通过导管的在线磁性校准来管理医疗装置装备

摘要

本发明题为“通过导管的在线磁性校准来管理医疗装置装备”。本发明提供了一种用于校准医疗装置的方法。该方法由一个或多个处理器所执行的校准引擎实现。该方法包括由导管的一个或多个部件捕获一个或多个电压测量结果，基于该一个或多个电压测量结果来估计校准数据，并将该校准数据输出到该导管。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗装置装备。更具体地，本发明涉及通过导管的在线磁性校准来管理医疗装置装备。

背景技术

目前，作为制造过程的一部分，导管被校准以在患者的身体内准确地可视化和导航。在校准期间，将导管放置在校准室的中间，使得施加三个正交场。导管的传感器获取电压测量结果，并且每个传感器的取向和灵敏度基于所施加的三个正交场来确定。将取向和灵敏度存储在导管的存储器(例如，读/写存储器部件诸如EEPROM)中。目前，在不在本地使用昂贵且笨重的校准室的情况下，不存在就地或现场校准导管的技术。另外，由于缺乏技术，导管老化问题(例如，校准参数随时间变化)也仍未得到解决。

发明内容

根据一个示例性实施方案，提供了一种方法。该方法由一个或多个处理器所执行的校准引擎实现。该方法包括由导管的一个或多个部件捕获一个或多个电压测量结果，基于该一个或多个电压测量结果来估计校准数据，并将该校准数据输出到该导管。

根据一个或多个实施方案，上述示例性方法实施方案可被实现为设备、系统和/或计算机程序产品。

附图说明

通过以举例的方式结合附图提供的以下具体实施方式可得到更详细的理解，其中附图中类似的附图标号指示类似的元件，并且其中：

图1示出了根据一个或多个实施方案的可以实现本公开主题的一个或多个特征的示例性系统的图示；

图2示出了根据一个或多个实施方案的示例性系统的框图；

图3示出了根据一个或多个实施方案的示例性方法；

图4示出了根据一个或多个实施方案的示例性方法；并且

图5示出了根据一个或多个示例性实施方案的表。

具体实施方式

本文公开了一种系统和方法，该系统和方法涉及通过导管的在线磁性校准来管理医疗装置装备。该系统和方法可实现为由校准引擎驱动的在线磁性校准系统。以此方式，校准引擎和在线磁性校准系统特别利用并转变医疗装置装备以启用/实现原本在当前不可用或当前不能由心脏医师和医疗人员执行的导管的在线磁性校准。校准引擎可以是处理器可执行代码或软件，该处理器可执行代码或软件必然来源于由医疗装置装备(例如，在线磁性校准系统)进行的处理操作和该医疗装置装备的处理硬件。为了便于解释，本文相对于标测心脏来描述校准引擎；然而，任何解剖结构、身体部位、器官或其部分可为用于在操作本文所述的校准引擎时进行标测的目标。

校准引擎和在线磁性校准系统的一个或多个优点、技术效应和/或有益效果包括通过在导管在患者体内的导航期间产生自动校准来解决就地或现场导管校准的需求。需注意，术语“在线”是指在实际规程期间校准的能力。需注意，术语“自动校准”是指在实际规程期间调整导管灵敏度和/或方向的能力。此外，校准引擎和在线磁性校准系统消除了对本地校准室的需求并且避免了导管老化问题，因为导管在校准之后被立即使用(例如，并非在几个月之后或几年之后)。此外，校准引擎和在线磁性校准系统可被适配和实施到现有外科/标测系统内并且与任何导管一起工作。

图1是被示为系统100的示例性系统(例如，医疗装置装备)的图，其中可根据一个或多个实施方案来实现本文主题的一个或多个特征。系统100的全部或部分可用于收集信息(例如，生物计量数据和/或训练数据集)和/或用于实现校准引擎101，如本文所述。如图所示，系统100包括探头105，其具有导管110(包括至少一个电极111)、轴112、护套113和操纵器114。如图所示，系统100还包括医师115(或医疗专业人员或临床医生)、心脏120、患者125和床130(或桌子)。需注意，插图140和150更详细地示出了心脏120和导管110。如图所示，系统100还包括控制台160(包括一个或多个处理器161和存储器162)和显示器165。还需注意，系统100的每个元素和/或项目表示该元素和/或该项目中的一者或多者。图1所示的系统100的示例可被修改成实现本文所公开的实施方案。本发明所公开的实施方案可类似地使用其他系统部件和设置来应用。另外，系统100可包括附加部件，诸如用于感测电活动的元件、有线或无线连接器、处理和显示装置等。

系统100可用于检测、诊断和/或治疗心脏病症(例如，使用校准引擎101)。心脏病症诸如心律失常一直为常见和危险的医学病症，在老年人中尤为如此。另外，系统100可为外科系统(例如，由BiosenseWebster销售的

在具有正常窦性节律(NSR)的患者(例如，患者125)中，包括心房、心室和兴奋性传导组织的心脏(例如，心脏120)被电激励而以同步的模式化方式跳动。需注意，该电激励可被检测为心内心电图(ICECG)数据等。

在患有心律失常(例如，心房纤颤或aFib)的患者(例如，患者125)中，心脏组织的异常区域不遵循与正常传导组织相关联的同步跳动周期，这与患有NSR的患者形成对比。相反，心脏组织的异常区域不正常地向邻近组织传导，从而将心动周期打乱为非同步心律。需注意，该异步心律也可被检测为ICECG数据。之前已知这种异常传导发生于心脏120的各个区域，例如窦房(SA)结区域中、沿房室(AV)结的传导通路，或形成心室和心房心脏腔室的壁的心肌组织中。存在其他状况(诸如颤动)，其中异常传导组织的模式导致折返路径，使得腔室以规则模式跳动，该规则模式可为窦性节律的多倍。

