专利名称：用于前列腺癌、子宫颈癌和直肠癌成像诊断的组合mr－光学线圈的制作方法
相关申请的交叉引用本申请要求美国临时申请No.60/541,102的优先权，该临时申请是于2004年2月2日提交的，并且其全部内容在此引入作为参考。
本申请与下列美国专利申请有关于2005年1月27日提交的、名称为“Combined MR-Ultrasound(US)Coil for Prostate-，Cevix-，and Rectum Cancer Imaging Diagnostics(用于前列腺癌、子宫颈癌和直肠癌成像诊断的组合MR-超声(US)线圈)”的美国专利申请No.未给予的(临时序列号No.60/541,022)，以及于2005年1月27日提交的、名称为“Combined Intra-Rectal Optical-MR andIntra-Rectal Optical-US Device for Prostate-，Cevix-，RectumImaging Diagnostics(用于前列腺、子宫颈、直肠成像诊断的组合直肠内光学-MR和直肠内光学-US装置)”的美国专利申请No.未给予的(临时序列号No.60/541,020)，这两个美国专利申请的全部内容在此引入作为参考。
背景技术：
1.发明领域本发明通常涉及医学成像领域，并且更特别地涉及用于前列腺、子宫颈和直肠成像的组合磁共振-光学线圈。
2.相关领域的说明各种诊断成像方法广泛地被用于前列腺癌、子宫颈癌和直肠癌的诊断。现代诊断成像技术包括磁共振(“MR”)、计算机断层摄影(“CT”)、超声(“US”)以及核医学(例如，正电子发射断层摄影(“PET”)，单光子发射计算机断层摄影(“SPECT”))。通过组合不同的成像技术可以提供更准确的诊断。特别是，可以利用来自光学成像技术的光学信息来充实来自解剖学成像技术的解剖学信息(例如，骨和器官)。
通常在后处理期间组合不同的成像技术。后处理通常耗费时间。另外，解剖学和光学特征(modality)通常只有对刚性结构(诸如脑)才可能准确组合。然而，即使是脑也有小的移动，这可能潜在地致使组合不准确。
发明概述在本发明的一个方面中，提供一种用于提供解剖学和光学诊断成像的设备。该设备包括用于插入到体腔中的解剖学成像单元，其中该解剖学成像单元获得该体腔的解剖学图像；以及该设备包括可操作地被连接到该解剖学成像单元的光学成像单元，其中该光学成像单元获得该体腔的光学信息。
在本发明的另一方面中，提供一种用于提供解剖学和光学诊断成像的设备。该设备包括包围磁共振线圈的护套。光学化合物(opticalcompound)被集成到该线圈中，以便于荧光的检测，优选地便于近红外荧光的检测。
在本发明的再一方面中，提供一种方法。该方法包括将组合的解剖学-光学装置插入到体腔中；并从该组合的解剖学-光学装置中接收组合图像，其中该组合图像显示基于解剖学成像的信息和基于光学成像的信息。
附图简述可以通过参考下列结合附图所做的描述来理解本发明，其中相同的参考编号表示相同的元件，并且其中
图1根据本发明的一个示例性实施方式描绘了组合MR-光学装置。
优选实施方式的详细描述下面描述了本发明的说明性实施方式。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实现方式的全部特征。当然应该理解，在任何这种实际实施方式的发展中，为了实现开发者特定的目标必然要做出很多实现方式特定的决定，诸如遵守将因实现方式而异的系统相关的和事务相关的约束条件。此外，应该理解，这种发展的努力可能是复杂的并且是耗费时间的，但是对于得益于本公开内容的那些本领域普通技术人员来说其仍然是常规任务。
尽管本发明容许各种修改和替换形式，但是其具体实施方式
已通过附图中的例子示出并在此被详细描述。然而，应该理解，在此对具体实施方式
的描述不打算将本发明限制于所公开的特定形式，而是相反，意图覆盖落入如由后附的权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效、和替换方案。应该理解，在此所描述的系统和方法可以硬件、软件、固件、专用处理器或者其组合的各种形式来实现。
在本发明的示例性实施方式中，提出一种将解剖学成像技术(例如，MR)与光学成像技术相组合的系统。该系统可被用于各种应用，这些应用包括但不限制于(1)癌症的诊断和病期确定(staging)；(2)图像引导；以及(3)放射治疗规划。图像引导可以包括引导活组织检查。例如，前列腺切除术潜在地具有严重的副作用、诸如阳痿和失禁。因此，组织学上已确认的诊断(诸如由活组织检查所提供的诊断)可以防止不必要的前列腺切除术。图像引导还可以包括引导微创治疗。本发明可被用于规划放射治疗，例如，通过检测、并因此使健康组织免遭放射照射来规划放射治疗。
