ES2264920T3

ES2264920T3 - Reconstruccion vascular.

Info

Publication number: ES2264920T3
Application number: ES00308572T
Authority: ES
Inventors: Daniel Reisfeld
Original assignee: Biosense Webster Inc
Current assignee: Biosense Webster Inc
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: DE60028487T2; KR100805087B1; CY1105152T1; JP2001157659A; PT1088515E; EP1088515B1; AU776289B2; DE60028487D1; CA2321355A1; KR20010067270A; IL138659A; IL138659A0; EP1088515A1; AU6135200A; ATE328538T1; US6546271B1; DK1088515T3; JP4610711B2; CA2321355C

Abstract

Aparato para reconstruir la superficie interior de un vaso sanguíneo que comprende: a) un catéter (21) que tiene un sensor (28) de la posición contenido en su interior; y b) un medio (40) para adquirir información de la posición a partir de dicho sensor (28) en una pluralidad de puntos (26) situados dentro de dicho vaso; c) un medio (36) adaptado para calcular la superficie interior del vaso; caracterizado porque el aparato comprende así mismo: d) un medio (36) adaptado para calcular una linea central (29) del vaso en base a dicha información de la posición, representando dicha línea central (29) el locus de todos los centros geométricos de todas las posibles secciones transversales del vaso en dichos puntos (26).

Description

Reconstrucción vascular.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general al campo de los aparatos para reconstruir vasos sanguíneos, y concretamente al campo de los aparatos destinados a reconstrucciones de tres dimensiones.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere al campo de los aparatos para su uso en procedimientos de reconstrucción de vasos sanguíneos en base a la información de la posición adquirida mediante un sensor de posición contenido en un catéter que atraviesa el vaso.

Los vasos sanguíneos son visualizados hoy principalmente por angiografía, en la cual un medio de contraste es inyectado en el torrente circulatorio y la vasculatura es representada en imágenes utilizando modalidades de representación en imágenes con radiación ionizante. Dichas representaciones en imágenes, sin embargo, deben ser limitadas, debido a los adversos efectos sobre los pacientes producidos por la radiación acumulativa. Así mismo, algunos pacientes reaccionan negativamente a los medios de contraste utilizados en la angiografía. En consecuencia, sería deseable contar con un aparato de visualización que no dependiera de las modalidades de representación en imágenes con radiación ionizante o del empleo de agentes de contraste.

La Patente estadounidense 5,546,951 y la Patente estadounidense 20020/65455 divulgan unos procedimientos para detectar una propiedad eléctrica del tejido cardiaco, por ejemplo, el tiempo de activación local, como función del emplazamiento preciso dentro del corazón. Los datos son obtenidos con uno o más catéteres que se introducen haciéndolos avanzar por dentro del corazón, teniendo los catéteres unos sensores eléctricos y de emplazamiento en sus puntas distales. Procedimientos para crear un mapa de la actividad eléctrica del corazón en base a estos datos se divulgan en los documentos EP-A-1070480 y EP-A-0 974 936. Como se indica en estas solicitudes, el emplazamiento y la actividad eléctrica se mide preferentemente, de modo inicial, sobre aproximadamente de 10 a aproximadamente 20 puntos de la superficie interior del corazón. Estos puntos para la obtención de datos son en general suficientes para generar una reconstrucción o mapa preliminar de la superficie cardiaca que tenga una calidad satisfactoria. El mapa preliminar se constituye definiendo una superficie inicial curvada de tres dimensiones cerrada, preferentemente de un elipsoide, en un espacio de reconstrucción del volumen de los puntos de muestra. La curva cerrada se ajusta aproximadamente a una forma que se asemeja a una reconstrucción de los puntos de muestra. A continuación, se construye un entramado flexible parejo, repitiéndolo una o más veces hasta conseguir que la curva cerrada se parezca a la forma del volumen efectivo que está siendo reconstruido. Aunque los procedimientos anteriormente descritos proporcionan reconstrucciones satisfactorias de determinados órganos, los algoritmos empleados en aquellas no proporcionan reconstrucciones precisas de los vasos sanguíneos, particularmente cuando los vasos tienen forma de espiral o tortuosa.

La reconstrucción de vasos sanguíneos en imágenes o reconstrucciones del corazón es beneficiosa porque los vasos sanguíneos proporcionan unos puntos de referencia confirmatorios que ayudan en la navegación de regiones específicas del corazón. De acuerdo con ello, sería deseable contar con un procedimiento que reconstruyera de manera realista los vasos sanguíneos y que complementara los procedimientos existentes de reconstrucción de las cámaras del corazón.

Los cardiólogos están, cada vez en mayor medida, atribuyendo la fibrilación auricular a defectos en los circuitos eléctricos del corazón que se originan en la vena pulmonar. El tratamiento diagnóstico de esta anomalía requiere evaluar la actividad eléctrica de la vena pulmonar y a continuación eliminar los defectos existentes dentro o alrededor de la vena. Los procedimientos para reconstruir las venas con los datos que pueden acumularse en catéteres que soporten componentes diagnósticos o terapéuticos facilitarían el uso y los resultados de estos procedimientos.

Determinados procedimientos quirúrgicos y diagnósticos, como por ejemplo la cateterización del cerebro son precedidos por la generación de imágenes de la vasculatura mediante modalidades tales como la resonancia magnética nuclear (RMN) [MRI]. Una reconstrucción de los vasos efectuada durante la cateterización que podría ser registrada con una imagen adquirida previamente permitiría al médico identificar el emplazamiento de la punta del catéter durante el procedimiento con respecto a la imagen adquirida con anterioridad.

En el documento US 5,797,849, se divulga un procedimiento para reconstruir la superficie interior de un vaso sanguíneo del tipo expuesto en el preámbulo de la reivindicación que se acompaña 1. Unos transductores de representación en imágenes por ultrasonidos situados sobre la punta del catéter son girados para generar una imagen circular de 2D de una sección transversal de una arteria coronaria. Cuando el catéter es lentamente retraído a través de la arteria, se acumulan una serie de imágenes de 2D para formar una reconstrucción compuesta de 3D. Sin embargo, la reconstrucción es generada como un tubo recto, debido al procedimiento de medir la posición del catéter. Es, por consiguiente, necesario incluir también un sensor de la posición en la punta del catéter. Una adecuada reconstrucción de 3D puede por tanto únicamente formarse mediante el empleo de la combinación de los transductores de ultrasonidos y de la punta del sensor de la posición.

Sumario de la invención

La presente invención se dirige a un aparato para reconstruir la superficie interior de los vasos, el cual comprende:

a): un catéter que tiene un sensor de la posición contenido en su interior;

b): un medio para adquirir información de la posición procedente de dicho sensor en una pluralidad de puntos en dicho vaso;

c): un medio adaptado para calcular una línea central del vaso en base a dicha información de la posición, representando dicha línea central el locus de todos los centros geométricos de todas las posibles secciones transversales del vaso en dichos puntos; y

d): un medio adaptado para calcular la superficie interior del vaso.

En una forma de realización preferente el aparato de la invención comprende así mismo un medio para visualizar la reconstrucción del vaso.

Constituye un objeto de la invención proporcionar un aparato para reconstruir vasos sanguíneos sin el uso de modalidades de representación en imágenes o de agentes de contraste.

Constituye otro objeto de la invención proporcionar un aparato para reconstruir vasos sanguíneos que sea complementario a los procedimientos y aparatos para reconstruir el corazón.

Constituye otro objeto de la invención proporcionar un aparato para la reconstrucción de los vasos que pudieran proporcionar reconstrucciones que pudieran ser registradas con imágenes de la vasculatura previamente adquiridas.

Estos y otros objetos, características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto con mayor facilidad mediante la descripción detalla expuesta más adelante, tomada en combinación con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un dibujo esquemático de un aparato de la invención;

la Fig. 2A muestra una proyección en dos dimensiones de las posiciones adquiridas en un vaso sanguíneo utilizando un catéter que tiene un sensor de la posición contenido en su interior;

la Fig. 2B muestra la proyección de las posiciones de la Fig. 2A giradas en un ángulo de 90º;

la Fig. 3A muestra la proyección de las posiciones de la Fig. 2A junto con una línea central del vaso computada;

la Fig. 3B muestra la proyección de las posiciones y de la línea central de la Fig. 3A girada en un ángulo de 90º;

la Fig. 4A muestra una proyección de los puntos y de la línea central de la Fig. 3A con vectores normales trazados en incrementos perpendiculares a la línea central;

la Fig. 4B muestra una proyección de los puntos, de la línea central y de los vectores de la Fig. 4A girados en un ángulo de 90º alrededor del eje vertical;

la Fig. 5A muestra una reconstrucción del entramado de alambre de las posiciones del vaso representadas en la Fig. 2A;

la Fig. 5B muestra la reconstrucción del entramado de alambre del vaso de la Fig. 5A girada en un ángulo de 90º;

la Fig. 5C muestra una vista ampliada de una parte de la reconstrucción del entramado de alambre de la Fig. 5B;

la Fig. 6A muestra una reconstrucción sombreada de las posiciones del vaso representadas en la Fig. 2A;

