Método para el calentamiento local por medio de partículas magnéticas.

Disposición para el calentamiento local de una región objetivo de un objeto,

en la que están presentespartículas magnéticas en la región objetivo, disposición que incluye

a) medios para generar un campo magnético cuya fuerza de campo magnético varía en el espacio detal manera que en la región objetivo se forman una primera subregión (301) que tiene una fuerza de campomagnético baja y una segunda subregión (302) que tiene una fuerza de campo magnético más alta,

b) medios para cambiar la posición en el espacio de las dos subregiones en la región objetivo durantetanto tiempo y a una frecuencia tal, que la región objetivo se caliente;

c) medios para determinar la temperatura de la región objetivo; y

d) medios para adaptar dinámicamente dicha frecuencia durante el calentamiento, dependiendo de latemperatura determinada.

La invención se refiere a un sistema para el calentamiento local de regiones de un objeto mediante variación de la magnetización de sustancias magnéticas o magnetizables y al uso de tales sustancias.

Se conocen métodos y sistemas de este tipo, por ejemplo, del campo médico. En el transcurso de operaciones denominadas de hipertermia y termoablación, el tejido afectado se calienta a temperaturas dadas de modo que el tejido se necrose o destruya.

Un problema generalmente encontrado en la hipertermia consiste en que el calentamiento localizado de manera precisa y, por encima de todo, homogéneo de una región de interés del cuerpo puede conseguirse únicamente con dificultad o únicamente haciendo un desembolso grande en equipos específicos. Para restringir la hipertermia al tejido afectado de la mejor manera posible, es particularmente importante restringir el calentamiento a la región que va a tratarse.

La publicación DE 19937492 da a conocer un aplicador de campo magnético para el calentamiento de cuerpos sólidos o sustancias magnéticas o magnetizables en partes de un objeto. La disposición consiste en un yugo magnético que está hecho de componentes de ferrita y comprende piezas polares así como bobinas enrolladas alrededor de las piezas polares. Entre las piezas polares está formado un espacio de alojamiento en el que se colocará el objeto que va a tratarse. Todo el espacio de alojamiento y, por tanto, toda la parte del objeto situada en el mismo se atraviesa por un campo magnético alterno durante el funcionamiento.

Es un objeto de la invención proporcionar un sistema para el calentamiento de una región objetivo ajustable de un objeto.

Este objeto se alcanza por medio de una disposición para el calentamiento local de una región objetivo de un objeto, en la que están presentes partículas magnéticas en la región objetivo, disposición que incluye a) medios para generar un campo magnético cuya fuerza de campo magnético varía en el espacio de tal manera que en la región objetivo se forman una primera subregión que tiene una fuerza de campo magnético baja y una segunda subregión que tiene una fuerza de campo magnético más alta,

b) medios para cambiar la posición en el espacio de las dos subregiones en la región objetivo durante tanto tiempo y a una frecuencia tal, que la región objetivo se caliente.

El sistema según la invención utiliza partículas magnéticas que están presentes en la región objetivo que va a calentarse en el objeto. Debido a su estructura interna, el objeto puede contener de manera permanente tales partículas. Alternativamente, tales partículas pueden introducirse en el objeto, por ejemplo, por medio de un líquido, previamente al calentamiento.

Se genera un campo magnético espacialmente heterogéneo en la región objetivo. El campo magnético en la primera subregión es tan débil que la magnetización de las partículas no se satura. Bajo la influencia de un campo magnético que tiene una fuerza de campo dada, las partículas magnéticas no se saturan cuando la magnetización de las partículas cambia en respuesta a un aumento de la fuerza de campo del campo magnético. Esta primera subregión es preferiblemente una región espacialmente coherente; puede ser una región puntiforme aunque también una línea, una superficie o un volumen. En la segunda subregión (es decir, en la parte de la región objetivo que queda fuera de la primera subregión) el campo magnético es suficientemente fuerte para mantener las partículas en un estado de saturación. Bajo la influencia de un campo magnético, las partículas magnéticas se saturan si el cambio de su magnetización en respuesta a un aumento de la fuerza de campo magnético es claramente menor en comparación con la respuesta en el estado no saturado.

El estado de saturación depende del tipo de partículas magnéticas usadas y viene impuesto generalmente por su estructura física o estructura de estado sólido. La magnetización se satura, por ejemplo, cuando la magnetización de prácticamente todas las partículas se orienta aproximadamente en la dirección del campo magnético externo (segunda subregión) , de modo que, en respuesta a un aumento adicional del campo magnético, la magnetización en esa área aumenta significativamente menos que en la primera subregión en respuesta a un aumento correspondiente del campo magnético. Para otras partículas magnéticas, el estado de saturación se alcanza cuando la respectiva magnetización se orienta en la dirección del campo magnético externo para un número predominante de regiones magnéticas internas.