为了支持系统100检测、诊断和/或治疗心脏病症，探头105可由医师115导航到躺在床130上的患者125的心脏120中。例如，医师115可穿过护套113插入轴112，同时使用导管110的近侧端部附近的操纵器114和/或从护套113偏转来操纵轴112的远侧端部。如插图140所示，篮形导管110可装配在轴112的远侧端部处。篮形导管110可在塌缩状态下穿过护套113插入并且然后可在心脏120内展开。

通常，可将在其远侧尖端处或附近包含电传感器(例如，至少一个电极111)的导管110推进到心脏120中的某点处，用传感器接触组织并获取该点处的数据，通过这种方式来测量心脏120中该点处的电活动。使用仅包含单个远侧尖端电极的导管来标测心脏腔室的一个缺点是在对于腔室总体的详细图所需的必要数量的点上逐点采集数据需要的时间较长。因此，已开发出多电极导管(例如，导管110)以同时在心脏腔室中的多个点处测量电活动。

可包括至少一个电极111和联接到其身体上的导管针的导管110可被配置为获得生物计量数据，诸如体内器官(例如，心脏120)的电信号，和/或消融其组织区域(例如，心脏120的心脏腔室)。需注意，电极111表示任何类似的元件或部件，诸如跟踪线圈、压电换能器、电极、轴向传感器或被配置为消融组织区域或获得生物计量数据的元件的组合。根据一个或多个实施方案，导管110可包括用于确定轨线信息的一个或多个位置传感器。轨线信息可用于推断运动特性，诸如组织的收缩性。

生物计量数据(例如，患者生物计量、患者数据或患者生物计量数据)可包括局部激活时间(LAT)、电活动、拓扑、双极性标测、参考活动、心室活动、主频率、阻抗等中的一者或多者。LAT可以是基于归一化初始起点来计算的对应于局部激活的阈值活动的时间点。电活动可以是可以基于一个或多个阈值来测量并且可以基于信噪比和/或其他滤波器来感测和/或增强的任何适用的电信号。拓扑结构可以对应于身体部位或身体部位的一部分的物理结构，并且可以对应于物理结构相对于身体部位的不同部分或相对于不同身体部位的变化。主频可以是在身体部位的一部分处普遍存在的频率或频率范围，并且在相同身体部位的不同部分中可以不同。例如，心脏的PV的主频可以不同于同一心脏的右心房的主频。阻抗可以是在身体部位的给定区域处的电阻测量结果。

生物计量数据的示例包括但不限于患者识别数据、ICECG数据、双极性心内参考信号、解剖和电测量、轨线信息、体表(BS)ECG数据、历史数据、脑生物计量、血压数据、超声信号、无线电信号、音频信号、二维或三维图像数据、血糖数据和温度数据。通常可使用生物计量数据以便对任何数量的各种疾病进行监测、诊断和治疗，疾病诸如心血管疾病(例如，心律失常、心肌病和冠状动脉疾病)和自身免疫疾病(例如，I型和II型糖尿病)。需注意，BSECG数据可包括从患者表面上的电极收集的数据和信号，ICECG数据可包括从患者体内的电极收集的数据和信号，并且消融数据可包括从已被消融的组织收集的数据和信号。另外，BSECG数据、IC ECG数据和消融数据连同导管电极位置数据可从一个或多个规程记录导出。

例如，导管110可使用电极111来实现血管内超声和/或MRI导管插入以对心脏120进行成像(例如，获得和处理生物计量数据)。插图150以放大视图示出了在心脏120的心脏腔室内的导管110。虽然导管110示被为尖导管，但是应当理解，包括一个或多个电极111的任何形状可用于实现本文公开的示例性实施方案。

导管110的示例包括但不限于具有多个电极的线性导管、包括分散在使球囊成形的多个脊上的电极的球囊导管、具有多个电极的套索或环导管，或任何其他适用的形状。线性导管可为完全或部分弹性的，使得其可基于所接收的信号和/或基于在线性导管上施加外力(例如，心脏组织)来扭曲、弯曲和/或以其他方式改变其形状。球囊导管可被设计成使得当部署到患者体内时，其电极可保持抵靠心内膜表面紧密接触。例如，球囊导管可插入内腔诸如肺静脉(PV)内。球囊导管可以收缩状态插入PV中，使得球囊导管在插入PV中时不占据其最大体积。球囊导管可在PV内部膨胀，使得球囊导管上的那些电极与PV的整个圆形节段接触。与PV的整个圆形节段或任何其他内腔的此类接触可实现有效的成像和/或消融。

根据其他示例，身体贴片和/或BS电极或一个或多个其他发射器也可定位在患者125的身体上或患者的身体附近。具有一个或多个电极111的导管110可定位在身体内(例如，心脏120内)，并且导管110的位置可由系统100基于在导管110的一个或多个电极111与身体贴片和/或BS电极(例如，发射器)之间发射和接收的信号来确定。例如，一个或多个发射器(例如，9个发射器)可定位在患者125的外部，例如在床130下方，并且提供磁场，该磁场通过导管110在一个或多个部件中诱导用于检测的一个或多个电压测量结果。另外，电极111可感测来自患者125体内的生物计量数据，诸如在心脏120内(例如，电极111实时感测组织的电势)。生物计量数据可与所确定的导管110的位置相关联，使得可显示患者的身体部位(例如，心脏120)的渲染，并且可显示覆盖在身体部位形状上的生物计量数据。

