CN110811812A - 减少有功电流位置(acl)中的电容效应 - Google Patents

减少有功电流位置(acl)中的电容效应 Download PDF

Info

Publication number
CN110811812A
CN110811812A CN201910734189.XA CN201910734189A CN110811812A CN 110811812 A CN110811812 A CN 110811812A CN 201910734189 A CN201910734189 A CN 201910734189A CN 110811812 A CN110811812 A CN 110811812A
Authority
CN
China
Prior art keywords
probe
impedance
calibration
zero frequency
magnitudes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910734189.XA
Other languages
English (en)
Inventor
A.戈瓦里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Biosense Webster Israel Ltd
Original Assignee
Biosense Webster Israel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biosense Webster Israel Ltd filed Critical Biosense Webster Israel Ltd
Publication of CN110811812A publication Critical patent/CN110811812A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/065—Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe
    • A61B5/068—Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe using impedance sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1492—Probes or electrodes therefor having a flexible, catheter-like structure, e.g. for heart ablation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0536—Impedance imaging, e.g. by tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0538—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body invasively, e.g. using a catheter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A61B5/063—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using impedance measurements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/28—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
    • A61B5/283—Invasive
    • A61B5/287—Holders for multiple electrodes, e.g. electrode catheters for electrophysiological study [EPS]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00345—Vascular system
    • A61B2018/00351—Heart
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00577—Ablation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00595—Cauterization
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B2018/1467—Probes or electrodes therefor using more than two electrodes on a single probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2051—Electromagnetic tracking systems

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

本发明题为“减少有功电流位置(ACL)中的电容效应”。本发明提供了一种用于位置跟踪的方法，该方法包括在第一电频率下测量在位于患者的器官中的某个位置处的探针与一个或多个体表电极之间的一个或多个第一阻抗幅值。在第二电频率下测量在位于该位置处的该探针与该一个或多个体表电极之间的一个或多个第二阻抗幅值。基于所测量的第一阻抗幅值和第二阻抗幅值，估计在该探针与该一个或多个体表电极之间的一个或多个探针零频率阻抗幅值。基于该一个或多个探针零频率阻抗幅值估计该探针在该器官中的位置。

