專利名稱：高磁場(chǎng)兼容介入針和集成的針跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于介入高磁場(chǎng)的裝置及其制造方法。特別是，本發(fā)明涉及可用于MRI 系統(tǒng)中的介入針，其中，針在MRI圖像中是可跟蹤的。
背景技術(shù)：
為了正確診斷各種癌癥疾病，經(jīng)由內(nèi)窺鏡的內(nèi)腔或經(jīng)由針或經(jīng)由導(dǎo)管進(jìn)行活組織檢查。為了找到進(jìn)行活組織檢查的正確的位置，使用各種成像形式，諸如X射線、CT、磁共振成像(MRI)和超聲。雖然有用，但是這些引導(dǎo)方法遠(yuǎn)不是最佳的。諸如利用針進(jìn)行活組織檢查的介入處置越來越多地在MRI引導(dǎo)下進(jìn)行。這對(duì)針材料的有強(qiáng)的要求。需要與高磁場(chǎng)兼容的針，高磁場(chǎng)諸如為3T。這里，諸如Ti和Ti合金的應(yīng)用于MR兼容系統(tǒng)的常規(guī)材料正在達(dá)到它們的極限。隨著高達(dá)3T的增大的磁場(chǎng)，這些針能夠在處置期間顯示出由渦流引起的局部熱并且因此不適合。為了實(shí)現(xiàn)高磁場(chǎng)兼容針，現(xiàn)今研究了用于針的新技術(shù)。這包括基于例如塑料的純有機(jī)材料的針和具有陶瓷尖端的塑料針。塑料針比金屬針更具柔性并且使得針的定位困難。此外，塑料針不具有銳利的尖端，這對(duì)于介入處置不是最佳的。直接與活組織檢查相關(guān)的另外的問題是成像系統(tǒng)的分辨率，該分辨率受到限制， 并且此外，這些成像形式在多數(shù)情況下不能區(qū)別正常組織和瘤組織并進(jìn)一步在良性和惡性組織之間進(jìn)行區(qū)分。作為其結(jié)果，是否取得了合適的組織樣本存在高的不確定性水平。除此之外，活組織檢查經(jīng)常是盲目地進(jìn)行，對(duì)針相對(duì)于目標(biāo)腫瘤的位置具有有限的反饋，這導(dǎo)致了針是否找到(hit) 了病變的附加的不確定性。清楚地，需要引導(dǎo)改進(jìn)以將活檢針指向組織中的正確的位置。進(jìn)一步的限制是即使人們能夠?qū)⒒顧z針引導(dǎo)至與預(yù)記錄的圖像對(duì)應(yīng)的確切位置， 歸因于組織的可壓縮性，人們也絕不能確信這是確切的位置。歸因于活檢針在前進(jìn)期間作用于組織上的力，組織可以變得變形。如果取得的樣本看是患癌的，則在多數(shù)情況下，將通過外科手術(shù)去除此患癌的組織(特別是當(dāng)腫瘤被良好定位時(shí))，或使用RF、微波或冷凍消融經(jīng)皮地治療此患癌的組織。此外科手術(shù)方法被外科醫(yī)生典型地僅使用他們的眼鏡和手(觸診)來發(fā)現(xiàn)腫瘤并依賴于預(yù)記錄的圖像的信息搞混淆。這些預(yù)計(jì)錄的圖像提供關(guān)于腫瘤的位置的信息，但不總是清楚地示出腫瘤邊界。有時(shí)，外科醫(yī)生在圖像引導(dǎo)下植入標(biāo)記，給他或她提供在外科手術(shù)處置期間進(jìn)行聚焦的參考點(diǎn)。再次，引導(dǎo)定位線至正確位置是困難的。活組織檢查裝置也可以用作用于在體內(nèi)的某個(gè)位置給藥或進(jìn)行治療(如消融)而不去除組織的裝置，例如用于在受影響的身體部分的正確位置處注入流體。相同的缺陷適用于這些介入，其中，難以將活組織檢查裝置引導(dǎo)至正確的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減輕一個(gè)或多個(gè)上述缺陷。另一目的是提供一種裝置，該裝置的位置可在MRI圖像中精確地定位。通過各獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)了這個(gè)。另外的范例實(shí)施例描述于各從屬權(quán)利要求中。通常，用于介入高磁場(chǎng)中的裝置包括具有尖端部分的細(xì)長(zhǎng)的桿；以及無源LC電路，位于所述尖端部分，其中，所述LC電路形成為感應(yīng)器-電容器諧振器，其中，針可以以硅
