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CN119423769A - 用于剃除解剖标测图的方法和系统 - Google Patents

用于剃除解剖标测图的方法和系统 Download PDF

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CN119423769A
CN119423769A CN202411013017.0A CN202411013017A CN119423769A CN 119423769 A CN119423769 A CN 119423769A CN 202411013017 A CN202411013017 A CN 202411013017A CN 119423769 A CN119423769 A CN 119423769A
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M·塞格夫
A·佐亚比
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Biosense Webster Israel Ltd
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Abstract

一种用于剃除解剖标测图的系统和方法。使用准确度参数将参考图像与解剖标测图进行比较，并且识别解剖标测图中未能满足准确度参数的至少一个区域。显示该电解剖标测图的图像，其中该图像提供该解剖标测图中未能满足至少一个准确度参数的至少一个区域的视觉指示。通过剃除该解剖标测图中未能满足该至少一个准确度参数的该至少一个区域来生成修正的标测图，并且显示该修正的标测图。

Description

用于剃除解剖标测图的方法和系统
技术领域
本公开整体涉及解剖标测系统。更具体地，本公开涉及用于剃除解剖标测图(包括例如心脏的电解剖标测图)的方法和系统。
背景技术
患者的器官(诸如心腔)的内部可使用标测导管进行标测(电解剖标测)，该标测导管具有装配在其远侧端部处的一个或多个合适的传感器以用于在器官内进行标测。使用由各种传感器生成的位置信号，处理器可计算器官(例如，心腔)内的传感器位置。使用所计算的位置，处理器还可得到腔表面的解剖标测图。例如，在心脏腔室的快速解剖标测(FAM)中，使用采集的电解剖(EA)数据来绘制腔的内表面上的点位置。然而，在FAM重建期间，也可能采集到不期望的导管位置并将其自动添加到FAM构建的腔表面中。此类不期望的数据点的示例包括由于被导管向外推动而扭曲的腔壁位置、由于呼吸引起的移动而导致的错壁位置、在腔的内部而不是在表面上错误地测量的位置、以及不相关的导管位置，例如在感兴趣的标测区域外部。
此类不期望的位置的累积影响重建的EA标测图的准确性。为了解决这些不准确性，在采集期间或之后，医师或帮助医师的专家可以手动编辑由采集的点生成的表面以校正错误。该编辑通常涉及从所计算的表面擦除数据点和/或移除(“剃除”)部分。当手动执行时，这种编辑可能是耗时的且缺乏准确性。
发明内容
一种用于剃除解剖标测图的系统和方法。使用准确度参数将参考图像与解剖标测图进行比较，并且识别解剖标测图中未能满足准确度参数的至少一个区域。显示该解剖标测图的图像，其中该图像提供解剖标测图中未能满足该至少一个准确度参数的该至少一个区域的视觉指示。通过剃除该解剖标测图中未能满足该至少一个准确度参数的该至少一个区域来生成修正的标测图，并且显示该修正的标测图。
在一些实施方案中，解剖标测图是在电生理研究期间采集的快速解剖标测图(FAM)，并且参考图像是CT图像、超声图像(2D、3D或4D)、MRI图像或在先前的电生理研究期间剃除的解剖标测图。在一个实施方案中，该剃除是由用户查看视觉指示而手动开始的。另选地，该剃除是自动的，并且无需用户输入即可开始对未能满足准确度参数的区域的剃除。
在一个实施方案中，该至少一个准确度参数包括解剖标测图与参考图像之间的最大距离。在其他实施方案中，基于最大距离和点密度值或点质量值两者来确定准确度。在一些示例中，准确度参数由用户执行电生理研究而进行配置。
附图说明
通过以举例的方式结合附图提供的以下具体实施方式可得到更详细的理解，其中附图中类似的附图标号指示类似的元件，并且其中：
图1描绘了根据一个或多个实施方案的示例基于导管的电生理标测和消融系统；
图2是根据一个或多个实施方案的用于远程监测和传送患者生物计量的示例系统的框图；
图3是根据一个或多个实施方案的与网络通信的计算环境的示例的系统图示；
图4示出了包括可用于标测心脏区域的多个电极的线性导管的示例；
图5示出了球囊导管的示例，该球囊导管包括多个样条(例如，在图5的具体示例中为12个样条)(包括样条)和在每个样条上的多个电极(包括电极)；
图6示出了包括可用于标测心脏区域的多个电极的套环导管(也称为套索导管)的示例；
图7例示了使用参考图像剃除FAM的技术；
图8A-图8D是示出结合图7描述的剃除技术的各方面的示例性标测图；
图9例示了使用参考图像剃除电解剖标测图的方法。
具体实施方式
一种用于剃除电解剖标测图的系统和方法。使用至少一个准确度参数将参考图像与电解剖标测图进行比较，并且识别解剖标测图中未能满足至少一个准确度参数的至少一个区域。显示该电解剖标测图的图像，其中该图像提供电解剖标测图中未能满足该至少一个准确度参数的该至少一个区域的视觉指示。通过剃除该电解剖标测图中未能满足该至少一个准确度参数的该至少一个区域来生成修正的标测图，并且显示该修正的标测图。
一个或多个优点、技术效果和/或益处可以包括向心脏医师和医务人员提供信息以增强器官标测，诸如心脏标测。因此，该系统和方法以及用户接口特别利用并转变医疗装置设备以启用/实现原本在当前不可用或当前由心脏医师和医疗人员执行的具有增加的效率和质量的器官标测。