提出一种组合磁共振-光学(“MR-Optical”)成像装置，该成像装置被插入到易进入的体腔、诸如直肠或者阴道中。将光学探头集成到磁共振(“MR”)线圈中，用于利用基于光学的信息来充实基于磁共振的图像。
该组合MR-光学装置可被插入到体腔中并接收组合图像，该组合图像显示基于解剖学成像的信息和基于光学成像的信息。如本领域普通技术人员能够预见的那样，该组合图像可被用于各种实际应用中的任何应用，诸如用于诊断(例如，癌症诊断)、应用引导和治疗规划。
现在参考图1，根据本发明的一个示例性实施方式，示出具有组合的MR成像和光学成像功能的MR-光学装置100的分解图。光学-MR装置100包括光学探头105、MR线圈110、护套115、以及手持部件120。光学探头105可以是经直肠(trans-rectal)的光学传感器。光学探头105可以相对于MR线圈被推动和/或拉动。光学探头105也可以独立于MR线圈110旋转。手持部件120允许使用者容易地紧握和操作MR-光学装置100。光学化合物可被集成到该线圈中。该光学器件便于荧光的检测，优选地便于近红外荧光的检测。所测量的荧光可以是由于自体荧光或者所施加的荧光探针(fluorescence probe)(收缩剂(contract agent))引起的，该荧光探针可以是研究中的癌症类型专用的。该装置可被用于检测可活化的探针(智能探针)。
护套115包括刚性的外壳，优选的是透光的(transluminescent)并用耦合液(未示出)填充。该耦合液优选地与周围材料具有相同的光学指数，以防止(下面更详细描述的)照明光束弯折。
MR-光学装置100包括可操作地被连接到光学装置130的光学导线125。MR-光学装置100进一步包括可操作地被连接到放大器140的MR导线135。该光学导线可以穿过MR线圈110的中心被引导到终端检测器/照明器引线(光学探头105)。光学导线125和MR导线135可以是平行的。该光学导线将该头部与外部光源和检测器130连接。应该理解，尽管为了简单起见没有示出，但是如本领域普通技术人员所公知的那样，放大器140可以是磁共振断层摄影(“MRT”)单元的部件。还应该理解，尽管只示出了一条导线，但是如本领域普通技术人员所能预见的那样，光学导线和MR导线可以包括一条以上的导线。MR线圈110优选地被构造成半透明的(例如，导线之间的间隔可以由透明塑料制成，线圈导线被构造成不需要基质(matrix)/支撑而是稳定的)。
在可替换的实施方式中，护套115可以利用透光的气囊(未示出)来代替。该气囊可以包括具有推动旋转的液体泵的可折叠的探查头部。护套115和气囊包围MR线圈110的组装件。护套115和气囊可以将MR-光学装置100固定到体腔。例如，当MR-光学装置100被插入到体腔中时，使气囊充气。该气囊优选地利用耦合液来充气，但是，在可替换的实施方式中，可利用空气来充气。如果使用了透明的气囊，则MR线圈110(例如，RF线圈，鸟笼式框架)可以是柔性线圈，诸如由MEDRAD公司在市场上发行的MRInnervu。
此外，护套115和气囊可以是如本领域普通技术人员所能预见的各种形状中的任何形状(例如，环面的)。护套115和气囊优选地这样来定形，以致MR-光学装置110能轻易地穿过正被检查的特定体腔。尽管这里仅仅一个气囊被描述，但是应该理解，如本领域普通技术人员能够预见的那样，可以使用一个以上的(例如，两个)气囊。
该光学器件可以覆盖360度的视角或者任何被限制的角度。在后面的情况下，可能会(独立于MR线圈地)从外部旋转该引线。在这两种设计中，都能相对于MR线圈推动/拉动该光学引线。该气囊可以不覆盖该光学引线。照明和光检测不会受到该气囊或者该线圈的限制。该气囊可以是环面的或者可以使用两个气囊。
照明和荧光光线能够由两条分离的导线引导。可替换的调制技术可被用来区分照明和荧光光线。特定设计可以在CW(连续波)模式中工作。其它设计可以应用TD(时域)测量、OCT(光学断层摄影)或者二光子测量。断层摄影方法可被用于增加信噪比或者增加组织穿透力。
对于光学器件的设计，可能使用该光学器件的三种通用实施方式。
1.光线导线(单纤维或者纤维束)供给圆形散射体(diffuser)或者被组装成圆形的离散的微小透镜。光学头部沿MR轴移动，以良好地覆盖该腔体。2.在光线导线的端部有旋转镜，该旋转镜将照明光线圆形地投射到该腔壁(例如，直肠上皮细胞)上并捕获荧光光线。该镜被连接到万向轴和位于磁场外部的马达。光学头部沿MR轴移动，以良好地覆盖该腔体。3.存在DMA(数字镜阵列)，该数字镜阵列将光线投射成两维或者三维。
能使用下列光源宽带光源(例如，氙灯或者汞灯)，LED或者LED阵列，或者激光器。检测器可以是CCD照相机或者CMOS。该光学器件的所有材料都是绝缘的。如果这不能实现，那么导电材料必须尽可能的小和薄，以保持HP耦合最小。
