СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАРТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ Российский патент 2017 года по МПК A61B5/402 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе, способу и компьютерной программе для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В патенте США №7471973 В2 раскрыта система, содержащая жилет с поверхностными электродами для измерения электрических потенциалов на внешней поверхности человека. Система кроме того содержит блок реконструкции для реконструкции эпикардиальных электрических потенциалов на основе: i) относительного расположения поверхности сердца и внешней поверхности человека; и ii) измеренных электрических потенциалов. Чтобы определить относительное положение поверхности сердца и внешней поверхности человека определяют первую проекционную матрицу на основе первого устройства формирования изображений и определяют вторую проекционную матрицу на основе второго устройства формирования изображений. По меньшей мере одно первое двумерное изображение сердца получают используя первое устройство формирования изображений, по меньшей мере одно второе двумерное изображение сердца получают, используя второе устройство формирования изображений, и определяют контур сердца в первом двумерном изображении и контур сердца во втором двумерном изображении. Трехмерные данные, связанные с поверхностью сердца, реконструируют на основе двух контуров, первой проекционной матрицы и второй проекционной матрицы, и поверхность сердца сопоставляют с внешней поверхностью человека. Относительное положение поверхности сердца и внешней поверхности человека окончательно определяют, используя метод граничных элементов.

Эта система имеет недостаток, состоящий в том, что качество определенного таким образом относительного расположения поверхности сердца и внешней поверхности человека может снизиться, что может привести к снижению точности определения эпикардиальных электрических потенциалов, которые определяют на основе этого относительного расположения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание системы, способа и компьютерной программы для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа, причем обеспеченная карта электрической активности имеет повышенное качество.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения представлена система для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа, причем система содержит:

блок обеспечения проекционных изображений для обеспечения проекционных изображений сердца и множества поверхностных электродов в разных направлениях,

блок определения положений поверхностных электродов для определения положений множества поверхностных электродов на основе обеспеченных проекционных изображений,

блок определения положения структуры сердца для определения положения структуры сердца живого существа на основе обеспеченных проекционных изображений, причем блок определения положения структуры сердца выполнен с возможностью адаптации анатомической модели сердца, включающую в себя структуру сердца, к обеспеченным проекционным изображениям сердца, чтобы определить положение структуры сердца,

блок определения карты электрической активности для определения карты электрической активности у структуры сердца на основе электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности живого существа, определенных положений множества поверхностных электродов и определенного положения структуры сердца.

Поскольку положение структуры сердца живого существа определяют путем адаптации анатомической модели сердца, включающей в себя структуру сердца, к обеспеченным проекционным изображениям сердца, положение структуры сердца можно определить с относительно высокой точностью, просто используя несколько проекционных изображений. Кроме того, поскольку положение структуры сердца можно определить с высокой точностью, карту электрической активности на структуре сердца, которую определяют на основе: а) электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности живого существа, b) определенных положений множества электродов и с) определенного положения структуры сердца, также можно определить с повышенной точностью, что повышает качество определенной карты электрической активности.

Структурой сердца предпочтительно является эпикардиальная поверхность сердца. Таким образом, блок определения карты электрической активности предпочтительно выполнен с возможностью определения карты электрической активности на эпикардиальной поверхности сердца на основе электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности живого существа, определенных положений множества электродов и определенного положения эпикардиальной поверхности сердца.

Если структура сердца является трехмерной, в частности, если структура сердца представляет собой трехмерную эпикардиальную поверхность, то положение структуры сердца предпочтительно определяет положение каждой точки структуры сердца, для которой необходимо определить карту электрической активности. Следовательно, если, например, блок определения положения структуры сердца определяет положение эпикардиальной поверхности, он определяет по меньшей мере положения тех точек на эпикардиальной поверхности, электрический потенциал которых следует определить для создания карты электрической активности.

Множество поверхностных электродов можно рассматривать как элемент системы или можно рассматривать как отдельный элемент, и система адаптирована к использованию электрических сигналов поверхностных электродов для обеспечения электрической активности сердца.

Множество поверхностных электродов может быть встроено в жилет, который можно надеть на живое существо. Живым существом предпочтительно является человек, но им может быть также животное.

