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申请/专利权人：韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司

摘要：本发明题为“使用体积填充快速解剖标测FAM”。本发明公开了一种方法，该方法包括接收指示医疗探针的远端组件在患者的器官内的位置的一个或多个信号。基于所接收的信号，确定被限定在远端组件内的内体积。更新器官的解剖标测图以将远端组件的内体积表示为属于器官的内部。

主权项：1.一种用于解剖标测的设备，包括：电接口；以及处理器，所述处理器被配置成：经由所述电接口接收指示医疗探针的远端组件在患者的器官内的位置的一个或多个信号；其特征在于，所述处理器被配置成：基于所接收的信号，确定被限定在所述远端组件内的内体积；验证所述远端组件是否变形；以及更新所述器官的解剖标测图以将所述远端组件的所述内体积表示为属于所述器官的内部，其中，所述处理器被配置成仅在所述远端组件未变形时将所述远端组件的所述内体积表示为属于所述器官的所述内部。

全文数据：使用体积填充快速解剖标测FAM技术领域本发明整体涉及解剖标测，具体地讲涉及用于心脏解剖标测的方法和系统。背景技术在侵入式心脏手术期间通常采用心腔的解剖标测。例如，美国专利申请公布20100168550描述了一种用于构建多个指示心室的几何结构和或体积的模型化壳的系统。该系统被配置成当电极在腔室内扫过时收集多个位置数据点。所收集的数据点中的每一个具有相关联的测量心动时相，此类点在该测量心动时相处采集。该系统被配置成基于时相将所收集的电极位置划分成组。每个组通过其组成电极位置的具体相关联时相来表征。该系统被配置成针对每个组生成代表相关联时相处腔室的相应壳模型。壳构造好之后，即可用于或结合多种诊断、标测和或治疗规程。该系统还被配置成在使用壳构造中收集的数据点之前验证电极与心脏组织接触例如，使用相位角参数来验证接触。又如，美国专利申请公布20060178587描述了基于导管起始的测量来校准计算的系统和方法。一个实施方案包括一种校准流体填充腔诸如心室的体积计算的方法。在该方法中，将被配置成测量电特性的第一导管和被配置成测量几何特性的第二导管插入流体填充腔。用第一导管测量流体填充腔的电特性，用第二导管测量腔的几何特性。基于所测得的腔的几何特性确定一个体积段，基于所测得的腔的电特性确定一个对应的体积段。由于已知体积的几何计算更准确，因此基于电测量值的体积计算经过调节校准以匹配几何计算。美国专利申请公布20140095105描述了一种校正和或缩放基于电流的坐标系的算法，其可包括确定一个或多个全局变换或插值函数和或一个或多个局部变换函数。全局和局部变换函数可通过计算一个全局度量张量和多个局部度量张量来确定。度量张量可基于预先确定和测量的导管上紧密间隔的传感器之间的距离来计算。发明内容本发明的一个实施方案提供了一种方法，该方法包括接收指示医疗探针的远端组件在患者的器官内的位置的一个或多个信号。基于所接收的信号，确定被限定在远端组件内的内体积。更新器官的解剖标测图以将远端组件的内体积表示为属于器官的内部。在一些实施方案中，该方法包括基于所接收的信号计算联接到远端组件的一个或多个传感器的位置，并且从传感器的位置推倒内体积。在一些实施方案中，该方法包括基于传感器的位置和远端组件的已知几何形状计算内体积。在一个实施方案中，该方法包括验证远端组件是否变形，并且仅在远端组件未变形时将远端组件的内体积表示为属于器官的内部。在另一个实施方案中，该方法包括响应于检测到远端组件变形，更新解剖标测图以仅将远端组件的外表面的至少一部分表示为属于器官的内部。在一些实施方案中，该方法包括验证与远端组件相关联的表面是否为平面。在一些实施方案中，该方法包括验证远端组件的实际几何形状是否偏离远端组件的已知未变形几何形状。在一个实施方案中，该方法包括验证远端组件是否变形，包括识别远端组件与器官表面之间的机械接触。根据本发明的一个实施方案，还提供了包括电接口和处理器的设备。处理器被配置成经由电接口接收指示医疗探针的远端组件在患者的器官内的位置的一个或多个信号。基于所接收的信号，处理器被配置成确定限定在远端组件内的内体积，并且更新器官的解剖标测图以将远端组件的内体积表示为属于器官的内部。