用于检查特别是组织的物质以表征其类型的方法和设备技术

一种以如下方式检查一定体积的物质以表征其类型的方法和设备，特别适用于检查组织以便将其表征为是癌性的或非癌性的：通过所检查的物质体积局部地施加偏振磁场：向所检查的物质体积局部地施加ＲＦ脉冲以便例如激发相应于所述检查物质体积的电阻（ＥＩ）的电阻响应信号，以及相应于所述检查物质体积的磁共振（ＭＲ）特性的ＭＲ响应信号；探测所述ＥＩ和ＭＲ响应信号；以及使用所述探测到的响应信号以用于表征所述检查物质体积的类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
和背景本专利技术涉及一种用于检查物质以表征其类型和组分的方法和设备。本专利技术特别适用于检查组织以便将其表征为是癌性的或非癌性的，并且因此关于该应用在下面描述本专利技术。今天，在很多外科应用中要求切割特殊类型的生物组织同时避免切割其它类型的组织。例如，在肿瘤切除手术中，外科医生试图围绕肿瘤切割以便将其切除。存在很多方式用于执行该医疗过程，但是它们都遵循同样的基本原则绝不切穿肿瘤。该原则是优秀实践的关键并且显著影响肿瘤切除手术的成功率。不遵守该基本规定提高了手术的失败率、癌症的复发率以及必须的再次切除率。然而，在手术中外科医生对于正在切割的组织不具有(除了其受过训练的眼睛和手指)任何实时的指示。进一步，如果外科医生切穿健康组织，并且然后无意中切割了恶性组织的一小部分，如果有的话，这仅能在进行活组织检查之后的病理报告中看到。因此，从器官保护以及降低复发率的角度看，非常期望使用一种实时工具，该工具显示出正在切割的组织类型并且当将要切割肿瘤时提醒外科医生。在很多医疗手术中，诊断工具和外科辅助工具被顺序地用于患者以便提高测试的特异性和敏感性。当在外科操作期间试图执行这种顺序检查时，进行协调记录的问题成为关键问题。因此，使得能够在同一位置(即同一生物体)处对多个、独立的组织表征模态进行同时测量的工具，具有额外的和协同的价值。有很多的模态，方法和器件已被形成用于区分并且表征组织是恶性的或是健康的。而且，使用多模态组织感测和表征探针，例如在US6,109,270和US2003045798(A1)中所描述的，能够增强器件的分别能力。使用组织电阻探测癌细胞并且特别是乳腺癌的能力，已在生物医学文献中得以确立1，2，3，4。另一种基于磁生物电阻的技术5，通过磁感应测量生物电阻。虽然尚未完全明白在各种频率下可响应于组织电阻的准确机理，利用由试验支持8，9，10的半经验模型很好地解释了一般的机理6，7。例如在US4,291,708和US4,458,694中改变人体组织电阻以提供肿瘤、病变和其它异常的指示。毫米和微波器件，例如在US5,807,257，US5,704,355和US6,061,589中用于测量生物电阻并且探测异常组织。在US2003187366中(与本申请相同的受让人)公开了一种方法和设备用于利用其电阻特性局部表征组织。MRI长期以来被认为是用于恶性或健康组织表征的有用的模态/方法。MRI是一种“整体”方法，其要求将患者定位在设备中，并且因此不适用于手术过程期间使用。例如在US5,572,132中公开了提供局部MRI探针的MRI模态的变型，其中在血管内的器件中探测MRI响应，在WO0239132中提出血管内方法的变型，并且在US6,489,767中公开了局部MRI表面表征方法。在任何实时成像或探测工具中运动是另一个问题，例如磁共振成像中(MRI)，其要求物体是固定的以便获得良好的成像结果。例如，在胸部手术中，胸部随着呼吸的运动是获得好的分辨率的关键问题。一种随着身体运动的现场微型实时工具避免了运动的问题。当这种探测工具也具有现场标识能力时，可基本消除协调记录的问题。本专利技术目的和简介本专利技术主要目的在于提供一种方法和设备，其在上述的一个或多个方面中具有优点，用于检查物质以便表征物质类型。本专利技术一个更加具体的目的在于提供一种方法和设备，其尤其适用于组织检查中以便表征所检查组织是癌性的，或非癌性的，或者是局部癌性的。局部癌性意味着所检查的组织区域同时含有癌性的和非癌性的组织。