Mri切片的實(shí)時(shí)生成的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及醫(yī)學(xué)成像，并且具體地講，涉及用于介入性心臟學(xué)中的實(shí)時(shí)MRI的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像(MRI)常常用于多種應(yīng)用中的醫(yī)學(xué)成像。MRI處理通常計(jì)算量很大，并且因此用于大容量的實(shí)時(shí)MRI通常在相對較低的空間和時(shí)間分辨率下可行。
[0003]授予Guttman等人的公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利申請公布2010/0312094描述了具有預(yù)設(shè)掃描平面的MRI引導(dǎo)的外科系統(tǒng)。在消融期間，MR測溫法(2-D)可用于顯示實(shí)時(shí)消融形成物，所述實(shí)時(shí)消融形成物獲取沿導(dǎo)管的切片并且顯示溫度輪廓增高?？梢灶A(yù)期，2D和/或3D GRE脈沖序列可用于獲得MR圖像數(shù)據(jù)。然而，也可使用其他脈沖序列。
[0004]授予Mistretta的公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利8，620，404描述了用于生成受檢者的時(shí)間分辨的3D醫(yī)學(xué)圖像的系統(tǒng)和方法。該方法包括使用磁共振成像(MRI)系統(tǒng)從受檢者的一部分采集二維(2D)數(shù)據(jù)集的時(shí)間序列并且將2D數(shù)據(jù)集的時(shí)間序列重建成具有給定幀率的受檢者的圖像的2D時(shí)間序列。
[0005]授予Strommer等人的公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利申請公布2013/0184569描述了用于產(chǎn)生心臟的電生理標(biāo)測圖的方法。示例性方法可包括確定導(dǎo)管末端的目標(biāo)位置和取向、確認(rèn)末端是否處于目標(biāo)位置處、測量每個(gè)目標(biāo)位置處的心臟參數(shù)值、以及疊加心臟參數(shù)值的多種表示。
[0006]授予Liao等人的公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利8，675，996描述了用于配準(zhǔn)心循環(huán)結(jié)構(gòu)的二維圖像與心循環(huán)結(jié)構(gòu)的三維圖像的方法。該方法包括使用第一成像模態(tài)采集包括心循環(huán)結(jié)構(gòu)三維圖像。將采集的三維圖像投影到二維空間內(nèi)以產(chǎn)生心循環(huán)結(jié)構(gòu)的二維投影圖像。在投影之前從三維圖像或者在投影之后從投影圖像分割出感興趣結(jié)構(gòu)。使用第二成像模態(tài)采集心循環(huán)結(jié)構(gòu)的二維圖像。
[0007]授予Stro_er等人的公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利8，676, 300描述了用于在封閉管狀器官中進(jìn)行導(dǎo)航的方法和系統(tǒng)。該程序包括將第一染料注射劑注射到管狀器官內(nèi)，所述第一染料接近封閉段的第一端部。采集管狀器官的多個(gè)第一注射劑二維(2D)圖像，每個(gè)圖像從不同的視角來采集，所述第一注射劑二維(2D)圖像此外是使用相應(yīng)的器官定時(shí)信號(hào)讀數(shù)來采集的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文描述的本發(fā)明的實(shí)施例提供了包括接口和處理器的醫(yī)療系統(tǒng)。接口被配置成與磁共振成像(MRI)系統(tǒng)通信。處理器被配置成將正在患者的器官中進(jìn)行導(dǎo)航的醫(yī)療探頭的遠(yuǎn)側(cè)端部的位置顯示在器官的三維(3D)標(biāo)測圖上，以及響應(yīng)于事件來選擇包括遠(yuǎn)側(cè)端部的感興趣的平面、經(jīng)由接口從MRI系統(tǒng)采集選擇平面處的器官的實(shí)時(shí)MRI切片、以及顯示疊加在3D標(biāo)測圖上的MRI切片。