Description

减少有功电流位置(ACL)中的电容效应
技术领域
本发明整体涉及跟踪活体内的探针定位，并且具体地讲，涉及基于电导管的位置测量。
背景技术
在许多医疗手术中，需要体内腔的空间标测。例如，美国专利申请公布2011/0306867描述了用于确定关于血管体腔的信息的方法和系统。示例性方法包括生成电信号，将电信号递送到血管体腔附近的多个激发元件，响应于递送的电信号测量来自多个感测元件的响应电信号，以及确定管腔尺寸。具体的实施方案包括生成多频率电信号。另一个实施方案包括测量多个频率下的多个响应信号。其它实施方案包括使用激发元件的空间分集。其它实施方案使用此类测量的校准和去嵌入方法来确定管腔尺寸。还公开了结合该方法的诊断装置，该诊断装置包括导丝、导管和植入物。
美国专利申请公布2006/0085049描述了用于区分和定位身体内组织的系统和方法，其涉及将波形信号施加到两个电极之间的组织并测量通过组织传输的信号的电特性。电极中的至少一者被约束在区域中，使得测量组织的局部电特性。此类局部电特性通过使用可在身体上移动的电极或电极阵列在受试者身体的一部分上测定。控制器可以实施该过程并对测量数据执行计算以识别测量区域内的组织类型和位置，并以图形形式呈现结果。可将结果与其它组织成像技术和图像引导系统组合。
发明内容
本发明的实施方案提供一种用于位置跟踪的方法，包括在第一电频率下在测量位于患者的器官中的某个位置处的探针与一个或多个体表电极之间的一个或多个第一阻抗幅值。在第二电频率下测量在位于该位置处的探针与该一个或多个体表电极之间的一个或多个第二阻抗幅值。基于所测量的第一阻抗幅值和第二阻抗幅值，估计在探针与一个或多个体表电极之间的一个或多个探针零频率阻抗幅值。基于一个或多个探针零频率阻抗幅值估计探针在器官中的位置。
在一些实施方案中，该方法还包括，在插入探针之前，使用校准工具获取在位于校准位置处的校准工具与一个或多个体表电极之间的第一电频率和第二电频率处的一组校准阻抗幅值，并获取相应的校准位置。基于所获取的校准阻抗幅值，估计校准工具与一个或多个体表电极之间的一个或多个校准零频率阻抗幅值。估计探针的位置包括将探针零频率阻抗幅值与校准零频率阻抗幅值进行比较。
在一些实施方案中，该方法包括内插校准零频率阻抗幅值，以便产生一个或多个内插的零频率校准阻抗幅值，其与一个或多个探针零频率阻抗幅值最佳匹配。
在一个实施方案中，该方法包括减小在第一电频率和第二电频率下已测量的第一阻抗幅值和第二阻抗幅值的电容失真。
在另一个实施方案中，电容失真是由位于器官中的至少另一个探针引起的。
根据本发明的实施方案，还提供一种位置跟踪系统，包括存储器和处理器。存储器被配置为存储(i)在位于患者的器官中的某个位置处的探针与一个或多个体表电极之间的在第一电频率下测量的一个或多个第一阻抗幅值，以及(ii)在位于该位置的探针与一个或多个体表电极之间的在第二电频率下测量的一个或多个第二阻抗幅值。处理器被配置为基于测量在的第一阻抗幅值和第二阻抗幅值，估计在探针与一个或多个体表电极之间的一个或多个探针零频率阻抗幅值，并且基于一个或多个探针零频率阻抗幅值估计探针在器官中的位置。
结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：
附图说明
图1是根据本发明实施方案的基于零频率阻抗的有功电流位置(ACL)跟踪系统的示意性图解；
图2A和2B是根据本发明实施方案的零频率ACL方法的示意性图解；以及
图3是示意性地示出根据本发明实施方案的用于估计探针的位置的零频率ACL方法的流程图。
具体实施方式
概述
在下文中描述的本发明的实施方案提供一种基于阻抗的导管位置跟踪系统，以及一种不管阻抗幅值的偏差为何也能够跟踪探针在器官中的位置的方法。例如，当器官中存在多个并行探针时(这会增加并行电容阻抗)，可能出现偏差阻抗幅值值。然后，测量的阻抗幅值值相对于位置校准的阻抗幅值值偏离，如下所述。
所公开的系统能够将偏离的阻抗幅值回溯到位置校准的阻抗幅值，以便精确地测定一个或多个探针的位置。为了实现该目标，系统最初测量每个探针位置处在两个或更多个不同电频率而不是单个电频率下的阻抗幅值，如下面进一步描述。
基于阻抗的导管位置跟踪系统的示例是3系统(由Biosense-Webster，Irvine，California制造)，其应用基于有功电流位置(ACL)阻抗的位置跟踪方法。利用ACL方法，处理器接收位置指示性阻抗幅值，该阻抗幅值在安装在导管远侧端部的电极和附接到患者皮肤的表面电极之间测量。基于测量的阻抗幅值和存储的位置校准的阻抗幅值两者，
Figure BDA0002161609710000032
3系统的处理器估计导管在患者的器官内的位置。
