用于基准标记的磁共振线圈组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有磁共振线圈组件(102、102’)的医学装置(100)，所述磁共振线圈组件包括具有第一天线部分(108、108’)和第二天线部分(110、110’)的磁共振天线，所述磁共振天线用于接收来自基准标记(118、300、400、500)的磁共振定位数据(1246)。所述磁共振线圈组件还包括具有第一夹合部分(104、104’)和第二夹合部分(106、106’)的夹子，所述夹子能用于在打开配置与闭合配置之间进行移动。所述第一夹合部分包括所述第一天线部分。所述第二夹合部分包括所述第二天线部分。所述第一夹合部分和所述第二夹合部分能用于处于所述闭合配置时将所述基准标记牢固固定在信号接收体积(111)内。当处于打开位置时，所述第一夹合部分和所述第二夹合部分使得所述基准标记能够被从所述信号接收体积移入或移出。
【专利说明】
用于基准标记的磁共振线圈组件
技术领域
[0001 ]本发明涉及磁共振成像，尤其涉及磁共振成像中的基准标记。
【背景技术】
[0002]交互式实时MRI和MR条件仪器的可用性已经引起特别是利用针或线性消融探头执行的经皮流程中对MR引导的使用的增加。除了缺少电离辐射之外，MR引导针对这样的流程提供多个优点，其中最重要的一个优点是当与CT或US进行比较时MR的软组织对比和完全断层摄影的能力。现有技术的临床MR引导的经皮肤介入使用术前3D MR图像来规划设备路径，然后立体定位设备被用作引导以将设备与靶进行对准并且引导设备的插入，这大多在MR膛的外部被执行。最后，MR被用于确认设备已经到达靶。
[0003]由于立体定位流程易于因患者运动和针弯曲造成的配准错误，并且由于它们涉及复杂的工作流程(患者移入膛和移出膛)，因此先进的中心现在正实践所谓的不受约束的流程，其中，在MR内部的实时图像引导下，设备在没有任何物理立体定位设备引导的情况下行进。这通过将靶病变可视化的专用MR序列和具有高显明性的设备并且通过开放式MR系统的可用性而易于进行。
[0004]在Coutts等人的 “Integrated and Interactive Posit1n Tracking andImaging of Intervent1nal Tools and Internal Devices Using Small FiducialReceiver Coils”(Magnetic Resonance in Medicine，第40卷，第908-913页，1998年)中公开了一种跟踪在磁共振扫描器内的刚性设备的位置的方法。借助于被附接到个体接收器通道的两个或三个小磁共振接收器线圈来执行位置跟踪。
[0005]美国专利US5307806关注具有两个枢轴地连接的前部段和后部段的NMR骨盆线圈。在打开位置中，患者的骨盆被移动到所述部段之间的空间中。IN闭合位置，所述部段紧密地配合在患者的骨盆周围。
[0006]国际专利申请公布W02012/137148Al公开了一种磁共振基准标记，所述磁共振基准标记包括围绕环形磁共振信号体积的磁共振接收线圈。
[0007]国际专利申请公布W02007/1046011Al公开了一种用于跟踪磁共振成像扫描器中的基准标记组件的系统。
【发明内容】
[0008]本发明在独立权利要求中提供了一种医学装置。在从属权利要求中给出了实施例。
[0009]如本领域技术人员将认识到的，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。相应地，本发明的各方面可以采取完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合了软件方面与硬件方面的实施例的形式，它们在本文中可以全部被通称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各方面可以采取被实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可运行代码。
[0010]可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文中所使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储可由计算设备的处理器运行的指令的任何有形存储介质。所述计算机可读存储介质可以被称作计算机可读非瞬态存储介质。所述计算机可读存储介质也可以被称作有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质也可以能够存储能够由计算设备的处理器存取的数据。计算机可读存储介质的范例包括，但不限于:软盘、硬磁盘驱动器、固态硬盘、闪盘存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(CD)和数字多用盘(DVD)，例如，CD-ROM、⑶-RW、⑶-R、DVD-R0M、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质也指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录介质。例如可以在调制解调器上、在互联网上或在局域网上取回数据。可以使用任何适当的介质来传输被实施在计算机可读介质上的计算机可运行代码，所述适当的介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等或前述的任何合适的组合。
[0011]计算机可读信号介质可以包括具有被实施在其中的计算机可运行代码的被传播的数据信号，例如，在基带中或作为载波的部分。这样的被传播的信号可以采取多种形式中的任一种，包括但不限于，电磁的、光学的或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何这样的计算机可读介质:其不是计算机可读存储介质并且其能够通信、传播或输送用于由指令运行系统、装置或设备使用或与指令运行系统、装置或设备相连接的程序。
