CN106963481B - 在心房纤颤过程中识别局灶性源 - Google Patents

Abstract

本发明题为“在心房纤颤过程中识别局灶性源”，提供了一种识别局灶性源的系统和方法。所述方法可包括经由传感器来检测随着时间推移的心电图(ECG)信号，经由所述传感器中的一个传感器检测出的每个ECG信号具有在心脏中的位置并指示所述心脏的电活动，每个信号包括至少R波和S波；创建R‑S标测图，所述R‑S标测图包括所述ECG信号中每个传感器的R‑S比，所述R‑S比包括所述R波的绝对量值与所述S波的绝对量值的比率；针对所述ECG信号中的每个ECG信号，识别局部激活时间(LAT)；以及使所述R‑S标测图上所述ECG信号的所述R‑S比与所识别的LAT相关联，并使用所述关联来识别所述局灶性源。

Description

在心房纤颤过程中识别局灶性源

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2016年1月14日提交的美国临时申请62/278,676的权益，该申请以引用方式并入，如同在本申请中完整阐述。本申请如同完整阐述般以引用方式并入如下代理人案卷号：标题为“System and Method for Detecting Atrial FibrillationRotational Activity Pattern Sources”的JNJ-BIO5643USNP1、标题为“System andMethod Utilizing Fractionation and Slop”的JNJ-BIO5643USNP2、标题为“System andMethod for Determining Atrial Fibrillation Regions for Ablatio”的JNJ-BIO5643USNP3、标题为“Non-Overlapping Loop-Type or Spline-Type Catheter toDetermine Activation Source Direction and Activation Source Type”的JNJ-BIO5643USNP4以及标题为“System and Method for Detecting Atrial FibrillationFocal Sources”的JNJ-BIO5643USNP5，所有代理人案卷号均与本申请在同一日期提交。

发明领域

本发明涉及医学诊断和治疗领域，特别是当其涉及心房纤颤时。具体地讲，本发明涉及用于确定待消融以治疗心律失常(例如心房纤颤)的感兴趣区域的系统和方法，并且更具体地讲，涉及用于确定待消融的感兴趣心房纤颤区域的系统和方法，该系统和方法使用代表心脏的所检测的电活动的标测图和代表指示心脏的电活动的状况的时空表现的标测图。

发明背景

心律失常包括不同类型的异常或不规律的心律，例如心房纤颤(AF)，其特征在于搏动快速而不规律。在正常的心脏状况下，心跳由电脉冲(即，信号)产生，该电脉冲源自心脏上部腔室(即，心房)，通过房室(AV)结穿过心房传到心脏的一对下部腔室(即，心室)。当信号通过心房时，心房收缩并将血液从心房泵送到心室中。信号通过AV结传到心室时，引起心室收缩，从而使血液从心脏泵出至身体。然而，在AF状态期间，心房中的信号变得混乱无序，导致心脏不规则跳动。

AF可对人生活的身体素质、心理素质和情感素质产生负面影响。AF严重程度和频率可逐步增加，如果不及时治疗，则可导致慢性疲劳、充血性心力衰竭或中风。一种类型的AF治疗包括处方药，例如节律控制药物和用于控制增加的中风风险的药物。这些药物必须无限期地每天服用。另一种类型的AF治疗包括心脏复律法，该法尝试通过用放在胸部前的电极为心脏提供电击来恢复正常的心律。在一些持续型AF中，心脏复律无效或不能尝试。

近年来，用于治疗心房纤颤的方法包括微创消融手术(例如，导管消融)，在微创消融手术中，心脏组织被消融以选择性地终止电通路并阻滞可能引起心律紊乱的错误电脉冲。

例如，Houben,Richard PM等人，“S-wave predominance of epicardialelectrograms during atrial fibrillation in humans:indirect evidence for arole of the thin subepicardial layer”，Heart Rhythm 1.6(2004):639-647中公开了表征患者纤颤电描记图形态的研究，以提供对心房纤颤(AF)的基础电病理基质(substrate)的深入了解；该文献以引用方式并入本文。此外，Allessie,Maurits A.等人，“Electropathological substrate of long-standing persistent atrialfibrillation in patients with structural heart disease longitudinaldissociation”，Circulation:Arrhythmia and Electrophysiology 3.6(2010):606-615描述了在24例长程持续性AF患者的心脏手术过程中对右心房、左侧壁和左心房后壁的心外膜标测，该文献以引用方式并入本文。

另外，de Groot,Natasja MS等人，“Electropathological Substrate ofLongstanding Persistent Atrial Fibrillation in Patients With Structural HeartDisease Epicardial Breakthrough”，Circulation 122.17(2010):1674-1682描述了在24例长程持续性AF和结构性心脏病患者的心脏手术过程中对右心房和左心房的高密度标测，该文献以引用方式并入本文。尽管已对该问题进行了研究，但当前的检测和治疗方法远远不能为消融提供合适的感兴趣区域。

