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巴塞罗那对维戈塞尔塔: 多參數生理映射.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201480010879.6

申請日:

20140117

公開號:

CN105263405A

公開日:

20160120

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B5/044 主分類號: A61B5/044
申請人: 科迪影技術股份有限公司
發明人: 曾清國,C·拉瑪納森,V·瓦蘇德萬,R·杜博伊斯,賈平
地址: 美國俄亥俄
優先權: 61/753,764
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 代理人: 杜文樹
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480010879.6

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種映射生成器可以被編程為通過使用多維顏色模型的不同顏色分量對與患者的組織相對應的幾何表面的至少兩個不同生理學參數進行編碼以使得所述不同生理學參數中的每一個被按照所述不同顏色分量中的至少一個編碼來生成多參數圖形映射。

權利要求書

1.一個或多個具有可由處理器執行的指令的非暫時計算機可讀介質,所述指令包括:映射生成器,其被編程為通過使用多維顏色模型的不同顏色分量對與患者的組織相對應的幾何表面的至少兩個不同生理學參數進行編碼,以使得所述不同生理學參數中的每一個被按照所述不同顏色分量中的至少一個編碼來生成多參數圖形映射。2.根據權利要求1所述的介質,其中,所述映射生成器還包括規格化和映射組件,其被編程為根據所述不同生理學參數中的至少一個正被映射到所述不同顏色分量中的哪一個來將表示所述至少一個生理學參數的數據規格化為預定尺度。3.根據權利要求2所述的介質,其中,所述映射生成器還包括調節用戶接口組件,其被編程為響應于用戶輸入而調節所述規格化和映射組件。4.根據權利要求3所述的介質,其中,所述映射生成器還包括選擇用戶接口組件,其被編程為從多個不同顏色模型中選擇所述多維顏色模型。5.根據權利要求1所述的介質,其中,所述患者的組織包括心臟組織,所述指令還包括被編程為基于描繪所述患者的心臟組織隨著時間過去的電活動的特征的電解剖數據來計算表示所述不同生理學參數中的至少一個的數據的計算器。6.根據權利要求5所述的介質,其中,所述計算器還包括被編程為基于至少一個時間間隔期間的電解剖數據來計算與所述心臟組織相對應的幾何表面中的多個點中的每一個的相位數據的相位計算器,所述映射生成器被編程為基于針對所述幾何表面計算出的所述相位數據和其他心臟信息來生成映射,以使得所述相位數據和所述其他心臟信息各自被按照所述多維顏色模型中的不同顏色分量編碼。7.根據權利要求6所述的介質,其中,所述其他心臟信息包括表示由所述計算器針對所述幾何表面中的多個點中的每一個計算出的電活動的幅度數據,所述映射生成器根據所述多維顏色模型中的一個顏色分量對所述相位數據進行編碼并且根據所述多維顏色模型中的另一個顏色分量對所述幅度數據進行編碼。8.根據權利要求6所述的介質,其中,所述映射生成器還被編程為與所述多參數圖形映射同時生成另一映射,其中所述相位數據和所述其他心臟信息中的僅一個被映射到所述多維顏色模型的不同顏色分量中的相應一個。9.根據權利要求6所述的介質,其中,所述計算器還被編程為計算包括幅度數據、包絡數據、電壓變化數據、導數數據、不確定性數據以及從這種數據中的一個或其組合得出的其他數據中的至少一個的所述其他心臟信息。10.根據權利要求5所述的介質,其中,所述幾何表面包括所述患者的心外膜區域、心內膜區域或者心臟包絡中的一個。11.根據權利要求5所述的介質,其中,所述電解剖數據包括所述患者的所述心臟組織的以非侵入性方式獲取的電數據或者所述患者的以侵入性方式獲取的電數據中的至少一個。12.根據權利要求1所述的介質,其中,所述多維顏色模型包括至少三個維度,所述映射生成器還被編程為通過將所述不同生理學參數映射到所述多維顏色模型的相應不同顏色分量,同時將所述不同顏色分量中的至少另一個設置為恒定或者可變的值,來生成所述多參數圖形映射。13.一種方法,包括:將生理學參數數據存儲在存儲器中,所述生理學參數數據表示患者的組織的至少兩個不同生理學參數;使用多維顏色模型的不同顏色分量來編碼所述至少兩個不同生理學參數中的每一個,以使得所述不同生理學參數中的每一個被按照所述不同顏色分量中的至少一個編碼;以及基于所述編碼來生成與所述患者的組織相對應的幾何表面的多參數圖形映射,以使得所述不同生理學參數在所述多參數圖形映射中被可視化。14.根據權利要求13所述的方法,還包括根據所述至少兩個不同生理學參數中的每一個正被按照所述不同顏色分量中的哪一個編碼來將所述生理學參數數據規格化為預定尺度。15.根據權利要求14所述的方法,還包括響應于用戶輸入而調節所述規格化。16.根據權利要求15所述的方法,還包括響應于用戶輸入而從多個不同多維顏色模型中選擇所述多維顏色模型。17.根據權利要求13所述的方法,還包括基于描繪所述患者的心臟組織隨著時間過去的電活動的特征的電解剖數據來計算用來表示所述不同生理學參數中的至少一個的所述生理學參數數據。18.根據權利要求17所述的方法,其中,計算所述生理學參數數據還包括基于至少一個時間間隔期間的電解剖數據來計算與所述心臟組織相對應的幾何表面中的多個點中的每一個的相位數據,所述多參數圖形映射是基于所述相位數據和其他心臟信息來生成的,以使得所述相位數據和所述其他心臟信息各自被按照所述多維顏色模型中的不同顏色分量編碼。19.根據權利要求18所述的方法,其中,所述其他心臟信息包括表示針對所述幾何表面中的多個點中的每一個計算出的電勢的幅度數據,所述相位數據根據所述多維顏色模型中的一個顏色分量而被編碼并且所述幅度數據根據所述多維顏色模型中的另一個顏色分量而被編碼。20.根據權利要求18所述的方法,其中,所述多參數圖形映射是第一圖形映射,所述方法還包括與所述第一圖形映射同時生成另一圖形映射,所述另一圖形映射僅包括被按照所述多維顏色模型的不同顏色分量中的相應一個來編碼的所述相位數據和所述其他心臟信息中的一個。21.根據權利要求17所述的方法,其中,計算出的生理學參數數據包括相位數據、幅度數據、包絡數據、電壓變化數據、導數數據、不確定性數據以及從這種數據中的一個或其組合得出的其他數據中的至少兩個。

