ES2275475T3

ES2275475T3 - Aparato para inspeccionar intracardiacamente un estado de camara de un corazon.

Info

Publication number: ES2275475T3
Application number: ES00308248T
Authority: ES
Inventors: Margarita Osadchy; Daniel Reisfeld
Original assignee: Biosense Webster Inc
Current assignee: Biosense Webster Inc
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2007-06-16
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP2001137206A; AU5950700A; KR20010067202A; EP1086649A1; CA2320068A1; DK1086649T3; ATE343962T1; CA2320068C; PT1086649E; CY1105906T1; IL138546A; JP4836314B2; DE60031616T2; EP1086649B1; US6385476B1; IL138546A0; DE60031616D1; KR100700904B1; AU768279B2

Abstract

Aparato para inspeccionar intracardiacamente un estado de una cámara (11) del corazón de un sujeto, comprendiendo dicho aparato: a) un catéter (21) para adquirir información sobre el estado de un número de puntos de dicha cámara, teniendo dicho catéter (21) una punta distal (22) y un sensor (23) contenido en la misma, siendo dicho sensor (23) capaz de detectar dicha información sobre el estado, siendo dichos puntos suficientes en número y separación por toda la cámara para permitir la generación de un mapa de inspección de dicho estado en dicha cámara (11); b) medios para extraer información topográfica de la cámara a partir de una primera imagen de dicha cámara (11); y c) medios para superponer dicha información topográfica extraída con una segunda imagen y presentar visualmente la superposición; caracterizado porque: dicha segunda imagen comprende una imagen de dicha punta distal (22) del catéter en dicha cámara (11).

Description

Aparato para inspeccionar intracardiacamente un estado de una cámara de un corazón.

Campo de la invención

Esta invención está relacionada generalmente con aparatos para inspeccionar un estado de un órgano de un sujeto, y particularmente con un aparato para inspeccionar la actividad eléctrica de una o más cámaras del corazón.

Antecedentes de la invención

Las arritmias cardiacas, la más común de las cuales es la taquicardia ventricular (TV), son una causa principal de muerte. En una mayoría de pacientes, la TV se origina por una lesión de 1 mm ó 2 mm localizada cerca de la superficie interna de la cámara del corazón. Uno de los tratamientos de la TV comprende la creación de un mapa de los caminos eléctricos del corazón para localizar la lesión seguida de la ablación del lugar activo.

La patente Estadounidense 5.546.951 y la solicitud PCT WO96/05768 describen procedimientos para detectar una propiedad eléctrica del tejido del corazón, por ejemplo el tiempo de activación local, como función de la localización exacta dentro del corazón. Los datos son adquiridos con uno o más catéteres que se introducen en el corazón, teniendo los catéteres en su punta distal unos sensores eléctricos y de localización. Se describen procedimientos para crear un mapa de la actividad eléctrica del corazón en:

Documento EP-A-0974936 y solicitud de patente Europea del solicitante Nº EP-A-1070480.

Según se indica en estas solicitudes, la localización y la actividad eléctrica se miden inicial y preferiblemente en unos 10 a 20 puntos de la superficie interior del corazón. Estos puntos de datos son generalmente suficientes para generar una reconstrucción o mapa preliminar de la superficie cardiaca con una calidad satisfactoria. El mapa preliminar puede combinarse con los datos tomados en puntos adicionales con objeto de generar un mapa más exhaustivo de la actividad eléctrica del corazón. El mapa detallado así obtenido puede servir entonces como base para decidir un tratamiento terapéutico, por ejemplo la ablación del tejido, con el fin de alterar la propagación de la actividad eléctrica del corazón y restaurar el ritmo cardiaco normal.

Pueden utilizarse catéteres que contengan sensores de posición para determinar la trayectoria de los puntos sobre la superficie cardiaca. Estas trayectorias pueden usarse para inferir características de movimiento tales como la contractilidad del tejido. Según se describe en la patente Estadounidense 5.738.096, pueden construirse unos mapas que representen tales características de movimiento cuando se muestrea la información sobre las trayectorias en un número suficiente de puntos del corazón. El hecho de que la calidad del mapa preliminar de las características de movimiento sea alta depende de que se adquiera un número suficiente de puntos distribuidos representativamente en el volumen de la cámara del corazón.

Al construir estos mapas preliminares, es deseable muestrear los datos en puntos suficientemente separados para perfilar el volumen total de la cámara en estudio. Si el mapa preliminar perfila adecuadamente el volumen del corazón, la adquisición de puntos adicionales permitirá generalmente la reconstrucción detallada que autorice un diagnóstico y tratamiento precisos. Ocasionalmente, sin embargo, un muestro incompleto, como por ejemplo por localización de puntos de muestra en sólo una porción del volumen del corazón, dará como resultado la generación de un mapa incompleto. Un muestreo adicional puede conducir a un mapa más detallado del volumen cardiaco parcial, pero ello puede ser inadecuado para un diagnóstico y tratamiento correctos.

Al crear mapas del corazón usando los sistemas anteriormente citados, los puntos de datos iniciales para la reconstrucción preliminar son adquiridos generalmente con la ayuda de una modalidad de obtención de imágenes, tal como la fluoroscopia, que permite al cardiólogo observar la colocación de la punta del catéter en el interior de la cámara del corazón. Una vez generado el mapa preliminar, pueden adquirirse los puntos subsiguientes con ayuda del mapa preliminar y de un sistema de localización basado, por ejemplo, en sensores electromagnéticos o acústicos. Desafortunadamente, la fluoroscopia sin contraste proporciona una visión relativamente mala de las características topográficas del interior del corazón. Mientras que la fluoroscopia con contraste, en la cual se inyecta un agente de contraste en la cámara del corazón que se está reconociendo, mejora significativamente la observación de la topografía, el agente de contraste dificulta la observación de la punta del catéter. Así pues, la fluoroscopia es insuficiente para guiar correctamente al cardiólogo hasta los puntos del interior del corazón necesarios para la generación de un mapa preliminar de la actividad eléctrica que abarque aproximadamente todo el volumen del corazón. Los efectos de la radiación ionizante potencialmente perjudiciales para el paciente también limitan la cantidad de datos que pueden recogerse por fluoroscopia.

La actividad eléctrica en un punto del corazón se mide típicamente avanzando un catéter, que contiene un sensor eléctrico en la punta distal o cerca de la misma, hasta ese punto del corazón, haciendo un contacto firme con el sensor sobre el tejido y adquiriendo datos en ese punto. Alternativamente, la actividad eléctrica puede medirse con catéteres que contengan electrodos múltiples.

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Generalmente es importante mantener un buen contacto eléctrico entre los electrodos y el tejido para obtener una lectura eléctrica fiable y estable. La fluoroscopia produce imágenes que carecen de detalle topográfico. En consecuencia, al tomar medidas con ayuda de esta modalidad de obtención de imágenes, no es preciso que la punta del catéter esté realmente en contacto efectivo con el tejido. De otro modo es posible magullar el tejido intracardiaco por una presión excesiva de la punta del catéter sobre el tejido mientras se hacen tales mediciones.

En el documento US 5694945 se describe un dispositivo de creación de mapas que comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1 adjunta.

Resumen de la invención

La presente invención está dirigida a un aparato según se define en la reivindicación 1 para la inspección intracardiaca de un estado de una cámara del corazón de un sujeto. El aparato de la invención efectúa la inspección por medio de un catéter que tiene una punta distal con un sensor de estado contenido en la misma o en su proximidad. El sensor de estado es capaz de detectar información sobre un estado de la cámara del corazón. Un procedimiento para usar el aparato de la invención comprende las etapas de:

a): adquirir una primera imagen de la cámara que contiene información topográfica de la cámara;

b): avanzar la punta distal del catéter hasta el interior de la cámara;

c): adquirir una segunda imagen que comprende una representación de la punta distal del catéter en la cámara;

d): presentar visualmente una superposición de la información topográfica adquirida en la etapa (a) con la segunda imagen de la etapa (c) para generar una imagen superpuesta visualizada que comprende las representaciones de la información topográfica y de la punta distal del catéter;

e): adquirir con el sensor de estado información sobre un estado de un punto de adquisición de la cámara, siendo seleccionado el punto de adquisición entre puntos de la imagen superpuesta visualizada de la etapa (d) próximos a la información topográfica;

f): repetir la etapa (e) en uno o más puntos de adquisición adicionales, siendo los puntos suficientes en número y separación por toda la cámara para permitir la generación de un mapa de inspección del estado de la cámara.

Un procedimiento preferido comprende las etapas de:

a): adquirir una primera imagen fluoroscópica con contraste de la cámara;

b): crear una imagen de contorno del interior de la cámara a partir de la imagen fluoroscópica con contraste;

c): avanzar la punta distal del catéter hasta el interior de la cámara;

d): adquirir una segunda imagen fluoroscópica de la cámara, sin contraste, que comprende una representación de la punta distal del catéter en la cámara. La primera imagen y la segunda imagen son adquiridas a partir de una proyección común relativa al sujeto;

e): presentar visualmente una superposición de la imagen de contorno de la etapa (b) con la imagen fluoroscópica de la etapa (d) para generar una imagen superpuesta;

f): adquirir con el sensor de estado información sobre un estado de un punto de adquisición de la cámara, siendo seleccionado el punto de adquisición entre puntos de la imagen superpuesta visualizada de la etapa (d) próximos a la información topográfica;

g): repetir la etapa (f) una o más veces en uno o más puntos de adquisición adicionales, siendo los puntos suficientes en número y separación por toda la cámara para permitir la generación de un mapa de inspección del estado de la cámara.

Otro procedimiento preferido comprende las etapas de:

a): adquirir una primera imagen fluoroscópica con contraste de la cámara, siendo adquirida la primera imagen con contraste a partir de una primera proyección relativa al sujeto;

b): crear una primera imagen de contorno del interior de la cámara a partir de la primera imagen fluoroscópica con contraste;

c): adquirir una segunda imagen fluoroscópica con contraste de la cámara, siendo adquirida la segunda imagen con contraste a partir de una segunda proyección relativa al sujeto;

d): crear una segunda imagen de contorno del interior de la cámara a partir de la segunda imagen fluoroscópica con contraste;

e): avanzar la punta distal del catéter hasta el interior de la cámara;

f): adquirir una primera imagen fluoroscópica de la cámara, sin contraste, que comprende una representación de la punta distal del catéter en la cámara, siendo adquirida la primera imagen fluoroscópica sin contraste a partir de la primera proyección relativa al sujeto;

g): presentar visualmente una superposición de la primera imagen de contorno de la etapa (b) con la primera imagen fluoroscópica sin contraste de la etapa (f) para generar una primera imagen superpuesta;

h): adquirir con el sensor de estado información sobre un estado de un punto de adquisición de la cámara, siendo seleccionado el punto de adquisición entre puntos de la imagen superpuesta visualizada de la etapa (g) próximos a la primera imagen de contorno;

i): adquirir una segunda imagen fluoroscópica de la cámara, sin contraste, que comprende una representación de la punta distal del catéter en la cámara, siendo adquirida la segunda imagen fluoroscópica sin contraste a partir de la segunda proyección relativa al sujeto;

j): presentar visualmente una superposición de la segunda imagen de contorno de la etapa (d) con la segunda imagen fluoroscópica sin contraste de la etapa (i) para generar una segunda imagen superpuesta;

k): adquirir con el sensor de estado información sobre un estado de un punto de adquisición de la cámara, siendo seleccionado el punto de adquisición entre puntos de la imagen superpuesta visualizada de la etapa (j) próximos a la segunda imagen de contorno;

l): repetir las etapas (h) y (k) en uno o más puntos de adquisición adicionales, siendo los puntos suficientes en número y separación por toda la cámara para permitir la generación de un mapa de inspección del estado de la cámara.

Otro procedimiento preferido comprende adicionalmente la etapa de marcar la visualización de la imagen superpuesta para identificar los puntos de la cámara en los cuales se adquirió información sobre el estado.

La invención está dirigida a un aparato para inspeccionar intracardiacamente un estado de una cámara del corazón de un sujeto según se define en las reivindicaciones adjuntas. El aparato de la invención comprende:

a): medios para presentar visualmente una superposición de la información topográfica, procedente de una primera imagen adquirida, con una segunda imagen; y

b): medios para adquirir información sobre un estado en un número de puntos de la cámara, siendo los puntos suficientes en número y separación por toda la cámara para permitir la generación de un mapa de inspección del estado de la cámara.

