将置信水平结合到电生理（EP）标测图中的制作方法

将置信水平结合到电生理(ep)标测图中
技术领域
1.本发明整体涉及电生理标测，并且具体地涉及心脏电生理标测图的可视化。


背景技术：

2.电生理(ep)心脏标测可以使用先前在专利文献中提出的可视化方法，以简化对ep标测图的解释。例如，美国专利号9,532,725描述了一种示例性医疗装置，该医疗装置可包括导管轴和耦接到导管轴的处理器，该导管轴具有耦接到其的多个电极。处理器可能够从多个电极采集一组信号并且从该组信号中的至少一个信号生成数据集。数据集可包括至少一个已知数据点和一个或多个未知数据点。处理器还可能够通过调节理数据集、将内插值分配给未知数据点中的至少一个数据点、并将置信水平分配给内插值来内插未知数据点中的至少一个数据点。为了传达内插数据的置信度，导出的置信水平可呈置信度标测图的形式，使得内插数据的置信水平可被显示。
3.又如，美国专利第6,301,496号描述了一种诊断心律失常的方法，该方法包括如下步骤：测量生理响应并计算与该响应相关的矢量函数；显示矢量函数的表示；以及从该表示推断异常状态。生理响应是从中推断局部激活时间(lat)的电压，并且矢量函数是局部激活时间具体地传导速度的梯度。测量的数据在值表示具有确定的置信水平的值时可使用伪彩色色标显示在标测图上，并且由此可直接放置在伪彩色标测图上；并且在值具有低置信度时通过另一种不同的颜色或透明度来表示并且由此以此方式进行显示。在后一种情况下，开业者将被引导以采集更多的样本。
4.美国专利申请公布号2016/0038047描述了一种方法，该方法包括记录指示在人类心脏的区域中的一个或多个位点处执行的消融的质量的参数以及接收指示流过该区域的电激活波的一组电生理信号。该方法还包括识别该区域内阻止该波流过的位置以及响应于该信号和该参数来相对于该位置处的该波的阻断估计置信水平。该方法还包括显示人类心脏的标测图，该标测图包括置信水平的指示。
5.美国专利号10,588,531描述了用于基于得自身体组织的电生理(ep)数据来确定心脏现象的患病率的系统和方法。一种系统包括电子控制单元，该电子控制单元通信地耦接到显示装置并且被配置成：针对多个位置中的每个位置，在发生于预定时间段内的多个离散时间中的每个离散时间基于ep值检测在该位置处是否发生心脏现象；基于检测来确定心脏现象的患病率；以及在显示装置上显示指示所确定的心脏现象的患病率的信息。还可确定和显示与患病率值相关联的置信度得分。通常，预定时间段越长并且采样频率越高，置信度得分就越大。
6.美国专利号9,629,567描述了用于自动检测和标测心腔内的复杂碎裂电图的区域的软件和设备。分析电描记图信号以对振幅和峰-峰间隔满足特定标准的复合波的数量进行计数。产生指示平均复合波间隔、最短复合波间隔和置信水平的功能标测图以供显示。例如，显示置信水平标签，该置信水平标签对应于在检查期间在某个位置处产生复杂碎裂电图的速率。


技术实现要素：

7.下文描述的本发明的实施方案提供了一种方法，该方法包括接收(i)心脏的至少一部分的建模表面和(ii)在心脏中的多个相应位置处测量的多个ep值。在建模表面上限定多个区域，并且针对每个区域，估计位置落入该区域中的ep值的置信水平。向用户呈现建模表面，包括(i)叠加在建模表面上的ep值、以及(ii)在建模表面的每个区域中图形可视化的置信水平。
8.在一些实施方案中，估计置信水平包括根据落入该区域中的ep值的计数来计算置信水平。在一些实施方案中，估计区域的置信水平包括将置信水平计算为落入该区域中的ep值的计数的递增函数。在其他实施方案中，估计区域的置信水平包括将置信水平计算为落入该区域中的ep值的分布的方差的递减函数。
9.在一个实施方案中，接收ep值包括使用导管采集ep值。
10.在另一个实施方案中，建模表面为通过快速解剖标测(fam)生成的表面。
11.在一些实施方案中，ep值为局部激活时间(lat)、双极电位和单极电位中的一者。
12.在一些实施方案中，区域中的ep值为该区域中的ep值的中值。
13.在一个实施方案中，图形可视化置信水平包括在该区域处呈现相应的图标，该相应的图标的尺寸为相应置信水平的递增函数。
14.在另一个实施方案中，该方法还包括响应于检测到区域的置信水平于预定义置信水平阈值，接收该区域的一个或多个附加ep值并且重新估计落入该区域中的ep值的置信水平，ep值包括一个或多个附加ep值。
15.在一些实施方案中，接收区域的ep值包括将多个位置投影到该区域中的多个位置上，并且将该位置处的ep值分配给相应位置。
