DE60207592T2 - Vorrichtung für die elastographie mittels magnetresonanzbildgebung - Google Patents

Vorrichtung für die elastographie mittels magnetresonanzbildgebung Download PDF

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Description

  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Magnetresonanzbildgebung (MRI) und insbesondere Systeme und Verfahren zum Erzeugen eines MRI-Elastographen eines Bereichs in einem Körper unter Verwendung eines Akustikwandlers.
  • Hintergrund
  • Ein Wasserstoffatom, welches ein einzelnes Proton in seinem Kern aufweist, zeigt einen Kernspin, der einen kleinen Magnetmomentvektorerzeugt. In Anwesenheit eines Magnetfeldes tendiert der Magnetmomentvektor des Wasserstoffatoms dazu, sich in Richtung des Magnetfeldes auszurichten. Darüber hinaus zeigt der Kernspin des Wasserstoffatoms eine Resonanzfrequenz, welche eine Funktion der Magnetfelddichte ist und bei ungefähr 42,85 MHz pro Tesla liegt.
  • Die magnetischen Eigenschaften des Wasserstoffatoms werden bei der Magnetresonanzbildgebung (MRI) genutzt, um ein Bild des Inneren eines menschlichen Körpers zu erzeugen. Die MRI bildet das Innere des Körpers ab, indem die Wasserstoffatomdichte an verschiedenen Positionen im Körper gemessen wird. Da unterschiedliche Gewebe im Körper unterschiedliche Wasserstoffatomdichten aufweisen, kann die MRI die Wasserstoffatomdichte-Messung in ein Bild des Körpers umwandeln.
  • Die MRI wird bei einem als magnetische Resonanzelastographie (MRE) bezeichneten medizinischen Bildgebungsverfahren genutzt, um die relative Festigkeit verschiedener Bereiche im Körper abzubilden. MRE geht auf die Bedeutung des Abtastens in der Diagnose verschiedener Krebsarten und Tumoren zurück. Ärzte nutzen typischerweise das Abtasten, um einen Tumor im Körper zu entdecken, indem sie den Unterschied in der Festigkeit zwischen dem Tumor und dem umgebenden gesunden Gewebe beurteilen.
  • Um die relative Festigkeit verschiedener Bereiche im menschlichen Körper unter Verwendung der MRE abzubilden, wird eine akustische Welle auf den Körper angewendet. Die akustische Welle erzeugt Transversalwellen, welche sich durch den Körper verbreiten. Die MRI wird verwendet, um die Transversalwellen bei ihrer Verbreitung durch den Körper abzubilden. Die Wellelänge der Transversalwellen hängt von der Festigkeit des Körpergewebes ab, durch welche sie sich verbreiten. Die Wellenlänge ist in weicherem, leichter verformbarem Körpergewebe kürzer und ist in härterem Körpergewebe länger. Mehrere MRI-Bilder der Transversalwellen werden zu verschiedenen Erfassungszeiten aufgenommen. Die MRI-Wellenabbildungen werden dann bearbeitet, um ein Elastographiebild zu erzeugen, welches ein Bild der relativen Festigkeit verschiedener Bereiche im Körper darstellt. Das Elastographiebild sieht einen starken Kontrast zwischen weichem und hartem Körpergewebe vor. Dies kann insbesondere für die Erkennung von Tumoren nützlich sein, welche in der Regel fester sind als das umgebende Gewebe.
  • Trotz der Fortschritte in der Medizintechnik sind weitere Verbesserungen bei der Abbildung von Geweben im menschlichen Körper erforderlich.
  • US-A-5897495 offenbart eine Körpersonde mit einem Ultraschallumwandler und einer MRI-Empfangsspule zur Verwendung bei der Behandlung von Tumoren, Steinen, etc. durch die Anwendung intensiver Ultraschallwellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, wie beispielsweise einen Elastographen, zum Erzeugen eines MRI-Bildes eines Bereiches in einem Körper unter Verwendung eines Akustikwandlers. Die Erfindung ist in Anspruch 1 erläutert.
