具有表现出碎裂的电描记图的区域的心腔的传播标测图的制作方法

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8,838,216描述了一种生成心脏表面的模型的方法，该模型具有表示心脏内的多个测量点的电描记图电压的多个图像。该方法包括：测量心脏内的多个点处的电描记图电压；生成心脏的心脏表面的第一模型；生成表示每个电描记图电压的图像，每个图像具有表示电描记图电压的特征；以及生成心脏表面的另一个模型。表示电描记图电压的图像在另一个模型上的对应于测量电描记图电压的点的点处从心脏表面的另一个模型突起。还公开了一种用于生成心脏表面的模型的设备。
3.又如，美国专利申请公布2009/0192393描述了自动地检测和标测当发生心房纤颤(afib)时存在于心腔中的复杂碎裂的心房电描记图(cfae)区域内的神经丛的软件和设备。分析电描记图信号以对振幅和峰
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峰间隔满足特定标准的复合波的数量进行计数。产生指示神经丛的空间分布和复杂碎裂的电描记图的相对数量的功能标测图以供显示。
4.美国专利申请公布2014/0005563描述了一种用于可视化电生理信息的方法，该电生理信息可包括表示一段时间内的患者体内的解剖区域上的电活动的电解剖数据。响应于用户选择来选择该时间段内的间隔。可通过将至少一种分析方法应用于电解剖数据来生成针对用户选择的间隔的生理信息的视觉表示。该视觉表示可在空间上叠加在患者体内的解剖区域的图形表示上。在该发明的一个实施方案中，碎裂程度可在空间上显示为3d复杂碎裂的电描记图标测图。可通过颜色标测图来视觉地识别最低至最高碎裂程度。


技术实现要素：

5.本发明的实施方案提供了一种方法，该方法包括存储心脏的表面的至少一部分的解剖标测图。存储在心脏的表面上的相应位置处测量的相应电描记图(egm)信号振幅。基于egm信号振幅来限定：该表面的其中egm信号振幅为碎裂的一个或多个第一区域以及该表面的其中egm信号振幅为非碎裂的一个或多个第二区域。在第一区域中针对碎裂的egm信号振幅生成第一表面表示。在第二区域中从非碎裂的egm信号振幅提取传播时间并导出该传播时间的第二表面表示。同时呈现叠加在解剖标测图上的、表面的相应的第一区域和第二区域的第一表面表示和第二表面表示。
6.在一些实施方案中，该方法还包括针对既未被限定为碎裂的，也不能以传播时间限定的信号生成第三表面表示。
7.在一个实施方案中，针对碎裂的egm信号振幅生成第一表面表示包括选择碎裂的egm信号振幅的子集并且针对该子集生成表面。
8.在一些实施方案中，第一表面表示包括从该表面突起的几何形状。在一些实施方案中，该突起的几何形状包括波纹和条中的一者。
9.在一个实施方案中，第二表面表示包括色标。
10.在一些实施方案中，传播时间包括局部激活时间(lat)值。
11.在一个实施方案中，该方法还包括即使egm信号为碎裂的，也将局部激活时间(lat)值分配给egm信号，并且针对碎裂的egm信号生成第三表面表示以可视化该第三表面表示。
12.在另一个实施方案中，传播时间包括周期长度值。
13.根据本发明的另一个实施方案，还提供了一种包括存储器和处理器的系统。该存储器被配置成存储心脏的表面的至少一部分的解剖标测图，并且存储在心脏的表面上的相应位置处测量的相应电描记图(egm)信号振幅。该处理器被配置成：(i)基于egm信号振幅来限定表面的其中egm信号振幅为碎裂的一个或多个第一区域以及表面的其中egm信号振幅为非碎裂的一个或多个第二区域；(ii)在第一区域中针对碎裂的egm信号振幅生成第一表面表示；(iii)在第二区域中从非碎裂的egm信号振幅提取传播时间并导出该传播时间的第二表面表示；并且(iv)同时呈现叠加在解剖标测图上的、表面的相应的第一区域和第二区域的第一表面表示和第二表面表示。
附图说明
14.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：
15.图1为根据本发明的示例性实施方案的基于导管的心脏导航和电生理(ep)信号分析系统的示意性图解；
16.图2为示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的良好限定的电描记图(egm)信号相对于碎裂的电描记图(egm)信号的曲线图；
17.图3为根据本发明的示例性实施方案的叠加在心腔解剖结构上的混合表示ep标测图的示意性图解体渲染图；并且
