CN105266893B - 辅助式手动归零可视化 - Google Patents

Abstract

本发明题为“辅助式手动归零可视化”。将具有接触力传感器的探头插入心腔中并且生成所述血池的图像。从所述图像移除所述血池的一部分以保留所述血池的剩余部分。作出所述探头的远侧区段位于所述血池的剩余部分内的确定，以及响应于所述确定来手动地对所述接触力传感器归零。

Description

辅助式手动归零可视化

技术领域

本发明涉及心导管插入术。更具体地讲，本发明涉及导管与心脏组织的接触的确定。

背景技术

当心脏组织区域向相邻组织异常地传导电信号时，发生诸如心房纤颤之类的心律失常，从而扰乱正常的心动周期并造成心律不齐。

用于治疗心律失常的手术包括通过手术来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途径。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消融灶来破坏无用的电通路。

验证电极与目标组织的物理接触对于控制消融能量的递送而言非常重要。本领域已针对验证电极与组织的接触进行了大量尝试，并且已提出多种技术。例如，美国专利6,695,808描述了用于治疗选择的患者组织或器官区域的设备。探头具有接触表面，所述接触表面可被迫使抵靠在所述区域上，从而形成接触压力。压力换能器对接触压力进行测量。该布置据说通过给器械的使用者提供指示接触力的存在和大小的信息来满足过程的需要，在过程中医疗器械必须牢固放置但不与解剖表面过度接触。

又如，美国专利6,241,724描述了使用分段电极组件在身体组织内产生消融灶的方法。在一个实施例中，导管上的电极组件携带压力换能器，所述压力换能器感测与组织的接触，并向压力接触模块传送信号。所述模块识别与压力换能器信号相关联的电极元件并指示能量发生器将射频能量传送至这些元件而不传送至仅与血液接触的其他元件。

美国专利6,915,149中提供了另一个示例。该专利描述了一种使用具有用于测量局部电活动的末端电极的导管来标测心脏的方法。为了避免可能由于末端与组织的接触不良而产生的假象，使用压力传感器来测量末端与组织之间的接触压力以确保稳定的接触。

美国专利申请公布2007/0100332描述了用于评估组织消融的电极-组织接触的系统和方法。导管轴内的机电传感器生成电信号，该电信号对应于导管轴的远侧部分内的电极运动的量。输出装置接收用于评估电极和组织之间的接触水平的电信号。

本领域已知的用于评估导管-组织接触的基于阻抗的方法通常依赖于对导管上的电极和体表电极之间的阻抗量级的测量。当量级低于一些阈值时，电极被视为与组织接触。然而，这种二元接触指示可为不可靠的，并且对于体表电极和皮肤之间的阻抗变化敏感。

Sauarav等人的以引用方式并入本文的美国专利申请公布2008/0288038和2008/0275465描述了电极导管系统，该系统可包括适于施加电能的电极。当电极接近目标组织时，在电极和地面之间可应用适于测量阻抗的测量电路。可应用处理器或处理单元来确定目标组织的接触条件，所述接触条件至少部分地基于由测量电路测得的阻抗的电抗。在另一个实施例中，接触条件可基于阻抗的相位角。

以引用方式并入本文的Govari等人的名称为“Contact Assessment Based onPhase Measurement”的美国专利申请公布2013/0172875描述了显示流过消融电极和另一个电极之间的电流的术中相位确定以作为消融电极和目标组织之间的接触力的指示器。

目前，接触力导管为可商购获得的，例如，由Biosense Webster，Inc.(3333Diamond Canyon Road，Diamond Bar，CA 91765)制备的

SMARTTOUCH^TM导管。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种方法，所述方法通过以下步骤来执行：将具有接触力传感器的探头插入受检者体内的腔中，所述腔具有血池和心内膜表面；生成血池的图像；从所述图像移除血池的一部分以在其上保留血池的剩余部分；从所述图像作出探头的远侧区段位于血池的剩余部分内的确定；以及响应于所述确定来手动地对接触力传感器归零。

