CN110461262B - 电穿孔系统和激励导管的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了电穿孔系统和激励导管以递送电穿孔的方法。用于递送电穿孔的导管包括远侧部分和电极组件。远侧部分被配置成定位在身体的静脉中。静脉限定中心轴。电极组件耦合到远侧部分并包括结构和围绕其分布的多个电极。该结构被配置成至少部分地接触静脉。每个电极被配置成被选择性地激励以形成与静脉的中心轴同心的激励电极的周向环。

Description

电穿孔系统和激励导管的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年4月10日提交的序列号为62/483,749的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及用于人体的医疗设备。特别地，在一些实施例中，本公开涉及电穿孔系统和激励导管以递送电穿孔的方法。
背景技术
众所周知的是消融治疗可用于治疗困扰人体解剖学的各种情况。一种这样的情况是消融治疗在例如房性心律失常的治疗中具有特定应用。在组织被消融时，或至少经受由消融发生器生成并由消融导管递送的消融能量时，在组织中会形成损伤。安装在消融导管上或安装在消融导管中的电极用于在心肌组织中产生组织坏死以矫正诸如房性心律失常的情况(包括但不限于异位房性心动过速、心房颤动、以及心房扑动)。心律失常(即不规则的心律)能够产生多种危险情况，包括同步房室收缩的丧失和血液流动的停滞，这可能导致多种疾病甚至死亡。人们认为房性心律失常的主要原因是心脏的左心房或右心房内的杂散电信号。消融导管向心脏组织提供消融能量(例如，射频能量、冷冻消融、激光、化学物质、高强度聚焦超声等)以在心脏组织中产生损伤。这种损伤破坏了不期望的电通路，并且从而限制或防止了导致心律失常的杂散电信号。
一个用于治疗心律失常的候选是电穿孔。电穿孔治疗涉及在细胞膜上电场诱导的孔形成。可通过施加如相对短的持续时间脉冲所递送的直流(DC)信号来感应电场，该脉冲可以持续例如从一纳秒到几毫秒。可以重复这种脉冲以形成脉冲串。当这种电场在体内设置中施加到组织时，组织中的细胞经受跨膜电势，这打开了细胞壁上的孔，因此称为电穿孔。电穿孔可以是可逆的(即，暂时打开的孔将重新密封)或不可逆的(即，孔将保持打开)。例如，在基因治疗领域中，可逆电穿孔(即暂时打开的孔)用于将高分子量治疗载体转染到细胞中。在其它治疗应用中，适当配置的脉冲串单独可用于例如通过引起不可逆的电穿孔来造成细胞破坏。
发明内容
本公开总体上涉及电穿孔系统和激励导管以递送电穿孔的方法。在许多实施例中，电穿孔系统包括连接到直流(DC)能量源的导管。该导管和直流能量源还连接到计算系统，在某些实施例中，计算系统能够在身体的静脉内实现导管的三维或二维可视化。导管包括电极组件，该电极组件具有围绕其分布有多个电极的结构。该结构可包括例如环箍导管、篮状导管或球囊导管。电极可包括例如柔性电路、印刷电极或环形电极。在大量实施例中，计算系统确定导管在静脉中的定位并控制直流能量源以激励多个电极中的所选择电极。在某些实施例中，电极的选择是自动的。在其他实施例中，电极的选择由临床医生或医师基于可视化来做出。待激励的所选择电极形成电极环，该电极环与导管所在的静脉的中心轴同心。本公开的其他实施例和描述将在下文阐述。
在一个实施例中，本公开提供了用于递送电穿孔的导管。导管包括远侧部分和电极组件。远侧部分被配置成定位在身体内的静脉中。静脉限定中心轴。电极组件耦合到远侧部分并包括一个结构和围绕其分布的多个电极。该结构被配置为至少部分地接触静脉。每个电极被配置成被选择性地激励以形成与静脉的中心轴同心的激励电极的周向环。
在另一个实施例中，本公开涉及一种电穿孔系统，其包括导管、直流能量源、和计算系统。导管包括电极组件，该电极组件被配置成定位在身体的静脉中。静脉限定中心轴。电极组件包括被配置成至少部分地接触静脉的结构，以及围绕该结构分布的多个电极。多个电极中的每个电极被配置成被单独地激励。直流能量源耦合到导管并且被配置成选择性地激励多个电极的电极的子集。计算系统耦合到导管和直流能量源。计算系统被配置成检测静脉内的多个电极的相应位置，并选择电极的子集以形成与静脉的中心轴同心的激励电极的周向环。
