生成解剖腔体的解剖模型的制作方法

本公开内容总体上涉及医学成像领域，并且特别涉及使用被安装在介入设备上的电极来生成解剖模型。

背景技术：

1、医学成像是对对象进行诊断和/或处置的重要方面。对用于对解剖腔体和/或结构进行成像或建模的介电成像(有时被称为电解剖标测)过程的使用兴趣日益增加。介电成像过程促进了对对象的解剖结构的高质量成像或建模，而不需要造影剂和/或x射线。

2、在介电成像过程中，被定位在对象外部(例如被定位在对象的表面上)的电极(“外部电极”)的阵列会引起两个或更多个交叉电场。这些电场在被放置在身体内的电极(“内部电极”)中引起位置相关的电磁响应(例如，电压响应)。使用映射函数将位置相关的电磁响应预测或“映射”到空间中的位置。因此，能够通过监测电极对这些电场的响应来跟踪内部电极的位置。

3、通过跟踪并迭代地记录内部电极的位置，能够(重新)构建对象的内部解剖结构的模型，例如通过在内部电极的记录位置周围构建网格来实现这一点。这是因为通常能够假定内部电极将仅位于对象的腔体内，从而允许构建腔体的边界。

4、公布号为ep 3568068 a1的欧洲专利申请公开了用于基于内部电极对由外部电极引起的交叉电场的响应来构建对象的内部解剖结构的模型的合适机制的一个示例。

5、一直期望提高使用内部电极的预测位置构建的模型的准确度。

技术实现思路

1、本发明由权利要求来限定。

2、提出了一种生成介入设备被定位到其中的解剖腔体的解剖模型的计算机实施的方法，所述介入设备包括一个或多个电极。

3、所述计算机实施的方法包括：针对所述介入设备在所述解剖腔体内的多个位置中的每个位置并且从所述介入设备的每个电极获得相应电极对在所述解剖腔体内引起的电场的电响应；并且针对每个获得的电响应，基于所述电响应来定义欧几里德空间系统中的点；并且针对所定义的点的一个或多个集合中的每个集合，基于定义的点的所述集合来合成所述欧几里德空间系统中的一个或多个额外点，每个额外点位于所定义的点中的两个或更多个点之间的中途；并且通过处理所定义的点和所合成的一个或多个额外点来生成所述解剖腔体的解剖模型，其中，所定义的点的每个集合包括以下各项中的任一项：仅使用在所述介入设备的同一位置处获得的电响应来定义的点；或仅使用同一电极的在时间上相邻的电响应来定义的点。

4、本公开内容提出了一种用于增加据其生成解剖模型的点的数量或增加这种点的密度的方法。特别地，合成位于根据介入设备的相应电响应直接导出的现有的“真实”点之间的额外点。

5、本公开内容依赖于这样的认识：这样的中间或插值点(由于介入设备的限制)有很大可能位于解剖腔体内，因此能够用于生成解剖模型而不会显著影响其准确度。实际上，可用于生成解剖模型的点越多，解剖模型就越能准确表示解剖腔体。在提供额外点时获得的优点超过了在使用模拟或合成的点时的任何缺点。

6、更特别地，介入设备在解剖腔体内移动的物理限制显著增加了位于针对介入设备的同一位置(例如同时)捕获的点或在时间上彼此相邻地捕获的点之间的任何合成的额外点例如与位于点的任何其他集合之间的合成点相比不太可能落在解剖腔体的边界之外的可能性，从而提高了解剖模型的准确度。

7、因此，提出了一种用于提高解剖模型的准确度的方法。方法还促进了在比先前可用的更早的时间点处生成解剖模型(因为通常在能够构建解剖模型之前需要最小数量的点)。

8、解剖模型可以是网格。因此，欧几里德空间系统中的每个点可以定义网格的顶点或角点。解剖模型可以例如是多边形网格(例如，三角形网格)。

9、在一些示例中，生成解剖腔体的解剖模型的步骤可以包括仅处理所定义的点和所合成的一个或多个额外点(即，并且不处理其他点)。更特别地，用于生成解剖模型的点可以仅包括根据电响应定义的那些点或由点的集合合成的那些点，所述的点的集合包括以下各项中的任一项：仅使用在所述介入设备的同一位置处获得的电响应来定义的点；或仅使用同一电极的在时间上相邻的电响应来定义的点。

10、在一些示例中，所述计算机实施的方法还包括将所述解剖模型的表示输出到用户接口的步骤。该方法为临床医生提供了(关于解剖腔体的)有用临床信息以帮助他们执行医学流程(例如，诊断或评估)。

11、在一些示例中，电响应包括两个或更多个值，每个值表示对在所述解剖腔体内引起的不同电场的变化做出响应的电参数的测量结果。因此，电响应可以有效地表示响应空间内的点。合适的电参数的示例对于本领域技术人员将是显而易见的，例如，电压测量结果(例如，(例如通过频率)特定于特定电场的电压测量结果)。

12、在一些示例中，针对每个电响应定义所述欧几里德空间系统中的点的步骤包括将所述点定义为具有等于所述电响应的所述两个或更多个值的坐标。

13、在其他示例中，针对每个电响应定义所述欧几里德空间系统中的点的步骤包括使用映射函数将所获得的电响应映射到所述欧几里德空间系统中的点，其中，所述映射函数被配置为使得所述电极的预定属性和/或空间关系被维持。因此，每个点可以表示物理或“真实”空间中的点。

14、任选地，所述欧几里德空间系统的每个轴表示物理空间或位置空间内的预测位置。

15、在一些示例中，生成解剖模型的步骤包括处理所定义的点和所合成的一个或多个额外点，以定义所述解剖腔体的边界在表示所述欧几里德空间系统的离散体素的3d体积内的位置。因此，可以使用值的3d矩阵(定义特定位置/物理空间内的解剖腔体的边界)来表示解剖模型，每个值表示3d体积的特定体素。

16、在一些示例中，每个体素的每条边的长度相同且等于体素尺寸，其中：合成一个或多个额外点的步骤包括将一个或多个额外点合成为使得每个额外点满足第一预定约束。

17、所述第一预定约束可以包括以下约束：所述额外点与所定义的点的所述集合中的任一个点之间的距离不小于所述体素尺寸；以及所述额外点与根据定义的点的同一集合合成的任何其他额外点之间的距离不小于所述体素尺寸。

18、体素尺寸定义解剖模型的精确度。这里认识到：生成比体素尺寸更紧密地间隔开的额外点几乎没有意义，因为这些额外点只会增加生成/构建解剖模型的复杂性而不会提高解剖模型的精确度或准确度。

19、优选地，合成所述一个或多个额外点的步骤包括合成最大数量的遵守所述第一预定约束的额外点。该方法通过提供最有效数量的用于增加用于生成解剖模型的点的额外点的密度来使解剖模型的潜在准确度最大化。

20、合成一个或多个额外点的步骤可以包括将一个或多个额外点合成为使得根据定义的点的同一集合合成的每个额外点在定义的点的所述集合之间均匀地间隔开。这提供了易于实施的选择来提供额外点的均匀分布。点的分布均匀性促进了更高质量的解剖模型。

21、所述介入设备可以是细长设备，所述细长设备包括在沿着所述细长设备的不同位置处的两个或更多个电极。在一个示例中，所定义的点的每个集合包括表示所述介入设备的两个相邻电极的所述电响应的定义的点。根据定义的点的集合生成的(一个或多个)额外点可以被放置在跨越表示介入设备的两个相邻电极的点之间的假想线上。这提供了计算针对额外点的(一个或多个)适当位置的低复杂性方法。

