CN105007810B - 用于测量组织阻抗的方法和其装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于测量患者的身体内的组织区域的阻抗的方法和设备。第一导丝推进到患者的身体的组织区域中，其中所述第一导丝包括电耦接到所述组织区域的一个或多个电极。第二导丝推进到所述身体中，其中所述第二导丝包括电耦接到所述患者的所述身体的所述组织区域且与所述第一导丝隔开的一个或多个电极。误差校正电极电耦接到所述身体。跨所述第一导丝和所述第二导丝施加电压。在使用由所述误差校正电极创建的电路径的同时，测量所述第一导丝与所述第二导丝之间的所述组织区域的阻抗。
Description
本申请要求2013年3月15日提交的第61/800,519号美国临时专利申请的权利，所述申请的全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明技术涉及获得对目标组织区域的体内阻抗测量，且特定来说，涉及用于获得减小关于分路电容的测量误差的体内阻抗测量的方法和装置。
背景技术
对生物组织的精确体内阻抗测量允许准确评估组织的生理状况和适当实施医疗。消除由测量工具自身造成的误差对改善测量准确度和增强治疗效果是重要的。
用于生物组织的常规阻抗测量方法无法区别真实阻抗值与由测量工具自身引发的误差。难以消除这些误差，因为其是测量方法固有的且嵌入来自测量工具的测量信号中。
参考图1和2，图中示出用于测量组织阻抗的测量设备，其展示引入到测量中的误差。如图1中所见，两个导丝10和11通过穿过(traversing through)身体血管放置在目标组织区域13之处或附近。组织区域13的阻抗(建模为并联的电容器和电阻器(图2的Cu和Ru)，但可为任何复阻抗)受关注。可以由连接到每个导丝近端的测量装置(未示出)进行测量。然而，流经大电容到身体的测量电流(该电容建模为电容器Cl和C2，但实际上沿导丝的长度分布)可能会产生测量误差。电容器Cl和C2可被视为与患者的身体有效地串联，且将流经并联于Cl和C2的组织区域13的电流分路，从而造成测量结果偏离真实阻抗值。
测量误差可包括但不限于共模阻抗，诸如导丝10与11之间的分路电容。此外，测量误差度可受某些条件(诸如导丝的电性质(尤其是两个导丝的屏蔽材料的电性质、两个导丝的屏蔽材料的涂层长度和/或厚度、导丝之间的介质，诸如组织、流体和血液)或驱动信号)影响。
尽管已开发出用于例如通过进行两次阻抗测量来识别目标组织的真实阻抗值而解决某些测量工具引发的误差的方法，但仍存在限制。
发明内容
一种用于测量阻抗的方法包括将第一导丝推进到患者的身体的组织区域中，其中所述第一导丝包括电耦接到所述组织区域的一个或多个电极。将第二导丝推进到所述身体中，其中所述第二导丝包括电耦接到所述患者的身体的组织区域且与所述第一导丝隔开的一个或多个电极。误差校正电极电耦接到所述身体。跨所述第一导丝和所述第二导丝施加电压。在使用由所述误差校正电极创建的电路径的同时，测量所述第一导丝与所述第二导丝之间的组织区域的阻抗。
一种用于测量患者的身体内的组织区域的阻抗的设备包括能量源。第一导丝和第二导丝耦接到所述能量源。所述第一导丝和所述第二导丝被配置来推进到患者的身体的组织区域中。所述第一导丝和所述第二导丝包括被配置来电耦接到所述组织区域的一个或多个电极。误差校正电极被配置来与所述身体电连接。测量装置被配置来在使用由所述误差校正电极创建的电路径的同时，在电压施加于所述第一导丝与所述第二导丝之间时测量所述第一导丝与所述第二导丝之间的组织区域的阻抗。
本发明技术提供诸多优点，包括提供用于测量体内组织阻抗的方法和装置，其减小了与分路电容相关联的误差，以更准确地测量组织阻抗。在一个方面中，本发明技术提供用于通过使用从测量装置的第三端子连接获得体内目标组织阻抗的准确测量的方法和装置。本发明技术还改善生物组织的体内阻抗测量的准确度，其可以改善组织的生理状况的评估的准确度和医疗的适当实施方式。此外，本发明技术被配置来减小或消除影响体内阻抗测量的误差，其可以改善治疗评估且改善治疗参数的选择和医疗的适当实施方式。
