相關(guān)申請的交叉引用

本申請涉及與本申請同一日提交的名稱為“registrationbetweencoordinatesystemsforvisualizingatool”的美國專利申請，代理人案卷號(hào)1002-1383。

本發(fā)明的實(shí)施方案涉及醫(yī)學(xué)規(guī)程，例如，涉及心臟組織的標(biāo)測和/或消融的那些醫(yī)學(xué)規(guī)程。

背景技術(shù)：

公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利公布2014/0148688描述了包括插入管的侵入式醫(yī)療探頭，插入管具有近側(cè)端部和被配置用于插入患者體內(nèi)的遠(yuǎn)側(cè)端部。多個(gè)臂從插入管的遠(yuǎn)側(cè)端部朝遠(yuǎn)側(cè)延伸。每個(gè)臂具有遠(yuǎn)側(cè)末端并且包括磁換能器和粘合元件，粘合元件被配置成將遠(yuǎn)側(cè)末端可拆卸地附接到身體內(nèi)的組織表面。

公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利6,368,285描述了用于在心內(nèi)標(biāo)測心臟腔室的狀況、諸如電特性或機(jī)械特性的方法。該方法使用導(dǎo)管，該導(dǎo)管具有遠(yuǎn)側(cè)末端以及容納在遠(yuǎn)側(cè)末端中或與其鄰近的至少一個(gè)狀況傳感器。至少一個(gè)傳感器能夠感測腔室中的狀況信息并且提供導(dǎo)管末端在位置參考系中的三維位置。該方法包括獲取腔室的第一圖像和第二圖像的步驟。圖像是從不同投影獲取的并且含有腔室的拓?fù)湫畔ⅰＪ骨皇覉D像與位置參考系配準(zhǔn)。將導(dǎo)管遠(yuǎn)側(cè)末端推進(jìn)到導(dǎo)管中并且在圖像中所含有的或從圖像得到的拓?fù)湫畔⒌闹笇?dǎo)下將導(dǎo)管遠(yuǎn)側(cè)末端導(dǎo)航到獲取點(diǎn)。在獲取點(diǎn)中的每一個(gè)處獲取狀況和位置信息，這些點(diǎn)的數(shù)量和間距足以允許生成腔室中的狀況的標(biāo)測圖。用于指導(dǎo)導(dǎo)管的導(dǎo)航的拓?fù)湫畔?yōu)選地是從圖像中所含有的拓?fù)湫畔⒌玫降那皇业娜S重建。

公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利7,937,132公開了使用成像數(shù)據(jù)將醫(yī)療裝置遞送到人類組織內(nèi)的目標(biāo)位置的方法和設(shè)備。該方法使得能夠從一個(gè)成像系統(tǒng)獲得目標(biāo)位置，之后使用第二成像系統(tǒng)來驗(yàn)證裝置的最終位置。具體地，該發(fā)明公開基于使用mr成像對組織目標(biāo)進(jìn)行初始識(shí)別、之后使用超聲成像來驗(yàn)證并監(jiān)視準(zhǔn)確針頭定位的方法。該發(fā)明可用于獲取活檢樣本以確定不同組織中的癌癥的等級(jí)和階段，不同組織包括腦、胸、腹、脊、肝和腎。該方法還可用于將標(biāo)記物遞送到特定部位以便于手術(shù)切除病變組織，或可用于定向遞送原位銷毀病變組織的施用裝置。

公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利7,653,426描述了類內(nèi)窺鏡圖像獲取方法，該方法包括：在導(dǎo)管的末端處提供可與mr圖像上的其它部分區(qū)分開的至少一個(gè)特異標(biāo)記；預(yù)先插入用于將導(dǎo)管引導(dǎo)到患者的體腔中的金屬導(dǎo)絲；沿著導(dǎo)絲將導(dǎo)管插入體腔中；對與導(dǎo)絲交叉的多個(gè)切片圖像執(zhí)行mr成像序列；基于由導(dǎo)絲接收的核磁共振信號(hào)重建三維圖像數(shù)據(jù)，并且通過基于三維圖像數(shù)據(jù)檢測在導(dǎo)管的末端處提供的特異標(biāo)記來確定導(dǎo)管的末端位置和插入方向；以及使用三維圖像數(shù)據(jù)重建中心投影圖像并將導(dǎo)管的末端位置和插入方向設(shè)置為視點(diǎn)和視線方向，并在顯示裝置上顯示中心投影圖像。

