CN102625669A - 能够近实时地跟踪和生成柔性体内装置的动态可视化的mri导向的介入系统 - Google Patents

能够近实时地跟踪和生成柔性体内装置的动态可视化的mri导向的介入系统 Download PDF

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Abstract

MRI导向心脏介入系统被配置成在MRI导向过程期间生成患者解剖体及医疗装置的动态(交互式)可视化，并且还可包括例如心脏的限定部分的目标解剖体的至少一个用户可选择的3D立体(组织表征)图。

Description

能够近实时地跟踪和生成柔性体内装置的动态可视化的MRI导向的介入系统
相关申请
本申请要求2009年6月8日提交的序列号为61/185,072的美国临时申请、2009年6月16日提交的序列号为61/187,323的美国临时申请、2009年6月23日提交的序列号为61/219,638的美国临时申请以及2009年11月13日提交的序列号为61/261,103的美国临时申请的优先权，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。
技术领域
本发明涉及MRI导向系统，并且可特别适合于MRI导向心脏系统，诸如用于治疗心房纤维性颤动(AFIB)的EP系统。
背景技术
常规心脏EP(电生理学)系统是使用电解剖图的基于X射线的系统。电解剖图是示出所感测的电活动的、心脏的虚拟表示。这样的系统的示例包括来自Biosense Webster，Inc.，Diamond Bar，CA的Carto
Figure BPA00001513954800011
电解剖标测系统以及来自Endocardial Solutions Inc.，St.Paul，MN的NavX
Figure BPA00001513954800012
系统。
但是，仍然需要能够使用MRI来得到基于X射线的系统没有提供的组织细节和/或减少患者对与介入(诊断和/或治疗)过程关联的辐射的暴露的MRI导向系统。
发明内容
本发明的实施例针对具有新操作平台的MRI导向系统。
一些实施例针对包括被配置成执行下列操作的电路的系统：(a)使用与具有坐标系的3D MRI图像空间关联的相关解剖扫描平面来生成患者心脏的至少一部分的至少一个近实时(RT)MRI图像；(b)在所述3D MRI图像空间中标识与至少一根柔性体内导管的至少末端部分的位置关联的坐标；以及(c)在所述3D图像空间中呈现所述至少一根柔性导管的交互式近RT可视化。不要求所述至少一根柔性导管处于用于得到所述至少一个近RT MRI图像的MR数据的相关解剖扫描平面的任何一个中，并且所述柔性导管的末端部分能够具有曲线形状。
其他实施例针对MRI导向介入系统。该系统包括：至少一个柔性体内介入或诊断医疗装置，其被配置成能够具有非线性形状并且经由曲折的和/或自然的管腔通路引入患者体内，所述至少一个医疗装置具有连接到MRI扫描仪的通道的至少一个跟踪线圈；适于与所述MRI扫描仪进行通信和/或驻留在其中的电路；以及具有用户界面的显示器，其与被配置成在MRI导向介入过程期间显示可视化的电路进行通信。所述电路被配置成：(a)在外科手术过程期间使用与具有坐标系的3D MRI图像空间关联的相关解剖扫描平面得到MR图像数据并且生成患者的目标解剖体的一系列近实时(RT)MRI图像；(b)使用所述3D MRI图像空间的坐标系标识与所述柔性体内医疗装置的至少末端部分的位置关联的坐标；以及(c)采用目标患者解剖结构的至少一个近RT图像和所述患者的目标解剖结构的配准的预先获取的立体模型在所述3D图像空间中呈现所述至少一个柔性医疗装置的近RT交互式可视化。所述电路呈现所述可视化以采用所述可视化中的物理表示来示出所述至少一个柔性医疗装置。所述用户界面被配置成允许用户：(a)旋转所述可视化；以及(b)将所显示的可视化改变成仅包括所述目标解剖体的近RT图像、包括所述解剖体的近RT图像和所述解剖结构的配准模型或者仅包括所述解剖结构的配准模型。所述MRI扫描仪被配置成使来自所述至少一个跟踪线圈的跟踪信号的信号获取与所述近RT MRI图像的图像数据交替(interleave)，并且其中所述电路被配置成不依赖用于得到所述MR图像数据的扫描平面而以电子方式在所述3D图像空间中跟踪所述至少一个柔性医疗装置，使得不要求所述至少一个柔性医疗装置处于用于得到所述至少一个近RT MRI图像的MR图像数据的相关解剖扫描平面的任何一个中，并且其中所述柔性医疗装置的末端部分能够具有曲线形状。
还有其他实施例针对MRI导向心脏介入系统。该系统包括：具有多个通道的MR扫描仪；多根柔性体内导管，每根所述导管具有多个跟踪线圈，每根导管的每个跟踪线圈连接到不同的MR扫描仪通道；以及与所述MR扫描仪进行通信的至少一个显示器。所述MR扫描仪被配置成：(a)使用与具有坐标系的3D MRI图像空间关联的相关解剖扫描平面来生成患者心脏的至少一部分的至少一个近实时(RT)MRI图像；(b)在所述3D MRI图像空间中标识与至少一根柔性体内导管的至少末端部分的位置关联的坐标；以及(c)在所述3D图像空间中呈现所述至少一根柔性导管的动态近RT可视化，所述可视化示出与所述成像空间配准的患者心脏的立体的预先获取的模型以及所述近RT MRI图像，其中不要求所述至少一根柔性导管处于用于得到所述至少一个近RT MRI图像的MR图像数据的相关解剖扫描平面的任何一个中，并且所述柔性导管的末端部分能够具有非线性形状。
所述电路可被配置成在所述显示器上示出所述模型上的多个用户可选择的组织特性图中的至少一个或与其关联的数据或者示出所选择的组织特性图代替所述模型，其中所述显示器与用户界面进行通信，所述用户界面被配置成允许用户有选择地打开和关闭所述组织特性图中的一个或多个。在打开时，所述组织特性图或来自其的数据与患者心脏的预先获取的立体3D模型对齐和/或配准(或者代替其被示出)。可选择的组织特性图包括下列项中的多个：热组织表征图；水肿组织表征图；第一延迟增强组织表征图；在所述第一延迟增强组织表征图之后获得的第二延迟增强组织表征图；缺氧组织表征图；脉管系统图；纤维图；以及缺血组织表征图。
还有其他实施例针对MRI导向心脏介入系统。该系统包括：显示器；处理器，其与所述显示器进行通信并且适于与MRI扫描仪进行通信；耦合到所述处理器的电子存储器；以及驻留在所述存储器中的计算机程序代码，其可由所述处理器执行以用于：
(a)使用与具有坐标系的3D MRI图像空间关联的相关解剖扫描平面来生成患者心脏的至少一部分的至少一个近实时(RT)MRI图像；
(b)在所述3D MRI图像空间中标识与至少一根柔性体内导管的至少末端部分的位置关联的坐标以跟踪所述导管的末端部分的位置；
(c)在所述3D图像空间中呈现所述至少一根柔性导管的动态近RT可视化，其中不要求所述至少一根柔性导管处于用于得到所述至少一个近RT MRI图像的MR数据的相关解剖扫描平面的任何一个中，并且其中所述柔性导管的末端部分能够具有非线性形状；
(d)在所述显示器中显示包含所述可视化中的至少一个的图形用户界面(GUI)；以及
(e)允许用户使用所述GUI来改变所述可视化以有选择地示出不同的组织特性图或来自所选择的组织特性图的数据。
可由所述处理器执行的计算机程序代码还可适于基于所跟踪的所述导管的位置来自动限定在消融步骤之前和/或期间由所述MRI扫描仪用于目标导管-组织界面部位的至少一个扫描平面。
所述组织表征图被颜色编码以示出与在所述过程期间所创建的消融部位关联的疤痕或损伤形成。
还有其他实施例针对用于执行MRI导向过程的方法。该方法包括：(a)在MRI导向过程期间将柔性体内医疗装置引入患者的自然管腔或腔体中；(b)在所述MRI导向过程期间以电子方式从连接到MR扫描仪并且附连到所述柔性体内装置的跟踪线圈得到跟踪信号，其中所述体内装置具有在其移动到患者体内的位置上时能够具有非线性形状的末端部分；(c)使用所述跟踪信号以电子方式标识所述跟踪线圈中的每一个在3D MRI图像空间中的X、Y、Z坐标位置；(d)在所述MRI导向过程期间得到MR图像数据并且生成所述患者的近RT MR图像；(e)得到所述患者的目标解剖体的预先获取的3D立体模型并且将所述模型与所述3D图像空间配准；以及(f)生成所述医疗装置的近实时(RT)可视化，其示出：(i)所述患者解剖体的配准模型；(ii)使用所标识的所述跟踪线圈的位置对所述医疗装置的至少末端部分的物理表示；以及(iii)所述近RT MR图像中的至少一个。
所述方法还可包括：使用所标识的所述跟踪线圈的位置以电子方式计算在所述三维图像空间中接近所述装置的尖端位置的装置-组织界面位置，其中所述计算步骤沿轴向向前投影超出所述尖端的限定距离以限定所述装置-组织界面；以及自动限定在治疗处理的输送和/或诊断过程期间和/或在时间上接近其的用于得到所述近RT图像的MR图像数据的至少一个扫描平面。
所述方法还可以包括或者替代地包括基于用户输入以电子方式旋转所述可视化以及基于用户输入以电子方式有选择地改变所显示的可视化的视图，使得所述可视化采用下列项来包括所述至少一个柔性装置：(a)仅所述目标解剖体的近RT图像；(b)所述解剖体的近RT图像和所述解剖结构的配准模型两者；或者(c)仅所述解剖结构的配准模型。
还有其他实施例针对用于促进对患者心脏的MRI导向介入治疗的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机可读存储介质，其具有在所述介质中实施的计算机可读程序代码。所述计算机可读程序代码包括：计算机可读程序代码，其指导MRI扫描仪以交替的方式在具有坐标系的同一3D图像空间中得到：(i)来自与体内柔性装置关联的跟踪线圈的跟踪信号数据，以及(ii)MR图像数据；计算机可读程序代码，其使用相关解剖扫描平面来生成患者的目标解剖体的至少一部分的近实时(RT)MRI图像；计算机程序代码，其使用所述跟踪信号数据在所述3D MRI图像空间中标识与至少一个柔性体内医疗装置的至少末端部分的位置关联的空间坐标；以及计算机可读程序代码，其采用近RT MRI图像在所述3D图像空间中呈现所述至少体内柔性医疗装置的动态近RT可视化，其中不要求所述至少一个装置处于用于得到所述至少一个近RT MRI图像的MR图像数据的相关解剖扫描平面的任何一个中，并且其中所述装置的末端部分能够具有非线性形状。
本发明的一些实施例能够提供心脏组织的多个数据源(例如多参数数据)的3D、4D和/或4D可视化系统，以在治疗期间提供相关组织表征数据和/或心脏状态，使得消融和/或其他治疗能够被更准确地输送、确认和/或可视化。例如，对于心脏消融系统，能够至少部分基于MR图像数据以来自治疗的精确或“真实的”损伤图案和/或心脏组织的生理状态在治疗期间的关联变化来呈现可视化。
还有其他实施例针对包括与具有用户界面的显示器进行通信的电路的MRI导向介入系统。所述电路被配置成：(a)提供患者规划图并且允许用户使用所述用户界面在所述患者规划图上标识至少一个目标治疗部位；然后(b)在MRI导向过程之前或期间在所述3D MRI图像空间中配准所述规划图；以及(c)基于配准的规划图限定所述至少一个治疗部位在3D MRI图像空间中的位置。
所述电路能够被配置成经由所述用户界面接受用户输入以在MRI导向过程期间所呈现的可视化中有选择地淡化(fade)和/或打开和关闭在3D MRI成像空间中就位(in position)的所述至少一个目标治疗部位的可视指示。
所述电路能够被配置成允许用户在所述MRI导向过程期间的交互式可视化中选择是否在所述显示器上以不同查看格式示出组织表征数据，包括：(a)在具有近RT图像数据的配准图上；或者(b)在近RT图像上而没有在所述MRI导向过程期间的可视化中的图。
本发明的实施例针对被配置成自动得到一个或多个体内柔性装置(例如导管、探测器、输送装置、针等)的MR图像数据和跟踪数据的系统、方法、用户界面和处理器。这种数据单独地或者连同与特定装置和/或患者的解剖体有关的其他生理或先验数据一起能够被用于以如下方式来生成可视化：即在外科手术过程期间在显示器上使用MR图像数据以及至少一个柔性装置的至少末端部分的物理表示近实时地可视地示出(例如经由颜色、不透明性和/或强度)目标解剖组织。
本发明的实施例特别适合用于消融诸如AFIB的心律失常的组织或者注射治疗剂以治疗心力衰竭的MRI导向的EP过程。
所述系统还可适合于为任何体内位置输送治疗剂或者执行另一个治疗或诊断评估，包括例如大脑、心脏、胃肠系统、生殖泌尿系统、脊柱(中心管、蛛网膜下隙或其他区域)、脉管系统或其他体内位置。
要注意的是，虽然没有相对其进行具体描述，但是相对于一个实施例所描述的任何一个或多个方面或特征可以被并入不同的实施例。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征都能够以任何方式和/或组合相结合。因此，本申请人保留变更任何原始提交的权利要求或提交任何新权利要求的权利，包括能够修改任何原始提交的权利要求以使其从属于任何其他权利要求和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，虽然最初没有以那种方式主张权利。将在下面所阐述的本说明书中详细说明本发明的这些及其他目的和/或方面。
附图说明
图1是按照本发明的实施例的、被配置成使用近RTMRI数据来示出装置组织界面的MRI导向系统的示意图。
图2是按照本发明的实施例的、具有电连接到扫描仪通道的跟踪线圈的体内装置的示意图。
图3是按照本发明的实施例的、具有工作站和显示器的MRI系统的示意图。
图4是按照本发明的实施例的示范性跟踪线圈调谐电路的电路图。
图5A-5D是按照本发明的实施例的、具有体内柔性医疗装置的物理表示的示范性交互式可视化的预期屏幕截图。
图6是按照本发明的实施例的具有两个查看窗口的显示器的示意图，其中一个查看窗口示出交互式可视化，而另一个查看窗口示出相关的近RT MRI图像。
图7-21是按照本发明的实施例的、在显示器上的示范性可视化和图像的预期屏幕截图以及能够被生成以促进MRI导向过程的UI控件。
图22A和图22B是按照本发明的实施例的体内装置(例如消融导管)的示范性(预期)屏幕截图，其中装置被呈现为物理表示，而MRI图像为特写。
图23和图24A-D是按照本发明的实施例的、示出能够被用于帮助导向和/或定位体内装置的导航标记的示范性(预期)屏幕截图。
图25-28是按照本发明的实施例的、示出能够提供能帮助推动临床决定的信息的患者数据和目标(由临床医生标识的)治疗区的还有另外的示范性(预期)屏幕截图。
图29是按照本发明的实施例的MRI介入套件的示意图。
图30A是按照本发明的具体实施例的示范性消融导管的尖端部分的放大的局部透视图。
图30B是沿图30A中的30B-30B线所获得的导管尖端部分的截面。
图31是按照本发明的实施例的消融导管的另一个示例的尖端部分的放大的轴向截面。
图32是图31所示的导管的放大截面。
图33是沿图31的33-33线所获得的图31所示导管的放大截面。图32的截面图在图33所示的上游位置处获得。
图34是能够被用于执行本发明的实施例的示范性操作的流程图。
图35是能够被用于执行本发明的实施例的附加方面的示范性操作的流程图。
图36是按照本发明的实施例的数据处理电路或系统的示意图。
图37是能够与本发明的实施例配合使用的不同体内装置的示例的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。但是，本发明可以许多不同的形式来实施，而不应被理解为局限于在此所阐述的实施例；相反，这些实施例被提供使得本公开内容将是透彻和全面的，并且将向本领域的技术人员全面地传达本发明的范围。相同的标号通篇表示相同的元件。将理解的是，虽然相对于特定实施例来论述，但是一个实施例的特征或操作能够适用于其他实施例。
在附图中，线、层、特征、部件和/或区域的厚度为了清楚起见可能被放大，而虚线(例如在流程图的回路中所示的那些)示出可选的特征或操作，除非另有规定。另外，操作(或步骤)的顺序并不局限于在权利要求中所呈现的次序，除非专门另有指示。
本文所使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而不是意在限制本发明。如在本文中所使用的那样，单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中被使用时规定了所声明的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如在本文中所使用的那样，术语“和/或”包括关联所列的项中的一个或多个的任何及所有组合。”
除非另有说明，在本文中所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含意。还将理解的是，诸如在常用词典中所定义的那些的术语应被理解为具有与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含意一致的含意，而不应在理想化的或过分正式的意义上来解释，除非本文明确地如此限定。为了简洁和/或清楚起见，可能没有详细描述众所周知的功能或构造。
