CN102688031B - 二维心脏标测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二维心脏标测。本发明提供一种方法，所述方法包括建立体腔三维表面上的位置与二维坐标系中代表所述位置的坐标之间的一一对应关系。所述方法还包括记录所述位置处相应的随时间变化的电势。所述方法还包括显示所述二维坐标系的标测图，以及在所述标测图中与所述位置的所述坐标对应的位置处呈现所述随时间变化的电势的相应图示。

Description

二维心脏标测

技术领域

本发明整体涉及心脏电生理，具体地讲，涉及肉眼观察心脏电生理行为。

背景技术

以清楚和明确的方式显示跳动的心脏的电生理(EP)数据是一项艰巨的工作。即使忽略因跳动而发生的运动，EP数据也会随着时间的推移在大小和位置方面发生变化，而且变化相对较快。此外，EP数据是以三维方式出现。

PCT专利申请WO/2008/135731(授予Francis等人)描述了生成心脏表面模型的方法，该专利的公开内容以引用方式并入本文中。该方法包括测量心脏内多个点处的电图电压，以及生成代表每个电图电压的图像。

以引用方式并入本专利申请的文献将视为本专利申请的整体部分，但不包括在这些并入的文献中以与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突的方式定义的任何术语，而只应考虑本说明书中的定义。

以上描述给出了本领域中相关技术的总体概述，不应当被解释为承认了其包含的任何信息构成对抗本专利申请的现有技术。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种方法，该方法包括：

建立体腔三维表面上的位置与二维坐标系中代表所述位置的坐标之间的一一对应关系；

记录所述位置处相应的随时间变化的电势；

显示二维坐标系的标测图；以及

在标测图中与所述位置坐标对应的位置处呈现随时间变化的电势的相应图示。

通常，该方法包括将具有电极的探针远端插入体腔，并且记录随时间变化的电势包括用电极记录电势。该方法还可以包括用电极确定三维表面上的位置。

在本发明所公开的实施例中，标测图包括与三维表面特征对应的标记。

在本发明所公开的可供选择的实施例中，标测图包括描述三维表面组成部分的注释。

在本发明所公开的另一个实施例中，图示包括具有响应于电势选择的长度的矩形条。作为另外一种选择或除此之外，图示包括具有响应于电势选择的颜色的条。

该方法可以包括在标测图上除图示之外的区域呈现与体腔有关的信息。

在可供选择的实施例中，显示标测图包括选择体腔的一部分，以及只呈现该部分的图示。通常，所述选择包选自人工选择、半自动选择和自动选择组成的组中的选择。

在另一个可供选择的实施例中，呈现随时间变化的电势的相应图示包括选择电势窗口，以及呈现响应于该窗口的图示。通常，该方法包括选择体腔的一部分，以及只呈现该部分的窗口图示。

在另一个可供选择的实施例中，该方法包括描绘体腔中随时间变化的电势所遵循的路径，以及在标测图上显示该路径。通常，该方法还包括只呈现该路径的电势图示。

根据本发明的实施例，还提供了一种装置，其包括：

控制器，该控制器被配置为：

建立体腔三维表面上的位置与二维坐标系中代表所述位置的坐标之间的一一对应关系，并

记录所述位置处相应的随时间变化的电势；以及

屏幕，该屏幕连接到控制器，并且被配置为：

显示二维坐标系的标测图，以及

在标测图中与所述位置坐标对应的位置处呈现随时间变化的电势的相应图示。

根据本发明的实施例，还提供了计算机软件产品，该软件产品包括内部记录着计算机程序指令的非易失性计算机可读介质，这些指令在被计算机读取时，会导致计算机：

建立体腔三维表面上的位置与二维坐标系中代表所述位置的坐标之间的一一对应关系；

记录所述位置处相应的随时间变化的电势；

显示二维坐标系的标测图；以及

在标测图中与所述位置坐标对应的位置处呈现随时间变化的电势的相应图示。

通过以下与附图结合在一起的本发明实施例的详细说明，将更全面地理解本发明。

附图说明

图1为根据本发明实施例的心脏电生理(EP)系统的示意性立体图；

图2为示出根据本发明实施例的心脏组成部分的两个不同视图的示意图；

图3为根据本发明实施例的二维(2D)标测图的示意图；

图4为根据本发明实施例的电压/时间坐标图的示意图；

图5为示出根据本发明实施例的门控记录重放的图示内容的示意图；以及

图6为示出根据本发明实施例的门控记录重放的另一个图示内容的示意图。

具体实施方式

概述

本发明的一个实施例提供了观察体腔(如一个或多个心室)三维(3D)表面的随时间变化的电生理电势的方法。该方法允许同时进行电势观察，而不管表面上测量电势的位置在何处，同时保持电势与位置之间的视觉相关性。

建立3D位置与二维坐标系中代表所述位置的坐标之间的一一对应关系，并在屏幕上显示二维坐标系的标测图。记录3D表面多个位置处的电势。在对电势进行回放时，在标测图上与位置坐标对应的位置处呈现图示，图示通常为具有响应于随时间变化的电势值而变化的长度和/或颜色的条。

通过将3D表面转换成二维标测图，可以同时观察表面上的所有位置以及相关的组成部分(如上文所述的电势图示)，而无需对标测图进行任何操作。这与观察具有相关图示的未转换3D表面形成了对比。在这种情况下，体腔表面的3D性质有碍同时观察所有表面位置，并且通常需要旋转表面，以便观察所有位置及其相关图示。

系统描述

现在参见图1，该图为根据本发明实施例的心脏电生理(EP)系统20的示意性立体图。在系统20中，探针22被插入受试者26的体腔23内，例如心脏24的心室。医疗从业者28在对受试者26施行研究性医疗手术时通常使用探针。

通过包括与存储器34通讯的处理单元32的系统控制器(SC)30来管理系统20的功能，所述存储器34中存储了用于操作系统20的软件。控制器30通常为包括通用计算机处理器的工业标准个人计算机(PC)。然而，在一些实施例中，控制器的至少一些功能使用定制设计的硬件和软件进行，例如，专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。控制器30通常由从业者28用屏幕38上的定位装置36和图形用户界面(GUI)进行操作，所述装置和GUI使得从业者能够设置系统20的参数。屏幕38通常还可以通过GUI将手术的结果显示给医疗从业者。

可以将存储器34内的软件通过例如网络以电子形式下载到控制器。作为另外一种选择或除此之外，软件可通过非易失性有形介质(例如光学、磁性或电子存储介质)提供。

探针22被配置为使用位于探针远端40上的一个或多个电极42(如图1中的放大部分44所示)测量心脏组织随时间推移的电生理电势。所述一个或多个电极也可以用于其他目的，例如追踪远端的位置和/或取向。电极42通过探针22中的导线(未示出)连接到系统控制器30中的驱动器和测量电路。

作为另外一种选择或除此之外，可以用本领域已知的其他系统确定远端的位置和/或取向，例如磁性追踪系统。一种这样的磁性追踪系统是由BiosenseWebster公司(DiamondBar，CA)生产的CARTO3系统，其通过交变磁场在远端中的线圈内感生出相应的定位电流来追踪远端。

在上文提及的研究性医疗手术中，从业者28将探针22定位在心脏24中的多个位置，来测量所述位置处的电势。通常，在每个位置，从业者使用控制器30记录随时间变化的电势以及时间。作为另外一种选择或除此之外，从业者将基本上类似于探针22的多个探针定位在不同位置中的一些处，以便能够基本上同时测量和记录这些位置处的电势和时间。

尽管测量电势的位置数量通常为大约100，但本发明的实施例并不限于该位置数量，所以可以包括小于和大于100的位置数量。为了简便和清楚起见，以下描述视为6个位置的结果，本领域的普通技术人员将能够针对其他位置数量修改描述。

图2为示出根据本发明实施例的心脏24的组成部分的两个不同视图的示意图。图中示出了心脏24的三维(3D)内表面70的图示。该图示是通过使用远端40确定表面空间内的位置，使用上文提及的追踪系统之一生成的。系统控制器30记录所述位置，然后通常通过插值法用所述位置构建表面的3D标测图。

