CN102271579B

CN102271579B - 用于有源装置的通用感应手柄

Info

Publication number: CN102271579B
Application number: CN200980153177.2A
Authority: CN
Inventors: S·克吕格尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2029-11-23
Also published as: EP2384140B1; EP2384140A1; CN102271579A; RU2011132072A; RU2518540C2; WO2010076681A1; US9297866B2; US20110257511A1

Abstract

一种手柄(32)界定膛(62)，其中，接收导管或其他介入式器械(30)的近端(56)。绝缘支撑物(70)在内膛(62)中支撑承载介入式器械绕组(54)的所述介入式器械但与所述内膛(62)间隔开。沿着所述膛设置的手柄绕组(64)与所述传输线绕组(54)交互作用以形成与所述传输线之间的感应耦合。在沿轴向滑动手柄以调节绕组(54，64)之间的感应耦合之后，锁定机构工作，以禁止介入式器械相对于手柄沿轴向滑动，同时允许介入式器械相对于手柄转动，从而维持感应耦合，同时允许最佳地操纵该装置。

Description

用于有源装置的通用感应手柄

本申请涉及磁共振领域，更具体而言，涉及用于接收适于在磁共振系统中使用的至少一个电介入附件的信号的手柄。

磁共振（MR）成像系统用于对患者的检查和治疗。通过这样的系统，待检查的身体组织的核自旋通过静态主磁场B₀对准，并由在射频带中振荡的横向磁场B₁激励以诱发共振。将所得的共振弛豫信号暴露于梯度磁场以定位所得的共振弛豫信号。接收共振弛豫信号并将其重建成例如一维或多维图像。

全身射频（RF）线圈系统实现B₁RF信号的发射和共振信号的接收。除了永久构建到成像设备中的全身RF线圈系统之外，还利用了局部或表面线圈，可以灵活地将其布置成例如待检查的特定区域周围或其中的套管或衬垫。

在一些应用中，在成像期间向患者体内引入介入式附件，例如导管。导管常常有一个或多个RF线圈元件，可以将其用于定位患者体内的导管，从相邻组织接收共振信号，等等。

传输线或路径连接像导管、针、成像线圈、引导线等辅助装置与诸如电源、接收/发射装置、控制单元等有源单元。有源单元向插入的装置线圈发送RF脉冲和/或从插入的装置线圈接收RF信号。通常，需要与有源单元的电连接。为了避免电流意外流入患者和/或操作员体内的潜在危险，一般需要额外的措施以确保患者和操作员安全。

当通过MR场引导介入式装置时，尤其是B₁RF场能够在传输线中和在周边身体组织中引入共模信号（电流）。这些电流不仅涉及干扰或破坏介入式装置和/或有源单元的风险，而且这些电流还能够引起直接相邻组织的显著发热，导致患者可能会严重烧伤。第二个主要担心的问题是，有源单元中的故障或操作员无意中积聚和释放的静电可能通过传输线向受检者体内发送电流。

本申请提供了克服上述问题和其他问题的新的经改进的用于有源装置的MR感应（inductive）手柄（把手）。

根据一个方面，提供了一种手柄和介入式器械的组件，所述介入式器械具有沿所述介入式器械的长度延伸的介入式附件，所述介入式器械包括：与沿所述介入式附件的长度延伸的附件绕组连接的第一传输线，能够通过相对于所述介入式器械的第一介入式器械绕组沿轴向滑动所述介入式附件有选择地定位所述附件绕组的轴向位置；并且所述手柄包括：绝缘支撑物，其在内膛中支撑承载第二传输线的所述介入式器械的一部分，并且所述第二传输线与所述内膛间隔开；以及沿着所述内膛设置的手柄感应绕组，所述手柄感应绕组与所述第二传输线交互作用以形成与所述第二传输线的感应耦合，并且所述第一介入式器械绕组与所述第二传输线连接，所述第二传输线沿着所述介入式器械的长度延伸到设置于所述介入式器械的近端附近的第二介入式器械绕组，能够通过相对于手柄的手柄感应绕组沿轴向滑动所述介入式器械有选择地定位所述第二介入式器械绕组的轴向位置。

根据另一方面，一种磁共振系统，包括在检查区域中生成静态磁场的磁体；配置成在检查区域中诱发磁共振的射频发射线圈；配置成从检查区域采集磁共振数据的射频接收线圈；以及上文所述的手柄。

根据另一方面，提供了一种操作上述组件的方法，包括：将所述介入式器械与手柄连接，使得通过所述介入式器械延伸的传输线在所述手柄的内膛中被支撑并与所述内膛间隔开，并且能够相对于所述内膛轴向滑动以及能够相对于所述内膛转动；相对于所述内膛轴向滑动所述介入式器械以调节与所述传输线连接的介入式器械绕组和手柄感应绕组之间的感应耦合，从而调节耦合强度；以及锁定所述介入式器械以禁止相对于所述手柄的轴向滑动运动，同时允许所述介入式器械相对于所述手柄转动。

