專利名稱：對電生理導(dǎo)管的心臟應(yīng)用提供可視化支持的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對在心臟中的電生理導(dǎo)管應(yīng)用提供可視化支持的方法和裝置，其中將在導(dǎo)管應(yīng)用期間提供的心臟待治療區(qū)域的電解剖3D映射數(shù)據(jù)可視化。
背景技術(shù)：
自從引入利用高頻電流的導(dǎo)管切除技術(shù)以來對心律紊亂的治療已經(jīng)顯著變化。在這種技術(shù)中，在X射線的控制下將切除用導(dǎo)管通過靜脈或動脈引入一個心室，并通過高頻電流使引起心律紊亂的組織萎縮。成功實施導(dǎo)管切除的前提條件是精確找出心室中導(dǎo)致心律紊亂的原因的位置。該查找位置通過電生理檢查進行，其中用引入心室的映射導(dǎo)管位置分辨地采集電位。從電生理檢查、即所謂的電解剖映射中，獲得可在顯示器上可視化的3D映射數(shù)據(jù)。在此映射功能和切除功能在很多情況下都集成在一個導(dǎo)管中，從而映射導(dǎo)管同時也是切除導(dǎo)管。
公知的電解剖3D映射方法例如有用Biosense Webster Inc.，USA公司的Carto系統(tǒng)進行的方法，其基于電磁原理。在檢查臺下設(shè)置了3個不同的、強度很小的交變磁場。利用集成在映射導(dǎo)管的導(dǎo)管尖上的電磁傳感器，可以測量磁場內(nèi)通過導(dǎo)管運動感應(yīng)的電壓變化，并利用數(shù)學(xué)算法在每個時刻計算出映射導(dǎo)管的位置。通過用映射導(dǎo)管在采集電信號的同時逐點地掃描一個心室的心臟內(nèi)輪廓，形成電解剖結(jié)構(gòu)的三維導(dǎo)引圖，其中顏色編碼地再現(xiàn)電信號。
引導(dǎo)導(dǎo)管所需的為操作者的導(dǎo)向目前通常通過熒光鏡進行可視化。由于映射導(dǎo)管的位置在電解剖映射中隨時已知，在該技術(shù)中可以在采集了足夠多的測量點之后也通過在電解剖導(dǎo)引圖中連續(xù)顯示導(dǎo)管尖而進行導(dǎo)向，從而可以省略在該階段使用利用X射線透視的熒光鏡圖像技術(shù)。
目前在引導(dǎo)導(dǎo)管時對操作者的非優(yōu)化的導(dǎo)向是在心臟內(nèi)實施導(dǎo)管切除的基本問題。在引導(dǎo)導(dǎo)管期間對形態(tài)環(huán)境的精確顯示一方面提高了導(dǎo)管切除的精確度，另一方面也縮短了執(zhí)行電解剖映射的時間。此外減小或避免了在很多情況下電解剖映射還需要的X射線透視，由此也減小了所應(yīng)用的X射線劑量。
已知有很多技術(shù)用于改善在引導(dǎo)導(dǎo)管時對操作者的導(dǎo)向。在一種技術(shù)中采用具有超聲波測量頭的特殊導(dǎo)管，例如由Siemens AG Medical Solution提供的Acunav。通過對環(huán)境以及一部分導(dǎo)管的二維超聲波采集，可以將待萎縮的目標組織和導(dǎo)管一起實時地可視化。但這種導(dǎo)管的使用不提供三維圖像信息。因此超聲波顯示只能用于將所謂的Lasso導(dǎo)管用于肺靜脈開口中。在對Lasso導(dǎo)管定位之后，可以在利用X射線照射可視化Lasso導(dǎo)管和切除導(dǎo)管的情況下在肺靜脈開口周圍使組織萎縮(veroedung)。
在另一種公知技術(shù)中，在不支持成像2D超聲波技術(shù)的情況下將Lasso導(dǎo)管設(shè)置在肺靜脈的開口處，其中在X射線透視的條件下通過引入左心房的肺靜脈開口區(qū)域中的導(dǎo)管施加造影劑。在此過程中造影劑分布開來，其中一小部分隨著血流出現(xiàn)在肺靜脈中。肺靜脈的短時可視化使得可以在該開口中定位Lasso導(dǎo)管。以后可以像在上述技術(shù)中那樣進行導(dǎo)管切除。
此外還已知一種技術(shù)，其中通過左心房和肺靜脈的電解剖映射來查找肺靜脈的開口，其中映射導(dǎo)管首先被引入肺靜脈中然后再撤回，直到檢測到心房的電激活。該位置對應(yīng)于肺靜脈的開口位置，應(yīng)當在該開口位置周圍封閉目標組織。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于可視地支持在心臟中的電生理導(dǎo)管的應(yīng)用的方法和裝置，其在導(dǎo)管應(yīng)用時、尤其是在電解剖映射和/或?qū)Ч芮谐龝r可以改善導(dǎo)管引導(dǎo)期間的導(dǎo)向。
