专利名称：磁探针设备的制作方法每年有约125万被确诊为乳腺癌的新病例。在大部分这些病例中，迫切需要进行 外科手术以切除肿瘤并切除前哨淋巴结并且组织学上检查它们以确定癌细胞是否已扩散到身体其它部位。前哨淋巴结是接受肿瘤淋巴排流的第一个结点。它们之所以如此称呼，是因为它们可靠地警告了临床医生任何癌症的扩散。今天，前哨淋巴结活组织检查是乳腺癌操作的护理标准。在手术中定位前哨淋巴结是困难的。定位淋巴结的一种方法是在乳房的淋巴系统中注入一种深蓝色染料。然后所述染料分散在整个乳房淋巴系统，外科医生去除所有染色的结点。这种方法被认为是易于出错的。一种改进的方法涉及在淋巴结中注入放射活性染料。以类似的方式，所述染料流经淋巴系统，然后外科医生利用辐射探测器帮助定位前哨淋巴结。然而，利用放射性同位素引起一个严重的、昂贵的、后勤负担，因为除了对于外科医生不同的常规操作外，需占用除外科医生之外的核医学放射科医师的时间和资源。而且许多患者不愿接受放射性注射。这些因素成为广泛采用放射性同位素定位前哨淋巴结的重大障碍。另外，标记或纹身(描记，tattoo) 一个区域的能力对允许外科医生定位感兴趣的区域很重要。大部分纹身(描记)发生在皮肤表面或通过在感兴趣的组织中嵌入大物体如钉(staples)。不幸的是，这种表面纹身只能给外科医生显示重要组织所在的表面下区域。不能在3-D组织位置中进行区分。需要为外科医生描绘出3-D中感兴趣的区域的方法。最后，在战争和工业事故相关的伤害中，频繁发生金属碎片分散在组织中。对于试图修复组织损伤的操作间手术，找到这些碎片是成问题的。本发明解决这些问题。
本发明基于磁学而不是辐射，通过利用检测系统根本上改变了所述前哨淋巴结的治疗方案。本系统结合磁性纳米颗粒悬浮液的磁学性质和检测器，该系统显著地比可用于手术室环境中的其它方法更敏感。在一个实施方式中，所述纳米颗粒悬浮液为一种FDA批准的MRI对比剂。虽然在一个实施方式中本发明旨在定位前哨淋巴结，但它可用于检测体内和其它环境中的其它磁性和导电材料。—方面，本发明涉及一种用于定位磁性材料的系统。在一个实施方式中，本发明涉及一种在患者体内定位具有可注射磁性纳米颗粒的前哨淋巴结系统。在一个实施方式中，所述系统包括磁探针；与所述磁探针进行电传递的电源模块以向所述磁探针供应电流；与所述磁探针进行电传递的感应模块接收来自所述磁探针的信号；与所述电源模块和所述感应模块进行电传递的计算机或处理模块；和多个可注射磁性纳米颗粒。在另一个实施方式中，所述计算机或处理模块产生波形以控制从所述电源模块到所述磁探针的电流供应并接收来自所述感应模块的表明接近可注射磁性纳米颗粒的信号。在另一个实施方式中，所述磁探针由热膨胀系数小于或等于10_6/°c且大约50GPa或更大的杨氏模量的材料构成。还在另一个实施方式中，所述可注射磁性纳米颗粒平均流体动力学直径尺寸在5到200nm之间并优选地在10到50nm之间。另一方面，本发明涉及一种用于定位患者体内的磁性标记物的系统。在一个实施方式中，所述系统包括磁探针；与所述磁探针进行电传递的电源模块以向所述磁探针供应电流；与所述磁探针进行电传递的感应模块接收来自所述磁探针的信号；与所述电源模块 和所述感应模块进行电传递的计算机或处理模块；和多个可注射磁性纳米颗粒。在另一个实施方式中，所述计算机或处理模块产生波形以控制从所述电源模块到所述磁探针的电流供应并接收来自所述感应模块的表明接近所述可注射磁性纳米颗粒的信号。在另一个实施方式中，所述磁探针由热膨胀系数小于或等于10_6/°c且大约50GPa或更高的杨氏模量的材料构成。