  • Bei einem unter Berücksichtigung der Erfindung gebauten System, umfasst ein Katheter ein flexibles, längliches Element, welches dafür ausgelegt ist, in ein Blutgefäß eingeführt zu werden. Alternativ kann der Katheter für das Einführen in Körperöffnungen ausgelegt sein, einschließlich jener, welche durch laparoskopische Chirurgie erfolgt sind. Bei dieser alternativen Anordnung soll der Katheter Körpergewebe in der Nachbarschaft von Blutgefäßen abbilden. Der Katheter umfasst ferner wenigstens einen Akustikwandler, welcher in der Nähe eines distalen Endes des länglichen Elements positioniert ist, und wenigstens eine RF-Spule, welche neben dem Akustikwandler positioniert ist. Der Katheter kann zusammen mit einem MRI-System, wie beispielsweise jenem in 1, verwendet werden, um ein Elastographiebild des Blutgefäßes oder anderer Körpergewebe in der Nähe des Blutgefäßes zu erzeugen. Um das Elastographiebild zu erzeugen, wird das längliche Element des Katheters in das Blutgefäß eines Patienten eingeführt. Der Akustikwandler des Katheters ist in einem gewünschten Bereich im Blutgefäß positioniert. Auch ist der Patient im Magnetbereich des MRI-Systems platziert, sodass das Blutgefäß im Bereich des Magneten des MRI-Systems positioniert ist. Der Akustikwandler emittiert Akustikwellen in das Blutgefäß, welche Transversalwellen erzeugen können, die sich durch das Blutgefäß und das umgebende Gewebe verbreiten. MRI-Bilder dieser sich durch das Blutgefäß und das umgebende Gewebe verbreitenden Transversalwellen werden dann aufgenommen. Um diese MRI-Bilder aufzunehmen, überträgt die RF-Körper-Spule(n) des MRI-Systems magnetische Impulse, um zu bewirken, dass das Blutgefäß und das umgebende Gewebe RF-Signale emittieren. Die RF-Spule des Katheters erkennt die emittierten RF-Signale und gibt die detektierten RF-Signale an einen MRI-Empfänger weiter. Der MRI-Empfänger verarbeitet die detektierten RF-Signale, um MRI-Bilder der sich durch das Blutgefäß und das umgebende Gewebe verbreitenden Transversalwellen zu erzeugen. Beispielsweise können mehrere MRI-Bilder der Transversalwellen zu unterschiedlichen Erfassungs- oder Probenzeiten aufgenommen werden. Die MRI-Wellen-Bilder werden durch den MRI-Empfänger bearbeitet, um ein Elastographiebild zu erzeugen, welches, wie gewünscht, die relative Festigkeit des Blutgefäßes und des umgebenden Gewebes zeigen kann.
  • Andere Systeme, Methoden, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für Fachleute bei der Betrachtung der folgenden Figuren und der detaillierten Beschreibung deutlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabgetreu; die Betonung liegt stattdessen auf der Erläuterung der Grundsätze der Erfindung. Darüber hinaus bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren entsprechende Teile in den unterschiedlichen Ansichten.
  • 1 zeigt ein Magnetresonanzbildgebungs (MRI)-System nach dem Stand der Technik.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Katheters für die Verwendung mit einem MRI-System.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Akustikwandlers für einen Katheter zur Verwendung mit einem MRI-System.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, welches externe Systeme darstellt, die an einen Akustikwandler und eine Radiofrequenz (RF)-Spule des Katheters zur Verwendung mit einem im MRI-System gekoppelt sind.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer gegenüberliegenden Magnet-RF-Spule für einen Katheter.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt eine Übersicht eines herkömmlichen MRI-Systems 10, umfassend einen Magneten 15, Gradientenspulen 20 und eine Radiofrequenz-(RF)-Körper-Spule 25.
  • Der Magnet 15 ist typischerweise aus einem Superleitermaterial mit einer magnetischen Feldstärke von ungefähr 1,5 Tesla gebildet. Das MRI-System 10 umfasst ferner Gradientenverstärker 30, einen RF-Spulenverstärker 35, einen Computer 40 zum Steuern des MRI-Systems 10 und eine Anzeige 45 zum Darstellen der MRI-Bilder.
  • Die Gradientenverstärker 30 sind zwischen den Computer 40 und die Gradientenspulen 20 gekoppelt und werden verwendet, um Steuersignale von dem Computer 40 zu den Gradientenspulen 25 zu verstärken. Die RF-Spulenverstärker 35 sind zwischen den Computer 40 und die RF-Körper-Spule 25 gekoppelt und werden verwendet, um Signale von dem Computer 40 zu der RF-Körper-Spule 20 zu verstärken.