在一个实施方案中，用于剃除电解剖标测图的系统包括处理器、存储器、显示器和用户接口。处理器经由用户接口接收至少一个准确度参数。在示例中，准确度参数表示电解剖标测图与参考图像之间的最大距离。在其他实施方案中，使用多于一个准确度参数。例如，使用最大距离与点密度值的组合或最大距离与点质量值的组合两者。在一些示例中，当执行电生理研究时，用户经由用户接口配置至少一个准确度参数。该系统通过将电解剖标测图与参考图像进行比较来识别电解剖标测图中未能满足该至少一个准确度参数的至少一个区域。在一些实施方案中，电解剖标测图是在电生理研究期间采集的快速解剖标测图(FAM)，并且参考图像是CT图像、MRI图像、超声图像、或者在同一患者的先前电生理学调查期间剃除的电解剖标测图、或者已经被处理以使该标测图更准确的另一标测图。在显示器上显示该电解剖标测图的图像，其中该图像提供电解剖标测图中未能满足该至少一个准确度参数的该至少一个区域的视觉指示。通过剃除该电解剖标测图中未能满足该至少一个准确度参数的该至少一个区域来生成修正的标测图，并且在显示器上显示该修正的标测图。在一个实施方案中，该剃除是由用户查看视觉指示而手动开始的。另选地，剃除是自动的，并且无需用户输入即可开始对未能满足该至少一个准确度参数的区域的剃除。
参考图1，其示出了示出为系统10的示例系统(例如，医疗装置装备和/或基于导管的电生理标测和消融)，其中可根据一个或多个实施方案来实现本文主题的一个或多个特征。如本文所述，系统100的整体或部分可用于收集信息(例如，生物计量数据和/或训练数据集)以及/或者用于实现机器学习和/或人工智能算法。如图所示，系统10包括记录器11、心脏12、导管14、模型或解剖标测图20、电描记图21、样条22、患者23、医师24(或医疗专业人员或临床医生)、位置垫25、电极26、显示装置27、远侧末端28、传感器29、线圈32、患者接口单元(PIU)30、电极皮肤贴片38、消融能量发生器50和工作站55。还需注意，系统10的每个元素和/或项目表示该元素和/或该项目中的一者或多者。图1所示的系统10的示例可被修改成实现本文所公开的实施方案。本发明所公开的实施方案可类似地使用其他系统部件和设置来应用。另外，系统10可包括附加部件，诸如用于感测电活动的元件、有线或无线连接器、处理和显示装置等。虽然为了完整性，结合示例系统描述了心脏12、患者23和医师24，但是本领域技术人员将理解，心脏12、患者23和医师24不是系统本身的一部分，而是系统作用于这些元素上或代表这些元素工作。
系统10包括多个导管14，这些导管由医师24经由皮肤穿过患者的血管系统插入到心脏12的腔室或血管结构中。通常，将递送鞘导管在心脏12中的期望位置附近插入到左心房或右心房中。然后，可将多个导管插入到递送鞘导管中，以便到达该期望位置。该多个导管14可包括专用于感测心内电描记图(IEGM)信号的导管、专用于消融的导管和/或专用于感测和消融两者的导管。本文示出了被配置用于感测IEGM的示例导管14。医师24使导管14的远侧末端28与心脏壁接触，以用于感测心脏12中的目标部位。对于消融，医师24会类似地将消融导管的远侧端部带到用于消融的目标部位。
导管14是示例性导管，该导管包括任选地分布在远侧末端28处的多个样条22上并且被配置为感测IEGM信号的一个(优选多个)电极26。另外，导管14还可包括传感器29，该传感器嵌入在远侧末端28中或其附近，以用于跟踪远侧末端28的定位和取向。任选地且优选地，位置传感器29是基于磁性的定位传感器，其包括用于感测三维(3D)位置和取向的三个磁线圈。
传感器29(例如，基于定位或磁性的传感器)可与位置垫25一起操作，该位置垫包括被配置为在预定义工作空间中生成磁场的多个磁线圈32。导管14的远侧末端28的实时定位可基于利用位置垫25生成的磁场进行跟踪，并且由传感器29感测。基于磁性的方位感测技术的细节描述于美国专利5,5391,199号、5,443,489号、5,558,091号、6,172,499号、6,239,724号、6,332,089号、6,484,118号、6,618,612号、6,690,963号、6,788,967号和6,892,091号中。
系统10包括一个或多个电极贴片38，该一个或多个电极贴片被定位成与患者23的皮肤接触，以为位置垫25以及电极26的基于阻抗的跟踪建立位置参考。对于基于阻抗的跟踪，电流被引导朝向电极26并且在贴片38(例如，电极皮肤贴片)处被感测，使得每个电极的位置可以经由贴片38进行三角测量。基于阻抗的位置跟踪技术的细节描述于美国专利7,536,218号、7,756,576号、7,848,787号、7,869,865号和8,456,182号中，这些专利以引用方式并入本文。
记录器11显示用电极18(例如，体表心电图(ECG)电极)捕获的电描记图21和用导管14的电极26捕获的心内电描记图(IEGM)。记录器11可以包括用于起搏心律的起搏能力并且/或者可以电连接到独立的起搏器。
系统10可包括消融能量发生器50，该消融能量发生器适于将消融能量传导到被配置用于消融的导管14的远侧末端28处的电极26中的一个或多个电极。由消融能量发生器50产生的能量可包括但不限于射频(RF)能量或脉冲场消融(PFA)能量(包括可用于实现不可逆电穿孔(IRE)的单极或双极高电压DC脉冲)，或它们的组合。
PIU 30是被配置为在导管、电生理装备、电源和用于控制系统10的操作的工作站55之间建立电连通的接口。系统10的电生理装备可包括例如多个导管14、位置垫25、体表ECG电极18、电极贴片38、消融能量发生器50和记录器11。任选地且优选地，PIU 30另外包括用于实现导管的位置的实时计算并且用于执行ECG计算的处理能力。
工作站55包括存储器、带有其中加载有适当操作软件的存储器或存储装置的处理器单元，以及用户接口能力。工作站55可提供多个功能，任选地包括：(1)对心内膜解剖结构进行三维(3D)建模，并且渲染模型或解剖标测图20以用于在显示装置27上显示；(2)在显示装置27上，以叠加在渲染的解剖标测图20上的代表性视觉标记或图像，显示由所记录的电描记图21所编译的激活序列(或其他数据)；(3)显示心脏腔室内的多个导管的实时位置和取向；以及(5)在显示装置27上，显示感兴趣的部位(诸如已施加消融能量之处)。一种体现系统10的元件的商业产品可以CARTOTM3系统购自Biosense Webster,Inc.,31A TechnologyDrive,Irvine,CA 92618。
