CN111195152A - 消融期间的冲洗控制 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“消融期间的冲洗控制”。在一个实施方案中，冲洗消融系统包括：探针，该探针待插入心脏的心室中，该探针包括电极；温度传感器，该温度传感器提供指示心肌的温度的温度信号；以及冲洗通道，通过该冲洗通道冲洗心肌；泵，该泵用于将冲洗流体泵送到该冲洗通道中；RF信号发生器，该RF信号发生器生成待由该电极施加以消融心肌的RF功率；以及控制器，该控制器用于：接收温度信号；基于该温度信号来计算随时间推移的温度的变化速率；计算冲洗速率，至少基于所计算的温度的变化速率经由冲洗通道以冲洗速率冲洗心肌；以及向泵提供冲洗信号从而利用冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗心肌。

Description

消融期间的冲洗控制
技术领域
本发明整体涉及一种消融医疗装置，并且具体地涉及对在由所述装置执行的消融期间使用的参数的控制。
背景技术
组织的消融，诸如通过将射频(RF)功率注入组织中而进行的消融是一种用于例如矫正心脏中的缺陷的熟知的规程。通常，在这些情况下，消融用于使心肌中所选择的细胞群失活，使得它们不再在心肌中传递电极电位波。
Frank等人的美国公布的专利申请序列号2011/0022041描述了一种用于消融组织的系统，该系统包括被配置成用于递送RF功率以消融组织的用途的电极，以及被配置成提供从电极到血液或冲洗流体的热流测量的热流传感器。
授予DeFord等人的美国专利5,304,214描述了用于选择性地消融前列腺尿道周围的前列腺组织的导管、系统和方法。所述导管包括具有远侧部分、近侧部分和中间部分的细长构件，中间部分的形状和尺寸被设定成与前列腺尿道紧密接触。导管的远侧部分和近侧部分包括在其中具有环形凹槽的固定和冷却球囊以用于将内部括约肌和外部括约肌定位在其中并且用于保持导管在前列腺尿道中的纵向位置。导热发热元件被定位在中间部分中以用于产生导热热分布以消融前列腺组织。导管还包括其中的冲洗通路和抽吸通路以用于与远侧和近侧冷却球囊的内部连通。消融系统的循环泵使冷却剂循环通过球囊以保持括约肌的温度低于有害温度。传感器被定位在发热元件周围以及被定位在冷却球囊中以用于向系统的控制器供应信息。控制器响应于温度信息和供应至发热元件的能量来控制向导管以及使冷却剂循环的泵的能量供应。
Kratoska等人的美国公布的专利申请序列号2008/0275440描述了一种提供关于消融治疗的结果的反馈的方法。
Brannan等人的美国公布的专利申请序列号2011/0077639描述了一种微波消融系统，该微波消融系统包括能够操作以输出能量的发生器和耦合到发生器的消融探针，该消融探针将能量递送至组织区域。消融系统还包括能够操作以控制发生器的控制器和耦合到消融探针的至少一个传感器和检测消融探针的操作参数的控制器。控制器通过将发生器的能量输出从低能量水平上升到高能量水平来执行系统检查，并且在系统检查期间以预先确定的时间间隔监测来自传感器的输出以确定异常状态。控制器控制发生器以在控制器确定异常状态时停止能量输出。
发明内容
根据本公开的一个实施方案，提供了冲洗消融系统，该冲洗消融系统包括：探针，该探针被配置成插入心脏的心室中，该探针包括被配置成将射频(RF)功率施加至心室中的心肌以便消融该心肌的电极；温度传感器，该温度传感器被配置成提供指示多个不同时间处的心肌的温度的温度信号；以及冲洗通道，通过该冲洗通道冲洗心肌；泵，该泵用于将冲洗流体泵送到该冲洗通道中；RF信号发生器，该RF信号发生器被配置成生成待由电极施加以消融心肌的RF功率；以及控制器，该控制器被配置成：接收来自温度传感器的温度信号；基于该温度信号来计算随时间推移的温度的变化速率；计算冲洗速率，至少基于所计算的温度的变化速率利用冲洗流体经由冲洗通道以冲洗速率冲洗心肌；以及向泵提供冲洗信号从而利用冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗心肌。
