识别并呈现可疑标测移位的制作方法

本专利申请要求2015年9月4日提交的美国临时专利申请62/214,262的权益，该临时专利申请以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明整体涉及医学成像，并且具体地，涉及用于通过消融位置的相应配准对消融位置进行颜色编码的方法。

背景技术：

各种医疗手术涉及将物体诸如传感器、管、导管、分配装置和植入物放置于身体内。在这些手术期间，实时成像方法常常用于帮助医生使物体及其周围事物可视化。然而，在大多数情况下，实时三维成像为不可能或不理想的。相反，常常使用用于获得内部物体实时空间坐标的系统。

授予Govari等人的美国专利申请2007/0016007描述了一种混合的基于场和基于阻抗的位置感测系统，该专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。该系统包括能够引入受检者的体腔中的探头。

授予Gilboa的美国专利6,574,498描述了一种用于确定工件在不透明体腔内的方位的系统，该专利的公开内容以引用方式并入本文中。该系统要求使用与一次场相互作用的传感器，以及与二次场相互作用的若干传感器。

授予Pfeiffer等人的美国专利5,899,860描述了一种用于确定患者体内的导管方位的系统，该专利的公开内容以引用方式并入本文中。通过来源于接收到的位置信号的校正方位与已知的真实校正方位之间的差值确定校正函数，因此可在后续的测量步骤中根据校正函数校正来源于接收到的方位信号的导管方位。

以引用方式并入本专利申请的文献将视为本专利申请的整体部分，不同的是如果在这些并入的文献中定义的任何术语与在本说明书中明确或隐含地给出的定义在某种程度上相冲突，则应只考虑本说明书中的定义。

以上描述给出了本领域中相关技术的总体概述，不应当被解释为承认了其包含的任何信息构成对抗本专利申请的现有技术。

技术实现要素：

根据本发明的实施方案，提供了一种方法，所述方法包括：执行跟踪系统与基线坐标系统的第一配准，所述跟踪系统被配置成跟踪探头的在人体器官内的位置；在第一配准之后测量探头的在器官内的第一位置；将利用第一视觉效果标记第一位置的第一指示符在根据第一配准确定的图像上的方位处呈现在器官的图像上；在测量第一位置之后，执行跟踪系统与基线坐标系统的第二配准；在第二配准之后测量探头的在器官内的第二位置；并且将利用视觉上不同于第一视觉效果的第二视觉效果标记第二位置的第二指示符在根据第二配准确定的图像上的方位处呈现在器官的图像上。

根据本发明的实施方案，跟踪系统和基线系统各自选自基于场的位置跟踪系统、基于阻抗的位置跟踪系统和医学成像系统。在一些实施方案中，图像包括器官的模拟表面。在另外的实施方案中，第一视觉效果包括第一颜色，并且第二视觉效果包括不同于第一颜色的第二颜色。

在另外的实施方案中，执行第一配准包括识别跟踪系统与基线坐标系统之间的关系，并且在检测到所述关系中的变化时执行第二配准。在补充的实施方案中，探头包括导管，并且器官包括心脏。在一些实施方案中，位置包括消融位置。

根据本发明的实施方案，还提供了一种设备，所述设备包括被配置成跟踪探头的在人体器官内的位置的跟踪系统、基线坐标系统、显示器和处理器，所述处理器被配置成：执行跟踪系统与基线坐标系统的第一配准；在第一配准之后测量探头的在器官内的第一位置；将利用第一视觉效果标记第一位置的器官上的第一指示符在根据第一配准确定的图像上的方位处呈现在显示器上；在测量第一位置之后，执行跟踪系统与基线坐标系统的第二配准；在第二配准之后测量探头的在器官内的第二位置；并且将利用视觉上不同于第一视觉效果的第二视觉效果标记第二位置的第二指示符在根据第二配准确定的图像上的方位处呈现在器官的图像上。

