肺静脉的后标测自动标识

摘要

本发明提供了一种方法，该方法包括计算患者的器官的体积在该体积的计算机化解剖标测图中的质心。在该解剖标测图中，查找该体积的表面上距质心最远的位置。该位置被标识为器官的已知解剖开口。

权利要求

1.一种方法，包括：

计算患者的器官的体积在所述体积的计算机化解剖标测图中的质心；

在所述解剖标测图上查找在所述体积的表面上距所述质心最远的位置；以及将所述位置识别为所述器官的已知解剖开口。

2.根据权利要求1所述的方法，其中查找所述位置包括计算从所述质心到所述体积的所述表面上的多个位置的路径，并查找所述多条路径中的最长路径。

3.根据权利要求2所述的方法，其中识别所述位置包括将所述体积的所述表面上处于距找到的位置预定义距离内的多个位置计入所述开口的一部分。

4.根据权利要求2所述的方法，其中计算所述路径包括将所述体积的所述表面分成给定数量的像素，并计算到每个像素的最短路径。

5.根据权利要求1所述的方法，并且包括在所述解剖标测图上查找所述体积的表面上的一个或多个下一最远位置，所述一个或多个下一最远位置在排除所识别出的开口之后距所述质心最远并且在所述一个或多个下一最远位置中距所述所识别出的开口最远，以及将所述下一最远位置识别为一个或多个附加开口。

6.根据权利要求5所述的方法，其中查找所述下一最远位置包括通过如下方式来迭代地查找所述下一最远位置中的每个位置：基于在所述一个或多个下一最远位置中距所述所识别出的开口最远来选择每个下一最远位置，直到找到预设数量的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述体积包括心腔。

8.根据权利要求1所述的方法，并且包括将所述找到的位置呈现给用户。

9.一种系统，包括：

存储器，所述存储器被配置成存储患者的器官的体积的计算机化解剖标测图；和处理器，所述处理器被配置成：计算患者的器官的体积在所述解剖标测图中的质心；

在所述解剖标测图上查找所述体积的表面上距所述质心最远的位置；以及将所述位置标识为所述器官的已知解剖开口。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器被配置成通过如下方式来查找所述位置：计算从所述质心到所述体积的所述表面上的多个位置的路径，并查找所述多条路径中的最长路径。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置成通过如下方式标识所述位置：将所述体积的所述表面上处于距找到的位置预定义距离内的多个位置计入所述开口的一部分。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置成通过如下方式来计算所述路径：将所述体积的所述表面分成给定数量的像素，并计算到每个像素的最短路径。

13.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器进一步被配置成执行以下操作：在所述解剖标测图上查找所述体积的表面上的一个或多个下一最远位置，所述一个或多个下一最远位置在排除所述所标识出的开口之后距所述质心最远，并且在所述一个或多个下一最远位置中距所述所标识出的开口最远，以及将所述下一最远位置标识为一个或多个附加开口。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述处理器被配置成通过如下方式迭代地查找所述下一最远位置中的每个位置：基于在所述一个或多个下一最远位置中距所述所标识出的开口最远来选择每个下一最远位置，直到找到预设数量的位置。

15.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器被配置成计算心腔的标测体积内的质心。

16.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器进一步被配置成将找到的一个或多个最远位置呈现给用户。

说明书

肺静脉的后标测自动标识

技术领域

[0001] 本发明整体涉及心脏标测，并且具体地涉及分析解剖学心脏标测图。

背景技术

[0002] 一些临床规程采用多种技术来获得器官诸如心腔的解剖学标测图。例如，美国专利申请公布2008/0085042描述了一种用于成像的方法，该方法包括接收受治疗者体内的器官附近的第一三维(3D)图像，并在器官附近的第一3D图像中创建管状结构的几何模型。将侵入式探头插入器官中，并且使用该侵入式探头捕获包含器官的第二3D图像。使用该侵入式探头将一个或多个点定位在管状结构的表面上，并且通过将一个或多个点与几何模型匹配来使第二3D图像与第一3D图像配准。

[0003] 又如，美国专利申请公布2012/0172724描述了一种被配置成在心内回波心动描记法图像内显示电极可视化元件的心内成像系统。该系统还允许在自动分割以生成用于修改所建模组织结构的壳元件时，在可视化、导航或标测系统内对体现在心内回波心动描记法图像中的组织结构的横截面进行建模。

