用于生成几何结构的多维表面模型的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于生成几何结构的多维表面模型的方法。该方法包括获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域的表面上相应方位的多个方位数据点。该方法还包括限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点，以及构造基于所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该方法还包括使用例如α-包逼近技术从所述体元栅格的多个体元的某些中提取多面表面模型。该方法还可以包括多面表面模型的表面的削减和平滑中的一个或多个。本发明还提供了一种系统，其包括用于执行前述方法的处理设备。
【专利说明】用于生成几何结构的多维表面模型的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2011年12月28日提交的美国专利申请N0.13/338，381 (’ 381申请)以及2011年12月28日提交的美国专利申请N0.13/338，374(’ 374申请)的优先权。’381申请和’374申请的全部内容通过引用包含于此，如同在本文中将其完全阐述一样。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及一种用于生成几何结构的多维模型的系统和方法。更加特别地，本发明涉及一种计算机实现的系统和方法，用于从对应几何结构的不同区域的多个个体表面模型来生成诸如心脏内结构的几何结构的多维模型，所述多个个体表面模型结合在一起以形成单个的合成表面模型。
【背景技术】
[0004]众所周知，各种基于计算机的系统和计算机实现的方法能够用于生成诸如解剖结构的几何结构的多维表面模型。更加具体而言，已经使用各种系统和方法来生成心脏和/或其特定部分的多维表面模型。
[0005]一种传统的方法或技术包括生成对应特定结构的感兴趣的不同区域的多个个体表面模型，然后将这些个体表面模型结合在一起以形成单个的合成的多维表面模型。众所周知，通过从相应感兴趣区域的表面上收集方位数据点，然后使用这些方位数据点来生成针对每个感兴趣区域的个体表面模型，从而生成个体表面模型。
[0006]能够使用多种技术从相应方位数据点来生成个体表面模型，包括例如凸包逼近、星形域逼近、以及α形技术。一旦生成了个体表面模型，它们就结合在一起以形成单个的合成表面模型。一种可以将个体表面模型结合在一起的公知方法是通过执行布尔运算(例如，使用布尔并集技术)
[0007]然而，用于从使用方位数据点的集合生成的多个个体表面模型生成合成表面模型的传统方法也不是没有缺点。例如，通过将使用方位数据点的集合生成的个体表面模型结合形成的合成表面模型不能够生成感兴趣结构的最精确表示。例如，个体表面模型不能够以期望的细节度或精确度反映对应的感兴趣区域，或个体表面模型针对多维布尔运算可能并不理想。这些缺点中的任何一个都可能导致合成表面模型不能以期望的精确度反映感兴趣结构。
[0008]更加特别地，虽然像凸包逼近术和星形域逼近术的技术可以提供适于多维布尔运算的水密表面，使用这些技术产生的模型可能包括假阳性量，其误表达收集方位数据点的实际区域。因此，由使用这些技术生成的个体表面模型组成的合成表面模型不具有期望的精确度或细节度。
[0009]类似的，虽然像α形技术的技术相比于凸包逼近术或星形域逼近术来说可以提供采集方位数据点的区域的更加精确的逼近，使用该技术产生的个体表面模型可以提供粗糙且非流形的表面。这样，使用该类型技术生成的个体表面模型针对多维布尔运算来说是不理想的，并且需要额外地处理来说明符合要求的合成表面模型的生成中的非流形表面。
[0010]因此，本质上使用方位数据点的集合形成的合成表面模型不能提供期望的精确度和/或需要不期望的量的额外处理，其增加了合成表面模型生成过程的复杂度以及执行其所需的时长。
[0011]因此，本发明人已经意识到对用于生成几何结构的多维模型的系统和方法的需求，其将最小化和/或消除传统系统中的一个或多个缺陷。
【发明内容】
[0012]本发明总体上涉及一种用于生成几何结构的多维表面模型的系统和方法。
[0013]根据本发明及本发明教导的一个方面，提供了一种用于生成几何结构的多维表面模型的系统。该系统包括处理设备。所述处理设备被配置为获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上相应方位的多个方位数据点。该处理设备还被配置为限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点。该处理设备进一步被配置为构造对应所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该处理设备还被配置为从所述体元栅格的多个体元的某些中提取多面表面模型。在例证性实施例中，所述多面表面模型包括所述多个体元中这些体元的α-包逼近。
[0014]在例证性实施例中，该处理设备进一步被配置为削减多面表面模型的表面以从中移除多余的面，和/或使多面表面模型的表面平滑。在处理设备被配置为削减表面的例证性实施例中，该处理设备被配置为产生削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的多面表面模型的每个顶点。该处理设备还被配置为以优选顺序排列削减队列中的顶点，以及选择该队列中的最高优先级顶点。该处理设备进一步被配置为确定包含该最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含该最高优先级顶点和相邻的顶点。该处理设备还被配置为通过从多面表面模型删除最高优先级顶点，并将关联至最高优先级顶点的所述多面表面模型的所有边缘移动至相邻的顶点，从而来折叠最高优先级边缘。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供了一种生成几何结构的多维表面模型的计算机实现方法。该方法包括获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上各个方位的多个方位数据点。该方法进一步包括限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点。该方法还包括构造对应所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该方法还包括从所述体元栅格的多个体元中的某些中提取多面表面模型。在例证性实施例中，所述提取步骤包括提取所述多个体元中这些体元的Ct -包逼近。
