CN109199598A - 用于实时三维(3d)心脏成像中玻璃态视图的系统和方法 - Google Patents

用于实时三维(3d)心脏成像中玻璃态视图的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明题为“用于实时三维(3D)心脏成像中玻璃态视图的系统和方法。”本发明公开了一种实时三维(3D)心脏成像系统和方法。所述系统和方法可获取心脏结构的解剖数据并且可生成所述心脏结构的3D模型。可生成与心脏规程相关的视觉数据，诸如用于所述心脏结构的导管的位置和定向、标记、点、颜色编码的温度信息和/或颜色编码的局部激活时间(LAT)。叠加在所述心脏结构的所述3D模型上的所述视觉数据可以可视地显示在视觉显示装置上。通过生成所述视觉数据的修改组，该视觉数据的修改组包括移除模糊了所感兴趣的解剖特征部和/或所述导管的视图的所述视觉数据的至少一部分，并且将边缘增强添加到所述心脏结构，可生成玻璃态视图。可请求在所述视觉显示装置上可视地显示所述玻璃态视图。

Description

用于实时三维(3D)心脏成像中玻璃态视图的系统和方法
发明内容
本发明公开了一种实时三维(3D)心脏成像系统和方法。该系统和方法可获取心脏结构的解剖数据并可生成该心脏结构的3D模型。可生成与心脏规程相关的视觉数据，诸如用于该心脏结构的导管的位置和定向、标记、点、颜色编码的温度信息和/或颜色编码的局部激活时间(LAT)。叠加在该心脏结构的3D模型上的该视觉数据可可视地显示在视觉显示装置上。通过生成该视觉数据的修改组(包括移除模糊了所感兴趣的解剖特征部和/或导管的视图的视觉数据的至少一部分)并且将边缘增强添加到该心脏结构的3D模型，可生成玻璃态视图。
生成该边缘增强可包括基于该观察路径计算亮度值(例如，增白)并将其与该心脏结构的3D模型的每个单独点的值相加。操作员可请求在该视觉显示装置上可视地显示该玻璃态视图，例如经由操作员界面。该视觉数据的修改组可保持一些或全部的该颜色编码的温度信息和/或可将该颜色编码的温度信息转变为灰度或阴影的低密度着色。该视觉数据的修改组可保持该导管的该位置和该定向和/或移除该视觉数据中的该点和该标记。两个或多个不同的玻璃态视图可能包含不同的视觉数据的修改组。
附图说明
本专利或申请文件包含至少一张彩色附图或彩色照片。在提出请求并且支付必要的费用后，美国专利和商标局将会提供本专利或专利申请公开的带彩图副本。
图1是由3系统生成的患者心脏的示例三维(3D)心脏标测图；
图2A是示例心脏标测和消融系统的示意图；
图2B是可以被包括在图2A的示例心脏标测和消融系统中的示例导管的示意图；
图3是示例3D心脏标测图的3D图像，对应于图1中的3D心脏标测图，具有添加的玻璃视图；
图4A、4B和4C示出了通过在3D图像的表面添加阴影以向球体的3D图像添加玻璃视图的示例方法；
图5是用于在实时3D心脏成像中实现玻璃态视图的玻璃视图程序的示例视觉噪声减少的流程图，如可用于心脏标测和消融系统；并且
图6A是包括视觉数据的示例3D心脏标测图，图6B是激活玻璃态视图的对应3D心脏标测图，包括玻璃视图和减少的视觉数据。
具体实施方式
心脏消融是由电生理学家执行的医疗规程，其通过产生消融灶以破坏导致节律缺陷的心脏中的组织而可用于校正称为心律失常的心脏节律缺陷。可以使用心脏消融处理的示例心律失常是心房纤颤(AF)，这是源自心脏的心房的异常心脏节律。
心脏消融可采用长而柔韧的导管(内窥镜)，其可通过腹股沟的小切口和通过血管插入心脏，并可用于施加能量(例如，射频(RF)能量或极冷)以在组织上产生小的疤痕或消融灶以阻断可能导致心脏节律紊乱的错误电脉冲。实时三维(3D)定位和标测技术可用于可视化心脏内导管的确切位置和定向，并且充当先进的导航系统，以使电生理学家能够可视化并且小心地引导导管以在适当的位置管理RF能量。心脏消融的目标是去除心律失常，以使患者的心脏恢复到正常的心脏节律或降低心律失常的频率和患者症状的严重程度。
用于心脏消融的实时3D位置和标测系统的示例是由美国强生公司(Johnson&Johnson)的子公司Biosense有限公司(BiosenseInc.)生产的3系统。3系统使用电磁技术以创建患者心脏结构的3D图，并且显示心脏中导管(或其他对象)的确切位置和定向。3系统补偿患者和心脏的运动以确保该心脏结构的精确和实时可视化。
