本實用新型涉及醫(yī)療儀器設(shè)備和醫(yī)學功能成像技術(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)計全世界每年約有1750萬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)作和中風的幸存者至少有2000萬，但其中多數(shù)人有很高的復發(fā)和死亡風險。最常見的導致心臟突然停止跳動的原因就是心律失常(諸如室顫，室動過速)，它使心臟的跳動失去同步性容易導致猝死。鑒于近年心臟病的高發(fā)，建立有效的檢測預防系統(tǒng)有著迫切的現(xiàn)實意義。

傳統(tǒng)的心電檢測，從單導聯(lián)、同步三導聯(lián)、六導聯(lián)到標準十二導聯(lián)等，它們都是心臟電活動在體表低分辨率的投影，提供心臟電活動整體的反映。通過檢查心電圖波形的振幅和時序以及各個電極之間的相對位置，醫(yī)生能夠推斷出發(fā)生在心臟中的相關(guān)電活動信息。對十二導聯(lián)心電圖信息的分析是一種逆問題過程(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)驗完成，主要通過對已知疾病信息的模式匹配來研究心臟疾病。此種方式在對于心臟病變的具體位置及病變狀態(tài)不能做到準確的預測，因而很多心臟的內(nèi)部情況只能在手術(shù)過程中才能發(fā)現(xiàn)。因此，一種高效、無創(chuàng)、能夠術(shù)前預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)實意義，對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，需要一種能夠長時間全信息的數(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)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種心外膜心電成像系統(tǒng)，包括掃描成 像儀器、多個電極、采集存儲卡和PC機器。該心外膜心電成像系統(tǒng)能將采集的心電信號表征在被監(jiān)測者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像上，形成心電動態(tài)圖。該心電動態(tài)圖顯示了被監(jiān)測者的心電信號在心外膜上的變化。

為解決上述技術(shù)問題，本實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)測者的胸腔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

多個電極，用于獲取被監(jiān)測者的體表的心電數(shù)據(jù)；

采集存儲卡，與所述多個電極連接，存儲所述心電數(shù)據(jù)；

PC機，所述PC機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機與所述采集存儲卡進行數(shù)據(jù)交換，對所述心電數(shù)據(jù)進行逆運算得到心外膜數(shù)據(jù)；通過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，以形成心電動態(tài)圖。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，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)本實用新型的一個實施例，還包括無線路由器，所述采集存儲卡通過所述無線路由器與所述PC機進行數(shù)據(jù)交換。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，還包括監(jiān)測電極，所述監(jiān)測電極與所述采集存儲卡連接。

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

本實用新型提供的一種心外膜心電成像系統(tǒng)，通過掃描成像儀器獲取被監(jiān)測者的胸腔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，由PC機重建胸腔結(jié)構(gòu)的影像，并通過貼附被監(jiān)測者體表的多個電極采集心電數(shù)據(jù)，對心電數(shù)據(jù)進行逆運算得到心外膜數(shù)據(jù)，再通過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，以形成心電動態(tài)圖。

附圖說明

包括附圖是為提供對本實用新型進一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本實用新型的實施例，并與本說明書一起起到解釋本實用新型原理的作用。附圖中：

圖1示出本實用新型所適用的一種心外膜心電成像方法的流程圖。

圖2示出本實用新型的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出本實用新型的另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參考附圖描述本實用新型的實施例。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標記來表示相同或相似的部分。此外，盡管本實用新型中所使用的術(shù)語是從公知公用的術(shù)語中選擇的，但是本實用新型說明書中所提及的一些術(shù)語可能是申請人按他或她的判斷來選擇的，其詳細含義在本文的描述的相關(guān)部分中說明。此外，要求不僅僅通過所使用的實際術(shù)語，而是還要通過每個術(shù)語所蘊含的意義來理解本實用新型。

圖1示出本實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，通過掃描成像儀器獲取被監(jiān)測者的胸腔結(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)學數(shù)字成像和通信標準的儀器。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)測者的胸腔結(jié)構(gòu)，包括真實心臟的數(shù)據(jù)?；隗w表心電標測分布原理，將多個電極以左胸上側(cè)極大值點，以及劍突位置極小值點為中心向外分布，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，通過貼附被監(jiān)測者體表的多個電極采集心電數(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)來重建還原被監(jiān)測者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像。

步驟104，對心電數(shù)據(jù)進行逆運算得到心外膜數(shù)據(jù)。該心電數(shù)據(jù)包括心電信號與多個電極的采集位置，將心電信號與采集位置相互對應，采用心電逆運算得到心外膜數(shù)據(jù)。

步驟105，通過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 成心電動態(tài)圖。心電動態(tài)圖可以存儲于系統(tǒng)中，在需要時供醫(yī)生瀏覽查閱，以方便觀察被監(jiān)測者在一段時間內(nèi)的心臟心電活動及心臟生理狀態(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中多個電極采集心電數(shù)據(jù)可以通過以下一種或多種方式采集：

a)定時采集，間隔一固定時間啟動多個電極采集心電數(shù)據(jù)。可根據(jù)被監(jiān)測者的情況而設(shè)定心電數(shù)據(jù)的采集周期。例如，默認每一個小時采集所有電極的數(shù)據(jù)，記錄長度可以為10秒，并推前記錄1～2秒。

b)自動采集，利用一監(jiān)測電極監(jiān)測心電信號，當發(fā)現(xiàn)心電信號異常時，啟動多個電極采集心電數(shù)據(jù)。例如，當發(fā)現(xiàn)心電信號異常時，記錄長度為10秒，并追溯心電信號發(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)主動采集，被監(jiān)測者啟動多個電極采集心電數(shù)據(jù)。例如，在成像系統(tǒng)上設(shè)置喚醒按鈕，當被監(jiān)測者出現(xiàn)生理不適時，按下該喚醒按鈕將啟動電極采集系統(tǒng)記錄下當前的心電數(shù)據(jù)，長度可以為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)標測的準確性，在步驟101中獲取結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的同時采集心電數(shù)據(jù)，結(jié)合多個電極的分布位置，保證了數(shù)據(jù)采集位置標定的準確性。

為保證體表的心電數(shù)據(jù)標測的同步性，在步驟102中多個電極同步采集心電數(shù)據(jù)。更佳地，保證多個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)胸阻抗測量方法來獲得多個電極位置的變化，以修正心電動態(tài)圖。主要應用于呼吸運動補償，利用經(jīng)胸阻抗的測量方式，采用特殊的激勵頻率測量，因呼吸以及運動導致的胸部容積變化而引起阻抗變化，從而計算出電極的位置變化，基于此對應關(guān)系利用算法來修正因電極位置變化而導致的心電動態(tài)圖的數(shù)據(jù)誤差。

圖2示出本實用新型的一個實施例的結(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)測者體表的多個電極220、采集存儲卡230和PC機240。其中，掃描成像儀器210與PC機240連接，該掃描 成像儀器210用于獲取被監(jiān)測者的胸腔結(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240。

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

采集存儲卡230與PC機240進行數(shù)據(jù)交換，能將存儲的心電數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機240。

PC機240根據(jù)接收到結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重建被監(jiān)測者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像。應用心電逆運算理論，計算心電數(shù)據(jù)得到心臟外膜的心電信號，并通過有限元理論，將心電信號表征在被監(jiān)測者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像之上。通過心電信號在心外膜上的變化，能利用顏色的變化來表征電位活動的變化。

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。該類掃描成像儀器利用DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，醫(yī)學數(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PC機來重建還原被監(jiān)測者的胸腔結(jié)構(gòu)的影像。

圖3示出本實用新型的另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，一種心外膜心電成像系統(tǒng)200還可以包括無線路由器250。采集存儲卡230通過無線路由器250與PC機240進行數(shù)據(jù)交換。更佳地，該無線路由器能利用藍牙通信協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)。采集存儲卡230將存儲的心電數(shù)據(jù)通過無線路由器250發(fā)送到PC機240中，進行后續(xù)的數(shù)據(jù)運算和分析。

進一步的，該心外膜心電成像系統(tǒng)200還包括監(jiān)測電極260。監(jiān)測電極260與采集存儲卡230連接。監(jiān)測電極260貼附被監(jiān)測者的體表，監(jiān)測心電信號，當發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測者的心電信號異常時，啟動電極以采集被監(jiān)測者的心電數(shù)據(jù)。

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

較佳地，多個電極220根據(jù)體表心電標測分布原理，以被監(jiān)測者的左胸上側(cè)極大值點，以及劍突位置極小值點為中心向外分布，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)測者的心電動態(tài)圖可以存儲于成像系統(tǒng)中。為每位監(jiān)測者建立個人檔案，記錄個人信息及相應的心電動態(tài)圖，其中心外膜電位圖將以三維拍照，或根據(jù)設(shè)定時間間隔連續(xù)截取三維電圖，以形成四維心外膜動態(tài)電位圖，并能夠讓用戶操作批注，最后保存在病例下，為后期被監(jiān)測者患病，手術(shù)及術(shù)后康復提供完整信息。

此外，可以利用被監(jiān)測者的三維電圖，通過圖像識別，記錄缺血形態(tài)(長，寬)，部位，并計算出缺血面積。標注局部電位差，并通過以上數(shù)據(jù)評定出一個心肌缺血的程度，做出一個定量，分級，并可以形成報告形式。

本實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)記錄模式能長時間全信息的記錄病人心電數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸?shù)絇C機進行分析，應用心電逆運算理論，計算得到心臟外膜的心電信號，并通過有限元理論，將心電信號表征在被監(jiān)測者的心臟外膜三維圖形之上。通過心電信號在心外膜上的變化，更為直觀形象的檢測出心臟功能的問題，可以提供更多更準確的心臟病變信息。

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