CN110974218A - 使用房颤周长（afcl）梯度的房颤标测 - Google Patents

使用房颤周长（afcl）梯度的房颤标测 Download PDF

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Abstract

本发明题为“使用房颤周长(AFCL)梯度的房颤标测”。本发明提供一种方法，该方法包括在多个心脏内位置处计算相应的平均房颤周长(AFCL)值。确定所计算的平均AFCL值是否指示规律房颤(AF)活动。针对被确定为表示规律AF活动的多个平均AFCL值，计算这些平均AFCL值对之间的梯度。将叠加在心脏的至少一部分的标测图上的所计算的AFCL梯度呈现给用户。

Description

使用房颤周长(AFCL)梯度的房颤标测
技术领域
本发明整体涉及使用探针的细胞内抗体电生理标测，并且更具体地涉及心脏电解剖标测。
背景技术
侵入式心脏规程经常采用用于标测心脏组织的电解剖属性的技术。例如，美国专利申请公布2005/0288599描述了有助于定位房颤的病灶的系统和方法。这些系统和方法包括将房颤周长值及与之相关联的统计信息与给定电极的电描记图上的时间位置相关联，和/或将电极位置与电描记图信号的相应光谱分析以及与之相关的其它参数和统计信息进行协调。消融疗法可在此类信息的指导下进行。
又如，国际专利申请公布PCT/US2016/045483描述了心脏标测导管和使用导管的方法。导管可检测与心律失常相关联的去极化波前的存在、方向和/或源。标测导管包括多个双极电极对，其中每对的成员横跨周边彼此相对，例如，呈圆形图案。该电极的间隔布置可用于标识移动电场或波前在穿过心内膜表面的任何方向上的定向路径。导管可用于标识心脏心律失常的触发器和/或驱动器(包括转子、异位触发灶)的位置和类型，和/或用于描绘折返通路。
美国专利申请公布2003/0023130描述了一种用于在窦性心律期间识别和定位受试者的心脏中的折返回路峡部的方法，该方法包括：a)在窦性心律期间经由电极接收来自心脏的电描记图信号；b)存储该电描记图信号；c)基于该电描记图信号来创建标测图；d)在标测图上查找中心参照激活位置；e)定义源自中心参考激活位置的测量矢量；f)从测量矢量选择指示折返回路峡部在心脏中的位置的主轴矢量；g)在标测图上查找电描记图信号的阈值点；h)连接阈值点以形成指示折返回路峡部在心脏中的形状的多边形。
美国专利申请公布2017/0202515描述了一种检测心房旋转活动模式(RAP)源的方法，该方法包括经由多个传感器检测随时间推移的心电图(ECG)信号，每个ECG信号经由该多个传感器中的一个传感器来检测并且指示心脏的电活动。该方法还包括针对该多个ECG信号中的每个ECG信号确定一个或多个局部激活时间(LAT)，每个LAT指示对应ECG信号的激活时间。该方法还包括检测是否基于所检测到的ECG信号和该一个或多个局部LAT来指示心脏中的激活的一个或多个RAP源区域。还生成该心脏中的激活的所检测到的RAP源区域的标测信息，以提供一个或多个标测图。
发明内容
本发明的一个实施方案提供一种方法，该方法包括在多个心脏内位置处计算相应的平均房颤周长(AFCL)值。确定所计算的平均AFCL值是否指示规律房颤(AF)活动。针对被确定为表示规律AF活动的多个平均AFCL值，计算这些平均AFCL值对之间的梯度。将叠加在心脏的至少一部分的标测图上的所计算的AFCL梯度呈现给用户。
在一些实施方案中，该方法包括检查该平均AFCL值是否介于预设下限和预设上限之间。在一些实施方案中，该方法包括检查该平均AFCL值的标准差(SD)是否小于预设SD极限。
在一个实施方案中，该方法包括计算从在不同时间获取的心电图导出的一对平均AFCL值的AFCL梯度。在另一实施方案中，该方法包括根据该AFCL梯度的至少大小和方向来对这些AFCL梯度进行颜色编码。
在一些实施方案中，该方法包括在该标测图上表示指示该AF源自或者该AF通过其传播的位置的箭头。在一些实施方案中，该方法包括在该标测图上显示包括该规律AF活动的激活和传播中的至少一者的动画。
在一个实施方案中，该方法还包括将叠加在该标测图上的该平均AFCL值呈现给该用户。在另一实施方案中，该方法包括根据该标测图上的位置处的该平均AFCL值对位置进行颜色编码。
根据本发明的实施方案，本文另外提供了包括存储器和处理器的系统。该存储器被配置成存储与相应的多个心脏内位置对应的房颤周长(AFCL)值。该处理器被配置成根据所存储的AFCL值来计算该相应的多个心脏内位置处的平均AFCL值，并且确定所计算的平均AFCL值是否指示规律房颤(AF)活动。该处理器还被配置成针对被确定为指示规律AF活动的多个平均AFCL值，计算该平均AFCL值对之间的梯度，并且将叠加在心脏的至少一部分的标测图上的所计算的AFCL梯度呈现给用户。
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是根据本发明的一个实施方案的电解剖标测系统的示意性图解；
图2是根据本发明的实施方案的心脏组织的叠加有心脏内位置的电解剖标测图的示意性图解，该心脏内位置展示规律AF活动；
图3A和图3B是根据本发明的实施方案的心脏组织的一部分的AFCL梯度标测图的示意性图解；并且
图4是示意性地示出根据本发明的实施方案生成并使用AFCL梯度标测图的方法的流程图。
具体实施方式
概述
下文中描述的本发明的实施方案提供用于房颤(AF)的电生理(EP)表征和电解剖标测的改善的方法和系统。所公开的技术适用于各种类型的异常心脏EP活动(诸如阵发性AF、持续性AF或长期AF)的表征和标测。
所公开的技术利用以下经验观察：AFCL在不同解剖位置中以及在同一位置处随时间推移是可变的。然而，AFCL在AF激活源(驱动器)的位置处是规律的，并且随着激活传播远离那些位置而变得不那么规律。在本发明的上下文中，心律失常的规律模式被表征为具有规律的(即，相对不变的)如下定义的AF周长(AFCL)值。AFCL值(不一定是规律值)是指在某个心脏内位置处(例如，在心脏的腔的表面上)的两个电激活事件之间的时间间隔。
用于自动地标识激活并根据心脏内电描记图计算AFCL值的基于导管的示例性系统和技术在2018年5月22日提交的题为“Identifying Activations in an AtrialFibrillation Electrogram”的美国专利申请15/986,238中有所描述，这些心脏内电描计图表现出相应心脏内位置处的AF或其它心率异常行为，该专利申请的公开内容以引用的方式并入本文。
在本文描述的一些实施方案中，处理器首先确定电解剖标测的多个心脏内位置中的每一个心脏内位置处是否存在典型的规律AFCL值。在一些实施方案中，处理器基于对一组AFCL值执行统计分析来确定给定心脏内位置处的规律AFCL值的存在，例如，处理器使用上文引用的美国专利申请15/986,238中描述的方法在该位置处进行计算。基于单极性心电图信号的用于标识AF激活的另一种方法在2018年2月15日提交的题为“Annotation of aWavefront”的美国专利申请公布2018/0042504中有所描述，其公开内容以引用的方式并入本文。在一个实施方案中，处理器针对AFCL值的每个分布(即，集合)确定：(a)平均AFCL值是否位于预设下限和预设上限之间，并且(b)平均AFCL值的标准差(SD)是否小于预设SD极限。
在本发明的一些实施方案中，处理器通过上载“AFCL文件”来检索AFCL值的集合，每个文件包含每个给定心脏内位置的一组经计算AFCL值。接下来，如上文所述，处理器针对每一集合来计算平均AFCL值及其SD，以便确定每个位置处是否存在心律失常的规律模式。在一个实施方案中，处理器向用户显示被叠加在患者的心脏的至少一部分的解剖标测图上的所确定的规律平均AFCL值。
所公开的实施方案还利用另一经验观察，即规律AF模式的梯度与可用的临床信息(例如，AF波前传播的方向、激活起源(驱动器、源)在AF激活组织上的位置以及AF激活的规律模式)密切关联并因此指示可用的临床信息。换句话讲，规律AFCL梯度是指示性的并预测心室中的AF子波和激活模式。例如，肺静脉中的一个肺静脉处的位置和左心房处的位置之间的正规律AFCL梯度可指示源自肺静脉且传播到左心房中的AF。在这种情况下，该规律AFCL梯度标测图可指示要隔离的肺静脉。
在一个实施方案中，处理器计算规律AFCL梯度(即，心脏组织上的相邻位置的AFCL平均值之间的差值的大小和方向)。接下来，处理器生成描绘叠加在心脏的至少一部分上的AFCL梯度的电解剖标测图。最后，处理器向用户呈现梯度标测图(即，叠加在患者心脏的至少一部分的解剖标测图上的梯度、大小和方向)。
在一些实施方案中，处理器使用一个或多个图形方案来强调标测图上的AFCL平均值和梯度，这些方案诸如根据相应的梯度值和/或方向和/或心脏内位置处的平均AFCL值对各位置进行颜色编码。在一个实施方案中，处理器通过示出例如叠加在心脏的至少一部分的标测图上的规律AFCL值的动态(即，瞬态)颜色编码来显示规律AF活动的起始和/或传播的动画。在一些实施方案中，处理器以矢量的形式提供梯度信息，这些矢量被叠加在标测图上。
