CN110494080A - 方向独立感测、标测、接口和分析系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开总体上涉及方向独立感测(OIS)和全极标测技术(OT)在如本文所述的各种系统、装置和方法实施方式的应用。类似地，公开了适于支持OIS和OT系统和方法的系统和方法。此外，还公开了提供部分地基于测量数据生成或从测量数据导出的终端用户界面、诊断标记和视觉显示的OIS和OT实现。各实施方式还描述了应用优化技术以确定与基于电极的诊断程序及其向量表现形式相关的局部电场的最大电压差。还描述了各种图形用户界面相关特征以便于定向和电极集群信号显示。

Description

方向独立感测、标测、接口和分析系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在2017年4月14日提交的美国临时专利申请No.62/485,875的优先权和权益，其公开内容以其整体通过引用并入本文。
技术领域
部分地，本公开总体上涉及血管系统领域以及与其相关的数据收集和分析。更特别地，本公开部分地涉及基于电生理数据测量和分析感兴趣的诊断信息的系统和方法。
背景技术
电生理(EP)导管在各种诊断、治疗和/或标测和消融程序中使用以诊断和/或矫正诸如房性或室性心律失常的疾病，包括例如异位房性心动过速、心房颤动、以及心房扑动。心律失常可以导致多种情形，包括心率不规则、同步房室收缩的缺失、以及心室的血流郁滞，这可能导致各种有症状和无症状疾病甚至死亡。
通常，导管被布置和操纵通过患者的血管至目的位点，例如，患者心脏内的位点。导管携带一个或多个电极，其例如可以用于心脏标测或诊断、消融和/或其他治疗递送模式、或用于这两者。一旦在目的位点，治疗可以例如包括射频(RF)消融、冷冻消融、激光消融、化学消融、基于高强度聚焦超声的消融、微波消融、和/或其他消融治疗。导管将消融能量施加至心肌组织以产生心肌组织中的一个或多个损伤。为了将导管放置在身体内的期望位点，可以使用某种类型的导航，诸如使用包含在导管(或护套)中的机械转向部件。在一些示例中，医务人员可以使用这些机械转向部件手动地操纵和/或操作导管。
如上所述，各种导管设计，诸如，举例来说，具有电极阵列的基于样条的导管，可以用于执行相对于心脏系统的电压标测。电压标测是评估致心律失常性心肌的重要临床工具，并且指导进一步的诊断和治疗程序。它最常使用双极来执行；然而使用基于双极的信号时方向依赖性和电极间距不规则性的挑战可能导致不佳的数据收集和错误的信号处理。
部分地，本公开解决了这些挑战和其他挑战，其部分地通过扩展基于全极性的系统和方法来用于如本文所述的电压标测和其他组织感测相关系统和方法来。
发明内容
前述讨论仅旨在示意所属领域并且不应视为对权利要求范围的否定。本公开总体上涉及方向独立感测(OIS)和全极标测技术(OT)在如本文所述的各种系统、装置和方法实施方式的应用。在一个实施方式中，本公开涉及减少与从受试者获取的电生理数据相关的一种或多种类型的误差的系统和方法。
部分地，本公开涉及一种减少使用多个电极从受试者获得的心脏系统数据中一种或多种误差类型的方法。该方法包括通过使用量值归一化差分电场向量来定义误差减小向量，其中差分电场向量是第一电场向量E(tj)和第二电场向量E(ti)的差值，其中ti和tj是实时电场测量值，其中tj＞ti以及其中量值为|E(tj)-E(ti)|；通过执行向量操作来确定心脏系统参数，所述向量操作包括在(i)或与其垂直的向量以及(ii)诊断向量上使用运算符操作来生成输出，其中诊断向量是使用测量的心脏电描记图信号来生成，其中输出是标量输出或向量输出；以及显示输出或与输出相关的信息。在一个实施方式中，该方法还包括最大化|E(tj)-E(ti)|。
在一个实施方式中，运算符是点积运算符，其中诊断向量是E(t)，以及其中的输出是标量电场信号Em(t)。在一个实施方式中，该方法还包括计算Em(t)的峰峰值。
在一个实施方式中，该方法还包括确定标量电压信号Vm(t)，其中Vm(t)包括k和Em(t)的积，其中k是多个电极之间的电极间距。在一个实施方式中，该方法还包括计算Vm(t)的峰峰值。在一个实施方式中，运算符是点积运算符，其中诊断向量是E(t)，并且其中的输出是标量电场信号Em⊥(t)。
在一个实施方式中，该方法还包括确定和之间的一个或多个方向偏差，并且在一个或多个方向偏差超过阈值时产生警报，其中的方向是激活方向。在一个实施方式中，阈值是从约15度至约20度的范围之间的角偏差。
在一个实施方式中，一种或多种误差类型包括基于方向的误差，以及还包括减少基于方向的误差。在一个实施方式中，该方法还包括显示对应于或对齐于相对于心脏组织表示的2D或3D显示的的一个或多个图形用户界面元件。在一个实施方式中，该方法还包括显示对应于或对齐于相对于所检测的心脏组织激活的一个或多个区域的的一个或多个图形用户界面元件。在一个实施方式中，该方法还包括显示包括多个用户可选元件的图形用户界面元件，其中用户可选元件包括多个三角形电极集群和多个方形电极集群。
在一个实施方式中，响应于一个或多个方形电极集群或三角形电极集群的用户选择，显示与所选择的每个集群相关联的一个或多个波形。在一个实施方式中，图形用户界面元件是包括用于诊断导管的电极阵列的表现形式和一个或多个标记的引导图，其中标记对应于从由双极电压、单极电压、单极波形、双极波形、消融间隙、和激活方向组成的群组选择的参数。在一个实施方式中，标记是彩色的并且还包括显示包括色彩的颜色编码图例。可以使用各种其他标记，但不限于此，诸如阴影线、粗体和其他视觉提示或图形用户界面元件。该可能标记的宽范围适用于本文中描述或描绘的所有用户界面和视觉表现形式。
部分地，本公开涉及使用多个基于电极的测量来确定受试者的诊断信息的方法。该方法包括在一个或多个电子存储器存储装置中存储所接收的关于受试者的一个或多个组织的一组或多组电生理学(EP)数据，其中一组或多组数据包括第一组EP数据；从第一组EP数据确定一组电场数据，其中该组电场数据包括多个时变电场向量；计算多个时变电场向量的每对时间相邻电场向量的差向量，其中每个差向量具有差分量值，从差向量的差分量值确定差分量值的相对极值，作为第一差分量值；定义第一诊断参数，其中与具有第一差分量值的差分向量成比例或相等；以及显示沿方向定向的图形用户界面元件。在一个实施方式中，该方法还包括(i)使用向量运算符和或(ii)与相关或从其导出的向量确定第二诊断参数。
部分地，本公开涉及一种生成适于与一个或多个心脏组织测量信号进行比较的参考信号的方法。该方法包括选择非线性排列的连接的单极的集群；将所选择的单极和相关联的双极的组合转换为电场分量；以及将电场分量转换为电势信号Vx和Vy，其中x和y是导管参考系的轴。
在一个实施方式中，该方法还包括归一化Vx和Vy信号以生成一方向独立信号。在一个实施方式中，该方法还包括对方向独立信号进行滤波以生成滤波的方向独立信号，其中滤波的信号是方向独立的。在一个实施方式中，滤波步骤包括选自下面群组的一个或多个步骤：减少与去极化检测相关的误差、低通滤波、微分、和信号阈值处理。
在一个实施方式中，该方法还包括使用心脏组织的不应期、本底噪声、和过零检测器来处理滤波的方向独立信号，以检测滤波信号中的极化事件。在一个实施方式中，归一化步骤包括确定欧几里得量值。在一个实施方式中，转换所选择的单极和相关联的双极的组合的步骤是通过执行最小二乘拟合来执行的。在一个实施方式中，该方法还包括测量心房颤动期间来自心脏组织的多个电信号，并表征使用心脏系统参数导出的向量场的空间相干性。
在一个实施方式中，表征步骤是使用向量场的一个或多个向量的相干或熵测度来执行。在一个实施方式中，表征步骤是通过基于每个周期的相干滤波Vmax值并且比较每个周期的滤波结果来执行，以排除不同周期之间的不一致区域。
在一个实施方式中，一种或多种方法包括确定消融线间隙。在一个实施方式中，一种或多种方法包括标测瘢痕边界、瘢痕内峡部或轨迹。在一个实施方式中，一种或多种方法包括评估规则窦性心律中以及心房颤动期间的心房基质。在一个实施方式中，一种或多种方法包括定位可折返的入口位点或出口位点。
尽管本发明涉及不同的方面和实施方式，应该理解的是，本文中公开的不同方面和实施方式可以适当地整体或部分地集成在一起。因此，本文中公开的每个实施方式可以在给定实现方式时适当地以不同程度并入各方面的每一个，并且来自各方法的步骤可以没有限制地组合。尽管本文中具有前述和其他公开内容，但是本文中公开的各实施方式也可以在适用时应用于基于双极的系统和方法的情境。
通过以下描述和附图，所公开实施方式的其他特征和优点将显而易见。
附图说明
本专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求和支付所需费用后由主管局提供。
图1A是用于生成表面模型、在其上标测电生理信息、和/或提供用户界面、诊断信息、电生理向量表现形式和位置信息的系统的图解视图。
图1B是图1A中示意的系统的简化图解和示意图。
图2A是根据示意性实施方式的具有可分组成正方形和三角形集群的电极的示例性导管的一个实施方式的等距视图。
图2B是四个电极的放大图，其适于分组为相对于用于参考触发生成的导管参考系和用于确定沿导管轴的方向双极信号的关系的方形或三角形集群。
图3是E(t)环的3D曲线图，其包括在最大(或相对极值)峰峰电压和电场量值的方向上取向的。
图4是示出相对于向量和相对于的角偏差的行波的激活、波峰、表面法线和传导速度方向的图示。
图5是示出使用参考触发或参考信号生成和相关OT度量Vm(t)的方法的流程图。
图6是示意在导管和3D身体坐标系(包括旋转和平移)的情境中的电极定位和的表现形式的示意图。
图7A是适于生成参考触发或参考信号的系统的框图。
图7B是示出从单极信号和双极信号的组合生成方向独立参考触发或参考信号的方法的流程图。
图8A-8D示出使用图7A的信号处理系统生成的一系列图，其中虚线信号已被低通滤波。
图9A是示出激活方向()和最大峰峰值电压()之间的角度差S的曲线图，与之相邻的是呼吸对时间的曲线图图9B。
图10A-10C是示出来自窦性心律(SR)和心房颤动(AF)的研究的单极(图10A)、Em(图10B)、和Em⊥(图10C)的曲线图。
图10D是来自沿主导()和非主导()方向分解的样本AF搏动的双极EGM信号的曲线图。
图11A是用包括引导用户界面的用户界面组件，该引导用户界面具有三十六个用户可选三角形集群网格阵列，其适于响应于所选择的每个集群触发波形显示。
图11B是包括引导用户界面的用户界面组件，该引导用户界面具有九个用户可选方形集群网格阵列，其适于响应于所选择的每个集群触发波形显示。
图12A-12F是用户界面组件，其包括引导用户界面和响应于方形和三角形集群的各种组合的用户选择而显示的波形。
图13是包括基于色彩图引导的用户界面组件，用于帮助使用峰峰值电压(Vpp)标测度量来定位消融间隙。
图14是用户界面的示意图，其示意了导管取向角对全极电压测量的影响变化。
图15是用户界面显示，其包括显示为覆盖图和相对于三维几何表面模型(GSM)的方向元件的浮动引导界面和电场环界面，以及信号显示器，例如引导界面上显示的双极和触发的标测点采集窗口。
图16是用户界面显示，其使用用于定时和方向元件的彩色图来示出最大双极方向和激活区域。
图17是包括分别用于窦性心律(SR)和心房颤动(AF)的向量场的两个面板(A和B)和包括SR和AF周期期间的十个心脏周期上的熵值的第三面板的数据表现形式图。