工藝生產(chǎn)。需要注意，用于介入高磁場(chǎng)的裝置可以是注射器的針或用于活組織檢查的針，或可以是套管、套管針或?qū)Ч芑騽e的最小創(chuàng)傷(invasive)介入儀器或外科手術(shù)工具。例如，與高磁場(chǎng)兼容的針包括銳利的尖端以實(shí)現(xiàn)更無痛的治療，并包括對(duì)針尖的跟蹤形態(tài)，從而使得能夠在MRI中跟蹤針，以改善針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的定位。根據(jù)本發(fā)明的跟蹤形態(tài)是無源LC電路。LC電路是不需要例如有源電路的任何配線的無源電路可以是有利的。通過MRI的磁場(chǎng)，無源LC電路將被激活而振蕩。所述振蕩將導(dǎo)致響應(yīng)磁場(chǎng)，響應(yīng)磁場(chǎng)反過來可以由MRI單元感測(cè)，使得無源LC電路并且因此裝置的尖端部分在MRI圖像中是可見的并且因此是可跟蹤的。以此方式，方便了對(duì)裝置的引導(dǎo)(跟蹤)?？梢岳斫?，通常形成為線圈的感應(yīng)器包括主軸，其中，線圈的繞組基本上圍繞所述主軸延伸。根據(jù)本發(fā)明的范例實(shí)施例，LC電路的感應(yīng)器的主軸的取向平行于桿的縱軸。然而， LC電路的感應(yīng)器的主軸的取向也可以為桿的徑向，或與桿成任何其它合適的角度。根據(jù)另一范例實(shí)施例，裝置包括多個(gè)無源LC電路，其中，每個(gè)LC電路的感應(yīng)器的主軸可以相對(duì)于桿以不同方向取向。這可以進(jìn)一步改善裝置的用以放置所述多個(gè)LC電路的部分的可視性，因?yàn)長(zhǎng)C電路的響應(yīng)磁場(chǎng)將聚焦于每個(gè)感應(yīng)器的主軸處。根據(jù)另一實(shí)施例，LC電路的電容器形成為三維溝槽電容器。根據(jù)另一實(shí)施例，LC電路的電容器形成為平面金屬-絕緣體-金屬電容器，其中， 諸如鐵氧體薄膜材料的具有極高的介電常數(shù)的介質(zhì)作為絕緣體材料施加于電容器的金屬板之間，該鐵氧體薄膜材料具有諸如鋯鈦酸鉛或鈦酸鋇的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。即，無源LC電路包括具有高的相對(duì)電容率的介電材料。以此方式，能夠?qū)崿F(xiàn)非常小的電容器尺寸，這是將該裝置安裝于例如針的尖端上所需的。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該裝置還包括感測(cè)元件，其中，感測(cè)元件可以包括至少兩根光纖，其中，所述光纖之一被配置為發(fā)射光并且所述光纖中的另一光纖被配置為接收反射回到所述光纖中的光。在集成光纖的情況下，用于處理由光纖傳輸?shù)墓鈱W(xué)信息的合適的成像形態(tài)可以是反射分光術(shù)、熒光分光術(shù)、自身熒光分光術(shù)、差分路徑長(zhǎng)度分光術(shù)、拉曼分光術(shù)、光相干斷層攝影、光散射分光術(shù)、或多光子熒光分光術(shù)之一。由于組織的不同分子構(gòu)成，不同類型的組織的反射光譜通常不同。作為測(cè)量這些光譜的結(jié)果，將不同組織彼此相區(qū)別是可能的?？梢詫⒐庑畔⒌怯浀酵ㄟ^利用位置傳感器標(biāo)識(shí)的位置的無創(chuàng)傷成像形態(tài)(X射線、CT、MRI、超聲)，即跟蹤形態(tài)，獲得的參考幀中預(yù)計(jì)錄的圖像中，參考幀反過來登記到預(yù)計(jì)錄的圖像的位置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了制造如所述的裝置的方法。通常，制造或生產(chǎn)用于介入高磁場(chǎng)中的裝置的方法包括以下步驟形成電容器； 形成感應(yīng)器，其中，所述感應(yīng)器連接至所述電容器，使得提供無源LC電路；將所述LC電路固定于所述裝置的所述桿的所述尖端部分，其中，所述LC電路可以實(shí)現(xiàn)于Si晶片之上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)Si晶片進(jìn)行切割，使得形成所述裝置的分開的尖端部分，其中，所述尖端部分集成地包括所述LC電路，其中，所述LC電路與尖端部分一起固定于所述裝置的所述桿。另一方面，可以對(duì)Si晶片進(jìn)行切割，使得分離單個(gè)LC電路，其中，分離的LC電路隨后固定于裝置的桿，并且優(yōu)選地在裝置的桿的尖端部分，其中，尖端部分可以制作于硅外。