探头105和系统100的其他物品可连接到控制台160。控制台160可包括采用在线磁性校准算法(其可包括在校准引擎101中和/或表示为该校准引擎)的任何计算装置。根据示例性实施方案，控制台160包括一个或多个处理器161(任何计算硬件)和存储器162(任何非临时性有形介质)，其中一个或多个处理器161执行相对于校准引擎101的计算机指令，并且存储器162存储这些指令以供一个或多个处理器161执行。例如，控制台160可被配置为接收和处理生物计量数据并且确定给定组织区域是否导电。在一些实施方案中，控制台160可由校准引擎101(用软件)进一步编程以执行下述功能：由导管的一个或多个部件捕获一个或多个电压测量结果，基于该一个或多个电压测量结果来估计校准数据，并将校准数据输出到导管。根据一个或多个实施方案，校准引擎101可位于控制台160的外部，并且可位于例如导管110中、外部装置中、移动装置中、基于云的装置中，或者可以是独立的处理器。就这一点而言，校准引擎101可以电子形式通过网络传输/下载。

在一个示例中，控制台160可以是包括软件(例如，校准引擎101)和/或硬件(例如，处理器161和存储器162)的如本文所述的任何计算装置(诸如通用计算机)，其具有合适的前端和接口电路，以用于向探头105发射信号和从探头接收信号，以及用于控制系统100的其他部件。例如，前端和接口电路包括输入/输出(I/O)通信接口，该输入/输出(I/O)通信接口使得控制台160能够从至少一个电极111接收信号和/或将信号传输到至少一个电极。控制台160可包括通常被配置为现场可编程门阵列(FPGA)的实时降噪电路系统，之后是模数(A/D)ECG或心电图描记器或肌电图(EMG)信号转换集成电路。控制台160可将信号从A/DECG或EMG电路传递到另一个处理器并且/或者可被编程以执行本文所公开的一个或多个功能。

显示器165可为用于生物计量数据的视觉呈现的任何电子装置，该显示器连接到控制台160。根据示例性实施方案，在规程期间，控制台160可有利于在显示器165上向医师115呈现身体部位渲染，并且将表示身体部位渲染的数据存储在存储器162中。例如，描绘运动特性的标测图可基于在心脏120中的足够数量的点处采样的轨线信息来渲染/构建。作为示例，显示器165可包括触摸屏，该触摸屏可被配置为除了呈现身体部位渲染之外，还接受来自医疗专业人员115的输入。

在一些实施方案中，医师115可使用一个或多个输入装置(诸如触摸板、鼠标、键盘、手势识别设备等)来操纵系统100的元件和/或身体部位渲染。例如，输入装置可用于改变导管110的位置，使得渲染被更新。需注意，显示器165可位于相同的位置或远程位置，诸如单独的医院或单独的医疗保健提供者网络中。

根据一个或多个实施方案，系统100还可使用超声、计算机断层扫描(CT)、MRI或利用导管110或其他医疗装备的其他医疗成像技术来获得生物计量数据。例如，系统100可使用一个或多个导管110或其他传感器来获得心脏120的ECG数据和/或解剖和电测量结果(例如，生物计量数据)。更具体地，控制台160可通过电缆连接到BS电极，该BS电极包括附连到患者125的粘合剂皮肤贴片。BS电极可以BSECG数据的形式获得/生成生物计量数据。例如，处理器161可确定导管110在患者125的身体部位(例如，心脏120)内的位置坐标。这些位置坐标可基于在BS电极与导管110的电极111或其他电磁部件之间测量的阻抗或电磁场。附加地或另选地，生成用于导航的磁场的定位垫可位于床130的表面上并且可与床130分离。生物计量数据可传输到控制台160并存储在存储器162中。另选地或除此之外，可使用如本文另外所述的网络将生物计量数据传输到服务器，该服务器可以是本地的或远程的。

根据一个或多个示例性实施方案，导管110可被配置为消融心脏120的心脏腔室的组织区域。插图150以放大视图示出了在心脏120的心脏腔室内的导管110。例如，消融电极诸如至少一个电极111可被配置为向体内器官(例如，心脏120)的组织区域提供能量。能量可以是热能并且可从组织区域的表面开始并延伸到组织区域的厚度中对组织区域造成损伤。相对于消融规程(例如，消融组织、消融位置等)的生物计量数据可被认为是消融数据。

根据一个示例，相对于获得生物计量数据，可将多电极导管(例如，导管110)推进到心脏120的腔室中。可获得前后荧光图(AP)和侧向荧光图以建立每个电极的位置和取向。ECG可相对于时间基准(诸如来自BSECG的窦性节律中的P波和/或来自放置在冠状窦中的导管110的电极111的信号的开始)从与心脏表面接触的电极111中的每一者记录。如本文进一步公开的，该系统可区分记录电活动的那些电极和由于不紧密接近心内膜壁而不记录电活动的那些电极。在记录初始ECG之后，可重新定位导管，并且可再次记录荧光图和ECG。然后可根据上述过程的迭代构建电标测图(例如，经由心脏标测)。

心脏标测可使用一种或多种技术来实现。一般来讲，心脏区域诸如心脏120的心脏区、组织、静脉、动脉和/或电通路的标测可导致识别问题区域诸如疤痕组织、心律失常源(例如，电转子)、健康区域等。心脏区域可被标测，使得使用显示器提供标测心脏区域的视觉渲染，如本文进一步公开的。另外，心脏标测(其为心脏成像的示例)可包括基于一种或多种模态的标测，诸如但不限于LAT、局部激活速度、电活动、拓扑结构、双极性标测图、主频或阻抗。可使用插入患者体内的导管(例如，导管110)来捕获对应于多种模态的数据(例如，生物计量数据)，并且可基于医师115的对应设置和/或偏好来同时或在不同时间提供该数据以用于渲染。

