用於確定心臟興奮傳導的方法以及對應的醫學裝置的製作方法

2023-05-27 05:52:11 1

專利名稱：用於確定心臟興奮傳導的方法以及對應的醫學裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於確定在患者中的心臟興奮傳導(Reizleitung)、特 別是用於確定三維的心臟興奮傳導的方法，以及一種用於確定心臟興奮傳 導的對應的醫學裝置。
背景技術：
在心臟病學領域中的眾多疾病(例如心肌梗塞或者心率紊亂)中，心 髒中的電信號的傳插一故改變。由此造成心臟的電場的改變，該電場的和向 量隨著電位的改變顯示在患者的身體表面上。在心電圖(EKG)中，採集患者體表的電位或者電位的改變，以便從 中得出心臟中的電激勵的傳播或者心臟的電場的結論。電位的改變按照時 間變化被表示為曲線，以便允許醫生隨後對疾病進行診斷。不過，在常規的EKG中，對心臟興奮傳導的判斷是受限制的，因為在 12通道的EKG中電極本身沒有被設置在所有的平面中，使得具有與被採集 的平面垂直的向量的電場的傳播得不到採集。該問題可以部分地通過提高 電極數目來解決，但是由此診斷變得越來越困難，因為曲線的數目很多並 且這些曲線最終難於解釋，從而為了判斷而需要經良好培訓的專家。因此，具有優勢的是，作為單個的曲線實際地採集在心臟中興奮傳導 的傳播、即對應的和向量本身，來替代患者體表的電位改變。由此，在隨 後的診斷中明顯更筒單地識別心臟疾病和規劃治療。這種表示^皮稱為"心矢量圖(Vektorkardiogramm )，，並且可以在研究領 域中例如在孤立跳動的心臟上確定。在有生命的患者的條件下這種心矢量 圖的重建是極其困難的，因為迄今為止存在的方案與巨大的開銷相關聯。例如，DE 284594示出了一種用於導出心臟電位的裝置，其中，利用機 械定位輔助裝置將電極固定。隨後，測量該定位輔助裝置的位置並且利用 該信息。迄今存在的用於重建心矢量圖方法非常複雜和不實用的原因在於，為了根據所測量的電位重建心臟的激勵傳播，必須已知電極的精確位置以及 解剖結構、特別是心臟形狀。文獻US 2004/0082870 Al涉及用於確定對象的表面幾何形狀的系統和 方法，其中，基於第一成像裝置確定第一投影矩陣，基於第二成像裝置確 定第二投影矩陣，使用第 一成像裝置拍攝對象的至少 一個第一二維圖像， 使用第二成像裝置拍攝對象的至少一個第二二維圖像，和在該第一二維圖 像和第二二維圖像中確定對象的輪廓。從該至少兩個輪廓出發，應該由第 一投影矩陣和第二投影矩陣重建三維的數據，該三維的數據涉及對象、在 此為患者心臟的表面。通過採用帶有電極的背心，可以從圖像數據中確定 軀幹幾何形狀並由此確定電極的位置。此外，可以藉助於這種背心的電極 測量在身體表面上的電位。發明內容因此，本發明要解決的技術問題是，提供一種用於確定在患者中的心 髒興奮傳導、特別是三維的心臟興奮傳導的有關改進方法。為了解決上述技術問題，提供這樣一種方法，該方法具有如下步驟-利用至少一個成像模態建立至少一個在患者的身體上設置的心電圖 電極至少部分釆集的、患者的身體的至少一個區域的圖像拍攝，-由計算裝置直接地根據該圖像拍攝在為該成像模態配設的坐標系中確定在該圖像拍攝中採集的心電圖電極的位置，-記錄在該圖像拍攝中採集的心電圖電極的至少 一部分的電位數據，以及-根據所確定的所述心電圖電極的位置、該至少一個圖像拍攝和至少 一個對該心電圖電極的電位數據的記錄，通過所述計算裝置重建所述心臟 興奮傳導，其中，與對所述心電圖電極的電位數據的記錄至少基本上同時地建立 至少 一個圖像拍攝，和/或在對所述心電圖電極的電位數據的兩個記錄之間 的時間間隔中建立至少 一個圖像拍攝。因此，按照本發明首先將EKG電極設置在患者的身體上，其中，優選 地選擇EKG電極的矩陣。在此，這樣安排電極的數量和布置，使得利用這 些電極對患者上身的絕大部分進行採集。然後，利用一個或者多個成像模態建立患者身體的至少一個區域(即， 優選為上身或胸部的一個區域或者整個上身)的至少一個圖像拍攝。該圖 像拍攝可以是一 幅由多個不同模態的圖像數據綜合而成的圖像拍攝，或者 是一幅僅僅引入了一個模態的圖像數據的圖像拍攝。優選地，在該圖像拍 攝中可以識別出所有在患者身體上設置的電極。