DE19640463A1 - Magnetic resonance catheter - Google Patents

Magnetic resonance catheter

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DE19640463A1 DE1996140463 DE19640463A DE19640463A1 DE 19640463 A1 DE19640463 A1 DE 19640463A1 DE 1996140463 DE1996140463 DE 1996140463 DE 19640463 A DE19640463 A DE 19640463A DE 19640463 A1 DE19640463 A1 DE 19640463A1
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Abstract

The magnetic resonance catheter has a reception coil (6) with a substance (12) within it which registers a magnetic resonance, and pref. a copper sulphate solution. An amplifier (14) is linked to the coil (6) and an electro-optical converter (16). An optic fibre line (18) is connected to the converter (16). An energy supply (21) is connected to the amplifier (14) and the electro-optical converter (16).

Description

Bei minimal-invasiven Eingriffen oder Operationen in Blutge fäßen eines Patienten mittels eines Katheters ist die konti nuierliche Bestimmung des Ortes der Spitze oder des distalen Endes des Katheters grundlegend. In minimally invasive procedures or surgery in a patient Bloody Faessen means of a catheter is the continu ous determining the location of the tip or distal end of the catheter fundamentally. Ein typisches Verfahren zur Verfolgung von Kathetern ist die Röntgen-Angiographie, wobei ein zweidimensionales Schattenbild des Katheters ausgewertet wird. A typical method of tracking catheters is the X-ray angiography, wherein a two-dimensional silhouette of the catheter is evaluated. Die Strahlenbelastung für den Patienten ist jedoch sehr hoch. However, the radiation exposure to the patient is very high. Auch der Operateur und das Assistenzpersonal werden strahlenbelastet. Also, the surgeon and the assistants will shine loaded.

Die Magnetresonanz-Angiographie vermag in vielen Fällen die Röntgen-Angiographie zu ersetzen und kommt ohne gesundheit lich bedenkliche Strahlenbelastung aus. The magnetic resonance angiography can replace the X-ray angiography in many cases and does not require health Lich serious radiation exposure. Die Verfolgung von Kathetern in Magnetresonanz-Schnittbildern (MR-Schnittbil dern) ist jedoch nicht praktikabel, weil der Katheter in fast allen Schnittbildlagen beim Bewegen aus der Schnittbildebene herausläuft. However, the pursuit of catheters in magnetic sectional images (MR Schnittbil countries) is not practical, because the catheter runs out in almost every section of image positions when moving from the sectional image plane. Daher ist eine MR-Bildkontrolle des Fortschritts des Eingriffs oder der Therapie im Bereich der Katheterspitze nicht möglich. Therefore, an MR image monitor the progress of the intervention or therapy in the area of ​​the catheter tip is not possible.

Zu Versuchszwecken sind zwar schon miniaturisierte, an der Spitze eines Katheters angeordnete Empfangsspulen eingesetzt worden. Although been miniaturized, disposed at the tip of a catheter receiving coils have been used for experimental purposes. In dem Katheter ist eine elektrische Leitung verlegt, die die von der Spule empfangenen elektrischen Signale nach außen führt. In the catheter, an electric line is laid, which leads the signals received from the coil electric signals to the outside. Die Leitung kann jedoch die mit dem hochfrequen ten Magnetfeld immer auftretenden elektrischen Felderlinien kurzschließen. However, the line can short-circuit the always occurring with the hochfrequen th magnetic electric fields lines. Das wiederum kann zu lokalen Felderhöhungen in einem Patienten und damit zu unkalkulierbaren Risiken führen. This in turn can lead to local field increases in a patient and thus lead to incalculable risks. Daher sind derartige Empfangsspulen noch nie am Menschen an gewendet worden. Therefore, such receiving coils have never been turned on people.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Magnet resonanzkatheter bereitzustellen, der ohne Patientengefähr dung lokalisierbar ist. The invention now has for its object to provide a magnetic resonance catheter dung locatable without dangerous patients.

