DE10127850B4 - Apparatus for carrying out investigations in the interior Kernresonanzspektroskopischer organic bodies - Google Patents

Apparatus for carrying out investigations in the interior Kernresonanzspektroskopischer organic bodies

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DE10127850B4 DE2001127850 DE10127850A DE10127850B4 DE 10127850 B4 DE10127850 B4 DE 10127850B4 DE 2001127850 DE2001127850 DE 2001127850 DE 10127850 A DE10127850 A DE 10127850A DE 10127850 B4 DE10127850 B4 DE 10127850B4
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Abstract

Vorrichtung zum Durchführen Kernresonanzspektroskopischer Untersuchungen im Inneren organischer Körper, Apparatus for carrying out investigations in the interior Kernresonanzspektroskopischer organic body,
mit einem, wenigstens einen Hohlkanal (12) aufweisenden Endoskop (10), das in das Körperinnere einbringbar ist; with a, at least one hollow channel (12) having the endoscope (10) which can be introduced into the body interior;
mit einer MR-Spule (22), die durch den Hohlkanal (12) durchführbar und das distale Ende des Endoskops (10) überragend positionierbar ist, wobei die MR-Spule (22) einen flexiblen elektrischen Leiter (24) aufweist; with an MR coil (22), carried out by the hollow channel (12) and the distal end of the endoscope (10) is superior positionable, wherein the MR coil (22) having a flexible electrical conductor (24); und and
mit einem elastischen Schlauch (26), entlang dessen Inneren der flexible elektrische Leiter (24) mindestens teilweise geführt ist, wobei der Schlauch mit einem Medium befüllbar ist und im befüllten Zustand eine schlingenartige Form mit einem Schlingendurchmesser annehmen kann, der größer ist als der Durchmesser des Hohlkanals (12), is guided at least partially with an elastic tube (26) along which the interior of the flexible electrical conductor (24), wherein the hose with a medium is filled and can assume with a loop diameter in the filled state, a loop-like shape that is larger than the diameter of the hollow channel (12),
wobei der maximale Schlingendurchmesser mindestens 15 cm beträgt. wherein the maximum loop diameter is at least 15 cm.

Description

  • Der Einsatz von Kernresonanz-spektroskopischen (NMR, nuclear magnetic resonance) Untersuchungen in der Medizin findet vielfache Anwendung und ermöglicht auch zwei- und – durch schichtweisen Aufbau – dreidimensionale Abbildungen des Körpers bzw. einzelner Organe (MRI, magnetic resonance imaging). The use of nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR, nuclear magnetic resonance) examinations in medicine finds many uses and also enables two- and - by layered structure - three-dimensional images of the body or individual organs (MRI, magnetic resonance imaging). Je nach Untersuchungsmethode können auf diese Weise Irritationen in Gewebebereichen erkannt werden, die beispielsweise zur Diagnose von Bandverletzungen oder zur Erkennung krebsartiger Geschwüre im Körperinneren dienen. Depending on the method of examination can irritation in tissue areas are recognized in this way, which are used for example for the diagnosis of ligament injuries or for the detection of cancerous ulcers inside the body.
  • Weit verbreitet sind geschlossene Kernspin-Tomographen (MRT, magnetic resonance tomography), die ein voluminös ausgebildetes, ringförmiges Gehäuse aufweisen, in dem großdimensionierte Magnetspulensysteme zur Erzeugung starker Magnetfelder (z. B. 1,5 Tesla) vorgesehen sind. Widely used are closed nuclear spin tomography (MRI, magnetic resonance tomography) having a bulky formed annular housing in which large-sized magnet coil systems for generating strong magnetic fields (eg., 1.5 Tesla) are provided. Neben den großdimensionierten Magnetspulensystemen weist ein Kernspin-Tomograph eine Spuleneinheit zur Erzeugung eines hochfrequenten Wechselfeldes auf, das im Resonanzfall von den Kernspins teilweise absorbiert wird. In addition to the large-sized magnet coil system comprises a magnetic resonance tomograph in a coil unit for generating a high-frequency alternating field, which is absorbed in the case of resonance of nuclear spins in part. Die Absorption und die resultierenden Echosignale können mit Hilfe einer Empfänger- bzw. MR-Spule, die ebenfalls in der ringförmigen Anordnung untergebracht ist, detektiert und durch entsprechende Verstärkung auf einem Registriergerät, beispielsweise einem Oszillographen, sichtbar gemacht werden. The absorption and the resulting echo signals can by means of a receiver and MR coil which is also housed in the annular arrangement, detected and are made by corresponding amplification on a recorder, such as an oscilloscope, visible.
  • Aufgrund technischer Limitationen, insbesondere der Signalstärke, sowie aufgrund von Unschärfen der Abbildung, die durch die Bewegung, z. Due to technical limitations, particularly in signal strength, as well as due to blurring of the image obtained by the movement of such. B. die Atmungsbewegung des Patienten, verursacht wird, sind mit derartigen Kernspin-Tomographen gewisse Organbereiche nicht darstellbar. As the patient's breathing motion, caused certain body areas can not be represented with such magnetic resonance tomograph. ZB sind in der Magenwand eines Patienten einzelne Gewebeschichten nicht sicher zu differenzieren. For example, are not sure to differentiate individual layers of tissue in the stomach wall of a patient.
  • Zur Vermeidung unnötiger Operationen und für die Auswahl eines geeigneten Therapiekonzepts ist jedoch eine genaue Diagnostik über eine möglichst differenzierte Darstellung der Gewebe unabdingbar, da sonst Lage und Größe eines Tumors nicht erkannt werden können. However, an accurate diagnosis through a nuanced view of the tissue is essential to avoid unnecessary operations and the selection of an appropriate therapy concept, otherwise the location and size of a tumor can not be detected.
  • NMR-Bilder höherer räumlicher Auflösung sind zu erhalten, wenn eine MR-Spule über ein magnetfeldkompatibles Endoskop in das Körperinnere eingebracht wird. NMR images of higher spatial resolution can be obtained when a MR coil is introduced via a magnetic compatible endoscope into the body interior. Die für ein solches Endoskop verwendeten Materialien sind dabei nicht nur magnetfeldkompatibel, sondern auch verträglich für den Körper, also biokompatibel. The materials used for such endoscope are not only compatible magnetic field, but also tolerated by the body, thus biocompatible.