說明書

相關申請

本申請要求在2013年1月17日提交并且題為“MULTI-PARAMETERPHYSIOLOGICALMAPPING”的美國臨時專利申請第61/753,764號的權益,其全部內容通過引用而被結合于此。

技術領域

本公開涉及映射多個生理學參數。

背景技術

電生理學是對生物細胞和組織的電性質的研究。電生理學被用來在包括腦電圖、心電圖、肌電圖、眼動電圖等的多種應用中測量患者的生物組織的電活動。檢測從感測到的電信號得出的信息并將其可視化可以與臨床研究以及診斷患者病情有關。

發明內容

本公開涉及映射多個生理學參數。

作為一個示例,一個或多個非暫時計算機可讀介質包括可由處理器執行的指令。這些指令可以包括被編程為通過使用多維顏色模型的不同顏色分量對與患者的組織相對應的幾何表面的至少兩個不同生理學參數進行編碼,以使得不同生理學參數中的每一個被按照不同顏色分量中的至少一個編碼來生成多參數圖形映射的映射生成器。

在另一個示例中,一種方法可以包括將生理學參數數據存儲在存儲器中。該生理學參數數據可以表示患者的組織的至少兩個不同生理學參數。至少兩個不同生理學參數中的每一個可以使用多維顏色模型的不同顏色分量來編碼,以使得不同生理學參數中的每一個被按照不同顏色分量中的至少一個編碼??梢曰詒嗦胛雜τ諢頰叩淖櫓募負偽礱嬪啥嗖問夾斡成?,以使得不同生理學參數在該多參數圖形映射中被可視化。

附圖說明

圖1示出了一種用于映射多個生理學參數的系統的一個示例。

圖2示出了可以被用于映射生理學信息的兩類顏色模型的示例。

圖3是可被應用于正被按照顏色模型的分量編碼的數據的示例調節功能的示圖。

圖4示出了可以被實現在圖1的系統中的計算器的一個示例。

圖5示出了根據一個顏色模型的其中相位被映射到色調的生理映射的一個示例。

圖6示出了根據另一顏色模型的其中相位被映射到色調并且幅度被映射到明度的生理映射的一個示例。

圖7示出了根據HSV顏色模型的其中相位被映射到色調并且幅度被映射到飽和度的生理映射的一個示例。

圖8示出了可以生成多參數映射的系統的一個示例。

圖9示出了示例計算環境。

具體實施方式

本公開涉及并發地生成電生理學信息的多個參數的映射(例如,在單個電解剖映射中)。例如,多個相關參數可以被映射到共同的幾何表面,并且根據多分量顏色模型而被編碼。以心電圖映射為例,兩個相關心臟參數中的一個可以被映射到顏色模型的一個或多個分量并且相關參數中的另一個可以被映射到顏色模型的另一分量。由此得到的映射可以在輸出顯示中被可視化。因此,通過知道多個心臟參數中的哪一個被按照顏色模型的分量中的哪一個或哪些編碼(例如,經由提供標識編碼的比例尺),用戶可以從由此得到的輸出映射中收集比以給定顏色模型對信號參數進行編碼的傳統映射更多的信息。

這里所使用的術語“顏色模型”可以指代描述顏色可以被表示為數字的元組(通常作為三個或者四個顏色分量)的方式的抽象數學模型(例如,實現為機器可讀指令)??梢員輝詿斯南低澈頭椒ㄊ褂玫難丈P偷氖糾℉SV(色調、飽和度、明度)、HSL(色調、飽和度、亮度/輝度)、HIS(色調、飽和度、強度)、RGB(紅色、綠色、藍色)、CMYK(青色、洋紅色、黃色、黑色)、YIQ等。其他顏色編碼方案可以被利用。

盡管這里的許多示例是在心臟電信號的環境下描述的,但是將會明白在這里公開的方法同樣適用于其他電生理學信號,諸如可以根據其生成電解剖圖形映射的腦電圖、肌電圖、眼動電圖等。

圖1示出了可以被實現為執行多參數生理映射的系統10的一個示例。系統10包括被編程為基于電解剖數據14計算(例如,量化)包括表示兩個或多個參數的數據的生理學數據13的計算器12。電解剖數據14可以包括描述多個解剖位置處在一個或多個時間間隔內的電活動的患者的電數據和幾何數據的組合。電解剖數據14可以被存儲在存儲器(例如,一個或多個非暫時計算機可讀介質)中。在一些示例中,電解剖數據14可以被提供作為表示對應解剖位置在一個或多個時間間隔內的電活動的電描記圖或者其他電波形。

在一些示例中,電數據所對應于的解剖位置可以被表示為在幾何表面上分布的節點,幾何表面可以是二維表面或者三維表面。例如,幾何表面可以是諸如患者(例如,人類或者其他動物)的組織之類的解剖結構的表面,或者其可以是用于在空間上描繪電信息的任意表面。在一些示例中,患者組織可以是心臟組織,使得幾何表面對應于心外膜表面、心內膜表面或者另一心臟包絡。幾何表面可以是特定于患者的(例如,基于患者的影像數據),其可以是表面的通用模型或者其可以是基于特定于患者的數據(例如,影像數據、患者測量結果和/或類似者)而定制的模型的混合版本。電解剖數據14因而可以描繪這種跨任何這種幾何表面(例如,患者組織)分布的節點的電勢以及位置的特征。