图18是针对三个AF周期的数据表示图，其示出了向量场表现形式、从向量方向导出的相干网格、调节后的标记编码Vmax表现形式和基于相干向量选择的填充Vmax值的表现形式。
具体实施方式
概述
本公开总体上涉及方向独立感测(OIS)和全极标测技术(OT)到各种系统、装置和方法实施方式的应用，诸如电压标测和本文所述的其他方面。电压标测是评估致心律失常心肌的重要临床工具并指导进一步的诊断和治疗程序。部分地，本公开提供了基于OIS技术的新分析工具和数据表现形式，以增强电压标测和其他方法。另外，公开了适于支持OIS和OT系统和方法的系统和方法。
此外，还公开了提供终端用户界面、诊断标记和视觉显示的OIS和OT实现，其部分地基于测量数据生成或从测量数据导出。一般而言，本公开涉及生成、收集和处理电生理信息(术语“电生理”和“电生理的”中的每一个在下文中将称为“EP”)的实现方式和特征。类似地，除非另有说明，否则术语“OIS”和“OT”在本文中可互换使用。
本文公开的实施方式还应用优化技术来确定与基于电极的诊断程序相关的局部电场的最大电压差(或其差分量值/值的相对极值)及其向量表现形式，其在下面更详细地介绍为(或m-hat)，以及其他诊断向量(例如其他OT度量和参数)的变体和扩展。该向量表现形式和从其导出并与之相关的其他向量也将在本文中描述，并且通常称为诊断向量。诊断向量可以向终端用户提供方向和位置反馈以及其他视觉标记。例如，这种诊断向量的显示可用于引导终端用户操纵导管到感兴趣的定位，例如心脏中的组织激活区域。
另外，本公开还包括适合于生成参考触发器的实施方式，该参考触发器减少包括方向效应和共模远场噪声的一种或多种误差类型。即使使用双极来确定，参考触发器仍保持方向独立。方向独立参考触发器的实现可以提高可靠性和一致性。本文描述了各种系统、方法和装置的前述和其他实施方式以及设计特征。在更详细地考虑这些之前，考虑它们与各种OIS和OT实现如何相关是有益的。
OIS描述了一种或多种感测方法，包括确定对导管方向不敏感的心肌激活方向的方法。目前，心肌激活是通过由相邻电极产生的传统双极来测量，由于物理电极的有限数量和间隔，传统双极跨越有限数量的方向。通过组合来自集群(用于导出EP特征的紧邻电极的集合)的所有信号的信息作为全极，可以计算“有效双极”。这种组合避免了由物理双极对方向施加的限制。
此外，无论导管(双极)方向如何，在任何方向上计算双极的能力允许确定最大峰-峰电压值。以前，需要在E场方向上定向双极，来产生最大峰-峰电压，并且在多数情况下不能实现。因此，本文中关于OIS、m-hat以及其它等描述的特征相对于已建立的方法提供了明显的改进。
心脏EP标测现在主要使用电描记图(EGM)。EGM通常是双极的并且从电极对获得。单极EGM会包含远场信息和不太稳定的基线，这使得它们在用于标测目的时缺乏吸引力。使得单极信号可用于标测的该单极信号的一个特征是其形态和幅度与导管方向无关。双极EGM的幅度和形态依赖于计算它们的电极对的波前和相对方向，并因此依赖于导管方向。
EP信息也可以通过起搏组织或器官并观察从紧邻捕获发生的位点所产生的去极化扩散来引发。由于起搏伪影和其他误差，这些观察利用当前技术是困难的，但是如本文所述的电压或电场信息形式的或来自电压或电场信息的方向信息可用于减少误差或消除不确定度或模糊度。例如，指示激活方向的向量或路径或与激活方向相反的方向可以有利地用作用户界面的一部分，以便于放置基于诊断电极的导管。
诸如彩图或其他用户界面覆盖或组件的引导图或界面可用作诊断工具以引导目标消融、数据收集，并且一旦导管已经相对于其目标定位放置就可以启动其他程序。给定的彩图也可以一般地称为标记图或标测图或标测。给定的彩图可以表示为具有阴影线、阴影、虚线和图案线及其他视觉提示的标记，以向用户提供对任何这种图的特征的视觉感知。可以单独示出或连同用于引导终端用户的有用标记和图例来示出限定导管中各电极之间的空间关系的模式或量规的使用。此外，这种电极表现形式可用于可视化和测量向量场中向量的方向和模式。通过利用EP测量和本文中所述的极值向量技术导出这些向量，在AF期间可以有利地使用与通过基于熵的分析确定的这些向量的空间相干性有关的细节，如本文中更详细地讨论。
另外，在如何决定在哪儿放置导管以精确地靶标特定激活区域方面的方向模糊可以通过使用呈现给导管操作员的m-hat、彩图、用户界面标记和其他信息来有利地减少或限制或引导。可以在一个或多个用户界面窗口中呈现终端用户的引导以及m-hat和其他用户界面特征的表现形式，如下面更详细的描述。例如，可以通过输出关于使用EP测量和/或EGM生成的几何表面模型的一个或多个视图的m-hat或其他标记来提供终端用户指导。
关于双极，对方向的依赖导致不一致的测量幅度和基于形态的测量，例如由于方向和其他误差导致的激活时间。进而，这些误差也会影响导出量，如瘢痕边界、激活方向和传导速度。通常，依赖于先前测量或生成的数据的分析模块之间的不期望效果和误差传播的这些类型总体上被称为误差或误差类型。
鉴于与方向和方向问题相关的不期望效果，基于方向的误差被用作指代这些误差类型和其他类型的类别。部分地，使用m-hat、方向独立参考触发器和本文中公开的其他特征支持减少各种误差类型的方法。
在一个实施方式中，本文中公开的方法、系统和装置可以在没有导航系统的情况下使用，并因此在适于OT导管的EP记录系统中具有广泛适用性。此外，可以严格地在导管坐标系内执行确定标量E场或电压EGM信号。产生的标量信号和峰峰值电平不需要导航(电极位置)信息。
另外，各实施方式的前面概述也可以与系统或方法组合或形成系统或方法的一部分，以执行下述中的一个或多个：确定消融线间隙；标测瘢痕边界，诸如室性心动过速(VT)瘢痕边界；确定低压通道，和瘢痕内的峡部；评估心房基质；以及定位可折返入口或出口位点。通过前述提供一些实施方式遵从的情境和概述，考虑一些系统实施方式和导管相关特征以提供进一步情境是有用的。
示例性系统特征和实施方式细节
图1A示意了用于将对应于解剖结构的EP信息标测到解剖结构的多维(例如，三维)几何表面模型(GSM)上的系统160的一个实施方式。除了其他组件之外，系统160包括医疗装置162和数据收集和分析系统164，其适于从受试者收集如本文所述的EP数据和其他数据，并生成包括本文中公开的数据显示、用户界面和其他OT相关特征的输出。在一个实施方式中，医疗装置162包括导管，并且系统164部分地包括处理设备166。
处理设备166可以包括用于处理数据、信号和信息的一个或多个设备、装置和机器，包括例如可编程处理器、诸如计算机、或多处理器或计算机的计算装置。除了硬件之外，该设备还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、堆栈、数据管理系统、操作系统、一个或多个用户界面系统、或者它们中的一个或多个的组合的代码。
此外，处理设备166可以包括机器可读介质或其他存储器，其包括用于显示图形用户界面的一个或多个软件模块，诸如系统160的界面。处理设备166可以使用网络交换诸如监测数据或其他数据的数据，该网络可以包括一个或多个有线、光学、无线或其他数据交换连接。
处理设备166可包括服务器计算机、客户端用户计算机、控制系统、诊断系统(诸如，举例来说，心脏诊断系统)、微处理器或能够执行指定由处理设备166执行的动作的一组指令(顺序或其他)的任何装置。此外，术语“处理设备”还应被视为包括计算装置的任意集合，它们单独或联合执行一组(或多组)指令以执行一个或多个软件特征或方法或操作为本文中所述的一个系统组件。
处理设备166可以采用电子控制单元的形式，例如，其被配置为获得心脏结构的GSM并使用由例如导管162采集的数据来构造与心脏结构相对应的EP标测图。导管162被配置为插入到患者的身体168中，以及更特别地，到患者的心脏170中。导管162可以包括线缆连接器或接口172、手柄174、具有近端178和远端180的轴杆176、以及安装在导管162的轴杆176内或其上的一个或多个传感器182(例如，1821、1822、1823)。在一个实施方式中，传感器182布置在轴杆176的远端180处或附近。连接器172为线缆提供机械、流体、和电连接，该线缆诸如举例来说是延伸至系统的线缆184、186。
安装在导管162的轴杆176内或轴杆176上的传感器182电连接至系统164，以及特别地其处理设备166。传感器182可提供用于各种诊断和治疗目的，包括例如但不限于，EP研究、起搏、心脏标测、和消融。在一个实施方式中，提供一个或多个传感器182以执行定位或位置感测功能，诸如相对于一个或多个激活区域的引导，其中激活可以在不同的时间点发生。
因此，在这种实施方式中，随着导管162沿心脏结构的表面和/或绕该结构的内部移动，传感器182可以与通过m-hat及其相关队列的其他诊断向量和OT度量、运算符和参数更加详细描述的显示输出以及向量或线段一起使用。
在一个实施例中，系统164以及特别地其处理设备166被配置为获得心脏表面(或至少其一部分)的GSM，并将与该心脏结构相对应的EP信息标测在GSM上。GSM的示例在图13、15和16中的图形用户界面表现形式中示出，本文中将更详细地讨论。处理设备166被配置为至少部分地使用由导管162采集的数据(定位数据和/或EP数据/信息)来构造GSM和EP标测图中的一者或两者，以及另外执行本文中公开的各种OT相关标测和其他方法和特征。
在一个实施方式中，其中系统164被配置为构建GSM，系统164被配置为获取由对应于心脏结构的传感器182收集的定位数据点。系统164被配置为然后在心脏结构的GSM的构造中使用那些定位数据点。系统164被配置为基于所收集的定位数据点中的一些或全部来构建GSM。系统164被配置为与传感器182一起工作来采集定位数据点以支持本文中公开的方向独立电压标测和其他数据分析以及用户界面特征。在这样的实施方式中，系统164可以包括基于电场的系统，诸如，例如可以从圣犹达医疗公司商业可得的EnSite NavXTM系统，并且通常参考名称为“Method and Apparatus for Catheter Navigation and Locationand Mapping in the Heart”的美国专利号7,263,397，其全部公开内容通过引用并入本文。另一示例性系统164是EnSite PrecisionTM系统，其使用基于阻抗和基于磁的定位。
作为本文中公开的用户界面设计以及其他分析和数据处理和显示特征的一部分，GSM表现形式是相对于一个或多个线段、标量值或向量来描绘。这些几何、方向、标量值单独或组合设计来指示心脏组织激活的方向或以其他方式通知用户通过导管旋转和位置变化到达感兴趣靶标位置进行迭代测试的运动路径或方向。
参考图1B，除了处理设备166以外，除了其它可能的组件之外，系统164可以包括多个贴片电极188、多路复用开关190、信号发生器192、和显示装置194。在另一示例性实施方式中，这些组件中的一些或全部是独立的且不同于系统164，但是它们电连接至系统164且被配置为与系统164进行通信。
处理设备166可包括可编程微处理器或微控制器，或者可包括专用集成电路(ASIC)。处理设备166可包括中央处理单元(CPU)和输入/输出(I/O)接口，处理设备166可通过输入/输出接口接收多个输入信号，包括例如由贴片电极188和传感器182生成的信号，并生成多个输出信号，包括例如用于控制例如显示装置194和开关190和/或为其提供数据的那些输出信号。