公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利8,974,460涉及用于調(diào)整螺桿的位置的裝置，螺桿能夠移動(dòng)外科器械的一部分，所述裝置包括：--桿狀物，桿狀物包括適合于螺桿的頭部的末端；--致動(dòng)式系統(tǒng)，致動(dòng)式系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述桿狀物旋轉(zhuǎn)；--通信裝置，通信裝置用以與控制單元通信，使得控制單元向致動(dòng)式系統(tǒng)傳輸要向桿狀物施加以達(dá)到螺桿的目標(biāo)位置的轉(zhuǎn)數(shù)。該發(fā)明還涉及用于使外科引導(dǎo)裝置對準(zhǔn)的外科系統(tǒng)，包括：--定位單元，定位單元包括固定部分和支撐外科引導(dǎo)裝置的活動(dòng)部分，所述活動(dòng)部分的位置可相對于固定部分由螺桿進(jìn)行調(diào)整；--參考單元，參考單元用于檢測定位單元相對于外科引導(dǎo)裝置的目標(biāo)位置的位置；--控制單元，控制單元用于計(jì)算螺桿的目標(biāo)位置；--所述用于調(diào)整螺桿的位置的裝置。

公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利公布2013/0083988描述了用于裝置可視化的方法，該方法包括接收一組物理特性，物理特性包括對裝置內(nèi)的多個(gè)標(biāo)記物的空間關(guān)系的描述。獲取裝置在受檢者體內(nèi)的射線照相數(shù)據(jù)。在射線照相數(shù)據(jù)內(nèi)標(biāo)識(shí)多個(gè)標(biāo)記物中的每一個(gè)的大約位置?；诿總€(gè)標(biāo)記物的所標(biāo)識(shí)大約位置和所接收的一組物理特性構(gòu)建裝置在受檢者內(nèi)的軌跡函數(shù)?；谶@組物理特性構(gòu)建裝置的分段函數(shù)，并且基于所構(gòu)建軌跡函數(shù)和分段函數(shù)生成裝置的3d模型。在顯示裝置上顯示3d模型的呈現(xiàn)。

公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國專利公布2011/0230758描述了用于確定插入患者身體的管狀器官中的醫(yī)療導(dǎo)管的選定部分的當(dāng)前位置的方法，該方法包括以下規(guī)程：將醫(yī)療定位系統(tǒng)(mps)導(dǎo)管插入管狀器官中；獲取管狀器官內(nèi)的多個(gè)標(biāo)測位置；顯示標(biāo)測位置的標(biāo)測位置表示；根據(jù)標(biāo)測位置構(gòu)建標(biāo)測路徑；將醫(yī)療導(dǎo)管插入管狀器官中，直到選定部分達(dá)到初始位置為止；顯示管狀器官的操作圖像、標(biāo)測路徑的路徑表示以及疊加在操作圖像上的初始位置的初始位置表示；使選定部分與初始位置配準(zhǔn)；測量醫(yī)療導(dǎo)管從初始位置開始在管狀器官內(nèi)的行進(jìn)長度；以及估計(jì)當(dāng)前位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了用于坐標(biāo)系配準(zhǔn)的方法。在包括(i)導(dǎo)管主體以及(ii)包括傳感器并且設(shè)置在導(dǎo)管主體的管腔內(nèi)部的導(dǎo)管軸的導(dǎo)管在受檢者的身體內(nèi)部時(shí)，使傳感器的坐標(biāo)系與成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。配準(zhǔn)使用(a)示出導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示的由成像系統(tǒng)獲取的校準(zhǔn)圖像，以及(b)來自傳感器的信號(hào)，而不是使用校準(zhǔn)圖像中所顯示的傳感器的任何指示。使用配準(zhǔn)，生成視覺輸出。

在一些實(shí)施方案中，生成視覺輸出包括將導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示疊加在受檢者的身體的一部分的圖像上。

在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示包括導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的計(jì)算機(jī)生成的模型。

在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部包括一個(gè)或多個(gè)電極，并且導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示包括一個(gè)或多個(gè)電極的視覺表示。

在一些實(shí)施方案中，將導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示疊加在受檢者的身體的該部分的圖像上包括：在消融受檢者的身體的該部分期間，將導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示疊加在受檢者的身體的該部分的圖像上。

在一些實(shí)施方案中，生成視覺輸出包括顯示受檢者的身體的一部分的標(biāo)測圖。

在一些實(shí)施方案中，標(biāo)測圖包括受檢者的心臟的至少一部分的電解剖標(biāo)測圖。

在一些實(shí)施方案中，傳感器是電磁傳感器。

在一些實(shí)施方案中，校準(zhǔn)圖像是磁共振成像(mri)圖像。

在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示包括mri圖像中對應(yīng)于導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的空隙。

在一些實(shí)施方案中，使傳感器的坐標(biāo)系與成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系配準(zhǔn)包括：

通過識(shí)別校準(zhǔn)圖像中的導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示，探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向；

