CN115769270A - 对中空器官进行成像 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对中空器官进行成像。为了提供感兴趣中空器官的改进和促进的成像，提供了一种用于提供中空器官的三维数据的设备(10)，所述设备包括测量结果输入部(12)、数据处理器(14)和输出接口(16)。所述测量结果输入部被配置为接收插入在感兴趣中空器官的管腔中的导管上的至少一个电极的多个局部电场测量(18)。所述测量结果输入部还被配置为在所述测量期间接收表示所述管腔内的至少一个电极的位置的几何数据(20)。所述数据处理器被配置为接收与取决于所述中空器官的类型在所述管腔中能预期的中空器官的预定解剖标志相关联的预设电场特性(22)。所述数据处理器还被配置为将所述多个局部电场测量结果中的至少一个与所述预设电场特性进行比较，以确定匹配的电场测量结果。所述数据处理器还被配置为基于所述几何数据将局部电场测量结果分配给匹配的电场特性，以通过识别对应于所述中空器官的标志的多个测量结果中的那些局部电场测量结果来识别所述中空器官的解剖标志。所述数据处理器更进一步被配置为通过基于所识别的解剖标志将所分配的电场测量结果转换为三维图像数据云(24)的部分来生成所述三维图像数据云。所述输出接口被配置为提供所述三维图像数据云。

Description

对中空器官进行成像
技术领域
本发明涉及一种用于提供中空器官的三维数据的设备、一种用于测量中空器官的系统以及一种提供中空器官的三维数据的方法。
背景技术
出于检查和介入目的，提供了包围中空器官的管腔的内侧的可视化。例如，可以将心室可视化为投影，以提供对其生理和几何结构的更好理解。作为范例，提供术前CT数据以生成心脏的3D模型。在介入期间，可以将实况图像与3D模型的适配组合以识别解剖结构。另一范例是3D图像数据的平面投影和对标志的手动识别。然而，已经表明，由于准备工作，这对于用户来说是麻烦的。而且，未实时提供呈现。
发明内容
因此，可能需要提供一种感兴趣的中空器官的改进和促进的成像。
本发明的目标由独立权利要求的主题解决，其中，其他实施例被包含在从属权利要求中。应当注意，本发明的以下所描述的方面也适用于用于提供中空器官的三维数据的设备、用于测量中空器官的系统以及用于提供中空器官的三维数据的方法。
根据本发明，提供了一种用于提供中空器官的三维数据的设备。所述设备包括测量结果输入部、数据处理器和输出接口。所述测量结果输入部被配置为接收插入在感兴趣中空器官的管腔中的导管上的至少一个电极的多个局部电场测量。所述测量结果输入部还被配置为在所述测量期间接收表示所述管腔内的至少一个电极的位置的几何数据。所述数据处理器被配置为接收与取决于所述中空器官的类型在所述管腔中能预期的中空器官的预定解剖标志相关联的预设电场特性。所述数据处理器还被配置为将所述多个局部电场中的至少一个与所述预设电场特性进行比较，以确定匹配的电场测量结果。所述数据处理器还被配置为基于所述几何数据将局部电场测量结果分配给匹配的电场特性，以通过识别对应于所述中空器官的标志的多个测量结果中的那些局部电场测量结果来识别所述中空器官的解剖标志。所述数据处理器更进一步被配置为通过基于所识别的解剖标志将所分配的电场测量结果转换为所述三维图像数据云的部分来生成三维图像数据云。所述输出接口被配置为提供所述三维图像数据云。
这提供了包围所述中空器官的内侧用较少的努力确定的优点。还启用了实况呈现。
“用于提供中空器官的三维数据的设备”也可以被称为“用于生成中空器官的三维数据云的设备”或“用于映射中空器官的设备”或“用于对中空器官成像的设备”。
在范例中，所述三维图像数据云的部分可能包括表面部分，因为它们与所述中空器官的内表面的部分相关。
因此，所述三维图像的部分基于生成包括所述中空器官的至少一部分的三维表示的图像数据的思想，其中，所述三维表示包括所识别的解剖标志的指示。所述部分或表面部分然后将是这些发现的指示。
根据范例，所述数据处理器被配置为基于所述三维图像数据云将包围所述管腔的内表面的表示投影为3D视图。
根据范例，所述数据处理器被配置为基于所述三维图像数据云来投影包围所述管腔的内表面的平坦化3D全景视图。所述平坦化3D全景视图示出了所述内表面的至少一些表面部分。所述数据处理器还被配置为在所述平坦化3D全景视图的中心区域中提供感兴趣预设特征。
根据范例，所述数据处理器被配置为基于用户选择的准则来生成平坦化3D全景视图。所选择的准则包括所述中空器官的操作或处置的类型。
在选项中，为了根据用户选择的准则找到投影，所述数据处理器被配置为根据所述用户选择的准则以不同的加权顺序布置多个不同的标志相关准则，并且根据用于投影的变化的相应加权顺序检查这些准则是否满足。
根据范例，提供了一种被配置为显示所述3D视图和/或平坦化3D全景视图的显示器。
根据范例，所述预设电场特性包括具有以下各项的组中的至少一项：i)描述所述电场的改变的预定义梯度和ii)描述所述电场的属性的预定义模式。为了所述比较，所述数据处理器被配置为将测量的电场值与所述预设电场特性相匹配，以识别与标志的位置有关的测量结果。
根据本发明，还提供了一种用于测量中空器官的系统。所述系统包括具有至少一个电极的导管。所述系统还包括电场生成器和根据前述范例之一的用于提供中空器官的三维数据的设备。所述导管被配置为部分插入到所述管腔中并在所述管腔内移动。所述导管还被配置为利用所述至少一个电极在所述管腔内进行多个局部电场测量。所述导管还被配置为向用于提供中空器官的三维数据的设备的测量结果输入部提供所述局部电场测量数据。所述电场生成器被配置为在中空器官的管腔内生成至少一个电场。所述电场生成器被配置为在所述测量期间向用于提供中空器官的三维数据的设备的测量结果输入部提供表示所述管腔内的至少一个电极的位置的几何数据。
