JP2009525074A - インターベンショナル胸部磁気共鳴画像化をする自動化システム - Google Patents

Abstract

インターベンショナル胸部プロシージャにおいて、磁気共鳴トラッキングシーケンス８０は、（ｉ）インターベンショナル装置４０のプローブ４２とともに配置される複数のアクティブプローブトラッキングコイル５０のトラッキングされた位置と、（ｉｉ）胸部コイルアセンブリ２０とともに配置される１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイル５２のトラッキングされた位置とを決定するように実行される。胸部コイルアセンブリに対するプローブの先端位置及び角度は、トラッキングされた位置に基づいて決定される（８４）。決定された胸部コイルアセンブリに対するプローブの先端位置及び角度のプローブ軌道８８との一致が検証される（９２）。

Description

本発明は、磁気共鳴スキャナを使用するモニタリングを採用するインターベンショナル（介入的）医療プロシージャに関する。本発明は、自動化されたインターベンショナル胸部磁気共鳴画像化において特定の用途を見出し、該用途に特に関連して記載されるであろう。より一般的に、本発明は、磁気共鳴スキャナによるモニタリングを使用して、手動、半自動、又は全自動で実行されるインターベンショナルプロシージャと関連する用途を見出す。

インターベンショナル胸部磁気共鳴画像化は、胸部生検又は他の医療プロシージャの間、磁気共鳴画像化を使用し、ここで患者の胸部はインターベンショナルプローブにより貫通される。通常のアプローチにおいて、胸部コイルは、効果的な電磁結合を提供し、したがって、良好な磁気共鳴画像品質を提供するため、少なくとも部分的に胸部を囲む。胸部コイルは、垂直に挿入される生検針又は他の垂直に挿入されるインターベンショナル装置プローブのためのガイドとして役立つようなサイズのグリッド又はアレイの開口部（又は較正された水平及び垂直の並進するように構成される単一の開口部）を含む。

磁気共鳴画像化で見ることができる、ビタミンＥカプセルのような１又はそれより多くの指示標識は、グリッドの１又はそれより多くの開口部（又は単一の並進可能な開口部）に挿入される。それから患者は、磁気共鳴スキャナに挿入され、磁気共鳴画像が、精査されるべき病変及び１又はそれより多くの識別標識に関する該病変の位置を識別するために得られる。グリッドの開口部の適切な開口部（又は並進可能な開口部の適切な位置）は、病変と針を位置合わせするために識別され、針挿入距離が、胸部に針を挿入し、病変と接触させるために計算される。

それから患者は、磁気共鳴スキャナから引き出され、胸部に針を挿入するための針ガイドとして役立つ適切な開口部に、生検針が手動で挿入される。患者は磁気共鳴スキャナに戻され、針が適切に位置合わせされていることを確かめるために胸部の画像化及び標識（マーカ）とともにする画像化を実行するため、全体の確認スキャンが実行される。患者は再び磁気共鳴スキャナから引き出され、針が胸部に挿入される。針は、針ガイドとして役立つ開口部により安定化され、病変又は他の異常とできれば接触するため、計算された針挿入距離を胸部に押される。患者は、再び磁気共鳴スキャナに戻され、挿入されたプローブが病変又は他の異常と実際に接触していることを確かめるため、更なる全体の胸部画像が得られる。針の病変との接触が確認される場合、インターベンショナルプロシージャが実行される。各画像化スキャンが数分間を要し得るので、複数の画像の生成は、時間のかかるものであり、患者にとって退屈になり得る。

あるインターベンショナルプロシージャにおいて、磁気造影剤が、病変又は他の異常の改善された画像化を提供するため、患者に投与される。例えば悪性腫瘍は、通常、該悪性腫瘍を通る血流を増やす、自身の脈管構造を有する。したがって、血液内に集中する静脈磁気造影剤は、悪性腫瘍の画像コントラストを向上させ得る。静脈造影剤は、通常、他の組織よりも早く腫瘍に取り込まれ、より速く腫瘍の外に洗い流される。この造影剤の流入／流出時間は、針の位置合わせを決定するため、位置合わせされた針の位置を確認するため、及び病変との接触を確認するために実行される磁気共鳴画像化において、厳格な時間制限を課す。

このような現行のインターベンショナルプロシージャは、多くの不利な点を有する。これらは、１つには、反復的な長い画像化スキャン、並びに磁気共鳴スキャナの中へ、及び外への患者の反復される運動により時間のかかるものである。インターベンショナル装置の位置調整を実行するため、磁気共鳴スキャナから患者を繰り返し出し、続いてこのような位置調整を確認する画像を得るため、患者をスキャナ内に繰り返し戻して挿入することは、患者にストレスを与え得る。他の不利な点は、針又は他のインターベンショナルプローブが、リアルタイム磁気共鳴モニタリングなしで胸部に挿入されるので、針が挿入される後まで針軌道におけるいかなる誤りも発見されないことである。更なる不利な点は、生検針又は他のインターベンショナルプローブが、安定化させる針ガイドとして役立つ位置合わせ開口部に垂直に挿入されなければならないことである。この位置的制約は、不都合な位置の病変に届くことを困難若しくは不可能にし得る、及び／又は胸部において過度に長い針軌道という結果になり得る。

