CN106999084B - 用于电生理系统的滤波电路 - Google Patents

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Abstract

消融发生器可以包括用于接收患者组织的相应的监视信号的输入端口和用于向另一装置提供监视信号的输出端口。滤波电路可以设置在输入端口和输出端口之间，滤波电路被配置为在与消融发生器相关联的标测和导航系统发送信号的一个或多个频率处或附近呈现高阻抗。滤波电路可以附加地或可替代地设置在电生理系统中的监视系统或另一部件中。

Description

用于电生理系统的滤波电路
技术领域
本公开涉及一种用于电生理(EP)系统的滤波电路，所述EP系统包括具有消融发生器、EP记录器和/或标测和导航系统的EP系统。
背景技术
导管用于越来越多的程序。例如，仅举几个例子，导管用于诊断、治疗和消融程序。通常，导管被操纵通过患者的脉管系统并到达预期部位(诸如患者心脏内的部位)。导管通常携带可用于消融和诊断等的一个或多个电极。
导管可以用于具有许多电气系统和部件的系统或实验室中。例如，消融系统、刺激系统、电描记图系统以及标测和导航系统可以都在单个程序期间使用，并且可以全部发送、采集和/或监视不同相应频率、电流和电压的电信号。
上述讨论仅旨在示出本领域，并且不应被视为对权利要求范围的否定。
发明内容
消融发生器的实施例可以包括用于生成具有适于在患者组织上执行消融程序的频率的RF消融信号的电路，用于接收患者组织的相应的监视信号的输入端口，以及用于向另一装置提供监视信号的输出端口。消融发生器可以进一步包括设置在输入端口和输出端口之间的滤波电路。滤波电路可以被配置为在一个或多个频率处呈现非常高的阻抗，所述频率在与消融发生器相关联的标测和导航系统发送信号的频率处或附近，在RF消融信号的频率处或附近，和/或在RF消融信号的一个或多个谐波的频率处或附近。
电路的实施例可以包括用于接收患者组织的相应的监视信号的输入节点，用于向监视系统提供监视信号的输出节点，以及从输入节点到输出节点的信号路径。电路可以进一步包括设置在信号路径中的滤波电路。滤波电路可以包括多个LC陷波器，每个LC陷波器包括与电容器并联的电感器，多个LC陷波器串联放置。LC陷波器中的第一个可以调谐到六千赫兹和八千赫兹之间的峰值频率。LC陷波器中的第二个可以调谐到450千赫兹和500千赫兹之间的峰值频率。LC陷波器中的第三个可以调谐到一兆赫兹和两兆赫兹之间的峰值频率。
示例性系统可以包括电生理记录系统和消融发生器，消融发生器被配置为输出用于医疗装置的RF消融信号以在患者组织上执行消融程序，被配置为接收患者组织的相应的电描记图，并通过用于电生理记录系统的信号通路发送电描记图。该系统可以进一步包括设置在信号通路中的滤波电路，所述滤波电路包括多个LC陷波器，LC陷波器中的每一个包括与电容器并联的电感器，多个LC陷波器串联放置。
附图说明
图1是电生理系统的示例性实施例的图解视图。
图2是消融导管的示例性实施例的等距视图。
图3是标测导管的示例性实施例的等距视图。
图4是图1的电生理系统的一部分的图解视图。
图5是可以在图1的电生理系统中使用的滤波电路的通道的示例性实施例的框图。
图6是可以在例如图1的电生理系统中使用的滤波电路的两个通道的示例性实施例的示意图。
图7示出了不具有根据本公开的实施例的滤波电路的系统中的标测和导航系统的位置确定。
图8示出了具有根据本公开的实施例的滤波电路的系统中的标测和导航系统的位置确定。
图9A-10B是示出EP刺激器和消融发生器的示例性起搏功能的图。
图11是标测和导航系统的示例性实施例的图解示意。
具体实施方式
本文对各种设备、系统和/或方法描述了各种实施例。阐述了许多具体细节，以提供对在说明书中描述并在附图中示出的实施例的整体结构、功能、制造和使用的全面理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其它情况下，没有详细描述公知的操作、部件和元件，以免模糊说明书中描述的实施例。本领域普通技术人员将理解，本文所描述和示出的实施例是非限制性示例，并且因此可以理解，本文公开的具体结构和功能细节可以是代表性的，并且不一定限制实施例的范围，其范围仅由所附权利要求限定。
在整个说明书中对“各种实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书中的某些地方，短语“在各种实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”等的出现不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。因此，结合一个实施例示出或描述的特定特征、结构或特性可以没有限制地全部或部分地与一个或多个其它实施例的特征结构或特性组合，只要这种组合不是不合逻辑的或非功能性的。
现在参考附图，其中相同的附图标记指示各个视图中的相同或相似的元件，图1是电生理(EP)系统10的示例性实施例的图解视图。系统10可以包括EP刺激器12、EP记录系统14、标测和导航系统16、记录和数据整合系统18(在图1中示为“记录系统”18)、消融发生器20、组织接触和耦合监视器22(在图1中缩写为“CM”22)以及用于在患者32上执行诊断和/或治疗程序的多个医疗装置。例如，在示例性实施例中，可以提供三个细长医疗装置：第一标测和诊断导管24、第二标测和诊断导管26以及消融导管28。也可以在系统中提供用于返回被驱动通过消融导管28的RF消融信号的RF无关贴片30。