[0004] 美国专利申请公布2007/0276225描述了使用体积可视化技术生成物体(诸如内部器官)的三维成像图像的方法。相关技术包括：多扫描成像方法；多分辨率成像方法；以及用于生成复杂三维物体的骨架的方法。相关应用包括仿真膀胱镜、仿真喉镜、仿真血管造影等。

发明内容

[0005] 本发明的一个实施方案提供了一种方法，该方法包括计算患者器官的体积在该体积的计算机化解剖标测图中的质心。在该解剖标测图中，查找该体积的表面上距离质心最远的位置。该位置被标识为器官的已知解剖开口。

[0006] 在一些实施方案中，该方法包括计算从质心到体积的表面上的多个位置的路径，并且查找该多条路径中的最长路径。

[0007] 在一些实施方案中，该方法包括将体积的表面上处于距找到的位置预定义距离内的多个位置计入该开口的一部分。

[0008] 在一个实施方案中，该方法包括将体积的表面分成给定数量的像素，并计算到每个像素的最短路径。

[0009] 在另一个实施方案中，该方法还包括在解剖标测图上查找体积的表面上的一个或多个下一最远位置，该最远位置距离质心最远(在排除所标识出的开口之后)并在一个或多个下一最远位置中距离所标识出的开口最远，以及将下一最远位置标识为一个或多个附加开口。

[0010] 在一些实施方案中，该方法包括通过如下方式来迭代地查找下一最远位置中的每个位置：基于在一个或多个下一最远位置中距所标识出的开口最远来选择每个下一最远位置，直到找到预设数量的位置。

[0011] 在一些实施方案中，该体积包括心腔。

[0012] 在一个实施方案中，该方法还包括将找到的位置呈现给用户。

[0013] 根据本发明的实施方案，本文另外提供了包括存储器和处理器的系统。存储器被配置成存储患者的器官的体积的计算机化解剖标测图。该处理器被配置成计算患者的器官的体积在解剖标测图中的质心，并且在解剖标测图中查找体积的表面上距质心最远的位置。该处理器进一步被配置成将该位置标识为器官的已知解剖开口。

[0014] 结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：

附图说明

[0015] 图1为根据本发明的实施方案的用于电解剖标测的系统的示意性图解；

[0016] 图2为根据本发明的实施方案的解剖标测图的示意性图形体积绘图，其例示了体积中候选开口的自动标识；并且

[0017] 图3为根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于标识左心房解剖标测图中肺静脉开口的方法的流程图。

具体实施方式

[0018] 概述

[0019] 基于导管的解剖标测技术可生成器官的腔(即体积)的标测图。在一些情况下，从解剖学角度来看，该标测技术不了解体积中的解剖开口。例如，心脏左心房(LA)的标测可能未标注四个肺静脉(PV)的开口。因此，用已知的解剖结构来标识此类标测图中的特征结构(例如，开口)可能需要受过训练的合格人员(诸如，放射科医生或心脏病专家)进行输入，以基于PV口的标志来标识在开口(例如，LA标测图中的开口)处有提示的标测体积中的某些解剖标志。

[0020] 本文所述的本发明实施方案提供了在器官的腔的计算机化解剖标测图中自动查找和标注开口的方法。在一些实施方案中，处理器接收解剖标测的腔并且在标测图中搜索已知的解剖开口，以便使解剖标测图了解并标注所标测的腔的这些解剖标志。

[0021] 在一些实施方案中，处理器接收器官的体积(即，腔)的计算机化解剖标测图，并且计算标测体积的质心。然后，处理器查找标测图上距质心最远的点。假定该点在开口上，并且就LA的标测图而言，假定此点位于PV口。处理器然后将所有处于距最远点预定义距离内的点计入开口中，假定所有这些点都是找到的PV的一部分。接着，处理器将标测图上的所有位置标注为找到的候选PV的一部分。

[0022] 一旦处理器找到第一开口(例如，PV口)，处理器即搜索体积中的其它“最远”点。在一些实施方案中，处理器逐一查找“下一最远”点。基于是距质心的下一最远点并且在所有其它候选点中距已找到的候选开口最远，选择下一最远点。设置后一个条件，以确保流程不错误地定义比实际靠得还近的候选项。具体地讲，在找到的第一候选开口中，不包括下一最远的位置(例如，在标测图上距最远点超出预定义距离的位置)。处理器进行迭代搜索，其中下一最远点基于以下项进行选择：是距质心的下一最远点，并且在所有其它候选点中距已找到的候选开口最远，直到找到预设数量的结构(例如，开口)。

[0023] 在一个实施方案中，处理器在LA标测图中找到至少五个候选开口：四个PV口和一个二尖瓣口。例如，为了确保找到所有候选开口，可将待搜索候选开口的预设数量设置为六。然后使用进一步分析，用一个或多个通常已知的LA解剖开口来标识找到的五个最远位置。例如，可通过将候选开口与在LA的非患者专用解剖模型上标记的PV口相关联，可完成这种分析。

[0024] 在一些实施方案中，处理器通过如下方式来查找解剖标测图中的候选开口：将标测体积的表面分成像素，计算到每个像素的路径，比较路径长度，根据其长度来排序路径，以及将具有最长路径的位置及其邻近位置标注为候选开口。

[0025] 本发明所公开的技术使用自动后处理方法来分析解剖标测图。该技术通过减轻内科医生所需的诊断判读工作来简化对解剖标测图的分析。因此，本发明所公开的技术可加快复杂的诊断规程，诸如诊断导管插入术中所需的诊断步骤，并且这样做可使得临床诊断和治疗周期更容易被患者所用。

[0026] 系统说明

[0027] 图1为根据本发明的实施方案的用于电解剖标测的系统的示意性图解。图1示出使用电解剖导管29执行患者25的心脏23的电解剖标测的内科医生27。导管29在其远端处包括可为机械柔性的一个或多个臂20，每个臂与一个或多个电极22耦接。在标测规程期间，电极22从心脏23的组织获取并且/或者向心脏23的组织注入信号。处理器28经由电接口35接收这些信号，并且使用在这些信号中所包含的信息来构造电解剖标测图31。在该规程期间和/或之后，处理器28可在显示器26上显示电解剖标测图31。

[0028] 在该规程期间，跟踪系统用于跟踪感测电极22的相应位置，使得这些信号中的每种信号可以与信号获取位置相关联。例如，可使用美国专利8,456,182中描述的由Biosense-Webster(Irvine,California)制造的有源电流位置(ACL)系统，该专利的公开内容以引用方式并入本文。在ACL系统中，处理器基于在每个感测电极22与耦接到患者25的皮肤的多个表面电极24之间测量的阻抗来估计电极的相应位置。例如，三个表面电极24可耦接到患者的胸部，另外三个表面电极可耦接到患者的背部。(为了便于说明，图1中仅示出一个表面电极。)电流在患者的心脏23内的电极22与表面电极24之间传递。处理器28基于以下项来计算患者心脏内所有电极22的估计位置：在表面电极24处测量的所得电流幅值之间(或这些幅值所代表的阻抗之间)的比率，以及患者身体上电极24的已知位置。因此，处理器可将从电极22接收的任何给定阻抗信号与获取信号的位置相关联。

[0029] 图1所示的示例性例证完全是为了概念清晰而选择的。可使用其他跟踪方法，例如基于测量电压信号的方法，如 4系统(由Biosense Webster制造)。同样可采用其他类型的感测导管，诸如 导管(由Biosense Webster公司制造)。接触传感器可装配在电解剖导管29的远侧端部。如上所述，可以与电极22类似的方式利用其它类型的电极(诸如，用于消融的电极)来采集所需的位置数据。因此，在此情况下，将用于收集位置数据的消融电极视为感测电极。在任选的实施方案中，处理器28进一步被配置成指示在测量期间在每个电极22与心腔内表面之间物理接触的质量。

[0030] 处理器28通常包括具有经编程以执行本文所述功能的软件的通用计算机。该软件可通过网络以电子形式被下载到计算机，例如或者其可另选地或另外地设置和/或存储在非暂态有形介质(诸如磁学、光学或电子存储器)上。

[0031] 肺静脉的后标测自动标识

[0032] 图2为根据本发明的实施方案的解剖标测图的示意性图解体积绘图，其例示了患者左心房的体积40中的候选开口49a-49f的自动标识。如图所示，图2示出了体积的解剖标测图的“水密型闭合网格”绘图。本发明所公开的后标测流程(例如，处理器28所应用的流程)实现了路径长度计算方案以便识别开口。

[0033] 图2提供的示例示出了所得路径51a-51f，作为例如找到的最长路径中的路径，由处理器28针对左心房的体积40进行计算，这导致查找候选开口49a-49f，其中一些开口属于肺静脉。为了计算路径51a-51f，处理器28首先计算标测体积40的质心位置49。标测体积40的质心位置49定义为标测体积40的所有限定点(例如，计算机化的解剖标测图上的体素)的平均位置。一般来讲，质心位置49可通过如下方式查找：矢量添加多个位置矢量，每个位置矢量指向标测体积40中多个限定点中的一个点。

[0034] 接着，处理器在标测图上进行路径长度计算。例如，处理器28可将标测图分成小份(例如，多组相邻体素)，以确保其计算涵盖具有足够空间分辨率的所有可能路径。在一个实施方案中，处理器28将标测体积的表面积分成给定数量的像素，并且计算从质心到每个像素的最短路径。

[0035] 一旦处理器找到第一开口49a(例如，PV口)，处理器即搜索体积中的其它“最远”点。在一些实施方案中，处理器逐一查找“下一最远”点。基于是距质心的下一最远点并且在所有其它候选点中距已找到的候选开口最远，选择下一最远点，例如，点50b在多个点50b-50f中距点50a最远，点50c在多个点50c-50f中距点50a-50b最远，以此类推。设置后一个条件，以确保流程不错误地定义彼此比实际靠得还近的候选项。具体地讲，在找到的第一候选开口中，不包括下一最远的位置(例如，在标测图上距最远点超出预定义距离的位置)。处理器进行迭代搜索，其中下一最远点基于以下项进行选择：是距质心的下一最远点，并且在所有其它候选点中距已找到的候选开口最远，直到找到预设数量的结构(例如，开口)。

[0036] 示出了所得路径51a-51f，处理器28随后将六个相应最远位置(即，点)50a-50f与所得路径相关联，最远位置将是开口(最可能是PV口)的候选位置。为了定义标测图上的对应候选开口，将标测图40上处于距找到的位置的预定义定距离内的所有点计入候选开口的一部分。如在位置50a所见，找到路径长度非常相似的两条路径，但这两条路径中仍有一条是最短的。

[0037] 图3为根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于识别左心房解剖标测图中肺静脉开口的方法的流程图。该规程开始于在标测步骤70处，处理器28接收患者25的心脏23的LA标测图，诸如系统21所计算出的标测图40。

[0038] 接着，在计算步骤71处，处理器28计算所标测的LA体积的质心位置49。接着，在位置查找步骤72处，通过计算路径，处理器28查找标测体积中距质心位置49(在本示例中，具有一个或多个最大路径长度的位置49a)最远的位置。基于是距质心的下一最远点并且在所有其它候选点中距已找到的候选开口最远来选择下一最远点(即，在步骤72中)。

[0039] 然后在开口标注步骤73处，处理器将最远位置以及标测图上所有处于距标测图上最远位置预定义距离内的点标注为候选开口49a。

[0040] 在检查步骤76处，流程检查是否找到预设数量的最远位置。如果为否，则方法循环回步骤72，处理器通过查找下一最远点(从查找点50b开始)来继续搜索。以此方式，处理器迭代地查找下一最远位置。为了查找体积的表面上距质心49的下一最远位置，处理器排除先前识别出的开口。

[0041] 步骤72至76的迭代流程继续，直到达到预设数量的候选开口(即，直到处理器找到预设数量的位置)。在本示例中，纯粹以举例的方式，预设数量等于六。

[0042] 在开口识别步骤78处，一旦找到预设数量的候选开口，则处理器28即用LA体积的一个或多个通常已知的PV口来识别一个或多个找到的位置。该识别过程可能依赖于例如口的通常已知解剖排列情况。最后，在显示步骤80中，处理器在显示器26上将具有所标注开口的计算机化解剖标测图显示给内科医生27。内科医生27可使用所显示标测图来规划和执行开口的消融，诸如，左心房肺静脉口的消融。

[0043] 图3所示的示例性流程图完全是为了概念清晰而选择的。在任选的实施方案中，可执行各种附加步骤，例如，将曾在步骤70至80中识别出的开口自动记录为医学图像。

[0044] 尽管本文所述的实施方案主要解决了标测体积中的已知解剖开口(诸如，肺静脉口)的识别，但本文所述的多种方法和系统也可用于其它应用。例如，本发明所公开的方法可用于识别腔体中尺寸和/或形状不成比例的区域。尽管本发明所公开的实施方案涉及心脏应用，但本发明所公开的方法也可应用于任何器官腔体的标测体积。例如，该方法可应用于耳鼻喉科标测图。

[0045] 应当理解，上述实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文具体示出和描述的内容。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。