JP2006523488A - 磁性粒子に影響を与える装置 - Google Patents

磁性粒子に影響を与える装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2006523488A
JP2006523488A JP2006506810A JP2006506810A JP2006523488A JP 2006523488 A JP2006523488 A JP 2006523488A JP 2006506810 A JP2006506810 A JP 2006506810A JP 2006506810 A JP2006506810 A JP 2006506810A JP 2006523488 A JP2006523488 A JP 2006523488A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
magnetization
working region
magnetic particles
working
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006506810A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4451877B2 (ja
Inventor
ベルンハルド グラッヒ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JP2006523488A publication Critical patent/JP2006523488A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4451877B2 publication Critical patent/JP4451877B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00Magnetotherapy
    • A61N2/02Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/40Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals
    • A61N1/403Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals for thermotherapy, e.g. hyperthermia
    • A61N1/406Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals for thermotherapy, e.g. hyperthermia using implantable thermoseeds or injected particles for localized hyperthermia
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/0515Magnetic particle imaging

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Magnetic Treatment Devices (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

本発明は、作用領域における磁性粒子に影響を与える装置に関する。磁界を生成するための手段を有する装置の助けを借りて、粒子の磁化が非飽和の状態にある少なくとも1つのゾーン(301)を有し、残りのゾーンにおいては飽和の状態にある空間的に不均一な磁界が、この場合、生成される。作用領域内の前記ゾーンを移動させることによって、磁化の変化が発生される。磁化の変化は、第1の動作モードにおいて外部から検出されることができるとともに、作用領域の磁性粒子の空間分布に関する情報を与える。第2の動作モードにおいて、移動は、作用領域が温まる又は熱くなる程度頻繁に繰り返される。