[0016]在例证性实施例中，该方法还包括削减多面表面模型的表面以从中移除多余的面，和/或使多面表面模型的表面平滑。在该方法包括削减表面的例证性实施例中，该方法进一步包括产生削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的多面表面模型的每个顶点。该方法还包括以优选顺序排列削减队列中的顶点，以及选择该队列中的最高优先级顶点。该方法还包括确定包含该最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含该最高优先级顶点和相邻的顶点。该方法还包括通过从多面表面模型删除最高优先级顶点，并将关联至最高优先级顶点的所述多面表面模型的所有边缘移动至相邻的顶点，从而来折叠最高优先级边缘。
[0017]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于从多个多面表面生成几何结构的合成表面模型的系统。该系统包括处理设备。所述处理设备被配置为限定边界盒，其包含多个多面表面的每个顶点。该处理设备进一步被配置为构造对应所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该处理设备还被配置为从所述体元栅格的多个体元的某些中提取合成表面模型。在例证性实施例中，该处理设备还被配置为使用移动立方体(MarchingCubes)算法提取合成表面模型。
[0018]在一个实施例中，该处理设备可以进一步被配置为生成多个多面表面。在例证性实施例中，该处理设备进一步被配置为削减合成多面表面模型的表面以从中移除多余的面，和/或使合成多面表面模型的表面平滑。在处理设备被配置为削减表面的实施例中，该处理设备还被配置为产生削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的合成多面表面模型的每个顶点。该处理设备进一步被配置为以优选顺序排列削减队列中的顶点，以及选择该队列中的最高优先级顶点。该处理设备还被配置为确定包含该最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含该最高优先级顶点和相邻的顶点。该处理设备还被配置为通过从合成多面表面模型删除最高优先级顶点，并将关联至最高优先级顶点的所述合成多面表面模型的所有边缘移动至相邻的顶点，从而来折叠最高优先级边缘。
[0019]根据本发明的另一个方面，提供了一种从多个多面表面生成几何结构的合成表面模型的方法。该方法包括限定边界盒，其包含多个多面表面的每个顶点。该方法进一步包括构造对应所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该方法还包括从所述体元栅格的多个体元的某些中提取合成表面模型。在例证性实施例中，该方法包括使用移动立方体算法提取合成表面模型。
[0020]在一个实施例中，该方法还包括生成多个多面表面。在例证性实施例中，该方法还包括削减合成多面表面模型的表面以从中移除多余的面，和/或使合成多面表面模型的表面平滑。在该方法包括削减表面的实施例中，该方法还包括生成削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的合成多面表面模型的每个顶点。该方法进一步包括以优选顺序排列削减队列中的顶点，以及选择该队列中的最高优先级顶点。该方法还包括确定包含该最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含该最高优先级顶点和相邻的顶点。该方法还包括通过从合成多面表面模型删除最高优先级顶点，并将关联至最高优先级顶点的所述合成多面表面模型的所有边缘移动至相邻的顶点，从而来折叠最高优先级棱边。
[0021]根据本发明的又一个方面，提供了一种用于生成几何结构的多维表面模型的计算机实现方法。该方法包括获取第一和第二组方位数据点，其中所述第一组方位数据点包括对应几何结构的第一区域的表面上相应方位的多个方位数据点，以及所述第二组方位数据点包括对应几何结构的第二区域的表面上相应方位的多个方位数据点。在例证性实施例中，获取步骤包括通过传感器从几何结构的第一和第二区域的表面收集第一和第二组方位数据点。该方法进一步包括构造分别对应第一和第二组方位数据点的第一和第二体元栅格，其中每个体元栅格包括多个体元。该方法还包括从第一体元栅格的多个体元的某些中生成针对感兴趣的第一区域的第一多维表面模型，以及从第二体元栅格的多个体元的某些中生成针对感兴趣的第二区域的第二多维表面模型。在例证性实施例中，生成步骤包括分别从第一体元栅格的多个体元的某些以及第二体元栅格的多个体元的某些中计算α-包逼近。该方法还包括将第一和第二表面模型结合在一起以形成合成多维表面模型。在例证性实施例中，结合步骤包括计算第一和第二表面模型的布尔并集逼近。
[0022]在例证性实施例中，结合步骤包括构造对应包含第一和第二表面模型的第三体元栅格，其中第三体元栅格包括多个体元，并且从第三体元栅格的多个体元的某些中生成合成表面模型。
[0023]在合成表面模型包括多面表面的例证性实施例中，该方法进一步包括削减多面表面以从中移除多余的面，和/或使多面表面平滑。在第一和第二多维表面模型的每一个包括多面表面的例证性实施例中，该方法还包括削减第一和第二表面模型的多面表面，以从中移除多余的面，和/或使第一和第二表面模型的多面表面平滑。
[0024]本发明的前述和其他方面、特征、细节、效用、和优点将通过阅读如下说明书和权利要求书以及审阅附图而变得显而易见。
[0025]根据本发明和本发明教导的一个方面，提供了一种构造对应多个方位数据点的边界盒的计算机实现方法。该方法包括获取一组方位数据点，其包括多个所感测的方位数据点。该方法进一步包括针对每个所感测的方位数据点将至少一个所计算的方位数据点添加至该组方位数据点。在例证性实施例中，添加步骤包括针对至少一个所感测的方位数据点将多个所计算的方位数据点添加至该组方位数据点。在该实施例中，所添加的所计算的方位数据点可以沿对应所感测的方位数据点的第一轴添加，或沿对应所感测的方位数据点的多个轴添加。在任何情形中，该方法还包括限定三维边界盒，其包含该组方位数据点中的每个所感测和所计算的方位数据点。
[0026]在例证性实施例中，该方法还包括将边界盒沿其至少一个轴扩展预定距离。在例证性实施例中，该扩展步骤包括将边界盒沿其多个轴扩展预定距离。可以将该边界盒扩展以使其呈现被构造为对应边界盒的体元栅格的体元尺寸的整数倍尺寸。
[0027]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于构造对应多个方位数据点的边界盒的系统。该系统包括处理设备。该处理设备被配置为获取一组方位数据点，其包括多个所感测的方位数据点。该处理设备进一步被配置为针对每个所感测的方位数据点将至少一个所计算的方位数据点添加至该组方位数据点。在例证性实施例中，该处理设备被配置为针对至少一个所感测的方位数据点将多个所计算的方位数据点添加至该组方位数据点。在该实施例中，该处理设备可以被配置为沿对应所感测的方位数据点的第一轴、或沿对应所感测的方位数据点的多个轴添加所计算的方位数据点。在任何情形中，该处理设备还被配置为限定三维边界盒，其包含该组方位数据点中的每个所感测和所计算的方位数据点。