該技術(shù)問題是通過根據(jù)權(quán)利要求1和16的方法和裝置解決的。該方法和裝置的優(yōu)選實施方式是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容，或者可以從下面的描述以及實施中得出。
在用于可視地支持在心臟中的電生理導(dǎo)管的應(yīng)用、尤其是導(dǎo)管切除的本發(fā)明方法中，在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用之前首先利用斷層造影3D成像方法采集待治療區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)。從該3D圖像數(shù)據(jù)中通過分割提取出待治療區(qū)域中的對象、特別是一個或多個心室或血管的3D表面變化。構(gòu)成3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)在下面被稱為選擇的3D圖像數(shù)據(jù)，其位置正確和維數(shù)正確地對應(yīng)于在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用過程中提供的電解剖3D映射數(shù)據(jù)。然后優(yōu)選在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用期間在視覺顯示中位置正確和維數(shù)正確地將3D映射數(shù)據(jù)和至少選擇的3D圖像數(shù)據(jù)相互重疊地顯示。
通過能夠很好地給出待治療或已治療區(qū)域的形態(tài)學(xué)的3D表面變化與執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用期間采集的電解剖3D映射數(shù)據(jù)的重疊，可為導(dǎo)管的操作者在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用期間比在目前公知的用于可視化支持該情況的方法中提供更好的導(dǎo)向和更準確的細節(jié)。重疊的圖像顯示例如可以在控制室內(nèi)或工作間內(nèi)的顯示器上進行。然后操作者在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用期間在顯示器的實時顯示內(nèi)識別出解剖組織及其電生理特性。這實現(xiàn)了安全和準確的工作方式。
為了采集3D圖像數(shù)據(jù)，例如可以采用X射線計算機斷層造影方法、磁共振斷層造影方法或3D超聲波成像方法。當然還可以采用這些成像方法的組合。只需要注意，在與提供的電解剖3D映射數(shù)據(jù)相同的心臟階段內(nèi)進行3D圖像拍攝，以分別采集心臟的相同狀態(tài)。這可以在采集圖像數(shù)據(jù)和電解剖映射數(shù)據(jù)時用公知的EKG選通技術(shù)來保證。
為了分割所采集的3D圖像數(shù)據(jù)可以采用不同的技術(shù)。因此包含在該3D圖像數(shù)據(jù)中的對象、尤其是血管和/或一個或多個心室的三維表面變化例如通過分割用成像方法獲得的所有2D斷層來進行。除了這種逐層的分割之外，還可以對一個或多個心室和/或血管進行3D分割。適合的分割技術(shù)對醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)圖像處理領(lǐng)域的專業(yè)人員是公知的。
電解剖3D映射數(shù)據(jù)與選擇的3D圖像數(shù)據(jù)的維數(shù)和位置正確地對應(yīng)可以通過不同的技術(shù)來實現(xiàn)。一種可能性是通過可視化地將3D表面變化與電解剖3D映射數(shù)據(jù)的顯示相匹配來在各數(shù)據(jù)之間進行記錄。此外還可以使用能在兩個數(shù)據(jù)組中識別出的人工標記或天然醒目點。為了記錄，除了待治療區(qū)域之外還引入一個相鄰區(qū)域，只要該相鄰區(qū)域包含在已存在的數(shù)據(jù)中。此外還可以在執(zhí)行記錄時將重點放在待萎縮的組織(下面也稱為目標組織)或?qū)Ч芗舛说闹車臄?shù)據(jù)上。在本方法和裝置的優(yōu)選實施方式中，所述記錄在只存在一小部分電解剖3D映射數(shù)據(jù)的第一階段利用人工標記或醒目點進行，而在后續(xù)的已經(jīng)存在大量電解剖3D映射數(shù)據(jù)的一個或多個階段中通過表面匹配來進行。通過這種方式改善了在電解剖3D映射數(shù)據(jù)逐漸增多的導(dǎo)管應(yīng)用期間的記錄。
在將3D圖像數(shù)據(jù)與電解剖3D映射數(shù)據(jù)重疊時，可以利用立體著色技術(shù)來顯示3D圖像數(shù)據(jù)。在另一個實施方式中通過多邊形網(wǎng)格來顯示3D表面變化，如在計算機圖形學(xué)領(lǐng)域中公知的。所述重疊可以用可設(shè)置的透明度和可設(shè)置的混合因子來進行。還可以計算并顯示內(nèi)窺鏡透視。由于電解剖3D映射數(shù)據(jù)還包含導(dǎo)管尖端的相應(yīng)瞬時位置，因此也可以有時在3D圖像數(shù)據(jù)顯示中只實時地顯示導(dǎo)管的位置，而不顯示其余的3D映射數(shù)據(jù)。此外還可以基于3D映射數(shù)據(jù)和3D圖像數(shù)據(jù)之間的記錄計算導(dǎo)管與3D圖像數(shù)據(jù)的任意圖像點之間的距離。這實現(xiàn)了本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施方式，其中在可視化時彩色顯示導(dǎo)管尖端，該顏色根據(jù)導(dǎo)管尖端與預(yù)定的圖像點、尤其是目標組織的位置之間的距離而改變。
用于執(zhí)行本發(fā)明方法的本發(fā)明的裝置包括一個或多個輸入接口，用于輸入電解剖3D映射數(shù)據(jù)和利用成像斷層造影方法采集的3D圖像數(shù)據(jù)。該裝置具有分割模塊用于分割3D圖像數(shù)據(jù)，以提取出包含在利用3D圖像數(shù)據(jù)采集的立體中的對象的3D表面變化。該分割模塊與記錄模塊連接，后者用于將電解剖3D映射數(shù)據(jù)與構(gòu)成3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)位置正確和維數(shù)正確地對應(yīng)。該記錄模塊又與可視化模塊連接，后者將3D映射數(shù)據(jù)和至少構(gòu)成3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)位置正確和維數(shù)正確地相互疊加，以便用顯示裝置、尤其是顯示器或投影儀進行可視化。
所述裝置的各個模塊在不同的實施方式中相應(yīng)地用于執(zhí)行下面示出的本發(fā)明方法的不同實施方式。


下面結(jié)合附圖再次詳細解釋本發(fā)明的方法和對應(yīng)的裝置。
圖1示出執(zhí)行本方法的各步驟以及對應(yīng)裝置的各模塊。
具體實施例方式
在本發(fā)明方法中，在第一步驟1中采集待治療區(qū)域、尤其是待治療的心室的3D圖像數(shù)據(jù)。在采集該3D圖像數(shù)據(jù)時還可以為了以后執(zhí)行的記錄而涉及心臟的較大部分。3D圖像數(shù)據(jù)的采集利用斷層造影3D成像方法進行，如X射線計算機斷層造影、磁共振斷層造影或3D超聲波技術(shù)。在采集3D圖像數(shù)據(jù)時要注意，要分別針對相同的心臟階段采集這些圖像數(shù)據(jù)，針對該心臟階段稍后也會提供電解剖3D映射數(shù)據(jù)。這通過圖像采集的EKG選通以及3D映射數(shù)據(jù)采集的EKG選通來保證，例如通過參考RR間隔的百分比或者參考R尖峰之前或之后的一個固定時間間隔。
在執(zhí)行本方法時重要的是采集心室的高分辨的圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)要在導(dǎo)管應(yīng)用期間電解剖地測量。因此優(yōu)選為了采集3D圖像數(shù)據(jù)而結(jié)合測試藥丸或藥丸跟蹤來采用造影劑。