[0012]“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是可直接访问处理器的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的其他范例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或者反之亦然。
[0013]本文中所使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可运行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备每个均包括一个或多个处理器。计算机可运行代码可以由可以在相同的计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来运行。
[0014]计算机可运行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可运行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和常规程序编程语言(例如，“C”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可运行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解读器联合使用，所述解读器联机生成机器可执行指令。
[0015]计算机可运行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为单机软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。
[0016]参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)以及计算机程序产品的流程图示和/或方框图来描述本发明的各方面。应当理解，所述流程图、图示和/或方框图的每个方框或方框的部分能够由在可应用时以计算机可运行代码的形式的计算机程序指令来实施。还应当理解，在不互相排斥时，可以组合不同的流程图、图示和/或方框图中的方框的组合。这些计算机程序指令可以被提供到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器运行的指令创建用于实施在流程图和/或一个或多个方框图方框中指定的功能/动作的单元。
[0017]这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以具体方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制品，所述制品包括实施在流程图和/或一个或多个方框图方框中指定的功能/动作的指令。
[0018]计算机程序指令可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个方框图方框中指定的功能/动作的过程。
[0019]本文中所使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统进行交互的接口。“用户接口”也可以被称作“人机接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被计算机接收到，并且可以向用户提供来自计算机的输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。数据或信息在显示器或图形用户接口上的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式受话器、变速杆、方向盘、脚踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器以及加速度计对数据的接收是使得能够对来自操作者的信息或数据进行接收的用户接口部件的全部范例。
[0020]本文中所使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置进行交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括，但不限于:通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接
□ O
[0021]本文中所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适用于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和或触觉的数据。显示器的范例包括，但不限于:计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(IXD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。
[0022]磁共振(MR)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线所记录的对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据之内包含的解剖数据所重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行该可视化。
[0023]本文中所使用的磁共振定位数据涵盖确定基准标记的定位所要求的磁共振数据。
[0024]在一个方面中，本发明提供了一种包括磁共振线圈组件的医学装置。所述磁共振线圈组件包括用于接收来自基准标记的磁共振定位数据的磁共振天线，所述磁共振天线包括第一天线部分和第二天线部分。在一些范例中，所述第一天线部分和所述第二天线部分可以是天线元件。在其他范例中，所述第一天线部分和所述第二天线部分可以是被组装或者被连接以形成单个天线元件的天线的部分。本文中所使用的基准标记涵盖这样的目标:所述目标可以被放置到磁共振成像系统的视场中并且出现在根据磁共振数据产生或重建的磁共振图像中。所述基准标记用作参考点或量度点。
