CN116342497B - 一种人体腔室内壁三维标测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供人体腔室内壁三维标测方法及系统，包括在标测前由用户确定标测目标；根据所述标测目标在系统中进行检索，根据检索结果确定出所述标测目标的标测靶点；根据所述标测靶点在系统中检索每一所述标测靶点的电信号特征图；根据所述标测目标在系统中检索出靶点标测顺序；收集标测时产生的实时电信号图；判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度；当所述相似度大于第一阈值时，在操作界面提示导管到达第一靶点位置；根据所述第一靶点位置和所述靶点标测顺序确定出第二靶点；根据所述第一靶点和所述第二靶点在操作界面提示所述导管的行进方向。通过上述方案解决了现有技术中新手医生标测困难的技术问题。

Description

一种人体腔室内壁三维标测方法及系统

技术领域

本发明涉及医学数据处理领域，具体而言涉及一种人体腔室内壁三维标测方法及系统。

背景技术

房颤是最常见的快速心律失常之一，随着人口老年化，房颤的发病率日益提高，成为影响老年人健康的重要疾病之一，给社会带来了巨大的经济负担；为了治疗房颤等心律失常病症，就需要了解患者的心脏结构以及心脏各部位的电活动情况，因此在进行治疗时需要进行心脏指标进行测量。

心脏指标测量通常分为常规心电图和标测心电图。标测心电图和常规心电图的区别在于标测心电图展示的是三维模式下的电传导，常规心电图展示的是二维模式下的电传导。标测心电图可以体现正常或心动速率异常的三维标测下的电传导，同时能够结合解剖信息，全面地解释正常及异常心电图的形成，直接全面的展示心脏电传导信息，更好地展现心电图的成图原理；房颤等复杂的心律失常病症以脏电位、心脏结构更加复杂，常规心电图通常难以达到预期效果，因此通常需要使用心脏标测技术。

标测的常见方法包括光学标测和电位标测，心脏光学标测借助电压敏感染料和数字成像技术，用光信号记录细胞膜电位，其最大的优点是空间分辨率高，同时其为非接触的，免去了标测电极与测量设备之间的复杂连线，但目前使用的电压敏感染料是有毒的，无法实现在体标测。

电位标测是目前主要应用的标测方法，现有应用中如Carto3系统等，其基本原理是将三对空间位置正交的电极放置在患者的体表上，通常的位置是前胸-后背、左腋-右腋、脖子后面-大腿内侧，这三对电极在空间是形成一个三维空间，类似三维坐标的xyz三轴。在进行标测时，将导管通过大腿的静脉送至心脏，导管头部有采集心电信号的装置。如图1所示，在进行标测时，医师操作导管头部前进、后退、弯曲、旋转，使得导管头部能够测量得到心脏内膜的电信号，并确定导管头在三对电极形成的坐标系中的位置，从而对心脏进行测量建模。

使用现有技术中的导管对心脏进行标测时，类似于人在黑暗的房间内通过手触摸墙壁来确定房间的结构，当触摸到有特点的位置时（如门窗、家具等）即可确定出一个特殊位置，从特殊点出发找到更多的其它位置，因此需要对房间的结构非常的熟悉。

在进行标测时，心脏即可看成房间，通过导管头触碰不同的位置，产生不同的电测信号，如当导管到达心房下腔时，可以测得部分位置有电位波动（如图1中左侧的电信号波动），医师根据该电位波动确定到达下腔位置，并对下腔进行探测、建模，有经验的医生会规划一定的标测路线，在确定到达一个位置后，进一步操作导管移动，进入其它事先规划好的位置继续标测。由于判断电位的波动以及确定标测路线需要进行长时间的训练，对于操作经验不足的医生来说挑战非常大。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种人体腔室内壁三维标测方法及系统。

在本发明的一个方面，提供一种人体腔室内壁三维标测方法，包括：在标测前由用户确定标测目标；根据所述标测目标在系统中进行检索，根据检索结果确定出所述标测目标的标测靶点；根据所述标测靶点在系统中检索每一所述标测靶点的电信号特征图；根据所述标测目标在系统中检索出靶点标测顺序；收集标测时产生的实时电信号图；判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度；当所述相似度大于第一阈值时，在操作界面提示导管到达第一靶点位置；根据所述第一靶点位置和所述靶点标测顺序确定出第二靶点；根据所述第一靶点和所述第二靶点在操作界面提示所述导管的行进方向。

