技術(shù)特征：

1.一種用于微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：磁軛(1)、磁鋼(2)、極板(3)、屏蔽線圈(4)、梯度線圈(5)、射頻線圈(6)、掃描床(7)、加熱棒(8)、加熱片(9)、溫度傳感器(10)、外殼(11)、T/R接發(fā)開關(guān)(12)、梯度功放(13)、射頻功放(14)、前置放大器(15)、溫控單元(16)、光學(xué)跟蹤定位系統(tǒng)(17)、線圈調(diào)諧控制單元(18)、掃描床控制單元(19)、導(dǎo)航成像控制單元(20)、系統(tǒng)控制接口(21)、主機(jī)(22)、顯示器(23)，其特征在于，磁體(60)為開放式U型結(jié)構(gòu)，磁體間隙大于500mm，極板(3)半徑為350mm至400mm；所述極板(3)半徑為380mm；磁體(60)場強(qiáng)在0.2T至0.7T之間；磁體(60)的射頻線圈(6)為雙平面圓極化結(jié)構(gòu)，在外導(dǎo)體環(huán)(50)與內(nèi)導(dǎo)體環(huán)(52)之間設(shè)置若干無磁電容(51)；射頻收發(fā)線圈(6)通過T/R開關(guān)實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收的轉(zhuǎn)換；所述無磁電容(51)數(shù)量為100以上；X，Y和Z軸平面梯度線圈各有兩組，一組置于一個(gè)磁極內(nèi)側(cè)，另一組置于另一個(gè)磁極內(nèi)側(cè)，線圈平面均平行于極板(3)表面，并通過抗渦流板與極板(3)隔開；其中，Z軸梯度線圈均由主梯度線圈(101)和軸向屏蔽線圈(102)構(gòu)成，屬于MAXWELL線圈，繞線為同心圓樣式，主梯度線圈(101)13匝，軸向屏蔽線圈(102)14匝，兩組梯度線圈通過6根梯度電纜(104)經(jīng)梯度電源濾波器連接至梯度功放(13)；主梯度線圈(101)和軸向屏蔽線圈(102)采用印刷電路板技術(shù)制作而成；軸向屏蔽線圈(102)置于主梯度線圈(101)外側(cè)并靠近極板(3)，軸向屏蔽線圈(102)和主梯度線圈(101)的梯度電流方向相反，磁場梯度限制在軸向屏蔽線圈(102)圓周內(nèi)，使線圈內(nèi)電流脈沖與靜磁場相互作用產(chǎn)生的推力被抵消；主梯度線圈(101)、軸向屏蔽線圈(102)之間設(shè)置絕緣層(103)；主梯度線圈(101)、軸向屏蔽線圈(102)和絕緣層(103)半徑優(yōu)選為350mm，每個(gè)線圈厚度為4mm至5mm，主梯度線圈(101)和軸向屏蔽線圈(102)間距為2mm至3mm。

2.一種微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1的用于微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，具體方法如下：

步驟100：預(yù)先按照操作流程對(duì)無磁醫(yī)療器械的磁化率偽影或金屬偽影進(jìn)行檢測和優(yōu)化導(dǎo)航序列參數(shù)，并在手術(shù)前在導(dǎo)航成像儀或高場成像儀上采集三維高分辨T1加權(quán)圖像，必要時(shí)加掃增強(qiáng)掃描、血管造影或功能成像等，再進(jìn)行手術(shù)路線規(guī)劃，包括靶點(diǎn)設(shè)置、進(jìn)針路徑規(guī)劃和手術(shù)方案制訂；

