DE102007045988A1 - Spectroscopy unit for characterization of e.g. tumor, has light inlet/outlet controlling light from inspection device into examination object, where inspection device is marked in subranges with magnet resonance visible substances - Google Patents

Spectroscopy unit for characterization of e.g. tumor, has light inlet/outlet controlling light from inspection device into examination object, where inspection device is marked in subranges with magnet resonance visible substances Download PDF

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Abstract

The unit (7) has an inspection device i.e. needle, for introduction into an examination object i.e. patient (P). A light inlet/outlet controls light from the inspection device into the examination object and from the examination object into the inspection device. The inspection device is marked in subranges with magnet resonance (MR) visible substances such as gadolinium, iron and fluorine. A rigid cover made of non-magnetic material surrounds the inspection device. A light source (11) i.e. laser source, supplies a stimulation light ray.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spektroskopieeinheit zur Durchführung einer magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjektes sowie ein System zur magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie.The The invention relates to a spectroscopy unit for implementation a magnetic resonance guided light spectroscopy inside an object to be examined and a system for magnetic resonance-guided Light spectroscopy.

Zur Charakterisierung von möglicherweise zu behandelndem Gewebe, beispielsweise Tumore oder Ablagerungen in Gefäßen, wird in der Regel eine Biopsie durchgeführt, bei der invasiv mindestens eine Probe des zu charakterisierenden Gewebes entnommen wird, um es z. B. in einem Labor analysieren zu lassen und zu entscheiden, ob eine Behandlung angebracht ist, und wenn ja, welche Art von Behandlung den größten Erfolg verspricht.to Characterization of potentially tissue to be treated, for example tumors or deposits in vessels, A biopsy is usually performed when invasive taken from at least one sample of the tissue to be characterized is it to z. For example, to have them analyzed in a laboratory and to decide whether a treatment is appropriate, and if so, what kind of treatment the greatest success promises.

Das zu charakterisierende Gewebe wird dabei zumeist zunächst mittels Diagnoseverfahren wie Röntgen, Ultraschall oder Magnetresonanztomographie lokalisiert, bevor Gewebe entnommen wird.The To be characterized tissue is usually initially using diagnostic methods such as X-ray, ultrasound or Magnetic resonance imaging localized before tissue is removed.

Nachteilig an dieser Vorgehensweise sind eine mögliche, durch die Gewebeentnahme verursachte Narbenbildung sowie eine lange Wartezeit auf Ergebnisse der Analyse in dem Labor und eine mögliche Verschiebung des Untersuchungsobjektes zwischen der Lokalisierung und der Biopsie, beispielsweise durch eine Bewegung des Patienten.adversely At this procedure are a possible, by the Tissue removal caused scarring and a long wait on results of analysis in the laboratory and one possible Displacement of the object under investigation between the localization and the biopsy, for example, by a movement of the patient.

Eine bekannte Alternative zu einer Biopsie ist z. B. eine nicht-invasive Magnetresonanz-Spektroskopie (im Folgenden steht die Abkürzung MR für Magnetresonanz), mit der Stoffwechselprodukte im Gewebe nachgewiesen werden können. Allerdings ist dieses Verfahren auf bestimmte Stoffwechselproduk te, z. B. Cholin, beschränkt und auch eine Quantifizierung von identifizierten Stoffwechselprodukten ist nicht immer möglich.A known alternative to a biopsy is z. B. a non-invasive Magnetic Resonance Spectroscopy (hereinafter the abbreviation MR for magnetic resonance), with the metabolites in the Tissue can be detected. However, this is Method for certain metabolic products te, z. As choline, limited and also a quantification of identified metabolites is not always possible.

Ein weiteres bekanntes Spektroskopieverfahren ist die Lichtspektroskopie, beispielsweise die Raman-Spektroskopie. Dabei wird ein von einer Lichtquelle ausgehender Anregungslichtstrahl auf eine Probe eingestrahlt. Durch diese Anregung wird die Probe dazu angeregt, ihrerseits Licht zu emittieren, sogenanntes Sekundärlicht. Mit Hilfe einer Auswerteeinheit, insbesondere eines Spektrometers, wird von diesem von der Probe rückgestrahltem Licht (Sekundärlicht) ein Probeninterferogramm ermittelt. Dieses Probeninterferogramm kann nun beispielsweise mit einem Vergleichsinterferogramm verglichen werden, um Rückschlüsse auf z. B eine Konzentration chemischer Substanzen, die für eine Charakterisierung der Probe von Bedeutung sind, ziehen zu können. Je nach Art der vorhandenen Moleküle in dem zu charakterisierenden Gewebe ist das Spektrum des rückgestrahlten Lichts unterschiedlich. So kann die Art der vorhandenen Moleküle, z. B. tumorspezifische Moleküle, detektiert werden und etwa eine Gut- oder Bösartigkeit eines Tumors bestimmt werden. Ein Beispiel für ein Indiz für einen malignen Tumor ist eine sogenannte Hypoxie, d. h. Sauerstoffmangel im Gewebe. Ein anderer Hinweis für ein malignes Geschehen ist ein vermehrtes Auftreten von NADH, der reduzierten Form des an Stoffwechselvorgängen beteiligten Koenzyms Nicotinsäureamid-Adenin-Dinucleotid (NAD).One Another known spectroscopy method is light spectroscopy, for example, Raman spectroscopy. This is one of a light source emitted outgoing excitation light beam to a sample. By this stimulation stimulates the sample to turn on its light emit, so-called secondary light. With the help of a Evaluation unit, in particular a spectrometer is of this light returned from the sample (secondary light) determines a sample interferogram. This sample interferogram can now be compared, for example, with a comparison interferogram be used to draw conclusions on z. B a concentration chemical substances necessary for a characterization of Sample are important to be able to pull. Depending on the type the existing molecules in the to be characterized Tissue, the spectrum of the reflected light is different. Thus, the type of molecules present, for. B. tumor-specific Molecules, are detected and about a good or bad of a tumor. An example of an indication for a malignant tumor is a so-called hypoxia, d. H. Oxygen deficiency in the tissue. Another note for a malignant event is an increased occurrence of NADH, the reduced form of involved in metabolic processes Coenzyme Nicotinic acid amide adenine dinucleotide (NAD).