在另一个实施例中，本公开涉及一种激励导管的方法。该方法包括将导管的远侧部分相对于空间中的中心轴定位。远侧部分包括围绕一个结构分布的多个电极，并且该结构至少部分地围绕中心轴。该方法包括确定多个电极相对于中心轴的相应位置。该方法包括基于多个电极的相应位置从多个电极中选择电极的子集，以形成与中心轴同心的电极的周向环。该方法包括激励电极的子集。
通过阅读以下描述和权利要求以及通过阅读附图，本公开的前述和其他方面、特征、细节、用途和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是结合用于电穿孔治疗的实施例的系统的示意性框图；
图2是用于图1所示的电穿孔系统的示例性篮状导管的示意图；
图3是图2中所示的篮状导管的示例性可视化的示意图；
图4是用于图1中所示的电穿孔系统的示例性球囊导管的示意图；
图5是用于图1中所示的电穿孔系统的示例性螺旋导管的示意图；
图6是激励图1-5中所示的导管的示例性方法的流程图；以及
图7是示出表示肺静脉的平面和表示导管的椭圆体的示例性相交的曲线图。
在附图的几个视图中，相应的附图标记指示相应的部件。应当理解的是，附图并不一定按比例绘制。
具体实施方式
本公开总体上涉及用于人体的医疗设备。特别地，在一些实施例中，本公开涉及电穿孔系统和使用心内导管(诸如，举例来说，螺旋导管或“电压”导管)激励导管以递送不可逆电穿孔(IRE)的方法，所述心内导管递送高电压到多个电极，治疗电流通过该多个电极流入心脏左心房的肺静脉。在该程序中，医师操纵导管以将其置于肺静脉的口或窦。导管应该优选地定向为使得导管的环与肺静脉的中心轴同心。这里应该意识到实现该方向是具有挑战性的，可能需要多次尝试，并且在某些情形下，不能实现导管的合适位置和方向。这里还需要意识到的是，希望简化放置导管以获得更好的同心度的任务并减少放置导管的时间。还希望确保导管的电极接触心脏组织。由于肺静脉的多变的形状和偏心度、心内膜和肺静脉入口的复杂性、以及由于导管的圆形形状和有限的变形能力，接触可能难以实现。
本文中所述的电穿孔系统的实施例提供了具有电极群的导管，当置于肺静脉中并进行标测时，其被选择性地激励以形成与肺静脉的中心轴同心的电极环并且通过它递送治疗IRE电流。导管由导航系统标测，在某些实施例中，导航系统为医师提供可视化和界面。在某些实施例中，导管是篮状导管，其能够置于收缩状态，以使得其可以作为线性导管操纵。该导管然后在肺静脉内扩张，以确保围绕肺静脉的整个圆周接触。所选择的电极环建立电极的虚拟环或虚拟螺旋，其作为理想放置的环形或螺旋形导管在递送IRE电流方面可操作地有效，但是放置方便得多。然而，能够预期的是如本文中所述的本公开的所描述特征和方法可以结合到任意数量的系统中，这对于本领域普通技术人员基于本文的公开内容将是能够意识到的。
现在参考附图，图1是用于电穿孔治疗的系统10的示意图和框图。通常，各个实施例包括设置在导管的远侧部分处的电极组件。如本文中所用的，“近侧”是指朝向导管的靠近临床医生的端部的方向，以及“远侧”是指远离临床医生并(通常)在患者体内的方向。导管的“远侧部分”通常指的是导管在远端处或在远端附近插入到患者体内的部分。此外，本文描述的各实施例不限于具有设置在导管远端的电极组件的实施例，而是包括导管在远侧区域中沿远侧方向延伸超过电极组件一定长度的实施例。电极组件包括一个或多个单独的、电隔离电极元件。每个电极元件，在本文中也称为导管电极，是单独布线的，以使得它可以选择性地与任何其他电极元件配对或组合，以用作双极或多极电极。