[0028]在例证性实施例中，该处理设备进一步被配置为将边界盒沿其至少一个轴扩展预定距离。在例证性实施例中，该处理设备被配置为将边界盒沿其多个轴扩展预定距离。可以将该边界盒扩展以使其呈现被构造为对应边界盒的体元栅格的体元尺寸的整数倍尺寸。
[0029]根据本发明的另一个方面，提供了一种识别体元栅格中的体元的计算机实现方法，所述体元栅格对应从中提取出多面表面模型的多个方位数据点方位数据。该方法包括针对每个方位数据点计算该方位数据点和体元栅格中每个体元之间的距离。该方法进一步包括生成体元的第一子集，其包括距至少一个方位数据点的距离小于第一预定距离的那些体元。该方法还包括生成体元的第二子集，其包括不包含在第一子集中并且邻近第一子集中至少一个体元的那些体元。该方法还包括针对第二子集中的每个体元计算所述体元和第一子集中每个体元的距离，然后识别体元的第一子集中距离第二子集中的每个体元超过第二预定距离的每个体元。
[0030]在例证性实施例中，该方法进一步包括获取多个方位数据点，并且构造对应多个方位数据点的体元栅格。在该实施例中，该方法还可以包括限定包含每个方位数据点的边界盒，并且其中构造体元栅格的步骤包括构造对应边界盒的体元栅格。
[0031]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于识别体元栅格中的体元的系统，所述体元栅格对应从中提取出多面表面模型的多个方位数据点方位数据。该系统包括处理设备。该处理设备被配置为针对每个方位数据点计算该方位数据点与体元栅格中每个体元之间的距离。该处理设备进一步被配置为生成体元的第一子集，其包括距至少一个方位数据点的距离小于第一预定距离的那些体元。该处理设备还被配置为生成体元的第二子集，其包括不包含在第一子集中并且邻近第一子集中至少一个体元的那些体元。该处理设备还被配置为针对第二子集中的每个体元计算所述体元与第一子集中每个体元的距离，然后识别体元的第一子集中距离第二子集中每个体元超过第二预定距离的每个体元。
[0032]在例证性实施例中，该处理设备进一步被配置为获取多个方位数据点，并且构造对应多个方位数据点的体元栅格。在该实施例中，该处理设备可以被配置为限定包含每个方位数据点的边界盒，并且构造对应边界盒的体元栅格。
[0033]本发明的前述和其他方面、特征、细节、效用、和优点将通过阅读如下说明书和权利要求书以及审阅附图而变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是根据本发明教导的用于生成几何结构的多维表面模型的系统的图解视图。
[0035]图2是图1中所示意的系统的模型构造系统的简化图解视图和示意图。
[0036]图3是包含方位数据点的集合的点云的示意图。
[0037]图4A-4D是适用于图2所示的模型构造系统的驱动贴片电极的例证性偶极子对的示意图。
[0038]图5是示意根据本发明教导的生成几何结构的多维表面模型的方法的例证性实施例的流程图。
[0039]图6是示意从体元栅格中的多个体元运算或计算α -包逼近的方法的例证性实施例的流程图。
[0040]图7是包含图3所示的点云的方位数据点的边界盒的示意图。
[0041]图8是包含图3所示的点云的所有方位数据点的体元栅格的示意图。
[0042]图9是图8中示意的体元栅格的示意图，并且描绘了体元栅格中处于图3所示点云的至少一个方位数据点的预定距离内的那些体元。
[0043]图10是图8所示的体元栅格的示意图，并且描绘了图9所示的处于图3所示点云的至少一个方位数据点的预定距离内的那些体元，以及体元栅格中邻近图9所描绘的体元的那些体元。
[0044]图11是图8所示的体元栅格的示意图，并且描绘了图10所示的体元，其中这些体元被视为是区别于体元栅格的其他体元的用于生成对应的表面模型的内部体元。
[0045]图12是例证性表面模型的多面表面的一部分的不意图。
[0046]图13Α和13Β是示意用于削减表面模型的多面表面的例证性技术的流程图。[0047]图14是邻近顶点的示意图，其包括中心顶点以及围绕中心顶点并与其形成面边缘的那些顶点。
[0048]图15是对多面表面进行平滑的例证性技术的流程图。
[0049]图16是包含一对简化的、例证性表面模型并且示意用于确定体元栅格中哪些体元位于那些表面模型的边界内的射线投影技术的体元栅格的示意图。
[0050]图17是将多个表面模型结合在一起以形成合成表面模型的例证性技术的流程图。
[0051]图18是例证性合成表面模型的多面表面的一部分的示意图。
[0052]图19是示意基于给定的所收集或所感测的方位数据点产生新的所计算的方位数据点的示意图。
【具体实施方式】
[0053]现在参照附图，其中相同的附图标记用于标识各个附图中相同的部件，图1示意了用于生成一个或多个几何结构的多维表面模型的系统10的一个例证性实施例。如下文将描述的，在例证性实施例中，由系统10生成的模型是三维模型。然而能够理解的是，虽然如下描述通常限定至三维模型的生成，本发明并不意味着要局限于此。而是，在其他例证性实施例中，系统10可以被配置为生成三维以外的多维模型，并且这些实施例保持在本发明的精神和范围内。
[0054]还应该指出的是，虽然如下说明书主要集中讨论系统10用于解剖结构、特别地以及心脏结构的模型生成，本发明并不意味着局限于此。而是，系统10以及进而使用的方法和技术可以应用至多种几何结构的三维模型的生成，包括心脏结构以外的解剖结构。然而，为了示意以及便于描述的目的，如下描述将限定于系统10用于心脏结构的三维模型的生成。
[0055]继续参照图1，在例证性实施例中，除了其他部件外，系统10包括医疗装置12和模型构造系统14。在例证性实施例中，医疗装置12包括导管(导管12)，以及模型构造系统14部分地包括处理设备16。处理设备16可以采用电子控制单元的形式，例如，其被配置为使用由导管12收集的数据构造心脏内结构的三维模型。
[0056]如图1所示意，导管12被配置为插入到患者身体18内，并且更加特别地，插入到患者心脏20内。导管12可以包括电缆连接器或接口 22、手柄24、具有近侧端28和远侧端30的轴杆26 (如这里所使用的，“近侧”指代朝向靠近临床医生的导管12的部分的方向，以及“远侧”指代远离临床医生并且(通常)在患者身体内侧的方向)、以及安装在导管12的轴杆26内或者其上的一个或多个传感器32^^^132^32^32^。在例证性实施例中，传感器32布置在轴杆26的远端30处或其附近。导管12还可以包括其他传统部件，诸如但不限于，温度传感器、其他传感器或电极、消融元件(例如，用于输送RF消融能量的消融顶端电极、高强度聚焦超声消融元件等)、以及相应的导体或导线。
[0057]连接器22提供了用于电缆(诸如延伸至模型构造系统14的电缆34、36)和/或系统10的其他部件(例如，可视化、导航、和/或标测系统(如果独立于且区分于模型构造系统14)、消融发生器、冲洗源等)的机械、液体及电气连接。连接器22是本领域常用的且布置在导管12的近侧端特别是其手柄24处。[0058]布置在轴杆26的近侧端28处的手柄24提供了临床医生握持导管12的位置，并且还可以提供用于在患者身体18内操纵或导引轴杆26的部件。例如，手柄24可以包括用于改变操纵丝长度的部件，所述操纵丝延伸穿过导管12至轴杆26的远侧端30以操纵轴杆
26。手柄24也是本领域中常用的，并且应该理解的是，手柄24的构造可以变化。在另一例证性实施例中，可以机器遥控地驱动或控制导管12。因此，不是临床医生操纵手柄以操纵或导引导管12以及其轴杆26，特别地，在该实施例中使用机器人操纵导管12。
[0059]轴杆26是细长管状柔性构件，其被配置为在身体18内运动。轴杆26支撑，例如但非限制性的，安装在其上的传感器和/或电极，诸如，传感器32、相关的导体、以及用于信号处理和调制的可能的另外电子装置。轴杆26还可以允许液体(包括冲洗液、冷冻消融液以及体液)、药物、和/或手术工具或器械的传送、输送、和/或移除。轴杆26可以由诸如聚亚安酯的常规材料制成，并且限定被配置为容纳和/或传送导电体、液体、或手术工具的一个或多个管腔。可以通过常规的导引器将轴杆26引入至身体18的血管或其他结构。然后可以使用本领域公知的手段操纵或导引轴杆26以穿过身体18的期望位置，诸如心脏20。
[0060]可以将安装在导管12的轴杆26内或其上的传感器32用于各种诊断和治疗目的，例如包括但不限于电生理研究、起搏、心脏标测、以及消融。在例证性实施例中，将一个或多个传感器32用于执行方位或位置感测功能。更加特别地，并且将在下文更加详细地描述，一个或多个传感器32被配置为定位传感器，其提供关于导管12及其轴杆26的远侧端30特别是在某些时间点的方位(位置和方向)信息。因此，在该实施例中，随着导管12沿心脏20的感兴趣结构的表面和/或绕该结构的内部移动，传感器32可以用于收集对应于感兴趣结构的表面和/或其内部其他方位的方位数据点。这些方位数据点然后能够被例如用于感兴趣结构的三维模型构造的模型构造系统14使用，这将在下文详细描述。为了清楚和示意的目的，如下说明书将讨论导管12的多个传感器32包括定位传感器的实施例。然而，应该理解的是，在仍保持在本发明的精神和范围内的其他例证性实施例中，导管12可以包括一个或多个定位传感器以及被配置为执行其他诊断和/或治疗功能的其他传感器。
[0061]如上面简要描述的，并且在下面将更加详细描述的，模型构造系统14被配置为部分使用由导管12收集的方位数据构造心脏内部结构的三维模型。更加特别地，模型构造系统14的处理设备16被配置为获取由传感器32收集或感测的方位数据点，然后在方位数据点对应的结构模型的构造或生成中使用这些方位数据点。在例证性实施例中，模型构造系统14通过与收集方位数据点的传感器32 —起作用来获取方位数据点。然而，在另一例证性实施例中，模型构造系统14可以简单地从传感器32或系统10内的另一部件(诸如作为模型构造系统14的部件或可进而访问的存储器或其他存储装置)获取方位数据点，而无需必然地参与方位数据点的收集。在任一实施例中，模型构造系统14被配置为基于一些或全部所收集的方位数据点来构造三维模型。为了示意和清楚的目的，下文描述将限定于模型构造系统14被配置为既构造模型又与收集方位数据点的传感器32 —起作用而获取方位数据点的实施例。然而，应该理解的是，模型构造系统14仅从传感器32或系统10的另一部件获取方位数据点然后基于此构造三维模型的实施例仍在本发明的精神和范围内。
[0062]因此，在例证性实施例中，除了构造结构模型之外，模型构造系统14被配置为与传感器32 —起作用来收集用于三维模型构造的方位数据点。在该实施例中，模型构造系统14可以包括基于电场的系统，诸如由St.Jude Medical公司市售的EnSite NavX?系统，以及如参照名称为 “Method and Apparatus for Catheter Navigation and Locationand Mapping in the Heart”的美国专利N0.7, 263, 397所一般示出的，其全部内容通过引入包含于此。然而，在其他例证性实施例中，模型构造系统14可以包括其他类型的系统，例如但不限于:基于磁场的系统，诸如可以从Biosense Webster获得的Car to?系统，以及如参照名称为“ Intrabody Measurement”的美国专利N0.6, 498, 944、名称为“Medical Diagnosis, Treatment and Imaging Systems” 的美国专利 N0.6, 788, 967、以及名称为 “System and Method for Determining the Location and Orientation of anInvasive Medical Instrument”的美国专利N0.6, 690, 963中的一个或多个所一般不出的，其全部内容通过引入包含于此，或来自MediGuide有限公司的gMPS系统，以及如参照名称为 “Medical Positioning System” 的美国专利 N0.6, 233, 476、名称为 “System forDetermining the Position and Orientation of a Catheter，，的美国专利 N0.7, 197, 354、以及名称为“Medical Imaging and Navigation System” 的美国专利 N0.7, 386, 339 中的一个或多个所一般不出的，其全部内容通过弓I入包含于此；基于电场和基于磁场的系统的组合，诸如同样可以从Biosense Webster获得的Carto3?系统；以及其他的基于阻抗的定位系统、基于声或超声的系统、以及市售的基于荧光检查法的、计算机层析成像术(CT)、以及磁共振成像(MRI)的系统。
[0063]如上文简要描述的，导管12的传感器32包括定位传感器。传感器32产生指示导管方位(位置和/或方向)信息的信号。在模型构造系统14是基于电场的系统的实施例中，传感器32可以包括一个或多个电极。可替代地，在模型构造系统14是基于磁场的系统的实施例中，传感器32可以包括被配置为探测低强度磁场的一个或多个特征的一个或多个磁性传感器。例如，在一个例证性实施例中，传感器32可以包括布置在导管12的轴杆26上或其内的磁性线圈。
[0064]为了清楚和示意的目的，下文将模型构造系统14描述为包括基于电场的系统，诸如上面所标识的EnSite NavX?系统。应该理解的是，虽然下文描述主要限于传感器32包括一个或多个电极的实施例，但在其他例证性实施例中，传感器32可以包括一个或多个磁场传感器(例如，线圈)。因此，包括定位传感器而不是下文所述的传感器或电极的模型构造系统14仍然在本发明的精神和范围内。
[0065]参照图2，除了处理设备16之外，模型构造系统14可在其他可能部件之外包括多个贴片电极38、多路开关40、信号发生器42、以及显示装置44。在另一例证性实施例中，一些或所有这些部件是独立的且区别于模型构造系统14，但电连接至模型构造系统14或被配置为与模型构造系统14导通。
