CN109480821A - 最早lat点的自动显示 - Google Patents
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Abstract
本发明题为“最早LAT点的自动显示”。心脏导管插入术通过以下步骤进行：将多电极探针插入活体受检者的心脏中、制备所述电极的电流位置标测图以限定所述电极的相应位置、以及记录来自所述电极的电描记图。通过分析所述电描记图并生成激活标测图，在所述相应位置处标注激活时间。选择所述激活标测图的区域，并且识别选择区域中的所述激活时间的最早激活时间。最早激活时间以图形方式指示。
Description
版权声明
本专利文献的公开内容的一部分包括受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人照专利和商标办公室专利文件或记录原样复制本专利文件或专利公开内容，但除此之外版权所有者保留所有相关的版权。
背景技术
1.技术领域
本发明涉及生物电流的测量。更具体地，本发明涉及系统，该系统使用插入体内的装置记录来自心脏的生物电信号。
表1中给出了本文使用的某些首字母缩略词和缩写的含义。
表1：首字母缩略词和缩写
| ACL | 有功电流位置 |
| CFAE | 复杂碎裂电描记图 |
| CPM | 电流位置标测图 |
| LAT | 局部激活时间 |
2.相关技术描述
现在，常常使用包括用于标测心脏的电活动的电生理学传感器的心脏导管来执行对心脏中电势的标测。通常，根据心脏内的位置来感测并记录心内膜中的时变电势，然后将其用于标测局部激活时间。由于通过心肌传导电脉冲所需的时间，心内膜中各点的激活时间不同。在心脏中任何点处的该电传导的方向常规地由激活矢量表示，该激活矢量垂直于等电激活波前，这两者都可来自激活时间的标测图。该激活波前通过心内膜中任意点的传播速率可表示为速度矢量。
标测激活波前和传导场有助于医师识别并诊断异常情况，诸如由于心脏组织中受损的电传播的区域造成的室性和房性心动过速以及心室和心房纤颤。
可通过观察现象诸如多个激活波前、激活矢量的反常集聚、或速度矢量的变化或矢量与正常值的偏差来识别心脏的激活信号的传导中的局部缺陷。此类缺陷的示例包括折返区域，该折返区域可能与已知为复杂碎裂电描记图的信号图案相关联。一旦通过此类标测来定位缺陷，就可对其进行消融(如果其功能异常)，或以其他方式治疗以便尽可能恢复心脏的正常功能。
对心肌中的电激活时间的标测要求心脏内传感器的位置在每次测量时是已知的。以往，使用心脏内的单个可活动电极传感器来执行此类标测，其中传感器相对于固定的外部参考电极来测量激活时间。然而，该技术需要校正，例如利用对与身体阻抗无关的阻抗的调整进行阻抗校正。此外，使用单个电极来标测电激活时间是一个冗长的过程，该过程通常在荧光成像下进行，并且因此将患者暴露于不期望的电离辐射。此外，在心律失常的心脏中，单个位置处的激活时间可在连续搏动之间改变。
由于单个电极标测的缺点，一些发明者已提出使用多个电极来在心内膜中的不同位置处同时测量电势，从而根据描述允许更快速和方便地标测激活时间。包含位置传感器的导管可用于确定心脏表面上的点的轨线。这些轨线可用于推断运动特性，诸如组织的收缩性。如在授予Ben Haim并全文以引用方式并入本文的美国专利5,738,096中所公开的，当在心脏中的足够数量的点处对轨线信息进行采样时，可构建绘示此类运动特性的标测图。
心脏中某个点处的电活动通常通过推进多电极导管来测量，以在心脏腔室中的多个点处同时测量电活动。从如由一个或多个电极测量的时变电势导出的记录被称为电描记图。电描记图可通过单极性引线或双极性引线测量，并且被用于(例如)确定在某点处的电传播的开始，该点被称为局部激活时间。
已采用心脏的电解剖图的区域分析来提高在传导扰动的评估方面的诊断准确性。例如，Assaf Cohen等人的名称为“Real Time Electroanatomical Coloring of theHeart”的共同转让的专利申请序列号No，15/375，358描述了在第一图形图像中显示心脏。根据预定义算法处理来自导管传感器的信号以生成相应输出，根据传感器的位置选择小于所有第一图形图像的第一图形图像上的区域，以及将从传感器的输出推导的值作为第二图形图像显示在选择区域上。然后，移除第二个图形图像并使用更新版本替换第二图形图像。
发明内容
目前，寻找局灶性心律失常的起源的医师对电解剖图进行手动检查。初始地，在选择的标测图区域中，医师手动地寻找具有最早LAT值的点。一旦发现了最早的LAT位置，内科医生可围绕此点更详细地标测，以分离实际最早的LAT区域。初始的手动搜索最早点为“偶然随意”的检查，并且相对耗时。