此外，根据本公开的一个实施方案，该控制器被配置成基于所计算的温度的变化速率并基于温差来计算冲洗速率，温差等于由温度传感器测得的当前温度减去预设目标温度。
还根据本公开的一个实施方案，控制器被配置成基于如下函数来计算冲洗速率：该函数基于较高的温度的变化速率而产生较高的冲洗速率。
另外，根据本公开的一个实施方案，函数被配置成基于较高的温差值而产生较高的冲洗速率。
此外，根据本公开的一个实施方案，控制器被配置成基于所计算的温度的变化速率、温差、RF功率的变化速率和RF功率差来计算冲洗速率，RF功率差等于RF功率的当前值与预设目标RF功率之间的差值。
根据本公开的另一个实施方案，提供了冲洗消融方法，该冲洗消融方法包括：生成待由探针的电极施加的射频(RF)功率以消融心脏的心室中的心肌；将RF功率施加至心肌以便消融该心肌；提供指示多个不同时间处的心肌的温度的温度信号；将冲洗流体泵送到该冲洗通道中，通过该冲洗通道冲洗心肌；接收温度信号；基于该温度信号来计算随时间推移的温度的变化速率；计算冲洗速率，至少基于所计算的温度的变化速率利用冲洗流体经由冲洗通道以冲洗速率冲洗心肌；以及向泵提供冲洗信号从而利用冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗心肌。
此外，根据本公开的一个实施方案，计算冲洗速率包括基于所计算的温度的变化速率并基于温差来计算冲洗速率，温差等于由温度传感器测得的当前温度减去预设目标温度。
还根据本公开的一个实施方案，基于如下函数来计算冲洗速率：该函数基于较高的温度的变化速率而产生较高的冲洗速率。
另外，根据本公开的一个实施方案，函数被配置成基于较高的温差值而产生较高的冲洗速率。
此外，根据本公开的一个实施方案，计算冲洗速率包括基于所计算的温度的变化速率、温差、RF功率的变化速率和RF功率差来计算冲洗速率，RF功率差等于RF功率的当前值与预设目标RF功率之间的差值。
根据本公开的另一个实施方案，还提供了软件产品，该软件产品包括其中存储程序指令的非暂态计算机可读介质，该指令在被中央处理单元(CPU)读取时，致使CPU：接收指示多个不同时间处的心脏的心室的心肌的温度的温度信号；基于该温度信号来计算随时间推移的温度的变化速率；计算冲洗速率，至少基于所计算的温度的变化速率利用冲洗流体经由冲洗通道以冲洗速率冲洗心肌；以及向泵提供冲洗信号从而利用冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗心肌。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明将理解本发明，其中：
图1为根据本发明的实施方案构造和操作的消融设备的部分地绘画的部分框图视图；
图2为根据本发明的实施方案的用于图1的设备中的探针的远侧端部的示意图；
图3为示出根据本发明的实施方案的图1的消融设备的操作方法中的示例性步骤的流程图；
图4为示出由图1的设备使用的算法中所包括的示例性步骤的第一流程图；
图5为示出由图1的设备使用的算法中所包括的示例性步骤的第二流程图；
图6用图的方式示出了根据本发明的实施方案的当图4和图5的流程图为操作性的时该设备的泵的操作；
图7为根据本发明的实施方案的由该设备使用的另选算法的步骤的第一流程图；
图8为根据本发明的实施方案的该另选算法的步骤的第二流程图；并且
图9用图的方式示出了根据本发明的实施方案的在图7和图8的流程图为操作性的时该设备的泵的操作。
具体实施方式
概述
