通过移动成像床扩大跟踪体积的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般设及在患者体内跟踪侵入式探头，并且具体地设及在断层成像系统中 用于在体内跟踪探头位置的设备和方法。
【背景技术】
[0002] 医学断层成像设及捕获在多个方向上通过患者身体传输或从患者身体发射的福 射，并且然后处理所捕获的福射W重建体内结构的图像，通常在=维中重建。现代断层成像 技术尤其包括基于X射线传输的计算机断层摄影（CT)和磁共振成像（MRI)，W及使用伽马 射线的单光子发射计算机断层摄影（SPECT)、正电子发射断层摄影（阳T)和在本领域中已 知的其他方法。
[0003] 在典型的医疗断层成像系统中，患者躺在机动化床（也被称为工作台）上，其输送 患者通过成像系统的孔。为了将感兴趣的身体部分定位在该系统的检测体积内，该系统一 般自动地或在操作员的控制下精确地控制床的运动。在一些应用中，在成像期间该床W受 控速度连续移动，例如在美国专利7, 738, 944中所描述的。
[0004] 磁感测系统被广泛地用于跟踪探头在患者体内的位置。例如，公开内容W引用方 式并入本文的PCT国际公布WO 1996/05768描述了定位系统，在该定位系统中多个场发 生器产生交流（AC)磁场，该交流（AC)磁场由在侵入式医疗器械的远侧端部处的多个传 感器进行检测。为了找到器械的位置和取向坐标，处理来自传感器的信号。由Biosense WebsteHDiamond Bar, California)生产的CARIX)?:系统使用此类磁感测W跟踪并可视 化患者体内导管的位置。
[0005] 导管位置的磁感测可W结合成像模式诸如MRI使用。例如，公开内容W引用方式 并入本文中的美国专利申请公布2014/0094684描述了适用于在MRI环境中操作的医疗探 头。探头包括具有用于插入体腔诸如屯、脏的一部分中的远侧端部的柔性插入管，使用MRI 技术对该体腔进行成像。探头中的线圈可W被用作位置传感器W从当线圈在具有已知空间 分布的交变磁场中时生成的信号得到探头的远侧端部的位置和取向。该磁场由放置在已知 位置处的线圈生成，该已知位置通常在患者躯干下方。
【发明内容】
[0006] 本发明的实施例提供了用于跟踪侵入式探头在患者的身体中的位置的改进的方 法和设备。
[0007] 因此，根据本发明的实施例，提供了医疗系统，所述医疗系统包括成像设备，所述 成像设备包括检测器阵列，其限定成像体积，并且被配置成形成患者体内的定位在所述成 像体积中的区域的图像；W及可移动床，其被配置成将所述患者的身体传送通过所述成像 体积。侵入式探头被配置用于插入所述患者体内的内腔中。跟踪设备包括定位在所述成像 设备中并且限定所述成像设备内的跟踪体积的场换能器，并且被配置成响应于所述场换能 器和所述侵入式探头之间的相互作用生成所述侵入式探头在所述跟踪体积内的位置的指 示。控制器被联接W响应于由所述跟踪设备指示的所述侵入式探头的位置来控制所述可移 动床。
[0008] 在公开的实施例中，所述成像设备包括磁共振成像（MRI)设备，并且所述检测器 包括被配置成响应于施加的磁场从所述身体中的组织接收信号的线圈。所述侵入式探头可 W包括被配置用于通过血管插入所述患者的屯、脏中的导管。
[0009] 在一些实施例中，所述场换能器包括定位垫，其包括多个线圈，所述线圈在所述跟 踪体积内生成磁场，并且所述跟踪设备被配置成响应于所述磁场接收从所述侵入式探头输 出的信号，并且处理所述信号W便生成所述侵入式探头的位置的指示。所述场换能器通常 被定位成使得所述跟踪体积与所述成像体积重叠，并且所述控制器被配置成在所述成像设 备的坐标系中配准所述侵入式探头的位置，并且将所述配准的位置的指示叠加在由所述成 像设备产生的所述图像上。