根据本发明的实施方案，还提供了一种利用基线坐标系统和被配置成跟踪探头的在人体器官内的位置的跟踪系统来感测的计算机软件产品，所述产品包括其中存储程序指令的非暂态计算机可读介质，所述程序指令在由计算机读取时导致计算机：执行跟踪系统与基线坐标系统的第一配准；在第一配准之后测量探头的在器官内的第一位置；将利用第一视觉效果标记第一位置的第一指示符在根据第一配准确定的图像上的方位处呈现在器官的图像上；在测量第一位置之后，执行跟踪系统与基线坐标系统的第二配准；在第二配准之后测量探头的在器官内的第二位置；并且将利用视觉上不同于第一视觉效果的第二视觉效果标记第二位置的第二指示符在根据第二配准确定的图像上的方位处呈现在器官的图像上。

附图说明

本文参照附图，仅以举例说明的方式描述本发明，在附图中：

图1为根据本发明的实施方案的医疗系统的示意性图解说明图，所述医疗系统包括被配置成在执行消融手术时跟踪心脏中的导管的位置的多个系统；

图2为根据本发明的实施方案的心脏中的导管的示意性图解说明图；

图3为根据本发明的实施方案的示出呈现心脏中的消融位置的方法的流程图；并且

图4为根据本发明的实施方案的呈现在电解剖标测图上的消融位置的示意性图解说明图。

具体实施方式

概述

多种诊断和治疗程序涉及标测心腔的内表面上的电位。电标测可例如通过以下方式执行：将远侧端部配有方位传感器和标测电极(本文也称为探头电极)的医用探头(如导管)插入心腔中。通过在内腔表面上的多个点定位探头而对心腔进行标测。在每个点处，利用标测电极测量电位，并且利用方位传感器测量远侧端部方位。测量值通常被呈现为心腔表面上的电位分布标测图。

当将医疗探头定位在心腔内时，可利用基于阻抗的和/或基于磁场的(本文也称为基于场的)方位感测系统来确定心腔内的探头的位置。在基于阻抗的位置感测系统(例如，美国专利8,456,182中描述的那些，其公开内容以引用方式并入本文)中，一组粘合剂皮肤贴片被附连到受检者的身体，并且医疗探头(例如，导管)的远侧端部被插入受检者的体腔中。

贴片包括与受检者的表面接触的相应电极。通常，一组贴片包括三个或更多个贴片。控制台将电流递送到定位在探头的远侧端部处的电极(本文也称为基于阻抗的位置传感器)。贴片中的每个接收电流的一部分，并且将其相应的接收电流传送回控制台。从接收到的电流，控制台可确定贴片中的每个与标测电极之间的相应阻抗，并且基于阻抗来计算远侧端部的基于阻抗的位置坐标。基于阻抗的位置坐标为相对于由本文的贴片(假设所述贴片具有基于阻抗的坐标)限定的参照系测量的三维坐标，并且使得远侧端部在体腔中能够在这种参照系中被跟踪。

在基于场的方位感测系统中，多个磁场发生器可邻近受检者被定位。基于场的方位传感器(本文也称为磁跟踪传感器)被定位在探头的远侧端部处，并且传感器响应于从场发生器接收的磁场而将探头信号传送到控制台。在接收到来自跟踪传感器的探头信号时，控制台可基于探头信号计算远侧端部的基于场的探头位置坐标。基于场的探头位置坐标为相对于由磁场发生器的基于场的位置坐标限定的参照系的三维坐标，并且还使得远侧端部能够在基于场的参照系中被跟踪。

基于场的方位感测系统通常比基于阻抗的方位感测系统更精确。例如，基于场的方位感测系统可精确到一毫米之内，而基于阻抗的方位感测系统可精确到三毫米之内。然而，基于场的系统通常比基于阻抗的系统更昂贵。