[0066]处理设备16可以包括可编程微处理器或微控制器，或可以包括专用集成电路(ASIC)。处理设备16可以包括中央处理单元(CPU)和输入/输出(1/0)接口，处理设备16可通过该接口接收多个输入信号，包括例如由贴片电极38和传感器32生成的信号，并且生成多个输出信号，包括例如用于控制和/或提供数据至诸如显示装置44和开关40的那些输出信号。处理设备16可以被配置为利用合适的编程指令或代码(即，软件)执行各种功能，诸如那些下文中更详细描述的功能。因此，处理设备16利用在计算机存储介质上编码的一种或多种计算机程序来编程，用于执行这里所描述的功能。
[0067]除了被称作“腹贴”的贴片电极38b的可能的例外之外，贴片电极38被设置以产生电信号，该电信号用于例如确定导管12的位置和方向。在一个实施例中，贴片电极38正交地置于身体18的表面上，并用于产生身体18内部的轴特定电场。例如，在一个例证性实施例中，贴片电极38)(1、38)(2可沿第一(X)轴放置。贴片电极38吣38^可沿第二(y)轴放置，以及贴片电极3821、3822可沿第三(z)轴放置。每个贴片电极38可耦合至多路开关40。在例证性实施例中，处理设备16被配置为通过合适的软件给开关40提供控制信号，从而顺序地将各对电极38耦合至信号发生器42。每对电极38的激励在身体18内以及在诸如心脏20的感兴趣的区域内产生电场。参考腹贴38b的非激励电极38的电平被滤波且转换并提供至处理设备16以用作参考值。
[0068]在例证性实施例中，导管12的传感器32电耦合至处理设备16并被配置为提供位置感测功能。更加特别地，传感器32置于身体18(例如，心脏内)通过激励贴片电极38产生的电场内。为了清楚和示意的目的，下文描述将限定于单个传感器32置于电场内的实施例。然而，应该理解的是，在仍然处于本发明精神和范围内的其他例证性实施例中，多个传感器32能够置于电场内，然后使用下文描述的技术来确定每个传感器的位置和方向。
[0069]当布置在电场内时，传感器32经受基于各贴片电极38之间的方位和传感器32相对于组织的位置的电压。在传感器32和贴片电极38之间做出的电压测量比较能够用于确定传感器32相对于组织的方位。因此，随着导管12围绕或沿着感兴趣的特定区域或表面扫描，处理设备16从传感器32接收信号(方位信息)，其反映传感器32上的以及来自非通电的贴片电极38的电平的变化。使用各种已知算法，处理设备16然后可确定传感器32的方位(位置和方向)并将其作为对应于传感器32的方位和由此正在被建模的感兴趣结构的表面上的点的所感测方位方位数据点46 (这里也称作“数据点46”并在图3中示意)记录在与处理设备16关联或可由处理设备16访问的诸如存储器47的存储器或存储装置中。在例证性实施例中，在将该方位作为方位数据点记录之前，由处理设备16接收的信号所表达的原始方位数据可通过 处理设备16校正，以使用公知的或以后开发的技术来考虑呼吸、
心脏活动、以及其他人为现象。在任何情形中，随时间收集的方位数据点46(46ρ462.....46n)引起点云48的形成(最佳示于图3)，所述点云48存储在存储器或存储装置中。
[0070]虽然如上描述迄今通常关于贴片电极38的正交布置，本发明并不意味着要局限于此。而是，在其他例证性实施例中，可使用非正交布置来确定传感器32的方位坐标。例如，并且总的来说，图4A-4D描绘了多个设置在坐标系50中的例证性的非正交偶极子D。、D” D2和D30在图4A-4D中，X-轴贴片电极标记为Xa和Xb, Y-轴贴片电极标记为Ya和Yb,以及Z-轴贴片电极标记为Za和4。对于任何期望的轴，由预定组的驱动(源库)配置引起的在诸如传感器32的心脏内传感器上测量的电势可代数地组合以产生与通过简单地驱动沿正交轴的均匀电流获得的相同的有效电势。可以选择贴片电极38X1、38X2、38Y1、38Υ2、38Ζ1、38Ζ2 (参见图2)中的任意两个来作为偶极子源，并且当未激发贴片电极测量关于接地参考的电压时，关于例如腹贴38β的接地参考耗尽。置于心脏20内的传感器32也暴露在用于电流脉冲的场中，并且关于例如腹贴38β的地线、测量。
[0071]在另一例证性实施例中，多个贴片电极38可沿共同轴线性地布置。在该实施例中，包括贴片电极38中之一和安装在导管上电极的电极对的激励产生电场。非激励的贴片电极38然后可以测量用于确定传感器32的位置的电势。因此，在实施例中，包括不同贴片电极38和安装至导管的电极的多个电极对的激励可用于确定传感器32的位置。[0072]来自每个贴片电极38和传感器32的数据集全部被用来确定传感器32在心脏20内的方位。在做出电压测量后，由电流源激励不同对的贴片电极，并且进行其余贴片电极和内部传感器的电压测量步骤。一旦确定了传感器32的方位，以及如上所述的，该方位以上述相同的方式记录为数据点46。在例证性实施例中，在将所述方位记录为方位数据点之前，由处理设备16接收的信号表达的原始方位数据可以通过处理设备16校正，以使用公知或后来开发的技术考虑呼吸、心脏活动、和其他人为现象。因此，应该理解的是，可使用多种技术来确定传感器32的位置，并因此收集对应其的数据点，它们都保持在本发明的精神和范围内。
[0073]图3示意了点云48，其包括方位数据点461-463，它们对应正在被建模的感兴趣的特定结构。应该理解的是，虽然图3所示的点云48仅包括三个方位数据点46，实际上点云48通常包括数百至数十万的数据点46。然而，为了示意和便于描述的目的，下文描述将限定于具有有限数量的方位数据点的点云，例如点云48由三个方位数据点46组成。还将理解的是，可以收集对应感兴趣结构的不同区域的方位数据点46。在该实施例中，处理设备16可以被配置为对数据点46进行分组，所述数据点46对应于自其所被收集的感兴趣结构的区域。这样，如果具有两个感兴趣结构的区域，对应第一区域的所有方位数据点将分组在一起并形成第一点云，而对应第二区域的所有方位数据点将类似地分组在一起并形成第二点云。
[0074]在一个例证性实施例中，并参照图5，处理设备16总体上被配置为首先生成感兴趣的解剖结构的一个或多个个体区域的一个或多个表面模型(步骤100)。在生成两个以上感兴趣的个体区域的两个以上或多个表面模型的例证性实施例中，处理设备16还被配置为将多个个体表面模型结合在一起以形成感兴趣的结构的合成表面模型(步骤102)。为了清楚和示意的目的，生成多个感兴趣区域的多个表面模型然后结合的实施例将在下文中关于表不感兴趣的解剖结构的两个区域的三维合成表面模型的生成来描述。这样，合成表面模型将由两个结合在一起的表面模型来组成，每个对应感兴趣结构的两个不同区域中的每一个。然而，应该理解的是，本发明并不限定于处理设备16生成由两个结合在一起的表面模型组成合成表面模型的实施例。而是，本领域普通技术人员都可以理解的，处理设备16可以被配置为生成由三个或多个个体表面模型组成的合成表面模型，所述个体表面模型使用下文所述技术结合在一起，并因此，具有该性能的处理设备仍然在本发明的精神和范围内。