  • Durch die biokompatiblen Endoskope können MR-Spulen unmittelbar vor Ort zu dem zu untersuchenden Gewebebereich gebracht werden, z. By biocompatible endoscopes MR coils can be brought to the area of ​​tissue to be examined directly on site, for example. B. mit Hilfe eines Gastroskops in den Magen, um die Lokalisation, die Größe, das Wachstum, das Stadium und/oder die Infiltrationstiefe eines festgestellten malignen Magentumors genauer zu diagnostizieren. Example using a gastroscope into the stomach, in order to diagnose the location, the size, the growth stage and / or the infiltration depth of a detected malignant gastric tumor detail. Mit anderen Worten: die MR-Spule wird durch das magnetfeldkompatible Endoskop in ein Hohlorgan intrakorporal eingeführt. In other words, the MR coil is inserted intracorporeally by the magnetic field compatible endoscope in a hollow organ. Das detektierte Signal wird nach außen geführt, verstärkt, digital prozessiert – id R. durch Spektralanalyse mittels Fourier-Transformation – und als Bild und/oder Spektrum für eine nachfolgende Diagnose sichtbar gemacht. The detected signal is passed to the outside, amplified, processed digital - usually by spectral analysis by Fourier transform - and as an image and / or spectrum for a subsequent diagnosis made visible. Mit Hilfe dieser Technik ist es möglich, lokal zu untersuchende Gewebebereiche minimal-invasiv hinsichtlich ihrer Gewebestruktur und -art zu analysieren. Using this technique it is possible to analyze locally to be examined tissue areas minimally invasive with respect to their tissue structure and type.
  • Bisweilen werden für den Einsatz mit Endoskopen starre MR-Spulen experimentell eingesetzt, deren Design und Größe je nach entsprechenden Untersuchungsanforderungen sowie NMR-Resonanzfrequenzen ausgebildet sind. Sometimes rigid MR coil are used experimentally for use with endoscopes, the design and size are formed depending on the respective testing requirements; NMR-resonance frequencies. Hierfür eignen sich insbesondere Solenoid-Spulen, deren Spulendurchmesser maximal der Größe des Durchmessers des Durchführungskanals innerhalb des Endoskops entsprechen kann. For this purpose, in particular solenoid coils whose coil diameter can correspond to a maximum size of the diameter of the through-channel within the endoscope are suitable. Typische Durchmesser liegen dabei unter 10 mm. Typical diameters lie below 10 mm.
  • Derart klein bemessenen MR-Spulen können nur kleine Bildausschnitte mit einer geringen Eindringtiefe aufnehmen. Such small-sized MR coils can only accommodate small image sections with a low penetration depth. Die Eindringtiefe ist die Tiefe, in der noch Schichtaufnahmen von der Spule entfernt im Körper aufgenommen werden können. The penetration depth is the depth at which tomographic images can still be absorbed by the coil from the body. Um große Tumore abbilden zu können, müssen daher kleine MR-Spulen intrakorporal relativ zu den zu untersuchenden Bereichen bewegt werden. In order to map large tumors, so little MR coils must be moved relative to the intracorporeal to be examined areas. Die Tiefe eines Tumors kann allerdings aufgrund der begrenzten Eindringtiefe nicht ermittelt werden. However, the depth of a tumor can not be determined due to the limited penetration depth. Damit ist ein großer Tumor mit kleinen MR-Spulen nicht in der benötigten Weise abbildbar. For a large tumor with small MR coils not in the required manner can be imaged.
  • Einen Ausweg bilden Spulen mit einer einzigen Windung oder Drahtschlinge, die aus Shape-Memory-Metall gefertigt sind (Quick et al.: "Single-Loop Coil Concept for Intravascular Magnetic Resonance Imaging"; Magnetic Resonance in Medicine (1999) 751–758). A way to form coil with a single turn or loop of wire, which are made of shape memory metal (Quick et al .: "Single-Loop Coil Concept for Intravascular Magnetic Resonance Imaging", Magnetic Resonance (in Medicine 1999) 751-758) , Derartige Spulen können zusammengedrückt mit kleinem Durchmesser durch den Durchführungskanal innerhalb des Endoskops geführt werden und entfalten sich, wenn sie im Körper am distalen Ende des Endoskops austreten. Such coils can be squeezed out through the small diameter through channel within the endoscope, and unfold as they exit the body at the distal end of the endoscope. Der Durchmesser der entfalteten Spule am Ort der Messung kann so deutlich größer sein, als der Durchmesser des Durchführungskanals. The diameter of the coil deployed at the site of measurement can be significantly larger than the diameter of the guide channel. Ein größerer Spulendurchmesser hat ein stärkeres Signal und damit eine höhere Empfindlichkeit, einen größeren Bildausschnitt und eine bessere Eindringtiefe zur Folge. A larger coil diameter has a stronger signal and thus a higher sensitivity, a larger picture and a better penetration depth result. Die Orientierung der entfalteten Spule im Raum lässt sich allerdings bei dem bekannten System nicht steuern. The orientation of the deployed coil in space is, however, in the known system can not control.
