CN104394764A - 用于mr-引导的组织间介入的专用用户接口 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于将杆或针(16)引导到对象(12)的靶的磁共振(MR)系统(10)。所述系统包括用户接口(76)。所述用户接口(76)包括被定位在所述对象(12)的表面上的框架(78)。所述框架(78)包括在针对所述杆或针(16)的规划的轨迹的进入点之上的开口(82)。所述规划的轨迹从所述进入点延伸到所述靶(14)。所述用户接口(76)还包括被布置在围绕所述开口(82)的所述框架(78)上的一个或多个视觉指示器(80)。所述一个或多个视觉指示器(80)进行以下中的至少一项：1)对所述杆或针(16)离所述规划的轨迹的偏差进行视觉指示；并且2)对实时MR图像的实时切片的当前位置进行视觉指示。

Description

用于MR-引导的组织间介入的专用用户接口
技术领域
下文总体上涉及磁共振(MR)成像。其具体结合MR-引导而应用，并将特别参考MR-引导来进行描述。然而，应当理解，本发明也应用于其他使用情形，而不必限于上述应用。
背景技术
利用交互式实时MRI和MR-条件仪器的可能性导致越来越多地使用MR-引导，特别是在利用诸如线性消融探针的杆或针执行的经皮程序。对于这样的程序而言，除没有电离辐射之外，MR-引导相较于计算机断层摄影(CT)-引导和超声(US)-引导，提供了许多优点。一些更重要的优点包括MR的软组织对比能力和完整断层摄影能力。
现有技术中的临床MR-引导的经皮介入使用术前3D MR图像来规划杆或针的轨迹。之后，立体定向设备引导被用于将杆或针与靶对准并引导杆或针的插入，这大多在MR扫描器之外执行。最后，使用MR来确认杆或针已经到达靶。
由于因患者移动、器官移动和针弯曲使立体定向程序易于出现配准错误，并且由于这样的程序涉及复杂的工作流程(例如，患者移入及移出MR扫描器)，一些医学中心正在实践所谓的徒手程序，其中，杆或针不需要在实时MR引导下的任何物理立体定位设备引导而推进。利用将靶和杆或针清晰可视的专用MR序列并通过使用开放式MR系统，使上述程序更加容易，尽管所描述的方法并不限于这些开放式膛系统。
例如，在用于肝活检的典型方法中，对象被置于开放式MR扫描器之内并且准备进行肝介入。可以在患者的皮肤上标记针对所述介入仪器的进入点。介入医师然后在实时MR引导之下将杆或针推进到所述对象中。
通常，徒手程序的工作流程包括在诊断MR图像上识别靶。然后使用所述诊断MR图像来规划杆或针的轨迹，并且选择两个垂直的实时MR成像切片，使得所述规划的轨迹与所述成像切片的横截面一致。对于肝程序而言，通常选择平行横断切片和平行冠状切片。之后，利用所述对象之外的所述规划的轨迹来将杆或针对准，并且然后在实时MR引导之下沿所述规划的轨迹插入所述杆或针。在针插入期间实现对实时切片位置的重复精细调节。
通常从控制台执行识别、规划及选择步骤，并且通常由介入医师从MR扫描器执行剩下的步骤。用于执行这些剩下的步骤的已知方法是：使用一个或多个有源标记物，利用能够与成像序列交错的追踪序列，来测量所述杆或针的取向。然而，这一程序的难点包括不能直观地使杆或针的几何结构及切片的平面可视，并且不能直观地进行交互以调节切片。
对于使杆或针的几何结构及切片的平面可视，介入医师倾斜到MR扫描器，并且用一个手操纵所述杆或针，可能地用另一个手接触和/或展开对象的皮肤。这样做时，介入医师的手是倾斜的，因此导致介入医师的不舒服。此外，当介入医师想要将所述针与对象之外的所述规划的轨迹对准时，他必须不断地在观察杆或针与观察显示设备之间交替，所述显示设备定位在MR扫描器的后面并且显示实时MR图像并且潜在地相对于包括靶的术前3D数据显示的针的模型。甚至，介入医师不得不在杆或针处的视图坐标与显示设备处的附图坐标之间脑力地转换。总之，前述内容需要具有相当的3D想象力的经验丰富的介入医师。
对于进行交互以调节切片，介入医师在选择并调节切片位置(这在当前使用三个脚踏板来实现)时，基于标记物位置以及在显示设备上的靶病变，监测监测杆或针的无源对比或监测杆或针的模型。应用在每个踏板上的单击和双击来对所述切片进行选择、移位、旋转及倾斜。这也需要医生来想象切片、杆或针以及靶在3D图像中的位置，这与学习曲线及额外的注意力相关联。
下文提供了克服前述问题和其它问题的新的并且改进的系统和方法。
发明内容
根据一个方面，提供了一种用于将杆或针引导到对象的靶的磁共振(MR)系统，所述系统包括用户接口。所述用户接口包括被配置为被置于所述对象的表面上的框架。所述框架包括针对所述杆或针的在规划的轨迹的进入点之上的开口。所述规划的轨迹从所述进入点延伸到所述靶。所述用户接口还包括以下中的一个或多个：1)被布置在围绕所述开口的所述框架上的一个或多个视觉指示器；以及2)被布置在围绕所述开口的所述框架上的一个或多个用户输入设备。所述一个或多个视觉指示器进行以下中的至少一项：1)对所述杆或针离所述规划的轨迹的偏差进行视觉指示；以及2)对实时MR图像的实时切片的当前位置进行视觉指示。所述用户输入设备(84)选择性地调节所述实时切片的所述当前位置。
