專利名稱：通過標測圖扭曲的導管-組織接觸的可視化的制作方法
技術領域：
本發明整體涉及醫學成像，具體地講，涉及通過醫療探針施加在體內組織上的力的可視化。
背景技術：
在電生理診斷程序(如心內電標測)中，侵入性醫療探針被引入身體器官的腔室中。由于探針定位在器官內的特定標測點，探針測量特定信息(如電勢)并將測量值傳輸至標測系統。標測系統創建標測圖，所述標測圖包括在器官中相應的位置處的測量值。標測圖可在將各種診斷和治療程序應用到器官時使用。當把探針置于器官內吋，使探針遠側頂端直接接觸器官組織可為可取的。通過 (例如)測量遠側頂端和組織之間的接觸壓力，可以確認接觸情況。其公開內容以引用方式并入本文中的美國專利申請公布2007/0100332、2009/0093806和2009/0138007描述了使用埋入導管內的力傳感器感測導管遠側頂端與體腔內的組織之間的接觸壓カ的方法。
發明內容
根據本發明的實施例，提供了ー種方法，其包括構造體腔的模擬表面；抵住所述體腔的壁按壓探針的遠端；在將所述遠端按壓住所述壁的同吋，從所述探針接收指示所述探針在所述體腔內的位置的位置測量值和指示所述遠端和所述壁之間的カ的力測量值；基于對所述カ測量值超過預定量的檢測，在通過所述位置測量值指示的所述模擬表面中的位置處創建扭曲，以形成扭曲表面；以及顯示所述扭曲表面。所述方法可包括在構造所述模擬表面之前，從醫學成像系統收集針對所述體腔的圖像數據。在一些實施例中，所述醫學成像系統可選自探針標測系統、磁共振成像系統和計算機X線體層照相術系統。在另ー實施例中，構造所述模擬表面的步驟可包括將快速標測方法應用到所述圖像數據。在另ー實施例中，所述探針可包括心內導管。在另ー實施例中，所述體腔可包括心室。在另ー實施例中，所述創建扭曲的步驟可包括在所述模擬表面上并入三維效果。在可供選擇的實施例中，所述三維效果可包括從所述模擬表面突出的頂點。在另ー實施例中，所述三維效果可包括凹入到所述模擬表面中的頂點。在另ー實施例中，所述創建扭曲的步驟可包括對應于在通過所述位置測量值指示的位置處的力，用特定顏色填充所述模擬表面的區域。根據本發明的實施例，還提供了一種設備，其包括探針和處理器。所述探針被構造為插入到患者的體腔中，并包括用于測量所述探針的遠端在所述體腔內的位置的定位傳感器和用于測量在所述遠端和所述體腔的壁之間的カ的カ傳感器。所述處理器被構造為構造所述體腔的模擬表面，以在將所述遠端壓住所述壁的同時從所述探針接收指示所述探針在所述體腔內的位置的位置測量值·以及指示所述遠端和所述壁之間的カ的力測量值，以在所述模擬表面中通過所述位置測量值指示的位置處創建扭曲，基于對所述カ測量值超過預定量的檢測形成扭曲表面，并且顯示所述扭曲表面。
根據本發明的實施例，還提供了一種計算機軟件產品，其結合探針工作，所述探針被構造為插入到患者的體腔內，并且包括用于測量所述探針的遠端在體腔內的位置的定位傳感器和用于測量在所述遠端和所述體腔的壁之間的カ的カ傳感器，所述產品包括其中存儲有程序指令的非臨時性計算機可讀介質，當被計算機讀取吋，其指示計算機構造所述體腔的模擬表面，在所述遠端按壓所述壁的同吋，從所述探針接收指示所述探針在所述體腔內的位置的位置測量值和指示所述遠端和所述壁之間的カ的力測量值，基于對所述カ測量值超過預定量的檢測，在所述模擬表面通過所述位置測量值指示的位置處創建扭曲以形成扭曲表面，和顯示所述扭曲表面。
