用于内腔导航的扁平化视图制造技术

用于创建和使用(例如，用于导航)组织表面的扁平化(例如，曲率拉直的)3D重建的显示的方法，可选地包括对中空器官的内表面进行重建。在一些实施例中，对包括组织表面(例如，心脏腔室内表面)的3D表示的数据进行几何变换，从而允许基本上在扁平化重建的单一视图内呈现所述组织表面。在一些实施例中，在使用中在所述组织表面附近的导管探针被示出为处于与3D空间中足以允许导航的位置相对应的位置；例如，所述探针在所述扁平化重建视图中被示出为处于与所述探针实际靠近的区域相对应的视图区域附近。在一些实施例中，实现了在扁平化重建视图与源重建视图之间的自动和/或容易触发的手动视图切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内腔导航的扁平化视图
技术介绍
本披露的一些实施例涉及使用可在体内空间内导航的体内探针的医疗手术领域，并且更具体地涉及对导管手术过程期间获取的数据进行呈现。心脏病和其他医疗领域中的几种医疗手术包括使用导管来达到组织以用于诊断和/或治疗，同时使手术侵入性最小化。用于导航导管并监测治疗的早期的基于成像的技术(诸如荧光镜检查)继续进行改进并且现在加入了诸如电磁场引导的位置感测系统等技术。对用于将患者的先前成像(例如，通过CT和/或MRI)的解剖学特征与电磁场感测的导管位置配准(registration)的技术的改进是正在进行的研究和开发的主题，例如，如Schwartz等人于2016年5月11日提交的国际专利申请号IB2016/052687和Schwartz等人于2016年5月11日提交的国际专利申请号IB2016/052692中所描述的。还描述了由导管探针进行体内感测以确定关于例如组织接触和/或损伤评估的信息(例如，Schwartz等人于2016年5月11日提交的国际专利申请号PCTIB2016/052690和Schwartz等人于2016年5月11日提交的国际专利申请号IB2016/052686)。一般而言，本披露超出了医疗手术领域，或者甚至超出了对解剖学结构的可视化而扩展到对身体和物体表面的可视化的领域。
技术实现思路
披露了一种对身体的三维(3D)表面(例如内表面)的三维(3D)模型进行可视化的方法，所述方法包括：获得所述模型，其中，所述模型由模型表面上的对所述表面进行建模的点定义；在由所述模型表面围绕的体积内定义参考点；将展开变换应用于所述模型的所述点，以将所述点中的每一个变换为经展开模型的对应点，其中，所述变换具有将以所述参考点为中心的想象闭合表面(例如球体)变换为想象开放表面的效果，从而使得对于所述模型的每个点，所述想象闭合表面与所述点之间的法向距离基本上等于所述想象开放表面与所述经展开模型的所述对应点之间的法向距离；以及致使显示所述经展开模型的视图。在一些实施例中，所述身体可以是动物或人类的内部器官的至少一部分。在一些实施例中，所述身体可以是心脏腔室。在一些实施例中，所述方法进一步包括：接收所述心脏腔室内的导管位置的坐标；将所述展开变换应用于所述心脏腔室内的所述导管位置的坐标，以获得所述导管位置的经变换坐标；以及致使将在所述经变换坐标处的所述导管的指示与所述经展开模型的所述视图一起显示。在一些实施例中，所述身体的所述三维表面可以是不可展开的。在一些实施例中，所述经展开模型的所述视图可以示出所述经展开模型的至少80％的点。在一些实施例中，所述经展开模型的所述视图可以示出所述经展开模型的全部点。在一些实施例中，所述展开变换包括减小所述模型的每个点关于所述参考点的方位角和倾斜角，以及增大所述模型的每个点与所述参考点之间的径向距离，可选地使得在所述展开变换后保留所述模型的两个点之间的长度。在一些实施例中，相对于从所述参考点延伸并且穿过所述想象闭合表面上的第一表面参考点的第一线以及从所述参考点延伸并且穿过所述想象闭合表面上的第二表面参考点的第二线来定义所述模型的每个点的方位角和倾斜角，并且所述展开变换减小所述模型的每个点关于所述参考点的方位角和倾斜角。在一些实施例中，所述展开变换通过将每个角度乘以某个因子来减小所述方位角和倾斜角，其中，所述因子为正且小于一。在一些实施例中，所述展开变换包括减小所述模型的所述点的所述方位角和/或倾斜角。将理解的是，“减小”方位角和倾斜角包括减小所述角度的绝对值。也就是说，如果角度定义为负，则“减小”包括确定所述角度的绝对值，减小所述绝对值，以及将所述减小的角度取为所述减小的绝对角度的负数。得到的效果是将所有点成角度地朝着从所述参考点延伸的线移动。在一些实施例中，所述因子由用户设置以控制展开程度，其中，最大展开程度表示零曲率的想象开放表面。