電勢標測的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于形成電勢標測圖的方法，所述方法包括測量身體器官的表面上的點的位置；以及測量所述點的子集的電勢。所述方法還包括將相應的電阻分配到連接所述點的線段以限定電阻網(wǎng)格；以及通過響應于所測量的電勢將調和函數(shù)應用到電阻網(wǎng)格以產(chǎn)生表面的電勢標測圖。
【專利說明】電勢標測
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明一般涉及圖形顯示，并且具體地涉及在標測圖中顯示電生理數(shù)據(jù)。
【背景技術】
[0002]在對諸如心臟等器官執(zhí)行醫(yī)療手術期間，對器官的電活動進行標測可為重要的。提聞標測精確度的系統(tǒng)將是有利的。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明實施例提供了用于形成電勢標測圖的方法，所述方法包括:
[0004]測量身體器官的表面上的點的位置；
[0005]測量所述點的子集的電勢；
[0006]將相應的電阻分配到連接所述點的線段，以限定電阻網(wǎng)格；以及
[0007]通過響應于所測量的電勢將調和函數(shù)應用到電阻網(wǎng)格來產(chǎn)生表面的電勢標測圖。
[0008]通常，身體器官由人類受檢者的心臟組成，并且電勢標測圖包括與心臟的局部活化作用時間相關聯(lián)的相應電勢的標測圖。
[0009]在本發(fā)明所公開的實施例中，測量所述位置包括將探針插入身體器官中并跟蹤探針的與表面接觸的遠端。該遠端可包括位于其中的跟蹤線圈，并且跟蹤遠端可包括從跟蹤線圈接收信號并進行分析。作為另外一種選擇或除此之外，遠端具有附接至其的電極，并且測量電勢的操作包括利用電極測量電勢。跟蹤遠端可包括測量電極與附接到具有身體器官的人類受檢者的皮膚的電極之間的阻抗。
[0010]在本發(fā)明的另一個所公開的實施例中，方法包括將線段形成為三角形網(wǎng)格。
[0011]在本發(fā)明的另一個所公開的實施例中，分配相應的電阻包括將相應的電阻分配成與相應的長度直接成比例。
[0012]在可供選擇的實施例中，應用調和函數(shù)可包括將基爾霍夫電路定律應用到電阻網(wǎng)格。通常，基爾霍夫電路定律由基爾霍夫電流定律組成。產(chǎn)生電勢標測圖可包括利用基爾霍夫電路定律來確定表面上的不在子集內的點的電勢。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實施例，還提供了用于形成電勢標測圖的設備，所述設備包括:
[0014]探針，所述探針被配置成:
[0015]測量身體器官的表面上的點的位置，以及
[0016]測量所述點的子集的電勢；以及
[0017]處理器，所述處理器被配置成:
[0018]將相應的電阻分配到連接所述點的線段以限定電阻網(wǎng)格，以及
[0019]通過響應于所測量的電勢將調和函數(shù)應用到電阻網(wǎng)格來產(chǎn)生表面的電勢標測圖。
[0020]通過以下對本發(fā)明實施例的詳細說明并結合附圖，將更全面地理解本發(fā)明。
【專利附圖】
【附圖說明】[0021]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的電生理標測系統(tǒng)的示意圖；
[0022]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例由心臟內的位置和電勢的測量值所得到的初始中間標測圖的一部分的示意圖；
[0023]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的網(wǎng)格子區(qū)段的放大示意圖；
[0024]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的電阻網(wǎng)格一部分的示意圖；并且
[0025]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的用于產(chǎn)生電生理標測圖的過程中所執(zhí)行步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]鐘述
[0027]本發(fā)明實施例形成身體器官(通常為人類受檢者的心臟)的表面的電勢標測圖。為形成所述標測圖，通常通過使用導管探針的遠端接觸所述點處的表面來在過程中確定器官的表面上的點的坐標。此外，通常在所述過程期間，遠端中的電極測量所述點的子集的電勢。