结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本公开，其中：附图说明图1为根据本发明的实施方案的用于解剖标测的系统的示意性图解；图2A和图2B是根据本发明的实施方案分别通过和标测导管进行标测的腔解剖的体积渲染标测图；并且图3是根据本发明的实施方案示意性地示出用于心腔解剖标测的方法的流程图。具体实施方式概述患者的器官诸如心腔的内部可使用标测导管进行标测，该标测导管可利用安装在其远端处同时处于器官内的各种传感器进行标测。使用各种传感器生成的位置信号，处理器可计算器官例如，腔内各种传感器的位置，诸如感测电极的位置。使用所计算的位置，处理器还可推导腔的解剖标测图。上述方法可生成腔的准确标测图，但需要相对大量的时间才能完成。本文所述的本发明的实施方案提供了对心腔进行解剖标测的改进系统和方法。本发明所公开的技术在标测过程中将“内部体积”重复添加到标测图中，从而显著缩短标测时间。“内部体积”是限定在导管的传感器之间的体积即，限定在远端组件内的内体积，因此极不可能包含组织。因此，这些体积极有可能被视为心腔内部体积，并且因此在形成时可作为整体添加到标测图中。以举例的方式，本发明所公开的方法可使用多电极导管，诸如即，包括螺旋导丝节段或即，包括多射线节段导管。设置在此类导管上的多个感测电极具有限定“内部体积”的几何形状，如下文所示。在一些实施方案中，解剖标测系统接收来自联接到导管远端即，联接到远端组件的多个传感器的多个信号，诸如来自装配到导管的螺旋导丝或装配到导管的臂的感测电极。基于多个信号，解剖标测系统中的处理器计算感测电极的位置。基于所计算的位置，处理器计算导管远端的形状，诸如或导管的远端的形状。处理器随后确定导管远端的形状是否变形即，自由移动远端具有或不具有无扰形状。远端可例如由于接触心腔表面即，远端组件与器官表面之间有机械接触而变形。处理器通过许多方法确定远端是否变形，其中以举例的方式在本文中针对两个具体导管进行了描述：a在一个实施方案中，处理器通过检查导管的螺旋臂涵盖的盘表面的平面性来确定导管是否变形，如下文所详述。b在一个实施方案中，处理器通过检查导管的任何两个相邻臂可限定的表面的平面性来确定导管是否变形。如果处理器确定导管的形状变形，则处理器仅将远端的形状例如，导丝的轮廓或臂的轮廓添加到解剖标测图中即，处理器更新解剖标测图以将远端组件的外表面的仅至少一部分表示为属于器官的内部。另一方面，如果处理器确定远端的形状未变形，则处理器计算“内部体积”即，位于所测量的电极位置之间的血液体积。处理器随后将整个计算的三维“内部体积”即，内体积添加到腔的解剖映射图中。换句话讲，仅在远端组件未变形时，处理器将远端组件的内体积表示为属于器官的内部。在一个实施方案中，处理器通过在感测电极的测量位置之间插值来计算此类“内部体积”。由于标测导管通常将大部分标测时间花在未变形的方面即，在心腔的血池中是自由的，因此本文所公开的标测内部体积高度有效。处理器通常在导管移动通过腔内的多个位置时重复添加内部体积的过程，以便快速收敛为腔的全体积标测。术语“位置”和“定位”在本说明书中可互换使用，具有相同含义。本发明所公开的技术具有明显的优势，即，可大大缩短获得腔的解剖映射图所需的时间。较短的持续时间可提高标测图的准确性并且可能简化采集和使用此类标测图所涉及的临床规程。此外，由于用“内部体积”填充，因此本发明所公开的技术可推导在标测图中更少出现伪空隙的腔的表示。此类表示更好地显现了无空隙的连续解剖结构这一事实，而这一点原本是较难实现的。系统说明图1为根据本发明的实施方案的用于解剖标测的系统的示意性图解。如图所示，医师27使用电解剖导管29执行患者25的心脏23的解剖标测。导管29包括位于其远端处的标测导管，其具有五个臂20，每个臂均联接到一个或多个感测电极22。导管的远端包括磁性传感器30。在标测过程期间，磁性传感器30生成指示导管的远端在腔内的位置和取向的信号。电极22采集和或注入指示其在心脏23中的位置的信号。处理器28经由电接口35接收磁信号和电信号，并且使用这些信号中包含的信息计算导管远端的形状。在一些实施方案中，所计算的形状由处理器28基于计算进行优化，所述计算将从导管的已知几何形状例如，远端组件的已知几何形状推导的物理约束考虑在内，诸如相邻电极之间的距离。在一些实施方案中，处理器28用远端的重构形状来更新心脏23的腔的解剖标测图31。在本发明的一些实施方案中，处理器28通过填充限定在重构形状内的腔的整个体积，以快速方式构建解剖标测图31。在过程期间和或之后，处理器28可在显示器26上显示解剖标测图31。