[發明專利]一種用于微創手術導航系統及方法

在審

• 申請號: 201710167799.7
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106821500A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 羅會俊
• 申請（專利權）人: 大連銳譜科技有限責任公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司11472
• 代理人: 徐淑東,王宇楊

技術領域

本發明涉及磁共振技術領域，尤其涉及一種用于微創手術導航系統及方法。

背景技術

精準微創治療技術有利于提高療效并減輕患者痛苦，在臨床醫療上獲得越來越多的應用。激光、X射線、伽馬射線等放療技術、高強度聚焦超聲技術以及熱消融和冷凍消融等介入治療技術和其它各種微創手術都需要借助影像引導技術精確定位病灶并在治療過程中實時精確監控電磁波、超聲波或手術器械在靶標上的作用范圍和療效。與超聲和CT等影像技術相比，磁共振影像(MRI)技術不僅具有高分辨率和多方位多參數成像優點，還能清晰顯示解剖結構的邊界、神經和血管，甚至實時監控人體生理活動和檢測代謝產物以及靶標區域的溫度，對人體無任何侵害和輻射損傷，故特別適合應用于影像導航。

現代MRI引導的立體定向腦外科等介入治療系統通常由微創手術器械(或手術機器人)、光學跟蹤定位子系統和MRI影像引導及導航子系統構成。對于MRI術中導航，磁體開放度、掃描速度和圖像偽影是最為重要的技術指標，圖像信噪比和分辨率要求能準確顯示靶標位置和醫療器械位置，溫度分布監控對于熱/冷凍消融這類介入治療要求精確可靠。由于上述技術要求，迄今為止進入臨床應用的MRI影像導航產品為數不多，以開放式中低場MRI系統為主。例如，美國通用電氣公司的Signa SP(0.5T)是中場超導開放式系統，通過鈮錫合金材料制作的兩個超導線圈垂直放置產生水平磁場，增加了可進入區域的寬度；德國西門子公司的Magnetom Open 0.2T和荷蘭飛利浦公司的Proview0.23T Open是低場常導開放式系統，由上下兩個阻抗型磁體產生垂直磁場，允許從一側接近患者，并在近280°范圍開展介入手術操作。此類影像導航系統對磁兼容手術器械的要求較低，且成像質量和速度能滿足一般臨床介入治療需求，例如，前列腺癌、子宮肌瘤和關節疾病的活檢或微創手術治療。盡管高場強或超高場強的MRI系統為許多重要的成像方法和技術的應用提供了必需的高信噪比或高分辨率條件，但是超導磁體的圓柱形封閉結構和高成本嚴重限制了MRI技術在介入治療和微創手術中的應用。長期以來，超導MRI介入治療系統主要用于術前手術路線規劃和術后療效評估，而在術中導航中常常使用分時掃描方案，例如，GE的IntraOp Signa HD 3T系統在掃描和手術操作時需要通過滑軌在屏蔽室和手術室之間來回搬運，還需要借助立體定位技術(如光學跟蹤技術)并通過物理空間和邏輯空間(即圖像域)的轉換實現器械標記跟蹤，甚至需要開發繁瑣復雜且必須高效運算的校正算法修正組織器官的術中位移誤差，這使得這類高場MRI系統在介入治療中的應用受到相當大的限制。相對而言，放射治療較少受制于超導磁體的封閉結構，這可能允許超導MRI系統與直線加速器聯用實現術中導航介入治療，但要求腫瘤放療的劑量和靶向精度能得到安全有效的控制。不管怎樣，現代磁共振成像設備向開放式結構發展是大勢所趨，這不僅可為患者(特別是幽閉癥患者)改善檢查的舒適度，尤其可為術中MRI影像引導應用開辟廣闊空間。

我國自上世紀90年代以來也有少量永磁MRI系統用于醫學研究機構的介入治療臨床試驗，但基本上都是現有診斷型永磁成像系統與通用的光學跟蹤定位儀的簡單組合，還沒有開發出獨具MRI技術優勢的專用導航系統和適合導航用的成像方法廣泛應用于微創手術和介入治療。

發明內容

為了克服現有成像儀磁體和線圈結構的開放度限制，并針對顱腦與關節疾病的活檢和微創手術(如藥物注射和穿刺引流等)治療需要，本發明提出一種用于開放度高且定位精準的專用磁共振影像導航系統的成像磁體結構。