在消融规程期间，注入细胞中的消融功率需要被良好调节，因为如果由细胞吸收的消融能量太少，则细胞可能仅部分地失活，而如果吸收的消融能量过多，则消融能量可能会对心脏造成可能是危机生命的过度创伤。注入功率的另一个考虑因素是对于任何指定的消融规程的总时间。医生通常优选将时间保持在最小，使得为了注入足够的能量，在此期间注入的功率应该很高。因此，消融功率递送的目标是功率水平应尽可能地接近目标功率，但不会造成过度创伤。
在心肌的消融期间需要进行组织冲洗，以防止在消融期间发生诸如组织炭化或成穴(称为蒸汽爆裂)的问题。因此，除了功率水平的目标尽可能地接近目标功率之外，心肌组织的温度应保持尽可能地接近目标温度。更稳定的温度和功率通常导致更好的消融结果和更高质量的损伤。
传统消融系统通常以两种速率之一提供冲洗，尤其是可用于保持冲洗通道以便防止通道堵塞的低冲洗速率，以及用于防止上文提及的温度相关问题的高速率。然而，高速率可导致组织过度冷却，并且在这种情况下，必须递送消融功率达到长于最佳时间以正确地消融组织。
以引用方式并入本文的标题为“Simultaneous control of power andirrigation during ablation”的美国专利申请公布2018/0263689描述了一种系统，该系统通过以受控方式使冲洗速率在低速率与高速率之间跳动来减少传统消融系统的长于最佳时间的递送。通过用于供应冲洗流体的管材来平滑跳动的冲洗速率，使得组织处的冲洗速率是基本上恒定的。此外，通过改变施加高速率脉冲的速率，平滑的冲洗速率可以在低速率与高速率之间以基本上连续的方式变化。
在本发明的实施方案中，功率水平和温度调节的目标被进一步增强，这提供了通过计算作为心肌组织的温度变化速率的函数的冲洗速率来调节温度的设备。这种方法提供了对温度变化的更快反应，并且从而有助于确保将温度快速恢复至目标温度。
所述设备包括被配置成插入心脏的心室中的探针。该探针包括电极，该电极被配置成将射频(RF)功率施加至心室中的心肌，以便消融心肌。探针还包括温度传感器，以提供指示多个不同时间处的心肌的温度的温度信号，以及冲洗通道，通过该冲洗通道冲洗心肌。设备还包括被配置成生成待由电极施加以消融心肌的RF功率的RF信号发生器，以及用于将冲洗流体泵送到冲洗通道中的泵。根据本发明的一些实施方案，泵为可变速率泵。根据本发明的其他实施方案，可使用美国专利申请公布2018/0263689中所述的方法来提供可变冲洗速率。
设备还包括控制器以接收来自温度传感器的温度信号并且基于温度信号来计算随时间推移的温度的变化速率。控制器被配置成计算冲洗速率，至少基于所计算的温度的变化速率利用冲洗流体经由冲洗通道以所述冲洗速率冲洗心肌。在一些实施方案中，控制器被配置成基于所计算的温度的变化速率并基于温差来计算冲洗速率，温差等于由温度传感器测得的心肌的当前温度减去预设目标温度。控制器还被配置成向泵提供冲洗信号从而利用所述冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗所述心肌。
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。
系统描述
现在参考图1和图2。图1为根据本发明的实施方案构造和操作的消融设备12的部分地绘画的部分框图视图。图2为用于根据本发明的实施方案构造和操作的图1的设备12中的探针20的远侧端部22的示意图。探针20被配置成插入心脏的心室中。该规程由医疗专业人员14执行，并且以举例的方式，假定下文的描述中的规程包括消融人类患者18的心脏的心肌16的一部分15。然而，应当理解，本发明的实施方案并非仅适用于该特定消融规程，并且还可包括基本上任何针对生物组织或非生物材料的消融规程。
为了执行所述消融，医疗专业人员14将探针20插入已经预先定位在人类患者18的内腔中的护套21中。护套21被定位成使得探针20的远侧端部22在离开护套21的远侧端部之后可进入患者18的心脏并接触心脏的组织。远侧端部22包括使得远侧端部22的位置和取向能够被跟踪的位置传感器25、以及测量远侧端部22的相应位置处的温度的一个或多个温度传感器28。温度传感器28被配置成提供指示多个不同时间处的心肌16的温度的温度信号。远侧端部22还包括被配置成将射频(RF)功率施加至心室中的心肌16以便消融心肌16的电极30。
