测定有机体空腔中标记物位置的装置和方法制造方法及图纸

物定有机体空腔中标记物位置的装置，该装置使用到可磁化标记物及确定该标记物位置的装置，其特征在于设有 ａ）一个在机体空腔内可运动、可磁化的标记物（６），由一种半硬磁性的材料构成，该材料具有相对较大的剩磁和中等大的矫顽磁场强度， ｂ）至少一个电感线圈（３或４），其线圈直径至少是标记物直径的５倍， ｃ）在所述线圈中产生脉冲电流的装置（１４）， ｄ）各向异性的磁场传感器（１０、１１，１２、１３），它们固定在线圈（３或４）上，并轴对称于所述线圈的线圈轴（Ｘ－Ｘ）， ｅ）相对标记物的实际位置而移动线圈轴的装置（８０），以及用以测量线圈轴（Ｘ－Ｘ）位置的装置（８）， ｆ）用于各向异性的磁场传感器（１０、１１，１２、１３）信号的接收、存储和处理的装置（７，９），以及用于定位的装置（８）。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测定有机体空腔中标记物位置，特别是计算出标记物通过胃肠道，特别是小肠位置时的局部通过速度的装置和方法。本专利技术应用在胃肠组织的医疗诊断上，但并不涉及诊断方法本身。在医学检查中，有必要重复测量一个标记物通过胃肠组织的局部通过速度。例如检查如节段性回肠炎的慢性肠胃炎症，检查功能性的肠胃病，或胃肠组织的生理检查等。通常的诊断方法，如使用对比液的X-射线法，由于辐射对人体的危害，不能使用。闪烁成像(Szintigraphische)法也同样不能使用。为避免射线对人体的危害，在医学检查中常用如下的已知技术核磁共振成像，超声波成像，金属探测器，磁感应法检测软磁示踪物以及追踪永磁体标记物的位置。核磁共振成像使用起来麻烦，而且价钱昂贵，不适用于做重复性的检查。另外，对测量局部通过速度来说，要求以10秒钟左右的时间间隔来重复测量标记物的位置。对此，核磁共振成象的速度太慢。到目前为止，超声波成像检查不是用于测量局部通过速度，而是用于测量通过一段胃肠道的总通过时间。其原因在于超声波不能穿过腹腔的空气团，由此会对标记物所在位置作出错误的判断。如果在肠中灌满液体，虽可减少这个错误，但是如此又会改变肠蠕动，不适用于作出医学诊断。使用金属探测器法可以确定小金属颗粒的位置，但所确定的横向位置精确度会随着物体表面的距离增大而减少，在距离物体表面大于10cm时横向精确度差于1cm。在这篇文章中并没有说明深度测量时的精确度，但深度测量的精确度一般比横向精确度还要差，所以这种方法不适用于测量标记物局部通过速度。使用软磁示踪物磁感应方法来定位，其精确度只能满足测量软磁浆在胃中含量随时间的减少，软磁浆的起始体积至少为100cm3。用于测量在肠中的局部通过速度则不行，因为大体积的测试样品在流过肠道时会不规划地分布开来。此外，测试样品的体积不能太小，否则软磁示踪物的次级磁场会太小，这样即使在抵消很好的情况下，次级磁场与原磁场的残余信号也难以区分。此外，众所周知，永磁性标记物在进入病人体内以前需要进行磁化。但是通过次级磁场对标记物的定位会受到干扰磁场的影响(比如地磁场)，因此整个测量就需要在一个磁场屏蔽得非常好的特殊小空间里进行。即便如此，这种方法也不适用于测量胃肠道的局部通过速度，因为由于标记物的横向和旋转运动，定位只能在胃部或在大肠部位进行，而且即使在这些部位的测量也会由于标记物相对较长的停留时间而不够精确。本专利技术的目的是提供一个测定有机体空腔，特别是胃肠道中标记物位置的装置和方法，使用这个方法可以保证定位的精确度在所有三个坐标方向均高于1cm，而且每一次定位测定时间可少于等于10秒。此外使用本专利技术所获得的每一个标记物位置的测量数据都应该可以作为三维空间描述的基础。本专利技术的目的由独立权利的特征解决。本专利技术中使用一个可磁化标记物，此标记物或单独地存在，或在粘稠性载体溶液中，或在一固体载体材料(盒)中，其是由一种球对称分布、各向同性的半硬磁性材料组成。这种磁性材料具有中等大小的矫顽磁场强度，优选为104/105A/M范围，并具有相对较大的剩磁，优选大于0.8。标记物优选主要由γ-Fe2O3/或Fe3O4组成，它们除了具有磁性特性之外，还是无毒性的。这种标记物被放入有机体空腔内，并处于一个由脉冲电流产生的原级线圈磁场中。线圈的直径应至少是标记物直径的五倍，在此情形中，线圈可以在10×10×30 cm3的范围内产生旋转对称的几乎均匀的原级磁场。通过线圈中的脉冲电流，标记物在经过有机体空腔时在短时间内被重复磁化，使其磁矩每一次磁化都会重新排列以平行于原级线圈磁场，如此可避免作为产生误差原因的标记物旋转运动的影响。如线圈的原级磁场值在每两个相邻脉冲之间少于最大值的10％时，那么通过各向异性的磁场传感器就可以测量到标记物的次级磁场。原级磁场最大值的时间间隔和被检查的胃肠组织部位相对应，测量时间无论如何要很短，这样可避免产生干扰性的标记物平移和旋转运动，或者通过取多次测量的平均值以抵消干扰。此时间间隔最好在10秒之内。本专利技术中的原级磁场最好由一对同轴线圈产生，两个线中间安置病人接受检查的部位。线圈间距离要和病人的身体相适应，一般在30cm-40cm之间。原级磁场方向平行于两个线圈的共同轴线，并优选在两相邻的磁化过程中使其改变方向。原级磁场最大值Hp的确定是以能使标记物产生足够大的剩磁为标准。对所选择的标记物材料，最好能产生大于103A/m的Hp。其上限只限制于技术条件，如可在脉冲场下达到105A/m。标记物的剩磁产生一次级磁场Hs，在离标记物中心至少三倍于标记物直径的距离时，此磁场可足够精确地用以下方程描述Hs＝m((1+3cos2θ)1/2)/R3(1)tanφ＝0.5tanθ (2)其中m为标记物的磁矩，R为标记物中心到次级磁场的距离，φ和θ为在图2所定义的角度。次级磁场的两个分量， 平行和 垂直于剩磁方向，可通过以下公式表达Hs||=Hscos(Φ+θ)-----(3)]]>Hs⊥=Hssin(Φ+θ)----(4)]]>这两个分量通过磁场传感器，最好是现有的各向异性磁阻性薄膜传感器，来分别测量。在由标记物磁矩m方向所确定的次级磁场磁轴上，φ＝θ＝0。在R和m事先给定的情况下， 数值为最大而 数值为零。一旦标记物处于线圈的轴上，安装在此轴上用于测量 值的磁场传感器就只会测到本底的干扰磁场。标记物如偏离线圈轴时，此磁场传感器就会显示一额外的信号，此信号的正负号随标记物剩磁的极化方向，也就是原级磁场的极化方向而变化。此磁场传感器的选频信号可进行放大，并显示出标记物是否处在线圈轴上。当φ和θ很小时， 是距离r的单调函数，r为标记物中心到线圈轴(以及固定在轴上的至少一个磁场传感器)的距离，而且当r＝0时 为零。也就是说，通过相对标记物移动线圈轴(以及固定在轴上的磁场传感器)，总可使信号为零，这就是按本专利技术需要把线圈轴调到与标记物中心重合的原因。为了提高测量的精确度，可在线圈轴上对称地再固定第二个用来确定 的磁场传感器，其信号的正负号和第一个磁场传感器的正负号相反，两个信号可以叠加。同样道理，可以在线圈周围以轴对称分布方式径向安置多个磁场传感器，它们之间可以电路相连。一旦标记物处于线圈轴上(φ＝θ＝0)，在磁矩m事先给定的情况下，Hs数值按照公式(1)成为R的单值函数。在特殊情况下，使用两个共轴安装的线圈，标记物位置正好在这两个线圈中间， 磁场传感器分别位于对于每一个线圈和它们所共有的轴都一样的位置，它们所测出的两个Hs值大小一样。如果这两个磁场传感器的灵敏度一样，那么这两个信号的差值为零。标记物在线圈轴上偏离上述中间位置，偏离距离为z，此时差值信号则为z的单调函数。此函数在m已知的情况下，成为标记物在z方向偏离的尺寸。m值可以在一个特定的测量步骤中确定，不管是在标记物进入病人体内之前或是离开病人身体以后。z方向测量精度可以类似于径向方向通过在线圈轴上安装并相互电连接的另一个测量Hs磁场传感器来提高。标记物在有机体空腔内的某一实际位置，其一可通过测量线圈轴在Hs信号抵消为零时的位置，其二通过测量Hs信号的大小，可以完全确定。为测量标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：维尔弗里德·安德烈，克劳斯·埃特纳，鲁道夫·赫格特，
申请(专利权)人：物理高技术研究所，埃斯库拉普医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：