基于來自傳感器的信號(hào)，探知傳感器相對于傳感器的坐標(biāo)系的位置和取向；以及

使用(i)導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的所探知的位置和取向、(ii)傳感器相對于傳感器的坐標(biāo)系的所探知的位置和取向以及(iii)導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的已知位置和取向，使傳感器的坐標(biāo)系與成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，還提供了包括電接口和處理器的設(shè)備。在包括(i)導(dǎo)管主體以及(ii)包括傳感器并且設(shè)置在導(dǎo)管主體的管腔內(nèi)部的導(dǎo)管軸的導(dǎo)管在受檢者的身體內(nèi)部時(shí)，處理器使用(a)示出導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示的由成像系統(tǒng)獲取的校準(zhǔn)圖像，以及(b)通過電接口接收的來自傳感器的信號(hào)，而不是使用校準(zhǔn)圖像中所示出的傳感器的任何指示，來使傳感器的坐標(biāo)系與成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。使用配準(zhǔn)，處理器驅(qū)動(dòng)顯示器生成視覺輸出。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，還提供了其中存儲(chǔ)程序指令的有形的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。當(dāng)由處理器讀取時(shí)，指令致使處理器：在包括(i)導(dǎo)管主體以及(ii)包括傳感器并且設(shè)置在導(dǎo)管主體的管腔內(nèi)部的導(dǎo)管軸的導(dǎo)管在受檢者的身體內(nèi)部時(shí)，使用(a)示出導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示的由成像系統(tǒng)獲取的校準(zhǔn)圖像，以及(b)來自傳感器的信號(hào)，而不是使用校準(zhǔn)圖像中所示出的傳感器的任何指示，來使傳感器的坐標(biāo)系與成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。指令還致使處理器使用配準(zhǔn)來驅(qū)動(dòng)顯示器生成視覺輸出。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，還提供了用于探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向的方法。在包括(i)導(dǎo)管主體以及(ii)包括傳感器并且設(shè)置在導(dǎo)管主體的管腔內(nèi)部的導(dǎo)管軸的導(dǎo)管在受檢者的身體內(nèi)部時(shí)，基于(a)示出導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示的由成像系統(tǒng)獲取的校準(zhǔn)圖像，以及(b)來自傳感器的信號(hào)，而不是基于校準(zhǔn)圖像中所示出的傳感器的任何指示，探知位置和取向。使用導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的所探知的位置和取向來生成視覺輸出。

在一些實(shí)施方案中，生成視覺輸出包括將導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示疊加在受檢者的身體的一部分的圖像上。

在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示包括導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的計(jì)算機(jī)生成的模型。

在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部包括一個(gè)或多個(gè)電極，并且導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示包括一個(gè)或多個(gè)電極的視覺表示。

在一些實(shí)施方案中，將導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示疊加在受檢者的身體的該部分的圖像上包括：在消融受檢者的身體的該部分期間，將導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示疊加在受檢者的身體的該部分的圖像上。

在一些實(shí)施方案中，生成視覺輸出包括顯示受檢者的身體的一部分的標(biāo)測圖。

在一些實(shí)施方案中，標(biāo)測圖包括受檢者的心臟的至少一部分的電解剖標(biāo)測圖。

在一些實(shí)施方案中，傳感器是電磁傳感器。

在一些實(shí)施方案中，校準(zhǔn)圖像是磁共振成像(mri)圖像。

在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示包括mri圖像中對應(yīng)于導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的空隙。

在一些實(shí)施方案中，探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向包括：

通過識(shí)別校準(zhǔn)圖像中的導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示來探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向；

基于來自傳感器的信號(hào)，探知傳感器相對于傳感器的坐標(biāo)系的位置和取向；以及

基于(i)導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的所探知的位置和取向、(ii)傳感器相對于傳感器的坐標(biāo)系的所探知的位置和取向以及(iii)傳感器的坐標(biāo)系與成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系之間的先前配準(zhǔn)，來探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，還提供了導(dǎo)管。導(dǎo)管包括導(dǎo)管主體，導(dǎo)管主體被成形用于限定導(dǎo)管主體的管腔，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部包括一個(gè)或多個(gè)電極。導(dǎo)管還包括導(dǎo)管軸，導(dǎo)管軸包括電磁傳感器并且被配置成放置在導(dǎo)管主體的管腔內(nèi)部。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，還提供了包括電接口和處理器的設(shè)備。在包括(i)導(dǎo)管主體以及(ii)包括傳感器并且設(shè)置在導(dǎo)管主體的管腔內(nèi)部的導(dǎo)管軸的導(dǎo)管在受檢者的身體內(nèi)部時(shí)，處理器基于(a)示出導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示的由成像系統(tǒng)獲取的校準(zhǔn)圖像，以及(b)來自傳感器的信號(hào)，而不是基于校準(zhǔn)圖像中所示出的傳感器的任何指示，來探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向。使用導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的所探知的位置和取向，處理器驅(qū)動(dòng)顯示器生成視覺輸出。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，還提供了其中存儲(chǔ)程序指令的有形的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。當(dāng)由處理器讀取時(shí)，指令致使處理器：在包括(i)導(dǎo)管主體以及(ii)包括傳感器并且設(shè)置在導(dǎo)管主體的管腔內(nèi)部的導(dǎo)管軸的導(dǎo)管在受檢者的身體內(nèi)部時(shí)，基于(a)示出導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示的由成像系統(tǒng)獲取的校準(zhǔn)圖像，以及(b)來自傳感器的信號(hào)，而不是基于校準(zhǔn)圖像中所示出的傳感器的任何指示，來探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向。指令還指示處理器：使用導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的所探知的位置和取向來驅(qū)動(dòng)顯示器生成視覺輸出。