处理设备166，例如通过存储器197，包括或访问一个或多个软件模块或程序199a、199b和199c，例如参考触发器生成或处理模块，适合于从电场和电位值选择最大、最小和相对极值的优化模块、m-hat确定模块、向量操作模块、GSM显示模块、m-hat显示模块、用户导管引导模块、激活区域显示模块、用户界面模块、电压标测模块以及其他软件模块。模块199a、199b和199c可以是彼此的子集，并且通过各种输入、输出和数据类来布置和连接。而且，图1A中描绘了三个示例性模块199a、199b和199c，任意合适数量的模块能够由系统160的各实施方式来安装或访问。
处理设备166可被配置为利用合适的编程指令或代码(例如，软件199a、199b和199c)执行各种功能，例如上文和下文中更为详细地描述的那些功能。因此，处理设备166利用在计算机存储介质上编码的一种或多种计算机程序进行编程，用于执行本文所述的功能。这些功能可以包括生成适合于在显示装置上显示的一个或多个用户界面(UI)组件。用户界面组件也可以在用户输入装置上显示其在某种程度上包括触屏或其他显示器。一个或多个软件模块或其组件可用于实现本文中描述和描绘的用户界面组件。这些界面可以包括选择所有特征(SA)，通过其可以选择阵列中的所有方形电极或所有三角形电极以显示与其相关的EP信号和相关参数。
除了称为“腹部贴片”的贴片电极188B以外，贴片电极188被提供来生成电信号，例如用于确定导管162的位置和方向。在一个实施方式中，贴片电极188正交地置于身体168的表面上，并用于在身体168内创建特定轴线电场。
在一个实施方式中，导管162的传感器182电耦合到处理设备166并且配置成用于位置感测功能。更特别地，传感器182通过激励贴片电极188被放置在身体168内(例如，心脏内)产生的电场内。
部分地，本公开使用诊断导管上的电极来导出局部“伪双极”、“等效双极”、方向独立参考信号、诊断向量或“全极”信号，这些信号是独立于导管方向的并且没有低频噪声和远场效应。电极可以位于诊断或其他导管上，或者在一些实施方式中，电极可以位于多个导管上，其中导管上的电极位于彼此附近或彼此相邻。此外，如此导出的等效双极EGM具有反映生理和解剖方向的特征形状和关系，其通过更一致的激活定时方向实现更好的接触标测图。
图2A示出了诊断导管的实施方式，其可用于如本文中所述的标测和数据收集应用。包括电极阵列或其他电极配置的各种诊断导管可用于实现本文中公开的实施方式。在一个实施方式中，诊断导管是高密度(HD)导管，诸如HD网格导管。AdvisorTM HD网格标测导管(可从圣犹达医疗公司商购获得)是适用于各实施方式的示例性HD导管。类似地，另一个实施方式包括具有分段电极的消融导管，分段电极具有远侧消融电极和近侧分段，反之亦然，能够实现四面体或多个三角形集群形成。
可以用于收集如本文中所述的数据的其他类型的消融和/或诊断导管的实例在名称为“Utilization of Electrode Spatial Arrangements for Characterizing CardiacConduction Conditions”的美国专利公开No.2016/0045133中公开，其内容以其整体通过引用并入本文。通常，任意合适的诊断导管能够用来适用于本文中公开的任何给定实施方式。
图2A示意包括耦合至桨状物12的导管主体11的诊断导管10的一个实施方式。导管主体11还可以包括第一主体电极13和第二主体电极14。桨状物12可以包括第一样条16、第二样条17、第三样条18和第四样条19，它们通过近侧耦合器15耦合至导管主体11并在桨状物22的远端通过远侧连接器21耦合至彼此。在一个实施方式中，第一样条16和第四样条19可以是一个连续的片段，并且第二样条17和第三样条18可以是另一连续的片段。
在其他实施方式中，各个样条可以是耦合至彼此的单独片段。多个样条还可以包括可变数量的电极20。在所示意实施方式中的电极可以包括沿样条均匀间隔的环形电极。在其他实施方式中，电极可以被均匀或不均匀地间隔，并且电极可以包括点或其他类型的电极。
在图2A中，关于示例性导管10描绘了导管电极A、B、C、D、E、F和G的代表群组。电极的中央集群215包括电极A、B、C和D。在一个实施方式中，中央集群限定一个如针对中央集群215的虚线所示的正方形，每个顶点对应于A、B、C和D中的一个。尽管适用于其他四个电极组，但也可以通过将ABCD群组解分为四个三角形电极集群来分析由A、B、C和D限定的四个电极方形(或矩形)集群。关于图2A，由它们顶点限定的中央集群215的四个三角形电极群组或集群是ABD、ACD、CAB和CDB。这样，对于每个四顶点方形中的每一个，具有四个三角形电极群组。
每个顶点由四个电极的方形或矩形集群的两个正交边形成直角。如所示，通过虚线，示例性三角形群组也由中央集群215左侧的电极GHA示出。从各个电极获得的测量值可用于确定各种感兴趣参数，诸如Emax或Vmax。去极化上的E场轨迹通常形成环，其可以以二维或三维图形示出，例如图3、14和15中所示出的那些。E场导出的环，例如使用最小二乘法导出，优选地合并来自集群的所有可能双极的信息。通常，当确定Emax(或Vmax)时，所确定的值将超过单个所构成的双极的幅度。它们各自构成的双极的幅度之间的这种关系对于使用如下所述的三角形集群的测量也是如此。
仍然参考图2A，和由电极A、B、C和D形成的中央集群，根据上述全极电极的讨论，考虑关于双极的电极集群是有用的。有六个可能的双极，四个来自方形的边(例如A-B、C-D、A-C和B-D)和两个对角线(例如A-D和C-B)。通常，在使用标测系统(例如，EnsiteTM速度标测系统)来评估来自单个或矩形方形集群的电压的情境中，对于每个各四电极组将存在前述六个双极。
为了提供进一步情境，尽管描绘了不同的基于诊断电极的导管，在图2B中，理想化的导管坐标系，其分别包括+x和+y方向的轴。用于双极方向的这些参考系轴也在图2A中示出。针对导管电极的子集示出四个电极A-D的集群，以提供与双极相关的信息。特别地，显示了Vx和Vy的双极电位方程和方向性。这些方程可以用以下形式写出：
确定Emax(或等效Vmax)的方法被期望从E场环电压值产生，该电压值等于或大于构成集群的双极的电压值。然而，这仅对于三角形集群完全如此。对于方形集群，存在相对的侧边双极的平均效应，这在Vx和Vy的上述等式和图2B中能看出。在某些情况下，Emax被约束为大于或等于两个相邻边和它们对角线的峰-峰E场。例如，前述Emax约束适用于等腰直角三角形集群和Et的最小二乘解。当表示为最大双极电压时，Vmax也将大于或等于其构成侧边双极以及构成对角线的过长电压的标度。
根据本文中公开的各种诊断特征和实施方式，考虑在电极集群的情境下增强空间分辨率的方法也是有益的。如果单个双极的峰峰值电压比任何相邻的双极大得多，那么四电极方形集群方法将这与上面提到的中间值标测到两个相邻方形中的每一个。相反，如果使用三角形集群方法，则该相同的大的单个双极电压将精确地标测到属于三角形集群的四个大值，它们仅是双极每侧1mm。因此，三角形集群方法如实地提供单个双极的高值，同时通过将该高值标测到精确位于其大的双极两侧的一半表面区域来实现更大的空间分辨率。
通过该实例，划分导管电极群组以使得限定三角形阵列提供了增加粒度和信号分辨率的方法。这种方法的益处已经过经验验证，并示出可以提高空间分辨率。具体而言，就本文公开的应用而言，相对于使用方形集群，使用三角形集群产生了改进的空间分辨率。在一个实施方式中，如本文中将更详细地讨论的图12B中所示，阵列中的三角形群组限定了相对于导管的方形点击旋转45度或另一旋转角度的重复方形群组。
尽管对角线双极具有较长的电极间间距，以及较长的间距通常意味着较大的电压，但它们并不总是大于任何侧边。将OT方形集群分解为四个最大双极(全极)电压值并将它们输出为用户界面显示的一部分，作为四个三角形全极电压，其中每个全极电压紧邻其双极构成，这是本发明的一个实施方式。现在，在这四种情形的每一种情形中，全极峰峰值都将满足或超过最大构成双极。这种分解和显示方法与在其六个构成双极旁显示一个方形全极形成对比。
在一个实施方式中，根据一种方法或系统实现方式，使用一个或多个用户界面显示两个双极波形和相应的全极“最大双极”电压波形。因此，在一个实施方式中，其中实现基于三角形阵列的方法，不是获得关于彼此4mm间距处的9个电压值(以具有4×4电极阵列的诊断导管产生的九个方格中的每一个为中心)，而是在阵列中获得36个OT电压值，而电极间距仅为2mm。因此，电压标测图的空间分辨率相比4mm方形集群方法得到改进。此外，当双极方向不与激活方向对准时，避免了不期望的电压降低。后一个问题有助于斑点电压标测图生成。因此，使用三角形集群阵列来解决这种噪声和分辨率相关的问题是期望的。
基于OIS和OT的技术提供电压标测方法、系统和装置。如关于图3和4所讨论的，波传播模型和电场环分析允许生成各种OT度量及其应用。这些度量和其他相关工具和信息可以扩展基于EGM信号分析和监测的现有技术。例如，在EGM信号幅度的测量中，最常用的是峰峰电压(PP或Vpp)。随着诸如HD网格的OT友好导管的出现，可以导出局部组织的新的测量，诸如最大双极电压的方向或垂直于该方向的EGM信号。运算符、参数、向量以及相关用户界面组件和参考信号形式的扩展相对于现有EP测量和数据分析来说提供了优势。为了提供情境，接着另外公开以建立关于图3和图4的各种OT度量和相关数据和应用。
图3是三维E(t)环图。通过每次去极化，局部电场向量E扫出如邻近电极的这些布置的由解剖和生理因素控制的轨迹的环。二维电极布置允许Et(“正切双极向量”)的分解，其可以应用波传播原理并且可以用于沿着单位激活方向引入Et的标量版本并将该电描记图信号确定为Ea(没有示出)。
作为E环数据分析的一部分，关注包含最多信息的给定E环部分是有用的。环的这些信息密集部分对应于环中相邻电场数据点值之间的间隔最大的部分。这些时间或数据点对应于电场变化最快的时间。因此，在这些时间或数据点受诸如噪声、伪影和其他不期望效应的各种误差类型的影响最小。根据上述，有利的是开发诊断和误差减少机制以从收集的电描记图数据和其他EP数据中提取最有用的信息。
寻找与向量E(tj)-E(ti)的量值最大时相关联的时间、单位方向向量和E场“跨度”的需求一直是可以包含在本文中描述的OT度量的感兴趣的项目。在各实施方式中，跨越包括端点A和B之间曲线部分的整个环(不仅是其变化很大的间隔)的跨度是感兴趣的。该跨度是1-D信号与时间的峰-峰的2-D或3-D等效。部分地，本公开通过使用E场或等效电压环来泛化峰峰电压(评估临床EP中量值的最常见方式)。此外，在一个实施方式中，期望的是最大化向量E(tj)-E(ti)的量值，作为确定一个或多个OT度量的一部分。
根据前述，可以定义OT度量族，其可以包括各种诊断向量，它们通过提供另外的方向信息来增强数据分析和用户界面显示选项。为了实现该目的，可以将向量m-hat或定义为单位向量或非单位向量。在一个实施方式中，使用下述关系从环信号生成单位方向向量m-hat：以及其中ti和tj已经被选择以最大化|E(tj)-E(ti)|且tj＞ti，其中粗体表示向量。
如图3中所示，m-hat定向在最大(相对极值)峰-峰值电压的方向上。Em(t)是投影到上的信号E(t)。这也可以写成其中两个向量a和b的内积或点积是<a,b>。在一个实施方案中，Em(t)是另一个示例性诊断向量。
如上按ti和j的顺序所限定的，向量具有限定的方向。然而，该方向是任意的，±180°不确定。单位方向向量a-hat表示基于phi-dot和Ea的激活方向的最佳估计。M-hat提供关于不同于激活方向的传播轴的信息，并且可能更多地反映组织特性。M-hat独立于物理电极方向。