除其它方面之外，本发明提供了一种滤波电路，其可以与组合消融、基于电阻抗的标测和导航和/或电描记图记录能力的EP系统(例如，图1的EP系统10)或另一系统或实验室一起使用。这种滤波电路可以设置在图1中所示的系统和装置中的一个或多个中，或者设置在单独的硬件中。首先将参考图1-3简要描述图1所示的系统和装置。接下来将参考图4-9描述示例性滤波电路和滤波电路的操作。最后，将参考图10和11描述可以结合消融程序(例如，在包括根据本公开的滤波电路的系统中)执行的示例性起搏功能，并且将参考图12描述示例性标测和导航系统。
EP系统的部件。电生理刺激器12可以包括用于提供和控制患者器官的电刺激的一个或多个装置。例如，电生理刺激器12可以包括用于控制用于患者心脏的电刺激脉冲(本文也称为起搏信号)的提供的电子控制单元(ECU)和用于产生这种脉冲的电路。这种脉冲可以例如在心脏的电生理研究期间通过例如一个或多个标测导管22、24或消融导管26来提供。在示例性实施例中，EP刺激器可以包括可从明尼苏达州圣保罗的圣犹达医疗公司(St.JudeMedical,Inc.of St.Paul，Minnesota)商购的EP-4TM心脏刺激器。
EP记录系统14可以包括被配置为获得、记录和/或显示患者32相应的电描记图的一个或多个装置。例如，EP记录系统14可以包括或与一组心电图(ECG)贴片电耦合，并且可以记录和显示心电图或其它电描记图以供临床医师查阅。EP记录系统14可以附加地或可替代地采集、记录和/或显示用或由消融发生器20、标测和导航系统16和/或EP系统10的另一个部件测量的ECG或其它电描记图数据。在实施例中，EP记录系统可以包括可从明尼苏达州圣保罗的圣犹达医疗公司商购的WorkMateTM ClarisTM记录系统。
标测和导航系统16可以被提供用于各种功能，包括但不限于确定患者32体内的细长医疗装置(诸如标测导管22、24和消融导管26中的一个或多个)的方位(即，位置和方向)，标测患者32的解剖结构等。标测和导航系统16可以包括基于电阻抗的系统，诸如例如运行EnSiteTM NavXTM导航和可视化技术软件版本的EnSiteTM VelocityTM心脏电解剖标测系统，该软件可从明尼苏达州圣保罗圣犹达医疗公司商购，并且通常也参考美国专利No.7,263,397和7,885,707可见，二者的全部内容通过引用包含于此。在其它示例性实施例中，标测和导航系统16可以包括除基于电阻抗的系统之外的系统。例如，标测和导航系统16可以包括基于磁场的系统，诸如CartoTM系统，其可从Biosense Webster商购并且如通常参考美国专利No.6,498,944；6,788,967；以及6,690,963中的一个或多个示出，其公开内容通过引用整体包含于此，如同在本文中完全阐述一样。在另一示例性实施例中，标测和导航系统16可以包括基于Medi GuideTM技术的基于磁场的系统，其可从圣犹达医疗公司获得并且如通常参考美国专利No.6,233,476、7,197,354、以及7,386,339中的一个或多个所示，其公开内容通过引用整体包含于此，如同在本文中完全阐述一样。在另一个实施例中，标测和导航系统16可以包括基于电阻抗和基于磁场的组合系统，诸如例如但不限于在待决美国专利申请No.13/231,284中描述的系统，或CartoTM3系统，其可从Biosense Webster商购并且通常参考美国专利No.7,536,218所示，其公开内容通过引用整体包含于此，如同本文完全阐述一样。在其它示例性实施例中，标测和导航系统可以包括或与其它常用可用系统结合使用，诸如例如但不限于，荧光透视、计算机断层扫描(CT)和基于磁共振成像(MRI)的系统。
在图12中示出了基于电阻抗的标测和导航系统的示例性实施例，并且在该详细描述的结尾处参考图12详细描述。简而言之，基于电阻抗的标测和导航系统可以通过沿着几个轴线驱动电流穿过病人的身体来操作。例如，可以在成对的皮肤贴片电极之间驱动电流。在实施例中，信号可以具有千赫兹(kHz)量级的频率。例如，信号可以具有在大约六(6)kHz到大约十(10)kHz之间的频率。此外，例如，在实施例中，信号可以具有大约八(8)kHz的频率，诸如8.138kHz。患者体内的电极可用于检测电信号，并且可以通过评估所检测到的信号来确定电极的位置。
标测和导航系统16可以进一步被配置为采集来自标测导管24、26的EP和/或定位数据。基于这种数据，标测和导航系统16可以被配置为除其它之外构建患者组织(例如，心脏)的模型，构建患者组织的EP图等。
继续参考图1，记录和数据整合系统18可以包括被配置为在标测和导航系统16与EP记录系统14之间提供通信以在程序之前、期间和之后链接数据采集的一个或多个装置。记录和数据整合系统18可以进一步被配置为在实施例中存储、检索、显示和/或发送患者数据和其它信息。
记录和数据整合系统18可以提供单个系统，通过该系统，临床医生(例如，医师)可以访问来自EP记录系统14、标测和导航系统16和/或以其它方式分开的其它系统的数据。例如，记录和数据整合系统18可以被配置为向临床医生提供包括EP记录和图表(例如，来自EP记录系统14)的单个患者记录以及患者解剖结构(例如，来自标测和导航系统16)的标测图和图像。在实施例中，记录和数据整合系统18可以包括可从明尼苏达州圣保罗的圣犹达医疗公司商购的EnSiteTM DerexiTM模块。