  • Ferner wurde vorgeschlagen ( It has also been proposed ( DE 197 46 735 DE 197 46 735 und (Quick et al.: "Single-Loop Coil Concept for Intravascular Magnetic Resonance Imaging"; Magnetic Resonance in Medicine (1999) 751–758)), eine Spule aus einem flexiblen elektrischen Leiter auf einem Katheter, z. and (Quick et al .: "Single-Loop Coil Concept for Intravascular Magnetic Resonance Imaging", Magnetic Resonance (in Medicine 1999) 751-758)), a coil made of a flexible electrical conductor on a catheter, z. B. einem Gefäßkatheter, auf der Oberfläche des aufblasbaren Ballons zu montieren. As a vascular catheter, to be mounted on the surface of the inflatable balloon. Ein solcher Ballon dient bei Gefäßkathetern in erster Linie zur perkutanen transluminalen Angioplastie (PTA), also zum Weiten verstopfter Gefäße. Such balloon catheters used in vascular primarily for percutaneous transluminal angioplasty (PTA), that is to widen clogged vessels. Mit Hilfe eines solcherart präparierten Katheters lassen sich die Wände von Gefäßen mittels MRT untersuchen. With the help of such a prepared catheter, the walls of vessels be examined by MRI. Dazu wird der Katheter zunächst in das Gefäß eingeführt, wobei der Ballon unaufgeblasen ist. For this purpose, the catheter is first introduced into the vessel, the balloon is deflated. Ist der zu untersuchende Ort im Gefäß erreicht, wird der Ballon aufgeblasen. Is the place to be examined achieved in the vessel, the balloon is inflated. Dadurch vergrößert sich der Durchmesser der Spule, die sich auf der Oberfläche des Ballons befindet. The diameter of the coil, which is located on the surface of the balloon increases. Die Größe der Spule ist allerdings durch die Größe des aufblasbaren Ballons begrenzt. The size of the coil is limited by the size of the inflatable balloon.
  • Auch die Also the US 5,035,231 US 5,035,231 schlägt eine Endoskop-Vorrichtung für medizinische Kernspin-Resonanz-Untersuchungen (NMR) vor. proposes an endoscope device for medical nuclear magnetic resonance analysis (NMR). Die Vorrichtung ist ua mit einem Durchführungskanal (Hohlkanal) und einer durchführbaren NMR-Mess-Sonde ausgestattet. The device is, inter alia, with a feed-through channel (hollow passage) and an operable NMR measuring probe equipped. Zusätzlich verfügt das Endoskop über fensterartige Öffnungen, die für Beobachtungs- und Beleuchtungsaufgaben erforderlich sind. In addition, the endoscope has window-like openings, which are required for observation and illumination tasks. Vorzugsweise besteht die Spitze des durchführbaren Teils aus einem magnetisch neutralen Material. Preferably, the top of the viable portion of a magnetically neutral material. Die NMR-Mess-Sonde besitzt ein Sender-Bauteil, welches durch den Kanal des Endoskops geführt werden kann. The NMR measurement probe has a transmitter component which can be guided through the channel of the endoscope. Es ist an einem Ende mit der NMR-Mess-Einrichtung verbunden und in der Lage, hochfrequente Signale zu senden. It is connected at one end to the NMR measurement device, and to transmit high-frequency signals in the situation. An das andere Ende des Sender-Bauteils ist eine schleifenförmige Antenne (loop-like-antenna), mit nur einer Windung, angeschlossen, die aus einem teilweise elastischen Material besteht und vor der Öffnung des Durchführungskanals positioniert ist. At the other end of the transmitter component is a loop-shaped antenna (loop-like antenna), connected with only one turn, which consists of a partially elastic material and is positioned in front of the opening of the guide channel. Dabei entspricht der maximale Durchmesser der Antennenschleife im Wesentlichen annähernd dem Außendurchmesser des einführbaren Teils des Endoskops. In this case, the maximum diameter of the antenna loop substantially corresponds approximately to the outer diameter of the insertable part of the endoscope.
  • In der In the JP 03212262 A JP 03212262 A wird ein Endoskop beschrieben, welches mit einem flexiblen Einführungsteil ausgestattet ist. an endoscope is described which is equipped with a flexible insertion portion. Außerdem ist ein Bedienungselement am hinteren Ende des Einführungsteils befestigt. In addition, an operating member at the rear end of the insertion portion is fixed. Am vorderen Ende des flexiblen, biegsamen Einführungsteils ist eine schleifenförmige Rahmenantenne (Peilrahmen-Antenne; loop antenna) befestigt, die mit Signalleitungen verbunden ist, welche durch den Einführungsteil hindurchgeführt sind. At the front end of the flexible, bendable insertion portion, a loop-shaped loop antenna (Peilrahmen antenna; loop antenna) is attached, which is connected to signal lines, which are passed through the insertion portion. Die Antenne besteht vorzugsweise aus Kupferdraht oder aus einem Koaxialkabel, welches aus einer federnden Ummantelung und einem vergoldeten Leiter gefertigt ist, oder aus einer superelastischen Beimischung (Legierung) und einem Kupferdraht. The antenna is preferably made of copper wire or a coaxial cable, which is made of a resilient jacket and a gilded conductors, or from a super-elastic admixture (alloy), and a copper wire. Die schleifenförmige Gestalt der Antenne wird dabei durch die elastischen Eigenschaften der verwendeten Materialien realisiert. The looped shape of the antenna is realized by the elastic properties of the materials used. Nach dem Einführen des Einführungsteils wird eine der Signalleitungen straff gezogen und die Antennenschleife wird dabei zusammen gezogen, damit das Außenmaß der Antennenschleife kleiner ist als der Außendurchmesser der Spitze des Einführungsteils. After insertion of the insertion portion a of the signal lines is pulled taut and the antenna loop is pulled together, so that the outer dimension of the antenna loop is smaller than the outer diameter of the tip of the insertion portion. Dann wird die Antenne in Richtung des vorderen Endes bewegt und dort über einen Führungsschlitz wieder zu voller Größe entfaltet. Then, the antenna is moved in the direction of the front end and deployed there through a guide slot back to full size.