Блок определения положений поверхностных электродов предпочтительно выполнен с возможностью определения трехмерных положений поверхностных электродов исходя их двух или более обеспеченных двумерных проекционных изображений, которые предпочтительно представляют собой двумерные рентгеновские проекционные изображения. Указанный блок можно адаптировать для обеспечения модельного распределения поверхностных электродов для адаптации модельного распределения к обеспеченным проекционным изображениям и определения положений множества поверхностных электродов исходя из адаптированного модельного распределения. Это позволяет определить положения поверхностных электродов с высокой точностью только на основе уже обеспеченных проекционных изображений.

Модель сердца предпочтительно является неспецифической моделью сердца. Неспецифическая модель сердца представляет собой анатомическую модель сердца, которая не привязана к конкретному живому существу, в частности, не привязана к конкретному человеку.

Блок определения положения структуры сердца предпочтительно выполнен с возможностью адаптации анатомической модели сердца, включающей в себя структуру сердца, к обеспеченным проекционным изображениям сердца путем выполнения по меньшей мере одной из процедур: процедуры преобразования, процедуры поворота и/или процедуры масштабирования. Таким образом, в одном варианте блок определения положения структуры сердца может быть адаптирован просто к позиционированию и, но не обязательно, к масштабированию неспецифической модели сердца, с тем чтобы она соответствовала обеспеченным проекционным изображениям без модификации формы модели сердца. Это позволяет очень быстро адаптировать анатомическую модель сердца к обеспеченным проекционным изображениям. В другом варианте возможна также модификация формы анатомической модели сердца, чтобы адаптировать анатомическую модель сердца к обеспеченным проекционным изображениям. Например, анатомическую модель сердца можно растянуть или сжать в конкретных направлениях для адаптации анатомической модели сердца к обеспеченным проекционным изображениям.

Кроме того, предпочтительно, чтобы блок обеспечения проекционных изображений представлял собой рентгеновскую систему с рамой C-типа. Рентгеновская система с рамой С-типа позволяет получать относительно простым путем проекционные изображения в разных направлениях. Рентгеновскую систему с рамой С-типа можно адаптировать для выполнения перемещения вдоль одной оси рамы С-типа или перемещения по двум осям рамы С-типа. Кроме того, рентгеновская система с рамой С-типа может представлять собой одноплоскостную проекционную систему или двухплоскостную проекционную систему. Двухплоскостная проекционная система дает возможность одновременно получить проекционное изображение в разных направлениях. Одноплоскостная проекционная система может поворачиваться относительно живого существа, чтобы получить проекционные изображения в разных направлениях.

В одном варианте блок обеспечения проекционных изображений представляет собой систему с рамой С-типа для обеспечения нескольких двумерных рентгеновских проекционных изображений, блок определения положений поверхностных электродов адаптирован для определения положений множества поверхностных электродов путем выполнения моделирования трехмерных положений на основе нескольких двумерных рентгеновских проекционных изображений, блок определения положения структуры сердца выполнен с возможностью согласования обобщенной трехмерной не привязанной к пациенту модели сердца с контуром сердца в выбранных двумерных рентгеновских проекционных изображениях из нескольких двумерных рентгеновских проекционных изображений, а блок определения карты электрической активности адаптирован для определения карты электрической активности путем выполнения электрокардиографического картирования на поверхности согласованной обобщенной трехмерной модели сердца, что предпочтительно обеспечивает картину «одноударной» эпикардиальной активации в режиме реального времени или подобном режиме с диагностическими возможностями миокарда, далеко опережающими современные системы ECG.

Блок обеспечения проекционных изображений также может представлять собой запоминающее устройство, в котором уже хранятся проекционные изображения, и из которого эти проекционные изображения можно извлекать с той же целью. Блок обеспечения проекционных изображений также может представлять собой приемный блок для приема проекционных изображений через проводное или беспроводное соединение для передачи данных от блока получения проекционных изображений, такого как рентгеновская система с рамой С-типа.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения представлен способ для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа, причем способ включает:

обеспечение проекционных изображений сердца и множества поверхностных электродов в разных направлениях блоком обеспечения проекционных изображений

определение положений множества поверхностных электродов на основе обеспеченных проекционных изображений блоком определения положений поверхностных электродов,

определение положения структуры сердца живого существа на основе обеспеченных проекционных изображений блоком определения положения структуры сердца, причем анатомическую модель сердца, включающую в себя структуру сердца, адаптируют к обеспеченным проекционным изображениям сердца, чтобы определить положение структуры сердца,

определение карты электрической активности у структуры сердца на основе электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности живого существа, определенных положений множества электродов и положения структуры сердца, определенного блоком определения карты электрической активности.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения представлена компьютерная программа для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов, скомпонованных на внешней поверхности живого существа, причем компьютерная программа содержит средство программного кода для инициирования выполнения системой, определенной в п. 1 формулы изобретения, этапов способа, определенных в п. 9 формулы изобретения, при выполнении указанной компьютерной программы на компьютере, управляющем указанной системой.

Следует понимать, что система по п. 1, способ по п. 9 и компьютерная программа по п. 10 имеют похожие и/или идентичные предпочтительные варианты их осуществления, в частности, как это определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует понимать, что предпочтительным вариантом осуществления изобретения также может быть любая комбинация зависимых пунктов с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.

Эти и другие аспекты изобретения будут объяснены со ссылками на описанные здесь варианты осуществления изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

НА НИЖЕСЛЕДУЮЩИХ ЧЕРТЕЖАХ:

фиг. 1 – схематическое примерное представление варианта системы для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа;

фиг. 2 – схематическое примерное представление варианта жилета, содержащего поверхностные электроды; и

фиг. 3 – блок-схема, иллюстрирующая на примере вариант способа обеспечения карты электрической активности сердца живого существа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 схематически в качестве примера показан один вариант системы для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа. В этом варианте живым существом является человек 6, лежащий на столе 7. На человека 6 надет жилет 8, схематически показанный в качестве примера на фиг. 2. Жилет 8 содержит множество поверхностных электродов 9, которые контактируют с внешней поверхностью грудной клетки человека 6, чтобы дать возможность поверхностным электродам 9 получать электрические сигналы, в частности, электрические потенциалы на внешней поверхности. Жилет 8 с множеством поверхностных электродов 9 электрически соединен с системой 17 определения, содержащей блок 13 определения карты электрической активности для пересылки электрических сигналов, измеренных множеством поверхностных электродов 9, в блок 13 определения карты электрической активности.

Следует заметить, что представленные здесь фигуры выполнены не в масштабе. Например, поверхностные электроды 9 в жилете 8, показанном на фиг. 2, имеют в действительности гораздо меньший диаметр по отношению к размерам человека 6. Кроме того, электроды 9 в жилете 8 показаны на фиг. 2 лишь схематически и только в качестве примера, то есть, они могут быть распределены по-другому в жилете 8. Жилет 8 предпочтительно содержит несколько сотен поверхностных электродов 9, покрывающих всю грудную клетку человека. Жилет 8 плотно прилепляют к коже грудной клетки связующим веществом. В качестве альтернативы или вдобавок к этому, жилет может содержать эластичные ленты для фиксации жилета на коже грудной клетки.

Система 1 содержит блок 2 обеспечения проекционных изображений для обеспечения проекционных изображений сердца и множества поверхностных электродов 9 в разных направлениях. В этом варианте блок 2 обеспечения проекционных изображений представляет собой рентгеновскую систему с рамой С-типа. Рентгеновская система 2 с рамой С-типа содержит источник 3 рентгеновского излучения для излучения потока 16, проходящего через жилет 8 и сердце человека 6. Рентгеновский луч 16 предпочтительно представляет собой фактически конический рентгеновский луч, размеры которого таковы, что поверхностные электроды 9 и сердце человека 6 могут находиться в границах этого рентгеновского луча. После прохождения рентгеновского луча 16 через жилет 8 и сердце человека 6 он обнаруживается рентгеновским детектором 4. Рентгеновский детектор 4 содержит двумерную детекторную поверхность для создания двумерных проекционных изображений поверхностных электродов 9 и сердца человека 6. Рентгеновский источник 3 и рентгеновский детектор 4 смонтированы на раме 5 С-типа, которая может поворачиваться вокруг человека 6, так что можно получить проекционное изображение в разных направлениях. Управление рентгеновской системой 2 с рамой С-типа осуществляется блоком 10 управления, при этом созданные проекционные изображения подаются через блок 10 управления в систему 17 определения. В другом варианте проекционные изображения могут подаваться в систему 17 определения другим путем. Например, они могут передаваться в блок определения не через блок 10 управления, а непосредственно либо через другой блок.

