CN105125279B - 心脏消融位点之间的间隙的识别和可视化 - Google Patents
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Abstract
本发明题目为“消融位点之间的间隙的识别以及可视化”。本发明公开了一种方法，所述方法包括接收在心脏的表面上形成的多个消融位点的位置。基于所述位置来测量所述消融位点中的至少一些消融位点之间的距离。识别所述消融位点之间的满足警告标准的一个或多个间隙。向操作者指示所识别的间隙。
Description
技术领域
本发明大体涉及心脏消融，以及具体地涉及用于标测心脏消融位点的方法和系统。
背景技术
射频(RF)消融为用于治疗各种心脏疾病的常见手术。各种消融技术和用于可视化消融手术的方法在本领域中是已知的。例如，美国专利公布2013/0116881描述了一种提供心脏消融单元控制的系统，所述专利的公开内容以引用的方式并入本文。所述系统包括输入处理器，所述输入处理器用于从心脏的多个组织位置获取电生理信号数据和指示所述多个组织位置处的组织厚度的数据。信号处理器处理所获取的电生理信号数据以识别呈现所获取的电生理信号数据中的电异常的多个组织位置的特定组织位点的位置并且确定与所述特定位点中的各个位点相关联的异常组织区域。消融控制器响应于所获取的指示组织厚度和各个位点的确定异常区域的数据而自动确定可用于消融所述特定组织位点中的各个位点处的心脏组织的消融脉冲特性。
美国专利7,001，383描述了一种用于在消融手术期间消融受检者心脏中的组织的方法，所述专利的公开内容以引用的方式并入本文。所述方法包括在指定用于消融的多个位点处对心脏施加局部治疗。在每个相应位点处，感测用于指示所述位点处的消融电平的参数。所述方法优选地包括显示心脏标测图，和在消融手术期间响应于相应的感测参数而在所述标测图上指定所述位点处的相应消融电平的指示。
美国专利公布2008/0172049描述了一种用于在消融手术期间消融受检者心脏中的组织的设备和方法，所述专利的公开内容以引用的方式并入本文。所述方法包括在指定用于消融的多个位点处使消融导管顶端与心脏组织接触；在每个相应位点处感测来自所述消融导管的用于指示预期局部消融的成功的反馈信号；在感测用于指示失败的预期消融以供稍后重访的反馈信号的时刻，存储限定所述消融导管顶端相对于心脏的当前位置的任何可用数据；显示心脏的感兴趣的区域的标测图；以及在标测图显示器上指定对应当所获取的电流高于用于指示消融线或环中的间隙的阈值电流值时的位点的指示。
发明内容
本文所述的本发明的实施例提供了一种方法，所述方法包括接收在心脏的表面上形成的多个消融位点的位置。基于所述位置来测量所述消融位点中的至少一些消融位点之间的距离。识别所述消融位点之间的满足警告标准的一个或多个间隙。向操作者指示所识别的间隙。
在一些实施例中，识别所述间隙包括检测大于第一阈值但小于第二阈值的间隙。在其它实施例中，测量所述距离包括通过标度因子来标度第一消融位点和第二消融位点之间的距离，所述标度因子取决于与所述第一消融位点和所述第二消融位点中的一者或两者相关联的消融质量。
在一些实施例中，测量所述距离包括通过连接其距离小于第一阈值的相邻消融位点将所述消融位点聚集成组，且识别所述间隙包括识别组之间小于第二阈值的间距。在其它实施例中，聚集所述消融位点包括反复地计算从给定群集到所述消融位点中的一个或多个的所述距离，以及在发现从所述消融位点到所述给定群集的距离小于所述第一阈值时向所述给定群集添加消融位点。
在一些实施例中，测量所述距离包括根据用于形成所述消融位点的消融信号的参数来评估所述距离。在其它实施例中，测量所述距离包括根据所述消融位点的尺寸来评估所述距离。
根据本发明的实施例，还提供了一种系统，所述系统包括接口和处理器。所述接口被构造用于接收在心脏的表面上形成的多个消融位点的位置。所述处理器被构造用于基于所述位置来测量所述消融位点中的至少一些消融位点之间的距离，识别所述消融位点之间的满足警告标准的一个或多个间隙，和向操作者指示所识别的间隙。