在一个实施方式中，除了m-hat之外，还可以生成其他OT度量。如上所述，可以通过将E场投影到m-hat上来生成Em(t)。然后可以通过Vm(t)＝Em(t)*电极间距来得到Vm(t)。该标量电压信号与Em(t)成正比，但以更熟悉的单位(mV)。这两种信号都独立于导管方向。Vm(t)包含用于心脏或其他组织中去极化(指代为电极间间隔)的最大峰-峰电压，其可用于确定局部组织特性的有意义和稳健的表征。
图5中示出了使用图7A的系统生成的参考信号来生成m-hat的一般方法。在一个实施方式中，该方法包括获得EGM单极和双极信号(步骤100)。给定通常存储在一个或多个电子存储器装置中的这些信号，发生信号处理。在一个实施方式中，执行处理单极和双极信号以沿着导管的x轴和y轴从其正交分量(Vx(t),Vy(t))获得向量V(t)(步骤105)。可以一般地或使用本文中描述的特定方法之一来确定参考触发器(步骤110)。参考触发器用于限定用于寻找电压值的窗口。
因此，该方法可以包括在限定的窗口上寻找V(t)以获得最大电压差或其相对极值，其被确定为Vm_Vpp(步骤115)。在寻找确定Vm_Vpp之后，生成该最大跨度的轴作为单位向量m或m-hat(步骤120)。此外，一旦已经生成单位向量m，就可以将V(t)投影到m上以获得最大双极信号Vm(t)(步骤130)。
也可以通过向量运算生成向量m-hat的垂直方向。转而作为另一个OT度量可用于确定较小峰-峰值电压，其在通过衰减大的主导方向信号或其他特性来限定后期电位或分级时是有意义的。对比通过将E(t)或V(t)投影到m-hat和上获得的电压测量可以提供关于局部组织特性的信息。Em⊥(t)和Vm⊥(t)可以从生成，并用于评估数据集以检测或评估传导、复杂性和致心律失常相关信号。上述向量是适用于对各种其他向量和功能进行操作的诊断向量的示例。
m-hat是不同于激活方向a-hat的，并且它们的一致度一起可以作为质量测量。这两者之间的差异可指示会引发或维持心律失常的病理。该特征在图4中通过角度偏差测量S来示出。
图4示意了单位激活方向向量91、波峰向量92、表面法线向量94、波前峰值90和传导速度向量93、M-hat通常与单位激活向量91对齐。在它与激活91偏离角度偏差S的程度上，S的偏差量可以用作诊断目的的阈值。基于单极行波电压信号描绘单个去极化波前90。去极化波前90的传播在视图中从左到右发生。导管方向独立全极信号En和Ea在正常心肌中具有特征形状和幅度。
除角度偏差和方向趋势外，m-hat还可用于生成其他OT(信号和)度量。反过来，这些度量可用于后续数据分析。例如，Em⊥(t)与E(t)的固有分离作为非主导信号使得来自纤维化和不规则传导路径的信号相对于更健康的组织信号来说是可辨别的。因此，可以更清楚地看到异常的早期或晚期电位。因此，通过将Em(t)和Em⊥(t)包括为OT度量以及本文中描述的其他度量，可以更准确地识别真实的远场信号。
在没有导航系统(例如NavX)的情况下，可以在EP记录系统中从理想电极位置获得并可视化上述度量，以获得类似于3D全(NavX坐标)计算的结果。通常，该结果对于NavX畸变更具鲁棒性。
在导航和/或3D标测系统可用的情况下，OT度量(包括m-hat、)可以通过描绘心脏解剖结构而受益。M-hat和可以从理想的导管坐标系转换到3D导航坐标系，其中附加值从诸如可以在图16中看到(在下面更详细地讨论)的解剖学情境导出。
在2D情形中，直接获得垂直于m-hat的第二单位方向向量m-hat⊥(也是±180°不确定)。在3D情形中，m-hat和垂直于集群电极平面的向量n-hat被操作以得到m-hat⊥。垂直于m-hat的标量E或V EGM信号可以使用单位向量和合适的参考电极间距来确定。单位向量是m-hat⊥、。
以及Vm⊥(t)＝Em⊥(t)·参考间距，
其中参考间距是指中心到中心的电极间距离(例如，针对AdvisorTM HD网格标测导管是4mm)。Emax⊥和Vmax⊥是Em⊥(t)和Vm⊥(t)的峰-峰值。这些信号可能对作为消融靶标的分级和LAVA/晚期电位更敏感和特异，这是因为较大的信号沿垂直方向发生。
在某些紊乱传播条件下，已观察到m-hat和a-hat方向之间的差异(0-90°，因为m-hat的极性是任意的)。如上所述，它们在同形组织中倾向于紧密排列地传播。因此，它们之间的差异可以指示会引发或维持心律失常的病理。一个实现方式是在特定定位仅针对单次心跳和相邻电极的单个集群进行该评估。
通过一定时间的观察(一些连续的心跳)可以产生对该定位的更可靠评估。平均或中位角度差异>15°可能指示潜在的EP复杂性和致心律失常(arrhythmogenicity)，而<10°指示规律的简单节律(SR、颤动等)。
在检测或关联导管测量的EP数据与事件、被测试受试者的状态或其他参数方面，可以考虑各种度量，诸如角度偏差、环偏心率以及其它等等。在一个实施方式中，这种方法包括确定和之间的一个或多个方向偏差。反过来，则能够在一个或多个方向偏差超过阈值时生成警报。警报为终端用户提供通知，并允许增强诊断检查和其他检测。
在一个实施方式中，用于评估角度偏差S(参见图4)关于和的阈值是基于导管保持在相同点时健康组织中的变化。基于实验和试验，在这种情况下，a-hat和m-hat之间95％的角度偏差位于约15度或更小的范围内。在一个实施方式中，可以使用范围从约15度到约20度或更大的角度偏差距离S来设定异常组织特征的阈值并且潜在地指示致心律失常组织。
在一个实施方式中，范围从约15度到约20度的S值或者大于约15度的S值可以用作为下述操作的阈值：执行组织消融、执行进一步的诊断分析以评估程序选择、或者生成针对终端用户的屏幕上警告以通知他们已满足或超过相关阈值。通过使用针对复杂性和致心律失常性的类似阈值对附近或所有导管集群进行角度差异观察，还可以在单个心跳内增加对终端用户的一个或多个测量或输出的进一步可靠性。
图6是示意在诊断导管的坐标系变化的情境下电极定位和m-hat的表现形式的示意图。显示于SJM的EnSite PrecisionTM心脏标测系统中的HD网格导管在左侧示出。具有电极顶点ABCD的中央方形集群在具有样条P1-P4的导管上示出。六个向下箭头以3乘3的布置示出。这些箭头表示m-hat向量方向、或患者解剖情境中的最大双极3D方向。在图6的右侧，示出了导管的理想2D表现形式，也具有六个箭头表示m-hat方向。该导管坐标系(x和y轴，或x、y、z轴)不需要导航衍生的电极坐标。因此，这些导管会独立于NavX作用或具有严重畸变。导管坐标系便于一个或多个OT度量的计算。然后可以使用从两个坐标系中导管电极的位置和方向导出的刚性体旋转和平移将其转换为患者的解剖坐标系。
图7A是适合于生成参考触发器信号的信号生成系统30的框图。在一个实施方式中，本公开包括基于双极但导管方向独立(OT)的参考/触发器信号。远场信号的双极抑制和导管方向独立的组合优点提高了参考信号准确度。在一个实施方式中，参考触发器生成使用所有可能的集群双极以获得2D情形下的E(t)＝(Ex,Ey)(t)。通过使用这种双极集合的该函数关系，生成反映所有分量双极中的能量的单个信号。尽管使用了双极，但计算仍然是方向独立的。因此，参考触发器会比传统方法更一致性地可靠。
返回到图7A，右上方块图301描绘了输入ECG信息和参考信号生成的传统方法，该传统方法使用来自单极信号块305(没有双极参与)的所有测量电描记图。所有单极默认情况下从作为第一步骤的一部分的源305路由至步骤2所示的选择器块325。在步骤2b处，确定对应于中央集群(诸如上面关于图2A和2B所讨论的集群ABCD)的关键双极信号的选择。单极电描记图6、7、10和11在信号段块320中确定并在选择器325处被选择用于继续传输。来自源块305的所有其他信号被阻止并且不通过选择器325。
接下来，在矩阵乘法器333处，将单极信号和它们的相关联双极信号与各种加权组合在一起，以确定沿导管x轴和y轴的电场分量。步骤3B的输出块中的常数C指定加权组合。在可替代实施方式中，C还可以包含电极间间隔。然而，如图所示，两个信号Ex和Ey输出到转换器340并随后转换成电压信号Vx和Vy。
在一个实施方式中，其在一些情形下是可选的，在导数块350处获得Vx和Vy信号的导数。接下来，将Vx和Vy信号的时间导数发送到归一化块355。在该块内，对信号进行操作以对它们进行归一化以产生欧几里德幅度，其结合了双极和初始全极的方向性。该输出信号具有全向能量信号的形式。接下来，归一化块355将全向信号发送至低通滤波器块363。一经滤波，产生的信号就进入阈值交叉和检测块(块375)。最后，由块375处理和输出的几个中间信号在观察仪器345上显示以供用户查看。这提供了主要处理步骤的概览。
为了提供一些处理块的一些另外细节，返回至块375是有用的。在低通滤波以平滑能量信号之后，针对去极化子系统375处的滤波信号检测高于本底噪声的第一局部最大值。然后，传统的不应期生效用于排除作为该子系统375的一部分的假的多重去极化。另外，本底噪声和/或阈值检测器可用于进一步成形和提取有意义的信号数据。在一个实施方式中，阈值检测器是过零检测器。在生成参考信号之前，偏移评估块377提供进一步可选信号整形，作为来自块375或377的输出并显示在观察仪器345上。虚线参考信号在图8D中以虚线示出。
在一个实施方式中，使用代表性双极的选定子组生成参考信号。参考信号可以来自(对于HD网格或其他基于电极的导管来说)中间方形集群。因此，它的使用可以延伸并且保持与任意类型的所有周围集群相关。可替代地，它可以来自用户选择的用于所有导管集群的集群。最后，它可能来自每个集群，以使得检测独立。这对于导管置于其中来自单个导管的集群信号的去极化时间能够基本不同的一系列块上的情形最为有用。
图7B示出了用于确定方向独立参考触发器的示例性方法，其具有使用双极和全极的益处。部分地，该方法包括选择非共线布置的邻近电极的集群(步骤A)。将所选择的单极和/或相关双极的组合转换成沿x导管轴和y导管轴的E场分量是另一个步骤(步骤B)。该方法还可以包括将Ex和Ey电场分量转换为电压信号Vx、Vy(步骤C)。归一化Vx和Vy信号以输出与欧几里德幅度或能量幅度相关的组合能量信号是另一个步骤(步骤D)。该方法还可以包括对组合能量信号进行滤波以生成与去极化活性相关的滤波输出信号(步骤E)。该方法还可以包括使用不应期、本底噪声、和阈值交叉方法检测滤波输出信号中的去极化活性(步骤F)。
图8A-8D示出了使用图7A的信号处理系统生成的一系列绘图。图8A示出了在时间上与下面其他绘图中的信号同步的ECG迹线。图8B示出了来自图7A的Vx、Vy信号和相关的远场噪声区域FF。图8C示出了由归一化Vx、Vy信号所生成的信号。来自图7A的低通滤波信号以虚线示出。参考信号使用四个单极信号来产生六个有效双极，这自然地减少了如上所述的共模和远场噪声。该方法可以通过如参照图7A和7B中的滑动平均滤波器、导数和低通滤波器的组合来支持。在图8D中，使用图7B的步骤来生成或图7A的系统来生成虚线标记或垂直尖峰。由于低通滤波器的延迟，图8D中的虚线参考信号从EGM信号本身略微延迟。由于该滤波器的群延迟在其设计中是已知的，因此可以对其进行补偿以消除延迟。
图9A示出了激活方向(a-hat)和最大峰值峰值电压(m-hat)之间的角度差，其对应于图4中所示的S。两个向量方向从对应于AF心跳的4-11秒的时间开始偏离。时间0-4和4-32秒对应于窦性心律，其在图9B中所示。除了考虑角度偏差S之外，还可以使用本文中公开的m-hat和其他OT度量来评估电场环的偏心率。
