病灶点识别和绘制相关申请
本申请要求2013年1月17日提交的题为“FOCALPOINT
IDENTIFICATIONANDMAPPING”的美国临时专利申请No.
61/753,753的权益，其全部内容通过引用并入本申请中。
技术领域
本公开涉及病灶点识别和绘制(mapping)。
背景技术
心电图绘制(ECM)是一种用于从感测到的电信号确定和显示
心脏电信息的技术。心电活动的绘制在心脏心律失常诊断中有重要意
义，这类心律失常例如纤颤，包括心房和心室纤颤，以及心动过速，
包括房性心动过速和室性心动过速。在许多心律失常中，异常搏动的
起源来自一小块异常区域或从该点传播的触发活动，并导致心脏异常
活动。检测和显现该心律失常机制可对心律失常的临床诊断具有重大
意义。
发明内容
本公开涉及病灶点识别和绘制。
一个例子可以包括非暂时性计算机可读介质，其具有能够由处理
器执行以实现一种方法的指令。该方法可以包括计算与患者组织相关
的几何表面区域上多个节点中每一个的信号相位，围绕所述多个节点
的给定节点的节点子集限定所述给定节点的邻近节点。该方法还可以
包括在与所述给定节点相关的激活时间段内将所述给定节点的所计算
的相位相对于所述给定节点的邻近节点组中每一个的所述相位进行分
析。该方法还可以包括基于所述分析确定所述给定节点是否为病灶点。
所述计算、分析和确定可以为所述多个节点中至少大部分中的各节点
重复以提供病灶点数据，所述病灶点数据指明与所述几何表面区域的
各检测到的病灶点相对应的空间位置。
另一个例子可针对一种系统，其包括用于存储数据和机器可读指
令的存储器，访问所述存储器并执行所述机器可读指令的处理器。所
述机器可读指令可包括相位计算器，相位计算器被编程为计算跨对应
于患者组织的几何表面分布的多个节点处的电信号的相位。所述指令
还可以包括病灶检测器，病灶检测器被编程为：基于在与给定候选节
点相关的激活时间区间将所述给定候选节点的所计算的相位相对于邻
近于所述给定节点的一组节点中的各节点的相位进行分析，确定所述
多个节点中的给定候选节点是否为病灶点，基于所述病灶点检测器的
所述确定将病灶点数据存储在所述存储器中。该指令还可以包括绘制
图(map)生成器，绘制图生成器被编程为基于所述病灶点数据生成
表示所述几何表面上检测到的病灶点的图形绘制图。
作为另一个例子，一种方法可包括在存储器中存储表示与患者组
织相对应的几何表面的电信号的电数据。处理器可以基于所述电数据
计算跨所述几何表面分布的多个节点处的电信号的相位。处理器还可
以基于在与给定候选节点相关的激活时间区间将所述给定候选节点的
所计算的相位相对于邻近于所述给定节点的一组节点中的各节点的相
位进行分析，来确定所述多个节点中的给定候选节点是否为病灶点。
基于所述确定，病灶点数据可以被存储在所述存储器中。图形绘制图
可被提供至显示器，以基于所述病灶点数据显现所述几何表面上检测
到的病灶点。
附图说明
图1示出了识别和绘制一个或多个病灶点的系统的例子。
图2示出了分层邻元素图的例子，其可被实现来分析选定的顶点
作为病灶点。
图3示出了图形绘制图的例子，其可被生成以可视化识别一个或
多个病灶点。
图4示出了规则引擎的例子，其可被实现以控制病灶检测。
图5示出了可用于确定激活时间的信号图。
图6示出了图形绘制图，其展示了随时间推移增长的病灶区域。
图7示出了图形绘制图的例子，该图形绘制图展示了所检测到的
病灶点。
图8示出了图形绘制图的例子，该图形绘制图展示了跨越多个时
间区间的病灶点。
图9为流程图，其展示了用于识别病灶点的方法。
图10示出了可被实现以诊断和治疗递送的系统的例子。
图11示出了示例性计算环境。
具体实施方式
本公开涉及识别病灶电活动(如心律失常)的一个或多个起源。
在此处公开的若干例子中，该方法被描述为涉及识别心房纤颤的病灶
点(也称为激活触发或病灶触发)；然而，该方法也可以用于识别其
他类型心脏活动的病灶点，所述其他类型心脏活动包括心律失常如房
性心动过速，心室纤颤，室性心动过速等等。如此处所公开的，病灶
点可由此指激活自此处起源并从该起始位置传播至其周围组织的任何
位置点。
以例子的方式，系统和方法可以识别给定几何表面的病灶点，该
识别基于分析涉及跨几何表面的节点的激活和信号相位的空间和时间
信息。该分析可以包括对以下两者的比较：给定几何表面上的节点相
位相对于位于给定节点周围的邻域(例如，一层或多层节点)的节点
相位。该比较可以在给定节点和其邻近节点之间、在足以涵盖对应于
病灶点的触发事件的一段时间段内进行。例如，病灶点节点的邻元素
具有稍后的激活时间，但与病灶点节点的相位是同步的。可以基于比
较对各节点赋予得分。相应的病灶点绘制图可基于各节点累计的得分
而被生成。
作为另一个例子，该系统和方法可以在给定几何表面上通过分析
识别病灶点，所述分析为：将根据来自起始病灶候选节点的激活的传
播的一组一个或多个病灶候选节点相对于所述起始候选节点周围邻域
(例如，一层或多层)中的周围节点进行分析。这样的系统和方法可
以将规则应用于在空间上和时间上评价激活的传播，以确定是否将起
始病灶候选节点分类为病灶点。
所得到的病灶点数据也可以被用于生成图形化显像以在一幅或
多幅绘制图上呈现空间和时间一致性信息(例如，按照色标或灰度来
呈现)。各个识别出的病灶点的空间位置可被用作临床靶标，用于实
施治疗，如此处所公开的(参见，例如，图11)。
此处公开的系统和方法可以被用作诊断和/或治疗工作流程的一
部分，从而基于获自患者的电活动促进纤颤机制的识别和定位。在一
些例子中，所述患者电活动可以包括体表电活动的非侵入性体表测量。
另外地或替代性地，所述患者电活动可以包括心脏电活动的侵入性测
量，包括心外膜测量和/或心内膜测量。
图1示出了系统10的一个例子，其基于电解剖数据(例如，描
述关于解剖结构的电信息的数据)12的分析来识别几何表面上的病灶
点。该电解剖数据12可被提供以表征患者(例如，人或其他动物)的
几何表面(例如组织)的电活动。该电解剖数据可确定自非侵入性获
取的电生理学信号、侵入性获取的电生理学信号或者非侵入性和侵入
性电生理学信号的组合。
如此处所公开的，电解剖数据12可以表示患者解剖结构的电活
动，例如可以包括心脏、大脑或其他解剖结构。举例来说，当该解剖
结构为患者的心脏时，该电解剖数据12可以表示对应于心脏的几何表
面(例如心外膜表面、心内膜表面或另外的心脏包膜)的电信息。该
几何表面可以是患者特定的(例如，基于患者图像数据)，或者其可
以对应于通用模型，或者其可以是基于患者特定数据(例如，图象数
据，患者测量等)和该表面的通用解剖模型生成的混合模型。因此，
该几何表面不必对应于该组织的某一实际表面，而是可以代表与该电
解剖数据12相关的空间结构。
系统10可以包括病灶分析模块14，病灶分析模块14被编程为生
成病灶点数据16，基于电解剖数据12识别一个或多个(或者，在某
些情况下零个)病灶点。该病灶分析模块14可以提供至少一部分(例
如，感兴趣的区域)和适当地整个几何表面的病灶点数据16。如此处
所公开的，病灶点可对应于几何表面上的单个节点或一组一个或多个
连续节点。
该病灶点分析模块14可以包括相位计算器18，以在一个时间区
间或多个时间区间计算几何表面(例如，心脏的空间区域)上多个节
点中的每一个的相位值。用于计算相位的该方法可以根据电解剖数据
的类型而变化。相位计算器18可以被编程为选择性地实现相位计算技
术，该技术可以选自预定列表或为用户指定的计算，诸如响应于用户
输入。作为一个例子，该相位计算器18可以被编程为按照公开于2013
年9月20日提交的题为“PHYSIOLOGICALMAPPINGFOR
ARRHYTHMIA”的PCT申请No.PCT/US13/60851(其通过引用并入
本申请中)的方法来计算相位。相位可以替代性地通过其他方法来计
算。该相位计算器18由此可以计算几何表面上的各节点在一段时间内
(例如，一个或多个时间区间)的相位。这个时间段可以基于用户输
入进行设置或可以是预定的默认时间量。
该病灶分析模块14包括病灶检测功能20，其被编程为基于对给
定候选节点和其各邻近节点以相应时间区间计算(例如，由相位计算
器18)的相位，将给定候选节点分类为病灶点或非病灶点。在图1的
例子中，该病灶检测功能20采用了相位比较器22和规则引擎24来确
定各候选节点是否为病灶点。该病灶检测功能20可以对各候选节点和
一组其邻近节点(其可以包括一个或多个邻元素的分层组)进行该确
定。层数的限定可以存储为规则引擎24的一部分，其可以是固定的或
响应于用户输入可编程的。
作为一个例子，图2示出分层图50，其展示了给定候选节点52
的邻域的例子。围绕给定节点52的节点子集由此可以限定该给定节点
的邻近节点。给定节点的邻近节点可以包括这样的节点的布置，该节
点具有对所述给定节点(例如，顶点)52提供多层邻近节点的多个层。
所述给定节点周围的各相应层可基于相对于所述给定节点的空间连接
性和/或空间距离来限定。例如，第一层邻近节点可以仅仅围绕(例如，
外接)所述给定节点52。第一层中的节点可对应于具有相位Φ1,1,Φ1,2,
Φ1,3,Φ1,4,和Φ1,5(例如，由相位计算器18计算)的顶点。邻域50
的下一层可以包括围绕所述第一层和所述给定节点的另一节点子集。
在这样的第二层中的节点被表示为具有相应相位Φ2,1,Φ2,2,Φ2,3,Φ2,4,
Φ2,5,Φ2,6,Φ2,7Φ2,8,Φ2,9,Φ2,10Φ2,11和Φ2,12的顶点。可以有任意数目的
层，其还可响应于用户输入(例如，经由GUI24)而被编程，如此处
所公开的。
返回参考图1，相位比较器22可以根据时间对给定节点的相位和
一层或多层中的各节点的相位进行比较。该相位比较器22可以基于各
比较对一个给定节点及其邻近节点赋予规定的得分。对于几何表面上
的每个节点，得自一组比较的得分可被存储在存储器中。如所提到的，
规则引擎24可以控制各候选节点的邻域的尺寸(例如，层数)，跨几
何表面，尺寸可以是相同的或变化的。
该规则引擎24还可以控制由病灶检测功能20(包括由相位比较
器22)实现的计分。例如，可以使用二进制得分，或者可以根据被比
较的节点或相位值之间的空间和/或时间特征实现加权得分。在一些例
子中，各比较的得分可以是固定值，例如二进制值，取决于相位比较
的结果(例如，如果候选点具有比其邻位更大的相位，取1，否则取0)。
在其它例子中，该规则可被设置为改变计算所得的得分。例如，该得
分可以根据下述距离而变化，该距离为给定节点和对其执行比较的各
相应节点之间的距离。作为另一个例子，该得分可以根据对其执行比
较的节点所在的层来变化。该得分可以基于对各候选节点所做的所有
比较来累计。例如，基于第一层的比较所赋予的得分可以大于更高层
的比较。该比较和计分可以对几何表面上的至少大部分节点(以及适
当地，几何表面上的所有节点)重复进行，这样一来，各节点都被赋
予一个得分，其对几何表面上至少一个病灶点的位置提供指示。
通过另一个例子，从数学定义上，在给定时间t，相位比较器22
可以确定病灶点发生于位置x，如果：
φ
x
(
t
)
>
φ
l
,
i
(
t
)
,
∀
l
=
1
...
n
,
i
∈
N
l
(
x
)
,
-
-
-
(
1
)
]]>
其中：φx(t)是在顶点x处、在时间t时的相位值，
φl,i(t)是在第l层邻域内的第i顶点的相位值，
n是控制层数的可调参数，以及
Νl(x)是包含顶点x的第l层邻域内所有顶点的子集，这展示于
图2分层邻元素图中。
为了使该流程对噪声具有鲁棒性，可以利用数个层(例如，n＝2
至n＝4或更多)。病灶触发通常会持续至少几毫秒。因此，上面的不
等式应该跨越一段时间区间保持一些连续采样。
φ
x
(
t
)
>
φ
l
,
i
(
t
)
,
∀
l
=
1
...
n
,
i
∈
N
l
(
x
)
,
t
=
1
...
m
-
-
-
(
2
)
]]>
其中m是用于控制将顶点分类为病灶的该事件的最短持续时间
的可调参数(例如，m＝5ms)。
当由病灶检测20的相位比较器22实现时，该规则引擎24由此
可以被配置为控制m和n。如所提到的，参数m和n(以及其他规则)
可以响应于用户输入来设置。
基于(2)的相位比较可以在节点X激活的时间和激活后时间段
进行。在X激活后评价该比较的时间段可以是固定的默认时间段，或
者其可以是用户可编程的。在一些例子中，一段可变评价时间段可以
被设置为基于节点X的邻域中被评价的层数而变化(例如，较多数目
的层可以使用较长的时间段以适应传播)。作为一个例子，各节点包
括给定节点X的激活时间可以基于X处的电描记图信号的时间导数而
被确定，例如可以是X处电描记图最小斜率或最大绝对斜率的时间；
尽管其他激活时间检测算法可被使用。
为了数字化地表示病灶检测结果，对于上述每(2)中被检测为
病灶点的各节点，相位比较器22可以对给定节点计分1，对于发生于
相同或不同节点的多个例子，这样一来，病灶点分析模块14就可以对
各节点累计得分。作为数学的例子，该病灶点分析模块14可以采用相
位比较器22来确定顶点x在给定采样时间t的得分Fx(t)，其可以表示
如下：
![]()
该病灶点分析模块14还可以计算随着时间推移的总计得分，例
如可表示如下：
CF
x
=
Σ
t
F
x
(
t
)
-
-
-
(
4
)
]]>
作为另一个例子，规则引擎24可以建立应用于各比较的可变计
分。因此，不同于对顶点节点与邻近节点之间的各比较给出得分1或
0，如上面所提到的，顶点节点与邻元素之间的比较可以根据被比较的
节点之间距离而变化。例如，如果邻近节点离顶点节点更远，在各病
灶点比较中(例如，由相位比较器22)具有较大相位的节点被赋予的
得分可以被加权以降低得分。在一些例子中，可以为各层设置加权得
分，或者该得分可以根据相应节点之间计算的距离而被计算。
通过举例的方式，如果一个顶点在给定采样时间被检测为触发，
即，Fx(t)＝1,则规则引擎24可以被编程为对所有其n层邻元素计分如：
![]()
由病灶检测功能20实现的上述规则运行以对得分空间地加权(例如，
反比于与候选节点的距离)。例如，由式子(5)实现的规则将对第1
邻域提供得分![]()
并对第n邻域提供得分![]()
对于n＝4的例子，第
1和第4层邻元素的所述得分分别为0.8和0.2。由这种方法提供的规
则允许具有得分为1.0的病灶点在其邻近节点中显得突出。各相应节
点的累计得分可以存储(例如，在内存中)为病灶点数据16。
系统10可以包括绘制图生成器28，其被编程为基于病灶点数据
16生成一幅或多幅图形绘制图30以表示几何表面的一个或多个病灶
点。例如，该绘制图生成器28可以被编程为生成图形绘制图，其中几
何表面上的各节点的累计病灶点得分被绘制至显现在三维表面上(例
如，心脏表面)的相应的标度。例如，该图形绘制图30可以按照给定
标度(例如，色度或灰度)显现在该几何表面上以示出病灶点得分的
范围。该标度可以由该绘制图生成器28设置为适应已被赋予几何表面
上的节点的累计得分的范围。生成的图由此可被用于识别几何表面上
的病灶点。作为另一个例子，绘制图生成器34可被编程为呈现不同时
间区间和/或不同几何表面的多个图形绘制图30。
图3示出病灶绘制图70的例子，其可基于病灶点数据来生成，
该病灶点数据基于此处所公开的系统和方法来计算。在图3的例子中，
检测到的病灶点被展示为跨心房分布。在一些情况下，仅仅基于以邻
域为基础的相位比较来检测病灶，例如展示于图3的例子中，可能产
生假阳性和/或假阴性检测。因此，规则引擎24可被编程为应用附加
规则(例如，逻辑和/或对照)以帮助提高灵敏度和/或特异性。
图4展示了规则引擎80的例子，其可以实现附加规则以提高病
灶点检测的灵敏度和/或特异性。规则引擎80可以对应于图1的规则
引擎24，或者如同图1的规则引擎24实现，附加背景可以返回参考
图1。
规则引擎80可以被编程为包括分析、逻辑和参数数据用于实现
各种规则以提供增强的特异性和/或灵敏度，从而用来从跨患者解剖结
构(例如，心脏或其他组织)的几何表面分布的电活动(例如，基于
测得的电位)检测一个或多个病灶点。联合上面图1公开的病灶检测
功能20，该规则引擎80可以减轻假阳性检测以及假阴性检测。规则
引擎80可由此被实现为机器可读指令，其可以被存储在一个或多个非
暂时性介质中并由一个或多个计算机的处理资源(例如，一个或多个
处理器内核)执行。可对应于作为规则引擎80实现的机器可读指令的
方法例子展示于图9中。
在图4的例子中，规则引擎80包括激活检测器82，激活检测器
82被编程为检测几何表面上各节点的激活。例如，激活检测器82可
以被编程为开始时在选定相位值(θ1)上检测激活，并将节点标记为
ON或激活的，直到相位变化为另一选定相位值(θ2，其中θ1≠θ2)。
作为一个例子，θ2可以被自动选择为节点激活已被确定结束的时间。
在其他例子中，θ2可以被选择以提供预定激活时间(例如，θ2-θ1＝固
定时间区间)。θ1和θ2的值可以响应于用户输入而被编程，并且可
以根据相位计算器如何将给定节点电周期转变为相位而变化。
图5示出信号图100的例子，包括给定节点的滤波电位102和该
给定节点的对应相位104。例如，相位104可以被计算(例如，由图1
的相位计算器18)以表示给定节点电信号的相位。在图5的例子中，
激活开始于激活点106，对应于当相位具有值θ1时，并继续至当信号
104所计算出的相位值变化至π时。因此，对于给定节点的相位104
的各周期的激活时间从激活点106延伸至当相位变化于θ2的时间。对
于各相应节点来说，信号的激活时间可以随着时间而变化，如通过展
示于108的激活编码所说明的那样。在其他例子中，激活时间区间可
以是固定时间。例如，给定节点的激活时间区间可以从开始时间(诸
如当相位具有值θ1时)延伸至一固定时间窗口(例如，大约50ms)
之后的结束时间。激活检测器82由此可以生成激活编码108，从而对
感兴趣的表面上各相应节点的激活进行编码。
通过进一步举例的方式，激活编码108可以被用于在开始与结束
时间索引之间将各相应节点标记为活动的(例如，ON)，否则将各节
点标记为不活动的(例如，OFF)。这提供了各节点激活编码108的
例子，如图5所示。由于跨表面的各相应节点在一个时间区间内可以
被编码为ON或OFF，几何(例如，心脏)表面上同时为ON的连续
的一组节点将形成一激活区域，例如图6中所展示的变化增长的区域。
病灶检测功能可以应用该规则引擎80以确定各相应节点是否为病灶
点，如此处所公开的。
规则引擎80还可以包括规则参数86，其可以由该规则引擎80(以
及图1的病灶检测功能22)的组件用来实现此处公开的逻辑和分析。
例如，规则参数86可以指定数值以设置一个或多个阈值以及其他可以
控制病灶检测流程的参数。规则参数可以存储在存储器中，并可以是
固定值或可以是响应于用户输入可编程的。
一个激活掩模(mask)生成器84可被编程，以生成一个或多个
激活掩模。例如，该激活掩模生成器84可以生成一个激活编码掩模，
例如对应于图5的激活编码108，以标记给定节点每次激活的开始和
结束。在其他例子中，来自各准时起始激活的固定时间可被用于配置
该掩模。可以对几何表面上各相应候选节点生成对应的激活掩模。另
外，该激活掩模生成器84可以提供幅度激活掩模，例如通过对各节点
的电信号设置最小幅度阈值(例如，从约0.01mV至约0.1mV的范围)。
规则引擎80可以包括候选者选择器88，其被编程为应用激活掩
模生成器84所生成的各掩模，以识别跨感兴趣的几何表面的一组病灶
候选者。该组病灶候选者可以是跨几何表面的整个节点组的一个适当
子集。例如，候选者选择器可以对各节点的相位和电位信号应用组合
逻辑(例如，逻辑AND函数)从而识别病灶候选节点。如此处所述，
在一些例子中，感兴趣的几何表面可以包括感兴趣的特定区域或者其
可以包括心脏的整个表面。
所识别的病灶候选者由此可以存储在存储器中，作为符合掩模建
立的初始标准的一组预期候选者。在一些例子中，这可以包括有关图
1公开的直接相位比较。各病灶候选者由此可以由规则引擎80连同病
灶检测功能(图1的病灶检测20)来评价，以确定各对应的候选者节
点是否为病灶点。
作为另一个例子，规则引擎80可以包括区域尺寸计算器90，区
域尺寸计算器90可被编程为在给定候选者的给定时间区间内确定已
被激活的区域(例如，跨表面分布的一个或多个节点)的尺寸。每个
这样的节点的激活可以由激活检测器82来确定，如上面所提到的。例
如，在或接近(例如，相距一个或两个时间区间内)初始激活时间，
对于给定节点(例如，对应于图5激活点106的激活时间)，该规则
引擎80可以确定该激活区域的初始尺寸是否超过最大初始尺寸阈值
(例如，由规则参数86设置)。该最大初始尺寸可被用于确定候选者
是否为病灶点。例如，如果超过了该最大初始尺寸，则可以确定相应
候选者不是病灶点。规则引擎80还可以在采样中增加一个或多个后续
时间帧，以继续增加一个或多个下述节点，即该节点可能在由规则引
擎80所评价的给定候选节点初始激活之后的时间被激活。区域尺寸计
算器90可以依次确定一个或多个其他节点的附加激活是否影响到激
活区域的尺寸。这可以用来确定激活区域的尺寸在预定时间段例如多
个时间区间内是否已经增长或另外改变尺寸。在这样的时间段内尺寸
缺乏变化可以有助于将候选者分类为不是病灶触发处。
该规则引擎80还可以包括连续性检测器92，连续性检测器92
被编程为确定形成激活区域的节点组是否为给定邻域内的连续节点组。
该连续性检测器92可以评价空间和/或时间连续性，以确定当前激活
区域是否与给定候选节点的早先激活相连接。如果随后的激活区域不
与该早先激活相连接，该病灶检测功能可以确定该候选节点不是病灶
点，例如如果其尺寸不随时间变化(或收缩)。
规则引擎80还可以采用区域尺寸计算器90来确定在或接近激活
时间终点处激活区域是否大于阈值最小最终尺寸，例如可以由规则参
数86来设置。最小最终尺寸可以是固定值或用户可编程的(例如，响
应于用户输入)。病灶检测功能由此可以采用规则引擎80来确定各节
点是否为病灶点。结果(包括最终结果和中间阶段)可以作为病灶数
据存储于存储器中，并用于生成一幅或多幅图形绘制图，如此处所公
开的。
图6示出了多个时间帧的例子，其展示了来自一个点的激活怎样
可以触发周围节点的激活，周围节点的激活跨患者心脏的几何表面随
着时间从初始触发处增长。图6的例子展示了6个不同的时间帧，展
示于120、122、124、126、128、130(例如，在约30ms上变化)。
各相应时间帧在时间上对应于给定候选病灶节点激活期间内的不同实
例。正如示出于病灶点绘制图120、122、124、126、128和130中的，
其展示了激活起始于给定点或区域例如对应于绘制图120中的表面上
的一个或多个节点，随后形成一个小岛，如122至124展示的那样，
并如126至130展示的那样继续传播和增长。如图6所展示的，从病
灶点的激活传播可以是各向异性的。
图7示出了电生理学绘制图140的例子，该绘制图展示了病灶触
发处144(例如，一个或多个节点)，其可以由绘制图生成器(例如，
图1的绘制图生成器28)生成。图7的例子中的病灶触发处可以基于
在一给定时间区间内在展示于图6例子中的病灶区域增长期间应用规
则来检测(例如，由图1的病灶检测功能20)。
图8示出了电生理学绘制图150，其可以由绘制图生成器(例如，
图1的绘制图生成器28)生成。该电生理学绘制图150包括在多个不
同时间区间内检测到的多个病灶点152。例如，病灶点可以基于规则
引擎的应用由此处公开的病灶检测功能来检测。
鉴于以上描述的前述结构和功能特征，参照图9将能够更好地理
解可被实现的方法。虽然出于方便解释的目的，图9的方法显示和描
述为连续执行，然而，应该理解和意识到本发明不受所说明的次序限
制，因为根据本发明的一些方面可以以不同于此处显示和描述的顺序
发生和/或与此处显示和描述的其他方面同时发生。此外，并非所有说
明的特征都需要用于实现方法。作为例子，该方法或其部分可作为存
储于一个或多个非暂时性存储介质中的指令实现以及由计算机设备的
处理器执行。
图9示出一个流程图，其展示了识别一个或多个病灶点的示例性
方法。方法160可以由此处公开的病灶检测功能和规则引擎实现(例
如，图1的病灶检测功能20和规则引擎24，或者图4的规则引擎80)。
在162处，基于一段时间内的采样区间计算相位数据，其可响应于用
户输入由用户选择或者被自动检测。
在166处，可以基于计算于162的相位信息生成一个或多个激活
掩模(例如，由图4的掩模生成器84)。例如，一个激活掩模可以编
码激活时间，例如各相应节点的激活的开始和结束时间如开始于当相
位具有值θ1时的时间和结束时间。当相位具有值θ2时结束时间可被
确定，或者可以距检测到的开始为激活时间建立一固定时间段。对于
各激活时间段，可以对应于各开始和结束时间设置时间索引。对于各
节点处被感知的电信号(例如，过滤的或处理的电位)，另一掩模可
被生成以设置一个最小阈值幅度。所生成的掩模和相关阈值可作为参
数(例如，图4的规则参数86)存储于相应的存储器中。用于分析相
位值和激活的时间区间可以在168被设置和初始化。该时间区间可以
在以下两者间任意变化，即相位数据在162计算的采样区间中的所选
部分，到一个或多个采样区间的整个长度。
在170处，激活掩模被应用于相位数据以识别一组病灶候选者从
而进行进一步评价(例如，对应于图4的候选者选择器88)。对应于
病灶候选者的各节点由此可被存储在存储器中，用来对各相应候选者
实施方法160的其余部分。在172处可以对初始激活时间段(例如，
候选节点的第二激活时间区间)的区域尺寸进行确定(例如，由图4
的区域尺寸计算器90)。在174处，可以确定所确定的尺寸是否大于
最大初始尺寸。如果初始区域的尺寸被确定为超过最大初始尺寸，方
法前进至176，其中选择(例如，由图4的候选者选择器88)下一个
候选节点来处理。这可以对应于这样的一个例子，其中初始区域太大
了以至于太难以确定哪个节点或哪一组节点对应于触发处。该方法从
176返回至172以处理下一个被选择的候选者。
对于相应候选者，如果在174处尺寸不超过最大初始尺寸，该方
法可前进至178。在178处，该方法在下一时间区间中增长激活区域。
例如，时间区间可以对应于各电信息采样被测量的时间，例如从0.5
至约2ms的范围。在180处，确定(例如，由图4的连续性检测器92)
下一个时间区间被激活区域是否与先前被激活区域(在之前的时间区
间内)相连接。180处的该确定由此可以考虑时间和/或空间连接，例
如确认新激活区域是否由正进行的激活区域触发。如果新区域不与先
前区域相连接，该方法前进至182。
在182处，确定所确定的尺寸在预定时间段内是否保持不变。例
如，该方法可以确定该尺寸在一个时间区间内(例如，4ms)是否保
持不变。如果在该时间段内(例如在扩展的多个时间区间内)该尺寸
保持不变，该方法前进至184以将该候选节点识别为非病灶点。该方
法可以从184前进至176以处理来自170处识别得到的候选者组的下
一个候选节点。如果在182处确定该尺寸发生了变化，该方法可以前
进至186以递增至下一个时间区间，并且该方法可以继续至178以在
该下一个时间区间内增长相应激活区域。
返回到180，如果确定新激活区域与先前区域(例如，时间和/
或空间地)相连接，该方法可以前进至188。在188处，确定尺寸是
否超过最小最终尺寸，如果激活区域的总计尺寸不超过最小最终尺寸，
该方法前进至184，在这里该候选者可被标记为非病灶点。然而，如
果该尺寸超过最小最终尺寸，该方法可以前进至190，在这里该候选
者可被识别为病灶点。
从190处，该方法可以前进至176以处理下一个病灶候选者。如
所提到的，该方法160可以在168处初始化的时间区间内对各候选病
灶点重复进行。例如，该方法160可以对各相应候选者从172至190
循环。另外，该方法还可以对正被处理的各相应时间帧(例如，时间
区间)从168至190循环。通过这种方式，该方法160可以在不同的
时间区间内识别不同的病灶点。所识别出的病灶点还可以总计并用于
生成对应的病灶点绘制图(例如，图1的绘制图生成器28)，如图8
中示出的。
图10示出了系统200的例子，其可用于实施对患者的诊断和/或
治疗。在一些例子中，系统200可以实时生成心脏202的病灶点绘制
图作为诊断程序(例如，电生理学研究)的一部分，以帮助评估患者
心脏的电活动和传导路径。
另外地或替代性地，系统200可被用作治疗程序的一部分，由此
来帮助医生确定递送治疗至患者的参数(例如，治疗的递送位置、数
量和类型)。例如，具有固定在其上的一个或多个治疗递送装置206
的导管(如起搏导管)，可被插入身体204以接触患者的心脏202，
心内膜地或心外膜地。本领域技术人员将理解和意识到可以利用各种
类型和配置的治疗递送装置206，其可以根据治疗类型和程序而变化。
例如，治疗装置206可以被配置为递送电疗法、化学疗法、声波疗法、
热疗法或它们的任意组合。
通过举例的方式，该治疗递送装置206可以包括位于消融导管尖
端的一个或多个电极，其被配置为产生热量以响应于治疗系统208提
供的电信号(例如，射频能量)来消融组织。在其他例子中，该治疗
递送装置206可以被配置为递送冷却来执行消融(例如，低温消融)、
递送化学品(例如，药物)、超声消融、高频消融，或者这些或其他
治疗机制的组合。在另外其他例子中，该治疗递送装置206可以包括
位于起搏导管尖端的一个或多个电极以递送电刺激，例如用于起搏心
脏，响应于治疗系统208提供的电信号(例如，起搏脉冲)。其他类
型的治疗也可以通过该治疗系统208和放置于体内的侵入性治疗递送
装置206来递送。
该治疗系统208可以被放置在患者身体204的外部并被配置为控
制由装置206递送的治疗。例如，治疗系统208包括控制电路210，
其可以通过在该装置(例如，电极)206和该治疗系统208之间电连
接的导电链路传达(例如，提供)电信号。控制系统210可以控制供
应给装置206的信号参数(例如，电流、电压、重复频率、触发延迟、
感测触发幅度)从而通过一个或多个电极204递送治疗(例如，消融
或刺激)至心脏202的一个或多个位置。控制电路210可以基于自动、
手动(例如，用户输入)或自动和手动的组合(例如，半自动)控制
设置治疗参数并应用刺激。输出数据224，包括识别一个或多个病灶
点的数据，也可以被提供给治疗系统208用于实现这样的控制。一个
或多个传感器(未示出)也可以将传感器信息传达返回给治疗系统208。
装置206相对于心脏202的位置可以在手术中经由显像模式(例如，
荧光透视、X射线)、绘制系统212、直视等等被确定和跟踪。装置
206的位置和治疗参数由此可以被结合以提供相应的治疗参数数据。
经由治疗系统208提供治疗之前、期间和/或之后，另一个系统或
子系统可被用于获取患者的电生理学信息。在图10的例子中，传感器
阵列214包括可用于记录患者活动的一个或多个电极。该传感器阵列
可以被非侵入性地放置在患者身体上和/或其可被侵入性地放置在身
体内以测量患者电活动。
作为一个例子，传感器阵列214可对应于高密度布置的体表传感
器(例如，多于200个电极)，它们被分布在患者躯干的一部分，用
于测量与患者心脏相关的电活动(例如，作为心电图绘制程序的一部
分)。可使用的非侵入性传感器阵列的例子示出并描述于2009年11
月10日提交的国际申请No.PCT/US2009/063803，其通过引用并入本
申请中。传感电极的其他布置可以被用作传感器阵列214。该阵列可
以是简化的电极组，其不覆盖患者的整个躯干，并且被设计用于为特
定目的(例如，专门设计来分析AF和/或VF的电极阵列)测量电活
动和/或用于监测心脏预定空间区域。
一个或多个传感器也可以被放置在被插入到患者体内的装置206
上。这种电极可以连同传感器阵列214一起用于绘制心内膜表面例如
心脏腔室的壁面以及心外膜表面的电活动。另外，这种电极也可以用
于帮助在心脏202内定位装置206，其可以被配准至系统200生成的
图像或图中。或者，这样的定位可以在缺乏来自心脏202内部或表面
的电极信号发射的情况下被实现。
在每一个这样的用于获取患者电信息的示例方法中，包括侵入性
的、非侵入性的或侵入性和非侵入性传感器的组合，一个或多个传感
器阵列214将所感测的电信息提供给相应的测量系统216。该测量系
统216可以包括适当的控制和信号处理电路218用于提供相应的测量
数据220，其描述由传感器阵列214中的传感器检测到的电活动。该
测量数据220可以包括模拟或数字信息。
该控制218也可以被配置为控制数据获取流程，用于测量电活动，
并提供测量数据220。测量数据220可以与治疗系统递送治疗同时获
取，以检测心脏202响应于施加给定治疗(例如，根据治疗参数)而
发生的电活动。例如，适当的时间标记可用于标引相应数据220与治
疗参数之间的时间关系，以促进其评价和分析。
绘制系统212被编程为通过应用适当处理和计算以提供相应的输
出数据224来将对应于心脏202电活动的测量数据220与几何数据222
结合起来。输出数据224可以表示或表征跨几何表面的一个或多个病
灶点(例如，心脏包膜或与心脏202相关的其他表面)。
由于测量系统216可以同时测量心脏的预定区域或整个心脏的电
活动(例如，当传感器阵列覆盖患者身体204的整个胸部时)，所产
生的输出数据224由此也可以以时间或空间一致的方式表示心脏的预
定区域或整个心脏的并发数据。这可以包括对两个心房和/或两个心室
同时测量。计算输出数据/绘制图的时间区间可以基于用户输入来选择。
另外地或替代性地，所选择的时间区间可以同步于治疗系统208施用
的治疗。
对于其中非侵入性获取电测量数据的例子(例如，经由体表传感
器阵列214)，电描记图重构230可以被编程为基于处理信号和几何
数据222来计算逆解和提供相应的重构电描记图。该重构的电描记图
由此可以对应于跨心脏包膜的心电图活动，并且可以包括静态的(在
给定时间瞬间的三维的)和/或动态的(例如，随时间变化的四维绘制
图)。可以在系统10中采用的逆算法的例子公开于美国专利No.
7,983,743和No.6,772,004，其通过引用并入本申请中。该EGM重构
230由此可以将经由传感器阵列214测量的体表电活动重构至心脏包
膜上的多个位置(例如，大于1000个位置，诸如约2000个位置或更
多)。在其他例子中，绘制系统212可以基于侵入性测量的电活动计
算心脏区域电活动，例如经由篮状导管或其他形式的测量探针。
如此处所公开的，心脏包膜可以对应于患者心脏相关的三维表面
几何，其中表面可以是心外膜或心内膜。另外地或替代性地，所述心
脏包膜可以对应于位于患者心脏的心外膜表面与放置传感器阵列214
的患者身体表面之间的几何表面。另外，由电描记图重构230所使用
的几何数据222可以对应于实际患者解剖几何、预编程模型或它们的
组合(例如，基于患者解剖结构修改的模型)。
作为例子，几何数据222可以为患者躯干的三维图形表示的形式，
例如从患者获取的图像数据。这样的图像处理可以包括从数字化图像
集中提取和分割解剖学特征，包括一个或多个器官和其他结构。另外，
传感器阵列214中各电极的位置可以包括在几何数据222中，例如通
过获取图像，当电极被布置在患者身上时，以及通过适当的提取和分
割在坐标系中识别电极位置。其他不基于成像的技术也可以用于获得
电极在传感器阵列中的位置，例如数字转换器。
替代性地或另外地，几何数据222可以对应于数学模型，例如可
以是通用模型或基于患者图像数据建立的模型。适当的解剖学的或其
他的标志，包括电极在传感器阵列214中的位置，可以在几何数据222
中识别，以便于配准电测量数据220并在其上实施逆方法。该标志的
识别可以手动(例如，经由图像编辑软件，由人)或自动(例如，经
由图像处理技术)完成。
作为另一个例子的方式，几何数据222可以使用基于其相应表示
可被建立的几乎任何成像模式来获取，例如此处所描述的。这样的成
像可以与用于生成患者测量数据220的电活动记录同时进行，或者该
成像可以单独进行(例如，在测量数据获取之前)。
确定跨心脏几何表面的电位数据(例如，从非侵入性和/或侵入性
获取的测量值计算得到的电描记图数据)之后(或与之同时)，电描
记图数据可以进一步进行信号处理，以计算一个或多个心脏绘制图。
绘制系统212可以包括病灶点计算器232，其可以被编程为基于几何
和电测量数据计算给定空间区域内多个点中每一个的病灶点数据。例
如，该病灶点可以被编程为计算跨患者心脏给定几何表面分布的节点
的相位，如此处所公开的。该病灶点计算器232还可以基于对给定顶
点节点的相位信息相对于其各邻近节点的相位进行比较来计算病灶点
数据。该比较可以对顶点节点和一层或多层内的各节点进行(参见，
例如，图2)。基于各比较，可以对一个给定节点和其邻近节点赋予
得分。该得分可以是固定值，或者其可以如此处所公开的那样变化。
该比较和计分可以对各节点进行重复，以提供相应的病灶点绘制图数
据，展示为输出数据224。
作为进一步的例子，病灶点计算器232可以包括规则引擎(例如，
规则引擎80)，其被编程为应用一个或多个规则以增强病灶点分析的
灵敏度和特异性。例如，该规则引擎可以采用参数，该参数可以被设
置为控制各候选节点在一组一个或多个时间区间内的病灶分析，例如
图9所公开的有关方法。病灶点计算器232由此可以对各时间区间提
供一组一个或多个病灶点作为输出数据224的一部分，该时间区间基
于对患者感知的电测量数据而被分析。
输出数据224可以由显示器242采用以呈现图形绘制图表示244。
与病灶点绘制图或其他方面可视化的生成有关的参数——例如包括选
择一个或多个时间区间、设置一个或多个阈值、呈现在图形绘制图中
的信息类型等等——可以响应于例如经由相应的可视化GUI190的用
户输入而被选择。绘制系统224由此可以生成对应的输出数据224，
其可以依次由可视化引擎呈现为显示器192中相应的图形输出，例如
包括心电图病灶点绘制图194。
除了生成一幅或多幅病灶点绘制图的绘制系统212，其他类型的
心电图绘制也可以进行，例如包括激活绘制图、主频绘制图等等。例
如，显示器192可以包括一个或多个区域用于同时显示复合奇点绘制
图数据与相应的激活或主频绘制图以便于AF或VF的诊断和治疗。
另外，输出数据224(包括从病灶点绘制图确定的病灶点的尺寸
和位置相关信息)可以被提供给治疗系统208。治疗系统的控制210
可以利用该输出数据以控制一个或多个治疗参数。作为一个例子，控
制210可以基于从复合相位奇点绘制图确定的相位奇点的位置和尺寸
来控制消融治疗递送至心脏的部位(例如，心外膜或心内膜壁)。也
可以基于输出数据控制其他类型的治疗。该被实现的控制可以是基于
输出数据224的全自动控制、半自动控制(部分自动和响应于用户输
入)或手动控制。
作为另一个例子，此处所公开的病灶点检测方法可以与其他心律
失常检测和绘制方法结合作为集成系统(例如，系统200)的一部分。
例如，病灶点检测可以结合相位奇点检测，其公开于上述并入的PCT
申请No.PCT/US13/60851。
鉴于上文的结构和功能描述，本领域技术人员将意识到此处公开
的部分系统和方法可以体现为方法、数据处理系统、或计算机程序产
品，例如非暂时性计算机可读介质。因此，此处公开的方法的这些部
分可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(例如，在非暂时性机
器可读介质中)、或结合软件与硬件的实施例的形式，例如关于图11
的计算机系统所显示和描述的。此外，此处所公开的系统和方法的部
分可以是计算机可用存储介质上的计算机程序产品，该介质上具有计
算机可读程序代码。任何可用的合适的计算机可读介质包括，但不限
于，静态和动态存储装置、硬盘、光存储装置和磁存储装置。
此处还参照方法、系统和计算机程序产品的块状图解描述了某些
实施方案。应该理解的是，图解中的块，以及图解中块的组合，可以
由计算机可执行指令来实现。这些计算机可执行指令可以被提供给通
用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理装置(或器件和电路
的组合)的一个或多个处理器以产生一种机器，这样一来，经由处理
器执行的指令就能够实现在一个或多个块中指定的功能。
这些计算机可执行指令也可以存储在计算机可读存储器中，其可
以引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行，这样一来，
存储在计算机可读存储器中的指令得到一件制品，其包括实现流程图
的一个或多个块中指定功能的指令。计算机程序指令还可以被加载到
计算机或其他可编程数据处理装置上，使得一系列操作步骤得以在计
算机或其他可编程装置上运行，以产生计算机实现的流程，这样一来，
在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供了步骤，用于实现流程
图的一个或多个块中指定的功能。
在这点上，图11示出计算机系统300的一个例子，其可被用于
执行一个或多个实施方式，例如包括传感器数据的获取和处理、图像
数据的处理、以及与心脏电活动分析相关的转换后的传感器数据和图
像数据的分析。计算机系统300可以在一个或多个通用联网计算机系
统、嵌入式计算机系统、路由器、交换机、服务器设备、客户端设备、
各种中间设备/节点或独立计算机系统上实现。另外，计算机系统300
可以在各种移动客户端上实现，诸如，举例如下，个人数字助理(PDA)、
膝上型计算机，寻呼机，智能电话等等，只要它包括足够的处理能力。
计算机系统300包括处理单元301、系统存储器302、以及系统
总线303，该系统总线303耦合各种系统组件，包括系统存储器，至
处理单元301。双微处理器和其它多处理器架构也可用作处理单元301。
系统总线303可以是若干总线结构类型中的任一种，包括存储器总线
或存储器控制器，外围总线，以及使用各种总线架构之任一种的局部
总线。系统存储器302包括只读存储器(ROM)304和随机存取存储
器(RAM)305。基本输入/输出系统(BIOS)306可以驻留在ROM304
中，其包含有助于在计算机系统300内的元件之间传输信息的基本例
程。
计算机系统300可以包括硬盘驱动器307，磁盘驱动器308，例
如，以读取自或写入到可移动磁盘309，以及光盘驱动器310，例如，
用于读取CD-ROM盘311或用于读取自或写入到其他光学介质。硬
盘驱动器307，磁盘驱动器308，和光盘驱动器310分别通过硬盘驱动
器接口312，磁盘驱动器接口313和光盘驱动器接口314，被连接到系
统总线303。驱动器和它们相关联的计算机可读介质为计算机系统300
提供数据结构、计算机可执行指令、以及数据的非易失性存储。尽管
上述计算机可读介质是指硬盘、可移动磁盘和CD，然而其他类型的
各种形式的计算机可读介质，例如磁带盒、闪存卡、数字视频盘等等，
也可以用在操作环境中；另外，任何这样的介质可以包括计算机可执
行指令，用于实现此处公开的系统和方法的一部分或多个部分。
许多程序模块可存储在驱动器和RAM305中，包括操作系统315，
一个或多个应用程序316，其它程序模块317，以及程序数据318。应
用程序和程序数据可以包括如下功能和方法，其被编程为从一个或多
个传感器获取、处理和显示电数据，如此处所显示和描述的。应用程
序和程序数据可以包括如下功能和方法，其被编程为如此处公开的那
样处理信号和计算相位数据和识别一个或多个病灶点。应用程序和程
序数据还可以包括如下功能和方法，其被编程为如此处所公开的那样
生成一个或多个病灶点图形绘制图。
用户可以通过一个或多个输入设备320输入命令和信息至计算机
系统300，该输入设备320例如指向设备(例如，鼠标，触摸屏)、
键盘、麦克风、操纵杆、手势控制、游戏垫、扫描仪等等。例如，用
户可以使用输入设备320来编辑或修改域模型。这些和其他输入设备
320常通过耦合至系统总线的相应端口接口322连接至处理单元301，
但是也可以通过其他接口来连接，例如并行端口、串行端口、或通用
串行总线(USB)。一个或多个输出设备324(例如，显示器，监视
器，打印机，投影仪或其它类型的显示设备)也经由接口326连接至
系统总线303，例如视频适配器。
计算机系统300可以在使用逻辑连接至一个或多个远程计算机例
如远程计算机328的网络环境中操作。远程计算机328可以是工作站、
计算机系统、路由器、对等设备、或其他公共网络节点，并且通常包
括关于计算机系统300描述的许多或所有元件。在330处示意性地指
出的逻辑连接可以包括局域网(LAN)和广域网(WAN)。
当在LAN联网环境中使用时，计算机系统300可以通过网络接
口或适配器332连接至本地网络。当在WAN联网环境中使用时，计
算机系统300可以包括调制解调器，或者可以连接至LAN上的通信
服务器。调制解调器，其可以是内置的或外置的，可以经由适当的端
口接口被连接至系统总线303。在联网环境中，关于计算机系统300
描述的应用程序316或程序数据318，或其一部分，可被存储在远程
存储器存储设备340中。
上面已经描述的是例子。当然，不可能描述结构、组件或方法的
每一种可构想的组合，但是本领域普通技术人员将认识到，许多其它
的组合和排列是可能的。因此，本发明旨在包含落入本申请包括所附
权利要求范围内的所有这样的变更、修改和变化。
在本公开或权利要求陈述“一”、“第一”或“另一”元素，或其等价
物时，应当被解释为包括一个或一个以上这样的元素，既不要求也不
排除两个或更多个这种元素。如此处所用，术语“包括”意思是包括但
不限于。术语“基于”意思是至少部分基于。