例如，系统10可为外科系统(例如，由Biosense Webster销售的系统)的一部分，该外科系统被配置为获得生物计量数据(例如，患者器官诸如心脏12的解剖测量结果和电测量结果，并且如本文所述)并且执行心脏消融规程。更具体地，诸如心律失常的心脏病症的治疗通常需要获得心脏组织、腔室、静脉、动脉和/或电通路的详细标测。例如，成功执行导管消融(如本文所述)的先决条件是心律失常的原因准确地位于心脏12的腔室中。此类定位可经由电生理研究来完成，在该电生理研究期间，用引入到心脏12的腔室中的标测导管(例如，导管14)来空间分辨地检测电势。该电生理研究(所谓的电解剖标测)因此提供可在显示装置27上显示的3D标测数据。在许多情况下，标测功能和治疗功能(例如，消融)由单个导管或一组导管提供，使得标测导管也同时作为治疗(例如，消融)导管操作。在一个示例中，系统10获得心脏腔室的快速解剖标测(FAM)，其中使用所采集的电解剖数据来绘制腔的内表面上的点位置。
图2是用于远程监测和传送患者生物计量(即，患者数据)的示例系统100的框图。在图2所示的示例中，系统100包括与患者104相关联的患者生物计量监测和处理设备102、本地计算装置106、远程计算系统108、第一网络110、患者生物计量传感器112、处理器114、用户输入(UI)传感器116、存储器118、第二网络120以及发射器-接收器(即，收发器)122。
根据一个实施方案，患者生物计量监测和处理设备102可以是处于患者身体内部(例如，可皮下植入的)设备，诸如图1的导管14。患者生物计量监测和处理设备102可经由任何适用的方式插入到患者体内，包括口腔注射、经由静脉或动脉的外科插入、内窥镜规程或腹腔镜规程。
根据一个实施方案，患者生物计量监测和处理设备102可以是处于患者身体外部的设备，诸如图1的电极贴片38。例如，如下面更详细描述的，患者生物计量监测和处理设备102可包括可附接贴片(例如，其附接到患者的皮肤)。监测和处理设备102还可包括具有一个或多个电极的导管、探头、血压袖带、体重秤、手镯或智能手表生物计量跟踪器、葡萄糖监测器、持续气道正压通气(CPAP)机或可提供与患者的健康或生物计量有关的输入的几乎任何装置。
根据一个实施方案，患者生物计量监测和处理设备102可以包括患者内部的部件和患者外部的部件两者。
图2中示出了单个患者生物计量监测和处理设备102。然而，示例系统可包括多个患者生物计量监测和处理设备。患者生物计量监测和处理设备可与一个或多个其他患者生物计量监测和处理设备通信。附加地或另选地，患者生物计量监测和处理设备可与网络110通信。
一个或多个患者生物计量监测和处理设备102可采集患者生物计量数据(例如，电信号、血压、温度、血糖水平或其他生物计量数据)，并且从一个或多个其他监测和处理设备102接收表示所采集的患者生物计量和与所采集的患者生物计量相关联的附加信息的患者生物计量数据的至少一部分。附加信息可以是例如诊断信息和/或从诸如可穿戴装置的附加装置获得的附加信息。每个患者生物计量监测和处理设备102可处理数据，包括其自身采集的患者生物计量以及从一个或多个其他患者生物剂量监测和处理设备102接收的数据。
生物计量数据(例如，患者生物计量、患者数据或患者生物计量数据)可包括局部激活时间(LAT)、电活动、拓扑、双极性标测、参考活动、心室活动、主频率、阻抗等中的一者或多者。LAT可以是基于归一化初始起点来计算的对应于局部激活的阈值活动的时间点。电活动可以是可以基于一个或多个阈值来测量并且可以基于信噪比和/或其他滤波器来感测和/或增强的任何适用的电信号。拓扑结构可以对应于身体部位或身体部位的一部分的物理结构，并且可以对应于物理结构相对于身体部位的不同部分或相对于不同身体部位的变化。主频可以是在身体部位的一部分处普遍存在的频率或频率范围，并且在相同身体部位的不同部分中可以不同。例如，心脏的PV的主频可以不同于同一心脏的右心房的主频。阻抗可以是在身体部位的给定区域处的电阻测量结果。
生物计量数据的示例包括但不限于患者识别数据、心内心电图(IC ECG)数据、双极性心内参考信号、解剖和电测量、轨线信息、体表(BS)ECG数据、历史数据、脑生物计量、血压数据、超声信号、无线电信号、音频信号、二维或三维图像数据、血糖数据和温度数据。通常可使用生物计量数据以便对任何数量的各种疾病进行监测、诊断和治疗，疾病诸如心血管疾病(例如，心律失常、心肌病和冠状动脉疾病)和自身免疫疾病(例如，I型和II型糖尿病)。需注意，BS ECG数据可包括从患者表面上的电极收集的数据和信号，IC ECG数据可包括从患者体内的电极收集的数据和信号，并且消融数据可包括从已被消融的组织收集的数据和信号。另外，BS ECG数据、IC ECG数据和消融数据连同导管电极定位数据可从一个或多个规程记录导出。
在图2中，网络110是近程网络(例如，局域网(LAN)或个人局域网(PAN))的示例。可使用各种近程无线通信协议(诸如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave、近场通信(NFC)、ultraband、Zigbee或红外(IR))中的任何一种经由网络110在患者生物计量监测和处理设备102与本地计算装置106之间发送信息。
网络120可以是有线网络、无线网络或包括一个或多个有线和无线网络。例如，网络120可以是远程网络(例如，广域网(WAN)、互联网或蜂窝网络)。可使用各种远程无线通信协议(例如，TCP/IP、HTTP、3G、4G/LTE或5G/新无线电)中的任何一种经由网络120发送信息。
患者生物计量监测和处理设备102可包括患者生物计量传感器112、处理器114、UI传感器116、存储器118和收发器122。患者生物计量监测和处理设备102可以经由网络110连续地或周期性地监测、存储、处理和传送任何数量的各种患者生物计量。患者生物计量的示例包括电信号(例如，ECG信号和脑生物计量)、血压数据、血糖数据和温度数据。可监测和传送患者生物计量以便对任何数量的各种疾病进行治疗，疾病诸如心血管疾病(例如，心律失常、心肌病和冠状动脉疾病)和自身免疫疾病(例如，I型和II型糖尿病)。
患者生物计量传感器112可包括例如被配置成感测生物计量性患者生物计量的类型的一个或多个传感器。例如，患者生物计量传感器112可包括被配置为采集电信号(例如，心脏信号、脑信号或其他生物电信号)的电极，温度传感器，血压传感器，血糖传感器，血氧传感器，pH传感器，加速度计和麦克风。
如下面更详细描述的，患者生物计量监测和处理设备102可以是用于监测心脏(例如，心脏12)的ECG信号的ECG监测器。ECG监测器的患者生物计量传感器112可包括用于采集ECG信号的一个或多个电极。ECG信号可用于治疗各种心血管疾病。
在另一个示例中，患者生物特征监测和处理设备102可以是连续葡萄糖监测器(CGM)，以用于连续监测患者的血糖水平以治疗各种疾病，诸如I型和II型糖尿病。CGM可包括皮下设置的电极，该电极可监测来自患者间质液的血糖水平。CGM可以是例如闭环系统的部件，其中血糖数据被发送到胰岛素泵，用于在没有用户干预的情况下计算胰岛素的递送。
收发器122可包括单独的发射器和接收器。另选地，收发器122可包括集成到单个装置内的发射器和接收器。
处理器114可被配置为在存储器118中存储患者数据，诸如由患者生物计量传感器112采集的患者生物计量数据，以及经由收发器122的发射器跨网络110传送患者数据。来自一个或多个其他患者生物计量监测和处理设备102的数据也可由收发器122的接收器接收，如下面更详细描述的。
根据实施方案，患者生物计量监测和处理设备102包括UI传感器116，例如，其可以是被配置成接收用户输入(诸如轻击或触摸)的压电传感器或电容传感器。例如，响应于患者104轻击或接触患者生物计量监测和处理设备102的表面，可控制UI传感器116以实现电容耦接。手势识别可经由各种电容类型中的任何一种来实现，诸如电阻电容、表面电容、投射电容、表面声波、压电和红外触摸。电容传感器可设置在小区域处或表面的长度上，使得表面的轻击或触摸激活监测装置。
如下面更详细描述的，处理器114可被配置成选择性地响应电容传感器(其可以是UI传感器116)的不同轻击模式(例如，单击或双击)，使得可以基于检测的模式激活贴片的不同任务(例如，数据的获取、存储或传输)。在一些实施方案中，当检测到手势时，可从患者生物计量监测和处理设备102向用户给予可听反馈。
系统100的本地计算装置106与患者生物计量监测和处理设备102通信，并且可被配置成通过第二网络120充当到远程计算系统108的网关。例如，本地计算装置106可以是例如智能电话、智能手表、平板电脑或被配置成经由网络120与其他装置通信的其他便携式智能装置。另选地，本地计算装置106可以是固定或独立装置，诸如包括例如调制解调器和/或路由器能力的固定基站，使用可执行程序以经由PC的无线电模块在患者生物计量监测和处理设备102与远程计算系统108之间传送信息的台式计算机或膝上型计算机，或USB加密狗。可使用近程无线技术标准(例如，蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、Z-wave和其他近程无线标准)，经由近程无线网络110，诸如局域网(LAN)(例如，个人局域网络(PAN))在本地计算装置106与患者生物计量监测和处理设备102之间传送患者生物计量。在一些实施方案中，本地计算装置106还可被配置为显示所采集的患者电信号和与所采集的患者电信号相关联的信息，如下面更详细描述的。
在一些实施方案中，远程计算系统108可被配置为经由作为远程网络的网络120接收所监测的患者生物计量和与被监测患者相关联的信息中的至少一者。例如，如果本地计算装置106是移动电话，则网络120可以是无线蜂窝网络，并且可经由诸如上述任何无线技术等无线技术标准在本地计算装置106与远程计算系统108之间传送信息。如下面更详细描述的，远程计算系统108可被配置成向医护专业人员(例如，医师)提供(例如，可视地显示和/或听觉地提供)患者生物计量和相关信息中的至少一者。
图3是与网络120通信的计算环境200的示例的系统图。在一些情况下，计算环境200被合并到公共云计算平台(诸如Amazon Web Services或Microsoft Azure)、混合云计算平台(诸如HP Enterprise OneSphere)或私有云计算平台。
如图3所示，计算环境200包括远程计算系统108(下文称为计算机系统)，该远程计算系统是可在其上实现本文所述的实施方案的计算系统的一个示例。
远程计算系统108可经由可包括一个或多个处理器的处理器220执行各种功能。功能可包括分析监测的患者生物计量和相关联的信息，并且根据医生确定的或算法驱动的阈值和参数提供(例如，经由显示器266)警报、附加信息或指令。如下面更详细描述的，远程计算系统108可用于向医疗保健人员(例如，医生)提供(例如，经由显示器266)患者信息仪表板，使得此类信息可使医疗保健人员能够识别具有比其他人更多关键需求的患者并对其优先考虑。
如图3所示，计算机系统210可包括通信机制(诸如总线221)或用于在计算机系统210内传送信息的其他通信机制。计算机系统210还包括与总线221耦接的一个或多个处理器220，以用于处理信息。处理器220可包括一个或多个CPU、GPU或本领域中已知的任何其他处理器。
计算机系统210还包括耦接到总线221的系统存储器230，以用于存储将由处理器220执行的信息和指令。系统存储器230可包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机可读存储介质，诸如只读系统存储器(ROM)231和/或随机存取存储器(RAM)232。系统存储器RAM 232可包括其他动态存储装置(例如，动态RAM、静态RAM和同步DRAM)。系统存储器ROM231可包括其他静态存储装置(例如，可编程ROM、可擦除PROM和电可擦除PROM)。此外，系统存储器230可用于在处理器220执行指令期间存储临时变量或其他中间信息。基本输入/输出系统233(BIOS)可包含在计算机系统210内的元件之间(诸如在启动过程中)传输信息的例程，该例程可被存储在系统存储器ROM 231中。RAM 232可包含数据和/或程序模块，该数据和/或程序模块可由处理器220立即访问和/或当前由该处理器操作。系统存储器230可另外包括例如操作系统234、应用程序235、其他程序模块236和程序数据237。
所示出的计算机系统210还包括磁盘控制器240，该磁盘控制器耦接到总线221以控制用于存储信息和指令的一个或多个存储装置，诸如硬磁盘241和可移动介质驱动器242(例如，软盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器和/或固态驱动器)。可使用适当的装置接口(例如，小型计算机系统接口(SCSI)、集成装置电子器件(IDE)、通用串行总线(USB)或火线)将存储装置添加到计算机系统210。
计算机系统210还可包括耦接到总线221的显示控制器265，以控制监测器或显示器266，诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)，以向计算机用户显示信息。所示出的计算机系统210包括用户输入接口260和一个或多个输入装置，诸如键盘262和指向装置261，以用于与计算机用户交互并将信息提供给处理器220。指向装置261例如可以是鼠标、轨迹球或指向杆，以用于向处理器220传送方向信息和命令选择并用于控制显示器266上的光标移动。显示器266可提供触摸屏界面，该触摸屏界面可允许输入以补充或替换指向装置261和/或键盘262对方向信息和命令选择的通信。
响应于处理器220执行包含在存储器(诸如系统存储器230)中的一个或多个指令的一个或多个序列，计算机系统210可执行本文所述的功能和方法的一部分或每一者。可从另一个计算机可读介质诸(诸如硬盘241或可移动介质驱动器242)将此类指令读入系统存储器230。硬盘241可包含由本文所述的实施方案使用的一个或多个数据存储库和数据文件。数据存储库内容和数据文件可以被加密以提高安全性。处理器220还可在多处理布置中采用以执行系统存储器230中包含的指令的一个或多个序列。在另选的实施方案中，可以使用硬连线电路系统取代软件指令或与软件指令结合使用。因此，实施方案不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。
如上所述，计算机系统210可包括至少一个计算机可读介质或存储器，以用于保存根据本文所述的实施方案编程的指令并且用于包含本文所述的数据结构、表格、记录或其他数据。如本文所用的术语计算机可读介质是指参与向处理器220提供指令以供执行的任何非暂态有形介质。计算机可读介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质的非限制性示例包括光盘、固态驱动器、磁盘和磁光盘，诸如硬盘241或可移动介质驱动器242。易失性介质的非限制性示例包括动态存储器，诸如系统存储器230。传输介质的非限制性示例包括同轴缆线、铜线和光纤，包括构成总线221的导线。传输介质也可以采用声波或光波的形式，诸如在无线电波和红外数据通信期间生成的声波或光波。
计算环境200还可包括计算机系统210，该计算机系统使用到本地计算装置106和一个或多个其他装置的逻辑连接在联网环境中操作，该一个或多个其他装置为诸如个人计算机(膝上型计算机或台式计算机)、移动装置(例如，患者移动装置)、服务器、路由器、网络PC、对等装置或其他公共网络节点，并且通常包括上面相对于计算机系统210所述的许多或所有元件。当在联网环境中使用时，计算机系统210可包括调制解调器272，该调制解调器用于在网络120(诸如互联网)上建立通信。调制解调器272可经由网络接口270或经由另一个适当的机构连接至系统总线221。
如图2和图3所示，网络120可以是本领域中公知的任何网络或系统，包括互联网、内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、直接连接或一系列连接、蜂窝电话网络或能够促进计算机系统610与其他计算机(例如，本地计算装置106)之间的通信的任何其他网络或介质。
心脏病症(诸如心律失常)的治疗通常需要获得心脏组织、腔室、静脉、动脉和/或电通路的详细标测。例如，成功执行导管消融的先决条件是导致心律失常的原因准确位于心脏腔室中。此类定位可经由电生理研究来完成，在该电生理研究期间，用引入到心脏腔室中的标测导管空间分辨地检测电势。该电生理研究(所谓的电解剖标测)因此提供可在监测器上显示的3D标测数据。在许多情况下，标测功能和治疗功能(例如，消融)由单个导管或一组导管提供，使得标测导管也同时作为治疗(例如，消融)导管操作。
心脏区域诸如心脏区域、组织、静脉、动脉和/或电通路的标测可导致识别问题区域诸如疤痕组织、心律失常症源(例如，电转子)、健康区域等。心脏区域可被标测，使得使用显示器提供标测心脏区域的视觉渲染，如本文进一步公开的。另外，心脏标测可包括基于一种或多种模态的标测，所述一种或多种模态诸如但不限于局部激活时间(LAT)、电活动、拓扑、双极性标测、主频率或阻抗。使用插入到患者体内的导管可捕获对应于多种模态的数据，并且可基于医疗专业人员的对应设置和/或偏好来同时或不同时提供对应于多种模态的数据以用于渲染。
心脏标测可使用一种或多种技术来实现。作为第一技术的示例，心脏标测可通过根据心脏内的精确位置感测心脏组织的电特性(例如，局部激活时间)来实现。对应的数据可利用一个或多个导管采集，这些导管使用在其远侧末端中具有电传感器和位置传感器的导管推进到心脏中。具体例如，最初可在心脏的内表面上的约10个至约20个点上测量位置和电活动。这些数据点通常可足以生成心脏表面的质量令人满意的初步重构或标测图。初步图可与取自额外的点处的数据结合，以便产生更全面的心脏电活动图。在临床环境中，积累100个或更多个位点处的数据以生成心脏腔室电活动的详细且全面的标测图并不少见。所生成的详细标测图可接着作为基础以用于决定例如组织消融的治疗行动过程，以改变心脏电活动的传播和恢复正常心律。
包含位置传感器的导管可用于确定心脏表面上的点的轨线。这些轨线可用于推断运动特性，诸如组织的收缩性。当在心脏中在足够数量的点处采样轨迹信息时，可构建描绘此类运动特性的标测图。
通常可将在其远侧末端处或附近包含电传感器的导管推进到心脏中的某点处，用传感器接触组织并采集该点处的数据，通过这种方式来测量在心脏中在该点处的电活动。使用仅包含单个远侧末端电极的导管标测心腔的一个缺点是在对于腔室总体的详细图所需的必要数量的点上逐点采集数据需要的时间较长。因此，已开发出多电极导管以同时在心脏腔室中的多个点处测量电活动。
多电极导管可使用任何适用的形状来实现，诸如具有多个电极的线性导管、包括分散在使球囊成形的多个脊上的电极的球囊导管、具有多个电极的套索或套环导管，或任何其他适用的形状。图4示出了包括可用于标测心脏区域的多个电极404、405和406的线性导管402的示例。线性导管402可为完全或部分弹性的，使得其可基于所接收的信号和/或基于在线性导管402上施加外力(例如，心脏组织)来扭曲、弯曲和/或以其他方式改变其形状。
图5示出了球囊导管512的示例，该球囊导管包括多个样条(例如，图5的具体示例中的12个样条)，包括样条514、515、516，以及每个样条上的多个电极，包括如图所示的电极521、522、523、524、525和526。球囊导管512可被设计为使得当其部署到患者体内时，其电极可保持与心内膜表面紧密接触。例如，球囊导管可插入到内腔(诸如肺静脉(PV))中。球囊导管可以收缩状态插入到PV中，使得球囊导管在插入到PV中时不占据其最大体积。球囊导管可在PV内部膨胀，使得球囊导管上的电极与PV的整个圆形节段接触。与PV的整个圆形部分或任何其他内腔的此类接触可实现有效的标测和/或消融。
图6示出了包括可用于标测心脏区域的多个电极632、634和636的套环导管630(也称为套索导管)的示例。套环导管630可以是完全或部分弹性的，使得其可以基于所接收的信号和/或基于在套环导管630上施加外力(例如，心脏组织)来扭曲、弯曲和/或以其他方式改变其形状。
根据一个示例，多电极导管可被推进到心脏的腔室中。可获得前后荧光图(AP)和侧向荧光图以建立每个电极的位置和取向。可由与心脏表面接触的电极中的每个电极记录相对于时间基准(诸如，从来自体表ECG的窦性节律中的P波开始)的电描记图。如本文进一步公开的，该系统可区分记录电活动的那些电极和由于不紧密接近心内膜壁而不记录电活动的那些电极。在记录初始电描记图之后，可重新定位导管，并且可再次记录荧光图和电描记图。然后可根据上述过程的迭代构建电标测图。
根据一个示例，可基于心内电势场的检测来生成心脏标测。可实现同时采集大量心脏电信息的非接触技术。例如，具有远侧端部部分的导管可设置有分布在其表面上并且连接到绝缘电导体的一系列传感器电极，以用于连接到信号感测和处理装置。端部部分的尺寸和形状可使得电极与心脏腔室的壁基本上间隔开。可在单次心跳期间检测心内电势场。根据一个示例，传感器电极可分布在位于彼此间隔开的平面中的一系列圆周上。这些平面可垂直于导管的端部部分的长轴。可在端部的长轴的端部处相邻地提供至少两个附加电极。作为更具体的示例，导管可包括四个圆周，其中在每个圆周上等角地间隔开八个电极。因此，在该具体实施中，导管可包括至少34个电极(32个周向电极和2个端部电极)。
根据另一个示例，可实现基于非接触和非膨胀多电极导管的电生理心脏标测系统和技术。可用具有多个电极(例如，42至122个电极之间)的导管获得电描记图。根据该具体实施，对探头和心内膜的相对几何形状的了解可诸如通过独立的成像模态(诸如经食道超声心动图或者2D或4D心内超声心动图(ICE))来获得。在独立成像后，非接触电极可用于测量心脏表面电势并由其构造标测图。该技术可包括以下步骤(在独立成像步骤之后)：(a)利用多个电极来测量电势，该多个电极设置在定位在心脏中的探头上；(b)确定所述探头表面和所述心内膜表面的几何关系；(c)产生表示所述探头表面和心内膜表面的几何关系的系数矩阵；以及(d)基于电极电势和系数矩阵来确定心内膜电势。
根据另一个示例，可实现用于标测心脏腔室的电势分布的技术和设备。可将心内多电极标测导管组件插入到患者的心脏中。标测导管组件可包括具有整体参考电极的多电极阵列，或者优选地，包括配套参考导管。电极可以基本上球形阵列的形式部署。电极阵列可通过参考电极或通过与心内膜表面接触的参考导管在空间上以心内膜表面上的点为参考。优选的电极阵列导管可承载多个单独的电极位点(例如，至少24个)。另外，该示例性技术可通过了解阵列上电极位点中的每个电极位点的位置以及了解心脏几何形状来实现。这些位置优选地通过阻抗容积描记术的技术来确定。
根据另一个示例，心脏标测导管组件可包括限定多个电极位点的电极阵列。标测导管组件还可包括内腔以接纳具有远侧末端电极组件的参考导管，该远侧末端电极组件可用于探测心脏壁。标测导管可包括绝缘线材的编织物(例如，在编织物中具有24至64根线)，并且每根线可用于形成电极位点。导管可易于定位在心脏中以用于从第一组非接触电极位点和/或第二组接触电极位点采集电活动信息。
根据另一个示例，可实现用于标测心脏内的电生理活动的另一个导管。该导管主体可包括适于递送用于心脏起搏的刺激脉冲的远侧末端或用于消融与所述末端接触的组织的消融电极。导管还可包括至少一对正交电极以生成指示邻近该正交电极的局部心脏电活动的差值信号。
根据另一个示例，可实现用于测量心脏腔室中的电生理数据的过程。该方法可部分地包括将一组有源电极和无源电极定位到心脏中，向有源电极提供电流，从而在心脏腔室中产生电场，以及测量无源电极位点处的电场。无源电极包含在定位在球囊导管的可充胀球囊上的阵列中。在优选的实施方案中，该阵列据称具有从60至64个电极。
根据另一个示例，心脏标测可使用一个或多个超声换能器来实现。超声换能器可以插入到患者的心脏中，并且可以在心脏内的各种位置和取向处收集多个超声切片(例如，二维或三维切片)。给定超声换能器的位置和取向可以是已知的，并且可以存储所收集的超声切片，使得它们可以在稍后的时间显示。可显示一段时间后与探头(例如，治疗导管)的位置对应的一个或多个超声切片，并且所述探头可覆盖在一个或多个超声切片上。
根据其他示例，身体贴片和/或体表电极可定位在患者身体上或患者身体附近。具有一个或多个电极的导管可定位在患者的身体内(例如，患者的心脏内)，并且该导管的位置可由系统基于在该导管的一个或多个电极与身体贴片和/或体表电极之间传输和接收的信号来确定。另外，导管电极可感测来自患者体内(例如，心脏内)的生物计量数据(例如，LAT值)。生物计量数据可与所确定的导管的位置相关联，使得可显示患者的身体部位(例如，心脏)的渲染，并且可显示覆盖在身体部位形状上的生物计量数据，如由导管的位置所确定的。
CT/MRI和/或超声图像可以包含最准确的解剖参考。此类图像可以包括由医生用来实现最终配准的众所周知的解剖界标。然而，CT/MRI和超声图像缺乏由FAM捕获的信息，包括例如识别心律失常来源所需的信息。如上所述，FAM经常包括不期望的数据点，包括例如由于呼吸引起的移动而导致的错壁位置、在标测期间导管对心脏壁的过度张紧、缺乏稳定/触摸/心律失常模式的点、或各种其他原因。另外，从捕获整个心动周期的连续导管位置构建FAM标测图，导致心脏的形状由其在每个点处的最大体积表示(这是不准确的)。