[0075]表面模型(或用于生成合成表面模型的每个表面模型)可以用多种方式来生成。在诸如图5所示的例证性实施例中，并且一般来说，处理设备16被配置为首先获取对应第一感兴趣区域的第一组方位数据点46。处理设备还可收集对应第二感兴趣区域的第二组方位数据点46。如上所描述的，第一组方位数据点中的每个方位数据点46对应感兴趣解剖结构的第一区域的表面上的相应方位，而第二组方位数据点中的每个数据点46对应感兴趣解剖结构的第二区域的表面上的相应方位。
[0076]如本文在别处所描述的，处理设备16被配置为以多种方式获取方位数据点。在例证性实施例中，处理设备16从传感器32获取方位数据点，所述传感器32从结构的表面收集方位数据点。在另一例证性实施例中，处理设备16通过从存储器或存储设备获得多组方位数据点来获取方位数据点，所述存储器或存储设备是处理设备16的一部分或电连接至处理设备16，并被配置为与处理设备16导通。因此，处理设备16可从多个源中的一个获取多组方位数据点(及其多个方位数据点)，它们中的每一个仍在本发明的精神和范围内。使用各组方位数据点46，处理设备16被配置为生成每个感兴趣区域的表面模型。
[0077]一旦获取了一组或多组方位数据点46，处理设备16就被配置为基于各组方位数据点46中的方位数据点46来生成每个感兴趣区域的一个或多个个体表面模型。这样,并且一般来说，处理设备16被配置为计算或构造第一和第二组方位数据点46的相应的体元域或栅格(步骤106)。每个体元栅格包括该体元栅格对应的该组方位数据点的所有方位数据点46,并且每个体元栅格包括多个体元。
[0078]—旦构 造了针对每组方位数据点46的体元栅格，处理设备16就被配置为确定或识别相应体元栅格中的哪些体元用于生成个体表面模型(步骤108)。处理设备16然后使用这些识别出的体元采用本领域公知的多种三角化表面重构技术中的一种来生成表面模型，诸如但非局限于，α-包技术或算法(步骤110)。
[0079]虽然对个体表面模型的生成的描述迄今只是一般描述，现在将更加详细地描述用于生成个体表面模型的过程的例证性实施例。在该例证性实施例中，使用将在下文描述的特定的α-包技术或算法来生成个体表面模型。然而，应该理解的是，在其他例证性实施例中，可以使用不同的技术、或技术的组合来生成基于体元的表面模型。一种这样的例证性技术是移动立方体技术或算法。另一种这样的例证性技术在2011年8月16日公布的名称为“System and Method for Surface Reconstruction from an Unstructured Point Set，，的美国专利8，000, 941中描述，其全部内容通过引入包含于此。因此，中采用不是本文中具体描述的技术来生成基于体元的表面模型的实施例仍在本发明的精神和范围内。
[0080]此外，还为了示意、清楚、及便于描述的目的，下文描述将仅限定于对应解剖结构的单个感兴趣区域(例如，感兴趣的第一区域)的表面模型的生成。然而，应该理解的是，针对感兴趣的第一区域的表面模型的生成所描述的技术也可以由处理设备16实施以生成第二感兴趣区域的表面模型、或感兴趣解剖结构的任何其他感兴趣区域。因此，感兴趣的第二区域的表面模型(以及感兴趣的任何其他区域)可以使用下文所述的相同技术来生成。
[0081]因此，参照图6并如上所描述，在例证性实施例中，处理设备16被配置为获取对应感兴趣区域的该组数据点46(步骤104)。处理设备16可以被配置为从多种源来获取数据点46，所述源例如但不限于与处理设备16关联或可由处理设备16访问的诸如存储器47的存储器或其他存储介质，或来自系统10或模型构造系统14内的任何其他源(例如，传感器32)。同样如上所描述的，处理设备16被配置为针对所获取的一组方位数据点计算或构造体元栅格(步骤106)。在图6所示的例证性实施例中，为了构造体元栅格，处理设备16被配置为首先确定边界盒或容积52，其包括该组方位数据点中的每个数据点46(步骤112)。例如，图7示意了对应图3所示的数据点46^463的边界盒52。
[0082]一旦限定了边界盒52，就确定了边界盒52的欧几里得坐标。更加特别地，确定了沿X-、y-、和Z-轴中每一个的最小值及最大值，并用作边界盒52的坐标。因此，为了确定边界盒52的X-坐标，处理设备16被配置为确定具有该组数据点中所有数据点46的最小“X值”的方位数据点46以及具有该组数据点中所有数据点46的最大“X值”的方位数据点46。处理设备16然后使用这些相应的最小和最大值作为边界盒52的最小和最大X-坐标。边界盒52的最小和最大y_和Z-坐标也以与上述关于X-坐标相同的方式来确定。[0083]一旦确定了边界盒 52 的坐标(即，(MINX，MINy, MINz)以及(MAXx、MAXy, MAXz))，在例证性实施例中，边界盒52通过在X-、y-、Z-方向上将边界盒52扩展预定距离阿尔法(α)来填充,并且确定所扩展的边界盒52的坐标(即，(minx,miny,minz)以及(maxx、maxy,maxz))。所扩展的边界盒52的坐标可使用下列等式(1)-(6)来确定:
[0084](I) minx = ΜΙΝχ-α ；
[0085](2) miny = MINy- α ；
[0086](3) minz = MINz- α ；
[0087](4) maxx = MAXx+ α ；
[0088](5) maxy = MAXy+ α ;以及
[0089](6) maxz = MAXz+ α。
[0090]在例证性实施例中，α值是在毫米级的测量距离，其可以被设置为系统10特别地是处理设备16 ( S卩，在系统10的制造过程中或在系统10的初始化过程中以及使用之前)的装置的一部分。在另一实施例中，α可以由医疗装置的尺寸确定，例如α可以是导管12、传感器32的半径或直径，或它们的分数或倍数。此外，该值可以是不可调节的，或者它可以通过系统10的用户使用例如用户界面53 (最佳示于图1)来调节，诸如触屏、键板、键盘、滑动控制器、具有一个或多个用户可选择或用户可输入区的图形用户界面、或一些电连接至处理设备16以允许用户选择或调节α值的其他的用户可控输入装置。
[0091]在另一实施例中，α或一些其他预定值，能够加到每个方位数据点46以产生一个或多个新的或另外的方位数据点46’。更加特别地，对于每个方位数据点46，处理设备16可以被配置为基于方位数据点46的方位计算一个或多个另外的方位数据点46’的方位，然后在那个或那些所计算的方位添加一个或多个方位数据点46’。以该方式添加的方位数据点46’可称作“计算的”方位数据点46’，从而将它们与那些由传感器32所收集的方位数据点(它们是“感测的”方位数据点)区分。例如，并且参照图19，其中α设置为(1)，例如能够在一条轴上从方位(x，y，z)处的感测点生成八(8)个新的“计算的”方位数据点46’，这些点是点 46’「46’ 8(即,(x+1, y, z)、(x+1, y+1, z)、(x, y+1, z)、(x_l, y+1, z)、(x_l, y, z)、(x-l，y-l，z)、(x, y-1, z)以及(x+1, y_l, z))。类似的,在每个其他轴上能够有重叠的生成八(8)个新的或“计算的”方位数据点，或能够生成下述二十六(26)个总数的新点46’:
[0092](x-1, y-1, z)，(x, y-1, z_l)，(x+1, y-1, z_l)，
[0093](x-1, y, z-1)，(x, y, z_l)，(x+1, y, z_l)，
[0094](x-1, y+1, z_l)，(x, y+1, z_l)，(x+1, y-1, z_l)，
[0095](x-1, y-1, z)，(x, y-1, z)，(x+1, y-1, z)，
[0096](x-1, y, z)，(x+1, y, z)，
[0097](x-1, y+1, z)，(x, y+1, z)，(x+1, y+1, z)，
[0098](x-1, y-1, z+1)，(x, y-1, z+1)，(x+1, y-1, z+1)，
[0099](x-1, y, z+1)，(x, y, z+1)，(x+1, y, z+1)，
[0100](x-1, y+1, z+1)，(x, y+1, z+1)，(x+1, y+1, z+1)。
[0101]这些计算的方位数据点46’然后可以使用或不使用上述等式与方位数据点46 (即，感测的方位数据点46) —起来限定边界盒52。
[0102]在某些情形中，在确定(min)和(max)坐标后，需要边界盒52的进一步填充。更加特别地，在例证性实施例中，需要的是边界盒52在每个方向上的尺寸是体元(会包括体元栅格)的尺寸的整数倍。然而，在通过α值填充边界盒52后，其尺寸并不是体元尺寸的整数倍(例如，由于α值自身不是体元尺寸的整数倍)，边界盒52的进一步填充需要满足该要求。例如，假定体元的尺寸是1Χ1Χ1(以毫米为单位)，并且通过α值填充后的边界盒52的尺寸是128.4X 1296.0 X 417.9 (同样以毫米为单位)。在该情形中，处理设备16通过在每个方向上将尺寸扩展至下一体元边界来填充边界盒52，从而使得在该实例中填充后的尺寸是129X1296X418。因此，边界盒尺寸将在每个侧面或每个方向上是体元尺寸的整数倍。在该情形中，需要根据边界盒的进一步填充的幅度来调节一些或全部的(min)或(max)坐标。
[0103]参照图6和8，在边界盒52的填充或扩展以及扩展后的边界盒52的坐标的确定之后，处理设备16被配置为如图8所示构造边界盒52内的体元栅格54(步骤114)。体元栅格54具有预定V值，其对应体元栅格54中每个体元56 (在图8中水平和垂直栅格线交叉处的每个点构成体元56)之间的距离。通过上述的α值，V值可以被设置为系统10特别地是处理设备16 (即，在系统10的制造过程中或在系统10的初始化过程中以及使用之前)的装置的一部分。此外，该值可以是不可调节的，或者它可以通过系统10的用户使用例如上述的用户界面53来调节。在例证性实施例中，V的值可以是大约0.75mm，然而，本发明并不意味着要局限于此。
[0104]体元栅格54具有在X-方向上I个单元、在y_方向上J个单元、以及在Z-方向上K个单元给定的尺寸。1、J、K的实际值使用等式(7)-(9)来计算:
【权利要求】
1.一种用于生成几何结构的多维表面模型的系统，该系统包括: 处理设备，所述处理设备被配置为: 获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上相应方位的多个方位数据点； 限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点； 构造对应所述边界盒的体元栅格,其中所述体元栅格包括多个体元；以及 从所述体元栅格的所述多个体元的某些中提取多面表面模型。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多面表面模型包括所述多个体元中所述某些体元的α -包逼近。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理设备被配置为执行下述中的至少一个: 削减所述多面表面模型的表面以从中移除多余的面；以及 使所述多面表面模型的所述表面平滑。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理设备被配置为削减所述表面模型的表面，所述处理设备还被配置为: 生成削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的所述多面表面模型的每个体元； 以优选顺序排列所述削减队列中的顶点； 选择所述削减队列中的最高优先级 顶点； 确定包含所述最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含所述最高优先级顶点和相邻的顶点；以及 通过从所述多面表面模型删除所述最高优先级顶点，并将关联至所述最高优先级顶点的所述多面表面模型的所有边缘移动至所述相邻的顶点，从而来折叠所述最高优先级边缘。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理设备被配置为使用移动立方体算法来提取所述多面表面模型。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，在限定包含所述组方位数据点的每个方位数据点的边界盒时，所述处理设备被配置为: 获取多个感测的方位数据点； 针对所述组方位数据点中的每个所感测的方位数据点,将至少一个所计算的方位数据点添加至该组方位数据点；以及 限定三维边界盒，其包含所述组方位数据点中的每个所述所感测的方位数据点和所述所计算的方位数据点。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理设备还被配置为将所述边界盒沿其一个或多个轴扩展预定距离。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理设备被配置为将所述边界盒扩展以使其尺寸为所述体元栅格的体元的尺寸的整数倍。
9.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理设备还被配置为针对所述组的方位数据点中的所述所感测的方位数据点中的至少一个，将多个所计算的方位数据点添加至所述组的方位数据点。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理设备被配置为沿对应所述所感测的方位数据点的至少一个轴添加所述多个所计算的方位数据点。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理设备被配置为识别所述体元栅格中的所述多个体元。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，在识别所述体元栅格中的所述多个体元时，所述处理设备被配置为: 针对每个方位数据点计算所述方位数据点和所述体元栅格中的每个体元之间的距离； 生成体元的第一子集，其包括距至少一个所述方位数据点的距离小于第一预定距离的那些体元； 生成体元的第二子集，其包括不包含在第一子集中并且邻近所述第一子集中至少一个所述体元的那些体元； 针对第二子集中的每个体元计算所述体元和所述第一子集中每个体元的距离；以及识别所述体元的第一子集中距离所述第二子集中每个体元超过第二预定距离的每个体元。
