用于影响和/或检测作用区域中的磁性粒子的方法和布置.pdf

公开了一种用于影响和/或检测作用区域中的磁性粒子的方法和布置，该方法包括如下步骤：生成其磁场强度具有空间图案的磁选择场，从而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；借助磁驱动场改变所述作用区域中的两个子区的空间位置，使得所述磁性粒子的磁化强度发生局部变化；获取信号，所述信号取决于所述作用区域中的所述磁化强度，所述磁化强度受到所述第一子区和第二子区的空间位置的变化的影响，其中，在至少一个旋转平面中旋转所述磁驱动场的磁驱动矢量。

1、  一种用于影响和/或检测作用区域(300)中的磁性粒子(100)的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
-生成其磁场强度具有空间图案的磁选择场(211)，从而在所述作用区域(300)中形成具有低磁场强度的第一子区(301)和具有较高磁场强度的第二子区(302)，
-借助磁驱动场(221)改变所述作用区域(300)中的所述两个子区(301，302)的空间位置，使得所述磁性粒子(100)的磁化强度发生局部变化，
-获取信号，所述信号取决于所述作用区域(300)中的所述磁化强度，所述磁化强度受到所述第一子区(301)和所述第二子区(302)的所述空间位置的变化的影响，
其中，在至少一个旋转平面中旋转所述磁驱动场(221)的磁驱动矢量(225)。

2、  根据权利要求1所述的方法，其中，在第一步中，对所述磁性粒子(100)进行取向，使其的易磁化轴(105)沿第一方向取向，且其中，在第二步中，沿着相对于所述第一方向倾斜一角度(125)的第二方向指引所述磁驱动矢量(225)。

3、  根据权利要求1所述的方法，其中，在获取所述信号期间连续执行所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)的旋转。

4、  根据权利要求1所述的方法，其中，在所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)的旋转期间也旋转所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)的旋转平面。

5、  根据权利要求1所述的方法，其中，所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)的旋转是以大约100Hz到大约100kHz的频率进行的。

6、  根据权利要求5所述的方法，其中，所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)的旋转频率处于所述磁性粒子(100)在其环境中的旋转频率的范围内。

7、  根据权利要求5所述的方法，其中，改变所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)的旋转频率，使得所获取的信号的信噪比最佳。

8、  根据权利要求1所述的方法，其中，使用其磁化强度具有各向异性的磁性粒子(100)。

9、  根据权利要求8所述的方法，其中，所述磁化强度的各向异性的强度在大约1mT到大约10mT的范围内，优选在大约3mT到大约5mT的范围内。

10、  根据权利要求8所述的方法，其中，所述磁化强度的各向异性是由形状各向异性和/或晶体各向导性和/或感应各向异性和/或表面各向异性引起的。

11、  根据权利要求8所述的方法，其中，执行所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)的旋转，从而以相对高概率在相对于所述磁性粒子(100)的易磁化方向(105)的一角度(125)上取向所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)，其中，所述角度(125)优选在大约20°到大约70°的范围内，非常优选在大约30°到大约60°范围内。

12、  一种用于影响和/或检测作用区域(300)中的磁性粒子(100)的布置(10)，所述布置包括：
-选择装置(210)，所述选择装置用于生成其磁场强度具有空间图案的磁选择场(211)，从而在所述作用区域(300)中形成具有低磁场强度的第一子区(301)和具有较高磁场强度的第二子区(302)，
-驱动装置(220)，所述驱动装置用于借助磁驱动场(221)改变所述作用区域(300)中的所述两个子区(301，302)的空间位置，使得所述磁性粒子(100)的磁化强度发生局部变化，
-接收装置(230)，所述接收装置用于获取信号，所述信号取决于所述作用区域(300)中的所述磁化强度，所述磁化强度受到所述第一子区(301)和所述第二子区(302)的所述空间位置的变化的影响，
其中，在至少一个旋转平面中旋转所述磁驱动场(221)的磁驱动矢量(225)。

