BRPI0917033A2 - configuração para detectar e/ou localizar um material magnético em uma região de ação, processador, método para detectar e/ou localizar um material magnético em uma região de ação, método de processamento e programa de computador - Google Patents

Abstract

configuração para detectar e/ou localizar um material magnético em uma região de ação, processador, método para detectar e/ou localizar um material magnético em uma região de ação, método de processamento e programa de computador na geração de imagem de partícula magnética (mpi), a reconstrução exige o conhecimento de uma assim chamada função de sistema. esta função descreve a relação entre a posição espacial e a resposta de frequência, sendo atualmente medida uma vez para uma configuração de scanner e um material rastreador. para resoluções e campos de vista razoáveis, a função de sistema se torna relativamente grande, resultando em longos tempos de aquisição para se obter uma razão razoável entre sinal e ruído. no entanto, a função de sistema tem diversas propriedades que podem ser utilizadas para melhorar a razão entre sinal e ruído. de acordo com a presente invenção, utiliza-se a simetria espacial e/ou respostas idênticas em diferentes frequências para esta finalidade.

Description

CONFIGURAÇÃO PARA DETECTAR E/OU LOCALIZAR UM MATERIAL MAGNÉTICO EM UMA REGIÃO DE AÇÃO, PROCESSADOR, MÉTODO PARA DETECTAR E/OU LOCALIZAR UM MATERIAL MAGNÉTICO EM UMA REGIÃO DE AÇÃO, MÉTODO DE PROCESSAMENTO E PROGRAMA DE

COMPUTADOR

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a uma configuração para detectar e/ou localizar um material magnético em uma região de ação. Além disso, a presente invenção refer»-.®© a.

um processador para uso na dita conf iguraçãc, Ainda, a presente invenção refere-se. a métodos correspondentes e a um programa de computador para controle da configuração,

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

Uma configuração deste tipo é conhecido pelo pedido de patente alemã DE 101 51 778 Al. Na configuração descrita na dita publicação, primeiramence é gerado um campo magnético tendo uma distribuição espacial da força de campo magnético, de mudo que uma primeira sub-zuna, tendo uma força de campo magnético relativamente baixa, e uma segunda sub-zona, tendo uma força da campo magnético relativamente alta, sejam formadas na zona de avaliação, A posição no espaço das subzonae na zona de avaliação e então alterada, de modo que a magnetização das partículas na zona de avaliação mude localmente. São registrados sinais que dependem d.a magnet.isação na zona de avaliação, magneticação esta que foi influenciada pela alteração na posição no espaço das subzonas, e informações referentes à distribuição espacial das partículas magnéticas na zona de avaliação são extraídas desses sinais, de modo -que uma imagem da zona de avaliação possa ser formada. Essa confIgursção tem a vantagem de puder ser utilizado para avaliar objetos de avaliação arbitrária por exemplo, corpos humanos - de uma forma não destrutiva e sem causar qualquer dano e com uma alta resolução espacial, tanto perto quanta longe da superfície do objeto de êi. V & .i &Ç &O /

LTma configuração e método similares são conhecidos em Gleích, 0. and Weizenecker, J. (2005}, Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles em Nature, vol, 43 5, .30 de junho de 2003. pp. 1214-1217, A configuração e método para geração de imagem de partícula, magnética (N8I) descrita na dita publicação se aproveita, de curva de magnetização não .linear de pequenas partículas magnéticas,

MPI’ é um método perra distribuições de imagens da nano-•partículas magnéticas que combi cam alta sensibilidade com a capasidade de rápida geração de imagem dinâmica, tornando-a uma candidata promissora para aplicações de imagens clínicas, A MPI aplica um novo método de codificação de sinal com base no deslocamento dinâmico de um processo de excitação localizado e permite a rápida geração de imagem volumétrica, Na entanto.. ac- contrário das modalidades estabelecidas de geração de imagem como ressonância magnética e Pornografia computadorizada (TC), nenhuma transformada matemática simples já foi identificada para a reconstrução de imagens a partir dos dados adquiridos. Portanto, a reconstrução de imagem M.P.I exige o conhecí mart o de uma função de sistema que descreve uma resposta du sistema a uma determinada distribuição espacial da partículas, ou seja, o mapeamento da posição de partícula para resposta de frequência. Para solucionar o problema de reconstrução, a função de sistema deve ser invertida, geralmente exigindo algum esquema de regularização.

A função de sistema. pode ser determinada expsrimentalmente medindo-se a resposta de magnatiração de uma amostra do tipo de ponto em um grande numero de posições espaciais correspondentes ao número de Pixels ou voxels de imagem, Essa procedimento ds calibração exige longcíssimos tampos de aquisição e, além disso, provê uma função de sistema qus é contaminada com ruído. Devido ao grande tamanho da matriz de função de sistema., a resolução do problema de reconstrução inversa também consome um tempo razoável e requer grandes quantidades de memória de computador. Também, para obter uma razão razoãvel entre sinal e ruído ÍSNR)₍ é necessário um longo tempo de aquisição.

EUMÃRIO pA. INWJÇÃO

E um objetivo da presente invenção prover uma configuração e um método para detectar e/ou localizar um material magnético em uma região de ação por meio do qual a SNR pode ser aumentada. Preferivelmente, a configuração e o método propostos também devem exigir menos tempo para aquisição dos dados de função de sistema da função de sistema e/ou para reconstrução da imagem e/ou menos espaço de armazenamento dos dados de função de sistema da função de sistema. Além disso., devem ser providos um processador n um método de processamento correspondentes, hem como um programa de computador para o controle da configuração.

Em um primeiro aspecto da? presents invenção, é apresentado uma configuração -conforme definida na reivindicação I, compreendendo:

~ meios de seleção para gerar um campo de seleção magnética tendo um padrão no espaço de sua força ds campo magnético, de modo que uma primeira sub-zona, tendo uma baixa, força ds campo magnético, e uma segunda sub-tona, tendo uma maior força de campo magnético, sejam formadas na região de ação,

- meios de acionamento para alterar a posição no espaço das duas sub-zonas na região de ação por meio ds um campo de acionamento magnético, de modo que a magnetiração do material magnético mude localmente.

/ 4 4 meios da recepção para adquirir sinais de detecção, send?? que os sinais de detecção dependem da magnetização na região de ação, sendo a magnetização influenciada pela alteração na posição nu espaço da. primeira S & Sç>UÍ)'^w

- die para annaaenar pelo ir^nos um subconjunto de dados medidos de função de sistema da função de sistema da configuração, a dita função de sistema compreendendo um conjunto de dados de função da sistema que 10 descreve a relação entre a posição espacial do material magnético e a resposta do sistema para a dica configuração e a trajetória ao longo da qual a dita, primeira sub-zona é movimentada para a aquisição dos ditos dados de função de sistema,

- meios de processamento para gerar dados processados de função da sistema tendo uma SNR mais alta que os ditos dados medidos de função de sistema por meio do processamento dos ditos dados medidos de função de sistema utilizando conhecí men tu adicional sobre a estrutura, da função 2 0 de sistema, onde os ditos meios de processamento são adaptados para combinar sinais adquiridos em diferentes posições espaciais, que compartilham informações devido às simetrias espaciais que existem nas componentes de frequência da funç&c de sistema, utilizando o conhecimento sobra a

8 pari da.de dependente da frequência das componentes de frequência, e meios de reconstrução para reconstruir a distribuição espacial do material magnético na região de ação a partir dos sinais de detecção e dos ditos dados processados

0 de função de sistema.

Em um segunde aspecto da presente invenção, é apresentado um processador de acordo com a reivindicação 7 para uso em uma configuração para detectar e/ou localizar um

Ss / 4 4

ma t e r i a .1 ma g n é t .i c o n m	uma regi		aç ão	conforme defini	..Oct na
reivindicação 1, sendc	x o d o	proce	ssador	adaptano para	gerar
dados processados de	função	dC &.Í	s tema	tendo uma SNR	mais
alta que os dados	medidos	dfS	funçãi	o u a srstema	pelo

S processamento dos ditos dados medidos de função de sistema utilizando conhecimento adicional sobre a estrutura da função de sistema,

Em um outro aspecto da presente invenção,, métodos correspondentes são apresentados conforme definido nas 0 reivindicações 8 e 8

Ainda em outro aspecto da presente invenção, é apresentado um programa de computador compreendendo meios de código de programa para farer um computador controlar uma configuração de acordo com a. reivindicação 1 para, realizar as S etapas do método de acordo com a reivindicação 8 ou 9 guando o dito programa de computador é executado no computador.

Realizações preferidas da invenção são definidas nas reivindicações dependentes> Deve ficar entendido que o método e o programa de computador reivindicados têm 0 configurações preferidas similares e/ou idênticas que o dispositivo reivindicado e conforme definido nas reiVindicações dependente s,

A	partir do	conhecimento	teóric	o do pr	ocesso
codificação	de sinal,	nassa-se a •X·..........' '	conhece	r a est	rutura	da
função ce s	; istema, a	qual foi ut	ilizada	para a	celerar	&
aquísiçao de	função de	sistema e/ou	mesmo	simular	partes	ou

ia a função de sistema, Informações sobre a estrutura da matriz também foram utilizadas para encontrar representações de função de sistema mais compactas,, ajudando a reduzir ais 0 exigências de memória e acelerar a reconstrução. Ainda,, a identificação de uma transformada matemática que leva dos dados até a imagem pode ser 'utilizada para acelerar o processo de reconstrução. Por fim, o conhecimento das

S / 4 4 propriedades da função de sistema tem sida utilizado para aumentar a SNR.

De acordo com u primeiro aspecto da presente invenção, esta idéia geral é explorada para aumentar a SKR. Em particular, o conhecimento sobre a estrutura da função de sistema ê utilizado na reconstrução, Este conhecimento pode compreender, conforme definido nas configurações preferidas, simples simetrias espaciais que ocorrem nas componentes de frequência da função de sistema ou informações sobre redundâncias espectrais nas componentes espaciais. Este conhecimento pode ser derivado de uma avaliação analítica do esquema de codificação de MPI ou uma simulação do processo de codificação, tanto para uma determinada combinação da configuração, por exemplo, configuração do esoaneamento, trajetória da movimento da primeira sub-zona, tendo uma baixa, força de campo magnético (também denominada ponto livre de campo, FFP) , e material magnético.