在实施例中，组织接触和耦合监视器22可以被配置为执行与确定医疗装置和患者组织之间的接触或耦合状态相关的一个或多个测量、计算和输出功能。组织接触和耦合监视器22例如可以接收来自包括在标测导管22、24中的一个或多个电极的患者组织的电特性的相应测量，并且基于测量来确定标测导管22、24中的一个(例如，设置在标测导管22、24中的一个上的电极)和组织之间的耦合或接触状态。这种测量和/或计算可以仅包括例如复阻抗(即，电抗和电阻或阻抗幅度和相位角)、电耦合指数(ECI)和/或其它度量。示例性度量以及用于确定接触或耦合状态的这些度量的使用在例如美国专利申请公开no.2009/0275827中更详细地描述，其全部内容通过引用包含于此。复阻抗、ECI和类似度量也可用于评估消融程序期间或之后的损伤的形成，例如在美国专利申请公开no.2011/0118727中所述，其全部内容通过引用包含于此。
消融发生器20可以被配置为提供用于执行消融程序(例如，在患者32的心脏的一部分上)的RF消融信号。因此，消融发生器20可以被配置为通过消融导管28上的一个或多个电极驱动RF消融信号，该信号可以通过RF无关贴片30返回。消融发生器20可以包含或可以包括例如AmpereTM RF消融发生器或IBI-1500T9-CP心脏消融发生器的功能，二者可从明尼苏达州圣保罗的圣犹达医疗公司商购。
在实施例中，消融发生器20可被进一步配置成采集患者32的器官的电活动的相应信号(即，电描记图信号)。例如，消融发生器20可以被配置为接收利用消融导管28上的一个或多个电极采集的电信号。消融发生器20可以进一步被配置为向EP系统10内的一个或多个其它部件或系统(诸如例如向组织接触和耦合监视器22)提供这种信号。EP系统10可以包括消融发生器20和EP系统10中的一个或多个其它系统或装置之间的信号路径。例如，在实施例中，EP系统可以包括消融发生器20和EP记录系统14之间的信号路径，以使EP记录系统14接收电描记图信号或由、采用或通过消融发生器20采集的数据。该信号路径在本文可称为“电描记图信号路径”。在实施例中，电描记图信号路径可以是直接的或间接的。例如，如图1所示，电描记图信号路径可以通过组织接触和耦合监视器22以及记录和数据整合系统18。也可以提供从EP刺激器12到消融发生器20的信号路径，并且在实施例中，可以部分地与电描记图信号路径重合。
消融发生器20可以进一步被配置为从例如组织接触和耦合监视器22接收起搏信号。在实施例中，起搏信号可以最初由EP刺激器12生成。消融发生器20可以被配置为通过消融导管28提供起搏信号。起搏信号可以通过例如仅消融导管28的一个或多个电极施加到组织。
EP刺激器12、EP记录系统14、标测和导航系统16、记录和数据整合系统18、消融发生器20以及组织接触和耦合监视器22中的一个或多个可以包括用于执行本文所述功能的处理设备。例如，EP刺激器12、EP记录系统14、标测和导航系统16、记录和数据整合系统18、消融发生器20以及组织接触和耦合监视器22中的一个或多个可以包括相应的ECU，该ECU包括相应的处理器和相应的存储器。存储器可以存储当由处理器执行时使ECU执行本文所述的一个或多个功能的指令。可以例如仅提供附加或可替代的处理设备装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑器件(PLD)。
一个或多个EP刺激器12、EP记录系统14、标测和导航系统16、记录和数据整合系统18、消融发生器20以及组织接触和耦合监视器22可以进一步包括相应的显示器和/或其它输入和输出装置。
在实施例中，图1中分开示出的系统和装置中的一个或多个可以包括在统一的系统或设备中。例如，在实施例中，EP刺激器12、EP记录系统14以及记录和数据整合系统18可以设置在单个系统、产品或单元中。例如，EP刺激器12、EP记录系统14以及记录和数据整合系统18可以共同地包括可从明尼苏达州圣保罗的圣犹达医疗公司商购的WorkMateTMClarisTM记录系统。
图2和图3分别示出了消融导管28和第一标测导管22的示例性实施例。参考图2，其是消融导管28的等距视图，消融导管28可以包括具有远端部分36和近端部分38的轴杆34。消融导管28可以被配置成引导穿过和设置在患者的身体中。因此，近端部分38可以耦合到手柄40，手柄40可以包括使医师能够引导远端部分36执行诊断或治疗程序(诸如例如仅在患者心脏上的消融程序)的特征。因此，手柄40可以包括一个或多个手动操纵机构，诸如例如旋转机构和/或纵向机构，其耦合到拉线以偏转轴杆34的远端部分36。操纵机构、拉线和相关硬件的示例性实施例仅在例如美国专利申请公开号2012/0203169中描述，其全部内容通过引用包含于此。手柄40可以进一步包括用于耦合到标测和导航系统、消融发生器和/或其它外部系统的一个或多个机电连接器。手柄40也可以包括用于耦合到诸如例如仅重力进料或固定或可变速率泵的流体的源和/或目的地的一个或多个流体连接器。