系统10可用于不可逆电穿孔以破坏组织。特别地，系统10可用于电穿孔诱导的原发性坏死治疗，其是指以这样的方式递送电流的效应，即直接使质膜(细胞壁)完整性的不可逆损失导致其分解和细胞坏死。这种细胞死亡机制可以被看作是“从外到内”的过程，这意味着细胞外壁的破坏对细胞内部造成有害的影响。通常，对于经典的质膜电穿孔，电流以短持续时间直流(DC)脉冲(例如，0.1到20ms的持续时间)的形式作为脉冲电场在紧密间隔的电极之间递送，所述电极能够递送约为0.1-1.0KV/cm的电场强度。
通过多电极环箍导管的不可逆电穿孔可以以小至每静脉一次电击来实现肺静脉隔离，这与在静脉周围顺序定位射频(RF)消融尖端相比，可以产生更短的手术时间。
应当理解的是，尽管激励策略被描述为涉及直流脉冲，但各实施例可以使用变形并且保持在本发明的精神和范围内。例如，可以使用指数衰减脉冲、指数增加脉冲及组合。
应当理解的是，电穿孔中细胞破坏的机制不是主要由热效应引起，而是通过施加高压电场引起细胞膜破坏。因此，电穿孔可以避免在使用射频(RF)能量时会发生的一些可能的热效应。这种“冷疗法”因此具有期望的特征。
在该背景下，现在再次参考图1，系统10包括导管电极组件12，其包括被配置成如上面简要概述地并且如下面更详细描述地使用的导管电极的群或阵列。电极组件12作为诸如用于组织16的电穿孔治疗的导管14的医疗装置的一部分并入患者身体17中。在示意性实施例中，组织16包括心脏或心脏组织。然而，应当理解的是，该实施例可以用于关于多种其他身体组织进行电穿孔治疗。
图1还示出了被指定为18、20和21的多个返回电极，这些电极是可以被包括在整个系统10中的多个子系统使用的身体连接的示意图，所述子系统诸如电穿孔发生器26、电生理(EP)监测器(例如心电图监测器28)、以及用于内部身体结构的可视化、标测和导航的定位和导航系统30。在所示出的实施例中，返回电极18、20和21是贴片电极。应当理解的是，单个贴片电极的示意仅是示意性的(为了清楚起见)，并且与这些贴片电极连接的该子系统可以并且通常将包括多于一个贴片(体表)电极。在其他实施例中，返回电极18、20和21可以是适合用作返回电极的任何其他类型的电极，例如包括导管电极的群。作为导管电极的返回电极可以是电极组件12的一部分或者是单独导管(未示出)的一部分。在某些实施例中，系统10还可以包括与定位和导航系统30集成的计算机系统32(包括电子控制单元50和数据存储装置-存储器52)。计算机系统32还可以包括传统的接口部件，诸如各种用户输入/输出机构34a和显示器34b等，以及其他部件。
电穿孔发生器26被配置成根据电穿孔激励策略来激励电极元件，所述电穿孔激励策略可以是预定的或可以是用户可选择的。电极元件可包括单极电极、双极电极或两者的组合。对于电穿孔诱导的原发性坏死治疗，发生器26可以被配置成在紧密间隔的电极之间产生经由电极组件12以短持续时间直流脉冲形式(例如，一纳秒到几毫秒的持续时间、0.1至20ms的持续时间、或适用于电穿孔的任意持续时间)作为脉冲电场递送的电流，所述紧密间隔的电极能够递送约0.1至1.0kV/cm的电场强度(即，在组织部位处)。不可逆电穿孔所需的振幅和脉冲持续时间是负相关的。随着脉冲持续时间减少，振幅增加以实现电穿孔。
电穿孔发生器26，有时在本文中称为直流能量源，是单相电穿孔发生器26，其被配置成生成全部产生相同方向的电流的一系列直流能量脉冲。在其他实施例中，电穿孔发生器是双相或多相电穿孔发生器，其被配置成产生不全在相同方向上的电流的直流能量脉冲。对于成功的电穿孔，一些实施例利用200焦耳的输出电平。电穿孔发生器26可输出在200焦耳输出电平下具有约负1千伏(kV)和约负2kV之间的峰值幅度的直流脉冲。在一些实施例中，电穿孔发生器26输出具有约负1.5kV和约负2.0kV之间的峰值幅度的直流脉冲。其他实施例可以输出任何其他合适的电压，包括正电压。在一些实施例中，电穿孔发生器26是单相除颤器，诸如，举例来说，从美国华盛顿州雷德蒙德的Physio-Control公司可得的Lifepak9除颤器。
继续参考图1，如上所述，导管14可以包括用于电穿孔的功能，并且在某些实施例中还包括消融功能(例如RF消融)。然而，应当理解的是，在那些实施例中，关于所提供的消融能量的类型(例如，冷冻消融、超声波等)可能有变化。
