将二维图像/照片投影到3D重建诸如心脏的心外膜视图上的方法技术

本发明专利技术题为“将二维图像/照片投影到3D重建诸如心脏的心外膜视图上的方法”。三维(3D)电标测系统和方法可用来通过将一个或多个心外膜图像与心脏结构的3D图像集成来生成心脏的心外膜表面的3D图像，该心脏结构的3D图像可由用于心脏标测和消融的实时3D定位和标测系统生成。可使用例如图像传感器或基于相机的导管以收集心外膜表面的图像来重建心脏的心外膜表面的视觉纹理表示。对于捕获的每个图像，系统和方法可存储图像数据连同相对于心脏结构的对应导管位置、取向和/或距离信息。位置、取向和/或距离信息可用来重建心脏结构的心外膜表面的3D纹理模型。

【技术实现步骤摘要】
将二维图像/照片投影到3D重建诸如心脏的心外膜视图上的方法
技术实现思路
三维(3D)电标测系统和方法可用来通过将一个或多个心外膜图像与心脏的3D图像集成来生成心脏的心外膜表面的3D图像，该心脏的3D图像可由用于心脏标测和消融的实时3D定位和标测系统生成。可使用例如图像传感器或基于相机的导管以收集包含纹理细节的心外膜表面的图像来重建心脏的心外膜表面的视觉表示。对于捕获的每个图像，系统和方法可存储图像数据连同相对于心脏的对应导管位置、取向和/或距离信息。位置、取向和/或距离信息可用来重建心脏的心外膜表面的3D纹理模型。附图说明图1示出根据本文公开的由3系统生成的患者心脏的示例三维(3D)心脏图的绘制图示；图2A为根据本文公开的示例心脏标测和消融系统的示意图；图2B为根据本文公开的可包括在图2A的示例心脏标测和消融系统中的示例导管的示意图；图3A、图3B和图3C示出根据本文公开的心脏结构的心包空间的示例2D图像的绘制图示；图4为根据本文公开的用于生成心脏的心外膜表面的3D纹理重建图像的示例规程的流程图；以及图5示出根据本文公开的用于生成心脏结构的非接触3D标测的3D几何重建图像的示例高级规程。具体实施方式心脏消融是由电生理学家执行的医疗规程，其通过产生病灶以破坏导致节律缺陷的心脏中的组织而可用来校正称为心律失常的心脏节律缺陷。可以使用心脏消融治疗的示例心律失常是心房纤颤(AF)，其是源自心脏的心房的异常心脏节律。心脏消融可采用长而柔韧的导管，该导管可通过腹股沟中的小切口并且通过血管插入到心脏，并且可用来施加能量(例如射频(RF)能量或极冷)以在组织上产生小的疤痕或病灶以阻断可导致心脏节律紊乱的错误电脉冲。实时三维(3D)定位和标测技术可用于可视化心脏内导管的确切位置和取向，并且充当先进的导航系统，以使电生理学家能够可视化并且小心地引导导管以在适当的位置管理RF能量。心脏消融的目标是去除心律失常，以使患者的心脏恢复到正常的心脏节律或降低心律失常的频率和患者症状的严重程度。用于心脏消融的实时3D定位和标测系统的示例是由强生公司(Johnson&Johnson)的子公司Biosense有限公司(BiosenseInc.)生产的3系统。3系统使用电磁技术来创建患者心脏结构的3D图，并且显示心脏中导管(或其它对象)的确切位置和取向。3系统补偿患者和心脏运动，以确保心脏结构的精确、实时可视化。图1示出由3系统生成的患者的心脏100的示例3D心脏图。导管102的位置和取向在患者的心脏100的3D可视化内示出。导管102可为治疗和/或诊断导管。其它对象和图像虽然未示出，但可包括在图1所示的3D可视化中，诸如但不限于以下：附加导管和装置的位置和取向；用于在标测心脏100内取向的3D合成心脏模型；有助于方向性(例如，上、下、后、前)取向的二维(2D)图像；以及荧光镜透视检查图像或其它背景图像。图2A为根据本文公开的具有集成实时3D定位和标测技术(例如，3系统或其它3D定位和标测技术)的示例心脏标测和消融系统200的示意图。心脏标测和消融系统200可包括但不限于包括以下部件中的任一者：控制台系统201；心外传感器214；参考装置群集215；能量源219；和/或(一个或多个)导管220。