CN113491579A - 增强的导管导航方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“增强的导管导航方法和设备”。本发明提供了用于基于对应于连续增量时间时的导管的方位的序列图像的显示来促进导管在受检者体内的第一位置与第二位置之间的导航的方法、设备和系统。图像产生包括感测导管方位以针对每个时间增量产生位置数据。对于每个方位Pi,处理对应的位置数据以相应地产生反映导管在时间Ti时的方位的图像Ii。每个图像Ii在等于Ti+d的时间时被连续地显示,其中d为图像处理可视化延迟。在导管移位到第一位置与第二位置之间的所选择的中间位置的情况下,位置数据的处理从由与第一可视化延迟相关联的第一过程执行切换到由与第二不同可视化延迟相关联的第二过程执行。

Description

增强的导管导航方法和设备
技术领域
本专利申请提供了用于改进医疗规程的系统、设备和方法。
背景技术
诸如心律失常(例如心房纤颤(AF))的医疗状况通常通过体内规程来诊断和治疗。例如,使用消融来执行与左心房(LA)体的肺静脉电隔离(PVI)以用于治疗AF。肺静脉隔离和许多其他微创导管插入术需要体内表面的可视化和标测。
体内表面的可视化可以通过标测激动波的传播来执行。荧光镜透视检查、计算机化断层摄影术(CT)和磁共振成像(MRI)以及其他技术可能需要大于期望量的时间或资源来提供可视化和标测。另外,相比于其他可视化模式,用于可视化体内表面的图形渲染可能不包括足够量的细节。
发明内容
本文公开了用于医疗规程的方法、设备和系统。在一个示例中,提供了一种当导管的远侧端部从受检者体内的第一位置移位到受检者体内的第二位置时参考反映导管远侧端部的相对方位的图像来促进将导管远侧端部等从第一位置导航到第二位置的方法。该方法包括在导管远侧端部基于所选择的时间增量从第一位置移位到第二位置时显示一系列图像,每个图像对应于导管远侧端部在连续时间增量处的方位。
图像产生通常包括以一个或多个所选择的频率感测导管的远侧端部的位置,以针对每个时间增量产生对应于导管远侧端部在时间Ti时的方位Pi的导管的位置数据。对于每个方位Pi,处理对应于方位Pi的位置数据以相应地产生反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的图像Ii。每个图像Ii在等于Ti+d的时间时被连续地显示,其中d为可视化延迟,该可视化延迟包括处理对应于方位Pi的位置数据以产生图像Ii所花费的时间。如下所述,示例性处理模式在数据样本的移动窗口上进行以产生图像Ii,该窗口包括时间Ti时的样本。
在导管远侧端部移位到第一位置与第二位置之间的所选择的中间位置的情况下,处理对应于方位Pi的位置数据以针对每个时间增量相应地产生反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的图像Ii从由第一过程执行切换到由第二过程执行,该第一过程与产生具有第一特征的导管移动的序列图像的第一可视化延迟相关联,该第二过程与产生具有第二不同特征的导管移动的序列图像的第二不同可视化延迟相关联。
由第一过程和第二过程产生的不同序列图像特征可以是在反映导管方位的序列图像中显示的背景运动(诸如跳动心脏的运动)的程度。提供16.7ms的示例性时间增量,使得每秒可以产生反映60个方位Pi的一系列60个图像,并且图像可以60帧/秒显示在60Hz监视器上。
在中间位置和第二位置位于受检者的跳动心脏内的情况下,可选择第一过程和第二过程中的一个过程,该过程与产生去除心跳运动的图像的较长可视化延迟相关联。此过程可被称为稳定模式。在此类情况下,第一过程和第二过程中的另一个过程与产生反映心跳运动的图像的较短可视化延迟相关联。此过程可被称为触发模式。
该方法可以包括选择包括第二位置的区域,并且随后在导管远侧端部进入所选择的区域中时将进入方位感测为中间位置,使得在导管远侧端部进入所选择的区域中时,将可视化处理从由第一过程执行自动地切换到由第二过程执行。
另选地,第一过程和第二过程两者可通过触发模式来实施,其中第一过程和第二过程中的一个过程与产生反映心跳运动的图像的较长可视化延迟相关联,并且第一过程和第二过程中的另一个过程与产生反映由一个过程产生的较大量的心跳运动的图像的较短可视化延迟相关联。
执行此类方法的示例性设备可以包括监视器,该监视器被配置成在导管远侧端部基于所选择的时间增量从第一位置移位到第二位置时显示一系列图像,每个图像对应于导管远侧端部在连续时间时的方位。提供了传感器,该传感器被配置成以一个或多个所选择的频率感测导管的远侧端部的位置,以在导管远侧端部从第一位置移位到第二位置时,针对每个时间增量产生对应于导管远侧端部在时间Ti时的方位Pi的导管的位置数据。处理器联接到传感器和监视器,并且被配置成针对每个方位Pi处理对应于方位Pi的位置数据以相应地产生反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的图像Ii,使得每个图像Ii在等于Ti+d秒的时间时被连续地显示,其中d为可视化延迟,该可视化延迟包括处理对应于方位Pi的位置数据以产生图像Ii所花费的时间。
为了实现不同可视化模式过程的显示,处理器被配置成能够将位置数据的处理从由第一过程执行切换到由第二过程执行,该第一过程与产生具有预定特征的导管移动的序列图像的第一可视化延迟相关联,该第二过程与产生具有不同特征的导管移动的序列图像的第二不同可视化延迟相关联。
示例性处理器配置使得在导管远侧端部移位到第一位置与第二位置之间的所选择的中间位置的情况下,处理对应于方位Pi的位置数据以相应地产生反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的图像Ii可以从由第一过程执行切换到由与第二不同可视化延迟相关联的第二过程执行。
处理器可以被配置成按照第一过程和第二过程来执行以下过程中的不同过程,该过程包括:与当第一位置和第二位置位于受检者的跳动心脏内时产生具有去除心跳运动的特征的图像的相对较长的可视化延迟相关联的过程,诸如本文所述的稳定模式;以及与当第一位置和第二位置位于受检者的跳动心脏内时产生具有反映心跳运动的特征的图像的相对较短的可视化延迟相关联的过程,诸如本文所述的触发模式。
可以提供处理器控件,该处理器控件被配置成使得操作者能够手动地选择特定可视化过程,或者能够指定受检者的解剖区域以在导管的远侧端部进入指定解剖区域的情况下由处理器自动地切换到相应的特定可视化过程。
示例性采样时间增量为16.7ms,使得处理器被配置成每秒产生反映60个方位的一系列60个图像,并且示例性监视器为被配置成以60帧/秒显示图像的60Hz监视器。
附图说明
通过结合附图以举例的方式给出的以下描述可得到更详细的理解。
图1为可以实施本公开主题的一个或多个特征的示例性系统的图示。