将理解的是，当诸如层、区域或基底之类的特征被称为是“在另一个特征或元件上”时，它能够直接在所述另一个元件上，或者也可存在中间元件。相反，当元件被称为是“直接在另一个特征或元件上”时，则不存在中间元件。还将理解的是，当特征或元件被称为是“连接到”或“耦合到”另一个特征或元件时，它能够直接连接到所述另一个元件，或者可存在中间元件。相反，当特征或元件被称为是“直接连接到”或者“直接耦合到”另一个元件时，则不存在中间元件。虽然相对于一个实施例被描述或示出，但是这样被描述或示出的特征能够适用于其他实施例。
术语“电路”表示全部用软件的实施例或者结合软件和硬件方面、特征和/或部件(包括例如至少一个处理器以及嵌入其中和/或可由一个或多个专用集成电路(ASIC)执行的与其关联的软件，用于以编程方式指导和/或执行某些所描述的动作或方法步骤)的实施例。所述电路能够驻留在一个位置或多个位置上，其可以被集成到一个部件中或者可以是分布式的，例如它可完全驻留在MR扫描仪控制柜中、部分地在MR扫描仪控制柜中、完全在诸如临床医生工作站的独立部件或系统中但是与MR扫描仪电子器件进行通信和/或在它们之间的接口中、在远程处理器中以及采用上述各项的组合。
术语“图(map)”与术语“模型”可互换使用，并且表示患者的目标解剖体的立体呈现。术语“组织表征(或特性)图”表示目标解剖结构或其部分的所呈现立体(典型地为3D、4D或4DMP)可视化和/或图像，其使用MR图像数据示出心脏组织的一个或多个所选择的组织参数、条件或行为，例如组织表征图是所呈现的局部或全局解剖图，其以如下方式示出例如心脏或其部分(例如左心房)的目标解剖体的至少一个限定组织特性的，即示出所关心的(一个或多个)组织特性的相对等级或量度，通常以不同的颜色、不透明性和/或强度来示意。要注意的是，组织表征图或模型应与基于所感测的心脏不同区域的电活动而不是基于MR图像数据的电解剖(EA)图或模型形成对照。在一些实施例中，能够有选择地打开和关闭(在显示器上)或者淡化来自电解剖图和/或组织特性图的组织数据或者所述(一个或多个)图本身。组织特性图可与EA模型一起被包括，和/或两个或更多个组织特性图可以被合并为或示出为合成图或者可以被示出为彼此重叠和对齐。因此，所述可视化能够使用单独示出、彼此重叠和/或集成为合成或叠加图的一种或两种类型的立体组织图。术语“淡化”表示通过相对于可视化中的其他特征减弱强度、颜色和/或不透明性而使所谓的特征在可视化中视觉上不那么显著。
实际的可视化能够在屏幕或显示器上被示出，使得解剖结构的图处于平面2D中和/或处于好像是3D立体图像的2D中，其具有用不同的可视特性、诸如用不同的强度、不透明性、颜色、纹理等表示特征或电输出的数据。4D图能够或者示出移动的3D解剖结构(例如心脏)(例如跳动的心脏和/或带血流的心脏、呼吸的肺或其他移动的结构)，或者示出心脏或其部分的轮廓的3D解剖模型上的附加信息。术语“心脏”能够包括相邻的脉管系统，例如肺静脉的分支。
术语“4D多参数可视化”(4DMP)表示4D可视化图像(例如跳动的心脏的3D图像)，其中功能空间编码或相关信息在所述可视化上被示出。4DMP可视化能够提供fMRI数据和/或用于基于工具的3D模型来提供心脏的空间相关功能数据(例如电数据)的一个或多个工具。同样地，3D、4D和/或4DMP可视化不只是患者在一过程期间的一个或多个MRI图像，而是能够结合多个数据源向具有空间编码功能的可视化提供解剖形状的所呈现可视化。因此，可视化能够包括患者的目标解剖体的所呈现模型以及体内位置上的至少一个医疗装置相对于所呈现模型的所呈现可视化连同解剖结构的近RT MRI图像数据。附图可包括可视化的屏幕截图的预言示例等，而不一定表示外科手术系统/显示器的实际屏幕截图。
术语“特写(close-up)”表示关联图像相对于全局图像或典型的导航视图经放大被示出，以示出局部组织。术语“高分辨率”表示以比标准图像数据更高的分辨率来得到图像数据(通常要求更长的扫描时间和/或使用内部天线以提高SNR)。例如，局部组织消融视图可以比导航视图中的MRI图像更高的分辨率被示出。术语“正面视图(正面)”表示通过组织壁(例如心肌壁)并且与表面基本平行(相切)的视图。
术语“以编程方式”表示能够由数字信号处理器和/或计算机程序代码指导和/或执行的操作或步骤。类似地，术语“以电子方式”表示能够使用电子部件以自动化的方式执行，而不是人工地或者仅使用智力步骤来执行的步骤或操作。
体内医疗装置的至少一部分被跟踪，并且在3D成像空间中标识其位置(例如X、Y、Z坐标)。能够采用用于工具的各种位置跟踪装置和/或用于导管与成像空间配准的装置。例如，体内装置能够包括基准标记点或接收天线或者其组合。术语“基准标记点”表示能够使用电子图像识别、MRI图像数据的电子询问或者三维电信号来标识以在3D空间中限定位置和/或找到特征或部件的标记点。基准标记点能够以任何适当方式来提供，诸如但不限于工具的一部分的几何形状、工具上或工具中的部件、涂层或者充液涂层(或者不同类型的基准标记点的组合)，以充分强度使有源或无源的(一个或多个)基准标记点对MRI可见(例如如果有源，则标记点不提供MR信号)以用于在3D空间中标识工具和/或其部件的位置和/或取向信息。如将在下文中进一步论述的那样，在具体实施例中，所述装置包括电连接到MRI扫描仪的至少一个跟踪线圈，其生成由MR扫描仪检测(接收)并且被用于在3D图像空间中标识所述线圈在成像空间的3D坐标系中的相应位置并且因此标识具有这样的跟踪线圈的装置的相应位置的信号。
术语“MRI或MR扫描仪”可互换地用于表示磁共振成像系统并且包括磁体、例如RF放大器、梯度放大器的操作部件以及包括例如处理器的指导脉冲序列、选择扫描平面并且得到MR数据的操作电路(其中的后者可以被容纳在控制柜中)。
术语“RF安全”表示装置(例如导管)和任何(导电)引线被配置成在暴露于RF信号、特别是与MRI系统关联的RF信号时安全地操作，而没有感应不利地过度加热局部组织或干扰所计划的治疗的计划之外的电流。术语“MRI可见”表示装置在MRI图像中直接或间接可见。可见度可通过接近装置的MRI信号的提高的SNR来指示。装置能够充当MRI接收天线以收集来自局部组织的信号，和/或装置实际上本身生成MRI信号，诸如经由合适的医疗级水基涂层、充液(例如水流体)通道或管腔。术语“MRI兼容”表示所谓的(一个或多个)部件对于在MRI环境中的使用是安全的，并且因此通常由适合于驻留和/或工作在高磁场环境中的(一种或多种)非铁磁MRI兼容材料制成。术语“高磁场”表示高于大约0.5T、通常高于1.0T并且更通常地在大约1.5T与10T之间的场强。本发明的实施例可特别适合于1.5T和/或3.0T系统。
一般来说，有利地，所述系统能够被配置成使得外科手术空间是成像空间，并且在该成像空间中执行跟踪，使得不要求采用进而必须与成像空间配准的分立跟踪系统。在一些实施例中，在同一3D成像空间中执行跟踪，但是柔性体内医疗装置独立于用于得到用于生成局部解剖体的图像的MR图像数据的成像扫描平面被跟踪，并且在所述可视化中被示出物理表示。
术语“近实时”表示低等待时间和高帧速率两者。等待时间一般被测量为从事件发生到事件显示的时间(总处理时间)来。对于跟踪，帧速率能够在大约100fps(每秒帧数)与成像帧速率之间的范围内变化。在一些实施例中，以成像帧速率来更新跟踪。对于近‘实时’成像，帧速率通常在大约1fps至大约20fps之间，并且在一些实施例中，在大约3fps至大约7fps之间。对于损伤成像，能够根据所使用的序列而每隔1-7s生成新图像。被认为是“近实时”所需的低等待时间一般小于或等于大约1秒。在一些实施例中，用于跟踪信息的等待时间大约为0.01s，而在与成像数据交替时，通常在大约0.25-0.5s之间。因此，相对于跟踪，能够以大约1fps至大约100fps之间的低等待时间来更新具有已知体内装置的位置、取向和/或配置的可视化。相对于成像，能够以通常在大约0.01毫秒至小于大约1秒之内的低等待时间并且以通常在大约1-20fps之间的帧速率来显示使用近实时MR图像数据的可视化。系统能够同时使用跟踪信号和图像信号数据近实时地在可视化中动态显示解剖体和一个或多个体内装置。在一些实施例中，得到跟踪信号数据并且确定关联的空间坐标，同时得到MR图像数据并且生成具有体内装置(例如使用跟踪线圈数据的柔性导管)以及(一个或多个)近RT MR图像的合成的(一个或多个)可视化。
在一些实施例中，MR图像数据在主动治疗期间被得到，诸如在消融、药品或其他材料的输送、瓣膜修复或置换、内衬修复等期间，并且基本上连续地呈现/生成具有用于这种治疗的柔性体内装置(例如导管、针等)连同局部解剖体的一个或多个近RT MR图像的合成的(一个或多个)可视化。在一些具体实施例中，所述系统是用于放置在心脏组织中产生期望的电隔离的透壁性损伤的损伤图案以治疗高风险病状/情况(例如AFIB)的心脏EP系统。不要求以任何特定方向或次序跟随消融。能够执行消融以生成一个或多个连续和/或邻近的损伤和/或若干非连续或非邻近的损伤。损伤可以是线性的(无论是直线或者具有曲率，诸如为圆形或曲线形)。
术语“体内装置”被广义地用于表示任何诊断或治疗医疗装置，包括例如导管、针(例如注射、缝合和活组织检查)、镊子(微型)、刀片或其他切割构件、消融或刺激探测器、注射或其他流体输送插管、标测或光学探测器或导管、护套、导丝、纤维镜、扩张器、剪刀、植入材料输送插管或筒等，其通常具有在大约5French至大约12French之间的尺寸，但其他尺寸也可以是适当的。
图1示出MRI介入系统10，其具有扫描仪10S以及在装置-组织界面100i处接近目标组织100的柔性体内医疗装置80。系统10能够被配置成以电子方式跟踪装置80在体内的3D位置，并且标识和/或“知道”装置的尖端部分80t(例如消融或针尖)与3D成像空间关联的坐标系中的位置。如图1所示，装置80能够在其末端部分上包括多个间隔开的跟踪构件82。在具体实施例中，装置80能够是消融导管，并且所述尖端能够包括消融电极、消融球囊或者其他消融源80e(通常在装置的末端部分至少有一个)。在被使用的情况下，电极能够既是感测电极，也是消融电极。
跟踪构件82能够包括微型跟踪线圈、无源标记点和/或接收天线。在优选实施例中，跟踪构件82包括连接到MRI扫描仪10S的通道10ch的至少一个微型跟踪线圈82c(图2)。MR扫描仪10S能够被配置成进行操作以使跟踪线圈的数据获取与图像数据获取交替。跟踪数据通常在‘跟踪序列块’中被获取，这需要大约10毫秒(或更少)。在一些实施例中，跟踪序列块能够在图像数据的每次获取之间被执行(后者能够被称为‘成像序列块’)。因此，能够紧接在每次图像获取之前并且以相同速率来更新跟踪线圈坐标。跟踪序列能够同时给出所有跟踪线圈的坐标。因此，用于跟踪装置的线圈数量通常对跟踪它们所需的时间基本上没有影响。
本发明的实施例提供一种新平台，该平台能够有助于促进在MRI导向过程期间的临床决定并且能够在交互式可视化100v中向临床医生显示近实时的解剖图像数据。可视化100v(图5A-5D)能够在体内装置80在体内移动到目标位置中和/或附近时，在用户旋转、裁剪或以其他方式改变所显示的可视化或视图时，和/或在主动治疗或诊断过程步骤期间，例如在目标损伤部位进行消融的同时，或者在接近和/或输送不同治疗处理的同时动态地被生成，其中在串行MRI图像数据获取之间有最小的等待时间，通常小于大约5秒，通常以大约1秒或更少、诸如在大约0.001秒与1秒之间的最小等待时间基本连续地生成可视化100v。系统10能够同时使用(一个或多个)跟踪信号和图像信号数据一起来动态地跟踪装置80(它通常是多个装置)并且近实时地显示解剖体以及一个或多个体内装置80的可视化。要注意的是，虽然在3D图像空间中跟踪至少一个装置，但是不要求该装置被成像，并且也不要求该装置处于用于得到近RT MRI图像的MR数据的相关解剖扫描平面的任何一个中。
术语“物理表示”表示装置没有实际被成像，而是在可视化中以物理形式来呈现。通常，物理表示是在3D MR图像空间中示出体内的装置的末端部分的局部物理表示。物理表示可具有任何形式，包括例如具有至少一个几何形状的图形、图标和/或符号。物理表示通常采取3维形式。在一些具体实施例中，物理表示可以是与物理外观的实际形状和配置和/或关联装置(参见例如图22A、22B)的一部分(例如末端部分)的配置基本上对应的虚拟图形实体复制。物理表示能够基于对装置的尺寸和配置的先验知识以电子方式生成。特定装置的末端上的尖端和每个跟踪线圈可用几何形状来示出(相同或不同的形状，例如用于尖端的箭头以及用于跟踪线圈的球形或块形或者其他(一种或多种)几何形状(通常为3D)，其分别在3D空间中处于其实际位置并且在装置上处于其相对位置中，并且分别可采用相同或不同颜色以及采用相同或不同形状来呈现。例如，尖端和每个接近的跟踪线圈可以不同颜色被示出。
术语“曲折”表示体内的曲线通路，通常与诸如脉管系统的自然管腔关联。术语“动态可视化”表示示出(一个或多个)装置在体内的移动并且能够示出跳动的心脏或基于呼吸循环等的移动的一系列可视化。
术语“预先获取”表示用于生成实际患者解剖体的模型或图的数据在主动治疗或诊断过程开始之前得到，并且能够包括紧接在同一MRI会话之前但在同一MRI会话期间或者比所述过程更早的时间(通常为数天或数周之前)。
本发明的实施例能够被配置成通常经由自然管腔和/或曲折通路在MRI环境中将柔性体内诊断和/或介入装置(例如介入医疗套件)导向和/或放置到对象的任何期望的所关心的内部区域，使得体内装置能够在其通过目标通路(它可以是自然管腔或腔体)移动到位置中时具有不同的非线性配置/形状。所述对象能够是动物和/或人类对象。
本发明的一些实施例提供系统，这些系统能够被用于治疗诸如心律失常的心脏异常，包括但不限于AFIB，或者被用于修复或置换心瓣，修复、冲洗或清洁脉管系统和/或放置支架，和/或被用于在心脏跳动的同时(即不要求对患者应用心肺机的情况下的无心跳心脏)经由微创MRI导向过程将干细胞或其他心脏重塑细胞或药剂或产品输送到诸如心壁的心脏组织中。心脏过程能够从心脏内部或者从心脏外部执行。心脏过程可针对治疗心律失常或心力衰竭(例如充血性心力衰竭、降低的心功能等等)。
所述系统的实施例还适合于输送治疗剂或者执行对其他体内位置的另一个治疗或诊断评估，包括例如大脑、胃肠系统、生殖泌尿系统、脊柱(中心管、蛛网膜下隙或其他区域)、脉管系统或其他体内位置。示范性目标区域的附加论述可见于本文档的末尾。
为了清楚起见，虽然示范性柔性装置80的详图针对供心脏应用的经间隔穿刺针(间隔穿刺包组件)以及标测和/或消融导管的跟踪线圈被示出，但是本发明的实施例并不意在局限于这些装置也不是意在局限于心脏应用。以上列出了示范性装置(并且参见图37)。在本文档的末尾列出了示范性(非心脏)体内位置。例如，所述装置能够被实现为用于体内任何目标解剖位置的注射导管或诊断活检针等。参见例如序列号为10/769,994的美国专利申请(心肌内注射针)、美国专利No.7,236,816(活检针)和美国专利No.6,606,513(经间隔穿刺针)，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。环导管80”、标测导管80”’、(可变形)消融导管80’和注射针导管80””(一个80””视图是具有跟踪线圈的针的放大视图)在图37中示出。环导管和标测导管包括跟踪线圈82c和感测电极180s两者。所有导管还可包括至少一个跟踪线圈82c，即使在示例视图中未示出。
系统10和/或电路60c能够基于有关装置80的尺寸和行为的先验信息(例如对于可控装置，在某种牵引线伸长或缩回存在时所预期的弯曲量、从不同线圈82到尖端的距离等等)来计算装置80t的尖端的位置以及柔性装置的形状和取向。使用装置80的已知信息并且由于跟踪信号与MR图像数据在空间上与相同的X、Y、Z坐标系关联，电路60c能够迅速生成示出装置80的末端部分的位置的物理表示以及解剖体的近RT MR图像的可视化。
在一些实施例中，在MRI扫描仪10S(图2)中的和/或与扫描仪10S(图3)进行通信的电路60c得到MR图像数据的同时，得到跟踪信号数据并且确定关联的空间坐标。还能够使用反向操作。电路60c进而能够迅速呈现合成的(一个或多个)可视化100v(参见例如图5A-5D)，其中(一个或多个)柔性装置80基于这些装置在3D成像空间中的空间坐标以物理表示被示出，所述空间坐标使用关联的跟踪线圈数据和(一个或多个)近RT MR图像被标识。
如将在下文中进一步论述的那样，一般来说，在一些实施例中，电路60c能够被配置成允许用户(例如经由与显示器关联的用户界面25)有选择地在显示器上的一个或多个可视化中示出或不示出(例如打开/关闭和/或淡化)或者在所呈现的模型100M中或者在一过程期间的相关扫描平面的近RT MRI图像100MRI中的至少四个不同数据集中的一个或多个。模型100M可能是规划模型37M或者不同的患者模型。
不同数据集能够包括与患者的立体模型或图100M(它可以连线形式示出)关联的第一数据集、与组织数据图30(例如基于诸如水肿、DHE等的图像数据的组织数据和/或电解剖数据)关联的第二数据集、相关解剖结构的通常为近RT MRI扫描(图像)的第三数据集以及第四目标部位55t数据集。如将在下文中进一步论述的那样，预先获取的患者规划图能够被用于标识至少一个目标部位55t，并且该规划图能够与3D MRI图像空间配准，该3D MRI图像空间还在3D空间中配准目标部位的位置，以允许目标部位55t在可视化中被示出为处在近RT图像或所呈现的配准模型的任何一个或这两者中的适当的3D空间位置上。模型100M、组织数据和目标部位(以及图像100MRI)能够在可视化中由用户“打开”或“关闭”，并且能够被用于驱动MRI导向过程。例如，患者组织的“即时的”近RT MRI图像能够在可视化中被示出，并且用户(内科医生)能够选择在近RTMRI图像中示出图像空间中的至少一个目标治疗部位。用户还可以连线形式示出带有或没有组织数据(例如DHE或水肿图数据)的模型100M。例如，当治疗装置/导管80接近目标部位时，模型100M能够被关闭或者相对于近RT图像能够被示出的可见度被淡化至微弱的可见度。用户还能够选择或者替代地选择在没有模型或者模型被淡化的情况下在近RT图像100MRI中示出目标治疗部位55t。