根据另一个方面，提供了一种用于杆或针到对象的靶的核磁(MR)引导的方法。所述方法包括以下中的至少一项：1)对如何将所述杆或针对准到规划的轨迹进行视觉指示；以及2)对实时MR图像的实时切片的当前位置进行视觉指示。所述的对如何将所述杆或针对准到所述规划的轨迹进行视觉指示包括确定所述杆或针的当前轨迹。比较所述规划的轨迹与所述当前轨迹，以确定如何将所述杆或针对准到所述规划的轨迹。所述规划的轨迹从所述对象的进入点延伸到所述靶。使用用户接口来生成对于如何将所述杆或针对准到所述规划的轨迹的视觉指示。所述用户接口被置于所述对象的表面上并且包括在所述进入点之上的开口。所述对所述实时MR图像的所述实时切片的所述当前位置进行视觉指示包括在显示设备上显示所述相应的实时切片。使用所述用户接口生成对于所述实时切片的所述当前位置的视觉指示。所述用户接口的一个或多个光源指示所述实时切片的所述平面与所述表面在何处相交。
根据另一个方面，提供了一种与介入仪器相结合使用以提供用于将杆或针引导到对象的靶的实时成像的装置。所述装置包括被置于所述对象的表面上的框架。所述框架包括在针对所述杆或针的从所述进入点延伸到所述靶的规划的轨迹的进入点之上的开口。所述框架还包括围绕所述开口被布置在所述框架上的一个或多个视觉指示器。所述装置还包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被编程为操作在所述框架上的所述一个或多个视觉指示器，以对以下中的至少一项进行视觉指示：(i)所述实时成像切片的所述当前位置；以及(ii)所述杆或针的所述当前位置离所述规划的轨迹的偏差。
一个优点在于使所述杆或针的所述当前位置离所述规划的轨迹的所述偏差以及所述切片的所述平面的几何结构直观地可视。
另一个优点在于直观地交互以对准切片。
本领域的普通技术人员在阅读并理解了以下具体实施方式之后，将意识到本发明的再其他的优点。
附图说明
本发明可以采取各种部件和各部件的布置的形式，并且可以采取各种步骤和各步骤安排形式。附图仅是为了图示优选实施例而不应被解释为对本发明的限制。
图1图示了用于MR-引导的MR系统。
图2图示了用于确定杆或针的位置的MR标记物的布置。
图3图示了如何使用MR标记物来识别杆或针的位置的范例。
图4A图示了在将杆或针插入到所述对象中之前的对象的实时MR图像的切片。
图4B图示了图4A的实时MR图像的另一个切片。
图4C图示了在将杆或针插入到所述对象中之后的对象的实时MR图像的切片。
图4D图示了图4C的实时MR图像的另一个切片。
图5图示了使用用于MR-引导的用户接口的对杆或针的定位。
图6图示了使用用于MR-引导的用户接口的对杆或针的定位。
图7图示了使用用于MR-引导的用户接口的对杆或针的定位，其中，进入点未布置在所述圆形布置的中心中。
图8图示了使用用于MR-引导的用户接口的对切片的位置的显示。
图9图示了使用用于MR-引导的用户接口的对切片的旋转和移位。
具体实施方式
参考图1，磁共振(MR)系统10利用MR来形成在受试者12之内的靶14的二维和/或三维MR图像，并利用MR来将杆或针16引导到靶14。靶14例如是诸如肿瘤的病变。主磁体18创建延伸通过检查体积20的强、静态B0磁场。检查体积20的尺寸被定为容纳对象12，所述对象在成像及对杆或针16的引导期间被置于检查体积20中。任选的支撑体22支撑对象12并方便将对象12置于检查体积20中。
主磁体18通常采用超导线圈来创建静态B0磁场。然而，主磁体还能够采用永磁体或常导磁体。一旦采用超导线圈，则主磁体18包括用于所述超导线圈的冷却系统，例如液氦冷却低温恒温器。在检查体积20中，静态B0磁场的强度一般为0.23特斯拉、0.5特斯拉、1.5特斯拉、3特斯拉、7特斯拉等，但预期其他强度。
如图示的，主磁体20是开放型的并且包括被间隔开以限定检查体积20的两个超导线圈。所述超导线圈以类似于亥姆霍兹线圈的方式来产生静态B0磁场。开放式磁体的优点是其提供对象12的容易的进出。然而，还能够采用不同类型的主磁体。例如，能够采用分裂式圆柱主磁体和/或圆柱主磁体。分裂式圆柱主磁体类似于圆柱主磁体，其包括低温恒温器，只是所述低温恒温器被分裂为两部分以允许进出所述磁体的等平面。此外，预期采用诸如计算机断层摄影(CT)扫描器的介入仪器(而不是MR扫描器)来生成所述实时图像并且追踪杆或针16。