在一些实施方案中，如上所述，处理器28接收来自磁性传感器30的信号以响应来自外部场发生器未示出的磁场，用于测量心脏中导管远端的三个维度x轴、y轴和z轴和取向滚动、偏航、俯仰中的相应精确位置。磁场发生器通常放置在患者25外部的已知位置，例如，放置在患者所躺的工作台下方。位置信号指示传感器30在解剖标测系统的坐标系中的位置。使用外部磁场的位置和取向感测方法在各种医疗应用中实现，例如在由BiosenseWebsterInc.Ervine,Calif.生产的CARTOTM系统中实现，并且详细描述于美国专利5,391,199、6,690,963、6,484,118、6,239,724、6,618,612和6,332,089、PCT专利公布WO9605768以及美国专利申请公布20020065455A1、20030120150A1和20040068178A1中，这些专利的公开内容全部以引用方式并入本文。在另选的实施方案中，在手术期间，使用高级电流位置ACL技术跟踪电极22的相应各个位置。在ACL技术中，多个外部电极24联接到患者25的身体；例如，六个外部电极24可联接到患者的胸部，另外三个外部电极可联接到患者的背部。为了便于说明，图1中仅示出一个外部电极。虽然电极22位于患者的心脏23内，但电流在电极22与外部电极24之间传递。基于在外部电极24处测量的所得电流振幅之间或这些振幅所代表的阻抗之间的比率，并且给定患者身体上外部电极24的已知位置，处理器28计算每个电极22在患者心脏内的位置。因此，处理器可将从电极22接收的任何给定阻抗信号与采集信号的位置相关联。跟踪电极位置的ACL技术在各种医疗应用中实现，例如在由BiosenseWebsterInc.Irvine,Calif.生产的CARTOTM系统中实现，并且详细地描述于美国专利8,456,182、7,756,576、7,869,865、7,848,787和7,848,789中，这些专利的公开内容均以引用方式并入本文。图1所示的示例性例证完全是为了概念清晰而选择的。也可采用其它类型的感测几何结构，具体地讲标测导管由BiosenseWebster,Inc.制造。一般来讲，处理器28可被实施为单个处理器或一组协作式联网或集群处理器。处理器28通常是包括中央处理单元CPU、随机存取存储器RAM、非易失性辅助存储装置诸如硬盘驱动器或CDROM驱动器、网络接口和或外围设备的编程化数字计算装置。如本领域所熟知的，将数据和或包括软件程序的程序代码加载到RAM中以用于由CPU执行和处理，并且生成结果以用于显示、输出、传输或存储。程序代码和或数据可以电子形式通过网络而被下载到计算机，或者另选地或除此之外，其可被提供和或存储在非临时性有形介质诸如磁性存储器、光学存储器、或电子存储器上。此类程序代码和或数据在被提供给处理器之后，产生被配置成执行本文所述的任务的机器或专用计算机。虽然图示实施方案具体地涉及多臂标测导管的使用，但标测导管同样适合上述描述，对此将在下文中说明。此外，其它类型的导管远端可能适合，例如篮形或球囊类型。使用体积填充的快速解剖标测图2A和图2B示出了根据本发明的实施方案分别通过和标测导管进行标测的腔解剖的体积渲染标测图。图2A左侧的插图55示意性地示出导管，该导管包括其中装配有多个感测电极22的Lasso导丝42。如图所示，磁性传感器30a安装在导管远端的基部段处。导管以其自由空间构型即，未变形示于插图55中。导管用于标测图2AI和图2AII所示的组织。这两个图显示在心脏23的腔内的导管的给定位置处腔的一部分的所得标测。图2AI和图2AII由在导管定位在腔血液池内和离开腔表面时采集的位置数据进行编制，使得导管未通过接触组织表面而变形。图2AI示出不使用本发明所公开的技术获得的所得腔标测。如图所示，标测的形状52限制为螺旋形Lasso导丝42上的位置，靠近感测电极22即，靠近主要沿循导管远端组件形状的腔体积的一部分。在一个实施方案中，通过处理器28将导管远端形状的计算机模型适配到相应位置来计算形状52。在另一个实施方案中，通过在处理器28在所测量位置的至少一部分上插值来计算形状。无论计算方法是什么，均不提供关于Lasso导丝42限定的体积51的信息。图2AII示出了本发明的一个实施方案，其中处理器28基于以与图2AI相同的方式计算的电极位置推导限定体积50即，内体积。如图所示，实现了大量的限定体积50填充。除导管远端的形状之外，推导限定体积50，然而为了清楚起见，图2AII中未示出推导的形状即，将会包裹远端结构。