图2为用于基于导管的方位来提供超声切片的流程图。
图3A为在各个方位处收集超声切片的超声换能器的图示。
图3B为位于对应于图3A的方位的各个方位处的导管的图示。
图4为高斯滤波相对于快速(3Hz)噪声周期性圆形导管移动的仿真的比较曲线图。
图5为矩形滤波相对于快速(3Hz)噪声周期性圆形导管移动的仿真的比较曲线图。
图6为具有27个系数窗口的高斯滤波相对于噪声导管的向上移动的仿真的比较曲线图。
具体实施方式
根据本发明所公开的主题的具体实施,提供了可视化受检者体内的导管以用于医疗规程、诊断、标测或其他目的的设备和方法。可视化包括感测和收集数据,将数据处理成反映导管在受检者的身体内的方位的图像,并且在视频监视器上显示序列图像,使得正在控制导管的移动的医师或其他操作者可以使用视频图像来帮助移动或以其他方式操作导管的远侧端部。
由于将数据处理成图像不是即时的,因此就在时间T+d秒时产生处于受检者体内的方位P处的导管的图像而言固有地存在延迟,其中d为可视化延迟,该可视化延迟包括处理对应于导管在时间T时的方位P的数据所花费的时间。可视化延迟越小,则向导管操作者显示的图像越接近由操作者实施的导管在受检者体内的实时移动。
根据本发明的教导内容,采用将感测数据处理成图像的多于一种模式。在示例性实施方案中,采用可分别称为稳定模式和触发模式的两种类型的导管可视化模式。这两种模式均为有效方式以在医疗规程期间导航受检者体内的导管的端部、提供方位图像并准确地放置导管。
在导管导航将处于例如受检者的跳动心脏内以例如执行消融规程的情况下,可采用稳定处理模式类型以基本上产生受检者的心脏内的导管远侧端部的图像,其中心跳运动被去除。这可通过采用各种滤波技术以用于在相对大量的数据样本上对感测数据求平均来实现,这继而产生相对较大的可视化延迟。
然而,当在一些解剖区域中或在具有挑战性的导管操纵期间导航导管时,导管操作者可能期望更接近实时地查看导管方位的图像,即,具有较短的可视化延迟。因此,在以下示例性实施方案中,提供了图像处理的三种触发模式,其中相关联的可视化延迟比稳定模式图像处理的可视化延迟短。在触发模式中的每种模式中,由受检者的跳动心脏内的导管的远侧端部产生的序列图像将根据数据平均的程度来反映心跳运动中的一些心跳运动,其中具有最短可视化延迟的最短平均模式产生反映最大量心跳运动的图像,并且具有最长可视化延迟的最长平均模式产生反映最少量心跳运动的图像。
参考图1至图3B的以下段落反映了用于感测和收集解剖和导管方位数据并对该数据进行处理以构建受检者解剖结构和设置在受检者解剖结构中的导管两者的图像的系统和方法的示例。然后,参考图4至图6,讨论了对图像数据进行滤波的各种平均模式,以提供前述不同的导管可视化模式。
根据所公开主题的具体实施,可以基于导管的当前位置来显示器官的区域的先前采集的超声切片。可以采集多个超声切片并将这些超声切片存储在存储器中。可以在超声换能器处于多个对应的超声换能器方位时利用超声换能器来采集多个超声切片,该超声换能器横贯器官的不同部分并且采集多个超声切片。在利用超声换能器采集并存储多个超声切片之后,可以将导管插入器官中。导管的方位可以被确定并且可以包括导管位置和导管取向。另选地,如果导管为从导管的方位收集超声切片的超声换能器,则导管的方位可以被确定并且可以基于可以由超声切片占据的体素。为了清楚起见,如本文所公开的,实时导管的当前方位可以基于导管位置和导管取向来确定,或者另选地,可以基于所占据的体素来确定。
可以将导管的方位与对应于多个超声切片的多个超声方位进行比较。可以确定第一超声方位对应于导管的方位,并且可以选择第一超声切片。可以提供所选择的超声切片以用于显示。值得注意的是,所选择的超声切片可以显示对应于导管的当前方位的器官的区域,使得保健专业人员能够通过被提供先前存储的超声切片来视觉地查看对应于导管的当前方位的器官的区域。
图1为可以实施本公开主题的一个或多个特征的示例性标测系统20的图示。标测系统20可以包括根据本发明的示例性实施方案的被配置为获得生物计量数据或超声切片的装置,诸如导管40a和超声换能器40b。所示的示例性导管40a为点导管,但应当理解,可以使用其他导管来实施本发明的示例性实施方案。标测系统20包括探头21,该探头具有可以由医疗专业人员30导航到躺在床29上的患者28的身体部位诸如心脏26中的轴22a和轴22b。根据本发明的示例性实施方案,可以提供多个探头,使得第一探头与导管40a连接并且不同的探头与超声换能器40b连接。然而,为了简洁起见,本文描述了单个探头21,但是应当理解,探头21可以代表多个探头。
如图1所示,医疗专业人员30可以穿过护套23插入轴22a和/或轴22b,同时使用导管40a和/或超声换能器40b的近侧端部附近的操纵器32和/或从护套23的挠曲来操纵轴22a和/或轴22b的远侧端部。如插图25所示,导管40a和/或超声换能器40b可以分别装配在轴22a和轴22b的远侧端部处。导管40a和/或超声换能器40b可以在塌缩状态下穿过护套23而插入,并且然后可以在心脏26内扩张。
根据本发明的示例性实施方案,超声换能器40b可以被配置为获得心脏26的心腔的超声切片。插图45以放大视图示出了心脏26的心腔内的超声换能器40b。如图所示,超声换能器40b可以附接到轴22b。
根据本发明的示例性实施方案,导管40a可以被配置为获得心脏26的心腔的生物计量数据。插图45以放大视图示出了心脏26的心腔内的导管40a。如图所示,导管40可以包括联接到导管的主体上的尖元件48。根据本发明的其他示例性实施方案,多个元件可以经由形成导管40a的形状的长条连接。元件48可以是被配置为获得生物计量数据的任何元件,并且可以是电极、换能器、或者一个或多个其他元件。
根据本发明的示例性实施方案,生物计量数据可以包括LAT、电活动、拓扑结构、双极标测图、主频、阻抗等中的一项或多项。局部激动时间可以是基于归一化初始起点来计算的对应于局部激动的阈值活动的时间点。电活动可以是可以基于一个或多个阈值来测量并且可以基于信噪比和/或其他滤波器来感测和/或增强的任何适用的电信号。拓扑结构可以对应于身体部位或身体部位的一部分的物理结构,并且可以对应于物理结构相对于身体部位的不同部分或相对于不同身体部位的变化。主频可以是在身体部位的一部分处普遍存在的频率或频率范围,并且在相同身体部位的不同部分中可以不同。例如,心脏的肺静脉的主频可以不同于同一心脏的右心房的主频。阻抗可以是在身体部位的给定区域处的电阻测量值。
如图1所示,探头21、超声换能器40b和导管40a可以连接到控制台24。控制台24可以包括处理器41(诸如通用计算机),该处理器具有合适的前端和接口电路38,以用于向导管40a和超声换能器40b传输信号和从该导管和超声换能器接收信号以及控制标测系统20的其他部件。在本发明的一些示例性实施方案中,处理器41还可被配置为接收生物计量数据并基于生物计量数据来生成全局视图和局部视图的渲染数据,如本文进一步公开的。根据本发明的示例性实施方案,渲染数据可以用于在显示器27上向医疗专业人员30提供一个或多个身体部位的渲染(例如,身体部位渲染35)。根据本发明的示例性实施方案,处理器可以位于控制台24的外部,并且可以位于例如导管中、外部装置中、移动装置中、基于云的装置中,或者可以为独立的处理器。根据本发明的示例性实施方案,超声换能器40b可以提供可以存储在存储器42中的超声切片,如本文进一步公开的。超声换能器40b可以将超声切片直接提供给存储器42,或者超声切片可以被提供给处理器41并且处理器41可以将超声切片提供给存储器42。
如上所指出,处理器41可以包括通用计算机,该通用计算机可以用软件编程以执行本文描述的功能。软件可以例如通过网络以电子形式下载到通用计算机,或者可另选地或另外地设置和/或存储在非临时性有形介质(诸如磁存储器、光存储器或电子存储器)上。图1中所示的示例性配置可以被修改成实施本发明的示例性实施方案。本发明的示例性实施方案可以类似地使用其他系统部件和设置来应用。另外,标测系统20可以包括附加部件,诸如用于感测生物计量患者数据的元件、有线或无线连接器、处理和显示装置等。
根据本发明的示例性实施方案,连接到处理器(例如,处理器41)的显示器可位于远程位置诸如单独的医院处或位于单独的保健提供者网络中。另外,标测系统20可以是外科系统的一部分,该外科系统被配置为获得患者的器官(诸如心脏)的解剖测量结果和电测量结果,并执行心脏消融规程。此类外科系统的示例是由Biosense Webster销售的
Figure BDA0003007559080000071
系统。
标测系统20还可以并且任选地使用超声、计算机断层摄影术(CT)、磁共振成像(MRI)或本领域已知的其他医疗成像技术来获得生物计量数据,诸如患者的心脏的解剖测量结果。标测系统20可以使用导管、心电图(EKG)或测量心脏的电特性的其他传感器来获得电测量结果。如图1中所示,然后可以将包括解剖测量结果和电测量结果的生物计量数据存储在标测系统20的存储器42中。生物计量数据可以从存储器42传输到处理器41。另选地或除此之外,可以使用网络62将生物计量数据传输到可以是本地的或远程的服务器60。类似地,可以使用网络62将超声切片传输到可以是本地的或远程的服务器60。
网络62可以是本领域公知的任何网络或系统,诸如内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、直接连接或一系列连接、蜂窝电话网络,或者能够促进标测系统20和服务器60之间的通信的任何其他网络或介质。网络62可以是有线的、无线的或它们的组合。可以使用以太网、通用串行总线(USB)、RJ-11或本领域公知的任何其他有线连接来实现有线连接。可以使用Wi-Fi、WiMAX和蓝牙、红外、蜂窝网络、卫星或本领域公知的任何其他无线连接方法来实现无线连接。另外,几个网络可以单独工作或彼此通信以促进网络62中的通信。
在一些情况下,服务器60可以被实现为物理服务器。在其他情况下,服务器60可以被实现为公共云计算提供商(例如,Amazon Web Services
Figure BDA0003007559080000081
)的虚拟服务器。
控制台24可以通过缆线39连接到身体表面电极43,该身体表面电极可以包括附连到患者28的粘合剂皮肤贴片。处理器与电流跟踪模块相结合可以确定导管40a和超声换能器40b在患者的身体部位(例如心脏26)内的方位坐标。方位坐标可以包括导管40a和超声换能器40b的位置和取向。方位坐标可以基于在身体表面电极43与电极48或导管40a的其他电磁部件之间测得的阻抗或电磁场。类似地,方位坐标可以基于在身体表面电极43与超声换能器40b之间测得的阻抗或电磁场。附加地或另选地,定位垫可以位于床29的表面上并且可以与床29分离。方位坐标可以基于在电极48和/或超声换能器40b的部件之间测得的阻抗或电磁场。
处理器41可包括通常被配置为现场可编程门阵列(FPGA)的实时降噪电路,之后是模数(A/D)ECG(心电图)或EMG(肌电图)信号转换集成电路。处理器41可以将信号从A/D ECG或EMG电路传递到另一处理器并且/或者可以被编程以执行本文所公开的一个或多个功能。
控制台24还可以包括输入/输出(I/O)通信接口,该输入/输出(I/O)通信接口使得控制台能够传递来自电极48和/或超声换能器40b和电极43或定位垫的信号,并且/或者将信号传递到这些元件。基于从电极48、超声换能器40b、和/或电极43接收的信号,处理器41可以生成使得显示器(诸如显示器27)能够渲染身体部位的渲染数据(诸如身体部位渲染35)。
在规程期间,处理器41可以促进在显示器27上向医疗专业人员30呈现身体部位渲染35和/或超声切片37,并且将表示身体部位渲染35和超声切片37的数据存储在存储器42中。存储器42可以包括任何合适的易失性和/或非易失性存储器,诸如随机存取存储器或硬盘驱动器。在本发明的一些示例性实施方案中,医疗专业人员30能够使用一个或多个输入装置(诸如触摸板、鼠标、键盘、手势识别设备等)来操纵身体部位渲染35和/或超声切片37。例如,输入装置可用于改变导管40a的方位,使得渲染35被更新并且不同的超声切片37基于更新的方位来提供,如本文所公开的。在本发明的另选示例性实施方案中,显示器27可以包括触摸屏,该触摸屏可以被配置为除了呈现身体部位渲染35和超声37(包括全局视图和局部视图)之外,还接受来自医疗专业人员30的输入。
根据本发明的示例性实施方案,超声换能器可以被配置为采集体内器官内的各个方位处的超声切片。超声换能器可以与图1的超声换能器40b相同或相似。超声换能器可以插入体内器官,诸如图1的心脏26中。更具体地,超声换能器可以插入体内器官的腔室,例如心脏26的心腔中。超声换能器可以被配置为以预先确定的时间间隔自动地采集超声切片(例如,每毫秒一个超声切片),或者可以被配置为基于超声换能器的方位和/或移动来采集超声切片。例如,超声换能器可以被配置为基于超声换能器的每个方位采集至多给定数量的超声切片(例如,三个超声切片)。因此,超声换能器可以被配置为针对每个超声换能器方位采集多个超声切片。根据本发明的示例性实施方案,处理器诸如图1的处理器41可以被配置为从相同超声方位处的多个超声切片中选择单个超声切片。处理器可以基于一个或多个因素(诸如超声切片质量、收集超声切片时的超声换能器稳定性、信噪比等)来选择单个超声切片。例如,可以基于切片内的器官的检测边界(相比于切片内的器官的自由空间(例如,血池))来确定超声切片质量。基于本文所述的选择和因素,可以利用相同超声方位的第二超声替换第一超声切片。
如本文所用,超声方位可以对应于超声换能器方位或超声切片方位,如本文进一步所述的。超声换能器方位可以是采集给定超声切片时的超声换能器的方位。超声换能器方位可以包括超声换能器位置(例如,坐标)和超声换能器取向(例如,角度),如本文进一步公开的。超声切片方位可以对应于由超声切片占据的面积、体积或体素。如本文所用,导管方位可以对应于导管位置(例如,坐标)和取向(例如,角度),或者可以对应于导管切片方位,如本文进一步公开的。
根据本发明的示例性实施方案,超声换能器方位或导管方位可以包括对应超声换能器或导管的位置和取向。位置(即,超声换能器方位或导管方位)可以被存储为或包括坐标,该坐标可以被表示为笛卡尔坐标、极坐标、体素坐标、或任何其他适用的坐标、或者它们的组合。该位置可以相对于参考点而定,该参考点可以位于身体内部、体内器官内部、体内器官腔室内部、或身体外部。该位置可以基于来自超声换能器、导管、身体表面电极(例如,图1的身体表面电极43)、定位垫、或其他基于位置的部件的信号(例如,电磁信号)来确定。
取向可以基于超声换能器或导管的参考点(例如,尖端),使得该取向指示超声换能器和/或导管的参考点所面向的方向。应当理解,虽然本文具体列举了参考点,但是参考点可以是点的集合,诸如线。参考点可以是超声换能器或导管的任何部分,诸如远侧点、近侧点、或任何其他适用的点。取向可以被存储为或包括角度、相位、方向、轴线、倾度、或它们的组合。
图2示出了用于基于导管的方位从多个先前存储的超声切片中提供先前存储的超声切片的过程流程图200。
在图2所示的过程的步骤210处,当超声换能器处于第一超声换能器方位时,可以从超声换能器接收第一超声切片。在超声换能器处于第一方位时采集的第一超声切片可以是在超声换能器处于第一方位时采集的多个切片中的一个切片。如本文所公开的,处理器可以基于超声切片质量、收集超声切片时的超声换能器稳定性、信噪比等中的一项或多项将来自多个超声切片的单个超声切片指定为给定超声方位的第一超声切片。
图3A示出了具有处于多个方位310a、310b和310c的超声换能器310的心腔300的示例图示。如图3A所示,并且根据图2所示的过程的步骤210,当超声换能器处于第一超声换能器方位310a时,可以从超声换能器310接收第一超声切片321a。第一超声换能器方位310a可以由位置(例如,坐标)以及取向(例如,角度和倾度)表示,使得切片321a与第一超声换能器方位310a相关联。
在图2所示的过程的步骤220处,可以将第一超声切片和对应于第一超声切片的第一超声换能器方位存储在任何适用的存储介质诸如图1的存储器42中。可以将第一超声切片存储为图像类型文件、视频类型文件、或者使得第一超声切片能够在第一超声切片被超声换能器采集之后的某个时间进行渲染的任何其他文件。第一超声换能器方位可以存储在包括第一超声切片的同一文件或文件组内,或者可以存储在与第一超声切片不同的单独存储位置中,使得所存储的第一超声换能器方位与第一超声切片彼此通过任何适用的方式诸如通过指针、查找表等进行相关联。根据图3A中所提供的示例,可以将第一超声切片321a和第一超声换能器方位310a存储在存储器中。
在图2所示的过程的步骤230处,当超声换能器处于第二超声换能器方位时,可以从超声换能器接收第二超声切片。在超声换能器处于第二方位时采集的第二超声切片可以是在超声换能器处于第二方位时采集的多个切片中的一个切片,如本文所公开的。可以将得自在超声换能器处于第二方位时采集的多个切片的单个切片指定为第二超声切片。如图3A所示,并且根据图2所示的过程的步骤230,当超声换能器处于第二超声换能器方位310b时,可以从超声换能器310接收第二超声切片321b。第二超声换能器方位310b可以由位置(例如,坐标)以及取向(例如,角度和倾度)表示,使得切片321b与第一超声换能器方位310b相关联。
在图2所示的过程的步骤240处,可以按照与根据步骤220所公开的方式类似的方式来将第二超声切片和对应于第二超声切片的第二超声换能器方位存储在任何适用的存储介质诸如图1的存储器42中。虽然为了简单起见,步骤210至步骤240公开了第一超声切片和第二超声切片,但是应当理解,可以采集并存储一个或多个附加超声切片。例如,如图3A所示,可以在超声换能器310处于超声换能器方位310c时采集超声切片321c,并且可以将对应的数据存储在存储器中。
在图2所示的过程的步骤250处,可以接收对应于体内导管的第一导管方位。体内导管可以与图1的导管40a相同或类似,并且可以在超声换能器位于体内腔室中时或在超声换能器从体内腔室移除之后插入体内腔室中。第一导管方位可以经由任何适用的方式接收,包括经由导管上的电极与定位垫之间的电磁信号、导管上的电极与身体电极之间的电磁信号等。第一导管方位可以包括位置和取向,如本文所公开的。根据该示例性实施方案的具体实施,第一导管方位可以具有与在图2的步骤220和步骤240处存储的超声换能器方位相同的格式。根据另一个具体实施,第一导管方位可以具有与在步骤220和步骤240处存储的超声换能器方位不同的格式,但是可以进行转换,使得它们可以与在步骤220和步骤240处存储的超声换能器方位的格式相关联。
图3B示出了具有处于各种方位311a、311b和311c的导管311的图3A的心腔300的示例图示。如图3B所示,并且根据图2所示的过程的步骤250,可以接收导管处于第一方位311a时的导管的方位。可以按照预先确定的时间间隔或基于导管移动的检测来更新导管的方位。
在图2所示的过程的步骤260处,可以确定在步骤250处接收的第一导管方位对应于在步骤210处接收并在步骤220处存储的第一超声换能器方位。虽然为了简单起见,在步骤250处接收的第一导管方位被描述为对应于在步骤210处接收的第一超声换能器方位,但是应当理解,导管方位可以对应于超声换能器方位中的任一个方位。
确定在步骤250处接收的第一导管方位对应于第一超声换能器方位可以基于将所接收的导管方位(即,步骤250)与所存储的超声换能器方位(即,步骤220和步骤240)进行比较。根据本发明的示例性实施方案,可以采用与所存储的超声换能器方位相同的格式来接收导管方位。例如,导管方位可以包括可以作为一组坐标接收的导管位置,并且还可以包括可以作为角度和倾度接收的导管取向。例如,导管方位可以包括距坐标参考点(诸如外部贴片或体内器官内的区域)的位置x、y和z坐标(4mm,8mm,1mm)。导管方位可以包括对应于导管的参考点(例如,尖端)的水平角度的44度角度,以及对应于导管的参考点的竖直角度的14度倾度。根据该示例,导管方位可以被表示为(4,8,1,44,14)。在步骤260处,可以将导管方位与可以为相同格式的多个超声换能器方位进行比较。例如,在步骤220处存储的第一超声换能器方位可以是(5,8,1,44,14),并且在步骤240处存储的第二超声换能器方位可以是(6,8,1,44,14)。可以对多个所存储的超声换能器方位中的哪个方位最靠近所接收的导管方位进行计算。继续该示例,由于导管方位(4,8,1,44,14)与第一超声换能器方位(5,8,1,44,14)相差仅1mm,因此可以确定第一超声换能器方位对应于导管方位,因为第二超声换能器方位(6,8,1,44,14)与导管方位相差2mm。
根据本发明的示例性实施方案,所接收的导管方位可以是与多个所存储的超声换能器方位不同的格式(例如,极坐标而非笛卡尔坐标)。应当理解,不同格式中的一种或多种格式可以进行转换,使得两组方位(导管方位和超声换能器方位)可以彼此进行比较,以确定多个超声换能器方位中的哪个方位对应于导管方位。
根据本发明的示例性实施方案,可以提供相关性阈值,使得如果导管方位与所有可用超声换能器方位之间的差值大于相关性阈值,则确定没有超声换能器方位对应于导管方位。因此,在步骤270处,如本文进一步公开的,没有超声切片可以被显示。值得注意的是,在这种情况下,可能不存在将视觉地显示对应于当前导管方位的区域的超声切片,并且因此在步骤270处没有超声切片可以被提供。
在图2所示的过程的步骤270处,可以提供与在步骤260处被确定为对应于导管方位的超声换能器方位(例如,第一超声换能器方位)相关联的超声切片(例如,第一超声切片)。超声切片可以经由显示器诸如图1的显示器27来提供。另选地,超声切片可以诸如经由网络62和服务器60提供给外部显示器,使得超声切片可以显示在远程位置处。
为了导航导管诸如导管40a的远侧端部,通常期望在显示器27上向医师30显示导管方位的序列图像。在例如消融规程将被执行的情况下,导航包括使导管远侧端部在心脏内移位。
如上所述,示例性系统被配置成使得操作者30能够经由系统控制台24选择处理器41被配置成执行的若干处理模式中的任一种处理模式以产生导管方位的序列图像,这些模式反映心跳运动的不同程度。在该示例中,控制台24中的选择控件被配置成使得操作者30能够在操作者30选择时手动地选择特定模式,或者能够指定受检者的解剖区域以在导管的远侧端部进入指定解剖区域的情况下由处理器自动地切换到相应的特定模式。
为了实现不同的可视化模式过程,在该示例中,处理器41被配置成使用所选择的滤波对导管的感测方位数据的样本求平均。每种模式采用样本方位的不同移动窗口。因此,采用最小窗口的模式具有最短的可视化延迟并且产生反映最大量心跳运动的图像。采用最大窗口的模式具有最长可视化延迟并且产生反映最少量心跳运动的图像。后者为稳定模式,其中基本上不存在反映在所显示的序列图像中的心跳运动。
在示例性实施方案中,处理器41被配置成实现四种不同模式以用于产生导管方位的所显示的序列图像:一种稳定模式,其中心跳运动基本上被完全去除;以及三种触发模式,其中心跳运动的不同程度反映在所显示的序列图像中。在所有四种模式中,将在16.7ms(即,六十分之一秒)内累积的数据的样本大小与高斯滤波结合使用。
对于稳定模式,采用61个系数的高斯滤波器并且用以产生不反映心跳运动的序列图像的相关联的可视化延迟为大约500ms,该高斯滤波器实现60个方位的移动窗口,该移动窗口相当于一秒窗口。对于一种触发模式,即模式1,采用27个系数的高斯滤波器并且用以产生序列图像的相关联的可视化延迟为大约216ms,该高斯滤波器实现26个方位的移动窗口,该移动窗口相当于约430ms的窗口。对于第二触发模式,即模式2,采用21个系数的高斯滤波器并且用以产生序列图像的相关联的可视化延迟为大约166ms,该高斯滤波器实现20个方位的移动窗口,该移动窗口相当于约330ms的窗口。对于第三触发模式,即模式3,采用13个系数的高斯滤波器并且用以产生序列图像的相关联的可视化延迟为大约100ms,该高斯滤波器实现12个方位的移动窗口,该移动窗口相当于约200ms的窗口。
尽管可以采用其他滤波技术,但高斯滤波为优选的。图4提供了采用高斯滤波的四种可视化模式相对于快速(3Hz)噪声周期性圆形导管移动的仿真的比较曲线图。图5提供了采用矩形滤波的四种对应可视化模式相对于快速(3Hz)噪声周期性圆形导管移动的仿真的比较曲线图。
矩形滤波因彼此抵消的周期的不同部分的相同权重而过平均,尤其是在与移动周期的周期匹配的模式2滤波器(21个样本)中。高斯滤波不受此影响。使导管迹线移位以允许容易地观察。对于该特定信号,“稳定”模式输出也被显著地衰减。
图6通过提供具有27个系数窗口的模式1高斯滤波相对于噪声导管的向上移动的仿真的比较曲线图来示出由模式1触发处理产生的序列图像的相对平滑度。
尽管上文描述了具体的示例性滤波模式,但处理器41可以被配置成实现具有其他特征的可视化模式。在一些系统中,可能期望改变移动窗口滤波器的采样频率和/或大小以实现稳定模式。一般来讲,对于基于16.7ms采样的滤波模式而言,优选的是提供包括应用具有在12个方位至60个方位范围内的移动窗口的高斯滤波器的模式,使得与该过程相关联的可视化延迟在大约100ms至大约500ms的相应范围内。
例如,在将在受检者的心脏内的预定消融位置处执行的心脏消融规程的执行中,医师30将消融导管的远侧端部从初始位置导航到消融位置以执行消融。对于导管移动的不同区段,医师30可选择用于产生序列图像的可视化模式,以帮助医师30引导导管移动。
例如,医师30可参考由稳定可视化模式产生的导管移动的所显示的序列图像来选择将导管从受检者的心脏内的初始位置移动到中间位置。医师30可随后参考由触发可视化模式中的所选择的一个模式产生的导管移动的所显示的序列图像来选择将导管从中间位置进一步地移动到消融位置。
代替参考由所选择的触发可视化模式产生的导管移动的所显示的序列图像将导管从中间位置直接地移动到消融位置,医师30可参考由所选择的触发可视化模式产生的导管移动的所显示的序列图像来决定将导管从中间位置仅移动到远达第二中间位置。医师30可随后参考由触发可视化模式中的不同一者或稳定可视化模式产生的导管移动的所显示的序列图像来选择将导管从第二中间位置进一步地移动到消融位置。
一般来讲,该过程可被描述为当导管的远侧端部从受检者体内的第一位置移位到受检者体内的第二位置时参考反映导管远侧端部的相对方位的图像来促进将导管远侧端部等从第一位置导航到第二位置的方法。该方法包括在导管远侧端部基于所选择的时间增量从时间T0时的第一位置移位到时间T0+X秒时的第二位置时显示一系列图像,每个图像对应于导管远侧端部在连续时间增量处的方位。
将导管远侧端部从第一位置导航到第二位置无需通过导管远侧端部的连续移动来执行,而是可以包括医师30不进行导管移动的周期。
图像产生通常包括以一个或多个所选择的频率感测导管的远侧端部的位置,以针对从T0秒到T0+X秒的每个时间增量产生对应于导管远侧端部在时间Ti时的方位Pi的导管的位置数据。对于每个方位Pi,处理对应于方位Pi的位置数据以相应地产生反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的图像Ii。每个图像Ii在等于Ti+d的时间时被连续地显示,其中d为可视化延迟,该可视化延迟包括处理对应于方位Pi的位置数据以产生图像Ii所花费的时间。如上所述,在数据样本的移动窗口上执行由示例性处理模式进行的处理以产生图像Ii,该窗口包括时间Ti时的样本。
在导管远侧端部在时间T0+(X-Y)秒时移位到第一位置与第二位置之间的所选择的中间位置的情况下,针对从T0秒到T0+(X-Y)秒的每个Ti处理对应于方位Pi的位置数据以相应地产生反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的图像Ii从由第一过程执行切换到由第二过程执行,该第一过程与产生具有第一特征的导管移动的序列图像的第一可视化延迟相关联,该第二过程与产生具有第二不同特征的导管移动的序列图像的第二不同可视化延迟相关联,由此针对从T0+(X-Y)秒到T0+X秒的每个Ti产生对应于反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的方位Pi的图像Ii。由第一过程和第二过程产生的不同序列图像特征可以是在导管方位的序列图像中显示的背景运动(诸如跳动心脏的运动)的程度。
如上所述,示例性时间增量为16.7ms,使得每秒产生反映60个方位Pi的一系列60个图像,并且图像可以60帧/秒显示在60Hz监视器上。
在中间位置和第二位置位于受检者的跳动心脏内的情况下,可选择第一过程和第二过程中的一个过程,该过程与产生去除心跳运动的图像的较长可视化延迟相关联,诸如上文所述的稳定模式。在这种情况下,第一过程和第二过程中的另一个过程与产生反映心跳运动的图像的较短可视化延迟相关联,诸如上文所述的触发模式中的一种模式。
在示例性实施方案中,当例如医师30观察导管的远侧端部位于期望的中间位置处时,医师可以手动地进行第一过程与第二过程之间的切换。另选地,医师30可选择区域,在该区域中当导管被感测为进入所选择的区域中时自动地进行第一过程与第二过程之间的切换。例如,医师30可选择受检者的心脏中的包括难以到达消融位点的特定区域。当导管在到达所选择的区域的进入点之前移位时,可以实施稳定模式过程。在导管被感测为进入所选择的区域时,在这种情况下,可视化模式将自动地切换到触发模式过程,以向医师30提供从该进入点到难以到达的消融位点的导管移动的较快可视化。
第一过程和第二过程两者可通过触发模式来实施,其中第一过程和第二过程中的一个过程与产生反映心跳运动的图像的较长可视化延迟相关联,并且第一过程和第二过程中的另一个过程与产生反映由该一个过程产生的较大量的心跳运动的图像的较短可视化延迟相关联。
一般来讲,执行此类方法的设备可以包括诸如上文图1所示的监视器,该监视器被配置成在导管远侧端部基于所选择的时间增量从第一位置移位到第二位置时显示一系列图像,每个图像对应于导管远侧端部在连续时间时的方位。提供诸如上文所述的被配置成以一个或多个所选择的频率感测导管的远侧端部的位置的传感器,以在导管远侧端部从第一位置移位到第二位置时,针对每个时间增量产生对应于导管远侧端部在时间Ti时的方位Pi的导管的位置数据。处理器诸如处理器41联接到传感器和监视器,并且被配置成针对每个方位Pi处理对应于方位Pi的位置数据以相应地产生反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的图像Ii,使得每个图像Ii在等于Ti+d秒的时间时被连续地显示,其中d为可视化延迟,该可视化延迟包括处理对应于方位Pi的位置数据以产生图像Ii所花费的时间。
为了实现不同可视化模式的显示,处理器被配置成能够将位置数据的处理从由第一过程执行切换到由第二过程执行,该第一过程与产生具有预定特征的导管移动的序列图像的第一可视化延迟相关联,该第二过程与产生具有不同特征的导管移动的序列图像的第二不同可视化延迟相关联。
示例性处理器配置使得在导管远侧端部移位到第一位置与第二位置之间的所选择的中间位置的情况下,处理对应于方位Pi的位置数据以相应地产生反映导管远侧端部在时间Ti时的方位的图像Ii可以从由第一过程执行切换到由与第二不同可视化延迟相关联的第二过程执行。
处理器可以被配置成按照第一过程和第二过程来执行以下过程中的不同过程,该过程包括:与当第一位置和第二位置位于受检者的跳动心脏内时产生去除心跳运动的图像的相对较长的可视化延迟相关联的过程,诸如上文所述的稳定模式;以及与当第一位置和第二位置位于受检者的跳动心脏内时产生反映心跳运动的图像的相对较短的可视化延迟相关联的过程,诸如上文所述的触发模式。
采样时间增量优选地被选择为16.7ms,使得处理器被配置成每秒产生反映60个方位的一系列60个图像,并且监视器为被配置成以60帧/秒显示图像的60Hz监视器。
本文所述的任何功能和方法都可以在通用计算机、处理器或处理器核中实现。以举例的方式,合适的处理器包括通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其它类型的集成电路(IC)和/或状态机。可以通过使用处理的硬件描述语言(HDL)指令和包括网络表的其他中间数据(此类指令能够被存储在计算机可读介质上)的结果来配置制造过程,从而制造此类处理器。这种处理的结果可以是掩码作品(maskwork),其随后在半导体制造过程中用于制造实现本公开的特征的处理器。
本文所述的任何功能和方法可在计算机程序、软件或固件中实现,这些计算机程序、软件或固件被并入非暂时性计算机可读存储介质中以便由通用计算机或处理器执行。非暂态计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、高速缓冲存储器、半导体存储器装置、磁性介质(例如内部硬盘和可移动盘)、磁光介质以及光学介质(例如CD-ROM盘和数字多功能盘(DVD))。
应当理解,基于本文的公开内容,许多变型都是可能的。虽然在上文以特定组合描述了特征和元件,但是每个特征或元件可独自使用而无需其他特征和元件,或者在具有或不具有其他特征和元件的情况下以各种组合使用每个特征或元件。

Claims (20)

1.一种用于当远侧导管端部从受检者内的第一位置移位到所述受检者内的第二位置时参考反映所述远侧导管端部的相对方位的图像来促进将导管的远侧端部等从所述第一位置导航到所述第二位置的方法,所述方法包括:
当所述远侧导管端部基于所选择的时间增量从所述第一位置移位到所述第二位置时显示一系列图像,每个图像对应于所述远侧导管端部在连续时间的方位,包括:
以一个或多个所选择的速率感测所述导管的远侧端部的位置,以当所述远侧导管端部从所述第一位置移位到所述第二位置时,针对每个时间增量产生对应于导管远侧端部在时间Ti的方位Pi的所述导管的位置数据;
对于每个方位Pi,处理对应于所述方位Pi的所述位置数据以相应地产生反映所述远侧导管端部在所述时间Ti的所述方位的图像Ii;以及
在等于Ti+d秒的时间连续地显示每个图像Ii,其中d为可视化延迟,所述可视化延迟包括处理对应于所述方位Pi的所述位置数据以产生所述图像Ii所花费的时间;以及
在所述导管远侧端部移位到所述第一位置与所述第二位置之间的所选择的中间位置的情况下,处理对应于方位Pi的所述位置数据以相应地产生反映所述远侧导管端部在时间Ti的所述方位的图像Ii从由第一过程执行切换到由第二过程执行,所述第一过程与第一可视化延迟相关联,所述第一可视化延迟产生具有第一特征的导管移动的序列图像,所述第二过程与第二不同可视化延迟相关联,所述第二不同可视化延迟产生具有与由所述第一过程产生的所述序列图像相比的第二不同特征的导管移动的序列图像。
2. 根据权利要求1所述的方法,其中所述中间位置和所述第二位置位于所述受检者的跳动心脏内,其中:
所述第一过程和所述第二过程中的一个过程与产生去除心跳运动的图像的较长可视化延迟相关联;并且
所述第一过程和所述第二过程中的另一个过程与产生反映心跳运动的图像的较短可视化延迟相关联。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述时间增量选择为16.7ms,使得每秒产生反映60个方位Pi的一系列60个图像。
4. 根据权利要求3所述的方法,其中:
产生去除心跳运动的图像的所述一个过程包括应用具有60个方位的移动窗口的高斯滤波器,使得与所述一个过程相关联的所述可视化延迟为大约500ms;并且
产生反映心跳运动的图像的所述另一个过程包括应用具有在12个方位至26个方位范围内的移动窗口的高斯滤波器,使得与所述另一个过程相关联的所述可视化延迟在大约100ms至大约216ms的相应范围内。
5.根据权利要求4所述的方法,其中产生反映心跳运动的图像的所述另一个过程选自以下过程中的一个过程:
包括应用具有12个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述另一个过程相关联的所述可视化延迟为大约100ms的过程;
包括应用具有20个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述另一个过程相关联的所述可视化延迟为大约166ms的过程;或者
包括应用具有26个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述另一个过程相关联的所述可视化延迟为大约216ms的过程。
6. 根据权利要求1所述的方法,还包括:
选择包括所述第二位置的区域;以及
在所述远侧导管端部进入所选择的区域中时将进入方位感测为所述中间位置,使得在所述远侧导管端部进入所选择的区域中时,将可视化处理从由所述第一过程执行自动地切换到由所述第二过程执行。
7. 根据权利要求1所述的方法,其中所述中间位置和所述第二位置位于所述受检者的跳动心脏内,其中:
所述第一过程和所述第二过程中的一个过程与产生反映心跳运动的图像的较长可视化延迟相关联;并且
所述第一过程和所述第二过程中的另一个过程与产生反映由所述一个过程产生的较大量的心跳运动的图像的较短可视化延迟相关联。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述时间增量选择为16.7ms,使得每秒产生反映60个方位Pi的一系列60个图像。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述第一过程和所述第二过程包括应用具有在12个方位至60个方位范围内的移动窗口的高斯滤波器,使得与每个过程相关联的所述可视化延迟在大约100ms至大约500ms的相应范围内。
10.根据权利要求8所述的方法,其中所述第一过程和所述第二过程包括以下过程中的两个过程:
包括应用具有12个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述另一个过程相关联的所述可视化延迟为大约100ms的过程;
包括应用具有20个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述另一个过程相关联的所述可视化延迟为大约166ms的过程;或者
包括应用具有26个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述另一个过程相关联的所述可视化延迟为大约216ms的过程。
11.根据权利要求8所述的方法,其中所述图像显示在60Hz监视器上。
12.一种用于当远侧导管端部从受检者内的第一位置移位到所述受检者内的第二位置时参考反映所述远侧导管端部的相对方位的图像来促进将导管的远侧端部等从所述第一位置导航到所述第二位置的方法,所述方法包括:
当所述远侧导管端部基于所选择的时间增量从在时间T0的所述第一位置移位到在时间T0+X秒的所述第二位置时显示一系列图像,每个图像对应于所述远侧导管端部在连续时间增量处的方位,包括:
以一个或多个所选择的速率感测所述导管的远侧端部的位置,以针对从T0到T0+X秒的每个时间增量产生对应于导管远侧端部在时间Ti的方位Pi的所述导管的位置数据;
对于每个方位Pi,处理对应于所述方位Pi的所述位置数据以相应地产生反映所述远侧导管端部在所述时间Ti的所述方位的图像Ii;以及
在等于Ti+D的时间连续地显示每个图像Ii,其中D为可视化延迟,所述可视化延迟包括处理对应于所述方位Pi的所述位置数据以产生所述图像Ii所花费的时间;以及
在所述导管远侧端部在时间T0+(X-Y)秒移位到所述第一位置与所述第二位置之间的所选择的中间位置的情况下,针对从T0到T0+(X-Y)秒的每个Ti处理对应于方位Pi的所述位置数据以相应地产生反映所述远侧导管端部在时间Ti的所述方位的图像Ii从由第一过程执行切换到由第二过程执行,所述第一过程与产生具有第一特征的导管移动的序列图像的第一可视化延迟相关联,所述第二过程与产生具有第二不同特征的导管移动的序列图像的第二不同可视化延迟相关联,以针对从T0+(X-Y)秒到T0+X秒的每个Ti产生对应于方位Pi的图像Ii,所述方位Pi反映所述远侧导管端部在时间Ti的所述方位。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述时间增量选择为16.7ms,使得每秒产生反映60个方位Pi的一系列60个图像,并且所述图像显示在60Hz监视器上。
14.一种用于当远侧导管端部从受检者内的第一位置移位到所述受检者内的第二位置时参考反映所述远侧导管端部的相对方位的图像来促进将导管的远侧端部等从所述第一位置导航到所述第二位置的设备,所述设备包括:
监视器,所述监视器配置成当所述远侧导管端部基于所选择的时间增量从所述第一位置移位到所述第二位置时显示一系列图像,每个图像对应于所述远侧导管端部在连续时间的方位;
传感器,所述传感器配置成以一个或多个所选择的速率感测所述导管的远侧端部的位置,以当所述远侧导管端部从所述第一位置移位到所述第二位置时,针对每个时间增量产生对应于导管远侧端部在时间Ti的方位Pi的所述导管的位置数据;
处理器,所述处理器联接到所述传感器和所述监视器,并且配置成针对每个方位Pi处理对应于所述方位Pi的所述位置数据以相应地产生反映所述远侧导管端部在所述时间Ti的所述方位的图像Ii,使得每个图像Ii在等于Ti+d秒的时间连续地显示,其中d为可视化延迟,所述可视化延迟包括处理对应于所述方位Pi的所述位置数据以产生所述图像Ii所花费的时间;以及
所述处理器配置成能够将相应位置数据的所述处理从由第一过程执行切换到由第二过程执行,所述第一过程与产生具有预定特征的导管移动的序列图像的第一可视化延迟相关联,所述第二过程与产生具有不同特征的导管移动的序列图像的第二不同可视化延迟相关联,使得:
在所述导管远侧端部移位到所述第一位置与所述第二位置之间的所选择的中间位置的情况下,处理对应于方位Pi的所述位置数据以相应地产生反映所述远侧导管端部在时间Ti的所述方位的图像Ii能够从由所述第一过程执行切换到由所述第二过程执行。
15. 根据权利要求14所述的设备,其中所述处理器配置成按照所述第一过程和所述第二过程来执行以下过程中的不同过程,所述过程包括:
与当所述中间位置和所述第二位置位于所述受检者的跳动心脏内时产生去除心跳运动的图像的相对长的可视化延迟相关联的过程;以及
与当所述中间位置和所述第二位置位于所述受检者的跳动心脏内时产生反映心跳运动的图像的相对短的可视化延迟相关联的过程;并且
还包括用户可操作开关,所述用户可操作开关配置成将所述处理器的模式从执行所述不同过程中的一个过程切换到另一个过程。
16.根据权利要求15所述的设备,其中所述时间增量选择为16.7ms,使得所述处理器配置成每秒产生反映60个方位Pi的一系列60个图像。
17. 根据权利要求16所述的设备,其中所述处理器配置成按照所述第一过程和所述第二过程来执行以下过程中的不同过程,所述过程包括:
包括应用具有60个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述过程相关联的所述可视化延迟为大约500ms的产生去除心跳运动的图像的过程;以及
包括应用具有在12个方位至最多60个方位范围内的移动窗口的高斯滤波器使得与相应过程相关联的所述可视化延迟在大约100ms至最多大约500ms的相应范围内的产生反映心跳运动的图像的过程。
18.根据权利要求17所述的设备,其中产生反映心跳运动的图像的所述过程包括:
包括应用具有12个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述过程相关联的所述可视化延迟为大约100ms的过程;
包括应用具有20个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述过程相关联的所述可视化延迟为大约166ms的过程;以及
包括应用具有26个方位的移动窗口的高斯滤波器使得与所述过程相关联的所述可视化延迟为大约216ms的过程。
19.根据权利要求16所述的设备,其中所述监视器为配置成以60帧每秒显示图像的60Hz监视器。
20.根据权利要求14所述的设备,还包括处理器控件,所述处理器控件配置成使得操作者能够手动地选择特定过程,或者能够指定受检者的解剖区域以在所述导管的远侧端部进入指定解剖区域的情况下由所述处理器自动地切换到相应的特定过程。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12064191B2 (en) * 2020-06-03 2024-08-20 Covidien Lp Surgical tool navigation using sensor fusion
EP4005492A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-01 Koninklijke Philips N.V. Guided acquisition of a 3d representation of an anatomical structure

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3871360A (en) * 1973-07-30 1975-03-18 Brattle Instr Corp Timing biological imaging, measuring, and therapeutic timing systems
US20070038088A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-15 Rich Collin A Medical imaging user interface and control scheme
US8781193B2 (en) * 2007-03-08 2014-07-15 Sync-Rx, Ltd. Automatic quantitative vessel analysis
US11197651B2 (en) * 2007-03-08 2021-12-14 Sync-Rx, Ltd. Identification and presentation of device-to-vessel relative motion
WO2011123669A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Intuitive user interface control for remote catheter navigation and 3d mapping and visualization systems
US9131874B2 (en) * 2010-04-21 2015-09-15 The Regents Of The University Of Michigan Fluoroscopy-independent, endovascular aortic occlusion system
CN102958416B (zh) * 2010-07-01 2015-08-26 奥林巴斯医疗株式会社 探针形状检测装置
US9439653B2 (en) * 2011-12-07 2016-09-13 Traumatek Solutions B.V. Devices and methods for endovascular access and therapy
JP7159046B2 (ja) * 2015-12-15 2022-10-24 コリンダス、インコーポレイテッド 撮像システムのx線フレームレートを制御するためのシステム及び方法

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