作為另一示例,電解剖數據14的電分量可以對應于電生理信號,諸如可以對應于由一個或多個電極獲得的或者以其他方式從由這種電極獲得的信號得到的電生理信號。例如,電極可以被應用以非侵入性地測量電活動,諸如可以被放置在諸如患者的頭(例如,為了腦電圖)、患者的胸(例如,為了心電圖)或者其他非侵入性位置之類的患者的體表上。電解剖數據14從而可以對應于體表測量的電信號。在其他示例中,如在這里討論的,電解剖數據14可以包括基于直接體表測量結果而被重構到另一表面上的電信號。作為另一示例,電解剖數據14的電部分可以諸如通過放置在患者的身體內(例如,在EP研究或者類似過程期間在鉛或者籃狀導管上)的一個或多個電極而被非侵入性地測量。在其他示例中,電解剖數據14可以包括包含與對應于患者組織的幾何表面相關聯的非侵入性測量電信號和侵入性測量電信號兩者的混合方法或者從該混合方法得出。

通過另一示例,心臟的一區域可以被表示為幾何表面,該幾何表面可以是二維表面或者三維表面(例如,心外膜表面、心內膜表面或者其他心臟包絡)。幾何表面從而可以表示多達心臟的整個表面的一部分。幾何表面還可以是特定于患者的(例如,基于患者的影像數據)或者它可以是通用模型或者它可以是基于特定于患者的數據(例如,影像數據、患者測量結果和/或類似者)而生成的模型。幾何表面可以包括在這里也被稱作節點的多個離散位置。

在圖1中的示例中,計算器12可以包括被演示為參數計算器1至參數計算器N的兩個或多個參數計算器16和18,其中N是表示計算器的數目的正整數(N>1)。每一個參數計算器16和18被編程為計算感興趣的幾何表面的每一個點的生理學參數數據22和24。計算出的生理學參數數據22和24在幾何表面(例如,心外膜表面、心內膜表面或者其他心臟包絡)上在空間上可以是相關的。附加地或者可替代地,計算出的參數22和24在時間和空間上可以是相關的。例如,計算出的參數值可以對應于跨幾何表面以及諸如與電數據14相關聯的時間索引可以跟蹤的相同的時間或者時間間隔的相同空間位置,計算器16和18根據該電數據14計算參數數據。就是說,不同的參數數據22和24盡管表示不同的生理學信息,但是在時間和空間上可以是一致的。此外,計算器16和18中的每一個可以計算一個或多個時間段的生理學數據13,這一個或多個時間段可以基于用戶輸入來指定。以這種方式,生理學數據13經由與數據相關聯的時間索引對于每一個參數在時間上可以是一致的。

作為一個示例,計算器16中的一個可以被編程為基于電解剖數據14針對給定時間間隔來計算跨幾何表面的多個節點中的每一個的相位。計算器18中的一個或多個其他可以被編程為基于相同電解剖數據14來計算幾何表面的其他心臟信息。由此得到的相位數據和其他計算出的心臟信息可以分別作為參數數據22和24而被存儲在生理學數據13中。參數計算器18可以計算的其他心臟信息的類型的示例關于這里的圖4而被公開。

計算出的生理學數據13(例如,在圖1的示例中被存儲作為參數1數據22和參數N數據24)可以作為與跨該數據所表示的幾何表面分布的節點相關聯的表格或者其他數據結構而被存儲在存儲器中。在一些示例中,參數數據22和24可以對應于針對單個間隔計算的靜態數據。在其他示例中,相位數據和幅度數據可以是針對多個單獨間隔來計算的。這些間隔可以是連續或不連續的間隔。

映射生成器26可以被編程為生成多參數圖形映射28。例如,映射生成器26可以被編程為通過基于多維度顏色模型30對不同參數進行編碼來將表示不同生理學參數的不同參數數據22和24結合為共用圖形映射28。顏色模型30可以包括不同組的參數數據22或24可以被按其編碼的多個顏色分量。映射生成器26可以基于按照不同顏色分量對參數數據22和24的編碼而生成幾何表面(例如,對應于患者組織)的對應多參數圖形映射。映射生成器26可以包括輸出生成器40,輸出生成器40被編程為基于將不同參數數據22和24映射到顏色模型30而向顯示設備提供圖形映射28的輸出可視化。結果,不同的生理學參數可以在同一多參數圖形映射28中被并發地可視化。

在圖1中的示例中,映射生成器26可以包括規格化和映射功能32,規格化和映射功能32根據用來編碼每一個參數的顏色模型30的顏色分量將參數數據22和24中的每一個縮放為相應的規格化尺度。規格化和映射組件32例如可以將參數1數據22映射到顏色模型30的一個顏色分量并且將另一參數數據24映射到顏色模型的另一分量。

對于參數1數據表示計算出的相位數據并且參數N數據24表示幅度的一個示例,規格化和映射組件32可以通過跨預定線性尺度映射其幅度值范圍來使幅度數據規格化(例如,其最大幅度值到1.0并且其最小值到0.0),該預定線性尺度可以被映射到對于幅度選中的顏色分量中的值的范圍。對于HSV顏色模型的示例,三個顏色分量可以被定義為(h,s,v)的1x3向量以在空間和時間中的給定點處經由顏色尺度來編碼計算出的生理學數據13。繼續映射相位和幅度數據的示例,色調(h)可以被用于編碼相位數據22。如果飽和度(s)被選擇用于編碼幅度數據24,則飽和度的第二顏色分量將編碼規格化的幅度而HSV顏色模型30的第三分量(明度(v)分量可以被設置為恒定值(例如,v=1或者其他值)或者可變值。類似的規格化和縮放可以被用于將在共用時間間隔內與給定幾何表面相關聯的生理學參數映射到一個或多個其他顏色模型。

