BR102019019283A2 - sistema de transmissão de radiofrequência (rf) para encontrar proximidade do tecido - Google Patents

Abstract

"sistema de transmissão de radiofrequência (rf) para encontrar proximidade do tecido". a presente invenção refere-se a um método que inclui receber, de uma sonda que compreende eletrodos e está posicionada dentro de uma cavidade em um órgão de um paciente, (i) sinais indicativos de proximidade dos eletrodos a uma parede da cavidade, e (ii) sinais indicativos de posição dos eletrodos dentro da cavidade. com base nos sinais de proximidade e nos sinais de posição, ao menos uma porção de um volume da cavidade é representada por um modelo de esferas que inclui múltiplas esferas. o contorno estimado da parede da cavidade é calculado com base no modelo de esferas. o contorno estimado da parede é apresentado a um usuário.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE RADIOFREQUÊNCIA (RF) PARA ENCONTRAR PROXIMIDADE DO TECIDO.

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção refere-se a, em geral, instrumentos médicos invasivos, e particularmente, a métodos de mapeamento eletroanatômico com o uso de sondas intracorpóreas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0002] Várias técnicas foram propostas para o mapeamento eletroanatômico do tecido cardíaco. Por exemplo, a publicação de Pedido de Patente U.S. 2006/0116576 descreve sistemas e um método para fazer a navegação de um cateter em um coração. Uma marca, como um ponto ou linha, representando uma região anatômica de interesse, como o tecido cardíaco que é alvo de tratamento, é exibido sobre a representação do corpo anatômico. As posições da sonda médica e da marca são determinadas dentro de um sistema de coordenadas tridimensionais e a proximidade entre a sonda médica e a marca determinada com base nessas posições. Esta proximidade pode então ser indicada a um usuário, por exemplo, com o uso de elementos gráficos, texto ou sons audíveis. [0003] Como outro exemplo, a publicação de Pedido de Patente

U.S. 2001/0009976 descreve um sistema que registra a utilização de uma estrutura implantada em associação operacional com o tecido cardíaco em um paciente. Um controlador de imagem gera uma imagem da estrutura enquanto em uso no paciente. Uma entrada recebe dados que incluem informações que identificam o paciente. Uma saída processa a imagem em associação com os dados como um registro da base de dados específica do paciente para armazenamento, recuperação ou manipulação.

[0004] A publicação de Pedido de Patente U.S. 2012/0158011 descreve um sistema de controle de cateter robótico que inclui uma função

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 60/109

2/19 de detecção de proximidade configurada para gerar um sinal de proximidade que é indicativo da proximidade do dispositivo médico, como um cateter de eletrodos a uma estrutura anatômica mais próxima, como uma parede cardíaca. O sistema de controle inclui uma lógica que monitora o sinal de proximidade durante o movimento guiado do cateter para assegurar que o contato não intencional com o tecido corporal seja detectado e evitado. A lógica inclui um meio para definir uma pluralidade de zonas de proximidade, cada uma associada a um respectivo critério de proximidade (distância).

[0005] A publicação de Pedido de Patente U.S. 2006/0287649 descreve um sistema de cateter baseado em radiofrequência e um método para ablação de tecidos biológicos dentro do vaso do corpo de um paciente que compreende um gerador de radiofrequência (RF) para gerar seletivamente um sinal de energia de RF de alta frequência em um cateter implantável que tem uma linha de transmissão de RF, uma antena de RF montada na porção distal do cateter e um sensor de temperatura também montado em uma porção distal do cateter para detectar a temperatura adjacente a um sítio de ablação. O aparelho de cateter conformável pode transportar um ou mais eletrodos de eletrocardiograma (ECG) intracardíacos para permitir que os médicos obtenham as atividades ideais de proximidade de tecido e de condução elétrica antes e depois da ablação do tecido.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0006] Uma modalidade da presente invenção fornece um método que inclui receber, de uma sonda que inclui eletrodos e está posicionada dentro de uma cavidade em um órgão de um paciente, (i) sinais de proximidade indicativos da proximidade dos eletrodos a uma parede da cavidade, e (ii) sinais de posição indicativos das posições dos eletrodos dentro da cavidade. Com base nos sinais de proximidade e nos sinais de posição, ao menos uma porção de um volume da cavidade é representada por um

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 61/109

3/19 modelo de esferas que inclui múltiplas esferas. O contorno estimado da parede da cavidade é calculado com base no modelo de esferas. O contorno estimado da parede é apresentado a um usuário.

[0007] Em algumas modalidades, o cálculo do contorno estimado inclui identificar, no modelo de esferas, direções ao longo das quais o tamanho das esferas diminui monotonicamente e calcular o contorno estimado dependendo das direções.

[0008] Em algumas modalidades, o cálculo do contorno estimado inclui encontrar as interseções entre esferas de menor tamanho no modelo de esferas e definir o contorno estimado para conter as interseções.

[0009] Em uma modalidade, a representação de do volume pelo modelo de esferas inclui escalonar raios das esferas com base em um subconjunto dos sinais de proximidade e dos sinais de posição, que foram produzidos enquanto um ou mais dos eletrodos estavam em contato físico com a parede da cavidade. Em uma modalidade, o escalonamento dos raios inclui escalonar os raios das esferas com base em uma geometria conhecida da sonda.

[0010] Em algumas modalidades, a recepção dos sinais de proximidade inclui receber sinais elétricos bipolares, trocados entre os eletrodos em uma ou mais faixas de radiofrequência.

[0011] É adicionalmente fornecido, de acordo com uma modalidade da presente invenção, um sistema que inclui uma interface e um processador. A interface é configurada para receber, de uma sonda que inclui eletrodos e está posicionada dentro de uma cavidade em um órgão de um paciente, (i) sinais de proximidade indicativos da proximidade dos eletrodos a uma parede da cavidade, e (ii) sinais de posição indicativos das posições dos eletrodos dentro da cavidade. O processador é configurado para representar ao menos uma porção de um volume da cavidade por um modelo de esferas incluindo múltiplas esferas, com base nos sinais

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 62/109

4/19 de proximidade e nos sinais de posição. O processador é ainda configurado para calcular um contorno estimado da parede da cavidade com base no modelo de esferas e apresentar o contorno estimado da parede a um usuário.

[0012] A presente invenção será mais bem compreendida a partir da descrição detalhada a seguir das modalidades da mesma, tomadas em conjunto com os desenhos nos quais: BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0013] A Figura 1 é uma ilustração esquemática pictórica de um sistema para mapeamento eletroanatômico de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0014] As Figuras 2A e 2B são vistas laterais de uma extremidade distal de um cateter realizando medições de proximidade do tecido, de acordo com modalidades da presente invenção;

[0015] A Figura 3 é uma ilustração pictórica esquemática de uma construção geométrica de um modelo de esferas de cavidade localizada de acordo com uma modalidade da presente invenção; e [0016] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra esquematicamente um método para mapeamento eletroanatômico de uma cavidade cardíaca, de acordo com uma modalidade da presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

Visão geral [0017] As modalidades da presente invenção que são descritas deste ponto em diante fornecem um sistema de transmissão de radiofrequência (RF) e método para estimar a proximidade do tecido de uma parede da cavidade de um órgão de um paciente a um cateter dentro da cavidade. O método divulgado conta com a impedância do tecido tipicamente mais alta em comparação ao sangue, especialmente na faixa de baixa frequência RF de vários kHz. Dessa forma, as impedâncias medidas aumentam conforme o cateter se aproxima de uma parede

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 63/109

5/19 da cavidade, indicando maior proximidade do tecido.

[0018] Em algumas modalidades, durante uma sessão de mapeamento eletroanatômico de uma cavidade, como uma câmara cardíaca, um cateter que tem múltiplos eletrodos distais é posicionado na cavidade. O sistema divulgado mede impedâncias bipolares (impedâncias entre pares de eletrodos distais) em uma ou mais faixas de frequência de RF. Um processador usa as impedâncias medidas, juntamente com um processo de calibração anterior, para estimar a proximidade do tecido ao cateter. O mapeamento envolve três etapas:

Estágio de captura de dados [0019] Em algumas modalidades, um processador é configurado para representar ao menos uma porção de um volume de cavidade de um órgão de um paciente com um modelo de esferas. O modelo de esferas compreende esferas de diferentes tamanhos, com as esferas menores localizadas mais próximas à superfície. O processador identifica direções ao longo das quais os tamanhos das esferas diminuem monotonicamente. Com base nas interseções entre as esferas menores nas respectivas direções indicadas, o processador calcula um contorno estimado ao longo da superfície da parede da cavidade.

[0020] Em algumas modalidades, enquanto o cateter é movido pela câmara cardíaca, um sistema de rastreamento de posição mede várias posições P da extremidade distal do cateter. O sistema usa, por exemplo, um sensor magnético que é encaixado na extremidade distal do cateter. O sensor emite, em resposta a campos magnéticos aplicados externamente, sinais de posição que são recebidos por um processador do sistema de rastreamento de posição. Com base nos sinais de posição, o processador deriva posições P de cateter dentro da câmara cardíaca.

[0021] Paralelamente, o sistema mede sinais de proximidade, como sinais elétricos bipolares entre um ou mais pares dos eletrodos distais que são encaixados sobre a extremidade distal do cateter. Com base

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 64/109

6/19 nos sinais bipolares que, conforme observado acima, são indicativos da proximidade do tecido da parede ao cateter, e com base nas posições medidas P, um processador constrói um modelo de cavidade em esfera. O modelo de esferas representa ao menos uma porção do volume da cavidade por um conjunto de esferas parcialmente sobrepostas {(P, ρ)}. Cada esfera (P, ρ) no modelo é descrita por (a) um local conhecido, P, de seu centro, e (b) um raio ainda sem escala, ρ, que é indicativo de uma distância entre a localização P e a parede da cavidade. Em uma modalidade, (i) as posições P medidas magneticamente são os centros P das esferas {(P, ρ)} e (ii) os raios sem escala, ρ, são derivados das impedâncias medidas eletricamente, de modo que conforme a impedância se torna mais alta, ρ se torna menor.

[0022] Na representação da cavidade divulgada, uma esfera (P, ρ) que está localizada mais profundamente dentro da cavidade (ou seja, mais distante de uma parede da cavidade) será tipicamente maior que uma esfera localizada mais próximo a uma parede (ou seja, esferas mais profundas têm ρ maior). A transição das esferas de diâmetros maiores para menores é tipicamente gradual e suave.

Estágio de calibração [0023] Para escalonar os raios ρ para valores absolutos R (ou seja, calibrar ρ), o processador usa instâncias quando a extremidade distal entra em contato físico com tecido da parede da cavidade. Quando um par de eletrodos entra em contato físico com um local T ao longo do tecido da parede da cavidade, o processador correlaciona os sinais bipolares com uma distância geometricamente conhecida RT entre o par de eletrodos e o sensor magnético, que está em um respectivo local PT. A distância RT é conhecida a partir das dimensões da extremidade distal do cateter, produzindo uma esfera de referência (Pt, Rt) para escalonar os raios do conjunto {(P, ρ)}τ. Em uma modalidade, o escalonamento é realizado em tempo real.

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 65/109

7/19 [0024] Em algumas modalidades, o processador escalona os raios do modelo de esferas em uma certa porção da cavidade com base em uma localização T na qual se sabe que o cateter fez contato físico com a parede da cavidade (tecido). Para detectar o contato físico na localização T, o sistema pode empregar eletrodos distais e/ou um sensor dedicado, como um sensor de força de contato, ou outros métodos e meios conhecidos na técnica.

[0025] Em uma modalidade, uma multiplicidade de diferentes pontos de calibração T é usada conforme o cateter se move dentro da câmara cardíaca. Desse modo, múltiplos modelos de esferas, cada um localizado em torno de um local de contato diferente, são combinados em um modelo de esferas global que representa uma porção maior da câmara cardíaca, possivelmente toda a câmara.

Estágio de mapeamento [0026] Uma vez que a calibração tenha sido conduzida, ou seja, após o processador ter construído o modelo de esferas calibrado em torno de um local T, o processador identifica uma direção, na representação da esfera, ao longo da qual uma transição suave ocorre de esferas maiores a esferas menores. Essa direção aponta para a localização do tecido da parede local, em que as esferas menores são aquelas mais próximas ao tecido da parede, conforme explicado acima.

[0027] Neste ponto o processador identifica segmentos definidos pelas menores esferas sobrepostas que estão localizadas aproximadamente na parede da cavidade próximo à localização T.

[0028] Em algumas modalidades, o processador analisa também o conjunto derivado de segmentos de modo a mapear localmente uma parede da cavidade contínua próxima à localização T (por exemplo, por interpolação entre os segmentos).

[0029] Em uma modalidade, o sistema e método divulgados podem gerar então um mapa eletroanatômico da câmara cardíaca. O mapa

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 66/109

8/19 pode ser apresentado a um usuário, por exemplo, um médico.

[0030] O processador é programado em um programa contendo um algoritmo específico que permite que o processador conduza cada uma das etapas relacionadas ao processador e as funções descritas acima. [0031] O sistema e método de transmissão de RF divulgados para estimar a proximidade do tecido são capazes de fornecer rapidamente um modelo eletroanatômico de ao menos uma porção de uma cavidade cardíaca. Combinado com a perturbação mínima ao tecido cardíaco obtida pelo uso de sinais elétricos de baixa voltagem e alta frequência (ou seja, muito acima de qualquer frequência de ativação biofisiológica), o sistema e método divulgados podem fornecer a um médico um meio seguro e eficaz de obter informações clínicas para dar suporte às decisões de tratamento, como a forma de inibir uma arritmia.

Descrição do sistema [0032] A Figura 1 é uma ilustração esquemática pictórica de um sistema de mapeamento eletroanatômico 20 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Conforme visto, um médico 30 navega um cateter PENTARAY® 40 (fabricado pela Biosense-Webster, Irvine, Califórnia, EUA), visto em detalhes na gravura 45, até um local-alvo no coração 26 de um paciente 28 mediante a manipulação do eixo de acionamento 22 com o uso de um manipulador 32próximo à extremidade proximal do cateter e/ou deflexão de uma bainha 23.

[0033] O cateter 40 é inserido em uma configuração dobrada através da bainha 23 e somente após a bainha 23 ser retraída o cateter 40 recupera seu formato funcional pretendido. Ao conter o cateter 40 em uma configuração dobrada, a bainha 23 também serve para minimizar o trauma vascular em seu caminho para o local-alvo.

[0034] A Figura 1 representa um médico 30 usando o cateter 40, vistos na gravura 25, para executar o mapeamento eletroanatômico de uma cavidade do coração 26 tendo uma parede da cavidade 48 de um paciente

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 67/109

9/19

28. Em algumas modalidades, o sistema 20 determina a posição e/ou a proximidade do cateter 40 ao tecido da parede cardíaca 48 em uma cavidade do coração 26, conforme descrito abaixo.

[0035] O cateter 40 incorpora um sensor magnético 50 em um eixo de acionamento 22. O cateter 40 compreende ainda um ou mais braços, que podem ser mecanicamente flexíveis, cada um dos quais sendo acoplados a um ou mais eletrodos distais 55, conforme visto na gravura 45. O sensor magnético 50 e os eletrodos distais 55 são conectados por fios que passam através do eixo de acionamento 22 para vários circuitos acionadores em um console 24.

[0036] Em algumas modalidades, o sistema 20 compreende um subsistema de detecção magnética para estimar uma posição do cateter 40 dentro de uma câmara cardíaca do coração 26. O paciente 28 é colocado em um campo magnético gerado por uma almofada contendo bobinas geradoras de campo magnético 42, que são acionados pela unidade 43. Os campos magnéticos gerados pelas bobinas 42 geram sinais de posição em um sensor magnético 50, que são então fornecidos como sinais elétricos correspondentes a um processador 41, que os utiliza para calcular a posição do cateter 40.

[0037] O método de detecção de posição utilizando campos magnéticos externos e sensor 50 é implementado em várias aplicações médicas, por exemplo, no sistema CARTO ™ produzido pela Biosense Webster Inc., e é descrito em detalhes nas patentes U.S. n° 5.391.199, 6.690.963, 6.484.118, 6.239.724, 6.618.612 e 6.332.089, na publicação de patente PCT WO 96/05768 e nas publicações de Pedido de Patente U.S. 2002/0065455 A1,2003/0120150 A1 e 2004/0068178 A1, cujas divulgações estão todas aqui incorporadas a título de referência. [0038] O processador 41, tipicamente um computador de propósito geral, também é conectado através de extremidade frontal e circuitos de interface adequados 44, para receber sinais dos eletrodos de superfície

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 68/109

10/19

49. O processador 41 é conectado aos eletrodos de superfície 49 por fios que passam através de um cabo 39 até o tórax do paciente 28. Em algumas modalidades, o processador 41 estima a posição do cateter 40 dentro de uma cavidade mediante a correlação de sinais elétricos de posição recebidos dos eletrodos distais 55 e/ou eletrodos de superfície 49 com sinais elétricos calibrados por posição capturados anteriormente. O método de detecção de posição por eletrodo usando sinais elétricos calibrados é implementado em várias aplicações médicas, por exemplo, no sistema CARTO™, produzido pela Biosense-Webster, e é descrito em detalhes nas patentes U.S. 7.756.576, 7.869.865,

7.848,787 e 8.456.182 cujas divulgações estão aqui incorporadas a título de referência.

[0039] Em algumas modalidades, durante um procedimento de mapeamento, os eletrodos distais 55 capturam e/ou injetam sinais bipolares de radiofrequência (RF) (isto é, sinais elétricos diferenciais entre pares de eletrodos distais 55). Os sinais que percorrem ao menos parcialmente o tecido da parede 48 são tipicamente mais atenuados do que aqueles que percorrem o sangue do coração 26. Um processador 41 recebe os vários sinais de proximidade bipolares de RF através de uma interface elétrica 44 e usa as informações de bioimpedância contidas nesses sinais para construir um mapa de proximidade eletroanatômica 31 da cavidade, conforme adicionalmente detalhado abaixo. Durante e/ou após o procedimento, o processador 41 pode exibir o mapa de proximidade eletroanatômico 31 em um monitor 27.

[0040] Em algumas modalidades, o processador 41 também é configurado para estimar e verificar a qualidade do contato físico entre cada um dos eletrodos distais 55 e a parede 48 (isto é, a superfície da cavidade cardíaca) durante a medição, de modo a correlacionar os sinais bipolares de RF indicativos de proximidade com distâncias conhecidas. Usando os sinais de proximidade bipolares correlacionados e as respectivas posições

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 69/109

11/19 medidas pelo sensor 50, o processador 41 constrói um modelo de esferas de cavidade que é usado, por exemplo, para mapear ao menos uma porção do coração 26, conforme descrito abaixo.

[0041] Em uma modalidade, o processador indica um contato físico com base nos sinais recebidos a partir de um ou mais sensores de força de contato que são encaixados na extremidade distal do cateter 40. Em uma outra modalidade, a indicação de contato físico se baseia na resposta de frequência das impedâncias detectadas pelos eletrodos distais 55. Esse método e essa técnica são descritos no Pedido de Patente U.S. n° 15/991.291, depositado em 29 de maio de 2018, intitulado “Touch detection Based on Frequency Response of Tissue, que é atribuído ao cessionário do presente pedido de patente e cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência.

[0042] Em outra modalidade, o processador 41 é configurado para determinar se um ou mais braços flexíveis de uma extremidade distal de múltiplos braços do cateter estão em contato físico com o tecido da parede 48 com base na identificação da flexão geométrica dos braços. Técnicas deste tipo são descritas, por exemplo, no Pedido de Patente U.S. 15/610.865, depositado em 1 de junho de 2017, intitulado Uso de um ‘modelo linear em conjunto' de um braço de cateter para identificar o contato com o tecido (Using a Piecewise-Linear Model of a Catheter Arm to Identify Contact with Tissue) que é atribuído ao cessionário do presente pedido de patente e cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência.

[0043] O processador 41 é tipicamente programado em software para executar as funções que são descritas na presente invenção. O software pode ser baixado para o computador na forma eletrônica, em uma rede, por exemplo, ou pode ser, alternativa ou adicionalmente, fornecido e/ou armazenado em mídias tangíveis não transitórias, como uma memória magnética, óptica ou eletrônica.

[0044] Em particular, o processador 41 executa um algoritmo dedicado

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 70/109

12/19 que permite que o processador 41 execute as etapas divulgadas, compreendendo os cálculos das proximidades e posições, calibrações e cálculo da superfície da cavidade, conforme descrito adicionalmente abaixo.

[0045] O exemplo de ilustração mostrado na Figura 1 é escolhido puramente por uma questão de clareza conceitual. A Figura 1 mostra apenas elementos relacionados às técnicas divulgadas, por uma questão de simplicidade e clareza. O sistema 20 compreende, tipicamente, módulos e elementos adicionais que não estão diretamente relacionados às técnicas divulgadas e, dessa forma, são intencionalmente omitidos da Figura 1 e da descrição correspondente. Os elementos do sistema 20 e os métodos aqui descritos podem ser ainda aplicados, por exemplo, para controlar uma ablação do tecido da parede 48 do coração 26 com o uso de parte dos eletrodos distais 55.

[0046] Outros tipos de cateteres de detecção e/ou terapêuticos, como

DECANAV®, SMARTTOUCH® e LASSO® (todos produzidos por Biosense Webster) podem ser empregados de modo equivalente.

Sistema de transmissão de RF para encontrar proximidade de tecido [0047] As Figuras 2A e 2B são vistas laterais de uma extremidade distal de um cateter 40 executando medições de proximidade do tecido, de acordo com modalidades da presente invenção. A extremidade distal do cateter é imersa no depósito de sangue de uma cavidade cardíaca, próximo a uma parede da cavidade 48 do tecido 36. Estágio de captura de dados [0048] A Figura 2A mostra um cateter focal, como o cateter DECANAV®, que compreende múltiplos eletrodos distais 55. Em uma modalidade, os eletrodos distais 55 são usados para injetar e receber correntes bipolares (mostradas esquematicamente como setas curvas 60) em diferentes faixas de frequência de RF. Conforme visto, algumas das trajetórias elétricas passam parcialmente no tecido, enquanto outras passam totalmente no sangue.

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 71/109

13/19 [0049] Em uma modalidade, o processo é predefinido, no sentido de que os eletrodos de injeção e de recepção são selecionados com antecedência, assim como as frequências e tensões de acionamento das correntes fornecidas aos eletrodos de injeção.

[0050] Em algumas modalidades, as diferentes faixas de frequência elétrica compreendem as faixas de 1-4 kHz e 12-100 kHz. A razão para o uso de duas faixas de frequência diferentes é que a impedância na faixa de 12-100 kHz é praticamente insensível ao tecido 36, enquanto que sinais na faixa de 1-4 kHz mostram sensibilidade mensurável ao tecido 36. Usando a alta frequência como referência, pequenas alterações nas impedâncias de baixa frequência, ou seja, como uma função da proximidade do tecido, podem ser resolvidas com precisão.

[0051] Em uma modalidade, à medida que o cateter 40 se move dentro da cavidade cardíaca, o processador 41 recebe medições de impedância medidas entre pares de eletrodos distais 55. Cada medição de impedância depende dos eletrodos de transmissão e de recepção, das frequências e das tensões de injeção, bem como do material interferente (sangue e/ou tecido). Tipicamente, o tecido tem uma impedância maior do que sangue, especialmente na faixa de frequência mais baixa, de modo que as impedâncias são geralmente mais altas se os eletrodos estiverem em estreita proximidade com a parede 48 do tecido 36, e vice-versa. A dependência das impedâncias na frequência e no sangue e/ou tecido, em uma modalidade, é fornecida no Pedido de Patente U.S. n° 15/991.291, acima citado.

[0052] O processador 41 dispõe as impedâncias bipolares nas matrizes [M]. O processador 41 correlaciona cada matriz [M] com uma respectiva posição P medida pelo sensor de posição 50 no qual as impedâncias bipolares são medidas. Um conjunto de pares ordenados {(P, [M])} é armazenado pelo processador 41 em uma memória 47. Cada matriz de sinal de impedância bipolar [M] está relacionado a uma proximidade de

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 72/109

14/19 tecido da parede não escalonado ρ ao cateter. Portanto, nesse estágio, o processador mantém um modelo de esferas que compreende um conjunto {(P, ρ)}, com raios ρ que não estão em escala.

Estágio de calibração [0053] A Figura 2B mostra uma instância na qual o cateter 40 entra em contato com a parede da cavidade 48 em um ponto de contato T. A ocorrência de contato físico pode ser determinada por qualquer sensor adequado, por exemplo, por uma força medida por um sensor de força no cateter 40 e/ou uma alteração de impedância entre eletrodos distais selecionados 55. (A Figura 2B pressupõe que o contato é feito em dois eletrodos adjacentes 550).

[0054] No contato, o processador escalona uma respectiva distância ρ entre a parede de tecido em contato 48 no ponto de contato T e o sensor de localização 50 no cateter em Rt (com base na geometria de cateter, como explicado acima), produzindo uma esfera de calibração (Pt, Rt).

[0055] Com base na calibração no local T, o processador constrói um par correlacionado (Rt, [M]t), após o que o processador escalona as distâncias ρ correlacionadas com as matrizes anteriores [M] medidas próximas ao ponto de contato T, para produzir um conjunto de esferas dimensionado localmente {(P, R)}t.

[0056] Conforme indicado acima, é conhecida apenas a distância

Rt ao tecido da parede 48, não a direção até a parede de tecido, e essa distância define uma esfera 70 de raio R ao redor de um local Pt do sensor 50, conforme é ilustrado na Figura 2B. (A Figura 3 descreve como o processador 40 determina uma direção até a parede de tecido 36).

[0057] Em uma modalidade, o processo de calibração descrito é repetido quando o cateter 40 toca o tecido em locais distintos {T} na câmara. Os modelos de esferas locais resultantes {(P, R)}t são subsequentemente

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 73/109

15/19 usados para estimar a proximidade da parede da cavidade próxima a cada local de contato Te{T}. Conforme também descrito abaixo, a calibração divulgada é válida em uma região localizada em torno de um respectivo ponto de contato T. O mapeamento de toda uma cavidade exige múltiplos pontos de contato.

[0058] As ilustrações nas Figuras 2A e 2B são trazidas a título de exemplo. Como outro exemplo, em algumas modalidades, a extremidade distal 40 faz parte de um cateter de múltiplos braços (por exemplo, um braço). Em uma outra modalidade, o método de estimativa de proximidade de tecido divulgado é aplicado com o uso de uma extremidade distal do cateter do tipo cesto. Em uma alternativa a um método de captura de injeção de atual, os potenciais elétricos bipolares 60a são aplicados entre pares de eletrodos distais 55 em frequências diferentes, e as respectivas impedâncias são então medidos.

Estágio de mapeamento [0059] A Figura 3 é uma ilustração pictórica esquemática de uma construção geométrica de um modelo de esferas de cavidade localizada de acordo com uma modalidade da presente invenção. Durante, por exemplo, uma sessão de mapeamento eletroanatômico investigativa com base nos sinais capturados com o uso do cateter 40, o processador 41 constrói um conjunto local de esferas calibradas {{P, R)}t, ou seja, as esferas 68 e as esferas 70, próximas ao local T, ao longo da parede da cavidade 48.

[0060] Em uma modalidade, um critério de inclusão para uma esfera fazer ser parte do conjunto local {(P, R)}t é baseado, por exemplo, em uma posição P sendo, no máximo, uma dada distância Γ a partir de uma posição Pt usada para dimensionar os raios. Portanto, a Figura 3 descreve apenas uma cavidade do modelo de esferas localizada (por exemplo, no sentido Γ) em torno de um dado local de contato físico T. [0061] O modelo de esferas de cavidade pode cobrir uma porção

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 74/109

16/19 maior da cavidade, e até toda a cavidade, se, por exemplo, um número suficiente de locais de contato distintos T for registrado ao longo de toda a parede da cavidade durante a calibração, e uma coleção de modelos de esferas separados (por exemplo, separados uns dos outros por uma distância Γ) são obtidas.

[0062] Para regiões mais próximas ao centro da cavidade, aproximadamente equidistantes das paredes da cavidade, um respectivo conjunto de esferas 68 têm diâmetros aproximadamente iguais. Isso é indicado esquematicamente como uma região A da Figura 3, onde os círculos (esferas) terão, tipicamente, diâmetros maiores que aqueles mostrados.

[0063] Os raios das esferas 70 em pontos P mais próximos à parede serão tipicamente menores que aqueles mais distantes da parede 48, conforme mostrado na Figura 3 como região B. A transição gradual das esferas de maior para menor diâmetro define uma direção 77 onde a parede da cavidade 48 existe.

[0064] Os segmentos de interseção mais externos 75 (mostrados como pontos 75) das esferas menores parcialmente sobrepostas 70 estimam a localização da parede da cavidade 48. Em uma modalidade, o processador 41 mapeia localmente a parede do tecido 48, mediante a interpolação sobre os segmentos 75.

[0065] A ilustração do exemplo mostrado na Figura 3 é escolhida puramente por uma questão de clareza conceitual. Por exemplo, algumas das esferas mostradas podem não estar em escala exata, para fins de clareza de apresentação. Os segmentos 75 são, na realidade, curvas no espaço que se estendem em direções para dentro e para fora da página.

[0066] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra esquematicamente um método para mapeamento eletroanatômico de uma cavidade cardíaca, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Em algumas modalidades, as

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 75/109

17/19 etapas deste algoritmo são conduzidas pelo software com o qual o processador 41 é programado.

Estágio de captura de dados 100 (etapas 80-82) [0067] O processo começa com o médico 30 movendo o cateter 40, que é equipado com o sensor magnético 50, dentro de uma cavidade cardíaca para capturar múltiplos sinais magnéticos de posição e sinais de elétricos bipolares de proximidade, em uma etapa de captura de dados de proximidade 80.

[0068] Em paralelo, o cateter 40, que compreende meios para detectar contato físico com a parede da cavidade cardíaca, indica ocasionalmente, para o processador 41 um contato físico que os cateteres 40 fazem com o tecido da parede, em uma etapa de captura de indicação de contato físico 82.

[0069] Com base nos sinais de posição e nos respectivos sinais de proximidade, e com o uso do algoritmo dedicado, o processador 41 calcula as posições e as respectivas proximidades relativas (ou seja, fora de escala), em uma etapa de cálculo de posição e proximidade fora de escala 84. Em seguida, o processador 41 representa uma porção da cavidade cardíaca com esferas {(P, ρ)}τ, em uma etapa de construção de modelo de esferas local 86.

Estágio de calibração 110 [0070] Em seguida, com base na indicação de contato físico próximo, ou seja, na etapa 82, o processador 41 calibra o modelo de esferas em um modelo de esferas de raio conhecido, {(P, R)}t, em uma etapa de calibração 88.

Estágio de mapeamento 120 [0071] Em seguida, com base no modelo de esferas local escalonado {(P, R)}t, o processador 41 estima uma direção na qual o tecido da parede está localizado, determinando-se uma direção 77 ao longo da qual os raios se R tornam menores, em uma etapa de estimativa de

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 76/109

18/19 direção de tecido da parede 90.

[0072] Em seguida, o processador 41 calcula os locais dos segmentos de interseção 75 das esferas menores {(P, R)}t, de modo a estimar a localização da parede da cavidade 48, em uma etapa de identificação da parede de tecido 92. Com base na etapa de identificação da parede da cavidade 48, o processador 41 estima a proximidade (ou seja, distância) do tecido da parede da cavidade 48 a partir do cateter 40.

[0073] Conforme observado acima, a proximidade estimada do tecido é local. Para produzir um mapa anatômico da cavidade, o processo descrito nas etapas 80-94 é tipicamente repetido N vezes conforme o cateter se move no interior da cavidade. Em seguida, em uma etapa de mapeamento de cavidade 96, com base nas proximidades coletadas N, o processador 41 calcula uma superfície da cavidade cardíaca. A superfície calculada é armazenada na memória 47, em uma etapa de armazenamento 98. Finalmente, em uma etapa de exibição do mapa da cavidade 100, o processador 41 apresenta ao médico 30 a superfície calculada (por exemplo, o mapa de proximidade 31 de ao menos uma porção da cavidade) na tela 27.

[0074] O exemplo de fluxograma mostrado na Figura 4 é escolhido puramente por uma questão de clareza conceitual. Em modalidades alternativas, por exemplo, toda a cavidade é mapeada com etapas de captura 80-82 que se repetem em múltiplos locais distintos T sobre a parede da cavidade cardíaca, e com etapas de modelagem 84-94 se repetindo, até que uma porção suficiente da parede da cavidade seja mapeada de forma eletroanatômica. Em uma modalidade, o processador interpola sobre segmentos em interseção 75 de modo a derivar uma parede da cavidade localmente contínua.

[0075] Embora as modalidades aqui descritas abordem principalmente aplicações cardíacas, os métodos e sistemas aqui descritos

Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 77/109

19/19 também podem ser usados em outras aplicações médicas, como em neurologia e nefrologia.

[0076] Dessa forma, será reconhecido que as modalidades descritas acima são citadas a título de exemplo e que a presente invenção não se limita ao que foi particularmente mostrado e descrito anteriormente neste documento. Em vez disso, o escopo da presente invenção inclui tanto combinações como subcombinações dos vários recursos anteriormente descritos neste documento, bem como variações e modificações dos mesmos que ocorreriam aos versados na técnica após a leitura da descrição acima e que não são divulgados na técnica anterior. Os documentos incorporados a título de referência no presente pedido de patente devem ser considerados uma parte integrante do pedido exceto que, até o ponto em que quaisquer termos são definidos nesses documentos incorporados de uma maneira que entra em conflito com as definições feitas explícita ou implicitamente no presente relatório descritivo, apenas as definições no presente relatório descritivo devem ser consideradas.

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método, caracterizado pelo fato de que compreende:

   receber, de uma sonda que compreende eletrodos e está posicionada dentro de uma cavidade em um órgão de um paciente, (i) sinais de proximidade indicativos da proximidade dos eletrodos a uma parede da cavidade, e (ii) sinais de posição indicativos das posições dos eletrodos dentro da cavidade;

   com base nos sinais de proximidade e nos sinais de posição, representar ao menos uma porção de um volume da cavidade por um modelo de esferas compreendendo múltiplas esferas;

   calcular um contorno estimado da parede da cavidade com base no modelo de esferas; e apresentar o contorno estimado da parede a um usuário.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cálculo do contorno estimado compreende identificar, no modelo de esferas, direções ao longo das quais os tamanhos das esferas diminuem monotonicamente, e calcular o contorno estimado dependendo das direções.
3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cálculo do contorno estimado compreende encontrar interseções entre as esferas de menor tamanho no modelo de esferas e definir o contorno estimado para conter as interseções.
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a representação do volume pelo modelo de esferas compreende escalonar os raios das esferas com base em um subconjunto de sinais de proximidade e sinais de posição, que foram produzidos enquanto um ou mais dos eletrodos estava em contato físico com a parede da cavidade.
5. 5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dimensionamento dos raios compreende o dimensionamento

   Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 79/109

   2/3 dos raios das esferas com base em uma geometria conhecida da sonda.
6. 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que receber os sinais de proximidade compreende receber sinais elétricos bipolares trocados entre os eletrodos em uma ou mais faixas de radiofrequência.
7. 7. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende:

   uma interface configurada para receber de uma sonda que compreende eletrodos e está posicionada dentro de uma cavidade em um órgão de um paciente, (i) sinais de proximidade indicativos da proximidade dos eletrodos a uma parede da cavidade, e (ii) sinais de posição indicativos da posição dos eletrodos dentro da cavidade; e um processador configurado para:

   representar ao menos uma porção de um volume da cavidade por um modelo de esferas que compreende múltiplas esferas, com base nos sinais de proximidade e nos sinais de posição;

   calcular um contorno estimado da parede da cavidade com base no modelo de esferas; e apresentar o contorno estimado da parede a um usuário.
8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para calcular o contorno estimado pela identificação, no modelo de esferas, das direções ao longo das quais os tamanhos das esferas diminuem monotonicamente, e calcular o contorno estimado dependendo das direções.
9. 9. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para calcular o contorno estimado encontrando as interseções entre as esferas de tamanho menor no modelo de esferas, e definir o contorno estimado para conter as interseções.
10. 10. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para representar o volume

    Petição 870190092750, de 17/09/2019, pág. 80/109

    3/3 pelo modelo de esferas, através do escalonamento dos raios das esferas com base em um subconjunto dos sinais de proximidade e dos sinais de posição, que foram produzidos enquanto um ou mais dos eletrodos estavam em contato físico com a parede da cavidade.
11. 11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para escalonar os raios com base em uma geometria conhecida da sonda.
12. 12. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os sinais de proximidade compreendem sinais elétricos bipolares, trocados entre os eletrodos em uma ou mais faixas de radiofrequência.