la Fig. 6B muestra una reconstrucción sombreada del vaso de la Fig. 6A girada en un ángulo de 90º;

la Fig. 7 muestra una reconstrucción del entramado de alambre de las posiciones del vaso de la Fig. 2A en la cual el vaso fue reconstruido con un algoritmo de radio variable;

la Fig. 8 muestra una reconstrucción sombreada de las posiciones del vaso de la Fig. 2A en la cual el vaso fue reconstruido con un algoritmo de radio variable;

la Fig. 9A muestra una reconstrucción de los puntos de la Fig. 2A y de la Fig. 2B que utiliza un algoritmo diseñado para la reconstrucción de un órgano como el corazón;

la Fig. 9B muestra la reconstrucción de la Fig. 9A girada en un ángulo de 90º.

Descripción detallada de las formas de realización preferentes

El procedimiento de uso del aparato de la invención para reconstruir la superficie interior de un vaso sanguíneo que utiliza un catéter que tiene un sensor de posición contenido en su interior comprende las siguientes etapas:

a): introducir el catéter haciéndolo avanzar por el interior del vaso;

b): adquirir la información de la posición procedente del sensor en una pluralidad de puntos de vaso;

c): calcular una línea central del vaso en base a dicha información de la posición;

d): calcular la superficie interior del vaso.

El sensor de la posición puede, por ejemplo, ser un sensor electromagnético, magnético o acústico. Los sensores electromagnéticos son de uso preferente para su uso en el procedimiento de la invención; sensores ejemplares, catéteres que contienen dichos sensores y sistemas que incorporan dichos sensores y catéteres se describen, por ejemplo, en las Patentes estadounidenses 4,173,228; 4,697,595; 4,821,731; 5,042,486; 5,081,993; 5,391,199; 5,558,091; 5,729,129; 5,752,513; 5,913,820; y 5,954,665; y en las Solicitudes PCT WO 96/05768 y WO 97/24983.

El sensor de la posición actúa como antena receptora que recibe las señales procedentes de los generadores de campo exteriores al cuerpo; en una forma de realización alternativa, el sensor de la posición puede actuar como generador para transmitir campos que son recibidos por antenas exteriores al cuerpo.

El sensor de la posición está preferentemente contenido en el catéter o próximo a la punta distal del catéter.

La información de la posición adquirida por el sensor de la posición contenido en el catéter puede utilizarse para proporcionar una reconstrucción o un mapa de las dimensiones físicas del vaso o de la vasculatura. Si en el catéter se contienen componentes funcionales adicionales, una información de la condición que describe una condición del vaso sanguíneo, puede recogerse junto con la información de la posición. Tal como se utiliza en la presente memoria, el término "condición" se refiere, ya sea a una cantidad escalar o vectorial, y puede comprender, una propiedad eléctrica, una temperatura, una presión, un pH, una medida del movimiento del vaso local o cualquier otra situación o combinación de las mismas. Por ejemplo, el empleo de un catéter que tenga un electrodo electrofisiológico además de un sensor de la posición permite la recogida simultánea de la información en el vaso de las condiciones de posición y eléctrica. La información de la condición eléctrica ejemplar que puede recogerse incluye, sin que ello suponga limitación, el voltaje, la impedancia, la velocidad de conducción y el tiempo de activación local (TAL) [LAT]. La información combinada de las condiciones y posiciones puede ser utilizada para generar un mapa de información de las condiciones como función de las coordenadas espaciales existentes dentro del vaso.

Los catéteres pueden también contener otros componentes funcionales para efectuar funciones terapéuticas dentro del cuerpo, como por ejemplo electrodos para eliminar tejidos selectivamente dentro del vaso o de otro órgano situado dentro del cuerpo.

La Fig. 1 muestra un aparato de la invención preferente para llevar a cabo el procedimiento divulgado. El aparato comprende un catéter 21 para su inserción dentro del cuerpo humano. El extremo distal 24 del catéter 21 incluye un sensor 28 que genera señales utilizadas para determinar la posición y, opcionalmente, la orientación del catéter dentro del cuerpo. El sensor 28 es preferentemente un sensor electromagnético que comprende una pluralidad de bobinas de acuerdo con lo descrito en la solicitud PCT WO 96/05768. Este sensor posibilita la generación continua de hasta seis dimensiones de la información de la orientación y posición con respecto a los campos magnéticos aplicados externamente. Alternativamente, el sensor 28 puede comprender únicamente una bobina de detección única de acuerdo con lo descrito en la Patente estadounidense nº 5,913,820. El sensor 28 puede comprender otros sensores de la posición y/o de las coordenadas de acuerdo con lo descrito en las Patentes estadounidenses 5,391,199, 5,443,489 y la Solicitud PCT WO 94/04938. Así mismo, la punta 22 puede estar revestida con un material de marcado opaco para visualizar la punta en un aparato de representación de imágenes, como por ejemplo un fluoroscopio.

