[發明專利]減少MRI裝置和超聲系統之間干擾的系統和方法

在審

• 申請號: 202080096043.8
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN115087397A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: A·格林伯格
• 申請（專利權）人: 醫視特有限公司
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;A61B5/055;A61B8/00;A61N7/02;G01R33/28
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

本發明涉及將解剖區域的磁共振(MR)成像和解剖區域的超聲操作結合執行的方法，包括向解剖區域發射具有基頻和多個諧波的多個超聲波或脈沖；向解剖區域發射MR脈沖序列并從其接收頻帶內的MR信號；和使頻帶位于諧波的兩個相鄰頻率之間。

相關申請

本申請要求2019年12月12日提交的美國臨時專利申請No.62/947,234的權益和優先權，通過引用，該臨時申請全文納入本申請中。

技術領域

本發明總體上涉及由磁共振成像(MRI)指導的醫學診斷和治療，更具體地說，涉及減少醫學診斷和治療用MRI裝置和超聲系統之間干擾的方法。

背景技術

磁共振成像可在多種醫療應用中與超聲聚焦結合使用。超聲波可以很好地穿透軟組織，并且由于其波長短，可以聚焦到尺寸幾毫米的點。由于這些特性，超聲可以并且已經用于各種診斷和治療醫學用途，包括超聲成像和非侵入性手術。例如，聚焦超聲可用于消融病變(例如癌變)組織，而不會對周圍的健康組織造成明顯損害。超聲聚焦系統通常利用聲換能器表面或換能器表面陣列來產生超聲束。在換能器陣列中，各個表面或“元件”通常是可單獨控制的—即它們的振動相位和/或振幅可以相互獨立設置—允許以電子方式將超聲束轉到要求的方向并在要求的距離處聚焦。超聲系統通常還包括集成到換能器陣列中或以單獨檢測器的形式提供的接收元件，所述接收元件有助于監控聚焦超聲治療，主要是出于安全目的。例如，接收元件可用于檢測從換能器和目標組織之間的界面反射的超聲波，這可能是由于皮膚上為了避免皮膚灼傷需要去除的氣泡產生的。接收元件還可用于檢測過熱組織中的空化(即由于組織液體中氣泡破裂而形成空腔)。

為了在治療期間可視化目標組織并引導超聲聚焦，可以使用MRI。簡而言之，MRI涉及將受試者(例如患者)置于均勻的靜磁場中，從而對齊組織中氫核的自旋。然后，通過施加正確頻率(“共振頻率”)的射頻(RF)電磁脈沖，可以翻轉自旋，暫時破壞對齊并產生響應信號。不同的組織產生不同的響應信號，使得這些組織在MR圖像中形成對比。由于共振頻率和響應信號頻率取決于磁場強度，因此可以通過將梯度磁場疊加到均勻場上，從而使場強取決于位置來控制響應信號的來源和頻率。通過采用時變梯度場，可以獲得組織的MRI“掃描”。許多MRI方案在兩個或三個相互垂直的方向上使用時間依賴性梯度。梯度場和RF脈沖的相對強度和時間在脈沖序列中被指定，并且可以在脈沖序列圖中進行說明。

可以利用時間依賴性磁場梯度，結合MRI響應信號的組織依賴性，來可視化例如腦腫瘤，并確定其相對于患者顱骨的位置。然后可以將超聲換能器系統(例如與外殼連接的換能器陣列)放置在患者的頭上。超聲換能器可以包括MR跟蹤線圈或其他標記，用于確定其相對于MR圖像中目標組織的位置和方向。根據所需換能器元件相位和振幅的計算，然后驅動換能器陣列以將超聲聚焦到腫瘤中。替代地或另外地，可以使用熱MRI或聲共振力成像(ARFI)等技術使超聲聚焦本身可視化，并且可以使用測量的聚焦位置來調整波束方向。這些方法通常被稱為磁共振引導聚焦超聲((MRgFUS)。

此外，可以將MRI裝置和超聲成像系統相結合以具備兩種成像模態的優勢，從而為正常組織和患病組織的形態和功能提供新的了解。MRI因其多平面成像能力、高信噪比以及對軟組織形態和功能細微變化的敏感性而廣泛用于診斷和治療應用。另一方面，超聲成像的優點包括時間分辨率高、對聲散射(如鈣化和氣泡)的靈敏度高、出色的可視化和血流測量、低成本和便攜性等。將這兩種互補的模態相結合可為術中神經外科應用和乳房活檢指導提供幫助。通過同時使用兩種模態成像，可以簡化數據集之間的空間和時間配準等復雜性。此外，可以使用每種模態測量獨特的生理參數，以充分表征進化中的器官或組織。

然而，超聲和MRI裝置同時操作會導致不希望的干擾。例如，MRI對聚焦超聲系統產生的RF噪聲非常敏感(參見例如美國專利No.6,735,461)。相反，聚焦超聲程序通常涉及射頻敏感操作(例如可能伴隨聚焦超聲處理的超聲檢測)，這些操作很容易受到MRI系統產生的射頻激勵信號和/或時變場梯度的干擾?，F有技術中避免這種干擾的方法通常涉及使用線性超聲放大器和高頻信號濾波器；然而，這些方法需要占用空間和消耗電力。