[0009]在一些實(shí)施例中，通過3D磁位置跟蹤系統(tǒng)產(chǎn)生器官的3D標(biāo)測圖。在其他實(shí)施例中，處理器被配置成接收來自使用者的對平面的選擇。在另選的實(shí)施例中，處理器被配置成響應(yīng)于事件自動(dòng)地選擇平面。在另一個(gè)實(shí)施例中，器官包括心臟，并且醫(yī)療探頭包括心臟導(dǎo)管。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種方法，所述方法包括將正在患者的器官中進(jìn)行導(dǎo)航的醫(yī)療探頭的遠(yuǎn)側(cè)端部的位置顯示在器官的3D標(biāo)測圖上。響應(yīng)于事件，選擇包括遠(yuǎn)側(cè)端部的感興趣的平面、采集選擇平面處的器官的實(shí)時(shí)MRI切片、并且顯示疊加在3D標(biāo)測圖上的MRI切片。
[0011]結(jié)合附圖，通過以下對實(shí)施例的詳細(xì)說明，將更全面地理解本發(fā)明，其中:
【附圖說明】
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的微創(chuàng)心臟手術(shù)期間的MRI系統(tǒng)和磁位置跟蹤系統(tǒng)的不意性圖解；
[0013]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的疊加在三維(3D)磁位置跟蹤標(biāo)測圖上的MRI切片的示意性圖解；并且
[0014]圖3為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖，所述方法用于在心內(nèi)手術(shù)期間采集實(shí)時(shí)MRI圖像并且將其與磁位置跟蹤標(biāo)測圖疊加在一起。
【具體實(shí)施方式】
[0015]綜述
[0016]一些微創(chuàng)手術(shù)使用例如由B1sense Webster CART0?系統(tǒng)提供的磁位置跟蹤標(biāo)測圖來導(dǎo)航患者體內(nèi)的導(dǎo)管或其他醫(yī)療探頭。在一些情況下，醫(yī)師需要導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)端部附近的器官的實(shí)時(shí)圖像。MRI為成像方案之一，但3D MRI需要大量的計(jì)算并且因此通常不能實(shí)時(shí)地提供所需的分辨率。
[0017]下文描述的本發(fā)明的實(shí)施例提供了在導(dǎo)航期間使用3D磁位置跟蹤標(biāo)測圖來獲得鄰近導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)端部的位置的實(shí)時(shí)成像的方法和系統(tǒng)。取代采集完整的3D MRI模型(這不適于實(shí)時(shí)地執(zhí)行)，本發(fā)明所公開的技術(shù)采集并且顯示包含導(dǎo)管遠(yuǎn)側(cè)端部的選擇的感興趣的平面中的MRI切片。通過接受特定平面處的圖像，醫(yī)師可實(shí)時(shí)地獲得MRI切片在磁位置標(biāo)測圖上的疊加圖像。
[0018]在本專利申請的上下文中以及在權(quán)利要求中，術(shù)語“MRI切片”和“2D MRI切片”是指MRI系統(tǒng)針對特定2D平面采集的薄MRI切片(例如，3毫米厚)。就全部實(shí)用性目的而言，這種切片被視為是二維的，盡管其具有有限的厚度。
[0019]本文所述的實(shí)施例主要涉及心臟導(dǎo)管和心臟手術(shù)。然而，另選的實(shí)施例適用于任何微創(chuàng)醫(yī)療手術(shù)(例如，腹腔鏡檢查術(shù)或內(nèi)窺鏡檢查術(shù))，并且并不限于心臟應(yīng)用。
[0020]系統(tǒng)描沐
[0021]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的微創(chuàng)心臟手術(shù)期間的MRI系統(tǒng)22和磁位置跟蹤系統(tǒng)20的示意性圖解。MRI系統(tǒng)22經(jīng)由接口 56連接到磁位置跟蹤系統(tǒng)20。磁位置跟蹤系統(tǒng)20包括控制臺(tái)26和導(dǎo)管24，所述導(dǎo)管24包括如圖1的插圖32中所示的遠(yuǎn)側(cè)端部34。
[0022]心臟病專家42在患者心臟28內(nèi)導(dǎo)航導(dǎo)管24，直至遠(yuǎn)側(cè)端部34到達(dá)該器官中的所需位置，并且隨后心臟病專家42使用遠(yuǎn)側(cè)端部34來執(zhí)行醫(yī)療處理。在其他實(shí)施例中，本發(fā)明所公開的技術(shù)可與在任何其他器官中執(zhí)行的手術(shù)一起使用，并且除了心臟病專家42，任何合適的人類使用者均可使用該系統(tǒng)。
[0023]這種位置跟蹤方法在例如由B1sense Webster Inc.(Diamond Bar, Calif.)生產(chǎn)的CARTO?系統(tǒng)中實(shí)施，并且詳細(xì)地描述于美國專利5，391，199,6,690,963,6,484, 118、6，239，724、6，618，612和6，332，089、PCT專利公布WO 96/05768、以及美國專利申請公布2002/0065455AU2003/0120150A1和2004/0068178A1中，這些專利的公開內(nèi)容全部以引用方式并入本文。
[0024]控制臺(tái)26包括處理器58、驅(qū)動(dòng)電路60、連接到MRI系統(tǒng)22的接口 56、輸入裝置46、和顯示器40。驅(qū)動(dòng)電路60驅(qū)動(dòng)磁場發(fā)生器36，所述磁場發(fā)生器36設(shè)置在患者30軀干下面的已知位置處。響應(yīng)于事件，心臟病專家42選擇(使用輸入裝置46和屏幕40上的合適圖形用戶界面(GUI))包括遠(yuǎn)側(cè)端部34的所需平面。在另一個(gè)實(shí)施例中，處理器58自動(dòng)地選擇所需平面。處理器58經(jīng)由接口 56來從MRI系統(tǒng)22請求選擇平面的MRI切片。MRI系統(tǒng)22采集所請求的切片并且將其經(jīng)由接口 56發(fā)送到處理器58。
[0025]處理器58生成3D磁位置跟蹤標(biāo)測圖與MRI切片的疊加圖像并且將此圖像顯示在屏幕40上。
[0026]圖1所示的系統(tǒng)20的配置是完全為了概念清楚而選擇的示例性配置。在另選的實(shí)施例中，任何其他合適的配置可用于實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。系統(tǒng)20的一些元件可使用硬件來實(shí)現(xiàn)，例如，使用一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其他裝置類型。除此之外或作為另外一種選擇，系統(tǒng)20的一些元件可使用軟件或使用硬件和軟件元件的組合實(shí)現(xiàn)。
[0027]處理器58通常包括通用計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)用軟件來編程以執(zhí)行本文所述的功能。軟件可以電子形式例如通過網(wǎng)絡(luò)下載到計(jì)算機(jī)，或作為另外一種選擇或除此之外，軟件可以被提供和/或存儲(chǔ)在非臨時(shí)性有形介質(zhì)上，例如磁性、光學(xué)或電子存儲(chǔ)器上。
[0028]MRI切片在3D標(biāo)測圖h的實(shí)時(shí)疊加
[0029]微創(chuàng)手術(shù)需要外部成像，因?yàn)獒t(yī)師在其導(dǎo)航和處理期間不能看到探頭。在本發(fā)明的實(shí)施例中，處理器58使用系統(tǒng)20的磁位置跟蹤能力來產(chǎn)生和顯示與遠(yuǎn)側(cè)端部34的圖像疊加的患者心臟的3D標(biāo)測圖，使得心臟病專家42知道遠(yuǎn)側(cè)端部34相對于心臟28的精確位置和取向。
[0030]在導(dǎo)航和處理過程期間，心臟病專家42可需要圍繞遠(yuǎn)側(cè)端部42的患者器官的實(shí)時(shí)圖像。就MRI而言，全容積3D MRI圖像的采集需要很長時(shí)間，因?yàn)槠湫枰莘e掃描和大量計(jì)算。其他成像技術(shù)(例如，X線熒光鏡透視檢查)可以快于3D MRI的速度采集圖像，但仍存在需要MRI以用于特定處理并且最小化不利輻射的情況。本文所述的實(shí)施例滿足心臟病微創(chuàng)手術(shù)期間的實(shí)時(shí)MRI的需要，并且也適用于其他微創(chuàng)醫(yī)療手術(shù)。
[0031]就在鄰近導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)端部的位置處需要MRI圖像的情況而言，心臟病專家42選擇患者心臟28內(nèi)的包括遠(yuǎn)側(cè)端部34的相關(guān)平面。心臟病專家42使用輸入裝置