En una realización preferida, el aparato de la invención comprende adicionalmente medios para marcar la visualización para identificar los puntos de la cámara en los cuales fue adquirida la información sobre el estado.

En otra realización preferida, el aparato de la invención comprende adicionalmente medios para generar la información topográfica a partir de la primera imagen.

Es un propósito de la invención proporcionar un aparato adecuado para inspeccionar un estado de una cámara del corazón para permitir la generación de un mapa preliminar del estado en la cámara.

Es otro propósito de la invención proporcionar un aparato adecuado para inspeccionar una cámara del corazón que evite recoger datos localizados en una única porción del volumen de muestreo.

Es otro propósito de la invención proporcionar un aparato adecuado para inspeccionar el estado de una cámara del corazón para permitir la reconstrucción de mapas detallados que autoricen un diagnóstico y tratamiento del corazón más precisos.

Es otro propósito de la invención proporcionar un aparato adecuado para inspeccionar una cámara del corazón que disminuya la probabilidad de lesionar el tejido del corazón durante el muestreo de los datos del estado.

Es otro propósito de la invención proporcionar un aparato adecuado para inspeccionar un estado de una cámara del corazón que minimice los efectos adversos de la radiación ionizante durante la recogida de datos de la inspec-
ción.

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Es otro propósito de la invención proporcionar un aparato adecuado para inspeccionar un estado de una cámara del corazón que proporcione la capacidad de marcar la información visualizada para indicar los puntos del corazón en los cuales fue adquirida tal información.

Es el propósito de la invención proporcionar un aparato para inspeccionar el estado de una cámara del corazón en un procedimiento que posea los atributos anteriormente enumerados.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una imagen de ventriculograma izquierdo del ventrículo izquierdo de un corazón humano tomada de la proyección oblicua anterior derecha (OAD);

La Figura 2 es una imagen fluoroscópica de un catéter localizado en el corazón de la Figura 1 tomada de la proyección OAD;

La Figura 3 es el ventriculograma izquierdo de la Figura 1 en el cual se ha creado una imagen de contorno alrededor del interior del ventrículo izquierdo;

La Figura 4 es la imagen de contorno extraída de la Figura 3;

La Figura 5 es una superposición de la imagen de contorno de la Figura 4 y la imagen fluoroscópica de la Figura 2;

La Figura 6 es la imagen de la Figura 5 en la que se marcó la visualización para indicar los puntos de la cámara en los cuales se adquirió información;

La Figura 7 es equivalente a la Figura 6 tomada a partir de la proyección oblicua anterior izquierda (OAI);

La Figura 8 es una representación de un algoritmo utilizado para hallar automáticamente la punta de un catéter en una imagen visualizada; y

La Figura 9 muestra un aparato de la invención para efectuar el procedimiento según se ha descrito anteriormente en este documento.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La presente invención está dirigida a un aparato para inspeccionar intracardiacamente un estado de una cámara del corazón de un sujeto. El aparato de la invención es susceptible de inspeccionar el estado de cualquiera de las cámaras cardiacas, pero es particularmente útil para inspeccionar el estado del ventrículo izquierdo del corazón.

El aparato de la invención puede utilizarse para inspeccionar una o más condiciones o propiedades del tejido que comprenden las cámaras del corazón. Tal como aquí se usa, el término "estado" se refiere a una magnitud ya sea escalar o vectorial, y puede comprender, por ejemplo, una propiedad eléctrica, una temperatura, una presión, un pH, una medida de movimiento local del corazón, o cualquier otro estado o combinación de los mismos. El aparato de la invención es particularmente útil para inspeccionar las propiedades eléctricas de una cámara del corazón, incluyendo, aunque sin limitación, tensión, impedancia, conducción, velocidad y tiempo de activación local (TAL).

Tal como aquí se usa, el término "inspección" se refiere a la recogida de datos sobre el estado de la cámara en puntos representativos del conjunto de la cámara. La información sobre el estado puede recogerse individualmente, o puede recogerse junto con información sobre la posición, de manera que cada punto de datos refleje la información sobre el estado en unas determinadas coordenadas tridimensionales dentro de la cámara. Si durante la inspección se muestrean muchos puntos, la inspección puede ser útil para proporcionar una representación exhaustiva de la información sobre el estado en la totalidad de la cámara del corazón. Alternativamente, la inspección puede ser preliminar, en la cual se muestrean relativamente pocos puntos alrededor de la cámara. No obstante, incluso en caso de una inspección preliminar, si los puntos son suficientes en número y distribución alrededor de la cámara, los datos resultantes pueden se utilizados para establecer un "mapa de límites" de la cámara, cuyo estado detallado puede determinarse mediante un muestreo subsiguiente más exhaustivo. El aparato de la invención es especialmente útil para llevar a cabo tales inspecciones preliminares.

Se describirá ahora la invención en los términos de un aparato para medir las propiedades eléctricas del corazón. No obstante, se entenderá que usando los sensores apropiados, el aparato de la invención es igualmente aplicable a la medida de cualquiera de las condiciones anteriormente enumeradas.

El estado de la cámara del corazón es medido por uno o más sensores contenidos o próximos al extremo distal de un catéter que se introduce en la cámara que se esté inspeccionando. En el caso de un catéter que tenga un único sensor de estado, el sensor está preferiblemente contenido en la punta distal del catéter. Usando tal sensor de estado único, la información sobre el estado del tejido de la cámara es detectada y adquirida a base de puntos. El estado en cualquier punto de la cámara se determina avanzando el catéter hasta ese punto, preferiblemente poniendo el tejido de ese punto en contacto con el sensor contenido en la punta distal del catéter, y adquiriendo la información sobre el estado durante un cierto periodo de tiempo. Típicamente, los datos de cada punto son adquiridos en función del tiempo de uno o más ciclos cardiacos. Los datos son luego almacenados en una memoria informática para una futura utilización, como, por ejemplo, la construcción de un mapa bidimensional o tridimensional que represente gráficamente el estado medido en toda o parte de la cámara.