  • Die The JP 03244435 JP 03244435 beschreibt eine Spulen-Variante für die Durchführung von Untersuchungen mit Hilfe der Kernspin-Tomographie (MRT), welche eine Möglichkeit bietet, einen Resonator (Spule) durch den Geburtszangenkanal eines Endoskops hindurchzuführen und mit diesem Resonator unmittelbar MR-Mess-Signale zu erfassen. describes a coil-variant for carrying out investigations with the aid of nuclear spin tomography (MRI), which provides a way to pass a resonator (coil) through the forceps channel of an endoscope and to detect MR measurement signals with this resonator directly. Dabei wird als Resonator eine Spule, bestehend aus einer Windung, in Einheit mit einem Kabel verwendet. In this case, is composed of a winding unit used in a cable as a resonator a coil. Als Material für die Herstellung der Spule wird eine Form-Gedächtnis-Legierung (shape memory alloy) eingesetzt, die sich bei Temperaturveränderungen zusammenzieht oder ausdehnt. As a material for the production of the coil has a shape-memory alloy (shape memory alloy) is used, which contracts or expands with temperature changes. Bei Abkühlung zieht sich das Material zusammen und die verkleinerte Spule (Resonator) kann durch den Geburtszangenkanal des Endoskops hindurchgeführt werden. Upon cooling, the material contracts and the reduced coil (resonator) can be passed through the forceps channel of the endoscope. Im Innern des zu untersuchenden Objektes erwärmt sich das Material, die Spule dehnt sich aus und nimmt ihre ursprüngliche Form/Größe an, welche für die Messung der MR-Signale erforderlich ist. In the interior of the object to be examined, the material is heated, the coil expands and assumes its original shape / size which is required for the measurement of the MR signals.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Möglichkeiten für NMR-Aufnahmen von Bereichen im Inneren organischer Körper zu verbessern. The object of the invention is to improve the possibilities for NMR images of areas inside organic body.
  • Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. This object is solved by the inventions claimed in the independent claims. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous developments of the inventions are characterized in the subclaims.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Endoskop, vorzugsweise ein Gastroskop, mit wenigstens einem Hohlkanal bzw. Durchgangskanal. The inventive device comprises an endoscope, preferably a gastroscope, with at least one hollow channel or passageway. Durch diesen Hohlkanal wird eine MR-Spule geführt. Through this hollow channel MR coil is performed. Die MR-Spule dient in einem ihrer Abschnitte als Empfängerspule für NMR-Aufnahmen, und ihre Führung ist so lang, dass der genannte Abschnitt am distalen Ende, also z. The MR coil is used in one of their sections as a receiver coil for NMR recordings, and its guide is so long that the said section at the distal end, that is z. B. im Magen, aus dem Endoskop herausragen kann. B. in the stomach, can protrude from the endoscope. Die MR-Spule weist einen flexiblen elektrischen Leiter auf. The MR coil has a flexible electrical conductor. Ferner ist ein elastischer Schlauch vorgesehen, entlang dessen Inneren der flexible elektrische Leiter mindestens teilweise geführt ist, wobei der Schlauch mit einem Medium befüllbar ist und im befüllten Zustand eine schlingenartige Form mit einem Schlingendurchmesser annehmen kann, der größer ist als der Durchmesser des Hohlkanals. Further, an elastic tube is provided along the interior of flexible electrical conductors is guided at least partially, wherein the hose with a medium is filled and can assume a loop-like shape with a loop diameter in the filled state that is greater than the diameter of the hollow channel. Der maximale Schlingendurchmesser beträgt mindestens 15 cm. The maximum loop diameter is at least 15 cm.
  • Der flexible elektrische Leiter besteht beispielsweise aus einem 1 mm starken, flexiblen Kupferdraht, der am distalen Ende des Endoskops zu einer Spule mit einer Windung gewunden ist. The flexible electrical conductor for example consists of a 1 mm strong, flexible copper wire is wound on the distal end of the endoscope to a one-turn coil. Diese Windung verläuft im schlingen- oder torusförmigen Innern des elastischen Schlauchs, wo sie im Wesentlichen im Kreis geführt ist. This winding extends looped or toroidal interior of the elastic tube, where it is guided substantially in a circle.
  • Es ist auch möglich, den elektrischen Leiter derart zu legen, dass nach Austritt des Leiters aus dem distalen Ende des Hohlkanals mehr als eine Schlinge gebildet wird. It is also possible to place the electrical conductors such that after leaving the conductor more than one loop is formed from the distal end of the hollow channel. Dies wird dadurch erreicht, dass der Leiter mehrfach gewickelt im Schlauch geführt wird. This is achieved in that the conductor is wound several times guided in the tube.
  • Die Form des Schlauchs ist im Wesentlichen torusförmig. The shape of the tube is toroidally substantially. Bevorzugterweise besteht der Schlauch aus einem geraden Abschnitt, der sich auch im vollständig eingebrachten Zustand im Endoskop befindet und zwei Adern des elektrischen Leiters führt. Preferably, there is a tube made of a straight portion which is located in the fully inserted condition in the endoscope and performs two wires of the electrical conductor. Dieser gerade Schlauchabschnitt endet in einer Gabelung. This straight tube section ends in a bifurcation. An beiden Enden der Gabelung schließt sich der torusförmige Schlauchabschnitt an, der nur eine Ader des flexiblen elektrischen Leiters führt, wobei diese Ader eine Schlinge, Schlaufe oder 180°-Wendung ausbildet und in das Endoskop zurück läuft. At both ends of the fork, the toroidal tube section connects which leads only one wire of the flexible electric conductor, said wire forms a loop, loop or 180 ° turn and runs back into the endoscope.
  • Als Material für den Schlauch bietet sich z. As the material for the tube to such offers. B. Latex an, wodurch der elektrische Leiter zusätzlich isoliert wird. B. latex, whereby the electric conductor is additionally isolated.
  • Der Schlauch ist beispielsweise mit einem Gas, vorzugsweise Luft, zu befüllen, also aufzublasen, wodurch der Schlauch in eine weitgehend starre Kreisform überführt wird, sofern der Schlauch das distale Ende des Endoskops überragt. The tube is, for example, with a gas, preferably air filled, so inflate, whereby the tube is transferred into a substantially rigid circular shape, provided that the tube extends beyond the distal end of the endoscope. Zum Aufblasen kann eine Verbindung zu einer Spritze vorgesehen werden. may be provided to a syringe for inflating a compound.
  • So können Schlingendurchmesser von 15 cm und mehr erreicht werden. So loop diameter of 15 cm and more can be achieved. Bei einem Durchmesser von 15 cm und mehrfacher Windung der Spule können hohe Induktivitäten und damit eine hohe Empfindlichkeit, Eindringtiefe und Ortsauflösung erreicht werden. With a diameter of 15 cm and multiple turn of the coil inductances high and thus a high sensitivity, depth of penetration and spatial resolution can be achieved.
