CN103565432B - 用于多刺状物探针的图形界面 - Google Patents

Abstract

一种用于标测心电活动的方法和系统，所述方法和系统采用具有多个刺状物的心脏导管，所述多个刺状物安装在所述远端处，每个刺状物具有多个电极。经由所述电极从所述心脏获取电信号数据，并感测所述刺状物的相应心内位置和取向。从所述信号数据获得所述心脏的电解剖标测图，并将其提供为所述刺状物的所述相应心内位置和取向的图示，所述电解剖标测图具有至少部分所述刺状物的区别性图形标记。所述方法还通过以下方式进行：显示电解剖标测图，以及响应于所显示的电解剖标测图调整至少一个所述刺状物的所述位置和取向中的至少一个。

Description

用于多刺状物探针的图形界面

技术领域

本发明涉及侵入式医疗装置。更具体地，本发明涉及用侵入式探针监视心脏内的电活动。

背景技术

当心肌组织区向相邻的组织异常地传导电信号时，便发生诸如心房纤颤的心律失常，从而扰乱正常的心动周期并造成心律不同步。

用于治疗心律失常的手术包括通过手术扰乱造成心律失常的信号源，以及扰乱用于这种信号的传导通路。通过经由导管施加能量来选择性地消融心脏组织，有时可以终止或更改不利电信号从心脏一部分传播到另一部分。消融方法通过形成不传导的机能障碍来破坏无用的电学通路。

现在，通常使用包括用于标测心脏电活动的电生理传感器的心脏导管来执行心脏内电位的标测。通常，根据心脏内的位置感测并记录心内膜中的时变电位，然后将其用于标测局部电图或局部激活时间。由于经由心肌传导电脉冲所需的时间，心内膜中各点的激活时间不同。在心脏中任何点处的该电传导的方向通常由激活矢量表示，所述激活向量垂直于等电激活波前，这两者均可衍生自激活时间的标测图。激活波前通过心内膜中任意点的传播速度可表示为速度矢量。

标测激活波前和传导场有助于医师识别并诊断异常情况，例如由于心脏组织中受损的电传导的区域造成的室性和房性心动过速以及心室和心房纤颤。

可通过观察现象，例如多个激活波前、激活向量的反常集聚或速度矢量的变化或矢量与正常值的偏差来识别心脏的激活信号传导过程中的局部缺陷。这些缺陷的例子包括折返区域，该折返区域可与称为复杂碎裂电图的信号图像相关联。一旦缺陷通过此类标测定位，就可对其进行消融(如果其功能反常)或以其他方式治疗，以便尽可能恢复心脏的正常功能。

心肌中电激活时间的标测要求心脏内传感器的位置在每次测量时是已知的。以往，使用心脏内的单个可活动电极传感器来执行此类标测，其中传感器相对于固定外部参考电极测量激活时间。然而，该技术需要校正，例如利用对与身体阻抗无关的阻抗的调整进行阻抗校正。此外，使用单个电极标测电激活时间是一个冗长的过程，该过程通常在荧光成像下进行，从而使患者暴露于不期望的电离辐射。另外，在心律不齐的心脏中，单个位置处的激活时间可在连续搏动之间改变。

由于单个电极标测具有如上所述的缺点，一些发明者已提出使用多个电极来在心内膜中的不同位置同时测量电位，从而允许更快速和方便地标测激活时间。

例如，共同转让的美国专利No.6,961,602描述了包括多个刺状物的导管，每个刺状物都能够获取电气数据、机械数据和位置数据，该专利以引用方式并入本文。该导管包括具有至少两个刺状物的标测组件，每个刺状物具有附接在导管的主体的远端的近端和自由远端。每个刺状物包括至少一个位置传感器和至少一个电极(优选头电极)以及至少一个环形电极。该刺状物可以布置成展开布置方式，其中每个刺状物从导管的主体径向向外延伸，或布置成收缩布置方式，其中每个刺状物大致沿着导管的主体的纵轴设置。在使用过程中，每个刺状物的至少一个电极被设置为与心脏组织接触，以标测心脏的电活动。位置传感器用于确定监视电活动的每个点的位置。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种标测心电活动的方法，该方法通过将导管的远侧部分插入心脏来进行，所述导管具有安装在远端的多个刺状物，每个刺状物具有多个电极。该方法还通过以下方式进行：经由电极从心脏获取电信号数据，感测刺状物的相应心内位置和取向，以及从所述信号数据获得心脏的电解剖标测图。该电解剖标测图包括刺状物的相应心内位置和取向的图示，还包括至少部分刺状物的区别性图形标记。该方法还通过以下方式进行：显示电解剖标测图，以及响应于该显示的电解剖标测图调整至少一个刺状物的位置和取向中的至少一个。

根据该方法的一个方面，获得电解剖标测图包括将相应色码指配至刺状物，并且可包括将共用色码指配至刺状物的相应区域。

根据该方法的另一个方面，图示包括圆，圆的中心表示导管的主体的远端的位置，并且圆的半径表示刺状物的位置和取向并承担相应刺状物的图形标记。

根据该方法的另一个方面，获得电解剖标测图还包括计算心脏的电性能或机械性能，并且以图示方式表示电性能或机械性能的位置，所述电性能或机械性能得自刺状物电极并显示为圆内的相应位置。

根据该方法的另一个方面，计算电性能或机械性能包括确定成对刺状物电极的至少一部分之间的相应局部激活时间。

本发明的其他实施例提供了用于执行上述方法的设备。

附图说明

为更好地理解本发明，以举例的方式提供本发明的详细说明。要结合以下附图来阅读详细说明，附图中相同的元件用相同的附图标号来表示，并且其中：

图1为使用具有多个刺状物的心脏导管对活体受检者的心脏执行手术的系统的图示说明，所述系统根据本发明所公开的实施例构造和操作；

图2为根据本发明实施例的图1所示导管的一个刺状物的详细视图；

图3为根据本发明实施例的示出了多刺状物头导管的心脏的显示图；

图4为根据本发明实施例的示出了通过多刺状物导管测量电信号的复合图；

图5为根据本发明实施例的示出了通过多刺状物导管测量电信号的另一个复合图；

图6为根据本发明实施例的示出了通过多刺状物导管测量电信号的另一个复合图；并且

图7为根据本发明实施例的示出了通过多刺状物导管测量电信号的心脏的屏幕显示图。

具体实施方式

为了能够全面了解本发明的各种原理，在以下说明中阐述了许多具体细节。然而对于本领域的技术人员将显而易见的是，并非所有这些细节始终都是实施本发明所必需的。在这种情况下，为了不使主要概念不必要地模糊，未详细示出熟知的电路、控制逻辑以及用于常规算法和进程的计算机程序指令细节。

本发明的多个方面可在软件编程代码中体现，所述软件编程代码通常被保持在永久性存储器(例如，计算机可读介质)中。在客户机/服务器环境中，这种软件编程代码可存储在客户机或服务器中。软件编程代码可在与数据处理系统一起使用的多种已知非临时性介质(例如，软盘、硬盘驱动器、电子介质或CD-ROM)中的任一者上体现。所述代码可分布于这类介质上，或者可经某些类型的网络从一个计算机系统的存储器向其他计算机系统上的存储装置分发给使用者，以便于此类其他系统的使用者使用。

对系统的描述

现在转到附图，首先参见图1，其为用于在活体受检者心脏12上执行手术的系统10的图示，所述系统10是根据本发明的公开实施例构造和操作的。该系统包括导管14，由操作者16将该导管14经由皮肤穿过患者的血管系统插入到心脏12的心室或血管结构中。操作者16(通常为医师)将导管的远端头18在所需标测位点与心脏壁接触。然后可按照美国专利No.6,226,542和6,301,496以及共同转让的美国专利No.6,892,091中所公开的方法制备电激活图，这些专利的公开内容均以引用方式并入本文中。一种包括系统10的元件的商品可以系统得自Biosense Webster，Inc.(3333Diamond Canyon Road，DiamondBar，CA91765)。

可以通过施加热能对(例如)通过电激活图评价确定为异常的区域进行消融，例如通过将射频电流通过导管中的金属线传导至远端头18处的一个或多个电极，这些电极将射频能量施加至心肌。能量被吸收在组织中，从而将组织加热到一定的点(通常约50℃)，在该温度下组织会永久性失去其电兴奋性。此手术成功后，在心脏组织中产生非传导性的病变，这些病变可中断导致心律失常的异常电通道。本发明的原理可应用于不同的心腔室以治疗多种不同的心律失常。

导管14是具有细长主体的多电极导管，所述多电极导管具有多个刺状物37，每个刺状物具有标测和位置感测能力，如下文所述。导管14通常包括柄部20，该柄部上具有适当的控制装置以使操作者16根据需要对导管的远端以及刺状物的位置和取向进行操纵、定位和定向。为了辅助操作者16，导管14的远侧部分包含位置传感器(未示出)，其为处于控制台24中的定位处理器22提供信号。上述美国专利No.6,961,602中所描述的具有五个刺状物的导管适于用作导管14。该导管可以商品名PentarayTM导管或探针得自强生公司(BiosenseWebster)。

在一个实施例中，导管14包括具有近端、远端和至少一个在其内纵向延伸的内腔的细长主体，以及安装在导管的主体的远端并包括至少两个刺状物的标测组件。每个刺状物具有附接在导管的主体的远端的近端和自由远端。每个刺状物包括具有形状记忆功能的支持臂、与支持臂成围绕关系的非导电覆盖物、安装在刺状物远端的至少一个位置传感器、安装在刺状物远端并与支持臂电气隔离的多个电极、以及在非导电覆盖物内延伸的多根电极引线，每根电极引线附接到相应的一个电极。任选的额外位置传感器(未示出)可设置在邻近刺状物的导管14的轴上。

可使消融能量和电信号经由电缆34穿过位于远侧末端18处或附近的任选的消融电极32，在心脏12和控制台24之间来回传送。尽管示出了单个消融电极32，但可存在不止一个消融电极。可以通过电缆34和消融电极32将起搏信号和其他控制器信号从控制台24传送到心脏12。感测和消融电极33可大致设置在远侧末端18附近，该远侧末端具有连接至控制台24的接线。

接线35将控制台24与体表电极30和定位子系统的其他部件链接在一起。温度传感器(未示出)(通常为热电偶或热敏电阻)可安装在远侧末端18处的消融电极上或附近。

控制台24可包括一个或多个消融功率发生器25。导管14可适于利用任何已知的消融技术将消融能量(如，射频能量、超声能量和激光产生的光能)传导到心脏。共同转让的美国专利No.6,814,733、No.6,997,924和No.7,156,816中公开了此类方法，这些专利以引用方式并入本文。

定位处理器22为系统10的定位系统26的元件，其测量导管14的位置和取向坐标。

在一个实施例中，定位系统26包括磁性定位跟踪装置，所述磁性定位跟踪装置通过在其附近产生预定工作量的磁场并且利用场产生线圈28感测导管14处的这些磁场来确定该导管的位置和取向并且可包括阻抗测量，如(例如)美国专利申请公开No.2007/0060832中所教导的那样，该专利申请以引用方式并入本文。可通过使用美国专利No.7,536,218中描述的阻抗测量的位置测量来增强定位系统26，该专利以引用方式并入本文。

如上所述，导管14连接到控制台24，该控制台使得操作者16能够观察并调控导管14的功能。控制台24包括处理器，优选为具有适当信号处理电路的计算机。所述处理器被连接以驱动监视器29。信号处理电路通常接收、放大、过滤并数字化来自导管14的信号，这些信号包括上述传感器和位于导管14内远端的多个位置感测电极(未示出)所产生的信号。控制台24和定位系统26接收并使用数字化的信号，以计算导管14的位置和取向，并分析来自电极的电信号。

通常，系统10包括其他部件，但为了简洁起见未在图中示出这些部件。例如，系统10可包括心电图(ECG)监视器，其被连接以接收来自一个或多个体表电极的信号，以便为控制台24提供ECG同步信号。如上所述，系统10通常还包括基准位置传感器，其或者位于附连到受检者身体外部的外部施加基准补片上，或者位于插入到心脏12内并相对于心脏12保持在固定位置的内置导管上。设置了用于使液体循环穿过导管14以冷却消融部位的常规泵和管路。

现在参见图2，该图为根据本发明实施例的示出了典型电极构型的一个刺状物37(图1)的详细视图。该构型包括头电极39，其可用于感测和消融这两个操作；四个环形电极41，其用作感测电极以检测心脏中的电生理信号；和温度传感器43，其在导管14处于消融模式下时使用。然而，在刺状物37的不同实施例中，感测电极和消融电极在多种组合中的数量、构型和分布可以不同。缆线45在电极、传感器和控制台24(图1)之间传递信号。有了分布在若干刺状物37中的多个电极，同时从多个位置收集信号是可能的。

在其他已知的电生理导管中，电极以分隔各个电极的已知距离沿直轴定位。然而，在图1和图2的实施例中，多个电极设置在不同的刺状物中。由于导管由操作者操作，因此当刺状物与组织接触时，其在不同节段或甚至在相同节段中的分布可以不同。因此，不同刺状物上的电极之间的距离可以不同，并且在信号收集(标测)过程中所述距离通常并不均匀。

为了有利于理解大量信号的意义和相关特性，本发明的实施例以具有刺状物电极布置方式及其相应位置的色坐标的形式来示出它们，例如，相应地为刺状物和得自所述刺状物的迹线标上色标。使用上述Carto3系统(Carto3System)可以实现本文所述的显示，本领域的技术人员可修改所述系统以便应用本发明的原理。

现在参见图3，该图为根据本发明实施例的示出了Pentaray导管的多刺状物头47的心脏左心房的图示。示出了五个刺状物中的每一个上的四电极组。每个电极均指配有标示E1-E20。例如，刺状物51上四个电极的编号为E17-E20。这种命名有助于理解电极的记录和显示构型，如下文所述。例如，在双极构型中，其中信号在电极E11和E12之间测量，符号“E11-E12”用于指示电极对。电极对E10-E11和电极对E11-E12彼此相邻。此类构型可在本文中指“相邻电极对”。电极对E13-E14和E14-E15构成相邻电极对的另一个例子。

现在参见图4，该图为包括根据本发明实施例的示出了多刺状物导管测量的电信号的心脏右心房的屏幕显示的示例性复合图。在该图的左侧部分，从五个刺状物获取的双极信号迹线相应地对应于五个波形组。实际屏幕显示可被标上色码，以便于操作者16(图1)或离线评估显示的分析师识别。此为“刺状物取向”显示，因为波形组相应地指示从每个刺状物的片段获取的信号。因此，在实际屏幕显示上，每个刺状物通常有自身的色码。

图4(另外在下述的图5和图6中)中部为刺状物的放大图。以不同的剖面线图案提供刺状物，以表示不同的显示颜色。以不同的线条图案提供左侧的波形组，再次指示不同的颜色。为了帮助读者，具有特定线条图案的波形和其刺状物或部分的并置表示所述两个并置的对象会以相同颜色在屏幕显示上显示。此类并置由邻近刺状物51上的电极E17的波形58示出，表示刺状物51和位于图右上方的三个波形的最低组之间的关联和色坐标。最低组代表从刺状物51的电极E17-E18、E18-E19和E19-E20获取的三信号组，其全部以相同的线条图案示出，并且通常会以与刺状物51相同的颜色显示。在图的右侧部分的右心房图示上的特定位置，刺状物51看上去与刺状物53，55在一起，在该位置，其通常会以与波形的最低组相同的颜色显示。如上所述，存在5个刺状物。为了清楚地显示，其中有意使一些刺状物不用附图标号区分。

现在参见图5，该图为根据本发明实施例的示出了多刺状物导管测量的电信号的类似图4的另一个复合图。该显示与图4示出的不同，因为波形组65，67，69为“圆周方向取向”，因为每个波形组中的双极信号取自沿多个刺状物的对应间隔，即，刺状物上的内、外和中间区域。例如，波形组69标测到刺状物73，75，77的内区域71。区域71限定环79的弧，该环大致以导管14(图1)的轴为中心。箭头81表示从环中心附近的局灶性起源朝向位于刺状物外区域83上电极的传播矢量。

现在参见图6，该图为根据本发明实施例的示出了多刺状物导管测量的电信号的类似图4的另一个复合图。波形组的取向与图5的取向相同。然而，在该显示中看到的是传播的小折返图案，该小折返图案通过屏面左上部分中每个波形组内的相转变和三个波形组的时间模板相似度强调。这由箭头85强调，可结合图3示出的命名将所述箭头理解为矢量。

现在参见图7，该图为根据本发明实施例的示出了多刺状物导管测量的电信号的心脏显示。在该例子中，从沿导管14(图1)轴的轴线的角度看，存在具有代表相应刺状物的五个有色半径89，91，93，95，97的圆87。所述刺状物的取向可由对应半径89，91，93，95，97的取向确定。通常，操作者希望刺状物大致对称布置，而操作者可手动旋转或平移导管14直至从显示的图示成为所述情况。操作者适当操作导管14可实现交错布置。可利用例如图7中所示的图使操作者快速理解刺状物之间的取向和相互位置关系，并且如果需要的话，调整刺状物的取向而无需操作或旋转其中指示探针的3-D标测图。

圆87的内部包含Pentaray电极覆盖区域的区域局部激活时间(LAT)标测图。根据每个Pentaray信号对计算LAT值，并且在Pentaray区域内根据每个导管位置为相对激活图案标上色标。图7的显示将Pentaray刺状物的物理布置和信号的激活图案结合在一个图标中，使操作者在手术期间轻松和连续地评估区域LAT。这种显示类型可适用于其他电解剖标测图，其中与心脏功能或病变相关的不同参数被局部地或区域性地测得，并以图示方式显示。

本领域的技术人员会认识到，本发明并不限于在上文中具体示出和描述的内容。更确切地说，本发明的范围包括上文所述各种特征的组合与子组合，以及这些特征的不在现有技术范围内的变化和修改形式，这些变化和修改形式是本领域技术人员在阅读上述说明后可想到的。

Claims (6)

1.一种医疗设备，包括：

导管，所述导管适于插入心脏，所述导管包括具有远端的细长主体和安装在所述远端的多个刺状物，所述刺状物中的每一个具有附接在所述主体的所述远端的近端、自由端和多个电极；

具有存储其中的程序的存储器；

显示器；和

链接到所述显示器并被耦合接入所述存储器以执行所述程序的处理器，可连接所述处理器以接收由所述导管从所述心脏提供的输入，其中所述程序使所述处理器执行以下步骤：

经由所述电极获取心内电信号数据；

确定所述刺状物的相应心内位置和取向；

从所述信号数据获得所述心脏的电解剖标测图，其中所述电解剖标测图包括所述刺状物的所述相应心内位置和取向的图示，并且还包括至少部分所述刺状物的区别性图形标记；以及

在所述显示器上显示所述电解剖标测图。

2.根据权利要求1所述的医疗设备，其中获得电解剖标测图包括将相应的色码指配至所述刺状物。

3.根据权利要求1所述的医疗设备，其中获得电解剖标测图包括将共用色码指配至所述刺状物的相应区域。

4.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述图示包括具有中心和多个半径的圆，所述中心表示所述导管的所述主体的所述远端的位置，并且所述半径表示所述刺状物的所述位置和取向并相应地承担所述刺状物的所述图形标记。

5.根据权利要求4所述的医疗设备，其中获得电解剖标测图还包括计算所述心脏的电性能或机械性能，并且相对于所述导管的所述主体的所述远端、以图示方式将所述电性能或机械性能的位置表示为所述圆内的相应位置。

6.根据权利要求5所述的医疗设备，其中计算电性能或机械性能包括确定所有电极对的相应局部激活时间。