电路60c能够被完全集成到MR扫描仪10S(例如控制柜)中、部分集成到MR扫描仪10S中或者与MR扫描仪10S分离但与其进行通信。如果没有完全集成到MR扫描仪10S中，则电路60c可部分或完全驻留在工作站60中和/或在(一个或多个)远程或其他本地处理器和/或ASIC中。图3示出临床医生工作站60能够经由接口44与MR扫描仪10S进行通信。类似地，磁体室中的装置80能够经由接口盒86连接到MR扫描仪10S，接口盒86可选地可以被集成到接线板250中。
如图2和图3所示，系统10例如能够包括与电路60c和/或扫描仪10S进行通信的至少一个(交互式)显示器20。显示器20能够被配置成显示交互式可视化100v。可视化100v能够动态地示出装置80相对于由所显示的近实时MRI图像所示出的体内解剖结构的移动。
系统10能够包括与显示器20进行通信的具有若干UI控件25c(图7)的用户界面(UI)25，诸如图形UI(GUI)，并且其可被配置成允许用户选择示出目标组织的一个或多个预先获取或就地生成的图和/或图像30，其中包括能够在可视化100v中或与可视化100v一起被示出的不同的组织表征图和/或可选的EA图(或者来自所述图的数据)。例如，系统10能够被配置成允许用户选择示出基于预先获取的图像数据(诸如分段的MRA(磁共振血管造影)或其他图像切片)的患者脉管系统和/或纤维组织的图(或者来自图的数据)，其中该图或来自其的数据在可视化中与模型100M或图像100MRI中的至少一个配准并且重叠(叠加)到其上或者并入其中，而且能够由用户有选择地打开和关闭。这个信息可帮助临床医生选择治疗部位或者避开治疗部位或者以其他方式影响临床选择。例如，对于心脏应用，如果在心脏组织的目标损伤或注射空间中示出具有相对大的血流的脉管系统，和/或如果纤维组织被示出，则临床医生可选择另一个点，或者在消融是治疗方法的情况下可消融更长时间以形成透壁性损伤。将在下文中进一步论述显示选项的其他示例。
在一些实施例中，所述系统/电路能够采用非选择性饱和的交互式应用来示出造影剂在近实时扫描中的存在。例如，这个选项在图像导向的导管导航期间能够有助于瞄准邻接疤痕区域的组织。参见例如Dick等人的“Real Time MRI enables targeted injection oflabeled stem cells to the border of recent porcine myocardial infarctionbased on functional and tissue characteristics”(Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.11，p.365(2003))；Guttman等人的“Imaging of Myocardial Infarction for Diagnosis and InterventionUsing Real-Time Interactive MRI Without ECG-Gating orBreath-Holding”(Mag.Reson.Med，52：354-361(2004))；以及Dick和Guttman等人的“Magnetic Resonance Fluoroscopy Allows TargetedDelivery of Mesenchymal Stemp Cells to Infarct Borders in Swine”(Circulation，2003；108：2899-2904)，它们尤其描述了用于示出(近)实时扫描中的延迟增强区域的成像技术。通过引用将这些文献的内容并入本文，如引述其全文一样。
图2示出装置80能够包括将相应的跟踪线圈82c连接到MR扫描仪10S的通道10ch的至少一个导体81，诸如同轴电缆。MR扫描仪10S能够包括至少16个独立通道，并且通常包括更多通道，但是也可以用更少的通道进行操作。每个装置80能够包括大约1-10个之间的跟踪线圈，通常大约在2-6个之间。特定装置80上的线圈82c能够被布置为具有不同匝数、在相邻线圈82c(在使用超过一个线圈的情况下)之间有不同的空间间距和/或具有其他配置。电路60c能够被配置成基于已知装置上相对于彼此的跟踪线圈定位/位置来生成装置呈现，该已知装置具有已知的形状和/或几何形状或者可预测或已知的可改变(可偏转)形状或形式(例如可偏转的端部)。所述电路能够基于来自物理装置的CAD(计算机辅助设计)模型的数据为所述呈现标识或计算装置的实际形状和取向。所述电路能够包括与已知的或基于由人体或者由内部或外部部件施加于装置的力和/或基于不同的跟踪线圈在3D图像空间中的位置和已知的相对(空间)间距可预测的形状行为有关的数据。
如图3所示，显示器20能够被设置在与MRI扫描仪10进行通信的临床医生工作站60中或者与其关联。可提供其他显示器。MRI扫描仪10S通常在屏蔽室中包括磁体15以及在控制室中包括与磁体室中的电子器件进行通信的控制柜11(及其他部件)。MRI扫描仪10S能够是本领域的技术人员所熟知的任何MRI扫描仪。现有商业扫描仪的示例包括：GE Healthcare：Signa 1.5T/3.0T；Philips MedicalSystems：Achieva 1.5T/3.0T；Integra 1.5T；Siemens：MAGNETOMAvanto；MAGNETOM Espree；MAGNETOM Symphony；MAGNETOMTrio；以及MAGNETOM Berio。
跟踪线圈82c能够各自包括调谐电路，该调谐电路能够有助于稳定跟踪信号供空间坐标的更快的系统标识。图4示出可特别适合于导管上的跟踪线圈82c的调谐电路83的示例。如图所示，CON1将同轴电缆连接到装置80的末端部分上的跟踪线圈82c，同时J1连接到MR扫描仪通道10ch。扫描仪10S向电路83发送DC偏压，并且“接通”U1二极管以产生短路，这在跟踪线圈上产生高阻抗(开路)以防止跟踪线圈上的电流和/或更好的跟踪信号(稳定性)。调谐电路能够被配置成具有50欧姆的匹配电路(扫描仪频率的窄带)，以将电缆电连接到相应MR扫描仪通道。当二极管U1断开时，能够将跟踪线圈数据传送到MR扫描仪的接收通道10ch。电容器C1和C2是大的DC隔直电容器。C4是可选的，但是能够允许微调(通常在大约2-12皮法之间)，以虑及部件的可变性(容限)。所设想的是能够使用其他调谐电路和/或跟踪信号稳定器配置。调谐电路83能够驻留在体内装置80中(诸如在把手或外置部分中)、在将线圈82c连接到相应的MRI扫描仪通道10ch的连接器中、在扫描仪10S中、在接口盒86(图2)中，接线板250和/或电路83能够分布于这些或其他部件中的两个或更多个之间。在同时跟踪(并且在可视化中呈现和示出)多个装置80的情况下，电路60c能够将相应的跟踪线圈与对应的装置相关并且标识不同的装置。通常，装置标识符是具有诸如不同电阻值的预定义值的“唯一”电子标识符。
在一些实施例中，每个跟踪线圈82c能够经由邻近的电路板(其能够容纳调谐电路和/或去耦/匹配电路)连接到具有到二极管的长度的同轴电缆81，该长度足以限定在MRI扫描仪10S的操作频率下的四分之一波长的限定的奇次谐波/奇数倍，例如对于3.0T MRI扫描仪为在大约123.3MHz下的λ/4、3λ/4、5λ/4、7λ/4。这个长度还可有助于稳定跟踪信号以用于更准确和快速的定位。经调谐的RF线圈能够提供稳定的跟踪信号用于准确定位，通常在大约1mm或更小的范围之内。在多个(例如两个紧密间隔的)相邻跟踪线圈被固定在基本刚性的材料上的情况下，经调谐的RF跟踪线圈82能够提供相对于对应的跟踪位置信号的基本恒定的空间差。
在系统10中所使用的跟踪序列能够有意使垂直于读出方向的信号失相以衰减来自1)大块目标和2)由导管的耦合到跟踪线圈82c的其他信号敏感部分(例如沿导管轴的同轴电缆)所感测的区域的不希望有的信号。这趋向于仅留下指示跟踪线圈的位置的顶点。
跟踪序列块能够包括小翻转角激发的多个(通常大约三个)重复或者由其组成。每个重复被设计成连续指示跟踪线圈坐标的x、y或z分量。频率编码沿x方向被用于得到x坐标、沿y方向得到y坐标以及沿z方向得到z坐标。当频率编码处于x方向时，另外两个方向(y和z)没有被空间编码，在那些方向上产生来自所有激发区域的投影(空间积分)信号。失相梯度尝试衰减包含在这些投影中的不希望有的信号。一旦跟踪序列块完成，则扰相梯度(spoiler gradient)能够被用于在成像序列块被执行之前使从跟踪剩余的任何横向信号失相。
取决于加速速率，成像序列块得到用于重构单个切片的图像的数据的一部分。如果加速速率为1，则收集图像的所有数据。如果加速速率为2，则收集一半数据，诸如此类。如果多个切片被激活，则每个连续的成像块以‘轮转’方式收集下一切片的数据。如果任何磁化预备(例如饱和脉冲)被激活，则它们在跟踪序列块之后被执行，紧接在成像序列块之前。
跟踪装置和消融导管的附加论述可见于美国专利No.6,701,176和序列号为61/261,103的美国临时申请，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。将在下文中进一步论述示范性的消融导管。
现在参照图5A-5D和图6，其示出具有体内装置80的物理表示80R、目标解剖结构的立体模型100M和近实时MRI图像100MRI的可视化100v的示例。电路60c/扫描仪10S被配置成在可视化100v中显示患者的目标解剖体(示出为心脏)的至少一部分的3D立体模型100M连同在成像空间中对至少一个体内装置的至少末端部分的物理表示80R，其中所述模型与3D成像空间配准。可选地，能够执行可视化以使用所标识的跟踪线圈的位置以及与装置上的实际线圈布置有关的限定的形状因子和/或尺寸数据以不同颜色在医疗装置末端部分的物理表示中示出跟踪线圈。
电路60c能够被配置成生成具有至少两个可视参考平面41、42的可视化100v(示出为具有第三相交平面43)，所述可视参考平面通常彼此斜向或垂直并且延伸通过可视化100v的至少主要部分。平面41、42(和43)能够是透明的和/或半透明的。它们可以被示出为具有与相应的二维图像切片对应的不同颜色边界(perimeter)(所述二维图像切片可在显示器上被示出为也具有相似或相同颜色边界的缩略图)。
平面41、42能够在成像空间中相对于彼此移动或者可以被锁定在一起，在任何情况下，它们能够被配置成在成像空间中相对于模型100M移动。如图5A-5D所示，用户能够旋转和缩放可视化100v，这自动调整在显示器上所示出的可视化。又如图所示，不要求柔性装置80在可视化中处于用于得到至少一个近RT MRI图像100MRI的MR数据的相关解剖扫描平面的任何一个中，并且柔性装置80的末端部分80d能够具有曲线形状，而尖端80t能够被控制或导向至不同的目标位置中。
在一些实施例中，如图5D所示，电路60c被配置成将至少一个装置80的尖端位置与箭头82a关联，并且呈现可视化，使得末端部分80d上的每个跟踪线圈82具有带某种颜色的形状82s，其中每个跟踪线圈82具有相应的与其他跟踪线圈不同的颜色，并且其中线条或样条821连接尖端82a和线圈82c，并且线条821能够折曲、弯曲和移动以在可视化100v中反映装置80的移动。所述系统/电路能够被配置成显示使用来自MR扫描仪跟踪线圈通道的跟踪线圈数据所生成的颜色高亮显示的图像，以便在装置(例如导管)的物理表示的3D呈现中将线圈示出为颜色高亮显示的特征。
图6示出系统10能够被配置成在一个查看窗口20w1中示出交互式可视化100v和MRI图像100MRI两者以及在第二查看窗口20w2中仅示出MRI图像100MRI。第二窗口20w2中的MRI图像100MRI通常与用户在第一查看窗口20W1中的交互式可视化100v中所标识的目标解剖体位置关联。
如图7所示，显示器20能够具有UI 25，该UI 25能够被配置成允许内科医生或其他临床医生选择是否示出目标组织100MRI的近实时MR图像，与目标解剖结构的模型100M一起示出(图7)和/或在独立的查看窗口中示出(图6、图13-16)。电路60与具有用户界面25的至少一个显示器20进行通信。
用户界面25能够被配置成允许用户将所显示的可视化(淡化)改变成仅包括解剖体的近RT图像，包括解剖体的近RT图像和心脏的配准模型，或者仅包括配准模型，参见例如图7和图9，图7示出可视化100v中的两种类型的图像，而图9仅示出模型100M。UI 25能够是这些选项的开/关选择，或者可以从一个查看选项“淡化”到另一个查看选项。如图所示，虚拟滑动控件25c允许用户改变所示出的内容((近)RT MRI 100MRI到仅模型100M)。
电路60c还能够被配置成生成MRI图像，所述MRI图像近实时地示出装置位置(在MR图像空间中)。UI 25还能够被配置成允许用户在具有装置的所呈现视图与装置的实际图像的可视化中关闭装置80的呈现和/或使其淡入和淡出，以确认位置或者用于附加的可视输入。所述装置可包括用于促进MR图像中的可视识别的其他基准标记点(例如无源标记点或者有源标记点，诸如接收天线)。
UI 25通常包括多个GUI控件，其能够包括触摸屏输入控件以允许临床医生/内科医生通过放置光标或者通过在所关心的区域上触摸屏幕在图100M中选择所关心的区域。这能够使系统得到那个区域的实时MR图像数据，并且在显示器上提供关联图像和/或限定空间中在那个位置上的扫描平面(它们可以是预设的扫描平面)。
再次参照图7，显示器20例如能够与UI 25进行通信，该UI 25提供多个用户可选择的不同的图30，使得图或来自其的数据能够在与成像空间配准的所显示的3D解剖图上“打开和关闭”。不同的图能够包括患者特定的3D(立体)解剖图和/或能够在3D解剖图上显示的数据，所述3D解剖图在MR导向过程期间所使用的MRI 3D成像空间中得到或者与其配准。对于组织表征图，该图包括取自如上所述并入其中的MR图像数据的空间相关组织表征数据。UI 25能够包括用于不同功能和/或动作的多个不同的GUI(图形用户输入)控件25c。GUI控件25c还可以是切换开关、具有方向敏感性以沿一个方向拉伸的触摸屏或者其他图形或物理输入。
用户可选择的患者特定图30包括与能够被用户选择用于查看的过程关联的多个组织图，通常包括至少一个并且更通常地为包括若干种类型的组织表征图(或者要在配准的解剖模型上示出(叠加)的与这样的图关联的数据)。UI 25还能够包括GUI控件，其允许用户选择所述组织图中的两个或更多个，其中这样的数据能够共同地(重叠和配准和/或作为合成图像/图)或单独地被示出。如图所示，图30和/或来自其的数据可包括下列项中的至少多个：
(a)区域评估扫描图32r(图17)和/或全局评估扫描图32g(图13)，它们示出组织信息，例如一个区域中的实际损伤图案，以允许临床医生查看区域消融信息(例如在LA(左心房)、PV(肺静脉)等处)；
(b)过程前MRI心脏扫描34；
(c)在第一时间点(诸如所述过程之前一周或者就在该过程之前)获得的DHE 1(延迟高增强)组织表征图35a(图28)；
(d)在第二时间点、诸如在一过程期间、可能将近该过程结束时获得的DHE 2组织表征图35b(对于能够被用于在终止过程之前确认PV(肺静脉)或其他目标的完全电隔离的心脏消融过程-替换地，DHE 2图能够与在先的EP消融过程的结束关联)(图27)；
(e)EA(电解剖)图35c(图17)；
(f)水肿组织表征图35d(图19)；
(g)其他组织表征图35e，例如：
(i)示出在所述过程期间由组织消融引起的增加的温度的位置的复合热组织表征图；
(ii)缺血(无氧或缺氧)组织表征图；
(iii)缺氧或坏死组织表征图；
(iv)纤维组织图；
(v)脉管系统图；
(vi)癌细胞/组织图(其中癌症是正被治疗的情况)；
(vii)流体分布图(用于可视化在目标解剖结构的局部组织中所注射或以其他方式输送的治疗液)；
(viii)曝光图；
(h)具有一个或多个目标部位37p(在本文中也可互换地称为部位55t)的至少一个过程规划图37M以及为易于参考而以不同颜色、不透明性和/或强度被示出的、示出实际部位37a(例如目标和实际消融部位)的后期组织图(参见例如图10，红色/较深点与目标部位关联，而绿色或较浅点与实际部位关联)；以及
(i)在外科手术/成像空间中示出装置80的物理表示的装置视图36，例如其中消融导管36a被示出为就位，和/或标测(环)导管36b作为装置80被示出为就位(图9、图11)。这些装置图36可例如在导航模式期间被使用/显示。缺省动作可以是至少在导航模式下示出这些装置，但是用户能够对这个选择取消选定。所述装置还可以被“关闭”或淡化或者以线栅或其他方式在通常服从用户输入的可视化中被示出。
