[发明专利]用于加热磁性材料的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加热位于在作用区域内的内切球的中心区域中的磁性材料的装置及其对应的方法。此外，本发明涉及一种计算机程序。

背景技术

从WO 2004/018039A1知道这一种类的装置，其特别描述了一种用于通过改变磁性或可磁化物质的磁化来局部加热对象的靶标区域的系统和方法。生成磁场，使得其磁场强度在空间中以这样的方式变化，即在靶标区域(也被称为作用区域)中形成具有低磁场强度的第一子区和围绕该第一子区且具有较高磁场强度的第二子区。随后，以给定频率在使得粒子由于磁化强度的频率变化被加热到所需温度的持续时间内改变两个子区在靶标区域中的空间位置。

从《Nature》第435卷第1214-1217页(2005)中的由Gleich，B.和Weizenecker，J.发表的“Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles”知道所谓的磁性粒子成像(MPI)装置和方法。在所公开的文本中描述的用于磁性粒子成像(MPI)的装置和方法利用了小磁性粒子的非线性磁化曲线。记录依赖于检查区中的磁化强度的信号，所述磁化已经受到子区的空间位置的位移影响，且从这些信号中提取出与磁性粒子在检查区中的空间分布有关的信息，从而形成检查区的图像。这样的装置具有以下优点：其可被用于以非破坏性的方式检查任意检查对象(例如人体)，且不带来任何伤害，同时在靠近和远离检查对象的表面地方都具有高空间分辨率。

若干材料能够在MPI中给出好的信号，例如Resovist为了使磁性粒子对ac磁场反应，不同机制可以是可靠的：(1)在单畴粒子情况下的尼尔(Néel)旋转，(2)几何布朗(Brownian)旋转，以及(3)对于多畴粒子的畴壁移动。对于MPI，磁性粒子最适合于尼尔旋转，这允许对外部场的快速响应，从而使得非线性磁化响应能够在许多谐波下进行分析。

磁热疗表示在局部温度超过42-45℃的窗口的情况下可导致肿瘤细胞凋亡(热消融)的局部加热效应。组合其他癌症处置疗法(例如短距离放疗)，局部适度加热可提升该组合方法的功效。局部加热可由于在肿瘤细胞中或者在肿瘤细胞邻近中存在磁性纳米粒子而实现。通常在肿瘤内施予磁性纳米粒子。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种用于加热位于作用区域内的内切球的中心区域中的磁性材料的装置及其对应的方法，所述装置和方法提供被高度聚焦在待加热的中心区域上的优化的加热条件。

在本发明的第一方面，提供一种用于加热位于作用区域内的内切球的中心区域中的磁性材料的装置，所述装置包括：

-选择器件，用于生成其磁场强度具有空间图案的磁选择场，从而使得在所述作用区域中形成具有低磁场强度的第一子区和具有较高磁场强度的第二子区；

-驱动器件，用于借助磁驱动场来改变所述作用区域中的两个子区的空间位置，从而使得所述磁性材料的磁化强度发生局部改变；以及

-控制器件，用于控制所述驱动器件以使得所述内切球的中心区域被加热的持续时间和频率沿着围绕所述内切球的一序列位置来改变所述第一子区的空间位置。

在本发明的又一方面，提供一种对应的方法。

再进一步，在发明的另一方面，提供一种包括程序代码模块的计算机程序，所述程序代码模块用于当在计算机上执行所述计算机程序时，使计所述算机控制根据本发明的装置以执行根据本发明的方法的步骤。

本发明的优选实施例在从属权利要求中进行了定义。应当理解的是，所要求保护的方法具有与所要求保护的设备相类似和/或完全相同的优选实施例，并且同样在从属权利要求中进行了定义。

本发明基于以下考虑和认知。

使用磁性粒子，作为磁场频率和幅值的函数的特定功率损耗可由P(ν，H)＝μ₀πχ”(ν)H²ν[W/g]计算出，其中χ”(ν)表示磁性纳米粒子的磁化率的复部。热生成是两种不同现象的结果：

1、在磁性粒子内部的磁化强度的尼尔反转(热弛豫驱动)；

2、在流体悬浮中的磁性粒子的布朗旋转(相对周边)。

在热疗试验中使用的典型值为：粒子尺寸10-25nm，频率400kHz，幅值10kA/m。