CN112955090A - 用于提高心血管过程成像的准确性和实用性的设备、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在医疗过程中成像的系统和方法，以及用于制造和使用导管的装置和方法，该导管包括用于此类过程的成像系统的位置传感器。该系统被提供用于便于在医疗过程中对患者成像，该系统包括：电磁场发生器，其用于在患者身体的所需区域周围生成电磁场以提供外部参考系；细长构件，其包括近端、远端和远侧部分，该远端的尺寸适于引入患者身体内，该远侧部分承载彼此间隔开的多个传感器，使得传感器可以定位在患者身体内；以及处理器，其用于接收响应于电磁场而生成的来自传感器的信号，处理器被配置成识别多个传感器何时相对于外部参考系移动以识别患者身体的相应移动。

Description

用于提高心血管过程成像的准确性和实用性的设备、系统和 方法
相关申请数据
本申请要求2018年6月7日提交的共同在审美国临时申请序列号62/681813的权益，其全部公开内容通过引用明确并入本文。
技术领域
本发明总体地涉及用于在诸如心血管过程的医疗过程中改进成像的系统和方法，以及用于制造和使用导管的装置和方法，该导管包括用于此类过程的成像系统的位置传感器。更具体地，本发明涉及包括位置传感器的导管设备，以提高心脏电解剖图的准确性，以及用于使用此类设备的系统和方法。
背景技术
电解剖标测(electro-anatomical mapping)已成为介入性心脏病学过程的常见辅助手段。特别是，该技术用于电生理套件中，以使导管能够准确地放置在心脏中，例如用于执行消融过程。通过将导管引入心脏可以创建包括心内膜表面的心脏的三维表示，该导管包括一个或多个位置传感器和/或能够识别与解剖结构(例如心内膜表面)的接触或接近的一个或多个传感器。
通常，外部电磁场发生器被放置在患者附近，使得所生成的场包围例如在患者内的所关注的区域。然后将包括能够与所生成的场相互作用的天线或传感器的导管引入患者，例如引入患者的心脏内。如本领域中公知的并且在多个商业成像系统中可用的，这样的天线和/或传感器随后可以在三维空间中以高水平的精度定位或跟踪。当可以以其他方式确定导管与某些解剖结构接触或接近时，可以配准三维空间中的一个或多个点，并且可以组合多个这类点以创建患者解剖结构(例如，患者的心脏)的空间表示。这种空间图可以与其他成像模式(例如MRI、CT、超声成像、阻抗图和/或电活动图)重叠或共同配准。因此，可以构建高度功能性和直观的解剖表示，例如心脏的解剖表示，并用于实时指导介入过程。
然而，如果这样的图是相对于外部参考系(例如，在患者外部创建的电磁场)构建的，那么在某些常见情况下，例如，当患者相对于外部生成的参考系移动和/或其中某些生理参数发生变化(例如肺容积、呼吸周期、容积状态等的变化)时，所创建的图可能会受到显著的不准确性的影响。
因此，具有校正先前创建的图和外部参考系之间的空间关系的设备和方法将是有用的，以便准确地表示患者移动或生理变化后的解剖结构。
发明内容
本发明涉及用于诸如心血管过程的医疗过程中的成像的系统和方法，以及用于制造和使用包括用于此类过程的成像系统的位置传感器的导管的装置和方法。更具体地，本发明涉及结合位置传感器以提高心脏电解剖图的准确性的导管设备，以及用于使用此类设备的系统和方法。
根据一个示例性实施例，提供了一种用于便于在医疗过程中对患者成像的系统，该系统包括用于在患者身体的期望区域周围生成电磁场以提供外部参考系的电磁场发生器；细长构件，其包括近端、远端和远侧部分，该远端尺寸适于引入患者身体内，该远侧部分承载彼此间隔开的多个传感器，使得传感器可以定位在患者身体内；以及处理器，其耦合到传感器，用于接收响应于电磁场而生成的来自传感器的信号，处理器被配置成识别多个传感器何时相对于外部参考系移动以识别患者身体的相应移动。
根据另一个实施例，提供了一种用于相对于患者心脏内的心脏解剖结构维持稳定的空间参考系的方法，该方法包括将细长构件的远侧部分引入患者心脏内，使得在远侧部分上承载的第一传感器定位在冠状窦内并且第二传感器定位在分支静脉内；生成包围患者心脏的电磁场以提供外部参考系；接收来自第一传感器和第二传感器的信号以识别第一传感器和第二传感器相对于外部参考系的位置；识别第一传感器和第二传感器的位置何时相对于外部参考系移动，以识别患者心脏的移动；以及补偿呈现在显示器上的图像中患者心脏的移动。