Los catéteres usados en el aparato de la invención pueden tener más de un sensor de estado contenido en los mismos. En las patentes Estadounidenses 5.409.000; 5.588.432; 5.931.863; 5.931.835 y 5.921.924, por ejemplo, se describen catéteres conteniendo sensores múltiples que pueden ser útiles para caracterizar las propiedades eléctricas del tejido del corazón. El uso de catéteres multisensores en el aparato de la invención permite la medición simultánea de información sobre el estado en múltiples puntos de la cámara del corazón, lo cual puede reducir potencialmente el tiempo requerido para evaluar el estado general de la cámara del corazón.

Preferiblemente, el catéter utilizado en el aparato de la invención comprende adicionalmente uno o más sensores próximos a su punta distal que pueden usarse para medir exactamente la posición y o la orientación de la punta del catéter en el cuerpo, particularmente en el corazón del sujeto. El sensor de posición puede operar, por ejemplo, detectando o transmitiendo campos acústicos, magnéticos o electromagnéticos. Como sensor de posición es preferible un sensor de campo electromagnético. Preferiblemente, la información sobre la posición es detectada y adquirida por los sensores de posición simultáneamente a la detección de la información sobre el estado por el sensor de estado. En la solicitud PCT WO96/05768, por ejemplo, se describen catéteres que tienen sensores capaces de ser utilizados para medir tanto las propiedades eléctricas del tejido del corazón como la ubicación de la punta del catéter. A modo de ejemplo, el catéter NAVI-STAR^{TM}, comercializado por Biosense-Webster, Inc. de Diamond Bar, California, es un catéter que contiene unos sensores, tanto de estado eléctrico como de posición, que pueden ser útiles.

El catéter utilizado en el aparato de la invención puede comprender adicionalmente medios para efectuar terapias sobre el tejido que comprende la cámara del corazón. Por ejemplo, la ablación endocardiaca es conocida en la técnica como procedimiento terapéutico para corregir la arritmia cardiaca. Esta terapia puede realizarse, por ejemplo, suministrando energía de radiofrecuencia al tejido enfermo desde un electrodo contenido en la punta distal del
catéter.

Un procedimiento según la invención comprende en términos generales las siguientes etapas:

b): avanzar la punta distal del catéter hasta el interior de la cámara;

La primera etapa del procedimiento es adquirir una primera imagen de la cámara del corazón que contenga información topográfica. Las características topográficas representadas típicamente en la imagen incluyen los límites o contorno del interior de la cámara, aunque también pueden representarse otras características topográficas o patológicas. Entre las modalidades ejemplares de obtención de imágenes que pueden utilizarse para adquirir la primera imagen se incluye la tomografía computerizada por emisión de fotón único (TCEFU), la tomografía por emisión de positrones (TEP), la ecocardiografía bidimensional o tridimensional, la resonancia magnética (RM), la tomografía computerizada (TC) y la fluoroscopia. Algunas de estas modalidades, por ejemplo la fluoroscopia, pueden requerir la inyección de un agente de contraste en la corriente sanguínea o en la cámara para ver las características topográficas de la cámara. Debido al hecho de que la fluoroscopia es una modalidad de obtención de imágenes que se encuentra habitualmente en los laboratorios de cateterización, la fluoroscopia con contraste es la modalidad de imagen preferida para adquirir la primera imagen que contiene información topográfica.

En el caso de la fluoroscopia con contraste, y quizás con otras modalidades de obtención de imágenes, la primera imagen de la cámara conteniendo información topográfica se adquiere dinámicamente, es decir, se adquieren imágenes secuenciales tras la inyección del agente de contraste. Las imágenes secuenciales son adquiridas durante al menos un ciclo cardiaco y preferiblemente durante varios. De hecho se adquiere una "película en movimiento" de múltiples fotogramas. En ciertas aplicaciones es preferible seleccionar un único fotograma de la imagen adquirida dinámicamente para su utilización subsiguiente. Para estas aplicaciones es preferible el fotograma único correspondiente a la parte de fin de diástole del ciclo cardiaco. Por otro lado, puede seleccionarse cualquier otro fotograma siempre que sea usado consistentemente para la extracción del contorno así como la subsiguiente presentación visual de imágenes que contengan representaciones de la punta del catéter.

El punto de fin de diástole del ciclo cardiaco es el punto en el cual los ventrículos están dilatados al máximo inmediatamente antes de la contracción. El fotograma correspondiente o representativo de la cámara al final de la diástole puede ser seleccionado mediante una diversidad de procedimientos. Pueden visionarse manualmente los fotogramas y puede seleccionarse como fotograma de fin de diástole el fotograma inmediatamente anterior a la contracción ventricular. Alternativamente, el fotograma de fin de diástole puede ser determinado automáticamente mediante técnicas de tratamiento de imagen. Por ejemplo, puede extraerse el límite o contorno de la cámara en cada fotograma usando algoritmos tales como los snakes (técnica de ajuste elástico). El fotograma cuyo contorno encierre el área máxima corresponde al fotograma de fin de diástole. Alternativamente, puede correlacionarse el fotograma que corresponda al fin de diástole con el electrocardiograma (ECG) de la superficie corporal. Específicamente, el fotograma de fin de diástole puede estar definido por una característica particular de la onda QRS del ECG de la superficie
corporal.

En caso de que el ventrículo izquierdo sea el objeto del estudio, la primera imagen comprende preferiblemente una imagen fluoroscópica con contraste del ventrículo izquierdo, comúnmente denominada ventriculograma izquierdo. En la Figura 1 aparece una imagen de ventriculograma izquierdo del corazón humano, mostrando el ventrículo en el fin de diástole, tomada a partir de la proyección oblicua anterior derecha (OAD). Según se aprecia en la Figura 1, el área oscura 11 representa el interior del ventrículo izquierdo lleno de agente de contraste. Como el ventrículo está completamente lleno de agente de contraste, las características topográficas del ventrículo, es decir, la frontera o contorno 12 del ventrículo, están claramente visibles en el ventriculograma izquierdo.