De acordo com a. invenção, os ditos meios ue precessarnento são adaptados para combinar, em particular a determinação da média, sinais adquiridos em diferentes posições espaciais, que compartilham informações devido ãs simetrias espaciais, em particular simetrias especulares espaciais, existentes nas componentes de frequência da função de sistema completo. Essas simetrias espaciais não podem ser somente obtidas por medições praticas, porém também a partir de considerações teóricas utilizando o conhecimento da trajetória (e sua simetriaί, a curva de magnetização de partícula e a configuração da combinação (e sua simetria) em particular' de seus meios de seleção, meios de acionamento s maios de recepção. Por exemplo, para uma trajetória de Lissajous com partículas de. Langevin,, é observada simetria especular espacial que possui uma paridade dependente da freauência bem definida. Devido à simetria, existem xntormaçoes idênticas na. tunçaa de sistema campista em diferentes posições espaciais, que são combinadas, par exemplo, cam média determinada, para aumentar a SMFR da função de sistema.

De acordo com outra realização, as ditos meios de processamento são adaptados para somar as componentes de

	frequentia	nos dados	de	função da	si atema	completo com
	informações	espaciais	s 1	.mi lar as. U	ma vez	que vãr ias
	frequências	de campo	de	acionamento	es tão	en vo .1 v i da s no
ÍX	movimento í	is ponto 11	Ivre	de campo,	o sina	1 gerado pela
	resposta de	; partícula	não	linear cent		s e diferenças

dessas frequências. ?s.s respectivas componentes de frequência compartildam o mesmo padrão espacial e, portanto, podem ser combinadas sem perda de informações. Isto resulta em um 5 numero reduzida de fileiras na matriz de função de sistema.

V¹^ < O'¹' 'tYb^XOíS adaptados para adquirir os dados de função de sistema completa da função de sistema da configuração por meio da detecção de sinais, enquanto uma sonda do dito material 0 magnético é subsequentemente colocada nau diversas posições diferentes na dita região de ação, e os ditos meios de armazenamento são adaptadas para armazenar os dados de função de sistema completa. Sste tipo de aquisição não ê muito diferente, em particular com relação ao movimento do FPP S através da região de ação, ou seja, oom .relação à trajetória utilizada, desde a aquisição de sinais de um objeta de avaliação (real;, par exemplo, um paciente, além do fato de que, de acorda com a. presente invenção, a sonda não é movimentada (contrária ac- abjeto em análise que é fixa) para 0 todas as posições de uma grade que abrange a região de ação.

De acordo com outras realizações, não é obrigatória ter as dadas de função de sistema completo já disponíveis (ou

função	< de	sistema tendo ur	na SbR mais al	La) , porém também ê
possív	- cx ....... : i >	começar a partir	de um suboonj	unto disponível, dos
dados	de f	.nação de sistema	completo, Para	adquirir somente, ura

subconjunto de dados de função de sistema, a sonda não ê movimentada até. todas as posições de uma grade que abrange a região de ação, porém somente um conjunto reduzido de seus pontos.

De acordo com uma dessas realizações,, os ditos meios de processamento são adaptados para combinar,. em particular a determinação àa media, sinais adquiridos em diferentes posições espaciais,- que compartilham as mesmas informações devido as simetrias espaciais,, era particular simetrias especulares espaciais, existentes nas componentes de frequência de um subconjunto disponível dos dados de função de sistema completo,, e para reconstruir a função de sistema completo a partir do sinal combinado utilizando-se as ditas simetrias espaciais. Por exemplo, metade dos dados de função de sistema podería ser adquirido e,, com este subconjunto,, podería ser realizada uma etapa de determinação da média dos dados disponíveis de função de sistema de duas áreas, por exemplo, dois quadrantes ou estantes vizinhos. A partir destes dados de função de sistema. com média determinada - um conjunto de dados de função de sistema completo podería ser determinado utilizando-se as informações adicionais sobre a estrutura, da função de sistema.

De acordo com outra realização, os ditos meios de processamento são adaptados para somar as componentes de frequência de um subconjunto disponível dos dados de função de sistema completo com infors-ações espaciais similares, e para recons tru ir a. função de si. st ema completo a partir das componentes de frequência somadas utilizando-se as ditas informações espaciais existentes nas componentes de frequência.

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Existem muitas opções diferentes para as posições nas quais a sonda é colocada para a aquisição dos sinais para adquirir o dito subconjunto dos dados de função de sistema. De acordo oom configurações vantajosas, as diversas posições estão localizadas em um quadrants ou em um estante da dita região de ação ou são distribuídas de forma intercalada sabre a região de ação.

BREVEnEBCRXÇAQ

Estes e outros aspectos da invenção ficarão evidentes e esclarecidas com referência à(s) realização(çõas) descrita(s) a seguir. Eos desenhos a seguir:

A Figura 1 mostra uma configuração de acordo com a presente invenção,

A. Figura 2 mostra um exemplo do padrão de linha de campo produzido por uma configuração de acorda com a presente invenção,

A Figura 3 mostra uma vista ampliada, de uma partícula magnética presente na região de ação_#

As Figuras 4a e 4b mostram as características de magneti cação destas partículas,

A Figura 5 mostra um diagrama de blocos do equipamento de acordo com a presente invenção,

A Figura 6 mostra um sinal de detecção dependente do tempo s(t) e seu espectro ?3_s:í.

A Figura '? mostra a resposta de magnetização de partícula Mít)_# o sinal de tempo adquirido s(t}, e as componentes espectrais de magnitude 3» para diferentes campos de acionamento e curvas de magnetização de partícula,

A Figura 8 mostra diagramas que ilustram a relação entre resposta de partícula ideal e compensação de campo de seleção,

A Figura .9 mostra diagramas que ilustram a dependência espacial, de componentes de sinal espectral para um campo do acionamento harmônico em combinação com um campo de seleção de gradiente constante,

A Figura 10 mostra diagramas que ilustram a derivada de magneticação de partícula ideal com relação à componente de campo Η,_ϊ?

A Figura 11 mostra diagramas gue ilustram a função de sistema de partícula ideal em diferentes harmônicos para movimento da FFP em 1D ao longo da linha central na direção z.

A Figura 12 mostra diagramas que ilustram componentes de frequência sucessivos da função de sistema de partícula ideal para movimento de FFP em 2D de Lissajaus com. uma. ratão de frequência x./r. de 24/25,

A Figura 13 mostra uma tabela de ilustrações das funções 2D de Chebyshev,

A Figura 14 mostra gráficos de ortugonalica.de para as primeiras 256 componentes de configuração de base,

A Figura 15 ilustra uma amostra de imagem e reconstrução de 04 χ 64 a partir da expansão em componentes de Chebyshev e de função de sistema, e

As Figuras 16 - 19 ilustram o uso da matris de tunçáo de sistema ou partes desta para reconstrução de acordo com o método conhecido e de acordo com conf iguraçõee da íuvenç:ão..

P..^£fy/ç^

A Figura 1 mostra um objeto arbitrário a ser examinado por meio de uma configuração 10 de acordo com a presente invenção. 0 número de referência 350 na Figura 1 denota um objeto, neste caso um paciente humano ou animal, que está disposto em uma mesa adequada, sendo mostrada somente parte da sua porção superior. Antes da aplicação da método de acordo com a presente invenção, partículas magnéticas 100 fnão mostradas na Figura 1) são dispostas em m região de ação 300 da configuração XO da invenção.

Especialmente states de um tratamento terapêutica e/ou diagnóstico de, por exemplo® tumor, as partículas magnéticas 100 cãc posicionadas na região de ação 300, por exemplo, por meio de um líquido (não mostrado) compreendendo as partículas magnéticas 100 que são injatadas no organismo do pacíent® 350,

Como um exemplo de uma realização da pre sente invenção, uma configuração 10 ê mostrada na Figura 2 compres rui ando diversas bobinas que formam meios de seleção

210 cuja variação define a região de ação 300 que também é denominada região da tratamento 300. Por exemplo, os meios de seieçáo 21u sào dispostos acima e susixo oo pacienue 3i-0 ou acima e abaixo da. superfície da mesa. Por exemplo, os meios de seleção 210 compreendem um primeiro par de bobinas 210', 210’’, cada uma compreendendo dois enrolamentos construídos identicamente 210^! e 210’^! que são dispostos coax.ialmente acima, e abaixo do paciente 330 e que são atravessados por correntes iguais, especialmente em direções opostas. O primeiro par de bobinas 210·’, 210'^: juntas ê denominado maios de seleção 210 a seguir. Preferencialmente, correntes diretas são utilizadas neste caso. Os meios de seleção 210 geram um campo de seleção magnética 211 -que ê, de modo geral, um campo magnético gradiente representado na Figura 2 pelas linhas de campo. Esta possui um gradiente substanoialmente constante na direção do eixo (ou seja, vertical) do par da bobinas dos meios de seleção 21.0 e atinge o valor zsro em um ponto neste eixo. Começando deste ponto livre de campo (não mostrado individualmente na Figura 2; , a força de campo do campo de seleção magnética 211 aumenta nas três direções espaciais conforme a distância aumenta a partir do ponto livre de campo. Em uma primeira sub-zona 301 ou região 301 que é /44 campo, a força, de. campo s tão pequena que a magnet!zação das partículas lüü presentes nesta primeira sub-zona 301 não é saturada, ao passo que a magnet ização de partículas 100 presentes em uma segunda sub-zona 302 (fora da região 301) está em um estada de saturação, 0 ponta livre de campa ou primeira sub-zona 30:1 da região de ação 3 00 é preferencialmente uma área espacialmente coerente; pede ser também uma área puntiforme ou ainda uma. linha ou uma area plana,, rta segunda sub-za.ua 302 (ou seja, na parte residual da região de ação 300 fora da primeira sub-zona 301), a força de campo magnético é suficientemeute forte para manter as partículas 100 em um estado de saturação. Ao alterar a posição das duas sub-zonas 301. 302 em uma região de ação 3 00, a magnetizaçâo (total) na região de ação 300 se altera..

