ES2273647T3

ES2273647T3 - Representacion vectoral para la rec0nstruccion tridimensional de organos intracorporales.

Info

Publication number: ES2273647T3
Application number: ES00306218T
Authority: ES
Inventors: Daniel Reisfeld
Original assignee: Biosense Webster Inc
Current assignee: Biosense Webster Inc
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: DE60030915T2; IL137322A0; EP1070480B1; US6301496B1; IL137322A; KR20010066943A; KR100686477B1; CA2314278A1; DE60030915D1; DK1070480T3; JP4597329B2; EP1070480A3; PT1070480E; CA2314278C; JP2001061789A; CY1106268T1; EP1070480A2; AU4876000A; ATE340532T1; AU763580B2

Abstract

Aparato para la representación del estado de un corazón, que comprende: a) un procesador para crear un mapa de una superficie del corazón; b) un catéter que comprende una porción funcional para medir una respuesta fisiológica en al menos tres puntos de muestra sobre la superficie del corazón; c) un procesador para calcular una función vectorial derivada de un conjunto de mediciones escalares de una superficie del corazón, relacionadas con dicha respuesta; y d) unos medios para mostrar una representación de dicha función vectorial y de dicha respuesta fisiológica sobre dicho mapa, caracterizado porque dicha función vectorial se representa como una flecha y dicha respuesta fisiológica se representa como un mapa de pseudocolores.

Description

Representación vectorial para la reconstrucción tridimensional de órganos intracorporales.

Campo y antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a un aparato para llevar a cabo cartografías, y concretamente para llevar a cabo cartografías de órganos intracorporales.

La cartografía cardiaca se utiliza para localizar trayectorias y corrientes eléctricas anormales dentro del corazón, así como el funcionamiento mecánico y otros aspectos de la actividad cardiaca. Se han descrito diversos procedimientos y dispositivos para llevar a cabo cartografías del corazón. Dichos procedimientos y dispositivos se describen por ejemplo, en las Patentes estadounidenses 5,471,982, 5,391,199 y 5,718,241 y en las publicaciones de Patentes PCT WO94/06349, WO96/05768 y WO97/24981. La Patente estadounidense 5,391,199, por ejemplo, describe un catéter que incluye unos electrodos para detectar la actividad eléctrica cardiaca y una bobinas miniatura para determinar la posición del catéter con respecto a un campo magnético aplicado externamente. Utilizando este catéter el cardiólogo puede recoger un conjunto de puntos de muestra en un corto periodo de tiempo, determinando la actividad eléctrica al nivel de una pluralidad de emplazamientos y determinar las coordenadas espaciales de los emplaza-
mientos.

Con el fin de posibilitar que el cirujano aprecie los datos determinados, se levanta un mapa, preferentemente un mapa en tres dimensiones (3D), que incluye los puntos de muestra. La Patente estadounidense 5,391,199 propone la superposición del mapa sobre una imagen del corazón. Las posiciones de los emplazamientos se determinan con respecto a un marco de referencia de la imagen. Sin embargo, no siempre es deseable obtener una imagen, ni es en general posible obtener una imagen en la cual las posiciones de los emplazamientos puedan encontrarse con suficiente precisión.

En la técnica se conocen diversos procedimientos para reconstruir un mapa en 3D de una cavidad o volumen utilizando las coordenadas de posición conocidas de una pluralidad de emplazamientos sobre la superficie de la cavidad o volumen. Algunos procedimientos incluyen la triangulación, en la cual el mapa se constituye mediante una pluralidad de triángulos los cuales conectan los puntos de muestra. En algunos casos se construye una cápsula convexa alfa de los puntos para constituir la malla, y a continuación la malla construida es encogida para que se ajuste sobre los puntos de muestra situados dentro de la cápsula. Los procedimientos de triangulación no proporcionan una superficie lisa y, por consiguiente, requieren etapas adicionales de alisamiento.

Otro procedimiento que ha sido propuesto es constituir un elipsoide de acotamiento que abarque los puntos de muestra. Los puntos de muestra son proyectados sobre el elipsoide y los puntos proyectados son conectados mediante un procedimiento de triangulación. Los triángulos son a continuación retrotraídos con los puntos de muestra a sus emplazamientos originales, configurando una aproximación lineal por segmentos rectilíneos rudimentaria de la superficie de muestra. Sin embargo, este procedimiento puede reconstruir únicamente superficies que tengan una forma estrellada, esto es, una línea recta que conecte un centro de la malla reconstruida con cualquier punto de la superficie que no intercepte con la superficie. En la mayoría de los casos las cámaras cardiacas no tienen forma
estrellada.

Así mismo, los procedimientos de reconstrucción conocidos en la técnica requieren un número relativamente amplio de emplazamientos de muestra para obtener un mapa reconstruido apropiado. Estos procedimientos se extendieron, por ejemplo, para tratar con sistemas de imágenes de CT (tomografía informática) y MRI (resonancia magnética nuclear) los cuales proporcionan un gran número de puntos, y, por consiguiente, en general trabajan adecuadamente únicamente con un gran número de puntos. Por el contrario, la determinación de los datos de los emplazamientos utilizando un catéter insertado es un procedimiento retardatario que debe acortarse al máximo, especialmente cuando se está manejando un corazón humano. Por consiguiente los procedimientos de reconstrucción que requieren un gran número de emplazamientos determinados no son pertinentes.

Un ejemplo importante de cartografía cardiaca es la determinación de la velocidad y dirección de propagación de las señales eléctricas a través del tejido cardiaco. Una velocidad de propagación anormal, o un flujo de señales vorticales, pueden ser síntoma de tejido cardiaco localmente enfermo que debe ser tratado, por ejemplo, mediante ablación. Típicamente, la velocidad de propagación de las señales cardiacas se mide detectando los frentes de ondas en una pluralidad de electrodos en contacto con la superficie interna de una cámara del corazón. Un ejemplo representativo de la técnica anterior en este campo es Kadish, et al., "Vector Mapping of Myocardial Activation", Circulation, Vol. 74, No. 3, Pages 603-615 (September 1986), ["Cartografía Vectorial de la Activación Miocárdica", Circulación, Vol. 74, No. 3, Páginas 603 a 615 (Septiembre 1986)], trabajo en el cual los vectores basados en los mapas de activación son trazados en sentido perpendicular a la tangente isocroma. Kadish, et al., describe la medición del ritmo de los episodios de despolarización local utilizando una formación de electrodos, con el fin de derivar las velocidades de propagación. La técnica de derivación de las velocidades de propagación también se describe en Gerstenfeld et al., "Evidence for Transient LInking of Atrial Excitation During Atrial Fibrillation in Humans", Circulation, Vol. 86, No. 2, Pages 375-382 (August 1992) [Gerstenfedl et al., "Pruebas del Acoplamiento Pasajero de la Excitación Auricular durante la Fibrilación Auricular en Seres Humanos", Circulación, Vol. 86, No. 2, Páginas 375 a 382 (Agosto 1992)] y Gerstenfeld et al., "Detection of Changes in Atrial Endocardial Activation with Use of an Orthogonal Catheter", J. Am. Coll. Cardiol 1991; 18:1034-42 [Gerstenfedl et al., "Detección de los Cambios de la Activación Endocárdica Auricular con el Empleo de un Catéter Ortogonal", J. Am. Coll. Cardiol 1991; 18:1034 a 42] así como a la Patente estadounidense 5,487,391 (Panescu).

Sumario de la invención

La invención se define en la reivindicación 1 y en las reivindicaciones dependientes 2 a 16. En la exposición que sigue, cualquier referencia a un procedimiento divulga un objeto que no forma parte de la invención reivindicada.

En la presente memoria se divulga un procedimiento mejorado para cartografiar un volumen o cavidad en 3D, en base a las posiciones de puntos situados sobre una superficie del volumen o cavidad.

Constituye un objeto de la presente invención proporcionar un aparato para generar un mapa de un volumen del cuerpo humano a partir de una pluralidad de puntos de muestra con independencia de la forma del volumen.

También se divulga un procedimiento sencillo y rápido para reconstruir un mapa en 3D de un volumen del cuerpo humano a partir de una pluralidad de puntos de muestra, utilizando preferentemente menos puntos de muestra que los que son factibles utilizando procedimientos conocidos en la técnica.

También se divulga un procedimiento para reconstruir un mapa en 3D de un volumen del cuerpo humano a partir de una pluralidad de puntos de muestra, sin suponer cualquier tipo de relación topológica entre los puntos.

También se divulga un procedimiento sencillo para reconstruir un mapa en 3D de un volumen en movimiento.

También se divulga procedimientos sencillos para reconstruir un mapa en 3D de un volumen del cuerpo humano a partir de una pluralidad de puntos de muestra con independencia del orden del muestreo.

También se divulga un procedimiento rápido para reconstruir un mapa en 3D de un volumen del cuerpo humano a partir de una pluralidad de puntos de muestra, de forma que el procedimiento pueda utilizarse en intervenciones interactivas.

También se divulga un procedimiento para reconstruir un mapa en 3D liso de un volumen del cuerpo humano a partir de una pluralidad de puntos de muestra.

En formas de realización preferentes de la presente invención, un procesador reconstruye un mapa en 3D de un volumen o cavidad del cuerpo de un paciente (a continuación designado como el volumen), a partir de una pluralidad de puntos de muestra situados sobre el volumen cuyas coordenadas de posición han sido determinadas. Frente a los procedimientos de reconstrucción de la técnica anterior, en los cuales se emplea un gran número de puntos de muestra, las formas de realización preferentes de la presente invención están destinadas a la reconstrucción de una superficie a base a un número limitado de puntos de muestra. El número de puntos de muestra es genéricamente inferior a 200 puntos y puede ser inferior a 50 puntos. Preferentemente, de 10 a 20 puntos de muestra son suficientes para llevar a cabo una reconstrucción preliminar de la superficie con una calidad satisfactoria.

Dentro de un espacio de reconstrucción situado dentro del volumen de los puntos de muestra, se define una superficie inicial curvada en 3D cerrada, arbitraria en términos generales (también designada en la presente memoria por razones de brevedad como curva). La curva cerrada se ajusta aproximadamente a una forma que se asemeja a una reconstrucción de los puntos de muestra. A continuación, se lleva a cabo una o más veces, preferentemente de forma repetida, una etapa de ajuste flexible para conseguir que la curva cerrada se asemeje exactamente a la forma del volumen real que está siendo reconstruido. Preferentemente, la superficie en 3D es transmitida a una pantalla de vídeo u otra pantalla para su visualización por parte de un médico o de otro usuario del mapa.

En formas de realización preferentes de la presente invención, la superficie curvada cerrada inicial abarca sustancialmente todos los puntos de muestra o es interior a sustancialmente todos los puntos de muestra. Sin embargo, debe destacarse que es apropiada cualquier curva en las inmediaciones de los puntos de muestra. Preferentemente, la superficie curvada en 3D comprende un elipsoide, o cualquier otra curva cerrada simple. Alternativamente, puede utilizarse una curva no cerrada por ejemplo, si se desea reconstruir una única pared y no el volumen entero.

Una cuadrícula con una densidad deseada se define sobre la curva, y el ajuste de la curva se lleva a cabo ajustando los puntos de la rejilla. La rejilla preferentemente divide la superficie curvada en cuadriláteros o cualquier otro polígono, de forma que la rejilla define uniformemente puntos sobre la curva. Preferentemente, la densidad de la rejilla es suficiente para que haya genéricamente más puntos de la rejilla que puntos de muestra en cualquier proximidad arbitraria. También preferentemente, la densidad de la rejilla es ajustable mediante un equilibrio entre la precisión de la reconstrucción y la velocidad.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, la información externa se utiliza para escoger una curva cerrada inicial que esté más estrechamente relacionada con el volumen reconstruido, por ejemplo, utilizando la imagen del volumen, de acuerdo con lo anteriormente descrito. Así, el procedimiento de reconstrucción puede producir una reconstrucción más precisa en menos tiempo. Alternativa o adicionalmente, una base de datos de curvas cerradas pertinentes destinadas a diversos volúmenes del cuerpo es almacenada en una memoria, y la curva que va a ser utilizada es escogida de acuerdo con el procedimiento específico. En una forma de realización preferente adicional de la presente invención se utiliza un mapa de un volumen reconstruido de un paciente como curva de arranque destinada a los procedimientos de cartografía subsecuentes llevados a cabo en momentos posteriores sobre el mismo volumen.

Preferentemente, el ajuste aproximado de la curva cerrada se lleva a cabo en una única repetición, como máxima preferencia calculando un punto de ajuste para cada punto de la rejilla, y desplazando el punto de la rejilla en una fracción de la distancia respecto del punto de ajuste. Preferentemente, el punto de la rejilla es desplazado aproximadamente de un 50 a un 80% de la distancia entre su punto original y el punto de ajuste, más preferentemente aproximadamente en un 75%.

El punto de ajuste se determina preferentemente tomando una suma ponderada sobre sustancialmente todos los puntos de muestra. Preferentemente, los coeficientes de ponderación están inversamente relacionados con las distancias del punto de la rejilla a los puntos de muestra, designados en la presente memoria como distancias de la rejilla. En una forma de realización preferente de la presente invención, cada coeficiente de ponderación se define como el valor recíproco de la suma de una constante pequeña más la distancia de la rejilla, elevada a una potencia predeterminada, de forma que a los puntos de muestra próximos al punto de la rejilla se les concede un peso mayor. Preferentemente, la potencia es aproximadamente entre 4 y 9, como máxima preferencia 8. La constante menor es preferentemente más pequeña que la magnitud de la distancia más pequeña de la rejilla, y es preferentemente del tamaño de la precisión de la determinación de las coordenadas de los puntos de muestra. La constante menor se utiliza para impedir la división por cero cuando un punto de la rejilla está sobre un punto de muestra.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, las ponderaciones incluyen también un factor indicativo de la densidad de los puntos en las inmediaciones de su punto correspondiente. Preferentemente, la ponderación se multiplica por un valor de densidad entre 0 y 1, indicativo de la densidad, de forma que los puntos de muestra influencian la suma más que los puntos de muestra en un área densa. Preferentemente, la influencia de los puntos es por tanto sustancialmente independiente de la densidad de los puntos en sus inmediaciones.

