使用非门控MRI的心脏标测 |
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| 申请号 | CN201210264600.X | 申请日 | 2012-07-27 | 公开(公告)号 | CN102894978B | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司; | 发明人 | A.戈瓦里; A.C.阿尔特曼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种方法，所述方法包括接受心室的多个 磁共振成像 (MRI)数据点，所述数据点在至少一个 心动周期 的多个阶段采集。通过处理所述MRI数据点来构建所述心室的模拟表面。从心脏内 探头 接受在所述心室的表面上的各个点采集的参数的测量值。将所述测量值 叠加 在由所述MRI数据点构建的所述模拟表面上，以在所述表面上产生所述参数的标测图。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种方法，包括： |
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| 说明书全文 | 使用非门控MRI的心脏标测技术领域背景技术[0002] 大量医疗操作涉及将物体(例如传感器、管、导管、分配装置和植入物)设置在体内。当将安装有位置传感器的医疗探头设置到体内时，待治疗的体腔的参考图像出现在显示器上。参考图像有助于医学专业人员将探头定位到合适的位置。 发明内容[0003] 本文所述的本发明的实施例提供了一种方法，其中包括接受心室的多个磁共振成像(MRI)数据点，这些数据点在至少一个心动周期的多个阶段采集。通过处理MRI数据点而构建心室的模拟表面。从心脏内探头接受在该心室表面上的各个点采集的参数的测量值。将这些测量值叠加在由MRI数据点构建的模拟表面上，以在该表面上产生参数的标测图。 [0004] 在一些实施例中，构建模拟表面包括：确认对应于心室的MRI数据点的子集，以及围绕所确认的子集构建模拟表面。确认所述子集可以包括：接受指示属于所述子集的点的用户输入；以及根据该用户输入确认所述子集。在一个实施例中，构建所述模拟表面包括将转球方法应用于所确认的子集。 [0005] 在本发明公开的实施例中，该方法包括向用户呈现参数标测图。在另一个实施例中，叠加测量值包括将每个测量值与模拟表面上的相应位置相关联。在另一个实施例中，接受测量值包括接受其上已采集了测量值的表面上的各个点的位置测量值，而叠加测量值包括根据各个位置的测量值叠加各测量值。在一些实施例中，接受MRI数据点包括当探头位于心室内时采集围绕心脏内探头的所关注区域中的MRI数据点，而构建模拟表面包括基于采集的MRI数据点更新所关注区域中的模拟表面。 [0007] 根据本发明公开的实施例还提供了包括第一和第二接口以及处理器的装置。第一接口被配置成接受心室的多个MRI数据点，这些数据点在至少一个心动周期的多个阶段采集。第二接口被配置成从心脏内探头接受参数的测量值，这些测量值在心室表面上的各个点采集。处理器被配置成通过处理MRI数据点来构建心室的模拟表面，以及将测量值叠加在由MRI数据点构建的模拟表面上，以在该表面上产生参数标测图。 [0008] 根据本发明公开的实施例还提供了计算机软件产品，其结合心脏内探头和MRI系统运行，该产品包括有形的非临时计算机可读介质，其中存储了程序指令，当由计算机读取时，该指令使计算机从MRI系统接受心室的多个MRI数据点(在至少一个心动周期的多个阶段采集)，以通过处理MRI数据点来构建心室的模拟表面，从心脏内探头接受在心室表面上的各个点采集的参数的测量值，以及在由MRI数据点构建的模拟表面上叠加测量值，以在该表面上产生参数标测图。 [0009] 根据本发明公开的实施例还提供了一种方法，其中包括接受心室的多个MRI数据点，这些数据点在至少一个心动周期的多个阶段采集。通过处理MRI数据点来构建在心室内操作的心脏内探头附近的组织的模拟体积。接受在心脏内探头附近的各个点采集的所述组织的参数的测量值。将测量值叠加在模拟体积上。 [0010] 在一个实施例中，接受测量值包括从心脏内探头接收测量值。在可供选择的实施例中，接受测量值包括从采集MRI数据点的MRI系统接收测量值。在本发明公开的实施例中，参数包括选自下列一组类型的至少一种参数类型：组织温度、组织弹性、疤痕指示和消融深度。在一些实施例中，模拟体积的至少一部分与心室的表面标测图一起对操作者显示。