在示意性实施例中，导管14包括电缆连接器或接口40、手柄42、以及具有近端46和远侧部分48的轴杆44。导管14还可以包括本文未示意的其它常规部件，诸如温度传感器、附加电极以及相应的导体或引线。连接器40为从发生器26延伸的电缆56提供机械和电连接。连接器40可以包括本领域公知的常规部件，并且如所示地设置在导管14的近端处。
手柄42为临床医生提供了保持导管14的位置，并且还可以提供用于在身体17内操纵或引导轴杆44的装置。例如，手柄42可以包括用于改变通过导管14延伸到轴杆44的远侧部分48的导丝的长度的装置或用于操纵轴杆44以将电极组件12置于肺静脉中的优选位置和方向的装置。此外，在一些实施例中，手柄42可以被配置成改变导管的一部分的形状、尺寸和/或方向。例如，在远侧部分48包括球囊或篮状导管的情况下，手柄42可被配置成将远侧部分48从收缩状态转变到扩张状态。手柄42在本领域中也是常规的，并且将理解的是手柄42的构造可以变化。在可替代示例性实施例中，导管14可以被机器人驱动或控制。因此，不是临床医生操纵手柄来推进/缩回和/或操纵或引导导管14(以及特别地其轴杆44)，而是使用机器人来操纵导管14。
轴杆44是被配置成在身体17内运动的细长管状柔性构件。轴杆44被配置成支撑电极组件12以及包含相关联的导体和用于选择待激励的电极、信号处理或调节的可能的另外的电子器件。轴杆44还可以允许流体(包括冲洗流体和体液)、药物和/或手术工具或器械的输送、递送和/或移除。轴杆44可以由诸如聚氨酯的常规材料制成，并且限定被配置为容纳和/或输送电导体、流体或手术工具的一个或多个管腔。轴杆44可以通过常规导引器被引入到身体17内的血管或其它结构中。然后，轴杆44可以被推进/缩回和/或操纵或引导穿过身体17到期望的位置，诸如组织16的部位，包括通过使用导丝或本领域公知的其它装置。
轴杆44容纳电极线(未示出)，用于将电流传送到电极并传导由电极接收的电描记图信号。电极线在手柄42和轴杆44内部中的电极之间延伸。为此，轴杆44可包括绝缘体或绝缘材料。例如，轴杆44可以填充有绝缘材料和/或圆柱形绝缘材料层可以周向地设置在轴杆44的内部中。该绝缘的厚度和材料特征被选择为将轴杆44配置成安全用于1000伏和/或10安培的范围内的电压和电流。
在一些实施例中，导管14是环箍导管，有时称为螺旋导管，其中电极组件12包括围绕轴杆44的远侧部分48处的一个或多个环结构分布的导管电极(未示出)。环箍的直径可以变化。在一些实施例中，环箍导管具有约27毫米(mm)的最大直径。在一些实施例中，环箍直径可在约15mm和约28mm之间变化。可替代地，导管可以是固定直径的环箍导管，或可以在不同直径之间变化。在一些实施例中，导管14具有十四个导管电极。在其他实施例中，导管14包括十个导管电极、二十个导管电极、或用于执行电穿孔的任何其他合适数量的电极。在一些实施例中，导管电极是环形电极。可替代地，导管电极可以是任何其他合适类型的电极，诸如单面电极或印刷在柔性材料上的电极。在各种实施例中，导管电极具有1.0mm、2.0mm、2.5mm的长度、和/或用于电穿孔的任何其他合适的长度。
在可替代实施例中，导管14是篮状导管，其中电极组件12包括围绕轴杆44的远侧部分48处的多个齿条分布的导管电极(未示出)。齿条的数量、直径和偏心率可以变化。在一些实施例中，篮状导管包括八个齿条。在其他实施例中，篮状导管包括十二到十六个齿条。随着齿条数量的增加，每个导管电极之间的角间距减小。然而，增加数量的齿条以及因此电极需要额外的电线以将电极组件12充分地连接到手柄42和接口40。在一些实施例中，随着齿条数量增加，每个齿条的电极数量减少并且更加集中在赤道附近或者在以赤道为中心并且在纬度上例如正或负45度延伸的带内。在又一可替代实施例中，导管14是球囊导管，其中电极组件12包括在轴杆44的远侧部分48处围绕球囊分布的导管电极(未示出)。
