专利名称：用于影响和/或探测磁性粒子的装置和方法磁性粒子成像(MPI)是一种新兴的医学成像模态。第一个版本的MPI是二维的， 因为它们产生二维图像。将来的版本将是三维(3D)的。如果在用于单个3D图像的数据采集期间对象不显著变化，可以通过将3D图像的时间序列组合到电影来创建非静态对象的时间相关图像或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，分两个步骤生成对象的感兴趣体积的MP图像。被称为数据采集的第一步是利用MPI扫描器执行的。MPI扫描器具有生成静态磁梯度场的模块，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，扫描器具有生成时间相关、空间上接近均勻的磁场的模块。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体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应出的任何电压。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扫描器沿着故意选择的轨迹引导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来做出响应。纳米粒子的变化的磁化强度在每个接收线圈中感应出时间相关电压。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。控制数据采集细节的参数构成扫描协议。在称为图像重建的图像生成的第二步中，从在第一步中采集的数据计算或重建图像。图像是离散的数据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取消该模型的作用。这种MPI装置和方法有下列好处，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 ffeizenecker, J. (2005)，"Tomographicimaging using the nonlinear response of magnetic particles”， Nature， vol.435， pp. 1214-1217。那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。在肺部成像中，除纯粹通气的空气空间之外，可能有更多的相关参数。使用 MRI (磁共振成像)并应用适当的MRI序列，可以确定肺扩散系数，气体的扩散参数可能揭示出对肺结构的更深了解，揭示出对于哮喘、肺气肿和慢性阻塞性肺病的潜在重要信息。表观扩散系数与距肺表面的平均距离相关，从而大的扩散指示例如扩大的肺泡。
本发明的目的是提供一种用于引入了包含磁性粒子的气雾剂的对象内的孔洞的孔洞尺寸确定的替代的装置和方法。具体而言，本发明的目的是提供一种用于确定患者肺泡的尺寸的装置和方法，所述患者已吸入含磁性粒子的气雾剂，该装置和方法能够揭示出与肺结构相关的信息。在本发明的第一方面中，提供了一种装置，其包括-选择模块，其包括选择场信号发生器单元和选择场生成元件，用于生成其磁场强度具有空间图样的磁选择场，从而在视场中形成具有低磁场强度的第一子区和具有更高磁场强度的第二子区，-驱动模块，其包括驱动场信号发生器单元和驱动场线圈，用于利用磁驱动场改变所述视场中的所述两个子区的空间位置，从而使得所述磁性材料的磁化强度局部改变，-接收模块，其包括至少一个信号接收单元和至少一个接收线圈，用于采集探测信号，所述探测信号取决于所述视场中的磁化强度，所述磁化强度受到所述第一和第二子区的空间位置的改变的影响，以及-处理模块，其用于从引入所述气雾剂之后立即采集的第一探测信号和引入所述气雾剂之后的一持续时间之后采集的第二探测信号确定所述对象内的孔洞的孔洞尺寸。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，提供了一种包括程序代码段的计算机程序，其用于当在计算机上执行所述计算机程序时令所述计算机控制根据本发明的装置以执行根据本发明的方法的步骤。在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应当理解，所要求保护的方法和所要求保护的计算机程序与所要求保护的装置和与从属权利要求中所限定的具有类似和/ 或相同的优选实施例。本发明基于如下理念，即MPI提供了揭示关于肺结构或更一般而言关于对象内存在的孔洞的尺寸的信息的可能。这样的对比可以基于由于快速布朗转动机制而导致的空气空间中的信号生成。在MPI中，通常排除布朗转动作为液体悬浮液中的信号生成的有效机制。空气的粘度仅为18 μ I^s，导致是水中的磁化速度的多于50倍。因此，能够高效地探测到空气空间中的磁性粒子，即使在各向异性很高而使得Neel过程受阻的时候也是如此。在磁性粒子达到肺表面(更一般而言，孔洞的壁)时，布朗转动受阻，并且MPI信号(“探测信号”)消失。磁性粒子将通过扩散达到肺表面(孔洞的壁)。可以利用爱因斯坦公式估计扩散速度本发明涉及用于其中引入了包含磁性粒子的气雾剂的对象内的孔洞的孔洞尺寸确定的装置和方法，特别是用于确定患者肺泡的尺寸，所述患者已吸入包含磁性粒子的气雾剂。为了审查关于肺结构的信息，提出使用磁性粒子成像。在向对象中引入包含磁性粒子的气雾剂之后，尤其是在患者吸入气雾剂之后，在不同时刻相继采集第一和第二探测信号。利用这些探测信号，尤其是强度下降和/或信号衰减时间，以获得关于孔洞——尤其是肺泡内的磁性粒子的扩散的信息，并从其检索关于孔洞——尤其是肺泡的尺寸的信息。