专利名称：用于影响和/或探测视场中的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。最初版本的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装置和方法有如下好处，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), "Tomographic imaging 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。如前所述，MPI中的空间编码基于感兴趣对象上方的无场点或区域的运动。由此， 磁性纳米粒子的频谱响应随着与FFP的距离而变化。所述频谱响应的高频谱分量仅发生在FFP路径或轨迹附近，而低频谱分量在空间上相当远地离域。在特定情况下，磁性纳米粒子的频谱响应的离域的低频谱分量可能导致问题。例如在仅对较大对象的子体积进行编码的情况下或在通过分裂空间编码过程对较大对象完全编码的情况下。分裂空间编码过程意味着将大对象分裂成小的子体积，针对每个子体积分离地进行子体积图像的编码和重建并且组合子体积图像以获得整个大对象的总体图像。在这种情况下，来自进行编码的特定子体积外部的信号对源自布置于该特定子体积中的那些磁性纳米粒子的频谱响应的低频分量有贡献。来自外部的所述信号导致针对特定子体积重建的粒子分布量中的失真 (falsification)，因此在针对特定子体积重建的子体积图像中导致伪影。由于磁性纳米粒子对FFP运动的频谱响应不是完全局部化的，尤其是对于因为对特定子体积编码而存在的低频分量，因此来自特定子体积外部的信号被拾取。在不考虑视场的子体积以加快编码过程的情况下也可能出现上述问题，其中不考虑覆盖MPI装置或MPI扫描器的操作者不感兴趣的区域的这种子体积。这种方法适用于视场除了覆盖感兴趣对象之外还覆盖其他对象的情况。应用这种方法的具体示例是心脏检查领域。对于心脏检查而言，仅对覆盖心脏区域的子场进行编码，而覆盖例如肝脏的子场不被编码。因为在特定情况下重建图像中发生上述伪影，因此现有MPI装置和对应的方法仍然不是最佳的。发明内容
本发明的目的是提供一种用于影响和/或探测视场中的磁性粒子的装置和对应的方法，通过其改进重建图像的质量。特别地，应当避免因低频分量导致的重建图像中的伪影。优选地，所提出的装置和方法仍将允许快速且容易地编码和重建感兴趣对象的图像。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于影响和/或探测视场中的磁性粒子的装置，其中，所述视场包括覆盖感兴趣对象的至少一部分的至少一个感兴趣子场，其中，所述感兴趣对象包含磁性粒子，且其中，所述装置至少具有两种不同的探测模式，包括高分辨率探测模式和低分辨率探测模式，所述装置包括
-包括选择场信号发生器单元和选择场元件的选择模块，其用于生成磁选择场，其磁场强度具有空间图样，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，其中，在所述第一子区中所述磁性粒子的磁化强度未饱和，且其中，在所述第二子区中所述磁性粒子的磁化强度饱和，
-包括驱动场信号发生器单元和驱动场线圈的驱动模块，其用于利用磁驱动场改变视场中的至少第一子区的空间位置，使得所述感兴趣对象中包含的磁性粒子的磁化强度局部改变，
-包括至少一个信号接收单元和至少一个接收线圈的接收模块，其用于采集探测信号，所述探测信号取决于视场的至少一部分中的磁化强度，所述磁化强度受到至少第一子区的空间位置的改变的影响，
-控制单元，其用于根据所述探测模式控制所述信号接收单元，其中，在所述高分辨率探测模式中，采集一组高分辨率探测信号，而在所述低分辨率探测模式中，采集一组低分辨率探测信号，其中，该组高分辨率探测信号取决于至少一个感兴趣子场的磁化强度，而该组低分辨率探测信号取决于与该至少一个感兴趣子场相邻布置的至少一个相邻子场的磁化强度，以及
-重建单元，用于重建表征磁性粒子在感兴趣对象的至少一部分之内的空间分布的粒子分布量，其中，根据该组高分辨率探测信号和该组低分辨率探测信号重建粒子分布量。
在本发明的另一方面中，提供了一种用于影响和/或探测视场中的磁性粒子的方法，其中，所述视场包括覆盖感兴趣对象的至少一部分的至少一个感兴趣子场，其中，所述感兴趣对象包含磁性粒子，且其中，能够在高分辨率探测模式和低分辨率探测模式中探测所述磁性粒子，所述方法包括如下步骤
-生成磁选择场，其磁场强度具有空间图样，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，其中，在所述第一子区中所述磁性粒子的磁化强度未饱和，且其中，在所述第二子区中所述磁性粒子的磁化强度饱和，
-利用磁驱动场改变所述视场中的至少第一子区的空间位置，使得所述感兴趣对象中包含的磁性粒子的磁化强度局部改变，
-采集探测信号，所述探测信号取决于视场的至少一部分中的磁化强度，所述磁化强度受到至少第一子区的空间位置的改变的影响，
-控制在高分辨率探测模式中的一组高分辨率探测信号的采集，其中，该组高分辨率探测信号取决于至少一个感兴趣子场的磁化强度，
-控制在低分辨率探测模式中的一组低分辨率探测信号的采集，其中，该组低分辨率探测信号取决于与所述至少一个感兴趣子场相邻布置的至少一个相邻子场的磁化强度， 以及
-重建表征所述磁性粒子在感兴趣对象的至少一部分之内的空间分布的粒子分布量，其中，根据该组高分辨率探测信号和该组低分辨率探测信号重建所述粒子分布量。
在本发明的另一方面中，提供了一种包括程序代码段的对应的计算机程序，在计算机上执行所述计算机程序时，所述程序代码段令所述计算机控制装置以执行所述方法的步骤。
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。
本发明基于采集两组探测信号的理念。一组高分辨率探测信号取决于至少一个感兴趣子场的磁化强度，一组低分辨率探测信号取决于与至少一个感兴趣子场相邻布置的至少一个相邻子场的磁化强度。根据两组探测信号，重建表征磁性粒子在感兴趣对象的至少一部分之内的空间分布的粒子分布量。最后将粒子分布量传送到计算机，以便在监视器上显不它。