定位和导航系统30可包括可视化系统，用于内部身体结构的可视化、标测和导航。系统30可包括本领域中通常已知的常规装置(例如，可以从圣犹达医疗公司商购获得并且如通常参考标题为“Method and Apparatus for Catheter Navigation and Locationand Mapping in the Heart”的共同受让的美国专利No.7,263,397所示的EnSite NAVXTM导航和可视化系统，其全部公开内容通过引用包含于此)。然而，应当理解的是，该系统实际上仅是示例性的而不是限制性的。用于在空间中定位/导航导管(以及用于可视化)的其它技术是已知的，例如包括Biosense Webster公司的CARTO导航和定位系统、Northern Digital公司的
Figure BDA0002214830470000081
系统、通常可得的荧光透视系统、或诸如来自Mediguide有限公司的gMPS系统的磁定位系统。在这方面，一些定位、导航和/或可视化系统将涉及提供用于产生指示导管位置信息的信号的传感器，并且可以包括例如在基于阻抗的定位系统的情况下的一个或多个电极，例如在基于磁场的定位系统的情况下被配置为检测磁场的一个或多个特性的一个或多个线圈(即，线绕组)，或基于阻抗和基于磁场的定位系统的组合，诸如，举例来说，来自圣犹达医疗公司的EnSite PrecisionTM系统。
定位和导航系统30确定导管电极相对于其中定位导管14的肺静脉的相应位置。定位和导航系统30的可视化系统在显示器34b上以二维或三维呈现并显示导管14和导管电极的相应位置。在某些实施例中，定位和导航系统30使临床医生或医师能够在显示器34b上可视化导管电极相对于肺静脉的位置，并使用诸如输入/输出机构34a的用户界面选择导管电极的子集。定位和导航系统30使得临床医生或医师能够基于确定导管14上哪些电极形成相对于肺静脉的中心轴最同心的电极环来选择待激励的电极的子集。在某些实施例中，定位和导航系统30可以建议导管14上默认的电极子集以代替临床医生或医师的选择。
在可替代实施例中，定位和导航系统30自动地确定哪些导管电极应被激励以实现与肺静脉的中心轴同心的电极环。这种自动确定可以例如基于导管电极的各个确定位置、或每个电极与肺静脉的各个接触来执行。例如，在一个实施例中，定位和导航系统30确定哪些电极形成近似圆形或椭圆形的闭合路径。在一些实施例中，该路径与正被消融的肺静脉的口或窦大致正交，即，电极将位于与肺静脉的中心轴线大致正交的平面上。这种选择可以提高消融手术的成功率。通过将导管近似为椭圆体来找到圆形或椭圆体闭合路径，识别出与肺静脉大致正交的平面，并且根据例如P.Klein的“On the Ellipsoid and PlaneIntersection Equation”(Applied Mathematics，Vol.3No.11，2012，pp.1634-1640)来计算平面和椭圆体的相交。
模拟篮状、球囊、或螺旋导管的椭圆体例如表示为：
Figure BDA0002214830470000091
其中a、b和c表示椭圆体的主轴。
与椭圆体相交的平面例如表示为：
n·(x-x0)＝0 等式2
其中n是平面的法向矢量并表示肺静脉的中心轴，以及x0是平面通过的交点。在一个可替代实施例中，平面的方向是用户控制的，并且可以选择为使得平面定向为具有法向矢量n，其不与肺静脉的中心轴重合。在这样的实施例中，可以提供图形用户界面，其使得平面能够相对于表示导管的椭圆体旋转，从而使得用户能够选择损伤的形状和方向。
平面和椭圆体的相交在图7中示出，图7示出了椭圆体702和相交平面704的曲线图700。交点x0定义了损伤的深度，其可以沿着肺静脉的中心轴706更远侧或更近侧地设置。给定x0的值，该平面被表示为：
dx+ey+fz+g＝0 等式3
参考图7，椭圆体702的轴限定坐标系。等式3中定义的平面然后旋转到由椭圆体702的轴限定的坐标系内。