在MR扫描器的说明性情况中，控制梯度控制器24，以使用多个磁场梯度线圈26来将诸如x梯度、y梯度和z梯度的磁场梯度叠加在检查体积20中的静态B0磁场上。所述磁场梯度对检查体积20之内的磁自旋进行空间编码。通常，多个磁场梯度线圈26包括在三个正交空间方向中进行空间编码的三个独立的磁场梯度线圈。
控制诸如收发器的一个或多个发送器28，以利用诸如全身线圈、表面线圈以及MR标记物的线圈中的一个或多个的一个或多个发送线圈30，来将B1磁激励和操控射频(RF)脉冲发送到检查体积20中。MR标记物是利用线圈包绕的信号体积。B1脉冲通常是短持续时间的，并且当与磁场梯度一起使用时，实现对磁共振的选择的操控。例如，B1脉冲激发氢偶极子共振并且磁场梯度以所述共振信号的频率和相位来对空间信息进行编码。
控制诸如收发器的一个或多个接收器32，以从检查体积20接收空间编码的磁共振信号，并且将所接收的空间编码磁共振信号解调为MR数据。为了接收所述空间编码磁共振信号，接收器32使用诸如全身线圈、表面线圈以及MR标记物的线圈中的一个或多个的一个或多个接收线圈34。接收器32通常将所述MR数据存储在缓冲存储器中。
如图示的，发送线圈30和接收线圈34包括被置于对象12的表面上的表面线圈36。采用表面线圈36作为发送线圈和接收线圈二者。然而应意识到，表面线圈36能够仅被采用作为发送线圈和接收线圈中的一个。同样地，接收器28和发送器32包括被采用来发送并接收的收发器38。然而应意识到，收发器38能够仅被采用作为发送器和接收器中的一个。
此外，如图示的，发送线圈30和/或接收线圈34包括MR标记物40的线圈。所述信号体积的形状和MR标记物40的线圈被配置为在不是必须去除标记物40的情况下，确定在杆或针16上的点或在对象12上的其中杆或针16应当被放置的点。在图示的实施例中，所述线圈包绕MR标记物40的环形信号体积，并且MR标记物40被安装在杆或针16上，其中杆或针16延伸通过所述环形信号体积的中心。如下面论述的，能够使用MR标记物40来确定杆或针16的位置或在对象上的针进入点的位置。
后端系统42(例如，计算机或其他电子数据处理设备)协调靶14的二维或三维MR图像的生成与杆或针16到靶14的引导。后端系统42包括至少一个电子处理器44(例如，微处理器、微控制器等)和至少一个程序存储器46。程序存储器46包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由处理器44执行时，协调所述生成和所述引导。处理器44执行所述处理器可执行指令来协调所述生成和所述引导。在一些实施例中，后端系统42被实施为执行存储在以下的程序存储器(即，非暂态存储介质)中的程序的计算机，所述程序存储器被实现为：硬盘或其他磁性存储介质、或光盘或其他光学存储介质、或随机存储存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其他电子存储介质、它们的各种组合等。
处理器可执行指令的控制模块48控制后端系统42的整体操作。控制模块48适合地使用后端系统42的显示设备50来将图形用户接口(GUI)显示给后端系统42的用户。此外，控制模块48适合地允许用户使用后端系统42的用户输入设备52来与GUI交互。例如，用户能够与GUI交互，以命令后端系统42来协调所述生成和/或所述引导。
为了生成靶14的MR图像，所述处理器可执行指令的数据采集模块54采集靶14的MR数据。数据采集模块54控制发送器28和/或梯度控制器24来实施在检查体积20之内的一个或多个成像序列。成像序列定义从检查体积20产生空间编码MR信号的磁场梯度和/或B1脉冲的序列。此外，数据采集模块54控制接收器32来采集所述空间编码MR信号作为MR数据。所述MR数据通常存储在后端系统42的至少一个存储存储器56中。在采集所述MR数据之后，所述处理器可执行指令的重建模块58将所述MR数据重建为靶14的MR图像。所述MR图像通常存储在存储存储器56中。
为了引导杆或针16，所述处理器可执行指令的规划模块60生成靶14的一幅或多幅诊断MR图像，如上所述。然后在诊断MR图像上从对象12的表面的进入点到靶14规划杆或针16的轨迹。能够使用所述处理器可执行指令的分割模块62来在诊断MR图像中识别靶14和进入点。分割模块62能够自动地和/或人工地执行所述识别。对于前者，能够采用任意数量的已知分割算法。对于后者，所述诊断MR图像被显示在GUI上并且用户在所述诊断MR图像中识别靶14和/或进入点。
在规划之后，所述处理器可执行指令的引导模块64使用所述处理器可执行指令的位置识别模块66来实时确定杆或针16当前位置。位置识别模块66采用基于图像的方法或非基于图像的方法来确定杆或针16的位置。对于前者，如下所述，对靶14的实时MR图像进行分析，以识别杆或针16的当前位置。例如，杆或针16能够是由可在实施MR图像中容易检测的材料形成的，和/或能够采用分割模块62来在实时MR图像中识别杆或针16。对于后者，能够采用诸如电磁应答器或MR标记物的基准标记物。MR标记物是利用线圈包绕的信号体积。