如提到的,映射生成器26可以包括用來暴露用戶可編程功能的用戶接口(例如,圖形用戶接口)。例如,映射生成器26可以包括被編程為調節映射數據20到顏色模型的規格化和映射的調節/映射控件36。調節/映射控件36可以響應于用戶輸入而調節對參數數據22或24執行(例如,應用線性或非線性縮放)的規格化和縮放。此外,調節/映射控件36可以指定并控制每一個參數被映射到顏色模型30的哪一個顏色分量。此外或者可替代地,如果顏色模型30的顏色分量仍然未被映射,則用戶接口的調節組件可以被用來指定這種顏色分量的值。調節的量可以響應于用戶輸入而被選擇性地控制。

圖2演示了可以被用于編碼幾何表面的信號圖形映射中的不同生理學數據參數的兩個不同顏色模型40和42的示例。在圖2中的示例中,顏色模型40是HSL(色調、飽和度、亮度/輝度)顏色模型并且模型42是HSV(色調、飽和度、明度)顏色模型。在圖1和圖2之間進行參考,對于使用模型40的示例,縮放和映射32可以縮放并且映射將被按照色調、飽和度或亮度中的一個編碼的第一參數數據22并且將另一參數24映射到色調、飽和度和亮度分量中仍然未被映射的另一個。類似地,對于使用模型42的示例,縮放和映射32可以縮放并且映射將被按照色調、飽和度、明度中的一個編碼的第一參數數據22并且將另一參數24映射到色調、飽和度、明度分量中仍然未被映射的另一個。

作為另一示例,在顏色模型30被實現為HSV顏色模型(例如,見圖2)的情況下,第一參數數據22可以被映射到色調并且第二組參數數據24可以被映射到飽和度。作為另一示例,第二參數數據24可以被映射到色調并且第一參數數據可以被映射到明度。剩余的未編碼顏色分量可以被設置為諸如一(unity)的固定值或者可變值。在其他示例中,未編碼的顏色分量可以被設置為期望值,諸如可以響應于經由調節控件36的用戶輸入而被指定。

用戶接口34還可以包括顏色模型選擇器38,顏色模型選擇器38被編程為響應于用戶輸入而從多個顏色模型30中選擇被映射生成器利用哪個顏色模型。例如,用戶不僅可以經由用戶接口34選擇性地定義映射和計算出的參數數據22和24如何被顏色模型30編碼,而且可以使用顏色模型選擇器38來選擇哪一個顏色模型被利用。例如,顏色模型30可以包括多個不同多參數顏色模型,其中的每一個可以包括可以被選擇性地用于編碼生理學數據13的不同參數的兩個或更多顏色分量。

在一些示例中,調節/映射控件36可以被編程為將計算出的參數(例如,相位數據22或者幅度數據24)中的單個映射到顏色模型中的選中顏色分量,而其他顏色分量被設置為固定值或者預定可變值,諸如可以被輸出生成器40用來生成對單個參數進行編碼的映射。單個參數映射可以與多參數映射一起被并發地可視化以進一步允許用戶在已被計算出的參數之間比較相應的映射和關系(例如,在并排比較中)。

除了將數據規格化為預定尺度(例如,范圍從0到1)之外,代替將未映射顏色分量固定為固定值,未映射分量可以諸如響應于用戶輸入而被映射到用戶定義值。例如,未映射分量可以被映射到諸如可以在空間和/或時間上變化的可變值。作為另一示例,用戶可以通過添加預定角度以旋轉色調圈(例如,按照180度)來重新映射諸如色調之類的具有重復的角度值的顏色分量。以這種方式,不同的相位數據可以被映射到不同的色調或者其他顏色分量。

規格化和映射組件32還可以被配置為對所執行的規格化和縮放應用線性或者非線性的映射。例如,可以相對于正被編碼的參數之一(例如,相位數據或者幅度數據)來實現伽馬指數校正。此外或者可替代地,規格化和映射組件32可以應用分段線性縮放以近似期望的非線性函數。

規格化和映射功能32可以被配置為針對正被給定顏色模型編碼的參數實現其他調節和校正。圖3演示了可以被實現的不同形式的伽馬校正。對于小于1的伽馬,對比度可以被增強,如在圖3中的最左圖50中示出。圖3的中間圖52演示了:對于等于1的伽馬,輸出可以在高和低閾值處被截斷。圖3中的最右圖54演示了:對于大于1的伽馬,其中對比度可以被降低。本領域技術人員將會明白并認識到其他形式的線性和非線性操作可以被規格化和映射組件32相對于正被顏色模型編碼以映射在幾何表面上的多參數數據中的一個或多個應用。

圖4示出了可以被用來基于電解剖數據(例如,圖1中的數據14)計算兩個或多個參數的另一計算器60的一個示例。計算器60就計算生理學數據62(例如,對應于圖1中的參數1數據22至參數N數據24)而論可以對應于圖1的計算器18。相應地,對于計算器60和生理學數據62的附加語境可以參考圖1及其描述。計算器60及其組件可以被實現為機器可讀指令,這些機器可讀指令可以被存儲在一個或多個非暫時介質中并且由處理資源(例如,一個或多個處理核心)執行。類似地,數據62可以被存儲在一個或多個非暫時計算機可讀介質(例如,一個或多個存儲器設備)中。

在圖4中的示例中,計算器60可以包括相位計算器64,相位計算器64被編程為基于表示幾何表面隨著時間過去的電活動的數據來計算跨對應于患者組織的幾何表面分布的節點的電活動的相位。各種方法可以被用作相位計算器。作為一個示例,相位計算器64可以使用希爾伯特變換,諸如在2013年9月20日提交并且題為“PHYSIOLOGICALMAPPINGFORARRHYTHMIA”的PCT申請第PCT/US13/60851號中公開的類型,該申請通過引用而被結合于此。其他方法在其他實施例中也可以被用來確定相位。相位計算器64從而可以計算幾何表面上的節點中的每一個在一段時間內的相位,其可以被存儲作為相位數據66。