阻抗幅值的位置校准是使用另一种更精确的位置跟踪方法来执行，诸如基于磁信号或成像的方法。在此类校准期间，位置跟踪系统(a)测量一组体内位置的坐标；(b)使用校准工具测量各个位置处的相应阻抗幅值；(c)通过导出将每个测量坐标与相应测量的阻抗幅值相关的关系(即，将测量的阻抗幅值与相应坐标相关联)来校准测量的阻抗幅值，以及；(d)将校准阻抗幅值和相应的位置坐标(下文中也称为“校准位置”)存储在存储器中。在一些实施方案中，位置跟踪系统应用校准工具来执行步骤(a)，使用例如安装在校准工具的远侧端部的磁位置传感器。
随后，例如，在探查会话期间，处理器通过将由探针测量的阻抗幅值(下文称为“探针阻抗幅值”)与存储的校准阻抗幅值(即，使用ACL方法)相关联来跟踪探针的位置并基于存储的坐标集估计未知位置的相应坐标。
然而，在一些情况下，传统ACL方法可能遇到困难，诸如当几个探针并行插入心脏时。几个探针的同时存在改变了每个探针相对于校准工具所经历的那些的电学条件。具体地，插入若干探针可以增加并行电容阻抗。结果，由任何探针测量的阻抗幅值通常会偏离到比校准期间由校准工具测量的值更低的值。在这种情况下，通过将(偏离的)阻抗幅值与校准的阻抗幅值进行比较，不再能够估计任何探针的正确位置。
为了使用偏离阻抗幅值来跟踪位置，本发明的实施方案估计并利用阻抗的欧姆分量(也称为“DC阻抗”或“零频率阻抗”)。零频率阻抗不受并行电容阻抗的存在的影响，因为阻抗的任何并联电容分量将在零频率处减小(即，变为开路)。因此，在本发明的实施方案中，处理器将零频率探针阻抗ZPT(0)与存储的零频率校准阻抗ZCal(0)相关联，以正确地估计探针的位置。所公开的方法在下文中称为“零频率ACL”。
如上所述，为了导出零频率阻抗，在校准阶段期间测量两个不同的校准阻抗幅值：一个在第一电频率下而另一个在第二电频率下。使用双频率测量，处理器例如通过将阻抗幅值的频率依赖性外推到DC来导出位置校准的零频率阻抗ZCal(0)。随后，在探针跟踪阶段期间，还在第一电频率和第二电频率处测量探针阻抗幅值。使用这些测量，处理器导出探针零频率阻抗ZPT(0)，如下面进一步描述。
在一个实施方案中，处理器在零频率校准阻抗上进行内插，以找到与零频率探针阻抗最佳匹配的内插值。接下来，基于对各个测量位置的内插，处理器估计探针的相应内插位置。在任选实施方案中，在一个或多个附加频率下(例如，在第三频率下)测量校准的阻抗幅值和探针阻抗幅值，以便以例如提高的准确度导出相应的零频率阻抗。
使用所公开的基于零频率ACL阻抗的位置跟踪方法和系统，处理器能够正确地估计探针在器官中的位置，尽管存在使测量失真的电容效应。例如，该技术可用于多个探针同时存在于患者的器官中的手术中。又如，该技术可用于减轻电缆贴片之间(例如，在承载高电压的电缆和承载低电压的电缆之间)的组耦合。所公开的技术使得能够跟踪多个探针而无需额外的位置跟踪技术。该优点可以简化基于多探针的研究和治疗系统和手术，诸如用于心导管插入术的那些。
系统说明
图1是根据本发明实施方案的基于零频率阻抗的有功电流位置(ACL)位置感测系统36的示意性图解。ACL系统36用于确定探针远侧端部30的位置，探针远侧端部安装在轴22的远侧端部，如插图25所示。远侧端部30由医师56插入器官，诸如患者39的心脏38。
通常，探针的远侧端部30被配置为执行诊断，诸如标测心脏中的电位以识别心律失常可能起源的位置，或者可以通过其传播的位置。为此目的，远侧端部30包括多个远侧电极32。远侧电极32通过导线穿过轴22连接到驱动器电路系统44，该驱动器电路连接到包括在控制台24中的处理器46，而驱动器电路44按处理器46的命令驱动远侧电极32。
如插图25所示，在心脏38中存在附加探针29，其使得使用电极32测量的阻抗幅值偏离到例如低于在校准阶段期间在相同位置处测量的阻抗幅值。如上所述，如果没有通过所公开的零频率ACL方法回溯到零频率阻抗，则较低的阻抗幅值(使用电极32感测)将指示电极32的错误位置。
用于接收信号的六个体表电极附接到患者的皮肤，其在下文中称为ACL贴片60、62、64、66、68和70，或在下文中统称为“ACL贴片60P”。如图所示，ACL贴片60P被放置在围绕患者39的心脏38的胸部和背部处。用于导出阻抗幅值的信号被传递到驱动器电路44，驱动器电路通过电缆39通过导线连接到ACL贴片60P。在一些实施方案中，驱动器电路44被配置为在两个或更多个不同的电频率下生成信号(即，电流和/或电压)。远侧电极32被配置为由在两个或更多个不同电频率下的这些信号驱动。ACL贴片60P被配置为接收所得信号。可以使用本领域中已知的多路复用和多路解复用技术同时或分开地施加和测量在两个或更多个频率下的信号。
