Improving Condition and Sensitivity of Linear Inverse Problems in Magnetic Applications

Die Identifikation nicht direkt zugänglicher Prozesse anhand gemessener Daten ist von großer Bedeutung in vielen Bereichen. Im Fokus dieser Arbeit liegen Applikationen in der Magnetostatik, Magnetokardiographie und Magnetinduktionstomographie. Ein Ansatz zur Identifikation besteht in der Lösung eines entsprechenden linear inversen Problems. Unglücklicherweise haben in den Daten enthaltene Fehler und Rauschen einen signifikanten Einfluss auf die inverse Lösung. Ziel dieser Arbeit ist die Reduktion der Einflüsse von Fehlern und Rauschen durch eine Verbesserung der Kondition des Problems, sowie eine Steigerung der Sensitivität der Messanordnungen. Zur Bestimmung der Kondition wird das Verhältnis des größten und mittleren Singulärwerts der Kernmatrix als neues Maß vorgeschlagen. Darüber hinaus werden Ansätze zur Analyse der Sensitivität hinsichtlich der Messung elektromagnetischer Quellen und der Erfassung elektrischer Leitfähigkeitsveränderungen präsentiert.Strategien zur Verbesserung von Kondition und Sensitivität werden in vier Simulationsstudien beschrieben. In der ersten Studie wird ein Tabu-Suche-Ansatz zur Optimierung der Anordnung magnetischer Sensoren vorgestellt. Anordnungen mit optimierte Sensorpositionen resultieren dabei in einer deutlich besseren Kondition als regelmäßige Anordnungen. In einer zweiten Studie werden Parameter adaptiert,welche den Quellenraum für die Bildgebung durch magnetische Nanopartikel definieren. Als eine Schlussfolgerung sollte der Quellenraum etwas größer als das Sensorareal definiert werden. Diese Arbeit zeigt ebenfalls, dass Variationen in den Sensorrichtungen für monoaxiale Sensorarrays zu einer Verbesserung der Kondition führen. Zudem wird die Sensitivität von Spulenanordnungen für die Magnetinduktionstomographie bewertet und verglichen. Durch Nutzung relativ großer Spulen, die das Messgebiet nahezu vollständig abdecken, können Kondition und Sensitivität wesentlich verbessert werden.Die präsentierten Methoden und Strategien ermöglichen eine substantielle Verbesserung der Kondition des linear inversen Problems bei der Analyse magnetischer Messungen. Insbesondere die Anordnung von Sensoren in Bezug auf das Messobjekt ist kritisch für die Kondition, sowie die Qualität inverser Lösungen. Die vorgestellten Methoden sind darüber hinaus für linear inverse Probleme in zahlreichen Bereichen einsetzbar.The identification and reconstruction of hidden, not directly accessible processes from measured data is important in many areas of research and engineering. This thesis focusses on applications in magnetostatics, magnetocardiography, and magneticinduction tomography. One approach to identify these processes is to solve a related linear inverse problem. Unfortunately, noise and errors in the data have a significant impact on inverse solutions.The aim of this work is to reduce the effects of noise and errors by improving the condition of the problem and to increase the sensitivity of measurement setups. To quantify the condition, we propose the ratio of the largest and the mean singular value of the kernel matrix. Moreover, we outline approaches to analyse quantitatively and qualitatively the sensitivity to electromagnetic sources and electrical conductivity changes.In four simulation studies, strategies to improve the condition and sensitivity inmagnetic applications are described. First, we present a tabu search algorithm to optimize arrangements of magnetic sensors. Optimized sensor arrays result in a considerably improved condition compared with regular arrangements. Second, we adapt parameters that define source space grids for magnetic nanoparticle imaging. One conclusion is that the source space should be defined slightly larger than the sensor area. Third, we demonstrate for mono-axial sensor arrays that variations in thesensor directions and small variations in the sensor positions lead to improvements of the condition, too. Finally, we evaluate and compare the sensitivities of six coil setups for magnetic induction tomography. Our investigations indicate a rapid decay of sensitivity by several orders of magnitude within a range of a few centimetres. By using relatively large coils that cover the measurement region almost completely, the condition and sensitivity can be improved clearly.The methods and strategies presented in this thesis facilitate substantial improvements of the condition for linear inverse problems in magnetic applications. In particular, the arrangement of sensors relative to the measurement object is critical to the condition and to the quality of inverse solutions. Moreover, the presented methods are applicable to linear inverse problems in various fields