El extremo distal 24 del catéter 21 incluye opcionalmente una parte funcional 23 para efectuar funciones diagnósticas y/o terapéuticas, adyacente a la punta distal 22. La parte funcional 23 preferentemente comprende unos electrodos o sensores para llevar a cabo mediciones electrofisiológicas, de acuerdo con lo descrito, por ejemplo, en la Patente estadounidense 5,391,199 o en la Solicitud PCT WO 97/24983. Alternativa o adicionalmente, la parte funcional 23 puede incluir otros aparatos diagnósticos para adquirir valores parámetro en puntos situados dentro del cuerpo. La parte funcional 23 puede también incluir aparatos terapéuticos de acuerdo con lo conocido en la técnica.

El sensor 28 está en posición preferentemente adyacente a y en relación fija con respecto a la parte funcional 23 y a la punta 22 del catéter 21.

El catéter 21 preferentemente incluye un asidero 30, que tiene unos controles 32 que se utilizan para girar el extremo distal 24 del catéter 21 en una dirección deseada. El catéter 21 preferentemente comprende un mecanismo de giro situado en el extremo distal 24 de acuerdo con lo conocido en la técnica para facilitar la recolocación de la punta 22.

El catéter 21 está acoplado mediante un cable de extensión 25 a una consola 34 que permite que el usuario observe y regule la función del catéter 21. La consola 34 preferentemente incluye una computadora 36, un teclado 38, una circuitería 40 de procesamiento de señales, que están situadas típicamente dentro de la computadora 36, y una pantalla 42. Los circuitos 40 de procesamiento de señales típicamente reciben, amplifican, filtran y digitalizan las señales procedentes del catéter 21, incluyendo las señales procedentes del sensor 28 y de la parte funcional 23, tras lo cual estas señales digitalizadas son utilizadas por la computadora 36 para computar la posición y/o la orientación de la punta 22 del catéter y para registrar la información de las condiciones medidas desde la parte funcional 23. Alternativamente, una circuitería apropiada puede estar asociada con el catéter 21 propiamente dicho, de forma que los circuitos 40 reciban señales que están ya amplificadas, filtradas y/o digitalizadas. Preferentemente, la computadora 36 incluye una memoria para almacenar la información de la posición y de las condiciones. La computadora 36 comprende también un medio para capturar las imágenes procedentes de una modalidad de representación en imágenes que o bien utilice un vídeo o una interfaz del protocolo DICOM. La Computadora 36 preferentemente comprende así mismo un hardware de gráficos específicos para calcular rápidamente las reconstrucciones del vaso y para representarlas en la pantalla 42. Preferentemente, la computadora está equipada para recibir señales ECG de la superficie del cuerpo procedentes del monitor 73 de ECG que está conectado a una pluralidad de conductores 52 de la superficie del cuerpo para obtener las señales ECG. Alternativamente la supervisión de las señales ECG pueden también ser conducidas directamente por los circuitos 40. Dado que los vasos sanguíneos experimentan un movimiento como función del ciclo cardiaco, el uso de las señales ECG de la superficie del cuerpo permite el paso de la información de la posición y de la reconstrucción resultante hasta un único punto del ciclo cardiaco.

Se utiliza un algoritmo en la reconstrucción del vaso a partir de la información de la posición adquirida en una pluralidad de puntos de adquisición por el sensor de la posición. La entrada al algoritmo es una serie de emplazamientos del sensor en tres dimensiones P_{1}, P_{2}, … P_{n}, que son adquiridos dentro del vaso de forma que P_{i} = (x_{i}, y_{i}, z_{i},) donde x_{i}, y_{i}, y z_{i} son las coordenadas particulares del punto de adquisición i enésimo.

La Fig. 2A muestra una proyección de dos dimensiones de las posiciones de los puntos 26 en la cual la información de la posición se adquiere utilizando el catéter y el sensor anteriormente descritos. La Fig. 2B muestra un trazado de los puntos de adquisición de la Fig. 2A girado en un ángulo de 90º alrededor del eje vertical de la Fig. 2A.

El algoritmo utilizado en el procedimiento de uso del aparato de la invención se aproxima a la superficie interior del vaso de forma que las secciones transversales del vaso perpendiculares a la línea central del vaso tienen forma circular o casi circular. La persona experta en la materia podrá apreciar que el procedimiento puede aplicarse para generar reconstrucciones con formas en sección transversal distintas, tales como una forma elíptica o poligonal, por ejemplo.