轴杆34的远端部分36可以包括多个环形电极42和一个尖端电极44，用于向组织施加消融能量，从组织获取电生理数据，感测用于确定轴杆的位置和方向(P&O)的定位信号，和/或其它目的。电极42、44可以耦合到轴杆36内的电线，该电线可以延伸到手柄40和用于耦合到外部系统的机电连接器。
轴杆34的远端部分36还可以包括一个或多个流体端口或歧管，用于在消融程序期间分配或采集流体，诸如例如仅仅是冲洗流体。流体端口可以与通过轴杆36延伸到手柄40的一个或多个流体腔以及用于耦合到外部流体源和/或目的地的流体连接器流体耦合。
图3是第一标测导管24的示例性实施例的等距视图，其中第一标测导管24具有远端套索部分(即，第一标测导管24的所示实施例是螺旋标测导管)。第一标测导管24可以包括具有远端部分48和近端部分50的轴杆46。第一标测导管24可配置成被引导穿过并且被设置在患者体内。因此，轴杆46的近端部分50可以耦合到手柄52，手柄52可以包括使医师能够引导远端部分执行诊断或治疗程序(诸如例如仅在患者心脏上的标测程序)的特征。因此，手柄52可以包括一个或多个手动操纵机构54，诸如例如旋转机构和/或纵向机构，其耦合到拉线以偏转轴杆的远端部分。操纵机构、拉线和相关硬件的示例性实施例例如仅在如上所引用的美国专利申请公开no.2012/0203169中描述。手柄52可以进一步包括用于耦合到标测和导航系统、消融发生器和/或其它外部系统的一个或多个机电连接器。手柄52还可以包括用于耦合到诸如例如仅重力进料或固定或可变速率泵的流体的源和/或目的地的一个或多个流体连接器。
轴杆的远端部分48可以具有含有套索形状的部分。在实施例中，套索形状可以由例如设置在轴杆内的形状记忆线形成。在实施例中，尖端电极和多个环形电极(类似于消融导管28上的尖端和环形电极44、42并且在图2中示出)可以设置在轴杆46的远端部分48上。例如，尖端电极和多个环形电极可以设置在轴杆46的套索部分上。在实施例中，远端部分48可以包括九(9)个环形电极(即，具有十个总电极的“十极”导管)或十九(19)个环形电极(即，具有二十个总电极的“二十极”导管)。电极可以耦合到轴杆46内的电线，其可以延伸到手柄52并且延伸到用于耦合到外部系统的机电连接器。
图2和图3中所示的导管实施例24、28仅在本质上是示例性的。许多类型的导管可以在图1的EP系统10中使用，如可以是许多类型的细长医疗装置，包括导管、导引器、导线等。例如，在实施例中，第二标测导管26可以是冠状窦导管，或其它标测导管。因此，包括除了在本文中明确示出和描述的导管之外的一个或多个细长医疗装置的实施例保持在本公开的精神和范围内。
再次参考图1，标测导管24、26可被配置为(例如，通过设置在标测导管24、26的相应轴上的电极)来采集来自患者身体的电信号，并向组织接触和耦合监视器22提供电信号，以监视电极和患者组织之间的接触和耦合。由标测导管24、26采集的电信号也可以被提供给标测和导航系统16，以便例如建立患者32的心脏或患者32的心脏的一部分的模型和/或EP图。
如上所述和在各种以上引用的专利和专利申请中，在诊断和/或治疗程序期间，使用EP系统10或EP系统10的部件，多个电信号可以在患者32的身体内和通过患者身体发送和/或测量。例如，在消融和监视程序期间，各种电信号可以由EP系统10的部件发送，包括标测和导航系统16的定位信号、消融信号和起搏信号。此外，可以监视由患者32的组织产生的信号，诸如ECG和/或局部电活动，以例如监视组织功能，以确定是否形成了期望的消融损伤，以为临床医生显示等。因此，为了保持预期系统中的信号保真度(即，用于标测和导航系统16的定位信号保真度，用于EP记录系统14的电描记图信号保真度等)，可以在EP系统10中提供一个或多个滤波电路以最小化来自其预期路径的电流的转移或泄漏。
除了非预期的信号转移或泄漏之外，EP系统10以及其它系统和实验室的电路中的问题可以适当地保护各种系统和装置免受其它装置和系统发射的信号和/或滤波以能够适当地观察期望频率的信号。例如，可以用用于驱动消融电流(其可以具有较高频率和/或电压)的相同电极来采集电描记图信号(其可以具有相对低的频率和/或电压)。此外，消融信号的电流和/或电压可能高于EP记录系统14和/或其它系统和装置正常配置来接收的信号。因此，通过电描记图信号路径返回的消融信号的滤波对于信号保真度和用于保护EP系统中的设备都是有益的。
上面列出的滤波电路的优点仅在本质上是示例性的。根据本公开的滤波电路可以在实施例中除了或代替本文明确阐述的那些之外提供许多益处。
滤波电路。图4是图1所示的EP系统的一部分的图解视图。更具体地，图4示出了消融发生器20、用于消融导管的输入/输出(I/O)电缆56以及电描记图I/O电缆58。
消融导管I/O电缆56可以机械地和电耦合到设置在消融发生器20上的第一端口60。消融信号和/或其它信号和数据可以通过消融导管I/O电缆56输出到消融导管，并且电描记图信号和/或其它信号和数据可以通过消融导管I/O电缆56输入到消融发生器20。因此，第一端口60可以包括或可以与用于电描记图信号的输入节点电耦合。
电描记图I/O电缆58可以机械地和电耦合到设置在消融发生器上的第二端口62。电描记图信号和/或其它信号或数据可以由消融发生器20通过电描记图I/O电缆58输出，并且起搏信号和/或其它信号或数据可以通过电描记图I/O电缆58输入到消融发生器20。因此，第二端口62可以包括或可以与用于电描记图信号的输出节点和/或用于起搏信号的输入节点电耦合。
如上所述，消融导管上的一个或多个电极可以用于采集电描记图信号，该信号可以通过消融导管I/O电缆56从消融导管提供给消融发生器20，并且从消融发生器20提供到一个或多个其它系统或装置(诸如，组织接触和耦合监视器22或EP记录系统14，例如参见图1)。因此，消融发生器20可以包括从消融导管I/O电缆56到电描记图I/O电缆58的信号路径64。该信号路径可以是上面和下面引用的电描记图信号路径的一部分。
在实施例中，消融发生器20可以包括消融信号生成电路66、滤波电路68以及上述第一和第二I/O端口60、62。消融信号生成电路66可以被配置为生成和输出具有适于在诸如例如心脏的患者组织上执行消融程序的信号特性的RF信号。消融信号生成电路66可以与第一I/O端口60电耦合，以将消融信号通过消融导管I/O电缆56输出到消融导管。在实施例中，例如，消融信号可以具有四百五十(450)千赫兹(kHz)和五百(500)kHz之间的频率。此外，例如，消融信号可以具有约四百八十五(485)kHz的频率。当然，除450-500kHz信号之外或替代，还可以生成其它消融信号频率。
在实施例中，滤波电路68可以设置在第一端口60(即，电描记图输入节点)和第二端口62(即，电描记图输出节点)之间。更广泛地说，滤波电路68可以电气地设置在电描记图信号路径中。因此，滤波电路68包括在消融发生器20中的所示实施例仅在本质上是示例性的。参考图1和图4，在实施例中，滤波电路68或其部分可以附加地或可替代地设置在组织接触和耦合监视器22中，在记录和数据整合系统18中，在EP记录系统14中或另一种系统或设备中，或在独立的硬件中。
在实施例中，滤波电路68可以包括一个或多个滤波器通道。在实施例中，滤波电路68可以包括与消融导管上的电极数量相同数量的通道。例如，参考图2和图4，在其中滤波电路配置成与消融导管28的所示实施例一起运作的实施例中，滤波电路可以包括四(4)个通道。当然，在实施例中可以提供更多或更少的通道。在消融导管上的每个电极的滤波电路68中可以设置一个专用通道。在实施例中，通道可以是并联的。
图5是滤波电路的通道70的示例性实施例的图解视图，示出了从电极42、44(例如，在消融导管上)到电描记图输出72(例如，消融发生器的第二端口62，参见图4)的信号路径。滤波电路通道70可以是气体管放电部分74、标测和导航信号滤波器部分76以及消融信号滤波器部分78。通道70可以设置在电描记图输入节点和电描记图输出节点之间。
可以提供标测和导航信号滤波器部分76以向具有或接近标测和导航系统16(参见图1和图12)使用的频率的信号(诸如例如用于位置确定目的的通过患者身体驱动的信号)呈现高阻抗(例如，十(10)千欧(kΩ)或更大)。因为包括标测和导航信号滤波器部分76(即，通过滤波器通道70)的信号路径中的阻抗可以显著高于通过患者身体的阻抗和由电极42、44与标测和导航系统之间提供的信号路径呈现的阻抗，所以位置确定信号将不会通过电描记图信号路径转移(或将被最小限度地转移)。
可以提供消融信号滤波器部分78以向具有或接近由消融发生器20(参见图1和图4)使用的频率的信号(诸如例如通过用于消融组织的消融导管和RF无关贴片驱动的信号)呈现高阻抗(例如，十(10)kΩ或更多)。由于包括消融信号滤波器部分的信号路径中的阻抗可能显著高于通过患者身体的阻抗，所以消融信号将不会从其预期信号路径通过电描记图信号路径转移(或将被最小程度地转移)。结果，可以保护其它部件和设备免受高消融电流的影响，并且可以保护患者免受在消融导管上的电极之间而不是在单个电极和RF无关贴片之间流动的消融电流(即，使用消融导管上的第一电极作为源并且在导管上的第二电极作为汇)。
图6是滤波电路的示例性双通道实施例80的示意图。在实施例中，两个通道821、822可以相同，如图6所示。因此，下面描述单个通道82，但是应当理解，在实施例中，这种描述可以应用于消融导管上每个电极的相应通道82。通道82中的相同或相似的部件在图6中在第一通道中用下标“1”标出并且在第二通道中用下标“2”标出，但是一般没有下标地描述。
通道82可以包括标测和导航信号滤波器部分76和消融信号滤波器部分78(在图6中省略了图5所示的气体放电管)。在实施例中，标测和导航滤波器信号部分76和消融信号滤波器部分78可以各自包括相应的一个或多个LC陷波器84。因此，通道可以包括多个LC陷波器84(为了图示的清楚，并非所有的LC陷波器84在图6中被标出)。每个LC陷波器84可以包括与电容器88并联的电感器86(为了图示的清楚，并不是所有电感器86和电容器88在图6中标出)。在实施例中，LC陷波器84可以彼此串联电连接。在实施例中，标测和导航信号滤波器部分76可以包括三(3)个或更多个LC陷波器84。在图6所示的标测和导航信号滤波器部分76的实施例中包括八(8)个LC陷波器84。在实施例中，消融信号滤波器部分78可以包括两个或更多个LC陷波器84。通道82和/或两个或更多个通道821、822之间的节点可以另外包括用于输入、输出、放大和调节信号的其它电容器、电感器、电阻器和其它电气部件等。
在实施例中(即，给定LC陷波器84的阻抗在其峰值频率处最高)，LC陷波器84中的每一个可被调谐到不同的峰值频率。LC陷波器的峰值频率f(赫兹)由下面的等式1定义：
Figure BDA0001299314960000121