16.在一些实施方案中，该区域包括建模表面的多边形网格中的多边形。在其他实施方案中，该区域中的一个或多个区域为具有预定义半径的圆形区域。
17.根据本发明的另一个实施方案，还提供了一种系统，该系统包括接口和处理器。接口被配置成接收(i)心脏的至少一部分的建模表面和(ii)在心脏中的多个相应位置处测量的多个ep值。处理器被配置成：在建模表面上限定多个区域，并且针对每个区域，估计位置落入该区域中的ep值的置信水平；以及向用户显示建模表面，包括(i)将ep值叠加在建模表面上、以及(ii)图形可视化建模表面的每个区域中的置信水平。
附图说明
18.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：
19.图1为根据本发明的示例性实施方案的用于电生理(ep)标测的系统的示意性图解；
20.图2a和图2b分别为根据本发明的示例性实施方案的叠加有原始ep值的右心房的ep标测图以及叠加有图形可视化ep值的右心房的重新生成的ep标测图的示意性图解体绘制；
21.图3为示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的用于在图2b的ep标测图上估计和图形可视化ep值的方法的流程图；并且
22.图4为示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的用于在图2b的ep标测图上投影和图形可视化ep值的方法的流程图。
具体实施方式
23.概述
24.基于导管的电生理(ep)标测技术可产生器官(诸如心脏的左心房)的各种类型的ep标测图。通过从心腔表面上的位置采集电描记图来产生心脏ep标测图，诸如局部激活时间(lat)标测图、双极电位标测图或单极电位标测图。然后从该位置的电描记图导出ep值，诸如lat(或电位)。然后将下文称为“数据点”的此类位置和相应的ep值通常以颜色叠加在腔室的3d标测图上。
25.然而，通常通过在ep值上内插获得的ep标测图无法给出所示ep值的质量的指示。例如，特定心脏区域的颜色可通过内插相对远离该区域的若干位置的lat、或者通过内插靠近该区域或位于该区域内的大量位置的lat、或者甚至通过找到仅一个位置的lat来生成。
26.具体地，可在短时间内采集大量数据点，尤其是在使用多电极导管的自动采集时，这导致数据点中的许多数据点随后被投影到相同的表面区域。用于避免此类大量局部采集点的一种现有标测方法是使用密度过滤器。第二种方法是处理器仅使用最近局部采集点来进行标测图着色。这两种方法均不使用所有采集的数据，并且因此无法避免将离群ep值结合到ep标测图中。
27.下文描述的本发明的实施方案提供了用于改善多电极导管系统的标测图质量的方法和系统，该多电极导管系统在短时间段内采集大量数据点。为此，提供一种技术以增加示于标测图中的ep值(例如，lat值)的置信水平。
28.在一个实施方案中，处理器接收心脏的至少一部分的建模表面和在心脏中的多个相应位置处测量的多个ep值。处理器在建模表面上限定多个区域(例如，三角形网格的三角形)，并且针对每个区域，估计位置落入该区域中的ep值的置信水平。处理器向用户显示建模表面，包括(i)将ep值叠加在建模表面上、以及(ii)图形可视化建模表面的每个区域中的置信水平。在另一个实施方案中，处理器被配置成根据落入该区域中的ep值的计数来估计置信水平。
29.例如，处理器可通过对区域中的多个测量位置求平均来计算给定区域的ep值。区域可为腔室的快速解剖标测(fam)中的多边形标测网格的多边形。多边形的示例为三角形网格中的三角形。在另一个实施方案中，区域可被定义为具有预选半径的圆。
30.在另一实施方案中，处理器接受所有测量值(例如，lat值)。当将多个位置投影到标测图上的相同表面区域时，处理器可计算一组ep值的中值(或在一些情况下，平均)ep值，以使其中的ep值中的误差最小化并且避免离群值。因此，估计位置落入该区域中的ep值的置信水平可包括将多个位置投影到该区域中的多个位置上并且根据落在该区域中的ep值的计数和投影到该区域的ep值来计算置信水平。
31.用户还可识别具有较低置信水平的标测图的区域，并且通过在这些区域内的位置处获取更多的数据点来更新标测图，其中多电极导管以与上述导管相似的方式进行处理，由此增加其中的置信水平。
32.在一些实施方案中，提供了一种用于向用户显示置信水平的方法，该置信水平随
该相同区域中的所采集数据点的总数的计数(即，已存在于其中的数据点的总和并且一旦被投影)而增加。另选地，将置信水平计算为所使用的ep值(例如，中值ep值)的方差值的倒数。在另选实施方案中，区域中的ep值的大方差致使处理器将低置信水平分配给例如中值ep值。
