RU2639020C2 - Эндоректальная катушка для предстательной железы с открытым доступом для хирургических инструментов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике. Эндоректальная катушка содержит трубку, расширитель и один или более токопроводящих элементов. Трубка выполнена с возможностью введения в прямую кишку. Расширитель выполнен с возможностью размещения на дистальном конце трубки и с возможностью механического расширения после введения трубки. Один или более токопроводящих элементов настроены, чтобы принимать данные магнитного резонанса и расположены по меньшей мере на трубке или расширителе или рядом с трубкой и расширителем. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 ил.

Description

Изобретение относится в общем к медицинской визуализации. Оно находит конкретное применение в сочетании с локальными катушками для магнитно-резонансной томографии и будет описано конкретно в их отношении. Однако следует понимать, что оно также находит применение в других ситуациях использования и необязательно ограничено описанным выше применением.

Магнитно-резонансная (MR) томография обеспечивает подробную анатомическую и метаболическую информацию о пациенте. MR-томография не содержит ионизирующего излучения и действует посредством возбуждения в ткани пациента магнитного резонанса. Магнитный резонанс возникает внутри статического основного поля Bo, которое обычно ориентировано горизонтально или вертикально. Для возбуждения резонанса подаются радиочастотные (RF) импульсы. Градиентные поля прикладываются поперек статического поля для фокусировки и управления резонансом внутри пациента. Локальные катушки принимают слабые затухающие радиочастотные сигналы магнитного резонанса вблизи тела и ретранслируют принятые сигналы в приемник. Направление магнитного поля для принятого радиочастотного поля является ортогональным к направлению магнитного поля основного поля (Bo). Принятые радиочастотные данные реконструируются в одно или более изображений.

Одной из распространенных областей, представляющих интерес для получения изображения раковой ткани, является область простаты.

В настоящее время MR-сканеры с горизонтальными основными полями обычно используют специальную абдоминальную катушку для возбуждения резонанса в ткани простаты пациента. Обычно абдоминальные катушки охватывают нижнюю часть туловища, но не загораживают область паха. То, что область паха не закрывается, является предпочтительным, поскольку биопсии могут браться с помощью устройства для взятия биопсии, вводимого в прямую кишку. Хотя MR-сканеры с горизонтальными основными полями могут получать изображение и позиционировать устройство для взятия биопсии, обычно практикующие врачи для направления биопсии используют трансректальный ультразвук (TRUS). Отверстие MR-сканера с горизонтальным основным полем имеет тороидальную форму и содержит замкнутую область, в которую помещают пациента для получения изображения и которая ограничивает свободу движения пациента. Хотя MR предпочтителен по сравнению с TRUS с точки зрения анатомической и метаболической информации, TRUS не ограничивается замкнутым сквозным отверстием.

Простата является железой размером с грецкий орех, расположенной непосредственно спереди заднего прохода. Простата расположена между мочевым пузырем и пенисом. Биопсия может определять раковую ткань путем взятия проб ткани простаты, что делается с помощью биопсийных игл. Иглы проникают через стенку прямой кишки и в простату и обычно берут столбик ткани в качестве биопсийной пробы. Пробы могут браться из различных участков простаты. Для взятия соответствующих проб важно расположение иглы. TRUS направляет пространственное позиционирование биопсийной иглы, но без анатомических и метаболических подробностей. Доступ для взятия биопсии обычно осуществляется через прямую кишку, поскольку простата расположена непосредственно перед прямой кишкой. Доступ с других направлений может вовлекать другие анатомические структуры, такие как мочевой пузырь, что нежелательно. Обычно пациента укладывают с согнутыми коленями, чтобы обеспечить доступ к прямой кишке.

MR-сканеры с вертикальными основными полями, такие как конфигурации с-типа или с разомкнутой магнитной системой, снимают ограничение замкнутого отверстия, существующее для MR-сканеров с горизонтальным магнитный полем, и обеспечивают более открытый доступ к пациенту во время получения изображения. Однако при переориентации статического магнитного поля специализированные абдоминальные катушки, предназначенные для горизонтальных основных полей, не работают эффективно для расположенных горизонтально пациентов. В горизонтальном магнитном поле статическое основное поле параллельно оси пациента. В вертикальном основном поле статическое основное поле перпендикулярно оси пациента.

Ниже раскрывается новая и улучшенная эндоректальная катушка для предстательной железы, предназначенная для решения описанных выше и других проблем.

В соответствии с одним из вариантов эндоректальная катушка содержит трубку, расширитель и один или более токопроводящих элементов. Трубка выполнена с возможностью введения в прямую кишку. Расширитель выполнен с возможностью расположения на дистальном конце трубки и механического расширения, чтобы сжимать окружающую ткань после того, как трубка введена. Один или более токопроводящих элементов, расположенных по меньшей мере на трубке или расширителе или вблизи трубки или расширителя, настраиваются для приема магнитно-резонансных данных.

