瓣膜观察标测图的制作方法 [0002]在医疗程序期间，具体是侵入性医疗程序例如使用被插入心脏中的导管研究心脏，该程序的操作者必须理解大量的相关信息。通常操作员进行此类理解的可用时间非常少。因此，简化此类信息的呈现的系统将是有利的。
[0003]本发明的实施例提供一种方法，该方法包括:作为示出3D心室的特征的多个点来生成三维(3D)标测图，该3D心室具有由周边界定的开口 ；将周边转化成具有内部的封闭的二维(2D)图；以及将示出特征的多个点投影到2D图的内部上，以便生成3D心室特征的2D标测图。 [0004]心室可以为心脏的左心房。通常，当开口打开时包括心脏的二尖瓣。作为另外一种选择，开口包括通向左心房的肺静脉开口。 [0005]在公开的实施例中，特征由心室的局部激动时间(LAT)、作用于心室的力、和心室的温度之一组成。
[0006]封闭的二维图可以为圆。
[0007]在进一步公开的实施例中，多个点形成具有连通性的线段和接合点的3D网格，并且投影多个点包括投影所述3D网格到2D网格，同时在2D网格中保持3D网格的连通性，并根据2D网格生成2D标测图。
[0008]在又一个进一步公开的实施例中，2D标测图定义平面，并且2D标测图可围绕该平面中的线旋转，以便呈现2D标测图的透视图，且接触平面第一侧的第一区域对应于3D心室的内部区域，并且接触平面的第二侧的第二区域对应于3D心室的外部区域。
[0009]导管的远端位于所述内部区域中并相对于所述3D心室具有距离和朝向，并且代表该距离和朝向的图标可相对于平面定位在第一区域中。
[0010]在可选实施例中，3D心室包括左心房，并且肺静脉通过静脉开口连接至左心房的外部区域，方法还包括在2D标测图中生成静脉开口的指示，并将连接至该指示的肺静脉的表示定位在第二区域中。
[0011]导管的远端可位于肺静脉内，并且代表该远端的距离和位置的图标可定位在第二区域中。
[0012]在另外的可选实施例中，方法包括将心室的元素的相应的组织厚度的指示合并到2D标测图中。
[0013]根据本发明的实施例，还提供了一种设备，该设备包括:
[0014]处理器，其被配置成:
[0015]作为示出3D心室的特征的多个点来生成三维(3D)标测图，3D心室具有由周边界定的开口，将周边转化成具有内部的封闭的二维(2D)图，以及
[0016]将示出特征的多个点投影到2D图的内部上，以便生成3D心室特征的2D标测图；以及屏幕，处理器被配置成在该屏幕上显示2D标测图。
[0017]结合附图，通过以下对本发明实施例的详细说明，将更全面地理解本发明。




[0018]图1是器官可视化系统的示意图，根据本发明的实施例；
[0019]图2A是三维(3D)网格的示意图，并且
[0020]图2B是从网格中产生的示意性3D标称图，根据本发明的实施例；
[0021]图3A是示意性二维(2D)网格，并且
[0022]图3B是从2D网格中产生的示意性2D标测图，根据本发明的实施例；
[0023]图4A是生成2D标测图所执行的步骤的流程图，并且
[0024]图4B是示出步骤的示意图，根据本发明的实施例；
[0025]图5A和5B是示出使用器官可视化系统的示意图，根据本发明的实施例；以及
[0026]图6、7、和8是具有不同视图的左心房的示意图，根据本发明的实施例。


[0027]
[0028]本发明的实施例提供用于通过二维(2D)标测图的方式观察心脏腔室的特征的方法。相比于用三维(3D)格式呈现特征，2D标测图简化地呈现了这些特征。
[0029]为制定2D标测图，首先生成特征的3D标测图。通常，虽然不是必须的，特征包括局部激动时间(LAT)，并在下面的描述中，假设特征是LAT。3D标测图是通过确定位置和在该位置的LAT生成的，通常通过将导管插入心室。导管被追踪以确定心室区域的位置，并获取用于计算区域的LAT的电信号。3D标测图通常是根据位置的3D网格生成的，并且LAT值被合并到3D网格中。
[0030]心室具有多个开口，这些开口在3D标测图和3D网格中是可见的，并且这些开口之一，本文中也称作限定开口，被用作制备2D标测图的基础。限定开口具有周边，并且该周边被转化成封闭的2D图，例如圆。
[0031]3D标测图中的元素，通常是3D网格的线段和接合点，被投影到封闭的2D图的内部，并且所投影的元素用于制定心室的LAT的2D标测图。