結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方案的以下詳細(xì)說明，將更全面地理解本發(fā)明，其中：

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些是實(shí)施方案的用于標(biāo)測和/或消融心臟組織的系統(tǒng)的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)部分的示意圖；

圖3a-3b為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案實(shí)踐的校準(zhǔn)方法的相應(yīng)流程圖；

圖3c為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用于在規(guī)程期間更新顯示的方法的流程圖；

圖4a為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案獲取的校準(zhǔn)圖像的示意圖；并且

圖4b為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的在顯示器上顯示的視覺輸出的示例。

具體實(shí)施方式

概述

本發(fā)明的實(shí)施方案提供用于解剖標(biāo)測或電解剖標(biāo)測和/或用于消融的導(dǎo)管。除了用于標(biāo)測和/或消融的電極之外，導(dǎo)管包括用于在受檢者的身體內(nèi)對導(dǎo)管進(jìn)行導(dǎo)航的電磁傳感器。通常，外部磁系統(tǒng)在傳感器中誘導(dǎo)出電壓和/或電流。傳感器中所誘導(dǎo)出的電壓和/或電流被測量，然后用于得到傳感器的位置和取向。另選地，傳感器可在外部磁系統(tǒng)中誘導(dǎo)出電壓和/或電流。外部磁系統(tǒng)中所誘導(dǎo)出的電壓和/或電流被測量，然后用于得到傳感器的位置和取向。

在本申請中、包括在權(quán)利要求書中對來自傳感器的“信號(hào)”或“跟蹤信號(hào)”的提及是指上述的在傳感器中或外部磁系統(tǒng)中所誘導(dǎo)出的電壓和/或電流。外部磁系統(tǒng)、傳感器以及任何其它相關(guān)聯(lián)部件(例如，硬件和/或軟件部件，諸如下文描述的處理器)在本文中合起來稱為“跟蹤系統(tǒng)”。

在本發(fā)明的實(shí)施方案中，導(dǎo)管包括兩個(gè)分離部件；一個(gè)部件即導(dǎo)管的內(nèi)軸包括電磁傳感器及其相關(guān)聯(lián)電路，而另一個(gè)部件即導(dǎo)管的中空外部主體包括聯(lián)接到導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的標(biāo)測和/或消融電極。導(dǎo)管軸插入導(dǎo)管主體的管腔中，并且兩個(gè)部件然后插入受檢者中。

通常，由于導(dǎo)管軸由導(dǎo)管主體覆蓋，所以僅導(dǎo)管主體需要在規(guī)程之后丟棄，而包括相對昂貴部件的導(dǎo)管軸可再利用。因此，相對于包括類似傳感器的常規(guī)的“一體式導(dǎo)管”，本發(fā)明的“兩件式導(dǎo)管”實(shí)施方案顯著地節(jié)約了成本。(不同于傳感器，電極需要觸碰組織，并且因此，電極需要定位在導(dǎo)管主體上。無論如何，由于電極通常相對廉價(jià)，在規(guī)程之后丟棄導(dǎo)管主體通常沒有顯著損失。)

本發(fā)明的實(shí)施方案還提供用于在標(biāo)測或消融規(guī)程期間使用來自傳感器的信號(hào)對導(dǎo)管進(jìn)行導(dǎo)航的方法和設(shè)備。例如，在心臟的電解剖標(biāo)測期間，可以由來自傳感器的信號(hào)所指示的取向?qū)?dǎo)管主體的包括標(biāo)測電極的遠(yuǎn)側(cè)端部的計(jì)算機(jī)生成的模型疊加在受檢者的心臟的圖像上的由來自傳感器的信號(hào)所指示的位置處。

為了在圖像中適當(dāng)?shù)仫@示導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的模型，需要克服以下兩個(gè)挑戰(zhàn)：

(a)需要使用于獲取圖像的成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系與傳感器的坐標(biāo)系配準(zhǔn)。

(b)需要探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向。(這個(gè)挑戰(zhàn)由于以下事實(shí)而被放大：如上所述，傳感器并未設(shè)置在導(dǎo)管主體上，并且因此，導(dǎo)管主體與傳感器之間的位置和取向偏移上存在較大的變異。)

