CN105852843A - 具有远场电极的篮状导管 - Google Patents

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Abstract

本发明题为：“具有远场电极的篮状导管”。本发明公开了一种导管，利用远侧端部处具有篮形组件的该导管来执行心导管插入术。多个齿条电极设置在该组件的齿条上。该组件能够配置成膨胀布置方式和塌缩布置方式，在该膨胀布置方式中，该齿条径向向外弓弯，在该塌缩布置方式中，该齿条大体沿所述导管主体的纵向轴线布置。远场电极设置在该组件的内部。分别利用齿条电极和远场电极中的至少一个获得心内电描记图和远场电描记图。使用该远场电描记图从所述心内电描记图去除远场分量。

Description

具有远场电极的篮状导管
背景技术
技术领域
本发明涉及能够引入身体中的医疗器械。更具体地，本发明涉及具有用于获得心电图的电极的医疗器械。
相关领域的描述
心脏中某个点处的电活动通常通过推进多电极导管以在心室中的多个点处同时测量电活动来测量。从时变电势导出的记录被称为电描记图，所述时变电势如由一个或多个电极测量的。电描记图可通过单极性引线或双极性引线测量，并且可用于(例如)确定在某点处的电传播的开始，其被称为局部激活时间。用于不同目的的各种电极设计是已知的。具体地讲，具有篮形电极阵列的导管是已知的并且在例如美国专利5,772,590中有所描述，该专利的公开内容以引用方式并入本文。
心腔中的传感器可检测远场电活动，即，远离传感器发起的周围电活动，所述远场电活动可扭曲或模糊局部电活动，即，在传感器位置处或附近发起的信号。以引用方式并入本文的Govari等人的共同转让的美国专利申请公布No.2014/0005664公开了区分由于与电极接触的组织而引起的心内电极信号中的局部分量与对信号的远场贡献，并且解释了可响应于所区分的局部分量而控制应用于组织的治疗过程。
Fuimaono等人的共同转让的美国专利6,748,255描述了用于标测心脏的篮状导管，该专利的公开内容以引用方式并入本文。该导管包括细长导管主体和穿过其的至少一个管腔。篮形电极组件安装在导管主体的远侧端部处。篮状组件包括在其近侧端部和远侧端部处连接的多个齿条。每个齿条包括至少一个电极。篮状组件具有膨胀布置方式，其中齿条径向向外弓弯；以及塌缩布置方式，其中齿条大体沿导管主体的轴线布置。导管还包括安装在篮形电极组件的远侧端部处或附近的远侧位置传感器，以及安装在篮形电极组件的近侧端部处或附近的近侧位置传感器。可相对于近侧传感器的坐标确定远侧位置传感器的坐标，使用该远侧位置传感器的坐标连同有关篮形标测组件的齿条的曲率的已知信息来找到每个齿条的至少一个电极的位置。
发明内容
在篮状导管的膨胀形式中，齿条的电极接触心脏的表面并且采集对应于在其与该表面接触的点处产生的电极电势的信号。然而，由于齿条电极处于导电介质(血液)中，因此除了得自接触点的电极电势之外，所采集的信号还包括得自心脏的其他区域的电势分量。这些电势分量称为远场分量。篮状导管提供有收缩线，所述收缩线用于使导管从膨胀篮形塌缩成其中齿条相对靠近在一起的塌缩形状。
远场分量构成表面电极电势上的干扰信号。为了抵消干扰，本发明的实施例将感测远场分量的电极(在本文中称为“远场电极”)定位在导管的收缩线上。
在导管的膨胀构型中，远场电极位于收缩线上，以便与全部齿条近似等距并且避免通过齿条接触心脏的表面。远场电极从心内膜表面物理地移除并且因此采集仅得自远场的信号，并且从齿条电极采集的信号中减去此信号以便抵消这些电极所经受的干扰。
根据本发明的实施例提供了一种设备，所述设备包括具有细长导管主体的导管和位于导管主体的远侧端部处的篮形组件。篮形组件具有在其近侧末端和其远侧末端处连接的多个齿条、以及设置在齿条上的多个齿条电极。篮形组件能够配置成膨胀布置方式和塌缩布置方式，在该膨胀布置方式中，齿条径向向外弓弯，在该塌缩布置方式中，齿条大体沿导管主体的纵向轴线布置。远场电极设置在膨胀篮形组件的内部中。
在所述设备的一个方面，远场电极设置在篮形组件的纵向对称轴线上。
根据所述设备的另一个方面，远场电极与齿条电极间隔开至少0.5cm。
所述设备的另一个方面包括用于回缩和膨胀篮形组件的收缩线。收缩线附接到篮形组件的远侧末端并形成其纵向对称轴线，并且远场电极设置在收缩线上。
根据所述设备的另一个方面，相应齿条的齿条电极组与篮形组件的近侧末端等距，并且远场电极与齿条电极组的对应构件等距。
所述设备的另一个方面包括安装在篮形组件的远侧末端处或远侧的远侧电极位置传感器、以及安装在篮形组件的近侧末端处或近侧的近侧电极位置传感器，由此，可相对于近侧电极位置传感器的坐标确定远侧电极位置传感器的坐标，使用该远侧电极位置传感器的坐标连同有关篮形组件的齿条的曲率的已知信息来确定齿条电极中的每一个的位置。
