CN105072987A - 定义与生物节律紊乱相关的旋转源的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种定义与心脏节律紊乱相关的旋转源的示例性系统和方法。在与心脏节律紊乱相关的多个时间点上计算波阵面的多个中心位置。然后确定连接多个中心位置的旋转路径。该系统和方法还可确定与旋转路径相关的可能的核心。计算与多个中心位置相关的多个相对扩散形状。在旋转路径内确定最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点。将相交点的有界多边形定义为可能的核心。

Description

定义与生物节律紊乱相关的旋转源的系统和方法
技术领域
本申请总体涉及生物节律紊乱。更具体地，本申请涉及一种定义与生物节律紊乱(例如心脏节律紊乱)相关的旋转源的系统和方法。
背景技术
心脏节律紊乱是常见的，它是在世界各地发病和死亡的重要原因。心脏中的电系统的故障是心脏节律紊乱的直接原因。心脏节律紊乱以多种形式存在，其中最为复杂和难以治疗的是心房颤动(AF)、室性心动过速(VT)和心室颤动(VF)。其它节律紊乱治疗起来较简单，但也可能在临床上是重要的，包括房性心动过速(AT)、室上性心动过速(SVT)、心房颤振(AFL)、室上性异位收缩/搏动(SVE)和室性期前收缩/搏动(PVC)。
以前，对心脏节律紊乱(特别是AF、VF和多种形态的VT的复杂的节律紊乱)的治疗已经很困难，因为无法识别心脏节律紊乱源在心脏中的位置。对于复杂的节律紊乱如何活动以及用于治疗这些复杂的节律紊乱的临床应用，已经有各种各样的理论。然而，没有应用被证明在治疗复杂的节律紊乱上是卓有成效的。
最近，有突破性的发现，首次识别出与复杂的心脏节律紊乱相关的源。这一技术性突破成功重构了在从引入患者心脏中的导管的电极获得的信号中的心脏激活信息(开始时间)，以识别导致世界范围内大比例的心脏节律紊乱的旋转激活模式(旋转源)。对心脏节律紊乱的治疗因此可以对准患者心脏中的旋转源，以消除心脏节律紊乱。这样的治疗可以通过例如消融来成功地实现。
虽然复杂的心脏节律紊乱的旋转源可以如上所述被识别，但是旋转源的传播程度或范围及其可能的旋转中心却没有被定义。在某些情况下，旋转源可具有一个或多个扩散部分(激活波阵面)，这些扩散部分通常看起来围绕内在的旋转中心旋转，但往往围绕患者心脏的一部分扩散开来。虽然扩散激活波阵面与复杂的节律紊乱的源相关，但是它们与旋转源的一个或多个其它激活波阵面相比在驱动心脏节律紊乱方面可能并不重要。
还没有已知的系统或方法来定义与心脏节律紊乱相关的旋转源，包括与旋转源相关的旋转路径和可能的旋转中心。
发明内容
本发明适用于各种节律紊乱，包括心脏节律紊乱以及其它生物节律紊乱，例如神经性癫痫、食管痉挛、膀胱不稳定、过敏性大肠综合征和其它生物紊乱，针对这些生物节律紊乱，已重构生物激活信息以允许对导致生物节律紊乱的旋转源的确定、诊断和/或治疗。然而，这在复杂的心脏节律紊乱中是特别有用的，以便找到该紊乱的旋转源的核心，从而可以精确和方便地治疗旋转源。
本发明的优点是能够使用与节律紊乱的旋转源相关的重构的心脏(或生物)激活信息，使得旋转源的核心的确定可以被确定和处理。
另一优点是，本发明提供了一种系统和方法，该系统和方法可以在传感设备(例如其上具有传感器的导管)在患者体内或附近使用时快速地实现，且可以跟随对心脏组织的治疗，以改善节律紊乱以及在许多情况下治愈节律紊乱。因此，治疗会在计算节律紊乱源的核心时立即发生，因为它将提供驱动旋转源的核心在患者中的位置。
本发明的另一优点是，对旋转源的核心的精确识别可以帮助消除心脏节律紊乱，同时也有助于限制或避免对患者的可能仅稍微促成驱动心脏节律紊乱源的健康心脏组织的损坏。
如本文所使用的，重构的激活信息为心脏信号或生物信号的信号数据，心脏信号或生物信号都已被处理以识别传感器位置处的激活开始时间，该传感器位置不同于用于生物或心脏节律紊乱的一个或多个搏动的附近或相邻传感器位置。
如本文所使用的，激活开始时间是在患者的细胞或组织内激活开始的时间点，而不是激活期间的其它时间点。
如本文所使用的，激活是细胞开始其从静止(舒张)状态到活动(电)状态的操作的过程。
根据一个实施方式或方面，公开了一种定义与心脏节律紊乱相关的旋转源的方法。在与心脏节律紊乱相关的多个时间点上计算波阵面的多个中心位置。波阵面与心脏信号相关。然后确定连接多个中心位置的旋转路径。
该方法还可包括确定与旋转路径相关的可能的核心。计算与多个中心位置相关的多个相对扩散形状。在旋转路径内确定最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点。将相交点的有界多边形定义为可能的核心。
根据一个实施方式或方面，公开了一种定义与心脏节律紊乱相关的旋转源的系统。该系统包括计算设备和存储指令的机器可读介质，上述指令在被计算设备执行时使计算设备执行某些操作。上述操作包括在与旋转源相关的多个时间点上计算波阵面的多个中心位置。波阵面与心脏信号相关。上述操作还包括确定连接多个中心位置的旋转路径。
该计算设备还可执行用于确定与旋转路径相关的可能的核心的操作。这些操作包括计算与多个中心位置相关的多个相对扩散形状。这些操作还包括确定旋转路径内的最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点。这些操作还包括将相交点的有界多边形定义为可能的核心。
