CN101601890A - 用于同时起搏和消融的滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于同时起搏和消融的滤波器。医疗设备包括起搏发生器，它具有第一主动输出端和第一中性输出端，并且配置成在第一主动输出端和第一中性输出端之间产生电起搏脉冲，用于起搏对象的心脏。射频(RF)发生器具有第二主动输出端和第二中性输出端，并且配置成在第二主动输出端和第二中性输出端之间产生预定频率的RF电能量，用于与起搏脉冲同时施加到对象的心脏。滤波器包括连接在第一与第二主动输出端之间的第一分支以及连接在第一与第二中性输出端之间的第二分支，第一和第二分支的每个包括在RF电能量的频率附近具有高阻抗的一个或多个陷波滤波器。
Description
技术领域
一般来说，本发明涉及有创心脏治疗，具体来说，涉及验证和监测经皮心脏消融过程。
背景技术
用于治疗心律失常的有创心脏消融技术是本领域众所周知的。例如，美国专利5443489和5480422描述了用于通过经由导管向组织施加射频(RF)能量来消融心脏组织的系统，通过引用将其公开结合到本文中。
在心脏消融术中，重要的是施加充分能量，以便产生阻挡不希望的传导的损伤，同时使对于周围组织的破坏为最小。为此已经提出各种方法用于监测消融过程。例如，美国专利6743225提出在消融治疗期间测量损伤部位附近的心肌组织的电活动，然后比较测量，以便确定该损伤是否为临床有效的，从而能够阻挡心肌传播，通过引用将其公开结合到本文中。电活动可包括与局部电描记图信号、起搏阈值等对应的电信号。
作为另一个示例，美国专利申请公开2007/0198007描述了用于通过在消融能量同时导向目标部位的同时评估起搏信号的夺获来准实时地监测心脏内消融进度的方法和装置，通过引用将其公开结合到本文中。消融的充分性通过以最大预定起搏电压的信号夺获的失效来指明。心导管中的电极同时用于测试起搏夺获和传递消融能量。
发明内容
尽管上述参考文献，安全问题使从业者避免同时向心脏施加起搏和RF消融能量，主要是由于大量RF功率泄漏到起搏电路的可能性。以下描述的本发明的实施例通过使用新的陷波滤波器阵列阻止RF能量渗透起搏电路来解决这个问题。该阵列包括陷波滤波器的两个分支，其中具有在用于消融的频率范围内的高阻抗：一个分支保护起搏电路与导管尖端之间的信号路径，而另一个保护返回路径。滤波器在起搏频率具有低阻抗，因而准许起搏与消融同时进行。
因此，根据本发明的一个实施例，提供一种医疗设备，包括：
起搏发生器，它具有第一主动输出端和第一中性输出端，并且配置成在第一主动输出端和第一中性输出端之间产生电起搏脉冲，用于起搏对象的心脏；
射频(RF)发生器，它具有第二主动输出端和第二中性输出端，并且配置成在第二主动输出端和第二中性输出端之间产生预定频率的RF电能量，用于与起搏脉冲同时施加到对象的心脏；以及
滤波器，包括连接在第一与第二主动输出端之间的第一分支以及连接在第一与第二中性输出端之间的第二分支，第一和第二分支的每个包括在该RF电能量的频率附近具有高阻抗的一个或多个陷波滤波器。
在一些实施例中，该设备包括导管，其包括配置成插入心室的远端头以及在远端头的电极，其中，第一和第二主动输出端耦合在一起，以便经由电极向心脏传递起搏脉冲和RF电能量。作为补充或替代，该设备包括监测器，它配置成在施加RF电能量期间检测心脏对起搏脉冲的夺获。
在一些实施例中，第一和第二分支的每个包括具有RF电能量的频率附近的相应陷波频率的多个陷波滤波器。在所公开的实施例中，每个陷波滤波器包括并联设置的电感器和电容器。
作为补充或替代，滤波器包括第三分支，它连接在第一与第二分支和第一主动输出端与第一中性输出端之间，并且包括在该RF电能量的频率附近具有低阻抗的另外一个或多个陷波滤波器。另外一个或多个陷波滤波器可包括多个陷波滤波器，它们包括串联设置的电感器和电容器，并且具有RF电能量的频率附近的相应陷波频率。又作为补充或替代，滤波器包括连接在第三分支与第一主动和中性输出端之间的共模扼流圈。
根据本发明的一个实施例，还提供一种治疗对象的心脏的方法，该方法包括：
操作起搏发生器，它具有第一主动输出端和第一中性输出端，以在第一主动输出端和第一中性输出端之间产生电起搏脉冲，从而起搏心脏；
起动射频(RF)发生器，它具有第二主动输出端和第二中性输出端，以在第二主动输出端和第二中性输出端之间产生预定频率的RF电能量，用于与起搏脉冲同时施加到心脏；
通过将滤波器的第一分支连接在第一与第二主动输出端之间以及将该滤波器的第二分支连接在第一与第二中性输出端之间，来抑制RF电能量渗透到起搏发生器，第一和第二分支的每个包括在RF电能量的频率附近具有高阻抗的一个或多个陷波滤波器；以及
同时向心脏施加起搏脉冲和RF电能量。
通过结合附图阅读以下对本发明的实施例的详细描述，将会更全面地了解本发明，附图包括：
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例、用于对象的心脏中的经皮消融治疗的系统的图解示意图示；
图2是示意示出根据本发明的一个实施例、用于将RF消融和起搏信号传递给导管电极的电路的框图；
图3是示意示出根据本发明的一个实施例、用于心脏的同步RF消融和起搏的滤波器电路的框图；以及
图4是示出根据本发明的一个实施例、用于心脏的同步RF消融和起搏的滤波器电路的细节的示意电路图。
具体实施方式
图1是示出根据本发明的一个所公开实施例、用于对生命体的心脏12执行消融过程的系统10的图解示意图示。该系统包括探头、即通常的导管14，它由通常为医生的操作人员16通过患者血管系统经皮插入心室或者心脏的血管结构。操作人员16使导管的远端头18在待消融的目标部位与心脏壁接触。然后，RF电流通过导管中的导线传导到远端头18处的一个或多个电极，它们将RF能量施加到心肌。能量在组织中被吸收，将它加热到永久失去其电可激发性的点(通常大约为50℃)。成功时，这个过程在心肌组织中产生非传导损伤，它可中断引起心律失常的异常电通路。
导管14通常包括手柄20，其中具有适当控件以便使操作人员16能够在消融期间根据需要对导管的远端头18进行操纵、定位和定向。为了帮助操作人员16定位导管，导管的远端部分可包含向位于控制台24中的定位处理器提供信号的位置传感器(未示出)。导管14可从本领域已知的消融导管来作必要修改，例如美国专利No.6669692中所述的导管，通过引用将其公开结合到本文中。患者身体表面上的ECG电极(未示出)经由电缆26将电信号传导到ECG监测器28(它也可集成到控制台24中)。用户界面34向操作人员提供反馈，并且准许操作人员适当地调整系统功能。
本发明的实施例组合同步消融和起搏，使得可实时评估消融损伤，而无需中断消融过程。控制台24包括产生消融功率信号的RF电源36，消融功率信号经由电缆32传递给导管14。RF功率可在任何适当频率产生，但是大约500kHz是典型情况。接地电缆33提供返回路径(通常经由背垫或其它皮肤表面电极)。备选地，RF功率可通过双极模式传递，因此导管14也提供返回路径。
控制台24还包括产生心脏起搏信号的低频起搏发生器38。起搏发生器38通常包括用于在操作人员16的控制下将其输出电压例如从3伏改变为6伏、同时保持恒定电流输出的电路。备选地，起搏发生器38可保持恒定电压，同时改变其电流输出或者可准许既调整电压又调整电流。RF电源36和起搏发生器38均经由电缆32与导管14以及与电缆33所提供的返回路径耦合。
图2是示意示出根据本发明的一个实施例的导管14的远端头18和控制台24中的关联电路的框图。包括主动和返回连接的起搏发生器38的输出端与滤波器40连接，滤波器40在以下附图中详细示出。这个滤波器的目的是防止RF能量从RF电源36泄漏到起搏电路中，以及阻挡消融期间从起搏发生器到导管的直接电流返回。(滤波器的这些特征对于患者安全性非常重要，并且解决表明过去同步消融和起搏的使用的不可取的问题。)RF电源36的输出端在混频器42中与起搏信号跟踪滤波器40混合，其包括本领域已知的任何适当类型的高频电学结。组合的RF和起搏波形通过导管14由电缆32传导，并且施加到导管的远端头18处的公共电极44。组合的波形同时起搏患者的心脏，并且将消融能量传递给目标。
“中性”电极46与电缆33连接，作为RF和起搏电流的返回路径。电极46通常可包括背垫或者其它皮肤表面电极，如上所述。备选地，RF电源和起搏发生器可具有独立的中性电极和返回路径(未示出)。
虽然电极44在图2中示为单一单元，但是导管14备选地可包括任何形式的任何数量的电极。例如，导管可包括两个或更多环形电极、多个点电极阵列或者这些类型的电极的任何组合，用于执行本文所述的治疗功能。虽然使起搏发生器38和RF电源36经由混频器42与同一个电极44连接是有利的，如图所示，但是导管14备选地可包括独立起搏和RF电极(通常相互非常接近)，它们由起搏发生器和RF电源单独驱动。甚至在后一种配置中，滤波器40所提供的隔离在消融和起搏同时进行时也是重要的。
在消融过程中，ECG监测器28(图1)指明心脏是否实际夺获起搏信号，即，心跳是否与通过电极44所施加的起搏信号同步。只要夺获起搏信号，则损伤形成被认为未完成。当起搏阈值因损伤形成而增加时，起搏幅度可在消融过程中逐渐增加。当起搏信号甚至在高幅度也不可再夺获时，损伤形成被认为完成，并且在当前消融部位的过程结束。一般来说，起搏阈值随损伤的大小而增加，因此这种技术可用于控制通过消融所产生的损伤的大小。然后根据治疗方案可在其它位置消融其他的损伤。
在上述美国专利申请公开2007/0198007中更详细地描述了这种基于起搏的消融技术，它还描述了对于可与本文所述的本发明的实施例结合的技术的变化和添加。
现在参照图3和图4，示出根据本发明的一个实施例的滤波器40的细节。图3是示出滤波器的整体架构的框图，而图4是示出这种架构的特定实现的细节的电路图。
滤波器40具有以下特征：
-并联陷波滤波器块60的两个分支54和56。各块是包括并联的电感器和电容器的无源单元。这些块在接近RF消融的规定共振频率的频率范围内具有高阻抗。在图中所示的示例中，电感器和电容器的元件值选择成以便产生多个重叠陷波，其在围绕500kHz中心频率的±50kHz范围内间隔25kHz。
-串联陷波滤波器块58的分支52。各块是具有串联电感器和电容器的无源单元。这些块在接近规定共振频率的频率范围中具有低阻抗，因而将渗透分支54和56的任何RF能量分流接地。在这里，块58也产生多个重叠陷波，其在围绕500kHz中心频率的±50kHz的范围内间隔25kHz。
-共模扼流圈50衰减原本或者会传递到滤波器40的起搏器侧的任何小共模噪声。
在并联块60的两个分支中，分支54经由混频器42在导管14的端头与电极44连接，而分支56与中性电极46连接。因此，这些块不仅将能量导管端头电极与起搏发生器38分隔，而且还与返回路径分隔。另一方面，对于来自起搏发生器的低频起搏脉冲，并联块60和共模扼流圈50具有低阻抗，因此实现起搏。如图所示组合并联和串联块在500kHz的频率范围中产生强能量衰减(和隔离)。备选地，陷波滤波器可设计用于其它频率范围，并且可使用或多或少数量的滤波器块，取决于消融参数和所需的衰减程度。
RF电源36通常包括阻抗测量电路(未示出)，它检查通过患者身体的RF电路的阻抗，以便确保在起动高功率RF消融电流之前存在良好的电接触。由于分支54和56与主动和中性电极连接，所以滤波器40不会影响阻抗测量。
虽然上述实施例具体涉及起搏与RF消融治疗的结合，但是，本发明的原理可同样适用于与心脏的起搏同时将RF能量施加到身体的任何种类的诊断或治疗环境。因此大家将会理解，作为示例来引用上述实施例，并且本发明并不局限于上文中具体示出和描述的内容。本发明的范围而是包括上文所述各种特征的组合及子组合，以及包括本领域的技术人员在阅读以上描述时会想到的、现有技术中没有公开的变化和修改。
Claims (13)
1.一种医疗设备，包括：
起搏发生器，其具有第一主动输出端和第一中性输出端，并且配置成在所述第一主动输出端和第一中性输出端之间产生电起搏脉冲，用于起搏对象的心脏；
射频(RF)发生器，其具有第二主动输出端和第二中性输出端，并且配置成在所述第二主动输出端和第二中性输出端之间产生预定频率的RF电能量，用于与所述起搏脉冲同时施加到所述对象的心脏；以及
滤波器，其包括连接在所述第一主动输出端与第二主动输出端之间的第一分支以及连接在所述第一中性输出端与第二中性输出端之间的第二分支，所述第一分支和第二分支的每个包括在所述RF电能量的频率附近具有高阻抗的一个或多个陷波滤波器。
2.如权利要求1所述的设备，包括导管，其包括配置成插入心室的远端头以及在所述远端头的电极，其中，所述第一主动输出端和第二主动输出端耦合在一起，以经由所述电极向心脏传递所述起搏脉冲和所述RF电能量。
3.如权利要求1所述的设备，包括监测器，其配置成在施加所述RF电能量期间检测心脏对所述起搏脉冲的夺获。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一分支和第二分支的每个包括具有在所述RF电能量的频率附近的相应陷波频率的多个陷波滤波器。
5.如权利要求4所述的设备，其中，每个所述陷波滤波器包括并联设置的电感器和电容器。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述滤波器包括第三分支，其连接在所述第一分支及第二分支和所述第一主动输出端及第一中性输出端之间，并且包括在所述RF电能量的频率附近具有低阻抗的另外一个或多个陷波滤波器。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述另外一个或多个陷波滤波器包括多个陷波滤波器，其包括串联设置的电感器和电容器，并且具有在所述RF电能量的频率附近的相应陷波频率。
8.如权利要求6所述的设备，其中，所述滤波器包括连接在所述第三分支与所述第一主动输出端和第一中性输出端之间的共模扼流圈。
9.一种用于治疗对象的心脏的方法，所述方法包括：
操作起搏发生器，其具有第一主动输出端和第一中性输出端，以在所述第一主动输出端和第一中性输出端之间产生电起搏脉冲，从而起搏心脏；
起动射频(RF)发生器，其具有第二主动输出端和第二中性输出端，以便在所述第二主动输出端和第二中性输出端之间产生预定频率的RF电能量，用于与所述起搏脉冲同时施加到心脏；
通过将滤波器的第一分支连接在所述第一主动输出端与第二主动输出端之间以及将所述滤波器的第二分支连接在所述第一中性输出端与第二中性输出端之间，来抑制所述RF电能量渗透到所述起搏发生器，所述第一分支和第二分支的每个包括在所述RF电能量的频率附近具有高阻抗的一个或多个陷波滤波器；以及
同时向心脏施加所述起搏脉冲和所述RF电能量。
10.如权利要求9所述的方法，其中，同时施加所述起搏脉冲包括将导管的远端头插入心室，使得所述远端头与心脏的组织接触，以及将所述起搏脉冲和所述RF电能量传递给所述远端头处的电极。
11.如权利要求9所述的方法，其中，施加所述RF电能量包括通过消融心脏中的组织在心脏中产生损伤，以及其中所述方法包括通过检测施加所述RF电能量期间心脏对所述起搏脉冲的夺获来评估所述损伤。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述第一分支和第二分支的每个包括具有在所述RF电能量的频率附近的相应陷波频率的多个陷波滤波器。
13.如权利要求9所述的方法，其中，所述滤波器包括第三分支，其连接在所述第一分支及第二分支和所述第一主动输出端及第一中性输出端之间，并且包括在所述RF电能量的频率附近具有低阻抗的另外一个或多个陷波滤波器。
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