[0028]處理器將所述點形成為網(wǎng)格，該網(wǎng)格通常為由連接所述點的線段所形成的三角形網(wǎng)格。處理器可將網(wǎng)格再次劃分成更小的組件。例如，如果網(wǎng)格是三角形網(wǎng)格，則三角形可被劃分成更小的三角形，其中相應地更小的線段形成更小的三角形。處理器為每一條線段分配相應的電阻以形成電 阻網(wǎng)格，所述電阻通常與所述線段的長度直接成正比。電阻網(wǎng)格與處理器所形成的網(wǎng)格或子劃分網(wǎng)格一一對應。
[0029]處理器將調和函數(shù)應用到電阻網(wǎng)格。通常，應用調和函數(shù)包括將基爾霍夫電路定律中的至少一者應用到電阻網(wǎng)格，通常應用電流定律。所述應用使處理器能夠估計與點相對應的電阻器頂點的電勢，所述點的坐標已被測量出，但其并不是包括具有所測得電勢的點的子集的一部分。處理器利用所估計的電勢連同所測量的電勢來產(chǎn)生器官的表面的電勢標測圖。處理器通常在電勢之間進行內插來形成最終標測圖。
[0030]本發(fā)明人認為，與現(xiàn)有技術的標測系統(tǒng)所形成的電勢標測圖相比，如本文所述，通過應用調和函數(shù)、諸如通過應用基爾霍夫電路定律而形成電勢標測圖能給出更精確的標測圖。
[0031]對系統(tǒng)的描述
[0032]現(xiàn)在參見圖1，其為根據(jù)本發(fā)明實施例的電生理標測系統(tǒng)20的示意圖。在本文的說明中，假設由系統(tǒng)20所標測的參數(shù)的例子包括從心內心電圖(ECG)電勢-時間關系所導出的與局部活化作用時間(LAT)相關聯(lián)的電勢。LAT及其相關聯(lián)電勢的測量和用途在電生理學領域中是眾所周知的，并且與LAT相關聯(lián)的電勢在本文中分配有符號VLAT。然而，系統(tǒng)20可被配置成標測基本上任何人類或動物器官的電勢參數(shù)或這些參數(shù)的組合，并且所述系統(tǒng)并不僅限于標測VLAT。
[0033]為了簡潔和清楚起見，除非另外指明，否則以下說明均假設其中系統(tǒng)20使用探針24感測來自身體器官34(本文假設包括心臟)的電信號的研究過程。假設探針的遠端32具有附接至該遠端的電極22以用于感測信號。本領域的普通技術人員將能夠修改對于可具有一個或多個電極的多個探針、或者對于具有多個電極的單個探針的描述，以及對于由除心臟之外的器官產(chǎn)生的信號的描述。[0034]通常，探針24包括導管，所述導管在系統(tǒng)20的使用者28執(zhí)行標測過程期間插入人類受檢者26的體內。在本文的描述中，以舉例的方式假設用戶28為醫(yī)療專業(yè)人員。在該過程中，假設受試者26附接到接地電極23。此外，假設電極29在心臟34的區(qū)域內附接到受試者26的皮膚。
[0035]系統(tǒng)20可由系統(tǒng)處理器40控制，所述系統(tǒng)處理器包括與存儲器44通信的處理單元42。處理器40通常安裝在控制臺46中，所述控制臺包括操作控制38，所述操作控制通常包括專業(yè)人員28用來與處理器互動的定點裝置39，例如鼠標或跟蹤球。處理器40所執(zhí)行的操作的結果在屏幕48上提供給專業(yè)人員，該屏幕顯示了三維(3D)電生理標測圖50。該標測圖50在本文中也被稱為結果標測圖50，以將其與中間標測圖或網(wǎng)格進行區(qū)分，下文將更詳細地進行描述，處理器40可利用中間標測圖或網(wǎng)格生成標測圖50。結果標測圖50示出心臟34的電生理參數(shù)的值(即本文所述例子中的VLAT)，所述值是相對于參照系58畫出。在研究心臟的同時，屏幕通常顯示與心臟相關且疊加在標測圖上的其它輔助信息的項目52，例如專業(yè)人員28所使用的導管的位置。
[0036]專業(yè)人員28能夠利用定點裝置39來改變參照系的參數(shù)，以顯示所選取向和/或所選放大率下的結果標測圖。
[0037]屏幕48通常還向用戶呈現(xiàn)圖形用戶界面，和/或電極22所感測到的ECG信號的視覺表示。
[0038]處理器40使用存儲在存儲器44中的軟件，包括探針跟蹤器模塊30和ECG模塊36來操作系統(tǒng)20。該軟件可以電子形式通過網(wǎng)絡下載到處理器40，例如，作為另外一種選擇或除此之外，該軟件可被提供和/或存儲在非臨時性有形介質(例如，磁存儲器、光學存儲器，或電子存儲器)上。
