MRI引导介入手术中的形状感知

磁共振成像（MRI）正稳步从诊断领域扩展到手术室。随着医疗保健寻找更安全、更精确的介入手术指导方法，MRI正成为传统X射线和CT的有吸引力的替代方案。它提供实时、高分辨率的软组织图像——无需让患者或临床医生暴露于电离辐射中。但要使MRI引导的介入手术成为常规，需要新的工具。这就是MRI引导介入手术中形状感应技术的作用所在。

通过实时追踪柔性器械的完整3D几何形状，形状感知提供了在MRI室内部导航所缺失的关键部分。这不仅仅是一种便利——在许多情况下，这是唯一能够追踪柔性器械全长的方法。在这篇文章中，我们将探讨为什么MRI引导介入手术正在获得动力，追踪MRI内部的挑战，以及形状感知如何准备解锁这一接下来的前沿领域。

为什么MRI引导介入手术越来越受欢迎？

几十年来，X射线透视和CT一直是介入手术的主要工具。但两者都依赖于辐射，当暴露时间累积时会带来风险。而MRI完全避免了这个问题。

MRI引导的优势包括：

• 无电离辐射：对患者和工作人员更安全，特别是在儿科和肿瘤学中。

• 优越的软组织对比度：MRI可以清晰地显示在X光下不可见或模糊的血管、瓣膜、肿瘤和病变。

• 实时治疗反馈：MRI可以在消融或活检过程中显示组织的变化，从而进行现场评估。

近期的里程碑突显了其变革潜力。2025年，阿姆斯特丹大学医学中心的医生，进行了世界上首次MRI引导的心脏消融术，实时可视化心脏和消融病变。Cook Medical公司成立了一个专门致力于介入MRI成像的新部门，指出儿科、肿瘤学和结构性心脏病手术是高影响力的目标。而像 AiM Medical Robotics这样的初创公司正在引入MRI兼容的机器人，将机器人的精确性带入这一环境。势头明显：MRI引导的手术不仅仅是概念——它们开始重塑介入医学。

追踪问题：为什么电磁传感器在MRI中不起作用？

如果MRI如此强大，为什么它还不是标准？其中一个原因是，在MRI扫描仪内追踪仪器具有独特的挑战性。在X射线实验室中，电磁传感器长期以来用于定位导丝和导管的尖端。但在MRI扫描仪内——基本上是一个巨大的磁铁，具有强射频场——电磁传感器不能可靠地工作。失真和干扰，使它们不准确或无法使用。金属设备也可能导致危险的加热和图像伪影。

即使电磁传感器有效，它也只显示单个点的位置（通常是尖端）。对于在解剖结构中蜿蜒的柔性器械来说，这通常不够。医生需要了解器械的完整形状，以理解其为何以某种方式移动——例如，形成环状、脱垂或推挤血管壁。

形状感知：与MRI的自然契合

形状感知解决了与MRI结合的兼容性和可见性问题。通过在导丝或导管中嵌入一根头发般细的光纤，系统可以连续测量姿态、弯曲和扭转。信息由光信号而非电信号携带，这意味着器械不受外界电磁场干扰影响，并且完全兼容MRI。结果是整个器械的实时3D形状和姿态的重建，而不仅仅是单个点。

这可以解锁多个优势：

• 连续3D形状：医生可以看到设备的整个路径，即使它在MRI视野之外。

• 实时更新：数据可以每秒刷新数十次，能够跟上快速介入手术节奏。

• 无视线限制：与摄像头或内窥镜图像不同，该系统不需要可见性来跟踪工具。

简而言之，形状感知就像MRI内部柔性器械全长的GPS——准确、可靠且无辐射。

最近行业动态

医疗行业已经开始利用这一潜力。

• Cook Medical公司于2025年成立了其iMRI部门，开发了专门用于MRI引导的设备，而不是从X射线设备改造而来的。

• Imricor Medical Systems公司实现了世界首次在MRI引导下的室性心动过速消融，表明MRI可以在电生理实验室中替代荧光透视。

• AiM Medical Robotics公司推出了一款MRI兼容的神经外科机器人，设计用于在扫描仪内部操作，提高了深部脑刺激的准确性。

• Nano4Imaging公司正在开发MRI可见的导丝和标记，这些标记在扫描中清晰可见，通过基于成像的可见性补充形状感知。

• Philips的FORS（光纤真实形状）系统虽然是为X射线开发，但已经证明了全形状可视化的力量。随着MRI领域的发展，其光纤方法自然适合于MRI。

这些进展结合起来表明，MRI引导介入手术的器械终于到来了——形状感知是关键的推动因素。

为什么形状感知是推动者

为了使MRI引导的介入手术达到规模，器械需要是安全的、准确的和直观的。

形状感知独特地满足了所有这三个要求：

• 安全：设备中无金属或电子元件，因此与MRI兼容。

• 准确：提供全长、连续的高精度3D几何形状。

• 直观：为临床医生创建自然地图，通过清晰的设备行为视图补充MRI图

如果没有形状感知，MRI引导手术将仅限于刚性器械或部分跟踪方法。有了它，柔性器械如导丝、导管和内窥镜终于可以进入MRI时代。

结论

MRI引导的介入治疗，代表了医学中最令人兴奋的前沿领域之一：高分辨率成像、无辐射以及实时反馈治疗效果。但要使其实际可行，必须具备正确的工具。形状感知技术正在成为关键的推动因素——为柔性器械在MRI室内部提供所需的可见性和精确度。

从Cook Medical的新iMRI部门，到Imricor Medical Systems的开创性心脏工作，以及AiM Medical Robotics的MRI安全机器人，行业正在表明，MRI引导不再只是实验性的——它正在成为一种范式转变。随着采用量的增长，形状感知技术将使柔性器械能够全面参与，为全球患者带来更安全、更智能和更精确的介入治疗。