根据所述设备的附加方面，齿条中的每一个具有非导电外表面，齿条电极中的一个或多个安装在所述非导电外表面上，所述齿条电极包括环形电极。
根据所述设备的另一个方面，其中齿条中的每一个包括内部柔性线和柔性线上的非导电覆盖物，齿条电极中的一个或多个安装在所述非导电覆盖物上，所述齿条电极包括环形电极。
根据所述设备的一个方面，内部柔性线包括镍钛诺。
根据所述设备的另一个方面，篮形组件具有三个和五个之间的齿条。
根据所述设备的附加方面，远场电极为环形电极。
根据本发明的实施例还提供了一种通过将导管插入受检者的心脏中来实施的方法。导管具有细长导管主体和位于导管主体的远侧端部处的篮形组件。篮形组件具有在其近侧末端和其远侧末端处连接的多个齿条、以及设置在齿条上的多个齿条电极。篮形组件能够配置成膨胀布置方式和塌缩布置方式，在该膨胀布置方式中，齿条径向向外弓弯，在该塌缩布置方式中，齿条大体沿导管主体的纵向轴线布置。远场电极设置在膨胀篮形组件的内部中。所述方法还通过以下步骤来实施：膨胀篮形组件以使齿条电极中的至少一个与心脏表面接触，然后利用齿条电极中的至少一个接收心内电描记图并且利用远场电极接收远场电描记图，其中心内电描记图具有近场分量和远场分量。所述方法还通过以下步骤来实施：通过将远场电描记图应用到心内电描记图来从心内电描记图去除远场分量同时保留近场分量以产生修改的心内电描记图，并且报告修改的心内电描记图。
根据所述方法的一个方面，去除远场分量包括从心内电描记图减去远场电描记图。
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说明，应结合以下附图来阅读详细说明，附图中类似的元件用类似的附图标号来表示，并且其中：
图1是根据本发明的公开实施例的用于在心脏上执行导管插入术过程的系统的图示说明；
图2为根据本发明的实施例的导管的透视图；
图3为根据本发明的实施例的电极组件的细化示意图；并且
图4为根据本发明的实施例的可利用图3所示的布置方式获得的信号的预期曲线图。
具体实施方式
为了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，并非所有这些细节都是实施本发明所必需的。在此示例中，未详细示出熟知的电路、控制逻辑、以及用于常规算法和过程的计算机程序指令的细节，以免不必要地使一般概念模糊不清。
现在转到附图，首先参考图1，该图为用于在活体受检者的心脏12上评估电活动并且执行消融手术的系统10的图示说明，系统10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将导管14经由皮肤穿过患者的血管系统插入心脏12的心室或血管结构中。操作者16，通常为医师，使导管的远侧末端18例如在消融目标部位处与心脏壁接触。可根据在美国专利号6,226,542和6,301,496以及共同转让的美国专利号6,892,091中所公开的方法制备电激活图，这些专利的公开内容均以引用方式并入本文中。一种采用系统10的元件的商品可以商品名3系统购自Biosense Webster，Inc.，3333Diamond Canyon Road，Diamond Bar，CA 91765。该系统可由本领域的技术人员进行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金属线传导至远侧末端18处的一个或多个电极，这些电极将射频能量施加到心肌。能量被吸收到组织中，从而将该组织加热到该组织永久性地失去其电兴奋性的点(通常高于60℃)。在手术成功后，该手术在心脏组织中形成非传导性消融灶，该消融灶中断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，以诊断并治疗多种不同的心律失常。
导管14通常包括柄部20，该柄部20具有在其上的合适的控制器，以使操作者16能够根据消融手术的需要对导管的远侧端部进行操纵、定位和取向。为了帮助操作者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可以履行如下所述的若干处理功能。
线材连接35使控制台24与体表电极30和定位子系统的其他部件相连接，该定位子系统用于测量导管14的位置和取向坐标。处理器22或另一个处理器(未示出)可以是定位子系统的元件。导管电极(未示出)和体表电极30可以用于在消融位点处测量组织阻抗，如授予Govari等人的美国专利号7,536,218中所教导的那样，该专利以引用方式并入本文。通常为热电偶或热敏电阻器的温度传感器(未示出)可以如下所述安装在导管14的远侧部分上的消融表面上。
