專利名稱：用于在患者身體上定位電極的系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種用于由未接受過醫學訓練的人員在患者身體上定位電 極的系統和方法。
背景技術：
針對大量的醫學檢査，患者身體上的電極的精確定位是不可缺少的。
一個突出的示例是ECG (心電圖)檢查和生物阻抗測量。
如果在家庭環境中執行這樣的檢查，則可能沒有接受過醫療訓練的人
員，那么患者，或者未接受過醫療訓練的人員，就不得不承擔可能需要一
定醫學和技術背景知識的工作，例如電極的放置。
在心力衰竭檢查和/或慢性心力衰竭治療中，可能需要每日執行生物阻
抗測量，所述生物阻抗測量包括由患者在家中進行的在患者身體上定位若
干電極。為了從這樣的重復測量中獲得有意義的結果，對于每次測量，將
每個電極放置在基本相同的位置上是不可缺少的。
例如，只要電極放置不改變，生物阻抗技術是安全的、非介入的和可
再生的。示出了針對使用用于檢測肺水腫的經胸廓的電阻抗測量，電極位
置變化的影響限制了連續的間歇生物阻抗測量的值。當電極移動6cm時，
產生大約5Q的差值。
發明目的
期望有一種用于在患者身體上定位電極的系統和方法，使得未接受過 醫學訓練的人員能夠以足夠的精度定位電極。

發明內容
用根據權利要求1的系統和根據權利要求7的方法能夠實現發明目的。
4根據本發明，參考身體的參考圖像包括用于放置電極的參考位置。捕 捉患者身體的實際圖像。對參考圖像和實際圖像進行比較，使得患者身體 和參考身體在其位置、尺寸等方面相匹配。之后，可以將參考圖像中的參 考位置虛擬地投射到實際圖像中的患者身體上，從而確定患者身體上的電 極位置。隨后，對確定的電極位置進行指示，使得未接受過醫學訓練的人 員和/或患者自己可以在確定的電極位置上定位電極。
如果患者總是以基本相同的姿勢站在照相機設備之前，系統可以使用 普通照相機設備。在一實施例中，圖像捕捉系統可以包括用于生成患者身 體的立體圖像的立體照相機系統。參考圖像為立體圖像。基于從通過立體 照相機捕捉到的圖像可重新得到的信息，能夠確定患者身體表面上的空間 距離。這使得與參考圖像中的參考身體的位置或姿勢相比，圖像處理系統 容許關于患者的不同位置或姿勢。
在一實施例中，系統還包括患者身體支架，所述患者身體支架用于對 應于參考圖像中的參考身體的參考姿勢，以預定患者姿勢保持患者身體。 特別地，患者支架適用于使用如上所述的普通照相機設備，但是與立體照 相機系統組合使用也是有利的。參考身體的姿勢和位置與患者身體的姿勢 和位置之間的差別越小，指示的電極位置的精度可能越高。由于這一原因， 系統可以包括指示器，其用于指示患者身體的姿勢和位置足夠用于確定和 指示電極位置。
在一實施例中，指示器系統包括輻射指示系統，所述輻射指示系統用 于使用患者身體的電極位置上的可視輻射對指示器投影圖像進行投射。例 如，輻射指示系統為激光指示系統、聚光燈系統或數據投影系統。指示器 投影圖像可以為斑點或者可以任意其他預定形狀，可能不僅指示位置，還 指示電極的所需定向。系統可以還包括可定位鏡面，使得患者能夠看見在 患者自己身體上的投影圖像而不需要干擾其姿勢。
在一實施例中，指示器系統包括顯示設備，其用于顯示患者身體的實 際圖像和患者身體上的電極位置。患者或任何其他人員能夠從顯示設備上 確定電極位置。如果實際圖像有規律地刷新，則要定位在患者身體上的電 極將在所顯示的圖像中可視并可以對電極進行定位，使得在所顯示的圖像 中，電極與所指示的電極位置重合。例如，當要定位在患者身體上的電極向指示位置移動的時候，可以給使用者額外的支持反饋，例如，患者根據 音調，如果電極接近其最終位置，音調的音高(pitch)可以增加。如果到 達最終位置，所顯示的圖像可以以閃爍的方式或更亮的顏色(如綠色)示 出要定位的電極，等等。