根据另一个实施方式或方面，公开了一种存储指令的有形计算机可读介质，上述指令在被处理器执行时使处理器执行用于定义与心脏节律紊乱相关的旋转源的操作。上述操作包括在与旋转源相关的多个时间点上计算波阵面的多个中心位置。波阵面与心脏信号相关。上述操作还包括确定连接多个中心位置的旋转路径。
该有形计算机可读介质还可存储当被处理器执行时使处理器执行用于确定与旋转路径相关的可能的核心的操作的指令。这些操作包括计算与多个中心位置相关的多个相对扩散形状。这些操作还包括确定旋转路径内的最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点。这些操作还包括将相交点的有界多边形定义为可能的核心。
上述实施方式或方面还可以访问心脏信号的重构的信号数据，重构的信号数据具有与多个时间点上的电压相关的激活开始时间。可以将信号数据从样条传感器参考变换到具有相关坐标的位置。
上述实施方式或方面还可以确定被低于阈值电压级的位置包围的、包括具有至少阈值电压级的相邻位置的波阵面。该阈值电压级可以为最高电压的预定百分比。
上述实施方式或方面还可以确定围绕旋转路径的凸包，从而最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点可以被确定为在凸包内以便定义可能的核心。
上述实施方式或方面还可以包括确定波阵面的中心位置。对与波阵面相关的位置的所有第一坐标求平均值，以产生第一平均坐标。对与波阵面相关的位置的所有第二坐标求平均值，以产生第二平均坐标。此后，将波阵面的中心位置定义为由第一平均坐标和第二平均坐标标识的位置。
上述实施方式或方面还可以计算波阵面的相对扩散形状。该计算可以包括确定从波阵面中的位置到波阵面的中心位置的距离以及计算半径等于预定乘数乘以距离的标准差的圆。预定乘数可以等于2。
从结合附图阅读的以下详细描述中，本申请的这些及其它目的、目标和优点将变得显而易见。
附图说明
在附图中的多幅图中通过示例而非限制的方式说明一些实施方式或方面，附图中：
图1示出与患者内的心脏节律紊乱相关的示例性旋转源的示例性图形映射；
图2示出图1中的样条传感器元件的x-y坐标图形映射的示例；
图3示出图1所示的旋转源在第一示例性时间点上的第一示例性激活波阵面，如随着阈值被应用到相关的电压而变换为第一波阵面(岛)；
图4示出图1所示的旋转源在第二示例性时间点上的第二示例性激活波阵面，如随着阈值被应用到相关的电压而变换为第二波阵面(岛)；
图5示出促成图2中的x-y坐标图形映射所表示的示例性岛的x-y坐标位置的平均化；
图6示出基于计算出的矢量路径内的图3、图4中的组成岛的中心位置的平均中心位置；
图7示出与矢量路径有关的岛(其中心位置形成矢量路径)的相对空间扩散；
图8示出计算与矢量路径有关的岛的相对空间扩散的示例性方法；
图9示出图7中的岛在与矢量路径有关的各时间点上相对于其中心位置的相对扩散；
图10示出与图1所示的心脏节律紊乱的旋转源相关的示例性核心的确定；
图11是示出确定旋转路径并识别与生物节律紊乱的旋转源(例如图1所示的心脏节律紊乱的旋转源)相关的可能的核心的示例性方法的流程图；以及
图12是通用计算系统的示例性实施方式的框图。
具体实施方式
本文中公开了一种定义生物节律紊乱(例如心脏节律紊乱)的旋转源的系统和方法。在下面的描述中，出于解释目的，说明了许多具体细节，以提供对示例性实施方式或方面的深入了解。然而，对于本领域技术人员来说，示例性实施方式可以在不具有所公开的所有具体细节的情况下实施是显而易见的。
图1示出了与患者内的心脏节律紊乱相关的示例性旋转源106的示例性图形映射100。例如，旋转源106是患者心脏的右心房中的心脏节律紊乱源，其被观察到围绕引入患者心脏中的篮式导管(未显示)的内在旋转中心112(一个或多个标有问号的位置)以逆时针旋转模式行进，其可被医生评估为沿着电极参考104(大约电极4-5-6之间的任何地方)且沿着样条参考102(大约样条B-C之间的任何地方)。注意，不同的心脏节律紊乱的旋转源可以被放置在心脏的不同腔室中的不同位置，且可以围绕各种旋转中心沿不同的方向(例如，顺时针)旋转。
示例性旋转源106可以包括按照周期时间(例如，100毫秒至300毫秒)、围绕内在旋转中心112以逆时针旋转模式行进的多个激活映射108、110。激活映射108、激活映射110每个都可以包括表示样条参考102和传感器参考104处的传感器的电荷级(或电压级)的元件114。激活映射108、激活映射110表示在用于心脏节律紊乱的一个或多个搏动的多个传感器处重构的激活信息(心脏信号的重构的信号数据)，该激活信息标识激活开始时间。例如，激活映射108、激活映射110可以由第8,165,666号美国专利中取得专利权的用于重构心脏激活信息的系统和方法来产生，该美国专利的全部内容通过引用结合在本文中。
例如，激活映射108、激活映射110(或激活波阵面)可以是针对‘666专利的图11所示的多个处理过的心脏信号而产生的单相动作电位(MAP)电压表示。具体地，多个心脏信号按照‘666专利中所描述的进行处理且MAP表示是基于这些处理过的信号产生的。所有MAP表示的电活动可以在不同时间点按照示出示例性的激活映射108、激活映射110的顺序被映射，例如，激活映射108比激活映射110早。虽然为了使本发明清晰和简洁而只示出了两个激活映射108、110(或激活波阵面)，但是应当注意的是，额外的激活映射可以是旋转源106围绕内在旋转中心112的部分。