En una forma de realización preferente de la presente invención, se lleva a cabo una igualación flexible asociando cada punto de muestra con un punto correspondiente de la rejilla, de forma que cada punto de muestra es asociado con el punto de la rejilla más próximo a aquél. Un vector de movimiento es calculado para cada uno de los puntos de la rejilla asociados y no asociados. Preferentemente, los vectores de movimiento se calculan en base a unos vectores derivados de los puntos de la rejilla asociados con respecto a sus puntos respectivos de muestra. Así mismo de forma preferente, los puntos de muestra influencian el valor del vector de movimiento de un punto específico de acuerdo con su proximidad al punto específico. Así mismo, la función mediante la cual se calculan los vectores de movimiento es preferentemente uniforme y no incluye cálculos complicados. Preferentemente, la función es una suma ponderada de los vectores desde los puntos de la rejilla asociados con los puntos de muestra respectivos. Los puntos de la rejilla son entonces desplazados de acuerdo con sus vectores de movimiento respectivos.

Adicional o alternativamente, los puntos de la rejilla asociados son desplazados hacia sus puntos de muestra correspondientes en un porcentaje de la distancia entre ellos. Aquellos puntos de la rejilla que no están asociados con el punto de muestra son desplazados en una distancia que se determina mediante la interpolación entre las distancias cuyos puntos circundantes sobre la rejilla son desplazados. Preferentemente, la rejilla resultante es alisada utilizando una transformación de alisamiento apropiada. Preferentemente, el proceso de asociar y desplazar se repite dos o más veces para posibilitar un ajuste más preciso de la curva cerrada.

En una forma de realización preferente de la presente invención, un usuario puede ajustar el número de veces que la igualación flexible se repite de acuerdo con un equilibrio deseado entre la calidad de imagen y la velocidad. Alternativa o adicionalmente, en primer término se proporciona al usuario una reconstrucción rápida, y a continuación el cálculo se repite para obtener una reconstrucción más precisa. Preferentemente, las ponderaciones de la suma ponderada utilizadas en la fase de igualación flexible son ajustados de acuerdo con el número de veces que se lleva a cabo la igualación. Alternativa o adicionalmente, las ponderaciones se determinan para cada etapa de igualación flexible de acuerdo con su colocación en el orden secuencial de la igualación flexible.

Preferentemente, las distancias utilizadas para los pesos y/o para la interpolación son distancias geométricas euclidianas entre los puntos. La distancia euclidiana es fácilmente computada y determina unos puntos sobre las paredes opuestas del volumen para repelerse mutuamente, de forma que las paredes no se intersectan. Alternativamente, pueden utilizarse otras distancias, como por ejemplo, la distancia situada a lo largo de la rejilla original o ajustada. En una forma de realización preferente de la presente invención, durante la primera igualación flexible la distancia utilizada es la distancia existente a lo largo de la rejilla original mientras que las subsecuentes igualaciones flexibles utilizan la distancia euclidiana.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, se aplica un alisamiento a la superficie reconstruida, preferentemente aplicando una convolución de superficie con un núcleo de tipo gaussiano. El alisamiento proporciona una mejor aproximación de la superficie y posibilita una realización más fácil de los cálculos en base a la superficie reconstruida. Sin embargo la aplicación de la convolución de superficie produce una cierta constricción de la superficie y, por consiguiente, preferentemente se lleva a cabo una transformación afín sobre la superficie alisada. La transformación afín es preferentemente escogida de acuerdo con los puntos de muestra externa con respecto a la superficie reconstruida. La transformación afín escogida preferentemente reduce al mínimo la distancia al cuadrado media de los puntos externos a la superficie.

Preferentemente, cuando la reconstrucción ha terminado, cada punto de muestra sustancialmente coincide con un punto de la rejilla. En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, se lleva a cabo una etapa de adaptación final exacta. Cada punto de muestra está asociado con un punto más próximo de la rejilla, y el punto de la rejilla asociado es desplazado sobre el punto de muestra. El resto de los puntos de la rejilla preferentemente no son desplazados. En términos generales, la mayoría de los puntos de muestra son en esta etapa muy próximos a la superficie reconstruida y, por consiguiente, no queda afectada sustancialmente la lisura de la superficie. Sin embargo, algunos puntos de muestra más exteriores, esto es, los puntos de muestra que no pertenecen a la superficie, pueden provocar cambios sustanciales en la superficie. Preferentemente, el usuario puede determinar si se desplaza la superficie sobre puntos que están separados de la superficie en más de una distancia máxima predeterminada. Alternativa o adicionalmente, la entera etapa de igualación exacta es opcional y se aplica únicamente de acuerdo a petición del usuario.

Así mismo alternativa o adicionalmente, los puntos de la rejilla son acercados hasta una distancia fija respecto de los puntos de muestra. Puede ser deseable mantener una distancia fija del tipo indicado, por ejemplo, cuando las coordenadas de muestra están en emplazamientos próximos a la punta distal de un catéter de muestreo y no en la punta distal misma.

En la presente invención, los datos referentes a los puntos de muestra se adquieren situando el catéter dentro del volumen que va a ser reconstruido, por ejemplo, dentro de una cámara del corazón. El catéter es situado con un extremo distal del mismo en contacto sucesivo con cada uno de los puntos de muestra, detectándose en una punta distal del catéter las coordenadas con los puntos y, opcionalmente, los valores de uno o más parámetros fisiológicos. Preferentemente, el catéter comprende un sensor de coordenadas próximo a su extremo distal, el cual suministra de salida unas señales indicadores de las coordenadas de la punta del catéter. Preferentemente, el sensor de coordenadas determina la posición transmitiendo y recibiendo ondas electromagnéticas, como se describe, por ejemplo, en las publicaciones PCT GB93/01736, WO94/04938, WO97/24983 y WO96/05768, o en la Patente estadounidense 5,391,199.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, el volumen reconstruido está en movimiento, por ejemplo, debido al latido del corazón. En dichas formas de realización, los puntos de muestra son preferentemente registrados con un marco de referencia respecto del corazón. Preferentemente, un catéter de referencia está fijado en el corazón, y los puntos de muestra se determinan junto con la posición del catéter de referencia que se utiliza para registrar los puntos, como se describe, por ejemplo, en la Patente estadounidense anteriormente mencionada 5,391,199 y en la Solicitud PCT WO96/05768.

Alternativa o adicionalmente cuando al menos parte el movimiento es un movimiento cíclico, como en el corazón, la adquisición de los puntos de muestra es sincronizada hasta un punto temporal específico del ciclo. Preferentemente, cuando el volumen de muestra es el corazón una señal de ECG es recibida y utilizada para sincronizar la adquisición de los puntos de muestra. Por ejemplo, los puntos de muestran pueden adquirirse en una telediástole. Así mismo, alternativa o adicionalmente, las coordenadas de cada uno de los puntos de muestra se determina junto con una indicación del punto temporal con respecto al movimiento cíclico en el cual las coordenadas fueron adquiridas. Preferentemente, la indicación incluye el tiempo relativo desde el inicio del ciclo y la frecuencia del movimiento cíclico. De acuerdo con la frecuencia del tiempo relativo, las coordenadas determinadas son corregidas en la telediástole, o en cualquier otro punto del movimiento cíclico.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, para cada punto de muestra se determina una pluralidad de coordenadas en diferentes puntos temporales del movimiento cíclico. En una de estas formas de realización preferentes, cada punto de muestra tiene dos coordenadas que definen la amplitud del movimiento del punto. Preferentemente, si la pluralidad de coordenadas de diferentes puntos está asociada con diferentes frecuencias cíclicas, las coordenadas son transformadas para que correspondan a un conjunto de coordenadas dentro de un movimiento cíclico de frecuencia única. Así mismo, preferentemente, las coordenadas son procesadas para reducir o sustancialmente eliminar cualquier contribución debida a un movimiento distinto del movimiento cíclico específico (cardiaco), por ejemplo, el movimiento del pecho debido a la respiración. La reconstrucción se lleva a cabo para una pluralidad de configuraciones del volumen en diferentes puntos temporales del movimiento cíclico. Preferentemente, se lleva a cabo una primera reconstrucción de acuerdo con lo anteriormente descrito para constituir una superficie de reconstrucción de anclaje y la reconstrucción de las superficies destinada a otros puntos temporales del ciclo se llevan a cabo con respecto a la superficie de reconstrucción de anclaje.

Preferentemente, para cada punto temporal adicional del movimiento cíclico, la superficie de anclaje se ajusta de acuerdo con las coordenadas de los puntos de muestra al nivel del punto temporal adicional con respecto a las coordenadas de los puntos de muestra de la superficie de anclaje. Preferentemente, la superficie de anclaje se ajuste mediante una transformación cuadrática que reduce al mínimo un error de la media cuadrática, presentando el error las distancias entre los puntos de muestra del punto temporal adicional y la superficie ajustada. Alternativa o adicionalmente, una transformación afín se utiliza en lugar de la transformación cuadrática. Así mismo alternativa o adicionalmente, se utiliza una transformación simple para superficies que tienen relativamente pocos puntos de muestra, mientras que en superficies que tienen unos puntos de muestra relativamente numerosos se utiliza una transformación cuadrática. La transformación simple puede ser una transformación afín, una transformación de rotación y escala, una transformación de rotación, o cualquier otro tipo de transformación apropiada.

Preferentemente, el ajuste de la superficie respecto de los puntos temporales adicionales incluye, después de la transformación, una o más, preferentemente 2, etapas de igualación flexibles y/o una etapa de igualación exacta.

Alternativa o adicionalmente, la reconstrucción se lleva a cabo separadamente para cada uno de los puntos temporales adicionales. Así mismo alternativa o adicionalmente, se lleva a cabo una primera reconstrucción de las superficies para los puntos temporales adicionales con respecto a la superficie de anclaje, y posteriormente se lleva a cabo una reconstrucción más precisa independientemente para cada punto temporal.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, se utiliza, para llevar a cabo las etapas de reconstrucción anteriormente descritas un hardware de gráficos dedicado que está diseñado para manipular polígonos.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, uno o más parámetros fisiológicos son adquiridos en cada punto de muestra. Los parámetros fisiológicos para el corazón pueden comprender una medición de la actividad eléctrica cardiaca, por ejemplo, y/o pueden comprender cualquier otro tipo de información local relativa al corazón, de acuerdo con lo descrito en la publicación de patente PCT anteriormente mencionada W097/24981. Los uno o más parámetros fisiológicos pueden ser o bien escalares o bien vectores y pueden comprender, por ejemplo, el voltaje, la presión, la impedancia, la velocidad de conducción o cualquier otro valor deseado.

Debe destacarse que la respuesta fisiológica es un momento de llegada de una señal fisiológica que se propaga dentro de la estructura biológica y la función vectorial puede tener cualquier número indeterminado de funciones vectoriales (como se indicó anteriormente). Por ejemplo, la función vectorial puede ser una velocidad de conducción de la actividad eléctrica.

Preferentemente, después de que el volumen es reconstruido en base a las coordenadas, los valores del parámetro fisiológico son determinados para cada uno de los puntos de la rejilla en base a la interpolación del valor del parámetro al nivel de los puntos de muestra circundantes. Preferentemente, la interpolación del parámetro fisiológico se lleva a cabo de manera proporcional a la interpolación agregada de las coordenadas. Alternativamente, los parámetros fisiológicos son interpolados de acuerdo con la interpolación geométrica entre los puntos de la rejilla. Alternativa o adicionalmente, los parámetros fisiológicos son interpolados de manera similar a la etapa de igualación flexible anteriormente descrita.

La superficie reconstruida puede ser representada en movimiento, y/o un doctor puede solicitar una representación de un punto temporal específico del ciclo. Preferentemente, el parámetro fisiológico es representado mediante la superficie reconstruida en base a una escala de color predefinida. En una forma de realización preferente de la presente invención, la fiabilidad de la reconstrucción de las zonas de la superficie reconstruida se indica sobre la superficie representada. Preferentemente, las zonas que están por debajo del umbral de un usuario definido son representadas como semitransparentes, utilizando un mezcla \alpha. Preferentemente, la fiabilidad de cualquier punto de la rejilla se determina de acuerdo con la proximidad de los puntos de muestra. Aquellos puntos situados sobre la rejilla que están más allá de una distancia predeterminada respecto del punto de muestra más próximos son menos fiables.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, las imágenes adquiridas como por ejemplo imágenes VI-gramos (electrografías del ventrículo izquierdo) y se utilizan junto con los puntos de muestra para potenciar la velocidad y/o la precisión de la reconstrucción. Preferentemente, el procesador lleva a cabo un procedimiento de reconocimiento del objeto sobre la imagen para determinar la forma de la superficie curvada cerrada en 3D para su utilización en la construcción de la rejilla inicial de la reconstrucción. Alternativa o adicionalmente, la imagen se utiliza por el médico para seleccionar áreas en las cuales se desea en mayor medida recibir los puntos de
muestra.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, el médico puede definir determinados puntos, líneas o áreas sobre la rejilla que deben permanecer fijos y que no van a ser ajustados. Alternativa o adicionalmente, algunos puntos pueden ser adquiridos como puntos interiores que no van a situarse en el mapa, debido a que no están sobre una superficie del volumen. El procedimiento de reconstrucción se lleva a cabo en consonancia, de forma que la curva cerrada no es desplazada demasiado próxima a los puntos interiores.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención la superficie de reconstrucción se utiliza para determinar una estimación precisa del volumen de la cavidad. La superficie es dividida por los puntos de la rejilla en cuadriláteros, y cada cuadrilátero se subdivide en dos triángulos. En base a estos triángulos se estima el volumen definido por la superficie. Alternativamente, el volumen es calculado utilizando una representación volumétrica. Pueden también llevarse a cabo otras mediciones, como por ejemplo mediciones superficiales geodésicas en la superficie, utilizando la superficie reconstruida.