Die Aufgabe wird durch einen Magnetresonanzkatheter gelöst, der gekennzeichnet ist durch eine Empfangsspule, einer in einem Innenraum der Empfangsspule angeordneten magnetreso nanztechnisch nachweisbaren Substanz, einen mit der Empfangs spule verbundenen Verstärker, einen mit dem Verstärker ver bundenen elektro-optischen Wandler, einer mit dem elektro optischen Wandler verbundenen faseroptischen Leitung und einer mit dem Verstärker und dem elektro-optischen Wandler verbundenen Energieversorgung. The object is achieved by a magnetic resonance catheter which is characterized by a receiving coil, an in an inner space of the receiving coil arranged magnetreso nanztechnisch detectable substance, a reel with the reception amplifier connected, a ver to the amplifier-bound electro-optical transducer, one with the electrostatic optical transducer associated fiber optic cable and a connected to the amplifier and the electro-optical converter power supply.

Die magnetresonanztechnisch nachweisbare Substanz wird im Untersuchungsvolumen eines herkömmlichen diagnostischen Ma gnetresonanzgeräts angeregt. The magnetic resonance technically detectable substance is excited in the examination volume of a conventional diagnostic Ma gnetresonanzgeräts. Die Empfangsspule empfängt nach der Anregung überwiegend Magnetresonanzsignale aus der in ihrem Innenraum angeordneten Probensubstanz, wobei die Ma gnetresonanzsignale der Probensubstanz in herkömmlicher Weise mit einem magnetischen Gradientenfeld ortskodiert werden. The receiving coil receives after excitation predominantly magnetic resonance signals from the arranged in its interior sample substance, wherein the Ma gnetresonanzsignale of the sample substance are spatially encoded in a conventional manner with a magnetic gradient field. Die Übertragung der von der Empfangsspule empfangenen Magnetreso nanzsignale erfolgt optisch über eine faseroptische Leitung, wodurch eine Patientengefährdung ausgeschlossen ist. The transmission received by the receiving coil Magnetreso nanzsignale carried optically over a fiber optic line, thereby a risk for the patient is excluded. Eine Auswerteelektronik bestimmt nach einer Fouriertransformation aus der Frequenz die Koordinaten der Empfangsspule und damit die Lage des Katheters. An electronic evaluation system determines the coordinates of the receiver coil and thus the position of the catheter after a Fourier transformation from the frequency. Die Lokalisierung des Katheters kann im Verlauf des Eingriffs ohne Gefährdung des Patienten belie big oft wiederholt werden. The localization of the catheter can in the course of the procedure with no risk to the patient belie big often be repeated. Der Ort kann auch die Lage einer Meßschicht für ein zu erstellendes Magnetresonanztomogramm definieren. The place can also define the position of a measurement layer for a form to be established Magnetic resonance. Dabei könnte in Real-time die Schnittbildebene automatisch nachgeführt werden, so daß die Lage der Kathe terspitze kontinuierlich sichtbar wäre. Here, in real-time the average image plane could be automatically adjusted so that the position of the catheter tip would be continuously visible.