  • Für die Bildgebung in einem menschlichen Körper unter Verwendung des MRI-Systems 10 wird ein Patient 50 auf einem Tisch 55 platziert, welcher zu einer Position in dem Magneten 15 und der RF-Körper-Spule 25 verschoben werden kann. Das MRI-System 10 ist in der Lage, ein Volumen des in dem Magneten 15 und der RF-Körper-Spule 25 befindlichen Körpers des Patienten bildlich darzustellen. Die Gradientenspulen 20 wenden einen linearen Magnetfeldgradienten auf das Magnetfeld des Magneten 15 an. Der Computer 40 steuert die Neigung und/oder Richtung des von den Gradientenspulen 20 angewendeten Magnetfeldgradienten. Der Magnetfeldgradient bewirkt, dass Wasserstoffatome an verschiedenen Positionen im menschlichen Körper geringfügig unterschiedliche Resonanzfrequenzen zeigen. Der Computer 40 übermittelt dann über die RF-Spulenverstärker 35 ein Impulssignal zu der RF-Körper-Spule 25. Das Impulssignal bewirkt, dass die RF-Körper-Spule 25 einen magnetischen Impuls durch den Körper in einer Richtung überträgt, die die Magnetmomentvektoren der Wasserstoffatome von dem Magnetfeld des Magneten 15 weg dreht, wodurch die Wasserstoffatome zu einem höheren energetischen Zustand angeregt werden.
  • Lässt der Magnetimpuls nach, kehren die Wasserstoffatome in einen als freier Induktionsabfall (Free Induction Decay, FID) bezeichneten Vorgang zu einem niedrigeren energetischen Zustand zurück. Während des FID emittieren die Wasserstoffatome RF-Signale auf ihren Resonanzfrequenzen. Aufgrund des angewendeten Magnetfeldgradienten der Gradientenspulen 20 emittieren die Wasserstoffatome an unterschiedlichen Positionen im Körper RF-Signale mit geringfügig unterschiedlichen Resonanzfrequenzen. Die RF-Körper-Spule 25 erkennt die emittierten RF-Signale und gibt die detektierten RF-Signale an den Computer 40 weiter. Der Computer 40 bearbeitet die detektierten RF-Signale, um ein Bild des Körperinneren zu erzeugen, welches auf der Anzeige 45 angezeigt wird. Der Computer 40 ist in der Lage zu bestimmen, an welcher Position jedes erkannte RF-Signale emittiert wurde, indem ein Zusammenhang zwischen der Resonanzfrequenz des RF-Signals und Informationen über den angewendeten Magnetfeldgradienten hergestellt wird. Das MRI-System 10 erfasst zum Erzeugen eines MRI-Bildes typischerweise mehrere Messungen an unterschiedlichen Magnetfeldgradienten.
  • Um einen bestimmten Bereich im menschlichen Körper besser abbilden zu können, kann eine Kleinflächen-RF-Spule (nicht dargestellt) zusammen mit dem MRI-System 10 in 1 verwendet werden. Bei dieser Anordnung ist die Kleinflächen-RF-Spule in der Nähe eines bestimmten Bereichs im menschlichen Körper positioniert. Die RF-Körper-Spule 25 überträgt dann einen magnetischen Impuls durch den bestimmten Bereich des Körpers, um zu bewirken, dass der bestimmte Bereich RF-Signale emittiert. Die RF-Körper-Spule 25 kann, falls gewünscht, auch in der Lage sein, RF-Signale zu empfangen. Die Kleinflächen-RF-Spule erkennt die emittierten RF-Signale in dem bestimmten Bereich. Ein Vorteil der Verwendung einer Kleinflächen-RF-Spule zur Erkennung der emittierten RF-Signale besteht darin, dass typischerweise ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) besteht, als bei der RF-Körper-Spule 25.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung eines Katheters 210 zur Verwendung mit einem MRI-System. Der Katheter 210 umfasst ein flexibles längliches Element 215. Das längliche Element 215 ist vorzugsweise aus einem flexiblen Material einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Nylon, Polyurethan, Polyethylen und Ähnliches, gefertigt. Das längliche Element 215 kann eine Länge von 100 Zentimetern oder mehr aufweisen und umfasst ein in Längsrichtung hindurch verlaufendes längliches Lumen 220. Ein Führungsdraht 217 ist vorgesehen, um den Katheter 210 entlang der Bahn eines Blutgefäßes zu führen. Der Führungsdraht 217 kann an das distale Ende des länglichen Elements 215 gekoppelt sein oder durch das längliche Lumen 220 oder ein anderes Lumen verlaufen.