[0010] 在一些实施例中，所述场换能器被定位成使得所述跟踪体积相对于所述成像体积 固定，并且其中所述控制器被配置成响应于所述侵入式探头在所述患者体内的运动使所述 可移动床移位，使得尽管所述运动，所述侵入式探头仍保持在所述成像体积内。所述控制器 可被配置成使所述可移动床在与所述侵入式探头的所述运动相反的方向上移位，并且可W 控制所述可移动床的移动速度，W便补偿所述侵入式探头通过所述身体的推进。
[0011] 根据本发明的实施例，还提供了用于成像和跟踪的方法，所述方法包括在成像设 备中定位跟踪设备的场换能器，所述成像设备具有成像体积，并且当患者躺在可移动床上 时形成患者体内的定位在所述成像体积中的区域的图像，所述可移动床将所述患者的身体 传送通过所述成像体积。当侵入式探头在所述跟踪设备的由所述场换能器限定的跟踪体积 内时，响应于所述场换能器和所述侵入式探头之间的相互作用，跟踪已经被插入所述患者 身体中的内腔中的所述侵入式探头的位置。响应所跟踪的侵入式探头的位置来控制所述可 移动床。
[0012] 根据本发明的实施例，另外提供了用于结合成像设备操作的跟踪设备，所述成像 设备具有成像体积，并且被配置成形成患者体内的定位在所述成像体积中的区域的图像， 并且包括用于将所述患者的身体传送通过所述成像体积的可移动床。所述跟踪设备包括被 配置用于插入所述患者体内的内腔中的侵入式探头。场换能器被定位在所述成像设备中， 并且限定所述成像设备内的跟踪体积。控制器被配置成响应于所述场换能器和所述侵入式 探头之间的相互作用生成所述侵入式探头在所述跟踪体积内的位置的指示，并且响应于所 述侵入式探头的位置控制所述可移动床。
[0013] 从W下结合附图的本发明的实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中：
【附图说明】
[0014] 图1是根据本发明的实施例的成像和跟踪系统的示意性图解；
[0015] 图2A和图2B是根据本发明的实施例在成像和跟踪系统中的患者的示意性侧视 图；化及
[0016] 图3是根据本发明的实施例示意性地示出在成像和跟踪系统中用于控制患者床 移动的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 在图像引导的医疗的一些新模式中，侵入式探头诸如导管被插入患者体内并且在 患者体内被操纵，同时成像设备诸如MRI系统捕获侵入式探头位于其中的身体内感兴趣的 区域的图像。例如，导管可W通过血管系统被插入患者的屯、脏中，同时由MRI捕获屯、脏的S 维（3D)图像。在该构造中执行的诊断和治疗过程期间，跟踪设备诸如上述CARTO磁跟踪系 统可W同时用于跟踪并指示身体中导管的位置。
[0018] 为了启用此类组合的成像和跟踪功能，在跟踪侵入式探头中使用的场换能器被放 置在成像设备的孔中。当使用磁跟踪时，例如，场换能器可具有包括多个线圈的定位垫的形 式，并且可W被固定在成像设备的可移动床下面，在手术期间患者躺在可移动床上。由场换 能器提供的探头的位置坐标可与成像设备的坐标框架配准，使得探头位置可被准确地指示 在3D图像上。为此，场换能器被定位成使得其限定的跟踪体积与成像体积的重叠，该成像 体积由成像设备的孔内的检测器阵列限定。
[0019] 然而，对于一些过程，将跟踪体积限制于成像设备的孔的区域可存在问题。例如， 在很多屯、脏手术中，导管通过股静脉被插入身体中，并且通过血管系统被推进到屯、脏中。执 行该过程的医生需要从导管的进入点一直到屯、脏观察导管的远侧端部的位置。在成像设备 的孔中的跟踪设备的静态跟踪体积可不足W用于该目的。
[0020] 为了扩展有效的跟踪体积，本文所描述的本发明的实施例通过使用成像设备的现 有的可移动床W及成像设备和跟踪设备的相应坐标框架之间的配准来克服该限制。在成像 期间，为了使成像设备能够将患者的身体精确地移位到所需的位置，运些实施例利用运样 的事实，即，成像设备中的可移动床的坐标必须与成像设备自身的坐标框架配准。在此基础 上，床坐标可W相对于跟踪设备的坐标框架进行配准，并且因此系统控制器可W准确地确 定相对于床的探头位置。
[0021] 在此基础上，在公开的实施例中，控制器将由跟踪设备指示的侵入式探头的位置 应用于控制可移动