В соответствии с другим вариантом, способ получения изображения с помощью эндоректальной катушки содержит введение трубки через прямую кишку. Расширитель, расположенный на конце трубки, механически расширяется, чтобы сжать окружающую ткань. Данные магнитного резонанса получают с помощью одного или более токопроводящих элементов, расположенных по меньшей мере на расширителе или трубке или рядом с трубкой или расширителем. Данные магнитного резонанса реконструируются в изображения.

В соответствии с другим вариантом, эндоректальная катушка для предстательной железы содержит трубку и один или более токопроводящих элементов. Трубка может вводиться через прямую кишку. Один или более токопроводящих элементов располагаются на трубке и настраиваются на прием магнитно-резонансных данных и одна из седловидных катушек выполнена с возможностью приема MR-данных в квадратуре в горизонтальном основном поле, а проводящие петли скручиваются в наклонную, оплетающую структуру вокруг трубы и перекрестно-перпендикулярно друг другу и выполнены с возможностью приема MR-данных в квадратуре в вертикальном основном поле.

Одно из преимуществ состоит в использовании и работе локальной катушки для предстательной железы или абдоминальной катушки с магнитно-резонансной системой с вертикальным основным полем.

Другое преимущество заключается в открытом доступе для хирургических инструментов для взятия биопсии.

Еще одно преимущество заключается в локальной катушке для получения изображения для получения подробного и метаболического изображения области простаты, в то же время беря биопсию.

Также преимущество заключается в способности расширителя уплощать простату во время получения изображения и взятия биопсий.

Дополнительные преимущества должны быть определены специалистами в данной области техники после прочтения и понимания последующего подробного описания.

Изобретение может принимать форму различных компонент и расположения компонент и быть представлено различными этапами и расположением этапов. Чертежи служат только для целей иллюстрирования предпочтительных вариантов осуществления и не должны рассматриваться как ограничение изобретения.

Фиг. 1 схематично иллюстрирует один вариант осуществления эндоректальной катушки для предстательной железы внутри магнитно-резонансной системы.

Фиг. 2 схематично иллюстрирует один вариант осуществления эндоректальной катушки для предстательной железы с развернутым хирургическим инструментом.

Фиг. 3 иллюстрирует один вариант осуществления развертывания расширителя.

Фиг. 4 иллюстрирует один вариант осуществления расширяющегося расширителя.

Фиг. 5 схематично иллюстрирует вариант осуществления трубки катушки с развернутым хирургическим инструментом.

Фиг. 6 схематично иллюстрирует один вариант осуществления локальной катушки для предстательной железы с элементами катушки, расположенными на направляющей трубке.

Фиг. 7 схематично иллюстрирует другой вариант осуществления локальной катушки для предстательной железы с элементами катушки, расположенными на направляющей трубке.

Фиг. 8 схематично иллюстрирует один вариант осуществления локальной катушки для предстательной железы с элементами катушки, расположенными на расширителе.

Фиг. 9 схематично иллюстрирует другой вариант осуществления локальной катушки для предстательной железы с элементами катушки, интегрированными с расширителем.

Фиг. 10 схематично иллюстрирует один вариант осуществления расширителя с поверхностной катушкой.

Фиг. 11 схематично иллюстрирует один вариант осуществления локальной катушки для предстательной железы с расширителем цилиндрической формы.

Фиг. 12A и 12B иллюстрируют варианты осуществления относительного размещения расширителя и элементов катушки.

Фиг. 13 изображает блок-схему одного способа применения варианта осуществления локальной катушки для предстательной железы с расширителем.

Фиг. 14 изображает блок-схему другого способа применения варианта осуществления эндоректальной катушки для предстательной железы.

