本實(shí)用新型涉及醫(yī)療儀器設(shè)備和醫(yī)學(xué)功能成像技術(shù)，尤其涉及一種心外膜心電成像方法及其成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界每年約有1750萬(wàn)人死于心臟病和并發(fā)癥，占全部死亡人數(shù)的30％；此外每年心臟病發(fā)作和中風(fēng)的幸存者至少有2000萬(wàn)，但其中多數(shù)人有很高的復(fù)發(fā)和死亡風(fēng)險(xiǎn)。最常見(jiàn)的導(dǎo)致心臟突然停止跳動(dòng)的原因就是心律失常(諸如室顫，室動(dòng)過(guò)速)，它使心臟的跳動(dòng)失去同步性容易導(dǎo)致猝死。鑒于近年心臟病的高發(fā)，建立有效的檢測(cè)預(yù)防系統(tǒng)有著迫切的現(xiàn)實(shí)意義。

傳統(tǒng)的心電檢測(cè)，從單導(dǎo)聯(lián)、同步三導(dǎo)聯(lián)、六導(dǎo)聯(lián)到標(biāo)準(zhǔn)十二導(dǎo)聯(lián)等，它們都是心臟電活動(dòng)在體表低分辨率的投影，提供心臟電活動(dòng)整體的反映。通過(guò)檢查心電圖波形的振幅和時(shí)序以及各個(gè)電極之間的相對(duì)位置，醫(yī)生能夠推斷出發(fā)生在心臟中的相關(guān)電活動(dòng)信息。對(duì)十二導(dǎo)聯(lián)心電圖信息的分析是一種逆問(wèn)題過(guò)程(即根據(jù)體表電位信息確定心臟功能)，并在很大程度上是基于經(jīng)驗(yàn)完成，主要通過(guò)對(duì)已知疾病信息的模式匹配來(lái)研究心臟疾病。此種方式在對(duì)于心臟病變的具體位置及病變狀態(tài)不能做到準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，因而很多心臟的內(nèi)部情況只能在手術(shù)過(guò)程中才能發(fā)現(xiàn)。因此，一種高效、無(wú)創(chuàng)、能夠術(shù)前預(yù)判病變位置及病變情況的技術(shù)在臨床中有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于心臟病患者的手術(shù)成功幾率有著重大作用。此外，由于心臟病變很多是在偶然狀態(tài)下發(fā)生，因此，需要一種能夠長(zhǎng)時(shí)間全信息的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，才能保證讓醫(yī)生全面的了解病人的心臟狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種心外膜心電成像系統(tǒng)，包括掃描成 像儀器、多個(gè)電極、采集存儲(chǔ)卡和PC機(jī)器。該心外膜心電成像系統(tǒng)能將采集的心電信號(hào)表征在被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像上，形成心電動(dòng)態(tài)圖。該心電動(dòng)態(tài)圖顯示了被監(jiān)測(cè)者的心電信號(hào)在心外膜上的變化。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種心外膜心電成像成像系統(tǒng)，包括：

掃描成像儀器，用于獲取被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

多個(gè)電極，用于獲取被監(jiān)測(cè)者的體表的心電數(shù)據(jù)；

采集存儲(chǔ)卡，與所述多個(gè)電極連接，存儲(chǔ)所述心電數(shù)據(jù)；

PC機(jī)，所述PC機(jī)接收所述掃描成像儀器獲取的所述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重建所述胸腔結(jié)構(gòu)的影像；所述PC機(jī)與所述采集存儲(chǔ)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對(duì)所述心電數(shù)據(jù)進(jìn)行逆運(yùn)算得到心外膜數(shù)據(jù)；通過(guò)有限元分析方法將所述心外膜數(shù)據(jù)表征在所述胸腔結(jié)構(gòu)的影像上，以形成心電動(dòng)態(tài)圖。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述掃描成像儀器是CT、MRI、超聲掃描成像儀器中的一種。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括無(wú)線(xiàn)路由器，所述采集存儲(chǔ)卡通過(guò)所述無(wú)線(xiàn)路由器與所述PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括監(jiān)測(cè)電極，所述監(jiān)測(cè)電極與所述采集存儲(chǔ)卡連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括心臟，肺，骨骼，皮膚的位置信息。