Description

本発明は、作用領域における磁性粒子に影響を与える装置に関する。
磁性粒子は、検出するのが比較的容易であり、従って、検査及び研究(特に医学的なもの)のために使用されることができる。検査ゾーンにおける磁性粒子の空間分布を決定するためのこの種の方法及び装置、並びに適切な磁性粒子の使用は、まだ公開されていないドイツ特許出願第10151778.5号(出願人整理番号PHDE010289)明細書に記載されている。このドイツ特許出願明細書は、以下において、D1と呼ばれる。検査ゾーンにおける磁性粒子の空間分布が決定されることを可能にするために、粒子の磁化が非飽和状態にある少なくとも1つのゾーンを有する空間的に不均一な磁界が生成される。検査ゾーン内におけるこのゾーンの位置の変更は、外部から検出可能であるとともに、検査ゾーンにおける磁性粒子の空間分布に関する情報を与える磁化の変化を生じさせる。
更に、磁性粒子は、特に医学的な温熱療法(ハイパーサーミア)において、それらの周辺部を局所的に加熱するために使用されることもできる。磁性の又は磁化可能な物質の磁化の変化によって対象の領域を局所的に加熱するためのこの種の方法及び装置は、まだ公開されていないドイツ特許出願第10238853.9号(出願人整理番号PHDE020195)明細書に記載されている。このドイツ特許出願明細書は、以下において、D2と呼ばれる。ターゲット領域(すなわち作用領域)を局所的に加熱するために、低い磁界強度をもつ第1のサブゾーン(磁性粒子が飽和していない)と、より高い磁界強度をもつ第2のサブゾーンとがターゲット領域に生成されるような、磁界強度の空間パターンを有する不均一な磁界が生成される。ターゲット領域における2つのサブゾーンの空間位置は、粒子が、磁化の頻繁な変化により所望の温度にまで温まり又は熱くなるような時間の間、所与の周波数(頻度)で変更される。
従って、本発明の目的は、磁性粒子が一層多様なやり方で影響を与えられることができる方法及び装置を生み出すことである。
この目的は、作用領域における磁性粒子に影響を与える装置であって、
a)低い磁界強度をもつ第1のサブゾーン(301)及びより高い磁界強度をもつ第2のサブゾーン(302)が作用領域に形成されるような、磁界強度の空間パターンを有する磁界を生成するための手段と、
b)粒子の磁化が局所的に変化するように、作用領域における2つのサブゾーンの空間位置を変化させるための手段と、
c)作用領域における磁化に依存する信号を取得するための手段であって、磁化が、空間位置の変化によって影響を及ぼされる、手段と、
d)信号から、作用領域における磁性粒子に関する情報を得るための解析ユニットと、
e)−第1の動作モードにおいて、2つのサブゾーンの位置が変化され、それに起因する信号が取得され、作用領域における磁性粒子の空間分布に関する情報が前記信号から決定され、
−第2の動作モードにおいて、2つのサブゾーンの空間位置が、作用領域の少なくとも一部が加熱される程度の時間の間、作用領域の少なくとも一部が加熱されるような周波数で、変化される、
ようなやり方で、前記各手段を制御するための制御ユニットと、
を有する装置によって達成される。
この装置において、低い磁界強度の第1のサブゾーン及びより高い磁界強度の第2のサブゾーンを有する空間的に不均一な磁界は、磁性粒子が位置する作用領域に生成される。適当な手段を使用することによって、2つのサブゾーンの空間位置が、変更されることができる。不均一な磁界の生成及びサブゾーンの位置の変化のより詳細な説明は、D1又はD2に詳しく与えられている。本発明による装置の第1の動作モードにおいて、空間位置の変化によって生成される、磁性粒子からの信号が取得され、粒子の空間分布に関する情報が、それらから得られる。第2の動作モードにおいて、作用領域の少なくとも一部である加熱のための領域が、空間位置の頻繁な変更によって加熱される。従って、本発明による装置により、対象が、対象内に位置する磁性粒子の空間分布に関して検査されることが可能であるだけでなく(第1の動作モード)、対象の一部が、加熱されることも可能である(第2の動作モード)。装置のさまざまな手段又は構成要素は、この場合、両方の動作モードについて使用されることができ、異なる動作モードで装置を動作させるために、付加の構成要素は必要とされない。それぞれ異なる動作モードは、制御ユニットが、個々のケースにおいて、知られている構成要素を種々に制御することによって得られる。
特に、装置によって、磁性粒子は、装置の手段又は構成要素に対する作用領域の空間位置が変更されることなく、それぞれ異なる動作モード中に、全く同じ作用領域において影響を及ぼされることができる。第1のステップにおいて、対象内の磁性粒子の空間分布は、例えば、第1の動作モードにおいて(例えば、画像の形で)決定されることができる。加熱のための領域は、分布に関するこの情報から決定されることができる。第2のステップにおいて、既に規定された加熱のための対象の領域が、第2の動作モードにおいて加熱される。この場合、計画において使用された磁性粒子の分布に関する空間的な情報が、加熱する領域を決定するために直接使用されることができるので、この加熱は、空間的に高い精度で行われることができる。これが可能であるのは、装置の同じ構成要素が両方のステップにおいて使用され、対象が、構成要素に対して、又は作用領域若しくは加熱する領域に対して、その位置を変更する必要がないからである。
本発明による装置の利用の分野は、請求項2に従って、第3の動作モードにおいて、第1及び第2の動作モードを組み合わせられた形で実施することによって、拡張されることができる。第3の動作モードにおいて、作用領域の一部が加熱され、これと同時に、磁性粒子の空間位置に関する情報が得られることができる。これが可能であるのは、2つのサブゾーンの空間位置が、加熱の間にも変更され、その結果として、磁性粒子の空間分布に関する情報が得られる信号が、(第1の動作モードにおいて行われるのと同じやり方で)磁性粒子によって生成されるからである。