根據(jù)另一實(shí)施例，在硅上加工LC電路，然后將該LC電路轉(zhuǎn)移到柔性基底上，并且隨后將其固定于裝置的桿或桿的尖端處。根據(jù)另一實(shí)施例，方法還包括提供具有例如光纖的感測(cè)元件的裝置的步驟。需要注意，參照不同的主題描述了本發(fā)明的實(shí)施例。特別是，參照方法類型的權(quán)利要求描述了一些實(shí)施例，而參照裝置類型的權(quán)利要求描述了另一些實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以上和以下描述知道，除非另外通知，除屬于一種類型的主題的特征的任何組合外，涉及不同主題的特征之間的任何組合也視為以此申請(qǐng)進(jìn)行了公開。規(guī)定本發(fā)明的以上限定的方面和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)的方面也能夠從待于隨后描述的實(shí)施例的范例得到并參照實(shí)施例的范例對(duì)其進(jìn)行解釋。以下將參照實(shí)施例的范例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。


以下，將通過關(guān)于附圖的范例實(shí)施例來描述本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的針的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的針的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的范例LC電路的示意性顯像；圖4是示例制造根據(jù)本發(fā)明的針的步驟的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的針的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的針的示意圖。附圖中的示例僅是示意性的而不成比例。需要注意，在不同的附圖中，類似的元件設(shè)置有相同參考符號(hào)。
具體實(shí)施例方式在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明的針的第一實(shí)施例。針1包括桿3、尖端部分2并設(shè)置有LC電路10，LC電路10位于尖端部分附近。LC電路10取向?yàn)槭沟肔C電路的感應(yīng)器的主軸平行于針1的桿的縱軸。為了實(shí)現(xiàn)用于無痛針的具有銳利的針尖端的MR兼容的針， 通過Si體切割或Si微機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)Si尖端。通過例如粘合在例如塑料部分上來安裝這些Si處理的尖端以實(shí)現(xiàn)高磁場(chǎng)MR兼容的針。
5
這些Si針尖端也能夠涂覆有例如聚對(duì)二甲苯基的生物兼容的涂層。圖2示例根據(jù)本發(fā)明的針的第二實(shí)施例，其中，LC電路10位于針1的鄰近針的尖端部分2的側(cè)表面。此取向也使得能夠跟蹤針。如圖2中示意性地示出的，處理具有尖端部分2的Si針1，該針1可以最終粘合在承載的塑料上來實(shí)現(xiàn)3T兼容針。在Si針上，可以集成LC諧振電路。可以利用500nm的典型的熱氧化物在Si晶片的頂部加工此LC電路10。例如，在第一步中，加工電容器，其具有20_200pF的量級(jí)的電容值。使用MIM電容器實(shí)現(xiàn)這個(gè)，其中絕緣體具有例如1000-1700的高介電常數(shù)。利用這些高介電薄膜材料，可以在生產(chǎn)中在具有典型地500nm的熱氧化物層的Si基底之上生產(chǎn)20-100nF/mm2的非常大的電容器。所以能夠使用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝在0.2-0. 05mm2的小尺寸上實(shí)現(xiàn)電容器。此外， 能夠使用在半導(dǎo)體生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的用于具有20-70nF/mm2的典型電容值的電容器的溝槽技術(shù)，其也提供0. 01-0. 2mm2的非常小的電容器。