通过结合附图考虑以下描述，本发明的其它方面和特征将变得显而易见。
附图说明
附图说明了本发明的示例性实施例，其中：
图1是示出导管室中的仪器的示例性布置的示意图，该仪器用于在手术台上对患者执行医疗过程。
图2描绘图1所示的手术台上的典型患者位置和可能的患者移动。图3是示出导管的示例性实施例的患者身体的横截面图，该导管包括位于患者心脏的冠状窦和分支静脉内的多个位置传感器。
图3A是示出图1的导管的远侧部分的细节，其示出定位在患者心脏的冠状窦和分支静脉内的传感器。
图4A至图4D是承载多个位置传感器的导管设备的替代实施例的侧视图。
具体实施方式
转到附图，图1和图2示出可在导管室或可包括系统1的其他设置中提供的仪器的示例性布置，以便于成像和/或以其他方式在患者身体90内执行医疗过程，例如，当患者90躺在手术台2上时。通常，系统1包括场发生器4，场发生器4安装到台2或被提供邻近台2，例如，定位和/或定向以生成包围所关注的解剖区域(例如，包括患者的心脏92)的电磁场。如本文其他地方进一步描述的，电磁场可提供相对于台2保持基本静止的外部参考系，并且在该外部参考系内可识别和定位一个或多个设备，例如图1所示的导管10，以便于在患者身体内定位和/或操纵设备。
系统1可包括处理器或控制器6，其与引入患者身体内的场发生器4和/或设备(例如，导管10)通信，例如，以识别设备上的一个或多个传感器相对于外部参考系的位置，以便于医生执行过程。处理器6还可与系统1的一个或多个显示器5通信，该一个或多个显示器5可向医生呈现信息以便于在患者身体内定位和/或操纵设备和/或以其他方式执行该过程。
例如，如图1所示，先前创建的电解剖图可显示在屏幕5a上。此类图及其创建系统可在市场上买到，例如，Biosense Webster有限公司的
Figure BDA0002936504550000031
系统、St.Jude Medical有限公司的EnSiteTM NavxTM系统、或Boston Scientific有限公司的Rhythmia HDxTM标测系统。此类系统通常包括导管(未示出)，该导管承载能够与生成的磁场相互作用的天线或传感器，并将其引入患者身体内。例如，处理器6(或标测系统的另一专用处理器)可以在相对于外部参考系的三维空间中以高精度定位或跟踪天线或传感器。当导管接触或接近解剖结构内时，处理器可在三维空间中相对于外部参考系配准一个或多个点，并组合多个这样的点以创建解剖结构的空间表示，例如，患者心脏92的空间表示，该空间表示可在屏幕5a上呈现。此类空间图可与其他成像模式(例如MRI、CT、超声成像、阻抗图和/或电活动图)重叠或共同配准，以向医生提供视觉信息。
同时，(一个或多个)显示器5上的一个或多个屏幕可在该过程期间呈现附加信息。例如，屏幕5b显示荧光图像，其可用于导航设备和/或对患者的解剖结构进行成像，并且屏幕5c可包括一系列电图或其他患者信息，例如，在电生理过程期间通常生成的。
图2示出位于手术台2上的患者90，其图示患者身体的某种类型的典型移动，例如，比侧/侧移动或扭转移动受到相对较少限制的上/下移动和倾侧移动。例如，患者可以相对于台2左右移动和上下移动，或者可以在台2的平面内扭曲或旋转。此外，患者的身体可以向上远离台2移动，例如，响应于心脏复律。这样的移动可以改变相对于场发生器4的所生成场的外部参考系的患者的解剖结构。
因此，尽管由场发生器4提供的外部参考系可以相对于台2保持静止，但是患者90在过程期间即使部分受限也可以相对于台2移动。此外，患者90的内部解剖结构可响应于某些生理变化而移动或改变，例如，心脏92例如由于其膨胀/收缩、患者体积状态改变、肺体积改变等可改变形状或位置。
为了提供关于所关注的一个或多个解剖结构(例如心脏92)的稳定的空间参考，和/或在发生某些生理变化时提供以可预测的方式改变的动态空间参考，系统1包括导管10，其可被引入患者的身体90中，例如，进入患者的心脏92。通常，如下文进一步描述的，导管10包括多个传感器，其位置可由处理器6识别，以识别患者的心脏92和/或身体90何时相对于参考系移动。基于所识别的移动，处理器6可以修改(一个或多个)显示器5上呈现的信息和/或提供相对于外部参考系的其他补偿，例如，在执行该过程时向医生提供动态空间参考，允许医生继续操纵设备和/或在所需的解剖位置处准确执行手术(尽管移动)。