该组高分辨率探测信号表征应当针对其重建粒子分布量并因此重建图像的特定感兴趣子场中布置的磁性纳米粒子的频谱响应。因此，该组高分辨率探测信号包含重建粒子分布量并因此重建表示特定感兴趣子场的图像所需的适当数据。不过，如前所述，因为高分辨率探测信号的低频分量中的贡献，这一数据是失真的。所述贡献源自特定感兴趣子场的外部。因此，采集一组低分辨率探测信号。该组低分辨率探测信号取决于与特定感兴趣子场相邻的至少一个相邻子场的磁化强度。于是，该组低分辨率探测信号包含可用于消除上述失真的数据。该组低分辨率探测信号或低分辨率数据表征与特定子场相邻的若干子场中布置的磁性纳米粒子的频谱响应。因此，可以使用低分辨率数据正确地分配所探测的高分辨率探测信号或高分辨率数据。于是，消除了高分辨率数据中的失真，从而在针对特定感兴趣子场重建的图像中避免了伪影。由于特定感兴趣子场周围的区域被相邻子场编码，因此可以正确分配高分辨率探测信号或高分辨率数据。换言之基于低分辨率探测数据或低分辨率数据，能够识别高分辨率探测信号或高分辨率数据中所包含的低频分量是源自特定感兴趣子场还是源自相邻子场。因此，可以消除源自相邻子场的低频分量，从而消除针对特定感兴趣子场重建的图像中的伪影。
由于一组低分辨率探测信号或低分辨率数据被用于消除重建图像中的伪影，确定所述消除所需的数据所需要的额外时间不会很长。在低分辨率探测模式中，可以非常快地采集探测信号。因此，所提出的装置和方法仍将允许快速且容易地编码和重建感兴趣对象的图像。
根据优选实施例，所述驱动场信号发生器单元适于沿着定义的轨迹改变所述第一子区的空间位置，其中，所述控制单元适于根据所述探测模式控制所述驱动场信号发生器单元，且其中，在所述高分辨率探测模式中，所述空间位置沿着高分辨率轨迹改变，而在所述低分辨率探测模式中，空间位置沿着低分辨率轨迹改变。如前所述，通过沿故意选择的轨迹移动FFP，实现了重建被检查对象的图像所需的纳米粒子磁化强度中的MPI变化。因此， 使用轨迹作为一个——尤其是作为主要自由度——以调整或设置MPI装置或扫描器的分辨率是一种容易而有效的方法。有利地，除了驱动场信号发生器单元之外，还有聚焦场信号发生器单元和/或选择场信号发生器单元适于改变第一子区沿定义的轨迹的空间位置。
在先前措施的另一实施例中，所述定义的轨迹具有闭合利萨茹曲线的形式，其中具有第一轨迹密度的第一闭合利萨茹曲线用作低分辨率轨迹，而具有第二轨迹密度的第二利萨茹曲线用作高分辨率轨迹，且其中，所述第一轨迹密度低于所述第二轨迹密度。已表明，通过同时使用闭合利萨茹曲线，一方面，关于重建粒子分布量并因此重建感兴趣对象的图像获得了最好结果，另一方面，关于设置MPI装置或扫描器的分辨率获得了最好结果。除此之外，闭合利萨茹曲线确保了定义的且令人满意的对感兴趣子场的覆盖，因此确保了可靠地采集到探测信号。此外，可以容易地生成利萨茹曲线。例如，在驱动场线圈包括至少两对驱动场线圈的情况下，驱动场信号发生器单元适于利用具有第一驱动场频率的第一正弦驱动场电流控制第一对驱动场线圈，并且利用具有第二驱动场频率的第二正弦驱动场电流控制第二对驱动场线圈。为了接收闭合利萨茹曲线，驱动场频率的频率比必须是合理的。有利地，两个驱动场频率通过频率比联系。由此，低分辨率探测模式中使用的利萨茹曲N线的频率比大于高分辨率探测模式中使用的利萨茹曲线的频率比。轨迹密度表示单个轨迹线之间存在的距离。
当然，驱动场频率不是用于改变闭合利萨茹曲线的轨迹密度并因此用于设置MPI装置或扫描器的分辨率的唯一参数。有利地，作为用于改变闭合利萨茹曲线的轨迹密度的另一参数，可以使用表征或影响正弦驱动场电流的时域行为的相位位置。由此，可以设想使用相位位置作为用于改变轨迹密度的唯一参数或除驱动场频率之外的参数。特别地，额外使用相位位置，因为利用驱动场频率比利用相位位置能够更有效地改变轨迹密度。因此，在考虑相位位置作为第二参数的情况下，利用具有第一驱动场频率和第一相位位置的第一正弦驱动场电流控制第一对驱动场线圈，并且利用具有第二驱动场频率和第二相位位置的第二正弦驱动场电流控制第二对驱动场线圈。
关于使用驱动场频率和相位位置中的至少一个改变闭合利萨茹曲线的轨迹密度的以上解释参照了平面之内的2D利萨茹曲线。当然，以上解释也适用于3D场之内的3D利萨茹曲线。在这种情况下，驱动场信号发生器单元适于利用具有第一驱动场频率和第一相位位置的第一正弦驱动场电流控制第一对驱动场线圈，利用具有第二驱动场频率和第二相位位置的第二正弦驱动场电流控制第二对驱动场线圈，并且利用具有第三驱动场频率和第三相位位置的第三正弦驱动场电流控制第三对驱动场线圈。在有三个驱动场频率的情况下，例如，第一驱动场频率和第二驱动场频率通过第一频率比^^联系，而第二驱动场频N-I率和第三驱动场频率通过第二频率比联系，其中N-I被分配给第一驱动场频率，N被分配给第二驱动场频率，而N+1被分配给第三驱动场频率。当然，对于全部三个正弦驱动场电流，个体相位位置可能都是零。
根据另一实施例，所述选择场信号发生器单元适于生成呈现出定义的梯度强度的磁选择场，其中，所述控制单元适于根据所述探测模式控制所述选择场发生器单元，其中， 在所述低分辨率探测模式中，生成呈现出第一梯度强度的第一磁选择场，而在所述高分辨率探测模式中，生成呈现出第二梯度强度的第二磁选择场，且其中，所述第一梯度强度小于所述第二梯度强度。利用这一措施，实现了两个目标。首先，可以影响MPI装置或扫描器的分辨率，其中小梯度强度获得低分辨率，而大梯度强度获得高分辨率。第二，可以影响MPI 扫描器的扫描体积，其中小梯度强度获得扩大的扫描体积，因为移动FFP所沿的定义的轨迹能够覆盖的区域扩大了。于是，选择小梯度强度不仅获得低分辨率，而且获得扩大的扫描体积。因为如下原因，这一组合是有利的将在低分辨率探测模式中采集的该组低分辨率探测信号用于消除重建图像中由于源自应当对其重建图像的指定感兴趣子场外部的低频贡献导致的伪影。容易理解，利用扩大的扫描体积代替正常尺寸的扫描体积，可以好得多地采集由布置于特定感兴趣子场的边沿区域中的纳米粒子的磁化强度改变导致的低频贡献。关于改变或设置MPI装置或扫描器的分辨率，同时修改移动FFP所沿的轨迹并修改磁选择场的梯度强度是特别有利的。
用于改变扫描体积的另一参数是强度并因此是磁驱动场的幅度，其中大的驱动场幅度获得扩大的扫描体积。有利地，组合驱动场幅度的改变和选择场梯度强度的改变以改变扫描体积。
