专利名称：用于在患者身体上定位电极的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于由未接受过医学训练的人员在患者身体上定位电 极的系统和方法。
背景技术：
针对大量的医学检査，患者身体上的电极的精确定位是不可缺少的。
一个突出的示例是ECG (心电图)检查和生物阻抗测量。
如果在家庭环境中执行这样的检查，则可能没有接受过医疗训练的人
员，那么患者，或者未接受过医疗训练的人员，就不得不承担可能需要一
定医学和技术背景知识的工作，例如电极的放置。
在心力衰竭检查和/或慢性心力衰竭治疗中，可能需要每日执行生物阻
抗测量，所述生物阻抗测量包括由患者在家中进行的在患者身体上定位若
干电极。为了从这样的重复测量中获得有意义的结果，对于每次测量，将
每个电极放置在基本相同的位置上是不可缺少的。
例如，只要电极放置不改变，生物阻抗技术是安全的、非介入的和可
再生的。示出了针对使用用于检测肺水肿的经胸廓的电阻抗测量，电极位
置变化的影响限制了连续的间歇生物阻抗测量的值。当电极移动6cm时，
产生大约5Q的差值。
发明目的
期望有一种用于在患者身体上定位电极的系统和方法，使得未接受过 医学训练的人员能够以足够的精度定位电极。
发明内容
用根据权利要求1的系统和根据权利要求7的方法能够实现发明目的。
4根据本发明，参考身体的参考图像包括用于放置电极的参考位置。捕 捉患者身体的实际图像。对参考图像和实际图像进行比较，使得患者身体 和参考身体在其位置、尺寸等方面相匹配。之后，可以将参考图像中的参 考位置虚拟地投射到实际图像中的患者身体上，从而确定患者身体上的电 极位置。随后，对确定的电极位置进行指示，使得未接受过医学训练的人 员和/或患者自己可以在确定的电极位置上定位电极。
如果患者总是以基本相同的姿势站在照相机设备之前，系统可以使用 普通照相机设备。在一实施例中，图像捕捉系统可以包括用于生成患者身 体的立体图像的立体照相机系统。参考图像为立体图像。基于从通过立体 照相机捕捉到的图像可重新得到的信息，能够确定患者身体表面上的空间 距离。这使得与参考图像中的参考身体的位置或姿势相比，图像处理系统 容许关于患者的不同位置或姿势。
在一实施例中，系统还包括患者身体支架，所述患者身体支架用于对 应于参考图像中的参考身体的参考姿势，以预定患者姿势保持患者身体。 特别地，患者支架适用于使用如上所述的普通照相机设备，但是与立体照 相机系统组合使用也是有利的。参考身体的姿势和位置与患者身体的姿势 和位置之间的差别越小，指示的电极位置的精度可能越高。由于这一原因， 系统可以包括指示器，其用于指示患者身体的姿势和位置足够用于确定和 指示电极位置。
在一实施例中，指示器系统包括辐射指示系统，所述辐射指示系统用 于使用患者身体的电极位置上的可视辐射对指示器投影图像进行投射。例 如，辐射指示系统为激光指示系统、聚光灯系统或数据投影系统。指示器 投影图像可以为斑点或者可以任意其他预定形状，可能不仅指示位置，还 指示电极的所需定向。系统可以还包括可定位镜面，使得患者能够看见在 患者自己身体上的投影图像而不需要干扰其姿势。
在一实施例中，指示器系统包括显示设备，其用于显示患者身体的实 际图像和患者身体上的电极位置。患者或任何其他人员能够从显示设备上 确定电极位置。如果实际图像有规律地刷新，则要定位在患者身体上的电 极将在所显示的图像中可视并可以对电极进行定位，使得在所显示的图像 中，电极与所指示的电极位置重合。例如，当要定位在患者身体上的电极向指示位置移动的时候，可以给使用者额外的支持反馈，例如，患者根据 音调，如果电极接近其最终位置，音调的音高(pitch)可以增加。如果到 达最终位置，所显示的图像可以以闪烁的方式或更亮的颜色(如绿色)示 出要定位的电极，等等。
可以通过捕捉患者身体图像作为参考图像来获得参考图像。在一实施 例中，在捕捉患者身体图像作为参考图像之前，将电极定位于患者身体上， 使得可以将患者身体上电极的位置作为参考位置。
可以生成参考图像，例如计算机生成。生成的图像包括与患者身体相 对应的所生成的虚拟身体。为了确定电极位置，将所生成的虚拟参考身体 和患者身体进行匹配。例如，可以基于身体的轮廓执行匹配。
虽然本申请参考提到了患者身体，特别是人类患者身体，预期地，可 以仅使用身体的一部分，例如仅身体的躯干或手臂。另外，患者身体也可 以为动物身体。此外，要将患者身体理解为任意物体，而不必是活体。
下面，本发明将参照在附图中示出的非限制性实施例进行说明，其中 图l示出了示出在一段时间内测得的心力衰竭患者的生物阻抗的图表； 图2示意性地示出了根据本发明的系统的第一实施例；以及 图3示意性地示出了根据本发明的系统的第二实施例。
具体实施例方式
在附图中，相似的附图标记表示相似的组件。
图1示出了在横轴上具有住院治疗之前的若干天，以及在纵轴上具有 阻抗，具体为心力衰竭患者的胸腔生物阻抗的图表。图1取自于Cheuk-Man Yu、 Li Wang、 Elaine Chau等人白勺文章"Intrathoracic Impedance Monitoring in Patients With Heart Failure Correlation With Fluid Status and Feasibility of Early Warning Preceding Hospitalization" ( Circulation, 2005年8月9日，841 -848页)。每天至少测量一次胸腔阻抗。在0天处，患者的情况变化，使得 患者住院治疗。从图表中可以发现，在住院前约14天时，患者的胸腔阻抗已经开始变低。当检测到胸腔阻抗的改变时，患者可以在住院前10-14天
得到治疗，由此可能避免住院。
替代胸腔内测量，可以使用患者躯干上的电极来确定患者的胸腔生物 阻抗。然而，为了获得阻抗测量的有意义序列，对于每次测量都应该将电 极定位在基本相同的位置。提供根据本发明的系统和方法，以使患者能够 自己对电极进行定位或者由例如家庭成员的未接受过医学训练的人员对电 极进行定位。
图2示意性地示出了根据本发明的系统100的实施例。将患者10定位 在包括第一照相机112和第二照相机114的立体照相机系统110的前面。 将立体照相机系统110的输出信号提供给处理系统120。处理系统120包括 视频捕捉设备122。视频图像信号122a通过视频捕捉设备122输出并提供 给对视频图像信号122a中的视频图像进行操作的图像预处理设备124。图 像预处理设备124处理视频图像以辨识视频图像中的患者10的躯干，例如， 通过辨识患者10的躯干的轮廓。图像预处理设备124提供患者身体部分的 实际图像126，在该情形下为躯干。
处理系统120还包括存储相应身体部分的参考图像128的存储设备， 在该情形下为躯干。在参考图像128中，提供至少一个电极参考位置130。 参考位置130指示要在患者10的相应身体部分上定位的电极的位置，以及 所述电极的可能的定向。
参考图像128可以是在之前捕捉的患者10的相应身体部分的图像。在 一实施例中，可以生成参考图像，特别是对应于患者10的相应身体部分的 计算机生成的图像，或用于一般目的生成的图像，所述图像与患者10的身 体部分相匹配。
将实际图像126和参考图像128提供给图像处理设备132以进行比较。 通过对参考图像128和实际图像126进行比较和匹配，参考图像128中的 参考位置130可以与实际图像126中的患者身体部分相匹配。例如，根据 参考图像128中的参考位置130，图像处理设备132可以在显示给患者的图 像上叠加(一个或多个)正确的电极位置的指示。
在示出的实施例中，在显示设备134上显示了包括实际图像126和参 考位置130的图像。在显示设备134上，患者10的实际身体部分的显示图
7像对于患者10是可视的。基于所显示的图像，患者10可以将电极定位于
其身体上对应的电极位置。例如，实际图像有规律地更新——其可以为基
本上连续更新的视频图像序列——患者io的握住电极的手可以进入实际图
像中并向指示电极的参考位置130移动。当电极到达指示位置的时候，患 者IO可以将电极放置在其身体上。在一实施例中，系统100可以验证电极 的位置。
如上所述地，示出的实施例包括立体照相机系统110，其允许患者10 具有在预定的限制内的可能与参考图像128中的参考身体的位置和姿势不 同的位置和姿势。立体照相机系统110能够确定实际图像126中的空间距 离，从而允许图像校正，例如，通过图像预处理设备124执行。为了向患 者10指示其针对系统100正确地定位以进行操作，系统100可以包括耦合 到图像预处理设备124的位置指示器器件136，诸如灯或者声音发生器。一 旦图像预处理设备124确定患者10的位置和姿势在预定的限制内，图像预 处理设备124将信号提供给位置指示器器件136以告知患者IO他或她被正 确地定位。在一实施例中，也可以将关于姿势的正确性的信息集成在所显 示的图像上。
注意到，由于图像(预)处理，可能有利的是患者10站立在诸如单 色帆布的单色表面的前面，以允许图像处理系统120通过选择图像中具有 与单色背景颜色不同的其他颜色的部分来辨识患者10的身体。
图3示出了根据本发明的系统200的第二实施例。系统200包括镜面 206和包括照相机设备204的处理系统202。将患者10定位于诸如床或躺 椅的患者支架12上，所述患者支架优选地具有如上所解释的单一颜色(单 色)。由于患者IO通过躺在患者支架12上而可以以每次基本上相同的姿 势被定位，则照相机设备204可以是普通照相机设备，而不是立体照相机 系统。
在操作中，将患者10定位于照相机设备204的前面并捕捉患者10的 实际图像。处理系统202将实际图像和参考图像进行比较，并如上所解释 地，确定电极位置。使用所确定的电极位置，指示设备输出例如激光束的 辐射束208，从而在电极位置上投射例如光斑的指示器图像。可以使用耦合 到指示设备的电机设备控制辐射束208的方向。处理系统202可以通过控制电机从而控制指示器图像的位置。患者10能够在镜面206中看到其身体 上的指示器图像从而能够正确地定位电极。
虽然在此公开了本发明的详细实施例，但是可以理解所公开的实施例 仅仅是本发明的示例性实施例，其可以以各种形式进行实施。因此，在此 公开的特殊结构和功能细节并不能被解释为限制，而仅仅是作为权利要求 的依据并作为用于教导本领域技术人员以各种方式将本发明应用于实际上 任意合适的细节结构的典型依据。另外，在相互不同的从属权利要求中叙 述的特定的测量的事实并不表示不能使用这些测量的组合以具有优势。
另外，此处所使用的术语和习语并不用于限制；而是提供本发明的可 理解的描述。如此处所使用的术语"一"或"一个"被定义为一个或多于 一个。如此处所使用的术语其他被定义为至少又一个或多个。如此处所使 用的术语包括和/或具有被定义为包括(即，开放式语言)。如此处所使用 的术语耦合被定义为连接，尽管不是必须直接，也不是必须通过线路。
权利要求
1、一种用于在患者身体(10)上定位电极的系统，所述系统包括图像捕捉系统(110)，其用于生成所述患者身体的实际图像(126)；存储设备，其用于存储参考图像(128)，所述参考图像包括参考身体和在所述参考身体上的参考位置(130)；处理系统(132)，其用于对所述实际图像和所述参考图像进行比较，并用于基于在所述参考身体上的所述参考位置，确定在所述患者身体上的电极位置；以及指示器系统(134)，其用于指示在所述患者身体上的所述电极位置。
2、 如权利要求1所述的系统，所述图像捕捉系统(110)包括用于生 成所述患者身体的立体图像的立体照相机系统(112， 114)，并且其中， 所述参考图像为立体图像。
3、 如权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括患者身体支架(12)， 其用于对应于所述参考图像中的所述参考身体的参考姿势，以预定患者姿 势保持所述患者身体。
4、 如权利要求l所述的系统，其中，所述指示器系统包括用于将指示 器投影图像投射到所述患者身体上的所述电极位置上的辐射指示系统(210)。
5、 如权利要求4所述的系统，其中，所述指示器系统还包括能定位使 得患者能够在患者自己的身体上看到所述指示器投影图像的镜面(206)。
6、 如权利要求1所述的系统，其中，所述指示器系统包括显示设备 (134)，其用于显示所述患者身体的所述实际图像和所述患者身体上的所述电极位置。
7、 一种用于在患者身体(10)上定位电极的方法，所述方法包括(a) 捕捉所述患者身体的实际图像(126);(b) 提供参考图像(128)，所述参考图像包括参考身体和在所述参 考身体上的参考位置(130);(c) 将所述实际图像和所述参考图像进行比较，以基于所述参考身体 上的参考位置确定所述患者身体上的电极位置；以及(d) 指示所述患者身体上的所述电极位置。
8、 如权利要求7所述的方法，其中，步骤(a)包括捕捉所述患者身 体的立体图像，所述参考图像为立体图像。
9、 如权利要求7所述的方法，其中，步骤(b)包括捕捉所述患者身 体的图像作为参考图像。
10、 如权利要求9所述的方法，其中，在捕捉所述图像之前将电极定 位在所述患者身体上以提供所述参考位置。
11、 如权利要求7所述的方法，其中，步骤(b)包括生成虚拟图像作 为参考图像，特别地，通过计算机生成所述虚拟图像，并且其中，步骤(c) 包括对在所述参考图像中的生成的虚拟参考身体和在所述实际图像中的所 述患者身体进行匹配。
12、 如权利要求7所述的方法，其中，步骤(d)包括在所述患者身体 的所述参考位置上投射可视辐射的光斑。
13、 如权利要求7所述的方法，其中，步骤(d)包括在显示设备上将 所述实际图像和所述参考位置可视化。
全文摘要
为了获得相互可比较的测量结果的序列，期望针对每次测量都在患者身体(10)上的基本相同的位置定位若干电极。例如，由于可能每天执行这样的测量，患者期望能够在家中执行该测量。本发明提供一种针对每次测量能够使未接受过医学训练的人员将电极定位在基本上相同的位置上的方法和系统(100)。所述方法包括捕捉患者(10)的图像(126)以及将图像(126)和参考图像(128)进行比较。在参考图像(128)中，指示了电极位置(130)。将参考图像(128)的电极位置(130)叠加到患者(10)的图像(126)上。指示器系统(134)指示电极的位置(130)，使得患者(10)可以对电极进行正确定位。
文档编号A61B19/00GK101511296SQ200780033513
公开日2009年8月19日 申请日期2007年9月3日 优先权日2006年9月11日
发明者G·J·米施, J·米尔施泰夫, R·平特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司