+c2 (ST-TTP)
[0136]其中，TTP是TT的之前设置的值，并且，(:2是常数。ECG跟踪阈值TT的计算值被用于比较器57中，除非对于在产生最后一次触发之后的预定的断开期(dropout per1d) tD,尚未产生新的处理，此时，ECG跟踪阈值TT被设置为ST。在本实施例中，预定的断开期tD被设置为5秒。
[0137]用于跟踪阈值TT的初始值可以被设置为实验上确定的数值。但是，跟踪阈值TT的动态设置在几个时间段中快速地收敛到其合适的值。
[0138]ECG跟踪阈值TT被重复地调整，以适于等于建议的ECG跟踪阈值ST的分数的水平。(在图13的实施例中，该分数是0.5。)为了逐渐地调整ECG跟踪阈值TT，从滤波的ECG信号gUJ的独立的秒时间段得到建议的阈值ST。(这些时间段是独立的，因为它们没有重叠地连续，即，这些时间段不是移动窗时段。)在秒内检查滤波的ECG信号gaj，以在该1秒的时段内找到其最大值。因此，在对于该2秒时段的本实施例中，ECG跟踪阈值TT的良好的选择是在该时段期间gaj的最大值的一半。但是，滤波的ECG信号的下两秒被类似地、独立地检查，并且，ECG跟踪阈值TT在每两秒(一般地，tn# )的末端处被逐渐地调整，从而，TT往往会跟踪(适于)独立的建议的阈值ST。
[0139]元件69的自适应过程操作用来将ECG跟踪阈值TT以其紧邻之前的值TTP和每一个新建议的阈值ST之间的差的分数c2调整。该过程将ECG跟踪阈值TT对于建议的阈值ST的变化(在连续的不应k秒时段中的滤波的ECG信号的最大值的变化)的响应平滑化。ECG跟踪阈值TT的平滑的量取决于c2的值，并且，更大量的平滑也在ECG跟踪阈值TT对建议的阈值ST的变化的响应中添加更多的时间滞后。更接近0的4的值在响应中提供更大量的平滑和更多的滞后。更接近1的c2的值产生较不平滑且较快的响应。
[0140]如果对于tD秒的时段没有发生R波触发，则也调整ECG跟踪阈值TT。这发生在当由于滤波的ECG信号g(tx)中的更快的变化而导致ECG跟踪阈值TT没有足够快速地作出响应并且正没有检测到R波时的极少数情况下。在图12的实施例中，tD是5秒。当这发生时，ECG跟踪阈值TT被设置为建议的阈值ST的当前值，从而导致心跳开始被立即检测。
[0141]如上所述，图12的本发明的R波检测系统50的实施例被示出具有如下的参数设置:数字采样速率=500sps ；k = 10 ；tm= 2 秒；c 0.5 ;c 2= 0.25 ；t D= 5 秒；以及 RC =45。已经确定，这样的一组特定参数在R波检测系统50中运行很好，但是，这种参数值不应当限制本发明的范围。
[0142]500sps的采样速率和10个样本的矩形波窗和将滤波器53设置为25Hz带通滤波器。通过将带通滤波器合并有与典型的(?15Hz)相比较高的中心频率(?25Hz)，本发明的R波检测系统50能够在允许充足的R波信号内容可用于检测目的的同时更强地拒绝T波和P波。在本发明的范围内，带通滤波器53可以具有除了 25Hz以外的中心频率。但是，如果带通滤波器53的中心频率被设置得太高，则可能不希望地拒绝异位或束支R波。
[0143]在元件65中确定gaj的最大值的预定的时间段需要足够长，以确保包含用于全范围的预期的心率的至少一个R波。因此，希望约1.5秒的最小值。2秒的的值对应于确保将适当地处理30bpm的心率。较长的时间段导致ECG跟踪阈值TT适应于要不希望地延迟的ECG信号中的变化。
[0144]由于较低的设置会冒险在P波和T波上产生触发，并且，更高的级别会冒险失去在呼吸周期的一部分期间的较低振幅或者来自较低振幅的异位心跳的R波，所以将ECG跟踪阈值TT设置在滤波的ECG信号gaj最大值的约一半(Cl= 0.5)处是合适的。c:的良好的值范围是在约0.4到0.7内。