[0025]所述磁共振线圈组件包括夹子。所述夹子包括第一夹合部分和第二夹合部分。所述第一夹合部分和所述第二夹合部分能用于在打开配置与闭合配置之间进行移动。所述第一夹合部分包括所述第一天线部分。所述第二夹合部分包括所述第二天线部分。当处于所述闭合配置时，所述第一夹合部分和所述第二夹合部分能用于将所述基准标记牢固固定在所述第一天线部分与所述第二天线部分之间的信号接收体积内。当处于打开位置时，所述第一夹合部分和所述第二夹合部分能用于使得所述基准标记能够被从所述信号接收体积移入或移出。该实施例可以是有益的，这是因为其提供了能够被夹合到基准标记上的磁共振线圈组件。这使所述磁共振天线保持与所述基准标记分离。本文中所使用的线圈可以被解读为天线。在磁共振成像技术中，通常使用术语线圈来代替术语天线。
[0026]当磁共振成像被执行时，基准标记可以包含信号发出物质。例如，基准标记可以具有填充有在磁共振图像中能看得见的液体或材料的管或其他容器。磁共振天线起作用为关于所述基准标记被放置的局部天线。所述基准标记也可以被称为磁共振基准标记。所述基准标记可以包括信号体积。所述信号体积可以包含磁共振信号发出物质。所述信号体积在一些范例中可以是环形的。所述信号体积在其他范例中可以是具有在环形的部分中的间断区域或开口区域的部分环形的。
[0027]在另一实施例中，所述磁共振线圈组件还包括发射器，所述发射器能用于接收来自所述磁共振天线并且被发射到所述磁共振成像系统的磁共振信号。在各种范例中，术语发射器可以被不同地解读。在一些情况下，这可以指光学发射设备，并且光纤可以被用于将数据发射到所述磁共振成像系统中。
[0028]在其他范例中，所述发射器可以以无线方式进行工作。例如，能够使用W1-F1、蓝牙或其他无线电发射标准。尤其是在无线发射器的情况下，这可以是有益的，这是因为其可以减少使用磁共振天线所必须的电线的数量。例如，如果医生正在使用医学装置来使用基准标记和一个或多个天线引导导管，则使用多条电线可以使对导管的使用容易。
[0029]在另一实施例中，所述第一天线部分是第一鞍形线圈，并且所述第二天线部分是第二鞍形线圈。
[0030]在该实施例中，两个鞍形线圈可以跨基准标记，并且允许来自基准标记的良好磁共振信号接收。[0031 ]在另一实施例中，所述第一夹合部分包括被连接到所述第一天线部分的第一电触点。所述第二夹合部分包括被连接到所述第二天线部分的第二电触点。夹子能用于将所述第一电触点连接到所述第二电触点以形成电连接。所述第一天线部分和所述第二天线部分能用于形成单个表面线圈。该实施例可以是有益的，这是因为其使得所述表面线圈能够方便地被放置在所述基准标记周围。
[0032]在另一实施例中，所述磁共振线圈组件还包括用于感测所述基准标记的基准标记传感器系统。
[0033]在另一实施例中，所述基准标记传感器系统包括以下中的任一个:开关，其感测所述夹子是否闭合在闭合配置中；阻抗测量系统，其用于测量磁共振天线的阻抗以确定基准标记是否在信号接收体积内和/或确定基准标记的类型；和/或它们的组合。该实施例可以是有益的，这是因为其可以帮助确保基准标记被适当地插入到磁共振线圈组件中。
[0034]在另一实施例中，所述医学装置还包括指示器，所述指示器能用于当基准标记感测系统感测到基准标记时显示信号。这可以是有益的，这是因为使用磁共振线圈组件的操作者或医生能够方便地知晓基准标记是否被适当地插入到磁共振线圈组件中。
[0035]在另一实施例中，所述医学装置还包括所述基准标记。
[0036]在另一实施例中，所述基准标记包括医学设备的杆或者所述基准标记能用于接收所述杆。该实施例可以是有益的，这是因为能够使用所述医学装置来确定杆或插入物或导管的定位。
[0037]在另一实施例中，所述夹子能用于当处于闭合配置时将所述杆牢固固定到所述磁共振线圈组件。例如，当所述磁共振线圈组件闭合时，所述夹子可以夹紧或者抓住所述杆。
[0038]在另一实施例中，所述基准标记包括用于所述杆的孔。所述基准标记是环形的。所述基准标记包括包围所述杆的填充有磁共振可检测物质的管。所述管具有间隙。所述杆能用于以正确的角度通过所述间隙被移除到所述孔。该实施例可以是有益的，这是因为在例如对导管的插入之后，能够期望移除基准标记。
[0039]在另一实施例中，所述基准标记包括用于附接到目标的粘贴剂，例如，目标可以是受检体，将所述基准标记放置在所述目标或所述受检体上可以是有益的，这是因为其对于确定到所述目标或所述受检体上的进入点而言可以是有用的。
[0040]在另一实施例中，所述医学仪器包括介入设备。
[0041]在另一实施例中，所述介入设备包括基准标记。所述基准标记可以被附接到或者永久地附接到所述介入设备。
[0042]在一些实施例中，所述基准标记可以包含环形形状的信号体积。这可以使得能够仅利用一个或两个标记对针轴的位置和/或取向进行测量，而不阻碍针轴，如能够为针对点状标记的情况。因此，本发明的实施例可以与任何针型设备兼容，并且额外地，能够引入次级设备，例如，到中空针中的通管丝或活检设备。
[0043]在另一实施例中，所述介入设备是针。
[0044]在另一实施例中，所述介入设备是线性消融探头。
[0045]在另一实施例中，所述介入设备是冷冻探头。冷冻探头供应低温流体或者将探头端部附近冷却到低温温度，以将组织冷却到消融的点。
[0046]在另一实施例中，所述介入设备是激光消融探头。
[0047]在另一实施例中，所述介入设备是活检针。
[0048]在另一实施例中，所述介入设备是中空针。
[0049]在另一实施例中，所述介入设备是微波探头。所述微波探头适于将微波能量递送到杆的端部附近的组织。
[0050]在另一实施例中，所述介入设备是导丝递送系统。所述导丝可以例如使用中空针或其他结构而被递送。所述导丝然后可以被用于将另一介入装置递送到靶区。