Cuando la posición en el espacio de la primera subregión se cambia ligeramente, cambia la magnetización de aquellas partículas que están situadas en la primera subregión o que migran desde la primera a la segunda subregión o viceversa. Debido a este cambio de la magnetización, se producen pérdidas de calor, por ejemplo, debido a los efectos de histéresis o a los efectos similares a la histéresis conocidos en las partículas o debido a la

iniciación de movimientos de partícula, y la temperatura del medio que rodea las partículas se calienta en una región de calentamiento. Cuando la primera subregión del campo magnético se desplaza por toda la región objetivo, la región de calentamiento corresponderá a la región objetivo. Cuanto menor sea la primera subregión, menor será el tamaño de la región de calentamiento más pequeña posible.

Debido a que sólo se produce una cantidad de calor comparativamente pequeña cuando se cambia la magnetización sólo una vez, la magnetización debe cambiarse varias veces. El número necesario de cambios, es decir, la frecuencia dentro de un intervalo de tiempo dado, y la subida de temperatura asociada del medio que rodea las partículas en la región de calentamiento depende de la concentración de partículas, de la producción de calor por cada cambio (que depende en sí misma de la estructura de las partículas y de la velocidad de la inversión magnética) y la disipación de calor en las regiones que rodean la región de calentamiento.

Ventajas adicionales frente a los métodos que se conocen del estado de la técnica resultan del uso de dos subregiones con diferentes campos magnéticos, estando la primera subregión con una fuerza de campo baja situada dentro de la segunda subregión con una fuerza de campo más alta y atravesando el campo magnético de la segunda subregión toda la región objetivo. Cuando la región objetivo constituye una pequeña parte de un objeto, el campo magnético de la segunda subregión puede también atravesar regiones del objeto que rodean la región objetivo o todo el objeto. El desplazamiento de la primera subregión que es necesario para el calentamiento tiene lugar entonces exclusivamente dentro de la región objetivo, de modo que incluso aunque la fuerza de campo del campo magnético de la primera subregión cambie en las regiones fuera de la región objetivo, la magnetización de las partículas no cambia. Se consigue de este modo ventajosamente que las regiones que rodean la región objetivo no se calienten, ya que las partículas magnéticas presentes en las mismas están en el estado saturado. Además, no es necesario tampoco colocar las partículas magnéticas exclusivamente en la región objetivo para evitar el calentamiento de regiones circundantes. Esto es ventajoso para aplicaciones médicas en las que las partículas magnéticas llegan, por ejemplo, a la región objetivo a través del torrente sanguíneo y por tanto están también presentes en las regiones circundantes.

Como resultado de un tamaño pequeño de la primera subregión puede conseguirse que una región objetivo conformada de manera casi arbitraria pueda calentarse por medio de una variación a modo de cuadrícula de la posición en el espacio de la primera subregión. Cuanto menor es la primera subregión, más fino podrá ser el cuadriculado y por tanto más arbitraria podrá ser también la forma de la región de interés. Además, la región objetivo puede subdividirse en varias subregiones, cada una de las cuales recibe una cantidad diferente de calor. Cuando las subregiones están constituidas por materiales similares, se calentarán en diferente medida. Cuando las subregiones están constituidas por materiales diferentes, toda la región objetivo puede calentarse de manera prácticamente homogénea mediante la adaptación específica del calentamiento respectivo de las subregiones. Con este fin puede adaptarse, por ejemplo, la frecuencia o la duración del calentamiento de las subregiones relativas. Alternativamente, para conseguir calentamiento más eficaz, la región objetivo puede calentarse deliberadamente de manera no homogénea (por ejemplo, regiones externas... [Seguir leyendo]

1. Disposición para el calentamiento local de una región objetivo de un objeto, en la que están presentes partículas magnéticas en la región objetivo, disposición que incluye a) medios para generar un campo magnético cuya fuerza de campo magnético varía en el espacio de tal manera que en la región objetivo se forman una primera subregión (301) que tiene una fuerza de campo magnético baja y una segunda subregión (302) que tiene una fuerza de campo magnético más alta,

b) medios para cambiar la posición en el espacio de las dos subregiones en la región objetivo durante tanto tiempo y a una frecuencia tal, que la región objetivo se caliente;

c) medios para determinar la temperatura de la región objetivo; y

d) medios para adaptar dinámicamente dicha frecuencia durante el calentamiento, dependiendo de la temperatura determinada.

2. Disposición según la reivindicación 1, en la que los medios para generar el campo magnético incluyen una disposición de imanes permanentes para generar un gradiente de campo magnético cuya dirección está invertida en la primera subregión de la región objetivo y que comprende un cruce por cero.