根据优选实施例，所述视场包括若干子场，其中，所述驱动场信号发生器单元适于沿着定义的轨迹改变所述第一子区的空间位置，该定义的轨迹具有实质界定个体子场的空间范围的空间范围，且其中，所述装置还包括聚焦模块，该聚焦模块包括聚焦场信号发生器单元和聚焦场线圈，用于生成磁聚焦场，以便在所述若干子场中包含的任意子场上聚焦所述第一子区。这一措施允许检查对象并因此允许重建比由定义的轨迹指定的扫描体积大的对象的图像。由此，序列如下根据应当对其采集一组探测信号的特定感兴趣子场，生成对应的磁聚焦场，从而在特定感兴趣子场上聚焦第一子区。之后，在特定感兴趣子场之内沿定义的轨迹移动第一子区或FFP。在完成探测信号的采集之后，修改磁聚焦场，从而在接下来应当对其采集探测信号的感兴趣子场上聚焦第一子区并因此聚焦定义的轨迹。上述解释也适用于相邻子场。对于感兴趣子场而言，利用高分辨率轨迹采集高分辨率探测信号。对于相邻子场而言，利用低分辨率轨迹采集低分辨率探测信号。
在先前措施的另一实施例中，所述控制单元适于控制所述聚焦场信号发生器单元，以便从第一子场向第二子场连续移动第一子区。这一措施具有如下优点磁聚焦场不会呈现出任何相当大的瞬变现象，同时修改磁聚焦场，以便从一个子场向另一个子场移动第一子区或FFP并因此移动定义的轨迹。作为这一方法的替代，可以使用所谓的多站方法。 对于多站方法，首先通过从第一组子场中包含的一个子场向另一个子场连续移动第一子区来扫描第一组子场，然后，在扫描了第一组子场中包含的所有子场之后，通过从第二组子场中包含的一个子场向另一个子场连续移动第一子区来扫描第二组子场，然后，在扫描了第二组子场中包含的所有子场之后，扫描另一组子场，等等。多站方法具有如下优点由于一组子场中包含的并因此相干的几个子场是被按照针对这一单组子场的序列扫描的，因此能够立即重建粒子分布量。而利用所述的第一种方法，在针对一组子场重建粒子分布量所需的子场被扫描之前流逝了更大的时间段。当然，连续移动第一子区未必导致从一个子场向另一个子场移动第一子区。无论子场结构如何，都可以连续移动第一子区。例如，可以设想，连续移动第一子区，以逐条线地扫描视场或包括几个感兴趣子场的感兴趣场，其中单条线包括几个子场。
根据另一实施例，视场包括若干子场，其中该组低分辨率探测信号取决于所有子场的磁化强度。这是通过控制聚焦场信号发生器单元和驱动场信号发生器单元从而进行覆盖整个视场并因此覆盖视场中所包含的所有子场的一个单次扫描来实现的。换言之由快速低分辨率扫描覆盖整个视场。利用磁驱动场对单个子场进行编码以便在个体子场区域上移动第一子区或FFP。有利地，磁驱动场具有高驱动场频率和低驱动场幅度。子场的重新定位是利用磁聚焦场实现的，其中可以逐步或连续进行重新定位。有利地，磁聚焦场具有低聚焦场频率和高聚焦场幅度。这一措施具有如下优点利用一个单次扫描记录磁性粒子或纳米粒子在每个单个子场之内的空间分布。于是，消除高分辨率数据中的上述失真所需的低分辨率数据是可用的。因此，如有必要，可以考虑任何任意子场作为相邻子场。由此，必须要作为相邻子场进行考虑的具体子场位于覆盖感兴趣对象的感兴趣场内部还是外部是无关紧要的。
根据另一实施例，视场包括若干感兴趣子场，其中该组高分辨率探测信号取决于所有感兴趣子场的磁化强度。这也是通过控制聚焦场信号发生器单元和驱动场信号发生器单元从而进行覆盖整个感兴趣场并因此覆盖感兴趣场中所包含的所有感兴趣子场的一个单次扫描来实现的。根据以上对应于该组低分辨率探测信号的解释，利用磁驱动场对单个感兴趣子场进行编码，并利用磁聚焦场实现感兴趣子场的重新定位。这一措施具有如下优点利用一个单次扫描记录磁性纳米粒子在每个单个感兴趣子场之内的空间分布。于是，针对每个感兴趣子场的高分辨率数据是可用的。
根据优选实施例，控制单元适于控制驱动场信号发生器单元和接收单元，以便首先采集该组低分辨率探测信号，并随后采集该组高分辨率探测信号。根据这一措施，在高分辨率扫描之前进行快速低分辨率扫描。如果对于低分辨率扫描和对于高分辨率扫描，考虑在每种情况下都相关的所有子场，则在感兴趣场的高分辨率扫描之前进行整个视场的快速低分辨率扫描。通常，感兴趣场是视场的子体积。由于低分辨率扫描是预先进行的，因此随后的高分辨率扫描可能感兴趣的信息是可用的。例如，这允许进行适于外部环境的高分辨率扫描，使得利用高分辨率扫描采集的高分辨率探测信号的质量更好或实现了时间的节省。有利地，除了驱动场信号发生器单元之外，控制单元还以适当方式控制聚焦场信号发生器单元和/或选择场信号发生器单元，从而可以首先采集第一组低分辨率探测信号并随后采集该组高分辨率探测信号。
根据优选实施例，视场包括若干感兴趣子场，其中重建单元包括子场识别单元，其用于识别至少一个感兴趣子场和/或用于识别均包括在感兴趣场中的至少一个相邻子场。 有利地，根据利用低分辨率扫描采集的该组低分辨率探测信号识别感兴趣子场和/或相邻子场。还可以设想进行特别调整的调查扫描。与低分辨率扫描相比，这样的调查扫描具有更低分辨率，因此能够在更少时间内进行。由子场识别单元并因此由MPI装置自动进行子场的识别。根据对象信息，更确切地说根据关于感兴趣对象的信息，识别子场。由此，对于低分辨率扫描而言，评估低分辨率探测信号。例如，如果子场与示出相当低分辨率探测信号行为的其他子场相干，则该子场适于作为感兴趣子场。作为补充，可以使用额外的信息以识别感兴趣子场。在本来就已知要检查的对象的种类的情况下，可以考虑预定义的信息。例如，这样的预定义的信息可以表示或表征原则上的要检查的对象的形状或适于识别要检查的对象的任何其他特定性质。例如，对于人体的一部分而言，考虑预定义的信息是适当的， 例如应当检查心脏。
有利地，识别所有感兴趣子场并因此识别感兴趣场。于是，识别视场之内应当对其进行高分辨率扫描的感兴趣场，从而允许节省采集高分辨率探测信号的时间，因为高分辨率扫描只限于感兴趣场。有利地，将布置于感兴趣场外部且覆盖另一对象的子场识别为相邻子场。该另一对象不应与感兴趣对象相干，或应当表示与感兴趣对象直接紧邻但与其分离的对象。识别相邻子场有助于节省计算能力，因为不考虑重建未覆盖另一对象的相邻子场的粒子分布量。在高分辨率扫描之前进行低分辨率扫描的情况下，识别子场是特别有利的。
此外，根据该组低分辨率探测信号，可以重建粒子分布量。可以将这一量用于在监视器上显示感兴趣对象，从而允许MPI装置的操作者修改由子场识别单元识别的感兴趣场。操作者还能够使用所显示的对象进行定位，尤其是用于相对于视场定位患者。还可以设想重建仅表示或表征感兴趣对象的轮廓的量并因此仅显示这一轮廓而非显示完整的对象。
在重建单元不包括子场识别单元的情况下，可以设想根据该组低分辨率探测信号重建粒子分布量，其中这一量用于在监视器上显示感兴趣对象或至少这一对象的轮廓。在这种情况下，由操作者手动界定感兴趣场并定位感兴趣对象。