组织图30(或者关联的组织数据)通常与3D坐标MRI图像空间配准(人工地或者经由自动的电子图像对齐配准装置)或者在所述过程期间得到，使得MR图像数据处于3D MRI图像空间中。在一些实施例中，患者的相关图像扫描平面和MR图像数据能够被导入和/或并入组织图中的一个或多个，使得能够使用与(已更新的)组织图30上的解剖位置相关的MR图像数据自动地或者依据用户请求随时间更新(包括实时地)所述(一个或多个)图。能够在3D MRI图像空间中使用跟踪和/或标测导管来生成EA图，这可提供更准确或及时的EA图(而无需预先获取的图的配准)。
能够使用示出组织的正常和异常状态、情况和/或行为或者组织响应于治疗的状态的MR图像数据来生成所述(一个或多个)组织图30。例如，(一个或多个)组织表征图能够以不同颜色(或灰度)在所关心的区域中和/或全局地示出心脏组织的热剖面。在其他实施例中，组织表征图能够在心脏的解剖模型上示出梗塞组织、诸如坏死或疤痕组织的其他受损组织、缺氧、缺血、水肿(例如具有水肿的)和/或纤维组织或者以其他方式受损、退化或异常的组织以及正常组织中的一个或多个。在还有其他实施例中，组织图能够示出心脏的具有更小或更大的壁运动的部分(例如LA或后壁)等。
在一些实施例中，所述系统能够被用于使用注射针或流体输送插管将治疗剂输送到目标解剖体。流体分布图或来自其的数据能够在模型100M上或者在MRI图像100MRI中被示出(而无需所呈现的模型)。例如，为了治疗心力衰竭，治疗剂能够被注射到梗塞或异常的心脏组织中的一个或多个目标位置。通常，注射在若干点上执行以生成期望的覆盖图案或面积/体积。流体分布图能够被用于确认基于注射得到心脏组织的期望覆盖。如果没有，则另外的一个或多个(“干净的”)目标部位能够被标识并且能够对这些部位注射治疗剂。在其他实施例中，先前的注射部位可能需要额外量的药剂，使得同一部位能够再次被治疗。流体分布图能够仅基于MRI图像数据来生成。在其他实施例中，流体分布图能够基于一个或多个已知的注射部位和已知量的注射药剂(这可就地测量或者基于已知流率和已知注射时间来测量)来生成。这个数据能够被用于生成估计的流体分布图。在其他实施例中，流体分布图能够基于MR图像数据和注射量来生成。在一些实施例中，系统/电路60c能够标识注射部位的空间分组并且以电子方式选择能够通过注射部位来设置的一个或多个扫描平面，以得到近RT MRI图像数据或得到注射之后的图像数据(例如用于在MRI导向过程结束之前的区域或全局覆盖评估)。对于用于某些心脏修复的心脏注射，标识梗塞组织和正常(健康)组织边界的规划图37M能够被用于标识目标注射部位55t。能够将这个图37M与MRI图像空间配准。能够将目标部位55t与MRI图像空间中的X、Y、Z位置关联。近RT图像100MRI能够在注射(类似于消融)期间来生成，以允许内科医生看到“即时的”注射分布或支出。这个流体分布图能够以电子方式被提供为能够有选择地在解剖模型100M上被示出的数据集。治疗剂能够是任何合适的药剂，包括例如干细胞(并且可针对重塑心脏组织)并且是MRI可见的。
其他实施例能够生成曝光图以评估目标组织的光学曝光(或者这样的组织中的光激活药品)，类似于上述流体分布图。曝光图能够基于使组织暴露于非消融能量的内部激光器或其他光源。
参数或组织特性是否在相应的组织图30中对比正常或未治疗的组织被示出为受损、退化或以其他方式表现异常或者受治疗影响能够基于患者本身的组织特性的像素强度或者基于与典型正常和/或异常值的群体“标准”关联的预定义值或值的范围或者以上所述的组合。
因此，例如，正常的壁运动能够基于与限定的群体标准的比较来标识，并且与那个正常的壁运动的不同偏离能够以不同颜色相对于具有正常壁运动的组织被示出为严重、中等或最小。
在另一个示例中，热组织表征图30能够示出相对于其他相邻或非相邻的组织具有升高的温度的组织。因此，例如，在消融期间或者在消融之后不久，损伤组织及其附近的组织相对于非损伤温度或者正常人体温度下的组织能够具有升高的温度。具有增加的强度和/或高于限定水平的强度水平的面积或体积能够被标识为已被消融的组织。不同的消融部位55t能够在图30上示出为具有升高的温度的面积(在所述过程期间的不同时间得到)，并且被自动并入热组织表征图30中和/或依据请求被示出。
在一些实施例中，组织表征图30使用与(例如T-1缩短的)造影剂的吸收和滞留关联地获取的MR图像数据。通常，在组织中较长时间的滞留与不健康的组织关联(例如梗塞组织、坏死组织、结疤组织等)，并且是可通过MR图像数据中的图像强度差可视地检测的，例如使用T1加权序列以示出一个或多个造影剂的滞留时间差。这被称为延迟增强(DE)、延迟高增强(DHE)或后钆增强(LGE)。如上所述，在一些实施例中，所述系统/电路能够采用非选择性饱和的交互式应用来示出造影剂在近实时扫描中的存在。例如，这个选项能够有助于在成像导向的导管导航期间能够有助于邻接疤痕区域的组织。因此，DHE组织表征图中的DHE图像数据能够被预先获取和/或可包括近RT图像数据。
组织图通常是示意或示出如上所述与体积关联的组织表征性质的立体、3D或4D解剖图。所述图能够是彩色的并且被颜色编码，以提供易于理解的图或图像，其中不同的组织表征以不同颜色示出和/或特定表征的不同等级以灰度示出或被颜色编码。术语“颜色编码”表示某些特征或情况以不同色彩、色调或不透明性和/或强度的颜色示出，以可视地强调组织的不同情况或状态或者不同和相似的组织，举例来说诸如对比正常或无损伤或非注射/影响组织示出来自所注射的治疗剂的流体分布或组织中的损伤。
在一些实施例中，UI 25能够被配置成允许临床医生增加或降低强度或者改变某些组织表征类型的颜色，例如为了采用不同查看参数示出损伤组织或具有水肿的组织，例如以高对比色和/或强度、较深的不透明性等示出。组织表征图30中/上的治疗部位，诸如(一个或多个)损伤部位能够基于三维空间中的位置来限定(例如电极基于诸如跟踪线圈的位置检测器被定位在何处、消融电极在何时被激活以进行消融)，但是通常还与或者替代地与关联的扫描平面中的MRI图像数据关联，以在MRI图像中示出(一个或多个)消融部位。MR图像数据还可反映在所述过程期间组织性质在消融之后或期间的变化，例如DHE、热性质、水肿等。
电路60c能够被配置成生成组织图37M(图27)，它是从过程前或过程开始时的组织数据和过程内的组织数据生成的用于示出基于所述过程的差异的差别图或比较图。“之前”或“之后”的图能够在显示器上以电子方式重叠并且以不同的颜色、不透明性和/或强度来示出，或者能够减去来自所关心区域(ROI)中的每个图像的对应像素值以示出差别图，或者以其他方式将所述对应像素值集成为复合图。同样地，UI 25能够允许临床医生选择或取消选择之前或之后的组织表征图(或者在其之间切换)，或者调整显示偏好以允许差异的可视考察。
区域更新组织图32能够被用于评估目标或实际治疗部位是否已被成功治疗，例如消融位置是否有期望的透壁性损伤形成。例如，UI 25能够允许临床医生仅通过在诸如区域评估组织图的交互式图100M上指示期望的所关心区域(例如通过在显示器上用手指、光标指出或以其他方式选择点)来选择实际消融的组织的高分辨率或放大的视图。例如，能够示出LSPV中的可疑组织的高分辨率MR图像，使得内科医生能够看到在组织表征图上指示的期望的点上的实际组织。能够根据需要以电子方式在图上标记新目标，并且扫描平面能够自动以电子方式被选择、标识或者以其他方式与新目标位置关联。
图13示出具有并排查看窗口的显示器20，一个窗口示出具有图100M(它可以是组织表征图)的可视化，而另一个窗口具有在主动治疗模式期间的局部组织的至少一个近RT MRI图像。
图22A和图22B示出局部组织的轴向和正面视图的两个窗口。图22A示出在消融之前的组织，而图22B示出在消融期间或之后的组织。例如，在消融模式期间，所述系统能够使用缺省查看规则来显示在例如消融的治疗期间受影响的组织的近实时MR图像数据，按照本发明的实施例，通常示出局部组织和治疗(消融尖端)的正面视图和侧视图。在某些实施例中，交互式可视化图100v和/或模型100M在所有消融或一些消融期间可以不被显示。
参照图8、图12和图25，在一些实施例中，UI 25还能够包括用户输入控件25c以允许用户在组织规划图37M上标识和/或选择(例如标记)目标消融部位55t，并且随后提供计划的和实际的消融组织图37a(其可被覆盖以不同颜色以易于在查看时进行比较)或者合并到指示计划部位和实际部位两者的复合图中(图10)。
图14、图17和图21示出能够基于实际的MR图像数据被示出的组织的放大(高分辨率图像)视图。这允许内科医生在治疗(例如消融)之前和/或期间看到为治疗(例如消融)被瞄准的组织。这种类型的查看能够在规划阶段期间执行，或者为了在消融之后而不是仅在治疗期间评估损伤以得到组织特定的数据。在一些实施例中，能够响应于用户输入而在交互式可视化中示出放大的图像视图。也就是说，图像视图能够基于目标治疗部位55t在图100M中或在图100M上的布置。
图14示出临床医生(内科医生)能够在交互式可视化100v的模型100M上标记区域，其被示出为靠近左窗口的左侧的圆圈。图15示出损伤图案可以是不完整的。图16示出图14中的标记区域可限定右侧查看窗口中用于特写视图的扫描平面。
图10、图12和图13示出“完整的”规划图37M，其具有用于形成期望的透壁性损伤和/或内科医生(用户)所选择的电隔离图案的多个目标消融部位37p/55t。图10示出计划的和实际的治疗部位两者。在指示计划消融图案之后或者当标记或特定损伤部位被选择和/或布置在规划图37M上时，内科医生/用户能够考察该点的实时MR图像数据，并且确认所选部位是(一个或多个)期望的目标消融部位55t。图8示出显示器能够示出应用于模型110M的计划消融部位图案55t连同近实时患者MRI数据。
在一些实施例中，计划的治疗(例如消融)模式能够使用基于待治疗的预定义情况以及与目标解剖体关联的某些基准的以电子方式生成(缺省)的模板。所述模板还可基于用于能够以电子方式被存储以供对不同患者使用这样的情况的临床医生特定的偏好。模板能够基于患者特定的解剖体或其他信息来修改。消融图案能够在模型100M于图像空间中的配准之前以电子方式在模型100M上“绘制”或标记。所述系统能够被配置成在图像空间中的配准之后为不同的标记损伤部位或区域标识相关扫描平面，或者提出与将包括(一个或多个)目标消融部位的局部解剖体的轮廓匹配的扫描平面。
图17示出，显示器能够在一个查看窗口中示出交互式可视化100v，并且所指示区域中的先前的消融能够具有能够被用于为损伤的区域评估或其他治疗限定新的(或当前的)扫描平面的(一个或多个)电子的关联扫描平面。
图20示出可视化100v能够被用于确认期望的治疗计划(消融部位)并且设置区域扫描平面。还要注意与图8的差异，其中该可视化按照用户输入与MR图像数据相比更突出地示出模型。
能够基于用户输入或缺省设定以线栅形式(图9)或者以变化的强度或不透明性来示出模型/图100M。图9还示出在可视化100v中被抑制或未示出的近RT图像数据。
图22A示出(一个或多个)治疗(例如消融)视图的扫描平面能够如上所述基于所标识的(一个或多个)跟踪线圈82c的位置自动被确定。
电路60c能够以电子方式限定和预设与相应的目标消融部位关联的扫描平面，该相应的目标消融部位与3D空间中的实际位置相关，该位置进而作为那个目标位置的预设扫描平面以电子方式被存储在电子存储器中。当治疗装置80在所述过程期间到达目标解剖体(例如心脏)中的对应物理位置时，能够自动显示治疗视图模式(例如消融视图模式)下的MRI图像。每当治疗装置80(例如消融导管)接近与目标部位关联的限定位置时，计划目标部位55t还可被用于限定内科医生视图(3D透视)，例如预设视图。因此，在规划图37M中所标识的目标部位55t能够被用于预设与实时MRI关联的扫描平面以及与供显示的3D视图关联的扫描平面两者，而无需另外的临床医生输入。
在所述过程期间，当装置80(例如消融导管)的末端接近与目标治疗(例如消融)部位55t对应的位置时，电路60c(例如MR扫描仪10S)能够基于所计算的装置末端部分的位置使用“在运行中(onthe fly)”限定的扫描平面(通常被选择成使得切片包括偏离和/或向前投影超出装置一定距离的区域，诸如在大约0-4mm之间，通常在大约1-2mm之间)和/或使用与那个位置关联的预设扫描平面中的一个或多个来自动选择“捕捉(snap to)”尖端和/或末端部分位置的扫描平面以得到关联组织的实时MR图像数据。扫描平面能够在治疗之前或期间响应于装置的移动(如通常由跟踪线圈所检测到的那样)而被调整。图11指示当装置80接近或接触目标组织时使用再调用的预设扫描平面的自动视图。在一些实施例中，所述系统在限定扫描平面、标记点、记录电描记图等等时可根据需要自动启用或禁用ECG选通。
在一些实施例中，能够基于装置80末端上的两个紧密间隔的跟踪线圈82c的位置来执行对(一个或多个)扫描平面的捕捉。两个线圈82c能够被容纳在相对刚性的基底或导管端部上，其中每个线圈具有大约2-10匝/圈。跟踪线圈82c能够经由相应的同轴电缆连接到MR扫描仪10S，如上所述。捕捉或投影的扫描平面能够被投影为超出所计算的尖端位置一定距离，诸如在大约0-4mm之间，如上所述。这个实施例可特别适合于具有尖端RF电极的端部可偏转的消融导管。在其他实施例中，诸如对于环导管，跟踪线圈82c能够被容纳在装置的环端，并且驻留在共同平面上。电路60c能够被配置成基于跟踪线圈82c中的至少三个的位置来限定平面。捕捉位置的组织-装置界面能够被选择为平行于并且接近所标识的平面(例如距该平面大约0-4mm之间)。在还有另一实施例中，装置沿其长度(例如沿其末端部分)能够具有大约1-20个跟踪线圈。捕捉位置能够基于与跟踪线圈中的至少两个(例如轴上的2、3、4个线圈)相切并且成一直线的位置。所述装置可偏转，并且跟踪线圈中的至少一些的位置可以相对于彼此变化。这个实施例可特别适合于大部分为直线配置但是可能具有弯曲部分的标测导管。
例如，在一些实施例中，如果内科医生移动消融导管，则电路60c和/或MR扫描仪10S能够调整扫描平面以得到示出损伤的消融的切片，包括示出正被消融的组织的近实时MRI的侧视图和正面视图。扫描平面被选择成包括沿装置线在轴向上向外投影一定距离以包括相关组织的切片。对于最佳的或适当的正面视图，扫描平面能够被定向到与目标组织表面基本平行(例如接近装置尖端)的平面。这能够基于3D分段/模型相对于尖端位置的坐标来完成。
为了得到具有用于正面视图的相关扫描平面的切片，装置尖端能够被用于限定一个点，并且电路可在模型100M的表面上标识多个附加点(例如另外大约三个点)。那些附加点能够是离开装置尖端的短半径(即类似于辐条和轮图案)。(三个)径向点的距离应相对中心点紧密间隔，特别是对于弯曲的组织表面(例如正被消融或以其他方式被治疗的心壁通常将是弯曲的，并且在一些情况下甚至具有像PV口那样的复杂曲线)。选择这个距离可参照典型的人体心脏解剖体来进行，那些点的距离可在大约3至5mm之间。在一些具体实施例中，下列步骤可被用于得到正面视图。
1.从体内装置上最末端的跟踪线圈向前投影线条。
2.以电子方式生成(例如标记)其中所投影的线条与3D模型的表面相交的临时点。
3.使用相交的那个临时点作为“轮”的中心并且计算轮缘上的三个点的位置。
4.放弃(proscribe)包括三个缘点的临时平面。
5.平移临时平面，直到临时中心点变为与装置的实际尖端相连的(假定尖端实际上靠着目标组织(例如心壁))。
6.基于这个所计算的平面设置用于正面视图的扫描平面。
要注意的是，在所述装置为环导管的情况下，上述步骤可能不适合。当使用环导管作为具有跟踪线圈的体内装置时，内科医生通常在环的内部进行消融，并且电路能够使用环导管上的跟踪线圈的坐标来描述用于正面视图的扫描平面。
在一些实施例中，所述系统能够保持跟踪从装置的尖端到配准模型的最短连线，并且甚至能够在(一个或多个)呈现中近实时地显示这条线。然后，通过用户输入，例如依据按钮按压，电路60c能够限定与用于正面视图的模型表面相切的平面或者沿这条线限定用于轴向视图的平面。可使用选通。轴向视图可能更健壮，因为它贯穿壁。
除了基本连续地收集可视化和/或消融或其他治疗视图模式中的“新的”图像数据之外，数据还能够由算法及其他装置来处理，以便近实时地或者依据请求生成并且向外科医生回送所关心的解剖体的连续更新的、患者特定的解剖组织表征图。
图23示出所述系统能够采用附加的可视指示符和“目标”导航记号(如标记)示出治疗装置80的位置以可视地帮助到所述部位的导航。
图24A-24D示出所述系统能够生成可视导航标记点用于促进使用MRI导向的对齐。
在具体实施例中，在消融期间，MR温度测量(2D)能够被用于示出实时消融形成，其中取沿导管的切片并且示出温度剖面上升。所设想的是2D和/或3D GRE脉冲序列能够被用于得到MR图像数据。但是，也可使用其他脉冲序列。
图18和图19示出能够被导入(并且与图像空间配准)供在心脏介入过程期间使用的预先获取的患者数据的图30的示例，其通常被用作交互式可视化100v中的图100M。如图18所示，能够在实际介入过程之前(通常紧接在其之前)或者在患者处于MRI扫描仪中的同时或者从基于X射线的系统得到EA图，其中能够从所述基于X射线的系统将EA图与不同的图配准，诸如组织表征图30，并且在显示器20上示出该EA图。在一些实施例中，组织表征图能够包括、并入、覆盖或下衬来自EA图的数据或EA图(它可从X射线成像形态导入或者在MRI扫描仪中生成)，以限定集成的电性质和组织表征组合图。电活动能够经由电活动传感器来检测，其中所述电活动传感器能够检测能感测心脏组织中分部的或标准的电活动的阻抗或其他电气参数，如本领域的技术人员已知的那样。电解剖图或来自其的数据在被使用时能够与可视化图100M(例如不同的组织表征图)配准，使得使用在介入期间生成的MR数据的MR数据更新能够被生成并且被显示在集成图上。