作為另一示例,相位計算器64可以被編程為通過將電信號的每一個周期轉換為作為時間的函數的周期性信號來計算相位。例如,讓–π是周期的任意開始;那么π是下一周期的開始。相位計算器64可以以增加方式向每一個周期的開始和結束之間的每一個時間點指派[–π,π]之間的相位值。例如,假定得到的相位是幅度1的復數的相位;那樣,每一個相應周期可以被轉換為復數空間中以0,0為中心的一個圓圈。

計算器60還可以包括幅度計算器68,幅度計算器68被編程為確定對幾何表面的電壓電勢的幅度的指示,其可以被存儲作為幅度數據70。幅度計算器68可以基于每一個相應這種節點的測量和/或得出的電信號(例如,電數據14)來確定跨同一幾何表面的每一個節點的電勢的幅度。

計算器60還可以包括被編程為計算移動窗口中的電壓變化的電壓變化計算器72。計算出的跨同一幾何表面分布的每一個節點的電壓變化可以被存儲作為電壓變化數據74。例如,對于可以由與幾何表面的輸入電信號相關聯的對應時間指數定義的每一個時間幀,電壓變化計算器72可以通過下式使用以選定時間為中心的窗口來計算電壓變化:

max(pt)-min(pt)

其中pt是以一定長度n(例如,n=250ms)的時間t為中心的電勢的陣列。

如果移動窗口是完整間隔,則電壓變化是標量。

計算器60還可以包括導數計算器76,導數計算器76被編程為計算由電解剖數據14所表示的電活動信號提供或者由之得出的一個或多個信號的導數。導數計算器76可以被應用以計算包括在生理學數據或輸入電數據(例如,對應于電解剖數據14)中存儲的那些的任何波形的導數??繽患負偽礱娣植嫉拿懇桓黿詰愕牡際梢員淮媧⒆魑際?8。信號的導數可以更好地檢測快速變化。例如,dv/dt的最小值可以被用來檢測給定窗口中的電勢的激活。導數數據(例如,dv/dt)可以經由按照對應多參數圖形映射的給定顏色尺度的不同顏色分量對相位數據和導數數據進行編碼,被與多個時間間隔內的相位數據合并。另外,這種多參數圖形映射可以在包括多個連續時間指數的一個或多個時間間隔內被計算以提供可以幫助確認使用電勢的激活的動畫動態映射(例如,影片似的映射)。

作為另一示例,計算器60可以包括包絡計算器80。包絡計算器80可以被編程為根據輸入電信號(例如,電數據14)計算電勢或者經濾波電勢的包絡。計算出的電勢的包絡可以被存儲作為跨感興趣的幾何表面的每一個節點的包絡數據82。例如,包絡計算器80可以被編程為執行求平方和低通濾波和/或希爾伯特變換,以檢測電壓幅度的包絡。作為一個示例,回來參考圖1,映射生成器26可以通過按照選中顏色模型的不同顏色分量對每一個進行編碼來將計算出的包絡數據82與相位信息(相位數據66)相結合,以利用跨幾何表面的相位使信號幅度的動態可視化。

作為另一示例,計算器18可以包括不確定性計算器84,不確定性計算器84被編程為計算與生理學數據62中存儲的計算出參數中的一個或多個其他相關聯的不確定性度量。計算出的不確定性可以被存儲作為不確定性數據86。不確定性度量可以被應用以確定對由計算器60計算出的另一組數據的置信度的指示。例如,通過在每一個相應位置周圍的小空間鄰域內評估信號的相似度,可以針對跨幾何表面的每一個位置計算不確定性。例如,不確定性計算器可以被編程為在給定節點的每一個鄰域內計算信號的互相關的平均值并且將計算出的互相關與該給定節點的信號相比較(例如,計算之間的差異)。作為另一示例,在HSV顏色模型中,計算出的不確定性數據86可以被按照HSV空間中的色調或者明度編碼并且其他參數數據可以被按照諸如飽和度、明度或者色調之類的不同顏色分量編碼。

鑒于前述,將會明白各種參數可以被計算并且用于生成多參數圖形映射,不同的參數據此被按照給定顏色尺度的不同顏色分量編碼。為了控制哪些參數被利用,選擇器88可以被用來編程計算器60。例如,選擇器可以將計算器60編程為利用計算器60中的兩個或多個并且響應于用戶輸入而相應地處理輸入數據。由此得到的計算出的生理學數據62可以被這里所公開的映射生成器利用。例如,選擇器88可以經由圖形用戶接口(例如,圖1中的用戶接口34)而被暴露于用戶。因為計算器60所處理的電信號可以跨幾何區域(例如,在多達整個心臟表面上)而被同時測量,因此計算出的生理學數據62跨感興趣的幾何區域在空間和時間上同樣可以是一致的。用戶可以基于計算出的參數選擇性地生成映射以使不同參數之間的關系可視化。

圖5、圖6和圖7是通過根據選中顏色模型來編碼到心臟的幾何表面的參數而可以被生成的心臟映射100、102和104的示例。圖5、圖6和圖7中的示例中的每一個都利用HSV顏色模型來在表面上不同地編碼相位和幅度信息。

圖5演示了心臟映射100的一個示例,其中相位數據僅被映射到色調并被按照色調編碼并且飽和度和明度顏色分量被設置為等于固定值(例如,s=v=1)。圖6演示了示例映射102,其中相位信息被映射到色調顏色分量,飽和度顏色分量被設置為固定值并且規格化的幅度按照HSV顏色模型的明度顏色分量而被編碼。在圖7中,通過作為色調來編碼相位信息并且按照飽和度顏色分量來編碼規格化的幅度來生成映射104。在圖7中,明度顏色分量被設置為固定值。

