用于磁性导航的医学总系统的制作方法
【专利摘要】为了在医学成像中也能更好地使用而设计有用于在人体内以磁元件对对象进行磁性导航的医学总系统，该医学总系统具有用于在对象的区域中产生可变磁场的磁体装置，其中该此装置具有多个电磁体，这些电磁体设置在柔性构建的网状结构中，该网状结构尤其可以在身体上直接设置，使得其从四面包围对象。
【专利说明】用于磁性导航的医学总系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于磁性导航的医学总系统。
【背景技术】
[0002]借助用于磁性导航的医学系统可能的是，在心脏或人体内的其它区域中有针对性地在确定的位置上对在介入方法中通常使用的、例如为切除导管的对象和器械进行导航。磁性导航还允许在并未通过伦琴图像和/或透视图像(Durchleuchtungsbilder)进行连续可视控制的情况下进行。已知的、用于磁性导航的医学系统具有例如两个大的永磁体或电磁体形式的磁体装置。对象和器械、例如导管，在尖端上装备有一个或多个磁性元件。借助控制装置控制磁体装置的磁体并且由此改变磁场矢量，使得可以在任意位置上自动导航对象。为此可以在永磁体的情况下例如将其机械地移动，而在电磁体的情况下相应地为其供电并且由此改变磁场。
[0003]由于不同的缺点而至今未能使用磁性导航的成像方法尤其是计算机断层成像(CT)或者磁共振断层成像(MRT)。限制性因素在此例如是CT扫描仪的封闭构造，其不允许将例如Stereotaxis公司的已知系统的大的永磁体或者例如Magnetecs-Systems公司的系统的大的电磁体定位到必要的等中心(例如心脏)的高度上。在MR系统情况下，在MR系统的强磁场中存在大的限制性因素，其不允许将大的金属物体置于更接近的周围附近。此外，MR系统通常具有封闭构造，使得在此如形成与在CT扫描仪中相同的限制性因素。
[0004]在已知的永磁体(例如Stereotaxis)情况下,磁场的磁场矢量纯粹通过磁体的几何变化来运动，这与电磁体的场变化相反地需要很长时间。永磁体可以在开放结构中建造，使得例如可以实现医生对患者的良好接近；然而永磁体在结构上非常高开销和庞大。由此几乎不能在成像系统上设置陡的测角、例如C型臂(例如带有最大±30° RA0/LA0的Stereotaxis Niobe系统)。在永磁体情况下此外所有磁性物体会有靠永磁体太近的危险。
[0005]在电磁体情况下，可以相对快速并且尤其无声地设置磁场的磁体矢量。结构开销并不与在永磁体情况下那样大；然而在此也不能在成像系统上设置明显在35°以上的陡的测角。此外层流也是不可能的，由此仅能受限制地在无菌环境中使用电磁体。
[0006]由于永磁体和电磁体大的重量，必须部分地进行地板增强措施，这使得安装设计变得困难并且昂贵。此外，并非每个房间对于改建都是合适的，因为例如空调、电梯等的其它设备等会通过振动受干扰。至今的磁体在结构上是很大的。这是由对于医生而言为执行介入而希望和必须保证的通道限定的。由于结构尺寸，到等中心的距离是很大的。由于距离平方定律，磁场随着上升的距离而成比例地以Ι/r2减小。为了匹配于该距离(磁体<_>R0I )，需要极大的磁体。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种用于磁性导航的医学系统，其保证在患者身体中对对象快速并且可靠的导航，并且提供到患者的简单通道。[0008]根据本发明的、用于在人体内以磁性元件对对象进行磁性导航的医学总系统具有用于在对象的区域中产生可变磁场的磁体装置，其中该磁体装置具有多个电磁体，这些电磁体设置在柔性构建的网状结构中，并且该网状结构尤其可以直接在身体上设置，使得其从四面包围该对象。通过本发明可以以简单方式和惯用的精度执行对对象的磁性导航并且同时明显改善到患者的通道，因为不必如在已知系统中那样设置带有大的结构开销的巨大磁体，而是仅将柔性的网状结构直接设置在患者上或者围绕患者设置。在网状结构的节点上设置有多个小的电磁体，其可以相应地对于磁性导航而受控制。多个小的电磁体产生磁场，其允许通过变化而在身体中对对象借助其磁性元件进行导航。因为网状结构是柔性地构建的，所以其可以设置在紧邻患者处，尤其直接围绕其设置。通过结构的网状而保证到患者的通道。
[0009]按照本发明的一个构造，电磁体是能单独控制的，并且在其磁场强度方面可变地构建。以该方式可以在网状结构内部对于每个点任意控制和调节磁场，使得准确到点地和精确地导航对象是可能的。
[0010]为了将电磁体控制为使得对象可以借助磁性导航在身体内运动，总系统具有控制装置。
[0011]按照本发明的另一构造，网状结构管状地构建。以该方式，其可以由患者以“衬衫”形式穿或戴上。例如可以设计的是，制造不同尺寸的网状结构，以便可以将单个的“衬衫”用于体型不同的患者。以该方式，电磁体特别牢固和密封地位于患者身体上并且可以特别精确地调节磁场和由此对对象进行导航。
[0012]根据本发明的另一构造，网状结构具有空隙。以该方式附加地提供通道，医生通过其例如可以以外科方式接近患者。
[0013]对于在MR系统中使用总系统,有利地由非金属的磁性材料构建电磁体。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面借助附图中示意性示出的实施例详细阐述其它有利构造，而并不由此将本发明限制于这些实施例。其中:
[0015]图1示出了用于磁性导航的医学总系统的根据本发明的网状结构的俯视图，
[0016]图2示出了用于磁性导航的医学总系统的管状构建的网状结构的视图，
[0017]图3示出了网状结构中的空隙的视图，
[0018]图4示出了用于磁性导航的医学总系统的视图，
[0019]图5示出了带有患者的CT扫描仪的视图，该患者穿戴着用于磁性导航的医学总系统的网状结构，以及
[0020]图6示出了带有用于磁性导航的医学总系统的网状结构的患者的侧视图。
【具体实施方式】
[0021]在图1中示出了根据本发明的、用于磁性导航的医学总系统的网状结构11形式的磁体系统的部分的俯视图。网状结构11具有网眼并且例如由柔性却稳定的塑料材料形成。在网状结构的网眼节点或其它定义的点上尤其均匀分布地分别设置有小的电磁体10。网状结构11如在图2中示出那样例如管状或衬衫状地构建。以该方式其可以对于患者而言简单地包裹，例如以衬衫的形式。在图6中示出了患者卧榻15上的患者16，其穿戴带有电磁体10的衬衫状网状结构11。电磁体10也在使用匹配于患者的网状结构11的情况下尽可能均匀地分布。电磁体10可以借助控制装置18 (在图4中示出)来控制，例如通过可以连续改变所施加的电压的方式。电磁体设置为使得在通过网状结构11形成的空间内部中产生磁场并且可以任意改变内部中每个点上的磁场和磁场矢量。
[0022]网状结构11围绕患者设置或者将其包裹。如果在患者身体中存在带有磁性元件的对象，例如器械、导管17 (如在图6中示出那样)或者胶囊，则该对象可以通过改变磁场来任意导航。通过电磁体也可以在对患者的介入期间产生磁场。电磁体在网状结构上设置为使得非常小的运动、方向变化或者对象在患者中某点上的精确暂停是可能的。这例如可以通过同时控制不同场强中的多个电磁体来实现。
[0023]网状结构与已知的、用于磁性导航的医学总系统的磁体装置相比较而言非常靠近患者或ROI (Region of Interest感兴趣区域)地设置。这具有许多优点:如此磁体系统总体上不必产生与在已知系统中那样强的磁场，因为其非常接近所需点地产生(距离平方定律I & Ι/r2，其中I是辐射强度并且r是距离)。磁体装置在结构上是小的，由此可以与已知系统相比开销更小地构建并且还在经济上更有利。磁性物体的故障风险此外更小，因为其仅靠近网状结构。通过网状结构的网眼和由于小的位置需求，对于医生而言接近患者是可能的，例如为了介入或OP。
[0024]由于根据本发明的、用于磁性导航的医学总系统的位置需求小，成像的伦琴方法例如借助C型臂可以在不同的、也包括陡的测角(>45° )中使用，并且也可以在计算机断层成像设备中执行磁性导航。在图5中例如示出，如何将患者卧榻15上的患者16放置在CT设备13的开口 14中。在此，其可以没有限制地穿戴网状结构11，并且可以以简单的方式在患者16的身体中进行对对象的磁性导航。通过利用电磁体，非常快速的转换和由此非常快速地改变磁场以进行导航是可能的。
[0025]在图3中示出了网状结构10，其具有附加的通道12，该通道通过网眼的空隙和一个或多个电磁体构建。这种通道12对于医生而言附加地使得执行介入变容易。
[0026]按照本发明的另一构造，电磁体12由非金属磁体材料构建。由此可能的是，也在磁共振扫描仪内执行磁性导航。于是，存在已知有机材料和聚合物或带有小的金属分量然而带有磁性特性的材料。电磁体可以由这种非金属材料构建。此外，应该进行两个所使用的磁场的同步化(“网络”和MR)，以便避免在两个方向上的干涉。
[0027]磁体装置、即网状结构11例如也可以制造为一次性产品或可重复使用的产品。可以考虑的是，为不同尺寸的患者提供不同尺寸的网状结构。此外，网状结构可以实现为可尺寸匹配的套管，其对于患者而言被穿上并且随后匹配于身体(类似于热缩管)。通过这种实现将网状结构内的运动和由此磁场的所不希望的改变最小化并且达到最大定位精度。
[0028]至今的、用于磁性导航的系统能够实现尽可能无阻碍的到患者的通道(例如Stereotaxis)或者快速的方向变化，例如导管的方向变化。根据本发明的、用于磁性导航的总系统将两个优点结合。
[0029]本发明可以以如下方式来简短总结:为了也在医学成像中改进使用而设计带有用于在人体内以磁性元件对对象进行磁性导航的医学总系统，其具有用于在对象的区域中产生可变磁场的磁体装置，其中磁体装置具有多个电磁体，这些电磁体设置在柔性构建的网状结构中， 该网状结构可以尤其直接在身体上设置，使得其从四面包围该对象。
【权利要求】
1.一种用于在人类身体内以磁元件对对象进行磁性导航的医学总系统(11，18)，所述医学总系统具有用于在所述对象的区域中产生可变磁场的磁体装置(11 )，其中所述磁体装置(11)具有多个电磁体(10)，所述电磁体(10)设置在柔性构建的网状结构(11)中，所述网状结构(11)尤其能够直接在所述身体上设置，使得其从四面包围所述对象。
2.根据权利要求1所述的总系统，其中所述电磁体(10)是能够单独控制的，并且在其磁场强度方面构建为可变的。
3.根据上述权利要求之一所述的总系统，具有将所述电磁体(10)如此控制的控制装置(18)，使得所述对象能够借助磁性导航在所述身体内运动。
4.根据上述权利要求之一所述的总系统，其中所述网状结构(11)构建为管状的。
5.根据上述权利要求之一所述的总系统，其中所述网状结构(11)具有空隙。
6.根据上述权利要求之一所述的总系统， 其中所述电磁体(10)由非金属的磁性材料构建。
【文档编号】A61B5/055GK103654957SQ201310386675
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2012年9月19日
【发明者】D.格洛克, M.威茨 申请人:西门子公司