上述解释表明，在没有来自其他模态的解剖学信息可用时，可以将该组低分辨率探测信号用于患者定位并用于界定要利用高分辨率扫描来扫描的感兴趣区域。
根据另一实施例，控制单元适于控制驱动场信号发生器单元和接收单元，以便以交织的方式采集该组低分辨率探测信号和该组高分辨率探测信号。这是用于采集两组探测信号的非常节省时间的方法。例如，可以如下地以交织的方式采集两组探测信号对于第一子场，相继进行包括低分辨率扫描和高分辨率扫描的两次扫描。原则上，可以按照任意次序进行两次扫描，不过，有利地，首先进行低分辨率扫描，接着是高分辨率扫描。这一次序例如允许针对外部环境调整高分辨率扫描。在针对第一子场完成低分辨率探测信号和高分辨率探测信号的采集之后，针对第二子场进行低分辨率扫描和高分辨率扫描，接着是针对第三子场的扫描，等等。有利地，逐行或逐列进行两组探测信号的采集，其中针对行或列的所有子场进行低分辨率扫描或高分辨率扫描，接着针对下一行或列的所有子场进行低分辨率或高分辨率扫描。有利地，针对特定子场进行的低分辨率扫描不仅覆盖特定子场，而且覆盖与特定子场相邻的相邻子场。因此，低分辨率扫描还覆盖特定子场周围的区域。
根据另一实施例，该组高分辨率探测信号包括高分辨率探测信号的若干子集，每个子集被分配给个体感兴趣子场，其中，该组低分辨率探测信号包括低分辨率探测信号的若干子集，每个子集被分配给个体相邻子场，其中，所述重建单元适于针对特定感兴趣子场重建个体粒子分布量，其中，所述个体粒子分布量取决于分配给所述特定感兴趣子场的高分辨率探测信号的子集和分配给与所述特定感兴趣子场相邻的相邻子场的低分辨率探测信号的子集。因此，粒子分布量是若干个体粒子分布量的混合。这一措施确保了最佳地消除重建粒子分布量中的失真和重建图像中的伪影。这是通过有利地考虑适于作为低频贡献来源的、与特定感兴趣子场相邻的所有相邻子场来实现的。
根据另一实施例，该装置还包括存储单元，其用于存储表征装置的低分辨率系统函数的第一组系统数据和表征装置的高分辨率系统函数的第二组系统数据。通常，通过在进行实际测量以确定用于重建粒子分布量的一组探测信号之前及时进行校准测量，来采集一组系统数据。利用所述校准测量，确定所谓的系统函数。所述系统函数建立要检查的对象中所包含的磁性粒子的空间位置与频率响应并因此与利用接收模块采集的探测信号之间的关系。该系统函数固有地描述MPI扫描器的性质，尤其是由空载线圈生成的场的性质， 以及所用的造影剂的性质。必须要为线圈和造影剂的设置进行一次校准测量。如前所述， MPI装置或扫描器具有高分辨率探测模式和低分辨率探测模式。在两种探测模式中，使用不同的轨迹来采集探测信号。因此必须要确定两个不同组的系统数据。利用使用低分辨率轨迹的第一校准测量确定第一组系统数据，并利用使用高分辨率轨迹的第二校准测量确定第二组系统数据。或者，代替进行校准测量来确定所述组系统数据，也可以利用例如基于模型的方法来计算这些数据。计算所述组系统数据比通过进行校准测量来测量该组系统数据耗时更少。尤其是对于表征装置低分辨率系统函数的第一组系统数据，计算该组系统数据是一种可能。
如前所述，要使用MPI系统检查的对象必须包含磁性粒子。如果对象是动物或患者，通过施用含这种磁性粒子的造影剂，所述磁性粒子进入对象或身体中。因此，身体之内的磁性粒子的分布也可以被认为是造影剂的分布。
在上文和下文的解释中，同义地使用术语“子体积”和“子场”。同样情况适用于包含术语“体积”和“场”的其他组合式术语，例如“感兴趣场”和“感兴趣体积”。这未必暗示术语“场”仅代表三维对象。术语“场”应该也覆盖二维对象。


本发明的这些和其他方面将从下文描述的各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装置的第一实施例；
图2示出了由图1所示的装置产生的选择场图样的示例；
图3示出了 MPI装置的第二实施例；
图4示出了根据本发明的MPI装置的方框图5示出了图示出对沿ζ方向的中心线的ID FFP运动的不同谐波下的理想系统函数响应的图6示意性示出了视场中包含的平面；以及
图7示出了根据本发明的MPI方法的流程图。

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圆形线圈对 12、14、16，每一对如图1中所示那样布置。这些线圈对12、14、16用于生成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，并且在标示为MPI扫描器 10的等中心M的单个点中相交。此外，这些轴18、20、22用作附着于等中心M的笛卡尔 x-y-z坐标系的轴。垂直轴20被指定为y轴，因此1和ζ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。
可以将扫描器10设置成引导预定的时间相关电流通过这些线圈12、14、16中的每一个并沿任一方向。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。为了生成静态选择场，使恒定的正电流Is流经Z+线圈，使电流-Is 流经z_线圈。然后ζ线圈对16充当反平行圆形线圈对。
在图2中由场线50表示通常为梯度磁场的磁选择场。它在生成选择场的ζ线圈对16的(例如水平的)ζ轴22的方向上具有基本恒定的梯度，并且在这个轴22上的等中心M中达到零值。从这个无场点(图2中未单独示出)开始，由场线50表征的磁选择场的场强随着距无场点的距离增大而在全部三个空间方向上增大。在由等中心M周围的虚线表示的第一子区或区域52中，场强很小，以致该第一子区52中存在的粒子的磁化强度不饱和，而(区域52外部的)第二子区M中存在的粒子的磁化强度处于饱和状态。扫描器的视场观的第一子区52优选是空间相干区域。第一子区52中包含的无场点也是这样。第一子区52也可以是点状区域、线或平面区域。在第二子区M中(即在扫描器的视场观的第一子区52外部的剩余部分中)，选择场的磁场强度充分强，以将磁性粒子保持在饱和状态中。
通过改变两个子区5254在视场28内的位置，视场28中的(总体)磁化强度发生变化。通过测量视场观中的磁化强度或被磁化强度影响的物理参数，可以获得关于视场28中磁性粒子的空间分布的信息。为了改变两个子区5254在视场观中的相对空间位置， 在视场28或至少视场28的一部分中向由场线50表征的选择场叠加其他磁场，即磁驱动场以及必要情况下的磁聚焦场。