13、  根据权利要求12所述的布置(10)，其中，所述磁驱动场(221)的所述磁驱动矢量(225)的旋转是以大约100Hz到大约100kHz的频率进行的。

14、  一种用于根据权利要求12所述的布置(10)的计算机程序，用于执行根据权利要求1所述的方法。

15、  一种计算机程序产品，其包括根据权利要求14所述的计算机程序。

16、  对磁化强度的各向异性的强度在大约1mT到大约10mT的范围内，优选在大约3mT到大约5mT的范围内的磁性粒子(100)的使用。

用于影响和/或检测作用区域中的磁性粒子的方法和布置
本发明涉及一种用于影响和/或检测磁性粒子的方法以及磁性粒子的使用。此外，本发明涉及一种用于影响和/或检测作用区域中的磁性粒子的布置。
德国专利申请DE 101 51 778A1公开了这种方法。对于该公开描述的方法而言，首先生成具有磁场强度空间分布的磁场，从而在检查区中形成具有相对低磁场强度的第一子区和具有相对高磁场强度的第二子区。然后移动子区在检查区中的空间位置，使得检查区中粒子的磁化强度发生局部变化。记录取决于检查区中的已经受到子区空间位置移动影响的磁化强度的信号，并从这些信号中提取关于检查区中磁性粒子空间分布的信息，从而可以形成检查区的图像。这种布置和这种方法的优点在于其可用于以无损方式检查任意检查对象，例如人体，而不会带来任何损伤且在靠近检查对象表面处和远离表面处都有高的空间分辨率。
这种已知布置的性能强烈取决于示踪材料，即磁性粒子的材料的性能。因为已知布置和常规驱动序列的信噪比相对低，所以有提高信噪比的需要。
因此，本发明的目的是提供一种避免或至少减轻现有技术缺陷的方法。
以上目的是通过一种用于影响和/或检测作用区域中的磁性粒子的方法实现的，其中该方法包括如下步骤：生成其磁场强度具有空间图案的磁选择场，从而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，进一步借助磁驱动场改变所述作用区域中的两个子区的空间位置，使得所述磁性粒子的磁化强度发生局部变化，进一步获取信号，所述信号取决于所述作用区域中的所述磁化强度，所述磁化强度受到所述第一子区和第二子区的空间位置的变化的影响，其中，在至少一个旋转平面中旋转所述磁驱动场的磁驱动矢量，即磁场强度矢量。
这种方法的优点是能够实现较高的信噪比，因为当磁驱动矢量与各向异性磁性粒子的易磁化轴具有特殊角度关系时，能够实现较高的信噪比。通过在平面中旋转磁驱动矢量并在存在其磁化强度具有各向异性的磁性粒子的情况下，有可能-在第一步中-对磁性粒子进行取向，使其易磁化轴沿着差不多平行于该时刻磁驱动矢量的优选取向，且-在第二步中-然后借助同时旋转并沿与前一方向，即磁性粒子易磁化轴的平均方向围成相对大角度的方向指引的驱动矢量改变(或反转)磁性粒子的磁化强度。本文将第一步中的磁驱动矢量的方向称为第一方向。本文将第二步中的磁驱动矢量的方向称为第二方向。第一方向和第二方向围成优选在大约40到50度范围内的特殊角度。由于磁性粒子形成进行热运动的小粒子的统计集合，显然并非所有磁性粒子都如上文所述那样精确地运转。因此根据本发明，优选在视野内部，即在相对快变化的磁驱动场与磁性粒子交互作用的区域内部，至少对于50％的磁性粒子，且至少对于所施加的磁驱动矢量的运动序列的30％的时间内，在第一方向周围至多π/2的立体角中取向易磁化轴。此外，至少对于视野的特定部分，优选至少20％的磁性粒子磁化反转是由与第一方向(即粒子易磁化轴的平均方向)相差最少20度最多70度的方向上指引的磁驱动场(即磁驱动矢量)感应的。此外，至少对于视野的特定部分，优选至少50％的磁性粒子磁化反转是由与第一方向相差最少30度最多60度的方向上指引的磁驱动场感应的。
