在不同心跳率下獲取的心臟圖像序列之間的同步的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及心臟成像，并且具體地講涉及用于使在不同心跳率下獲取的心臟序列圖像之間同步的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]一些心臟成像過(guò)程生成片段，所述片段包括示出心臟的動(dòng)態(tài)活動(dòng)的一系列圖像幀。心臟成像過(guò)程包括例如熒光鏡透視成像過(guò)程和超聲成像過(guò)程。在一些情況下，希望使不同的成像片段之間同步。用于使對(duì)心臟的單獨(dú)測(cè)量之間同步的各種技術(shù)為本領(lǐng)域中已知的。
[0003]例如，美國(guó)專利7，477，928描述了一種使用數(shù)據(jù)同步方案來(lái)使ECG波形數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的方法，所述專利的公開(kāi)內(nèi)容以引用方式并入本文。所述方法包括:使用心電圖裝置生成ECG波形數(shù)據(jù)；操作計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)以創(chuàng)建計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像數(shù)據(jù)；將曝光標(biāo)記信號(hào)傳輸?shù)叫碾妶D裝置，使得曝光標(biāo)記信號(hào)與EKG波形數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。所述方法還包括處理計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像數(shù)據(jù)、ECG波形數(shù)據(jù)和曝光標(biāo)記信號(hào)，以使ECG波形數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像數(shù)據(jù)相關(guān)。
[0004]美國(guó)專利8，583，101描述了一種用于使心跳行為同步的方法和設(shè)備，所述專利的公開(kāi)內(nèi)容以引用方式并入本文。所述方法包括:獲取時(shí)段列表和時(shí)間列表；根據(jù)時(shí)段列表獲取心跳行為的時(shí)段長(zhǎng)度；以及根據(jù)時(shí)間列表、心跳時(shí)段和預(yù)設(shè)倍增器獲取同步時(shí)間。所述方法還包括通過(guò)使用心跳行為的時(shí)段長(zhǎng)度作為來(lái)自同步時(shí)間的時(shí)段來(lái)使至少一種類型的心跳行為同步。
[0005]美國(guó)專利6，389，310描述了處理從同步心電圖斷層閃爍掃描獲得的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)與給出心臟活動(dòng)的圖像相關(guān)，心臟包括心耳、心室、瓣膜和隔膜，所述專利的公開(kāi)內(nèi)容以引用方式并入本文。所述圖像包括至少第一部分和第二部分。所述第一部分由在心動(dòng)周期期間示出心耳和心室的像素組成，其中每個(gè)周期包括具有心臟收縮結(jié)束時(shí)間和心臟舒張結(jié)束時(shí)間的連續(xù)時(shí)間值格(bin)。所述第二部分由與心臟活動(dòng)基本上無(wú)關(guān)的像素組成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文描述的本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)規(guī)程的方法。所述方法包括保持心動(dòng)周期內(nèi)給定階段的持續(xù)時(shí)間與相應(yīng)心跳率之間的非線性相關(guān)性。接收患者心臟的動(dòng)態(tài)活動(dòng)的第一圖像序列和第二圖像序列，所述第一圖像序列和第二圖像序列在所述心臟的相應(yīng)不同的第一心跳率和第二心跳率下獲取。基于所述非線性相關(guān)性、基于所述第一心跳率和所述第二心跳率、并基于給定常見(jiàn)心跳率執(zhí)行所述第一圖像序列和所述第二圖像序列之間的同步。與所述常見(jiàn)心跳率同步地播放所述第一圖像序列和所述第二圖像序列。
[0007]在一些實(shí)施例中，所述常見(jiàn)心跳率等于所述第二心跳率，使所述第一圖像序列與所述第二圖像序列之間同步包括使所述第二圖像序列同步到所述第一圖像序列，且播放所述第一圖像序列和所述第二圖像序列包括與所述第一心跳率同步地播放所述第二圖像序列。在其它實(shí)施例中，所述給定階段包括其中心臟的腔室的容積迅速變化的積極階段，且保持所述非線性相關(guān)性包括保持使所述積極階段的持續(xù)時(shí)間與相應(yīng)心跳率相關(guān)的非線性函數(shù)。在另一些其它實(shí)施例中，所述心動(dòng)周期還包括其中所述心臟的所述腔室的容積緩慢變化的消極階段，且使所述第一圖像序列與所述第二圖像序列之間同步包括基于所述非線性函數(shù)確定所述第二圖像序列的圖像在所述積極階段和所述消極階段中的每個(gè)階段的呈現(xiàn)時(shí)間。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，保持所述非線性函數(shù)包括保持包括兩個(gè)或更多個(gè)線性段的分段線性函數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述分段線性函數(shù)包括第一線性段和第二線性段，所述第一線性段和第二線性段對(duì)應(yīng)于低于和高于閾值心跳率的相應(yīng)心跳率。在另一個(gè)實(shí)施例中，播放所述第二圖像序列包括選擇所述第二圖像序列的圖像，所述第二圖像序列的圖像的確定呈現(xiàn)時(shí)間與所述第一序列的所述圖像中的渲染圖像的渲染時(shí)間相匹配。
[0009]在一些實(shí)施例中，播放所述第二圖像序列包括顯示疊加在所述第一圖像序列的所述渲染圖像上的所述第二圖像序列的所選擇的圖像。在其它實(shí)施例中，接收所述第一圖像序列包括接收心臟的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)成像。在另一些其它實(shí)施例中，接收所述第二圖像序列包括接收先前記錄的熒光鏡透視片段。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述心動(dòng)周期包括多個(gè)子階段，所述子階段對(duì)應(yīng)于相應(yīng)多個(gè)非線性相關(guān)性，所述相應(yīng)多個(gè)非線性相關(guān)性各自使相應(yīng)子階段的持續(xù)時(shí)間與相應(yīng)心跳率之間相關(guān)，且使所述第一圖像序列與第二圖像序列之間同步包括基于所述多個(gè)非線性相關(guān)性、基于所述第一心跳率和所述第二心跳率、并基于所述常見(jiàn)心跳率來(lái)確定所述第一圖像序列和所述第二圖像序列的圖像的呈現(xiàn)時(shí)間。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供一種用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)規(guī)程的設(shè)備，所述設(shè)備包括輸出裝置和處理器。所述處理器被配置成:保持心動(dòng)周期內(nèi)給定階段的持續(xù)時(shí)間與相應(yīng)心跳率之間的非線性相關(guān)性；接收患者心臟的動(dòng)態(tài)活動(dòng)的第一圖像序列和第二圖像序列，所述第一圖像序列和第二圖像序列在所述心臟的相應(yīng)不同的第一心跳率和第二心跳率下獲?。换谒龇蔷€性相關(guān)性、基于所述第一心跳率和所述第二心跳率、并基于給定常見(jiàn)心跳率使所述第一圖像序列與所述第二圖像序列之間同步；以及在所述輸出裝置上與所述常見(jiàn)心跳率同步地播放所述第一圖像序列和所述第二圖像序列。
[0012]結(jié)合附圖，通過(guò)以下對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，將更全面地理解本發(fā)明，其中:
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于心內(nèi)電生理(EP)映射的系統(tǒng)的示意性圖解；
[0014]圖2為曲線圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的心臟心室容積的典型動(dòng)態(tài)特性；
[0015]圖3為曲線圖，其示出了使心動(dòng)周期內(nèi)的積極階段的持續(xù)時(shí)間與心跳率之間相關(guān)的非線性函數(shù)；
[0016]圖4為框圖，其示意性地示出了包括熒光鏡透視片段與當(dāng)前心跳率同步的心臟映射系統(tǒng)；
[0017]圖5A-5D為圖表，其不出了在單個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的焚光鏡透視片段幀的時(shí)間扭曲的四個(gè)例子；
[0018]圖6為流程圖，其示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于使熒光鏡透視片段與EP標(biāo)測(cè)圖同步的方法；并且
[0019]圖7為曲線圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在三個(gè)不同心跳率下心臟心室容積的典型動(dòng)態(tài)特性。
【具體實(shí)施方式】
[0020]
[0021]在一些涉及心臟成像或映射的醫(yī)學(xué)規(guī)程中，成像基于醫(yī)師插穿過(guò)血管系統(tǒng)進(jìn)入到心臟中的導(dǎo)管。用于心臟映射的許多系統(tǒng)是可商購(gòu)獲取的，例如由B1sense Webster Inc.(Diamond Bar, California)提供的CARTO?系統(tǒng)。CARTO跟蹤導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置和操作參數(shù)并且將此信息以電子方式顯示在三維(3D)解剖心臟標(biāo)測(cè)圖上。
[0022]在心臟成像期間，將心臟的先前記錄的熒光鏡透視片段與心臟的當(dāng)前生成的心臟3D標(biāo)測(cè)圖同時(shí)播放有時(shí)是有幫助的。在接下來(lái)的說(shuō)明中，熒光鏡透視片段用作用于動(dòng)態(tài)心臟成像的例子，但也可使用任何其它合適的心臟成像方法。其它動(dòng)態(tài)心臟成像模態(tài)的例子包括例如2D超聲心動(dòng)圖、3D超聲心動(dòng)圖、磁共振成像(MRI)、和計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)。
[0023]原則上，可通過(guò)下述方式來(lái)使熒光鏡透視片段與3D標(biāo)測(cè)圖同步:首先使在當(dāng)前心動(dòng)周期期間發(fā)生的每個(gè)心跳周期與熒光鏡透視片段中的相應(yīng)片段周期相匹配，且接著通過(guò)基于相應(yīng)周期時(shí)段的線性時(shí)間調(diào)整來(lái)確定片段圖像的呈現(xiàn)時(shí)間。然而，由于熒光鏡透視片段與當(dāng)前心臟映射過(guò)程對(duì)應(yīng)于可能不同的心跳率，且由于心動(dòng)周期內(nèi)的內(nèi)周期階段的持續(xù)時(shí)間可以不同的方式取決于基礎(chǔ)心跳率，故這樣一種自然同步方案通常導(dǎo)致時(shí)間畸變同步，且因此所播放的熒光鏡透視片段未能反應(yīng)當(dāng)前心臟映射期間的實(shí)際心臟行為。
[0024]本文所描述的本發(fā)明實(shí)施例提供了用于使在不同心跳率下所獲取的患者心臟的圖像序列同步的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明所公開(kāi)的技術(shù)對(duì)所述圖像序列中的一者應(yīng)用非線性時(shí)間扭曲，以便在整個(gè)心動(dòng)周期過(guò)程中將所述序列精確地映射到另一序列上。
[0025]在本文所述的例子中，本發(fā)明所公開(kāi)的技術(shù)用于使熒光鏡透視片段的回放與心臟的EP映射期間的心跳率同步。然而，作為另外一種選擇，本發(fā)明所公開(kāi)的技術(shù)可用于使使用任何其它合適的成像模態(tài)獲取的圖像序列同步，包括心臟導(dǎo)管插入術(shù)、諸如例如房間隔缺損(ASD)閉合術(shù)的經(jīng)導(dǎo)管手術(shù)、瓣膜置換術(shù)、和心肌活檢。<