发明内容

一种识别局灶性源的系统和方法可包括：经由多个传感器来检测随着时间推移的心电图(ECG)信号，经由所述多个传感器中的一个传感器检测出的每个ECG信号具有在心脏中的位置并指示所述心脏的电活动，每个信号包括至少R波和S波；创建R-S标测图，所述R-S标测图包括ECG信号中的每个ECG信号的R-S比，所述R-S比包括R波的绝对量值与S波的绝对量值的比率；针对所述多个ECG信号中的每个ECG信号，识别一个或多个局部激活时间(LAT)；以及使R-S标测图上多个ECG信号中的一个或多个ECG信号的R-S比与所识别的LAT相关联，并使用这种关联来识别局灶性源。

在一个方面，该方法还可包括：计算所述R-S比中每个R-S比的导数；以及识别最早的激活LAT，所述最早的激活LAT具有R-S比的所计算的导数的最大负值。

在一个方面，该方法还可包括从多个ECG信号确定最强ECG信号，所述最强ECG信号具有R波的量值和S波的量值之间的最大差值，以及确定最强ECG信号的传感器的位置，其中局灶性源中的至少一个局灶性源被识别为具有最强ECG信号和最早的激活LAT的传感器的位置。

在一个方面，该方法还可包括：在显示装置上显示R-S标测图和LAT；以及使用选自颜色、纹理和尺寸的组的合适的性质来表示所识别的局灶性源。

在一个方面，该方法还可包括从所识别的局灶性源确定主要局灶性源。

在一个方面，该方法还可包括：将所识别的局灶性源中的每个局灶性源的周期长度与时间上对应的心律失常心跳信号的周期长度进行比较；以及确定主要局灶性源为所识别的局灶性源，所识别的局灶性源的周期长度最密切对应于时间上对应的心律失常心跳的周期长度。

一种用于识别局灶性源的系统可包括：多个传感器，所述多个传感器各自被配置成检测随着时间推移的多个心电图(ECG)信号中的一个心电图(ECG)信号，所述信号各自具有在心脏中的位置并指示所述心脏的电活动，每个信号包括至少R波和S波；处理装置，该处理装置包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成：创建R-S标测图，所述R-S标测图包括ECG信号中每个ECG信号的R-S比，所述R-S比包括R波的绝对量值与S波的绝对量值的比率；针对对所述多个ECG信号中的每个ECG信号，识别一个或多个局部激活时间(LAT)；以及使R-S标测图上多个ECG信号中的一个或多个ECG信号的R-S比与所识别的LAT相关联，并使用该关联来识别局灶性源。

还提供了用于识别局灶性源的计算机程序产品。

附图说明

通过以举例的方式结合附图提供的以下具体实施方式可得到更详细地理解，其中：

图1是示出与本文所公开的实施方案一起使用的示例性AF分类的框图；

图2是示出用于确定用于消融的AF ROI以与本文公开的实施方案一起使用的示例性系统的框图；并且图3A和图3B是示出根据一个实施方案确定AF ROI消融的示例性方法的流程图的部分。

图4示出从AF发作期间的受试者采集的假定心内电描记图(ECG)信号。

图5是根据本发明的一些实施方案的从AF发作期间的受试者采集的假定数据的示意图。

图6是从AF发作期间的受试者采集的假定ECG信号的示意图。

具体实施方式

用于导管消融的传统方法和系统通常包括将导管插入穿过皮肤中的切口并引导至心脏。进行消融之前，通过放置在不同心脏区域的电极采集心脏的心内心电图(IC ECG)信号。对信号进行监测，并将其用于提供信息，以确定一个或多个心脏区域是否导致不规律的心律。然而，用于确定这些待消融区域的传统方法和系统不仅耗时(例如，耗费几个小时)，而且还依赖于具有特定专业知识和经验的医疗人员(通常需要培训许多个小时)。

本文公开的实施方案采用了确定待靶向消融的潜在感兴趣区域(ROI)的系统、装置和方法。各种标测技术被用来提供AF基板的电生理状况的标测图以及表示AF处理的时空表现的标测图，从而高效准确地确定潜在消融ROI。标测技术利用所获取的IC ECG信号的各种参数(例如，周期、早期程度、R-S复波、传导速度(CV)、阻滞和碎裂)和检测到的局部激活时间(LAT)来识别AF基质的驱动灶和维持灶的潜在证据。对驱动灶和维持灶的潜在证据的识别用于提供对AF基质的标测(例如，驱动灶标测图和维持灶标测图)。标测技术还包括利用所获取的IC ECG信号的各种参数和检测到的局部激活时间来提供可能代表AF处理时空表现的标测(例如，激活/波标测图、CV标测图、碎裂标测图、电压标测图和阻滞标测图)。除了AF基质的标测之外或替代AF基质的标测，可使用AF处理的时空表现的标测，以识别潜在的消融ROI。标测技术用于潜在地降低AF标测图分析培训时间，增加消融成功率，并有利于有效地解释AF标测图。出于简化目的，本文中所描述的实施方案是指用于AF治疗的系统和方法。然而，应注意，实施方案可用于治疗任何类型的心律失常，包括治疗不同类型的异常或不规律的心律。