在一个实施方案中，六个ACL贴片60P中的每一个用于测量到远侧电极32的阻抗幅值。所测量的阻抗幅值指示一个或多个远侧电极32的位置。在不存在任何附加探针29的情况下，处理器46基于存储的校准阻抗幅值集和测量的相应位置(即ACL方法)估计心脏38内的每个电极32的位置。驱动器电路44驱动显示器52，显示器可以示出心脏38内的每个远侧电极32的位置。
在存在附加探针29的情况下，测量的阻抗幅值偏离，并且通常低于经校准的那些。仍然，使用所公开的零频率ACL方法来从偏离阻抗导出零频率阻抗，并且基于存储的零频率校准阻抗幅值集，处理器46正确地估计心脏38内的每个远侧电极32的位置，如下所述。
使用ACL系统36结合校准阻抗的电极位置感测方法在各种医学应用中实现，例如，在Biosense-Webster生产的一些CARTOTM系统中实现，其详细描述于美国专利7,756,576、7,869,865、7,848,787和8,456,182中，其公开内容均以引用方式并入本文。ACL贴片的数量可大于六个，而使用六个ACL贴片以举例的方式进行描述。
处理器46通常是通用计算机，其具有合适的前端、用于从ACL贴片60P和/或远侧电极32接收信号的接口电路、以及适当的信号处理电路。处理器46以软件编程以执行本文所述的功能。该软件可通过网络以电子形式被下载到计算机，例如或者其可另选地或另外地设置和/或存储在非临时性有形介质(诸如磁学、光学或电子存储器)上。
通常，系统36包括为了简单起见在附图中未示出的其它元件，并且在以下描述中，必要之处提及它们。例如，系统36可包括ECG监控器，其耦合用于接收来自一个或多个体表ECG电极的信号，以便为控制台24提供ECG同步信号。又如，系统36可包括一个或多个附加导管，诸如消融导管和/或附加的感测导管，正如指出，为清楚起见未示出。
图1中所示的系统36是纯粹为了概念清楚而选择的示例。在替代实施方案中，阻抗幅值可以通过例如位置跟踪系统导出，该位置跟踪系统在一对贴片60P之间施加电压梯度并使用电极32(例如，通过使用例如Biosense-Webster生产的4系统)测量在心脏38处感应的电压。通常，本发明的实施方案可以应用于任何使用位置指示的调制电信号的基于导管的位置感测方法。
附加类型的导管或其它体内装置可以单独，或与诸如射频消融导管的治疗装置结合，并行地用于其它目的。
位置感测系统36可以用于利用类似于探针30的探针的其它器官。
降低ACL中的电容效应
图2A和2B是根据本发明实施方案的零频率ACL方法的示意性图解。为简单起见，附图是指单个阻抗-幅值曲线的单个零频率分量。在实施过程中，在第一电频率下测量一个或多个第一阻抗幅值并且相应地在第二电频率下测量(例如，对于轴x、y和z中的每一个)。在当探针位于器官中的一个位置时的一个或多个远侧电极32与一个或多个体表电极60P之间测量一个或多个阻抗幅值。接下来，基于所测量的第一阻抗幅值和第二阻抗幅值，处理器46估计在探针与一个或多个体表电极之间的一个或多个零频率阻抗。最后，处理器基于一个或多个零频率阻抗，例如，通过将一个或多个零频率阻抗与存储的位置校准的零频率阻抗集逐一相关联，来估计探针在器官中的位置。
图2A示出了使用电极32在远侧端部30处在心脏38中未知位置处在电频率ω0下测量的探针阻抗幅值40a，|ZPT(W0)|。由于心脏中存在其它探针，测量的阻抗幅值通常低于校准期间由校准工具在相同位置处所测量的阻抗幅值50a(即，|ZCal(ω0)|)。所示的差|ΔZ|未知，且因此无法将探针阻抗幅值40a从在单个电频率下的测量值回溯到校准阻抗幅值50a。
如图所示，阻抗幅值40a(即，|ZPT(ω0)|)位于|ZPT(ω)|的频率依赖性组织生物阻抗幅值曲线40上。一般来讲，组织阻抗幅值曲线|Z(ω)|可以使用由与电容C串联的电阻R2并联连接的电阻R1构成的等效电路示意性地示出：
在零频率和无限频率，|Z(ω)|与电容C无关，并且分别等于R1和R1R2/(R1+R2)。经验上，心脏组织的阻抗幅值|Z(ω)|从在零频率的约300Ω减少到在无限频率下的约100Ω。因此，生物阻抗幅值的相应简化表示可以通过例如以下给出：
Figure BDA0002161609710000072
其中R是欧姆分量，且ωC是生物阻抗的电容分量，并且α可以根据经验确定为，对于上述值300Ω和100Ω，α＝3。根据公式2，|Z(ω)|是电容C的单调递减函数。因此，对于任何最终频率ω>0，生物环境的电容增加(例如通过插入更多探针)，降低|Z(ω)|某个值|ΔZ|。就图2A而言，如上所述，挑战在于从偏离的探针阻抗幅值回溯处理器可以与位置校准的阻抗幅值可靠地相关的值。
图2A示出了针对心脏38中的相同位置r导出的零频率探针阻抗400和零频率校准阻抗500。如图所示，尽管曲线40偏离曲线50超过ω>0，但这两个阻抗相等。本发明的实施方案利用如下事实：当引入并联电容时，例如通过存在若干探针，上述零频率阻抗R＝Z(0)不会改变。因此，Z(0)是心脏中给定的未知位置r的可重复特征，跟踪系统在校准期间并且随后在探针跟踪会话期间导出该特征。