本发明的实施方案允许医师选择标测图的区域，在所述标测图的区域处待执行最早LAT值的检查。处理器在选择区域内(也可以是整个标测图)执行自动检查，并且在标测图上标记最早的单个或多个LAT位置。然后，医师可在单个或多个标记点周围手动地执行第二标测。
根据本发明的实施方案提供了方法，所述方法通过如下步骤实现：将多电极探针插入活体受检者的心脏中、制备电极的电流位置标测图以限定电极的相应位置、记录来自电极的电描记图、通过分析电描记图标注相应位置处的激活时间、从激活时间产生电传播波的激活标测图、选择激活标测图的区域、识别选择区域中的激活时间的最早激活时间、以及以图形方式指示激活时间的最早激活时间。
根据该方法的一个方面，该区域包括激活标测图中的全部激活标测图。
根据该方法的另一个方面，生成激活标测图包括将心脏建模为模拟的三维表面。
根据该方法的又一个方面，该区域由人类操作者选择。
仍根据该方法的另一个方面，该区域被自动选择。
根据本发明的实施方案还提供了设备，所述设备包括适于插入活体受检者的心脏内的多电极探针、以及被配置成接收来自电极的电信号并且被配置成执行如下方法的处理器，所述方法包括：制备电极的电流位置标测图以限定电极的相应位置、记录来自电极的电描记图、通过分析电描记图标注相应位置处的激活时间、从激活时间产生电传播波的激活标测图、在激活标测图的选择区域中自动识别选择区域中的激活时间的最早激活时间、以及以图形方式指示激活时间的最早激活时间。
根据本发明的实施方案还提供了计算机软件产品，所述计算机软件产品包括其中存储有计算机程序指令的非暂态计算机可读存储介质，所述指令在由计算机执行时，使得所述计算机执行以下步骤：
接收来自心脏中的多个电极的电信号，制备电极的电流位置标测图以限定电极的相应位置、记录来自电极的电描记图、通过分析电描记图标注相应位置处的激活时间、从激活时间产生电传播波的激活标测图、选择激活标测图的区域、自动识别选择区域中的激活时间的最早激活时间、以及以图形方式指示激活时间的最早激活时间。
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参考标号来表示，并且其中：
图1为根据本发明的实施方案的用于评估活体受检者的心脏中的电活动的系统的图解示意图；
图2为根据本发明的实施方案的消融和有功电流位置(ACL)电路的示意图；
图3为根据本发明的实施方案的图1中所示系统的处理器的的方面的方框图；
图4为根据本发明的实施方案，用于在心脏的电传播通过区域中识别最早局部激活时间的方法的流程图；以及
图5为根据本发明的实施方案的心脏腔室的模拟三维图像。
具体实施方式
在以下描述中，列出了许多具体细节，以便提供对本发明的各种原理的全面理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，并非所有这些细节都是实践本发明所必需的。在这种情况下，未详细示出熟知的电路、控制逻辑部件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。
以引用方式并入本文的文献将被视作本申请的整体部分，不同的是，就任何术语在这些并入文件中以与本说明书中明确或隐含地作出的定义矛盾的方式定义而言，应仅考虑本说明书中的定义。
综述
现在转到附图，首先参考图1，其为用于在活体受检者的心脏12上执行诊断和治疗过程的系统10的图解示意图，该系统根据本发明所公开的实施方案来构造和操作。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的腔室或血管结构中。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。可根据公开于美国专利6,226,542和6,301,496中和公开于共同转让的美国专利6,892,091中的方法来制备电活动标测图，这些专利的公开内容以引用方式并入本文。
系统10可包括用合适的软件编程以用于实施下文所述功能的通用或嵌入式计算机处理器。因此，尽管本文中的其它附图所示的系统10的部分被示出为包括多个单独的功能块，但这些块未必为单独的物理实体，而是可表示例如存储在可由处理器访问的存储器中的不同的计算任务或数据对象。这些任务可在运行于单个处理器上或运行于多个处理器上的软件中进行。该软件可在有形非暂态介质诸如CD-ROM或非易失性存储器上被提供给一个处理器或多个处理器。另选地或除此之外，系统10可包括数字信号处理器或硬连线逻辑部件。一种体现系统10的元件的商品可以以商品名3系统购自强生公司(Biosense Webster,Inc.)，其位于钻石吧市钻石峡谷路3333号(3333Diamond CanyonRoad,Diamond Bar),邮编91765。此系统可由本领域的技术人员进行修改以实施本文所述的本发明的原理。
可以通过施加热能对例如通过评估电激活标测图而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到心肌。所述能量在组织中被吸收，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50℃)。此手术成功后，此过程在心脏组织中形成非传导性的消融灶，这些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脏腔室，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，在柄部上具有合适的控件，以使操作者16能够按消融手术所需对导管的远侧端部进行操纵、定位和取向。为了协助操作者16，导管14的远侧部分包括向位于控制台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。
导管14为多电极导管，该导管可以是球囊或如球囊37的右部分中所示的篮形导管或如左部分中所示的样条导管。在存在多个电极32的任何情况下，这些电极用作感测电极，并在篮形或样条电极上具有已知位置，并且彼此关系已知。因此，一旦导管例如通过构造电流位置标测图定位于心脏中，则心脏中电极32中的每一个电极的位置为已知的。一种用于生成电流位置标测图的方法描述于授予Bar-Tal等人的共同转让美国专利8,478,383中，该专利以引用方式并入本文。
可以使电信号经由缆线34从位于导管14的远侧末端18处或附近的电极32，在心脏12和控制台24之间来回传送。可以通过缆线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。
线连接件35将控制台24与体表电极30和用于测量导管14的位置和取向坐标的定位子系统的其它部件连接在一起。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。电极32和体表电极30可用于如以引用方式并入本文的授予Govari等人的美国专利7,536,218中所教导的在消融部位处测量组织阻抗。温度传感器(未示出)，通常为热电偶或热敏电阻器，可安装在导管14的远侧末端18附近。
控制台24通常包含一个或多个消融功率发生器25。导管14可以适于利用任何已知的消融技术将消融能量传导到心脏，例如，射频能量、超声能量和激光产生的光能。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。
在一个实施方案中，定位子系统包括磁定位跟踪构造，该磁定位跟踪构造通过利用磁场生成线圈28，以预定义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。合适的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耦合到控制台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，优选为具有适当信号处理电路的计算机。该处理器被耦合以驱动监视器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，这些信号包括由以上提到的传感器和位于导管14远侧的多个位置感测电极(未示出)生成的信号。由控制台24和定位系统接收并使用数字化信号，以计算导管14的位置和取向，并如下文另外详细描述地分析来自电极的电信号。
通常，系统10包括为简明起见而未示出于附图中的其它元件。例如，系统10可包括心电图(ECG)监视器，其被耦合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。如上文提及，系统10通常还包括基准位置传感器，其位于附接于受检者身体外部的外加基准补片上，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。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，图2为用于与图1中所示的系统一起使用的消融和有功电流位置(ACL)电路40的示意图。这种构造类似于授予Govari等人的美国专利申请公布2006/0173251和授予Osadchy的美国专利申请公布2007/0038078中所描述的那种布置，这些申请公布均以引用方式并入本文。该构造可进行修改以根据本发明的原理进行操作。为了便于呈现，下文进行简要描述：