Medindo-se a magnetização na região de ação 300 ou um parâmetro físico influenciado pela, magnetizaçãa, podem ser obtidas informações sobre a. distribuição espacial das partículas magnéticas na região de ação. Para alterar a posição espacial relativa das duas sub-zonàs 301, 302 na região de ação 300, um outro campa magnético, o assim chamado campo de acionamento magnético 221, é sobreposto ao campo de seleção 211 na região de ação 300 ou pelo menos em uma parte da região de ação 3 00.

Λ Figura 3 mostra um exempla de uma partícula magnética 1.00 do tipo utilizado com. uma configuração 10 da presente invenção. Este compreende, par exempla, um substrato esférico 101, por exemplo, de vidro, que é provido de uma camada, magnética flexível 102 que tem uma espessura de, por exemplo, .3 nm e consiste, par exemplo, em uma liga de ferroníquel -por exemplo, Permalloy}. Esta camada pode ser coberta, por exemplo, por uma camada de revestimento 103 que protege a partícula 100 contra ambientes quimicamente e/ou fisicamente agressivas, par exemplo, ãaidos. A força de campo s / x .x .1.3/ magnético do campo de seleção magnética 211 necessária. para a saturação da magnetização dessas partículas 100 dependa de vários parâmetros, par exemplo, o diâmetro das partículas 100, α material magnético utilizado para a camada magnética 102 e outras parâmetros,

Por exempla,, no caso um diâmetro de 10 p.m, um campo magnético de aproximadamente 800 A/m (correspondente aproximadamente a uma densidade de fluxo de X mT} é então necessário, ao passa que, na casa de um diâmetro de 100 pm, um campa magnética de 80 A/m é suficiente. Mesmo valores menores são obtidas quando um revestimento 102 de um material tendo uma. menor magnetização de saturação é escolhido ou quando a espessura da camada 102 é reduzida.

Para mais detalhes sobre as partículas magnéticas 100 preferidas, as partes correspondentes da DE 10151778 são aqui incorporadas por referência, especiaimente os parágrafos 16 a 20 a os parágrafos 57 a 61 da EP 1304542 A2 que reivindica a prioridade, de DE .10181778, tamanho da primeira sub-tona 301 depende, par um lado, da resistência do gradiente do campo de seleção magnética 21.1. e, por outra lado, da força de campo do campo magnético necessário para a saturação. Para uma saturação suficiente das partículas magnéticas 100 em uma força de campo magnético da 80 A/m e um gradiente (em uma determinada direção na espaço) da força de campo do campo da seleção magnética 211 totalizando 150 10'⁵ A/m2 > a primeira sub-zcna 3 01 na. qual a magnetização das partículas 100 não é saturada tem dimensões de aproximadamente 1 mm (na determinada direção na espaça í ?.

Quando um outra campa magnético ··· a seguir denominada um campa de acionamento magnético 221 ~ é sobreposto ao campo de seleção magnética 210 (ou campo magnético gradiente 210) na região de ação 300, a primeira

sub-zona 301 ê alterada em relação à segunda sub-zona 302 na direção deste campo de acionamento magnética 221; a extensão dessa alteração aumenta conforme a força do campo de acionamento magnético 221 aumenta. Quando o campo de acionamento magnético sobreposto 221 é variável, no tempo, a posição da primeira sub-zona 301 varia proporcianalmente no tempo e. no espaço. É vantajoso receber ou detectar sinais das partículas magnéticas 100 localizadas na primeira sub-zona 301 em outra banda de frequência (alterada para frequências 10 mais elevadas) que não as variações da banda de frequência do campo de acionamento magnético 221. Isto é possível uma vez que as componentes de frequência de harmônicos mais elevados da frequência de campo de acionamento magnético 221 ocorrem devido a uma alteração na magnetizaçào das partículas 15 magnéticas 100 na região de ação 300 como resultado· da não linearidade das características de magnetização.

Para gerar esses campas de acionamento magnético

221 para qualquer determinada direção no espaço, são providos três outros pares de bobinas, a saber, um segundo par de 20 bobinas 220’, um terceiro par de bobinas 220’¹ e um quarto par de bobinas 220' ^!< que juntos são denominados meios de acionamento 220 a seguir. Por exemplo,, o segundo par de. bobinas 22.0 ^s gera um componente do campo de acionamento magnética 221 que se estende na direção do eixo da bonina, do 20 primeiro par de bobinas 210*, 210'^! ou os meios de seleção

210., ou seja, por exemplo, verticalmente. Para tanto, os enrolamentos do segundo par de bobinas 220’ são atravessados por correntes iguais na mesma direção. O efeito que pode ser alcançado por meio da segundo par de bobinas 220^: também 30 pode, a princípio, ser alcançada pela sobreposição de correntes na mesma direção das correntes opostas Iguais na primeiro par de bobinas 2.10', 210'de modo que a corrente diminui em. uma bobina e aumenta na outra bobina, No entanto,

IS/ 44 e especialmente com a finalidade de uma interpretação de sinal com uma maior razão entre sinal e ruído, isto pode ser vantajoso quando o campo de seleção temporalmente constante (ou quase constante) 211 I também denominado campo magnético 5 gradiente) e o campo vertical temporalmente variável de acionamento magnético são gerados por pares separados de bobinas dos meios de seleção 210 e dos meios de acionamento <í< <í» V >

Os outros dois pares de bobinas 220^1!, 220’’’ são 0 providos para gerar componentes do campo de acionamento magnético 221 que se estendem em uma direção diferente no espaço, por exemplo, horízontalmente, na direção longitudinal da região de ação 300 (ou do paciente 350} e em uma direção perpendicular a ela. Se o terceiro e quarto pares de bobinas 5 220’*, 220’^t! do tipo Helmholtz (como os pares de bobinas para os meies de seleção 210 a para os meios de acionamento 220) foram utilizados para este fim,, essas pares de bobinas precisariam ser dispostos à esquerda e a direita da região de tratamento ou na frente e atrás desta região, respectivamente. Isto afetaria, a acessibilidade da região de ação .100 ou da região de tratamento 3 00, Portanto, o terceiro e/ou quarto pares de bobinas magnéticas ou bobinas 220’⁸, 220’’’ também são dispostos acima e abaixo da região de ação 300 e, portanto, sua configuração de enrolamento deve ser 3 diferente daquela do segundo par de bobinas 220’, As bobinas

deste tipo.	no entanto.	sao conhecidas		área de
equ ipamen tos	de ressonância	magnética com		abertos
(.ressonância	magnét1ca aberta)	nos quais um par	de b>:	tbinas de

frequência de rádio (RF) está localizado acima e abaixo da região de tratamento, sendo o dito par de bobinas de RE capaz de gerar um campo magnético horizontal têmporaemente variável. Portanto, a construção dessas bobinas não precisa ser melhor detalhada aqui.

A configuração 10 de acordo com a presente invenção compreende ainda maios de recepção 230 que são somente mostrados esquematicamente ns Figura 1, Os meios de recepção

220	geraImente compreendem	bobinas que	são capazes da
dst.sc	far os sinais induzidas	pelo padrão de	magneti zação das
part í	aulas magnéticas 100 na	r s g i ã.o de a ção	300. As bobinas

deste tipo, no entanto, são conhecidas na ârea da equipamentos de ressonância magnética nus quais, por exemplo, um par de bobinas de frequência da rádio (RF} está localizado em torno da região de ação 3G0 para, ter uma razão entre sinal e ruído mais alta possível. Portanto, >a construção dessas bobinas não precisa ser melhor detalhada aqui,

Em uma realização alternativa dos meios de seleção 210 mostrados na. Figura 1, ímãs permanentes (não mostrados} podem ser utilizados para gerar o campo de seleção magnética aradiente 211, Jío esoaco entre dois uõlos desses ímãs . .-Λ- .·.. .'Ar.· ....

permanentes (opostos} (não mostrados)., e formada um campa magnético similar àquele da Figura 2, ou seja., quando os pólos opostos têm a mesma polaridade. Em outra configuração alternativa da configuração de acordo com a presente invenção, os meios de seleção 210 compreendem pelo menos um ímã permanente ou pelo menos uma bobina 210’, 210 ‘ ’ conforme ilustrado na Figura 2.

As faixas de frequência geralmente utilizadas para ou nos diferentes componentes dos meios de seleção 210, dos meios de acionamento 220 e dos meios de recepção 230 são basicamente as seguintes; o campo magnético gerado pelos meios de seleção 210 não varia no tempo ou a variação é comparavelmente lenta, pref eren.cialmen.te entre aproximadamente 1 Hz e .aproximadamente 100 Hz, O campa magnético gerado pelos meios de acionamento 220 varia pref erencialmexite entre aproximadamente 25 kHz e aproximadamente 100 kHz, As faixas de camos macnética às

XV/4 4

V quais os meios da recepção devem, ser sapos tamer. te sensíveis estão praferencialmente em uma faixa de frequência de aproximadamente 50 kHz até aproximadamente 10 MHz.

As Figuras 4a e 4b mostram a característica de magxietização, ou seja., a variação da magnet!cação M de uma partícula 100 {rãs mostrada nas Figuras 4a e 4b) em função da força de campo H no local daquela partícula 100, em uma dispersão com essas partículas. Parece que a magnetização M não se altera mais além da força de campo * H--_: e abaixo de 10 uma. força de campo -H_í;, o que significa que uma magnetização saturada é atingida.. A magnetizaçao M não é saturada entre os valores ίΉ.- e -14.. .

