用于构造电生理图的方法和系统的制作方法

用于构造电生理图的方法和系统的制作方法
【专利摘要】提供了一种构造EP图的方法。该方法包括获取解剖结构的第一表面模型，第一模型包括位置数据点云的阿尔法壳。该方法还包括获取结构的第二表面模型，第二表面模型包括测量点云的阿尔法壳。该方法还包括处理第一和第二模型，以针对其中一个位置数据点识别第二表面模型上与位置数据点距离最近的点，其中所述识别点具有与之相关联的所述EP参数值。该方法还包括根据与识别点相关联的EP参数值，并根据与EP参数相对应的可视化方案，为位置数据点分配视觉指示器。
【专利说明】用于构造电生理图的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年12月29日提交的美国专利申请N0.13/339，465的优先权，其通过引用包含于此，就如同在此全部陈述一样。
【技术领域】
[0003]本发明总地涉及用于构造电生理图的方法和系统。更具体而言，本发明涉及用于将诸如心脏或其特定部分的解剖结构的电生理信息标测到多维几何模型的计算机执行的方法和系统。
【背景技术】
[0004]许多年来，利用计算机执行的方法和系统来生成或构造解剖结构的多维表面模型，和/或将与解剖结构相关的电生理(EP)信息标测到其多维表面模型。更具体而言，利用许多方法或技术来构造心脏的各结构(即，心脏结构)的表面模型，和/或将与心脏结构相关的EP信息标测到其表面模型，从而形成心脏结构的EP图。
[0005]例如，根据一种常规EP标测技术，以及一般而言，获取心脏结构的多维模型，其包括针对心脏结构表面上多个位置数据点的位置信息。还可获得包括针对多个测量点的位置信息的EP图，以及在每个测量点处得到的EP测量值。一旦获得模型和图，就选择模型的位置数据点，并确定EP图的距离选定位置数据点最近的两个测量点。随后，利用Delaunay三角剖分技术限定两个测量点之间的Delaunay边，这两个测量点被确定为距离选定位置数据点最近的测量点。随后针对模型中的每个位置数据点重复前述过程，从而限定多个Delaunay 边。
[0006]针对每个位置数据点的过程一旦执行完毕，就连接Delaunay边以形成多个三角形。随后从模型中选择一个位置数据点，并且识别由围绕选定位置数据点的Delaunay边所形成的三角形。然后，根据插值法，利用在所识别的三角形的每个顶点(即，测量点)测得的EP测量值，将正被标测的EP参数的值或水平分配给位置数据点。然后，针对每个位置数据点重复该过程，直到每个位置数据点具有分配的EP参数值。
[0007]—旦位置数据点具有分配的EP参数值或水平，就根据分配给位置数据点的EP参数值的相对大小为位置数据点分配颜色或其它视觉指示器。然后，利用分配给(多个)位置数据点的(多种)颜色或(多个)其它视觉指示器来呈现该模型。
[0008]然而，如上所述的技术并非没有缺陷。例如，在上述技术中，由于评估模型的每个位置数据点，并对于每个位置数据点限定Delaunay边，然后由多个边来形成多个三角形，并随后根据三个测量点的EP测量值的插值法为位置数据点分配EP值，最后才分配视觉指示器，标测过程非常耗时。此外，标测过程过于复杂，因此，可能要利用相当大数量的运算资源。 [0009]因此，需要一种构造或生成与解剖结构相关的电生理图的方法和系统，这将最小化和/或消除一个或多个上述不足。
【发明内容】

[0010]本发明涉及一种用于生成或构造与诸如心脏结构的解剖结构相关的电生理(EP)图的方法和系统。
[0011]根据本发明和本教导的一个方面，构造与解剖结构相关的EP图的计算机实现的方法包括获取至少一部分解剖结构的第一表面模型。在一个示例性实施方式中，第一表面模型包括由与解剖结构的表面上的相应位置相对应的多个位置数据点组成的点云的阿尔法壳(alpha shell)。在一个示例性实施方式中，获取第一表面模型的步骤包括构造第一表面模型。在这样的实施方式中，构造步骤包括获取多个位置数据点，其形成点云并计算点云的阿尔法壳。在一个示例性实施方式中，构造步骤还包括对阿尔法壳进行处理以生成单纯表面模型。
[0012]该方法还包括获取至少一部分解剖结构的第二表面模型。在一个示例性实施方式中，第二表面模型包括由与解剖结构表面上进行EP参数测量的相应位置相对应的多个测量点组成的点云的阿尔法壳。在一个示例性实施方式中，获取第二表面模型的步骤包括构造第二表面模型。在这种实施方式中，构造步骤包括获取多个测量点以形成点云，并计算点云的阿尔法壳。在一个示例性实施方式中，构造步骤还包括对阿尔法壳进行处理以生成单纯表面模型。此外，在一个示例性实施方式中，获取第一和第二表面模型的步骤同时进行。
[0013]该方法还包括处理第一和第二表面模型，以针对第一表面模型的至少一个位置数据点来识别第二表面模型上与该位置数据点距离最近的点，其中识别点具有与此相关联的EP参数值。
[0014]在一个示例性实施方式中，该方法还包括使EP参数值和第二表面模型上的识别点相关联的步骤。关联步 骤可以包括从多个EP参数测量值中对EP参数值进行插值，或者可包括将在一个测量点处进行的EP参数测量的对应值与识别点相关联。
[0015]该方法还包括根据与第二表面模型上的识别点相关联的EP参数值，并根据对应于EP参数的可视化方案为位置数据点分配视觉指示器。在一个示例性实施方式中，可视化方案为颜色编码方案，并且为位置数据点分配视觉指示器的步骤包括为位置数据点分配颜色形式的视觉指示器。
[0016]在一个示例性实施方式中，该方法还包括计算第二表面模型上位置数据点和识别点之间的距离。在这种实施方式中，为位置数据点分配视觉指示器的步骤包括如果计算出的距离处于预定阈值距离范围之内则分配视觉指示器。
[0017]在一个示例性实施方式中，该方法还包括用其上布置的视觉指示器来显示第一表面模型。
[0018]根据本发明和本教导的另一方面，用于构造EP图的系统包括处理装置，其被配置为获取至少一部分解剖结构的第一表面模型。在一个示例性实施方式中，第一表面模型包括点云的阿尔法壳，所述点云由与解剖结构表面上相应位置相对应的多个位置数据点组成。在一个示例性实施方式中，处理装置被配置为通过获取多个位置数据点以形成点云并计算点云的阿尔法壳来获取第一表面模型。
[0019]处理装置进一步被配置为获取至少一部分解剖结构的第二表面模型。在一个示例性实施方式中，第二表面模型包括点云的阿尔法壳，所述点云由与解剖结构表面上进行EP参数测量的相应位置相对应的多个测量点组成。在一个示例性实施方式中，处理装置被配置为通过获取多个测量点以形成点云并计算点云的阿尔法壳来获取第二表面模型。
[0020]处理装置还进一步被配置为针对第一表面模型的至少一个位置数据点，来识别第二表面模型上与该位置数据点距离最近的点，其中识别点具有与此相关联的EP参数值。
[0021]在一个示例性实施方式中，处理装置被配置为将EP参数值和第二表面模型上的识别点相关联。处理装置被配置为通过从多个EP参数测量值中对EP参数值进行插值，或者使对应于一个测量点处所进行的EP参数测量的值与识别点相关联来实现。
[0022]处理装置还进一步被配置为根据与第二表面模型上的识别点相关联的EP参数值，并根据对应于EP参数的可视化方案为位置数据点分配视觉指示器。
[0023]在一个示例性实施方式中，该系统还包括显示设备。在这种实施方式中，处理装置被配置为控制显示设备用其上布置的视觉指示器来显示第一表面模型。
[0024]本发明的前述和其它方面、特征、细节、用途和优势将通过阅读下面的说明书和权利要求书，并参照附图而变得显而易见。
【专利附图】

【附图说明】
[0025]图1是根据本 教导用于生成表面模型和/或在其上标测电生理信息的示例性系统的图解视图。
[0026]图2是图1中所示系统的示例性模型构造系统的简化图解和示意图。
[0027]图3是包括与解剖结构表面上相应位置相对应的位置数据点的集合的点云的示意图。
[0028]图4A-4D是适用于图2中所示模型构造系统的示例性驱动贴片电极偶极子的示意图。
[0029]图5是示出根据本教导生成或构造多维几何表面模型的示例性方法的流程图。
[0030]图6是计算出的图3中所示点云的阿尔法壳的示意图。
[0031]图7是由图6中所示阿尔法壳生成的单纯表面模型的示意图。
[0032]图8是示出根据本教导生成单纯表面模型的示例性方法的流程图。
[0033]图9是图3中所示点云的凸包的示意图。
[0034]图10是如图6中所示阿尔法形状的部分表面的示意图。
[0035]图1IA-1ID是图6中所示阿尔法形状相邻面的各种配置的图解视图。
[0036]图12A是示出根据本教导将电生理信息标测到解剖结构的多维几何表面模型上的示例性方法的流程图。
[0037]图12B是示出图12A中所示方法的评估和视觉指示器分配步骤的示例性实施方式的流程图。
[0038]图13是包括与解剖结构表面上进行电生理参数测量的相应位置相对应的测量点的集合的点云的示意图。
[0039]图14是计算出的图13所示点云的阿尔法壳的示意图。
[0040]图15是与图3中所示点云相对应的几何表面模型的示意图，其描绘了其上标测的电生理信息。【具体实施方式】
[0041]现参照附图，其中同样的参考标记用于标示不同视图中的同一元件，图1示出了用于将与解剖结构对应的电生理信息标测到解剖结构的多维(例如，三维)几何表面模型上的系统10的一个示例性实施方式(下文将“电生理”和“电生理的”这两个术语都称为“EP”)。应当指出，虽然下面的说明书主要集中在系统10在心脏结构EP图构造中的用途，但是本发明并不意味着限制于此。而系统10及其使用方法和技术可用于许多解剖结构(包括除了心脏结构以外的解剖结构)的EP图的构造，和/或几何表面模型的构造。