同样地，UI 25能够被配置成允许临床医生选择或取消选择EA图(在其被使用时)，使得来自EA图的信息根据需要以电子方式被剥离或移除(和/或重新添加)至图100M。在其他实施例中，图100M被保持为与EA图分离，并且在被使用时，EA图与组织表征图分开在独立的窗口或屏幕中示出。
图21和图27示出MRI DHE组织表征图的示例。图21示出在所计划的过程之前，通常在大约1周之前获得的过程前“规划的”DHE图像。在一些实施例中，DHE图像能够在先前的消融过程之后获得，示出不完全的电隔离/疤痕形成的位置，用于帮助计划当前过程的目标部位。规划图能够被放置在可视化中的图之上，使得用户/内科医生能够标记目标消融部位55t，如上所述(这在一些实施例中还可以限定在一过程期间消融之前的预设扫描平面和视图)。图27示出能够用于评估消融部位的过程内DHE图。
图28示出图100M能够按照本发明的实施例被呈现以(通过不同颜色)示出目标和实际消融部位的位置，以允许临床医生评估疤痕形成和/或过程内与所计划的过程的变化。
MRI扫描仪10S(图1-3)能够基本连续地被操作，以提供能够被用于依据请求或者自动地在可视化中生成更新的图100M的图像数据。这个操作能够“处于后台”，例如对用户是透明的，以便不会减慢所述过程，同时在该过程的进程期间提供更新的图像并且跟踪数据。
在一些实施例中，装置-组织界面100i(图1、图22A、图22B)能够采用T1加权的FLASH序列(T1w FLASH)来可视化，以定位尖端80t。能够输送RF或其他消融能量，并且心肌或其他目标组织的变化和损伤形成能够近实时地使用T2加权HASTE(T2wHASTE)序列来可视化。能够使实时(RT)-MRI序列、T1w FLASH和T2w HASTE图像切片对齐，以允许依据组织接触对装置80的可视化或者允许消融能量的激活以允许装置80(例如导管)、装置-组织界面100i和/或(心肌)组织的可视化而同时接收治疗，例如消融能量。
在一些具体实施例中，在导航模式(而不是消融模式)期间，能够使用与用在高分辨率消融模式中的不同的脉冲序列来可视化导管80，举例来说诸如使用具有大约5.5fps的GRE或SSFP(例如TrueFISP)脉冲序列的RT MRI序列，跟踪线圈82c能够被用于空间取向和定位。(近)实时的典型扫描参数包括：回波时间(TE)1.5ms、重复时间(TR)3.5ms、大约45度或大约12度的翻转角、切片厚度5mm、分辨率1.8mm×2.4mm、简缩因数(R)为2的并行成像。在使用SSFP的一些实施例中，翻转角为大约45度。
一旦装置位置被认为是适当的(使用跟踪线圈82c)，处于关联扫描平面的脉冲序列能够被用于生成导管尖端80t和(心肌)组织界面的高分辨率可视化。例如，T1加权3D FLASH序列(T1wFLASH)，如上所述。能够使用内部体积获取(IVA)黑血制备T2加权HASTE(T2w HASTE)或黑血制备快速自旋回波(TSE)序列来获取消融或其他治疗期间的心肌或其他目标组织的图像。HASTE和TSE序列参数的示例分别包括：TE＝79ms/65ms，TR＝3次心跳，厚度大约为4mm的3个邻接的切片，分辨率为1.25mm×1.78mm/1.25mm×1.25mm，使用SPAIR方法的脂肪饱和，以及R＝2的并行成像。
典型的心跳速率和自由呼吸能够对成像提出挑战。在一些实施例中，(近)RT导航成像切片(例如以5.5fps的GRE脉冲序列)能够与高分辨率的组织界面切片(例如T1w FLASH)对齐以得到导管-组织界面的可视化。随后，采用T1w FLASH所得到的那些切片能够与采用黑血制备T2w Haste图像所得到的切片对齐以得到能量输送期间的心肌组织/受损表征。这种逐步方式能够允许心房内的特定点的置信定位，而同时消融组织，并且同时使组织可视化以用于与损伤形成关联的组织受损的近实时评估。
在一些实施例中，能够使采用不同序列所获取的切片交替，以为导管可视化和损伤输送提供交互式环境，UI能够允许用户在这些视图之间切换，或者能够基于这些图像切片或者导航与消融或介入模式/视图使视图交替。还要注意的是，本文所描述的序列作为适当序列的示例来提供，并且所设想的是其他已知序列或者新开发的序列可用于心脏消融或其他解剖或介入过程。
图29示出使用心脏MRI介入套件19的一个具体实施例，该心脏MRI介入套件19带有集成的电缆管理系统，该电缆管理系统连接多个连接患者的引线，这些引线即使在患者在台架16上被移入或移出磁体膛腔(磁体能够是开面的或者是闭合磁体配置)时也保持就位以允许临床医生直接接近患者。引线的另一端连接到位于远离(通常在控制室中而不是在磁体室中)患者处的电源、监视器和/或控件。如图29所示，MRI介入套件19能够包括IV架140(通常附连到扫描仪台/台架16)以及通过天花板布线(例如它们向上延伸，通过天花板并且在天花板上方)、连接到插线架135和/或137的电缆200n(其中“n”通常在大约1-400之间，典型地在大约5-100之间)的连接板150。麻醉车160的电缆连接210n也可通过天花板布线(其中n通常在大约1-400之间，典型地在大约5-100之间)。电缆连接220n、210n通过天花板在房间10a、10b之间延伸，并且能够通过接线板250连接到远程装置500。在一些实施例中，脚踏开关电缆连接220n也能够通过地板槽延伸至接线板/第二房间10b(其中“n”通常在大约1-100条电缆之间)。对于示范性心脏套件的其他描述，参见序列号为12/708,773的美国专利申请，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。电缆还可替代地在地板下方、之上或上方布线，悬挂于墙壁，采用无线连接等(以及它们的组合)。
如本领域的技术人员已知的那样，通常在单个患者心脏(AFIB)EP过程期间有大约60-100个损伤被生成。其他心脏过程可能仅要求大约1个消融或者少于60。典型的患者介入心脏过程持续不到大约4个小时，例如大约1-2小时。每个损伤部位能够在大约30秒至大约2分钟之内被消融。可生成线性的透壁性损伤(诸如“连续”拖动法损伤)，或者可生成“点”损伤，取决于所选择的治疗和/或正被治疗的情况。连续损伤可被形成为一系列重叠的点消融损伤或者形成为连续“拖动”损伤。
所述系统能够包括监测电路，该监测电路能够自动检测哪些装置连接到患者插线架。这种配置能够被实现的一种方法是通过在插线架和/或接口以及与其连接的各种装置中使用ID电阻器。MRI扫描仪计算机或处理器或者临床医生工作站模块或处理器能够经由连接CON1、CON2和CON3来监测电阻器。装置80(图1)能够具有通过连接到CON1、CON2和CON3的线来修改阻抗的内置电阻器。阻抗的变化帮助监测器检测哪个装置被连接。一旦进行了该确定，扫描仪可自动加载特殊的获取参数、显示参数，并且更新过程进度以在举例来说诸如工作站60(图3)处的显示器20上显示。
MR扫描仪10S与装置80之间的电隔离能够经由MRI套件内部和外部的低通滤波器来提供。如本领域的技术人员已知的那样，MRI套件中的部件能够使用内置于包围MRI套件的RF屏蔽体中的波导来连接到外部部件。在被使用的情况下，消融导管80a能够是连接到适当能量源的RF消融导管，所述能量源举例来说诸如为具有配置用于3T磁场(其中使用3T系统)的MR兼容接口电路的Stockert70RF发生器(Biosense Webster，Diamond Bar，CA，美国)。所述系统能够包括具有Siemens Verio系统(Siemens Healthcare，Erlangen，德国)或其他合适的扫描仪以及合适的外部成像线圈的EP套件，所述外部成像线圈诸如为脊柱和/或人体阵列线圈，如本领域的技术人员已知的那样。还可使用包括球囊(冷冻消融)、激光器、超声和RF阵列电极等的其他消融导管。可使用其他治疗导管或装置，包括注射针导管等。
图30A、图30B和图31-33示出柔性(可控)消融导管作为装置80的示范性实施例。消融导管80A包括具有通过其中的管腔104(图30B)的伸长的柔性壳体或轴102，并且包括相对的末端和近端部分，仅示出末端部分106。末端部分106包括在其尖端80t处包含用于消融目标组织的消融电极110的尖端部分101以及单独标识为112、114的一对RF跟踪线圈82c。所述末端部分能够包括用于感测局部电信号或性质的第二电极，或者消融电极110能够是双极的，并且既消融也感测。导管80的近端部分可操作地固定于手柄，这是众所周知的。导管轴102由柔性生物兼容和MRI兼容材料制成，诸如聚酯或其他聚合材料。但是，各种其他类型的材料也可被用于形成导管轴102，而本发明的实施例并不局限于任何特定材料的使用。在一些实施例中，轴末端部分能够由比近端部分和/或末端部分与近端部分之间的中间部分更硬的材料制成。
装置80能够被配置成降低电流或电压在组织中的不希望有的沉积的可能性。装置80能够包括RF扼流圈，诸如一系列轴向间隔开的Balun电路或其他合适的电路配置。参见例如美国专利No.6,284,971以得到对能够抑制RF感应电流的RF抑制同轴电缆的其他描述，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。
装置80能够在末端部分上包括跟踪线圈112、114(图30A、图30B、图31)。在一些实施例中，跟踪线圈82c驻留在装置尖端(例如针头或消融电极)的上游。如图30A、图30B和图31所示，消融导管包括驻留在导管80t的尖端上的消融电极10附近但通常在其上游的一对跟踪线圈，作为跟踪构件82(图1)的全部或部分。导管80能够包括将消融电极110连接到RF发生器的RF导线120(图30B、图31)。
装置80能够包括将跟踪线圈82c连接到MR扫描仪以用于跟踪导管在3D空间中的位置的同轴电缆81。电缆或导体81(和/或在被使用的情况下的RF导线120)能够包括一系列前后分段(例如它能够在长度方向沿其长度自行接通多次)，包括堆叠的绕组和/或包括高阻抗电路。参见例如序列号为11/417,594、12/047,832和12/090,583的美国专利申请，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。导体(例如同轴电缆)81(和/或在被使用的情况下的RF导线)能够在一个方向上或者在堆叠分段上前后共同缠绕其长度的一部分或全部。
在一些实施例中，消融尖端80t设置有与流体通道进行通信的一个或多个出口132(图30A)，其中诸如盐水的流体/溶液(冲洗剂)能够在组织消融之前、期间和/或之后流过所述流体通道。流体/溶液经由冲洗管腔134被提供给一个或多个出口132，其中冲洗管腔134通过导管轴管腔104从所述(一个或多个)出口132纵向延伸到手柄。冲洗管腔134在导管轴的近端部分108，通常在手柄处与流体/溶液源进行流体通信。流体/溶液能够提供冷却剂，和/或改进与消融电极110的组织耦合。
在一些实施例中，牵引线136(图32、图33)在导管轴管腔104内从末端部分106纵向延伸到导管近端部分处的手柄。牵引线136在附连到管腔104的内壁的套筒138(图32)内纵向延伸。牵引线136在导管80的末端部分106附近附连到套筒138，并且以其他方式可滑动地设置在套筒中。沿朝手柄的方向拉牵引线136会使导管的尖端部分101在一个方向上铰接(articulate)。沿离开手柄的相反方向推牵引线136会使尖端部分101在另一个不同方向上铰接。
图32和图33是按照本发明的一些实施例的所示导管80的末端部分101的截面图。图32所示的截面图取自图33所示的更上游处。图32示出分别连接到跟踪线圈112、114、122和124的、具体称为116、118、126和128的同轴电缆(一般称为元件60)的定位和配置。线圈122、124是在图30A和图30B所示装置部分的上游。图32还示出连接到消融尖端电极110并且向消融尖端电极110提供RF能量的RF导线120的定位和配置。图32还示出示范性的热电偶130的定位以及冲洗管腔134的定位。图33示出连接到RF跟踪线圈112、114的同轴电缆116、118的定位和配置。图33还示出连接到消融尖端电极110的RF导线120的定位和配置、热电偶130的定位以及冲洗管腔134的定位。
如以上相对于图4所论述的那样，每个跟踪线圈电路能够包括PIN二极管和DC隔直电容器，并且通常位于手柄中，但是在其他实施例中，跟踪线圈电路也能够位于导管轴管腔104中更靠近中间或末端部分(未示出)处或者在接口、连接器或其他位置上。每个跟踪线圈电路能够电连接到MRI扫描仪，并且能够降低扫描仪操作期间在相应的通道中由所不期望的耦合所引起的信号噪声。在一些实施例中，当PIN二极管例如在扫描仪操作期间被MRI扫描仪短路时，跟踪线圈电路能够在RF跟踪线圈上产生大约100欧姆阻抗。
在本发明的一些实施例中，RF跟踪线圈112、114、122、124可以是大约2-16匝的螺线管线圈，通常为2-10匝的螺线管线圈。但是，按照本发明的实施例可使用其他线圈配置。RF跟踪线圈112、114、122、124中的每一个能够具有相同匝数或不同匝数，或者RF跟踪线圈112、114、122、124中的不同跟踪线圈能够具有不同匝数。据信，在3.0T下具有大约2-4匝的RF跟踪线圈提供用于跟踪目的的合适的信号。
本发明的实施例可与导航和标测软件特征结合使用。例如，本文所述装置和系统的当前和/或将来版本可包括具有自适应投影导航和/或3D立体标测技术的特征，后者可包括与美国专利申请10/076,882关联的方面，通过引用将其整体并入本文。
图34和图35是能够被实现以执行本发明的实施例的步骤的流程图。虽然步骤在这些图中按照特定次序示出，但是这些图中的步骤次序或者这些图的次序都不是意在指示在实现方法和/或方法步骤中的一个或多个时的任何所要求的次序。此外，将理解的是，某些步骤能够同时而不是顺序地被执行，并且框是为了便于论述而被声明的，而不是作为对执行操作的方式或时间的限制。
柔性体内医疗装置在MRI导向过程期间被引入患者的自然管腔或腔体中(框200)。在MRI导向过程期间从连接到MR扫描仪并且附连到柔性体内装置的跟踪线圈以电子方式得到跟踪信号。体内装置具有在其移动到患者体内的位置上时能够具有曲线形状的末端部分(框202)。使用跟踪信号在3D MRI图像空间中标识跟踪线圈中的每一个的X、Y、Z坐标位置(框204)。在MRI导向过程期间得到MR图像数据并且生成患者的近RT MR图像(框206)。患者的目标解剖体的预先获取的3D立体模型被得到并且与3D图像空间配准(框208)。生成医疗装置的近实时(RT)可视化，示出：(a)患者的解剖体的模型；(b)使用所标识的跟踪线圈位置对医疗装置的至少末端部分的物理表示；以及(c)近RT MR图像中的至少一个(框210)。
可选地，使用所标识的跟踪线圈位置以电子方式计算三维图像空间中的尖端位置和/或接近装置的尖端位置的装置-组织界面位置。该计算步骤可沿轴向向前投影超出尖端的限定距离(例如在大约0-4mm之间，通常在大约0-2mm之间)，以限定装置-组织界面，并且使用所计算的位置以电子方式限定用于得到在治疗处理的输送和/或诊断过程期间和/或时间上接近其的近RT图像的MR图像数据的至少一个扫描平面(框212)。用户(经由UI)可以能够为扫描平面/切片位置选择期望的向前投影距离。所述系统可包括能够在一过程之前或期间被调整的缺省距离(例如尖端末端或向前距离＝大约0或0.1mm)。
可选地，能够基于用户输入以电子方式旋转可视化以及基于用户输入以电子方式有选择地改变所显示的可视化的视图，使得可视化包括至少一个柔性装置以及：(a)仅目标解剖体的近RT图像；(b)解剖体的近RT图像和解剖结构的配准模型；或者(c)仅解剖结构的配准模型(框214)。
如图35所示，能够以电子方式(以编程方式)生成至少一个组织表征图或来自其的数据，以呈现和显示患者心脏的至少一部分(例如整个心脏、LA或其他期望的区域)(框300)。可选地，组织表征图被配置为可旋转、缩放、分段、裁剪，并且窗口能够示出所请求区域的关联MR图像数据(框303)。能够接受用户输入以在与图像空间配准的组织表征图或EA图上指示(标记)目标消融位置(框305)。可选地，UI能够允许用户选择能够被重叠或者单独示出或者合并为合成图的多个不同组织表征图(框307)。响应于用户输入，所述系统能够以电子方式和/或以编程方式为每个所指示的目标消融位置限定相关扫描平面作为预设扫描平面(通常在启动消融过程之前)(框310)。预设扫描平面用于在消融导管处于对应部位时生成实时MRI。虽然预设扫描平面被描述为通过允许临床医生/内科医生在组织表征图上标记/指示目标消融部位的UI来限定，但是所设想的是规划图能够是另一种类型的图，举例来说诸如为与解剖空间配准的电解剖图。
在一些实施例中，UI能够包括允许用户在同一查看窗口上有选择地从显示器上仅具有组织表征图的视图淡化至具有部分实时(RT)MR图像数据和部分组织表征图的视图以及淡化至仅具有RT MR图像数据的视图的滑块或切换开关或其他输入装置(框109)。