本發(fā)明的實(shí)施方案解決了以上兩個(gè)挑戰(zhàn)，從而允許適當(dāng)?shù)仫@示導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的模型。在一些實(shí)施方案中，例如使用基準(zhǔn)點(diǎn)來執(zhí)行坐標(biāo)系之間的規(guī)程前配準(zhǔn)。(這解決了第一個(gè)挑戰(zhàn)。)隨后，獲取示出導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示的校準(zhǔn)圖像，并且使用校準(zhǔn)圖像來探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向。使用此信息、傳感器信號(hào)以及坐標(biāo)系之間的規(guī)程前配準(zhǔn)(而不是使用校準(zhǔn)圖像中的傳感器的任何指示—無論如何，校準(zhǔn)圖像通常根本不示出傳感器)，來探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向。(這解決了第二個(gè)挑戰(zhàn)。)

在其它實(shí)施方案中，執(zhí)行規(guī)程前校準(zhǔn)規(guī)程，以探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向。(這解決了第二個(gè)挑戰(zhàn)。)隨后，獲取示出導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的指示的校準(zhǔn)圖像，并且使用校準(zhǔn)圖像來探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向。使用此信息、傳感器信號(hào)以及導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的已知位置和取向(而不是使用校準(zhǔn)圖像中的傳感器的任何指示—無論如何，校準(zhǔn)圖像通常根本不示出傳感器)，使兩個(gè)坐標(biāo)系彼此配準(zhǔn)。(這解決了第一個(gè)挑戰(zhàn)。)

通常，磁共振成像(mri)用于獲取校準(zhǔn)圖像連同受檢者的解剖結(jié)構(gòu)的任何隨后圖像。mri系統(tǒng)與跟蹤系統(tǒng)雙向地通信，使得例如，跟蹤系統(tǒng)可命令mri系統(tǒng)獲取與傳感器的當(dāng)前位置和取向有關(guān)的特定位置和取向處的mri“切片”。

在mri圖像中，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部通常呈現(xiàn)為空隙。因此，可通過識(shí)別圖像中的空隙來探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于mri成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向。

系統(tǒng)描述

首先參考圖1，它是根據(jù)本發(fā)明的一些是實(shí)施方案的用于標(biāo)測和/或消融心臟組織的系統(tǒng)20的示意圖。另外參考圖2，它是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的導(dǎo)管24的遠(yuǎn)側(cè)部分的示意圖；

系統(tǒng)20包括(i)成像系統(tǒng)諸如mri掃描儀22、(ii)導(dǎo)管24以及(iii)控制臺(tái)26。導(dǎo)管24包括導(dǎo)管主體27，導(dǎo)管主體27包括通常包括一個(gè)或多個(gè)電極的遠(yuǎn)側(cè)端部34。例如，在一些實(shí)施方案中，遠(yuǎn)側(cè)端部34包括至少一個(gè)消融電極29以及一個(gè)或多個(gè)標(biāo)測電極31。導(dǎo)管24還包括導(dǎo)管軸25，導(dǎo)管軸25包括傳感器諸如電磁傳感器23。導(dǎo)管主體27被成形成限定管腔，導(dǎo)管軸25在導(dǎo)管被插入受檢者中之前被插入管腔中。(在圖2中，為清晰起見，導(dǎo)管軸25被示出為在導(dǎo)管主體27旁邊，而不是在導(dǎo)管主體內(nèi)，正如規(guī)程期間的情況那樣。)如上所述，傳感器23及其相關(guān)聯(lián)電路放置在未暴露的導(dǎo)管軸上而不是導(dǎo)管的暴露的外部部分上通常顯著地節(jié)約了成本。

如圖1所描繪，醫(yī)師42將導(dǎo)管24插入穿過受檢者30的血管系統(tǒng)，使得導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部34進(jìn)入體腔，該體腔在本文中假定為受檢者的心臟28的腔室。如上所述，傳感器23提供便于對導(dǎo)管進(jìn)行導(dǎo)航的跟蹤信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，傳感器是電磁傳感器，并且使用例如像美國專利5,391,199、5,443,489、6,788,967、6,690,963、5,558,091、6,172,499和6,177,792中有所描述的電磁跟蹤技術(shù)，它們的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。在其它實(shí)施方案中，使用其它跟蹤技術(shù)，諸如美國專利5,983,126、6,456,864和5,944,022中有所描述的基于阻抗的跟蹤技術(shù)，它們的公開內(nèi)容也以引用方式并入本文。

當(dāng)導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)端部進(jìn)入心腔時(shí)，標(biāo)測電極31可用于獲取允許電解剖標(biāo)測心臟的腔室的心內(nèi)心電圖(ecg)信號(hào)。由標(biāo)測電極獲取的心內(nèi)ecg信號(hào)通常由導(dǎo)管24中的導(dǎo)體和/或光纖傳送到控制臺(tái)26，在控制臺(tái)26處，信號(hào)被分析。另選地或另外地，消融電極29可用于執(zhí)行心臟消融。