附图说明 [0011] 本文参照附图，仅以举例说明的方式描述本发明，在附图中： [0012] 图1是根据本发明的公开实施例的用非门控MRI数据进行心脏内电标测的系统的示意性立体说明图； [0013] 图2是根据本发明的公开实施例的方框图，其示意性地示出用于用非门控MRI数据进行心脏内电标测的系统的部件； [0014] 图3是根据本发明的公开实施例的方框图，其示意性地示出用非门控MRI数据进行心脏内电标测的方法； [0015] 图4是根据本发明的公开实施例的图表，其示意性地示出用非门控MRI数据构建心室模拟表面的过程；以及 [0016] 图5根据本发明的公开实施例示出叠加在心室模拟表面上的电位测量值。 具体实施方式[0017] 概述 [0018] 多种诊断和治疗程序涉及标测心室内表面上的电位。电标测可例如通过以下方式执行：将其远端配有位置传感器和标测电极的医用探头(如导管)插入心室。通过在内腔表面上的多个点定位探头而对心室进行标测。在每个点，用电极测量电位，并用位置传感器测量远端位置。测量值通常被表现为心室表面上的电位分布标测图。 [0019] 下文所述的本发明实施例提供心脏内标测的改进方法和系统。虽然本文所述的实施例主要涉及电位标测，但是本发明公开的技术可用于标测多种其他参数。本发明公开的技术使用未按心动周期门控的磁共振成像(MRI)数据来构建所考虑的心室的模拟表面。一旦获得了模拟表面，从心脏内探头接收的电位测量值就被叠加在该表面上，以便产生心室内表面的电标测图。 [0020] 模拟表面通过以下方式构建：识别由非门控MRI数据点限定的体积，然后确认该体积的外表面。在示例性实施例中，使用称为“转球”方法的快速标测技术来确认所述表面。由于MRI数据被用于构建模拟表面而不用于常规的成像，因此没有必要将MRI数据限制于心动周期的具体阶段，即门控不是必要的。使用非门控MRI数据可缩短采集时间，因此可快速地产生模拟表面。 [0021] 此外，本发明公开的方法使得能够提前确认解剖特征，诸如肺静脉，并将其直接纳入电标测图。此外，使用非门控数据可以使得能够区分运动和非运动的身体区域。身体组织的运动可用于帮助自动分割解剖结构。 [0022] 在一些实施例中，采集MRI数据点，并实时更新模拟表面，以便覆盖心脏中的心脏内探头当前位置的附近区域。在其他本发明公开的实施例中，将MRI数据点用于构建探头当前位置附近的3-D模拟体积。可测量探头附近的多种组织参数，然后将其叠加在模拟体积上并加以显示。 [0023] 系统描述 [0024] 图1是根据本发明的公开实施例的用非门控MRI数据进行心脏内电标测的系统20的示意性立体说明图。系统20包括MRI扫描仪22、如导管之类的探头24、以及控制台26。在下文所述的实施例中，探头24用于标测患者32心脏28某一腔室中的电位。在一些实施例中，将探头24用于另外的目的，诸如用于执行心脏消融。作为另外一种选择，加上必要的变更，可以将探头24用于心脏中或其他身体器官中的其他治疗和/或诊断目的。 [0025] 操作者30如心脏病专家将探头24通过患者32的血管系统插入，使探头24的远端34进入待标测的心室。控制台26利用磁性位置感测确定心脏28内的远端34的位置坐标。控制台26包括驱动场发生器38的驱动电路36，而场发生器38通常包括置于已知位置(如患者躯干下方)的线圈。连接于远端34的磁场换能器(也称为位置传感器，未示出)响应来自线圈的磁场而产生电信号，从而使得控制台26能够确定远端34在心室内的位置。虽然在本例中，系统20利用基于磁的传感器来测量远端34的位置，但是可以使用其他位置跟踪技术(如基于阻抗的技术)。磁性位置跟踪技术在例如美国专利5,391,199、5,443,489、6,788,967、6,690,963、5,558,091、6,172,499、6,177,792中有所描述，它们的公开内容以引用方式并入本文中。基于阻抗的位置跟踪技术在例如美国专利5,983,126、6,456,864和5,944,022中有所描述，它们的公开内容以引用方式并入本文中。 [0026] 操作者30将远端34定位在心室内表面上的多个位置，其中连接于远端34的电极(未示出)采集指示这些位置处的电位测量值的数据点。在每个位置，控制台26使用上述技术测量远端34的位置坐标。通常将电位测量值与位置测量值相关联。 [0027] 此外，MRI扫描仪22采集待标测的患者心脏28或至少心室的MRI数据点。扫描仪22采集的MRI数据为非门控的。在本发明的背景下，术语“非门控MRI数据”是指未与心动周期的具体阶段同步或以其他方式相关联的MRI数据。通常，在心脏28心动周期的多个阶段采集非门控MRI数据，往往(虽然不必一定如此)在至少一个心动周期内。在一些实施例中，MRI数据可按患者的呼吸周期加以门控。 [0028] 控制台26包括处理器40，其用非门控MRI数据构建所考虑的心室的模拟内表面。用于构建模拟表面的示例性方法在下文进一步描述。处理器40随后将电位测量值叠加在由非门控MRI数据产生的模拟表面上。处理器40在显示器44上为操作者30显示模拟表面的图像42，在模拟表面上叠加有电位测量值。在一些实施例中，操作者30可利用一个或多个输入装置46操纵图像42。 [0029] 处理器40通常包括通用计算机，在所述计算机上安装软件来执行本文所述的功能。例如，可经网络将软件以电子形式下载到处理器40中，或者将软件装在非临时性有形介质上，诸如光学的、磁的或电子的存储介质。或者，处理器40的一部分或全部功能可以通过专用或可编程数字硬件组件或者使用硬件元件和软件元件的组合来执行。 [0030] 图2为根据本发明公开的实施例示意性地示出控制台26的部件的方框图。心脏内标测模块50处理来自探头24的电位测量值和位置测量值，并将采集到的数据点(电位测量值和相应的位置测量值)传输到心脏数据融合模块52。MRI模块56从MRI扫描仪22采集非门控MRI数据并将该数据传输到模块52。模块52包括用于分别与模块50和56通信的接口54和58。 [0031] 处理器40从接口58采集MRI数据，并应用快速标测技术构建待标测的心室内表面的模拟表面。处理器40还从接口54采集电位数据点，并将这些数据点叠加在模拟表面上的相应位置处。处理器40将表面和数据点的融合图像呈现在显示器44上。 [0032] MRI和电标测数据的融合 [0033] 图3是根据本发明公开实施例的方框图，其示意性地示出用非门控MRI数据进行心脏内电标测的方法。MRI扫描仪22采集心脏28完整心动周期多个阶段的非门控MRI数据点。处理器40通过接口54接受来自MRI扫描仪22的非门控MRI数据点(步骤60)。处理器40在MRI数据中确认待标测的心室。在一些实施例中，处理器40将所采集的数据点的三维(3-D)“云”呈现在显示器44上。操作者30用输入控制件46确认代表待标测的心室的云的3-D区域。作为另外一种选择，处理器40可自动地或半自动地确认对应于心室的体积。在示例性实施例中，操作者标记位于心室内部中的单个点。处理器40然后确定围绕此点的心室的连续体积。在此阶段，处理器40已确认了对应于所关注心室的MRI数据点的子集。由于MRI数据为非门控的，因此被确认的体积通常表示最大限度的心室(即，在心动周期的心脏舒张期中)。 [0034] 使用快速标测技术，处理器40自动构建对应于心室确认的体积的模拟表面(步骤62)。可以理解，此模拟表面对应于心室的内表面(即壁)。处理器40将任何合适的标测方法用于此目的。 [0035] 处理器40接受由探头24在心室表面上的多个点采集的电位测量值(步骤64)。处理器40还接受对应于电位测量值的位置测量值。电位和位置测量值通过接口54接收。处理器40然后将电位测量值叠加在由非门控MRI数据点产生的模拟表面上(步骤66)。因此，处理器 40可产生心室的电标测图。电标测图包括由MRI数据产生的模拟表面，其上具有叠加的电位测量值。通常，处理器40基于对应于电位测量值的位置测量值将每个电位测量值与模拟表面上的相应点相关联。例如，处理器40将每个电位测量值与模拟表面上最相近的点相关联。 作为叠加操作的一部分，处理器40可施加任何适合的几何调整。最后，处理器40将电标测图在显示器44上对操作者30显示(步骤68)。 [0036] 使用快速标测构建模拟表面 [0037] 处理器40可基于非门控MRI数据点的3-D“云”将任何合适的方法用于构建心室的模拟内表面。一种称为“转球算法”的示例性方法在美国专利6,968,299中有所描述，其公开内容以引用方式并入本文中。转球算法构建插入给定点云的三角网格，方法是在该点云上“滚动”半径为r的球。该算法以种子三角形为起点，首先绕种子三角形的边旋转球。在旋转操作中，球绕边转动，同时保持与边的端点(即，种子三角形的最初两个点)的接触。球旋转直到其接触点云中的另一个点，从而形成另一个三角形。转球操作继续到所有可接触的边都已被尝试，然后以另一个种子三角形开始，直到点云中的所有点都已考虑到，从而完成表面的限定。 [0038] 图4是根据本发明实施例的心室28的模拟表面70的示图，其用上述转球算法导出。为了清楚起见，该图只显示了心室表面的一小部分，包括12个三角形72A...72L。这12个三角形插入12个MRI数据点74A...74L。当执行转球方法时，处理器40首先确认初始种子三角形72A，其顶点为MRI数据点74A、74B和74C。确认了种子三角形72A后，处理器40选择点74C作为内部旋转点。