這在以上根據(jù)兩個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可用的技術(shù)對(duì)電容器進(jìn)行了描述。對(duì)于至與電容器相鄰設(shè)置的螺旋感應(yīng)器的金屬互連，可以使用諸如Al或Al (Cu) 的金屬。為了實(shí)現(xiàn)具有IO-IOOnH的量級(jí)的感應(yīng)值和低的串聯(lián)電阻的螺旋感應(yīng)器，以最大化Q因子(品質(zhì)因子)，將使用通過電沉積(galvanic deposition)和/或化學(xué)沉積 (electroless exposition)沉積的厚的銅金屬化層(metallization)。將通過例如濺射， 在銅生長(zhǎng)之前沉積用作附著和電遷移防止/最小化層的氮化鈦或類似材料。將利用通過濺射和/或化學(xué)鍍(electroless plating)沉積的金或鎳-金層涂覆厚的銅金屬化層，以防止氧化。利用典型地10-20 μ m厚的Cu/Au金屬層和具有3-7個(gè)金屬匝的ImmX 3mm的感應(yīng)器大小，獲得了品質(zhì)因子為20-30的IO-SOnH的感應(yīng)器。利用此LC，在Si晶片之上實(shí)現(xiàn)了集成諧振電路。在下一步中，對(duì)這些晶片進(jìn)行切割(dice)。一個(gè)裝置被切割出，其能夠?qū)崿F(xiàn)針的形式，使得獲得尖銳的Si針，能夠以低的疼痛使該針進(jìn)入組織。替代地，也能夠在針被從晶片切割出之前以體微機(jī)械步驟實(shí)現(xiàn)這些成型的邊緣。需要注意的是，在從背面濕法刻蝕晶片的情況下，針的斜面將向上指向(與圖2中的向下指向的斜面相反)。為了確保針總是可設(shè)置在MRI圖像內(nèi)，需要與第一 LC電路(其形成針尖)正交地安裝第二該線圈-電容器組合。使用先前描述的方法將第二 LC諧振器制造于Si上。第二 LC諧振器的支撐Si基底機(jī)械地和/或化學(xué)地減薄并附著至3T兼容塑料桿的側(cè)面(正交于諧振器+針)，塑料桿的末端支撐Si針尖端。替代地，在針尖端附近實(shí)現(xiàn)了 LC電路的串聯(lián)。這能夠是Si針尖端，以實(shí)現(xiàn)非常尖銳的邊緣，但是其也能夠是塑料針尖端或陶瓷針尖端。這里，能夠在具有數(shù)百nm的熱氧化物層的Si基底之上實(shí)現(xiàn)LC電路。在處理電路后，可以在LC電路上施加例如聚酰亞胺或聚對(duì)二甲苯(parylene)的涂層，并且該基底可以轉(zhuǎn)移至玻璃基底。Si被背面碾磨(grind)并最終通過濕法或干法合適被完全刻蝕掉，停止在Si02層上。然后從玻璃基底去除電路，使得剩下聚酰亞胺或聚對(duì)二甲苯箔上的柔性LC電路。 在分離LC電路后，箔膠合于諸如塑料針或陶瓷針的針尖端上。圖3示出了集成到硅片410中的可能的感應(yīng)器-電容器諧振器。在較上部分，圖3示出了感應(yīng)器的繞組的頂視圖。在較下部分，圖3示出了位于感應(yīng)器“以下”的電容器的元件截面圖。感應(yīng)器繞組形成于金屬480中，如果該金屬僅由AlSiCu構(gòu)成，則其應(yīng)當(dāng)為數(shù)個(gè)微米厚以獲得低損耗，或者替代地，該金屬能夠是頂上鍍覆有CuNiAu或NiAu薄層。感應(yīng)器繞組的末端連接至三維‘溝槽’電容器的內(nèi)部導(dǎo)體440(摻磷多晶硅)和外部導(dǎo)體420(摻磷硅)，通過該電容器，絕緣氧化硅450、460和氮化硅或氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)層430 填充有金屬470仏13比11)。為了實(shí)現(xiàn)較高的電容密度，具有氧化硅/氮化硅絕緣體的許多摻雜的多晶硅導(dǎo)體能夠?qū)盈B于刻蝕到硅晶片的厚度中的溝槽里面。多重薄層并且替代地，較高介電常數(shù)的材料，例如氧化鉿，能夠用于介電層。使用原子層沉積技術(shù)代替(等離子體增強(qiáng))化學(xué)氣相沉積，能夠?qū)崿F(xiàn)該薄層的生長(zhǎng)。為了最大化感應(yīng)器的品質(zhì)因子，優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)使用高電阻率的硅基底來最小化硅中的損耗。為了進(jìn)一步減小這些損耗，不必形成三維“溝槽”電容器的硅晶片的其余區(qū)域不接收磷摻雜并且替代地接收氬注入以在硅晶片和第一(薄)氧化硅層450之間的界面處產(chǎn)生表面損傷層。