一个优点在于降低了有源介入式装置（导管、针、引导线）的一次性部分的复杂性和成本。

另一优点在于可以针对多种装置使用通用的手柄。可以重复使用通用手柄，这进一步降低了成本。

另一优点在于手动控制耦合强度，获得了改善的信号强度和信噪比。

另一优点在于与具有标准固定手柄的装置相比改进了有源装置的转动操纵。

另一优点在于，由于感应（即非接触）连接，改善了患者的安全性。

在阅读并理解了下文详细说明的情况下，本领域技术人员将认识到本发明的进一步的优点。

本发明可以具体化为各种部件或部件设置，以及各种步骤或步骤安排。附图仅用于图示说明优选实施例，而非意图对本发明构成限制。

图1是MR设备连同感应耦合到介入式装置的感应手柄的部分截面的图解侧视图；

图2是感应耦合到介入式装置的感应手柄的图解侧截面视图；

图3是感应耦合到采用替代锁定机构的介入式装置的感应手柄的图解侧截面视图；

图4是感应耦合到导管，并且然后经由级联的感应耦合耦合到引导线的感应手柄的图解侧截面视图。

参考图1，磁共振成像系统10包括主磁体12，其生成通过检查区域14的时间上均匀的B₀场。主磁体可以是环形或膛型磁体、C形开放磁体、其他设计的开放磁体等。梯度磁场线圈16与B₀磁体相邻设置，以便沿着相对于B₀磁场的选定轴在检查区域中生成磁场梯度。与检查区域相邻设置射频（RF）线圈，诸如全身射频线圈18。任选地，除了全身RF线圈18之外或作为其替代，还提供了局部或表面RF线圈18'。

扫描控制器20控制梯度控制器22，使梯度线圈在成像区域上施加选定的磁场梯度脉冲，其可以适用于选定的磁共振成像或谱序列。扫描控制器20还控制RF发射器24，使全身或局部RF线圈生成磁共振激励并操纵B₁脉冲。扫描控制器还控制连接到全身或局部RF线圈的RF接收器26以从那里接收磁共振信号。

诸如导管30的介入式器械可移除地与外科医生或临床医师所拿的手柄32连接。想到了各种其他类型的介入式器械和导管。例如，导管可以包括引导线、支架、注射器、针、用于引入造影剂或其他液体的通道等。在图示的实施例中，导管或其他介入式器械在其远端处设置有线圈34。任选地，可以沿着导管的长度设置更多线圈。任选地，可以在与线圈34相邻的导管顶端中设置其他电气设备，诸如放大器、匹配和调谐电路或其他电路。导管，尤其是其中的导电体，经由手柄32，通过电线，与RF接收器26和/或RF发射器24'感应耦合，但并非直接连接。RF发射器24'可以与RF发射器24相同。备选地，如图1所示，RF发射器24和24'可以是不同的发射器，以便于实现显著不同的发射功率水平。

可以通过各种方式使用介入式器械线圈34。在一个实施例中，经由RF发射器24'向线圈34施加RF共振激励和操控信号，以在与线圈紧密相邻的组织中诱发共振。在其他实施例中，由患者外部的全身RF线圈18或局部RF线圈18'在相邻组织中诱发共振。还可以在接收模式下使用线圈34从与线圈相邻的共振组织接收共振信号。向RF接收器26发送这样的共振信号，以类似于其他接收到的磁共振信号那样进行处理。在另一种模式中，将线圈34用于定位介入式器械，尤其是导管的远端。已知有多种定位技术。最常见地，执行MR序列，包括在一个或多个线性无关方向上的一个或多个投影度量，利用线圈34的点状信号分布在一维或多维内重建其位置。在一些定位技术中，令线圈34在共振和非共振配置之间切换。在其他技术中，向线圈34施加处于与拉莫尔（Larmor）频率不同的频率的RF信号。可以由全身线圈18或局部线圈18'接收这种定位器RF信号。可以施加磁场梯度以在独立的定位过程中在空间上定位定位器RF信号，或者可以与处理磁共振信号同时处理线圈的定位。还可以在介入式器械中执行各种其他电气功能。

从接收器26接收的数据被暂时存储在数据缓冲器40中并由磁共振数据处理器42处理。磁共振数据处理器能够执行现有技术公知的各种功能，包括图像重建、磁共振谱分析、导管或介入式器械定位等。在图形用户界面44上显示重建的磁共振图像、谱读出信息、介入式器械位置信息和其他已处理的MR数据。图形用户界面44还包括用户输入装置，临床医师可以用其控制扫描控制器20，以选择扫描序列和规程等等。

