DE112022000826T5

DE112022000826T5 - Erzeugen eines anatomischen modells eines anatomischen hohlraums

Info

Publication number: DE112022000826T5
Application number: DE112022000826.1T
Authority: DE
Inventors: Zalman Ibragimov; Oded Sudarsky
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2023-11-16
Also published as: EP4036864A1; CN116802695A; WO2022161919A1; US20240120111A1

Abstract

Ein Mechanismus zum Synthetisieren zusätzlicher Punkte zum Erzeugen eines anatomischen Modells eines anatomischen Hohlraums. Die zusätzlichen Punkte sind so positioniert, dass sie auf einer Teilstrecke zwischen Punkten liegen, die direkt von jeweiligen elektrischen Antworten einer interventionellen Vorrichtung abgeleitet sind, die innerhalb des anatomischen Hohlraums positioniert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der medizinischen Bildgebung und insbesondere auf die Erzeugung anatomischer Modelle unter Verwendung von Elektroden, die an interventionellen Vorrichtungen montiert sind.
STAND DER TECHNIK
Die medizinische Bildgebung ist ein wichtiger Aspekt beim Diagnostizieren und/oder Behandeln eines Subjekts. Es gibt ein wachsendes Interesse an der Verwendung dielektrischer Bildgebung, manchmal als elektroanatomische Abbildung bezeichnet, Prozessen zum Bildgeben oder Modellieren eines anatomischen Hohlraums und/oder einer anatomischen Struktur. Die dielektrischen Bildgebungsprozesse ermöglichen ein qualitativ hochwertiges Bildgeben oder Modellieren einer Anatomie des Subjekts, ohne dass Kontrastmittel und/oder Röntgenstrahlen erforderlich sind.
In einem dielektrischen Bildgebungsprozess werden zwei oder mehr sich kreuzende elektrische Felder durch ein Array von Elektroden induziert, die auf der Außenseite des Subjekts („externe Elektroden“), wie auf der Oberfläche des Subjekts, positioniert sind. Diese elektrischen Felder induzieren positionsabhängige elektromagnetische Antworten, wie eine Spannungsantwort, in Elektroden, die innerhalb des Körpers platziert sind (eine „interne Elektrode“). Eine Abbildungsfunktion wird verwendet, um die positionsabhängige elektromagnetische Antwort auf eine Position im Raum vorherzusagen oder „abzubilden“. Die Position interner Elektroden kann dadurch verfolgt werden, indem die Antwort der Elektroden auf diese elektrischen Felder überwacht wird.
Durch Verfolgen und iteratives Aufzeichnen der Position der internen Elektroden kann ein Modell der internen Anatomie des Subjekts (re)konstruiert werden, z. B. durch Konstruieren eines Netzes um die aufgezeichneten Positionen der internen Elektroden. Dies liegt daran, dass allgemein davon ausgegangen werden kann, dass sich die internen Elektroden nur innerhalb von Hohlräumen des Subjekts befinden, wodurch ermöglicht wird, dass die Grenzen des Hohlraums konstruiert werden.
Ein Beispiel für einen geeigneten Mechanismus zum Konstruieren eines Modells der internen Anatomie des Subjekts basierend auf der Antwort interner Elektroden auf sich kreuzende elektrische Felder, die durch externe Elektroden induziert werden, wird durch die europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer EP 3568068 A1 offenbart.
Es besteht ein kontinuierlicher Wunsch, die Genauigkeit von Modellen zu verbessern, die unter Verwendung der vorhergesagten Positionen der internen Elektroden konstruiert werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
Es wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Erzeugen eines anatomischen Modells eines anatomischen Hohlraums vorgeschlagen, in dem eine interventionelle Vorrichtung positioniert wird, die eine oder mehrere Elektroden umfasst.
Das computerimplementierte Verfahren umfasst: für jede von einer Vielzahl von Positionen der interventionellen Vorrichtung innerhalb des anatomischen Hohlraums und von jeder Elektrode der interventionellen Vorrichtung Erhalten einer elektrischen Antwort der jeweiligen Elektrode auf elektrische Felder, die innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert werden; und für jede erhaltene elektrische Antwort Definieren eines Punktes in einem euklidischen Raumsystem basierend auf der elektrischen Antwort; und für jeden von einem oder mehreren Sätzen der definierten Punkte Synthetisieren eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte in dem euklidischen Raumsystem basierend auf dem Satz definierter Punkte, wobei jeder zusätzliche Punkt auf einer Teilstrecke zwischen zwei oder mehr der definierten Punkte liegt; und Erzeugen eines anatomischen Modells des anatomischen Hohlraums durch Verarbeiten der definierten Punkte und des einen oder der mehreren synthetisierten zusätzlichen Punkte, wobei jeder Satz der definierten Punkte umfasst: entweder nur Punkte, die unter Verwendung von elektrischen Antworten definiert sind, die an einer gleichen Position der interventionellen Vorrichtung erhalten werden; oder nur Punkte, die unter Verwendung von zeitlich benachbarten elektrischen Antworten derselben Elektrode definiert sind,
Die vorliegende Offenbarung schlägt einen Ansatz zum Erhöhen oder Verdichten der Anzahl von Punkten vor, aus denen ein anatomisches Modell erzeugt wird. Insbesondere werden zusätzliche Punkte synthetisiert, die zwischen vorhandenen „echten“ Punkten liegen, die direkt von jeweiligen elektrischen Antworten der interventionellen Vorrichtung abgeleitet sind.
Die Offenbarung beruht auf einer Erkenntnis, dass solche zwischenliegenden oder interpolierten Punkte eine hohe Wahrscheinlichkeit aufweisen, innerhalb des anatomischen Hohlraums (aufgrund der Einschränkung der interventionellen Vorrichtung) zu liegen, und daher verwendet werden können, um das anatomische Modell zu erzeugen, ohne seine Genauigkeit signifikant zu beeinflussen. Tatsächlich, je mehr Punkte, die zum Erzeugen des anatomischen Modells verfügbar sind, umso genauer stellt das anatomische Modell den anatomischen Hohlraum dar. Der Vorteil des Bereitstellens zusätzlicher Punkte überwiegt jeden Nachteil beim Verwenden simulierter oder synthetischer Punkte.
Insbesondere erhöhen die physikalischen Einschränkungen eines Bewegens einer interventionellen Vorrichtung innerhalb eines anatomischen Hohlraums erheblich eine Wahrscheinlichkeit, dass alle synthetisierten zusätzlichen Punkte, die zwischen Punkten liegen, die für eine gleiche Position einer interventionellen Vorrichtung erfasst wurden (z. B. gleichzeitig), oder Punkte, die zeitlich benachbart zueinander erfasst wurden, weniger wahrscheinlich außerhalb der Grenzen des anatomischen Hohlraums liegen, z. B. verglichen mit synthetisierten Punkten, die zwischen einem beliebigen anderen Satz von Punkten liegen, wodurch eine Genauigkeit des anatomischen Modells erhöht wird.
Es wird daher ein Ansatz zum Erhöhen einer Genauigkeit des anatomischen Modells vorgeschlagen. Ansätze erleichtern auch die Erzeugung eines anatomischen Modells zu einem früheren Zeitpunkt als zuvor verfügbar (da in der Regel eine minimale Anzahl von Punkten erforderlich ist, bevor ein anatomisches Modell konstruiert werden kann).
Das anatomische Modell kann ein Netz sein. Somit kann jeder Punkt in dem euklidischen Raumsystem einen Scheitelpunkt oder Eckpunkt des Netzes definieren. Das anatomische Modell kann beispielsweise ein Polygonnetz wie ein dreieckiges Netz sein.
In manchen Beispielen kann der Schritt des Erzeugens des anatomischen Modells des anatomischen Hohlraums ein Verarbeiten nur der definierten Punkte und des einen oder der mehreren synthetisierten zusätzlichen Punkte (d. h. und keine anderen Punkte) umfassen. Insbesondere können die zum Erzeugen des anatomischen Modells verwendeten Punkte nur diejenigen Punkte umfassen, die aus einer elektrischen Antwort definiert sind, oder diejenigen, die durch einen Satz von Punkten synthetisiert sind, die entweder nur Punkte umfassen, die unter Verwendung von elektrischen Antworten definiert sind, die an einer gleichen Position der interventionellen Vorrichtung erhalten werden; oder nur Punkte, die unter Verwendung von zeitlich benachbarten elektrischen Antworten derselben Elektrode definiert sind.
In manchen Beispielen umfasst das computerimplementierte Verfahren ferner einen Schritt eines Ausgebens einer Darstellung des anatomischen Modells an eine Benutzerschnittstelle. Dieser Ansatz stellt einem Arzt nützliche klinische Informationen (über den anatomischen Hohlraum) bereit, um ihm beim Durchführen einer medizinischen Prozedur, wie einer Diagnose oder Erfassung, zu unterstützen.
In manchen Beispielen umfasst eine elektrische Antwort zwei oder mehr Werte, wobei jeder Wert eine Messung eines elektrischen Parameters als Antwort auf Änderungen in einem anderen elektrischen Feld darstellt, das innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert wird. Somit kann eine elektrische Antwort effektiv einen Punkt innerhalb eines Antwortraums darstellen. Beispiele für geeignete elektrische Parameter sind dem Fachmann leicht ersichtlich - z. B. eine Spannungsmessung (z. B. eine Spannungsmessung, die spezifisch für ein bestimmtes elektrisches Feld ist, z. B. durch Frequenz).
In manchen Beispielen umfasst der Schritt des Definierens eines Punktes in dem euklidischen Raumsystem für jede elektrische Antwort ein Definieren des Punktes mit Koordinaten, die gleich den zwei oder mehr Werten der elektrischen Antwort sind.
In anderen Beispielen umfasst für jede elektrische Antwort der Schritt des Definierens eines Punktes in dem euklidischen Raumsystem ein Verwenden einer Abbildungsfunktion, um die erhaltene elektrische Antwort auf einen Punkt in dem euklidischen Raumsystem abzubilden, wobei die Abbildungsfunktion so konfiguriert ist, dass diese vorbestimmten Eigenschaften und/oder räumlichen Beziehungen der Elektroden beibehalten werden. Somit kann jeder Punkt einen Punkt in physischem oder „realem“ Raum darstellen.
Optional stellt jede Achse des euklidischen Raumsystems eine vorhergesagte Position innerhalb eines physischen Raums oder eines Positionsraums dar.
In manchen Beispielen umfasst der Schritt des Erzeugens eines anatomischen Modells ein Verarbeiten der definierten Punkte und des einen oder der mehreren synthetisierten zusätzlichen Punkte, um die Position der Grenzen des anatomischen Hohlraums innerhalb eines 3D-Volumens diskreter Voxel zu definieren, die das euklidische Raumsystem darstellen. Somit kann das anatomische Modell unter Verwendung einer 3D-Matrix von Werten (die die Grenzen des anatomischen Hohlraums innerhalb eines bestimmten Positions-/physischen Raums definieren) dargestellt werden, wobei jeder Wert ein bestimmtes Voxel des 3D-Volumens darstellt.
In manchen Beispielen ist die Länge jeder Seite jedes Voxels gleich und gleich einer Voxelgröße, wobei: der Schritt des Synthetisierens eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte ein Synthetisieren eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte umfasst, sodass jeder zusätzliche Punkt erste vorbestimmte Einschränkungen erfüllt.
Die ersten vorbestimmten Einschränkungen können Einschränkungen umfassen, dass: der Abstand zwischen dem zusätzlichen Punkt und einem beliebigen des Satzes der definierten Punkte nicht kleiner als die Voxelgröße ist; und der Abstand zwischen dem zusätzlichen Punkt und einem beliebigen anderen zusätzlichen Punkt, der aus dem gleichen Satz definierter Punkte synthetisiert wird, nicht kleiner als die Voxelgröße ist.
Die Voxelgröße definiert die Präzision des anatomischen Modells. Hier wird erkannt, dass es wenig Zweck hat, zusätzliche Punkte zu erzeugen, die näher als die Voxelgröße beabstandet sind, da diese die Komplexität des Erzeugens/Konstruierens des anatomischen Modells erhöhen, ohne die Präzision oder Genauigkeit des anatomischen Modells zu verbessern.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Synthetisierens des einen oder der mehreren zusätzlichen Punkte ein Synthetisieren der maximalen Anzahl von zusätzlichen Punkten, die den ersten vorbestimmten Einschränkungen entsprechen. Dieser Ansatz maximiert die mögliche Genauigkeit des anatomischen Modells durch Bereitstellen der effizientesten Anzahl von zusätzlichen Punkten zum Verdichten der Punkte, die verwendet werden, um das anatomische Modell zu erzeugen.