根据所述方法的一个方面，血池的所移除部分邻近心内膜表面。

根据所述方法的另一方面，血池的所移除部分邻近另一个探头。

根据所述方法的另一方面，血池的剩余部分的边界距腔中的另一个探头3mm并且距心内膜表面10mm。

根据所述方法的另一方面，血池的剩余部分的边界距腔中的另一个探头6mm并且距心内膜表面13mm。

根据本发明的实施例，还提供了一种方法，所述方法通过以下步骤来执行：将具有接触力传感器的探头插入受检者体内的腔中，所述腔具有血池和心内膜表面。所述方法还通过以下步骤来执行：生成血池的第一图像；生成第二图像以限定血池的排除区域；通过从第一图像减去第二图像来生成减影图像以限定血池的零资格区域；以及当生成减影图像时在腔内操纵探头直至远侧部分位于零资格区域内。

所述方法的另一方面包括从减影图像作出远侧部分位于零资格区域内的确定；以及响应于所述确定来允许接触力传感器的手动归零。

根据所述方法的另一方面，另一个排除区域的边界距另一个探头至少6mm。

根据所述方法的另一方面，第一图像和减影图像包括所述另一个探头。

根据本发明的实施例，还提供了一种设备，所述设备包括被配置用于插入具有血池的体腔内的探头，所述探头包括用于测量施加到接触力传感器的力的接触力传感器和用于检测探头在体腔中的位置的位置传感器；以及处理器，所述处理器被配置用于接收来自接触力传感器的多个测量。所述处理器可操作用于生成血池的图像；从所述图像移除血池的一部分以在其上保留血池的剩余部分；以及在所述图像上呈现探头的远侧区段的位置。

根据所述设备的另一方面，所述处理器可操作用于从所述图像作出探头的远侧区段位于血池的剩余部分内的确定；以及响应于所述确定来允许接触力传感器的手动归零。

附图说明

为更好地理解本发明，就本发明的详细说明以举例的方式做出参考，该详细说明应结合以下附图来阅读，其中类似的元件用类似的附图标号来表示，并且其中：

图1为根据本发明的实施例的用于执行医学规程的系统的立体说明图；

图2为根据本发明的实施例的包括可进行调节的接触力传感器的图1所示的导管的远侧部分的示意图；

图3为根据本发明的实施例的心腔的示意图；

图4为根据本发明的实施例的心脏导管中的辅助式手动接触力归零的方法的流程图；

图5为示出根据本发明的实施例的图4的方法的阶段的屏幕显示图；

图6为示出根据本发明的实施例的图4的方法的阶段的屏幕显示图；

图7为示出根据本发明的实施例的图4的方法的阶段的屏幕显示图；并且

图8为示出根据本发明的实施例的图4的方法的阶段的屏幕显示图。

具体实施方式

为了能够全面理解本发明的各种原理，在以下说明中陈述了许多具体细节。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，并非所有这些细节为实施本发明所必需的。在这种情况下，为了不使一般概念不必要地模糊，未详细示出众所周知的电路、控制逻辑器、以及用于常规算法和进程的计算机程序指令细节。

在医疗消融手术诸如心脏组织的消融中，在组织正在被消融时能够测量施加至组织的力是极其有用的。这是因为所施加的力对于输入至组织的给定消融能量来说是决定所消融的组织量的关键参数。消融通常由在其远侧端部包括消融电极的探头提供。为了准确地测量由远侧末端施加到心内膜上的力，结合到探头的远侧端部内的力传感器通常被校准到“零水平”(在本文中也称为基线)。可通过力传感器在远侧末端与任何表面具有最小限度的接触(并因此基本上不存在施加到远侧末端上的有效力)时所产生的测量来确定基线。可利用以引用方式并入本文的Ludwin等人的美国专利申请公布2012/0108988中所公开的技术来确定基线。一旦基线被标定，就可利用得自力传感器的测量来提供所施加的力的值。

但本领域中已知的此类力传感器通常发生漂移。即使施加到传感器上的力恒定，得自传感器的读数也会有所变化。此类漂移可通过周期性地对传感器归零(通常在施加消融能量之前)来进行补偿。然而，应仅在传感器不接触或邻近组织或其他导管的情况下(即，传感器处于其上的力实际上为零的状态下)来应用对传感器的归零。

如果在至少预先确定的时间间隔内来自传感器的力读数变化小于预先确定的力极限，则假定力传感器处于归零状态。为确保传感器处于归零状态，具有力传感器的探头通常还假定为在预先确定的时间间隔期间使其位置变化大于预先确定的位置阈值。

