本申請是用于復(fù)雜心律失常臨床診治、機(jī)制研究的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)能獲得心內(nèi)膜及其對應(yīng)區(qū)域心外膜的三維電解剖標(biāo)測信息，并能將二者進(jìn)行有機(jī)融合，實現(xiàn)在心臟位置及形態(tài)相對固定時進(jìn)行心內(nèi)膜標(biāo)測，同時也可在開胸直視等心臟位置及形態(tài)發(fā)生變化時進(jìn)行準(zhǔn)確心外膜標(biāo)測，完成心臟整體三維標(biāo)測，滿足復(fù)雜心律失常的特有需要。屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

心律失常是臨床常見心血管病，房顫、室速、室顫等復(fù)雜心律失常嚴(yán)重危害人類健康，已成為心血管病研究的重點。標(biāo)測是復(fù)雜心律失常診斷、治療及研究過程中的一個重要環(huán)節(jié)。通過標(biāo)測，可實現(xiàn)心律失常的識別、判斷及定位。臨床診治及機(jī)制研究時，復(fù)雜心律失常標(biāo)測主要有兩類：心內(nèi)膜標(biāo)測和心外膜標(biāo)測，一直以來，主要進(jìn)行心內(nèi)膜標(biāo)測。但近年來，一些研究發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)比例的復(fù)雜心律失常，在發(fā)生、維持過程中，心外膜病變作用往往較心內(nèi)膜更嚴(yán)重、更廣泛，只進(jìn)行心內(nèi)膜標(biāo)測，無法揭示復(fù)雜心律失常確切的電生理機(jī)制，不利于臨床診治方案的確定。因此，進(jìn)行心內(nèi)膜、心外膜共同標(biāo)測，獲取更全面的電生理信息，是復(fù)雜心律失常臨床診治及機(jī)制研究的特有需要。

目前，復(fù)雜心律失常研究中，主要應(yīng)用三維標(biāo)測技術(shù)獲取電生理信息。該技術(shù)是基于心內(nèi)膜標(biāo)測需要而產(chǎn)生，能三維顯示心臟解剖部位及相應(yīng)部位的電生理信息。國際上應(yīng)用該標(biāo)測技術(shù)主要有兩種系統(tǒng)：一是基于磁場定位或磁電雙定位的Carto系統(tǒng)，一是基于電場定位的Ensite系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在心內(nèi)膜應(yīng)用有獨特的優(yōu)勢，但在心外膜標(biāo)測時卻無能為力。主要原因是心外膜標(biāo)測一般是在開胸心臟直視下進(jìn)行，此時，電場介質(zhì)因空氣充盈發(fā)生變化，同時手術(shù)操作牽拉導(dǎo)致心臟形態(tài)、位置也會發(fā)生變化，Ensite系統(tǒng)、Carto系統(tǒng)都無法在這種情況下使用。

傳統(tǒng)X線透視下的二維標(biāo)測技術(shù)，可用于開胸心外膜標(biāo)測，但由于空間顯示不直觀，這種方法存在著準(zhǔn)確定位困難、X線曝光時間長等缺陷，同時又無定位、記憶功能，難以滿足復(fù)雜心律失常的研究需要。

20世紀(jì)90年代應(yīng)用于臨床的多道電生理標(biāo)測技術(shù)，在計算機(jī)的輔助下，通過將多個電極同時放在心外膜表面，可同步獲得多個位點的心電信號，精確度高，但仍然是二維標(biāo)測，欠缺直觀性，同時難以與心內(nèi)標(biāo)測聯(lián)合，進(jìn)行對應(yīng)區(qū)域的分析，并且大多采取離線分析，不能實時得到分析結(jié)果，所以應(yīng)用于臨床受到限制。

光學(xué)標(biāo)測技術(shù)是從細(xì)胞水平上研究心臟電興奮傳導(dǎo)的一種功能成像技術(shù)，雖具有時空分辨率高、多位點同時記錄等諸多優(yōu)點，但由于存在染色染料的毒副作用、激勵光的光毒性等，該技術(shù)目前主要用于動物的離體標(biāo)測，難以用于人體。

因此，現(xiàn)有二維和三維標(biāo)測系統(tǒng)都不能很好地滿足復(fù)雜心律失常特有的臨床診治及機(jī)制研究需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案。

一種用于復(fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)，包括：三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊、心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊、心外膜三維標(biāo)測模塊、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊。

所述三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊，用于為系統(tǒng)各標(biāo)測模塊構(gòu)建心臟三維解剖模型，并將標(biāo)測導(dǎo)管取點的電生理信息融合到三維解剖模型上。