图1是示出与本文所公开的实施方案一起使用的示例性AF分类的框图。图1中的示例性分类区分关键AF和非关键AF，并且区分AF的驱动灶和维持灶以及它们的相对时空模式。

例如，如图1所示，被表征为AF 102的不规律心律被归类为关键104或非关键106。非关键AF 106的示例包括不规律心律的阵发性(即，间歇性)发作，其中心跳往往在几秒钟内或在几个小时后迅速归于正常，以及不规则心律的持续发作，其中正常心脏可通过节律药物治疗或程序(例如，心脏复律法)恢复。关键AF 104的示例包括持续时间较长(例如，一年以上)的长程持续性不规律心律发作，其中心脏处在恒定AF状态，并且该状况被认为是永久性的。

关键AF可根据可来源于IC ECG信号的特征(例如，激活的区域)分类。激活的区域可被识别为潜在的AF成因。如图1所示，关键AF是根据激活的不同区域来分类的，包括AF的潜在驱动灶(下称“驱动灶”)或AF的潜在源(下称“源”)108，以及AF的潜在维持灶110(下称“维持灶”)。驱动灶108是(例如，心房中的)激活区域，电脉冲起源于该区域以刺激心脏收缩，这有可能例如通过产生颤动传导至心房的其他地区而导致AF。维持灶110是持续激活区域(例如，电生理学过程/基质)，它也有可能导致AF。

驱动灶108和维持灶110可根据其时空表现表示(例如，标测)。如图1所示，驱动灶108和维持灶110按示例性时空表现类型归类，包括局灶性源(灶)112和局部旋转激活(LRA)源或旋转激活模式(RAP)源114。局灶性源是指源于心房的从单点离心传播的小区域的一种驱动灶类型。RAP 114源是心脏的一个不规则区域，其中电脉冲围绕中心区域旋转至少360度。

图1还示出了不同类型的维持灶110，包括表现出有组织传导延迟116的一种类型和表现出无组织传导延迟118的另一类型。图1所示维持灶110的另一种类型包括心房扑动(AFL)120，其特征在于有组织传导延迟116，还包括局部不规则激活(LIA)122、线性间隙124和枢轴126(即，围绕中心区域旋转小于360度的电脉冲)，其特征在于无组织传导延迟118。此外，RAP源114既被示为驱动灶108，又被示为维持灶110。驱动灶108和维持灶110被例如分别标测，以便于识别驱动灶和/或维持灶的类型，并且提供对于潜在消融ROI的有效而准确的确定。

驱动灶108和维持灶110的标测与识别也可基于一个或多个额外因素，这些因素可能潜在地有助于AF，或有助于可潜在地表征AF基质(即，AF处理本身)和/或AF处理表现的参数。例如，用于识别潜在局灶性源108的AF参数或AF因素包括：从点开始激活的全向激活扩散，早期程度(例如，在可激活间隙之后开始的局灶性源)，触发灶诸如快速击发的(例如，周期长度短且主频率高的)灶和突破(例如肺静脉(PV)、自由壁和透壁、心内膜和心外膜)和微再入电路，其表现为局灶性源和短半径再入电路，后者可以根据中心障碍物的具体各向异性结构表现为驱动灶108。

用于标测和识别RAP源114的AF参数或AF因素包括，例如：重复周期，可表现为驱动灶源108的转子，结构或功能各向异性(例如，局部或分布式的)，以及短半径再入电路，其根据中央障碍物的具体各向异性结构可表现为驱动灶108或维持灶110。

用于标测和识别维持灶110的AF参数或AF因素包括，例如：扩展(增长的)路径长度，解剖学(病理性)阻滞线，纤维变性，稳定的功能性阻滞线(例如，延长耐药性的区域，关键性(例如，围绕阻滞线的最短路径>路径长度)和颤动传导因子(例如解离波，再入电路因子)。

图2是示出与本文公开的实施方案一起使用的示例性系统200的框图，该系统用于确定用于消融的AF ROI。如图2所示，系统200包括导管202、处理装置204和显示装置206。导管202包括导管传感器(例如，电极)阵列，每个导管传感器被配置成检测随时间推移的心脏区域的电活动(电信号)。当进行IC ECG时，每个电极检测与该电极接触的心脏区域的电活动。该系统200还包括心外传感器210(例如，患者皮肤上的电极)，该心外传感器被配置成通过检测因心脏的电生理模式而引起的皮肤上的电变化来检测心脏的电活动。

检测到的IC ECG信号和检测到的心外信号由处理装置204处理(例如，随着时间推移记录，过滤，碎裂，标测，组合，内插等)，并在显示装置206上显示。

实施方案包括任意数量的用于检测ECG信号的传感器210，其中包括用于检测ICECG信号的传感器，以及检测心外ECG信号的传感器。出于简化目的，本文所述系统和方法是指检测和使用IC ECG信号。然而，应注意，实施方案可利用IC ECG信号或心外ECG信号或者IC ECG信号和心外ECG信号两者的组合。