还在另一个实施方式中，所述可注射磁性纳米颗粒平均流体动力学直径尺寸大于200nm,并优选地大于lOOOnm。还在另一方面，本发明涉及一种用于在患者体内定位有磁性材料的前哨淋巴结的手持系统。在一个实施方式中，所述系统包括壳体，所述壳体包括能够检测所述磁性材料的磁探针；与所述磁探针进行电传递的电源模块以向所述磁探针供应电流；与所述磁探针进行电传递的感应模块以接收来自所述磁探针的信号；显示模块；与所述电源模块、显示模块和感应模块进行电传递的计算机或处理模块。在另一个实施方式中，所述计算机或处理模块产生波形以控制从所述电源模块到所述磁探针的电流供应；并接收来自所述感应模块的表明接近所述磁性材料的信号。还在另一个实施方式中，所述显示模块提供磁性材料存在的指示。仍然在另一个实施方式中，所述磁探针由热膨胀系数小于或等于10_6/°c且大约50GPa或更大的杨氏模量的材料构成。在一个实施方式中，所述磁性材料的指示是可听的。在另一个实施方式中，所述磁性材料的指示是可触知的振动。在另一个实施方式中，所述磁性颗粒是具有平均流体动力学直径5-200nm的磁性纳米颗粒并优选地在10_50nm之间。仍然还在另一方面，本发明涉及一种用于在患者体内定位具有磁性材料的前哨淋巴结的手持探针。在一个实施方式中，所述手持探针包括壳体，所述壳体包括能够检测所述磁性材料的磁探针；与所述磁探针进行电传递的电源模块以向所述磁探针供应电流；与所述磁探针进行电传递的感应模块以接收来自所述磁探针的信号；包含天线的发射模块；与所述电源模块、发射模块和感应模块进行电传递的计算机或处理模块。在另一个实施方式中，所述计算机或处理模块产生波形以控制从所述电源模块到所述磁探针的电流供应并接收来自所述感应模块的表明接近所述磁性材料的信号。还在另一个实施方式中，所述计算机或处理模块命令所述发射模块发射表明所述磁性材料存在的信号以响应来自所述感应模块的信号。仍然在另一个实施方式中，所述磁探针由热膨胀系数小于或等于10_6/°c且大约50GPa或更高的杨氏模量的材料构成。另一方面，本发明涉及一种用于在患者体内定位具有磁性材料的前哨淋巴结的系统。在一个实施方式中，所述系统包括壳体，所述壳体包括能够检测所述磁性材料的磁探针；与所述磁探针进行电传递的电源模块以向所述磁探针供应电流；与所述磁探针进行电传递的感应模块以接收来自所述磁探针的信号；包含天线的发射模块；与所述电源模块、发射模块和感应模块进行电传递的计算机或处理模块。在一个实施方式中，所述系统包括具有用于接收来自所述发射模块的发射信号的接收器的主计算机。在另一个实施方式中，所述探针计算机和处理模块产生波形以控制从所述电源模块到所述磁探针的电流供应；并接收来自所述感应模块的表明接近所述磁性材料的信号。还在另一个实施方式中，所述探针计算机或处理模块命令所述发射模块发射表明磁性材料存在的信号以响应来自所述感应模块的信号。仍然在另一个实施方式中，所述磁探针由热膨胀系数小于或等于10_6/°c且大约50GPa或更高的杨氏模量的材料构成。还在另一个实施方式中，所述主计算机产生磁性材料存在的指示以响应所接收到的发射模块发射的信号。仍然还在另一个实施方式中，所述系统也包括多个磁性纳米颗粒，每个磁性纳米颗粒的平均流体动力直径为5-200nm，并优选地10_50nm。另一方面，本发明涉及一种用于在患者体内定位导电材料的系统。