所述心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊，用于產(chǎn)生系統(tǒng)所需空間磁場，確定磁場中磁感應(yīng)導(dǎo)管的位置、方向，確定導(dǎo)管與其所在位置心臟解剖結(jié)構(gòu)的相互位置關(guān)系，實現(xiàn)磁定位功能；與三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊結(jié)合，用于對心內(nèi)膜整體進(jìn)行電學(xué)標(biāo)測，并與心臟三維影像結(jié)合，獲得心內(nèi)膜三維電解剖標(biāo)測圖。

所述心外膜三維標(biāo)測模塊，用于在被測對象心外膜三維解剖模型上，劃分并細(xì)化特征功能區(qū)；采用拓?fù)溆成浞椒?，與三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊結(jié)合，用于對心外膜整體進(jìn)行電學(xué)標(biāo)測，并與心臟三維影像結(jié)合，獲得三維心外膜電解剖圖，實現(xiàn)在開胸等動態(tài)情況下心外膜的準(zhǔn)確標(biāo)測；用于與傳統(tǒng)的電生理記錄儀及程控刺激儀結(jié)合，進(jìn)行起搏、拖帶、記錄分析。

所述心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊，內(nèi)置心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測算法，用于實現(xiàn)所取標(biāo)測點獲取的心內(nèi)膜、心外膜電生理信息的有機(jī)融合，結(jié)合心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊、心外膜標(biāo)測模塊、三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊，將心內(nèi)膜、心外膜電生理信息分別與心臟三維解剖圖形對應(yīng)融合，實現(xiàn)心內(nèi)膜及心外膜的電生理信息對應(yīng)，得到整體心臟的三維電解剖標(biāo)測圖。

其中，所述三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊，包括心臟三維解剖模型構(gòu)建技術(shù)研究單元、心臟模型與電生理信息融合技術(shù)研究單元，用于實現(xiàn)心臟三維解剖模型構(gòu)建和心臟模型與電生理信息融合。

所述心臟三維解剖模型構(gòu)建技術(shù)研究單元，用于實現(xiàn)構(gòu)建基于CT/MRI數(shù)據(jù)模擬心臟解剖模型。

所述心臟模型與電生理信息融合技術(shù)研究單元，用于實現(xiàn)心臟三維解剖模型與電生理信息的融合。

其中，所述心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊，包括磁場發(fā)生器、磁定位標(biāo)測導(dǎo)管、信號處理裝置、第一工作站。

磁場發(fā)生器，用于產(chǎn)生系統(tǒng)所需空間磁場，空間磁場強(qiáng)度和磁場頻率符合被測對象安全范圍。

磁定位標(biāo)測導(dǎo)管，用于感應(yīng)空間磁場的信號，用于在心臟解剖結(jié)構(gòu)上取點，獲取電生理信息。

信號處理裝置，用于處理標(biāo)測電極、磁傳感器傳遞來的心臟電生理信息及空間方位信息，實現(xiàn)信號數(shù)字化處理及與工作站的通信，同時控制磁場發(fā)生模塊，保證標(biāo)測電極的信號與磁場發(fā)生模塊同步。

第一工作站內(nèi)置磁定位軟件、三維構(gòu)圖軟件、磁定位系統(tǒng)心電分析軟件。用于實現(xiàn)三維磁定位及心內(nèi)膜三維標(biāo)測。

磁定位軟件，用于確定標(biāo)測電極、導(dǎo)管頭端的空間位置和姿態(tài)；另外，用于同時接收并處理數(shù)十個磁傳感器磁場強(qiáng)度及磁場方向等定位信息，實現(xiàn)多點同步準(zhǔn)確磁定位，滿足多點同步標(biāo)測及高精度三維磁定位的需要，系統(tǒng)三維標(biāo)測定位精度≤1mm。

三維構(gòu)圖軟件，用于根據(jù)定位軟件計算出的標(biāo)測電極的空間位置坐標(biāo)，實時構(gòu)建心臟三維幾何構(gòu)形，同時在心臟解剖構(gòu)形上，實時構(gòu)建標(biāo)測電極、導(dǎo)管的位置及姿態(tài)。系統(tǒng)三維構(gòu)形偏差≤2mm。

磁定位系統(tǒng)心電分析軟件，用于實現(xiàn)心臟電信息隨時間變化的實時存儲，通過算法分析，借助計算機(jī)，進(jìn)行心電信息動態(tài)波形顯示。

所述心外膜三維標(biāo)測模塊，包括心外膜分區(qū)軟件、心外膜三維構(gòu)圖及電解剖圖顯示單元、心外膜起搏拖帶單元、心外膜三維標(biāo)測硬件單元。

心外膜分區(qū)軟件，用于實現(xiàn)在模擬心外膜三維解剖模型上，根據(jù)特征點進(jìn)行交互及自動分區(qū)，指導(dǎo)操作者在實際心外膜上取點；通過分區(qū)軟件人機(jī)交互界面，可根據(jù)需要增加、刪除特征點，細(xì)化分區(qū)。