参考图2并且继续参考图1，MR标记物40被采用作为MR引导标记物。此外，任选的MR皮肤标记物68被附着到对象12的表面，其开放中心被置于规划的进入点之上。然后能够将杆或针16通过MR皮肤标记物68插入到对象12中。MR引导标记物40能够任选地装备有诸如白光发光二极管(LED)的光源，以沿杆或针16的轴进行照射。如果MR引导标记物40具有小的直径，这仅在手指靠近于MR引导标记物40(例如，在杆或针16的针衬套70处)的情况下是可能的，因为在其他情况下出现遮挡。
为了使用MR标记物40、68来确定杆或针16的位置，位置识别模块66采用数据采集模块54，来使用MR标记物40、68作为接收线圈采集MR位置数据。数据采集模块54控制发送器28和/或梯度控制器24来使用MR标记物40、68实施一个或多个追踪序列。追踪序列定义从检查体积20产生空间编码MR信号的磁场梯度和/或B1脉冲的序列。所述追踪序列能够与一个或多个成像序列交错。此外，数据采集模块54控制接收器32来采集空间编码MR信号作为MR位置数据。位置识别模块66然后处理所述MR位置数据，以确定杆或针16的位置以及针进入点的位置。
进一步参考图3，提供了如何使用一维梯度技术来对诸如MR引导标记物40或MR皮肤标记物68的MR标记物72进行识别的范例。以特定方向施加梯度，并且使用MR标记物72响应于B1脉冲来测量MR信号。然后绘制结果曲线，其中，y轴对应于信号幅度并且x轴对应于位置或频率。由于使用单个梯度线圈，所以频率对应于位置。曲线中的下降对应于MR标记物72的位置。对MR皮肤标记物68的使用有利地提供在杆或针16与患者之间的一些“内置”空间配准；然而，MR皮肤标记物68任选地被定位在杆或针16上的第二位置(即，不同于MR引导标记物40的位置的第二位置)处的标记物代替。如果所述介入仪器不同于MR扫描器，那么标记物应当被选择为可由其他介入仪器模态检测到。
参考图1，如上所述，引导模块64还实时地生成靶14的MR图像。适合地，用于生成实时MR图像的一个或多个成像序列不同于用于生成诊断MR图像的一个或多个成像序列。在被定位为接近于对象12的显示设备74上向介入医师实时地显示实时MR图像。在对实时MR图像进行显示中，显示实时MR图像的一个或多个切片，例如与所述规划的轨迹相交的两个几乎垂直的切片。例如，针对肝程序，通常显示平行横断切片和平行冠状切片。适合地，所显示的切片是颜色编码的，使得每个切片被赋予一种颜色。
适合地显示所述实时MR图像，而规划的轨迹的位置覆盖在所述实时MR图像上。所述处理器可执行指令的配准模块76适合地被用于将所述规划的轨迹的位置变换到所述实时MR图像的坐标框架。此外，所述处理器可执行指令的绘制模块78适合地被用于将诸如线的所述规划的轨迹的表示叠加在所述实时MR图像上。
参考图4A-D，提供了能够在显示设备74上被显示给介入医师的实时MR图像的切片。图4A和图5B图示了在肝介入期间采集的实时MR图像的两个几乎垂直的切片平面。杆或针16的所述规划的轨迹被图示为从皮肤进入点跨至靶14的线。图4C和图4D图示了在杆或针16已经被插入到对象12中之后的另一实时MR图像的两个几乎垂直的切片。
返回参考图1并且附加地参考图5-9，引导模块64采用用户接口76来允许介入医师直观地调节被显示在显示设备74上的实时图像的切片，并使杆或针16的与所述规划的轨迹及所述切片的平面相关的几何结构直观地可视。如在图5中图示的，用户接口76与表面线圈36相集成和/或固定到表面线圈36。然而应意识到，表面线圈并不是必须的，即能够独立于表面线圈36而采用用户接口。
用户接口76包括框架78和安装到框架78的诸如LED或其他光源、LCD元件或环形LCD显示器等的任选地包括触摸屏功能的多个视觉指示器80。说明性视觉指示器80是光源80(例如，LED)。光源80围绕框架78的开口82被布置，其例如能够是环形的。为了讨论的方便，假定光源80被布置在围绕开口82的圆形中。然而，本领域的技术人员将意识到，其他形状是合适的，例如，正方形、长方形、椭圆形等。通常，光源80包括36光源和/或朝向开口82的中心进行照射。适当地遮挡以阻碍直射光能够避免使介入医师看不见。用户接口76还包括多个用户输入设备84，例如，按钮或触摸屏(例如，光源80中的每个光源一个)。用户输入设备84与框架78上的对应的光源相集成(如图示的)，或被定位为接近于框架78上的对应的光源。
在备选的实施例中，诸如环形片触摸屏的单个触摸屏显示设备代替光源80和用户输入设备84。这有利地去除了前述实施例的分立特性，并且因此允许用于引导及操控的更加精确或复杂的方式。