作为第一技术的示例，心脏标测可通过根据心脏120内的精确位置感测心脏组织的电特性(例如，LAT)来实现。对应的数据(例如，生物计量数据)可通过一个或多个导管(例如，导管110)获取，该导管推进到心脏1120中并且在其远侧尖端中具有电传感器和位置传感器(例如，电极111)。作为具体示例，最初可在心脏120的内表面上的约10个至约20个点上测量位置和电活动。这些数据点通常可足以生成心脏表面的质量令人满意的初步重构或标测图。初步图可与取自附加点处的数据结合，以便产生心脏电活动的更全面的标测图。在临床环境中，积累100个或更多个位点(例如，几千个)处的数据以生成心脏腔室电活动的详细且全面的标测图并不少见。所生成的详细的图可接着作为基础以用于决定例如如本文所述的组织消融的治疗行动过程，以改变心脏电活动的传播和恢复正常心律。

另外，可基于心内电势场(例如，其为ICECG数据和/或双极性心内参考信号的示例)的检测来生成心脏标测。可实施同时获取大量心脏电信息的非接触技术。例如，具有远侧端部部分的导管类型可设置有分布在其表面上并且连接到绝缘电导体以用于连接到信号感测和处理装置的一系列传感器电极。端部部分的尺寸和形状可使得电极与心腔的壁基本上间隔开。可在单次心跳期间检测心内电势场。根据一个示例，传感器电极可分布在位于彼此间隔开的平面中的一系列圆周上。这些平面可垂直于导管的端部部分的长轴。可在端部的长轴的端部处相邻地提供至少两个附加电极。作为更具体的示例，导管可包括四个圆周，其中在每个圆周上等角地间隔开八个电极。因此，在该具体实施中，导管可包括至少34个电极(32个周向电极和2个端部电极)。作为另一个更具体的示例，导管可包括其他多花键导管，诸如五个软柔性分支、八个径向花键、或平行花键锅铲型(例如，其中任一个可具有总共42个电极)。

作为电标测或心脏标测的示例，可实现基于非接触式和非膨胀多电极导管(例如，导管110)的电生理心脏标测系统和技术。可用具有多个电极(例如，诸如介于42至122个电极之间)的一个或多个导管110来获得ECG。根据该具体实施，对探头和心内膜的相对几何形状的了解可通过独立的成像模态诸如经食道超声心动图来获得。在独立成像之后，非接触电极可用于测量心脏表面电势并由其构造标测图(例如，在一些情况下，使用双极性心内参考信号)。该技术可包括以下步骤(在独立成像步骤之后)：(a)利用设置在定位在心脏120中的探头上的多个电极来测量电势；(b)确定探头表面和心内膜表面和/或其他参考的几何关系；(c)产生表示所述探头表面和心内膜表面的几何关系的系数矩阵；以及(d)基于电极电势和系数矩阵来确定心内膜电势。

根据电标测或心脏标测的另一个示例，可实现用于标测心脏腔室的电势分布的技术和设备。心内多电极标测导管组件可插入心脏120中。标测导管(例如，导管110)组件可包括具有一个或多个整体参考电极(例如，一个或多个电极111)的多电极阵列或配套参考导管。标测导管的示例包括但不限于单轴传感器(SAS)导管、双轴传感器(DAS)导管和三轴传感器(TAS)导管。

根据一个或多个示例性实施方案，电极可以基本上球形阵列的形式部署，其可通过参考电极或通过与心内膜表面接触的参考导管在空间上以心内膜表面上的点为参考。优选的电极阵列导管可承载多个单独的电极位点(例如，至少24个)。另外，该示例性技术可通过了解阵列上电极位点中的每个电极位点的位置以及了解心脏几何形状来实现。这些位置优选地通过阻抗容积描记术的技术来确定。

鉴于电标测或心脏标测并且根据另一个示例，导管110可为心脏标测导管组件，该心脏标测导管组件可包括限定多个电极位点的电极阵列。心脏标测导管组件还可包括内腔以接纳具有远侧尖端电极组件的参考导管，该远侧尖端电极组件可用于探测心脏壁。心脏标测导管组件可包括绝缘线的编织物(例如，在编织物中具有24至64根线)，并且每根线可用于形成电极位点。心脏标测导管组件可易于定位在心脏120中以用于从第一组非接触电极位点和/或第二组接触电极位点采集电活动信息。

此外，根据另一个示例，可在心脏内实现标测电生理活动的导管110可包括适于递送用于对心脏起搏的刺激脉冲的远侧尖端或用于消融与尖端接触的组织的消融电极。该导管110还可包括至少一对正交电极以生成指示邻近正交电极的局部心脏电活动的差值信号。

如本文所述，系统100可用于检测、诊断和/或治疗心脏病症。在示例性操作中，用于测量心脏腔室中的电生理数据的过程可由系统100实现。过程可部分地包括将一组有源电极和无源电极定位到心脏120中，向有源电极供应电流，由此在心脏腔室中生成电场，以及测量无源电极位点处的电场。无源电极包含在定位在球囊导管的可充胀球囊上的阵列中。在优选的实施方案中，该阵列据称具有从60至64个电极。

作为另一个示例性操作，心脏标测可由系统100使用一个或多个超声换能器来实现。超声换能器可插入患者的心脏120中，并且可在心脏120内的各种位置和取向处收集多个超声切片(例如，二维或三维切片)。给定超声换能器的位置和取向可以是已知的，并且可以存储所收集的超声切片，使得它们可以在稍后的时间显示。可显示与探头105(例如，被示为导管110的治疗导管)在稍后的时间的位置对应的一个或多个超声切片，并且探头105可覆盖在一个或多个超声切片上。