  • Der Katheter 210 umfasst ebenfalls einen Akustikwandler 225, z.B. einen Ultraschallwandler, welcher in der Nähe des distalen Endes des länglichen Elements 215 angeordnet ist, um Akustikwellen zu übermitteln. Ein Polymer (nicht gezeigt) umgibt vorzugsweise den Akustikwandler 225, um eine akustische Abgleichsschicht zwischen dem Wandler 225 und Körperfluids, wie beispielsweise denjenigen in einem Blutgefäß, vorzusehen. Der Katheter 210 umfasst ferner eine Radiofrequenz (RF)-Spule 230, welche vorzugsweise um das längliche Element 215 neben dem Akustikwandler 225 gewunden ist. Die RF-Spule 230 kann beispielsweise aus Kupferdraht gebildet sein. Zusätzlich kann die RF-Spule 265 mit einer Schutzschicht (nicht gezeigt) bedeckt sein, wie beispielsweise mit einem Polymer, welches verwendet ist, um den Wandler 225 zu umhüllen. Leitungen 255, 260, 265, 270 oder ein Koaxialkabel sind vorgesehen und verlaufen durch das Lumen 220 des länglichen Elements. Jedes Ende der RF-Spule 230 ist an eine der Leitungen oder das Koaxialkabel gekoppelt. Natürlich können einzelne Merkmale des Katheters 210 nach Wunsch verändert werden. Technisch bekannte Merkmale können hinzugefügt werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann der Katheter ein einzelnes Lumen oder mehrere Lumen, einen inflatierbaren Ballon oder eine andere, an einen Katheter gekoppelte Vorrichtung, einen einzelnen Wandler oder mehrere Wandler oder einen rotierenden oder festen Wandler 225 umfassen. Die Leitungen des Katheters können in die Katheterwände eingebettet oder in einem separaten Lumen angeordnet sein.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform des Akustikwandlers 225 entlang einer Ebene orthogonal zu der Achse des länglichen Elements 215. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform umfasst der Akustikwandler 225 eine innere, zylindrische Leitungsschicht 245, welche das längliche Element 215 umgibt, eine piezoelektrische Kristallschicht 240, welche die innere Leitungsschicht 245 umgibt, und eine äußere, zylindrische Leitungsschicht 235, welche die piezoelektrische Kristallschicht 240 umgibt. Die innere und äußere Leitungsschicht 245, 235 können jeweils einige Mikrons dick sein, z.B. 2 Mikrons, und können jeweils aus Aluminium gebildet sein. Die innere und äußere Leitungsschicht 245, 235 sind jeweils an eine Leitung 260, 255 oder an ein durch das Lumen 220 des länglichen Elements verlaufendes Koaxialkabel gekoppelt. Die Konstruktion des oben beschriebenen Akustikwandlers 225 ist technisch bekannt und wird typischerweise verwendet, um Ultraschallwandler zum Passivieren von Plaques in Blutgefäßen und Erleichtern der Diffusion von Medikamenten in Blutgefäße zu konstruieren. Solche Ultraschallwandler können auch in der Ballonangioplastie verwendet werden, um Obstruktionen in Blutgefäßen zu entfernen. Natürlich können auch andere Typen von Wandlern verwendet werden, beispielsweise solche, die mit einem Kondensator, einer magnetischen Induktionsspule oder einer optoakustischen Vorrichtung gebildet sind, wie technisch bekannt ist.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, welches Beispiele für externe Systeme zeigt, die an den Akustikwandler 225 und die RF-Spule 230 gekoppelt werden können. Der Akustikwandler 230 ist durch die Leitungen 255, 260 an einen Transmitter 410 und einen Tiefpassfilter 420 gekoppelt. Der Transmitter 410 überträgt ein pulsierendes Erregungssignal durch den Tiefpassfilter 420 zu dem Akustikwandler 225. Der Tiefpassfilter 420 ist gebildet, um Signale innerhalb des Frequenzbereichs des Erregungssignals weiterzuleiten. Das Erregungssignal des Transmitters 410 moduliert die piezoelektrische Kristallschicht 240, was bewirkt, dass der Akustikwandler 225 Akustikwellen emittiert. Typischerweise sind die Dicke der piezoelektrischen Kristallschicht 240 und die Frequenz des Erregungssignals gewählt, um eine gewünschte Akustikfrequenz der Akustikwellen zu erreichen. Die Akustikfrequenz der Welle kann nach Wunsch verändert werden.