参考图2，RF线圈34与传输线50连接，传输线50从远端52到与近端56相邻设置的介入式器械绕组54沿着导管或其他介入式器械30的长度延伸。任选地，传输线可以包括感应耦合，例如间隔四分之一波长，以阻断直流、偏离共振频率的电流和共模共振的传输。此外，介入式器械可以是密封的。

手柄32包括界定内膛62的主体部分60。内膛62的直径比与包括线圈54的近端56相邻的导管或介入式器械的至少部分大。通过这种方式，可以在内膛62中，但与内膛62间隔开地接收导管的近端。沿着内膛设置手柄感应绕组64，例如以螺旋形或正弦方式绕着其环状包裹。介入式器械变压器（transformer）绕组54和手柄感应绕组64界定变压器，调谐所述变压器以在其间通过适当频率的RF信号，例如共振频率信号，但将其配置成阻挡直流和其他频率通过。任选地，在手柄主体中安装电路66，例如，密封到手柄主体中以容易清洁和消毒。电路66可以包括匹配电路、调谐电路、模拟到数字转换器、放大器等。

在绝缘支撑机构70中支撑介入式器械。绝缘支撑机构包括衬套或轴承座圈（bearing race）72，其内部尺寸使得介入式器械可以相对于衬套72滑动或可以在其中旋转。通过沿轴向移动介入式器械，有选择地调节介入式器械绕组54和手柄感应绕组64的相对位置，该相对位置调节变压器的这两个绕组之间的耦合。通过调节耦合，可以调节耦合强度，从而可以在线圈34作为天线工作时调节来自线圈34的输出信号的幅度。调节耦合强度能够使得来自与介入式元件远端相邻的线圈34的信号更亮（brighter）或较不亮。衬套72又受到轴承元件74的支撑，轴承元件74诸如是PTFE或橡皮辊轴承或环形低摩擦环。轴承元件74又受到诸如软橡皮环的可压缩（compressible）环形支撑元件76的支撑。

锁定介入式器械以防转动的锁定机构80包括压缩元件82，其有选择地压缩绝缘支撑机构70的可压缩软橡皮环76，朝衬套72挤压轴承元件74。由于衬套72被挤压，其抓紧介入式器械，以禁止其轴向滑动，同时允许衬套72相对于轴承元件74的转动，即，介入式器械相对于手柄的转动。通过这种方式，介入式放射科医师或其他用户可以一只手把持手柄主体32，用另一只手旋转和以其他方式操纵介入式器械30。

锁定机构80还包括棘轮机构84，用于容纳处于选定压缩状态下的可压缩元件76。更具体而言，弹簧元件88上的勾齿86向外延伸以咬合环形棘轮元件或压缩元件82上的轮齿90。向手柄主体挤压压缩元件82逐渐在勾齿86上扣咬棘轮元件90，逐渐将介入式器械锁定地更紧。为了松开锁定机构，压迫释放元件92以偏置弹簧元件88及其倒齿86远离棘轮元件90，使压缩元件82在可压缩76展开时沿轴向运动。

参考图3，备选锁定机构80'包括绝缘支撑机构70'的内膛62'之内的环形锁定环94。锁定环被配置成弹性咬合介入式器械的相邻环形沟道96的阵列。应当认识到，锁定环94或沟道96或两者由弹性材料制成，允许锁定环94贯穿相邻沟道96之间升高的边缘。在锁定环与沟道咬合时，其驻留在沟道之一中，禁止轴向滑动，同时允许相对于手柄转动。通过这种方式，介入式放射科医师、技术人员或其他用户可以一只手把持手柄主体32'，用另一只手旋转和以其他方式操纵介入式器械30'。

参考图4，备选配置包括至少两个级联的感应耦合，其并入由导管和引导线装置或针和针引导装置构成的介入式器械中。与远端100相邻设置的RF线圈98与传输线102连接，传输线102在介入式附件或装置104的长度上延伸到介入式附件感应绕组106。第一介入式器械绕组108沿着介入式器械112。第一介入式器械绕组108和附件绕组106界定变压器，调谐所述变压器以通过特定频率或频段的RF信号。第一介入式器械绕组108与传输线112连接，传输线112沿着介入式器械110的长度延伸到设置于介入式器械110近端116附近的第二介入式器械绕组114。沿着内膛120环绕设置手柄感应绕组118。手柄感应绕组118和第二介入式器械绕组114界定第二变压器，调谐所述第二变压器以通过特定频率或频段的RF信号。通过这种方式，经由一系列感应耦合将手柄感应耦合到介入式附件104，以便阻挡直流和其他频率通过，同时允许成像、谱分析、定位等。已经参考优选实施例描述了本发明。在阅读并理解了前述详细说明的情况下，其他人可以想到修改和变化。这意味着，应当将本发明推断为包括所有此类落在权利要求及其等同要件的范围内的修改和变化。