本實(shí)用新型提供的一種心外膜心電成像系統(tǒng)，通過(guò)掃描成像儀器獲取被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，由PC機(jī)重建胸腔結(jié)構(gòu)的影像，并通過(guò)貼附被監(jiān)測(cè)者體表的多個(gè)電極采集心電數(shù)據(jù)，對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行逆運(yùn)算得到心外膜數(shù)據(jù)，再通過(guò)有限元分析方法將心外膜數(shù)據(jù)表征在胸腔結(jié)構(gòu)的影像上，以形成心電動(dòng)態(tài)圖。

附圖說(shuō)明

包括附圖是為提供對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并與本說(shuō)明書(shū)一起起到解釋本實(shí)用新型原理的作用。附圖中：

圖1示出本實(shí)用新型所適用的一種心外膜心電成像方法的流程圖。

圖2示出本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標(biāo)記來(lái)表示相同或相似的部分。此外，盡管本實(shí)用新型中所使用的術(shù)語(yǔ)是從公知公用的術(shù)語(yǔ)中選擇的，但是本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)中所提及的一些術(shù)語(yǔ)可能是申請(qǐng)人按他或她的判斷來(lái)選擇的，其詳細(xì)含義在本文的描述的相關(guān)部分中說(shuō)明。此外，要求不僅僅通過(guò)所使用的實(shí)際術(shù)語(yǔ)，而是還要通過(guò)每個(gè)術(shù)語(yǔ)所蘊(yùn)含的意義來(lái)理解本實(shí)用新型。

圖1示出本實(shí)用新型采用的一種心外膜心電成像方法的流程圖。如圖所示，一種心外膜心電成像方法包括如下步驟：

步驟101，通過(guò)掃描成像儀器獲取被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。掃描成像儀器可以是醫(yī)院用于病人圖像掃描的放射診療儀器,包括CT,MRI,超聲等掃描成像儀器，即所有符合醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)的儀器。掃描成像儀器可利用高分辨率圖像采集技術(shù)，采集被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)，包括真實(shí)心臟的數(shù)據(jù)?；隗w表心電標(biāo)測(cè)分布原理，將多個(gè)電極以左胸上側(cè)極大值點(diǎn)，以及劍突位置極小值點(diǎn)為中心向外分布，中心密集，外部稀疏，并保證右胸以及后背的電極分布。

步驟102，通過(guò)貼附被監(jiān)測(cè)者體表的多個(gè)電極采集心電數(shù)據(jù)。

步驟103，根據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重建胸腔結(jié)構(gòu)的影像。掃描成像儀器利用DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)，基于VTK，(Visualization Toolkit)，ITK(Insight Segmentation and Registration Toolkit)軟件系統(tǒng)來(lái)重建還原被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像。

步驟104，對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行逆運(yùn)算得到心外膜數(shù)據(jù)。該心電數(shù)據(jù)包括心電信號(hào)與多個(gè)電極的采集位置，將心電信號(hào)與采集位置相互對(duì)應(yīng)，采用心電逆運(yùn)算得到心外膜數(shù)據(jù)。

步驟105，通過(guò)有限元分析方法將心外膜數(shù)據(jù)表征在胸腔結(jié)構(gòu)的影像上，以形 成心電動(dòng)態(tài)圖。心電動(dòng)態(tài)圖可以存儲(chǔ)于系統(tǒng)中，在需要時(shí)供醫(yī)生瀏覽查閱，以方便觀(guān)察被監(jiān)測(cè)者在一段時(shí)間內(nèi)的心臟心電活動(dòng)及心臟生理狀態(tài)，提供診斷依據(jù)。

較佳地，在步驟101中的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括心臟，肺，骨骼，皮膚等的位置信息。

