基于体表电极及刚性结构平移算法的心脏三维图像的智能化配准研究

Three dimensional mapping system-guided mapping and ablation has become the main modality in clinical work. Registration of the CT/MR image with the reconstructed anatomy fascilated the manipulation. However, conventional registration required placing electrode into cardiac chambers via traumatic way, its accuracy tends to be reduced in real-world work. In current study, the bodysurface electrodes that could be segmented from CT/MR data and sensed by 3-D mapping system were designed, and registration is achieved automatically via rigid structure translation method. After this, ablation guided by imported images is performed to test its accuracy. From this, using the intelligent image registration to replace the interventional registration for clinincal mapping and ablation is invetsigated.

三维标测系统指导下的射频消融已部分或完全取代X线“二维”手段成为快速心律失常的主要治疗方法。将心脏三维CT／MR图像导入三维标测系统，与术中重建的解剖图配准融合，可提高操作精度。然而，现有条件下，需事先放置电极于心腔内，通过手动操作重建解剖、选择腔内对应解剖点与三维CT／MR图像实现配准融合。前者受主客观因素影响大，误差难以避免，而且是有创操作。本课题拟设计可在CT/MR中成像、术中被三维标测系统自动捕获坐标信息的体表参考电极，借助刚性结构平移算法将CT/MR图像中电极成像点与其实时条件下的坐标位点配准，实现通过无创方法将CT/MR图像自动导入到实时的三维标测系统。在此基础上进行射频干预，研究通过设置体外标志及无创配准方式所导入CT／MR图像的精度，探讨智能化心脏三维图像配准替代传统手动构建三维解剖、指导三维操作的可行性。

三维电解剖标测系统指导下的快速型心律失常导管消融是目前临床实践的主流方法，传统三维重建及配准方法基于多级导管事先在心腔内取点后的电解剖图来完成，取点过程需在X线透视下进行，术中X线透视图像分辨率低，噪声丰富，还存在运动伪影、图像遮挡等干扰；同时导管在心腔内取点亦难以完整将心腔结构体现出来，受取点密度、操作压力等主观因素影响，经验不足的医生难以胜任。本课题创新性的提出了基于体表电极及刚性结构平移算法的心脏三维图像的智能化配准方法：通过原创设计的可在CT/MR中成像且术中被三维标测系统自动捕获坐标信息的体表参考电极，借助智能化刚性结构平移算法，将CT/MR图像中电极成像点集与其实时条件下的坐标位点配准，实现通过无创方法将CT/MR图像自动导入到实时的三维标测系统。课题通过在体动物实验病理学检查初步验证了该方法的准确性，建立了标准化的操作流程。与此同时，课题组利用该方法在临床实践中通过心腔内超声进一步检验了复杂心腔内结构配准的准确性，验证该方法的临床实用性，并完成超过50例复杂心律失常的临床病例。进一步的，课题组发现该方法尤其适用于合并有先天性解剖异常合并心律失常的导管消融，通过该方法发现了右侧游离壁多插入旁路、先天性大动脉转位合并房性心动过速以及二尖瓣-主动脉移行区相关左侧旁路的解剖特征及电生理特点，建立相关诊断标准。总体来讲，该方法具有较高的临床实用价值，为今后的研究提供了思路，为后期的相关研究和同类研究带来极大便利。同时方法简单，易于广泛开展，具有良好的经济效益和社会效益。本课题在进行期间在SCI期刊共发表相关学术论文7篇，中文核心期刊8篇，申请发明专利1项。