作為使用導(dǎo)管24獲取心內(nèi)ecg信號(hào)的另外一種選擇或除此之外，系統(tǒng)20通?？赏ㄟ^受檢者30的皮膚上的數(shù)個(gè)導(dǎo)電貼片36獲取來自受檢者的皮膚的體表ecg信號(hào)，導(dǎo)電貼片36充當(dāng)電極。體表ecg信號(hào)通過線纜38傳達(dá)到控制臺(tái)26。

控制臺(tái)26包括處理器58。處理器58通過電接口35從傳感器接收跟蹤信號(hào)。處理器還接收由mri掃描儀22獲取的數(shù)據(jù)，和/或任何所獲取的心內(nèi)或體表ecg信號(hào)。如下文詳細(xì)描述的，處理器58處理所接收數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)于此，驅(qū)動(dòng)顯示器40顯示相關(guān)視覺輸出，和/或生成其它適當(dāng)輸出。

一般來講，處理器58可具體體現(xiàn)為單處理器，或一組協(xié)同聯(lián)網(wǎng)或集群處理器。處理器58通常是編程數(shù)字計(jì)算裝置，包括中央處理單元(cpu)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、非易失性輔助儲(chǔ)存裝置諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器或cdrom驅(qū)動(dòng)器、網(wǎng)絡(luò)接口和/或外圍設(shè)備。包括軟件程序的程序代碼和/或數(shù)據(jù)被加載到ram中以便由cpu執(zhí)行和處理，并且結(jié)果得以產(chǎn)生以供顯示、輸出、傳輸或存儲(chǔ)，如本領(lǐng)域中所公知的。程序代碼和/或數(shù)據(jù)可例如以電子形式通過網(wǎng)絡(luò)下載到計(jì)算機(jī)，或作為另外一種選擇或除此之外，程序代碼和/或數(shù)據(jù)可被提供和/或存儲(chǔ)在非暫態(tài)有形介質(zhì)上，諸如磁性存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器或電子存儲(chǔ)器上。當(dāng)被提供到處理器時(shí)，這類程序代碼和/或數(shù)據(jù)產(chǎn)生被配置成執(zhí)行本文所述的任務(wù)的機(jī)器或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)。

現(xiàn)在參考圖3a-3b，它們是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案實(shí)踐的校準(zhǔn)方法的相應(yīng)流程圖。

通過介紹，圖3a與圖3b的校準(zhǔn)方法的不同之處在于：在圖3a的方法開始時(shí)所探知的變量在圖3b的方法結(jié)束時(shí)被探知，并且反之亦然。具體地：

(i)圖3a的校準(zhǔn)方法開始于配準(zhǔn)步驟74，在配準(zhǔn)步驟74處，使用例如基準(zhǔn)點(diǎn)執(zhí)行成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系cis與傳感器的坐標(biāo)系cs之間的(通常是等軸的)配準(zhǔn)。然后使用所得配準(zhǔn)cs_cis探知de_s，即導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于位于導(dǎo)管主體的管腔內(nèi)部的傳感器的位置和取向。

(ii)圖3b的校準(zhǔn)方法開始于第一校準(zhǔn)步驟75，在第一校準(zhǔn)步驟75處，使用例如專門化校準(zhǔn)設(shè)備探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向de_s。然后使用de_s探知cs_cis，即成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系與傳感器的坐標(biāo)系之間的配準(zhǔn)。

概括地說，在圖3a中，使用cs_cis探知de_s，而在圖3b中，情況則相反：使用de_s探知cs_cis。

以下描述現(xiàn)在將另外參考圖4a來繼續(xù)描述圖3a-3b的校準(zhǔn)方法，圖4a為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案獲取的校準(zhǔn)圖像60的示意圖。(盡管為了便于圖示，在圖4a中將校準(zhǔn)圖像60示出為二維圖像，但應(yīng)當(dāng)指出，校準(zhǔn)圖像通常是三維的。)

繼將導(dǎo)管24插入受檢者的身體內(nèi)之后，在校準(zhǔn)圖像獲取步驟76處獲取校準(zhǔn)圖像60。例如，圖4a描繪其中在導(dǎo)管24達(dá)到受檢者的心臟28時(shí)獲取校準(zhǔn)圖像的情形。在圖4a中，心臟的腔室33內(nèi)的血液被示出為呈白色，這指示血液對mri掃描儀可見。相反地，周圍組織被示出為呈較暗色調(diào)，這指示這個(gè)組織由于具有的水含量低于血液而對mri掃描儀的可見性較差。(應(yīng)當(dāng)指出，圖4a是基于來自幻影的數(shù)據(jù)，并且因此，那里的解剖細(xì)節(jié)并不完全對應(yīng)于實(shí)際人類解剖結(jié)構(gòu)。)