医疗系统(通常在医疗手术期间使用多个探头的那些)可将电极和基于场的方位传感器结合到探头中的至少一个内。此类探头(本文称为参考探头)可用于在两个系统中标测体腔的体积，并且两种标测之间的相关性可随后被应用于仅具有标测电极的其他探头，所述标测电极用于在基于阻抗的系统中跟踪探头。为了使参考探头的基于阻抗的位置坐标对应于其基于场的位置坐标，对两个系统的参照系进行配准，以便产生两个参照系之间的关系。使用该关系(除了别的以外)通常增加基于阻抗的系统的精确性，以及允许仅电极探头在基于场的系统中被跟踪。

在诸如心脏中的组织消融的医疗手术期间，心脏可因患者呼吸而运动，即使患者不动。尽管呼吸全部是循环过程，但呼吸的幅度和周期通常在手术期间有所变化。可例如通过将参考探头定位在心脏内的固定位置中并且利用该探头跟踪心脏的位置变化来允许此类运动(包括“完成”患者的运动)。

在检测到手术期间的患者的运动时，多个坐标系统可需要进行重新配准。然而，每次重新配准可将误差引入重新配准之前测量的位置中。在其中存在多次重新配准的情况下，利用先前配准进行配准的先前测量位置的误差值可显著大于利用最近配准进行配准的最近测量位置的误差。

本发明的实施方案提供了用于通过如下方式来识别可较易于产生误差的一个或多个位置的方法和系统，所述方式为利用与相应配准相关的相应视觉效果来呈现所述位置中的每个。根据本发明的实施方案，通过包括跟踪系统的控制台来测量所述位置，所述跟踪系统被配置成跟踪探头的在人体器官内的位置。

如下文所解释的，在跟踪系统与基线坐标系统之间执行第一配准。跟踪系统和基线坐标系统的示例包括但不限于基于场的位置跟踪系统、基于阻抗的位置跟踪系统和医学成像系统。

在第一配准之后，控制台测量探头的在器官内的第一位置，并且将利用第一视觉效果标记第一位置的第一指示符在根据第一配准确定的图像上的方位处呈现在器官的图像上。在测量第一位置之后，在跟踪系统与基线坐标系统之间执行第二配准，并且在测得探头的在器官内的第二位置时，控制台将利用视觉上不同于第一视觉效果的第二视觉效果标记第二位置的第二指示符在根据第二配准确定的图像上的方位处呈现在器官的图像上。

在其中视觉效果包括不同颜色的实施方案中，可通过利用第一颜色呈现测量的第一位置并且利用第二颜色呈现第二位置来对位置进行“颜色编码”。通过对位置进行颜色编码，实现本发明的实施方案的系统使得医师能够决定是否重新测量任何特定的位置。

系统描述

图1为包括医疗探头22和控制台24的医疗系统20的示意性图解说明图，并且图2为根据本发明的实施方案的位于心腔26内的探头的示意图。系统20可基于例如由Biosense Webster Inc.(Diamond Bar,California)制造的系统。在以下描述的实施方案中，假设探头22用于诊断或治疗处理，例如在心脏26中执行心脏组织的消融。作为另外一种选择，加以必要的变更，探头22可用于心脏中或其他身体器官中的其他治疗和/或诊断用途。

操作者28将探头22穿过患者30的血管系统插入，使得探头22的远侧端部32(图2)进入心脏26的腔室。在图1所示的构型中，操作者28利用荧光透视单元34来使心脏26内的远侧端部32可视化。荧光透视单元34包括定位在患者30上方的X射线源36，其发送透过患者的X射线。定位在患者30下方的平板检测器38包括：闪烁体层40，其将穿过患者30的X射线转换为光；以及传感器层42，其将所述光转换成电信号。传感器层42通常包括光电二极管的二维阵列，其中各光电二极管产生与该光电二极管所检测的光成比例的电信号。

控制台24包括将来自荧光透视单元34和探头22的信号转换成电解剖标测图46(本文也称为图像46)的处理器44，所述电解剖标测图46包括处理器呈现在显示器48上的有关手术的信息。以举例的方式，假设显示器48包括阴极射线管(CRT)显示器或平板显示器，例如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器或等离子显示器。然而，也可采用其他显示装置来实现本发明的实施方案。在一些实施例中，显示器48可包括触摸屏，所述触摸屏被配置成除了呈现电解剖标测图46之外，还接收来自操作者28的输入。

系统20可使用基于场的方位感测来确定心脏26内的远侧端部32的方位坐标。在其中系统20使用基于场的方位感测的构型中，控制台24包括驱动电路50，所述驱动电路50驱动场发生器52以在患者30的身体内产生磁场。通常，场发生器52包括线圈，所述线圈在患者30体外的已知方位处被置于患者下方。这些线圈在包含心脏26的预定工作空间内产生磁场。探头22的远侧端部32内的磁场传感器54(本文也称为方位传感器54)响应于来自线圈的磁场产生电信号，从而使得处理器44能够确定心脏腔室内的远侧端部32的方位。基于磁场的方位跟踪技术在例如美国专利5,391,199、6,690,963、5,443,489、6,788,967、5,558,091、6,172,499、和6,177,792中有所描述，它们的公开内容以引用方式并入本文中。

在另选的实施例中，位置传感器54和磁场发生器52的角色可以互换。换句话讲，驱动电路50可以驱动远侧端部32中的磁场发生器，以产生一个或多个磁场。场发生器52中的线圈可被配置成感测磁场并且产生指示这些磁场的分量的幅度的信号。处理器44可接收并处理这些信号，以便确定心脏26内的远侧端部32的方位坐标。

在医疗手术期间，将粘合剂皮肤贴片56的阵列附连到患者30。换句话讲，将阵列中的皮肤贴片中的每个附连到患者30的身体表面。贴片中的至少一个包括一个或多个磁场传感器(如，线圈)，所述磁场传感器可测量由场发生器52产生的磁场，并且作为响应将磁场测量值传送到控制台24。基于从给定贴片56中的磁场传感器(本文也称为贴片传感器)接收的磁场测量值，处理器44可确定给定皮肤贴片相对于场发生器的当前基于场的方位。

每个贴片56还包括与身体表面接触的体表电极，并且控制台24通过缆线58连接到体表电极。在图2所示的构型中，远侧端部32由绝缘外表面60包封，并且包括探头电极62，所述探头电极62通常包括在探头22的远侧末端64处形成于绝缘外表面上的一个或多个薄金属层。

在操作中，处理器44可基于在贴片56与探头电极62之间测量的阻抗来确定心脏26内的远侧端部32的基于阻抗的位置坐标。基于阻抗的方位跟踪技术在例如美国专利5,983,126、6,456,864和5,944,022中有所描述，它们的公开内容以引用方式并入本文中。在本发明的实施方案中，处理器44可在执行从磁场传感器接收的方位依赖性磁信号与从贴片56接收的方位依赖性电信号(即，阻抗测量值)之间的配准时使用方位传感器54与电极62之间的距离66。

在一些实施方案中，系统20可使用电极62来进行基于阻抗的位置感测和其他活动，例如，消融或用于心脏的电标测的电位采集。控制台24还包括将电力递送到电极62的射频(RF)消融模块68。处理器44使用消融模块68来监测和控制消融参数，例如，经由电极62施加的消融功率的电平。消融模块68还可监测和控制所提供的消融的持续时间。

处理器44接收和处理由方位传感器54产生的信号，以便确定远侧端部32的基于场的方位坐标(通常包括基于场的位置坐标和基于场的取向坐标)。除了确定远侧端部32的基于场的坐标，处理器44还可接收和处理得自贴片56的阻抗以便确定远侧端部的基于阻抗的位置坐标。上述方位感测方法在上述系统中实施，并且在上文引用的专利和专利申请中有详细描述。