圖5、圖6和圖7中的圖的比較演示了可以在觀看圖6和圖7后確定從圖5中的單個參數相位映射不明顯的信息。例如,圖6和圖7演示了右心耳(RAA)(例如,對應于每一個圖的左上角)處或者附近的信號是低幅度。這被圖6示出為更少亮度值的更暗區域并且在圖7中由褪色的顏色(例如,對應于更少飽和度)示出。此外,左心耳(LAA)周圍的區域具有如在圖6和圖7中示出的高幅度信號。關于幅度的附加信息從而可以提供對與在圖5中的僅相位映射中給出的信息相關聯的置信度的指示。該置信度還可以基于在幅度數據的每一個相應映射中編碼的值來計算。與心臟電活動相關聯的其他指示和參數可以被以類似方式編碼以提供置信度和對基礎病情的理解。

圖8示出了可以被用于執行對患者的診斷和/或治療的系統150的一個示例。在一些示例中,系統150可以被配置為作為診斷或治療過程的一部分實時地生成心臟152的多參數生理映射,諸如以幫助醫師確定用于向患者給予治療的參數(例如,給予位置、量和治療類型)。例如,諸如起搏導管之類的貼有一個或多個治療給予設備156的導管可以被插入到身體154中以在心內或者心外接觸患者的心臟152。本領域技術人員將會明白并認識到所可以利用的、可以根據治療的類型和過程而異的治療給予設備156的各種類型和配置。例如,治療設備156可以被配置為給予電治療、化學治療、聲波治療、熱治療或其任何組合。

例如,治療給予設備156可以包括位于消融導管的尖端處的被配置為響應于由治療系統158提供的電信號(例如,射頻能量)而生成用于消融組織的熱量的一個或多個電極。在其他示例中,治療給予設備156可以被配置為給予冷卻以執行消融(例如,冷凍消融)、給予化學品(例如,藥物)、超聲消融、高頻消融或者這些或其他治療機制的組合。在其他示例中,治療給予設備156可以包括位于起搏導管的尖端處的用來響應于由治療系統158提供的電信號(例如,起搏脈沖)而給予諸如用于使心臟起搏的電刺激的一個或多個電極。其他類型的治療也可以經由治療系統158和放置在身體內的侵入性治療給予設備156來給予。

治療系統158可以位于患者的身體154外部并且被配置為控制正由設備156給予的治療。例如,治療系統158包括控制電路160,控制電路160可以經由在設備(例如,電極)156與治療系統158之間電連接的導電鏈路來傳送(例如,提供)電信號??刂葡低?60可以控制被提供給設備156的用于經由一個或多個電極154向心臟152的一個或多個位置給予治療(例如,消融或者刺激)的信號的參數(例如,電流、電壓、重復速率、觸發延遲、感測觸發幅度)??刂頻緶?60可以基于自動、手動(例如,用戶輸入)或者自動和手動的組合(例如,半自動控制)來設置治療參數并施加刺激。一個或多個傳感器(未示出)還可以將傳感器信息傳送回治療系統158。設備156相對于心臟152的位置可以經由成像模式(例如,透視、X射線)、映射系統162、直視等而被在術中確定和跟蹤。設備156的位置和治療參數因而可以被結合以提供對應的治療參數數據。

在經由治療系統158提供治療之前、之間和/或之后,另一系統或者子系統可以被用來獲取患者的電生理學信息。在圖8中的示例中,傳感器陣列164包括可以被用來記錄患者活動的一個或多個電極。傳感器陣列可以包括被配置為以非侵入性方式、侵入性方式或其組合來測量患者的電活動的電極。

作為一個示例,傳感器陣列164可以對應于在患者的軀干的一部分上分布的用于測量與患者的心臟相關聯的電活動(例如,作為心電圖映射過程的一部分)的體表傳感器的高密度布置(例如,多于200個電極)。所可以使用的非侵入性傳感器陣列的一個示例在2009年11月10日提交的國際申請No.PCT/US2009/063803中被示出和描述,該申請通過引用而被結合于此。感測電極的其他布置可以被用作傳感器陣列164。陣列可以是電極的縮減集,其不覆蓋患者的整個軀干并且被設計用于為了特定目的而測量電活動(例如,專門設計用于分析AF和/或VF的電極陣列)和/或監視心臟的預定空間區域(例如,區)。

一個或多個傳感器還可以位于被插入到患者的身體中的設備156上。這種電極可以被與傳感器陣列164結合用于映射諸如心室壁之類的心內膜面以及心外膜面的電活動。此外,這種電極也可以被用來幫助確定設備156在心臟152內的位置,其可以被登記到由系統150生成的圖像或映射中??商媧?,這種定位可以在沒有從心臟152內或者心臟152上的電極發射信號的情況下實現。

在包括侵入性方式、非侵入性方式或者侵入性和非侵入性傳感器的組合的用于獲取患者電信息的這種示例方式中的每一個中,一個或多個傳感器陣列164向對應的測量系統166提供感測到的電信息。測量系統166可以包括用于提供對應的測量數據170的適當的控件和信號處理電路168,測量數據170描述由傳感器陣列164中的傳感器檢測到的電活動。測量數據170可以包括模擬和/或數字信息。

控件168還可以被配置為控制用于測量電活動并且提供測量數據170的數據獲取處理。測量數據170可以被與治療系統給予治療同時地獲取,諸如以檢測響應于應用給定治療(例如,根據治療參數)而發生的心臟152的電活動。例如,適當的時間戳可以被用于為相應的數據170和治療參數之間的時間關系編索引,以便于對其的評估和分析。

映射系統162被編程為通過應用適當的處理和計算來將與心臟152的電活動對應的測量數據170與幾何數據172相結合,以提供對應的輸出數據174。輸出數據174可以表示跨幾何表面(例如,心臟152的心臟包絡)的多個參數或者描繪其特性。

因為測量系統166可以并發地測量預定區域或者整個心臟的電活動(例如,在傳感器陣列164覆蓋患者的身體154的整個軀干的情況下),由此得到的輸出數據因而也可以以時間和空間一致的方式表示預定區域或者整個心臟的并發數據??梢曰謨沒淙肜囪≡裎撲閌涑鍪?映射的時間間隔。此外或者可替代地,所選擇的間隔可以被與治療系統158的治療的應用相同步。

對于電測量數據被非侵入性地獲得(例如,經由體表傳感器陣列164)的示例,電描記圖重構180可以被編程為基于處理信號和幾何數據172來計算逆解并提供對應的重構電描記圖。重構的電描記圖從而可以對應于跨心臟的幾何表面的心電圖活動,并且可以包括靜態(在給定時間瞬間處為三維)并且/或者是動態的(例如,隨著時間過去而變化的四維映射)。系統10中所可以利用的逆算法的示例在通過引用而被結合于此的美國專利第7,983,743和6,772,004號中被公開。EGM重構180從而可以將經由傳感器陣列164測量到的體表電活動重構到心臟包絡上的眾多位置上(例如,多于1000個位置,諸如大約2000個位置或者更多)。在其他示例中,映射系統162可以基于諸如經由籃狀導管或其他形式的測量探針侵入性地測量的電活動來計算心臟的一個區域上的電活動。

如在這里討論的,心臟包絡可以對應于與患者的心臟(其表面可以是心外膜的或是心內膜的)相對應的三維表面幾何結構??商媧鼗蛘嘰送?,心臟包絡可以對應于存在于患者的心臟的心外膜面與已經放置有傳感器陣列164的患者的身體的表面之間的幾何表面。此外,電描記圖重構180所利用的幾何數據172可以對應于實際患者解剖幾何結構、預編程的模型或其組合(例如,基于患者解剖結構而被修改的模型)。

作為一個示例,幾何數據172可以是患者的軀干的圖形表示的形式,諸如基于為患者獲取的圖像數據??梢遠暈頰呋袢〉氖滯枷竇蔥邪ń餛侍卣韉奶崛『頭指鈐諛詰耐枷翊?。此外,傳感器陣列164中的每一個電極的位置可以被包括在患者幾何數據172中,諸如通過在電極被放在患者上時獲取圖像并且通過適當的提取和分割來識別坐標系統中的電極位置。其他基于非成像的技術也可以被用來獲得電極在諸如數字轉換器之類的傳感器陣列中的位置。

可替代地,幾何數據172可以對應于數學模型,諸如可以是通用模型或是已經基于患者的圖像數據而被構造的模型??梢栽詡負問?72中識別包括電極在傳感器陣列164中的位置在內的適當解剖或其他界標,以便于電測量數據170的注冊和對其執行逆方法。這種界標的識別可以被手動地(例如,由人經由圖像編輯軟件)或者自動地(例如,經由圖像處理技術)完成。

作為另一示例,諸如在此描述,幾何數據172可以使用可以基于其來構造對應表示的幾乎任何顯像模式而被獲得。這種顯像可以被與記錄用來生成患者測量數據170的電活動并發地執行,或者顯像可以被單獨執行(例如,在測量數據已被獲取之前)。

在確定跨心臟的幾何表面的電勢數據(例如,根據非侵入性地和/或侵入性地獲得的測量結果計算出的電描記圖數據)之后(或者與之同時),電描記圖數據還可以經歷信號處理以計算一個或多個心臟映射?;嬙枷低?62可以包括參數計算器182,參數計算器182被編程為計算描繪心臟的幾何表面中的多個點中的每一個的心臟電活動的特性的兩個或多個參數。例如,參數計算器182可以被編程為計算關于圖4公開的生理學數據中的任一個(例如,數據62)。作為一個示例,參數計算器可以計算在一個或多個時間間隔內跨患者組織(例如,心臟組織或者其他組織,諸如大腦或者其他肌肉)的給定幾何表面的相位和電描記圖幅度。多個點的幅度可以被確定為用于計算相位數據的相同間隔內的點之間的相對幅度。

輸出數據174可以被轉換為供由可視化引擎186顯示的圖形顯示??梢韻煊τ誥啥雜Φ目墑踴疓UI190的用戶輸入來選擇與可視化相關聯的參數,諸如包括選擇時間間隔、將被在可視化中給出的信息的類型等?;嬙枷低?62因而可以生成對應的輸出數據174,輸出數據174可以繼而被可視化引擎186呈現為顯示器192中的諸如包括心電圖映射194的對應圖形輸出,在心電圖映射194中多個參數各自被按照顏色模型中的不同顏色分量編碼。

在一些示例中,治療系統的控件160可以利用輸出數據174來控制一個或多個治療參數。作為一個示例,控件160可以基于根據用來生成一個或多個圖形映射的輸出數據174確定的心臟信息,來控制向心臟中的地點(例如,心外膜壁或心內膜壁)給予消融治療。其他類型的治療也可以基于輸出數據而被控制。所實現的控制可以是全自動的控制、半自動的控制(部分自動的并且響應于用戶輸入)或是基于輸出數據174的手動控制。

鑒于前述結構和功能描述,本領域技術人員將會認識到在此公開的系統和方法的多個部分可以被實現為方法、數據處理系統或者諸如非暫時計算機可讀介質之類的計算機程序產品。相應地,在此公開的方法的這些部分可以采取完全硬件實施例、完全軟件實施例(例如,在非暫時機器可讀介質中)或者結合軟件和硬件的實施例的形式,諸如關于圖9中的計算機系統示出和描述的。另外,在此公開的系統和方法的多個部分可以是在介質上具有計算機可讀程序代碼的計算機可用存儲介質上的計算機程序產品。任何合適的計算機可讀介質都可以被利用,包括但不限于靜態和動態的存儲設備、硬盤、光存儲設備和磁存儲設備。

在此已經參考方法、系統和計算機程序產品的框圖示描述了某些實施例。將會明白,圖示中的框和圖示中的框的組合可以由計算機可執行指令實現。這些計算機可執行指令可以被提供給通用計算機、專用計算機或者其他可編程數據處理裝置(或者器件和電路的組合)的一個或多個處理器以產生一機器,使得經由處理器運行的指令實現在一個或多個框中指定的功能。