  • Im unaufgeblasenen Zustand fällt der Schlauch und damit der flexible elektrische Leiter zusammen. In the deflated state of the hose and thus of the flexible electrical conductor collapses. Er nimmt dann einen Raum von etwa 4 × 6 mm ein, wobei typischerweise der maximale Durchmesser des vorzugsweise ovalen Hohlkanals des Endoskops mindestens 7 mm beträgt, damit das Endoskop selber nicht über 12 bis 13 mm dick ist, da es sonst nicht mehr z. He then takes a space of about 4 × 6 mm, where typically the maximum diameter of preferably oval hollow channel of the endoscope is at least 7 mm, so that the endoscope is not more than 12 to 13 mm thick itself, otherwise it is no longer z. B. durch eine Speiseröhre einführbar ist. B. insertable through an esophagus. Die MR-Spule kann also im unentfalteten Zustand durch den Hohlkanal des Endoskops geschoben werden und kann sich distal nach Austritt aus dem Hohlkanal entfalten, so dass sich innerhalb des Körpers eine Drahtschlinge ausbildet, die zu Zwecken von NMR-Untersuchungen als Empfangsspule eingesetzt werden kann. The MR coil can be pushed in the undeployed state through the hollow channel of the endoscope so and may be distal to the outlet from the hollow channel unfold so that is formed within the body of a wire loop, which can be used for the purposes of NMR studies as a receiving coil.
  • Je nach der Länge der das distale Ende des Hohlkanals überragenden Drahtschlinge ergibt sich deren Größe. Depending on the length of the distal end of the hollow channel superior wire loop results in their size. Durch stufenlose Variation des Schlingendurchmessers kann sowohl die Eindringtiefe verändert werden als auch eine Abstimmung auf verschiedene Frequenzen des hochfrequenten magnetischen Wechselfeldes vorgenommen werden. By continuous variation of the loop diameter, both the penetration depth can be changed and a vote be made to different frequencies of the high frequency alternating magnetic field.
  • Durch die auf diese Weise erhaltenen NMR-Aufnahmen bzw. – spektren sind höchstgenaue Gewebeinformationen von großflächigen bzw. großvolumigen Gewebebereichen möglich. Through the thus obtained NMR shooting, and - spectra highly accurate tissue information of large-scale or large-volume tissue areas are possible. Damit ist eine hohe Aussagekraft über den aktuellen Gewebezustand möglich, die für eine Festlegung einer nachfolgenden Operationsstrategie unabdingbar ist. Thus a high significance on the current state of tissue is possible, which is essential for establishing a subsequent operation strategy.
  • Der flexible elektrische Leiter kann vorzugsweise wenigstens in dem Bereich, der das Endoskop distal überragt, aus einem Shape-Memory-Metall, beispielsweise aus einer Nickel-Titan-Legierung, z. The flexible electrical conductor can preferably at least in the region which protrudes beyond the endoscope distally from a shape memory metal, for example of a nickel-titanium alloy, for example. B. NiTinol, gefertigt sein, wobei der distal aus dem Endoskop herausragende Abschnitt des elektrischen Leiters eine ihm ursprünglich eingeprägte Formgebung annimmt. B. NiTinol be manufactured, wherein the distally projecting out of the endoscope portion of the electrical conductor assumes an original embossed shaping it. Vorzugsweise sollte eine annähernd kreisförmige Schlingenform eingeprägt sein, um auf diese Weise eine möglichst große, von der Schlinge eingegrenzte Fläche zu erhalten. Preferably, an approximately circular loop shape should be embossed in order to obtain in this way the greatest possible, circumscribed by the loop surface.
  • Die Orientierung der entfalteten Spule im Raum lässt sich steuern, indem einerseits die übliche Steuerung der Bewegung der Endoskopspitze ausgenutzt wird und andererseits das proximale Ende der MR-Spule gedreht wird. The orientation of the deployed coil can be steered in space by the usual control of the movement of the endoscope tip is used on the one hand and on the other hand, the proximal end of the MR coil is rotated. wird der Hohlkanal des Endoskops in seinem Querschnitt oval ausgebildet, so wird die distal den Hohlkanal überragende Schlinge durch Drehung des Endoskops zwangsweise mit gedreht. the hollow channel of the endoscope is formed oval in its cross-section, the distal the hollow channel superior loop is rotated by rotation of the endoscope forcibly. Die Lage bzw. Orientierung der Spule im Raum kann dann über den Sichtkanal des Endoskops kontrolliert werden. The location or orientation of the coil in the space can be controlled through the viewing channel of the endoscope.
  • Die erfindungsgemäß ausgebildete, flexible, entfaltbare und stabilisierbare MR-Spule kann gezielt zur Aufnahme von NMR-Bildern sowie -spektren intrakorporal eingesetzt werden. The inventively constructed, flexible, deployable and can be stabilized MR coil can be targeted for recording NMR spectra of images as well as used intracorporally. Neben den mit der stufenlosen Variationsmöglichkeit der Schlingengröße verbundenen Vorteilen können intrakorporale Hohlräume unterschiedlichster Größe untersucht werden. In addition to associated with the continuous possibility of variation of the sling scale intracorporeal cavities can be examined unterschiedlichster size. Die MRT-Messung erfolgt dabei id R. online, so dass dem Endoskopeur und dem Radiologen bereits während des endoskopischen Eingriffs die MRT-Informationen zur Verfügung stehen. The MRI measurement is carried out usually online so stand the Endoskopeur and radiologists already during the endoscopic procedure, the MRI information.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. In the following the invention will be explained in more detail with reference to embodiments that are shown schematically in the figures. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche Elemente. Like reference numerals in the individual figures refer to the same elements. Im Einzelnen zeigt: Specifically:
  • 1 1 eine schematische Darstellung eines Gastroskops mit seinem Querschnitt; a schematic representation of a gastroscope with its cross-section;
  • 2 2 eine schematische Darstellung einer MR-Spule; a schematic representation of an MR coil; und and
  • 3 3 eine Schaltskizze eines Resonanzkreises für eine MR-Spule. a circuit diagram of a resonant circuit for an MR coil.
