CN103705238A - 具有共振滤波器的mri导管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医疗探针，所述医疗探针包括柔性插入管，所述柔性插入管具有用于插入体腔内的远端并且具有近端。探针还包括电极，所述电极附接到插入管的远端并且被配置成与体腔中的组织形成电接触。电引线穿过远端和近端之间的插入管。另外，线圈电耦合在插入管中的引线与电极之间，以便限定具有介于1MHz和300MHz之间的范围内的共振频率的共振电路。
Description
技术领域
本发明一般涉及磁共振成像，并且具体地涉及减少在成像期间产生的伪影。
背景技术
磁共振成像(MRI)是一种使患者的组织，尤其是软组织视觉化的极其强大的技术。该技术依靠从核(通常为氢核)的平衡状态激发核，并测量随着核弛豫至平衡状态时核所发射的共振射频信号。尽管目前的MRI系统可提供良好的图像，但一些图像可包括伪影，所述伪影可减损图像的整体质量。
以引用方式并入本专利申请的文献将视为本专利申请的整体部分，但是，如果这些并入的文献中定义任何术语的方式与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应只考虑本说明书中的定义。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种医疗探针，所述医疗探针包括：
柔性插入管，所述柔性插入管具有用于插入体腔内的远端并且具有近端；
电极，所述电极附接到插入管的远端并且被配置成与体腔中的组织形成电接触；
电引线，所述电引线穿过远端和近端之间的插入管；以及
线圈，所述线圈电耦合在插入管中的引线与电极之间，以便限定具有位于1MHz和300MHz之间的范围内的共振频率的共振电路。
通常，远端被配置成在磁共振成像扫描仪中发挥作用。
在本发明所公开的实施例中，线圈位于远端内。
在本发明所公开的另一个实施例中，探针包括耦合到电极的冲洗管，并且线圈环绕且接触该管。通常，冲洗管被配置成通过其输送冲洗流体以便冷却线圈。
在本发明所公开的另一个实施例中，线圈位于远端内并且被配置成响应于存在于线圈处的磁场来产生信号，所述信号代表远端的位置。探针通常包括处理器，所述处理器被配置成响应于所述信号来计算远端的位置。
在可供选择的实施例中，共振频率介于10MHz和100MHz之间。
通常，响应于体腔的核的拉莫尔旋进频率来选择共振频率。
在另一个替代形式中，线圈具有响应于共振频率来选择的电感和自电容。
在另一个可供选择的实施例中，探针包括与线圈并联连接的外部电容器，所述外部电容器具有响应于共振频率来选择的电容。
根据本发明的实施例，还提供了一种方法，所述方法包括：
将柔性插入管的远端插入体腔内，所述柔性插入管具有近端；
将电极附接到插入管的远端；
将电极配置成与体腔中的组织形成电接触；
将电引线穿过远端和近端之间的插入管；以及
将线圈电耦合在插入管中的引线与电极之间，以便限定具有位于1MHz和300MHz之间的范围内的共振频率的共振电路。
结合附图，通过以下对实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中：
附图说明
图1为根据本发明实施例的用于增强的磁共振成像(MRI)的系统的示意性插图；并且
图2为根据本发明实施例的系统的探针的远端的示意性截面图。
具体实施方式
综述
本发明的实施例提供了适于工作在磁共振成像(MRI)环境中的医疗探针。探针包括具有用于插入体腔(例如，心脏的一部分)内的远端的柔性插入管，并且利用MRI技术来对该体腔进行成像。将电极附接到插入管的远端以便与体腔中的组织形成电接触。电极通常可用于将射频(RF)消融能量传送到组织，并且/或者可用于感测在组织处产生的电生理信号。
