一種大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在磁共振成像的導(dǎo)航下進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)治療。本發(fā)明采用大孔徑、短腔、高磁場(chǎng)超導(dǎo)MRI技術(shù)，解決MRI微創(chuàng)手術(shù)治療中圖像質(zhì)量差、實(shí)時(shí)性不好、手術(shù)空間狹小等瓶頸問題；采用短腔MRI技術(shù)實(shí)現(xiàn)在MRI磁體兩邊雙向微創(chuàng)手術(shù)操作，拓展了MRI用于微創(chuàng)手術(shù)治療的適用范圍；本發(fā)明除了具有術(shù)中亞秒級(jí)超快速成像之外，還具有包括快速血流成像、彌散系數(shù)成像、溫度分布成像、MR透視、MR內(nèi)窺等成像功能。與現(xiàn)有X-CT相比，不僅具有與X-CT相同的微創(chuàng)手術(shù)能力，而且從根本上消除了X射線對(duì)醫(yī)務(wù)人員和病人的放射危害。
【專利說明】一種大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)用醫(yī)療平臺(tái)設(shè)備系統(tǒng)，該平臺(tái)系統(tǒng)能夠在磁共振成像的導(dǎo)航下進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)治療，在無X射線危害的條件下，像X-CT —樣進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)治療。

【背景技術(shù)】
[0002]影像引導(dǎo)的微創(chuàng)介入治療是以放射影像技術(shù)為導(dǎo)向進(jìn)行影像檢查和介入手術(shù)，明確疾病的診斷，達(dá)到精確治療的目的。影像引導(dǎo)不局限于解剖表面，在手術(shù)過程中可以看到鄰近部位的解剖影像，監(jiān)控手術(shù)器械的操作位置和方向，配合手術(shù)計(jì)劃和導(dǎo)航系統(tǒng)，大大提高了手術(shù)精確程度，減少了不確定因素，降低了對(duì)手術(shù)醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的要求，保證了手術(shù)的安全性和一致性。
[0003]目前在臨床中已有X_ray、CT、超聲、MRI等多種成像方式用于介入引導(dǎo)。和其他方式相比，MRI作為介入導(dǎo)引手段具有明顯的優(yōu)勢(shì):無電離輻射，可避免對(duì)病人和醫(yī)護(hù)人員造成的輻射傷害；多平面成像能力，成像平面不受方向與位置的限制；清晰的組織分辨率，對(duì)病灶判別和界定更具優(yōu)勢(shì)；磁共振獨(dú)有的溫度分布成像可以顯示熱療與冷凍治療的范圍；多參數(shù)多對(duì)比度成像能力和血流、彌散、灌注及其他功能成像擴(kuò)寬了臨床應(yīng)用的范圍。因此，磁共振引導(dǎo)的介入治療具有很高的臨床普及價(jià)值，日益受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。
[0004]但是，磁共振系統(tǒng)的手術(shù)開放度、成像的實(shí)時(shí)性、快速成像的均勻性和分辨率、精確導(dǎo)航能力以及手術(shù)器材設(shè)備的磁共振兼容性都有待提高，這些方面的瓶頸制約了磁共振導(dǎo)航的手術(shù)系統(tǒng)的推廣和發(fā)展，使手術(shù)僅局限于有限領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明以MRI引導(dǎo)的腫瘤介入治療平臺(tái)系統(tǒng)為研究目標(biāo)，采用大口徑、短腔、高磁場(chǎng)超導(dǎo)MRI技術(shù)，提供一整套的用于微創(chuàng)介入手術(shù)的磁共振實(shí)時(shí)成像與導(dǎo)航系統(tǒng)，與現(xiàn)有的永磁MRI微創(chuàng)介入治療系統(tǒng)相比，將顯著提升MRI介入治療系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、精確性，使之能夠廣泛地應(yīng)用于全身各部位的多種方式的微創(chuàng)介入治療。與現(xiàn)有X-CT相比，病人空間大于等于CT的病人空間，絕大多數(shù)在CT上能進(jìn)行的微創(chuàng)手術(shù)都可以在本發(fā)明的設(shè)備系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，但從根本上消除X射線對(duì)醫(yī)務(wù)人員和病人的放射危害。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于由MRI引導(dǎo)的微創(chuàng)治療平臺(tái)系統(tǒng)，用于提升MRI用于微創(chuàng)治療的實(shí)時(shí)性、精確性，使之能夠廣泛地應(yīng)用于全身各部位的多種方式的微創(chuàng)介入治療，替代大部分X-CT微創(chuàng)治療手術(shù)，減少對(duì)醫(yī)務(wù)人員和病人的放射危害。