  • 1 1 zeigt ein Gastroskop shows a gastroscope 10 10 mit einem Hohl- oder Durchführungskanal with a hollow or through channel 12 12 , einem Spülkanal , A flushing channel 14 14 für Wasser oder Luft, einem Beleuchtungskanal for water or air, an illumination channel 16 16 zum Einleiten von Licht und einem Betrachtungskanal for introducing light and a viewing channel 18 18 für ein Faserbündel zum Beobachten des Geschehens am distalen Ende for a fiber bundle for observing the event at the distal end 20 20 des Gastroskops, z. of the gastroscope, z. B. durch ein Faserbündel von 15000 Fasern, entsprechend 15000 Pixeln. For example, by a fiber bundle of 15,000 fibers, corresponding to 15000 pixels. Die Kanäle sind in der Schnittansicht I zu sehen. The channels are shown in the sectional view I. Der Durchfüh rungskanal The implementing channel 12 12 dient zum Durchführen der MR-Spule, die am distalen Ende is used to perform the MR coil at the distal end 20 20 herausragen kann. may protrude. Sein Ein- und Ausgang sind abgerundet, um den elastischen Schlauch beim Einführen und Entfernen nicht zu verletzen. Its input and output are rounded in order not to injure the elastic tube during insertion and removal. Der Spülkanal the flushing channel 14 14 dient insbesondere zum Spülen der Betrachtungsoptik. is used in particular for rinsing the viewing optics. Sein Ausgang kann in der Richtung leicht von der Längsachse des Gastroskops abweichen und in Richtung des Ausgangs des Betrachtungskanals Its output can be different from the longitudinal axis of the gastroscope and toward the exit of the viewing channel in the direction of easy 18 18 angewinkelt sein, wodurch das Spülwasser stärker in Richtung der Optik geleitet wird, um eine gezielte Spülung der Optik zu erreichen. be bent, causing the rinse water is directed more towards the optics in order to achieve a targeted flushing of optics.
  • Der Durchführungskanal The passage channel 12 12 hat einen ovalen Querschnitt mit einem Längsdurchmesser von ca. 8 mm. has an oval cross-section with a long diameter of about 8 mm. Neben den Kanälen verbleibt jeweils eine Wandstärke von mindestens 0,25 mm, so dass der Gesamtdurchmesser des Gastroskops inklusive seiner Hülle etwa 12 bis 12,5 mm beträgt. In addition to the channels respectively remains a wall thickness of at least 0.25 mm, so that the overall diameter of the gastroscope including its envelope is about 12 to 12.5 mm.
  • Das Gastroskop ist aus einzelnen Scheiben aufgebaut, mit jeweils einer geraden und abwechselnd einer konkav und einer konvexen Seite, wodurch die Biegsamkeit des Gastroskops gewährleistet bleibt. The gastroscope is composed of individual discs, each having a straight and alternately a concave and a convex side, whereby the flexibility of the gastroscope is ensured. Der Durchmesser der Scheiben beträgt 10,8 mm. The diameter of the discs is 10.8 mm. Die Gesamtlänge des Gastroskops liegt zwischen 1025 und 1100 mm. The total length of the gastroscope is 1,025 to 1,100 mm.
  • Als Materialien werden nur magnetisch neutrale Materialien verwendet, also insbesondere keine magnetisierbaren Metalle, die das Magnetfeld und damit die NMR-Aufnahmen stören würden. As materials only magnetically neutral materials are used, so no particular magnetizable metals which would interfere with the magnetic field and thus the NMR recordings. Das Gastroskop ist somit magnetfeldkompatibel. The gastroscope is therefore compatible magnetic field. Ferner ist insbesondere die Hülle des Gastroskops biokompatibel. Further, the sheath of the gastroscope is particularly biocompatible.
  • 2 2 zeigt die MR-Spule shows the MR coil 22 22 , bestehend aus einer Schlinge Consisting of a loop 24 24 , die als elektrischer Leiter ausgebildet und vorzugsweise aus einem Shape-Memory-Metall gefertigt ist, das sich in der gewünschten Schlingengeometrie distal des Hohlkanals Which is formed as an electrical conductor, and preferably made of a shape memory metal which is in the desired loop geometry distally of the hollow channel 12 12 des Gastroskops the gastroscope 10 10 entfaltet. unfolded.
  • Der elektrische Leiter der Schlinge The electrical conductor of the loop 24 24 ist mit einem elastischen, aus biokompatiblem Material gefertigten Schlauch is provided with a resilient, made of biocompatible material tube 26 26 umhüllt, der mit einem Gas befüllbar ist. wrapped, which can be filled with a gas. Im aufgeblasenen Zu stand nimmt der Schlauch When inflated to stand, the hose 26 26 und damit die Schlinge and thus the loop 24 24 im Wesentlichen eine kreisrunde Form an. a substantially circular shape.
  • Der Schlauch the hose 26 26 wird in einen Gabelstutzen is in a forked connection piece 28 28 geführt, von wo aus er sich als einfacher Schlauchabschnitt out from where he was as a simple tube section 30 30 fortsetzt. continues. Im Schlauchabschnitt In the tube section 30 30 befinden sich die elektrischen Leiter are the electrical conductor 31 31 , die die von der Schlinge That of the loop 24 24 aufgenommenen Hochfrequenzsignale weiterleiten. received RF signals pass.
  • Der Schlauchabschnitt The hose section 30 30 mündet in einen Gabelungsstopfen opens into a fork plug 32 32 , der die Funktion hat, die Luftführung im Schlauch Which has the function of the air duct in the tube 30 30 , . 26 26 von den elektrischen Leitungen of the electric lines 31 31 , . 36 36 zu trennen, also die elektrischen Leitungen aus dem Schlauch to separate, so the electrical leads from the hose 30 30 heraus zu führen. to pass out. An den Gabelungsstopfen At the fork plug 32 32 ist über einen Schlauchabschnitt is a tube section 34 34 eine Spritze a syringe 35 35 angeschlossen, die dazu dient, den Schlauch connected, which serves the hose 26 26 aufzublasen. inflate. Dazu kommunizieren die Schlauchabschnitte To communicate the tube sections 34 34 und and 30 30 mittels des Gabelungsstopfens by means of the crotch plug 32 32 . ,
  • Die elektrische Leitung The electric line 36 36 ist an eine Matching Box is connected to a matching box 38 38 angeschlossen, die dazu dient, die Resonanzfrequenz der MR-Spule auf die jeweilige Protonen-Resonanzfrequenz abzustimmen, und deren Funktion im Zusammenhang mit connected, which serves to tune the resonance frequency of the MR coil to the respective proton resonance frequency, and its function in connection with 3 3 näher erläutert wird. is explained in detail.
