CN106606372A - 一种多电极导管三维定位方法，及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多电极导管定位领域，特别涉及一种多电极导管三维定位方法，其包括步骤：A、在被测组织外围体表贴敷若干激励电极，在激励电极上或者激励电极旁设置若干参考电极，参考电极上设置磁定位传感器；B、在电场中，采集导管电极与参考电极间的电场信号，得出距离数据；C、采集磁定位传感器的位置信息，得到参考电极的位置信息；D、根据距离数据和参考电极的位置信息，得出各个导管电极的位置信息；E、根据导管电极的位置信息构建导管的实时三维模型，本发明的目的在于提供一种降低导管定位成本、避免三维模型失真、可实现多电极导管上所有导管电极定位、加工工艺简单、定位精度高的多电极导管三维定位方法，还公开了对应的定位装置。

Description

一种多电极导管三维定位方法，及其装置

技术领域

本发明涉及多电极导管定位领域，特别涉及一种多电极导管三维定位方法，还公开了其对应的装置。

背景技术

通过导管进行消融治疗是目前主流的一种治疗方法，而多电极导管是其中的一种导管，可用于标测或者消融，但我们在使用时，需要定位多电极导管，才能更好地辅助判定导管与组织位置关系，且辅助导管进行操作；

传统的技术方法有三种：

其一是通过三对正交贴敷的激励电极，建立相互正交的电场，设置一体内参考电极，采集导管电极与参考电极间电场信息，经系数变换后作为正交坐标系下的位移量，进而以参考电极为原点计算出相对位置，此方法要求激励电极完全正交贴敷，而实际应用中受身体轮廓影响，难以做到真正正交，计算出的位置被斜拉伸，导致定位导管形态和所构建模型形态失真；

其二是通过若干个激励线圈发放低频磁场，导管内部埋置一个或几个磁传感器线圈，在磁场范围内采集感应信号，计算出导管位置，该方法定位准确，但受传感器尺寸和加工工艺限制，导管中仅能安装数量有限的几个传感器，不能定位所有导管电极，进一步以局部电极计算出的整个导管形态出现偏差；

其三是在磁场辅助下，测量体内导管电极与多个体表参考间阻抗，计算导管多个电极位置，同时在导管内部安装磁传感器，确定个别电极物理位置，通过个别位置修正多个电极位置，该方法同样要求导管中安装磁传感器，加工工艺复杂，同时直接采集体内与体表阻抗的方法，受导管电极与组织贴靠程度、体表参考电极与皮肤接触变化等因素影响而出现偏差，并且该方法通过个别磁位置修正所有导管电极位置，以点概面，定位精度受到局限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种降低导管定位成本、避免三维模型失真、可实现多电极导管上所有导管电极定位、加工工艺简单、定位精度高的多电极导管三维定位方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种多电极导管三维定位方法，其包括步骤：

A、在被测组织外围体表贴敷若干激励电极，用于建立电场，在所述激励电极上或者激励电极旁设置若干参考电极，参考电极上设置磁定位传感器；

B、在所述电场中，采集导管电极与参考电极间的电场信号，得出导管电极与参考电极的距离数据；

C、在所述参考电极被外部磁场覆盖下采集所述磁定位传感器的位置信息，得到参考电极的位置信息；

D、根据所述距离数据和参考电极的位置信息，得出各个所述导管电极的位置信息；

E、根据所述导管电极的位置信息构建所述导管的实时三维模型并在显示设备上显示。

优于传统方法，本发明特点在于：

（相比较于背景技术的第一种传统方法）基于非正交电场，对电极片贴敷位置无严格要求，简化了电极片贴敷程序，降低了导管定位成本，同时避免了因电极片贴敷位置不绝对正交导致的导管和模型形态失真。

（相比较于背景技术的第二种传统方法）磁场辅助实现电场定位，可实现所有导管电极定位，避免纯磁场环境下对定位电极个数的局限，同时可以简化导管制造工艺。

（相比较于背景技术的第三种传统方法）通过激励电极产生的电场，在被测组织范围内的小区域环境中，电场分布是几乎均匀的，通过导管电极与体表参考电极采集电场信号，计算电场信号相对变化量的方式获得位置，避免受导管电极与组织贴靠影响，同时避免了以个别磁位置修正所有导管电极位置，以点概面导致的定位精度限制。

作为本发明的优选方案，所述激励电极成对设置，每对激励电极所在轴线穿过被测区域，使电场对被测区域的覆盖更好，使最终模型更准确。

作为本发明的优选方案，所述磁定位传感器贴敷在参考电极中心背面或正面，对参考电极的定位效果更好。

作为本发明的优选方案，每对激励电极所在轴线和其他对激励电极所在轴线夹角为30°~150°，使电场对被测区域的覆盖更好，同时采集导管电极与参考电极间的电场信号更准确。

作为本发明的优选方案，步骤E中，在构建所述导管的实时三维模型的同时，根据多个所述导管电极的位置信息同时构建被测局部组织三维模型，多电极导管三维模型和被测局部组织三维模型实时显示，可更好地辅助医生判定导管与组织位置关系，辅助导管操作和定位。

作为本发明的优选方案，所述参考电极设置在所述激励电极旁，各个激励电极旁的被测组织外围体表均贴敷有参考电极，使最终模型更准确。

作为本发明的优选方案，所述参考电极贴敷在激励电极周围距离激励电极5~10mm处，使参考电极受激励电极产生的电场的影响效果更好，使所述距离数据的测量更准确。

作为本发明的优选方案，步骤E中，构建被测局部组织三维模型时，通过0.3~2秒记录一次导管电极的位置信息来帮助构建，使被测局部组织三维模型更能够实时地反应组织变化。

本申请还公开了一种能够进行多电极导管三维定位的装置，其包括：

激励电极，所述激励电极贴敷于被测组织外围体表；

参考电极，所述参考电极上设置有磁定位传感器；

磁场覆盖装置，用于使被测环境被磁场覆盖。

相比较于现有的几种测量方式对应的装置，本申请装置能够降低导管定位成本、避免三维模型失真、可实现多电极导管上所有导管电极定位、加工工艺简单、定位精度高，且成本更低。

作为本发明的优选方案，所述磁定位传感器贴敷在参考电极中心背面或正面，对参考电极的定位效果更好。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

降低导管定位成本、避免三维模型失真、可实现多电极导管上所有导管电极定位、加工工艺简单、定位精度高。

附图说明：

图1为本申请实施例1中多电极导管三维定位方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1，一种多电极导管三维定位方法，其包括步骤：

A、在被测组织外围体表贴敷若干激励电极（所述激励电极成对设置，本实施例中为3对，每对激励电极所在轴线穿过被测区域，3对电极轴线相互交叉，分频或分时的产生激励输出，每对激励电极所在轴线和其他对激励电极所在轴线夹角为30°~150°，且激励电极间距离尽可能大，可进一步提高定位精度），用于建立电场；

在所述激励电极上（如将激励电极和参考电极组装为一体，设置为一体时激励电极和参考电极中间通过绝缘体隔离，一体组装的电极形态可以是圆形或其他适合的形状，更简化的方式则可将激励和参考电极短接，或将激励电极和参考电极简化为一个电极）或者激励电极旁设置若干参考电极（本实施例中，所述参考电极设置在所述激励电极旁，各个激励电极旁的被测组织外围体表均贴敷有参考电极，所述参考电极贴敷在激励电极周围距离激励电极5~10mm处），参考电极上设置磁定位传感器（所述磁定位传感器贴敷在参考电极中心背面或正面）；

B、在所述电场中，通过硬件电路采集导管电极与参考电极间的电场信号并放大，以所述电场信号为基础，通过算法得出导管电极与参考电极的距离数据（此方式采集的是电场信号，避免了电极与组织、电极与体表皮肤的接触影响，转换出的距离数据接近实际物理距离）；

C、在所述参考电极被外部磁场覆盖下，通过磁场定位系统采集所述磁定位传感器的位置信息（本实施例中磁场定位系统可选择Northern Digital Inc.公司的Aurora系统），得到参考电极的位置信息；

D、根据所述距离数据和参考电极的位置信息，采用类似三角测量方法、球面求交点方法、或轴线平面求交点方法，计算得出各个所述导管电极的位置信息；

E、根据所述导管电极的位置信息，通过曲线拟合算法，诸如Bezier、B-Spline方法，保证导管电极位置固定的前提下计算并构建所述导管的实时三维模型，并同时根据多个所述导管电极的位置信息构建被测局部组织三维模型（构建被测局部组织三维模型时，通过0.3~2秒记录一次导管电极的位置信息来帮助构建，具体地，可采用例如凸包、MarchingTetrahedra等算法构建出一个包含多个所述导管电极的位置数据的被测局部组织的外表面的三维模型，该三维模型表示了组织腔体模型形态），在显示设备上同时显示导管的实时三维模型和实时被测局部组织三维模型。

本实施例还公开了一种能够进行多电极导管三维定位的装置，其包括：

激励电极，所述激励电极贴敷于被测组织外围体表；

参考电极，所述参考电极上设置有磁定位传感器（所述磁定位传感器配合外部的磁场定位系统使用，本实施例中磁场定位系统可选择Northern Digital Inc.公司的Aurora系统），所述磁定位传感器贴敷在参考电极中心背面或正面；

磁场覆盖装置，用于使被测环境被磁场覆盖。

本实施例还公开了一种能够进行多电极导管三维定位的系统，其包括：

激励电极，所述激励电极贴敷于被测组织外围体表；

参考电极，所述参考电极上设置有磁定位传感器，所述磁定位传感器贴敷在参考电极中心背面或正面；

磁场定位系统，所述磁场定位系统包括磁场覆盖装置，用于使被测环境被磁场覆盖，本实施例中磁场定位系统可选择Northern Digital Inc.公司的Aurora系统。

Claims (10)

1.一种多电极导管三维定位方法，其特征在于，包括步骤：

在被测组织外围体表贴敷若干激励电极，用于建立电场，在所述激励电极上或者激励电极旁设置若干参考电极，参考电极上设置磁定位传感器；

在所述电场中，采集导管电极与参考电极间的电场信号，得出导管电极与参考电极的距离数据；

在所述参考电极被外部磁场覆盖下采集所述磁定位传感器的位置信息，得到参考电极的位置信息；

根据所述距离数据和参考电极的位置信息，得出各个所述导管电极的位置信息；

根据所述导管电极的位置信息构建所述导管的实时三维模型并在显示设备上显示。

2.根据权利要求1所述的一种多电极导管三维定位方法，其特征在于，所述激励电极成对设置，每对激励电极所在轴线穿过被测区域。

3.根据权利要求1所述的一种多电极导管三维定位方法，其特征在于，所述磁定位传感器贴敷在参考电极中心背面或正面。

4.根据权利要求2所述的一种多电极导管三维定位方法，其特征在于，每对激励电极所在轴线和其他对激励电极所在轴线夹角为30°~150°。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种多电极导管三维定位方法，其特征在于，步骤E中，在构建所述导管的实时三维模型的同时，根据多个所述导管电极的位置信息同时构建被测局部组织三维模型。

6.根据权利要求5所述的一种多电极导管三维定位方法，其特征在于，所述参考电极设置在所述激励电极旁，各个激励电极旁的被测组织外围体表均贴敷有参考电极。

7.根据权利要求6所述的一种多电极导管三维定位方法，其特征在于，所述参考电极贴敷在激励电极周围距离激励电极5~10mm处。

8.根据权利要求7所述的一种多电极导管三维定位方法，其特征在于，步骤E中，构建被测局部组织三维模型时，通过0.3~2秒记录一次导管电极的位置信息来帮助构建。

9.一种能够进行多电极导管三维定位的装置，其特征在于，包括：

激励电极，所述激励电极贴敷于被测组织外围体表；

参考电极，所述参考电极上设置有磁定位传感器；

磁场覆盖装置，用于使被测环境被磁场覆盖。

10.根据权利要求9所述的一种能够进行多电极导管三维定位的装置，其特征在于，所述磁定位传感器贴敷在参考电极中心背面或正面。