[0039]聯(lián)接ECG模塊36，以便接收來自電極22和電極29的電信號。模塊被配置成分析信號并且可將分析結果以標準ECG格式(通常為隨時間運動的圖形表示)呈現(xiàn)在屏幕48上。
[0040]探針跟蹤模塊30在探針位于受試者26體內時跟蹤探針24的多個部分。跟蹤模塊通常在受試者26的心臟內跟蹤探針24的遠端32的位置和取向。在一些實施例中，模塊30跟蹤探針的其他部分。跟蹤模塊可使用本領域已知的用于跟蹤探針的任何方法。例如，模塊30可在受試者附近操作磁場發(fā)射器，從而使來自發(fā)射器的磁場與被跟蹤的探針部分(例如遠端32)中的跟蹤線圈相互作用。線圈與磁場相互作用會生成信號，所述信號被傳輸?shù)侥K，而且模塊會對所述信號進行分析，以確定線圈的位置和取向。(為簡潔起見，圖1中并未示出此類線圈和發(fā)射器。)Biosense Webster (Diamond Bar, CA)生產(chǎn)的CartO?系統(tǒng)
使用此類跟蹤方法。作為另外一種選擇或除此之外，跟蹤器模塊30可通過以下方式跟蹤探針24:測量電極23、電極29與電極22之間的阻抗，以及可位于探針上的其它電極的阻抗。(在這種情況下，電極22和/或電極29可提供ECG以及跟蹤信號。)Biosense Webster生產(chǎn)的Carlo] K系統(tǒng)使用磁場發(fā)射器以及用于跟蹤的阻抗測量。
[0041]處理器40使用跟蹤器模塊30能夠測量遠端32的位置，并且在用于構造標測圖50的參照系58中形成該位置的位置坐標。假設該位置坐標被存儲在標測模塊56中。此外，假設標測模塊56存儲輔助信息的項目52的位置坐標，該輔助信息與心臟34相關聯(lián)并且與在心臟上執(zhí)行的手術相關聯(lián)。[0042]處理器40中的其它模塊測量與具體項目52相關聯(lián)的輔助信息。為了清楚和簡單起見，圖1中未示出測量輔助信息的其它模塊，例如力、溫度、灌注速率和能量通量模塊。
[0043]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例由心臟34內的位置和電勢的測量值所得到的初始中間標測圖100的一部分98的示意圖。通常，為制備中間標測圖100，使用者28移動導管24的遠端以接觸心臟34內的心臟壁點102。點102在本文中也被稱為位置點102。處理器40利用跟蹤器模塊30來估計位置點的位置坐標。由于位置坐標通常會由于心臟跳動而改變，因此處理器還使用ECG模塊36來對位置坐標進行門控，即在心臟跳動的預定時間點在心臟壁上識別給定位置點102的位置。
[0044]除中間標測圖的位置點102之外，使用者28還使用導管遠側末端來測量心臟側壁上的其他點104 (在本文中被稱為位置點104)的位置坐標和電勢(即本文所述例子中的VLAT) 二者。位置坐標和電勢二者均如上所述被門控。
[0045]一旦處理器40注冊并存儲位置點的位置坐標和電勢點的位置坐標，其便構成粗網(wǎng)格106，該網(wǎng)格包括連接各點的線段108 (在本文中也被稱為邊緣108)。處理器也可采用本領域中已知的用于形成網(wǎng)格的任何方便的方法。以舉例方式，本文所述實施例中所用的方法假設生成Delaunay三角網(wǎng)格，該三角網(wǎng)格包括多個三角形110，所述多個三角形110具有與位置點102和電勢點104相對應的頂點。三角網(wǎng)格的三角形可基于圍繞點102和104而形成的Voronoi圖。以下將描述生成Delaunay三角網(wǎng)格的方法。
[0046]必要時，在本文的說明中，通過對元件的識別編號附加字母來區(qū)分相似的元件。例如，三角形110A具有包括電勢點104A和位置點102A，102B的頂點，并且三角形由邊緣108A, 108B 和 108C 形成。
[0047]網(wǎng)格106包括網(wǎng)格子區(qū)段120。在圖2中，該網(wǎng)格子區(qū)段的周邊用較粗的線畫出。下文將更詳細地描述網(wǎng)格子區(qū)段120。
[0048]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的網(wǎng)格子區(qū)段120的放大示意圖。子區(qū)段120是多邊形，該多邊形具有作為頂點的電勢點104D、`位置點102E、位置點102F、電勢點104B、位置點102C和位置點102D。