从MR-光学装置100所获得的直肠内测量结果优选地与外部相控阵线圈(未示出)相结合，用于增加信噪比并增加正被检查的体腔的区域。外部相控阵线圈是标准MRT单元的典型部件。在一个实施方式中，外部相控阵线圈可以是体部阵列(body array)，提供腹侧的和背侧的接收器通道。该体部阵列扩展了体腔中可观察的区域，该区域提供例如用于确定病期的淋巴结的信息。
MR-光学装置100还可以与为MR造影剂的单晶氧化铁乳酸(“MION”)相结合。该MION可以用荧光染料双重标示，该荧光染料是光学造影剂。另外，MR数据集(也就是，使用本发明从MRT单元所获得的图像)可被用于分割和NIRF吸收的随后建模、以及用于增加NIRF图像质量的自体荧光。
上面所公开的特定实施方式仅仅是说明性的，因为本发明可以不同的但是等效的方式来修改和实施，这些方式对于得益于在此的教导的本领域普通技术人员来说是显而易见的。此外，除了如在下面权利要求中所描述的那样，在此所示出的结构或设计的细节不打算作为任何限制。因此，显然可以对上面所公开的特定实施方式进行改变或者修改，并且所有这样的变化都被认为是落入本发明的范围和精神内。从而，在此所寻求的保护在下面的权利要求中被阐述。
权利要求
1.一种用于提供解剖学和光学诊断成像的设备，其包括用于插入到体腔中的解剖学成像单元，其中该解剖学成像单元获得该体腔的解剖学图像；以及可操作地被连接到该解剖学成像单元的光学成像单元，其中该光学成像单元获得该体腔的光学信息。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述解剖学成像单元包括磁共振部件。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学成像单元包括光学部件。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学成像单元相对于所述解剖学成像单元移动。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学成像单元独立于所述解剖学成像单元旋转。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述光学成像单元的移动是可再现的。
7.如权利要求1所述的设备，进一步包括可操作地被连接到所述解剖学成像单元和所述光学成像单元的手持部件。
8.一种用于提供解剖学和光学诊断成像的设备，其包括包围磁共振线圈的护套；以及可操作地被连接到该护套的一端的光学探头。
9.如权利要求8所述的设备，进一步包括可操作地被连接到所述护套的另一端的手持部件。
10.如权利要求8所述的设备，其中，所述磁共振线圈是柔性线圈。
11.如权利要求8所述的设备，其中，所述护套包括刚性外壳和至少一个气囊中的一个。
12.如权利要求8所述的设备，其中，所述光学探头相对于所述磁共振线圈移动。
13.如权利要求8所述的设备，其中，所述光学探头独立于所述MR线圈旋转。
14.如权利要求8所述的设备，其中，所述磁共振线圈可操作地被连接到磁共振放大器。
15.如权利要求8所述的设备，其中，所述光学探头可操作地被连接到光学装置。
16.如权利要求8所述的设备，进一步包括线圈的相控阵，用于增加信噪比并增加研究的区域。
17.一种方法，其包括将组合的解剖学-光学装置插入到体腔中；以及从该组合的解剖学-光学装置中接收组合图像，其中该组合图像显示基于解剖学成像的信息和基于光学成像的信息。
18.如权利要求17所述的方法，其中，插入组合的解剖学-光学装置的步骤包括插入组合的MR-光学装置。
19.如权利要求17所述的方法，将组合的解剖学-光学装置插入到体腔中的步骤包括将组合的解剖学-光学装置插入到直肠中。
20.如权利要求17所述的方法，进一步包括为诊断、应用引导和治疗规划之一而分析所述组合图像。
全文摘要
在本发明的示例性实施方式中，提出一种将解剖学成像技术(例如，MR)和光学成像技术相组合的系统。该系统可被用于各种应用，这些应用包括但不限于(1)癌症的诊断和病期确定；(2)图像引导；以及(3)放射治疗规划。图像引导可以包括引导活组织检查。例如，前列腺切除术潜在地具有严重的副作用、诸如阳痿和失禁。因此，组织学上已确认的诊断(诸如由活组织检查所提供的诊断)可以防止不必要的前列腺切除术。图像引导还可以包括引导诸如集中于近距离治疗的超声的微创治疗。本发明可被用于规划放射治疗，例如，通过检测、并因此使健康组织免遭放射照射来规划放射治疗。
文档编号A61B1/00GK1913826SQ200580003862
公开日2007年2月14日 申请日期2005年2月2日 优先权日2004年2月2日
发明者W·杜尔, R·加雷斯, A·亨戈尔, R·韦斯莱德, B·冯鲁克曼 申请人:西门子公司