[0042]继续参照图1，在一个示例性实施方式中，系统10包括医疗设备12和模型构造系统14，以及其他组件。在一个示例性实施方式中，医疗设备12包括导管(导管12)，并且模型构造系统14部分地包括处理装置16。处理装置16可采用电子控制单元的形式，例如，其被配置为获取心脏结构的几何表面模型(图5和12A中步骤100)，并利用例如由导管12采集的数据来构造与心脏结构对应的EP图(图12A中步骤200)。如下面更为详细的描述，在一个示例性实施方式中，模型构造系统14被配置为利用例如由导管12采集的数据通过构造或生成几何表面模型来获取此模型。在另一示例性实施方式中，模型构造系统14并不构造或生成几何表面模型，而是从与模型构造系统14相关联或者可由模型构造系统14访问的存储器，或者从作为系统10 —部分的另一组件或电连接至模型构造系统14且被配置为与模型构造系统14通信的另一组件中获取模型。
[0043]如图1中所示，导管12被配置为插入患者身体18内，并且尤其是插入患者心脏20内。导管12可包括线缆连接器或接头22、手柄24、具有近端28和远端30 (正如本文所使用的，“近”指的是导管12的朝着靠近临床医生的部分的方向，而“远”指的是远离临床医生且(通常)位于患者体内的方向)的轴杆26、以及安装在导管12的轴杆26内或其上的一个或多个传感器32 (例如，32p322、323)。在一个示例性实施方式中，传感器32布置在轴杆26的远端30处或附近。导管12还可包括其他常规组件，例如且不限于，温度传感器、其他传感器或电极、消融元件(例如，用于传输RF消融能量的消融尖端电极、高强度聚焦超声消融元件，等等)，以及对应的导体或引线。
[0044]连接器22为线缆提供机械、流体、和电连接，例如，延伸至模型构造系统14和/或系统10的其它组件(例如，可视化、导航、和/或标测系统(如果独立且不同于模型构造系统14的话)，消融发生器，灌注源，等等)的线缆34、36。连接器22在本领域中是常规型且布置在导管12的近端，特别是在其手柄24上。
[0045]布置在轴杆26的近端28处的手柄24为临床医生提供了握持导管12的位置，并且可进一步提供用于在患者身体18内操纵或引导轴杆26的工具。例如，手柄24可包括改变操纵线延伸穿过导管12到达轴杆26远端30的长度从而操纵轴杆26的工具。手柄24在本领域也是常规型，并且应当理解的是，手柄24的构造可以改变。在另一示例性实施方式中，导管12可由机器人驱动或控制。因而，尤其是在这种实施方式中，不是临床医生操作手柄以操纵或导引导管12及其轴杆26，而是用机器人操纵导管12。
[0046] 轴杆26是配置用于在身体18内移动的细长、管状、柔性构件。轴杆26支撑例如但并不限于传感器和/或其上安装的电极，例如传感器32、相关导体，以及可能存在的用于信号处理和调节的其它电子设备。轴杆26还可以允许传输、输送和/或移除流体(包括灌注流体、低温消融流体、和体液)、药物、和/或外科手术工具或器械。轴杆26可由例如聚氨酯的常规材料制成，并限定一个或多个腔，其被配置为容纳和/或传送电导体、流体、或外科手术工具。轴杆26可通过常规导引器引入血管或身体18内其它结构中。之后，可利用本领域公知的工具操纵或导引轴杆26穿过身体18到达期望位置，例如心脏20。
[0047]安装在导管12的轴杆26内或轴杆26上的传感器32电连接至模型构造系统14，特别是其处理装置16。传感器32可提供用于各种诊断和治疗目的，包括例如但不限于，EP研究、步测、心脏标测、和消融。在一个示例性实施方式中，提供一个或多个传感器32以实现方位或位置感测功能。更特别地，如下面更为详细的描述，一个或多个传感器32被配置为定位传感器，其提供特别是在某些时间点上与导管12、及其轴杆26的远端30的方位(位置和方向)相关联的信息。因此，在这种实施方式中，随着导管12沿心脏结构的表面和/或绕其内部移动，传感器32可用于采集与心脏结构的表面或其内位置相对应的位置数据点。之后，例如可由模型构造系统14来利用这些位置数据点进行心脏结构几何表面模型的构造，这将在下文更为详细地描述。
[0048]同样如下文更为详细的描述，除了实现上述的位置感测功能外，或者作为选择，一个或多个传感器32可被配置为利用本领域公知的技术测量与心脏结构相对应的一个或多个EP参数。更具体而言，由于被配置为进行这些测量的传感器32沿心脏结构的表面移动，传感器32被配置为进行感兴趣EP参数的测量，并且将测得的(多个)参数值传送至模型构造系统14。测得的(多个)EP参数值随后可由例如模型构造系统14用于心脏结构几何表面模型上的心脏结构EP图的构造。
[0049]虽然在一个示例性实施方式中，位置感测功能和EP参数测量功能可由不同的传感器实现，为清楚和说明起见，下面的说明书将限定为一种实施方式，其中导管12的每个传感器32被配置为实现位置感测和测量功能。然而，应当理解的是，不同传感器用于实现不同功能的实施方式仍然处于本发明的精神和范围之内。 [0050]如下面更为详细的描述，在一个示例性实施方式中，模型构造系统14，特别是其处理装置16，被配置为获取心脏表面(或者其至少一部分)的几何表面模型，并将与该心脏结构相对应的EP信息标测至几何表面模型上。应当理解的是，虽然在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为实现上述和下述的全部功能，但是本发明并不意味着限制于此。而在其它示例性实施方式中，处理装置16被配置为实现部分而非全部功能。在这种实施方式中，作为系统10或其模型构造系统14的一部分或被配置为与系统10通信的其它一个或多个组件，特别是其处理装置16，被配置为实现某些功能。这样的实施方式仍然处于本发明的精神和范围之内。
[0051]此外，在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为至少部分地利用由导管12采集的数据(位置数据和/或EP数据/信息)以构造几何表面模型和EP图中的一者或二者。应当理解的是，在其它示例性实施方式中，位置数据和EP信息可由不同的导管或其它医疗设备采集。然而，为说明和清楚起见，下面的说明书将限制为一种实施方式，其中用于构造几何表面模型和EP图的位置数据和EP信息均由导管12采集。
[0052]因此，现在下面依次描述由模型构造系统14执行的获取心脏结构的几何表面模型并构造EP图的相应过程或技术。
[0053]如上简述，模型构造系统14被配置为以其中一种方式获取心脏结构(或其至少一部分)的几何表面模型。在一个示例性实施方式中，几何表面模型从存储器或存储设备中获得，存储器或存储设备与模型构造系统14、特别是其处理装置16相关联或可由模型构造系统14、特别是其处理装置16访问，或者从作为系统10的一部分的另一组件或电连接至模型构造系统14且被配置为与模型构造系统14进行通信的另一组件中获得。在另一示例性实施方式中，模型构造系统14可通过从例如由诸如导管12的医疗设备所采集的数据构造或生成几何表面模型来获得此模型。
[0054]在一个实施方式中，其中模型构造系统14被配置为构造几何表面模型，模型构造系统14被配置为获取由传感器32采集的与心脏结构相对应的位置数据点。模型构造系统14被配置为随后利用这些位置数据点构造心脏结构的几何表面模型。在一个示例性实施方式中，模型构造系统14通过传感器32采集位置数据点的功能来获取位置数据点。而在另一示例性实施方式中，模型构造系统14可从传感器32或系统10的另一组件简单获取位置数据点，例如作为模型构造系统14的一部分或者可由其访问的存储器或其它存储设备，而肯定不进行位置数据点的采集。在任一实施方式中，模型构造系统14被配置为根据所采集的位置数据点中的一些或全部来构造几何表面模型。为说明和清楚起见，下面的说明书将限定为一种实施方式，其中模型构造系统14被配置为既构造几何表面模型，又通过传感器32采集位置数据点的功能来获取位置数据点。然而，应当理解的是，模型构造系统14仅从传感器32或系统10的另一组件获取位置数据点并随后据此构造几何表面模型的这些实施方式仍然处于本发明的精神和范围之内。