In der US 2005/0171436 A1 und der US 6,208,887 B1 ist jeweils ein Verfahren und ein System zur niedrigaufgelösten Raman-Spektroskopie offenbart, wobei mittels eines Katheters eine in situ Überwachung von Medikamente abgebenden Stents bzw. eine Untersuchung von Läsionen in Blutgefäßen durchgeführt werden kann.In the US 2005/0171436 A1 and the US 6,208,887 B1 there is disclosed in each case a method and a system for low-resolution Raman spectroscopy, wherein an in-situ monitoring of drug-eluting stents or a study of lesions in blood vessels can be carried out by means of a catheter.

Eine Vorrichtung für Prostata-, Rektum- und Halsuntersuchungen, die sowohl optische als auch anatomische Informationen von dem jeweiligen Untersuchungsobjekt gewinnt, ist in der WO 2005/074797 offenbart. Dabei ist eine Einheit zur Fluoreszenzdiagnostik mit MR-Bildgebung kombiniert. Hierfür benötigte Fluoreszenzmarker sind heute allerdings noch nicht für den klinischen Einsatz zugelassen.A device for prostate, rectum and neck examinations, which obtains both optical and anatomical information from the respective examination object is in the WO 2005/074797 disclosed. A unit for fluorescence diagnostics is combined with MR imaging. Fluorescence markers required for this purpose, however, are not yet approved for clinical use today.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung auf einfache Weise eine Gewebecharakterisierung von eindeutig lokalisiertem Gewebe eines Untersuchungsobjekts zu ermöglichen.It Therefore, an object of the invention in a simple way a tissue characterization of clearly localized tissue of an examination subject enable.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine Aufnahme von Spektroskopiedaten mit hoher Verlässlichkeit zu ermöglichen.It Another object of the invention is to acquire spectroscopy data with high reliability.

Die Aufgaben werden gelöst durch eine Spektroskopieeinheit gemäß Anspruch 1 sowie ein System zur magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie gemäß Anspruch 11.The Tasks are solved by a spectroscopy unit according to claim 1 and a system for magnetic resonance-guided Light spectroscopy according to claim 11.

Eine erfindungsgemäße Spektroskopieeinheit zur Durchführung einer magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjektes umfasst dabei ein Inspektionsgerät zum Einführen in das Untersuchungsobjekt, mit einer Optik und einem Lichtein/austritt zum Lenken von Licht aus dem Inspektionsgerät in das Untersuchungsobjekt und von dem Untersuchungsobjekt in das Inspektionsgerät, wobei das Inspektionsgerät zumindest in Teilbereichen mit MR-sichtbaren Substanzen markiert ist.A Spectroscopy unit according to the invention for carrying out a magnetic resonance guided light spectroscopy inside an object to be examined thereby comprises an inspection device for Insertion into the examination object, with an optic and a light entrance / exit for directing light from the inspection apparatus into the examination object and from the examination object into the Inspection device, wherein the inspection device at least in some areas is marked with MR-visible substances.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Spektroskopieeinheit ist, dass keine Gewebeprobe entnommen werden muss, um Gewebe des Untersuchungsobjektes zu charakterisieren. Somit ist ein solcher Eingriff weniger belastend als eine Biopsie. Darüber hinaus wird eine Narbenbildung verringert. Weiterhin ist eine ständige Kontrolle bzw. Bestimmung der genauen Position des Inspektionsgeräts und damit des spektroskopierten Gewebes in dem Untersuchungsobjekt sowie die Position des zu charakterisierenden Gewebes mittels eines Magnetresonanzgeräts besonders einfach möglich.An advantage of the spectroscopy unit according to the invention is that no tissue sample has to be taken in order to characterize tissue of the examination subject. Thus, such an intervention is less stressful than a biopsy. In addition, scarring is reduced. Farther is a constant control or determination of the exact position of the inspection device and thus the spectroscopy tissue in the examination subject and the position of the tissue to be characterized by means of a magnetic resonance device particularly simple.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, das Inspektionsgerät als Nadel auszubilden, mit der in das Untersuchungsobjekt eingestochen werden kann. Dies ermöglicht es eine Charakterisierung von nicht direkt zugänglichem Gewebe im Untersuchungsobjekt, z. B. Muskel- oder Fettgewebe, minimalinvasiv durchzuführen.A advantageous embodiment provides, the inspection device as a needle, with the inserted into the examination object can be. This allows a characterization of not directly accessible tissue in the examination subject, z. B. muscle or fat tissue, perform minimally invasive.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, das Inspektionsgerät als Katheter auszubilden, der in Höhlungen in dem Untersuchungsobjekt eingeführt werden kann. So können beispielsweise Gefäße einfach untersucht werden, ohne die Gefäße unnötig zu verletzen.A Another advantageous embodiment provides, the inspection device as a catheter, which is introduced into cavities in the examination subject can be. For example, vessels be easily examined, without the vessels unnecessary to hurt.

Vorteilhaft umfassen die MR-sichtbaren Substanzen Gadolinium und/oder Eisen und/oder Fluor. Die genannten Elemente sind nicht nur mit einem Magnetresonanzgerät deutlich zu erkennen sondern darüber hinaus auch Für Patienten verträglich und für den klinischen Einsatz zugelassen.Advantageous The MR-visible substances include gadolinium and / or iron and / or fluorine. The above elements are not just with a magnetic resonance device clearly recognizable but also for Patient compatible and for clinical use authorized.

Ein erfindungsgemäßes System zur magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjektes umfasst eine Spektroskopieeinheit zur Durchführung einer Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjekts, und ein Magnetresonanzgerät zur Überwachung der Position eines Inspektionsgeräts der Spektroskopieeinheit und zur Bereitstellung von anatomischen Bilddaten, wobei das Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet ist zumindest die Position des Inspektionsgeräts in dem Untersuchungsobjekt ständig aktualisiert auf einem Anzeigegerät anzuzeigen.One Inventive system for magnetic resonance-guided Light spectroscopy in the interior of an examination subject includes a spectroscopy unit for performing a light spectroscopy inside an examination subject, and a magnetic resonance apparatus for monitoring the position of an inspection device the spectroscopy unit and to provide anatomical Image data, the magnetic resonance apparatus being designed for this purpose is at least the position of the inspection device in the Study object constantly updated on a display device display.

Neben der dadurch möglichen genauen Navigation des Inspektionsgeräts in dem Untersuchungsobjekt, ist gleichzeitig eine Ortsauflösung der erhaltenen Spektroskopiedaten möglich.Next the thereby possible accurate navigation of the inspection device in the examination object, is at the same time a spatial resolution the obtained spectroscopy data possible.

In vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße System dazu weitergebildet, Bild- und/oder Spektroskopiedaten des Untersuchungsobjekts, die mittels des Magnetresonanzgeräts aufgenommen wurden, korreliert zu Spektroskopiedaten anzuzeigen, die mit der Spektroskopieeinheit aufgenommen wurden. Dadurch ist ein direkter Vergleich der beiden Arten der aufgenommenen Spektroskopiedaten desselben Gewebes möglich. Die beiden Arten von Spektroskopiedaten werden vorteilhaft gleichzeitig oder zumindest zeitnah zueinander, d. h. innerhalb weniger Minuten, aufgenommen. Durch den Vergleich der verschieden aufgenommenen Spektroskopiedaten desselben Gewebes wird eine Diagnose erleichtert und hat eine hohe Zuverlässigkeit.In Advantageously, the system according to the invention further developed, image and / or spectroscopy data of the examination object, which were recorded by means of the magnetic resonance device, correlates to spectroscopy data displayed with the spectroscopy unit were recorded. This is a direct comparison of the two types the recorded spectroscopy data of the same tissue possible. The two types of spectroscopy data are advantageously simultaneously or at least timely to each other, d. H. within a few minutes, added. By comparing the differently recorded spectroscopy data the same tissue facilitates a diagnosis and has a high Reliability.

Weiterhin vorteilhaft ist das System dazu ausgebildet, Spektroskopiedaten, die mittels des Magnetresonanzgeräts und/oder der Spektroskopieeinheit aufgenommen wurden, korreliert zu der Position des Inspektionsgeräts zum Zeitpunkt der Aufnahme in dem Untersuchungsobjekt anzuzeigen. Dadurch ist eine räumlich aufgelöste Analyse des Gewebes leicht möglich.Farther Advantageously, the system is adapted to spectroscopy data, by means of the magnetic resonance apparatus and / or the spectroscopy unit were correlated to the position of the inspection device at the time of recording in the examination subject. This is a spatially resolved analysis of the Fabric easily possible.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die aufgeführten Beispiele stellen keine Beschränkung der Erfindung dar. Es zeigen:Further Advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiments described below as well as from the drawings. The listed examples provide no limitation of the invention. It show:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjektes, 1 1 a schematic representation of a system according to the invention for magnetic resonance-guided light spectroscopy in the interior of an examination object,

2 ein Ausführungsbeispiel eines Inspektionsgeräts einer erfindungsgemäßen Spektroskopieeinheit, 2 an embodiment of an inspection device of a spectroscopy unit according to the invention,

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Inspektionsgeräts einer erfindungsgemäßen Spektroskopieeinheit. 3 a further embodiment of an inspection device of a spectroscopy unit according to the invention.

1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjektes. 1 shows a simplified schematic representation of a system according to the invention for magnetic resonance guided light spectroscopy in the interior of an examination subject.

Das System umfasst ein Magnetresonanzgerät 1 und eine Spektroskopieeinheit 7. Das Magnetresonanzgerät 1 umfasst eine Magneteinheit 2, die wiederum mindestens einen Hauptmagneten und Gradientenspulen zur Anregung von Magnetresonanzsignalen in einem Untersuchungsobjekt umfasst, sowie eine MR-Kontrolleinheit 3 zur Steuerung des Magnetresonanzgeräts 1 und ein Anzeigegerät 5 zum Anzeigen von mittels des Magnetresonanzgeräts 1 aufgenommenen Bild- und/oder Spektroskopiedaten, und eine Liege 19 zur Lagerung eines Untersuchungsobjekts, beispielsweise eines Patienten P insbesondere innerhalb des Magnetresonanzgeräts 1. Weitere Teile wie z. B. Hochfrequenz- und Lokalspulen sind bekannt und der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.The system includes a magnetic resonance device 1 and a spectroscopy unit 7 , The magnetic resonance device 1 includes a magnet unit 2 which in turn comprises at least one main magnet and gradient coils for excitation of magnetic resonance signals in an examination subject, and an MR control unit 3 for controlling the magnetic resonance apparatus 1 and a display device 5 for displaying by means of the magnetic resonance apparatus 1 recorded image and / or spectroscopy data, and a couch 19 for storing an examination subject, for example a patient P, in particular within the magnetic resonance apparatus 1 , Other parts such. B. high-frequency and local coils are known and not shown for clarity.

Das Zusammenwirken und der genaue Aufbau der einzelnen Bauteile eines Magnetresonanzgeräts 1 sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden daher nicht nochmals beschrieben.The interaction and the exact structure of the individual components of a magnetic resonance device 1 are well known in the art and therefore will not be described again.

Die Spektroskopieeinheit 7 umfasst eine Lichtquelle 11, beispielsweise eine Laserquelle, zum Bereitstellen eines Anregungslichtstrahls zum Einstrahlen auf Gewebe des Untersuchungsobjekts, eine Auswerteeinheit 9, insbesondere ein Spektrometer, zur Auswertung und/oder Speicherung von Informationen von aus dem Gewebe rückgestrahltem Licht, und ein Inspektionsgerät 15 zum Einführen in das Untersuchungsobjekt und zum Bestrahlen von Gewebe mit dem Anregungslichtstrahl und zum Auffangen von rückgestrahltem Licht. Mögliche Ausführungsformen des Inspektionsgeräts 15 werden später anhand der 2 und 3 beschrieben. In jedem Fall ist das Inspektionsgerät 15 MR-kompatibel ausgebildet, d. h. insbesondere aus nichtmagnetischen und vorteilhaft auch aus nichtleitenden Materialien gefertigt, oder gegen elektromagnetische Strahlung abgeschirmt, um Wechselwirkungen mit dem Magnetresonanzgerät 1 zu vermeiden.The spectroscopy unit 7 includes a light source 11 , For example, a laser source, for providing an excitation light beam for irradiating tissue of the examination subject, an evaluation unit 9 , in particular a spectrometer, for the evaluation and / or storage of information of light returned from the tissue, and an inspection device 15 for insertion into the examination subject and for irradiating tissue with the excitation light beam and for collecting reflected light. Possible embodiments of the inspection device 15 will be later based on the 2 and 3 described. In any case, this is the inspection device 15 MR-compatible formed, ie in particular made of non-magnetic and advantageously also made of non-conductive materials, or shielded against electromagnetic radiation to interact with the magnetic resonance device 1 to avoid.

Des Weiteren umfasst die Spektroskopieeinheit 7 Lichtleiter 13 zum Leiten des Anregungslichtstrahls von der Lichtquelle 11 zu dem Inspektionsgerät 15 und zum Leiten von rückgestrahltem Licht von dem Inspektionsgerät 15 zu der Auswerteeinheit 9, und ein Anzeigegerät 17 zum Anzeigen der mit der Spektroskopieeinheit ermittelten Spektroskopiedaten. Als Lichtleiter 13 kommen beispielsweise Glasfasern oder andere bekannte Lichtleiter in Betracht.Furthermore, the spectroscopy unit includes 7 optical fiber 13 for guiding the excitation light beam from the light source 11 to the inspection device 15 and for directing backscattered light from the inspection device 15 to the evaluation unit 9 , and a display device 17 for displaying the spectroscopic data obtained with the spectroscopy unit. As a light guide 13 For example, glass fibers or other known light guides come into consideration.

Zur Charakterisierung von Gewebe eines Untersuchungsobjektes, etwa eines Patienten P, wird das Inspektionsgerät 15 minimalinvasiv in das Untersuchungsobjekt eingeführt und vorteilhaft unter ständiger visueller Kontrolle mittels des Magnetresonanzgeräts 1 an diejenige Position in dem Untersuchungsobjekt geführt, an der Gewebe charakterisiert werden soll. Entsprechend schnelle Aufnahmesequenzen mit Wiederholungszeiten von unter einer Sekunde sind im Stand der Technik bekannt.For characterization of tissue of an examination subject, such as a patient P, the inspection device 15 introduced minimally invasive in the examination subject and advantageous under constant visual control by means of the magnetic resonance apparatus 1 to the position in the examination object, at which tissue is to be characterized. Correspondingly fast recording sequences with repetition times of less than one second are known in the prior art.

Die mittels des Magnetresonanzgeräts 1 aufgenommenen Bilddaten können außerdem für eine ortsaufgelöste Charakterisierung des spektroskopierten Gewebes herangezogen werden.The means of the magnetic resonance device 1 recorded image data can also be used for a spatially resolved characterization of the spectroscopy tissue.

Dazu ist das Inspektionsgerät 15 zumindest in Teilbereichen mit MR-sichtbaren Substanzen markiert, was die Sichtbarkeit des Inspektionsgeräts 15 mittels des Magnetresonanzgeräts 1 verbessert und so eine Bestimmung der Position des Inspektionsgeräts 15 und auch eine Navigation des Inspektionsgeräts 15 in dem Untersuchungsobjekt P erleichtert.This is the inspection device 15 marked at least in some areas with MR-visible substances, which the visibility of the inspection device 15 by means of the magnetic resonance device 1 improves and so a determination of the position of the inspection device 15 and also a navigation of the inspection device 15 facilitates in the examination object P.