控制台24通常包含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(如，射频能量、超声能量和激光产生的光能)将消融能量传导到心脏。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。
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。定位子系统在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中有所描述。
如上所述，导管14联接到控制台24，这使得操作者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。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、滤波并数字化来自导管14的信号，包括由传感器诸如电传感器、温度传感器和接触力传感器以及位于导管14远侧的多个位置感测电极(未示出)生成的信号。数字化信号由控制台24和定位系统接收并使用，以计算导管14的位置和取向以及分析来自电极的电信号。
为了生成电解剖标测图，处理器22通常包括电解剖标测图发生器、图像对准程序、图像或数据分析程序和被配置成在监视器29上呈现图形信息的图形用户界面。
通常，系统10包括其他元件，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，从而为控制台24提供ECG同步信号。如上所述，系统10通常还包括基准定位传感器，该基准定位传感器位于附接到受检者身体的外部的外部施加基准贴片上，或者位于插入心脏12内并相对于心脏12保持在固定位置的内置导管上。提供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模态诸如MRI单元等的图像数据并且包括图像处理器，该图像处理器可结合在处理器22中或由处理器22调用以用于生成并显示图像。
现在参见图2，其为根据本发明的实施例的导管37的透视图，所述导管37适合与系统10(图1)一起使用。导管37包括具有近侧端部和远侧端部的细长轴39、位于导管主体的近侧端部处的控制手柄41、以及安装在轴39的远侧端部处的篮形电极组件43。
轴39包括细长管状构造，所述细长管状构造具有单个轴向管腔或中心管腔(未示出)，但可根据需要任选地具有多个管腔。轴39为柔性的，即可弯曲的，但为沿其长度基本上不可压缩的。轴39可具有任何合适的构造并且可由任何合适的材料制成。目前优选的构造包括由聚氨酯或聚醚嵌段酰胺制成的外壁。外壁包括由不锈钢等制成的嵌入式编织网，以增加轴39的扭转刚度，使得当旋转控制手柄41时轴39的远侧端部以相应的方式进行旋转。
轴39的外径不是决定性因素，但优选地为不大于约8弗伦奇，更优选地7弗伦奇。同样，外壁的厚度也不是决定性因素，但优选地要足够薄，以使得中央内腔可容纳拉线、导线、传感器电缆和任何其他线材、电缆或管。如果需要，外壁的内表面可衬有刚性管(未示出)，从而得到改善的扭转稳定性。美国专利6,064,905描述并示出了适于与本发明结合使用的导管主体构造的实例，该专利申请的全部公开内容以引用方式并入本文。
篮形电极组件43安装到轴39的远侧端部。如图2所示，篮形电极组件43包括优选地围绕收缩线47大致等间距安装的五个齿条45或臂，所述收缩线47连接到电极组件43的远侧末端并且在根据情况将牵引力或推压力纵向地施加到收缩线47时收缩、回缩、和膨胀电极组件43。收缩线47形成电极组件43的纵向对称轴线。齿条45在其远侧端部处全部直接或间接地附接到收缩线47，并且在其近侧端部处全部直接或间接地附接到轴39。当收缩线47纵向地运动以膨胀和收缩电极组件43时，在膨胀位置中齿条45为向外弓弯的并且在收缩位置中齿条45为大体平直的。如本领域的技术人员将认识到，根据具体的应用，可按需要改变齿条45的数量，以使得电极组件43具有至少两个齿条，优选地至少三个齿条，以及多达八个或更多个齿条。如本文所用，用于描述电极组件43的术语“篮形”并不限于所示构型，而是可包括其他设计诸如球形或蛋形设计，所述设计包括在其近侧端部和远侧端部处直接或间接地连接的多个可扩展臂。
齿条45中的每一个包括具有非导电覆盖物的柔性线，所述非导电覆盖物上安装有一个或多个环形齿条电极49。在一个优选的实施例中，柔性线各自包括扁平的镍钛诺线，并且非导电覆盖物各自包括生物相容性塑性管材，例如聚氨酯或聚酰亚胺管材。另选地，如果足够刚性的非导电材料用于非导电覆盖物以允许电极组件43的膨胀，则齿条45可被设计成不具有内部柔性线，前提条件是齿条在其表面的至少一部分上具有非导电的外表面以用于安装齿条电极49。