所公开的AFCL梯度标测图作为辅助AF诊断的工具是非常有用的。与需要同时记录来自心房的多个位置的电信号的其它AF标测方案(例如，基于局部激活时间(LAT)或相位分析进行的标测)相比，AFCL梯度标测图更容易获得。其它AF标测方案具有从整个心室同时收集电数据的显著局限性，因为到目前为止没有足够的导管能够精确地进行收集。此外，应用区域同时标测的方法面临不能拼接所标测区域来产生单个一致的标测图的情况，因为与规律心律失常诸如心房扑动或房性心动过速相比，不存在可用于AF中的一致参考。
另一方面，可根据由单个规律标测导管收集的一组心电图以计算方式导出AFCL梯度标测图；例如，线性或多电极导管。每个位置处所收集的电数据与其它位置无关地进行分析，并且稍后根据AFCL规律性来组合所有这些位置。使用此方法，所公开的规律AFCL梯度方法能够组合(拼接)各种解剖位置处并非同时收集的AF电数据。在一个实施方案中，AFCL梯度是使用此方法针对从在不同时间获取的心电图导出的一对平均AFCL值来计算的。
因此，所公开的AFCL梯度标测技术可通过使诊断过程中所需的侵入探测最小化来简化AF的标测，从而消除对同时记录的需要并克服其局限性。
系统描述
图1是根据本发明的一个实施方案的电解剖标测系统20的示意性图解。在一些实施方案中，系统20被配置成从(患者25的心脏23的)多个心脏内位置获取心脏内电描记图，并且分析电描记图以确定其中哪些位置展示出如上所述的AF的规律CL。例如，系统20被配置成计算、分析和显示规律AFCL平均值和/或规律AFCL平均值的梯度的标测图55，以便指示心律失常的潜在起源在心脏组织上的位置，以便诸如通过消融来可能地治疗心律失常。
系统20通常使用导管29来获取电描记图，该导管29诸如
Figure BDA0002175748550000061
或的
Figure BDA0002175748550000062
导管(两者均由加州尔湾市(Irvine,California)的Biosense Webster生产)，其包括装配在远侧端部处31的多个远侧电极22。所获取电描记图可从双极信号和/或单极信号导出。在双极获取中，该信号表示相应的一对远侧电极22之间的电压。在单极获取中，该信号表示远侧电极22中的一个远侧电极和在外部耦接到患者25的参考电极之间的电压。
信号经由电接口33传输到处理器28，导管29的近侧端部连接到该电接口33。处理器28基于双极信号或单极信号的激活注释来根据电描记图在每个心脏内位置处计算相应的一组AFCL值。在一些实施方案中，处理器28将不同组的所计算的AFCL值存储在存储器44中的AF注释文件50中，其中每个AF注释文件50包含根据不同的心脏内位置导出的要进一步分析以确定每个位置处是否发生规律AF活动的一组AFCL值。
如上文所提及，上文引用的美国专利申请15/986,238提供了基于导管的系统和技术，该系统和技术自动地标识AF激活并能够根据表现出房颤或其它心律失常行为的心脏内电描记图计算AFCL值。
在一些实施方案中，处理器28根据AF注释文件50中的每一组AFCL值计算心脏内位置处的平均AFCL和平均AFCL的标准差(SD)。如果该位置处的平均AFCL值介于预设下限和预设上限之间(诸如100毫秒<平均AFCL<300毫秒)并且如果其SD小于预设SD值(诸如SD<30毫秒)，则处理器将心脏内位置分类为发生规律AF模式的位置。例如，处理器还将所计算的平均AFCL值分配给该位置以用于在电解剖标测图中呈现。在一个实施方案中，为了改善分析，系统可忽略AFCL的如低于10个百分位和高于90个百分位的极值。
在一些实施方案中，例如，在20-30秒的长记录部分中，规律图案可出现几秒并且在整个所记录部分中的不同事件中出现，在这些事件之中SD有所变化。在这种情况下，例如，可由处理器28在2-3秒的移动时间窗口中计算这些参数来确定每个事件的规律性、平均AFCL和SD。然后，处理器28仅选择最规律的时间分段(例如，基于最小SD)，并且即使其它分段中的一者或多者的AFCL参数在极限内，也丢弃剩余分段。
在一些实施方案中，处理器28计算AFCL梯度以便生成患者25的心脏23的心脏内组织的至少一部分的AFCL梯度标测图55。在一个实施方案中，处理器28在标测图55上的相应位置处叠加所计算的梯度(例如，以矢量的形式)，以指示AF可能源自的位置或其可能借助来传播的位置。在另一实施方案中，处理器将AFCL梯度标测图55存储在存储器44中。
处理器28还被配置成在显示器26上呈现AFCL梯度标测图55。例如，处理器显示AFCL梯度标测图55的完成部分，同时仍在计算标测图的其余部分。
一般来讲，处理器28可体现为单个处理器，或者体现为运行软件的协同联网或集群的处理器集，该软件使处理器能够执行本文所述的任务。该软件可例如以电子形式通过网络下载到处理器28，或者可替代地或另外地，该软件可被提供和/或存储在非暂态有形介质诸如磁存储器、光学存储器或电子存储器上。