在選擇成像模態時要注意的是，心電圖電極在該圖像拍攝中是可識別的，或者圖像拍攝方法是與這些EKG電極兼容的。根據該圖像拍攝由計算裝置至少部分地確定在該圖像拍攝中採集的心電圖電極的位置。在此，合適的是這樣進行位置確定給出在為該成像模 態配設的坐標系中的坐標。原則上，可以自由地選擇坐標系。按照本發明， 直接地根據圖像數據、即直接地根據在圖像拍攝中看到的EKG電極，例如 利用帶有圖像處理程序的軟體確定這些電極的位置。在這種意義下，根據 成像模態的圖像拍攝、例如磁共振拍攝立刻確定電極位置。此外，按照本發明記錄在該圖像拍攝中採集的心電圖電極的至少 一部 分、優選為全部的電位數據。這點可以例如與利用成像模態建立圖像拍攝 同時或者基本上同時地進行。根據所述心電圖電極的確定的位置、該至少 一 個圖像拍攝和對該心電 圖電極的電位數據的至少一個記錄，通過為此具有適當的計算結構軟體或 者可以訪問這種軟體的所述計算裝置重建或計算所述心臟興奮傳導。在此， 從該一個或多個圖像拍攝中可以提取出由於組織、特別是心臟周圍或者包 圍心臟的組織的影響。該方法可以通過計算裝置至少部分地自動來執行，其中，必要時可以 由技術人員或者工程師或自然科學家、尤其是物理學家進行監視。必要時， 技師或者自然科學家可以通過計算裝置的圖像輸出裝置給出對於圖像拍攝 或通過EKG電極對電位數據的記錄或者根據所記錄的測量數據對心臟興奮 傳導的重建的預定值。也可以由技術人員進行心電圖電極的布置，該布置表現為物理上的考慮。作為替換，可以使用經過相應地培訓的醫務人員。通過從圖像拍攝中對EKG電極的直接的位置確定，可以在沒有其它換 算方法的條件下進行電極採集以及電極識別。也就是說，不再要求為了對 電極進行位置確定而執行複雜的換算或變換，該換算或變換基於此前的或 者獨立於EKG拍攝而完成的圖像拍攝，這些圖像拍攝可能根本沒有顯示或者沒有按照當前對於EKG拍攝實時的正確位置顯示電極。按照本發明，與對所述心電圖電極的電位數據的記錄至少基本上同時 地和/或在對所述心電圖電極的電位數據的兩個記錄之間的時間間隔中建立至少一個圖像拍攝。也就是說，具有特別優點的是，在對EKG數據的測量 期間進行對圖像數據(即例如磁共振斷層造影數據)的採集。由此，可以 通過組合直接共同相關的EKG數據和磁共振斷層造影數據來確定在心臟中 的電激勵傳播(Erregungsausbreitung)。在此，EKG數據提供了患者體表的 電位信息；而磁共振斷層造影數據則給出了心臟、胸部的形狀或者說解剖 結構以及電極的位置，或者允許從這些數據中導出它們。在此，可以連續地或者在短的時間間隔中進行EKG拍攝；而同時建立 磁共振拍攝或者利用其它的成像方法的拍攝，為此可以採用特定的拍攝順 序或拍攝序列。因此，通過圖像拍攝採集了解剖結構，即尤其是心臟的位置以及胸部 的形狀；而同時通過對心電圖電極的位置確定而允許在空間上精確地對應 在患者體表上的電位。按照本發明，可以通過對所述心電圖電極的電位數據的記錄和/或分析 受觸發地建立至少一個圖像拍攝，和/或在圖像序列、特別是極其迅速的圖 像序列的框架中建立圖像拍攝。這點使得可以有效地同時記錄電極的電位 以及磁共振數據或其它成像方法的其它數據。通過該觸發、特別是EKG觸 發，使可能的運動模糊減到了最小。此外，極其迅速的圖像拍攝序列使高 的時間解析度得以實現。可以採用磁共振裝置和/或計算機斷層造影裝置和/或其它基於X射線的 裝置作為成像模態。在此，必要時可以從不同的圖像拍攝方法的數據中組合 出所述圖像拍攝。例如，可以利用磁共振裝置完成其中可以特別良好地識別 心電圖電極的位置的拍攝；而從X射線拍攝中得出其它的信息。對於成像模態的選擇或者成像模態的組合來說，最終決定性的是這樣的 問題是否從中可以足夠良好地或者精確地確定心臟、胸部的形狀以及所採 用的電極的位置。從所述至少 一個圖像拍攝中可以確定一個胸部的三維模型，在多個圖 像拍攝的情況下尤其是時間分辨的三維模型。隨後，可以例如利用自動圖 像處理進一 步處理該胸部的三維模型，以便識別感興趣的區域或者定位電極。如果例如在極其迅速的圖像序列或者電影的框架中建立多個圖像拍攝，維模型，該模型隨後可以作為確定在患者的心臟中的三維興奮傳播的基礎。