El vaso es reconstruido en dos etapas: primeramente, se calcula la línea central del vaso. A continuación se calcula la pared del vaso de sección transversal o radio apropiada alrededor de la línea central.

Cálculo de la linea central de vaso

Utilizamos d_{ij}= ||P_{i} - P_{j}||, la distancia entre el punto de muestra P_{i} y P_{j}, para encontrar un extremo P_{m}, (28 en la Fig. 2A) que es el punto de muestra que es el más alejado de todos los demás puntos de muestra, esto es

m = max \ arg \ \Sigma \ d^{2}{}_{ij}

En otras palabras, para cada punto, calculamos la distancia desde ese punto hasta todos los demás puntos. El punto extremo P_{m}, es aquél punto que tiene la distancia más larga desde sí mismo hasta los demás puntos. La distancia entre los puntos desde los cuales basar la selección de P_{m} es determinada, como en la anterior ecuación, como la suma de los cuadrados de las distancias entre puntos.

Indicamos la distancia entre un punto de muestra, P_{i}, y la punta extrema,

P_{m}, mediante \ d_{i}, esto \ es, d_{i =} d_{m}

Si partimos de que d = max d_{i}, la distancia máxima entre el punto extremo y cualquiera de los demás puntos. Podemos definir t_{1} como:

t_{1} = d_{i} /d \ \varepsilon \ [0,1]

La línea central del vaso es una línea unidimensional embebida en un espacio tridimensional. La línea central representa el locus de todos los centros geométricos de todas las posibles secciones transversales del vaso.

\newpage

Buscamos una representación paramétrica de la línea central del vaso que sea de la siguiente forma:

F(t) = (X(t), Y(t), Z(t))

\hskip1cm

t \ \varepsilon \ [0,1]

en la que X(t), Y(t) y Z(t) son funciones de t que representan las coordinadas de la línea central.

Cada emplazamiento P_{i} tiene un punto correspondiente F(t_{i}), el punto sobre la línea central más próxima a P_{i}. La representación de la línea central F(t) preferentemente minimiza la distancia existente entre la línea central y los puntos de muestra en al menos el sentido de la perpendicularidad, esto es \Sigma||F(t_{i})- P_{i}||^{2} es mínima respecto del espacio funcional.

Se utilizan la siguiente serie de polinomios de grado k para calcular la representación de la línea central:

X(t) = \sum\limits^{k}_{j=0} a_{j} t^{j}

\hskip1cm

Y(t) = \sum\limits^{k}_{j=0} b_{j} t^{j}

\hskip1cm

Z(t) = \sum\limits^{k}_{j=0} c_{j} t^{j}

Deseamos utilizar un polinomio de un grado lo suficientemente alto para posibilitar el ajuste de los datos pero con un grado lo suficientemente bajo para evitar un sobreajuste de los datos. En la práctica, es preferente un ajuste polinomial de tercer grado, esto es, en el cual k =3.

Para cada una de las ecuaciones polinomiales expuestas (una para cada dimensión de coordenada), resolvemos un sistema de ecuaciones lineales cuyas incógnitas son los coeficientes a_{j}, b_{j}, y c_{j}, (j = 0 … k). El sistema de ecuaciones iguala los polinomios X(t) y Z(t) con las respectivas coordenadas de cada uno de los puntos de datos adquiridos de acuerdo con las siguientes ecuaciones:

X(t_{j}) = x_{j}

\hskip1cm

i= 1 ... n

Y(t_{j}) = y_{i}

\hskip1cm

i= 1 ... n

Z(t_{j}) = z_{i}

\hskip1cm

i= 1 ... n

La descomposición del valor singular es un procedimiento preferente, robusto, para resolver estos sistemas de ecuaciones (véase por ejemplo, "Recetas Numéricas en C: El Arte de la Computación Científica", [Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing], William T. Vetterling (Editor), Saul A. Teukolsky, William H. Press (Editor), y Brian P. Flannery, Cambridge University Press, pp 59-70, 1997).

La Fig. 3A muestra una proyección de dos dimensiones de los puntos de adquisición originales así como de la línea central computada 29. La Fig. 3B muestra los puntos de la línea central de la Fig. 3 girada en un ángulo
de 90º.

Calculo de la pared del vaso alrededor de la línea central

Como se indicó anteriormente, el algoritmo del procedimiento de uso del aparato de la invención se aproxima a la superficie interior de la pared del vaso de forma que las secciones transversales del vaso perpendiculares a la línea central del vaso tienen forma circular o poligonal. Por tanto, la reconstrucción modela el vaso tomado en conjunto considerándolo como de forma tubular.