为了提供使用偏心率的情境，通过比值Emax⊥/Emax考虑E场或电压环的另一个偏心度测量是有用的，该比值需要始终≤1。非常偏心的环具有比值<0.4并且反映了同形组织中健康传导的主导。圆环具有比值>0.6并且反映复杂性和能够确定致心律失常的定位。在一些实施方案中，已发现Emin与Emax⊥成正比或基本相同。因此，Emin可用于代替或以其它方式替换如本文所述和描述的对Emax⊥的参考。Emin和Emax⊥也可以使用以下关系来描述：
Emin＝minθ{<[cosθ,sinθ],Eloop>}
Emax＝maxθ{<[cosθ,sinθ],Eloop>}
偏心自身可能不足以表征异常的环形状。环可以自身交叉或具有显著非椭圆形状。在这些情形下，环区域和圆周之间的不匹配可以用作复杂性的指标，并且可以应用格林公式来提供定极求积仪相关指数(polar-planimeter-related index)。
图10A-10C是示出来自对窦性心律(SR)和心房颤动(AF)的研究的单极(图10A)、Em(图10B)、和Em⊥(图10C)的绘图。横轴对应于以秒为单位的时间。三副图的纵轴数分别如所示的对应于单极电压(以mV为单位)、Em和Em⊥。可以使用电场或电压值来提供这些表现形式。在使用Em和Em⊥时，则垂直轴单位是mV/mm。反过来，在使用Vm和Vm⊥时，则垂直轴单位是mV。对于给定的心跳和方形集群，4个单极信号获得Ex和Ey全极，从中产生E(t)环(参见图3)，以及能够确定确定Em(t)和Em⊥(t)。前两个心跳是SR，而后两个心跳是AF。Em⊥/Em的比率对于心跳1为0.4，对于心跳4为0.83。这表明心跳4的E场环几乎是圆形的，或非偏心的。
在集群定位导出二维电描记图表征的另一应用是通过分离主导与非主导(分别是Em(t)和Vm(t)与Em⊥(t)和Vm⊥(t))信号，可以检测来自纤维化和不规则传导路径的信号，而不是它们被附近更健康的组织信号遮蔽的情形。
图10D是来自沿主导(m-hat)和非主导()方向分解的样本AF心跳的双极EGM信号的绘图。如图所示，非主导信号包含更多数量的较小尖锐偏转，这表明了分级。像该Em-perp信号可以指示适合于消融靶标的复杂传导模式、纤维化或分级。
M-hat导出的度量可用于分类近场和远场信号，其不完全基于频率(倾向于低频的远场)或时序(与QRS一致的一种远场类型)，而是基于方向相关性的水平。如果在所有方向上都很小(例如，小的2D或3D环)，则EGM信号分量是真的远场，并且可以安全地忽略它们，特别是对于单极导出的信号或特征(例如，phi-dot或单极Vpp)。在识别出在任意方向上具有很小的双极振幅的单极信号时，暂时封锁或阻止其任意导出信号和特征的可视化和使用是有用的。
类似的方法可以用于OT的行波治疗。主导(激活)与非主导(波峰)信号(分别为Ea(t)和Va(t)与Ew(t)和Vw(t))的OT分离可以帮助识别难以辨别的信号。例如，这将包括来自纤维化和不规则传导路径的信号。可以使用类似方法来帮助这些信号从附近更健康的组织信号中脱颖而出。
用户界面(UI)特征和示例性实施方式
通常应用至本文公开的OT和OIS实施方式的各种m-hat和相关联的诊断向量族以及相关参数和运算符可用于生成显示元素和用户界面。这些用户界面和显示元件可以包括最大和最小电压值、最大双极信号、最大双极的方向、以及彩色标测图显示(在实施方式中通常称为OT度量或参数)。所有这些和其他向量和标量数据和信号可以以各种形式显示为图形用户界面元件。这些可以包括标量值、绘图、和其他标记或其他可视或用户可选元件。在一个实施方案中，它们显示在3D标测系统中，诸如EnSite Velocity，其可从圣犹达医疗公司商购获得。
生成关于彩色或诸如阴影线、阴影、地形表现形式或符号的其他标记的标测图可以通过将标量值指定至3D空间中对应于附近心脏表面上电极集群的质心或最近点的点来实现。例如，可以向终端用户显示3D空间中的彩色点或三角形或作为心脏表面上的彩色标测区域的彩色点或三角形。这些符号对应于集群质心的3D位置。
另外，诸如m-hat方向的m-hat信息可以被可视化或显示至终端用户，以帮助解释和改善相对于导管坐标系的用户视角。类似地，可以使用基于m-hat或与m-hat相关的其他信息的诸如箭头、线段、圆柱的标记的显示来改进导管导航。这些标记可以更容易地解释3DNavX身体坐标中的几何图形或标测图。在一个实施方式中，这些标记或用户界面组件在2D或3D空间中表示为箭头或简单的线段，因为如上所述，最大方向是±180°不确定。如用户界面图所示，标记或用户界面组件可以相对于导管和/或相对于生成的GSM或显示给终端用户的其他信息进行显示。所有这些各种实施方式可以与引导界面一起显示或使用，引导界面是电极网格和诊断导管的相关样条的表现形式。
可以向终端用户呈现单独或组合的以覆盖、可移动屏幕元件、面板、彩色标测图、和绘图形式的各种用户界面组件。通常，可以使用命令或通过可应用用户界面和设置菜单上的界面装置的用户选择来选择或触发用户界面组件。在一个实施方式中，各种用户界面组件可以在显示屏上到处移动，以及相对于显示给用户的其他信息在默认或用户指定的位置旋转和停驻。这些特征可以应用于下面关于图15讨论的引导用户界面和电环界面。
图11A是包括引导用户界面的用户界面组件，该引导用户界面具有三十六个用户可选择三角形集群的网格阵列，其适于响应于所选择的每个集群来触发波形信号显示。可以选择任意数量的三角形集群(1-36)，其中每个三角形团集群标记为T1至T36。在一些实施方式中，可以相对于这些可选择的用户界面元件来示出信号值和标量以及m-hat值，诸如通过在三角形区域上的叠加。
图11B是包括引导用户界面的用户界面组件，该引导用户界面具有九个用户可选择方形集群的网格阵列，其适于响应于所选择的每个集群来触发波形信号显示。可以选择任意数量(1-9)的方形集群，每个方形集群标记为SQ1至SQ9。在一些实施方式中，可以相对于这些可选择的用户界面元件来示出信号值和标量以及m-hat值，诸如通过在正方形区域上的叠加。这些叠加可以包括双极值和其他数据。全选(SA)界面示出在图11和图11B的左上侧。SA界面允许所有集群的选择或不选择。引导界面通常与另一图例或其他显示的数据(诸如颜色编码样条或相应的信号)颜色匹配。
图12A-12F是包括引导用户界面和响应于方形和三角形集群的各种组合的用户选择而显示的波形的用户界面组件。关于图12A和12B，示出了以引导用户界面400和405形式的用户界面元件。每个用户界面包括针对三角形集群(图12A)和方形集群(图12B)的可选图形元件。这里描绘了针对三角形(图12A)和方形(图12B)集群的单个全极集群的选择。三角形集群T21和中央方形集群SQ5都已由用户或响应编程命令或脚本进行了选择。示出了选择所有用户界面触发器或按钮SA，当其被选择时，分别选择和取消选择所有集群，例如如图12E和图12F中所示。
能够看到诊断导管407表现形式相对于左栏定向并具有相同标记，其中样条A、B、C和D接合在导管的轴中。因此，A行的元件可以使用黄色(Y)进行颜色编码，如标记的一个示例性单元所示。其他行的示例性元件也使用红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)进行颜色编码。在一些实施方式中，行的所有元件都进行颜色编码或用合适的标以其他方式编码。每个界面提供的网格布局可标测到给定诊断导管及其样条(行)的网格。对于每个选定的集群，例如三角形集群T21或中央方形集群SQ5，示出了最大双极电描记图信号(这里称为全向迹线)。使用图7或其他的系统生成的参考信号也与ECG迹线一样示出。当选择所有集群时，显示36和9条迹线，如图12E和12F中所示。
三角形集群被标记为T1-T36，如图11A中所示。方形集群标记为SQ1-SQ9，如图11B中所示。每副图的左侧上的区域420、425和右侧上的区域422、427是界定所示的所有信号的感兴趣中心数据区域的边或帏。
在图12C和12D中，描绘了针对三角形和方形集群的两个全极集群。三角形集群T21和中央方形集群SQ5都已由用户或响应编程命令或脚本进行选择。另外，还已经选择了三角形集群T15和方形集群SQ2。在T15、T21、SQ5和SQ2上具有B的实心三角形对象指示其构成双极将显示(除了全极迹线之外)在引导界面上。对于每个选定的集群(实心三角形对象)，显示最大双极电描记图信号(这里称为全向迹线)。迹线颜色对应于引导中示出的内容。在一个实施方式中，实心三角形对象是颜色编码的。在所示的示例中，对象为黄色。图12A-12B中的迹线使用P表示紫色、R表示红色、O表示橙色、G表示绿色进行颜色编码，如各种迹线的右侧上所示。其他标记可用于识别界面中的这类对象。
例如，T15跨越界面400中的红色和橙色样条部分。例如，T21跨越界面400中的绿色和橙色样条部分。因此，通常，在各种实施方式中可以匹配样条部分的彩色标测图和全极、双极和单极信号。另外，无论何时参考彩色或彩色标测图，可以使用其他标测或跟踪标记。示例性橙色样条示出为具有对应于橙色的“O”。在一些实施方式中，所有样条都是彩色编码的或以其他方式识别的。
在图12E和12F中，所有集群(左边36个三角形和右边9个正方形)产生在标测图获取窗口中所有全极波形的显示。引导的左上角的SA界面用于在全部选定集群和无选定集群之间切换。反过来，迹线颜色(界面400和405下面的区域)对应于全极信号的所选颜色。在该界面布局中，所选颜色为红色，且还通过“R”标识，如图所示。可以使用其他颜色和标记代替红色而没有限制。
图13是用户界面组件，其包括基于颜色标测图的引导，以帮助使用Vpp标测度量来定位消融间隙。三幅彩色标测图I、II和III显示在图的上方。这些界面类似于先前本文中按照A-D行布局所讨论的界面。每个颜色标测图或用户界面元件具有三列左(L)、中(M)和右(R)。在每个用户界面I、II和III(也分别标记为505、515和525)下方，三维视图通过左侧颜色编码电压图例以3D示出了GSM。
图13中的用户界面的布置适合于帮助诊断导管用户(诸如HD网格用户)使用引导上示出的Vpp标测度量(3D GSM表现形式)来定位消融间隙。可以操纵导管穿过消融线(ABL)(I和II)并使其居中，然后沿消融线的方向移动以识别线中的间隙(III)。为清楚起见，Vpp标测图颜色也未在模型上示出。损伤标记530简单地示意了使用引导界面上示出的Vpp彩色对间隙进行检查的预期的连续损伤消融线。在一个实施方式中，文本或其他标记可用于提醒用户发现消融间隙(ABG)或消融线(ABL)的可能发生。
图14是用户界面的示意图，其示出了导管方向角的变化对电压测量值的影响。两行全极(全向)迹线示出为全向1和全向2。每行全向迹线是从不同表征的2D环导出的，如栏550中最右侧所示。对应于全向迹线1的上部环具有较小偏心率，而下部环对应于全向迹线是紧密的且几乎是线性的。除了两行全极迹线和一组环550之外，对于给定角度测量的每个信号的变化在栏551、553和555中示出，其中相关的角度测量显示在底部第三行中。
零度表示环的主轴，并且被视为m-hat最大双极方向。零度方向示出在栏551中。从左向右运动，该图示出了从每个环在0,45(栏553)和90度方向(栏555)导出的全向迹线。注意的是，与全向1信号幅度相比，方向变化对全向2信号幅度的影响更大。这是因为全向1环形状不是非常偏心。具有高偏心率的2D环指示更均匀的波前传播。在一个实施方式中，引导用户界面可以将给定E场环的偏心值显示为诊断参数。
