使用冠状窦导管图像补偿心脏运动制造技术

本发明专利技术题为“使用冠状窦导管图像补偿心脏运动”。通过以下方式来执行心导管插入术：将导管引入冠状窦中，获取导管的第一组二维图像，然后获取导管的第二组二维图像以及在第一组和第二组的同步帧中创建导管的相应二维模型。二维模型包括导管的相应跟踪二维路径。通过识别处于心肺循环的相应阶段的帧来使第一组与第二组同步。根据同步帧来构建导管的第一三维模型和第二三维模型，并且对第一三维模型和第二三维模型进行几何转换，以使两个模型之间的距离函数最小化。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.
本专利技术涉及心脏生理学。更具体地，本专利技术涉及评估心脏中的电传播。2.相关领域描述表1中给出了本文使用的某些首字母缩略词和缩写的含义。表1-首字母缩略词和缩写CS冠状窦DetHes海森行列式LAO左前斜位RAO右前斜位诸如心房纤颤的心律失常为发病和死亡的重要原因。共同转让的美国专利5,546,951和美国专利6,690,963(这两个专利均授予Ben Haim)以及PCT申请WO96/05768公开了用于感测作为心脏内的精确位置的函数的心脏组织的电性能例如局部激活时间的方法，所述专利均以引用方式并入本文。使用在其远侧末端中具有电传感器和位置传感器的一个或多个导管来获取数据，该一个或多个导管被推进到心脏中。基于这些数据创建心脏的电活动的标测图的方法在共同转让的美国专利6,226,542和美国专利6,301,496(这两个专利均授予Reisfeld)中有所公开，所述专利以引用方式并入本文。如这些专利所指出的那样，通常最初在心脏的内表面上的约10个至约20个点上测量位置和电活动。这些数据点然后通常足以生成心脏表面的初步重构或标测图。初步标测图常常与在附加点处获取的数据进行组合，以生成心脏的电活动的更全面的标测图。实际上，在临床环境中，积累100个或更多个位点处的数据以生成心室电活动的详细且全面的标测图
并不少见。所生成的详细标测图然后可用作决定治疗行动过程例如组织消融的基础，以改变心脏的电活动的传播并恢复正常心律。包含位置传感器的导管可用于确定心脏表面上的点的轨线。这些轨线可用于推断运动特性，诸如组织的收缩性。如在授予Ben Haim并全文以引用方式并入本文的美国专利5,738,096中所公开的，当在心脏中的足够数量的点处对轨线信息进行采样时，可以构建绘示此类运动特性的标测图。心脏中某个点处的电活动通常通过推进多电极导管来测量，以在心室中的多个点处同时测量电活动。从由一个或多个电极测量的时变电势导出的记录被称为电描记图。电描记图可通过单极性引线或双极性引线测量，并且被用于例如确定在某点处的电传播的开始，其被称为局部激活时间。
技术实现思路
当前，在基于导管的心脏手术中收集大量解剖和功能数据。保持此数据与患者心脏的实际位置的对齐至关重要。现存的解决方案利用附接到患者背部和胸部的电磁传感器来保持此对齐。然而，部分地由于人体皮肤的弹性和内脏的内部运动，不能始终保持此对齐。此偏差大大阻碍心脏手术。本专利技术的实施例允许在医疗手术期间跟踪患者的心脏位置。当导管被置于冠状窦中时，其位置与心脏的其他部分的位置密切相关。因此，在位置的变化允许准确保持对齐之前和之后，估计冠状窦导管的坐标之间的转换。为补偿心脏运动，算法基于在运动之前和之后获取的两个二维荧光镜图像来按照三维重建冠状窦导管。计算这两个重建导管之间的转换并且使用该转换来对齐所述数据。根据本专利技术的实施例还提供了一种通过将导管引入活体受检者的心脏的冠状窦中来执行的方法。当所述导管处于所述冠状窦中时，所述方法还通过下述方式来执行：获取包括所述导管的二维图像的第一组帧，然后获取包括所述导管的二维图像的第二组帧并且在所述第一组和所述第二组的同步帧中建立所述导管的相应二维模型。所述二维模型包括所述导管的相应跟踪二维路径。所述方法还通过下述方式来执行：通过识别处于心肺循环的相应阶段的帧来使所述第一组与所述第二组同步；根据所述同步帧来
