DE102006031155A1

DE102006031155A1 - Verfahren und System zur Verfolgung einer intrakorporalen Vorrichtung mit MR-Bildgebung

Info

Publication number: DE102006031155A1
Application number: DE102006031155A
Authority: DE
Inventors: Erich R. Tamaroff; John M. Pile-Spellman; Lei Feng; Steven M. Dashnaw; Robert L. Delapaz
Original assignee: Columbia University in the City of New York; General Electric Co
Current assignee: Columbia University in the City of New York; General Electric Co
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2007-01-18
Also published as: US20080027310A1; JP2007021199A; US7276905B2; US20070007957A1; NL1032134A1; NL1032134C2

Abstract

Ein System und ein Verfahren zur Verfolgung einer intrakorporalen Vorrichtung oder in anderer Weise Bestimmung der Position derselben werden geschaffen. Die Erfindung enthält eine Vorrichtung, die in ein Objekt eingesetzt und gestützt auf eine abbildbare Markierung, die an oder in der Vorrichtung vorhanden ist, verfolgt werden kann. Die abbildbare Markierung ist wenigstens teilweise aus einer Substanz aufgebaut, deren Kerne mit einer Larmorfrequenz präzedieren, die von der Larmorfrequenz des Wasserstoffs verschieden ist, wenn sie einem polarisierenden magnetischen Feld ausgesetzt wird. MR-Daten können von der abbildbaren Markierung unter Verwendung eines HF-Empfängers erfasst werden, der auf die Larmorfrequenz der Substanz abgestimmt ist, und zur Verfolgung einer Bewegung der Vorrichtung innerhalb des Objektes verwendet werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die MR-Bildgebung und insbesondere auf ein Verfahren und ein System von Bildgebungsvorrichtungen, die eine abbildbare Markierung aufweisen, die Kerne enthält, die mit einer von der Larmorfrequenz des Wasserstoffs verschiedenen Larmorfrequenz präzedieren, wenn sie einem polarisierenden Magnetfeld ausgesetzt werden.

Wenn eine Substanz, wie z.B. menschliches Gewebe, einem gleichförmigen magnetischen Feld (polarisierendes Feld B₀) ausgesetzt wird, versuchen die einzelnen magnetischen Momente der Spins in dem Gewebe, sich an dem polarisierenden Feld auszurichten, präzedieren aber mit ihrer charakteristischen Larmorfrequenz um dieses herum in einer zufälligen Anordnung. Wenn die Substanz oder das Gewebe einem magnetischen (Erregungsfeld B₁) ausgesetzt wird, das in der x-y-Ebene verläuft und das nahezu die Larmorfrequenz aufweist, kann das ausgerichtete Nettomoment oder die „Längsmagnetisierung" M₂ in die x-y-Ebene gedreht oder „gekippt" werden, um ein magnetisches Nettomoment M_t in Transversalrichtung zu erzeugen. Nachdem das Erregungssignal B₁ aufgehört hat, wird von den angeregten Spins ein Signal ausgesandt, und dieses Signal kann empfangen und zur Erzeugung eines Bildes verarbeitet werden.

Wenn diese Signale zur Erzeugung von Bildern benutzt werden, werden Magnetfeldgradienten (G_x, G_y und G_z) verwendet. Typischerweise wird der abzubildende Bereich mit einer Sequenz von Messzyklen aufgenommen, in denen sich diese Gradienten gemäß dem verwendeten, speziellen Lokalisierungsverfahren ändern. Die sich ergebende Menge der empfangenen NMR-Signale wird digitalisiert und verarbeitet, um das Bild unter Verwendung einer von vielen wohlbekannten Rekonstruktionstechniken wiederherzustellen.

Die MR-Bildgebung wird häufig zur Verfolgung oder in anderer Weise Bestimmung der Position einer intrakorporalen Vorrichtung, wie z.B. eines endovaskularen Katheters verwendet. Im Anschluss hieran bezieht sich der Ausdruck „intrakorporale Vorrichtung" allgemein auf einen beliebigen Typ von Vorrichtung, die als ganzes oder zum Teil innerhalb eines Körpers navigierbar, beweglich oder in anderer Weise in diesen einsetzbar ist. Um eine Vorrichtung in geeigneter Weise zu führen, ist eine Anzahl von Tracking- bzw. Verfolgungstechniken entwickelt worden. Diese Vorgehensweisen fallen allgemein in eine von zwei Kategorien: Passive oder aktive Verfolgung.

Die passive Verfolgung verwendet Signalleerräume oder Bildartefakte, um die medizinische Vorrichtung sichtbar zu machen. Typischerweise wird die medizinische Vorrichtung mit einer paramagnetischen Markierung gekennzeichnet. Paramagnetische Markierungen werden gewöhnlich verwendet, weil die paramagnetischen Eigenschaften der Markierungssubstanz ihre Relaxationszeit verkürzen. Auf diese Weise wird bei geeigneten Impulssequenzparametern von der Markierung kein Signal erhalten, was in einem wiederhergestellten Bild zu einem signalfreien Raum führt.

Andere passive Verfolgungstechniken enthalten die Verwendung von Suszeptibilitätsartefakten an Metalldrähten, die mit der medizinischen Vorrichtung verbunden sind. In diesem Sinne geben die Artefakte in einem wiederhergestellten Bild die Anwesenheit der medizinischen Vorrichtung wieder. Bei einer weiteren passiven Verfolgungstechnik wird ein elektrischer Strom während der Signalakquisition in den elektrischen Drähten induziert, um für eine verbesserte Erkennbarkeit der Vorrichtung die Intensität der Artefakte zu verändern. Weitere passive Verfolgungstechniken umfassen die Verwendung von intravaskularen Kontrastmitteln oder das Leiten von ähnlichen, geeigneten Fluiden durch einen Hohlraum. Die passive Verfolgung von Vorrichtungen weist jedoch Nachteile auf.

Während die passive Verfolgung die gleichzeitige Visualisierung von endovaskularen Vorrichtungen und der Objektphysiologie, wie z.B. Blutgefäßen und dem umliegenden Gewebe unterstützt, sind die räumliche und die zeitliche Auflösung akquisitionsabhängig, und im Ergebnis sind die räumliche und die zeitliche Auflösung unzureichend, um die endovaskulare Vorrichtung von der Objektanatomie zu unterscheiden. Weil die zum Kennzeichnen der Vorrichtungen verwendeten Markierungen überwiegend Wasserstoffkerne enthalten, ist es weiterhin schwierig, mit der MR-Bildgebung anhand präzedierender Wasserstoffkerne zwischen der Objektanatomie und der Vorrichtung zu unterscheiden.

Aktive Vorrichtungsverfolgungstechniken beinhalten die Anordnung einer HF-Empfängerspule an der endovaskularen Vorrichtung oder die Verwendung eines Führungsdrahtes als eine lineare Empfängerspule. In diesem Sinne werden MR- Signale an der endovaskularen Vorrichtung erfasst und können zur Wiederherstellung von Verfolgungsbildern verwendet werden. Während aktive Verfolgungstechniken wegen des hohen Signal-Rausch-Abstandes (SNR) sowie einer höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung, die sie liefern, gewöhnlich bevorzugt werden, verbinden elektrische Drähte die HF-Empfängerspule mit dem Datenakquisitionssystem des MR-Scanners. Diese elektrischen Drähte erhöhen die Komplexität der endovaskularen Vorrichtung bei und können beim Einsetzen und Positionieren der Vorrichtung in dem Objekt hinderlich sein. Außerdem kann es unerwünscht sein, elektrisch leitfähige Leitungen zu haben, die sich von einem einem MR-Scan unterzogenen Objekt ausgehend erstrecken.

Es wäre daher wünschenswert ein System und ein Verfahren zu haben, die zur Verfolgung einer drahtlosen intrakorporalen Vorrichtung durch ein Objekt hindurch in der Lage sind, ohne dabei SNR oder räumliche oder zeitliche Auflösung zu opfern.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft ein System und ein Verfahren zur Abbildung und in einem bestimmten Ausführungsbeispiel zur Verfolgung einer intrakorporalen Vorrichtung oder einer beliebigen anderen Vorrichtung, die innerhalb eines Objektes angeordnet sein kann, wobei die Vorrichtung mit einer abbildbaren, von der Anatomie des Objektes oder einem Objekt unterscheidbaren Markierung gekennzeichnet ist, wobei das System und das Verfahren einige oder alle der zuvor genannten Nachteile überwinden.

Ein System und ein Verfahren zur Verfolgung oder in anderer Weise Bestimmung der Position einer intrakorporalen Vorrichtung werden geschaffen. Die Erfindung enthält eine Vorrichtung, die in ein Objekt eingesetzt und in Abhängigkeit von einer abbildbaren, in der Vorrichtung enthaltenen Markierung verfolgt werden kann. Die abbildbare Markierung ist wenigstens teilweise aus einer Substanz aufgebaut, deren Kerne bei einer Larmorfrequenz präzedieren, die von der Larmorfrequenz des Wasserstoffs verschieden ist, wenn die Substanz einem polarisierenden Magnetfeld ausgesetzt wird. Unter Verwendung eines auf die Larmorfrequenz der Substanz abgestimmten HF-Empfängers können von der abbildbaren Markierung MR-Daten erfasst und zur Verfolgung der Bewegung der Vorrichtung innerhalb des Objektes verwendet werden.

Demnach wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur MR-Bildgebung geschaffen. Das Verfahren enthält das Einprägen eines polarisierenden Magnetfelds in einem interessierenden Bereich bzw. Region of Interest (ROI), in dem eine Vorrichtung angeordnet ist. Die Vorrichtung enthält eine abbildbare Markierung, die aus wenigstens einer Substanz aufgebaut ist, die unterscheidbar in dem ROI vorhanden ist und die mit einer ersten Larmorfrequenz präzediert, wenn sie dem polarisierenden Magnetfeld ausgesetzt wird. Das Verfahren beinhaltet weiterhin, dass das ROI einem Erregungsfeld mit der ersten Larmorfrequenz ausgesetzt wird und von dem ROI mit einem auf die erste Larmorfrequenz abgestimmten Empfänger MR-Daten erfasst werden. Das Verfahren enthält auch den Schritt des Bestimmens der Position der Vorrichtung innerhalb des ROI aus den MR-Daten.

Gemäß einem weiteren Aspekt enthält die vorliegende Erfindung ein MRI-Gerät, das ein Magnetresonanzbildgebungs (MRI)-System aufweist, das zum Einprägen eines Polarisierungsmagnetfeldes eine Vielzahl von Gradientenspulen enthält, die um eine Öffnung eines Magneten herum angeordnet sind. Das MRI-System enthält auch ein HF-Transceiversystem und einen HF-Schalter, der durch ein Impulsmodul gesteuert wird, um zur Akquisition von MR-Bildern von präzedierenden Wasserstoffkernen in einem ROI HF-Signale an eine HF-Spulenanordnung auszusenden. Das MRI-System enthält weiterhin ein computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das Anweisungen enthält, die bei ihrer Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, eine Anregung der Wasserstoffkerne in dem ROI zu bewirken. Der Computer wird weiterhin veranlasst, eine Anregung der Kerne wenigstens einer wasserstofffreien Substanz zu bewirken, die in das ROI eingebracht worden ist. Die Kerne der wasserstofffreien Substanz präzedieren mit einer Larmorfrequenz, die sich von derjenigen der Wasserstoffkerne unterscheidet. Der Computer wird auch veranlasst, MR-Daten wenigstens aus dem ROI zu akquirieren und ein Bild des ROI wiederherzustellen, das einen Kontrast zwischen der Substanz und anderen Strukturen innerhalb des ROI aufweist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zur MR-Bildgebung das Einsetzen einer medizinischen Vorrichtung in ein Objekt. Die medizinische Vorrichtung enthält eine abbildbare Markierung, die mit einer Larmorfrequenz präzediert, die von derjenigen des Wasserstoffs verschieden ist. Das Verfahren enthält weiterhin ein Anregen des Objektes mit einem B₁-Feld mit der Larmorfrequenz des Wasserstoffs und ein Erfassen von MR-Daten von wenigstens den Kernen in dem Objekt, die mit der Larmorfre quenz des Wasserstoffs präzedieren. Das Verfahren enthält auch das Wiederherstellen von Trackingbildern, die die Bewegung der medizinischen Vorrichtung innerhalb des Objektes zeigen.