  • Die RF-Spule 230 ist durch die Leitungen 265, 270 an einen MRI-Empfänger 430 und einen Hochpassfilter 440 gekoppelt. Die RF-Spule 230 erkennt RF-Signale in der Nachbarschaft des Akustikwandlers 225. Die detektierten RF-Signale werden durch den Hochpassfilter 440 an den MRI-Empfänger 430 ausgegeben. Der Hochpassfilter 440 ist gebildet, um Signale über einer Frequenz von beispielsweise einigen Dutzend Megahertz, z.B. 64 MHz, an den MRI-Empfänger 430 weiterzuleiten. Das MRI-System verwendet die detektierten RF-Signale, um ein MRI-Bild eines den Akustikwandler 225 umgebenden Bereichs zu erzeugen.
  • Der Katheter 210 kann zusammen mit einem MRI-System, wie beispielsweise dem MRI-System 10 in 1 verwendet werden, um einen Elastographen eines Blutgefäßes oder umgebenden Gewebes zu erzeugen. Bei einem solchen Verfahren wird das längliche Element 215 des Katheters 210 in das Blutgefäß eines Patienten eingeführt. Der Akustikwandler 225 wird dann in einem gewünschten Bereich eines Blutgefäßes positioniert. Auch wird der Patient innerhalb des Magneten 15 des MRI-Systems 10 derart platziert, dass das Blutgefäß innerhalb des Magneten 15 des MRI-Systems 10 platziert ist. Der Transmitter 410 übermittelt ein Erregungssignal an den Akustikwandler 225, welches bewirkt, dass der Akustikwandler 225 Akustikwellen einer vorbestimmten Frequenz in das Blutgefäß emittiert. Die Akustikwellen können eine Frequenz von beispielsweise einigen Dutzend kHz, z.B. 20 kHz, aufweisen. Die Akustikwellen können Transversalwellen erzeugen, welche sich durch das Blutgefäß und das umgebende Gewebe verbreiten. Alternativ kann der Katheter für das Einführen in Körperöffnungen ausgelegt sein, einschließlich natürlicher Öffnungen und jener, die durch laparoskopische Chirurgie erzeugt wurden. Bei dieser alternativen Konfiguration ist der Katheter dafür bestimmt, Körpergewebe neben Blutgefäßen abzubilden.
  • Die RF-Körper-Spule 25 des MRI-Systems 10 übermittelt magnetische Impulse an den menschlichen Körper, um zu bewirken, dass das Blutgefäß und das umgebende Gewebe RF-Signale emittieren. Die RF-Spule 230 des Katheters 210 detektiert die emittierten RF-Signale und gibt die detektierten RF-Signale an den MRI-Empfänger 430 aus. Der MRI-Empfänger 430 bearbeitet die detektierten RF-Signale, um ein MRI-Bild der durch das Blutgefäß und/oder das umgebende Gewebe verbreiteten Transversalwellen zu erzeugen. Mehrere MRI-Bilder der Transversalwellen können zu unterschiedlichen Erfassungs- oder Probezeiten erfasst werden. Die MRI-Wellenbilder werden durch den MRI-Empfänger 430 bearbeitet, um einen Elastographen zu erzeugen, der beispielsweise die relative Festigkeit des Blutgefäßes und des umgebenden Gewebes zeigt.
  • Der resultierende Elastograph kann für die Erkennung von atherosklerotischen Plaques in dem Blutgefäß nützlich sein. Atherosklerotische Plaques sind durch ein Atherom mit einer großen Lipidansammlung, welches mit einer dünnen fibrösen Kappe bedeckt ist, gekennzeichnet. Da atherosklerotische Plaques dazu neigen, weicher zu sein als die umgebende Blutgefäßwand, kann der Elastograph einen scharten Kontrast zwischen den atherosklerotischen Plaques und der Blutgefäßwand zeigen und dadurch die Erkennung der atherosklerotischen Plaques erleichtern.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer entgegenwirkenden Solenoid-RF-Spule 505 für einen Katheter. Die entgegengesetzte Solenoid-RF-Spule 505 umfasst eine erste Spule 510, welche um das längliche Element 215 in einer Richtung gewunden ist und eine zweite Spule 520, welche um das längliche Element 215 in der entgegengesetzten Richtung gewunden ist. Ist beispielsweise die erste Spule 510 nach links gewunden, dann ist die zweite Spule 520 nach rechts gewunden, oder umgekehrt. Bei diesem besonderen Beispiel sind die erste und die zweite Spule 510, 520 beabstandet, sodass der Akustikwandler 225 zwischen der ersten und der zweiten Spule 510, 520 an dem länglichen Element 215 platziert werden kann. Zur besseren Darstellung ist der Akustikwandler 225 in 5 nicht gezeigt, wobei darauf hingewiesen wird, dass der Akustikwandler 225 zwischen der ersten und der zweiten Spule 510, 520 angeordnet ist.