转到图3，如图3A所示，示出了导管10的示例，该导管已引入患者的心脏92，例如，位于心脏92的冠状窦CS和/或心脏大静脉或其支流(例如心脏前外侧静脉ALCV)中。通常，导管10是细长管状构件，其包括近端12、远端14和远侧部分16，远端14尺寸适于从外围位置引入患者身体内(例如引入患者的脉管系统)，远侧部分16承载耦合到处理器6的多个天线或传感器20，例如，经由在远侧部分16和近端12之间延伸的一个或多个引线(未示出)。导管10可包括近端12上的手柄或集线器18，例如，包括一个或多个致动器、连接器等。例如，连接器18a可以提供在集线器18上，使得电缆22可以耦合在传感器20的(一个或多个)引线和处理器6之间，使得处理器6可以接收来自传感器20的信号。
在一个示例性实施例中，远侧部分16可以是柔性和/或可偏转的，中间部分可以是柔性或半刚性的，并且近侧部分(例如，邻近近端12)可以是刚性或半刚性的，例如，以便于从患者身体90外的近端12推进到患者身体90内的远侧部分16。可选地，远侧部分16可以是可转向的，例如，可以包括控制弯曲或以其他方式将远侧部分16从一般直的或放松的配置引导到弯曲的或曲线的配置的一个或多个转向元件，例如，以便于在患者身体内操纵远侧部分16，例如，将远端14从心脏92的右心房RA引导到冠状窦CS中。在该选项中，导管10可包括一个或多个致动器，例如，集线器18上的一个或多个滑块或刻度盘(未示出)，其可被操纵以弯曲或以其他方式引导远侧部分16以便于将远端14引入患者脉管内的所需通道中。
附加地或可替代地，导管10可包括在近端12和远端14之间延伸的一个或多个腔(未示出)，例如，导丝管腔，以允许导丝或其他导轨(也未示出)被反加载到导管10中，或通过导丝以其他方式便于将导管10的远端14引入患者身体和/或所需身体管腔中。
在图3和图3A所示的示例中，导管10包括至少第一天线或传感器20a、20b，其在远侧部分16上间隔开，例如，第一传感器20a与远端14相邻，第二传感器20b与第一传感器20a近侧间隔预定的最小距离。例如，Northern Digital有限公司生产了可与场发生器和系统一起使用以渲染(render)位置信息的此类传感器的示例。
在一个示例性实施例中，传感器20中的至少一个可以是六个自由度(6DOF)传感器，即，提供对应于传感器在参考系(例如，x-y-z)内的三维空间中的坐标位置以及传感器相对于外部参考系的旋转位置(例如，俯仰-偏航-滚动)的信号来识别传感器的位置和定向，并且另一传感器可以提供仅对应于三维空间(例如，x-y-z)中的定位的信号。在该示例中，处理器6可分析信号以识别由传感器相对于外部参考系定义的平面或其他几何形状，以提供可相对于患者心脏的一个或多个区域基本固定的内部参考系，例如，以识别冠状窦CS和/或心静脉的定向。可替代地，仅提供三维位置坐标(3DOF)的两个传感器可以在它们之间定义一条线，以提供二维内部参考系。在另一替代方案中，可在远侧部分上提供三个或更多个3DOF传感器，其提供识别传感器的位置坐标的信号，处理器6可对其进行分析以识别指示患者心脏区域的位置和/或定向的平面或其他几何形式。此外，可以在导管上提供能够在预定的自由度内定位的任何数量的附加传感器，这可以提高所得到的内部参考系的精度，这仅受到导管构造的成本和复杂性的限制。
处理器6可相对于外部参考系标测或以其他方式同步所得到的内部参考系，使得导致内部参考系相对于外部参考系移动的后续移动可用于重建患者解剖结构相对于外部参考系的位置和/或定向。例如，处理器6可以使内部参考系与解剖或空间图或关于患者解剖的其他信息同步，例如，以关于一个或多个所关注的解剖结构(例如，心脏)提供稳定空间参考，和/或当某些生理变化发生时提供以可预测的方式改变的动态空间参考。
例如，当先前已经创建了空间图(并且在显示器5上呈现)并且患者和/或解剖结构相对于外部参考系移动时，传感器20可以提供对解剖结构的可预测的稳定或可预测的动态参考。例如，当处理器6识别到传感器20以及因此患者的心脏或其他解剖结构已经相对于外部参考系移动时，处理器6可以确定内部参考系相对于外部参考系的新定向，并相应地补偿空间图。
处理器6可以分析传感器20(和所得到的内部参考系)随时间的位置(或定向)的任何变化，以定义相对于所生成场的外部参考系的偏移，例如，在最初创建的解剖图之间的偏移，以提供准确描绘移动后解剖位置的修正图。因此，在导管10的远侧部分16和传感器20放置在患者身体内的情况下，即使在移动期间，传感器20也相对于解剖结构保持稳定或可预测的定位。应当了解，传感器20也可以在任何时间点准确地定位在所生成的场中。因此，甚至在解剖结构在所生成的场中移动期间，导管10和传感器20可用于定义解剖结构与外部参考系的关系。
在一个示例性方法中，导管10的远端14可在外围位置处引入患者的脉管系统，例如从患者的股静脉、腋静脉或其他合适静脉的穿刺部位引入，并推进到患者的心脏92中，例如进入右心房RA。如图3A所示，远端14可在右心房RA内被操纵以接近冠状窦CS，并且远端14可被推进以将远端14和第一传感器20a定位在心静脉内，例如心前外侧静脉ALCV内，而第二传感器20b保持在冠状窦CS内。例如，远侧部分16的长度和/或传感器20之间的距离可允许传感器20尽可能广泛地分开，同时两者相对于心脏解剖结构稳定地定位并由单个导管或单个导管系统递送。例如，远侧部分16的直径或其他横截面可以使得远侧部分16可以以最小的横向移动放置在冠状窦CS和/或支静脉内，例如，使得传感器20的定位可以准确地反映冠状窦CS和/或支静脉的定位。处理器6随后可使用该稳定位置来生成内部参考系，该内部参考系可用于识别患者身体90和/或心脏92相对于外部参考系的移动。
传感器20a、20b可以固定地定位在导管10上，例如，间隔距离在大约5到15厘米(5-15厘米)之间。可替代地，例如，如图4A至图4D所示的实施例中所示和本文其他地方进一步描述的，一个或多个传感器可相对于导管主体滑动地设置，使得传感器之间的距离可以以期望的方式调整。例如，在该替代方案中，在使用期间，第一或远侧传感器可穿过冠状窦CS推进到所需的分支静脉中(例如，进入ALCV，如图3A所示)，之后可调整第二或近侧传感器的位置，例如，最大化传感器之间的间距，同时将两个传感器相对于所关注的解剖结构(例如相对于心脏)维持在稳定的解剖结构位置。
可选地，导管10可被构造以便约束或基本上约束两个或多个传感器(例如，传感器20a和20b)之间的位置关系的某些方面。除了确定或基本上确定传感器之间的路径距离之外，导管可被构造成约束或基本上约束传感器围绕导管的轴线的独立旋转，例如，链接传感器的导管段可基本上抵抗扭矩。同样，传感器之间的导管段可构造成在单个平面中弯曲或基本上弯曲。因此，由导管施加的对相对传感器运动的约束可用于更准确地定义指示患者解剖结构(例如，患者心脏)的位置和/或定向的平面或其他几何形状。可替代地，对传感器的相对位置的这种机械约束可以使得能够使用能力较差的传感器来实现等效的空间确定。
为了增加传感器阵列相对于所关注解剖结构的空间关系的保真度、准确性和/或稳定性，可选择用于远侧传感器的分支静脉。例如，如图3A所示，在心室消融的情况下，最远侧的传感器20a可位于心脏静脉中，例如，前外侧心脏静脉ALCV，邻近左心室LV中的消融靶点，使得该解剖区域相对于远侧传感器20a的位置最稳定。作为又一示例，导管10的远侧部分16可定位在患者心脏90内，使得传感器20a、20b之间的直线基本上不平行于纵轴线3(例如，如图2所示)延伸，例如，相对于轴线3定义至少约45度(45°)的角度。这样，提供仅对应于其位置的信号(例如，识别其在外部参考系内的x-y-z位置并且不能准确报告其全部六个自由度位置)的传感器可用于在设置最常见的患者移动(例如上/下和倾侧(如图2所示))时提供基本稳定的内部参考系。