根据本发明的优选实施例，在获取所述信号期间连续执行所述磁驱动场的磁驱动矢量的旋转。由此，有利地能够连续实现磁驱动矢量和各向异性磁性粒子易磁化轴之间的特殊角度关系，由此提高信号获取中的信噪比。
此外，根据本发明，优选在所述磁驱动场的所述磁驱动矢量的旋转期间也旋转所述磁驱动场的所述磁驱动矢量的旋转平面。由此，有利地能够在检测磁性粒子期间不优选一个平面，而是以对称方式执行磁性粒子的检测。
在本发明的另一实施例中，优选所述磁驱动场的磁驱动矢量的旋转是以大约100Hz到大约100kHz的频率进行的。由此，可以以非常灵活的方式使用本发明的方法，并调整本发明的方法使其适用于多种不同粒子和多种不同的磁性粒子环境。
根据本发明的优选实施例，所述磁驱动场的磁驱动矢量的旋转频率处于所述磁性粒子在其环境中的旋转频率的范围内。由此，能够以特别简单的方式实现磁驱动矢量和各向异性磁性粒子的易磁化轴之间的特殊角度关系。
此外，根据本发明，优选改变所述磁驱动场的磁驱动矢量的旋转频率，使得所获取的信号的信杂比最佳。由此，有利地能够在本发明方法中，尤其是在获取很多与磁性粒子相关的信号之前执行校准步骤。如果磁性粒子或至少一部分磁性粒子的旋转频率至少大致已知或根本未知，则可以在对应于使信噪比最佳的磁性粒子旋转迁移率的较小或较大范围上改变磁驱动场的驱动矢量的旋转频率。
再者，根据本发明，优选使用其磁化强度具有一定各向异性强度的磁性粒子，所述磁化强度的各向异性强度优选在大约1mT到大约10mT的范围内，非常优选在大约3mT到大约5mT的范围内。由此，有利地能够相对于其磁化强度具有较小或较大各向异性强度的磁性粒子提高所获取的针对这种磁性粒子的信号的信噪比。在本发明的上下文中，术语“磁性粒子的磁化强度的各向异性强度”表示为了显著改变磁性粒子或粒子的磁化强度所需的外部磁场(相对于磁性粒子或粒子处于外部)。这种解释与可与术语“磁性粒子的各向异性”或“各向异性场”相关的其他定义强烈地相关联，例如与借助多个各向异性常数表达的不同空间方向相关的不同能量(能量景观)。在本发明的上下文中，术语“磁性粒子的磁化强度的各向异性强度”与可量化参数相关。
根据本发明的另一实施例，所述磁化强度的各向异性是由形状各向异性和/或晶体各向导性和/或感应各向异性和/或表面各向异性引起的。由此，在使用根据本发明的这种磁性粒子时有很大的可能磁性粒子的选择。
此外，根据本发明，优选执行所述磁驱动场的磁驱动矢量的旋转，从而以相对高概率在相对于所述磁性粒子的所述易磁化方向的一角度上取向所述磁驱动场的磁驱动矢量。由此，可以实现最佳的信噪比。根据本发明，该角度优选在大约20°到大约70°的范围内，非常优选在大约30°到大约60°的范围内，最优选在大约40°到大约50°的范围内，仍更优选为大约45°。
本发明还涉及一种用于影响和/或检测作用区域中的磁性粒子的布置，该布置包括：选择装置，所述选择装置用于生成其磁场强度具有空间图案的磁选择场，从而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，还有驱动装置，所述驱动装置用于借助磁驱动场改变所述作用区域中的所述两个子区的空间位置，使得所述磁性粒子的磁化强度发生局部变化，还有接收装置，所述接收装置用于获取信号，所述信号取决于所述作用区域中的所述磁化强度，所述磁化强度受到所述第一子区和第二子区的空间位置的变化的影响，其中，在至少一个旋转平面中旋转所述磁驱动场的磁驱动矢量。
利用本发明的布置，由于信噪比更高，有利地能够以更高的精确度提供对磁性粒子在作用区域中的位置和/或分布的度量。优选地，所述磁驱动场的磁驱动矢量的旋转是以大约100Hz到大约100kHz的频率进行的。
