CN110891475A - 成像以确定电极几何形状 - Google Patents

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Abstract

一种方法包括在患者身体的身体表面上放置电极组。该方法还包括基于使用测距成像和/或单视成像的一个或多个图像帧将跨越身体表面的电极的位置数字化。该方法还包括估计身体表面上的电极中在测距成像和/或单视成像期间不可见的隐藏电极的位置。该方法还包括将在身体表面上的电极的位置与预先确定的几何形状信息进行配准，该预先确定的几何形状信息包括身体表面以及患者身体内部的解剖包络。该方法还包括将基于配准的用于限定电极与解剖包络之间的空间关系的几何形状数据存储在非瞬态存储器中。

Description

成像以确定电极几何形状
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年7月12日提交的并且题为“IMAGING TO DETERMINEELECTRODE GEOMETRY(成像以确定电极几何形状)”的美国临时申请第62/531643号的优先权权益，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及使用成像以确定电极阵列的几何形状。
背景技术
心电图成像(ECGI)是针对心脏电生理(EP)以及心律失常的非侵入式成像模态，其可被用于重构心外膜电势并且用于从例如BSPM和/或其他心电图身体表面电势提供电描记图以及等时线(isochrone)。为了执行非侵入式心电图成像(ECGI)，通过在计算机断层(CT)扫描或另一医疗成像模态期间将电极放置在患者身上来确定身体表面电极的位置以及几何形状。在许多医疗保健设施处，这可能难以安排、耗时并且昂贵。例如，在CT扫描期间，需要将电极放置在患者身上，并且同样的背心需要保持在患者身上，直至患者的EP手术(procedure)时间。在一些示例中，由于医院的安排，CT扫描与实际EP手术之间的等待时间可超过6个小时。
发明内容
本公开涉及使用成像以确定电极阵列的几何形状。
作为一个示例，一种方法包括在患者身体的身体表面上放置电极组。该方法还包括基于使用测距(range)成像和/或单视(monoscopic)成像的一个或多个图像帧来将跨越身体表面的电极的位置数字化。该方法还包括估计身体表面上的电极中的在测距成像和/或单视成像期间不可见的隐藏电极的位置。该方法还包括将身体表面上的电极的位置与预先确定的几何形状信息配准，该预先确定的几何形状信息包括身体表面以及患者身体内的解剖包络(envelope)。该方法还包括将基于该配准的用于限定电极与解剖包络之间的空间关系的几何形状数据存储在非瞬态存储器中。
作为另一示例，一种系统包括成像获取系统，该成像获取系统包括便携式测距成像设备和/或单视成像设备，该便携式测距成像设备和/或单视成像设备被配置成用于生成包含包括已被定位在身体表面上并且在由测距成像设备和/或单视成像设备进行的图像捕获期间在直接视线内的多个电极的身体表面的一个或多个图像帧的图像数据。非瞬态存储器存储机器可读指令以及数据，数据包括内部心脏包络以及身体表面的预先确定的几何形状信息。至少一个处理器可访问存储器并且执行指令以执行方法。由处理器执行的方法包括从图像数据中确定三维电极位置以及表面几何形状。所确定的三维电极位置以及表面几何形状包括隐藏的电极的估计的位置，该隐藏的电极在由便携式测距成像设备和/或单视成像设备进行的图像捕获期间在直接视线外。将所确定的三维电极位置以及表面几何形状与心脏包络以及身体表面的预先确定的几何形状信息配准，以提供汇总的几何形状数据，该汇总的(aggregate)几何形状数据描述多个电极中的每一个与心脏包络之间的三维空间关系。汇总的几何形状数据被存储在存储器中。
附图说明
图1描绘了用于数字化电极以及解剖结构以生成用于在电生理手术中使用的几何形状数据的方法的示例。
图2描绘了用于图像处理以拼接(stitch)并且配准多个获取的图像帧的示例方法。
图3描绘了包含电极标识文本的电极的示例。
图4描绘了跟踪标记的示例。
图5示出了用于使用电磁跟踪来估计隐藏电极的位置的示例方法。
图6描绘了用于数字化电极以及解剖结构以生成用于在电生理手术中使用的几何形状数据的系统的示例。
图7描绘了用于数字化电极以及解剖结构以生成用于在电生理手术中使用的几何形状数据的另一系统的示例。
图8描绘了包含被附接至躯干的前部的跟踪标记的电极阵列的示例。
图9描绘了被附接至躯干的后部的另一电极阵列的示例。
图10描绘了包含用于标识电极的位置的跟踪标记的电极阵列的一部分的示例。
图11是描绘了被附接至躺在台上时的躯干的前部和后部电极面板的示例的侧视图。
图12描绘了示出电极标记位置的躯干的重构三维表面模型的示例。
图13描绘了标测以及治疗系统的示例。
具体实施方式
本公开涉及使用成像(经由测距(range)成像设备和/或单视(monoscopic)成像设备)来以可与用于获得解剖几何形状信息的方法脱离关系(decouple)的方式获取患者的身体表面上的电极位置，该解剖几何形状信息描述内部解剖包络(心脏包络，诸如心脏表面)与身体表面之间的空间关系。
通过示例的方式，不是在医疗成像(例如，经由计算机断层扫描或其他成像模态)期间将电极保持在患者身上，本文的方法而是使得能够在患者身上没有电极的情况下执行医疗成像。因此，可在时间上邻近手术(例如，电生理(EP)手术)的时间处将电极放置在患者的皮肤上。在电极被定位在患者的身体上之后，利用测距成像设备(例如，测距成像相机或3D扫描设备)来数字化电极。在另一示例中，可将标记放置在预先限定的位置处，该预先限定的位置在相应电极位置处或附近。例如，标记可被集成到包含电极阵列的贴片、背心或其他形式的服装中，使得标记与电极的相对空间位置是已知的。
在电极以及标记被定位在患者的身体上之后，执行光学成像(例如，使用便携测距成像相机或单视成像设备)以记录被应用了标记的电极的一系列图像帧。可执行图像处理以将图像帧拼接在一起以使得这些帧和在这些帧中的相应电极位置对齐。图像处理进一步包括估计隐藏电极的位置，当患者仰卧在台上时，该隐藏电极可诸如驻留在背面板上。无论利用了哪种图像获取方法(或哪些图像获取方法)，随后都根据医疗成像在患者皮肤表面上执行配准，并且使用光学成像(例如，利用测距成像或单视成像设备)来数字化电极以及身体表面以提供对应的几何形状数据。在一些示例中，患者具有在电极被放置处的身体的一部分的预先存在的医疗图像(患者躯干的CT或MRI容积)，并且本文公开的系统和方法可直接使用这些先前获取的图像来与使用测距成像设备获得的图像一同工作。因为光学成像设备可以是便携的(例如，电话、平板电脑、手持数码相机或其他便携相机设备)，并且无需专门培训即可轻松使用，因此该过程得到了促进。
本文公开的方法使得医疗成像扫描能够与在患者身上放置电极脱离关系，这提供了调度医疗资源的灵活性，并且显著地降低了供应商以及医疗提供者的支持负担，同时改进了诊断的质量。例如，可与电极在患者身上的放置独立地获取医疗成像扫描。作为本文公开的方法的结果，患者的等待周期被降低，这同样地增加了患者的舒适度。该方法进一步导致信号质量的增加，这是由于避免了在如此长的等待周期期间可能发生的可能的接触松动以及患者移动等。最后，本文公开的方法帮助提升ECGI的结果标测质量，并且也可增大患者的手术成功率。由此，可以在知道或不知道来自其他医疗成像模态的心脏几何形状的情况下，完成在患者身体上的电极的数字化并且在时间间期内(例如，出于筛选的目的)获取电信息。
如本文使用的，术语测距成像设备(例如，相机)可指代多种不同类型的成像设备。例如，由设备利用的潜在感测机制可包括距离选通飞行时间(ToF)、射频调制ToF、脉冲光ToF以及投射光立体。无论实现了哪种感测机制，相机都提供图像帧，其中包括图像(有时是彩色图像)以及每一个像素的深度信息(深度图像)。测距成像设备也被称为其他名称，包括闪光激光雷达、飞行时间(ToF)相机以及RGB-D相机，仅举几例。单视成像可包括数字光学相机，其不基于深度，并且能够从多个不同的相机视角(例如，手机或包括单视相机的其他便携式手持设备)获取并且重构三维对象(患者)的图像。
如本文所使用的，医疗成像指的是创建诸如用于临床分析以及医学干预的包括身体的内部的解剖结构，的视觉表示以及一些器官或组织(生理)功能的视觉表示的任何技术和/或过程。医疗成像设备由此指的是被配置成用于执行医疗成像的一个或多个设备。因此，医疗成像可揭示由皮肤和骨头隐藏的内部结构。医疗成像的一些示例包括被配置成用于实现一个或多个成像技术的设备，该一个或多个成像技术包括：X光射线照相术、荧光检查、医疗超声成像或超声、断层扫描(X光计算机断层扫描(CT)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、磁共振成像等)，以及其他成像技术。在其他示例中，也可单独地或组合地利用其他成像模态以提供医疗成像。
额外地，虽然本文很多示例是在心脏电信号的检测以及分析的背景中描述的，但是将理解的是，本文公开的方法同样适用于确定用于在解决非侵入地估计其他电生理信号(诸如作为脑电图、肌电图、眼电图等的一部分获取的其他电生理信号)的逆问题中使用的几何形状。
图1描绘了用于数字化在EP手术中使用的感测电极以及解剖结构的工作流方法10的示例。工作流10允许电极的几何形状的数字化与生成被用作EP研究的一部分的解剖结构的几何形状脱离关系，如上文提到的。在图1的示例中，工作流10包括医疗成像12。医疗成像12可采用任何医疗成像模态以内部地成像患者的解剖结构，诸如本文所公开的。工作流也在14处涉及图像分割。在14处的分割由此可基于所执行的医疗成像采用图像处理确定身体表面以及(例如心脏的)解剖包络的三维几何形状。解剖几何形状例如可从在12处执行的医疗成像生成，用于标识外部身体表面(例如，皮肤)与解剖包络(诸如，心脏表面或心脏与患者的身体的外表面之间的另一表面，例如，心脏表面处或附近的球体模型)之间的关系。例如，分割可提供身体表面以及解剖包络的三维模型或网状结构(mesh)。
