CN116942295A - 用于磁共振成像的冷冻探针 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷冻探针，其包括由低磁化率材料制成的探针轴和包括位于所述探针轴内的反向缠绕的螺旋线圈的电阻加热器。所述反向缠绕的螺旋线圈由反向缠绕以形成在与第二组线圈相反的方向上缠绕的第一组线圈的单根线形成，使得当将电流供应到所述电阻加热器时，由所述第一组线圈生成的第一磁场与由所述第二组线圈生成的第二磁场相反。所述电阻加热器可以加热、融化和/或烧灼组织。所述电阻加热器可以由低磁化率材料制成，以便在磁共振成像(MRI)期间同时电阻加热组织。本发明还公开了一种结合MRI电加热组织的方法，以及一种使用MRI使冷冻探针成像的方法。
Description
本申请是申请日为2018年11月7号、申请号为201880086158.1、名称为“用于磁共振成像的冷冻探针”的中国申请的分案申请。
背景技术
冷冻手术系统包括连接到一个或多个冷冻流体源的一个或多个冷冻探针。这种系统在共同转让的专利美国专利号8,066,697和公开的申请美国公开号2010/0256620Al中进行了描述，该专利的公开内容通过引用整体并入本文。在这样的冷冻手术系统中，冷冻流体可以从冷冻流体源输送至一个或多个冷冻探针。作为冷冻流体膨胀的结果，可以冷却冷冻探针，从而冷冻在冷冻探针的顶端附近的组织。
一些这样的冷冻手术系统可以使用磁共振成像来对患者进行成像，例如在插入期间引导冷冻探针和/或获得解剖特征的图像(例如，组织、肿瘤等)。这种系统的一个示例可以在美国7,850,682中找到，该专利的公开内容通过引用并入本文。在其他成像系统(诸如，计算机断层扫描)可能是不适合的情况下(例如，如果不希望暴露于辐射)，则可能需要这样的系统。
一些这样的冷冻手术系统包括定位在每个冷冻探针的探针轴内的电加热器(采用高电阻线的形式)，以在冷冻之后融化组织，以便移除冷冻探针。在这样的系统中，将具有高磁化率的金属组件(例如，探针轴或加热器线)的冷冻手术系统放置在邻近MRI系统处可能导致使患者和/或冷冻探针的图像扭曲的成像伪像。此外，缠绕的加热器线可能导致螺线管效应和/或探针上的扭矩。
发明内容
在一个方面中，本发明提供了一种冷冻探针，其包括由第一材料制成的探针轴以及包括位于探针轴内的反向缠绕的螺旋线圈的电阻加热器。反向缠绕的螺旋线圈由围绕冷冻流体供应管反向缠绕以形成在与第二组线圈相反的方向上缠绕的第一组线圈的单根线形成，使得当将电流供应到电阻加热器时，由第一组线圈生成的第一磁场与由第二组线圈生成的第二磁场相反，电阻加热器由第二材料制成，以便当将电流供应至其时，加热并且从而融化和/或烧灼组织。电阻加热器可以进行操作以在对患者进行磁共振成像(MRI)期间提供组织的电阻加热。
在另一个方面中，一种结合磁共振成像电加热组织和冷冻探针的方法包括提供根据所公开的实施例中的任一个所述的冷冻探针的步骤。该方法可能涉及将包括患者的目标组织的患者放置在MRI系统的孔内的步骤。该方法可以包括将冷冻探针的远侧部分插入患者体内。该方法还可以包括用插入患者体内的冷冻探针经由MRI系统使患者的目标组织成像。该方法可能涉及在与MRI成像的同时经由电阻加热器来加热冷冻探针。
在另一个方面中，一种使用磁共振成像(MRI)来使冷冻探针成像的方法包括提供根据所公开的实施例中的任一个所述的冷冻探针的步骤。该方法可能涉及提供磁共振(MR)扫描仪的步骤。该方法可能涉及通过将电流供应至其来经由电阻加热器加热冷冻探针的步骤。该方法还可能涉及生成磁共振(MR)信号以当加热冷冻探针的同时使冷冻探针成像的步骤。