本发明还涉及一种用于本发明布置的计算机程序，其用于执行本发明的方法，还涉及一种包括这种计算机程序的计算机程序产品。
本发明还涉及对磁化强度的各向异性强度在大约1mT到大约10mT的范围内，优选在大约3mT到大约5mT的范围内的磁性粒子的使用。利用这种粒子，能够在应用磁性粒子成像中提高信噪比，条件是在相对于磁性粒子易磁化方向(易磁化轴)的特定角度范围内取向粒子所受的外部磁场。通常，根据本发明，即，在磁性粒子成像的背景下，优选使用较大的粒子，因为它们可能具有可能较大的磁化强度，这又能够在检测阶段产生更高的信噪比。不过，磁性粒子的尺寸受到限制，因为由于其磁矩的原因，较大粒子相互吸引并形成磁性粒子簇，这是磁性粒子成像方法不可见的。根据本发明，建议使用其磁化强度具有明确各向异性强度的小粒子，其行为类似较大的磁性粒子，即，其行为类似于例如双倍体积的粒子，因此使磁化步骤更迅速。
在本发明上下文中提到的磁场强度也可以用特斯拉来指定。这是不正确的，因为特斯拉是磁通密度的单位。为了获得特定的磁场强度，必需要将在每种情况下指定的值除以磁场常数μ₀。
根据本发明，显然，可以至少部分地以一个单一线圈或螺线管的形式提供选择装置和/或驱动装置和/或接收装置。然而，根据本发明，优选提供分离的线圈以形成选择装置、驱动装置和接收装置。此外，根据本发明，选择装置和/或驱动装置和/或接收装置均可以由分离的单个部件构成，尤其是可以由分离的单个线圈或螺线管构成，提供和/或设置这些部件，使得所述分离的部件一起形成选择装置和/或驱动装置和/或接收装置。尤其对于驱动装置和/或选择装置而言，优选使用多个部件，尤其是多个线圈对(例如亥姆霍兹构型或反亥姆霍兹构型)，以便提供生成和/或检测沿不同空间方向指引的磁场分量的可能性。
结合附图，通过以下详细描述，本发明的这些和其他特点、特征和优点将变得明了，附图以举例的方式例示了本发明的原理。仅出于举例的目的给出该描述，并不限制发明范围。下文援引的参考图是指附图。
图1示出了用于执行根据本发明的方法的根据本发明的布置；
图2示出了根据本发明的布置产生的场线图案范例；
图3示出了作用区域中存在的磁性粒子的放大图；
图4a和4b示出了这种粒子的磁化特性；
图5示意性示出了三种磁性粒子的相对信号强度的图示；
图6示意性示出了视野的表示。
将针对特定实施例并参考特定附图描述本发明，但本发明不限于此，而是仅受权利要求的限制。描述的附图仅为示意性的，不是限制性的。在附图中，出于例示的目的，可以放大一些元件的尺寸，并非按照比例绘制。
在提及单数名词而使用不定冠词或定冠词的地方，例如“一”、“该”，除非特定指出某些别的东西，其包括多个该名词。
此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元件，未必用于描述相继或时间次序。要理解的是，在适当环境下这样使用的术语是可以互换的，且本文所述的本发明实施例可以按不同于本文所述或所示的其他次序工作。
此外，出于描述的目的使用说明书和权利要求中的术语顶部、底部、上、下等，未必用于描述相对位置。要理解的是，在适当环境下这样使用的术语是可以互换的，且本文所述的本发明实施例可以按不同于本文所述或所示的其他取向工作。
要注意的是，本说明书和权利要求中所用的“包括”一词不应被理解为受限于其后列出的布置；该词不排除其他元件或步骤。于是，“设备包括装置A和B”这一表述的范围不应限于该设备仅由部件A和B构成。这意味着，对于本发明而言，该设备仅有的相关部件为A和B。