可以通過捕捉患者身體圖像作為參考圖像來獲得參考圖像。在一實施 例中，在捕捉患者身體圖像作為參考圖像之前，將電極定位于患者身體上， 使得可以將患者身體上電極的位置作為參考位置。
可以生成參考圖像，例如計算機生成。生成的圖像包括與患者身體相 對應的所生成的虛擬身體。為了確定電極位置，將所生成的虛擬參考身體 和患者身體進行匹配。例如，可以基于身體的輪廓執行匹配。
雖然本申請參考提到了患者身體，特別是人類患者身體，預期地，可 以僅使用身體的一部分，例如僅身體的軀干或手臂。另外，患者身體也可 以為動物身體。此外，要將患者身體理解為任意物體，而不必是活體。


下面，本發明將參照在附圖中示出的非限制性實施例進行說明，其中 圖l示出了示出在一段時間內測得的心力衰竭患者的生物阻抗的圖表； 圖2示意性地示出了根據本發明的系統的第一實施例；以及 圖3示意性地示出了根據本發明的系統的第二實施例。
具體實施例方式
在附圖中，相似的附圖標記表示相似的組件。
圖1示出了在橫軸上具有住院治療之前的若干天，以及在縱軸上具有 阻抗，具體為心力衰竭患者的胸腔生物阻抗的圖表。圖1取自于Cheuk-Man Yu、 Li Wang、 Elaine Chau等人白勺文章"Intrathoracic Impedance Monitoring in Patients With Heart Failure Correlation With Fluid Status and Feasibility of Early Warning Preceding Hospitalization" ( Circulation, 2005年8月9日，841 -848頁)。每天至少測量一次胸腔阻抗。在0天處，患者的情況變化，使得 患者住院治療。從圖表中可以發現，在住院前約14天時，患者的胸腔阻抗已經開始變低。當檢測到胸腔阻抗的改變時，患者可以在住院前10-14天
得到治療，由此可能避免住院。
替代胸腔內測量，可以使用患者軀干上的電極來確定患者的胸腔生物 阻抗。然而，為了獲得阻抗測量的有意義序列，對于每次測量都應該將電 極定位在基本相同的位置。提供根據本發明的系統和方法，以使患者能夠 自己對電極進行定位或者由例如家庭成員的未接受過醫學訓練的人員對電 極進行定位。
圖2示意性地示出了根據本發明的系統100的實施例。將患者10定位 在包括第一照相機112和第二照相機114的立體照相機系統110的前面。 將立體照相機系統110的輸出信號提供給處理系統120。處理系統120包括 視頻捕捉設備122。視頻圖像信號122a通過視頻捕捉設備122輸出并提供 給對視頻圖像信號122a中的視頻圖像進行操作的圖像預處理設備124。圖 像預處理設備124處理視頻圖像以辨識視頻圖像中的患者10的軀干，例如， 通過辨識患者10的軀干的輪廓。圖像預處理設備124提供患者身體部分的 實際圖像126，在該情形下為軀干。
處理系統120還包括存儲相應身體部分的參考圖像128的存儲設備， 在該情形下為軀干。在參考圖像128中，提供至少一個電極參考位置130。 參考位置130指示要在患者10的相應身體部分上定位的電極的位置，以及 所述電極的可能的定向。
參考圖像128可以是在之前捕捉的患者10的相應身體部分的圖像。在 一實施例中，可以生成參考圖像，特別是對應于患者10的相應身體部分的 計算機生成的圖像，或用于一般目的生成的圖像，所述圖像與患者10的身 體部分相匹配。
將實際圖像126和參考圖像128提供給圖像處理設備132以進行比較。 通過對參考圖像128和實際圖像126進行比較和匹配，參考圖像128中的 參考位置130可以與實際圖像126中的患者身體部分相匹配。例如，根據 參考圖像128中的參考位置130，圖像處理設備132可以在顯示給患者的圖 像上疊加(一個或多個)正確的電極位置的指示。
在示出的實施例中，在顯示設備134上顯示了包括實際圖像126和參 考位置130的圖像。在顯示設備134上，患者10的實際身體部分的顯示圖
7像對于患者10是可視的。基于所顯示的圖像，患者10可以將電極定位于
其身體上對應的電極位置。例如，實際圖像有規律地更新——其可以為基
本上連續更新的視頻圖像序列——患者io的握住電極的手可以進入實際圖
像中并向指示電極的參考位置130移動。當電極到達指示位置的時候，患 者IO可以將電極放置在其身體上。在一實施例中，系統100可以驗證電極 的位置。
如上所述地，示出的實施例包括立體照相機系統110，其允許患者10 具有在預定的限制內的可能與參考圖像128中的參考身體的位置和姿勢不 同的位置和姿勢。立體照相機系統110能夠確定實際圖像126中的空間距 離，從而允許圖像校正，例如，通過圖像預處理設備124執行。為了向患 者10指示其針對系統100正確地定位以進行操作，系統100可以包括耦合 到圖像預處理設備124的位置指示器器件136，諸如燈或者聲音發生器。一 旦圖像預處理設備124確定患者10的位置和姿勢在預定的限制內，圖像預 處理設備124將信號提供給位置指示器器件136以告知患者IO他或她被正 確地定位。在一實施例中，也可以將關于姿勢的正確性的信息集成在所顯 示的圖像上。
注意到，由于圖像(預)處理，可能有利的是患者10站立在諸如單 色帆布的單色表面的前面，以允許圖像處理系統120通過選擇圖像中具有 與單色背景顏色不同的其他顏色的部分來辨識患者10的身體。
圖3示出了根據本發明的系統200的第二實施例。系統200包括鏡面 206和包括照相機設備204的處理系統202。將患者10定位于諸如床或躺 椅的患者支架12上，所述患者支架優選地具有如上所解釋的單一顏色(單 色)。由于患者IO通過躺在患者支架12上而可以以每次基本上相同的姿 勢被定位，則照相機設備204可以是普通照相機設備，而不是立體照相機 系統。
在操作中，將患者10定位于照相機設備204的前面并捕捉患者10的 實際圖像。處理系統202將實際圖像和參考圖像進行比較，并如上所解釋 地，確定電極位置。使用所確定的電極位置，指示設備輸出例如激光束的 輻射束208，從而在電極位置上投射例如光斑的指示器圖像。可以使用耦合 到指示設備的電機設備控制輻射束208的方向。處理系統202可以通過控制電機從而控制指示器圖像的位置。患者10能夠在鏡面206中看到其身體 上的指示器圖像從而能夠正確地定位電極。
雖然在此公開了本發明的詳細實施例，但是可以理解所公開的實施例 僅僅是本發明的示例性實施例，其可以以各種形式進行實施。因此，在此 公開的特殊結構和功能細節并不能被解釋為限制，而僅僅是作為權利要求 的依據并作為用于教導本領域技術人員以各種方式將本發明應用于實際上 任意合適的細節結構的典型依據。另外，在相互不同的從屬權利要求中敘 述的特定的測量的事實并不表示不能使用這些測量的組合以具有優勢。
另外，此處所使用的術語和習語并不用于限制；而是提供本發明的可 理解的描述。如此處所使用的術語"一"或"一個"被定義為一個或多于 一個。如此處所使用的術語其他被定義為至少又一個或多個。如此處所使 用的術語包括和/或具有被定義為包括(即，開放式語言)。如此處所使用 的術語耦合被定義為連接，盡管不是必須直接，也不是必須通過線路。
權利要求