在第二步驟中，對3D圖像數(shù)據(jù)進行分割2以提取出其中包含的血管和心室的3D表面變化。該分割一方面需要用于稍后在疊加的圖像顯示中顯示該對象的表面變化，另一方面在本方法的優(yōu)選實施方式中需要用于位置和維數(shù)正確地對應(yīng)于3D映射數(shù)據(jù)。
分割在本發(fā)明裝置10的分割模塊11中進行。該分割模塊11通過對應(yīng)的輸入接口14獲得所采集的3D圖像數(shù)據(jù)。以相同的方式，通過相同的接口或另一個接口15通常在電生理導(dǎo)管應(yīng)用的持續(xù)期間向裝置10連續(xù)輸入3D映射數(shù)據(jù)。
電生理方法通常只在一個心室中執(zhí)行。下面將心室理解為心室和心房。除了待治療的心室之外，還可以電解剖地測量其它心室或血管，例如右心房和腔靜脈，以用于在左心房中的肺靜脈上進行導(dǎo)管切除。在這種情況下電解剖的3D映射數(shù)據(jù)包括一個或多個心室和/或心血管。
3D圖像數(shù)據(jù)的分割可以按照相同的方式應(yīng)用于一個或多個心室和/或心血管，如腔靜脈或肺靜脈，以獲得通過電解剖的3D映射數(shù)據(jù)表示的整個表面。但是針對通過表面匹配而進行的記錄不需要分割出例如待治療心室的整個表面。為此只需要通過幾個表面點獲得心室的感興趣區(qū)域的表面表示，例如左心房，或者心血管的感興趣區(qū)域、如肺靜脈的表面表示，利用這些表面點可以進行用于記錄的表面匹配。但另一方面還具有可以將較大的區(qū)域、尤其是其它心室或血管用于記錄的優(yōu)點。
對待治療心室或者其它心室或心血管的分割可以按照2D分割的形式在各個斷層中進行。一種可能性在于，對心室的通過成像方法獲得的所有斷層進行完全自動地分割?；蛘撸€可以交互地通過操作者和后面跟隨的斷層自動基于關(guān)于已被分割的斷層的已有認識來分割一個或多個斷層。各個斷層的交互分割還可以通過半自動技術(shù)、如有效輪廓的技術(shù)來支持。在對所有單個斷層進行分割之后可以再現(xiàn)心室的3D表面變化。
該分割還可以作為待治療心室或其它心室或心血管的3D分割通過公知的3D分割技術(shù)來進行。這種3D分割技術(shù)的例子是閾值技術(shù)或區(qū)域生長技術(shù)。如果這些全自動3D分割算法在個別情況下不能可靠地工作，則可以為操作者提供交互輸入的可能性，以便能預(yù)先給定灰度閾值或空間雛形模(Blocker)。
從分割中獲得的對象的3D表面變化被輸入記錄模塊12，在該模塊中將3D圖像數(shù)據(jù)或者說從中獲得的3D表面變化的數(shù)據(jù)對應(yīng)于步驟3中提供的3D映射數(shù)據(jù)。3D映射數(shù)據(jù)通過映射導(dǎo)管獲得，該導(dǎo)管通過集成在導(dǎo)管尖端的6D位置傳感器提供待治療心室的表面點的3D坐標。這種導(dǎo)管在針對導(dǎo)管切除和電解剖映射的現(xiàn)有技術(shù)中公知。導(dǎo)管在此由操作者通過靜脈或動脈引入相應(yīng)的心室。導(dǎo)管的引入以及3D映射數(shù)據(jù)的采集不是本方法的組成部分。在導(dǎo)管切除和對待治療心室的電解剖測量過程中，隨著時間的推移有更多的表面點加入映射數(shù)據(jù)中。這些表面點將用于再現(xiàn)心室的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)，也就是用于心室的可視化。通過這種方式隨著時間的過去而根據(jù)電解剖3D映射圖像形成待治療心室的越來越詳細的圖像。
在此還可以在執(zhí)行導(dǎo)管切除之前采集和再現(xiàn)其它心室和血管的完整解剖表面，例如在肺靜脈開口處進行導(dǎo)管切除的情況下采集具有腔靜脈的右心房的完整解剖表面。在執(zhí)行導(dǎo)管切除之前就提供了該電解剖的3D映射數(shù)據(jù)，并且可用于稍后的記錄。
在記錄模塊12的記錄步驟4中，除了位置正確的對應(yīng)之外還匹配3D圖像數(shù)據(jù)和3D映射數(shù)據(jù)的維數(shù)。為了實現(xiàn)心室或者其表面的3D圖像數(shù)據(jù)在相同的位置、定向、比例和形狀下與根據(jù)3D映射數(shù)據(jù)對心室的相應(yīng)可視化的盡可能準確一致，這是很必要的。為此一般需要對3D圖像數(shù)據(jù)或3D映射數(shù)據(jù)進行變換，該變換可以包括用于變形的3個平移自由度、3個旋轉(zhuǎn)自由度、3個比例自由度和/或多個向量。