[0051]在另一实施例中，所述医学装置还包括用于采集来自受检体的磁共振数据的磁共振成像系统。所述医学装置包括包含杆的医学设备。所述杆适于被插入到受检者中。基准标记能用于被附接到杆。所述医学装置还包括用于控制所述医学装置的处理器。所述医学装置还包括用于存储用于由处理器运行的机器可执行指令的存储器。对所述指令的运行令所述处理器采集磁共振数据。对所述指令的运行还令所述处理器将所述磁共振数据重建成磁共振图像。对所述指令的运行还令所述处理器接收对所述磁共振图像内的靶体积的选择。
[0052]对所述指令的运行还令所述处理器重复地采集来自磁共振天线的磁共振定位数据。所述磁共振定位数据描述第一磁共振基准标记的定位。对所述指令的运行还令所述处理器在显示设备上绘制指示所述杆相对于靶区的位置的磁共振数据的视图。所述视图是至少使用所述定位数据和所述革E体积的定位来确定的。
[0053]该实施例可以是有益的，这是因为其使得所述医学装置能够调节针对所述磁共振成像系统的图像数据的视图，使得所述杆方便地被显示。
[0054]在其他实施例或范例中，所述医学装置可以包括多个磁共振天线，每个磁共振天线将数据供应到磁共振成像系统。所述磁共振装置和所述夹子也可以具有或者包括用于放置到多个磁共振天线中的多个基准标记。
[0055]应当理解，只要组合的实施例不相互排斥，就可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个。
【附图说明】
[0056]在下文中将仅以范例的方式并且参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中:
[0057]图1图示了磁共振线圈组件的范例；
[0058]图2图示了基准标记的范例；
[0059]图3图示了基准标记的另外的范例；
[0060]图4图示了基准标记的另外的范例；
[0061]图5图示了基准标记的另外的范例；
[0062]图6图示了磁共振线圈组件的另外的范例；
[0063]图7图示了磁共振线圈组件的另外的范例；
[0064]图8图示了磁共振线圈组件的另外的范例；
[0065]图9图示了磁共振天线电路的范例；
[0066]图10图示了磁共振线圈组件的另外的范例；
[0067]图11图示了磁共振线圈组件的另外的范例；
[0068]图12图示了医学装置的范例；
[0069]图13示出了图示操作图12的医学装置的方法的流程图；并且
[0070]图14示出了图示操作图12的医学装置的备选方法的流程图。
[0071]附图标记列表
[0072]100 医学装置
[0073]102 磁共振线圈组件
[0074]102’磁共振线圈组件
[0075]104 第一夹合部分
[0076]104’第一夹合部分
[0077]106 第二夹合部分
[0078]106’第二夹合部分
[0079]108 第一天线部分
[0080]108’第一天线部分[0081 ]HO 第二天线部分
[0082]110’第二天线部分
[0083]111 信号接收体积
[0084]112 天线连接线
[0085]114 弹性部分
[0086]116 枢轴
[0087]117 手柄
[0088]118 基准标记
[0089]200 透视图
[0090]202 横截面视图
[0091]204 MR信号发出物质
[0092]206 包装材料
[0093]300 基准标记
[0094]302 透视图
[0095]304横截面视图
[0096]306孔
[0097]400基准标记
[0098]402透视图
[0099]404横截面视图
[0100]406可移除插头
[0101]408间隙
[0102]500基准标记
[0103]502透视图
[0104]504横截面视图
[0105]506杆
[0106]600医学装置
[0107]602夹子
[0108]604第一电触点
[0109]606第二电触点
[0110]700医学装置
[0111]702电池
[0112]704发射器
[0113]706发射器
[0114]800医学装置
[0115]802视觉指示器
[0116]900磁共振天线电路
[0117]1000医学装置
[0118]1002透视图
[0119]1004铰链
[0120]1006杆
[0121]1008对齐和固定凹口
[0122]1010间隙或开口
[0123]1100俯视图
[0124]1200医学装置
[0125]1202磁共振成像系统
[0126]1204开放式磁体
[0127]1206梯度线圈
[0128]1207梯度线圈电源
[0129]1208成像区
[0130]1210受检体
[0131]1212受检体支撑物
[0132]1214表面线圈
[0133]1216收发器
[0134]1218靶区
[0135]1220杆
[0136]1224计算机系统
[0137]1226硬件接口
[0138]1228处理器
[0139]1230用户接口
[0140]1232计算机存储装置
[0141]1234计算机存储器
[0142]1240磁共振数据
[0143]1242磁共振图像
[0144]1244靶区的定位
[0145]1246磁共振定位数据
[0146]1248图像
[0147]1250控制模块
[0148]1252定位识别模块
[0149]1254图像分割模块
[0150]1256绘制模块
[0151]1258图像重建模块
[0152]1260图形用户接口
[0153]1262图像
[0154]1264 受检体
[0155]1268靶区
[0156]1270杆
[0157]1272杆进入点
【具体实施方式】
[0158]这些附图中的相似的附图标记要么是等价的元件要么执行相同的功能。如果功能是等价的，则先前已经讨论过的元件将不必在稍后的附图中进行讨论。
[0159]描述了可以包括基准标记的跟踪设备的范例以及用于MR引导的介入的方法。其可以包括装备有两个鞍形有源标记线圈的小夹合设备(在本文中也被称为夹子)，所述鞍形有源标记线圈被使用在与可能为环形形状的无源标记或基准标记的组合中。基准标记提供了磁共振(MR)信号体积。在一些范例中，这些跟踪设备中的两个被放置在介入仪器(例如，活检针)的轴上。