在所附权利要求和下面的描述中阐明了本发明的一个或多个实施例的细节。其他特性、目的和优点将从具体实施方式和附图，以及权利要求而变得显而易见。
附图说明
图1是根据一个非限制性示例性实施例的磁共振成像(以下称为“MRI”)引导的冷冻手术系统的示意图；
图2是根据一个非限制性示例性实施例的可连接到图2的控制系统的冷冻探针的全视图；
图3是图2的冷冻探针的截面前视图；
图4A是用于形成图3的冷冻探针的螺旋线圈加热器的线的立体图；
图4B是用于形成图3的冷冻探针的螺旋线圈加热器的线的另一个立体图；
图4C是示出图3中描绘的冷冻探针的远侧部分的部分4C的放大立体图；
图4D是示出图3中描绘的冷冻探针的中间部分的部分4D的放大立体图；
图5是示出使用冷冻探针加热患者组织的方法的流程图；以及
图6是示出当加热探针轴时使用磁共振成像来使具有电加热器的冷冻探针成像的方法的流程图。
具体实施方式
冷冻手术系统可以用于冷冻消融目标组织(例如，肿瘤)。通常，这种系统包括一个或多个冷冻探针、一个或多个冷冻流体源和控制器。冷冻流体源可以供应气体，诸如氩气、氮气、空气、氪气、CO2、CF4、氙气和各种其他气体，这些气体能够在加压至大于约1000psi的压力时达到低温温度(例如，低于170K开尔文的温度)。如本文所使用的，“冷冻流体”可以指当加压至大于约1000psi(例如，典型地约3500psi)的压力时达到低温(例如，低于170开尔文)的任何流体。冷冻手术系统还可以包括控制器，其具有一个或多个传感器、流量计、计时器、模拟/数字转换器、有线或无线通信模块等。另外地，控制器还可以调节供应到冷冻探针的冷冻流体的流速、温度和压力。
例如，在冷冻手术期间，外科医生可以通过将冷冻探针放置在患者解剖结构的目标区域处或附近来布署一个或多个冷冻探针以冷冻消融患者解剖结构的目标区域。在一个示例中，冷冻探针利用焦耳-汤姆森效应来产生冷却或加热。在这样的情况下，冷冻流体在冷冻探针中从较高的压力膨胀到较低的压力。冷冻流体的膨胀导致温度处于或低于在冷冻探针的顶端附近冷冻消融组织所需的那些温度。在膨胀的冷冻流体与冷冻探针的外壁之间的热传递可以用于形成冰球，并且因此冷冻消融组织。
图1是根据一个非限制性示例性实施例的磁共振成像(以下称为“MRI”)引导的冷冻手术系统10的示意图。图1的系统可以包括定位在磁体室12内的MRI系统的组件。MRI系统包括具有MRI磁体16的MRI扫描仪14，MRI磁体16采用用于容纳患者20的孔的形式。MRI磁体16(孔)可以是开放式或封闭式的，并且可以包括进入端口以允许外科医生接近患者20。MRI磁体16还可以具有图1中的电连接线(由实线表示)和/或机械和/或流体连接线(由虚线表示)，以用于连接至各种电气、控制和/或冷冻消融系统，如下面将进一步描述的。系统还可以包括与磁体室12电隔离的控制室22，和设备室24。MRI系统可以在插入手术工具32之前使患者成像以可视化感兴趣的患者区域，诸如肿瘤或患者腔。此外，可以在插入期间执行成像以将手术工具引导到患者体内的预期位置。另外地，可以在插入之后、手术期间以及手术之后执行成像。
继续看图1，在一个非限制性示例性实施例中，连接线可以终止于一个或多个手术工具32，诸如可插入患者20体内的冷冻探针。因此，在一些这样的示例中，系统可以包括连接器接口30，其被放置在磁体室12内，以允许将一个或多个手术工具32、34、36连接到可以放置在磁体室12外部(例如，在控制室22中或设备室24中)的冷冻消融系统的其他组件。例如，系统可以包括从控制室22延伸到磁体室12的电连接线54和流体连接线62，以将控制系统40可操作地连接至手术工具32。在一些有利的实施例中，连接器接口30可以设置在定位在磁体近侧的移动控制台50上以允许多个手术工具32直接或间接地(例如，电和/或流体)连接到定位在磁体室12外部(例如，在控制室22中)的控制系统40。
