CN103479347B - 消融波形过零期间心电图信号的门控取样 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包括检测电路和门控电路的设备。所述检测电路被配置成感测通过体内探针施加到心脏的射频(RF)消融信号，以及识别其中消融信号的振幅处于预先定义的窗口内的时间间隔。所述门控电路被配置成对所述心脏中采集的心电图(ECG)信号进行门控，使得仅在所识别的时间间隔内对所述ECG信号取样。

Description

消融波形过零期间心电图信号的门控取样
技术领域
本发明整体涉及心脏治疗，具体地讲涉及在RF消融治疗期间检测心脏信号的方法和系统。
背景技术
用于分离心脏治疗中使用的不同信号的各种技术是本领域已知的。例如，美国专利申请公开2009/0306641描述了用于阻止射频(RF)消融能量穿过起搏电路的陷波滤波器阵列，其公开内容以引用的方式并入本文。该阵列包括两个在用于消融的频率范围内具有高阻抗的陷波滤波器分支：一个分支保护起搏电路和导管末端之间的信号路径，并且另一分支保护返回路径。滤波器在起搏频率下具有低阻抗，因此允许起搏在消融的同时进行。
美国专利7,894,885描述了用于监视受试者的心电图(ECG)信号的方法，其公开内容以引用的方式并入本文。该方法包括：对来自至少第一ECG电极的平均信号进行数字取样，确定平均干扰频率，以及对来自至少第二ECG电极的原始ECG信号进行数字取样和缓冲。该方法还包括：过滤原始ECG信号以生成剩余信号，根据剩余信号计算平均干扰频率下主要干扰信号的第一振幅和第一相移以及相应倍数的平均干扰频率下一个或多个谐波干扰信号的第二振幅和第二相移，以及从原始ECG信号数字减去主要干扰信号和谐波干扰信号，以生成和输出ECG原信号。
美国专利6,647,289描述了生成生物阻抗感测信号的心肺监视器，所述生物阻抗感测信号基本上不对植入装置生成的生物阻抗信号产生干扰，其公开内容以引用的方式并入本文。监视器检测植入装置生成的生物阻抗信号。监视器分析该检测到的信号，以生成不干扰感测的信号的生物阻抗感测信号。例如，如果监视器生成脉冲感测信号，则脉冲在不存在脉冲的检测信号的间隔中传递。相似地，如果监视器生成高频率AC感测信号，则AC感测信号的过零在脉冲传递期间由植入装置定位。
发明内容
本文所述的本发明的实施例提供了包括检测电路和门控电路的设备。检测电路被配置成感测通过体内探针施加到心脏的射频(RF)消融信号，以及识别其中消融信号的振幅处于预先定义的窗口内的时间间隔。门控电路被配置成对心脏中采集的心电图(ECG)信号进行门控，使得仅在识别的时间间隔内对ECG信号取样。
在一些实施例中，检测电路包括施密特触发器，施密特触发器被配置成当RF消融信号的振幅处于预先定义的窗口内时生成门控信号。在其它实施例中，门控电路包括进行门控以仅在所述识别的时间间隔期间对所述心电图(ECG)信号取样的模数转换器。
在其它实施例中，设备还包括用于设置预先定义的窗口的可调负载，使得施密特触发器被配置成基于RF消融信号的振幅和可调负载上的电压之间的比较生成门控信号。
根据本发明的实施例，还提供了包括感测通过体内探针施加到心脏的射频(RF)消融信号的方法。识别其中消融信号的振幅处于预先定义的窗口内的时间间隔。对心脏中采集的心电图(ECG)信号进行门控，使得仅在识别的时间间隔内对ECG信号取样。
根据本发明的实施例，还提供了心脏消融设备，其包括射频(RF)消融发生器、至少一个体内探针以及检测和门控单元。射频(RF)消融发生器被配置成生成RF消融信号。所述至少一个体内探针被配置成在心脏中施加RF消融信号，以及在心脏中采集心电图(ECG)信号。检测和门控单元还包括检测电路和门控电路。检测电路被配置成感测通过体内探针施加的RF消融信号，以及识别其中RF消融信号的振幅处于预先定义的窗口内的时间间隔。门控电路被配置成对心脏中采集的ECG信号进行门控，使得仅在识别的时间间隔内对ECG信号取样。
通过对以下结合附图的实施例的详细说明，将更全面地理解本发明：
附图说明
图1为根据本发明的实施例示意性地示出导管消融系统的元件的方框图；
图2为根据本发明的实施例示意性地示出基于消融信号过零检测生成ECG门控信号的信号图；以及
图3为根据本发明的实施例示意性地示出同时进行RF消融和ECG感测的方法的流程图。
具体实施方式
综述
射频导管消融(RFCA)是用于治疗各种心脏疾病的已知技术。在该手术中，体内探针，通常为导管，包括远侧末端处的消融电极，所述探针经由皮肤插入心血管系统，并且通过心血管系统引导进入心脏到达具有待消融的损伤组织的目标区域。将RF信号施加到消融电极，以加热心脏组织以及生成小型不传导消融灶，所述消融灶局部移除导致心律失常和心房纤颤的心脏电信号的寄生传导路径。
在施加RF消融信号的同时监视心电图(ECG)信号对于实时评估该手术是否改善了心脏功能，或是否需要传递更多RF消融是有利的。然而，RF消融信号本身引起高功率、高频率电流，所述电流由于RF消融信号渗漏到检测器中打断ECG信号而干扰心电图信号的检测。
本文所述的本发明实施例提供了用于在RF消融信号存在下感测心脏ECG信号的改善的方法和系统。在一些实施例中，通过使用公用电极施加RF消融信号以及接收ECG信号。ECG信号可通过强RF信号渗漏到ECG检测器而被中断。
在本发明所公开的实施例中，检测电路识别其中RF消融信号的振幅较小（在RF消融信号的过零周围）的时间间隔。门控电路对ECG信号的采集进行门控，使得仅在识别的时间间隔期间采集ECG信号。由于RF消融信号的振幅在这些采集时间处较小，从RF消融信号到ECG信号的干扰减小。
本文所述的方法和系统提供了RF消融期间ECG信号的改进的检测方法，其消除了对于昂贵的高衰减滤波器的需要。
系统描述
图1为根据本发明的实施例示出导管消融系统20的元件的方框图。导管消融系统20的例子在2006年的“Thermocool Irrigated Tip Catheter and Integrated AblationSystem,”Biosense Webster Inc. (Diamond Bar, California)产品说明书中有所描述，该文献以引用的方式并入本文。作为另外一种选择，系统20可包括进行RF消融的任何其它合适系统。
导管消融系统20包括消融/ECG导管24。RF消融发生器28在消融/ECG导管24的远侧末端处的消融/ECG电极32上施加RF消融信号。将消融/ECG导管24引导至心脏36。
当消融/ECG电极32接触心脏组织并且RF消融信号被施加时，消融灶如前所述在心脏组织中形成。在消融手术期间，消融/ECG电极32也感测心电图信号。在图1中未示出的其它实施例中，消融/ECG导管可包括偏离消融电极的用于获得ECG信号的单独电极。作为另外一种选择，消融和ECG电极可被装入心脏36中的单独导管中。然而，RF消融信号联接或渗漏到ECG电极仍将中断检测到的ECG信号。
因此，导管信号（在图中以Vcat表示）包括RF消融信号和感测到的ECG信号二者的重叠。然而，RF消融信号通常明显强于感测到的ECG信号。在一个示例场景中，RF消融信号为大约170V，而感测到的ECG信号为大约70µV。
在图1中示出的本发明的实施例中，导管消融系统20还包括过零检测/门控电路52，其包括过零取样电路40和门控开关44。RF消融信号通过用于检测RF消融信号过零点的电路40进行取样，所述RF消融信号用于识别其中瞬时RF功率较小（处于预先定义的窗口内）的时间间隔。电路40生成用于打开或关闭开关44的门控信号。当对该门控信号进行门控时，开关44在识别的时间间隔期间关闭并在其它时间打开。
在这些时间间隔内，来自消融/ECG导管24的导管信号Vcat随后在RF消融信号的过零处精确取样，其中RF消融信号功率最小，并将ECG信号的分量与RF消融信号有效分离。然后，根据本发明的实施例，ECG原信号可显示在ECG监视器48上，很少有或没有附加的过滤。
在图1中所示的一些实施例中，过零检测/门控电路52可使用施密特触发器56和模数(A/D)转换器60实施。导管信号Vcat进入施密特触发器56和A/D 60二者。施密特触发器56包括可调负载64，其用于设置消融信号过零周围的预先定义的窗口。
图1中描述的系统构型纯粹是为了明确概念而选择的。在替代实施例中，可以使用任何其它合适的系统。例如，检测电路52不限于施密特触发器和模数转换器，并且可通过其它技术实施。
图2为根据本发明的实施例示意性地示出基于消融信号过零检测生成ECG门控信号的信号图。图2分别在上部和下部示出了相同时间比例的导管和门控信号波形。如图2的上部中所示，包括RF消融信号和小到可以忽略不计的ECG信号的导管信号Vcat根据时间t在每个电压窗口ΔV内具有各自的过零点。
ΔV的量级由图1的可调负载64的值固定。在该实施中，施密特触发器根据Vcat和可调负载上的电压之间的比较生成门控信号。如图2的下部中所示，施密特触发器56的输出是脉冲串波形Vgate，其脉冲宽度Δt通过图2的上部和下部二者中示出的时间轴上绘制的过零点周围ΔV的量级确定。
在脉冲宽度时间间隔Δt期间，Vgate使A/D 60能够在Vcat的RF消融信号分量的过零周围的时间间隔期间对Vcat取样，从而允许对ECG信号直接取样，而几乎不被RF消融信号中断。这在图2的下部的插图中概念性地示出。RF渗漏的水平是ΔV的函数，由可调负载64控制。ΔV越大，时间间隔Δt越大，使得A/D能够在偏离RF消融信号的过零点更远处对ECG信号取样，其中RF消融信号的瞬时RF功率也更高。
图3为根据本发明的实施例示意性地示出同时进行RF消融和ECG感测的方法的流程图。该方法始于RF消融步骤100处RF消融发生器28将RF消融信号施加到消融/ECG导管24的远侧末端处的消融/ECG电极32。RF消融电压是导管信号Vcat的主分量，Vcat还包含感测到的ECG信号的分量。
在零检测步骤110处，过零取样电路40检测导管信号Vcat的过零，如图2的上部中所示。换句话讲，电路40识别其中RF消融信号的振幅处于预先定义的窗口ΔV内的时间间隔。
在决策步骤120处，电路52检查导管信号Vcat是否穿过过零，即零点RF消融功率的瞬时水平。如果通过，则电路40生成门控信号脉冲，如图2的下部中所示。在取样步骤130处，门控信号Vgate关闭门控开关44，并且导管信号Vcat在门控开关44关闭的时间间隔内通过门控开关44显示在ECG监视器48上。
虽然本文所述的实施例主要讨论了RF消融治疗期间使用的大信号RF波形的过零处的低水平ECG信号的检测，但本文所述的方法和系统也可用于其它应用，借此在RF能量过零期间检测生物小信号，所述RF能量在不同的医学治疗期间被施加到身体。
因此应当理解，上述实施例均以举例方式举出，并且本发明不受上文特别显示和描述的内容限制。相反，本发明的范围包括上文所述各种特征的组合与子组合，以及本领域技术人员在阅读上述说明时可能想到且未在现有技术范围内公开的变化形式和修改形式。以引用方式并入本专利申请的文献将视为本专利申请的整体部分，但不包括在这些并入的文献中以与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突的方式定义的任何术语，而只应考虑本说明书中的定义。

Claims (5)

1.一种检测和门控设备，包括：
检测电路，所述检测电路被配置成感测通过体内探针施加到心脏的射频消融信号，以及识别其中消融信号的振幅处于预先定义的窗口内的时间间隔；和
门控电路，所述门控电路被配置成对所述心脏中采集的心电图ECG信号进行门控，使得仅在所识别的时间间隔内对所述ECG信号取样。
2.根据权利要求1所述的检测和门控设备，其中所述检测电路包括施密特触发器，所述施密特触发器被配置成当所述射频消融信号的所述振幅处于所述预先定义的窗口内时生成门控信号。
3.根据权利要求2所述的检测和门控设备，并且包括用于设置所述预先定义的窗口的可调负载，其中所述施密特触发器被配置成基于所述射频消融信号的所述振幅和所述可调负载上的电压之间的比较生成所述门控信号。
4.根据权利要求1所述的检测和门控设备，其中所述门控电路包括进行门控以仅在所述识别的时间间隔期间对所述心电图ECG信号取样的模数转换器。
5.一种心脏消融设备，包括：
射频消融发生器，所述射频消融发生器被配置成生成射频消融信号；
至少一个体内探针，所述至少一个体内探针用于将所述射频消融信号施加到心脏中，并在所述心脏中采集心电图ECG信号；和
检测和门控单元，所述检测和门控单元包括：
检测电路，所述检测电路被配置成感测通过所述体内探针施加的所述射频消融信号，以及识别其中所述射频消融信号的振幅处于预先定义的窗口内的时间间隔；和
门控电路，所述门控电路被配置成对所述心脏中采集的所述ECG信号进行门控，使得仅在所识别的时间间隔内对所述ECG信号取样。
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