类似地，可重构心脏或生物激活信息以产生旋转源的其它系统和方法，可以用作确定旋转路径并识别与这些旋转源相关的可能的旋转核心的本系统和方法的输入。
在某些情况下，旋转源106可具有一个或多个扩散部分，例如激活波阵面108。激活波阵面108通常围绕内在旋转中心112旋转，在患者心脏的一部分周围扩散开来，且看起来与旋转源106的一个或多个其它激活波阵面110相比在驱动心脏节律紊乱方面并不重要。因此，下文更详细描述的图2至图11将阐明如何通过计算确定旋转路径以及与如以上参照图1所描述的内在旋转中心112相比更精确地识别旋转源106的可能的核心。
图2示出了示例性笛卡尔(Cartesian)(x-y坐标)图形映射200。笛卡尔图形映射200呈现了将心脏信号的重构的信号数据从图形映射100中所示的样条/电极参考102、104变换到该笛卡尔图形映射200中所示的x-y坐标的示例性方法，上述x-y坐标被用在参照图3至图11所描述的一个或多个计算和/或确定中。
例如，笛卡尔图形映射200从x-y(0，0)延伸到x-y(28，28)。示例性的多个x-y坐标位置202可代表图1中的激活波阵面110的元件114。可以从图形映射100的元件114插入坐标位置202(包括位置204至位置212)及其相关电荷(电压)级。因此，图1中的激活波阵面108、激活波阵面110的其它元件可类似变换为笛卡尔坐标。
变换Tx214可以将x-y坐标位置变换为样条电极参考。例如，x-y坐标(4，8)处的位置可以变换为以下样条电极参考：
样条＝((x+1)/4)+A＝((4+1)/4)+A＝1.25+A＝B；以及
电极＝((y+1)/4)+1＝((8+1)/4)+1＝2.25+1＝3.25＝3。
在一些实施方式中，样条电极参考值被四舍五入到最接近的整数样条和整数电极。在各种其它实施方式中，分数样条可用于某些应用。
变换Rx216是变换Tx214的逆。变换Rx216可将上述样条电极参考变换为x-y坐标位置。例如，样条电极位置B-3可以变换为以下x-y坐标位置：
x＝4(样条-A)＝4(B-A)＝4(1)＝4；以及
y＝4(电极-1)＝4(3-1)＝4(2)＝8。
在上述示例中，电极得益于分配给它们的实际数字。然而，样条具有分配的字母。为了执行上述数学运算，样条由以下数字来表示：用1、2...8表示A、B...H。因此，可以很容易地执行下面的样条计算：
A-A＝(1-1)＝0；
B-A＝(2-1)＝1；
...
H-A＝(8-1)＝7。
样条表示也可用来执行其它样条计算(例如加法)以及其它数学运算。
图3示出了图1所示的旋转源106在示例性时间点T0上的采样激活波阵面108，如随着阈值被应用到相关的电荷(电压)而变换为笛卡尔波阵面(岛)300。虽然岛300看起来类似于激活波阵面108，但是应当注意的是，只有那些位置相邻且高于电荷(电压)阈值的笛卡尔坐标位置被表示，如下更详细的描述。
更具体地说，前18％的阈值被应用到激活波阵面108中的元件的电荷(电压)。因此，当激活波阵面108的样条电极参考变换成笛卡尔波阵面(岛)300的相关位置时，如此处所描述的，只有在岛300内识别和标记的且在后面的计算中用到的位置是高于阈值电荷(电压)的那些相邻位置。这些位置标记有阈值电荷(电压)级。更具体地，高于阈值的相邻位置定义了高于阈值的位置的岛，其中围绕该岛的其它位置低于阈值。
此外，可以在阈值中定义五个电荷(电压)级324-332，每一级为阈值(例如，用于岛的电荷的前18％)的3.6％。具体而言，最高的电荷级324被定义为激活波阵面108中的电荷(电压)的前18％的[0％-3.6％]。电荷级326、电荷级328、电荷级330和电荷级332分别被定义为[3.6％-7.2％]、[7.2％-10.8％]、[10.8％-14.4％]和[14.4％-18.0％]。虽然使用了18％的阈值，但也可以定义其它阈值。
如图3进一步所示出的，随着旋转源106完成一个激活周期，十一(11)个时间点T0-TN与旋转源106相关。如本文所描述的与心脏节律紊乱的周期相关，对于约100毫秒到约300毫秒的总时间，各时间点可以相隔约10毫秒到约30毫秒。与心脏节律紊乱的周期相关，可以使用更多数量的时间点。例如，各时间点可以相隔约1毫秒，或相隔另一更大的时间间隔。
促成岛300的x-y坐标位置被平均化，以计算示例性时间点T0上的中心位置302。对时间点上的中心位置的计算将在下文参照图5更详细地说明。类似地，在时间点T1-TN上针对多个岛计算中心位置304、中心位置306...中心位置322。
岛300和其它岛(未示出所有岛)中在完整周期过程内的时间点T0-TN上的中心位置302、中心位置304...中心位置322定义了与图1所示的旋转源106的可能的核心相关的矢量路径301。如图3所示，矢量路径301包括矢量303、矢量305...矢量323，这些矢量在中心位置302、中心位置304...中心位置322之间延伸并接触中心位置302、中心位置304...中心位置322。
图4示出了图1所示的旋转源106在示例性时间点T4上的采样激活波阵面110，如随着阈值被应用到相关的电荷(电压)而变换为笛卡尔波阵面(岛)400。类似的计算被执行以定义岛400，如上述参考图3中的岛300所描述的。