以下では、上述の制限及び他のものを克服する改善を考慮する。

一態様によると、磁気共鳴スキャナ、プローブ、胸部コイルアセンブリ、及びプロシージャ制御器を含むインターベンショナル胸部プロシージャを実行するシステムが開示される。複数のアクティブプローブトラッキングコイルは、プローブの位置及び角度がアクティブプローブトラッキングコイルのトラッキングされた位置から推測され得るように、プローブとともに配置される。胸部コイルアセンブリは、磁気共鳴スキャナの画像化領域に配置されるように構成される。胸部コイルアセンブリは、胸部コイルアセンブリの位置が１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルのトラッキングされた位置から推測可能であるように、胸部コイルアセンブリとともに配置される１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルを含む。インターベンショナル胸部プロシージャの実行の間、プロシージャ制御器は、（ｉ）アクティブプローブトラッキングコイル及び１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルとのトラッキングされる位置を決定するため、磁気共鳴トラッキングシーケンスを実行し、（ｉｉ）トラッキングされた位置に基づいて、胸部コイルアセンブリに対するプローブの位置及び角度を決定する。

他の態様によると、インターベンショナル胸部プロシージャが開示される。少なくとも１つの胸部の磁気共鳴画像が、診断画像と位置的に調整される１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルを有する胸部コイルアセンブリを使用して得られる。プローブは、胸部に挿入される。プローブの位置及び角度は、（ｉ）プローブとともに配置される複数のアクティブプローブトラッキングコイルのトラッキングされる位置と、（ｉｉ）診断画像と位置的に調整される１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルの位置とを決定するため、磁気共鳴トラッキングシーケンスを繰り返し実行することにより、少なくとも挿入の間トラッキングされる。

他の態様によると、上の段落において記載されるインターベンショナル胸部プロシージャを実行するシステムが開示され、上の段落において記載されるインターベンショナル胸部プロシージャを実行するプロセッサが開示され、上の段落において記載されるインターベンショナル胸部プロシージャを行うことを実行可能な命令をエンコードするデジタル記憶媒体が開示される。

１つの利点は、インターベンショナル胸部磁気共鳴画像化プロシージャが、より短い時間で実行されることを可能にすることにある。

他の利点は、胸部生検又は他のインターベンショナル胸部プロシージャを行う間、患者のストレスを低減させることにある。

他の利点は、インターベンショナル装置プローブの胸部への挿入における誤りの確率を低下させることにある。

多くの更なる長所及び利点は、好ましい実施例の以下の詳細な記載を読む当業者らには明らかになるであろう。

本発明は、様々な部品及び部品の構成、並びに様々なプロセス動作及びプロセス動作の構成の形態をとり得る。図は、単に好ましい実施例を説明するためであり、本発明を制限するとして解釈されるべきではない。

図１を参照すると、磁気共鳴スキャナ１０は、画像化領域１２において磁気共鳴画像化を実行する。図示された実施例において、磁気共鳴画像化スキャナ１０は、図であるが、Philips Medical Systems Nederland B.V.から利用可能であるPhilips Panorama 0.23Tスキャナに基づく。このスキャナは、インターベンショナル医療プロシージャを容易にするオープンボアを有する。このスキャナ１０は、説明的な例であり、制限されないが、オープンボアスキャナ、クローズドボアスキャナ、垂直ボアスキャナ等を含む、他のタイプの磁気共鳴スキャナが使用され得ることが理解されるであろう。通常スキャナは、従来技術で知られ、図示されない部品、例えば画像化領域１２内にメイン（Ｂ_０）磁場を生成するメイン磁石（超伝導性又は抵抗性）と、画像化領域１２内のメイン（Ｂ_０）磁場に傾斜磁場を重ねる傾斜システムと、オプションとして、画像化領域１２内に配置される材料の磁気共鳴を励起する全身無線周波数コイルとを含むであろう。メイン磁石、磁場傾斜システム、及びオプションの全身無線周波数コイルは、通常、画像化領域の上及び下、又は画像化領域を囲む磁気共鳴スキャナ１０のハウジング内に配置されるが、いくつかの実施例において、全身無線周波数コイルのようなこれらの部品のいくつかは、ハウジングに外又はハウジングに隣接して配置され得る。