18.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生成图3的混合表示ep标测图的方法和算法的流程图。
具体实施方式
19.概述
20.心律失常为心跳不规则的一类临床病症。这些心律失常病症包括重要的类型，诸如室性心动过速类型、房性心动过速类型以及纤颤类型。
21.为了表征患者的心律失常，可使用基于导管的电生理(ep)标测系统来生成患者心脏的至少一部分的ep标测图，诸如心腔的ep标测图。在典型的基于导管的ep标测规程中，将包括一个或多个感测电极的导管的远侧端部插入心腔内以感测ep信号。随着操作该系统的医师在心腔内移动远侧端部，ep标测系统在心腔的内表面上的各个位置处以及远侧端部的相应位置处采集ep信号。基于这些采集的信号，标测系统的处理器生成所需的ep标测图，诸如包括叠加在心腔的解剖标测图上的局部激活时间(lat)的标测图。
22.lat标测图通常包括显示具有正常周期电活动(例如，窦性节律)的区域、显示具有异常快速周期电活动(例如，转子)的区域以及显示具有病理组织中的复杂碎裂的电描记图
的区域。然而，在主要表现出窦性节律和心动过速的区域中，可在时间上观察到正常电描记图的周期、快速周期电描记图的发作、以及复杂碎裂的电描记图的出现。
23.lat标测图因此可指示ep信号的异常但良好限定的传播特征的出现。例如，lat标测图可通过显示ep激活波以良好限定的但病理的周期长度(例如，电描记图中连续峰之间的时间)在闭环中传播的区域来指示折返性心动过速(rt)。
24.然而，在一些情况下，ep异常可通过其中电描记图为碎裂的(例如，由不规则图案诸如信号的高度快速偏转的突发构成)的发作来显现，使得ep波在采集电极下方经过的时间不可限定(或实际上不发生)。在本发明的上下文中，术语“碎裂的电描记图”是指不具有特征周期时间并且在一些情况下甚至不具有用于导出lat值的可定义峰的非周期性电描记图。
25.对于表现出碎裂的电描记图的位置，基于lat值或周期时间的ep传播标测图实际上是无用的，因为难以从此类电描记图信号计算有意义的lat值。另外，据发现碎裂的电描记图的出现在临床上是显著的，并且因此它们在ep标测图上的呈现被认为对于准确地评估潜在ep病理是重要的。
26.在ep标测图中整合碎裂的信号的一种可能方式是使用时间依赖性“波纹”标测图，其中瞬时ep振幅例如通过呈现为从心腔表面突起的时变条而被示为时间函数。在此类呈现中，每个条的长度(高度)指示在给定时间在心腔表面上的相应位置处测量的电压。然而，将波纹标测应用到整个心腔通常为计算密集型的并且在视觉上太复杂而不能解译，并且此外可能损害其他重要ep信息(例如，lat信息)的呈现清晰度，因为其他信息可能在此类标测图中被省略或模糊。
27.为了克服上述挑战，下文所述的本发明的示例性实施方案将心腔标测图分成碎裂的区域和非碎裂的区域，并且将两种不同类型的显示同时整合到标测图中。在一些示例性实施方案中，提供了一种混合表示ep标测图，其中使用不同的图形表示，将良好限定的ep传播特性(例如，lat值)和碎裂的ep信号振幅分别叠加在心脏解剖结构上，而它们中的任一者不模糊另一者。该过程通常遵循其中处理器执行以下操作的步骤：
28.1.生成包括利用碎裂的ep活动的一个或多个第一区域和良好限定的ep活动的一个或多个第二区域编码的解剖标测图的ep标测图，并且使用数据分析方法诸如深度学习或聚类来描绘解剖结构上的不同区域。使用处理器并基于电描记图(egm)信号振幅来限定表面的一个或多个第一区域和一个或多个第二区域，如下所述。处理器随后针对第一区域中的碎裂的egm信号振幅生成第一表面表示，从第二区域中的非碎裂的egm信号振幅提取传播时间并导出该传播时间的第二表面表示。最后，处理器同时呈现叠加在解剖标测图上的表面的相应的第一区域和第二区域的第一表面表示和第二表面表示。
29.2.当用户请求传播标测图时，处理器在非碎裂的区域上显示传统的传播标测图(例如诸如从lat值导出)，并且同时在碎裂的区域上显示波纹标测图。
30.传统的传播标测图由移动的挑染、色调、颜色或根据点的lat值传播的一些其他视觉指示组成。一般来讲，每个点具有一个lat值，然而，一些点也可具有多个lat值，例如，双电位点可具有两个lat值。如果系统被设计成在每个点上具有至多一个lat值，则传统的传播标测图挑染每个点至多一次。如果系统被设计成将多个lat值分配给一些点，则传统的传播标测图可挑染一些点多次。
31.在另一个示例性实施方案中，处理器针对既未被限定为碎裂的，也不能以传播时间限定的信号生成第三表面表示，诸如以呈现双电位。
32.在又一个示例性实施方案中，处理器仅选择其被认为是碎裂的信号的子集以由第一表面表示来表示。