Real-Time MEG Source Localization Using Regional Clustering

With its millisecond temporal resolution, Magnetoencephalography (MEG) is well suited for real-time monitoring of brain activity. Real-time feedback allows the adaption of the experiment to the subject’s reaction and increases time efficiency by shortening acquisition and off-line analysis. Two formidable challenges exist in real-time analysis: the low signal-to-noise ratio (SNR) and the limited time available for computations. Since the low SNR reduces the number of distinguishable sources, we propose an approach which downsizes the source space based on a cortical atlas and allows to discern the sources in the presence of noise. Each cortical region is represented by a small set of dipoles, which is obtained by a clustering algorithm. Using this approach, we adapted dynamic statistical parametric mapping for real-time source localization. In terms of point spread and crosstalk between regions the proposed clustering technique performs better than selecting spatially evenly distributed dipoles. We conducted real-time source localization on MEG data from an auditory experiment. The results demonstrate that the proposed real-time method localizes sources reliably in the superior temporal gyrus. We conclude that real-time source estimation based on MEG is a feasible, useful addition to the standard on-line processing methods, and enables feedback based on neural activity during the measurements.Deutsche Forschungsgemeinschaft (grant Ba 4858/1-1)National Institutes of Health (U.S.) (grants 5R01EB009048 and 2P41EB015896)Universitätsschule Jena (J21)German Academic Exchange Servic

Optimal Magnetic Sensor Vests for Cardiac Source Imaging

Magnetocardiography (MCG) non-invasively provides functional information about the heart. New room-temperature magnetic field sensors, specifically magnetoresistive and optically pumped magnetometers, have reached sensitivities in the ultra-low range of cardiac fields while allowing for free placement around the human torso. Our aim is to optimize positions and orientations of such magnetic sensors in a vest-like arrangement for robust reconstruction of the electric current distributions in the heart. We optimized a set of 32 sensors on the surface of a torso model with respect to a 13-dipole cardiac source model under noise-free conditions. The reconstruction robustness was estimated by the condition of the lead field matrix. Optimization improved the condition of the lead field matrix by approximately two orders of magnitude compared to a regular array at the front of the torso. Optimized setups exhibited distributions of sensors over the whole torso with denser sampling above the heart at the front and back of the torso. Sensors close to the heart were arranged predominantly tangential to the body surface. The optimized sensor setup could facilitate the definition of a standard for sensor placement in MCG and the development of a wearable MCG vest for clinical diagnostics

Assessment of Linear Inverse Problems in Magnetocardiography and Lorentz Force Eddy Current Testing

