【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种用在外科手术引导中的可植入标记，特别是具有一个或更多个铁磁元件的可植入标记，所述铁磁元件可使用发射磁场的磁化率量测探头检测。本公开还涉及一种制造这种标记的方法和包括至少一个这种可植入标记的检测设备。
技术介绍
1、标记用于在外科手术过程中将外科医生引导到感兴趣的区域，其中，感兴趣的部位在物理上是不可见的或不易觉察的，例如，需要切除的小肿瘤。适当地，这样的标记需要可通过小号针(例如18g至12g)部署，以减少对患者的损伤。典型地，这样的标记的长度小于10mm，从而是小巧的并且使创伤最小化。可以在活组织检查或其他外科手术过程中将标记放置在身体中的感兴趣的部位处，例如，癌症病变。在成像引导下，例如超声或x射线/乳房x线照相术，放置标记。在随后的手术过程中，用手持探头检测并定位标记，该手持探头向外科医生提供听觉、视觉或其他反馈以指导手术。典型地，标记与周围组织一起被切除。
2、已知的方法是使用含有放射性同位素(例如碘-125)的标记，放射性同位素可以使用手持式γ检测探头检测。然而，放射性材料的使用受到严格管制，使得在除了最大的学术医院中心之外的所有医院中心中建立放射性种子计划具有挑战性。
3、wo2011/067576a1、wo2014/013235a1和wo2013/140567a1中所示例的不同方法使用磁场和具有高磁化率的铁磁标记，这些文献通过引用纳入本文。手持式磁化率量测探头产生交变驱动磁场(“感测场”)，该交变驱动磁场激励磁响应标记，该磁响应标记产生由探头检测的响应磁场。适当地，探头被配置成
4、mri用于对在侵入性乳腺癌的超声或乳腺x射线摄影上不可见的病变进行成像，并且mri监测正越来越多地用于在手术切除之前评估新辅助疗法，从而允许在新辅助疗法之后和手术之前跟踪肿瘤的大小。这种标记的mri伪影不应损害医疗保健专业人员对肿瘤大小的评估，因为肿瘤大小的减小会在癌症患者的管理中提供积极的选择。在这方面，通常使用几个标准评价乳腺癌阶段，例如肿瘤大小，肿瘤是否已经扩散到淋巴结，和癌症是否已经扩散到身体的其他部分(转移)。早期癌症(可以设想使用乳房肿瘤切除术进行乳房保留手术)应优选呈现2cm或更小的肿瘤大小。shashla(neoadjuvant chemotherapy in breastcancers，september 2016，doi：10.1177/1745505716677139)表明较小的肿瘤大小代表良好的预后因素，并且>2cm的残余肿瘤与新辅助化疗后局部区域肿瘤复发率较高相关。koh等人(introduction of anew staging system of breast cancer for radiologists:anemphasis on the prognostic stage,january2019，doi：10.3348/kjr.2018.0231)表明大小低于2cm的肿瘤被分类为t1并且对应于癌症阶段1或2，癌症阶段1或2通常是可以设想乳房保留手术的时候。较大的肿瘤将更可能导致更彻底的手术，例如乳房切除术。因此，非常希望当肿瘤直径超过2cm时能够在mri下确定肿瘤的大小，从而能够评估肿瘤是否已经缩小到允许乳房保留手术的大小。
5、众所周知，铁磁材料用于产生mri失真，并且这已在科学文献中被广泛描述。例如，hargreaves等人(metal induced artifacts in mri,august 2017，doi：10.2214/ajr.11.7364)解释了一些铁磁材料可能对mri是安全的，但仍会产生显著伪影。伪影主要由铁磁物体所产生的磁场分量(by)产生，该磁场分量在与mri机产生的主y轴磁场相同的方向上，如下文更详细描述的。by的作用是使物体附近的质子的局部拉莫尔频率偏移，并且如果该偏移足够大，则那些质子将不会出现在由mri机重建的x-z平面中的正确切片中。
6、gao等人(reduction of artefact of metallic implant in magneticresonance imaging by combining paramagnetic and diamagnetic materials,may2010，doi：10.1063/1.3352582)已研究了多种选项，用于通过用抗磁性材料涂覆金属植入物来减小由顺磁性材料制成的金属植入物(例如圆柱形髋关节和动脉瘤夹)引起的mri伪影的大小。