[0055]因此，在一个示例性实施方式中，除了构造结构的几何表面模型外，模型构造系统14被配置为与传感器32—起工作以采集位置数据点，从而用于几何表面模型的构造。在这种实施方式中，模型构造 系统14可包括基于电场的系统,例如市场可售的来自St.JudeMedical有限公司的EnSite NavX?系统，并且通常参照美国专利N0.7，263，397示出，其发明名称为 “Method and Apparatus for Catheter Navigation and Location and Mapping inthe Heart”，其全部内容通过引用包含于此。而在另一示例性实施方式中，模型构造系统14可包括其他类型的系统,例如但不限于:基于磁场的系统，例如可从Biosense Webster购买的Carto?系统，并且其通常参照以下专利中的一个或多个示出:名称为“IntrabodyMeasurement” 的美国专利 N0.6, 498, 944、名称为 “Medical Diagnosis, Treatment andImaging Systems” 的美国专利 N0.6, 788, 967、以及名称为 “System and Method forDetermining the Location and Orientation of an Invasive Medical Instrument，，的美国专利N0.6，690，963，其全部内容通过引用包含于此，或者来自MediGuide Ltd.的gMPS系统，其通常参照以下专利中的一个或多个示出:名称为“Medical Positioning System”的美国专利 N0.6, 233, 476、名称为 “System for Determining the Position and Orientationof a Catheter” 的美国专利 N0.7, 197, 354、以及名称为 “Medical Imaging and NavigationSystem”的美国专利N0.7，386，339，其全部内容通过引用包含于此；基于电场和基于磁场的组合系统，例如可从Biosense Webster购买的Carto3?系统。
[0056]如上简述,在一个不例性实施方式中，导管12的传感器32包括定位传感器。传感器32产生表示导管方位(位置和/或方向)信息的信号。在一个实施方式中，其中模型构造系统14为基于电场的系统,传感器32可包括一个或多个电极。在这种实施方式中，每个电极可包括许多类型的电极中的一种，例如尖端电极、环形电极、纽扣电极、线圈电极、刷状电极、柔性聚合物电极、和点电极。可替换地，在一个实施方式中，其中模型构造系统14为基于磁场的电极，传感器32可包括一个或多个磁性传感器,其被配置为检测低强度磁场的一种或多种特性。例如，在一个不例性实施方式中，传感器32可包括布置在导管12的轴杆26上或布置在轴杆26内的电磁线圈。
[0057]为清楚和说明起见，下文中模型构造系统14将描述为包括基于电场的系统，例如上面提到的EnSite NavX?系统。应当理解的是，虽然下面的说明书主要限制为传感器32包括一个或多个电极的实施方式，但在其它不例性实施方式中，传感器32可包括一个或多个磁场传感器(例如线圈)。因而，包括定位传感器而非下述传感器或电极的模型构造系统仍处于本发明的精神和范围之内。
[0058]参照图2，除了处理装置16外，模型构造系统14可包括多个贴片电极38、多路复用开关40、信号发生器42、和显示设备44，以及其它可能组件。在另一示例性实施方式中，这些组件中的部分或全部是独立的且不同于模型构造系统14，但是它们电连接至模型构造系统14且被配置为与模型构造系统14进行通信。
[0059]处理装置16可包括可编程微处理器或微控制器，或者可包括专用集成电路(ASIC)。处理装置16可包括中央处理单元(CPU)和输入/输出(I/O)接口，处理装置16可通过输入/输出接口接收多个输入信号，例如包括由贴片电极38和传感器32生成的信号，并生成多个输出信号，例如包括用于控制例如显示设备44和开关40和/或为其提供数据的那些信号。处理装置16可被配置为利用合适的编程指令或代码(即，软件)实现多种功能，例如上文和下文中更为详细描述的那些功能。因而，处理装置16可用计算机存储介质上编码的一种或多种计算机程序进行编程，用于实现本文所述的功能。
[0060]除了称为“腹部贴片”的贴片电极38b以外，贴片电极38用于生成电信号，例如用于确定导管12的位置和方向。在一个实施方式中，贴片电极38正交地置于身体18的表面上，并用于在身体18内创建特定轴向电场。例如，在一个例性实施方式中，贴片电极38X1、38)(2可沿第一⑴轴布置。贴片电极38^38^可沿第二⑴轴布置，而贴片电极38Z1、38Z2可沿第三(Z)轴布置。在其它实施方式中，创建的偶极子可能不在轴上，例如位于电极38X1和38Y12间的偶极子。每个贴片电极38都可耦接至多路复用开关40。在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为通过合适的软件为开关40提供控制信号，从而顺序地将电极38的对耦接至信号发生器42。激励每对电极38在身体18和诸如心脏20的感兴趣区域内产生电场。参考腹部贴片38b的未激励电极38处的电压水平被滤波和转换并提供至处理装置16以用作参考值。
[0061]在一个示例性实施方式中，导管12的传感器32电耦合至处理装置16，并如上所述被配置为发挥位置感测功能。更具体而言，传感器32布置在身体18(例如，心脏内)内通过激励贴片电极38而产生的电场中。仅仅为清楚和说明起见，下面的说明书将限定为一种实施方式，其中单个传感器32位于电场内。然而，应当理解的是，在仍处于本发明的精神和范围之内的其它示例性实施方式中，多个传感器32可以置于电场内并且随后可以利用下述技术确定每个传感器的位置和方向。
[0062]当布置在电场内时，传感器32上的电压取决于贴片电极38之间的位置和传感器32相对于组织的位置。传感器32和贴片电极38之间所进行的电压测量值比较可用于确定传感器32相对于组织的位置。因 而，随着导管12围绕或沿着特定感兴趣区域或表面扫描，处理装置16接收来自传感器32的信号(位置信息)，其反映了传感器32上和来自于未激励贴片电极38的电压水平变化。利用各种已知的算法，处理装置16随后可确定传感器32的方位(位置和方向)并记录该方位作为位置数据点46 (本文也称为“数据点46”，且如图3中所示)，位置数据点46与诸如存储器47的存储器或存储设备内的传感器32在心脏结构表面上或者在心脏结构内的位置相对应，存储器或存储设备与处理装置16相关联或可由处理装置16访问。在一个示例性实施方式中，在记录位置作为位置数据点之前，处理装置16可利用公知或此后开发的技术对由处理装置16接收的信号所表示的原始位置数据进行校正，以考虑呼吸、心脏活动、和其它伪迹。无论如何，随时间采集的位置数据点的集合46 (461；462,......，46n)形成存储在存储器或存储设备中的点云48(最佳不于图3中)。
[0063]虽然到目前为止上面的说明书基本上是关于贴片电极38的正交布置，但本发明并未意味着限制于此。而在其它示例性实施方式中，非正交布置可用于确定传感器32的位置坐标。例如，一般而言，图4A-4D描绘了位于坐标系49内的多个示例性非正交偶极子D。、D” D2和D30在图4A-4D中，X轴贴片电极标示为Xa和Xb, Y轴贴片电极标示为Ya和Yb,而Z轴贴片电极标示为Za和ZB。对于任一期望轴，跨过诸如传感器32的心内传感器所测得的电位由预定集合的驱动(源汇)配置产生，其可用代数方法进行组合以产生与仅通过沿正交轴驱动均匀电流而获得的电位相同的有效电位。贴片电极38X1、38X2、38Y1、38Y2、38Z1和38Z2(参见图2)中的任意两个可选定为偶极子源并相对于例如腹部贴片38b的接地参考来消耗，同时未激励贴片电极测量相对于接地参考的电压。置于心脏20内的传感器32还暴露于电场中的电流脉冲并相对于例如腹部贴片38b的地电位进行测量。
[0064]来自每个贴片电极和传感器32的数据集全部用于确定心脏20内传感器32的位置。在进行电压测量之后，用电流源激励不同对的贴片电极并进行其余贴片电极和内部传感器的电压测量过程。一旦确定了传感器32的位置，如上所述，可以上述相同的方式记录该位置作为数据点46。在一个示例性实施方式中，在记录位置作为位置数据点之前，处理装置16可利用公知或此后开发的技术对由处理装置16接收的信号所表示的原始位置数据进行校正，以考虑呼吸、心脏活动、和其它伪迹。因此，应当理解的是，许多技术都可用于确定传感器32的位置，并从而采集与之对应的数据点，每种技术都处于本发明的精神和范围之内。
[0065] 因此，并参照图5，在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为通过首先获取位置数据点46的点云48来构造心脏结构的几何表面模型，而位置数据点46依次以上述方式来获取(步骤102)。在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为形成点云48。在另一示例性实施方式中，处理装置16被配置为从电连接至处理装置16且被配置为与处理装置16通信的存储器或某个其它组件中获取点云48。在任一情况下，处理装置16被配置为对点云48的位置数据点46进行处理以生成或构造心脏结构的几何表面模型(步骤104)。许多本领域公知的技术可用于处理位置数据点46以达到此目的。一种示例性技术包括利用阿尔法形状(alpha shape)算法来构造几何表面模型。这种技术的一个实例在2007年 12 月 28 日提交的发明名称为 “Method and System for Generating Surface Models ofGeometric Structures”的美国专利公开N0.2009/0167755中描述，其全部内容通过引用包含于此。应当理解的是，虽然下面的说明书限定为一种实施方式，其中使用阿尔法形状技术来构造几何表面模型，但是本发明并不意味着限制于此。此外，可以利用除了阿尔法形状技术以外的其它本领域公知技术，或者不同于本文中所具体描述的阿尔法形状技术，并因此仍处于本发明的精神和范围之内。
[0066]因而，继续参照图5，在一个示例性实施方式中，对点云48的位置数据点46采用阿尔法形状算法以计算阿尔法壳50，并因此计算与心脏结构对应的几何表面模型52。图6示出了图3中点云48的阿尔法壳50。为了计算或生成阿尔法壳50，处理装置16对点云48中的位置数据点46进行三角剖分以形成一个或多个面52，当它们合并在一起时创建或形成阿尔法壳50，并进而创建或形成与心脏结构对应的几何表面模型。因此，如图6中所示，由该过程创建的阿尔法壳50生成具有多面表面的几何表面模型51，其中每个位置数据点46包括一个几何表面模型51的顶点，并且每个面52包括一个三角形，并因而具有三条边54。一旦计算出阿尔法壳50，就可以将它显示在显示器上，例如显示器44，和/或存储到与处理装置16相关联、或电连接至处理装置16且被配置为与处理装置16通信的存储器或存储设备中，例如存储器47。
[0067]本领域普通技术人员能够理解的是，阿尔法壳具有的面越多，所表示的底层结构就越详细。面的数量，以及因而细节的层次，都取决于算法中所用的阿尔法(“ α ”)(毫米数量级的距离测量)的特定值。例如，如果α =0，阿尔法壳正好为包括点云48的位置数据点46的原始集合。另一方面，如果a ?，则阿尔法壳正好为点云48的凸包。因此，如果α值相对较小，阿尔法壳则具有更大程度的细节(即，更多的面)，并且可以允许对心脏结构的凹面部分建模。
[0068]因此，选择或者确定处于O和无穷大之间的α值(8卩，0〈(1〈吣)，并由处理装置16使用以生成阿尔法壳，并进而生成具有相应详细程度的几何表面模型。通常，α值为五
(5)到十(10)毫米数量级，但是本发明并不意味着限制于此。此外，在可选实施方式中，可以采用大于或小于本文中 特别指定的这些数值的α值，并且同样也仍然处于本发明的精神和范围之内。在一个示例性实施方式中，α值可以被设置为系统10、特别是处理装置16的装配的一部分(即，在制造系统10期间或初始化系统10期间且使用之前)。此外，该值可以是不可调节的，或者它可由系统10的用户使用以下进行调节:例如用户接口 53(最佳示于图1中)，例如触摸屏、键盘、按键、滑块控件、鼠标、具有一个或多个用户可选或用户可输入区的图形用户界面，或者电连接至处理装置16的一些其他用户可控输入设备，以允许用户设置或调节α值。
[0069]在另一示例性实施方式中，并非如上所述地计算阿尔法壳，而是可以如下计算或构造阿尔法壳，其中计算出的阿尔法壳的不同区域具有不同程度的细节。在这种实施方式中，为点云48中的每个位置数据点46分配一个权重。权重是确定临床医生/医师在心脏结构的特定区域或范围内想要保持的详细程度的因子。如果期望的详细程度越高，则权重越小；相反，如果期望的详细程度越低，权重就越大。因此，在这种实施方式中，一旦获取或采集到所有的位置数据点46，处理装置16就会为每个位置数据点46分配一个权重，其例如可以与围绕特定位置数据点46的局部位置数据点密度成反比，与距离点云48中最近邻接位置数据点46的距离成正比，或者与点云48中特定数目的最近位置数据点46的平均距离成正比。因而，阿尔法壳50的整体细节水平取决于心脏结构的每个区域内位置数据点46的密度。因此，根据分配给位置数据点46的权重，阿尔法壳50的特定部分或区域，以及因此几何表面模型51可以具有不同程度的细节。这一思想通常被称为加权阿尔法形状，并且因而，在这种实施方式中，将阿尔法壳50计算为加权阿尔法形状。[0070]不论构造基于“常规”还是“加权”阿尔法形状的几何表面模型，通常期望每个面52的每条边54至多被一个其它的邻近或相邻面52共用(即，阿尔法壳50的每条边54至多被两个邻面52共用)。然而，由于阿尔法形状算法可以提供的细节程度，在完成/生成的阿尔法壳50中有可能多于一个的其它邻面52共用特定面52的一条或多条边54。这产生了被认为是非流形的阿尔法壳，这使得如果可能的话，难以确定阿尔法壳50的真实外表面，以及阿尔法壳50中哪个表面实际上处于外表面之内(换句话说，难以说明阿尔法壳中的表面实际面向哪个方向)。在这种情况下，需要执行后处理程序以“清除”所生成的阿尔法壳50，从而提供具有平滑、单纯表面的心脏结构的几何表面模型。
[0071]在本申请的上下文下，术语“单纯表面”意于指代“连接的、可定向的、且局部二维的流形表面”(即，阿尔法壳50中的每条边54至多被两个邻面52共用)。换句话说，对于每个具有至少一条边54的面52，其中多于一个其它的邻近/邻接面52共用一条边54，必须确定哪个邻面52保持作为最终的具有平滑、单纯表面的几何表面模型51的一部分，并且将丢弃哪个模糊邻面52 (例如参见图6，其中几个“模糊邻接”面通过点刻法识别并在后处理程序中丢弃)。该程序确保在最终的几何表面模型中，至多一个其它的邻面52共用每个面52的每条边54。因此，在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为在所生成或计算出的阿尔法壳上执行后处理程序，以基于计算出的阿尔法壳生成具有平滑、单纯表面的几何表面模型(步骤106)。因而，如图5中大概所示，并且在图8中更为详细所示，处理装置16可以被配置为利用单纯表面或“皮肤”算法对阿尔法壳50进行处理以生成具有平滑、单纯表面的几何表面模型51’ (最佳示于图7中)。
[0072]参照图5和8，现将描述这种后处理程序的示例性实施方式。在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为识别阿尔法壳50的至少一个位置数据点46 ( 即，顶点)、面52、或边54，并进而确定几何表面模型51，从此处开始生成过程(步骤108)。在一个示例性实施方式中，该“起始点”为由点云48的凸包共用的阿尔法壳50的点46、面52、和/或边54。
[0073]因此，在一个示例性实施方式中，起始点的识别通过计算点云48的凸包，并随后比较凸包与同样对应于点云48的阿尔法壳50来完成。在这种实施方式中，处理装置16被配置为利用许多公知技术或凸包算法中的一种来计算点云48的凸包。由凸包算法生成的表面模型示于图9中并在此标示为参考标记56,其表示点云48的最外部位置数据点46之间的连接，并进而生成包括心脏结构最外层表面的表面模型。
[0074] 在该特定实施方式中，一旦计算出或生成凸包56，处理装置16被配置为比较凸包56和阿尔法壳50。在一个不例性实施方式中，处理装置16比较阿尔法壳50和凸包56,以确定凸包56是否共用阿尔法壳50的任意面52。在这种实施方式中，识别同样作为凸包56的一部分或被凸包56共用的阿尔法壳50的每个面52，并且由于下文更完整描述的原因，将其置入存储在与处理装置16相关联或电连接至处理装置16且被配置为与处理装置16进行通信的例如存储器47的存储器或存储设备中的序列。对这些“共用”面52进行识别以提供起始点从而用于生成单纯几何表面模型51’，由于这些面52已知处于心脏结构的外表面上，显然，这是由于凸包上的任何东西必然在与凸包相对应的结构的外表面上。因而，通过识别这样的面52，处理装置16确定所识别的面52准确定向且位于最外层表面上。除了置于序列中外，所识别面52还被添加至图7中所示的最终的单纯几何表面模型51’，其由处理装置16生成或计算得出。[0075]然而，应当指出，对于处理装置16而言，不必分别计算凸包56从而识别共用点、边、或面。在一个可选示例性实施方式中，凸包56是否共用阿尔法壳50的一个或多个面52能够从阿尔法壳50自身确定。更具体而言，每个面52在基本的三角剖分中具有两个相对的顶点，当执行阿尔法形状算法时由处理装置16来实现三角剖分，它实质上将全部三维空间分成四面体。同样位于凸包56上(即，由凸包56共用)的阿尔法形状面52具有“无穷大处的点”作为两个相对的顶点之一。该理论点是凸包56的全部外四面体的一部分，并且因此，执行单纯表面算法的处理装置16可以通过确定它的相对顶点之一是否为“无穷大处的点”来确定凸包56是否共用阿尔法壳50的特定面52。因此，本发明并不意味着限定为识别凸包56共用的阿尔法壳50的点、边、或面的任意一种方式或技术。此外，除了本文专门描述的那些技术以外的技术仍处于本发明的精神和范围之内。
[0076]不论如何确定共用面，一旦阿尔法壳50的一个或多个面52被识别为由凸包56共用并置于序列中，处理装置16则被配置为每次一个地评估或处理序列中的每个面52 (以及那些随后加入序列中的面)，以生成最终的单纯几何表面模型51’(步骤110)。更具体而言，处理装置16将第一面52加入序列并对其进行分析，并且对于每个边54，确定多少邻近或邻接面52共用该特定边54。如果已评估面52的边54未被任何其它的面52共用，那么，一般而言，该边就被留作单纯几何表面模型51’中的边界边。如果已评估面52的边54被仅一个其它邻面52共用，那么该邻面52被加入单纯几何表面模型51’并同时加入序列以用于之后的处理/评估。然而，如果已评估面52的边54被两个或更多个其它邻面52共用(例如，边54由总共三个或更多的面52共用)，则处理装置16必须选择哪个邻面52包含在单纯几何表面模型51’中，以及哪些面52被丢弃。