Der Schritt des Synthetisierens eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte kann ein Synthetisieren eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte umfassen, sodass jeder zusätzliche Punkt, der aus dem gleichen Satz definierter Punkte synthetisiert wird, gleichmäßig zwischen dem Satz definierter Punkte beabstandet ist. Dies stellt eine einfach zu implementierende Option bereit, die eine gleichmäßige Verteilung zusätzlicher Punkte bereitstellt. Eine Verteilungsgleichheit von Punkten erleichtert ein anatomisches Modell mit höherer Qualität.
Die interventionelle Vorrichtung kann eine längliche Vorrichtung sein, die zwei oder mehr Elektroden an unterschiedlichen Positionen entlang der länglichen Vorrichtung umfasst. In einem Beispiel besteht jeder Satz der definierten Punkte aus definierten Punkten, die die elektrischen Antworten zweier benachbarter Elektroden der interventionellen Vorrichtung darstellen. Der bzw. die zusätzlichen Punkte, die aus dem Satz definierter Punkte erzeugt werden, können auf eine hypothetische Linie gelegt werden, die sich zwischen den Punkten erstreckt, die die zwei benachbarten Elektroden der interventionellen Vorrichtung darstellen. Dies stellt einen Ansatz mit niedriger Komplexität bereit, um die geeignete(n) Position(en) für die zusätzlichen Punkte zu berechnen.
Die interventionelle Vorrichtung kann einen ringförmigen Abschnitt umfassen, auf dem zwei oder mehr Elektroden montiert sind. In solchen Beispielen umfasst jeder Satz der definierten Punkte Punkte, die in einer gleichen Ebene liegen und/oder im Wesentlichen in einem Kreis oder einer regelmäßigen Form liegen. Somit kann jeder Satz der definierten Punkte Punkte umfassen, die um einen Kreis herum angeordnet sind, d. h. kreisförmig angeordnet oder in einer regelmäßigen Form. Somit können Sätze definierter Punkte nur festgelegt werden, wenn sie (z. B. ausreichend) kreisförmig angeordnet und/oder in derselben Ebene angeordnet sind. Dies vermeidet die Erzeugung ungenauer zusätzlicher Punkte (z. B. derjenigen, die außerhalb der Grenzen des anatomischen Hohlraums liegen würden).
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann ein Satz definierter Punkte als im Wesentlichen in einem Kreis liegend betrachtet werden, wenn sich für jeden Punkt ein Abstand zwischen diesem Punkt und einer (z. B. geometrischen) Mitte des Satzes definierter Punkte um nicht mehr als eine vorbestimmte Menge (z. B. 5 % oder 10 %) des Abstands zwischen einem beliebigen anderen Punkt und der (z. B. geometrischen) Mitte des Satzes definierter Punkte unterscheidet.
Es wird auch ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das Computerprogrammcodemittel umfasst, die, wenn sie auf einer Rechenvorrichtung mit einem Verarbeitungssystem ausgeführt werden, das Verarbeitungssystem veranlassen, alle Schritte eines beliebigen hierin beanspruchten Verfahrens durchzuführen.
In ähnlicher Art und Weise wird auch ein computerlesbares (Speicherungs-) Medium vorgeschlagen, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computer oder Verarbeitungssystem ausgeführt werden, den Computer oder das Verarbeitungssystem veranlassen, (die Schritte) jedes hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen. Es wird auch ein computerlesbarer Datenträger vorgeschlagen, auf dem das zuvor beschriebene Computerprogramm (-produkt) gespeichert ist. Es wird auch ein Datenträgersignal vorgeschlagen, welches das zuvor beschriebene Computerprogramm (-produkt) trägt.
Es wird auch ein Generator eines anatomischen Modells vorgeschlagen, der konfiguriert ist, um ein anatomisches Modell eines anatomischen Hohlraums zu erzeugen, in dem eine interventionelle Vorrichtung positioniert wird, die eine oder mehrere Elektroden umfasst.
Der Generator des anatomischen Modells umfasst: eine Eingabeschnittstelle, die konfiguriert ist, um für jede von einer Vielzahl von Positionen der interventionellen Vorrichtung innerhalb des anatomischen Hohlraums und von jeder Elektrode der interventionellen Vorrichtung eine elektrische Antwort der jeweiligen Elektrode auf elektrische Felder, die innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert werden, zu erhalten.
Der Generator des anatomischen Modells umfasst auch einen Datenprozessor, der konfiguriert ist zum: für jede erhaltene elektrische Antwort Definieren eines Punktes in einem euklidischen Raumsystem basierend auf der elektrischen Antwort; und für jeden von einem oder mehreren Sätzen der definierten Punkte Synthetisieren eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte in dem euklidischen Raumsystem basierend auf dem Satz definierter Punkte, wobei jeder zusätzliche Punkt auf einer Teilstrecke zwischen zwei oder mehr der definierten Punkte liegt; und Erzeugen eines anatomischen Modells des anatomischen Hohlraums durch Verarbeiten der definierten Punkte und des einen oder der mehreren synthetisierten zusätzlichen Punkte, wobei jeder Satz der definierten Punkte umfasst: entweder nur Punkte, die unter Verwendung von elektrischen Antworten definiert sind, die an einer gleichen Position der interventionellen Vorrichtung erhalten werden; oder nur Punkte, die unter Verwendung von zeitlich benachbarten elektrischen Antworten derselben Elektrode definiert sind.
Das anatomische Modell kann ein Netz sein. Somit kann jeder Punkt in dem euklidischen Raumsystem einen Scheitelpunkt oder Eckpunkt des Netzes definieren. Das anatomische Modell kann beispielsweise ein Polygonnetz wie ein dreieckiges Netz sein.
Der Generator des anatomischen Modells kann eine Ausgabeschnittstelle umfassen, die konfiguriert ist, um das anatomische Modell oder eine Darstellung davon an eine Benutzerschnittstelle auszugeben, z. B. für die Anzeige.
Es wird auch ein anatomisches Modellsystem vorgeschlagen, das einen Generator des anatomischen Modells, wie zuvor beschrieben, und eine Benutzerschnittstelle umfasst, die konfiguriert ist, um eine visuelle Darstellung des durch den Generator des anatomischen Modells erzeugten anatomischen Modells anzuzeigen. Die Benutzerschnittstelle kann das anatomische Modell oder eine Darstellung davon von der Ausgabeschnittstelle des Generators des anatomischen Modells empfangen.
Es wird auch ein Verarbeitungssystem vorgeschlagen, das den Generator des anatomischen Modells oder das zuvor beschriebene anatomische Modellsystem umfasst.
Das Verarbeitungssystem ferner kann ferner einen elektrischen Feldgenerator umfassen, der konfiguriert ist, um die in dem anatomischen Hohlraum induzierten elektrischen Felder zu steuern. Der elektrische Feldgenerator kann mit einer oder mehreren Elektroden (die auf einer Oberfläche des Subjekts positioniert sind) kommunizieren, um die elektrischen Felder zu erzeugen. Die Verarbeitung selbst kann die Elektroden umfassen, welche die elektrischen Felder erzeugen.
In manchen Beispielen umfasst das Verarbeitungssystem eine Elektrodenantworterfassungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um eine oder mehrere elektrische Antworten der Elektroden der interventionellen Vorrichtung auf die elektrischen Feldern zu erfassen oder abzutasten. Die Elektrodenantworterfassungsvorrichtung kann kommunikativ mit den Elektroden der interventionellen Vorrichtung gekoppelt sein (z. B. durch einen oder mehrere Drähte) und konfiguriert sein, um die eine oder die mehreren elektrischen Antworten abzutasten. Insbesondere kann die Elektrodenantworterfassungsvorrichtung konfiguriert sein, um an jedem von einer Vielzahl von Zeitpunkten einen Satz von Messungen von jeder Elektrode der interventionellen Vorrichtung zu erfassen oder abzutasten (wobei der Satz von Messungen die elektrische Antwort jeder Elektrode der interventionellen Vorrichtung bildet).
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie sie in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nun lediglich beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen gilt:

1 veranschaulicht Positionen für einen Satz externer Elektroden, die an einem Subjekt positioniert sind;
2 veranschaulicht ein Koordinatensystem zum Definieren einer Richtung von elektrischen Feldern, die von den externen Elektroden erzeugt werden;
3 veranschaulicht ein dielektrisches Bildgebungssystem;
4 veranschaulicht einen Ansatz zum Rekonstruieren eines anatomischen Modells aus einer Punktwolke;
5 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform;
6 veranschaulicht eine interventionelle Vorrichtung;
7 veranschaulicht eine weitere interventionelle Vorrichtung; und
8 veranschaulicht einen Generator eines anatomischen Modells.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Es versteht sich, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie beispielhafte Ausführungsformen der Einrichtung, Systeme und Verfahren angeben, nur zur Veranschaulichung gedacht sind und den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken sollen. Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Einrichtung, Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung, die beiliegenden Ansprüche und die begleitenden Zeichnungen besser verstanden. Es versteht sich, dass die Figuren lediglich schematisch sind und nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Es versteht sich außerdem, dass in allen Figuren die gleichen Bezugszahlen verwendet werden, um die gleichen oder ähnliche Teile anzugeben.
Die Erfindung stellt einen Mechanismus zum Synthetisieren zusätzlicher Punkte zum Erzeugen eines anatomischen Modells eines anatomischen Hohlraums bereit. Die zusätzlichen Punkte sind so positioniert, dass sie auf einer Teilstrecke zwischen Punkten liegen, die direkt von jeweiligen elektrischen Antworten einer interventionellen Vorrichtung abgeleitet sind, die innerhalb des anatomischen Hohlraums positioniert ist.
Die vorliegende Offenbarung basiert auf einer Erkenntnis, dass hypothetische Punkte, die zwischen echten oder vorhandenen Punkten (z. B. in einem Antwortraum oder einem Positions-/physischen Raum) liegen, eine hohe Wahrscheinlichkeit aufweisen, auch innerhalb des anatomischen Hohlraums zu liegen, d. h. mögliche Punkte darzustellen, die plausibel aus der interventionellen Vorrichtung abgeleitet werden könnten. Somit könnten diese zusätzlichen Punkte verwendet werden, um das anatomische Modell zu erzeugen, ohne die Genauigkeit des anatomischen Modells signifikant zu beeinflussen, und/oder eine Genauigkeit des anatomischen Modells zu erhöhen (insbesondere während früherer Instanzen des Erzeugens des anatomischen Modells, wenn weniger „echte“ Messpunkte verfügbar sind).
Ausführungsformen der Erfindung können in jedem geeigneten Szenario eingesetzt werden, in dem ein anatomisches Modell eines anatomischen Hohlraums basierend auf der/den Antwort(en) einer oder mehrerer interner Elektroden (die an einer interventionellen Vorrichtung montiert sind) auf elektrische Felder erzeugt wird, die innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert werden. Ein Beispielszenario könnte das Abbilden von einem Herzen oder Kammern davon und umgebenden Blutgefäßen unter Verwendung einer interventionellen Vorrichtung wie eines in das kardiovaskuläre System eingeführten Katheters sein.
Für die Zwecke des Kontextverständnisses werden hier nachstehend das Prinzip und der Zweck des Erzeugens eines anatomischen Modells eines anatomischen Hohlraums, das die Verwendung von elektrischen Feldern innerhalb eines Subjekts beinhaltet, beschrieben.
1 veranschaulicht Positionen für einen Satz externer Elektroden, die an einem Subjekt 190 positioniert sind. Externe Elektroden sind Elektroden, die extern an einem Subjekt positioniert sind und internen Elektroden gegenüberstehen, die innerhalb des Subjekts positionierbar sind, zum Beispiel als Teil einer interventionellen Vorrichtung wie eines Katheters.