33.在一些情况下，即使某个egm信号为碎裂的，仍可以将其逼近或以其他方式为其分配lat值。在示例性实施方案中，处理器还被配置成生成此类碎裂的egm信号的不同表面表示。在该示例性实施方案中，可通过波纹和/或基于lat值的标测图表示来表示碎裂的信号。
34.本发明所公开的混合表示ep标测图实质上是动态的，并且能够例如以混合标测图的视频模式显示表现出时间依赖性碎裂的和非碎裂的电描记图(egm)特性的区域。
35.通过在心脏解剖结构上使用不同的图形方式(例如，波纹和色标)显示碎裂的和非碎裂的egm特征图，本发明所公开的混合表示ep标测技术可改善基于导管的ep标测规程的诊断价值。
36.系统描述
37.图1为根据本发明的示例性实施方案的基于导管的心脏导航和电生理(ep)信号分析系统20的示意性图解。系统20可被配置成分析基本上任何生理参数或此类参数的组合。在本文的描述中，以举例的方式，假定所分析的信号为心内电描记图(egm)和/或心外(体表)心电描记图(ecg)电位
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时间关系。为了充分表征此类关系，各个位置处的信号需要在时间上彼此参考，诸如在局部激活时间(lat)标测图生成期间完成。时间参考是通过相对于参考时间(例如，时刻)(诸如ecg参考信号的每个qrs复合波的开始(即，每个心跳的开始))进行测量来完成的。在示例性实施方案中，从放置在冠状窦中的导管接收参考信号。在美国专利9,050,011中描述了一种用于生成lat标测图的方法，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
38.为了简洁和清楚起见，除非另外指明，否则以下描述均假定其中系统20使用探针24测量心脏34的实际电活动的研究规程。假定探针的远侧端部32具有电极22。在其他用途中，所测量的信号用于创建患者26的心脏34的壁组织的至少一部分的lat标测图。
39.通常，探针24包括导管，在医师28使用系统20执行标测规程期间将该导管插入患者26体内。在此规程期间，假定接地电极23附接到患者26。此外，假定电极29在心脏34的区域中附接到患者26的皮肤。
40.在示例性实施方案中，探针24随着其在心腔的一部分上移动而采集egm。所测量的egm迹线中的特征中的一些特征在异常ep激活波经过导管电极下方时被标注。在这些情况下，还记录探针24的位置。
41.系统20可由系统处理器40控制，该系统处理器包括与存储器44通信的处理单元42。在一些实施方案中，包括在系统处理器40中的存储器44存储患者26的心脏34的壁组织的至少一部分的lat和/或电压标测图62。处理器40通常被安装在控制台46中，该控制台包括操作控件38，该操作控件通常包括医师28用来与处理器交互的指向装置39，诸如鼠标或轨迹球。
42.处理器40(具体地，处理单元42)运行包括探针跟踪器模块30、ecg模块36和ep激活分析模块35的软件，以操作系统20和/或使ep激活分析模块35运行所公开的分析的至少一部分(使用例如存储在存储器44中的lat或经调整的lat标测图62)，以便对心律失常进行建
模。
43.ecg模块36被耦合以接收来自电极22和电极29的实际电信号。该模块被配置成分析实际信号并且可将分析的结果以标准ecg格式(通常为随时间移动的图形表示)呈现在显示器48上。
44.探针跟踪器模块30通常跟踪探针24的远侧端部32在患者26的心脏34内的位置。该跟踪器模块30可使用本领域已知的用于位置跟踪探针的任何方法。例如，模块30可操作基于磁场的位置跟踪子系统。为了简洁起见，此类子系统的部件未在图1中示出。
45.另选地或除此之外，跟踪器模块30可通过测量电极23、电极29和电极22之间的阻抗以及对可位于探针上的其他电极的阻抗来跟踪探针24。在这种情况下，电极22和/或电极29可提供ecg和位置跟踪信号两者。由biosense
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webster(irvine,california)生产的系统使用磁场位置跟踪和阻抗测量两者进行位置跟踪。
46.使用跟踪器模块30，处理器40能够测量远侧端部32的位置。此外，使用跟踪器模块30和ecg模块36两者，处理器能够测量远侧端部的位置，以及在这些特定位置处检测到的实际电信号的lat。如上所述，来自单个电极22的电跟踪信号可与磁跟踪信号整合在一起，使得每个电极的位置被记录。此类组合的(即，磁/电)跟踪系统和方法为在各种医疗应用(例如，在由biosense