在图1中示出了要借助根据本发明的布置10检查的任意对象。图1中的附图标记350表示对象，在这种情况下是设置于患者台上的人或动物患者，仅示出了患者台的顶部部分。在应用根据本发明的方法之前，在本发明布置10的作用区域300中设置磁性粒子100(图1中未示出)。尤其是对例如肿瘤进行治疗和/或诊断处置之前，例如借助注入患者350体内的包括磁性粒子100的液体(未示出)将磁性粒子100置入作用区域300中。
作为本发明的实施例范例，图2中示出了布置10，其包括形成选择装置210的多个线圈，选择装置210的范围界定了也被称为检查区域300的作用区域300。例如，选择装置210设置在对象350上方和下方。例如，选择装置210包括第一线圈对210′、210″，每个线圈包括两个构造相同的绕组210′和210″，绕组共轴地设置于患者350上方和下方且流过相等的电流，尤其是方向相反的电流。在下文中将第一线圈对210′、210″一起称为选择装置210。优选地，在这种情况下使用直流电流。选择装置210生成磁选择场211，磁选择场通常是图2中由场线表示的梯度磁场。该磁场沿着选择装置210的线圈对(例如竖直)轴线的方向具有基本恒定的梯度，且在该轴线上的一点达到零值。从该无场点(未在图2中逐一示出)开始，磁选择场211的强场随着距无场点距离的加大沿所有三个空间方向加大。在无场点周围由虚线表示的第一子区301或区域301中，强场非常小，乃至第一子区301中存在的磁性粒子100的磁化强度未饱和，而(区域301之外的)第二子区302中存在的磁性粒子100的磁化强度则处于饱和状态。作用区域300的无场点或第一子区301优选是空间相干区域；其也可以是点状区域或线或平面区域。在第二子区302中(即在作用区域300于第一子区301之外的剩余部分中)，磁场强度足够强，可以将磁性粒子100保持在饱和状态。通过改变作用区域300之内两个子区301、302的位置，作用区域300中的(总)磁化强度发生变化。通过测量作用区域300中的磁化强度或受磁化强度影响的物理参数，可以获得关于作用区域中磁性粒子100的空间分布的信息。
当在作用区域300中的磁选择场210(或梯度磁场210)上叠加另一磁场-在下文中称为磁驱动场221，就会沿着这一磁驱动场221的方向相对于第二子区302移动第一子区301；该移动的程度随着磁驱动场221强度加大而加大。当所叠加的磁驱动场221随时间变化时，第一子区301的位置相应地在时间和空间上变化。在与磁驱动场221变化频带不同的另一频带(移动到更高频率)中接收或检测来自位于第一子区301中的磁性粒子100的信号是有利的。这可能是因为由于磁化特性的非线性，即由于饱和效应，导致作用区域300中的磁性粒子100的磁化强度发生变化，从而产生磁驱动场221频率的较高次谐波的频率分量。
为了针对任何给定空间方向生成磁驱动场221，提供了三个驱动线圈对，即第一驱动线圈对220′、第二驱动线圈对220″和第三驱动线圈对220′″，在下文中将它们一起称为驱动装置220。例如，第一驱动线圈对220′生成沿给定方向，即例如竖直地延伸的磁驱动场221的分量。为此，使第一驱动线圈对220′的绕组中流过方向相同的相等电流。提供两个驱动线圈对220″、220′″，以便生成沿空间中不同方向，例如在作用区域300(或患者350)的纵向方向上水平地以及在垂直于纵向方向的方向上延伸的磁驱动场221的分量。如果将亥姆霍兹型的第二和第三驱动线圈对220″、220′″用于该目的，就必需要将这些驱动线圈对分别设置在处置区域的左右或该区域的前后。这会影响到作用区域300或处置区域300的可达性。因此，第二和/或第三磁性驱动线圈对220″、220′″也设置于作用区域300上方和下方，因此，它们的绕组构型必需与第一驱动线圈对220′的不同。不过，这种线圈是从具有开放式磁体的磁共振设备(开放式MRI)领域已知的，在这种设备中，射频(RF)驱动线圈对位于治疗区域上方和下方，所述RF驱动线圈对能够生成水平时变磁场。因此，本文不再赘述这种线圈的构造。