В данном варианте рентгеновская система 2 с рамой С-типа адаптирована для выполнения перемещения рамы С-типа относительно одной оси, то есть, для выполнения вращательного движения вокруг человека 6, которое определяется одной осью вращения. Однако в другом варианте рентгеновская система с рамой С-типа также адаптирована для выполнения перемещения рамы С-типа относительно двух осей, то есть, перемещения, которое можно определить как вращения вокруг двух осей.

В данном варианте рентгеновская система 2 с рамой С-типа является одноплоскостной проекционной системой, где одновременно можно получить только одно проекционное изображение. В другом варианте рентгеновская система с рамой С-типа может также представлять собой двухплоскостную проекционную систему, содержащую два рентгеновских источника и два рентгеновских детектора, скомпонованные таким образом, который обеспечивает возможность одновременного получения двух проекционных изображений в двух ортогональных направлениях проецирования.

Система 17 определения содержит блок 11 определения положений поверхностных электродов для определения положений множества поверхностных электродов 9 на внешней поверхности человека 6 на основе обеспеченных проекционных изображений. В частности, блок 11 определения положений поверхностных электродов адаптирован для моделирования положений поверхностных электродов 9 исходя из проекционных изображений, чтобы определить положения множества поверхностных электродов 9. Например, можно обеспечить модельное распределение поверхностных электродов, и можно смоделировать создание обеспеченных проекционных изображений для создания смоделированных проекционных изображений путем прямого проецирования модельного распределения, где модельное распределение поверхностных электродов можно модифицировать таким образом, чтобы минимизировать отклонения между положениями спроецированных поверхностных электродов в обеспеченных действительных проекционных изображениях и в смоделированных проекционных изображениях. Результирующее модифицированное модельное распределение поверхностных электродов может затем обеспечить определение положений пространственных электродов. В другом варианте блоком определения положений поверхностных электродов могут быть использованы другие известные способы определения трехмерных положений объекта исходя из двух- и более- мерных проекционных изображений для определения положений множества поверхностных электродов на внешней поверхности человека на основе обеспеченных проекционных изображений.

Перед определением положений множества поверхностных электродов на внешней поверхности человека на основе обеспеченных проекционных изображений можно увеличить контрастность спроецированных поверхностных электродов в обеспеченных проекционных изображениях путем выполнения процедуры повышения контрастности. Например, можно усреднить несколько проекционных изображений, которые были получены при одинаковом относительном расположении и без промежуточного перемещения человека, чтобы улучшить видимость поверхностных электродов в проекционных изображениях. Если человек переместился между получением двух проекционных изображений, подлежащих усреднению, то для фиксации этих двух изображений перед их усреднением можно использовать опорные маркеры, видимые на обоих изображениях.

Система 17 определения кроме того содержит блок 12 определения положения структуры сердца для определения положения структуры сердца человека на основе обеспеченных проекционных изображений, где блок 12 определения положения структуры сердца адаптирован для адаптации в анатомической модели сердца, включающей в себя структуру сердца, к обеспеченным проекционным изображениям сердца, чтобы определить положение структуры сердца. В данном варианте структура сердца представляет собой эпикардиальную поверхность сердца, так что анатомическая модель сердца включает в себя по меньшей мере эпикардиальную поверхность сердца. Анатомическая модель сердца предпочтительно является моделью сердца, не привязанной к человеку. Таким образом, анатомическая модель сердца предпочтительно представляет собой обобщенную анатомическую модель сердца, которую можно получить, например, путем сегментации сердца во множестве медицинских изображений множества людей, создавая тем самым множество сегментированных сердец, и путем усреднения этого множества сегментированных сердец.

Блок 12 определения положения структуры сердца предпочтительно адаптирован для преобразования, поворота и масштабирования модели сердца, так чтобы преобразованная модель сердца соответствовала обеспеченным проекционным изображениям. Блок 12 определения положения структуры сердца также может быть адаптирован для дополнительной деформации модели сердца, то есть, для модификации формы модели сердца, чтобы адаптировать модель сердца к обеспеченным проекционным изображениям. Например, модель сердца можно будет растянуть или сжать в определенных направлениях, для адаптации модели сердца к обеспеченным проекционным изображениям.