在第一實施方式中可以通過可視匹配進行記錄。為此操作者一直更改被可視化的數(shù)據(jù)，直到所顯示的心室的位置、定向、比例和/或形狀在兩種表示、也就是基于3D圖像數(shù)據(jù)和基于3D映射數(shù)據(jù)的表示中一致?？梢暺ヅ淇梢酝ㄟ^合適的圖形用戶界面9進行。
此外，可以為記錄采用人工標記。這樣在一個實施方式中，可以在采集3D圖像數(shù)據(jù)之前將該人工標記固定在患者的胸部。該標記在后續(xù)的整個導(dǎo)管應(yīng)用過程中一直固定在相同的位置上。為了實現(xiàn)正確的記錄、也就是將圖像數(shù)據(jù)與映射數(shù)據(jù)正確地對應(yīng)，至少需要3個這樣的標記。在此必須采用既能在3D圖像數(shù)據(jù)中識別的又能通過映射系統(tǒng)的位置傳感器識別的標記。
用于記錄的另一個實施方式在于，采用全局解剖標記、也就是待治療區(qū)域或其環(huán)境的醒目的自然點來進行記錄。這些醒目點必須能在3D圖像數(shù)據(jù)中被識別，并優(yōu)選在采用熒光鏡成像技術(shù)的條件下使映射導(dǎo)管經(jīng)過。這樣的醒目點例如是上腔靜脈和下腔靜脈的開口或冠狀竇。這些醒目點可以在3D圖像數(shù)據(jù)和3D映射數(shù)據(jù)中被自動檢測，從而可以將這些數(shù)據(jù)位置和維數(shù)正確的相互對應(yīng)。
此外，還可以通過這樣的標記或醒目點在映射導(dǎo)管和3D圖像數(shù)據(jù)之間進行記錄。通過該記錄使得可以可視化映射導(dǎo)管在3D圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的位置。
用于記錄3D圖像數(shù)據(jù)和3D映射數(shù)據(jù)的另一個優(yōu)選可能性在于對基于這些數(shù)據(jù)顯示的表面進行自動匹配。在分割出待治療的心室之后，可以將提取出的心室的3D表面輪廓與通過3D映射數(shù)據(jù)獲得的心室的表面輪廓進行自動匹配。如果從3D圖像數(shù)據(jù)和3D映射數(shù)據(jù)中獲得的表面輪廓的形狀有偏差，則可采用對3D圖像數(shù)據(jù)的表面輪廓或者對3D映射數(shù)據(jù)的表面輪廓進行變形的匹配算法，以改善相互之間的匹配。
表面匹配例如可以通過最小化映射數(shù)據(jù)的表面點和從3D圖像數(shù)據(jù)中提取出的3D表面輪廓的表面點之間的點距離來進行(點對點匹配)?；蛘?，還可以通過最小化映射數(shù)據(jù)的表面點和插值得出的3D圖像數(shù)據(jù)的表面點之間的點距離來進行(點對表面匹配)。
為了執(zhí)行表面匹配，需要通過3D映射數(shù)據(jù)對待治療心室的表面的很好的表示。但由于這些數(shù)據(jù)一般是在較長的時間段內(nèi)采集的，也就是說在導(dǎo)管切除開始時只有很少的電解剖3D映射數(shù)據(jù)可供利用，因此優(yōu)選進行多級的記錄過程。在此在開始的第一級中通過標記進行記錄。記錄的準確性則在本方法進行過程中通過表面匹配在第二步驟中加以改善。當然也可以隨著映射點的逐漸增多而進行表面匹配的其它步驟，通過這些步驟必要時可以進一步提高準確性。該多級記錄是有利的，因為通過表面匹配的記錄在表面表示相應(yīng)較好時比利用解剖醒目標記或人工標記進行的記錄更為準確，但好的表面表示要通過映射數(shù)據(jù)在本方法稍后的進行過程中才能得到。
在開始的第一級中，還可以進行利用標記進行的記錄和利用表面匹配進行的記錄的組合。這樣例如可以通過對血管表面(如肺動脈)的表面匹配以及附加地利用右心房的醒目解剖點(如冠狀竇或下腔靜脈或上腔靜脈的開口)來記錄左心房。
利用表面匹配進行記錄的另一個可能性在于，不是將待治療心室的表面用于匹配，而是采用另一個在導(dǎo)管應(yīng)用開始之前就已經(jīng)被電解剖地測量過的心室的表面。這例如可以是在左心房的肺靜脈隔離(PVI)之前就已測量過的右心房。該測量在此當然應(yīng)當用足夠多的表面點來進行。所產(chǎn)生的針對該心室的匹配參數(shù)可以應(yīng)用于導(dǎo)管切除期間獲得的數(shù)據(jù)。
在上述實施例中，表面匹配作為點對點匹配或點對表面匹配來實現(xiàn)。由于導(dǎo)管切除方法是在待治療心室的特定的小區(qū)域上進行的，因此在該感興趣區(qū)域中的表面匹配由于映射點的更大密度而比待治療區(qū)域的其它區(qū)域提供更準確的結(jié)果。通過位于感興趣區(qū)域內(nèi)(例如在PVI的情況下在肺靜脈周圍)的表面點的更大權(quán)重，可在該區(qū)域中得到比在心室的其它區(qū)域中進行的更好的空間匹配。該感興趣區(qū)域例如可以通過操作者在圖形用戶界面上的相應(yīng)輸入來確定。
除了該解剖上的感興趣區(qū)域之外，還可以采用在運動導(dǎo)管或者說其已知位置的直接相鄰的環(huán)境中的表面點來進行局部表面匹配。這些點的更大的權(quán)重將比待治療心室的其它區(qū)域引起圍繞導(dǎo)管尖端的更好的局部匹配。但該方法需要在導(dǎo)管應(yīng)用期間進行實時的記錄，從而能在導(dǎo)管運動期間連續(xù)更新表面匹配。
在3D映射數(shù)據(jù)和3D圖像數(shù)據(jù)之間進行了記錄之后，在步驟5中在可視化模塊13中進行位置和維數(shù)正確的疊加，以可視化被疊加的數(shù)據(jù)。用虛線示出的箭頭在圖1中表示出在導(dǎo)管切除過程中通過多級過程對記錄或疊加的細化，這在上面已討論過。
為了實現(xiàn)可以在顯示器6上進行的疊加的可視化，可以采用不同的技術(shù)。從而在一個實施方式中可以利用立體著色技術(shù)(VRT)來可視化3D圖像數(shù)據(jù)或者說待治療心室。利用立體著色技術(shù)可視化的圖像數(shù)據(jù)可以與完整的3D映射數(shù)據(jù)重疊，后者既位置分辨地顯示出導(dǎo)管的電活動又顯示出導(dǎo)管的瞬時位置。兩個子圖像、也就是3D圖像數(shù)據(jù)的子圖像和3D映射數(shù)據(jù)的子圖像的透明度同樣可以像疊加的混合因子那樣通過操作人員改變，以獲得解剖特性、電生理學(xué)特性或同時獲得這兩種特性的合適的可視化。由于3D映射的可視化包含可視化映射導(dǎo)管的位置和定向，因此有時還可以只將映射導(dǎo)管的位置和定向的顯示與3D圖像數(shù)據(jù)疊加。
在另一個實施方式中，從3D圖像數(shù)據(jù)中提取出的表面也可以作為表面陰影的顯示或根據(jù)三角測量作為多邊形網(wǎng)格來顯示。多邊形網(wǎng)格與3D映射數(shù)據(jù)一起顯示，以同時可視化通過該多邊形網(wǎng)格表示的解剖特性和通過3D映射數(shù)據(jù)表示的電生理特性。在這種情況下有時也可以只將映射導(dǎo)管的位置和定向與表示表面的多邊形網(wǎng)格一起顯示。
在另一個實施方式中，可以從采集的數(shù)據(jù)中計算出內(nèi)窺鏡的透視圖，并通過將解剖的3D圖像數(shù)據(jù)與電生理的3D映射數(shù)據(jù)相疊加來可視化。通過這種從導(dǎo)管尖端的視角看去的內(nèi)窺鏡的透視圖，導(dǎo)管同樣可以由操作者引導(dǎo)到相應(yīng)的解剖或電生理位置(如肺靜脈的開口)。
此外還可以采用所采集的數(shù)據(jù)來可視化導(dǎo)管尖端與可預(yù)先給定區(qū)域之間的距離。由于在3D映射數(shù)據(jù)和3D圖像數(shù)據(jù)之間記錄期間或者在映射導(dǎo)管的位置和3D圖像數(shù)據(jù)之間記錄期間獲得了映射導(dǎo)管和3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系，因此可以隨時計算導(dǎo)管尖端與3D圖像的可預(yù)先給定是圖像點之間的距離。通過該記錄可以在3D圖像數(shù)據(jù)的顯示內(nèi)表示出映射導(dǎo)管(也不需要顯示電生理數(shù)據(jù))，同時給出上述距離。因此例如可以實時地可視化導(dǎo)管尖端與該顯示中的目標組織之間的距離。該可視化例如可以通過用對距離的彩色編碼來彩色地顯示導(dǎo)管實現(xiàn)。導(dǎo)管顯示的可能性可用于計劃和控制切除過程。此外由于映射導(dǎo)管和3D圖像數(shù)據(jù)之間的記錄還可以存儲萎縮點的位置以及圖像數(shù)據(jù)。所存儲的位置可以用于存檔以及計劃和控制后面進行的切除過程。