心外膜三維構(gòu)圖及電解剖圖顯示單元，用于實現(xiàn)基于標(biāo)測導(dǎo)管或標(biāo)測電極在被測對象心臟上取點，采用三角面片方法，實時構(gòu)建心臟三維幾何模型，供心外膜三維標(biāo)測用；調(diào)用三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊，對標(biāo)測點進(jìn)行心電信息與空間位置的匹配，實現(xiàn)心電信息與心臟解剖模型的融合；采用拓?fù)溆成浞椒?，將實際心外膜上采集的標(biāo)測點映射到模擬心臟心外膜三維解剖模型上，同時附帶電生理信息，構(gòu)建開胸動態(tài)情況下心外膜的電解剖圖；用于實現(xiàn)心外膜三維標(biāo)測的電解剖圖存儲、顯示。

心外膜起搏拖帶單元，用于實現(xiàn)結(jié)合傳統(tǒng)的電生理記錄儀、程控刺激儀，進(jìn)行起搏、拖帶及記錄分析，完成旁道位置的精確定位、完全傳導(dǎo)阻斷的起搏驗證、不同部位心動過速的起搏或拖帶等，輔助進(jìn)行心律失常機(jī)制的判斷及驗證治療的效果。

心外膜三維標(biāo)測硬件單元，用于提供心外膜三維標(biāo)測的硬件支持。

其中，所述心外膜三維標(biāo)測硬件單元由多極標(biāo)測導(dǎo)管、信號處理裝置、第二工作站組成。

多極標(biāo)測導(dǎo)管，用于實現(xiàn)心臟多點電生理信號的同步采集，實現(xiàn)心臟多點同步標(biāo)測的需要，為實現(xiàn)此功能，導(dǎo)管裝備多個磁傳感器，同時配備有多個電極。

導(dǎo)管內(nèi)埋置的多個磁性傳感器，所受磁力恒定，彼此間無吸引和排斥作用。用于在磁場環(huán)境下準(zhǔn)確定位。

導(dǎo)管配備的多個電極，由鉑金屬環(huán)制成，導(dǎo)管所用金屬材料均為非磁性。在手術(shù)時需要將標(biāo)測電極放入定位磁場，用來感應(yīng)磁場信號。電極感應(yīng)磁場的能力，直接影響定位精度。

信號處理裝置，用于處理標(biāo)測電極傳遞來的心臟電生理信息，實現(xiàn)信號數(shù)字化處理及與工作站的通信，該部分借用市場上成熟的模塊即可。

第二工作站，內(nèi)置心外膜分區(qū)軟件、心外膜三維構(gòu)圖及電解剖圖顯示單元，同時通過數(shù)據(jù)接口與心外膜起搏拖帶單元、心外膜三維標(biāo)測硬件單元連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳遞。

所述心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測算法，以拓?fù)溆成湓頌榛A(chǔ)，結(jié)合三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊、心內(nèi)膜三維標(biāo)測、心外膜三維標(biāo)測功能，在開胸心臟動態(tài)變形情況下，實現(xiàn)心內(nèi)膜及對應(yīng)區(qū)域心外膜的共同標(biāo)測。

所述磁場發(fā)生器由磁場發(fā)生電路、單片機(jī)、線圈、定位板組成，用于產(chǎn)生體外空間磁場。

線圈，有3組9個，接收磁場發(fā)生電路發(fā)送的電流，產(chǎn)生磁場。

定位板，用于固定產(chǎn)生磁場的線圈。

磁場發(fā)生電路，用于發(fā)送震蕩波到線圈中，形成磁場。

單片機(jī)，用于控制磁場發(fā)生電路的運行，同時與信號處理模塊的單片機(jī)同步數(shù)據(jù)。

從上述技術(shù)方案可見，本申請?zhí)峁┝艘环N用于復(fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)，包括三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊、心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊、心外膜三維標(biāo)測模塊、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊。其中，三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊為整個系統(tǒng)提供心臟三維解剖模型構(gòu)建及電生理信息與解剖模型融合；心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊內(nèi)置磁場發(fā)生及定位軟硬件，為整個系統(tǒng)提供磁場定位；心外膜標(biāo)測模塊內(nèi)置心外膜分區(qū)軟件；心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊，內(nèi)置心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測算法，實現(xiàn)心臟整體標(biāo)測。該系統(tǒng)能獲得并有機(jī)融合心內(nèi)膜及對應(yīng)區(qū)域心外膜共同標(biāo)測的三維電解剖信息，實現(xiàn)在心臟形態(tài)、位置相對固定及開胸等動態(tài)情況下均能準(zhǔn)確標(biāo)測，滿足復(fù)雜心律失常臨床診治、機(jī)制研究的特殊需要。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面簡單地介紹實施例和現(xiàn)有技術(shù)描述中所用附圖。顯而易見，所描述附圖僅是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1 為本申請?zhí)峁┑囊环N用于復(fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2 為本申請?zhí)峁┑囊环N心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊組成示意圖。