使用周长梯度进行的房颤标测
图2是根据本发明的实施方案的叠加有心脏内位置的心脏组织的电解剖标测图的示意性图解，这些心脏内位置展示规律AF活动。在一些实施方案中，如上文所提及，处理器基于分析相应注释的ECG时间分段49(即，在该位置处记录)而将位置51指示为规律AF活动的位置。在一个实施方案中，处理器28基于相应注释的ECG时间分段49确定针对时间分段49计算的AFCL值的平均值和SD在上文给出的极限内。
然后，处理器28叠加位置51中的每一个位置和标测图55上每个位置51处的分别计算的平均AFCL值，以便进一步处理成梯度标测图，如下文所述。
图3A和图3B分别是根据本发明的实施方案的心脏组织的一部分的AFCL梯度标测图55a和55b的示意性图解。标测图55a和55b可在标测系统20的显示器26上呈现给用户。
标测图55a和55b的水平方向和竖直方向指示心脏组织上方的空间位置。在图3A和图3B的示例中，标测图55a和55b为心脏23的左心房。
图3A示出等时标测图55a，其中所显示灰度级描述局部平均AFCL的变化值叠加在解剖标测图上，以指示AFCL梯度的局部方向和大小。图例56提供所显示平均AFCL值的灰度级编码。在一个实施方案中，100毫秒表示“短”，而250毫秒表示“长”。轮廓53指示异值AFCL(例如，通过呈现等高线图)。
如图3A所见，“内部”深色阴影区域52具有最短平均AFCL。浅色阴影“周边”区域58A、58B和58C具有最长平均AFCL值。在两者之间，存在具有中间色阴影以及对应的中间平均AFCL值的区域。因此，变化的阴影指示AFCL梯度的大小和方向。
如图3A和图3B指示，围绕区域52的多个激活点在激活从区域52“向外”传播到周边位置(如矢量图图3B中所见)的情况下指示规律AF激活源自区域52处。
以举例的方式，区域58和区域52之间的AFCL值的正则正差与其它指示(诸如位置的解剖性质、阴影区域的宽度和数目以及短AFCL(即，区域52处)的值)结合指示激活从位置52朝向位置58A传播。结合其它指示(诸如位置的解剖性质以及例如区域52处的AFCL的值)，可指示位置52是AF的潜在源。基于该指示，医师27可将此位置视为AF的潜在源和用于消融的潜在目标。
路径54指示源自位置52处的任何AF活动的可能传播路线和方向。在一个实施方案中，位置52位于肺静脉中，位置58位于左心房处，并且位置57位于肺静脉口处。以举例的方式，路径54上的位置57可以是用于消融的候选位置，以便切断从位置52到位置58A的AF传播。
图3B是矢量标测图55b，其显示叠加在解剖标测图55上的次要梯度矢量60和主要梯度矢量62。矢量的较暗部分和较厚部分在矢量点的方向上对齐。在一个实施方案中，次要梯度矢量60是根据标测图55上具有规律AFCL值(图2所示)的一组规律AFCL位置51计算的。每个次要梯度矢量60是由一组位置51的三个相邻位置(未示出)限定的三角形上的两种差异的平均值。主要梯度矢量62是两个或更多个次要梯度矢量的平均值。如图所见，等时标测图和矢量标测图均指示AF在所描绘左心房解剖结构的组织上传播的类似路径。
图3A和图3B中所示的示例性图示完全是为了简单概念清晰而选择的。可包括强调AF激活的潜在位置和路径的视觉元件，以及数字(诸如在每个位置处显示的规律AFCL值)。在一个实施方案中，动画AFCL梯度传播图(未示出)例如在显示器26上动态地展示AFCL在解剖结构上的变化。
在一些实施方案中，图3B被呈现为叠加在图3A上，例如，将矢量60叠加在灰度级底纹上，以指示AFCL梯度的局部方向和大小。
图3是示意性地示出根据本发明的实施方案生成并使用AFCL梯度标测图55b的方法的流程图。生成AFCL梯度标测图55b的过程在AFCL文件上载步骤70处以处理器28上载心脏组织上相应位置的AFCL值的集合开始。
在AFCL分析步骤72处，处理器28将统计分析应用于每个AFCL组，以便确定AF的规律模式。接下来，处理器28在AFCL梯度标测步骤74处计算邻近位置51的平均AFCL值对之间的AFCL梯度，并构造AFCL梯度标测图55b。最后，处理器28在箭头叠加步骤76处在标测图55上叠加包括AFCL梯度的大小和方向(即矢量)的AF箭头。这些箭头指示AF源于或者AF通过其传播的位置。该过程可继续在显示器48上显示具有心脏位置处的异常心脏活动的另外的指示的标测图55b。
图3所示的示例性流程图完全是为了概念清晰而选择的。在另选实施方案中，例如，处理器28生成连续传播的电激活事件的AFCL值的动画。虽然本文描述的实施方案主要论述特定心脏应用，但本文描述的方法和系统也可用于其它心脏应用中。