[0077]为说明起见，图10描述了示例性阿尔法壳的表面的一部分，其未必与图6中所示的阿尔法壳50相对应 。在图10中，阿尔法壳具有识别为“共用”面的面52i，且包括边54r543o对于边541;由于没有其它的面52共用这条边，边5七将留作单纯几何表面模型51’的边界边。对于边542，由于仅有一个其它的邻面52 (面522)共用这条边，面522则会被加入到单纯几何表面模型51’中，并且还置入序列中以用于以后的分析或评估。对于边543，由于除了面52i以外，还有两个其它的邻面52(面523和524)共用这条边，处理装置16必须选择面523和524中的一个加入单纯几何表面模型，并随后丢弃另一个面。
[0078]为此，在一个示例性实施方式中，处理装置16考虑与已评估面52共用给定边54的每个邻面52，并选择在外部最远处的那个，或者换句话说，就是最接近凸包56的那个。为了确定哪个面52在外部最远处，处理装置16考虑被评估/分析的面52 ( 即，例如面52J和共用特定边54的其它邻面52 (例如面523和524)之间的角度，并选择与已评估面52成最小角度(即，最小二面角)的邻面52。
[0079]该特定技术可参照图1IA-1ID更好地理解。对于图11A，邻面52i和522构成平面。因此，这些面52之间的二面角为180度。可选地，对于图11B，邻面522布置在面SZ1 “内部”，因而其二面角将大于180度。相反，对于图11C，邻面522布置在面52/‘外部”，因而其二面角小于180度。在图11A-11C中任一图中，由于在每种情况下，面522都是与面52丨共用特定边的唯一其它面，面522将被加入单纯几何表面模型51’中。然而，图1lD示出了一种情况，其中两个面523和524与面52i共用一条边。因此，在这种情况下，面523和524中仅有一个会被选择以加入单纯几何表面模型51’中。根据上述原则，由于面521和523之间的二面角小于面52i和524之间的二面角，面523将被选择以加入单纯几何表面模型51’中，而面524将被丢弃。因此，面523被定向为与面521相配(即，如果它的顶点不以与所选择面相反的顺序经过共用边的顶点的话，则反转它的顶点)，加入正在生成的单纯几何表面模型51’，并此外还加入序列以用于随后的分析。
[0080]在一个示例性实施方式中，期望针对可以接受的二面角设置最大阈值以使得处理装置16将边界保留在单纯几何表面模型51’内，而不产生尖锐折皱，并进入阿尔法壳50的腔体内。例如，在一个实施方式中，最大阈值角度可以被设置为240度。因此，在这种实施方式中，如果已评估面52和任意邻面52之间的角度超过(或者，在另一实施方式中，达到或超过)240度阈值，则不添加邻面52，或者如果其他面52共用边54但是这些面52和已评估面之间的相应角度都大于(或者，在另一实施方式中，等于或大于)阈值，这些邻面52就被丢弃，并且两个或多个这样的面52所共用的特定边54就留作单纯几何表面模型51’中的边界边。
[0081]一旦如上所述地对正被评估的面52的每条边54进行分析，处理装置16被配置为确定序列中是否存在其他的面52需要分析。如果存在，处理装置16将下一个面52加入序列中并执行与上述相同的分析。一旦分析完序列中最后一个面52，处理装置16被配置为结束该算法，表明所有容许的邻近/邻接面52都已传送且添加至单纯几何表面模型51’中。
[0082]应当指出，虽然上面的说明书涉及具有单纯表面的几何表面模型51’的生成，其主要基于凸包56共用的阿尔法壳50的面52，但是本发明并不意味着限制于此。而在某些情况下，可以不存在凸包56共用的阿尔法壳50的面52。在这些情况下，处理装置16被配置为评估那些凸包56以例如2007年12月28日提交的发明名称为“Method and System forGenerating Surface Models of Geometric Structures，，的美国专利公开 N0.2009/0167755中所描述的方式所共用的阿尔法壳50的那些点46(顶点)或边54，其全部内容在上文中通过引用包含于此。
[0083]在上述过程完成后，如果所生成的单纯几何表面模型51’包括不期望的空隙或孔，这些空隙或孔可以可选地利用本领域公知的各种算法或技术来填充，从而生成更为平滑或者更为完整的模型。这种算法的一个示例性实施方式例如可由处理装置16来执行，其在发明名称为 “Method and System for Repairing Triangulated Surface Meshes” 的美国专利N0.7,825,925中描述，其全部内容通过引用包含于此。简而言之，单纯几何表面模型51’中的空隙或孔首先由处理装置16来识别。孔由多个孔边(即，例如，与孔毗邻的面52的边界边54)来限定。其次，处理装置16确定多个孔的顶点，其限定了多个孔边。第三，处理装置利用一个或多个三角形面填充孔，类似于上述的面52。
[0084]孔的这种“填充”可包括一系列的步骤。例如，在第一步，处理装置16选择不由孔边连接的一对孔顶点。在一个实施方式中，该步骤包括选择最近的一对孔顶点。可选地，该步骤包括定位多个孔边的最小内角，并选择一对孔顶点，其限定了在多个孔边的最小内角处相交的多个孔边中的一对。一旦选择了一对孔顶点，在随后的步骤中，处理装置16限定连接所选择的孔顶点对的组合边。其次，处理装置16确定是否利用所限定的组合边来形成一个或多个三角形。如果形成了一个或多个三角形，则处理装置16限定新形成的三角形作为新的面，并将它们加入单纯几何表面模型51’。然而，如果未形成一个或多个三角形，则处理装置16继续限定组合边，直到形成一个或多个三角形为止。然后重复该过程，直到单纯几何表面模型51’中的识别孔和任何其它孔都已填充，从而创建无空隙的单纯几何表面模型。
[0085]应当理解的是，上述的“孔填充”技术还可用于以下情形，其中阿尔法壳50不进行上述的后处理程序以生成单纯几何表面模型。因此，上述“孔填充”过程还可用于以下情形，其中几何表面模型51包括不期望的孔或空隙，并可以上述针对单纯几何表面模型51’相同的方式来完成。
[0086]此外，在几何表面模型51 (或几何表面模型51’ )具有多于一个组件的情况下，会给临床医生/医师提供针对利用多个组件来做什么的选择/选项。这些选择或选项可包括但不限于，保留全部组件作为模型的一部分，仅保留具有最大表面区域的组件，或者试图利用拼接算法来连接组件。
[0087]在一个示例性实施方式中，上述过程或方法可用于通过针对心脏心动周期的多个不同时间点生成单独的几何表面模型来生成心脏结构的一定动力学的几何表面模型。因此，通过利用上述过程的相应步骤，在心动周期的不同时间点期间采集与心脏结构相对应的位置数据点46，从而针对心动周期的每个时间点创建点云48。通过利用上述方法，可以针对每个点云48生成几何表面模型51并随后一起或单独使用相应几何表面模型实现不同的目的。
[0088]无论如何，一旦生成完整或最终的几何表面模型51，其在下文中指的是既包含上述的几何表面模型51又包含单纯几何表面模型51’，处理装置16可以被配置为在例如显示器44上显示几何表面模型51 (步骤112)。此外，或可选地，处理装置16可被配置为将几何表面模型51’保存至与处理装置16相关联或电连接至处理装置16且被配置为与处理装置16进行通信的存储器或存储设备，例如存储器47，以用于随后的使用和/或用于下述目的(步骤112)。
[0089]如上所述，除了被配置为获取(例如，构造或生成、或者以其它方式获取)心脏结构的几何表面模型以外，处理装置16进一步被配置为构造与心脏结构相对应的EP图。因此，在对应于心脏结构的至少一部分的几何表面模型51的构造完成时或与此同时，处理装置16进一步被配置为将EP信息标测到几何表面模型51上，并进而构造心脏结构的EP图。标测到几何表面模型51的EP信息可以涉及心脏结构的一个或多个EP参数，例如但不限于，发明名称为 “System and Method for Mapping Electrophysiology Information ontoComplex Geometry”的美国专利N0.7，774，051中详细描述的那些参数，其全部内容通过引用包含于此。然而，总之，EP参数可包括，例如电压测量值、峰峰电压测量值、电描记图、复杂碎裂电位(CFE)、以及其它时域和频域EP信息。为说明和清楚起见，下面的说明书将限定为一种实施方式，其中测量单个感兴趣EP参数并将其标测到几何表面模型51上。然而，本领域普通技术人员应当理解的是，在其它示例性实施方式中，可测量多个EP参数，并且在特定实施方式中，单独或彼此结合地标测到表面模型上。因此，多于一个EP参数被测量、或者被测量并标测到表面模型上的实施方式仍处于本发明的精神和范围之内。
[0090]参照图12A，为了构造EP图，处理装置16被配置为首先获取标测到表面模型51上的EP信息(步骤202)。特别是， 当传感器32 (或者多个传感器32，在使用多个传感器的实施方式中)沿心脏结构的表面移动时，传感器32被配置为进行感兴趣EP参数的一次或多次测量。在一个示例性实施方式中，对用户命令作出响应以测量EP参数。特别是，在一个示例性实施方式中，系统10还包括用户输入设备53(最佳示于图1中)，其可包括触摸屏、键盘、按键、按钮、鼠标、具有一个或多个用户可选或用户可输入区的图形用户接口、或者电连接至处理装置16的一些其它用户可控输入设备，通过这些用户输入设备，用户可发布命令以进行EP参数测量。可选地，处理装置16可被配置为一旦检测到例如激励的事件发生，就自动进行这种测量，或者否则就确定或测出与正在被测量的EP参数相关的信息是可靠的。无论如何，由于传感器32电连接至处理装置16，一旦进行或开始测量，由传感器32产生且代表EP参数测量值的电信号就传送至处理装置16。
[0091]不论测量如何起动，每次进行测量时，处理装置16被配置为确定进行测量的传感器32的方位(位置和方向)。将方位记录到与处理装置16相关联或者可由处理装置16访问的存储器或存储设备(例如存储器47)中，作为对应于心脏结构表面上进行或开始测量的某个位置的测量点146。每个测量点146还与测得的对应于特定测量点146的EP参数值相关联并且用该测得的EP参数值来记录。在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为以与上述针对传感器32的方位和相应位置数据点46的确定相同的方式来确定传感器32的方位，并进而确定对应的测量点146。正是如此，上述说明以相同权重适用于此且不再重复，而是通过引用包含于此。随时间采集的测量点146的集合形成存储在存储器或存储设备(例如存储器47)中的点云148(最佳示于图13中)，其与由对应于每个测量点146的EP参数值表示的EP信息一起，都可由处理装置16使用来构造EP图。
[0092]尤其是，一旦获取一个或多个EP参数值，处理装置16就被配置为利用测量点146构造心脏结构(或其至少一部分)的另一表面模型。该表面模型不同于上述的表面模型51并且是除了上述的表面模型51之外的模型。为了避免混淆，表面模型51将在下文中描述为“第一”表面模型(或第一表面模型51),而由测量点146构造的表面模型将在下文中描述为“第二”表面模型(或第二表面模型151)。除了使用测量点146而非位置数据点46以外，第二表面模型可以与上述针对第一表面模型51的生成或构造相同的方式进行构造。因此，除了该唯一例外，与第一表面模型51的生成或构造相关的上述说明以同样的权重应用于此并且其全部内容不再重复，而是通过引用包含于此。
[0093]然而，简而言之，并继续参照图12A，处理装置16被配置为首先获取测量点146的点云148,测量点146被如上所述地依次获取(步骤204)。在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为形成点云148。在另一示例性实施方式中，处理装置16被配置为从存储器或电连接至处理装置16且被配置为与处理装置16进行通信的一些其它组件中获得点云148。在任一种情况下，处理装置16被配置为对点云148的测量点146进行处理以生成或构造心脏结构的第二表面模型151 (步骤206)。许多本领域公知技术都可用于处理测量点146以实现此目的。一种示例性技术包括采用阿尔法形状算法来构造第二表面模型。这种技术的一个实例在2007年12月28日提交的发明名称为“Method and System for GeneratingSurface Models of Geometric Structures”的美国专利公开N0.2009/0167755 中有所描述，其全部内容在上文中通过引用包含于此。应当理解的是，虽然下面的说明书限定为一种实施方式，其中采用阿尔法形状技术来构造第二表面模型，但是本发明并不意味着限制于此。而是可采用除了阿尔法形状技术之外的本领域公知技术，或者不同于本文具体描述的阿尔法形状技术，并且因此这些技术仍处于本发明的精神和范围之内。
[0094] 由此,继续参照图12A,在一个示例性实施方式中，对点云148的测量点146执行阿尔法形状算法以计算阿尔法壳150，并进而计算对应于心脏结构(或其至少一部分)的表面模型151。图14示出了图13中所描述的点云148的阿尔法壳150的一部分。为了计算或生成阿尔法壳150，处理装置16对点云148中的测量点146进行三角剖分以形成一个或多个面152，当面152结合在一起时创建或形成阿尔法壳150，并因此形成对应于心脏结构的表面模型。因此，如图14中所示，由该过程创建的阿尔法壳150产生了表面模型151 (即，第二表面模型151)，其具有多面表面，其中每个测量点146包括表面模型151的顶点并且每个面152包括三角形，并且因此具有三条边154。一旦计算出阿尔法壳150，就可存储至与处理装置16相关联、或电连接至处理装置16且被配置为与处理装置16进行通信的存储器或存储装置(例如存储器47)中，并如下所述地使用。
[0095]本领域普通技术人员能够理解的是，阿尔法壳具有的面越多，所表示的底层结构就越详细。面的数量，以及因而细节的层次，都取决于算法中所用的阿尔法(“ α ”)(毫米数量级上的距离测量值)的特定值。例如，如果α =0，阿尔法壳正好为包括点云148的测量点146的原始集合。另一方面,如果α =ο°,则阿尔法壳正好为点云148的凸包。因此，如果α值相对较小，则阿尔法壳具有更大程度的细节(即，更多的面)，并且可以允许对心脏结构的凹面部分进行建模。
[0096]因此，选择或者确定处于O和无穷大之间的α值(8卩，0〈(1〈吣)，并由处理装置16使用来生成阿尔法壳150，并进而生成具有相应详细程度的第二表面模型151。通常，α值为五(5)到十(10)毫米数量级，但是本发明并不意味着限制于此。此外，在可选实施方式中，可以采用大于或小于本文中特别指定的这些数值的α值，并且同样也处于本发明的精神和范围之内。在一个示例性实施方式中，α值可以被设置为系统10、特别是处理装置16的装配的一部分(即，在制造系统10期间或初始化系统10期间且在使用之前)。此外，该值可以是不可调节的，或者它可由系统10的用户使用例如用户接口 53(最佳示于图1中)进行调节。在一个示例性实施方式中，使用相同的α值来构造第一和第二表面模型51、151。而在其它不例性实施方式中，使用不同的α值。例如,在一个不例性实施方式中，用于构造第二表面模型151的α值大于用于构造第一表面模型51的α值。
[0097]在一个示例性实施方式中，可以在阿尔法壳150上执行后处理技术以生成单纯表面模型151’(步骤208)。在这种实施方式中，可以如上所述且如图5和8中所示，以与针对单纯表面模型51’的生成相同的方式来生成单纯表面模型151’。因此，上述涉及单纯表面模型51’的生成的说明以相同权重适用于此且不再重复，而上述说明通过引用包含于此。
[0098]在另一示例性实施方式中，处理装置16并不如上所述地构造或生成第二表面模型151，处理装置16被配置为从与处理装置16相关联或者可由处理装置16访问的存储器或其它组件中获取第二表面模型151。因此，处理装置16可以多种方式获得第二表面模型151，每种方式都处于本发明的精神和范围之内。
[0099]一旦处理装置16获得(例如，构造或生成，或者以其他方式获取)第二表面模型151，这在下文中意味着包含上述的表面模型151和151’，处理装置16被配置为评估第一表面模型51的一个或多个位置数据点46 (即顶点)，如下所述。基于这种评估，处理装置还被配置为基于一个或多个测得的EP参数值、并根据对应于所测EP参数的可视化方案为一个或多个位置数据点46分配视觉指示器(步骤210)。在一个示例性实施方式中，第一表面模型51的每个位置数据点46都以下述方式进行评估。可选地，在另一示例性实施方式中，其中心脏结构的一个或多个区域为感兴趣区域(而不是整个结构)，仅对配置在对应于一个或多个感兴趣区域的第一表面模型51的一个或多个区域中的那些位置数据点46以下述方式进行评估(与第一表面模型51的全部位置数据点46都进行评估形成对比)。在任一情况下，在一个示例性实施方式中，将待考虑或评估的每个位置数据点46置入序列中，序列存储在例如与处理装置16相关联或可由处理装置16访问的存储器或其它存储设备中，例如存储器47。处理装置16随后转而以下述方式评估序列中的每个位置数据点46。
[0100]因此，在一个示例性实施方式中，对于每个待评估的位置数据点46，处理装置16被配置为识别第二表面模型151上与位置数据点46距离最近的点(步骤212)。特别是，处理装置16被配置为对第一和第二表面模型51、151进行处理，以确定并识别第二表面模型151上最靠近第一表面模型51的已评估位置数据点46的点。第二表面模型151上的识别点可包括面152的一条边154上的一个点，配置在面152内的一个点、或者测量点146(即，第二表面模型151的顶点)。在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为通过计算位置数据点46和边154、面152、及测量点146或第二表面模型151的顶点之间的距离来识别最近点，并随后确定最接近位置数据点46的点。
[0101]一旦识别了第二表面模型151上的点，处理装置16被配置为将EP参数值与识别点相关联(步骤214)。在一个示例性实施方式中，可以利用公知的插值技术或方案将EP参数值与识别点相关联，例如美国专利N0.7，774,051中描述的内容，其全部内容在上文中通过引用包含于此。例如，在一个示例性插值方案中，如果识别点被确定为位于其中一个面152之内，将根据在包含限定面152的顶点的每个测量点146处测得的EP参数值，利用重心插值技术对与识别点相关联的EP参数值进行插值。然而，如果识别点位于第二表面模型151的一条边154上或者与边154非常接近，则根据在限定被测边154的两个测量点146处测得的相应EP参数值，对与 识别点相关联的EP参数值进行双线性插值。最后，如果识别点被确定为足够靠近测量点146 (即，与第二表面模型151的任意其它边154或面152相比，更为靠近测量点146)，则在测量点146测得的EP参数值与识别点相关。