处理装置204可以包括一个或多个处理器，其中每个处理器被配置成处理ECG信号。处理装置204的每个处理器可被配置成记录一段时间内的ECG信号，对ECG信号进行过滤，将ECG信号分成信号分量(例如，斜率、波形、复波)，标测ECG信号，结合ECG信号信息，标测并内插标测信息等。

显示装置206可包括一个或多个显示器，这些显示器被配置成显示ECG信号、ECG信号的信息、AF处理的标测图和表示AF处理的时空表现的标测图。

导管传感器208和心外传感器210可与处理装置204有线或无线通信。显示装置206也可与处理装置204有线或无线通信。

图3A和图3B是示出用于确定潜在消融ROI的示例性方法300的流程图的部分。该方法300采用标测分类法，其从核心向外依次包括：IC ECG层，预处理层，LAT检测层，标测图分割层，标测图内插层和标测图解释层。

图3A示出了示例性方法300的一部分。如图3A中的框302所示，方法300包括采集表示心脏区域电活动的IC ECG信号作为IC ECG层的一部分。在框302处采集的IC ECG信号是例如从与不同心脏区域接触的多个电极中的一个获得的。获取IC ECG(302)后，方法300包括预处理所采集的ECG信号作为预处理层的部分，如图3A的框302所示。所述预处理可包括执行一个或多个算法，诸如心室远场信号消除、基线校正和噪声降低。心室远场检测可包括，例如，空间平均法(SAM)、时间平均法(TAM)、系统识别法(SIM)和主成分分析(PCA)。

对于在框302处获得的每个IC ECG信号，在框304处检测到相应预处理IC ECG信号的一个或多个LAT。在框306处确定每个信号的LAT质量(示出为图3A中的LATQ)作为示例性LAT检测层的一部分。在框308处确定信号的AF复杂性(示出为图3A中的CPLX)。

如决定点310处所示，方法300包括确定是否重新定位基于信号LAT质量和AF复杂的导管。高品质IC ECG的典型特征为极少的基线漂移(例如，低基线对IC ECG RMS幅度、有限心室远场电位对IC ECG RMS幅度)。IC ECG信号特征包括在AF期间可辨识的心房复波，例如，由等电片段重复斜率(50-200ms间隔；中位数为约150ms)分隔的受限(～50ms)复波。高品质复波特征通常再复波内具有内相当大的振幅和陡峭的向下斜率(相对于向上斜率)。ICECG信号的特征可组合成单个可测量特征或参数(例如，具有0％-100％的可测量值)来定义LAT质量。可对比LAT质量与AF复杂性，以确定是否重新定位导管。

在一些实施方案中，质量由标测AF的AF复杂性水平的能力来定义。确定是否重新定位导管可包括生成标测图以及基于标测电极的覆盖水平是否符合(例如，匹配)AF复杂性水平而确定所生成的标测图是否(例如，足够)可用于AF。标测AF的AF复杂性水平的能力可包括满足标测图阈值水平(例如，足够水平，可靠水平)。使用单个参数(即，标测覆盖)定义标测电极的覆盖水平。被组合以定义标测覆盖的特征示例包括：(1)标测电极的接触(例如，与活性组织(壁)的接触，所述活性组织与覆盖区域LAT准确性相关)；(2)电极的分辨率(例如，电极之间的距离和电极灵敏度半径，包括平均距离、最小距离和最大距离)；以及(3)由检测算法提供的IC ECG质量和相关联的注释。

AF复杂性可包含AF期间创建波解离(阻滞线)、融合和波曲率的激活复杂性。因此，如果达到一定水平的AF复杂性(例如，沿y轴测量的)，标测覆盖(包括信号和沿x轴测量的注释质量)足以标测AF复杂性，这时标测图可被确定为(例如，可靠或足够的)可用于标测AF的标测图。否则，在标测图的可信度可变得受损或不足。

然后，可使用可靠或足够的标测图分析信号，以确定导管是否应该重新定位。如果在决定点310处确定重新定位导管，则在框312处(例如，导管202)重新定位导管并在框302处采集新的IC ECG信号。如果在决定点310处确定导管应该重新定位，则该方法300继续到“A点”313(图3A和图3B中示出)。

出于简化目的，图3A示出采集单个IC ECG信号。然而，实际上，对于接触心脏的多个电极中的每一者采集到多个信号。在“点A”313处接收在框202处采集的每个IC ECG信号以及在框204处对每个信号检测的一个或多个LAT。

图3B示出了可用于确定潜在消融ROI的示例性方法。如图3B所示，每个获得的ICECG信号和一个或多个对每个信号检测的LAT被用于生成AF处理的标测图，包括AF基质(表示为图3B中的AF基质314)的电生理状况的标测图以及表示AF处理(表示为图3B中的AF处理316)的时空表现的标测图，作为示例性标测图分割层的部分。

例如，对于图3B中所示的AF基质314，一个或多个所测LAT被用于独立地确定可能导致AF的一个或多个因素或参数。图3B的左侧示出了表征AF基质的方法，该方法通过在预定时间窗内收集信息并同时基于随后LAT的差异评估的平均时间间隔(周期)318、第一激活(早期程度)324和IC ECG形态学方面包括RS比320和碎裂322(例如，碎裂电描记图)来表征AF基质。例如，所测LAT用于独立地确定框318处的周期信息(例如，周期长度)和框324处的早期程度信息(例如，最早的激活时间，可激活间隙之后开始的早期驱动灶)。每个IC ECG信号还用于独立地确定框320处的R-S复波信息(例如，R波与S波之比)和框322处的IC ECG信号的碎裂信息(例如，斜率信息，指示源行为发生率的信息，所述源行为表示为来自多个电极中一者的最早激活，诸如示出相关联电极比相邻电极更早激活的百分比)和框326处的CV阻滞信息(例如，指示电脉冲通过心脏时减慢或阻滞的传导(即，进展)，诸如电脉冲在心脏中行进一定距离的传导时间(CT)、路径长度(即距离)以及电脉冲的CV的信息)。

如图所示，驱动灶标测图328产生自周期信息318、早期程度信息324和R-S复波信息320。维持灶标测图330产生自CV阻滞信息326和碎裂信息322。如图所示，用于生成驱动灶标测图328的信息和用于生成维持灶标测图330的信息组合在一起(例如，一个显示区域中的单个标测图、层叠标测图或相邻标测图)，生成组合后的驱动灶/维持灶标测图334。然后可使用组合的驱动灶/维持灶标测图334(例如，作为示例性标测图内插层的一部分而被内插)来确定一个或多个消融ROI 350。

对于图3B所示的AF处理316，使用一个或多个检测到的LAT来独立地生成激活/波标测图336、CV标测图338(例如，由CT、路径长度和/或电脉冲的CV生成标测图)和阻滞标测图344(如，由指示信号传导中的阻滞的信息生成标测图)。

激活/波标测图326可例如包括表示源行为的发生率的标测图，该源行为表示由相同波限定的多个电极中的一个的最早激活，诸如指示由早于相邻电极所激活的相应电极检测到的但由相同波所激活的相邻电极限制的激活波的百分比。激活/波标测图326还可例如包括表示与纤颤波开始相关联的电极位置发生率的标测图。

每个IC ECG信号被用于独立地生成电压标测图342和碎裂标测图340。用于产生标测图336-344的信息经组合以提供组合的标测图或视频346。在一些实施方案中，用于产生激活/波标测图336和电压标测图342的信息经组合以生成组合的激活/波/电压标测图或视频，并且用于产生CV标测图338的信息、阻滞标测图344和分数标测图340的信息经组合以产生组合的CV/阻滞/分数标测图或视频。在方框348处分析该组合的标测图/视频346(例如，由医疗人员解释以作为示例性标测图内插层的一部分)，从而确定将在方框350处消融的ROI。组合的标测图/视频346表示AF处理316的时空表现，可轻松直观显现和解释该处理，从而有利于高效准确地确定用于消融的ROI。所确定的ROI可以例如用颜色、用4-D标测图上的3-D等值线、用图标(例如，动态变化的图标)等表示(例如，显示)。

在一些实施方案中，组合的驱动灶/维持灶标测图334和组合的标测图/视频346用于确定框350处消融的ROI。在一些实施方案中，组合的驱动灶/维持灶标测图334或组合的标测图/视频346用于确定框350处消融的ROI。例如，组合的驱动灶/维持灶标测图334可用于确定框350处消融的ROI，而不使用(例如，查看、分析)组合的标测图/视频346。

在一些实施方案中，质量标测图332还与组合的驱动灶/维持灶标测图334和/或组合的标测图/视频346结合使用，以确定框350处消融的ROI。质量标测图332用于确定所生成的与AF基质314有关的标测图(如驱动灶328、维持灶330和驱动灶/维持灶标测图334)以及所生成的与AF处理316参数有关的标测图(如激活/波标测图336、CV标测图338、碎裂标测图340、电压标测图342和阻滞标测图344)的置信水平或信赖水平。如果质量标测图的质量低，则所生成的标测图不大可信，因此与质量标测图指示高质量信号(IC ECG)时相比，消融ROI350的指定必须(例如，由医生)以提高的护理水平作为所生成的标测图的基础。

在一些实施方案中，在框350处确定消融的ROI包括指定或选择一个或多个消融位点，用于确定一个或多个消融ROI。例如，消融位点可指定或选择自驱动灶证据和维持灶证据(例如确定自驱动灶标测图328、维持灶标测图330或组合的驱动灶/维持灶标测图334)，ROI可基于指定的位点而确定。

本文所公开的标测图和标测技术可：(i)减少AF标测图分析培训时间；(ii)减少确定消融ROI的时间；(iii)促进对AF标测图的有效解释；以及(iv)增加旨在隔离和压制驱动灶、延长路径长度、延缓再入电路、颤动传导和碎裂电位的消融的消融成功率。

如上所述，AF可通过消融引起纤颤的不正常放电的局灶性源来治疗。本发明的实施方案通过识别局灶性源而促进了这种治疗。用于执行这种局灶性源识别的方法示出于图4至图6中。

图4示出了一种用于识别局灶性源的方法的一个实施方案，其中假定心内心电图(ECG)信号20a、20b和20c是从AF发作期间的受试者采集的。此方法可被称为“基于RS的方法”。可例如用与受试者的心脏组织的邻近区域接触的不同电极来采集信号20a-c。在实施过程中，许多(例如，数十个或上百个)这种信号采集电极可分布在组织上以获得对组织的“标测”。

图4中的每个信号包括一系列R-S复波22，每个R-S复波包括后跟S波(在图中标记为“S”)的R波(在图中标记为“R”)。(应注意的是，假定信号是为了说明目的而示意性地示出于图4中，未必包括在实际心内ECG信号中应正常观测到的细节水平。)

来自AF局灶性源的ECG信号表现为S波，该S波的量值远大于ECG信号的R波。相对于S波，随着距局灶性源的距离增大，R波变得更大。因此，图4中所示的假定数据中的R波和S波的量值指示采集信号20c的电极可定位于局灶性源处，或非常接近局灶性源。采集信号20a(其具有大致等量值的R波和S波)的电极可为离局灶性源第二近，接着是采集信号20b的电极。

在较小数量的激活周期(诸如如图4所示)中，R波和S波的量值不一定可提供用于识别局灶性源。然而，在较大数量的周期中，具有相对少数例外的一致的信号显示出确实可能发源于局灶性源的足够强的S波。

本发明的实施方案另外使用用于定位局灶性源的另一种方法。根据这种第二方法，通过例如识别R-S复波的导数在R波和S波之间获得其最大负值的时间来识别多个R-S复波中的每一个的局部激活时间(LAT)。因为按照定义，在每个激活周期期间，局灶性源的LAT在组织的相邻区域的LAT之前，所以LAT可用于识别局灶性源。

例如，图4示出信号20c、20a和20b的第一R-S复波的相应LAT，即T1、T2和T3。通过使用例如其中将波分解成外围波(从外部进图标测区域的波)、心外膜突破波(出现在标测区域内的心外膜表面处的波)和不连续的传导波(在另一纤颤波的侧边界处开始，具有13至40ms的时间延迟的波)三种不同类型波的波标测技术，可确定这三种R-S复波(属于信号20a的复波21a、属于信号20b的复波21b和属于信号20c的复波21c)属于相同的激活周期。因此，T1、T2和T3的时间顺序指示：采集信号20c的电极可位于局灶性源处，或非常靠近局灶性源；第二近的是采集信号20a的电极，接着是采集信号20b的电极。

在较小数量的激活周期(诸如如图4所示)中，激活时间的顺序不一定可提供用于识别局灶性源。然而，在较大数量的周期中，具有相对少数例外的一致的信号显示出相对于组织的邻近区域的最早激活时间确实可能是发源于局灶性源。

虽然后者“基于LAT的”方法可以合理的成功程度识别局灶性源，但是在特定局灶性源在电极标测范围之外的情况下，该方法可能会失败。在这种情况下，由电极记录的最早激活区域可被识别为局灶性源，即使实际的局灶性源在电极标测范围之外的附近。此外，存在信号中的噪声将导致对LAT的不正确识别和/或排序，从而导致不正确识别局灶性源的风险。

类似地，仅使用上述“基于RS的”方法(其也可以称为“形态学分析”)，存在电极标测中的不足分辨率可导致这样的风险：即使特定区域的仅一部分是实际局灶性源，但是该特定区域也会被识别为局灶性源。此外，不接触和信号中的噪声可导致对R波和S波的量值的不适当测量，并且因此导致对局灶性源的不正确识别。

鉴于以上所述，如下文进一步描述，组合使用这两种方法，从而允许以更高的置信度识别局灶性源。例如，如果通过LAT方法识别的特定最早激活点未表现出强S波，则可推断最早激活点可能不是局灶性源。因此，在一些情况下，可将电极放置在组织中靠近最早激活点的另外区域上，以便找到真实的局灶性源。类似地，如果特定区域表现出强S波但没有足够的最早激活，则可以推断该区域可能不含有局灶性源，或者另选地可以更高分辨率来标测该区域。

现在参见图5，其是根据本发明的一些实施方案的从AF发作期间的受试者采集的假定数据的示意图。

在图5中的左侧上是三维篮式电极组件23的表示，该组件可用于标测受试者的心脏组织，如上所述。这种表示可以例如在标测过程期间在显示器上示出。组件23中的电极编号为1至64。(这些编号中的一些在该图中未清楚地示出。)