本発明による装置の勾配磁界は、例えば、永久磁石によって生成されることができる。より大きな磁界強度の第2のサブゾーンに囲まれる低い磁界強度の小さい第1のサブゾーンを有する不均一な磁界が、同じ極性の2つの極の間の領域に形成される。磁界がゼロである箇所の周囲のゾーン(第1のサブゾーン)に位置する粒子においてのみ、磁化は飽和しない。このゾーンの外側の粒子において、磁化は、飽和の状態にある。勾配磁界をスイッチング可能にし、又は容易に調整可能にするために、永久磁石を有する装置ではなく、請求項3に従って、作用領域に上述の磁界と同様の勾配磁界を生成するための勾配コイル装置が設けられる。勾配コイル装置は、例えば、ターゲット領域の2つの側に配置されるが、それらを流れる電流が反対方向である同じ種類の2つの巻線を有する(マクスウェルコイル)場合、当該磁界は、巻線の軸に沿った箇所でゼロであり、この箇所の2つの側で反対の極性においてほぼ線形に増加する。
2つのサブゾーンの空間位置を変化させる1つの可能なやり方は、磁界を生成することが意図されるコイル及び/又は永久磁石装置(又はその一部)、又は磁性粒子を含む対象が、互いに相対的に移動されることである。これは、非常に小さい対象が、非常に高い勾配で検査されているとき、好適な方法である(マイクロスコピー)。対照的に、請求項4は、いかなる機械的な運動も必要としない好ましい実施形態を記載している。この磁界が、ある時間にわたって適切なパターンに従い、適切に方向付けられる場合、磁界のゼロポイントは、このようにして、作用領域を通る。この場合、2つのサブゾーンの空間位置は、相対的に速く変更されることができ、これは、作用領域における磁化に依存する信号の取得に付加の利益をもたらす。
磁界のゼロポイントの移動と密接に関係する磁化の変化は、請求項5に記載の工夫において検出されることができる。検査ゾーンに生成される信号を受け取るために使用されるコイルは、この場合、検査ゾーンに磁界を生成するためにすでに使用されているコイルであってもよい。しかしながら、受信用の別個のコイルを使用することも有利である。その理由は、このコイルが、時間的に変化しうる磁界を生成するコイル装置から減結合されることができ、このようにして、信号の受信に関して最適化されることができるからである。更に、改善された信号対雑音比は、1つのコイルによって得られることができるが、より改善された信号対雑音比が、複数のコイルによって得られることができる。
例えば、D1及びD2に記述される磁性粒子が、以下に解明される装置及び方法において使用されることができる。この点に関しては、読者は、明示的にD1及びD2を参照されたい。
更に、上述の目的は、作用領域における磁性粒子に影響を与える方法であって、
a)低い磁界強度をもつ第1のサブゾーン(301)及びより高い磁界強度をもつ第2のサブゾーン(302)が作用領域に形成されるような、磁界強度の空間パターンを有する磁界を生成するステップと、
b)粒子の磁化が局所的に変化するように、作用領域における2つのサブゾーンの空間位置を変化させるステップと、
c)作用領域における磁化に依存する信号を取得するステップであって、磁化が、空間位置の変化によって影響を及ぼされる、ステップと、
d)作用領域における磁性粒子の空間分布に関する情報を得るために、信号を解析するステップと、
e)作用領域の少なくとも一部である加熱のための領域を規定するステップと、
f)規定された加熱のための領域が加熱される程度の時間、加熱のための領域が加熱されるような周波数で、作用領域における2つのサブゾーンの空間位置を変化させるステップと、
を含む方法によって達成される。
磁性粒子の局所的な加熱のために、磁界の2つのサブゾーンの空間位置は、連続的に変更される。これは、方法のステップb)において行われるのと同じようなやり方で、磁性粒子の空間分布に関する詳細が得られうる信号を生成する。これらの信号が、請求項7に従って取得される場合、空間分布に関する情報が、加熱の間、同時に生成されることができる。
本発明のこれら及び他の見地は、以下に記述する実施形態から明らかであり、解明される。
図1において、参照数字1は、検査又は研究のための対象をさし、この例では、患者テーブルに位置する患者であり、そのテーブルのプレート2の一部だけが図示されている。例えば、胃腸管の検査の前に、磁性粒子を含む液体又は食べ物が、患者1に投与される。
この種の粒子は、図3に示されている。粒子は、例えばガラスからなる球形基板100を有し、この基板は、例えば鉄−ニッケル合金(例えばパーマロイ)からなる軟磁性層101でコーティングされる。この層は、例えば酸に対して粒子を保護するコーティング層102によって、被覆されることができる。このような粒子の磁化の飽和のために必要な磁界の強度は、粒子の直径に依存する。10μmの直径の場合、1mTの磁界がこのために必要とされるのに対して、100μmの直径の場合には、100mTの磁界がいる。より低い飽和磁化を有する材料のコーティングが選択されるとき、より小さい値が得られる。
図4a及び図4bは、このような粒子を含む分散媒における磁化特性、すなわち磁界強度Hの関数としての磁化Mの変化を示す。磁化Mは、磁界強度+Hより上及び磁界強度−Hより下ではもはや変化せず、これは、飽和した磁化が存在することを意味することが分かる。磁化は、値+H及び−Hの間では飽和しない。