可替代地，传感器20a、20b中的每一个能够提供以六个自由度准确地报告其位置的信号。在这种情况下，两个传感器可以通过定义患者解剖结构上的多个稳定点来提高与解剖结构的精确相关性。例如，仅放置在冠状窦中的承载两个6DOF传感器的导管的远侧部分可能受到小的移动，例如，如果远侧部分16小于冠状窦CS，冠状窦CS的直径通常在约10毫米到12毫米(10-12毫米)之间或高达约15毫米(15mm)。如果远侧传感器20a进一步推进到接近导管10的远侧部分16的直径的分支静脉(例如ALCV)中，则传感器20a可在其相对于解剖结构的位置上被更完全地约束。此外，解剖位置可被确定为两个传感器位置的组合或基于两个传感器位置的位置来确定。可选地，导管10可包括用于稳定其在比导管大的腔室或血管内的位置的特征件。如果在血管中，这可能包括例如气球、莫利螺栓特征件和/或与血管壁接触的其他径向延伸件。在腔室中，这可包括预成型件、和/或锚定件或其他此类稳定特征件。
可选地，传感器的位置可例如在引入期间相对于外部参考系被进一步识别，类似于用于生成心脏的空间图的方法。例如，可在将导管10的远侧部分16引入(例如通过右心房RA进入冠状窦CS和/或冠状静脉)期间定义患者的冠状静脉系统的进程。然后，通过在传感器20的推进期间获得点来识别出的冠状静脉路径可以覆盖在预先存在的成像(例如CT扫描、MRI等)上或与之共同配准，以定义更全面的心脏解剖模型。然后可以将该模型标测到由传感器20提供的内部参考系，以随后补偿解剖结构相对于外部参考系的位置变化。
可选地，为了进一步增加补偿的准确性，例如，在观察到的患者移动之后，与电解剖标测系统一起使用的标测导管或其他导管可以定位在已知的解剖位置(例如，在肺静脉、左前动脉(LAA)中、在预先存在的经中隔穿刺处等)，并且来自三个或更多个传感器的空间信息可以独立地使用或被组合使用以重新建立解剖结构(和内部参考系)到外部参考系的正确关系。
转到图4A至图4D，所示导管设备的示例包括可调整其相对位置和/或间距的传感器。通常，设备108包括主或外导管主体110和次或内导管主体130，主或外导管主体110包括近端112、远端114以及可选地一个或多个传感器120，远端114的尺寸适于引入患者身体，次或内导管主体130还包括近端132、远端134以及可选地一个或多个传感器140，远端134的尺寸适于引入患者身体。如本文所示的包含天线和/或传感器和/或电极的一个或多个导管可单独使用或组合使用。在所描绘的实施例中，主和次导管主体110、130可彼此滑动地设置，例如，使得次导管主体130的远端134可相对于主导管主体110推进和/或缩回，例如，以调整传感器130、140的间距。
主导管主体110和次导管主体130中的一个或两个可包括集线器或手柄116、136，为了便于引入身体内、维持止血、与系统连接以用于接收/发送传感器和/或电极的信号/能量，集线器或手柄116、136可包括一个或多个阀、连接器和/或其他特征件(未示出)。例如，主体110、130中的每一个可以包括从传感器120、140延伸到集线器116、136上的相应连接器(未示出)的一个或多个引线，以便于将传感器120、140耦合到处理器或控制器(未示出)。导管构造可优化扭矩、形状、柔韧性和/或其他机械特征，以使得能够可靠且快速地放置在冠状静脉中。例如，在图4A和图4D中所示的实施例中，主导管主体110A、110D的远侧部分116A、116D可包括预成形的远侧段，例如被偏置为预定的弯曲或曲线形状，其可在引入心脏的右心房(未示出)时便于冠状窦插管。
此外，在图4A和图4D所示的实施例中，主导管主体110A/110D包括远侧部分116A/116D上的侧端口117A/117D，次导管主体130A/130D的远端134A/134D可通过该侧端口延伸。因此，次导管主体130A/130D可从主导管主体110A/110D横向延伸，当远侧部分116A/116D被引入冠状静脉时，其可便于远端134A/134D推进到分支静脉中。
在图4B和图4C所示的实施例中，次导管主体130B/130C可从主导管主体110B/110C的远端114B/114C中的开口117B/117C延伸，使得主体沿公共纵轴线相对彼此伸缩。可选地，任何次导管主体130的远侧部分可包括预成形的远侧段，例如被偏置为预定的弯曲形状或曲线形状，其可便于远端134从主导管主体110推进到分支静脉中。