Debe destacarse que algunas de las etapas descritas anteriormente pueden ser ignoradas en algunas formas de realización preferentes de la invención, con el fin de ahorrar tiempo de procesamiento y acelerar el procedimiento de reconstrucción.

Un ejemplo de un aparato fisiológico al cual es particularmente aplicable la presente invención es el tiempo de activación local (LAT) del tejido cardíaco. La presente invención posibilita la medición del LAT, con respecto al ciclo cardiaco, en una pluralidad de puntos de muestra sobre la superficie interior de una cámara del corazón, utilizando un dispositivo, situado en la punta de un catéter, que detecta la actividad eléctrica únicamente en un solo punto de contacto de la punta del catéter con la superficie interior de la cámara del corazón. Estas mediciones del LAT son enviadas a los correspondientes puntos de una rejilla que se corresponden con un concreto tiempo del ciclo cardiaco, preferentemente una telediástole y son interpolados con los otros puntos de la rejilla. Los puntos de la rejilla definen polígonos, por ejemplo, triángulos; y una velocidad de propagación vectorial se determina para cada polígono de la rejilla a partir de los valores LAT en los puntos de la rejilla que son los vértices del polígono. A cada rejilla se le asigna entonces la media de las velocidades de propagación del polígono del cual es un vértice, y las velocidades de propagación en las rejillas son alisadas y representadas preferentemente como flechas colocadas en los puntos de la rejilla, representando las direcciones de las flechas la dirección de propagación y representando las longitudes de las flechas la velocidad de propagación. Estas flechas proporcionan una representación visual de la velocidad de propagación y de la vorticidad de la propagación que permite que el electrofisiólogo verifique el emplazamiento del tejido cardiaco enfermo que debe ser tratado. Nótese que la medición y la representación de la velocidad de propagación se basa en mediciones consecutivas en puntos concretos sobre la superficie interior de la cámara del corazón, a diferencia de los procedimientos de la técnica anterior, los cuales requieren mediciones simultáneas en al menos dos puntos claramente
separados.

En términos más generales, dicha representación puede construirse con destino a cualquier función vectorial que se relacione con una respuesta fisiológica medida en puntos discontinuos sobre la superficie de una estructura biológica. La función vectorial puede ser cualquiera entre un número indeterminado de funciones vectoriales. Por ejemplo, la función vectorial puede ser una velocidad de conducción de la respuesta fisiológica.

El LAT es un intervalo de tiempo entre un tiempo de referencia determinado, por ejemplo, desde el ECG de la superficie del cuerpo o del electrograma intracardiaco, y el tiempo del episodio de despolarización local. Otras funciones escalares útiles de los parámetros fisiológicos, pueden ser calculados y representados, superpuestos sobre una pantalla combinada del LAT (informa de pseudocolor) y de la velocidad de propagación (en forma de flechas). Una función escalar útil es la amplitud de la tensión medida en cada punto de muestra representada como un pseudocolor: una amplitud anormalmente baja constituye un sistema de tejido cicatricial, tras lo cual la velocidad de conducción puede ser representada en forma de flechas.

Se proporciona, por consiguiente, de acuerdo con la presente invención, un aparato para reconstruir un mapa de un volumen, que incluye unos medios para determinar las coordenadas de una pluralidad de emplazamientos sobre una superficie del volumen que tiene una configuración, la generación de una rejilla de puntos que define una superficie de reconstrucción en un espacio de 3D en proximidad a unos emplazamientos determinados, para cada uno de los puntos sobre la rejilla, que definen un vector respectivo, dependiendo de un desplazamiento entre uno o más de los puntos situados sobre la rejilla y uno o más de los emplazamientos, y para ajustar la superficie de reconstrucción desplazando sustancialmente cada uno de los puntos sobre la rejilla en respuesta al vector respectivo, de forma que la superficie de reconstrucción se deforma para asemejarse a la configuración de la superficie.

Preferentemente, el aparato constituye un medio para representar la superficie de reconstrucción.

Preferentemente, la generación de la rejilla incluye la generación de una rejilla de forma que la superficie de reconstrucción abarque sustancialmente todos los emplazamientos determinados o sea interior a sustancialmente todos los emplazamientos determinados.

Preferentemente, la generación de la rejilla incluye la definición de un elipsoide.

Preferentemente, la superficie de reconstrucción se define y se ajusta sustancialmente de forma independiente de cualquier presunción con respecto a la topología del volumen.

También preferentemente, la superficie de reconstrucción se define y se ajusta sustancialmente sin referencia a ningún punto dentro del volumen.

Alternativa o adicionalmente, la generación de la rejilla incluye la adquisición de una imagen del volumen y la definición de la superficie de reconstrucción de forma que se asemeje a la imagen del volumen.

Así mismo, alternativa o adicionalmente, la generación de la rejilla incluye la elección de una rejilla de una biblioteca de memoria de acuerdo con al menos una característica del volumen.

Preferentemente, el ajuste de la superficie incluye una etapa de ajuste aproximado y una etapa de igualación flexible.

Preferentemente, la etapa de ajuste aproximado incluye el desplazamiento de cada punto sobre la rejilla hacia un centro de masa ponderado respectivo de los emplazamientos determinados, y a los emplazamientos más próximos al punto sobre la rejilla se les otorga un peso mayor.

Preferentemente, el desplazamiento de cada punto de la etapa de ajuste aproximado incluye la definición, para cada uno de los puntos de la rejilla, de un respectivo vector de ajuste aproximado que incluye una suma ponderada de vectores desde el punto hasta cada uno de los emplazamientos determinados y el desplazamiento de los puntos en una distancia proporcional al vector respectivo.

Preferentemente, la definición del vector de ajuste aproximado incluye el cálculo de una ponderación para cada uno de los vectores sumados que es en general inversamente proporcional a la magnitud del vector sumado elevada a una predeterminada potencia.

Preferentemente, la ponderación incluye el inverso de una suma de una constante y la magnitud del vector elevada a una potencia entre 4 y 10.

Preferentemente, la constante es más pequeña que una precisión de la determinación de los emplazamientos.

Preferentemente, el desplazamiento de cada punto incluye el desplazamiento de cada punto hacia un punto escogido como objetivo respectivo en una distancia entre el 50 y el 90% de la distancia entre un punto y el punto elegido como objetivo.

Preferentemente, la etapa de igualación flexible incluye la selección de un punto de la rejilla que va a ser asociado respectivamente con cada uno de los emplazamientos determinados.

Preferentemente, la selección del punto de la rejilla incluye el hallazgo para cada emplazamiento determinado de un punto sobre la rejilla que esté sustancialmente más próximo a aquél.

También preferentemente, la etapa de igualación flexible incluye el desplazamiento de los puntos seleccionados de la rejilla hacia sus respectivos emplazamientos determinados.

Preferentemente, el desplazamiento de los puntos seleccionados de la rejilla incluye el desplazamiento de los puntos de la rejilla sustancialmente sobre sus respectivos emplazamientos determinados.

Preferentemente, la etapa de igualación flexible incluye el desplazamiento de los puntos de la rejilla que no fueron seleccionados en una cantidad dependiente de los desplazamientos de los puntos circundantes de la rejilla.

Preferentemente, el desplazamiento de los puntos de la rejilla que no fueron seleccionados incluye el desplazamiento de los puntos de la rejilla en una cantidad sustancialmente dependiente solo de los desplazamientos de los puntos de la rejilla circundantes seleccionados.

Preferentemente, el desplazamiento de los puntos de la rejilla incluye el cálculo de un desplazamiento de un punto de la rejilla que no fue seleccionado en base a los desplazamientos de los puntos de la rejilla seleccionados circundantes y de las distancias desde estos puntos de la rejilla circundantes.

Preferentemente, el cálculo del desplazamiento del punto de la rejilla incluye la interpolación entre los desplazamientos de los puntos de la rejilla circundantes.

Preferentemente, las distancias incluyen distancias geométricas.

Alternativa o adicionalmente, las distancias incluyen una longitud de la superficie de la reconstrucción entre los puntos de la rejilla.

Preferentemente, la etapa de igualación flexible incluye la definición de una función de desplazamiento que incluye una suma ponderada de vectores, conectando cada vector un emplazamiento y su punto asociado.

Preferentemente, la etapa de igualación flexible incluye el emplazamiento de los puntos de la rejilla de acuerdo con la función de desplazamiento para alisar la superficie.

Preferentemente, la determinación de las coordenadas incluye la colocación de la punta de un catéter en la pluralidad de emplazamientos.

Preferentemente, la colocación de la punta del catéter incluye la colocación del catéter en una pluralidad de emplazamientos dentro de una cámara del corazón.

Preferentemente, la determinación de las coordenadas incluye la transmisión y recepción de ondas no ionizantes.

Preferentemente, la determinación de las coordenadas incluye la colocación en la pluralidad de emplazamientos de un dispositivo que genere señales indicativas de la posición del dispositivo.

Preferentemente, el dispositivo genera unas señales indicadoras de los 6 grados de posición y orientación del dispositivo.

Preferentemente, la determinación de las coordenadas incluye la recepción de las coordenadas procedente de una fuente externa.

Preferentemente, el aparato incluye unos medios para adquirir una señal indicadora de un valor de la actividad fisiológica en sustancialmente cada uno de entre la pluralidad de emplazamientos.

Preferentemente, la adquisición de la señal incluye la adquisición de una señal indicadora de un valor de la actividad eléctrica en el emplazamiento.

Preferentemente, el aparato incluye unos medios para estimar un valor de la actividad fisiológica en los puntos de la rejilla ajustados.

Preferentemente, la estimación del valor de la unidad fisiológica incluye una estimación en base a un valor adquirido de la actividad fisiológica en un emplazamiento en proximidad a los puntos de la rejilla ajustados.

Preferentemente, la estimación en base al valor adquirido incluye la interpolación del valor en respuesta a la deformación de la superficie de reconstrucción.

Preferentemente, la determinación de las coordenadas de una pluralidad de emplazamientos incluye la determinación de las coordenadas de menos de 200 emplazamientos, más preferentemente de menos de 50 emplazamientos, y como máxima preferencia de menos de 20 emplazamientos.

Preferentemente, el volumen está en movimiento, y la determinación de las coordenadas incluye la determinación de un factor de corrección en respuesta al movimiento.

Preferentemente, el movimiento incluye un movimiento cíclico, y la determinación del factor de corrección incluye la determinación de un factor en respuesta a una respuesta cíclica del movimiento.

Preferentemente, la determinación del factor incluye un movimiento de filtrado a una frecuencia sustancialmente diferente de la frecuencia cíclica.

Preferentemente, el movimiento incluye un movimiento cíclico, y la determinación de las coordenadas incluye la determinación de las coordenadas en una fase predeterminada del movimiento cíclico.

Preferentemente, la determinación de las coordenadas en la fase predeterminada incluye la determinación de las coordenadas en una pluralidad de puntos temporales y el ajuste de las coordenadas con respecto al movimiento cíclico.

Preferentemente, el ajuste de las coordenadas incluye la determinación de una cadencia del movimiento cíclico junto con las coordenadas para sustancialmente la determinación de cada coordenada.

Preferentemente, la generación de la rejilla y el ajuste de la superficie de reconstrucción se llevan a cabo separadamente con respecto a las coordenadas determinadas en cada fase del movimiento cíclico.

Alternativa o adicionalmente, la generación y el ajuste se llevan a cabo para las coordenadas de una pluralidad de fases del movimiento cíclico para constituir un mapa del movimiento del volumen.

Preferentemente, la generación de la rejilla y el ajuste de la superficie de reconstrucción se llevan a cabo para un primer grupo de coordenadas determinado en una primera fase del movimiento cíclico, y la superficie reconstruida del primer grupo se ajusta para constituir una superficie reconstruida en una o más fases adicionales.

Preferentemente, el aparato incluye unos medios para alisar la superficie reconstruida.

Preferentemente, el aparato incluye unos medios para aplicar una transformación afín a la superficie reconstruida.

Preferentemente, el aparato incluye unos medios en una etapa final en la cual cada emplazamiento determinado está asociado con un punto respectivo de la rejilla, y los puntos asociados de la rejilla son desplazados sobre emplazamientos determinados mientras que los puntos de la rejilla no asociados son sustancialmente no desplazados.

Preferentemente, el aparato incluye unos medios para estimar una medición del volumen en respuesta a la superficie reconstruida.

Preferentemente, la estimación de la medición del volumen incluye la elección de un punto arbitrario dentro de la rejilla y el cálculo de los volúmenes de los tetrahedos definidos por el punto arbitrario y grupos de tres puntos sobre la rejilla que cubren la entera superficie de la rejilla.

Se proporciona así mismo de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención un aparato para reconstruir un mapa de un volumen a partir de las coordenadas de una pluralidad de emplazamientos determinados sobre una superficie del volumen que tiene una configuración, que incluye un procesador, el cual recibe las coordenadas y genera una rejilla de puntos que define una superficie de reconstrucción en un espacio de 3D en proximidad a los emplazamientos determinados, y que define un vector respectivo para cada uno de los puntos sobre la rejilla, dependientes de un desplazamiento entre uno o más de los puntos sobre la rejilla y uno o más de los emplazamientos, y el cual ajusta la superficie de reconstrucción desplazando cada uno de los puntos de la rejilla en respuesta al vector respectivo, para que la superficie de reconstrucción se deforme y se asemeje a la configuración de la superficie del volumen.

Preferentemente, el aparato incluye una pantalla de representación para representar una superficie ajustada.

Preferentemente, el procesador analiza la superficie de ajuste para determinar una característica del volumen.

Preferentemente, el aparato incluye una memoria para almacenar una superficie ajustada.

Preferentemente, la rejilla inicialmente abarca sustancialmente todos los emplazamientos determinados.

Preferentemente, el aparato incluye un dispositivo de representación de imágenes para adquirir una imagen del volumen, y el procesador define la rejilla inicialmente de forma que se asemeje a la imagen del volumen.

Preferentemente, el aparato incluye una biblioteca de memoria que incluye una pluralidad de curvas cerradas, y el procesador define la rejilla inicialmente escogiendo una curva cerrada de la biblioteca de memoria de acuerdo con al menos una característica del volumen.

Preferentemente, el procesador genera y define la superficie de reconstrucción sustancialmente de manera independiente de cualquier presunción con respecto a la topología del volumen.

Preferentemente, el procesador genera y define la superficie de reconstrucción sustancialmente sin referencia a ningún punto dentro del volumen.

Preferentemente, el procesador constituye la rejilla ajustada en dos etapas: una etapa de ajuste aproximado y una etapa de igualación flexible.

Preferentemente, en la etapa de ajuste aproximado, el procesador desplazada cada punto sobre la rejilla hacia un respectivo centro de masa ponderado de los emplazamientos determinados, y a los emplazamientos más próximos al punto sobre la rejilla se les otorga un peso mayor.

Preferentemente, el procesador calcula el centro de masa utilizando una ponderación que es sustancialmente proporcional para cada emplazamiento al inverso de la suma de una constante pequeña y de la distancia entre el punto y el emplazamiento elevada a una potencia entre 4 y 10.

Preferentemente, en la etapa de igualación flexible, el procesador selecciona un respectivo punto de la rejilla para asociarlo con cada uno de los emplazamientos determinados.

Preferentemente, el punto seleccionado de la rejilla para cada emplazamiento seleccionado incluye un punto sobre la rejilla que está más próximo al emplazamiento.

Preferentemente, en la etapa de igualación flexible, el procesador desplaza los puntos seleccionados de la rejilla hacia sus respectivos emplazamientos asociados.

Preferentemente, el procesador desplaza los puntos seleccionados de la rejilla sobre los emplazamientos asociados.

Preferentemente, el procesador desplaza los puntos de la rejilla no seleccionados en una cantidad dependiente de los desplazamientos de los puntos circundantes de la rejilla.

Preferentemente, la cantidad de desplazamiento de los puntos no seleccionados de la rejilla es dependiente de los desplazamientos de los puntos circundantes seleccionados de la rejilla.

Preferentemente, la cantidad de movimiento de cada uno de los puntos no seleccionados de la rejilla es calculado por el procesador en base a las distancias desde los puntos circundantes no seleccionados de la rejilla al punto no seleccionado de la rejilla.

Preferentemente, la cantidad de desplazamiento de los puntos no asociados de la rejilla se calcula por el procesador en base a la interpolación de los desplazamientos de los puntos circundantes seleccionados de la rejilla.

Preferentemente, las distancias incluyen distancias geométricas.

Preferentemente, el aparato incluye una sonda, la cual es situada en conexión con la superficie para determinar los desplazamientos sobre ella.

También preferentemente, la sonda incluye un sensor de posición que indica la posición de una punta de la sonda.

Preferentemente, el sensor incluye al menos una bobina.

Preferentemente, el sensor genera unas señales indicadoras de la posición y orientación del sensor.

Alternativa o adicionalmente la sonda incluye una porción funcional para adquirir un valor de una actividad fisiológica en una pluralidad de emplazamientos.

Preferentemente, la porción funcional incluye un electrodo.

Preferentemente, el procesador estima un valor de la actividad fisiológica en los puntos ajustados de la rejilla.

Preferentemente, el procesador estima el valor de la actividad fisiológica en base a los valores adquiridos de la actividad fisiológica en puntos circundantes a los puntos ajustados de la rejilla.

Preferentemente, el procesador estima el valor por interpolación a partir de los valores adquiridos en respuesta a la deformación de la superficie de reconstrucción.

Preferentemente, el aparato incluye un catéter de referencia para registrar los emplazamientos determinados con respecto a un marco de referencia asociado con el volumen.

Preferentemente, el aparato incluye un monitor para ECG para transmitir el funcionamiento de la sonda para determinar los puntos en una fase fija de un movimiento cíclico del volumen.

También se proporciona de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, un aparato para representar los valores de un parámetro que varía sobre una superficie, incluyendo la determinación de un valor de un parámetro en cada uno de entre una pluralidad de puntos sobre la superficie, y ofrecer una imagen de la superficie en una pantalla con un grado diferente de transparencia en áreas diferentes de la superficie, que responden en cada una de las áreas al valor del parámetro en uno o más puntos del área.

Preferentemente, la determinación del valor incluye el muestreo de una pluralidad de puntos y la creación de un mapa de la superficie en respuesta a aquél, y el suministro de la imagen incluye el suministro de una representación gráfica del mapa.

Preferentemente, la creación del mapa incluye la creación de un mapa en 3D.

Preferentemente, la determinación del valor incluye la determinación de una medición de la fiabilidad del mapa en cada una de las áreas.

Preferentemente, el suministro de la imagen incluye el suministro de una o más de las áreas que tienen una medida baja de fiabilidad con respecto a otra o más de las áreas con un grado de transparencia relativamente mayor.

Preferentemente, la determinación de la medida de la fiabilidad incluye la determinación de una densidad de los puntos de muestra.

Preferentemente, el suministro de la imagen incluye la definición de una escala de color y la representación de un color asociada con el valor, en cada uno de la pluralidad de puntos.

Preferentemente, la pluralidad de puntos incluye unos puntos de muestra y unos puntos interpolados, y la determinación de la medida de la fiabilidad incluye la asignación de una medida de alta fiabilidad a los puntos de muestra.

Preferentemente, la determinación de la medida de la fiabilidad incluye la asignación de unas medidas de la fiabilidad en los puntos interpolados de acuerdo con su respectiva distancia desde un punto de muestra más próximo.

También se proporciona de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención, un aparato para diagnosticar un estado de una estructura biológica que incluye la medición de una respuesta fisiológica en al menos tres puntos de muestra sobre una superficie de la estructura biológica, el cálculo de una función vectorial con relación a la respuesta, y la visualización de una representación de la función vectorial.

Preferentemente, la función vectorial está relacionada con un gradiente de la respuesta fisiológica.

Preferentemente, la respuesta fisiológica es una función del tiempo.

Más preferentemente, la respuesta fisiológica es un tiempo de llegada de una señal fisiológica que se propaga dentro de la estructura biológica, y la función vectorial puede tener cualquier número indeterminado de funciones vectoriales, como máxima preferencia es una velocidad de conducción.

Preferentemente, la representación incluye una flecha en cada punto de muestra, estando la longitud de la flecha relacionada con la magnitud de la función vectorial en cada punto de muestra, y estando la dirección de la flecha relacionada con la dirección de la función vectorial en cada punto de muestra.

Preferentemente, el aparato así mismo incluye unos medios para hacer encajar una superficie con unos puntos de muestra y visualizar la superficie, superponiéndose la visualización de la representación sobre la visualización de la superficie. También aquí, es preferente que la representación incluya una flecha en cada punto de muestra, estando la longitud de la flecha relacionada con la magnitud de la función vectorial en cada punto de muestra; y estando la dirección de la fecha relacionada con la dirección de la función vectorial en cada punto de muestra.

Preferentemente, el ajuste de la superficie sobre los puntos de muestra incluye la representación de la superficie como una rejilla que incluya al menos tantos puntos de la rejilla como puntos de muestra. Más preferentemente, al menos uno de los puntos de la rejilla coincide con uno de los puntos de muestra.

Preferentemente, la rejilla incluye una pluralidad de polígonos, siendo los puntos de la rejilla los vértices de los polígonos, siendo cada punto de la rejilla un vértice de al menos un polígono, y el cálculo de la función vectorial incluye las etapas de interpolación de la respuesta en los puntos de la rejilla, la asignación de un valor de la función vectorial a cada polígono, basándose el valor de la función vectorial asignada a cada polígono en la respuesta interpolada en los puntos de la rejilla que son los vértices de ese polígono, y la determinación de un valor de la función vectorial en cada punto de la rejilla, basándose el valor de la función vectorial en cada punto de la rejilla en los valores de la función vectorial asignados a los polígonos de los cuales ese punto de la rejilla es un vértice. Como máxima preferencia, los polígonos son triángulos.

Más preferentemente, el cálculo de la función vectorial así mismo incluye el alisamiento de los valores de la función vectorial en los puntos de la rejilla. Como máxima preferencia, los parámetros de alisamiento pueden determinarse en base al conocimiento a priori acerca del corazón específico.

Preferentemente, el aparato así mismo incluye unos medios para calcular las funciones escalares relacionadas con la respuesta fisiológica y la visualización de las representaciones de estas funciones escalares superpuestas sobre la visualización de la superficie junto con la representación de la función vectorial. Un importante ejemplo de una función escalar del tipo indicado es una amplitud de las mediciones de respuesta fisiológicas en los puntos de muestra. En otro ejemplo importante, útil en el diagnóstico de una cardiopatía, las mediciones son mediciones de voltaje, una función escalar es la amplitud de las mediciones de voltaje en cada punto de muestra y la función vectorial es una velocidad de conducción inferida a partir del tiempo de activación local.

Preferentemente, la respuesta fisiológica es una impedancia, en la que una función escalar es una amplitud de las impedancias, y la función vectorial es una velocidad de conducción.

Preferentemente, el aparato así mismo incluye unos medios para inferir la anomalía a partir de la representación de la función vectorial. Preferentemente, la inferencia de la anomalía incluye la identificación de al menos un emplazamiento sobre la superficie que esté afectada por la anomalía, y el aparato así mismo incluye unos medios para tratar aquellos emplazamientos.

Preferentemente, el tratamiento incluye la ablación de la estructura biológica en aquellos emplazamientos.

Preferentemente, la respuesta fisiológica se mide consecutivamente en los puntos de muestra.

Se proporciona también, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención, un aparato con unos medios para el diagnóstico de un estado de una estructura biológica, que incluye la medición de una respuesta fisiológica en al menos tres puntos de muestra sobre una superficie de la estructura biológica, el cálculo de una función vectorial relacionada con la respuesta y la inferencia del estado a partir de la función vectorial.

Preferentemente, la respuesta fisiológica es una función del tiempo.

Más preferentemente, la respuesta fisiológica es un tiempo de llegada de una señal fisiológica que se propaga dentro de la estructura biológica, y la función vectorial es una velocidad de la propagación.

Preferentemente, la inferencia del estado fisiológico incluye la identificación de al menos un emplazamiento sobre la superficie que esté afectada por una anomalía, y el aparato así mismo incluye unos medios para tratar aquellos emplazamientos.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe en la presente memoria, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

la Fig. 1 es una vista, en perspectiva esquemática, de un sistema de cartografía cardiaca, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 2 muestra un catéter de cartografía dentro de un corazón de un paciente, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 3 es un diagrama de flujo que ilustra un muestreo de puntos y una reconstrucción de un mapa, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 4 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de reconstrucción, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención;

las Figs. 5A a 5E son gráficos simplificados, de dos dimensiones, que ilustran la reconstrucción ilustrativa de un mapa a partir de unos puntos de muestra, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 6 es una ilustración esquemática de un volumen de un corazón reconstruido representado, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 7 es una ilustración de la estimación de un volumen de acuerdo con otra forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 8 es una ilustración de una reconstrucción de acuerdo con otra forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 9 muestra un frente de ondas planar que cruza el triángulo de una rejilla;

la Fig. 10 muestra una representación combinada de LAT - velocidad de conducción de una aurícula humana afectada por un aleteo auricular;

la Fig. 11 muestra una representación combinada de LAT - velocidad de conducción de una aurícula humana afectada de aleteo auricular.

la Fig. 12 muestra un modelo, sobre un trazado combinado de amplitud de voltaje - velocidad de conducción que es sintomático de una taquicardia ventricular de un ventrículo humano;

la Fig. 13 muestra una representación de una velocidad de conducción del ventrículo izquierdo de un perro en la que el corazón está embarcado en un ritmo sinusal procedente del ápice de la ventrículo derecha; y

la Fig. 14 muestra una representación de la velocidad de conducción de la aurícula derecha de un corazón humano afectado de aleteo auricular.

Descripción de las formas de realización preferentes

La Fig. 1 muestra un sistema de cartografía 18 destinado a la cartografía de un volumen del corazón de un paciente, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención. El sistema 18 comprende una sonda alargada, preferentemente un catéter 20 para su inserción dentro del cuerpo humano. El extremo distal 22 del catéter 20 incluye una porción funcional 24 para efectuar el diagnóstico y/o determinadas funciones terapéuticas, adyacente a la punta distal 26. La porción funcional 24 preferentemente comprende unos electrodos (no mostrados en la figura) para llevar a cabo unas mediciones electrofisiológicas, según se describe, por ejemplo, en la Patente estadounidense 5,391,199 o en la publicación PCT WO97/24983.

Alternativa o adicionalmente, la porción funcional 24 puede incluir otros aparatos de diagnóstico destinados al registro de valores de determinados parámetros en puntos situados dentro del cuerpo. Dichos aparatos pueden incluir un sensor químico, un sensor de la temperatura, un sensor de la presión y/o cualquier otro sensor deseado. La porción funcional 24 puede determinar un único valor para cada punto del parámetro, o alternativamente una pluralidad de valores dependientes del tiempo de su obtención. La porción funcional 24 puede también incluir aparatos terapéuticos según es conocido en la técnica.

El extremo distal 22 del catéter 20 incluye así mismo un dispositivo 28 que genera unas señales utilizadas para determinar la posición y, preferentemente, la orientación del catéter dentro de cuerpo. El dispositivo 28 está preferentemente adyacente a la porción funcional 24, en relación fija con la punta 26. El dispositivo 28 preferentemente comprende tres bobinas no concéntricas, como las que se describen en la publicación de patente PCT WO96/05768. Este dispositivo permite la generación continua de información en seis dimensiones de la orientación y posición con respecto a un campo magnético aplicado externamente. Alternativamente, el dispositivo 28 comprende otros sensores de la posición y/o de las coordenadas según lo descrito en la Patente estadounidense 5,391,199, la Patente estadounidense 5,443,489 y la Publicación PCT WO94/04938. También alternativa o adicionalmente la punta 26 está marcada con un marcador cuya posición puede determinarse desde fuera del cuerpo, por ejemplo, un marcador radioopaco para su uso con un fluoroscopio.

El catéter 20 preferentemente incluye un asidero 30 que tiene unos controles 32 que se utilizan por el cirujano para dirigir el extremo distal 22 del catéter en una dirección deseada, para situarlo y orientarlo según se desee. El catéter 20 preferentemente comprende un mecanismo de dirección situado en el extremo distal 22, según es conocido en la técnica, para facilitar la recolocación de la punta 26.

El catéter 20 está acoplado, mediante un cable de extensión 21, a una consola 34 que permite al usuario observar y regular las funciones del catéter 20. La consola 34 preferentemente incluye una computadora 36, un teclado 38, unos circuitos de procesamiento de señales 40, los cuales están situados típicamente dentro de la computadora, y una pantalla 42. Los circuitos de procesamiento de señales 40 típicamente reciben, amplifican, filtran y digitalizan las señales procedentes del catéter 20, incluyendo las señales generadas por el dispositivo 28 de generación de las señales de la posición, por medio de lo cual estas señales digitalizadas son recibidas y utilizadas por la computadora 36 para computar la orientación y posición del catéter. Alternativamente, puede asociarse una circuitería apropiada con el catéter mismo para que los circuitos 40 reciban unas señales que estén ya amplificadas, filtradas y/o digitalizadas. Preferentemente, la computadora 36 incluye una memoria para almacenar las posiciones y los parámetros determinados de los puntos. La computadora 36 incluye también preferentemente un hardware de gráficos dedicados para la manipulación poligonal, el cual posibilita el llevar a cabo las etapas de reconstrucción descritas a continuación en la presente memoria utilizando técnicas gráficas rápidas de computadora.

Preferentemente, el sistema 18 incluye también un monitor 73 de ECG, acoplado para recibir señales procedentes de uno o más electrodos 52 de la superficie del cuerpo y transmitir las señales hasta la computadora 36. Alternativamente, la función de vigilancia del ECG puede llevarse a cabo por los circuitos 40.

La Fig. 2 muestra una porción distal del catéter de cartografía 20 situado dentro de un corazón 70 de un paciente, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención. El catéter 20 está insertado en el corazón 70 y la punta 26 es situada en contacto con una pluralidad de emplazamientos, como por ejemplo los emplazamientos 75 y 77 situados sobre una superficie interior 72 del corazón 70. La superficie 72 limita el volumen que va a ser reconstruido, y son los emplazamientos de esta superficie los que van a ser objeto de muestra. En cada una de las pluralidades de emplazamientos, las coordenadas de la punta 26 se determinan por el dispositivo 28, preferentemente junto con la información fisiológica determinada por la porción funcional 24. Las coordenadas determinadas y, opcionalmente, la información fisiológica constituyen un punto de datos locales. Los puntos de datos locales procedentes de una pluralidad de emplazamientos se utilizan para levantar un mapa del corazón 70, o de una porción del corazón.

Al menos un catéter de referencia 78 es preferentemente insertado dentro del corazón 70 y es situado en una posición fija con respecto al corazón. Comparando las posiciones de los catéteres 20 y 78, la posición de la punta 70 está determinada con precisión con respecto al corazón, con independencia del movimiento de corazón. Alternativamente, puede utilizarse cualquier otro procedimiento apropiado para compensar el movimiento del corazón 70.

Preferentemente, las coordenadas de la punta 26 de la pluralidad de emplazamientos se determinan en un punto - tiempo común en el ciclo cardíaco, preferentemente en una telediástole. Alternativa o adicionalmente cada posición determinada es registrada justo con un punto - tiempo, preferentemente con respecto a un punto - tiempo predeterminado del ciclo cardíaco y junto con la indicación del ritmo cardiaco actual. El punto - tiempo relativo y el ritmo del ciclo se utilizan para corregir el movimiento del corazón. De esta forma es posible determinar las posiciones de un gran número de puntos, de manera simple, dentro de un periodo de tiempo limitado.

También alternativa o adicionalmente la posición de la punta 26 se determina en cada emplazamiento en dos o más puntos - tiempo del ciclo cardiaco, de forma que, para cada emplazamiento, se determina una gama de posiciones. Así, un mapa geométrico de la pluralidad de emplazamientos puede comprender una pluralidad de "imágenes instantáneas" del corazón 70 estando cada imagen instantánea asociada con una fase diferente del ciclo cardiaco. El ciclo cardiaco se determina preferentemente utilizando el monitor de ECG 73, de acuerdo con las lecturas fisiológicas procedentes de la porción funcional 24 o de acuerdo con los movimientos del catéter de referencia 78. Preferentemente, cada posición se determina junto con el ritmo cardiaco en el momento de la determinación. Una transformación de cambio de la frecuencia y fase se aplica preferentemente a una pluralidad de posiciones en cada emplazamiento para llevar las posiciones hasta un estado tal como si estuvieran determinadas en puntos - tiempos comunes con respecto a un ritmo cardiaco común predeterminada.

Preferentemente, la transformación aplicada a las posiciones sirve también para reducir o eliminar los efectos de cualquier movimiento del corazón que no sea debido al ciclo cardiaco, particularmente el movimiento del pecho debido a la respiración u otros movimientos del paciente. Estos efectos son eliminados definiendo una trayectoria cíclica de los puntos asociada con cada emplazamiento, y a continuación filtrando las frecuencias de trayectoria del movimiento distintas de las frecuencias asociadas con el ritmo cardiaco. Preferentemente, cualquier frecuencia cuya longitud de onda correspondiente no dividan uniformemente la longitud del ciclo cardiaco, es eliminada. El resultado para cada emplazamiento es una trayectoria modificada, que incluye un punto telediastólico corregido, el cual a continuación se utiliza en la reconstrucción del mapa del corazón, de acuerdo con lo descrito más adelante en la presente memoria.

Preferentemente, en cada emplazamiento en el que está situado la punta 26, se verifica que el catéter 20 esté en contacto con la superficie, utilizando cualquier procedimiento pertinente, por ejemplo, según lo descrito en la publicación PCT WO97/24981.

La Fig. 3 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso de muestreo de puntos y de reconstrucción de un mapa, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención. De acuerdo con lo anteriormente descrito, el catéter 20 es situado en contacto con la superficie 72 del corazón 70. Y las señales son recibidas desde el catéter 20 para constituir una característica de puntos de datos locales del emplazamiento de la punta 26. El punto de datos locales preferentemente incluye las coordenadas del punto en una pluralidad de puntos de tiempo y uno o más valores asociados con el punto, de al menos un parámetro fisiológico. Preferentemente, de acuerdo con lo antes señalado, el punto de datos locales incluye una indicación del ritmo cardiaco y del punto de tiempo del ciclo cardiaco para cada coordenada determinada. Los valores de parámetro pueden estar asociados con puntos de tiempo específicos o pueden estar asociados genéricamente con el punto.

Preferentemente, se verifica el contacto entre la punta 26 y la superficie 72 y el punto es añadido al mapa únicamente si hay suficiente contacto entre la punta y la superficie. En una forma de realización preferente de la invención, los puntos para los cuales no existe un adecuado contacto son añadidos a una base de datos de puntos interiores. Estos puntos son interiores a la superficie reconstruida e indican áreas en el mapa que no son parte de la superficie reconstruida. Alternativa o adicionalmente, el usuario puede indicar los puntos de muestra que no van a ser utilizados como parte de la superficie reconstruida, por ejemplo porque están marcadamente fuera del área de los otros puntos de muestra. La punta 26 es a continuación desplazada hasta un emplazamiento adicional sobre la superficie 72 y los datos son igualmente determinados con respecto al punto adicional. Este procedimiento se repite para una pluralidad de puntos de muestra hasta que se determinan datos para un número suficiente de puntos para elaborar el mapa, o durante una cantidad de tiempo predeterminada. Preferentemente, la computadora 36 cuenta el número de puntos de muestra y compara el número de puntos con respecto a un número mínimo de puntos requerido predeterminado. Preferentemente, el número de puntos predeterminado oscila entre aproximadamente 10 y 20 puntos en procedimientos rápidos que alcanzan hasta los 100 puntos en procedimientos largos. Alternativa o adicionalmente, el médico hace saber a la computadora 36 cuándo se ha obtenido una muestra de un número suficiente de puntos.

Se reconstruye un mapa del corazón 70 o de un volumen dentro del corazón, según se describe más adelante, y el médico decide si el mapa incluye una información suficientemente detallada y parece ser preciso. Si el mapa no es suficiente, se obtienen más puntos y el mapa es, de acuerdo con estos datos, ampliado, o es reconstruido de nuevo. El mapa reconstruido es a continuación utilizado para el análisis del funcionamiento del corazón 70 y el médico puede decidir sobre un tratamiento requerido acorde con esta reconstrucción.

La Fig. 4 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de reconstrucción, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención. La reconstrucción se lleva inicialmente a cabo para posiciones determinadas en un punto de tiempo de anclaje (t_{0}) del ciclo cardiaco, como por ejemplo una telediástole. En una primera etapa de la reconstrucción inicial, se construye una rejilla que encierra los puntos de muestra. A continuación, se aplica una etapa de distorsión del modelo a la rejilla, en la cual la rejilla es ajustada aproximadamente a la forma definida por los puntos de muestra. A continuación, se lleva a cabo una etapa preferentemente repetitiva de igualación flexible para ajustar con precisión los puntos de la rejilla de acuerdo con las coordenadas de los puntos de muestra. El ajuste final se aplica preferentemente a la rejilla incluyendo el alisado, una transformación afín y/o una etapa de igualación exacta que determina que la rejilla incluya sustancialmente todos los puntos de muestra. Los valores de parámetro asociados con los puntos de muestra son preferentemente interpolados con los puntos de la rejilla y la rejilla es a continuación representada. Este procedimiento se describe con mayor detalle más adelante con referencia a las figuras que siguen.

Las Figs. 5A a 5E son gráficos simplificados, de dos dimensiones, que ilustran el procedimiento de reconstrucción de un punto - tiempo único, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención. Por razones de claridad de la presente invención, las figuras y la descripción subsecuente se refieren a un ejemplo simplificado, de dos dimensiones. La extensión de los principios ilustrados en la presente memoria a la reconstrucción en 3D resultará clara para los expertos en la materia. Los puntos S_{i} son puntos de muestra situados sobre la superficie del volumen que va a ser reconstruido, cuyas coordenadas fueron recibidas durante el proceso de muestreo anteriormente descrito.

Como se muestra en la Fig. 5A, en la primera etapa, se define una rejilla inicial 90 en proximidad a los puntos de muestra, abarcando preferentemente los puntos de muestra. Alternativamente, la rejilla 90 puede ser interior a los puntos de muestra o pasar entre los puntos. Preferentemente la rejilla 90 comprende una serie de puntos sustancialmente mayor que el número de puntos de muestra. La densidad de los puntos es preferentemente suficiente para levantar un mapa con la suficiente precisión requerida para cualquier procedimiento médico. En una forma de realización preferente de la presente invención, el médico puede ajustar la densidad de los puntos sobre la rejilla de acuerdo con un equilibrio deseado entre velocidad de reconstrucción y precisión. Preferentemente, la rejilla 90 tiene forma elipsoidal o cualquier otra forma cerrada simple.