在校準(zhǔn)圖像獲取步驟76中，還基于來自傳感器的信號(hào)探知傳感器在校準(zhǔn)圖像中的位置和取向。傳感器信號(hào)自然地提供傳感器相對于傳感器的坐標(biāo)系(也可稱為跟蹤系統(tǒng)的坐標(biāo)系)的位置和取向s_cs。(通常，校準(zhǔn)圖像中并不示出傳感器，使得傳感器相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向是無法僅僅從校準(zhǔn)圖像探知的。)

隨后，在de_cis探知步驟78處，使用校準(zhǔn)圖像探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向(de_cis)。例如，如果mri掃描儀22是使用中的成像系統(tǒng)，那么導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部34在校準(zhǔn)圖像中通常將由空隙62指示，因?yàn)閷?dǎo)管通常由mri不可見材料制成。因此，通過識(shí)別空隙62，可探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于mri掃描儀的坐標(biāo)系的位置和取向。在一些實(shí)施方案中，處理器58使用圖像處理技術(shù)自動(dòng)識(shí)別空隙。

在圖3a的校準(zhǔn)方法中，處理器58然后探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向de_s。如由流程圖中的虛線箭頭所指示，de_s可用以下方式中的任一種來探知：

(i)在一些實(shí)施方案中，在s_cis探知步驟82處，處理器使用兩個(gè)坐標(biāo)系之間的已知配準(zhǔn)探知傳感器相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向s_cis(s_cs+cs_cis→s_cis)。然后，在de_s探知步驟84處，處理器使用傳感器和導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部兩者相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的已知位置和取向探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的位置和取向de_s(s_cis+de_cis→de_s)。

(ii)在其它實(shí)施方案中，在de_cs探知步驟86處，處理器使用兩個(gè)坐標(biāo)系之間的已知配準(zhǔn)探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的坐標(biāo)系的位置和取向de_cs(de_cis+cs_cis→de_cs)。然后，在de_s探知步驟88處，處理器使用傳感器和導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部兩者相對于傳感器的坐標(biāo)系的已知坐標(biāo)探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部兩者相對于傳感器的位置和取向de_s(s_cs+de_cs→de_s)。

在圖3b的校準(zhǔn)方法中，另一方面，使用從第一校準(zhǔn)步驟75已知的de_s探知cs_cis。如由流程圖中的虛線箭頭所指示，cs_cis可用以下方式中的任一種來探知：

(i)在一些實(shí)施方案中，在s_cis探知步驟90處，處理器使用傳感器與導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部之間的已知位置和取向偏移探知傳感器相對于成像系統(tǒng)的坐標(biāo)系的位置和取向s_cis(de_cis+de_s→s_cis)。然后，在cs_cis探知步驟92處，處理器使用傳感器相對于兩個(gè)坐標(biāo)系的已知位置和取向探知兩個(gè)坐標(biāo)系之間的配準(zhǔn)cs_cis(s_cis+s_cs→cs_cis)。

(ii)在其它實(shí)施方案中，在de_cs探知步驟94處，處理器使用傳感器與導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部之間的已知位置和取向偏移探知導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于傳感器的坐標(biāo)系的位置和取向de_cs(s_cs+de_s→de_cs)。然后，在另選的cs_cis探知步驟96處，處理器使用導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于兩個(gè)坐標(biāo)系的已知位置和取向探知兩個(gè)坐標(biāo)系之間的配準(zhǔn)cs_cis(de_cis+de_cs→cs_cis)。

如以下參考圖3c和4b進(jìn)一步描述的，處理器使用在校準(zhǔn)期間獲取的信息來促進(jìn)對受檢者的心臟進(jìn)行解剖或電解剖標(biāo)測和/或執(zhí)行另一種規(guī)程諸如心臟消融。

現(xiàn)在參考圖3c，它是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的電解剖標(biāo)測規(guī)程的流程圖。另外參考圖4b，它是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的在顯示器40(圖1)上顯示的視覺輸出63的示例，視覺輸出63包括三維電解剖標(biāo)測圖68。

首先，在圖像獲取步驟98處，獲取受檢者的身體的相關(guān)部分的圖像72。例如，當(dāng)執(zhí)行受檢者的心臟的表面的電解剖標(biāo)測時(shí)，可在圖像獲取步驟98處獲取表面的圖像。(在一些情況下，如果校準(zhǔn)圖像60已經(jīng)示出受檢者的身體的相關(guān)部分，則可省略圖像獲取步驟98。換句話說，在一些情況下，校準(zhǔn)圖像60并不僅僅用于校準(zhǔn)，而是還在實(shí)際標(biāo)測或消融發(fā)生時(shí)實(shí)時(shí)地使用。)然后在視覺輸出63中顯示所獲取圖像。

隨后，當(dāng)醫(yī)師沿著受檢者的心臟的表面移動(dòng)導(dǎo)管時(shí)，電極31記錄心內(nèi)ecg信號(hào)，并且處理器重復(fù)地執(zhí)行以下步驟序列：