В частности, блок 12 определения положения структуры сердца может быть адаптирован для создания смоделированных проекционных изображений, которые соответствуют обеспеченным проекционным изображениям, путем имитации проекций посредством преобразованной модели сердца при относительном расположении, используемым для получения обеспеченных в действительности проекционных изображений. Затем модель сердца можно преобразовать таким образом, чтобы по меньшей мере минимизировать отклонения эпикардиальной поверхности между обеспеченными проекционными изображениями и смоделированными проекционными изображениями.

Проекционные изображения, которые используют для определения положения структуры сердца, в частности, положения эпикардиальной поверхности, могут быть все обеспеченными проекционными изображениями или только отобранной частью обеспеченных проекционных изображений. Отобранная часть обеспеченных проекционных изображений можете включать в себя, левое переднее наклонное проекционное изображение и правое переднее наклонное проекционное изображение. Однако для определения положения структуры сердца, в частности положения эпикардиальной поверхности можно также использовать другие проекционные изображения.

Система определения кроме того содержит блок 13 определения карты электрической активности для определения карты электрической активности у структуры сердца, то есть, в данном варианте на эпикардиаьной поверхности на основе электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности человека 6, определенных положений множества поверхностных электродов 9 и определенного положения структуры сердца. Для определения карты электрической активности можно использовать хорошо известные способы, такие как способы, раскрытые в работе Ramanathan и др. «Electrocardiographic Imaging (ECGI): A Noninvasive Imaging Modality for Cardiac Electrophysiology and Arrhythmia», Nature Medicine 10, 422-428 (2004), или раскрытые в патенте США US№7471971, которые включены сюда по ссылке. Кроме того, для определения карты электрической активности у структуры сердца можно использовать известные продукты компаний CardioInsight Technologies и Amycard, то есть, в этом варианте на эпикардиальной поверхности на основе электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности человека, определенных положений множества электродов и определенном положении структуры сердца.

Система 17 определения кроме того содержит блок 14 анализа для анализа карты электрической активности с целью определения электрофизиологических механизмов конкретных сердечных аритмий. Кроме того, дополнительно или в качестве альтернативы, блок 14 анализа можно адаптировать для анализа картины электрической активности у пациентов с параличом сердца, который раскрыт в статьях P.S. Cuculich и др. "Noninvasive Characterization of Epicardial Activation in Humans with Diverse Atrial Fibrillation Patterns", Circulation 122, 1364-1372 (2010), Y. Wang и др. "Electrocardiographic Imaging of Ventricular Bigeminy in a Human Subject", Circulation Arrhythmia and Electrophysiology 1, 74-75 (2008) и P. Jia и др. "Electrocardiographic Imaging of Cardiac Resynchronization Therapy in Heart Failure: Observations of Variable Electrophysiological Responses", Heart Rhythm Journal 3, 296-310 (2006), содержание которых включено сюда по ссылке.

В частности, блок анализа можно адаптировать для выполнения по меньшей мере одного из следующих видов анализа на основе карты электрической активности: определение анатомического положения эктопических очагов, определение анатомического положения вентрикулярных циркуляций возбуждения, различение циркуляции возбуждения и фокальной вентрикулярной тахикардии и оценка их местоположений, оценка восстановления проводимости легочных вен и локализация легочных вен, и оценка эффектов от антиаритмических препаратов.

Карта электрической активности сердца и, но не обязательно, результаты анализа, например, определенные анатомические положения эктопических очагов и вентрикулярных циркуляций возбуждения могут быть показаны в блоке 15 отображения.

Далее со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 3, в качестве примера описывается вариант способа обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, полученных множеством поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа.

На этапе 101 блоком обеспечения проекционных изображений обеспечиваются проекционные изображения сердца и множества поверхностных электродов в разных направлениях. Например, для получения проекционных изображений сердца и множества поверхностных электродов в разных направлениях используют рентгеновскую систему с рамой С-типа. На этапе 102 определяют положения множества поверхностных электродов на основе проекционных изображений, обеспеченных блоком определения положения поверхностных электродов. В частности, положения поверхностных электродов моделируют исходя из проекционных изображений, чтобы определить положения множества поверхностных электродов. На этапе 103 определяют положение структуры сердца живого существа на основе проекционных изображений, обеспеченных блоком определения положения структуры сердца, причем анатомическая модель сердца, включающая в себя структуру сердца, адаптирована к обеспеченным проекционным изображениям сердца, чтобы определить структуру сердца. В этом варианте структурой сердца является эпикардиальная поверхность, так что положение эпикардиальной поверхности определяют путем адаптации анатомической структуры сердца, включающей в себя эпикардиальную поверхность к обеспеченным проекционным изображениям сердца. Этап 102 и 103 могут выполняться в произвольном порядке, то есть, их можно выполнять последовательно или одновременно.

На этапе 104 блок определения карты электрической активности определяет карту электрической активности у структуры сердца, то есть, в этом варианте, на эпикардиальной поверхности на основе электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности человека, положений множества поверхностных электродов, определенных на этапе 102, и положения структуры сердца, определенного на этапе 103. На этапе 105 блок анализа анализирует карту электрической активности чтобы определить, например, анатомические позиции эктопических очагов и/или вентрикулярных циркуляций возбуждения. На этапе 106 карта электрической активности, а также, но не обязательно, результаты анализа, такие как анатомические положения эктопических очагов и/или вентрикулярных циркуляций возбуждения показываются в блоке отображения.

В варианте способа обеспечения карты электрической активности сердца, описанном выше со ссылками на фиг. 3, предполагается, что электрические сигналы на внешней поверхности человека были уже измерены и поданы в блок определения карты электрической активности, чтобы дать возможность блоку определения карты электрической активности определить карту электрической активности. В другом варианте измерение электрических сигналов на внешней поверхности человека также может быть частью способа обеспечения карты электрической активности, где в этом случае соответствующий этап измерения электрических сигналов выполняется перед этапом 104.

Электрокардиографическое картирование (ECM) – это способ, в котором для вычисления активности эпикардиальной поверхности сердца используют сигналы с поверхности тела, то есть, электрические сигналы, такие как электрические потенциалы, измеряемые на внешней поверхности человека, которые измеряются множеством электродов, покрывающих всю грудную клетку человека. Указанные электроды являются поверхностными электродами, то есть, электродами, измеряющими электрические сигналы на поверхности человека, причем эти электроды находятся в жилете, который плотно прилепляют к коже грудной клетки с помощью связующего вещества. Поскольку положение эпикардиальной поверхности сердца и положения поверхностных электродов были определены ранее, трехмерные пространственные соотношения между эпикардиальной поверхностью сердца и поверхностными электродами являются известными. Это позволяет блоку определения карты электрической активности вычислить точную картину «одноударной» электрической активации на эпикардиальной поверхности сердца, представляющую карту электрической активности. Следовательно, эта система, описанная выше со ссылками на фиг. 1, может обеспечить неинвазивный способ быстрой оценки (то есть, в пределах нескольких секунд в реальном времени) электрической активации сердца. Это электрокардиографическое картирование может выполняться, например, во время электрофизиологической процедуры или во время интервенционных кардиологических процедур в соответствующей лаборатории. Однако электрокардиографическое картирование также может выполняться для прединтервенционных и постинтервенционных дополнительных диагностических процедур. В частности, электрокардиографическое картирование можно использовать для оценки эффектов от противоаритмических лекарств в некоторых точках во время курсового лечения, а также можно использовать для выполнения электрокардиографического анализа с высоким разрешением.

Блок определения положений поверхностных электродов предпочтительно адаптирован для выполнения трехмерного моделирования положений электродов исходя из нескольких двумерных рентгеновских проекций, создаваемые рентгеновской системой с рамой C-типа. Рентгеновской системой с рамой С-типа является, например, система Philips Allura Xper FD10 или FD20 или мобильная рентгеновская система с рамой С-типа, такая как системы Philips Veradius или BV. Рентгеновская система с рамой С-типа может быть адаптирована для выполнения двухплоскостного формирования изображений для одновременного создания двух проекционных изображений, или может быть адаптирована для получения двух или более проекционных изображений путем выполнения одноплоскостного формирования изображений рамы С-типа, причем блок определения положений поверхностных электродов может быть адаптирован для определения трехмерных положений всех поверхностных электродов посредством трехмерного моделировании из двух или более отдельных проекционных изображений, предпочтительно двумерных флюороскопических или экспонированных рентгеновских изображений. Рентгеновская система с рамой С-типа также может быть адаптирована для выполнения перемещения рамы С-типа по двум осям, обеспечивая перемещение рентгеновского источника и рентгеновского детектора по оптимальной траектории, чтобы получить все электроды в выбранных рентгеновских кадрах для трехмерного моделирования положения электродов.