根據本發明一種實施方式，可以由計算裝置或者說上述計算裝置、特 別是藉助於至少 一種分割方法在所述胸部的三維模型中自動地確定心臟和/ 或胸部的表面和/或所述心電圖電極的空間位置。為此，在該計算裝置上有對應的軟體，或者該計算裝置可以調用對應 的軟體或另 一 個使組織分割得以實現的計算裝置或外部存儲介質的軟體 包。由此，可以定位和識別心臟的形狀以及心臟本身，同樣可以定位和識 別患者的身體表面。分割方法可以藉助於適當的模式識別方法以及在援《1 解剖資料庫的條件下完全地或者儘可能地自動化運行。必要時，操作者可 以進行輔助的幹預。例如，可以事先為分割選擇這些特定的參數。此外，可以根據所述至少 一個圖像拍攝或多個圖像拍攝建立 一個三維 模型，在該三維模型中組織被分割並且被賦予電特性。在一個定義的時間 序列中的多個圖像拍攝的條件下，又可以時間分辨地建立該模型。在此， 組織的分割和電特性的賦予構成了確定在患者心臟中的興奮傳播的基礎。 該帶有分割的組織部分的三維模型以及為其賦予的電特性可以基於必要時 事先確定的胸部的三維模型。藉助於所述三維;漠型可以重建所述心臟興奮傳導。分割允許區分不同造成的興奮傳播的影響。根據本發明，可以特別具有優勢地按照心矢量圖、特別是三維心矢量 圖的形式重建所述心臟興奮傳導。這種心矢量圖表示了在心臟中興奮傳導 的傳播，優選地作為三維和矢量表示。由此，在隨後的診斷中可以有效地 識別諸如心率幹擾等的幹擾並且計劃治療。可以由計算裝置(必要時藉助於已經執行了對電極的分割或位置確定 的計算裝置)、特別是在該計算裝置的圖像輸出裝置上與至少一個圖像拍攝 一起顯示所述被重建的心臟興奮傳導。在此，可以將一個或多個圖像拍攝 與該被重建的心臟興奮傳導的表示相鄰地表示，特別是作為心矢量圖的形 式表示。這必要時可以藉助於共同的軟體進行顯示。同樣可能的是，將被 重建的心臟興奮傳導直接地一體化或者繪製在解剖結構的表示上，從而可以直接地將興奮傳導與作為基礎的解剖結構或者其它從圖像拍攝或圖像拍 攝的電影中識別出的圖像數據進行對應。必要時，可以通過操作者或者通 過預先設置允許在圖像表示中共同或分開地表示心臟興奮傳導和圖像拍 攝，或者依次地允許。特別具有優勢的是，在所述圖像拍攝中彩色地和/或光學突出地顯示所 述被重建的心臟興奮傳導。例如，可以將所確定3D心矢量圖彩色地(必要 時還在採用多種色彩的條件下)繪製或者一體化到由灰度級別組成的磁共 振圖像中，或者與該磁共振圖像重疊。此外，可以實現其它的光學突出， 例如閃爍或特別寬的線段表示或顯著的輪廓標識。可以根據用戶輸入和/或不時地進行所述顯示。也就是說，例如藉助於磁共振斷層造影儀控制EKG拍攝或者圖像拍攝的技師或者自然科學家(必 要時以及醫生)可以在準備階段輸入，使得應該按照數秒鐘的間隔或根據 心臟周期或者隨著心臟興奮傳導數據和圖像數據的交換進行顯示。此外， 可以事先規定僅僅在特定的時間進行顯示。例如，可以在心臟運動的時間 分辨的拍攝中實時地進行顯示，而在其它情況下藉助於所謂的"電影(Cine )" 方法等僅僅在特定的時間、例如每個第n心臟周期進行顯示。利用所述成像模態可以時間分辨地在一個或者多個心臟周期的至少一 部分上建立圖像拍攝。由此，可以在較長的時間段、特別是一個完整的心 髒周期上實現對解剖結構的拍攝和表示。特別具有優勢的是允許對心臟周期進行實時跟蹤的時間分辨的圖像拍攝。從所述圖像拍攝中可以建立電影，特別是其中顯示了所述心臟興奮傳 導的電影。在這種情況下，在一個完整的心臟周期或者在多個心臟周期上 按照所謂電影的類型不僅可以跟蹤跳動心臟以及周圍區域的解剖結構，而 且可以跟蹤在患者心臟中的電激勵的傳播。這允許醫生進行可靠和簡單的 診斷，其中為該醫生顯示這類由計算裝置或者在技師或者自然科學家的影 響下自動處理的數據。在此，也可以考慮在顯示電影或者顯示單個的拍攝 (其可以分別與心臟興奮傳導疊加)之間進行切換，例如，自動地或者才艮 據由操作者此前設定預定值進行切換。為了可以理解所述至少 一 個圖像拍攝或者在其中進行識別，可以為所 述心電圖電極分別設置至少一個標記。具有特別有利影響的是，這樣選擇 這些標記，使得其在各自的圖像拍攝方法可以特別好地看出。對於不同的心電圖電極必要時可以採用不同的標記或標誌，特別是按照這樣的方式分別相鄰的電極具有不同的標誌或標記類型，以便可以更好地識別各個電 極。