“用于测量中空器官的系统”也可以被称为“用于确定中空器官的系统”或“用于对中空器官成像的系统”。
根据范例，所述导管被配置为插入到包括作为所述中空器官的若干腔室的心脏中，至少一个腔室将从所述心脏成像。在备选或附加范例中，所述导管被配置为插入到膀胱、子宫、胃和结肠的组中的至少一项中。
根据本发明，还提供了一种用于提供中空器官的三维数据的方法。所述方法包括以下步骤：
-接收插入在感兴趣中空器官的管腔中的导管上的至少一个电极的多个局部电场测量结果；
-在所述测量期间提供表示所述管腔内的至少一个电极的位置的几何数据；
-提供与取决于所述中空器官的类型在所述管腔中能预期的中空器官的预定解剖标志相关联的预设电场特性；
-将所述多个局部电场测量结果中的至少一个与所述预设电场特性进行比较，以确定匹配的电场测量结果；
-基于所述几何数据将局部电场测量结果分配给匹配的电场特性，以通过识别对应于所述中空器官的标志的多个测量结果中的那些局部电场测量结果来识别所述中空器官的解剖标志；
-通过基于所识别的解剖标志将所分配的电场测量结果转换为所述三维图像数据云的部分来生成三维图像数据云；并且
-输出所述三维图像数据云。
“用于提供中空器官的三维数据的方法”也可以被称为“用于生成中空器官的三维数据云的方法”或“用于映射中空器官的方法”或“用于对中空器官成像的方法”。
根据本发明，还提供了一种使得处理器能够执行上述范例之一的方法的计算机程序。
在范例中，提供了用于控制根据上述范例之一的设备的计算机程序或程序单元，当由处理单元执行时，该程序或程序单元适于执行上述方法范例之一的方法步骤。
根据本发明，还提供了一种存储有计算机程序的范例的程序单元的计算机可读介质。
根据一方面，基于预期的现象来确定所述标志，并且在运行中生成全景视图。在所述用户的眼睛前面创建所述全景视图。为了使所述标志识别基于测量片段和所述三维图像数据云的持续增长，还允许在异常情况下应用标志检测。与基于模型的方法相反，所述输出图像基于测量结果，并且不会消除异常或甚至偏差。仅考虑测量什么。其他部分保持未检测直到它们也被检测到。这使能实时或至少近实时地生成投影，并且仅具有很小的时间位移，如小于两秒。
在范例中，所述三维图像数据云持续增长。例如，所述云每两秒或更少更新一次，并且以阶梯方式提供图像。所述导管实时使用。
在范例中，所述数据云是不完整的数据云。例如，所述云包含作为表面部分的标志，即由作为表面部分的标志组成。其他部分可能仍然未定义。
作为选项，所述数据云在运行中建立，并且不需要是完整的。例如，取决于用于在所述中空器官内进行测量的电极的移动，所述数据云仅在部分中分别提供。提供所述电极的度量和运动越多，生成数据越多，并且所述云逐渐生成。
在范例中，为了提供最佳视图，提供并相应地更新所确定的图像部分的分割。因此，提供了持续增长为完全理解的部分理解。
根据另一方面，提供了前向测量。基于检测到的测量结果，并且基于正向电场测量结果，实现即使在到达标记之前，也识别标志，如心室内的相连的静脉。
根据一方面，在所述测量期间提供所述全景视图。例如，从一开始提供所述全景视图。它在开始时可能不太详细，但是在持续增长。在范例中，即使这仅部分示出，也生成所述全景视图。因此，提供了成像过程的临时结果。
在范例中，在3D空间中标记点，诸如在连续形成所述解剖结构时心房视图中的凹痕。
本发明的这些和其他方面将参考在下文中所描述的实施例而显而易见并且得得到阐述。
附图说明
下面将参考以下附图描述本发明的示范性实施例：
图1示意性地示出了用于提供中空器官的三维数据的设备的范例。
图2示意性地示出了用于测量中空器官的系统的范例。
图3示出了用于提供中空器官的三维数据的方法的范例的基本步骤；
图4示出了用于提供中空器官的三维数据的方法的另一范例。
图5示出了具有用于识别解剖标志的测量结果的三维图像数据云的临时状态的范例。
图6示出了识别用于投影平坦化3D视图的优选视角的设置的范例。
图7示出了平坦化全景视图的范例。
图8示出了平坦化全景视图的另一范例。
图9示出了平坦化全景视图的另一范例。
具体实施方式
现在将参考附图更详细地描述某些实施例。在以下描述中，即使在不同的附图中，相似的附图标记也用于相似的元件。提供描述中定义的事项，诸如详细构造和元件，以帮助全面理解示范性实施例。而且，不详细描述公知的功能或构造，因为它们将以不必要的细节模糊实施例。而且，诸如“……中的至少一个”的表达在元素列表之前时，修改整个元素列表，并且不修改列表中的单独元素。
图1示意性地示出了用于提供中空器官的三维数据的设备10的范例。设备包括测量结果输入部12、数据处理器14和输出接口16。测量结果输入部12被配置为接收插入在感兴趣中空器官的管腔中的导管上的至少一个电极的多个局部电场测量18。测量结果输入部12被配置为在测量期间接收表示管腔内的至少一个电极的位置的几何数据20。数据处理器14被配置为接收与取决于中空器官的类型在管腔中能预期的中空器官的预定解剖标志相关联的预设电场特性22。数据处理器14还被配置为将多个局部电场测量结果中的至少一个与预设电场特性进行比较，以确定匹配的电场测量结果。数据处理器14还被配置为基于几何数据将局部电场测量结果分配给匹配的电场特性，以通过识别对应于中空器官的标志的多个测量结果中的那些局部电场测量结果来识别中空器官的解剖标志。数据处理器14更进一步被配置为通过基于所识别的解剖标志将所分配的电场测量结果转换为三维图像数据云的部分来生成三维图像数据云24。输出接口16被配置为提供三维图像数据云24。