将根据一个示例实施例来描述在控制系统40和手术工具32之间的电和流体连接。控制系统40可以经由第一组电连接线54电连接到位于磁体室12外部的接线盒52。此外，接线盒52可以包括第二组电连接线56，以连接到位于磁体室12外部(例如，在设备室24内)的电气和/或成像设备57(诸如，成像路由器和电过滤器)。第三组电连接线58可以将电和/或成像设备57连接到位于磁体室12内部的连接器接口30和/或移动控制台50。接线盒52可以允许在磁体室12中的组件与在电气和/或控制室中的组件之间的可移除的电连接。
再次参考图1，在一些示例中，系统可以用于执行冷冻手术过程(例如，冷冻消融)。相应地，在一些示例中，系统可以包括一个或多个冷冻流体源60。冷冻流体源可以是液体或气体容器，其可以在低温温度和压力下向手术工具32(例如，冷冻探针)提供流体。冷冻流体源可以是冷却气体，诸如氩气、氮气、空气、氪气、CF4、氙气或N2O。
如在图1中所示，冷冻流体源定位在磁体室12的外部并且可经由第一组流体连接线62流体连接到控制系统40。控制系统40转而可以经由第二组流体连接线64和第三组流体连接线66流体连接到连接器接口30和/或移动控制台50。第四组流体连接线68可以将手术工具32(例如，冷冻探针)流体连接到连接器接口30和/或移动控制台50。流体线可以是柔性的和/或可拆卸的，并且可以包括其他流体组件以调节通过其的流体压力。来自冷冻流体源的流体因此可以由一组流体连接线62、64、66和68传送到手术工具32。可选地，系统可以包括与磁体室12电隔离的流体连接面板70，以便允许存在于磁体室12中的组件与控制室22中的那些之间的流体连接。类似地，电连接面板72可以促进存在于磁体室12中的组件和在控制室22和/或电气室中的那些之间的电连接。
返回参考图1，系统还包括MRI显示器86，其可操作地联接到MRI扫描仪14并且定位在磁体室12内，以显示表示患者20的解剖特征的图像，以便在手术期间向外科医生提供引导。MRI显示器86可以可操作地联接到设备室24中的电气和/或成像组件和位于控制室22内的控制系统40。这样的配置可以显示与整个系统的操作条件相关的信息。在这种情况下，有利地，MRI显示器86可以使外科医生能够选择期望的图像，例如，以监测手术过程的进展，与MRI引导相关的图像和/或与一个或多个手术工具32相关的当前信息。可选地，可以在磁体室12中提供超过一个显示器，以允许同时可视化手术过程的各个方面。
如前所述，在一个非限制性示例性实施例中，手术工具可以是冷冻探针100。图2是一个这样的冷冻探针100的全视图，并且图3是图2的冷冻探针100的截面前视图。参考图3和图4，冷冻探针100可以包括细长本体。冷冻探针100的组件可以位于探针轴102的内部。在一些情况下，冷冻探针可以是冷冻针，其中冷冻针的组件可以布置在套管针的内部。探针轴102可以终止于设置在冷冻探针100的远侧部分106处的远侧操作顶端104中，以在布署期间穿过患者20的组织。在冷冻探针被配置为冷冻针的实施例中，远侧操作顶端104可以穿透患者的皮肤。在替代实施例中，冷冻探针可以是柔性探针，并且可以经由导管插入。近侧联接器108可以促进冷冻探针100到连接器接口30、控制系统40和/或冷冻流体源的连接。
探针轴102可以具有基本上薄的横截面，以允许在患者20的组织中布署。在一个示例中，冷冻探针可以是具有约2.1毫米的探针轴102外径的冷冻针。还可以考虑探针轴102的其他尺寸。例如，探针轴102可以具有在约1.5毫米和约2.4毫米之间的外径。此外，在冷冻探针是冷冻针的实施例中，远侧操作顶端104可以由柔软的材料制成，以便是柔性的(例如，相对于冷冻探针100的近侧部分)以穿透软组织。替代地，冷冻探针的大部分可以大体上是柔性的并且可以不刺穿患者的皮肤，以及可以围绕其中心轴线以期望的角度是柔性的(可弯曲的)。
如图3所示，冷冻探针100包括冷冻流体供应管112，其基本上沿其长度延伸，以将高压冷冻流体提供到远侧操作顶端104。冷冻流体供应管112可以同轴/同心地定位在探针轴102内。冷冻流体供应管112可以被配置为供应冷冻流体，以用于在远侧部分106上方的探针轴102的外表面上形成冰球。在一些情况下，冷冻流体供应管112可以是毛细管。
继续参考图3，在一些示例中，冷冻探针100包括低温冷却器。例如，在所示的示例中，冷冻流体供应管112可以终止于焦耳-汤姆森孔口114中。焦耳-汤姆森孔口114可以定位在远侧操作顶端104附近，以便允许冷冻流体离开焦耳-汤姆森孔口114以膨胀至膨胀室中。因此，经由冷冻流体供应管112供应的高压冷冻流体通过焦耳-汤姆森孔口114离开并且在膨胀室中膨胀。当冷冻流体在膨胀室中膨胀时，其快速冷却并且在远侧操作顶端104的外表面上方形成具有不同形状和/或大小的冰球。冷冻流体的膨胀可以使得当膨胀时，冷冻流体比进入的冷冻流体更冷。尽管示出了示例性的低温冷却器，诸如焦耳-汤姆森孔口114，但是应当理解在本发明的范围内可以考虑其他类型的低温冷却器，诸如低温杜瓦瓶、斯特林型冷却器、脉冲管制冷机(PTR)、吉福德-麦克马洪(GM)冷却器。此外，如上简述，可以用于冷却的冷冻流体包括氩气、液氮、空气、氪气、CF4、氙气或N2O。
再次参考图3，在一些示例中，加热器116可以可选地设置在探针轴102内以便融化和/或烧灼组织。在一些这样的示例中，可以在冷却和形成冰球之后操作加热器116以融化冷冻的组织以促进冷冻探针100与其脱离。电加热器116可以与冷冻流体供应管112和探针轴102同轴设置，以促进加热冷冻探针100的远侧部分106。替代地，电加热器116可以定位在冷冻探针100中的其他地方以加热冷冻探针100的远侧部分106。电加热器116可以是电阻加热器116，其中电加热器116生成与流过其的电流和电加热器116的电阻成比例的热量。在这样的情况下，如之前提到的，控制系统40(图2中所示)可以供应和/或调节流动至冷冻探针100内的电加热器116的电流。
如先前参考图1所述，冷冻消融系统的某些组件可定位在MRI系统附近，这允许在手术之前、期间或之后进行成像和引导。例如，冷冻探针可以从移动控制台50连接到第四组电连接线59，其转而又连接到连接器接口30。在图1中，仅单个冷冻探针通过连接线59电连接，然而，任何数量的冷冻探针可以分别使用单独的连接线59连接到移动控制台50。
在一些有利的实施例中，远侧操作顶端104的外表面可以由诸如金属的导热材料制成，以有效地冷冻或融化患者的组织，同时具有低磁化率(例如，相对于常规探针和/或探针轴而言)，以减少MRI图像中的图像伪像。在一些这样的示例中，远侧操作顶端104的外表面可以由诸如因康镍合金(例如，因康镍625)的材料制成。在本发明的范围内，可以考虑允许在远侧操作顶端104和患者组织之间的热交换，且同时使来自MRI系统的感应磁场最小化的其他金属和合金。此外，探针轴102的主要部分可以包括具有适合于减少在MRI图像中的图像伪像的磁化率的金属材料。在一些这样的示例性实施例中，探针轴102可以包括材料，诸如因康镍625。此外，探针轴102和远侧操作顶端104可以各自由具有不超过约-0.001(国际标准单位)，优选为不超过约6×10-4(国际标准单位)并且甚至更优选地，不超过约1×10-4(国际标准单位)的磁化率的材料制成。
在图3中所示的某些方面中，电加热器116可以被配置为使可能在暴露于来自MRI系统的磁场时产生的图像伪像和力或扭矩最小化。例如，在一个方面中，电加热器116可以由具有足够低以便当暴露于来自MRI系统的磁场时不产生反应效应的磁化率的金属线126制成。在一些这样有利的实施例中，加热器116的金属线126的磁化率可以不超过约5×10-4(国际标准单位)，优选为不超过约1.5×10-4(国际标准单位)，甚至更优选为不超过约1×10-4(国际标准单位)。此外，金属线126(或其形成加热器116的电阻元件的部分)可以由材料，诸如钛制成。用于形成电加热器116，且同时具有低磁化率的线的材料可以具有高电阻，使得当电流通过其时产生热量。一对引线142、144可以附接到加热器线的端子端128、129，以将加热器116电连接到控制系统40并向其供应电流。在一些这样的示例中，引线142、144和加热器线的端子端128、129可以被结合或以其他方式附接到冷冻流体供应管112，并且与探针轴102的内表面120间隔开，以便使探针轴102(其可以是导电的)与载流加热器116电隔离。
图4A和4B分别示出了加热器线的立体图，而图4C和图4D则示出了冷冻探针100的远侧部分106和中间部分122的前立体图和前视图。中间部分122可以在远侧部分106和近侧部分110之间。在图4C至4D中，已移除了探针轴102以示出冷冻探针100的内部细节。如图4A至4D所示，电加热器116包括具有电阻元件的部分，该电阻元件包括反向缠绕的螺旋线圈124。反向缠绕的螺旋线圈124可以由金属线126(例如，钛或其他低磁化率材料)形成。反向缠绕的螺旋线圈124可以包括在与第二组线圈124B相反的方向上缠绕的第一组线圈124A。在一个示例中，反向缠绕的螺旋线圈124可以通过采用图4A中所示的单个金属线126而缠绕形成，所述金属线126折叠以使相对的端子端128、129朝向彼此，以便形成如图4B中所示的U形环状部分130。如在图4C中所示，U形环状部分130可以定位在远侧部分106中并且折叠线可以围绕冷冻流体供应管112连续缠绕，这是通过使折叠线的腿部132、134围绕细长的冷冻流体供应管112缠绕而进行的。第一组线圈124A因此可以由在第一方向138中的第一腿部132形成(例如，以允许沿着第一方向138的电流)，并且第二组线圈124B可以由在第二方向140中的第二腿部134形成(例如，以允许沿着第二方向140的电流)。例如，如果在从前方观察时第一组线圈124A具有逆时针方向，那么当从前方观察时第二组线圈124B则可具有顺时针方向，然而，缠绕第一组线圈124A和第二组线圈124B的特定方向可以不被解释为限制。
因此，电加热器116包括电阻元件，其主要部分被反向缠绕以形成线圈124A、124B。电阻元件终止于线的端部128、129附近。如在图4D中所示，线的终端128、129可以连接到一对引线142、144，其转而可以连接(例如，直接或间接地)到控制系统40。控制系统40可以(例如，经由引线142、144)向电加热器116供应和/或调节电流。在某些实施例中，第一组线圈124A和第二组线圈124B可以各自承载电流，并且因此可以各自产生热量。
在某些有利的方面中，图4A至图4D所示的电加热器116可以减少或消除当使加热器通电116时(例如，当向其供应电流时)的螺线管效应。电流可能与加热器的操作相关联并且可以从控制系统进行供应。作为反向缠绕线以形成反向缠绕线圈124A、124B的结果，有利地，当将电流供应至电加热器116时与电加热器116相关联的磁场可以彼此抵消或补偿(例如，在相反的方向上起作用)。在一个示例中，当将电流供应至电加热器116时，与第一组线圈124A相关联(例如，由其生成或感应)的第一磁场146可以在与第二磁场148相反的方向上，该第二磁场148与第二组线圈124B相关联(例如，由其生成或感应)。在图4C中，由示例性磁场线(例如，根据右手定则)示出第一磁场146和第二磁场148。然而，为了清楚起见，省略了与第一磁场146和第二磁场148相关联的几个其他磁场线的方向。此外，相关联的第一磁场146的强度可以与第二磁场148的强度相等，使得第一磁场146抵消了第二磁场148。因此，当电流通过电加热器116并且冷冻探针100在磁体室12中(例如，在MRI扫描仪的近侧)，可以通过本发明的某些实施例来减少或消除某些螺线管效应，以便减少或消除由MRI系统生成的MRI图像中的伪像。另外地，较低强度的磁场(相对于加热器通电时的磁场)还可以包括当操作MRI扫描仪时至电线中的感应电流。在这种情况下，如果电加热器与MRI扫描仪同时进行操作，作为反向缠绕的螺旋线圈和将低磁化率的材料用于探针轴和加热器的电阻元件的结果，还可以减少或消除由两个MRI操作感应的磁场。
继续前面的描述，感应磁场(来自MRI操作)和生成的磁场(来自供应至加热器的电流)可能并不总是彼此对齐，并且可能导致在探针轴上的净力或扭矩。因此，在另外的有利方面中，图4A至图4D中所示的电加热器116可以减少或消除当操作MRI扫描仪时(例如，产生磁场和/或射频场)当探针轴定位在MRI系统的近侧时，同时将电流供应到电加热器116时作用在探针轴上的净力或扭矩。显然，当电流通过电加热器116时并且当加热器116暴露于磁场(例如，由MRI扫描仪生成的)时，作为相对于由载流加热器线生成的磁场作用于不同方向上的感应磁场的结果，力(例如，洛伦兹力)可能作用在电加热器116上。力的方向可以由右手定则提供。然而，作为用于形成电加热器116的低磁化率材料的结果，磁力的强度可以低于与带有电加热器的常规冷冻探针相关联的那些。
此外，作为反向缠绕的线圈124A、124B的结果，磁力的方向可以彼此相反。例如，当线圈124A、124B承载电流并且暴露于磁场(例如，来自MRI磁体)时，第一组线圈124A可以产生第一力150，并且第二组线圈124B可以产生第二力152。第一力150和第二力152(例如，在图4C中根据右手定则被示为箭头)可以作用在彼此相反的方向上，使得第一力150抵消第二力152，以便减少可能作用于探针轴102上与电加热器116相关联的净力(且从而减少净扭矩)。有利地，第一力150和第二力152的强度可以相同，这是因为第一组线圈124A和第二组线圈124B是由相同(低磁化率)的材料形成的。在这种情况下，第一力150抵消了第二力152，从而将作用在探针轴102上的净力减少到零。结果，探针轴102上可能没有经受扭矩。这样的有利实施例可以允许当冷冻探针100定位在MRI扫描仪的近侧(例如，在接近MRI磁体的磁体室12中)时和/或在其操作期间融化或烧灼组织。
在一个方面中，冷冻探针100可以包括温度监测和/或控制系统40。例如，远侧操作顶端104可以包括至少一个热传感器，其用于在电加热器116的操作期间感测温度。在某些有利的方面中，电加热器116的材料可以具有正的电阻温度系数，以便用作热传感器并且允许测量温度。因此，在这样的实施例中，电加热器116可连接到温度测量设备，以便当通过其供应电流时确定电阻加热器116的温度。温度测量设备可以定位在控制系统40内(图1中所示)或定位在磁体室中的冷冻探针的近侧。温度测量设备可以当电流通过电加热器116时监测电加热器116的电阻，并且基于加热器116材料的电阻温度系数推断电阻。控制系统40还可以基于测量的温度调节至加热器116的电流，以便在远侧顶端提供足够的温度以执行期望的手术过程(例如，在冷冻操作之后融化以移除冷冻探针100或烧灼组织)。