设备12由控制器46控制。控制器46位于设备12的操作控制台48中。参考图3更详细地描述了控制器46。控制台48包括由专业人员14使用以与控制器46通信的控件49。
控制器46可包括通常被配置为现场可编程门阵列(FPGA)的实时降噪电路系统(未示出)，之后是模数(A/D)信号转换集成电路(未示出)。控制器46能够将信号从A/D电路传递至本文所述的模块和/或另一个控制器46，并且/或者能够被编程以执行本文所公开的算法中的至少一个算法，该算法包括下文描述的步骤。控制器46可使用上文提及的电路系统和电路，以及上文提及的模块的特征，以便执行算法。控制器46和由控制器46操作的模块在本文中被称为处理电路系统。为了实现本文所述的各种规程，使控制器46与模块库50中的模块通信。下文描述了模块库50中的模块。
如上所述，为了操作设备12，使控制器46与模块库50通信。因此，库50包括跟踪模块58，该跟踪模块接收和分析来自位置传感器25的信号并利用该信号分析来生成远侧端部22的位置和取向。在一些实施方案中，传感器25包括一个或多个线圈，所述一个或多个线圈响应于横跨线圈的磁场来提供传感器信号。在这些实施方案中，除了接收和分析来自传感器25的信号之外，跟踪模块58还可控制横跨传感器25辐射磁场的磁辐射器(图中未示出)。这些辐射器被定位成接近心肌16，并且被配置成将交变磁场辐射到接近心肌16的区域中。
另选地或除此之外，跟踪模块58可测量电极30与患者18的表面上的电极(图中未示出)之间的阻抗，并且控制器46和该跟踪模块58可使用该阻抗来跟踪远侧端部22的位置和取向。由33Technology Drive,Irvine,CA 92618 USA的Biosense Webster生产的
Figure BDA0002280902710000071
系统使用此类磁跟踪系统和阻抗跟踪系统。
操作控制台48包括被配置成生成待由电极30在远侧端部22处施加的RF功率的RF信号发生器55，以及在患者18的皮肤上的一个或多个返回电极(图中未示出)以消融心肌16。模块库50还包括控制RF信号发生器的消融模块54。消融模块54可根据其他因素(例如，如下文更详细描述的心肌16的当前温度)来控制由RF信号发生器55供应的功率的水平。在本发明的实施方案中，可由医疗专业人员14设定消融目标功率，其为可由电极30注入患者的组织中的最大功率。通常，将消融目标功率设定在20W至70W的大致范围内，尽管可以将消融目标功率设定在该范围之外。消融模块54还可设定注入电流的参数，诸如其频率、注入功率的水平和功率注入的持续时间。
在本发明的一些实施方案中，设备12被配置成以两种功率模式中的一者操作。在低功率模式下，消融目标功率被设定为小于或等于预设功率水平。在高功率模式中，消融目标功率被设定为大于预设功率水平。以举例的方式，在本文的说明中，假定预设功率水平为35W。然而，应当理解，将两种功率模式分开的预设功率水平可高于或低于35W。
模块库50还包括温度模块52以分析从远侧端部22中的温度传感器28接收的信号。控制器46从所分析的信号确定远侧端部22的温度，并且在下文所述的算法中使用所述温度。
在由专业人员14执行的规程期间，远侧端部22从泵24供应有冲洗流体(通常为盐水溶液)，并且泵24将该冲洗流体泵送到冲洗通道26中至探针20的远侧端部22。模块库50还包括冲洗模块56，该冲洗模块控制冲洗流体从泵24流出的速率。冲洗模块56处于控制器46的整体控制下。冲洗流体通过远侧端部22中的冲洗孔80被排出，以冲洗心肌16，以便保持心肌16的温度尽可能地接近预设目标温度。参考图3更详细地描述了用于泵送冲洗流体的冲洗速率的确定。
根据一些实施方案，泵24为可变速率泵，例如泵送0至60ml/min之间。根据本发明的其他实施方案，可变冲洗速率可以使用美国专利申请公布2018/0263689中描述的方法来提供，其中假定泵24能够以两种模式中的一种进行操作：空闲模式，其中泵以慢速率泵送冲洗流体，本文也称为空闲速率；以及全流量模式，其中泵以快速率泵送流体，本文也称为全流速。每个速率可在泵用于设备12之前预设，并且在一个实施方案中，空闲速率可被设定在0-6mL/min的范围内，并且全速率可被设定在6mL/min-60mL/min的范围内。在一些实施方案中，可以通过使用PID(比例-积分-微分)算法来连续调节来自泵24的流速，以控制该流速。
为了操作设备12，模块库50通常包括不同于上文所述的那些的模块，诸如从远侧端部22中的力传感器获取信号并且分析该信号以确定远侧端部22上的力的力模块。为了简单起见，图1中未示出此类其它模块及其相关联的传感器。所有模块可包括硬件以及软件元件。
在实施过程中，控制器46的功能中的一些或全部可被组合在单个物理部件中，或者另选地，使用多个物理部件来实现。这些物理部件可包括硬连线或可编程装置，或这两者的组合。在一些实施方案中，处理电路的功能中的至少一些功能可由可编程处理器在合适软件的控制下实施。该软件可以通过(例如)网络以电子形式下载到装置中。另选地或除此之外，该软件可以储存在有形的非暂态计算机可读存储介质中，诸如光学、磁或电子存储器。
现在参考图3，其为示出根据本发明的实施方案的图1的消融设备12的操作方法中的示例性步骤的流程图60。还参考图1和图2。控制器46(图1)被配置成接收(框62)来自温度传感器28的温度信号。控制器46被配置成基于所接收的温度信号来计算(框64)随时间推移的温度的变化速率。控制器46被配置成计算(框66)温差，该温差等于由温度传感器28测量的心肌16的当前温度减去预设目标温度。因此，在当前温度大于预设目标温度时，温差为正值，并且在当前温度小于预设目标温度时，温差为负值。仅以举例的方式，预设目标温度的合适范围介于50℃和60℃之间。
控制器46被配置成计算(框68)冲洗速率，基于所计算的温度的变化速率利用冲洗流体经由冲洗通道26以该冲洗速率冲洗心肌16。根据一些实施方案，控制器46被配置成基于所计算的温度的变化速率并基于温差来计算冲洗速率。根据一些实施方案，控制器46被配置成基于如下函数来计算冲洗速率：该函数基于较高的温度的变化速率而产生较高的冲洗速率。该函数也可被配置成基于较高的温差值而产生较高的冲洗速率。
控制器46可被配置成根据温度的变化速率的所有值和温差的所有值的函数来计算冲洗速率。根据一些实施方案，控制器46可被配置成在当前温度大于预设目标温度或处于小于预设目标温度的第二温度值或达一个或多个范围的温差和/或一个或多个范围的温度的变化速率时根据该函数来计算冲洗速率。例如，在当前温度小于预设目标温度时，冲洗流体的泵送可保持在低速率(例如，泵24的空闲速率)下，并且在当前温度大于预设目标温度时可根据该函数来确定冲洗流体的泵送。作为另一个示例，当温度的变化速率为负(即，心肌16的温度降低)时，冲洗流体的泵送可保持在低速率(例如，空闲速率)下，并且当温度的变化速率为正(即，心肌16的温度增加时)时，可根据该函数来确定冲洗流体的泵送。
现在遵循用于计算多个循环的每个循环的冲洗速率的示例性函数。
新冲洗速率(流量)＝currentFlow+ΔFlow(Temp)+ΔFlow(Power)(公式1)，其中
currentFlow是当前冲洗速率，
ΔFlow(Temp)＝At*ΔT+Bt*TempSlope+Ct*∫ΔT+Dt*avg(ΔT)，并且
ΔFlow(Power)＝Ap*ΔP+Bp*PowerSlope+Cp*∫ΔP+Dp*avg(ΔP)，