根据本发明的布置10还包括接收装置230，图1中仅示意性示出了该接收装置。接收装置230通常包括能够检测由作用区域300中的磁性粒子100的磁化图案感应的信号的线圈。不过，这种线圈是从磁共振设备领域已知的，在磁共振设备中，在作用区域300周围定位例如射频(RF)线圈对，以便具有尽可能高的信噪比。因此，本文不再赘述这种线圈的构造。根据本发明，优选接收装置的电阻受热噪声支配，尤其是由因作用区域中存在磁性粒子导致的热噪声产生，即，作用区域中不存在磁性粒子时电流支持路径的电阻相当于或小于作用区域中存在磁性粒子时的电阻。具体而言，这是通过仔细定义各电流路径、电流强度、导线构型和接收装置其他特性来实现的。
DE 101 51 778公开了检测磁性粒子的这种布置和这种方法，该专利文献的整个内容以引用方式。
根据本发明，所用的磁性粒子100其磁化强度具有各向异性。如果将磁化强度具有各向异性的单磁畴磁性粒子暴露于外部磁场，磁性粒子的响应取决于相对于易磁化方向(易磁化轴)的场方向。如果外部磁场垂直于易磁化轴，则响应信号相对低。如果外部磁场平行于易磁化轴，则响应信号大得多。令人惊讶的是，如果相对于磁性粒子100的易磁化轴以特定角度对磁性粒子100所受的外部磁场(即，对于作用区域300的第一子区301而言，外部磁场对应于磁驱动场221)取向，则信号是最佳的。在图3的范例中示出了这种情况。
图3示出了与本发明的布置10一起使用的种类的磁性粒子100的范例。例如其包括例如铁磁型单磁畴磁性材料101。例如，可以用涂层103覆盖该磁性材料101，涂层103在化学和/或物理侵蚀性环境中，例如酸中保护粒子100。使这种粒子100的磁化强度饱和所需的磁选择场211的磁场强度取决于各种参数，例如粒子100的直径、所用的磁性材料101和其他参数。根据本发明，磁性粒子100是磁各向异性的，即它们的磁化强度具有各向异性。例如，可以借助形状各向异性和/或借助晶体各向导性和/或借助感应各向异性和/或借助表面各向异性实现这种各向异性。磁性粒子100包括易磁化方向，也称为易磁化轴105。磁驱动场220在第一子区301的位置产生对应于磁性粒子100所受外部磁场的方向的磁驱动矢量225。根据本发明，应当以相对高概率在相对于磁性粒子100易磁化方向105的特殊角度125上取向该磁驱动矢量225。由此，增强了磁性粒子100的磁化信号。
根据本发明的优选实施例，这可以借助施加到驱动装置220的特殊信号序列来实现，施加该信号序列使得磁驱动矢量225以特殊方式运动通过所谓的视野，即，在相对快变化的磁驱动场220与磁性粒子100交互作用的作用区域300的区域内部运动。在图6中，由球和附图标记305表示视野。此外，图6示出了驱动矢量225以根据本发明的驱动序列运动的范例。磁驱动矢量225沿着图6所描绘的双锥结构快速运动(即磁驱动矢量在锥表面上运动)。由于磁性粒子100无法跟上驱动矢量225的运动，磁驱动矢量225的平均方向沿着锥的中心，即第一方向平行于如图6中的箭头105所示的磁性粒子100的易磁化轴105。当驱动矢量225的取向周期性反转时(例如从沿上方锥的方向取向到沿下方锥的方向取向)，磁性粒子100受到沿相对于第一方向倾斜特殊角度125的第二方向的磁驱动矢量225作用。由此，能够增强由磁性粒子100产生的信号。为了覆盖整个视野305，可以以相对低速率旋转该双锥，使得视野305内部的所有磁性粒子100逐步对产生增强的信号做出贡献。
