D、4F、4H和4K示出了对应于在图4A、4C、4E、4G和4I中所示的情况的磁场变化405、407、409、412和415。在图4B、4D、4F、4H和4K中，示出了磁场变化的曲线图，其中，水平轴402指示时间t，并且垂直轴403指示磁场强度H。

在图4A中，示出了本发明的第一示范性实施例，其中，永磁珠404被相对地定位在通道106的壁附近。在该位置处，流体的剪切速率是相对高的。这导致在图4B中所示的具有相对高频率的磁场变化405。理想地，磁场变化405具有正弦形状。

在图4C中，示出了本发明的另外的示范性实施例，其中，相比于在图4A中所示的情况，永磁珠406更位于通道106的中心。在该位置处，流体的剪切速率不与在图4A中所示的位置处一样大。因此，在图4D中示出的时间磁场变化407具有比如在图4B中所示的时间磁场变化更低的频率。

在图4E中，示出了本发明的另一示范性实施例，其中，永磁珠408具椭球体形状，并且位于通道106的壁附近。因此，如能够在图4F中看到的，相比于在图4C中所示的情况，旋转频率是相对高的。此外，磁场变化409具有显著偏离正弦形状的形状，因为椭球体正在不均匀地旋转。

根据图4G的示范性实施例，示出了永磁珠410位于通道106的壁附近。此外，外部磁场H_ext(例如，磁梯度场)被施加411。在图4H中，能够收集到磁场变化412也偏离在图4B和4D中所示的正弦形状。这是由于外部磁场H_ext引起永磁珠的全部旋转的一半比旋转的另一半快得多地完成的事实。这是由于磁场411定义了永磁珠的优选对齐的事实。

在图4I中，示出了另外的示范性实施例，其中，永磁珠位于通道106的壁附近，并且施加了比在图4G中所示的外部磁场411更强的外部磁场H_ext 413(例如，磁梯度场)。在这种情况下，永磁场413是如此强，以致于永磁珠414不再旋转。相反，永磁珠414在由外部磁场413定义的其优选位置中被对齐。因此，示出了永磁珠414的磁场415不再振荡。磁场415的缓慢降低是由于永磁珠414由于外部磁场413的缓慢平移。然而，由于信号的噪声背景，磁场415的该缓慢变化可能不是可检测的。

在图5A中，示出了根据本发明的示范性实施例的简化信号503。图5A示出了具有与时间t有关的水平轴501以及与磁场强度H有关的垂直轴502的示意图。能够收集到信号503具有更复杂的形状，这是由于由个体永磁珠所引起的不同磁场变化的叠加。

在图5B中，示出了被总信号503包括的子信号504。通过将子信号504与总信号503分离，引起子信号504的永磁珠的位置信息能够通过分析由不同磁场传感器所确定的子信号504的场强来确定。换言之，对于每个磁场传感器，针对单个珠的子信号504可以被确定，使得针对单个珠的多个子信号504可以被用于确定单个珠的位置信息。

在图6中，示出了根据本发明的另外的示范性实施例的检查装置600。检查装置600包括磁场传感器602，所述磁场传感器602例如是超导量子干涉设备SQUID(未示出检查装置的其他磁场传感器)。此外，检查装置600包括评估设备104和磁性设备601(例如，电磁体或线圈)。此外，检查装置600包括用于为磁性设备601提供电流的放大器604，其中，磁性设备601经由电路605被连接到放大器604。为了在磁场传感器602(即，SQUID或原子磁力计)中补偿由磁性设备601所生成的磁场，被连接到与磁性设备601相同的电路的额外线圈603被定位在磁场传感器602周围。环绕磁场传感器602的额外线圈603可以被串联地耦合到磁性设备601的电路605。还存在例如利用并联电路将来自电路605的电流解耦到线圈603的其他可能性。如果存在需要磁场补偿的超过三个磁场设备(例如，电磁体或线圈)，在每个磁场传感器上仅使用三个正交补偿线圈603并且利用并联电路解耦来自电路605的电流可以是优选的。

在图7A中，示出了根据本发明的另外的示范性实施例的检查装置700。所述检查装置包括磁场传感器101、评估设备104以及用于测量对象105的磁性活动的测量设备701。所述磁性活动可例如以通过测量对象105的电流和/或电势来确定。例如，所述测量设备可以是心电图。此外，所述检查装置可以还包括未在图7中示出的部件，例如磁性设备和/或存储器单元。