[0032]在一个实施例中，心室是左心房，并且左心房的限定开口被选择为打开的二尖瓣。从打开的二尖瓣的视角来看，左心房是“拱顶状”结构，并且2D标测图有效地将该拱顶状结构投影到2D平面。
[0033]2D标测图可呈现在屏幕上，并且通常可添加元素到标测图以辅助在腔室上执行专业侵入性治疗，从而更好地使腔室可视化。例如，可旋转2D标测图，以指示标测图的上表面和下表面。在上表面上方，对应于腔室内侧；在下表面下方，对应于腔室外侧。代表导管的远端的图标可定位在标测图上方，即在腔室内侧。代表到腔室的连接的元素，例如在左心房情况下的肺静脉，可绘制在标测图下方，即在腔室外侧。代表静脉的元素可被绘制为连接至2D标测图的静脉开口。
[0034]在一些实施例中，附加特征可被合并到2D标测图中。例如，在显示LAT值的2D标测图中，可指示标测图的位置的组织厚度。该指示可以是数值，或者可通过在2D标测图的平面的上方添加高度变化，或在标测图上添加阴影或其它标记。作为另一个示例，已执行切除的位置可被标记在2D标测图上。
[0035]系统描沭
[0036]现在参照图1，该图是根据本发明实施例的器官可视化系统20的示意图。在下面的描述中，系统20被假设为(以举例的方式)将在对患者24的心脏22进行的医疗程序过程中实现。该程序由医学专业人员26执行，在本文中也被假设为操作系统20，并且本文中专业人员26也被称作操作员26。系统20呈现腔室的图像，例如心脏22的内腔，允许操作员26看见腔室的特征。虽然下文的描述针对心脏22的左心房28的特征的可视化，应当理解，系统20可用于心脏的其它腔室的特征的可视化。
[0037]系统20可由系统处理器30控制，所述系统处理器30可被实现为通用计算机。处理器30可安装在控制台40中，包括操作控制装置42，其通常包括被操作员26用于与处理器进行交互的键盘和指示设备例如鼠标和追踪球。由处理器30执行的操作的结果在连接至处理器的屏幕44上提供给操作员。屏幕44通常还向操作员呈现图形用户界面，使操作员能够控制系统20。操作员26能够使用控制装置42来输入处理器30在系统20的操作中所使用的参数值。
[0038]处理器30使用计算机软件来操作系统20。软件可以电子形式例如通过网络下载至处理器30，或者作为另外一种选择或除此之外，其可以提供于和/或存储在非临时性有形计算机可读介质，例如，磁存储器、光学存储器或电子存储器上。
[0039]在操作系统20的过程中，专业人员26将导管60插入患者24体内，使得导管远端62通过二尖瓣64进入患者心脏的左心房28。当远端62在心脏22内时，处理器30追踪远端62，通常同时追踪远端的位置和朝向。尽管处理器可使用本领域已知的任何导管追踪方法，通常使用远端中合适的位置传感器，在本说明书中，为清楚和简单起见，假设处理器30使用磁追踪仪,例如由美国加利福尼亚州钻石吧城的B1sense Webster企业生产的
Carto"系统。在这种情况下，处理器30在患者24附近操作磁场发射器66，使得来自发射器的磁场与位于远端62、形成远端位置传感器的一个或多个追踪线圈发生相互作用。与磁场发生相互作用的线圈生成信号，该信号被发送至处理器30，并且处理器分析该信号以确定远端62的位置和朝向。
[0040]除了远端62中的追踪线圈，远端通常还包括测量远端所在区域的特征的其它传感器。此类传感器的示例包括一个或多个用于测量电势的电极，测量由远端施加于与其接触的物体的力的力传感器，和测量远端和/或其周围温度的温度计。通常，处理器30整合这些传感器的输出和远端的位置和/或朝向，和其他特征，以便产生(尤其是)包括特征的值的标测图，所述特征的值被覆盖到远端62的位置的三维标测图上。
[0041]在下文中，假设远端62包括电极，所述电极测量其接触的左心房28内部方位的位置的电势。处理器30获取这些电势，并计算每个所测量的左心房内部位置的局部激动时间(LAT)。
[0042]图2A是示出所计算的LAT的三维(3D)网格70的示意图，并且图2B是根据网格生成的示意性3D标测图90，根据本发明的实施例。
[0043]处理器30通过估计在左心房28表面上的多个点的3D位置，并且还通过测量或计算在这些点所在位置的LAT值，生成3D网格70。根据所估计的3D位置，处理器30利用本领域已知的任何网格生成方法生成连接这些点的线段的3D网格(对应于所估计的位置)。在下文中，以举例的方式并且为简单起见，假设所生成的网格是三角形网格，并假设网格生成方法是旋转球算法。在一些实施例中，处理器30根据通常可使用控制装置42的操作员26的指导，定义被假设为网格内的开口的网格区域。开口由封闭的周边限定，并且在周边内部，处理器不生成线段。通常，开口对应于左心房28中的开口。因此，在由图2A示出的示例中，3D网格具有带有3D周边74的开口 72，对应于打开时的二尖瓣64。另外，网格具有由3D周边80界定的开口 78，和由3D周边84界定的开口 82。开口 78和82对应于两个通向左心房的肺静脉开口。在网格的“后部’有两个其它开口，开口 86和88，对应于通向左心房的另外两个肺静脉开口。
[0044]然后通过用与所测量的LAT值对应的颜色对网格的线段和/或接合点着色，将LAT的值合并到网格中。将颜色整合到3D网格中产生了有色线段和有色接合点的3D有色网格70。不同的颜色按照不同的线条类型示意性地在图2A中示出。
[0045]为生成3D标测图90 (图2B)，处理器30用适当的有色表面填充3D网格70的线段之间的空间，从而将3D标测图生成为3D表面。3D表面具有与3D网格的开口基本上相同且带有对应周边的开口。因此，3D标测图90被示出为具有3D开口 72、78、82、86、和88，并示出开口 72、78、和82的3D周边74、80、和84。由于开口 86和88在标测图“后部”，因此它们的周边未在图2B中示出。
[0046]不同颜色的3D标测图90由不同类型的阴影示意性地在图2B中示出。通常，在处理器已生成标测图之后，标测图可以在屏幕44上呈现给操作员26，并且操作员可使用控制装置42旋转标测图至期望的朝向。在图2A和2B中，3D网格70和3D标测图90的朝向略有不同，使得，例如，周边74、80、和84略微不同地出现在两个图中。
[0047]在由图2B示出的视图中，对应于打开二尖瓣64的开口 72和对应于一个肺静脉开口的开口 78是可见的。其它三个肺静脉开口 82、86、和88在图2B中是不可见的，但通常可通过操作员26使用控制装置42旋转标测图90而被观察到。
[0048]标测图90以左心房LAT的外部三维视图呈现在屏幕44上。因此，正常情况下将在视图“后”侧并因此不可见的LAT部分，通过开口 72和78是可见的。
[0049]根据本发明的实施例，图3A是来源于3D网格70的示意性二维(2D)网格120，且图3B是根据2D网格120生成的示意性2D标测图160。处理器30通过初始选择3D网格中的开口之一从3D网格70衍生出2D网格120。所选择的开口在本文中被称作2D网格限定开口，或者仅称限定开口。在下面的描述中，假设限定开口包括开口 72，其具有3D周边74，对应于打开二尖瓣64。
[0050]为生成2D网格120，处理器将周边74转化成在平面124中的2D封闭的边界122。在图3A中，平面124对应于纸张平面。周边74转化成2D封闭的边界122是一对一映射，其将周边上的每个点映射为2D边界上的对应点。2D边界可以是任何方便的封闭的图的边界，并在本文中以举例的方式被假设为圆，使得边界122在本文中还被称作圆122。在拓扑结构上，2D边界122将其限定的平面124划分为平面的内部区域126和平面的外部区域128。
[0051]一旦处理器30已生成2D边界122，其执行整体映射，即将3D网格70的每个线段和接合点映射到内部区域126中。整体映射包括针对有色线段的一对一映射和针对有色接合点的一对一映射。另外，整体映射被10构造成使得3D有色网格的有色线段和有色接合点之间的连通性在2D网格120中保持。在一个实施例中，通过调整由3D有色网格的线段生成的三角形的放大率来保持连通性。换言之，3D有色网格中的给定三角形在2D网格120中被映射成几何形状相似的三角形。
[0052]整体映射保存3D网格70中除限定开口之外的开口的数量。因此，3D网格70的四个3D肺静脉开口 78、82、86、和88在2D网格120中分别映射为四个2D开口 140、142、144、和 146。
[0053]处理器30通过用适当的有色表面填充2D网格120的三角形，从2D网格120生成2D标测图160。
[0054]根据本发明的实施例，图4A是由3D标测图90生成2D标测图160所执行的步骤的流程图200，且图4B是示出这些步骤的示意图。在图4B中，2D标测图160的平面124已被旋转，使其不再在纸张平面中，并使圆122以椭圆形出现。另外，3D标测图90已被旋转，使得3D周边74在标测图“后部”，所以周边已被绘制成虚线图。
[0055]在映射步骤202中，处理器30通常如上文相对图2A和2B所述生成3D标测图90。因此，处理器测量腔室上的多个点的位置连同在这些点的LAT。处理器生成具有位置和LAT值的3D网格，这些位置和LAT值被合并到网格中。然后处理器根据3D网格生成3D标测图。
[0056]在开口选择步骤204中，处理器30选择在3D标测图中的开口，或选择在生成3D标测图的3D网格中的等同开口，作为限定开口。为简单起见，假设限定开口为开口 72，对应于打开二尖瓣64，具有3D周边74。
[0057]在开口映射步骤206中，处理器将限定开口映射为具有预定义形状的较大2D封闭的边界，其在本文中以举例的方式被假设为圆。限定开口到封闭的边界的映射被更详细地相对图3A描述于上文中如图4B中从周边74指向边界122的箭头所示，映射可被认为是将限定开口“拉伸”为较大的2D封闭的边界。
[0058]在标测图生成步骤208中，处理器将3D标测图90的元素映射到2D封闭的边界的2D内部区域。通常，3D标测图的元素的映射是通过将形成3D标测图的线段和接合点映射到2D封闭的边界的内部区域执行的。然后，如上文参照图3A和3B描述的，映射的线段和接合点被用于生成2D标测图160。在步骤208中执行的映射可被认为是使得基于限定开口(在本文中是打开二尖瓣)的“拱顶状” 3D腔室“扁平化”为在预定义2D封闭的边界内的2D区域。
[0059]图5A和5B是示出根据本发明的实施例使用系统20的示意图。图5A示出左心房28的示意性2D标测图300，该标测图具有基于打开二尖瓣64的限定开口。处理器30基本上如上述制定2D标测图300，使得2D标测图具有2D封闭的边界302。以举例的方式，假设边界302为圆的形式。圆和直线的网格线304已被构造在标测图中，以用于定位标测图细节的目的。四个肺静脉开口 320、322、324、和326绘制于2D标测图300中。在图5A中，2D标测图300的平面对应于纸张平面。
[0060]以举例的方式，2D标测图300具有三个颜色不同的部分306、308、和310，代表被这些部分覆盖的网格线所指示的位置的不同LAT值。已知的LAT配置可在心动过速的情况下出现，并且在2D标测图300上的LAT表示，例如由部分306、308、和310举例说明的，允许操作员26识别引起心动过速的部位。
[0061 ] 在图5B中，2D标测图300的平面已被旋转，使其不再在纸张平面中，并使标测图以椭圆形出现，即作为2D标测图的透视图。旋转量可由操作员26设置，并且旋转的标测图可在屏幕44上显示。此类旋转允许2D标测图被用作具有两个侧面的边界面。接触2D标测图一侧的区域350对应于左心房内部。接触2D标测图另一侧的区域360对应于左心房外部。如下文更详细的说明，在标测图平面任一侧的元素，对应于出现在左心房28内部或外部的物理元素，可被绘制到标测图上，并且对准标记图的此类元素的呈现辅助操作员26观察左心房。
[0062]2D标测图的平面可根据操作员26的需求被旋转到任何方便的朝向。例如，平面可被旋转使其在屏幕44上是垂直的，其中左心房内部区域350在屏幕的左侧，并且左心房外部区域360在屏幕的右侧。此类配置在本文中被称作“侧向”视图。作为另外一种选择，平面可被旋转成使得区域350在屏幕下部，并使区域360在屏幕上部。此类配置在本文中被称作“倒置”视图。还作为另外一种选择，平面可如图5B所示进行旋转，使区域350在2D标测图上方并使区域360在标测图下方。此类配置在本文中被称作“直立”视图，并由图5B示出。下面的示例指的是直立视图配置。
[0063]以举例的方式，一个从左心房外部进入左心房的肺静脉已被示意性地绘制成连接至开口 324的圆柱体330。圆柱体330已被绘制在2D标测图300下方，在区域360中。