通常，平面和椭圆体的相交是椭圆。该椭圆通常不会精确地穿过导管上的电极位置。导管电极接近该椭圆以形成闭合路径。在一个实施例中，选择平面的阈值距离内的电极。在一些实施例中，阈值距离可以限定为例如4.0mm。在可替代实施例中，选择最接近限定相交的椭圆的电极。在该实施例中，通过迭代搜索(诸如，举例来说，使用梯度下降法)来识别电极。因此，搜索距离的值定义椭圆路径的宽度并因此定义损伤的宽度。例如，10mm的搜索距离将产生比4.0mm的搜索距离更宽的损伤。
在某些实施例中，定位和导航系统30可包括接触感测系统，诸如，举例来说，电阻抗感测系统，其确定给定电极是否与肺静脉接触。在该实施例中，定位和导航系统30在选择导管电极的子集时考虑给定电极是否与肺静脉接触。可以使用各种技术来确定电极-组织接触，包括例如成像、电描记图振幅、阻抗测量、接触力感测、基于超声的距离测量(例如，m模式)和基于温度的接触感测。基于温度的接触感测的工作原理是，当通过电极提供RF电流时，血液中的电极被冷却并保持相对稳定的温度，而接触心内膜的电极通常温度升高。
图2是用于图1中所示的电穿孔系统10的示例性篮状导管200的示意图。篮状导管200包括在远侧部分48处示出的轴杆44，并且更具体地，在与电极组件12耦合的远端处。电极组件12包括由多个齿条202组成的结构。多个齿条中的每个齿条202包括多个电极204，其被配置为单独地且选择性地激励。齿条202限定齿条202被接合的第一极206和第二极208。
电极204被配置为用作电穿孔电极。在一些实施例中，电极204可被配置用于其他用途。例如，一个或多个电极204可执行定位或位置感测功能。更特别地，一个或多个电极204可被配置为定位传感器，其提供在某时间点与导管14、且特别是其轴杆44的远侧部分48的定位(位置和方向)有关的信息。因此，当导管14沿着组织16的感兴趣结构的表面和/或围绕结构的内部移动时，传感器可用于收集对应于感兴趣结构的表面、和/或感兴趣结构内的其他位置的定位数据点。这些定位数据点然后能够由例如建模系统用于构造感兴趣结构的三维模型。在其他实施例中，单独的导管电极用于电穿孔和定位。
电极204可以均匀地分布在齿条202周围。在图2的实施例中，电极204包括分别耦合到电极并由容纳在轴杆44内的导体供电的柔性电路。在可替代实施例中，电极204是铂环电极，其被配置成对在1000伏和/或10安培范围内的电流进行传导和/或放电。在某些实施例中，篮状导管200的齿条202是围绕电极组件12的中心轴旋转的螺旋齿条。该螺旋配置在篮状导管200的表面上更均匀地分布电极204。在其他实施例中，篮状导管200可包括由任意合适材料制成的任意合适数量的电极204。电极204可包括适于传导高电压和/或高电流(例如，在一千伏和/或十安培的范围内)的任意导管电极。每个导管电极204通过绝缘间隙210与每个其他导管电极彼此间隔开。在示例性实施例中，每个电极204具有相同长度212，并且每个绝缘间隙210具有与每个其他间隙210相同的长度。在其他实施例中，电极204和绝缘间隙210的长度可以彼此不同。此外，在一些实施例中，电极204可以不都具有相同长度212和/或绝缘间隙210可以不都具有相同长度。在一些实施例中，电极204不是均匀地分布在齿条202周围。
图3是用于图2中所示的篮状导管200的示例性电极组件12的示例性可视化300的示意图。电极组件12定位在肺静脉302中。肺静脉302限定中心轴304。电极组件12包括围绕齿条202分布的多个电极204。齿条202限定了齿条202接合的第一极206和第二极208。电极204不均匀地分布在齿条202周围。电极204远离第一极206和第二极208集中，这是因为当篮状导管200定位时，第一极206和第二极208可能不与肺静脉302接触。换句话说，当远离第一极206和第二极208集中时，电极204更可能接触肺静脉302。
可视化300示出了从电极204中选择的电极306的子集。如上所述，电极306的子集可以被自动选择，或者由诸如临床医生或医师的用户来选择。在某些实施例中，电极306的子集最初由定位和导航系统30基于例如每个电极的接触状态自动选择，并且提供给操作该系统的临床医生或医师。然后，系统使临床医生或医师能够确认或修改电极306的子集。电极306的子集被选择以使得电极306形成通过电极306的最佳接近围绕篮状导管200的大圆的路径，并且进一步形成与肺静脉302的中心轴304最同心的电极306的环。在某些情况下，该环可以是基本圆形的，或者在某些情况下，是非圆形的。当被激励时，电极306形成虚拟螺旋导管，其以与理想放置的环箍或螺旋导管所实现的几乎相同的几何图案递送直流能量。
在可替代实施例中，在电极组件12上提供更密集的电极204的阵列以使得能够选择与肺静脉302的中心轴304更同心的电极306的子集。具有可用于选择的较少电极204的实施例使得能够选择电极306的更接近同心的环。
可视化300还示出了用户界面308，用于电极306的子集的用户选择。用户界面308可以如图1所示集成在定位和导航系统30内，以及与用于肺静脉302内电极组件12的三维或二维显示的可视化系统集成。
图4是用于图1中所示的电穿孔系统10的示例性球囊导管400的示意图。球囊导管400包括从导管14的远侧部分48扩张的球囊表面402，如图1中所示。球囊导管400包括电极组件12，其具有印制在球囊表面402上的多个电极404。每个电极404被配置成单独地且选择性地被激励以形成与肺静脉302的中心轴304同心的电极环，两者均在图3中示出。
图5是用于图1中所示的电穿孔系统10的示例性螺旋导管500的示意图。螺旋导管500包括多个螺旋齿条502，其围绕中心轴504旋转并在端部506处接合。多个电极(未示出)分布在螺旋齿条502上以形成电极组件12。每个电极被配置成单独地且选择性地被激励以形成与肺静脉302的中心轴304同心的电极环，两者均在图3中示出。
图6是激励图1-4中所示的导管14、以及更具体地电极组件12的示例性方法600的流程图。参考图1-6，方法600开始于将导管14的远侧部分48相对于空间的中心轴定位610，空间的中心轴诸如举例来说是由肺静脉302限定的中心轴304。远侧部分48可操作以定位包括电极204的电极组件12，电极204分布在电极组件12的结构周围。电极组件12的结构可例如包括齿条202或球囊表面402。电极组件12的结构至少部分地围绕中心轴。
一旦导管14被定位610，定位和导航系统30确定620多个电极204相对于中心轴的相应位置。然后基于电极204的相应位置选择630电极306的子集。电极306形成与中心轴同心的周向电极环，并且可以是基本圆形或非圆形的。定位和导航系统30被配置为选择630电极306并控制电穿孔发生器26来激励640电极306的子集。选择630电极306和激励640电极306可由电穿孔发生器26通过控制开关网络或寻址电路来执行，该开关网络或寻址电路使得所生成的直流信号能够通过轴杆44到达远侧部分48处的电极组件12来到达电极306。因此，电穿孔发生器26还由定位和导航系统30控制，以确保多个电极204的剩余电极不被激励，或可替代地，剩余电极可用作返回电极。
上述各实施例的技术效果可包括：(a)减少准确定位导管以将电穿孔递送到心脏组织所需的时间；(b)改善周围损伤相对于目标静脉中心轴的同心度；(c)改善电穿孔治疗的有效性；(d)减少电穿孔治疗期的总时间；(e)通过使用处于收缩状态的篮状导管或球囊导管，简化用于递送电穿孔的导管的定位；以及(f)通过使用篮状导管或球囊导管改善导管电极与心脏组织的相应接触。
虽然上面以一定程度的特殊性描述了本发明的某些实施例，但是在不背离本公开的精神或范围的前提下，本领域技术人员能够对所公开的实施例做出多种变形。所有的方向参考(例如，上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、之上、之下、垂直、水平、顺时针、以及逆时针)仅用于标识目的以帮助读者理解本公开，并没有任何限制，特别对于本发明的位置、方向、或用途。接合参考(例如，附接、耦合、连接等)应该被广义地解释并且可以包括元件的连接之间的中间构件以及元件之间的相对移动。这样，接合参考并非必然直接指的是两种元件彼此直接地连接和彼此固定地连接。以上说明书所包含的或附图中所示出的所有事物应该解释为仅示意性的而非限制性的。在不背离所附权利要求限定的本公开的精神的前提下，可以做出细节或结构的改变。
在介绍本公开或其优选实施例的各元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在指代存在一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包容性的，并且意指除所列举元件之外还可以有另外的元件。
由于在不脱离本公开的范围的情况下可以对上述构造作出各种改变，因此目的是包含在以上描述中或附图中示出的所有内容应当被解释为说明性的而不是限制性的。

Claims (10)

1.一种用于递送电穿孔的导管，所述导管包括：
远侧部分，其被配置成定位在身体内的静脉中，所述静脉限定中心轴；以及
耦合到所述远侧部分的电极组件，所述电极组件包括：
被配置成至少部分地接触所述静脉的结构；以及
围绕所述结构分布的多个电极，所述多个电极中的每个电极被配置成被选择性地激励以形成与所述静脉的中心轴同心的激励电极的周向环，其中，形成所述周向环的所述多个电极的子集被配置成由耦合到所述导管的计算系统通过基于检测到的所述多个电极的相应位置自动地确定所述多个电极中的哪些电极形成近似圆形或椭圆形的闭合路径来选择，其中，所述计算系统被配置成通过如下步骤自动地确定所述多个电极中的哪些电极形成近似圆形或椭圆形的闭合路径：
将所述导管近似为椭圆体；
识别与所述静脉的中心轴大致正交的平面；
计算所述椭圆体和识别出的所述平面的相交；以及
选择所述多个电极中的在计算出的所述相交的阈值距离内的电极。
2.根据权利要求1所述的导管，其中所述结构包括球囊，所述多个电极围绕所述球囊分布。
3.根据权利要求1所述的导管，其中所述结构包括具有多个齿条的篮，所述多个电极沿所述齿条分布。
4.根据权利要求3所述的导管，其中所述多个齿条限定所述多个齿条接合的第一极和第二极，并且其中所述多个电极远离所述第一极和第二极集中。
5.根据权利要求1所述的导管，其中所述激励电极的周向环是非圆形的。
6.一种电穿孔系统，包括：
导管，其包括电极组件，所述电极组件被配置成定位在身体的静脉中，所述静脉限定中心轴，所述电极组件包括：
被配置成至少部分地接触所述静脉的结构；以及
围绕所述结构分布的多个电极，所述多个电极中的每个电极被配置为被单独地激励；
直流(DC)能量源，其耦合到所述导管并被配置成选择性地激励所述多个电极的电极的子集；以及
耦合到所述导管和所述直流能量源的计算系统，所述计算系统被配置成：
检测所述静脉内的所述多个电极的相应位置；以及
选择电极的子集以形成与所述静脉的中心轴同心的激励电极的周向环，所述计算系统被配置成通过基于检测到的所述相应位置自动地确定所述多个电极中的哪些电极形成近似圆形或椭圆形的闭合路径来选择电极的所述子集，其中，所述计算系统被配置成通过如下步骤自动地确定所述多个电极中的哪些电极形成近似圆形或椭圆形的闭合路径：
将所述导管近似为椭圆体；
识别与所述静脉的中心轴大致正交的平面；
计算所述椭圆体和识别出的所述平面的相交；以及
选择所述多个电极中的在计算出的所述相交的阈值距离内的电极。
7.根据权利要求6所述的电穿孔系统，其中所述计算系统还包括可视化系统，其被配置成显示所述多个电极相对于所述静脉的相应位置。
8.根据权利要求7所述的电穿孔系统，其中所述可视化系统还被配置成呈现三维显示。
9.根据权利要求7所述的电穿孔系统，其中所述计算系统还包括用户界面，其被配置成基于检测到的所述相应位置使得能够进行所述电极的子集的用户选择。
10.根据权利要求6所述的电穿孔系统，其中所述计算系统还被配置成检测所述多个电极与所述静脉的相应接触。
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