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webster inc.生产的carto
tm
系统)中实现的高级电流定位(acl)系统，并且在美国专利8,456,182中有详细描述，该专利的公开内容以引用方式并入本文。
47.将由处理器40执行的操作的结果在显示器48上呈现给医师28，该显示器通常向医师呈现图形用户界面、由电极22感测的ecg信号的视觉表示和/或正在被研究的心脏34的图像或标测图。
48.例如，可将处理器40运行的软件以电子形式通过网络下载到处理器40，或者，另选地或除此之外，可将其提供和/或存储在诸如磁存储器、光学存储器或电子存储器的非临时性有形介质上。具体地，处理器40运行使得处理器40能够执行本发明所公开的步骤的专用算法，如下所述。
49.碎裂的电描记图(egm)信号
50.图2为示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的(i)良好限定的电描记图(egm)信号50相对于(ii)碎裂的电描记图(egm)信号55的曲线图。如图所示，良好限定的egm信号能够限定时间周期长度52，而在显示具有egm信号的碎裂的发作的心脏位置处，不能限定时间周期长度。显示具有此类中断的egm信号的心脏位置可为致心律失常活动的源，该源需要消融以治疗所产生的心律失常。然而，复杂的是，显示具有良好限定的周期长度的心脏位置和呈现egm信号的碎裂的发作的心脏位置两者在诊断心律失常方面均具有显著的临床价值。
51.为了应对该挑战，所公开的发明的示例性实施方案提供了图形技术以在同一ep标测图上呈现两种类型的ep信息，使得医师可更容易地分析和诊断复杂的异常心脏活动。
52.具有表现出碎裂的电描记图的区域的心腔的传播标测图
53.图3为根据本发明的示例性实施方案的叠加在心腔解剖结构上的混合表示ep标测图60的示意性图解体渲染图。如图所示，混合表示ep标测图60包括碎裂的区域的第一表面表示61和非碎裂的(即，良好限定的)区域的第二表面表示62。
54.在区域诸如区域61(其中因在碎裂的表面位置采集的egm信号而不可能进行时间
分析)中，混合表示ep标测图60以从表面突起的条63的形式提供叠加在解剖结构上的碎裂的振幅的可视化，其中条的高度表示该位置在给定时间的egm振幅的大小。
55.第二表面表示62在解剖标测图的区域(诸如区域62)上以色标渲染图64(以灰度示出)的形式对传播时间值(例如，lat值)进行编码，其中表面位置的颜色给出该位置在给定时间的lat值。
56.混合表示ep标测图60应被理解为时间依赖性ep活动的“快照”，并且通常使用视频模式来显示混合表示ep标测图60。
57.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生成图3的混合表示ep标测图60的方法和算法的流程图。根据所提供的示例性实施方案，该算法执行以下过程，该过程开始于处理器40在解剖结构和ep数据上传步骤70处从存储器44上传心腔的解剖标测图以及ep标测数据(例如，来自被标测的解剖结构上的表面位置的egm集)。
58.接下来，在egm分析步骤72处，处理器40确定上传的egm中的哪些egm为碎裂的以及哪些egm为良好限定的(例如，非碎裂的)。
59.在ep标测图生成步骤74处，处理器40生成ep标测图，该ep标测图包括利用碎裂的ep活动的一个或多个第一区域和良好限定的ep活动的一个或多个第二区域编码的解剖标测图，并且描绘解剖结构上的不同区域。
60.在ep标测图呈现步骤76处，处理器40将步骤74的所描绘的ep标测图在显示器48上呈现给用户(例如，医师28)。此时，医师28可需要更多信息，诸如在传播标测图请求步骤78处显示包括lat值或周期长度的传播标测图。
61.为了在不使传播信息模糊的情况下保持碎裂的ep活动信息，处理器40导出上述混合表示ep标测图60。
62.在ep数据分析步骤80处，处理器40从碎裂egm信号提取信号振幅，并且从非碎裂的egm信号提取振幅传播时间，诸如lat值或周期长度。最后，在步骤82处，处理器40构建混合表示ep标测图60，其中解剖结构的某些部分叠加有离散表示(例如，突起的条68)以显示碎裂的ep活动，而解剖结构的其他部分叠加有良好限定的ep活动的连续时间信息(例如，色标区域64)。
63.应当理解，上述实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文具体示出和描述的内容。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。