CN105188524B - 非接触标测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在用于解剖结构的非接触标测的系统和方法中，确定电极的不依赖于之前生成的所述解剖结构的三维模型的空间位置。确定电极相对于模型的边界表面的位置，以及三维模型的边界表面上最靠近相对电极位置的相应点。确定相对电极位置与边界表面上的相应的最近点之间的符号距离(d)，其中，正的符号距离表示相对电极位置在模型的外部。在这种情况下，至少部分地根据符号距离(d)调整(例如，向外扩展)所述边界表面，直到相对电极位置位于模型的内部。

Description

非接触标测系统和方法
技术领域
本发明总地涉及用于标测解剖结构的标测系统和方法，尤其涉及使用非接触导管的这种标测系统和方法。
背景技术
心脏快速性心律失常经常是由干扰电信号在患者心脏内的正常传播的传导缺陷所引起的。这些心律失常可以被电处理、药物处理或手术处理。处理特殊的快速性心律失常的理想治疗方法依赖于潜在的传导缺陷的性质和位置。因此，通常使用电生理(EP)标测来探索快速性心律失常事件期间心脏的电活动。典型的电生理标测过程包括在心脏内定位电极系统。进行电测量以揭示活动在心脏内的电传播。如果消融是所指示的疗法，那么治疗导管被定位于心脏内的期望位置并且将能量传送至治疗导管以消融组织。
三维标测技术通常包括接触标测或非接触标测。在接触标测中，包括一个或多个电极的一个或多个导管进入心脏。在至少所述导管以及在一些方法中所述电极与心脏(例如特定的心室)的心内膜表面接触的情况下，通过一个或多个电极获得由于心脏的电活动产生的电生理信号。在心脏的内表面上获得多个数据点并且用于构造心脏的三维绘图。
对于非接触标测，携带一个或多个电极的一个或多个导管被定位于心脏内，间隔邻近心脏的心内膜表面。信号被电极检测并且用于将电极相对于之前确定的心脏(或被标测的心脏的一部分)的三维模型的空间位置关联。存在传统的建模系统用于使用诸如CT扫描、MRI、雷达成像、X-射线成像、和荧光成像的技术生成心脏的这种三维模型。通常使用三维建模技术(一般为某种形式的边界元法(BEM)，例如样条BEM或线性BEM)处理这种数据。在治疗和/或手术的几小时之前以及在一些情况下几天之前进行成像处理。
系统必须使用电极检测到的信号确定每个电极的相对位置，然后将这些数据与之前生成的三维模型关联。由于与这种标测技术有关的诸多因素，例如电极与心内膜表面之间的实际距离，心内膜表面的移动作为信号被电极检测等，所确定的相对电极位置可能在三维模型的边界表面的外部。现有的非接触标测系统，以及特别地心电图与这种系统内的BEM的基本方程的可逆问题，假设电极包含在三维模型的边界表面内。然而，当电极的相对位置确实位于三维模型的边界表面外时，这种假设会造成心脏电生理的错误的且复杂的重构。
因此，期望一种标测系统(以及更特别地非接触标测系统)和方法，其用于标测解剖结构而不假设所有的测量电极的相对位置位于解剖结构的三维模型的边界表面内。另外，还希望这种标测系统和方法能够做出调整以考虑一个或多个测量电极的相对位置位于解剖结构的三维模型的边界表面的外部的情况。
发明内容
在一个实施例中，描述了用于建模电极相对于解剖结构的三维模型的空间位置的计算机实现方法。所述三维模型具有边界表面。所述方法包括：将电极定位在邻接解剖结构和间隔邻近解剖结构中至少之一的位置；确定不依赖于解剖结构的三维模型的电极的三维空间位置；至少部分地基于所确定的电极的三维空间位置确定电极相对于三维模型的边界表面的位置；将所确定的相对电极位置与针对所确定的相对电极位置的容差标准进行比较；并且至少部分地基于该比较不满足容差标准，进行改变所确定的相对电极位置和相对于所确定的相对电极位置改变三维模型的边界表面中至少之一。在这种实施例中，边界表面限定三维模型的内部和三维模型的外部。容差标准对应于电极的相对位置在三维模型的边界表面上或者在三维模型的内部。改变步骤包括，响应于电极的相对位置在边界表面的外部，进行改变相对电极位置和相对于相对电极位置改变三维模型的边界表面中至少之一，从而使得在改变步骤之后，相对电极位置在三维模型的边界表面上或者在三维模型的内部。
在这种实施例中，改变步骤包括将三维模型的边界表面的至少一部分朝向所确定的相对电极位置移动，直到满足容差标准。
在这种实施例中，朝向所确定的相对电极位置移动三维模型的边界表面的至少一部分的步骤包括将三维模型的边界表面的至少一部分朝向所确定的相对电极位置移动大于或者等于所确定的相对电极位置和三维模型的边界表面之间的距离的量。
在这种实施例中，所述方法还包括确定三维模型的边界表面上最接近所确定的相对电极位置的点。确定边界表面上的点和所确定的相对电极位置之间的距离。容差标准的满足至少部分取决于边界表面上的所述点和所确定的相对电极位置之间的距离。
在这种实施例中，所述三维模型包括具有多个网格单元的样条模型，每个网格单元包括多个顶点。朝向所确定的相对电极位置移动三维模型的表面的至少一部分的步骤包括在与从边界表面上的所确定的点到所确定的相对电极位置的矢量平行的方向上将所确定的点位于其中的网格单元的多个顶点移动大于或者等于所述点和所确定的相对电极位置之间的确定的距离的量。
在这种实施例中，移动所确定的点位于其中的网格单元的多个顶点的步骤包括将网格单元的多个顶点移动等于所确定的相对电极位置和表面上的所确定的点之间的确定的距离和阈值的和的量，从而使得在移动步骤之后，相对电极位置在三维模型内部并且与边界表面间隔等于或大于阈值的距离。
在这种实施例中，定位步骤包括将多个电极定位于邻接解剖结构和间隔邻近解剖结构中至少之一的相应位置。针对每一个电极实施确定和比较步骤，其中，在多于一个所确定的点位于网格单元之一内的情况下，移动步骤以如下方式之一进行：a)通过确定电极的相对电极位置中的哪一个离它的相应的所确定的点最远并且将网格单元的多个顶点移动大于或者等于所确定的点和远离电极的确定的相对位置之间的确定的距离的量来实施单个实例，以及b)针对每个相对电极位置实施，直到在网格单元内具有相应的所确定的点的所有电极的相对位置经历移动步骤。
在另一这种实施例中，三维模型包括具有多个单元的多边形网格，每个单元具有多个顶点。将三维模型的边界表面的至少一部分朝向所确定的相对电极位置移动的步骤包括将沿所述边界表面离所确定的点小于确定的距离b的每个顶点向外移动确定的量。移动的确定的量是如下至少之一的函数：a)每个相应的顶点沿边界表面与边界表面上的点的距离r，以及b)相对电极位置与边界上的点的确定的距离。
在这种实施例中，每个待移动的顶点向外移动的确定的量是如下二者的函数：a)每个相应的顶点沿边界表面与边界表面上的所确定的点的距离r，以及b)相对电极位置与边界上的所确定的点的确定的距离。