Gemäß einem weiteren Aspekt enthält die vorliegende Erfindung eine medizinische Vorrichtung, die in ein Objekt einsetzbar ist. Die Vorrichtung weist einen Körper und wenigstens eine mit dem Körper verbundene, abgedichtete Kammer auf. Eine abbildbare Substanz, die Nichtwasserstoffkerne enthält ist, in der wenigstens einen abgedichteten Kammer angeordnet.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine medizinische Vorrichtung geschaffen, die in ein Objekt einsetzbar ist. Die medizinische Vorrichtung weist einen Körper und einen oder mehrere Hohlräume auf, die in wenigstens einem Teilbereich einer Außenoberfläche des röhrenförmigen Körpers ausgebildet sind. Eine abbildbare Substanz, die überwiegend frei von Wasserstoff ist, füllt den einen oder die mehreren Hohlräume wenigstens teilweise aus.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt enthält ein Verfahren zur MR-Bildgebung das Anordnen einer fluoridierten Substanz in einem begrenzten Bereich eines Objektes. Eine medizinische Vorrichtung wird in den begrenzten Bereich eingeführt. Die medizinische Vorrichtung ist im Wesentlichen frei von der fluoridierten Substanz aufgebaut, die in dem begrenzten Bereich angeordnet ist. Aus dem begrenzten Bereich werden mit einer Empfängerspule, die wenigstens zum Erfassen von HF-Signalen mit der Larmorfrequenz der fluoridierten Substanz abgestimmt ist, MR-Daten akquiriert. Das Verfahren enthält weiterhin das Wiederherstellen eines Bildes des begrenzten Bereiches aus den MR-Daten und das Bestimmen der relativen Position der medizinischen Vorrichtung innerhalb des intrakorporalen Hohlraums aus dem Bild.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt enthält die vorliegende Erfindung eine navigierbare MR-Bildgebungsvorrichtung, die aus einer Substanz aufgebaut ist, die bei einer Larmorfrequenz von etwa 60 MHz präzediert, wenn sie einem im Wesentlichen gleichförmigen Magnetfeld von etwa 1,5 T ausgesetzt ist.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt enthält die vorliegende Erfindung eine Bildgebungstechnik, die Mittel zum Einprägen eines im Wesentlichen gleichförmigen Magnetfeldes um ein abzubildendes Objekt herum und Mittel zum Verschieben einer navigierbaren Vorrichtung innerhalb des Objektes enthält. Die navigierbare Vorrichtung ist so aufgebaut, dass sie eine erkennbare Markierung aufweist, die aus einer Substanz besteht, deren Kerne bei einer von der Larmorfrequenz der Wasserstoffkerne verschiedenen Larmorfrequenz präzedieren. Die Bildgebungstechnik enthält weiterhin Mittel zum Anregen von Kernen der Substanz zum Präzedieren bei der von der Larmorfrequenz der Wasserstoffkerne verschiedenen Larmorfrequenz und Mittel zum Akquirieren von MR-Daten von den Kernen, die bei der von der Larmorfrequez der Wasserstoffkerne verschiedenen Larmorfrequenz präzedieren. Mittel zur aktiven Verfolgung einer Ortsänderung der navigierbaren Vorrichtung innerhalb des Objektes werden ebenfalls geschaffen.