3. Disposición según la reivindicación 1, en la que los medios para generar el campo magnético incluyen un sistema de bobinas de gradiente para generar un gradiente de campo magnético cuya dirección está invertida en la primera subregión de la región objetivo y que comprende un cruce por cero.

4. Disposición según la reivindicación 1, que comprende medios para generar un campo magnético que se superpone sobre el gradiente de campo magnético y que varía en el tiempo para desplazar las dos subregiones en la región objetivo.

5. Disposición según la reivindicación 1, que comprende medios para generar un primer campo magnético y al menos dos campos magnéticos adicionales que se superponen sobre el gradiente de campo magnético, siendo el primer campo magnético variable rápidamente en el tiempo y con una amplitud baja mientras que los dos campos magnéticos adicionales son variables lentamente en el tiempo y con una amplitud alta.

6. Disposición según la reivindicación 5, en la que los tres campos magnéticos se extienden esencialmente en perpendicular unos con respecto a otros en la región objetivo 7. Partículas de monodominio de un material ferromagnético o de un material ferrimagnético para su uso en un método que va a llevarse a cabo mediante una disposición según la reivindicación 1 para el calentamiento local de una región objetivo de un objeto, en las que dichas partículas están presentes en la región objetivo, método que incluye las etapas de:

a) generar un campo magnético cuya fuerza de campo magnético varía en el espacio de tal manera que en la región objetivo se forman una primera subregión (301) que tiene una fuerza de campo magnético 45 baja y una segunda subregión (302) que tiene una fuerza de campo magnético más alta,

b) cambiar la posición en el espacio de las dos subregiones en la región objetivo durante tanto tiempo y con una frecuencia tal, que la región objetivo se caliente.

8. Partículas de multidominio de un material ferromagnético o de un material ferrimagnético para su uso en un método que va a llevarse a cabo mediante una disposición según la reivindicación 1 para el calentamiento local de una región objetivo de un objeto, en las que dichas partículas están presentes en la región objetivo, método que incluye las etapas de:

a) generar un campo magnético cuya fuerza de campo magnético varía en el espacio de tal manera que en la región objetivo se forman una primera subregión (301) que tiene una fuerza de campo magnético baja y una segunda subregión (302) que tiene una fuerza de campo magnético más alta,

b) cambiar la posición en el espacio de las dos subregiones en la región objetivo durante tanto tiempo y con una frecuencia en el intervalo de desde unos pocos cientos de Hz hasta el intervalo de las microondas de tal manera que la región objetivo se caliente.

9. Partículas de multidominio para su uso según la reivindicación 8, que comprenden sustratos que tienen dimensiones del orden del !m y están dotadas de una capa de un material ferromagnético blando que es 65 delgada en comparación con dichas dimensiones.

10. Dispersión coloidal que comprende las partículas para su uso según la reivindicación 7 u 8.

11. Partículas magnéticas encerradas por una envoltura molecular para concentración específica de tejidos para su uso en un método que va a llevarse a cabo mediante una disposición según la reivindicación 1 para

el calentamiento local de una región objetivo de un objeto, en las que dichas partículas magnéticas están presentes en la región objetivo, método que incluye las etapas de:

a) generar un campo magnético cuya fuerza de campo magnético varía en el espacio de tal manera que en la región objetivo se forman una primera subregión (301) que tiene una fuerza de campo magnético baja y una segunda subregión (302) que tiene una fuerza de campo magnético más alta,

b) cambiar la posición en el espacio de las dos subregiones en la región objetivo durante tanto tiempo y con una frecuencia en el intervalo de desde unos pocos cientos de Hz hasta el intervalo de las microondas de tal manera que la región objetivo se caliente.

12. Partículas magnéticas para su uso en un método que va a llevarse a cabo mediante una disposición según la reivindicación 1 para el calentamiento local de una región objetivo de un objeto, en las que dichas partículas magnéticas están presentes en la región objetivo, método que incluye las etapas de:

a) generar un campo magnético cuya fuerza de campo magnético varía en el espacio de tal manera que en la región objetivo se forman una primera subregión (301) que tiene una fuerza de campo magnético baja y una segunda subregión (302) que tiene una fuerza de campo magnético más alta,

b) cambiar la posición en el espacio de las dos subregiones en la región objetivo durante tanto tiempo y con una frecuencia en el intervalo desde unos pocos cientos de Hz hasta el intervalo de las microondas de tal manera que la región objetivo se caliente, correspondiendo la temperatura de Curie de las partículas a la temperatura reinante en la región objetivo después del calentamiento deseado o correspondiendo a una temperatura máxima admisible en la región objetivo.