在图7B中，示出了由根据本发明的示范性实施例的测量设备701所测量到的电势。水平轴702涉及时间t，并且垂直轴703涉及对象的电势U。曲线704涉及对象105(例如，人体)中的电势的时间变化，所述电势可以是由于与心跳有关的神经活动。在图7C中，示出了与图7B同时记录的由对象中的电流所引起的磁性活动。水平轴705涉及时间，并且垂直轴706涉及磁场强度H。曲线707示出了对象105(例如，人体)的磁性活动的变化，这是由于对象中的电势的改变。如能够看到的，在图7B和图7C中所示的信号与彼此强烈相关。为了从由磁场传感器生成的信号减去所述磁性活动，可以确定从对象中的电活动再生磁性活动707的功能。该功能能够被用于从由磁场传感器101所生成的信号中减去背景。

图8示出了根据本发明的示范性实施例的检查装置100。检查装置100包括至少三个磁场传感器101、102和103、评估单元104以及例如磁性设备111。此外，检查装置100包括多个永磁珠107。

根据本发明的示范性实施例，图9A示出了多个永磁珠包括具有近似球体形状的珠901。

根据本发明的另外的示范性实施例，图9B示出了永磁珠902具有椭球体形状。

在图9C中，示出了另外的示范性实施例，其中，多个永磁珠包括不同尺寸和/或形状的珠903、904和905。例如，一个珠903具有球体形状，另一珠904具有带有大偏心性的椭球体形状，并且珠905具有带有更小偏心性的椭球体形状。

图9D示出了本发明的另外的示范性实施例，其中，多个磁珠包括被对齐在彼此之后的单个永磁珠906的柔性链907。这样过的链907可以提供更强的磁场变化，并且仍然可以经过小的通道。

图10示出了根据本发明的示范性实施例的用于跟踪被包含在流过对象的通道的流体中的多个永磁珠的方法的流程图。所述方法包括将对象放置在检查区中的步骤S2。此外，所述方法包括检测永磁珠在检查区中的磁场并且生成对应的信号的步骤S3。所述方法还包括通过处理所述信号来确定由个体珠所引起的时间磁场变化的步骤S4，所述时间磁场变化由个体旋转磁珠引起。此外，所述方法包括使用个体珠的所确定的时间磁场变化来区别经处理的信号中由个体珠所引起的子信号的步骤S5。所述方法还包括使用由个体珠所引起的子信号的量值来确定与个体珠有关的位置信息的步骤S6。任选地，所述方法包括将多个永磁珠插入到在对象的通道中流动的流体内的步骤S1，其中，当流体正在流过通道时，磁珠旋转。

在图11中，示出了根据本发明的另一示范性实施例的用于对多个永磁珠进行成像的方法的流程图。所述方法包括在检查区中生成磁梯度场的额外步骤S7。根据本发明的示范性实施例，所述磁梯度场以其在时间上改变的方式来生成。根据本发明的另外的示范性实施例，所述磁梯度场可以以其定义检查区内的视场使得视场内部的珠的旋转是可能的并且在视场外部被阻止的方式来产生。例如，通过在时间上改变所述磁梯度场，所述视场能够被移动。以这种方式，可以扫描对象的更大区域。根据本发明的另一示范性实施例，磁场可以包括场自由点或场自由线。生成磁梯度场的该额外步骤S7可以在检测永磁珠在检查区中的磁场并且生成对应的信号的步骤S3之前和/或期间来执行。

在图12中，示出了根据本发明的另一示范性实施例的用于对多个永磁珠进行成像的方法的另一流程图。所述方法还包括测量对象自身的磁性活动的步骤S8，步骤S8在将永磁珠插入在通道内之前或者当具有这样的强度使得其不定义视场的磁场被产生时(例如，当在检查区中产生均匀的磁场时)来执行。此外，所述方法包括涉及将对象的模型(该模型取决于对象的磁性活动)适配到至少三个磁场传感器的信号以及对象的测量到的磁性活动的步骤S9。根据本发明的示范性实施例，步骤S9涉及从由磁场传感器所生成的信号中去除所测量到的磁性活动。以这种方式，从所述信号中去除背景噪声。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践所请求保护的发明时能够理解和实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载的特定措施，但是这并不指示不能有效地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式被分布，诸如经由因特网或其他有线或无线的通信系统。权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种用于跟踪被包含在在对象(105)的通道(106)中流动的流体中的多个永磁珠(107)的检查装置(100)，所述检查装置包括：