在这种实施例中，三维模型包括具有多个单元的多边形网格，每个单元具有多个顶点。朝向所确定的相对电极位置移动三维模型的边界表面的至少一部分的步骤包括：确定多个顶点中与边界表面上的确定的点最接近的顶点；在三维模型的边界表面上覆盖一控制网格，所述控制网格具有远大于三维模型的单元的单元，控制网格的每个单元具有多个节点，控制网格包括与所确定的顶点相同的主节点；以及在所述主节点处移动控制网格。
在这种实施例中，所述方法用于解剖结构的非接触标测，并且还包括生成解剖结构的三维模型并且将电极定位于解剖结构内与解剖结构的内表面间隔邻近的位置处。之前描述的确定步骤、比较步骤和改变步骤都使用所生成的解剖结构的三维模型执行。
在这种实施例中，定位步骤包括将多电极导管插入解剖结构，每个电极间隔邻近解剖结构的内表面，并且针对每个电极执行前述的确定步骤、比较步骤和改变步骤中的每一个。
在另一实施例中，用于将电极数据标测至解剖结构的三维模型的非接触系统通常包括可相对于解剖结构定位的至少一个电极、和被配置为接收来自相对于解剖结构定位的至少一个电极的信号的计算装置。计算装置包括处理器和耦合至处理器的至少一个存储装置。存储装置存储解剖结构的三维模型和计算机可执行指令，当处理器执行所述指令时，所述指令使得控制器：确定电极相对于三维模型的边界表面的位置；将所确定的相对电极位置与针对所确定的相对电极位置的容差标准进行比较；以及，至少部分地基于该比较不满足容差标准，执行改变所确定的相对电极位置和相对于所确定的相对电极位置改变三维模型的边界表面中至少之一。在该系统中，边界表面限定三维模型的第一侧和三维模型的第二侧。容差标准对应于电极的相对位置在三维模型的边界表面上或者在三维模型的第一侧上。存储装置存储计算机可执行指令，当处理器执行所述指令时，所述指令使得处理器执行改变所确定的相对电极位置和相对于所确定的相对电极位置改变三维模型的边界表面中至少之一，从而使得相对电极位置在三维模型的边界表面上或者在三维模型的第一侧上。
在这种系统中，边界表面限定三维模型的内部和三维模型的外部。容差标准对应于相对电极位置在三维模型的边界表面上或者在三维模型内部上。存储装置存储计算机可执行指令，当处理器执行该指令时，该指令使得处理器响应于相对电极位置在边界表面外部来执行改变相对电极位置和相对于相对电极位置改变三维模型的边界表面中至少之一，从而使得相对电极位置在三维模型的边界表面上或者在三维模型的内部上。
在这种系统中，存储装置存储计算机可执行指令，当处理器执行该指令时，该指令使得处理器通过朝向所确定的相对电极位置移动三维模型的边界表面的至少一部分来相对于所确定的相对电极位置改变三维模型的边界表面，直到满足容差标准。
在这种系统中，朝向所确定的相对电极位置移动三维模型的边界表面的至少一部分包括将三维模型的边界表面的至少一部分朝向所确定的相对电极位置移动大于或者等于所确定的相对电极位置和三维模型的边界表面之间的距离的量。
在这种系统中，存储装置还存储计算机可执行指令，当处理器执行该指令时，该指令使得计算装置：确定三维模型的边界表面上最靠近所确定的相对电极位置的点；以及确定边界表面上的点和所确定的相对电极位置之间的距离，容差标准的满足至少部分取决于边界表面上的所述点和所确定的相对电极位置之间的距离。
在这种系统中，三维模型包括具有多个网格单元的样条模型，每个网格单元包括多个顶点。朝向所确定的相对电极位置移动三维模型的表面的至少一部分包括：在平行于从边界表面上的点到所确定的相对电极位置的矢量的方向上，将确定的点位于其中的网格单元的多个顶点移动大于或等于所述点和确定的相对电极位置之间的确定的距离的量。
在这种系统中，移动确定的点位于其中的网格单元的多个顶点包括将网格单元的多个顶点移动等于所确定的相对电极位置和表面上的确定的点之间的确定的距离和阈值的和的量，从而使得在移动步骤之后，电极的相对位置在三维模型的内部并且与边界表面间隔等于或大于阈值的距离。
在这种系统中，计算装置被配置为从位于邻接解剖结构和间隔邻近解剖结构中至少之一的相应位置处的多个电极接收信号。存储装置存储计算机可执行指令，当处理器执行该指令时，该指令使得计算装置确定相对电极位置，比较所确定的相对电极位置，以及针对每个电极确定边界表面上的点，其中，在多于一个确定的点位于网格单元之一内的情况下，所述移动以如下方式之一执行：a)通过确定哪一个相对电极位置离它的相应的确定的点最远并将网格单元的多个顶点移动大于或等于确定的点和远离电极的确定的相对电极位置之间的确定的距离的量来执行单个实例，以及b)针对每个相对电极位置执行，直到在网格单元内具有相应的确定的点的所有电极的相对电极位置都经历移动步骤。
在另一该系统中，三维模型包括具有多个单元的多边形网格，每个单元具有多个顶点。朝向所确定的电极的相对位置移动三维模型的表面的至少一部分包括将沿边界表面离所确定的点小于确定的距离b的每个顶点向外移动确定的量。所述确定的量是如下至少之一的函数：a)每个相应顶点与边界表面上的点沿边界表面的距离r，以及b)电极的相对位置与边界表面上的点的所确定的距离。
在这种系统中，待移动的每个顶点的向外移动的确定的量是如下二者的函数：a)每个相应顶点与边界表面上的点沿边界表面的距离r，以及b)电极的相对位置与边界表面上的点的所确定的距离。
在这种系统中，三维模型包括具有多个单元的多边形网格，每个单元具有多个顶点。朝向所确定的电极的相对位置移动三维模型的表面的至少一部分包括：确定多个顶点中最靠近边界表面上的所确定的点的顶点；将三维模型的边界表面覆盖一控制网格，该控制网格具有远大于三维模型的单元的单元，控制网格的每个单元具有多个节点，并且控制网格包括与所确定的顶点相同的主节点；以及在其主节点移动控制网格。
在又一实施例中，用于解剖结构的非接触标测的计算机实现方法通常包括生成三维计算机模型，其具有将三维模型的第一侧与三维模型的第二侧分隔的边界表面；靠近解剖结构定位至少一个电极；针对每个电极确定电极的空间位置；针对每个空间电极位置，确定相应电极相对于三维模型的边界表面的位置；针对每个相对电极位置，确定三维模型的边界表面上最靠近相对电极位置的相应点；针对每个相对电极位置，确定从边界表面上的相应的最靠近的点到相对电极位置的符号距离(d)，其中，正的符号距离表明电极位置在三维模型的第二侧上；以及至少部分地根据相对电极位置中至少之一的符号距离(d)来调整三维模型的边界表面。在这种方法中，调整三维模型的边界表面包括调整三维模型的边界表面以使得在边界表面的调整之后，与每一个相对电极位置相对应的符号距离(d)为零和小于零中之一。
