计算心脏标测图的局部传播速度制造技术

本发明专利技术题为“计算心脏标测图的局部传播速度”。本发明专利技术提供了一种方法，该方法包括在心脏的解剖表面上的不同相应测量位置处获得多个局部激活时间(LAT)。该方法还包括对于该解剖表面上的一个或多个采样位置中的每个采样位置，通过以下操作来计算该一个或多个采样位置处的相应电传播方向：对于该采样位置，选择该测量位置的相应子集；构建向量集，对于该子集中的不同相应测量位置，该向量中的至少一些向量中的每个向量包括从该测量位置的相应位置坐标导出的三个位置值和从该测量位置处的该LAT导出的LAT值；以及基于该向量集的4

【技术实现步骤摘要】
计算心脏标测图的局部传播速度
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求以下申请的权益：2021年5月24日提交的名称为“Computing local propagation velocities for cardiac maps”的美国临时申请63/192,221，其公开内容以引用方式并入本文；以及2021年5月24日提交的名称为“Computing local propagation velocities in real
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time”的美国临时申请63/192,231，其公开内容以引用方式并入本文。


[0003]本公开涉及心脏标测领域。

技术介绍

[0004]心脏组织的任何部分处的局部激活时间(LAT)为(i)在任何心动周期期间组织变得电激活的时间与(ii)在同一周期期间的参考时间之间的差值。例如，可将参考时间设置为体表心电图(ECG)记录的QRS复合波中的点。
[0005]美国专利申请公开2015/0196770描述了一种系统，该系统包括有源医疗装置，该有源医疗装置具有用于递送除颤电击的装置、用于连续收集患者当前心脏活动参数的装置和具有神经元分析的评估器装置，该神经元分析包括具有至少两个层的神经网络。神经网络包括：上游三个神经子网络，该三个神经子网络接收相应参数，该相应参数划分为对应于致心律失常因素类别的单独子组；和下游输出神经元，该输出神经元耦合到该三个子网络并且能够输出心室性心律失常风险指数。将风险指数与给定阈值进行比较，以在超过阈值的情况下启用或停用装置的至少一项功能。
[0006]美国专利申请公开2010/0268059描述了一种方法，该方法包括：访问经由位于患者的心脏的静脉网中的各个位置处的导管获取的心脏信息，其中该心脏信息包括位置信息、电气信息和机械信息；将局部电激活时间映射到解剖位置，以生成电激活时间图；将局部机械激活时间映射到解剖位置，以生成机械激活时间标测图；通过从对应的局部机械激活时间中减去局部电激活时间来生成机电延迟标测图；以及至少将机电延迟标测图呈现给显示器。
[0007]Cantwell、Chris D.等人，“Techniques for automated local activation time annotation and conduction velocity estimation in cardiac mapping”，《生物学与医学计算机(Computers in biology and medicine)》65(2015)：229
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242，调查了用于识别局部激活时间和计算传导方向和速度的算法。
[0008]Roney、Carline H.等人，“An automated algorithm for determining conduction velocity,wavefront direction and origin of focal cardiac arrhythmias using a multipolar catheter”，2014年第36界IEEE医学和生物工程学会国际会议，IEEE，2014，描述了用于在任何电极布置的情况下从多极性导管数据中识别传导速度，同时提供波前方向和震源位置的估计的自动算法。
附图说明
[0009]结合附图，通过以下对本公开的示例的详细描述，将更全面地理解本公开，在附图中：
[0010]图1为根据本公开的一些示例的用于电解剖标测的系统的示意图；
[0011]图2为根据本公开的一些示例的用于计算和显示传播速度的算法的流程图；
[0012]图3为根据本公开的一些示例的传播速度计算的示意图；
[0013]图4为根据本公开的一些示例的图2中所示的选择步骤的流程图；
[0014]图5为根据本公开的一些示例的数字模型的表面的示意图；
[0015]图6为根据本公开的一些示例的图2中所示的选择步骤的实例的流程图；
[0016]图7为根据本公开的一些示例的图6中所示的内插步骤的流程图；
[0017]图8为根据本公开的一些示例的图7中所示的聚类步骤的流程图；
[0018]图9A至图9B为根据本公开的一些示例的所显示的模型的示意图；
[0019]图10为根据本公开的一些示例的迭代压缩算法的流程图；
[0020]图11为根据本公开的一些示例的探头和解剖表面的示意图；
[0021]图12为根据本公开的一些示例的传播速度的实时视觉指示的示意图；
[0022]图13至图14为根据本公开的一些示例的用于选择双极性电压的方法的示意图；
[0023]图15为根据本公开的一些示例的用于选择电极对进行双极性电压测量的算法的流程图；并且
[0024]图16为根据本公开的一些示例的用于计算电极位置处的相应LAT的算法的流程图。
具体实施方式
[0025]概述
[0026]在电解剖标测期间，沿着心脏的表面移动体内探头(在探头的远侧端部处包括多个电极)。基于由电极从表面获取的生物电信号，估计表面的各种电气属性，诸如表面上的各个位置处的LAT。(基于一个或多个所获取的信号估计LAT的过程在下文中也称为LAT的“测量”)