Lineare inverse Probleme tauchen in vielen Bereichen von Wissenschaft und Technik auf. Effiziente Lösungsstrategien für diese inversen Probleme erfordern Informationen darüber, ob das Problem schlecht-gestellt und in welchem Ausmaß dies der Fall ist. In der vorliegenden Dissertation wird eine umfassende theoretische Analyse existierender Bewertungsmaße durchgeführt. Aus diesen Untersuchungen werden schließlich zwei neue Bewertungsmaße abgeleitet. Beide können bei einer Vielzahl linearer inverser Probleme angewendet werden, einschließlich biomedizinische Anwendungen oder der zerstörungsfreien Materialprüfung. Die theoretischen Betrachtungen zur Behandlung linearer inverser Probleme werden auf zwei Beispiele angewendet. Das erste ist die Magnetkardiographie, wo die Optimierung magnetischer Sensoren in einem westenähnlichen Sensorfeld untersucht wird. Für die Messungen der magnetischen Flussdichte werden üblicherweise monoaxiale Sensoren in einem Feld perfekt parallel angeordnet. Eine zufällige Variation ihrer Ausrichtungen kann die Kondition des entsprechenden linearen inversen Problems verbessern. Eine theoretische Definition des Falls, in dem zufällige Variationen monoaxialer Sensoren den Zustand der Kernmatrix mit einer Wahrscheinlichkeit gleich Eins verbessern wird ebenfalls in der Dissertation vorgestellt. Diese theoretische Beobachtung ist allgemein gültig.Positionen und Orientierungen der Magnetsensoren rund um den Oberkörper wurden mit drei aus der Literatur bekannten Bewertungsmaßen und einem neu in dieser Arbeit vorgeschlagenen Maß optimiert. Die besten Ergebnisse ergeben sich bei einer unregelmäßigen Verteilung der Sensoren auf der Oberfläche des Brustkorbes. Im Vergleich zu früheren Untersuchungsergebnissen kann daraus geschlussfolgert werden, dass mit geringfügig abweichenden Sensoranordnungen ebenso gute Ergebnisse erzielt werden können. Ein zweites Anwendungsbeispiel ist ein Verfahren der zerstörungsfreien Materialprüfung, das auch als Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung bekannt geworden ist. In dieser Arbeit wird eine neue Methode für die kontaktlose, zerstörungsfreie Untersuchung leitfähiger Materialien vorgestellt. Dabei wird die Lorentzkraft gemessen, die auf einen Dauermagneten wirkt, der relativ zu einem Testkörper bewegt. Es wird eine neue Approximationsmethode für die Berechnung der magnetischen Felder und der Lorentzkräfte vorgeschlagen.Linear inverse problems arise throughout a variety of branches of science and engineering. Efficient solution strategies for these inverse problems need to know whether a problem is ill-conditioned as well as its degree of ill-conditioning. In this thesis, a comprehensive theoretical analysis of known figures of merit has been done and finally two new figures of merit have been developed. Both can be applied in a large variety of linear inverse problems, including biomedical applications and nondestructive testing of materials. Theoretical considerations of the conditioning of linear inverse problems are applied to two examples. The first one is magnetocardiography, where the optimization of magnetic sensors in a vest-like sensor array has been considered. When measuring magnetic flux density, usually mono-axial magnetic sensors are arranged in an array, perfectly in parallel. It has been shown that a random variation of their orientations can improve the condition of the corresponding linear inverse problem. Thus, in this thesis a theoretical definition of the case when random variations of mono-axial sensors orientations improve the condition of the kernel matrix with a probability equal to one is presented. This theoretical observation is valid in general. Positions and orientations of magnetic sensors around the torso have been optimized minimizing three figures of merit given in the literature and a novel one presented in the thesis. Best results have been found for non-uniform sensors distribution on the whole torso surface. In comparison to previous findings can be concluded that quite different sensor sets can perform equally well.The second application example is nondestructive testing of materials named Lorentz force eddy current testing, where the Lorentz force exerting on a permanent magnet, which is moving relative to the specimen, is determined. A novel approximation method for the calculation of the magnetic fields and Lorentz forces is proposed. Based on the new approximation method, a new inverse procedure for defect reconstruction is proposed. A successful reconstruction using data from finite elements method analysis and measurements is obtained

Forward and inverse calculation methods for Lorentz force evaluation applied to laminated composites