具体来说，促成岛400的x-y坐标位置被平均化，以计算示例性时间点T4上的中心位置310。如前所述，岛300、岛400和其它岛(未示出所有岛)中在完整周期过程内的时间点T0-TN上的中心位置302、中心位置304...中心位置322定义了与矢量路径301的可能的核心(例如，图1所示的旋转源106的可能的核心)相关的矢量路径301。
图5示出了促成图2所示的图形映射200所表示的示例性岛的x-y坐标位置的平均化。
特别如图5所示，对岛200(如图2所示)中的位置204-位置212的x坐标求平均值，以确定平均x坐标5.2。类似地，对岛200(如图2所述)中的位置204-位置212的y坐标求平均值，以确定平均y坐标8.6。应当注意，位置204-位置212的x-y坐标代表其中心。
因此，岛200中的位置的x坐标和y坐标的计算出的平均值将岛的中心位置502定义为x-y坐标位置(5.2，8.6)。
图6示出了基于矢量路径301内的图3、图4中的组成岛300、组成岛400和其它岛(未示出)的计算出的中心位置302、中心位置304...中心位置322的平均中心位置602。
如图6所示，基于时间点T0-TN上的中心位置302、中心位置304...中心位置322的平均中心位置602，标识了矢量路径301内的x-y坐标位置，其被变换为样条电极参考(使用图2)，该样条电极参考约为在样条C-D之间和电极5，如三角形RAVG标识的位置所标记的。
清楚的是，多个扩散岛(例如图3的岛300)倾向于偏离计算出的所有岛的中心位置的平均，该偏离朝向矢量路径301的近似中心位置(RAVG)，而不是预计在大约样条B-C(和电极4-5-6)之间的内在旋转中心112周围的位置，如以上参照图1所描述的。以下参照图7至图10的描述说明了消除扩散岛(例如岛300)所产生的偏离的方法。
图7示出了与图3、图4所示的矢量路径301有关的岛300、岛400以及其它岛(未示出)的相对空间扩散702、704，这些岛的中心位置形成矢量路径301。
已经确定，在心脏的相对宽的部分上相对空间分布(扩散)的节律紊乱源的与矢量路径301有关的岛(波阵面)(例如岛300)，可包括如下这样的位置：该位置不仅受心脏节律紊乱源的可能的核心影响，而且受心脏的与心脏节律紊乱源的可能的核心相关的电路径潜在无关的其它部分影响。
已经进一步确定，与向量路径301有关的、以相对最小空间分布集中的岛(波阵面)(例如岛400)的那些位置，代表了与由心脏节律紊乱源的可能的核心驱动的电路相关的连续性的集中链路，因此与维持心脏节律紊乱源所需的电路径相关。
以下参照图8描述计算与矢量路径301有关的相对空间扩散的示例性方法。可以利用其它确定相对扩散的方法。
图8示出了计算与矢量路径有关的岛的相对空间扩散的示例性方法800。在本示例中，图2的映射200被认为是岛(波阵面)，该岛(波阵面)在坐标位置(5.2，8.6)处的中心位置502位于沿着矢量路径。
如图5所示，对岛200(如图2所述)中的位置204-位置212的x坐标求平均值，以确定平均x坐标5.2。类似地，对岛200(如图2所述)中的位置204-位置212的y坐标求平均值，以确定平均y坐标8.6。因此，针对岛200计算出的中心位置502为x-y坐标对(5.2，8.6)。
针对位置204-位置212中的每个位置确定距离d802。距离d802表示从每个位置的x-y坐标到计算出的岛200的中心位置502的距离。例如，公式808示出了将从位置208(4，9)到中心位置502(5.2，8.6)的距离d802计算为d＝1.265的距离计算804。类似地，也针对岛200的所有其它组成位置计算距离d。岛200的所有位置204-212的距离d在表803中给出。
岛200的相对扩散由圆804表示，该圆804的圆心为中心位置502、半径806等于从所有位置208-212到岛200的中心位置502的距离的二倍标准差。例如，半径806由公式810给出，其中所有距离的标准差为s＝0.894且二倍标准差为2s＝1.788。因此，岛200的相对扩散由圆心为中心位置502(5.2，8.6)、半径为1.788的圆表示。
与图7所示的矢量路径301有关的岛300、岛400以及具有形成矢量路径301或位于沿着矢量路径301的中心位置的其它岛(未示出)的相对扩散702、704，可使用上述示例性方法800来计算。
图9示出了图7的岛300、岛400在各时间点t0、t4上相对于其中心位置302、310的以及其它岛(未示出)在各时间点t1-t3、t5-tN上相对于其中心位置304-308、312-322的相对扩散902-922，上面的所有都与矢量路径301有关。
如图所示，空间分布902-922由计算出的圆902-922表示，圆902-922的半径表示岛在与矢量路径301有关的时间点t0-tN上的相对分布或扩散。圆902-922中的每个圆与旋转源的可能的核心(例如，图1所示的内在旋转中心112)的相关性与圆902-922中的每个圆在各时间点t0-tN上的尺寸成反比。然而，平均位置RAVG602偏向较大的圆(具有较大的半径)。因此，预计旋转源的可能的核心位于接近较小的圆910-916的位置。
图10示出了与图1所示的心脏节律紊乱的旋转源106相关的示例性可能的核心1018的确定。
特别如图10所示，矢量路径301针对与矢量路径301有关的所有时间点t0-tN连接中心位置302-322(图3所示)。针对矢量路径301确定凸包1002。凸包1002代表从时间点t0-tN上的中心位置302-322构建的矢量路径301周围的凸形。
更具体地，凸包是围绕一组(x，y)坐标位置的最小的凸多边形。凸包可被认为是通过拉伸该组坐标位置周围的橡胶带而形成的用于限定一组外部周边边缘的形状。因此，不在外部周边边缘上的坐标位置是内部的且对于形状的拉伸没有贡献。
计算几何包含多个已建立的构造凸包的算法。这样的算法的例子包括所谓的卷包裹算法，该卷包裹算法找到包围一组点的凸形的最短直边。该卷包裹算法的操作如下：在该组点的外边缘周围逆时针折叠一张假设的包装纸，直到完成该组点周围的一次完整的旋转(例如，使得最后一条边接触第一条边)，由此得到凸多边形(凸包)。
因此，凸包1002被确定成通过忽略矢量路径301的曲折行进到外部周边边缘的内部的内部偏移(例如，与矢量路径301相关联的矢量303、矢量305...矢量323)使矢量路径301的周边平滑。矢量路径301和矢量路径301周围的凸包1002的形状之间的差异程度可指示对与矢量路径301相关联的离心率的测量(例如，许多内部偏移会指示更不规则的矢量路径301)。
具有最小半径的圆(例如，最小圆912)被选择，其中心位置310(如图3所示)为锚点。在凸包1002内部确定一组相交点1004-1014(从最小圆912开始以及相邻的圆910、圆914、圆916、圆918和圆920)，这组相交点1004-1014在凸包1002内定义了内接多边形1016。
之后，图1所示的与心脏节律紊乱相关的旋转源106的可能的核心Rcore1018被定义为相交点1004-1014(例如，内接多边形1016)的子集，其代表了这组相交点1004-1014(内接多边形1016)内及凸包1002内的有界凸多边形。
图11是示出确定旋转路径并识别与生物节律紊乱的旋转源(例如图1所示的心脏节律紊乱的旋转源106)相关的可能的核心的示例性方法1100的流程图。示例性方法1100可由下文参照图12更详细描述的计算系统1200来执行。
更具体地，示例性方法1100开始于操作1102，在操作1102处，与图1中的心脏节律紊乱的旋转源106相关的重构的信号数据(例如，具有分配的激活开始时间)被提供或者可被示例性方法1100访问。在操作1104处，选择一个时间点，例如时间点T0-TN中的时间点T0，如图3所示。
在操作1106处，针对所选时间点访问重构的信号数据。在操作1108处，将信号数据从样条电极参考变换到与激活开始时间处的电压级相关联的笛卡尔坐标位置。参照图2描述了示例性变换。
在操作1110处，将阈值级应用于坐标位置，其中坐标位置基于所选时间点(例如T0)处的信号数据中的最高电荷(电压)级而被标记。如本文参照图3所描述的，表示电荷的前18％的阈值级或者另一阈值级可应用于坐标位置。
在操作1112处，确定包括处于或高于阈值级的相邻坐标位置的岛(波阵面)，该岛被低于阈值级的坐标位置包围。参照图3和图4描述了示例性岛确定。在操作1114处，针对岛中的坐标位置计算中心位置。参照图5描述了对岛中的中心位置的示例性计算。
在操作1116处，确定岛的相对扩散。相对扩散可以是具有代表岛中的位置的扩散的半径的圆。参照图8描述了对相对扩散的示例性计算。
应注意的是，按照示例性方法1100，被访问、变换、确定和计算的上述数据可被存储(例如存储在计算机存储器或存储设备中)以供后续使用。
在操作1118处，确定是否有更多的时间点要处理，例如时间点T1-TN。如果在操作1118处确定有更多的时间点要处理，则针对下个时间点(例如，时间点T1)重复操作1104至操作1116，以此类推，直到所有时间点T0-TN已被处理。在操作1118处确定没有更多的时间点要处理后，则方法1100继续到操作1120。
之后，在操作1120处，确定连接所有时间点(T0-TN)上的中心位置的矢量路径。参照图3描述了对矢量路径的示例性确定。在操作1122处，从矢量路径确定凸包。参照图10描述了对凸包的示例性确定。
在操作1124处，选择具有最小半径的圆(最小圆)。然后，在操作1126处，确定与锚定在其中心位置处的最小圆和凸包内的其它圆相关的一组相交点(例如，内接多边形)。在操作1128处，确定有界凸多边形的形成是否可能在凸包内的该组相交点内部。如果确定可以形成有界凸多边形，则该方法1100继续到操作1130。可替选地，该方法继续到操作1132。
在操作1130处，将图1的心脏节律紊乱的旋转源106的可能的核心定义为形成凸包内的有界凸多边形的相交点的子集。也参照图10描述了操作1124至操作1130的示例。在操作1132处，方法1100结束。
在操作中，图1所示的心脏节律紊乱的旋转源106(如根据上述公开所定义的)可在患者心脏中被治疗，以消除心脏节律紊乱。例如，患者在所定义的旋转路径301上或该旋转路径301内的心脏组织因此可作为治疗的目标。在可能的核心1018被识别的情况下，治疗的目标可以是可能的核心1018上或可能的核心1018内的听组织，从而分出可能的核心1018外的心脏组织。在各种情况下，为了治疗目的，可建立超出旋转路径301或可能的核心1018的边沿。例如，比旋转路径301或可能的核心1018稍大(例如，一毫米或几毫米)的心脏组织区域可作为治疗的目标。
通过例如消融，可将治疗成功地传递至目标心脏组织(旋转路径301或可能的核心1018，其具有或不具有边沿)。对目标心脏组织的其它治疗当然是可能的，例如，各种能源(包括但不限于射频、低温能、微波和超声)、基因治疗、干细胞治疗、起搏刺激、药物或其它疗法。
图12是通用计算系统1200的示例性实施方式的框图。计算系统1200可包括一组指令，该组指令可被执行以使得计算系统1200执行本文公开的多个方法或基于计算机的功能中的任何一者或多者。计算系统1200或其任何部分可作为独立的设备工作，或可例如使用网络1224或其它连接而被连接至其它计算系统或外围设备。
计算系统1200也可实现为各种设备或并入各种设备，如个人电脑(PC)、平板PC，个人数字助理(PDA)、移动设备、掌上电脑、笔记本电脑、台式电脑、通讯设备、控制系统、网络设备，或能够执行指定机器待执行的动作的一组指令(按顺序或以其它方式)的任何其它机器。此外，虽然示出了单个计算系统1200，但是术语“系统”也应被用来包括单独或共同执行一组或多组执行一个或多个计算机功能的指令的系统或子系统的任何集合。
如图12所示，计算系统1200可包括处理器1202，例如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)，或CPU和GPU二者。此外，计算系统1200可包括可通过总线1226彼此通信的主存储器1204和静态存储器1206。如图所示，计算系统1200还可包括视频显示单元1210，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、平板显示器、固态显示器，或阴极射线管(CRT)。此外，计算系统1200可包括输入设备1212(例如键盘)和光标控制设备1214(例如鼠标)。计算系统1200还可包括磁盘驱动单元1216、信号生成设备1222(例如扬声器或遥控器)、以及网络接口设备1208。
在特定的实施方式或方面中，如图12所述，磁盘驱动单元1216可包括机器可读或计算机可读介质1218，在机器可读或计算机可读介质1218中可嵌入、编码或存储一组或多组指令1220，例如软件。此外，指令1220可体现本文所描述的一个或多个方法或逻辑。在特定的实施方式或方面中，在被计算系统1200执行期间，指令1220可完全或至少部分地存在于主存储器1204、静态存储器1206和/或处理器1202内。主存储器1204和处理器1202也可包括计算机可读介质。
在替选的实施方式或方面中，可构造专用硬件实现，例如应用专用集成电路、可编程逻辑阵列和其它硬件设备，以实现本文所描述的一个或多个方法。可包括各种实施方式或方面的装置和系统的应用，可概括地包括各种电子计算系统。本文所描述的一个或多个实施方式或方面可使用两个或更多个特定互连的硬件模块或设备以及可在模块之间或通过模块传送的相关控制和数据信号，或作为应用专用集成电路的部分，来实现功能。因此，本系统包括软件实现、固件实现和硬件实现。
根据各种实施方式或方面，本文所描述的方法可通过明确包含在处理器可读介质中的软件程序来实现且可由处理器来执行。此外，在示例性的、非限制性的实施方式或方面中，实现可包括分布式处理、组件/对象分布式处理和并行处理。可替选地，可构造虚拟计算系统处理以实现本文所描述的一个或多个方法或功能。
还设想，计算机可读介质包括指令1220或响应于传播的信号而接收和执行指令1220，使得连接到网络1224的设备可通过网络1224传送语音、视频或数据。此外，可借助网络接口设备1208而通过网络1224来发送或接收指令1220。
虽然计算机可读介质被示出为单个介质，但是术语“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质，例如集中式或分布式数据库，和/或存储一组或多组指令的相关缓存和服务器。术语“计算机可读介质”还应包括能够存储或编码一组指令的任何有形介质，该组指令被处理器执行或使得计算系统执行本文所描述的任何一个或多个方法或操作。
在特定的非限制性的、示例性的实施方式或方面中，计算机可读介质可包括固态存储器，例如存储卡或其它封装，其容纳一个或多个非易失性只读存储器。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其它易失性可重写存储器。另外，计算机可读介质可包括磁光介质或光介质，例如磁盘或磁带，或用于捕获和存储载波信号(例如在传输介质上传送的信号)的其它存储设备。电子邮件的数字文件附件或其它自含信息存档文件或存档文件集可被认为是等效于有形存储介质的分布式介质。因此，本文包括可存储有数据或指令的任何一个或多个计算机可读介质或分布式介质及其它等效物和替换介质。
根据各种实施方式或方面，本文所描述的方法可作为运行在计算机处理器上的一个或多个软件程序来实现。包括但不限于应用专用集成电路、可编程逻辑阵列和其它硬件设备的专用硬件实现可同样被构造成实现本文所描述的方法。此外，包括但不限于分布式处理或组件/对象分布式处理、并行处理、或虚拟机处理的替选软件实现也可被构造成实现本文所描述的方法。
还应当注意，实现所公开方法的软件可以可选地存储在有形存储介质上，例如：磁介质，如磁盘或磁带；磁光介质或光介质，如磁盘；或固态介质，如存储卡或其它封装，其容纳有一个或多个只读(非易失性)存储器、随机存取存储器或其它可重写(易失性)存储器。软件也可以利用含有计算机指令的信号。电子邮件的数字文件附件或其它自含信息存档文件或存档文件集被认为是等效于有形存储介质的分布式介质。因此，本文包括可存储有本文中的软件实现的有形存储介质或分布式介质(如本文所列出的)及其它等效物和替换介质。
因此，本文已经描述了定义与生物节律紊乱(例如心脏节律紊乱)相关的旋转源的系统和方法。虽然已经描述了具体的示例性实施方式或方面，但很明显，可以对这些实施方式或方面进行各种修改和更改，而不脱离本发明的更宽的范围。因此，说明书和附图应以说明性而非限制性意义来考虑。形成本发明的一部分的附图通过说明而非限制的方式示出了可实现主题的具体实施方式或方面。示出的实施方式或方面被充分详细地描述，以使本领域技术人员实践本文所公开的教导。其它实施方式或方面可被使用且由此被推导出，使得可以进行结构和逻辑替换及更改而不脱离本发明的范围。因此，该详细描述不应在限制意义上被采用，且各种实施方式或方面的范围仅由所附的权利要求以及这些权利要求享有的等效物的整个范围来限定。
本发明主题的这些实施方式或方面在本文中可单独地和/或集体地简称为术语“发明”，仅为了方便但并不意图自动地将本申请的范围限制到任何单个发明或发明构思(如果实际上公开了一个以上的发明或发明构思)。因此，虽然本文中已经示出和描述了具体的实施方式或方面，但是应当理解，为达到相同的目的而计算出的任何设置可以取代所示出的具体实施方式或方面。本发明意图涵盖各种实施方式或方面的任何和所有调整或变型。对于本领域技术人员来说，在查阅以上描述之后，上述实施方式或方面的组合、以及本文中没有具体描述的其它实施方式或方面将是显而易见的。
摘要被提供成符合37C.F.R.§1.72(b)，并将允许读者快速确定技术公开的本质和要点。按照如下理解提交摘要：它将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。
在上述实施方式或方面的描述中，出于简化本发明的目的，各种特征被一起组合到单个实施方式中。本公开方法不应被解释为反映出所请求保护的实施方式或方面具有比明确记载在每个权利要求中的更多的特征。相反地，如以下权利要求所反映的，本发明主题在于比单个公开的实施方式或方面的所有特征少的特征。因此，以下权利要求由此被并入详细描述中，其中每个权利要求以其自身作为单独的示例性实施方式或方面。考虑到，本文所描述的各种实施方式或方面可按照详细描述中未明确指出的不同组合而被组合或分组。此外，还考虑到，涵盖这种不同组合的权利要求可类似地以其自身作为单独的示例性实施方式或方面，其可被并入详细描述中。

Claims (30)

1.一种定义与心脏节律紊乱相关的旋转源的方法，所述方法包括：
计算设备在与所述旋转源相关的多个时间点上计算波阵面的多个中心位置，所述波阵面与心脏信号相关；以及
所述计算设备确定连接所述多个中心位置的旋转路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括访问所述心脏信号的重构的信号数据，所述重构的信号数据具有与所述多个时间点上的电压相关的激活开始时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括将所述重构的信号数据从样条传感器参考变换到x-y坐标位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括确定被低于阈值电压级的位置包围的、包括具有至少所述阈值电压级的相邻位置的每个所述波阵面。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述阈值电压级为最高电压的预定百分比。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括确定与所述旋转路径相关的可能的核心。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定与所述旋转路径相关的所述可能的核心包括：
计算与所述多个中心位置相关的多个相对扩散形状；
确定所述旋转路径内的最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点；以及
将所述相交点的有界多边形定义为所述可能的核心。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，计算相对扩散形状包括：
确定从所述波阵面中的位置到所述波阵面的中心位置的距离；以及
计算半径等于预定乘数乘以所述距离的标准差的圆。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，确定与所述旋转路径相关的所述可能的核心包括：
确定围绕所述旋转路径的凸包；
计算与所述多个中心位置相关的多个相对扩散形状；
确定所述凸包内的最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点；以及
将所述相交点的有界多边形定义为所述可能的核心。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，计算波阵面的中心位置包括：
对与所述波阵面相关的位置的所有第一坐标求平均值，以产生第一平均坐标；
对与所述波阵面相关的所述位置的所有第二坐标求平均值，以产生第二平均坐标；以及
将所述波阵面的所述中心位置定义为由所述第一平均坐标和所述第二平均坐标标识的位置。
11.一种定义与心脏节律紊乱相关的旋转源的系统，所述系统包括：
计算设备；以及
存储指令的机器可读介质，所述指令在被所述计算设备执行时使所述计算设备执行操作，所述操作包括：
在与所述旋转源相关的多个时间点上计算波阵面的多个中心位置，所述波阵面与心脏信号相关；以及
确定连接所述多个中心位置的旋转路径。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述操作还包括访问所述心脏信号的重构的信号数据，所述重构的信号数据具有与所述多个时间点上的电压相关的激活开始时间。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述操作还包括将所述重构的信号数据从样条传感器参考变换到x-y坐标位置。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述操作还包括确定被低于阈值电压级的位置包围的、包括具有至少所述阈值电压级的相邻位置的每个所述波阵面。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述阈值电压级为最高电压的预定百分比。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述操作还包括确定与所述旋转路径相关的可能的核心。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，用于确定与所述旋转路径相关的所述可能的核心的操作还包括：
计算与所述多个中心位置相关的多个相对扩散形状；
确定所述旋转路径内的最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点；以及
将所述相交点的有界多边形定义为所述可能的核心。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，用于计算相对扩散形状的操作还包括：
确定从所述波阵面中的位置到所述波阵面的中心位置的距离；以及
计算半径等于预定乘数乘以所述距离的标准差的圆。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，用于确定与所述旋转路径相关的所述可能的核心的操作还包括：
确定围绕所述旋转路径的凸包；
计算与所述多个中心位置相关的多个相对扩散形状；
确定所述凸包内的最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点；以及
将所述相交点的有界多边形定义为所述可能的核心。
20.根据权利要求11所述的系统，其中，用于计算波阵面的中心位置的操作还包括：
对与所述波阵面相关的位置的所有第一坐标求平均值，以产生第一平均坐标；
对与所述波阵面相关的所述位置的所有第二坐标求平均值，以产生第二平均坐标；以及
将所述波阵面的所述中心位置定义为由所述第一平均坐标和所述第二平均坐标标识的位置。
21.一种存储指令的有形计算机可读介质，所述指令在被处理器执行时使所述处理器执行用于定义与心脏节律紊乱相关的旋转源的操作，所述操作包括：
在与所述旋转源相关的多个时间点上计算波阵面的多个中心位置，所述波阵面与心脏信号相关；以及
确定连接所述多个中心位置的旋转路径。
22.根据权利要求21所述的有形计算机可读介质，其中，所述操作还包括访问所述心脏信号的重构的信号数据，所述重构的信号数据具有与所述多个时间点上的电压相关的激活开始时间。
23.根据权利要求22所述的有形计算机可读介质，其中，所述操作还包括将所述重构的信号数据从样条传感器参考变换到x-y坐标位置。
24.根据权利要求21所述的有形计算机可读介质，其中，所述操作还包括确定被低于阈值电压级的位置包围的、包括具有至少所述阈值电压级的相邻位置的每个所述波阵面。
25.根据权利要求24所述的有形计算机可读介质，其中，所述阈值电压级为最高电压的预定百分比。
26.根据权利要求21所述的有形计算机可读介质，其中，所述操作还包括确定与所述旋转路径相关的可能的核心。
27.根据权利要求26所述的有形计算机可读介质，其中，用于确定与所述旋转路径相关的所述可能的核心的操作还包括：
计算与所述多个中心位置相关的多个相对扩散形状；
确定所述旋转路径内的最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点；以及
将所述相交点的有界多边形定义为所述可能的核心。
28.根据权利要求27所述的有形计算机可读介质，其中，用于计算相对扩散形状的操作还包括：
确定从所述波阵面中的位置到所述波阵面的中心位置的距离；以及
计算半径等于预定乘数乘以所述距离的标准差的圆。
29.根据权利要求26所述的有形计算机可读介质，其中，用于确定与所述旋转路径相关的所述可能的核心的操作还包括：
确定围绕所述旋转路径的凸包；
计算与所述多个中心位置相关的多个相对扩散形状；
确定所述凸包内的最小相对扩散形状和其它相对扩散形状的多个相交点；以及
将所述相交点的有界多边形定义为所述可能的核心。
30.根据权利要求21所述的有形计算机可读介质，其中，用于计算波阵面的中心位置的操作还包括：
对与所述波阵面相关的位置的所有第一坐标求平均值，以产生第一平均坐标；
对与所述波阵面相关的所述位置的所有第二坐标求平均值，以产生第二平均坐标；以及
将所述波阵面的所述中心位置定义为由所述第一平均坐标和所述第二平均坐标标识的位置。
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