[发明专利]心内膜三维导航系统和导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种手术导航系统，尤其涉及一种在心内科的导管介入手术中进行导管导航的系统。

背景技术

在心内科导管介入手术中，需要通过导航技术对导管进行导航。导管的导航技术简述如下：通过取得导管在心内膜上的位置信号来构建一个三维的心腔模型，在三维心腔模型上观察导管信号位置，以获得导管在心内膜上的实际位置，便于医生在手术中的操作。

现有的心内膜三维导航方法一般包括以下几个步骤：用三对空间位置正交的激励电极放置在体表上，对激励电极加电以形成三维电场；导管电极采集导管所处位置在三维电场中的电场信号，根据电场信号计算出导管的位置信息；考虑到呼吸引起的形变对电场的影响，还需要对导管的位置信息作一个校正；将校正后的导管位置信息在某一特定时刻作一个同步；根据同步后的导管位置信息形成一个三维心腔模型。

公开号为US2004/0254437的美国专利申请“METHOD AND APPARATUS FORCATHETER NAVIGATION AND LOCATION AND MAPPING IN THE HEART”公开了一种导航定位系统，该导航定位系统通过分时方式驱动激励电极获得携带呼吸信息的数据，并将这些数据线性加权后从获得导管位置数据中减去这些数据。该申请的缺点在于：(a)针对呼吸波的处理技术，采用时分系统采集呼吸波形数据，由于激励和采集必须在同一平面内的相互不正交的电极对之间进行，所以能够采集的电极组合模式有限，从而提取的呼吸相关信息也不够丰富，电路结构复杂；(b)采用了一种线性加权的方法补偿呼吸波形的影响，模型简单，计算误差大；(c)采用电流脉冲的形式产生外部激励，易受电极系统接触电容的影响，而且采集的呼吸波数据处理算法精度有限。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种心内膜三维导航系统和导航方法，它改进了腔内的导管定位技术，使得结构简单、导航精度高。

本发明的技术方案为：一种心内膜三维导航系统，用于心内膜上导管的导航，所述系统包括：

一激励装置，包括：

数字控制逻辑和恒流发生模块，同时产生三个低于10KHz的不同的连续正弦波；和

三对激励电极，位于体表且在空间位置上相互正交，与所述数字控制逻辑和恒流发生模块连接，所述三个连续正弦波分别加载在该三对激励电极上，在体内形成三维的低频稳恒电场；

一导管位置信号获取装置，包括：

导管，位于心内膜上，所述导管上附有电极，用于提取所述导管在所述激励电极形成的三维电场中的电场信号；

第一定位放大器，连接所述导管电极，用于对提取的电场信号进行放大；

第一模数转换器，连接所述第一定位放大器，用于将放大后的电场信号转换成数字信号；

数字解调器，连接所述第一模数转换器，用于在转换后的数字信号中提取导管位置的电场信号强度信息；和

坐标转换模块，将导管位置的电场信号强度信息转换成导管位置信号；

一呼吸阻抗调整装置，包括：

体表电场信号采集电极，采集的体表电场信号包含肺部体积变化的信息；

第二定位放大器，连接所述体表电场信号采集电极，用于对采集到的体表电场信号进行放大；

第二模数转换器，连接所述第二定位放大器，用于将放大后的体表电场信号转换成数字信号；

呼吸数据提取模块，连接所述第二模数转换器，用于提取呼吸阻抗的变化信息；和

呼吸校准模块，输入端连接所述呼吸数据提取模块和所述导管位置信号获取装置中的数字解调器，输出端连接导管位置信号获取装置中的坐标转换模块的输入端，从导管位置的电场信号强度信息中剔除呼吸阻抗的变化信息造成的伪差，输出得到校准的导管位置信号；

一心腔机械外形同步装置，包括：

心脏同步信号提取模块，采集包含心脏搏动周期信息的电生理信号；和

同步处理模块，输入端连接所述心脏同步信号提取模块的输出端和坐标转换模块的输出端，将导管位置信号的更新与心内膜外形的周期性变化进行同步处理。

上述的心内膜三维导航系统，其中，所述数字控制逻辑和恒流发生模块产生的三个低于10KHz的不同的连续正弦波的频率范围是4～6KHz；所述第一模数转换器和第二模数转换器是高分辨率音频模数转换器。

上述的心内膜三维导航系统，其中，所述呼吸阻抗调整装置中体表电场信号采集电极包括所述激励电极和体表ECG电极。

上述的心内膜三维导航系统，其中，所述心腔机械外形同步装置中心脏同步信号提取模块的信号源包括血液动力学指标、生物化学指标。