インターベンショナル胸部プロシージャを受けるべき患者（図示略）は、被検体支持部１４の上に位置される。被検体支持部は、患者が被検体支持部の上にうつぶせになるとき、患者の胸部を受ける開口部２２を含む胸部コイルアセンブリ２０も支持する。インターベンショナル胸部磁気共鳴画像化にとって、被検体支持部１４は、スキャナ１０の画像化領域１２において実質的に中心にされた胸部コイルアセンブリ２０とともに位置される。いくつかの考慮される実施例において、胸部コイルアセンブリは、被検体支持部の凹部内に位置され得るか、又はそうでなければ被検体支持部に物理的に一体化され得る。

胸部コイルアセンブリ２０は、開口部２２に挿入される各胸部の付近に位置される１又はそれより多くの無線周波数コイル（図示略）を含む。無線周波数コイルは、胸部から放出される磁気共鳴信号を受信するため、磁気共鳴周波数に合わせることができる。通常、無線周波数コイルは、単一のコイルループであるが、マルチループ無線周波数コイルを含む他のタイプの無線周波数コイルも使用され得る。いくつかの実施例において、胸部コイルアセンブリ２０の無線周波数コイルは、胸部において磁気共鳴を励起するため、及び磁気共鳴信号を受信するための両方に使用される。他の実施例において、スキャナ１０のハウジング内部又はハウジング上に位置される全身無線周波数コイル（図示略）又は他のコイルは、胸部における磁気共鳴を励起し、胸部コイルアセンブリ２０の無線周波数コイルは、磁気共鳴信号を受信する受信専用コイルである。後者の構成において、胸部コイルアセンブリ２０の受信専用無線周波数コイルは、画像化シーケンスの磁気共鳴励起フェーズの間、受信専用無線周波数コイルを離調（detune）する電子的に動作可能な離調回路を通常含む。

図示された胸部コイルアセンブリ２０は、各々の胸の付近に位置される１又はそれより多くの無線周波数コイルを含むデュアルブレストコイルアセンブリである。デュアルブレストコイルアセンブリ２０があると、どちらの胸も単独で画像化され得るか、又は両方の胸が同時に画像化され得る。他の実施例において、胸部コイルアセンブリは、１つの胸（好ましくはインターベンショナルプロシージャを受ける胸）のみと結合される無線周波数コイルを備えたシングルブレストコイルアセンブリであり得る。シングルブレストコイルアセンブリを使用する場合、第２の（画像化されない）胸は、凹部２２に類似するが胸部結合無線周波数コイルのないパッシブ凹部に適切に配置される。

患者（又は少なくとも患者の胸）は、インターベンショナル胸部プロシージャの間を通して、静止したままであるべきである。したがって、被検体支持部１４は、うつぶせの患者の胴体下部及び脚に適切な支持を提供する等角面（comformal surface）２４を含む。患者の頭部領域は、患者の顔を受ける没入部２８をオプションとして含む、他の等角面２６により同様に支持される。図示された患者支持部２４，２６は例であり、他の患者支持部配置又は構成が使用され得る。いくつかの実施例において、患者支持部は、胸部コイルのフレームと一体化される。オプションとして、被検体支持部１４は、インターベンショナル胸部プロシージャの間中患者が静止したままであることを保証するため、ストラップ、クランプ、又は他の患者拘束具（図示略）を更に含み得る。インターベンショナルプロシージャの間、更に胸部を安定化するため、胸部コイル２０は、通常、胸部を圧迫及び動かなくする圧迫プレート３０も含む。１つの圧迫プレートは、図１の透視図において見ることができるが、圧迫プレートは、通常、インターベンショナルプロシージャを受ける胸部を圧迫及び動かなくするため、各々の胸の両側に設けられる。圧迫プレート３０は、インターベンショナルプロシージャを実行するため、胸部へのアクセスを備える開口部又は開口部のアレイを含む。

図示された胸部コイル２０及び支持部２４，２６がうつぶせの患者を受けるように構成される一方、胸部コイルが仰向けの患者の上部に配置され、少なくともインターベンショナルプロシージャを受ける胸の上に配置される、仰向け構成を使用することも考慮される。

インターベンショナル装置４０は、隣接した圧迫プレート３０における開口部を通り、インターベンショナルプロシージャを実行するため、胸部に挿入するように構成されるプローブ４２を含む。いくつかの実施例において、プローブ４２は、生検針である。しかしながら、他のタイプのインターベンショナル装置も、例えば薬剤等の標的導入を提供するために使用され得る。

複数のアクティブプローブトラッキングコイル５０は、プローブ４２とともに配置され、例えば、図示された２つのアクティブプローブトラッキングコイル５０が、プローブ４２及び／又はプローブ４２が一部であるインターベンショナル装置４０に沿って間隔を隔てられる。アクティブプローブトラッキングコイルは、プローブ４２の位置及び角度が、アクティブプローブトラッキングコイル５０のトラッキングされた位置から推定可能であるように、プローブ４２とともに配置される。例えばアクティブプローブトラッキングコイル５０は、プローブ４２と、プローブ４２に関連する既知の位置を有する、プローブ４２以外のインターベンショナル装置４０の一部との少なくとも１つの上、又は中に適切に配置される。通常、少なくとも２つのアクティブプローブトラッキングコイル５０は、プローブ４２の位置及び角度の両方を識別するために使用される。