外导管主体110和内导管主体130中的一个或两个可包括一个或多个传感器或天线120、140，其可提供信号，处理器可分析该信号以识别传感器120、140相对于所生成电磁场的外部参考系的位置和/或定向，例如，以提供内部参考参考系，类似于先前的实施例。例如，如图4A和图4D所示，两个主体110A/110D、130A/130D在其远端114A/114D、134A/134D上包括传感器120A/120D、140A/140D，而在图4B和图4C中，只有次导管主体130B/130C在其远侧部分上包括传感器120B(1)/120C(1)、120B(2)/120C(2)。
可选地，主导管主体110和次导管主体130中的一个或两个可包括一个或多个电极，例如电极122、142，其配置用于记录电图、测量阻抗和/或提供可由处理器处理或分析的其他信号。可选地，这些附加电极中的一个或多个可耦合到电源或能量源(未示出)，使得(一个或多个)电极可被激活以将能量传递到患者的心脏，例如，用于起搏、消融等。
参考图4A和图4D，主导管主体110A/110D的远侧部分116A/116D可被引入患者身体内(其中次导管主体130A/130D缩回主导管主体110A/110D)，并定位在所需位置，因此，次导管主体130A/130D的远端134A/134D可从侧端口117A/117D推进，远离主导管主体110A/110D的纵轴线，例如，进入冠状静脉支流。以这种方式，传感器120A/120D、140A/140D的相对位置可相对于彼此进行调整，以使其间距最大化和/或将其定位在所需静脉内和/或相对于所需解剖结构定位。
传感器120A/120D、140A/140D可分别远端定位在主体110A/110D、130A/130D上，使得传感器两者可稳定地定位在静脉支流中，例如，使得所得到的内部参考系相对于接触的解剖结构保持基本稳定。在一个示例性方法中，主导管主体110A、110D可被定位成使得传感器120A/120D被放置在心脏大静脉或心脏前静脉中，而传感器140A/140D被定位在心脏外侧或后外侧静脉中(未示出)。
可选地，除了上述位置天线或传感器之外，在本文的任何实施例中，一个或多个外部传感器(未示出)可放置在患者身上，例如，放置在患者胸部，例如，以跟踪呼吸循环，和/或放置在患者脊柱上，例如，作为固定骨骼参考。来自这类传感器的信息可以与来自位置传感器的信息集成，以提高生成相对于解剖结构的稳定内部参考系的能力。此外，例如，在将传感器放置在胸部的情况下，可以跟踪解剖位置的周期性变化，例如来自患者的呼吸周期的变化，并用于生成电解剖图的位置偏移。
进一步可选地，在本文的任何实施例中，两个或多个位置传感器之间的相对位置可用于跟踪周期性心脏扩张/收缩(例如，由于心动周期)、非周期性心脏扩张/收缩(例如，由于患者体积状态和/或患者解剖结构中的其他变化)。例如，如果患者的体积状态增加，例如导致心脏大小增加，则位置传感器之间的距离可以改变该信息，并且位置和/或距离的改变可以由处理器分析以维持或重新建立解剖结构和外部参考系之间的准确关系。
如上所述，解剖结构和外部参考系之间的关系可能会随着患者的移动或由于生理因素而改变。为了维持先前创建的详细解剖图与外部生成的参考的准确关系，可能需要或期望补偿该改变。这种补偿可发生在离散的时间点，例如，在观察到的患者移动后或心脏复律(其通常导致显著的患者移动)后，也可发生在预定义的时间间隔，或相对连续。在频繁进行这种补偿的情况下，可能需要显著的计算能力来更新和渲染详细的解剖图。在这种情况下，使用GPU来操纵表示包括解剖图的位置信息的一个或多个矩阵来执行这种计算可能是有益的。
虽然本发明易于进行各种修改和替代形式，但其具体示例已在附图中示出并且在此详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所公开的特定形式或方法，相反，本发明将涵盖落入所附权利要求书范围内的所有修改、等效和变型。

Claims (26)

1.一种用于便于在医疗过程中对患者成像的系统，其包括：
电磁场发生器，其用于在患者身体的所需区域周围生成电磁场以提供外部参考系；
细长构件，其包括近端、远端和远侧部分，所述远端的尺寸适于引入患者身体内，所述远侧部分承载彼此间隔开的多个传感器，使得所述传感器可定位在所述患者身体内；以及