图2B举例说明了导出的零频率位置校准阻抗500、510和520的若干可能值，这些导出的零频率位置校准阻抗对应于心脏38中的三个不同坐标。举例而言，可以将针对未知位置导出的零频率探针阻抗400与零频率阻抗500、510和520中的一者相关联，如下面进一步描述。
零频率阻抗500、510和520是通过处理器在校准阶段期间从公式2通过以下导出：代入在两个不同的频率ω0和ω1下测量的阻抗，在各自阻抗曲线50、51和52上看到，并且用两个变量求解一组两个公式(而全局参数α是根据经验确定的)。
如上所述，处理器得出结论，探针位置的坐标与对应于零频率校准阻抗500的位置坐标相同。然后，处理器利用零频率校准阻抗500容易地识别并向未知位置r赋值存储的正确坐标。
在一个任选的实施方案中，在一个或多个附加频率(例如，在第三频率下)下测量校准阻抗和探针阻抗，以求解等式2，而不确定α的先验值。无论哪种方式，处理器都计算相应的曲线|Z(ω)|(求解方程2)然后通过在方程2中代入ω＝0来导出零频率阻抗值。
图2A和图2B所示的示例纯粹是为了概念清晰而选择的。可进行附加的或另选的计算步骤。例如，在任选的实施方案中，处理器计算与零频率探针阻抗ZPT(0)最佳匹配的一个或多个内插零频率校准阻抗
Figure BDA0002161609710000091
以便赋值给未知位置r正确的内插相应位置。
图3是示意性地示出根据本发明的实施方案用于估计探针的位置的零频率ACL方法的流程图。该方法从零频率ACL校准阶段90开始，之后系统在零频率ACL跟踪阶段92中操作。
在一些实施方案中，在插入用于执行跟踪的探针之前，插入校准工具并获取在第一电频率和第二电频率下同时位于校准位置的校准工具与一个或多个体表电极60P之间的校准零频率阻抗幅值集，以及相应的校准位置；
处理器46基于所获取的第一阻抗幅值和第二阻抗幅值估计校准工具与一个或多个体表电极之间的一个或多个零频率阻抗幅值。
在校准阶段90中，处理器46将零频率阻抗{ZCal(0)}Locations集和相应的在心脏38中的位置集(即，通过在相应的测量位置导出零频校准阻抗)相关。
校准阶段90开始于位置跟踪系统36在位置测量步骤72处准确地测量心脏38中的位置。并行地，在阻抗获取步骤74处，系统36在该位置处测量在两个频率下的相应校准阻抗幅值。在阻抗导出步骤76处，基于校准阻抗幅值，处理器46导出多个相应的零频率校准阻抗{ZCal(0)}。接下来，在阻抗校准步骤78处，处理器46将导出的多个零频率校准阻抗与相应的位置相关联。在存储步骤80，处理器46将多个零频率校准阻抗幅值和测量位置的相应坐标存储在存储器中。该过程在各个校准位置上重复，直到心脏38的一部分被定位校准。
在跟踪阶段92期间，器官中存在若干探针，从而降低由探针30测量的阻抗。在探针阻抗幅值测量步骤82处，在两个频率下再次测量降低的(即，偏离的)阻抗。接下来，在导出步骤84处，处理器46从测量的探针阻抗幅值导出零频率探针阻抗{ZPT(0)}。接下来，在位置检索步骤86处，处理器46在校准结果中找到具有与给定未知位置的那些最佳相关的零频率阻抗的位置。为此，处理器46将零频率探针阻抗与在步骤80处存储在存储器中的零频率校准阻抗相关联，以找到零频率校准阻抗
Figure BDA0002161609710000092
(与{ZPT(0)}最相关的
Figure BDA0002161609710000093
即，对于集合{ZPT(0)}的每个分量具有
Figure BDA0002161609710000094
然后检索对应于
Figure BDA0002161609710000095
的测量位置。最后，在位置指示步骤88处，处理器46基于校准结果估计未知给定位置。在一个实施方案中，
Figure BDA0002161609710000096
是包括在集合{ZCal(0)}Locations中的值之间的插值的结果，并且处理器46计算测量的位置之间的相应插值位置。在任选的实施方案中，处理器46指示在显示器52上在步骤88处估计的探针30的位置。
图3所示的示例性流程图完全是为了概念清晰而选择的。例如，可以至少部分地并行地执行跟踪期间的信号获取及其分析。
应当理解，上述实施方案以举例的方式被引用，并且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描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到所述变型和修改，并且所述变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。

Claims (10)

1.一种位置跟踪方法，包括：
在第一电频率下测量在位于患者的器官中的某个位置处的探针与一个或多个体表电极之间的一个或多个第一阻抗幅值；
在第二电频率下测量在位于所述位置处的所述探针与所述一个或多个体表电极之间的一个或多个第二阻抗幅值；
基于所测量的第一阻抗幅值和第二阻抗幅值，估计在所述探针与所述一个或多个体表电极之间的一个或多个探针零频率阻抗幅值；以及
基于所述一个或多个探针零频率阻抗幅值估计所述探针在所述器官中的所述位置。
2.根据权利要求1所述的方法，并且包括：
在插入所述探针之前，使用校准工具获取在位于校准位置处的所述校准工具与所述一个或多个体表电极之间的在所述第一电频率和第二电频率下的一组校准阻抗幅值，并获取相应的校准位置；
基于所获取的校准阻抗幅值，估计所述校准工具与所述一个或多个体表电极之间的一个或多个校准零频率阻抗幅值；以及
其中估计所述探针的所述位置包括将所述探针零频率阻抗幅值与所述校准零频率阻抗幅值进行比较。
3.根据权利要求2所述的方法，其中将所述探针零频率阻抗幅值与所述校准零频率阻抗幅值进行比较包括内插所述校准零频率阻抗幅值，以便产生与所述一个或多个探针零频率阻抗幅值最佳匹配的一个或多个内插的零频率校准阻抗幅值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中估计所述探针零频率阻抗幅值包括减小在所述第一电频率和所述第二电频率下已测量的所述第一阻抗幅值和所述第二阻抗幅值的电容失真。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述电容失真由位于所述器官中的至少另一个探针引起。
6.一种位置跟踪系统，包括：
存储器，所述存储器被配置为存储(i)在位于患者的器官中的某个位置处的探针与一个或多个体表电极之间的在第一电频率下测量的一个或多个第一阻抗幅值，以及(ii)在位于所述位置的所述探针与所述一个或多个体表电极之间的在第二电频率下测量的一个或多个第二阻抗幅值；以及
处理器，所述处理器被配置为：
基于所测量的第一阻抗幅值和第二阻抗幅值，估计所述探针与所述一个或多个体表电极之间的一个或多个探针零频率阻抗幅值；以及
基于所述一个或多个探针零频率阻抗幅值估计所述探针在所述器官中的所述位置。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理器被配置为：
在插入所述探针之前，从校准工具获取在位于校准位置处的所述校准工具与所述一个或多个体表电极之间的在所述第一电频率和所述第二电频率下的一组校准阻抗幅值，并获取相应的校准位置；
基于所获取的校准阻抗幅值，估计所述校准工具与所述一个或多个体表电极之间的一个或多个校准零频率阻抗幅值；以及
通过将所述探针零频率阻抗幅值与所述校准零频率阻抗幅值进行比较来估计所述探针的所述位置。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器被配置为通过内插所述校准零频率阻抗幅值来将所述探针零频率阻抗幅值与所述校准零频率阻抗幅值进行比较，以便产生与所述一个或多个探针零频率阻抗幅值最佳匹配的一个或多个内插的零频率校准阻抗幅值。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，在估计所述探针零频率阻抗幅值中，所述处理器被配置为减小在所述第一电频率和所述第二电频率下已测量的所述第一阻抗幅值和所述第二阻抗幅值的电容失真。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述电容失真由位于所述器官中的至少另一个探针引起。
CN201910734189.XA 2018-08-09 2019-08-09 减少有功电流位置(acl)中的电容效应 Pending CN110811812A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/059,401 US11389078B2 (en) 2018-08-09 2018-08-09 Reducing capacitance effects in active current location (ACL)
US16/059401 2018-08-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110811812A true CN110811812A (zh) 2020-02-21

Family

ID=67620259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910734189.XA Pending CN110811812A (zh) 2018-08-09 2019-08-09 减少有功电流位置(acl)中的电容效应

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11389078B2 (zh)
EP (1) EP3607882B1 (zh)
JP (1) JP7247055B2 (zh)
CN (1) CN110811812A (zh)
AU (1) AU2019204307A1 (zh)
CA (1) CA3051307A1 (zh)
IL (1) IL267539B2 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11439317B2 (en) * 2018-04-26 2022-09-13 Medtronic Navigation, Inc. Position determination system and method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1287823A (zh) * 1999-09-03 2001-03-21 株式会社百利达 生物电阻抗的测量方法和身体成分测量装置
US6322558B1 (en) * 1995-06-09 2001-11-27 Engineering & Research Associates, Inc. Apparatus and method for predicting ablation depth
EP1205155A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-15 Engineering & Research Associates, Inc. Rf ablation apparatus with bio battery ablation depth control
CN1895166A (zh) * 2005-07-08 2007-01-17 韦伯斯特生物官能公司 相对阻抗测量
CN1919139A (zh) * 2005-08-26 2007-02-28 韦伯斯特生物官能公司 皮肤阻抗的检测
CN101534736A (zh) * 2005-12-06 2009-09-16 圣朱德医疗有限公司房颤分公司 用于组织消融的电极耦合评估
CN101583398A (zh) * 2006-10-10 2009-11-18 医疗设备创新有限公司 利用微波辐射来治疗组织的装置以及天线校准系统和方法
CN101756701A (zh) * 2008-09-30 2010-06-30 韦伯斯特生物官能公司 电流定位追踪器
WO2016153561A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Advanced Cardiac Therapeutics, Inc. Contact sensing systems and methods

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006044868A1 (en) 2004-10-20 2006-04-27 Nervonix, Inc. An active electrode, bio-impedance based, tissue discrimination system and methods and use
US7869865B2 (en) 2005-01-07 2011-01-11 Biosense Webster, Inc. Current-based position sensing
WO2007002993A1 (en) 2005-07-01 2007-01-11 Impedimed Limited Monitoring system
US8400164B2 (en) 2008-11-12 2013-03-19 Biosense Webster, Inc. Calibration and compensation for errors in position measurement
JP2013534841A (ja) 2010-06-13 2013-09-09 アンジオメトリックス コーポレーション バルーン寸法を生体内で測定するための診断キットおよび方法
WO2016181316A1 (en) 2015-05-12 2016-11-17 Navix International Limited Systems and methods for tracking an intrabody catheter
US11471067B2 (en) * 2017-01-12 2022-10-18 Navix International Limited Intrabody probe navigation by electrical self-sensing

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6322558B1 (en) * 1995-06-09 2001-11-27 Engineering & Research Associates, Inc. Apparatus and method for predicting ablation depth
CN1287823A (zh) * 1999-09-03 2001-03-21 株式会社百利达 生物电阻抗的测量方法和身体成分测量装置
EP1205155A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-15 Engineering & Research Associates, Inc. Rf ablation apparatus with bio battery ablation depth control
CN1895166A (zh) * 2005-07-08 2007-01-17 韦伯斯特生物官能公司 相对阻抗测量
CN1919139A (zh) * 2005-08-26 2007-02-28 韦伯斯特生物官能公司 皮肤阻抗的检测
CN101534736A (zh) * 2005-12-06 2009-09-16 圣朱德医疗有限公司房颤分公司 用于组织消融的电极耦合评估
CN101583398A (zh) * 2006-10-10 2009-11-18 医疗设备创新有限公司 利用微波辐射来治疗组织的装置以及天线校准系统和方法
CN101756701A (zh) * 2008-09-30 2010-06-30 韦伯斯特生物官能公司 电流定位追踪器
WO2016153561A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Advanced Cardiac Therapeutics, Inc. Contact sensing systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
EP3607882A1 (en) 2020-02-12
US11389078B2 (en) 2022-07-19
EP3607882B1 (en) 2022-09-28
IL267539A (en) 2020-02-27
JP2020025868A (ja) 2020-02-20
AU2019204307A1 (en) 2020-02-27
JP7247055B2 (ja) 2023-03-28
IL267539B1 (en) 2023-04-01
CA3051307A1 (en) 2020-02-09
IL267539B2 (en) 2023-08-01
US20200046251A1 (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8265745B2 (en) Contact sensor and sheath exit sensor
EP1974664B1 (en) Relative impedance measurement
JP5202880B2 (ja) インピーダンス校正用基準カテーテル
US11596324B2 (en) Combined active current location (ACL) and tissue proximity indication (TPI) system
JP7247055B2 (ja) 能動電流位置（ａｃｌ）における静電容量効果の低減
CN111265216A (zh) 冠状窦(cs)导管移动检测
CN111134835B (zh) 利用射频(rf)发送系统查找组织壁中的开口
JP7387303B2 (ja) アクティブ電流位置（ａｃｌ）パッチの直交セットの識別
CN110613453B (zh) 识别有效电流定位(acl)贴片的正交集

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination