[發明專利]一種檢測噪音點的方法和裝置

有效

• 申請號: 200810041325.9
• 申請日: 2008-08-04
• 公開（公告）號: CN101332126A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 孫毅勇;劉道志;錢煒杰
• 申請（專利權）人: 微創醫療器械（上海）有限公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明涉及一種噪音點的檢測技術，尤其涉及一種應用于人體內腔三維標測過程中對噪音點的檢測方法和裝置。

背景技術

房顫是一種源于心房的心律不齊，通常導致心房跳動速度超過每分鐘300次。在美國大約有220萬房顫患者，2006年新增的房顫病例達到20萬，我國房顫患者在1000萬以上。國內有關數據表明，房顫患者發生中風的幾率是正常人的6倍，且房顫患者常感到心悸、胸悶、氣喘，生活質量受到嚴重的影響。目前的肺靜脈隔離技術在治療突發性房顫中取得了85％的成功率。肺靜脈隔離術是指從腹股溝的大靜脈插入一根有頭電極的導管達到左心房并在環肺靜脈處進行射頻消融的微創治療方法。

醫生在進行房顫手術時主要依賴于X光透視。X光透視的優點是實時性好，至少有15幀/秒以上的刷新速度；成像區域大，整個心臟區域都可以顯示；導管和導絲等器械在X光下成像清晰。X光透視的缺點是只能提供二維平面圖像，沒有深度信息，當導管靜止時不易識別它的指向。

近幾年來三維標測技術在治療房顫中得到廣泛的應用。三維標測系統可以實時跟蹤導管頭部的三維坐標，通過導管頭部直接接觸心腔內壁采集一些三維數據點來構建心腔的幾何模型。

在手術中，構建的心腔幾何模型和導管頭部位置一起顯示，配合電生理信號的分析，可以幫助醫生對心律不齊的病灶進行診斷。三維標測技術可以有效地減少手術時間，X光曝光時間，并提高手術成功率。

為了能減少手術時間、依靠數量盡可能少的三維數據點來重建盡可能接近真實心腔的三維表面，醫生在采集三維數據點時，往往會在心腔內壁的各個部位盡可能均勻地采點，即在采點的同時控制位于心腔內壁的不同部位的單位面積內采樣點的數量大致相等；如果數據點的數密度在整個心腔內表面的不同區域大致相等，則認為采樣點分布均勻。

心腔內壁的三維數據點的采集精度在實際操作中不容易控制，主要有以下幾個原因。由于心腔在不斷地運動而且病人本身患有心律不齊，即使通過門控力求在心臟跳動周期內同一時刻取點也會產生偏差；有的點在采集的時刻并沒有保證導管頭部完全貼壁，實際的采樣點在心腔內部；當導管貼壁時，如果觸壁力量大，會導致心腔變形，實際的采樣點在心腔正常狀態的外部；定位系統的測量值有時也會有誤差。這些存在偏差的采樣點被稱為噪音點，使得構建出的心腔幾何模型失真。由此引入的噪聲主要反映為采樣點在徑向偏離真實的心腔表面，而切向的位置平移很小，因此不改變采樣點的均勻分布性。當操作者在檢查所采集的點云時，通過變換不同的觀察角度，能夠很容易地發現位置明顯向外部偏離、孤立在外的采樣點，因此，位于心腔正常狀態的外部的噪音點通常較易被識別并由操作者進行人工刪除。然而，位于心腔正常狀態的內部的噪音點卻淹沒在密集的點云之中，無論從任何位置及角度觀察都很難進行人工識別和區分，因此，在采集三維數據點時，需要一種通過計算機來自動識別噪音點的方法，以指導手術人員刪除位于三維表面內部的噪音點。

在點集中識別噪音點在模式識別領域是一種聚類的問題，及將點集分為正常采樣點和噪音點。局部噪音參數(LOF)是Breunig提出的衡量一個點噪音量的指標，并應用于從激光測距儀產生的點集中檢測噪音點。該方法適用于均勻分布的采樣點。在心腔三維標測過程中，采樣點無法保證均勻分布，某些采樣點離其他點較遠但仍然在腔壁上，如果用LOF會將這些點誤刪除。

申請人在之前的專利申請CN200810036872.8中介紹了一種在三維標測人體器官內腔過程中檢測噪音點的方法。其中使用的方法是根據每一個采樣點與其周圍的其他采樣點的空間位置關系，來檢測該采樣點是否為噪音點。這種方法對于采點的分布均勻性有較高的要依賴性，在采點不均勻的情況下，往往對處在采點稀疏處的個別離散點無法做出正確的判斷。在實際的應用環境中，例如人體的左心房三維標測，其噪音點多數情況下出現在心腔的內部；而該方法適合于檢測位于腔體表面外部的噪音點，而檢測位于腔體內部的噪音點的可靠性有所不足。

具體而言，請參見圖1，圖1示出了應用于治療房顫手術的三維標測技術。帶有三維位置傳感器1的導管2被輸送至心臟3內需要標測的某個心腔中，在圖1中是左心房4。導管2的頭端與心腔內壁相接觸。此時由外部設備從導管2的三維位置傳感器1中獲取其在真實空間中位置的三維坐標，并由此計算出導管2頭端與心腔內壁接觸點5的位置，這個接觸點就是一個采樣點，通過其位置信息可以進一步重建心腔內壁的三維模型。