Verschiedene weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen stellen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar, das gegenwärtig zur Ausführung der Erfindung in Betracht gezogen wird.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines MR-Bildgebungssystems zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer intrakorporalen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Vorrichtung mit einem MR-Bildgebungssystem verwendbar ist.
3 zeigt eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht einer intrakorporalen Vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt eine Endansicht einer intrakorporalen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht einer intrakorporalen Vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Mit Bezug auf 1: Die Hauptkomponenten eines bevorzugten Magnetresonanzbildgebungs (MRI)-Systems 10, das die vorliegende Erfindung beinhaltet, sind gezeigt. Der Betrieb des Systems wird von einer Bedienerkonsole 12 aus gesteuert, die eine Tastatur oder eine andere Eingabevorrichtung 13, ein Steuerungsfeld 14 und ein Anzeigebildschirm 16 enthält. Die Konsole 12 kommuniziert über einen Link 18 mit einem Computersystem 20, das einen Bediener in die Lage versetzt, die Erzeugung und Anzeige von Bildern auf dem Anzeigebildschirm 16 zu steuern. Das Computersystem 20 enthält eine Anzahl von Modulen, die über eine Rückwand bzw. Backplane 20a miteinander kommunizieren. Diese enthalten ein Bildprozessormodul 22, ein CPU-Modul 24 und ein Speichermodul 26, das in der Fachwelt als ein Bildpuffer zum Speichern von Bilddatenarrays bekannt ist. Das Computersystem 20 ist zur Speicherung von Bilddaten und Programmen mit einem Plattenspeicher 28 und einem Bandlaufwerk 30 verbunden und kommuniziert über einen seriellen Hochgeschwindigkeitslink 34 mit einer Systemsteuerung 32. Die Eingabeeinrichtung 13 kann eine Maus, einen Joystick, eine Tastatur, einen Trackball, einen berührungsaktivierten Bildschirm, eine Lichtwand, eine Sprachsteuerung oder jede beliebige ähnliche oder gleichwertige Eingabeeinrichtung enthalten und zur interaktiven Geometrievorgabe verwendet werden.
Die Systemsteuerung 32 enthält eine Menge von Modulen, die über eine Rückwand 32a miteinander verbunden sind. Diese enthalten ein CPU-Modul 36 und ein Impulsgeneratormodul 38, das über einen seriellen Link 40 mit der Bedienerkonsole 12 verbunden ist. Durch den Link 40 empfängt die Systemsteuerung 32 Befehle von dem Bediener zum Bezeichnen der auszuführenden Scansequenz. Das Impulsgeneratormodul 38 ist zum Betreiben der Systemkomponenten zum Ausführen der gewünschten Scannsequenz programmiert und erzeugt Daten, die die Taktung, die Stärke und die Form der erzeugten HF-Impulse und das Timing und die Länge des Datenakquisitionsfensters für präzedierende Nichtwasserstoffkerne und Bildgebungsvorrichtungen bezeichnen, die eine in einem interessierenden Bereich unterscheidbar vorhandene Substanz enthalten, wie es hierin erörtert worden ist. Das Impulsgeneratormodul 38 ist mit einer Menge von Gradientenverstärkern 42 verbunden, um die Taktung und die Form der Gradientenimpulse zu bezeichnen, die während des Scans erzeugt werden. Das Impulsgeneratormodul 38 kann auch Patientendaten von einer physiologischen Akquisitionssteuerung 44 empfangen, die Signale von einer Anzahl verschiedener, mit dem Patienten verbundener Sensoren, wie z.B. EKG-Signale von an dem Patienten angebrachten Elektroden empfängt. Schließlich ist das Impulsgeneratormodul 38 mit einer Scanraumschnittstellenschaltung 46 verbunden, die Signale von verschiedenen Sensoren empfängt, die mit dem Zustand des Patienten und des Magnetsystems zusammenhängen. Durch die Scanraumschnittstellenschaltung 46 empfängt ein Patientenpositionierungssystem 48 Befehle zum Bewegen des Patienten in eine gewünschte Position für die Aufnahme.
Die von dem Impulsgeneratormodul 38 erzeugten Gradientenschwingungssignale werden an das Gradientenverstärkersystem 42 angelegt, das G_x-, G_y- und G_z-Verstärker enthält. Jeder Gradientenverstärker regt eine zugehörige physikalische Gradientenspule in einer Gradientenspulenanordnung an, die allgemein mit 50 bezeichnet wird, um die für eine räumliche Kodierung der akquirierten Signale verwendeten Magnetfeldgradienten zu erzeugen. Die Gradientenspulenanord nung 50 bildet einen Teil einer Magnetanordnung 52, die einen Polarisierungsmagneten 54 und eine Ganzkörper-HF-Spule 56 enthält. Ein Transceivermodul 58 in der Systemsteuerung 32 erzeugt Impulse, die durch einen HF-Verstärker 60 verstärkt und über einen Sende/Empfangs-Schalter 62 mit der HF-Spule 56 gekoppelt werden. Die resultierenden Signale, die von den angeregten Kernen in dem Patienten ausgesandt werden, können von derselben HF-Spule 56 wahrgenommen und über den Sende/Empfangs-Schalter 62 mit einem Vorverstärker 64 verbunden werden. Die verstärkten MR-Signale werden in dem Empfängerabschnitt des Transceivers 58 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Der Sende/Empfangs-Schalter wird durch ein Signal von dem Impulsgeneratormodul 38 gesteuert, um während des Sendemodus den HF-Verstärker 60 mit der Spule 56 und während des Empfangsmodus den Vorverstärker 64 mit der Spule 56 zu verbinden. Der Sende/Empfangs-Schalter 62 kann auch ermöglichen, dass eine separate HF-Spule (z.B. eine Oberflächenspule) entweder in dem Sende- oder in dem Empfangsmodus verwendet wird. Das System kann weiterhin einen optionalen HF-Trackingkanal 65, der für präzedierende Nichtwasserstoffkerne eingerichtet ist, und ein Patientenisolationsmodul 63 zum Isolieren von Bilddaten für die interessierende Ansicht aus den Daten der Vorrichtung enthalten, wie es hierin beschrieben worden ist.
Die von der HF-Spule 56 erfassten MR-Signale werden von dem Transceivermodul 58 digitalisiert und an ein Speichermodul 66 in der Systemsteuerung 32 übertragen. Ein Scan ist abgeschlossen, wenn ein Array von k-Raum-Rohdaten in dem Speichermodul 66 akquiriert worden ist. Diese k-Raum-Rohdaten werden für jedes wiederherzustellende Bild in separate k-Raum-Datenarrays umsortiert, und jedes von diesen wird in einen Arrayprozessor 68 eingegeben, der zur Fou riertransformation der Daten in ein Bilddatenarray tätig wird. Diese Bilddaten werden über den seriellen Link 34 an das Computersystem 20 übertragen, wo sie in einem Speicher, wie z.B. dem Plattenspeicher 28, gespeichert werden. Als Antwort auf von der Bedienerkonsole 12 empfangenen Befehle, können diese Bilddaten in einem Langzeitspeicher, wie z.B. dem Bandlaufwerk 30, archiviert werden, oder sie können durch den Bildprozessor 22 weiterverarbeitet und an die Bedienerkonsole 12 übertragen und auf der Anzeige 16 dargestellt werden. Der Prozessor 22 kann weiterhin z.B. mit Software, Hardware oder einer Kombination aus beiden dazu eingerichtet sein, ein rekonstruiertes Bild der Vorrichtung aus MR-Daten über ein rekonstruiertes Bild der interessierenden Ansicht zu legen.
Wie unten vollständiger beschrieben wird, kann die HF-Spule 56 auf das Aufnehmen von MR-Signalen bei mehr als einer Frequenz abgestimmt werden. Zum Beispiel kann die Spule 56 zum Aufnehmen von MR-Signalen, die bei der Larmorfrequenz der Wasserstoffkerne präzedieren, sowie von MR-Signalen, die bei der Larmorfrequenz von Nichtwasserstoffkernen, wie z.B. Kohlenstoff, Fluor, Natrium, Phosphor und Sauerstoff präzedieren. In einem Ausführungsbeispiel kann die Spule 56 darüber hinaus zum gleichzeitigen Aufgreifen von Signalen von präzedierenden Wasserstoffkernen und gegebenen präzedierenden Nichtwasserstoffkernen aufgebaut sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die HF-Spule so ausgelegt sein, dass sie eine Empfangsbandbreite aufweist, die die Präzessionsfrequenz der Wasserstoffkerne und diejenige der Kerne eines gegebenen Nichtwasserstoffs umfasst. Die Präzessionsfrequenz ist zum Teil eine Funktion der Stärke des polarisierenden Magnetfeldes, dem die Kerne ausgesetzt sind. Demnach wird die HF-Spule auf die geeigneten Präzessionsfrequenzen abgestimmt, die davon abhängen, ob der MR-Scanner zum Einprägen eines im Wesentlichen gleichförmigen Magnetfeldes von 1,5 Tesla oder einer anderen Feldstärke ausgelegt ist. Zusätzlich kann der MR-Scanner dazu ausgelegt sein, mehr als eine HF-Spule zum Empfang von MR-Signalen zu enthalten. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine HF-Spule zum Empfang eines MR-Signals von präzedierenden Wasserstoffkernen abgestimmt, wohingegen eine andere HF-Spule zum Empfang von MR-Signalen von präzedierenden Nichtwasserstoffkernen, wie z.B. Fluor, Natrium, Kohlenstoff, Phosphor, Sauerstoff, schweres Wasser und dergleichen abgestimmt wird. Die Larmorfrequenz von Wasserstoffkernen beträgt in einem Magnetfeld von 1,5 Tesla etwa 63,5 MHz, während die Larmorfrequenz von Fluor in dem gleichen Magnetfeld etwa 60,08 MHz beträgt.
In einem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung auf die Akquisition von MR-Signalen von präzedierenden Nichtwasserstoffkernen gerichtet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung auf die gleichzeitige oder nahezu gleichzeitige Akquisition von MR-Signalen von präzedierenden Wasserstoffkernen und präzedierenden Nichtwasserstoffkernen gerichtet. In diesem Sinne ist der MR-Scanner zur Erzeugung eines B₁-Feldes mit der Larmorfrequenz des Wasserstoffs sowie mit der Larmorfrequenz der Kerne eines gegebenen Nichtwasserstoffs, wie z.B. Fluor, Natrium, Kohlenstoff, Phosphor und Sauerstoff in der Lage. Allgemein können für die Signalakquisition Kerne mit einer Ordnungszahl von weniger als 20 als Ziel gewählt werden. Zusätzlich zu Nichtwasserstoffkernen wird in Betracht gezogen, dass angereicherte Wasserstoffverbindungen, wie z.B. mit Deuterium angereichertes Wasser (schweres Wasser) und Verbindungen mit hyperpolarisiertem Wasserstoff (hyper polarisiertes Wasser) ebenfalls für die Signalakquisition als Ziel dienen können.
Jetzt mit Bezug auf 2: Ein endovaskularer Katheter 70 ist perspektivisch dargestellt. Obwohl die Erfindung mit Bezug auf einen Ballondilatationskatheter beschrieben wird, wird ein Fachmann leicht erkennen, dass die vorliegende Erfindung auch mit anderen intrakorporalen Vorrichtungen, wie z.B. Vielzweck- oder Spezialzweckkathetern, Biopsienadeln, Laparoskopen, Endoskopen und anderen chirurgischen Werkzeugen, Stents, Shunts und anderen implantierbaren Vorrichtungen, Pillen, Partikeln, Flüssigkeiten, Gasen und anderen injizierbaren, mit der Nahrung aufnehmbaren oder inhalierbaren Mitteln sowie nicht intrakorporalen Vorrichtungen anwendbar ist und demnach nicht auf diese beschränkt ist. Der Katheter 70 weist einen Schaftabschnitt 72 mit einem Ballonabschnitt 74 auf, der im Wesentlichen in der Nähe seines distalen Endes 76 angeordnet ist. Der Schaftabschnitt 72 ist mit dem proximalen Ende 78 des Ballonabschnitts 74 verbunden oder anderenfalls einstückig ausgebildet. Ein distaler „Taillen"- oder Zwischenabschnitt 80 ist mit dem distalen Ende 82 des Ballonabschnitts 74 und dem distalen Ende 76 des Katheters 70 verbunden oder anderenfalls zwischen diesen ausgebildet.
Der Hohlraum oder die Bohrung des Katheters 70 ist dazu ausgelegt, den Durchtritt eines Fluids oder einer anderen aufblähenden Lösung von einer (nicht gezeigten) Fluidquelle zu ermöglichen, die mit dem proximalen Ende 84 des Ballonabschnitts 74 verbunden ist. Eine Pumpe oder eine andere (nicht gezeigte) Aufblaseinrichtung kann ebenfalls mit dem Katheter verbunden sein, um das Aufblähen und Leerlaufen des Ballonabschnitts 74 zu kontrollieren. Der Katheter, der in angiographischen Verfahren weit verbreitet verwendet werden kann, kann auch zum Positionieren einer endovaskularen HF-Spule in der Nähe eines Zielgewebes oder in der Gefäßanordnung zur Blutbildgebung verwendet werden. In diesem Sinne kann eine HF-Spule durch den Katheter hindurch verschoben werden, sobald der Katheter einmal in geeigneter Weise innerhalb der Gefäßanordnung positioniert worden ist. Die Vorteile davon werden unten genauer beschrieben, wobei die HF-Spule durch den Katheter hindurch verschoben wird, nachdem der Katheter positioniert worden ist, und auf diese Weise die HF-Spulenanordnung nicht die Bewegung des Katheters während einer Verschiebung durch das Objekt beschränkt oder seine Positionierung behindert.
Eine Visualisierung des Katheters 70 wird mittels MR-Bildgebung des Objektes durch Bestimmung der Position des Katheters 70 bezogen auf das ROI erreicht. Die Verfolgung wird in ähnlicher Weise durch eine sequentielle Erzeugung von MR-Bildern erreicht, die dem Arzt oder anderem Personal des Gesundheitswesens beim Verschieben des Katheters durch die Gefäßstruktur oder eine andere Anatomie des Objektes hindurch helfen. Um einen Kontrast zwischen dem Katheter und der Objektanatomie zu schaffen, liefert in einem Ausführungsbeispiel eine (nicht gezeigte) Pumpe eine Verbindung oder eine andere Substanz zu dem Katheter, die in der Objektanatomie unterscheidbar vorhanden ist, z.B. weil die Verbindung nicht weit verbreitet vorgefunden wird, minimal vorhanden ist oder anderenfalls in unterscheidbaren Konzentrationen oder Formen in der Objektanatomie oder in dem bestimmten ROI vorhanden ist, z.B. Fluorid oder fluoridierte Verbindungen oder beliebige andere anwendbare Nichtwasserstoffkernsubstanzen. In diesem Sinne kann der MR-Scanner entweder einen wasserstoffgestützten MR-Scan, woraufhin MR- Signale von präzedierenden Wasserstoffkernen akquiriert werden, oder einen MR-Scan ausführen, woraufhin präzedierende Nichtwasserstoffkerne Gegenstand der Signalerfassung sind. Wegen seines reichlichen Vorhandenseins in der Objektanatomie ist Wasserstoff typischerweise derjenige Kern, von dem MR-Signale akquiriert werden. Fluor ist andererseits von der Objektanatomie unterscheidbar, weil es in der Objektanatomie nur minimal zu finden ist und insbesondere auf Knochen und Zähne beschränkt ist. Darüber hinaus ist Fluor in seiner Kristallform unbeweglich und weist daher eine Relaxationszeit auf, die zu kurz ist, um leicht erkennbar zu sein, wenn Bildgebungsverfahren verwendet werden, die gegenüber frei beweglichen flüssigen Formen von fluoridierten Verbindungen, wie z.B. Hexafluorobenzen empfindlich sind. Wenn der Katheter wenigstens teilweise mit Fluor oder einer fluoridierten Verbindung gefüllt ist, ermöglicht das auf niedrigem Niveau vorhandene (oder nicht existierende) Fluorhintergrundsignal eine verbesserte Visualisierung des mit Fluor gefüllten Katheters in einem wiederhergestellten Bild, das aus den von präzedierenden Fluorkernen erfassten MR-Daten erstellt worden ist. Im Ergebnis kann die mit Fluor markierte, intrakorporale Vorrichtung mit einer höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung, wie z.B. einer räumlichen Auflösung von weniger als 0,5 Millimetern (mm) und einer zeitlichen Auflösung von weniger als 0,1 Sekunden erkannt werden. Experimentell sind Chrisp-Bilder eines 1,5 F-Katheters (von weniger als 0,5 mm im Durchmesser) erzeugt worden, der mit einer fluoridierten Flüssigkeit gefüllt ist.
Es wird in Betracht gezogen, dass dem Katheter zur Markierung desselben eine Anzahl von fluoridierten Fluiden zugeführt werden kann. Wie oben erwähnt ist Hexafluoroben zen eine solche Verbindung, die verwendet werden kann. Eine andere, in Betracht gezogene Verbindung ist Perfluorkarbon. Bekannte Perfluorkarbonlösungen enthalten etwa 10 bis 20 Fluorreste bzw. -gruppen pro Molekühl und sind frei von Wasserstoff, was mit Perfluorokarbon markierte Vorrichtungen für auf Fluor abgestimmten HF-Empfängern oder -spulen in hohem Maße sichtbar macht. Perfluorokarbon wird häufig als ein synthetisches Austauschmittel für Blut angesehen und kann auf diese Weise Informationen über die lokale Blutströmung, den Sauerstoffgehalt und die Temperatur liefern. Das bedeutet, dass sich Änderungen der T₁- und T₂-Relaxationszeiten beim Fluor direkt mit dem Sauerstoffdruck ändern. Diese Relaxationszeiten sind bei höheren Sauerstoffniveaus in dem physiologischen Bereich allgemein kürzer. Die Temperatur beeinflusst ebenfalls die Relaxationszeiten von Perfluorokarbonen. Steigende Temperaturen erhöhen die T₁-Relaxationszeit und senken die T₂-Relaxationszeit.
Es können auch alternative Verbindungen verwendet werden, wie z.B. solche, die Natrium enthalten. Natrium präzediert vorteilhafterweise bei einer Frequenz von etwa der Hälfte bis einem Drittel derjenigen des Wasserstoffs, was einen verbesserten Rauschabstand ergibt. Präzedierendes Natrium erzeugt auch ein von Wasserstoff unterscheidbares Signal und ist relativ ungiftig.
Wie oben beschrieben kann ein fluoridiertes Fluid zu dem Hohlraum der intrakorporalen Vorrichtung und durch diesen hindurch geleitet und zur Markierung der Vorrichtung für eine anschließende Visualisierung in einem wiederhergestellten Bild verwendet werden. Wenn MR-Signale von präzedierendem Fluor akquiriert werden, wird die Vorrichtung in dem Bild deutlich erscheinen, und wenn MR-Signale von präzedierendem Wasserstoff akquiriert werden, wird die Vorrichtung in dem wiederhergestellten Bild als ein signalfreier Raum erscheinen. Es wird jedoch auch in Erwägung gezogen, dass die Vorrichtung auf andere Arten markiert sein kann.
Unter Bezug auf 3: Als Beispiel ist eine Querschnittsansicht im Wesentlichen des distalen Endes des Katheters 70 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein abgedichteter Zylinder 86 gezeigt, der eine fluoridierte Verbindung 87 in sich enthält und der in Umfangsrichtung um den Zwischenabschnitt 80 herum angeordnet ist. Der Zylinder 86 kann an dem Zwischenabschnitt 80 permanent oder federnd befestigt sein, um einen Austausch gegen andere Zylinder zu ermöglichen, die andere Inhalte von Nichtwasserstoff oder begrenzten Wasserstoffinhalt oder unterschiedliche Anteile an Fluor aufweisen. Während der Zylinder 86 eng an dem Katheter befestigt gezeigt ist, wird es auch in Betracht gezogen, dass andere abgedichtete bzw. versiegelte fluoridierte Strukturen mit dem Katheter verbunden sein oder in anderer Weise mit dem Katheter gebildet sein können. Es wird erkannt, dass der Zylinder 86 in einer solchen Weise an dem Katheter befestigt sein sollte, dass eine Abtrennung des Zylinders von dem Katheter während einer Verschiebung des Katheters in dem Objekt verhindert wird. Relativ ungiftige Verbindungen, die z.B. Natriumkerne enthalten, können auch ohne die Notwendigkeit eines abgedichteten Aufbaus, z.B. mit einer die anwendbare Substanz enthaltenden Beschichtung, in die Vorrichtung eingebracht werden.
Wie oben erwähnt ist der Zylinder 86 eine abgedichtete Struktur, die eine fluoridierte Verbindung oder andere Lösung 87 enthält. Ähnlich zum Fluten des Hohlraums mit einer solchen Lösung kann der mit dem Zylinder 86 markierte Katheter leicht mit einem entweder auf Fluor gestützten oder einem auf Wasserstoff gestützten Scan sichtbar gemacht werden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass mehr als eine abgedichtete Struktur mit dem Katheter verbunden oder in anderer Weise in diesen integriert sein kann, so dass eine Bewegung oder Verschiebung von mehr als einem Teilbereich des Katheters verfolgt werden kann.
Mit Bezug auf 4: Eine Endansicht der in 3 gezeigten Vorrichtung stellt die konzentrische Beziehung zwischen dem distalen Zwischenabschnitt 80 und dem abgedichteten Zylinder 86 dar. Weiterhin ist in 4 der hohle Aufbau der Katheterkomponenten mit Ausnahme des abgedichteten Zylinders 86 dargestellt, der mit einer fluoridierten Verbindung oder einer anderen Nichtwasserstoffsubstanz oder minimal wasserstoffhaltigen Substanz gefüllt ist. Es sollte erkannt werden, dass die relative Größe des abgedichteten Zylinders 86 verglichen mit derjenigen der tragenden Elemente des Katheters nur darstellenden Zwecken dient und es auch in Betracht gezogen wird, dass Zylinder mit größeren oder kleineren Durchmessern verwendet werden können.
Mit Bezug auf 5: Eine Querschnittsansicht des im Wesentlichen distalen Endes des Katheters 70 in einem anderen Ausführungsbeispiel stellt dar, dass der Zwischenabschnitt 80 mit einer porösen Oberfläche 88 versehen sein kann. Die Poren der porösen Oberfläche können dann wenigstens teilweise mit einer fluoridierten Lösung 90 gefüllt und innerhalb der Poren mit einem nicht löslichen Dichtmittel oder einer nicht löslichen Beschichtung 92 abgedichtet sein.
Bis hier ist die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die direkte Markierung einer intrakorporalen Vorrichtung mit einem fluoridierten Fluid beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf die indirekte Markierung einer solchen Vorrichtung gerichtet. In diesem Ausführungsbeispiel kann ein Hohlraum innerhalb eines Objektes wenigstens teilweise mit einer fluoridierten Flüssigkeit, wie z.B. Perfluorkarbon, gefüllt sein. Wenn eine intrakorporale Standardvorrichtung, die frei von Fluor oder einem anderen Nichtwasserstoffelement ist oder diese nur minimal enthält, innerhalb des Hohlraums angeordnet wird, wird diese Vorrichtung in dem wiederhergestellten Bild aus MR-Daten, die von präzedierenden Fluor- oder anderen Nichtwasserstoffkernen akquiriert worden sind, im Ergebnis als ein auffälliger signalfreier Raum erscheinen. Umgekehrt wäre die Vorrichtung bei der Akquisition von MR-Daten von präzedierenden Wasserstoffkernen vor einem signalfreien Hintergrund erkennbar.
Wie oben erwähnt ist das SNR einer Fluormarkierung sehr hoch, wenn MR-Signale von präzedierenden Fluorkernen akquiriert werden. Auf diese Weise kann die Fluormarkierung schnell dreidimensional lokalisiert werden. Weiterhin können die Koordinaten der Fluormarkierung verwendet werden, um die Abbildungsebene auf die medizinische Vorrichtung auszurichten, um eine verbesserte Bildgebung der Vorrichtung und der umliegenden Physiologie zu unterstützen.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auch auf die sequentielle sowie die im Wesentlichen gleichzeitige Akquisition von MR-Signalen von präzedierenden Fluorkernen und Wasserstoffkernen gerichtet. In diesem Sinne können getrennte Bilder erstellt und danach auf einer einzigen Anzeige miteinander überlagert werden. Im Ergebnis liefern die präzedierenden Wasserstoffkerne die Auflösung der Objektanatomie, und die präzedierenden Fluorkerne liefern die Auflösung der intrakorporalen Vorrichtung.
Bis hier ist die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die Akquisition von MR-Signalen von präzedierenden Fluorkernen zusätzlich zu der Akquisition von MR-Signalen von präzedierenden Wasserstoffkernen beschrieben worden. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass auch andere Nichtwasserstoffkerne das Ziel sein können. Zum Beispiel können zusätzlich zu Fluor Isotope von Kohlenstoff-, Natrium-, Phosphor- und Sauerstoffkernen als Ziel gewählt werden. Zusätzlich können der Vorrichtungsmarkierung Edelgase hinzugefügt werden, um die Relaxationszeiten der Markierung zu verändern. Auf diese Weise können verschiedene Markierungen desselben Grundinhalts, aber mit verschiedenen Anteilen von Edelgasen verwendet werden, um zwischen Markierungen und/oder Vorrichtungen zu unterscheiden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Vorrichtungsverfolgungsverfahren und -system, die eine räumliche und zeitliche Auflösung gleich der bis jetzt nur mit aktiven Verfolgungstechniken erreichten liefern, vermeidet aber die von einer aktiven Verfolgungsspule typischerweise benötigten elektrischen Leitungen. Auf diese Weise schafft die vorliegende Erfindung eine drahtlose intrakorporale Vorrichtung und ein drahtloses Verfolgungsverfahren, das es ermöglicht, dass die Vorrichtung durch ihre relativ hohe Auffälligkeit mit der Fluor- oder einer anderen Nichtwasserstoffbildgebung automatisch erkannt werden kann. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung zur Orientierung von Standardprotonenbildgebungsebenen zur Visualisierung von Umgebungsgewebe verwendet werden.
Ein Verfahren der MR-Bildgebung wird geschaffen. Das Verfahren enthält das Einprägen eines polarisierenden Magnetfeldes an einem interessierenden Bereich (ROI), in dem eine intrakorporale Vorrichtung angeordnet ist. Die intrakorporale Vorrichtung enthält eine abbildbare Markierung, die aus wenigstens einer Substanz gebildet ist, die in dem ROI nur minimal vorhanden ist und mit einer ersten Larmorfrequenz präzediert, wenn sie einem polarisierenden Magnetfeld ausgesetzt wird. Das Verfahren enthält weiterhin, dass das ROI einem Erregungsfeld mit der erster Larmorfrequenz ausgesetzt wird und wiederholt MR-Daten von dem ROI mit einem Empfänger akquiriert werden, der auf die erste Larmorfrequenz abgestimmt ist. Das Verfahren enthält auch den Schritt des Verfolgens einer Bewegung der intrakorporalen Vorrichtung innerhalb des ROI anhand der MR-Daten.
Die vorliegende Erfindung enthält auch ein MRI-Gerät, das ein Magnetresonanzbildgebungs (MRI)-System enthält, das eine Vielzahl von um eine Öffnung eines Magneten herum angeordnete Gradientenspulen aufweist, um ein Polarisierungsmagnetfeld einzuprägen. Das MRI-System enthält auch ein HF-Transceiversystem und einen HF-Schalter, der von einem Impulsmodul gesteuert wird, um HF-Signale an eine HF-Spulenanordnung auszusenden, um MR-Bilder von präzedierenden Wasserstoffkernen in dem ROI zu erfassen. Das MRI-System enthält weiterhin ein computerlesbares Speichermedium, das ein darauf gespeichertes Computerprogramm aufweist, das Anweisungen enthält, die bei einer Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, eine Anregung der Wasserstoffkerne in dem ROI zu veranlassen. Der Computer wird weiterhin veranlasst, eine Anregung der Kerne wenigstens einer wasserstofffreien Substanz zu bewirken, die in das ROI eingebracht worden ist. Die Kerne der wasserstofffreien Substanz präzedieren mit einer Larmorfrequenz, die von derjenigen der Wasserstoffkerne verschieden ist. Der Computer wird auch zum Akquirieren von MR-Daten wenigstens aus dem ROI und zum Wiederherstellen eines Bildes des ROI veranlasst, das einen Kontrast zwischen der Substanz und anderen Strukturen innerhalb des ROI aufweist.
Ein Verfahren der MR-Bildgebung ist offenbart und enthält das Einführen einer medizinischen Vorrichtung in ein Objekt. Die medizinische Vorrichtung enthält eine abbildbare Markierung, die bei einer Larmorfrequenz präzediert, die von derjenigen des Wasserstoffs verschieden ist. Das Verfahren enthält auch das Anregen des Objektes mit einem B₁-Feld mit der Larmorfrequenz des Wasserstoffs und das Akquirieren von MR-Daten von wenigstens den Kernen in dem Objekt, die mit der Larmorfrequenz des Wasserstoffs präzedieren. Das Verfahren enthält auch das wiederholte Wiederherstellen von Verfolgungsbildern, die eine Bewegung der medizinischen Vorrichtung innerhalb des Objektes zeigen.
Die vorliegende Erfindung enthält auch eine medizinische Vorrichtung, die in ein Objekt einführbar ist. Die Vorrichtung weist auch einen abgekapselten Körper und wenigstens eine abgedichtete Kammer auf, die mit dem röhrenförmigen Körper verbunden ist. Eine abbildbare Substanz, die Nichtwasserstoffkerne enthält, ist in der wenigstens einen abgedichteten Kammer angeordnet.
Eine medizinische Vorrichtung wird geschaffen, die in ein Objekt einführbar ist. Die medizinische Vorrichtung weist einen Körper und einen oder mehrere Hohlräume auf, die in wenigstens einem Abschnitt der äußeren Oberfläche des röhrenförmigen Körpers ausgebildet sind. Eine abbildbare Substanz, die überwiegend frei von Wasserstoff ist, füllt den einen oder die mehreren Hohlräume wenigstens teilweise aus.
Es wird ein Verfahren der MR-Bildgebung offenbart, das das Anordnen einer fluoridierten Substanz in einem begrenzten Bereich eines Objektes umfasst. Eine medizinische Vorrichtung wird in den begrenzten Abschnitt eingeführt. Die medizinische Vorrichtung ist im Wesentlichen frei von der in dem begrenzten Abschnitt angeordneten, fluoridierten Substanz aufgebaut. Von dem begrenzten Bereich werden MR-Daten mit einer Empfängerspule akquiriert, die wenigstens auf das Erfassen von HF-Signalen bei der Larmorfrequenz der fluoridierten Substanz abgestimmt ist. Das Verfahren enthält weiterhin ein Wiederherstellen eines Bildes des begrenzten Bereiches aus den MR-Daten und das Bestimmen der relativen Position der medizinischen Vorrichtung innerhalb des intrakorporalen Hohlraums anhand des Bildes.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine navigierbare MR-Bildgebungsvorrichtung gerichtet, die aus einer Substanz aufgebaut ist, die bei einer Larmorfrequenz von etwa 60 MHz präzediert, wenn sie einem im Wesentlichen gleichförmigen Magnetfeld von etwa 1,5 T ausgesetzt ist.
Eine Bildgebungstechnik wird geschaffen und ist dadurch gegeben, dass sie Mittel zum Einprägen eines im Wesentlichen gleichförmigen Magnetfeldes um ein abzubildendes Objekt herum und Mittel zum Verschieben bzw. Bewegen einer navigierbaren Vorrichtung innerhalb des Objektes aufweist. Die navigierbare Vorrichtung ist so aufgebaut, dass sie eine erkennbare Markierung enthält, die aus einer Substanz besteht, deren Kerne mit einer anderen Larmorfrequenz als derjenigen der Wasserstoffkerne präzedieren. Die Bildgebungstechnik enthält weiterhin Mittel zum Anregen der Kerne der Substanz zum Präzedieren bei der Larmorfrequenz, die von derjenigen der Wasserstoffkerne verschieden ist, und Mittel zum Akquirieren von MR-Daten von Kernen, die bei der von der Larmorfrequenz der Wasserstoffkerne verschiedenen Larmorfrequenz präzedieren. Mittel zum aktiven Verfolgung einer Ortsänderung der navigierbaren Vorrichtung innerhalb des Objektes werden auch geschaffen.
Ein System und ein Verfahren zur Verfolgung einer intrakorporalen Vorrichtung oder in anderer Weise Bestimmung der Position derselben werden geschaffen. Die Erfindung enthält eine Vorrichtung, die in ein Objekt eingesetzt und gestützt auf eine abbildbare Markierung, die an oder in der Vorrichtung vorhanden ist, verfolgt werden kann. Die abbildbare Markierung ist wenigstens teilweise aus einer Substanz aufgebaut, deren Kerne mit einer Larmorfrequenz präzedieren, die von der Larmorfrequenz des Wasserstoffs verschieden ist, wenn sie einem polarisierenden magnetischen Feld ausgesetzt wird. MR-Daten können von der abbildbaren Markierung unter Verwendung eines HF-Empfängers erfasst werden, der auf die Larmorfrequenz der Substanz abgestimmt ist, und zur Verfolgung einer Bewegung der Vorrichtung innerhalb des Objektes verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist in den Begriffen des bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben worden, aber es wird erkannt, dass Äquivalente, Alternativen und Abwandlungen außerhalb der ausdrücklich genannten möglich sind, die innerhalb des Bereiches der beigefügten Ansprüche liegen.