[0102]在另一示例性实施方式中，并且如图12B中所示，处理装置16被配置为在关联EP参数值之前，和/或如下所述地为位置数据点46分配视觉指示器之前，估计位置数据点46和第二表面模型151上对应识别点之间的距离。特别是，处理装置16可以预定阈值距离进行编程，并可被配置为将位置数据点46和识别点之间的距离与阈值距离进行比较(步骤214)。在一个示例性实施方式中，如果该距离超过(或者,在另一实施方式中，达到或超过)阈值距离，则没有EP参数值与识别点相关联，并且不会利用下述的视觉指示器分配过程为位置数据点分配视觉指示器或默认视觉指示器。然后，针对下一个待评估或考虑的位置数据点46重复该过程(即，序列中的下一个位置数据点)。如果不再存在待评估或考虑的位置数据点46，则结束视觉指示器分配过程。可选地，如果该距离(或者，在另一实施方式中，等于或小于)阈值距离，则该过程如下所述地继续进行。
[0103]在一个不例性实施方式中，阈值距离为用于构造第一几何表面模型51的α值的倍数。例如，在一个实施方式中，阈值距离等于α值，而在另一示例性实施方式中，阈值距离为2α。无论如何，阈值距离可以被设置为系统10、特别是处理装置16的装配的一部分(即，在制造系统10期间或初始化系统10期间且在使用之前)。此外，该值可以是不可调节的或者可由系统10的用户使用例如用户接口 53 (最佳示于图1中)来调节。[0104]一旦将EP参数值与第二表面模型151上的识别点相关联，处理装置16被配置为根据与识别点相关联的EP参数值，并根据对应于特定EP参数的预定可视化方案为位置数据点46分配视觉指示器(步骤216)。特别是，在一个示例性实施方式中，处理装置16被配置为首先将多个可视化方案中的一个与正在标测的特定EP参数相关联。示例性可视化方案包括，例如但不限于，颜色编码方案、丰盈方案、纹理化方案、和半透明方案。
[0105]每种可视化方案包括多个视觉指示器用于表示相关联EP参数的不同值。例如，如果颜色编码可视化方案与EP参数相关联，一种颜色可以被分配给EP参数值的第一值或值的范围，第二颜色可以被分配给第二值或值的范围，等等。类似地，相同颜色的不同明暗度或不同灰度可以被分配给EP参数值的不同值或值的范围。因此，每种可视化方案包括多个视觉指示器，其中每个指示器对应于与可视化方案相关联的EP参数值的某个值或值的范围。因而，处理装置16被编程为使得每个视觉指示器与与之关联的EP参数值的特定值或值的范围相关联。此外，由于在一个示例性实施方式中，相同的可视化方案可以在不同时期用于不同的EP参数，因而处理装置16被配置并编程为对于与可视化方案相关联的每个EP参数，其视觉指示器转而与特定EP参数的对应值或值的范围相关联。因此，处理装置16可被配置为允许每个可视化方案用于多个EP参数。处理装置16可利用相应EP参数/可视化方案关联性来进行预编程，或者处理装置16可响应于从例如用户输入设备53接收到的用户输入来进行关联。
[0106]一旦可视化方案与EP参数相关联，则处理装置16被配置为估计与第二表面模型151上的识别点相关联的EP参数值，并为位置数据点46分配对应于关联EP参数值的可视化方案的视觉指示器。特别是，处理装置16被配置为在查找表中查找EP参数值，例如以确定可视化方案的哪些视觉指示器对应于EP参数值。随后，处理装置16被配置为将视觉指示器分配给位置数据点46。因此，在可视化方案为颜色编码方案的一个实施方式中，可以将红颜色分配给位置数据 点46。然后，针对第一表面模型51待评估或考虑的下一个位置数据点46 (即，序列中的下一个位置数据点)重复该过程。如果序列中不存在其它位置数据点46，则结束该过程。
[0107]如图12A中所示，一旦将视觉指示器分配给第一表面模型51的一个或多个位置数据点46 (或者每当视觉指示器被分配给位置数据点46时)，处理装置16被配置为利用已知的计算机绘图技术将EP图显示在表面模型51上，正如本领域公知的那样，并随后控制系统10的显示设备44显示具有与其上标测的EP参数相对应的EP信息的表面模型51 (步骤218)。图15示出了表面模型51的一个实例，其具有显示在其上的示例性或代表性EP图。应当指出，图15还包括对于一种示例性表面模型151和用于生成EP图的相应测量点146的描述。应当理解的是，图15中描绘的表面模型151和测量点146未必与图13和14中所示出的那些相对应，但其仅仅示出了将EP图显示在表面模型51上的一个实例。
[0108]应当理解的是，在一个示例性实施方式中，可以执行上述过程以在完成整个心脏结构(或其特定期望部分)的几何表面模型(第一表面模型)之前(即，在表示整个心脏结构或其期望部分的表面模型51之前)构造EP图。相反，只要针对对应于第一表面模型51的心脏结构区域构造了第二表面模型151，对应于心脏结构区域的EP信息就能够标测到第一表面模型51上，从而允许心脏结构的第一表面模型51以及与之对应的EP图实时且同步地构造。因而，随着每个位置数据点46和/或测量点146分别加入第一和第二表面模型51、151，重复上述过程从而连续构造心脏结构的第一表面模型51和/或与之对应的EP图，而不必针对整个心脏结构重新计算第一表面模型51和/或EP图。类似地，随着每个位置数据点46和/或测量点146分别加入第一和第二表面模型51、151，重复上述过程以更新EP图的(多个)区域或(多个)部分和/或对应于心脏结构区域的第一表面模型51，其中从这些心脏结构区域中获取(多个)新的位置数据点46或(多个)测量点146，也不必针对整个心脏结构重新计算第一表面模型51和/或EP图。
[0109]应当理解的是，除了上述的系统10的结构外，本发明的另一方面是用于构造与诸如心脏结构的解剖结构相对应的EP图的计算机实现方法。在一个示例性实施方式中，且如上所述，系统10的模型构造系统14、特别是其处理装置16，被配置为实现该方法。然而，如上概述，在其它示例性实施方式中，处理装置16被配置为实现部分方法，而非全部。例如，在一个不例性实施方式中，处理装置16并未被配置为构造或生成第一和第二表面模型51、15中的一者或二者，而是被配置为从另一组件中获取(多个)表面模型。在这种实施方式中，作为系统10、或其模型构造系统14的一部分，或者被配置为与系统10、特别是其处理装置16进行通信的另外一个或多个组件则被配置为实现部分方法。
[0110]参照图12A，在一个示例性实施方式中，按照最常规的形式，本发明包括获取心脏结构(或者其至少一部分)的几何表面模型(第一几何表面模型)的步骤100，以及将与心脏结构相对应的EP信息标测到几何表面模型上的步骤200。在一个示例性实施方式中，几何表面模型包括点云的阿尔法壳，所述点云由对应于心脏结构表面上相应位置的多个位置数据点组成。
[0111]在一个示例性实施方式中，且参照图5和12A，获取步骤100包括从存储器或存储设备、或者某个其它组件中获取几何表面模型。在另一示例性实施方式中，获取步骤100包括构造几何表面模型。特别是，在这种实施方式中，获取步骤100包括获取位置数据点云和/或其相应位置数据点的子步骤102，以及计算位置数据点云的阿尔法壳的另一子步骤104。在一个示例性实施方式中，获取步骤100还包括对子步骤104中计算出的阿尔法壳进行处理以生成单纯表面模型的子步骤106。
[0112]继续参照图12A，标测步骤200可包括许多子步骤。在一个示例性实施方式中，标测步骤200包括获取心脏结构(或者其至少一部分)的表面模型(第二表面模型)的子步骤201。类似于以上针对步骤100所述的几何表面模型，在一个示例性实施方式中，第二表面模型包括点云的阿尔法壳，所述点云由对应于心脏结构表面上进行EP参数测量的相应位置的多个测量点组成。获取子步骤201可以包括从存储器或存储设备、或者某个其它组件中获取表面模型，或者可以包括构造表面模型。
[0113]特别是，在构造表面模型的实施方式中，获取子步骤201包括从心脏结构表面获取EP信息的步骤202，通过确定心脏结构表面上获取EP信息的位置来获取测量点云、和/或其相应测量点的步骤204，和计算测量点云的阿尔法壳的步骤206。在一个示例性实施方式中，子步骤201还包括对步骤206中计算出的阿尔法壳进行处理以生成单纯表面模型的步骤208。
[0114]标测步骤200还可以包 括评估第一表面模型的一个或多个位置数据点，并为一个或多个已评估位置数据点分配视觉指示器的子步骤210。在一个示例性实施方式中，子步骤210包括评估位置数据点以识别第二表面模型上与之最为接近的点的步骤212。特别是，评估步骤212可包括对第一和第二表面模型进行处理以识别第二表面模型上与已评估位置数据点最为接近的点。如上所述，识别点可包括第二表面模型的面或边上的点，或者可包括第二表面模型的测量点(顶点)。
[0115]一旦第二表面模型上的点被识别为已评估位置数据点，子步骤210还可包括将正在测量的EP参数值与识别点相关联的步骤214。关联步骤214可包括通过(i )对来自多个EP参数测量值的EP值进行插值，或(ii )将其中一个测量点处测得的EP参数值与识别点相关联，确定与识别点相关联的EP参数值。
[0116]不论如何，一旦EP参数值与第二表面模型上的识别点相关联，子步骤210包括根据与识别点相关联的EP参数值，并根据对应于EP参数的可视化方案为已评估位置数据点分配视觉指示器的步骤216。在一个示例性实施方式中，对应于EP参数的可视化方案为颜色编码可视化方案，并且分配步骤216包括为已评估位置数据点分配颜色形式的视觉指示器。