Una reconstrucción de tres dimensiones alrededor de la línea central puede llevarse a cabo para generar un tubo con un radio o bien fijo o bien variable (sección transversal fija o variable).

La reconstrucción del vaso como tubo se lleva a cabo calculando rebanadas o secciones transversales poligonales o circulares alrededor, y preferentemente perpendiculares a la línea central y conectando las rebanadas entre sí para formar un tubo.

La tangente a la línea central puede expresarse mediante la siguiente serie de ecuaciones:

D(t) = \frac{d}{dt} F(t) = \left(\frac{d}{dt} X(t), \frac{d}{dt} Y(t), \frac{d}{dt} Z(t),\right)

donde

\frac{d}{dt} X(t) = \sum\limits^{k}_{j=1} a_{j} jt^{j=1}

\hskip1cm

\frac{d}{dt} Y(t) = \sum\limits^{k}_{j=1} b_{j} jt^{j=1}

\hskip1cm

\frac{d}{dt} Z(t) = \sum\limits^{k}_{j=1} C_{j} jt^{j=1}

Indicando \eta(V) = V / ||V||, uno de los vectores unitarios normales a la línea central puede expresarse como:

V_{0}(t) = \eta \left(- \frac{d}{dt} Y(t) \cdot \frac{d}{dt} X(t), 0\right)

La Fig. 4A muestra los puntos y la línea central de la Fig. 3A con los vectores normales 41 trazados en incrementos perpendiculares a la línea central. La Fig. 4B muestra los puntos, la línea central y los vectores de la Fig. 4A girados en un ángulo de 90º alrededor del eje vertical.

Otro vector unitario normal a la línea central que es perpendicular al vector anterior puede expresarse mediante la ecuación:

N_{1} (t) = D(t) \ x \ N_{n}(t)

Dos vectores unitarios adicionales son -N_{n}(t) y N_{1}(t). Así, una serie de cuatro vectores N^{n}(t) normales a la línea central F(t) están ordenados en sentido sinistrorso en incrementos de 90º alrededor de la línea central como sigue:

N^{0}(t) = (N_{n}(t), N_{1}(t) - N_{0}(t), N_{1}(t))

N^{0}(t) es un muestreo muy tosco de los vectores que emanan desde la línea central y que se proyectan sobre el círculo alrededor de la línea central F(t). Dada una serie de vectores N^{i}(t) que componen la muestra del círculo alrededor de la línea central, los vectores adicionales están en la dirección de la suma de los vectores previamente calculados. Así, dada una serie de cuatro vectores, N^{0}(t), la serie puede expandirse hasta una nueva serie N^{j}(t) que contiene ocho vectores como se muestra a continuación:

N^{i+1}{}_{2j}(t) = N^{i}{}_{j}(t)

\hskip1cm

N^{i+1}{}_{2j+1}(t) = \eta(N^{i}{}_{j}(t) + N^{i}{}_{j+i}(t))

Otra serie de vectores N^{2}(t), que contiene 16 vectores, puede generarse de modo similar a partir de N^{j}(t), y así sucesivamente.

Finalmente, suponiendo que r es el radio del tubo alrededor de cualquier punto sobre la línea central. Para un tubo de radio fijo, un punto sobre la superficie del tubo alrededor de la línea central F(t) que corresponde al vector N_{i}(t) es

S_{i}(t) = F(t) + r N_{i}(t)

El radio r del tubo puede escogerse en base a la información de la posición de los puntos y de sus distancias desde la línea central. Por ejemplo el radio r puede escogerse como el promedio o el valor medio de las distancias de los puntos desde la línea central. Alternativamente, la reconstrucción puede llevarse a cabo utilizando un valor de r seleccionado por el usuario que puede ser típico de las dimensiones del vaso sometido a reconstrucción.

Una reconstrucción de entramado de alambre del vaso de forma tubular se construye a partir de pequeños parches rectangulares cuyos vértices son S_{i}(t), S_{i}(t+\Delta), S_{i+1}(t + \Delta), S_{i+1} (t), esto es, puntos correspondientes a dos vectores contiguos en una rebanada, estando cada uno de dichos puntos conectados a unos puntos correspondientes a la siguiente rebanada o sección transversal adyacente del tubo. La Fig 5A muestra la reconstrucción de los puntos del entramado de alambre, la línea central y los primeros vectores de la Fig. 4A. La Fig. 5B muestra la reconstrucción del entramado de alambre de la Fig. 5A girado en un ángulo de 90º alrededor de su eje vertical. La Fig. 5C muestra una vista muy ampliada de una parte de la reconstrucción del entramado de alambre de la Fig. 5B. En la reconstrucción, tal como se aprecia en la Fig. 5C, cada rebanada de la reconstrucción se compone de un polígono de 16 lados. Debe apreciarse que cuando el número de lados del polígono se incrementa, la reconstrucción del vaso aparecerá más circular en sección transversal. Cada vértice del polígono representa el radio (no mostrado) que sale de la línea central (no mostrada) en la dirección de uno de los vectores unitarios mencionados. Los lados del polígono están construidos conectando vértices contiguos dentro de una rebanada con líneas rectas. Los cuadrados que conectan las rebanadas están construidos conectando los correspondientes vértices sobre las rebanadas adyacentes con líneas rectas.

La reconstrucción se completa sombreando los cuadrados que constituyen la reconstrucción del entramado de alambre. La Fig. 6A y la Fig. 6B muestran las reconstrucciones sombreadas de la Fig. 5A y de la Fig. 5B, respectivamente. Utilizando procedimientos gráficos estándar conocidos en la técnica (véase por ejemplo "OpenGL.(r) 1.2 Guía de Programación. Tercera Edición: La Guía Oficial de Aprendizaje OpenGl. Versión 1,2", Mason Woo, et. Al., Addison-Wesley Publishing Company, New York NY. 1999), los rectángulos individuales comprenden la reconstrucción del entramado de alambre pueden ser sombreados utilizando una escala de grises o una escala de colores para otorgar perspectiva a la en otro caso representación plana de dos dimensiones de la estructura del vaso de tres dimensiones. Alternativamente, si la información de la posición se recoge junto con la información de las condiciones utilizando un catéter que tenga tanto un sensor de posición como de las condiciones, la reconstrucción del entramado de alambre puede ser sombreada o coloreada de forma que los colores o sombras de los cuadrados individuales representen valores diferentes de la información de las condiciones como función de las coordenadas del vaso.

Como se indicó anteriormente en esta memoria, el procedimiento puede ser utilizado para suministrar una reconstrucción del vaso que tenga una sección transversal fija o variable. La reconstrucción de un tubo con sección transversal o radio variable requiere una fórmula de rebanada modificada:

S_{i}(t) = F(t) + r(t) \ N_{i}(t)

en la que r(t), el radio de rebanada alrededor de la línea central F(t) es ella misma una función de (t).

Como se indicó anteriormente, cada punto de muestra P_{i}, tiene un correspondiente punto sobre la línea central. F(t_{i}), al cual está más próximo. La distancia desde P_{i} a su correspondiente punto F(t_{i}) sobre la línea central. ||P_{i} - F(t_{i})||, es una indicación del radio del vaso en F(t_{i}). El radio de una rebanada puede determinarse promediando las distancias entre los puntos de muestra y sus correspondientes puntos de la línea central en las inmediaciones del centro de la rebanada. Para cada rebanada, a los puntos más próximos a la rebanada puede concedérseles un peso mayor en la computación del promedio. En otras palabras, el radio de una rebanada puede ser computado como un promedio ponderado de la distancia entre los puntos a la línea central, concediéndose un mayor peso a los puntos más próximos a la rebanada.

La Fig. 7 y la Fig. 8 muestran el entramado de alambre de las construcciones sombreadas, respectivamente, de la información de la posición de la Fig. 2A que utiliza el algoritmo de reconstrucción de radio variable anteriormente descrito.

La decisión para reconstruir el vaso con un radio fijo o variable depende de una serie de factores. Una reconstrucción de alta calidad de un tubo con radio variable requiere más puntos de datos tomados alrededor de la sección transversal del vaso. Esta exigencia se traduce en un tiempo de procedimiento más largo para adquirir los puntos. Alternativamente, un tubo de radio fijo puede reconstruirse a partir de menos puntos de datos alrededor de la sección transversal del vaso, los cuales pueden adquirirse, por ejemplo, simplemente atravesando el catéter en el vaso. Una reconstrucción de radio fijo silenciaría las variaciones en la sección transversal del vaso, pero no obstante, podría esperarse que retrataría con precisión la forma del vaso en tres dimensiones.

