CN104856668A - 从多通道心电图信号确定参考注释时间 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及从多通道心电图信号确定参考注释时间。本发明提供了一种方法，所述方法包括从耦合到患者心脏表面的相应标测电极接收多个标测心电图(ECG)信号。从耦合到所述患者的相应参考电极接收多个参考ECG信号。共同地处理所述多个参考ECG信号，以便产生指示所述心脏的心动周期定时的单个定时参考。将所述单个定时参考应用于所述标测ECG信号。

Description

从多通道心电图信号确定参考注释时间
技术领域
本发明大体涉及信号分析，并且具体地，涉及分析医学规程期间所产生的信号。
背景技术
电生理(EP)心脏标测为用于识别心脏内的心功能障碍的位置的诊断医学规程。时变心电图(ECG)信号由接触沿着患者心脏表面的点的电极接收。处理所述信号并从经处理的(ECG)信号计算关于心功能的不同度量，然后将所述度量空间标测到心脏的图像上。然后输出标测图以供医疗专业人员分析。
分析心脏信号往往涉及与ECG信号的定时同步。例如，美国专利申请公开2013/0123652描述了一种分析信号的方法，所述方法包括感应时变心内电位信号和找出所述时变心内电位信号与预定义的振荡波形的拟合，所述专利的公开内容以引用的方式并入本文。所述方法还包括响应于所述拟合而估计所述信号的注释时间。
发明内容
本发明实施例提供了一种方法，所述方法包括从耦合到患者心脏表面的相应标测电极接收多个标测心电图(ECG)信号。从耦合到所述患者的相应参考电极接收多个参考ECG信号。共同地处理所述多个参考ECG信号，以便产生指示所述心脏的心动周期定时的单个定时参考。将所述单个定时参考应用于所述标测ECG信号。
在一些实施例中，共同地处理所述参考ECG信号包括从所述参考ECG信号之中选择两个或更多个满足信号质量标准的优选ECG信号、以及从所选择的优选ECG信号导出所述单个定时参考。
在一些实施例中，处理所述ECG参考信号包括组合所述参考ECG信号中的两个或更多个以产生等效ECG函数、以及从所述等效ECG函数导出所述单个定时参考。在一些实施例中，导出所述单个定时参考包括对所述等效ECG函数应用自适应阈值。在另一些其它实施例中，导出所述单个定时参考包括计算所述等效ECG函数的一次矩。
在一些实施例中，处理所述ECG参考信号包括分别针对所述参考ECG信号中的两个或更多个计算两个或更多个定时参考、以及从所述两个或更多个定时参考导出所述单个定时参考。在其它实施例中，导出所述单个定时参考包括对所述两个或更多个定时参考进行平均化。在另一些其它实施例中，对所述两个或更多个定时参考进行平均化包括根据所述相应参考ECG信号的相应最大振幅来计算所述两个或更多个定时参考的加权平均值。
在一些实施例中，共同地处理所述参考ECG信号包括在所述参考ECG信号中的一个中检测遗漏峰、以及在计算所述单个定时参考中补偿所述遗漏峰。在其它实施例中，共同地处理所述参考ECG信号包括区分所述参考ECG信号中的心房ECG特征图和心室ECG特征图。
根据本发明实施例，还提供了一种包括接口和处理器的设备。所述接口被配置成从耦合到患者心脏表面的相应标测电极接收多个标测心电图(ECG)信号，并且从耦合到所述患者的相应参考电极接收多个参考ECG信号。所述处理器被配置成共同地处理所述多个参考ECG信号，以便产生指示所述心脏的心动周期定时的单个定时参考，并且将所述单个定时参考应用于所述标测ECG信号。
结合附图，通过以下对实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中：
附图说明
图1为根据本发明实施例的心电图(ECG)分析系统20的示意图；
图2为根据本发明实施例的对心腔中的多个接触点进行取样的多个电极的图示；
图3为示意性地示出了根据本发明实施例的用于产生心腔中的局部启动时间标测图的方法的流程图；
图4为示意性地示出了根据本发明实施例的用于计算参考注释时间的方法的流程图；
图5为示出了根据本发明实施例的用于确定参考注释时间的多个ECG信号的图表；
图6为示出了根据本发明实施例的从多个ECG信号计算的活动指数的迹线的图表；
图7A为示出了根据本发明实施例的用于处理参考ECG信号的丢失的方法的图表；并且
图7B为根据本发明实施例的由ECG参考电极感测的心房ECG信号和心室ECG信号的图示。
具体实施方式
综述
使用电生理(EP)心脏标测或心脏电解剖标测来识别心脏组织中功能紊乱的区域。将体内探头(通常为具有沿着导管的主体设置并靠近导管远侧端部的多个标测电极的导管)插入心脏的腔中。在标测电极与心脏组织之间的多个接触点处记录时变心电图(ECG)信号。然后使所述多个ECG电极移动到不同的与心脏组织的接触位置并且重复该过程。然后，从跨心腔表面空间标测的局部ECG信号计算关于心脏功能的度量。标测帮助医疗专业人员识别心脏功能紊乱的区域。
心脏中的电源(诸如窦房(SA)节点和房室(AV)节点)开始电活动波，所述电活动波在心脏上方传播，从而触发心房和心室中的肌组织以典型的窦性节律收缩。当活动波前在每个心动周期期间到达所述多个标测电极时，在所述多个标测电极处检测典型的ECG波形。这些波形因同一波前到达不同的多个电极的时间不同而时移，所述电极接触沿着心腔表面的不同空间位置处的组织。
可使用在所述多个标测电极处检测到的ECG波形的到达时间来标测活动波跨心脏的传播时间和/或速度。相对于指示心动周期的单个时间参考(在本文中被称为参考注释时间)执行活动波标测。
参考注释时间可通过下述方式来计算：处理从体表(BS)电极或从位于附加导管上且被放置成与心腔表面接触的心内(IC)参考电极获得的ECG信号。通常，医师根据疑似病变指定是否从BS通道或IC通道计算参考注释时间。然而，如果在标测过程期间，所指定的ECG参考通道失效(例如，因不良参考电极接触、系统噪声或其它缺陷所致)，则需要执行重标测。对心脏进行重标测是耗时的并对患者来说很不舒服。
本发明各实施例提供用于估计参考注释时间的改良方法和系统。在本发明所公开的实施例中，一种ECG分析系统组合多个ECG通道的输出以计算参考注释时间。一些实施例教导了用于从获自体表电极的多个参考ECG信号计算参考注释时间的方法。其它实施例描述了用于从获自接触心脏组织上的多个固定点的心内ECG电极(通常在冠状窦中)的多个参考ECG信号计算参考注释时间的方法。本发明所公开的技术组合多个ECG信号以产生参考注释时间，而不是依赖单个电极。同样地，本发明所公开的技术为高度稳健的、稳定的和准确的。
还教导了用于处理用于计算参考注释时间的IC参考信号中的缺陷的方法。一种实例性方法补偿在邻近心动周期中从IC参考电极接收的遗漏ECG信号，所述遗漏ECG信号例如由在心跳期间与移动的心内膜的不良电极接触质量而引起。其它方法区分出现在参考ECG信号中的心房ECG信号和心室ECG信号两者的特征图。
系统描述
图1为根据本发明实施例的心电图(ECG)分析系统20的示意图。探头24在由系统20的使用者28执行的心脏标测过程期间经由皮肤插入受检者26的身体中。在本文说明中，使用者28以举例的方式假定为医师或其它医疗专业人员。在一些实施例中，体表电极29可在心脏34的区域中附接到受检者26的皮肤。在该过程中，假设受试者26附接到接地电极23。
探头24通常包括导管。在图1所示的示例性实施例中，导管24如图1的插图中所示被导航到心脏34的右心室中。多个电极22沿着导管24的长度设置以用于接触心脏组织。
为简明和清晰起见，除非另有说明，否则下述说明呈现一种使用设置在导管24上的电极22感测来自心脏34的电信号的医学规程。本领域的普通技术人员将能够修改对于具有多个电极的多个探头、以及对于由除心脏之外的器官产生的信号的描述。换句话说，任何合适数量的具有相应电极构型的导管可被导航到心脏中以执行本文所述的功能。
当电极22接触心脏组织时，系统20从所述电极接收多个电信号。例如，具有多个参考电极的导管24可定位于心脏的参考区域中(诸如定位于冠状窦中)，且用于感测来自所述区域的参考ECG信号。
系统20可由处理器40控制。处理器40通常安装在控制台46中，所述控制台包括操作控制件38。控制件38通常包括专业人员28用来与所述处理器相互作用的定点装置39，诸如鼠标或轨迹球。所述处理器使用诸如探头导航模块30和ECG模块36的软件来操作系统20。ECG模块36还包括其功能在下文中有所描述的参考ECG子模块37和标测图ECG子模块41。
由处理器40执行的操作的结果在显示器48上呈现给使用者28，所述显示器通常向操作者呈现图形用户界面、由电极22感测的ECG信号的视觉表示(诸如稍后将描述的心脏标测图)、和/或正在被研究的心脏34的图像。例如，该软件可以电子形式通过网络下载到处理器40，或者作为另外一种选择或除此之外，该软件可被提供和/或存储在非临时性有形介质(例如，磁性存储器、光学存储器或电子存储器)上。
系统20还包括ECG信号接口42，所述接口被配置用于从导管24上的电极22接收ECG信号并将所述信号转发给处理器40。ECG模块36被配置成分析所接收的ECG信号并且可将分析结果以标准ECG格式(通常为随时间移动的图形表示)呈现在显示器48上。
探头导航模块30在探头位于受检者26内时跟踪探头24的多个部分。所述导航模块通常在受检者26的心脏内跟踪导管24的远侧端部的位置和取向两者。在一些实施例中，模块30跟踪探头的其他部分。
导航模块30可使用本领域中已知的用于跟踪探头的任何方法。例如，模块30可在受检者附近操作磁场发生器，以使得来自场发生器的磁场与位于被跟踪的探头部分中的跟踪线圈相互作用。线圈与磁场相互作用会产生信号，所述信号被传输到模块30，所述模块会对所述信号进行分析，以确定线圈的位置和取向。(为简明起见，这些线圈和场发生器未示出于图1中。)由Biosense Webster，Diamond Bar，CA生产的系统使用此类跟踪方法。
作为另外一种选择或除此之外，导航模块30可通过以下方式来跟踪探头24：测量电极23、电极29与电极22之间的阻抗，以及可位于探头上的其他电极的阻抗。(在这种情况下，电极22和/或电极29可提供如稍后将描述的ECG信号和跟踪信号两者。)Biosense Webster生产的系统使用磁场发生器和阻抗测量两者来进行跟踪。
图2为根据本发明实施例的对心腔中的多个接触点进行取样的多个电极的图示。在图2所示的示例性实施例中，心内(IC)导管24A被插入心脏34的冠状窦62中。所述导管包括五个参考ECG电极60A...60E，所述电极设置在沿着靠近远侧端部65的导管24A的主体的长度的点处。参考ECG电极60A...60E接触冠状窦表面上的多个组织点，并且用于测量所述多个接触点处的相应参考ECG信号。
相似地，IC导管24B被插入心脏34的右心室中。所述导管包括五个标测电极70，所述电极位于沿着靠近远侧端部75的导管24B的主体的点处。标测电极70接触右心室表面上的多个组织点，并且用于测量所述多个接触点处的相应标测ECG信号。
ECG信号接口42从体表电极29、IC ECG参考电极60A...60E和标测电极70接收所述信号。这些信号在处理器40的ECG模块36中被处理。参考ECG子模块37处理来自参考ECG电极的信号，且标测图ECG子模块41处理来自标测电极70的信号。
图2所示的五个参考ECG电极60A...60E和多个标测电极70被示出仅为了概念清晰目的，而不是为了限制本发明。在另选的实施例中，可使用任何合适数量的标测电极构型和参考电极构型。例如，代替用于单极性ECG检测的单个电极，所述电极可被布置成对以用于如上文所引用的参考文献中所述的双极性ECG检测。任何合适数量的标测导管和参考导管可用于任何合适的构型中，诸如用于螺旋套索导管中。参考导管24A和标测导管24B或任何数量的导管可被导航到心脏34内的合适位置中以执行本文所述的功能。
心脏启动波的电解剖标测
当心脏中的窦房(SA)节点开始心房组织上方的去极化波，从而导致将心房中的血液推入心室中的心房心肌收缩时，开始心跳的正常窦性节律。相似地，在大约70ms的延迟之后，从房室(AV)节点开始的去极化波越过心室心脏组织，从而导致将血液推出心室的心室肌收缩。复极化波使心房和心室两者中的心肌组织“复位”以为下一次心跳作准备。当使用ECG体表电极29检测时，此电活动导致典型ECG波形形态(例如，P波、QRS综合波、T波)。
由SA节点产生并穿过AV节点的心房和心室启动波随着空间相关传播时间而作为波前分布在心肌上。可使用波传播时间的标测连同沿着心脏组织的点处的启动波的电压来检测局部心脏组织功能紊乱。
通过下述方式来执行心脏标测：使多个电极70跨心内膜组织表面移动，并且记录每个接触点处的ECG连同ECG波形被记录时电极的位置。作为另外一种选择，心脏标测可包括例如通过胸腔将参考电极和/或标测电极从外部插入患者身体中，以接触心外膜组织的表面。术语“表面”因此可指心内膜或心外膜。
在每个标测点处记录的数据在本文中也被称作标测注释。然而，由于启动波前传播到心内膜上的空间不同点处的不同电极，故局部ECG信号到达不同的点，且因此在不同的时间到达不同的电极。
ECG信号到达给定ECG电极的时间差为对局部启动波前速度的指示。针对特定心动周期或心跳所测量的ECG信号到达特定标测电极的时间相对于指示心脏的心动周期定时的单个定时参考之间的差在本文中被称为局部启动时间(LAT)。相似地，所述单个定时参考在本文中被称为参考注释时间(系统20的定时参考)。
典型的心脏标测图包括对心脏表面上的多个不同点上的LAT的标测、示出跨心脏的不同时间的启动波前的传播标测图、和ECG在相同给定点处的典型电压。使用者28然后可使用来自心脏标测图中所示的预期活动波前和/或电压的改变来检测心脏功能紊乱的区域，诸如心房或心室心跳过速。例如，可使用消融治疗来校正功能紊乱。
在一些实施例中，处理器40使用所获取的参考ECG信号以从BS电极29和/或从IC参考电极60A...60E计算参考注释时间。所获取的IC标测ECG信号是在标测电极跨心内膜移动时获取，且所述ECG被记录用于获取标测数据点。然而，所述多个IC参考电极接触心内膜且在医学规程期间不移动。根据预期病变的类型，使用者28通常指定是否要从取自BS电极29或取自IC参考电极60A...60E的ECG计算参考注释时间。
所述参考注释时间可通过下述方式来获取：识别ECG信号的形态上的特定位置，诸如(例如)R波峰，或拟合上述美国专利申请公开2013/0123652中所述的技术以获取从单个ECG波形通道导出的参考注释时间。
心脏电解剖标测的精度(例如，LAT精度)取决于参考注释时间的稳定性。随着心脏跳动和心脏组织移动，心内膜和从电极60A...60E之中选取的IC参考电极之间的接触可减弱。参考ECG通道中可出现噪声，或者可突然出现任何其它缺陷，从而阻碍在每次心跳期间对用于参考注释时间(例如，系统20定时参考)的参考ECG信号的实时更新。如果参考ECG通道丢失，则先前获取的标测数据可丢失且需要新的重标测过程。
从多个ECG参考通道确定参考注释时间
在本发明各实施例中，处理器40确定在每个心动周期期间共同地来自多个ECG参考通道的参考注释时间。通常，导管24A上的IC电极60A...60E和BS电极29总是检测多个信号。在本文所教导的方法中，同时使用多个BS ECG参考信号和/或多个IC参考信号以确定参考注释时间。因此，如果ECG参考通道中的一个如先前所述受损，则仍可在不开始系统20的重标测过程的情况下确定参考注释时间。然后，将每次心跳中的所计算的或所估计的参考注释时间应用于标测注释以如下文在下述流程图中所述计算LAT标测图。
图3为示意性地示出了根据本发明实施例的用于形成心腔中的局部启动时间标测图的方法的流程图。将标测导管24B导航到心腔中的位置。在第一接收步骤80中，ECG信号接口42从在多个接触点处耦合到心腔表面的标测导管电极70接收多个心电图(ECG)信号。术语“表面”可如先前所提及的指心内膜或心外膜。在第一计算步骤82中，标测图ECG子模块41计算所述多个标测点处的标测注释。
在第二接收步骤84中，ECG信号接口42针对当前心跳从体表(BS)参考电极或心内(IC)参考电极(例如，分别从BS电极29或IC电极60A...60E)通过多个参考通道接收多个ECG信号。在第二计算步骤86中，参考ECG模块37使用所述多个参考通道中的ECG信号来计算当前心跳的参考注释时间。
在应用步骤88中，处理器40将所述参考注释时间应用于所述多个标测注释以在当前标测导管位置处形成LAT标测图。在决策步骤89中，处理器40评价LAT标测图是否已完成。若否，则在移动步骤91中，使标测导管24B移动到心腔中的新的位置且所述标测过程在接收步骤80中继续。
如果在决策步骤89中LAT标测图已完成，则在改善步骤90中改善LAT标测图。使LAT标测数据相对于沿着心脏壁的位置平滑，标测电极从所述位置获取数据。此平滑在计算诸如等时线的度量之前调节LAT标测图数据集中的LAT。用于改善LAT标测图的实例性方法在2012年12月26日提交的美国专利申请13/726,719中有所描述，所述专利的公开内容以引用的方式并入本文。最后，在输出步骤92中，将LAT标测图输出至使用者28。
在计算步骤86中从多个通道计算参考注释时间通常相依于所使用的ECG参考电极的类型(BS或IC)，并且描述如下。首先，识别具有稳健或“优质”ECG信号的ECG通道。活动指数(AI)函数将来自所述多个“优质”通道的ECG数据组合成一个等效ECG函数，所述等效ECG函数是从所述“优质”ECG信号的时变波形计算得到。根据活动指数，确定时间区段作为其中出现心动周期中的心脏活动的指标，所述指标在本文中被称为活动区段时间或活动区段，通常为活动指数脉冲的宽度。参考注释时间与活动区段位于一处且基于使用BS参考电极还是IC参考电极通过本文将描述的多种方法计算得到。
图4为示意性地示出了根据本发明实施例的用于计算参考注释时间的方法的流程图。在识别步骤93中，处理器40中的参考子模块37通过应用稍后将描述的信号质量标准从当前心跳的参考ECG信号之中选择多个优选(“优质”或稳健)ECG信号。在计算步骤94中，ECG模块36从所选择的优选ECG信号计算活动指数(也将在以下实施例中有所描述)，以获得活动区段时间。
在搜索步骤96中，ECG模块36利用所述活动区段时间来搜索当前心跳的心脏活动。活动区段时间位于时间间隔中，所述时间间隔为在如稍后将描述的自适应阈值电平下获得的活动指数的有效宽度。自适应阈值电平可估计为值，所述值相依于活动指数的噪声电平，所述活动指数来自从先前心动周期(心跳)确定的活动区段时间。ECG模块36评估当前心跳在活动时间区段内的心脏活动的标测ECG信号和/或参考ECG信号。在估计步骤98中，ECG模块36估计或计算活动时间区段内的共同(组)参考注释时间。
图3和图4的流程图中所述的实施例讨论了从用于LAT标测的多个ECG参考通道计算参考注释时间。应当指出的是，但不是为了限制本文所述的实施例，当使用者28(例如，医生28)评价疑似心脏病变并且决定标测心室还是标测心房时，可使用不同的ECG参考信号。
例如，当执行心室标测时，可将导管24B放置在心室中(如其中导管24B在右心室中的图2所示)以在步骤80中接收标测ECG信号。在步骤84和86中使用BS电极29来计算参考注释信号，所述参考注释信号用于在步骤88中计算心室LAT标测图。
相似地，当执行心房标测时，可在步骤80中将导管24B放置在心房(图2中未示出)中。然而，使用冠状窦62中的心内导管24A来从IC电极60A...60E获取参考ECG信号，所述电极在步骤84和86中用来计算参考注释信号，所述参考注释信号用于在步骤88中计算心房LAT标测图。鉴于其中选取BS参考电极或IC参考电极的情况用于在步骤86计算参考注释时间的不同方法现在说明如下。
从体表ECG参考信号确定的参考注释时间
图5为示出了根据本发明实施例的用于确定参考注释时间的参考ECG信号的图表。迹线100、110、120和130示出了从四个相应体表电极29测量的ECG信号，所述四个相应体表电极是从图1所示的六个电极之中选取的。迹线100、110、120和130也分别被称作ECG通道CH1...CH4。图5所示的ECG信号被示出仅为了概念清晰目的，而不是为了限制本发明的实施例。
如先前所述，就像图5所示的情况一样，针对BS电极同时检测与特定心动周期或心跳相关联的ECG信号的部分。此特征可在对比均在大约53.5秒处出现的CH1 ECG峰105、CH2 ECG峰115、CH3 ECG峰125和CH4ECG峰135时看到。从图5所示的四个峰的形态可以清楚地看出峰105、115和125具有可辨别的R峰，而峰135则没有。检测峰105、115和125的ECG通道因此由参考ECG子模块37标记为优选、稳健或“优质”ECG参考通道，而峰135(例如，CH4)为“劣质”通道。
参考ECG子模块37被配置成在步骤93中通过对所述ECG信号应用信号质量标准来区分“优质”ECG通道与“劣质”ECG通道。信号质量标准可包括信噪比(SNR)、预定义的时间片内的信号均匀度，所述预定义的时间片是由ECG信号的处理器40针对如图5所示的给定心跳按照因任何系统缺陷而引起的噪声和脉冲干扰或按照任何其它合适的标准而提供。模块37标记“优质”ECG参考通道以用于对参考注释时间的进一步信号处理。这些标准可应用于IC参考ECG信号和BS参考ECG信号两者。
在一些实施例中，处理器40定义并使用活动指数函数(AI)作为度量，所述度量被定义用于在步骤96中从稳健或“优质”ECG参考通道导出活动区段时间。在接下来的说明中，i表示优选(稳健、“优质”)通道的指数，且N优质为优质ECG通道的数量。实质上，AI包括等效ECG函数，所述函数将所有“优质”ECG波形中的能量信息组合成从其计算活动区段时间的一个函数。活动区段时间基本上帮助处理器40计算系统参考注释在区段内的位置。
对于BS ECG参考电极而言，活动指数AIBs可例如计算为：
其中ECGi为第i个“优质”ECG波形，ABS[]为应用于ECG波形的绝对值，且SMOOTH[]为应用于单独波形的平滑函数。SMOOTH可包括例如矩形窗函数、高斯窗函数、巴特利特窗函数、或任何合适的平滑函数。
图6为示出了根据本发明实施例的从ECG信号计算的活动指数的迹线200的图表。此处示出了“优质”ECG迹线(例如，来自图5的迹线100、迹线110和迹线120)。活动指数AIBs迹线200是在步骤94中从迹线100、110和120(其已由处理器40选择为优选ECG信号)计算得到。对应于ECG峰105、115和125的AI峰205可在图6中看到。插图210示出了AI峰205的放大形式。沿着在插图210中从开始时间ts到结束时间tf的时轴示出了活动区段时间220。
脉冲活动区段220的宽度通常通过下述方式来设定：例如根据活动区段之外的噪声电平来设定或对脉冲波形205应用自适应阈值(被示出为水平虚线)。自适应阈值是通过下述方式来确定：监视几个心动周期内的时间间隔以确定自适应阈值。
然而，定义活动区段的区段的端点通常宽于自适应阈值的宽度。例如，自适应阈值可设定处于高于活动区段之外的ECG信号的振幅的某一裕度下。活动区段宽度可设定为介于ECG信号与阈值(可能与某一裕度)的相交点之间。
在一些实施例中，处理器40在步骤98中可从所述单独“优质”ECG通道的最大ECG峰或ECG信号的形态中的任何其它合适的界标导出参考注释时间，因为从BS电极29获取的参考ECG信号位于同一时间间隔以内。
在其它实施例中，组(RA组)的参考注释时间也可在步骤98中通过计算活动指数函数的归一化一次矩(例如，方程式(1))导出：
其中ts和tf分别为时间区段220的开始极值和结束极值。作为另外一种选择，处理器40可以任何其它合适的方式从活动指数函数导出参考注释时间。一旦参考注释时间通过上文所教导的方法导出，则可在步骤88中将参考注释时间应用于标测数据以获得启动标测图的局部启动时间(LAT)。
从心内ECG参考信号确定的参考注释时间
通常，心内参考电极60A...60E相对于体表电极以更大的时间分布接收ECG信号。更大的时间分布归因于例如ECG信号到达所述不同IC参考电极的时间不同。因此，处理器40通常使用不同的活动指数函数以在步骤94中从心内ECG参考数据计算活动区段时间。
对于IC ECG参考通道而言，所述N优质“优质”通道是在步骤93中通过先前所述的方法选取的。在一些实施例中，IC活动指数AIIC函数表示如下：
方程式(3)中的组活动指数在步骤94中用于获得活动区段时间(类似于图6中的BS区段时间220)。
鉴于所述多个参考电极中的每个电极上的所接收的ECG参考信号中的给定心跳的时间差，在一个实施例中，ECG模块36在步骤96中使用IC组活动区段来识别其中每个单独通道中存在心脏活动的时间间隔。组或系统参考注释时间是在步骤98中从单独“优质”通道的单独参考注释时间计算得到。
处理器40可以多种方法计算所述N优质通道之中的第i个IC ECG“优质”通道(例如，[ECG(t)]i)的单独参考注释时间RAi。首先，参考子模块37可被配置成识别如上述参考文献中所引用的心内ECG信号的形态上的信号特性。用于定义[ECGi(t)]的参考注释时间的典型信号特性可包括出现ECG信号的绝对值的峰最大值的时间、出现ECG信号的导数的最大值的时间、出现完整的ECG信号的能量中心的时间、出现对ECG信号的第一指示的时间、或[ECGi(t)]的形态上的任何合适的点。
在一些实施例中，参考子模块37可使用沿着SMOOTH[ABS[ECGi]]的形态的点来获得RAi。在其它实施例中，参考子模块37可使用SMOOTH[ABS[ECGi]]的归一化一次矩来获得RAi。
为在步骤98中计算组参考注释时间或系统参考注释时间(RA组)以最终在步骤88中从标测数据(例如，从标测电极70)计算LAT，参考子模块37在一些实施例中使用以下来计算单独通道参考时间RAi的平均值：
在其它实施例中，组参考注释时间(RA组)可在步骤98中从加权平均值计算得到：
其中加权因子wi表示如下：
且MAX[ABS[]]运算子计算ECGi的绝对信号振幅的最大值。
用于处理用于计算参考注释时间的心内ECG信号中的缺陷的方法
在步骤84中对所述多个参考ECG波形(例如，ECGi)的获取和随后在步骤86中对组参考注释时间RA组的计算中，可出现[ECG]i获取中的多个信号缺陷。例如，随着心脏跳动，接触移动组织的参考导管电极60A...60E可丢失电接触。在一个心动周期中，特定ECG通道可为“优质”通道。然而，在下一个心动周期中，由于电极组织接触的丢失或任何其它缺陷机制，在同一ECG通道中可能不存在任何ECG信号。
图7A为示出了根据本发明实施例的用于处理参考ECG信号的丢失的方法的图表。图7A示出了时变ECG信号波形的五个迹线：来自ECG通道1(CH1)的迹线400、来自ECG通道2(CH2)的迹线410、来自ECG通道3(CH3)的迹线420、来自ECG通道4(CH4)的迹线430、和来自ECG通道5(CH5)的迹线440，上述迹线分别对应于从心内参考电极60A...60E接收的信号。
在图7A所示的示例性实施例中，沿着时轴示出了表示为EVENT t1至EVENT t5(例如，心跳1-5)的五个心动周期或心跳。在第一心动周期EVENT t1中，如分别在针对同一心跳量测的信号405、信号415、信号425、信号435、和信号445中所见，由于ECG信号到达ECG参考电极60A...60E的时间不同而在这五个通道中的这五个“优质”ECG信号之间存在时间偏移。
这些信号被标测到表示为GROUP(组)的迹线450上。表示为1、2、3、4和5的散列标志分别对应于信号405、415、425、435和445在EVENT t1中的位置。这些散列标志指示单独通道中的每个通道的单独参考注释时间(RAi)的位置。图7A所示的信号和时间延迟仅用于概念清晰目的，而不是为了限制本发明的实施例。
在EVENT t2中的下一次心跳中，ECG电极60D和电极60E(分别对应于CH4和CH5)与心脏组织接触不良。因此，不存在在CH4中的时间标记437处和在CH5中的时间标记447处接收的ECG信号。在EVENT t3中，对应于CH1的电极60A不与心脏组织接触。因此，不存在在CH1中的时间标记407处接收的ECG信号。
相似地，在EVENT t4中，对应于CH2的电极60B不与心脏组织接触。因此，不存在在CH1中的时间标记417处接收的ECG信号。最后，在EVENT t5中，所有电极均接触心脏组织且在通道1-5中检测到参考ECG信号。
在这5个通道上从EVENT t1到EVENT t5所检测到的所有信号均绘制在GROUP迹线450上。如迹线450中所示，参考ECG子模块37在EVENT t1和EVENT t5期间从所有五个通道接收ECG信号。然而，参考ECG子模块37处理在EVENT t2、EVENT t3、和EVENT t4期间来自这五个ECG通道中的仅一部分的信号。同样，每个心脏EVENT t1到EVENT t5的时间间隔内的沿着迹线450的表示为1-5的散列标志表示特定心脏事件或心跳期间的每个通道的时轴上的近似参考注释时间(例如，RAi)。
在EVENT t2、EVENT t3、和EVENT t4期间使用方程式(4)或(5)来计算组参考注释时间(RA组)成问题，因为EVENT t2、EVENT t3、和EVENT t4中的遗漏信号可引起相邻心脏事件之间的偏斜组参考注释时间，即使信号存在，也无法被检测到。
在一些实施例中，参考ECG子模块37被配置成估计图7A的示例性例子中所示的遗漏ECG信号(例如，信号407、417、437和447)的时间间隔。换句话说，子模块37以适当的时间间隔有效地放置“虚拟ECG信号”以代替遗漏ECG信号。然后针对遗漏ECG信号通过下文所述的算法来校正RA组。
首先，在EVENT t1期间存在信号1-5，但在EVENT t2期间只存在信号1-3。Δ1、Δ2和Δ3为图7A中的虚线区域452中所示的介于EVENT t1中的CH1 ECG信号与相邻EVENT t2中的CH1 ECG信号之间的时间间隔。相似地，在EVENT t2期间存在信号1-3，但在EVENT t3期间只存在信号2-5。Δ2和Δ3为虚线区域454中所示的介于EVENT t2中的CH1 ECG信号与相邻EVENT t3中的CH1 ECG信号之间的时间间隔，对于虚线区域456中的从EVENT t3到EVENT t4的时间间隔Δ3、Δ4、和Δ5，以及对于虚线区域458中的从EVENT t4到EVENT t5的时间间隔Δ1、Δ3、Δ4、和Δ5等。
在本文所呈现的实施例中，假设时间间隔Δ1、Δ2、Δ3、Δ4、和Δ5相等，例如，介于相邻心脏事件或心跳之间的Δ1＝Δ2＝Δ3＝Δ4＝Δ5。换句话说，Δi从心脏EVENT tn-1到EVENT tn为相同的，其中n为心脏事件的指数。因此，即使特定通道上的信号遗漏，也可使用此假设来放置虚拟ECG信号以代替遗漏信号以便在每个事件期间针对如上文在相邻事件期间所述的一个或多个遗漏ECG参考信号补偿所计算的RA组。
关于EVENT t1和EVENT t2的运算子CROSS被定义为存在于两个相邻事件中的ECG信号的交叠通道指数。例如，在EVENT t1期间存在信号1-5(例如，CH1-CH5)，但在EVENT t2期间只存在信号1-3(例如，CH1-CH3)。因此，CROSS(t1，t2)＝1，2，3，其中针对此种情况Ncross＝3。基于如先前所定义的Δi的平均时间间隔Δav表示如下：
其中在由CROSS运算子定义的间隔内执行求和。
在本发明实施例中，在每个心动周期期间从tn-1事件到tn事件针对遗漏ECG通道校正由处理器40使用方程式(4)和(5)计算的组注释时间。经校正的组参考注释时间RA组[tn]表示如下：
其中n＝2，3，...且RA组[t1]可被计算作为单独参考通道注释的加权平均值。本文所教导的用于在步骤86中校正参考注释时间的方法确保在步骤88中计算活动标测图和传播标测图时的正确LAT计算。
第二可能的缺陷出现在参考导管24A如图2所示放置在冠状窦62中时。已知冠状窦的狭窄使参考导管保持固定在一个位置中以帮助电极60A...60E与心脏组织保持良好的接触。(此减少先前所述的遗漏ECG信号的第一缺陷的发生。)然而，冠状窦大致位于心房与心室的边界之间。因此，心房和心室两者的电活动可同时由电极接收。
图7B为根据本发明实施例的由ECG参考电极接收的心房和心室心电图(ECG)信号的图示。在该示例性实施例中，此处考虑表示为CH1-CH3的三个ECG通道，所述通道为由导管24A上的IC参考电极60A、60B和60C在被放置在冠状窦内时接收的信号。分别在迹线460、470和480中示出了由IC参考电极60A、60B和60C接收的时变ECG波形。
在这种情况下，所接收的ECG波形可包括心房(A)ECG组分和心室(V)ECG组分两者的特征图。然而，在使用当导管24A被放置在冠状窦62中时所获得的参考ECG波形时(例如，通常在如先前所述的心房标测的情况下)，处理器40必须能够区分A组分和V组分两者，并在步骤86中去除对于心房标测过程不需要的V组分。
心房电波前从SA节点开始，顺着心房组织传播，并且与ECG参考电极相互作用。心室波前在相对于心房波前的开始的延迟(≈70ms)之后以触发AV节点开始。然而，电活动从AV节点沿着心脏的中心(在隔膜上方)分布到心脏底部且环绕心室并且通过心室向上传播。心室电波前沿不同于心房电波前的方向的另一个方向与IC参考ECG电极相互作用。
因此，如果CH1中的心房ECG波形超前于CH2，则CH1中的心室ECG波形将滞后于CH2。同样，这些时间变型本质上归因于活动波前到达如先前所述的空间分隔的探头的时间不同。
这些效应可在分别对比EVENT t1的通道CH1、CH2和CH3中的信号465、475和485时在A波形行为和V波形行为中看到。在标记495处表示为1、2和3的散列标志分别对应于EVENT t1中的信号465、475和485的时间位置。描绘A组分和V组分以清楚地示出在如先前所述的ECG波形行为中相反传播A波前和V波前的效应。这些散列标志大致表示单独通道中的每个通道的A参考注释时间和V参考注释时间。
在步骤86中通过两种方法来区分A特征图和V特征图。在一些实施例中，参考ECG子模块37通过分析A组分波形和V组分波形的形态来区分A特征图与V特征图。
在其它实施例中，参考ECG子模块37通过对比同一心脏事件中的体表(BS)ECG波形(迹线490)与IC波形(迹线460、470和480)来识别A组分和V组分。BS波形始终出现在A组分之后和V组分之前。此行为在评价信号505相对于信号465、475和485的位置时看到。图7B所示的A ECG信号和V ECG信号仅用于概念清晰目的，而不是为了限制本发明的实施例。
参考ECG子模块37区分A特征图和V特征图，并且在步骤86中使用先前所述的所有方法来计算适当的参考注释时间。标测图ECG子模块41然后在步骤88中将所述参考注释时间应用于ECG标测数据以形成LAT标测图。
尽管本文所述的实施例主要论及心脏活动标测，但本文所述的方法和系统也可用于其中也存在电生理活动的其它应用中，诸如用于胃肠病学中。
因此应意识到，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型和修改。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，但除了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 (20)

1.一种方法，包括：
从耦合到患者心脏表面的相应标测电极接收多个标测心电图(ECG)信号；
从耦合到所述患者的相应参考电极接收多个参考ECG信号；
共同地处理所述多个参考ECG信号，以便产生指示所述心脏的心动周期定时的单个定时参考；以及
将所述单个定时参考应用于所述标测ECG信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中共同地处理所述参考ECG信号包括从所述参考ECG信号之中选择两个或更多个满足信号质量标准的优选ECG信号、以及从所选择的优选ECG信号导出所述单个定时参考。
3.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述ECG参考信号包括组合所述参考ECG信号中的两个或更多个以产生等效ECG函数、以及从所述等效ECG函数导出所述单个定时参考。
4.根据权利要求3所述的方法，其中导出所述单个定时参考包括对所述等效ECG函数应用自适应阈值。
5.根据权利要求3所述的方法，其中导出所述单个定时参考包括计算所述等效ECG函数的一次矩。
6.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述ECG参考信号包括分别针对所述参考ECG信号中的两个或更多个计算两个或更多个定时参考、以及从所述两个或更多个定时参考导出所述单个定时参考。
7.根据权利要求6所述的方法，其中导出所述单个定时参考包括对所述两个或更多个定时参考进行平均化。
8.根据权利要求7所述的方法，其中对所述两个或更多个定时参考进行平均化包括根据所述相应参考ECG信号的相应最大振幅来计算所述两个或更多个定时参考的加权平均值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中共同地处理所述参考ECG信号包括在所述参考ECG信号中的一个中检测遗漏峰、以及在计算所述单个定时参考中补偿所述遗漏峰。
10.根据权利要求1所述的方法，其中共同地处理所述参考ECG信号包括区分所述参考ECG信号中的心房ECG特征图与心室ECG特征图。
11.一种设备，包括：
接口，所述接口被配置成从耦合到患者心脏表面的相应标测电极接收多个标测心电图(ECG)信号，并且从耦合到所述患者的相应参考电极接收多个参考ECG信号；和
处理器，所述处理器被配置成共同地处理所述多个参考ECG信号，以便产生指示所述心脏的心动周期定时的单个定时参考，并且将所述单个定时参考应用于所述标测ECG信号。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述处理器被配置成通过下述方式来共同地处理所述参考ECG信号：从所述参考ECG信号之中选择两个或更多个满足信号质量标准的优选ECG信号，并且从所选择的优选ECG信号导出所述单个定时参考。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述处理器被配置成通过下述方式来共同地处理所述参考ECG信号：组合所述参考ECG信号中的两个或更多个以产生等效ECG函数，并且从所述等效ECG函数导出所述单个定时参考。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器被配置成通过对所述等效ECG函数应用自适应阈值来导出所述单个定时参考。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器被配置成通过计算所述等效ECG函数的一次矩来导出所述单个定时参考。
16.根据权利要求11所述的设备，其中所述处理器被配置成通过下述方式来共同地处理所述参考ECG信号：分别针对所述参考ECG信号中的两个或更多个计算两个或更多个定时参考，并且从所述两个或更多个定时参考导出所述单个定时参考。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述处理器被配置成通过对所述两个或更多个定时参考进行平均化来导出所述单个定时参考。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述处理器被配置成通过下述方式来对所述两个或更多个定时参考进行平均化：根据所述相应参考ECG信号的相应最大振幅来计算所述两个或更多个定时参考的加权平均值。
19.根据权利要求11所述的设备，其中所述处理器被配置成通过下述方式来共同地处理所述参考ECG信号：在所述参考ECG信号中的一个中检测遗漏峰，并且在计算所述单个定时参考中补偿所述遗漏峰。
20.根据权利要求11所述的设备，其中所述处理器被配置成通过区分所述参考ECG信号中的心房ECG特征图与心室ECG特征图来共同地处理所述参考ECG信号。
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