這用于產(chǎn)生用于電荷(電子，假定P型硅)的陷阱，電荷否則將被吸引至二氧化硅層里面得到的固定正電荷。作為對(duì)氬注入的替代，非晶硅的薄層也能夠滿足需求。如果需要將其它無源部件集成到硅尖端上，例如用于功率耗散以加熱尖端，則摻雜的多晶硅也能夠用于實(shí)現(xiàn)電阻器。替代溝槽電容器，也能夠施加具有高介電常數(shù)的平面金屬-絕緣體-金屬電容器以在小區(qū)域上集成所需的大的電容值。為了在具有數(shù)百至數(shù)千的介電常數(shù)的小尺寸材料上實(shí)現(xiàn)大電容，在鈣鈦礦晶格中施加晶化。在另一實(shí)施例中，在具有氧化硅層的Si之上加工LC電路，并且該LC電路直接加工于針尖端部分上。在另一范例實(shí)施例中，也能夠利用調(diào)諧電容器實(shí)現(xiàn)這些LC電路。由諸如鈦酸鋇或鈦酸鍶鋇或鋯鈦酸鉛的鐵電材料構(gòu)成的金屬-絕緣體-金屬電容器的特別特征是它們顯示出高的介電常數(shù)并且從而顯示出大的電容密度，但是介電常數(shù)并且從而電容隨施加的dc 場(chǎng)而發(fā)生值改變。施加dc電壓至電容，從而能夠調(diào)諧電容。以此方式，也能夠調(diào)諧LC電路的諧振頻率。所以對(duì)于在Si之上實(shí)現(xiàn)的利用基于鐵電薄膜材料的金屬絕緣體金屬電容器的LC 電路，能夠控制在諸如針的裝置上進(jìn)行MR成像期間獲得的強(qiáng)烈的局部信號(hào)增強(qiáng)。沿金屬或多晶硅電阻器互連將dc電壓施加至電容器移位調(diào)諧的LC電路的諧振頻率并導(dǎo)致MR圖像中無信號(hào)增強(qiáng)。歸因于局部信號(hào)增強(qiáng)，這能夠極好地用于MR中跟蹤裝置。使用利用MR中的跟蹤的裝置實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，能夠通過借助于對(duì)電容器進(jìn)行調(diào)諧以移位LC電路的諧振頻率來減小包括LC電路的裝置的增強(qiáng)的信號(hào)用于進(jìn)一步研究。替代地，能夠在具有集成電容器和感應(yīng)器的硅基底中制造一對(duì)背靠背連接的PIN 二極管。如 Sun 等(Sun C K, Nguyen R,Albares D J, Chang C T (1997) ,"Photo-injection back-to-back PIN switch for RF control". Electronics Letters, 1997年8 月第 28 其月， Vol 33，No 18,1579-1580)和 Jacobs 等(Jacobs E W,Fogliatti D W,Nguyen H,Albares D J,Chang C T,Sun C K(2002),“Photo-Injection p-i-n Diode Switch for High-Power RF Switching，，，IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol 50(2),413-419)描述的，這些能夠用于形成高品質(zhì)(高RF絕緣和低“開通”電阻因此限制了對(duì)諧振電路的品質(zhì)因子的負(fù)面影響)、無需電DC偏置電流的光操作的(光注入的)開關(guān)。通過將光纖聯(lián)接至支承PIN 二極管開關(guān)和LC諧振器的針尖端，能夠?qū)⒑线m波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光直接引導(dǎo)至PIN 二極管開關(guān)的光敏區(qū)，使得能夠無需導(dǎo)線或直接電連接來致動(dòng)該 PIN 二極管開關(guān)。PIN 二極管開關(guān)能夠用于改變LC電路的諧振頻率，通過將附加電容器連接至感應(yīng)器或?qū)⒏郊与娙萜髋c感應(yīng)器斷開以將諧振頻率朝MRI機(jī)器的操作頻率移動(dòng)或從該操作頻率移動(dòng)開，LC電路用于MRI圖像中的信號(hào)增強(qiáng)。替代地，PIN 二極管開關(guān)能夠用于將MIM或3D溝槽電容器連接至感應(yīng)器/將MIM 或3D溝槽電容器從感應(yīng)器斷開，該感應(yīng)器用于形成用于MR圖像中的信號(hào)增強(qiáng)的諧振電路。 