现在参考图7，示出了用于剃除FAM以解决不期望的数据点的技术。在图7中，计算表面701表示参考图像，并且表面702表示FAM的计算表面。表面701对应于参考图像，例如CT图像、MRI图像、超声图像或在同一患者的先前电生理研究期间剃除的电解剖标测图。与工作站55相关联的用户接口用于输入一个或多个准确度参数。在所示的示例中，使用对应于2mm的最大距离和80％组织接近指数(Tissue Proximity Index)(或“TPI”，下文解释)的准确度参数。指示(在该示例中，星形703)对应于满足准确度参数中的一个或两个的区域，即，对于每个星形703，表面701和表面702之间的距离小于2mm，数据点的TPI大于80％，或者两者。星形704对应于这两个准确度参数都不满足的区域。虚线705之间的空间对应于由剃除工具覆盖的感兴趣区域。在一些实施方案中，虚线之间的感兴趣区域的大小能够由用户进行配置。剃除工具包括显示椭圆形706的用户界面。椭圆形706是虚线705之间的区域的俯视图。椭圆形706在用户界面(例如，显示屏20)上提供在FAM标测图上未能满足指定的准确度参数的区域的视觉指示。在图7所示的技术中，通过剃除表面702(在虚线705之间的区域中)来修正标测图，以便去除由星形704表示的全部或部分深度。在其他示例中，一个或多个其他准确度参数，包括例如合格点(例如，由智能指数(Smart-index)定义，或由信号质量定义)、手动采集的点、VisiTag的存在、和/或点密度，可用作TPI或距表面的距离的替代或补充。
仍然参考图7，在一个实施方案中，当椭圆形706在显示屏20上被定位在待剃除区域之上时，响应于来自用户的手动输入而开始表面702的剃除。在一个更具体的实施方案中，响应于来自用户的单个手动输入(例如，点击鼠标)而移除由星形704表示的整个深度。因此，如果需要从表面702剃除6mm以去除由星形704表示的深度，则响应于来自用户的单个手动输入而剃除所有6mm(在一个步骤中)。这表示对更耗时的手动剃除系统的改进，在该手动剃除系统中一次仅可剃除有限的深度(例如，2mm)，因为它们需要用户进行多次剃除迭代以剃除至期望的深度。在一个另选的实施方案中，表面702的剃除是自动的，并且在没有用户的情况下进行，例如，用户不需要点击鼠标来单个地剃除标测图上不满足准确度参数的每个区域。在这种自动模式的示例中，系统根据用户在标测之前选择的标准来自动擦除所有多余区域。另选地，实现自动模式以从整个标测图上剃除一层(例如5mm)而无需指定要剃除的区域。
图8A-图8D是示出结合图7描述的剃除技术的各方面的示例性标测图。在图8A中，(灰色)表面801对应于FAM标测图，并且褐色(半透明)对应于参考表面802。在图8B中，需要剃除的体积803显示在参考标测图(灰色)804的顶部上(橙色)。从图8B可以观察到，不同的区域需要不同的剃除层，即，一些区域需要剃除更大的深度，而一些区域需要剃除更小的深度。在图8C和图8D中，示出了剃除圆形805(类似于图7中的椭圆形706)。在图8C中，剃除圆形805定位在需要剃除若干层的区域上，而在图8D中，剃除圆形805显示在仅需要剃除一层的区域上。在图8C和图8D中，FAM与参考图像之间的相对差异由超出灰色参考区域的棕色区域表示。
图9图示了使用参考图像剃除电解剖标测图像(诸如FAM)的方法900。在步骤901中，选择参考图像(例如，CT图像或MRI图像或超声图像)。在步骤902中，选择一个或多个准确度参数。在一个示例中，使用与工作站55相关联的用户接口来选择参考图像和准确度参数。在步骤903中，将FAM与参考图像进行比较以识别不满足准确度参数的区域。在步骤904中，在显示屏20上提供不满足准确度参数的一个或多个区域的视觉指示(例如，椭圆形706)。在步骤905中，剃除标测图的所识别区域，并且显示修正的标测图(步骤906)。
在一些实施方案中，仅使用单个准确度参数(例如，最大距离)来识别需要剃除的区域。在其他实施方案中，使用多于一个准确度参数。例如，使用最大距离与点质量值(诸如TPI、智能指数)的组合或最大距离与点密度值的组合两者。电解剖标测中的点可以根据其质量水平进行评级，如质量指数，也可以称为智能(SMART)指数。点的质量分数是若干个参数的加权分数。可以在进行点的采集的同时实时计算分数。TPI代表组织接近指数(或接触压力指数)，其指示导管与组织壁的接近程度(例如，导管是否接触组织)，估计在数据点的采集期间导管电极与组织壁的接触力。
虽然上文具体地描述了特征和元件，但本领域的普通技术人员将会知道，每个特征或元件均可以单独使用或以与其他特征和元件的任何组合使用。此外，本文所述的方法可在被结合在计算机可读介质中的计算机程序、软件或固件中实现，以供计算机或处理器执行。计算机可读介质的示例包括电子信号(通过有线或无线连接传输)和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、高速缓存存储器、半导体存储器装置、磁介质(诸如内部硬盘和可移动盘)、磁光介质以及光学介质(诸如CD-ROM盘和数字通用盘(DVD))。
附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能具体实施的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示指令的模块、片段或部分，该指令包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代具体实施中，框中指出的功能可不按附图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可基本上同时执行，或者框有时可以以相反的顺序执行。还应当注意，框图和/或流程图图示中的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。
虽然上文具体地描述了特征和元件，但本领域的普通技术人员将会知道，每个特征或元件均可以单独使用或以与其他特征和元件的任何组合使用。此外，本文所述的方法可在被结合在计算机可读介质中的计算机程序、软件或固件中实现，以供计算机或处理器执行。如本文所用，计算机可读介质不应理解为暂态信号本身，诸如无线电波或其他自由传播电磁波、传播通过波导或其他传输介质的电磁波(例如，穿过光纤电缆的光脉冲)或通过电线传输的电信号。