控制台系统201可包括但不限于包括以下部件中的任一者：(一个或多个)处理装置202；本地存储装置208；视觉显示装置216；和/或(一个或多个)操作员界面218；心脏标测和消融系统200的某些元件可直接使用在患者205上、患者205体内和/或患者205附近，以便采集用于可视化、诊断以及执行消融治疗的信息。可将该信息提供到控制台系统201以用于处理、可视化以及操作员控制和指导，其中一些在下面描述。参考装置群集215(例如，可被称为定位垫)可包括定位在患者205下方的计算机控制的(例如，由(一个或多个)处理装置202控制的)磁体的环。磁体可具有可用作周围空间中的磁场的原点参考的已知和固定的强度和位置值，并且可将参考信息提供到(一个或多个)处理装置202以用于产生心脏的精确3D图像。例如，(一个或多个)心外传感器214可为患者205的皮肤上的电极。(一个或多个)心外传感器214可经由检测由于心脏的电生理模式而引起的皮肤上的电变化来检测心脏的电活动，并且将关于电活动的信息提供到(一个或多个)处理装置202以用于诊断心律失常并且确定治疗过程。由(一个或多个)心外传感器214所检测的心外信号的处理版本可显示在视觉显示装置216上。出于治疗和诊断目的，可在患者205上使用一个或多个装置。在示例心脏标测和消融系统200中，出于这些目的示出并且描述(一个或多个)导管220；然而，其它装置可用于诊断和/或治疗处理。一个或多个导管220可由医师通过患者205的血管系统经由皮肤插入到患者205的心脏中。出于采集用于诊断标测和/或递送治疗处理(例如，执行消融)的信息的目的，(一个或多个)导管220可配备有位置和/或电传感器。不同类型的(一个或多个)导管220可用于包括但不限于以下示例类型：固定导管；可偏转导管；双向导管；单向导管；三尖瓣标测导管；晕状末端导管；篮状导管和/或套索状导管。当(一个或多个)导管220用于例如通过施加RF能量在目标位置(例如，沿路径的一个或多个位置)上执行消融时，(一个或多个)导管220可从能量源219接收RF能量，如可由(一个或多个)处理装置202所指示的。在示例中，(一个或多个)导管220可直接从能量源219请求RF能量。在图2B中更详细地示出示例导管220，该图2B示出可包括在导管220中的元件中的一些而非全部。导管220可包括但不限于包括以下部件中的任一者或多者：(一个或多个)电极222；非接触电极224；(一个或多个)图像传感器225；(一个或多个)定位传感器226；远侧末端228；远侧端部230；柄部232；和/或电缆240。导管220的远侧端部230可包括远侧末端228处的(一个或多个)电极222，该(一个或多个)电极222可用来测量心脏组织的电特性。出于诊断目的，(一个或多个)电极222还可用来将电信号发送到心脏。(一个或多个)电极222还可通过将能量(例如，RF能量)直接施加到期望的消融位置处的心脏组织来对有缺陷的心脏组织执行消融。远侧端部230可包括布置成阵列的非接触电极224，该非接触电极224可用来同时接收并且测量来自患者205的心室壁的远场电信号。(一个或多个)电极222和非接触电极224将关于心脏的电特性的信息提供到(一个或多个)处理装置202以用于进行处理。(一个或多个)导管220可配备有一个或多个图像传感器225，诸如电荷耦合装置(CCD)图像传感器和/或用于在插入到体腔中时捕获内窥镜图像的相机。(一个或多个)图像传感器225可位于远侧端部230处。远侧端部230可包括导管220的远侧末端228中的(一个或多个)定位传感器226(也称为位置传感器)，该(一个或多个)定位传感器226可生成用来确定导管220在体内的位置和取向(和/或距离)的信号。在示例中，(一个或多个)定位传感器226、(一个或多个)电极222和远侧末端的相对定位和取向是固定的并且是已知的，以便于远侧末端的精确定位信息。例如，(一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置成生成心脏结构的心外膜表面的三维(3D)重建图像的系统，所述系统包括：处理装置，所述处理装置被配置成获取所述心脏结构的解剖数据并且生成所述心脏结构的3D模型；导管，所述导管被插入到所述心脏结构的心外膜中，所述导管包括：图像传感器，所述图像传感器被配置成捕获所述心脏结构的所述心外膜表面的多个图像，并且将所述多个图像提供到所述处理装置，其中所述多个图像包含所述心外膜表面的纹理；至少一个位置传感器，所述至少一个位置传感器被配置成针对所述多个图像中的每个图像生成对应位置、取向和距离信息，并且将所述对应位置、取向和距离信息提供到所述处理装置；所述处理装置还被配置成通过使用所述对应位置、取向和距离信息将所述多个图像拼接到所述心脏结构的所述3D模型来生成所述心脏结构的所述心外膜表面的3D纹理图；所述处理装置被配置成将所述心脏结构的所述心外膜表面的所述3D纹理图提供到视觉显示装置；以及所述视觉显示装置，所述视觉显示装置被配置成视觉上显示所述心脏结构的所述心外膜表面的所述3D纹理图。

【技术特征摘要】
2017.03.31 US 15/4760971.一种被配置成生成心脏结构的心外膜表面的三维(3D)重建图像的系统，所述系统包括：处理装置，所述处理装置被配置成获取所述心脏结构的解剖数据并且生成所述心脏结构的3D模型；导管，所述导管被插入到所述心脏结构的心外膜中，所述导管包括：图像传感器，所述图像传感器被配置成捕获所述心脏结构的所述心外膜表面的多个图像，并且将所述多个图像提供到所述处理装置，其中所述多个图像包含所述心外膜表面的纹理；至少一个位置传感器，所述至少一个位置传感器被配置成针对所述多个图像中的每个图像生成对应位置、取向和距离信息，并且将所述对应位置、取向和距离信息提供到所述处理装置；所述处理装置还被配置成通过使用所述对应位置、取向和距离信息将所述多个图像拼接到所述心脏结构的所述3D模型来生成所述心脏结构的所述心外膜表面的3D纹理图；所述处理装置被配置成将所述心脏结构的所述心外膜表面的所述3D纹理图提供到视觉显示装置；以及所述视觉显示装置，所述视觉显示装置被配置成视觉上显示所述心脏结构的所述心外膜表面的所述3D纹理图。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理装置还被配置成将所述多个图像以及所述对应位置、取向和距离信息存储在本地存储装置中。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述心脏结构的所述心外膜表面的所述3D纹理图示出冠状动脉、小血管、脂肪组织或疤痕病灶中的至少一者。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述对应位置、取向和距离信息相对于外部参考。5.根据权利要求1所述的系统，其中：所述处理装置被配置成使用多视点3D重建算法生成所述心脏结构的所述3D模型。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述图像传感器是电荷耦合装置(CCD)图像传感器。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理装置被配置成通过基于所述对应位置、取向和距离信息从所述心脏结构的所述心外膜表面的所述多个图像中选择图像子集以最小化所述图像子集中的冗余信息来生成所述心脏结构的所述心外膜表面的所述3D纹理图。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村雄弘，G哈亚姆，NS卡茨，
申请(专利权)人：韦伯斯特生物官能以色列有限公司，木村雄弘，
类型：发明
国别省市：以色列,IL