鉴于系统100，需注意包括房性心律失常在内的心律失常可为多子波折返型，其特征在于分散在心房腔室周围并通常自传播的电脉冲的多个异步环(例如，ICECG数据的另一个示例)。另选地，或除多子波折返型外，诸如当心房内孤立的组织区域以快速重复的方式自主搏动时，心律失常还可具有病灶源(例如，ICECG数据的另一个示例)。室性心动过速(V-tach或VT)是一种源于某一个心室的心动过速或快速心律。这是一种可能危及生命的心律失常，因为它可以导致心室纤颤和猝死。

例如，当窦房结所生成的正常电脉冲(例如，ICECG数据的另一个示例)被起源于心房静脉和PV的致使不规则脉冲传输至心室的紊乱电脉冲淹没时，会发生aFib。不规则心跳产生并且可能持续数分钟至数周，或甚至数年。aFib通常是通常由于中风而导致死亡风险的小幅增加的慢性病症。aFib的线治疗是减慢心率或使心律恢复正常的药物治疗。另外，患有aFib的人通常会被给予抗凝剂，以防止他们有中风的风险。使用此类抗凝血剂会伴随其自身带有的内出血风险。对于一些患者，药物治疗是不够的，并且他们的aFib被视为药物难治性的，即用标准药物干预是无法医治的。也可使用同步电复律来使aFib转变至正常心律。另选地，通过导管消融治疗aFib患者。

基于导管消融的治疗可包括标测心脏组织的电特性(尤其是心内膜和心脏容量)，以及通过施加能量来对心脏组织进行选择性地消融。电标测或心脏标测(例如，由本文所述的任何电生理学心脏标测系统和技术实现)包括创建沿着心脏组织的波传播的电势的标测图(例如，电压标测图)或到各种组织定位点的到达时间的标测图(例如，LAT标测图)。电标测或心脏标测(例如，心脏标测图)可用于检测局部心脏组织功能障碍。消融，诸如基于心脏标测的消融，可停止或改变不需要的电信号从心脏120的一个部分传播到另一部分。

消融过程通过形成非导电消融灶来损坏不需要的电通路。已经公开了多种用于形成消融灶的能量递送形式，并且包括使用微波、激光和更常见的射频能量来沿心脏组织壁形成传导阻滞。能量递送技术的另一个示例包括不可逆电穿孔(IRE)，其提供损坏细胞膜的高电场。在两步规程(例如，标测然后消融)中，通常通过将包含一个或多个电传感器(或电极111)的导管110推进到心脏120中并且获得/获取多个点处的数据(例如，一般如生物计量数据，或具体地如ECG数据)来感应并测量心脏120内的各个点处的电活动。然后利用该ECG数据来选择将要执行消融的心内膜目标区域。

随着临床医生治疗越来越具挑战性的病症诸如心房颤动和室性心动过速，心脏消融和其他心脏电生理规程变得日益复杂。复杂性心律失常的治疗可仅依赖于使用三维(3D)标测系统以便重构感兴趣心脏腔室的解剖结构。就这一点而言，本文的系统100所采用的校准引擎101一般地操纵和评估生物计量数据或具体地ECG数据以及实现在线校准算法以产生改进的组织数据，该改进的组织数据实现更准确的诊断、图像、扫描和/或标测图以用于治疗异常心跳或心律失常。例如，心脏病专家依赖于软件，诸如由Biosense Webster,Inc.(Diamond Bar,Calif.)生产的

因此，系统100可实现3D标测系统诸如

作为另一个示例性操作，心脏标测可由系统100使用一个或多个多电极导管(例如，导管110)来实现。多电极导管用于刺激和标测心脏120中的电活动并且用于消融异常电活动的位点。使用时，将多电极导管插入到主静脉或动脉例如股静脉中，并且随后引导到所关注的心脏120的腔室中。典型消融规程涉及将在其远侧端部处具有至少一个电极111的导管110插入到心脏腔室中。提供胶粘到患者的皮肤的参考电极，或通过定位在心脏中或心脏附近或选自导管110的一个或其他电极111的第二导管来提供参考电极。射频(RF)电流被施加至消融导管110的尖端电极111，并且电流通过围绕其的介质(例如，血液和组织)流向该参考电极。电流的分布取决于与血液相比电极表面与组织接触的量，血液具有比组织更高的导电率。由于组织的电阻，发生组织的加热。组织被充分加热而致使心脏组织中的细胞破坏，从而导致在心脏组织内形成不导电的消融灶。在这个过程中，由于从加热组织至电极本身的传导，还发生对尖端电极111的加热。如果电极温度变得足够高，可能高于60℃，则可在电极111的表面上形成脱水血蛋白的薄透明涂层。如果温度继续升高，则该脱水层可变得越来越厚，导致在电极表面上的血液凝结。因为脱水生物材料具有比心内膜组织更高的电阻，所以对于进入组织的电能量流的阻抗也增大。如果阻抗充分地增加，则出现阻抗上升，并且必须将导管110从体内移除并清理尖端电极111。

现在转到图2，示出了根据一个或多个示例性实施方案的其中可实现本公开主题的一个或多个特征的系统200的图。相对于患者202(例如，图1的患者125的示例)，系统200包括设备204、本地计算装置206、远程计算系统208、第一网络210和第二网络211。另外，设备204可包括生物计量传感器221(例如，图1的导管110的示例)、处理器222、用户输入(UI)传感器223、存储器224和收发器225。需注意，为了便于解释和简洁，图1的校准引擎101在图2中被重复使用。