在“關(guān)斷”(無照明)狀態(tài)中，PIN 二極管僅提供非常小的電容，因此LC諧振頻率將比MR信號(hào)增強(qiáng)所需的要高。當(dāng)PIN 二極管被照明時(shí)，其將用作與3D溝槽或MIM電容器串聯(lián)的小電阻，引起LC品質(zhì)因子并且因此信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)的小的下降，然而，信號(hào)增強(qiáng)，因此針跟蹤將是可能的。使用PIN二極管開關(guān)將使得信號(hào)增強(qiáng)能夠在處置期間如所期望地開通或關(guān)閉—— 開通以定位針，而關(guān)閉以使得能夠?qū)@組織精確地成像。作為對(duì)PIN二極管使用的替代， 能夠在硅晶片上制造光致動(dòng)的MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)電容器，并且用該電容器代替3D 溝槽或平面MIM電容器來形成LC諧振電路。通過利用合適波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光(沿光纖向下引導(dǎo)至針)照明MOS電容器的表面，能夠修改LC電路的電容值并且因此修改LC電路的諧振頻率。圖4是示出生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的針的方法的步驟的流程圖。應(yīng)當(dāng)理解，關(guān)于方法描述的步驟是主要步驟，其中，這些主要步驟可以區(qū)分為或分成數(shù)個(gè)子步驟。此外，在這些主要步驟之間也可以存在子步驟。因此，僅提到子步驟，如果所述步驟對(duì)理解根據(jù)本發(fā)明的方法的原理是重要的話。以上已經(jīng)關(guān)于如圖3中所示的LC電路的結(jié)構(gòu)描述了方法的方面。生產(chǎn)用于介入根據(jù)本發(fā)明的高磁場(chǎng)中的裝置的方法總體包括以下步驟。在步驟Sl中，形成例如溝槽電容器或平面金屬-絕緣體-金屬電容器的電容器。在步驟S2中，形成感應(yīng)器，其中，感應(yīng)器，即感應(yīng)器的線圈的繞組的末端連接至電容器，以提供無源LC電路。優(yōu)選地，執(zhí)行步驟Sl和步驟S2，使得在Si晶片之上面實(shí)現(xiàn)LC電路，該Si晶片可以包括氧化硅層。替代地，在Si晶片上生產(chǎn)具有集成地實(shí)現(xiàn)的LC電路的分開的尖端部分。在步驟S3中，切割Si晶片。在步驟S4中，給裝置設(shè)置例如光纖的感測(cè)元件，該步驟是可選步驟，并且可以被省略。最終，在步驟S5中，LC電路固定于裝置的桿的尖端部分。在LC電路與裝置的尖端部分集成地形成的情況下，具有LC電路的尖端部分將固定于裝置的桿處。圖5中描繪根據(jù)描述的方法的由步驟Sl至S5 (包括步驟S4)實(shí)現(xiàn)的范例實(shí)施例。 根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的針1包括MRI兼容的感測(cè)元件20，該元件使得能夠測(cè)量針前面的組織參數(shù)。例如，將光纖集成到針中將容許區(qū)分組織。光纖是MRI兼容的。至少一根光纖耦合至光源以照明針前面的組織，同時(shí)至少一根光纖耦合至測(cè)量回到光纖中的反射光的光譜分布的分光計(jì)。光譜的測(cè)得的形狀是針前面的組織的特征(signature)并且能夠用于探測(cè)例如異常組織。在癌癥探測(cè)的情況下，這將是有價(jià)值的。優(yōu)選地，光纖設(shè)置于桿中，使得光纖的各端設(shè)置在裝置的尖端部分中。換句話說， 光纖中的一些可以在裝置的前表面結(jié)束，和/或光纖中的一些可以在裝置的測(cè)表面或壁表面處的前表面附近結(jié)束。此外，一些光纖末端在活組織檢查(biopsy)裝置獲得的活組織檢查(biopt)的方向上取向，并且一些其它光纖末端在裝置的前面或側(cè)面的方向上取向，用于在活組織檢查之前進(jìn)行光學(xué)精細(xì)引導(dǎo)。包括具有光纖的針的系統(tǒng)將還包括以下裝置。至少一根光纖耦合至光源并且用于激發(fā)裝置的桿尖端前面的組織。散射并發(fā)射的光的部分由另一光纖收集并引導(dǎo)至包括攝譜儀和CCD相機(jī)的探測(cè)器，其中，記錄例如自身熒光或拉曼光譜。