图2BI中的插图57示意性地示出了导管，该导管包括其上安装有感测电极22的多射线43结构。如图所示，磁性传感器30b安装在导管远端的基部段处。导管以其自由空间构型即，未因为接触组织表面而变形示出。使用导管标测示于图2BI和图2BII中的组织，该图在导管定位在心脏23的腔的血液池中即，其中导管未变形时进行编制。图2BI示出不使用本发明所公开的技术获得的腔标测。如图所示，标测的形状62限于多射线43结构的五个臂上的包裹位置，靠近感测电极22。在一个实施方案中，通过处理器28将导管远端形状的计算机模型适配到相应位置来计算形状62。在另一个实施方案中，通过在处理器28在所测量位置的至少一部分上插值来计算形状。同样，无论计算方法是什么，均不提供关于多射线43结构限定的体积61的信息。另一方面，利用本发明，如图2BII所示，通过处理器28执行一系列类似于上述计算的计算来实现实际上类似于“五棱锥”的血液体积填充60。为了实现图2AII和图2BII所示的体积填充，在一个实施方案中，处理器诸如处理器28可在所计算的传感器位置之间插入在多个电极22之间限定的相应血液体积。处理器28可采用其它计算方法，基于例如处理器28存储的导管几何模型来计算腔的限定体积。图2A和图2B所示的示例性例证完全是为了概念清晰而选择的。其它体积捕获导管可利用本发明所公开的方法，例如篮形和球囊形导管远端。此类导管的远端通常为凸形的，使得限定于其中的内体积被良好地限定。在一个实施方案中，处理器28被配置成确定导管的远端是否变形，具体方式为计算由传感器的子组环绕的圆盘状表面，然后分别检查所计算的表面是否包括空间中的平面例如，采用Ax+By+Cz+D＝0形式的公式，其中x、y和z为空间坐标，A、B、C、D为实数。为了检查平面性即，验证与远端组件相关联的表面是否为平面，处理器使用电极位置的子组作为边界条件来适配一般表面。如果所得的表面以一定精度符合上文所述的空间中平面的公式，则处理器确定远端的承载相应感测电极子组的部分未变形。处理器将继续检查可产生所需边界条件的电极的另一个子组，并且检查所产生表面的线性等等，直至检查远端的整个结构。在一个实施方案中，以使用感测电极子组建立边界条件的类似方式，处理器通过检查导管的任何两个相邻臂可限定的表面的平面性来确定导管是否变形。在一个实施方案中，处理器28被配置成确定导管的未变形的两个或更多个相邻臂，并因此用相邻臂之间限定的三角形区域更新标测图31。在另一个实施方案中，处理器28被配置成基于识别臂的几何屈曲来确定的远端的一个或多个臂是否变形。可通过致使臂之间的预期角度出现一个或多个偏差和或致使臂与导管轴之间的预期角度出现偏差和或致使臂的线性出现偏差来识别此类屈曲。此类技术描述于例如提交于2017年6月1日的标题为“UsingaPiecewise-LinearModelofaCatheterArmtoIdentifyContactwithTissue”的美国专利申请15610,865中，该专利转让给本专利申请的受让人并且其公开内容以引用方式并入本文。在一个实施方案中，处理器28被配置成基于来自接触力传感器的一个或多个指示确定远端是否变形。一般来讲，可使用任何合适类型的接触传感器或接触感测方法。关于组织接触和或远端即，远端组件变形的任何指示将导致处理器28回复到不使用本发明所公开的技术来标测相应的体积。图3是根据本发明的实施方案示意性地示出用于心腔解剖标测的方法的流程图。在定位步骤70中，过程首先可由医师27将标测导管29插入并定位在心脏23的腔内。接下来，在测量步骤72中，处理器28采集位置信号，例如由磁性传感器30生成，或者通过感测通过电极24的阻抗。在计算步骤74中，基于位置信号，处理器28计算电极22在腔内的位置，然后推导导管29的远端形状。在一个实施方案中，通过在电极22的测量位置之间插值来推导导管形状。在检查步骤76中，处理器28将所得的导管远端形状与导管远端的已知无扰形状例如，与远端的计算机模型进行比较。在计算步骤78中，如果处理器28发现推导的形状未变形，则处理器28将计算由电极22的位置限定的相应体积。在更新步骤80中，处理器28用如上所述处理器推导的限定体积即“内体积”相应地更新解剖标测图31。更新可包括或可不包括添加导管远端的形状。另一方面，如果处理器28发现推导的导管远端形状变形，则处理器28仅在标测步骤82中用远端自身的变形形状来更新解剖标测图31。