33.然而，通常，应当预期到，每个区域的大量ep值将产生该区域中的数据点之间的ep值分布的低方差，并且因此产生高置信水平。
34.通过将图标(例如，六边形浮雕、菱形)叠加在标测图上的表面位置处来呈现置信水平，其中不同尺寸的图标(例如，具有不同半径的圆圈)对应于用于在其中产生ep值的位置的计数。例如，可分别通过将置信水平表示为大圆、中圆和小圆来将置信水平分组为高类别、中类别和低类别。
35.通常，处理器被编程在包含特定算法的软件中，该特定算法使得处理器能够执行上述处理器相关步骤和功能中的每一个。
36.通过增加ep值的置信水平并且在标测图上使用图形方式显示置信水平，本发明所公开的技术可帮助医师判读ep标测图并因此加快和改善复杂诊断任务的质量，例如诊断导管插入术中所需的任务。
37.系统描述
38.图1为根据本发明的实施方案的用于电生理(ep)标测的系统21的示意性图解。图1示出了使用标测导管29以执行患者25的心脏23的ep标测的医师27。导管29在其远侧端部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的组织采集单极信号和/或双极信号，并且/或者向心脏的组织注入该信号。处理器28经由电接口35接收这些信号，并且使用这些信号中包含的信息来构造由处理器28存储在存储器33中的ep标测图31。在此规程期间和/或之后，处理器28可在显示器26上显示ep标测图31。
39.ep标测图31可为lat标测图、双极电位标测图或另一标测图类型。如图2a和图2b以及图3中所述，ep标测图31通过使用本发明所公开的技术在标测图上导出和呈现置信水平而具有改善的质量。
40.在此过程中，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，可使用美国专利号8,456,182中描述的由biosense-webster(irvine,california)制造的有源导管位置(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这些电极的相应位置。例如，三个表面电极24可耦接到患者的胸部，并且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采集信号的位置相关联。
41.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，诸如基于测量电压信号的方法。同样可采用其他类型的感测导管，诸如导管(由
biosense webster公司生产)或篮状导管。物理接触传感器可安装在标测导管29的远侧端部处，以估计测量期间的电极22中的每个电极与心腔的内表面之间的接触质量。
42.处理器28通常包括通用计算机，该通用计算机具有经编程以执行本文所述功能的软件。具体地讲，处理器28运行如本文所公开的包括在图3中的专用算法，该专用算法使处理器28能够执行所公开的步骤，如下文进一步所述。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/或存储在非临时性有形介质(诸如磁存储器、光存储器或电子存储器)上。
43.将置信水平叠加在ep标测图上
44.图2a和图2b分别为根据本发明的实施方案的叠加有原始ep值42的右心房的ep标测图40以及叠加有图形可视化ep值(45、47、49)的右心房的重新生成的ep标测图44的示意性图解体绘制。
45.在标测图40中，ep值42可落在相同或极其相似的位置上，并且现有方法不利用此信息来增加标测图可靠性，如上所述。
46.在本发明所公开的技术中，使用位于表面区域处的中值ep值生成ep标测图44，从而考虑每个区域的数据点的数量以提高标测图可靠性。
47.在所示的标测图44中，向表面区域分配ep值的三个可能的置信水平。如图所见，具有高置信水平的ep值由大尺寸图标49标记，具有中等置信水平的ep值由中等尺寸图标47标记，并且具有低置信水平的ep值由小尺寸图标45标记。
48.如图可见，相对于ep标测图40的轮廓43，重新生成的ep标测图44还具有修改的轮廓46。新轮廓反映了改变的内插ep值。使用分配的数据点(例如，使用可为每个区域或每个位置的中值ep值的ep值)来导出改变的内插值。