为了生成驱动场，使时间相关电流Id1流经两个χ线圈12，使时间相关电流Id2流经两个y线圈14，并且使时间相关电流I1V流经两个ζ线圈16。由此，三个线圈对的每个都充当平行圆形线圈对。类似地，为了生成聚焦场，使时间相关电流If1流经两个χ线圈12， 使电流If2流经两个y线圈14，并且使电流If3流经两个ζ线圈16。
应当指出，ζ线圈对16是特殊的其不仅生成驱动场和聚焦场的其份额，而且生成选择场。流经Zi线圈的电流为Id3+If3+Is。流经其余两个线圈对12、14的电流为IDk+IFk，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。
由反平行圆形线圈对生成的选择场关于ζ轴是旋转对称的，并且在等中心M周围的相当大的体积中，选择场的ζ分量在ζ上接近线性并独立于χ和y。具体而言，选择场在等中心处具有单个无场点(FFP)。相反，由平行圆形线圈对生成的对驱动场和聚焦场的贡献在等中心M周围的相当大的体积中是空间上接近均勻的并平行于相应线圈对的轴。由全部三个平行圆形线圈对联合生成的驱动场和聚焦场在空间上接近均勻，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的理由。具有大振幅的快速变化的场会难以生成且对患者是危险的。
MPI扫描器10具有额外至少一对——优选额外三对——平行圆形线圈，同样沿着 x、y和ζ轴取向。图1中未示出的这些线圈对用作接收线圈。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生成的磁场在视场内是空间上接近均勻的并平行于相应线圈对的轴。接收线圈应当是良好解耦的。在接收线圈中感应出的时间相关电压被附接到这个线圈的接收器放大和采样。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10具有沿ζ轴22——即沿选择场的轴的圆柱形膛26。所有线圈都放置在这个膛沈之外。为了进行数据采集，将要成像(或处置)的患者(或对象)放置在膛沈中，使得患者的感兴趣体积——应当成像(或处置)的患者(或对象)的体积——被扫描器的视场观——扫描器能够对其内含物成像的扫描器体积——包围。患者 (或对象)例如放置在患者台上。视场观在几何上是膛沈内部的简单的等中心体积，例如立方体、球或圆柱。图1中示出了立方体视场观。
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50X IO3AAi2的磁选择场的场强的梯度(在给定空间方向上)下充分饱和，其中的粒子磁化未饱和的第一子区52具有大约Imm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(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，将磁性粒子定位在感兴趣体积中。含磁性粒子的液体被称为造影剂。
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，其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、为磁层使用的磁性材料和其他参数。
在例如直径为10 μ m的情况下，会需要大约800A/m的磁场(大致对应于ImT的通量密度)，而对于100 μ m的直径，80A/m的磁场就足够了。在选择具有更低饱和磁化强度的材料的涂层或在减小层的厚度时，获得更小的值。可以在市场上买到商标名称为Resovist 的一般能够使用的磁性粒子。
对于一般可用的磁性粒子和粒子组成的更多细节，在此援引EP1304542、WO 2004/091386、WO 2004/091390、WO 2004/091394、W02004/091395、WO 2004/091396、WO 2004/091397、WO 2004/091398、W02004/091408的对应部分，在此以引用的方式将其并入。在这些文献中，还可以找到一般的MPI方法的更多细节。
数据采集开始于时间ts且结束于时间te。在数据采集期间，X、y和ζ线圈对12、 14、16生成位置和时间相关的磁场，S卩外加场。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，该扫描体积是视场的超集。外加场对患者体内的磁性纳米粒子进行取向。在外加场变化时，所得的磁化强度也改变，尽管其对外加场的响应是非线性的。变化的外加场和变化的磁化强度之和在沿着&轴的接收线圈对的端子两端感应出时间相关电压Vk。相关联的接收器将这个电压转换成信号，接收器对其采样并输出。
有利的是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探测信号。这是可能的，因为由于磁化特性的非线性，扫描器的视场观中的磁性粒子的磁化改变，从而出现磁驱动场频率的较高谐波的频率分量。
图3示出了 MPI扫描器30的第二实施例。像图1中所示的第一实施例那样，MPI 扫描器30的第二实施例具有三个圆形且互相正交的线圈对32、34、36，但这些线圈对32、 34、36仅生成选择场和聚焦场。同样生成选择场的ζ线圈36被填充以铁磁材料37。本实施例30的ζ轴42垂直取向，而χ轴38和y轴40水平取向。扫描器的膛46平行于χ轴38， 并因此垂直于选择场的轴42。膛46包含视场观。驱动场由沿χ轴38的螺线管(未示出) 和沿两个其余轴40、42的鞍形线圈(未示出)对生成。绕着形成膛的管道缠绕这些线圈。 驱动场线圈还用作接收线圈。通过高通滤波器发送由接收线圈拾取的信号，该高通滤波器抑制由外加场导致的贡献。
给出这种实施例的一些典型参数选择场的ζ梯度G具有强度G/μ ^ = 2. 5T/m, 其中μ ^为真空磁导率。生成的选择场随时间根本不变化，或者变化相当缓慢，优选介于大约IHz和大约IOOHz之间。驱动场的时间频率谱集中于25kHz附近的窄带中(直到大约 IOOkHz)。接收信号的有用频谱位于50kHz和IMHz之间(最后直到大约IOMHz)。膛具有 120mm的直径。配合到膛46中的最大立方体具有120mm/V^ ~84mm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生成的电流来生成各种磁场。不过，且尤其是为了以更高信噪比解释信号，在时间上恒定(或准恒定)的选择场和时间上可变的驱动场和聚焦场是由分离的线圈对生成的时，可能是有利的。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装置(开放MRI)领域已知的，在该磁共振装置中射频(RF)线圈位于感兴趣区域上方和下方，所述RF线圈对能够生成时间上可变的的磁场。因此，在此不必再详述这种线圈的构造。
在用于生成选择场的替代实施例中，可以使用永久磁铁(未示出)。在这种(相对的)永久磁铁(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生成的磁场。在另一替代实施例中，可以通过混合至少一个永久磁铁和至少一个线圈来生成选择场。
图4示出了根据本发明的MPI装置100的大致方框图。装置100能够影响和/或探测视场观中的磁性粒子。所述磁性粒子包含在对象中，其中对象可能是人或动物体。除非另作说明，上文解释的磁性粒子成像和磁共振成像的一般原理对于本实施例也是有效且适用的。
装置100具有至少两种探测磁性粒子的不同探测模式，包括高分辨率探测模式和低分辨率探测模式。对于本发明而言，控制单元150选择适当的探测模式并生成对应的控制信号。虽然如此，装置100的操作者仍然有可能根据其需求，例如使用输入单元158选择探测模式。但因为这不是本发明的基本点，因此将不会进一步讨论这个问题。
图4中所示的装置100的实施例包括一组用于生成期望磁场的各种线圈。首先， 将解释线圈和它们在MPI模式中的功能。
为了生成上文所解释的磁(梯度)选择场，提供了包括一组选择场(SF)线圈 116——优选包括至少一对线圈元件的选择模块。选择模块还包括选择场信号发生器单元 110。优选地，为该组选择场线圈116中的每个线圈元件(或每对线圈元件)提供分离的发生器子单元。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( —般包括放大器)和滤波器单元114，其为相应部分的场线圈元件提供选择场电流，以单独设置期望方向上的选择场的梯度强度。优选地，提供DC电流。如果将选择场线圈元件布置为相对的线圈，例如在视场的相对的侧上，则优选将相对的线圈的选择场电流相反地取向。利用所述选择模块，在视场观中形成磁选择场，其具有其磁场强度的空间图样，使得第一子区52具有低的磁场强度，而第二子区M具有更高的磁场强度，如图2所示。
选择场信号发生器单元110由控制单元150控制，该控制单元优选控制选择场电流生成110，从而将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义水平。 在这样做时，控制单元150根据探测模式控制选择场发生单元110，其中，在低分辨率探测模式中，生成呈现出第一梯度强度的第一磁选择场，而在高分辨率探测模式中，生成呈现出第二梯度强度的第二磁选择场。第一梯度强度小于第二梯度强度。由此，利用了两种效应。 磁选择场的小梯度强度获得低分辨率和扩大的扫描体积。主要地，由控制单元150控制选择场信号发生器单元110中所包含的选择场电流源112。
为了生成磁聚焦场，该装置100还包括聚焦模块，该聚焦模块包括一组聚焦场 (FF)线圈，优选包括三对相对布置的聚焦场线圈元件126a、U6b、126c。所述磁聚焦场一般用于改变作用区域的空间位置。换言之聚焦模块允许在视场观中所包含的任意子场上聚焦第一子区52。于是，尽管所定义的轨迹仅具有实质界定个体子场的空间范围的有限空间范围，但能够检查对象，并因此针对比由所定义的轨迹指定的扫描体积更大的对象重建图像。
聚焦场线圈由聚焦场信号发生器单元120控制，其优选包括针对所述组聚焦场线圈中的每个线圈元件(或至少每对线圈元件)的分离的聚焦场信号生成子单元。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， 用于向应当被用于生成磁聚焦场的所述子组线圈126a、U6b、126c中的相应线圈提供聚焦场电流。聚焦场电流单元120也由控制单元150控制。主要地，由控制单元150控制聚焦场信号发生器单元120中所包含的聚焦场电流源122。可以想到，控制单元150适于控制聚焦场信号发生器单元120，以便将第一子区52从视场观中所包含的第一子场连续移动到第二子场。否则，用多站方法移动第一子区。
为了生成磁驱动场，该装置100还包括驱动模块，该驱动模块包括一子组驱动场 (DF)线圈，优选包括三对相对布置的驱动场线圈元件136a、136b、136c。驱动场线圈由驱动场信号发生器单元130控制，其优选包括针对所述组驱动场线圈中的每个线圈元件(或至少每对线圈元件)的分离的驱动场信号生成子单元。所述驱动场信号发生器单元130包括驱动场电流源132(优选包括电流放大器)和滤波器单元134，用于向相应驱动场线圈提供驱动场电流。驱动场电流源132适于生成AC电流，并且也由控制单元150控制。利用所述驱动模块，可以借助磁驱动场改变两个子区5254在视场观中的空间位置，使得所述对象中包含的磁性粒子的磁化强度局部变化。主要地，由控制单元150控制驱动场信号发生器单元130中所包含的驱动场电流源132。
驱动场信号发生器单元130适于改变第一子区52沿所定义的轨迹的空间位置。在这样做时，控制单元150适于根据探测模式控制驱动场信号发生器单元130，其中，在高分辨率探测模式中，空间位置沿着高分辨率轨迹改变，而在低分辨率探测模式中，空间位置沿着低分辨率轨迹改变。所定义的轨迹具有闭合利萨茹曲线的形式，其中，具有第一轨迹密度的第一闭合利萨茹曲线用作低分辨率轨迹，而具有第二轨迹密度的第二利萨茹曲线用作高分辨率轨迹。第一轨迹密度低于第二轨迹密度。
为了沿着所定义的轨迹移动FFP或沿着所定义的轨迹改变第一子区52的空间位置，变化的电流的序列必须要在驱动场线圈136a、136b、136c中流动。对于2D利萨茹曲线而言，利用正弦式驱动场电流控制驱动场线圈136a、136b、136c中的两个。通过叠加两个正交的谐波驱动场来生成2D利萨茹曲线。例如，控制在χ轴方向上生成磁驱动场的第一驱动场线圈和在y轴方向上生成磁驱动场的第二驱动场线圈。利用形式为久=Isin(CV)的第一驱动场电流控制第一驱动场线圈，其中t是第一驱动场幅度，ωχ是第一驱动场频率。利用形式为Iy 的第二驱动场电流控制第二驱动场线圈，其中是第二驱动场幅度，是第二驱动场频率。为了接收闭合利萨茹曲线，两个驱动场频率的频率比必须是合理的。ωχ N + l有利地，两个驱动场频率满足频率比条件y = ^r t^闭合2D利萨茹曲线位于x-y平面之内。当然，可以由流经对应的驱动场线圈的适当电流生成任何其他平面中的适当的闭合2D 利萨茹曲线。有利地，通过创建适当的磁聚焦场在ζ方向上移动x_y平面中存在的2D利萨如图形，从而获得3D轨迹。
低分辨率探测模式中使用的闭合利萨茹曲线的频率比大于高分辨率探测模式中使用的闭合利萨茹曲线的频率比。例如，选择以下频率比对于低分辨率探测模式中使用的ωχ 11ωχ 51利萨茹曲线为f = 5，而对于高分辨率探测模式中使用的利萨茹曲线为f = $。当然，可以选择任何其他有利的频率比。
为了进行信号探测，该装置100还包括接收模块，该接收模块包括接收线圈148和信号接收单元140，该信号接收单元接收由所述接收线圈148探测的信号。所述信号接收单元140包括用于过滤接收到的探测信号的滤波器单元142。这种滤波的目的是将检查区域中的磁化强度导致的实测值与其他干扰信号分离开，其中检查区域中的磁化强度受到两个部分区域52、54的位置改变的影响。为此，可以设计滤波器单元142，例如使得时间频率小于操作接收线圈148的时间频率或小于这些时间频率两倍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)传送这些信号。将由模拟/数字转换器146产生的数字化信号馈送给重建单元152(也称为图像处理单元)。于是，利用接收模块，探测信号被采集。所述探测信号取决于视场观中的磁化强度，该磁化强度受到第一和第二子区5254空间位置改变的影响。所述探测信号以数字化形式被转发到重建单元 152。
重建单元152根据从信号接收单元140接收的探测信号以及在利用接收模块采集要处理的探测信号时第一部分区域52在检查区域中占据的相应位置，重建磁性粒子的空间分布。重建单元152从控制单元150获得所述位置。最后通过控制单元150向计算机IM 传送磁性粒子的重建的空间分布，计算机巧4在监视器156上显示该空间分布。于是，可以显示示出了磁性粒子在检查区域的视场中的分布的图像。于是，利用重建单元152，根据探测信号确定表征磁性粒子在要检查的对象的至少一部分之内的空间分布的粒子分布量。通过控制单元150向计算机IM转发该粒子分布量。
此外，提供输入单元158，例如键盘。因此用户能够设置最高分辨率的期望方向， 并进而在监视器156上接收作用区域的相应图像。如果需要最高分辨率的关键方向偏离首先由用户设置的方向，用户仍然能够手动改变方向，以便产生成像分辨率提高的另一图像。 也可以由控制单元150和计算机154自动操作这种分辨率提高过程。本实施例中的控制单元150设置第一方向上的梯度场，其被自动估计或由用户设置为起始值。然后逐步改变梯度场的方向，直到由此接收的图像的分辨率最大——即不再提高为止，其中图像的分辨率是由计算机154比较的。因此能够发现——即自动调整最关键的方向，以便接收最高可能的分辨率。
该装置100还包括存储单元162，用于存储表征装置的低分辨率系统函数的第一组系统数据和表征装置的高分辨率系统函数的第二组系统数据。必须要存储两组系统数据，因为有两种不同的探测模式可以操作MPI装置100。通过在进行实际测量以采集用于重建粒子分布量的探测信号之前及时执行校准测量，来采集两组系统数据中的每组。重建单元152包含子场识别单元160，用于识别视场观之内的感兴趣子场和/或相邻子场。因此有可能在视场观之内界定应当进行对其高分辨率扫描的感兴趣场。
根据本发明，该控制单元150适于根据探测模式控制信号接收单元140。在高分辨率探测模式中，采集一组高分辨率探测信号，其中该组高分辨率探测信号取决于至少一个感兴趣子场的磁化强度。在低分辨率探测模式中，采集一组低分辨率探测信号，其中该组低分辨率探测信号取决于与该至少一个感兴趣子场相邻布置的至少一个相邻子场的磁化强度。控制接收单元140意味着例如针对探测模式调整滤波器单元142的频率特性和/或调整放大器单元144的放大特性和/或调整模拟/数字转换器146的采样特性。利用重建单元152，重建出表征磁性粒子在至少一部分感兴趣对象之内的空间分布的粒子分布量，其中根据该组高分辨率探测信号和该组低分辨率探测信号重建粒子分布量。
除了接收单元140之外，控制单元150根据探测模式还控制驱动场信号发生器单元130和选择场发生器单元110。
在计算机巧4上执行计算机程序，其中，所述计算机程序包括令计算机巧4控制装置100以执行根据本发明的方法的步骤的程序代码段。
图5示出了对沿ζ方向取向的FFP或第一子区52的垂直线轨迹的系统函数响应的空间扩展。具体而言，示出了从选定谐波提取的中央ID和2D切片。该系统函数建立要检查的对象中所包含的磁性粒子的空间位置与频率响应并因此与利用接收模块采集的探测信号之间的关系。可以看出，系统函数响应不是完全局部化的。在低频下，尤其是谐波 1到3，所述响应并因此还有灵敏区域在横向扩展相当大，而在较高频率，尤其是谐波12和 25，所述响应并因此还有灵敏区域位于接近FFP运动的线处。低频分量的非局域化是来自高分辨率探测信号为所采集信号的特定子场外部的信号被拾取的原因。如果特定子场周围的区域未被其他子场编码，则不能正确地分配所拾取的信号。由所拾取的信号导致的该组高分辨率探测信号中的失真在重建图像中造成了严重的伪影。
图6示意性示出了 2D视场170，其中2D视场170表示视场观中所包含的平面。 2D视场170由若干布置成行和列的子场构成。为了清楚起见，为行标记了字母A到I，为列标记了数字1到6。因此，可以利用由字母和数字构成的二元组识别每个单一子场，该二元组从“Al”开始，到“16”结束。
2D视场170覆盖感兴趣对象172，即要利用装置100检查的对象。2D视场170中覆盖感兴趣对象172的至少一部分的那些子场称为感兴趣子场。感兴趣子场形成感兴趣场 174。在本示例中，感兴趣子场是子场C2、C3、C4、C5、D2、D3、D4、D5、E2、E3、E4和E5。利用装置100，根据所述感兴趣子场的磁化强度采集一组高分辨率探测信号。
除了感兴趣对象172之外，2D视场170还覆盖另一对象176。对于另一对象176， 不应采集一组高分辨率探测信号。