计算机可读介质的示例包括电子信号(通过有线或无线连接传输)和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于寄存器、高速缓存存储器、半导体存储器设备、磁介质诸如内部硬盘和可移动磁盘、磁光介质、光学介质，诸如光盘(CD)和数字通用盘(DVD)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)、静态随机存取存储器(SRAM)和记忆棒。与软件相关联的处理器可用于实现在终端、基站、或任何主计算机中使用的射频收发器。
本文所用的术语只是为了描述具体实施方案的目的，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”在用于本说明书中时指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其组的存在或添加。
本文对各种实施方案的描述是出于说明的目的而呈现的，但并非旨在穷举或限于所公开的实施方案。在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下，许多修改和变型对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。选择本文所用的术语是为了最好地解释实施方案的原理、相对于市场上存在的技术的实际应用或技术改进，或者使得本领域的其他普通技术人员能够理解本文所公开的实施方案。

Claims (20)

1.一种计算机实现的方法，包括：
提供解剖标测图和参考图像；
提供至少一个准确度参数；
通过将所述解剖标测图与所述参考图像进行比较来识别所述解剖标测图中未能满足所述至少一个准确度参数的至少一个区域；
显示所述解剖标测图的图像，其中所述图像提供所述解剖标测图中未能满足所述至少一个准确度参数的所述至少一个区域的视觉指示；
通过剃除所述解剖标测图中未能满足所述至少一个准确度参数的所述至少一个区域来生成修正的标测图；以及
显示所述修正的标测图。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解剖标测图是在电生理研究期间采集的快速解剖标测图(FAM)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述参考图像是CT图像和MRI图像中的一者。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述参考图像是超声图像。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述参考图像是在先前的电生理研究期间剃除的解剖标测图。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述剃除步骤是由用户查看所述视觉指示而手动开始的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述识别、显示和剃除步骤使用工作站来实施，并且所述剃除步骤是由所述工作站自动开始的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个准确度参数包括所述解剖标测图与所述参考图像之间的最大距离。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个准确度参数包括点密度值。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个准确度参数包括点质量值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述点质量值对应于智能指数。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个准确度参数能够由执行电生理研究的用户配置。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解剖标测图是电解剖标测图。
14.一种用于剃除解剖标测图的系统，包括：
处理器，所述处理器通信地耦接到存储器，
显示器，所述显示器通信地耦接到所述处理器，
用户接口；
所述处理器操作以：
经由所述用户接口接收至少一个准确度参数；
通过将所述解剖标测图与参考图像进行比较来识别所述解剖标测图中未能满足所述至少一个准确度参数的至少一个区域；
在所述显示器上显示所述解剖标测图的图像，其中所述图像提供所述解剖标测图中未能满足所述至少一个准确度参数的所述至少一个区域的视觉指示；
通过剃除所述解剖标测图中未能满足所述至少一个准确度参数的所述至少一个区域来生成修正的标测图；以及
在所述显示器上显示所述修正的标测图。
15.根据权利要求14所述的系统，还包括耦接到所述处理器的至少一个电极导管，其中所述处理器使用在电生理研究期间由所述至少一个电极导管采集的数据来生成所述解剖标测图，并且其中所述解剖标测图是快速解剖标测图(FAM)。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述参考图像是CT图像、MRI图像、超声图像或在先前的电生理研究期间剃除的解剖标测图中的一者。
17.根据权利要求14所述的系统，其中，响应于来自用户的输入而开始所述剃除，以剃除所述电解剖标测图中未能满足所述至少一个准确度参数的所述至少一个区域。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，所述至少一个准确度参数包括所述解剖标测图与所述参考图像之间的最大距离。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述至少一个准确度参数还包括点密度值或点质量值。
20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述解剖标测图是电解剖标测图。
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