[發(fā)明專利]一種用于微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106821500A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅會俊
• 申請（專利權(quán)）人: 大連銳譜科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11472
• 代理人: 徐淑東,王宇楊

1.一種用于微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：磁軛(1)、磁鋼(2)、極板(3)、屏蔽線圈(4)、梯度線圈(5)、射頻線圈(6)、掃描床(7)、加熱棒(8)、加熱片(9)、溫度傳感器(10)、外殼(11)、T/R接發(fā)開關(guān)(12)、梯度功放(13)、射頻功放(14)、前置放大器(15)、溫控單元(16)、光學(xué)跟蹤定位系統(tǒng)(17)、線圈調(diào)諧控制單元(18)、掃描床控制單元(19)、導(dǎo)航成像控制單元(20)、系統(tǒng)控制接口(21)、主機(jī)(22)、顯示器(23)，其特征在于，磁體(60)為開放式U型結(jié)構(gòu)，磁體間隙大于500mm，極板(3)半徑為350mm至400mm；所述極板(3)半徑為380mm；磁體(60)場強(qiáng)在0.2T至0.7T之間；磁體(60)的射頻線圈(6)為雙平面圓極化結(jié)構(gòu)，在外導(dǎo)體環(huán)(50)與內(nèi)導(dǎo)體環(huán)(52)之間設(shè)置若干無磁電容(51)；射頻收發(fā)線圈(6)通過T/R開關(guān)實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收的轉(zhuǎn)換；所述無磁電容(51)數(shù)量為100以上；X，Y和Z軸平面梯度線圈各有兩組，一組置于一個(gè)磁極內(nèi)側(cè)，另一組置于另一個(gè)磁極內(nèi)側(cè)，線圈平面均平行于極板(3)表面，并通過抗渦流板與極板(3)隔開；其中，Z軸梯度線圈均由主梯度線圈(101)和軸向屏蔽線圈(102)構(gòu)成，屬于MAXWELL線圈，繞線為同心圓樣式，主梯度線圈(101)13匝，軸向屏蔽線圈(102)14匝，兩組梯度線圈通過6根梯度電纜(104)經(jīng)梯度電源濾波器連接至梯度功放(13)；主梯度線圈(101)和軸向屏蔽線圈(102)采用印刷電路板技術(shù)制作而成；軸向屏蔽線圈(102)置于主梯度線圈(101)外側(cè)并靠近極板(3)，軸向屏蔽線圈(102)和主梯度線圈(101)的梯度電流方向相反，磁場梯度限制在軸向屏蔽線圈(102)圓周內(nèi)，使線圈內(nèi)電流脈沖與靜磁場相互作用產(chǎn)生的推力被抵消；主梯度線圈(101)、軸向屏蔽線圈(102)之間設(shè)置絕緣層(103)；主梯度線圈(101)、軸向屏蔽線圈(102)和絕緣層(103)半徑優(yōu)選為350mm，每個(gè)線圈厚度為4mm至5mm，主梯度線圈(101)和軸向屏蔽線圈(102)間距為2mm至3mm。

2.一種微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1的用于微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，具體方法如下：

步驟100：預(yù)先按照操作流程對無磁醫(yī)療器械的磁化率偽影或金屬偽影進(jìn)行檢測和優(yōu)化導(dǎo)航序列參數(shù)，并在手術(shù)前在導(dǎo)航成像儀或高場成像儀上采集三維高分辨T1加權(quán)圖像，必要時(shí)加掃增強(qiáng)掃描、血管造影或功能成像等，再進(jìn)行手術(shù)路線規(guī)劃，包括靶點(diǎn)設(shè)置、進(jìn)針路徑規(guī)劃和手術(shù)方案制訂；

步驟200：接著在導(dǎo)航成像系統(tǒng)上將掃描部位通過校準(zhǔn)掃描床水平面高度并借助激光定位儀的激光標(biāo)線指引置于等中心點(diǎn)區(qū)域，選用動(dòng)態(tài)局域勻場技術(shù)進(jìn)行勻場，通過三個(gè)選層梯度和三個(gè)sinc波形脈沖構(gòu)成的三維空間選擇性射頻脈沖激發(fā)一個(gè)小體積內(nèi)的質(zhì)子或其它磁性原子核，然后采集自由感應(yīng)衰減信號FID，該序列重復(fù)運(yùn)行，同時(shí)不斷通過線性梯度或勻場梯度調(diào)節(jié)磁場均勻性直到頻譜積分面積最大，從而實(shí)現(xiàn)成像區(qū)的磁場均勻度最優(yōu)化；

步驟300：然后導(dǎo)航流程通過導(dǎo)航模塊和和導(dǎo)航界面建立內(nèi)部參考坐標(biāo)系并控制局域快速導(dǎo)航序列運(yùn)行，根據(jù)手術(shù)路線反復(fù)采集三個(gè)正交方向的斷層信號，每個(gè)方向可以采集單層也可以同步采集多層，或者采用實(shí)時(shí)路徑跟蹤模式，先通過導(dǎo)航軟件掃描獲得大視野定位像，在定位像上先定位掃描層面中心位置在手術(shù)入口位置，并朝向靶點(diǎn)位置規(guī)劃幾組掃描層面，每組層面可以設(shè)置在不同方位以避開神經(jīng)或血管，層面之間的間隔設(shè)置為層面厚度的一半；在手術(shù)進(jìn)程中不斷更新定位參數(shù)和波形參數(shù)并實(shí)時(shí)掃描從而連續(xù)跟蹤定位手術(shù)器械位置；

所述的局域快速導(dǎo)航序列設(shè)計(jì)方式基本特征是射頻脈沖具有三維空間選擇性，對應(yīng)第一個(gè)射頻激發(fā)脈沖、第一個(gè)射頻重聚脈沖和第二個(gè)射頻重聚脈沖的選層梯度設(shè)置在不同方位，并采用激發(fā)輪廓高度優(yōu)化的SLR脈沖波形，可選擇同時(shí)均勻激發(fā)多個(gè)緊鄰的頻帶，各頻帶的范圍和間距可在定位像上通過層厚和層間距進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，脈沖激發(fā)輪廓幅度可根據(jù)各頻帶的積分面積校正一致，重復(fù)多次采集一部分k空間線并進(jìn)行脈沖相位循環(huán)，并且數(shù)據(jù)采集期間可選擇同時(shí)施加頻率編碼梯度和選層梯度，接收機(jī)帶寬設(shè)置為100kHz或更高，然后進(jìn)行k空間數(shù)據(jù)累加和部分傅立葉圖像重建；這種導(dǎo)航成像方法不僅可提高圖像均勻度、分辨率和信噪比，還可抑制磁化率偽影和金屬偽影，并縮短掃描時(shí)間；

步驟400：導(dǎo)航治療結(jié)束后，在導(dǎo)航成像儀或高場成像儀上進(jìn)行局域高分辨率掃描和增強(qiáng)掃描以確認(rèn)療效；與術(shù)中導(dǎo)航掃描相比，這里頻率編碼和相位編碼方向的采集矩陣增加一倍以便進(jìn)一步提高圖像分辨率。