權(quán)利要求
1.一種用于可視地支持在心臟中的電生理導(dǎo)管的應(yīng)用的方法，其中對執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用期間提供的待治療心臟區(qū)域的電解剖3D映射數(shù)據(jù)進行可視化，在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用之前利用斷層造影3D成像方法采集待治療區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)，從該3D圖像數(shù)據(jù)中通過分割提取出待治療區(qū)域的對象的3D表面變化，并且通過記錄將該電生理3D映射數(shù)據(jù)和至少構(gòu)成該3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)位置正確和維數(shù)正確地相對應(yīng)并相互重疊地顯示，其中，在記錄的至少一個階段通過將3D圖像數(shù)據(jù)的3D表面變化與3D映射數(shù)據(jù)的3D表面變化設(shè)置為至少近似一致的表面匹配來自動進行該位置和維數(shù)正確的對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述待治療區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)是采用X射線計算機斷層造影方法或磁共振斷層造影方法采集的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述待治療區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)是采用3D超聲波方法采集的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述位置和維數(shù)正確的對應(yīng)在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用期間的第一階段中利用醒目解剖點或人工標記自動進行，并在稍后的第二階段中通過表面匹配來細化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，利用立體著色技術(shù)來顯示3D圖像數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，通過多邊形網(wǎng)格來顯示3D圖像數(shù)據(jù)的3D表面變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述重疊可以用可設(shè)置的透明度和可設(shè)置的混合因子實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，所述記錄在導(dǎo)管應(yīng)用期間采用的導(dǎo)管和3D圖像數(shù)據(jù)之間進行，并在至少對構(gòu)成3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)的顯示中實時地可視化至少一部分導(dǎo)管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在顯示至少一部分導(dǎo)管時有時不疊加3D映射數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，計算導(dǎo)管尖端與3D圖像數(shù)據(jù)中可預(yù)先給定的圖像點之間的瞬時距離，并編碼地在可視化過程中顯示該距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述距離通過對導(dǎo)管的可視化進行彩色編碼來顯示。