视图80示出了从第一视角看到的3D表面70，视图82示出了从第二视角看到的表面。视图80在本文中也称为正视图80。视图82在本文中也称为侧视图82，它是从正视图80围绕纵轴84旋转大约90°形成的。旋转方向为俯视沿轴逆时针旋转。旋转可以两个视角移动表面的点，以使得一些点在两个视角均保持可见，但一些点仅在一个视角可见。

例如，在正视图中点86和88在轴84的左侧，在侧视图中旋转至轴84的右侧。在正视图中点90和94在轴84的右侧可见，但在侧视图中不可见，在正视图中点92和96不可见，但在侧视图中由于旋转而变得可见。

图3为根据本发明实施例的二维(2D)标测图120的示意图。标测图120为3D表面70的二维投影，使得3D表面标测图上的每个位置与2D标测图120上的相应不同点一一对应。标测图120是以具有正交的x和y轴的二维坐标系形式构建的，并且标测图中的每个点在坐标系中具有相应坐标。以举例的方式，表面70的点86、88、90、92、94和96绘制为标测图120上相应不同点86M、88M、90M、92M、94M和96M。可以通过3D表面到二维坐标的任何数学函数转换坐标，或定义2D标测图120的有序(x，y)对进行3D表面与标测图120上的点之间的一一对应或标测。

以举例的方式，标测图120的周边122示为圆形，但在本发明的可供选择的实施例中，标测图可以具有任何便利的二维周边，包括弯和直的线性部分。以举例的方式，假定周边122内的内部区域124是将周边填充完整的单个邻接区域。然而，在其他实施例中，内部区域124包括不止一个邻接区域。每个此类区域可以或可以不接触区域124内的其他此类区域。在所有情况下，以与3D表面70的相应点一一对应的方式绘制周边122和区域124中的每个点。

以举例的方式，可以将标测图120视为在与心脏顶点和左心室中心之间的轴成直角的平面上的几何投影。在示意图中，该标测图被分成9个区域，形成为3个同心子区域：顶部中心区域121、中间区域123和基部外部区域125。从区域121向周边122移动对应于从左心室顶点向底部移动。对本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，该划分符合总动脉血液供给，然而，也可以使用任何其他便利的标测图120划分方式，或者可以不对标测图进行细分。

标测图120显示在屏幕38上。通常，可以在标测图上或标测图侧设置注释126(如“前”和“后”)，以帮助从业者28将标测图120的组成部分与3D表面70的相应组成部分建立关联。注释通常为相关组成部分的描述。作为另外一种选择或除此之外，内部区域124可以包括标测图标记128，例如与表面70的特征(如疤痕或边界或轮廓)对应的线和/或阴影和/或着色。

图4为根据本发明实施例的电压/时间坐标图的示意图。通常，如上文所述，当通过操作员移动探针接触心脏表面来收集心脏24的3D表面70的数据时，探针测量接触点处的电势。对于测量电势的每个点而言，控制器30记录一组电势和对应时间，并将该数据组存储在存储器34中。作为另外一种选择或除此之外，可以将表面70上的点的各组电势和时间独立于3D表面的位置数据集记录并存储在存储器34中。

在下面的描述中，假定控制器30记录点86、88、90、92、94和96的电势和时间研究组。可以按顺序进行记录。作为另外一种选择或除此之外，在使用多个探针的情况下，可以同时进行记录中的至少一些。通常，在记录给定电势/时间读数研究组期间，控制器30使用另一个探针记录电势/时间读数参照组。可以通过将探针定位在冠状窦中或心脏中可产生重复电生理信号的任何其他便利位置处取得参照组。作为另外一种选择或除此之外，任何其他与心脏有关的信号都可以用作参照组，如身体表面心电信号。

控制器记录电势/时间研究组后，可以用读数的参照组对记录进行门控。门控使研究组在时间上平移，以使得每组记录具有共同的时间轴，并被转换成相应的门控组记录。门控的研究组记录保存在存储器34中。图线156、158、160、162、164和166在本文中也统称为图线168，它们分别是点86、88、90、92、94和96的门控研究组读数的图示。图线168具有共同的时间轴170。

从业者28通过完整地沿时间轴170回放门控记录，以使得到达轴上的每个时间时，控制器30记起已保存在存储器34中的每个接触点的相应电势。在上文假设的每个瞬间6个接触点86、88、90、92、94和96的情况下，控制器可记起6个电势。通过移动垂直线172可以方便地在图线168上示出时间遍历。可以通过从业者有效移动线172在时间轴上的位置手动进行门控记录的回放。作为另外一种选择，可以通过控制器30使线172在时间轴上自动(通常往返)移动来进行门控记录的回放。以举例的方式，示出了四个不同时间T1、T2、T3和T4处的线172。

如上文所述，门控记录包括表面70的选定点的电势/时间记录。在显示内容200中，使用2D标测图120作为回放的基础，将代表所记录的具体点的电势的图示或符号耦合到2D标测图上的相应点上。选择的图形符号应是电势水平的唯一代表。

在第一个实施例中，图形符号包括矩形条，条的长度根据电势水平调节。在第二个实施例中，图形符号包括矩形条，条的颜色根据电势水平变化。第三个实施例用矩形条表示电势，其中条的颜色和长度均根据电势水平而变化。通常，屏幕38上会示出显示图形符号与电势水平之间的关系的参考尺度。

图中根据图4的图线示出了第四个实施例的例子。点86、88、90、92、94和96处的相应图示86G、88G、90G、92G、94G和96G显示这些点处的不同电势。图示86G、88G、90G、92G、94G和96G统称为图示98G。图示98G为具有不同长度和相应不同阴影的条。参考尺度202中示出了电势、条长度和阴影之间的对比。第一图表204对应于时间T1处记录的电势，图表206、208和210分别对应于时间T2、T3和T4处的电势。

以举例的方式，代表电势的条显示为彼此平行，但不平行于标测图120的x或y轴。然而，条可以按任何便利的方向显示。

从显示内容200中可以明显地看出，从业者28在所有时间都能够看到表面70上的所有点产生的电势，并且可以同时看到所有电势。此外，由于电势图示与产生电势的点耦合，所以从业者能够容易地将电势与点关联起来。因此，从业者无需操作标测图120就可以得到所有电势的“统一”视图。

这与图2中所示的情况形成了对比，在图2中，为了观察表面70上的所有点，需要旋转表面。相似地，如果在任何瞬间各点处的电势图示都与所述点耦合，那么由于这些图示中的某一些的耦合点不可见，所以它们也必然不可见。

图6为根据本发明实施例的门控记录回放的可供替代的图示内容300的示意图。除了下文所述的差别，显示内容300与显示内容200(图5)中的一者大致相似，并且显示内容300和显示内容200中用相同附图标号指示的组成部分在构造和操作方面都大致相似。为简便起见，图6仅示出了一个图表，其对应于图5的图表204。

显示内容300除了呈现图表204的组成部分外，还呈现了与从业者28正在进行的手术相关的体腔23方面的信息。该信息被结合到标测图120中。显示内容300中所示的其他信息包括等时电势线302和304，它们是标测图120上指示在给定时间具有相等电压的区域的线。线320和304平移至表面70上相应等时电势线。应当理解，显示内容300中所示的等时线是不同于图表204中所示信息的相关信息的例子，可以将它们结合到标测图120中，以使得本发明的实施例包括将所有此类信息结合到标测图中。

尽管上述实施例假设标测图120代表整个心脏，但应当理解，本发明的实施例包括显示心脏的一部分，例如包含疤痕组织的部分。可以人工、半自动或自动选择显示的部分。

在可供选择的实施例中，可选择显示电势窗口，而非显示一点处的所有电势值的图示。作为另外一种选择，图示可以被配置为显示一个具体的电势值。

应当理解，可以用上文所述的实施例描绘和显示心脏中电势所遵循的路径，如折返和/或慢通道。

因此，应当理解，上述实施例是以举例的方式引用，并且本发明不限于上文所具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上述各种特征的组合和子组合以及它们的变型形式和修改形式，本领域技术人员在阅读上面的描述时将会想到所述变型形式和修改形式，并且所述变型形式和修改形式在现有技术中未公开。

Claims (22)

1.一种心脏标测方法，所述方法包括：

从两个不同的视角生成体腔的三维表面的两个不同视图；

建立所述两个不同视图上的位置与仅一个二维坐标系中代表所述位置的坐标之间的一一对应关系；

记录所述位置处相应的随时间变化的电势；

显示所述仅一个二维坐标系的标测图；以及

在标测图中与所述位置的所述坐标对应的位点处呈现随时间变化的电势的相应图示。

2.根据权利要求1所述的心脏标测方法，其中记录所述随时间变化的电势包括用电极记录所述电势，其中具有所述电极的探针位于所述体腔中。

3.根据权利要求2所述的心脏标测方法，还包括用所述电极确定所述三维表面上的所述位置。

4.根据权利要求1所述的心脏标测方法，其中所述标测图包括与所述三维表面的特征对应的标记。

5.根据权利要求1所述的心脏标测方法，其中所述标测图包括描述所述三维表面组成部分的注释。

6.根据权利要求1所述的心脏标测方法，其中所述图示包括矩形条，所述矩形条具有响应于所述电势而选择的长度。

7.根据权利要求1所述的心脏标测方法，其中所述图示包括条，所述条具有响应于所述电势而选择的颜色。

8.根据权利要求1所述的心脏标测方法，还包括在所述标测图上除呈现所述图示之外还呈现与所述体腔相关的信息。

9.根据权利要求1所述的心脏标测方法，其中显示所述标测图包括选择所述体腔的一部分，以及仅呈现所述部分的图示。

10.根据权利要求9所述的心脏标测方法，其中所述选择包括选自人工选择、半自动选择和自动选择组成的组中的选择。

11.根据权利要求1所述的心脏标测方法，其中呈现所述随时间变化的电势的所述相应图示包括选择所述电势的窗口，以及呈现响应于所述窗口的图示。

12.根据权利要求11所述的心脏标测方法，还包括选择所述体腔的一部分，以及仅呈现所述部分的窗口的图示。

13.根据权利要求1所述的心脏标测方法，还包括描绘所述随时间变化的电势在所述体腔内遵循的路径，以及在所述标测图上显示所述路径。

14.根据权利要求13所述的心脏标测方法，还包括仅呈现所述路径的电势的图示。

15.一种心脏标测设备，包括：

控制器，所述控制器被配置为：

从两个不同的视角生成体腔的三维表面的两个不同视图；

建立所述两个不同视图上的位置与仅一个二维坐标系中代表所述位置的坐标之间的一一对应关系，以及

记录所述位置处相应的随时间变化的电势；以及

屏幕，所述屏幕连接到所述控制器，并且被配置为：

显示所述仅一个二维坐标系的标测图，以及

在所述标测图中与所述位置的所述坐标对应的位点处呈现所述随时间变化的电势的相应图示。

16.根据权利要求15所述的心脏标测设备，还包括具有电极的探针，并且其中所述探针的远端插入所述体腔，并且其中记录所述随时间变化的电势包括用所述电极记录所述电势。

17.根据权利要求16所述的心脏标测设备，还包括用所述电极确定所述三维表面上的位置。

18.根据权利要求15所述的心脏标测设备，其中所述标测图包括与所述三维表面的特征对应的标记。

19.根据权利要求15所述的心脏标测设备，其中所述标测图包括描述所述三维表面组成部分的注释。

20.根据权利要求15所述的心脏标测设备，其中所述图示包括矩形条，所述矩形条具有响应于所述电势而选择的长度。

21.根据权利要求15所述的心脏标测设备，其中所述图示包括条，所述条具有响应于所述电势而选择的颜色。

22.根据权利要求15所述的心脏标测设备，所述屏幕被配置为在所述标测图上除呈现所述图示之外，还呈现与所述体腔相关的信息。