[0117]在一个示例性实施方式中，上述评估步骤212还可包括计算已评估位置数据点和第二表面模型上的识别点之间的距离的子步骤。评估步骤212还可包括将计算出的距离与预定阈值距离进行比较。在这种实施方式中，分配步骤216可以包括仅当计算出的距离小于(或者在另一示例性实施方式中，等于或小于)阈值距离时为已评估位置数据点分配视觉指示器。可选地，当计算出的距离大于(或者在另一示例性实施方式中，等于或大于)阈值距离时，可以为已评估位置数据点分配默认的视觉指示器。 [0118]在一个示例性实施方式中，一旦一个或多个视觉指示器已被分配给一个或多个对应的位置数据点，标测步骤200包括用其上布置的分配的视觉指示器显示第一表面模型的步骤218。
[0119]应当理解的是，上面更为详细地描述的关于系统10、和模型构造系统14、特别是其处理装置16的其它功能，也是本发明方法的一部分。因此，关于该方法的这些功能在一定程度上未明确描述，上面的说明通过引用包含于此。
[0120]应当理解的是，上述的模型构造系统14、特别是处理装置16可以包括本领域公知的常规处理装置，其能够执行存储在相关存储器中的预编程指令，所有这些指令根据本文所述的功能来执行。能够预期的是，本文所述的方法，包括但不限于本发明各实施方式的方法步骤，将以优选实施方式进行编程，生成的软件存储在相关联的存储器中，并且这样的描述同样构成用于实现这些方法的工具。考虑到前面可行的说明，本发明的软件实现仅需要本领域普通技术人员的常规编程技能的应用。这种系统还可以是具有ROM、RAM、非易失性和易失性(可修改)存储器的组合的类型，从而使得软件可以被存储并允许对动态生成的数据和/或信号进行存储和处理。
[0121]虽然上面仅描述了具有一定程度特殊性的一些实施方式，但是本领域技术人员可以对所披露的实施方式做出许多修改而不背离本发明的范围。结合参考(例如，附接、耦接、和连接等)为广义解释并且可包括元件连接之间的中间构件以及元件之间的相对运动。正是如此，结合参考未必解释为两个元件直接连接/耦接且彼此固定。此外，术语电连接和通信意于广义解释为包括有线和无线连接和通信。目的在于包含在上述说明书或示于附图中的所有主题都应解释为仅仅示例性的而非限制性的。可以在不背离如所附权利要求书所限定的本发明的情况下改变细节或结构。
【权利要求】
1.一种构造与解剖结构相对应的电生理(EP)图的计算机实现方法，该方法包括: 获取所述解剖结构的至少一部分的第一表面模型，所述第一表面模型包括由与所述解剖结构的表面上相应位置相对应的多个位置数据点组成的点云的阿尔法壳； 获取所述解剖结构的至少一部分的第二表面模型，所述第二表面模型包括由与所述解剖结构的表面上进行EP参数测量的相应位置相对应的多个测量点组成的点云的阿尔法壳; 处理所述第一和第二表面模型，以针对至少一个所述位置数据点来识别所述第二表面模型上与所述位置数据点距离最近的点，其中所述识别点具有与之关联的所述EP参数值；以及 根据与所述第二表面模型上所述识别点相关联的所述EP参数值，并根据与所述EP参数相对应的可视化方案，为所述位置数据点分配视觉指示器。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述EP参数值与所述第二表面模型上的所述识别点相关联的步骤，所述关联步骤包括以下步骤中的一个: 从多个EP参数测量值中对所述EP参数值进行插值；以及 将在所述测量点中的一个点处进行的EP参数测量的对应值与所述第二表面模型上的所述识别点相关联。
3.根据权利要求1 所述的方法，其中所述可视化方案为颜色编码方案，并且所述分配步骤包括为所述位置数据点分配颜色形式的视觉指示器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述获取第一表面模型步骤包括构造所述第一表面模型的步骤，所述构造步骤包括: 获取形成所述点云的所述多个位置数据点；以及 计算所述点云的所述阿尔法壳。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述构造步骤包括处理所述阿尔法壳以生成单纯表面模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述获取第二表面模型步骤包括: 获取形成所述点云的所述多个测量点；以及 计算所述点云的所述阿尔法壳。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述构造步骤包括处理所述阿尔法壳以生成单纯表面模型。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括计算所述位置数据点和所述第二表面模型上的所述识别点之间的距离的步骤，所述分配步骤包括如果所述计算出的距离处于预定阈值距离之内，则为所述位置数据点分配所述视觉指示器。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括用布置于其上的所述视觉指示器来显示所述第一表面模型的步骤。
10.一种构造与解剖结构相对应的电生理(EP)图的计算机实现方法，该方法包括: 获取与所述解剖结构的表面上相应位置相对应的多个位置数据点，所述多个位置数据点形成第一点云； 通过计算所述第一点云的阿尔法壳生成所述解剖结构的至少一部分的第一表面模型；获取与所述解剖结构的表面上进行EP参数测量的相应位置相对应的多个测量点，所述多个测量点形成第二点云； 通过计算所述第二点云的阿尔法壳生成所述解剖结构的至少一部分的第二表面模型； 处理所述第一和第二表面模型，以针对至少一个所述位置数据点识别所述第二表面模型上与所述位置数据点距离最近的点，其中所述识别点具有与之相关联的所述EP参数值；以及 根据与所述第二表面模型上的所述识别点相关联的所述EP参数值，并根据与所述EP参数相对应的可视化方案，为所述位置数据点分配视觉指示器。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括用布置于其上的所述视觉指示器来显示所述第一表面模型的步骤。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述生成所述第二表面模型的步骤包括利用阿尔法值计算所述第二点云的所述阿尔法壳，该阿尔法值不同于用于计算所述第一点云的所述阿尔法壳的阿尔法值。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括将所述EP参数值与所述第二表面模型上的所述识别点相关联的步骤，所述关联步骤包括以下步骤中的一个: 从多个EP参数测量值中对所述EP参数值进行插值；以及 将在所述测量点中的一个点处进行的EP参数测量的对应值与所述第二表面模型上的所述识别点相关联。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述分配步骤包括为所述位置数据点分配颜色。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述生成所述第一和第二表面模型的步骤同时进行。
16.—种用于构造电生理(EP)图的系统,包括: 处理装置，被配置为: 获取解剖结构的至少一部分的第一表面模型，所述第一表面模型包括由与所述解剖结构的表面上相应位置相对应的多个位置数据点组成的点云的阿尔法壳； 获取所述解剖结构的至少一部分的第二表面模型，所述第二表面模型包括由与所述解剖结构的表面上进行EP参数测量的相应位置相对应的多个测量点组成的点云的阿尔法壳; 针对至少一个所述位置数据点，识别所述第二表面模型上与所述位置数据点距离最近的点，其中所述识别点具有与之相关联的所述EP参数值；以及 根据与所述第二表面模型上的所述识别点相关联的所述EP参数值，并根据与所述EP参数相对应的可视化方案，为所述位置数据点分配视觉指示器。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述处理装置进一步被配置为通过以下步骤中的一个将所述EP参数值与所述第二表面模型上的所述识别点相关联: 从多个EP参数测量值中对所述EP参数值进行插值；以及 将在所述测量点中的一个点处进行的EP参数测量的对应值与所述第二表面模型上的所述识别点相关联。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述处理装置被配置为通过以下方式获取所述第一表面模型: 获取形成所述点云的所述多个位置数据点；以及 计算所述点云的所述阿尔法壳。
19.根据权利要求16所述的系统，其中所述处理装置被配置为通过以下方式获取所述第二表面模型: 获取形成所述点云的所述多个测量点；以及 计算所述点云的所述阿尔法壳。
20.根据权利要求16所述的系统，还包括显示设备，所述处理装置被配置为控制所述显示设备利用其上布置的 所述视觉指示器来显示所述第一表面模型。
【文档编号】A61B5/02GK103997953SQ201280062460
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年1月26日 优先权日:2011年12月29日
【发明者】E·J·沃斯 申请人:圣犹达医疗用品电生理部门有限公司