[0145]常数c2影响适应于ECG信号变化的速率。已经发现，c 2= 0.25提供良好的适应速率；较小的校正步骤使适应变慢，并且，较大的校正步骤对ECG信号中的孤立的伪影过度反应。在约0.15到0.8的宽范围内的c2的值允许如需地选择自适应速率。
[0146]通过设置如上所说明的作为计数值的不应期参数RC来设置不应期的时间长度。不应期(时间)是RC乘以数字信号的采样期。在图12的实施例中，不应期是45x2msec =90msecο在30到250msec的范围内的不应期提供具有用于参数RC的对应的计数值的可用的值范围。较短的不应期会冒险在单个QRS复合波内产生双触发；较长的不应期会引入附加的延迟。此外，在异位心跳非常早或者存在非常高的心率时，较长的不应期会导致失去的心跳检测。取决于特定的ECG信号，可以实现设置RC以在心跳的最希望的区域中产生触发。
[0147]现在参照图13D，示出了两次心跳。这些心跳包括如上所定义的一系列峰值。在描述R波检测系统50的操作中，假设根据前面的2sec时段，确定ECG跟踪阈值TT(81a)具有示出且没有非常按比例的490的值。系统50及时地前进到处理滤波的ECG信号gUJ的顺序值，与峰值73a相关联的gaj的值都不高于ECG跟踪阈值TT (81a)。在沿着由附图标记77a指示的g (tx)的点以及77a和79a之间的所有的采样点处，g (tx)高于ECG跟踪阈值TT(81a)。因此，在该区域(77a-79a)中的每一个采样点处，计数器重置61将计数器59重置为0。在经过点79a的gUJ的每一个采样点处，计数器59递增1，并且，当计数器59具有等于RC(45个计数)的值时，R波检测系统50在由附图标记83a所示的时间处输出门控触发。对于调整触发输出(例如，产生固定长度的脉冲)有几种方法；这些方法对于信号处理领域的技术人员来说全部是公知的，并且，R波检测系统50的操作不取决于这种调整。
[0148]随着处理进行，元件65监测gUJ的值以在以对应于虚线85的时间结束的2sec时间段tj月间找到g (t x)的最大值。在峰值71a处出现最大值，并且，在本示例中，具有945的值。随着时间推移通过线85，通过元件69中的如下计算来建立ECG跟踪阈值TT (现在为81b)的新值。TT (81b) = 490+0.25* (945/2-490) = 485.63。(图 13A 至 13D 的时间轴被标度为在t = 0处开始；但是，该时间表示是完全任意的。)
[0149]在比较峰值71b周围的R波检测系统50的操作时，请注意，峰值73b高于ECG跟踪阈值TT (81b)，因此，对于高于TT (81b)的峰值73b内的gUJ的任何采样点，计数器重置71将计数器59重置为0。但是，沿着g (tx)的点77b (以及77b和79b之间的所有的点)也使得计数器59在计数器59到达值RC(45计数)之前被重置为0。因此，点79b是沿着gUJ的最后的点，以重新开始计数器59的计数，并且，然后，在由附图标记83b所示的时间处产生R波触发。
[0150]本发明的R波检测系统的一个优点是，它产生非常低的假阳性检测率，即，在没有发生R波时发生触发的比率极低。由此，并行地使用多个R波检测系统可以提高R波检测的总性能。例如，当在一个ECG信道中丢失了异位或短的R波时，它在不同的ECG信道中是经常可检测到的。本发明的一个方面是将多个R波检测系统组合成复合R波检测系统，以便提高精确度。
[0151]ECG信号通常可用作来自放置在活体上的不同位置上的电极的多信道。各个信道信号特性相似，但是，在具体的形状和相位上都稍微不同。图14A和15A示出这种复合R波检测系统的两个实施例。