其中L是电感器的电感值(以亨利为单位)，并且C是电容器的电容值(以法拉为单位)。因此，LC陷波器84可以在电感、电容或电容和电感两者中彼此不同，以便调谐到不同的峰值频率。可替代地，在实施例中，LC陷波器84中的两个或更多个可以被调谐到相同的频率。
在实施例中，标测和导航信号滤波器部分76中的LC陷波器84可以被调谐到由标测和导航系统16(参见图1)使用的一个或多个频率处或附近或相同数量级的这种频率的相应峰值频率。例如，在标测和导航系统16使用具有或接近8.138kHz的频率的信号的实施例中，例如，标测和导航信号滤波器部分76中的一个或多个LC陷波器84可以被调谐到8.138kHz处或附近的相应峰值频率。例如，标测和导航信号滤波器部分76中的一个或多个LC陷波器84(例如，标测和导航信号滤波器部分76中的所有LC陷波器84)可以调谐到约6kHz和约8kHz之间的相应峰值频率。此外，标测和导航信号滤波器部分76中的一个或多个LC陷波器84可以被调谐到约6kHz至约7kHz之间的相应频率。
在实施例中，消融信号滤波器部分78中的一个或多个LC陷波器84可以被调谐到在由消融发生器20(参见图1和4)使用的一个或多个频率或这种频率的谐波(诸如二阶和更高的谐波)处或附近或者相同数量级的这种频率和谐波的相应峰值频率。例如，在消融发生器产生具有485kHz频率的消融信号的实施例中，例如，消融信号滤波器部分78中的一个或多个LC陷波器84可以调谐到485kHz和/或485kHz的谐波处或附近的相应峰值频率。例如，消融信号滤波器部分78中的LC陷波器84中的一个LC陷波器可以被调谐到485kHz的峰值频率，并且消融信号滤波器部分78中的另一个LC陷波器84可以被调谐到485kHz的谐波，诸如485kHz(在1.455MHz处)的三次谐波，仅作为例子。
通过向具有在LC陷波器84的峰值频率处或附近的频率的信号呈现高阻抗，根据本公开的滤波电路可以阻止通过滤波电路的这些信号的流动。因此，通过将滤波电路放置在电描记图信号路径中并将LC陷波器84的峰值频率调谐到位置确定信号、消融信号和其它信号的频率处或附近的频率，这种位置确定信号、消融信号和其它信号可以有效地防止通过电描记图信号路径转移。
在实施例中，每个通道中的消融信号的附加滤波可以由包括电阻器87和电容器89的电阻器-电容器(RC)滤波器提供。在实施例中，电阻器可以具有25欧姆量级的相对低的阻抗值，以便不干扰起搏。电容器89可以足够大，使得RC滤波器以低于基本消融频率的频率居中，但不会大到分流电描记图信号或导航信号。例如，在实施例中，33纳法量级的值可能是适当的。将电容器891、892耦合在一起的节点85可以在实施例中将类似放置的电容器与附加通道耦合。可以在输出节点911、912处提供来自通道的输出。
尽管上面关于具有两个基本上相同的通道的实施例描述了滤波电路，但是应当理解，在实施例中，不同的通道可以不同，以便在不同通道中提供不同类型的滤波(例如不同阻抗和/或不同频率)。例如，在实施例中，滤波电路可以配置为与具有尖端电极和三个环形电极的四电极导管(见图2)运作。在实践中，医生通常可以使用这种导管来观察利用相邻电极对(诸如尖端电极与第一环形电极，以及第二环形电极与第三环形电极)采集的双极电描记图。因此，在这种实施例中，滤波电路可以被配置为在尖端电极和第一环形电极之间以及第二和第三环形电极之间基本相等地滤波，但在第一环形电极和第二环形电极之间最小程度地滤波，这可能不常用于双极对。滤波电路的实施例的相应配置可以类似地定制为使用那些滤波电路实施例的医疗装置的常见用途。
尽管本文特别参考来自标测和导航系统的滤波位置确定信号以及消融信号来描述滤波电路，但根据本公开的滤波电路可以包括用于附加信号或替代信号的滤波器部分。也就是说，滤波电路不限于滤波特定频率或频率组，除非在权利要求中明确阐述。
图7-9是可以在EP系统中使用的显示器90和用户界面92的图解视图，示出了具有和不具有滤波电路的电极位置以及导管形状确定。图7示出了基于在缺少用于从电描记图将位置确定频率进行滤波的电路的更宽泛系统中的标测和导航系统的位置确定的导管表示(即，使得位置确定信号通过电描记图信号路径转移)。图8示出了基于具有用于从电描记图将位置确定频率进行滤波的电路的更宽泛系统中的标测和导航系统的位置确定的导管表示。
图7示出了可以是例如仅标测和导航系统的一部分的显示器90和用户界面92。如本文所述，在实施例中，标测和导航系统可以根据由皮肤贴片电极发送的电极检测到的电信号来确定患者体内的一个或多个电极的位置。图7包括具有偏转的远端部分的细长医疗装置的远端部分94的图示。细长医疗装置94的第一图示96a表示远端部分的“真实”形状。细长医疗装置的第二图示96b表示由不具有根据本公开的滤波电路的EP系统中使用的标测和导航系统确定的远端部分的形状。相应地，标测和导航系统的位置确定信号通过电描记图信号路径转移，并且位置确定被偏斜，以使得尖端电极和第一环形电极的所确定的位置导致在第二图示96b中细长医疗装置的远端部分的形状的变形重建。
图8示出了显示器90和用户界面92，包括具有偏转的远端部分的细长医疗装置94的远端部分的表示。细长医疗装置的第一图示96a表示远端部分的“真实”形状，并且细长医疗装置的第二和第三图示96b、96c表示由具有根据本公开的滤波电路的EP系统中使用的标测和导航系统确定的远端部分的形状。如通过比较图8与图7可以看出，通过使用根据本公开的滤波电路，由标测和导航系统做出的位置确定可能更准确。
起搏功能。在防止位置确定信号从标测和导航系统的泄漏以及消融信号的返回的同时，在实施例中，根据本公开的滤波电路可以为起搏信号(例如，由EP刺激器12提供，参见图1)提供相对低的阻抗，除了或代替消融信号之外，允许起搏信号被驱动通过消融导管。图9和图10是示出在尖端电极和第一环形电极(例如尖端电极44和相邻环形电极42，参见图2)之间测量的通过消融导管驱动的十(10)毫秒(ms)起搏脉冲的图。图9示出了由EP刺激器生成的示例性起搏脉冲，其中图9中的第一表示98示出了脉冲的电压(其中脉冲的电压可在示例性实施例中为约2伏特)，并且图9中的第二表示100表示脉冲的电流(在示例性实施例中脉冲的电流可以是大约四毫安)。图10示出了在存在用于监视的小消融电压的情况下的相同的示例性起搏脉冲，其中图10中的第一表示102示出了尖端电极和第一环形电极之间的电压，以及图10中的第二表示104表示尖端电极到第一环形电极的电流。如图所示，由EP刺激系统产生的起搏信号基本上由消融导管电极发送并且“骑”在消融信号上。
示例性标测和导航系统。图11是示例性标测和导航系统16的实施例的图解视图，该系统可以包括各种功能，包括但不限于确定患者32体内的细长医疗装置110的方位(即位置和方向)，标测患者32的解剖结构等。
系统16可以包括电子控制单元(ECU)112、模拟-数字转换器(A到D)114、低通滤波器(LP)116、开关118、信号发生器120、以及多个身体表面(即，皮肤)贴片电极122。系统16可以与细长医疗装置110电子和/或机械地耦合。该系统可被配置用于各种功能，用于将细长医疗装置110引导到患者32体内的目标部位(诸如心脏124)，并且用于评估细长医疗装置110与患者32的组织之间的接触。系统16可进一步包括传统的一组ECG引线126，用于捕获和测量患者的ECG数据。
细长医疗装置110可以是本文所述的导管24、26、28中的一个导管(参见图1-3)或一些其它细长医疗装置。细长医疗装置110可以具有一个或多个电极128。一个或多个电极可以包括尖端电极44(参见图2)、一个或多个环形电极42(参见图2)，和/或另一种类型的电极。
ECU 112可以包括存储器130和处理器132。存储器130可以被配置为存储患者32的细长医疗装置110的相应数据和/或其它数据。这种数据可以在医疗程序之前被知道，或者可以在程序期间被确定和存储。存储器130还可以被配置为存储指令，当该指令由处理器132执行时，使ECU 112执行本文描述的一个或多个方法、步骤、功能或算法。
系统可以被配置为确定患者32体内的细长医疗装置110(例如，细长医疗装置110的远端部分)的位置和方向(P&O)。因此，ECU 112可以被配置为控制一个或多个电场的生成，并且确定这些场内的一个或多个电极128的位置。因此，ECU 112可以被配置为根据预定策略来控制信号发生器120，以选择性地激励身体表面贴片电极122和导管电极128的各个对(偶极子)。
在实施例中，身体表面贴片电极122可用于在患者体内(且更具体地在心脏124内)生成轴线特定的电场。可以提供三组贴片电极：(1)电极122X1、122X2(X轴)；(2)电极122Y1、122Y2(Y轴)；以及(3)电极122Z1、122Z2(Z轴)。此外，可以提供身体表面电极(“腹部贴片”)122B作为电参考。身体贴片电极122X1、122X2、122Y1、122Y2、122Z1、122Z2、122B可以在本文中统称为一个身体贴片电极122或多个身体贴片电极122。除了明确示出和描述的那些之外的身体贴片电极配置和组合适用于本公开，包括较少的身体贴片电极122、更多的身体贴片电极122或不同的物理布置，例如，线性排列而不是正交排列。
每个贴片电极122可以独立地耦合到开关118，并且可以通过在ECU112上运行的软件来选择贴片电极对，以将贴片电极122耦合到信号发生器120。电极对122，例如Z轴电极122Z1、122Z2可以由信号发生器120激发，以通过驱动激发电极之间的电流而在患者32的体内(且更具体地，在心脏124内)生成电场。这种驱动电流在上面被称为定位确定信号。
在实施例中，当选择不同组的贴片电极122并且一个或多个未激发的表面电极122用于测量电压时，该电极激发过程快速且顺序地发生。在激发信号(例如，电流脉冲)的传送期间，剩余的(未激发的)贴片电极122可以参考腹部贴片122B，并且可以测量施加在这些剩余电极122上的电压。以这种方式，贴片电极122可以被分为驱动电极组和非驱动电极组。低通滤波器116可处理电压测量。经滤波的电压测量可以由模数转换器114转换成数字数据，并被发送到ECU 112以在软件的方向下(例如在存储器130中)存储。电压测量的这种集合在本文中可以称为“贴片数据”。该软件可以存储和访问在每对表面电极122的每次激发期间在每个表面电极122处进行的单独电压测量。
通常，在实施例中，三个标称正交电场可以由一系列驱动和感测的电偶极生成，以便确定细长医疗装置110(即，一个或多个电极128)的方位。可替代地，这些正交场可以被分解，并且任何一对表面电极122(例如，非正交的)可以被驱动为偶极子以提供有效的电极三角测量。
贴片数据可以与在一个或多个电极128处进行的测量以及在其它电极和装置处进行的测量一起使用来确定一个或多个电极128的相对方位。在一些实施例中，横跨六个正交贴片电极122中的每一个的电势可以针对所有样品获取，除了当特定的表面电极对被驱动时。在实施例中，采样电位可能发生在(甚至是被驱动的)所有贴片电极122处。
作为确定各个电极128的方位的一部分，ECU 112可以被配置为执行一个或多个补偿和调节功能，诸如运动补偿。运动补偿可以包括例如对呼吸引起的患者身体运动的补偿，如美国专利申请公开no.2012/0172702中描述的，其全部内容通过引用包含于此。
来自贴片电极122和电极128中的每一个的数据集都用于确定电极128在患者32内的方位。在针对特定组的驱动贴片电极122进行电压测量之后，不同对的贴片电极122可以由信号发生器120激发，并且剩余的贴片电极122和电极122的电压测量过程发生。该序列可以在实施例中例如以每秒100次的量级快速发生。患者内的电极128上的电压可以与建立电场的贴片电极122之间的电极128的位置呈线性关系，如上文提及的美国专利No.7,263,397中更全面地描述的。
总之，图11示出了利用七个身体贴片电极122的示例性标测和导航系统16，其可以用于注入电流并感测所产生的电压。电流可以在任何时间在两个贴片122之间驱动。定位测量可以在非驱动贴片122之间执行，并且例如，腹部贴片122B作为接地参考。可以根据以下等式(2)计算电极生物阻抗：
Figure BDA0001299314960000171
其中Vk是在电极k上测量的电压，并且In→m是在电极n和m之间驱动的已知恒定电流。电极128的位置可以通过驱动不同组的贴片122之间的电流并测量一个或多个阻抗来确定。在一个实施例中，时分复用可用于驱动和测量所有感兴趣的量。位置确定程序在例如以上引用的美国专利No.7,263,397和公布no.2007/0060833中更详细地描述。
除了简单的阻抗之外，本文所述的系统和方法可用于确定导管上的一个或多个电极的相应复阻抗。这种复阻抗可用于评估电极和组织之间的接触状态。例如，如美国专利No.8,403,925中所述，其全部内容通过引用包含于此，复阻抗可用于确定电耦合指数(ECI)，其进而可以用于评估电极和组织之间的接触。这种复阻抗、ECI以及相关的计算和相关的接触状态确定可以由图1所示的组织接触和耦合监视器进行。
虽然上面已经以一定程度的特殊性描述了本发明的许多实施例，但是在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本领域技术人员可以对所公开的实施例进行许多改变。所有方向参考(例如，正、负、上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针和逆时针)仅用于识别目的以有助于读者对本公开的理解，并且不会特别地对本公开的任何方面的位置、方向或使用产生限制。如本文所使用的，短语“配置为”、“配置用于”和类似短语表示主题装置、设备或系统被设计和/或构建(例如通过适当的硬件、软件和/或部件)来实现一个或多个特定目的用途，而不是主题装置、设备或系统仅仅能够执行目的用途。接合参考(例如，附接、耦合、连接等等)应被宽泛地解释，并且可以包括元件的连接之间的中间构件和元件之间的相对运动。因此，接合参考不一定推断出两个元件直接连接并且彼此处于固定关系。意图是上述描述中所包含的或附图中所示的所有内容应被解释为仅是说明性的而不是限制性的。在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神的情况下，可以进行细节或结构的改变。
整体或部分地通过引用包含于此的任何专利、公布或其它公开材料仅以所包含的材料不与现有定义、陈述或在本公开中阐述的其它公开材料冲突的程度包含于此。因此，并且在必要的范围内，本文明确阐述的公开内容取代了通过引用包含于此的任何冲突的材料。被描述成通过引用包含于此但与现有定义、陈述或本文中阐述的其它公开材料相冲突的任何材料或其部分将仅以所包含的材料和现有公开材料之间产生不产生冲突的程度被包含。

Claims (3)

1.一种消融发生器，其被配置为与标测和导航系统一起使用，所述消融发生器包括：
用于生成具有适于在患者组织上执行消融程序的频率的RF消融信号的电路；
输入端口，用于接收所述患者组织的相应的监视信号；
输出端口，用于向另一装置提供所述监视信号；以及
滤波电路，其设置在所述输入端口和所述输出端口之间；
其中所述滤波电路被配置为在与所述消融发生器相关联的标测和导航系统发送信号的频率处或附近呈现高阻抗；
其中所述滤波电路包括两个通道，每个通道包括第一滤波器部分和第二滤波器部分，所述第一滤波器部分和第二滤波器部分中的每一个包括相应的多个LC陷波器，每个LC陷波器包括与电容器并联的电感器，所述LC陷波器串联放置；以及
其中所述第一滤波器部分中的多个第一LC陷波器被调谐到六千赫兹和八千赫兹之间的相同的第一峰值频率，并且所述第一滤波器部分中的多个第二LC陷波器被调谐到六千赫兹和七千赫兹之间的相同的第二峰值频率。
2.根据权利要求1所述的消融发生器，其中所述输入端口包括用于医疗装置上的多个电极的相应通道。
3.根据权利要求1所述的消融发生器，其中所述第二滤波器部分的多个LC陷波器被调谐到或接近所述RF消融信号的所述频率的谐波。
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