図4aは、他の磁界がアクティブでない場合の正弦波の磁界H(t)の影響を示す。磁化は、磁界H(t)の周波数のリズムで、その飽和値の間で往復運動する。結果的に得られる、磁化の時間的な変化が、図4aの参照符号M(t)によって示されている。磁化は、同様に周期的に変化し、これによって、同様の周期的な信号が、コイルの外側に誘導されることが分かる。磁化特性の非線形性の結果として、この信号は、もはや単なる正弦波の形状ではなく、高調波、すなわち正弦基本波のより高い高調波を含む。容易に基本波から分けられることができるこれらの高調波は、粒子濃度の尺度である。
曲線の中央のラインの破線の部分は、磁界強度の関数として、磁化の近似の平均変化を示す。この中心線からのずれとして、磁界Hが−Hから+Hに増加するときに、磁化は、わずかに右に延び、磁界Hが+Hから−Hに減少するとき、わずかに延びる。この知られている効果は、ヒステリシス効果と呼ばれ、熱の生成のためのメカニズムの基礎となる。曲線のパスの間に形成され、その形状及びサイズが材料に依存するヒステリシス表面積は、磁化の変化時の熱の生成の尺度である。
図4bは、静磁界H1が重ねられる正弦波の磁界H(t)の効果を示す。磁化が飽和状態にあるので、それは、実際に、正弦波の磁界H(t)による影響を受けない。磁化M(t)は、この領域では、ある時間にわたって一定のままである。その結果、磁界H(t)は、磁化の状態の変化をもたらさず、適切なコイルによって検出されることができる検出可能な信号を生じさせない。
本発明において、空間的に不均一な磁界は、適当な手段によって、磁性粒子が位置する作用領域に生成される。このような手段は、例えば、永久磁石、又は動作状態において電流が流れるコイルのような導電体でありえる。生成される磁界は、低い磁界強度の第1のサブゾーン及びより高い磁界強度の第2の磁界サブゾーンを含む。第2のサブゾーンに位置するそれらの磁性粒子の磁化は、飽和の状態にある。第1のサブゾーンに位置する磁性粒子の磁化は、飽和しない。検査されている対象1の磁性粒子の空間濃度の任意の詳細を得るために、患者1及びテーブルのプレートの上下に、複数のコイル対があり、その作用領域は、検査ゾーンを規定する(図1)。第1のコイル対3は、同一の構造の2つの巻線3a及び3bを有する。これらの巻線は、患者の上下に同軸的に配置され、同じ大きさの電流であるが、反対の循環方向の電流がそれらの巻線を通って流れる。それらによって生成される勾配磁界は、磁力線300によって図2に示されている。コイル対の(垂直な)軸の方向における勾配は、ほぼ一定であり、この軸に沿った或る箇所で、勾配はゼロの値になる。この磁界のない箇所から始まって、磁界の強度は、磁界のない箇所からの距離が増加するとともに、空間のすべての3方向において増加する。破線で示される磁界のない箇所の周囲のゾーン301(第1のサブゾーン)においては、磁界強度は非常に低いので、そのゾーンに位置する磁性粒子の磁化は飽和しない。他方、ゾーン301の外側では、磁性粒子の磁化は飽和する。
ゾーン301のサイズは、装置の空間分解能を決定する一方、勾配磁界の勾配の大きさと、飽和に必要な磁界の強度と、に依存する。図3に示される球の10μmの直径の場合、この磁界の強度は1mTであり、100μmの直径の場合、必要な磁界の強度は100μTである。後者の値と、磁界の0.2T/mの勾配がある場合、粒子の磁化が飽和しないゾーン301は、1mmの寸法を有する。
他の磁界が、作用領域において、勾配磁界に重ねられる場合、ゾーン301は、この他の磁界の方向にシフトし、シフトの大きさは、磁界の強度とともに増加する。重ねられる磁界が時間的に変化しうる場合、ゾーン301の位置は、それに応じて、時間と共に、空間において変化する。
任意の所望の空間方向について、これらの時間的に変化しうる磁界を生成するために、3つの他のコイル対が設けられる。巻線4a及び4bを有するコイル対4は、コイル3a及び3bの対を形成するコイルの軸の方向に延びる磁界を生成する。このために、2つの巻線は、それらを同じ循環方向に流れる同じサイズの電流をもつ。原則として、このコイル対によって達成できる効果は、コイル3a、3bの対の等しい大きさであるが反対方向の電流に、同方向の電流を重ねることによって達成されうる。この結果、一方のコイル対の電流は減少し、他方のコイル対の電流は増加する。しかしながら、時間的に一定の勾配磁界及び時間的に変化しうる垂直磁界が、別々のコイル対によって生成される場合が有利でありうる。
患者の長手方向おいて空間的に水平方向に延びる磁界、及びそれと垂直な方向の磁界を生成するために、巻線5a、5b及び6a、6bを有する他の2つのコイル対が設けられる。コイル対3a、3b及び4a、4bのようなHelmholzタイプのコイル対がこの目的で使用される場合、これらのコイル対は、検査ゾーンの左右に又は前後に配置される必要がある。従って、作用領域のアクセスしやすさが妨げられる。
従って、コイル対の巻線5a、5b及び6a、6bは、作用領域の上下に同様に配置され、それゆえ、それらの巻線構造は、コイル対4a、4bのものとは異ならなければならない。しかしながら、この種のコイルは、RFコイル対が作用領域の上下に位置するオープン磁石(オープンMRI)を有する磁気共鳴装置の分野から知られている。RFコイル対は、水平方向の、時間的に変化しうる磁界を生成することができる。従って、このようなコイルの構造については、ここで更に詳しく説明しない。
最後に、図1には、作用領域に生成される信号を検出することを目的とする他のコイル7も示されている。原則として、磁界を生成するコイル対3乃至6のいずれかが、この目的のために使用されることができる。しかしながら、別の受信コイルを使用する利点がある。(特に複数の受信コイルが使用される場合)より良い信号対雑音比が得られ、コイルは、それが他のコイルから減結合されるように配置され、切り替えられることができる。
図5は、図1に示す装置のブロック回路図である。概略的に示されたコイル対3(簡潔さのため、末尾に付くa及びbは図5のすべてのコイル対から省かれている)は、直流に関する制御可能な電流源31によって電流供給される。電流源31は、制御ユニット10によって制御され、オン及びオフを切り替えられることができる。制御ユニット10は、作用領域における粒子の分布を表す画像を示すためのモニタ13を備えるワークステーション12と協働する。入力が、キーボード又は他のなんらかの入力装置14を介してユーザによって行われることができる。
コイル対4、5、6は、電流増幅器41、51及び61から、それらの電流を受け取る。所望の磁界を生成する、増幅される電流I、I及びIのある時間にわたる波形は、個々の波形発生器42、52及び62によってプリセットされる。波形発生器42、52、62は、制御ユニット10によって制御される。制御ユニット10は、特定の検査、研究又は治療プロシージャのために必要なある時間にわたる波形を計算し、それを波形発生器へロードする。検査、研究又は治療の間、これらの信号は、波形発生器から読み出され、増幅器41、51、61に供給される。増幅器41、51、61は、コイル対4、5及び6のために必要な電流をそれらから生成する。
一般に、非線形の関係が、勾配コイル装置3の中心の位置からのゾーン301のシフトと、勾配コイル装置を通る電流との間に存在する。更に、ゾーン301の位置が、中心をはずれて延びる直線に沿ってシフトされる場合、すべての3つのコイルが、概して、磁界を生成しなければならない。時間に関する電流の波形がプリセットされる場合、これは、例えば適切なテーブルの助けを借りて、制御ユニットによって可能にされる。従って、ゾーン301は、任意の所望の形状のパスに沿って、作用領域にわたってシフトされることができる。
コイル7によって受け取られる信号は、適切なフィルタ71を介して増幅器72に供給される。増幅器72からの出力信号は、アナログ−デジタル変換器73によってデジタル化され、画像処理ユニット74に供給される。画像処理ユニット74は、信号と、ゾーン301が信号の受信中の時間に占めている位置とから、粒子の空間分布を再構成する。ここで、読者は、コイル7によって受け取られる信号からの再構成の詳細な説明について、D1を参照されたい。再構成された信号から、ワークステーション12のモニタ13に示される画像が生成される。
ワークステーション12の入力装置14の助けを借りて、ユーザは、画像内の、次のステップにおいて加熱されるべき領域をマークすることができる。これは、例えば、ユーザが、コンピュータマウスによって、加熱されるべき領域を円で囲むことによって、このような領域をインタラクティブに特定することによって、行われる。ワークステーション12は、これから、加熱されるべき領域の位置を決定し、この位置情報を制御ユニット10に渡す。装置が動作する第2の動作モードにおいて、選択された加熱のための領域が、実際に加熱される。イメージングと同様のやり方で、位置情報に沿った磁界のない箇所の移動は、波形発生器42、52、62を然るべく制御する制御ユニット10によって、コイル対4、5及び6の助けを借りて、行われる。
機械的な運動により加熱に寄与する粒子について、130 Hz m/Aの値が、例えば、磁界変化の周波数に関するガイドライン値として使用されることができ(例えば、図3に示される粒子の場合、25
kHz m/A又は250 kHz m/Aの周波数が、層特性に依存して使用可能である)、それによって、約1 MHzの周波数が、8・10 A/Mの磁界の磁界強度について、完全な磁化反転のために必要なものとして得られる。この周波数は、3つのコイル対4、5又は6のうちの1つ、例えばコイル対4に課され、それによって、作用領域が、交番磁界によって影響を及ぼされ、磁界ゾーン301は、コイル対4の磁界の方向において、高速に振動するやり方で、連続的にシフトされる。その結果、対応するコイル電流の振幅によって調整されることができる長さのほぼ一次元のゾーンが、治療領域のターゲット領域として加熱される(ゾーン301が球形状の場合、細長い柱形の領域が、ストリップの代わりに得られる)。従って、このストリップに適用される合計加熱パワーは、交番磁界の周波数及び振幅(ストリップの空間長さによって与えられる)に依存するだけでなく、加熱の最大の生成のために要求される磁界強度(例えば、飽和磁界強度)にも依存する。周波数が高いほど、加熱パワーも高くなる。高速に振動する磁界ゾーン301は、他の2つのコイル対5及び6によって、他の次元において移動され、それによって、加熱の領域全体が加熱される。ストリップの幅は、この場合、同時に変化しうる。更なる詳細については、ドイツ特許出願明細書D2を参照すべきである。
図3に関連して説明した軟磁性コーティングを有する粒子に代わって、他の磁性粒子が使用されることもできる。このような粒子は、磁界ゾーン301をシフトさせるための適切に変更されるやり方とともに、D2にも記述されている。
第3の動作モードにおいて、加熱のために選択された領域は、第2の動作モードの場合と同様に正確に加熱される。作用領域の画像が、同時にモニタ13に表示される。これが可能であるのは、ゾーン301が、加熱中にシフトされ、その結果、第1の動作モードの場合のように、信号が生成され、当該信号から、作用領域の画像が再構成され、表示されることができるからである。
本発明による方法を実施するための装置を示す図。 装置に含まれるコイル装置によって生成される磁力線のパターンを示す図。 作用領域に存在する磁性粒子の1つを示す図。 この種の粒子の磁化特性を示す図。 この種の粒子の磁化特性を示す図。 図1に示される装置のブロック回路図。

Claims (7)

  1. 作用領域における磁性粒子に影響を与える装置であって、
    a)低い磁界強度をもつ第1のサブゾーン及びより高い磁界強度をもつ第2のサブゾーンが前記作用領域に形成されるような、磁界強度の空間パターンをもつ磁界を生成するための手段と、
    b)前記磁性粒子の磁化が局所的に変化するように、前記作用領域における前記2つのサブゾーンの空間位置を変化させるための手段と、
    c)前記作用領域における磁化に依存する信号を取得するための手段であって、前記磁化が、前記空間位置の変化によって影響を及ぼされる、手段と、
    d)前記作用領域における前記磁性粒子に関する情報を、前記信号から得るための解析ユニットと、
    e)第1の動作モードにおいて、前記2つのサブゾーンの前記空間位置が変化され、それに起因する信号が取得され、該信号から、前記作用領域における前記磁性粒子の空間分布に関する情報が決定され、
    第2の動作モードにおいて、前記2つのサブゾーンの前記空間位置が、前記作用領域の少なくとも一部が加熱される程度の時間、該少なくとも一部が加熱されるような周波数で、変化される、
    ようなやり方で、前記各手段を制御するための制御ユニットと、
    を有する装置。
  2. 第3の動作モードにおいて、前記制御ユニットは、前記第2の動作モードが実行されると同時に、更に前記2つのサブゾーンの前記位置の変化に起因する信号が取得され、前記作用領域における前記磁性粒子の前記空間分布に関する情報がそこから決定されるようなやり方で、前記各手段を制御する、請求項1に記載の装置。
  3. 前記磁界を生成するための前記手段は、その方向を反対にし、前記第1のサブゾーンにおいてゼロ交差をもつ勾配磁界を生成するための勾配コイル装置を有する、請求項1に記載の装置。
  4. 前記作用領域における前記2つのサブゾーンは、前記勾配磁界に重ねられる時間的に変化しうる磁界によって、位置をシフトされる、請求項1に記載の装置。
  5. 前記磁化の時間変化によって前記作用領域にもたらされる信号が、コイル装置によって、受け取られる、請求項1に記載の装置。
  6. 作用領域における磁性粒子に影響を与える方法であって、
    a)低い磁界強度をもつ第1のサブゾーン及びより高い磁界強度をもつ第2のサブゾーンが前記作用領域に形成されるような、磁界強度の空間パターンを有する磁界を生成するステップと、
    b)前記磁性粒子の磁化が局所的に変化するように、前記作用領域における前記2つのサブゾーンの前記空間位置を変化させるステップと、
    c)前記作用領域における磁化に依存する信号を取得するステップであって、前記磁化が、前記位置の変化によって影響を及ぼされる、ステップと、
    d)前記作用領域における前記磁性粒子の空間分布に関する情報を得るために、前記信号を解析するステップと、
    e)前記作用領域の少なくとも一部である加熱のための領域を規定するステップと、
    f)規定された前記加熱のための領域が加熱される程度の時間、前記加熱のための領域が加熱されるような周波数で、前記作用領域における前記2つのサブゾーンの前記空間位置を変化させるステップと、
    を含む、方法。
  7. 前記ステップc)及びd)が、前記加熱のための領域の加熱中、付加的に実施される、請求項6に記載の方法。
JP2006506810A 2003-04-15 2004-04-02 磁性粒子に影響を与える装置 Expired - Fee Related JP4451877B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03101013 2003-04-15
PCT/IB2004/050388 WO2004091393A1 (en) 2003-04-15 2004-04-02 Arrangement for influencing magnetic particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006523488A true JP2006523488A (ja) 2006-10-19
JP4451877B2 JP4451877B2 (ja) 2010-04-14