基于从系统20的探头22和其他部件接收的信号，处理器44驱动显示器48以更新标测图46，以便呈现患者体内的远侧端部32的当前方位，以及呈现关于正在进行的手术的状态信息和指导。处理器44将表示标测图46的数据存储在存储器70中。在一些实施方案中，操作者28可利用一个或多个输入装置72操纵标测图46。在其中显示器48包括触摸屏显示器的实施方案中，操作者28可通过触摸屏显示器操纵标测图46。

在图2所示的构型中，探头22还包括被包含在远侧端部32内的力传感器74。力传感器74通过对控制台产生指示通过远侧末端施加到心内组织上的力的信号来测量通过远侧末端64施加到心脏26的心内膜组织76上的力F。当执行消融时，处理器44可测量力F以验证远侧末端64与心内膜组织76之间的接触。

在一个实施方案中，力传感器74可包括通过远侧末端64中的弹簧连接的磁场发射器和接收器，并且可基于测量弹簧的挠度而生成力的指示。这类探头和力传感器的另外细节在美国专利申请公布2009/0093806和2009/0138007中有所描述，这些专利申请公布的公开内容以引用方式并入本文中。作为另外一种选择，远侧端部32可包括另一种类型的力传感器。

处理器44通常包括通用计算机，该计算机具有合适的前端和用于从探头22接收信号并控制控制台24的其他部件的接口电路。处理器44可利用软件进行编程以执行本文所述的功能。例如，可经网络将软件以电子形式下载到控制台24，或者可在非临时性有形介质诸如光学、磁或电子存储器介质上提供。作为另外一种选择，可通过专用或可编程数字硬件元件执行处理器44的一些或全部功能。

呈现重新配准的标测点

以举例的方式，下述描述假设对患者30执行消融手术。本领域的普通技术人员将能够加以必要的变更来调整该描述以用于其他手术，例如，心腔标测手术。在消融手术中，处理器44可生成包括标测点的电解剖标测图46，所述标测点包括从探头22采集的消融位置。每个标测点可包括体腔内的相应坐标并可能包括由探头22在相应坐标处采集的生理特性。尽管下文参考图3和图4的描述假设标测点110表示心脏26中的消融位置，但表示由探头22标测的任何其他类型的位置(例如，患者30的任何器官中的表面上的位置)的标测点被视为涵盖在本发明的精神和范围内。

图3为示出识别并且呈现标测图46中的移位的方法的流程图，并且图4为根据本发明的实施方案的包括标测点110(本文也称为指示符)的电解剖标测图的示意性图解说明图。在图4中，标测点110通过对识别数字附加字母来进行区分，使得标测点包括标测点110A-110G。

在构造步骤80中，处理器44构造心腔的模拟表面。在一些实施方案中，处理器44基于先前从探头22采集的附加标测点(未示出)(通常为表面的三维标测点)来构造模拟表面。在呈现步骤82中，处理器将包括模拟表面的电解剖标测图46呈现在显示器48上。

在插入步骤84中，操作者28将探头22的远侧端部32插入心腔中。当操作者28操纵探头22时，处理器44基于贴片56与电极62之间的阻抗确定远侧端部32的当前基于阻抗的位置坐标，并且基于从方位传感器54接收的信号确定远侧端部32的基于场的位置坐标。在初始配准步骤86中，处理器识别基于阻抗的位置坐标与基于场的位置坐标之间的关系，并且利用该关系来将基于阻抗的位置坐标配准到基于场的位置坐标。用于确定关系(例如，上文提及的关系)的方法提供于Bar-Tal等人的美国专利8,456,182中，该专利以引用方式并入本文中。

在医疗手术期间，当处理器44采集标测点110时，处理器可检测远侧端部32的基于阻抗的位置坐标与基于场的位置坐标之间的当前关系中的变化。这种变化可例如由患者30的运动引起。在检测到该关系中的变化时，处理器44可将基于阻抗的位置坐标重新配准到基于场的位置坐标。根据本发明的实施方案，在将基于阻抗的位置坐标重新配准到基于场的位置坐标时，处理器44改变用于呈现在重新配准之后采集的消融位置的颜色。因此，当初始化系统20时，处理器44可限定可用于将消融位置呈现在显示器48上的颜色组。