Alternativa o adicionalmente la rejilla 90 tiene una forma basada en características conocidas del volumen sobre cuya superficie están situados los puntos de muestra, por ejemplo, una forma determinada elaborando un VI-grama (electrografía del ventrículo izquierdo) u otra representación del corazón en imágenes por fluoroscopio o por ultrasonidos. En una forma de realización preferente de la presente invención, la computadora 36 contiene una base de datos de rejillas iniciales de acuerdo con los volúmenes habitualmente objeto de muestra. El médico indica, preferentemente a través del teclado 38, qué volumen está siendo objeto de muestra y se escoge la rejilla inicial de acuerdo con ello. La rejilla escogida puede inicialmente alinearse con los puntos de muestra utilizando cualquier procedimiento conocido en la técnica, por ejemplo, el descrito por Paul J. Besl y Neil D. McKay, "A method for registration of 3-D shapes" IEEE Transactions on Pattern Análisis and Machine Intelligence, 14 (2): 239-258, February 1992 [Paul J. Besl y Neil D. McKay, "Procedimiento para el registro de formas en 3D". Transacciones del IEEE sobre Análisis de Modelos e Inteligencia Computerizada, 14 (2): 239 a 258. Febrero 1992]. La rejilla inicial puede alternativamente ser escogida de la biblioteca de rejillas utilizando una refundición o alineación geométrica, de acuerdo con lo descrito, por ejemplo, por Haim J. Wolfson, "Model-based object recognition by geometric hashing", en: O. Faugeras, ed., Computer Vision-ECCV90 (First European Conference on Computer Vision, Antibes, France. April 23-27, 1990), Springer, Berlin 1990, 526-536 [Haim J. Wolfson, "Reconocimiento de objetos basados en modelos mediante refundición geométrica", en O. Faugeras, ed., Visión Informática - ECCV90 (Primera Conferencia Europea sobre Visión Informática, Antibes, Francia, Abril 23 a 27, 1990), Springer, Berlin 1990, 526 a 536], o por P. Huttenlocher and S. Ullman, "Recognizing solid objects by alignment with an image", Internacional Journal of Computer Vision, 5: 195-212, 1990. [P. Huttenlocher y S. Ullman, "Reconocimiento de objetos sólidos mediante su alineación con una imagen", Revista Internacional de Visión Informática, 5: 195 a 212, 1990]. Después de la alineación inicial, el procedimiento de la presente invención avanza, preferentemente como se muestra en la Fig. 4 y se describe con mayor detalle más adelante en la presente memoria.

Como se muestra en la Fig. 5B, la rejilla 90 es transformada en una rejilla 92 de puntos G', la cual es un ajuste aproximado hacia la estructura del volumen de muestra. Para cada punto Gj sobre la rejilla 90 se construye un vector de ajuste \overline{V}_{j}, y el punto Gj es sustituido por un punto correspondiente Gj' sobre la rejilla 92 el cual es desplazado en \overline{V}_{j} del punto Gj sobre la rejilla 90. El vector de ajuste \overline{V}_{j} es preferentemente una suma ponderada de vectores \overline{V}_{ji} de Gj a los puntos de muestra S_{i} como se muestra en la Fig. 5A.

Preferentemente, las ponderaciones de los vectores \overline{V}_{ji} de la suma son de manera acusada inversamente dependientes de la magnitud de los vectores.

Preferentemente, las ponderaciones son inversamente dependientes de la magnitud elevada a una potencia (k). Donde k preferentemente oscila entre 4 y 10 y, como máxima preferencia entre 6 y 8. En una forma de realización preferente de la presente invención, los vectores de ajuste \overline{V}_{j} se calculan de acuerdo con la ecuación (1):

100

En la ecuación (1), épsilon es una cantidad escalar pequeña, preferentemente, más pequeña que la magnitud del vector más pequeño que no es cero, y es preferentemente del tamaño de la precisión de la determinación de los puntos de muestra, por ejemplo, aproximadamente 10º. Epsilon se utiliza para impedir la división por cero cuando el punto de la rejilla no es punto de muestra, y, por consiguiente, la magnitud del vector es cero. C_{f} es un factor constante entre 0,1 y 1, preferentemente entre 0,5 y 0,9 y como máxima preferencia aproximadamente 0,75, el cual se ajusta para determinar la proximidad de los puntos G_{j}' respecto de los puntos S_{i} en el ajuste aproximado.

En una forma de realización preferente, la influencia del punto de muestra Si sobre el punto Gj de la rejilla, tiene en cuenta no solo la distancia entre el punto de muestra Si y Gj como se muestra en la ecuación (1) anterior sino también la densidad de los puntos de muestra S en las inmediaciones de Si. Por tanto, el vector de ponderación aplicado a cada punto de muestra \frac{1}{r^{i}_{j} + \varepsilon} se multiplica por un valor de densidad \delta_{i},

el cual preferentemente adopta unos valores entre 0 y 1. Preferentemente, \delta_{i}, se define en la ecuación (2):

101

Cuantos más puntos haya en las inmediaciones de S_{i} más pequeño es el valor que adopta \delta_{i} y menor influencia tiene cada punto. Preferentemente, la suma de influencias de una pluralidad de puntos en inmediata proximidad es la misma que la influencia de un punto aislado único, el cual preferentemente tiene un valor de densidad \delta de aproximadamente 1.

La Fig. 5C ilustra una primera panorámica de una etapa de igualación flexible, en la cual cada uno de los puntos de muestra S_{i} está asociado con un punto Gj de la rejilla 92 a partir de la rejilla aproximadamente ajustada. Los puntos asociados de la rejilla son desplazados hacia sus respectivos puntos de muestra, mientras que el resto de los puntos G' situados sobre la rejilla aproximadamente ajustada son desplazados de acuerdo con la interpolación de los desplazamientos de los puntos vecinos situados sobre la rejilla 92, según se describe con mayor detalle más adelante en la presente memoria. Preferentemente, cada uno de los puntos de muestra S_{1} está asociado con el punto de la rejilla más próximo. Por ejemplo, el punto de la rejilla más próximo a S_{1} es G_{1}' y estos puntos están, por consiguiente, asociados. Preferentemente, la computadora 36 crea una lista de memoria en la cual están enumerados estos pares de puntos. Por razones de claridad en la exposición, los puntos asociados están marcados con unos óvalos en líneas de puntos 96 en la Fig. 5C.

Preferentemente, se genera una función de transformación f, la cual desplaza los puntos asociados de la rejilla hacia sus respectivos puntos de muestra. Los puntos de la rejilla no asociados son también desplazados de acuerdo con la función f. La función f es preferentemente calculada con facilidad, y transforma la rejilla en una forma lisa. Preferentemente, la función f es una suma ponderada de las distancias entre los pares asociados de los puntos de muestra y de la rejilla, de forma que los pares de puntos asociados próximos al punto de la rejilla influencian su desplazamiento más que los pares de puntos asociados alejados del punto de la rejilla. La función f se ofrece preferentemente en la ecuación (3) inferior, dependiendo w (Gj) de las distancias entre el punto Gj de la rejilla y los puntos de la rejilla asociados Si preferentemente como se define en la ecuación (4). Alternativamente, w (Gj) depende de la distancia entre el punto Gj de la rejilla y los puntos de muestra Si, como en la ecuación (1). En la etapa de igualación flexible, k es preferentemente más pequeña que la ley de la potencia en la etapa de ajuste aproximado con el fin de generar una superficie de la rejilla más lisa. Preferentemente k en la etapa de igualación flexible está entre 2 y 6 y, como máxima preferencia, 4. Preferentemente, k es un número par con el fin de simplificar los cálculos. Aunque por razones de conveniencia las ecuaciones de abajo se exponen en anotación escalar, debe entenderse que S_{i}, G_{j} y f (G_{j}) son cantidades vectoriales, como en la ecuación (1) de arriba:

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La constante C determina lo próximos que los puntos de la rejilla asociados están desplazados hacia sus puntos de muestra asociados. Para valores muy pequeños de C, los puntos asociados G_{i} de la rejilla están desplazados sustancialmente sobre los puntos de muestra S_{i}. Preferentemente, C es aproximadamente 0,3 y 0,7; más preferentemente, de modo aproximado, 0,5. Alternativa o adicionalmente, C es modificada de acuerdo con el número de veces que se va a llevar a cabo la igualación flexible. También alternativa o adicionalmente, en la primera etapa de igualación flexible, C es relativamente grande, mientras que las sucesivas etapas de igualación flexible C se reduce gradualmente.

La definición de la distancia utilizada en las ecuaciones (2), (3) y (4) es preferentemente la distancia euclidiana en R^{3}, debido a la simplicidad de su cálculo y al hecho de que provoca que los puntos situados sobre las paredes opuestas del volumen reconstruido se repelan entre sí.

En una forma de realización preferente alternativa de la presente invención, los puntos de la rejilla que tienen un punto de muestra asociado son desplazados hacia sus puntos de muestra asociados en una porción de la distancia entre ellos. Preferentemente, el arco de puntos se desplazó en un porcentaje de la distancia entre el par asociado. Por ejemplo, en la Fig. 5C los puntos son desplazados aproximadamente 2/3 de la distancia. Alternativamente, los puntos de la rejilla son desplazados en cualquier otra cantidad dependiendo de la distancia entre el par asociado.

Como se muestra en la Fig. 5D, aquellos puntos G'_{k} de la rejilla que no están asociados con los puntos de muestra S_{i} son a continuación desplazados de acuerdo con el vector de movimiento \overline{V}_{k} que depende de los movimientos de los puntos G'_{1} de la rejilla que rodean el punto. Preferentemente, los puntos G'_{k} no asociados son desplazados a una distancia que es una interpolación lineal de los desplazamientos de los puntos circundantes G'_{1}. Preferentemente, la distancia entre los puntos de la rejilla se determina como la distancia geométrica entre los puntos como están situados sobre la presente rejilla ajustada. Por ejemplo, la distancia geométrica entre G'_{15} y G'_{16} se indica mediante X_{2}, y puede calcularse de acuerdo con las coordenadas de los dos puntos. Alternativa o adicionalmente, la distancia utilizada es la distancia - rejilla X_{2} a lo largo de la presente rejilla ajustada, la distancia - rejilla L_{2} a lo largo de la rejilla original, con la distancia geométrica L_{2} sobre la rejilla original. En una forma de realización preferente de la presente invención, en una primera etapa de igualación flexible, la distancia utilizada es la distancia - rejilla, o bien I_{2} o bien X_{2} - mientras que en las sucesivas etapas de igualación flexible la distancia utilizada es la distancia geométrica X_{2}.

Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 5D, el punto G'_{15} es desplazado en una distancia definida por un vector, el cual es una suma ponderada de dos vectores \overline{V}_{14} y \overline{V}_{16} de los puntos G'_{14} de la rejilla y G'_{16}, respectivamente. Preferentemente, \overline{V}_{15} es como se describe la ecuación (2) inferior, en la cual d_{1} es un tipo seleccionado de distancia entre G_{15} y G_{14} , y puede incluir X_{1}, X_{1}, T_{1} o cualquier otra definición de distancia pertinente. Así mismo, d_{2} es un tipo seleccionado de distancia entre G_{15} y G_{16} y puede incluir X_{2}, X_{2}, T_{2}, o cualquier otra definición de distancia. Preferentemente, en la primera etapa de igualación flexible ilustrada en la Fig. 15D, d_{1} y d_{2} son tomadas como X_{1} y X_{2} respectivamente.

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Aunque la ecuación (8) ilustra una interpolación lineal de primer orden, debe entenderse que también pueden utilizarse procedimientos de interpolación de orden más alto y no lineales.

Preferentemente, durante la etapa de igualación flexible, las etapas de igualación flexibles se repiten unas pocas veces (N_{0} veces, como se muestra en la Fig. 4). Cada vez, los puntos de la rejilla se asocian con los puntos de muestra, y los puntos de la rejilla asociados y no asociados son desplazados consiguientemente.

El ajuste aproximado y la igualación flexible tienden a provocar que la rejilla no resulte uniforme. Por consiguiente, durante una etapa de ajuste final la rejilla es preferentemente alisada, por ejemplo, aplicando una convolución superficial con un núcleo de tipo gaussiano. Preferentemente, el núcleo es un núcleo gaussiano de 3 x 3, y se aplica a la rejilla varias veces, preferentemente entre 5 y 10 veces. Alternativamente, puede utilizarse un núcleo mayor en cuyo caso puede aplicarse a la rejilla un número mayor de veces, como máxima preferencia una sola vez. La convolución superficial, sin embargo, generalmente provoca la contracción de la superficie, y, por consiguiente, una transformación simple, preferentemente una transformación afín, se aplica a la rejilla para eliminar la contracción y mejorar la igualación de la rejilla con los puntos de muestra. La transformación afín se escoge preferentemente como transformación que reduce al mínimo la distancia de la media cuadrática entre los puntos de muestra situados fuera de la rejilla y la superficie definida por la rejilla. Esta elección de la transformación provoca que sustancialmente todos los puntos de muestra estén sobre o dentro de la superficie definida por la rejilla. Esta elección está de acuerdo con la estructura anatómica del corazón en la cual los puntos exteriores, esto es, los puntos que no están sobre la superficie de muestra, están en términos generales dentro de la superficie de muestra, esto es, dentro de una cámara cardiaca y no sobre la pared del miocardio. Así, la rejilla reconstruida se reconstruye adecuadamente ignorando los puntos exteriores los cuales en otro caso pueden deformar incorrectamente la rejilla.

Para concluir la etapa de ajuste final, el usuario puede opcionalmente requerir una etapa de igualación exacta en la cual la superficie de la rejilla es deformada para incluir sustancialmente todos los puntos de muestra. Preferentemente para cada punto de muestra no situado sobre la superficie de la rejilla como resultado de las etapas anteriores, se escoge un punto de la rejilla más próximo y se desplaza hasta la posición del punto de muestra. El resto de los puntos de la rejilla preferentemente no son desplazados. Preferentemente, los puntos interiores que están más allá de una determinada distancia respecto de la superficie de la rejilla no son desplazados en esta etapa y son considerados como puntos exteriores. Debe destacarse que los puntos exteriores no están genéricamente distanciados de la superficie de la rejilla debido a la transformación afín anteriormente descrita.

