[发明专利]MR成像引导的治疗系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振（MR）成像领域。其涉及用于MR成像引导的在患者的身体的组织内沉积热能的施加器。此外，本发明还涉及MR成像引导的治疗系统。

背景技术

利用磁场与核自旋之间的相互作用以形成二维或三维图像的图像形成MR方法现今被广泛使用，尤其是在医学诊断领域中，因为对于软组织的成像而言，这些方法在许多方面优于其他成像方法，它们不需要电离辐射并且通常是无创的。

根据一般的MR方法，要被检查的患者的身体被布置在强的均匀磁场中，磁场的方向同时定义了测量所基于的坐标系的轴（通常为z轴）。所述磁场根据磁场强度针对个体核自旋产生不同的能级，所述个体核自旋可以通过施加规定频率（所谓的拉莫尔频率，或MR频率）的电磁交变场（RF场）激励（自旋共振）。从宏观的角度而言，所述个体核自旋的分布产生整体磁化，可以通过施加合适频率的电磁脉冲（RF脉冲）使其偏离平衡态，同时所述RF脉冲的磁场垂直于所述z轴延伸，使得所述磁化进行关于所述z轴的进动。所述磁化的该运动描绘锥形表面，其孔径角被称作翻转角。所述翻转角的大小取决于所施加的电磁脉冲的强度和持续时间。在所谓的90°脉冲的情况中，所述自旋被从所述z轴偏离到横向平面（翻转角90°）。所述RF脉冲经由MR设备的RF线圈布置向患者的身体辐射。所述RF线圈布置通常围绕所述患者的身体被置于其中的检查体积。

在所述RF脉冲终止之后，所述磁化弛豫回原始平衡态，其中以第一时间常数T₁（自旋点阵或纵向弛豫时间）再次建立所述z方向中的所述磁化，并且垂直于所述z方向的方向的磁化以第二时间常数T₂（自旋-自旋或横向弛豫时间）弛豫。可以借助于接收RF天线或线圈探测所述磁化的变化，所述接收RF天线或线圈以如下方式在所述MR设备的所述检查体积内布置和取向：使得在垂直于所述z轴的方向中测量所述磁化的变化。在例如施加90°脉冲之后，所述横向磁化的衰减伴随有（由局部磁场不均匀诱导的）核自旋从具有相同相位的有序状态到所有相位角均匀分布的状态（失相）的过渡。可以借助于重新聚焦脉冲（例如180°脉冲）补偿所述失相。这在所述接收线圈中产生回波信号（自旋回波）。

为了实现身体中的空间分辨，将沿三个主轴延伸的线形磁场梯度叠加到均匀磁场上，造成对自旋共振频率的线形空间依赖性。在接收线圈中拾取到的信号则包含可以与身体中不同位置相关联的不同频率的分量。经由所述接收RF天线或线圈获得的信号数据对应于空间频率域，并且被称作k-空间。所述k-空间数据通常包括以不同相位编码采集的多条线。通过收集若干样本将每条线数字化。借助于傅立叶变换或其他本身已知的重建技术，将一套k-空间数据转换成MR图像。

如在本文下面更详细描述，热能沉积被越来越多地用于医学中作为使患病组织坏死的手段。下文中在通过高强度RF辐照的治疗性热处置的背景下公开本发明。包括RF天线的阵列的热处置施加器被用于在要被处置的身体组织的靶区内生成RF电磁场。用于治疗的所述热处置施加器典型地位于要被处置的区域上的所述身体的外部。

包括热处置施加器的治疗系统是众所周知的，例如根据US 2010/0036369 A1。

在RF热疗中，用高强度RF电磁辐射辐照感兴趣组织，所述高强度RF电磁辐射被吸收并被转换成热，升高所述组织的温度。随着温度升高到55℃以上，发生所述组织的凝固性坏死，导致细胞死亡。

可以有利地将RF热疗与MR成像相组合，由此实现成像引导的局部治疗。基于水中的质子共振频移（PRFS）的MR测温目前被认为是用于对热疗的无创监测的“黄金标准”。通过借助于合适的并且本身已知的MR成像序列，测量所采集的MR信号的相位的改变，来估计温度诱导的质子共振频率的改变。

在常规的热处置施加器中，个体RF天线的互耦是最佳RF电磁场特性的设计的限制因素。已知施加器设计的另外的缺点是馈电电缆中显著的RF功率损失，以及低效RF功率放大器的使用，经由所述馈电电缆将RF能量从RF功率放大器供应到所述RF天线。所述RF功率放大器的功率效率不仅导致浪费功率，还导致大的热产生。由于必须提供合适的冷却系统，RF电子设备上的热负载使得设计更为昂贵且庞大，和/或对系统的可靠性有不利影响。

从前文容易地认识到，存在着对于改进的MR成像引导的治疗技术的需要。

发明内容

根据本发明，公开了一种用于在患者的身体的组织内沉积热能的热处置施加器。所述施加器包括：

-多个RF天线，其用于向所述身体辐射RF电磁场；