CN114795233A - 解剖标测图的自动网格重塑以暴露内部兴趣点 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“解剖标测图的自动网格重塑以暴露内部兴趣点”。本发明提供一种包括接收或生成包括多个标测的位置的身体器官的腔的至少一部分的体积标测图方法，以及该腔中标记为用于治疗的位置点云。通过移除标测的位置的一部分来更新该体积标测图，使得标记为用于治疗的位置落在体积标测图的表面上。使用更新的体积标测图生成该腔的至少一部分的标测图，该标测图包括该标记为用于治疗的位置。将该标测图显示给用户。

Description

解剖标测图的自动网格重塑以暴露内部兴趣点
技术领域
本发明整体涉及电解剖(EA)标测，并且具体地涉及对心脏EA标测图的自动编辑。
背景技术
先前在专利文献中提出了用于辅助判读器官的所标测腔的基于软件的编辑工具。例如，在牙科领域中，美国专利申请公布号2006/0286501描述了使用计算机来创建用于重新定位正畸患者牙齿的计划。计算机接收表示患者牙齿初始位置处的初始数字数据集和表示牙齿最终位置处的最终数字数据集。然后，计算机使用数据集来生成牙齿将沿初始位置移动到最终位置的治疗路径。在一些实施方案中，个别牙齿模型包括表示隐藏牙齿表面的数据，诸如通过x射线、CT扫描或MRI技术成像的根部。可以从患者的牙齿的可见表面外推断牙根和隐藏表面。
又如，美国专利申请公布号2017/0325891描述了涉及生成解剖结构诸如心脏腔室的三维表面表示的方法。更具体地，解剖结构的三维表面表示相对于一个或多个锚定部分受到约束，该锚定部分对应于所接收的关于解剖结构的解剖特征结构的位置的输入。所得的三维表面表示包括解剖结构的突出特征结构，并且因此可用作各种不同医疗手术中的任一种医疗手术(包括例如心脏消融)期间的可视化工具。
发明内容
下文描述的本发明的实施方案提供了一种方法，该方法包括接收或生成包括多个标测的位置的身体器官的腔的至少一部分的体积标测图，以及腔中标记为用于治疗的位置点云。通过移除标测的位置的一部分来更新该体积标测图，使得标记为用于治疗的位置落在体积标测图的表面上。使用更新的体积标测图生成腔的至少一部分的标测图，该标测图包括标记为用于治疗的位置。向用户显示标测图。
在一些实施方案中，移除标测的位置的部分包括识别落入体积标测图的内部的标记为用于治疗的位置中的一个或多个位置，以及移除该部分，使得识别的标记为用于治疗的位置落在体积标测图的表面上。
在一些实施方案中，识别落入体积标测图的内部的标记为用于治疗的位置包括确定从标记为用于治疗的位置到表面上的相应投影的位置的向量与在投影的位置处的表面的向外指向的法线相反。
在实施方案中，标记为用于治疗的位置是心壁组织上的位置，并且被标记为用于消融。
在另一个实施方案中，生成标测图包括生成壁组织的至少一部分的电解剖(EA)标测图。
在一些实施方案中，移除标测的位置的部分包括将标记为用于治疗的位置投影到体积标测图的表面上的相应位置，并且移除体积标测图的部分，该部分包括连接标记为用于治疗的位置与投影的位置的表面。
在一些实施方案中，移除连接标记为用于治疗的位置与投影的位置的表面包括移除被限定为通过互连标记为用于治疗的位置生成的第一曲线与通过互连投影的位置生成的第二曲线之间的表面。
在其他实施方案中，移除体积的部分包括在每个标记为用于治疗的位置与表面上的相应所投影的位置之间限定嵌入表面中的相应距离，并且基于该距离限定移除的部分。
在一个实施方案中，限定体积标测图的移除的部分包括限定直径对应于距离的球体。
在另一个实施方案中，其中向用户显示标测图包括在标记为用于治疗的位置处呈现一个或多个图标。
根据本发明的另一个实施方案，还提供了一种包括存储器和处理器的系统。存储器被配置成存储在身体器官的腔中获取的多个所标测的位置，以及腔中标记为用于治疗的位置点云。处理器被配置成(i)接收或生成包括多个标测的位置的腔的至少一部分的体积标测图；(ii)通过移除标测的位置的一部分来更新体积标测图，使得标记为用于治疗的位置落在体积标测图的表面上；(iii)使用更新的体积标测图生成腔的至少一部分的标测图，该标测图包括标记为用于治疗的位置；以及(iv)向用户显示标测图。
附图说明
结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：
图1为根据本发明的示例性实施方案的用于电解剖(EA)标测的系统的示意性图解；
图2是根据本发明的示例性实施方案的左心房的体积呈现的半透明EA标测图，其示出了标记为用于消融的位置和EA标测图表面上的相应投影的位置；
图3是根据本发明的示例性实施方案示意性地示出用于暴露心腔的标记为用于消融的位置的方法的流程图；并且
图4A和图4B是根据本发明的示例性实施方案的心腔的体积呈现的非透明标测图，其分别示出了隐藏用于消融的位置的图标的表面以及图标暴露在标记为用于消融的位置处的网状重塑表面。
具体实施方式
概述
患者的器官的腔(诸如心腔)，在下文中也称为心脏腔室，可使用标测导管进行标测(例如，电解剖标测)，该标测导管具有装配在其远侧端部处的一个或多个合适的传感器(诸如电极)以用于在器官内进行标测。使用由各种传感器生成的位置信号，处理器可计算器官(例如，心腔内部的感测电极的位置)内的传感器位置。使用所计算的位置，处理器还可得到腔表面的解剖标测图。在心腔(例如，心脏腔室)的情况下，处理器可导出腔表面的电解剖(EA)标测图。在一些实施方案中，此类EA标测图还图形地指示应该被消融以治疗心律失常的腔壁组织上的心律失常位置。
因此，通常，在心脏消融手术之前，心脏腔室被标测，以(i)获得心脏腔室解剖结构的体积表示，以及(ii)获取心脏腔室中标记为用于消融的位置点云。标记为用于消融的位置中的至少一些位置通常沿曲线定位。例如，在心脏腔室的快速解剖标测(FAM)中，使用采集的EA数据绘制腔的内表面上的点位置。随后，医师可沿着曲线消融位置以阻断异常的电生理信号，如在隔离左心房中的肺静脉口的情况下。
然而，在FAM重建期间，也可采集错误的导管位置并将其自动添加到FAM构建的腔表面中。此类不期望的数据点的示例包括因被导管向外推动而变形的腔壁位置，以及由于呼吸诱导的运动而导致的不正确的壁位置。
此类不期望的位置的累积影响重建EA标测图的准确性。为了解决这些不准确性，在采集期间或之后，医师或帮助医师的专家可以手动编辑由采集的点生成的表面以校正错误。该手动编辑通常涉及从所计算的表面擦除位置和/或移除(“剃刮”)整个部分。然而，这种手动编辑是一个耗时的过程。
此外，在一些情况下，错误的导管位置可阻碍或隐藏指向选择用于治疗的壁组织位置的标记，诸如选择用于消融的心壁组织位置。通常，虽然用于消融的位置在标测图上被标记(例如，覆盖)为图标(例如，“visitags”)，但是由于上述或其它标测错误，这些图标中的一些图标可能变得不可见，因为它们出现在腔室内部，而不是在其外表面上。
本发明的实施方案使用以下基本假设，即标记为用于治疗(例如，消融)的所标测的位置是正确的，并且腔壁上的其他位置对此类标记的任何阻挡都是由于对壁组织的错误标测。此类标测错误导致标记为用于治疗的位置错误地出现在腔室内部。这导致指向这些位置的图标(例如，visitag图标)隐藏在器官腔的标测图的典型非透明视图中。
为了克服此类错误，处理器校正腔的标测，使得标记为用于治疗的位置落在腔壁上。在实施方案中，处理器接收或生成心腔体积的至少一部分的EA标测图，以及标记为用于治疗(例如，消融)的位置点云。处理器识别出标记为用于治疗的位置中的一个或多个位置落入体积的内部，并且作为响应通过移除所标测的位置的一部分来更新体积，使得标记为用于治疗的位置落在腔室标测图的体积的表面上。使用更新的EA标测数据，处理器生成腔的至少一部分的标测图，包括标记为用于治疗的位置，并且将标测图显示给用户。
在另一个实施方案中，为了移除所标测的位置的一部分，处理器将标记为用于治疗的位置投影到腔的建模表面上。然后，处理器通过第一样条连接标记为用于治疗的位置，并且通过第二样条连接所投影的位置。然后使用“球滚动”算法：通过连接标记为用于治疗的相应位置和投影的位置发现的具有可变半径的“球”沿着两个样条“滚动”，并且从云中移除腔室容积和表面中的解剖位置。然后使用更新的数据集重建腔室表面以显示标记为用于治疗的原始位置(例如，为了使其图标在模型的外部视图中可见)。通常，可以使用除球之外的形状，诸如具有可变宽度和直径的椭圆体。
通过暴露标记为用于治疗的位置的隐藏界标(例如，图标)，所公开的技术可以辅助医师提高在诊断导管插入期间执行的复杂诊断任务的质量，诸如标记(例如，通过visitag图标)被标测用于消融的组织位置。所公开的技术的另一个优点是例如当针对此目的手动完成时，减少EA标测图的部分的编辑时间。
系统描述
图1为根据本发明的实施方案的用于电解剖(EA)标测的系统21的示意性图解。图1示出了使用
Figure BDA0003478331690000051
EA标测导管29以执行患者25的心脏23的EA标测的医师27。导管29在其远端处包括可为机械柔性的一个或多个臂20，每个臂与一个或多个电极22耦接。在标测规程期间，电极22从心脏23的组织采集单极信号和/或双极信号，并且/或者向心脏的组织注入该信号。
控制台30中的处理器28经由电接口35接收这些信号，并且使用这些信号中包含的信息来构建处理器28存储在存储器33中的EA标测图40。在该规程期间和/或之后，处理器28可在显示器26上显示EA标测图40。用户界面100的用户控件32使得医师27能够与处理器28通信并且命令编辑和/或突出显示EA标测图40的部分。控件32可包括例如轨迹球和控制旋钮以及键盘。用户界面100的其他元件可包括显示器26的触摸屏功能。
在此过程中，跟踪系统用于跟踪感测电极22的相应位置，使得这些信号中的每种信号可以与信号获取位置相关联。例如，可使用美国专利号8,456,182中描述的由Biosense-Webster(Irvine California)制造的有源导管位置(ACL)系统，该专利的公开内容以引用方式并入本文。在ACL系统中，处理器基于在每个感测电极22与耦接到患者25的皮肤的多个表面电极24之间测量的阻抗来估计这些电极的相应位置。例如，三个表面电极24可耦接到患者胸部，另外三个表面电极可耦接到患者背部。(为了便于说明，图1中仅示出一个表面电极。)电流在患者的心脏23内的电极22与表面电极24之间传递。处理器28基于以下项来计算患者心脏内所有电极22的估计位置：在表面电极24处测量的所得电流幅值之间(或这些幅值所代表的阻抗之间)的比率，以及电极24在患者的身体上的已知位置。因此，处理器可将从电极22接收的任何给定阻抗信号与获取信号的位置相关联。
图1所示的示例性例证完全是为了概念清晰而选择的。可使用其他跟踪方法，诸如基于测量电压信号的方法。可等效地采用其他类型的感测导管，诸如
Figure BDA0003478331690000061
导管(由Biosense Webster公司生产)或篮状导管。接触传感器可装配在EA标测导管29的远侧端部处。如上所述，可以与装配到电极22类似的方式利用其他类型的电极(诸如，用于消融的电极)来采集所需的位置数据。因此，在此情况下，将用于收集位置数据的消融电极视为感测电极。在任选的实施方案中，处理器28进一步被配置成指示在测量期间在每个电极22与心脏腔室内表面之间物理接触的质量。
处理器28通常包括通用计算机，该通用计算机具有经编程以执行本文所述功能的软件。具体地讲，处理器28运行如本文所公开的包括在图3中的专用算法，该专用算法使处理器28能够执行所公开的步骤，如下文进一步所述。该软件可通过网络以电子形式被下载到计算机，例如或者其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。
内部兴趣点的解剖标测图的自动网格重塑
图2是根据本发明的实施方案的左心房的体积呈现的半透明EA标测图200，其示出了标记为用于消融的位置(202)和EA标测图表面上的相应投影的位置204。
图2示出了仅为了展示的清晰度和简单性的标测图。所公开的过程不一定需要生成此类初始标测图。相反，在处理器中接收包括位置的采集数据，并且处理器将所公开的步骤应用于所标测的体积。
如图所示，标记为用于消融的标测的位置202各自沿着肺静脉的口222的圆周。所标测的位置可限定轮廓(未示出)，沿着该轮廓执行后续消融以隔离心律失常。
如上所述，标测图200中的错误可使位置202的图标在非透明视图中隐藏。
在所公开技术的一个实施方案中，处理器通过确定每个标记为用于治疗的位置202与其相应投影的表面位置204之间的向量是否与在投影的位置处的腔的表面的向外指向的法线相反来仅识别落入所标测的体积内部的标记为用于治疗的位置202。随后，处理器将位置202投影到表面位置204，以便随后生成标测图，位置202的图标在其中可见，如下所述。
在另一个实施方案中，处理器投影所有标记为用于治疗的点，而不尝试识别哪些位置是内部的。如果某个点已经在表面上，则被滚动球直径或要移除的局部体积将为零或可忽略。
虽然所示腔是左心房，但此描述适用于其他器官的腔以及与消融不同的治疗。
图3是根据本发明的实施方案示意性地示出用于暴露心腔的标记为用于消融的位置的方法的流程图。根据所呈现的实施方案，该算法执行一个过程，该过程开始于处理器28在数据接收步骤302处接收心脏腔室的体积的至少一部分的EA标测图以及标记为用于消融的位置点云。在此阶段，标记为用于消融的位置中的一些位置可包括隐藏图标。
然后，在数据投影步骤304处，处理器28将标记为用于消融的位置投影到腔室标测图体积的表面上的相应位置。
在数据连接步骤306处，处理器28通过第一样条连接标记为用于消融的位置，并且通过第二样条连接在步骤304中找到的相应投影的位置。
然后，在点云更新步骤308处，处理器28通过自动移除体积的部分来生成更新的体积，该部分包括将标记为用于消融的位置与所投影的位置连接的表面。例如，处理器沿两个样条“滚动”具有可变直径的球(或“滚动”上述椭圆体)，并从腔室标测图体积中移除腔室体积与被滚动的球或椭圆体之间的交叉点。
在EA标测图生成步骤310处，使用更新的所标测的数据或腔室体积标测图，处理器28生成包括标记消融位置的可见图标的心腔的部分的EA标测图，诸如下面图4B中所示的标测图440。
最后，在标测图显示步骤312处，处理器28将EA标测图呈现给用户。
图3中所示的示例性流程图完全是为了概念清晰而选择的。例如，在另选的实施方案中，腔是除心脏之外的器官。
解剖标测图的重塑网格
图4A和图4B是根据本发明的实施方案的心腔的体积呈现的非透明EA标测图400和440，分别示出了隐藏用于消融的位置的图标(402)的表面405以及图标(404)暴露在标记为用于消融的位置处的网状重塑表面。
如图4A所示，几乎所有用于在左心房的肺静脉的两个口上消融的图标标记位置402都隐藏在表面405下方。另一方面，在图4B中，再生表面410暴露相应位置，如图标404所示。
医师可以使用标测图440来执行所需的消融。
应当理解，上述实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文具体显示和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到该变型和修改，并且该变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。

Claims (20)

1.一种用于在解剖标测图中暴露用于治疗的位置的隐藏界标的方法，所述方法包括：
接收或生成包括多个标测的位置的身体器官的腔的至少一部分的体积标测图，以及所述腔中标记为用于治疗的位置点云；
通过移除所述标测的位置的一部分来更新所述体积标测图，使得所述标记为用于治疗的位置落在所述体积标测图的表面上；
使用所更新的体积标测图生成所述腔的至少一部分的标测图，所述标测图包括所述标记为用于治疗的位置；以及
向用户显示所述标测图。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，移除所述标测的位置的所述部分包括识别落入所述体积标测图的内部的所述标记为用于治疗的位置中的一个或多个位置，以及移除所述部分，使得所识别的标记为用于治疗的位置落在所述体积标测图的所述表面上。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，识别落入所述体积标测图的内部的标记为用于治疗的位置包括确定从所述标记为用于治疗的位置到所述表面上的相应投影的位置的向量与在所投影的位置处的所述表面的向外指向的法线相反。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述标记为用于治疗的位置是心壁组织上的位置，并且被标记为用于消融。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，生成所述标测图包括生成所述壁组织的至少一部分的电解剖(EA)标测图。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，移除所述标测的位置的所述部分包括将所述标记为用于治疗的位置投影到所述体积标测图的所述表面上的相应位置，并且移除所述标测图的所述部分，所述部分包括连接所述标记为用于治疗的位置与所投影的位置的表面。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，移除连接所述标记为用于治疗的位置与所投影的位置的所述表面包括移除被限定为通过互连所述标记为用于治疗的位置生成的第一曲线与通过互连所投影的位置生成的第二曲线之间的表面。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，移除所述体积标测图的所述部分包括在每个标记为用于治疗的位置与所述表面上的相应投影的位置之间限定嵌入所述表面中的相应距离，并且基于所述距离限定所移除的部分。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，限定体积的所移除的部分包括限定直径对应于所述距离的球体。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，向用户显示所述标测图包括在所述标记为用于治疗的位置处呈现一个或多个图标。
11.一种用于在解剖标测图中暴露用于治疗的位置的隐藏界标的系统，所述系统包括：
存储器，所述存储器被配置成存储在身体器官的腔中获取的多个标测的位置，以及所述腔中标记为用于治疗的位置点云；以及
处理器，所述处理器被配置成：
接收或生成包括所述多个标测的位置的所述腔的至少一部分的体积标测图；
通过移除所述标测的位置的一部分来更新所述体积标测图，使得所述标记为用于治疗的位置落在所述体积标测图的表面上；
使用所更新的体积标测图生成所述腔的至少一部分的标测图，所述标测图包括所述标记为用于治疗的位置；以及
向用户显示所述标测图。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器被配置成识别落入所述体积标测图的内部的所述标记为用于治疗的位置中的一个或多个位置，以及移除所述部分，使得所识别的标记为用于治疗的位置落在所述体积标测图的所述表面上。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过确定从所述标记为用于治疗的位置到所述表面上的相应投影的位置的向量与在所投影的位置处的所述表面的向外指向的法线相反来识别落入所述体积标测图的内部的标记为用于治疗的位置。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述标记为用于治疗的位置是心壁组织上的位置，并且被标记为用于消融。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过生成所述心脏壁组织的至少一部分的电解剖(EA)标测图来生成所述标测图。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器被配置成将所述标记为用于治疗的位置投影到所述体积标测图的所述表面上的相应位置，并且移除所述标测图的所述部分，所述部分包括连接所述标记为用于治疗的位置与所投影的位置的表面。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过移除被限定为通过互连所述标记为用于治疗的位置生成的第一曲线与通过互连所投影的位置生成的第二曲线之间的表面来移除连接所述标记为用于治疗的位置与所投影的位置的所述表面。
18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过在每个标记为用于治疗的位置与所述表面上的相应所投影的位置之间限定嵌入所述表面中的相应距离并且基于所述距离限定所移除的部分来移除所述体积的所述部分。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过限定直径对应于所述距离的球体来限定体积标测图的所移除的部分。
20.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过在所述标记为用于治疗的位置处呈现一个或多个图标来向所述用户显示所述标测图。
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