13.一种用于生成几何结构的多面表面模型的计算机实现方法，所述方法包括: 获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上相应方位的多个方位数据点； 限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点； 构造对应所述边界盒的 体元栅格,其中所述体元栅格包括多个体元；以及 从所述体元栅格的所述多个体元的某些中提取多面表面模型。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述提取步骤包括提取所述多个体元的所述某些体元的α -包逼近。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括下述中的至少一个: 削减所述多面表面模型的表面以从中移除多余的面；以及 使所述多面表面模型的所述表面平滑。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法包括削减所述表面模型的表面，所述削减步骤包括: 生成削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的所述多面表面模型的每个体元； 以优选顺序排列所述削减队列中的顶点； 选择所述队列中的最高优先级顶点； 确定包含所述最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含所述最高优先级顶点和相邻的顶点；以及 通过从所述多面表面模型删除所述最高优先级顶点，并将关联至所述最高优先级顶点的所述多面表面模型的所有边缘移动至相邻的顶点，从而来折叠所述最高优先级边缘。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述提取步骤包括使用移动立方体算法来提取所述多面表面模型。
18.根据权利要求13所述的方法，其中限定包含所述组方位数据点的每个方位数据点的边界盒包括: 获取多个所感测的方位数据点； 针对所述组方位数据点中的每个所感测的方位数据点,将至少一个所计算的方位数据点添加至该组方位数据点；以及限定三维边界盒，其包含所述组方位数据点中的每个所述所感测的方位数据点和所述所计算的方位数据点。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括将所述边界盒沿其一个或多个轴扩展预定距离。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述扩展步骤包括将所述边界盒扩展以使其尺寸为所述体元栅格的体元的尺寸的整数倍。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述添加步骤包括针对所述组的方位数据点中的所述所感测方位数据点中的至少一个，将多个所计算的方位数据点添加至所述组的方位数据点。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述添加步骤包括沿对应所述所感测的方位数据点的至少一个轴添加所述多个所计算的方位数据点。
23.根据权利要求13所述的方法，其中构造对应所述边界盒的体元栅格包括: 针对每个方位数据点计算所述方位数据点和所述体元栅格中每个体元之间的距离； 生成体元的第一子集，其包括距至少一个所述方位数据点的距离小于第一预定距离的那些体元； 生成体元的第二子集，其包括不包含在第一子集中并且邻近第一子集中至少一个所述体元的那些体元； 针对第二子集中的每个体元计算所述体元和所述第一子集中每个体元的距离；以及识别所述体元的第一子集中距离所述第二子集中每个体元超过第二预定距离的每个体元。
24.一种生成几何结构的多维表面模型的计算机实现方法，所述方法包括: 获取第一和第二组方位数据点，所述第一组方位数据点包括对应所述几何结构的第一区域表面上相应方位的多个方位数据点，以及所述第二组方位数据点包括对应所述几何结构的第二区域表面上相应方位的多个方位数据点； 构造第一和第二体元栅格，它们分别对应第一和第二组方位数据点，其中所述每个体元栅格包括多个体元； 从所述第一体元栅格的所述多个体元的某些中生成针对所述第一区域的第一多维表面模型，以及从所述第二体元栅格的所述多个体元的某些中生成针对所述第二区域的第二多维表面模型；以及 将所述第一和第二表面模型结合在一起以形成合成多维表面模型。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述获取步骤包括子步骤，即通过传感器从所述几何结构的所述第一和第二区域的表面收集所述第一和第二组所述方位数据点。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述结合步骤包括如下子步骤: 构造对应且包含所述第一和第二表面模型的第三体元栅格，其中所述第三体元栅格包括多个体元；以及 从所述第三体元栅格的所述多个体元的某些中生成所述合成表面模型。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述合成表面模型包括多面表面，以及所述方法还包括下述中的至少一个: 削减所述多面表面以从中移除多余的面；以及使所述多面表面平滑。
28.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一和第二多维表面模型中的每个包括多面表面，所述方法还包括下述中的至少一个: 削减所述第一和第二表面模型的所述多面表面，以从中移除多余的面；以及 使所述第一和第二表面模型的所述多面表面平滑。
29.根据权利要求24所述的方法，其中生成所述第一和第二多维表面模型的所述步骤包括分别从所述第一体元栅格的所述多个体元中的所述某些体元以及从所述第二体元栅格的所述多个体元中的所述某些体元计算α-包逼近。
30.根据权利要求24所述的方法,其中将第一和第二表面模型结合在一起以形成合成表面模型的所述步骤包 括计算所述第一和第二表面模型的布尔并集逼近。
【文档编号】G06F17/50GK104011724SQ201280065195
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年12月28日
【发明者】卡洛斯·卡博纳拉, 瓦西里·维尔科夫, 丹尼尔·R·斯塔克斯, J·钱, 埃里克·J·沃斯 申请人:圣犹达医疗用品电生理部门有限公司