(i)在數(shù)據(jù)獲取步驟100處，處理器接收并分析ecg信號(hào)，并且還基于傳感器信號(hào)探知傳感器在ecg信號(hào)被記錄時(shí)的位置和取向s_cs。

(ii)在實(shí)時(shí)de_cs探知步驟102處，處理器使用在校準(zhǔn)期間獲得的de_s從s_cs探知導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)端部的位置和取向de_cs。

(iii)在標(biāo)測圖更新步驟104處，處理器更新電解剖標(biāo)測圖68。例如，處理器可從ecg信號(hào)得到各個(gè)局部活化作用時(shí)間，并且更新電解剖標(biāo)測圖以反映這些局部活化作用時(shí)間。在執(zhí)行此更新時(shí)，處理器使用de_cs得到電極在組織上的位置。通常，在更新標(biāo)測圖時(shí)，處理器還以由de_cs指示的取向?qū)?dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示放置在電解剖標(biāo)測圖上的由de_cs指示的位置處。

(iv)在顯示步驟105處，處理器使用在校準(zhǔn)期間獲得的cs_cis來顯示與圖像72配準(zhǔn)的更新后電解剖標(biāo)測圖。例如，如圖4b所示，電解剖標(biāo)測圖可在視覺輸出63中疊置在圖像72上。有效地，通過與圖像配準(zhǔn)地顯示標(biāo)測圖，處理器將導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示疊加在圖像之上。因此，醫(yī)師能夠易于看到導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部相對于受檢者的解剖結(jié)構(gòu)的當(dāng)前位置和取向。

圖4b示出在顯示步驟105之后可呈現(xiàn)的視覺輸出63。視覺輸出63中所示的心臟的白色部分對應(yīng)于心臟尚未被電解剖標(biāo)測的部分。相反地，標(biāo)測圖的彩色部分—在圖4b中由各種著色圖案所指示—對應(yīng)于心臟已經(jīng)被電解剖標(biāo)測的那些部分。各種顏色對應(yīng)于例如心臟的不同部分處的各個(gè)局部活化作用時(shí)間，這些時(shí)間從ecg信號(hào)得到，如上所述。

在任何時(shí)候，醫(yī)師都可在第一決策步驟106處決定結(jié)束規(guī)程。醫(yī)師還可在第二決策步驟108處決定獲取新圖像。

通常，導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示是計(jì)算機(jī)生成的模型64。通常，模型64包括聯(lián)接到導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的電極的視覺表示，包括例如標(biāo)測電極31的視覺表示70和/或消融電極29的視覺表示66。

在一些實(shí)施方案中，并不獲取圖像72，并且因此電解剖標(biāo)測圖在顯示步驟105處被顯示為不疊置在任何其它圖像上或以其它方式與其結(jié)合。

上述技術(shù)也可比照適用于其它類型的規(guī)程。例如，在消融規(guī)程期間，在數(shù)據(jù)獲取步驟100處，處理器可接收和/或分析與消融電流的傳遞有關(guān)的信息，并且還探知傳感器在消融電流的傳遞時(shí)的位置和取向s_cs。處理器然后可探知de_cs，如上所述。在標(biāo)測圖更新步驟104處，處理器然后可通過向標(biāo)測圖添加標(biāo)記物以標(biāo)記被消融的組織區(qū)域來更新電解剖標(biāo)測圖68，這些區(qū)域通過使用de_cs得到消融電極在組織上的位置來確定。作為另外一種選擇或除此之外，處理器可如上所述地將導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部的視覺表示放置在電解剖標(biāo)測圖上，以幫助引導(dǎo)消融規(guī)程。

應(yīng)當(dāng)指出，盡管有本文所述的特定的基于mri的實(shí)施方案，本文所述的實(shí)施方案可利用任何類型的成像系統(tǒng)使用任何相關(guān)成像模式來實(shí)踐，而不管導(dǎo)管主體的遠(yuǎn)側(cè)端部在由成像系統(tǒng)獲取的圖像中呈現(xiàn)為“正的”還是“負(fù)的”。此外，盡管本說明書和附圖主要涉及心臟規(guī)程，但應(yīng)當(dāng)注意，本文所述的設(shè)備和方法可適用于其它類型的規(guī)程，諸如耳鼻喉(ent)規(guī)程或肺部規(guī)程。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于上文中具體示出和描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍包括上文所述各種特征的組合與子組合，以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀上述說明時(shí)可能想到的未在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)公開的變型和修改。以引用方式并入本專利申請的文獻(xiàn)將視為本專利申請的整體部分，不同的是如果在這些并入的文獻(xiàn)中定義的任何術(shù)語與在本說明書中明確或隱含地給出的定義在某種程度上相沖突，則應(yīng)只考慮本說明書中的定義。