至少三个磁场传感器(101、102、103)；

评估单元(104)；

检查区(109)；

其中，所述检查区被配置为接收所述对象；

其中，所述至少三个磁场传感器被配置用于检测所述永磁珠在所述检查区中的磁场，并且被配置用于产生对应的信号(503)；

其中，所述评估单元被配置用于通过处理由所述至少三个磁场传感器产生的所述信号来确定时间磁场变化(405、407、409、412)，所述时间磁场变化是由个体珠的旋转引起的；

其中，所述评估单元被配置用于使用所确定的时间磁场变化来区别经处理的信号中由所述个体珠引起的子信号(504)；并且

其中，所述评估单元被配置用于使用由所述个体珠引起的所述子信号的量值来确定与所述个体珠有关的位置信息。

2.根据权利要求1所述的检查装置，还包括：

磁性设备(111)，其被配置用于在所述检查区中产生磁梯度场。

3.根据权利要求2所述的检查装置，

其中，所述磁性设备被配置用于在所述检查区中产生所述磁梯度场，使得所述磁梯度场在时间上改变。

4.根据权利要求2或3所述的检查装置，

其中，由所述磁性设备产生的所述磁梯度场定义所述检查区内的视场，使得珠的旋转在所述视场内部是可能的，并且在所述视场外部被阻止。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的检查装置；

其中，所述磁梯度场包括场自由点(208)或场自由线(309)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的检查装置，

其中，所述评估单元被配置为使用关于所述时间磁场变化的信息来确定关于作用在流过所述通道的所述流体中的剪切力的信息；和/或

其中，所述评估单元被配置为使用关于所述时间磁场变化的信息来确定所述永磁珠相对于所述对象的壁的位置。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的检查装置，还包括：

存储器单元(108)；

其中，所述对象的模型被存储在所述存储器单元上；

其中，所述评估单元被配置用于将针对不同时间点的所述至少三个磁场传感器的所述信号存储在所述存储器单元上；

其中，所述评估单元被配置用于将所述模型适配到针对不同时间点的所述至少三个磁场传感器的所述信号。

8.根据权利要求7所述的检查装置，还包括：

测量设备(110)，其被配置用于测量所述对象自身的磁性活动；

其中，被存储在所述存储器单元上的所述对象的所述模型取决于所述对象的所述磁性活动；并且

其中，所述评估单元被配置用于将被存储在所述存储器单元上的所述模型适配到所述至少三个磁场传感器的所述信号和所述对象的测量到的磁性活动。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的检查装置，

其中，所述至少三个磁场传感器中的每一个磁场传感器具有在1Hz至10kHz的范围内的时间磁场变化的频率的检测范围；并且

其中，所述评估单元被配置用于使用具有在1Hz至10kHz的范围内的频率的所确定的时间磁场变化来区别所述经处理的信号中由所述个体珠引起的所述子信号。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的检查装置，

其中，所述至少三个磁场传感器包括超导量子干涉设备、原子磁力计和/或电感线圈。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的检查装置，

其中，所述至少三个磁场传感器包括不同类型的多个磁场传感器；并且

其中，每种类型的磁场传感器被配置用于检测具有不同频率范围的时间磁场变化。

12.根据前述权利要求所述的检查装置(100)，还包括：

多个永磁珠；

其中，优选地，所述多个永磁珠包括不同尺寸和/或形状的珠；并且

其中，优选地，所述评估单元被配置用于：使用具有不同尺寸和/或形状的所述个体珠由于其不同的尺寸和/或形状而不同地旋转的情况，来区别所述个体珠的时间磁场变化。

13.一种用于跟踪被包含在在对象的通道中流动的流体中的多个永磁珠的方法，包括以下步骤：

将所述对象放置在检查区中(S2)；

检测所述永磁珠在所述检查区中的磁场并产生对应的信号(S3)；

通过处理所述信号来确定个体珠的时间磁场变化，所述时间磁场变化是由个体旋转磁珠引起的(S4)；

使用所述个体珠的所确定的时间磁场变化来区别经处理的信号中由所述个体珠引起的子信号(S5)；并且

使用由所述个体珠引起的所述子信号的量值来确定与所述个体珠有关的位置信息(S6)。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：

在所述检查区中生成磁梯度场(S7)。

15.一种计算机程序，所述计算机程序当由检查装置的处理器执行时指令所述处理器执行根据权利要求13或14所述的方法。