為了進一步保證基於標誌的位置確定的可靠性，必要時可以為單個的 電極採用多個標誌。例如，在解剖重要位置上特別突出的電極等的情況下 可以考慮這點。可以為所述心電圖電極設置由具有明顯的對比特性的材料、特別是金屬材料製成的標記，和/或諧振線圈和/或螢光標誌和/或X射線標誌。材料的明顯的對比特性意味著其在圖像拍攝中良好地突出。必要時可以採用與 所提到的不同的標誌，例如如果有關成像模態利用其它的標誌可以更好和 更精確地識別電極。在單個的電極上可以積累地設置多個標誌，其中，也 可以根據電極的有關位置、特別是針對特別的識別困難來選擇標誌。可以在考慮所述心電圖電極相互間已知的相對位置的條件下和/或藉助 於用於識別單個心電圖電極的所述心電圖電極的至少部分相互不同的標誌，確定所述心電圖電極的位置。不同的標記以及多個EKG電極相互的已 知布置(例如已知的相鄰關係)應用，必要時進行組合應用，允許了個別 地識別電極，由此最終使得保證和允許可靠地進行位置識別以及對位置識 別的控制。此外，所述標記可以在至少一個圖像拍攝中在其信號強度和/或信號規 模和/或信號類型上相互不同。例如，信號類型的不同可以通過採用不同的 標誌類型或標誌原理以及不同的材料來形成。信號強度或者信號規模可以 已經由於各個電極的不同位置而不同，或者事先被選擇為形成不同的強度 或者空間規模。這例如可以在採用諧振線圈的情況下通過不同的實施方式 (例如針對繞組數量或者空間規模以及橫截面)來達到。可以將所述心電圖電極按照矩陣形式設置和/或設置在背心、特別是柔 軟的和/或緊貼患者身體的背心上。EKG電極的矩陣形式帶來了這樣的優點 每個電極具有定義數量的鄰居，這些鄰居優選地相互具有保持相同的或者 至少是所定義的距離。特別實用的是，矩陣設置以背心形式實現，該背心 覆蓋患者以便記錄EKG以及圖像拍攝。優選地，這種背心被構造為柔軟的， 使得其與患者的上身相適應或者緊貼在身上。作為替換，也可以利用適當 的、特別是柔軟的材料將各個電極連接成矩陣。例如，可以在患者的身體上設置50至200個心電圖電極。利用這些數量的電極可以採集上身的絕大部分。不過，同樣可以考慮其它的電極數量， 這取決於要如何精確地重建心臟興奮傳導或者作為基礎的診斷問題的看起 來如何。具有優勢地，可以至少部分無線地和/或採用光波導傳輸所述心電圖電 極的測量信號。由此，允許對於電極電位的測量的更好的兼容性、特別是 針對建立磁共振圖像拍攝。必要時，可以將兩種傳輸方法進行組合，例如，簡化了對電極的識別。此外，本發明還涉及一種用於確定心臟興奮傳導的醫學裝置，包括至 少一個成像才莫態和心電圖電極以及用於確定在所述心電圖電極上施加的電 位的裝置和至少一個計算裝置，該計算裝置優選地帶有圖像輸出裝置，所 述醫學裝置被構造用於實施根據上述方法。也就是說，這樣地構造上身醫學裝置通過EKG數據與成像裝置(例 如磁共振裝置)的數據的組合，可以同時利用提供心臟、胸部的形狀以及 解剖結構以及電極的位置的圖像數據，獲得關於患者體表電位的信息。即， 特別是通過同時的或者EKG觸發的對電位數據和圖像數據的記錄，可以獲 得所有對於全面地重建在患者心臟中的興奮傳播(特別是作為3D心矢量 圖)所需要的所有信息。為此，將EKG電極設置在患者的身體上，利用成像模態建立圖像拍攝 (例如磁共振圖像拍攝)，藉助於該圖像拍攝可以識別EKG電極(其為此 例如具有標記)。直接地根據圖像拍攝確定心電圖電極的位置。同時地或者 隨後記錄(例如對於心臟周期的相同部分的)電位數據。根據EKG電極的 所確定的位置以及圖像拍攝的解剖數據並且根據對電位數據的記錄，可以 由計算裝置進行心臟興奮傳導的重建，例如按照三維心矢量圖的形式進行 重建。為此，計算裝置優選地具有合適的軟體裝置，或者該計算裝置可以調 用軟體裝置或者在外部計算裝置或存儲介質上的軟體包。該存儲介質包括 允許進行組織識別和組織配對以及分割的圖像處理裝置等等。此外，該軟 件還被構造用於重建心臟興奮傳導，例如通過帶有對應的計算功能的補充 軟體包來進行重建。該裝置的至少一個成像模態是磁共振裝置和/或計算機斷層造影裝置和/或其它基於X射線的裝置。必要時，可以在該醫學裝置中組合不同的成像 模態，例如以便通過不同的和補充的記錄方法得到對解剖結構的最佳表示。 