專利名稱：定位心腔導(dǎo)管的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及心腔導(dǎo)管的定位方法和裝置，尤其是一種應(yīng)用了呼吸補償技術(shù)的定位 心腔導(dǎo)管的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
心腔導(dǎo)管定位的三維標測系統(tǒng)，主要用于射頻消融(RFCA)心律失常的手術(shù)中，記 錄心腔內(nèi)導(dǎo)管的三維空間位置，利用所獲取的信息建立三維心腔的解剖幾何圖，以及進行 激動時間標測、激動傳播標測。其中導(dǎo)管電極位置的精度將直接影響模型的形狀及指導(dǎo)消 融的效果。無論采用磁場還是電場定位的系統(tǒng)，心腔內(nèi)導(dǎo)管會隨呼吸和心跳的影響波動。心 跳頻率相對導(dǎo)管運動較快，采用濾波或特定心跳期采樣即可消除，則呼吸影響將成為造成 導(dǎo)管電極定位誤差的主要因素。尤其在電場定位的系統(tǒng)中，呼吸除了改變了心腔內(nèi)導(dǎo)管的 本身位置外，還會由于肺中呼吸空氣，改變激勵電流的路徑，已及從肺返回心腔的血液阻 抗，從而造成更大的影響?，F(xiàn)有技術(shù)的呼吸補償主要有兩種。其一，低通濾波。呼吸頻帶一般為0. 1-2HZ，與導(dǎo)管運動頻率交疊。采用較低的截 止頻率濾波，會濾除導(dǎo)管的移動信息，影響導(dǎo)管的實時運動。采用較高的截止頻率濾波，無 法完全濾除呼吸干擾，例如采用0. 25HZ截止頻率低通濾波，呼吸影響會造成導(dǎo)管位置波動 l-2cm。其二，United States Patent7，263，397所述呼吸補償方式。該方法不適用于磁 場原理定位的系統(tǒng)，而且極為復(fù)雜。其不僅將三軸電場激勵方式，改為多極電場切換方式， 而且每次計算呼吸補償系數(shù)，需要保證導(dǎo)管穩(wěn)定10秒鐘，采集數(shù)據(jù)。由于心腔內(nèi)不同部位 呼吸影響相位、幅值不同，為保證效果，需要在不同部位采集10秒數(shù)據(jù)計算。當(dāng)處于不同部 位補償效果不佳時，需重新計算系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于自適應(yīng)濾波的呼吸補償技術(shù)，可以準確的定位心腔導(dǎo)管。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種定位心腔導(dǎo)管的方法，包括如下步驟A、獲取心腔導(dǎo)管的采集位置信號和包含呼吸信息的參考信號；B、利用自適應(yīng)消噪方法處理A步驟中的呼吸信息信號，消除導(dǎo)管采集位置信號中 的呼吸波動。一種定位心腔導(dǎo)管的裝置，包括心腔導(dǎo)管采集位置信號輸入和數(shù)據(jù)處理單元，其 特征在于還包括包含呼吸信息的參考信號輸入，采集位置信號和參考信號輸入數(shù)據(jù)處理 單元后，數(shù)據(jù)處理單元應(yīng)用自適應(yīng)消噪方法處理參考信號中的呼吸信息，消除導(dǎo)管采集位置信號中的呼吸波動。本發(fā)明的附加技術(shù)方案如下優(yōu)選地，引入的參考信號包含呼吸信息，參考信號采用電場、磁場、超聲方式中的 一種或幾種在體表或心內(nèi)的某處獲取。優(yōu)選地，在對參考信號進行自適應(yīng)消噪前，先濾除參考信號中包含本身固定位置 信息的直流偏移信號，得到僅包含呼吸相關(guān)信息的信號。優(yōu)選地，在自適應(yīng)消噪處理中，利用權(quán)系數(shù)Wl追蹤定位導(dǎo)管的呼吸運動，利用權(quán) 系數(shù)W2追蹤定位導(dǎo)管的位移，其中，權(quán)系數(shù)Wl或W2的調(diào)整方法，采用可變步長的LMS (最 小均方算法)自適應(yīng)算法。優(yōu)選的，在自適應(yīng)消噪處理中，利用權(quán)系數(shù)Wl追蹤定位導(dǎo)管的呼吸運動，利用權(quán) 系數(shù)W2追蹤定位導(dǎo)管的位移，其中，權(quán)系數(shù)Wl或W2的調(diào)整方法，采用LMS自適應(yīng)消噪算法。本發(fā)明的有益效果是由于同一呼吸對在心臟中不同位置導(dǎo)管的影響是相關(guān)的， 利用自適應(yīng)消噪原理，引入包含呼吸信息的參考信號，用于抵消心腔內(nèi)定位導(dǎo)管的呼吸位 移，而對其它信號不產(chǎn)生畸變?？杀苊饫玫屯V波，降低導(dǎo)管運動的實時性，且效果不佳 影響，由于是實時跟蹤濾波，不會存在不同部位，效果不同的問題，并且采用電場、磁場、超 聲定位的系統(tǒng)均適用。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是本發(fā)明實施例的原理框圖。圖2是導(dǎo)管位于心腔內(nèi)的示意圖。圖3是呼吸補償?shù)膶嶋H效果圖。圖4是自適應(yīng)補償算法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明如圖1、圖2所示，一種定位心腔導(dǎo)管的方法，包括以下步驟A、獲取心腔導(dǎo)管的采集位置信號和包含呼吸信息的參考信號；B、利用自適應(yīng)消噪方法處理A步驟中的呼吸信息信號，消除導(dǎo)管采集位置信號中 的呼吸波動。上述位置信號和包含呼吸信息的參考信號獲取方法如下如圖2所示，用導(dǎo)管7在心臟6中采集位置信號，目前其處于左心室8處。位置信 號的獲得，可以采用如電場、磁場、超聲等任何方式。采集的位置信號，一般包含x、y、z三個 方向的定位信息，三個方向應(yīng)分別進行圖1所示的補償運算，現(xiàn)以Y方向的信號D(n)作為 定位信號1舉例說明，其他方向類似。當(dāng)選用心內(nèi)導(dǎo)管采集參考信號時，采用一根放置在心臟的冠狀竇內(nèi)的導(dǎo)管9采集 參考信號，因為該導(dǎo)管在手術(shù)中通常不會被移動，僅會隨呼吸和心跳波動。參考信號中包含 的心跳信息，不影響呼吸補償?shù)男Ч?。也可選用體表電極采集參考信號，只需將其貼于胸部 即可。參考輸入信號2的獲得，同樣可以采用如電場、磁場、超聲等任何方式，一般也包含x、y、z三個方向的信息。但需與定位輸入信號1的實現(xiàn)方式相同，方向可任選其一，現(xiàn)以 Y方向的信號X (η)作為定位輸入信號1舉例說明，其他方向類似。
為了進一步優(yōu)化參考信號的評價效果，可以在對參考信號進行自適應(yīng)消噪前，先 濾除參考信號中包含本身固定位置信息的直流偏移信號，得到僅包含呼吸相關(guān)信息的信 號。如圖1所示，濾除直流偏移3的作用是濾除信號Χ(η)中的直流成分，使參考信號中僅 包含呼吸信息，通過高通濾波或采用減去移動均值的方式均可實現(xiàn)。在濾除直流偏移信號過程中，由于參考信號中包含較少的移動，因此采用減去移 動均值的方式實現(xiàn)運算量小，易于實現(xiàn)，移動時間窗的選取應(yīng)至少包含一個呼吸間期，考慮 0. IHZ頻率的呼吸，應(yīng)至少選取IOS的數(shù)據(jù)為移動時間窗，當(dāng)采樣周期為16mS時，需625點， 則Xl (η) = X (η) - (Χ (η) +X (η_1) +X (η_2)…+X (η-624)) /625本例中引入直流輸入4的作用是引入與導(dǎo)管位移信號相關(guān)的低頻參考，利用其追 蹤定位導(dǎo)管的位移?？蛇x取固定的直流輸入B = 1。