步驟200：接著在導(dǎo)航成像系統(tǒng)上將掃描部位通過校準(zhǔn)掃描床水平面高度并借助激光定位儀的激光標(biāo)線指引置于等中心點(diǎn)區(qū)域，選用動(dòng)態(tài)局域勻場技術(shù)進(jìn)行勻場，通過三個(gè)選層梯度和三個(gè)sinc波形脈沖構(gòu)成的三維空間選擇性射頻脈沖激發(fā)一個(gè)小體積內(nèi)的質(zhì)子或其它磁性原子核，然后采集自由感應(yīng)衰減信號(hào)FID，該序列重復(fù)運(yùn)行，同時(shí)不斷通過線性梯度或勻場梯度調(diào)節(jié)磁場均勻性直到頻譜積分面積最大，從而實(shí)現(xiàn)成像區(qū)的磁場均勻度最優(yōu)化；

步驟300：然后導(dǎo)航流程通過導(dǎo)航模塊和和導(dǎo)航界面建立內(nèi)部參考坐標(biāo)系并控制局域快速導(dǎo)航序列運(yùn)行，根據(jù)手術(shù)路線反復(fù)采集三個(gè)正交方向的斷層信號(hào)，每個(gè)方向可以采集單層也可以同步采集多層，或者采用實(shí)時(shí)路徑跟蹤模式，先通過導(dǎo)航軟件掃描獲得大視野定位像，在定位像上先定位掃描層面中心位置在手術(shù)入口位置，并朝向靶點(diǎn)位置規(guī)劃幾組掃描層面，每組層面可以設(shè)置在不同方位以避開神經(jīng)或血管，層面之間的間隔設(shè)置為層面厚度的一半；在手術(shù)進(jìn)程中不斷更新定位參數(shù)和波形參數(shù)并實(shí)時(shí)掃描從而連續(xù)跟蹤定位手術(shù)器械位置；

所述的局域快速導(dǎo)航序列設(shè)計(jì)方式基本特征是射頻脈沖具有三維空間選擇性，對(duì)應(yīng)第一個(gè)射頻激發(fā)脈沖、第一個(gè)射頻重聚脈沖和第二個(gè)射頻重聚脈沖的選層梯度設(shè)置在不同方位，并采用激發(fā)輪廓高度優(yōu)化的SLR脈沖波形，可選擇同時(shí)均勻激發(fā)多個(gè)緊鄰的頻帶，各頻帶的范圍和間距可在定位像上通過層厚和層間距進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，脈沖激發(fā)輪廓幅度可根據(jù)各頻帶的積分面積校正一致，重復(fù)多次采集一部分k空間線并進(jìn)行脈沖相位循環(huán)，并且數(shù)據(jù)采集期間可選擇同時(shí)施加頻率編碼梯度和選層梯度，接收機(jī)帶寬設(shè)置為100kHz或更高，然后進(jìn)行k空間數(shù)據(jù)累加和部分傅立葉圖像重建；這種導(dǎo)航成像方法不僅可提高圖像均勻度、分辨率和信噪比，還可抑制磁化率偽影和金屬偽影，并縮短掃描時(shí)間；

步驟400：導(dǎo)航治療結(jié)束后，在導(dǎo)航成像儀或高場成像儀上進(jìn)行局域高分辨率掃描和增強(qiáng)掃描以確認(rèn)療效；與術(shù)中導(dǎo)航掃描相比，這里頻率編碼和相位編碼方向的采集矩陣增加一倍以便進(jìn)一步提高圖像分辨率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，所述導(dǎo)航流程包括動(dòng)態(tài)局域勻場的步驟：將掃描部位通過校準(zhǔn)掃描床平面高度并借助激光定位儀的激光標(biāo)線指引置于等中心點(diǎn)區(qū)域，選用動(dòng)態(tài)局域勻場技術(shù)進(jìn)行勻場，勻場序列用三個(gè)選層梯度和sinc或SLR射頻脈沖激發(fā)一個(gè)小體積內(nèi)的質(zhì)子或其它磁性原子核，然后采集自由感應(yīng)衰減信號(hào)，重復(fù)運(yùn)行該序列，同時(shí)通過線性梯度或勻場梯度調(diào)節(jié)磁場均勻性直到頻譜積分面積最大，從而實(shí)現(xiàn)成像區(qū)的磁場均勻度最優(yōu)化。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，跟蹤定位手術(shù)器械位置通過金屬偽影測試和校準(zhǔn)步驟實(shí)現(xiàn)：首先基于硫酸銅水溶液的標(biāo)準(zhǔn)水模和梯度回波序列測試磁場分布圖，然后在標(biāo)準(zhǔn)水模的中心區(qū)域加入條形或井字型無磁金屬材料并通過梯度回波序列測試磁場分布圖，計(jì)算這兩個(gè)磁場分布圖之差，選用差值最小的無磁金屬材料或復(fù)合材料制作手術(shù)器械，最后在梯度回波圖像上測量無信號(hào)區(qū)尺寸并與金屬條實(shí)際尺寸進(jìn)行一致性驗(yàn)證，以此作為手術(shù)器械自身位置的精確標(biāo)記。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，采用多方位選層梯度和激發(fā)輪廓高度優(yōu)化的射頻脈沖激發(fā)一個(gè)小體積內(nèi)的質(zhì)子信號(hào)，這里第一個(gè)90°射頻激發(fā)脈沖和第一個(gè)180°重聚脈沖采用均勻激發(fā)的SLR脈沖波形，并在導(dǎo)航序列內(nèi)設(shè)置第一個(gè)射頻脈沖對(duì)應(yīng)的選層梯度幅度為G_s1＝2πΔf/γ/FOV_x，設(shè)置第二個(gè)射頻脈沖對(duì)應(yīng)的選層梯度幅度為G_s2＝2πΔfγ/FOV_y，設(shè)置第三個(gè)射頻脈沖對(duì)應(yīng)的選層梯度幅度為G_s3＝2πΔfγ/THK，其中FOV_x、FOV_y和THK可在序列參數(shù)表上直接調(diào)節(jié)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，射頻脈沖優(yōu)選為SLR脈沖，其波形特征參數(shù)設(shè)置如下：時(shí)帶積TBP為4或8，帶外紋波系數(shù)和帶內(nèi)紋波系數(shù)均不大于0.5％，激發(fā)脈沖翻轉(zhuǎn)角為π/2，選層梯度強(qiáng)度根據(jù)所需層厚設(shè)置，例如這里為0.7G/cm；或時(shí)帶積TBP為16，帶外紋波系數(shù)和帶內(nèi)紋波系數(shù)均不大于0.5％，重聚脈沖翻轉(zhuǎn)角為π，選層梯度強(qiáng)度為0.5G/cm；并在同步多層激發(fā)情況下基于同步掃描校準(zhǔn)序列優(yōu)化激發(fā)輪廓，該序列的特征是射頻脈沖選用同步激發(fā)脈沖波形，選層梯度和頻率編碼梯度設(shè)置在相同方位，在回波時(shí)間采集k空間數(shù)據(jù)，再按下述方式校準(zhǔn)激發(fā)輪廓和幅值圖像：

A.用圖22所示的同步掃描校準(zhǔn)序列并選用每個(gè)相位編碼的SLR脈沖波形采集信號(hào)并傅立葉變換到頻域得到激發(fā)輪廓，分別表示為C₁、C₂和C₃；

B.計(jì)算C₁、C₂和C₃的積分面積，這里分別表示為k₁＝∫∫C₁dxdy、k₂＝∫∫C₂dxdy和k₃＝∫∫C₃dxdy，這里∫∫表示二維積分，x和y表示二維坐標(biāo)；