The classification of material deficiencies is a key feature in quality assurance. In this framework, laminated composite materials are of special interest, because they increasingly replace monolithic materials. The Lorentz force evaluation (LFE) is an evaluation technique to reconstruct the geometry of flaws in electrically conducting composites using inverse calculations. These calculations are based on perturbations that occur in the measured Lorentz force signals and are caused by the flaws. The force signals are obtained using the nondestructive testing method Lorentz force eddy current testing (LET). In this electromagnetic technique, a permanent magnet and the material under investigation move relative to each other. As a consequence eddy currents are induced in the conductor. The eddy currents in turn interact with the magnetic field and cause a Lorentz force. Inverse calculations in LFE require a forward solution of the measured force signals, which incorporates a model of the LET setup. The objective of this thesis is the development and evaluation of forward and inverse calculation methods for LFE. The proposed methods are assessed using Lorentz force data obtained from laminated composites. In order to model the permanent magnet in the forward solution for LFE the magnetic dipoles model (MDM) is introduced. In the MDM, a permanent magnet is represented by an assembly of magnetic dipoles. An optimization procedure is used to determine optimal dipole positions. Contrary to analytic models the MDM can be applied to permanent magnets of arbitrary geometry, and forward calculations can be performed with analytic mathematics. For defect reconstruction three inverse methods are introduced in this thesis. In the first method, conductivity reconstructions are performed using a stochastic optimization algorithm, the Differential Evolution (DE). Prior to inverse calculations, the intrinsic control parameters of the DE are determined based on parameter studies. As the second inverse strategy, current density reconstructions (CDR) calculated with minimum norm estimates (MNE) are employed. This approach is based on interpreting a defect in the forward solution for LFE as a distributed current source. In the third method, a goal function scan is performed to reconstruct the geometry parameters of the defect. All three inverse methods are suitable for reconstructing defects, whereas the first and third method provide more accurate results than the second. Further, measured Lorentz force signals obtained from glass laminate aluminum reinforced epoxy (GLARE) composite are investigated. GLARE is widely used in the aircraft industry. The flaw detectability of LET and LFE for GLARE is proved.Die Klassifizierung von Materialdefekten ist ein wesentliches Merkmal der Qualitätssicherung. Dabei sind geschichtete Verbundwerkstoffe von besonderem Interesse, weil sie zunehmend monolithische Werkstoffe ersetzen. Lorentz force evaluation (LFE) ist eine Methode zur Rekonstruktion der Geometrie von Fehlstellen in elektrisch leitfähigen Verbundwerkstoffen mittels inverser Berechnungen. Die Grundlage der inversen Berechnungen sind Störungen, die aufgrund der Fehlstellen in den gemessenen Lorentzkraft-Signalen auftreten. Die Signale werden mittels der zerstörungsfreien Prüfmethode, der Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung (LET) gemessen. Bei diesem elektromagnetischen Testverfahren bewegen sich ein Permanentmagnet und das zu untersuchende Material relativ zu einander. Dadurch werden Wirbelströme im Material induziert. Die Interaktion dieser mit dem Magnetfeld hat eine Lorentzkraft zur Folge. Für inverse Verfahren ist eine Vorwärtslösung zur Berechnung der Lorentzkraft notwendig, der ein Modell des LET-Aufbaus zugrunde liegt. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung und Evaluierung von Vor-wärtslösungen und inversen Berechnungsmethoden für LFE. Zur Bewertung der Methoden werden Lorentzkraft Signale verwendet, die aus Messungen von geschichteten Verbundmaterialien stammen. Zur Modellierung des Permanentmagneten in der Vorwärtslösung für LFE wird das Magnetische-Dipole-Modell (MDM) entwickelt. In diesem Modell wird ein Permanentmagnet durch eine Verteilung magnetischer Dipole repräsentiert. Die Positionen der magnetischen Dipole werden optimiert. Im Vergleich zu analytischen Modellen kann das MDM zur Modellierung beliebig geformter Permanentmagneten verwendet werden. Die Lorentzkraft-Signale können analytisch berechnet werden. In dieser Dissertation werden drei inverse Berechnungsmethoden für LFE erarbeitet. In der ersten Methode wird ein stochastischer Optimierungsalgorithmus, der Differential Evolution, zur Rekonstruktion von Leitfähigkeiten im Material verwendet. Die intrinsischen Kontrollparameter des Differential Evolution (DE) werden anhand von Parameterstudien festgelegt. Als zweite inverse Methode werden Stromdichterekonstruktionen mittels Minimum-Norm-Schätzungen durchgeführt. Grundlegend für diesen Ansatz ist die Interpretation eines Defektes in der Vorwärtslösung als verteilte Stromquelle. Als dritte inverse Methode wird eine Abtastung der Zielfunktion zur Rekonstruktion der Defektparameter vorgenommen. Alle inversen Verfahren sind zur Defektrekonstruktion geeignet, wobei sich die Ergebnisse der ersten und dritten Methode genauer darstellen als die der zweiten. Des Weiteren werden Messdaten eines aus glasfaserverstärktem Aluminium (GLARE) bestehenden Prüfkörpers ausgewertet. GLARE wird insbesondere im Flugzeugbau eingesetzt. Es wird gezeigt, dass mit LET und LFE Materialfehler in GLARE nachgewiesen werden können

Synthese und Charakterisierung von magnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln

In this thesis, single-core superparamagnetic iron oxide nanoparticles were synthesized via decomposition of iron-oleate. The impact of synthesis parameters on particle size distribution and magnetic properties were explored by exploiting design of experiment methodology. An empirical growth model presenting the dependencies of particle hydrodynamic size on reaction temperature and time and iron-oleate concentration was found. The formation of highly monodisperse particles was attributed to burst nucleation and rapidly terminating growth mechanisms. The slow decomposition of iron-oleate results in larger particles via gradual nucleation and retarded growth mechanisms. We established a robust synthesis to tailor the particle core size from 12 to 25 nm while preserving the size deviation < 10%. A model describing the change in the particle phase composition from pure Fe3O4 to a mixture of Fe3O4, FeO and an interfacial FeO-Fe3O4 phase as particle size enlarges was established. A deteriorated magnetic performance seen in large biphasic particles was related to the existence of differently oriented Fe3O4 crystalline domains in particle outer layers and paramagnetic FeO phase. The particles were transferred into water via exchanging oleic acid with polyethylene glycol. The particles show an excellent water stability and their magnetic core remained monodisperse and intact after PEGylation. They also exhibited a moderate cytotoxic effect on macrophages and no release of inflammatory or anti-inflammatory cytokines. The PEGylated particles with a mean core and hydrodynamic size of 24 and 60 nm were functionalized with Herceptin antibodies for homogeneous magnetic bioassays. The particle surface functionalization was monitored by measuring particle phase lag change using a fluxgate-based rotating magnetic field setup. The results showed that these particles, primarily relaxing via the Brownian mechanism, are a potent tracer for magnetic bioassays.Im Rahmen dieser Arbeit wurden superparamagnetische Einzelkern-Nanopartikel aus Eisenoxid durch die Zersetzung von Eisenoleat hergestellt. Der Einfluss der Syntheseparameter auf die Größenverteilung und magnetischen Eigenschaften wurde mit der statistischen Versuchsplanung analysiert. Ein empirisches Wachstumsmodel, das die Abhängigkeit der hydrodynamischen Partikelgröße von der Reaktionstemperatur, -zeit und Eisenoleat-Konzentration beschreibt, wurde abgeleitet. Eine abrupte Kernbildung sowie schnelle Beendigung der Wachstumsprozesse bedingte die Entstehung monodisperser Partikel. Die langsame Zersetzung von Eisenoleat bedingte die Synthese großer Partikel aufgrund der schrittweisen Kernbildung und verlangsamten Wachstumsprozesse. Es wurde ein robuster Syntheseprozess zur Herstellung von Partikelkernen zwischen 12 und 25 nm sowie einer Größenverteilung kleiner als 10% entwickelt. Ein Modell wurde etabliert, das den mit wachsender Partikelgröße eintretenden Phasenwechsel des Kernmaterials von einer reinen Fe3O4-Phase zu einer Mischung aus Fe3O4-und FeO-Phasen sowie einer FeO-Fe3O4-Grenzphase beschreibt. Die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften großer mehrphasiger Partikel wurde auf unterschiedlich orientierte Fe3O4 Domänen in den äußeren Schichten des Partikels und einer paramagnetischen FeO-Phase zurückgeführt. Der Wassertransfer der Partikel wurde über den Austausch von Ölsäure durch Polyethylenglycol realisiert. Nach der PEGylierung blieben die Partikel monodispers sowie magnetisch intakt und wiesen eine sehr gute Stabilität in Wasser auf. Ein moderater zytotoxischer Effekt auf Makrophagen sowie das Ausbleiben von inflammatorischen und anti-inflammatorischen Zytokinen wurde beobachtet. Die PEGylierten Partikel mit einem mittleren Kerndurchmesser von 24 nm sowie einem hydrodynamischen Durchmesser von 60 nm wurden für homogene magnetische Bioassays mit Herceptin funktionalisiert. Diese Funktionalisierung wurde mit Hilfe eines magnetischen Messsystems überwacht, das die Dynamik der Nanopartikel in einem rotierenden Magnetfeld misst. Die Resultate zeigten, dass die funktionalisierten Nanopartikel, die überwiegend nach dem Brown-Prozess relaxieren, geeignete Marker für Bioassays sind

Zweifrequenz Magnetic-Particle-Imaging-Scanner - Hardware für mobilityMPI

Magnetic Particle Imaging (MPI) ist eine neue tomographische Bildgebungsmethode, welche magnetische Nanopartikel als Marker nutzt und potentielle Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin und medizinischen Forschung bietet. Durch seine Auflösung im mm-Bereich und seine hohe zeitliche Auflösung ist es für viele Anwendungen geeignet. Da MPI ohne ionisierende Strahlung arbeitet, bietet eine Substitution von radiologischen Untersuchungen Vorteile für Patient und medizinisches Personal. Eine Herausforderung ist die Entwicklung von Anwendungsmöglichkeiten, die über die Fähigkeiten der etablierten Methoden hinausgehen. Ein möglicher Vorteil von MPI ist die Nutzung von Nanopartikeln, welche z.B. durch Funktionalisierung der Oberfläche kontrolliert mit ihrer Umgebung interagieren können. Durch das Ausnutzen der Partikeldynamik können diese Interaktionen magnetisch mit MPI gemessen und eine räumliche Darstellung des Partikelzustands gewonnen werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Anwendung eines MPI-Scanners, welcher speziell für die Demonstration und Erforschung der funktionalen Bildgebungsmöglichkeiten mit MPI unter Ausnutzung der Mobilitätsinformation der Partikel entworfen wurde. Dieses Konzept, welches als mobility-MPI (mMPI) bezeichnet wird, kann durch verschiedene Verfahren unter Ausnutzung der Brownschen Relaxation realisiert werden. Ein Verfahren ist die Verwendung zweier Anregungsfrequenzen, was die Separation der Partikeldynamik von der räumlichen Verteilung ermöglicht. Da aktuelle MPI Scanner Sende- und Empfangsschaltungen besitzen, welche an die Anregungsfrequenz angepasst sind, erfordert das Mehrfrequenz-mMPI Hardwareerweiterungen gegenüber konventionellen Scannern. Die vorliegende Arbeit beschreibt detailliert das Design und die Konstruktion eines Magnetic Particle Spectrometers und eines mMPI-Systems und ihrer Komponenten. Mehrere Entwurfsverfahren, wie z.B. eine Methode zur präzisen Vorhersage der parasitären Effekte bei Spulen, wurden im Zuge des Design-Prozesses entwickelt. Erwähnenswert ist ebenfalls das Design der Sende- und Empfangsfilter, welche hohe Dämpfungswerte im Sperrbereich bei guter Linearität liefern. Die Entwicklung einer volldifferentiellen Empfangsspule ist ein weiterer interessanter Aspekt. Der neue Scanner wurde ausgehend von konventionellen ein- und zweidimensionalen MPI-Bildern genutzt, um die Eignung von MPI für die räumlich aufgelöste funktionale Bildgebung mittels Partikeldynamik zu zeigen.Magnetic Particle Imaging (MPI), being a new tomographic imaging modality based on magnetic nanoparticle tracers, offers potential applications in medicine and medical research. Possessing spatial resolution in the millimeter range and high temporal resolution, it is well suited for many applications. Since MPI doesn't rely on ionizing radiation, substitution of radiological methods by MPI benefits the safety of patients and medical staff. One of the challenges MPI faces is to provide capabilities that surpass what is currently possible with tracer based imaging systems. A possible advantage of MPI is the presence of nanoparticle tracers that can be modified to interact in well defined ways with their environment through surface functionalization. By exploiting particle dynamics, these interactions can be measured magnetically and can provide a spatially resolved map of particles states, enabling quantitative, functional imaging. This work describes the development and application of a MPI scanner designed specifically to demonstrate and further research the functional imaging capability of MPI through the measurement of particle mobility. This concept, called moblity MPI (mMPI), can be realized based on the Brownian relaxation mechanism. One possible technique involves the use of multiple excitation frequencies, that can be used to separate information on the spatial distribution from particle dynamics. Since the particle relaxation is inherently dependent on the excitation frequency, acquiring the same image at several drive frequencies provides the additional data required for functionally and spatially resolved MPI. Since current MPI scanners rely on transmit and receive chains tuned to the excitation frequency, the scanner hardware needs to be adapted. This thesis describes in detail the design and construction of a MPS and a mMPI system and their components. Several design techniques, such as a method for the accurate prediction of coil parasitics, have been developed for this task. Other noteworthy aspects are the design of transmit and receive filters, offering high stop band attenuation and good linearity. The development of a fully differential receive coil completes the effort to provide a system suitable for the demonstration of mMPI. After acquiring conventional one- and two-dimensional MPI images, the new scanner was used to demonstrate the capability of MPI to provide spatially resolved information on particle mobility