非接觸標測系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明總地設及用于標測解剖結構的標測系統和方法，尤其設及使用非接觸導管 的運種標測系統和方法。
【背景技術】
[0002] 屯、臟快速性屯、律失常經常是由干擾電信號在患者屯、臟內的正常傳播的傳導缺陷 所引起的。運些屯、律失常可W被電處理、藥物處理或手術處理。處理特殊的快速性屯、律失 常的理想治療方法依賴于潛在的傳導缺陷的性質和位置。因此，通常使用電生理巧巧標測 來探索快速性屯、律失常事件期間屯、臟的電活動。典型的電生理標測過程包括在屯、臟內定位 電極系統。進行電測量W掲示活動在屯、臟內的電傳播。如果消融是所指示的療法，那么治 療導管被定位于屯、臟內的期望位置并且將能量傳送至治療導管W消融組織。
[0003] =維標測技術通常包括接觸標測或非接觸標測。在接觸標測中，包括一個或多個 電極的一個或多個導管進入屯、臟。在至少所述導管W及在一些方法中所述電極與屯、臟（例 如特定的屯、室）的屯、內膜表面接觸的情況下，通過一個或多個電極獲得由于屯、臟的電活動 產生的電生理信號。在屯、臟的內表面上獲得多個數據點并且用于構造屯、臟的=維繪圖。
[0004] 對于非接觸標測，攜帶一個或多個電極的一個或多個導管被定位于屯、臟內，間隔 鄰近屯、臟的屯、內膜表面。信號被電極檢測并且用于將電極相對于之前確定的屯、臟（或被標 測的屯、臟的一部分）的=維模型的空間位置關聯。存在傳統的建模系統用于使用諸如CT 掃描、MRI、雷達成像、X-射線成像、和巧光成像的技術生成屯、臟的運種S維模型。通常使用 =維建模技術（一般為某種形式的邊界元法度EM)，例如樣條邸M或線性邸M)處理運種數 據。在治療和/或手術的幾小時之前W及在一些情況下幾天之前進行成像處理。 陽0化]系統必須使用電極檢測到的信號確定每個電極的相對位置，然后將運些數據與之 前生成的S維模型關聯。由于與運種標測技術有關的諸多因素，例如電極與屯、內膜表面之 間的實際距離，屯、內膜表面的移動作為信號被電極檢測等，所確定的相對電極位置可能在 S維模型的邊界表面的外部。現有的非接觸標測系統，W及特別地屯、電圖與運種系統內的 BEM的基本方程的可逆問題，假設電極包含在S維模型的邊界表面內。然而，當電極的相對 位置確實位于=維模型的邊界表面外時，運種假設會造成屯、臟電生理的錯誤的且復雜的重 構。
[0006] 因此，期望一種標測系統（W及更特別地非接觸標測系統）和方法，其用于標測解 剖結構而不假設所有的測量電極的相對位置位于解剖結構的=維模型的邊界表面內。另 夕F，還希望運種標測系統和方法能夠做出調整W考慮一個或多個測量電極的相對位置位于 解剖結構的=維模型的邊界表面的外部的情況。
【發明內容】
[0007] 在一個實施例中，描述了用于建模電極相對于解剖結構的S維模型的空間位置的 計算機實現方法。所述=維模型具有邊界表面。所述方法包括：將電極定位在鄰接解剖結 構和間隔鄰近解剖結構中至少之一的位置；確定不依賴于解剖結構的=維模型的電極的= 維空間位置；至少部分地基于所確定的電極的=維空間位置確定電極相對于=維模型的邊 界表面的位置；將所確定的相對電極位置與針對所確定的相對電極位置的容差標準進行比 較；并且至少部分地基于該比較不滿足容差標準，進行改變所確定的相對電極位置和相對 于所確定的相對電極位置改變=維模型的邊界表面中至少之一。在運種實施例中，邊界表 面限定=維模型的內部和=維模型的外部。容差標準對應于電極的相對位置在=維模型 的邊界表面上或者在=維模型的內部。改變步驟包括，響應于電極的相對位置在邊界表面 的外部，進行改變相對電極位置和相對于相對電極位置改變=維模型的邊界表面中至少之 一，從而使得在改變步驟之后，相對電極位置在=維模型的邊界表面上或者在=維模型的 內部。
[0008] 在運種實施例中，改變步驟包括將=維模型的邊界表面的至少一部分朝向所確定 的相對電極位置移動，直到滿足容差標準。
[0009] 在運種實施例中，朝向所確定的相對電極位置移動=維模型的邊界表面的至少一 部分的步驟包括將=維模型的邊界表面的至少一部分朝向所確定的相對電極位置移動大 于或者等于所確定的相對電極位置和=維模型的邊界表面之間的距離的量。
[0010] 在運種實施例中，所述方法還包括確定=維模型的邊界表面上最接近所確定的相 對電極位置的點。確定邊界表面上的點和所確定的相對電極位置之間的距離。容差標準的 滿足至少部分取決于邊界表面上的所述點和所確定的相對電極位置之間的距離。
[0011] 在運種實施例中，所述=維模型包括具有多個網格單元的樣條模型，每個網格單 元包括多個頂點。朝向所確定的相對電極位置移動=維模型的表面的至少一部分的步驟包 括在與從邊界表面上的所確定的點到所確定的相對電極位置的矢量平行的方向上將所確 定的點位于其中的網格單元的多個頂點移動大于或者等于所述點和所確定的相對電極位 置之間的確定的距離的量。
[0012] 在運種實施例中，移動所確定的點位于其中的網格單元的多個頂點的步驟包括將 網格單元的多個頂點移動等于所確定的相對電極位置和表面上的所確定的點之間的確定 的距離和闊值的和的量，從而使得在移動步驟之后，相對電極位置在=維模型內部并且與 邊界表面間隔等于或大于闊值的距離。
[0013] 在運種實施例中，定位步驟包括將多個電極定位于鄰接解剖結構和間隔鄰近解剖 結構中至少之一的相應位置。針對每一個電極實施確定和比較步驟，其中，在多于一個所確 定的點位于網格單元之一內的情況下，移動步驟W如下方式之一進行：a)通過確定電極的 相對電極位置中的哪一個離它的相應的所確定的點最遠并且將網格單元的多個頂點移動 大于或者等于所確定的點和遠離電極的確定的相對位置之間的確定的距離的量來實施單 個實例，W及b)針對每個相對電極位置實施，直到在網格單元內具有相應的所確定的點的 所有電極的相對位置經歷移動步驟。
[0014] 在另一運種實施例中，=維模型包括具有多個單元的多邊形網格，每個單元具有 多個頂點。將=維模型的邊界表面的至少一部分朝向所確定的相對電極位置移動的步驟包 括將沿所述邊界表面離所確定的點小于確定的距離b的每個頂點向外移動確定的量。移動 的確定的量是如下至少之一的函數：a)每個相應的頂點沿邊界表面與邊界表面上的點的 距離r，W及b)相對電極位置與邊界上的點的確定的距離。
[0015] 在運種實施例中，每個待移動的頂點向外移動的確定的量是如下二者的函數：a) 每個相應的頂點沿邊界表面與邊界表面上的所確定的點的距離r，W及b)相對電極位置與 邊界上的所確定的點的確定的距離。
[0016] 在運種實施例中，=維模型包括具有多個單元的多邊形網格，每個單元具有多個 頂點。朝向所確定的相對電極位置移動=維模型的邊界表面的至少一部分的步驟包括：確 定多個頂點中與邊界表面上的確定的點最接近的頂點；在=維模型的邊界表面上覆蓋一控 制網格，所述控制網格具有遠大于=維模型的單元的單元，控制網格的每個單元具有多個 節點，控制網格包括與所確定的頂點相同的主節點；W及在所述主節點處移動控制網格。
[0017] 在運種實施例中，所述方法用于解剖結構的非接觸標測，并且還包括生成解剖結 構的=維模型并且將電極定位于解剖結構內與解剖結構的內表面間隔鄰近的位置處。之前 描述的確定步驟、比較步驟和改變步驟都使用所生成的解剖結構的=維模型執行。
[0018] 在運種實施例中，定位步驟包括將多電極導管插入解剖結構，每個電極間隔鄰近 解剖結構的內表面，并且針對每個電極執行前述的確定步驟、比較步驟和改變步驟中的每 一個。
[0019] 在另一實施例中，用于將電極數據標測至解剖結構的=維模型的非接觸系統通常 包括可相對于解剖結構定位的至少一個電極、和被配置為接收來自相對于解剖結構定位的 至少一個電極的信號的計算裝置。計算裝置包括處理器和禪合至處理器的至少一個存儲裝 置。存儲裝置存儲解剖結構的=維模型和計算機可執行指令，當處理器執行所述指令時，所 述指令使得控制器：確定電極相對于=維模型的邊界表面的位置；將所確定的相對電極位 置與針對所確定的相對電極位置的容差標準進行比較；W及，至少部分地基于該比較不滿 足容差標準，執行改變所確定的相對電極位置和相對于所確定的相對電極位置改變=維模 型的邊界表面中至少之一。在該系統中，邊界表面限定=維模型的第一側和=維模型的第 二側。容差標準對應于電極的相對位置在=維模型的邊界表面上或者在=維模型的第一側 上。存儲裝置存儲計算機可執行指令，當處理器執行所述指令時，所述指令使得處理器執行 改變所確定的相對電極位置和相對于所確定的相對電極位置改變=維模型的邊界表面中 至少之一，從而使得相對電極位置在=維模型的邊界表面上或者在=維模型的第一側上。
[0020] 在運種系統中，邊界表面限定=維模型的內部和=維模型的外部。容差標準對應 于相對電極位置在=維模型的邊界表面上或者在=維模型內部上。存儲裝置存儲計算機可 執行指令，當處理器執行該指令時，該指令使得處理器響應于相對電極位置在邊界表面外 部來執行改變相對電極位置和相對于相對電極位置改變=維模型的邊界表面中至少之一， 從而使得相對電極位置在=維模型的邊界表面上或者在=維模型的內部上。
[0021] 在運種系統中，存儲裝置存儲計算機可執行指令，當處理器執行該指令時，該指令 使得處理器通過朝向所確定的相對電極位置移動=維模型的邊界表面的至少一部分來相 對于所確定的相對電極位置改變=維模型的邊界表面，直到滿足容差標準。
[0022] 在運種系統中，朝向所確定的相對電極位置移動=維模型的邊界表面的至少一部 分包括將=維模型的邊界表面的至少一部分朝向所確定的相對電極位置移動大于或者等 于所確定的相對電極位置和=維模型的邊界表面之間的距離的量。
[0023] 在運種系統中，存儲裝置還存儲計算機可執行指令，當處理器執行該指令時，該指 令使得計算裝置：確定=維模型的邊界表面上最靠近所確定的相對電極位