	A Figura	4a ilustra	o efeito de um	campo magnético
	sencidal H(t> no	local da ρ	articula 1UU c	3nde os valores
*5	absolutos do campr	> magnético	senoidal H(t)	x s s u 11 a n t e (ou

	seja,	visto pela	partí c·	ala 10·0'νί são menores que a força de
	campo	magnético j	^ecessá	ria para saturar magneticamente a
	\L 0	ula 1C ü, ou	seja,	no caso em que nenhum outro campo
	magnét	ico está ati		magnetização da partícula 1Q0 ou das

particelas 100 para esta condição comutam entre seus; valores de saturação no ritmo da frequência do campo magnético H(t} .. A variação resultante no tempo da magnstização é denotada pela referência M(t) no lado direito da Figura 4a. Parece que a magnetização também muda periodicamente e que a

2S magnetização dessa partícula é periodicamente invertida.

A parte pontilhada da linha no centro da curva denota a variação média aproximada da magneticação M(t) em função da força de campo do campo magnético senoidal Hit) . Como um desvio desta linha central, a magneticação se estende 30 discretamente para a direita cruando o campo magnético H aumenta de -H,. para ·ί·Η._? e discret&mente para a esquerda quando o campo magnético H diminuiu da -s-H,. para ·Η_;;.. Essa efeito conhecido é denominado efeito de histerese que ê a base de um mecanismo paz® a geração de cal or, A area de superfície de histerese que é formada entre os caminhos da curva e cujo formato e tamanho dependem do material, ê uma. medica para a geração de calor mediante a variação da magnet1cação.

A Figura 4b mostra u efeito de um campo magnética

senoi.da.1 H{t) sobre	o qua.)	1 um	campo magnéti	to es	tático H;. é
sobreposto. Uma ve;	£ que	&	magnet iz ação	as tá	no estado
saturado, esta é ps	a ti can·		não inf .1 uenc	is da	pelo campo
magnéti co s eno1da1	Hit) .	A	ma gne t i z a ç ãc·	M(t)	permanece

constante no temno nesta área. Consequentemente.

magnético H(t) não provoca uma alteração do estado da magnet1caçao.

A Figura 5 mostra um diagrama de blocos do & equipamento 10 mostrado na Figura 1. o par de bobinas 210’, 210'' ê mostrado esguematicamente nu Figura 5 e tem a referência 21.0 para fins de clareza. O par de bobinas (primeires meios magnéticos) 210 ê alimentando com uma corrente DC a partir de uma fonte de corrente controlável 32, sendo a dita fonte de corrente controlada por tara unidade de controle 75. A unidade ds controla '76 d conectada a um computador 12 que está acoplado a um monitor 13 para exibir a distribuição de partículas magnéticas na área de avaliação e uma unidade de entrada 14, por exemplo, um teclado 14.

S Os pares de bobinas (segundos meios magnéticos)

220', 220'', 220'’’ são conectados para amplificadores de corrente 41, 51, 61, a partir dos quais eles recebem suas correntes. Os amplificadores de corrente 41, 51, 6.1 são, por sua vez, em cada caso conectanos a uma lente ne corrente s.C

42, 52, 52 que define o curso temporal das correntes Ix, ly,

Iz a serem amplificadas. As fontes de corrente AC 42, 52, 82 são controladas pela unidade de controle

A bobina receptora (meios de recepção) 230 também é mostrada ssquematiuamente na Figura 5. Os sinais induzidos na. bobina receptora 230 são alimentados a. uma unidade de filtro 71, por meio do qual os sinais são filtrados. O objetivo desta filtração ã separar valoras medidos, que são gerados pela magnetização na área de avaliação que é influenciada pela alteração na posição das duas regidas parciais (301, 322) a partir de outros sinais inf.sr.fers.ntes. Para tanto, a unidade de filtro 71 pode ser projetada, por exemplo, de modo que os sinais que possuem frequêjieias temporais menores que as frequências temporais com as quais os pares de bobinas 220', 220'', 220'í-' _s^o operados, ou menores que duas vezes assas frequências temporais, não passem na unidade de filtro 71. Os sinais são então transmitidos por uma unidade amplif Isadora 72 -para um conversor analugico/digital 7:3 (ADC). Os sinais digitalixados produzidos pelo conversor analog!co/digital 73 são alimentados a uma unidade de processamento de imagem (também denominada meio de reconstrução) 74, que reconstrôi a distribuição espacial das partículas magnéticas a partir desses sinais e da respectiva posição que a primeira região parcial 301 do primeiro campo magnético na área de avaliação assumida durante o recebimento do respectivo sinal e que a unidade de processamento de imagem 74 obtêm a partir da unidade de controle 76, A distribuição espacial reconstruída das partículas magnéticas é finalmente transmitida por meio da unidade de controle Vê do computador 12, que a exiba no monitor 13.

O equipamento compreende também meios de armazenamento 75, por exemplo, um disco rígido ou uma memória semicondutora, acoplado ã unidade de processamento de imagem 74 para armazenar os sinais ds detecção adquiridos e os dados de função de sistema do equipamento 10.

De acordo com a presente invenção, os meios ds armazenamento 75 são adaptados para armazenar pelo menos um ,< Q / 4 4 subconjunto de dados medidos da função de sistema da função de sistema da configuração, a dita função de sistema compreendendo um conjunto de dados de função de sistema que descreve a .relação entre posição espacial do material 5 magnético e a resposta do sistema para a dita configuração e a trajetória ao longo da qual a dita primeira sub-sona (FFP) é movimentada para a aquisição dos ditos dados de função de sistema. Os meios de processamento 74 (que podem ser implementados como hardware, software ou uma combinação 10 destes) são adaptados para, gerar dados processados de função de sistema tendo uma SNR mais alta que os ditos? dados medidos de função de sistema por meio do processamento dos ditos dados medidos de função de sistema?, utilizando conhecimento adicional sobre a estrutura da função de sistema. Os maios de 15 reconstrução, que são implementados nesta configuração pela meama unidade 74 que os meios de processamento, porém poderiam ser também implamentados como unidade separada, são adaptados para reconstruir a distribuição espacial do material magnético na região de ação a partir dos sinais de 20 detecção e dos ditos dados processados de função de sistema.

Conforme explicado acima, a 14PI aplica um novo método de codificação de sinal com base no deslocamento dinâmico da um processo de excitação localizado e permite a rápida geração de imagem volumétriea, No entanto, ao 25 contrário das modalidades consagradas de geração de imagem como a ressonância magnética (RM) e a tomografia computadorizada (TC), nenhuma transformada, matemática simples ainda foi identificada para reconstruir imagens a partir dos dados adquiridos,. Portanto, reconstrução de imagem MPT exige 3 0 o conhecimento de uma função de sistema que descreve uma resposta do sistema a uma determinada distribuição espacial de partículas, ou seja, o mapeamento da posição de partícula para resposta de frequência, Para solucionar o problema de reconstrução, a função de sistema deve ser invertida, geralmente exigindo algum esquema de regularização.

Até o momento, a função de sistema é determinada experimentalmente medindo-se a resposta de magnetização de uma amostra do tipo de ponto em um numero maior d.e posições espaciais correspondentes ao numero de pixels ou voxels da imagem. Esse procedimento de calibração exige longuíasimos tampos da aquisição e, além disso, provê uma função de sistema que é contaminada sos· ruído. Devida ao grande tamanha da matriz de função de sistema, a resolução do problema de reconstrução inversa também consome um tempo razoável e requer grandes quantidades de memória de computador.

Ά partir da compreensão teõrica do pracesso de codificação de sinal, espera-se conhecer a estrutura da função de sistema. Esse conhecimento pode ser utilizado para acelerar a aquisição de função de sistema ou mesmo simular partes cu toda a função de sistema. Informações .sobre a estrutura de matriz podem ainda ajudar a descobrir representações da função de sistema mais compactas, ajudando a reduzir as exigências de. memória e acelerar a reconstrução. Por fim, a identificação de uma transformada matemática que leva dos dados para a Imagem simplificaria muito o processo de r e cons truça©,

Ά seguir., será descrita a geração de sinal. O principio básico da geração de sinal em MPI se fundamenta na resposta de magnetização M{H) não linear de partículas ferromagnéticas a um campo magnético H aplicado. Um campa de acionamento H_;í(t) oscilante da amplitude suficiente leva a uma resposta de magnetização das partículas, que possui um espectro diferente das harmônicos mais elevados que o campa de acionamento. Se, por exemplo. um campo de acionamento harmônico for utilizado, o espectro do campe de acionamento somente contem a freauência ds base, ao casso que & resposta de partícula também contém müitip.:.os da frequência de base. As informações contidas nesses harmônicos mais elevados é utilizada para a MPX. .Experimentalmente, a alteração dependente do tempo na magnetização de partícula é medida por meio da tensão induzida na bobinas de recepção. Assumindo uma única bobina de recepção com sensibilidade S_y(r), & alteração da magnetização induz uma tensão

1¾) / At ífÚ < ,U í f'\ í- S «fe ί' ί ϊ de acordo com a lei de Faraday, μ* ê a permeab.ilidade magnética do vácuo. A sensibilidade da bobina de recepção S.., (r} ~ H_r (r)/I_a deriva do campo H... (r) que a bobina produziría se acionada com uma corrente unitária I_&. A sequir, a sensibilidade da bobina de recepção ê aproximada

distribuição de partículas do volume pode ser removida e é determinada pelo momento, assume-se que o cam espacial H_x(r,t), que está apt recepção. Q sinal (mostrado escrito como de interesse, ou seja, S_r(r> é a componente de magnetização cepção na direção x, o sinal n dV (A sinal s(r,t) gerado por uma tipo de ponto. A integração de

a. magnet i zação de partícula, campo local H(r,t)> Para Ορο tem somente uma componente fntando na direção da .bobina de na Figura ta) pode ser então **** A/ * // · r

3 .·' 3 4

Uma vez que esta equação é válida para todas as orientações onde o campo está alinhado com a direção da componente de msgnecização adquirida, o subscrito x foi omitido. A equação 3 demonstra que altos sinais resultam da 5 combinação de uma curva de magnetização acentuada com rápidas variações de campo. A expansão de Fourier do sinal periódico s(t) gerado por meio da aplicação de um campo de acionamento homogêneo H(r,t) ~ H»(t} resulta no espectro de sinal £q, conforme mestrado na Figura éb, A intensidade e o peso doa 10 harmônicos mais elevados no espectro estão relacionados ao formato da curva de magneticação M(H) e ao formato de onda e amplitude do campo de acionamento K_;j{t) < Paira ilustrar sua influência sobre o espectro, diversas casos representativos são mostrados na Figura 7,

A função de etapa se refers a uma resposta de partícula imediata e cria um espectro que é rico em harmônicos elevados. As componentes espectrais têm magnitude constante em múltiplos impares da frequência de acionamento. Harmônicos pares estão faltando devido ao padrão do tipo seco 2 0 do sinal de tempo alt). A função de etapa corresponde a uma resposta de partícula ideal e representa o caso limitante para o peso alcançável da harmônicos mais elevados. Para esta curva de magnetização, campos de acionamento em triângulo e seno proporcionam o mesmo resultado.