[0007]本發(fā)明涉及一種大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在磁共振成像的導(dǎo)航下進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)治療，包括大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁體；雙向手術(shù)移動(dòng)病人床;MRI可拆式接收線圈；光纖多通道數(shù)字MRI控制譜儀；光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備；MRI掃描軟件;MRI兼容手術(shù)及監(jiān)護(hù)設(shè)備。
[0008]進(jìn)一步的，大孔徑、短腔、場(chǎng)強(qiáng)1.5T，具備實(shí)時(shí)和功能成像能力的超導(dǎo)MRI設(shè)備，解決MRI用于微創(chuàng)治療的瓶頸問題。
[0009]進(jìn)一步的，針對(duì)性強(qiáng)的光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備，實(shí)現(xiàn)MRI與光學(xué)導(dǎo)航信息的良好融合，提高手術(shù)定位的效率和精度。
[0010]進(jìn)一步的，MRI兼容的手術(shù)及監(jiān)護(hù)設(shè)備，消除設(shè)備對(duì)MRI成像的影響，提高術(shù)中MRI
成像質(zhì)量。
[0011]進(jìn)一步的，多通道數(shù)字光纖譜儀，提高M(jìn)RI系統(tǒng)的抗干擾能力和成像速度。
[0012]下面結(jié)合說明書【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示為本發(fā)明的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)用醫(yī)療平臺(tái)設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，包括大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁體I ;自屏蔽梯度線圈2 ;射頻發(fā)射線圈3 ;磁共振信號(hào)接收線圈5 ;紅外線光學(xué)定位裝置6 ;病人生理監(jiān)控裝置及導(dǎo)航實(shí)時(shí)顯示7 ;左邊可移動(dòng)手術(shù)床8 ;左右邊可移動(dòng)手術(shù)床9 ;計(jì)算機(jī)工作站10 ;磁共振成像電子單元11 (包括多通道數(shù)字光纖譜儀、射頻放大器、梯度放大器、供電電源等)；水冷機(jī)12 ;電磁屏蔽間13。圖1中的1、2、3、4、5、6、7、8、9放置在磁屏蔽間13內(nèi)部。
[0015]本發(fā)明的MRI磁體I具有圓筒型結(jié)構(gòu),采用超導(dǎo)材料來實(shí)現(xiàn)磁體勵(lì)磁,磁場(chǎng)均勻分布在以磁體幾何中心為球心、半徑為50厘米的球形空間內(nèi)，磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度大于等于1.5T，磁體室溫內(nèi)直徑大于但不限于1000毫米，MRI超導(dǎo)磁體的腔長不大于但不限于1600毫米。
[0016]本發(fā)明中，病人手術(shù)床可以從磁體的一端運(yùn)行到另一端，醫(yī)生可以在磁體的兩端進(jìn)行手術(shù)操作，不受磁場(chǎng)強(qiáng)度5高斯線限制。
[0017]本發(fā)明中，將MRI成像和光學(xué)三維空間定位技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)人體不同部位采用不同的方法進(jìn)行快速定位。同時(shí)，針對(duì)人體不同部位和不同治療方法，采用不同結(jié)構(gòu)可拆裝式MRI專用線圈(磁共振信號(hào)接收線圈5)進(jìn)行MRI掃描成像，在手術(shù)時(shí)將所述線圈拆下，在掃描時(shí)將所述線圈裝上。
[0018]本發(fā)明采用無線傳輸方式將MRI專用線圈采集的MRI信號(hào)傳送給控制譜儀，減少線圈的連線和接頭，采用多通道并行采集技術(shù)進(jìn)行MRI信號(hào)的采集，多通道數(shù)字光纖進(jìn)行MRI信號(hào)的米集和傳輸。