Ist das Inspektionsgerät 15 erfolgreich an der gewünschten Position positioniert, kann eine lichtspektroskopische Untersuchung des umgebenden Gewebes erfolgen, indem ein Anregungslichtstrahl mittels eines Lichtleiters 13 von der Lichtquelle 11 kommend zu dem Inspektionsgerät 15, und über das Inspektionsgerät 15 auf das zu charakterisierende Gewebe gerichtet wird. Durch diese Bestrahlung mit Licht werden Moleküle des Gewebes zu Schwingungen angeregt. Gehen diese Moleküle wieder in ihren Grundzustand zurück werden Lichtquanten ausgestrahlt, die von dem Inspektionsgerät 15 aufgenommen und über eine Lichtleitung 13 an eine Auswerteeinheit 9 geleitet werden. Dort wird dieses rückgestrahlte Licht ausgewertet, indem sein Spektrum bestimmt wird.Is that inspection device 15 successfully positioned at the desired position, a light spectroscopic examination of the surrounding tissue can be done by an excitation light beam by means of a light guide 13 from the light source 11 coming to the inspection device 15 , and about the inspection device 15 is directed to the tissue to be characterized. Through this irradiation with light molecules of the tissue are excited to vibrate. When these molecules return to their ground state, light quanta are emitted by the inspection device 15 taken and over a light pipe 13 to an evaluation unit 9 be directed. There, this reflected light is evaluated by determining its spectrum.

Dabei ist der Anregungslichtstrahl wahlweise ein gepulster oder kontinuierlicher Lichtstrahl mit mindestens einer bestimmten Schwingungsmode zur Anregung der Moleküle in dem zu untersuchenden Gewebe. Der Lichtleiter 13 kann ein einzelner Lichtleiter oder ein Lichtleiterbündel sein. Weitere Beispiele für die Gestaltung des Anregungslichtstrahls und des Lichtleiters 13 finden sich z. B. in der bereits genannten US 2005/0171436 A1 .In this case, the excitation light beam is optionally a pulsed or continuous light beam with at least one specific vibration mode for exciting the molecules in the tissue to be examined. The light guide 13 may be a single optical fiber or a fiber optic bundle. Further examples of the design of the excitation light beam and the light guide 13 can be found z. B. in the already mentioned US 2005/0171436 A1 ,

Mittels des Magnetresonanzgeräts 1 lassen sich nicht nur Bilddaten des Untersuchungsobjekts aufnehmen, sondern es können vorteilhaft auch spektroskopische Daten des zu charakterisierenden Gewebes mittels Magnetresonanzspektroskopie ermittelt werden. Dies geschieht vorteilhaft in Zeiten, in denen das Inspektionsgerät 15 nicht bewegt wird, oder aus anderen Gründen keine Überwachung der Position des Inspektionsgeräts 15 mit dem Magnetresonanzgerät 1 nötig ist.By means of the magnetic resonance device 1 Not only can image data of the examination subject be recorded, but also advantageously spectroscopic data of the tissue to be characterized can be determined by means of magnetic resonance spectroscopy. This happens beneficial at times when the inspection device 15 is not moved, or for other reasons, no monitoring of the position of the inspection device 15 with the magnetic resonance device 1 is necessary.

Die aufgenommenen MR-Spektroskopiedaten werden zusammen mit den lichtspektroskopischen Daten auf mindestens einem Anzeigegerät 5, 17 angezeigt und miteinander verglichen. Gegebenenfalls ergänzen die MR-Spektroskopiedaten auch die lichtspektroskopischen Daten. Somit ist eine Zuverlässigkeit einer Diagnose aus den erhaltenen Daten deutlich verbessert.The recorded MR spectroscopy data are combined with the light spectroscopic data on at least one display device 5 . 17 displayed and compared. If necessary, the MR spectroscopy data also supplement the light spectroscopic data. Thus, reliability of diagnosis from the obtained data is significantly improved.

Es können auch zu den Licht- und/oder MR-Spektroskopiedaten korrespondierende Bilddaten auf demselben oder einem separaten Anzeigegerät 5, 17 gleichzeitig angezeigt werden.It is also possible to combine image data corresponding to the light and / or MR spectroscopy data on the same or a separate display device 5 . 17 be displayed at the same time.

2 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Inspektionsgeräts 15A einer erfindungsgemäßen Spektroskopieeinheit und einzelne Teile der Spektroskopieeinheit. 2 schematically shows a longitudinal section through an embodiment of an inspection device 15A a spectroscopy unit according to the invention and individual parts of the spectroscopy unit.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Inspektionsgerät 15A als Nadel ausgebildet, mit der in ein Untersuchungsobjekt eingestochen werden kann, beispielsweise zur Charakterisierung von Tumorgewebe in einer weiblichen Brust.In this embodiment, the inspection device 15A formed as a needle with which can be inserted into an examination subject, for example, to characterize tumor tissue in a female breast.

Dazu umfasst die Nadel 15A an einem Ende eine Spitze 21 zur Erleichterung eines Einstichs in das Untersuchungsobjekt und eine starre nichtmagnetische Hülle 22 mit einem Lichtein/austritt 24. Die Nadel 15A ist starr und glatt ausgebildet, um eine präzise Navigation zu erleichtern und, um das Gewebe, dass sie durchdringt, möglichst wenig zu schädigen. Die Form der Spitze 21 ist nur schematisch dargestellt. Selbstverständlich sind weitere, beispielsweise nicht konisch, sondern flach zulaufende, Formen möglich.This includes the needle 15A a tip at one end 21 to facilitate a puncture in the examination subject and a rigid nichtmag netic shell 22 with a light in / out 24 , The needle 15A is rigid and smooth to facilitate precise navigation and to minimize damage to the tissue that penetrates it. The shape of the tip 21 is shown only schematically. Of course, other, for example, not conical but flat tapered shapes are possible.