在引导期间，介入医师将用户接口76置于对象12的表面上，其中，框架78的开口82被置于针对杆或针16的所规划的进入点之上。介入医师还将杆或针16的尖端置于所述进入点上。介入医师能够通过监测显示设备74上的实时MR图像来确定所述进入点。例如，诸如手指的附件在所述实时MR图像的视场之内移动并且移动到在所述实时MR图像上示出的所述进入点，如图4A和图4B中所示。备选地，两个光源对能够用于将在对象12上的规划的进入点的位置提供给介入医师。第一光源对以第一颜色发亮，其中，所述两个光源定义对象12的表面上的第一条线。第二光源对以第二颜色发亮，其中，所述两个光源定义对象12的表面上的第二条线。对光源进行选择，使得第一条线和第二条线的交叉点标记在所述对象上的所规划的进入点。
使用所述规划的轨迹，引导模块64计算在极坐标系中的针对所述规划的轨迹的靶角和θt。所述坐标系以进入点为中心，其可以不必与光源80的圆形布置的中心相一致。坐标系的平面θ＝π由光源80的圆形布置的平面定义。此外，引导模块64使用杆或针16的当前位置计算在极坐标中的针对杆或针16的角和θ。在图5-7中图示了杆或针16的角和θ。
为了计算所述角，对象12上的用户接口76的位置被确定。在用户接口76与表面线圈36相集成和/或固定到表面线圈36的地方，能够使用诸如SENSE参考扫描的参考扫描来确定用户接口76的位置。参考扫描是利用宽的视场(FOV)的低分辨的三维扫描。适合地采用数据采集模块54来执行所述参考扫描。其根据所述参考扫描的一个或多个成像序列控制发送器28和/或梯度控制器24。此外，数据采集模块54控制接收器32来从全身接收线圈和表面线圈36二者采集空间编码MR信号。然后采用重建模块58来从对应于表面线圈36的灵敏度概况的两个信号的比率生成幅度MR图像。
然后引导模块64能够使用所述幅度图像来确定表面线圈36的位置，这是因为在线圈引线的附近幅度是最大的。能够通过利用合适的代价函数来针对幅度图像的最大值而拟合表面线圈36的模型，来实现这一确定。在表面线圈36是圆形的地方，需要三个平移拟合参数和三个旋转拟合参数。如果例如线圈弯向小的对象，则所述模型能够以曲率半径延伸。如果光源80的布置具有一些镜像对称或旋转对称，则附加地需要定义用户接口76上的参考点，以唯一地识别光源80的位置。
在采用MR引导标记物40和/或MR表面标记物68来确定杆或针16的位置的地方，能够通过在参考扫描期间将MR引导标记物40或(在可应用的地方)MR表面标记物68固定在光源80中的一个上并且触发相对应的用户输入设备期间，来识别所述参考点。然后引导模块54能够从所述参考扫描估计MR标记物的位置，以识别所触发的用户输入设备的位置。备选地，能够通过在追踪序列期间，将MR引导标记物40或(在适用的地方)MR表面标记物68固定在光源80中的一个上并且触发相对应的用户输入设备，来识别所述参考点。然后引导模块54能够从MR数据估计MR标记物的位置，以识别所触发的用户输入设备的位置。在二者情况中，能够通过对所述参考光源进行视觉标记并在确定所述参考点时始终将MR标记物放在这一光源上，来去除对触发相对应的用户输入设备的需要。
引导模块64基于所述角来调节光源80，以在介入医师需要移动杆或针16来将杆或针16对准到所述规划的轨迹的地方提供视觉指示。备选地或任选地，光源80提供对杆或针16的当前位置(从标记物40、68的实时定位所确定)离所述规划的轨迹的偏差的视觉指示。能够通过变化光源80的颜色、亮度或其他性质来实现给介入医师的视觉提示。还能够通过使光源80闪烁并且变化光源80闪烁的频率，来实现给介入医师的视觉提示。如下所述的是用于指示杆或针16的对准的一种方法。
如果仅在所述圆形布置上提供小数量的光源，一般而言，它们中没有一个将被精确地置于靶角处。在小数量的光源这一情况中，下面的方法用于仍然使介入医师能够精确地将杆或针16引导到期望靶角所述方法采用以左和右毗邻于在处的光源86的两个光源90。当时，它们仍然是暗的。如果则定位于较小的角处的光源90的颜色被设置为黄色。处于较大的角处的另一个光源90被关闭。如果则定位于较大的角处的光源90的颜色被设置为黄色，并且处于较小的角处的另一个光源90被关闭。针对角θ，如上面的类似描述，黄光光源90指示介入医师必须在这一光源的方向移动所述杆或针，以使其靠近当介入医师使朝向移动时，黄光光源90的强度朝向0逐渐地减小。有效地，当杆或针16到达靶角处时，介入医师使两个毗邻光源90的亮度等于零。由于人眼能够精确地确定亮度零值，所以能够精确地靠近靶角。
如在图5-7中图示的，杆或针16的角θ与所述规划的轨迹的角θt的不对准。在图5中，θ<θt。因此，定位在处的光源86的颜色被设置为绿色并且对面的光源88的颜色被关闭。在图6和图7中，θ>θt。因此，定位在处的光源86的颜色被关闭并且对面的光源88的颜色被设置为绿色。所有其他光源可以被设置为白色以照射场景。