Der veranschaulichte Satz externer Elektroden umfasst eine erste externe Elektrode 101, eine zweite externe Elektrode 102, eine dritte externe Elektrode 103, eine vierte externe Elektrode 104, eine fünfte externe Elektrode 105 und eine sechste externe Elektrode 106. Diese Elektroden befinden sich vorzugsweise so an dem Subjekt, dass sie sich kreuzende Felder innerhalb des Subjekts bereitstellen können, wie hierin nachstehend beschrieben. Der veranschaulichte Satz umfasst ferner eine Referenzelektrode 107, die als „Masse“ zum Definieren eines Basis-/Hintergrundpegels der elektrischen Feldaktivität in dem Subjekt fungieren kann.
Ein an jede externe Elektrode bereitgestelltes elektrisches Signal wird gesteuert, um dadurch sich kreuzende elektrische Felder zwischen den Elektroden zu definieren. Insbesondere bilden die erste 101 und die zweite 102 externe Elektrode ein erstes Paar externer Elektroden („externes Elektrodenpaar“), und Signale, die dem ersten externen Elektrodenpaar bereitgestellt werden, können gesteuert werden, um ein erstes elektrisches Feld dazwischen zu induzieren. Die dritte 103 und die vierte 104 externe Elektrode bilden ein zweites Paar externer Elektroden, und Signale, die dem zweiten externen Elektrodenpaar bereitgestellt werden, können gesteuert werden, um ein zweites elektrisches Feld dazwischen zu induzieren. Die fünfte 105 und die sechste 106 externe Elektrode bilden ein drittes Paar externer Elektroden, und Signale, die dem dritten externen Elektrodenpaar bereitgestellt werden, können gesteuert werden, um ein drittes elektrisches Feld dazwischen zu induzieren. Die Elektrodenpaare sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie im Wesentlichen zueinander orthogonale sich kreuzende Felder bereitstellen.
Elektrische Signale, die jeder externen Elektrode und insbesondere jedem Elektrodenpaar bereitgestellt werden, können die Frequenz und/oder Größe/Stärke der sich kreuzenden elektrischen Felder steuern. Die elektrischen Signale, die den Elektroden zugeführt werden, können durch einen elektrischen Feldgenerator (in 1 nicht veranschaulicht) gesteuert werden.
Die sich kreuzenden elektrischen Felder sind verwendbar, um eine Stelle von Elektroden zu verfolgen oder zu identifizieren, die innerhalb der sich kreuzenden elektrischen Felder positioniert sind. Insbesondere ändert sich eine elektrische Antwort einer Elektrode auf jedes elektrische Feld, wenn sich eine Position innerhalb des elektrischen Feldes ändert (z. B. sich ein Abstand von einer Quelle/Senke des elektrischen Feldes ändert). Die elektrische Antwort einer Elektrode auf die sich kreuzenden elektrischen Felder kann abgebildet oder einer bestimmten Position innerhalb der elektrischen Felder zugeordnet werden.
Mit anderen Worten kann eine elektrische Antwort (die alternativ als eine „Messung“ bezeichnet werden kann) der internen Elektrode auf die sich kreuzenden elektrischen Felder verarbeitet werden, um eine vorhergesagte Position der internen Elektrode (z. B. und daher einer beliebigen interventionellen Vorrichtung, die die interne Elektrode umfasst) innerhalb eines anatomischen Hohlraums des Subjekts zu bestimmen.
Insbesondere kann jedes elektrische Feld so gesteuert werden, dass es eine bestimmte/unterschiedliche Frequenz aufweist. Dies erleichtert eine Bestimmung der vorhergesagten Position einer Elektrode in Bezug auf jedes elektrische Feld, indem die elektrische Antwort der Elektrode auf die bestimmte Frequenz des elektrischen Feldes erfasst wird. Diese Informationen können verwendet werden, um die Position der Elektrode in Bezug auf ein Koordinatensystem, das durch die elektrischen Felder definiert wird, effektiv zu identifizieren oder vorherzusagen.
Eines der externen Elektrodenpaare kann weggelassen werden, z. B. wenn nur zwei sich kreuzende elektrische Felder gewünscht werden (z. B. zum Durchführen eines zweidimensionalen Verfolgungsprozesses).
2 veranschaulicht schematisch ein Koordinatensystem zum Definieren einer Richtung von elektrischen Feldern, die von den externen Elektroden erzeugt werden. Das Koordinatensystem definiert drei Kardinalebenen 210, 220, 230. Die sich kreuzenden elektrischen Felder können beispielsweise optimal positioniert werden, wenn die Richtung jedes elektrischen Feldes parallel zu einer jeweiligen Kardinalstelle 210, 220, 230 ist.
Der Zweck der sich kreuzenden elektrischen Felder, z. B. derjenigen, die unter Verwendung des durch 1 veranschaulichten Satzes erzeugt werden, besteht darin, die Identifizierung der Position einer Elektrode (oder Gruppe von Elektroden) in Bezug auf ein Koordinatensystem, wie das durch 2 veranschaulichte, zu erleichtern.
Ein vollständigeres Beispiel dafür, wie die Position einer internen Elektrode in Bezug auf die sich kreuzenden elektrischen Felder zu verfolgen ist, wie diese Informationen für die Konstruktion eines anatomischen Modells eines anatomischen Hohlraums des Subjekts weiter verwendet werden können, wird hier nachstehend für die Zwecke eines verbesserten Kontextverständnisses beschrieben.
3 veranschaulicht konzeptionell eine Verarbeitungsanordnung 300 zum Erzeugen einer Abbildungsfunktion zum Vorhersagen der Position einer Elektrode innerhalb eines anatomischen Hohlraums und zum Erzeugen eines anatomischen Modells eines anatomischen Hohlraums innerhalb eines Subjekts. Das Konzept der vorliegenden Offenbarung ist hauptsächlich auf den Prozess des Erzeugens des anatomischen Modells gerichtet.
Insbesondere kann die Verarbeitungsanordnung 300 konfiguriert sein, um ein anatomisches Modell (eines anatomischen Hohlraums, wie eines Blutgefäßes und/oder einer Kammer) unter Verwendung eines dielektrischen Bildgebungsprozesses zu erzeugen, der manchmal auch als anatomischer Abbildungsprozess bezeichnet wird, und die Anordnung kann als ein dielektrisches Bildgebungssystem oder ein anatomisches Abbildungssystem bezeichnet werden.
Das dielektrische Bildgebungssystem 300 umfasst eine beispielhafte Anordnung zum Erzeugen eines elektrischen Felds 310 und ein Verarbeitungssystem 390. Das Verarbeitungssystem 390 kann einen Abbildungsfunktionsgenerator 390A (d. h. einen „Prozessor“) und/oder einen Generator des anatomischen Modells 390B gemäß einer Ausführungsform enthalten, obwohl jedes dieser Elemente alternativ außerhalb des Verarbeitungssystems 390 (z. B. als Teil des elektrischen Feldgenerators) positioniert sein kann. Obwohl nicht separat gezeigt, kann das Verarbeitungssystem 390 auch einen elektrischen Feldmesser (d. h. eine Elektrodenantwortabtastvorrichtung) umfassen, der durch das Verarbeitungssystem gesteuert wird, um elektrische Signale der Elektroden der interventionellen Vorrichtung zu erkennen/messen.
Das Verarbeitungssystem kann daher auch einen elektrischen Signalmesser (nicht gezeigt) umfassen, der konfiguriert ist, um die elektrische(n) Antwort(en) der Elektrode(n) der interventionellen Vorrichtung auf sich kreuzende elektrische Felder zu messen und/oder abzutasten, wie nachstehend detaillierter erläutert.
In manchen Beispielen kann das Verarbeitungssystem 390 mindestens manche der Funktionen eines elektrischen Feldgenerators 330 durchführen, die nachstehend detaillierter beschrieben werden.
Die Anordnung zum Erzeugen eines elektrischen Felds 310 umfasst einen Satz externer Elektroden 321, 322, 323, 324, 325, 327 zum externen Positionieren in Bezug auf das Subjekt 390 (z. B. als Elektrodenpflaster, die auf einer Haut des Subjekts bereitgestellt werden). Der Satz 310 von externen Elektroden kann eine Vielzahl von in Bezug zueinander abgewinkelten Elektrodenpaaren umfassen (z. B. orthogonal zueinander positioniert), sodass alle von den Elektrodenpaaren erzeugten elektrischen Felder in Bezug zueinander abgewinkelt sind. Diese Elektrodenpaare können ein erstes Elektrodenpaar (gebildet aus einer ersten 321 und einer zweiten 322 externen Elektrode), ein zweites Elektrodenpaar (gebildet aus einer dritten 323 und einer vierten 324 externen Elektrode) und ein drittes Elektrodenpaar (gebildet aus einer fünften 325 und einer sechsten (nicht sichtbaren) externen Elektrode) umfassen. Eines von mehreren dieser Elektrodenpaare kann weggelassen werden. Der Satz externer Elektroden kann auch eine Referenzelektrode 327 umfassen. Somit sind die externen Elektroden auf ähnliche Weise wie der in 1 veranschaulichte Satz von externen Elektroden platzierbar.
Die Anordnung zum Erzeugen eines elektrischen Felds 310 umfasst auch einen elektrischen Feldgenerator 330, der angepasst ist, um ein jeder externen Elektrode zugeführtes elektrisches Signal (Eigenschaften davon) (z. B. Spannung und/oder Strom) zu erzeugen und/oder zu steuern. Der elektrische Feldgenerator kann in manchen Beispielen einen Teil des Verarbeitungssystems 390 bilden.
Die Anordnung zum Erzeugen eines elektrischen Felds 310 ist konfiguriert, um eine Vielzahl von (hier: drei) sich kreuzenden Feldern (innerhalb des Körpers) unter Verwendung der externen Elektroden zu erzeugen. Dies wird unter Verwendung einer geeigneten Steuerung der elektrischen Signale durchgeführt, die jeder externen Elektrode bereitgestellt werden, zum Beispiel werden jedem der Elektrodenpaare abwechselnde konstante Ströme wie Ströme konstanter Amplitude bereitgestellt.
Insbesondere kann jedes Elektrodenpaar angemessen gesteuert werden, um ein elektrisches Feld zwischen jedem elektrischen Paar zu induzieren. Wenn also drei Elektrodenpaare vorhanden sind, können drei elektrische Felder erzeugt werden. Vorzugsweise wird die Frequenz jedes erzeugten elektrischen Feldes so gesteuert, dass sie unterschiedlich ist, um eine erhöhte Leichtigkeit beim Identifizieren einer relativen Stelle einer Elektrodenpositionierung innerhalb der sich kreuzenden elektrischen Felder zu ermöglichen.
Die erzeugten elektrischen Felder können verwendet werden, um eine relative Stelle einer (internen) Elektrode zu definieren oder einzurichten, die innerhalb der sich kreuzenden elektrischen Felder positioniert ist. Insbesondere ändert sich, wie zuvor erläutert, die (elektrische) Antwort einer internen Elektrode auf die elektrischen Felder, wenn sich die vorhergesagte Position der internen Elektrode an dem Subjekt bewegt. Dies ist zumindest teilweise darauf zurückzuführen, dass die Verteilung der induzierten elektrischen Felder aufgrund der unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften und Absorptionsraten (bezogen auf die Leitfähigkeit) der abgefragten Gewebe des untersuchten Subjekts inhärent inhomogen ist. Das Prinzip der sich kreuzenden elektrischen Felder erleichtert dadurch das Verfolgen der vorhergesagten Position der internen Elektrode unter Verwendung eines Generators des anatomischen Modells 390, der eine elektrische Antwort jeglicher interner Elektroden auf die sich kreuzenden elektrischen Felder überwacht, z. B. durch Abbilden der (elektrischen) Antwort einer Elektrode auf eine vorhergesagte Position innerhalb des Subjekts oder unter Verwendung einer geeigneten Abbildungs-/Übertragungsfunktion, z. B. einer „V2R-Funktion“, wie zum Beispiel nachstehend beschrieben, um die vorhergesagte(n) Position(en) der Elektroden zu bestimmen.
Zur weiteren Erläuterung könnte für die Zwecke eines verbesserten konzeptionellen Verständnisses, wenn die sich kreuzenden elektrischen Felder so gesteuert werden, dass sie eine sich in Bezug zueinander unterscheidende Frequenz aufweisen, die elektrische Antwort der internen Elektrode auf jede Frequenz verwendet werden, um einen relativen Abstand zwischen jeder Quelle/Senke des entsprechenden elektrischen Feldes zu bestimmen. Dieses Prinzip kann verwendet werden, um die vorhergesagte Position der internen Elektrode innerhalb der sich kreuzenden elektrischen Felder effektiv zu triangulieren.
