一種大孔徑、短腔、超導磁共振成像微創手術平臺系統的制作方法

一種大孔徑、短腔、超導磁共振成像微創手術平臺系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，該系統可以在磁共振成像的導航下進行微創手術治療。本發明采用大孔徑、短腔、高磁場超導MRI技術，解決MRI微創手術治療中圖像質量差、實時性不好、手術空間狹小等瓶頸問題；采用短腔MRI技術實現在MRI磁體兩邊雙向微創手術操作，拓展了MRI用于微創手術治療的適用范圍；本發明除了具有術中亞秒級超快速成像之外，還具有包括快速血流成像、彌散系數成像、溫度分布成像、MR透視、MR內窺等成像功能。與現有X-CT相比，不僅具有與X-CT相同的微創手術能力，而且從根本上消除了X射線對醫務人員和病人的放射危害。
【專利說明】一種大孔徑、短腔、超導磁共振成像微創手術平臺系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術用醫療平臺設備系統，該平臺系統能夠在磁共振成像的導航下進行微創手術治療，在無X射線危害的條件下，像X-CT —樣進行微創手術治療。

【背景技術】
[0002]影像引導的微創介入治療是以放射影像技術為導向進行影像檢查和介入手術，明確疾病的診斷，達到精確治療的目的。影像引導不局限于解剖表面，在手術過程中可以看到鄰近部位的解剖影像，監控手術器械的操作位置和方向，配合手術計劃和導航系統，大大提高了手術精確程度，減少了不確定因素，降低了對手術醫生經驗的要求，保證了手術的安全性和一致性。
[0003]目前在臨床中已有X_ray、CT、超聲、MRI等多種成像方式用于介入引導。和其他方式相比，MRI作為介入導引手段具有明顯的優勢:無電離輻射，可避免對病人和醫護人員造成的輻射傷害；多平面成像能力，成像平面不受方向與位置的限制；清晰的組織分辨率，對病灶判別和界定更具優勢；磁共振獨有的溫度分布成像可以顯示熱療與冷凍治療的范圍；多參數多對比度成像能力和血流、彌散、灌注及其他功能成像擴寬了臨床應用的范圍。因此，磁共振引導的介入治療具有很高的臨床普及價值，日益受到業內人士的廣泛關注。
[0004]但是，磁共振系統的手術開放度、成像的實時性、快速成像的均勻性和分辨率、精確導航能力以及手術器材設備的磁共振兼容性都有待提高，這些方面的瓶頸制約了磁共振導航的手術系統的推廣和發展，使手術僅局限于有限領域。
[0005]本發明以MRI引導的腫瘤介入治療平臺系統為研究目標，采用大口徑、短腔、高磁場超導MRI技術，提供一整套的用于微創介入手術的磁共振實時成像與導航系統，與現有的永磁MRI微創介入治療系統相比，將顯著提升MRI介入治療系統實時性、精確性，使之能夠廣泛地應用于全身各部位的多種方式的微創介入治療。與現有X-CT相比，病人空間大于等于CT的病人空間，絕大多數在CT上能進行的微創手術都可以在本發明的設備系統中實現，但從根本上消除X射線對醫務人員和病人的放射危害。


【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提供一種用于由MRI引導的微創治療平臺系統，用于提升MRI用于微創治療的實時性、精確性，使之能夠廣泛地應用于全身各部位的多種方式的微創介入治療，替代大部分X-CT微創治療手術，減少對醫務人員和病人的放射危害。
[0007]本發明涉及一種大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，該系統能夠在磁共振成像的導航下進行微創手術治療，包括大孔徑、短腔、超導磁體；雙向手術移動病人床;MRI可拆式接收線圈；光纖多通道數字MRI控制譜儀；光學導航設備；MRI掃描軟件;MRI兼容手術及監護設備。
[0008]進一步的，大孔徑、短腔、場強1.5T，具備實時和功能成像能力的超導MRI設備，解決MRI用于微創治療的瓶頸問題。
[0009]進一步的，針對性強的光學導航設備，實現MRI與光學導航信息的良好融合，提高手術定位的效率和精度。
[0010]進一步的，MRI兼容的手術及監護設備，消除設備對MRI成像的影響，提高術中MRI
成像質量。
[0011]進一步的，多通道數字光纖譜儀，提高MRI系統的抗干擾能力和成像速度。
[0012]下面結合說明書【專利附圖】