在的地方，离定位于处的光源最远的光源并毗邻定位在处的光源86的光源的颜色被设置为白色。毗邻于定位在处的光源86的其他光源被设置为关闭。在的地方，毗邻定位在处的光源86的光源90的颜色被设置为关闭。白光光源指示介入医师必须在所述白光光源的方向移动所述杆或针。当介入医师使朝向移动时，白光光源的强度朝向最大强度增加。当介入医师从移开时，白光光源的强度朝向最大强度增加。有效地，当杆或针16到达靶角处时，介入医师使两个毗邻光源90的亮度等于零。因为人眼能够精确地确定亮度零值，所以能够精确地靠近靶角。
用于指示对准的上述方法具有以下优点：如果所述规划的轨迹接近于北极(即，θt＝0)，则其起作用。然而，如果θt低于某一阈值，则毗邻光源90能够被关闭，以避免由于使毗邻光源90不规律闪烁而困扰介入医师。甚至，如在图7中图示的，如果进入点未被布置在圆形布置的中心中，则上述方法有利地起作用。此外，光源80有利地照射进入点并且提供直观引导，以使杆或针16对准。具有处于用户接口76处的透明箔部分的无菌覆盖物能够用于覆盖用户接口16和对象12。
引导模块64还基于所述角调节光源80，以提供对于被显示在定位于接近于对象12的显示设备74上的实时MR图像的一个或多个切片的位置的视觉指示。MR操作器用于利用不同颜色代码来识别不同切片。因此，重复使用这一颜色编码以使所述切片的横断面可视是有利的。对于显示的每个切片而言，对应的光源被设置为编码所述切片的颜色。
此外，引导模块64还基于所述角允许介入医师来操控显示在显示设备74上的切片的位置。如上所述，光源80中的每个与诸如按钮的用户输入设备相关联。如下所述是用于操控切片位置的一种方法。然而应意识到，能够有许多变型。
对与指示切片的位置的光源中的一个相关联的用户输入设备进行触发(例如，单击按钮)使选择用于操控的切片。能够例如利用更高的亮度或所述两个光源的闪烁，来指示选择。对与指示所选择的切片的位置的光源中的一个相关联的用户输入设备进行触发(例如，单击按钮)使对所述切片取消选择。
一旦切片被选择，则能够通过触发在指示所述切片的光源之间的线跨越的一侧上的用户输入设备，来旋转所述切片。选择在顺时针方向中的用户输入设备使以预定义的角步长在顺时针方向中旋转所述切片，并且触发在逆时针方向中的用户输入设备使以预定义的角步长在逆时针方向中旋转所述切片。如果在用户接口76上的用户输入设备的数量足够高，则这可以被理解为如同拖曳所述切片。此外，一旦切片被选择，则能够通过触发在跨指示所述切片的光源之间的线的另一侧上的用户输入设备，来使所述切片移位及倾斜。单触这些用户输入设备中的一个(例如，对按钮的单击)使所述切片在用户输入设备的方向中移位，并且双触(例如，对按钮的双击)使所述切片在关于所述线的预定义的方向中倾斜。
如在图8和图9中图示的，两个光源92指示被编码为蓝色并且被显示在显示设备74上的切片94的横截面。触发跨所述两个光源之间的线96的一侧上的用户数据设备98使切片94旋转。单触在线96的另一侧上的用户输入设备100使切片94移位，并且双触在线96的另一侧上的用户输入设备100使切片94倾斜。
附加于用户接口76，或作为用户接口76的备选，引导模块64能够采用音频信号来引导介入医师来调节杆或针16的轨迹。类似于音调高度、音调时长或利用参考音调适合地生成的差拍信号的参数能够用于指示杆或针16离所述规划的轨迹的距离。例如能够使用诸如扬声器的电声换能器102来将所述音频信号呈现给介入医师。附加于用户接口76，或作为用户接口76的备选，引导模块64能够采用例如被置于表面线圈36上的显示设备，所述显示设备数字地呈现杆或针16的当前轨迹离所述规划的轨迹的偏差。
如本文所使用的，存储器包括以下中的一个或多个：非暂态计算机可读介质；磁盘或其他磁性存储介质；光盘或其他光学存储介质；随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其他电子存储设备或芯片或能够互连的芯片的组；可以经由互联网/内联网或局域网从其检索存储的指令的互联网/内联网服务器；等。此外，本文使用的处理器包括微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等中的一个或多个；控制器包括至少一个存储器以及至少一个处理器，所述处理器执行在所述存储器上的处理器可执行指令；用户输入设备包括鼠标、键盘、触摸屏显示器、一个或多个按钮、一个或多个开关、一个或多个触发器(toggle)中的一个或多个；并且，显示设备包括LCD显示器、LED显示器、等离子体显示器、投影显示器、触摸屏显示器等中的一个或多个。
已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解了前面的具体实施方式之后可以对本发明进行修改和变化。本发明旨在被理解为包括所有这样的修改和变化，只要其落在权利要求书或其等价方案的范围内。

Claims (20)

1.一种用于将杆或针(16)引导到对象(12)的靶(14)的磁共振(MR)系统(10)，所述系统(10)包括：
用户接口(76)，其包括：
框架(78)，其被配置为被置于所述对象(12)的表面上，所述框架(78)包括在针对所述杆或针(16)的规划的轨迹的进入点之上的开口(82)，所述规划的轨迹从所述进入点延伸到所述靶(14)；以及
以下中的至少一个：
围绕所述开口(82)被布置在所述框架(78)上的一个或多个视觉指示器(80)，所述一个或多个视觉指示器(80)进行以下中的至少一项：
对所述杆或针(16)离所述规划的轨迹的偏差进行视觉指示；以及
对实时MR图像的实时切片的当前位置进行视觉指示；以及
围绕所述开口(82)被布置在所述框架(78)上的一个或多个用户输入设备(84)，所述用户输入设备(84)选择性地调节所述实时切片的所述当前位置。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述框架(78)包括所述一个或多个视觉指示器(80)，所述系统(10)还包括：
至少一个处理器(44)，其被编程为：
确定所述杆或针(16)的当前轨迹；
比较所述规划的轨迹与所述当前轨迹，以确定所述杆或针(16)离所述规划的轨迹的所述偏差；并且
使用所述用户接口(76)的所述一个或多个视觉指示器(80)，来生成对所述杆或针(16)离所述规划的轨迹的所述偏差的视觉指示。
3.根据权利要求2所述的系统(10)，其中，所述一个或多个视觉指示器(80)包括围绕所述开口(82)的显示设备，并且其中，通过选择性地将视觉提示显示在围绕所述开口(82)的所述显示设备上来生成所述视觉指示，以指示适当的对准的方向或影响所述杆或针(16)相对于所述规划的轨迹的所述定位的辅助信息。
4.根据权利要求2和3中的任一项所述的系统(10)，其中，所述一个或多个视觉指示器(80)包括围绕所述开口(82)间隔开的多个光源，并且其中，通过以下中的至少一项来生成所述视觉指示：
选择性地打开和/或关闭所述一个或多个视觉指示器(80)，以指示所述杆或针(16)到所述规划的轨迹的适当的对准的方向；以及，
选择性地调节所述一个或多个视觉指示器(80)的颜色、亮度和闪烁频率中的一个或多个，以指示所述适当的对准的方向。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的系统(10)，其中，使用安装到所述杆或针(16)的MR标记物(40)以及在所述对象(12)的所述表面上设置在所述框架(78)的所述开口(82)中的MR皮肤标记物(68)，并且标记针对所述杆或针(16)的所述规划的轨迹的所述进入点，来确定所述当前轨迹。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统(10)，还包括：
至少一个处理器(44)，其被编程为：
在显示设备(74)上显示所述实时切片；并且
使用所述用户接口(76)来生成对所述实时切片的所述当前位置的视觉指示，其中，所述一个或多个视觉指示器(80)指示所述实时切片的平面与所述框架(78)在何处相交。
7.根据权利要求6所述的系统(10)，其中，所述处理器(44)还被编程为：
监测所述用户输入设备(84)以检测对用户输入设备的触发；并且
响应于检测到对所述用户输入设备的触发，基于所触发的用户输入设备的位置来调节所述实时切片的所述当前位置。
8.根据权利要求6和7中的任一项所述的系统(10)，其中，所述一个或多个视觉指示器(80)包括围绕所述开口(82)间隔开的多个光源，并且其中，所述一个或多个视觉指示器(80)中的每个对应于所述用户输入设备(84)中的不同的用户输入设备。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的系统(10)，其中，所述实时切片是显示在所述显示设备(74)上的多个颜色编码的切片中的一个，并且其中，所述一个或多个视觉指示器(80)使用所述实时切片的所述颜色编码来指示所述实时切片的平面与所述框架(78)在何处相交。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的系统(10)，其中，所述用户接口(76)与表面发射和/或接收线圈(36)相集成，其中，所述表面接收线圈(36)接收并且继而生成针对所述实时MR图像的MR数据。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的系统(10)，还包括电声设备(102)，所述电声设备输出指示所述杆或针(16)离所述规划的轨迹的所述偏差的音频信号。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的系统(10)，其中，所述一个或多个视觉指示器(80)对所述杆或针(16)离所述规划的轨迹的偏差进行视觉指示，并且对所述实时切片的所述当前位置进行视觉指示。
13.一种用于杆或针(16)到对象(12)的靶(14)的核磁(MR)引导的方法，所述方法包括：
以下中的至少一项：
对如何将所述杆或针(16)对准到规划的轨迹进行视觉指示，所述的对如何将所述杆或针(16)对准到所述规划的轨迹进行视觉指示包括：
确定所述杆或针(16)的当前轨迹；
比较所述规划的轨迹与所述当前轨迹，以确定如何将所述杆或针(16)对准到所述规划的轨迹，所述规划的轨迹从所述对象(12)的进入点延伸到所述靶(14)；并且，
使用用户接口(76)来生成对于如何将所述杆或针(16)对准到所述规划的轨迹的视觉指示，所述用户接口(76)被置于所述对象(12)的表面上并且包括在所述进入点之上的开口(82)；以及，
对实时MR图像的实时切片的当前位置进行视觉指示，所述的对所述实时MR图像的所述实时切片的所述当前位置进行视觉指示包括：
在显示设备(74)上显示所述实时切片；并且
使用所述用户接口(76)来生成关于所述实时切片的所述当前位置的视觉指示，其中，所述用户接口(76)的一个或多个光源(80)指示所述实时切片的平面与所述表面在何处相交。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法还包括：
选择性地将视觉提示显示在所述用户接口(76)的显示设备(80)上，所述视觉提示围绕所述开口(82)被显示以指示所述杆或针(16)到所述规划的轨迹的适当的对准的方向。
15.根据权利要求13和14中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下中的至少一项：
选择性地打开和/或关闭所述用户接口(76)的多个光源(80)，以指示所述杆或针(16)到所述规划的轨迹的适当的对准的方向，所述光源(80)围绕所述开口(82)间隔开；以及，
选择性地调节所述光源(80)的颜色、亮度和闪烁频率中的一个或多个，以指示所述适当的对准的方向。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括所述的对所述实时MR图像的所述实时切片的所述当前位置进行视觉指示，并且还包括：
监测所述用户接口(76)的一个或多个用户输入设备(84)以检测对用户输入设备的触发，所述用户输入设备(84)围绕所述开口(82)被布置；并且
响应于检测到对所述用户输入设备的触发，基于所述用户输入设备相对于指示所述实时切片的所述当前位置的光源的位置来调节所述实时切片的所述当前位置。
17.根据权利要求13至16中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
所述的对如何将所述杆或针(16)对准到所述规划的轨迹进行视觉指示；以及，
所述的对所述实时MR信号的所述实时切片的所述当前位置进行视觉指示。
18.一种与介入仪器相结合操作以提供用于将杆或针(16)引导到对象(12)的靶(14)的实时成像的装置，所述装置包括：
框架(78)，其被配置为被置于所述对象(12)的表面上，所述框架(78)包括在针对所述杆或针(16)的规划的轨迹的进入点之上的开口(82)，所述规划的轨迹的从所述进入点延伸到所述靶(14)，所述框架(78)包括围绕所述开口(82)被布置在所述框架(78)上的一个或多个视觉指示器(80)；以及
至少一个处理器(44)，其被编程为操作在所述框架(78)上的所述一个或多个视觉指示器(80)，以对以下中的至少一项进行视觉指示：(i)基于所述实时成像而确定的所述杆或针(16)的当前位置；以及(ii)所述杆或针(16)的所述当前位置离所述规划的轨迹的偏差。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述框架(78)是围绕所述开口(82)的环并且所述一个或多个视觉指示器(80)围绕所述开口(82)。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述框架(78)是围绕所述开口(82)的环并且所述一个或多个视觉指示器(80)是以下中的一个：(1)围绕所述开口(82)的LED的组；以及(2)围绕所述开口(82)的环形显示器。
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