22、所述介入设备可以包括环箍形部分，两个或更多个电极被安装在所述环箍形部分上。在这样的示例中，所定义的点的每个集合包括位于同一平面中和/或基本上位于圆或规则形状中的点。因此，所定义的点的每个集合可以包括围绕圆布置(即，圆形布置)或围绕规则形状布置的点。因此，如果定义的点被(例如充分地)圆形布置和/或被布置在同一平面中，则可以仅建立定义的点的集合。这避免了生成不准确的额外点(例如，将位于解剖腔体的边界之外的那些点)。

23、在本公开内容的背景下，如果对于每个点，该点与定义的点的集合的(例如几何)中心之间的距离和任何其他点与定义的点的集合的(例如几何)中心之间的距离相差不超过预定量(例如，5％或10％)，则定义的点的集合可以被认为基本上位于圆中。

24、还提出了一种包括计算机程序代码单元的计算机程序产品，所述计算机程序代码单元当在具有处理系统的计算设备上运行时使所述处理系统执行本文要求保护的任何方法的所有步骤。

25、类似地，还提出了一种包括指令的计算机可读(存储)介质，所述指令在由计算机或处理系统运行时使所述计算机或处理系统执行本文描述的任何方法(的步骤)。还提出了一种其上存储有先前描述的计算机程序(产品)的计算机可读数据载体。还提出了一种承载先前描述的计算机程序(产品)的数据载体信号。

26、还提出了一种被配置为生成介入设备被定位到其中的解剖腔体的解剖模型的解剖模型生成器，所述介入设备包括一个或多个电极。

27、所述解剖模型生成器包括输入接口，所述输入接口被配置为针对所述介入设备在所述解剖腔体内的多个位置中的每个位置并且从所述介入设备的每个电极获得相应电极对在所述解剖腔体内引起的电场的电响应。

28、所述解剖模型生成器还包括数据处理器，所述数据处理器被配置为：针对每个获得的电响应，基于所述电响应来定义欧几里德空间系统中的点；并且针对所定义的点的一个或多个集合中的每个集合，基于定义的点的所述集合来合成所述欧几里德空间系统中的一个或多个额外点，每个额外点位于所定义的点中的两个或更多个点之间的中途；并且通过处理所定义的点和所合成的一个或多个额外点来生成所述解剖腔体的解剖模型，其中，所定义的点的每个集合包括以下各项中的任一项：仅使用在所述介入设备的同一位置处获得的电响应来定义的点；或仅使用同一电极的在时间上相邻的电响应来定义的点。

29、所述解剖模型可以是网格。因此，所述欧几里德空间系统中的每个点可以定义所述网格的顶点或角点。所述解剖模型可以例如是多边形网格，例如，三角形网格。

30、所述解剖模型生成器可以包括输出接口，所述输出接口被配置为将所述解剖模型或其表示输出到用户接口，以例如用于显示。

31、还提出了一种解剖模型系统，所述解剖模型系统包括如先前所述的解剖模型生成器以及用户接口，所述用户接口被配置为显示由所述解剖模型生成器生成的所述解剖模型的视觉表示。所述用户接口可以从所述解剖模型生成器的所述输出接口接收所述解剖模型或其表示。

32、还提出了一种处理系统，所述处理系统包括先前描述的解剖模型生成器或解剖模型系统。

33、所述处理系统还可以包括电场生成器，所述电场生成器被配置为控制在所述解剖腔体内引起的电场。所述电场生成器可以与(被定位在对象的表面上的)一个或多个电极通信以便生成电场。所述处理本身可以包括生成电场的电极。

34、在一些示例中，所述处理系统包括电极响应感测设备，所述电极响应感测设备被配置为对所述介入设备的所述电极对所述电场的一个或多个电响应进行感测或采样。所述电极响应感测设备可以(例如通过一条或多条导线)被通信性耦合到所述介入设备的所述电极，并且被配置为对所述一个或多个电响应进行采样。特别地，所述电极响应感测设备可以被配置为在多个时间点中的每个时间点处对来自所述介入设备的每个电极的测量结果的集合(测量结果的集合形成所述介入设备的每个电极的电响应)进行感测或采样。