在一个实施方 式中，所述系统包括探针；与所述探针进行电传递的电源模块以为所述探针供应电流；与所述探针进行电传递的感应模块以接收来自所述探针的信号；与所述电源模块或所述感应模块进行电传递的计算机或处理模块。在另一个实施方式中，所述计算机或处理模块产生波形以控制从所述电源模块到所述探针的电流供应并接收来自所述感应模块的表明接近所述导电材料的信号。所述磁探针由热膨胀系数小于或等于10_6/°C且大约50GPa或更高的杨氏模量的材料构成。在一个实施方式中，来自所述探针的信号与控制到所述磁探针的电流供应的波形同相。另一方面，本发明涉及一种用于在患者体内定位磁性材料的系统。所述系统包括探针；与所述探针进行电传递的电源模块以向所述探针供应电流；与所述探针进行电传递的感应模块以接收来自所述探针的信号；与所述电源模块和所述感应模块进行电传递的计算机或处理模块。在一个实施方式中，所述计算机或处理模块产生波形以控制从所述电源模块到所述探针的电流供应并且所述计算机或处理模块接收来自所述感应模块的表明接近所述导电材料的信号。在另一个实施方式中，所述磁探针由热膨胀系数小于或等于10_6/°C且大约50GPa或更高的杨氏模量的材料构成。还在另一个实施方式中，来自所述探针的信号的相与控制到所述探针的电流供应的波形的相正交。还在另一方面，本发明涉及一种用于在患者体内定位磁性或导电材料的系统。在一个实施方式中，所述系统包括探针；与所述探针进行电传递的电源模块以向所述磁探针供应电流；与所述探针进行电传递的感应模块以接收来自所述探针的信号；与所述电源模块和所述感应模块进行电传递的计算机或处理模块。在一个实施方式中，所述计算机或处理模块产生波形以控制从所述电源模块到所述探针的电流供应并且所述计算机或处理模块接收来自所述感应模块的表明接近所述磁性或导电材料的信号。在另一个实施方式中，所述磁探针由热膨胀系数小于或等于10_6/°c且大约50GPa或更高的杨氏模量的材料构成。还在另一个实施方式中，测量来自所述探针的信号的幅度，无论所述信号的相与控制到所述探针的电流供应的波形的关系。在另一个方面，本发明涉及一种3D-纹身(描记)方法。所述方法包括提供多个可注射磁性或导电颗粒；和将所述磁性或导电颗粒注入到组织内感兴趣的区域的步骤。参考下文所述的图，可更好地理解本发明的对象和特点。所述图不一定按比例绘制；重点是为了说明本发明的原理。在图中，数字用来表示各个视角的各特定部分。在公开内容中，结合公开内容的附图是在独立的基础上阐述的，正如它们被引入。图I是根据本发明构造的系统的一个实施方式的方框图；图2是图I所示系统的所述系统的一个实施方式的探针和电子元器件的示意图；图2A是图I所示系统的所述系统的另一实施方式的探针和电子组件的示意图；图3是利用本发明确定前哨淋巴结的方法的一个实施方式的流程图；图4是用于定位前哨淋巴结的所述系统的探针的图示；图5是构造用于无线应用的所述系统的另一个实施方式的方框图；以及图6是构造用于无远程主计算机的所述系统的另一个实施方式的方框图。


本发明的特定实施方式。在不背离本发明的精神和范围的条件下，其它实施方式是可能的并且可对实施方式进行修改。因此，下面详细的描述并不旨在限制本发明。相反，本发明的范围通过所附的权利要求限定。参照图1，简要的总体描述，根据本发明的教导构造的系统10包括有处理器的计算机14、RAM内存、长期数据存储、输入/输出设备和显示器；包含电源和用于探针的感应电子器件的电子模块16及探针本身100。正如本文所述，文字计算机、处理器和处理模块可交换地代表包括数字和模拟实现(analog implementation)的处理设备的任何形式。