C.校準(zhǔn)輪廓圖為C₁、和

D.同樣，對(duì)三次掃描獲得的二維圖像按上述積分面積比例k₁、k₂和k₃進(jìn)行校準(zhǔn)并按式(4)進(jìn)行各層圖像分解；

雖然上述方式可直接應(yīng)用于三層同步激發(fā)情況，顯然可以通過類似方式推廣到其它多層同步激發(fā)圖像的校準(zhǔn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，在金屬偽影干擾情況下接收機(jī)帶寬優(yōu)選為100kHz以上，射頻脈沖的帶寬Δf需要事先優(yōu)化，可根據(jù)圖7所示操作流程設(shè)置Δf為不同值，從中搜索到磁化率偽影或金屬偽影最小時(shí)的Δf，當(dāng)數(shù)據(jù)采集期間同時(shí)施加頻率編碼梯度和選層梯度，則Δf最優(yōu)值接近于單個(gè)回波采集時(shí)間長度，否則Δf優(yōu)選為2kHz或更高值。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，選用導(dǎo)航序列Local-SE-NV，該導(dǎo)航成像序列在自旋回波序列的基礎(chǔ)上采用三個(gè)方位的選層梯度和SLR脈沖實(shí)現(xiàn)局域激發(fā)，或選用導(dǎo)航序列Local-ME-NV，該導(dǎo)航成像序列采用三個(gè)方位的選層梯度和SLR脈沖激發(fā)小視野內(nèi)磁共振信號(hào)，然后在正負(fù)極性交替的頻率編碼梯度施加期間采集多個(gè)梯度回波，通過最小化回波時(shí)間和優(yōu)選相位編碼步數(shù)為32或64或其它較小整數(shù)可快速實(shí)現(xiàn)T1加權(quán)成像。這里，選層梯度G_s1、G_S2和G_S3的方位在定位像上設(shè)置為正交方向，G_s1，G_s2和G_s3表示不同方位的選層梯度，其中前兩個(gè)垂直或平行于手術(shù)路線，另一個(gè)平行或垂直于手術(shù)路線，其它選層梯度的方位和幅度與G_s3相同，信號(hào)采集從第三個(gè)射頻脈沖之后開始，k空間填充和圖像重建采用部分傅里葉方式；局域成像序列Local-ME-NV的基本特征是，當(dāng)優(yōu)先考慮掃描速度時(shí)，在讀梯度正負(fù)極性切換時(shí)刻施加一個(gè)G_blip梯度，這樣數(shù)據(jù)采集部分就相當(dāng)于回波平面采集，虛線框中的回波數(shù)可設(shè)置為32或其它較小的整數(shù)，采集的數(shù)據(jù)按照回波平面成像常用的相位校正和圖像重建方式進(jìn)行處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，選用導(dǎo)航序列Local-HASTE-NV，該導(dǎo)航成像序列在單次激發(fā)快速自旋回波序列的基礎(chǔ)上采用三個(gè)方位的選層梯度和SLR脈沖實(shí)現(xiàn)局域激發(fā)，并采用半傅立葉采集方式快速實(shí)現(xiàn)T2加權(quán)成像；這里，回波時(shí)間設(shè)置在80ms至140ms范圍，選層梯度G_s1、G_S2和G_S3的方位在定位像上設(shè)置為正交方向，其中前兩個(gè)垂直(或平行)于手術(shù)路線，另一個(gè)平行或垂直于手術(shù)路線，其它選層梯度的方位與G_s3相同；并且，這里在選層方向額外施加補(bǔ)償梯度G_sc1、G_sc2、G_sc3…G_scn，其梯度幅度均與G_S3相同，其梯度寬度均與G_r1相同；第一個(gè)脈沖波形特征參數(shù)：最小相位SLR，時(shí)帶積TBP為8，帶內(nèi)紋波系數(shù)為0.5％，帶外紋波系數(shù)為0.1％，脈沖翻轉(zhuǎn)角為π/2，選層梯度強(qiáng)度為0.7G/cm；第二個(gè)脈沖波形特征參數(shù)：最小相位SLR，時(shí)帶積TBP為16，帶內(nèi)紋波系數(shù)為0.5％，帶外紋波系數(shù)為0.1％，脈沖翻轉(zhuǎn)角為π，選層梯度強(qiáng)度為0.5G/cm；第三個(gè)脈沖和后續(xù)脈沖波形特征參數(shù)：最小相位SLR，時(shí)帶積TBP為16，帶內(nèi)紋波系數(shù)為0.5％，帶外紋波系數(shù)為0.1％，脈沖翻轉(zhuǎn)角為π，選層梯度強(qiáng)度為0.5G/cm或采用脈沖波形，其特征參數(shù)：線性相位SLR，時(shí)帶積TBP為16，帶內(nèi)帶外紋波系數(shù)均為0.1％，脈沖翻轉(zhuǎn)角為π，選層梯度強(qiáng)度為0.5G/cm；