49.虽然图2a/图2b以不同浮雕六边形尺寸的形式示出了置信水平，但是置信水平可由另一图形方式诸如颜色编码呈现。此外，虽然图2a/图2b示出了双层ep标测图，但是本发明所公开的技术可将置信水平叠加在多层标测图上，其中至少一层可以不是ep标测图，例如心腔壁厚标测图。
50.图3为示意性地示出根据本发明的实施方案的用于在图2b的ep标测图上估计和图形可视化ep值的方法的流程图。根据所呈现的实施方案，算法执行下述过程，该过程开始于在模型接收步骤302处，处理器28接收心脏的至少一部分的建模表面(例如，解剖标测图)。
51.在区域限定步骤304处，处理器在建模表面上限定多个区域(例如，三角形)。
52.在数据点接收步骤306处，处理器修改包括在与建模表面相关联的多个相应位置处测量的ep值的多个数据点。步骤306可包括使用多电极导管采集电描记图和使用处理器28分析电描记图以导出ep值诸如lat值的单独步骤的全部或部分。
53.接下来，在ep值计算步骤308处，处理器28计算每个区域处的中值ep值。
54.在置信水平估计步骤310处，使用每个区域处的中值ep值的数量，处理器28估计每个区域处的中值ep值中的置信水平。
55.在ep标测图呈现步骤312处，处理器28呈现建模表面，该建模表面叠加有中值ep值并且具有例如通过下述方式实现的每个区域处的ep值的图形可视化置信水平：将图标叠加在该区域处，其中图标图形(例如，尺寸)指示其中的置信水平。
56.在ep标测图更新步骤处，用户或处理器可识别具有较低置信水平的标测图的区域
并且更新标测图。在标测图检查步骤314处，用户识别具有低于例如预定义阈值水平的置信水平的标测图的区域。
57.如果用户(或处理器)找到具有低于预定义阈值水平的置信水平的区域，则用户可在附加采集步骤316处使用标测系统并通过多电极导管采集该区域内的多个位置处的更多数据点。
58.将在这些区域内相关联的位置处采集的附加数据点添加到可用区域，以通过返回到步骤308由算法重新处理。
59.如上所述，可将数据点投影到表面上以添加置信度并移除离群值。
60.图4为示意性地示出根据本发明的实施方案的用于在图2b的ep标测图上投影和图形可视化ep值的方法的流程图。根据所呈现的实施方案，算法执行下述过程，该过程开始于在模型接收步骤402处，处理器28接收心脏的至少一部分的建模表面(例如，解剖标测图)。
61.在区域限定步骤404处，处理器在建模表面上限定多个区域(例如，三角形)。
62.在数据点接收步骤406处，处理器修改包括在与建模表面相关联的多个相应位置处测量的ep值的多个数据点。步骤406可包括使用多电极导管采集电描记图和使用处理器28分析电描记图以导出ep值诸如lat值的单独步骤的全部或部分。
63.接下来，数据点投影步骤408处，处理器28在将多个相应位置投影到模型表面上的多个位置上。对于表面上已有的数据点，不进行实际投影。
64.接下来，在ep值计算步骤410处，处理器28计算每个区域处的中值ep值。
65.在置信水平估计步骤412处，使用每个区域处的中值ep值的数量，处理器28估计每个区域处的中值ep值的置信水平。
66.在ep标测图呈现步骤414处，处理器28呈现建模表面，该建模表面叠加有中值ep值并且具有例如通过下述方式实现的每个区域处的ep值的图形可视化置信水平：将图标叠加在该区域处，其中图标图形(例如，尺寸)指示其中的置信水平。
67.在ep标测图更新步骤处，用户或处理器可识别具有较低置信水平的标测图的区域并且更新标测图。在标测图检查步骤416处，用户识别具有低于例如预定义阈值水平的置信水平的标测图的区域。
68.如果用户(或处理器)找到具有低于预定义阈值水平的置信水平的区域，则用户可在附加采集步骤418处使用标测系统并通过多电极导管采集该区域内的多个位置处的更多数据点。
69.将在这些区域内相关联的位置处采集的附加数据点添加到可用区域，以通过返回到步骤408由算法重新处理。
70.图3和图4所示的示例性流程图是完全为了概念清楚而选择的。在任选的实施方案中，可执行各种附加步骤，例如以自动配准附加层，诸如医学图像的附加层，并且生成可在全部层中切换的显示。
71.虽然本文描述的实施方案主要涉及心脏应用，但本文描述的方法和系统也可用于其他应用，诸如脑的电解剖标测中。
72.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该变型和修改，并
且该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技术的整体部分，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。