Se a resposta de partícula ao campo de acionamento for desacelerada pela introdução de um faixa linear na curva de magnetização, o peso relativo de harmônicos mais elevados ê reduzido. Assim,, o campo de acionamento harmônico se oesempenha. mamar que a excxtaçao tr.i.angu.íar, uma vez cue ese 30 realiza, o escaneamento mais rápido na faixa linear.

A última fileira na Figura 7 mostra uma magnetização de partícula mais realística conforme determinada pela função de Langevin onde ξ é a razão entre energia magnética de uma. partícula com momento magnético m em um campo externo H, e energia térmica t f (to

O;

Um maior momento magnético resulta em uma curva de magnetizaçào mais acentuada e cria mais harmônicos mais elevados para uma determinada amplitude de campo de acionamento.. Al terna t ivamente, harmônicos elevados podem ser gerados a partir da uma curva rasa utilizando variações de campo mais rápidas, por exemplo, induzidas pela maior amplitude de campo de acionamento. Deve ser observado que a MPI utiliza partículas ferromagnéticas para obter uma curva

de magnet	. í z ação suf iclent	ement	e acentuada. Psj	ta baixas
concentraç	Ões, no entanto.	suas	i n te ra çõe s mü tua s	podem ser
desprezada	s e elas podem	ser	tratadas como u	m gás de

partículas paramagnéticas com momento magnético extremamente grande, um fenômeno também conhecido como superparamagnetismo.

A seguir, será descrita a codificação espacial W, Para codificar informações espaciais no sinal, urn campo da gr adi exit e magnético estático H_s(r), também denominado campo de seleção, é introduzido. Para a. codificação 1D, o campo de seleção possui um gradiente diferente de zero somente na direção x, G_s » dK_a/d_x. Se o gradiente for diferente de zero em todo o FOV, o campo de seleção pode ser somente saro em um uníco ponto, o “ponto livre de campo. Em regiões distantes do FFP, a magneticação de partícula é acionada em saturação pelo campo de seleção.

A aplicação de um campo de acionamento H_y{t) espacialmente homogêneo e temporalmente periódico além do

25/4 4 campo de seleção H_s {.r) corresponde a um deslocamento periódico do FFF ao longo da direção do gradiente. A.s partículas experimentam um campo local ré, b ss d_s: ,í} x- A'ré ré ré) sinal de menos foi escolhido para facer cálculos posteriores mais convenientes, Uma vez que o FFP realiza o escaneamento .sobre cada posição espacial x em um diferente ponto no tempo, cada posição pode ser identificada por sua resposta espectras característ xca.

A seguir, serão descritos detalhes do campo de acionamento harmônica e de partículas ideais, A Figura 3 mostra espectros em três diferentes posições espaciais gerados por partículas ideais expostas a um campo de seleção

H» de força de gradiente constante G e um campo de acionamento harmônico K_£; de frequência. e amplitude A. Para o enêsimo harmônico, correspondente à enésima componente de uma expansão de série de Fourier, deacobre--.se a seguinte dependência da posição da partícula x;

onde Ό_Λ(x) representa polinomlais de Chebyshev do segundo tipo. As funções são definidas na faixa - A./G < x < A/G, Um campo de acionamento cosseno tem sido utilizado em vez do campo de a.cionamento sano para chegar a uma expressão mais simples, A dependência espacial para os primeiros harmônicas ê ilustrada na parte esquerda da Figura 9. Descobre-·se um número crescente de oscilações com o aumento das componentes de frequência u> Isto se refere ao fato de que os ροίinomrars ae L.heoysnev formam uma configuração de base ortogonal completa, de modo cue cualquer distribuição de partícula C(x.) pede ser expandida nessas funções, As componentes de frequência sucessivas possuem paridade espacial altsxnante com relação ao centro do FQV (par/ímpar).

A S.,(x) pode ser vista como um mapa de sensibilidade,· que descreve o per.fi..1 de aens.ibi lida.de espacial de cada componente de frequência n. Em um experimento de MPI'_f a distribuição de partícula C(x) gera componentes de sinal espectral

tOy

Assim, a d,.:(x,; representa a mnçao de sistema. A função de sistema xiao somente descreve a dependência de sinal espacial, mas também contem informações sobre a curva de magnetizaçao das partículas e dos parâmetros do sistema (por exemplo, amplitude de campo de acionamento A e frequência «·> ~ 2x/T, gradiente ds campo de seleção (3) ,

Utilizando a equação (7) , as componentes da sinal espectral (equação (8;) para partículas ideais podem ser es cr it as c o mo

btesta notação, V_r, corresponde aos coeficientes de uma série, de Chebyshev, Portanto, a concentração de. partícula pude ser reconstruída realizando-se a transformada de Chebyshev do V.·. medido, ou seja, aval.iando~se a série de Chebyshev it Ti V--· ,, X- ,·,,;.

^{: : >} teí ” ^: ' ' ' ^! ” ' ''

Portanto, para partículas ideais sob a influência de um campo de acionamento harmônico e um gradiente constante de campo de seleção, a reconstrução da distribuição espacial de partícula simplesmente corresponde ao calculo da soma sohre os harmônicos medidos vt. ponderados corn polinomiais de Chebyshev do segundo tipo, Em termos da função de sistema S^^al . & concentração de partícula pode ser escrita como

A seguir, serão descritas os detalhes do campo da acionamento hsnnonicc e de partículas os j.,anqevin. Para partículas mais rsalísticas, a função de sistema é determinada por uma convoluçãc- espacial entre a derivada da curva de magnetiaação, Í*P (¾) , e as componentes de Chebyshev;

— ·;.;··:;.··· .If' {J s (12)

Dependendc		atuação da M(H), a Sr. íxl
será uma versão	desfocada da	S^ee! (x), es tendendo - se
d i s cretamente	além	do intervalo	que é abrangido pelo
movimento FFP	e ao	qual, as δ^(χ)	estão con.finadas< Assim,
as partículas	que	estão localizada	s discretamente fora da
faixa acessada	pelo	FFP também gera-	m sinal. A parte direita

da Figura § mostra componentes da função de sistema para partículas que seguem a curva de magnetização de Langevin em 0 um gradiente, constante de. campo de seleção.

No processo de medição de acordo com a equação (§), o FOV refere-se agora à faixa onde as S_f?dxl são diferentes de zero. Uma curva de magnetisação suficier-temente acentuada pode prover confinamenco a uma região não muito maior que a S faixa coberta pe.lo FFP. ou seja, - A/G < x. < A/G.

□ma ves que as componentes de função de sistema não podem ser mais nítidas que α núcleo de convolução, um experimento MP.T com partículas de Langevin será realizado em um. limite de resolução correlacionado com. a laraura de M¹ (x# .

No entanto, se a curva de magnet is ação for conhecida, a decon volução do núcleo M^! (x) a part it; da imagem pode ser utilizada para recuperar a resolução total. Uma vez que a derivada da curva de magnetização é uma função simétrica M^! (x) « g·' (~x) . pode-se utiliza?: a equação (12) para demonstrar qua

' o·.· '

/ ím) onde C (x) corresponde à expressão entre colchetes na equação (13) . Uma vez que a equação (14) corresponda à equação (.9) , a reconstrução do campo de acionamento harmônico é determinada pela equação (11) , ou seja,

Isso significa que, no intervalo ends a função de sistema de partícula ideal Sj^fc:is (x) é definida, ou seja, - A/G < X < A/G, € (x) pude ser diretamente reconstruído, se a concentração de partícula C (x) estiver confinada ao FUV, C (xí é simplesmente a convoluçao de Cfxí com M'(x):

Assim, a distribuição de concentração C{x) exata pode ser então derivada pela deconvolução do núcleo M'(x; a partir de C tx}. No entanto, conforme discutida acima, a reconstrução utilizando a equação (15) somente resulta em C (x) no intervalo - A/G < x < A/G que é coberto pelo movimento de FFP. Se a concentração de partícula exceder coca faixa, a deconvolução exige o conhecimento adicional sobre a concentração além duo limites da faixa de FFP.

Por outro lado, a deconvclução não e obrigatória, Contanto que a curva de magnetização de partícula M(H) seja suficientemente acentuada, a distribuição de concentração modificada C (x) jã pode atender às exigências de resolução de muitas aplicações.

Serão explicados a seguir os detalhes de um campo de acionamento triangular, Um caso ilustrativo ê o uso de um campo de acionamento triangular em ves do campo harmônico. A função de sistema para partículas ideais tem então a forma

para um movimento de FFP que abrange a faixa 0 < x < 2A/G, Agora, em ver da série de Chebyshev, uma aê.rie de Fourier pode ser utilizada para reconstruir uma concentração de partícula:

proporcionais às componentes C (k) no espaço k, qua estão relacionadas à distribuição espacial C(x) par transformação de Pourier, Em termos da função de sistema, a equação (18) se

0/44

Para partículas realistleas, a função de sistema deva ser convoluida com M’ (H_s) . Uma vez que as equações (1214! derivadas para a excitação do campo da acionamento harmônico também são válidas para a função de sistema triangular, uma concentração C (x} modificada/convoluida poda ser reconstruída na faixa 0 < x < 2A/G.

A seguir, será explicada uma formulação de matriz, Para a reconstrução de imagem MFI, a distribuição espacial contínua de partículas será mapeada até um grau, onde cada local de grau representa uma pequena região espacial, Além disso, semente um número n limitada de componentes de frequência, ê registrado. Se as posições espaciais forem indexadas cem m, disteomp(computação distribuída} se torna ou, em formulação de vetor/matric,

O cálculo do vetor de concentração então corresponde basicamente a uma inversão da matriz 3:

)sssssssssssssssssssssss!s|)ssssss|)sssssr:B^WwBsssHll!llll:^

Essa notação também será utilizada para imagens em 2D ou 3D, o que exige o colapsc de índices espaciais no índice único m. Assim, a concentração é sempre um vetor, independente da dimensão espacial.

Voltando ao caso de ID para um campo de acionamento harmônico, a íntx'odução de um escalar

31/44

e uma matriz, diagonal ,ύ.... ··· - - ® 8 for n a·- *>\ (24?

y'L·- -Αλί permite a derivação da seguinte Identidade 5 comparando-se a equação (22} com a equação (11);

V-' :::: (Wi

Assim, no caso de imagens em ID de partículas ideais, a matriz inversa pode ser simplesmente obtida pela multiplicação da inversão por um escalar e uma matriz 10 diagonal.

O uso de somente um número limitado de componentes de frequência corresponde ao trabalho com uma série truecante de Chebyshev. Q teorema de truncamento de Chebyshev afirma então que o erro na aproximação da distribuição real de 15 concentração ê limitada pela soma dos valores absolutos dos coeficientes desprezados. De forma mais importante., para distribuições razoavelmente suaves, o erro está na ordem do ultimo coeficiente de Chebyshev retido.

A seguir, será descrita a codificação espacial 2D e 20 3D.

Primeiro, um campo de acionamento 1D é descrito. Vma primeira etapa para a descrição de imagens em 2D e 3D o observar a função 3D de sistema de partículas em um campo de seleção 3D H_s(r) combinadas com um campo de acionamento 1D 25 H?>(t). Utilizando um campe de acionamento harmônico e escolhendo uma configuração de bobina Maxwell para criar um campo de seleção, o campo total pode ser aproximado por

A função da sistema pude ser escrita como uma cunvolução sobre a. componente z do campo de seleção bdMiJAí [......c--T—™T1

5« :s! —™~ * jf.q...! { 6¼ 'ÁS O 1 ίή$.ΜϊΊ U17·

...... .....ir ' ir·...... ............ã^s--b<· ......................^........^x: S Neste vetor, cada componente se refere ao sinal induzido pela respectiva componente, de magnetização x/y/z. A detecção desses componentes requer três (conjuntos de) bobinas de recepção oxtcgonais.

Para partículas ideais, a dependência espacial 0 explícita se torna

onde o asterisco denota convolução sobre a componente z_f ou seja, a direção do movimenta de FFP resultante do campo de acionamento. Assim, uma expressão que 15 descreve a dependência espacial 3D da respectiva componente de magnetização é convoluída na direção do campo de acionamento com o conjunto c<s funções ID de Chebyshev.

formato do núcleo de canvoiução e determinado por oM7<?H_s, que descreve como a magnetiaação responde a 20 alteração do campo de acionamento. Para partículas ideais, este é singular na origem. .A Figura 10 mostra o plane x.z do núcleo 3D para as componentes de sinal detectadas em direção x e x< S_rMj5(r) e S_R,$(r;, respectivamente. Ao longo da linha central na direção do campo de acionamento, o núcleo para a 25 magnetização M* corresponde ã distribuição delta, assim como na situação 1D. Aumentando-se a distância a partir da linha central, o núcleo se amplia e sua amplitude diminui rapidamente. Para e por motivos de simetria também para

33/44

My, o núcleo é zero nus eixos de simetria. Possui alta amplitude próxima da singularidade na origem.

Para formar a função de sistema de partícula ideal 3D, o núcleo 3D ê eonvoluído ao longo da direção do campo de 5 acionamento com os polinomiais XD de Chebyshev iddriveódsysfunc,

A Figura 11 mostra fatias centrais SD extraídas de harmônicos selecionados para o casa acima de movimento de campo de acionamento 1D na direção z, Diretamente na linha 0 abrangida pela trajetória de FFP, a fuxxção de sistema é determinada por polinomiais de Chebyshev e, portanto, podem codificar uma distribuição de partícula arbitrária, conforme discutido para a situação W. Aumentando-se a distância até a linha central, o núcleo de convoluçào tem um crescente efeito 5 de perda de definição, de modo que estruturas mais finas dos polinomiais de Chebyshev -vais elevados passam a ter média zero. Portanto, o sinal em componentes mais elevadas de função de sistema se condensa na linha da trajetôria. de FFP •ide acordo com a Figura 11, harmônico 12 e 25}, onde o efeito 0 de perda de definição é baixo. Isto pode ser explicado pelo fato de que somente na vizinhança próxima do FFP, a alteração de campo é rápida o suficiente para estimular uma resposta de partícula que gera componentes de alta frequência.

Em um experimento MPI, isto pode ser útil para

	explorar sin	tet rias	na	função <	íe sistema para	pa rc i aimente
	s in t e t i z a r a	função	de	sistema	e, dessa forma,	acelerar sua
	aquis içao e	reduzir		exigênc	ias de memória.	A partir da

resposta 3D até o movimento de FFP em 1D, duas regras básicas podem ser derivadas· para a paridade d.a função de sistema na 30 direção espacial indexada com is{x,y,z).

1. A paridade de base ê determinada pela paridade do núcleo de convolução mostrado na Figura 10. É par se a direção de recepção j£{x,y,z} estiver alinhada com a direção de acionamento kt(x,y,z}. Tato corresponde à componente de magnetização derivada SM</3h\ para j ® k. Caso contrario, a paridade do núcleo- é ímpar:

2. Se a direção espacial de interesse estiver em uma direção do campo de acionamento, ou seja, i - k, então a paridade se alterna entra harmônicos h sucessivos daquela componente de campo de acionamento;

Q motivo ê « paridade alternants dos polinomiais de Chebyshev na. função 1D de sistema.

A paridade observada para harmônico h em uma direção espacial i ã então p.u-j.mm - P<s«b ' IS Agora, s&rà descrito um campo de acionamento 2D e

3D. A partir da Figura 11, fica claro que a codificação espacial, em toda a extensão do FOV não pode ser realizada utilizando um movimento de FFP em 1D. Assim, para a codificação espacial 2D ou 3D, um campo de acionamento deve ser adicionado para cada direção espacial .a ser codificada. Para uma implementação simples, pode-se escolher campos harmônicos de acionamento com discretas diferenças de frequência nas? difex'entes direções espaciais, realizando o movimento de FFP para seguir um padrão 2D ou 3D de Lissajous.

2S Ainda, a Figura 11 demonstro?.? que a alta resolução é somente obtida na vizinhança próxima da linha de trajetória de FFP, Assim, o padrão c?a bissajous deve ser susicxentemente oenso para atingir uma resolução homogênea.

35/44 pela sobreposição de dois campos de acionamento harmônicos ortogonais com razão de frequência. ^/©_s - 24/25;

/ .A.,. íXnO.; ? \ iSffrtfc)·® I 0 I „ (33)

X /

Utilizando um campo de seleção 3D de acordo com

IDdrive, o gradiente de campo de seleção duplicado na direção a exige que A_s » 2A_X abranja um F-OV quadrátíco com o movimento de FFP. A Figura 12 mostra as primeiras componentes de uma função 2D de sistema simulada para partículas ideais expostas à sobreposição dc campo de acionamento de 2D 10 bissajous e do campo de seleção 3D. Cada direção de recepção possui seu próprio conjunto de funções de sistema, denotados per 'recepção x' e 'recepção z' . As componentes correspondentes aos harmônicos mais elevados da respectiva frequência, de acionamento são indicadas pelos quadros de 15 linhas duplas. No canal x, possuem um espaçamento de 24 componentes. Ha direção espacial x, se parecem muito com a série ID de Chebyshev, ao passo que na direção z não mostram variação espacxal. 3?o canal z, os narmonmos da fraquenexa u,e acionamento exibem um. espaçamento de 25 componentes com! um.

padrão espacial que é basicamente girado 90 graus com relação às comoenentes x.

..........-X-..........

Enquanto as componentes correspondentes aos harmônicos das frequências de campo de acionamento somente permitem a codificação 1D na respectiva direção do campo de 25 acionamento, as componentes que surgem de uma combinação em ambas as frequências de acionamento permitem uma variação espacial em ambas as direções ao mesmo tempo. For exemplo, o movimento para a esquerda a partir do primeiro harmônico de campo de acionamento x no canal x (componente 24} corresponde 30 à mistura de frequências *· n(mç - ω/ί com o número inteiro crescente n e m === 1. Para um m maior, inicia-se em um harmônico mais elevado m. 0 movimento para a direita corresponds a n negativo. Assim, harmônicos de campa de acionamento puros e sua vizinhança refere-se a baixas ordens de mistura, ao passo que a distância crescente acompanha n 5 maior e ordens de mistura mais elevadas.

Deve ser observada que a componente de função de sistema observada para m<-\ η{ω._κ - parece uma segunda vez. na frequência mm_x * nfen + to_a} , Assim, cada componente correspondente às misturas de frequência aparece duas vezes.

São exemplos as componentes 23 e 73 (m - 1, n - 1, quadros em negrito) ou 4 7 e 37 (m « 2, π ~ 1, quadros pontilhados), porem também 26 e 74 (m - 1, π -= -2, quadros pontilhados) no canal x.

A Figura 12 também ilustra as máximas intersidades 15 (pesos) das componentes de função de sistema geradas. As maiores inteneidades são encontradas nos harmônicos mais elevadas das frequências de acionamento, no entanto com uma redução em direção a frequências mais altas. As componentes correspondentes para a mistura de frequências possuem 20 intensidade muito menor que os harmônicos puros.

Quanto maior a ordem de uma componente de função de sistema, mais fina será sua estrutura espacial» Este comportamento e os padrões espaciais gerais são muito parecidos com os polinomiais 2D de Chebyshev, que podem ser 25 escritos como um produto censorial dos polinomiais 1D para cada direção: U_ft(x)0%(z) . A Figura 13 ilustra as primeiras componentes dessas funções. As funções 2D de Chebyshev satisfazem uma relação de ortogona 1 idade, Uma repre.sentação gráfica desta relação para as primeiras 256 componentes é 30 mostrada na parte esquerda da Figura 14, Q produto interno entre as funções ortogonais acaba, de modo que somente o produto de uma função com ele mesmo é diferente de zero,

7/44 levando ã linha diagonal na Figura 14. Na parte direita, c gráfico correspondente é mostrado para a função 2D de sistema de Lissajous da partícula ideal, Pontos e linhas brilhantes fora da diagonal indicam que algumas componentes de função de sistema não sac ortogonais entre si. No entanto, regiões escuras prevalecem e e possível concluir que a maioria das componentes é ortogonal. Portanto, existe somente pequena redundância na função de sistema.

Para demonstrar isto, uma. imagem fantasma (Figura IS, esquerda} s expandida em um número igual de componentes de função 2D de sistema de Chebyshev e de Lissajous, respectivamente, O número de componentes foi escolhido para igualar o número de pixels na imagem (64 x v4) . A imagem obtida a partir da transformação de Chebyshev exibe resolução reduzida em comparação à imagem original. 0 motivo é que as funções de Chebyshev proporcionam maior resolução nas herdas do FOV, porem resolução reduzida no centro. Para manter a alta resolução no centro da imagem, as componentes de Chebyshev mais elevadas precisariam ser .incluídas na. expansão. A imagem obtida a partir das componentes de função de sistema foi reconstruída pela inversão da matriz de função de sistema utilizando mínima regularização para suprimir o ruído. Metade das componentes da função de sistema, foi retirada, da. função x de sistema de recepção e a outra metade da função z (conforma mostrado na Figura 12;. A resolução da imagem è melhor que a observada para a expansão de Chebyshev, porém a. imagem possui pequenas artefatos que a fazem parecer menos homogênea. Considerando o fato de que algumas componentes de função de sistema não são ortogonais e, portanto, redundantes, a. qualidade da imagem é relativamente boa. As reconstruções a partir somente das componentes x ou z mostram uma qualidade de imagem signif.í cat ivamente pior, indicando que estes subconjuntos não são suficientes para

S / 4 4 representar homogeneamente as informações da imagem.

A codificação de sinal M PI pode prove.;? uma função de sistema que forma um conjunto de base bem comportado capac de representar informações de imagem de alta, resolução.

£ Para, a excitação harmônica ID de partículas ideais, a função de sistema corresponde a uma série de poünomiais de Chebyshev do segundo tipo. Portanto, uma reconstrução rápida e exata é provida pela transformada de Chebyshev.

As propriedades de partículas real1sticas são 10 introduzidas na função de sistema por uma operação do tipo convolução,. levando a uma perda de definição das componentes de alta resolução. Isto introduz um limite de resolução que é determinado pelo grau de acentuação da curva de magnetização de partícula, Enquanto em principie,, uma images; de maior 15 resolução pode ser novamente obtida por deconvolução, a resolução provida por partículas realísticas sem decc-nvolução já é alta o suficiente para muitas aplicações práticas,

A função de sistema para imagens em 2D é determinada pela trajetória feita pelo FE? e por um núcleo 20 que representa a região es; torno do FFP true contribui para o sinal. Q formato deste núcleo de FFP é determinado pela topologia do campo de seleção. 0 simples caso de gradientes de campo de seleção constantes em todas as direções espaciais foi demonstrado. Para partículas ideais, o núcleo possui 25 singularidades agudas que. proporcionam alta resolução espacial. Mo entanto, as regiões em tomo desses picos agudos também contribuem para o sinal, isto é provavelmente o motivo para a observação de que., na codificação 2Π utilizando um padrão 2D de Lissajous, a função de sistema não ê exatamente 30 representada pelas funções 2D de Chebyshev. Portanto, a reconstrução não pode ser realizada utilizando a transformada de Chebyshev como acontece em 1D, porém requer a inversão da matriz de função de sistema. No entanto, fica evidente uma .íntima relação entre a função 2D de sistema de Lissajous e os polinomiais 2D de Chebyshev. isto pode ser utilizado para a transformada da função de sistema em uma representação mais esparsa. utilizando uma ti*ans formação de Chebyshev ou do tipo S cosseno, resultando em menores exigências de memória e reconstrução tia cs rapr.ua.

A função 2D de sistema de Liasajous não forma um conjunto totalmente ortogcnal, uma ves que contém componentes redundantes. No entanto, ê capas de codificar informações de 10 imagem com alta resolução conforme mostrado na Figura 10.

Possíveis inconsistências entre o teor de dados das informações adquiridas e a resolução desejada em pixels podem ser mediadas utilizando-se esquemas de regularização na reconst ruçao,

Para acelerar a tediosa aquisição experimental da função de sistema,, pode-se utilizar as regras de paridade derivadas para a função 2D de sistema, Na teoria, isto permite a construção da função de sistema completo a partir da. medição de somente um quadrante do retângula da figura de tissajous, Dara uma. figura 3D de Lissajous, um octante seria suficiente, acelerando a aquisição de função de .sistema a um fator de oito. Experimentalmente, a simetria pode ser afetada pelo alinhamento não perfeito das bobinas. No entanto, o conhecimento das funções teóricas básicas e de sua paridade pude ajudar a modelar a função de sistema a partir de somente algumas amostras? medidas.

Em um real experimento NF1.. geralmente adcfuire-se muito mais componentes de frequência que o numero desejada de

		m. Portanto,	tem-se a liberdade	de selscionar
30	&s ccmponeπtes	de função	de sistema para. >	c uns t i tui r um
	conjunto de	na s e mais	compacto que x	?rovê melhor
	ortogonalidade,	Por exemplo	. as componentes era	duplicata da

função de sistema podem ser removidas após a aquisição para se chegar a. uma matriz de função de sistema menor para acelerar a reconstrução de imagem. Além disso, a seleção de harmônicos de acordo com seu peso pode ajudar a reduzir o tamanho da matriz. Ê também passível madifioar o osso de 5 determinadas componentes para influenciar a resolução da imagem e a SNR.

Imagens em 2D da partículas realfsticas não foram simuladas neste trabalho., porem., a partir dos desvios 1D, pode-se concluir que ocorrerá uma perda de definição do 10 núcleo de FFP dependendo no grau de acentuação da curva de magnetisaçao de partícula. Xsto removería as singularidades do núcleo, mas também resultaria em uma leva merda de

................... : ' ............................. ........................... .......... ................................................... ............ .................................................................... : : : λ,· : : : : : : ' resolução, conforme discutido n.o caso de 1D.

Imagens em 3D nãa foram mostradas, porém resultados 15 em 2D podem ser diretamente extrapolados para 3D pela introdução de um campo da acionamento ortogonal adicional que permite trajetórias de PFP em 3D. Para uma trajetória 3D de Lissajous, a íntima semelhança da função de sistema a produtos de terceira ordem de polinomiais de Chebyshev pode .20 s e r esperada.

A topologia da campa de seleção e as trajetórias de FFP utilizadas neste trabalho foram escolhidas para, sua simples viabilidade experimental. No entanto, muitas configurações alternativas de campo são passíveis. Para a 23 trajetória de FFF, pode-se também utilizar padrões radiais ou espirais, ou padrões uniformes que são customizados para a anatomia a ser exibida na imagem. As trajetórias podem ser adaptadas para distribuir resolução variável na imagem. Para, o campo de seleção, uma topologia que cria uma linha de campa 30 livra em vez da FFP promete um eacaneamenta mais eficiente.

A descrição acima mostra que a codificação de sinal MPI utilizando campos de acionamento harmônicos em combinação com gradientes de. campo de seleção constantes provê uma

41/44 função de sistema capaz de .representar informações de imagem coa; alta resolução em vez da forma compacta. A íntima relação com polinomiaie de Chebyshev do segundo tipo pode sei utilizada para acelerar a aquisição de função de sistema por meio de sua modelação parcial, ou para reduzir as exigências de memória por meio da aplicação customizada de transformadas de esparsidade resultando em menores tempos de reconstrução.

As funções de sistema aqui, exploradas estão ligadas por configurações de campo a trajetórias de escaneamento específicas. .Muitas outras configurações são possíveis,, provendo flexibilidade para customizar funções de sistema para atende:r a determinadas necessidades experimentais em termos de velocidade, resolução e sensibilidade.

Algumas realizações principais do método proposto de acordo com a presente invenção comparadas ao método conhecido serão agora ilustradas por simples diagramas de blocos que ilustram o respectivo uso da função de sistema (ou partes desta) ,

O método connectdo de reconstrução exige essencialmente as seguintes etapas (de acordo com a Figura 16, mostrando quais partes da. função de sistema, são exxg luas/ ut í 11 z adas ) >

1. Medir a '’função de sistema” completa uma vez para uma determinada, combinação de agente de contraste, geometria do scanner e trajetória;

a. Medir a resposta no tempo em todas as posições espaciais (pixels/voxels).

b. FF’T do sinal de tempo para obter o espectro frequência em cada posição,

c. Armazenar o resultado como matriz com componentes de frequência (fileiras) versus posições espaciais (colunas) ; ’’matriz de função de sistema”, G(f,x) .

Sk M&cLvjt q ofo ífôtio í'5.'^ i/nv. ss ^v

a. Adquirir a. resposta no tempo.

b. Armazenar a resposta transformada per Fourier: vetor de medição”, v(f)

Solucionar o problema inverse G(f, x)c(x) ^;5 v(f) ου um problema regularizado relacionado para obter a distribuição de concentração; vetor de imagem, c Lxj .