10: Magnetresonanzbildgebungs(MRI)-System
12: Bedienerkonsole
13: Eingabeeinrichtung
14: Steuerungsfeld
16: Anzeigebildschirm
18: Link
20: Computersystem
20a: Rückwand
22: Prozessormodul
24: CPU-Modul
26: Speichermodul
28: Plattenspeicher
30: Bandlaufwerk
32: Systemsteuerung
32a: Rückwand
34: Serieller Hochgeschwindigkeitslink
36: CPU-Modul
38: Impulsgeneratormodul
40: Serieller Link
42: Gradientenverstärker
44: Physiologische Akquisitionssteuerung
46: Scanraumschnittstellenschaltung
48: Patientenpositionierungssystem
50: Gradientenspulenanordnung
52: Magnetanordnung
54: Polarisierungsmagnet
56: HF-Spule
58: Transceivermodul
60: HF-Verstärker
62: Sende/Empfangs-Schalter
63: Isolationsmodul
64: Vorverstärker
65: HF-Trackingkanal
66: Speichermodul
68: Arrayprozessor
70: Katheter
72: Schaftabschnitt
74: Ballonabschnitt
76: Distales Ende
78: Proximales Ende
80: Zwischenabschnitt
82: Distales Ende
84: Proximales Ende
86: Abgedichteter Zylinder
87: Fluoridierte Verbindung
88: Poröse Oberfläche
90: Fluoridierte Lösung
92: Dichtungsmittel oder Beschichtung