Система, описанная выше со ссылками на фиг. 1, может работать в режиме определения карты электрической активности, для которого требуется только краткий протокол сбора данных для рамы С-типа без каких-либо требований к стерильности, то есть, человек не должен раздеваться и т.д. при очень ограниченной дозе рентгеновского излучения.

Блок определения положения структуры сердца предпочтительно согласовывает обобщенную трехмерную модель сердца, не привязанную к конкретному пациенту, с контуром сердца, изображенным под различными проекционными углами, выбранными из двумерных рентгеновских сеансов, используемых для моделирования трехмерных положений электродов. Блок определения карты электрической активности предпочтительно выполняет электрокардиографическое картирование на поверхности обобщенной модели сердца, чтобы обеспечить аппроксимированную картину «одноударной» эпикардиальной активации, имеющую диагностические возможности миокарда, далеко опережающие известные электрокардиографические системы, которые предоставляют лишь очень грубую информацию об активации миокарда.

Система, описанная выше со ссылками на фиг. 1, обеспечивает электрокардиографическое картирование на основе трехмерного моделирования положений электродов в жилете посредством быстрого формирования изображений с использованием рамы С-типа в сочетании с согласованием обобщенной трехмерной модели сердца. Таким образом, система предоставляет электрокардиографический диагностический инструмент, который можно использовать, например, для получения прединтервенционной и постинтервенционной информации, которую невозможно получить с помощью известных электрокардиографических систем. Например, можно получить такую информацию, как достаточно точные положения эктопических очагов, достаточно точные положения вентрикулярных циркуляций возбуждения, информацию, которая позволяет различить циркуляционную и фокальную вентрикулярную тахикардию и их локализовать, информацию о восстановлении проводимости легочных вен и локализации виновных легочных вен, чтобы по меньшей мере иметь возможность отличить левые легочные вены от правых и, информацию об эффектах противоаритмических лекарств в частности, о всяческих изменениях при использовании антиаритмических лекарств.

Специалисты в данной области техники, изучив чертежи, описание и прилагаемую формулу изобретения, смогут оценить и опробовать другие версии раскрытых здесь вариантов при практической реализации заявленного изобретения.

В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а неопределенный артикль «а» или «an» не исключает наличия множества объектов.

Один блок или устройство может выполнять функции нескольких объектов, упомянутых в формуле изобретения. Тот факт, что некоторые показатели упоминаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что нельзя с успехом использовать комбинацию этих показателей.

Операции определения, такие как определение положений поверхностных электродов, определение положения структуры сердца, определение карты электрической активности и анализ карты электрической активности, выполняемый одним или несколькими блоками или устройствами, могут выполняться любым другим количеством блоков или устройств. Например, этапы 102-105 могут выполняться одним блоком или любым другим количеством разных блоков. Определения и/или анализ карты электрической активности и/или управление системой для обеспечения карты электрической активности согласно указанному способу обеспечения карты электрической активности, могут быть реализованы в виде средства программного кода компьютерной программы и/или в виде специализированного аппаратного обеспечения.

Компьютерная программа может храниться в и/или может быть распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим аппаратным обеспечением или в виде его части, а также может быть предоставлена в других видах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.

Любые ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не следует трактовать как ограничение ее объема.

Изобретение относится к системе для обеспечения карты электрической активности сердца с помощью электрических сигналов, получаемых от множества поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа. Блок определения положения структуры сердца определяет положение структуры сердца, в частности, эпикардиальной поверхности, на основе обеспеченных проекционных изображений, причем анатомическая модель сердца адаптирована к проекционным изображениям. Блок определения карты электрической активности определяет карты электрической активности у структуры сердца на основе электрических сигналов, положений множества поверхностных электродов, также определенных из проекционных изображений, и определенного положения структуры сердца. Это позволяет определить карту электрической активности у структуры сердца с высокой точностью, например, без необходимости использования компьютеризированной рентгеновской томографической системы, при использовании которой живое существо получает относительно высокую дозу рентгеновского излучения.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к диагностике. Система для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа включает: блок обеспечения проекционных изображений, блок определения положений поверхностных электродов, блок определения положения структуры сердца, блок определения карты электрической активности для определения карты электрической активности у структуры сердца. Способ осуществляет посредством работы системы. Группа изобретений позволяет снизить травматичность исследования за счет неинвазивности, а также повысить качество построения карт электрической активности сердца. 3 н. и 7 з.п. ф-лы., 3 ил.