本文參照附圖，僅以舉例說明的方式描述本發明，在附圖中圖1為根據本發明的實施例用于カ感測導管的導管-組織接觸可視化系統的示意圖；圖2為示出根據本發明實施例的力感測導管的遠側部分細節的示意性側視圖；以及圖3是示意性地示出了根據本發明公開的實施例的導管-組織接觸可視化系統的元件的框圖；圖4是指示根據本發明的實施例的導管-組織接觸的扭曲的示圖；以及圖5為示意性地示出根據本發明實施例的將導管-組織接觸可視化的方法的流程圖。
具體實施例方式MM生理標測程序或解剖標測程序通常創建標測圖，所述標測圖包括從電解剖 (electroanatomical)標測系統收集的標測點。每ー個標測點包括身體器官內的相應的坐標，并可能包括在所述相應的坐標處的醫療探針收集的生理特性。當收集標測點吋，重要的是保持探針和諸如心壁的體腔組織之間的カ的正確水平。需要足夠的カ來確保探針和組織之間有良好的電極接觸。電接觸不良會導致讀數不準確。在另一方面，過大的力會使組織變形，從而使標測圖扭曲。在嚴重的情況下，大大的力可導致對心壁的物理損傷。本發明的實施例提供用于使諸如心內導管的力感測探針和諸如心壁的體內組織之間的接觸力可視化的方法和系統。在一些實施例中，基于從醫學成像系統接收到的數據點構造針對心壁的模擬表面。當力感測探針將カ施加到心壁吋，在模擬表面上的接觸點處可產生扭曲。在圖形上，所述扭曲可被呈現為在對應于導管-組織接觸的位置的模擬表面上的突出的頂點，從而將心壁的三維(3D)圖呈現給諸如醫護人員的操作者。當從心室外觀看所述扭曲吋，所述扭曲的圖形效果可類似于當用棍棒頂彈性布匹時觀察到的那種凸包。作為另外ー種選擇，從心室內側觀察所述扭曲可為在模擬表面中的凹入的頂點(即，凹陷)。在替代形式的實施例中，按照與在制圖學中使用的分層設色法和暈渲法相似的方式，所述扭曲可利用顏色和/或陰影來指示導管和體內組織之間的力，其中不同的顏色和陰影對應于不同的力水平。在模擬表面中示出的扭曲的量可不一定反映出由所述カ導致的心壁的實際扭曲。 本發明的實施例允許操作者為了可視化的目的而調整扭曲的量。除此之外或作為另外ー種選擇，在不同的情況下可使用不同相對程度的扭曲。例如，當導管施加類似的力吋，在心房中呈現的扭曲可大于在心室中呈現的扭曲(心房的壁厚通常薄于心室的壁厚)。在一些實施例中，通過根據導管和體內組織之間的カ成比例地増大模擬表面的扭曲，指示導管-組織接觸的所述扭曲可不僅顯示接觸點而且還顯示接觸力。系統說明圖1是根據本發明的實施例的通過標測圖扭曲實現導管-組織接觸的可視化的心內標測系統20的示意性圖解示圖。系統20包括探針22 (諸如導管)和控制臺對。在以下描述的實施例中，假設探針22用于診斷或治療處理，諸如用于標測患者觀的心臟沈中的電勢。作為另外一種選擇，加上必要的變更，可以將探針22用于心臟中或其他身體器官中的其他治療和/或診斷用途。操作者30將探針22穿過患者28的血管系統插入，以使得探針22的遠端32進入心臟沈的心室。系統20通常利用磁性位置感測，以確定心臟沈的內部的遠端32的位置坐標。控制臺M具有驅動電路34，該驅動電路驅動設置在患者28體外的已知位置(如位于患者軀干下方)處的場發生器36。在探針22的遠端32中的磁場傳感器38(在圖2中更詳細地示出了傳感器38)響應于來自線圈的磁場產生電信號，從而使得控制臺M能夠確定遠端32在心室中的位置。雖然在當前實例系統20中，利用基于磁的傳感器來測量遠端32的位置，但可以使用其它位置跟蹤技術(如基于阻抗的傳感器)。磁性位置跟蹤技術在(例如)美國專利 5，391，199,5, 443，489,6, 788，967,6, 690，963,5, 558，091,6, 172，499,6, 177，792 中有所描述，其公開內容以引用方式并入本文中。基于阻抗的位置跟蹤技術在(例如)美國專利 5，983，126,6, 456，864和5，944，022中有所描述，其公開內容以引用方式并入本文中。為了標測所考慮的心室，操作者30將遠端32定位在心室內表面上的多個位置處 (或接近內表面)。在每ー個位置處，連接到遠端的電極40測量特定的生理特性(例如，局部表面電勢)。系統20建立位置測量值和電勢測量值的聯系。因此，系統收集多個標測點， 每ー個標測點包括內心室表面上的坐標以及位于此坐標處的相應的生理特性測量值。控制臺M包括處理器42，其從醫學成像系統(未示出)中收集圖像數據，所述醫學成像系統諸如磁共振成像(MRI)系統，或計算機X線體層照相術(CT)系統，或由 Biosense Webster Inc. (Diamond Bar, CA)生產的諸如CARTO 標測系統的的探針標測系統。處理器42利用圖像數據來構造所考慮的心室的模擬表面。構造模擬表面的示例性方法在以下被進ー步描述。處理器42隨后將電勢測量值“疊加”在由圖像數據產生的模擬表面上。處理器42在顯示器46上向操作者30顯示模擬表面的圖像44，其中電勢測量值疊加在所述模擬表面上(模擬表面和電勢測量值的融合在本文中被稱為標測圖)。處理器42通常包括通用計算機，該計算機具有合適的前端和接ロ電路，用于接收來自探針22的信號，并控制控制臺M的其他組件。處理器42可以在軟件內編程，以執行本文所述的功能。例如，可以經網絡將軟件以電子形式下載到控制臺M中，或可以將軟件保存在非暫時性有形介質(諸如光學、磁或電子存儲介質)上。作為另外ー種選擇，可通過
6專用或可編程數字硬件元件執行處理器42的ー些或全部功能。在當前實施例中，處理器42還監控從遠端32中的力傳感器48接收的信號測量值 (力傳感器48更詳細地示于圖2中)，從而精確地估算遠端32施加在心臟沈的心內組織上的力。當通過遠端32施加在心內組織上的力超過預定量吋，處理器42可在圖像44中產生扭曲的表面，以指示施加的力。處理器42在存儲器50中存儲代表圖像44的數據。在一些實施例中，利用ー個或多個輸入裝置52的操作者30可控制處理器42呈現扭曲的方式。例如，如果圖像44包括心臟沈的三維表示，則操作者可利用輸入裝置52控制表示遠端施加的力的頂點的實際幾何程度。(假如發生組織帳篷狀凸出，則這種頂點可呈現大致圓錐形。)除此之外或作為另外ー種選擇，操作者30可利用輸入裝置52控制用于指示施加的力的任何顏色和/或陰影。盡管圖1示出了具體的系統構造，但也可以采用其他系統構造來實現本發明的實施例，并因而被認為是在本發明的精神和范圍內。例如，可通過利用除上述磁場傳感器之外的類型的定位轉換器(例如基于阻抗的定位傳感器或超聲定位傳感器)來應用下文描述的方法。如本文所用，術語“定位轉換器”指安裝在探針22上的元件，該元件引起控制臺M能接收指示遠端坐標的信號。因而該定位轉換器可包括探針上的接收器，其基于傳感器接收到的能量產生位置信號至控制器；或傳感器可以包括發射器，發射出探針外部的接收器可感測的能量。此外，類似地，實施下文描述的方法時，不僅可以使用導管，而且可以使用其他類型的探針在心臟和其他身體器官及區域進行治療和診斷應用。圖2為根據本發明的實施例的探針22的遠端32的示意性剖視圖。具體地講，圖 2示出了用于治療和/或診斷活性的遠端32的功能性元件。探針遠端頂端46處的電極40 感測組織內的電信號。電極40通常由金屬材料(例如鉬/銥合金或另ー種合適的材料) 制成。作為另外ー種選擇，可提供沿探針長度的多個電極(未示出)。定位傳感器38將指示遠端32的位置坐標的信號傳輸到控制臺對。定位傳感器 38可包括ー個或多個微型線圈，并且通常包括多個沿不同軸取向的線圈。作為另外ー種選擇，定位傳感器38可包括另ー類型的磁性傳感器、充當位置檢測器的電極或其他類型的位置檢測器，例如基于阻抗的定位傳感器或超聲定位傳感器。雖然圖2示出了具有單個定位傳感器的探針，但本發明的實施例可以采用具有不止ー個定位傳感器的探針。在可供選擇的實施例中，定位傳感器38和磁場發生器36的作用可以互換。換句話講，驅動電路34可以驅動遠端32內的磁場發生器，以產生ー個或多個磁場。發生器36 內的線圈可被構造以感測磁場并產生指示這些磁場的分量的幅度的信號。處理器42接收并處理這些信號，以確定心臟沈內的遠端32的位置坐標。力傳感器48通過對控制臺產生指示通過遠側頂端施加到心內組織上的力的信號來測量通過遠側頂端60施加到心臟26的心內組織的力。在一個實施例中，力傳感器可包括通過遠端32中的彈簧連接的磁場發送器和接收器，并且可基于對彈簧的撓度的測量產生カ的指示。這類探針和カ傳感器的更多細節在美國專利申請公布2009/0093806和 2009/0138007中有所描述，這些專利的公開內容以引用方式并入本文中。作為另外ー種選擇，遠端32可包括另ー類カ傳感器。圖3為根據本發明所公開的實施例示意性地示出控制臺M的元件的方框圖。心內數據采集模塊70收集來自探針22的力的測量值和位置信號，并將所述測量值和位置信號傳遞給可視化模塊72。圖像采集模塊74收集心臟沈的圖像數據(通常從上述MRI或 CT系統中收集)并將所述圖像數據傳遞給模塊72。模塊72包括用于分別與模塊70和74 通信的接ロ 76和78。處理器42通常將收集的數據存儲到存儲器50。存儲器50可以包括任何合適的易失性和/或非易失性存儲器，諸如隨機存取存儲器或硬盤驅動器。在收集圖像數據之后，處理器42應用計算法(例如，快速標測方法)構造圖像44。在本實施例中，圖像44包括心室的表面的模擬3D表面(例如，多邊形網片)，處理器42將其作為圖像44呈現在顯示器46 上。如果收集的力測量值超出預定量，則處理器42可扭曲圖像44以為操作者30提供遠端32和心內組織之間的カ的視覺表示。如上所述，扭曲的實例包括(但不限干)對應于遠端32在心臟沈施加力的位置的在模擬表面中的頂點以及在模擬表面中的區域的顏色和
/或陰影。從輸入裝置53經接ロ 58的輸入使得操作者30可調整扭曲的可視化。例如，操作者30可確定處理器42如何在顯示器46上呈現扭曲。換句話講，基于操作者的輸入，在模擬表面上顯示的扭曲可不一定反映出心臟的實際扭曲(例如，所述扭曲可夸大所述力)。導管-組織接觸可視化圖4是根據本發明的實施例的模擬表面90的示圖，其示出了指示導管-組織接觸的扭曲。在示出的實例中，模擬表面90表示從心臟之外觀看的心臟沈的壁的一部分。在示出的實例中，遠端32抵住心臟沈中的心內組織按壓，即導管22位于心臟沈內并抵住心臟壁按壓。由于通過遠端32施加在心臟壁上的カ而在模擬表面90中顯示的扭曲以灰度形式顯示為突出的頂點92、暗部94和亮部96，因此在表面上組合出3D明暗效果。作為另外一種選擇，模擬表面90可從心臟沈內側觀察，在這種情況下，所述扭曲可被顯示為凹入的頂點(即，在表面90中的凹陷而非突起92)。此外，作為另外一種選擇，扭曲可按照顏色形式顯不。圖5是示意性地示出根據本發明的實施例在標測圖44中創建扭曲的方法的流程圖，以可視化導管-組織接觸。在執行心內手術之前，在第一收集步驟100，處理器42從醫學成像系統(例如，CART0 或MRI或CT成像系統)中收集針對心臟沈的心室的圖像數據。 圖像數據通常包括表示心室的組織的數據點。在構造步驟102中，處理器42將計算法(例如，第一標測方法)應用到收集的圖像數據，以構造模擬表面90。在閾值設置步驟104中，操作者30利用輸入裝置52設定限定カ的閾值的預定量。 作為另外ー種選擇，預定量可預先限定，并存儲在存儲器50中。在心內手術的過程中，在定位步驟106，操作者30將探針22定位，使得探針的遠端32壓住心臟沈的心內組織。在第二收集步驟108中，處理器42從定位傳感器38接收指示遠端32在心臟沈內的位置測量值的信號和從カ傳感器48接收指示遠端32和心內組織之間的力測量值的信號。在比較步驟110中，如果カ測量值超出力的閾值，則在扭曲步驟112中，處理器42 在模擬表面90上的通過位置測量值指示的位置處創造扭曲(例如，突起92)，從而形成扭曲表面。操作者30可利用輸入裝置52控制扭曲的幅度和/或扭曲類型(例如，突出或顏色 /陰影)。另外，處理器42可根據與遠端32接觸的組織調整扭曲的幅度。例如，由于心臟沈的心房的壁厚薄于(心臟的)心室的壁厚，因此當遠端與心房組織接觸(并施加等同的力)吋，處理器42可在標測圖44中引入更大程度的扭曲。在顯示步驟114中，處理器42在顯示器46上呈現包括模擬表面(包括所有扭曲) 和相關電勢測量值的標測圖44，并且所述方法返回到步驟106，直至操作者30完成心內手術為止。返回步驟110，如果測量的カ小于カ的閾值，則所述方法繼續到步驟114，而不對模擬表面90引入任何扭曲。以下權利要求書中的相應結構、材料、操作和所有方法或步驟以及功能元件的等同形式旨在包括任何結構、材料或者操作，以用于執行與在權利要求中具體保護的其他受權利要求保護的元件相結合的功能。已提供了對本發明的描述以用于舉例說明和描述的目的，但并非旨在詳盡描述本發明或將本發明限制為本發明所公開的形式。在不脫離本發明的范圍和精神的前提下，許多修改形式和變型形式對于本領域的普通技術人員而言將顯而易見。選擇并描述了以上實施例，以便最好地解釋本公開的原理和實際應用，以及使本領域的其他技術人員能夠理解本公開的各種實施例具有適于所考慮的具體用途的各種修改形式。應當理解上述實施例僅是舉例方式的援引，本發明并不限于上文具體示出和描述的內容。更確切地說，本發明的范圍包括上述各種特征的組合和子組合、以及本領域技術人員在閱讀上述說明書時可能想到的并且現有技術中未公開的變型形式和修改形式。
權利要求
1.ー種方法，包括 構造體腔的模擬表面；抵住所述體腔的壁按壓探針的遠端；在將所述遠端按壓住所述壁的同吋，從所述探針接收指示所述探針在所述體腔內的位置的位置測量值和指示所述遠端和所述壁之間的カ的力測量值；基于對所述カ測量值超過預定量的檢測，在通過所述位置測量值指示的所述模擬表面中的位置處創建扭曲，以形成扭曲表面；以及顯示所述扭曲表面。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括在構造所述模擬表面之前，從醫學成像系統收集針對所述體腔的圖像數據。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述醫學成像系統選自探針標測系統、磁共振成像系統和計算機X線體層照相術系統。
4.根據權利要求2所述的方法，其中構造所述模擬表面的步驟包括將快速標測方法應用到所述圖像數據。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述探針包括心內導管。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述體腔包括心室。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述創建扭曲的步驟包括在所述模擬表面上并入三維效果。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述三維效果包括從所述模擬表面突出的頂點。
9.根據權利要求7所述的方法，其中所述三維效果包括凹入到所述模擬表面中的頂好、ο
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述創建扭曲的步驟包括對應于在通過所述位置測量值指示的位置處的力，用特定顏色填充所述模擬表面的區域。
11.ー種設備，包括探針，其被構造為插入到患者的體腔中，并包括用于測量所述探針的遠端在所述體腔內的位置的定位傳感器和用于測量在所述遠端和所述體腔的壁之間的カ的力傳感器；和處理器，其被構造為構造所述體腔的模擬表面，以在將所述遠端壓住所述壁的同時從所述探針接收指示所述探針在所述體腔內的位置的位置測量值以及指示所述遠端和所述壁之間的カ的力測量值，以在所述模擬表面中通過所述位置測量值指示的位置處創建扭曲，基于對所述カ測量值超過預定量的檢測形成扭曲表面，并且顯示所述扭曲表面。
12.根據權利要求11所述的設備，其中所述處理器被構造為在構造所述模擬表面之前，從醫學成像系統收集針對所述體腔的圖像數據。
13.根據權利要求12所述的設備，其中所述醫學成像系統選自探針標測系統、磁共振成像系統和計算機X線體層照相術系統。
14.根據權利要求12所述的設備，其中所述處理器被構造為通過將快速標測方法應用到所述圖像數據來構造所述模擬表面。
15.根據權利要求11所述的設備，其中所述探針包括心內導管。
16.根據權利要求11所述的設備，其中所述處理器被構造為通過將三維效果并入所述表面上，從而創建扭曲。
17.根據權利要求16所述的設備，其中所述三維效果包括從所述模擬表面突出的頂好、ο
18.根據權利要求16所述的設備，其中所述三維效果包括凹入到所述模擬表面中的頂好、ο
19.根據權利要求11所述的設備，其中所述處理器被構造為對應于在通過所述位置測量值指示的位置處的力，用特定顏色填充所述模擬表面的區域，從而創建所述扭曲。
20.一種計算機軟件產品，其結合探針工作，所述探針被構造為插入到患者的體腔內， 并且包括用于測量所述探針的遠端在體腔內的位置的定位傳感器和用于測量在所述遠端和所述體腔的壁之間的カ的カ傳感器，所述產品包括其中存儲有程序指令的非臨時性計算機可讀介質，當被計算機讀取吋，其指示計算機構造所述體腔的模擬表面，在所述遠端按壓所述壁的同吋，從所述探針接收指示所述探針在所述體腔內的位置的位置測量值和指示所述遠端和所述壁之間的カ的力測量值，基于對所述力測量值超過預定量的檢測，在所述模擬表面通過所述位置測量值指示的位置處創建扭曲以形成扭曲表面，和顯示所述扭曲表
全文摘要
一種通過標測圖扭曲的導管-組織接觸的可視化。本發明公開了一種方法，其包括構造體腔的模擬表面，并將探針的遠端按壓住所述體腔的壁。在將所述遠端按壓住所述壁的同時，從所述探針接收指示所述探針在所述體腔內的位置的位置測量值，和從所述探針接收指示所述遠端和所述壁之間的力的力測量值。基于對所述力測量值超過預定量的檢測，在通過位置測量值指示的位置處在所述模擬表面中創建扭曲，以形成扭曲表面。隨后，所述扭曲表面被顯示。
文檔編號A61B5/00GK102551667SQ20111037268
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月4日 優先權日2010年11月4日
發明者E·齊諾 申請人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司