输出接口16输出三维图像数据云24以用于例如进一步的数据处理。
在范例中，在导管上提供若干电极，例如采取固定电极间间隔的导管尖端。该间隔连同每个电极的预定电重量长度一起用作用于测量的内部标尺。
在范例中，提供了一组预设电场特性。
术语“解剖标志”是指管腔内的可识别特征。例如，中空器官可以是心脏，并且管腔可以是心室。然后，解剖标志将是，例如，心房-心室和心室-动脉瓣、静脉口、心耳和脊、主动脉根部等。因此，解剖标志是指包围管腔的器官的可区分部分或部位。
中空器官的术语“类型”涉及成像什么器官，例如，如果对心脏、膀胱、子宫、胃或结肠进行成像。
中空器官包括至少一个待成像的管腔。例如，管腔是至少部分球形的。
电场也被称为电学场。
局部电场测量可以提供至少电压测量结果、至少电流测量结果或两者。在范例中，局部电场测量仅包括电压测量，诸如测量当在管腔内移动时电极的两个位置之间的电压变化或电压增量。在另一范例中，局部电场测量包括阻抗测量。
然后将电压测量结果转换为距离值。然后，距离值用于生成三维数据。
术语“几何数据”涉及例如关于在执行电场测量时在参考系(坐标系)内导管上的至少一个电极的位置的空间信息。这可以以许多方式提供。几何数据也可以被称为空间信息。几何数据也可以被称为几何考虑因素。术语“几何数据”也可以被称为空间信息。
几何数据可以以直接或间接的方式提供。因此，可以直接或间接地提供数据，即获取数据。例如，可以例如通过跟踪系统来直接提供几何数据作为几何检测或测量结果。例如，还可以通过获取其他信息源并基于其他种类的信息(诸如基于图像数据)计算空间数据来间接地提供几何数据。
在范例中，几何数据是测量数据。在附加地或备选地提供的其他选项中，例如，当空间关系可预定义时，几何数据作为预定数据提供。在另一范例中，几何数据被提供为预定义数据。
在范例中，几何数据涉及导管上的电极中的一个或多个的位置。例如，当执行电场测量时，几何数据包括这样的电极的实际位置数据。作为范例，跟踪电极的位置。作为另一范例，跟踪电极的运动。
例如，提供几何数据作为起始点，即作为建立三维数据云的参考。
在范例中，通过匹配操作，实现了在预设特性中具有“配对物”的许多测量结果。只要这些表示标志，匹配测量结果可以被识别为对应于器官的相应标志。
在范例中，数据处理器14被配置为基于三维图像数据云将包围管腔的内表面的表示投影为3D视图。
在范例中，三维数据24正在用网格碎片建立部分网格。然后将网格部分传送到表面中。
在范例中，数据处理器14被配置为基于三维图像数据云投影包围管腔的内表面的平坦化3D全景视图，平坦化3D全景视图示出了内表面的至少一些表面部分。数据处理器14还被配置为在平坦化3D全景视图的预定义区域(诸如例如中心区域)中提供感兴趣预设特征。预定义区域可以经由用户对系统的输入由用户定义。
感兴趣特征可以被选择为预定标志之一或基于预定标志之一。例如，这样的标志可以是基于如本文中之前或之后描述的匹配测量结果识别的标志。
感兴趣特征可以通过规划的操作来定义。因此，用户可能已经向系统提供了期望的标志，使得系统可以并且将从特性测量结果与实际测量结果的比较中识别测量结果中的标志并且一旦识别，则可以并且将然后引导或改变视图，使得标志在视图的预定义区域中。
在范例中，系统知道许多视图，并且用户可以选择视图之一。一旦选择，系统提供相应的平坦化3D全景视图。
系统识别预设特征并且设定感兴趣体积，其中，在全景图像的中心要求最大准确度，以促进单用户的可操作性和规划治疗的执行。进一步的几何约束可以预定义并存储在系统中。
在范例中，数据处理器14被配置为基于用户选择的准则来生成平坦化3D全景视图。所选择的准则可以包括中空器官的操作或处置的类型。
在选项中，为了根据用户选择的准则找到投影，数据处理器14被配置为根据用户选择的准则以不同的加权顺序布置多个不同的标志相关准则，并且根据用于投影的变化的相应加权顺序检查这些准则是否满足。
在范例中，对于用户选择的准则，提供多个预定介入类型用于由用户选择。针对不同的介入类型预设了不同的观看准则。
在范例中，介入类型涉及用户打算执行并且需要视图的某些操作。
在范例中，三维图像数据云相对于虚拟观看方向布置。控制三维图像数据云的自由度，使得满足预定义准则。
即使尚未分配所有标志，也可以生成全景视图。因此，可以在忙碌中或运行中生成全景视图。因此，从一开始提供图像是可能的。
为了根据用户选择的准则找到适合的投影，可以根据用户选择的准则以不同的加权顺序布置多个不同的标志相关准则，并且根据用于投影变化的相应加权顺序检查这些准则是否满足。选择具有最佳匹配的变型。还提供了观看方向和投影角度的变化，并将其输入到自学习过程中，以帮助系统找到最佳视图，其中，在最大程度上满足不同的标志相关准则。
在范例中，切割平面被布置在三维图像数据云内。然后，所谓的开放球体被投影为椭圆投影。定义视点，以然后进一步操纵运动的自由度。然后，也可以重新定义查看点。改变将立即在投影的视图中变换。这提供了单用户的可操作性。
在由虚线指示的选项中，提供了被配置为显示3D视图和/或平坦化3D全景视图的显示器26。显示器是连接到输出接口16的数据，如利用虚连接线28所指示的。可以无线或线装提供连接。
框架30指示测量结果输入部12、数据处理器14和输出接口16布置在公共壳体中的选项。在另一示例中，数据处理器14和输出接口16被分开布置。在又一范例中，数据处理器14和输出接口16连同其他部件一起布置在系统的壳体中。