图5示出了结合MRI系统使用冷冻探针100电加热组织的方法500。根据本文所述的实施例中的任一个所述，图5中所示的方法可以用冷冻探针100执行。此外，可与图5的方法一起使用的MRI系统还可以根据本文所述的实施例中的任一个所述。在步骤502中，方法涉及将患者放置在磁体室内。在将冷冻探针插入患者体内之前或之后(例如，在或接近目标组织处)，可以将患者放置在孔内。在步骤504处，可以将冷冻探针100放置在磁体室中。在步骤506处，可以将冷冻探针100的远侧部分106插入患者体内。一旦冷冻探针100在患者体内，则可以执行加热操作。有利地，可以在MRI系统的操作期间同时执行加热操作。此时，在步骤508处，MRI系统可以生成磁场和/或射频(RF)信号，并且在冷冻探针100插入患者体内时对患者的目标组织成像。在步骤510处，冷冻探针100可以加热组织。此时，控制系统40可以在进行MR成像的同时将电流供应到电加热器116。在这样有利的实施例中，探针轴102和加热器线的低磁化率(例如，非铁磁)材料，以及反向缠绕的螺旋线圈124可以缓解反应效应，诸如螺线管效应(例如，图像伪像、扭矩、感应磁场等)。例如，与电加热器116的螺旋线圈124A、124B相关联的磁场和磁力可以在步骤512和514处相互抵消。
在步骤516处，控制系统40可以确定探针轴102的温度。在一个方面中，电加热器116的材料可以具有已知的电阻温度系数(例如，正的电阻温度系数)。因此，控制系统40可以在其接收电流时测量或确定电加热器116的电阻并且确定探针轴102的温度。
在某些实施例中，该方法可以包括融化组织的步骤(在步骤518处)。在步骤518处，控制系统40可以将电流供应到电加热器116，以便实现在约60℃和约90℃之间的组织温度。此外，该方法可以包括烧灼组织的步骤(在步骤520处)。在步骤520处，控制系统40可以将电流供应到电加热器116，以便实现约100℃的组织温度。在融化或烧灼期间，在远侧顶端可实现的温度可以由温度测量设备测量，如之前所描述的。在这种情况下，控制系统40可以确定(在步骤522处)是否实现了用于外科手术的期望温度(融化或烧灼)。如果已实现期望温度(例如，在探针轴102处)，控制系统40则可以在步骤524停止将电流供应到加热器116。可选地，本文所述的系统可以在融化或烧灼操作之前或之后执行冷却和/或冷冻操作。如之前所述的，冷却或冷冻操作可能涉及将冷冻流体供应到冷冻探针100以在冷冻探针100的远侧部分106中形成冰球。一旦已完成期望的手术过程，则可以在步骤526处停止MRI操作。
图6示出了使用磁共振成像(MRI)来使冷冻探针100成像的方法600。根据本文所述的实施例中的任一个所述，图6中所示的方法可以用冷冻探针100执行。此外，可与图6的方法一起使用的MRI系统还可以根据本文所述的实施例中的任一个所述。该方法可涉及在步骤602处提供MR扫描仪的步骤。该方法涉及在步骤604处通过将电流(例如，使用控制系统40)供应到电加热器116来加热冷冻探针100。在步骤606处，MR扫描仪可以生成MR信号(诸如图1中看到的磁场和/或RF信号202)。在步骤608处，可以抵消与加热器线圈124A、124B相关联的磁场(例如，通过第一组线圈124A和第二组线圈124B进行，如上所述)。在加热冷冻探针100的同时，可以在步骤610处对冷冻探针100成像。一旦实现了期望的加热程度，则可以在步骤612处停止至加热器116的电流，并且可以在步骤614处停止MRI操作。