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为根据本发明的实施例的示意性地示出用于心脏消融的系统的框图；
图2A为根据本发明的实施例示出进行消融的心脏的图表；
图2B为根据本发明的实施例示出心脏图像上的带注释的消融位点的图表；
图3A-3E为根据本发明的实施例示出用于检测并可视化消融间隙的方法的图表；并且
图4为根据本发明的实施例示出用于检测并可视化消融间隙的方法的流程图；
具体实施方式
综述
心脏消融为局部加热并消融心腔内表面上的心脏组织以便减轻心脏功能障碍的手术。当医师，通常为心脏病专家，执行消融治疗时，医师通常通过例如使用定位在导管的远端处的消融电极对心脏组织施加射频能量来形成消融灶。消融电极在沿着预定轨线的多个离散消融位点处接触心腔中的心内膜。
心脏病专家可通过在显示器上观察导管顶端在心脏图像中的位置来监视手术。导管顶端位置可(例如)通过导管位置跟踪系统或成像系统来检测。
如果心脏病专家形成离得很远的相邻消融灶，则所得间隙可能无法完全消除例如心脏激活波的寄生电通路，且心脏功能障碍可能无法得到完全缓解。
本文所述的本发明的实施例提供用于识别并可视化心脏消融位点之间的间隙的方法。在一些实施例中，心脏标测和消融系统的处理器接收心脏的表面上的多个消融位点的座标。所述处理器然后识别消融位点之间的不可允许的间隙，例如大于某一阈值的间隙。所述处理器呈现所识别的间隙，以便使得医师能够消除它们。
在一些实施例中，所述处理器使用迭代过程来识别不可允许的间隙，所述迭代过程测量消融位点之间的距离并且渐进地将消融位点聚集成组。所述过程通常呈现所得的组或群集，并且强调在它们之间所发现的任何不可允许的间隙。
使用本发明所公开的技术，为医师提供突出显示其中消融质量很可能不够的位置的清晰实时视觉显示。使用这种显示，医师能够重访所考虑的位置并且成功地完成消融手术。
系统描述
图1为根据本发明的实施例的示意性地示出用于心脏消融的系统20的框图。系统20包括探头22(在本实例中为心脏导管)和控制台24。在本文所述的实施例中，以举例的方式假定导管22用于使用靠近导管22的远侧端部40定位的消融电极来消融患者28的心脏26中的组织。作为另外一种选择或除此之外，导管22可用于任何其它合适的诊断和/或治疗手术，诸如对患者28的心脏26的腔进行电生理(EP)心脏信号标测以诊断心脏功能障碍(此处未示出)。
控制台24包括处理器42，所述处理器通常为通用计算机，所述通用计算机具有合适的前端电路以用于经由接口38从探头22接收信号并控制本文所述系统20的其他部件。处理器42可以软件形式进行编程以执行由系统所使用的功能，并且处理器将用于软件的数据存储在存储器50中。例如，可经网络将软件以电子形式下载到控制台24，或者可在非临时性有形介质诸如光学、磁或电子存储器介质上提供。另选地，可通过专用或可编程数字硬件组件执行处理器42的一些或全部功能。
操作者30，通常为医师或心脏病专家，将导管22插入到患者28体内并且使所述导管穿过患者的血管系统。心脏病专家30在心脏26中的目标区域附近移动导管22的远侧端部40以进行消融。
首先，关于在消融治疗期间感测并记录远侧端部40处的消融电极在患者28体内的位置(即，坐标)，在一些实施例中，可使用位置感测系统来测量导管22的远侧端部40在心腔中的位置。控制台24包括驱动电路34，所述驱动电路驱动放置在患者28体外已知位置处(例如，患者躯干下方)的磁场发生器36。
磁场传感器，通常为磁性探头线圈(未示出)，附接到靠近远侧端部40的导管22。位置传感器响应于来自线圈的磁场产生电位置信号，从而使得处理器42能够确定远侧端部40在心腔内的坐标或位置，且因此消融电极的坐标。
在其它实施例中，系统20可使用基于阻抗的位置感测技术(例如，先进导管定位(ACL)技术)来确定远侧端部40在心腔内的位置。在这些实施例中，系统20被配置成驱动在远侧端部40处的至少一个电流电极与患者28身体上的通常附接至患者心脏上方的胸部的多个体表电极(图1中未示出)之间的电流。处理器42随后基于在多个体表电极与在远侧端部40处的至少一个电流电极之间测得的电流确定远侧端部的位置。进一步作为另外一种选择，系统20可以任何其它合适的方式来确定远侧端部40(且因此消融电极)的位置。
关于射频消融，控制台24还包括射频信号发生器，所述发生器用于对导管22的远侧端部40处的消融电极施加射频信号。当电极接触心脏组织时，射频信号局部加热消融位点处的心脏组织并且诱发消融位点处的心脏组织的局部坏死。位置感测系统或成像系统(诸如例如超声波、荧光镜透视检查或磁共振成像(MRI))记录在手术期间由消融电极形成的多个消融位点的位置。
处理器42在显示器46上向心脏病专家30显示具有可能以模拟表面上的局部电心脏信号测量覆盖的多个消融位点的记录位置的心脏26的图像44。
接口38被构造用于将由消融电极形成的多个消融位点的坐标转发给处理器42。在一些实施例中，所述接口可被构造用于从磁场传感器接收用于指示靠近导管22的远侧端部40定位的消融电极的坐标的信号。处理器42然后计算远侧端部40的位置(例如，消融电极的位置坐标)。
在其它实施例中，所述接口可被构造用于接收由任何合适的成像系统(例如，超声波、荧光镜透视检查、MRI等)记录的消融位点的坐标。处理器42可通过任何合适的方法来接收多个消融位点的坐标以便使用所述坐标来根据本文所述实施例识别消融间隙。
最后，系统20还可包括可用于实时评估消融治疗的效果的EP心脏信号标测。导管22还可包括靠近导管远侧端部的一个或多个标测电极以在与心脏组织的一个或多个相应接触点处测量电心脏信号。处理器42使用标测点的远侧坐标位置来构造所考虑的心腔或心室的模拟表面。处理器42随后将标测点的电势测量结果与模拟表面结合在一起以产生叠加在模拟表面上的电势的标测图。系统20可使用(例如)荧光镜透视检查或磁共振成像(MRI)来使心脏图像与导管位置感测系统中的EP标测同步。
这种位置感测方法在例如由Biosense Webster有限公司(Diamond Bar，California)生产的CARTOTM系统中实施，并且详细地描述于美国专利5,391,199、6,690,963、6,484,118、6,239,724、6,618,612和6,332,089、PCT专利公布WO 1996/05768、以及美国专利申请公布2002/0065455A1、2003/0120150A1和2004/0068178A1中，这些专利的公开内容全部以引用方式并入本文。由Biosense Webster有限公司(Diamond Bar，California)生产的VisiTagTM模块提供消融灶的视觉表示以通过显示消融灶信息的不同参数来帮助心脏病专家制定消融策略。
图1所示的实施例仅用于使视觉清晰的目的，并且绝非限制本发明的实施例。系统20不仅限于在本文通篇中用作实例的射频消融。可使用任何其它合适的心脏消融治疗，诸如聚焦激光消融或超声波消融。导管22不仅限于定位在远侧端部40处的一个消融电极，而是可包括定位在沿着导管22的主体的任何合适位置处的任何合适数量的消融电极。导管可包括(例如)具有沿着其远侧端部分布的多个消融电极的套索导管。
识别心脏消融位点中的间隙
在消融手术期间，心脏病专家30通常使用消融电极逐一部位地离散消融心脏组织。在一些情况下，心脏病专家30可能在沿着计划中的消融位点空间轨线的消融期间遗漏心脏组织中的区域，遗漏的区域在本文中被称为间隙。如果存在间隙，则心脏功能障碍可能无法通过手术来缓解。因此，识别消融灶之间的间隙并警告心脏病专家非常有利于帮助心脏病专家评估消融手术的总体效果，并且根据需要改进消融手术的总体效果。
图2A为根据本发明的实施例示出进行消融的心脏26的图表。导管22的远侧端部40(在图2A中示出为黑色)处的消融电极在多个消融位点100处接触心腔以诱发心脏组织的局部坏死。在每个消融位点100处形成消融灶。
使用远侧端部40处的位置传感器或如在前所述的成像系统的位置跟踪，处理器42随着心脏病专家30使用消融电极在心腔表面上形成多个消融灶而记录多个消融位点100的位置。可在显示器46上的心脏26的图像44上向心脏病专家30实时显示消融位点100的位置。可使用靠近导管22的远侧端部或单独的导管(图1中未示出)上的EP标测电极来监视响应于消融治疗而在如在前所述的一个或多个标测电极处测量的电心脏信号的变化。
图2B为根据本发明的实施例示出心脏26的图像44上的带注释的消融位点100的图表。图2B示出在处理器42的处理之后图2A中的消融区域在消融位点100的插图90中的放大视图。用于制作此视图的示例性算法在下面的图3A-3E中有所描述。
图2B的例子将消融位点100示出为圆圈。消融位点中的一些由线120连接。由线120互连的消融位点100的每个组被称为位点组或群集。消融位点之间的不可允许的间隙110在图2B中以实线125标记(且因此突出显示给医师)。
在本实施例中，不可允许的间隙限定为大于相邻距离阈值(ADT)但小于超出组(OOG)阈值的消融位点或群集之间的间距。此双阈值方案背后的基本原理为非常大的间隙(＞OOG)很可能是故意的。因此，大于OOG阈值的间距不被视为不可允许的间隙，且通常不突出显示给医师。这样的间距的例子在该图中示出为括号115。
描绘图2A和图2B中的图表仅出于使概念清晰的目的，并且绝非限制本发明的实施例。ADT括号110和OOG括号115的长度(例如，这些参数的值)仅为举例说明，且可由心脏病专家选择为任何合适的值。ADT和OOG(例如，ADT括号110和OOG括号115)的典型值分别为5mm和20mm。
应注意，在图2B中，为了清晰起见，由导管22的远侧端部40处的消融电极形成的多个消融位点100处的消融灶的直径示出为大致相同。在另选的实施例中，消融位点100的直径可(例如)根据针对每个消融位点而设定的消融参数(例如，消融时间或消融信号功率)彼此不同。
在一些实施例中，在消融位点100(例如，线120)之间测量的距离不考虑位点直径。例如，可计算消融位点中心之间的距离。在其它实施例中，在消融位点100之间测量的距离取决于位点直径。例如，对于相同的消融位点中心而言，大直径消融灶之间的距离小于小直径消融灶之间的距离。
在一些实施例中，处理器42通过标度因子来标度在消融位点之间测量的物理距离，所述标度因子取决于消融位点中的一者或两者的消融质量(也被称为消融指数)。因此，低质量消融位点将被视为比高质量位点间隔更远。
图3A-3E为根据本发明的实施例示出用于检测并可视化消融间隙的算法流程的图表。在图3A中，处理器42接收并登记多个消融位点100的位置。
在该算法流程的第一步骤中，处理器42检查某一区域130。针对每个消融位点100，所述处理器寻找最近的相邻消融位点，该消融位点没有更近的相邻者。如果这两个消融位点之间的距离小于相邻距离阈值(ADT)，则处理器42将它们标记为对。这些距离如图3B所示以线120连接。在第一步骤结束时，所有消融位点100均被分组成连接对或保持不成对。应注意，此步骤本身不标记比ADT阈值更近的每对消融位点。
在该算法的第二步骤中，处理器42连接彼此比ADT阈值更靠近的群集(包括被视为单位点群集的不成对的各个位点100)。此步骤示于图3C中。在此步骤中，计算线120上的位点100和中间点145之间的距离155(单位点群集和多位点群集之间的)中的一些。此聚集过程通常继续，直至达到稳定，即，直至不可能再发现有新的群集对要连接。图3C的算法步骤产生彼此分隔开至少ADT阈值(因为不这样做，它们就会连接)的多个群集140。
在图3D所示的第三且最后步骤中，处理器42识别小于OOG阈值的相邻群集140之间的间隙110。所识别的间隙以粗线标记或者以其它方式在显示器46上突出显示为不可允许的间隙125。
分隔开超过OOG阈值的消融位点群集之间的间隙通常不被标记且不被视为不可允许的间隙。图3E展示了这样的一个场景。该图示出了两个区域130和160。这两个区域中的最近的群集之间的间距(被标记为间隙115)大于OOG阈值。因此，间隙115不被标记且不被视为不可允许的。
描绘图3A-3E所示的图表仅出于概念清晰地例示本发明所公开的技术的目的，并且绝非限制本发明的实施例。在另选的实施例中，处理器42可使用任何其它合适的算法来识别间隙125。例如，可使用基于多个消融位点100的坐标的任何合适的参考点来计算相邻消融位点之间的距离以识别间隙。本发明所公开的技术不仅限于如在前所述的中心到中心的距离或中间点145。
图4为根据本发明的实施例示出用于检测消融间隙的存在的方法的流程图。所述方法以在消融步骤200处医师30在沿着心脏26的内表面上的期望轨线的多个消融位点100处执行消融开始。在位置输入步骤204处，处理器42经由接口38接收消融位点100的位置(例如，坐标)。如上所述，消融位点100的位置可从任何合适的源，诸如从磁位置跟踪系统或成像(例如，超声波)系统接收。
在距离测量步骤208处，处理器42测量如上面的图3A-3E所示的消融位点和/或位点群集之间的距离。在位点显示步骤208处，处理器42将所聚集的消融位点显示于显示器46上。
在间隙检查步骤216处，处理器42检查是否存在所聚集的消融位点之间的不可允许的间隙。在本例子中，处理器42检查所述间隙中的任何间隙是否大于ADT阈值但小于OOG阈值。然而，作为另外一种选择，可使用任何其它合适的警告标准来将间隙识别为不可允许的。
如果未发现不可允许的间隙，则该方法循环回到上面的步骤200。如果发现了一个或多个间隙为不可允许的，则处理器42在标记步骤220处将所识别的间隙标记在显示器46。任何合适的视觉装置均可用于此目的。该方法然后循环回到上面的步骤200，在所述步骤中医师任选地在所识别的间隙中形成另外的消融位点100。
应当理解，上述实施例仅以举例的方式进行引用，并且本发明并不限于上面具体示出和描述的内容。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被视为本专利申请的整体部分，但是，如果这些并入的文献中定义任何术语的方式与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应只考虑本说明书中的定义。
Claims (7)
1.一种用于识别和可视化心脏消融位点之间的间隙的系统，包括：
接口，所述接口被配置成接收在心脏的表面上形成的多个消融位点的位置；和
处理器，所述处理器被配置成基于所述位置来测量所述消融位点中的至少一些消融位点之间的距离，被配置成识别所述消融位点之间的满足警告标准的一个或多个间隙，以及被配置成向操作者指示所识别的间隙。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成通过检测大于第一阈值但小于第二阈值的间隙来识别所述间隙。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成通过标度因子来标度第一消融位点和第二消融位点之间的距离，所述标度因子取决于与所述第一消融位点和所述第二消融位点中的一者或两者相关联的消融质量。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成通过连接其距离小于第一阈值的相邻消融位点来将所述消融位点聚集成组，以及被配置成识别组之间小于第二阈值的间距。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器被配置成通过下述方式来聚集所述消融位点：反复地计算从给定群集到所述消融位点中的一个或多个的所述距离，以及在发现从所述消融位点到所述给定群集的距离小于所述第一阈值时向所述给定群集添加消融位点。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成根据用于形成所述消融位点的消融信号的参数来评估所述距离。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成根据所述消融位点的尺寸来评估所述距离。
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