На фиг. 1 показан вариант осуществления эндоректальной катушки 1 для предстательной железы внутри магнитно-резонансной (MR) системы 2. MR-система 2 содержит MR-сканер 4. MR-сканер 4 содержит основной магнит 6, полюса которого определяют статическое основное поле (Во) 8, такое как вертикальное основное поле. MR-сканер дополнительно содержит одну или более градиентных катушек 10 для приложения градиентных магнитных полей и одну или более радиочастотных катушек 12, формирующих радиочастотные импульсы для возбуждения и манипулирования магнитным резонансом внутри пациента 14 и приема в некоторых вариантах осуществления сигналов резонанса от пациента. MR-сканер 4 обладает открытой конструкцией, такой как как панорамный или C-образный открытый сканер, но в других вариантах осуществления может содержать горизонтальное отверстие. Пациент помещается на опору 16, такую как горизонтальная кровать или кушетка. Система содержит контроллер 18 последовательности и блок 20 радиочастотного (RF) приемника. Контроллер 18 последовательности управляет работой последовательности для получения изображения, осуществляемой с помощью радиочастотного передающего блока 22, управляющего работой радиочастотных катушек 12, и градиентного контроллера 24, управляющего работой градиентных катушек 10. Связь между блоком управления и соответствующими катушками может быть беспроводной, оптической или проводной. Радиочастотный передающий блок 22 работает совместно с локальной катушкой 1, которая выполнена как передающая/приемная катушка. Радиочастотный приемник 20 принимает от локальной катушки 1 радиочастотный сигнал или MR-данные, индицирующие магнитный резонанс, возбужденный в ткани пациента 14. MR-данные могут передаваться между локальной катушкой и радиочастотным приемником с помощью беспроводных технологий, оптически или по проводной технологии. При беспроводном соединении для передачи MR-данных используется мощность, получаемая от индуцированного тока или от отдельного источника электропитания. При проводном соединении по проводу дополнительно может подаваться электропитание для усиления и другой обработки и передачи резонансного сигнала. Модуль 26 реконструкции, такой как процессор, принимает MR-данные от радиочастотного приемника 20 и реконструирует из принятых MR-данных одно или более изображений.

Локальная эндоректальная катушка 1 содержит один или более токопроводящих элементов, настроенных для приема ортогональных составляющих наведенных радиочастотных сигналов магнитного резонанса, ортогональные составляющие которого ортогональны полю Во, например, вдоль оси пациента и поперек пациента. Локальная катушка может содержать интерфейсное устройство 28, осуществляющее связь между локальной катушкой и радиочастотным приемником. Резонансные сигналы индуктивно формируют один или более токов, индицирующих магнитный резонанс. Один или более токопроводящих элементов действуют в качестве локальной приемной катушки для ткани в области простаты пациента. Когда локальная катушка 1 выполнена только как приемная локальная катушка, радиочастотные импульсы для возбуждения и манипулирования передаются всей радиочастотной катушкой 12. Вариант с источником электропитания и контроллером может использоваться для управления одним или более токопроводящими элементами локальной катушки, чтобы действовать в качестве передающей и приемной катушки, которая как возбуждает и/или манипулирует магнитным резонансом в ткани простаты, так и принимает резонансный сигнал.

Система 2 содержит рабочую станцию 30. Рабочая станция 30 содержит электронный процессор или электронное процессорное устройство 32, дисплей 34, который отображает изображения, меню, панели и органы управления пользователя, и по меньшей мере одно устройство 36 ввода, которое вводит выборы, сделанные практикующим врачом. Рабочая станция 30 может быть настольным компьютером, ноутбуком, планшетом, мобильным вычислительным устройством, смартфоном и т.п. Устройство ввода может быть клавиатурой, "мышью", микрофоном, и т.п.

Различные блоки или контроллеры 18, 24, 26 соответственно реализуются электронным устройством(-ами) обработки данных, такими как электронный процессор или электронное процессорное устройство 32 рабочей станции 30, или серверным компьютером на сетевой основе, оперативно соединяемым с рабочей станцией 30 через сеть, и т.п. Кроме того, раскрытые операции по реконструкции и работе системы соответственно осуществляются, используя непередаваемый носитель для хранения команд (например, программного обеспечения), считываемых электронным устройством обработки данных и исполняемых электронным устройством обработки данных для выполнения раскрытых операций реконструкции и работы системы.

Дисплей 34 или устройство отображения, как этот термин используется здесь, охватывает устройство вывода или интерфейс пользователя, выполненный с возможностью отображения изображений или данных. Дисплей может выводить визуальные, аудио и/или осязательные данные. Примеры дисплея содержат, в частности: компьютерный монитор, телевизионный экран, сенсорный экран, осязательный электронный дисплей, экран Брейля, электронно-лучевую трубку (CRT), запоминающую трубку, бистабильный дисплей, электронную бумагу, векторный дисплей, плоскопанельный дисплей, вакуумный флюоресцентный (VF) дисплей, светодиодный (LED) дисплей, электролюминесцентный дисплей (ELD), плазменные панели (PDP), жидкокристаллический дисплей (LCD), органический светодиодный дисплей (OLED), проектор и шлем-дисплей.

На фиг. 2 схематически показан один из вариантов осуществления эндоректальной катушки 1 с развернутым хирургическим инструментом 38, таким как биопсийная игла. Катушка содержит направляющую трубку 40, которая вводится в прямую кишку 42 пациента. Расширитель 44 располагается на одном конце трубки 40. Расширитель 44, когда он развернут или раскрыт, обладает эллиптической формой. В другом варианте осуществления расширитель формируется в виде цилиндра и развертывается крутящим движением. Рассматриваются также и другие формы и выборочные технологии расширения. Расширитель 44 содержит множество ребер или гибких опор 46, расположенных на конце трубки 40, и механически раскрывается после того, как трубка введена. Ребра 46 могут изготавливаться из такого материала, как резина, полимеры, цветные металлы и т.п., и пространственно разнесены, чтобы обеспечивать между ребрами открытый доступ для хирургических инструментов, таких как игла, вводимая для взятия биопсии. Катушка 1 может содержать один или более кабелей и тросов 48, таких как силовой трос для катушки, электропроводящий кабель для передачи принятых сигналов магнитного резонанса, трос для управления/раскрытия расширителя и/или трос для направления/управления хирургическими инструментами. Кабели и тросы выходят через другой конец трубки.