耦合到所述传感器的处理器，其用于接收响应于所述电磁场而生成的来自所述传感器的信号，所述处理器被配置成识别多个传感器何时相对于所述外部参考系移动，以识别所述患者身体的相应移动。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括耦合到所述处理器的显示器，其用于呈现所述患者身体的至少一部分的解剖图，所述处理器被配置为至少部分地基于所述患者身体的所识别的移动来重新定向所述解剖图以补偿所述移动。
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括耦合到所述处理器的显示器，其用于呈现所述患者身体的至少一部分的图像，所述处理器被配置为至少部分地基于所述患者身体的所识别的移动来修改所述显示器上呈现的图像，以补偿所述移动。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器向所述处理器提供所述第一传感器相对于所述外部参考系的对应位置坐标和旋转坐标的信号，所述第二传感器向所述处理器提供所述第二传感器相对于所述外部参考系的对应位置坐标的信号，并且其中所述处理器分析所述信号以生成与所述外部参考系内的所述患者身体的定向相对应的内部参考系。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器被配置为从所述信号生成三维内部参考系。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述远侧部分被配置为引入所述患者身体的器官中，并且其中所述处理器分析所述信号以生成与所述器官在所述外部参考系内的定向相对应的所述内部参考系。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为分析所述信号以生成与所述患者身体在所述外部参考系内的定向相对应的内部参考系。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，在生成所述内部参考系之后，所述处理器将所述内部参考系标测到所述外部参考系，使得当来自所述传感器的所述信号指示所述解剖结构已经移动时，所述内部参考系可以被重新标测到所述外部参考系。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述细长构件包括第一细长主体和第二细长主体，所述第一细长主体包括尺寸适于引入所述患者身体的第一远侧部分，所述第二细长主体包括可从所述第一远侧部分推进的第二远侧部分。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个传感器包括承载在所述第一远侧部分上的第一传感器和承载在所述第二远侧部分上的第二传感器，其中所述第二细长主体可从所述第一远侧部分中的侧端口推进，使得所述第二远侧部分可相对于所述第一远侧部分横向地引导。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个传感器包括承载在所述第一远侧部分上的第一传感器和承载在所述第二远侧部分上的第二传感器，其中所述第二细长主体可从所述第一远侧部分中的端部端口轴向推进，使得所述第一传感器和所述第二传感器之间的距离可调节。
12.一种用于在医疗过程期间便于患者心脏成像的系统，其包括：
电磁场发生器，其用于在患者身体的所需区域周围生成电磁场以提供外部参考系；
细长构件，其包括近端、远端和远侧部分，所述远端的尺寸适于引入所述患者身体内，所述远侧部分承载彼此间隔开的多个传感器，使得所述传感器可定位在冠状血管内；以及
处理器，其耦合到所述传感器，用于接收来自所述传感器的信号以生成相对于所述冠状血管基本上固定的内部参考系，以识别所述患者心脏在所述外部参考系内的定向，所述处理器进一步配置成识别所述多个传感器何时相对于所述外部参考系移动，以识别所述患者身体的相应移动。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，在生成所述内部参考系之后，所述处理器将所述内部参考系标测到所述外部参考系，使得当来自所述传感器的所述信号指示所述解剖结构已经移动时，所述内部参考系至少部分地基于所述患者身体的所述移动而重新标测到所述外部参考系。
14.根据权利要求12所述的系统，进一步包括耦合到所述处理器的显示器，其用于呈现所述患者心脏的至少一部分的解剖图，所述处理器被配置为至少部分地基于所述患者心脏的所识别的移动来重新定向所述解剖图，以补偿所述移动。