一旦檢查了光譜，則可以決定進(jìn)行活組織檢查，或在光譜中未發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，將桿進(jìn)一步移動(dòng)至另一位置。通過將光纖集成到裝置中，在活組織檢查裝置的尖端的光纖的遠(yuǎn)端的尖端的光學(xué)探查變得可能。于是能夠在聯(lián)接至光纖的近端的控制臺(tái)處進(jìn)行該分析。值得注意的是，此實(shí)施例容許對(duì)圍繞針的組織的散射和吸收性質(zhì)進(jìn)行二維成像， 橫向分辨率等于光纖-光纖的距離的分辨率。此外，對(duì)每根光纖執(zhí)行光相干掃描也是可能的，光相干掃描對(duì)每根光纖沿線進(jìn)行深度掃描。組合這些線，重建針附近的組織的三維圖像，再次使橫向分辨率等于光纖-光纖距離的分辨率。此實(shí)施例的另一變形是熒光成像和/或分光測(cè)量的實(shí)施。在此情況下，源和光纖用作激發(fā)光纖，因此激發(fā)熒光分子并激發(fā)收集光纖來收集由分子發(fā)射的熒光。最終，在針尖附近執(zhí)行漫射光學(xué)層析成像(DOT)也是可能的。這容許在針尖附近相對(duì)大的體積中進(jìn)行功能成像，類似于在光學(xué)乳房X線照相術(shù)中所做的那樣。在此實(shí)施例中，一根或多根光纖用于(順序地)照明組織。一根或多根其它光纖用于收集散射光。使用圖像重建算法，獲得針附近的區(qū)域中的光學(xué)性質(zhì)的3D構(gòu)圖是可能的。與其它光學(xué)方法相比，DOT的主要優(yōu)點(diǎn)是高的穿透深度約源探測(cè)器距離的一半。用于DOT的最有利的波長(zhǎng)區(qū)域是近紅外(NIR)。這里，穿透深度最大，并且光學(xué)性質(zhì)由例如血液含量和氧飽和的重要生理參數(shù)強(qiáng)有力地確定。通過在不同波長(zhǎng)組合D0T，將光學(xué)參數(shù)變換為生理參數(shù)是可能的。圖6示例根據(jù)本發(fā)明的針的第四實(shí)施例，其中，多個(gè)LC電路10設(shè)置在針1的桿3 的側(cè)表面，鄰近針的尖端部分2，其中，LC電路的感應(yīng)器在不同方向上取向，這使得能夠更好地跟蹤針，因?yàn)橹辽僖粋€(gè)LC電路取向?yàn)槭沟肕RI系統(tǒng)將識(shí)別其諧振磁場(chǎng)。上述成像方法能夠依賴于研究的組織的直接吸收和散射性質(zhì)，然而，通過以合適波長(zhǎng)照明并且同時(shí)阻擋探測(cè)器側(cè)的照明波長(zhǎng)，對(duì)組織的熒光進(jìn)行構(gòu)圖也是可能的。熒光能夠是內(nèi)生的，或是外生的，即借助于對(duì)比劑。通過諸如熒光壽命成像的本領(lǐng)域的公知方法能夠改善熒光探測(cè)的特異性。雖然在附圖和前述描述中詳細(xì)示例和描述了本發(fā)明，但是該示例和描述應(yīng)當(dāng)視為示例性或示范性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。根據(jù)對(duì)附圖、說明書、以及所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所聲稱的發(fā)明時(shí)，能夠理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)公開的實(shí)施例的其它變形。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”不排除多個(gè)。某些措施記載于相互不同的從屬權(quán)利要求中的純粹事實(shí)不表示不能有利地利用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何參考符號(hào)不應(yīng)視為限制范圍。
參考符號(hào)列表1裝置、針2尖端部分3桿10LC 電路20感測(cè)元件(例如，光纖)410硅420摻磷硅(電容器的一極)430氮化硅/氧化硅/氮化硅疊層(電容器的極之間的絕緣)440摻磷多晶硅(電容器的另一極)450、460 二氧化硅470金屬 1 (AlSiCu)480金屬 2 (AlSiCu)(感應(yīng)器)
權(quán)利要求