Family

ID=33185919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006506810A Expired - Fee Related JP4451877B2 (ja) 2003-04-15 2004-04-02 磁性粒子に影響を与える装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7351194B2 (ja)
EP (1) EP1615553B1 (ja)
JP (1) JP4451877B2 (ja)
CN (1) CN100548214C (ja)
WO (1) WO2004091393A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012525900A (ja) * 2009-05-08 2012-10-25 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 磁性材料の加熱のための装置及び方法
JP2013518657A (ja) * 2010-02-08 2013-05-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 片面送信コイルセットのアレイを持つ視野内の磁性粒子に作用する及び/又は検出するための装置及び方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1615557B1 (en) * 2003-04-15 2012-09-19 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Method and apparatus for improved determination of spatial non-agglomerated magnetic particle distribution in an area of examination
JP5010914B2 (ja) * 2003-04-15 2012-08-29 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 磁性粒子の空間分布を決める方法及び磁性粒子を投与する組成物
US8154276B2 (en) * 2006-12-20 2012-04-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and arrangement for locating magnetic markers in a region of action
US8385997B2 (en) 2007-12-11 2013-02-26 Tokitae Llc Spectroscopic detection of malaria via the eye
US20100222774A1 (en) * 2007-12-11 2010-09-02 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Systems, devices, and methods for inducing ultraviolet energy generation via hemozoin nanoparticles in a biological tissue
WO2009074952A2 (en) * 2007-12-13 2009-06-18 Koninklijke Philips Electronics N. V. Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
GB0820300D0 (en) * 2008-11-06 2008-12-17 Univ Dundee Apparatus and method for the detection of cells
US9872631B2 (en) * 2008-12-10 2018-01-23 Koninklijke Philips N.V. Arrangement with variable selection field orientation for magnetic particle imaging
CN102245096B (zh) * 2008-12-12 2014-10-29 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于测量液体的局部速度的装置和方法
JP2012511989A (ja) * 2008-12-17 2012-05-31 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 磁性粒子イメージング用の永久磁気装置
EP2456357B1 (en) 2009-07-20 2014-09-10 Koninklijke Philips N.V. Apparatus and method for influencing and/or detecting magnetic particles
CN102497810B (zh) * 2009-09-11 2014-12-17 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于影响和/或探测视场中的磁性粒子的装置和方法
US9364165B2 (en) * 2009-09-14 2016-06-14 Koninklijke Philips N.V. Apparatus and method for moving and activating an active agent
CN102497811B (zh) * 2009-09-14 2015-01-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于控制导管移动以及用于导管定位的设备和方法
US8781184B2 (en) 2010-02-10 2014-07-15 Tokitae Llc Systems, devices, and methods for detection of malaria
US9044141B2 (en) * 2010-02-10 2015-06-02 Tokitae Llc Systems, devices, and methods including a dark-field reflected-illumination apparatus
WO2011121487A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Apparatus and method for forming a concentration image of the concentration of magnetic particles arranged in a field of view
CA2851101C (en) 2010-10-06 2017-02-14 Biocare Medical, Llc Methods and systems for efficient processing of biological samples
BR112013013879A2 (pt) * 2010-12-10 2016-09-13 Koninkl Philips Electronics Nv aparelho para influenciar e/ou detectar partículas magnéticas em um campo de visão, método para influenciar e/ou detectar partículas magnéticas em um campo de visão, programa de computador e unidade geradora de sinal de campo de acionamento para uso em um aparelho para influenciar e/ou partículas magnéticas em um campo de visão
US9945763B1 (en) 2011-02-18 2018-04-17 Biocare Medical, Llc Methods and systems for immunohistochemistry heat retrieval of biological samples
WO2016156340A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Koninklijke Philips N.V. Apparatus and method for influencing and/or detecting magnetic particles
EP3484358B1 (en) 2016-07-12 2022-06-29 Magnetic Insight, Inc. Magnetic particle imaging using flux return
EP3363496A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-22 Nanobacterie Magnetic field oscillating at several frequencies for improving efficacy and/or reducing toxicity of magnetic hyperthermia
CN107049594B (zh) 2017-06-14 2020-04-07 京东方科技集团股份有限公司 回收装置以及磁性微粒回收方法
CN107174244A (zh) * 2017-06-19 2017-09-19 重庆工商大学 一种血栓检测装置
EP3545835B1 (en) * 2018-03-29 2022-03-30 Julius-Maximilians-Universität Würzburg System and method for generating a traveling field free line
US11890488B2 (en) 2019-03-13 2024-02-06 Magnetic Insight, Inc. Magnetic particle actuation
CN110127771B (zh) * 2019-05-31 2022-03-01 重庆科技学院 四氧化三铁纳米颗粒的调控聚集方法
CN110302470A (zh) * 2019-07-03 2019-10-08 绍兴梅奥心磁医疗科技有限公司 一种基于长直导线的磁场产生及控制系统