在这种方法中，调整三维模型的边界表面包括调整三维模型的边界表面以使得在边界表面的调整之后，与每一个相对电极位置对应的符号距离(d)小于零并且与每一个相对电极位置对应的符号距离(d)的绝对值大于阈值。
在这种方法中，三维模型的边界表面包括多个单元，每个单元具有多个顶点。调整边界表面的步骤包括移动在与具有大于零的符号距离(d)的相对电极位置相对应的每个所确定的点的最大距离(b)内的所有的顶点。
在这种方法中，针对与具有大于零的符号距离(d)的相对电极位置相对应的每个所确定的点，最大距离(b)是预定的固定最大值和所确定的点的符号距离(d)的绝对值的五倍中的较小者。
在这种方法中，每个被移动的顶点被移动根据如下至少之一确定的距离：a)相应的相对电极位置的符号距离d，以及b)顶点与相应的所确定的点的距离(r)。
在这种方法中，每个被移动的顶点被移动根据如下二者确定的距离：a)相应的相对电极位置的符号距离d，以及b)顶点与相应的确定点的距离(r)。
在这种方法中，每个被移动的顶点被移动使用余弦函数确定的距离。
在这种方法中，每个被移动的顶点被移动使用如下公式确定的距离：
d*(0.5+0.5cos(πr/b))；其中(d)是相应的相对电极位置与边界表面上的相对应的所确定的点之间的符号距离，(r)是顶点与边界表面上的相对应的所确定的点之间的距离，以及(b)是最大距离。
在这种方法中，在笛卡尔空间中确定所述距离(r)。
在这种方法中，沿边界表面确定所述距离(r)。
在这种方法中，针对具有大于零的符号距离(d)的每个相对电极位置调整边界表面，不依赖于每个相对电极位置被确定的顺序。
在这种方法中，调整三维模型的边界表面包括，针对与具有大于零的符号距离的相对电极位置相对应的确定点位于其中的每个单元，将相应单元的所有顶点移动至少等于最远离模型的边界表面的相对电极位置的符号距离(d)的距离。
通过阅读下面的说明书和权利要求书，并参照附图，本发明的前述以及其他方面、特征、细节、用途和有益效果将变得显而易见。
附图说明
图1是可以确定并记录一个或多个电极的位置的用于执行心脏电生理检查或消融过程的系统的示意图。
图2是通过具有数个远端电极的电生理导管研究的心脏的示意图。
图3是用于图1所示的系统的计算装置的示意方框图。
图4A是三维模型的边界表面的一部分，其中示出了电极相对于模型的边界表面的位置。
图4B是图4A的边界表面和电极相对位置的侧视图。
图5A是图4A的三维模型的边界表面的一部分，边界表面被调整以改变相对电极位置。
图5B是沿图5A的边界表面纵向截取的截面图。
图6是样条边界元法(BEM)模型和相对于模型的边界表面的电极位置。
图7是被调整以改变相对电极位置的图6的样条BEM模型。
图8是具有控制网格覆盖和相对于控制网格的电极位置的线性BEM模型。
图9是被调整以改变相对电极位置的图8的线性BEM模型。
图10是用于标测解剖结构的方法的一个实施例的原理图。
在整个附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
本发明总地涉及一种用于标测诸如人的心脏或其部分的解剖结构的标测系统和方法，尤其涉及使用具有多个电极的非接触导管的这种标测系统和方法。在特定的实施例中，本发明的系统和方法改善了靠近解剖结构定位(例如，插入患者的心脏)的一个或多个测量电极与之前生成的解剖结构的三维模型之间的相关性。虽然结合患者心脏的标测描述了本文的各个实施例，但是应当理解，本发明并不限于心脏的标测，其他解剖结构的标测也被认为在本发明的范围内。
存在用于生成诸如心脏的解剖结构的三维模型的公知系统和方法，包括使用诸如CT扫描、MRI、超声成像、雷达成像、X-射线成像、和荧光成像等技术的系统。这种数据的输出可以是多个x-y-z数据坐标、球坐标和/或提供三维图像的其他形式。这种成像技术在诊断以及患者治疗和/或手术的准备中经常是有用的。可以在治疗和/或手术的几小时之前或几天之前，或者伴随着治疗和/或手术，进行成像处理。一些三维模型使用分段方法，包括例如分段CT或MRI扫描成像。分段模型表示三维图像的子区域已经与较大的三维图像(例如与心脏的剩余部分分隔的右心房的图像)数字分隔。也可以根据本发明使用用于生成患者的一部分的三维模型的其他方法和技术。
从成像过程获取的数据通常被用于将三维模型划分成离散的表面元素以帮助随后的标测和重构期间的数值计算。可以理解，可以使用各种计算方法将三维模型划分成离散的片段，例如有限差分法、有限元法(FEM)和边界元法(BEM)，所述边界元法例如样条BEM或线性BEM。解剖结构的三维模型通常包括由离散片段限定的边界表面，边界表面由此限定解剖结构的三维模型的内部(广泛地，第一侧)和三维模型的外部(广泛地，第二侧)。
现在参照附图并特别地参照图1-3，示出了合适的标测系统8的一个示例，用于通过将心脏导管导航进入患者11的心脏10进行心脏电生理研究以测量心脏中发生的电活动并三维标测电活动和/或与电活动有关的或者表示电活动的信息。系统8特别地用于测量沿心内膜表面的多个点处的电生理数据，并且与电生理数据被测量的每一个测量点的位置信息相关地存储测量数据。
在图1中，为了简单，患者11被示意性地示出为一椭圆。三组表面电极(例如，贴片电极)被示出沿X-轴、Y-轴和Z-轴施加于患者11的表面。X-轴表面电极12、14沿第一轴施加于患者，例如在患者的胸腔区域的侧面上(例如施加于患者的每个手臂下面的皮肤)，并且可以被称为左和右电极。Y-轴电极18、19沿通常与X-轴正交的第二轴施加于患者，例如沿患者的大腿内侧和颈部区域，并且可以被称为左腿电极和颈部电极。Z-轴电极16、22沿通常与X-轴和Y-轴正交的第三轴施加，例如沿患者在胸腔区域的胸骨和脊柱，并且可以被称为胸部电极和背部电极。心脏10位于这些相应的表面电极对之间。另外的表面参考电极(例如“腹部贴片”)21为系统8提供参考和/或接地电极。腹部贴片电极21为固定的心内电极31的一种替代。
在一个适当的实施例中，定位/标测系统8可以是可从St.Jude医疗公司获得的EnSiteTM NavXTM导航和可视化系统。在其他实施例中，也可以使用任意其他适当的定位/标测系统。
代表性的导管13具有电极17(例如，远端电极)，在整个说明书中，电极17有时候也被称为“非固定电极”或“测量电极”。典型地，可以使用导管13上的或者多个这种导管上的多个测量电极。在一个实施例中，系统8包括布置在患者的心脏和/或脉管内的多达12个导管上的多达64个电极。在其他实施例中，可以使用任意其他合适数量的电极和导管。