[0064]另外,代表导管60(图1)的远端62的图标340已被绘制于2D标测图300上方，在区域350中。由于远端的位置和朝向是已知的，图标340相对2D标测图300的位置和朝向可以被可视地指示在标测图上。例如，操作员26在准备接触其最接近的左心房表面区域时可期望远端62正交于该区域，以便消融该区域。绘制图标340相对标测图300的位置和朝向使得操作员能够迅速判断远端是否正确地相对于该区域定位。
[0065]作为进一步的示例，第二图标370已被绘制在圆柱体330内和区域360中。图标370可被绘制以代表在圆柱体330所表示的肺静脉(左心房外部)内的第二导管(未在图1中示出)的远端的位置和朝向。
[0066]应当理解，除图5B示出的配置之外的其它配置是可能的。例如，图5B中的元素可被旋转成侧向视图，或倒置视图。所有这样的配置被假设为包括在本发明的范围之内。
[0067]图6、7、和8是根据本发明的实施例的左心房28的不同视图的示意图。
[0068]图6是左心房的示意性3D标测图400，该标测图示出左心房表面的3D位置。标测图400已被生成为未将LAT的值合并到标测图中，使得标测图可以3D灰度标测图显示在屏幕44上。标测图400是从3D网格生成的，通常如上文相对3D标测图90描述的；为简单起见,3D网格未在图中示出。
[0069]相比于图2A-5B中的左心房表示，在左心房28中通向肺静脉的开口未被示出为开放的图。相反，相对于肺静脉的开口在3D标测图表面上显示为突起部402、404、406、和408。具有3D周边412的二尖瓣开口 410位于3D标测图400下部。(开口 410在标测图400“后部”)
[0070]图7是左心房的2D网格450，且图8是网格450的部分放大2D视图500。2D网格450基本上由流程图200 (未填充网格空间)如上所述生成，使得从周边412映射出圆形边界452。突起部402、404、406、和408在网格450中显示为密集区454。
[0071]放大视图500提供区域454的结构，使得突起部402、404、406、和408当前显示为完全分离的区域502、504、506、和508。
[0072]应当理解，由图2B、3B、4B、5A、5B、和6_8举例示出的2D和3D图可在屏幕44上呈现。在一些实施例中，一个以上的图可被同时显示。例如，操作员26可选择在显示图3B的对应2D标测图的同时显示图2B的3D标测图。作为另外一种选择，操作员26可选择仅显示标测图的一部分，而不是显示整个2D和3D标测图。例如，返回到图5A和5B，存在对应的3D标测图。当在图5B中显示时，操作员可选择显示在远端62附近的相应3D标测图的一部分，即在图标340的区域中。通常，3D标测图部分可被显示为屏幕44中的窗口，同时屏幕示出旋转的2D标测图300。
[0073]由放大视图500 (图8)举例示出的放大图可应用于由系统20生成的其它2D标测图。例如，回到图3B，操作员26可放大一个肺静脉开口周围的区域，从而更精确地检查该区域的LAT。此类局部放大图可通过操作员移动鼠标到区域中使得在那个位置中显示变为局部放大的而进行应用。
[0074]在一些实施例中，由系统20生成的2D标测图可将一个以上的特征合并到标测图中。上面的描述已经举例说明将LAT值合并到标测图中。可被合并的其它特征包括电势、温度、力、组织厚度、组织收缩、组织阻抗或从这些或其它因素衍生的特征。合并可使用指示被示出特征水平的颜色、灰度、影线、阴影，或轮廓标记。作为另外一种选择，例如如果组织厚度被合并，2D标测图例如标测图160可通过添加组织厚度指示到标测图被转化成“伪2D”标测图。指示可包括，例如，添加数值到标测图。作为另外一种选择或除此之外，指示可包括在标测图平面124上方添加高度变化。随着标测图平面的旋转成如图5B所示的视图，该高度变化将变成可见的。
[0075]上述实施例已使用打开状态的二尖瓣作为左心房的限定开口。应当理解，左心房的其它开口可被用作限定开口，例如一个肺静脉开口。
[0076]还应理解，除左心房之外的腔室可被用作被成像的腔室。例如，右心房，或心室之一可被成像，使用相对所选腔室适当的限定开口。例如，如果对右心房成像，则打开三尖瓣可被用作限定开口。
[0077]应当理解，上述实施例仅以举例的方式进行引用，且本发明并不限于上面具体示出和描述的内容。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。