對上述信號進行自適應(yīng)消噪，圖中虛框部分為自適應(yīng)消噪部分，自適應(yīng)濾波器實 質(zhì)上是一種能夠自動調(diào)整本身參數(shù)的特殊維納濾波器，在設(shè)計時不需要事先知道關(guān)于輸入 信號和噪聲的統(tǒng)計特性的知識，它能在自己工作過程中逐漸“了解”或估計出所需的統(tǒng)計特 性，并以此為依據(jù)自動調(diào)整自己的參數(shù)，以達到最佳濾波效果。一旦輸入信號的統(tǒng)計特性發(fā) 生變化，它又能夠夠跟蹤這種變化，自動調(diào)整參數(shù)使濾波器性能重新達到最佳。以下舉例說明兩種自適應(yīng)算法第一種，采用可變步長LMS算法本發(fā)明中利用權(quán)系數(shù)W1，追蹤定位導(dǎo)管的呼吸運動；利用權(quán)系數(shù)W2，追蹤定位導(dǎo) 管的位移。具體采用的迭代公式如下Y (n) = Xl (η) Wl (η) +BW2 (η)E (η) = D (η)-Y (η)
(1) (2)Wl (η+1) = W1 (η) + μ 1 (η) E (η) Xl (η) (3)μ 1 (η+1) = α 1μ 1(η) +γ IPl (η) (4)并且If μ 1 (η+1) > μ Imaxμ 1 (η+1) = μ Imaxif μ 1 (η+1) < μ Iminμ 1 (η+1) = μ Iminelse μ 1 (η+1) = μ 1 (η+1)(5)式中，0 < α 1 < 1，γ 1 > 0.式(5)中為步長設(shè)定了上下邊界μ Imax和 μ lmin, μ Imax限定了最大可能的收斂速度，μ Imin保證了較小的穩(wěn)態(tài)誤差。算法的步長 實際上由α 、Y1控制。α 為步長的遺傳因子，主要決定算法收斂時的步長值。算法深 度收斂時，Y IPl (η) — 0，步長基本上按指數(shù)α In減小，直到μ 1 (η) — μ lmin。γ 1決定 步長受能量Pl (η)的影響程度，主要控制了算法的啟動、跟蹤速度。Pl (η) = β 1Ρ1(η-1) + (1 ？ β 1) E (η) E (η_1) (6)
(6)式中，0 < β 1 < 1。W2 (n+1) = W2 (η) + μ 2 (η) E (η) B(7)μ2(η+1) = α 2 μ 2 (η) + γ 2Ρ2 (η) (8)并且If μ 2(η+1) > μ 2maxμ 2 (η+1) = μ 2maxif μ 2 (η+1) < μ 2minμ 2 (η+1) = μ 2minelse μ 2 (η+1) = μ 2 (η+1)(9)Ρ2(η) = β 2Ρ2(η-1) + (1 ？ β 2) E (η) E (η_1) (10)OUT (η) = BW2 (η)(11)式(8)、(9)、(10)中α 2, γ 2, μ 2max、μ 2min、β 2 含義與上述 α 1、γ 1、μ Imax, μ lmin、β 1 類似。圖4是本算法的軟件流程圖，既是對上述公式的具體實現(xiàn)，由于采用迭代、遞推方 式實現(xiàn)，算法計算量小，實時性好，占用資源少。可采用上層計算機或底層DSP、單片機、可編 程芯片等器件實現(xiàn)。圖3為采用本算法后的實際補償效果圖，其中，Sigl為含呼吸運動的定位導(dǎo)管y方 向移動軌跡。Sig2為包含呼吸運動的參考導(dǎo)管y方向軌跡。Sig3為呼吸補償后的定位導(dǎo) 管y方向移動軌跡。T為一個呼吸周期?？梢娦盘朣ig3不僅濾除了呼吸的影響，而且未影 響對導(dǎo)管實時運動的跟蹤。第二種，LMS自適應(yīng)消噪算法利用權(quán)系數(shù)W1，追蹤定位導(dǎo)管的呼吸運動；利用權(quán)系數(shù)W2，追蹤定位導(dǎo)管的位移。這里Wl的調(diào)整，具體為M階濾波器，其權(quán)重系數(shù)為Wli具體采用的迭代公式如下
M-I
權(quán)利要求
1.一種定位心腔導(dǎo)管的方法，包括如下步驟A、獲取心腔導(dǎo)管的采集位置信號和包含呼吸信息的參考信號；B、利用自適應(yīng)消噪方法處理A步驟中的呼吸信息信號，消除導(dǎo)管采集位置信號中的呼 吸波動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位心腔導(dǎo)管的方法，其特征在于引入的參考信號包含呼 吸信息，參考信號采用電場、磁場、超聲方式中的一種或幾種在體表或心內(nèi)的某處獲取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定位心腔導(dǎo)管的方法，其特征在于在對參考信號進行 自適應(yīng)消噪前，先濾除參考信號中包含本身固定位置信息的直流偏移信號，得到僅包含呼 吸相關(guān)信息的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定位心腔導(dǎo)管的方法，其特征在于在自適應(yīng)消噪處理 中，利用權(quán)系數(shù)Wl追蹤定位導(dǎo)管的呼吸運動，利用權(quán)系數(shù)W2追蹤定位導(dǎo)管的位移，其中，權(quán) 系數(shù)Wl或W2的調(diào)整方法，采用可變步長的LMS自適應(yīng)算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位心腔導(dǎo)管的方法，其特征在于在自適應(yīng)消噪處理中，利 用權(quán)系數(shù)Wl追蹤定位導(dǎo)管的呼吸運動，利用權(quán)系數(shù)W2追蹤定位導(dǎo)管的位移，其中，權(quán)系數(shù) Wl或W2的調(diào)整方法，采用可變步長的LMS自適應(yīng)算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位心腔導(dǎo)管的方法，其特征在于在自適應(yīng)消噪處理中，利 用權(quán)系數(shù)Wl追蹤定位導(dǎo)管的呼吸運動，利用權(quán)系數(shù)W2追蹤定位導(dǎo)管的位移，其中，權(quán)系數(shù) Wl或W2的調(diào)整方法，采用LMS自適應(yīng)消噪算法。
7.—種定位心腔導(dǎo)管的裝置，包括心腔導(dǎo)管采集位置信號輸入和數(shù)據(jù)處理單元，其特 征在于還包括包含呼吸信息的參考信號輸入，采集位置信號和參考信號輸入數(shù)據(jù)處理單 元后，數(shù)據(jù)處理單元應(yīng)用自適應(yīng)消噪方法處理參考信號中的呼吸信息，消除導(dǎo)管采集位置 信號中的呼吸波動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定位心腔導(dǎo)管的方法，包括如下步驟A、獲取心腔導(dǎo)管的采集位置信號和包含呼吸信息的參考信號；B、利用自適應(yīng)消噪方法處理A步驟中的呼吸信息信號，消除導(dǎo)管采集位置信號中的呼吸波動。由于同一呼吸對在心臟中不同位置導(dǎo)管的影響是相關(guān)的，本發(fā)明利用自適應(yīng)消噪原理，引入包含呼吸信息的參考信號，用于抵消心腔內(nèi)定位導(dǎo)管的呼吸位移，而對其它信號不產(chǎn)生畸變?？杀苊饫玫屯V波，降低導(dǎo)管運動的實時性，且效果不佳影響，由于是實時跟蹤濾波，不會存在不同部位，效果不同的問題，并且采用電場、磁場、超聲定位的系統(tǒng)均適用。
文檔編號A61B5/06GK102090892SQ20091031149
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者李斌, 李楚文, 薛奮 申請人:四川錦江電子科技有限公司