在一过程期间，能够相对于配准图来示出心脏内消融导管(框315)。可选地，MR图像数据能够在治疗会话期间能够基本连续地以电子方式得到并且被用于更新一个或多个相应的组织表征图(框317)。当导管的消融部分(例如尖端处的电极)接近先前所指示的目标位置中的一个时，指导MRI扫描仪扫描(“捕捉”)关联的预设扫描平面(框320)。可选地，能够以编程方式指导MR扫描仪选择包括与消融导管的轴向对齐的切片并且从导管的尖端向前投影的扫描平面(框322)。同样可选地，在消融期间，至少一个实时的MR损伤图像(特写视图)能够基于组织正由消融导管消融而被显示在工作站处的显示器上的窗口中(框325)。这可以是使用内部接收天线的局部组织的高分辨率图像。可选地，在消融期间，能够显示在组织中形成的损伤的正面和侧视图两者(框326)。
至少一个组织表征图能够被生成和显示、被颜色编码以基于MR图像数据示出在所述过程期间所产生的消融损伤(框330)。可选地，能够显示以第一颜色、强度和/或不透明性具有(计划)指示的目标消融位置的组织表征图以及以不同颜色示出实际消融的组织位置的具有MR图像数据的已更新的组织表征图(并排显示或者一个图在另一个图之上)(框332)。
虽然本文主要相对于使用消融电极的心脏EP过程来描述，但是能够使用其他消融技术，举例来说诸如激光消融、热(加热液体)消融和冷冻消融。在被使用的情况下，消融导管80a能够是RF消融导管，但是还能够被或替代地被配置成应用其他消融，包括低温(例如通常经由可充气低温球囊的冷冻消融)、激光、微波以及甚至化学消融。在一些实施例中，能够使用超声能量来执行消融。在具体实施例中，可以使用HTFU(高强度聚焦超声波)来执行消融。当使用MRI时，这有时被称作磁共振导向聚焦超声波，常常被缩写为MRgRUS。使用导管将能量定向到目标组织的这种类型的能量能够加热组织以引起坏死。
类似地，所述系统和部件能够可用于其他MRI导向外科手术介入过程，包括例如使用MRI将生物制剂或其他治疗药品输送到心脏或其他组织中的目标位置。
一些介入工具可包括用于改进局部组织的SNR的MRI接收天线。在一些实施例中，天线具有在大约1-5cm之间的焦距或信号接收长度，并且通常被配置成具有查看长度以接收来自大约1-2.5cm之间的局部组织的MRI信号。MRI天线能够被形成为包括同轴和/或三轴天线。但是，能够使用其他天线配置，举例来说诸如拉杆天线、线圈天线、无环天线(loopless antenna)和/或环形天线。参见例如美国专利No.5,699,801、5,928,145、6,263,229、6,606,513、6,628,980、6,284,971、6,675,033和6,701,176，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。还参见公开号为2003/0050557、2004/0046557和2003/0028095的美国专利申请，通过引用也将其内容并入本文，如引述其全文一样。图像数据还能够包括由贯穿食道的天线导管在所述过程期间所得到的图像数据。参见例如美国专利No.6,408,202，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。
如上所述，本发明的实施例可采取完全软件实施例或者结合软件和硬件方面的实施例的形式，在本文中一般全部称为“电路”或“模块”。此外，本发明可采取计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，所述介质具有在其中实施的计算机可用程序代码。可利用任何合适的计算机可读介质，包括硬盘、CD-ROM、光存储装置、诸如支持因特网或内联网的那些的传输介质或者磁存储装置。一些电路、模块或例程可用汇编语言或甚至微码来编写，以提高性能和/或存储器利用率。还将理解的是，任何或全部程序模块的功能也可使用分立硬件部件、一个或多个专用集成电路(ASIC)或者编程的数字信号处理器或微控制器来实现。本发明的实施例不局限于特定编程语言。
为了便于开发，用于执行本文所述的数据处理系统、方法步骤或动作、模块或电路(或者其部分)的操作的计算机程序代码可用诸如Python、Java、AJAX(异步JavaScript)、C和/或C++的高级编程语言来编写。另外，用于执行示范性实施例的操作的计算机程序代码也可用其他编程语言来编写，诸如但不限于解释语言。一些模块或例程可用汇编语言或甚至微码来编写，以提高性能和/或存储器利用率。但是，实施例不局限于特定编程语言。还将理解的是，任何或全部程序模块的功能也可使用分立硬件部件、一个或多个专用集成电路(ASIC)或者编程的数字信号处理器或微控制器来实现。程序代码可完全在一个计算机(例如工作站计算机或扫描仪的计算机)上、部分在一个计算机上、作为独立的软件包，部分在工作站的计算机或扫描仪的计算机上以及部分在本地和/或远程的另一个计算机上或者完全在另一个本地或远程的计算机上运行。在后一种情况下，另一个本地或远程计算机可通过局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者可与外部计算机进行连接(例如通过使用因特网服务提供商的因特网)。
部分参照按照本发明的实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图来描述本发明。将理解的是，流程图图示和/或框图中的每个框以及流程图图示和/或框图中的框的组合可通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器运行的指令创建用于实现在流程图和/或框图的一个或多个框中规定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令还可被存储在计算机可读存储器中，它们能够指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生一件制造产品，其包括实现在流程图和/或框图的一个或多个框中规定的功能/动作的指令装置。
计算机程序指令还可被加载到计算机或其他可编程数据处理装置中，以使一系列操作步骤在计算机或其他可编程装置上执行，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中规定的功能/动作的部分或全部的步骤。
本文中的某些图中的流程图和框图示出本发明的实施例的可能实现的示范架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框表示模块、分段或部分代码，其包含用于实现(一个或多个)规定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意的是，在一些备选实现中，框中所示的功能可不按照图中所示的次序出现。例如，连续示出的两个框实际上可基本同时被执行，或者这些框有时可按照相反次序执行，或者两个或更多个框可以被结合，这取决于所涉及的功能。
工作站60和/或接口44、84或者插线架还可包括允许所述系统与MRI扫描仪10S和滤波器等进行合作的去耦/调谐电路。参见例如美国专利No.6,701,176、6,904,307和公开号为2003/0050557的美国专利申请，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。
在一些实施例中，体内装置80被配置成虑及安全的MRI操作，以便降低电流或电压在组织中的所不期望的沉积的可能性(抑制或防止所不期望的加热)。装置80能够包括RF扼流圈，诸如一系列轴向间隔开的Balun电路或其他合适的电路配置。参见例如美国专利No.6,284,971以得到对能够抑制RF感应电流的RF抑制同轴电缆的其他描述，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。连接导管(或其他介入装置)之上或之中的电极或其他部件的导体还能够包括一系列前后分段(例如引线能够在长度方向沿其长度自行接通多次)和/或包括包括高阻抗电路。参见例如序列号为11/417,594、12/047,832和12/090,583的美国专利申请，通过引用将其内容并入本文，如引述其全文一样。
虽然未示出，但是在一些实施例中，装置能够被配置成具有一个或多个管腔和出口，并且能够被使用和/或向目标区域输送期望的细胞、生物制剂和/或治疗药品。
图36是能够与系统10配合使用的电路或数据处理系统的示意图。电路和/或数据处理系统190可被并入任何合适的一个或多个装置中的数字信号处理器。如图36所示，处理器410与MRI扫描仪10S进行通信和/或与其构成整体，并且经由地址/数据总线448与存储器414进行通信。处理器410能够是任何市场销售或定制的微处理器。存储器414代表存储器装置的整体分级结构，其包含用于实现数据处理系统的功能的软件和数据。存储器414能够包括但不限于下列类型的装置：高速缓存、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器、SRAM和DRAM。
图36示出存储器414可包括在数据处理系统中使用的若干类别的软件和数据：操作系统449、应用程序450、输入/输出(I/O)装置驱动程序458和数据456。数据456还能够包括装置(消融导管)尺寸(例如跟踪线圈到尖端的距离)和患者特定的图像数据455。图36还示出应用程序454，应用程序454能够包括跟踪线圈位置标识计算模块451、可视化呈现模块452、交互式可视化(和UI)模块453、组织表征图模块456以及目标消融部位的预设扫描平面模块454和UI界面模块453。
如本领域的技术人员将理解的那样，操作系统449可以是适用于与数据处理系统配合使用的任何操作系统，诸如来自International Business Machines Corporation，Armonk，NY的OS/2、AIX或zOS、来自Microsoft Corporation，Redmond，WA的Windows CE、Windows NT、Windows95、Windows98、Windows2000、WindowsXP、Windows Visa、Windows7、Windows CE或其他Windows版本、PalmOS、Symbian OS、Cisco IOS、VxWorks、Unix或Linux、来自AppleComputer的Mac OS、Lab View或者专有操作系统。例如，VxWorks能够在扫描仪的序列发生器上运行用于准确控制脉冲序列波形定时。
I/O装置驱动程序458通常包括由应用程序450通过操作系统449访问的软件例程，以与诸如(一个或多个)I/O数据端口、数据存储装置456和某些存储器414部件的装置进行通信。应用程序450示出实现数据处理系统的各种特征的程序并且能够包括支持按照本发明的实施例的操作的至少一个应用。最后，数据456表示由应用程序450、操作系统449、I/O装置驱动程序458以及可驻留在存储器414中的其他软件程序所使用的静态和动态数据。
虽然例如参照在图35中是应用程序的模块451、452、453、454、456来示出本发明，但是如本领域的技术人员将理解的那样，也可使用其他配置，而同时仍然获益于本发明的示教。例如，模块还可以被并入操作系统449、I/O装置驱动程序458或者数据处理系统的其他这样的逻辑划分。因此，本发明不应被理解为局限于图36的配置，其意在包含能够执行本文所描述的操作的任何配置。此外，模块，即模块451、452、453、454、456中的一个或多个能够与诸如独立的或单个的处理器、MRI扫描仪10S或工作站60的其他部件进行通信或者完全或部分地并入其中。
I/O数据端口能够被用于在数据处理系统、工作站、MRI扫描仪和另一个计算机系统或网络(例如因特网)之间传递信息或者将信息传递到处理器所控制的其他装置。这些部件可以是诸如在许多常规的数据处理系统中所使用的那些的常规部件，它们可按照本发明来被配置成如本文所描述的那样进行操作。
下面将论述组织表征图的非限制性示例。
热组织表征图
热组织表征图能够基于给定时间点的热状态，或者可作为不同组织位置在不同时间上(例如在消融过程的不同时间上不同点的消融期间和/或之后)的加热的合成来提供。热图能够与内部消融导管(例如尖端)在不同时间上的位置配准，使得消融导管尖端的位置与那个时间那个位置上的热活动/状态相关，因为那是生成示出增加热活动/加热的那个区域的图像数据的时间帧。也就是说，图像扫描平面被获得以示出消融导管尖端位置上的组织。图像扫描平面通常向前投影离开跟踪线圈的已知距离，使得在消融尖端前方的损伤组织被成像。
能够使用温度成像技术(MR温度测量)来得到MR热数据，以示出温度或相位变化。脉冲序列的示例包括例如SSFP和2DGRE。
脉管系统组织表征图
患者的分段MRA(磁共振血管造影)成像体积能够被用于生成脉管系统组织表征图，它可指示脉管结构中具有增加的血流和/或更大和更小通道的区域。
纤维组织表征图
患者的基于对比度和非基于对比度的MRI图像能够标识目标组织(例如心脏)中的纤维组织。
基于对比度的组织表征图
能够基于造影剂使用MR图像数据来示出或检测组织损坏，所述造影剂诸如为附于或者主要保留在健康和不健康组织其中之一而不是两者中的那些试剂，例如相比于其他组织，更多造影剂被占据、附于或驻留或保持在一个组织中，使得MR图像数据将可视地标识差别(使用像素强度)。造影剂能够是任何已知或将来开发的生物兼容试剂中的一个或多个，当前通常为钆，但是也可包括耦合到试剂并且有选择地与存在于一种类型的组织中而不存在于其他类型的组织(例如健康组织)中的抗原决定基(epitope)绑定的抗体或者其衍生物或成分，使得抗原决定基以较大数量存在于一种类型的组织中而不是其他类型的组织。替换地，抗原决定基能够同时存在于两种类型的组织中，但是由于空间阻断效应而不易与一种类型的组织绑定。
与成像空间配准的组织表征图能够允许临床医生评估LA心肌体上的疤痕形成(PV的隔离)以及增强的量两者，可指示不良结果预测，并且临床医生可决定继续消融或者改变消融位置或方案(例如推动临床决定)。
能够被用于延迟超增强MRI的脉冲序列的示例包括例如梯度回波、诸如Siemens MRI扫描仪上的TrueFISP的SSFP(稳态自由进动)、GE MRI扫描仪上的FIESTA和Philips MRI扫描仪上的b-FFE。
水肿组织表征图
在消融之后(和/或期间)，组织通常将具有水肿。这能够在MRI中例如使用诸如T2加权快速自旋回波、HASTE(Siemens术语)、SSFP或T2加权梯度再调用回波(GRE)的脉冲序列来检测。
一些组织表征图可示出重叠的或以其他方式组合为能够被用于评估一过程的合成图的水肿和热图。例如，可视地评估是否存在完全或不完全的疤痕形成以隔离肺静脉。据信，隔离PV的完全疤痕形成与对AFIB更好的预后关联。
心壁运动组织表征图
MRI能够被用于评估心壁运动。异常运动能够在组织表征图上可视地被指示。可用于确定心壁运动的脉冲序列的示例包括例如DENSE、HARP和MR标签。
因此，将理解的是，本发明的实施例针对系统，包括硬件和/或软件及相关方法，以在整个MRI导向心脏过程中、例如MRI导向过程中基本连续地收集和构建能够在目标解剖结构/区域(例如，诸如心房的心脏腔室)的图上示出的患者特定的解剖组织表征图或关联数据。系统的实施例能够在所述过程期间在组织正被治疗(例如被消融)的同时生成并且在预设视图中近实时地示出组织。
虽然主要相对于MRI导向心脏系统论述了实施例，但是所述系统能够被用于其他解剖区域，并且输送或施加其他治疗剂以及用于诊断过程。例如，食道和食道附近的解剖体，例如大动脉、冠状动脉、纵隔、肝胆系统或胰腺以便产生与那些区域中的结构有关的解剖信息，“胰腺肝胆”结构(即肝、胆、胆管和胰腺的共同结构)、支气管肺淋巴结结构(包括肺和气管支气管树的结构)、鼻咽系统(例如经鼻引入的装置可适合于评估Willis动脉环及相关脉管结构的异常，例如先天或其他动脉瘤)、近上呼吸消化道系统或甲状腺、耳道或耳咽管、准许对中耳或内耳异常的解剖评估，并且还准许对相邻头内结构和损伤的评估。
本发明的系统和方法可特别适用于其程度不易诊断的那些损伤，诸如基底细胞癌。这些损伤可沿神经进入眼眶或者进入颅内区域，在采用传统成像形态向切除外科医生或者执行活组织检查的外科医生提供关于淋巴结侵害的可能区域的实时信息的情况下，扩展对承担切除手术的外科医生不明显。
还设想的是所述系统能够被用于“头和颈”，这共同表示上述耳、鼻和喉以及上呼吸消化道系统的那些结构，传统上落入耳鼻喉学领域。本文所使用的术语“头和颈”还将包括颈的那些结构，诸如甲状腺、副甲状腺、腮腺和颈部淋巴结，并且还将包括颅神经的颅外部分，包括但不限于面神经，这后一种神经从其进入内耳道向外被包含。本文所使用的术语“头和颈”还将包括眼眶或眼球的那些结构，包括眼球运动肌肉和神经、泪腺和附属器结构。如在本文中所使用的那样，术语“头和颈”还将包括上述头和颈结构附近的那些颅内结构。作为示例，这些颅内结构可包括脑下垂体、松果体、各种颅神经的核子、颅神经的颅内扩展、小脑桥脑角、Willis动脉环及关联的脉管结构、硬脑膜和脑膜。