图15是用户界面显示，其包括浮动引导界面和显示为叠加和m-hat方向图形元件(绿色线段600)的电场环界面。在图15中，线段600显示为虚线，但这是可选的表现形式。图15包括在导管/表面/标测图显示窗口(左上)叠加的环显示内具有引导图、环和m-hat的几个窗口。左上用户界面窗口示出实时表面和导管标测图显示。左下窗口示出全极或双极信号的滚动波形。另外，最右侧窗口示出用户界面滑块、开关键和其他控件。中间栏示出触发的标测图点采集窗口。其他窗口和显示可以缩放、切换或以其他方式保存，以帮助进行诊断环节。导管605也在界面中表示并包括颜色编码样条。长春花色(P)、绿色(G)、红色(R)和黄色(Y)示出为相关样条颜色，但代替颜色或除颜色之外，也可以使用其他标记。
另外，关于界面的中间栏或面板以及界面的左下面板，各种颜色用作所示各种迹线的标记。各种实施方式中可使用其他标记和标识。如前述中间和底部面板，B2-B3、B3-B4、B2-B3-C2-C3、+B2和+B3由红色(R)或其他合适的标记进行识别。类似地，B2-C2、B3-C3和B4-C4由橙色(O)或其他合适的标记进行识别。C1-C2、C2-C3，C3-C4、+C2和+C3由绿色(G)或其他合适的标记进行识别。B2-C1、C2-C3、B3-C2、B3-C4、B4-C3和B2-C3由颜色长春花色(P)或其他合适的标记进行识别。
在左上窗口中，示出了引导用户界面(UI)。引导UI通常可以自由放置在显示器的任何部分上。在一个实施方式中，作为用户界面元件的一部分，引导界面/图中的导管样条被着色以匹配与显示窗口中的导管相同的颜色和序列(沿着样条A-D颜色是黄色(Y)、红色(R)、绿色(G)和蓝色(B))。横的样条颜色全部为橙色(O)，以及对角线颜色为长春花色(P)。此外，中央集群中的点610指示全极颜色为红色。可以无限制地使用其他颜色和标记。
注意的是，标测图采集窗口(中心窗口)中的相应颜色对应于引导界面的颜色方案。在该示例中，还示出了单极颜色。通常，不会选择单极信号出现在OT电压标测中。尽管贯穿地参考了彩色标测图和彩色，但在每种情形下，可以使用诸如符号或阴影线之类的其他标记或其他区分用户界面特征。在一个实施方式中，可以打开/关闭、移动、叠加和固定引导图或引导用户界面以在显示屏上的任何地方保持并响应来自一个或多个输入装置的用户动作。
图16是使用彩色标测图和m-hat方向元件示出激活方向和激活区域的用户界面显示。m-hat值示出为线段600并且指示OT电压标测。这些线段可以如所示的是绿色，或使用其他标记指示。m-hat值在每个OT集群处以最大双极轴的形式生成信息。获得的线段600提供特别是健康均匀传导组织中的激活方向和/或方向的感测。在一个实施方式中，m-hat值提供相对于轴的约束方向。在一个实施方式中，m-hat值可以提供方向信息，并且还可以与其他信息组合以提供关于激活的方向信息。
如所示，起搏来自冠状窦口附近。心脏组织的激活跟踪左侧的时间图例，首先激活绿色云形区域，以及最后激活紫色区域。以这种方式，随着多个区域经历激活，激活区域AR1-AR4随时间演变。示出了从-50ms到100ms的颜色编码图例，也可以使用阴影线或其他标记进行编码。图例开始于白色范围，然后粉红色，然后红色，然后橙色，然后黄色、绿色，然后蓝绿色，最后是紫色。AR1可以使用红色或其他标记显示。AR2和AR3在左侧垂直图例的绿色范围内示出为不同的颜色。AR4示出为深蓝色并过渡至紫色。
线段600聚集在每个激活区域中并且对应于±180°不确定的(因此没有示出箭头)最大双极轴。在各种实施方式中，可以示出箭头。心肌激活类似地定向至健康组织中的OT激活方向。粉红色/红色示出RA上的最早激活且紫色示出最后激活，激活区域AR1至AR4的进展跟踪该颜色标测图。示出为线段600的绿色双极轴与激活方向很好地对准，并且示出了使用基于m-hat的度量和本文描述的其他相关度量的益处。
示例性OT应用、方法和其他示例性实施方式
各种UI特征和显示标测可以与OT度量一起使用以增强导管的图，诸如可以在屏幕周围重新放置的、以静态方向的高密度基于网格的导管。引导图或界面可以用作浮动引导，用于为某些双极(例如，横跨和全向)分配颜色及其相关波形。可以使用引导界面来执行选择一个或多个集群(三角形或正方形)用于其全极信号显示。此外，引导界面能够显示集群的构成双极，因此可以在全极信号和峰-峰值上观察到方向的影响。引导界面还支持在导管上示出电压的彩色标测图版本。这使得人们能够容易地识别高压和低压区域，并且能够选择所涉及的集群以进行额外的检查。期望的是独立于维持或实现期望的导管定位所必需的视图来研究异常电压的来源。所有导管电极的接近指示器可以显示在导管-表面-标测图显示窗口中或其他窗口和情境中实现的引导界面上。
在一个实施方式中，最大双极方向是±180°不确定。在一个实施方式中，期望的是选择方向并随后施加与该方向最相容的箭头。这将解决在某些情形下针对电压标测的箭头翻转。可替代地，认为应该与m-hat基本一致地对齐(除了±180°问题)地显示针对整个导管的单个大箭头。
可以实现为某些双极(例如，横跨和全向)及其相关波形分配颜色。这将在引导标测图和标测图采集窗口中创建匹配的颜色。这样，用户可以容易地区分双极和全极，并且容易理解正在观看哪种波形类型。
选择一个、多个或所有集群(三角形或方形)以显示其全极信号是用户界面设计的特征。用户可决定聚集在少量或大量集群上来查看非典型结果并解释它们。例如，在导管的近侧电极与组织接触或不与组织接触时，则用户可以查看用户界面和显示特征并查看分级信号，只要它们存在。该选择在引导标测图和其他用户界面组件的几何情境中是有意义的。
使得集群的构成双极的显示能够有助于观察方向对双极信号及其峰-峰值的影响。这还有助于将它们与OT导出的信号及其峰-峰值进行比较。因此可以获得对OT的置信度和对方向效应的理解。
在引导界面上的导管上示出电压的彩色标测图版本使得人们容易地识别高压和低压区域并且能够在一个实施方式中提供了对所涉及集群的选择。特别地，在引导图上显示电压的彩色标测图是有用的，以向用户提供导管的正面视图，从而清楚地描绘每个集群的电压。这些通常不在导管/表面/标测图显示窗口中实现，因为导管放置所需的视图可能不适合于正面视图或者因为诸如靠近心脏表面的包含-排除标准抑制了电压的可视化。
在一个实施方式中，为了可视化方向影响电压的程度，诸如具有每90度标记的可旋转旋钮的用户控件可以与系统160集成或作为其UI的一部分。在0度时，最大双极全部示出为从它们各自的m-hat最大双极方向计算出来的。随着旋钮向90度旋转时，双极幅度将减小(但一些大于其他)并且信号形状会发生变化。在90度(m-hat⊥)处，信号将接近最小值，并且其幅度减小的程度是环偏心率和传播类似于行波的接近程度的指数。这被认为有助于一些用户理解方向效应以及OT如何利用沿特定(最大)方向的投影。
心房扑动中的心房电压基质(或宏观折返性组织AF)
该方法和系统可用于AF消融重做的情况，其中心律失常的特征在于非典型的心房扑动。这可能是宏观折返性心律失常，在这种情况下，穿过折返回路的消融线将终止心律失常。该导管使得用户通过使用单个标测导管，将导管方向独立电压与最大双极方向评估相结合，从而确定折返回路。
通过实时扫视导管周围，临床医生观察到一个具有高压、一致方向、以低压瘢痕为界的狭窄传导通道。与该消融的解剖和惯例一致，规划一系列块。通过检查低压边界不是由于导管方向效应或缺乏接触来确认窄管或峡部。通过相对高电压、最大双极方向的模型、以及来自导管双极的可能夹带起搏(其中后起搏间隔基本上等于扑动周期长度)来确定包括峡部。临床价值来自于峡部的快速识别(其本身可能是消融线间隙)，其通过对可疑区域检查进行电压的方向独立评估来确定。
向量场和空间相干性相关特征
图17是数据表示图，其包括分别使用窦性心律(SR)和心房颤动(AF)测量生成的向量场相对于网格电极表现形式的两个面板(A和B)。图17的第三面板(C)包括在SR和AF周期期间在十个心脏周期上关于各个向量场的向量分组确定的熵值。通常，图17中表示的数据可以使用诸如本文中描述的m-hat和其他m-hat导出参数之类的OT参数来生成。通过对比SR和AF的不同周期，连同向量场、向量方向和导出信息，图17的数据表现形式示意了各种诊断特征，诸如评估AF和SR期间的空间相干性。通常，使用本文描述的OT参数(诸如m-hat)来生成向量场。因此，它们被称为OT向量场。在一些实施方式中，也可以使用不限于m-hat或其他相关参数的其他向量场表现形式。
如图17中所示，向量场及其构成向量的表现形式通过确定其空间熵来有效地参数化了窦性心律和心房颤动期间向量场的空间和时间组织。随着向量场看起来更加混乱并且随着向量方向的变化而混乱，熵增加并且空间相干性减小。
对于每次心跳(在SR中)或每个周期(在AF中)，在使用诊断导管探查的标测场内生成OT向量场。使用圆周集中参数kappa或评分或排名过程诸如使用向量角度直方图来确定每个OT向量场的空间熵(E)。在SR期间，在周期3中，如区域620所示，OT向量场的向量趋向于共同方向并具有相似的角度偏差。该区域620示出低熵和高相干性。相反，在AF期间，例如在周期2中，区域625示出了呈现高熵和低相干性的向量簇。
对于给定向量，记录其相对于参考线(例如2D水平线)的方向。对于与参考线共线的向量，向量被赋予0°值。在具有相干性或低熵的区域中，向量簇具有相同或相似的角度测量。
直方图内角度的均匀分布指示对应于高空间熵值的高度无序的OT向量场。相反，如果直方图反映了窄范围角度，则指示OT向量场内的组织度对应于低空间熵。空间熵可以如下确定
其中P(xi)是从特定角度集i中的向量数量获得的概率密度函数，以及n是直方图内角度集的最大数量。对数底10用于该计算。在整个10个周期或心跳上确定熵值的平均值和标准偏差，以从空间熵的集合获得时间熵。在图17的面板C中，对于研究中使用的各个犬科动物(狗1-狗5)，描绘10个周期上SR和AF期间的熵值用于SR和AF。还示出了平均熵值。
在一个实施方式中，还可以从所示的向量场推出波传播的组织度。通过图17，很清楚的是，SR，通过其波传播的特征空间和时间组织，可以通过低向量场熵值来确认。然而在AF期间，这三个连续周期的向量场的空间和时间混乱变得明显。
图18是三个AF周期的数据表现形式图，其示出了向量场表现形式、从向量方向导出的相干网格、标记编码的Vmax表现形式和基于相干向量选择的填充Vmax值的标记编码表象形式。图18的数据表现形式示意了使用AF期间的m-hat导出数据来填充标测阵列的方法。在一个实施方式中，这可以通过在电解剖标测图上标测导管电极表型形式来实现。
图18示意SR或AF期间基于OT向量场相干的电压标测的使用。对于每次心跳(在SR中)或每个周期(在AF中)，在标测场内生成OT向量场。OT向量场的子场，选择包括4个OT单位向量(例如，不考虑速度；仅使用方向)的2×2网格用于分析。在该子场内，确定四个OT单位向量的平均长度并将其用作空间相干分数。
如果分数接近于1，则该特定的OT向量群是空间相干的。然而，如果得分接近0，则该OT向量群是空间不相干的。将四个单位向量的分数分配给2乘2子场内的每个原始向量的空间定位。对所有2乘2子场重复执行空间相干评估。在一个实施方式中，利用与先前评估的子场重叠但包括未评估向量的子场或先前评估的向量的不同分组执行评估。
对于子场中向量重叠的情形，将新计算的分数加到先前计算的分数中。在计算并放置了它们相应空间定位的所有分数之后，基于区域内产生的重叠的数量来缩放它们。此外，作为该缩放的一部分，具有最大量重叠的中心区域具有最高的缩放系数，以及具有最小量重叠的角落具有最低的缩放系数。如果最终相干得分大于0.5，则用绿色圆圈(参见示例性区域630)或另一种标记来标记该区域。否则，该区域以红色圆圈(或其他标记)(参见示例性区域635)标记。