处理器40然后沿着包含点74C的边旋转球，从而限定三角形72B至72F。绕旋转点74C限定所有三角形后，处理器40然后在外部点74A上旋转，并将点74B确认为下一个内部旋转点，从而使用上述方法限定三角形72G...72K。最后，处理器40在外部点74D上旋转以限定三角形72K。表面70的三角形如下所限定： [0039] [0040] 图5根据本发明公开的实施例示出了电标测图，其包括叠加在心脏28的心室模拟表面上的电位测量值。3-D点云80包括心脏28的多个非门控MRI数据点，其在上图3的方法的步骤60中采集。点云80中不同的阴影图案表示不同的组织类型。例如，包括心肌的3-D区域可具有与包括血液的3-D区域(例如心室)不同的阴影。 [0041] 区域84对应于操作者30使用输入装置46所选的心脏28的心室。由处理器40生成的模拟表面82限定心室84的内表面。数据点86包括电位测量值，其采集后被叠加在模拟表面上。当在显示器44上呈现电标测图时，处理器40将数据点86定在表面84上(虽然可能作任何必要的几何调整)，从而为操作者30提供心室及其电活动增强的视觉展示。 [0042] 将电测量值叠加在基于MRI的模拟表面上使得操作者30或处理器40能够确认仅用位置测量可能难以确认的心脏28的解剖特征，如肺静脉。将这些特征直接纳入电标测图。此外，使用非门控MRI数据可使得处理器40能够区分心脏28中(或附近)的运动和非运动身体区域。处理器40可分析身体组织中的运动，以有助于根据非门控MRI数据自动分割此类区域。 [0043] 虽然本文所述的实施例主要涉及使用侵入式探头进行心脏内电位标测，但是本发明公开的技术可用于其他生理标测应用。可使用本发明公开的技术标测、叠加和显示的可供选择的参数可以包括例如：探头对心室表面施加的接触力、所述表面的阻抗、局部激动时间(即，对于某一参考点而言心脏信号传播到所述表面上不同点的时间)和/或消融参数。虽然本发明公开的技术使用未按心动周期门控的MRI数据点，但是在一些实施例中，可以按患者的呼吸周期对数据点进行门控。虽然本文所述的实施例主要涉及标测心室的内表面，但是本发明公开的技术可用于标测在心脏外表面上操纵的探头所采集的参数。 [0044] 在一些实施例中，当探头24移过心室时，MRI模块56实时地采集MRI数据点。采集探头当前位置附近的MRI数据点，并且处理器40用这些数据点更新模拟表面。在一个实施例中，用所采集的MRI数据点实时地更新心室的整体模拟表面。使用此技术，向操作者30提供围绕探头的紧邻关注区域的最新MRI图像。在一个实施例中，只显示探头当前的紧邻区域的模拟表面和/或由模拟表面包围的体积。此技术可用于例如检测消融过程中的组织变化和/或比较消融前后的组织。 [0045] 在一些实施例中，处理器40用MRI数据点实时地构建探头当前位置附近的组织的模拟体积。在此模拟体积上，处理器40可叠加多种组织参数的测量值向操作者30显示。使用此技术，为操作者提供某个组织参数的3-D标测图，该参数在围绕探头当前位置的体积中的多个点采集。 [0046] 可以采集、叠加和显示在模拟体积上的组织参数的类型包括例如组织温度、组织弹性、疤痕指示、消融深度和/或任何其他合适的参数。组织参数通过探头和/或提供MRI数据点的MRI系统采集。 [0047] 在多种实施例中，组织参数的3-D标测图或标测图的一部分可单独地、叠加在模拟体积上和/或与心室的模拟表面一起显示给操作者。 [0048] 下面权利要求书中的相应结构、材料、动作和所有手段或步骤加上功能单元的等价形式旨在包括用于与具体要求权利保护的其他受权利要求保护的单元相结合执行功能的任何结构、材料或动作。已提供了对本发明的描述以用于举例说明和描述的目的，但并非旨在详尽描述本发明或将本发明限制为本发明公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的前提下，许多修改形式和变型形式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。选择并描述了以上实施例，以便最好地解释本公开的原理和实际应用，以及使本领域的其他技术人员能够理解本公开的各种实施例具有适于所考虑的具体用途的各种修改形式。 [0049] 所附权利要求书旨在涵盖落在本发明精神和范围内的本发明的所有这种特征和优点。因为本领域技术人员将容易进行许多修改和改变，所以无意于将本发明限制于本文所述的有限数目的实施例。因此，应当理解，落入本发明精神和范围内的所有合适的变型形式、修改形式和等价形式都可以使用。 |
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