在一些实施例中，所述减小包括将所述方位角和/或倾斜角乘以展开因子0＜α＜1。所述方位角可以乘以第一展开因子α1，并且所述倾斜角可以乘以与所述第一展开因子不同的第二展开因子α2。所述第一展开因子和第二展开因子可以相同。在一些实施例中，所述第一表面参考点和/或第二表面参考点可以由用户确定。在一些实施例中，增大所述模型的每个点与所述参考点之间的所述径向距离包括添加以下两项的乘积：指示所述想象闭合表面的大小的值；以及所述因子的倒数与一之间的差。在一些实施例中，所述想象闭合表面可以至少部分地在所述模型表面内。在一些实施例中，所述想象闭合表面可以全部在所述模型表面内。在一些实施例中，所述想象开放表面可以是以所述参考点为中心的球体的一部分。在一些实施例中，所述想象开放表面可以具有非零曲率。在一些实施例中，所述想象开放表面可以具有零曲率。在一些实施例中，获得所述模型包括获得所述模型的所述点在极坐标中的表示，并且应用变换包括：使用摩尔威德(Mollweide)制图投影变换来变换方位坐标和倾斜坐标；将经变换的方位坐标和倾斜坐标乘以所述因子；以及使用所述摩尔威德制图投影变换的逆变换来变换所得到的相乘的经变换坐标。在一些实施例中，获得所述模型包括获得所述模型的所述点在极坐标中的表示，并且所述变换包括所述模型的每个点的方位坐标和倾斜坐标到所述经展开模型的对应点的相应第一笛卡尔坐标和第二笛卡尔坐标在所述想象开放表面上的制图投影。获得所述模型的所述点在极坐标中的表示可以包括使用到极坐标的常规变换将所述模型的所述点的坐标变换为极坐标。在一些实施例中，所述变换进一步包括将展开的对应点的第三笛卡尔坐标定义为所述模型的点的径向坐标与所述想象开放表面上的与所述经展开模型的对应点的第一笛卡尔坐标和第二笛卡尔坐标相对应的第三笛卡尔坐标之和。在一些实施例中，所述制图投影可以是PlateCarrée投影。在一些实施例中，所述制图投影可以是摩尔威德投影。在一些实施例中，所述方法进一步包括致使显示指示相对于动物或人类观察所述内部器官的一部分的方向的图标。在一些实施例中，所述方法进一步包括经由用户界面接收对所述经展开模型的第一取向的指示，并且致使在经由所述用户界面指示的所述第一取向上显示所述经展开模型的视图。在一些实施例中，所述方法进一步包括致使显示所述经展开模型的第二视图。在一些实施例中，所述第二视图可以具有与所述第一视图的观察方向相反的观察方向。在一些实施例中，所述第二视图可以具有与所述第一视图的观察方向垂直的观察方向。在一些实施例中，所述方法进一步包括经由用户界面接收对所述经展开模型的第二取向的指示，并且致使在经由所述用户界面指示的所述第二取向上显示所述经展开模型的第二视图，例如使得在重叠时间段内显示这两个视图，或者使得一个视图接一个视图地显示并且在同一时间仅显示一个视图。在一些实施例中，所述经展开模型的视图包括与时变信息的当前状态有关的信息。在一些实施例中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对身体的三维表面的三维模型进行可视化的方法，所述方法包括：/n获得所述模型，其中，所述模型由模型表面上的对所述表面进行建模的点定义；/n在由所述模型表面围绕的体积内定义参考点；/n将展开变换应用于所述模型的点，以将所述点中的每一个变换为经展开模型的对应点，其中，所述变换具有将以所述参考点为中心的想象闭合表面变换为想象开放表面的效果，从而使得对于所述模型的每个点，所述想象闭合表面与所述点之间的法向距离基本上等于所述想象开放表面与所述经展开模型的所述对应点之间的法向距离；以及/n致使显示所述经展开模型的视图。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180704 GB 1810992.6;20180112 IB PCT/IB2018/050201.一种对身体的三维表面的三维模型进行可视化的方法，所述方法包括：
获得所述模型，其中，所述模型由模型表面上的对所述表面进行建模的点定义；
在由所述模型表面围绕的体积内定义参考点；
将展开变换应用于所述模型的点，以将所述点中的每一个变换为经展开模型的对应点，其中，所述变换具有将以所述参考点为中心的想象闭合表面变换为想象开放表面的效果，从而使得对于所述模型的每个点，所述想象闭合表面与所述点之间的法向距离基本上等于所述想象开放表面与所述经展开模型的所述对应点之间的法向距离；以及
致使显示所述经展开模型的视图。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述身体的所述三维表面是内部三维表面。


3.如权利要求1所述的方法，其中，所述身体是动物或人类的内部器官的至少一部分。


4.如权利要求1所述的方法，其中，所述身体是心脏腔室。


5.如权利要求4所述的方法，进一步包括
接收所述心脏腔室内的导管位置的坐标；
将所述展开变换应用于所述心脏腔室内的所述导管位置的坐标，以获得所述导管位置的经变换坐标；以及
致使将在所述经变换坐标处的所述导管的指示与所述经展开模型的所述视图一起显示。


6.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述身体的所述三维表面是不可展开的。


7.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述经展开模型的所述视图示出所述经展开模型的至少80％的点。


8.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述经展开模型的所述视图示出所述经展开模型的全部点。


9.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述展开变换包括减小所述模型的每个点关于所述参考点的方位角和倾斜角，以及增大所述模型的每个点与所述参考点之间的径向距离，可选地使得在所述展开变换后保留所述模型的两个点之间的长度。


10.如权利要求9所述的方法，其中，相对于从所述参考点延伸并且穿过所述想象闭合表面上的第一表面参考点的第一线以及从所述参考点延伸并且穿过所述想象闭合表面上的第二表面参考点的第二线来定义所述模型的每个点的方位角和倾斜角，
并且其中，所述展开变换减小所述模型的每个点关于所述参考点的方位角和倾斜角。


11.如权利要求9或10所述的方法，其中，所述展开变换通过将每个角度乘以某个因子来减小所述方位角和倾斜角，其中，所述因子为正且小于一。


12.如权利要求11所述的方法，其中，所述因子由用户设置以控制展开程度。


13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述第一表面参考点和/或第二表面参考点由用户确定。


14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，增大所述模型的每个点与所述参考点之间的所述径向距离包括添加以下两项的乘积
指示所述想象闭合表面的大小的值；以及
所述因子的倒数与一之间的差。


15.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述想象闭合表面是球形的。


16.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述想象闭合表面至少部分地在所述模型表面内。


17.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述想象闭合表面全部在所述模型表面内。


18.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述想象开放表面是以所述参考点为中心的闭合表面的一部分。


19.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述想象开放表面具有非零曲率。


20.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述想象开放表面具有零曲率。


21.如权利要求11至20中任一项所述的方法，其中，获得所述模型包括获得所述模型的所述点在极坐标中的表示，并且其中，应用变换包括：
使用制图投影变换来变换方位坐标和倾斜坐标；
将经变换的方位坐标和倾斜坐标乘以所述因子；以及
使用所述制图投影变换的逆变换来变换所得到的相乘的经变换坐标。


22.如权利要求20所述的方法，其中，获得所述模型包括获得所述模型的所述点在极坐标中的表示，并且其中，所述变换包括所述模型的每个点的方位坐标和倾斜坐标到所述经展开模型的对应点的相应第一笛卡尔坐标和第二笛卡尔坐标的制图投影。


23.如权利要求22所述的方法，其中，所述变换进一步包括将展开的对应点的第三笛卡尔坐标定义为所述模型的点的径向坐标与所述想象开放表面上的与所述经展开模型的对应点的第一笛卡尔坐标和第二笛卡尔坐标相对应的第三笛卡尔坐标之和。


24.如权利要求21至23中任一项所述的方法，其中，所述制图投影是PlateCarrée投影。


25.如权利要求21至23中任一项所述的方法，其中，所述制图投影是摩尔威德(Mollweide)投影。


26.如从属于权利要求3时任一前述权利要求所述的方法，进一步包括致使显示指示相对于动物或人类观察所述内部器官的一部分的方向的图标。


27.如任一前述权利要求所述的方法，进一步包括经由用户界面接收对所述经展开模型的第一取向的指示，并且致使在经由所述用户界面指示的所述第一取向上显示所述经展开模型的视图。


28.如任一前述权利要求所述的方法，进一步包括接收涉及身体的时变信息，并且致使所述经展开模型的视图与同所述时变信息的当前状态有关的信息一起显示。


29.如权利要求28所述的方法，其中，所述时变信息在所述身体的不同部分、例如在所述身体的后部和前部是不同的。


30.如权利要求29所述的方法，其中，所述时变信息是电激活图。


31.如权利要求29所述的方法，其中，所述时变信息是水肿图。


32.如任一前述权利要求所述的方法，进一步包括致使显示所述经展开模型的第二视图。


33.如权利要求32所述的方法，其中，所显示的两个视图均属于经展开模型，其中，所述想象开放表面具有零曲率。


34.如权利要求32或33所述的方法，其中，所述第二视图具有与所述第一视图的观察方向相反的观察方向。


35.如权利要求32或33所述的方法，其中，所述第二视图具有与所述第一视图的观察方向垂直的观察方向。


36.如权利要求32或33所述的方法，进一步包括经由用户界面接收对所述经展开模型的第二取向的指示，并且致使在经由所述用户界面指示的所述第二取向上显示所述经展开模型的第二视图。


37.如权利要求32至36中任一项所述的方法，其中，所述第二视图与所述第一视图在重叠的时间段内一起显示。


38.如权利要求32至36所述的方法，其中，在不重叠的相应时间段期间显示所述第一视图和所述第二视图。


39.如任一前述权利要求所述的方法，其中，致使显示包括致使在相应的不同取向上同时显示所述经展开模型的多个视图。


40.如权利要求1至38中任一项所述的方法，其中，致使显示包括致使在相应的不同取向上顺序显示所述经展开模型的多个视图。


41.如权利要求1至38所述的方法，其中，致使显示包括致使同时显示所述经展开模型的多个视图，其中，每个视图指示不同的展开程度。


42.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述模型的点是从在所述身体内部进行的测量获得的。


43.如权利要求42所述的方法，其中，所述测量是通过在所述身体内部的导管进行的。


44.如任一前述权利要求所述的方法，进一步包括
获得所述模型的附加点；
通过将所述变换应用于所述附加点以将所述模型的每个附加点变换为所述经展开模型的对应附加点来计算更新的经展开模型；以及
致使显示所述更新的经展开模型的视图，
其中，所述更新的经展开模型包括所述经展开模型的附加点。


45.如权利要求36至44中任一项所述的方法，其中，所述经展开模型的视图是预定义视图，其中，根据多个预定义观察参数中的至少一个显示所述预定义视图，所述多个预定义观察参数包括以下一项或多项：
所述因子；
指示所述想象闭合表面的大小的值；
所述第一表面参考点和/或第二表面参考点的位置；以及
所述经展开模型的第一取向和/或第二取向。


46.如权利要求4或从属于权利要求4时权利要求5至45中任一项所述的方法，进一步包括将所述经展开模型显示为在第一渲染方法中对所述心脏腔室的表面的一部分进行建模的中心模型与在第二渲染方法中对所述心脏腔室的其余部分进行建模的外围模型的组合，其中，所述外围模型散布在所述中心模型的外围。


47.如权利要求46所述的方法，包括：
将所述心脏腔室的表面的第一部分定义为所述表面的位于切割表面一侧的一部分，并且将所述心脏腔室的表面的其余部分定义为所述表面的位于所述切割表面另一侧的一部分，其中，所述切割表面被定义为穿过期望的有利点并且垂直于期望的观察方向的表面。


48.一种呈现心脏腔室壁的表面的三维模型的方法，所述方法包括：
确定观察点和观察方向；
展开所述模型，使得在切割表面后面垂直于所述观察方向穿过所述观察点的表面部分呈现在所述切割表面前面的表面部分的外围；以及
将所述经展开模型与表示所述观察方向的图标一起显示。


49.一种用于使用如权利要求48所述的方法显示模型的装置，所述装置包括用户界面，所述用户界面被配置成允许用户指示期望的有利点和期望的观察方向。


50.如权利要求49所述的装置，进一步包括显示器，所述显示器在得到的经展开三维模型附近示出观察方向的取向。


51.如权利要求50所述的装置，其中，所述用户界面允许所述用户连续地指示不同的有利点和/或观察角度，并且所述显示器示出与所述有利点和/或观察角度同时变化的所述经展开模型。


52.一种装置，包括：
输入模块，所述输入模块被配置成从导管接收信号，其中，所述信号指示由所述导管在心脏腔室内进行的测量；
转换模块，所述转换模块被配置成将所述信号转换为定义模型表面的对所述心脏腔室的三维表面进行建模的点的坐标，以及转换为所述心脏腔室内的导管位置的坐标；

【专利技术属性】
技术研发人员：S·本海姆，里奥尼德·格鲁霍夫斯基，Y·施瓦茨，埃里·迪克特尔曼，亚拉·亚登，
申请(专利权)人：纳维斯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：英属维尔京群岛;VG