基于由组件23记录的ECG信号，标测图(或阵列)，诸如在图5中的右侧上示出的那些，可以被构造并显示在显示器上。例如，图5示出基于LAT的标测图24和基于RS的标测图26。这些标测图中的每一个将三维篮式电极组件转换成二维阵列，其中阵列中的每个元件对应相应的电极。例如，组件中的电极1映射至元件A1，电极2映射至A2，电极9映射至B1等。这样的布局通常允许所采集的数据更容易地被可视化。(在一些实施方案中，可示出一维阵列来替代二维阵列)。

基于LAT的标测图24通过不同尺寸的标记来表示在标测时期期间由电极记录的最早激活周期的相应数目。例如，尺寸为“10”的标记可以指示在标测时期期间，相应的电极记录了十个最早激活，即，比所有相邻电极的激活更早的十个激活。因此，例如，标测图24中的相对大的标记C5指示对应于标记C5的电极，即电极21，记录了相对较大次数的最早LAT。另一方面，相对较小尺寸的标记A1指示电极1未记录到大量的最早激活。

类似地，基于RS的标测图26通过不同尺寸的标记来表示在标测图24所基于的相同标测时期期间(即，在相同的一系列激活周期内)由电极记录的相应平均R-S比。(R-S比是R波的绝对量值与S波的绝对量值的比率)。在标测图26中用较小尺寸的标记表示较高的比率；相反地，用较大尺寸的标记表示较低的比率。

通过使标测图彼此相关，可以识别在两个标测图中都相对较大的特定标记，并且因此可以识别特定的关注区域。例如，标记C4、C5和D5在两个标测图中都相对较大，因此与这些标记对应的电极可能在一个或多个局灶性源附近。另一方面，标记C6在标测图24中相对较大，但在标测图26中不是相对较大的；因此，对应于标记C6的电极可能不是局灶性源。因此，通过使基于LAT的标测图24与基于RS的标测图26相关(即，通过检查在一个标测图中识别的潜在局灶性源也在另一个标测图中被识别)，相对于仅使用一个标测图的情况，可以更大的置信度识别局灶性源。这种相关可用处理器自动完成，或者例如响应于在显示器上查看两个标测图而手动地完成。

应注意的是，本发明的范围包括使用任何合适的表示体系来显示标测图24和26。也就是说，可使用任何合适类型的标记，并且可针对标记区别地设置任何合适的属性(例如颜色、纹理、尺寸)来替代或补充标记的尺寸。作为另外一种选择或除此之外，可以在三维组件23的表示上示出LAT指示性标记和/或RS指示性标记，来替代或补充以拓扑阵列示出。

在一些存在多个局灶性源的AF情况下，没有局灶性源是主要的。然而，在其他情况下，局灶性源中的至少一个是主要驱动心律失常的主要局灶性源，使得通常有利于识别一个或多个主要局灶性源。

存在主要局灶性源的情况在图6中示出，该图是从AF发作期间的受试者采集的假定ECG信号的示意图。信号36是在AF发作期间从受试者的冠状窦采集的假定心律失常信号。信号38a和38b是假定ECG信号，其被(例如，使用上述技术)识别为发源于受试者的相应局灶性源。

在一些实施方案中，主要局灶性源是通过比较每个局灶性源信号的周期长度L1与时间上对应的心律失常心跳信号的周期长度L0而找到的(例如，由处理器自动地找到)。其信号周期长度与心跳信号的信号周期长度最密切对应的局灶性源被认为是主要局灶性源。例如，在图6中，信号38a的周期长度更密切对应于信号36的周期长度，而不是信号38b的周期长度。例如，信号38a中的R-S复波40a和40b之间的时间近似等于信号36中的R-S复波42a和42b之间的时间，信号38a中的R-S复波40b和40c之间的时间近似等于信号36中R-S复波42b和42c之间的时间，等等。因此，信号38a的源被识别为主要局灶性源。

虽然图6示出了相对简单的情况，但是应注意，本发明的实施方案还可用于在更复杂的情况下识别主要局灶性源，诸如在局灶性源在不同的时间激活的情况下和/或在存在多个局灶性源的情况下。例如，本发明的实施方案可识别彼此交替驱动心律失常的两个或更多个局灶性源。

应当理解，基于本文所公开的内容，许多变型都是可能的。虽然在上文以特定组合描述了特征和元件，但是每个特征或元件可单独使用而无需其他特征和元件，或者在具有或不具有其他特征和元件的情况下以各种组合一起使用。

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，不同的是如果在这些并入的文献中定义的任何术语与在本说明书中明确或隐含地给出的定义在某种程度上相冲突，则应只考虑本说明书中的定义。

所提供的方法包括在通用计算机、处理器或处理器内核中的具体实施。合适的处理器包括例如：通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其他类型的集成电路(IC)和/或状态机。可通过使用经处理的硬件描述语言(HDL)指令和包括网络表的其他中间数据的结果(此类指令能够被存储在计算机可读介质上)来配置制造过程，从而制造出这样的处理器。这种处理的结果可以是掩码作品(maskwork)，其随后在半导体制造过程中用于制造能实施本文所述方法的处理器。

本文提供的方法或流程图可在嵌入于非暂态计算机可读存储介质中的计算机程序、软件或固件中具体实施，以供通用计算机或处理器执行。非暂态计算机可读存储介质的示例包括ROM、随机存取存储器(RAM)、寄存器、高速缓存存储器、半导体存储器设备、磁性介质(诸如内置硬盘和可换式磁盘)、磁光介质，以及光学介质(诸如CD-ROM盘和数字通用光盘(DVD))。

Claims (12)

1.一种用于识别局灶性源的系统，所述系统包括：

多个传感器，所述多个传感器各自被配置成检测随着时间推移的多个心电图ECG信号中的一者，所述信号各自具有在心脏中的位置并指示所述心脏的电活动，每个信号包括至少R波和S波；

处理装置，所述处理装置包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成：

创建R-S标测图，所述R-S标测图包括所述多个心电图ECG信号中的每个ECG信号的R-S比，所述R-S比包括所述R波的绝对量值与所述S波的绝对量值的比率；

针对所述多个心电图ECG信号中的每个ECG信号，识别一个或多个局部激活时间LAT；以及

使所述R-S标测图上的所述多个心电图ECG信号中的一个或多个ECG信号的所述R-S比与所识别的LAT相关联，并使用所述关联来识别所述局灶性源。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理装置还被配置成：

计算所述R-S比中的每个R-S比的导数；以及

识别最早的激活LAT，所述最早的激活LAT具有所述R-S比的所计算的导数的最大负值。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述处理装置还被配置成：

从所述多个心电图ECG信号确定最强ECG信号，所述最强ECG信号具有所述R波的量值和所述S波的量值之间的最大差值，以及确定具有所述最强ECG信号的所述传感器的位置，其中所述局灶性源中的至少一个局灶性源被识别为具有所述最强ECG信号和所述最早的激活LAT的所述传感器的所述位置。

4.根据权利要求3所述的系统，还包括显示装置，

其中所述处理装置还被配置成：

在所述显示装置上显示所述R-S标测图和所述LAT；以及

使用选自颜色、纹理和尺寸的组的合适的性质来表示所识别的局灶性源。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理装置还被配置成从所识别的局灶性源确定主要局灶性源。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述处理装置还被配置成：

将所识别的局灶性源中的每个局灶性源的周期长度与时间上对应的心律失常心跳信号的周期长度进行比较；以及

确定所述主要局灶性源为所识别的局灶性源，所识别的局灶性源的所述周期长度最密切对应于所述时间上对应的所述心律失常心跳的周期长度。

7.一种计算机软件产品，包括非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述指令在由计算机执行时使所述计算机执行以下步骤：

经由多个传感器来检测随着时间推移的心电图ECG信号，经由所述多个传感器中的一个传感器检测出的每个ECG信号具有在心脏中的位置并指示所述心脏的电活动，每个信号包括至少R波和S波；

创建R-S标测图，所述标测图包括多个心电图ECG信号中的每个ECG信号的R-S比，所述R-S比包括所述R波的绝对量值与所述S波的绝对量值的比率；

针对所述多个心电图ECG信号中的每个ECG信号，识别一个或多个局部激活时间LAT；以及

使所述R-S标测图上的所述多个心电图ECG信号中的一个或多个ECG信号的所述R-S比与所识别的LAT相关联，并使用所述关联来识别局灶性源。

8.根据权利要求7所述的计算机软件产品，其中识别一个或多个LAT包括：

计算所述R-S比中的每个R-S比的导数；以及

识别最早的激活LAT，所述最早的激活LAT具有所述R-S比的所计算的导数的最大负值。

9.根据权利要求8所述的计算机软件产品，其中创建所述R-S标测图包括：

从所述多个心电图ECG信号确定最强ECG信号，所述最强ECG信号具有所述R波的量值和所述S波的量值之间的最大差值，以及确定具有所述最强ECG信号的所述传感器的位置，其中所述局灶性源中的至少一个局灶性源被识别为具有所述最强ECG信号和所述最早的激活LAT的所述传感器的所述位置。

10.根据权利要求9所述的计算机软件产品，还包括：

在显示装置上显示所述R-S标测图和所述LAT；以及

使用选自颜色、纹理和尺寸的组的合适的性质来表示所识别的局灶性源。

11.根据权利要求7所述的计算机软件产品，还包括从所识别的局灶性源确定主要局灶性源。

12.根据权利要求11所述的计算机软件产品，其中确定主要局灶性源还包括：

将所识别的局灶性源中的每个局灶性源的周期长度与时间上对应的心律失常心跳信号的周期长度进行比较；以及

确定所述主要局灶性源为所识别的局灶性源，所识别的局灶性源的所述周期长度最密切对应于所述时间上对应的所述心律失常心跳的周期长度。

Images