[0160]无源标记的环形形状允许在不折中其功能且不妨碍其轴或回装(back-loading)能力的情况下测量任何针类型仪器的位置和取向。因此，能够引入次级设备，例如，到中空针中的通管丝或活检设备。
[0161]跟踪设备中的夹合机构可以允许:
[0162]-在介入期间在任何点处容易放置和移除，
[0163]-对准并且固定到介入设备的轴，
[0164]-无源标记的固定。
[0165]跟踪设备的小的尺寸和低重量准许未折中的可操控性和微小的触觉反馈，如当将针设备行进到患者中时所要求的。
[0166]公开了用于无菌的低成本一次性无源标记和附件部分。类似的原型系统实施方式是 WiP0
[0167]交互式实时MRI和MR条件仪器的可用性已经引起了特别是在利用针或线性消融探头执行的经皮流程中对MR引导的使用的增加。除了缺少电离辐射之外，MR引导提供针对这样的流程的多个优点，其中最重要的一个优点是当与CT或US进行比较时MR的软组织对比能力和完全断层摄影能力。现有技术的临床MR引导的经皮肤介入使用术前3D MR图像来规划设备路径，然后立体定位设备被用于将设备与靶进行对准并且引导设备的插入，这大多在MR膛的外部被执行。最后，MR被用于确认设备已经到达靶。
[0168]由于立体定位流程易于因组织移动/变形和针弯曲造成的配准错误，并且由于它们涉及复杂的工作流程(患者移动到膛中以及移动到膛的外部)，因此先进的中心现在正实践这样的流程:在所述流程中，设备在MR内部的实况实时图像引导的情况下进行行进。这通过将靶病变可视化的专用MR序列和具有高显明性的设备并且通过宽膛和开放式磁体MR系统的可用性而易于进行。
[0169]然而，该方法要求成像切片与针和/或靶病变的对准。切片的手动调节是当前实践，但是要求介入医生将所需的切片调节传达到MR室外部的MR操作者，其不是不重要的并且要求有经验且良好协调的团队。用于对这样的不受约束的介入的工作流程进行支持、自动化和改进的手段是强制性的以促进广泛使用。
[0170]为了对扫描平面的自动调整，可以使用用于对设备的位置跟踪和各自的自动扫描平面定义的有源标记的技术。最近，展示了手持式有源跟踪针引导工具，其具有各自的MR系统软件修改，以允许使用简单、快速且准确的扫描平面控制。针引导工具被直接连接到MR系统，并且能够用于针对最优引导和导航而控制实时MR成像。
[0171]现有的基准标记和天线组合可以具有以下优点:在介入流程期间，并非总是要求对介入设备的跟踪。尽管跟踪设备比先前的设计小的多，但是它们仍然能够妨碍对设备的操纵或者产生姅倒风险，这是因为它们不能够被移除。引入插座来在停机时间期间断开它们是对可靠机械/电连接与易于拆卸之间的困难折中，并且增加了(一次性)设备的成本。
[0172]本文中所描述的小的轻重量夹合设备或磁共振线圈组件可以装备有两个鞍形形状的线圈(或其他类型的线圈)，所述线圈能够被夹合在环形形状的无源标记上。标记和夹合设备被放置在介入设备(例如，针)上，并且从而允许利用单个标记通道将各自的点局部化或者定位在针轴上，而不不管关于BO的引导的取向如何。具有已知空间关系的这样的跟踪设备中的两个可以允许推迟例如针轴的位置和取向。夹合机构可以允许根据需要对跟踪设备的容易地移除和重新附接。
[0173]利用介入设备的已知位置和角度，设备和对应的图像平面的可视化允许对以上描述的工作流程的简化。
[0174]如图1所概略描绘的，跟踪设备或磁共振线圈组件的范例可以包括轻重量的夹合设备，所述轻重量的夹合设备包含在夹子的两半中的有源鞍形形状的线圈以及提供信号体积的无源标记(例如，商业可获得的粘贴式皮肤标记)。
[0175]图1示出了医学装置100的范例。所述医学装置被示为包括磁共振线圈组件102。所述磁共振线圈组件具有第一夹合部分104和第二夹合部分106。第一夹合部分104和第二夹合部分106是舌形形状的。第一夹合部分104具有第一天线部分108，并且第二夹合部分106具有第二天线部分110。第一天线部分108和第二天线部分110都能够被视为是鞍形线圈。鞍形线圈108、110之间的区域形成信号接收体积。鞍形线圈108、110被连接到天线连接线112。天线连接线112例如能够被连接到磁共振成像系统的射频接收器。示出了将第一夹合部分104拉向第二夹合部分106的弹性部分114。枢轴116允许两个夹合部分104、106关于枢轴旋转并由弹性部分114拉合在一起。
[0176]夹合部分104、106中的每个都被连接到手柄117。通过挤压手柄117，将磁共振线圈组件102变为打开位置，并且能够将基准标记118插入在两个舌形形状的夹合部分104、106之间。在该范例中，存在基准标记118能够配合到其中的开放空间。然而，在其他设计中，可能存在被配合为容纳基准标记118的狭缝或沟槽。
[0177]无源标记可以具有中心开口，以让仪器(例如，针)经过。在这种情况下，无源标记被安置在针上，并且(被连接到MR系统的)夹合设备仅在需要有源跟踪时被夹在所述无源标记上。夹合设备通过夹合力来将其本身与无源标记固定并对齐。无源标记具有已知的几何结构并且能够由夹子的内壳紧密地包围。
[0178]沿着夹子的中轴的对齐/固定凹口(例如是菱形的，以适于不同的直径并增大对被夹紧的设备的摩擦)将跟踪设备置于针的中心并将跟踪设备固定在针上。
[0179]如果夹子的壳的至少一个侧壁足够薄并且对齐凹口足够大，则夹子也能够被放置在被附接到患者的皮肤的无源标记上，以在准许容易地插入针的同时定义进入点。
[0180]除了基本的跟踪功能以外，还能够使用(例如通过机械开关或通过检测到的MR或阻抗信号的量的变化)对夹子打开进行感测来控制介入设置的各方面，例如，开始/停止图像采集、检测不同的被夹合设备的类型、以及修改它们的校准或可视化。即刻感测能力存在于该选项中以执行MR测量来检测跟踪SNR。打开/拆开夹子将不具有信号，并且因此是能检测到的。
[0181]用于中心对齐和固定凹口段的不同机械插入物能够适于使得它们与某些设备(例如，不同直径的针)或包括标记的附接点特异性地配合。这些插入物能够被附接到夹子设备(并且当夹子打开时分开)或者被附接到要被跟踪的介入设备。这种“机械设备识别”能够被用于保持对众多其他设备的空间参照，所述众多其他设备是通过它们各自的几何模型以及由此的经变换的坐标系来描述的。