这些标记(630、635)有助于确定先前创建的OT电压标测图的哪些部分将用于填充产生的AF电压标测图。滤除或不选择低相干区域635。相反，相干区域630不被滤除或以其他方式选择。该过程重复三个或更多个循环。仅使用与所有三个循环的空间相干向量一致相关的那些Vmax值来填充Vmax电压标测图。这只是一个选择标准。可以使用其他选择标准。图18的调整后的Vmax行保留了用于相干向量区域630的Vmax数据并移除了用于非相干向量区域635的Vmax数据。图18右侧上所示的填充的Vmax值包括基于空间相干性和通过三个周期上时间一致性过滤的Vmax值。这些值的范围从约0到约5，颜色编码图例从红色到黄色，到绿色，到浅蓝色，再到深蓝色。
根据上述情况，使用通过使用基于全极和基于m-hat的方法生成的向量场提供了各种诊断工具。通过对每次心跳(或周期)使用计算的向量场，可以量化相邻向量簇的相干性并评估相干性。反过来，利用空间相干性标测图，可以选择性地过滤电压标测图以仅示出电气可行部分或感兴趣Vmax区域以供进一步研究。此外，可以使用多个循环上的相干性选择结果的比较评估或加和来进一步细化Vmax目标区域以供考虑。
瘢痕边界标测和消融
在具有VT发作的受试者中标测瘢痕边界通常在窦性心律中进行，这是因为VT通常不能很好地耐受。这么做也是因为折返性缺血性VT出口位点通常沿着瘢痕边界被发现并且是良好的消融目标。使用导管工作时，可能会遇到低电压区域。由于OT通过电极方向阻止了干扰电压，导管运动以跨越高低电压转换。沿着样条A和B可以观察到高的电压模式，以及沿着样条C和D可以观察到低的电压模式。这通常在引导图中最佳地看出，因为并非所有集群都产生表面标测点以及导管/表面/标测图显示中的视角可能很差。
对于沿着C和D样条侧的不良接触的怀疑，临床医生旋转远侧导管试图使C和D更好地接触。如果随后在导管上观察到均匀的高电压，则该区域不被标记为瘢痕边界，从而降低了消融这里健康心肌的可能性。相反，如果电压保持较低并且看到支持组织接触的小的分级电位，则限定瘢痕边界。对电压评估的信任取决于OT消除双极方向效应和通过利于观察构成双极。可靠的评估将心室泵肌的消融限制在可能涉及临床VT的定位。
消融间隙检测
检查消融线的间隙可能不像将导管放入肺静脉(PV)并从内部或外部起搏那么简单。图13示出了该用例的一种实现方式。导管和OT电压标测通过指出它们附近的电压和/或定时的急剧转变来帮助临床医生定位消融线。通过现场电压显示，临床医生沿着线移动导管并快速定位潜在的低压间隙。
选择并检查该间隙处的集群以确认尽管一些方向独立的双极显示低电压，但仅2mm外的其他双极显示高电压。这证实了消融线间隙的确认并且用作为良好的消融靶标。可以标记该定位，取出导管，并使用3D标测系统将消融导管放置在该位点。通过交替消融和诊断标测导管，患者承受单个皮肤血管进入位点。与传统方法相比，诊断导管更快速地定位该间隙并且具有更大的确定性。
本公开涉及与以电描记图、ECG信号、起搏信号、EP信号以及其他信号和所产生的检测信号和关于受试者收集或输入的数据的形式的电信号生成和检测相关的各种方法、系统和设备。部分地，本公开包括与方向独立感测有关的实施方式和特征，诸如在于2016年11月17日提交的并具有美国专利公开号No.20160331471的“SYSTEMS AND METHODS FORORIENTATION INDEPENDENT SENSING”中描述的，其全部公开内容通过引用并入本文。
使用箭头显示给定图中的方向性或缺少方向性不旨在限制或要求信息可以流动的方向。对于给定的连接器，例如连接图1A中所示的元件的箭头和线，无论连接器是否包括箭头或是双向箭头，信息都可以在一个或多个方向上或仅在一个方向上流动，以适合于给定的实施方式。连接可以包括各种合适的数据传输连接，诸如光学的、有线的、能量的、无线的或电连接。
通常，尽管在整个申请和附图中引用和使用了颜色和各种标记，但在每种情形下，给定的颜色或标记可以用任何合适的视觉表现形式或机器可读模式来替换。因此，例如，本文中描述的或附图中描绘的着色线、图、用户界面特征或其他图形元件或标记可以替换或者用阴影线、虚线、不同颜色或不同标记或图形元件替换而没有限制。
用于所公开的OIS/OT实施方式的非限制性软件特征和实现方式
以下描述旨在提供适合于执行本文中所描述的本公开的方法的装置硬件和其它操作组件的概述。该描述不旨在限制本公开的可应用的环境或范围。类似地，硬件和其它操作组件可以适合作为上述设备的部分。可以利用其它系统配置、个人计算机、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的电子装置、网络PC、小型计算机、大型计算机等实施本发明。
根据对计算机存储器内的数据位的运算的算法和符号表现形式呈现详细描述的一些部分。这些算法描述和变现形式可以被计算机和软件相关领域中的技术人员使用。在一个实施方式中，算法在此且通常被构想为导致预期结果的一系列自相一致的操作。如方法站点(stops)执行的或本文中另外描述的操作是要求物理量的物理操纵的操作。通常，尽管不必要，这些量采用能够被存储、被传输、被组合、被变换、被比较、且以其它方式被操纵的电信号或磁信号的形式。
除非另有明确陈述，如从以下讨论显而易见的，要理解的是，贯穿说明书，利用诸如“处理”或“计算”或“对比”或“起搏”或“检测”或“追踪”或“采样”或“阈值”或“操作”或“生成”或“确定”或“显示”或“找到”或“提取”或“滤波”或“排除”或“插值”或“优化”等术语的讨论指的是计算机系统或类似电子数据处理设备的动作和进程，该计算机系统或电子数据处理设备操纵表示为在计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据并将其转换为类似地表示为在计算机系统存储器或寄存器或其它这类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其它数据。
在一些实施方式中，本公开还涉及用于执行本文中的操作的设备。该设备可以被特别地构造用于所需目的，或该设备可以包括通用计算机，该通用计算机被存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置。
本文中提出的算法和显示器固有地不与任何特定计算机或其它设备相关。各种通用系统可以与按照本文中的阐述的程序一起使用，或者可以证明便于构造更专业的设备以执行所需的方法步骤。各种各样的这些系统所需的结构将从下文描述中出现。
本公开的各实施方式可以以许多不同形式来实现，包括但不限于与处理器(例如微处理器、微控制器、数字信号处理器、或通用计算机)一起使用的计算机程序逻辑、与可编程逻辑装置(例如现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备)一起使用的可编程逻辑、分立组件、集成电路(例如专用集成电路(ASIC))、或包括这些的任一组合的任何其它方法。
实现本文中先前描述的全部或部分功能的计算机程序逻辑可以以各种形式来体现，包括但不限于源代码形式、计算机可执行形式、以及各种中间形式(例如由汇编器、编译器、链接器或定位器生成的形式)。源代码可以包括以各种编程语言(例如目标代码、汇编语言、或高级语言，高级语言诸如Fortran、C、C++、JAVA或HTML)中的任一种实现的一系列计算机程序指令，上述各种编程语言与各种操作系统或操作环境一起使用。源代码可以限定和使用各种数据结构和通信消息。源代码可以为计算机可执行形式(例如通过解释器)，或源代码可以被转换(例如通过翻译器、汇编器或编译器)为计算机可执行形式。
计算机程序可以以任何形式(例如源代码形式、计算机可执行形式、或中间形式)被永久地或暂时地固定在有形存储介质中，该有形存储介质诸如半导体存储装置(例如RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存-可编程的RAM)、磁存储装置(例如磁盘或固定硬盘)、光学存储装置(例如CD-ROM)、PC卡(例如PCMCIA卡)、或其它存储装置。计算机程序可以以任何形式被固定在信号中，使用各种通信技术中的任一种可将该信号传送到计算机，各种通信技术包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、网络技术、和互联网技术。计算机程序可以以任何形式被分布为附有印刷的或电子的文档(例如用收缩膜包装的软件)的可移动存储介质，预装载有计算机系统(例如在系统ROM或固定硬盘上)，或从服务器或电子布告板而分布在通信系统(例如因特网或万维网)上。
实现本文中先前描述的全部或部分功能的硬件逻辑(包括与可编程逻辑装置一起使用的可编程逻辑)可以使用传统人工方法来设计，或者可以使用各种工具以电子方式来设计、捕获、模拟、或以文件记录，各种工具诸如计算机辅助设计(CAD)、硬件描述语言(例如VHDL或AHDL)、或PLD编程语言(例如PALASM、ABEL或CUPL)。
可编程逻辑可以被永久地或暂时地固定在有形存储介质中，该有形存储介质诸如半导体存储装置(例如RAM、ROM、PROM、EEPROM或闪存-可编程的RAM)、磁存储装置(例如磁盘或固定硬盘)、光学存储装置(例如CD-ROM)、或其它存储装置。可编程逻辑可以被固定在信号中，使用各种通信技术中的任一种可将该信号传送到计算机，各种通信技术包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、网络技术、和互联网技术。
可编程逻辑可以被分布为附有印刷的或电子的文档(例如用收缩膜包装的软件)的可移动存储介质，预装载有计算机系统(例如在系统ROM或固定硬盘上)，或从服务器或电子布告板而分布在通信系统(例如因特网或万维网)上。
下文更详细地讨论合适的处理模块的各种示例。如本文中所使用，模块指的是适合于执行特定数据处理或数据传输任务的软件、硬件、或固件。在一个实施方式中，模块指的是适合于接收、变换、路由执行特征提取和处理指令或各种类型的数据的软件例程、程序、或其它存储器驻留应用程序，各种类型的数据诸如EP数据、电压变化、不同量值/数值的相对极值、参考触发器、视觉和用户界面输出、以及本文中所述的其他感兴趣的信息。本文中描述的计算机和计算机系统可以包括操作性关联的计算机可读介质，诸如在获得、处理、存储和/或通信数据时使用的用于存储软件应用程序的存储器。可以理解的是，这类存储器相对于其操作性关联的计算机或计算机系统可以为内部的、外部的、远程的或本地的。
存储器还可以包括用于存储软件或其它指令的任何部件，例如包括但不限于硬盘、光碟、软盘、DVD(数字通用光盘)、CD(光盘)、记忆棒、闪存、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、DRAM(动态随机存取存储器)、PROM(可编程ROM)、EEPROM(扩展可擦写PROM)和/或其它类似的计算机可读介质。
通常，与本文中描述的本公开的实施方式相关联应用的计算机可读存储介质可包括能够存储被可编程设备执行的指令的任何存储介质。在可应用的情况下，本文中描述的方法步骤可以被体现或执行为存储在计算机可读存储介质或存储媒介上的指令。根据本发明的实施方式，这些指令可以为以各种编程语言体现的软件，各种编程语言诸如C++、C、Java和/或可应用于创建指令的各种其它类型的软件编程语言。
本公开的各方面、实施方式、特征和示例将在所有方面被视为示意性的，且不旨在限制本公开，本公开的范围仅由权利要求来限定。在不脱离所请求保护的本公开的精神和范围的情况下，其它的实施方式、修改、和用途对于本领域技术人员将是显而易见的。
本申请中的标题和章节的使用不旨在限制本发明；每个章节可以应用本公开的任何方面、实施方式或特征。
贯穿本申请，在组成物被描述成具有、包括或包含特定组件的情况下，或在过程被描述成具有、包括或包含特定过程步骤的情况下，能想到本说明的组成也基本上包括或包括所列举组件，以及本说明的过程也基本上包括或包括所列举过程步骤。
在本申请中，在元件或组件被说成包括在所列元件或组件的列表中和/或选自该列表的情况下，应当理解的是，元件或组件可以为所列元件或组件中的任一者以及可以选自由所列元件或组件中的两者或更多者组成的组。此外，应当理解的是，在不脱离本文中无论是显式的还是隐式的本说明的精神和范围的情况下，本文中描述的组成、设备或方法的元件和/或特征可以以各种方式来组合。
术语“包括”、“具有”的使用通常应当被理解成开放式且非限制的，除非另有特别说明。
本文中的单数的使用包括复数(反之亦然)，除非另有特别说明。另外，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。另外，在数值之前使用术语“约”的情况下，本说明也包括特定数值本身，除非另有特别说明。如本文中所用的，术语“约”是指从标称值的±10％变化。如本文中所用的，术语“基本上”是指从标称值的±10％变化。
应当理解，步骤的次序或用于执行某些动作的次序是不重要的，只要本说明保持可操作性即可。此外，可以同时进行两个或多个步骤或动作。
在提供一定范围的值或一系列值的情况下，该一定范围的值或一系列值的上限和下限之间的每个中间值被单独考虑且被包含在本公开内，犹如在本文中特定地列举每个值。此外，给定范围的上限和下限之间的且包括该上限和下限的较小范围被考虑且被包含在本公开内。示例性值或范围的列表不是放弃在给定范围的上限和下限之间的且包括该上限和下限的其它值或范围。
本文中针对各种设备、系统和/或方法描述各种实施方式。阐述了许多具体细节以提供对说明书中描述和附图中示出的实施方式的整体结构、功能、制造和使用的全面理解。然而，本领域技术人员应该理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施方式。在其它情况中，公知的操作、组件和元件没有被详细描述以不模糊说明书中描述的实施方式。本领域普通技术人员应该理解的是，这里描述和示出的实施方式是非限制性示例，并且由此可以理解为这里公开的具体结构和功能细节可以是代表性的，并且不必然限制实施方式的范围，实施方式的范围仅由所附权利要求限定。
整个说明书中提及“各种实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施方式”或“实施方式”等意指结合实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。由此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”、或“在实施方式中”等的在说明书中的出现并非必须都提及相同的实施方式。此外，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施方式中组合。由此，结合一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可以没有限制地整体或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性组合，只要这种组合不是非逻辑性的或非功能性的。
可以理解的是，术语“近侧”和“远侧”可以在说明书中参照操纵器械的用于治疗患者的一端的临床医生来使用。术语“近侧”是指器械的最接近临床医生的部分，以及术语“远侧”是指离临床医生最远的部分。还可以进理解的是，为了简洁和清楚起见，诸如“垂直”、“水平”、“上”和“下”的空间术语可以在此关于所示意实施方式使用。然而，手术器械可以在许多方向和位置中使用，并且这些术语不旨在为限制性的和绝对的。
应该理解的是，本公开要求保护的各方面涉及本文中所公开的技术的子组和子步骤。此外，本文中使用的术语和表达用作为描述的术语而非限制性的，并且在使用这些术语和表达时，无意排除所示出和所述特征的任何等同物或其部分，但是应该认识到的时候，能够在所要求保护的公开范围内进行各种修改。因此，期望由专利证书保护的是如下述权利要求中定义和区分的，其包括所有等同物。

Claims (28)

1.一种减少使用多个电极从受试者获得的心脏系统数据中一种或多种误差类型的方法，所述方法包括：
通过使用量值归一化差分电场向量来定义误差减小向量其中差分电场向量是第一电场向量E(tj)和第二电场向量E(ti)的差值，其中ti和tj是实时电场测量值，其中tj＞ti以及其中所述量值为|E(tj)-E(ti)|；
通过执行向量操作来确定心脏系统参数，所述向量操作包括
在以下项上使用运算符操作以生成输出：
(i)或与其垂直的向量以及
(ii)诊断向量，其中诊断向量使用测量的心脏电描记图信号生成，
其中输出是标量输出或向量输出；以及显示输出或与输出相关的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括最大化|E(tj)-E(ti)|。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述运算符是点积运算符，其中所述诊断向量是E(t)，以及其中的输出是标量电场信号Em(t)。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括计算Em(t)的峰峰值。
5.根据权利要求3所述的方法，还包括确定标量电压信号Vm(t)，其中Vm(t)包括k和Em(t)的积，其中k是多个电极之间的电极间距。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括计算Vm(t)的峰峰值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述运算符是点积运算符，其中所述诊断向量是E(t)，并且其中的输出是标量电场信号Em⊥(t)。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括确定知之间的一个或多个方向偏差，并且在所述一个或多个方向偏差超过阈值时产生警报，其中的方向是激活方向。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述阈值是从约15度至约20度的范围之间的角偏差。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种误差类型包括基于方向的误差，以及还包括减少基于方向的误差。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括显示与相对于心脏组织表现形式的2D或3D显示的对齐的一个或多个图形用户界面元件。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括显示对应于或对齐于相对于所检测的心脏组织激活的一个或多个区域的的一个或多个图形用户界面元件。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括显示包括多个用户可选元件的图形用户界面元件，其中所述用户可选元件包括多个三角形电极集群和多个方形电极集群。
14.根据权利要求13所述的方法，其中响应于一个或多个方形电极集群或三角形电极集群的用户选择，显示与所选择的每个集群相关联的一个或多个波形。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述图形用户界面元件是包括用于诊断导管的电极阵列的表现形式以及一个或多个标记的引导图，其中所述标记对应于从由双极电压、单极电压、单极波形、双极波形、消融间隙、和激活方向组成的群组选择的参数。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述标记是彩色的并且还包括显示包括彩色的颜色编码图例。
17.一种使用多个基于电极的测量来确定受试者的诊断信息的方法，所述方法包括：
在一个或多个电子存储器存储装置中存储所接收的关于受试者的一个或多个组织的一组或多组电生理学(EP)数据，其中所述一组或多组数据包括第一组EP数据；
从所述第一组EP数据确定一组电场数据，其中该组电场数据包括多个时变电场向量；
计算所述多个时变电场向量的每对时间相邻电场向量的差向量，其中每个差向量具有差分量值；
从差向量的差分量值确定差分量值的相对极值，作为第一差分量值；
定义第一诊断参数其中与具有所述第一差分量值的所述差分向量成比例或相等；以及
显示沿的方向定向的图形用户界面元件。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括(i)使用向量运算符以及或(ii)与相关或从其导出的向量确定第二诊断参数。
19.一种生成适于与一个或多个心脏组织测量信号进行比较的参考信号的方法，所述方法包括：
选择非线性排列的连接的单极的集群；
将所选择的单极和相关联的双极的组合转换为电场分量；以及
将电场分量转换为电势信号Vx和Vy，其中x和y是导管参考系的轴。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
归一化Vx和Vy信号以生成方向独立信号。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
对方向独立信号进行滤波以生成滤波的方向独立信号，其中滤波的信号是方向独立的。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述滤波步骤包括选自下面群组的一个或多个步骤：减少与去极化检测相关的误差、低通滤波、微分、和信号阈值处理。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括使用心脏组织的不应期、本底噪声、和过零检测器来处理所述滤波的方向独立信号，以检测所述滤波信号中的极化事件。
24.根据权利要求20所述的方法，其中所述归一化步骤包括确定欧几里得量值。
25.根据权利要求19所述的方法，其中转换所选择的单极和相关联的双极的组合的步骤是通过执行最小二乘拟合来执行的。
26.根据权利要求1所述的方法，还包括测量心房颤动期间来自心脏组织的多个电信号，并表征使用心脏系统参数导出的向量场的空间相干性。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述表征步骤是使用向量场的一个或多个向量的相干或熵测度来执行。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述表征步骤是通过基于每个周期的相干滤波Vmax值并且比较每个周期的滤波结果来执行，以排除不同周期之间的不一致区域。
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