Направляющая трубка 40, расширитель 44, хирургические инструменты 38 и/или кабели и тросы 48 могут изготавливаться из материала, инертного или невидимого для MR-сигналов. В качестве альтернативы любая трубка или участок любой трубки, расширитель, хирургический инструмент или другие предметы могут изготавливаться из материала, видимого для MR-сигналов. Например, для изготовления трубки, кабелей, тросов и хирургических инструментов, невидимых для MR, может использоваться высококачественная нержавеющая сталь. Видимая для MR оболочка может наноситься на поверхность трубки и основание расширителя таким образом, чтобы была видна только тонкая линия, обеспечивающая точку отсчета в MR-изображениях, чтобы определять местоположение трубки, иглы и/или расширителя. Оболочка может быть рядом геометрических форм, таких как линии со стрелками, чтобы помочь практикующему врачу в выравнивании иглы при взятии биопсии. Геометрические формы, такие как полоски вокруг трубки, иглы и/или расширителя, могут помочь при измерении расстояний. В другом примере вместо оболочки при изготовлении трубки, инструмента и/или расширителя может вводиться MR-видимый материал.

На фиг. 3 показан один вариант осуществления развертывания расширителя 44 через трубку 40. Расширитель может быть загружен через трубу в сжатом состоянии. В качестве альтернативы, расширитель может быть прикреплен к трубке перед ее введением в сжатом состоянии. Загрузка расширителя через трубку обеспечивает материалу большую гибкость для множества раздельных ребер.

Трос, такой как боуденовский трос 50, может использоваться для загрузки расширителя в нужное положение в конце трубки после введения трубки в прямую кишку. Боуденовский трос 50 содержит внешний трос 52 и внутренний трос 54, который показан на виде троса в местном разрезе. В одной конфигурации внешний трос 52 присоединяется к дистальному концу 56 расширителя 44 и внутренний трос 54 присоединяется к дистальному концу 58 расширителя 44. Трос толкает расширитель в сжатом состоянии через трубку и в прямую кишку.

На фиг. 4 показан вариант осуществления расширителя 44 при расширении. На первом изображении расширитель находится в свернутом или сжатом состоянии. На втором изображении расширитель разворачивается или расширяется. Расширение может управляться тросом, как органом управления, таким как боуденовский трос, винт с вертлюжной головкой, винтовая стяжка и т.д. Размер расширителя ограничивается размером области прямой кишки при разворачивании или расширении расширителя. В одном варианте осуществления расширитель доводится до требуемого размера, чтобы расширить и растянуть прямую кишку и сгладить простату. Например, внутренний трос 54 и внешний полый трос или оболочка 52 используются, чтобы заставить ближний конец 54 и дистальный конец 56 расширителя 44 сблизиться, заставляя ребра расширителя дополнительно сгибаться или изгибаться, что делает расширитель короче и шире, то есть почти сферическим. В другом варианте осуществления ребра 46 являются эластичными и предварительно смещенными в расширенную конфигурацию, показанную на фиг. 4. То есть ребра формуются, чтобы принять расширенную конфигурацию в расслабленном их состоянии. Расширитель сжимается при его введении в трубку 40, выталкивая ближний и дистальный концы наружу, проталкивая ребра по радиусу внутрь и т.п. Например, когда внутренний трос 54 боуденовского троса прикрепляется к дистальному концу и полая внешняя оболочка 52 прикрепляется к ближнему концу, продвижение внутреннего троса в полую внешнюю оболочку дополнительно проталкивает ближний и дистальные концы наружу. Как другой пример, когда ребра 46 находятся в сжатой конфигурации в их расслабленном состоянии, вытягивание внутреннего троса 54, который присоединен к дистальному концу 58, из внешней оболочки 52, которая прикреплена к ближнему концу 56, будет стягивать ближний и дистальный концы, расширяя расширитель 54. Также рассматриваются другие конструкции расширителя и механизмы или другие средства для расширения или сжатия расширителя.

В расширенном или развернутом состоянии расширитель обеспечивает пространство между гибкими опорами. Пространство между гибкими опорами обеспечивает открытый доступ для хирургических инструментов, чтобы они могли пройти между гибкими опорами и проникнуть через стенки прямой кишки и предстательную железу. Пространство, созданное внутри расширенной формы расширителя, обеспечивает пространство для маневра, чтобы разместить хирургические инструменты.