Wenn beispielsweise drei externe Elektrodenpaare vorhanden sind, die so positioniert werden, dass sie elektrische Felder (E₁, E₂, E₃) mit unterschiedlichen Frequenzen emittieren, die in einem Winkel (z. B. nahezu orthogonal) zueinander stehen, ist eine Spannungsantwort (V₁, V₂, V₃) einer internen Elektrode (die eine Spannung (z. B. zwischen der Elektrode und der Referenzelektrode oder zwischen der Elektrode und der Elektrode, die das elektrische Feld erzeugt) bei jeder dieser drei Frequenzen identifiziert) abhängig von der Position innerhalb des anatomischen Hohlraums unterschiedlich.
Somit kann eine elektrische Antwort einer Elektrode zwei oder mehr Werte (z. B. Spannungsmessungen) umfassen, wobei jeder Wert eine Messung eines elektrischen Parameters als Reaktion auf Änderungen eines anderen elektrischen Feldes darstellt, das innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert wird. Hier stellt jeder Wert eine Spannungsmessung bei einer bestimmten Frequenz dar (die die Frequenz des entsprechenden elektrischen Feldes ist). Andere geeignete elektrische Messungen könnten stattdessen verwendet werden.
Der Fachmann wird erkennen, dass das Bestimmen der Position der internen Elektroden 331, 332, 333 auch ein Bestimmen der Position, der Ausrichtung und/oder des Winkels einer interventionellen Vorrichtung 325 ermöglicht, welche die Elektroden anbringt. Insbesondere kann eine Positionsbeziehung der Elektroden an der interventionellen Vorrichtung bekannt/vorbestimmt sein und zum Ableiten einer Ausrichtung der interventionellen Vorrichtung verwendet werden (z. B. Definieren einer Achse, entlang derer die interventionelle Vorrichtung liegt).
Andere Formen elektrischer Antwort für eine interne Elektrode (z. B. eine Impedanzantwort oder eine kapazitive Antwort die z. B. eine Änderung der Impedanz/Kapazität zwischen der internen Elektrode und einer externen Elektrode anzeigt), sind für den Fachmann ersichtlich. In solchen Beispielen kann jeder Wert der Antwort eine Impedanz-/Kapazitätsmessung bei einer bestimmten Frequenz oder in Bezug auf eine bestimmte Elektrode darstellen, die ein bestimmtes elektrisches Feld emittiert.
Der elektrische Feldgenerator 330 kann konfiguriert sein, um die elektrischen Felder, die unter Verwendung des Satzes externer Elektroden erzeugt werden, so zu steuern, dass sie in dem Frequenzbereich von 10 bis 100 kHz, z. B. zwischen 10 kHz und 25 kHz, arbeiten. Diese Frequenzbereiche ist besonders nützlich, um ein Eindringen in ein Subjekt sicherzustellen, während ein Frequenzbereich bereitgestellt wird, der sich in dem menschlichen Gewebe ohne signifikante Beschädigung/Verletzung des Gewebes abschwächt. Ein niedrigerer Frequenzbereich (z. B. zwischen 10 kHz und 25 kHz, z. B. zwischen 10 kHz und 20 kHz) profitiert auch von einer verringerten Auswirkung von Rauschen. Dies erleichtert die Messung lokalisierterer und präziserer elektrischer Antworten mit verringerter Unterbrechung von externen Quellen. Die elektrische Antwort von zwei oder mehr internen Elektroden, die an einer einzigen interventionellen Vorrichtung montiert sind, kann verwendet werden, um die Abbildungsfunktion zu konstruieren (und zu aktualisieren), die verwendet wird, um eine elektrische Antwort der internen Elektrode auf eine vorhergesagte Position innerhalb des anatomischen Hohlraums abzubilden (z. B. innerhalb eines beliebigen euklidischen/kartesischen Raums).
Hierin nachstehend wird ein beispielhafter Prozess zum Erzeugen oder Konstruieren einer Abbildungsfunktion unter Verwendung eines Abbildungsfunktionsgenerators 390A beschrieben.
Wie zuvor erwähnt, nutzt der Abbildungsfunktionsgenerator eine Vielzahl von internen Elektroden 331, 332, 333, die innerhalb des anatomischen Hohlraums positioniert werden sollen (z. B. Elektroden, die an einer interventionellen Vorrichtung 335 positioniert sind, um in den anatomischen Hohlraum eingeführt zu werden). Eine räumliche Beziehung (z. B. ein Abstand) zwischen jeder der internen Elektroden kann vorbestimmt und/oder bekannt sein.
Der Abbildungsfunktionsgenerator 390A ist konfiguriert, um Signale (z. B. an einer Eingabeschnittstelle) von den internen Elektroden 331, 332, 333 zu empfangen (und optional an diese bereitzustellen), um eine elektrische Antwort der internen Elektroden auf die sich kreuzenden elektrischen Felder zu bestimmen.
Die elektrische Antwort der internen Elektrode(n) (z. B. auf extern durch die externen Elektroden angelegte elektrische Felder) wird/werden dann iterativ für unterschiedliche Positionen und/oder Ausrichtungen der interventionellen Vorrichtung innerhalb des erkundeten Körperhohlraums aufgezeichnet oder abgetastet, d. h. um eine oder mehrere „Messungen“ von jeder internen Elektrode zu erhalten oder abzutasten. Zum Beispiel kann jede abgetastete Antwort drei Messungen enthalten, die jeweils einem jeweiligen elektrischen Feld entsprechen. Dieses Abtasten kann durch eine Elektrodenantwortabtastvorrichtung (nicht gezeigt) durchgeführt werden, die einen Teil des Verarbeitungssystems 390 bilden kann.
Es versteht sich, dass dies eine zeitliche Sequenz von Sätzen einer oder mehrerer elektrischer Antworten erzeugt, wobei jeder Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten zu einem gleichen Zeitpunkt (d. h. wenn sich die interventionelle Vorrichtung an derselben Position befindet) erhalten wird.
Konzeptionell kann jede elektrische Antwort selbst einen „Punkt“ (z. B. eine Stelle, die durch einen einzelnen Satz von Koordinaten definiert ist) innerhalb eines bestimmten euklidischen Raumsystems, d. h. eines „Antwortraums“, darstellen. Wenn die elektrische Antwort eine Spannungsantwort ist, kann dies als „V-Raum“ bekannt sein. Die elektrische Antwort kann beispielsweise zwei oder mehr Werte/Messungen jeweils als Reaktion auf ein jeweiliges elektrisches Feld (z. B. und ein einzelnes der elektrischen Felder) umfassen (z. B. nach Frequenz des elektrischen Feldes gefiltert). Jeder Wert kann einen Koordinatenwert in dem Antwortraum darstellen. Wenn zum Beispiel jeder Wert eine Spannungsmessung (bei einer jeweiligen Frequenz eines spezifischen elektrischen Feldes) darstellt, kann jede elektrische Antwort durch einen Punkt in einem Spannungsraum dargestellt werden.
Der Abbildungsfunktionsgenerator kann dann wiederholt eine Abbildungsfunktion oder Übertragungsfunktion definieren/aktualisieren (z. B. eine „V2R-Funktion“), die jede aufgezeichnete elektrische Antwort in euklidische/kartesische Koordinaten in einen „echten“ Positions-/physischen Raum (R-Raum) umwandelt, während bekannte Eigenschaften und/oder räumliche Beziehungen der internen Elektroden und/oder interventionellen Vorrichtung 335 (z. B. Elektrodenabstand und Länge elektrischer Gewichte) sichergestellt werden und optional ein Satz anderer Einschränkungen bewahrt wird.
Ein Positionsraum, physischer Raum oder R-Raum stellt eine „echte“ Position oder einen physischen Raum dar, d. h. wo ein Abstand zwischen zwei verschiedenen Punkten einer Achse des R-Raums direkt einen physischen Abstand darstellt. Dies unterscheidet sich von dem Antwortraum, in dem ein Abstand zwischen zwei verschiedenen Punkten einer Achse nicht direkt einen physischen Abstand darstellt (sondern vielmehr eine Änderung eines elektrischen Parameters darstellt).
In manchen Beispielen kann die Abbildungs-/Übertragungsfunktion die verzerrte Beziehung zwischen den gemessenen Antworten und der tatsächlichen Position in drei Dimensionen effektiv lernen und linearisieren, indem die bekannten Zwischenelektrodenabstände als Referenz genommen werden. Wenn, nur beispielhaft, eine interne Elektrode eine elektrische Antwort aufweist, die einer zuvor gemessenen elektrischen Antwort entspricht, dann kann der relative Abstand zu den elektrischen Antworten, die durch die anderen internen Elektroden gemessen werden, bestimmt und verwendet werden, um die Abbildungs-/Übertragungsfunktion zu verbessern.
Mit anderen Worten bestimmt die Abbildungs-/Übertragungsfunktion effektiv eine relative/vorhergesagte Stelle jeder Elektrode in einem euklidischen/kartesischen und/oder mehrdimensionalen Raum oder Koordinatensystem („R-Raum“), der einen Positions-/physischen Raum darstellt, oder sagt diese voraus. Somit überträgt die Abbildungsfunktion von einem Antwortraum in einen Positions-/physischen Raum. Auf diese Weise kann eine R-Raum-Wolke von Punkten (bekannte euklidische/kartesische Koordinaten) aufgebaut und aktualisiert werden, wenn die internen Elektroden innerhalb des anatomischen Hohlraums bewegt werden. Diese R-Raum-Wolke von Punkten wird dann iterativ analysiert, um iterativ die Abbildungsfunktion zu aktualisieren, um die bekannten Eigenschaften der internen Elektroden und/oder interventionellen Vorrichtung, wie eine räumliche Beziehung der internen Elektroden, aufrechtzuerhalten.
Eine detailliertere Beschreibung von Beispielen des vorstehend genannten Prozesses ist in WO2018130974 zu finden. Andere und/oder vollständigere Beschreibungen und/oder Ausführungsformen des Prozesses zum Erzeugen der Abbildungsfunktion werden von den europäischen Patentanmeldungen EP 0775466 A2 , EP 3568068 A1 und EP 3607879 A1 offenbart. Eine andere beispielhafte Abbildungsfunktion kann beispielsweise von maschinellem Lernen Gebrauch machen.
Die vorhergesagten Positionen einer internen Elektrode oder interner Elektroden (innerhalb eines Positionsraums oder R-Raums) können auch verwendet werden, um ein anatomisches Modell eines anatomischen Hohlraums (d. h. eines Hohlraums, in dem sich die interventionelle Vorrichtung bewegen kann) zu konstruieren. Dieser Prozess wird als Rekonstruktionsprozess (oder ein dielektrischer Bildgebungsprozess) bezeichnet und kann durch den Generator des anatomischen Modells 390B durchgeführt werden.
Allgemein kann der Generator des anatomischen Modells 390B ein anatomisches Modell eines anatomischen Hohlraums 395 (z. B. einer Kammer, eines Gefäßes oder eines Leerraums) innerhalb eines Subjekts durch Verarbeiten einer R-Raum-Wolke von Punkten bilden. Ein anatomisches Modell kann beispielsweise in Form eines Netzes vorliegen, das eine geschätzte Oberfläche des anatomischen Hohlraums definiert. Andere Formen anatomischer Modelle wären für den Fachmann ersichtlich, z. B. Punkte, die eine Form des anatomischen Modells definieren.
Insbesondere erzeugt ein Rekonstruktionsalgorithmus unter Verwendung einer aktualisierten R-Raum-Wolke von Punkten, wie der R-Raum-Wolke von Punkten, die während des Konstruierens der Abbildungsfunktion erzeugt werden, ein anatomisches Modell des (untersuchten Teils des) anatomischen Hohlraums. Das anatomische Modell kann zum Beispiel eine 3D-Oberfläche sein, welche den/die (bekannten Grenzen des) anatomischen Hohlraum(s) darstellt oder modelliert. Dies kann in der Form eines Netzes vorliegen.
Insbesondere kann das Erzeugen eines anatomischen Modells ein Verarbeiten der R-Wolke von Punkten umfassen, um die Position der Grenzen des anatomischen Hohlraums innerhalb eines 3D-Volumens diskreter Voxel zu definieren, die das euklidische Raumsystem darstellen. Die Länge jeder Seite jedes Voxels ist gleich und gleich einer Voxelgröße.
Insbesondere können die bestimmten Punkte in dem physischen Raum verwendet werden, um die Grenzen eines anatomischen Hohlraums innerhalb eines physischen 3D-Raums zu definieren, wodurch ein anatomisches Modell definiert wird. Anders ausgedrückt kann das anatomische Modell durch ein 3D-Volumen diskreter Voxel, die die Grenzen des anatomischen Hohlraums definieren, dargestellt werden, z. B. in der Form einer 3D-Matrix.
Andere Beispiele können (ferner) eine R-Raum-Wolke von Punkten verwenden, die unter Verwendung einer anderen interventionellen Vorrichtung erhalten werden (d. h. nicht unbedingt derselben Vorrichtung, die zum Erzeugen der Abbildungsfunktion verwendet wird).
Der Prozess des Rekonstruierens eines anatomischen Modells aus einer Punktwolke wird konzeptionell in 4 veranschaulicht, die einen Prozess 450 zeigt, bei dem eine Wolke von R-Raum-Punkten 410 („Punktwolke“) in ein anatomisches Modell 420 umgewandelt wird. In dem veranschaulichten Beispiel wird dies durch Erstellen einer (3D-) Oberfläche aus den Daten der Punktwolke, z. B. einem Netz, durchgeführt, wobei die Verfahren für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich sind.
Zum Beispiel kann eine Punktwolke unter Verwendung eines Oberflächenrekonstruktionsansatzes in ein Polygonnetz oder ein Dreiecksnetzmodell (oder ein anderes Oberflächenmodell) umgewandelt werden. Eine Vielzahl von geeigneten Ansätzen wird erörtert in Berger, Matthew, et al. „A survey of surface reconstruction from point clouds.“ Computer Graphics Forum. Bd. 26. Nr. 1. 2017, und weitere Mechanismen sind für den Fachmann leicht ersichtlich.
Die vorstehend bereitgestellte Beschreibung eines dielektrischen Bildgebungsprozesses ist nur ein Beispiel, und der Fachmann wäre leicht fähig, den beschriebenen Prozess angemessen zu modifizieren.
Der Fachmann erkennt, dass die abgeleitete Abbildungs-/Übertragungsfunktion („V2R-Funktion“) auch verwendet werden kann, um eine Position der internen Elektroden in Bezug auf ein konstruiertes anatomisches Modell zu verfolgen. Dies erleichtert die Erzeugung und Anzeige eines anatomischen Modells und eines Indikators für eine aktuelle Stelle/Position einer interventionellen Vorrichtung 335, welche die Innenelektroden 331, 332, 333 in Bezug auf das anatomische Modell anbringt.
Selbstverständlich kann eine visuelle Darstellung eines beliebigen erzeugten anatomischen Modells und/oder einer bestimmten Position erzeugt und an einer Benutzerschnittstelle 399 bereitgestellt werden.
Die vorliegende Offenbarung schlägt einen neuen Ansatz zum Erzeugen des anatomischen Modells basierend auf den elektrischen Antworten von Elektroden vor, die innerhalb des anatomischen Hohlraums positioniert sind. Insbesondere schlägt die vorliegende Offenbarung die Synthetisierung neuer Punkte (in dem Antwortraum und/oder dem „realen“ Raum, d. h. dem R-Raum) vor, die zum Erzeugen des anatomischen Modells verwendet werden.
Die Synthetisierung neuer Punkte verdichtet die zum Erzeugen des anatomischen Modells verwendete Punktwolke effektiv. Dies erfolgt durch direkte Verdichtung der R-Raum-Punktwolke oder der Antwortraumpunktwolke (wobei die neuen synthetisierten Punkte vor der Erzeugung des anatomischen Modells in den R-Raum abgebildet werden).
Die erzeugten zusätzlichen Punkte werden so positioniert, dass sie auf einer Teilstrecke zwischen zwei oder mehr definierten Punkten liegen, die Punkte sind, die einer realen Messung direkt zugeordnet sind, die von der/den Elektrode(n) der interventionellen Vorrichtung kommend erhalten wird.
5 veranschaulicht ein (computerimplementiertes) Verfahren 500 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 500 kann durch den Generator des anatomischen Modells 390B von 3 durchgeführt werden.
Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt 510 zum Erhalten einer elektrischen Antwort der jeweiligen Elektrode auf elektrische Felder, die innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert werden, für jede von einer Vielzahl von Positionen der interventionellen Vorrichtung innerhalb des anatomischen Hohlraums und von jeder Elektrode der interventionellen Vorrichtung.
Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt 520, um für jede erhaltene elektrische Antwort einen Punkt in einem euklidischen Raumsystem basierend auf der elektrischen Antwort zu definieren.
Schritt 520 kann beispielsweise umfassen, einen Punkt in dem Antwortraum (zuvor beschrieben) direkt zu definieren. Wenn beispielsweise eine elektrische Antwort zwei oder mehr Werte umfasst (die z. B. jeweils eine elektrische Messung für ein jeweiliges elektrisches Feld darstellen), können die Werte die Koordinaten für den entsprechenden Punkt in einem Antwortraum bilden (ein Beispiel für ein euklidisches Raumsystem).
In einem anderen Beispiel umfasst Schritt 520 ein Anwenden einer Abbildungsfunktion auf jede erhaltene elektrische Antwort, um einen Punkt in dem R-Raum (d. h. einem physischen Raum) zu definieren. Ausführungsformen für die Abbildungsfunktion wurden zuvor beschrieben.
Das Verfahren geht dann zu einem Prozess 530, wobei für jeden von einem oder mehreren Sätzen der definierten Punkte ein oder mehrere zusätzliche Punkte in dem euklidischen Raumsystem basierend auf dem Satz definierter Punkte synthetisiert werden, wobei jeder zusätzliche Punkt auf einer Teilstrecke zwischen zwei oder mehr der definierten Punkte liegt.
Somit werden neue Punkte synthetisiert (d. h. erzeugt), die zwischen zuvor vorhandenen Punkten (d. h. Punkten, die direkt eine erhaltene Antwort einer Elektrode darstellen) angeordnet sind. Diese zuvor vorhandenen Punkte können als „elektrodenbasierte Punkte“ bezeichnet werden, da sie direkt durch Erfassen von Messungen an einer Elektrode abgeleitet werden.
Die synthetischen Punkte werden effektiv zwischen den elektrodenbasierten Punkten interpoliert, d. h. um zwischen den elektrodenbasierten Punkten positioniert zu sein. Die synthetisierten zusätzlichen Punkte, die aus einem gegebenen Satz definierter Punkte erzeugt werden, sind vorzugsweise gleichmäßig zwischen den Punkten des gegebenen Satzes beabstandet, d. h. in gleichen Abständen in dem euklidischen Raumsystem.
Jeder Satz der definierten Punkte umfasst entweder: nur Punkte, die unter Verwendung von elektrischen Antworten definiert sind, die an einer gleichen Position der interventionellen Vorrichtung erhalten werden; oder nur Punkte, die unter Verwendung von zeitlich benachbarten elektrischen Antworten derselben Elektrode definiert sind.
Mit anderen Worten kann jeder Satz der definierten Punkte Punkte umfassen, die elektrischen Antworten unterschiedlicher Elektroden zugeordnet sind, die gleichzeitig abgetastet werden (d. h. wenn sich die interventionelle Vorrichtung an derselben Position befindet), oder Punkte, die elektrischen Antworten derselben Elektrode zugeordnet sind, die zu benachbarten Zeitpunkten abgetastet wird.
Das Verfahren 500 kann dann einen Schritt 540 eines Erzeugens eines anatomischen Modells des anatomischen Hohlraums durch Verarbeiten der definierten Punkte und des einen oder der mehreren synthetisierten zusätzlichen Punkte durchführen. Prozesse zum Erzeugen eines anatomischen Modells unter Verwendung von Punkten sind gut bekannt und etabliert, wie die zuvor unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen. Somit kann ein herkömmlicher Ansatz zum Konstruieren eines anatomischen Modells verwendet werden, der die synthetisierten zusätzlichen Punkte als Punkte für die Konstruktion des anatomischen Modells behandelt.
Wenn die synthetisierten zusätzlichen Punkte in dem Antwortraum erzeugt werden, kann Schritt 540 ein Verwenden einer Abbildungsfunktion umfassen, alle definierten (elektrodenbasierten) und synthetisierten Punkte in den R-Raum (d. h. einen physischen Raum) abzubilden, bevor das anatomische Modell erzeugt wird. Selbstverständlich ist dieser Prozess nicht notwendig, wenn die synthetisierten zusätzlichen Punkte direkt in dem R-Raum, d. h. in dem physischen Raum, erzeugen werden.
Die vorliegende Erfindung arbeitet auf einer zugrundeliegenden Annahme, dass, da die Elektroden garantiert innerhalb des anatomischen Hohlraums sind, dann Positionen zwischen den elektrodenbasierten Punkten ebenfalls wahrscheinlich in dem anatomischen Hohlraum sind. Somit können zusätzliche Punkte synthetisiert werden. Je mehr Punkte, die zur Erstellung des anatomischen Modells verfügbar sind, desto größer ist die Genauigkeit und/oder Präzision des anatomischen Modells.
Es wurde zuvor erläutert, wie Punkte in dem Antwortraum oder dem physischen Raum (d. h. dem R-Raum) erzeugt werden können. Es ist jedoch möglich, dass sowohl in dem Antwort- als auch in dem physischen Raum zusätzliche Punkte synthetisiert werden können, z. B. indem Schritt 530 für die Punkte in dem Antwortraum durchgeführt wird und Schritt 530 für Punkte in dem physischen Raum wiederholt wird.
Vorstehend in dieser Offenbarung wurde erläutert, wie das anatomische Modell die Position der Grenzen des anatomischen Hohlraums innerhalb eines 3D-Volumens diskreter Voxel definieren kann, die das euklidische Raumsystem darstellen. Mit anderen Worten kann das anatomische Modell durch ein 3D-Volumen diskreter Voxel (z. B. als 3D-Matrix) dargestellt werden.
Das Voxel kann in Form eines Würfels vorliegen, mit gleichen Längenseiten, die gleich einer Voxelgröße sind. Eine Voxelgröße definiert dabei die (maximale) Auflösung des anatomischen Modells. Ein Ausführungsbeispiel einer Voxelgröße beträgt 1 mm, obwohl andere Beispiele in Betracht gezogen werden (z. B. 0,5 mm, 2 mm, 0,25 mm und so weiter). Vorzugsweise beträgt die Voxelgröße nicht weniger als 2 mm (zum Bereitstellen einer ausreichend präzisen Darstellung der anatomischen Struktur zum Zweck der medizinischen Interpretation).
In manchen bevorzugten Beispielen, wenn Schritt 530 das Synthetisieren zusätzlicher Punkte in dem physischen Raum umfasst, können die zusätzlichen Punkte so synthetisiert werden, dass jeder zusätzliche Punkt bestimmte (erste) vorbestimmte Einschränkungen erfüllt. Diese vorbestimmten Einschränkungen können Einschränkungen einschließen, dass der Abstand zwischen dem zusätzlichen Punkt und einem beliebigen des Satzes der definierten Punkte nicht kleiner als die Voxelgröße ist; und der Abstand zwischen dem zusätzlichen Punkt und einem beliebigen zusätzlichen Punkt, der aus dem gleichen Satz definierter Punkte synthetisiert wird, nicht kleiner als die Voxelgröße ist.
Somit kann der Abstand zwischen einem der definierten Punkte (d. h. den elektrodenbasierten Punkten) und den synthetisierten Punkten nicht kleiner als die Voxelgröße des anatomischen Modells sein (das aus den Punkten erzeugt werden soll). Diese Ausführungsform zeigt, dass kleinere Abstände zwischen den synthetisierten Punkten die Komplexität für den Rekonstruktionsalgorithmus erhöhen würden, ohne eine Genauigkeit oder Präzision des anatomischen Modells zu erhöhen (aufgrund der Diskretisierung auf die Voxelgröße).