[0182]在另一范例中，非旋转对称的附接点(以及夹子的插入物)联合非旋转对称的标记体积将允许利用仅一个标记和/或其围绕纵向设备轴的旋转来对设备进行跟踪。
[0183]以上范例基于具有环形形状的无源标记。备选地，这种环形可以在一侧处具有间隙，使得当针能够保持就位时，所述环形能够被夹在针上和从针移除。
[0184]最终地，无源标记作为单独部分的使用可以被完全省略。作为替代，信号体积可以被集成到夹合设备的鞍形线圈中。这允许以失去一直以无源方式找到针位置的选项为代价来将整个跟踪设备快速地移除。
[0185]无源标记可以被制造并包裹为无菌的单次使用设备。通过提供能够在夹合设备夹在针上之前对其进行包裹的无菌专用单次使用塑料帘使得夹合设备能够在无菌环境中使用。所述帘的形状适于紧密地配合夹合设备的形状。
[0186]实时跟踪设备是小的、轻重量的，并且可以装备有最小的布线。
[0187]根据临床工作流程/介入阶段的要求，所述实时跟踪设备能够与要被跟踪的设备对齐并固定在其上，并且能够容易地从要被跟踪的设备移除。
[0188]无源标记和无菌帘被实施为单次使用设备，使得能够生成基于设备的收益。
[0189]本发明能够被应用到所有利用线型形状的(或在其他描述的实施例中为任意形状的)设备执行的MR引导的介入。
[0190]图2示出了基准标记118的透视图200和横截面视图202。在横截面视图202中，能够看出是否存在MR信号发出物质204的管道，所述MR信号发出物质204被包装在包装材料206中。例如，包装材料206可以是塑料。MR发出物质204可以例如是水或脂肪或者可以通过所使用的特定磁共振协议来拾取的其他材料。
[0191]图3示出了基准标记300的另外的范例。在透视图302和横截面视图304中示出了基准标记300。基准标记300与图2中示出的类似，除了存在通孔306，所述通孔306能用于接收球形或杆形的目标。基准标记300可以被放置到医学仪器或设备的杆上。当在磁共振成像期间的流程中使用时，这对于定位医学仪器或工具的位置可以是有用的。
[0192]图4示出了基准标记400的另外的范例。基准标记400与图3中示出的类似，然而额外地存在可移除插头406。在MR信号发出物质204中存在间隙408。不是实心的，而是存在可移除插头408，所述可移除插头408能够滑出以允许在与杆的轴垂直的方向上将杆从孔306移除。在期望在医学仪器被安置或被使用之后移除所述医学仪器的情况下，该实施例可以是有益的。例如，在导管已经被插入之后，可能不方便再移除导管以取出基准标记400。这使得能够在不移动杆的情况下容易地移除基准标记400。
[0193]图5示出了基准标记500的另外的范例。基准标记500与图3中示出的类似。然而，在所述孔内存在永久安装的杆506。例如，医学仪器可以与被预先附接并被安置的基准标记
500在一起。
[0194]图6示出了医学装置的另外的范例。医学装置600被示为包括磁共振线圈组件102’。所述磁共振线圈组件102’包括第一夹合部分104’和第二夹合部分106’。还存在被嵌入在第一夹合部分104中的第一天线部分108’和被嵌入在第二夹合部分106’中的第二天线部分110。该范例中的天线与图1中示出的不同。在这种情况下，天线部分108’、106’形成围绕基准标记118的表面线圈。存在将两个夹合部分104’、106’保持在一起的闩602。在第一天线部分108’的一端上存在第一电触点604，并且在第二天线部分110’的另一端上存在第二电触点606。夹子602将第一电触点604和第二电触点606按压在一起。当在闭合位置中时，第一天线部分108’和第二天线部分110’形成关于基准标记118的单个表面线圈或天线。第一线圈能够使用引线112而被连接到磁共振成像系统的射频接收器。两个夹合部分104’、106’被示为通过枢轴116铰接。
[0195]图7示出了医学装置700的另外的范例。医学装置700与图6中示出的医学装置600类似。然而，作为对连接到接收器的引线112的替代，基准标记700具有被直接连接到表面线圈108’、110’的接收器704。存在用于为接收器704和发射器706供电的电池702。发射器706得到由接收器704接收到的信号并将其重新发射到磁共振成像系统。可以由供电线缆或任何其他能量收获器件来代替电池702。接收器704实质上将表面线圈108’、110’上的信号数字化，并且然后发射器706使用协议来将所述信号发射到磁共振成像系统。发射器706可以例如是W1-Fi或蓝牙发射器或其他射频发射系统，其也可以例如经由光纤以光学方式来发射。图7中示出的接收器和发射器布置也可以被应用到其他实施例，例如图1中示出的实施例。
[0196]图8示出了医学装置800的另外的范例。图8中示出的医学装置800与图7中示出的非常相似。然而，额外地存在视觉指示器802。例如，可能存在嵌入的开关，当基准标记118被恰当安装时所述开关闭合。替代地，如果存在基准标记118，则表面线圈108’、110’的阻抗也可以被更改。例如，能够由能够测量表面线圈108’、110’的阻抗的发射器来代替接收器704。当检测到基准标记118时，则可以点亮视觉指示器802以向操作者指示基准标记118被恰当安装。这样的指示器802也可以与图1中示出的范例一起使用。
[0197]在图1、图6、图7和图8中，可以使用在该应用中图示或描述的基准标记中的任意标记。额外地，图2-图5中示出的基准标记也可以在一侧上具有粘贴层，以附接到目标或受检体的表面。[Ο198]图9示出了磁共振天线电路的示意图900的范例。图10和图11示出了医学装置1000的另外的范例。
[0199]图10示出了磁共振线圈组件1000的另外的范例的透视图1002，并且图11示出了磁共振线圈组件1000的另外的范例的俯视图1100。该机构与图1中示出的类似。然而，不存在围绕鞍形线圈的开放空间。两个夹合部分104、106由铰链1004接合。夹合部分104、106夹紧在杆1006和基准标记300上。存在菱形形状的对齐和固定凹口 1008。在两个夹合部分104、106之间存在间隙11。基准标记300被内部鞍形线圈部分地包围。箭头1012标记了由内部弹簧施加的闭合力的方向。