在EP手术之前，工作流10包括涉及在16处展示的在身体表面上放置电极。如所提到的，放置电极的过程是在16处放置在身体上，可与医疗成像12以及来自此类成像14的几何形状的生成脱离关系。这种脱离关系由围绕医疗成像12以及分割14的虚线框展示。可以各种形式实现身体表面上的电极。作为一个示例，电极可与身体表面传感器的高密度布置相对应(例如，大于约200个电极或更多电极)，这些身体表面传感器分布在患者的躯干的一部分(胸腔)上并且围绕(例如，完全圈定)患者的躯干的一部分分布，以用于测量与患者的心脏相关联的电活动。作为另一示例，阵列可以是减少的电极组，其不完全覆盖患者的整个躯干，并且被设计以用于出于特定目的地测量电活动(例如，特别设计以用于分析心房纤颤和/或心室纤颤的电极阵列)和/或用于监测心脏的预先确定的空间区域(例如，(多个)心房区域或(多个)心室区域)的电信号。
在电极已被定位在身体表面上之后，执行光学成像以数字化身体表面上的电极，在18处展示的。18处的成像可利用任何形式的测距成像设备，诸如本文公开的便携式光学成像设备，以获取与在相对于身体表面的多个不同的视角拍摄的身体表面的图像对应的一系列图像帧。例如，测距成像设备具有视场，该视场可在给定的图像帧中仅成像电极阵列的一部分。由此，围绕患者移动成像设备以在其视场内成像不同的部分，直至躯干表面以及相关联的电极的可见部分中的每一个均已被捕获在一个或多个图像帧中。在一些示例中，可经由测距成像设备数字化包含电极的整个躯干，以产生共包括所有电极的多个图像帧。在其他示例中，诸如患者正躺在EP床台(couch)、床或其他表面上，在此类成像期间，在成像设备的视线内的躯干和电极的多个部分被直接成像在多个图像帧中，而隐藏的躯干和电极的多个部分不被包括在这些图像帧中。
在20处，基于18处的成像获取躯干的三维表面几何形状。例如，图像帧被拼接在一起并且被利用以形成患者躯干的3D图像，患者躯干的3D图像包括跨越躯干分布的电极的布置。关于图2展示了可实现用于配准并且组合图像帧的拼接过程的示例。由此，可以根据图像帧构建完整的3D表面，其中每一个图像帧与先前帧相关以提供累积的表面信息。在20处提供的表面几何形状可以是单容积网状结构，诸如与该表面的点云的集合相对应。
在22处标识电极。在一些示例中，在20处提供的3D表面几何形状中标识电极。在其他示例中，可直接基于每一个获取的图像帧的图像处理来标识电极——在每一个帧被获取时或在多个帧已被获取之后。例如，可从图像中分割圆形或其他预先确定的形状以标识电极位置，并且质心可被用于表示每一个此类电极位置。额外地或替代地，相机可见的文本或其他标记可被印刷在电极阵列上，并且经由图像处理识别(例如，使用光学字符识别)。在22处得到的标识出的电极组可包括完整的电极组或部分电极组，取决于是否有任何电极被隐藏——即从躯干以及电极或部分电极组的完整数字化表面中不可见，取决于是否所有电极均已被标识。在拼接的图像内，可使用其他电极的已知的关系(使用已知的电极分布)来确定在18处成像的并且被包括在拼接的躯干图像以及20处的对应的表面几何形状中的躯干表面上的电极的位置。
在一些示例中，22处的电极的标识可被用于向用户提供引导。例如，响应于确定尚未在几何形状数据中标识出一个或多个预期的电极(22处)，方法10可向用户提供指示(例如，在用户界面上的图形指示，或可听或文本指示)，该指示是图像数据中缺失了电极并且需要额外的成像，如从22返回至18的虚线23所示的。该指示可基于16处的放置通过编号或此类缺失电极预期在患者躯干的解剖区域中驻留的位置来指定缺失的一个或多个电极。
在24处，针对任何隐藏的表面几何形状以及电极(例如，18处的图像捕获期间不在成像设备的视线内)估计位置。例如，可在患者处于与在EP手术期间所在的位置相同的位置中时执行18处的成像，诸如躺在床台或床上时。因此，在成像期间，电极的一部分(例如，在患者背部上的电极)与床或其他表面接合，或以其他方式在图像捕获期间从相机的视线中隐藏。因此，当患者躺下(即，仰卧)时，无法从由光学扫描机制产生的一个或多个图像中直接得出隐藏的电极的电极位置信息。由此，在24处，实现方法10以得出患者的背侧上的隐藏的电极的位置，诸如通过利用来自光学扫描的信息结合在后侧上的电极的已知结构以及布置。
通过示例的方式，在18处执行的光学扫描可以看见患者的该侧上的电极(见例如图11)。在患者的该侧上看到的电极的一部分被连接至背面板电极阵列(即，是背面板电极阵列的一部分)。背面板电极阵列可被配置为柔性材料(例如，织物材料面板)的一个整体网状物，电极被附接至该整体网状物。例如，面板可被配置成在横向方向中是柔顺的以促进附接至患者的背部，但是并不提供在平面或侧向方向中的拉伸。因此，面板不拉伸，并且电极在此类面板上维持预先确定的相对位置(见例如图9)。预先确定的位置可被存储在存储器中。因此，鉴于来自背面板的一些电极和/或其他标记在患者的一侧或两侧是可见的，并且在肩部区域的顶部处，可基于在22处标识的背面板电极在该侧上的位置以及预先确定的电极位置数据来计算跨越电极阵列的可见部分之间的面板分布的隐藏的电极的3D位置。可利用相似的方法来计算可能隐藏在患者躯干的其他部分上的其他电极的电极位置。
例如，在没有垫子的平坦的EP床台上，背部形状将是光学扫描表面的延续，直至它静止在与EP床台的表面对应的平坦平面上。平台平面的3D位置是从光学扫描(18处)中得出的。即，包括仰卧侧被单独定位的光学扫描将不仅记录患者或电极阵列，也将捕获在患者下方并且支撑患者的表面(例如，床台)。由此，隐藏的平坦表面的表面几何形状可被估计为3D空间中与支撑床台或其他结构的表面重合的平面。
在垫子被放置在患者身下(在床台与患者之间，或作为床台的一部分)的示例中，可计算垫子的物理压缩，以考虑由于患者的体重而造成的挠度。例如，患者的体重、患者横截面的大小以及患者横截面的中心可以是输入参数，该输入参数由24处的估计(例如，作为模型)使用以表示产生的垫子压缩轮廓，可通过垫子材料刚度设置(例如，泡沫的压陷载荷挠度等级)来调整该垫子压缩轮廓。由此可计算隐藏的背面板形状以遵循产生的压缩的垫子轮廓。在24处估计的计算的背面板表面几何形状被连接至在20处(例如，经由拼接)获取的表面的光学可见部分的表面几何形状，以提供患者的完整的躯干表面几何形状以及电极位置。表面几何形状以及跨越表面几何形状分布的电极位置可被存储在存储器中。
在26处，在3D坐标系统中将经分割的身体表面几何形状(来自14)与在18-24处导出的表面几何形状以及电极位置配准。作为一个示例，从20生成的数字化的电极的(多个)图像可被配准至在14处生成的经分割的身体表面几何形状的坐标系统中。作为另一示例，在14处生成的经分割的身体表面几何形状可被配准到从24处的电极的数字化生成的表面的坐标系统中。在又另一示例中，14的所生成的几何形状以及来自20的数字化电极的几何形状可被配准至不同但通用的三维坐标系统中。
一旦已经从光学扫描中重构了躯干表面，需要将该表面与来自成像模态(例如，CT或MRI)的经分割的身体表面进行关联。由于在12处以及18处成像期间患者所躺的表面之间的差异，因此两个皮肤表面的大体结构可能存在差异。例如，CT系统床台轮廓是弯曲的，而EP实验室台是平坦的。为了精确的配准，以及因此心脏相对于皮肤的准确位置，配准模块必须考虑这一点。替代地，台表面中的一个可被修改为另一个的轮廓。
作为示例，26处的配准包括刚性配准，以提供两个皮肤表面之间的粗略对齐，诸如使用特征，诸如表面质心、以及不会实质性变形的可见身体特征(例如，肩膀以及附近的骨骼)。26处的配准可随后执行可变形的配准，以将几何形状中的一个或两个变形为进一步对齐。配准被应用至CT/MRI容积，从而产生经分割的心脏或心脏包络，该经分割的心脏或心脏包络处于与所获取的皮肤表面相同的并且包括跨越该表面分布的电极位置的参考帧中。
在一些示例中，可利用额外的几何形状信息以增强18处的电极的数字化，诸如电磁感测系统(例如，来自Northern Digital公司的Aurora跟踪系统中的一个)。在额外的或替代的示例中，可使用另一成像模态(例如，荧光检查)以标识标记来促进26处的配准。例如，射线照相标记可被放置在相对于预先确定的电极组的已知的位置之上或之处，诸如可以在来自测距成像设备的视线之外(例如，当患者背朝下躺下时，电极在患者的背部上)。可使用荧光检查或另一便携式射线照相成像模态来在图像获取期间标识背面板上或被隐藏而不在直接视线中的其他位置的一个或多个标记的组。一个或多个标记也被放置在前部上(或其他可见位置上)。荧光成像系统通常在EP实验室中可用，而其他医疗成像模态也可被用于检测标记。例如，可通过不同的角度执行荧光成像来通过背部投影确定标记的3D位置。在一些示例中，标记可以是不同的形状，使得它们可以容易地在它们之间区分开来并且与像导管电极之类的其他硬件区分开来。标记可被分割并且被配准至图像，并且因为它们相对于传感器电极的位置是已知的，因此可使用经配准的标记位置来估计围绕躯干的传感器位置。
一旦来自14以及24的表面已经在26处被配准在一起，使得身体表面以及解剖包络上的电极位置被配准在共用的坐标系统中，对应的几何形状数据可被生成并且在28处被存储在存储器中，以在EP手术中使用。本文相对于图13公开了利用使用方法10生成的几何形状数据的系统的示例。
图2描绘了用于图像处理以拼接并且配准多个获取的图像帧的示例方法50(例如，通常与图1的方法中的成像18、几何形状获取20以及电极标识22对应)。即，为了针对完整的电极组建立完整的3D表面，每一个图像帧需要与其他帧相关。方法50中配准以及组合图像的该过程在本文被称为“拼接”。在52处，从相机获取图像帧。例如，相机是测距成像设备(例如，RGB+D相机中)，使得图像帧包括相机视场内的可见对象的RGB以及深度信息。由成像设备获取的多个这些图像帧中的每一个可被存储为图像数据。当获取每一个后续帧时，可实现拼接的后续部分。替代地，该方法可在多个图像帧已被获取之后执行。
在54处，给定的获取的图像帧中的电极被定位并且被标识。每一个图像帧的定位以及标识可基于与电极相关联的视觉表示。电极在电极阵列上具有已知的视觉特征，该视觉特征经由自动化方法是可识别的，以使得能够对它们进行标识。例如，表示可包含文本，诸如印刷在每一个电极的外表面上的一个或多个数字和/或字母。例如，图3示出了具有印刷在电极的圆形外层上的数字“32”的电极。圆形外层由黑色基板层围绕，该黑色基板层促进在光学图像数据中检测电极的边界。可使用其他数字或参照字符，诸如图8-图10中示出的。额外地，或替代地，可使用与每一个相应电极对应的唯一跟踪标记对电极阵列进行增强，诸如图4中示出的正方形中的块图案，其可被印刷在所选择的电极组的外层上。额外地或替代地，可将跟踪标记定位于跨越电极阵列的外表面的预先确定的位置处，该电极阵列具有关于阵列上的电极组在阵列上的已知的空间位置。图4中的示例是块代码，但是在其他示例中，其他代码(例如，条形码以及QRS码等)可被用于标识阵列上的电极位置。
通过示例的方式，为了定位电极，在54处，图像处理使用已知的视觉特征以在图像帧中搜索合适的形状(例如，圆形)或块图案(例如，跟踪标记)。例如，每一个电极或跟踪标记的位置可被限定为像素位置以及分别与电极或跟踪标记的中心(质心)相关联的像素深度。为了标识每一个定位的电极，可以识别(例如，OCR方法)所定位的电极中的文本以确定其身份。如果针对给定的电极，文本不可辨认，则可标识电极的附近区域提供了足够的信息以确定给定的电极的身份。当标记被使用时，每一个标记的块图案均以唯一的标识符被编码，该唯一的标识符可与其标记的(多个)电极相关。可针对获取的图像帧中的每一个确定电极的位置以及身份，并且将电极的位置和身份存储在计算设备的存储器中。
在已经针对至少两个图像帧确定电极的位置以及身份之后，在56处，该方法使用经标识的电极的位置来执行各对图像帧之间的初始粗略配准。例如，在不同的帧中的经标识的电极的位置可被对齐为空间上彼此重叠。可以通过使用新获取的帧中的此类经标识的电极来执行与在一个或多个先前帧中的先前发现的电极位置的对齐，来减轻由较大的相机移动而引起的误差。一旦帧中的每一个中的所有共用电极已经被对齐以提供此类粗略的初始对齐，则方法前进至58。
在58处，使用捕获的相应图像帧的完整表面信息来执行最终配准精化。随后，在60处，来自图像帧的经配准的表面数据被累积并且被存储在存储器中。例如，使用截断符号距离量(truncated signed distance volume)来完成表面累积。粗略配准的视图的表面数据被投射出距离量，以馈送至在58处的最终配准阶段。由此，该方法从60返回到58，以迭代地为下一图像帧精化配准精化，该下一图像帧已在56处被粗略地对齐。方法50例如可在56处两个帧的粗略初始对齐之后，在58处采用迭代最近点以用于对齐。通过将先前帧的对齐用作粗略对齐，随后在完整的所获取的3D表面信息上进行迭代最近点对齐，有助于确保针对所有帧正确地计算粗略对齐，同时利用完整3D表面对齐来促进良好的准确度。56处的这种粗略对齐也允许了在可能需要的情况下容易重新开始针对缺失区域的扫描，而不需要与先前的帧保持连续。如提到的，例如，可响应于基于在54处标识的电极组确定一个或多个电极从完整3D表面中缺失，而标识缺失的电极。
在其上具有电极的所有可见表面应当由用户经由光学相机扫描，以确保系统具有躯干电极位置，以用于生成在解决逆问题中使用的几何形状数据。额外地，通过在表面扫描期间针对每一个获取的图像帧标识电极，使得系统能够响应于检测到患者身体的一个或多个部分尚未被扫描而引导用户。例如，如果标识出一个或多个缺失的电极，则方法可生成引导(例如，通过提供视觉和/或可听反馈)以指示哪个(哪些)电极缺失。如果一个或多个电极被隐藏或以其他方式无法被成像，则用户可输入用户输入以出于提供指导的目的而忽略该(多个)电极。引导也可基于阵列上电极的已知的相对布局而包括指示身体表面的区域需要进一步图像扫描。响应于获取到一个或多个此类新图像，每一个新获取的图像(在52处获取的)可根据方法50被处理并且被拼接到完整3D表面图像中，如本文所描述的。例如，在图8中，如果电极25、28以及27从获取的图像帧数据中缺失，则执行方法50的计算设备可提供视觉(和/或可听)反馈以指令用户使用便携式光学成像设备(例如，相机)进一步扫描右胸区域。
如提到的，在许多实例中，在使用光学成像设备进行图像扫描期间，患者在EP台上仰卧，使得许多跨越患者背部分布的电极可能被隐藏。相应地，隐藏的电极在3D空间中的位置需要如本文所描述的被估计，以在针对患者身体表面上的电极构建完整3D表面几何形状中使用。
作为一个示例，图5描绘了可被实现以使用电磁跟踪(例如，与24处的估计对应)估计隐藏的电极的位置的方法100。所理解的是，此类EM跟踪可替代背面板计算和/或3D相机表面获取使用，或除了背面板计算和/或3D相机表面获取之外使用此类EM跟踪。例如，六自由度(6DOF)传感器可在相对于电极位置组的已知位置处被附接至电极阵列(例如，在背心上集成的电极阵列，或其他形式的电极阵列)。在这些传感器缺少可见度的情况下，可由测距成像相机在3D空间中跟踪六DOF传感器中的每一个的位置以及取向。可使用的6DOF传感器的示例是可以从Northern Digital公司购得的，以最小化传感器的数量，由于由6DOF传感器提供的取向信息，因此不需要在每一个电极处放置传感器。在一个示例中，传感器被定位于电极的一部分处，诸如跨越背面板电极阵列平均地分布。在另一示例中，传感器无需与电极共同定位。通过将一些传感器与一些电极共同定位地放置，可轻松地在3D空间中将这些电极的位置确定为与传感器相同的位置。
在102处，基于EM跟踪数据确定6DOF传感器的3D位置以及取向。在传感器与相应的电极(例如，一些或者全部)共同定位的示例中，可在3D空间中将这些标识的电极的位置以及取向指定为与相应的传感器的位置以及取向相同的位置以及取向。作为示例，跟踪系统包括提供EM场以在电极阵列上的传感器中感应电流的场发生器。感应的电流作为跟踪信号被提供至跟踪系统，该跟踪系统被配置成用于在跟踪系统的坐标系统中计算传感器中的每一个的3D位置以及取向。
在104处，重构穿过EM传感器位置(以及与传感器共同定位的任何电极)的表面。例如，在给定电极阵列上的电极的已知空间布置(例如，来自背心设计的背面板)以及与EM传感器共同定位的那些电极的子集处的具有取向信息的表面位置的情况下，可重构表面的剩余部分以与同跟踪数据的取向以及切向信息相对应的已知位置处的切向信息相匹配。表面可被重构为网状结构或其他3D表面构造，其在由跟踪数据指定的每一个确定的传感器/电极位置处具有节点。
在106处，在重构的表面上计算剩余的电极位置。可使用电极阵列中电极之间已知的相对距离以及相对于已知的电极位置(例如，如在102处获取的)的跨越重构的表面的距离，来计算剩余未知的电极位置。通过示例的方式，未知的电极位置被获知驻留在重构表面(来自104)上。由于所有电极的相对位置从电极阵列几何形状中是可知的，因此可以从电极阵列几何形状的约束中得到从已知电极到未知电极的相对距离。因此，每一个未知电极的位置可被确定为点，在该点跨越表面到最近的已知电极的距离与每一个相应的电极对之间的已知距离相匹配(在指定的距离容差内)。
图6描绘了可被利用以生成几何形状数据152(诸如可在如本文所公开的EP研究中利用的几何形状数据)的系统150的示例。系统150包括被利用以生成身体成像数据156的医疗成像设备154。医疗成像设备可实现任何一个或多个成像模态，诸如本文所公开的，其生成身体成像数据，包括患者体内的内部结构以及身体表面的身体成像数据。身体成像数据156可被存储在可由一个或多个处理器(未示出)访问的存储器中。处理器可执行与用于执行本文公开的功能的方法对应的指令。
例如，处理器可执行分割方法158以从身体成像数据156中分割结构。分割可包括确定身体表面以及患者体内的一个或多个感兴趣的结构(诸如，患者的心脏)的位置。可利用分割158来生成可被存储在存储器中的躯干以及心脏包络几何形状160。躯干以及心脏包络几何形状可与2D或3D网状结构对应，或与限定躯干的身体表面与心脏包络(心外膜表面)之间的空间关系的其他结构对应。
系统150还包括测距成像设备162，诸如便携式光学测距成像设备。测距成像设备162被配置成用于成像患者身体的外表面，电极的布置被放置在该外表面上。测距成像设备162由此提供与由设备获取的图像帧集合对应的测距成像数据164，该测距成像成像数据164可被存储在存储器中。在一些示例中，测距成像数据还可包括与身体表面相关联的其他位置信息或与其组合。例如，诸如相对于图5描述的，可根据附接至电极或基板(电极被连接至该基板)的跟踪传感器的位置来从电磁跟踪系统中生成其他位置信息。
测距成像数据164包括三维空间中的点的集合，该点的集合足以确定已经被定位在患者躯干上的多个电极中的每一个的位置。测距成像数据164可包括多个图像帧，该多个图像帧共同包括患者身体的足够的部分，根据该足够的部分可以确定整个躯干。例如，每一个像素可包括图像值(例如，色彩值)以及深度值)。由于来自测距成像数据164的图像之间可能存在重叠，因此处理器在166处执行指令以执行图像拼接。因此，图像拼接可生成与单个容积网状结构中的表面对应的三维图像。例如，经由图像拼接166生成的拼接的图像由此可针对患者身体表面限定点云集合，电极已经被放置在该患者身体表面上。例如，图像拼接166可实现图像处理，诸如涉及视觉SLAM(同时定位以及标测)、图像配准以及3D重构(例如，与图2的方法50对应)，以提供电极以及3D表面几何形状168。例如，几何形状168可与描述网状结构的数据集合对应，或与描述电极之间的空间关系的其他空间结构(诸如，被表示为身体表面上的点)的数据集合对应。针对由图像拼接166构造的表面产生的点云的集合由此可以生成电极以及表面几何形状168。如本文所公开的，电极以及表面几何形状168可作为对应数据存储在存储器中。在系统150中，躯干以及心脏包络几何形状166和电极以及表面几何形状168可彼此脱离关系。
系统150还包括配准方法170(例如，与图1的26对应)，配准方法170将躯干以及心脏包络几何形状160与电极以及表面几何形状168配准并且提供对应的几何形状数据152。配准方法170由此可以生成几何形状数据152，该几何形状数据152包括定位在患者身体表面上的多个电极中的每一个的3-D空间几何形状位置(例如，与网状结构上的点对应)以及心脏包络(心脏表面)的3-D空间几何形状位置(例如，与网状结构上的点对应)。几何形状数据152由此可被存储在存储器中并且结合EP研究使用，如本文公开的。
图7描绘了可被利用以生成几何形状数据202(诸如在患者身上执行EP研究中使用的几何形状数据)的另一系统200的示例。系统200与图2的示例中展示的相似，除了不需要医疗成像来生成患者的躯干以及心脏包络几何形状。在系统200中，模板数据被存储在存储器中。模板数据可对应于数据库中的多个模板，诸如多个不同身体形状的图谱(atlas)身体。基于患者标准，响应于用户输入，可发生模板选择。这可以响应于针对给定患者选择特定模板或响应于测量以及其他患者人口统计学信息调整(变形)身体图谱。还可响应于针对给定患者的先前医疗成像增强模板选择。响应于模板选择以及用户输入，可在208处生成对应的躯干以及心脏包络几何形状，并且将其存储在存储器中。由此，在本示例中，躯干以及心脏包络几何形状可表示限定身体表面以及心脏包络(心脏表面)的通用的或定制化的解剖结构模型。
系统200还包括测距成像设备210，诸如便携式设备。测距成像设备210被配置成用于成像患者身体的外表面，电极的布置被放置在该外表面上。测距成像设备210由此提供与由设备获取的图像帧集合对应的测距成像数据212，其可被存储在存储器中。在一些示例中，测距成像数据212还可包括与身体表面相关联的其他位置信息或与其组合，诸如本文公开的(例如，EM跟踪数据)。测距成像数据212包括三维空间中的点的集合，该点的集合足以确定已经被定位在患者躯干上的多个电极中的每一个的位置。
如图6的示例中，系统200包括图像拼接方法214，图像拼接方法214生成与电极以及表面几何形状216对应的三维图像，诸如患者身体表面的点云的集合，其中电极已经被放置在该患者身体表面上。如本文所公开的，3D电极以及表面几何形状216可被存储在存储器中。
系统200还包括配准方法218，配准方法218被执行以将躯干以及心脏包络几何形状208与电极以及表面几何形状数据116组合以生成几何形状数据。因此，在一些示例中，可针对给定的患者粗略地估计心脏在通用几何形状数据208中的位置，配准方法218可响应于在配准过程期间从患者获取的局部电信息而被微调。例如，可实现配准方法218并在EP研究期间对配准方法218进行调整，诸如通过标识信号特征，诸如沿着患者心脏的给定部分的QRS波群。在一个示例中，可以检测或知道QRS波群穿过与患者的隔膜对应的给定路径。由于可在空间上从心脏包络几何形状208中标识隔膜，因此可通过配准过程相应地调整患者心脏的位置，以更加准确地表示对在产生的3D几何形状数据202中心脏表面位置以及取向的估计。
例如，可针对多个点在一时间段(例如，15毫秒)中对QRS波群进行监测，以确定患者心脏的隔膜位置。一旦已经在患者体内标识了隔膜的位置，可对在几何形状数据202中表示的心脏包络几何形状以及患者心脏的位置进行调整，以与隔膜的坐标相匹配，其中QRS信号沿着该隔膜行进。作为进一步示例，QRS信号可被定位为患者体内的偶极子，以布置并且重新定位在几何形状数据202中表示的心脏的位置。虽然上文将QRS波群描述为局部性电信息的示例，但是应理解的是，可利用任何有组织的模式并且将其定位于患者心脏中以调整在几何形状数据中表示的心脏表面位置。由此可使用局部有组织的模式以基于针对有组织的模式确定的位置移位或适配心脏模型。
在图6以及图7的示例系统中的每一个中，测距成像设备以及产生的数据可由单视成像设备以及其生成的对应的成像数据替换。例如，可在相对于电极已知的位置应用标记，诸如图8、图10以及图11的示例中所示出的。单视成像设备可被用于生成图像数据，该图像数据包括在针对单视成像设备的视线的不同角度处的电极以及标记的图像系列。在本示例成像方法(结合单视成像使用标记)中，可在标记的中心处导出图像数据中像素的深度信息。可利用与遍布图像数据的像素组合的(在中心或其他标记位置处的)深度信息来(通过图像拼接)构造与电极以及表面几何形状168、216(诸如患者身体表面的点云的集合)对应的三维图像，其中电极已经被放置在该患者的身体表面上。电极以及表面几何形状可被存储在存储器中，并且与躯干以及心脏包络几何形状配准，如本文公开的。
图8描绘了被附接至患者躯干模型的前部的电极阵列300的示例。例如，阵列300被配置成附接至患者的右躯干。另一躯干(未示出)将被配置成附接至左躯干。图8中展示的阵列包括多个电极302以及跟踪标记304的集合，分布在柔性基板材料网状物的已知位置处。在本示例中，跟踪标记304中的至少一些是共同定位的，覆盖电极302的子集。由此，从所获取的图像帧中确定跟踪标记304的3D位置，如本文公开的。跟踪标记304编码可基于每一个跟踪标记的确定位置定位并且标识的相应电极。可基于跟踪标记的获取的位置以及跨越阵列的电极的已知相对位置来确定剩余电极(不与跟踪标记共同定位)的位置。其他跟踪标记306可与阵列300的其他部分一起定位，诸如用于标识阵列的边缘或其他预先确定的位置。
图9描绘了另一电极阵列(例如，背面板电极)400的示例，其被附接于躯干402的后部(例如，以覆盖患者的背部并且也许覆盖患者侧面的一些)。电极(例如，编号127-252)中的每一个具有相对于阵列400的已知的空间位置。由此，通过经由测距和/或单视成像确定电极的一部分和/或携带电极的基板的位置，可如本文公开的估计剩余电极的3D空间位置。
图10描绘了另一电极阵列500(例如，与右前侧面板电极对应的电极阵列)的一部分的示例。在本示例中，多个跟踪标记502与相应标识的电极共同定位，并且被注释以针对相应的电极指定唯一的指示符并且提供针对每一个此类跟踪标记确定的取向信息(例如，3D笛卡尔坐标系统)。还可沿着阵列的一个或多个侧边缘放置一些跟踪标记504以促进在便携式成像设备被定位以从其他视角捕获图像时标识阵列位置。通过经由测距和/或单视成像确定电极的一部分的位置，可如本文公开的估计剩余电极的3D空间位置。
作为进一步示例，图11是描绘了电极(阵列)600的布置的示例的侧视图，其分别示出了当躺在台630上时附接至躯干的前电极面板610以及后电极面板620。从该视角，成像设备可定位在面板610以及620两者上的跟踪标记。从该视角，每一个面板上的一个或多个电极也可以是能可见地标识的，并且由此使得能够进行身体表面上的电极的完整3D表面几何形状的重构。
图12描绘了躯干的部分重构的三维表面模型700的示例，其示出了阵列(例如，患者右前躯干电极面板)的电极标记位置。在本示例中，电极的位置被注释为在如根据本文的系统以及方法确定的对应的3D位置处的节点。可将跨越身体表面的电极几何形状与基于经由另一成像模态获取的图像数据(由处理设备)计算的身体表面以及心脏包络几何形状配准，以生成用于在执行EP手术中使用的几何形状数据，该EP手术采用来自电极的非侵入式电测量以重构心脏包络上的心脏电活动。
图13描绘了系统750的示例，该系统750可被利用以用于执行医疗测试(诊断、筛选和/或监测)和/或患者的治疗。在一些示例中，可实现系统750以实时地生成作为诊断手术(例如，电生理研究)的一部分的患者心脏752的对应心电图，以帮助针对患者心脏评估电活动并且标识心律失常的驱动因素。额外地，或者替代地，可将系统750利用为治疗手术的一部分，诸如用于帮助医师基于一个或多个标识的连接轨迹来确定向患者递送治疗的参数(例如，递送位置、治疗量以及治疗类型)。
在此类手术期间治疗将被递送至患者心脏的治疗的示例中，具有附接至其的一个或多个治疗递送设备756的导管可被插入患者身体754，以与患者心脏752在心内膜或心外膜上接触。可由各种定位技术以及与患者心脏相关联的电信息引导治疗递送设备756的放置。本领域的技术人员将理解和认识到，可利用各种类型以及配置的治疗递送设备756，其可以取决于治疗以及手术的类型而变化。例如，治疗设备756可被配置成用于递送电治疗、化学治疗、声波治疗、热治疗或其任何组合。
作为一个示例，治疗递送设备756可包括定位于消融导管尖端处的一个或多个电极，该消融导管被配置成用于响应于由治疗系统758供应的电信号(例如，射频能量)生成用于消融组织的热量。在其他示例中，治疗递送设备756可被配置成用于递送冷却以执行消融(例如，冷冻消融)、递送化学物质(例如，药物)、超声消融、高频消融或这些或其他治疗机制的组合。在另其他示例中，治疗递送设备756可包括定位于起搏导管的尖端处的一个或多个电极，该起搏导管用于响应于由治疗系统758提供的电信号(例如，起搏脉冲)而递送电刺激，诸如用于起搏心脏。还可经由治疗系统758以及定位在体内的侵入式治疗递送设备756递送其他类型的治疗。
作为进一步示例，治疗系统758可被定位在患者身体754外部并且被配置成用于控制正由设备756递送的治疗。例如，治疗系统758包括控制(例如，硬件和/或软件)760，该控制760可经由在递送设备(例如，一个或多个电极)756与治疗系统758之间电连接的导电链路传送(例如，提供)电信号。控制系统760可控制提供至设备756以用于经由(多个)电极754向心脏752的一个或多个位置递送治疗(例如，消融或刺激)的信号的参数(例如，电流、电压、重复率、触发延迟、感测触发振幅)。控制电路760可基于自动、手动(例如，用户输入)或自动以及手动控制的组合(例如，半自动)设置治疗参数并且应用刺激，这些自动、手动或半自动可基于检测以及心脏包络上的连接轨迹的相关联的特性。一个或多个传感器(未示出)也可将来自治疗设备756的传感器信息传送回治疗系统758。可经由成像模态(例如，荧光检查、x光)、标测系统762、直视或其他定位系统来在术中确定并且跟踪设备756相对于心脏752的位置。由此可组合设备756的位置以及治疗参数以确定并且控制对应的治疗参数数据。
在图13的示例中，如本文公开的传感器阵列764包括一个或多个电极，其可被利用以用于记录患者电活动。形成阵列764的感测电极可被安装至基板(例如，可穿戴服装)，该基板被应用至感测电极条带或单独地安装的电极。作为一个示例，传感器阵列764可与身体表面传感器的高密度布置相对应(例如，大于约200个电极)，这些身体表面传感器分布在患者的躯干的一部分上，以用于测量与患者的心脏相关联的电活动(例如，作为心电图标测手术的一部分)。可使用的非侵入式传感器阵列的示例在于2009年11月10日提交的国际申请第PCT/US2009/063803号中示出并且描述，其通过引用并入本文。其他布置以及其他数量的感测电极可被用作传感器阵列764。作为示例，阵列可以是减少的电极组，该减少的电极组不覆盖患者的整个躯干，并且被设计以用于出于特定目地测量电活动(例如，特别设计以用于分析心房纤颤和/或心室纤颤的电极阵列)和/或用于针对心脏的预先确定的空间区域(例如，(多个)心房区域或(多个)心室区域)监测电信号。
一个或多个传感器也可被定位在被插入至患者体内的设备756上。可被分开地利用此类传感器或与用于标测心内膜表面(诸如，心脏腔室的壁)或心外膜表面的电活动的非侵入式传感器764结合利用此类传感器。额外地，此类电极也可被利用以帮助在心脏752内定位设备756，设备756可被配准至由系统750生成的图像或图中。替代地，可在没有从心脏752内或心脏752上的电极发射信号的情况下实现此类定位。
在这些用于获取患者电信息的示例方法中的每一个中(包括非侵入式、或侵入式以及非侵入式感测的组合)，(多个)传感器阵列764将感知到的电信息提供至对应的测量系统766。测量系统766可包括适当的控制以及相关联的电路系统768以用于提供对应的电测量数据770，对应的电测量数据770描述由在身体表面传感器阵列764中的传感器检测的电生理信号。测量数据770可包括模拟和/或数字信息。
测量控制768还可被配置成用于控制数据获取过程(例如，采样率、线路滤波)，以用于测量电活动并且提供测量数据770。在一些示例中，控制768可与治疗系统操作分开地，诸如响应于用户输入而控制测量数据770的获取。在其他示例中，可与由治疗系统758递送治疗同时并且同步地实时地获取测量数据770，诸如用于检测响应于应用给定治疗(例如，根据治疗参数)发生的心脏752的电活动。例如，可利用适当的时间戳来索引相应的测量数据770与被用于递送治疗的治疗参数之间的时间关系，以促进对其的评估以及分析。
标测系统762被编程(例如，存储在非瞬态存储器中并且可由一个或多个处理设备执行的指令)以通过应用适当的处理以及计算将与心脏752的电活动相对应的测量数据770与几何形状数据772(例如，对应于在方法10中在26处确定的几何形状数据以及几何形状数据152、202)组合，以提供对应的输出数据774。作为示例，输出数据774可包括一个或多个图形图，该一个或多个图形图展示了相对于患者心脏752的几何形状表面(心脏包络)重构的确定的电活动(例如，从在心脏752的表面上叠加的电测量中导出的信息)。
例如，电描记图重构780可被编程以计算逆解决方案，并且基于非侵入式电测量数据770以及几何形状数据772提供对应的重构电描记图。由此，重构的电描记图可与跨越心脏包络的心电图活动对应，并且可包括在一个或多个时间间期中的静态(在给定时间瞬间的三维)和/或动态(例如，随着时间变化的四维图)。可由电描记图重构780实现的逆算法的示例包括在美国专利第7,983,743号以及第6,772,004中所公开的那些。EGM重构780由此可以重构经由传感器阵列764在心脏包络的多个位置上(例如，大于1000个位置，诸如2000个或更多个位置)测得的身体表面电活动。
如本文公开的，心脏包络可与同患者心脏(其表面可以是心外膜或心内膜)对应的三维表面几何形状对应。替代地或额外地，心脏包络可与驻留在患者心脏的心外膜表面与患者身体的外表面之间的几何形状表面相对应，其中形成传感器阵列764的电极被定位在该患者身体的外表面中。额外地，由电描记图重构780利用的几何形状数据772可与根据本文公开的系统以及方法确定的电极位置相对应。几何形状数据中限定的心脏包络可以是实际的患者解剖几何形状、预编程的通用模型或其组合(例如，基于患者解剖结构修改的模型/模板)，诸如本文公开的。
作为示例，几何形状数据772表示心脏包络(例如，心脏表面)与定位在躯干表面上的电极之间的在三维坐标系统中的几何形状关系。如本文描述的，心脏包络与躯干表面之间的几何形状关系可经由3D医疗成像模态(诸如CT或MRI)获得，该3D医疗成像模态是在传感器阵列764没有被放置在患者上的情况下执行的。测距成像相机(例如，便携式手持RGB-D相机)可被利用以用于捕获多个图像帧，该多个图像帧被拼接在一起以数字化定位在患者躯干上的电极，并且提供身体表面的包括电极位置的点云集合。电极以及表面几何形状数据，以及心脏包络和躯干表面的解剖数据被配准在一起，以提供几何形状数据772，如本文公开的。
如上文提到的，几何形状数据772可对应于数学模型，诸如可以是通用模型，或基于患者的图像数据已被构造的模型。可在几何形状数据772中标识适当的解剖或其他地标(包括传感器阵列764中的电极的位置)，以促进电测量数据770的配准，并且在其上执行逆方法。这些地标的标识可以手动地完成(例如，由人经由图像编辑软件)或自动地完成(例如，经由图像处理技术)。通过进一步示例的方式，可在记录电活动之前执行或与记录电活动同时执行测距成像以及几何形状数据772的生成，其中该电活动被利用以用于生成电测量数据770，或者可以分开地执行(例如，在已获取测量数据之前或之后)成像。在一些示例中，可由标测系统处理电测量数据770以提取活动的局部有组织的模式，以在一个或多个时间间期的时段中(例如，在该时段中模型或模板被用于提供初始几何形状数据)调整(精化)几何形状数据772。
在确定跨越心脏752的几何形状表面的电势数据(例如，根据非侵入式获取的测量计算的电描记图数据或根据非侵入式以及侵入式获取的测量计算的电描记图数据)之后(或与之同时)，电描记图数据可进一步经历由标测系统762进行的信号处理，以生成输出数据774，输出数据774可包括一个或多个图形图。标测系统762可包括一个或多个方法，该一个或多个方法被编程以用于表征跨越心脏包络的电信息。例如，输出发生器784可被编程以基于输出数据774生成一个或多个图形输出(例如，波形、电解剖图等)，以用于在显示设备794上可视化。可视化引擎788可控制被显示的输出的特征。例如，可响应于经由图形用户界面(GUI)790的用户输入而选择与显示的图形输出相关联的参数，这些与显示的图形输出相关联的参数对应于计算的图或波形的输出可视化，诸如包括选择时间间期、时间以及空间阈值、以及要在显示器794中呈现的信息类型等。例如，用户可采用GUI790以选择性地编程由一个或多个方法使用以用于处理电测量数据770的一个或多个参数(例如，时间以及空间阈值、滤波参数等)。由此，标测系统762可生成对应的输出数据774，该输出数据774可进而在显示设备794中被呈现为对应的图形输出792。例如，输出发生器784可在显示器794中生成心电图以及其他输出可视化792。
由于测量系统766可同时测量预先确定的区域的电活动，或者同时测量整个心脏(例如，其中传感器阵列764覆盖患者身体754的整个胸腔)的电活动，产生的输出数据(例如，可视化标识的稳定转子(rotor)和/或其他心电图的属性)774由此也可以以时间上或空间上一致的方式表示预先确定的区域或整个心脏的并发数据。可基于用户输入(例如，根据一个或多个波形中选择定时器间期)选择时间间期，输出数据/图是针对该时间间期计算的。额外地或替代地，所选择的间期可以与由治疗系统758应用治疗同步。
额外地，在一些示例中，输出数据774可由治疗系统758利用。例如，控制系统760可基于输出数据774实现完全自动控制、半自动控制(部分自动，并且响应用户输入)或手动控制。在一些示例中，治疗系统758的控制760可利用输出数据774以控制一个或多个治疗参数。作为示例，控制760可基于由一个或多个方法标识的一个或多个心律失常驱动因素(driver)，控制向心脏的部位(例如，心外膜或心内膜壁)递送消融治疗。在其他示例中，个体可以查看显示器中生成的图，以手动地控制治疗系统，诸如将图形图上的连接轨迹的标识位置(例如，连接轨迹之间的区域)用作治疗部位。还可基于输出数据774以及对应的图形图792控制其他类型的治疗以及设备。
鉴于上述结构以及功能描述，本领域的技术人员将理解本文公开的系统以及方法的各个部分可被实现为方法、数据处理系统或计算机程序产品，诸如非瞬态计算机可读介质。相应地，本文公开的方法的这些部分可采取如下的形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(例如，在非瞬态机器可读介质中)或组合软件以及硬件的实施例。此外，本文公开的系统以及方法的各个部分可以是计算机可用存储介质上的计算机程序产品，该计算机程序产品具有在该介质上的计算机可读程序代码。可利用任何适合的计算机可读介质，包括但不限于：静态以及动态存储设备、硬盘、光存储设备以及磁存储设备。
还在本文参照方法、系统以及计算机程序产品的框图描述了某些实施例。将理解的是，图示的框以及图示中框的组合可由计算机可执行指令实现。这些计算机可执行指令可被提供至通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置(或设备以及电路的组合)的一个或多个处理器，以产生机器，由此使得经由处理器执行的指令实现一个或多个框中指定的功能。
这些计算机可执行指令还可以被存储在非瞬态计算机可读存储器中，该计算机程序指令可引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运作，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括指令的制品，该指令实现在一个或多个流程图框中指定的功能。还可以将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，使得一系列操作步骤在计算机或其他可编程装置上执行，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在一个或多个流程图框中指定的功能的步骤。
上文所描述的是示例。当然，不可能描述结构、组件或方法的每个可想到的组合，但是本领域普通技术人员将认识到许多其他组合和置换是可能的。因此，本发明旨在涵盖落入本申请(包括所附权利要求书)的范围内的所有此类替代方案、修改和变化。当本公开或权利要求提到“一(a/an)”、“第一(a first)”或“另一(another)”要素或其等效内容时，应当将其解释为包括一个或多于一个的此类要素，而不要求也不排除两个或更多个此类要素。如本文所使用的，术语“包括(includes/including)”意味着包括但不限于。术语“基于(based on)”意味着至少部分地基于。

Claims (24)

1.一种方法，包括：
在患者身体的身体表面上放置电极组；
基于使用测距成像和/或单视成像的一个或多个图像帧将跨越所述身体表面的所述电极的位置数字化；
估计所述身体表面上的所述电极中在所述测距成像和/或所述单视成像期间不可见的的隐藏电极的位置；
将所述身体表面上的所述电极的位置与预先确定的几何形状信息进行配准，所述预先确定的几何形状信息包括所述身体表面以及所述患者身体内的解剖包络；以及
将基于所述配准的用于限定所述电极与所述解剖包络之间的空间关系的几何形状数据存储在非瞬态存储器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述电极放置在所述身体表面上之前的时间处，所述方法进一步包括：
在所述患者身体上执行三维医疗成像；以及
基于所述医疗成像，生成所述预先确定的几何形状信息。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述预先确定的几何形状信息进一步包括与图谱对应的模板，所述图谱限定内部解剖特征与外部解剖特征之间的几何形状关系。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括响应于用户输入，从多个模板中选择所述模板。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括使用经由所述多个电极中的至少一些测得的局部电信息来调整所述内部解剖特征与外部解剖特征中的至少一些之间的所述几何形状关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述局部电信息包括预先确定的电活动的有组织的模式，所述预先确定的电活动的有组织的模式是在一时间间期中从所述患者身体中测得的并且沿着解剖路径行进，所述解剖路径相对于所述解剖包络是已知的。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，估计所述隐藏的电极的所述位置进一步包括：
存储预先确定的电极几何形状数据，所述预先确定的电极几何形状数据描述至少所述隐藏的电极的相对空间位置，在所述测距成像和/或所述单视成像期间可见的至少一个可见的电极或跟踪标记被包括在所述预先确定的电极几何形状数据中；
确定所述至少一个可见的电极或跟踪标记的三维位置；以及
基于所述至少一个可见的电极或跟踪标记以及所述预先确定的电极几何形状数据，估计所述隐藏的电极的所述三维位置。
8.根据权利要求1、2或7中任一项所述的方法，其特征在于，估计所述隐藏的电极的所述位置进一步包括：
执行测距成像以生成所述电极组在所述测距成像和/或所述单视成像期间在直接视线内的测距成像数据；
执行射线照相成像或电磁跟踪以生成其他数据，所述其他数据描述在所述测距成像和/或单视成像期间在直接视线外的所述隐藏的电极的三维位置；以及
将所述其他数据与所述测距成像数据配准，以提供所述电极的所述三维位置以及相关联的表面几何形状。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使用测距成像和/或单视成像从不同的视角获取多个图像帧；
通过基于所述多个图像帧中的电极的位置以及身份将所述多个图像帧进行关联，来将所述多个图像帧拼接在一起以提供组合图像。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，每一个图像帧包括在正执行所述测距成像和/或单视成像的成像设备的视线内的电极以及表面信息，所述拼接进一步包括：
使用经标识的电极的位置以在所述多个图像帧之间执行粗略对齐；以及
在所述多个图像帧之间基于跨越由相应的多个图像共享的所述表面的像素值以及深度信息来执行最终配准；以及
累积来自所述图像帧中的每一个的根据所述最终配准的经配准的表面数据。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：通过基于针对所述多个图像帧确定的电极的所述位置以及身份指定从所述多个图像帧中缺失的电极和/或位置信息，来向用户生成引导。
12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使用所述电极从所述身体表面测量电信号；
存储表示在一个或多个时间间期中所测得的电信号的电测量数据；以及
基于所述电测量数据以及所述几何形状数据将电信号重构至所述解剖包络上；以及
基于所述电测量数据以及所述几何形状数据在显示器上生成输出可视化。
13.一种系统，包括：
图像获取系统，所述图像获取系统包括便携式测距成像设备和/或单视成像设备，所述便携式测距成像设备和/或所述单视成像设备被配置成用于生成包含包括已经被定位在身体表面上并且在由所述测距成像设备和/或单视成像设备进行的图像捕获期间在直接视线内的多个电极的所述身体表面的一个或多个图像帧的图像数据；
非瞬态存储器，所述非瞬态存储器用于存储机器可读指令以及数据，所述数据包括内部心脏包络以及所述身体表面的预先确定的几何形状信息；
至少一个处理器，所述至少一个处理器用于访问所述存储器并且执行所述指令以执行方法，所述方法包括：
从所述成像数据中确定三维电极位置以及表面几何形状，所确定的三维电极位置以及表面几何形状包括隐藏的电极的估计位置，所述隐藏的电极在由所述便携式测距成像设备和/或所述单视成像设备进行的图像捕获期间在所述直接视线外；
将所确定的三维电极位置以及表面几何形状与所述心脏包络以及所述身体表面的所述预先确定的几何形状信息进行配准，以提供汇总的几何形状数据，所述汇总的几何形状数据描述所述多个电极中的每一个与所述心脏包络之间的三维空间关系；以及
将所述汇总的几何形状数据存储在所述存储器中。
14.根据权利要求13所述的系统，进一步包括在相对于所述电极的一部分的预先确定的位置处的跟踪标记。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述图像获取系统包括所述单视成像设备，所述单视成像设备生成包括所述标记的一系列图像帧，所述处理器用于访问所述存储器并且执行所述指令以进一步基于在所述一系列图像帧中识别所述标记来从所述一系列图像帧中确定所述电极位置以及表面几何形状。
16.根据权利要求13或14所述的系统，进一步包括射线照相成像设备，所述射线照相成像设备生成射线照相成像数据，所述射线照相成像数据包括在所述测距成像设备和/或单视成像设备的直接视线外的所述隐藏的电极，
其中，所述处理器被进一步配置成用于访问所述存储器并且执行所述指令以将所述射线照相成像数据与从所述成像数据中确定的所述三维电极位置以及表面几何形状配准，以提供经配准的成像数据，所述经配准的成像数据被进一步与所述心脏包络以及所述身体表面的所述预先确定的几何形状信息配准，以提供所述汇总的几何形状数据。
17.根据权利要求13或14所述的系统，进一步包括电磁跟踪系统，所述电磁跟踪系统用于生成跟踪数据，所述跟踪数据描述与所述隐藏的电极中的至少一些共同定位的电磁传感器的三维位置，
其中，所述处理器被进一步配置成用于访问所述存储器并且执行所述指令以将所述跟踪数据与从所述成像数据中确定的所述三维电极位置以及表面几何形状配准，以提供对应的经配准的数据，所述对应的经配准的数据被进一步与所述心脏包络以及所述身体表面的所述预先确定的几何形状信息配准，以提供所述汇总的几何形状数据。
18.根据权利要求13、14、15、16或17中任一项所述的系统，其特征在于，所述成像数据包括从不同的视角获取的多个图像帧，并且
其中，所述处理器被进一步配置成用于访问所述存储器并且执行所述指令，以通过基于所述多个图像帧中的电极的位置以及身份将多个图像帧进行关联来将所述多个图像帧拼接在一起，以提供组合图像。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，每一个图像帧包括电极以及表面信息，所述电极以及所述表面信息在由所述测距成像设备和/或所述单视成像设备进行的图像获取期间在所述测距成像设备和/或所述单视成像设备的视线内，所述处理器被进一步配置成用于：
通过对齐所述图像帧中的经标识的电极的位置，来在所述多个图像帧之间执行粗略对齐；并且
在所述多个图像帧之间基于跨越由所述多个图像共享的所述表面的像素值以及深度信息来执行最终配准；并且
累积来自所述多个图像帧中的每一个的根据所述最终配准的经配准的表面数据。
20.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述预先确定的几何形状信息进一步包括与图谱对应的模板，所述图谱限定内部解剖结构与外部解剖结构之间的空间关系。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步编程以用于响应于用户输入，从多个模板中选择所述模板。
22.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步编程以用于使用经由所述多个电极中的至少一些测得的局部电信息，来调整所述内部解剖结构与外部解剖结构中的至少一些之间的所述空间关系。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述局部电信息包括预先确定的电活动的有组织的模式，所述预先确定的电活动的有组织的模式是在一时间间期中从所述患者身体中测得的并且沿着解剖路径行进，所述解剖路径相对于所述解剖包络是已知的。
24.根据权利要求13、14、15、16、17、18、19、20、21、22或23中任一项所述的系统，进一步包括：
传感器的布置，所述传感器的布置包括所述多个电极，所述多个电极被配置成当被放置在患者的所述身体表面上时围绕胸腔，以从所述身体表面非侵入式地测量电活动；以及
测量系统，所述测量系统用于控制所述传感器的测量并且用于提供表示在一个或多个时间间期中所测得的电活动的电测量数据，所述电测量数据包括在多个节点处针对一个或多个时间间期测得的和/或重构的电生理信号，所述多个节点跨越所述心脏包络分布，
其中，所述至少一个处理器被进一步编程以用于：
访问所述汇总的几何形状数据以及所述电测量数据；
将电信号重构至所述心脏包络上；并且
基于所述汇总的几何形状数据以及所述电测量数据，显示图形输出可视化。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3860426A4 (en) * 2018-10-02 2022-12-07 Convergascent LLC ENDOSCOPE WITH INERTIAL MEASUREMENTS AND/OR HAPTIC INPUT CONTROLS
WO2020076801A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-16 University Of Florida Research Foundation, Inc. Method and system for positioning invasive medical tools relative to 3d imagery
US20200297238A1 (en) * 2019-03-21 2020-09-24 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Apparatuses and methods for assisting, confirming, and monitoring placement of catheters in patients
CN112914583B (zh) * 2021-02-25 2022-10-21 中国人民解放军陆军特色医学中心 一种非接触式确定心电图采集电极布置位置的方法
US20230111217A1 (en) * 2021-10-11 2023-04-13 Mazor Robotics Ltd. Systems, devices, and methods for robotic placement of electrodes for anatomy imaging
EP4429549A1 (en) * 2021-11-12 2024-09-18 CardioInsight Technologies, Inc. Electrocardiographic imaging using patch electrodes
EP4193908A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-14 Koninklijke Philips N.V. Improving mapping of an anatomical cavity and/or location tracking in the anatomical cavity
CN117789923B (zh) * 2024-02-23 2024-05-31 湖南安泰康成生物科技有限公司 电极片贴敷方案确定方法及装置、设备、系统及存储介质
CN117933174B (zh) * 2024-03-22 2024-05-31 湖南安泰康成生物科技有限公司 电极片定制化方法及装置、肿瘤电场治疗仪及存储介质

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999006112A1 (en) * 1997-07-31 1999-02-11 Case Western Reserve University Electrolphysiological cardiac mapping system based on a non-contact non-expandable miniature multi-electrode catheter and method therefor
US6157697A (en) * 1998-03-24 2000-12-05 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus using X-rays and measurement of electrical potentials for examining living tissue
WO2001034026A1 (en) * 1999-11-05 2001-05-17 Zynergy Cardiovascular (Zvc) Inc. Cardiac mapping systems
US20050107688A1 (en) * 1999-05-18 2005-05-19 Mediguide Ltd. System and method for delivering a stent to a selected position within a lumen
US20060253030A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Altmann Andres C Registration of electro-anatomical map with pre-acquired image using ultrasound
US20080232700A1 (en) * 2007-03-19 2008-09-25 General Electric Company Atlas-based image compression
US20090053102A2 (en) * 2005-07-22 2009-02-26 Case Western Reserve University System and method for noninvasive electrocardiographic imaging (ecgi)
CN101511296A (zh) * 2006-09-11 2009-08-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于在患者身体上定位电极的系统和方法
US20110206256A1 (en) * 2008-11-07 2011-08-25 Charulatha Ramanathan Visualization of physiological data for virtual electrodes
CN103429148A (zh) * 2011-02-17 2013-12-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于使用光学形状感测提供电活动图的系统
CN103561642A (zh) * 2011-05-03 2014-02-05 美敦力公司 评估心脏内激动模式
WO2014118535A2 (en) * 2013-01-31 2014-08-07 Naviconix Limited Computerized system and method for fast cardiac mapping and ablation
US9014795B1 (en) * 2012-09-25 2015-04-21 University Of South Florida Systems and methods for determining a cardiovascular condition of a subject
US20150164357A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 Cardioinsight Technologies, Inc. Using supplemental information to improve inverse problem solutions
US20150320331A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Peacs B.V. Estimating distribution, fluctuation and/or movement of electrical activity through a heart tissue
US20160120457A1 (en) * 2013-05-28 2016-05-05 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Methods, systems, and computer readable media for visualization of resection target during epilepsy surgery and for real time spatiotemporal visualization of neurophysiologic biomarkers
US9420973B1 (en) * 2013-04-01 2016-08-23 Alon Konchitsky Apparatus, device and method for validating electrocardiogram
US20160270683A1 (en) * 2013-11-01 2016-09-22 Koninklijke Philips N.V. System for determining electrical characteristics on a surface of a heart
US20160331262A1 (en) * 2015-05-13 2016-11-17 Ep Solutions Sa Combined Electrophysiological Mapping and Cardiac Ablation Methods, Systems, Components and Devices
US20160354012A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Cardioinsight Technologies, Inc. Magnetic sensing to provide geometry information
US20170071492A1 (en) * 2014-05-06 2017-03-16 Peacs B.V. Estimating distribution fluctuation and/or movement of electrical activity through a heart tissue

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014107700A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-10 Alivecor, Inc. Methods and systems for electrode placement
US10149618B1 (en) * 2014-03-12 2018-12-11 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Subdural electrode localization and visualization using parcellated, manipulable cerebral mesh models
EP3119276B1 (en) * 2014-03-19 2024-02-21 Cardionxt, Inc. System for using body surface cardiac electrogram information combined with internal information to deliver therapy
CA2958624C (en) * 2017-02-21 2018-08-28 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Method, system and apparatus for maintaining patient registration in a surgical navigation system

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999006112A1 (en) * 1997-07-31 1999-02-11 Case Western Reserve University Electrolphysiological cardiac mapping system based on a non-contact non-expandable miniature multi-electrode catheter and method therefor
US6157697A (en) * 1998-03-24 2000-12-05 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus using X-rays and measurement of electrical potentials for examining living tissue
US20050107688A1 (en) * 1999-05-18 2005-05-19 Mediguide Ltd. System and method for delivering a stent to a selected position within a lumen
WO2001034026A1 (en) * 1999-11-05 2001-05-17 Zynergy Cardiovascular (Zvc) Inc. Cardiac mapping systems
US20060253030A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Altmann Andres C Registration of electro-anatomical map with pre-acquired image using ultrasound
US20090053102A2 (en) * 2005-07-22 2009-02-26 Case Western Reserve University System and method for noninvasive electrocardiographic imaging (ecgi)
CN101511296A (zh) * 2006-09-11 2009-08-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于在患者身体上定位电极的系统和方法
US20080232700A1 (en) * 2007-03-19 2008-09-25 General Electric Company Atlas-based image compression
US20110206256A1 (en) * 2008-11-07 2011-08-25 Charulatha Ramanathan Visualization of physiological data for virtual electrodes
CN103429148A (zh) * 2011-02-17 2013-12-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于使用光学形状感测提供电活动图的系统
CN103561642A (zh) * 2011-05-03 2014-02-05 美敦力公司 评估心脏内激动模式
US9014795B1 (en) * 2012-09-25 2015-04-21 University Of South Florida Systems and methods for determining a cardiovascular condition of a subject
WO2014118535A2 (en) * 2013-01-31 2014-08-07 Naviconix Limited Computerized system and method for fast cardiac mapping and ablation
US9420973B1 (en) * 2013-04-01 2016-08-23 Alon Konchitsky Apparatus, device and method for validating electrocardiogram
US20160120457A1 (en) * 2013-05-28 2016-05-05 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Methods, systems, and computer readable media for visualization of resection target during epilepsy surgery and for real time spatiotemporal visualization of neurophysiologic biomarkers
US20160270683A1 (en) * 2013-11-01 2016-09-22 Koninklijke Philips N.V. System for determining electrical characteristics on a surface of a heart
US20150164357A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 Cardioinsight Technologies, Inc. Using supplemental information to improve inverse problem solutions
US20150320331A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Peacs B.V. Estimating distribution, fluctuation and/or movement of electrical activity through a heart tissue
US20170071492A1 (en) * 2014-05-06 2017-03-16 Peacs B.V. Estimating distribution fluctuation and/or movement of electrical activity through a heart tissue
US20160331262A1 (en) * 2015-05-13 2016-11-17 Ep Solutions Sa Combined Electrophysiological Mapping and Cardiac Ablation Methods, Systems, Components and Devices
US20160354012A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Cardioinsight Technologies, Inc. Magnetic sensing to provide geometry information

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