Después de haber introducido el catéter comprendiendo el sensor de estado en la cámara del corazón que se esté inspeccionando, la siguiente etapa consiste en adquirir una segunda imagen de la cámara mostrando el catéter contenido en la misma. La segunda imagen puede adquirirse mediante una variedad de modalidades de obtención de imágenes, por ejemplo fluoroscopia, ecocardiografía, resonancia magnética (RM) o tomografía computerizada (TC). Una vez más, debido a la naturaleza ubicua de la fluoroscopia en el laboratorio de cateterismo, la fluoroscopia es la modalidad preferida para obtener la segunda imagen. La Figura 2 muestra una imagen fluoroscópica del corazón de la Figura 1 tomada a partir de una proyección OAD. La imagen de la Figura 2 muestra el catéter 21 que tiene una punta distal 22 con un sensor eléctrico 23 contenido en la misma. Sin embargo, según se aprecia en la Figura 2, la imagen fluoroscópica sin contraste no es particularmente útil para proporcionar una ayuda visual fácilmente discernible sobre las paredes internas del ventrículo. Adicionalmente, la imagen fluoroscópica se extiende hasta el epicardio. En consecuencia, el muestreo de la información sobre el estado del endocardio, con ayuda fluoroscópica únicamente, puede conducir a un muestreo incompleto de sólo una parte de la cámara del corazón, y puede ser menos informativo en cuanto a la identificación de puntos de muestreo en la pared endocardiaca.

La siguiente etapa para poner en práctica el procedimiento consiste en visualizar una superposición de la información topográfica de la primera imagen con la segunda imagen que comprende una representación de la punta distal 22 del catéter. En la puesta en práctica del procedimiento utilizando modalidades de obtención de imágenes adquiridas dinámicamente, puede efectuarse una variedad de superposiciones para visualizar la información topográfica junto con la imagen que muestra la punta distal 22 del catéter. En el caso de la fluoroscopia con contraste como modalidad para adquirir la primera imagen que contiene la información topográfica de la cámara, la imagen con contraste es adquirida dinámicamente. En consecuencia, en la superposición visualizada puede usarse una imagen dinámica en movimiento de la cámara, o bien una imagen estática en un solo punto del ciclo cardiaco. De igual modo, la fluoroscopia sin contraste utilizada para obtener la imagen de la punta 22 del catéter en la cámara también es adquirida dinámicamente, de manera que puede usarse una imagen ya sea dinámica o estática para mostrar la punta del
catéter.

El propósito de crear la imagen superpuesta visualizada es doble. En primer lugar, para facilitar el guiado de la punta 22 del catéter hasta la pared de la cámara bajo examen, y en segundo lugar para proporcionar un visionado que permita al cardiólogo adquirir datos en puntos representativos de toda la cámara. La mera superposición de las imágenes de la Figura 1 y la Figura 2 sería inadecuada para servir a estos propósitos, ya que el área oscura del ventriculograma izquierdo de la figura 1 mostrando el interior del ventrículo izquierdo ocultaría completamente la imagen de la punta 22 del catéter. En consecuencia, es deseable extraer o derivar de la Figura la información sobre el contorno antes de la superposición con la imagen de la Figura 2.

La Figura 3 es una imagen de ventriculograma izquierdo del ventrículo mostrado en la Figura 1, en la cual se ha creado una imagen 31 de contorno sobre el contorno de la pared interior del ventrículo 11. La imagen de contorno puede crearse, por ejemplo, de una de estas tres maneras:

A. Creación manual de la imagen de contorno - Se importa la imagen con contraste a un programa de dibujo y, mediante la herramienta de dibujar del programa de dibujo, se traza manualmente una imagen de contorno continua sobre la totalidad del contorno del ventrículo arrastrando manualmente el puntero del ratón o un dispositivo similar de puntero a todo alrededor del contorno. Alternativamente, la imagen con contraste puede ser marcada manualmente con la herramienta de dibujo en unos puntos discretos y puede interpolarse el contorno entre estos puntos, por ejemplo, utilizando splines (polinomios segmentarios).

B. Creación automática de la imagen de contorno - La imagen de contorno es creada y extraída automáticamente mediante un algoritmo de extracción de contornos tal como los snakes. Los snakes fueron originalmente propuestos como una aproximación de regularización para localizar contornos (véase M. Kass, A. Witkin & D. Terzopoulos. "Snakes: Active Contour Models (Snakes: Modelos de contorno activo)", Proceedings of First International Conference Vision. 1998, pg. 259-269 y D. Terzopoulos, "Regularization of Inverse Visual Problems Involving Discontinuities (Regularización de problemas visuales inversos que impliquen discontinuidades", IEEE Trans. Pat. Anal. Mach. Intell., vol. PAMI-8. nº 4. 1998, pg. 413-424).

El contorno V puede representarse como un conjunto ordenado de puntos, V = [v_{1}, v_{2},...v_{n}] en donde cada v_{i} está definido por una pareja de coordenadas (x,y). Un snake puede ser cerrado o abierto, dependiendo de si los puntos extremos están cerrados. En la presente invención se usan preferiblemente snakes cerrados.

Se indican dos funcionales E_{int} y E_{ext}. E_{int} (v_{i}) impone restricciones de continuidad y lisura, mientras que E_{ext} (v_{i}) atrae el snake a las características principales de la imagen, por ejemplo la magnitud del gradiente de intensidad. Se busca minimizar tanto E_{int} como E_{ext}. Minimizando ambos funcionales a través del snake, el problema de extracción de límites se convierte en el siguiente problema de minimización de energía:

(1)V_{v} = arg\ min_{v}\ \Sigma\ \lambda_{i}\ E_{int}\ (v_{i}) + (1 - \lambda_{i})\ E_{ext}\ (v_{i})

en donde \lambda_{i} \varepsilon[0,1] es un parámetro sacrificable. Poner \lambda a 0 significa que se minimiza sólo el componente E_{ext} de la ecuación. Poner \lambda a 1 significa que se minimiza sólo el componente E_{int}. Una \lambdas intermedia resulta en un sacrificio de E_{int} frente a E_{ext}.

El parámetro \lambda puede hallarse empíricamente o mediante una selección paramétrica basada estratégicamente en el criterio mínimas (véase H. Freeman, "Computer processing of Line Drawing Images (Tratamiento por ordenador de imágenes de dibujo lineal)". Computer Survey 6, 1974, pg. 57-98).