线圈电耦合在电极和电引线之间，所述电引线穿过插入管的远端和近端之间的管。选择线圈的电感，使得引线、线圈、和电极形成共振电路，所述共振电路具有位于1MHz和300MHz之间的范围内，通常位于10MHz和100MHz之间的范围内的共振频率。通常，选择共振频率以使其对应于用于产生磁共振图像的频率，即，对应于正被成像的体腔中的核的拉莫尔旋进频率。
通常，电极为打孔的，使得冲洗流体可被引导穿过电极，以便冷却电极和靠近电极的组织。通过管来将冲洗流体提供到电极，并且线圈可被布置成环绕和接触该管。通常，这种布置方式是通过环绕管缠绕线圈来实现的。布置管以穿过线圈，由此允许冲洗流体来冷却管。
在一些实施例中，线圈也可用作位置传感器。远端的位置(即，位置和取向)可来源于在线圈处于具有已知空间分布的交变磁场中时所产生的信号。
本发明人已发现，通过实现上述共振电路，可显著减少因探针远端存在于体腔中而在磁共振图像中所产生的伪影。
具体实施方式
现在参考图1，图1是根据本发明实施例的用于增强的磁共振成像(MRI)的系统20的示意性插图。系统20包括MRI扫描仪22、如导管之类的探针24、以及控制台26。探针24被配置成在患者32的体腔29中的组织的磁共振成像期间来工作。以举例的方式，假定被成像的体腔29的组织包括患者32的心脏28的腔室的组织。在MRI手术期间，探针24通常用于利用探针的远端34中的电极35来对心脏28的组织执行心脏消融。在一些实施例中，电极35可用于可供选择的或者另外的目的，例如，用于标测心脏28的一个或多个腔室中的电势。作为另外一种选择或除此之外，以必要的变更，可将探针24用于心脏或其他身体器官中的其他治疗和/或诊断功能。
操作者30(如心脏病专家)将探针24通过患者32的血管系统插入，使得探针的远端34进入待成像的心脏腔室。
控制台26利用磁性定位感测来确定心脏28内远端34的取向和位置坐标。对于感测，控制台26操控驱动电路36，所述驱动电路36驱动场发生器38，所述场发生器38通常包括置于已知位置，例如患者躯干下方的线圈。充当位置传感器并且也在本文中称为位置传感器的磁场换能器37可安装在远端34内。位置传感器37响应于来自线圈的磁场来生成电信号，从而使控制台26能够确定远端34相对于发生器38和患者32的位置，即在腔室内的取向和位置。通常，传感器37包括一个或多个线圈。
尽管在本例子中，系统20利用磁基传感器来测量远端34的位置，即取向和位置，但可使用其他位置跟踪技术(例如基于阻抗的技术)来测量位置坐标。磁性位置跟踪技术在例如美国专利5,391，199、5,443,489、6,788,967、6,690,963、5,558,091、6，172,499、6，177,792中有所描述，它们的公开内容以引用方式并入本文中。基于阻抗的位置跟踪技术在例如美国专利5,983，126、6,456,864和5,944,022中有所描述，它们的公开内容以引用方式并入本文中。
处理器40通过利用电路和线圈形成所需的磁场梯度来操控扫描仪22。处理器操控其他电路以在磁共振频率下激励扫描仪的发射/接收线圈，所述磁共振频率取决于体腔29，即，在此处描述的例子中心脏28中的核的拉莫尔旋进频率。在一个实施例中，磁共振频率为大约63MHz，但在其他实施例中，该频率可在1MHz至300MHz的范围内，或者可在10MHz和100MHz的较窄范围内。如本领域已知的那样，扫描仪22所用的磁共振频率取决于由磁场梯度线圈产生的磁场。
处理器40利用发射/接收线圈接收的信号来获得患者心脏28或至少是待成像的心脏腔室的MRI数据。通常在心脏28的心动周期的多个阶段，往往(但不一定)在至少一个心动周期内采集MRI数据。处理器40利用该数据在显示器42上向操作者30显示心脏28的图像44。在一些实施例中，操作者30可利用一个或多个输入装置46调控图像44。