此外，可选的固定参考电极31(例如附接至心脏10的壁)被显示为在第二导管29上。为了校准目的，该电极31可以是固定的(例如附接至或者靠近心脏的壁)或者与非固定电极17以固定的空间关系布置。可以除了上述表面参考电极21之外另外使用固定参考电极31或者可以使用固定参考电极31来替代上述表面参考电极21。在许多情况下，心脏10内的管状窦电极或其他固定电极用作测量电压和位移的参考。
每个表面电极耦合至多路开关24，并且通过计算机系统20上运行的软件来选择电极对，多路开关24将电极耦合至信号发生器25。计算机系统20包括计算装置32、显示装置23、和输入装置38。例如，计算机系统20可以包括例如传统的通用计算机、专用计算机、分布式计算机、以及任意其他类型的计算机。
一般地，为了在生物导体中实现导管导航，由一系列驱动和感测电耦极子产生三个名义上正交的电场。可替代地，这些正交场可以被分解并且任意一对表面电极都可以被驱动为偶极子以提供有效的电极三角测量。此外，这种非正交的方法增加了系统的灵活性。对于任意期望的轴，由预定的一组驱动(源-汇)配置产生的跨越心内电极17测量的电势被代数结合以产生与通过简单地沿正交轴驱动均匀电流获得的有效电势相同的有效电势。因此，表面电极12、14、16、18、19和22中的任意两个可以被选择作为相对于接地电极(例如腹部贴片21)的偶极子源极和漏极，同时，未激励的电极测量相对于地面参考的电压。位于心脏10内的电极17暴露至来自电流脉冲的场并且相对于地(例如腹部贴片21)被测量。实践中，心脏内的导管可以包含多个电极，而每个电极电势都可以被测量。如前所述，至少一个电极可以被固定至心脏的内表面以形成固定参考电极31，其也相对于地被测量。
来自表面电极、内部电极和虚拟电极中的每一个的数据集都可以用于确定在本文中所提到的位于心脏10内的电极17或多个电极的空间位置。电极17或多个电极的空间位置，如本文所提及的，意指电极相对于患者和/或以其他方式不依赖于心脏的三维模型的位置。
本领域技术人员很容易理解，测量电极17也可以用于测量电生理数据，而系统8可以用于与电生理数据被测量的测量点的位置信息相关联地存储电生理数据(例如，电压读数，包括但不限于，一段时间内的电压变化)。例如，所有的原始电极电压数据通过A/D转换器26被测量并且在存储于存储装置(图1中未示出)中的软件的指示下通过计算机系统20被存储。当交替组的表面电极被选择并且剩余的未驱动电极用于测量电压时，该电极激励过程迅速且顺序地发生。该电压测量值的集合在本文中被称为“电极数据集”。软件可访问在每对表面电极的每次激励期间在每个电极处进行的每个单独的电压测量值。
计算机系统20使用原始电极数据来确定心脏内的电极(例如非固定电极17)以及位于患者11的心脏和/或脉管内或者附近的任意数量的其他电极在三维空间(X,Y,Z)中的空间位置。图2示出延伸进入心脏10内的一个导管13，其可以是传统的电生理导管(有时被称为“EP导管”)。在图2中，导管13延伸进入心脏10的左心室50。导管13包括上述参照图1讨论的远端电极17，并且具有附加的电极52、54和56。因为这些电极中的每一个都位于患者内(例如心脏的左心室内)，所以可以针对每一个电极同时采集定位数据。此外，当电极被布置为邻近心内膜表面时，虽然不必直接倚靠心内膜表面，但电极17、52、54和56中的至少一个可以用于测量心脏10的表面上的电活动(例如电压)。
当表面电极对在心脏上施加电场时，测量用于确定电极17在心脏10内的空间位置的数据。通过同时地或顺序地(例如多路复用)抽样电极(例如分布在多达12个导管中的64个电极)和/或通过抽样在患者内(例如心脏的室内)移动的一个或多个电极，可以确定多个电极17的空间位置。在一个实施例中，针对同时抽样的单个电极获取数据，这允许在心跳的单一阶段或时期采集数据。在另一实施例中，与心跳的一个或多个阶段同步地或者不考虑心跳的任意特定阶段地采集位置数据。如果跨越心跳的阶段采集数据，则与沿心脏的心内膜表面的电极位置相对应的数据将随时间改变。
图3是计算机系统20的方框图。计算机系统20包括计算装置32、显示装置23、和输入装置38。计算装置32包括显示适配器40，其将计算装置32通信地耦合至显示装置23。显示装置23可以包括，但是不限于，监视器、电视显示器、等离子体显示器、液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、基于多个有机发光二极管(OLED)的显示器、基于聚合物发光二极管(PLED)的显示器、基于多个表面传导电子发射(SED)的显示器、包括投射和/或反射图像的显示器、或任意其他合适的电子装置或显示机构。在一个实施例中，显示装置23包括具有相关触摸屏控制器的触摸屏。接口适配器42将计算装置32耦合至输入装置38。计算装置32包括被配置为通过A/D转换器26接收电极信号的输入端44。输出端46将来自计算装置32的控制信号耦合至多路开关24。输入装置38包括，但不限于，键盘、小型键盘、触摸屏、鼠标、滚动轮、指示装置、采用语音识别软件的音频输入装置、和/或能够使用户将数据输入至计算装置32的任意合适的装置。在一些实施例中，输入装置38和显示装置23被集成为单一的输入/显示装置，例如触摸屏显示装置。
计算装置32包括处理器34和耦合至处理器34的存储装置36。术语“处理器”在本文中一般意指包括系统和微控制器的任意可编程系统、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)、门阵列逻辑(GAL)、可编程阵列逻辑(PAL)、数字信号处理器(DSP)和能够执行本文所述的功能的任意其他电路或处理器。上述示例仅是示例性的，因此不意于以任意方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。此外，虽然在图3中示出了单个处理器，但是处理器34可以包括多于一个处理器并且本文所述的动作可以被多于一个处理器分享。
存储装置36存储可以被处理器34执行的程序代码和指令。当被处理器34执行时，程序代码和指令使得处理器34如本文所述来操作。存储装置36可以包括，但是不限于仅包括，非易失性RAM(NVRAM)、磁性RAM(MRAM)、铁电RAM(FeRAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器和/或电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。任意其他合适的磁、光和/或半导体存储器本身或者结合其他形式的存储器可以被包含在存储装置36中。存储装置36也可以是，或者包括，可拆卸或可移动存储器，包括但不限于，合适的盒式存储器、磁盘、CD ROM、DVD或USB存储器。虽然示出存储装置36与处理器34分离，但是存储装置36也可以与处理器34集成。
存储装置36存储指令(例如软件代码)，当处理器34执行该指令时，该指令使得处理器34按上述并且根据本文所述的方法操作，从而将患者心脏内的一个或多个电极17的实际位置与之前生成的心脏的三维模型关联。更特别地，参照图10的原理图1000，一个或多个电极被定位于与解剖结构邻接和/或间隔邻近(例如结构的内部内)的位置(1002)。被处理器34执行的指令使得计算装置32确定不依赖于解剖结构的三维模型的电极的三维空间位置(1004)。基于所确定的电极的空间位置，确定电极相对于三维模型的边界表面的位置(1006)。除非另有明确说明，电极相对于三维模型的边界表面的位置在本文中也被称为“相对电极位置”、“电极相对位置”和/或“相对位置”。所述指令进一步使得计算装置将所确定的相对电极位置与容差标准进行比较(1008)。在一些实施例中，容差标准例如指示相对电极位置是位于三维模型的外部，还是位于三维模型的内部之上或之内并非常靠近三维模型的边界表面。响应于不满足容差标准，改变所确定的相对电极位置和/或相对于所确定的相对电极位置改变三维模型的边界表面(1010)。所述改变确保相对电极位置不位于三维模型的外部，以及在特别适合的实施例中，相对电极位置以与模型的边界表面间隔的关系位于三维模型的内部。
图4A、4B、5A和5B共同地示出一个示例性实施例，其中计算装置32改变相对电极位置和三维模型的边界表面之间的距离。为了便于示出，仅示出三维模型400的边界表面404的一部分，并且在图4A和4B中特别地示出边界表面的平面部分。可以理解，整个的三维模型400可以具有任意的配置或形状，例如凸面的、凹面的、复杂曲面的等，并且可以被封闭以使得三维模型具有内部和外部。也可以理解，图4A的边界表面404的一部分可以不同于平面。在图4A和4B所示的实施例中，边界表面404下方的区域408被称为第一侧，或者三维模型400的内部，而边界表面上方的区域406被称为第二侧，或者三维模型的外部。图4A、4B、5A和5B的三维模型400是多边形410的结构化网格，多边形410由多个顶点412限定并且表明用于生成三维模型的线性BEM。其他实施例可以包括多边形410的非结构化网格。在所示的实施例中，多边形410是各自由一组三个顶点412限定的三角形。然而，可以理解，在其他实施例中，多边形可以是方形、矩形、五边形、六边形、或由任意合适数量的顶点限定的任意其他合适的多边形、或者它们的组合。
图4A和4B也示出最初确定的电极402的相对位置-由计算装置32基于之前确定的电极的空间位置确定-即，相对于三维模型400的边界表面404。在该实施例中，电极402的相对位置由此在三维模型400的外部406。计算装置32确定从电极402的相对位置到三维模型400的边界表面404上的最近点416的距离d，以及从最近点416到电极402的相对位置的矢量414(即，线性路径)。距离d在本文被称为符号距离d，正距离表示电极402的相对位置位于三维模型的外部406，而负距离表示电极的相对位置位于三维模型的内部408。位于边界表面404上的电极402的相对位置的符号距离d为零。
计算装置32至少部分地基于电极402的位置相对于三维模型400的边界表面404的符号距离d，将符号距离d与针对电极402的相对位置的容差标准进行比较。例如，在一个实施例中，容差标准可能要求符号距离d不是正的(即，电极402的相对位置不位于三维模型的外部406)。在其他实施例中，容差标准还可能要求符号距离d不具有绝对值小于阈值的负值(即，电极的相对位置不仅位于模型400的内部408，并且从边界表面404向内间隔一阈值)。因此，从图4A和4B可以看出，其中示出的相对电极位置402在模型400的外部406，因此不满足容差标准。
响应于不满足容差标准，计算装置32改变电极402的相对位置和三维模型400的边界表面404之间的符号距离d。例如，在图5A和5B的示例性实施例中，计算装置通过沿矢量414向外(例如，朝向电极402的相对位置)移动(例如扩展)边界表面的一部分来改变三维模型400的边界表面404，直到满足容差标准。例如，在图5A和5B中，一旦电极402的相对位置在三维模型的内部408并且在模型的边界表面404内部与其间隔阈值t(图5B)，就满足容差标准。也就是说，在最近点416处的模型400的边界表面404被移动一至少等于d(符号距离)的距离以及更适合地距离t+d(即，阈值和符号距离d的和)。在更特别的示例中，电极402的相对位置在模型400的边界表面404内与其上的最近点416间隔至少大约1.5mm的阈值距离。然而，应当理解，该阈值距离可以大于或者小于1.5mm并且保持在本发明的范围内。
在更特别的示例中，为了移动模型400的边界表面404，在与最靠近电极402的相对位置的点416的距离在最大边界距离b(沿边界表面-参见图4A和4B)内的每个顶点412被沿着垂直于顶点412处的边界表面的矢量向外移动所计算的量。在一个实施例中，其内的顶点412被移动的、距离最近点416的最大边界距离b至少部分地根据电极402的相对位置和边界表面404上的最近点416之间的符号距离d来确定。所确定的每个顶点412向外移动的量由计算装置32至少部分地根据符号距离d来计算，而在其他实施例中至少部分地根据顶点与最近点416的距离r(图4A)来进一步计算，其中，距离r的范围可以从零(最近点416在顶点处)到远离最近点的最大边界距离b。虽然在图4A中参照一个特定顶点422示出了距离r，但距离r针对每个顶点412被确定。在一个实施例中，顶点412到最近点416的距离r可以由计算装置32在笛卡尔空间内确定，例如，沿它们之间的直线。在其他实施例中，从顶点412到最近点416的距离r可以由计算装置32通过确定沿边界表面的表面距离(例如，如果边界表面不是平面)来确定，包括但不限于使用测地线。
随着顶点412与最近点416的距离r增加，所确定的每个顶点412向外移动的量适当地减小，从而产生从边界表面404的未修改部分(对应于位于边界表面404上与最近点416的距离大于最大边界距离b的顶点)跨越边界表面的修改部分的平滑过渡。在一个示例性实施例中，其内的顶点412被向外移动的、与最近点416的最大边界距离b由计算装置32根据符号距离d来确定。更具体地，在特别合适的实施例中，在五倍于距离d(5*d)的最大边界距离b内的所有顶点412在与边界表面正交的方向上向外移动。因此，在图4A和4B所示的实施例中，五倍于符号距离d的最大边界距离b内的所有顶点412沿着与每个相应的顶点412正交的矢量移动。可替代地，最大边界距离b可以是不依赖于电极402的相对位置的符号距离d的预定的固定边界距离。在一个示例中，最大边界距离b可以固定为15毫米。然而，可以理解，最大边界距离b可以大于或者小于15毫米并且保持在本发明的范围内。此外，或者可替代地，最大边界距离b可以是根据符号距离d确定的距离和预定的固定边界距离中的较小者。
在一个合适的实施例中，所确定的每个顶点412被向外移动的量由计算装置32根据以下中至少之一，以及更适当地根据两者确定：a)顶点远离最近点416的距离r，以及b)电极的相对位置远离最近点的符号距离d。在一个示例中，所确定的每个顶点412被向外移动的量由计算装置32确定作为余弦函数，以及更特别地作为远离最近点416的距离r和符号距离b二者的余弦函数。更具体地，每个顶点412沿它自己的正交于边界表面的相应矢量被向外移动等于如下的量：
其中，d是电极402的相对位置与模型400的边界表面404上的最近点416的符号距离d，r是从顶点412到最近点416的距离，以及b是最大边界距离。因此，可以看出，如果最近点416位于顶点412，那么r为零，顶点沿矢量414向外移动的距离等于符号距离d。图4A示出与一个特定顶点422的距离r，但是可以理解，可以通过计算装置32为最大边界距离b(即，5*d或预定的固定最大值)内的每一个顶点412计算该距离r。在可替代的实施例中，可以使用任意其他合适的函数生成模型400的边界表面404的相对平滑的调整。
在图5A和5B所示的实施例中，顶点412向外移动的距离进一步包括另外的预定阈值t(最好参照图5B)。增加阈值t确保电极位置恰好在模型400内(即，在模型的内部408并且与边界表面404间隔开)。阈值t可以例如被直接增加至使用公式(1)确定的距离。在一个实施例中，阈值t是可以根据特定实施方式改变的预设量。例如，在用于相对较小的解剖结构的系统、具有较好的测量精度的系统、使用更精确的三维模型的系统等中，阈值t可以较小。在其他实施例中，阈值t可以由系统8的用户选择。在又一实施例中，根据电极402的相对位置在三维模型400外部的符号距离d来确定阈值t。因此，例如，当符号距离d增加时，阈值t可以改变。
虽然本文参照在三维模型400的外部406的电极402的相对位置示出并描述了图4A、4B、5A和5B，但相同的技术同样适用于位于模型内部408且距离小于阈值t的电极位置。在这种情况下，计算装置32将边界表面404从电极402的相对位置向外移动直到电极的相对位置的距离等于或大于阈值t。
在图4A、4B、5A和5B的示例性实施例中，示出并描述了单个电极402的相对位置。然而，可以理解，标测系统8可以使用多个测量电极，产生由计算装置32确定的多个电极相对位置。在其中确定多个电极相对位置的一个实施例中，上文结合附图4A、4B、5A和5B关于单个电极402描述的方法针对每一个电极相对位置被重复，没有特定的顺序和序列，直到所有电极的相对位置都在三维模型400上或者在其内部408。换句话说，在模型400外部406距离最远的相对电极位置并非必须是被处理的第一个电极位置。但在其他实施例中，在本发明的范围内，最远的电极可以被首先处理。
此外，可以预见，当仅仅模型400的边界表面404的一部分被改变(以及在图5A和5B所示的实施例中被向外扩展)时，整个边界表面可以根据电极402的符号距离d被改变，以及更特别地向外扩展，该电极402具有最远离模型的边界表面的相对位置，以确保被监视的所有电极的相对位置位于三维模型上或者其内部。也可以预见，尽管在图5A和5B的示例性实施例中，模型400的边界表面404被改变以满足容差标准，但另外地或可替代地，电极402的相对位置可以被改变(例如向内移动)以使得电极402的相对位置至少位于边界表面上，以及更适合地位于三维模型400的内部408。
在另一实施例中，如图6和7所示，解剖结构的三维模型600连同电极602相对于模型的边界表面604的所确定位置被示出。在该实施例中，三维模型被封闭以限定三维模型600的外部606和内部608。三维模型600恰好是例如表示人的心脏的张量积双三次样条表面模型。三维模型600的边界表面604包括多个网格单元610，每个网格单元由相应的多个顶点612限定。例如，在所示的实施例中，网格单元610是大体矩形的(除了在相对的极点处的那些网格单元)，从而使得顶点612被每个矩形网格单元的四个角限定。
图6示出最初(通过计算装置32)确定的电极602的相对位置，即，相对于三维模型600的边界表面604。在该实施例中，电极602的相对位置在三维模型600的外部606。计算装置32确定从电极602的相对位置到三维模型600的边界表面604上的最近点616的符号距离d，以及从边界表面上的最近点到电极的相对位置的矢量614(即，线性路径)。符号距离d与结合前面的实施例所描述的类似，其中，正距离表示电极602的相对位置位于三维模型600的外部606，负距离表示电极的相对位置位于三维模型的内部608，而零距离表示电极602的相对位置位于边界表面604上。
计算装置32至少部分地基于电极602的相对位置的符号距离d，将符号距离d与针对电极的相对位置的容差标准进行比较。例如，在一个实施例中，容差标准可能要求符号距离d不为正(即，电极602的相对位置不位于三维模型600的外部606)。在其他实施例中，容差标准可以进一步要求符号距离d不具有绝对值小于阈值t的负值(即，电极的相对位置不仅在模型600的内部608，还向内与边界表面604间隔一阈值t)。因此在图6中可以看出，其中示出的相对电极位置602在模型600的外部606，因此不满足容差标准。
响应于容差标准不被满足，计算装置32改变电极602的相对位置和三维模型600的边界表面604之间的符号距离d。例如，在图7的示例性实施例中，计算装置32通过平行于矢量614移动(例如，向外扩展)边界表面的一部分来改变三维模型600的边界表面604，直到容差标准被满足。在特定的实施例中，一旦电极602的相对位置在三维模型600的内部608并且向内远离模型的边界表面604并间隔一距离，容差标准就可以被满足。在更特别的示例中，电极602的相对位置从边界表面604向内间隔的距离等于至少大约为1.5mm的阈值t。然而，可以理解，该阈值t可以大于或者小于1.5mm并且在本发明的范围内。
更特别地，在该实施例中，计算装置32将边界表面604上的最近点616位于其中的整个网格单元610移动足以使电极602位于模型600内部608中的量，得到图7所示的改变的三维模型600。更具体地，最近点616位于其中的网格单元610的每个顶点612(例如角)在平行于矢量614的方向上被移动至少等于以及更适合地大于符号距离d的量。在另一实施例中，最近点616位于其中的网格单元610的每个顶点612在那个顶点612处的局部表面法线的方向上移动。在其他实施例中，可以有多个电极，其相应的相对位置和位于特定的网格单元610内的最近点616并且不满足容差标准。在该实施例中，针对网格单元内的每个电极相对位置重复上面结合附图6和7关于网格单元610的单个电极602描述的方法，没有特别的顺序或序列，直到所有电极的相对位置在三维模型600之上或其内部。换句话说，在模型600外部距离最远的相对电极位置并非必须是被处理的第一个电极位置。但在其他实施例中，最远的电极可以被首先确定，并且网格单元610根据最远电极的符号距离向外移动，并且保持在本发明的范围内。
在一些实施例中，顶点612向外移动的距离包括附加的阈值t。增加阈值t确保电极位置在模型600内(即，在模型的内部608内)并且在内部与边界表面604间隔开。此外，虽然参照在模型600外部的电极602位置描述了图6和7，但是相同的技术同样适用于位于模型600内部608并且间隔小于阈值t的电极位置。在这种情况下，计算装置32从电极602的相对位置向外移动网格单元610(最近点616位于其中)直到电极的相对位置和边界表面上的最近点之间的距离等于或大于阈值t。
图8和9示出另一实施例，其中，解剖结构的三维模型800和电极802相对于模型的边界表面804的所确定位置被示出。在该实施例中，三维模型800被封闭以限定三维模型800的外部806和内部808。三维模型800是由具有相应顶点812的三角单元810限定的标准线性三角化曲面模型(例如，类似于图4A和4B的实施例中的边界表面404)，但是由计算装置32使用平均值坐标方法来修改，其中，控制网格820围绕(例如覆盖)模型800的边界表面804。Ju,T.等人于2005年在ACM Transactions on Graphics,24(3):561-566上发表的“Mean ValueCoordinates for Closed Triangular Meshes”中描述了合适的平均值坐标方法的一个示例。所示的控制网格820包括具有节点824的三角单元822。在其他实施例中，控制网格820的单元822可以是任意其他合适的多边形。如在下文进一步描述的，通过操作控制网格820并根据由控制网格的移动所限定的函数移动边界表面来改变该实施例的三维模型800的边界表面804。
图8示出最初确定的电极802的相对位置(基于其空间位置)，即，相对于边界表面804以及更特别地相对于控制网格820。在该实施例中，计算装置32确定从电极802的相对位置到三维模型800的边界表面804上的最近点(未示出)的符号距离(未示出)。符号距离与结合前面的实施例所描述的类似，正距离表示电极802的相对位置位于三维模型800的外部806，负距离表示电极的相对位置位于三维模型的内部808，而零距离表示电极802的相对位置位于边界表面804上。
计算装置32至少部分地基于电极802的相对位置的符号距离d，将符号距离与针对电极的相对位置的容差标准进行比较。例如，在一个实施例中，容差标准可能要求符号距离不为正(即，电极802的相对位置不位于三维模型800的外部806)。在其他实施例中，容差标准可能进一步要求符号距离d不具有绝对值小于阈值t的负值(即，电极的相对位置不仅在模型800的内部808，并且从边界表面804向内间隔阈值t)。在图8的实施例中，电极802的相对位置在模型800的外部806，因此不满足容差标准。
响应于电极802的相对位置不满足容差标准，计算装置32确定与模型800的边界表面804上的所确定的最近点最近的顶点812。一旦最近的顶点812被确定，则使用平均值坐标生成控制网格820，其中控制网格的主节点826在所确定的最近顶点812处，如图8所示。围绕主节点826选择控制网格804中的另外的节点824。另外的节点824被选择为对应于边界表面804的顶点812并且与主节点826的距离足以允许边界表面804在控制网格的主节点826附近变形。在一个实施例中，围绕主节点826在二十面体的顶点处或顶点附近选择二十个控制节点824。
计算装置32还确定从主节点826到电极802的相对位置的距离d，以及从主节点816到电极的相对位置的矢量(例如，线性路径)814。控制网格820的主节点826(以及由此相关联的底层边界表面804)被改变，以及更特别地沿矢量814至少向外移动从主节点826到电极802的相对位置的距离d，以及在示例性实施例中，移动的距离大于距离d以使得在主节点826移动之后相对电极位置位于模型800的内部808，如图9所示。
在其他实施例中，可以有多个电极802，其具有不满足容差标准的相应的相对位置。在这种实施例中，针对每个电极相对位置重复上文结合图8和9关于单个电极802所描述的方法，没有特别的顺序或序列，直到所有电极的相对位置位于三维模型800上，或者更适合地在三维模型800的内部。换句话说，在模型800外部距离最远的相对电极位置并非必须是被处理的第一个电极位置。但在其他实施例中，最远的电极可以首先被处理，或者可以关于一些其他标准对电极排序，并且保持在本发明的范围内。
在一些实施例中，主节点826向外移动的距离还包括附加的阈值t(未示出)。增加阈值t确保电极位置在模型800内(即，在模型的内部808内)并且在内部与边界表面804间隔开。此外，虽然参照在模型800外部的电极802位置描述了图8和9，但是相同的技术同样适用于位于模型800的内部808并且间隔小于阈值t的电极位置。在这种情况下，计算装置32将主节点826向外移动，直到电极的相对位置和主节点之间的距离等于或大于阈值t。
系统8针对在时间上分离的电极数据独立地执行上述对三维模型400、600和800的改变。例如，当系统8在一段时间内捕获电极数据时，采集到许多在时间上分离的数据集。每个数据集可以包括来自心脏内的一些或全部电极的电极数据。针对每个数据集计算相对于原始三维解剖结构的电极位置，并且上述技术也适用于相对于原始三维对象的电极位置的集合。没有电极数据的集合相对于基于不同的电极数据的集合修改的三维模型来计算其电极位置。
虽然上文以一定程度的特殊性描述了本发明的某些实施例，但是在不背离本发明的精神或范围的前提下，本领域技术人员可以对所公开的实施例进行多种变形。所有的方向参考(例如，上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、之上、之下、竖直、水平、顺时针和逆时针)仅用于识别的目的以帮助读者理解本发明，并没有任何限制，特别地对于本发明的位置、方向或用途。连接参考(例如附接、耦合、连接等)被广义地解释并且可以包括元件的连接之间的中间构件和元件之间的相对移动。如此，连接参考不必须指两个元件直接连接和彼此固定地连接。以上说明书中包含或附图所示出的所有内容应当被理解为是仅示意性的而非限制性的。在不背离所附权利要求限定的本发明的精神的前提下，可以进行细节或结构的改变。
当介绍本发明的元件或其各种版本、实施例或方面时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意指存在一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”意于包括性的，意指除了所列的元件还可以有另外的元件。指示特定方位的术语(例如，“顶部”、“底部”、“侧面”等)的使用为了便于描述并且不要求所述术语的任意特定方位。
在不背离本发明的范围的前提下可以对上述进行多种变形，以上说明书中包含的和附图所示出的所有内容应当被理解为是示意性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种用于建模电极相对于解剖结构的三维模型的空间位置的计算机实现方法，所述三维模型具有边界表面，所述边界表面限定所述三维模型的第一侧和所述三维模型的相对的第二侧，所述计算机实现方法包括：
将所述电极定位于邻接所述解剖结构和间隔邻近所述解剖结构中至少之一的位置；
确定所述电极的不依赖于所述解剖结构的三维模型的三维空间位置；
至少部分地基于所述电极的所确定的三维空间位置，确定所述电极相对于所述三维模型的边界表面的位置；
确定所述三维模型的边界表面上最靠近所确定的相对电极位置的点；
确定所述边界表面上的所述点和所确定的相对电极位置之间的距离；
将所确定的相对电极位置与针对所确定的相对电极位置的容差标准进行比较，其中，容差标准的满足至少部分取决于所述边界表面上的所述点和所确定的相对电极位置之间的距离，以及其中，所述容差标准要求所述相对电极位置在所述三维模型的第一侧上并且与所述边界表面间隔至少一阈值距离值，以及其中，所述第一侧是所述三维模型的内部；以及
至少部分地基于所述比较不满足所述容差标准，通过移动所述三维模型的边界表面的至少一部分直到满足所述容差标准来相对于所确定的相对电极位置改变所述三维模型的边界表面。
2.根据权利要求1所述的计算机实现方法，所述改变步骤包括相对于所述相对电极位置改变所述三维模型的边界表面，从而使得在所述改变步骤之后，所述相对电极位置在所述三维模型的第一侧上并且与所述边界表面间隔所述阈值距离值。
3.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中，所述边界表面限定所述三维模型的内部和所述三维模型的外部，所述容差标准对应于所述电极的相对位置在所述三维模型的内部上，所述改变步骤包括：响应于所述电极的相对位置在所述边界表面的外部，相对于所述相对电极位置改变所述三维模型的边界表面，从而使得在所述改变步骤之后，所述相对电极位置在所述三维模型的内部上并且与所述边界表面间隔所述阈值距离值。
4.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中，所述三维模型包括具有多个网格单元的样条模型，每个网格单元包括多个顶点，以及其中，移动所述三维模型的表面的至少一部分包括在平行于从所述边界表面上的所述点到所确定的相对电极位置的矢量的方向上，将所确定的点位于其中的网格单元的多个顶点移动大于所述点和所确定的相对电极位置之间的所确定的距离的量。
5.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中，所述三维模型包括具有多个单元的多边形网格，每个单元具有多个顶点；移动所述三维模型的边界表面的至少一部分的步骤包括将沿所述边界表面离所确定的点小于确定的距离(b)的每个顶点向外移动确定的量，所述确定的量是如下至少之一的函数：a)每个相应顶点沿所述边界表面与所述边界表面上的所述点的距离(r)，以及b)所述相对电极位置与所述边界上的所述点的确定的距离。
6.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中，所述方法用于解剖结构的非接触标测，所述计算机实现方法还包括：
生成所述解剖结构的三维模型；
将所述电极定位于所述解剖结构内与所述解剖结构的内表面间隔邻近的位置；以及
使用所生成的所述解剖结构的三维模型执行确定步骤、所述比较步骤和所述改变步骤中的每一个。
7.一种用于建模电极相对于解剖结构的三维模型的空间位置的非接触系统，所述三维模型具有边界表面，所述边界表面限定所述三维模型的第一侧和所述三维模型的相对的第二侧，所述非接触系统包括：
被配置为从所述电极接收信号的计算装置，所述信号对应于所述电极的位置在邻接所述解剖结构和间隔邻近所述解剖结构中至少之一的位置，所述计算装置包括：
处理器；以及
耦合至所述处理器的至少一个存储装置，所述存储装置存储所述解剖结构的三维模型和计算机可执行指令，当所述处理器执行所述指令时，所述指令使得所述计算装置：
确定所述电极的不依赖于所述解剖结构的三维模型的三维空间位置；
确定所述电极相对于所述三维模型的所述边界表面的位置；
确定所述三维模型的边界表面上最靠近所确定的相对电极位置的点；
确定所述边界表面上的所述点和所确定的相对电极位置之间的距离；
将所确定的相对电极位置与针对所确定的相对电极位置的容差标准进行比较，其中，容差标准的满足至少部分取决于所述边界表面上的所述点和所确定的相对电极位置之间的距离，以及其中，所述容差标准要求所述相对电极位置在所述三维模型的第一侧上并且与所述边界表面间隔至少一阈值距离值，以及其中，所述第一侧是所述三维模型的内部；以及
至少部分地基于所述比较不满足所述容差标准，通过移动所述三维模型的边界表面的至少一部分直到满足所述容差标准来相对于所确定的相对电极位置改变所述三维模型的边界表面。
8.根据权利要求7所述的非接触系统，其中，所述存储装置存储计算机可执行指令，当所述处理器执行所述指令时，所述指令使得所述处理器相对于所确定的相对电极位置改变所述三维模型的边界表面，从而使得所述相对电极位置在所述三维模型的第一侧上并且与所述边界表面间隔所述阈值距离值。
9.根据权利要求7所述的非接触系统，其中，所述边界表面限定所述三维模型的内部和所述三维模型的外部，所述容差标准对应于所述相对电极位置在所述三维模型的内部上，以及所述存储装置存储计算机可执行指令，当所述处理器执行所述指令时，所述指令使得所述处理器响应于所述相对电极位置在所述边界表面的外部，相对于所述相对电极位置改变所述三维模型的边界表面，从而使得所述相对电极位置在所述三维模型的内部上并且与所述边界表面间隔所述阈值距离值。
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