将多个体表电极42耦合到受试者46的体表44(例如，皮肤)，这些体表电极136可为粘合剂皮肤贴片。体表电极42在本文中有时称为“贴片”。在心脏应用中，体表电极42通常被分布以便围绕心脏，三个在受试者的胸部上并且三个在背部上。然而，体表电极42的数量并非关键因素，并且它们可以放置在身体表面44上大体上在医疗过程部位附近的便利位置处。
通常设置在控制台24(图1)中的控制单元48包括电流测量电路系统50和一个或多个导管电极发射器52，该一个或多个导管电极发射器用于将电流以相应的工作频率通过电极42中的一个或多个驱动到体表电极42中的一个或多个。控制单元48连接到定位处理器(图1)。控制单元48连接到消融器54，该消融器包括至少一个消融发生器56。流过体表电极42和消融器体表电极58的电流在具有消融发生器56的电路中流动，并且由设置在体电极接收器60内的相应电流测量电路(在本文中有时称为“贴片测量电路”)来测量。体电极接收器60通常结合在控制单元48中。另选地，它们可附连到体表电极42。导管电极被表示为测量电极62(圆形)和两用电极64(椭圆形)。两用电极64既用作消融电极，也用作测量电极中的一个。
体表电极42经由贴片盒66连接到体电极接收器60，该贴片盒保护该系统免受消融和去心脏纤颤电流。通常，该系统被配置成具有六个体电极接收器60。贴片盒寄生阻抗68(Z)在生产过程中测量，因此是先验已知的。下面将讨论这些阻抗。
通常，虽然为方便起见只示出了两个测量电极62，但是使用了约80个测量电极进行阻抗测量。通常存在一个或两个消融电极。通过在导管上的电极和体表电极42之间传送电流，在定位系统中确定导管在体内的坐标。
控制单元48还可控制包括消融器54和两用电极64的消融电路。消融器54通常设置在控制单元48的外部并且结合了消融发生器56。所述消融器与消融器体表电极58连接并连接到消融器滤波器70，该消融器滤波器在此示例中被示出为位于控制单元48内。然而，这个位置并非必需的。开关72将消融器电路配置用于不同操作模式，如下所述。提供电压测量电路系统用于确定导管电极发射器52的输出。从检查将注意到，消融电路连接到导管电极发射器52中的一个。
现参见图3，其为根据本发明的实施方案的处理器22的方面的方框图。通常，处理器22位于控制台24(图1)中，但它可为远程的或分布在若干部位之间。处理器22可使用跟踪模块，诸如跟踪模块74，以将来自上述位置感测装置的信号转换到由磁场生成线圈(图1)限定的三维参考系中的位置坐标。处理器22连接到图形处理器76。图形处理器76为通常具有大约2，000个处理器的并行处理单元。下图描述了图形处理器76的功能。
现参见图4，其为根据本发明的实施方案，用于在心脏的电传播通过区域中识别最早局部激活时间(LAT)的方法的流程图；为了呈现清楚，在图4和本文其它流程图中以特定线性序列示出了过程步骤。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，另选地，过程可例如在状态图表中被表示为多个相互联系的状态或事件。此外，可能不需要所有示出的过程步骤来实现该方法。
在初始步骤78中，常规上用多电极标测导管将导管插入心脏。得自BiosenseWebster的导管(诸如NAV、或 导管)适用于初始步骤78。将导管的电极放置成与心房之一中的相应位置电接触。
在步骤80处，确定电极在导管中的位置。作出该确定的一种方法为创建电流位置标测图(CPM)。使用导管14(图1)产生CPM，其中电极(在某位置处提供电流)和磁性传感器(未示出)一起协同配合ACL电路40(图2)在该位置处给定磁信号。
接下来，在步骤82处，利用导管的多个电极同时记录心房电活动，每个电极现在在参考坐标系中具有相应的已知位置。在可能的情况下，使用常规方法，诸如最大-dV/dt偏转法，最初检测到去极化。可采用共同转让的美国专利Nos.9,101,333、9,629,567、9,554,718和专利申请序列号No.15/086,220的教导内容更精确地识别和记录心房电活动，这些专利均以引用方式并入本文。在心房LAT的情况下，可使用共同转让的美国专利No.9,706,937中所教导的方法来排除心室远场活动，该专利以引用方式并入本文。
接下来，在步骤84处，使用处理器22(图3)制备标注的电解剖图。然后可根据美国专利6,226,542和6,301,496以及共同转让的美国专利6,892,091中所公开的方法来制备功能电解剖图(例如，电激活标测图)，这些公开内容均以引用方式并入本文。上述CARTO 3系统能够从导管电极读数生成此类标测图。
接下来，在步骤86处，选择在步骤84中制备的电解剖图上的感兴趣区域。这可与操作者16(图1)交互完成。另选地，可基于注释特征的分析自动选择感兴趣区域，例如对应于身体表面心电图中的QRS复合波的具有激活时间间隔的区域，或具有复合碎裂电描记图(CFAE)的区域，如Porath等人的共同转让的美国专利申请公布No.2007/0197929中所述，该专利申请以引用方式并入本文。
列表1
对于标测图中的每个注释
如果电流注释在选择区域中，如果LAT<＝最早LAT，则
如果LAT＝最早LAT，则
将电流注释添加到
最早注释集
否则
删除最早注释集
将电流注释添加到新的
最早注释集
结束
结束
接下来，在步骤88处，处理器22(图3)处理器在选择区域内(也可以是整个标测图)执行自动检查。列表1中的伪码示出了一种识别最早注释集的方法。
然后在最终步骤90处，处理器在标测图上标记最早注释集中的每个成员。该集合可具有一个或多个成员。该集合的图形指示立即变得对操作者16而言显而易见，操作者可然后使用步骤80中开发的电流位置标测图来导航导管，以在包括最早注释集中的一个或多个成员的较小区域中执行更详细的标测。
实施例
现在参见图5，其为根据本发明的实施方案的心脏腔室92的模拟三维表面。根据相对于图4所述的程序进行标测。注释显示为小圆，由注释94典型地指示。选择区域96以用于自动检查，并且三个最早注释的集合具有相同LAT，其由指示器98以图形方式示出。
本领域技术人员应当理解，本发明不限于上文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，以及本领域的技术人员在阅读上述说明书时可想到的未在现有技术范围内的上述各种特征的变型和修改。
Claims (13)
1.一种方法，所述方法包括以下步骤：
将探头插入活体受检者的心脏中，所述探头具有多个电极；
制备所述电极的电流位置标测图以限定所述电极的相应位置；
记录来自所述电极的电描记图；
通过分析所述电描记图在所述相应位置处注释激活时间；
从所述激活时间生成电传播波的激活标测图；
选择所述激活标测图的区域；
识别所选择区域中的所述激活时间的最早激活时间；以及
以图形方式指示所述激活时间的所述最早激活时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述区域包括所述激活标测图中的全部激活标测图。
3.根据权利要求1所述的方法，其中生成激活标测图包括将所述心脏建模为模拟的三维表面。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述区域由人类操作者选择。
5.根据权利要求1所述的方法，其中自动选择所述区域。
6.一种设备，所述设备包括：
探头，所述探头具有多个电极并且适于插入活体受检者的心脏中；以及
处理器，所述处理器被配置成接收来自所述电极的电信号并且被配置成执行以下步骤：
制备所述电极的电流位置标测图以限定所述电极的相应位置；
记录来自所述电极的电描记图；
通过分析所述电描记图在所述相应位置处注释激活时间；
从所述激活时间生成电传播波的激活标测图；
在所述激活标测图的选择区域中自动识别所述选择区域中的所述激活时间的最早激活时间；以及
以图形方式指示所述激活时间的所述最早激活时间。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述区域包括所述激活标测图中的全部激活标测图。
8.根据权利要求6所述的设备，其中生成激活标测图包括将所述心脏建模为模拟的三维表面。
9.一种计算机软件产品，所述计算机软件产品包括其中存储有计算机程序指令的非暂态计算机可读存储介质，所述指令在由计算机执行时，使得所述计算机执行以下步骤：
接收来自心脏中的多个电极的电信号；
制备所述电极的电流位置标测图以限定所述电极的相应位置；
记录来自所述电极的电描记图；
通过分析所述电描记图在所述相应位置处注释激活时间；
从所述激活时间生成电传播波的激活标测图；
选择所述激活标测图的区域；
自动识别所选择区域中的所述激活时间的最早激活时间；以及
以图形方式指示所述激活时间的所述最早激活时间。
10.根据权利要求9所述的计算机软件产品，其中所述区域包括所述激活标测图中的全部激活标测图。
11.根据权利要求9所述的计算机软件产品，其中生成激活标测图包括将所述心脏建模为模拟的三维表面。
12.根据权利要求9所述的计算机软件产品，其中所述区域由人类操作者选择。
13.根据权利要求9所述的计算机软件产品，其中所述处理器被指示自动选择所述区域。
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