[0152]首先，参照图14A，其示出一个实施例，S卩，复合R波检测系统50Cl。复合R波检测系统50Cl包括η信道ECG信号，作为到η信道R波检测系统50 (1) -50 (η)的输入。这种信道R波检测系统在结构上与R波检测系统50相同，但是，每一个在其自身的对应的信道ECG信号上独立地操作，以产生其自身的信道R波触发信号(在本文中有时被称为信道触发信号)。该组信道触发信号分别由附图标记87以及tl(t)、t2(t)...tn(t)指示。复合R波检测系统50Cl包括其输出是指示多信道ECG信号中的R波的检测的复合R波触发信号89的“或”门91。
[0153]图14B进一步示出复合R波检测系统50(^的操作。示出四个时间线功能，S卩，三个信道触发信号87和复合R波触发信号89。这些信号中的每一个被表示为正常逻辑表示中的高(HIGH)或低(L0W)(0)。这种表示不应当是以任何的方式限制的。信道R波检测系统50 (1)-50 (η)包括信道触发信号tl(t)-tn(t)的信号调整，使得每当信道R波检测系统(50(1)至50 (η))检测R波时，在对应的信道R波触发信号中产生固定持续时间的脉冲。
[0154]脉冲93、95和97是各个信道触发信号中的这种固定持续时间脉冲。(这种信号调整对于信号处理领域的技术人员来说是公知的，并且，这里未示出。)复合R波触发信号89是“或”门91的输出。在各个信道R波触发信号中的任何一个都是HIGH时，输出tc (t)是HIGH，如图14B所示。所得到的tc(t)的输出脉冲的前沿可以被视为发生复合R波触发的时间，但是，与脉冲99有关的其它时间也可以被视为此。
[0155]脉冲93至97的时间宽度可以被设置为这样的时间段，在与用于复合R波检测器的信道R波检测器的各个RC值的不应计数RC相对应的时间段相加时，总和是与用于R波检测器50单独地操作的不应计数RC相对应的时间段。因此，如果与用于信道R波检测器的不应期RC相对应的时间段被设置约50msec，则脉冲93至97的长度可以是约40msec。此和的合适的值范围可能是50到200msec。
[0156]图15A示出复合R波检测器的第二实施例，S卩，复合R波检测系统50c2。复合R波检测系统50c2包括作为复合R波检测系统50c:的类似的输入和相同的信道R波检测系统，以产生信道触发信号tl (t) -tn (t)。信道R波触发信号tl (t) -tn (t)被输入到触发窗滤波器100。触发窗滤波器100输出触发输出tc(t)中的复合R波触发(101)。触发窗滤波器100被配置为当其接收到来自信道R波检测器中的任何一个的信道R波触发时输出触发输出tc(t)中的触发。当在tc(t)中发生这种触发时，来自不触发复合R波检测器50c2的信道R波检测器的所有的信道触发信号在触发复合R波检测器触发输出tc(t)之后的预定的时间段(断开期tj内被忽略。
[0157]图15B示出一个这样的触发。信道R波触发信号tl(t)_tn(t)均包含由脉冲103、105和107表示的信道R波触发。脉冲105首先由触发窗滤波器100接收，并且，该时间由虚线111指示(在下文中被称为时间111)。在时间111之前，触发窗滤波器100准备接收在其所有的输入87上的信道触发。在时间111之后，触发窗滤波器100被配置为忽略在预定的时间段(锁定期1。)内接收到的所有的其它信道触发，该预定的时间段在本实施例中被示出为时间113和时间111之间的差。复合R波触发输出tc(t)被示出为具有持续时间沁的恒定脉冲109，但是，该特定的脉冲形状不应当是限制性的；可以使用任何合适的脉冲形状。
[0158]触发窗滤波器100可以被配置为在除了首先接收到的以外的信道R波触发信号上触发。例如，触发窗滤波器100可以被设置为在第二或第三或其它的接收到的信道R波触发信号上触发。
[0159]断开期I。的时间宽度被设置为确保在断开期结束之前发生了用于单心跳的所有的信道R波触发。用于沁的合适的值范围可以是约150到300msec，并且，U。可以优选地被设置为约200msec。
[0160]在复合1?波检测系统50(:1和50(32中，信道1?波检测系统5(^1)-50(11)中的每一个可以被设置为利用相同的参数值或者可以被设置为利用在信道R波检测系统当中变化的参数值。