Vorzugsweise wird die maximale Anzahl zusätzlicher Punkte, die die ersten vorbestimmten Einschränkungen erfüllen, erzeugt. Noch mehr bevorzugt sind alle zusätzlichen Punkte gleichmäßig zwischen dem Satz von Punkten beabstandet, von denen sie synthetisiert werden.
Als ein Ausführungsbeispiel kann ein Satz definierter Punkte nur zwei Punkte umfassen.
In einem Szenario kann ein erster Punkt (des Satzes) ein Punkt sein, der aus einer elektrischen Antwort definiert ist, die von einer ersten Elektrode der interventionellen Vorrichtung kommend erhalten wird, und ein zweiter Punkt (des Satzes) kann ein Punkt sein, der aus einer elektrischen Antwort definiert ist, die von einer zweiten Elektrode der interventionellen Vorrichtung kommend erhalten wird, wobei die elektrischen Antworten an einer gleichen Position der interventionellen Vorrichtung erhalten werden (z. B. gleichzeitig abgetastet).
In einem anderen Beispiel kann ein erster Punkt (des Satzes) ein Punkt sein, der aus einer elektrischen Antwort definiert ist, die von einer ersten Elektrode der interventionellen Vorrichtung kommend zu einem ersten Zeitpunkt erhalten wird, und ein zweiter Punkt kann ein Punkt sein, der aus einer elektrischen Antwort definiert ist, die von derselben ersten Elektrode kommend zu einem zweiten Zeitpunkt erhalten wird, wobei der zweite Zeitpunkt unmittelbar nach dem ersten Zeitpunkt liegt (z. B. in einer zeitlichen Abfolge von Zeitpunkten, zu denen Antworten von Elektroden abgetastet werden).
Unter Fortsetzung des Ausführungsbeispiels können dann die zusätzlichen Punkte durch gleichmäßiges und lineares Beabstanden zusätzlicher Punkte zwischen den zwei Punkten des Satzes synthetisiert werden - d. h. Interpolieren zusätzlicher Punkte. Der Abstand zwischen den zusätzlichen Punkten kann beispielsweise auf nicht mehr als einen vorbestimmten Wert begrenzt sein (z. B. eine Voxelgröße eines daraus zu erstellenden anatomischen Modells).
Der/die Wert(e) der zusätzlichen Punkte können direkt aus dem/den Wert(en) des Satzes definierter Punkte bestimmt werden. Wenn beispielsweise jeder Punkt als eine Anzahl von Werten definiert ist (die eine Position in einem bestimmten Raum darstellen), kann ein erster Punkt (des Satzes) Werte V₁ aufweisen (z.B. V_1x, V_1y, V_1z), und ein zweiter Punkt (des Satzes) kann Werte V₂ aufweisen (z.B. V_2x, V_2y, V_2z). Ein zusätzlicher Punkt kann als Werte aufweisend berechnet werden: $V_{a} = V_{x} + k (\frac{V_{y} - V_{x}}{M}))$
Der Wert für M wird so ausgewählt, dass ein Abstand zwischen zwei jeweiligen zusätzlichen Punkten definiert wird, wobei k von 1 bis M-1 reicht und sich für jeden zusätzlichen Punkt, der aus demselben Satz definierter Punkte abgeleitet ist, ändert.
In Szenarien, in denen das anatomische Modell als 3D-Volumen diskreter Voxel modelliert wird, kann der Wert für M durch Teilen des Abstands zwischen den zwei Punkten des Satzes durch die Voxelgröße und Runden (z. B. Abrunden) der resultierenden Zahl auf die nächste ganze Zahl berechnet werden.
Als ein Ausführungsbeispiel wird ein Szenario betrachtet, in dem das euklidische Koordinatensystem ein physischer Raum ist, die Voxelgröße des anatomischen Modells 1 mm beträgt und der (euklidische) Abstand zwischen den zwei definierten Punkten (des Satzes) 5,1 mm beträgt. In diesem Szenario sind die zusätzlichen Punkte bei 1,02; 2,04; 3,06 und 4,08 mm entlang einer hypothetischen Linie positioniert, die sich zwischen den zwei definierten Punkten erstreckt.
Obwohl der vorstehende Ansatz verwendet wird, um zusätzliche Punkte zwischen (zwei) definierten Punkten linear zu positionieren, können manche Ausführungsformen nichtlineare (z. B. gekrümmte oder Verwenden höhergradige Polynome) verwenden, um die Positionen der zusätzlichen Punkte zu definieren.
Dieser Ansatz ist nur ein Ausführungsbeispiel, und andere Ansätze zum Synthetisieren zusätzlicher Punkte basierend auf einem Satz bekannter (elektrodenbasierter oder „realer“ Punkte) sind für den Fachmann ersichtlich.
Beispielsweise kann ein Satz definierter Punkte eine Ebene oder ein Volumen definieren (z. B. die Punkte, die ein bestimmtes Volumen begrenzen). Zusätzliche Punkte können innerhalb dieser Ebene oder des Volumens platziert werden.
Manche weitere Beispiele werden nachstehend beschrieben.
In manchen Beispielen kann das Verfahren 500 ferner einen Schritt 550 zum Ausgeben des erzeugten anatomischen Modells oder einer Darstellung des erzeugten anatomischen Modells (z. B. zur Anzeige durch eine Benutzerschnittstelle) umfassen. In manchen weiteren Beispielen umfasst das Verfahren 500 auch einen Schritt 560 eines Anzeigens des ausgegebenen anatomischen Modells oder einer Darstellung desselben an einer Benutzerschnittstelle.
6 veranschaulicht eine interventionelle Vorrichtung 600 zur Verwendung mit einer Ausführungsform und wird verwendet, um konzeptionell einen Beispielansatz zu veranschaulichen, der durch die vorliegende Offenbarung vorgeschlagen wird.
Die interventionelle Vorrichtung 600 umfasst einen länglichen Abschnitt mit zwei oder mehr Elektroden 610, 620, 630 an unterschiedlichen Positionen entlang des länglichen Abschnitts. Für eine gegebene Position der interventionellen Vorrichtung 600 innerhalb eines anatomischen Hohlraums kann eine elektrische Antwort jeder Elektrode abgetastet und verwendet werden, um jeweilige Punkte innerhalb eines euklidischen Koordinatensystems (z. B. eines Antwortraums oder eines physischen Raums) zu definieren. Wenn das euklidische Koordinatensystem einen physischen Raum (z. B. einen R-Raum) darstellt, ist die Position der Elektroden räumlich genau. Somit kann jede Elektrode durch einen Punkt in dem Raum genau (d. h. in Datenform) dargestellt werden.
Das Verfahren 500 wird dann durchgeführt. Hier sind die erhaltenen elektrischen Antworten für die Zwecke des Verfahrens 500 die elektrischen Antworten von den Elektroden der interventionellen Vorrichtung.
Für diese Ausführungsform ist das Verfahren 500 so konfiguriert, dass jeder Satz der definierten Punkte aus definierten Punkten besteht, die die elektrischen Antworten zweier benachbarter Elektroden der interventionellen Vorrichtung darstellen (zu einem bestimmten Zeitpunkt, z. B. für eine bestimmte Position der interventionellen Vorrichtung). Insbesondere kann die Synthetisierung zusätzlicher Punkte zwischen jedem benachbarten Elektrodenpaar an der interventionellen Vorrichtung durchgeführt werden.
Das Anwenden des Verfahrens 500 erzeugt eine Vielzahl von zusätzlichen Punkten zwischen jedem definierten Punkt. 6 veranschaulicht die Synthese von vier zusätzlichen Punkten 631, 632, 633, 634 zwischen einem Satz von Punkten, die von zwei benachbarten Elektroden 610, 620 der interventionellen Vorrichtung 600 abgeleitet sind. Das Verfahren 500 ist konfiguriert, um die zusätzlichen Punkte zwischen den benachbarten Elektroden linear zu positionieren, z. B. die zusätzlichen Punkte entlang einer hypothetischen Linie 640, die sich zwischen den zwei Punkten in dem Satz erstreckt, zu beabstanden. Dieser Ansatz kann die Gleichung (1) und den Prozess, der die Gleichung beschreibt, nutzen.
Die Synthese der zusätzlichen Punkte kann linear sein, selbst wenn (z. B. wie veranschaulicht) die interventionelle Vorrichtung zwischen den darauf montierten Elektroden möglicherweise nicht linear ist. Diese Trennung zwischen Nichtlinearität (der interventionellen Vorrichtung) und Linearität (der zusätzlichen Punkte) ist nicht signifikant, da der Abstand zwischen linearen und höhergradigen zusätzlichen Punkten relativ zur Präzision des anatomischen Modells vernachlässigbar ist (z. B. die Voxelgröße) und da der Zwischenelektrodenabstand deutlich kleiner ist als der minimale Krümmungsradius des Katheters.
Selbstverständlich können hochgradige Interpolation und Bogenlängenabstände anstelle von linearer Interpolation bzw. euklidischen Abständen verwendet werden.
In Szenarien, in denen das anatomische Modell als 3D-Volumen diskreter Pixel modelliert wird, kann der Abstand zwischen jedem Paar von Punkten nicht kleiner als die Voxelgröße sein.
7 veranschaulicht eine interventionelle Vorrichtung 700 zur Verwendung mit einer anderen Ausführungsform und wird verwendet, um konzeptionell einen Beispielansatz zu veranschaulichen, der durch die vorliegende Offenbarung vorgeschlagen wird.
Die interventionelle Vorrichtung 700 umfasst einen ringförmigen Abschnitt, auf dem zwei oder mehr Elektroden 711, 712, 713, 714, 715, 716 montiert sind. Solche interventionellen Vorrichtungen sind manchmal als interventionelle „Radialtyp-" Vorrichtungen bezeichnet.
Wie bei der interventionellen Vorrichtung 600 von 6 kann für eine gegebene Position der interventionellen Vorrichtung 700 innerhalb eines anatomischen Hohlraums eine elektrische Antwort jeder Elektrode abgetastet und verwendet werden, um jeweilige Punkte innerhalb eines euklidischen Koordinatensystems (z. B. eines Antwortraums oder eines physischen Raums) zu definieren. Wenn das euklidische Koordinatensystem einen physischen Raum (z. B. einen R-Raum) darstellt, ist die Position der Elektroden räumlich genau.
Das Verfahren 500 wird dann durchgeführt, um zusätzliche Punkte zu erzeugen. Der Übersichtlichkeit halber sind die zusätzlichen Punkte nicht einzeln bezeichnet, sondern sind durch Kreise dargestellt. Dies ist vergleichbar mit den Elektroden, die durch Quadrate dargestellt sind. Hier sind die erhaltenen elektrischen Antworten für die Zwecke des Verfahrens 500 die elektrischen Antworten von den Elektroden der interventionellen Vorrichtung 700.
Für diese Ausführungsform ist das Verfahren 500 so konfiguriert, dass jeder Satz der definierten Punkte aus definierten Punkten besteht, die die elektrischen Antworten der Elektroden der interventionellen Vorrichtung 700 für eine einzelne Position der interventionellen Vorrichtung darstellen.
In diesem Beispiel kann jeder Satz definierter Punkte Punkte umfassen, die in einer gleichen Ebene liegen und in einem Kreis angeordnet sind (d. h. so, dass eine hypothetische Kurve, welche die Punkte des Satzes verbunden, im Wesentlichen kreisförmig ist). Mit anderen Worten, jeder Satz definierter Punkte.
Mit anderen Worten kann jeder Satz definierter Punkte ein Satz von Punkten sein, die die folgenden Bedingungen erfüllen: a) die Punkte werden von Abtastungen elektrischer Antworten für eine einzelne, gleiche Position der interventionellen Vorrichtung abgeleitet; b) die Punkte sind in im Wesentlichen derselben Ebene angeordnet; und c) die Punkte sind im Wesentlichen kreisförmig angeordnet.
Ein Ansatz zum Bestimmen der Bedingungen b) und c) wird hier nachfolgend beschrieben. Andere Ansätze wären für den Fachmann ersichtlich (z. B. Verarbeiten der Punkte unter Verwendung eines Maschinenlernverfahrens oder eines anderen vorbestimmten Algorithmus).
Zunächst Schätzen der Normalen zu einer Durchschnittsebene des Satzes von Punkten (z. B. einer besten Passebene) als den Durchschnitt der Kreuzprodukte von Paaren aufeinanderfolgender Vektoren zwischen jedem Punkt und der Mitte der Punkte in dem Satz (die „Punkt-Mitte-Vektoren“). Die Mitte kann als der Durchschnitt aller Punkte in dem Satz definiert sein. Wenn zum Beispiel ein Punkt Koordinaten im Raum darstellt, die durchschnittlichen Koordinaten. Dann Berechnen des Abstandes von der Mitte als die Länge des Punkt-Mitte-Vektors für jeden Punkt in dem Satz (wodurch ein „Punkt-Mitte-Abstand“ für jeden Punkt in dem Satz bestimmt wird). Der Ansatz berechnet auch für jeden Punkt in dem Satz einen „Punkt-Ebene-Abstand“ (d. h. einen Abstand zwischen dem Punkt und der besten Passebene) durch Berechnen des Skalarprodukts zwischen dem Punkt-Mitte-Vektor und der Normalen zu der Ebene. Es kann bestimmt werden, dass die Punkte in dem Satz die Bedingungen b) und c) erfüllen, wenn die Summe der Bereiche von Punkt-Mitte-Abständen und Punkt-Ebene-Abständen unter eine vorbestimmte Schwelle fällt. Zum Beispiel wenn die Punkte Punkte in einem physischen Raum sind, kann dieser vorbestimmte Schwellenwert weniger als 5 mm betragen, z. B. 3 mm.
Ein Ansatz zum Einfügen zusätzlicher Punkte innerhalb des Kreises, der durch den Satz von Punkten definiert ist, welche die Bedingungen a), b) und c) erfüllen, ist hier nachstehend beschrieben. In diesem Szenario wird erneut angenommen, dass das anatomische Modell als 3D-Volumen diskreter Voxel modelliert wird, die Seiten gleich einer Voxelgröße aufweisen, und dass sich die Punkte in einem physischen Raum befinden.
Runden (z. B. Abrunden) des durchschnittlichen Radius auf das nächste Vielfache der Voxelgröße, um eine erste Zahl zu erzeugen. Definieren von konzentrischen, abstandsgleichen (hypothetischen) Kreisen um die Mitte in der Durchschnittsebene, wobei die Anzahl der Kreise gleich der ersten Zahl minus eins ist. In 7 sind die hypothetischen Kreise in gestrichelter Form dargestellt. Runden (z. B. Abrunden) jedes Kreisumfangs auf das nächste Vielfache der Voxelgröße, um eine zweite Zahl zu erzeugen (für jeden Kreis). Positionieren eines zusätzlichen Punktes in gleichen Winkelabständen separat auf jedem Kreis, wobei die Anzahl der zusätzlichen Punkte auf jedem Kreis gleich der zweiten Zahl für diesen Kreis ist. Schließlich Positionieren eines zusätzlichen Punktes in der Mitte des Kreises, d. h. ein 0-Radiuskreis.
Dieser Ansatz fügt zusätzliche Punkte ein, die die ersten vorbestimmten Einschränkungen erfüllen, die zuvor beschrieben wurden, sodass der Abstand zwischen dem zusätzlichen Punkt und einem beliebigen des Satzes der definierten Punkte nicht kleiner als die Voxelgröße ist; und der Abstand zwischen dem zusätzlichen Punkt und einem beliebigen zusätzlichen Punkt, der aus dem gleichen Satz definierter Punkte synthetisiert wird, nicht kleiner als die Voxelgröße ist. Dieser Ansatz maximiert auch die Anzahl der zusätzlichen Punkte, die bereitgestellt werden und die die ersten vorbestimmten Kriterien erfüllen. Andere Ansätze zum Positionieren zusätzlicher Punkte basierend auf einem Satz von Punkten sind für den Fachmann ersichtlich.
Zum Beispiel kann ein Satz von Punkten nur Punkte umfassen, die unter Verwendung von elektrischen Antworten definiert sind, die an einer gleichen Position der interventionellen Vorrichtung erhalten werden. Diese Punkte können ein Volumen definieren (z. B. ein Volumen, das Eckpunkte an den definierten Punkten aufweist). Innerhalb dieses Volumens und/oder an der Oberfläche dieses Volumens können zusätzliche Punkte hinzugefügt werden. Die zusätzlichen Punkte können die ersten vorbestimmten Einschränkungen erfüllen, die zuvor beschrieben wurden.
Vorherige Ausführungsformen haben sich auf die Erzeugung zusätzlicher Punkte basierend auf Sätzen von Punkten konzentriert, die von elektrischen Antworten von Elektroden abgeleitet sind, die gleichzeitig abgetastet werden (d. h. für eine gleiche Position der interventionellen Vorrichtung). Dieser Ansatz kann als „räumliche Hinzufügung“ bezeichnet werden. Dieser Ansatz ist akzeptabel, wenn die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten (d. h. aufeinanderfolgenden Erfassungen der elektrischen Antworten) kleiner als eine vorbestimmte Zahl ist (z. B. eine höhere Frequenz als eine Rate von 100 Hz auftritt). Das liegt daran, dass erwartet wird, dass der von einer Elektrode zurückgelegte Abstand (z. B. während 10 Millisekunden) bei üblichen Abtastgeschwindigkeiten signifikant kleiner ist als die Präzision des anatomischen Modells (z. B. gegebenenfalls die Voxelgröße).
In manchen Beispielen kann es jedoch erwünscht sein, zusätzliche Punkte basierend auf Sätzen von Punkten zu erzeugen, die von elektrischen Antworten derselben Elektrode zu verschiedenen (aber sequentiell benachbarten) Zeitpunkten abgeleitet werden. Mit anderen Worten können zusätzliche Punkte unter Verwendung eines Satzes von nur Punkten erzeugt werden, die unter Verwendung von zeitlich benachbarten elektrischen Antworten derselben Elektrode definiert sind. Dieser Ansatz kann als „zeitliche Hinzufügung“ bezeichnet werden.
Im Kontext dieser Anmeldung bedeutet „zeitlich benachbart“ zwei benachbarte Abtastungen derselben Elektrode.
Auf diese Weise kann ein Satz von Punkten unter Verwendung einer Sequenz von mindestens zwei Punkten definiert werden, wobei die Sequenz von der elektrischen Antwort derselben elektrisch bei aufeinanderfolgenden/benachbarten Abtastungen abgeleitet wird.
Dieser Ansatz, der zum Definieren der zusätzlichen Punkte verwendet wird, kann weitgehend gleich sein, wie unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, z. B. durch lineare Beabstandung zusätzlicher Punkte entlang einer hypothetischen Linie, die die zwei Punkte verbindet.
In einem anderen Ansatz kann der Satz von Punkten eine Ebene oder ein Volumen mit einem euklidischen Koordinatenraum definieren, und die zusätzlichen Punkte können so positioniert werden, dass sie in (oder auf) der definierten Ebene oder dem definierten Volumen liegen.
Es ist möglich, auch weitere zusätzliche Punkte unter Verwendung dieses zeitbasierten Ansatzes basierend auf beliebigen zusätzlichen Punkten zu erzeugen, die aus einem Satz von Punkten erzeugt werden, die von gleichzeitig erhaltenen elektrischen Antworten abgeleitet werden (z. B. für eine gleiche Position der interventionellen Vorrichtung).
Insbesondere kann jeder zusätzliche Punkt einem anderen zusätzlichen Punkt entsprechen, der aus einem Satz von Punkten erzeugt wird, die von elektrischen Antworten abgeleitet werden, die zu einer zweiten gleichen Zeit erhalten werden (zeitlich sequenziell zu dem Zeitpunkt, zu dem der Satz von Punkten zum Ableiten des jeweiligen zusätzlichen Punktes.
Anders wird ein Szenario betrachtet, in dem ein erster Satz von Punkten (abgeleitet von den elektrischen Antworten von Elektroden für eine erste Position der interventionellen Vorrichtung) verwendet wird, um eine erste Gruppe von zusätzlichen Punkten und einen zweiten Satz von Punkten zu erzeugen (abgeleitet von den elektrischen Antworten von Elektroden für eine zweite Position der interventionellen Vorrichtung, wobei die erste und zweite Position zeitlich benachbart zueinander sind - sodass der erste und der zweite Satz von Punkten zeitlich sequenziell sind).
Ein zusätzlicher Punkt, der aus dem ersten Satz von Punkten erzeugt wird, entspricht einem zusätzlichen Punkt, der aus dem zweiten Satz von Punkten erzeugt wird. Diese zwei Punkte könnten einen weiteren Satz von Punkten bilden, aus denen weitere zusätzliche Punkte erzeugt werden könnten, z. B. unter Verwendung eines beliebigen zuvor beschriebenen Ansatzes.
Für eine verbesserte Verarbeitungseffizienz kann es bevorzugt sein, keine spezifischen Berechnungen zum Einstellen des Abstands zwischen zusätzlichen Punkten für jeden Satz von Punkten durchzuführen. Vielmehr könnten diese Berechnungen im Voraus durchgeführt werden - z. B. basierend auf Informationen, die in der technischen Spezifikation für die interventionelle Vorrichtung enthalten sind, und/oder nur einmal (z. B. beim Erhalten einer vorbestimmten Anzahl von elektrischen Antworten und/oder von daraus abgeleiteten Punkten).
In diesem Szenario kann für interventionelle Vorrichtungen, die einen Ringabschnitt aufweisen (und die dem unter Bezugnahme auf 7 beschriebenen Prozess folgen), die Position der zusätzlichen Punkte um das Verhältnis zwischen dem aktuellen Radius des Ringabschnitts (d. h. dem Radius des Ringabschnitts, als die Antworten, aus denen der Satz von Punkten abgeleitet ist, ursprünglich abgetastet wurden) und dem Radius, der verwendet wird, um die Position der zusätzlichen Punkte zu berechnen, (d. h. dem Radius, der aus den im Voraus durchgeführten Berechnungen resultiert) skaliert werden.
Dieser Ansatz berücksichtigt die Erkenntnis, dass sich der Radius des Rings im Laufe der Zeit ändert, und dass die Position der zusätzlichen Punkte (wenn nur ein vorbestimmter Radius verwendet wird) daher möglicherweise nicht genau zwischen dem Satz von Punkten positioniert wird, die zum Erzeugen der zusätzlichen Punkte verwendet werden.
8 ist eine schematische Darstellung eines Generators des anatomischen Modells 390B gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der Generator des anatomischen Modells 390B kann angepasst sein, um ein beliebiges hierin beschriebenes Verfahren durchzuführen.
Wie gezeigt, kann der Generator des anatomischen Modells 390B einen (Daten-) Prozessor 860, einen Speicher 864 und ein Kommunikationsmodul 868 einschließen. Diese Elemente können direkt oder indirekt miteinander kommunizieren, zum Beispiel über einen oder mehrere Busse.
Der Prozessor 860 kann eine Zentraleinheit (CPU), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine ASIC, eine Steuerung, eine FPGA, eine andere Hardwarevorrichtung, eine Firmwarevorrichtung oder eine beliebige Kombination davon einschließen, die konfiguriert ist, um die hierin beschriebenen Prozesse durchzuführen. Der Prozessor 860 kann auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen implementiert werden, z. B. eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, eine Vielzahl von Mikroprozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder eine andere derartige Konfiguration. In manchen Ausführungsformen ist der Prozessor ein verteiltes Verarbeitungssystem, das z. B. aus einem Satz von verteilten Prozessoren besteht.
Der Speicher 864 kann einen Cache-Speicher (z. B. einen Cache-Speicher des Prozessors 860), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen magnetoresistiven RAM (MRAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), einen Flash-Speicher, eine Solid-State-Speichervorrichtung, Festplattenlaufwerke, andere Formen von flüchtigen und nichtflüchtigen Speichern oder eine Kombination verschiedener Speichertypen einschließen. In einer Ausführungsform schließt der Speicher 864 ein nichttransitorisches computerlesbares Medium ein. Das nicht-transitorische computerlesbare Medium kann Anweisungen speichern. Der Speicher 864 oder das nichttransitorische computerlesbare Medium kann zum Beispiel einen darauf aufgezeichneten Programmcode aufweisen, wobei der Programmcode Anweisungen einschließt, um zu bewirken, dass der Generator des anatomischen Modells 390B oder eine oder mehrere Komponenten des Generators des anatomischen Modells 390B, insbesondere der Prozessor 860, die hierin beschriebenen Vorgänge durchführen. Zum Beispiel kann der Generator des anatomischen Modells 390B Vorgänge des Verfahrens 700 ausführen. Anweisungen 866 können auch als Code oder Programmcode bezeichnet werden. Die Begriffe „Anweisungen“ und „Code“ sind weit auszulegen und schließen jede Art von computerlesbarer Anweisung ein. Die Begriffe „Anweisungen“ und „Code“ können sich zum Beispiel auf ein oder mehrere Programme, Routinen, Unterroutinen, Funktionen, Abläufe usw. beziehen. „Anweisungen“ und „Code“ können eine einzelne computerlesbare Anweisung oder viele computerlesbare Anweisungen einschließen. Der Speicher 864 mit dem darauf aufgezeichneten Code kann als Computerprogrammprodukt bezeichnet werden.
Das Kommunikationsmodul 868 kann beliebige elektronische Schaltlogik und/oder logische Schaltlogik einschließen, um die direkte oder indirekte Kommunikation von Daten zwischen dem Verarbeitungssystem 390, der Eindringvorrichtung und/oder der Benutzerschnittstelle (oder einer anderen weiteren Vorrichtung) zu ermöglichen. In dieser Hinsicht kann das Kommunikationsmodul 868 eine Eingabe-/AusgabeVorrichtung (E/A-Vorrichtung) sein. In manchen Fällen erleichtert das Kommunikationsmodul 868 die direkte oder indirekte Kommunikation zwischen verschiedenen Elementen des Generators des anatomischen Modells und/oder des Systems (3). Somit umfasst das Kommunikationsmodul 868 mindestens eine Eingabeschnittstelle zum Empfangen elektrischer Antworten (z. B. direkt von den Elektroden oder von einem Speicher).
Es versteht sich, dass die offenbarten Verfahren vorzugsweise computerimplementierte Verfahren sind. Als solches wird auch das Konzept eines Computerprogramms vorgeschlagen, das einen Computerprogrammcode zur Implementierung eines beliebigen beschriebenen Verfahrens umfasst, wenn das Programm auf einem Verarbeitungssystem, wie einem Computer oder einer Gruppe von verteilten Prozessoren, ausgeführt wird.
Verschiedene Abschnitte, Zeilen oder Blöcke des Codes eines Computerprogramms gemäß einer Ausführungsform können von einem Verarbeitungssystem oder Computer ausgeführt werden, um jedes hierin beschriebene Verfahren durchzuführen. In manchen alternativen Implementierungen können die in dem/den Blockdiagramm(en) oder dem/den Flussdiagramm(en) vermerkten Funktionen in einer anderen als der in den Figuren angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Zum Beispiel können zwei Blöcke, die hintereinander gezeigt sind, tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können zuweilen in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von der beteiligten Funktionalität.
Die vorliegende Offenbarung schlägt ein Computerprogramm (-produkt) vor, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer oder Verarbeitungssystem ausgeführt wird, den Computer oder das Verarbeitungssystem veranlassen, (die Schritte) eines beliebigen hierin beschrieben Verfahrens auszuführen. Das Computerprogramm (-produkt) kann auf einem nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium gespeichert sein.
In ähnlicher Art und Weise wird auch ein computerlesbares (Speicherungs-) Medium vorgeschlagen, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computer oder Verarbeitungssystem ausgeführt werden, den Computer oder das Verarbeitungssystem veranlassen, (die Schritte) jedes hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen. Es wird auch ein computerlesbarer Datenträger vorgeschlagen, auf dem das zuvor beschriebene Computerprogramm (-produkt) gespeichert ist. Es wird auch ein Datenträgersignal vorgeschlagen, welches das zuvor beschriebene Computerprogramm (-produkt) trägt.
Variationen der offenbarten Ausführungsformen können von dem Fachmann, der die beanspruchte Erfindung umsetzt, aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und bewirkt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassen“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“, „eine“ oder „eines“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen angegebener Elemente erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen angegeben sind, weist nicht darauf hin, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium wie z. B. einem optischen Speichermedium oder einem Halbleitermedium, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, gespeichert/ausgeteilt werden, kann jedoch auch in anderen Formen ausgeteilt werden, wie z. B. über das Internet oder andere kabelgebundene oder kabellose Telekommunikationssysteme. Wenn der Begriff „angepasst, um zu“ in den Ansprüchen oder der Beschreibung verwendet wird, wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „angepasst, um zu“ äquivalent zu dem Begriff „konfiguriert, um zu“ sein soll. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen des Schutzumfangs auszulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3568068 A1 [0005, 0085]
WO 2018130974 [0085]
EP 0775466 A2 [0085]
EP 3607879 A1 [0085]

Claims

Computerimplementiertes Verfahren (500) zum Erzeugen eines anatomischen Modells (420) eines anatomischen Hohlraums, in den eine interventionelle Vorrichtung (335, 600, 700), die eine oder mehrere Elektroden (331, 332, 333, 610, 620, 630, 711, 712, 713, 714, 715, 716) umfasst, positioniert wird, wobei das computerimplementierte Verfahren umfasst: Erhalten (510) einer elektrischen Antwort der jeweiligen Elektrode auf elektrische Felder, die innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert werden, für jede von einer Vielzahl von Positionen der interventionellen Vorrichtung innerhalb des anatomischen Hohlraums und von jeder Elektrode der interventionellen Vorrichtung; und Definieren (520) eines Punktes in einem euklidischen Raumsystem basierend auf der elektrischen Antwort für jede erhaltene elektrische Antwort; und für jeden von einem oder mehreren Sätzen der definierten Punkte Synthetisieren (530) eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte (631, 632, 633, 634) in dem euklidischen Raumsystem basierend auf dem Satz definierter Punkte, wobei jeder zusätzliche Punkt auf einer Teilstrecke zwischen zwei oder mehr der definierten Punkte liegt; und Erzeugen (540) eines anatomischen Modells des anatomischen Hohlraums durch Verarbeiten der definierten Punkte und des einen oder der mehreren synthetisierten zusätzlichen Punkte, wobei jeder Satz der definierten Punkte umfasst: entweder nur Punkte, die unter Verwendung von elektrischen Antworten definiert sind, die an einer gleichen Position der interventionellen Vorrichtung erhalten werden; oder nur Punkte, die unter Verwendung von zeitlich benachbarten elektrischen Antworten derselben Elektrode definiert sind, optional wobei das computerimplementierte Verfahren ferner ein Ausgeben (550) einer Darstellung des anatomischen Modells an eine Benutzerschnittstelle umfasst.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine elektrische Antwort zwei oder mehr Werte umfasst, wobei jeder Wert eine Messung eines elektrischen Parameters als Antwort auf Änderungen in einem anderen elektrischen Feld darstellt, das innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert wird.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt (520) des Definierens eines Punktes in dem euklidischen Raumsystem für jede elektrische Antwort ein Definieren des Punktes mit Koordinaten, die gleich den zwei oder mehr Werten der elektrischen Antwort sind, umfasst.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Schritt (520) des Definierens eines Punktes in dem euklidischen Raumsystem für jede elektrische Antwort ein Verwenden einer Abbildungsfunktion umfasst, um die erhaltene elektrische Antwort auf einen Punkt in dem euklidischen Raumsystem abzubilden, wobei die Abbildungsfunktion so konfiguriert ist, dass diese vorbestimmten Eigenschaften und/oder räumlichen Beziehungen der Elektroden beibehalten werden.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 4, wobei jede Achse des euklidischen Raumsystems eine vorhergesagte Position innerhalb eines Positionsraums darstellt.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt (540) des Erzeugens eines anatomischen Modells ein Verarbeiten der definierten Punkte und des einen oder der mehreren synthetisierten zusätzlichen Punkte umfasst, um die Position der Grenzen des anatomischen Hohlraums innerhalb eines 3D-Volumens diskreter Voxel zu definieren, die das euklidische Raumsystem darstellen.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 6, wenn abhängig von einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Länge jeder Seite jedes Voxels gleich ist und gleich einer Voxelgröße ist und wobei: der Schritt (530) des Synthetisierens eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte ein Synthetisieren eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte umfasst, sodass jeder zusätzliche Punkt erste vorbestimmte Einschränkungen erfüllt, wobei die ersten vorbestimmten Einschränkungen Einschränkungen umfassen, dass: der Abstand zwischen dem zusätzlichen Punkt und einem beliebigen des Satzes der definierten Punkte nicht kleiner als die Voxelgröße ist; und der Abstand zwischen dem zusätzlichen Punkt und jedem anderen zusätzlichen Punkt, der aus dem gleichen Satz definierter Punkte synthetisiert wird, nicht kleiner als die Voxelgröße ist.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Synthetisierens (530) des einen oder der mehreren zusätzlichen Punkte ein Synthetisieren der maximalen Anzahl von zusätzlichen Punkten, die den ersten vorbestimmten Einschränkungen entsprechen, umfasst.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schritt (530) des Synthetisierens eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte ein Synthetisieren eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte umfasst, sodass jeder zusätzliche Punkt, der aus dem gleichen Satz definierter Punkte synthetisiert wird, gleichmäßig zwischen dem Satz definierter Punkte beabstandet ist.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die interventionelle Vorrichtung (335, 600) eine längliche Vorrichtung ist, die zwei oder mehr Elektroden (331, 332, 333, 610, 620, 630) an unterschiedlichen Positionen entlang der länglichen Vorrichtung umfasst, und jeder Satz der definierten Punkte aus definierten Punkten besteht, die die elektrischen Antworten zweier benachbarter Elektroden (610, 620) der interventionellen Vorrichtung darstellen.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die interventionelle Vorrichtung (700) einen ringförmigen Abschnitt umfasst, auf dem zwei oder mehr Elektroden (711, 712, 713, 714, 715, 716) montiert sind, und jeder Satz der definierten Punkte Punkte umfasst, die in einer gleichen Ebene liegen.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 11, wobei jeder Satz der definierten Punkte Punkte umfasst, die im Wesentlichen in einem Kreis liegen.
Computerprogrammprodukt, umfassend einen Code, der, wenn er von einer Prozessorschaltung ausgeführt wird, veranlasst, dass die Prozessorschaltung die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchführt.
Nichttransitorisches computerlesbares Medium oder Datenträger, das/der das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13 umfasst oder trägt.
Generator des anatomischen Modells (390B), der konfiguriert ist, um ein anatomisches Modell (420) eines anatomischen Hohlraums zu erzeugen, in den eine interventionelle Vorrichtung (335, 600, 700), die eine oder mehrere Elektroden (331, 332, 333, 610, 620, 630, 711, 712, 713, 714, 715, 716) umfasst, positioniert wird, wobei die Verarbeitungsschaltung umfasst: eine Eingabeschnittstelle (868), die konfiguriert ist zum Erhalten (510) einer elektrischen Antwort der jeweiligen Elektrode auf elektrische Felder, die innerhalb des anatomischen Hohlraums induziert werden, für jede von einer Vielzahl von Positionen der interventionellen Vorrichtung innerhalb des anatomischen Hohlraums und von jeder Elektrode der interventionellen Vorrichtung; und einen Datenprozessor (860), der konfiguriert ist zum: Definieren (520) eines Punktes in einem euklidischen Raumsystem basierend auf der elektrischen Antwort für jede erhaltene elektrische Antwort; und für jeden von einem oder mehreren Sätzen der definierten Punkte Synthetisieren (530) eines oder mehrerer zusätzlicher Punkte (631, 632, 633, 634) in dem euklidischen Raumsystem basierend auf dem Satz definierter Punkte, wobei jeder zusätzliche Punkt auf einer Teilstrecke zwischen zwei oder mehr der definierten Punkte liegt; und Erzeugen (540) eines anatomischen Modells des anatomischen Hohlraums durch Verarbeiten der definierten Punkte und des einen oder der mehreren synthetisierten zusätzlichen Punkte, wobei jeder Satz der definierten Punkte umfasst: entweder nur Punkte, die unter Verwendung von elektrischen Antworten definiert sind, die an einer gleichen Position der interventionellen Vorrichtung erhalten werden; oder nur Punkte, die unter Verwendung von zeitlich benachbarten elektrischen Antworten derselben Elektrode definiert sind.