15.根据权利要求12所述的系统，进一步包括耦合到所述处理器的显示器，其用于呈现所述患者心脏的至少一部分的图像，所述处理器被配置为至少部分地基于所述患者心脏的所识别的移动来修改所述显示器上呈现的图像，以补偿所述移动。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器向所述处理器提供所述第一传感器相对于所述外部参考系的对应位置坐标和旋转坐标的信号，所述第二传感器向所述处理器提供所述第二传感器相对于所述外部参考系的对应位置坐标的信号，并且其中所述处理器分析所述信号以生成与所述患者心脏在所述外部参考系内的定向相对应的三维内部参考系。
17.一种用于相对于患者心脏内心脏解剖结构维持稳定空间参考系的方法，其包括：
将细长构件的远侧部分引入所述患者心脏，使得在所述远侧部分上承载的第一传感器定位在冠状窦内，并且第二传感器定位在分支静脉内；
生成包围所述患者心脏的电磁场以提供外部参考系；
接收来自所述第一传感器和所述第二传感器的信号，以识别所述第一传感器和所述第二传感器相对于所述外部参考系的位置；
识别所述第一传感器和所述第二传感器的位置何时相对于所述外部参考系移动以识别所述患者心脏的移动；以及
在显示器上呈现的图像中补偿所述患者心脏的移动。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一传感器和所述第二传感器固定在所述远侧部分上，使得所述第一传感器和所述第二传感器在所述远侧部分上彼此间隔预定的最小距离。
19.根据权利要求17所述的方法，其中引入所述远侧部分包括将所述第一传感器定位在所述冠状窦内并将承载所述第二传感器的次主体从所述远侧部分推进到所述分支静脉中。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述次主体从所述远侧部分横向推进到所述分支静脉中。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，在将所述次主体从所述远侧部分推进到所述分支静脉中后，操纵所述远侧部分以将所述第一传感器定位在所述心脏的心脏大静脉内。
22.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在所述显示器上呈现所述患者心脏的至少一部分的解剖图，并且其中补偿移动包括至少部分基于所述患者身体的所识别的移动在所述显示器上重新定向所述解剖图。
23.一种用于相对于患者心脏内心脏解剖结构维持稳定空间参考系的方法，其包括：
将细长构件的远侧部分引入所述患者心脏中，使得在所述远侧部分上承载的第一传感器定位在冠状窦内并且第二传感器定位在分支静脉内；
生成包围所述患者心脏的电磁场以提供外部参考系；
接收来自所述第一传感器和所述第二传感器的信号，以识别所述第一传感器和所述第二传感器相对于所述外部参考系的位置；
识别所述第一传感器和所述第二传感器的位置何时相对于所述外部参考系移动，以识别所述患者心脏的移动。
24.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括：
在显示器上呈现包括所述患者心脏的至少一部分的解剖图；以及
至少部分地基于所述患者身体的所识别的移动来重新定向所述解剖图以补偿所述移动。
25.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括：
在显示器上呈现包括所述患者心脏的至少一部分的图像；以及
至少部分地基于所述患者身体的所识别的移动来修改呈现在所述显示器上的图像以补偿所述移动。
26.一种通过冠状窦将导管置入冠状静脉分支以维持对心脏解剖结构的稳定空间参考的方法，其中所述导管包括至少两个电磁传感器，每个电磁传感器能够报告其相对于外部生成的电磁场的位置和所述传感器在所述导管中以预定距离隔开的位置，使得至少一个传感器定位在冠状静脉分支中，并且至少一个传感器定位在所述冠状窦中。
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