[0027]本公开的示例提供用于基于LAT以小空间分辨率准确计算传播速度的算法。本公开的示例进一步提供了用于在视觉上向医师指示传播速度，以便于进行适当的诊断和治疗的技术。
[0028]具体地，对于要计算速度的表面上的每个“采样位置”，计算机处理器选择合适的附近“测量位置”集，在这些位置测量相应的LAT。有利地，该集不包括通过非电活性组织与采样位置隔开的任何测量位置。随后，对于该集中的每个测量位置(以及如果在采样位置测量了LAT，则为采样位置本身)构建相应的四维向量。每个向量包括从测量位置的位置坐标导出的三个位置值以及从测量位置处测量的LAT导出的LAT值。
[0029]随后，处理器执行向量的4
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4协方差矩阵的主成分分析(PCA)，并基于PCA计算采样位置处的传播速度。例如，处理器可通过将协方差矩阵的主成分投影到三个位置维度上来计算传播方向。然后，处理器可将该集中的测量位置投影到穿过采样位置并且在传播方向上取向的线上。接下来，处理器可计算近似于投影与对应LAT之间的关系的回归函数。最
后，处理器可估计速度的量值(即，传播速度)作为此函数的斜率。
[0030]在一些示例中，在对心脏表面进行完整标测之后计算传播速度，在该完整标测中，探头跨表面移动，以便在相应测量位置处测量大量LAT。具体地，在标测之后，处理器构建表面的模型，其中模型表面上的相应测量点对应于测量位置。接下来，处理器在模型表面上指定多个采样点，该多个采样点对应于解剖表面上的相应采样位置。然后，处理器基于合适的测量位置集来计算每个采样位置处的传播速度。
[0031]在此类示例中，在计算传播速度之后，处理器通常显示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，包括：显示器；和处理器，所述处理器被配置成：在心脏的解剖表面上的不同相应测量位置处获得多个局部激活时间(LAT)，对于所述解剖表面上的一个或多个采样位置中的每个采样位置，通过以下操作来计算所述一个或多个采样位置处的相应电传播方向：对于所述采样位置，选择所述测量位置的相应子集，构建向量集，对于所述子集中的不同相应测量位置，所述向量中的至少一些向量中的每个向量包括从所述测量位置的相应位置坐标导出的三个位置值和从所述测量位置处的所述LAT导出的LAT值，以及基于所述向量集的4
×
4协方差矩阵的主成分分析(PCA)，计算所述采样位置处的所述电传播方向，以及在所述显示器上指示所述电传播方向。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过以下操作来构建所述向量集：基于跨所述测量位置的所述子集的所述LAT的方差，计算缩放系数，以及对于所述子集中的每个测量位置：按所述缩放系数缩放选自由以下项组成的参数组的参数：所述测量位置的所述位置坐标，和所述测量位置处的所述LAT，以及根据经缩放的参数构建对应于所述测量位置的所述向量。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过将所述协方差矩阵的第一主成分投影到所述位置坐标的相应维度上来计算所述采样位置处的所述电传播方向。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成通过以下操作来计算所述采样位置中的每个采样位置处的电传播速度：对于穿过所述采样位置并且在所述采样位置处在所述电传播方向上取向的假设线，计算沿着所述测量位置的所述子集的到所述线上的相应投影所在的所述线的相应距离，以及将所述速度计算为拟合到一组回归点的回归函数的斜率，对于属于所述子集的不同相应测量位置，所述一组回归点中的每个回归点包括(i)沿着所述测量位置的所述投影所在的所述线的所述距离，和(ii)所述测量位置处的所述LAT。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成在指示所述电传播方向之前使所述电传播方向平滑。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成对于所述采样位置，通过以下操作来选择所述测量位置的所述相应子集：识别所述测量位置中的在所述采样位置的预定义距离内的那些测量位置，以及从所识别的测量位置中选择所述测量位置的所述子集。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述测量位置对应于表示所述解剖表面的数字模型表面上的不同相应测量点，所述测量点分别与所述LAT相关联，其中，所述处理器还被配置成在所述数字模型表面上指定多个采样点，并且
其中，所述采样位置分别对应于所述采样点。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过显示带有相应标记物的所述模型表面来指示所述电传播方向，所述相应标记物在所述采样点处叠加在所述模型表面上并且分别在所述电传播方向上取向。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：计算所述采样位置处的相应电传播速度，以及根据所述速度改变所述标记物的至少一个属性。10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器还被配置成在显示带有叠加在所述模型表面上的所述标记物的所述模型表面之前：迭代地进行以下操作：重新计算所述电传播方...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：伯恩森斯韦伯斯特以色列有限责任公司，
类型：发明
国别省市：