  • Ein Ende der ersten Spule 510 ist an eine Leitung 530 oder ein durch das Lumen 220 des länglichen Elements verlaufendes Koaxialkabel gekoppelt. Das andere Ende der ersten Spule 510 ist an die zweite Spule 520 gekoppelt. Die Verbindung zwischen den zwei Spulen verläuft vorzugsweise durch das Lumen 220 des länglichen Elements, um eine Berührung mit der inneren Leitungsschicht 245 des Akustikwandlers 225 (in 5 nicht gezeigt) zu vermeiden. Das andere Ende der zweiten Spule 520 ist an eine Leitung 535 oder ein durch das Lumen 220 des länglichen Elements verlaufendes Koaxialkabel gekoppelt.
  • Die entgegengesetzte Solenoid-RF-Spule 505 ist für RF-Signale in dem Bereich zwischen der ersten und der zweiten Spule 510, 520, in dem der Akustikwandler 225 angeordnet ist, empfänglich. Daher kann die entgegengesetzte Solenoid-RF-Spule 505 verwendet werden, um eine bessere Detektion von RF-Signalen in der Nachbarschaft des Akustikwandlers 225 zu ermöglichen.
  • Während verschiedene Ausführungsformen der Anwendung beschrieben worden sind, wird für Fachleute sichtbar, dass viele Ausführungsformen und Umsetzungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Beispielsweise werden Fachleute erkennen, dass eine Vielzahl von Akustikwandlern auf dem länglichen Element 215 des Katheters 210 platziert werden kann, um das von dem Katheter 210 emittierte Muster der Akustikwellen zu variieren. Weiterhin kann die Vielzahl von Akustikwandlern in einer fokussierten Anordnung oder Phasenanordnung verwendet werden.

Claims (17)

  1. MRI-Elastograph-System mit einem Katheter, welcher dazu geeignet ist, in den menschlichen Körper eingeführt zu werden, wobei der Katheter umfasst: ein längliches Element (215); einen an das längliche Element (215) gekoppelten Akustikwandler (255); und einen Radiofrequenz (FR)-Signaldetektor (230) an dem länglichen Element (215) benachbart zu dem Akustikwandler (225), wobei das System ferner einen MRI-Empfänger (430) umfasst, welcher angekoppelt ist, um Signale von dem RF-Signaldetektor (230) zu empfangen, und dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger betreibbar ist, um die empfangenen Signale zu bearbeiten, um einen Elastographen zu erzeugen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Akustikwandler einen piezoelektrischen Kristall umfasst.
  3. System nach Anspruch 1, wobei der Akustikwandler umfasst: eine innere zylindrische Leitungsschicht (245), welche das längliche Element (215) umgibt; eine piezoelektrische Kristallschicht (240), welche wenigstens einen Teil der inneren zylindrischen Leitungsschicht (245) umgibt; und eine äußere zylindrische Schicht (235), welche die piezoelektrische Kristallschicht (240) umgibt.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der RF-Signaldetektor eine RF-Spule (230) umfasst.
  5. System nach Anspruch 4, wobei die RF-Spule (230) um das längliche Element (215) gewunden ist.
  6. System nach Anspruch 1, wobei das längliche Element (215) ein längliches Lumen (220) aufweist, welches in Längsrichtung dort hindurch verläuft.
  7. System nach Anspruch 6, wobei der RF-Signaldetektor eine RF-Spule (230) umfasst und der Katheter ferner zwei Leitungen (260, 265) umfasst, welche durch das längliche Lumen verlaufen, wobei jede Leitung an ein Ende der RF-Spule (230) gekoppelt ist.
  8. System nach Anspruch 1, wobei der RF-Signaldetektor ferner umfasst: eine erste RF-Spule (510), welche in einer ersten Richtung gewunden ist; und eine zweite RF-Spule (520), welche an die erste RF-Spule gekoppelt ist und in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung gewunden ist.
  9. System nach Anspruch 8, wobei der Akustikwandler (225) zwischen der ersten RF-Spule (510) und der zweiten RF-Spule (520) angeordnet ist.
  10. System nach Anspruch 1, wobei der Akustikwandler (225) an dem länglichen Element (215) angebracht ist.
  11. System nach Anspruch 1, wobei der Akustikwandler (225) drehbar an das längliche Element (215) gekoppelt ist.
  12. System nach Anspruch 11, welches ferner einen zweiten Akustikwandler umfasst.
  13. System nach Anspruch 6, welches ferner einen durch das längliche Lumen (220) verlaufenden Führungsdraht (217) umfasst.
  14. System nach Anspruch 6, welches ferner ein durch das längliche Element (215) verlaufendes zweites Lumen umfasst.
  15. System nach Anspruch 1, wobei der Akustikwandler (225) einen Kondensator umfasst.
  16. System nach Anspruch 1, wobei der Akustikwandler (225) eine Magnetspule umfasst.
  17. System nach Anspruch 1, wobei der Akustikwandler (225) eine optoakustische Vorrichtung umfasst.
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10209257A1 (de) * 2002-03-01 2003-09-11 Philips Intellectual Property Verfahren zur elastographischen Untersuchung eines Objektes
US7166075B2 (en) * 2002-03-08 2007-01-23 Wisconsin Alumni Research Foundation Elastographic imaging of in vivo soft tissue
US7596402B2 (en) 2003-05-05 2009-09-29 Case Western Reserve University MRI probe designs for minimally invasive intravascular tracking and imaging applications
WO2004104611A2 (en) * 2003-05-05 2004-12-02 Case Western Reserve University Mri probe design and tracking, and efficient mri reconstruction and deblurring
US8620406B2 (en) 2004-01-23 2013-12-31 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical devices visible by magnetic resonance imaging
US11478152B2 (en) 2005-02-02 2022-10-25 Intuitive Surgical Operations, Inc. Electrophysiology mapping and visualization system
US8137333B2 (en) 2005-10-25 2012-03-20 Voyage Medical, Inc. Delivery of biological compounds to ischemic and/or infarcted tissue
US20080015569A1 (en) 2005-02-02 2008-01-17 Voyage Medical, Inc. Methods and apparatus for treatment of atrial fibrillation
US10064540B2 (en) 2005-02-02 2018-09-04 Intuitive Surgical Operations, Inc. Visualization apparatus for transseptal access
US9510732B2 (en) 2005-10-25 2016-12-06 Intuitive Surgical Operations, Inc. Methods and apparatus for efficient purging
US7307423B2 (en) * 2005-05-05 2007-12-11 Wisconsin A.Umni Research Foundation Magnetic resonance elastography using multiple drivers
US7660625B2 (en) * 2005-05-12 2010-02-09 Tyco Electronics Corporation Catheter with compactly terminated electronic component
ATE500517T1 (de) * 2005-09-14 2011-03-15 Us Gov Health & Human Serv Mri-katheter mit mitteln zur unterdrückung von resonanz-hf-erwärmung
US7887488B2 (en) * 2005-11-12 2011-02-15 Scimed Life Systems, Inc. Systems and methods for reducing noise in an imaging catheter system
DE102006037160B4 (de) * 2006-04-13 2009-10-08 Charité - Universitätsmedizin Berlin Vorrichtung für die Magnetresonanzelastographie (MRE)
US9055906B2 (en) 2006-06-14 2015-06-16 Intuitive Surgical Operations, Inc. In-vivo visualization systems
US20080097476A1 (en) 2006-09-01 2008-04-24 Voyage Medical, Inc. Precision control systems for tissue visualization and manipulation assemblies
JP2010502313A (ja) * 2006-09-01 2010-01-28 ボエッジ メディカル， インコーポレイテッド 心房細動の治療のための方法および装置
US10004388B2 (en) 2006-09-01 2018-06-26 Intuitive Surgical Operations, Inc. Coronary sinus cannulation
US7979109B2 (en) * 2006-10-12 2011-07-12 Lawrence Group Medical Device Trust Needle driver for magnetic resonance elastography
US9226648B2 (en) 2006-12-21 2016-01-05 Intuitive Surgical Operations, Inc. Off-axis visualization systems
US8657805B2 (en) 2007-05-08 2014-02-25 Intuitive Surgical Operations, Inc. Complex shape steerable tissue visualization and manipulation catheter
CN101765790B (zh) * 2007-07-25 2013-02-13 皇家飞利浦电子股份有限公司 Mr/pet成像系统
US8175679B2 (en) * 2007-12-26 2012-05-08 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Catheter electrode that can simultaneously emit electrical energy and facilitate visualization by magnetic resonance imaging
US9675410B2 (en) 2007-12-28 2017-06-13 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Flexible polymer electrode for MRI-guided positioning and radio frequency ablation