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4622952A (en) * 1983-01-13 1986-11-18 Gordon Robert T Cancer treatment method
US4662359A (en) * 1983-08-12 1987-05-05 Robert T. Gordon Use of magnetic susceptibility probes in the treatment of cancer
US5612019A (en) * 1988-12-19 1997-03-18 Gordon, Deceased; David Diagnosis and treatment of HIV viral infection using magnetic metal transferrin particles
US5305751A (en) * 1992-06-04 1994-04-26 Biomagnetic Technologies, Inc. Measurement of liquid flows in a living organism
US5658234A (en) * 1995-07-24 1997-08-19 J. D. Technologies, Inc. Method for treating tumors
AUPN978296A0 (en) * 1996-05-10 1996-05-30 Gray, Bruce N Targeted hysteresis hyperthermia as a method for treating cancer
US6168780B1 (en) * 1997-02-26 2001-01-02 Institut Fuer Physikalische Hochtechnologie E.V. Marker for determining its position in a cavity inside the organism of a living being
US6004817A (en) * 1997-04-04 1999-12-21 3M Innovative Properties Company Method for measuring stress levels in polymeric compositions
AUPP008197A0 (en) * 1997-10-29 1997-11-20 Paragon Medical Limited Improved targeted hysteresis hyperthermia as a method for treating diseased tissue
US6645464B1 (en) * 1998-07-30 2003-11-11 James F. Hainfeld Loading metal particles into cell membrane vesicles and metal particular use for imaging and therapy
AUPP899899A0 (en) * 1999-03-03 1999-03-25 Paragon Medical Limited Magnetic material
US6470220B1 (en) * 1999-03-29 2002-10-22 The Regents Of The University Of California Diagnosis and treatment of cancers using in vivo magnetic domains
DE19937493C2 (de) * 1999-08-07 2001-06-07 Mfh Hyperthermiesysteme Gmbh Magnetfeldapplikator zur Aufheizung von magnetischen oder magnetisierbaren Substanzen oder Festkörpern in biologischem Gewebe
DE19937492C2 (de) * 1999-08-07 2001-08-23 Mfh Hyperthermiesysteme Gmbh Magnetfeldapplikator zur Aufheizung von magnetischen oder magnetisierbaren Substanzen oder Festkörpern in biologischem Gewebe
DE10127822B4 (de) * 2001-06-07 2008-04-03 Siemens Ag Magnetresonanzgerät mit einem Grundfeldmagneten
US6997863B2 (en) * 2001-07-25 2006-02-14 Triton Biosystems, Inc. Thermotherapy via targeted delivery of nanoscale magnetic particles
US7074175B2 (en) * 2001-07-25 2006-07-11 Erik Schroeder Handy Thermotherapy via targeted delivery of nanoscale magnetic particles
DE10151778A1 (de) * 2001-10-19 2003-05-08 Philips Corp Intellectual Pty Verfahren zur Ermittlung der räumlichen Verteilung magnetischer Partikel
DE10238853A1 (de) * 2002-08-24 2004-03-04 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Verfahren zur lokalen Erwärmung mit magnetischen Partikeln

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012525900A (ja) * 2009-05-08 2012-10-25 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 磁性材料の加熱のための装置及び方法
JP2013518657A (ja) * 2010-02-08 2013-05-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 片面送信コイルセットのアレイを持つ視野内の磁性粒子に作用する及び/又は検出するための装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7351194B2 (en) 2008-04-01
EP1615553B1 (en) 2017-01-18
JP4451877B2 (ja) 2010-04-14
CN100548214C (zh) 2009-10-14
WO2004091393A1 (en) 2004-10-28
EP1615553A1 (en) 2006-01-18
US20060211939A1 (en) 2006-09-21
CN1774203A (zh) 2006-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4451877B2 (ja) 磁性粒子に影響を与える装置
JP4583369B2 (ja) 磁性粒子に影響を与える方法及び装置
EP1551506B1 (en) Local heating by means of magnetic particles
JP5667072B2 (ja) 磁性粒子撮像のための可変選択場配向をもつ装置
JP5784635B2 (ja) 片面送信コイルセットのアレイを持つ視野内の磁性粒子に作用する及び/又は検出するための装置及び方法
JP5021477B2 (ja) 磁性粒子の空間分布を決定する方法
US20100259251A1 (en) Arangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
JP5767225B2 (ja) 磁界フリーラインを有する磁界を生成し、移動させる装置及び方法
JP2003199767A (ja) 磁性粒子の空間的分布を決定する方法
EP2092315B1 (en) Coil arrangement for magnetic particle imaging
EP2097001B1 (en) Method and arrangement for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
WO2008099331A1 (en) Arrangement for magnetic particle imaging, method for influencing and/or detecting magnetic particles and magnetic particle
US20110241663A1 (en) Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles
WO2008078272A2 (en) Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
US20100109662A1 (en) Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070330

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090714

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091014

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100107

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100128

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4451877

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140205

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees