CN104248432B - 心电图噪声减低 - Google Patents

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Abstract

导管插入的方法和系统包括适于插入活体受检者的心脏中的柔性导管。所述导管具有内腔，所述内腔用于使导电流体穿过其中，其中流体在远侧部分处离开导管。内腔可连接至冲洗泵以与其形成流体连通。连接至内腔的流体贮存器将流体供应给导管。心电图电路系统可连接至受检者以用于监测心脏中的电活动。导电缆线例如通过连接至心电图的隔离接地使来自导管电极的流体中的感生电荷转移。

Description

心电图噪声减低
背景技术
技术领域
本发明涉及医学导管插入术。更具体地，本发明涉及在医学导管插入手术过程中的心电图监测。
相关领域的描述
表1中给出了在本文中使用的某些首字母缩略词和缩写的含义。
表1-首字母缩略词和缩写
ECG 心电图
PIU 患者接口单元
RF 射频
现在医学导管插入术被常规性地执行。例如，在心律失常诸如心房纤颤的情况下，当心脏组织的某些区域向邻近组织异常地传导电信号由此扰乱正常的心动周期以及造成心律不同步时，发生所述心律失常。用于治疗心律失常的手术包括通过外科手术扰乱造成心律失常的信号源，以及扰乱用于此类信号的传导通路。通过经由导管施加能量例如射频能量来选择性地消融心脏组织，有时可能终止或更改不需要的电信号从心脏的一部分向另一部分的传播。所述消融方法通过形成不传导的消融灶来破坏不需要的电通路。
使用射频能量消融心脏组织的已知困难在于控制组织的局部加热。在过度局部加热产生不良效应与期望产生足够大的消融灶以有效消融异常的组织病灶或阻止异常传导模式这两者之间存在权衡取舍。如果射频装置产生的消融灶太小，则医疗手术可能不太有效，或可能需要太多时间。另一方面，如果组织被过度加热，则可能会由于过度加热而出现局部炭化效应。此类过度加热的区域可产生高阻抗，并且可形成热传递的功能性障碍。使用较慢的加热可更好地控制消融，但是会不当地延长手术时间。
以引用方式并入本文的共同转让的专利申请13/339,782公开了使用冲洗泵以使冲洗流体流动穿过导管的内腔以便冷却消融部位。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了一种导管插入系统，其避免了当蠕动泵工作以冲洗消融部位时在电监测电路系统中的伪电干扰。所述系统包括适于插入活体受检者的心脏中的柔性导管，所述导管具有内腔，所述内腔用于使含有电解质的流体在其中穿过以在它的远侧部分处离开导管。将流体贮存器连接至冲洗泵以用于将含有电解质的流体供应给导管内腔。心电图电路系统可连接至受检者以用于监测心脏中的电活动。传导性电缆将含有电解质的流体与心电图电路系统的输入部电连接。
根据系统的另一个方面，导电缆线从流体贮存器穿过电阻器通往隔离接地，且心电图电路系统连接至隔离接地。
根据系统的另一个方面，电阻器具有介于0Ω和10KΩ之间的电阻。
根据系统的另一个方面，电阻器具有介于0Ω和3MΩ之间的电阻。
根据系统的另一个方面，将滴注器连接至流体贮存器以用于将含有电解质的流体接收到其中，且导电缆线连接至位于滴注器下游的含有电解质的流体。
根据系统的另一个方面，冲洗泵具有输入液压管线和输出液压管线，以及介于输入液压管线中的含有电解质的流体和输出液压管线中的含有电解质的流体之间的导电联接件。所述导电联接件可连接至心电图电路系统的隔离接地。
根据本发明的实施例，还提供了一种导管插入系统，其包括适于插入活体受检者的心脏中的柔性导管。所述导管具有内腔，所述内腔用于使导电流体穿过其中以在它的远侧部分处离开导管。内腔可连接至冲洗泵以与其形成流体连通。流体贮存器借助于冲洗泵将导电流体供应给导管的内腔。心电图电路系统可连接至受检者以用于监测心脏中的电活动。将电屏蔽罩围绕流体贮存器设置并连接至心电图电路系统的输入部。
根据系统的一个方面，将心电图电路系统经由金属屏蔽的电导体连接至受检者，电导体穿过导管通往位于其远侧部分处的电极，并且所述屏蔽的电导体结合到液压管线中。
根据本发明的实施例，还提供了一种导管插入系统，其包括适于插入活体受检者的心脏中的柔性导管，所述导管具有内腔，所述内腔用于使导电流体穿过其中以在它的远侧部分处离开导管。内腔可连接至冲洗泵以与其形成流体连通。将流体贮存器连接至冲洗泵以用于将导电流体供应给导管。心电图电路系统可连接至受检者以用于监测心脏中的电活动，并且导电缆线将流体贮存器的导电流体连接至受检者身体上的体表电极。
根据本发明的实施例，另外提供了一种导管插入方法，所述方法如下实现：将柔性导管插入活体受检者的心脏中，使用蠕动泵穿过导管的内腔从流体贮存器泵送含有电解质的流体，将心电图电路系统连接至受检者用于监测心脏中的电活动，在流体贮存器的含有电解质的流体和心电图电路系统的输入部之间用导电缆线连接，以及在泵送含有电解质的流体的同时，在心电图电路系统中处理来自受检者的电数据。
附图说明
为了更好地理解本发明，以举例的方式提供本发明的详细描述，所述详细描述应当结合以下附图来阅读，在附图中相同的元件用相同的附图标记来表示，并且其中：
图1是用于在活体受检者的心脏上执行导管插入手术的系统的插图，所述系统根据本发明的一个实施例构建和工作；
图2是根据本发明的一个实施例的用于减低心电图噪声的系统的示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的用于测量心电图噪声减低的试验布置的示意图；
图4是用于在流体和电缆之间建立电连续性的连接器的示意图，所述连接器根据本发明的一个实施例而构建；
图5示出了指示在图3中所示的试验布置的性能的两个条形图；
图6示出了显示图3中所示的试验布置的性能的两个表；
图7是根据本发明的一个替代实施例的用于减低心电图噪声的系统的示意图；并且
图8是根据本发明的一个替代实施例的用于减低心电图噪声的系统的示意图。
图9是根据本发明的一个替代实施例的减低心电图噪声的示意图。
图10是根据本发明的一个替代实施例的输注系统的试验布置的示意图。
图11是根据本发明的一个实施例的已经为了噪声减低而经过修改的泵的示意图。
具体实施方式
为了能够全面理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。
本发明的方面可以体现在软件编程代码中，所述软件编程代码通常被保持在永久性存储器(诸如计算机可读介质)中。在客户端/服务器环境中，这种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，USB存储器、硬盘驱动器、电子介质或CD-ROM)中的任一者上体现。所述代码可分布在这类介质上，或者可经一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。
定义
“噪声”是使信号模糊或减低信号的清晰度的干扰，包括随机干扰和持久干扰。
“患者接口单元”(PIU)提供模拟输入信号和数字数据处理系统之间的接口。
系统描述
现在转向附图，首先参考图1，它是用于在活体受检者的心脏12上执行示例性导管插入手术的系统10的插图，所述系统10根据本发明的一个公开实施例构建和工作。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。操作员16(通常是医师)使导管的远侧末端18在消融靶位处与心脏壁接触。然后可以根据在美国专利6,226,542和6,301,496和共同转让的美国专利6,892,091(其公开内容以引用方式并入本文)中公开的方法，使用位于控制台24中的处理器22来制备导管的远侧部分的电激活图(即，解剖学位置信息)和其它功能图像。一种体现系统10的元件的市售产品可以商品名3系统得自Biosense Webster,Inc.(3333Diamond CanyonRoad,Diamond Bar,CA 91765)，其能够根据需要产生心脏的电解剖学标测图。本领域技术人员可以修改该系统以体现本文描述的本发明的原理。
通过施加热能，例如，通过使来自射频(RF)发生器40的射频电流穿过导管中的丝到达远侧末端18处的向心肌施加射频能量的一个或多个电极，可例如通过评价电激活图来消融被确定为异常的区域。所述能量被吸收进组织中，将组织加热至使它永久地丧失它的电兴奋性的点(通常约50℃)。当手术成功后，在心脏组织中产生非传导性的消融灶，这些消融灶可中断导致心律失常的异常电通路。
远端导管14通常包括柄部20，在柄部上具有合适的控制器以使操作者16能够按消融手术所需对导管的远端进行操纵、定位和取向。未示出为了辅助操作者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。
消融能量和电信号可以穿过导管末端和消融电极32(其位于远侧末端18处或附近)传送至心脏12和从心脏12经由电缆34传送至控制台24。起搏信号和其它控制信号也可以从控制台24穿过电缆34和消融电极32传送至心脏12。感测电极33(其也连接至控制台24)设置在消融电极32和缆线34之间。
接线35将控制台24与体表电极30和定位子系统的其它部件连接。电极32和体表电极30可以用于测量在消融部位处的组织阻抗，如在授予Govari等人的美国专利7,536,218(其以引用方式并入本文)中所教导的。温度传感器(未示出)(通常为热电偶或热敏电阻)可安装在每个电极32上或附近。
控制台24通常包括一个或多个消融功率发生器25。导管14可适于使用射频能量将消融能量传导至心脏。共同转让的美国专利6,814,733、6,997,924和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是系统10的定位子系统的元件，其测量导管14的位置和取向坐标。
在一个实施例中，定位子系统包括磁定位跟踪构造，该磁定位跟踪构造利用生成磁场的线圈28，通过以预定的工作容积生成磁场并感测导管处的这些磁场来确定导管14的位置和取向。所述定位子系统可以采用阻抗测量，如例如在美国专利7,756,576(其据此以引用方式并入)中和在上面指出的美国专利7,536,218中所教导。
如上面所指出的，导管14联接到控制台24，所述控制台24使操作员16能够观察和调节导管14的功能。处理器22通常是具有合适的信号处理电路的计算机。处理器22被联接以驱动监护仪29。信号处理电路通常接收、放大、过滤和数字化来自导管14的信号，包括由上面指出的传感器以及多个位于导管14远侧的位置感测电极(未示出)产生的信号。控制台24和定位系统经由缆线38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，并产生期望的电解剖学标测图。
系统10可包括心电图(ECG)监护仪37，其被联接以接收来自一个或多个体表电极的信号。ECG信号通常通过与控制台24的接口来接收，例如，具有模拟输入和隔离接地的患者接口单元42可以用于给控制台24提供ECG同步信号。所述患者一般接地至隔离接地。
从贮存器46经由液压管线48穿过导管14中的内腔44递送导电流体，例如，盐水、林格氏乳酸盐。为了方便，导电流体通常在本文中被称作“盐水溶液”，应当理解，这是作为示例而不是限制。内腔44终止于出口孔50，液体穿过所述出口孔50出现以冷却电极32和消融部位。泵52连接至液压管线48，并使流体穿过输入孔54以期望的速率递送至导管14。使用这样的布置的一个困难是，环境中的设备例如泵52的运行会产生电排放，所述电排放会产生噪声，所述噪声可以被液压管线48吸收并干扰监护仪37上的ECG的分析和显示。
第一个实施例
发明人已经发现，在电解质流体(例如，贮存器46)和接口单元42的模拟前端的隔离接地之间用导电线56连接，会实现电干扰的显著减少。
为了使在工作区域中的导体的数目最小化，可以将线56结合到从贮存器46引出的液压管线48中。
现在参考图2，该图是根据本发明的一个实施例的用于减低心电图噪声的系统78的示意图。该系统运行于其中存在电磁场80的环境中，且其可以由液压泵82部分地产生，所述液压泵82推进来自贮存器86(诸如静脉注射瓶或袋)的电解质流体，例如，盐水溶液84。盐水溶液84流动穿过管线88并穿过导管90。电导体92从导管90的远侧部分延伸至ECG电路系统94。
盐水溶液84的电导率足以使它充当有效的天线。由于导管90的长度可以是数米，在导管90中的盐水溶液84可以吸收和和辐射电磁发射80，所述电磁发射80然后被感知为从导管的末端电极96测得的心脏电描记图上和采用标准导联98的心电图上的噪声。
电容耦合可以发生在管线88和ECG导联98和ECG垫100之间，以及在管线88和导管90内的导体92之间，所述导体92可连接至可编程的接口单元(PIU)输入部102。由相互阻抗(Z)104、106代表的此类耦合可部分地解释起源于泵82或RF发生器40(图1)或环境中的其它地方的电噪声向ECG电路系统94的传递。一般而言，阻抗104、106不具有相同的量级或相位角。
短路例如使用低阻抗线108将电解质经由PIU输入部102连接至ECG电路系统94。应当使用设置在滴注器112下游的连接器110完成与贮存器86的连接。当如在图2中所示连接线108时，在泵82或与导管插入手术有关的其它设备(例如，RF发生器40(图1))处于运行中时，噪声大幅减低。
实例
现在参考图3，该图是根据本发明的一个实施例的使用RF信号发生器的试验布置114的示意图。含有盐水的静脉输注包116构成如上所述的电解质流体贮存器。从静脉输注包116引出的缆线118通过导电缆线118连接至隔离接地，所述导电缆线118从金属连接器120延伸穿过可调节的电阻器122。盐水从滴注器112流动穿过连接器120以到达管线124，并且与缆线118电接触。管线124从连接器120延伸至泵126。
使用值为0Ω至10KΩ的电阻器122，进行电噪声的测量。在实践中，高达5MΩ的值可用于避免由液体直接接地所引起的信号失真。为了试验目的，选择0-10KΩ的值。液压管线124、128将静脉输注包116和泵126互连。电线130将柄部132和导管134与RF发生器136连接。管线128从泵126延伸至导管134的柄部132。导管134的远端插入在含有盐水138的储存池150(其模拟人类受检者)中。缆线118和电阻器122可嵌入在液压管线的壁中，或者可在液压管线的外面。
试验子系统140包括与显示器144连接的ECG电路系统142。四个ECG导联146连接至ECG电路系统142并连接至金属片148，所述金属片148安装在储存池150的内表面上与盐水138接触。缆线118经由电阻器122将静脉输注包116连接至ECG电路系统142中的隔离接地152，所述电阻器122可以具有0-10KΩ的值。
现在参考图4，该图是连接器120(图3)的示意图，所述连接器120根据本发明的一个实施例而构建。连接器120是管状，具有金属外壳154和被导电网或海绵156填充的内腔。海绵156确保与在连接器120的内腔中流动的盐水充分地物理接触，并增加它的电导系数。电连接器158提供在金属壳154上，使得在内腔中的盐水、海绵156和缆线118之间存在电连续性。
用于评价本文描述的实施例的合适试验方案如下：
试验设置
将导管连接至PIU磁性导航导管(MAP)输入部。用盐水填充储存池。使用预先安装的与盐水138接触的金属片，将所有四个ECG分支通道(右腿、右臂，左臂和左腿)连接至储存池内壁的不同侧。将RF发生器连接至PIU。将冲洗泵连接至导管，并将流速设定至30ml/min。
试验步骤.
装配Application适配器DLL(Mex-DLL)以从电极M1-M6获取ECG数据。
打开有关的ECG通道。将采样速率设定至1KHz。获取1200包(20包/秒，60秒试验)的ECG数据。
计算接下来的联接之间的双极噪声：M2-M1。
数据分析
每400ms，计算下述累积分布函数(CDF95)：
MAX(双极噪声[uV])＝Max(M2-M1)–MIN(M2-M1)；和
CDF95(双极噪声[uV])＝CDF95i(M2-M1)。
现在参考图5，该图是根据本发明的一个实施例，指示试验布置114(图3)的性能的2个条形图的集合。图160、162指示当将导联146分别以单极和双极构型装配时的噪声水平。与在图左侧的标称值相比，所有构型显示出改善。所述标称值使用常规布置得到，其中没有连接缆线118。在图162的垂直轴线上显示的CDF95值反映了包括观察到的噪声的95％的噪声水平。
现在参考图6，该图显示了2个表164、166，所述表显示了分别处于双极和单极构型的试验布置114(图3)的形式就噪声减低而言的性能。
第二个实施例
现在参考图7，该图是根据本发明的一个替代实施例的用于减低心电图噪声的系统168的示意图。金属屏蔽罩170包围贮存器86，并通过屏蔽的缆线174连接至PIU输入部102中的隔离接地172。由于在工作过程中屏蔽罩170保持在适当位置，有效地减低了被ECG电路系统94吸收的噪声。
除此之外或作为另外一种选择，可以将管线88电屏蔽，例如通过在金属屏蔽的缆线176中包括管线88，所述缆线176从泵82和贮存器86延伸至导管90。所述屏蔽的缆线可以是例如同轴缆线。还可以屏蔽导联98。
除此之外或作为另外一种选择，可以如上所述将贮存器86连接至隔离接地。
第三个实施例
现在参考图8，该图是根据本发明的一个替代实施例的用于减低心电图噪声的系统178的示意图。在该实施例中，贮存器86通过导电缆线182连接至受检者180，例如使用附接到肢体或其它身体部分的体表电极垫184。可以如上所述屏蔽缆线182。如上面在图3的讨论中所述，将连接器158置于滴注器112下游的液压管线88中。电极96通过导体92连接至包括ECG电路系统和RF消融发生器的控制台186。该实施例的特征可以与上述的任意其它实施例相组合。
第四个实施例
现在参考图9，该图是根据本发明的一个替代实施例的用于减低心电图噪声的系统188的示意图。图9中的布置类似于图8的布置。但是，贮存器86、泵82和导管柄部190现在串联连接。贮存器86和泵82的流入物经由液压管线192直接连接。泵82的流出物被液压管线194引导至连接器158。连接器158位于泵82的下游在导管柄部190附近。将连接器158经由缆线182短接至受检者180上的电极垫184。
希望使电极垫184的位置离电极96尽可能远。因而，可以将电极垫184放在下肢的远侧部分上。
在某些实施例中，可以在泵82和柄部190之间沿着管线194放置多个连接器。只要穿过连接器158、电极垫184和受检者180的路径的电阻小于穿过受检者180经由液压管线中的盐水和盐水冲洗的电极96的路径的电阻，被认为是由泵82和液压管线中的盐水之间的相互作用产生的电干扰就会减低。
第五个实施例
现在参考图10，该图是根据本发明的一个替代实施例的使用RF信号发生器的输注系统的试验布置196的示意图。该实施例可特别有效地消除泵引发的噪声，所述噪声不主要源自天线效应，而是被认为具有其它原因，可能是由泵和管材的移动部件造成的压电效应。
两个导电连接器198、200分别插入在管线124、128中的泵126的上游和下游流体流中。连接器198、200(其可以具有与连接器120相同的构造(图5))一起被导电线202短接。如在图11中所示，可以方便地定位连接器198、200。作为另外一种选择，连接器198、200可放置在紧邻泵126的接口之前和之后。在任何情况下，线202也可连接至ECG电路系统142的隔离接地。
在某些实施例中，可以组合试验布置196和试验布置114的电连接(图4)。在运行中，金属片148和储存池150被施加于受检者的ECG导联替代。
第六个实施例
现在参考图11，该图是根据本发明的一个实施例的已经为了噪声减低而经过修改的蠕动泵205的示意图。泵205具有金属辊217、输入管线207和输出管线209，具有与连接器120(图4)相同构造的连接器211、213分别附接至所述输入管线207和输出管线209。联接件215将连接器211、213短接，并且可如上所述连接至EKG电路系统的隔离接地。
本领域技术人员将理解，本发明不限于在上文中已经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型和修改形式，这些变型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 (11)

1.一种导管插入系统，包括：
柔性导管，其适于插入活体受检者的心脏中，所述柔性导管具有远侧部分和内腔，所述内腔用于使含有电解质的流体穿过其中以在所述远侧部分处离开所述导管，所述内腔能够连接至冲洗泵以与其形成流体连通；
流体贮存器，其连接至所述冲洗泵以用于将所述含有电解质的流体供应给所述导管；
心电图电路系统，其能够连接至所述受检者以用于监测所述心脏中的电活动，所述心电图电路系统具有输入部；和
导电缆线，其通过隔离接地将所述含有电解质的流体与所述心电图电路系统的所述输入部连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电缆线从所述流体贮存器穿过电阻器通往所述隔离接地，并且所述心电图电路系统连接至所述隔离接地。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述电阻器具有介于0Ω和10KΩ之间的电阻。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述电阻器具有介于0Ω和3MΩ之间的电阻。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括滴注器，所述滴注器连接至所述流体贮存器以用于将所述含有电解质的流体接收到所述流体贮存器中，其中所述导电缆线连接至位于所述滴注器下游的所述含有电解质的流体。
6.根据权利要求5所述的系统，其中液压管线的第一区段从所述滴注器通往所述冲洗泵的输入部，并且第二区段从所述冲洗泵的输出部通往所述导管，并且其中所述导电缆线还连接至所述第一区段和所述第二区段。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述冲洗泵具有输入液压管线和输出液压管线，并且还包括介于所述输入液压管线中的所述含有电解质的流体和所述输出液压管线中的所述含有电解质的流体之间的导电联接件。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述导电联接件连接至所述心电图电路系统的隔离接地。
9.一种导管插入系统，包括：
柔性导管，其适于插入活体受检者的心脏中，所述柔性导管具有远侧部分和内腔，所述内腔用于使导电流体穿过其中以在所述远侧部分处离开所述导管，所述内腔能够连接至冲洗泵以与其形成流体连通；
流体贮存器，其通过液压管线连接至所述内腔以用于将所述导电流体供应给所述导管；
心电图电路系统，其能够连接至所述受检者以用于监测所述心脏中的电活动，所述心电图电路系统具有输入部；和
电屏蔽罩，其围绕所述流体贮存器设置并且连接至所述心电图电路系统的所述输入部。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述心电图电路系统经由金属屏蔽的电导体连接至所述受检者，所述金属屏蔽的电导体穿过所述导管通往位于所述导管的远侧部分处的电极，所述屏蔽的电导体结合到所述液压管线中。
11.一种导管插入系统，包括：
柔性导管，其适于插入活体受检者的心脏中，所述柔性导管具有远侧部分和内腔，所述内腔用于使导电流体穿过其中以在所述远侧部分处离开所述导管，所述内腔能够连接至冲洗泵以与其形成流体连通；
流体贮存器，其连接至所述冲洗泵以用于将所述导电流体供应给所述导管；
心电图电路系统，其能够连接至所述受检者以用于监测所述心脏中的电活动，所述心电图电路系统具有输入部；和
导电缆线，其将所述流体贮存器的导电流体连接至所述受检者上的体表电极。
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