En la formulación original, la energía interna E_{int} estaba definida por la primera y segunda derivada a lo largo del límite, que daban al snake un comportamiento tipo lámina de goma y chapa delgada respectivamente, y que se aproxima por:

E_{int} (v_{i}) = \bigparallel v_{i}- v_{i-1} \bigparallel ^{2} + \bigparallel v_{i-1} - 2\ v_{i} + v_{i+1} \bigparallel ^{2}

Alternativamente, E_{int}(v_{i}) y E_{ext}(v_{i}) pueden ser definidos de diferentes maneras, por ejemplo según describen K.F. Lai & R.T. Chin en "Deformable Contours: Modeling and Extraction (Contornos deformables: Modelización y extracción)", PAMI-17, nº 11, Noviembre 1995, pg. 1084-1090.

C. Creación semiautomática de la imagen de contorno - En una variación del procedimiento semiautomático, al médico se le presenta un contorno snake para su aceptación o rechazo. El rechazo del contorno resulta en un tratamiento adicional que conduce a la presentación de otro posible contorno. Esto continúa hasta que el médico acepte la imagen de contorno. Alternativamente puede emplearse un algoritmo snake modificado que fuerce la imagen de contorno a uno o más puntos preseleccionados por el usuario.

La imagen 31 de contorno así producida, extraída del ventriculograma izquierdo, está representada en la Figura 4. Las coordenadas x, y de la imagen de contorno extraída son preferiblemente almacenadas en la memoria del ordenador para usarlas cuando se presenta visualmente la superposición de la información topográfica y la imagen que muestra la punta 22 del catéter.

Según se indicó anteriormente, la información de contorno y la imagen mostrando la punta 22 del catéter pueden ser dinámicas o estáticas. La información del contorno 31 y de la punta 22 del catéter puede superponerse, por ejemplo, de los modos siguientes:

A. Imagen de contorno estática sobre imagen de punta de catéter estática

Se adquiere una imagen de contorno estática a partir de una imagen dinámica por uno de los procedimientos descritos anteriormente, por ejemplo se adquiere el fotograma de fin de diástole por sincronización con la señal de ECG de la superficie corporal. También se discrimina la imagen fluoroscópica que muestra la punta 22 del catéter para mostrar el mismo fotograma seleccionado para la imagen de contorno. La superposición de la imagen de contorno sobre la imagen que muestra la punta 22 del catéter se efectúa cambiando en la imagen que muestra la punta 22 del catéter el color o intensidad de los píxeles correspondientes a la imagen de contorno almacenada.

B. Imagen de contorno estática sobre imagen de punta de catéter dinámica

Se superpone la imagen de contorno estática según se describió anteriormente sobre una imagen dinámica de la punta 22 del catéter en el corazón. En este caso el color o intensidad de los píxeles de cada fotograma de la imagen fluoroscópica dinámica es tratado según se describió anteriormente para mostrar la imagen de contorno 31 de la

\hbox{cámara
11.}

C. Imagen de contorno dinámica sobre imagen de punta de catéter dinámica

En lugar deseleccionar un solo fotograma de la imagen con contraste, se trata la secuencia completa para extraer el contorno de cada fotograma. Luego se sincronizan los contornos almacenados con las imágenes dinámicas vivas de la cámara 11 y de la punta 22 del catéter y se trata cada fotograma de las imágenes dinámicas vivas para ajustar el color o intensidad de los píxeles en correspondencia con el contorno en ese punto del ciclo cardiaco.

Las imágenes tratadas resultantes que muestran el contorno y la punta 22 del catéter se muestran en el visualizador. La Figura 5 es una fotografía de la superposición visualizada de la imagen de contorno 31 de la Figura 4 con la imagen fluoroscópica que muestra una parte del catéter 21 y de la punta 22 del catéter de la Figura 2.

Puesto que la primera imagen que contiene la información topográfica (Figura 1) y la segunda imagen que muestra la punta 22 del catéter (Figura 2) fueron ambas adquiridas usando la misma modalidad de obtención de imágenes (fluoroscopia) y a partir de la misma proyección (OAD), la imagen de contorno 31 en la imagen superpuesta visualizada representa los puntos de la pared interior de la cámara 11. En consecuencia, para adquirir información sobre el estado relativo al tejido de la cámara, el cardiólogo avanza la punta 22 del catéter guiándose por la imagen superpuesta visualizada de la Figura 5 hasta un punto de adquisición que, en la imagen visualizada, aparezca sobre la imagen 31 de los límites o próximo a la misma. En este punto de adquisición, la punta 22 del catéter se encuentra en contacto con la pared de la cámara o próxima a la misma, y puede adquirirse información sobre el estado, preferiblemente junto con la información sobre la ubicación. Mirando la imagen superpuesta visualizada, el cardiólogo puede adquirir información sobre el estado y/o ubicación mediante la activación de un pedal, por ejemplo, que envíe instrucciones al ordenador para que inicie la adquisición de datos. La información sobre el estado y/o ubicación se adquiere preferiblemente en cada punto de la pared de la cámara cardiaca durante al menos un ciclo cardiaco completo, y preferiblemente más de uno. Los datos son adquiridos preferiblemente a una frecuencia mínima aproximada de 10 por segundo, más preferiblemente a una frecuencia mínima aproximada de 20 por segundo, y aún más preferiblemente a una frecuencia mínima aproximada de 50 por segundo.

Una vez adquiridos los datos en el primer punto de adquisición, el cardiólogo adquiere los datos subsiguientes avanzando la punta 22 del catéter hasta puntos sucesivos de la cámara, apareciendo dichos puntos en la imagen superpuesta visualizada sobre la imagen de contorno o próximos a la misma. El número total de puntos de datos adquiridos es función del propósito perseguido por la inspección. Si sólo se está efectuando una inspección preliminar con objeto de definir los límites de la cámara para otra guía o técnica de navegación, deberían adquirirse al menos 3 y preferiblemente al menos 5 puntos con ayuda de la imagen superpuesta visualizada.

Según aquí se describe, la primera imagen conteniendo información topográfica y la segunda imagen conteniendo una representación de la punta 22 del catéter son adquiridas preferiblemente usando la misma modalidad de obtención de imágenes, es decir, fluoroscopia. Adicionalmente, es preferible adquirir ambas imágenes en la misma proyección, es decir, las imágenes de la Figura 1 y la Figura 2 fueron ambas adquiridas en la proyección OAD. Es preferible adquirir ambas imágenes usando la misma modalidad y usando la misma proyección, porque así se elimina la necesidad de hacer coincidir las imágenes. Alternativamente, puede adquirirse la primera y la segunda imagen usando diferentes modalidades de obtención de imágenes y/o a partir de diferentes proyecciones. Sin embargo, tales imágenes requerirán hacerlas coincidir durante la superposición si la imagen superpuesta visualizada tiene que servir como guía para el contorno de la cámara.

Para ayudar al cardiólogo a adquirir una información representativa del estado en la totalidad de la cámara, el procedimiento comprende preferiblemente marcar la visualización en los puntos en los que se adquiere información sobre el estado. Esta habilidad proporciona al cardiólogo una indicación visual de todos los puntos o lugares de la pared cardiaca en los cuales se adquirió información, y ayuda a guiar al cardiólogo hasta los lugares en los que aún se requiera muestreo.

Preferiblemente la visualización se marca automáticamente cuando se activa un medio, tal como el pedal, para iniciar la adquisición de datos. Preferiblemente la posición de la punta 22 del catéter en la visualización se localiza automáticamente mediante el siguiente algoritmo. El algoritmo de localización de la punta del catéter está basado en las siguientes suposiciones:

1): En la imagen la punta 22 del catéter se ve negra;

2): El mayor contraste en la imagen superpuesta visualizada se produce entre la punta 22 del catéter y sus alrededores; y

3): El tamaño de la punta 22 del catéter puede ser fijo en el análisis de todas las imágenes.

Puede comprenderse el algoritmo por referencia a la Figura 8, en la cual la punta 22 del catéter está aproximada a una forma geométrica fija de un tamaño dado, por ejemplo el cuadrado 81 de la Figura 8. Cada cuadrado es del mismo tamaño, entre unos 10 y unos 20 píxeles. Para comprobar si se ve la punta del catéter en el cuadrado 81, se calcula la intensidad media de los píxeles que comprende el cuadrado 81. Similarmente se evalúa la intensidad media de los píxeles que comprenden los cuatro cuadrados 82, 83, 84 y 85 que rodean al cuadrado 81. El contraste entre el cuadrado 81 y sus vecinos 82, 83, 84 y 85 es la diferencia entre la intensidad media del cuadrado 81 y la intensidad media de los cuadrados 82, 83, 84 y 85. Este cálculo es iterado sobre todos los píxeles de la imagen. La localización de la punta del catéter es atribuida al cuadrado que tenga el máximo contraste o diferencia de intensidad con sus
alrededores.

Marcar la visualización ayuda al cardiólogo a evitar que falten regiones del corazón si el objetivo es inspeccionar la cámara como un todo. Marcar la visualización para indicar los lugares de adquisición de datos también permite al cardiólogo volver a un lugar visitado, por ejemplo para confirmar la información sobre un estado previamente muestreado.

La imagen superpuesta visualizada puede marcarse, por ejemplo, con un símbolo geométrico (un cuadrado, un círculo, etc.) para representar cada punto en el cual se adquirió información sobre el estado. Alternativamente puede marcarse la visualización con un número o color representativo de la magnitud de la información sobre el estado adquirida en ese punto. Puede marcarse la visualización, por ejemplo, dando instrucciones al ordenador para que marque la visualización con la posición de la punta del catéter cuando se active el pedal que inicia la adquisición de datos. Alternativamente, el cardiólogo puede disponer de un medio de marcaje que permita seleccionar entre los puntos adquiridos aquellos que deben marcarse sobre la imagen superpuesta visualizada.

La Figura 6 representa la imagen superpuesta visualizada de la Figura 5 en la cual se han marcado sobre la imagen visualizada unos símbolos geométricos 61 correspondientes a los puntos de la cámara en los cuales se adquirió información sobre el estado.

La información topográfica utilizada en el procedimiento según se ha descrito hasta el momento es de naturaleza bidimensional. En consecuencia, la imagen de contorno usada en la imagen superpuesta visualizada representa los puntos de la pared interior del corazón en un sólo plano. Si el objetivo de la inspección es una caracterización más exhaustiva de la cámara del corazón, puede ser preferible realizar el procedimiento utilizando imágenes adquiridas a partir de una pluralidad de proyecciones. Brevemente, el procedimiento en el cual la información sobre imagen y estado se adquiere a partir de dos proyecciones utilizando fluoroscopia, modalidad preferida de obtención de imágenes, comprende las etapas de:

e): avanzar la punta distal del catéter hasta el interior de la cámara;

h): adquirir con el sensor de estado información sobre el estado de un punto de adquisición en la cámara, siendo seleccionado el punto de adquisición entre puntos de la primera imagen superpuesta de la etapa (g) próximos a la primera imagen de contorno;

k): adquirir con el sensor de estado información sobre un estado de un punto de adquisición en la cámara, siendo seleccionado el punto de adquisición entre puntos de la segunda imagen superpuesta de la etapa (j) próximos a la segunda imagen de contorno;

Preferiblemente, todos los datos adquiridos con ayuda de una de las imágenes superpuestas visualizadas son recogidos antes de recoger los datos con ayuda de la segunda imagen superpuesta visualizada.

Si sólo se está realizando una inspección preliminar para definir los límites de la cámara para otra técnica de guiado o navegación, deberán adquirirse al menos 3 y preferiblemente al menos 5 puntos con la ayuda de cada una de las imágenes superpuestas visualizadas.

Según se describió anteriormente, el procedimiento comprende preferible y adicionalmente marcar los puntos 61 de la imagen superpuesta en los cuales se adquirió información sobre el estado. La Figura 7 muestra una superposición marcada de las imágenes de contorno y de fluoroscopia del ventrículo izquierdo mostrado en las Figuras 1-6, en la cual las imágenes fueron adquiridas en una proyección oblicua anterior izquierda (OAI). Es esperable que el muestreo del estado de la cámara a partir de proyecciones múltiples aumente la exactitud de un mapa preliminar de la cámara del corazón basado en los datos.

Si se pone en práctica el procedimiento con un catéter que contenga un sensor para obtener información sobre la posición, cada punto de datos de información sobre posición obtenido por medio del sensor de estado puede estar acompañado por unas coordenadas tridimensionales del tejido en las cuales se obtuvo el punto de datos. Los resultantes datos de inspección de la información sobre estado y posición obtenidos por la puesta en práctica de la invención son especialmente útiles para la creación de mapas del corazón, especialmente mapas tridimensionales. Se describen procedimientos para crear tales mapas en el documento EP-A-0974936 y en la solicitud de patente Europea de propiedad común EP-A-1070480.