7、us2006/0293581a1(plewes等人)公开了由凝胶基质中的玻璃微球和含铁的铝微球组成的成像标记，该成像标记对于mr、us和x射线成像显示出的均匀良好的对比度。这些材料的磁化率都合理地接近于组织的磁化率，但是另外可以包括用铁磁或顺磁材料的受控掺杂，所述铁磁或顺磁材料是针对mr上特别期望的t1和t2特性而选择的。us2006/0293581a1公开了标记较小并且可以容易地通过12号活检针引入组织中。玻璃微球的浓度和大小决定了us成像的对比度。在mri中观察到的由磁化率损失引起的对比度由含铁的铝微球的数量决定；而标记的伪影也取决于其形状、取向和回波时间。us2006/0293581a1还公开了通过优化大小、铁浓度和凝胶结合，产生可植入的组织标记，该组织标记在所有三种成像模式下都是清晰可见的。
8、同时，us2015/0011861a1(rahmer等人)公开了一种用于配准多模式数据的多模式基准标记，其包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括在通过磁性粒子成像方法获得的mpi数据中可见的磁性材料，所述第二部分包括在通过另一成像方法获得的图像数据中可见的第二材料，所述图像数据将与所述mpi数据配准。配置第一部分和第二部分，或者提供附加装置，使得第一部分不会不利地影响其他成像方法及其图像数据，并且第二部分不会不利地影响mpi方法和mpi数据。在一个实施例中，多模式基准标记还包括布置在第一部分和第二部分之间或第二部分内的第三部分。因此，该第三部分将第一部分和第二部分分开，以避免相互的不利影响。优选地，所述第三部分被配置为将第一部分与第二部分分开的抗磁壳体。因此实现了标记的外部磁场为零，即第一部分的磁性材料的顺磁性被抵消。此外，所述第三部分优选由抗磁材料制成，特别是铋或石墨。
9、这些选择依赖于顺磁性和抗磁性材料具有相当大小的磁化率的事实。然而，它们不适合与可植入磁性标记一起使用，所述可植入磁性标记包括磁化率通常比抗磁性材料的磁化率大1千万到10亿倍之间的铁磁材料，因为它们要求使用不可行的大体积抗磁性材料来实现标记的净磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用在外科手术引导中的可植入磁化率量测标记，该标记包括一个或更多个铁磁元件和至少一个抗磁元件；其中，所述一个或更多个铁磁元件由具有至少约10000的初始相对磁导率和小于约1.5T的饱和磁感应强度BS的至少一种铁磁材料形成，并且所述至少一个抗磁元件由具有至少约-0.16×10-4的体积磁化率的至少一种抗磁材料形成；并且其中，所述标记中的抗磁材料的总体积是铁磁材料的总体积的大约100-10000倍大。
2.根据权利要求1所述的可植入磁化率量测标记，其中，所述抗磁材料具有在约-0.16×10-4至约-3×10-4的范围内的体积磁化率。
3.根据权利要求1或2所述的可植入磁化率量测标记，其中，所述标记中的铁磁材料的总体积在约1×10-12m3和1×10-10m3之间。
4.根据权利要求1、2或3所述的可植入磁化率量测标记，其中，所述标记中的抗磁材料的总体积在约1×10-9m3和约1.5×10-7m3之间。
5.根据前述中任一项所述的可植入标记；其中，所述一个或更多个铁磁元件和所述至少一个抗磁元件共处一地。
6.根据前述权利
7.根据权利要求6所述的可植入标记，其中，所述一个或更多个线或带具有至少约50的总长度与直径(或所述线或带的宽度或横截面积的平方根)之比。
8.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述铁磁材料和所述抗磁材料以各自的体积存在，使得在MRI场中，所述一个或更多个铁磁元件和所述至少一个抗磁元件产生相反的磁矩，所述相反的磁矩中的较小的一个的幅度是较强的一个的幅度的至少大约25％。
9.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述铁磁材料和所述抗磁材料以各自的体积存在，使得在至少两个不同的MRI场下，分别由所述一个或更多个铁磁元件和所述至少一个抗磁元件中的至少一个产生的磁矩的幅度在分别由所述至少一个抗磁元件和所述一个或更多个铁磁元件中的另一个产生的磁矩的幅度的大约75％以内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述至少一种铁磁材料选自钴基非晶体金属、锰锌陶瓷铁氧体、镍铁基软铁磁合金和镍锌陶瓷铁氧体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述至少一个抗磁元件的所述抗磁材料选自热解石墨、石墨、铋和特别是具有基本上各向同性的晶粒结构的石墨。