圖2a 為本申請?zhí)峁┑囊环N磁場發(fā)生器組成示意圖。

圖2b 為本申請?zhí)峁┑囊环N心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測用工作站內(nèi)置軟件示意圖。

圖3 為本申請?zhí)峁┑囊环N磁場定位流程示意圖。

圖4 為本申請?zhí)峁┑囊环N心外膜分區(qū)示意圖。

圖5 為本申請?zhí)峁┑囊环N心外膜三維標(biāo)測流程示意圖。

圖6 為本申請?zhí)峁┑囊环N心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測原理示意圖。

圖7 為本申請?zhí)峁┑囊环N用于復(fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)組成示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本申請的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。

實施例一

圖1為本申請?zhí)峁┑囊环N用于復(fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

如圖1所示，用于復(fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)，包括三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10、心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20、心外膜三維標(biāo)測模塊30、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊40。

三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10，接收輸入的CT/MRI數(shù)據(jù)，分別為心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20、心外膜三維標(biāo)測模塊30、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊40構(gòu)建心臟三維解剖模型，并接收心內(nèi)膜、心外膜標(biāo)測電極所取標(biāo)測點的電生理信息，將其融合到三維解剖模型上。

心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20，用于產(chǎn)生系統(tǒng)所需空間磁場，確定磁場中磁感應(yīng)導(dǎo)管/標(biāo)測電極的位置、方向，確定導(dǎo)管與其所在位置心臟解剖結(jié)構(gòu)的相互位置關(guān)系，得到的空間方位數(shù)據(jù)分別輸入心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20、心外膜三維標(biāo)測模塊30、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊40，實現(xiàn)磁定位功能；與三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10結(jié)合，用于對心內(nèi)膜整體進(jìn)行電學(xué)標(biāo)測，并與心臟三維影像結(jié)合，獲得心內(nèi)膜三維電解剖標(biāo)測圖。

心外膜三維標(biāo)測模塊30，接收三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10構(gòu)建的被測對象心外膜三維解剖模型數(shù)據(jù)，在所建模型上，劃分并細(xì)化特征功能區(qū)；指引操作者在實際心外膜上取點，同時獲取該點的心電信息和空間位置信息；三維構(gòu)圖軟件利用所取標(biāo)測點的空間位置信息實時進(jìn)行三維構(gòu)圖；心外膜標(biāo)測電極取點的電生理信息，由三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10接收；通過拓?fù)溆成?，將實際心外膜所取標(biāo)測點與模擬心臟模型對應(yīng)，并將所取標(biāo)測點的電生理信息融合到心外膜三維解剖模型上；融合數(shù)據(jù)輸出到心外膜三維標(biāo)測模塊30，獲得心外膜三維電解剖圖，實現(xiàn)在開胸等動態(tài)情況下心外膜的準(zhǔn)確標(biāo)測；心外膜三維標(biāo)測模塊30，用于與傳統(tǒng)的電生理記錄儀及程控刺激儀結(jié)合，進(jìn)行起搏、拖帶、記錄分析。

心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊40，用于實現(xiàn)所取標(biāo)測點獲取的心內(nèi)膜、心外膜電生理信息的有機(jī)融合，結(jié)合心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20、心外膜三維標(biāo)測模塊30、三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10，將心內(nèi)膜、心外膜電生理信息分別與心臟三維解剖圖形對應(yīng)融合，并借助心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測算法，得到整體心臟的電解剖標(biāo)測圖。

從上述技術(shù)方案可見，本申請?zhí)峁┝艘环N用于復(fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)，包括三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊、心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊、心外膜三維標(biāo)測模塊、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊。三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊為心內(nèi)膜標(biāo)測、心外膜標(biāo)測、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測提供心臟三維解剖模型構(gòu)建及電生理信息與解剖模型融合；心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊內(nèi)置磁場發(fā)生及定位軟硬件，為整個系統(tǒng)提供磁場定位，并實現(xiàn)心內(nèi)膜三維標(biāo)測；心外膜標(biāo)測模塊內(nèi)置有心外膜分區(qū)軟件，實現(xiàn)在開胸等動態(tài)情況下心外膜的準(zhǔn)確標(biāo)測；心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊，內(nèi)置心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測算法，實現(xiàn)心內(nèi)膜及對應(yīng)區(qū)域心外膜的共同標(biāo)測。心臟整體標(biāo)測滿足了復(fù)雜心律失常獲取更全面心臟電生理信息以進(jìn)行臨床診治及機(jī)制研究的特有需要。