В одном из вариантов осуществления расширитель покрывается оболочкой 60, такой как резина, тонкая фольга и т.д., аналогично зонтику. Материал оболочки выбирается таким образом, что через него можно проникнуть или прокалывать его хирургическими инструментами. Прокалывание оболочки не разрушает расширитель, как это могло бы произойти с надутым воздушным шаром или поддерживаемой воздухом конструкцией. Оболочка действует как защита и позволяет извлекать обратно ткань.

На фиг. 5 схематично показан вариант осуществления направляющей трубки 40 с развернутым хирургическим инструментом 38, таким как биопсийная игла. Трубка несет на себе участок катушки 1. Один или более тросов могут содержать операционное устройство или хирургический инструмент 38 и радиочастотный кабель или кабель источника электропитания. В варианте осуществления кабель 48, такой как радиочастотный кабель и/или кабель источника электропитания, может быть интегрирован в стенку 62 трубки 40.

На фиг. 6 схематично показан вариант осуществления локальной эндоректальной катушки 1 с элементами катушки 64, расположенными на направляющей трубке. Локальная катушка может содержать две токопроводящие петли 66, которые могут действовать в квадратуре, когда располагаются с осью X, обычно параллельной полю Во. Токопроводящие петли могут накручиваться вокруг направляющей трубки 40. Токопроводящие петли накручиваются вокруг трубки наклонно. Токопроводящие петли накручиваются перпендикулярно друг другу. В качестве альтернативы, токопроводящие петли могут накручиваться вокруг троса, который проходит через трубку. Токопроводящие петли действуют в квадратуре в вертикальном основном поле, когда они расположены в общем горизонтально с осью X обычно вертикальной.

На фиг. 7 схематично показан другой вариант осуществления локальной эндоректальной катушки 1 с элементами 64 катушки, расположенными на направляющей трубке 40. Элементы 64 катушки содержат одну или более токопроводящих петель 66, сформованных на поверхности трубки в седловидной конструкции 68 катушки. Седловидная конструкция катушки действует в квадратуре в горизонтальном основном поле, когда она расположена в общем горизонтально с осью направляющей трубки, обычно совмещенной с полем Во. Оба варианта осуществления, показанные на фиг. 6 и 7, могут реализовываться как единый элемент конструкции, а также многоканальные матричные конструкции, в зависимости от требований для хирургической операции.

На фиг. 8 схематично показан вариант осуществления локальной эндоректальной катушки 1 с элементами 64 катушки, расположенными на расширителе 44. Элементы катушки содержат две токопроводящие петли 70, показанные вместе с расширителем 44 в развернутом или раскрытом состоянии. Две токопроводящие петли 70 устанавливаются на боковых поверхностях расширителя и в общем ортогональны друг другу, чтобы работать в квадратуре. Две токопроводящие петли могут быть расположены на поверхности необязательной оболочки 60 расширителя или поддерживаться отдельно и интегрироваться в расширитель. Индивидуальные токопроводящие петли, показанные вместе с надстроечным конденсатором, содержат механическое крепление к расширителю. Когда расширитель расширяется, проводящие петли также расширяются, приходя в положение, более близкое к ортогональному. Токопроводящие петли 70 содержат предварительный усилитель 72 и согласующую и настраивающую схему 74, такую как схема на pin-диодах.

Два или более таких элемента катушки, описанные выше, могут также ориентироваться рядом друг с другом и могут разделяться путем перекрытия (как показано на фиг. 8). В такой конструкции, возможно, может не быть квадратурного обнаружения, но отличительный признак массива катушки может использоваться, например, для ускорения процесса получения изображения, используя такие алгоритмы, как SENSE или GRAPPA. Расположение массива может также объединяться с описанной конструкцией, размещая, например, 2 разделенных элемента катушки вдоль центральной оси расширителя и другого набора из 2 разделенных элементов, повернутых на 90°. Комбинация может в результате приводить, по существу, к катушке с разделенным массивом 2×2.

На фиг. 9 показан другой вариант осуществления локальной эндоректальной катушки 1 с элементами 64 катушки, интегрированными с расширителем 44. Ребра 76 содержат токопроводящие элементы, выполненные так, чтобы образовывать конструкцию птичьей клетки. В одном из вариантов осуществления конденсаторы располагаются в токопроводящих элементах, образуя катушку в виде птичьей клетки, пропускающую высокочастотные сигналы. Также рассматривается расположение конденсаторов на концевых кольцах, образующее катушку в виде птичьей клетки, пропускающую низкочастотные сигналы или полосу сигналов. Распределение конденсаторов по проводящим петлям уменьшает локальные высокие электрические поля. Другая конструкция рассматривает конденсаторы, расположенные в катушках петель, сформированных, используя токопроводящий материал, интегрированный с противоположными ребрами или соседними ребрами. В другом варианте осуществления проводящие элементы 64 располагаются на материале оболочки 60. Локальная катушка 1 может проектироваться как только приемная катушка или как передающая и приемная (T/R) катушка.