因此应当理解，上面描述的实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文特定示出和描述的内容。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 (18)

1.一种方法，包括：
在多个心脏内位置处计算相应的平均房颤周长(AFCL)值；
确定所计算的平均AFCL值是否指示规律房颤(AF)活动；
针对被确定为指示规律AF活动的多个平均AFCL值，计算所述平均AFCL值对之间的梯度；以及
将叠加在心脏的至少一部分的标测图上的所计算的AFCL梯度呈现给用户。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定平均AFCL值是否指示规律AF活动包括检查所述平均AFCL值是否介于预设下限和预设上限之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定平均AFCL值是否指示规律AF活动包括检查所述平均AFCL值的标准差(SD)是否小于预设SD极限。
4.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述梯度包括计算从在不同时间获取的心电图导出的一对平均AFCL值的AFCL梯度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中呈现所述AFCL梯度包括根据所述AFCL梯度的至少大小和方向来对所述AFCL梯度进行颜色编码。
6.根据权利要求1所述的方法，其中呈现所述AFCL梯度包括在所述标测图上表示指示所述AF源自或所述AF通过其传播的位置的箭头。
7.根据权利要求1所述的方法，其中呈现所述AFCL梯度包括在所述标测图上显示包括所述规律AF活动的激活和传播中的至少一者的动画。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括将叠加在所述标测图上的所述平均AFCL值呈现给所述用户。
9.根据权利要求8所述的方法，其中呈现所述平均AFCL值包括根据所述标测图上的位置处的所述平均AFCL值对所述位置进行颜色编码。
10.一种系统，包括：
存储器，所述存储器被配置成存储与相应的多个心脏内位置对应的房颤周长(AFCL)值；和
处理器，所述处理器被配置成：
根据所存储的AFCL值来计算所述相应的多个心脏内位置处的平均AFCL值；
确定所计算的平均AFCL值是否指示规律房颤(AF)活动；
针对被确定为指示规律AF活动的多个平均AFCL值，计算所述平均AFCL值对之间的梯度；以及
将叠加在心脏的至少一部分的标测图上的所计算的AFCL梯度呈现给用户。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置成通过检查所述平均AFCL值是否介于预设下限和预设上限之间来确定平均AFCL值是否指示规律AF活动。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置成通过检查所述平均AFCL值的标准差(SD)是否小于预设SD极限来确定平均AFCL值是否指示规律AF活动。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置成计算从在不同时间获取的心电图导出的一对平均AFCL值的AFCL梯度。
14.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置成通过根据所述AFCL梯度的至少大小和方向对所述AFCL梯度进行颜色编码来呈现所述AFCL梯度。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述处理器被配置成通过在所述标测图上表示指示所述AF源自或所述AF通过其传播的位置的箭头来呈现所述AFCL梯度。
16.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置成通过在所述标测图上显示包括所述规律AF活动的激活和传播中的至少一者的动画来呈现所述AFCL梯度。
17.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器还被配置成将叠加在所述标测图上的所述平均AFCL值呈现给所述用户。
18.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器被配置成通过根据所述标测图上的位置处的所述平均AFCL值对所述位置进行颜色编码来呈现所述平均AFCL值。
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