[0049]通常，一旦處理器40基于電勢點和位置點生成粗網(wǎng)格106，其便對該網(wǎng)格進行再劃分，以產(chǎn)生中間網(wǎng)格122，該中間網(wǎng)格比粗網(wǎng)格106更精細。以下對再劃分的說明以舉例說明的方式假設對子區(qū)段120的三角形110B，110C, 110D, 110E和110F進行再劃分，而三角形110G，110H, 1101不被再劃分。在所述再劃分中，被再劃分的三角形的每一邊緣以舉例方式被切成三條相等的線段，并且線段的對應端點由平行于三角形邊緣的線段連接。如圖所示，此種類型的再劃分針對被再劃分的給定三角形產(chǎn)生9個全等三角形124，每個全等三角形124均類似于給定的三角形。因此，三角形110B形成9個彼此全等的三角形124A，并且三角形110D形成9個彼此全等的三角形124B。(應當理解，除非三角形110B和110C是全等的，否則三角形124A和三角形124B不是全等的。)
[0050]上述再劃分是處理器40可對粗網(wǎng)格106進行再劃分的一個例子。并且應當理解，處理器可執(zhí)行任何方便的再劃分。例如，除將粗網(wǎng)格中的三角形的邊緣切割成三條相等的線段之外，可將邊緣切割成任何其他正整數(shù)(等于或大于二)條線段。在一些實施例中，原始的三角形在所述再劃分中可能不被保留。
[0051]處理器40可將上文所舉例說明的再劃分或者其他類型的再劃分應用到網(wǎng)格106中的某些或全部三角形110。再劃分的應用會產(chǎn)生三角形124的集合。未被再劃分的三角形110依然為未劃分的三角形110。因此，再劃分的應用會產(chǎn)生三角形的集合，所述三角形不包圍其他三角形。此種三角形，即不包圍其他三角形的三角形，拓撲等價于圓，并且在本文中被稱為簡單三角形126。任何給定的簡單三角形均具有3個頂點128，所述頂點由3條直線段130連接。在圖3中，簡單三角形126包括三角形124、以及三角形110G，110H和1101。圖3示出了示例性簡單三角形126A作為特定三角形124B的插圖編號。簡單三角形具有由直線段130A，130B和130C連接的頂點128A，128B (對應于電勢點104D)和128C。
[0052]因此，中間網(wǎng)格122包括簡單三角形126的集合，所述簡單三角形具有至少一個共用頂點128。通常，給定的簡單三角形126與另一簡單三角形126共用至少一條線段130。
[0053]如上所述且如圖3所示，通過對子區(qū)段120進行再劃分而產(chǎn)生的中間網(wǎng)格122的區(qū)段在下文中被稱為中間網(wǎng)格的部分140。
[0054]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的電阻網(wǎng)格150的一部分152的示意圖。如果處理器40未生成中間網(wǎng)格,則處理器將中間網(wǎng)格122或網(wǎng)格106轉換成包括電阻器154的電阻網(wǎng)格150。電阻器154在本文中也利用具有數(shù)字后綴的字母R標識。在本文的說明中，假設任何給定的電阻器154均具有兩個端點156。為清楚起見，以下說明假設處理器通過如上文中結合圖3所述對粗網(wǎng)格106進行再劃分而產(chǎn)生中間網(wǎng)格122，并且本領域的普通技術人員將能夠以必要的變更修改以下情形中的說明:通過不同方法對粗網(wǎng)格進行再劃分，或者不對粗網(wǎng)格進行再劃分。
[0055]中間網(wǎng)格到電阻網(wǎng)格的轉換采用了一一對應的關系，使得每個頂點128均對應于電阻器154的端點156，并且每個電阻器154對應于線段130。為清楚起見，在圖4中示出電阻網(wǎng)格150的僅一部分152，該部分152對應于中間網(wǎng)格部分140的陰影區(qū)段158。
[0056]陰影區(qū)段158包括由24條線段連接的14個頂點，使得電阻網(wǎng)格的對應部分152包括在14個電阻器端點處連接的24個電阻器Rl、R2、......R24。
[0057]公式(IA)給出電阻器的電阻R:
【權利要求】
1.一種用于形成電勢標測圖的方法，包括:測量身體器官的表面上的點的位置；測量所述點的子集的電勢；將相應的電阻分配到連接所述點的線段，以便限定電阻網(wǎng)格；以及通過響應于所測量的電勢將調和函數(shù)應用到所述電阻網(wǎng)格來產(chǎn)生所述表面的電勢標測圖。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述身體器官包括人類受檢者的心臟。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述電勢標測圖包括與所述心臟的局部活化作用時間相關聯(lián)的相應電勢的標測圖。