Zumindest Teile der Hülle 22 sind mit einer MR-sichtbaren Substanz 26 oder MR-sichtbaren Substanzen 26 markiert, um eine Position der Nadel 15A im Untersuchungsobjekt mittels des Magnetresonanzgeräts 1 einfach und genau bestimmen zu können. Insbesondere der Bereich der Nadel 15A auf Höhe des Lichtein-/austritts 24 ist auf diese Weise markiert, um eine Position des spektroskopierten Gewebes möglichst genau detektieren zu können. Es kann auch die gesamte Hülle 22 markiert sein, evtl. mit unterschiedlichen MR-sichtbaren Substanzen 26 im Bereich des Lichtein/austritts 24 für eine gesonderte Detektion dieses Bereichs 24.At least parts of the shell 22 are with an MR-visible substance 26 or MR-visible substances 26 marked to a position of the needle 15A in the examination subject by means of the magnetic resonance apparatus 1 easy and precise to determine. In particular the area of the needle 15A at the height of the light entry / exit 24 is marked in this way to be able to detect a position of the spectroscopic tissue as accurately as possible. It can also be the entire shell 22 be marked, possibly with different MR-visible substances 26 in the area of light in / out 24 for a separate detection of this area 24 ,

Der Lichtein/austritt 24 ist vorteilhaft in radial auswärtiger Richtung in Bezug auf die Längsachse der Nadel 15A angeordnet. Dies ermöglicht es durch ein Drehen der Nadel 15A verschiedene Bereiche des zu charakterisierenden Gewebes zu spektroskopieren, ohne weitere Einstiche in das Gewebe vornehmen zu müssen.The light in / out 24 is advantageous in radially outward direction with respect to the longitudinal axis of the needle 15A arranged. This is made possible by turning the needle 15A to spectroscopy different areas of the tissue to be characterized, without having to make further punctures in the tissue.

Dazu wird ein Anregungslichtstrahl (angedeutet durch gestrichelte Pfeile im Lichtleiter 23) von einer Lichtquelle 11 über einen ersten Lichtleiter 23 in das Inspektionsgerät 15A geleitet und dort durch ein Lichtrichtungselement 29, beispielsweise einen Spiegel oder ein Prisma, radial zur Seite abgelenkt. Zur Fokussierung des Lichtstrahls kann eine weite re Optik 27 in dem Strahlengang angeordnet sein. In 2 sind durch gestrichelte Linien schematisch die Streuung des Strahlengangs des Anregungslichtstrahls mit Fokussierung (innere Linien) und ohne Fokussierung (äußere Linien) angedeutet.For this purpose, an excitation light beam (indicated by dashed arrows in the light guide 23 ) from a light source 11 via a first light guide 23 into the inspection device 15A passed and there by a light direction element 29 For example, a mirror or a prism, deflected radially to the side. For focusing the light beam, a wide re optics 27 be arranged in the beam path. In 2 Dotted lines schematically indicate the scattering of the beam path of the excitation light beam with focusing (inner lines) and without focusing (outer lines).

Wie ersichtlich, erlaubt eine Fokussierung des Anregungslichtstrahls eine örtlich genauer aufgelöste Bestrahlung des zu charakterisierenden Gewebes.As can be seen, allows focusing of the excitation light beam a locally more accurate irradiation of the to be characterized tissue.

Wie bereits erläutert, werden Moleküle in dem bestrahlten Gewebe durch die Bestrahlung dazu angeregt ihrerseits Licht auszusenden. Dieses rückgestrahlte Licht tritt durch den Lichtein/austritt 24 und gegebenenfalls durch die Optik 27 wieder in das Inspektionsgerät 15A ein, wo es über das Lichtrichtungselement 29 in einen zweiten Lichtleiter 25 gelenkt wird. Der zweite Lichtleiter 25 leitet das rückgestrahlte Licht zu einer Auswerteeinheit 9, die das Spektrum des rückgestrahlten Lichts auswertet und zur Anzeige an ein Anzeigegerät weiterleitet oder gegebenenfalls speichert.As already explained, molecules in the irradiated tissue are stimulated by the irradiation to emit light in turn. This reflected light passes through the light in / out 24 and optionally by the optics 27 back into the inspection unit 15A one where it is above the light direction element 29 in a second light guide 25 is steered. The second light guide 25 directs the reflected light to an evaluation unit 9 which evaluates the spectrum of the reflected light and forwards to display on a display device or optionally stores.

3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Inspektionsgeräts 15B, das als Katheter ausgebildet ist, anhand einen Längsschnitt durch eine Höhlung 40 eines Untersuchungsobjekts, z. B. ein Blutgefäß, in das der Katheter 15B eingeführt wurde. 3 schematically shows another embodiment of an inspection device 15B , which is designed as a catheter, based on a longitudinal section through a cavity 40 of an examination subject, e.g. B. a blood vessel into which the catheter 15B was introduced.

Der Katheter 15B ist wiederum aus nichtmagnetischen Materialien gefertigt, hat aber im Gegensatz zu der Nadel 15A, keine Spitze sondern ein stumpfes Ende, um die Höhlung 40, in die er eingeführt wird, nicht zu verletzen. Weiter ist der Katheter 15B flexibel und glatt ausgebildet, um Höhlungen, in die er eingeführt wird, widerstandsarm folgen zu können.The catheter 15B is in turn made of non-magnetic materials, but has in contrast to the needle 15A not a tip but a blunt end to the cavity 40 into which he is introduced, not to hurt. Next is the catheter 15B flexible and smooth, to be able to follow the cavities into which it is introduced with little resistance.