Alternativa o adicionalmente, se lleva a cabo una última etapa de igualación flexible en la cual los puntos de la rejilla asociados son desplazados sobre los puntos de muestra, como se ilustra en la Fig. 5E. La línea curvada 100 de la Fig. 5E representa la configuración final de la rejilla y comprende una aproximación precisa del volumen de muestra.

Alternativamente la igualación flexible se lleva a cabo en una etapa, y los puntos asociados derivados de la rejilla de ajuste aproximado son inmediatamente desplazados sobre los puntos de muestra. En una forma de realización preferente de la presente invención, la computadora 36 primeramente levanta un mapa aproximado, en el cual se lleva a cabo una etapa la igualación flexible. El mapa aproximado se utiliza por el médico para decidir si se necesitan más puntos de muestra. Una vez que el médico decide que no se necesitan más puntos, la computadora 36 reconstruye un mapa más preciso en el cual la igualación flexible se lleva a cabo varias veces. Mientras tanto, el médico puede utilizar el mapa aproximado para ahorrar tiempo. En otras formas de realización preferentes el primer mapa reconstruido se levanta con una densidad de puntos sobre la rejilla relativamente baja, mientras que reconstrucciones posteriores utilizan una rejilla más densa.

Con referencia de nuevo a la Fig. 4, cuando los puntos de muestra incluyen datos procedentes de un punto de tiempo, la rejilla reconstruida y el punto de tiempo de anclaje (en adelante designado como rejilla de anclaje) se utiliza preferentemente para reconstruir de manera rápida la rejilla para otros puntos de tiempo t_{i}. Para cada uno de los otros puntos de tiempo, se lleva a cabo una transformación simple sobre la rejilla de anclaje para aproximar la rejilla a la forma de los puntos de muestra del tiempo t_{i}. La transformación simple es preferentemente una transformación cuadrática o una transformación afín. Alternativamente, la transformación comprende una transformación de rotación y/o escalar. En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, la transformación se escoge de acuerdo con el número de puntos de muestra. Preferentemente, cuando hay un número de puntos de muestra relativamente grande, se aplica una transformación cuadrática, mientras que para unos puntos de muestra menores, se emplean transformaciones más simples.

A continuación se efectúa preferentemente la igualación flexible sobre la rejilla transformada una o más veces (N_{T}), preferentemente menos veces que las requeridas en la reconstrucción de la rejilla de anclaje - tiempo (N_{T} < N_{0}), como máxima preferencia, dos veces. Preferentemente se aplican entonces unos ajustes finales a la rejilla, y puede ser representada la rejilla resultante en el tiempo T_{i}. El valor de parámetro puede también ser interpolado separadamente para el tiempo t_{i}, sustancialmente de acuerdo con lo descrito con anterioridad con respecto a la rejilla de anclaje. Cuando se ha concluido la reconstrucción para todos los puntos de tiempo, las rejillas reconstruidas pueden representarse en secuencia con una función del tiempo, o de cualquier otro modo. Preferentemente, el proceso de reconstrucción continúa mientras que se representa la rejilla de anclaje, de manera que un médico puede utilizar los datos reconstruidos sin demora.

Preferentemente, como se señaló anteriormente, cada punto de los datos incluye al menos un parámetro fisiológico, como por ejemplo un indicador de la actividad eléctrica del corazón, medida utilizando una porción funcional 24 del catéter 20. Después de que el mapa está construido, de acuerdo con lo anteriormente descrito, a los puntos situados sobre la rejilla, G_{1}, G'_{4}, G'_{7}, etc., que estaban asociados con los puntos de muestra S_{1}, S_{2}, S_{6}, etc., se les asigna el valor de parámetro fisiológico de sus respectivos puntos de muestra. Los puntos de la rejilla no asociados reciben valores de parámetro mediante interpolación entre los valores de los parámetros de los puntos de la rejilla asociados vecinos de manera similar a la forma en que recibieron sus coordenadas en la igualación flexible.

También alternativa o adicionalmente, a los puntos de la rejilla no asociados se les otorga unos valores de parámetro utilizando un procedimiento de relleno de retención de orden cero. Empezando por los puntos de muestra, a todos los puntos de la rejilla circundantes se les otorga el mismo valor de parámetro que tiene el punto de muestra, propagándose hacia fuera hasta que se tropieza con otro punto de la rejilla con un parámetro diferente. A continuación, preferentemente se aplica un proceso de alisado gaussiano a los valores de parámetro. Así, los valores de parámetro se otorgan, en un procedimiento muy simple, a todos los puntos de la rejilla, sustancialmente sin pérdida de claridad visual.

Así, se reconstruye un mapa en 3D que muestra tanto la forma geométrica de la cámara cardiaca como los parámetros eléctricos u otros parámetros fisiológicos como función de la posición dentro del corazón. Los parámetros locales pueden incluir amplitud del electrograma, tiempo de activación, dirección y/o amplitud del vector de conducción eléctrica, u otros parámetros y pueden representarse utilizando un pseudocolor u otros medios de plasmación gráfica de acuerdo con lo conocido en la técnica. Preferentemente, una escala de color predefinida se asocia con el parámetro, fijando un primer color, por ejemplo el azul, para valores altos del parámetro, y un segundo color, por ejemplo el rojo, para valores bajos del parámetro.

La Fig. 6 es una ilustración esquemática de un volumen cardiaco reconstruido representado 130, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención. Una pluralidad de puntos de muestra 134 se utilizan para construir una superficie 132 del volumen 130. Una rejilla (no mostrada) se ajusta de acuerdo con lo anteriormente descrito para constituir la superficie 132. Preferentemente, cada punto sobre la rejilla recibe un valor de fiabilidad indicativo de la precisión de la determinación. También preferentemente, el valor de fiabilidad es una función de la distancia desde el punto de la rejilla al punto más próximo de muestra sobre la superficie 132 y/o de una densidad de puntos de muestra 134 en las inmediaciones del punto de la rejilla. Preferentemente, las áreas de superficie 132 cubiertas por puntos de la rejilla menos fiables, como por ejemplo un área 140, se representan como semitransparentes, preferentemente utilizando una mezcla \alpha. Debido a la transparencia, se representan los puntos 136 sobre una superficie interior del volumen 130, apreciándose a través del volumen 130. Preferentemente, el usuario puede definir la distancia predeterminada y/o la densidad de la muestra que define puntos menos fiables. Alternativa o adicionalmente, se utilizan niveles de semitransparencia junto con una escala de fiabilidad multinivel.

La Fig. 7 es una ilustración esquemática de una estimación de volumen de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención. En algunos casos se desea estimar el volumen abarcado por una o más superficies reconstruidas, por ejemplo, para comparar el volumen de una cámara cardiaca en diferentes puntos de tiempo del ciclo cardiaco. En la Fig. 7 se representa la superficie reconstruida de la rejilla, por razones de claridad, mediante una esfera 150. La superficie de la esfera 150 está tabicada en cuadriláteros por los puntos de la rejilla, y estos puntos son utilizados para una estimación del volumen. Se escoge un punto arbitrario "O" en una inmediación de la superficie, preferentemente dentro del volumen, como preferencia máxima próximo al centro de la masa de esfera definiendo así una pirámide 152 para cada cuadrilátero de la superficie de la esfera. Una estimación de la suma de los volúmenes de las pirámides 152 representa con precisión el volumen de la esfera 150.

Preferentemente, cada cuadrilátero está comprendido en dos triángulos, y el volumen se estima sumando los volúmenes de los tetraedros definidos por estos triángulos como bases del ápice 0 del vértice. Suponiendo que A_{m}, B_{m}, C_{m}, designan los vértices del triángulo m enésimo dispuestos en sentido dextrorso de forma que las normales de los triángulos apuntan hacia fuera desde la superficie de la esfera 105. El volumen V de la esfera 150 se estima mediante la ecuación (6):

105

La Fig. 8 es una ilustración de una reconstrucción de acuerdo con otra forma de realización preferente de la presente invención. En esta forma de realización preferente los puntos de muestra se sitúan sobre una única superficie abierta más bien rodeando un volumen 3D y, por consiguiente, la rejilla inicial puede consistir en un plano abierto, más que en una curva cerrada. El catéter 20 se sitúa en contacto con una pluralidad de emplazamientos sobre la pared interior 76 del corazón 70 y las coordenadas de estos emplazamientos se determinan de forma que proporcionen unos puntos de muestra 120. Preferentemente, un médico indica a la consola 34 la dirección desde la cual el catéter 20 contacta con la superficie 76. La computadora 36 consecuentemente genera una rejilla inicial 122 la cual incluye una pluralidad de puntos 124 de la rejilla, de tal forma que todos los puntos de la rejilla estén preferentemente sobre un lado de los puntos de muestra. El procedimiento de ajuste se lleva a cabo sustancialmente de acuerdo con lo anteriormente descrito, hasta conseguir que los puntos 124 de la rejilla se asemejen lo máximo a la superficie 76.

En una forma de realización preferente de la presente invención, el procedimiento de ajuste debe llevarse a cabo paso a paso sobre la pantalla 42, posibilitando que el médico interrumpa y dirija el procedimiento en caso necesario.

Debe destacarse que, aunque la descripción anterior presupone que los datos referentes a los puntos de muestra se adquieren por el sistema que lleva a cabo la reconstrucción, el procedimiento de reconstrucción puede también llevarse a cabo a base de los puntos recibidos de cualquier fuente, como por ejemplo de una computadora diferente, una base de datos de biblioteca o un sistema de representación por imágenes. Así mismo, aunque en la presente memoria se describen formas de realización preferentes con referencia a la cartografía del corazón, debe apreciarse que los principios y procedimientos de la presente invención pueden aplicarse de modo similar a una reconstrucción en 3D de otra estructura y otras cavidades fisiológicas, así como en una reconstrucción de imagen en 3D en áreas no médicas.

Como se indicó anteriormente, un ejemplo importante de un parámetro fisiológico del corazón, que se mide utilizando la porción funcional 24 del catéter 20 y que se asigna a los puntos de la rejilla que están asociados con los puntos de muestra es el tiempo de activación local (LAT) del tejido cardiaco. Este tiempo se determina refiriendo el tiempo de una característica de la señal (específicamente un voltaje) medida por la porción funcional 24 en cada punto de muestra, por ejemplo, el tiempo en el ciclo cardiaco en el cual la primera señal excede un cierto umbral, hasta el tiempo dentro del ciclo cardiaco de una característica fiducial de la señal del ECG, como se mide, por ejemplo, utilizando el monitor de ECG 73. Preferentemente, la rejilla sobre la cual el LAT está situado es la rejilla correspondiente a la telediástole porque el corazón alcanza su máxima expansión en ese punto dentro del ciclo cardiaco, y las superficies interiores de la cámara del corazón, por consiguiente, son más lisas en ese punto del ciclo cardiaco.

Los valores del LAT que están situados en los puntos de la rejilla asociados con los puntos de muestra, son interpolados con otros puntos de la rejilla, de acuerdo con lo anteriormente descrito. Preferentemente, esta interpolación se efectúa utilizando una variante del procedimiento de relleno de retención de orden cero, en base a la distancia d(V) desde cada punto de la rejilla V hasta los puntos de muestra más próximos, medidos a lo largo de la rejilla.

Inicialmente, a los puntos de la rejilla que coinciden con los puntos de la muestra se les asignan unos valores d(V) de cero, y a todos los demás puntos de la rejilla se les asignan unos valores d(V) de infinito. A continuación, en cada una de las secuencias de repetición, cada punto de la rejilla V es visitado por turno, y se le asigna un nuevo valor d(V), en base a la distancia d(V,N_{1}) entre el punto de rejilla V y sus m puntos vecinos de la rejilla N_{i} \varepsilon {N_{i}, ... N_{m}}. Concretamente, d(V) es sustituido por min[d(V), min(d(N_{i}) + d(V), N,))]. Como a cada punto V de la rejilla se
{}\hskip8,1cm^{t} le asigna un nuevo valor d(V), a ese punto V de la rejilla se le asigna el valor LAT asociado con el N_{i} vecino sobre el cual se base el nuevo valor d(V). Estas repeticiones continúan hasta tanto al menos un d(V) cambia en el curso de una repetición. Finalmente, los valores situados LAT son alisados por convolución, de acuerdo con lo anteriormente descrito en el contexto del ajuste final de la geometría de la rejilla.