值得注意的是，在图5中所示的方法500和图6中所示的方法600的步骤的特定顺序不应被解释为限制性的，并且可以以任何期望的顺序执行这些步骤。例如，在将冷冻探针插入患者体内之前可以开始MR操作。然而，不管限定方法500和方法600的步骤的顺序如何，在本发明的有利的方面中，MRI操作可以与冷冻探针的加热操作并发地和/或同时地进行。在插入患者体内期间或之后，MR磁体可以开始对冷冻探针的部分成像，并且当电加热器接收到电流时可以继续对插入患者体内的冷冻探针的部分成像。作为对用于探针轴和电加热器的低磁化率材料的选择以及形成电加热器的反向缠绕的螺旋线圈的结果，在本发明的某些实施例中实现了这些优点。
如本文其他地方所述，本发明的各方面使在结合MRI操作使用常规冷冻探针时可能出现的图像伪像最小化。此外，本发明的各方面还可以使当使用电加热器加热冷冻探针时可能出现的螺线管效应最小化(或消除)。另外，本发明的各方面还可以使当结合MRI系统使用带有电加热器的冷冻探针时可能作用于探针轴上的净力和/或扭矩最小化(或消除)。
已描述了各种示例。这些和其他示例在下列权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种冷冻探针，其包括：
探针轴，所述探针轴具有近侧部分和与所述近侧部分相对的远侧部分，所述远侧部分可插入患者体内，所述探针轴由具有小于0.001国际标准单位的磁化率的第一材料制成；
位于所述探针轴内的冷冻流体供应管，所述冷冻流体供应管被配置为从冷冻流体源接收冷冻流体，所述冷冻流体供应管被配置为朝向所述远侧部分供应所述冷冻流体以冷却和/或冷冻所述患者的组织；以及
电阻加热器，所述电阻加热器包括具有位于所述探针轴内的反向缠绕的螺旋线圈的电阻元件，所述反向缠绕的螺旋线圈包括在与第二组线圈相反的方向上缠绕的第一组线圈，所述第一组线圈的多个线圈由所述第二组线圈的多个线圈平衡，使得当将电流供应到所述电阻加热器时，由所述第一组线圈生成的第一磁场与由所述第二组线圈生成的第二磁场相抵消和/或相反，所述电阻加热器由具有小于0.0005国际标准单位的磁化率的第二材料制成，所述电阻加热器被配置为当将电流供应至其时，加热并且从而融化和/或烧灼组织，
由此所述电阻加热器被配置为当定位在磁共振成像(MRI)系统的磁体室中时提供对组织的电阻加热。
2.根据权利要求1所述的冷冻探针，其中所述第一组线圈和所述第二组线圈各自被配置为当将电流供应到所述电阻加热器时产生热量。
3.根据权利要求1所述的冷冻探针，其中所述电阻加热器包括由所述第二材料制成的单根线，所述单根线在第一方向上缠绕以形成所述第一组线圈，所述单根线在第二方向上缠绕以形成所述第二组线圈，所述第一方向与所述第二方向相反。
4.根据权利要求3所述的冷冻探针，其中所述单根线缠绕成具有环状部分的连续环路，以便形成所述第一组线圈和所述第二组线圈。
5.根据权利要求4所述的冷冻探针，其中所述环状部分定位在所述探针轴的所述远侧部分中或附近。
6.根据权利要求1所述的冷冻探针，其中所述探针轴由因康镍合金制成。
7.根据权利要求6所述的冷冻探针，其中所述第二材料是钛。
8.根据权利要求1所述的冷冻探针，其中所述电阻加热器被配置为当所述冷冻探针连接到MRI扫描仪时接收电流。
9.根据权利要求8所述的冷冻探针，其中当电流通过所述电阻加热器以及所述冷冻探针在所述MRI扫描仪近侧时，与所述第一组线圈相关联的第一磁场抵消了与所述第二组线圈相关联的第二磁场，以便减少由所述MRI扫描仪生成的MRI图像中的伪像。
10.根据权利要求8所述的冷冻探针，其中当所述冷冻探针在所述MRI扫描仪的近侧当电流通过所述电阻加热器时，所述反向缠绕的螺旋线圈允许所述第一组线圈的第一力和所述第二组线圈的第二力抵消，以便减少所述冷冻探针上的扭矩。
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