重建所述导管的第一三维模型和第二三维模型；对所述第一三维模型和所述第二三维模型进行几何转换，以使第一三维模型和第二三维模型之间的距离函数最小化，并且显示所述转换的三维模型。根据所述方法的另一个方面，对所述三维模型进行几何转换是通过下述方式来进行：将旋转矩阵和平移向量应用到所述第一三维模型和所述第二三维模型中的一者并且使所述转换的三维模型叠加以供显示。在所述方法的另一个方面，其中获取所述第一组和获取所述第二组分别包括以与受检者的矢状平面的第一主角和以与受检者的矢状平面的第二主角来获取帧。根据所述方法的再一个方面，所述第一主角与受检者的矢状平面成30°，并且所述第二主角与受检者的矢状平面成-30°。所述方法的一个方面包括同时以所述第一主角和所述第二主角获取帧。在所述方法的另一个方面，建立相应二维模型包括过滤所述第一组帧和所述第二组帧，在所述过滤帧中对围绕导管路径的通道进行采样，然后在所述过滤帧中确定所述导管最佳路径。根据所述方法的一个方面，过滤包括对所述同步帧的海森行列式进行快速径向转换。根据所述方法的另一个方面，过滤包括对所述同步帧的海森行列式应用单演过滤器。根据所述方法的再一个方面，过滤是通过将匹配过滤器应用到所述同步帧中的管来进行。根据所述方法的又一个方面，构建第一三维模型和第二三维模型包括构建由接头连接的线性三维片段的链，并且计算所述接头的三维坐标，以使所述三维片段在所述相应跟踪二维路径上的投影的偏差最小化。根据所述方法的另一个方面，构建链和计算三维坐标迭代地进行。根据所述方法的另一个方面，建立相应二维模型包括跟踪所述同步帧中的所述导管的末端，并且构建第一三维模型和第二三维模型包括初始化所述末端的三维坐标。根据所述方法的另一个方面，构建第一三维模型和第二三维模型是通过下述方式来进行：将多个三维点定义为相应投影射线的相交点；将三维
样条拟合到所述三维点以限定三维路径；将所述三维路径投影到所述二维模型中的一者上，并且修改所述三维路径以使所述投影三维路径与所述一个二维模型之间的距离函数最小化。根据本专利技术的实施例还提供了一种设备，所述设备包括：心脏导管，所述心脏导管能够引入活体受检者的心脏的冠状窦中；显示器；和处理器，所述处理器与荧光镜成像装置协作来进行上述方法。附图说明为了更好地理解本专利技术，以举例的方式引用本专利技术的详细说明，本专利技术的详细说明应结合以下附图来阅读，附图中相同的元件被赋予相同的参考编号，并且其中：图1为根据本专利技术的实施例构造和操作的用于对活体受检者的心脏进行消融手术的系统的立体说明图；图2为根据本专利技术的实施例的用于在心导管插入术期间补偿心脏运动的方法的流程图；图3为根据本专利技术的实施例的用于跟踪冠状窦导管的二维路径的方法的流程图；图4为示出根据本专利技术的实施例的图3所示方法的方面的图像帧集合；图5为示出根据本专利技术的实施例的图3所示方法的方面的一系列图像；图6为示出根据本专利技术的实施例的用于重建冠状窦导管的图像帧的选择的示意图；图7为根据本专利技术的实施例的通过构建线性片段制备的冠状窦导管的示意图；图8为解释根据本专利技术的实施例的使用外延对极几何的示意图；图9呈现示意性地示出根据本专利技术的实施例的使用外延对极几何的重建阶段的两个示意图；图10为示出根据本专利技术的实施例的冠状窦导管的运动估计过程的示意图；并且图11为根据本专利技术的另选实施例构造和操作的用于对活体受检者的心脏进行消融手术的系统的立体说明图。具体实施方式为了全面理解本专利技术的各种原理，在以下说明中阐述了许多具体细节。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，并非所有这些细节都是实施本专利技术所必需的。在此示例中，未详细示出熟知的电路、控制逻辑以及用于常规算法和过程的计算机程序指令的细节，以免不必要地使一般概念模糊不清。