在还有其他实施例中，所述系统能够被用在生殖泌尿器系统中，例如尿道、前列腺、膀胱、子宫颈、子宫及其附近的解剖体。如在本文中所使用的那样，术语“生殖泌尿”将包括尿路、男性生殖系统和女性生殖系统的那些结构。尿路结构包括尿道、膀胱、输尿管、肾及相关神经、脉管、淋巴和附属器结构。男性生殖系统包括前列腺、精囊、睾丸、附睾及相关神经、脉管、淋巴、导管和附属器结构。女性生殖系统包括阴道、子宫颈、非孕卵和孕卵子宫、输卵管、卵巢、卵子、受精卵、胚胎和胎儿。术语“生殖泌尿”还表示围绕或支承上述结构的那些骨盆结构，例如尿道旁组织、尿生殖隔或骨盆底的肌群。所述装置能够被配置为用于经尿道放置以用于评估和治疗女性尿失禁或出血并且可使用局部组织的高分辨率图像，例如不同层的尿道旁组织。要理解的是，例如，在围绕尿道的肌肉层中清楚标识的中断可用外科手术来修复，但是还必须通过与异常部位有关的详细解剖信息来导向。所述装置还可被配置成用于在生殖泌尿系统中的放置，诸如放入输尿管或肾盂、尿路或者在分析阴道及其附近的解剖体时经阴道使用。例如，经阴道或经子宫颈的子宫内放置可用于诊断瘤形成、诊断和治疗子宫内膜异位以及评估不孕或诊断、治疗引起骨盆疼痛综合病症的骨盆失调、评估/治疗子宫颈和子宫恶性肿瘤以及确定其阶段、产科使用，诸如准许母体和胎儿的解剖评估。
在另一个实施例中，所述系统能够被用于评估和/或治疗直肠或结肠，通常通过经直肠路线来进行，其能够经由肛门被插入直肠、乙状结肠或降结肠内能够可视化指定解剖的的程度。例如，这种方式可被用于圈定前列腺解剖体的范围，并且还可导向经直肠或经尿道进行的对损伤的活组织检查或摘除。
在其他实施例中，本发明的系统和方法可被用于评估、诊断或治疗胃肠系统中的结构，或者用于评估、诊断或治疗胃肠解剖体的区域。如在本文中所使用的那样，“胃肠”将包括消化系统的结构，其中包括食道、胃、十二指肠、空肠和回肠(小肠)、阑尾和结肠。术语“胃肠解剖体”将表示胃肠系统的结构以及周围的支承结构，诸如肠系膜以及包围结构，诸如腹膜、横隔膜和腹膜后腔。胃肠系统的失调是医疗领域众所周知的，胃肠解剖体的失调也是如此。在一个示范性实施例中，体内装置可以被传递到胃部。
在其他实施例中，本发明的系统和方法可被用于评估、诊断和治疗脉管系统。脉管系统被理解为包括人体的动脉和静脉血管两者。脉管系统包括正常和异常血管两者、命名和未命名的脉管以及新生血管。使用本领域的技术人员所熟悉的技术来接近脉管系统。本发明可以被用在所有尺寸的血管中，并且体内装置可在尺寸上适于进入较小口径的脉管，诸如包括末梢冠脉循环、颅内循环、四肢末梢的循环或者腹部内脏的末梢循环的那些。此外，按照这些系统和方法，将装置定位在脉管系统内可用于评估、诊断和治疗相邻或接近装置位于其中的特定脉管的结构中的情况。这样的结构被称作“血管周围结构”。作为示例，放置在冠状动脉内的装置可提供与血管本身有关以及与由该血管灌注的或者与该血管相邻的心肌有关的信息。这样定位的装置可能够导向针对心肌组织的治疗介入，并且还可能够导向针对脉管本身的血管内或血管外操控。本领域的普通技术人员将易于理解，在脉管系统中使用本发明的系统和方法存在许多其他应用或者仅通过常规实验就可以发现许多其他应用。
要理解的是，使用修改成适合预计目的和解剖体的系统、装置以及本发明的方法对解剖结构的接近可经由自然出现的解剖入口或管腔来提供，如在上述示例中所指示的那样。但还要理解的是，使用这些系统和方法对解剖结构的接近还可使用已用医学方法创建的临时或永久的入口另外地提供。
此外，所述方法和系统可与机器人驱动的系统而不是人工系统进行合作。
上述实施例应被理解为只是示范性的。其中装置可在诸如人体管道、腔体、管腔、通道、实际或潜在空间的体内区域中使用的其他实施例对于相关领域的普通技术人员将是显而易见的。
在附图和说明书中公开了本发明的实施例，虽然采用了具体术语，但它们仅在一般的以及描述性的意义上被使用，而不是用于限制的目的，本发明的范围在以下权利要求书中阐述。因此，上述内容是对本发明的示意，而不应被理解为对它进行限制。虽然描述了本发明的若干示范性实施例，但是本领域的技术人员将易于理解，许多修改在示范性实施例中是可能的，而不会在实质上背离本发明的新颖性示教和优点。相应地，所有这样的修改都意在被包含在如权利要求所限定的本发明的范围之内。在权利要求中，在装置加功能从句被使用的地方，其意在涵盖在此被描述为执行所述功能的结构，并且不仅涵盖结构等效体而且还涵盖等效结构。因此，要理解的是，上述内容是本发明的示意，而不能被理解为将其局限于所公开的具体实施例，并且对所公开的实施例的修改以及其他实施例都意在被包含在所附权利要求的范围之内。本发明由以下权利要求限定，其中权利要求的等效体将被包含在其中。

Claims (74)

1.一种MRI导向心脏介入系统，其包括：
电路，所述电路被配置成：(a)使用与具有坐标系的3D MRI图像空间关联的相关解剖扫描平面来生成患者心脏的至少一部分的近实时(RT)MRI图像；(b)使用来自至少一根柔性体内导管的末端部分上的至少一个跟踪线圈的跟踪线圈数据在所述3D MRI图像空间中标识与所述导管的至少末端部分的位置关联的所述MRI图像空间坐标系中的坐标；以及(c)在所述3D图像空间中采用三维物理表示来呈现所述至少一根柔性导管的至少末端部分的交互式近RT可视化，其中不要求所述至少一根柔性导管处于用于得到所述近RT MRI图像的MR数据的相关解剖扫描平面的任何一个中。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述电路还被配置成在显示器上提供与所述至少一根柔性导管关联的导管尖端-组织界面的窗口，所述窗口提供与所述可视化分离的近实时高分辨率MRI图像，并且其中在所述显示器上的相邻独立窗口中提供所述可视化。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述电路还被配置成提供与所述3D MRI图像空间配准的、在其上标识了至少一个目标治疗部位的患者规划图。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述电路与具有允许用户选择是否在所述可视化中示出所述至少一个目标治疗部位的用户界面的显示器进行通信，使得：(i)在没有模型或者所述模型相对于所述至少一个治疗部位和近RT MRI图像淡化的情况下采用所述近RTMRI图像来示出所述至少一个治疗部位；或者(ii)采用所述规划图或其他配准的患者模型以及所述近RT MRI图像来示出所述至少一个治疗部位。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一根柔性导管包括具有尖端的柔性导管，有至少两个间隔开的跟踪线圈驻留在所述导管的末端部分上离开所述尖端后部一定距离，并且其中所述电路被配置成使用来自所述跟踪线圈的跟踪线圈信号数据来计算所述导管的尖端在所述3D成像空间中的位置，并且基于下列项中的至少一个在所述可视化中生成所述导管的至少末端部分的物理表示：(i)所述至少一根柔性导管的末端部分的已知或可预测的形状变化；以及(ii)所述跟踪线圈相对于彼此和/或相对于所述至少一根导管的尖端的空间关系。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一根柔性导管包括在所述末端部分上轴向间隔开的多个跟踪线圈，每个跟踪线圈连接到MRI扫描仪的不同通道，其中所述电路与所述MRI扫描仪进行通信和/或与其构成整体，并且其中所述MRI扫描仪基本上连续地使得到跟踪线圈数据与得到图像数据交替，以生成具有所述至少一根导管的至少末端部分的物理表示的交互式可视化。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置成通过计算所述跟踪线圈中的每一个在所述3D成像空间中的位置并且基于所述跟踪线圈数据和所述导管的末端部分的预定义配置数据确定所述导管的末端部分的形状和取向而呈现所述可视化以在所述3D成像空间中示出所述至少一根导管的末端部分。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述电路与具有用户界面的至少一个显示器进行通信，并且其中所述用户界面被配置成允许用户在至少一个可视化中有选择地淡化和/或打开和关闭组织表征或电解剖数据，所述组织表征数据和所述电解剖数据中的任何一个或这两者：(a)在所述可视化中的三维的预先获取的患者心脏模型上，所述模型在所述3D成像空间中被示出和/或与所述3D成像空间配准；和/或(b)在所述近RT MR图像中而没有所述预先获取的模型。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述电路与具有用户界面的至少一个显示器进行通信，并且其中所述用户界面被配置成允许用户(i)有选择地在所述可视化中淡化和/或打开和关闭组织表征数据或电解剖数据，以及(ii)在所述可视化中仅采用所述近RT MRI图像或者在所述可视化中采用模型和所述近RT MRI图像来示出所述组织和/或电解剖数据。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述物理表示基本上是所述至少一根导管的至少末端部分的实际物理配置的复制表示。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置成在所呈现的可视化中显示所述患者心脏的至少一部分的3D立体模型以及所述至少一根导管的至少末端部分在所述3D成像空间中的物理表示，其中所述模型与所述3D成像空间配准。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述电路与显示器和用户界面进行通信，所述用户界面被配置成允许用户将所显示的可视化改变成仅包括所述解剖体的近RT图像、包括所述解剖体的近RT图像和所述心脏的配准模型或者仅包括所述心脏的配准模型。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置成呈现所述可视化以采用第一三维形状来示出所述至少一根导管的尖端位置并且采用颜色以及第二不同的一个或多个三维形状来示出所述末端部分上的每个跟踪线圈，其中每个跟踪线圈具有相应的与其他跟踪线圈不同的颜色，以及呈现所述可视化并且包括连接所述尖端和所述线圈形状的线条或样条。
14.如权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置成生成具有彼此斜向或垂直的至少两个可视参考平面的可视化。
15.如权利要求14所述的系统，所述电路与具有用户界面的显示器进行通信，并且其中所述两个平面为透明和/或半透明，它们具有不同的颜色边界并且能够相对于所述模型移动和/或锁定到所述模型，并且其中所述用户界面被配置成允许用户旋转所述模型以及移动所述参考平面以改变在所述可视化中所示出的解剖体的视图。
16.如权利要求1所述的系统，其中所述电路与显示器和用户界面进行通信，所述用户界面被配置成允许用户淡化在所述可视化中所呈现的至少一根导管以示出所述至少一根导管的近实时MR图像。
17.如权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置成在所述可视化中示出所述心脏的至少一部分的立体患者解剖模型以及所述图像空间中的至少两个垂直或斜向相交的参考平面，所述参考平面与所述患者模型和局部组织的近RT MRI图像相交并且横穿其延伸，其中所述参考平面与所述解剖扫描平面对齐。
18.如权利要求11所述的系统，其中所述电路被配置成使用用户界面根据用户输入以包括下列项中的至少两个的多种不同可选方式在所述可视化中示出所述模型：剖面图、线框、半透明、颜色编码或不透明配置。
19.如权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置成允许用户使用与显示器进行通信的用户界面来操控所述可视化，包括：在相应的可视化中旋转、裁剪或缩放所述模型，并且其中所述电路对其进行响应而自动选择解剖相关的扫描平面以得到MR图像数据。
20.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一根柔性导管之一是包括具有导管尖端部分的注射或消融导管中的至少一个的治疗导管，所述电路与至少一个显示器进行通信，其中所述至少一个显示器包括特写查看窗口以示出损伤形成或注射输送，其中所述电路自动以电子方式指导MRI扫描仪使用基于所述导管尖端部分的已知位置的扫描平面来得到图像切片，并且其中使用高分辨率MR图像数据来生成所述特写查看窗口中的至少一些图像。
21.如权利要求1所述的系统，其还包括具有用户界面(UI)的显示器，并且其中所述UI被配置成允许用户为图像扫描平面选择在大约0-5mm之间的空间偏移，所述图像扫描平面相对于使用所述跟踪线圈信号数据标识的所述柔性导管的末端部分和/或尖端向前投影一定距离，其中所述电路计算所述至少一根柔性导管中的至少一根在所述MRI三维图像空间中的导管-组织界面位置并且使用所计算的界面位置和所选择的偏移来自动限定用于得到所述近实时MR图像数据的至少一个扫描平面。
22.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一根柔性导管包括注射或消融导管，并且其中所述电路计算在所述三维图像空间中所述导管在导管-组织界面位置上的正面视图的扫描平面位置，所述正面视图是被投影成与接近所述导管-组织界面的组织基本平行的导管，并且其中所计算的扫描平面位置被用于得到在使用所述至少一根导管的注射或消融期间和/或在时间上接近其的近实时MR图像数据。
23.如权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置成指导扫描仪捕捉投影组织-装置界面，以使用至少一个扫描平面基于所述柔性导管末端上的至少两个跟踪线圈之间的已知空间关系来得到所述组织-装置界面的近实时图像数据。
24.如权利要求1所述的系统，其中所述电路与具有用户界面的显示器进行通信，并且其中所述用户界面被配置成允许用户选择包括下列项中的至少两个的、与所述3D MRI图像空间配准或者空间对齐的不同的预先获取和/或就地生成的图以在所述至少一个显示器上显示所选择的图或与其关联的数据：
热组织表征图；
水肿组织表征图；
第一延迟增强组织表征图；
在所述第一延迟增强组织表征图之后获得的第二延迟增强组织表征图；
缺氧组织表征图；
脉管系统组织特性图；
纤维组织特性图；
缺血组织表征图；
流体分布图；
曝光图；以及
电解剖图。
25.一种MRI导向系统，其包括：
至少一个柔性体内治疗或诊断医疗装置，所述医疗装置被配置成经由曲折的和/或自然的管腔通路引入患者体内，所述至少一个医疗装置具有连接到所述MRI扫描仪的通道的至少一个跟踪线圈；
电路，其适于与MRI扫描仪进行通信和/或驻留在其中，所述电路被配置成：(a)在外科手术过程期间使用与所述MRI扫描仪的3DMRI图像空间关联的相关解剖扫描平面来得到MR图像数据并且生成患者的目标解剖体的一系列近实时(RT)MRI图像，所述3D MRI图像空间具有坐标系；(b)使用来自所述至少一个跟踪线圈的跟踪线圈信号数据标识所述柔性体内医疗装置的至少末端部分在所述3DMRI图像空间的坐标系中的位置；以及(c)采用目标患者解剖结构的近RT图像数据和所述患者的目标解剖结构的配准的预先获取的第一立体模型在所述3D图像空间中呈现所述至少一个柔性医疗装置的近RT交互式可视化，其中所述电路采用所述可视化中的物理表示来示出所述至少一个柔性医疗装置；以及
具有用户界面的显示器，其与被配置成在MRI导向介入过程期间显示所述可视化的电路进行通信，其中所述用户界面被配置成允许用户(a)旋转所述可视化，以及(b)将所显示的可视化改变成仅包括所述目标解剖体的近RT图像，包括所述解剖体的近RT图像和所述解剖结构的配准模型或者仅包括所述解剖结构的配准模型，
其中所述MRI扫描仪被配置成使图像数据的信号获取与来自所述至少一个跟踪线圈的跟踪线圈信号的信号获取交替，并且其中所述电路被配置成不依赖用于得到所述MR图像数据的扫描平面而使用所述跟踪线圈信号以电子方式在所述3D图像空间中跟踪所述至少一个柔性医疗装置，使得不要求所述至少一个柔性装置处于用于得到所述近RT MRI图像的MR图像数据的相关解剖扫描平面的任何一个中。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述电路被配置成计算在所述三维图像空间中接近所述装置的尖端位置的装置-组织界面位置，并且其中所计算的组织界面位置被用于指导所述扫描仪自动限定用于得到在治疗处理的输送和/或诊断过程期间和/或在时间上接近其的MR图像数据的至少一个扫描平面。
27.如权利要求25所述的系统，其中所述电路还被配置成包括具有至少一个组织特性图的可视化，其中所述至少一个组织特性图或者代替所述第一立体模型、或者重叠在所述第一立体模型上，或者集成到所述第一立体模型中以形成复合模型。
28.如权利要求27所述的系统，其中所述系统是心脏系统，并且其中所述组织表征图数据被颜色编码以示出与在心脏过程期间所创建的消融部位关联的损伤或者心脏过程期间的注射部位以及起自所述注射的关联流体分布。
29.如权利要求27所述的系统，其中所述系统是心脏系统，并且其中所述组织表征图或来自其的数据被配置成示出接近肺静脉的损伤形成，使得临床医生能够评估使用所述至少一根柔性导管所执行的消融治疗是否已将肺静脉电隔离。
30.如权利要求27所述的系统，其中所述系统是心脏系统，并且其中所述组织表征图或来自其的数据被配置成示出心脏组织中的流体分布，使得临床医生能够评估使用所述至少一根柔性导管的治疗剂注射是否已在心脏组织中生成期望的流体分布。
31.如权利要求25所述的系统，其中所述电路被配置成显示电解剖(EA)图作为所述第一立体模型，从不同的成像形态导入所述EA图和/或使用具有跟踪线圈的标测导管从所述3D MRI图像空间中的MRI数据生成所述EA图。
32.如权利要求25所述的系统，其中所述用户界面被配置成允许用户有选择地淡化和/或打开和关闭至少一个组织表征图或来自其的数据，使得所述图或数据在所述显示器上的可视化中被示出或者不被示出。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述至少一个组织表征图包括下列项中的至少两个：
热组织表征图；
水肿组织表征图；
第一延迟增强组织表征图；
在所述第一延迟增强组织表征图之后获得的第二延迟增强组织表征图；
缺氧组织表征图；
脉管系统图；
纤维组织图；
缺血组织表征图；
流体分布图；以及
曝光图。
34.如权利要求25所述的系统，其中所述电路被配置成允许用户经由所述用户界面在所述可视化中有选择地淡化和/或打开和关闭组织表征数据和/或电解剖数据。
35.如权利要求34所述的系统，其中所述电路被配置成允许用户经由所述用户界面在所述可视化中有选择地淡化和/或打开和关闭数据，使得所述显示器在下列项上示出所述组织表征或电解剖数据：(a)在所述可视化中的配准模型上；或者(b)仅在所述近RT MR图像上而没有所述第一预先获取的模型或任何其他模型。
36.如权利要求25所述的系统，其中所述电路被配置成经由所述用户界面接受用户输入，以在所述可视化中有选择地淡化和/或打开和关闭目标治疗部位的可视指示。
37.如权利要求25所述的系统，其中所述电路被配置成经由所述UI接受用户输入，以在所述可视化中如下列项中的任何一个有选择地在所述显示器上示出所述目标治疗部位：(a)目标治疗部位在配准的第一预先获取的模型以及所述近RT MRI图像上；或者(b)在所述近RT MR图像上而没有配准的第一预先获取的模型。
38.如权利要求25所述的系统，其中所述至少一个跟踪线圈包括多个间隔开的跟踪线圈，并且所述电路被配置成指导扫描仪捕捉投影组织-装置界面，以使用至少一个扫描平面来得到所述组织-装置界面的近实时图像数据。
39.如权利要求28所述的系统，其中所述至少一个跟踪线圈包括至少三个间隔开的跟踪线圈，其中所述跟踪线圈中的至少两个一起在所述柔性装置的基本刚性的末端部分上以固定关系紧密间隔，并且其中所述电路被配置成指导所述扫描仪基于仅来自所述两个末端跟踪线圈的跟踪线圈信号数据以及所述两个跟踪线圈之间的已知空间关系捕捉超出所计算的尖端位置大约0-4mm之间的距离的投影组织-装置界面，以使用至少一个扫描平面来得到所述组织-装置界面的近实时图像数据。
40.如权利要求38所述的系统，其中所述至少一个柔性装置包括至少一个环导管，其中环末端具有多个间隔开的跟踪线圈，并且其中所述电路被配置成指导所述扫描仪捕捉作为在3D图像空间中接近与所述环上的三个不同跟踪线圈关联的至少三个点所限定的投影平面的平面所计算的投影组织-装置界面，以得到所述组织-装置界面的近实时图像数据。
41.如权利要求38所述的系统，其中所述至少一个跟踪线圈包括在可弯曲或可偏转导管的轴上的至少三个间隔开的跟踪线圈，并且其中所述电路被配置成指导所述扫描仪捕捉与所述跟踪线圈中的至少两个相切并且基本成一直线的投影组织-装置界面，以得到所述组织-装置界面的近实时图像数据。
42.如权利要求38所述的系统，其中所述至少一个跟踪线圈是多个间隔开的调谐跟踪线圈，使用相应的同轴电缆在所述装置的近端具有二极管的情况下将各个调谐跟踪线圈连接到调谐电路，并且其中在所述扫描仪中所述同轴电缆分别具有从所述跟踪线圈到所述二极管所测量的大约1/4λ或其更高的奇次谐波(3/4λ、5/4λ等)的电长度，并且其中所述电路被配置成以至少大约1mm的精度标识所述跟踪线圈的位置。
43.如权利要求38所述的系统，其中所述至少一个跟踪线圈是使用相应的同轴电缆连接到处在所述装置近端的二极管的多个间隔开的调谐跟踪线圈，其中在所述扫描仪中所述同轴电缆分别具有从所述跟踪线圈到所述二极管所测量的大约1/4λ或其更高的奇次谐波(3/4λ、5/4λ等)的电长度，并且其中所述电路被配置成从具有限定基本恒定并且正确的物理偏移距离的相应跟踪信号的、彼此之间具有固定空间关系的两个相邻跟踪线圈得到跟踪线圈信号。
44.一种MRI导向心脏介入系统，其包括：
具有多个通道的MR扫描仪；
多根柔性体内导管，每根所述导管具有多个跟踪线圈，每根导管的每个跟踪线圈连接到不同的MR扫描仪通道；以及
与所述MR扫描仪进行通信的至少一个显示器，
其中所述MR扫描仪被配置成：(a)使用与具有坐标系的3D MRI图像空间关联的相关解剖扫描平面来生成患者心脏的至少一部分的近实时(RT)MRI图像；(b)使用所述MRI图像空间坐标系中的跟踪线圈信号数据标识所述柔性体内导管的至少末端部分在所述3D MRI图像空间中的位置；以及(c)在所述3D图像空间中相对于与所述成像空间配准的患者心脏的立体的预先获取的模型以及所述近RT MRI图像来呈现具有所述柔性导管的物理表示的动态近RT可视化，其中不要求所述柔性导管处于用于得到所述近RT MRI图像的MR图像数据的相关解剖扫描平面的任何一个中。
45.如权利要求44所述的系统，其中所述电路被配置成在所述显示器上示出所述模型上或集成到所述模型中的多个用户可选择的组织特性图中的至少一个或与其关联的数据或者示出所选择的组织特性图代替所述模型，其中所述显示器与用户界面进行通信，所述用户界面被配置成允许用户有选择地淡化和/或打开和关闭所述组织表征图中的一个或多个或者来自其的数据，并且其中所述组织特性图包括下列项中的多个：
热组织表征图；
水肿组织表征图；
第一延迟增强组织表征图；
在所述第一延迟增强组织表征图之后获得的第二延迟增强组织表征图；
缺氧组织表征图；
脉管系统图；
纤维图；
缺血组织表征图；
流体分布图；以及
曝光图。
46.如权利要求44所述的系统，其中所述显示器与用户界面进行通信，所述用户界面被配置成允许用户以电子方式在所述模型上和/或在近RT MRI图像中标记和/或选择目标治疗部位，并且所述电路被配置成限定与所选择或标记的部位关联的相关解剖扫描平面。
47.如权利要求44所述的系统，其中所述电路被配置成允许用户经由与所述显示器进行通信的用户界面来示出电解剖(EA)图作为所述立体模型，从不同的成像形态导入所述EA图和/或从MRI数据生成所述EA图。
48.如权利要求44所述的系统，其中所述电路被配置成提供患者规划图，在所述可视化中与所述第一立体图对齐或代替所述第一立体图在所述显示器上示出所述患者规划图，在其上标识至少一个目标治疗部位并且其与所述3D MRI图像空间配准。
49.如权利要求44所述的系统，其中所述显示器与用户界面进行通信，所述用户界面允许用户选择是否在所述可视化中示出至少一个预先标识的目标治疗部位的可视指示，使得：(i)仅采用所述近RTMRI图像来示出所述至少一个治疗部位；(ii)与所呈现的至少一根导管一起在所述近RT MRI图像中示出所述至少一个治疗部位而没有模型；或者(iii)采用所述规划图或其他配准的患者模型和所述近RTMRI图像来示出所述至少一个治疗部位。
50.如权利要求44所述的系统，其中所述显示器与用户界面进行通信，并且其中所述用户界面被配置成允许用户在至少一个可视化中有选择地淡化和/或打开和关闭组织表征和/或电解剖数据，并且在下列项中的任何一个上示出这样的数据：(a)在所述可视化中的患者心脏的三维预先获取模型上，所述模型在所述3D成像空间中被示出和/或与其配准；或者(b)在所述近RT MR图像上而没有所述预先获取的模型。
51.如权利要求44所述的系统，其中所述显示器和电路与用户界面进行通信，所述用户界面被配置成允许用户淡化和/或打开和关闭在所述可视化中呈现的至少一根导管以示出所述至少一根导管的近实时MR图像。
52.一种用于执行MRI导向过程的方法，其包括：
在MRI导向过程期间将柔性体内医疗装置引入患者的自然管腔或腔体中；
在所述MRI导向过程期间以电子方式从连接到MR扫描仪的通道并且附连到所述柔性体内装置的跟踪线圈得到跟踪信号，其中所述体内装置具有在其移动到患者体内的位置上时能够具有非线性形状的末端部分；
使用所述跟踪信号以电子方式标识所述跟踪线圈中的每一个在3D MRI图像空间中的X、Y、Z坐标位置；
在所述MRI导向过程期间得到所述患者的目标解剖体的近RTMR图像数据；
得到所述患者的目标解剖体的预先获取的3D立体模型并且将所述模型与所述3D图像空间配准；以及
生成所述医疗装置的可视化，示出：(i)所述患者的解剖体的模型；(ii)使用所标识的所述跟踪线圈的位置对所述医疗装置的至少末端部分的物理表示；以及(iii)所述近RT MR图像数据。
53.如权利要求52所述的方法，其还包括使用所标识的所述跟踪线圈的位置以及与所述装置上的实际线圈配置和布置有关的所限定的形状因子和/或尺寸数据在所呈现的可视化中以一个或多个三维形状并且以不同颜色在所述医疗装置的末端部分的物理表示中示出所述跟踪线圈。
54.如权利要求52所述的方法，其还包括：
使用所标识的所述跟踪线圈的位置以电子方式计算在所述三维图像空间中接近所述装置的尖端或末端位置的装置-组织界面位置；以及
使用所述装置尖端界面位置自动限定用于得到在治疗处理的输送和/或诊断过程期间和/或在时间上接近其的所述近RT图像的MR图像数据的至少一个扫描平面。
55.如权利要求52所述的方法，其还包括基于用户输入以电子方式旋转所述可视化以及基于用户输入以电子方式有选择地改变所显示的可视化的视图，使得所述可视化包括采用下列项对所述至少一个柔性装置的物理表示：(a)仅所述目标解剖体的近RT图像；(b)所述目标解剖体的近RT图像和所述解剖结构的配准模型；或者(c)仅所述解剖结构的配准模型。
56.如权利要求52所述的方法，其中所述目标解剖体的模型包括使用在所述MRI导向过程之前执行的MR图像分段所生成的至少一个组织特性图。
57.如权利要求52所述的方法，其中所述目标解剖体的模型包括电解剖图。
58.如权利要求52所述的方法，其还包括允许用户有选择地显示代替所述立体模型或与所述立体模型对齐和/或与所述立体模型配准的一个或多个图或来自其的数据，其中所述图选择包括下列项中的至少两个：
热组织表征图；
水肿组织表征图；
在第一时间点获得的延迟增强组织表征图；
在心脏组织中产生至少一些消融损伤之后在第二时间点获得的延迟增强组织表征图；
脉管系统组织图；
纤维组织图；
缺氧组织表征图；
缺血组织表征图；
流体分布图；
曝光图；以及
电解剖图。
59.一种用于促进对患者的MRI导向介入治疗的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
计算机可读的非暂时的存储介质，其具有在所述介质中实施的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码包括：
计算机可读程序代码，其指导MRI扫描仪以交替的方式在具有坐标系的同一3D图像空间中得到(a)来自与体内柔性装置关联的跟踪线圈的跟踪信号数据；以及(b)MR图像数据；
计算机可读程序代码，其使用相关解剖扫描平面来生成患者的目标解剖体的至少一部分的近实时(RT)MRI图像数据；
计算机可读程序代码，其使用所述跟踪信号数据在所述3D MRI图像空间中标识与至少一个柔性体内医疗装置的至少末端部分的位置关联的空间坐标；以及
计算机可读程序代码，其采用近RT MRI图像在所述3D图像空间中呈现所述体内柔性医疗装置的动态近RT可视化，其中不要求所述装置处于用于得到所述近实时MR图像数据的相关解剖扫描平面的任何一个中，并且其中所述装置的末端部分的形状能够在所述MRI导向过程期间改变。
60.如权利要求59所述的计算机程序产品，其还包括：
计算机可读程序代码，其计算在所述三维MRI图像空间中接近所述装置的尖端位置的装置-组织界面位置，所述计算被配置成在数学上沿轴向向前投影超出所述尖端的限定距离以限定所述装置-组织界面；以及
计算机可读程序代码，其使用所计算的组织界面位置自动限定由所述MRI扫描仪用于得到在治疗处理的输送和/或诊断过程期间和/或在时间上接近其的MR图像数据的至少一个扫描平面。
61.如权利要求60所述的计算机程序产品，其中呈现所述动态可视化的计算机可读程序代码还包括在所述可视化中提供患者目标解剖结构的配准的预先获取的立体模型的计算机可读程序代码。
62.如权利要求61所述的计算机程序产品，其还包括计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码被配置成允许用户：(a)旋转所述可视化；以及(b)将所显示的可视化改变成仅包括所述目标解剖体的近RT图像数据、包括所述解剖体的近RT图像数据和所述解剖结构的配准模型或者仅包括所述解剖结构的配准模型。
63.如权利要求61所述的计算机程序产品，其还包括允许用户在所述模型上以电子方式标记或选择目标损伤部位的计算机可读程序代码。
64.如权利要求61所述的计算机程序产品，其还包括计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码允许用户以电子方式有选择地显示与所述立体模型对齐和/或配准或者代替所述模型被显示的一个或多个组织图，其中所述图选择包括下列项中的至少两个：
热组织表征图；
水肿组织表征图；
在第一时间点获得的延迟增强组织表征图；
在心脏组织中产生至少一些消融损伤之后在第二时间点获得的延迟增强组织表征图；
脉管系统组织图；
纤维组织图；
缺氧组织表征图；
缺血组织表征图；
流体分布图；
曝光图；以及
电解剖图。
65.一种MRI导向心脏介入系统，其包括：
显示器；
处理器，其与所述显示器进行通信并且适于与MRI扫描仪进行通信；
耦合到所述处理器的电子存储器；以及
驻留在所述存储器中的计算机程序代码，其可由所述处理器执行以用于：
(a)使用与具有坐标系的3D MRI图像空间关联的相关解剖扫描平面来生成患者心脏的至少一部分的近(RT)MRI图像；
(b)使用来自由至少一根柔性体内导管容纳的至少一个跟踪线圈的跟踪线圈信号数据在同一3D MRI图像空间中标识与所述至少一根导管的至少末端部分的位置关联的坐标；
(c)在所述3D图像空间中呈现所述至少一根柔性导管的动态近RT可视化，其中不要求所述至少一根柔性导管处于用于得到所述近RT MRI图像的MR数据的相关解剖扫描平面的任何一个中，并且其中所述柔性导管的末端部分的形状能够改变；
(d)在所述显示器中显示包含所述可视化中的至少一个的图形用户界面(GUI)；以及
(e)允许用户使用所述GUI来改变所述可视化以有选择地显示不同的立体患者特定组织图。
66.如权利要求65所述的系统，其中可由处理器执行的计算机程序代码还适于基于所述导管的末端部分的位置来自动限定由所述MRI扫描仪用于得到在所述消融步骤之前和/或期间的目标导管-组织界面部位的至少一个扫描平面。
67.如权利要求65所述的系统，其中可由所述处理器执行的计算机程序代码还适于经由所述GUI接受用户输入以在所述可视化中有选择地淡化和/或打开和关闭组织表征或电解剖数据。
68.如权利要求67所述的系统，其中执行可由所述处理器执行以有选择地淡化和/或打开和关闭数据的计算机程序代码，以在下列项上示出所述组织表征或电解剖数据：(a)在所述可视化中的患者心脏的三维预先获取模型上，所述模型在所述3D成像空间中被示出和/或与其配准；和/或(b)在所述近RT MR图像上而没有所述预先获取的模型。
69.如权利要求65所述的系统，其中可由所述处理器执行的计算机程序代码还适于经由所述GUI接受用户输入，以在所述可视化中有选择地淡化和/或打开和关闭目标治疗部位的可视指示。
70.如权利要求65所述的系统，其中执行可由所述处理器执行以有选择地示出所述目标治疗部位的计算机程序代码，以在下列项上示出所述部位：(a)在所述可视化中的患者心脏的三维预先获取模型上，所述模型在所述3D成像空间中被示出和/或与其配准；或者(b)在所述近RT MR图像上而没有所述预先获取的模型。
71.一种MRI导向介入系统，其包括：
与具有用户界面的显示器进行通信的电路，所述电路被配置成：(a)提供患者规划图并且允许用户使用所述用户界面在所述患者规划图上标识至少一个目标治疗部位；然后(b)在MRI导向过程之前或在MRI导向过程期间在3D MRI图像空间中配准所述规划图；以及(c)基于配准的规划图限定所述至少一个治疗部位在3D MRI图像空间中的位置。
72.如权利要求71所述的系统，其中所述电路被配置成经由所述用户界面接受用户输入以在MRI导向过程期间所呈现的可视化中有选择地淡化和/或打开和关闭在3D MRI成像空间中就位的所述至少一个目标治疗部位的可视指示。
73.如权利要求71所述的系统，其中所述电路被配置成经由所述用户界面接受用户输入以在MRI导向过程期间的可视化中在所述显示器上有选择地在下列任一项上示出所述至少一个目标治疗部位：(a)在配准的规划图或不同的患者模型以及近RT MRI图像上；或者(b)在近RT MR图像上而没有配准的规划图或不同患者模型。
74.如权利要求71所述的系统，其中所述电路被配置成允许用户在所述MRI导向过程期间的交互式可视化中选择是否在所述显示器上以不同查看格式示出组织表征数据，包括：(a)在具有近RT图像数据的配准图上；或者(b)在近RT图像上而没有在MRI导向过程期间的可视化中的图。
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