本发明技术的方面还提供用于获得体内目标组织阻抗的准确测量的方法和装置。在一个实例中，本发明技术提供用于使用从测量装置的第三端子连接获得目标组织阻抗的准确测量的方法和装置。本发明技术还在单次测量中提供准确的体内阻抗确定。此外，本发明技术被配置来消除、减小、减轻或校正测量装置与患者身体之间引发的分路电容(例如，从一个电极到患者身体的电容和从另一电极到患者身体的另一电容)的影响，而非解决由测量装置自身(诸如一个或多个测量电极)造成的固有分路电容。
附图说明
图1为展示可能会引入的测量误差的组织阻抗测量系统的部分框图和部分电路图。
图2为图1中所示的组织阻抗测量系统的电路图。
图3为用于测量体内组织阻抗同时减小来自分路电容的误差的设备的实例的部分框图和部分电路图。
图4为用于测量体内组织阻抗的设备的实施方式的实例的电路图。
图5为用于测量体内组织阻抗的设备的实施方式的另一实例的部分框图和部分电路图。
图6为用于测量体内组织阻抗的设备的实施方式的另一实例的电路图。
图7为具有通过使用贴片实施第三端子连接进行的表征阻抗测量的误差的阻抗测试的一次模拟的实例的电路图。
具体实施方式
图3中示出阻抗测量设备100的实例。在这个实例中，阻抗测量设备100包括第一导丝101、第二导丝102、误差校正电极103、能量源105和测量装置108，但设备100可包括以各种其它配置的其它类型和数量的装置、组件和/或元件。虽然未示出，但设备100还可以包括所属领域的熟练技术人员熟知的额外组件且因此在此将不作描述。本发明技术提供诸多优点，包括提供用于测量组织阻抗同时减小起因于分路电容的测量误差的方法和装置，如参考本文中的实例所说明和所述。
更具体地参考图3，设备100包括为独立导丝的第一导丝101和第二导丝102，但设备100可以包括其它类型和/或数量的导丝。第一导丝101和第二导丝102包括安置在其远端之处或其远端附近的电极109，但第一导丝101和第二导丝102可以在沿导丝101和102的其它位置包括其它类型和/或数量的电极或其它导体，仅举例来说，诸如排列成阵列的多个电极。第一导丝101和第二导丝102可以为仅举例来说导管、微导管、扩张导管或探针，但可以为可插入到身体中的任何其它类型的纵向构件。在一个实例中，导丝外部被电地、热地、化学地和/或机械地屏蔽导丝的非导电层覆盖。在一个实例中，非导电层包括鞘管或涂层。这些涂层材料的实例可以包括聚四氟乙烯、陶瓷、聚酰亚胺、聚对二甲苯或其它合适材料。可用于涂层的方法的实例可以包括标准或热收缩装管、喷洒、浸渍、气相沉积或等离子体沉积。
第一导丝101和第二导丝102能够独立于另一导丝被引导来当在患者身体中推进第一导丝101和第二导丝102时为手术者提供挑选最优测量位置的自由度。此外，通过使用能够独立地被引导来测量阻抗的导丝，因为电极电线无须捆绑在一起成长度延长的电缆，由测量装置108产生的分路电容可减小。
术语“分路电容”在本文中被用于意指在电极、导丝或其它装置与患者身体之间的不期望的电容，其影响跨目标组织区域的阻抗测量。此外，术语“分路电容”在本文中被用于意指组织区域中的任何可测量杂散电容，诸如归因于包括血管中的血液或身体中存在的其它流体的任何身体组织引起的杂散电容。从更一般意义上来说，“分路电容”可称为来自除测量电极之间的组织区域外的可以有助于阻抗测量的测量装备的任何可能的可测量电阻式和电抗式(电容式或电感式)组件的示例性指示器。
此外，在这个实例中，第一导丝101和第二导丝102被配置来可通过耦接器106连接到能量源105(诸如射频(RF)生成器)，但可以利用其它能量源。导电电线(未示出)将第一导丝101和第二导丝102的电极109连接到耦接器106以将来自能量源105(仅举例来说，诸如RF生成器)的能量递送到电极109。耦接器106被配置来将能量源105的信号传输到第一导丝101和第二导丝102。