图1是由3系统生成的患者心脏的示例3D心脏标测图100。在心脏规程期间，一个或多个导管102的位置和定向可被示出在心脏100的3D可视化中。其它对象和图像虽然未示出，但可包括在图1所示的3D可视化中，诸如但不限于以下：附加导管和装置的位置和定向；用于在标测心脏100内定向的3D合成心脏模型；有助于方向性(例如，上、下、后、前)定向的二维(2D)图像；以及荧光镜透视检查图像或其它背景图像。
图2A是根据本文所公开的具有集成实时3D位置和标测技术(例如，3系统或其他3D位置和标测技术)的示例心脏标测和消融系统200的示意图。心脏标测和消融系统200可包括但不限于包括以下任何部件：控制台系统201；心外传感器214；参考装置群集215；能量源219；和/或(一个或多个)导管220。控制台系统201可包括但不限于包括以下任何部件：一个或多个处理装置202(一个或多个处理器)；本地存储装置208；视觉显示装置216；和/或(一个或多个)操作员界面218；心脏标测和消融系统200的某些元件可被直接用在患者205体外、患者体内和/或患者附近，以便采集用于可视化、诊断以及执行消融治疗的信息。可将该信息提供到控制台系统201以用于处理、可视化以及操作员控制和指导，其中一些在下面描述。
参考装置群集215(例如，可被称为位置垫)可包括定位于患者205下方的计算机控制的(例如，由一个或多个处理装置202控制)磁体环。磁体可具有可用作周围空间中的磁场的原点参考的已知和固定的强度和位置值，并且可将参考信息提供到一个或多个处理装置202以用于产生心脏的准确3D图像。
例如，(一个或多个)心外传感器214可为患者205的皮肤上的电极。一个或多个心外传感器214可经由检测由于心脏的电生理模式而引起的皮肤上的电变化来检测心脏的电活动，并且向一个或多个处理装置202提供关于电活动的信息以用于诊断心律失常并确定治疗规程。通过一个或多个心外传感器214检测的心外信号的处理版本可显示在视觉显示装置216上，例如在图形用户界面中(GUI)。
出于治疗和诊断目的，可在患者205上使用一个或多个装置。在示例心脏标测和消融系统200中，出于这些目的，示出并描述了一个或多个导管220；然而，其它装置可用于诊断和/或治疗处理。
一个或多个导管220可由医师通过患者205的血管系统经由皮肤插入患者205的心脏中。出于采集用于诊断标测和/或递送治疗处理(例如，执行消融)的信息的目的，一个或多个导管220可配备多种传感器，诸如位置、电、压力、图像和/或温度传感器。不同类型的(一个或多个)导管220可用于包括但不限于以下示例类型：固定导管；可偏转导管；双向导管；单向导管；三尖瓣标测导管；晕状末端导管；网篮状导管；和/或套索状导管。当一个或多个导管220用于在目标位置(例如，沿着路径的一个或多个位置)上执行消融时，例如通过施加RF能量，一个或多个导管220可以从能量源219接收RF能量，如可以由一个或多个处理装置202所指示的。在示例中，(一个或多个)导管220可直接从能量源219请求RF能量。
在图2B中更详细地示出示例导管220，该图2B示出可包括在导管220中的元件中的一些而非全部。导管220可包括但不限于包括以下部件中的任何一个或多个：一个或多个电极222；一个或多个温度传感器223；非接触电极224；(一个或多个)图像传感器225；(一个或多个)定位传感器226；远侧末端228；远侧端部230；柄部232；和/或电缆240。图2B中的导管220的示意图是导管220的可能部件的高水平表示，使得导管220中部件的位置和构型可不同于所示。
导管220的远侧端部230可包括远侧末端228处的(一个或多个)电极222，该(一个或多个)电极222可用于测量心脏组织的电特性。出于诊断目的，(一个或多个)电极222还可用于将电信号发送到心脏。(一个或多个)电极222还可通过将能量(例如，RF能量)直接施加到期望的消融位置处的心脏组织来对有缺陷的心脏组织执行消融。
导管220的远侧端部230可包括一个或多个温度传感器223，以测量与远侧端部230接触的心脏组织的温度和/或测量远侧端部230本身的温度。例如，用于测量温度的热电偶或热敏电阻可被放置在沿着远侧端部230的任何地方，以用作一个或多个温度传感器223。
远侧端部230可包括布置成阵列的非接触电极224，该非接触电极224可用于同时接收并且测量来自患者205的心室壁的远场电信号。(一个或多个)电极222和非接触电极224将关于心脏的电特性的信息提供到(一个或多个)处理装置202以用于进行处理。
一个或多个导管220可配备一个或多个图像传感器225，诸如电荷耦合装置(CCD)图像传感器和/或用于在其插入体腔内时捕获内窥镜图像的摄像机。(一个或多个)图像传感器225可位于远侧端部230处。
远侧端部230可包括导管220的远侧末端228中的(一个或多个)定位传感器226(也称为位置传感器)，该(一个或多个)定位传感器226可生成用于确定导管220在体内的位置和定向(和/或距离)的信号。在示例中，(一个或多个)定位传感器226、(一个或多个)电极222和远侧末端的相对定位和定向是固定的并且是已知的，以便于远侧末端的精确定位信息。例如，一个或多个定位传感器226的定位可以部分地基于心脏外已知定位的相对定位(例如，基于心外传感器214)来确定。一个或多个定位传感器226的使用可以在周围空间中的磁场内提供改进的位置精度并且提供适合于患者移动的位置信息，因为导管220的定位信息相对于患者205的解剖结构。
导管220的柄部232可由医师操作并且可包括控制器234以使医师能够使远侧末端228在期望的方向上有效地转向。
电极222、224和传感器223、225、226可经由可穿过柄部232和电缆240的导线连接到一个或多个处理装置202，以便向控制台系统201提供信息诸如位置、电、成像和/或温度信息，该控制台系统可用于在心脏内以实时方式操作并显示导管220的功能。
参考图2A，在控制台系统201内，一个或多个处理装置202(例如一个或多个处理器)可包括例如可包含在计算机内部的一个或多个信号处理电路。(一个或多个)处理装置202可以以硬件实现和/或以软件编程以执行心脏标测和消融系统200的功能。该软件可以例如通过网络以电子形式下载到一个或多个处理装置202，和/或其可以被设置在有形介质诸如磁性或光学介质或其他非易失性存储器上。例如，可通过将软件模块下载并且安装到(一个或多个)处理装置202来增强心脏标测和消融系统200的心脏可视化和诊断能力。在示例中，(一个或多个)处理装置202可包括通用计算机。
一个或多个处理装置202可接收、放大、过滤和/或数字化来自导管220的信号(携带信息或数据)，该信号包括由传感器223、225、226和电极222、224生成的信号。一个或多个处理装置202接收和使用该信号，以计算此类数据如导管220的位置和定向、该导管的温度以及心室中组织的电特性和/或温度。在示例中，适当的电路可与导管220自身相关联，使得(一个或多个)处理装置202接收已放大、过滤和/或数字化的信号。
(一个或多个)处理装置202还可用于生成并且发送包含信息或指令的信号到心脏标测和消融系统200中的其它元件。例如，(一个或多个)处理装置202可生成并且发送实时3D心脏图信息以用于在视觉显示装置216上显示。在另一个示例中，(一个或多个)处理装置202可向本地存储装置208发送信息/从本地存储装置208接收信息。在另一个示例中，(一个或多个)处理装置202可将信号发送到(一个或多个)导管220以将由能量源219提供的RF能量施加到消融目标。
如上所述，(一个或多个)处理装置202可实现特定功能，其可在(一个或多个)处理装置202内被表示(例如，例示性地或物理地)为独立单元。例如，一个或多个处理装置202可包括解码器单元204(例如，以硬件实现为处理电路和/或以软件实现为软件模块)，该解码器单元可被配置成从导管220中的传感器接收信号，并且可使用该信号以计算用于该导管远侧尖端部228的位置、定向、距离、温度和/或心电图(ECG)值。
在另一个示例中，一个或多个处理装置202可包括用于向心脏标测和消融系统200中的其他装置发送指令的控制器单元207。例如，控制器单元207可将指令发送到能量源219以将RF能量提供到(一个或多个)导管220以用于消融，并且可将指令发送到(一个或多个)导管220以将RF能量施加到消融目标(例如沿路径的一个或多个位置)。
在另一个示例中，一个或多个处理装置202可包括3D图像重建单元206(例如，以硬件实现为处理电路和/或以软件实现为软件模块)，该重建单元可被配置成收集来自医疗成像系统(未示出)，的图像数据，诸如磁共振成像(MRI)系统和/或计算机断层扫描(CT)系统，以及来自一个或多个导管220(例如，来自图2B中的一个或多个图像传感器225)的图像数据。3D图像重建单元206可使用图像数据以构造患者205的心室的模拟表面并将其提供到视觉显示装置216用于显示。
处理单元204、处理单元206和处理单元207是示例，并且不包括可在(一个或多个)处理装置202中实现的所有可能的功能。其它功能和/或处理单元可被包括在(一个或多个)处理装置202中但未被示出。
视觉显示装置216可以用于基于在一个或多个处理装置202中完成的信息处理来显示心脏的2D和/或3D视觉表示和/或图并且显示导管220在心脏内的确切位置和定向。例如，图可被显示为解剖图、心脏电激活图、心脏电传播图、心脏电势图、阻抗图、心室几何形状和ECG片段图。
除了心脏表示/图和(一个或多个)导管之外，还可在视觉显示装置216上显示与标测、诊断和治疗规程相关的其它观察对象和/或信息(例如，标签、诊断等)。心脏标测的3D视觉表示是医师为执行诊断和治疗性心脏规程(诸如心脏消融)提供精确和实时的视觉指导而使用的关键工具。
一个或多个操作员界面218可以被一个或多个操作员用来与心脏标测和消融系统200交互并且控制心脏标测和消融系统200。(一个或多个)操作员界面218可包括但不限于包括以下装置：键盘；触敏显示；和/或鼠标。一个或多个操作员界面218可允许操作员访问和操纵视觉信息，并可向他们提供改变视图以及标记或标注消融灶以保持跟踪用于个体患者的治疗策略的能力。
心脏标测和消融系统200的操作员可包括但不限于包括以下：医师(例如电生理学家)，其可例如控制导管、采集和解释诊断并且执行消融规程；以及临床应用专家(CAS)，他们在规程期间担任医师的助手。
心脏标测和消融系统(诸如图2A中的心脏标测和消融系统200)可提供关于心脏系统和/或与心脏系统接触的装置(诸如导管)的电活动和/或温度的信息，并可在3D标测图上可视地显示该信息。例如，心脏组织的电信号可通过被放置于心脏组织附近和/或与心脏组织直接接触(例如，图2A中的一个或多个心外传感器214和/或图2B中导管220上的一个或多个电极222)的传感器/电极来测量，并且以实时方式在3D心脏标测图中显示该信号。利用颜色在3D心脏标测图中可显示心室中不同区域的局部激活时间(LAT)产生的电激活序列，以示出从开始到结束的电波(例如，红色指示最早的LAT，紫色指示最新LAT，该颜色光谱中的其他颜色指示在这两者之间的LAT)。类似地，颜色可用于示出心脏组织的温度和/或装置(诸如在执行消融时变热的导管)的温度。例如，红色可指示热温度(例如，60℃)，蓝色可指示冷温度(例如，30℃)，该颜色光谱中的其他颜色指示介于这两者之间的温度。
如上所述，3D心脏标测和消融系统，诸如系统，可以显示具有许多解剖特征部、对象、点和标记以及具有广谱颜色的复杂心脏标测图。例如，点可示出解剖定位与心脏内ECG在指定时间点的配对，医师可用标记来标注用于参考的特定点和位置，而且颜色可用于示出温度和/或电活动。
在治疗或诊断规程期间使用这些3D心脏标测图时，存在以下实例：医师可能需要专注于3D心脏标测图中视觉信息的子集，以便有效地完成任务，使得其他视觉信息充当视觉噪声并且妨碍该医师的规程观察。例如，当执行消融时，该医师可能需要专注于3D标测图上的相对于周围心脏组织的导管位置和温度分布，去除其他视觉信息中的一些，并因此具有更佳视图。在另一个示例中，该导管温度分布可为颜色编码，使用的颜色诸如红色、黄色和绿色也用于3D心脏标测图，例如，用于示出心脏组织的电活动、温度等，这使该医师难以从该周围3D心脏标测图中识别并区分该导管温度分布。
医师可用于帮助移除3D可视化中的一些视觉噪声的工具是标测图透明化；然而，标测图透明化缺少解剖细节，并且可能妨碍该医师理解周围解剖结构的能力。事实上，透明标测图可能不适合需要解剖结构的视觉细节的应用，诸如消融期间可能出现的情况。
另外，为了在不需要时从3D标测图中移除多余的视觉信息，现有系统需要医师通过多种菜单手动工作以过滤掉过量的数据，该项工作可能是复杂的、非直观的和耗时的。因此，医师期望具有方便且易于获得的解决方案，以在，3D心脏标测图中可视化特定温度分布和/或所感兴趣的点并在需要时移除无关的视觉噪声。
本文描述了关于心脏系统的心脏标测和消融规程的公开，尽管本领域的技术人员应当理解，本公开可适用于可用于身体的任何腔体或系统中的系统和规程，包括但不限于呼吸/肺系统、呼吸系统和肺系统、消化系统、神经血管系统和/或循环系统。
根据本文所公开的内容，通过过滤掉多余的视觉数据(例如，点、标记和/或颜色)和/或将边缘增强添加到心脏解剖结构，系统和方法为医师或操作员提供了选择(使用例如按钮或菜单)心脏规程的3D视图中可视化数据的简化和/或清晰水平(被称为“玻璃态”或“模糊状态”视图)的能力。例如，玻璃态视图中移除和保持的可视化数据可根据医师的观察偏好来限定或调制。心脏标测和消融系统中的玻璃态功能提供了一种快速有效的方法，让医师在执行心脏规程时专注于视觉数据的子集，并移除了妨碍医师观察的视觉数据。
作为本公开的心脏标测和消融系统的一部分，玻璃态视图可被实现为包括将边缘增强(称为“玻璃视图”)添加到视觉3D心脏标测图中的心脏解剖结构(例如，如图2A中的心脏标测和消融系统200的视觉显示装置216中所显示)。该玻璃视图可应用于3D心脏图像并通过在该3D心脏标测图上突出这些解剖特征部以提供该心脏解剖结构的细节的良好限定的可见性，如图3所示。
图3是对应于图1中3D心脏标测图100的示例3D心脏标测图300，具有添加的玻璃视图，并且示出了导管302的位置和定向。如果医师需要，该玻璃视图可提供一种具有阴影或边缘增强的透明视图，其可以保留着色信息(例如，显示温度分布、电活动等的颜色)。通过该玻璃视图，可以更容易看到在3D心脏地图300中的导管302，同时保留期望水平的着色分布数据。因为具有玻璃视图的3D心脏标测图300可旋转，所以该玻璃视图使同时观察3D解剖心脏结构的多个侧面成为可能。
图4A、4B和4C示出了通过在3D图像的表面添加阴影以向球体的3D图像添加玻璃视图的示例方法(同样的方法可应用于3D心脏图像或其他解剖图像，并可用于生成图3中的玻璃视图心脏标测图300)。考虑到3D图像的表面上的一个点x，矢量V是来源于该视点的观察路径(例如，来源于操作员看3D图像的视觉显示器)，矢量L是来源于光源的光路径(该光源/光路径不影响亮度增加)，矢量R是反射光路径，并且矢量N是法向矢量(即，正交或垂直于3D图像上的该点)。光路径L与法向矢量N之间的角α和反射路径R与法向矢量N之间的角α相同。
为了生成玻璃视图，生成亮度值(例如，对应于光、阴影、白色或其他颜色)并根据以下公式将其添加到3D图像的表面上的每个点：
“亮度值”＝ 公式1
其中K是小的常数(例如0.00001)。在图4B所示的情况中，矢量L和V来自同一地方(即，该光源与该视点位于同一位置)，而且法向矢量N指向该视点。因为矢量N和V相同或几乎相同，那么矢量积|N·V|等同于或接近1，而且因为常数K很小，所以亮度添加值非常低。在图4C所示的情况中，矢量L和V也来自同一地方，但法向矢量N垂直于或几乎垂直于观察路径V。在这种情况下，矢量积|N·V|几乎是0，并且亮度值添加值很高。如果该矢量积|N·V|的结果是0，那么该亮度添加值可被设为最大亮度值(例如，对于增白，该值对应于纯白)。在一个示例中，该亮度添加值归一化在0和1之间，其中1为最大亮度值(例如，纯白)，0表示没有亮度(颜色)被添加到3D图像中的该点。
作为本公开的心脏标测和消融系统的一部分，玻璃态视图可被实现为包括3D心脏标测图中视觉噪声的移除，从而留下心脏解剖结构的形状，使得医师可易于看到该标测图后面的该导管。本公开的玻璃态视图可被实现为还包括3D心脏标测图中所需量的颜色编码的数据(例如，颜色编码的温度信息)的维护。在一个示例中，当选择了玻璃态视图时，3D心脏标测图中的颜色编码的信息仅一部分可被移除。在一个示例中，本公开的玻璃态视图可通过将着色(例如，LAT颜色编码、温度颜色编码等)转换为灰度或阴影的低密度着色来减少或移除3D心脏标测图中过量的着色信息。在一个示例中，根据医师的可视化需求，可完全移除过量的着色。
玻璃态视图通过减少视觉数据诸如3D心脏标测图中的着色量和/或点和标签的数量来减小视觉噪声。过滤掉3D心脏标测图上的无关视觉数据，以使医师能够易于快速地专注于关键的视觉信息。此外，该医师不需要通过多种菜单工作过滤掉过量的数据，因为该玻璃态视图被预先编程，使得其可例如经由该医师可访问的按钮或菜单立即被激活或停用。在一个示例中，可向该医师提供两个或多个不同的玻璃态视图(例如，经由可选择的菜单)。例如，第一玻璃态视图可包括玻璃视图、导管和温度颜色编码的视觉数据，同时移除所有其他的点、对象和标记，并且第二玻璃态视图可类似地包括玻璃视图和导管，但其示出了移除温度颜色编码的信息的灰度心脏标测图。
作为视觉噪声减少的一个示例，该玻璃态视图可隐藏未被该医师或操作者选择的所有数据点(例如，标记、标签等)，并且可在3D心脏标测图中显示所选择的点和一个或多个导管。如上所述，该玻璃态视图也可将玻璃视图添加到心脏解剖结构。
本公开的在心脏标测和消融系统(例如，图2A中的心脏标测和消融系统200)中实现的玻璃态视图为医师提供了执行特定心脏规程所需的导管和解剖视觉信息的改善视图，并且专注于所感兴趣的选择的点。可用于该玻璃态视图的导管和解剖视觉信息的示例包括但不限于以下任何视觉信息的任一种：导管尖端；导管上的电极号；在3D心脏图像重建内部的偏转和组织接近指示(TPI)(即，改变可视化以指示导管的电极正在接触心脏组织)；和/或颜色编码的温度信息。
图5是具有用于实现实时3D心脏成像中玻璃态视图的玻璃视图程序500的示例视觉噪声减少的流程图，如可用于心脏标测和消融系统。在502处，可获取心脏结构的解剖数据并用于生成心脏结构的3D标测图(模型或图像)，将该3D标测图显示在视觉显示器上。例如，心脏结构的3D模型可使用实时3D心脏定位和标测系统诸如3系统来生成。
在504处，可在心脏规程期间(例如，诊断或治疗心脏规程诸如标测和消融)生成视觉数据并将其显示在心脏结构的3D标测图上。视觉数据的示例可包括但不限于包括以下信息：对象(例如，导管、其他装置、3D合成心脏模型等)；点和/或标记(例如，用于识别由系统自动添加或由操作员手动添加的所感兴趣的点的点)；和/或颜色编码的信息(例如，用于显示电活动、解剖温度、装置温度等)。在506处，通过生成视觉数据的修改组生成来自于3D心脏标测图的至少一个玻璃态视图，该修改组可包括添加玻璃视图(例如，使用图4A至4C中所描述的方法)并且减少或移除不需要的视觉数据诸如点、对象、标记和/或颜色编码的信息。例如，被移除的视觉数据可对应于未被医师选择或标记的点、对象和/或颜色编码的信息。
在一个示例中，包含在该玻璃态视图中的视觉数据的修改组可基于默认设置或可根据医师的偏好调制。例如，该医师可向该系统提供输入以限定应该包含在该玻璃态视图中的视觉数据。例如，参照图2A，医师(或CAS)可使用一个或多个操作员界面218以向一个或多个处理装置202提供包含在该玻璃态视图中的优选视觉数据以供3D图像重建单元206使用。例如，该优选视觉数据可存储在本地存储装置208中的控制台系统201中。
参照图5，在508处，响应于玻璃态视图的请求(例如，来自操作员)，所请求的玻璃态视图可显示在该视觉显示装置上，从而在心脏规程期间移除阻隔性视觉数据。具有玻璃视图规程500的示例视觉噪声减少可在图2A的心脏标测和消融系统200中实现。例如，参照图2A，具有玻璃视图规程的视觉噪声降低可在3D图像重建单元206中实现(例如，以硬件实现为处理电路和/或以软件实现为软件模块)，并可由该医师经由操作员界面218激活，例如通过选择在视觉显示装置216中可视地显示的按钮。
图6A是示例3D心脏标测图600A，其包括此类视觉数据如导管602、点604(以白色十字示出)、重建上的投影点606(以彩色的扁球体示出)、对应于操作员所标记的点的标记608(以大球体示出)、示出LAT 610的颜色编码以及用于定向的3D合成心脏模型612。图6A中的大量视觉数据部分地模糊了导管602的视图，这可能妨碍该医师执行精确规程的能力。此外，不容易看到心脏结构的表面的细节。例如，难以区分心脏解剖结构中左心耳(LAA)620与周围的视觉数据。
图6B是激活的玻璃态视图示例3D心脏标测图600B，其对应于3D心脏标测图600A。在图6B所示的玻璃态视图中，已经移除了包括点604和一些投影点606的视觉数据，并且已添加了玻璃视图以向心脏解剖结构提供阴影。在3D心脏标测图600B中，随着该玻璃视图的添加和阻隔性视觉数据的移除，LAA 620和导管602更加可视。示出LAT 610的颜色编码的信息已被保持在该玻璃态视图中，但可另选地移除。与图6A中具有大量视觉噪声数据的心脏标测图600A相比，图6B中的心脏标测图600B提供了该导管相对于周围心脏解剖结构改善的可视性，因此使医师更容易观察和精确地执行心脏规程诸如消融。
本文所述的实施方案和规程可以以硬件和/或软件来实现。用于执行消融的计算机系统可能够运行引入包括本文所述的规程的附加特征的软件模块。本文所述的规程可以使得能够实现先进的心脏可视化和诊断能力以增强临床医生诊断和治疗心脏节律失常的能力。尽管本文所公开的规程相对于与心脏系统相关的消融规程来描述，但本文所公开的系统和规程可类似地用作身体其他部分中的治疗和诊断规程的一部分。
***

Claims (20)

1.一种实时三维(3D)心脏成像系统，包括：
处理装置，所述处理装置被配置成获取心脏结构的解剖数据并且生成所述心脏结构的3D模型；
所述处理装置被配置成生成与心脏规程相关的视觉数据，其中所述视觉数据包括以下中的至少一者：导管的位置和定向；标记；点；所述心脏结构的颜色编码的温度信息；所述导管的颜色编码的温度信息；或用于所述心脏结构的颜色编码的局部激活时间(LAT)；
一种视觉显示装置，所述视觉显示装置被配置成可视地显示叠加在所述心脏结构的所述3D模型上的所述视觉数据；
所述处理装置被配置成通过生成所述视觉数据的第一修改组来生成第一玻璃态视图，所述生成所述视觉数据的所述第一修改组包括移除模糊了至少一个解剖特征部的视图的所述视觉数据的至少一部分并且将边缘增强添加到所述心脏结构的所述3D模型；以及
响应于对所述第一玻璃态视图的请求，所述视觉显示装置被配置成可视地显示叠加在所述心脏结构的所述3D模型上的所述视觉数据的所述第一修改组。
2.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，其中：
所述处理装置还被配置成通过以下步骤生成用于所述心脏结构的所述3D模型上的每个点的所述边缘增强：
计算与成比例的亮度值，其中K是常数值，N是在所述心脏结构的所述3D模型上的所述点处的法向矢量，并且V是表示从视点至所述心脏结构的所述3D模型上的所述点的观察路径的矢量；以及
将所述亮度值添加到所述心脏结构的所述3D模型上的所述点。
3.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，其中：
所述处理装置还被配置成通过生成所述视觉数据的第二修改组来生成第二玻璃态视图，所述生成所述视觉数据的所述第二修改组包括移除模糊了所述至少一个解剖特征部的视图的所述视觉数据的至少一部分，并且所述第二玻璃态视图和所述视觉数据的所述第二修改组分别与所述第一玻璃态视图和所述视觉数据的所述第一修改组不同。
4.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，其中所述视觉数据的所述第一修改组保持所有来自所述视觉数据的所述心脏结构的所述颜色编码的温度信息。
5.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，其中所述生成所述视觉数据的所述第一修改组包括将所述视觉数据中所述心脏结构的所述颜色编码的温度信息转换为灰度或阴影的低密度着色。
6.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，其中所述视觉数据的所述第一修改组保持所述导管的所述位置和定向并从所述视觉数据移除所述点和所述标记。
7.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，其中所述移除所述视觉数据的所述至少一部分包括移除阻隔性视觉数据，所述阻隔性视觉数据在所述心脏规程期间阻隔了所述导管的顶端和周围心脏解剖结构到所述导管的所述顶端的视图。
8.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，还包括：
操作员界面，所述操作员界面被配置成接收来自操作员的对于所述第一玻璃态视图的所述请求并向所述处理装置提供对于所述第一玻璃态视图的所述请求。
9.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，还包括：
操作员界面，所述操作员界面被配置成接收来自操作员的对于所述第一玻璃态视图的视觉偏好并向所述处理装置提供所述视觉偏好；并且
其中所述处理装置还被配置成基于所述视觉偏好将视觉信息限定成包含在所述视觉数据的所述第一修改组中。
10.根据权利要求1所述的实时3D心脏成像系统，所述实时3D心脏成像系统被实现为心脏标测和消融系统的一部分。
11.一种用于实时三维(3D)心脏成像的方法，所述方法由实时3D心脏成像系统执行，所述方法包括：
获取心脏结构的解剖数据并且生成所述心脏结构的3D模型；
生成与心脏规程相关的视觉数据，其中所述视觉数据包括以下中的至少一者：导管的位置和定向；标记；点；所述心脏结构的颜色编码的温度信息；所述导管的颜色编码的温度信息；或用于所述心脏结构的颜色编码的局部激活时间(LAT)；
在视觉显示装置上，可视地显示叠加在所述心脏结构的所述3D模型上的所述视觉数据；
通过生成所述视觉数据的第一修改组来生成第一玻璃态视图，所述生成所述视觉数据的所述第一修改组包括移除模糊了至少一个解剖特征部的视图的所述视觉数据的至少一部分并且将边缘增强添加到所述心脏结构的所述3D模型；并且
响应于对所述第一玻璃态视图的请求，在所述视觉显示装置上可视地显示叠加在所述心脏结构的所述3D模型上的所述视觉数据的所述第一修改组。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
通过以下步骤生成用于所述心脏结构的所述3D模型上的每个点的所述边缘增强：
计算与成比例的亮度值，其中K是常数值，N是在所述心脏结构的所述3D模型上的所述点处的法向矢量，并且V是表示从视点至所述心脏结构的所述3D模型上的所述点的观察路径的矢量；以及
将所述亮度值添加到所述心脏结构的所述3D模型上的所述点。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
通过生成所述视觉数据的第二修改组来生成第二玻璃态视图，所述生成所述视觉数据的所述第二修改组包括移除模糊了所述至少一个解剖特征部的视图的所述视觉数据的至少一部分，并且所述第二玻璃态视图和所述第二修改组分别与所述第一玻璃态视图和所述视觉数据的所述第一修改组不同。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述视觉数据的所述第一修改组保持所有来自所述视觉数据的所述心脏结构的所述颜色编码的温度信息。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述生成所述视觉数据的所述第一修改组包括将所述视觉数据中所述心脏结构的所述颜色编码的温度信息转换为灰度或阴影的低密度着色。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述视觉数据的所述第一修改组保持所述导管的所述位置和定向并从所述视觉数据移除所述点和所述标记。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述移除所述视觉数据的所述至少一部分包括移除阻隔性视觉数据，所述阻隔性视觉数据在心脏规程期间阻隔了所述导管的顶端和周围心脏解剖结构到所述导管的所述顶端的视图。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括：
经由操作员界面接收来自操作员的对所述第一玻璃态视图的所述请求。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括：
经由操作员界面接收来自操作员的对所述第一玻璃态视图的视觉偏好；以及
基于所述视觉偏好将视觉信息限定成包含在所述视觉数据的所述第一修改组中。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述实时3D心脏成像系统被实现为心脏标测和消融系统的一部分。
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