在一个实施方式中，输入/输出设备包括数字至模拟转换器和模拟(analog)至数字转换器。为保持系统的稳定性，在探针中提供热稳定性在某种程度上是有必要的。这通过具有低热膨胀和高抗变形组合的材料以及探针线圈的仔细定位的组合来完成。参照图2，一个实施方式中，本发明系统的电子器件和探针组件包括探针100、驱动电路(drivecircuit) 104和感测电路(sense circuit) 108。探针100通常为圆柱状设备使其尺寸适合用户的手。在一个实施方式中，圆柱体长约75mm,直径20mm。在一个实施方式中，圆柱体由Ze.rodur , (SchottAG,Mainz,德国)制造，这是一种无机、无孔的玻璃陶瓷，该玻璃陶瓷具有非定向的、均质结构。在形成过程中，这种玻璃陶瓷经历热循环，将约75%的玻璃质材料转化成晶状石英。生成的玻璃和晶体相在材料平衡中处于Zerodur 的一种形式为热膨胀系数0. 2X 10_6/°C级。大约零扩张系数保持所述探针100的机械稳定性在较宽的温度范围上。此外，所述玻璃陶瓷材料非常硬，具有90GPa的杨氏模量。也可使用热膨胀系数和杨氏模具类似于这种材料的其它材料。在一个实施方式中，两个槽112和116周向形成在靠近圆柱体的第一端并且两个大小基本相同的线圈120、124缠绕在槽内。第三个槽128同样形成在圆柱体第一个槽112和第二个槽116中间，并且与其共轴，第三个线圈132缠绕在槽128内。在这个实施方式中，第三个槽128的深度是使第三个线圈132的外表面与第一个112和第二个116槽的底部处于相同深度并且槽128比其它两个槽宽。在一个实施方式中，第一个120和第二个124线圈约2mm宽；内半径约8mm ;线圈阻数约为48。第三个线圈132约3mm宽；内半径约5mm并包含约72线圈匝数。选择线圈的尺寸和彼此相对的位置以便线圈因加热变形时，使它们的感应(inductive)变化最小化。遗憾的是，目前没有可用的热膨胀系数为零的电导体。钨丝优于铜丝，将该系数降低至四分之一，但也有了四倍的电阻率。对于驱动线圈120、124，更高的电阻率导致自身加热增加，对于感应线圈132，增加的电阻率增加了噪音，所以在所示的实施方式中未使用鹤丝。通过选择材料不能解决线圈不同径向膨胀的问题，但可通过仔细计算线圈几何学来解决。考虑一对共轴线圈之间的耦合(互感)，其中一个比另一个具有更大的半径。如果所述线圈靠在一起，然后因较大线圈膨胀，耦合降低。如果所述线圈隔开较远，因较大线圈膨胀，耦合增加。因此，显而易见，存在一个耦合不受较大线圈小的膨胀影响的分离。
用非零半径、长度和厚度的真实线圈，可在两个线圈体积上6阶积分数值计算互感系数。假设首先选择半径，可重复确定所需分离。Neumann公式给出了两个丝状电路i和j之间的互感系数


一种用于定位磁性材料的系统和方法。在一个实施方式中，所述系统包括磁探针(109)；与所述磁探针(100)进行电传递的电源模块(104)以为所述磁探针供应电流；与所述磁探针进行电传递的感应模块(108)接收来自所述磁探针的信号；与所述电源模块和感应模块进行电传递的处理模块(计算机)。处理模块(计算机)产生波形来控制来自所述电源模块的电流供应并接收来自所述感应模块表明磁性材料存在的信号。所述磁探针是由具有大约10-6/℃或更低的热膨胀系数和大约50GPa或更大的杨氏模量的材料构成。在一个实施方式中，在淋巴结中收集磁性纳米颗粒。在一个实施例中，所述颗粒平均流体动力学直径在5-200nm之间。