Claims

Medizinische Vorrichtung, die in ein Objekt einsetzbar ist, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Körper (80); wenigstens eine abgedichtete Kammer (86), die mit dem Körper (80) verbunden ist, und eine abbildbare Substanz (87, 90), die überwiegend Nichtwasserstoffkerne enthält, die in der wenigstens einen abgedichteten Kammer (86) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Körper (80) porös ist, um die abbildbare Substanz (87, 90) zu absorbieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Körper (80) weiterhin eine nicht lösliche Beschichtung (92) aufweist, die an dem Körper (80) befestigt ist, um die abbildbare Substanz (87, 90) innerhalb der wenigstens einen abgedichteten Kammer (86) einzuschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die abbildbare Substanz (87, 90) eine Ordnungszahl von weniger als 20 aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die abbildbare Substanz (87, 90) Natrium, Fluor, schweres Wasser, Phosphor, Sauerstoff und/oder Kohlenstoff enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die abbildbare Substanz (87, 90) Perfluorkarbon und/oder Hexafluorobenzen enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die abbildbare Substanz (87, 90) 10 bis 20 Fluorreste pro Molekühl aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die abbildbare Substanz (87, 90) Kerne eines Edelgases enthält, um die Relaxationszeit der Nichtwasserstoffkerne zu verändern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die abbildbare Substanz fluorbasiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Körper (80) einen Katheter (70) aufweist.