A primeira configuração de acordo com a presente invenção, que utiliza simetrias espaciais (de acordo com as Figuras 17,- 18) , exige essencialmente as seguintes etapas 10 para reconstruçãox

1, Utilizar simetrias especulares óbvias (de acordo com a Figura 17)

a. Medir função de sistema, reduzida em posições selecionadas (por exemplo, um quadrante/oetante ou posições

IS intercaladas;) ·,

b. Gerar matriz de função de sistema completa por operações especulares.

c. Realizar a reconstrução padrão com matriz completa.

2. Utilizar uma transformada de esparsidade ao longo das direções espaciais (de acordo comí a Figura. 13) a> Medir a função de sistema em posições selecionadas para obter coeficientes para o conjunto de função utilizado para expandir a distribuição espacial (por 25 exemplo, coeficientes de Chebyshev).

b. Uma vez que a distribuição espacial pode ser aproximada por algumas componentes no espaço da transformada k, a função de sistema e representada por uma matriz esparsa e, 82 a real resolução for menor que a resolução em voxel, a dimensão espacial do vetor ê menor que no espaço real x.

c. Solucionar o problema inversa no espaça da transformada para obter c(k),

d. Utilizar transformada inversa oara obter a

3/44 imagem c-(x). .

.A segunda configuração de acordo com a pre sen te invenção, que utiliza componentes redundantes de frequência (de acordo com a Figura 19', exige essencialmente as S seguintes etapas para a reconstrução:

A Utilizar a matriz de função de sistema completa ou espacialmente reduzida.

2. 'Identificar as componentes de frequência (fileiras) com padrão espacial idêntico (por exemplo, a partir de considerações teóricas).

3. Somar essas componentes na matriz de função de sistema e medir o vetor.

4. Inverter o problema reduzido para obter a imagem c ( x.) .

Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhe nos desenhos e na descrição acima, essa ilustração

e. descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplares e não restritivas; a invenção não é limitada às configurações reveladas. Outras variações das configurações reveladas podem 20 ser compreendidas e realizadas pelos técnicos no assunta ao colocarem em prática a invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações anexaa.

Nas reivindicações, a palavra compreendendo não 25 exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido um não exclui uma pluralidade. Um (mico elemento ou. outra unidade pade atender ãs funções de vários itens mencionados nas reivindicações. O me.ro fato de que determinadas medidas são mencionadas em. reivindicações dependentes mutuamente 30 diferentes não indica que uma combinação destas medidas não pode ser utilizada com vantagem.

Um programa de computador pode ser axntazenado/discríbuldo em um meia adequado, por exempla, um

44/44 meio de anrazenamento óptico ou um maio em estado sólido provido d_e ou como parte -de outro hardware, porém também pode ser distribuído em outras formas, por exempla, vies. Internet ou por outros sistemas de telecomunicação com ou sem fio.

Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem constituir limitação ao escopo.

Claims (5)

REIVINDICAÇÕES

1. CONFIGURAÇÃO PARA DETECTAR E/OU LOCALIZAR UM MATERIAL MAGNÉTICO EM UMA REGIÃO DE AÇÃO_# a configuração caracterizada por compreender;

5 meios de seleção (210) para gerar um campo de seleção magnética í211} > tendo um padrão no espaçe de sua força de campo magnético, de modo que uma primeira sub zona {301}, tendo uma baixa força de campo magnético e uma segunda sub-zona (302), tendo uma maior força de campo magnético, 10 sejam formada» na região de ação (300)

- meios de acionamento (220} para alterar a posição no espaço cias duas sub-zonas (301. 302) na região de ação (300) por meio de um campo de acionamento magnético (221) de modo qus a magnetização do material magnético (100) mude

15 local «bn t e,

- meios de recepção (230) para adquirir sinais de detecção, sendo que os sinais de detecção dependem da magnetízaçâo na região de ação (300), sendo a magnetização influenciada pela alteração na posição no espaço da primeira

20 e segunda sub-zonas (301_; 302),

- meios de armazenamento (75} para armazenar pelo ntenoa uni subconjunto de dados medidos de função de sistema da função de sistema da configuração,, a dita função de sistema compreendendo um conjunto de dados de função de sistema que

25 descreve a relação entre a posição espacial do material magnética· e a resposta do sistema para a referida configuração e a trajetória ao longo da qual a dita primeira sub-zona (301) é movimentada para a aquisição dos ditos dados de função de sistema,

30 - meios de processamento (74) para gerar dados processados de função de sistema tendo uma SNR mais alta que os ditos dados medidos de função de sistema por meio do processamento dos ditos dados medidos de função de sistema utilizando conhecimento adicional safara a estrutura da função de sistema, onde os ditas meios de processamento (74) são adaptados para combinar sinais adquiridas em diferentes posições espaciais, que compartilham informações devido às 5 simetrias espaciais que existem nas componentes de frequência da função de ais cerna, utilizando o conhecimento sobre a paridade dependente da frequência das componentes de frequência* ®

- meios de reconstrução (74) para reconstruir a 10 distribuição espacial do material magnético (100; na região de ação (30G) a partir dos sinais de detecção e dos dito dadas processadas de função de sistema.

2. CG&FIGURAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que os ditos meies de processamento (74) sãa adaptados para determinar a média de sinais adquiridas em diferentes posições espaciais, gue compartilham informações devido às simetrias especulares espaciais existentes nas componentes de frequência da função de sistema completo.

30

3. CONFIGURAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que os ditos meios de processamento (74) são adaptadas para somar as componentes de frequência dos dados de função de sistema completa cam informações espaciais similares;.

25

4, CONFIGURAÇÃO, da acordo cam a reivindicação 1, caracterizada. em que os ditos meias de recepção (74) são adaptados para adquirir os dados de função de sistema completo da função de sistema, da configuração par meia da detecção de sinais,

30 enquanto uma sonda da dito material magnético ê subsequente-nente colocada nas diversas posições diferentes na dita região da ação (3Q0), e onde as ditas meias âs armazenamento (75) são adaptadas para armazenar os dados de função de sistema cosnplet®.

5. CONFIGURAÇÃO _f de acordo com a reivindicação 2, caracterizada em que os ditos meios de processamento (74) são adaptadas para combinar, em particular a determinação da 5 média, sinais adquiridos em diferentes posições espaciais, que compartilham as mesmas informações devido às simetrias espaciais, em particular simetrias especulares espaciais, existentes nas componentes de frequência de um subaonju-nto disponível das dados de função de sistema completo, e para 0 reconstruir a função de sistema completo a partir do sinal combinado utilizando-se as ditas simetrias espaciais.

6, CONFIGURAÇÃO, de acorda com a reivindicação 1, caracterizada em qua os ditos meios de processamento {74) são adaptados para somar as componentes de frequência de um 1£ subconjunto disponível dos dadas de função de sistema.

reconstruir componentes informações frequência .

a informações espaciais similares, e para a função de sistema completa a partir das de frequência somadas utilizando-se as ditas espaciais existentes nas componentes de

PROCESSAíA.í.R, pa.ra uso em uma configuração (10) para detectar e/ou localizar um material magnético (100) em uma região de ação {300) conforme definido na reivindicação I, o dito processador caracterizado por ser adaptado para gerar dados processados de função de sistema tendo uma SNR mais alta, que os dados medidos de função de sistema pelo processamento dos ditos dados medidos de função de sistema utilizando conhecimento adicional, sobre a estrutura da função ue siscena.

8. MÉTODO PARA DETECTAR E/OU WCALIZAR UM MATERIAL MAGNÉTICO EM UMA REGIÃO DE AÇÃO, o método caracterizado por compreenderas etapas de:

- geração da ® campo de seleção magnética (211),

tende um padrão no espaço de sua. torça de campo magnético,, de modo que uma primeira sub-zona {301? , tendo uma baixa força de campo magnético, e uma segunda sub-zona. {303}, tendo uma maior força de campo magnético, sejam formadas na região de ação {300} _f

alteraçao da posição no espaço das duas i sub-zona s ^: 3 Q 3 02) na região de ação ^300) por meio de um campo de

acionamento magnético (221), de moda que a magnetização do material magnético (100) mude localmente,·

10 - aquisição de sinais de detecção, sendo que as sinais de detecção dependem dst magnetização na região de ação (3 00,) ,· sendo a magnetização inf luenciada pela alteração na posição no espaço da primeira e segunda sub-zonas {301, 303),

- armazenamento de pelo menos um subconjunto de 15 dados medidos de função de sistema da função de cisterna da configuração, a dita função de a iatema compreendendo um conjunto de dados de função de sistema que descreve a relação entra a posição espacial do material, magnético e a resposta da sistema para o dita configuração e a trajetória ao longo 20 da qual a dita primeira sub-zona (3C1) é movimentada para a

aquisição dos ditos dados de função de siste íma, — geraçac de dadas processados de função de sistema tenda uma SNR mais alca que os ditos dados medidos da função

de sistema por meio do processamento dos ditos dados medidos de função de sistema utilizando conhecimento adicional sobre a estrutura da função de sistema, onde os ditos sinais

adquiridos em diferences pa s i çaes espacial. s, que campa rt i1ham informações devida ãs e simetrias espacial a que. existem nas componentes de f requer $cia da função de s istema, sãa 30 combinadas utilizando u sonhes: cimento sobre a paridade

dependente da frequência das componentes de frequência., e

- reconstrução da distribuição espacial do material magnético {100} na região de ação {300} a partir das sinais de detecção a dos ditas dadas processados de função de siotema.

9. MÉTODO de PROCESSAMENTO, para uso em um método para detectar e/ou .localiza?: um material magnético (100) em

5 uma região de ação (300) conforme definido na reivindicação

8, o dito método caracterizado pc.?r compreender a etapa de geração de dados processados de função de sistema tendo uma SNR mais alta que os dados medidos de função de sistema por meio do processamento dos ditos dados medidos de função de .0 sistema utilizando conhecimento adicional sobre a estrutura da f unção de sistema.

10. PROGRAMA DE COMPUTADOR. caracterizado por compreender meios de código de programa para fazer um computador controla?: uma configuração conforme definida na

5 reivindicação 1 para realizar as etapas do método conforme definida na reivindicação 8 ou 9 quando o dito programa de computador é executado no computador.