La rejilla de 3D preferente es una en la cual los puntos de la rejilla están conectados por líneas de una forma que define la rejilla como una colección de polígonos, por ejemplo triángulos, constituyendo los puntos de la rejilla los vértices de los triángulos y conectando las líneas los puntos de la rejilla que constituyen los bordes de los triángulos. En una rejilla de este tipo, una versión preliminar de la velocidad de propagación de la señal de activación, esto es, la velocidad de conducción del tejido cardiaco, se obtiene asignando un vector de velocidad a cada triángulo, en base a los valores LAT en los vértices del triángulo. Se supone que la rejilla es lo suficientemente fina para que, en cada triángulo, la señal de activación se propague como una onda plana. La Fig. 9 muestra un triángulo 200 con unos vértices \overline{a}, \overline{b} y \overline{c} y con un frente de ondas planar 202 que se propaga a través del triángulo 200 hacia la parte superior derecha a una velocidad \overline{v}. Nótese que el frente de ondas 202 es perpendicular a la dirección de propagación. El frente de ondas 202 se muestra en el tiempo t_{b} el cual el frente de ondas 202 alcanza el vértice \overline{b}. Este tiempo es al menos tan grande como el tiempo t_{a} en el cual el frente de ondas 202 alcanzaba el vértice \overline{a} y no es mayor que el tiempo t_{r} en el cual el frente de ondas 202 alcanzará el vértice \overline{c}: t_{a} \leq t_{b} \leq t_{c}. El frente de ondas 202 intersecta el lado ac del triángulo 200 opuesto al vértice \upbar{b} en un punto \upbar{d}. El punto \upbar{d} se encuentra por interpolación lineal:

106

El vector unitario en la dirección de \overline{v} se encuentra tomando el producto vectorial de \overline{d} - \overline{b} con el vector unitario \overline{N} normal al triángulo 200 y normalizando:

107

Finalmente, la magnitud de \overline{v} se encuentra proyectando la velocidad aparente de \overline{a} a \overline{c} sobre este vector unitario:

108

Habiendo asignado así un vector de velocidad a cada triángulo de la rejilla, a cada punto de la rejilla se le asigna un vector de velocidad en bruto sacando la media de las velocidades de todos los triángulos de los cuales ese punto de la rejilla es un vértice. Finalmente, las velocidades en bruto son alisadas reiteradamente, como sigue:

1.: A cada triángulo se le asigna, como nueva velocidad, la media de las velocidades asignadas a los puntos de la rejilla que son los vértices del triángulo.

2.: A cada punto de la rejilla se le asigna, como nueva velocidad, la media de las velocidades asignadas a los triángulos de los cuales el punto de la rejilla es un vértice.

Preferentemente, la función del vector de velocidad de conducción así obtenida se representa superpuesta sobre una pantalla de la superficie representada por la rejilla, ya sea como mapa de pseudocolor de acuerdo con lo anteriormente descrito, ya sea como flechas que emergen de los puntos de la rejilla en una variante de esta representación, la dirección de \overline{v} la flecha en cada punto de la rejilla se corresponde con la dirección de como se sitúa y se alisa en ese punto de la rejilla: y la longitud de la flecha se corresponde con la magnitud de \overline{v} como se sitúa y se alisa en ese punto de la rejilla. Alternativamente, todas las flechas tienen la misma longitud, y las flechas se representan de forma monocroma o acromática, utilizando una escala de grises que codifica las magnitudes de \overline{v}. Alternativamente, las flechas pueden representarse de acuerdo con un esquema de colores específico. Los parámetros de alisamiento repetitivos pueden determinarse mediante un conocimiento a priori del corazón específico.

Debe apreciarse que cualquier función vectorial que se derive de un conjunto de mediciones escalares sobre la superficie de una estructura biológica puede representarse de esta manera. Así mismo, la función vectorial puede representarse junto con las mediciones escalares de las cuales se deriva, junto con una función escalar de las mediciones escalares de las cuales se deriva la función vectorial. Por ejemplo el LAT puede representarse como un mapa de pseudocolor, y la correspondiente función vectorial de velocidad de conducción puede representarse como unas flechas superpuestas sobre el mapa de pseudocolor, de acuerdo con lo anteriormente descrito.

La Fig. 10 muestra una representación del tipo indicado de una aurícula humana normal. El LAT está normalmente representado como una escala en pseudocolor, pero aquí se representa con una escala numérica. La escala numérica con respecto al LAT oscila entre un mínimo de (1) que es el tipo de activación más temprano, hasta un máximo (10) que es el tiempo de activación más tardío. La dirección del correspondiente campo vectorial de velocidad de conducción se muestra mediante las flechas. Las flechas se representan de forma monocroma, correspondiendo el nivel de la escala de los grises de cada flecha a la magnitud del vector de conducción de velocidad asociado. Como se muestra en la porción de la izquierda inferior de la figura, la escala de la magnitud de la velocidad oscila entre un mínimo (flecha negra continua) hasta un máximo (flecha de punta abierta), el nivel medio se muestra mediante la flecha de puntos. El flujo de señales discurre predominantemente en sentido radial lejos de la zona con el número (1) en la cual se inicia la activación.

La Fig. 11 es una representación similar del LAT y de la velocidad de conducción en una aurícula humana afectada por aleteo auricular. El flujo de señales tiende a ser vertical más que radialmente hacia fuera. Este flujo vortical se manifiesta mediante unos patrones nítidos y separados de las flechas del vector de velocidad de la conducción mostradas.

La Fig. 12 muestra un patrón de una representación que revela una taquicardia ventricular: una zona de tejido cicatricial asociada con un campo de velocidad de la conducción cortical que se representa mediante unos patrones circulares de flechas. El LAT se muestra en una escala numérica del 1 al 10. Un médico trata la taquicardia ventricular así diagnosticada extirpando el tejido cardiaco en la zona del patrón mostrado en la Fig. 12. Dicha representación proporciona también unos diagnósticos de control de calidad, en tanto en cuanto la magnitud de la velocidad de conducción se espera que sea anormalmente baja en el tejido cicatricial.

La Fig. 13 muestra los vectores de velocidad de la conducción solos (sin la representación de las zonas del LAT) en el ventrículo izquierdo de un perro. El corazón ha entrado en un ritmo sinusal desde el ápice del ventrículo derecho. Las flechas vectoriales de la velocidad están distribuidas de acuerdo con la densidad de la rejilla subrayada. Cada flecha representa la velocidad de conducción local. La dirección de las flechas es la dirección computerizada de la conducción y su color de escala de gris representa la magnitud de velocidad de la conducción (las flechas de color negro indican una velocidad de conducción lenta, las flechas de color gris indican una velocidad de conducción de medio nivel y las flechas de color blanco indican una velocidad de conducción rápida).

La Fig. 14 es la aurícula derecha de un corazón humano aquejada de aleteo auricular. Los vectores de velocidad de la conducción se representan también solos, esto es, sin representación de zonas del LAT u otros parámetros. Lejos de tener un foco bien definido que inicie la activación del corazón, como la observada en el ejemplo del corazón en la Fig. 10, la onda cardiaca, como se representa mediante los vectores de la velocidad de la conducción, se desplaza en patrones circulares nítidos. Estos patrones circulares producen una convergencia de la onda cardiaca como se muestra a lo largo de la porción central inferior de la aurícula. Un tipo de tratamiento consiste en unas ablaciones practicadas a lo largo de esta área de la aurícula con el fin de inhibir el anormal funcionamiento de los circuitos cardiacos. Después de la ablación, la cámara puede ser recartografiada para asegurar que el procedimiento se ha llevado a cabo con éxito.

Otras funciones escalares de las mediciones del ECG utilizadas para derivar el LAT también son útiles. Una función escalar del tipo indicado es la amplitud (máxima-mínima) de los voltajes medidos en cada punto de muestra a lo largo del curso del ciclo cardiaco. Una amplitud baja revela un tejido cicatricial. Como máxima preferencia, la amplitud del voltaje, el LAT y la velocidad de conducción se representan conjuntamente. La amplitud de voltaje es codificada en un mapa pseudocolor convencional. El LAT es codificado como puntos coloreados situados sobre puntos de muestra. La velocidad de conducción se representa en forma de flechas, de acuerdo con lo anteriormente descrito.

Como se indicó anteriormente, una vez que los vectores de velocidad de conducción, (indicados mediante flechas) se representan superpuestos en el mapa de 3D de la superficie del corazón, puede administrarse un tratamiento sobre aquellas áreas del corazón que aparecen como problemáticas en base a los vectores de velocidad representados. Por ejemplo, se administra un tratamiento ablativo en aquellas áreas que representan la dirección de los vectores de velocidad, por ejemplo, haciendo converger las flechas tal como se muestra en las Figs. 11 y 14. Se incluye en el ámbito de la presente invención cualquier tipo de modalidad de tratamiento, como por ejemplo la aplicación de energía, por ejemplo láser, ultrasonido terapéutico, radiofrecuencia, etc., así como terapia farmacéutica o biológica. Así mismo, el tratamiento terapéutico puede administrarse en base a la magnitud de los vectores de velocidad. Por ejemplo, en la forma de realización de la escala de gris, aquellas flechas de los vectores de velocidad que se identifican por el color negro indican una velocidad de conducción baja. Dado que la onda de propagación se identifica desplazándose lentamente a lo largo de esta porción del corazón, ello puede ser indicativo de tejido enfermo o de tejido cicatricial.

Otro diagnóstico de control de calidad útil se obtiene representando también un tercer campo escalar. Este campo escalar se obtiene llevando a cabo cálculos de la velocidad de conducción de acuerdo con lo anteriormente descrito, pero excluyendo, de cada cálculo, uno de los puntos de muestra, excluyéndose un punto de muestra diferente de cada cálculo. Esto se efectúa para cada punto de muestra, obteniendo con ello tantos cálculos del campo de velocidad de la conducción como puntos de muestra hay. El campo escalar asociado es, en cada punto de la rejilla, la extensión (máxima-mínima) de las magnitudes de velocidad de la conducción obtenidas en ese punto de la rejilla. Este campo escalar, representado en pseudocolor, proporciona una medida de la viabilidad del campo de la velocidad de la conducción calculada en cada punto de la rejilla.

Es también posible representar la velocidad de la conducción con otros mapas fisiológicos, por ejemplo, el mapa de voltaje o el mapa de la impedancia generados para los mismos registros del órgano.

Debe destacarse que las representaciones anteriores pueden ser representadas al menos de dos maneras: mediante un color de la escala de pseudocolores cuando el valor representa uno que tiene un determinado nivel de confianza y, en cuanto tal, puede situarse directamente sobre el mapa de pseudocolor; y mediante otro, diferente color o transparencia, cuando el color es de confianza baja y en cuanto tal, se despliega así sobre el mapa. En este último caso, el facultativo puede ser guiado para adquirir más muestras.

Debe, por tanto, apreciarse que las formas de realización preferentes de la invención anteriormente descritas se han expuesto a modo de ejemplo, y que el alcance total de la invención queda únicamente limitado por las reivindicaciones que siguen.

Claims

1. Aparato para la representación del estado de un corazón, que comprende:

a): un procesador para crear un mapa de una superficie del corazón;

b): un catéter que comprende una porción funcional para medir una respuesta fisiológica en al menos tres puntos de muestra sobre la superficie del corazón;

c): un procesador para calcular una función vectorial derivada de un conjunto de mediciones escalares de una superficie del corazón, relacionadas con dicha respuesta; y

d): unos medios para mostrar una representación de dicha función vectorial y de dicha respuesta fisiológica sobre dicho mapa, caracterizado porque dicha función vectorial se representa como una flecha y dicha respuesta fisiológica se representa como un mapa de pseudocolores.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha función vectorial está relacionada con un gradiente de dicha respuesta fisiológica.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que la respuesta fisiológica es una función del tiempo.

4. El aparato de la reivindicación 3, en el que dicha respuesta fisiológica es un tiempo de activación local (LAT) de una señal fisiológica que se propaga en el corazón.

5. El aparato de la reivindicación 4, en el que dicha función vectorial es una velocidad de dicha propagación.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha representación de dicha función vectorial incluye una flecha en cada uno de dichos puntos de muestra.

7. El aparato de la reivindicación 6, en el que dicha superficie de dicho corazón se representa como una cuadrícula que incluye una serie de puntos de la cuadrícula, siendo dicho número de puntos de la rejilla al menos tan grande como dichos al menos tres puntos de muestra.

8. El aparato de la reivindicación 7, en el que cada punto de la cuadrícula sustancialmente coincide con un punto correspondiente de dichos al menos tres puntos de muestra.

9. El aparato de la reivindicación 8, en el que dicha cuadrícula incluye una pluralidad de polígonos definidos por una pluralidad de vértices siendo cada vértice de cada dicho polígono uno de dichos puntos de la cuadrícula, y en el que dichos medios para calcular dicha función vectorial son un procesador programado para

i): interpolar un valor de tiempo de activación local (LAT) en cada punto de la rejilla

ii): para cada uno de dichos polígonos asignar un valor de dicha función vectorial a cada uno de dichos polígonos, en base a dicho valor interpolado del LAT en dichos puntos de la cuadrícula que son los vértices de cada uno de dichos polígonos y

iii): para cada uno de dichos puntos determinar un valor de dicha función vectorial para cada uno de dichos puntos de la cuadrícula, en base a dichos valores de dicha función vectorial que se asignan a dicho al menos un polígono, del cual dicho punto de la cuadrícula es un vértice.

10. El aparato de la reivindicación 9, en el que dicha procesador está programado así mismo para:

iv): alisar dichos valores de dicha función vectorial en dichos puntos de la cuadrícula.

11. El aparato de la reivindicación 10, en el que una extensión de dicho alisamiento está basada en una información a priori acerca del estado.

12. El aparato de la reivindicación 11, en el que dichos polígonos son triángulos.

13. El aparato de la reivindicación 6, en el que dicha flecha indica una dirección de dicha función vectorial en cada punto de muestra.

14. El aparato de la reivindicación 13, en el que dicha flecha tiene una longitud que indica una magnitud de dicha función vectorial en cada punto de muestra.

15. El aparato de la reivindicación 13, en el que dicha flecha se representa de acuerdo con una escala de grises que indica una magnitud de dicha función vectorial en cada punto de muestra.

16. El aparato de la reivindicación 13, en el que dicha flecha se representa de acuerdo con un esquema de color que indica una magnitud de dicha función vectorial en cada punto de muestra.