[0200]图12示出了根据本发明的实施例的医学装置1200。医学装置1200包括磁共振成像系统1202。磁共振成像系统1202包括开放式磁体1204。在所述开放式磁体中，两个超导线圈被安装在彼此的顶部，并且其以与亥姆霍兹线圈类似的方式产生磁场。开放式磁体1204的优点在于，其提供了受检体1210的容易的进入。
[0201]磁体1204具有带有超导线圈的液氦冷却的低温恒温器。也能够使用永磁体或常导磁体。对不同类型的磁体的使用也是可能的，例如，也能够使用分裂式圆柱形磁体和圆柱形磁体两者，尽管这两者都不如开放式磁体便于使用。分裂式圆柱形磁体与标准圆柱形磁体类似，除了低温恒温器分裂成两段以允许对磁体的等平面的进入。开放式磁体具有两个磁体段，一个在另一个的上面，其间具有足够大以容纳受检体的空间:如以上所提及的，两段的布置与亥姆霍兹线圈的布置类似。流行的是开放式磁体，这是因为受检体受到较少约束。在圆柱形磁体的低温恒温器内部，存在超导线圈的集合。在磁体1204内，存在成像区1208，在所述成像区1208中，磁场足够地强和均匀，以执行磁共振成像。
[0202]在磁体1204的内部上，存在磁场梯度线圈1206，所述磁场梯度线圈1206被用于采集磁共振数据，以对磁体的成像区内的磁性自旋进行空间编码。磁场梯度线圈1206被连接到梯度线圈电源1207。所述磁场梯度线圈旨在是代表性的。典型地，磁场梯度线圈包含三组分开的线圈，以在三个正交的空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源为磁场梯度线圈供应电流。被供应到磁场线圈的电流是根据时间来控制的，并且可以是斜坡变化的或脉冲变化的。受检体1210位于受检体支撑物1212上并且部分地在成像区1208内。
[0203]表面线圈1214能够被视为在受检体1210的表面上。表面线圈1214是用于操纵成像区内的磁自旋的取向并用于接收来自同样在成像区内的自旋的无线电发射的射频天线。表面线圈1214被连接到收发器1216。可以用单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器来代替射频收发器1216。应当理解，射频收发器仅仅是代表性的。表面线圈旨在表示专用发射天线和专用接收天线。例如，磁共振成像系统也可以包括用于激励磁自旋的体线圈。同样地，收发器也可以表示单独的发射器和接收器。收发器1216是多通道收发器，其被连接到磁共振线圈组件102和表面线圈1214。磁共振线圈组件102已经被围绕基准标记300夹住。可以使用磁共振线圈组件和基准标记的其他范例来替代所描绘的那些范例。额外地，可以使用超过一个的磁共振线圈组件和基准标记。
[0204]在受检体1210内，存在靶区1218。杆或针1220已经被插入到受检体1210中。磁共振基准标记300在杆1220上。磁共振基准标记300还被连接到收发器1216。收发器1216和梯度线圈电源1207被连接到计算机系统1224的硬件接口 1226。计算机系统还包括处理器1228。处理器1228使用硬件接口 1226来向磁共振成像系统1202发送命令信号并从其接收命令信号。处理器1228能够经由硬件接口 1226来控制磁共振成像系统1202。
[0205]处理器1228还被连接到用户接口 1230、计算机存储装置1232以及计算机存储器1234。计算机存储装置1232被示为包含磁共振数据1240。计算机存储装置1232还被示为包含根据磁共振数据1240重建的磁共振图像1242。计算机存储装置1232还被示为包含靶区1218的定位1244。这些是靶区1218的坐标。计算机存储装置1232还被示为包含磁共振定位数据1246。计算机存储装置1232还被示为包含图像1248，所述图像1248已经被绘制出并且示出了杆1220相对于靶区1218的关系。
[0206]计算机存储器1234还被示为包含控制模块1250。控制模块1250包含用于控制医学装置1200的操作和功能的计算机可执行代码。计算机存储器1234还被示为包含定位识别模块1252。定位识别模块1252能够使用磁共振定位数据1246来确定磁共振基准标记300的定位。计算机存储器1234还被示为包含图像分割模块1254。图像分割模块1254适于使用磁共振图像1242来对靶区、杆进入点和/或解剖结构进行定位。计算机存储器1234还被示为包含绘制模块1256。绘制模块1256被用于最低程度地使用磁共振定位数据1246和靶区的位置1244来生成图像1248。计算机存储器1234还被示为包含图像重建模块1258。图像重建模块1258包含用于根据磁共振数据1240来重建磁共振图像1242的计算机可执行代码。
[0207]作为用户接口1230的部分，图形用户接口 1260被显示在显示设备上。在图形用户接口 1260内的是图像1262。这可以是磁共振图像，或者其可以是所生成的图像。在图像1262内示出了受检体1264的定位。在受检体1264内的是靶区1268。针1270也被示出其相对于靶区1268的位置。标记为1272的点是杆1220到受检体1210、1264中的杆进入点1272。
[0208]图13示出了图示操作图12中示出的医学装置的备选方法的流程图。在步骤1300中，采集磁共振数据。在步骤1302中，使用所述磁共振数据来重建磁共振图像。在步骤1304中，接收对受检体中的靶体积的选择。这例如可以是手动执行的，并且可以从图形用户接口接收所述选择。在其他实施例中，使用分割模块来自动地在磁共振图像中识别靶体积。接下来，在步骤1306中，根据第一磁共振定位标记来采集磁共振定位数据。在步骤1308中，在显示设备上绘制出视图。所述视图指示所述杆相对于靶体积的定位。在一些实施例中，也在所述视图上显示磁共振图像。在使用介入设备的流程期间重复步骤1306和1308。