在第一分配步骤88中，处理器44从所述颜色组中为显示颜色分配初始颜色。当操作者28利用探头22对心内组织76执行消融时，在接收步骤90中，处理器44从探头22接收指示由给定标测点110标记的给定消融位置的测量结果。在一些实施方案中，测量结果包括贴片56与电极62之间的阻抗，并且处理器44可利用配准来确定或测量给定标测点(即，找到其坐标)。

在呈现步骤92中，处理器44将包括模拟表面和给定消融位置的融合结果的电解剖标测图46呈现在显示器48上。根据本发明的实施方案，处理器44利用(当前)配准来计算给定消融位置并且利用分配的显示颜色来呈现心脏26中的给定消融位置。在第一比较步骤94中，如果消融手术未完成，则在第二比较步骤96中，处理器44检查以查看当前配准是否仍有效。

如果处理器44检测到基于阻抗的位置坐标与基于场的位置坐标之间的关系中的变化，则当前配准为无效的，并且在重新配准步骤98中，处理器利用变化的关系来将基于阻抗的位置坐标重新配准到基于场的位置坐标。在第二分配步骤100中，处理器44从所述颜色组中为显示颜色分配先前未分配的颜色，并且所述方法继续进行步骤92。

返回步骤96，如果当前配准仍有效，则所述方法继续进行步骤90。返回步骤94，如果消融手术完成，则所述方法结束。

根据本发明的实施方案，如上文参考图3的描述中所述，处理器44为利用每次给定配准采集的消融位置分配独特的视觉效果(例如，来自所述颜色组的给定颜色)。在图4所示的示例中，处理器44利用第一配准采集消融位置110A-110C并且利用第一视觉效果呈现标测图46中的位置110A-110C，利用第二配准采集消融位置110D和110E并且利用第二视觉效果呈现电解剖标测图中的位置110D和110E，利用第三配准采集消融位置110F-110H并且利用第三视觉效果呈现电解剖标测图中的位置110F-110H。在图4所示的示例中，视觉效果包括“填充”(也称为“阴影”)图案。在另外的实施方案中，处理器44可使用其他类型的视觉效果(例如，指示符110的颜色、强度、尺寸)，并且闪烁有助于区分利用不同配准测量的消融位置。

上文参考图3的描述中的示例描述了呈现从包括基于阻抗的位置跟踪系统的跟踪系统接收的消融位置，所述跟踪系统为与包括基于场的位置跟踪系统的基线坐标系统配准的。呈现利用与其他类型的基线坐标系统配准的其他类型的跟踪系统采集的标测点被视为涵盖在本发明的精神和范围内。例如，跟踪系统和基线坐标系统中的每个可包括基于阻抗的跟踪系统、基于场的跟踪系统、或医学成像系统(例如荧光透视单元34)。因此，在图1和图2所示的构型中，可将基于阻抗的位置坐标与基于场的位置坐标进行配准(反之亦然)，可将基于阻抗的位置坐标与处理器44利用从荧光透视单元34接收的图像数据生成的电解剖标测图46中的基于图像的位置坐标进行配准(反之亦然)，或者可将基于场的位置坐标与基于图像的位置坐标进行配准(反之亦然)。可被构造为跟踪系统和/或基线坐标系统的另外的医学成像系统的示例包括但不限于超声成像系统或磁共振成像(MRI)系统以及计算机断层摄影(CT)成像系统。

应当理解，上述实施方案以举例的方式引用，并且本发明并不限于上文具体示出并描述的内容。相反，本发明的范围包括上述各种特征的组合和亚组合以及它们的变化形式和修改形式，本领域的技术人员在阅读上述说明时将会想到所述变化形式和修改形式，并且所述变化形式和修改形式并未在现有技术中公开。