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中測量所述位置包括將探針插入所述身體器官中并且跟蹤所述探針的與所述表面接觸的遠端。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述遠端包括位于其中的跟蹤線圈，并且其中跟蹤所述遠端包括接收并分析來自所述跟蹤線圈的信號。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述遠端包括附接至其的電極，并且其中測量所述電勢包括利用所述電極來測量所述電勢。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中跟蹤所述遠端包括測量所述電極與附接到具有所述身體器官的人類受檢者的皮膚的電極之間的阻抗。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，并且包括將所述線段形成為三角形網(wǎng)格。`
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述線段具有相應的長度，并且其中分配所述相應的電阻包括分配所述相應的電阻使其與所述相應的長度直接成比例。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中應用所述調和函數(shù)包括將基爾霍夫電路定律應用到所述電阻網(wǎng)格。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述基爾霍夫電路定律包括基爾霍夫電流定律。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中生成所述電勢標測圖包括利用所述基爾霍夫電路定律來確定所述表面上的不在所述子集內的所述點的電勢。
13.一種用于形成電勢標測圖的設備，包括:探針，所述探針被配置成:測量身體器官的表面上的點的位置，以及測量所述點的子集的電勢；以及處理器，所述處理器被配置成:將相應的電阻分配到連接所述點的線段以便限定電阻網(wǎng)格，以及通過響應于所測量的電勢將調和函數(shù)應用到所述電阻網(wǎng)格來產(chǎn)生所述表面的電勢標測圖。
14.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述身體器官包括人類受檢者的心臟。
15.根據(jù)權利要求14所述的設備，其中所述電勢標測圖包括與所述心臟的局部活化作用時間相關聯(lián)的相應電勢的標測圖。
16.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述處理器被配置成跟蹤所述探針的被插入所述身體器官中并與所述表面接觸的遠端。
17.根據(jù)權利要求16所述的設備，其中所述遠端包括位于其中的跟蹤線圈，并且其中跟蹤所述遠端包括接收并分析來自所述跟蹤線圈的信號。
18.根據(jù)權利要求16所述的設備，其中所述遠端包括附接至其的電極，并且其中測量所述電勢包括利用所述電極來測量所述電勢。
19.根據(jù)權利要求18所述的設備，其中跟蹤所述遠端包括測量所述電極與附接到具有所述身體器官的人類受檢者的皮膚的電極之間的阻抗。
20.根據(jù)權利要求13所述的設備，并且包括將所述線段形成為三角形網(wǎng)格。
21.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述線段具有相應的長度，并且其中分配所述相應的電阻包括分配所述相應的電阻使其與所述相應的長度直接成比例。
22.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中應用所述調和函數(shù)包括將基爾霍夫電路定律應用到所述電阻網(wǎng)格。
23.根據(jù)權利要求22所述的設備，其中所述基爾霍夫電路定律包括基爾霍夫電流定律。
24.根據(jù)權利要求22所述的設備，其中生成所述電勢標測圖包括利用所述基爾霍夫電路定律來確定所述表面上 的不在所述子集內的所述點的電勢。
【文檔編號】A61B5/0402GK103654765SQ201310459577
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2012年9月26日
【發(fā)明者】F.馬斯薩瓦, I.伊蘭 申請人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司