公开内容以引用方式并入本文的名称为“Determining Non-Contact State fora Catheter”的共同转让的专利申请14/010,697教导了如何检测传感器的归零状态以及如何校准力传感器的零力点。为了对传感器自动归零，检查从传感器接收的信号以检测其中传感器处于第一归零状态，然后处于非归零状态(诸如如果传感器指示其正接触组织)，然后处于第二归零状态的情况。一旦检测到此类情况，可将来自第二归零状态的力读数用作对传感器归零的校准值。

在传感器上的力实际上为零的情况下，传感器处于归零状态(如果传感器由心腔中的血液包围且不接触心脏壁并且探头不邻近另一个探头，则通常实现这种状态)。探头之间的邻近度变化可降低上文提到的校准值的精度。在此类情况下，如果除了上述力条件外测量的相对另一个探头的邻近度变化值小于预先确定的邻近度变化阈值，则探头可假定为处于归零状态。一般来讲，当传感器不接触组织时，存在对传感器准确地自动归零的高概率。另外，当传感器接触组织时，存在极高的不会对传感器自动归零的概率。

现在转到附图，首先参见图1，其为用于在活体受检者的心脏12上执行消融手术的系统10的插图，所述系统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心脏12的室或血管结构中。操作者16(通常为医师)将导管的远侧末端18在消融目标位点处与心脏壁接触。任选的是，随后可按照美国专利6,226,542和6,301,496以及共同转让的美国专利6,892,091中所公开的方法制备电激活图，这些公开内容均以引用方式并入本文中。一种包括系统10的元件的商品可以商品名

3系统购自Biosense Webster。该系统可由本领域的技术人员修改以体现本文所述的本发明的原理。

可通过施加热能对例如通过评价所述电活动图而被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线传导至远侧末端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点的温度(通常约50℃)，在该温度下组织会永久性失去其电兴奋性。当过程成功后，在心脏组织中产生非传导性的消融灶，这些消融灶可破坏导致心律失常的异常电通路。本发明的原理可应用于不同的心腔以治疗多种不同的心律失常。

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能够按消融过程所需对导管的远侧端部进行操纵、定位和定向。为了协助操作者16，导管14的远侧部分包含向位于控制台24中的处理器22提供信号的位置传感器(未示出)。处理器22可执行如下所述的若干处理功能。

可使消融能量和电信号经由缆线34穿过位于远侧末端18处或附近的一个或多个消融电极32，在心脏12和控制台24之间来回传送。可通过缆线34和电极32将起搏信号和其它控制信号从控制台24传送至心脏12。同样连接至控制台24的感测电极33设置在消融电极32之间并且具有至缆线34的连接部。

线连接部35将控制台24与体表电极30以及用于测量导管14的位置和取向坐标的定位子系统的其他部件连接在一起。处理器22或另一个处理器(未示出)可为定位子系统的元件。电极32和体表电极30可用于在消融位点处测量组织阻抗，如授予Govari等人的美国专利7,536,218中所提出，该专利以引用方式并入本文。温度传感器(未示出)，通常为热电偶或热敏电阻器，可安装在电极32的每一个上或附近。

控制台24通常包括一个或多个消融功率发生器25。导管14可适于利用任何已知的消融技术将消融能量例如射频能量、超声能量和激光产生的光能传导至心脏。在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。

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磁场生成线圈28，通过以预定的工作空间生成磁场并感测位于导管处的这些磁场，来确定导管14的位置和取向。定位子系统如以引用方式并入本文的美国专利7,756,576，以及上述美国专利7,536,218中所教导的那样。

如上所述，导管14联接到控制台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，优选地为具有适当信号处理电路的计算机。所述处理器被联接以驱动监视器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，这些信号包括由上述传感器和位于导管14中的远侧的多个位置感测电极(未示出)所生成的信号。控制台24和定位系统接收并使用数字化信号，以计算导管14的位置和定向并分析来自电极的电信号。

在此过程期间，可利用位置传感器结合处理器22或者通过上文所述的用于验证与目标组织的物理电极接触的任何其他技术来测量远侧末端18或消融电极32与壁37之间的接触力。

通常，系统10包括其它元件，但为了简洁起见未在图中示出这些元件。例如，系统10可包括心电图(ECG)监视器，其被联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，其位于附接到受检者身体外部的外部施加的基准贴片上，或者位于插入心脏12中并相对于心脏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以冷却消融位点的常规泵和管路。系统10可接收来自外部成像设备(例如，MRI单元等等)的图像数据并且包括图像处理器，所述图像处理器可包括在处理器22中或者可由其调用以用于生成和显示下文所述的图像。

现在参见图2，其为示出接触力传感器39的导管14的远侧部分的示意图。该图示出了其中远侧末端18不与壁37的心内膜表面接触的第一位置(由实线限定)。在此位置中，可对来自传感器39的信号准确地归零(前提条件是没有其他导管在附近)。由虚线限定的第二位置示出了远侧末端18与壁37之间的接触关系。在后一情况中，不能对来自传感器39的信号准确地归零。

返回到图1，操作者辅助式接触力归零通常比上文指出的自动归零技术更适用于操作者，因为他具有控制度。操作者在归零状态的准确性方面的自信是重要的，因为不准确的接触力测量可导致严重的并发症，例如，壁的穿孔和心包积血。当消融右心房中的组织(心腔中的最薄部分)时尤其如此。为了向操作者确保接触力测量是准确的，例如通过处理器22来执行操作者辅助式归零可视化程序。将心脏12的标测图显示在监视器29上，并且有资格用于导管的手动归零的标测图的区域被突出显示。操作者操纵导管14，以使其定位在突出显示区域中。如上所述，有资格用于血池中的归零的区域不能太靠近心内膜表面或其他导管(小于3mm)。邻近距离小于3mm可产生系统不准确性并且触发存在于一些导管中的轴邻近干扰机制。可利用上述专利申请14/010,697中描述的算法来限定血池。当存在多于一个导管时，本领域的技术人员可修改算法以从突出显示区域排除它们的邻域。此外，希望在血池的限定和邻近检测中提供如上所述的3mm安全边缘以便排除另外的区域，这可因导管定位准确性中的限制而为成问题的。

当例如通过处理器22在不适于归零的区域(即，显示在监视器29上的标测图上未被突出显示的区域)中检测到导管时，操作者辅助式手动归零可视化程序可警示操作者或者甚至使其失去能力以执行手动接触力归零。

现在参见图3，其为心腔41的示意图，该图示出了根据本发明的实施例的对于手动接触力归零具有变化的适合性的区域。室41中的导管43需要接触力归零。室41由心肌壁45和心内膜表面47限定。如上所述，当导管太靠近心内膜表面47或另一个导管49时，如果执行归零，则归零为不可靠的。导管43一定不能位于第一排除区域51内，所述第一排除区域51从心内膜表面47延伸到室41的血池内。如上所述，排除区域51通常为10mm宽。此外，导管43一定不能位于围绕导管49的第二排除区域53内。排除区域53通常为3mm宽。当导管43不位于排除区域51，53内时，可以手动地对接触力传感器归零。然而，优选的是提供另外的安全区域55，57以分别作为围绕排除区域51，53的缓冲区。区域55，57通常为3mm厚。谨慎的操作者在导管43位于区域55，57内时将不手动地对接触力传感器归零，但将需要不位于区域51，53，55，57中的任何一者内的导管43定位在血池的区域59中。区域59的安全边界因而与心内膜表面47相距13mm并且与导管49相距6mm。

现在参见图4，其为根据本发明的实施例的心脏导管中的辅助式手动接触力归零的方法的流程图。为了显示的清晰性，在图4中以具体的线性顺序示出了过程步骤。然而，将显而易见的是，这些步骤中的多个可并行地、异步地或以不同的顺序执行。本领域的技术人员还应当理解，作为另外一种选择，过程可例如在状态示意图中被表示为若干相互联系的状态或事件。此外，可能并非全部所示出的过程步骤均需要用来实施该过程。

在初始步骤61处，按照常规方式来完成心腔的导管插入术。将接触力导管以及任选地其他导管引入心腔内。

接下来，在步骤63处，心腔的血池的限定被显示为第一图像。

接下来，在步骤65处，重新绘制血池，以排除心腔的心内膜表面附近的血池的第一区域(在本文中称为第一排除区域)。通常，第一排除区域因心脏的收缩和扩张而距任何组织大约10mm。此外，室内除接触力导管的每个导管被相应的球形邻近区域包围，所述球形邻近区域构成第二排除区域。可利用上述专利申请14/010,697中描述的程序来完成步骤63，65。可生成第二图像，其中第一排除区域和第二包括区域被突出显示。

接下来，在步骤67处，利用标准图像处理程序来从产生于步骤63中的第一图像减去在步骤65中限定在第二图像上的第一排除区域和第二排除区域。生成减影图像。保留在减影图像上的血池的部分在本文中称为零资格区域，因为其适于手动地对接触力传感器归零。

再次参见图4，接下来，在步骤69处，由操作者来操纵导管并且生成导管的远侧部分以及血池的新图像。零资格区域可被突出显示以辅助操作者。

接下来，在确定步骤71处，通过新图像的评估来确定导管是否位于零资格区域中，所述零资格区域是在步骤67处建立的。如果确定为否定的，则控制程序返回到步骤69并且导管被重新定位。

如果确定步骤71处的确定为肯定的，则控制程序前进到步骤73。操作者对接触力传感器归零，并且程序结束。

现在参见图5，其为根据本发明的实施例的在初始步骤61(图4)完成之后获得的屏幕显示图75。屏幕显示图75示出了心腔79的血池77，其中可见到远侧端部具有接触力传感器83的消融导管81。标测导管85也存在于心腔79中。

现在参见图6，其为根据本发明的实施例的在步骤63完成之后获得的屏幕显示图87。血池的初始限定由实线89突出显示并且界定。线89外部的区域91中的血池77部分限定上述第一排除区域。这些部分不适于接触力归零，因为它们太靠近心内膜表面。应当理解，尽管屏幕显示图87为三维物体的示例性二维投影，但此显示图可进行改变以呈现多个视图和投影，以便使得操作者能够理解导管在心腔79内部任何位置处的位置。

现在参见图7，其为根据本发明的实施例的在步骤65完成之后获得的屏幕显示图93。球形区域(其看起来大致为图7的二维投影中的圆95)界定围绕导管85的上述第二排除区域。尽管未示于图7中，但这种类型的相应排除区域将被界定在存在于心腔79中的全部其他导管周围(接触力导管81除外)。

现在参见图8，其为根据本发明的实施例的在步骤67完成之后获得的减影图像的屏幕显示图97。由实线99界定的血池77的剩余部分表示零资格区域，在所述零资格区域中可自信地完成接触力传感器83的接触力归零。

图4所示的程序通过伪码表示为列表1，所述伪码可在图像处理器上来实施。

列表1

Create the chamber volume and draw all catheters in CatheterListBloodPoolVolume＝Find Blood pool()

Mark BloodPoolVolume volume with color；

For each Catheter in CatheterList

If Catheter not ContactForceCatheter then

Mark catheter exclusion zone with VolumetricSphere

End If

Next Catheter

Calculate ManualZeroSuggestion as

BloodPoolVolume-Union of VolumetricSpheres

本领域的技术人员会认识到，本发明并不限于已经在上文中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，以及这些特征的不在现有技术内的变型和修改，这些变型和修改是本领域技术人员在阅读上述说明后可想到的。

Claims (8)

1.一种设备，包括：

探头，所述探头被配置用于插入具有患者的血池的体腔中并且包括用于测量施加到接触力传感器的力的所述接触力传感器和用于检测所述探头在所述体腔中的位置的位置传感器；和

处理器，所述处理器被配置成接收来自所述接触力传感器的多个测量并且操作用于：

生成所述血池的图像；

从所述图像移除所述血池的一部分以在其上保留所述血池的剩余部分，其中所移除部分包括所述血池与所述体腔的表面相邻的部分；以及

在所述图像上呈现所述探头的远侧区段的位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器操作用于：

从所述图像作出所述探头的所述远侧区段位于所述血池的所述剩余部分内的确定；以及

响应于所述确定，实现所述接触力传感器的手动归零。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所移除部分包括邻近心脏的心内膜表面的10mm区域。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所移除部分包括邻近心脏的心内膜表面的10-13mm区域。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所移除部分包括围绕另一个探头的区域。

6.根据权利要求5所述的设备，其中围绕另一个探头的所述区域为3mm厚。

7.根据权利要求5所述的设备，其中围绕另一个探头的所述区域为3-6mm厚。

8.根据权利要求5所述的设备，其中所述图像包括另一个探头。

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