  • Die Matching Box The Matching Box 38 38 ist über elektrische Anschlüsse is via electrical terminals 40 40 an eine Datenverarbeitungsanlage angeschlossen, in der die Aufbereitung der Signale zu NMR-Bildern erfolgt. connected to a data processing system in which the processing of the signals to NMR images is carried out.
  • Die Länge des Leiters The length of the conductor 24 24 , . 31 31 , . 36 36 , . 40 40 ist derart bemessen, dass die sich distal am Gastroskop ausbildende Schlinge is dimensioned such that the distal loop forming the gastroscope 24 24 , . 26 26 genügend groß dimensioniert ist. is sufficiently large dimensions. Je nach gewünschter Schlingengröße kann der Operateur den elektrischen Leiter Depending on the desired loop size, the surgeon can the electrical conductor 24 24 in das Innere des Hohlkanals in the interior of the hollow channel 12 12 des Gastroskops the gastroscope 10 10 einziehen, bis hin zum vollständigen Verschwinden der Schlinge feed, up to the complete disappearance of the loop 24 24 innerhalb des Hohlkanals within the hollow channel 12 12 . , Dazu ist vorzugsweise ein (nicht gezeigtes) Gewinde am Gastroskop For this purpose is preferably a (not shown) threaded at the gastroscope 10 10 vorgesehen, mit dessen Hilfe justiert werden kann, wie tief der flexible elektrische Leiter provided, can be adjusted by means of which the depth of flexible electrical conductors 24 24 in das Gastroskop in the gastroscope 10 10 eingeführt wird. is introduced. Hinzu kommt eine (nicht gezeigte) Arretiereinrichtung, um die MR-Spule 22 im Gastroskop In addition, a (not shown) locking to the MR coil 22 in the gastroscope 10 10 zu fixieren, wodurch die Länge und damit der Durchmesser der Schlinge fix, whereby the length and the diameter of the loop 24 24 fixiert wird. is fixed.
  • 3 3 zeigt eine Schaltskizze eines Resonanzkreises für eine MR-Spule. shows a circuit diagram of a resonant circuit for an MR coil. Zwischen den Zu- und Ableitungen Between the inlet and outlet lines 31 31 der Leiterschleife bzw. Schlinge the conductor loop or noose 24 24 befindet sich in Verlängerung der Leiterschleife ein Kondensator mit einer Kapazität von 10 pF. is located in the extension of the conductor loop, a capacitor having a capacitance of 10 pF. Leiterschleife und Kapazität bilden einen Schwingkreis. Conductor loop and capacitance form a resonant circuit. Die Leiterschleife hat nur eine Windung und ist als "Single Loop Coil" bezeichnet. The conductor loop has only one turn and is referred to as "single loop coil".
  • Im unmittelbaren Anschluss an die Leiterschleife In the immediate aftermath of the conductor loop 24 24 sind die elektrischen Leiter , the electrical conductors 31 31 jeweils durch einen Kondensator mit einer Kapazität von 22 pF unterbrochen. interrupted by a capacitor having a capacitance of 22 pF. Durch diese drei Kapazitäten wird die Leiterschleife auf eine Frequenz von ca. 65 MHz grob eingestellt. Through these three capacities, the conductor loop is roughly set to a frequency of about 65 MHz. Da jedoch die Form der Leiterschleife sich durch Berührung z. However, since the shape of the conductor loop by contact z. B. mit der Mageninnenwand ändern kann, bedarf es einer variablen und genauen Abstimmung, um die Protonen-Resonanzfrequenz von z. may change as the stomach lining, it requires a variable and accurate tuning to the proton resonance frequency of such. B. 63,8 MHz zu treffen. to meet as 63.8 MHz. Diese Abstimmung erfolgt in der Matching Box This vote takes place in the Matching Box 38 38 . ,
  • Die Leitung des von der Spule aufgenommenen Hochfrequenz(HF)-Signals zur Matching Box The management of the picked up by the coil radio frequency (RF) signal to Matching Box 38 38 erfolgt mittels zweier Lambda/2 Koaxialkabel by means of two lambda / 2 coaxial cable 36 36 . , Da die Wellenlänge Lambda des HF-Signals von ca. 65 MHz im Koaxialkabel ca. 180 cm beträgt, ist die Länge der Kabel ca. 90 cm. Since the wavelength lambda is the RF signal of approximately 65 MHz in the coaxial cable 180 cm, the length of the cable is about 90 cm. Diese Länge führt zu minimalen Reflexionen. This length results in minimal reflections. Die Koaxialkabel sind aus nicht-magnetischem Material, um die NMR-Aufnahme nicht zu stören. The coaxial cables are made of non-magnetic material so as not to interfere with the NMR recording.
  • Die Zu- und Ableitungen The inlet and outlet lines 31 31 der Leiterschleife the conductor loop 24 24 sind jeweils an den Mittelleiter der Koaxialkabel angeschlossen. are respectively connected to the center conductor of the coaxial cable. Der Mantel der beiden Koaxialkabel ist geerdet. The jacket of the two coaxial cables is earthed. Die beiden geerdeten Mäntel sind zusätzlich über mehrere Lötverbindungen The two grounded coats are also several solder joints 42 42 aneinander gekoppelt, so dass zwischen den beiden Koaxialkabeln weder eine merkbare Kapazität noch eine merkbare Induktivität entsteht. coupled to each other so that neither an appreciable capacity still results in a noticeable inductance between the two coaxial cables. Die Mittelleiter sind dadurch ideal abgeschirmt. The center conductors are thereby shielded ideal.