也可以存在在此沒有提到的其它成像裝置、例如超聲波裝置，以便提供其 它圖像拍攝的可能性。合適地，所述計算裝置被構造用於，直接地根據圖像拍攝確定在該圖 像拍攝中所採集的心電圖電極的位置，以及根據所確定的所述心電圖電極 的位置、該至少 一個圖像拍攝和對該心電圖電極的電位數據的至少 一個記 錄，特別是藉助於在所述計算裝置上和/或外部存在的軟體重建所述心臟興 奮傳導。也就是說，計算裝置具有在內部或者外部存儲器上存放的軟體裝 置，該軟體裝置根據模式識別或類似的方法(必要時考慮已知的相對布置 地)採集EKG電極的位置，並且在援引從圖像拍攝中獲得的解剖信息、特 別是針對組織影響的信息的條件下，計算或者確定心臟興奮傳導。必要時， 為了對興奮傳導進行位置確定或者重建，計算裝置可以調用例如在中心服 務器或者服務提供商的服務上的外部軟體。為此，設置了對應的數據連接。此外，所述計算裝置可以被構造用於(特別是藉助於在所述計算裝置 上和/或外部的軟體)控制對所述心電圖電極的電位數據的記錄，和/或控制 利用所述成像模態進行的圖像拍攝，和/或由對所述心電圖電極的電位數據 的記錄和/或分析觸發地利用所述成像模態進行的圖像拍攝。由此，確定心電圖電極位置的計算裝置，也針對對電位數據的測量或 者利用成像模態的圖像拍攝來控制記錄活動。在這種意義下，計算裝置由此同時起到對於EKG建立和圖像拍攝的控制裝置的作用。為此，計算裝置 可以由多個單個的計算部件組成，必要時為這些計算部件配設有不同的機 殼或者顯示器等等。不過，也可以是一體化的計算機，其同時用於控制和 進行對所記錄的數據的分析。特別具有優勢的是，這樣構造計算裝置如果其控制圖像拍攝，則由 EKG觸發地進行圖像拍攝。在此，該觸發看起來是這樣的與圖像拍攝同 時地進行對電位數據的記錄，或者針對心臟周期對應的階段等對電位數據 進行分析，由此啟動圖像拍攝。此外，所述計算裝置被構造用於，通過在圖像輸出裝置上的表示來顯 示所述被重建的心臟興奮傳導。特別是將計算裝置構造用於與至少一個圖 像拍攝的表示一起顯示該被重建的心臟興奮傳導。由此，可以將圖像拍攝或者圖像拍攝的電影在監視器或者平板顯示器等等上進行顯示，其中，由 計算裝置同樣將被重建的心臟興奮傳導(例如按照三維心矢量圖的形式) 加入到該顯示中。這例如可以通過兩個圖^象顯示的疊加來實現，其中，可 以將該心矢量圖或者被重建的心臟興奮傳導的另一個顯示例如彩色地突 出。該顯示也可以按照如下的形式共同完成將分別共屬的解剖圖像拍攝 以及所屬的計算出的心臟興奮傳導同時相鄰地顯示在不同的圖像中，或者 以一體的表示顯示在不同的區域中。此外，可以單獨地進行顯示。醫學裝置的心電圖電極可以分別具有至少 一個在所述成像模態的圖像 拍攝中可以識別出的標記，其中，對於磁共振圖像拍攝例如涉及的是具有 明顯的對比特性的材料、例如金屬，或者諧振線圈等等。總之，利用按照本發明的醫學裝置可以確定、特別是三維地確定心臟 興奮傳導，即記錄在心臟中的興奮傳導的和矢量，以便隨後允許醫生根據 該測量數據進行最佳的診斷。


本發明的其它優點、特徵和細節由下面的實施例以及藉助於附圖給出。附圖中圖1表示按照本發明的方法的流程圖， 圖2表示按照本發明的醫學裝置，圖3和圖4表示心臟興奮傳導以及在健康的心臟的情況下和在梗塞造 成的組織損傷的情況下的心臟原理圖，以及圖5表示圖像拍攝和所重建的心臟興奮傳導的重疊的原理圖。
具體實施方式
在圖1中示出了按照本發明的方法的流程圖，包括步驟a至e。在此， 首先在步驟a中設置EKG電極，以便記錄在患者上身上的電位。然後，根 據步驟b建立患者身體的至少 一個區域(優選為將EKG電極設置在其中的 區域)的至少一個圖像拍攝或圖像拍攝的電影。這點例如可以利用磁共振 斷層造影或者其它容納例如患者胸部的成像裝置來進行。按照步驟c直接地根據圖像拍攝確定EKG電極的位置。由此，從圖像 拍攝中不僅導出解剖結構、即患者的心臟以及胸部的形狀，而且同樣確定了電極的位置。在步驟d中啟動對EKG電極電位數據的記錄。這同樣可以與對圖像數 據的記錄同時地進行，如通過虛線的箭頭指示的那樣。如果在測量EKG數 據的期間釆集圖像數據、例如^f茲共振數據，則可以將EKG數據直接地與圖 像拍攝對應。省略了為了能夠理解電極的位置而將例如在前記錄的磁共振 數據與隨後的電極布置的開銷大的事後對應。