本专利技术的多个方面可体现为软件编程代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括以下步骤：将导管引入活体受检者的心脏的冠状窦中；当所述导管处于所述冠状窦中时，获取包括所述导管的二维图像的第一组帧；然后获取包括所述导管的二维图像的第二组帧；在所述第一组和所述第二组的同步帧中建立所述导管的相应二维模型，所述二维模型包括所述导管的相应跟踪二维路径；通过识别处于心肺循环的相应阶段的所述第一组的帧和所述第二组的帧来使所述第一组与所述第二组同步；根据所述同步帧来构建所述导管的第一三维模型和第二三维模型；对所述第一三维模型和所述第二三维模型进行几何转换，以使所述第一三维模型和所述第二三维模型之间的距离函数最小化；以及显示所述转换的三维模型。

【技术特征摘要】
2015.02.13 US 14/6215701.一种方法，包括以下步骤：将导管引入活体受检者的心脏的冠状窦中；当所述导管处于所述冠状窦中时，获取包括所述导管的二维图像的第一组帧；然后获取包括所述导管的二维图像的第二组帧；在所述第一组和所述第二组的同步帧中建立所述导管的相应二维模型，所述二维模型包括所述导管的相应跟踪二维路径；通过识别处于心肺循环的相应阶段的所述第一组的帧和所述第二组的帧来使所述第一组与所述第二组同步；根据所述同步帧来构建所述导管的第一三维模型和第二三维模型；对所述第一三维模型和所述第二三维模型进行几何转换，以使所述第一三维模型和所述第二三维模型之间的距离函数最小化；以及显示所述转换的三维模型。2.根据权利要求1所述的方法，其中几何转换包括将旋转矩阵和平移向量应用到所述第一三维模型和所述第二三维模型中的一者，并且显示包括叠加所述转换的三维模型。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述受检者具有矢状平面，并且其中获取所述第一组和获取所述第二组的所述步骤各自包括以与所述矢状平面的第一主角来获取帧和以与所述矢状平面的第二主角来获取帧。4.根据权利要求3所述的方法，所述第一主角与所述矢状平面成30°，并且所述第二主角与所述矢状平面成-30°。5.根据权利要求3所述的方法，还包括同时以所述第一主角和所述第二主角来获取帧。6.根据权利要求1所述的方法，其中建立相应二维模型的所述步骤包括以下步骤：过滤所述第一组帧和所述第二组帧；在所述过滤帧中对围绕导管路径的通道进行采样；以及然后在所述过滤帧中确定所述导管最佳路径。7.根据权利要求6所述的方法，其中过滤包括对所述同步帧的海森行列式进行快速径向转换。8.根据权利要求6所述的方法，其中过滤包括对所述同步帧的海森行列式应用单演过滤器。9.根据权利要求6所述的方法，其中过滤将匹配过滤器应用到所述同步帧中的管。10.根据权利要求1所述的方法，其中构建第一三维模型和第二三维模型包括：构建由接头连接的线性三维片段的链；以及计算所述接头的三维坐标，以使所述三维片段在所述相应跟踪二维路径上的投影的偏差最小化。11.根据权利要求10所述的方法，其中构建链和计算三维坐标的所述步骤迭代地进行。12.根据权利要求10所述的方法，其中建立相应二维模型包括跟踪所述同步帧中的所述导管的末端的步骤，并且构建第一三维模型和第二三维模型包括初始化所述末端的三维坐标。13.根据权利要求1所述的方法，其中构建第一三维模型和第二三维模型包括以下步骤：将多个三维点定义为相应投影射线的相交点；将三维样条拟合到所述三维点以限定三维路径；将所述三维路径投影到所述二维模型中的一者上；以及修改所述三维路径以使所述投影三维路径与...

【专利技术属性】
技术研发人员：M巴塔，O佩雷兹，A哈鲁维，G科亨，
申请(专利权)人：韦伯斯特生物官能以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL