[发明专利]一种检测噪音点的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种噪音点的检测技术，尤其涉及一种应用于人体内腔三维标测过程中对噪音点的检测方法和装置。

背景技术

房颤是一种源于心房的心律不齐，通常导致心房跳动速度超过每分钟300次。在美国大约有220万房颤患者，2006年新增的房颤病例达到20万，我国房颤患者在1000万以上。国内有关数据表明，房颤患者发生中风的几率是正常人的6倍，且房颤患者常感到心悸、胸闷、气喘，生活质量受到严重的影响。目前的肺静脉隔离技术在治疗突发性房颤中取得了85％的成功率。肺静脉隔离术是指从腹股沟的大静脉插入一根有头电极的导管达到左心房并在环肺静脉处进行射频消融的微创治疗方法。

医生在进行房颤手术时主要依赖于X光透视。X光透视的优点是实时性好，至少有15帧/秒以上的刷新速度；成像区域大，整个心脏区域都可以显示；导管和导丝等器械在X光下成像清晰。X光透视的缺点是只能提供二维平面图像，没有深度信息，当导管静止时不易识别它的指向。

近几年来三维标测技术在治疗房颤中得到广泛的应用。三维标测系统可以实时跟踪导管头部的三维坐标，通过导管头部直接接触心腔内壁采集一些三维数据点来构建心腔的几何模型。

在手术中，构建的心腔几何模型和导管头部位置一起显示，配合电生理信号的分析，可以帮助医生对心律不齐的病灶进行诊断。三维标测技术可以有效地减少手术时间，X光曝光时间，并提高手术成功率。

为了能减少手术时间、依靠数量尽可能少的三维数据点来重建尽可能接近真实心腔的三维表面，医生在采集三维数据点时，往往会在心腔内壁的各个部位尽可能均匀地采点，即在采点的同时控制位于心腔内壁的不同部位的单位面积内采样点的数量大致相等；如果数据点的数密度在整个心腔内表面的不同区域大致相等，则认为采样点分布均匀。

心腔内壁的三维数据点的采集精度在实际操作中不容易控制，主要有以下几个原因。由于心腔在不断地运动而且病人本身患有心律不齐，即使通过门控力求在心脏跳动周期内同一时刻取点也会产生偏差；有的点在采集的时刻并没有保证导管头部完全贴壁，实际的采样点在心腔内部；当导管贴壁时，如果触壁力量大，会导致心腔变形，实际的采样点在心腔正常状态的外部；定位系统的测量值有时也会有误差。这些存在偏差的采样点被称为噪音点，使得构建出的心腔几何模型失真。由此引入的噪声主要反映为采样点在径向偏离真实的心腔表面，而切向的位置平移很小，因此不改变采样点的均匀分布性。当操作者在检查所采集的点云时，通过变换不同的观察角度，能够很容易地发现位置明显向外部偏离、孤立在外的采样点，因此，位于心腔正常状态的外部的噪音点通常较易被识别并由操作者进行人工删除。然而，位于心腔正常状态的内部的噪音点却淹没在密集的点云之中，无论从任何位置及角度观察都很难进行人工识别和区分，因此，在采集三维数据点时，需要一种通过计算机来自动识别噪音点的方法，以指导手术人员删除位于三维表面内部的噪音点。

在点集中识别噪音点在模式识别领域是一种聚类的问题，及将点集分为正常采样点和噪音点。局部噪音参数(LOF)是Breunig提出的衡量一个点噪音量的指标，并应用于从激光测距仪产生的点集中检测噪音点。该方法适用于均匀分布的采样点。在心腔三维标测过程中，采样点无法保证均匀分布，某些采样点离其他点较远但仍然在腔壁上，如果用LOF会将这些点误删除。

申请人在之前的专利申请CN200810036872.8中介绍了一种在三维标测人体器官内腔过程中检测噪音点的方法。其中使用的方法是根据每一个采样点与其周围的其他采样点的空间位置关系，来检测该采样点是否为噪音点。这种方法对于采点的分布均匀性有较高的要依赖性，在采点不均匀的情况下，往往对处在采点稀疏处的个别离散点无法做出正确的判断。在实际的应用环境中，例如人体的左心房三维标测，其噪音点多数情况下出现在心腔的内部；而该方法适合于检测位于腔体表面外部的噪音点，而检测位于腔体内部的噪音点的可靠性有所不足。

具体而言，请参见图1，图1示出了应用于治疗房颤手术的三维标测技术。带有三维位置传感器1的导管2被输送至心脏3内需要标测的某个心腔中，在图1中是左心房4。导管2的头端与心腔内壁相接触。此时由外部设备从导管2的三维位置传感器1中获取其在真实空间中位置的三维坐标，并由此计算出导管2头端与心腔内壁接触点5的位置，这个接触点就是一个采样点，通过其位置信息可以进一步重建心腔内壁的三维模型。