Локальная катушка может содержать схему 74 настройки и согласования. pin-диоды могут использоваться для перестройки локальной катушки 1 во время передачи. Схема 74 настройки и согласования согласует импеданс катушки с шумовым импедансом предварительного усилителя. Схема 74 настройки и согласования согласует резонансную структуру с предварительным усилителем или передатчиком и регулирует настройку и согласование, чтобы компенсировать изменение импеданса катушки при раскрытии расширителя 44 и соответствующее изменение в конфигурации катушки, в частности диаметра. Если диапазон согласования превышается, результатом может быть ухудшение изображения. В одном из вариантов осуществления датчик, такой как локальный рефлектометр с процессором, передает сигнал на схему 74 настройки и согласования и/или на систему 2, такую как процессор рабочей станции 30.

На фиг. 10 показан вариант осуществления расширителя с поверхностной катушкой 78. Расширитель 44 содержит один или более токопроводящих элементов катушки 64, которые образуют беспроводную резонансную катушку с диодами (не показаны) для пассивной перестройки. Элементы 64 катушки расширителя 44 индуктивно связаны с внешней поверхностной катушкой 78, расположенной на поверхности корпуса. С помощью индуктивно связанной поверхностной катушки 78 и беспроводной резонансной катушки, образуемой токопроводящими элементами 64 расширителя 44, может быть получено более высокое отношение «сигнал-шум» (SNR).

На фиг. 11 показан вариант осуществления локальной эндоректальной катушки 1, в котором расширитель 44 имеет цилиндрическую форму. В одном варианте осуществления расширитель содержит полоску прокатного материала 82. Материал может быть упругим, чтобы сформировать рулонную пружину. Расширитель 44 может изменять диаметр, вращая центральный край полоски относительно периферического края. Вращая штырь 84, прикрепленный к центральному краю, диаметр может увеличиваться и/или уменьшаться. Расширитель 44 содержит прорези 86, обеспечивающие открытый доступ для хирургических инструментов. В одном примере прорези могут проходить по большей части ширины и иметь лишь тонкие разделительные полоски между ними. Края и конструктивные разделители могут формировать катушку в виде птичьей клетки, петлевую катушку, катушки TEM и т.д. Расширитель 44 содержит или несет на себе один или более токопроводящих элементов 64, располагающихся на поверхности расширителя, то есть на полоске материала 82. В другом варианте осуществления один или более токопроводящих элементов 64 располагаются на штыре 84, как показано в конфигурации катушки на фиг. 6 и 7.

На фиг. 12A и 12B показаны варианты осуществления относительного расположения расширителя и элементов катушки. Предпочтительно, могут использоваться расширитель и/или элементы катушки, такие как одна или более токопроводящих петель. Как показано на фиг. 12A, один или более проводящих элементов 64 располагаются на поверхности расширителя 44, такой как металлическая оболочка. Как показано на фиг. 12B, один или более проводящих элементов 64 могут интегрироваться в расширитель 44, закладывая токопроводящий материал, такой как провод или фольга, внутрь ребер.

На фиг. 13 представлены блок-схемы способа использования варианта осуществления локальной катушки для предстательной железы с расширителем. На этапе 90 трубка 40 вводится в прямую кишку пациента. Трубка может содержать MR-видимый материал или быть невидимой. Как только трубка помещена в прямую кишку, расширитель 44 на этапе 92 загружается через трубку 40 и помещается на конце трубки внутри прямой кишки. На этапе 94 расширитель раскрывается или расширяется. Расширитель может быть расширен, используя управляющий трос, такой как боуденовский трос, штырь, вертлюжный винт и т.п.

MR-данные получают на этапе 96 и одно или более изображений реконструируются MR-системой. В одном из вариантов осуществления MR-данные получают с помощью токопроводящих элементов 64, расположенных на расширителе 44 или оболочке 60. В другом варианте осуществления MR-данные получают с помощью одного или более токопроводящих элементов 64, расположенных вокруг направляющей трубки 40. В другом варианте осуществления один или более токопроводящих элементов 64 располагаются на конце троса или на штыре 84, который вводится через направляющую трубку 40. В другом варианте осуществления MR-данные получают, используя поверхностную катушку 78, индуктивно связанную с пассивными элементами 64 катушки, расположенными в расширителе 44. В еще одном варианте осуществления поверхностная катушка или массив поверхностных катушек могут использоваться для получения изображений в комбинации с катушками на описанном выше устройстве или без использования внутренних катушек. Изображения поверхностной катушки могут служить в качестве набора изображений обзорного типа для грубой ориентации, тогда как катушки устройства, вероятно, используются для отображения гораздо меньшей интересующей области, когда устройство размещено правильно.

На этапе 98 трубка располагается врачом, ориентирующимся на одно или более реконструированных изображений. Хирургический инструмент, такой как биопсийная игла, вводится через трубку и в целевое место в простате под руководством неоднократно получаемых изображений и берется выборка биопсии. Например, практикующий врач помещает трубку, чтобы направить биопсийную иглу между ребрами 46 или через прорези 86 расширителя, через прямую кишку и в простату. В варианте осуществления расширителя с кожухом 60 игла проникает через кожух, чтобы взять биопсийную пробу.

На этапе 100 принятия решения практикующий врач может повторить получение изображения и расположение направляющей и/или хирургического инструмента для получения дополнительных биопсийных проб. Порядок расположения и получения изображения может быть одновременным, поскольку система получает MR-данные и реконструирует киноизображения в то время, когда врач размещает трубку и/или интервенционное устройство и/или хирургические инструменты. Врач выполняет биопсию отдельно от получения MR-информации и реконструкции изображения.

Расширитель складывается, сжимается или укладывается на этапе 102. Укладка расширителя выполняется врачом, используя управляющий трос, штырь и т.д. Расширитель может вытягиваться через трубку или оставаться присоединенным к трубке по мере того, как на этапе 104 трубка вынимается.

На фиг. 14 представлены блок-схемы операций другого способа использования варианта осуществления эндоректальной катушки 1. На этапе 90 врач вводит трубку в прямую кишку. На этапе 96 трубка или отдельный трос, снабженный одной или более токопроводящими петлями, получает сигналы магнитного резонанса. Сигналы магнитного резонанса реконструируются в одно или более изображений. На этапе 98 трубка устанавливается на место и выполняется такая операция, как биопсия, используя хирургические инструменты и/или операционное устройство. Этапы получения данных дополнительных изображений и выполнения биопсии могут повторяться, основываясь на этапе 100 принятия решения. После биопсии или операции на этапе 104 локальная катушка для предстательной железы, содержащая трубку, удаляется.

Следует понимать, что в сочетании с конкретными иллюстративными вариантами осуществления, представленными здесь, определенные структурные и/или функциональные признаки описываются как содержащиеся в определенных элементах и/или компонентах. Однако подразумевается, что, когда необходимо, эти функции могут с тем же самым или подобным преимуществом также аналогично быть введены в другие элементы и/или компоненты. Следует также понимать, что различные варианты примерных вариантов осуществления могут выборочно использоваться как пригодные для достижения других альтернативных вариантов осуществления, пригодных для желаемых применений, причем другие альтернативные варианты осуществления, таким образом, реализуют соответствующие преимущества введенных в них вариантов.

Следует также понимать, что описанные здесь конкретные элементы или компоненты могут иметь свои функциональные возможности, реализуемые, соответственно, через аппаратурное обеспечение, программное обеспечение, встроенные программы или их комбинацию. Кроме того, следует понимать, что некоторые элементы, описанные здесь как содержащиеся вместе, могут при соответствующих обстоятельствах быть автономными элементами или разделяться как-либо иначе. Точно также множество конкретных функций, описанных как выполняемые одним конкретным элементом, могут выполняться множеством различных элементов, действующих независимо, чтобы выполнить индивидуальные функции, или некоторые индивидуальные функции могут разделяться и выполняться множеством различных элементов, действующих сообща. В качестве альтернативы, некоторые элементы или компоненты, описанные и/или показанные здесь как отличные друг от друга, при необходимости могут физически или функционально объединяться.

Вкратце, настоящее описание было изложено в отношении предпочтительных вариантов осуществления. Очевидно, после прочтения и понимания настоящего описания могут возникнуть модификации и изменения. Подразумевается, что изобретение должно рассматриваться как содержащее все такие модификации и изменения, насколько они входят в объем приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов. То есть следует понимать, что различные раскрытые выше и другие признаки и функции или их варианты могут по желанию объединяться во многие другие различные системы или применения, а также, что специалистами в данной области техники в дальнейшем здесь могут быть сделаны различные, в настоящее время непредвиденные или неожиданные альтернативы, модификации, изменения или улучшения, аналогично предназначенные быть охваченными нижеследующей формулой изобретения.

Claims (52)

1. Эндоректальная катушка, содержащая:

трубку, выполненную с возможностью введения в прямую кишку;

расширитель, выполненный с возможностью расположения на дистальном конце трубки и механического расширения для сжатия окружающей ткани после введения трубки; и

по меньшей мере один токопроводящий элемент, настраиваемый для приема данных магнитного резонанса, причем упомянутый по меньшей мере один токопроводящий элемент расположен по меньшей мере на одном из: трубке, расширителе или рядом с трубкой и расширителем; и

один или более хирургических инструментов, выполненных с возможностью развертывания из эндоректальной катушки.

2. Эндоректальная катушка по п. 1, в которой расширитель дополнительно по меньшей мере:

прикреплен к одному концу трубки в сжатом состоянии; или

выполнен с возможностью введения через трубку в сжатом состоянии.

3. Эндоректальная катушка по п. 1, в которой расширитель механически расширяется и/или сжимается, используя по меньшей мере одно из:

боуденовского троса;

штыря.

4. Эндоректальная катушка по п. 1, в которой расширитель включает в себя:

множество ребер, соединенных на ближнем конце и на дистальном конце расширителя.

5. Эндоректальная катушка по п. 4, дополнительно включающая в себя:

оболочку, которая покрывает расширитель и расширяется посредством расширителя, чтобы обеспечить поверхность, через которую механическое проникновение хирургических инструментов возможно без сжатия.

6. Эндоректальная катушка по п. 5, в которой один или более токопроводящих элементов являются по меньшей мере одними из:

интегрированных с расширителем;

прикрепленных к расширителю; и

прикрепленных к оболочке расширителя.

7. Эндоректальная катушка по п. 1, в которой расширитель включает в себя:

свернутую полоску материала, выполненную с возможностью развертывания, чтобы сжимать окружающую ткань.

8. Эндоректальная катушка по п. 7, в которой один или более токопроводящих элементов выполнены по меньшей мере в виде катушки в форме птичьей клетки.

9. Эндоректальная катушка по п. 8, в которой один или более токопроводящих элементов включают в себя множество токопроводящих петель, выполненных с возможностью действия по меньшей мере в квадратуре или массиве.

10. Эндоректальная катушка по п. 9, в которой один или более проводящих элементов включают в себя две проводящие петли, накрученные вокруг трубки в наклонной перекрещивающейся структуре, так что когда трубка расположена в общем горизонтально в вертикальном основном поле, проводящие элементы осуществляют прием в квадратуре.

11. Эндоректальное хирургическое устройство, содержащее:

эндоректальную катушку по любому из пп. 1-10;

по меньшей мере одно из биопсийной иглы или абляционного зонда, выполненное с возможностью введения через трубку и расширитель в ткани, из которых должна браться биопсия или для которых делается абляция.

12. Способ визуализации с эндоректальной катушкой, содержащий этапы, на которых:

вводят трубку через прямую кишку;

сжимают ткань, окружающую трубку, включая механическое расширение расширителя, помещенного на конце трубки;

после расширения расширителя вводят хирургический инструмент через трубку и расширитель;

получают данные магнитного резонанса посредством одного или более токопроводящих элементов, расположенных по меньшей мере на одном из расширителя, трубки и рядом с трубкой или расширителем; и

реконструируют данные магнитного резонанса в изображения.

13. Способ по п. 12, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

выполняют одно из получения пробы биопсии и абляции ткани простаты посредством хирургического инструмента, направляемого посредством реконструированных изображений.

14. Способ по п. 12, в котором расширитель включает в себя оболочку, причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором:

вводят хирургические инструменты между множеством ребер расширителя и механически проникают через оболочку.

15. Способ по п. 12, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

загружают расширитель, вводя расширитель в сжатом состоянии через трубку после того, как трубка введена в прямую кишку.

16. Способ по п. 12, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

сжимают расширитель.

17. Способ по п. 12, в котором расширитель включает в себя множество ребер, соединенных на ближнем конце и на дистальном конце расширителя, и в котором этап расширения расширителя включает в себя этап, на котором:

перемещают ближний и дистальный концы расширителя ближе друг к другу и изгибают множества ребер наружу.

18. Способ по п. 17, в котором расширитель включает в себя скрученную полоску материала и в котором этап расширения расширителя включает в себя этап, на котором:

раскручивают скрученную полоску материала.

19. Способ по п. 17, в котором один или более токопроводящих элементов включают в себя токопроводящие петли, накрученные в наклонной перекрещивающейся структуре вокруг трубки, и дополнительно включающий в себя этап, на котором:

располагают трубку в общем горизонтально в вертикальном основном поле, и этап получения данных включает в себя этап, на котором получают резонансные данные в квадратуре посредством проводящих петель.

20. Эндоректальная катушка для предстательной железы, содержащая:

трубку, выполненную с возможностью введения через прямую кишку;

один или более токопроводящих элементов, расположенных на трубке и настроенных таким образом, чтобы принимать данные магнитного резонанса и формировать одно из:

седловидных катушек, выполненных с возможностью приема MR-данных в квадратуре в горизонтальном основном поле; и

проводящих петель, накрученных в наклонной перекрещивающейся структуре вокруг трубки, чтобы принимать MR-данные в квадратуре в вертикальном основном поле.

Images