根据一个实施方案，设备204可以是图1的系统100的示例，其中设备204可包括患者内部的部件和患者外部的部件两者。根据另一个实施方案，设备204可以是包括可附接贴片(例如，附接到患者皮肤)的患者202外部的设备。根据另一个实施方案，设备204可在患者202的身体内部(例如，皮下植入)，其中设备204可经由任何适用的方式插入患者202中，包括口服注射、经由静脉或动脉的外科插入、内窥镜规程或腹腔镜规程。根据一个实施方案，虽然在图2中示出了单个设备204，但示例性系统可包括多个设备。

因此，设备204、本地计算装置206和/或远程计算系统208可被编程为执行相对于校准引擎101的计算机指令。例如，存储器223存储这些指令以供处理器222执行，使得设备204可经由生物计量传感器201接收和处理生物计量数据。这样，处理器222和存储器223表示本地计算装置206和/或远程计算系统208的处理器和存储器。

设备204、本地计算装置206和/或远程计算系统208可以是单独或共同存储、执行和实现校准引擎101及其功能的软件和/或硬件的任何组合。另外，设备204、本地计算装置206和/或远程计算系统208可为电子计算机框架，包括和/或采用利用各种通信技术的任何数量和组合的计算装置和网络，如本文所述。设备204、本地计算装置206和/或远程计算系统208可易于缩放、扩展和模块化，具有改变为不同服务或独立于其他特征重新配置一些特征的能力。

网络210和211可以是有线网络、无线网络或包括一个或多个有线和无线网络。根据一个实施方案，网络210是近程网络(例如，局域网(LAN)或个人局域网(PAN))的示例。可使用各种近程无线通信协议(诸如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave、近场通信(NFC)、ultra-band、Zigbee或红外(IR))中的任何一种经由网络210在设备204与本地计算装置206之间发送信息。另外，网络211是以下中的一者或多者的示例：内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、直接连接或一系列连接、蜂窝电话网络，或者能够促进本地计算装置206和远程计算系统208之间的通信的任何其他网络或介质。可使用各种远程无线通信协议(例如，TCP/IP、HTTP、3G、4G/LTE、或5G/新无线电)中的任何一种经由网络211发送信息。需注意，对于网络210和211中的任一者，有线连接可使用以太网、通用串行总线(USB)、RJ-11来实现，或者任何其他有线连接和无线连接可使用Wi-Fi、WiMAX、以及蓝牙、红外、蜂窝网络、卫星或任何其他无线连接方法来实现。

在操作中，设备204可连续地或周期性地获得、监测、存储、处理与患者202相关联的生物计量数据，并且经由网络210传送该生物计量数据。另外，设备204、本地计算装置206和/或远程计算系统208通过网络210和211进行通信(例如，本地计算装置206可被配置为设备204和远程计算系统208之间的网关)。例如，设备204可以是图1的系统100的示例，其被配置为经由网络210与本地计算装置206通信。本地计算装置206可以是例如固定/独立设备、基站、台式计算机/膝上型计算机、智能电话、智能手表、平板电脑、或被配置为经由网络211和210与其他设备进行通信的其他设备。被实现为网络211上或连接到网络的物理服务器或网络211的公共云计算提供商(例如，Amazon Web Services

现在描述设备204的元件。生物计量传感器221可包括例如一个或多个换能器，该一个或多个换能器被配置为将一个或多个环境条件转换成电信号，使得观察/获得/采集不同类型的生物计量数据。例如，生物计量传感器221可包括以下中的一者或多者：电极(例如，图1的电极111)、温度传感器(例如，热电偶)、血压传感器、血糖传感器、血氧传感器、pH传感器、加速度计和麦克风。

在执行校准引擎101时，处理器222可被配置为接收、处理和管理由生物计量传感器221获取的生物计量数据，并且经由收发器225将生物计量数据传送到存储器224以用于存储和/或跨网络210。来自一个或多个其他设备204的生物计量数据也可由处理器222通过收发器225接收。如下面更详细描述的，处理器222可被配置为选择性地响应从UI传感器223接收的不同轻击模式(例如，单击或双击)，使得可基于检测的模式激活贴片的不同任务(例如，数据的获取、存储或传输)。在一些实施方案中，处理器222可相对于检测手势生成可听反馈。

UI传感器223包括例如被配置为接收用户输入诸如轻击或触摸的压电传感器或电容传感器。例如，响应于患者202轻击或接触设备204的表面，可控制UI传感器223以实现电容联接。手势识别可经由各种电容类型中的任何一种来实现，诸如电阻电容、表面电容、投射电容、表面声波、压电和红外触摸。电容传感器可设置在小区域处或表面的长度上，使得表面的轻击或触摸激活监测装置。

存储器224是任何非临时性有形介质，诸如磁性存储器、光学存储器或电子存储器(例如，任何合适的易失性存储器和/或非易失性存储器，诸如随机存取存储器或硬盘驱动器)。存储器224存储计算机指令以供处理器222执行。

收发器225可包括单独的发射器和单独的接收器。另选地，收发器225可包括集成到单个装置内的发射器和接收器。

在操作中，设备204利用校准引擎101经由生物计量传感器221观察/获得患者202的生物计量数据，将生物计量数据存储在存储器中，并且经由收发器225跨系统200共享该生物计量数据。

现在转到图3，示出了根据一个或多个示例性实施方案的(例如，由图1和/或图2的校准引擎101执行的)方法300。方法300通过在当前临床规程期间并且在导管110在患者125体内(例如，跨整个标测体积)的导航期间产生自动校准来解决就地或现场导管校准的需求。