這些計算機可執行指令也可以被存儲在計算機可讀存儲器中,該計算機可讀存儲器可以指導計算機或者其他可編程數據處理裝置以特定方式起作用,以使得在該計算機可讀存儲器中存儲的指令產生包括實現在一個或多個流程框中指定的功能的指令的制品。計算機程序指令也可以被加載到計算機或者其他可編程數據處理裝置上以使得一系列操作步驟在計算機或者其他可編程裝置上被執行以產生計算機實現的處理,以使得在計算機或者其他可編程裝置上運行的指令提供用于實現在一個或多個流程框中指定的功能的步驟。

關于這一點,圖9示出了計算機系統300的一個示例,計算機系統300可以被用來執行一個或多個實施例,諸如包括傳感器數據的獲取和處理、圖像數據的處理以及對與心臟電活動的分析相關聯的經變換傳感器數據和圖像數據的分析。計算機系統300可以被實現在一個或多個通用聯網計算機系統、嵌入式計算機系統、路由器、交換機、服務器設備、客戶端設備、各種中間設備/節點或獨立計算機系統上。此外,計算機系統300可以被實現在諸如例如個人數字助理(PDA)、膝上型計算機、傳呼機、智能電話等的各種移動客戶端上,假如它包括足夠的處理能力的話。

計算機系統300包括處理單元301、系統存儲器302和系統總線303,系統總線303將包括系統存儲器在內的各種系統組件耦合到處理單元301。雙微處理器和其他多處理器架構也可以被用作處理單元301。系統總線303可以是使用各種總線架構中的任一種的包括存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線和本地總線在內的若干類型的總線結構中的任一個。系統存儲器302包括只讀存儲器(ROM)304和隨機存取存儲器(RAM)305?;臼淙?輸出系統(BIOS)306可以駐留在包含幫助在計算機系統300內的元件之間傳送信息的基本例程的ROM304中。

計算機系統300可以包括硬盤驅動器307、例如用來從可移除盤309中讀取或者向可移除盤309寫入的磁盤驅動器308,以及例如用于讀取CD-ROM盤311或者用來從其他光介質中讀取或者向其他光介質寫入的光盤驅動器310。硬盤驅動器307、磁盤驅動器308和光盤驅動器310分別通過硬盤驅動器接口312、磁盤驅動器接口313和光學驅動器接口314而被連接到系統總線303。驅動器及其相關計算機可讀介質為計算機系統300提供了數據、數據結構和計算機可執行指令的非易失性存儲。盡管上面對計算機可讀介質的描述指的是硬盤、可移除磁盤和CD,但是諸如磁帶盒、閃存卡、數字視頻盤等多種形式的可由計算機讀取的其他類型的介質也可以在操作環境中使用;另外,任何這種介質可以包含用于實現在此公開的系統和方法的一個或多個部分的計算機可執行指令。

包括操作系統315、一個或多個應用程序316、其他程序???17和程序數據318在內的若干程序??榭梢員淮媧⒃誶骱蚏AM305中。應用程序和程序數據可以包括被編程為對諸如在此示出和描述的來自一個或多個傳感器的電數據進行獲取、處理和顯示的函數和方法。應用程序和程序數據可以包括被編程為處理信號和計算參數數據的函數和方法(例如,計算器12和60)。應用程序和程序數據還可以包括被編程為生成一個或多個多參數映射以及如在這里公開的其他心電圖映射的函數和方法(例如,映射生成器26)。

用戶可以通過諸如指示設備(例如,鼠標、觸摸屏)、鍵盤、麥克風、控制桿、游戲手柄、掃描儀等的一個或多個輸入設備320向計算機系統300內輸入命令和信息。例如,用戶可以使用輸入設備320來編輯或者修改域模型(domainmodel)。這些和其他輸入設備320經常通過與系統總線相耦合的對應端口接口322而被連接到處理單元301,但是可以通過諸如并行端口、串行端口或者通用串行總線(USB)之類的其他接口而相連。一個或多個輸出設備324(例如,顯示、監視器、打印機、投影儀或者其他類型的顯示設備)經由諸如視頻適配器之類的接口326也被連接到系統總線303。

計算機系統300可以在使用到諸如遠程計算機328之類的一個或多個遠程計算機的邏輯連接的聯網環境中操作。遠程計算機328可以是工作站、計算機系統、路由器、對等設備或者其他常見網絡節點,并且通常包括關于計算機系統300描述的許多或者全部元件。在330處示意性示出的邏輯連接可以包括局域網(LAN)和廣域網(WAN)。

當被在LAN聯網環境中使用時,計算機系統300可以通過網絡接口或適配器332而被連接到本地網絡。當被在WAN聯網環境中使用時,計算機系統300可以包括調制解調器,或者可以被連接到LAN上的通信服務器??梢暈揮諛誆炕蛘咄獠康牡髦平獾髕骺梢躍墑實鋇畝絲誚涌詼渙擁較低匙芟?03。在聯網環境中,關于計算機系統300示出的應用程序316或者程序數據318或其多個部分可以被存儲在遠程存儲器存儲設備340中。

上面已經描述之物是示例。當然不可能描述結構、組件或方法的每一種可想到的組合,但是本領域普通技術人員將認識到許多其他組合和排列是可能的。因此,本發明旨在包含落在包括所附權利要求在內的本申請的范圍內的所有這種變更、修改和變體。

在本公開或權利要求陳述“一”、“一”、“第一”或者“另一個”要素或其等價物的情況下,其應當被解釋為包括一個或多于一個這種要素,既不要求也不排除兩個或多個這種要素。這里所使用的術語“包括”意味著包括但不限于,并且術語“包括”意味著包括但不限于。術語“基于”意味著至少部分地基于。

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參數 生理 映射
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