Claims

1.一种手柄（32）和介入式器械（30、110）的组件，所述介入式器械具有沿所述介入式器械的长度延伸的介入式附件（104），所述介入式器械（110）包括：

与沿所述介入式附件（104）的长度延伸的附件绕组（106）连接的第一传输线（102），能够通过相对于所述介入式器械（110）的第一介入式器械绕组（108）沿轴向滑动所述介入式附件有选择地定位所述附件绕组（106）的轴向位置；并且

所述手柄包括：

绝缘支撑物（70、70'），其在所述手柄（32）的内膛（62）中支撑承载第二传输线（50、112）的所述介入式器械的一部分，并且所述第二传输线（50、112）与所述内膛（62）间隔开；以及

沿着所述内膛设置的手柄感应绕组（64、118），所述手柄感应绕组与所述第二传输线交互作用以形成与所述第二传输线的感应耦合，并且

所述第一介入式器械绕组（108）与所述第二传输线（112）连接，所述第二传输线（112）沿着所述介入式器械（110）的长度延伸到设置于所述介入式器械（110）的近端（116）附近的第二介入式器械绕组（114），能够通过相对于手柄（32）的手柄感应绕组（118）沿轴向滑动所述介入式器械有选择地定位所述第二介入式器械绕组（114）的轴向位置。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一传输线（102）与临近所述介入式器械远端的线圈（98）连接。

3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述手柄还包括匹配电路、放大电路和调谐电路（66）。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的组件，其中，所述第一和第二传输线（102、50、112）能够相对于所述内膛旋转和轴向平移；并且还包括：

有选择地禁止所述介入式器械相对于所述手柄轴向平移的锁定机构（80、80'）。

5.根据权利要求1-2中的任一项所述的组件，其中：

所述介入式器械和所述第一和第二传输线被密封；并且

所述第一和第二传输线是柔性的。

6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述绝缘支撑物（70'）包括：

配置成弹性咬合所述介入式器械（30）的相邻环形沟道（96）的阵列的锁定环（94）。

7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述绝缘支撑物（70）包括：

衬套（72），在所述衬套中能滑动地容纳所述第一和第二传输线；

能压缩元件（76），所述能压缩元件在压缩元件（82）的作用下有选择地将所述衬套（72）压成与在所述手柄的内膛（62）中容纳的所述介入式器械的部分更紧密的摩擦咬合；

所述能压缩元件（76）和所述衬套（72）之间的轴承元件（74），当所述能压缩元件（76）已迫使所述衬套（72）与所述介入式器械紧密咬合时，便于衬套元件和所述介入式器械相对于所述手柄转动。

8.一种磁共振系统（10），包括：

在检查区域（14）中生成静态磁场的磁体（12）；

配置成在所述检查区域中诱发受检者的磁共振的射频发射线圈（18、18'）；

配置成从所述检查区域采集磁共振数据的射频接收线圈（18、18'）；以及

根据权利要求1-7中的任一项所述的组件，利用所述组件在所述检查区域（14）中能调节地定位所述介入式器械（30）。

9.根据权利要求8所述的磁共振系统，其中，所述介入式器械包括：

与所述第一传输线连接的介入式器械线圈（98），并且其中，所述手柄感应绕组（64、118）与射频发射器（24、24'）和射频接收器（26）中的至少一个电连接。

10.根据权利要求9所述的磁共振系统，还包括：

MR数据处理器（42），所述MR数据处理器处理来自所述介入式器械线圈（98）的数据以生成磁共振成像数据、磁共振谱数据或介入式器械线圈定位信息中的一种。

11.一种操作根据权利要求1所述的组件的方法，包括：

将所述介入式器械（30、110）与手柄（32）连接，使得通过所述介入式器械延伸的所述第二传输线（50、112）在所述手柄（32）的内膛（62）中被支撑并与所述内膛（62）间隔开，并且能够相对于所述内膛轴向滑动以及能够相对于所述内膛转动；

相对于所述内膛轴向滑动所述介入式器械（30）以调节与所述第二传输线连接的所述第二介入式器械绕组（114）和手柄感应绕组（118）之间的感应耦合，从而调节耦合强度；以及

锁定所述介入式器械以禁止相对于所述手柄的轴向滑动运动，同时允许所述介入式器械相对于所述手柄转动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述介入式器械包括与所述第一传输线连接的至少一个介入式器械RF线圈（98），并且所述手柄感应绕组（118）与射频发射器（24、24'）和射频接收器（26）中的至少一个连接，所述方法还包括：

利用所述介入式器械RF线圈（98）发射射频信号，以及利用所述介入式器械RF线圈（98）接收射频信号之中的至少一种操作。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

处理从所述介入式器械RF线圈（98）接收到的信号以产生磁共振图像数据、磁共振谱数据和介入式器械线圈定位数据中的至少一种。