US8615285B2 (en) 2008-04-04 2013-12-24 Mayo Foundation For Medical Education And Research Passive acoustic driver for magnetic resonance elastography
US8290565B2 (en) * 2008-04-04 2012-10-16 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for cyclic motion encoding for enhanced visualization of slip interfaces with MRI
US8222901B2 (en) * 2008-08-20 2012-07-17 Sunnybrook Health Sciences Centre System and method for intracorporeal elastography
US20120010497A1 (en) * 2009-04-02 2012-01-12 Ehman Richard L Single-Sided Magnetic Resonance Imaging System Suitable for Performing Magnetic Resonance Elastography
US8405396B2 (en) * 2009-09-30 2013-03-26 International Business Machines Corporation Implantable or insertable nuclear magnetic resonant imaging system
CN102309355A (zh) * 2010-06-30 2012-01-11 西门子公司 一种兼容磁共振弹性成像的针刀
US9173589B2 (en) 2011-03-30 2015-11-03 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for inertial magnetic resonance elastography driver for use with interventional medical device
US8971602B2 (en) * 2011-04-22 2015-03-03 Mayo Foundation For Medical Education And Research Method for magnetic resonance elastography using transient waveforms
RU2636816C2 (ru) * 2012-11-12 2017-11-28 Конинклейке Филипс Н.В. Реологический блок для мрт с встроенным генератором колебаний и рч антенной
WO2018227088A1 (en) 2017-06-08 2018-12-13 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Systems and methods for generating an elastogram of brain tissue using mesoscopic wavelength ultrasound
US11464485B2 (en) 2018-12-27 2022-10-11 Avent, Inc. Transducer-mounted needle assembly with improved electrical connection to power source
US11647980B2 (en) 2018-12-27 2023-05-16 Avent, Inc. Methods for needle identification on an ultrasound display screen by determining a meta-frame rate of the data signals
JP7289522B2 (ja) * 2019-12-20 2023-06-12 東京都公立大学法人 撮影装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5293870A (en) 1989-11-17 1994-03-15 Board Of Regents The University Of Texas System Method and apparatus for elastographic measurement and imaging
US5107837A (en) 1989-11-17 1992-04-28 Board Of Regents, University Of Texas Method and apparatus for measurement and imaging of tissue compressibility or compliance
US5474070A (en) 1989-11-17 1995-12-12 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Method and apparatus for elastographic measurement and imaging
US5233994A (en) 1991-05-13 1993-08-10 Advanced Technology Laboratories, Inc. Detection of tissue abnormality through blood perfusion differentiation
US5427103A (en) * 1992-06-29 1995-06-27 Olympus Optical Co., Ltd. MRI apparatus for receiving nuclear-magnetic resonance signals of a living body
JP3860227B2 (ja) * 1993-03-10 2006-12-20 株式会社東芝 Ｍｒｉガイド下で用いる超音波治療装置
DK0673621T3 (da) * 1994-03-18 1998-11-30 Schneider Europ Gmbh System til visning af magnetisk resonans for at følge et medicinsk udstyr
US5445151A (en) * 1994-06-23 1995-08-29 General Electric Company Method for blood flow acceleration and velocity measurement using MR catheters
US5825186A (en) * 1994-10-19 1998-10-20 Mayo Foundation For Medical Education And Research Method for producing stiffness-weighted MR images
US6024718A (en) * 1996-09-04 2000-02-15 The Regents Of The University Of California Intraluminal directed ultrasound delivery device
DE69728490T2 (de) * 1996-11-12 2005-03-24 Philips Medical Systems (Cleveland), Inc., Cleveland Gerät für die magnetische Kernresonanz
US6019725A (en) 1997-03-07 2000-02-01 Sonometrics Corporation Three-dimensional tracking and imaging system
US5899858A (en) 1997-04-10 1999-05-04 Mayo Foundation For Medical Education And Research MR imaging with enhanced sensitivity of specific spin motion
US6246895B1 (en) * 1998-12-18 2001-06-12 Sunnybrook Health Science Centre Imaging of ultrasonic fields with MRI

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003028800A2 (en) 2003-04-10
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ATE310445T1 (de) 2005-12-15
CA2457334A1 (en) 2003-04-10

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