该方法开始于框320，其中校准引擎101在使用期间(例如，在当前临床规程中)调用存储在导管110的存储器中的第一校准数据。第一校准数据可存储于导管制备期间或最后校准活动期间，该事件在任一情况下均在当前临床规程之前。

通常，校准数据包括一个或多个参数，诸如灵敏度和角度(例如，方向)。灵敏度可为导管110的每个部件的线圈灵敏度(例如，每个感测线圈的灵敏度，其与该感测线圈产生的伏特/高斯有关)。角度可为导管110的部件对之间的角度。

在框340处，校准引擎101从导管110捕获一个或多个电压测量结果。该一个或多个电压测量结果中的每个电压测量结果可由导管110的一个或多个部件捕获。更具体地，该一个或多个电压测量结果可为当导管110正在患者125体内(例如，在整个标测体积上)导航时由导管110的部件(例如，其中的电极111、传感器等)中的每个部件或特定组部件在一个或多个点处获取的电压读数。根据实施方案，该一个或多个电压测量结果可源自一个或多个发射器。就这一点而言，该一个或多个电压测量结果对于系统100而言是已知的。

在框360处，校准引擎101基于该一个或多个电压测量结果来估计第二校准数据。根据一个或多个实施方案，校准引擎101使用由每个部件获取的每个电压读数来确定第二校准数据的实时灵敏度和实时角度。

在框380处，校准引擎101将第二校准数据输出到导管110，使得第二校准数据应用于导管110(例如，重写导管110的存储器中的第一校准数据)。以此方式，框320的第一校准数据可由在框360中估计的第二校准数据(例如，实时灵敏度和实时角度)修改。

在箭头390处，方法300循环。就这一点而言，校准引擎101可重复方法300以进一步改善或调整任何存储的校准。也就是说，如果任何在线校准数据(在框360处估计)与所存储的校准数据不同(在框320处调用)，则校准引擎101可使用在线校准数据来获得导管110的更好性能(例如，该导管可随着时间推移因老化而以不同方式运行)。

现在转到图4，示出了根据一个或多个示例性实施方案的(例如，由图1和/或图2的校准引擎101执行的)方法400。该方法开始于框410，其中校准引擎101在临床规程期间捕获当前位置处的一个或多个电压测量结果。根据一个或多个实施方案，校准引擎101在导管110的感测线圈处从空间中的一个或多个点(导管110推进时的每个当前位置)收集测量结果(例如，电压读数)，该测量结果然后可由校准引擎101使用以估计参数。

在示例性实施方案中，系统100可为电生理系统(例如，

此外，导管110可包括DAS传感器。DAS传感器包括两个轴向传感器。DAS传感器具有三个校准参数(例如，两个线圈灵敏度和其间的角度)。在具有九个发射器的系统中，DAS传感器在单个点处收集十八个电压测量结果(例如，(9*2)*1＝18)。

此外，导管110可包括TAS传感器。TAS传感器包括三个轴向传感器。TAS传感器具有六个校准参数(例如，三个线圈灵敏度和线圈对之间的三个角度)。进而，在单个点处捕获总计二十七个电压测量结果(当存在九个发射器时)(例如，(9*3)*1＝27)。

在决策框420处，校准引擎101确定是否需要用于校准的附加电压测量结果。如果需要用于校准的附加电压测量结果，则方法400前进到框430(如由“是”箭头所示)。方法400随后通过框410前进到决策框420。如果不需要用于校准的附加电压测量结果，则方法400前进到框460(如由“否”箭头所示)。

为了确定是否需要附加电压测量结果，导管引擎101可利用与所用导管类型相关的最小阈值数量，并且将最小阈值数量与所捕获的一个或多个电压测量结果的数量进行比较。以此方式，校准引擎110和系统100可实现电压测量结果数量不小于未知参数数量的规则。进而，线圈和/或发射器的数量驱动最小阈值数量。

根据一个或多个实施方案，校准引擎101可校准导管110的SAS、DAS和/或TAS传感器。对于校准SAS传感器(即，一个轴向传感器)，最小阈值数量为来自六个发射器的六个电压测量结果，以保证校准引擎101具有足够的测量结果来估计来自单个点的校准数据。对于校准DAS(即，两个轴向传感器)，最小阈值数量为来自五个发射器的十个电压测量结果(例如，10＝5*2)以保证校准引擎101具有足够的测量结果来估计来自单个点的校准数据。对于校准TAS传感器(即，三个轴向传感器)，最小阈值数量为来自四个发射器的十二个电压测量结果(例如，12＝4*3)以保证校准引擎101具有足够的测量结果来估计来自单个点的校准数据。如果校准引擎110和系统100从多于单个点收集，则最小阈值数量可为用于DAS传感器的4个发射器，并且可为用于TAS的3个发射器。因此，校准引擎110和系统100的一个或多个技术效应、优点和/或有益效果在于可被适配到现有外科/标测系统内以与任何导管一起工作。

在框430处，沿着路径推进导管110以将当前位置改变为下一位置。注意，如果校准引擎101正在该路径上校准，则导管110可在(例如，预先确定的)位置之间移动。根据实施方案，该路径可大致为预期工作体积的大小(例如，从心腔的一侧到另一侧的扫描)。

根据一个或多个实施方案，当导管110被导航或推进时，可在短时间内收集附加点。如图5的表500中所示，如果导管110被导航并且10个点被收集，则获取270个电压测量结果。类似地，如果导管110被导航并且100个点被收集，则获取2700个电压测量结果。