【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為大孔徑、短腔、超導磁共振成像微創手術平臺系統的結構圖。

【具體實施方式】
[0014]如圖1所示為本發明的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術用醫療平臺設備系統的結構圖，包括大孔徑、短腔、超導磁體I ;自屏蔽梯度線圈2 ;射頻發射線圈3 ;磁共振信號接收線圈5 ;紅外線光學定位裝置6 ;病人生理監控裝置及導航實時顯示7 ;左邊可移動手術床8 ;左右邊可移動手術床9 ;計算機工作站10 ;磁共振成像電子單元11 (包括多通道數字光纖譜儀、射頻放大器、梯度放大器、供電電源等)；水冷機12 ;電磁屏蔽間13。圖1中的1、2、3、4、5、6、7、8、9放置在磁屏蔽間13內部。
[0015]本發明的MRI磁體I具有圓筒型結構,采用超導材料來實現磁體勵磁,磁場均勻分布在以磁體幾何中心為球心、半徑為50厘米的球形空間內，磁體磁場強度大于等于1.5T，磁體室溫內直徑大于但不限于1000毫米，MRI超導磁體的腔長不大于但不限于1600毫米。
[0016]本發明中，病人手術床可以從磁體的一端運行到另一端，醫生可以在磁體的兩端進行手術操作，不受磁場強度5高斯線限制。
[0017]本發明中，將MRI成像和光學三維空間定位技術相結合，針對人體不同部位采用不同的方法進行快速定位。同時，針對人體不同部位和不同治療方法，采用不同結構可拆裝式MRI專用線圈(磁共振信號接收線圈5)進行MRI掃描成像，在手術時將所述線圈拆下，在掃描時將所述線圈裝上。
[0018]本發明采用無線傳輸方式將MRI專用線圈采集的MRI信號傳送給控制譜儀，減少線圈的連線和接頭，采用多通道并行采集技術進行MRI信號的采集，多通道數字光纖進行MRI信號的米集和傳輸。
[0019]本發明的MRI微創手術平臺系統配有MRI兼容的手術設備,如亞氦刀、射頻消融、粒子植入等；同時，本系統配備有MRI兼容的監護設備如心電、呼吸等，手術設備和監護設備不受磁場強度5高斯線限制，可以在磁體的兩個端口使用。
[0020]以下以頭部氬氦刀(但不限于氬氦刀)微創手術為例(但不限于頭部)，詳細說明本發明的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術用醫療平臺設備系統的工作過程。
[0021]步驟I)，病人位置擺放:根據病人頭部微創手術部位，將病人擺放在左邊可移動手術床(圖1中的8)合適的位置上。
[0022]步驟2)，接收線圈的安裝:將可拆裝式MRI頭部微創手術專用線圈安裝在頭部手術支架上。
[0023]步驟3)，MRI掃描成像:通過可移動手術床(圖1中8)將病人頭部放置到磁體中心。根據不同的病癥，選取合適的成像方法，在計算機工作站的控制下(圖1中的10)，啟動磁共振成像電子單元(圖1中10)進行MRI成像掃描，得到手術前的病人頭部MRI圖像。
[0024]步驟4)，拆卸接收線圈:通過可移動手術床(圖1中8)將病人頭部返回到步驟I)的位置，拆除接收線圈，拆除步驟與步驟3)的過程相反。
[0025]步驟5)，導航定位:氬氦刀上裝有紅外反光球，通過紅外線光學定位裝置(圖1中6)將氬氦刀的位置和MRI圖像進行注冊和匹配。
[0026]步驟6)，手術導航:計算機(圖1中10)導航軟件指導醫生進行手術操作，在手術過程中氬氦刀的位置實時顯示在步驟3)中獲得的MRI圖像上，上述圖像顯示在屏蔽室(圖1中13)內部的顯示器上(圖1中7)，同時病人的生理監控參數也顯示在這個顯示器上(圖1 中 7)。
[0027]步驟7)，手術效果確認:手術完成后，重復步驟2)將可拆裝式MRI頭部微創手術專用線圈安裝在頭部手術支架上。重復步驟3)進行MRI掃描成像，獲得手術后的病人頭部MRI圖像。
[0028]步驟8)，進一步手術的確認:醫生根據步驟7)得到的結果判斷第一次手術效果是否達到要求，如果滿足預期結果則停止手術，將病人移出，完成MRI導航下的微創手術。如果不滿足預期結果則重復上述步驟4)、步驟5)、步驟6)、步驟7)，直到滿足預期結果為止。
[0029]所述超導MRI微創手術平臺系統具有以下特點:
[0030]采用大孔徑超導技術解決傳統MRI微創手術治療中圖像質量差、實時性不好、手術空間太小等瓶頸問題，使得超導MRI能夠像現有多排X-CT —樣進行各種微創治療，同時消除X射線的放射性危害。
[0031]采用短腔MRI技術實現在MRI磁體兩邊雙向微創手術操作，極大地拓展MRI用于微創治療的適用范圍。
[0032]根據人體不同部位、不同治療方法，設計可拆裝式MRI專用線圈，采集信號無線傳輸，極大地方便人體多部位的微創手術操作。
[0033]本系統將實時MRI成像和光學三維空間定位技術相結合，針對不同部位研制快速定位方法，提高了 MRI微創手術導航的效率和精度。
[0034]采用多通道數字光纖技術，顯著提高MRI系統的抗干擾能力，實現磁場強度5高斯線內可以放置各種手術和監護設備；提高成像速度4-8倍；提高圖像信噪比20% -40%。
[0035]本系統除了具有亞秒級超快速成像之外，還提供多種術中功能成像，包括快速血流成像、彌散系數成像、溫度分布成像、MR透視、MR內窺和其他臨床需要的成像功能。
【權利要求】
1.一種大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，該系統能夠在磁共振成像的導航下進行微創手術治療，其特征在于所述的MRI微創手術平臺系統包括大孔徑、短腔、超導磁體；雙向手術移動病人床;MRI可拆式接收線圈；光纖多通道數字MRI控制譜儀；光學導航設備；MRI掃描軟件；MRI兼容手術及監護設備。
2.根據權利要求1所述的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，其特征在于MRI磁體具有圓筒型結構，米用超導材料來實現磁體勵磁，磁場均勻分布在以磁體幾何中心為球心、半徑為50厘米的球形空間內，所述磁體磁場強度大于等于1.5T，磁體室溫內直徑大于但不限于1000毫米，MRI超導磁體的腔長不大于但不限于1600毫米。
3.根據權利要求1所述的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，其特征在于病人手術床可以從磁體的一端運行到另一端，醫生可以在磁體的兩端進行手術操作，不受磁場強度5高斯線限制。
4.根據權利要求1所述的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，其特征在于針對人體不同部位和不同治療方法，采用不同結構可拆裝式MRI專用線圈進行MRI掃描成像，在手術時將所述線圈拆下，在掃描時將所述線圈裝上。
5.根據權利要求1和4所述的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，其特征在于采用無線傳輸方式將MRI專用線圈采集的MRI信號傳送給控制譜儀，減少線圈的連線和接頭。
6.根據權利要求1所述的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，其特征在于所述系統將MRI成像和光學三維空間定位技術相結合，針對人體不同部位采用不同的方法進行快速定位。
7.根據權利要求1、4和5所述的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，其特征在于采用多通道并行采集技術進行MRI信號的采集。
8.根據權利要求1、4和5所述的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，其特在于采用多通道數字光纖進行MRI信號的采集和傳輸。
9.根據權利要求1所述的大孔徑、短腔、超導磁共振成像(MRI)微創手術平臺系統，其特征在于所述系統配有MRI兼容的手術設備，如亞氦刀、射頻消融、粒子植入等；所述系統配備有MRI兼容的監護設備如心電、呼吸等，所述手術設備和監護設備不受磁場強度5高斯線限制，可以在磁體的兩個端口使用。
【文檔編號】A61B19/00GK104274175SQ201310285801
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2013年7月9日
【發明者】鄭加生, 王為民, 胡堃 申請人:鄭加生, 王為民, 胡堃