通过对感兴趣场174进行高分辨率扫描采集与感兴趣对象172对应的一组高分辨率探测信号。根据应当采集高分辨率探测信号子集的特定感兴趣子场，首先生成对应的磁聚焦场，其在特定子场上——在本示例中在子场D3上——聚焦第一子区52。之后，在特定感兴趣子场D3之内沿所定义的轨迹178移动第一子区52或FFP。在完成针对特定子场 D3的高分辨率探测信号子集的采集之后，修改磁聚焦场，从而将第一子区52聚焦在接下来应当采集高分辨率探测信号子集的那个感兴趣子场上，在目前的情况下为子场D4。由箭头 180指示聚焦场的修改并因此指示从子场D3向子场D4移动第一子区52。交替重复修改聚焦场的步骤以及沿所定义的轨迹移动第一子区52或FFP的步骤，直到针对所有感兴趣子场采集了相应高分辨率探测信号子集为止。
图6中所示的轨迹178仅仅是示范性的。轨迹178的路线不应对例如流经驱动场线圈136a、136b、136c以生成闭合利萨茹曲线的驱动场电流的频率比产生任何限制性影响。
针对感兴趣场174采集的该组高分辨率探测信号包含重建粒子分布量并因此重建表示感兴趣对象172的图像所需的适当数据。不过，因为高分辨率探测信号的低频分量中的贡献，这一数据是失真的。所述贡献源自特定感兴趣子场的外部，即来自与特定子场相邻的相邻子场。由此，不仅要讨论在感兴趣场174外部布置的相邻子场，而且要讨论在感兴趣场174内部布置的相邻子场。例如，对于特定的感兴趣子场E4，子场D3、D4、D5、E3、E5、 F3、F4和F5是关于低频分量中的所述贡献的相邻子场。于是，对于特定感兴趣子场E4，存在八个相邻子场，即四个正交相邻子场D4、E3、E5和F4以及四个对角线相邻子场D3、D5、F3 和F5。在特定子场位于2D视场170的边缘上或2D视场170的角部的情况下，相邻子场的数量更少。对于二维视场，正交相邻子场与该特定感兴趣子场具有公共边缘，而对角线相邻子场与特定感兴趣子场仅有公共角部。用箭头182指示与特定子场E4相邻的子场，而为了清楚起见，仅标记相邻的正交子场。这将不会有任何限制性影响。
消除高分辨率探测信号或高分辨率数据中的失真所需的一组低分辨率探测信号或低分辨率数据是在低分辨率探测模式下采集的。该组低分辨率探测信号是利用覆盖整个 2D视场170并因此覆盖该场中所包含的所有子场的一个单次扫描采集的。虽然如此，还可以想到通过执行适当的扫描来仅针对相邻子场采集低分辨率探测信号。这样的适当扫描覆盖例如感兴趣场174和感兴趣场174周围紧邻的子场。该组高分辨率探测信号是利用覆盖整个感兴趣场174并因此覆盖该场中所包含的所有感兴趣子场的一个单次扫描采集的。
该组高分辨率探测信号包括高分辨率探测信号的若干子集，每个子集被分配给个体感兴趣子场。该组低分辨率探测信号包括低分辨率探测信号的若干子集。由于低分辨率探测信号是利用覆盖整个2D视场170的扫描采集的，因此该组低分辨率探测信号包括针对每个子场的低分辨率探测信号的子集。于是，对于任意的特定感兴趣子场，该组低分辨率探测信号在任何情况下都包含分配给与特定感兴趣子场相邻的对应相邻子场的低分辨率探测信号子集。
重建单元152适于针对特定感兴趣子场，根据分配给该特定感兴趣子场的高分辨率探测信号的那个子集和分配给该特定感兴趣子场的那些相邻子场的低分辨率探测信号的那些子集重建个体粒子分布量。因此，粒子分布量是若干个体粒子分布量的混合。假设感兴趣子场E4是特定子场，为了确定针对这一特定子场的个体粒子分布量，考虑针对该特定子场E4采集的高分辨率探测信号的子集和针对相邻子场D3、D4、D5、E3、E5、F3、F4和F5 采集的低分辨率探测信号的子集。因此，为了确定个体粒子分布量，考虑正交相邻子场和对角线相邻子场。或者，可以设想仅考虑正交相邻子场。利用这一措施，重建粒子分布量所需的时间会更少。在这种情况下，在上述示例中，仅考虑相邻子场D4、E3、E5和F4。
如上所述，根据一组高分辨率探测信号和一组低分辨率探测信号确定粒子分布量。即使在该组低分辨率探测信号不包含针对所有感兴趣子场的分配的低分辨率探测信号子集的情况下，这种方法也获得适当的结果——甚至在对于任何感兴趣子场都不存在分配的低分辨率探测信号子集并因此仅有分配给感兴趣场周围的子场的低分辨率信号子集的情况下。基于图6，感兴趣场174周围的子场至少是附、82、83、84、85、86、(1、06、01、06、 E1、E6、F1、F2、F3、F4、F5*F6。当然，感兴趣场174中不包含的任何其他子场都是周围子场。
在缺失低分辨率探测信号子集的情况下，利用迭代方法重建粒子分布量。下文针对具有两个感兴趣子场的格局解释这种迭代方法。这不应有任何限制性影响。当然，可以将迭代方法应用于具有任意数量感兴趣子场的格局。
在第一迭代步骤中，针对两个感兴趣子场中的一个，在磁性粒子在另一感兴趣子场之内的空间分布为零的假设下，重建个体粒子分布量。这一重建的个体粒子分布量是针对分配给一个感兴趣子场的低分辨率探测信号子集的近似。在第二迭代步骤中，将这一重建的个体粒子分布量用于重建针对另一感兴趣子场的个体粒子分布量。这一重建的个体粒子分布量是针对分配给另一感兴趣子场的低分辨率探测信号子集的近似。这一重建的个体粒子分布量用于重建针对一个子场的另一个体粒子分布量。将这个过程迭代若干次获得了高质量的粒子分布量。
在这一点上，将解释用于扫描子场的多站方法和另一种方法。为此目的，考虑利用覆盖整个2D视场170的扫描采集低分辨率探测信号。这不应有任何限制性影响。以下解释对于任何其他任意组子场也是有效的。执行多站方法，例如扫描六组子场。从包含子场 Al、A2、A3、Bi、B2、B3、Cl、C2、C3的第一组子场开始，接着是包含子场Dl、D2、D3、EU E2、 E3、F1、F2、F3的第二组子场，接着是包含子场G1、G2、G3、H1、H2、H3、II、12、13的第三组子场，接着是包含子场A4、A5、A6、B4、B5、B6、C4、C5、C6的第四组子场，接着是包含子场D4、 D5、D6、E4、E5、E6、F4、F5、F6 的第五组子场，接着是包含子场 G4、G5、G6、H4、H5、H6、14、15、 16的第六组子场。而对于从一个子场向另一个子场连续移动第一子区的方法，例如按照如下次序扫描子场A1、A2、A3、A4、A5、A6、B6、B5、B4、B3、B2、Bi、Cl、C2、C3、C4、C5、C6、D6、 D5, ......16。
由于在图6中进行图示的原因，相对于2D结构进行上文关于2D视场170、感兴趣场174和感兴趣对象172的解释。不过，这些解释对于3D场和对象是相应有效的。对于三维视场，正交相邻子场与特定感兴趣子场具有公共表面，而对角线相邻子场与特定感兴趣子场仅有公共边缘。
被识别为感兴趣子场的子场形成感兴趣场。不过，感兴趣场之内包含的感兴趣子场同时是相邻子场。例如，对于特定感兴趣子场E4而言，感兴趣子场D3、D4、D5、E3