同様に、１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイル５２は、胸部コイルアセンブリ２０とともに配置され、例えば図示された３つのアクティブアセンブリトラッキングコイル５２は、胸部コイル２０とともに配置される。アクティブアセンブリトラッキングコイルは、胸部コイルのアセンブリ２０の位置及び角度、したがって結合された胸部の位置及び角度が、アクティブアセンブリトラッキングコイル５２のトラッキングされた位置から推定可能であるように、胸部コイルアセンブリとともに配置される。例えばアクティブアセンブリトラッキングコイル５２は、胸部コイルアセンブリ２０、胸部コイルアセンブリ２０を支持する患者支持部１４、又は胸部コイルアセンブリ２０を支持する患者支持部１４の上に配置される等角面２４，２６の少なくとも１つの上若しくは中に適切に配置される。いくつかの実施例において、１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルは、胸部コイルアセンブリ２０と結合される胸の上、又は中に配置される。胸部コイルアセンブリ２０は、インターベンショナルプロシージャの間、静止することが通常期待されるので、胸部コイルアセンブリ２０の変位の検出、並びに胸部及びこの画像の座標系を、胸部コイル／スキャナ／プローブ及びアクティブトラッキングコイル５０，５２の画像の座標系と相関付けるのに十分であるわずかな単一のアクティブアセンブリトラッキングコイル５２を使用することが考慮される。胸部コイルアセンブリ２０の位置をより正確に決定するため、付加的なアクティブアセンブリトラッキングコイルが使用され得る。図示された３つの一直線上ではないアクティブアセンブリトラッキングコイル５２は、胸部コイルアセンブリ２０の位置及びいずれの角度の識別にも十分である。

図１Ａを簡潔に参照すると、各トラッキングコイル５０，５２は、マーカ材料から発生する磁気共鳴を検出するため、マーカ材料Ｍと結合される１又はそれより多くのマイクロコイル、例えば図示された２つの直交方向シングルループマイクロコイルμＣ１、μＣ２と、マーカ材料Ｍの小瓶（vial）とを適切に含む。オプションとして、マーカ材料Ｍ及び１又はそれより多くのマイクロコイルμＣ１，μＣ２の小瓶は、封止エポキシＥ内に包まれるか、又はそうでなければハウジング若しくは含まれる。トラッキングは、磁気共鳴スキャナ１０により実行される磁気共鳴トラッキングシーケンスを使用して実行される。適切な磁気共鳴トラッキングシーケンスは、例えば（ｉ）アクティブトラッキングコイル５０，５２のマーカ材料において磁気共鳴を励起する空間的に非選択的な無線周波数励起パルスと、（ｉｉ）複数の１次元投影読み出しとを含み得る。各１次元投影読み出しの間、各トラッキングコイル５０，５２の１又はそれより多くのマイクロコイルは、投影方向に沿って対応するマーカ材料の局在化を可能にする読み出しデータを生成する。複数の異なる方向に沿って、このような１次元投影読み出しを実行することにより、各トラッキングコイル５０，５２の３次元空間における位置が決定される。信号の強さにより、わずか３つの直交投影で十分であり得る。他の位置的制約が知られる場合、より少ない投影で十分になり得る。このような投影は、１秒あたり、数十又は数百回取得され得る。

戻って図１を参照すると、自動化されたインターベンショナルプロシージャの実施において、プローブ４２（すなわち、少なくともプローブの先端）を、病変又は探査若しくはインターベンショナルプロシージャをすべき他の特徴と接触させるため、所定のプローブ軌道にしたがって、プローブ４２を操作するオプションの電動駆動部５６が設けられる。（ここで「病変」は、インターベンショナルプロシージャの目標であるいかなる特徴も網羅するとして広く解釈されるべきである。生検プロシージャにおいて、病変は、通常癌性の疑いのある異常な成長又は腫瘍である。しかしながら、病変は、他のタイプの特徴でもあり得る。）いくつかの実施例において、電動駆動部５６は、磁場の影響を受けない（magnetic field-compatible）材料からなる空気圧シリンダ又はモータであり、磁気共鳴スキャナ１０により生成されるメイン磁場内に配置される。他の実施例において、電動駆動部は、磁場の影響を受けるものであり、したがって、メイン磁場の外側に配置され、磁場の影響を受けないアーム又は他のコネクタを介してインターベンショナル装置４０と機械的に結合される。いくつかの実施例において、プローブ４２は、手動で移動され、この場合、電動駆動部５６が、手動でインターベンショナルプロシージャを実施するため、医師又は他の資格のある医療系の人により操作され得る適切なユーザ制御（図示略）により置き換えられる。

プロシージャ制御器６０は、図示されたパーソナルコンピュータ６２又はラップトップコンピュータ、ネットワークコンピュータ、キーパッド及びＬＣＤディスプレイを備えるハンドヘルド制御器、スキャナ制御ユニット等のようなユーザインタフェース部６２を含む。プロシージャ制御器は、自動化されたインターベンショナルプロシージャを実行する電動駆動部５６が設けられる場合、電動駆動部５６を制御するために設けられるオプションのモータ駆動ユニット６４を含む。プロシージャ計画部６６は、図示された実施例において、ユーザインタフェース６２上で実行するプロシージャ計画ソフトウェア６６として実現されるか、又は他の実施例において別個の処理ユニットとして実現され、病変又は他の関心ある特徴とプローブ４２を位置合わせし、該プローブを胸部に挿入し、関心ある病変と接触させるように、プローブ軌道を計算する。プローブトラッカ６８は、図示された実施例においてユーザインタフェース６２上で実行するプローブトラッキングソフトウェア６８として実現されるか、又は他の実施例において別個のプローブトラッキングプロセッサとして実現され、磁気共鳴スキャナ１０に磁気共鳴トラッキングシーケンスを実行させ、胸部コイルアセンブリ２０に対して（又は同等に、胸部コイルアセンブリ２０内に含まれる胸に対して）プローブ４２の位置及び角度を決定する。プロシージャ実行ソフトウェア６９は、プローブ４２が計画されたプローブ軌道に従うことを保証するため、（プローブトラッキングソフトウェア６８と関連して）プローブ４２のモニタリングを実行する。いくつかの実施例において、トラッキングソフトウェア６８により計算される軌道及びプローブ（又はプローブの先端）の位置の図式的な表現は、ユーザインタフェース６２の上に表示される図式的な画像に重ねられる。手動プローブ挿入が使用される実施例において、外科医は、プローブ軌道及びプローブ（又はプローブの先端）の位置の実質的にリアルタイムの表示を観察するため、ユーザインタフェース６２のディスプレイ部分を見る。プローブ４２が自動的に挿入される実施例において、プロシージャ実行ソフトウェア６９は、プローブ軌道にしたがってプローブ４２を操作するように電動駆動部５６を動作させるため、モータ駆動ユニット６４も制御する。

図１を続いて参照し、図２を更に参照すると、プロシージャ計画ソフトウェア６６により適切に実行される例示的な実施例プロセスが記載される。プロセス動作７０において、１又はそれより多くの初期の磁気共鳴画像が得られ、得られた画像が、ユーザインタフェース６２上に表示される。ユーザは、プロセス動作７２において、病変又は他の関心ある特徴の位置を識別する。ユーザインタフェース６２は、例えば胸部のアキシャル、コロナル、サジタルスライス表示と相互作用するマウスポインタ又は他のポインタ装置を使用して、表示される磁気共鳴画像における病変の位置のユーザ表示を受け取るように構成される。オプションとして、ユーザは、アクティブアセンブリトラッキングコイル５２を１又はそれより多くの磁気共鳴画像と位置的に調整するため、１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイル５２の位置も識別する。代わりに、アクティブアセンブリトラッキングコイル５２は、画像化及びトラッキングの両方の実行において、磁気共鳴スキャナ１０の共通の使用に基づいて画像と位置的に調整され得る。プローブ４２は、プロセス動作７４において最初に位置される。（この最初の位置決め７４は、オプションとしてプロセス動作７０における磁気共鳴画像の取得の前に実行され得る。）

プローブトラッキングソフトウェア６８は、胸部コイル２０に対するプローブ４２の初期の位置及び角度を決定するために呼び出される。適切なトラッキングプロセスにおいて、磁気共鳴トラッキングシーケンス（例えば空間的に非選択的な無線周波数励起パルスに続いて、磁気共鳴受信機として、トラッキングコイル５０，５２のマイクロコイルを使用する複数の１次元投影読み出しをすることを含む）は、プロセス動作８０において、磁気共鳴スキャナ１０により実行される。各アクティブトラッキングコイル５０，５２の位置は、プロセス動作８２における磁気共鳴トラッキングシーケンスの間、トラッキングコイルの１又はそれより多くのマイクロコイルにより得られる読み出しに基づいて決定される。胸部コイルアセンブリ２０に対するプローブ４２の位置及び角度は、プロセス動作８４において、アクティブプローブトラッキングコイル５０に対するプローブ４２及び該プローブの先端の既知の空間的関連に基づき、アクティブアセンブリトラッキングコイル５２に対する胸部コイルアセンブリ２０の既知の空間的関係に更に基づいて、アクティブトラッキングコイル５０，５２の決定された位置から推定される。

プローブ４２の開始位置及び角度、並びに病変の位置の両方が共通の座標系において知られる場合（例えば共通に参照して、胸部コイルアセンブリ２０の位置を使用する場合）、（ｉ）（胸部の外側にプローブ４２が配置される場合）位置合わせされたプローブ４２により規定される方向に沿って病変の位置がある、位置合わせされた位置及び角度のプローブ４２を移動させ、（ｉｉ）少なくともプローブ４２の先端を病変と接触させるため、位置合わせされたプローブ４２により規定される方向に沿って、位置合わせされたプローブを並進させるため、プローブ軌道８８は、プロセス動作８６において計算される。

いくつかの実施例において、プローブ４２は、固定された角度（例えば圧迫プレート３０の面に対して垂直である）を有し得、この場合、プローブ軌道８８が並進動作に制限される。プローブ軌道８８の調整部分は、プローブの方向に対して横切る方向にプローブ４２を並進させることを適切に含む。これらの実施例において、トラッキング６８は、オプションとして（プローブ先端挿入距離を含む）先端の位置のみを明示的にトラッキングし、プローブの角度は、固定されていると仮定されるので、トラッキングしない。しかしながら、プローブの角度は、角度が正常に固定される場合さえも、プローブ４２の傾き、曲がり、屈曲のような潜在的な問題を検出するため、トラッキング６８によりオプションとしてアクティブにトラッキングされる。

他の実施例において、プローブ４２は、例えば電動駆動部５６により制御される調整可能な角度を含む。これらの実施例において、プローブ軌道８８の位置合わせ部分は、関心ある病変の位置に向かってプローブ４２を向けるため、プローブ４２の角度を調整することをオプションとして含み、トラッキング６８は、角度調整がプローブ軌道８８と一致して適切になされることを保証するため、プローブ４２の位置及び角度の両方をアクティブにトラッキングする。

続いて図１を参照し、更に図３を参照すると、プロシージャ実行ソフトウェア６９により適切に実行される例示的なプロセス実施例が記載される。プローブ軌道８８に従うインターベンショナルプロシージャの実行の間、プロシージャ実行ソフトウェア６９のモニタリング部分９０は、胸部コイルアセンブリ２０に対するプローブ４２の位置及び角度をトラッキングするため、（例えば図３に示されるようにトラッキング動作８０，８２，８４を実行することにより）プローブトラッキングソフトウェア６８を使用する。誤り状態検査部９２は、プローブ先端位置及びプローブ角度をプローブ軌道８８と比較する。プローブ先端位置とプローブ角度とが、プローブ軌道８８と（通常選択される許容範囲内で）一致する限り、誤り状態検査部９２は、選択された間隔、例えば毎秒５回、毎秒１０回、毎秒１００回、投影されたプローブ運動の１ｍｍ毎等でプローブ先端位置及び角度の検査を実行するため、プローブトラッキングソフトウェア６８の実行を繰り返す（９４）。いくつかの実施例において、ユーザインタフェース６２上に示される図式的な画像に重ねられる図式的なプローブ先端位置及び角度が、実質的にリアルタイムで更新され、運動は、外科医又は他の観察者に対して滑らか且つ連続して見えるほど、プローブ先端位置及び角度は、十分頻繁に調べられる。

誤り状態検査部９２は、プローブ軌道８８の選択された許容範囲を超えてプローブの先端位置及び／又はプローブ角度が偏位したことを見つける場合、適切な改善措置９６が実行される。図示された実施例において、改善措置は、インターベンショナルプロシージャを停止することであるが、更なる又は代わりの改善措置も取られ得る。プローブ４２が手動で操作される場合、適切な改善措置は、プローブ４２がプローブ軌道８８から逸脱していることを医師又は他の関係者に警告するため、目立つ視覚的な警告を、オプションとして聴覚的な警告をともなって表示し得る。それから医師がプローブ４２をプローブ軌道８８と一致するように調整する場合、視覚的及びオプションとして聴覚的な警告が、適切にオフにされる。

図示された実施例において、プローブ４２は、プロシージャ実行ソフトウェア６９のオプションの自動プローブ操作部分１００により動作させられるモータ駆動ユニット６４及び電動駆動部５６を使用して、自動的に操作される。例えばプローブモータは、プローブ軌道８８のプローブ位置合わせ部分に従って、プローブ４２を病変と位置合わせするため、プロセス動作１０２において適切に駆動され、続いてプロセス動作１０４において、プローブを胸部に挿入し、病変と接触させる。少なくともプローブ挿入動作１０４の間、オプションとして位置合わせ動作１０２の間、プロシージャ実行ソフトウェア６９のモニタリング部分９０は、プローブ先端位置及び角度をモニタリングするために活性化する。モニタリングされたプローブ先端位置及び／又はプローブ角度が、プローブ軌道８８の選択された許容範囲を超えて偏位する場合、誤り状態検査部９２は、このような偏位を適切に検出し、プローブ４２の更なる自動化された運動を止めるため、改善措置９６の少なくとも一部として「停止」信号を送信する。

プローブ軌道８８が一度完了されると、プロシージャ実行ソフトウェア６９のモニタリング部分９０（又は医師）は、プローブの先端が関心ある領域と接触したことを適切に検証する。このような確認の後、生検又は他のインターベンショナルプロシージャが、プロセス動作１０６において実行される。インターベンショナルプロシージャが完了する後、プローブ４２は、胸部からプローブ４２を引き出すため、プローブ運動の方向を戻して、プローブ挿入動作１０４を繰り返すことにより、適切に引き出される。プローブ引き出しは、オプションとして、プロシージャ実行ソフトウェア６９のモニタリング部分９０によりモニタリングもされる。

図示されないが、プロシージャ実行ソフトウェア６９は、位置合わせされ、胸部に入るとき、プローブ４２のリアルタイム画像を提供するため、磁気共鳴トラッキングシーケンスプロセス動作８０の繰り返しの間を適切に補間される、磁気共鳴スキャナ１０により実行される画像化シーケンスをオプションとして含む。全ての画像化シーケンスの間、現在のプローブ軌道及び先端位置は、胸部画像に重ねられ、適切に図式的に表示される。このことは、医療の専門家が、ユーザインタフェース６２上で実質的にリアルタイムで、現在の軌道及び先端位置をモニタリングすることを可能にする。医療の専門家は、適宜、プロシージャを停止又は無効にすることができる。しかしながら、プロシージャ実行ソフトウェア６９のモニタリング部分９０が、プローブ挿入の間、プローブ軌道８８との一致の自動的な確認を実行するので、このような画像化はオプションとして除外される。

図示された実施例において、プロシージャ計画ソフトウェア６６、プローブトラッキングソフトウェア６８、及びプロシージャ実行ソフトウェア６９は、ユーザインタフェース６２の１又はそれより多くのプロセッサにおいて実行される。他の実施例において、このソフトウェアのいくつか又は全てを実行するために使用されるプロセッサは、磁気共鳴スキャナ１０とともに配置される別個の専用のプロセッサか、又はユーザインタフェース６２によりアクセスされるデジタルネットワーク上に配置される別個のプロセッサ等であり得る。ソフトウェア６６，６８，６９のいくつか又は全ては、磁気ディスク、光学ディスク、電子ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電子読取専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性若しくはバッテリ付きの電子読み書きメモリ、例えばＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ＦＬＡＳＨメモリ等のようなデジタル記憶媒体に記憶され得る。

本発明は、好ましい実施例を参照して記載されている。明らかに詳細な説明を読み、理解する他人には、修正及び変形が思いつくであろう。本発明は、請求項又は等価のものの範囲内にある限り、このような修正及び変形を全て含むとして解釈されるべきであることが意図される。

図１は、自動化されたインターベンショナル胸部磁気共鳴システムを図式的に示す。 図１Ａは、アクティブトラッキングコイルの１つを図式的に示す。 図２は、図１のインターベンショナル胸部磁気共鳴システムと関連して使用するインターベンショナル装置プローブ軌道を決定するプロセスシーケンスを示す。 図３は、図１のインターベンショナル胸部磁気共鳴システムを使用する自動化されたインターベンショナル胸部プロシージャを実行するプロセスシーケンスと、図２に示されたプロセスシーケンスにより決定されるプローブ軌道とを示す。

Claims (21)