12.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述方法的裝置，包括-一個或多個輸入接口(14，15)，用于輸入電解剖3D映射數(shù)據(jù)和3D圖像數(shù)據(jù)，-分割模塊(11)，用于分割3D圖像數(shù)據(jù)，以提取出包含在利用3D圖像數(shù)據(jù)采集的立體中的對象的3D表面變化，-與該分割模塊(11)連接的記錄模塊(12)，用于在記錄的至少一個階段中通過對3D圖像數(shù)據(jù)的3D表面變化與3D映射數(shù)據(jù)的3D表面變化進行表面匹配，自動將電解剖3D映射數(shù)據(jù)與構(gòu)成3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)位置正確和維數(shù)正確地相對應(yīng)，-與該記錄模塊(12)連接的可視化模塊(13)，用于將3D映射數(shù)據(jù)和至少構(gòu)成3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)位置正確和維數(shù)正確地相互疊加，并提供給顯示裝置(6)以進行顯示。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述用于自動進行位置和維數(shù)正確的對應(yīng)的記錄模塊(12)構(gòu)成為多級的過程，其中在第一階段中利用醒目解剖點或人工標記進行位置和維數(shù)正確的對應(yīng)，并在稍后的第二階段中通過對3D圖像數(shù)據(jù)的3D表面變化和3D映射數(shù)據(jù)的3D表面變化進行表面匹配來細化。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的裝置，其中，所述可視化模塊(13)用于實時地在至少構(gòu)成3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)的顯示中可視化所采用的導(dǎo)管的一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，具有計算模塊(16)，用于計算導(dǎo)管尖端與3D圖像數(shù)據(jù)中可預(yù)先給定的圖像點之間的瞬時距離，并且所述可視化模塊(13)對所計算出的距離進行實時地編碼顯示。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述可視化模塊(13)用于對導(dǎo)管的部分進行彩色顯示，其中顏色根據(jù)所計算出的距離而變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于可視地支持在心臟中的電生理導(dǎo)管的應(yīng)用的方法和裝置，其中對執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用期間提供的待治療心臟區(qū)域的電解剖3D映射數(shù)據(jù)進行可視化。在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用之前利用斷層造影3D成像方法采集待治療區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)，從該3D圖像數(shù)據(jù)中通過分割提取出待治療區(qū)域中的對象的3D表面變化，并然后將提供的電生理3D映射數(shù)據(jù)和構(gòu)成3D表面變化的3D圖像數(shù)據(jù)位置正確和維數(shù)正確地相對應(yīng)，并例如在執(zhí)行導(dǎo)管應(yīng)用期間相互重疊地顯示。本發(fā)明的方法及對應(yīng)裝置可以在對心臟進行電生理導(dǎo)管應(yīng)用期間改善對操作者的導(dǎo)向。
文檔編號A61B6/03GK1874735SQ200480032646
公開日2006年12月6日 申請日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月1日
發(fā)明者弗蘭克·索爾, 徐晨陽, 克里斯廷·富伊茂諾, 蓋爾·哈亞姆, 尤瓦爾·卡米, 萊因馬·基爾曼, 阿薩夫·普賴斯, 諾伯特·拉恩 申請人:西門子公司, 韋伯斯特生物傳感器股份有限公司