三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10，包括心臟三維解剖模型構(gòu)建技術(shù)研究單元11、心臟模型與電生理信息融合技術(shù)研究單元12，如圖7所示，心臟三維解剖模型構(gòu)建技術(shù)研究單元11接收被測對象數(shù)據(jù)庫傳來的CT/MRI數(shù)據(jù)，根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)及生理特征構(gòu)建基于醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的心內(nèi)膜、心外膜三維解剖模型，然后由心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20、心外膜三維標(biāo)測模塊30、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊40分別調(diào)用，輸出數(shù)據(jù)到心臟模型與電生理信息融合技術(shù)研究單元12，實現(xiàn)心臟三維解剖模型與電生理信息的融合，融合數(shù)據(jù)分別輸出到心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20、心外膜三維標(biāo)測模塊30、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊40。

心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20包括磁場發(fā)生器21、磁定位標(biāo)測導(dǎo)管22、信號處理裝置23和第一工作站24，如圖2所示。用于為整個系統(tǒng)提供三維磁定位功能和心內(nèi)膜的三維標(biāo)測功能。

磁場發(fā)生器21，用于產(chǎn)生系統(tǒng)所需空間定位磁場，磁場空間里的每一區(qū)位具有唯一的磁場強(qiáng)度和磁場極性。在磁場空間設(shè)置空間零點，以其作為三維坐標(biāo)原點?？臻g磁場強(qiáng)度在和磁場頻率在被測對象允許的安全范圍內(nèi)。

磁場發(fā)生器包括線圈210、磁場發(fā)生電路211、單片機(jī)212、定位板213，如圖2a所示。線圈210，用于接收磁場發(fā)生電路發(fā)送的電流，產(chǎn)生磁場。線圈有3組9個。定位板213，用于固定產(chǎn)生磁場的線圈。磁場發(fā)生電路211，用于發(fā)送震蕩波到線圈中，形成磁場。單片機(jī)212，用于控制磁場發(fā)生電路的運行，同時與信號處理模塊的單片機(jī)同步數(shù)據(jù)。

磁定位標(biāo)測導(dǎo)管22，裝配有多個磁傳感器和標(biāo)測電極，用于感應(yīng)空間磁場的信號，用于在心臟解剖結(jié)構(gòu)上取點，獲取電生理信息。

信號處理裝置23，接收磁定位標(biāo)測導(dǎo)管22傳來的信息，用于處理標(biāo)測電極的空間方位信息、磁定位傳感器傳遞來的心臟電生理信息，實現(xiàn)信號數(shù)字化處理及與工作站的通信，同時控制磁場發(fā)生模塊，保證標(biāo)測導(dǎo)管的信號與磁場發(fā)生模塊同步。處理結(jié)果輸出到第一工作站24。

第一工作站24，接收信號處理裝置23輸出的空間方位及電生理信息，實現(xiàn)標(biāo)測導(dǎo)管、標(biāo)測電極的三維磁定位及心臟的三維標(biāo)測。第一工作站24內(nèi)置有磁定位軟件241、三維構(gòu)圖軟件242、磁定位系統(tǒng)心電分析軟件243、圖形輸出及顯示單元244，如圖2b所示。

磁定位軟件241，通過數(shù)據(jù)接口接收信號處理裝置23輸出的標(biāo)測電極采集點的空間方位信息，計算出相應(yīng)的空間三維坐標(biāo)及方向，以確定標(biāo)測電極及導(dǎo)管頭端的位置和姿態(tài)。空間三維坐標(biāo)及方向數(shù)據(jù)輸出到三維構(gòu)圖軟件242。磁定位軟件241，用于接收并處理數(shù)十個磁傳感器的磁場強(qiáng)度及方向等定位信息，在算法上，對以三個磁傳感器為基礎(chǔ)的現(xiàn)有三維磁定位技術(shù)，進(jìn)行改進(jìn)，借助并行算法進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時處理，實現(xiàn)多點同步準(zhǔn)確磁定位，以滿足多點同步標(biāo)測及高精度三維磁定位需要。磁定位軟件241，三維標(biāo)測定位精度≤1mm。

三維構(gòu)圖軟件242，接收磁定位軟件241輸入的導(dǎo)管或標(biāo)測電極所取標(biāo)測點的三維空間方位信息，采用三角面片生成方法和平滑算法實時建立心臟三維解剖結(jié)構(gòu)模型，所建立的三維模型可通過任意角度觀察，三維模型構(gòu)圖偏差≤2mm，同時，在已建立的三維結(jié)構(gòu)模型上，實時顯示磁定位標(biāo)測電極或標(biāo)測導(dǎo)管的位置和姿態(tài)，三維構(gòu)圖軟件242輸出的數(shù)據(jù)送入三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10，用作三維標(biāo)測的幾何模型。

心臟實時三維構(gòu)圖的核心涉及心腔重建算法，較適合磁場定位的心腔重建算法主要有球面收縮法、徑向基函數(shù)求解法、實時構(gòu)建法三種，其中實時構(gòu)建法能快速重建心腔和肺靜脈，更適合此處使用，系統(tǒng)三維構(gòu)形偏差≤2mm。

磁定位系統(tǒng)心電分析軟件243，通過數(shù)據(jù)接口接收信號處理裝置23輸出的標(biāo)測電極采集點的心電信息，實現(xiàn)心臟標(biāo)測點心電信息隨時間動態(tài)變化的實時存儲及在計算機(jī)上的波形顯示。標(biāo)測電極采集的心電信息，經(jīng)信號處理模塊23處理后，輸入到心電分析軟件243，通過心電分析算法處理，心電分析軟件243得到每個標(biāo)測點心電數(shù)據(jù)采樣點在計算機(jī)屏幕上的橫縱坐標(biāo)，實現(xiàn)在計算機(jī)屏幕上顯示標(biāo)測點心電信息隨時間動態(tài)變化的心電波形。

圖形輸出及顯示單元244，調(diào)用三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10的心臟模型與電生理信息融合技術(shù)研究單元12，實現(xiàn)心內(nèi)膜三維解剖模型與采集點的電生理信息匹配融合，獲得心內(nèi)膜三維電解剖圖，實現(xiàn)三維解剖圖形、心電波形、三維電解剖圖的存儲及在屏幕上的顯示。

心外膜三維標(biāo)測模塊30，包括心外膜分區(qū)軟件31、心外膜三維構(gòu)圖及電解剖圖顯示單元32、心外膜起搏拖帶單元33、心外膜三維標(biāo)測硬件單元34。

心外膜分區(qū)軟件31，接收心外膜模擬三維解剖模型數(shù)據(jù)，與三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10有數(shù)據(jù)傳遞。心外膜分區(qū)軟件31，用于實現(xiàn)在模擬心外膜三維解剖模型上，根據(jù)特征點進(jìn)行交互及自動分區(qū)，指導(dǎo)操作者在實際心外膜上取點。心外膜分區(qū)的示意圖如圖4所示。

心外膜三維構(gòu)圖及電解剖圖顯示單元32，接收標(biāo)測導(dǎo)管上標(biāo)測電極采集點的空間位置信息和心電信息，與心外膜三維標(biāo)測硬件單元34中的信號處理裝置341通過數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。用于實現(xiàn)基于標(biāo)測導(dǎo)管在被測對象心外膜上取點，采用三角面片方法，實時構(gòu)建心外膜三維幾何模型；信號處理裝置341處理后的心電信息和空間位置信息輸入三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10，進(jìn)行心電信息與空間位置的匹配，實現(xiàn)心電信息與心臟解剖模型的融合。采用拓?fù)溆成鋽?shù)學(xué)方法，將實際心外膜上采集的標(biāo)測點映射到模擬心臟心外膜三維解剖模型上，同時附帶電生理信息，實現(xiàn)開胸等動態(tài)情況下心外膜的電解剖圖構(gòu)建。借助計算機(jī)，實現(xiàn)心外膜三維電解剖圖存儲、顯示。

心外膜起搏拖帶單元33，用于實現(xiàn)結(jié)合傳統(tǒng)的電生理記錄儀、程控刺激儀，進(jìn)行起搏、拖帶及記錄分析，完成旁道位置的精確定位、完全傳導(dǎo)阻斷的起搏驗證、不同部位心動過速的起搏或拖帶等，輔助進(jìn)行心律失常機(jī)制的判斷及驗證治療的效果。

心外膜三維標(biāo)測硬件單元34，用于提供心外膜三維標(biāo)測的硬件支持。心外膜三維標(biāo)測硬件單元34包括多極標(biāo)測導(dǎo)管340、信號處理裝置341、第二工作站342。

多極標(biāo)測導(dǎo)管340，用于實現(xiàn)心臟多點電生理信號的同步采集，實現(xiàn)心臟多點同步標(biāo)測的需要，為實現(xiàn)此功能，導(dǎo)管裝備多個磁傳感器，同時配備有多個電極，借助磁定位軟件241，三維構(gòu)圖軟件32等，用于在磁場環(huán)境下取點，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位、心臟多點同步標(biāo)測。

導(dǎo)管內(nèi)埋置的多個磁性傳感器，所受磁力恒定，彼此間無吸引和排斥作用。用于在磁場環(huán)境下準(zhǔn)確定位。

導(dǎo)管配備的多個電極，由鉑金屬環(huán)制成，導(dǎo)管所用金屬材料均為非磁性。在手術(shù)時需要將標(biāo)測電極放入定位磁場，用來感應(yīng)磁場信號。電極感應(yīng)磁場的能力，直接影響定位精度。

信號處理裝置341，用于處理磁傳感器、標(biāo)測電極傳遞來的心臟空間位置及電生理信息，實現(xiàn)信號數(shù)字化處理及與計算機(jī)的通信。

第二工作站342，內(nèi)置心外膜分區(qū)軟件、心外膜三維構(gòu)圖及電解剖圖顯示單元，同時通過接口與信號處理裝置、多極標(biāo)測導(dǎo)管及心外膜起搏拖帶單元連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳遞。用于實現(xiàn)圖形構(gòu)建、顯示，算法分析，人機(jī)交互，數(shù)據(jù)傳遞等。