1. Система для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа, причем система (1) содержит:

блок (2) обеспечения проекционных изображений для обеспечения проекционных изображений сердца и множества поверхностных электродов (9) в разных направлениях,

блок (11) определения положений поверхностных электродов для определения положений множества поверхностных электродов (9) на основе обеспеченных проекционных изображений,

блок (12) определения положения структуры сердца для определения положения структуры сердца живого существа на основе обеспеченных проекционных изображений, причем блок (12) определения положения структуры сердца выполнен с возможностью адаптации анатомической модели сердца, включающей в себя структуру сердца, к обеспеченным проекционным изображениям сердца для определения положения структуры сердца,

блок (13) определения карты электрической активности для определения карты электрической активности у структуры сердца на основе электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности живого существа (6), определенных положений множества поверхностных электродов (9) и определенного положения структуры сердца.

2. Система по п. 1, в которой блок (11) определения положений поверхностных электродов выполнен с возможностью обеспечения модельного распределения поверхностных электродов для адаптации модельного распределения к обеспеченным проекционным изображениям и определения положений множества поверхностных электродов (9) исходя из адаптированного модельного распределения.

3. Система по п. 1, в которой модель сердца является не специфической моделью сердца.

4. Система по п. 3, в которой блок (12) определения положения структуры сердца выполнен с возможностью адаптации анатомической модели сердца, включающей в себя структуру сердца, к обеспеченным проекционным изображениям сердца путем выполнения по меньшей мере одной из процедур: процедуры преобразования, процедуры поворота и/или процедуры масштабирования.

5. Система по п. 1, в которой блок (2) обеспечения проекционных изображений представляет собой рентгеновскую систему с рамой С-типа.

6. Система по п. 5, в которой рентгеновская система (2) с рамой С-типа выполнена с возможностью выполнения перемещения относительно одной оси рамы С-типа или перемещения относительно двух осей рамы С-типа.

7. Система по п. 5, в которой рентгеновская система (2) с рамой С-типа представляет собой одноплоскостную проекционную систему или двухплоскостную проекционную систему.

8. Система по п. 1, в которой

блок обеспечения (2) проекционных изображений представляет собой систему с рамой С-типа для обеспечения нескольких двумерных рентгеновских проекционных изображений,

блок (11) определения положений поверхностных электродов выполнен с возможностью определения положений множества поверхностных электродов (9) путем выполнения моделирования трехмерных положений на основе нескольких двумерных рентгеновских проекционных изображений,

блок (12) определения положения структуры сердца выполнен с возможностью согласования обобщенной трехмерной не привязанной к пациенту модели сердца с контуром сердца в выбранных двумерных рентгеновских проекционных изображениях из нескольких двумерных рентгеновских проекционных изображений, и

блок (13) определения карты электрической активности выполнен с возможностью определения карты электрической активности путем выполнения электрокардиографического картирования на поверхности согласованной обобщенной трехмерной модели сердца.

9. Способ обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов на внешней поверхности живого существа, причем способ включает:

обеспечение проекционных изображений сердца и множества поверхностных электродов в разных направлениях блоком (2) обеспечения проекционных изображений,

определение положений множества поверхностных электродов (9) на основе обеспеченных проекционных изображений блоком (11) определения положений поверхностных электродов,

определение положения структуры сердца живого существа на основе обеспеченных проекционных изображений блоком (12) определения положения структуры сердца, причем анатомическую модель сердца, включающую в себя структуру сердца, адаптируют к обеспеченным проекционным изображениям сердца, чтобы определить положение структуры сердца,

определение карты электрической активности у структуры сердца на основе электрических сигналов, измеренных на внешней поверхности живого существа, определенных положений множества электродов и определенного положения структуры сердца блоком (13) определения карты электрической активности.

10. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу для обеспечения карты электрической активности сердца живого существа с помощью электрических сигналов от сердца, получаемых множеством поверхностных электродов, скомпонованных на внешней поверхности живого существа, причем компьютерная программа содержит средство программного кода для инициирования выполнения системой по п. 1, этапов способа по п. 9, при выполнении указанной компьютерной программы на компьютере, управляющем указанной системой.