Als Stromversorgung für die elektrischen Bauteile im Katheter kommen mehrere technische Realisierungen in Betracht. As a power supply for the electrical components in the catheter several technical implementations are contemplated. Eine erste Möglichkeit besteht darin, über eine weitere im Kathe ter angeordnete faseroptische Leitung Lichtenergie einer So larzelle zuzuführen, wobei die Solarzelle in unmittelbarer Nähe der Bauteile angeordnet ist. A first possibility is disposed over another in Kathe ter fiber optic line light energy so as to supply a larzelle, wherein the solar cell is arranged in the immediate vicinity of the components. Die Solarzelle wandelt die Lichtenergie in elektrische Energie um zur Stromversorgung der elektrischen Bauteile. The solar cell converts light energy into electrical energy to power the electrical components. Wegen ihres schlechten Wirkungs grades kann die Solarzelle mit einem Kondensator zur sicheren Versorgung bei benötigten Leistungsspitzen gepuffert werden. Because of their poor response degree, the solar cell can be buffered with a capacitor in the supply security in required power peaks. Die elektrischen Bauteile entnehmen nur dann, wenn Magnetre sonanzsignale empfangen werden, die Energie dem Kondensator. The electrical components refer only when Magnetre sonanzsignale are received, the power to the capacitor. Als weitere Möglichkeit kommt in Betracht, einen Pufferkon densator über eine hochohmige elektrische Leitung, die durch den Katheter verlegt ist, zu laden. Another possibility would be considered, to load a Pufferkon capacitor through a high impedance electrical line, which is routed through the catheter. Wegen des großen ohmschen Widerstandes der Leitung sind die Verkopplungen mit den hoch frequenten Anregungssignalen nur sehr gering. Because of the high ohmic resistance of the line, the couplings with the high-frequency excitation signals are very low. Als dritte Mög lichkeit umfaßt die Energieversorgung in einer besonders vor teilhaften Ausgestaltung eine Batterie. As a third Mög friendliness the power supply comprises in a particularly embodiment, a front part of the battery.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekenn zeichnet, daß die Empfangsspule, die Substanz, der Verstär ker, der elektro-optische Wandler und die Stromversorgung von einem Gehäuse umgeben sind, das an einem distalen Ende der faseroptischen Leitung angeordnet ist. A further advantageous embodiment is characterized terized in that the receiving coil, the substance of the Verstär ker, the electro-optical converter and the power supply are surrounded by a housing which is disposed at a distal end of the fiber optic cable. Mit Hilfe der faserop tischen Leitung kann das Gehäuse und damit auch die Empfangs spule zum Untersuchungs- oder Therapieort geführt werden. By means of the line tables faserop the housing and thus also the receiving coil can be guided to the examination or therapy site.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Substanz eine Kupfersulfatlösung umfaßt. A further particularly advantageous embodiment is characterized in that the substance comprises a copper sulfate solution. Die von einer Kupfersulfatlösung abgestrahlten Ma gnetresonanzsignale besitzen eine lange Relaxationszeit, so daß ohne weiteres die drei räumlichen Koordinatenwerte nach einer einzigen Anregung ermittelt werden können. The radiated from a copper sulfate solution Ma gnetresonanzsignale have a long relaxation time, so that the three spatial coordinate values ​​can be determined after a single excitation readily.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand einer Figur erläutert. An embodiment of the invention will be explained below with reference to a figure.

Die Figur zeigt in einer Schnittdarstellung schematisch den Aufbau eines Magnetresonanzkatheters in einer Seitenansicht. The figure shows in a sectional view schematically showing the structure of a magnetic resonance catheter in a side view. Innerhalb eines länglichen und abgerundeten Gehäuses 2 aus einem medizinischen Kunststoff, wie z. Within an elongate and rounded housing 2 of a medical grade plastic such. B. einem Kunststoff auf Silikon-Basis, ist an einem Ende 4 (das distale Ende) eine Empfangsspule 6 angeordnet. B. a plastic based on silicone is, at one end 4 (the distal end) is arranged a receiving coil. 6 Die Empfangsspule 6 ist als Antenne zum Empfang von Magnetresonanzsignalen im Megahertz-Bereich dimensioniert. The receiving coil 6 is dimensioned as an antenna for the reception of magnetic resonance signals in the megahertz range. Sie besteht aus mehreren Windungen, z. It consists of several turns, eg. B. fünf Windungen, die in axialer Richtung nebeneinander gewickelt sind. B. five turns which are wound side by side in the axial direction. Die Achse der Empfangsspule 6 deckt sich mit einer Längsachse 8 des Gehäuses 2 . The axis of the receive coil 6 coincides with a longitudinal axis 8 of the housing. 2 Im Innenraum 8 der Emp fangsspule 2 befindet sich ein Glaskügelchen 10 , worin als magnetresonanztechnisch nachweisbare Substanz 12 eine Kupfer sulfatlösung eingeschlossen ist. In the interior 8 of the Emp fang spool 2 there is a glass bead 10, wherein the magnetic resonance technically detectable substance is a copper sulfate solution included 12th Das Glaskügelchen 10 besitzt z. The glass bead 10 has z. B. einen Außendurchmesser von 2 mm. B. an outer diameter of 2 mm.

Die Empfangsspule 6 ist - gegebenenfalls über eine Abstimm- und Anpaßschaltung - mit einem Eingang eines Verstärkers 14 verbunden, der die empfangenen schwachen Magnetresonanzsi gnale so weit verstärkt, daß sie von einem nachfolgenden elektro-optischen Wandler 16 in analoge optische Signale um gewandelt werden können. The receiving coil 6 is - optionally via a tuning and matching circuit - connected to an input of an amplifier 14, the received weak Magnetresonanzsi gnale amplified so much, that they can be changed by a subsequent electro-optical converter 16 into analog optical signals. Der elektro-optische Wandler 16 um faßt eine Sende-Leuchtdiode, die direkt mit einem Ende einer faseroptischen Übertragungsleitung 18 optisch gekoppelt ist. The electro-optical converter 16 to summarizes a transmitting light-emitting diode that is optically coupled directly to an end of an optical fiber transmission line eighteenth Hier wird wegen der größeren Übertragungsbandbreite als Über tragungsleitung 18 eine Glasfaserleitung verwendet. Here is tragungsleitung because of the greater transmission bandwidth than over 18 uses a fiber optic line. Während die Empfangsspule 6 am distalen Ende 4 des Gehäuses 2 ange ordnet ist, ist die Übertragungsleitung 18 an einem gegen überliegenden proximalen Ende 20 des Gehäuses 2 aus dem Ge häuse 2 herausgeführt. While the receive coil 6 is arranged at the distal end 4 of the housing 2 is, the transmission line 18 at a proximal housing opposite end 20 of the housing 2 from the Ge 2 led out. Das Gehäuse 2 und damit die Katheter spitze kann ohne weitere Hilfsmittel von einem Operateur aus schließlich mit Hilfe der Übertragungsleitung 18 geführt und positioniert werden. The housing 2 and the catheter tip can be finally performed and using the transmission line 18 positioned without additional aids by an operator from.

Als Energieversorgung der elektrischen und elektronischen Bauteile in dem Gehäuse 2 ist eine Lithium-Batterie 21 vorge sehen. As a power supply of electric and electronic components in the housing 2, a lithium battery 21 is easily seen. Diese Batterieart hat in dem Einsatzfall hier den Vor teil, daß keine Wechselwirkungen mit den in Magnetresonanzge räten auftretenden hohen statischen und dynamischen Magnet feldern sowie mit den hochfrequenten Wechselfeldern im Mega hertz-Bereich auftreten. This battery type in the application here before the part that no interaction with the councils in Magnetresonanzge occurring high static and dynamic magnetic fields and hertz range occur with high frequency alternating fields in Mega. Zum anderen weisen Lithium-Batterien einen hohen Energieinhalt bei minimalen Außenabmessungen auf. Secondly, have lithium batteries high energy content on with minimum external dimensions.

Das proximale Ende der Übertragungsleitung 18 ist mit einem opto-elektrischen Wandler 22 gekoppelt, der das optische Si gnal wieder in ein elektrisches Signal zurückwandelt. The proximal end of the transmission line 18 is coupled to an opto-electric converter 22, which reconverts the optical Si gnal back to an electrical signal. Der Ausgang des opto-elektrischen Wandlers 22 ist dann mit einer Registrier- und Auswerteelektronik 24 verbunden, die nach einer Fouriertransformation des empfangenen Magnetresonanz signals aus der Frequenz die Koordinaten der Empfangsspule 6 bestimmt. The output of the opto-electric converter 22 is then connected to a registration and evaluation electronics 24, as determined by a Fourier transformation of the received magnetic resonance signal from the frequency of the coordinates of the receiver coil. 6

Da die Außenabmessungen des Gehäuses 2 an der Spitze des Ma gnetresonanzkatheters im Millimeterbereich liegen, sind die elektronischen Bauteile innerhalb in einer "Chip-on-Board-Technologie" ausgeführt. Since the outer dimensions of the housing 2 located at the top of the Ma gnetresonanzkatheters in the millimeter range, the electronic components within a "chip-on-board technology" are executed. Dabei werden verschiedenartigste elektrische und elektronische Bauteile, anstatt jeweils ein zeln mit einem Gehäuse zu versehen, zusammen in einem einzi gen Gehäuse montiert und z. Here are most diverse electrical and electronic components, rather than to provide a respective individually comprising a housing, mounted together in a housing only peo gene and z. B. mittels einer Bondtechnik di rekt miteinander kontaktiert. B. means of a bonding technique di rectly contacted with each other. Diese Fertigungstechnik ist Prinzip aus der Halbleitertechnologie bekannt, und erlaubt den Aufbau von miniaturisierten kundenspezifischen Bauteilen mit hoher Komplexität. This manufacturing technique is principle from semiconductor technology known and allows the construction of miniaturized custom components with high complexity. Hier sind der Verstärker 14 mit dem elektro-optischen Wandler 18 in einer Chip-on-Board-Techno logie aufgebaut, wie sie z. Here are built up of the amplifier 14 with the electro-optical transducer 18 in a chip-on-board Techno logy, as z. B. von der Firma Pritzel in Prutting beherrscht wird. As governed by the company Pritzel in Prutting.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

2 Gehäuse 2 housing
4 distales Ende 4 distal end
6 Empfangsspule 6 receiver coil
8 Längsachse 8 longitudinal axis
10 Glaskügelchen 10 glass beads
12 Substanz 12 substance
14 Verstärker 14 amp
16 elektro-optischer Wandler 16 electro-optical transducer
18 Übertragungsleitung 18 transmission line
20 proximales Ende 20 proximal end
21 Lithium-Batterie 21 lithium battery
22 opto-elektrischer Wandler 22 opto-electric transducer
24 Auswerteelektronik 24 evaluation

Claims (6)

1. Magnetresonanzkatheter mit einer Empfangsspule ( 6 ), einer in einem Innenraum ( 8 ) der Empfangsspule ( 6 ) angeordneten magnetresonanztechnisch nachweisbaren Substanz ( 12 ), einem mit der Empfangsspule ( 6 ) verbundenen Verstärker ( 14 ), einem mit dem Verstärker ( 14 ) verbundenen elektro-optischen Wandler ( 16 ), einer mit dem elektro-optischen Wandler ( 16 ) verbunde nen faseroptischen Leitung ( 18 ) und einer mit dem Verstärker ( 14 ) und dem elektro-optischen Wandler ( 16 ) verbundenen Ener gieversorgung ( 21 ). 1. Magnetic catheter having a receiving coil (6), a in an inner space (8) of the receiving coil (6) arranged in magnetic resonance technically detectable substance (12), a part connected to the receiving coil (6), amplifier (14), a to the amplifier (14) associated electro-optical converter (16), a gieversorgung with the electro-optical converter (16) composites NEN fiber optic line (18) and connected to the amplifier (14) and the electro-optical converter (16) Ener (21).
2. Magnetresonanzkatheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung ( 21 ) eine Batterie umfaßt. That the power supply (21) comprises a battery 2. magnetic resonance catheter according to claim 1, characterized.
3. Magnetresonanzkatheter nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Empfangs spule ( 6 ), die Substanz ( 12 ), der Verstärker ( 14 ), der elektro-optische Wandler ( 16 ) und die Energieversorgung ( 21 ) von einem Gehäuse ( 2 ) umgeben sind, das an einem distalen Ende der faseroptischen Leitung ( 18 ) angeordnet ist. 3. Magnetic catheter according to claim 1 or 2, as by in that the receiving coil (6), the substance (12), the amplifier (14), the electro-optical converter (16) and the power supply (21) of a housing are surrounded (2), which is disposed at a distal end of the fiber optic line (18).
4. Magnetresonanzkatheter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsspule ( 6 ) im Gehäuse ( 2 ) distal angeordnet ist. 4. magnetic resonance catheter according to claim 3, characterized in that the receiving coil (6) is disposed distally in the housing (2).
5. Magnetresonanzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sub stanz ( 12 ) innerhalb eines geschlossenen Glaskügelchens ( 10 ) angeordnet ist. Magnetic resonance catheter (12) is disposed within a closed glass bead (10) 5. according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sub punched.
6. Magnetresonanzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sub stanz ( 12 ) eine Kupfersulfat-Lösung umfaßt. 6. Magnetic Catheter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sub punch (12) includes a copper sulfate solution comprising.
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