[发明专利]利用单平面透视的对解剖结构的3D模型创建

说明书

技术领域

本发明总体涉及医学成像领域，尤其涉及利用仅从2D透视成像的三维图像创建。

背景技术

解剖映射（mapping）系统提供了感兴趣心腔内的引导导管的三维（3D）位置，并且在一些情况中还可用于构建心腔的3D映射图。诸如CARTO（Biosense Webster,Diamond Bar,CA）的系统使用导管端部相对于置于患者下方的电磁定位垫的电磁位置和位于固定外部（通常在身体后部）位置的参考导管。LocaLisa（Medtronic,Minneapolis）和NavX（St.Jude's Medical,Minneapolis,MN）系统使用通过外部电场生成的电压梯度以空间取向和定位导管端部。EnSite系统（St.Jude's Medical）使用电编码的导管和多电极映射球以创建映射图并限定引导导管的位置。已经使用CARTO、Ensite、LocaLisa和NavX系统创建左心房（LA）的3D映射图，下文将对这些系统详细描述。

CARTO系统基于当将金属线圈置于磁场中时生成电流的前提提供电解剖映射。电流的大小取决于磁场的强度和场中线圈的取向。CARTO系统包括：磁场发射器，其安装在患者下方；位置传感器，其位于映射和消融导管端部；以及数据处理单元和图形显示单元，用于生成和显示感兴趣心腔的3D模型。通过处理单元采集并分析、并在显示单元上显示关于磁场的振幅、频率和相位的数据。CARTO映射系统使用三角算法，其中导管端部中的传感器允许确定其到每个线圈的距离。除了导管端部的x、y和z坐标之外，CARTO映射系统可确定三个取向决定因素——横摇（roll）、偏航（yaw）和节距。当导管端部在被映射的心腔的电解剖模型内移动时，可实时在屏幕上观看并监测导管端部的位置和取向。

由于CARTO映射系统不是成像技术，初始使用透视以通过使用公知的心脏中的解剖位置作为参考来建立取向，以用于后期对映射心腔的模型的创建。电磁解剖参考贴片被置于患者的背部并用于跟踪映射和消融导管。对于激活映射，使用诸如ECG信号或心内记录的电参考。对于心内记录，经常选择冠状窦记录，因为它们通常是稳定的。对于激活，导管取的点为颜色编码的橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色，用于逐渐延迟的激活区域。类似地，电压映射图也被颜色编码并重叠在解剖模型上。利用这些技术，可以创建心率不齐的机制和3D解剖结构二者。然而，根据分析给定心率不齐需要的空间细节，创建电解剖映射图可能是涉及标记许多点的较长过程。缺少精确ECG和呼吸门控以及非实时数据是该技术的其他限制。另外，使用的导管非常昂贵，并且通常使用透视作为识别导管的位置的辅助。

使用EnSite系统的非接触映射基于心脏内激活创建符合LaPlace公式的室电压场的前提。EnSite系统包括置于感兴趣心腔内的多电极球。所述球或多电极阵列包括64根聚酰胺绝缘的、0.003mm直径线的辫带（braid）。对于电生理研究，可以使用任何映射导管。导管位置系统使用通过远端电极发射的低电平、5.68kHz电流，其返回到多电极阵列上的两个室内环电极中的每个。由于阵列电极和电流宿（sink）电极二者的位置都已知，定制算法通过解调制5.68kHz电势确定游动（roving）导管的位置。映射导管围绕心腔移动以创建3D映射图。可利用定制的算法创建高分辨率激活和3D映射图。如同CARTO系统，EnSite系统已经用于治疗心率不齐，包括心房颤动、心房扑动、房性心动过速和室性心动过速。同样，如同CARTO系统，EnSite系统非常昂贵，其分辨率取决于取的点数，并且通常使用透视系统以确认导管的位置。

LocaLisa系统使用1mA电流生成的电磁场，该电磁场大约30kHz，从置于对象胸部上的皮肤贴片发射。这些贴片被定位为创建3D轴系统。除了连接位置参考导管和映射-消融导管之外，LocaLisa系统提供几个其他信道，在其上可从几个不同的导管进行记录。对象心脏中的导管接收这些信号，从而可以确定导管的位置。LocaLisa系统的一个限制是，其仅对用户提供关于导管位置的信息——不能创建几何解剖模型。