在框460处，校准引擎101基于一个或多个电压测量结果来估计校准数据(例如，至少十二个参数)。参数的示例包括但不限于位置、取向角度、每个传感器的灵敏度以及每个传感器之间的相互角度。

根据一个或多个实施方案，至少十二个参数可包括用于TAS传感器的六个位置/取向参数和六个校准参数。需注意，TAS传感器通常包括三个线圈灵敏度和三对线圈之间的三个角度(例如，六个校准参数)，如本文所讨论的。

如图5的表500中所示，如果获取270个电压测量结果，则可估计六十个位置/取向参数和六个校准参数(例如，66个参数)。类似地，如果获取2700个电压测量结果，则可估计600个位置/取向参数和六个校准参数(例如，606个参数)。需注意，位置/取向参数中的每个参数依赖于TAS位置，并且因此位置/取向参数的数量增加以对应于位置的数量(来自框410和420)。还需注意，校准参数中的每个参数不依赖于TAS位置，因此校准参数的数量保持为六个。校准引擎101和在线磁性校准系统的一个或多个优点、技术效应和/或有益效果包括从整个标测体积上的几个点估计校准数据的能力，因为该估计相对于局部场失真更稳健。

例如，对于TAS传感器，需注意，在1个点处获取总计27个测量结果。还需注意，当更多个点被收集以增加测量结果的数量时，导管校准有所改善(例如，在规程期间获取的测量结果越多，则用于校准数据的估计将越稳健)。如表500中所示，就10个点而言，可使用270个测量结果来估计66个参数，其中6个参数为校准参数。就100个点而言，可使用2700个测量结果来估计606个参数(同样，其中6个参数为校准参数)。然后可将估计的校准参数与传感器和导管之间的先前已知的几何关系组合，这最终提供导管在导航规程期间的位置和取向。因此，所得位置可为准确的，即使不比由当前校准室提供的校准更好。

在框480处，校准引擎101将校准数据应用于导管110。另外，根据一个或多个实施方案，可将估计的校准参数随后与传感器和导管110之间的已知的先前关系组合。例如，TAS传感器与轴112对准。

根据一个或多个实施方案，磁性位置系统内的校准引擎101利用包括多个输入的数学模型(例如，一组公式)。该多个输入可包括但不限于磁场模型(例如，标测体积中的每个点处的磁场值)、如本文所述的校准数据、标测体积中的传感器位置和取向。模型输出为由每个感测线圈产生的电压值的预测结果。当校准引擎101在正常模式下操作时，磁场为已知的，因为其被存储在场发生器的存储器中，校准数据为已知的，因为其被存储在导管存储器中，并且传感器位置和取向通过找到位置和取向值以使得模型预测电压最佳地匹配实际测量电压来估计。当校准引擎101在校准模式下操作时，磁场为已知的，因为其被存储在场发生器的存储器中，而校准数据以及传感器位置和取向通过找到校准数据值以及位置和取向值以使得模型预测电压最佳地匹配实际测量电压来估计。此外，在校准模式下，位置估计不需要与正常模式一样稳健(因为校准引擎101具有更多的参数来估计)。然而，使用多个点，校准引擎101可稳健地估计校准数据(例如，因为其不依赖于所选择的点)。需注意，校准引擎101可在校准模式下开始，直到校准数据被估计并且可切换到正常模式(例如，使用任何估计的校准数据来代替存储的数据)。

另外，校准引擎101可利用校准数据来确定导管110的寿命周期，以及基于先前数据确定电极/线圈的劣化。例如，校准引擎101可设置并检查存储的校准参数与在线估计的校准参数之间的差值的阈值，以防止导管110在过于劣化的情况下(例如，大于阈值)被使用(例如，通过停用导管110)。当导管110仍可使用时(例如，尽管超过阈值)，校准引擎101和系统100可根据阈值向医师115(或医疗专业人员或临床医生)提供通知，并且医师115可决定无论如何也使用导管110(例如，基于使用没有过高风险的知识)。

附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能具体实施的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示指令的模块、区段或部分，该指令包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代具体实施中，框中指出的功能可不按附图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可基本上同时执行，或者框有时可以以相反的顺序执行。还应当注意，框图和/或流程图图示中的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。

虽然上文具体地描述了特征和元件，但本领域的普通技术人员将会知道，每个特征或元件均可以单独使用或以与其它特征和元件的任何组合使用。此外，本文所述的方法可在被结合在计算机可读介质中的计算机程序、软件或固件中实现，以供计算机或处理器执行。如本文所用，计算机可读介质不应理解为暂态信号本身，诸如无线电波或其他自由传播电磁波、传播通过波导或其他传输介质的电磁波(例如，穿过光纤电缆的光脉冲)或通过电线传输的电信号。

计算机可读介质的示例包括电子信号(通过有线或无线连接传输)和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于寄存器、高速缓存存储器、半导体存储器设备、磁介质诸如内部硬盘和可移动磁盘、磁光介质、光学介质，诸如光盘(CD)和数字通用盘(DVD)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)、静态随机存取存储器(SRAM)和记忆棒。与软件相关联的处理器可用于实现在终端、基站、或任何主计算机中使用的射频收发器。

应当了解，本文所用的术语只是为了描述具体实施方案的目的，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”在用于本说明书中时指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其组的存在或添加。

本文对各种实施方案的描述是出于说明的目的而呈现的，但并非旨在穷举或限于所公开的实施方案。在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下，许多修改和变型对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。选择本文所用的术语是为了最好地解释实施方案的原理、相对于市场上存在的技术的实际应用或技术改进，或者使得本领域的其他普通技术人员能够理解本文所公开的实施方案。