在导管不接合组织的小段标测时间内，不假定存在限定体积，因此没有组织被标测为血液的风险。在移动步骤84中，当医师27将导管移动到新位置以标测腔的不同区域时，该方法可以再循环并返回到步骤72，直至医师认为解剖标测图31足够。图3所示的示例性流程图完全是为了概念清晰而选择的。在另选的实施方案中，可使用其它类型的标测工具。还可采集并标测平行于位置的附加信息，诸如组织类型和组织的电生理特性。虽然本文所述的实施方案主要解决肺静脉隔离，但本文所述的方法和系统也可用于其它应用，诸如使用包括“内部体积”的导管几何形状对体内的任何腔进行解剖标测。虽然本文所述的实施方案主要涉及心脏导管，但本发明所公开的技术可与任何合适器官中的任何其它合适医疗探头一起使用。因此应当理解，上面描述的实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文特定示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到所述变型和修改，并且所述变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。

权利要求：1.一种方法，包括：接收指示医疗探针的远端组件在患者的器官内的位置的一个或多个信号；基于所接收的信号，确定被限定在所述远端组件内的内体积；以及更新所述器官的解剖标测图以将所述远端组件的所述内体积表示为属于所述器官的内部。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述内体积包括基于所接收的信号计算联接到所述远端组件的一个或多个传感器的位置，并且从所述传感器的所述位置推导所述内体积。3.根据权利要求2所述的方法，其中推导所述内体积包括基于所述传感器的所述位置和所述远端组件的已知几何形状计算所述内体积。4.根据权利要求1所述的方法，其中更新所述解剖标测图包括验证所述远端组件是否变形，并且仅在所述远端组件未变形时将所述远端组件的所述内体积表示为属于所述器官的所述内部。5.根据权利要求4所述的方法，其中响应于检测到所述远端组件变形，更新所述解剖标测图以仅将所述远端组件的外表面的至少一部分表示为属于所述器官的所述内部。6.根据权利要求4所述的方法，其中验证所述远端组件是否变形包括验证与所述远端组件相关联的表面是否为平面。7.根据权利要求4所述的方法，其中验证所述远端组件是否变形包括验证所述远端组件的实际几何形状是否偏离所述远端组件的已知未变形几何形状。8.根据权利要求4所述的方法，其中验证所述远端组件是否变形包括识别所述远端组件与所述器官的表面之间的机械接触。9.一种设备，包括：电接口；以及处理器，所述处理器被配置成：经由所述电接口接收指示医疗探针的远端组件在患者的器官内的位置的一个或多个信号；基于所接收的信号，确定被限定在所述远端组件内的内体积；以及更新所述器官的解剖标测图以将所述远端组件的所述内体积表示为属于所述器官的内部。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述处理器被配置成基于所接收的信号计算联接到所述远端组件的一个或多个传感器的位置，并且从所述传感器的所述位置推导所述内体积。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成基于所述传感器的所述位置和所述远端组件的已知几何形状计算所述内体积。12.根据权利要求9所述的设备，其中所述处理器被配置成验证所述远端组件是否变形，并且仅在所述远端组件未变形时将所述远端组件的所述内体积表示为属于所述器官的所述内部。13.根据权利要求12所述的设备，其中响应于检测到所述远端组件变形，所述处理器被配置成相应地更新所述解剖标测图以仅将所述远端组件的外表面的至少一部分表示为属于所述器官的所述内部。14.根据权利要求12所述的设备，其中所述处理器被配置成通过验证与所述远端组件相关联的表面是否为平面来验证所述远端组件是否变形。15.根据权利要求12所述的设备，其中所述处理器被配置成通过验证所述远端组件的实际几何形状是否偏离所述远端组件的已知未变形几何形状来验证所述远端组件是否变形。16.根据权利要求12所述的设备，其中所述处理器被配置成通过识别所述远端组件与所述器官的表面之间的机械接触来验证所述远端组件是否变形。

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