CN1682126A - 用于mr成像中的导管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是适用于MR成像中的导管。为了避免由MR激励场对围绕着导管的组织进行不需要地加热，根据本发明的导管包括：导管套筒(2)，中空的导槽或腔(3)以及两个电导体(4)，其中导槽或腔(3)位于导管套筒(2)内，用于引入医疗器械，而两个电导体(4)被由电介质材料构成的电缆外皮(5)所封装并且用于在导管套筒(2)内传送RF信号，电介质材料的相对介电常数(εr)小于4，电导体(4)的直径介于5和50μm之间，尤其是介于10和30μm之间，并且电导体(4)之间的距离小于300μm，尤其是小于200μm。

Description

用于MR成像中的导管
本发明涉及特别适用于磁共振成像(MR成像)中的导管，以及用于形成待检查对象的MR图像的MR装置，特别是用于管内介入MR成像。
用于MR成像中的导管见于专利US 5,792,055。其中的导管由用作天线的同轴电缆形成。因此，导管可以在管内介入过程中进行定位以便被成像于MR图像中。然而，一个缺点是，响应于坚硬纤维的RF激励，围绕着同轴电缆的组织就会由于在电缆周围产生的驻波(共模谐振)而受到加热。这可能会损伤周围组织。
因此，本发明的一个目的是提供一种导管，特别是用于MR装置中的导管，以及相应的MR装置，其中避免了所述不需要的对围绕着导管的组织进行加热的问题。
这个目的通过如权利要求1中所公开的导管而得以实现，这种导管包括：
导管套筒(2)，
中空的导槽或腔(3)，其位于导管套筒(2)内，用于容放医疗器械，以及
两个电导体(4)，其被由电介质材料构成的电缆外皮(5)所封装并且用于在导管套筒(2)内传送RF信号，电介质材料的相对介电常数(εr)小于4，电导体(4)的直径介于5和50μm之间，尤其是介于10和30μm之间，并且电导体(4)之间的距离小于300μ，尤其是小于200μm。
本发明的目的还通过如权利要求6中所述的MR装置而得以实现，其包括：
主磁场磁体系统(16)，用于产生均一、稳定的主磁场，梯度线圈系统(17、18、19)，用于产生磁力梯度场，RF线圈系统(14)，用于激励一个检查区域，接收线圈系统(14、12)，用于从检查区域接收MR信号，如权利要求1所述的导管(1)，用于将医疗器械引入待检查对象(10)中，尤其是包括设置于导管(1)上或者其中的有源线圈(4、5)，其用途是对导管进行定位、局部激励检查区域和/或局部接收MR信号，以及
控制单元(2 3)，用于控制MR装置。
本发明所基于的想法是将导管构置成使得不会产生高达所用MR频率的共振。为此目的，根据本发明，提供了一种电缆，其包括两个被由电介质材料构成的电缆外皮所封装的电导体，电缆的构造方式使得其具有低缩短系数。关于这点，缩短系数被定义为相对介电常数(εr)和相对透过率(μr)的积的平方根，所用波长的缩短是由于电磁波不是在真空中传播而是在具有大于1的相对介电常数和/或相对透过率的介质中传播。当缩短系数按照这种方式选择时，电缆的共模谐振就移出MR频率之外。
而且，根据本发明，设置成使用小型化的一对电缆，在此各个导体只有很小的直径并且互相离开很小的距离。为了在介入过程中也获得尽可能小的缩短系数，导体的直径应当尽可能小；然而，它们不应当太小，因为否则的话就会发生较大的信号损失。因此，所示的数量级代表了适当的折衷。
根据本发明的导管的一些有利实施例公开于从属权利要求中。在一个优选实施例中，电介质材料的相对介电常数小于2.3，尤其是小于1.5。例如，相对介电常数约为2.3的聚四氟乙烯(PTFE)可用作这种电介质材料。
替代地，特别是充气的合成材料适用作电缆外皮的电介质材料，因为此类材料的相对介电常数近似为1。在这点上，举例来说，一个实例为材料FP301040或FP301020(由Good Fellow销售)。因此就可以获得小至1.2的缩短系数，适用电介质材料的选择还可根据所用MR装置的主磁场磁体的场强来进行。
依照本发明的另一个实施例，两个电导体还被设置成用于传导直流电压，以便为设置于导管上或导管中的医疗器械提供电源电压。在这点上，一个实例为依照另一个实施例的有源线圈，其设置于导管的尖端并且可在介入过程中用于定位导管或者用于在紧靠其附近获得MR信号。
本发明原则上可用于其中不得不进行特别是管内介入的所有MR装置中，特别是用于场强高达2特斯拉的MR装置中，即用于典型的病人尺寸；当只需要小的导管长度时，例如在小孩的情况中，检查也可以利用更大的场强进行。在1.5特斯拉的系统中，可以使用长度高达1.6m的导管。因此，根据本发明的导管构成了一种经济的解决方案，其可易于执行并且由此可以避免由坚硬纤维的激励场对围绕导管的组织进行的不需要的加热。
在下文中将参看附图对本发明进行更详细地描述。其中：
图1是根据本发明的导管的剖视图，以及
图2是根据本发明的MR装置的简化示意图，其带有这种导管。
图1是根据本发明的导管1的剖视图。其包括导管套筒2，导管套筒2由例如挠性合成材料构成。在导管套筒2内部，形成有导槽(腔)3，一个或多个医疗器械可通过其被引入待检查对象中，例如引入病人体内。而且，在导管套筒2内部还提供了电缆外皮5，两个电导体4在电缆外皮5中基本上互相平行地延伸以便使得它们完全被电缆外皮5所封装。电缆外皮5包括介电常数εr小于4，优选小于2.3的电介质材料。电导体4的直径优选地处于10至30μm之间的范围内，例如为15μm，并且电导体4之间的距离优选地小于200μm，例如50μm。
所述构型产生了较小的缩短系数，因此就将电缆的最低共振频率移至与所用的MR频率并不一致的范围，并且这个范围不会由于组织的存在而改变。缩短系数对共振频率具有影响，这是因为天线的共振频率原则上与缩短系数成反比例。电导体使用小直径，就保证了电磁能量优选地被存储于导体附近，因此就会有更少的能量在附近耗散掉，因而也避免了导管附近的加热作用。
提供了两个导体以便按照所谓的差模来传送信号。此外，还可以传导直流电压，其不会与RF范围中的MR信号发生干涉。
举例来说，电缆外皮5的适用电介质材料为相对介电常数约为2.2至2.3的聚四氟乙烯。优选地，使用特别是充气的海绵状合成材料，例如FP301040或FP301020(由Good Fellow销售)，因为此类材料具有近似为1的相对介电常数。
图2是根据本发明的MR装置的简化示意图，其中可使用根据本发明的这种导管。病人10被设置于病人台11上以便进行管内介入。根据本发明的导管1已经被引入病人10的主动脉中以便执行对冠状动脉的处理；其被医生推进至远到冠状动脉。在被引入病人10内的其端部处，导管带有图像获取装置12和定位装置13。举例来说，图像获取装置12可为微线圈，其能够在利用外部激励线圈14激励之后接收来自其附近的MR信号，所述MR信号提供了位于微线圈4附近的图像信息。举例来说，定位装置13被构造成一种磁场传感器，其与设置于病人10之下的线圈系统15配合工作。利用由线圈阵列15的各个线圈所发射的信号，就能够根据由磁场传感器接收的信号来确定磁场传感器的位置，进而确定导管1的端部区域的位置。所述利用微线圈12进行的图像获取和利用磁场传感器13进行的定位技术本身已知，因此此处将不进行详细阐述。
MR装置还包括主磁场磁体系统16，其包括多个能够沿病人10的纵向产生稳定、均匀的磁场的主磁场磁体。为了产生磁力梯度场，提供了包括多个梯度线圈17、18、19的梯度线圈系统。而且，提供了RF线圈系统14以便产生RF激励脉冲和从受到激励的检查区域拾取MR信号。
为了处理由微线圈12接收的信号或者为了控制微线圈12和激励线圈14，提供了图像处理和控制装置20，其将所测量的信号转换成应用于数据处理装置21的图像信息。位置处理和控制单元22用于处理由磁场传感器13拾取的信号以及用于控制磁场传感器和线圈阵列15，该单元22将所测量的信号转变成应用于数据处理装置21的位置数据。所述线圈和单元的控制由控制单元23执行。所述信号的评价和再现以及这种MR装置的操作本身也为已知，因此此处将不再对其进行详细描述。
根据本发明的导管可简便、经济地制造，其有效地防止了对围绕着导管的病人10的组织的部分进行的加热。这种导管可用于MR成像中的各种应用中。