  • Die Matching Box The Matching Box 38 38 ist mit drei Kondensatoren mit von 0 bis etwa 30 pF veränderbarer Kapazität bestückt. is provided with three capacitors fitted from 0 to about 30 pF variable capacity. Dabei ist der Mittelleiter des einen Koaxialkabels über einen sog. Tuning- Kondensator CT mit der Masse verbunden. Here, the center conductor of a coaxial cable is a so-called. Tuning capacitor CT connected to the ground. Der Mittelleiter des anderen Koaxialkabels ist einerseits ebenfalls über einen Tuning-Kondensator CT mit der Masse verbunden. The center conductor of the other coaxial cable is the one hand, also connected to the ground via a tuning capacitor CT. Parallel dazu ist der zweite Mittelleiter noch über einen sog. Matching Kondensator CM mit einem elektrischen Anschluss In parallel, the second center conductor is still a so-called. Matching capacitor CM with an electrical connection 40 40 für die sich anschließende Weiterverarbeitung der Signale verbunden. connected for the subsequent processing of the signals.
  • Über die einstellbaren Kapazitäten CT erfolgt die Feinabstimmung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises der MR-Spule im Bereich von 60 bis 65 MHz. Of the adjustable capacitances CT to fine-tune the resonant frequency of the resonant circuit of the MR coil is in the range of 60 to 65 MHz is carried out. Über den Matching Kondensator CM erfolgt die Abstimmung des Schwingkreises auf die Impedanz der Koaxialkabel 36, um Reflexionen zu vermeiden. Over the matching capacitor CM, the tuning of the resonant circuit takes place on the impedance of the coaxial cable 36 in order to avoid reflections. Die Impedanz der Koaxialkabel beträgt 50 Ohm. The impedance of the coaxial cable is 50 Ohm.
  • Mit Hilfe dieser Schaltung konnte die MR-Spule auf die Protonenresonanzfrequenz von 63,8 MHz in physiologischer Kochsalzlösung abgestimmt werden. With the aid of this circuit, the MR coil could be tuned to the proton resonance frequency of 63.8 MHz in physiological saline. Bei dieser Frequenz wurde in physiologischer Kochsalzlösung eine Güte Q von 12,5 unter Last von erreicht. At this frequency, a Q of 12.5 under load was achieved in physiological saline. Dabei ist die Güte definiert als der Quotient aus der Resonanzfrequenz und der Halbwertsbreite der Resonanzlinie. The quality is defined as the ratio of the resonant frequency and the half-width of the resonance line. "Last" ist die Simulation der Bedingungen im Magen während einer Analyse. "Last" is to simulate the conditions in the stomach during an analysis. Da der Magen während einer Analyse mit Luft bzw. Stickstoff aufgeblasen wird und das Körpergewebe hauptsächlich aus Wasser und Salzen besteht, wird die Simulation an Luft über der Oberfläche einer Kochsalzlösung durchgeführt. Since the stomach during an analysis with air or nitrogen is inflated and the body tissue is mainly composed of water and salts, the simulation is carried out in air on the surface of a brine.
  • 10 10
    Gastroskop gastroscope
    12 12
    Hohl- oder Durchführungskanal Hollow or through channel
    14 14
    Spülkanal irrigation channel
    16 16
    Beleuchtungskanal lighting channel
    18 18
    Betrachtungskanal viewing channel
    20 20
    distales Ende des Gastroskops distal end of the gastroscope
    22 22
    MR-Spule MR coil
    24 24
    Schlinge loop
    26 26
    Schlauch tube
    28 28
    Gabelstutzen fork socket
    30 30
    Schlauchabschnitt hose section
    31 31
    elektrische Leiter electrical conductors
    32 32
    Gabelungsstopfen fork plug
    34 34
    Schlauchabschnitt hose section
    35 35
    Spritze syringe
    36 36
    elektrische Leitung electrical line
    38 38
    Matching Box matching box
    40 40
    elektrische Anschlüsse electrical connections
    42 42
    Lötverbindungen solder connections

Claims (4)

  1. Vorrichtung zum Durchführen Kernresonanzspektroskopischer Untersuchungen im Inneren organischer Körper, mit einem, wenigstens einen Hohlkanal ( Apparatus for carrying out investigations in the interior Kernresonanzspektroskopischer organic body, with a, at least one hollow channel ( 12 12 ) aufweisenden Endoskop ( ) Having endoscope ( 10 10 ), das in das Körperinnere einbringbar ist; ), Which can be introduced into the body interior; mit einer MR-Spule ( (With an MR coil 22 22 ), die durch den Hohlkanal ( ), Which (through the hollow channel 12 12 ) durchführbar und das distale Ende des Endoskops ( ) Feasible and (the distal end of the endoscope 10 10 ) überragend positionierbar ist, wobei die MR-Spule ( is superior positionable), the MR coil ( 22 22 ) einen flexiblen elektrischen Leiter ( ) A flexible electrical conductor ( 24 24 ) aufweist; ) having; und mit einem elastischen Schlauch ( and (with an elastic hose 26 26 ), entlang dessen Inneren der flexible elektrische Leiter ( ), (Along the interior of flexible electrical conductors 24 24 ) mindestens teilweise geführt ist, wobei der Schlauch mit einem Medium befüllbar ist und im befüllten Zustand eine schlingenartige Form mit einem Schlingendurchmesser annehmen kann, der größer ist als der Durchmesser des Hohlkanals ( ) Is guided at least partially, wherein the hose with a medium is filled and can assume a loop-like shape with a loop diameter in the filled state that is greater than the diameter of the hollow channel ( 12 12 ), wobei der maximale Schlingendurchmesser mindestens 15 cm beträgt. ), Where the maximum loop diameter is at least 15 cm.
  2. Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Schlinge ( Device according to the preceding claim, characterized in that the diameter of the loop ( 24 24 , . 26 26 ) variabel einstellbar ist. ) Is variably adjustable.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible elektrische Leiter ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the flexible electrical conductor ( 24 24 ) wenigstens teilweise aus einem Shape-Memory-Metall ausgebildet ist. ) Is at least partially formed of a shape memory metal.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkanal ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow channel ( 12 12 ) des Endoskops ( () Of the endoscope 10 10 ) eine ovale Form hat. ) Has an oval shape.
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