在范例中，预设电场特性包括描述电场的改变的预定义梯度。
在附加地或备选地提供的范例中，预设电场特性包括描述电场的属性的预定义模式。
在另一范例中，预设电场特性在前面提供作为参考。该数据被提供给处理器。处理器还可以将它们存储或已经将它们存储在存储分区中以用于在测量期间使用。查找表可以由处理器用于检索存储的特性及其与标志的关系。
为了比较，数据处理器14被配置为将测量的电场值与预设电场特性匹配，以识别与标志的位置有关的测量结果。
视图的取向和使用的视图类型不一定基于全景视图。任何类型的视图，平面视图、体积曲线视图或其他视图可以备选地或附加地连同本文所公开的概念一起使用，以用于基于如本文所描述的标志的识别来对它们进行取向。
图2示意性地示出了用于测量中空器官的系统50的范例。系统50包括具有至少一个电极的导管52、电场生成器54和根据前述范例之一的用于提供中空器官的三维数据的设备10的范例。作为选项，用于提供中空器官的三维数据的设备10提供在控制布置56中，该控制布置56还包括监视器58和用户接口器具60，比如键盘、鼠标或图形输入板。
示意性地示出了具有管腔的感兴趣对象62，其布置在对象支撑体64上。提供较小的显示器66，例如以提供用户控制接口。而且，可以提供光设备68，以及更大的显示单元70。
导管52被配置为部分插入管腔中并在管腔内移动。导管52还被配置为利用至少一个电极在管腔内进行多个局部电场测量。导管52还被配置为向用于提供中空器官的三维数据的设备10的测量结果输入部12提供局部电场测量数据。电场生成器54被配置为在中空器官的管腔内生成至少一个电场，并且在测量期间向用于提供中空器官的三维数据的设备10的测量结果输入部12提供表示管腔内的至少一个电极的位置的几何数据。
在范例中，电场生成器54被配置为提供一个电场。在另一范例中，电场生成器54被配置为提供两个或三个电场。在另一范例中，电场生成器54被配置为提供超过三个电场。
在范例中，导管52包括导管尖端部分(未详细示出)，并且至少一个电极布置在导管尖端部分上。
在范例中，电测量包括来自身体表面的电信号。
在另一范例中，电测量结果包括来自导管传感器的电信号。提供了具有不同电极布置的导管。
提供了局部电场测量结果和全局电场测量结果的组合。测量的电压被变换到“现实空间”(也称为欧几里得R空间)中。
在范例中，在空间中跟踪至少一个电极。
在范例中，还提供了用于插入到中空器官中的至少一个介入设备。介入设备包括用于在中空器官内进行处置的至少一个工具。介入设备还包括具有至少一个电极的导管。导管被提供用于在中空器官内引导至少一个工具。用于测量中空器官的系统也称为用于中空器官内的介入处置的系统。
在范例中，几何数据包括在电场生成器的测量期间对器官内的至少一个电极的空间跟踪。
作为选项，提供跟踪器72，其被配置为提供用于移动导管(例如中空器官内的导管尖端)的起始点的空间信息。空间跟踪基于起始点。
对于空间跟踪，生成局部电场，并且为局部电场确定导管尖端的位置。
“跟踪器”可以作为另一成像系统提供，如超声，以引导导管插入并检测导管尖端进入到中空器官的管腔中。
在另一范例中，“跟踪器”以预操作三维图像数据的形式提供，并且在这样的三维图像数据中配准导管尖端的当前位置，例如通过导管尖端的电磁跟踪。
在另一范例中，至少在感兴趣区域中以电场(也称为全局电场)的形式提供“跟踪器”，并且将电场与预操作三维图像数据进行配准。在电场(全局电场)中跟踪导管尖端。
在又一范例中，通过提供导管尖端的电场测量结果的预定义预期变化并在沿着通向中空器官的血管移动导管尖端时将导管尖端的测量结果与预期变化进行比较来实现跟踪。当预期变化出现时，假设起始点是血管管腔和中空器官管腔的连接区域。
在一个范例中，起始点是管腔的中心。在另一范例中，起始点是围墙之一。在另一范例中，起始点是管腔的血管连接点。
在范例中，非血管器官要成像。例如，中空器官具有非细长的管腔，诸如球形或类球形。
在范例中，导管被配置为插入到包括作为中空器官的若干腔室的心脏中，至少一个腔室要从该心脏成像。
在附加地或备选地提供的另一范例中，导管被配置为插入到膀胱、子宫、胃和结肠的组中的至少一个中。
在范例中，提供以100Hz的采样率读取电压的电极。
在范例中，对组织响应进行时间跟踪，并且以峰间电压的形式测量幅度。如果传感器，即电极在血管内移动，则将不测量电压，因此提供血管中的信息。
在范例中，针对某些时间预期某些梯度。基于轨迹运动和时间跟踪，区分血管和心室是可能的。
在范例中，系统可以处理任何成像样式。可以提供不同的可见结果。
在另一范例中，全景视图为没有足够细节来补偿这些遭遇的区域提供了双层部分。
一旦找到了最佳视图，则存储该视图并在稍后返回该视图是可能的。
在范例中，向三维图像数据云提供用于属于分割和识别的部分的部分的不同图像。
图3示出了用于提供中空器官的三维数据的方法100的范例的基本步骤，方法包括以下步骤：
-在第一步骤102(也称为步骤a))中，接收插入在感兴趣中空器官中的导管上的至少一个电极的多个局部电场测量结果。
-在第二步骤104(也称为步骤b))中，在测量期间提供表示管腔内的至少一个电极的位置的几何数据。
-在第三步骤106(也称为步骤c))中，提供与取决于中空器官的类型在管腔中能预期的中空器官的预定解剖标志相关联的预设电场特性。
-在第四步骤108(也称为步骤d))中，将多个局部电场测量结果中的至少一个与预设电场特性进行比较，以确定匹配的电场测量结果。
-在第五步骤110(也称为步骤e))中，基于几何数据将局部电场测量结果分配给匹配的电场特性，以通过识别对应于中空器官的标志的多个测量结果中的那些局部电场测量结果来识别中空器官的解剖标志。
-在第六步骤112(也称为步骤f))中，通过基于所识别的解剖标志将所分配的电场测量结果转换为三维图像数据云的部分来生成三维图像数据云。
-在第七步骤114(也称为步骤g))中，输出三维图像数据云。
提供局部电场测量结果、以及提供几何数据以及提供预设电场特性的步骤也可以被称为接收局部电场测量结果、以及接收几何数据以及接收预设电场特性。
第一步骤102、第二步骤104和第三步骤106也可以以不同的顺序或同时提供。
三维图像数据云的生成基于管腔内的采集点，即测量结果。这提供了被转换为管腔的表面表示的信号云。
以上内容将电压测量结果促使或变换为现实的表示。可以说，比较分配步骤将微电压变换为现实。
在选项中，还提供了以下步骤：将具有至少一个电极的导管插入在中空器官的管腔中并且在管腔内移动至少一个电极。还提供了以下步骤：利用至少一个电极在管腔内进行多个局部电场测量，以用于提供电场测量结果。
该方法提供恒定的成像。由于方法不提供现实到模型的任何映射，因此更大程度的实际提供现实背景是可实现的。
向前移动导管并同时进行测量意指导管实际上是向前看的。
预设电场特性定义了针对特定类型的器官所预期的结构。换句话说，预设电场特性表示中空器官的预定解剖标志。预设电场特性告诉系统可以预期什么，即导管尖端预期遇到什么。将实际测量结果分配给预期现象允许逐渐建立三维图像数据云。
“预设电场特性”也可以被称为“预设关联电场特性”。例如，预设电场特性作为预设电场测量结果提供。预设电场特性也可以被称为预设电场测量特性。简单地说，预设电场特性与可以预期的测量结果相关。在范例中，预设电场特性基于预先进行的测量，并且被识别为示出用于某些解剖特征或标志的可识别特性。
在范例中，在电场测量期间建立三维图像数据云。在进行测量时，建立三维图像数据云。基于场的特性和几何考虑因素，管腔因此逐渐可识别。
术语“数据云”是指空间中确定数据的点，例如，通过将多个局部电场测量结果中的至少一个与预设电场特性进行比较，并且基于几何数据将局部电场测量结果分配给匹配电场特性，以识别中空器官的解剖标志。数据云也可以被称为空间数据集合或空间数据堆或数据形成。由于数据是与实际三维结构相关地形成的，并且数据因此表示这样的空间布置，因此数据云也可以被称为空间数据形成。术语“云”是指为其提供数据的区域的持续形成。由于所识别的位置被提供为连续提供相关数据的个体识别，因此该形成提醒了例如通过具有多个个体起始点所建立的云。
作为范例，解剖变化通过测量检测并且存在于三维图像数据云中。
应注意，三维图像数据云依赖于非基于模型的方法。
方法基于几何数据和测量的电特性。
在图3中，虚线指示另一选项，根据该选项，还提供了基于三维图像数据云将包围管腔的内表面的表示投影为3D视图的步骤116。
在图3中，另外，或者备选地，还提供了基于三维图像数据云来投影包围管腔的内表面的平坦化3D全景视图的步骤118，平坦化3D全景视图示出了内表面的至少一些表面部分。感兴趣预设特征被提供在平坦化3D全景视图的中心区域中。
在另一范例中，提供了一种用于对中空器官成像的方法。该方法包括以下步骤：将具有至少一个电极的导管插入在中空器官的管腔中并且在管腔内移动至少一个电极；利用至少一个电极在管腔内进行多个局部电场测量；在测量期间提供表示管腔内的至少一个电极的位置的几何数据；提供与取决于中空器官的类型在管腔中能预期的中空器官的预定解剖标志相关联的一组预设电场特性；将多个局部电场测量结果中的至少一个与预设电场特性进行比较；将局部电场测量结果分配到匹配的电场特性以识别中空器官的解剖标志；通过基于所识别的解剖标志将电场测量结果转换成部分来生成三维图像数据云；并且提供三维图像数据云。
在范例中，提供了一种利用电磁电介质用于体内定位和跟踪的电解剖成像系统。该系统可以与电生理学(EP)、诊断或治疗导管以及起搏导线、导丝和带电极的可偏转护套一起操作。
作为范例，该系统被配置用于心脏电生理学家和结构心脏病专家，他们依赖于详细的解剖结构用于诊断、预规划和执行各种基于导管的治疗。因此，该系统可以采集所有心室及其特性解剖标志的高度详细的“CT样”图像。然而，提供成像而不需要施加X射线辐射。
图像可以显示为常规的全3D重建或新颖的平坦化3D全景视图。在选项中，全景视图可以手动操纵，以根据计划流程匹配特定目标。为了最佳功能，在范例中，它启用了自解释的空间取向、所有相关解剖标志(或解剖变异)的识别和规划流程的执行。
最佳全景视图将促进单用户操作性，因为一旦完全采集并在空间上布置，则将不再要求进一步频繁地改变视图。
在选项中，提供了全景视图的自动预设，以便减少流程时间并增加其易用性。给定多个自由度，自动实现期望全景视图的任务是非平凡的。
用于有效利用全景视图的重要前提是正确识别相关解剖标志。然后可以仅以支持特定任务的方式巧妙地布置对应的全景视图。为了最小化每当3D球体被切开并显示为平坦化3D图像时遇到的固有失真，主要感兴趣区域可以位于全景视图的中心。
例如，在右心房(RA)中，为了促进冠状窦(CS)插管或三尖瓣峡部(CTI)线消融，CS孔应放置在中心。对于经中隔流程，卵圆窝(FO)应居中，而对于三尖瓣(TV)修复流程，瓣膜应居中。类似地，为了指导他的束式起搏，科赫三角形应该完全暴露，并以识别的他的部位为中心。
在左心房(LA)中，为了促进肺静脉隔离(PVI)，当同侧静脉一个在另一个之上时，两个右间隔和两个左肺静脉应并排布置。该视图还将暴露左心耳(LAA)脊，它表示了流程中经常遇到间隙的阿喀琉斯山。LAA嵴仅可以通过预采集的CT/MR进行表征，并且系统可以实时对其进行成像和显示。PV解剖变异，如常见的左PV或三个右PV，也将被清楚地识别，而无需执行血管造影。如果规划LAA封堵，那么其孔口应居中，并且如果打算进行二尖瓣(MV)修复，那么瓣膜应居中。
算法考虑了概述的约束。在范例中，基于人工智能，首先基于几何数据以及电生理信息来识别预指定的解剖标志。一旦被识别，则算法找到生成所要求的全景视图所需的平移和旋转的最佳组合以及虚拟相机的位置。此后，显示预定预设。仍然允许手动操纵和进一步的细微变化。在另一范例中，突出显示的解剖标志也被反馈到3D重建算法中以改进算法。例如，如果重建算法合并了两个相邻的PV或分支，则由新算法对这些血管的正确识别可以克服这一点，并且用于更好地将它们描述为孤立血管。这还促进了PV口以及LAA脊的改进描绘。
图4示出了用于提供中空器官的三维数据的方法100的另一范例。在第一帧120中，提供原始数据。第二帧122指示体积到现实算法。第三帧124指示提供原始数据，诸如提供毫米值。第四帧126提供标志标记。结果被提供给神经网络128。此外，提供了标志命名130。接下来，提供全景视图生成132。作为选项，在标志命名130与全景视图生成132之间提供3D重建微调134。
为了对中空器官成像，提供了自动全景视图预设算法的另一范例：一旦心室被彻底成像，则其对应的全景视图促进自解释的空间取向、所有相关解剖标志(或解剖变异)的识别和指定的计划流程的执行。算法首先识别特定腔室的特性解剖标志。然后它找到生成所要求的全景视图所需的平移和旋转的最佳组合以及虚拟相机的位置。然后，显示预定预设。仍然允许手动操纵和进一步的细微变化。
图5示出了具有用于识别解剖标志的测量结果的三维图像数据云150的临时状态的范例。三维图像数据云利用分配给特定位置的测量结果的多个小斑点152指示。斑点可以以不同的颜色提供，例如与器官的不同分割部分有关，以在关于数据云时提供更好的空间理解。
在自动解剖标志识别算法的示例中，使用(rx，ry，rz)、(x0，y0，z0)和两个旋转角度将每个心室提供为3D椭球体。在该范例RA中，标志经历了标记、识别和命名。这用于对应全景视图的自动预设以及用于3D重建的复杂微调。
图6示出了用于识别用于投影平坦化3D视图160的优选视角的设置的范例。图6示出了全景视图手动操纵用户接口。例如，通过一次手动控制每个自由度(通过旋转彩色取向球162或直接在全景视图160上使用鼠标)以及通过修改虚拟相机(小头图标164)的位置，达到任何被成像室的解剖标志的期望布置是可能的。左侧部分通过三维图像数据云的结果周围的空间中的圆形线指示自由度。
图7示出了平坦化全景视图170的范例。图7示出了期望预设的右心房(RA)全景视图：一旦RA被彻底成像，则全景视图(其是图7左侧部分所示的全3D重建的平坦化3D表示)促进自解释的空间取向、所有相关解剖标志(或解剖变异)的识别和计划流程的执行。该特定预设支持心房颤动消融并暴露完全的三尖瓣峡部(CTI)线。当描绘ThV时，它对于无氟CS插管也是有用的。对于生理性希氏束起搏(HBP)，科赫三角必须完全暴露，并且希氏束在固有失真最小的中心，以便维持最大的准确度。类似地，对于经中隔流程，FO应居中。注意，左侧所示的RA全景视图和右侧所示的手术宏观视图172之间的相关性仅用于解释。提供了以下缩写：SVC＝上腔静脉，IVC＝下腔静脉，ER＝尤氏脊，CS＝冠状窦，ThV＝冠状窦瓣，TV＝三尖瓣。
图8示出了平坦化全景视图180的另一范例。图8示出了期望预设的左心房(LA)全景视图：一旦LA被彻底成像，则全景视图促进自解释的空间取向、所有相关解剖标志(或解剖变异)的识别和指定的计划流程的执行。该特定预设支持心房颤动消融–肺静脉隔离(PVI)。描绘了经常出现间隙的LAA脊。其他预设针对LAA封堵术或二尖瓣修复定制，其中LAA孔或MV应分别放置在中心。提供了以下缩写：RSPV和LSPV＝右上肺静脉和左上肺静脉，RIPV和LIPV＝右下肺静脉和左下肺静脉，LAA＝左心耳，MV＝二尖瓣，TS＝经中隔部位。
图9示出了平坦化全景视图190的另一范例。图9示出了左心耳(LAA)脊类型：由心脏CT中LAA脊的虚拟内窥镜视图定义的先前描述的类型在LA全景视图中描述，并且它促进无间隙的PVI消融。在A型I(17.6％)中，LAA脊在具有LSPV与LIPV之间的静脉间鞍的同一平面上从左上PV口的上部延伸至左下PV口的下部。在A型II(69.9％)患者中，LAA脊明显突出在静脉间鞍上方，并且从LSPV的上部延伸至LIPV的下部。在B型(5.9％)中，脊从LSPV的上部延伸至静脉间鞍。C型(6.6％)：LSPV和LIPV具有共同的主干，并且脊从主干的上边缘延伸至下边缘。
针对中空器官内的局部电场测量的范例可以在WO 2018/130974 A1和WO 2019/034944 A1中找到。
在范例中，如上文所描述的中空器官的成像由Philips的KODEX系统的范例提供，例如在Philips KODEX-EPD介电成像和导航系统上执行。
术语“对象”也可以被称为个体。“对象”也可以进一步称为患者，但是应注意，该术语并不指示对象是否实际患有任何疾病或疾病。
在本发明的另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于适于在适当的系统上执行根据前述实施例之一的方法的方法步骤。
因此，计算机程序单元可以存储在计算机单元上或分布在超过一个计算机单元上，这也可以是本发明的实施例的一部分。该计算单元可以适于执行或诱导执行上文所描述的方法的步骤。而且，它可以适于操作上文所描述的装置的部件。计算单元可以适于自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以加载到数据处理器的工作存储器中。数据处理器因此可以被装备以执行本发明的方法。
本发明的各方面可以实施在计算机程序产品中，其可以是存储在可以由计算机执行的计算机可读存储设备上的计算机程序指令的集合。本发明的指令可以以任何可解释或可执行代码机制，包括但不限于脚本、可解释程序、动态链接库(DLL)或Java类。指令可以作为完整的可执行程序、部分可执行程序，作为对现有程序的修改(例如更新)或用于现有程序的扩展(例如插件)来提供。而且，本发明的处理的部分可以分布在多个计算机或处理器上。
如上文所讨论的，处理单元，例如控制器实施控制方法。控制器可以利用软件和/或硬件以许多方式实施以执行要求的各种功能。处理器是采用可以使用软件(例如，微代码)编程以执行所要求的功能的一个或多个微处理器的控制器的一个范例。然而控制器可以在有或没有采用处理器的情况下实施，并且还可以被实施为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个可编程微处理器和相关联的电路)的组合。
可以被采用在本公开的各种实施例中的控制器部件的范例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。
本发明的该示范性实施例涵盖从一开始就使用本发明的计算机程序和借助于更新将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。
更进一步地，所述计算机程序单元能够提供实现如以上所描述的方法的示范性实施例的流程的所有必需步骤。
根据本发明的另一示范性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质具有存储在所述计算机可读介质上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前面部分描述。
计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算机程序可也可以以其他形式来分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统分布。
然而，所述计算机程序也可以存在于诸如万维网的网络上并能够从这样的网络中下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种用于使得计算机程序单元可用于下载的介质，其中，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的之前描述的实施例之一所述的方法。
必须指出，本发明的实施例参考不同主题加以描述。具体而言，一些实施例参考方法类型的权利要求加以描述，而其他实施例参考设备类型的权利要求加以描述。然而，本领域技术人员将从以上和下面的描述中了解到，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本申请公开。然而，所有特征能够被组合以提供超过特征的简单加和的协同效应。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他单元或步骤，并且词语“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (17)

1.一种用于提供中空器官的三维数据的设备(10)，包括：
-测量结果输入部(12)；
-数据处理器(14)；以及
-输出接口(16)；
其中，所述测量结果输入部被配置为接收被插入在感兴趣中空器官的管腔中的导管上的至少一个电极的多个局部电场测量结果(18)；并且在所述测量期间接收表示所述管腔内部的所述至少一个电极的位置的几何数据(20)；
其中，所述数据处理器被配置为：
-接收与取决于所述中空器官的类型在所述管腔中能预期的所述中空器官的预定解剖标志相关联的预设电场特性(22)；
-将所述多个局部电场测量结果中的至少一个局部电场测量结果与所述预设电场特性进行比较，以确定匹配的电场测量结果；
-基于所述几何数据将局部电场测量结果分配给匹配的电场特性，以通过识别与所述中空器官的标志相对应的所述多个测量结果中的那些局部电场测量结果来识别所述中空器官的解剖标志；
-通过基于所识别的解剖标志将所分配的电场测量结果转换为三维图像数据云(24)的部分来生成所述三维图像数据云；并且
其中，所述输出接口被配置为提供所述三维图像数据云。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述数据处理器被配置为通过匹配操作来实现在所述预设特性中具有配对物的多个测量结果；并且
只要这些表示标志，所述数据处理器就被配置为识别所述匹配的测量结果以对应于所述器官的相应标志。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述数据处理器被配置为基于所述三维图像数据云来将包围所述管腔的内表面的表示投影为3D视图。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述数据处理器被配置为使输出图像基于所述多个局部电场测量结果；并且
其中，所述数据处理器被配置为基于预期现象来确定所述标志并且在运行中生成全景视图，其中，仅考虑测量的部分，并且其他部分保持未被检测，直到它们也被测量。
5.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，所述数据处理器被配置为基于所述三维图像数据云来投影包围所述管腔的所述内表面的平坦化3D全景视图，所述平坦化3D全景视图示出了所述内表面的至少一些表面部分；并且
其中，所述数据处理器被配置为在所述平坦化3D全景视图的中心区域中提供感兴趣预设特征。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述数据处理器被配置为基于用户选择的准则来生成所述平坦化3D全景视图；
其中，所述选择的准则包括所述中空器官的操作或处置的类型；并且
其中，为了根据所述用户选择的准则来找到投影，所述数据处理器被配置为根据所述用户选择的准则来以不同的加权顺序布置多个不同的标志相关准则，并且根据针对投影的变化的相应加权顺序来检查这些准则是否被满足。
7.根据权利要求3至6中的一项所述的设备，其中，提供了显示器(26)，所述显示器被配置为显示所述3D视图和/或所述平坦化3D全景视图。
8.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，所述预设电场特性包括具有以下各项的组中的至少一项：
i)描述所述电场的改变的预定义梯度；以及
ii)描述所述电场的属性的预定义模式；并且
其中，为了所述比较，所述数据处理器被配置为将所测量的电场值与所述预设电场特性进行匹配，以识别与标志的位置有关的测量结果。
9.一种用于测量中空器官的系统(50)，所述系统包括：
-具有至少一个电极的导管(52)；
-电场生成器(54)；以及
-根据前述权利要求中的一项所述的用于提供中空器官的三维数据的设备(10)；
其中，所述导管被配置为部分地被插入到所述管腔中并且在所述管腔内部移动；并且利用所述至少一个电极在所述管腔内部实行多个局部电场测量；并且向用于提供中空器官的三维数据的所述设备的所述测量结果输入部提供局部电场测量数据；并且
其中，所述电场生成器被配置为在中空器官的管腔内部生成至少一个电场，并且在所述测量期间向用于提供中空器官的三维数据的所述设备的所述测量结果输入部提供表示所述至少一个电极在所述管腔内部的位置的几何数据。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，还提供了用于插入到中空器官中的至少一个介入设备；
其中，所述介入设备包括用于在所述中空器官内部进行处置的至少一个工具；
其中，所述介入设备包括具有至少一个电极的所述导管；并且
其中，所述导管被提供用于在所述中空器官内部引导所述至少一个工具。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中，所述几何数据包括在所述电场生成器的所述测量期间对所述器官内部的所述至少一个电极的空间跟踪；并且
其中，跟踪器被提供，所述跟踪器被配置为提供用于在所述中空器官内部移动所述导管的起始点的空间信息；并且其中，所述空间跟踪基于所述起始点。
12.根据权利要求9至11中的一项所述的系统，其中，所述导管被配置为被插入到以下各项中：
-心脏，其包括作为所述中空器官的若干腔室，从所述心脏，至少一个腔室要被成像；和/或
-膀胱、子宫、胃和结肠组成的组中的至少一项。
13.一种用于提供中空器官的三维数据的方法(100)，所述方法包括以下步骤：
-接收(102)被插入在感兴趣中空器官的管腔中的导管上的至少一个电极的多个局部电场测量；
-在所述测量期间提供(104)表示所述至少一个电极在所述管腔内的位置的几何数据；
-提供(106)与取决于所述中空器官的类型在所述管腔中能预期的所述中空器官的预定解剖标志相关联的预设电场特性；
-将所述多个局部电场测量结果中的至少一个局部电场测量结果与所述预设电场特性进行比较(108)，以确定匹配的电场测量结果；
-基于所述几何数据将局部电场测量结果分配(110)给匹配的电场特性，以通过识别与所述中空器官的标志相对应的所述多个测量结果中的那些局部电场测量结果来识别所述中空器官的解剖标志；
-通过基于所识别的解剖标志将所分配的电场测量结果转换为所述三维图像数据云的部分来生成(112)三维图像数据云；并且
-输出(114)所述三维图像数据云。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
-将具有至少一个电极的导管插入在中空器官的管腔中并且在所述管腔内部移动所述至少一个电极；并且
-利用所述至少一个电极在所述管腔内部实行多个局部电场测量，以用于提供所述电场测量结果。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，还提供了：
-基于所述三维图像数据云将包围所述管腔的内表面的表示投影(116)为3D视图；和/或
-基于所述三维图像数据云来投影(118)包围所述管腔的所述内表面的平坦化3D全景视图，所述平坦化3D全景视图示出了所述内表面的至少一些表面部分；其中，感兴趣预设特征被提供在所述平坦化3D全景视图的中心区域中。
16.一种使得处理器能够执行根据权利要求13至15中的一项所述的方法的计算机程序。
17.一种存储有根据权利要求16所述的程序单元的计算机可读介质。
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