Claims (6)

1.一种特别是用于MR成像中的导管，其包括
导管套筒(2)，
中空的导槽或腔(3)，其位于导管套筒(2)内，用于容放医疗器械，以及
两个电导体(4)，其被由电介质材料构成的电缆外皮(5)所封装并且用于在导管套筒(2)内传送RF信号，电介质材料的相对介电常数(εr)小于4，电导体(4)的直径介于5和50μm之间，尤其是介于10和30μm之间，并且电导体(4)之间的距离小于300μm，尤其是小于200μm。
2.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，电介质材料的相对介电常数小于2.3，尤其是小于1.5。
3.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，电介质材料为充气的合成材料，尤其是由Good Fellow销售的FP301040或FP301020。
4.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，两个电导体(4)还被设置成用于传导直流电压，以便为设置于导管(1)上或导管(1)中的医疗器械提供电源电压。
5.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，其包括用于在介入过程中进行导管定位的装置，尤其是至少一个设置于导管(1)上或导管(1)中的有源线圈(4、5)。
6.一种用于形成待检查对象的MR图像的MR装置，特别是用于管内介入MR成像，这种装置包括：
主磁场磁体系统(16)，用于产生均一、稳定的主磁场，
梯度线圈系统(17、18、19)，用于产生磁力梯度场，
RF线圈系统(14)，用于激励一个检查区域，
接收线圈系统(14、12)，用于从检查区域接收MR信号，
如权利要求1所述的导管(1)，用于将医疗器械引入待检查对象(10)中，尤其是包括设置于导管(1)上或者其中的有源线圈(4、5)，其用途是对导管进行定位、局部激励检查区域和/或局部接收MR信号，以及
控制单元(23)，用于控制MR装置。
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