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于检查一定体积的物质的方法以表征其类型，包括通过所检查的物质体积局部地施加偏振磁场向所检查的物质体积局部地施加RF脉冲以便例如激发相应于所检查物质体积的电阻(EI)的电响应信号，以及相应于所检查物质体积的磁共振(MR)特性的MR响应信号；局部地探测所述EI和MR响应信号；以及使用所述探测到的响应信号以用于表征在所检查物质体积中的物质类型。根据所描述优选实施例的进一步特征，改变偏振磁场以便改变从所检查物质体积激发的EI响应信号和MR响应信号，响应信号的改变也被探测并且用于表征物质类型。本专利技术因此基于多-模态感测方法，即基于多模态电阻(EI)和磁共振(MR)特性的感测和探测。优选的，传感器集成在一个传感头中，并且模态协作地结合从而产生第三模态。因此该方法利用对所检查的组织(或其它物质)的特定区域的EI特性的同步测量，并结合对该同一组织区域的MR特性的测量。第三协同模式，如果使用，依赖于由于入射电磁辐射脉冲的MR吸收而引起的EI特性的改变。所探测组织的MR响应可由两种基本类型/类别的微观自旋所导致电的和核的。电子自旋来自由于其电子构造而具有非零自旋的顺磁性物质/分子/原子。该响应类型例如在电磁共振(EMR)，电子自旋共振(ESR)，或电子顺磁共振(EPR)等文献中公知。核自旋来自具有非零核磁矩的原子。该响应类型例如在核磁共振(NMR)的文献中公知。各种MR响应因此包括NMR；EMR，也称为EPR或ESR；质子电子双共振(PEDR)，也称为Overhauser MR；纵向探测的ESR(LODESR)；场循环的PEDR(FC-PEDR)；以及其它本领域技术人员所熟悉的响应。已知各种方法用于探测这些MR响应。下面描述的本专利技术优选模式涉及探测NMR特性，更具体的，同步(即在几秒的时间内)测量组织(或其它物质)特定区域(体素)的EI特性，结合测量该同一体素的NMR特性。第三协同模式，即测量由于应用用于测量NMR特性的磁场而在EI特性中导致的改变，优选也被执行以便增强可由EI和NMR测量获得的结果。虽然NMR过程是优选的，并且特别在下面的描述中引用，本专利技术也可通过探测其它类型的MR特性特别是EMR特性，并且利用其它用于探测MR响应的装置进行。但是在NMR和EMR过程之间具有一些重要的区别，包括1.EMR探测与NMR探针完全不同的组织参数/状态，包括新陈代谢率、pH、NO浓度、自由基、活性氧物质，以及氧化状态。2.EMR通常结合对照剂使用。它们是使得顺磁物质稳定的旋转陷阱分子。3.EMR中使用的偏振磁场比NMR中所使用的要低得多。由于所描述的探针可在几个Ghz下(至少5Ghz)工作，其可用作EMR探针以及NMR探针。如在此所使用的术语″所检查的物质体积″，指的是在一次测量过程中用于检查(1)电阻(EI)响应特性，(2)磁共振(MR)响应特性的物质体积/部分。该检查的物质体积在大约0.2mm3到8000mm3的范围内。所有检查的物质一般包括很多检查的物质体积。检查的物质体积有时也称为(特别在磁共振成像领域中)″体素(voxul)″。如在此所使用的术语″局部的″指的是这样的事实，即，偏振磁场和电磁场仅对所检查的物质体积及其邻近区域(不高于大约五倍的所检查物质体积的最大尺寸)施加。因此，在所检查物质体积的邻近区域之外仅存在极少量的偏振磁场和电磁场，这与例如传统的磁共振成像(MRI)不同，其中偏振场和RF脉冲施加给进行成像的整个主体。根据在所描述的优选实施例中的进一步的特征，所述探测到的由RF脉冲激发的EI响应信号被进行处理以计算所检查物质的有效电阻，利用该计算出的电阻来表征物质类型。而且，RF脉冲激发MR自由感应衰减(FID)信号，当返本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检查一定体积的物质以表征其类型的方法，包括：通过所检查的物质体积局部地施加偏振磁场：向所检查的物质体积局部地施加ＲＦ脉冲以便例如激发相应于所检查物质体积的电阻（ＥＩ）的电响应信号，以及相应于所述检查物质体积的磁共振（ＭＲ）特 性的ＭＲ响应信号；局部地探测所述ＥＩ和ＭＲ响应信号；以及使用所述探测到的响应信号以用于表征在所述检查物质体积中的物质类型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D哈施姆肖尼，G科亨，
申请(专利权)人：沙丘医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]