[0019]本發(fā)明的MRI微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)配有MRI兼容的手術(shù)設(shè)備,如亞氦刀、射頻消融、粒子植入等；同時(shí)，本系統(tǒng)配備有MRI兼容的監(jiān)護(hù)設(shè)備如心電、呼吸等，手術(shù)設(shè)備和監(jiān)護(hù)設(shè)備不受磁場(chǎng)強(qiáng)度5高斯線限制，可以在磁體的兩個(gè)端口使用。
[0020]以下以頭部氬氦刀(但不限于氬氦刀)微創(chuàng)手術(shù)為例(但不限于頭部)，詳細(xì)說明本發(fā)明的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)用醫(yī)療平臺(tái)設(shè)備系統(tǒng)的工作過程。
[0021]步驟I)，病人位置擺放:根據(jù)病人頭部微創(chuàng)手術(shù)部位，將病人擺放在左邊可移動(dòng)手術(shù)床(圖1中的8)合適的位置上。
[0022]步驟2)，接收線圈的安裝:將可拆裝式MRI頭部微創(chuàng)手術(shù)專用線圈安裝在頭部手術(shù)支架上。
[0023]步驟3)，MRI掃描成像:通過可移動(dòng)手術(shù)床(圖1中8)將病人頭部放置到磁體中心。根據(jù)不同的病癥，選取合適的成像方法，在計(jì)算機(jī)工作站的控制下(圖1中的10)，啟動(dòng)磁共振成像電子單元(圖1中10)進(jìn)行MRI成像掃描，得到手術(shù)前的病人頭部MRI圖像。
[0024]步驟4)，拆卸接收線圈:通過可移動(dòng)手術(shù)床(圖1中8)將病人頭部返回到步驟I)的位置，拆除接收線圈，拆除步驟與步驟3)的過程相反。
[0025]步驟5)，導(dǎo)航定位:氬氦刀上裝有紅外反光球，通過紅外線光學(xué)定位裝置(圖1中6)將氬氦刀的位置和MRI圖像進(jìn)行注冊(cè)和匹配。
[0026]步驟6)，手術(shù)導(dǎo)航:計(jì)算機(jī)(圖1中10)導(dǎo)航軟件指導(dǎo)醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)操作，在手術(shù)過程中氬氦刀的位置實(shí)時(shí)顯示在步驟3)中獲得的MRI圖像上，上述圖像顯示在屏蔽室(圖1中13)內(nèi)部的顯示器上(圖1中7)，同時(shí)病人的生理監(jiān)控參數(shù)也顯示在這個(gè)顯示器上(圖1 中 7)。
[0027]步驟7)，手術(shù)效果確認(rèn):手術(shù)完成后，重復(fù)步驟2)將可拆裝式MRI頭部微創(chuàng)手術(shù)專用線圈安裝在頭部手術(shù)支架上。重復(fù)步驟3)進(jìn)行MRI掃描成像，獲得手術(shù)后的病人頭部MRI圖像。
[0028]步驟8)，進(jìn)一步手術(shù)的確認(rèn):醫(yī)生根據(jù)步驟7)得到的結(jié)果判斷第一次手術(shù)效果是否達(dá)到要求，如果滿足預(yù)期結(jié)果則停止手術(shù)，將病人移出，完成MRI導(dǎo)航下的微創(chuàng)手術(shù)。如果不滿足預(yù)期結(jié)果則重復(fù)上述步驟4)、步驟5)、步驟6)、步驟7)，直到滿足預(yù)期結(jié)果為止。
[0029]所述超導(dǎo)MRI微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):
[0030]采用大孔徑超導(dǎo)技術(shù)解決傳統(tǒng)MRI微創(chuàng)手術(shù)治療中圖像質(zhì)量差、實(shí)時(shí)性不好、手術(shù)空間太小等瓶頸問題，使得超導(dǎo)MRI能夠像現(xiàn)有多排X-CT —樣進(jìn)行各種微創(chuàng)治療，同時(shí)消除X射線的放射性危害。
[0031]采用短腔MRI技術(shù)實(shí)現(xiàn)在MRI磁體兩邊雙向微創(chuàng)手術(shù)操作，極大地拓展MRI用于微創(chuàng)治療的適用范圍。
[0032]根據(jù)人體不同部位、不同治療方法，設(shè)計(jì)可拆裝式MRI專用線圈，采集信號(hào)無線傳輸，極大地方便人體多部位的微創(chuàng)手術(shù)操作。
[0033]本系統(tǒng)將實(shí)時(shí)MRI成像和光學(xué)三維空間定位技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)不同部位研制快速定位方法，提高了 MRI微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航的效率和精度。
[0034]采用多通道數(shù)字光纖技術(shù)，顯著提高M(jìn)RI系統(tǒng)的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度5高斯線內(nèi)可以放置各種手術(shù)和監(jiān)護(hù)設(shè)備；提高成像速度4-8倍；提高圖像信噪比20% -40%。