齿条45上的环形齿条电极49中的每一个通过电极引线(未示出)电连接到适当的标测或监测系统和/或消融能量源。电极引线延伸穿过控制手柄41、穿过轴39中的管腔、进入对应齿条45的非导电覆盖物内，并且通过任何合适的方法附接到其对应的环形齿条电极49。收缩线47提供有远场电极51，例如圆柱形电极，所述远场电极51的功能在下文中有所描述。导管37的附加细节在上文引用的美国专利No.6,748,255中有所描述。
导管37通常具有布置在“篮”的多个柔性齿条上的多个电极。将导管37以塌缩形式引入心脏12(图1)内，其中齿条45相对靠近在一起。一旦处于心脏12中，齿条45就可通过保持齿条45的远侧端部的收缩线47成型为其膨胀篮形形状，所述齿条45被朝近侧方向进行牵拉。
现在参见图3，其为根据本发明的实施例的电极组件43(图2)的细化示意图。在电极组件43的膨胀形式中，齿条45的齿条电极49的至少一部分接触心脏12的心内膜表面53并且采集对应于在其与该表面接触的点处产生的电极电势的信号。然而，由于齿条电极49处于导电介质(血液)中，因此除了得自接触点的电极电势之外，所采集的信号还包括得自心脏12的其他区域的远场分量。
远场分量构成心内膜表面电极电势上的干扰信号。为了抵消干扰，本发明的实施例将远场电极51定位在收缩线47上。在电极组件43的膨胀构型中，远场电极51位于收缩线47上，以便与所有对应的齿条电极49(即，与导管的长轴上的固定参考点(例如，电极组件43的近侧端部处的参考点55)等距的齿条电极49)近似等距并且避免通过齿条接触心脏的表面。例如，电极57、59与参考点55等距，并且也与远场电极51等距，如分别通过虚线61、63所示。当在电极组件43的膨胀构型中远场电极51与齿条电极49间隔至少0.5cm时，其采集远场信号，而不采集得自心内膜表面53的近场信号。然而，由齿条电极49采集的信号具有远场和表面(近场)分量。从由齿条电极49采集的信号e(t)去除由远场电极51采集的远场分量信号x(t)以便抵消这些电极所经受的干扰，即，通过信号相减：e(t)x(t)。除此之外或另选地，远场分量的去除可利用共同未决的、共同转让的专利申请14/574,578、14/585,828和62/093,773的教导内容来实现，这些专利申请的公开内容以引用方式并入本文。
在一些实施例中，导管37提供有安装在齿条的远侧端部被连接的位置处或附近的远侧电极位置传感器65、以及安装在电极组件43的近侧端部处或附近的近侧电极位置传感器67，由此在使用中，可相对于电极位置传感器67的坐标确定电极位置传感器65的坐标，并且获取有关齿条45的曲率的已知信息，以找到齿条电极49中的每一个的位置。
现在参见图4，其为根据本发明的实施例的可利用图3所示的布置方式从受检者获得的信号的预期曲线图例子。曲线图69示出了从齿条电极49的单极或双极构型获得的电描记图e(t)。曲线图71为远场电极51的信号描记线x(t)，所述信号描记线可为并行描记线。曲线图73为当通过从曲线图69减去曲线图71的信号或者通过加以必要的变更来应用描述于上述专利申请14/574,578、14/585,828和62/093,773中的算法来移除电描记图e(t)中的远场分量时获得的信号的描记线。
本领域的技术人员将会认识到，本发明并不限于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两者，以及不在现有技术范围内的其变型和修改，所属领域的技术人员在阅读上述说明时应当想到这些变型和修改。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
具有细长导管主体的导管，所述导管主体具有内部、近侧端部、远侧端部、和穿过其的至少一个管腔；
所述导管主体的远侧端部处的篮形组件，所述篮形组件具有纵向轴线、近侧末端和远侧末端并且包括在所述近侧末端和所述远侧末端处连接的多个齿条，所述齿条包括多个齿条电极，所述篮形组件能够配置成膨胀布置方式和塌缩布置方式，在所述膨胀布置方式中，所述齿条径向向外弓弯，在所述塌缩布置方式中，所述齿条大体沿所述导管主体的纵向轴线布置；以及
设置在所述膨胀篮形组件的内部中的远场电极。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括其中所述远场电极设置在所述篮形组件的纵向对称轴线上。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述远场电极与所述齿条电极间隔开至少0.5cm。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括用于回缩和膨胀所述篮形组件的收缩线，所述收缩线附接到所述篮形组件的远侧末端并且形成其纵向对称轴线，其中所述远场电极设置在所述收缩线上。
5.根据权利要求1所述的设备，其中相应齿条的所述齿条电极组与所述篮形组件的近侧末端等距，并且其中所述远场电极与所述齿条电极组的对应构件等距。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括安装在所述篮形组件的远侧末端处或远侧的远侧电极位置传感器、以及安装在所述篮形组件的近侧末端处或近侧的近侧电极位置传感器，由此，能够相对于所述近侧电极位置传感器的坐标确定所述远侧电极位置传感器的坐标，使用所述远侧电极位置传感器的坐标连同有关所述篮形组件的齿条的曲率的已知信息来确定所述齿条电极中的每一个的位置。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述齿条中的每一个具有非导电外表面，所述齿条电极中的一个或多个安装在所述非导电外表面上，所述齿条电极包括环形电极。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述齿条中的每一个包括内部柔性线和所述柔性线上的非导电覆盖物，所述齿条电极中的一个或多个安装在所述非导电覆盖物上，所述齿条电极包括环形电极。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述内部柔性线包括镍钛诺。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述篮形组件具有三个和五个之间的齿条。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述远场电极为环形电极。
12.一种方法，包括以下步骤：
将导管插入受检者的心脏中，所述导管具有细长导管主体，所述导管主体具有内部、近侧端部、远侧端部、和穿过其的至少一个管腔并且具有在所述导管主体的远侧端部处的篮形组件，所述篮形组件具有纵向轴线、近侧末端和远侧末端并且包括在所述近侧末端和所述远侧末端处连接的多个齿条，所述齿条包括多个齿条电极，所述篮形组件能够配置成膨胀布置方式和塌缩布置方式，在所述膨胀布置方式中，所述齿条径向向外弓弯，在所述塌缩布置方式中，所述齿条大体沿所述导管主体的纵向轴线布置，所述导管具有设置在所述膨胀篮形组件的内部中的远场电极；
膨胀所述篮形组件以使所述齿条电极中的至少一个与所述心脏的表面接触；
然后利用所述齿条电极中的至少一个接收心内电描记图并且利用所述远场电极接收远场电描记图，所述心内电描记图具有近场分量和远场分量；
通过将所述远场电描记图应用到所述心内电描记图来从所述心内电描记图去除所述远场分量同时保留所述近场分量以产生修改的心内电描记图；以及
报告所述修改的心内电描记图。
13.根据权利要求12所述的方法，其中去除所述远场分量包括从所述心内电描记图减去所述远场电描记图。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括其中所述远场电极设置在所述篮形组件的纵向对称轴线上。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述远场电极与所述齿条电极间隔开至少0.5cm。
16.根据权利要求12所述的方法，所述篮形组件还包括用于回缩和膨胀所述篮形组件的收缩线，所述收缩线附接到所述篮形组件的远侧末端并且形成其纵向对称轴线，其中所述远场电极设置在所述收缩线上。
17.根据权利要求12所述的方法，其中相应齿条的所述齿条电极组与所述篮形组件的近侧末端等距，并且其中所述远场电极与所述齿条电极组的对应构件等距。
18.根据权利要求12所述的方法，所述篮形组件还包括安装在所述篮形组件的远侧末端处或远侧的远侧电极位置传感器、以及安装在所述篮形组件的近侧末端处或近侧的近侧电极位置传感器，所述方法还包括以下步骤：
相对于所述近侧电极位置传感器的坐标确定所述远侧电极位置传感器的坐标；并且
使用所述坐标连同有关所述篮形组件的齿条的曲率的已知信息来确定所述齿条电极中的每一个的位置。
19.根据权利要求12所述的方法，其中所述齿条中的每一个包括内部柔性线和所述柔性线上的非导电覆盖物，所述齿条电极中的一个或多个安装在所述非导电覆盖物上，所述齿条电极包括环形电极。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述篮形组件具有三个和五个之间的齿条。
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