心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測模塊40，與心內(nèi)膜三維磁定位標(biāo)測模塊20、心外膜三維標(biāo)測模塊30、三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10通過數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，將心內(nèi)膜、心外膜電生理信息分別與心臟三維解剖圖形對應(yīng)融合，并借助心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測算法，實現(xiàn)取點獲取的心內(nèi)膜、心外膜電生理信息的有機(jī)融合，得到整體心臟的電解剖標(biāo)測圖。

實施例二

本實施例具體闡述的是，本申請?zhí)峁┑挠糜趶?fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)，在臨床診治及機(jī)制研究中，實現(xiàn)在開胸動態(tài)情況下進(jìn)行準(zhǔn)確心外膜標(biāo)測及整體心臟三維標(biāo)測的過程。

圖7為本申請?zhí)峁┑囊环N用于復(fù)雜心律失常的整體心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)組成示意圖。

如圖7所示，若需對一患有復(fù)雜心律失常的被測對象進(jìn)行整體心臟三維電解剖標(biāo)測操作，需要進(jìn)行三維磁定位、心內(nèi)膜三維標(biāo)測、心外膜三維標(biāo)測、心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測，具體按如下步驟進(jìn)行。

三維磁定位的實現(xiàn)過程按如下步驟進(jìn)行。

1、如圖3所示，磁場發(fā)生器21產(chǎn)生三維磁定位所需空間磁場，磁場空間里的每一區(qū)位具有唯一的磁場強(qiáng)度和磁場極性，在磁場空間設(shè)置空間零點，以其作為三維坐標(biāo)原點。

2、當(dāng)裝配有磁傳感器的標(biāo)測導(dǎo)管22在磁場內(nèi)移動時，磁傳感器可以測定所在位置的磁場強(qiáng)度及磁場方向信息。

3、磁場信息通過信號處理裝置23進(jìn)行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等信號處理，由通訊數(shù)據(jù)接口輸入到內(nèi)置有磁定位及標(biāo)測軟件的計算機(jī)24。

4、通過計算機(jī)24內(nèi)置的磁定位軟件，確定標(biāo)測導(dǎo)管在空間的坐標(biāo)位置及姿態(tài)，結(jié)合標(biāo)測電極在標(biāo)測導(dǎo)管上的相對空間位置關(guān)系，實現(xiàn)磁導(dǎo)管及標(biāo)測電極的定位。

三維心內(nèi)膜標(biāo)測的實現(xiàn)過程按如下步驟進(jìn)行。

1、標(biāo)測電極在心臟內(nèi)膜上取點，每一點附帶有空間信息和心電信息。

2、空間信息輸入第一工作站24內(nèi)置的磁定位軟件，得到標(biāo)測點的三維坐標(biāo)及標(biāo)測電極、導(dǎo)管的方向數(shù)據(jù)，實現(xiàn)標(biāo)測電極、導(dǎo)管的磁定位。

3、將標(biāo)測點的三維坐標(biāo)及標(biāo)測電極、導(dǎo)管的方向數(shù)據(jù)輸入到第一工作站24中的三維構(gòu)圖軟件，進(jìn)行心臟標(biāo)測解剖圖形構(gòu)建。

4、心電信息輸入到信號處理模塊23進(jìn)行放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等信號處理。

5、處理后的信息由第一工作站24通訊接口接收，調(diào)用三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10，實現(xiàn)心電信息與心臟標(biāo)測解剖圖形的融合及配準(zhǔn)，獲得心臟心內(nèi)膜三維電解剖圖，完成心內(nèi)膜三維標(biāo)測。

心外膜分區(qū)的實現(xiàn)過程按如下步驟進(jìn)行。

1、通過數(shù)據(jù)接口輸入CT/MRI影像數(shù)據(jù)到計算機(jī)，由三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10接收，依據(jù)解剖結(jié)構(gòu)及生理特征，構(gòu)建含心內(nèi)膜、心外膜在內(nèi)的三維模擬心臟解剖模型。

2、編制心外膜分區(qū)軟件31，根據(jù)電生理標(biāo)測的需要，可在心外膜上選取不同的特征點，根據(jù)特征點劃分不同的區(qū)域。

3、通過分區(qū)軟件人機(jī)交互界面，可根據(jù)需要增加、刪除特征點，細(xì)化分區(qū)，保障開胸變形心臟心外膜標(biāo)測的準(zhǔn)確性。

開胸變形心臟心外膜三維標(biāo)測的實現(xiàn)過程按如下步驟進(jìn)行。

1、如圖5所示，由三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10基于CT/MRI數(shù)據(jù)進(jìn)行心臟三維重建，得到模擬心臟三維解剖模型。

2、操作者在模擬心臟三維解剖模型上設(shè)定心外膜分區(qū)并選取特征點，在實際心臟的心外膜上，對應(yīng)設(shè)定要取點區(qū)域，找到對應(yīng)選取的特征點。

3、選取特征點，獲取該點的心電信息。

4、經(jīng)信號處理模塊處理后，由三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10接收，進(jìn)行心電信息與空間位置的匹配，實現(xiàn)心電信息與心臟三維解剖模型的融合。

5、由拓?fù)溆成潢P(guān)系，將真實模型上取的點，映射到模擬心臟模型上，同時附帶電生理信息，得到基本的三維電解剖模型。

6、根據(jù)需要，在特征點周圍可增加新點，或刪除不合適的特征點，以得到符合要求的心外膜三維電生理模型，實現(xiàn)開胸變形心臟心外膜三維標(biāo)測。

心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測的實現(xiàn)：

圖6 為本申請?zhí)峁┑囊环N心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測原理示意圖。結(jié)合圖6，說明心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測原理及其實現(xiàn)過程。其中，特征點A、B、A’、B’為心內(nèi)膜、心外膜及其各自對應(yīng)的點，代表符合要求的任一點。

如圖6所示，心內(nèi)膜心外膜聯(lián)合標(biāo)測的實現(xiàn)過程按如下步驟進(jìn)行。

1、三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10接收由數(shù)據(jù)接口輸入的CT/MRI影像數(shù)據(jù)，依據(jù)解剖結(jié)構(gòu)及生理特征，構(gòu)建三維模擬心臟解剖模型。

2、調(diào)用三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10建立的三維模擬心臟解剖模型，選取合適的特征點，利用心外膜分區(qū)軟件31，基于特征點進(jìn)行心外膜分區(qū)。

3、在實際的心內(nèi)膜上取點A’，構(gòu)建實際的包含心內(nèi)膜的心臟三維構(gòu)圖，并獲取所取標(biāo)測點A’的電生理信息，進(jìn)行心內(nèi)膜標(biāo)測；

4、根據(jù)拓?fù)溆成?，將心?nèi)膜標(biāo)測的點A’對應(yīng)到三維模擬心臟模型的心內(nèi)膜上，得到心內(nèi)膜虛擬標(biāo)測點A；

5、在心臟三維虛擬模型上，根據(jù)心內(nèi)膜虛擬標(biāo)測點A得到對應(yīng)的心外膜虛擬對應(yīng)點B，這些點作為基本點，結(jié)合虛擬模型上的心外膜分區(qū)和特征點，指導(dǎo)操作者有目的地在實際心外膜上取點。

6、在實際心臟的心外膜上，設(shè)定要取點的區(qū)域，找到對應(yīng)的基本點B’，取點，獲取心電信息，經(jīng)信號處理模塊處理后，所取標(biāo)測點的空間信息輸入定位軟件進(jìn)行定位處理，輸出信息輸入三維構(gòu)圖軟件進(jìn)行實時三維構(gòu)圖；所取標(biāo)測點的空間信息和心電信息由三維標(biāo)測公共基礎(chǔ)模塊10接收，進(jìn)行心電信息與空間位置的匹配，實現(xiàn)心電信息與心臟解剖模型的融合。

7、由拓?fù)溆成潢P(guān)系，將真實模型上取的點B’，映射到模擬心臟模型上，同時附帶電生理信息，得到包含心內(nèi)膜和對應(yīng)區(qū)域心外膜的基本的整體心臟三維電解剖模型。

8、根據(jù)需要，在基本點周圍可取更多的點，并可刪除不合適的點，以得到符合要求的整體心臟三維電解剖模型，完成整體心臟三維標(biāo)測。

由上述公開的系統(tǒng)各功能實現(xiàn)過程可以看出，本申請?zhí)峁┑南到y(tǒng)能獲得并有機(jī)融合心內(nèi)膜及對應(yīng)區(qū)域心外膜共同標(biāo)測的三維電解剖信息，實現(xiàn)在心臟形態(tài)、位置相對固定及開胸等動態(tài)情況下均能準(zhǔn)確標(biāo)測，滿足復(fù)雜心律失常獲取更全面電生理信息進(jìn)行臨床診治、機(jī)制研究的特殊需要。

本說明書中兩個實施例各有側(cè)重，實施例一重點說明系統(tǒng)組成及各組成部分功能，實施例二重點說明系統(tǒng)各功能實現(xiàn)的過程，兩個實施例之間相同或相似部分可互相參考。上述對公開實施例的說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本申請。對上述實施例的各種修改，只要在不脫離本申請的思想或范圍的情況下，都屬于本申請保護(hù)的范圍。所以，本申請不會被本文所提供的實施例限制，而是所有符合與本文所公開的原理和新穎特征相一致的最寬的范圍。