信號(hào)采集從第三個(gè)射頻脈沖之后開始，k空間填充和圖像重建采用部分傅里葉方式。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，射頻脈沖具有空間選擇性，可同時(shí)均勻激發(fā)多個(gè)緊鄰的頻帶，任意位置的多層同步成像的射頻脈沖波形符合下式：

上式中SLR(t)表示線性相位SLR脈沖，γ表示旋磁比，和分別表示脈沖編碼相位，G_s表示選層梯度，r_i(i＝0-n)表示一組等間隔同步激發(fā)層面的空間矢量；通過用戶界面在定位像上設(shè)定對(duì)應(yīng)的定位線并傳遞各層方位參數(shù)到導(dǎo)航模塊的脈沖波形計(jì)算程序，輸出更新的脈沖波形并加載到導(dǎo)航成像控制單元，然后運(yùn)行導(dǎo)航序列Local-MSME-NV，該序列采用三個(gè)選層梯度和上式定義的脈沖波形實(shí)現(xiàn)局域均勻激發(fā)，在正負(fù)極性交替的頻率編碼梯度作用下采集多回波信號(hào)，然后進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像重建；對(duì)于三層同步激發(fā)情況，射頻激發(fā)脈沖波形按下式計(jì)算得到：

上式中r₀表示同步激發(fā)層面的空間矢量，ΔS表示同步激發(fā)層面的間距，通過調(diào)節(jié)上式中波形參數(shù)可優(yōu)化激發(fā)輪廓在三個(gè)緊鄰的頻帶范圍實(shí)現(xiàn)三個(gè)層面的磁共振信號(hào)均勻激發(fā)，例如，這里，SLR脈沖的帶寬設(shè)置為1kHz，時(shí)帶積TBP設(shè)置為4，帶內(nèi)和帶外紋波系數(shù)均不超過0.5％，三次掃描時(shí)和分別設(shè)置為和在自旋回波采集模式下重聚脈沖優(yōu)選為180°最小相位SLR脈沖或線性相位SLR脈沖，SLR脈沖的帶寬要求不小于(3·THK+2·ΔS)·γ·G_s/(2π)，其中THK表示每個(gè)頻帶所對(duì)應(yīng)的層面的厚度，SLR脈沖的時(shí)帶積TBP設(shè)置為8或16，帶內(nèi)和帶外紋波系數(shù)均不超過0.5％，G_s根據(jù)所需THK設(shè)置，但不超過最大梯度幅度；每次掃描采集一部分k空間線，三次掃描得到圖像S₁，圖像S₂和圖像S₃，最后按下式進(jìn)行圖像分解得到各層圖像：

$S_1^{\′}=\left|\frac{(S_2+S_3)}{2}\right|,S_2^{\′}=\left|\frac{(S_1+S_3)}{2}\right|,S_3^{\′}=\left|\frac{(S_1+S_2)}{2}\right|---\left(4\right);$

式(4)中S₁',S'₂和S₃'表示同步激發(fā)的三個(gè)層面所對(duì)應(yīng)的圖像；

當(dāng)優(yōu)先考慮掃描速度時(shí)，在讀梯度正負(fù)極性切換時(shí)刻施加一個(gè)G_blip梯度，這樣數(shù)據(jù)采集部分就相當(dāng)于回波平面采集，虛線框中的回波數(shù)可設(shè)置為32或其它較小的整數(shù)，采集的數(shù)據(jù)先按照回波平面成像常用的相位校正和圖像重建方式進(jìn)行處理，然后按式(4)進(jìn)行圖像分解得到各層圖像。