处理器40通常包括通用计算机，在所述计算机上安装软件来执行本文所述的功能。例如，可经网络将软件以电子形式下载到处理器40中，或者将软件安装在非临时性有形介质上，诸如光学的、磁的或电子的存储介质。作为另外一种选择，可通过专用或可编程数字硬件组件，或利用硬件和软件元件的组合来执行处理器40的一些或全部功能。
控制台26通常包括消融模块48和冲洗模块50。这些模块的功能在下文中进行更详细的说明。
参考图2来示出和说明远端34。
图2是根据本发明实施例的远端34的示意性截面图。电极35附接在探针24的远端34的远侧末端处。电极形成为导电性圆柱体60，所述导电性圆柱体60在其近端处由第一导电性圆盘62封闭并且在其远端处由第二导电性圆盘64封闭。圆柱体60与远端34的对称轴66同轴。圆柱体60和圆盘64通过大体圆形的穿孔68被打孔。
在一些实施例中，冲洗管70连接到圆盘62，并且冲洗模块36(图1)通过该管来将冲洗流体递送到电极35。流体从管70进入圆柱体60，并且经由穿孔68离开圆柱体。管70通常(但不一定)与对称轴66同轴。冲洗流体通常执行多个任务，例如，冷却电极35以及冷却正由系统20消融的组织。
导电性引线72连接到电极35。引线72用于将消融电力从消融模块48(位于控制台26中)传送到电极，并且还将信号从电极传送到控制台。如图2所示，此连接通常到达圆盘62。线圈74与引线72串联连接，由此将引线分成由线圈连接的近侧部分76和远侧部分78。在具有管70的实施例中，可环绕管70来形成线圈74，使得该管穿过线圈并且与线圈直接接触。
在一些实施例中，如图2所示，传感器37作为远端24中的独立元件而存在。作为另外一种选择或除此之外，线圈74被配置成充当位置传感器，如将在下文中说明。
当线圈74以及下文所述的远侧末端24的其他元件不存在的情况下，存在于心脏28中的远侧末端可导致心脏图像44中的伪影。通常，当MRI扫描仪22工作时，即，当处理器40正形成磁场梯度并且正操控上述发射/接收线圈时，伪影可看起来为图像44中的远侧末端的放大图像。本发明人相信，伪影是由引线72连同电极35引起的，电极35充当由发射/接收线圈发射的磁共振频率的接收天线，并且随后充当所接收频率的再辐射天线。
在本发明的实施例中，线圈74可形成为共振电路，该共振电路使得线圈及其自电容、连同引线72和电极35在扫描仪22的磁共振频率下形成共振。如上所述，在本发明的实施例中，磁共振频率可位于1MHz和300MHz的范围内。本发明人已发现，相比于不存在共振电路的情况而言，通过形成这种共振电路(即，通过选择线圈的电感和自电容，使得引线72、线圈74、和电极35在磁共振频率下共振)可显著减小产生于图像44中的任何伪影的尺寸。本发明人相信，共振电路降低了由电路的元件(例如，电极35)吸收的磁频率能量以及来自电路的元件的再辐射。
由共振电路的元件吸收的磁共振频率能量导致电路的元件以及远端34被加热。在具有冲洗管70的实施例中，通过启动冲洗模块50以促使冲洗流体流过管70以便从穿孔60流出，可降低或者实际上消除这种加热。通过将线圈布置为环绕且接触管70可增强冲洗流体对于线圈74的冷却效果的效率。这种布置方式可通过环绕管缠绕线圈来实现。
在一些实施例中，线圈74还可被配置成用于取代传感器37或者与其结合来起使用。在这些情况中的任一情况下，对于使用场发生器38的实施例而言，处理器40可利用产生于线圈74中的电压(得自发生器场)来确定远端34的取向和位置，这基本上如上文所提供的磁性位置跟踪技术参考文献中所述。
通常，线圈74的自电容用于提供共振电路的所需电容，因此无需其他电容。然而，在一些实施例中，可将任选的外部电容器80与线圈并联连接，以便提供将电路调谐到期望共振频率所需的电容。
应当理解，上述实施例仅以举例的方式进行引用，且本发明并不限于上面具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上述各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修正形式，本领域的技术人员在阅读上述说明时将会想到所述变型和修正形式，并且所述变型和修正形式并未在现有技术中公开。
Claims (22)
1. 一种医疗探针，包括：
柔性插入管，所述柔性插入管具有用于插入体腔内的远端并且具有近端；
电极，所述电极附接到所述插入管的所述远端，并且被配置成与所述体腔中的组织形成电接触；
电引线，所述电引线穿过所述远端和所述近端之间的所述插入管；以及
线圈，所述线圈电耦合在所述插入管中的所述引线与所述电极之间，以便限定具有介于1 MHz和300 MHz之间的范围内的共振频率的共振电路。
2. 根据权利要求1所述的医疗探针，其中所述远端被配置成在磁共振成像扫描仪中发挥作用，所述磁共振成像扫描仪工作在所述共振频率下。
3. 根据权利要求1所述的医疗探针，其中所述线圈位于所述远端中。
4. 根据权利要求1所述的医疗探针，并且包括耦合到所述电极的冲洗管，并且其中所述线圈围绕并接触所述管。
5. 根据权利要求4所述的医疗探针，其中所述冲洗管被配置成通过其输送冲洗流体以便冷却所述线圈。
6. 根据权利要求1所述的医疗探针，其中所述线圈位于所述远端中，并且被配置成响应存在于所述线圈处的磁场来产生信号，并且其中所述信号代表所述远端的位置。
7. 根据权利要求6所述的医疗探针，并且包括处理器，所述处理器被配置成响应所述信号来计算所述远端的所述位置。
8. 根据权利要求1所述的医疗探针，其中所述共振频率介于10 MHz和100 MHz之间。
9. 根据权利要求1所述的医疗探针，其中响应于所述体腔的核的拉莫尔旋进频率来选择所述共振频率。
10. 根据权利要求1所述的医疗探针，其中所述线圈具有响应于所述共振频率来选择的电感和自电容。
11. 根据权利要求1所述的医疗探针，并且包括与所述线圈并联连接的外部电容器，所述外部电容器具有响应于所述共振频率来选择的电容。
12. 一种方法，包括：
将柔性插入管的远端插入体腔内，所述柔性插入管具有近端；
将电极附接到所述插入管的所述远端；
将所述电极配置成与所述体腔中的组织形成电接触；
将电引线穿过所述远端和所述近端之间的所述插入管；以及
将所述线圈电耦合在所述插入管中的所述引线与所述电极之间，以便限定具有介于1 MHz和300 MHz之间的范围内的共振频率的共振电路。
13. 根据权利要求12所述的方法，并且包括将所述远端配置成在磁共振成像扫描仪中发挥作用，所述磁共振成像扫描仪工作在所述共振频率下。
14. 根据权利要求12所述的方法，并且包括将所述线圈定位在所述远端中。
15. 根据权利要求12所述的方法，并且包括将冲洗管耦合到所述电极，其中所述线圈围绕并接触所述管。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中所述冲洗管被配置成通过其输送冲洗流体以便冷却所述线圈。
17. 根据权利要求12所述的方法，并且包括将所述线圈定位在所述远端中，并且将所述线圈配置成响应存在于所述线圈处的磁场来产生信号，其中所述信号代表所述远端的位置。
18. 根据权利要求17所述的方法，并且包括响应于所述信号来计算所述远端的所述位置。
19. 根据权利要求12所述的方法，其中所述共振频率介于10 MHz和100 MHz之间。
20. 根据权利要求12所述的方法，并且包括响应于所述体腔的核的拉莫尔旋进频率来选择所述共振频率。
21. 根据权利要求12所述的方法，并且包括响应于所述共振频率来选择所述线圈的电感和自电容。
22. 根据权利要求12所述的方法，并且包括将外部电容器与所述线圈并联连接，并且响应于所述共振频率来选择所述外部电容器的电容。
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