[0161]应该注意，本发明的复合R波检测系统不需要利用被实现为R波检测系统50的类型的多个本发明的R波检测系统作为信道R波检测系统。其它的R波检测器可以被用来处理信道ECG信号并产生信道R波触发信号。但是，信道R波检测系统50输出极少的假阳性触发的事实是使本发明的复合R波检测系统成为有利的原因。
[0162]再次参照图6，图像选择23还可以包括由呼吸传感器45和呼吸门47提供的呼吸门控。呼吸导致胸部(以及，在一定程度上，还有腹部)中的器官的周期运动。以类似于上述的心脏门控的方式，通过跟踪导管的运动并产生运动分布，在运动最小的期间的呼吸周期的相位被识别，例如，吸气末和呼气末。在这些最小运动相位期间的图像被选择以最小化呼吸运动对导管尖端位置的估计的影响。
[0163]如本文中使用的呼吸传感器45包括从活体得到关于呼吸的信息的任何类型的信号源。这些包括但不限于直接测量装置、与呼吸同相位地运动的对象和结构的(X射线、光学等)图像以及包含一些呼吸相关信息的ECG信号。这些呼吸传感器45中的任何一个可以被用来产生指示呼吸运动的信号且用作到呼吸门47的输入。
[0164]直接测量由呼吸引起的身体运动的呼吸传感器45对于医疗仪器领域的技术人员来说是公知的。例如，在带状结构中安装的换能器被用来测量从其得到有用的传感器信号的腹腔或胸腔运动。呼吸门47仅仅在很少或几乎不运动的时段期间的点处(或者，在一些其它的期望点处)触发图像选择器38以便选择优选的图像。
[0165]可替换地，可以通过在一系列荧光透视图像中评估导管尖端的位置来进行导管尖端运动的估计。这通过比较从图像到图像的导管尖端的(X，y)位置并计算从图像到图像的检测器的平面中移动的距离来实现。最小运动由图像之间的运动最小的连续图像指示。
[0166]此外，ECG信号中的一些信道可以包含与呼吸相关的变化。通过应用信号处理领域中的技术人员公知的滤波和其它信号处理技术，可以提取这样的呼吸相关信息并使用它作为到呼吸门47的输入。
[0167]再次参照图4，在选择图像要在C3DLS 20内处理时，在C3DLS 20中实现的本发明的方法前进到如下步骤:(1)形成簇(功能块25)作为医疗对象(例如，导管尖端)的候选图像；(2)从候选簇(功能块27)当中识别导管尖端图像；以及(3)确定子像素导管尖端图像尺寸(功能块29)。这些步骤在下面的节中被描述并在图7、8和9中被示出。
[0168]带圈的字母B和G表示在C3DLS 20中实现的方法中的步骤的此子集的开始和结束点。在图7的顶部的开始点⑶处，选择的图像的数据为其原始形式，S卩，它尚未从通过视频获取23提供的数据流改变。在图8的底部处的步骤的该子集的结束点(G)处，导管尖端图像已经被非常精确地测量，提供导管尖端图像(簇203)的角落的2D坐标(功能块183)以及导管尖端图像长度、宽度和梯形失真(功能块185)。图8示出其分支如图7的示意图所示的方法步骤以进行与图7的步骤中的一部分并行的一些步骤，在点（D)处，图7的步骤的结果与步骤179、153和181的结果组合，并且，该过程在图8中以步骤183继续并前进到由字母G指示的方法上的点。然后，该方法在具有步骤31至35的图4的示意图中的点G处继续。
[0169]图9详细地示出子像素统计边缘检测（功能块153)的过程的方法步骤。在C3DLS20中，这种子像素统计边缘检测在子像素导管尖端图像尺寸确定29中进行三次。到子像素统计边缘检测153的输入用字母E标记且用字母F输出。这三个实例在图7和8内被指示为在EJP F n EjP F 2以及E 3和F 3之间进行。
[0170]这些步骤中的每一个将在下面的具体地参照图7至9的节中被详细地描述。
[0171]再次参照图7，在选择的图像中的每一个像素的直方图分类在功能块131中被执行，从而确定横跨整个图像