Como se indicó previamente, la solicitud cedida legalmente en tramitación junto con la presente 09/357,559 y el documento EP-A-0 974 936 divulgan determinados procedimientos de representar gráficamente la actividad eléctrica del corazón. La reconstrucción divulgada en estas solicitudes se lleva a cabo generando un mapa preliminar definiendo una superficie curva inicial de tres dimensiones cerrada, preferentemente de un elipsoide, en un espacio de reconstrucción dentro del volumen de los puntos de muestra. La curva cerrada se ajusta aproximadamente a una forma que se parece a una reconstrucción de los puntos de muestra. A continuación, se realiza repetidamente una o más veces un entramado coincidente flexible para conseguir que la curva cerrada se parezca a la forma del volumen real que está siendo reconstruido. Los datos de la Fig. 2A y de la Fig. 2B se reconstruyeron utilizando el algoritmo de estas solicitudes pendientes de tramitación con la presente, y unas reconstrucciones sombreadas de los datos con la utilización de aquellos procedimientos se muestran en la Fig. 9A y en la Fig. 9B. Debe apreciarse que el procedimiento de empleo del aparato de la invención reconstruye satisfactoriamente vasos de una forma más realista que los procedimientos anteriormente divulgados diseñados para reconstrucciones cardiacas.

Aunque la presente invención ha sido descrita en conexión con sus formas de realización de máxima preferencia, debe resultar evidente para los que revisen esta memoria descriptiva detallada que numerosas formas de realización adicionales se incluyen dentro del ámbito de la invención reivindicada tal y como se expone en las reivindicaciones que aparecen a continuación.

Claims

1. Aparato para reconstruir la superficie interior de un vaso sanguíneo que comprende:

a) un catéter (21) que tiene un sensor (28) de la posición contenido en su interior; y

b) un medio (40) para adquirir información de la posición a partir de dicho sensor (28) en una pluralidad de puntos (26) situados dentro de dicho vaso;

c) un medio (36) adaptado para calcular la superficie interior del vaso;

caracterizado porque el aparato comprende así mismo:

d) un medio (36) adaptado para calcular una linea central (29) del vaso en base a dicha información de la posición, representando dicha línea central (29) el locus de todos los centros geométricos de todas las posibles secciones transversales del vaso en dichos puntos (26).

2. El aparato de la reivindicación 1 el cual comprende así mismo un medio (42) para visualizar la reconstrucción.

3. El aparato de las reivindicaciones 1 o 2 en el que dicho sensor es un sensor (28) electromagnético.

4. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo así mismo un medio (30, 32) para avanzar el catéter (21) por el interior del vaso.

5. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que la línea central (29) se calcula como una función paramétrica.

6. El aparato de la reivindicación 5 en el que la función paramétrica es una forma polinomial.

7. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en el que las distancias entre los puntos de adquisición (26) y los puntos respectivos sobre la línea central (29) más próximos a dichos puntos de adquisición se reducen al mínimo.

8. El aparato de la reivindicación 7 en el que las distancias se reducen al mínimo en al menos el sentido de la perpendicularidad.

9. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 adaptado para reconstruir dicho vaso interior según una sección transversal aproximadamente circular en superficie.

10. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 el cual está adaptado para calcular las rebanadas del vaso alrededor de dicha línea central (29).

11. El aparato de la reivindicación 10 en el que dichas rebanadas son perpendiculares a dicha línea central (29).

12. El aparato de la reivindicación 11 en el que dichas rebanadas perpendiculares a dicha línea central (29) tienen una sección transversal fija o una sección transversal variable.

13. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 el cual está adaptado para calcular la distancia desde cada punto sobre la reconstrucción hasta la línea central (29) como función de las distancias de los puntos de adquisición (26) hasta la línea central.

14. El aparato de la reivindicación 13 en el que la distancia de cada punto sobre la línea de reconstrucción hasta la línea central es: la distancia promedio de los puntos de adquisición (26) hasta la línea central (29); o la distancia media de los puntos de adquisición (26) hasta la línea central (29); o un promedio ponderado de las distancias de los puntos de adquisición (26) hasta la línea central (29) en el que preferentemente dicho promedio ponderado concede un mayor peso a los puntos de adquisición próximos.

15. El aparato de la reivindicación 13 o de la reivindicación 14 el cual incluye un medio mediante el cual dicha distancia puede ser seleccionada por el usuario.

16. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 el cual así mismo comprende un medio (23) para adquirir información de las condiciones en dichos puntos de adquisición (26).

17. El aparato de acuerdo con la reivindicación 16 el cual está adaptado para emplear una codificación por color para representar los valores de dicha información de las condiciones.

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18. El aparato de la reivindicación 16 o la reivindicación 17 que incluye un medio (36) para interpolar valores de información de las condiciones sobre la superficie del vaso intermedias a dichos puntos de adquisición (26).

19. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 que incluye un medio (25) para hacer atravesar el catéter (21) dentro del vaso mientras se obtiene dicha información de la posición.

20. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 en el que dicha información de la posición puede obtenerse mediante el muestreo de los puntos (26) sobre la pared del vaso alrededor de la sección transversal del vaso.