1、一種用于在患者身體(10)上定位電極的系統，所述系統包括圖像捕捉系統(110)，其用于生成所述患者身體的實際圖像(126)；存儲設備，其用于存儲參考圖像(128)，所述參考圖像包括參考身體和在所述參考身體上的參考位置(130)；處理系統(132)，其用于對所述實際圖像和所述參考圖像進行比較，并用于基于在所述參考身體上的所述參考位置，確定在所述患者身體上的電極位置；以及指示器系統(134)，其用于指示在所述患者身體上的所述電極位置。
2、 如權利要求1所述的系統，所述圖像捕捉系統(110)包括用于生 成所述患者身體的立體圖像的立體照相機系統(112， 114)，并且其中， 所述參考圖像為立體圖像。
3、 如權利要求1所述的系統，其中，所述系統還包括患者身體支架(12)， 其用于對應于所述參考圖像中的所述參考身體的參考姿勢，以預定患者姿 勢保持所述患者身體。
4、 如權利要求l所述的系統，其中，所述指示器系統包括用于將指示 器投影圖像投射到所述患者身體上的所述電極位置上的輻射指示系統(210)。
5、 如權利要求4所述的系統，其中，所述指示器系統還包括能定位使 得患者能夠在患者自己的身體上看到所述指示器投影圖像的鏡面(206)。
6、 如權利要求1所述的系統，其中，所述指示器系統包括顯示設備 (134)，其用于顯示所述患者身體的所述實際圖像和所述患者身體上的所述電極位置。
7、 一種用于在患者身體(10)上定位電極的方法，所述方法包括(a) 捕捉所述患者身體的實際圖像(126);(b) 提供參考圖像(128)，所述參考圖像包括參考身體和在所述參 考身體上的參考位置(130);(c) 將所述實際圖像和所述參考圖像進行比較，以基于所述參考身體 上的參考位置確定所述患者身體上的電極位置；以及(d) 指示所述患者身體上的所述電極位置。
8、 如權利要求7所述的方法，其中，步驟(a)包括捕捉所述患者身 體的立體圖像，所述參考圖像為立體圖像。
9、 如權利要求7所述的方法，其中，步驟(b)包括捕捉所述患者身 體的圖像作為參考圖像。
10、 如權利要求9所述的方法，其中，在捕捉所述圖像之前將電極定 位在所述患者身體上以提供所述參考位置。
11、 如權利要求7所述的方法，其中，步驟(b)包括生成虛擬圖像作 為參考圖像，特別地，通過計算機生成所述虛擬圖像，并且其中，步驟(c) 包括對在所述參考圖像中的生成的虛擬參考身體和在所述實際圖像中的所 述患者身體進行匹配。
12、 如權利要求7所述的方法，其中，步驟(d)包括在所述患者身體 的所述參考位置上投射可視輻射的光斑。
13、 如權利要求7所述的方法，其中，步驟(d)包括在顯示設備上將 所述實際圖像和所述參考位置可視化。
全文摘要
為了獲得相互可比較的測量結果的序列，期望針對每次測量都在患者身體(10)上的基本相同的位置定位若干電極。例如，由于可能每天執行這樣的測量，患者期望能夠在家中執行該測量。本發明提供一種針對每次測量能夠使未接受過醫學訓練的人員將電極定位在基本上相同的位置上的方法和系統(100)。所述方法包括捕捉患者(10)的圖像(126)以及將圖像(126)和參考圖像(128)進行比較。在參考圖像(128)中，指示了電極位置(130)。將參考圖像(128)的電極位置(130)疊加到患者(10)的圖像(126)上。指示器系統(134)指示電極的位置(130)，使得患者(10)可以對電極進行正確定位。
文檔編號A61B19/00GK101511296SQ200780033513
公開日2009年8月19日 申請日期2007年9月3日 優先權日2006年9月11日
發明者G·J·米施, J·米爾施泰夫, R·平特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司