1. インターベンショナル胸部プロシージャを実行するシステムであって、
   磁気共鳴スキャナと、
   プローブの位置及び角度がアクティブプローブトラッキングコイルのトラッキングされた位置から推定可能であるように前記プローブとともに配置される、複数のアクティブプローブトラッキングコイル及びプローブと、
   前記磁気共鳴スキャナの画像化領域に配置されるように構成され、胸部コイルアセンブリの位置が、１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルのトラッキングされた位置から推定可能であるように、前記胸部コイルアセンブリとともに配置される前記１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルを含む、胸部コイルアセンブリと、
   前記インターベンショナル胸部プロシージャの実行の間、（ｉ）前記アクティブプローブトラッキングコイル及び前記１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルの前記トラッキングされた位置を決定するため、磁気共鳴トラッキングシーケンスを実行し、（ｉｉ）前記トラッキングされた位置に基づいて、前記胸部コイルアセンブリに対する前記プローブの位置及び角度を決定するプロシージャ制御器と
   を有するシステム。
2. 前記プロシージャ制御器が、（ｉｉｉ）前記胸部コイルに対する前記プローブの前記決定された位置及び角度のプローブ軌道との一致を更に検証する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルが、少なくとも３つの一直線上にないアクティブアセンブリトラッキングコイルを含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記磁気共鳴トラッキングシーケンスが、
   空間的に非選択的な無線周波数励起パルスと、
   複数の１次元投影読み出しと
   を含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記複数のアクティブプローブトラッキングコイルが、（ｉ）前記プローブ、及び（ｉｉ）前記プローブが一部であるインターベンショナル装置の少なくとも１つの上又は中に配置され、
   前記１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルは、（ｉ）前記胸部コイルアセンブリと、（ｉｉ）前記胸部コイルアセンブリを支持する患者支持部と、（ｉｉｉ）前記胸部コイルアセンブリを支持する患者支持部に配置される等角面と、（ｉｖ）前記胸部コイルアセンブリに結合される胸との少なくとも１つの上又は中に配置される、
   請求項１に記載のシステム。
6. 前記プロシージャ制御器が、
   前記磁気共鳴スキャナにより得られる１又はそれより多くの磁気共鳴画像を表示し、前記表示される１又はそれより多くの磁気共鳴画像における病変の位置のユーザ表示を受け取るように構成されるユーザインタフェース
   を含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記プロシージャ制御器が、（ｉｉｉ）前記ユーザインタフェース上に表示される診断画像上に、前記胸部コイルアセンブリに対する前記プローブの前記決定された位置及び角度の表示を更に重ねる、請求項６に記載のシステム。
8. 前記プロシージャ制御器が、（ｉ）前記磁気共鳴トラッキングシーケンスの実行、（ｉｉ）前記プローブの前記位置及び角度の決定、並びに（ｉｉｉ）前記プローブの前記位置及び角度の実質的にリアルタイムの視覚的表示を提供するため、前記プローブの前記決定された位置及び角度の前記表示を重ねることを繰り返す、請求項７に記載のシステム。
9. 前記プロシージャ制御器が、
   （ｉ）現在決定されたプローブ位置及び角度、並びに（ｉｉ）病変部の決定された位置に基づいて、前記プローブを前記病変部と接触するように移動させるため、プローブ軌道を計算するように構成されるプロシージャ計画ソフトウェア
   を有する、請求項１に記載のシステム。
10. 前記計算されたプローブ軌道は、（ｉ）前記プローブが前記胸部の外側に配置される場合、前記病変の位置が前記位置合わせされたプローブにより規定される方向に沿う、位置合わせされた位置及び角度への前記プローブの移動を示す位置合わせ部分と、（ｉｉ）前記プローブを前記病変部と接触させるように、前記位置合わせされたプローブの並進を示す挿入部分とを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記プローブを前記病変部に接触させるため、前記計算されたプローブ軌道にしたがって、前記プローブを操作する電動駆動部
    を更に含む、請求項９に記載のシステム。
12. 前記電動駆動部が、磁場に影響されない材料からなり、前記磁気共鳴スキャナにより生成されるメイン磁場内に配置される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記プローブが、生検針である、請求項１に記載のシステム。
14. 診断画像と位置的に調整される１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルを備える胸部コイルアセンブリを使用して、胸部の少なくとも１つの磁気共鳴画像を取得するステップと、
    前記胸部にプローブを挿入するステップと、
    （ｉ）前記プローブとともに配置される複数のアクティブプローブトラッキングコイルのトラッキングされる位置と、（ｉｉ）前記診断画像と位置的に調整される前記１又はそれより多くのアクティブアセンブリトラッキングコイルの位置とを決定するため、磁気共鳴トラッキングシーケンスを繰り返し実行することにより、少なくとも前記挿入するステップの間、前記プローブの位置及び角度をトラッキングするステップと
    を有する、インターベンショナル胸部プロシージャ。
15. 前記挿入するステップの間、前記プローブの前記トラッキングされた位置及び角度のプローブ軌道との一致を検証するステップを更に含む、請求項１４に記載のインターベンショナル胸部プロシージャ。
16. 前記挿入するステップが、
    前記プローブ軌道にしたがって、前記プローブを操作するように電動駆動部を動作させるステップ
    を含む、請求項１５に記載のインターベンショナル胸部プロシージャ。
17. （ｉ）前記実行、決定、及び検証の少なくとも１つの繰り返しにより決定される前記プローブの初期の位置及び角度、並びに（ｉｉ）前記少なくとも１つの磁気共鳴画像に基づいて決定される、精査されるべき病変の位置に基づいて、前記プローブ軌道を計算するステップ
    を更に含む、請求項１５に記載のインターベンショナル胸部プロシージャ。
18. 前記プローブの前記トラッキングされた位置及び角度の実質的にリアルタイムの視覚的表示を提供するため、前記診断画像に、前記プローブの前記トラッキングされた位置及び角度を重ねるステップ
    を更に含む、請求項１４に記載のインターベンショナル胸部プロシージャ。
19. 請求項１４に記載のインターベンショナル胸部プロシージャを実行するシステム。
20. 請求項１４に記載の前記インターベンショナル胸部プロシージャを実行可能な命令をエンコードする、デジタル記憶媒体。
21. 請求項１４に記載の前記インターベンショナル胸部プロシージャを実行するようにプログラムされるプロセッサ。

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