在图3所示的范例中，借助形状各向异性实现磁性粒子100的各向异性。磁性粒子100是准球形的，只是沿着其最常尺度的方向(也称为z方向；在图3中为上下方向)，磁性粒子比垂直于其最长尺度的平面的两个方向(也称为x方向和y方向)更长。例如，磁性粒子100的最长尺度是31nm，磁性粒子100的两个其他方向(x和y方向)的尺度为30nm。在本发明的背景下，磁性粒子100的给定尺寸对应于磁性粒子100的磁性材料101的尺寸。
根据本发明，优选使用磁化强度的各向异性强度明确定义为大约1mT到大约10mT，优选大约3mT到大约5mT的磁性粒子100。在给出的范例中，如果将形状各向异性提高到粒子(沿其最常方向)长度为32nm，而其他方向(x和y方向)的直径仍然为30nm，则会超过该各向异性强度。在图5中也示出了这种情况。
图5表示出三个不同形状的磁性粒子100的相对信号强度140的图示。针对若干不同阶谐波150示出了相对信号强度140。对于所有三种粒子，当谐波的序数增大时，信号强度140减小。不过，对于曲线A表示的磁性粒子100，信号强度140的减小少于曲线B和C所示的磁性粒子100。曲线A对应于因为其x、y和z方向的尺度分别为30nm、30nm和31nm而具有形状各向异性的磁性粒子100。曲线B对应于因为其x、y和z方向的尺度分别为30nm、30nm和30nm而具有形状各向异性的磁性粒子100。曲线C对应于因为其x、y和z方向的尺度分别为30nm、30nm和32nm而具有形状各向异性的磁性粒子100。因此，利用对应于曲线A的磁性粒子实现了最佳相对信号强度140。
为了生成磁驱动场221从而沿至少一个旋转平面旋转磁驱动矢量225，例如通过向第一、第二和第三驱动线圈对220′、220″、220′″的控制信号施加额外的时变频率来控制所述驱动线圈对220′、220″、220′″，使得对应于磁性粒子100所受外部磁场的第一子区301中所得的磁感应强度矢量(即由选择场211和驱动场221两者产生的总磁感应强度矢量(＝磁驱动矢量225))是旋转的。具体而言这是借助计算机程序控制的控制单元实现的。该计算机程序具体存储在控制单元内部提供的或分配给控制单元的数据载体上。数据载体可以从控制单元取出，或者可静态放置在控制单元内部或分配给控制单元。
图4a和4b示出了磁化特性，即，磁性粒子100(图4a和4b中未示出)的一部分的磁化强度M随着磁性粒子100该部分位置处的场强H的变化。看起来在场强+H_c以上和场强-H_c以下磁化强度M不再发生变化，这意味着与饱和磁化强度有关。在值+H_c和-H_c之间磁化强度M是不饱和的。
图4a示出了正弦磁场H(t)对磁性粒子100的一部分的作用效应，其中所得正弦磁场H(t)的绝对值(即“由磁性粒子100看到的”)低于(即在没有其他磁场活动的情况下)使磁性粒子100完全饱和所需的磁场强度。磁性粒子100的磁化强度以磁场H(t)的频率节奏在其饱和值之间往复变化。由图4a右侧的附图标记M(t)表示所得的磁化强度随时间的变化。看起来磁化强度也周期性地变化且磁性粒子100的磁化强度周期性地反转。
曲线中央处的线的虚线部分表示磁化强度M(t)随着正弦磁场H(t)的场强大致的平均变化。随着与该中央线的偏离，当磁场H从-H_c增大到+H_c时，磁化强度稍微向右延伸，当磁场H从+H_c减小到-H_c时，稍微向左延伸。
图4b示出了正弦磁场H(t)的效应，该正弦磁场H(t)上叠加了另一磁场H₁(其频率相对于正弦磁场H(t)的频率更小)。因为磁化强度处于饱和状态中，在实践上其不受正弦磁场H(t)的影响。在该区域中磁化强度M(t)保持在时间上恒定。因此，磁场H(t)不会导致磁化强度状态的变化。