較佳地，在步驟102中多個(gè)電極采集心電數(shù)據(jù)可以通過(guò)以下一種或多種方式采集：

a)定時(shí)采集，間隔一固定時(shí)間啟動(dòng)多個(gè)電極采集心電數(shù)據(jù)?？筛鶕?jù)被監(jiān)測(cè)者的情況而設(shè)定心電數(shù)據(jù)的采集周期。例如，默認(rèn)每一個(gè)小時(shí)采集所有電極的數(shù)據(jù)，記錄長(zhǎng)度可以為10秒，并推前記錄1～2秒。

b)自動(dòng)采集，利用一監(jiān)測(cè)電極監(jiān)測(cè)心電信號(hào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)心電信號(hào)異常時(shí)，啟動(dòng)多個(gè)電極采集心電數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)心電信號(hào)異常時(shí)，記錄長(zhǎng)度為10秒，并追溯心電信號(hào)發(fā)生異常前的1～2秒，以記錄事件發(fā)生前的狀態(tài)，用于分析事件發(fā)生原因。

c)主動(dòng)采集，被監(jiān)測(cè)者啟動(dòng)多個(gè)電極采集心電數(shù)據(jù)。例如，在成像系統(tǒng)上設(shè)置喚醒按鈕，當(dāng)被監(jiān)測(cè)者出現(xiàn)生理不適時(shí)，按下該喚醒按鈕將啟動(dòng)電極采集系統(tǒng)記錄下當(dāng)前的心電數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度可以為10秒，并追溯喚醒按鈕被按下前的1～2秒，記錄事件發(fā)生前的狀態(tài)，用于分析事件發(fā)生原因。

為保證體表的心電數(shù)據(jù)標(biāo)測(cè)的準(zhǔn)確性，在步驟101中獲取結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的同時(shí)采集心電數(shù)據(jù)，結(jié)合多個(gè)電極的分布位置，保證了數(shù)據(jù)采集位置標(biāo)定的準(zhǔn)確性。

為保證體表的心電數(shù)據(jù)標(biāo)測(cè)的同步性，在步驟102中多個(gè)電極同步采集心電數(shù)據(jù)。更佳地，保證多個(gè)電極同步采集的誤差在250微秒之內(nèi)。

較佳地，在步驟105中采用經(jīng)胸阻抗測(cè)量方法來(lái)獲得多個(gè)電極位置的變化，以修正心電動(dòng)態(tài)圖。主要應(yīng)用于呼吸運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，利用經(jīng)胸阻抗的測(cè)量方式，采用特殊的激勵(lì)頻率測(cè)量，因呼吸以及運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的胸部容積變化而引起阻抗變化，從而計(jì)算出電極的位置變化，基于此對(duì)應(yīng)關(guān)系利用算法來(lái)修正因電極位置變化而導(dǎo)致的心電動(dòng)態(tài)圖的數(shù)據(jù)誤差。

圖2示出本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，一種心外膜心電成像系統(tǒng)200包括掃描成像儀器210、貼附在被監(jiān)測(cè)者體表的多個(gè)電極220、采集存儲(chǔ)卡230和PC機(jī)240。其中，掃描成像儀器210與PC機(jī)240連接，該掃描 成像儀器210用于獲取被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并能將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機(jī)240。

貼附在被監(jiān)測(cè)者體表的多個(gè)電極220與采集存儲(chǔ)卡230連接，電極220采集被監(jiān)測(cè)者的心電數(shù)據(jù)并將該心電數(shù)據(jù)發(fā)送到采集存儲(chǔ)卡230存儲(chǔ)。

采集存儲(chǔ)卡230與PC機(jī)240進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，能將存儲(chǔ)的心電數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機(jī)240。

PC機(jī)240根據(jù)接收到結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重建被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像。應(yīng)用心電逆運(yùn)算理論，計(jì)算心電數(shù)據(jù)得到心臟外膜的心電信號(hào)，并通過(guò)有限元理論，將心電信號(hào)表征在被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像之上。通過(guò)心電信號(hào)在心外膜上的變化，能利用顏色的變化來(lái)表征電位活動(dòng)的變化。

較佳地，掃描成像儀器可以是CT、MRI、超聲掃描成像儀器中的一種。該類(lèi)掃描成像儀器利用DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)，基于VTK，(Visualization Toolkit)，ITK(Insight Segmentation and Registration Toolkit)軟件系統(tǒng)通過(guò)PC機(jī)來(lái)重建還原被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像。

圖3示出本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，一種心外膜心電成像系統(tǒng)200還可以包括無(wú)線(xiàn)路由器250。采集存儲(chǔ)卡230通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器250與PC機(jī)240進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。更佳地，該無(wú)線(xiàn)路由器能利用藍(lán)牙通信協(xié)議來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。采集存儲(chǔ)卡230將存儲(chǔ)的心電數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器250發(fā)送到PC機(jī)240中，進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析。

進(jìn)一步的，該心外膜心電成像系統(tǒng)200還包括監(jiān)測(cè)電極260。監(jiān)測(cè)電極260與采集存儲(chǔ)卡230連接。監(jiān)測(cè)電極260貼附被監(jiān)測(cè)者的體表，監(jiān)測(cè)心電信號(hào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)者的心電信號(hào)異常時(shí)，啟動(dòng)電極以采集被監(jiān)測(cè)者的心電數(shù)據(jù)。

較佳地，掃描成像儀器210取被監(jiān)測(cè)者的胸腔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括被監(jiān)測(cè)者的心臟，肺，骨骼，皮膚的位置信息。

較佳地，多個(gè)電極220根據(jù)體表心電標(biāo)測(cè)分布原理，以被監(jiān)測(cè)者的左胸上側(cè)極大值點(diǎn)，以及劍突位置極小值點(diǎn)為中心向外分布，在其中心位置密集布置，外圍位置稀疏布置，并保證右胸以及后背的電極分布。

本實(shí)用新型提供的一種心外膜心電成像方法及其成像系統(tǒng)所獲得的被監(jiān)測(cè)者的心電動(dòng)態(tài)圖可以存儲(chǔ)于成像系統(tǒng)中。為每位監(jiān)測(cè)者建立個(gè)人檔案，記錄個(gè)人信息及相應(yīng)的心電動(dòng)態(tài)圖，其中心外膜電位圖將以三維拍照，或根據(jù)設(shè)定時(shí)間間隔連續(xù)截取三維電圖，以形成四維心外膜動(dòng)態(tài)電位圖，并能夠讓用戶(hù)操作批注，最后保存在病例下，為后期被監(jiān)測(cè)者患病，手術(shù)及術(shù)后康復(fù)提供完整信息。

此外，可以利用被監(jiān)測(cè)者的三維電圖，通過(guò)圖像識(shí)別，記錄缺血形態(tài)(長(zhǎng)，寬)，部位，并計(jì)算出缺血面積。標(biāo)注局部電位差，并通過(guò)以上數(shù)據(jù)評(píng)定出一個(gè)心肌缺血的程度，做出一個(gè)定量，分級(jí)，并可以形成報(bào)告形式。

本實(shí)用新型提供的一種心外膜心電成像方法及其成像系統(tǒng)基于心電逆運(yùn)算理論，建立起包括三維圖像重建，體表心電采集的完整體系。該系統(tǒng)利用多種數(shù)據(jù)記錄模式能長(zhǎng)時(shí)間全信息的記錄病人心電數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)絇C機(jī)進(jìn)行分析，應(yīng)用心電逆運(yùn)算理論，計(jì)算得到心臟外膜的心電信號(hào)，并通過(guò)有限元理論，將心電信號(hào)表征在被監(jiān)測(cè)者的心臟外膜三維圖形之上。通過(guò)心電信號(hào)在心外膜上的變化，更為直觀(guān)形象的檢測(cè)出心臟功能的問(wèn)題，可以提供更多更準(zhǔn)確的心臟病變信息。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見(jiàn)，可對(duì)本實(shí)用新型的上述示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，旨在使本實(shí)用新型覆蓋落在所附權(quán)利要求書(shū)及其等效技術(shù)方案范圍內(nèi)的對(duì)本實(shí)用新型的修改和變型。