El procedimiento comprende, adicional y opcionalmente, la etapa de crear un mapa del estado del corazón basado en la información sobre posición y estado obtenida de la puesta en práctica del procedimiento de la invención.

La Figura 9 muestra un aparato preferido de la invención. El aparato comprende un catéter 21 para inserción en el cuerpo humano. El extremo distal 24 del catéter 21 incluye junto a la punta distal 22 una parte funcional 23 para realizar funciones de diagnóstico y/o terapéuticas. La parte funcional 23 comprende preferiblemente electrodos o sensores para efectuar mediciones electrofisiológicas según se describe, por ejemplo, en la patente Estadounidense 5.391.199 o en la solicitud PCT WO97/24983. Alternativa o adicionalmente, la parte funcional 23 puede incluir otros aparatos de diagnóstico para registrar valores de los parámetros en puntos del interior del cuerpo. La parte funcional 23 puede incluir también aparatos terapéuticos según es sabido en la técnica.

Preferiblemente, el extremo distal 22 incluye adicionalmente un sensor 28 que genera señales utilizadas para determinar la posición y, preferiblemente, la orientación del catéter dentro del cuerpo. El sensor 28 es preferiblemente adyacente a la parte funcional 23 con una relación fija respecto a la punta 22. El sensor 28 comprende preferiblemente tres bobinas, tal como se describe en la solicitud PCT WO96/05768. Este sensor permite la generación continua de seis dimensiones de información de posición y orientación con respecto a unos campos magnéticos aplicados externamente. Alternativamente, el sensor 28 puede comprender otros sensores de posición y/o sensores coordinados según se describe en las patentes Estadounidenses 5.391.199 y 5.443.489 y la solicitud PCT WO94/04938. Adicionalmente, la punta 22 puede estar recubierta con un material marcador opaco para que se vea la punta bajo un aparato de obtención de imágenes tal como un fluoroscopio.

El catéter 21 incluye preferiblemente un mango 30 que tiene unos controles 32 que se utilizan para guiar el extremo distal 24 del catéter 21 en una dirección deseada. El catéter 21 comprende preferiblemente un mecanismo de guiado en el extremo distal 24, según es sabido en la técnica, para facilitar la reubicación de la punta 22.

El catéter 21 se acopla mediante un cable de extensión 25 a una consola 34 que permite al usuario observar y regular la función del catéter 21. La consola 34 incluye preferiblemente un ordenador 36, un teclado 38, una circuitería 40 de tratamiento de señales que está típicamente dentro del ordenador, y un visualizador 42. Los circuitos 40 de tratamiento de señales reciben, amplifican, filtran y digitalizan las señales procedentes del catéter 21, incluyendo las señales procedentes del sensor 28 y de la parte funcional 23, tras lo cual estas señales digitalizadas son utilizadas por el ordenador 36 para calcular la información sobre el estado y la posición y/u orientación de la punta 22 del catéter. Alternativamente puede asociarse una circuitería adecuada al propio catéter 21 de manera que los circuitos 40 reciban señales que hayan sido ya amplificadas, filtradas y/o digitalizadas. Preferiblemente el ordenador 36 incluye una memoria para almacenar la información sobre posición y estado. El ordenador 36 incluye también medios para una modalidad de obtención de imágenes que use una interfaz de video o de protocolo DICOM. Preferiblemente, el ordenador 36 comprende adicionalmente un hardware gráfico dedicado para extraer rápidamente la información topográfica y para la superposición de imágenes topográficas con otras imágenes que representen visualmente la punta 22 del catéter en el cuerpo. Las imágenes que contienen información de contorno, las imágenes que muestran la punta 22 del catéter y las superposiciones de estas imágenes son visualizadas en el visualizador 42. Preferiblemente, el ordenador está equipado para recibir señales de ECG de la superficie del cuerpo procedentes de un monitor 73 de ECG conectado a una pluralidad de conductores 52 de ECG de la superficie del cuerpo. Alternativamente, la monitorización de ECG puede ser efectuada directamente por los circuitos 40.

Aunque esta invención ha sido descrita en conexión con sus realizaciones más preferidas, será aparente para los que revisen esta detallada memoria descriptiva que numerosas realizaciones adicionales entran perfectamente en el alcance de la invención reivindicada según queda establecida en las reivindicaciones que aparecen más adelante.

Claims

1. Aparato para inspeccionar intracardiacamente un estado de una cámara (11) del corazón de un sujeto, comprendiendo dicho aparato:

a): un catéter (21) para adquirir información sobre el estado de un número de puntos de dicha cámara, teniendo dicho catéter (21) una punta distal (22) y un sensor (23) contenido en la misma, siendo dicho sensor (23) capaz de detectar dicha información sobre el estado, siendo dichos puntos suficientes en número y separación por toda la cámara para permitir la generación de un mapa de inspección de dicho estado en dicha cámara (11);

b): medios para extraer información topográfica de la cámara a partir de una primera imagen de dicha cámara (11); y

c): medios para superponer dicha información topográfica extraída con una segunda imagen y presentar visualmente la superposición;

: caracterizado porque:

: dicha segunda imagen comprende una imagen de dicha punta distal (22) del catéter en dicha cámara (11).

2. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente medios para marcar dicha superposición visualizada para identificar los puntos de la cámara (61) en los cuales fue adquirida dicha información sobre el estado.

3. El aparato de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual dicha información topográfica comprende un contorno de dicha cámara de dicho corazón.

4. El aparato de la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el cual dicho sensor (23) de estado es un sensor eléctrico (23).

5. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho catéter (21) comprende adicionalmente un sensor (28) de posición.

6. El aparato de la reivindicación 5, en el cual dicho sensor (28) de posición es un sensor electromagnético (28) de posición.

7. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende medios para extraer información topográfica a partir de una secuencia de imágenes de dicha cámara y para superponer la secuencia de información topográfica extraída con una secuencia de segundas imágenes del catéter en la cámara, y presentarlas visualmente, siendo la secuencia de segundas imágenes unas imágenes dinámicas vivas de la cámara (11) y la punta distal (22) del catéter, y en el cual la secuencia de información topográfica está sincronizada con las imágenes dinámicas vivas de manera que coincidan con el ciclo cardiaco del corazón.