[0209]图14示出了图示操作图12中示出的医学装置的备选方法的流程图。在步骤1400中，采集磁共振数据。在步骤1402中，使用磁共振数据来重建磁共振图像。在步骤1404中，接收对磁共振图像中的靶体积的选择。在步骤1406中，根据第一磁共振定位标记来采集磁共振定位数据。接下来，在步骤1408中，重新采集磁共振数据。在步骤1410中，使用重新采集的磁共振数据来重建磁共振图像。在步骤1412中，在显示设备上绘制出视图。所述视图指示所述杆相对于靶体积的定位，并且磁共振图像被显示为所述视图的部分。在使用包括杆的介入设备的流程期间重复步骤1406、1408、1410和1412。
[0210]尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性的或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。
[0211]本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分而供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
【主权项】
1.一种包括磁共振线圈组件(102、102’)的医学装置(100)，其中，所述磁共振线圈组件包括: -基准标记(118、300、400、500); -磁共振天线，其包括第一天线部分(108、108’)和第二天线部分(110、110’)，所述磁共振天线用于接收来自所述基准标记(118、300、400、500)的磁共振定位数据(1246);以及 -夹子，其中，所述夹子包括第一夹合部分(104、104’)和第二夹合部分(106、106’)，其中，所述第一夹合部分和所述第二夹合部分能用于在打开配置与闭合配置之间进行移动，其中，所述第一夹合部分包括所述第一天线部分，其中，所述第二夹合部分包括所述第二天线部分，其中，当处于所述闭合配置时，所述第一夹合部分和所述第二夹合部分将所述基准标记牢固固定在所述第一天线部分与所述第二天线部分之间的信号接收体积(I 11)内，其中，当处于所述第一夹合部分和所述第二夹合部分的打开位置时，所述基准标记被释放到所述信号接收体积中或者被释放到所述信号接收体积之外。2.根据权利要求1所述的医学装置，其中，所述磁共振线圈组件还包括发射器(706)，所述发射器能用于接收来自所述磁共振天线的磁共振信号并将所述信号发射到磁共振成像系统(1202)。3.根据权利要求1或2所述的医学装置，其中，所述第一天线部分是第一鞍形线圈(108)，并且其中，所述第二天线部分是第二鞍形线圈(110)。4.根据权利要求1或2所述的医学装置，其中，所述第一夹合部分包括被连接到所述第一天线部分的第一电触点(604)，其中，所述第二夹合部分包括被连接到所述第二天线部分的第二电触点(606)，其中，所述夹子能用于将所述第一电触点连接到所述第二电触点以形成电连接，其中，所述第一天线部分(108’)和所述第二天线部分(110’)能用于形成单个表面线圈。5.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述磁共振线圈组件还包括用于感测所述基准标记的基准标记传感器系统(704)。6.根据权利要求5所述的医学装置，其中，所述基准标记传感器系统包括以下中的任一个:开关，其用于感测所述夹子是否处于所述闭合配置;阻抗测量系统(704)，其用于测量所述磁共振天线的阻抗，以确定所述基准标记是否在所述信号接收体积内和/或确定所述基准标记的类型；以及它们的组合。7.根据权利要求5或6所述的医学装置，其中，所述医学装置还包括指示器(802)，所述指示器能用于在所述基准标记传感器系统感测到所述基准标记时显示信号。8.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述医学装置还包括所述基准标记。9.根据权利要求8所述的医学装置，其中，所述基准标记包括医学设备的杆(506、1220)或者所述基准标记能用于接收所述杆。10.根据权利要求9所述的医学装置，其中，所述夹子能用于当处于所述闭合配置时将所述杆牢固固定到所述磁共振线圈组件。11.根据权利要求9或10所述的医学装置，其中，所述基准标记包括用于所述杆的孔(306)，其中，所述基准标记是环形的，并且其中，所述基准标记包括包围所述杆的填充有磁共振可检测物质的管(204)，其中，所述管具有间隙，并且其中，所述杆能用于以正确的角度通过所述间隙被移除到所述孔。12.根据权利要求8至11中的任一项所述的医学装置，其中，所述基准标记包括用于附接到目标的粘贴剂。13.根据前述权利要求中的任一项所述的医学装置，其中，所述医学装置还包括: -磁共振成像系统(1202)，其用于采集来自受检体(1210)的磁共振数据(1240); -包括杆的医学设备(1220)，其中，所述杆适于被插入到所述受检体中，其中，所述基准标记能用于被附接到所述杆； -处理器(1228)，其用于控制所述医学装置； -存储器(1232、1234)，其存储用于由所述处理器运行的机器可执行指令， 其中，对所述指令的运行令所述处理器采集(1300、1400)所述磁共振数据，其中，对所述指令的运行还令所述处理器将所述磁共振数据重建(1302、1402)成磁共振图像，其中，对所述指令的运行还令所述处理器接收(1304、1404)对所述磁共振图像内的靶体积的选择，其中，对所述指令的运行还令所述处理器重复地进行以下动作: -采集(1306、1406)来自所述磁共振天线的磁共振定位数据，其中，所述磁共振定位数据描述第一磁共振基准标记的定位;并且 -在显示设备上绘制(1308、1412)指示所述杆相对于靶区的位置的所述磁共振数据的视图，其中，所述视图是至少使用所述定位数据和所述靶体积的定位来确定的。
【文档编号】G01R33/34GK105849575SQ201480067582
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月8日
【发明人】F·乌勒曼, S·克吕格尔, D·维尔茨, S·魏斯
【申请人】皇家飞利浦有限公司