进一步地，所述人体腔室为心脏。

进一步地，事先将每一类标测目标的标测靶点、靶点的电信号特征图、靶点标测顺序输入至标测系统数据库。

进一步地，使用历史电信号图像对训练神经网络进行训练，得到可以输出特征图的相似度的神经网络，使用所述神经网络判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度。

进一步地，确定出第二靶点之后，在操作界面显示导管的具体操作。

本发明另一个方面提供一种人体腔室内壁三维标测系统，其特征在于所述系统包括如下模块：选择模块，用于在标测前由用户确定标测目标；第一检索模块，用于根据所述标测目标在系统中进行检索，根据检索结果确定出所述标测目标的标测靶点；第二检索模块，用于根据所述标测靶点在系统中检索每一所述标测靶点的电信号特征图；第三检索模块，用于根据所述标测目标在系统中检索出靶点标测顺序；采集模块，用于收集标测时产生的实时电信号图；判断模块，用于判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度；第一提示模块，用于当所述相似度大于第一阈值时，在操作界面提示导管到达第一靶点位置；确定模块，用于根据所述第一靶点位置和所述靶点标测顺序确定出第二靶点；第二提示模块，用于根据所述第一靶点和所述第二靶点在操作界面提示所述导管的行进方向。

进一步地，所述人体腔室为心脏。

进一步地，事先将每一类标测目标的标测靶点、靶点的电信号特征图、靶点标测顺序输入至标测系统数据库。

进一步地，使用历史电信号图像对训练神经网络进行训练，得到可以输出特征图的相似度的神经网络，使用所述神经网络判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度。

进一步地，确定出第二靶点之后，在操作界面显示导管的具体操作。

本发明通过上述技术方案，对现有的标测系统进行改造，将有经验的医生提供的靶点、标测顺序等信息输入标测系统，在其它医生进行标测时，在操作界面对当前的标测操作进行提示，减少标测操作的难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的标测系统示意图；

图2为本发明方法示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出优选的描述。

本实施例通过如下步骤解决上术问题:

在一个实施例中，参考图2，本发明提供一种人体腔室内壁三维标测方法。

本实施例的方法是对现有的标测系统的进一步改进，可通过系统提供的接口或外挂程序等实现，本实施例所述的标测系统均是指改进后的标测系统。

首先，在标测前由用户确定标测目标。

人体腔室是指人体内的空腔部位，如心脏、血管、胸腔等；人体腔室内壁是指上述空腔的内膜位置；本实施方式以心脏为例，对于其它类型的腔室，本领域技术人员可以进行类似地扩展。由于不同的腔体电生理表现不同，因此要在进行标测前确定具体标测的是哪一类的目标，以便于系统确定对应的标测目标的，从而确定出对应的电生理信号特性。

在进行标测前，可以由系统弹出选择项目列表，由用户手动选择要进行标测的目标，也可以由用户手动输入标测目标，或者其它任意的方法，只要能告知系统用户要标测的目标即可。

标则目标的划分可根据标测经验、生理结构等进行，如标测目标划分成左心房、右心房等。本实施例使用右心房为例进行描述，在后续的步骤中对右心房进行标测描述，对于其它的标测目标也可以使用类似的手段进行标测。

根据所述标测目标在系统中进行检索，根据检索结果确定出所述标测目标的标测靶点。

标则目标被用户确定后，有经验的医生即可根据实操经验确定出目标的标测靶点（靶点是指具有一定电信号特征的点，通过这些信号可以确定出内腔的具体位置），以及每个靶点的电信号特征点，然后根据自己的历史操作经验进行标测操作。但对于操作经验较少的医生来说，此步骤难度极大。

为了方便无操作经验的医生进行操作，事先由有经验的医生将每一类标测目标的标测靶点输入至系统数据库，在用户选择标测目标后标测系统可以在自己的数据库内检索出相应的标测靶点。以右心房建模为例，常用的靶点有下腔、上腔、心耳、半环等，事先由有经验的医生在系统中输入右心房的的靶点数据，当用户将标测目标选择为右心房后，系统即可自动检索出相应的靶点：下腔、上腔、心耳、半环等。

根据所述标测靶点在系统中检索每一所述标测靶点的电信号特征图。

靶点是有一定电信号特征的点，如下腔在carto3中为1、2号有电位而3、4号没有电位，心耳为大A波等。为了识别出这些靶点的点位，事先将相应的点位的特征图输入至系统。在系统根据标测目标确定出相应的靶点后即可从系统中检索出每一靶点的电信号特征图。电信号特征图可以是历史手术数据中截图的特征图，如在手术后，由医生检视手术中的数据，标注出具有代表性的特征图，做为相应靶点的电信号特征图。进一步地，为了覆盖靶点的全部特征，每一种靶点的电信号特征图可以是多个。

根据所述标测目标在系统中检索出靶点标测顺序。

在进行检测时，通常要按一定的顺序，如在进行右心房的标测时，通常从下壁开始，然后是后壁、游离壁、前壁等，从下壁开始，需要先找到下腔、然后进行上腔，将后壁建模后好，再回到下腔，找到心耳……，因此靶点标测顺序可以表示为：下腔—>上腔—>下腔—>心耳……。与电信号特征图类似地，标测顺序同样是医生的经验数据，因此需要医生进行事先输入。标测系统将标测目标与靶点顺序关联起来，当用户输入标测目标后标测系统即可检测出相应的靶点顺序。

收集标测时产生的实时电信号图。

在进行检测手术时，当导管接触到腔体内壁时，由于电生理反应，会产生电信号，当标测系统接收到电信号变化时，将电信号转换成电信号图，如图1左则的电信号波形图。在进行手术的过程中，通过现有标测系统提供的接口或者外挂程序实时读取产生的电信号图像。

需要说明的是，这里的实时电信号图是指以一定频率获取的电信号图像，通常时间间隔较短，如1秒一次，与现有技术中多数“实时”概念类似。

判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度。

每次获取到实时电信号图之后，将获取到的图像与在前述上步骤中获取到的测靶点电信号特征图进行相似度计算。相似度计算可以采用现有技术中的任意计算方法，如aHash、pHash等，只要能确定出两个图像的相似度即可，本实施例不做具体的限定；同时，在相似度计算之前也可以包括与现有技术中类似的前处理，如缩放、锐化等。

进一步地，使用历史电信号图像对训练神经网络进行训练，得到可以输出特征图的相似度的神经网络，使用所述神经网络判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度。

当所述相似度大于第一阈值时，在操作界面提示导管到达第一靶点位置。

在医生操作导管时，导管接触到腔体内壁，标测系统不停接收到各种波形的电信号，这些电信号对新手医生来说难以判断。当实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度的相似度大于一定的阈值时，说明导管到达了一个标测靶点的位置，则可以提示导管到达第一靶点位置，如此可以帮助新手医生识别出靶点位置，增加系统的易用性。在操作界面提示导管到达第一靶点位置可以通过在界面改变颜色实现，如将导管头区域改变成红色等，也可以在导管头部进行文字提示，如在导管头附近显示“到达上腔”等。

第一阈值可以使用任意的经验数据，例如，95%等，具体的阈值可根据选择的相似度算法进行确定，本实施例不做具体的限定。

根据所述第一靶点位置和所述靶点标测顺序确定出第二靶点。

在前述步骤中确定了靶点标测顺序，当到达靶点标测顺序中的一个靶点之后，即可得到后续的一个靶点。例如，靶点的顺序为下腔—>上腔—>下腔—>心耳……，当第一次到达下腔后，可以确定出下一个靶点的位置为上腔。

进一步地，将靶点的顺序放入先进先出的队列，每到达一个靶点，则将相应的靶点从队列中删，则队列头的靶点为下一个要进行标测的靶点。在下腔—>上腔—>下腔—>心耳……的标测顺序中，已将下腔—>上腔去掉，当再次到达下腔时，可以知道下一个靶点为心耳。

根据所述第一靶点和所述第二靶点提示所述导管的行进方向。

当确定了第一靶点和下一个靶点（第二靶点）之后即可推算出两个靶点之间的相对位置，因此可以通过箭头等提示下一步导管应该行进的位置，方便医生根据提示进行操作。

进一步，由于心脏等器官内部结构复杂，到达下一个靶点可能需要一些复杂的操作；为了进一步地指导医生将导管送至下一个靶点，还可以显示导管的具体操作。例如，红面朝上-->上送-->打弯……（导管头通常有多个面，每个面有红、蓝、绿等颜色中的一种，指示导管当前的朝向）；进一步地，可以使用箭头等图像进行指示，也可以在导管附近使用文字描述进行具体的提示。

在另一种实施中，本发明还提供一种人体腔室内壁三维标测系统系统，包括如下模块：

选择模块，用于在标测前由用户确定标测目标；

第一检索模块，用于根据所述标测目标在系统中进行检索，根据检索结果确定出所述标测目标的标测靶点；

第二检索模块，用于根据所述标测靶点在系统中检索每一所述标测靶点的电信号特征图；

第三检索模块，用于根据所述标测目标在系统中检索出靶点标测顺序；

采集模块，用于收集标测时产生的实时电信号图；

判断模块，用于判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度；

第一提示模块，用于当所述相似度大于第一阈值时，在操作界面提示导管到达第一靶点位置；

确定模块，用于根据所述第一靶点位置和所述靶点标测顺序确定出第二靶点；

第二提示模块，用于根据所述第一靶点和所述第二靶点在操作界面提示所述导管的行进方向。

需要说明的是上述基于人体腔室内壁三维标测系统的详细实现原理以及进一步的改进措施都与前述的人体腔室内壁三维标测方法相同，本实施例中不再进行详细描述，本领域技术人员可以根据现有技术人体腔室内壁三维标测方法在人体腔室内壁三维标测系统中进行具体实现。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

本发明未特别明确的部分模块结构，以现有技术记载的内容为准。本发明在前述背景技术部分以及具体实施例部分提及的现有技术可作为本发明的一部分，用于理解部分技术特征或者参数的含义。本发明的保护范围以权利要求实际记载的内容为准。

Claims (8)

1.一种人体腔室内壁三维标测方法，所述人体腔室为心脏,其特征在于：

在标测前由用户确定标测目标；

根据所述标测目标在系统中进行检索，根据检索结果确定出所述标测目标的标测靶点；

根据所述标测靶点在系统中检索每一所述标测靶点的电信号特征图；

根据所述标测目标在系统中检索出靶点标测顺序；

收集标测时产生的实时电信号图；

判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度；

当所述相似度大于第一阈值时，在操作界面提示导管到达第一靶点位置，所述导管位于所述人体腔室内；

根据所述第一靶点位置和所述靶点标测顺序确定出第二靶点；

根据所述第一靶点和所述第二靶点在操作界面提示所述导管的行进方向;

根据所述第一靶点和所述第二靶点在操作界面提示所述导管的行进方向包括：当确定了第一靶点和第二靶点之后推算出两个靶点之间的相对位置，通过箭头等提示下一步导管应该行进的位置，方便医生根据提示进行操作。

2.根据权利要求1所述的一种人体腔室内壁三维标测方法，其特征在于：事先将每一类标测目标的标测靶点、靶点的电信号特征图、靶点标测顺序输入至标测系统数据库。

3.根据权利要求1所述的一种人体腔室内壁三维标测方法，其特征在于：使用历史电信号图像对训练神经网络进行训练，得到可以输出特征图的相似度的神经网络，使用所述神经网络判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度。

4.根据权利要求1所述的一种人体腔室内壁三维标测方法，其特征在于：确定出第二靶点之后，在操作界面显示导管的具体操作。

5.一种人体腔室内壁三维标测系统，所述人体腔室为心脏,其特征在于所述系统包括如下模块：

选择模块，用于在标测前由用户确定标测目标；

第一检索模块，用于根据所述标测目标在系统中进行检索，根据检索结果确定出所述标测目标的标测靶点；

第二检索模块，用于根据所述标测靶点在系统中检索每一所述标测靶点的电信号特征图；

第三检索模块，用于根据所述标测目标在系统中检索出靶点标测顺序；

采集模块，用于收集标测时产生的实时电信号图；

判断模块，用于判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度；

第一提示模块，用于当所述相似度大于第一阈值时，在操作界面提示导管到达第一靶点位置，所述导管位于所述人体腔室内；

确定模块，用于根据所述第一靶点位置和所述靶点标测顺序确定出第二靶点；

第二提示模块，用于根据所述第一靶点和所述第二靶点在操作界面提示所述导管的行进方向；

根据所述第一靶点和所述第二靶点在操作界面提示所述导管的行进方向包括：当确定了第一靶点和第二靶点之后推算出两个靶点之间的相对位置，通过箭头等提示下一步导管应该行进的位置，方便医生根据提示进行操作。

6.根据权利要求5所述的一种人体腔室内壁三维标测系统，其特征在于：事先将每一类标测目标的标测靶点、靶点的电信号特征图、靶点标测顺序输入至标测系统数据库。

7.根据权利要求5所述的一种人体腔室内壁三维标测系统，其特征在于：使用历史电信号图像对训练神经网络进行训练，得到可以输出特征图的相似度的神经网络，使用所述神经网络判断所述实时电信号图和所述标测靶点电信号特征图的相似度。

8.根据权利要求5所述的一种人体腔室内壁三维标测系统，其特征在于：确定出第二靶点之后，在操作界面显示导管的具体操作。