1.一種用于介入高磁場(chǎng)中的裝置(1)，所述裝置包括具有尖端部分O)的細(xì)長(zhǎng)的桿(3)，以及無源LC電路(10)，位于所述尖端部分，其中，所述LC電路形成為感應(yīng)器-電容器諧振ο
2.如權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其中，所述LC電路(10)的感應(yīng)器(480)的主軸的取向平行于所述桿(3)的縱軸。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其中，所述LC電路(10)的感應(yīng)器(480)的主軸的取向?yàn)樗鰲U(3)的徑向。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其中，所述裝置包括多個(gè)無源LC電路(10)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置(1)，其中，每個(gè)LC電路(10)的感應(yīng)器(480)包括主軸， 其中，所述主軸相對(duì)于桿C3)沿不同方向取向。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其中，所述LC電路的電容器形成為三維溝槽電容器 (420,430,440)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置(1)，還包括感測(cè)元件00)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置(1)，其中，所述感測(cè)元件00)包括至少兩根光纖，其中， 所述光纖之一被配置為發(fā)射光并且所述光纖中的另一光纖被配置為接收反射回到所述光纖中的光。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其中，所述裝置是介入針或?qū)Ч堋?br> 10.一種制造如權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的用于介入高磁場(chǎng)中的裝置的方法，所述方法包括以下步驟-形成電容器(420，430，440)，-形成感應(yīng)器G80)，其中，所述感應(yīng)器連接至所述電容器，使得提供無源LC電路，-將所述LC電路固定于所述裝置的所述桿(3)的所述尖端部分O)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述LC電路實(shí)現(xiàn)于Si晶片之上。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括對(duì)所述Si晶片進(jìn)行切割的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，對(duì)所述Si晶片進(jìn)行切割，使得形成所述裝置的分開的尖端部分O)，其中，所述尖端部分集成地包括所述LC電路(10)，其中，所述LC電路與所述尖端部分一起固定于所述裝置的所述桿(3)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，對(duì)所述Si晶片進(jìn)行切割，使得分離所述LC電路， 其中，所分離的LC電路固定于所述裝置(1)的所述桿(3)。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括給所述裝置提供感測(cè)元件00)的步驟。
全文摘要
一種用于介入MRI的細(xì)長(zhǎng)的裝置(例如導(dǎo)管)具有連接至其遠(yuǎn)尖端部分用于位置跟蹤的一個(gè)或多個(gè)無源LC電路(無線標(biāo)記)。LC電路包括感應(yīng)器繞組(480)和三維“溝槽”電容器(420-440)并集成于硅片(410)中。光纖可以包括于裝置中用于對(duì)圍繞遠(yuǎn)尖端部分的組織進(jìn)行光學(xué)探查。
文檔編號(hào)G01R33/28GK102405417SQ201080017257
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者A·溫克爾, B·H·W·亨德里克斯, J·B·米爾斯, M·克萊, R·德克爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司