参考图3，误差校正电极103(本文中也称为第三端子)被示出为位于患者身体上的将测量组织区域附近的离体贴片，但误差校正电极103可以具有各种其它配置和形状。此外，误差校正电极103可以位于可插入到身体中且在体内使用的装置上，仅举例来说，诸如导丝电线。鉴于特定情况可设想到用于实施误差校正电极103的各种直接连接或其它连接选项和所得误差校正路径。
误差校正电极103被配置来可连接到包括测量电路(未示出)的测量装置108，且用于通过使用由从附接到患者身体的误差校正电极103的连接创建的第三端子路径减小由第一导丝101或第二导丝102造成的分路电容的影响。在一个实例中，由误差校正电极103或来自阻抗测量电路的等效物与同第一导丝101和第二导丝102共享相同路径以引发分路电容的血管血液之间的连接创建第三端子路径。在一个实例中，甚至在存在电容Cl和C2的情况下，第三端子路径的建立将实现自动误差抵消且允许Cu和Ru的准确测量。
在图3中所示的实例的一个示例性操作中，第一导丝101首先推进到患者身体中。同时地或循序地，第二导丝102推进到患者身体中。第一导丝101和第二导丝102放置在不同点处且隔开以获得目标组织区域的阻抗测量。目标组织区域可以为患者组织的一部分，包括但不限于各种器官、体腔(body lumens or cavities)，诸如各种管或血管，诸如包括一个或多个闭塞的血液血管。在一个实例中，在受关注组织区域为包括闭塞的血液血管的一部分的情况下，第一导丝101以顺行方式推进到血管闭塞的近端且第二导丝102以逆行方式推进到所述闭塞的远端。在共同未决且共同拥有的第12/680,500号和第12/753,844号美国申请中公开逆行/顺行方法，所述申请的全文以引用的方式并入本文中。
被配置为离体贴片的误差校正电极103放置在患者身体上使得贴片与身体电连通。误差校正电极103还连接到测量装置108。此后，能量从能量源105(诸如RF生成器)递送到第一导丝101和第二导丝102。在一个实例中，递送到组织区域的用来测试组织区域的阻抗的能量不会造成明显的组织消融。或者，可以按一定的水平递送所递送用来使组织消融的能量。在另一实例中，被递送来测试组织区域的阻抗的能量和被递送来使组织消融的能量可以按不同频率。接着使用测量装置108中的测量电路(未示出)进行组织区域的阻抗测量，其中通过由误差校正电极103创建的第三端子路径减小、减轻或校正由第一导丝101或第二导丝102或由血管中的血液造成的电容的影响。
现参考图4和5，图中示出使用本文中所公开的实例的阻抗测量的两个实例。在图4中，分路阻抗表示为Z1和Z2，且第三端子N连接到点Q。电桥通过存在于变压器的初级侧处的信号得以驱动，且通过调整已知阻抗Zs的值直到跨Q-P的检测器信号变为零且未知组织阻抗Zu的值等于已知阻抗Zs的值为止而无效。变压器理论教导，单一阻抗Z1可以被具有不同于Z1的值的两个相同阻抗Z4和Z5取代，使得图4的左部等效于图4的右部，其中Z4和Z5相等且对中心抽头N处的电压不具有影响。因此，Z1对测量的无效点不具有影响。此外，Z2跨检测器连接且因此可以影响远离无效点的检测器信号的振幅，但将不影响其无效点。
现参考图5，泄漏电阻R1和R2使导丝201与202之间的未知组织阻抗X分路。然而，在第三端子203连接到惠特斯通(Wheatstone)电桥以及R1和R2时，泄漏电阻R2跨检测器且不造成误差。在这个实例中，绝缘体R1的选择将具有忽略不计的影响。
现参考图6，其中示出使用本文中所公开的实例的阻抗测量的实例。在一个实例中，安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)(加利福尼亚州，圣克拉拉)的Agilent E4980A LCR表用于通过将驱动刺激“电压信号”除以“电流信号”测量在存在分路电容C1和C2的情况下Cu和Ru的阻抗。示出到O、P和第三端子N的端子连接。C1可以对刺激源中的电压具有影响。但这无关紧要，因为这个测量的电压仅用于阻抗计算中的“电压信号”。点P为由放大器U1和其反馈电阻器Rf维持的虚拟接地，因为不存在从P到N的电压于是C2中不存在电流，因此C2的值无关紧要。因此，无需使用其它校正方法可能必须采用的精确确定的抵消信号“抵消”电容，且在这种情况下C2的值可甚至在测量期间变化且其将对计算的Cu和Ru的阻抗不具有影响。
应注意，所述且在图4-6中所示的实例仅是说明性的，且预期可以替代或结合上文所述的各种实例利用各种其它装置、修改和更改。
本发明技术还提供一种用于实行本文中所述的一种或多种方法的套件，其中套件通常包括一个或多个导丝和误差校正电极。套件还可以包括一个或多个递送导管、加载装置、连接器等。除上述组件外，主题套件通常还包括用于使用所述套件的组件来实行主题方法的说明书。用于实行主题方法的说明书通常记录在合适记录介质上。例如，说明书可以印刷在基质上，诸如纸或塑料。如此，说明书可以作为包装说明书存在于套件中，以标记套件或其组件的容器(即，与包装或分包装相关联)等。在其它实例中，说明书作为存在于合适计算机可读存储介质(例如，CD-ROM、软磁盘等)上的电子存储数据文件而存在。在另一实例中，实际说明书不存在于套件中，但提供用于例如经由互联网(Internet)获得来自远程源的说明书的构件。这种构件的实例为包括网址(其中可查看说明书和/或可从其下载说明书)的套件。如同说明书，用于获得说明书的这种构件记录在合适基质上。
实例1
现参考图7，可以预期在临床环境中有使用被挑选来模拟生理元件的阻抗的已知电阻器和电容器的阻抗测量方法的一个实例的模拟测试的实例，同时利用被配置为放置在患者上的贴片的第三端子路径。在这个实例中，使用已知电容器(先前被测量为10.17pF)模拟已模拟的目标组织电容Cp且使用已知电阻器(先前被测量为2156欧姆)模拟目标组织电阻Rp。相似地，挑选适当电容器分别作为分路电容Cs1和Cs2。在第三端子路径被连接以及分路电容器Cs1和Cs2的引线直接连接到接地的情况下，预期分路电容Cs1和Cs2对如图6中所述的Cp和Rp的准确测量不具有影响。这种测试的第一目的为验证所公开方法在存在分路电容器Cs1和Cs2的情况下获得目标组织阻抗Cp和Rp的准确测量中的有效性。在两个分路电容器的引线连接到用于模拟贴片与身体的局部组织之间且接着从连接Rs的点到接地的电阻的电阻器Rs的情况下，预期将误差引入到阻抗测量中，且这种测试的第二目的为在包括预期在临床环境中的40到100欧姆的范围的Rs的各种值下量化这个误差。使用提供用于这种测试的第三端子特征的Agilent E4980A LCR表进行所有测量。在表1中概述这种测试的结果。
表1：模拟的目标组织电容和目标组织电阻测量
Rs：欧姆；Cp：pF；Rp：欧姆
现参考表1，其中示出当在存在分路电容Cs1和Cs2的情况下连接第三端子时在最高达1MHz的各种频率下的Cp和Rp的已知阻抗的测量。这种台架测试还表征因用于模拟贴片与身体的局部组织之间的电阻的电阻器Rs的存在引起的误差，且基于在使用被配置为贴片电极的第三端子时身体电阻的先前测量，Rs的估计值在40到100欧姆的范围中。如表1中所见，在未连接Rs时，测量结果示出如果建立第三端子路径，那么分路电容Cs1和Cs2的存在不改变报告的电阻或电容。在连接Rs时，如果使用250KHz的频率，那么误差将近似10％或更小且因此可被视为在误差容限内，其表明这对通过使用患者身体表面上的贴片实施第三端子校正方法的简化应用有效，前提是到局部组织的理想连接是不方便的。这种测试还表明，这种方法适于一般临床应用(诸如基于RF的消融)，因为用于这些应用的频率通常在相似范围中。
实例2
现参考表2，表中示出动物研究中所获取的数据的集合，其中本文中所述的阻抗测量方法的一个实例应用于以给出频率测量位于血管内的组织的阻抗。
表2：动物研究目标组织电容和电阻测量(电容：Cp；电阻：Rp)。
对于表2中的三个数据集中的每个，精确地切割成相同几何形状的相同类型的组织的新样本插入到血管中以便测量。根据动物研究协议在不同条件下进行三次测量。尽管因为组织类型的阻抗受制于各种条件而难以获得三个组织样本的阻抗的真实值，但从表2可见在具有第三端子连接的测量与不具有第三端子连接的测量之间存在差别。更具体来说，在不具有第三端子的不同条件下，Cp的测量可明显变化。如在第一次测量中所见，Cp可被测量为负值，而根据现有知识这是根本不可能的；然而，在具有第三端子的连接的情况下，可将负测量值校正回到正值。此外，第三端子连接还可将Rp偏移回到相同基线。
因此，如本文中所说明和所述，本发明技术提供诸多优点，包括提供用于测量体内组织阻抗的方法和装置，其减小了与分路电容相关联的误差以更准确地测量组织阻抗。在一个方面中，本发明技术提供用于通过使用从测量装置的第三端子连接获得体内目标组织阻抗的准确测量的方法和装置。本发明技术还改善生物组织的体内阻抗测量的准确度，其可以改善组织的生理状况的评估的准确度和医疗的适当实施方式。此外，本发明技术被配置来减小或消除影响体内阻抗测量的误差，其可以改善治疗评估且改善治疗参数的选择和医疗的适当实施方式。
已因此描述本发明的基本概念，将对所属领域的熟练技术人员相当显而易见的是，前文详细公开内容意在仅通过举例提出，且是非限制性的。所属领域的熟练技术人员将想起和想要各种更改、改善和修改，但本文中未作明确陈述。这些更改、改善和修改意在于本文中得以建议，且在本发明的精神和范围内。此外，因此，处理元件或序列的所列顺序或者其数字、字母或其它名称的使用并非意在将所主张程序限于任何顺序，除如可能在权利要求书中所指定的顺序之外。因此，本发明仅受限于下文权利要求书和其等效物。
Claims (6)
1.一种用于测量患者的身体内的组织区域的阻抗的同时减小体内分路电容的设备，其包括：
能量源；
第一导丝和第二导丝，其耦接到所述能量源，所述第一导丝和所述第二导丝被配置来推进到患者的身体的组织区域中，所述第一导丝和所述第二导丝包括被配置来电耦接到所述组织区域的一个或多个电极；
误差校正电极,其在结构上独立于所述第一导丝和所述第二导丝，并且被配置来与所述患者的身体电连接；和
测量装置，其耦接到所述误差校正电极，被配置来在电压施加于所述第一导丝与所述第二导丝之间时，使用由结构上独立的所述误差校正电极创建的从所述身体到测量设备的电路径，在减小体内分路电容的同时，测量所述第一导丝与所述第二导丝的所述一个或多个电极之间的所述组织区域的所述阻抗。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述误差校正电极位于第三导丝上。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第三导丝被配置来推进到所述患者的所述身体中。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述误差校正电极包括被配置来附接到所述身体的贴片。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一导丝被配置来以顺行方式推进到血管闭塞的近端且所述第二导丝被配置来以逆行方式推进到所述血管闭塞的远端。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述测量装置被配置来以减小沿所述第一导丝的第一长度和所述第二导丝的第二长度的分路电容的方式测量所述阻抗。
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