也可以通過EKG觸發圖像拍 攝。從磁共振數據以及EKG數據中，即，通過對解剖結構、電極位置以及 EKG電位的認知，可以按照步驟e三維地重建在心臟中的興奮傳播。例如， 可以建立由計算裝置在顯示器上顯示的三維心矢量圖。在圖2中示出了用於確定心臟興奮傳導的、按照本發明的醫學裝置1， 該醫學裝置擁有成像模態2 (在此為磁共振斷層造影儀)。此外，存在EKG 電極3,這些EKG電極按照矩陣的布置被設置在患者5穿的背心4上。為了記錄EKG數據和圖像數據，將患者5置於患者臥榻6上，患者在 該臥榻上被駛入成像模態2中。背心4以及EKG電極3由計算裝置7控制。 除了計算部件8本身之外，計算裝置7還具有圖像輸出裝置9，後者允許在 此沒有示出的操作者(即特別是技師或者自然科學家)藉助於EKG電極3 以及成像模態2控制對測量數據的記錄，並且為了待由醫生進行的診斷而 整理或者觀察所完成的數據。計算裝置7通過數據導線10和11與成像模 態2以及背心4或EKG電極3連接。作為替換，也可以無線地傳輸EKG 數據。如果此時在藉助於EKG電極3測量EKG數據的期間藉助於成像模態2 記錄磁共振數據，則可以根據圖像拍攝的解剖數據以及從中導出的電極位 置連同電位數據三維地重建在心臟中的興奮傳導。在此，為了在磁共振斷 層造影拍攝中更好的可識別性，為EKG電極3設置了金屬標記，其中在顯 示中沒有示出該標記。通過在背心4中電極的定義的相對位置簡化了對各 個EKG電極3的位置確定。由此，允許在顯示患者5的上身的圖像拍攝中 識別各個EKG電極3。為此，由計算裝置7利用適當的軟體6進行圖像處 理，並且隨後根據這些數據、電位數據和解剖結構計算出心臟興奮傳導。 在該計算之後將心臟興奮傳導按照所希望的表示(即，例如作為興奮傳導 與解剖圖像拍攝的疊加)在圖像輸出裝置9上顯示給操作者。在圖3中示出了對於健康心臟的心臟興奮傳導13以及心臟14的原理圖12。在此，應該通過箭頭15表示在心臟14中興奮傳播的方向。在此， 在原理圖12中與(相鄰)所屬的心臟興奮傳導13—起示出了心臟14的圖 像。圖4的原理圖16示出了對於可比較的心臟階段(即與在圖3中相同的 心臟周期的時刻)但是在梗塞造成的組織損傷(這裡通過陰影19表示出) 下的心臟17以及所屬的心臟興奮傳導18。由於組織損傷，如通過箭頭20 示出的興奮傳播被幹擾。與此對應地，用來表示心臟興奮傳導18的矢量形 式具有另一種構成，這使得在隨後診斷的框架中可以識別出，在心臟周期 的這個位置上出現了與正常的偏差，即，在特定的區域中出現了或者說可 能出現梗塞。於是，與可以根據多個必須組合地分析的EKG曲線進行的相比，藉助 於按照矢量形式對心臟興奮傳導13、 18的精確顯示更顯著簡單地允許直接 得出心臟存在的損傷。也就是說，與在常規的EKG曲線、特別是在多個拍 攝的曲線的情況相比，對於顯示了心臟興奮傳導的傳播的情況下的診斷來 說要求更少的專業知識。最後，在圖5中示出了圖像拍攝22和所屬的被重建的心臟興奮傳導23 的重疊的原理圖21，其中，該圖像拍攝是一幅示出胸部的磁共振拍攝。在 此，通過箭頭24表示出了心臟興奮傳導23的方向。在該原理圖21中將心 髒興奮傳導23凸現地顯示，即，例如在按照灰度級別表示的圖像拍攝22 的背景中用彩色、在此通過陰影表示出。在本例中心臟興奮傳導23包括一 個完整的心臟周期，即對應於在心臟周期結束時對於圖像拍攝22所出現的 數據。作為替換，可以在電影的框架內連同所屬的解剖圖像拍攝顯示心臟興 奮傳導各個傳播，它們針對心臟周期的對應的時間點，其中，合適的是由 EKG觸發地進行圖像拍攝。點在於，可以全面地、特別是三維地記錄以及顯示心臟興奮傳導，而無需 產生多條要求專家對其解釋的曲線。利用本發明可以按照簡單的方式記錄 心矢量圖，其中，該方法允許對有生命的患者的測量，該測量可以如此簡 單地實施，使得可以將其容易地集成到臨床常規程序中。
權利要求
1.一種用於確定在患者(5)中的心臟興奮傳導(13，18，23)、特別是三維的心臟興奮傳導(13，18，23)的方法，所述方法具有如下步驟-利用至少一個成像模態(2)建立至少一個在患者(5)的身體上設置的心電圖電極(3)至少部分所採集的、患者的身體的至少一個區域的圖像拍攝(22)(b)，-由計算裝置(7)直接地根據該圖像拍攝(22)在為該成像模態(2)配設的坐標系中確定在該圖像拍攝(22)中所採集的心電圖電極(3)的位置(c)，-記錄在該圖像拍攝中所採集的心電圖電極(3)的至少一部分的電位數據(d)，以及-根據所確定的所述心電圖電極(3)的位置、該至少一個圖像拍攝(22)和對該心電圖電極(3)的電位數據的至少一個記錄，通過所述計算裝置(7)重建所述心臟興奮傳導(e)，其中，與對所述心電圖電極(3)的電位數據的記錄至少基本上同時地建立至少一個圖像拍攝，和/或在對所述心電圖電極(3)的電位數據的兩個記錄之間的時間間隔中建立至少一個圖像拍攝(22)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，由對所述心電圖電極(3) 的電位數據的記錄和/或分析觸發地建立至少一個圖像拍攝(22)，和/或在 圖像序列、特別是極其迅速的圖像序列的框架中建立圖像拍攝(22)。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，採用磁共振裝置和/ 或計算機斷層造影裝置和/或其它基於X射線的裝置作為所述成像模態(2 )。
4. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，從所述至少 一個圖像拍攝(22)中確定胸部的三維模型，在多個圖像拍攝(22)的條件下尤其是時間分辨的三維模型。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，由計算裝置(7)、特別 是藉助於至少 一種分割方法在所述胸部的三維模型中自動地確定心臟和/或 胸部表面的解剖結構和/或所述心電圖電極(3)的空間位置。
6. 根—據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，根據所述至 少一個圖像拍攝(22)建立三維模型，在該三維模型中組織被分割並且被賦予電特性。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，藉助於所述三維模型重建所述心臟興奮傳導(13, 18, 23)。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，按照心矢量 圖、特別是三維心矢量圖的形式重建所述心臟興奮傳導(13， 18， 23)。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，由計算裝置 (7)、特別是在該計算裝置(7)的圖像輸出裝置(9)上與至少一個圖像拍攝(22) —起顯示所述被重建的心臟興奮傳導(13， 18, 23)。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，在所述圖像拍攝(22) 中彩色地和/或光學突出地顯示所述被重建的心臟興奮傳導(13, 18, 23)。
11. 根據上述權利要求9或IO所述的方法，其特徵在於，根據用戶輸 入和/或不時地由所述計算裝置(7)進行所述顯示。
12. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，利用所述成 像模態(2)時間分辨地在一個或者多個心臟周期的至少一部分上建立圖像 拍攝(22 )。
13. 根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，從所述圖像拍攝(22) 中建立電影，特別是其中顯示了所述心臟興奮傳導(13， l8, 23)的電影。
14. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，為了可以借 助於所述至少一個圖像拍攝(22)進行理解，為所述心電圖電極(3)分別 設置至少一個標記。
15. 根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，為所述心電圖電極(3) 設置由具有明顯的對比特性的材料、特別是金屬材料製成的標記，和/或諧 振線圈和/或螢光標誌和/或X射線標誌。
16. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在考慮所述 心電圖電極(3 )相互間已知的相對位置的條件下和/或藉助於用於識別各個 心電圖電極(3)的所述心電圖電極(3)的至少部分相互不同的標記，確 定所述心電圖電極(3)的位置。
17. 根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述標記在至少一個 圖像拍攝(22)中在其信號強度和/或信號規模和/或信號類型上相互不同。
18. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將所述心電 圖電極(3)按照矩陣形式設置和/或設置在背心(4)、特別是柔軟的和/或貼身的背心上。
19. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在患者(5)的身體上設置50至200個心電圖電極(3)。
20. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，至少部分無 線地和/或採用光波導傳輸所述心電圖電極(3)的測量信號。
21. —種用於確定心臟興奮傳導的醫學裝置(l),包括至少一個成像模 態(2)和心電圖電極(3)以及用於確定在所述心電圖電極上施加的電位 的裝置和至少一個計算裝置(7)，該計算裝置優選地帶有圖像輸出裝置(9)， 所述醫學裝置被構造用於實施根據上述權利要求中任一項所述的方法。
22. 根據權利要求21所述的醫學裝置(1)，其特徵在於，所述至少一 個成像模態(2)是磁共振裝置和/或計算機斷層造影裝置和/或其它基於X 射線的裝置。
23. 根據權利要求21或22所述的醫學裝置(1 )，其特徵在於，所述計 算裝置(7 )被構造用於直接地根據該圖像拍攝(22 )確定在該圖像拍攝(22 ) 中所採集的心電圖電極(3 )的位置，以及根據所確定的所述心電圖電極(3 ) 的位置、該至少一個圖像拍攝(22)和對該心電圖電極(3)的電位數據的 至少一個記錄，特別是藉助於在所述計算裝置(7)上和/或外部的軟體重建 所述心臟興奮傳導(13, 18， 23)。
24. 根據權利要求21至23中任一項所述的醫學裝置(1 ),其特徵在於， 所述計算裝置(7)被構造用於，特別是藉助於在所述計算裝置(7)上和/ 或外部存在的軟體，控制對所述心電圖電極(3 )的電位數據的記錄，和/ 或控制利用所述成像模態(2)建立至少一個圖像拍攝，和/或由對所述心電 圖電極(3)的電位數據的記錄和/或分析觸發地利用所述成像模態(2)建 立至少一個圖像拍攝(22)。
25. 根據權利要求21至24中任一項所述的醫學裝置(1 )，其特徵在於， 所述計算裝置(7)被構造用於，通過在圖像輸出裝置(9)上的表示、特 別是通過與至少一個圖像拍攝(22) —起的表示來顯示所述被重建的心臟 興奮傳導(13， 18， 23)。
26. 根據權利要求21至25中任一項所述的醫學裝置(1 )，其特徵在於， 所述心電圖電極(3)分別具有至少一個在所述成像模態(2)的圖像拍攝(22)中可以識別的標記。
全文摘要
一種確定患者的心臟興奮傳導、特別是三維心臟興奮傳導的方法，其具有如下步驟利用至少一個成像模態建立至少一個設在患者身體上的心電圖電極至少部分採集的、患者身體至少一個區域的圖像拍攝，由計算裝置直接地根據該圖像拍攝在為該成像模態配設的坐標系中確定在該圖像拍攝中採集的心電圖電極位置，記錄在該圖像拍攝中採集的心電圖電極的至少一部分的電位數據，根據所確定的心電圖電極位置、至少一個圖像拍攝和對心電圖電極電位數據的至少一個記錄由計算裝置重建所述心臟興奮傳導，其中，與對心電圖電極電位數據的記錄至少基本上同時地建立至少一個圖像拍攝，和/或在對所述心電圖電極電位數據的兩個記錄之間的時間間隔中建立至少一個圖像拍攝。
文檔編號A61B5/0402GK101243971SQ200810005700
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月15日 優先權日2007年2月15日
發明者賽巴斯蒂安·施米特 申請人:西門子公司