12.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述一个或更多个铁磁元件单独地或共同地沿着所述至少一个抗磁元件的长度的至少80％延伸。
13.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述至少一个抗磁元件的长度与所述一个或更多个铁磁元件的总长度大致相同。
14.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述至少一个抗磁元件的直径与所述一个或更多个铁磁元件的总直径大致相同。
15.根据前述权利要求中任一项所述的可植入磁性标记，其中，所述一个或更多个铁磁元件中的至少一个包括螺旋线圈。
16.根据权利要求15所述的可植入磁性标记，其中，所述标记包括被配置为多螺旋的多个铁磁元件。
17.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述至少一个抗磁元件具有圆柱体的形式。
18.根据权利要求17所述的可植入标记，其中，所述一个或更多个铁磁元件包括以螺旋或多螺旋的形式缠绕在所述圆柱体的外表面周围的一个或更多个线或带。
19.一种制造用在外科手术中的可植入磁化率量测磁性标记的方法，该方法包括：由至少一种铁磁材料形成一个或更多个铁磁元件，所述铁磁材料具有至少10000的初始相对磁导率和小于约1.5T的饱和磁感应强度BS；由至少一种抗磁材料形成至少一个抗磁元件，所述抗磁材料具有至少约-0.16×10-4的体积磁化率，抗磁材料的总体积为铁磁材料的总体积的约100-10000倍大；并且此后组装所述一个或更多个铁磁元件和所述至少一个抗磁元件，使得所述至少一个抗磁元件与所述一个或更多个铁磁元件共处一地，并且所述至少一个抗磁元件被配置为使得在MRI场中，所述至少一个抗磁元件产生具有与由所述一个或更多个铁磁元件产生的伪影的伪影大小和形状基本匹配的大小和形状的伪影。
20.一种用于定位可植入标记的磁化率量测检测系统，该系统包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用在外科手术引导中的可植入磁化率量测标记，该标记包括一个或更多个铁磁元件和至少一个抗磁元件；其中，所述一个或更多个铁磁元件由具有至少约10000的初始相对磁导率和小于约1.5t的饱和磁感应强度bs的至少一种铁磁材料形成，并且所述至少一个抗磁元件由具有至少约-0.16×10-4的体积磁化率的至少一种抗磁材料形成；并且其中，所述标记中的抗磁材料的总体积是铁磁材料的总体积的大约100-10000倍大。
2.根据权利要求1所述的可植入磁化率量测标记，其中，所述抗磁材料具有在约-0.16×10-4至约-3×10-4的范围内的体积磁化率。
3.根据权利要求1或2所述的可植入磁化率量测标记，其中，所述标记中的铁磁材料的总体积在约1×10-12m3和1×10-10m3之间。
4.根据权利要求1、2或3所述的可植入磁化率量测标记，其中，所述标记中的抗磁材料的总体积在约1×10-9m3和约1.5×10-7m3之间。
5.根据前述中任一项所述的可植入标记；其中，所述一个或更多个铁磁元件和所述至少一个抗磁元件共处一地。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述一个或更多个铁磁元件包括一个或更多个线或带。
7.根据权利要求6所述的可植入标记，其中，所述一个或更多个线或带具有至少约50的总长度与直径(或所述线或带的宽度或横截面积的平方根)之比。
8.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述铁磁材料和所述抗磁材料以各自的体积存在，使得在mri场中，所述一个或更多个铁磁元件和所述至少一个抗磁元件产生相反的磁矩，所述相反的磁矩中的较小的一个的幅度是较强的一个的幅度的至少大约25％。
9.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述铁磁材料和所述抗磁材料以各自的体积存在，使得在至少两个不同的mri场下，分别由所述一个或更多个铁磁元件和所述至少一个抗磁元件中的至少一个产生的磁矩的幅度在分别由所述至少一个抗磁元件和所述一个或更多个铁磁元件中的另一个产生的磁矩的幅度的大约75％以内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的可植入标记，其中，所述至少一种铁磁...
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