[0035]本系統(tǒng)除了具有亞秒級(jí)超快速成像之外，還提供多種術(shù)中功能成像，包括快速血流成像、彌散系數(shù)成像、溫度分布成像、MR透視、MR內(nèi)窺和其他臨床需要的成像功能。
【權(quán)利要求】
1.一種大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在磁共振成像的導(dǎo)航下進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)治療，其特征在于所述的MRI微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)包括大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁體；雙向手術(shù)移動(dòng)病人床;MRI可拆式接收線圈；光纖多通道數(shù)字MRI控制譜儀；光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備；MRI掃描軟件；MRI兼容手術(shù)及監(jiān)護(hù)設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于MRI磁體具有圓筒型結(jié)構(gòu)，米用超導(dǎo)材料來實(shí)現(xiàn)磁體勵(lì)磁，磁場(chǎng)均勻分布在以磁體幾何中心為球心、半徑為50厘米的球形空間內(nèi)，所述磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度大于等于1.5T，磁體室溫內(nèi)直徑大于但不限于1000毫米，MRI超導(dǎo)磁體的腔長不大于但不限于1600毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于病人手術(shù)床可以從磁體的一端運(yùn)行到另一端，醫(yī)生可以在磁體的兩端進(jìn)行手術(shù)操作，不受磁場(chǎng)強(qiáng)度5高斯線限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于針對(duì)人體不同部位和不同治療方法，采用不同結(jié)構(gòu)可拆裝式MRI專用線圈進(jìn)行MRI掃描成像，在手術(shù)時(shí)將所述線圈拆下，在掃描時(shí)將所述線圈裝上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于采用無線傳輸方式將MRI專用線圈采集的MRI信號(hào)傳送給控制譜儀，減少線圈的連線和接頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)將MRI成像和光學(xué)三維空間定位技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)人體不同部位采用不同的方法進(jìn)行快速定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、4和5所述的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于采用多通道并行采集技術(shù)進(jìn)行MRI信號(hào)的采集。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、4和5所述的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，其特在于采用多通道數(shù)字光纖進(jìn)行MRI信號(hào)的采集和傳輸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔徑、短腔、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)微創(chuàng)手術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)配有MRI兼容的手術(shù)設(shè)備，如亞氦刀、射頻消融、粒子植入等；所述系統(tǒng)配備有MRI兼容的監(jiān)護(hù)設(shè)備如心電、呼吸等，所述手術(shù)設(shè)備和監(jiān)護(hù)設(shè)備不受磁場(chǎng)強(qiáng)度5高斯線限制，可以在磁體的兩個(gè)端口使用。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK104274175SQ201310285801
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】鄭加生, 王為民, 胡堃 申請(qǐng)人:鄭加生, 王為民, 胡堃