Analog wie in Bezug auf 2 beschrieben, wird auch hier ein Anregungslichtstrahl über einen Lichtleiter 31 von einer nicht nochmals dargestellten Lichtquelle in das Inspektionsgerät, hier den Katheter 15B, geleitet und dort durch ein Lichtrichtungselement 39 durch einen seitlichen Lichtein/austritt 34 auf ein zu charakterisierendes Gewebe gelenkt. Das durch diese Bestrahlung mit Licht angeregte Gewebe emittiert Sekundärlicht, das durch den Lichtein/austritt 34 wieder in den Katheter 15B eintritt und durch den Lichtleiter 31 zu einer Auswerteeinheit geleitet wird. Dabei kann der Lichtleiter 31 wieder ein einzelner Lichtleiter sein, oder ein Lichtleiterbündel, gegebenenfalls mit separaten Lichtleitungen für den Anregungslichtstrahl und das rückgestrahlte Licht wie z. B. in der bereits zitierten US 2005/0171436 A1 offenbart.Analogous with respect to 2 Also described here is an excitation light beam via a light guide 31 from a not shown again light source in the inspection device, here the catheter 15B , guided and there by a light direction element 39 by a lateral light in / out 34 directed to a tissue to be characterized. The tissue excited by this irradiation of light emits secondary light that passes in and out of the light 34 back in the catheter 15B enters and through the light guide 31 is directed to an evaluation unit. In this case, the light guide 31 again be a single optical fiber, or a fiber optic bundle, optionally with separate light pipes for the excitation light beam and the reflected light such. B. in the already cited US 2005/0171436 A1 disclosed.

Auch der Katheter 15B ist vorteilhaft zumindest in Teilbereichen mit MR-sichtbaren Substanzen 36 markiert, wodurch sich die bereits oben in Bezug auf 2 genannten Vorteile ergeben.Also the catheter 15B is advantageous at least in some areas with MR-visible substances 36 marked, which is already in relation to the above 2 mentioned advantages.

Im Falle eines Katheters 15B als Inspektionsgerät kann das zu charakterisierende Gewebe beispielsweise das Gewebe der Wand der Höhlung 40 sein. Eine weitere Möglichkeit ist die Überwachung von Bewuchs bzw. Ablagerungen 35 an einem Stent 37 oder anderen Implantat, wie etwa einer Herzklappe oder sonstigen Gefäßprothese. In 3 ist schematisch ein Stent 37 als Beispiel für diesen Fall gezeigt.In the case of a catheter 15B As an inspection device, the tissue to be characterized, for example, the tissue of the wall of the cavity 40 be. Another possibility is the monitoring of fouling or deposits 35 on a stent 37 or other implant, such as a heart valve or other vascular prosthesis. In 3 is schematically a stent 37 shown as an example for this case.

Sowohl durch einen Bewuchs 35 z. B. mit Endothelzellen, als auch durch Ablagerungen 35 von trombotischem Material oder Fibrin wird das Spektrum des rückgestrahlten Lichtes in charakteristischer Weise verändert (z. B. gegenüber einem unbewachsenen und nichtbelagerten Stent 37 bzw. Implantat oder wegen der spezifischen Zusammensetzung des Bewuchs 35 bzw. der Ablagerung 35), wodurch ein derartiger Bewuchs 35 und/oder Ablagerungen 35 nachgewiesen und geeignete Gegenmaßnahmen, z. B. eine Fibrinolyse, veranlasst werden können.Both through a fouling 35 z. B. with endothelial cells, as well as by deposits 35 of trombotic material or fibrin, the spectrum of the reflected light is changed in a characteristic manner (for example towards an unvegetated and non-stent 37 implant or because of the specific composition of the fouling 35 or the deposit 35 ), causing such growth 35 and / or storage conclusions 35 detected and appropriate countermeasures, eg. As a fibrinolysis, can be arranged.

Vorteilhaft ist auf dem Stent 37 bzw. Implantat eine Markierung 38 angeordnet, die eine definierte optische Reflexionseigenschaft hat. Eine solche Markierung 38 kann beispielsweise als Beschichtung aufgetragen werden. Dadurch wird einer seits das Erkennen eines Stents 37 bzw. Implantats erleichtert und andererseits auch der Grand des Bewuchses 35 bzw. der Ablagerungen 35 aus der Schwächung des Signals des Stents 37 bzw. Implantats leichter bestimmbar.It is advantageous on the stent 37 or implant a mark 38 arranged, which has a defined optical reflection property. Such a mark 38 can be applied for example as a coating. This will on the one hand the recognition of a stent 37 implantation and on the other hand also the grand of the vegetation 35 or the deposits 35 from the weakening of the stent's signal 37 or implant easier to determine.

Als optische Markierung ist grundsätzlich jede Oberfläche mit bekannten optischen Eigenschaften, z. B. reflektierende MR-kompatible Metallegierungen geeignet.When Optical marking is basically any surface with known optical properties, eg. B. reflective MR-compatible Metal alloys suitable.

Weitere Ausführungsformen des Inspektionsgeräts 15 wie z. B. als Endoskop, sind möglich.Further embodiments of the inspection device 15 such as B. as an endoscope, are possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - WO 2005/074797 [0008] WO 2005/074797 [0008]

Claims (13)

Spektroskopieeinheit zur Durchführung einer magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjektes, wobei die Spektroskopieeinheit ein Inspektionsgerät zum Einführen in das Untersuchungsobjekt, mit einer Optik und einem Lichtein/austritt zum Lenken von Licht aus dem Inspektionsgerät in das Untersuchungsobjekt und von dem Untersuchungsobjekt in das Inspektionsgerät umfasst, wobei das Inspektionsgerät zumindest in Teilbereichen mit MR-sichtbaren Substanzen markiert ist.Spectroscopy unit for implementation a magnetic resonance guided light spectroscopy inside an object to be examined, wherein the spectroscopy unit a Inspection device for insertion into the examination object, with an optic and a light in / out to direct light from the inspection device into the examination object and from the examination object into the inspection device, wherein the inspection device at least in some areas with MR-visible substances is marked. Spektroskopieeinheit nach Anspruch 1, wobei das Inspektionsgerät als Nadel ausgebildet ist, mit der in das Untersuchungsobjekt eingestochen werden kann.Spectroscopy unit according to claim 1, wherein the inspection device is formed as a needle, with the inserted into the examination object can be. Spektroskopieeinheit nach Anspruch 1, wobei das Inspektionsgerät als Katheter ausgebildet ist, der in Höhlungen in dem Untersuchungsobjekt eingeführt werden kann.Spectroscopy unit according to claim 1, wherein the inspection device is designed as a catheter, which is in cavities in the examination subject can be introduced. Spektroskopieeinheit nach Anspruch 2, wobei eine starre Hülle aus nichtmagnetischem Material die Nadel umgibt.Spectroscopy unit according to claim 2, wherein a rigid shell of non-magnetic material surrounds the needle. Spektroskopieeinheit nach Anspruch 3, wobei der Katheter flexibel und stumpf ausgebildet ist.Spectroscopy unit according to claim 3, wherein the catheter is flexible and dull. Spektroskopieeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die MR-sichtbaren Substanzen Gadolinium und/oder Eisen und/oder Fluor umfassen.Spectroscopy unit according to one of the preceding Claims, wherein the MR-visible substances gadolinium and / or iron and / or fluorine. Spektroskopieeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spektroskopieeinheit eine Lichtquelle zum Bereitstellen eines Anregungslichtstrahls umfasst.Spectroscopy unit according to one of the preceding Claims, wherein the spectroscopy unit is a light source for providing an excitation light beam. Spektroskopieeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spektroskopieeinheit einen ersten Lichtleiter zu Leitung des Anregungslichtstrahls von der Lichtquelle zu dem Inspektionsgerät umfasst.Spectroscopy unit according to one of the preceding Claims, wherein the spectroscopy unit comprises a first Optical fiber for guiding the excitation light beam from the light source to the inspection device. Spektroskopieeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spektroskopieeinheit einen zweiten Lichtleiter zur Leitung von aus dem Untersuchungsobjekt rückgestrahltem Licht von dem Lichtein/austritt zu einer Auswerteeinheit zur Auswertung und/oder Speicherung von Informationen aus dem rückgestrahlten Licht umfasst.Spectroscopy unit according to one of the preceding Claims, wherein the spectroscopy unit has a second Optical fiber for conducting backscattered from the examination subject Light from the light in / out to an evaluation unit for evaluation and / or storage of information from the re-radiated Light includes. Spektroskopieeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aus dem rückgestrahlten Licht ausgewerteten Informationen auf einem Anzeigegerät angezeigt werden.Spectroscopy unit according to one of the preceding Claims, wherein from the reflected light evaluated information displayed on a display device become. System zur magnetresonanzgeführten Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjektes umfassend eine Spektroskopieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Durchführung einer Lichtspektroskopie im Inneren eines Untersuchungsobjekts, und ein Magnetresonanzgerät zur Überwachung der Position eines Inspektionsgeräts der Spektroskopieeinheit in dem Untersuchungsobjekt und zur Bereitstellung von anatomischen Bilddaten, wobei das Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet ist zumindest die Position des Inspektionsgeräts in dem Untersuchungsobjekt ständig aktualisiert auf einem Anzeigegerät anzuzeigen.System for magnetic resonance guided light spectroscopy in the interior of an examination subject comprising a spectroscopy unit according to one of claims 1 to 10 for carrying out a light spectroscopy in the interior of an examination object, and a magnetic resonance apparatus for monitoring the Position of an inspection device of the spectroscopy unit in the examination object and to provide anatomical Image data, the magnetic resonance apparatus being designed for this purpose at least the position of the inspection device in the examination object constantly updated to display on a display device. System nach Anspruch 11, das dazu ausgebildet ist, Bild- und/oder Spektroskopiedaten des Untersuchungsobjekts, die mittels des Magnetresonanzgeräts aufgenommen wurden, korreliert zu Spektroskopiedaten anzuzeigen, die mit der Spektroskopieeinheit aufgenommen wurden.System according to claim 11, adapted to Image and / or spectroscopy data of the examination subject, the were recorded by means of the magnetic resonance device, correlated to display spectroscopy data with the spectroscopy unit were recorded. System nach Anspruch 11 oder 12, das dazu ausgebildet ist, Spektroskopiedaten, die mittels des Magnetresonanzgeräts und/oder der Spektroskopieeinheit aufgenommen wurden, korreliert zu der Position des Inspektionsgeräts zum Zeitpunkt der Aufnahme in dem Untersuchungsobjekt anzuzeigen.A system according to claim 11 or 12, adapted thereto is, spectroscopy data by means of the magnetic resonance device and / or the spectroscopy unit were correlated to the position of the inspection device at the time of To record in the examination subject.
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