ΔT为TargetTemp(目标温度)与Temp(采样温度，其可为若干采样周期的平均值)之间的差值，
TempSlope等于采样温度的变化速率，并且可根据平均样品来计算，
∫ΔT为ΔT的整数，并且积分时间范围可变化，
avg(ΔT)为ΔT的平均值，
At为ΔT的调谐参数，
Bt为TempSlope的调谐参数，
Ct为∫ΔT的调谐参数，
Dt为avg(ΔT)的调谐参数，
ΔP为TargetPower(目标功率)与功率(采样功率，其可为若干采样周期的平均值)之间的差值，
PowerSlope为采样功率的变化速率，并且可根据平均样品来计算，
∫ΔP为ΔP的整数，并且积分时间范围可变化，
avg(ΔP)为ΔP的平均值，
Ap为ΔP的调谐参数，
Bp为PowerSlope的调谐参数，
Cp为∫ΔP的调谐参数，
Dp为avg(ΔP)的调谐参数。
初始冲洗速率(流量)可如下计算：
Flow＝FlowLow+(FlowHigh-FlowLow)/(PowerHigh-PowerLow)*(TargetPower–PowerLow)(公式2)，其中
FlowLow为由系统提供的最低冲洗速率，
FlowHigh为由系统提供的最高冲洗速率，
PowerLow为由系统提供的最低功率，并且
PowerHigh为由系统提供的最高功率。
以下给出了各种参数的示例范围和值。然而，应当指出的是，这些值可以是甚至在以下给出的范围之外的任何合适的值。
参数 示例范围 示例值
∫ΔT 0.5sec至2sec 1sec
Avg(ΔT) 1sec至5sec 2sec
At -0.9至-0.1 -0.5
Bt -0.9至-0.1 -0.3
Ct 0至0.1 0.015
Dt -0.9至0 -0.05
∫ΔP 0.5sec至2sec 1sec
Avg(ΔP) 1sec至5sec 2sec
AP 0.1至0.9 0.3
Bp 0.1至0.9 0.2
CP -0.1至0 0
Dp 0至0.9 0
以上示例范围和值假定ΔT等于TargetTemp(目标温度)减去Temp(采样温度)，并且ΔP为TargetPower(目标功率)减去Power(采样功率)。
应当指出的是，参数可以是浮点数，并且参数中的任一个可任选地在可能变化的时间段内平均。新的冲洗速率可以是具有有限范围的浮点数。
控制器操作以向泵24提供(框70)冲洗信号，从而利用冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗心肌16。周期性地重复框62-70的步骤(例如，在每1毫秒至1秒的范围内)，以便快速地对温度的变化速率和温差的变化作出反应。重复频率可取决于各种实施细节，诸如与泵24通信的速度和泵24改变为新冲洗速率的反应时间。
应当指出的是，根据冲洗系统的能力和由电极30供应的热量，冲洗流体可用于在预定目标温度下保持心肌16的温度，而不必将供应至电极30的RF功率降低至低于目标功率。然而，除了使用冲洗流体来降低心肌16的温度之外，如果心肌16的当前温度大于某个值，例如大于预设目标温度，则也可能需要(迭代地)降低供应至电极30的RF功率。可使用任何合适的算法来降低RF功率。例如，美国专利申请公布2018/0263689描述了根据各种因素基于具有两种速率(空闲速率和高速率)的泵的调节消融功率。为了完整起见，下文参考图4至9描述了美国专利申请公布2018/0263689中所述的一些算法。可以改变算法的详细信息以适应给定的实施。
现在参考图4，其为当设备12在上述低功率模式下操作同时专业人员14执行上文提及的消融规程时，控制器46所遵循的算法的示例性步骤的第一流程图82，参考图5，其为根据本发明的一个实施方案的控制器46所遵循的算法的示例性步骤的第二流程图84。如下所述，在本文也称为流程图82的第一流程图中，控制器46改变功率，并且在本文也称为流程图84的第二流程图中，控制器46改变冲洗速率。控制器46同时操作两个流程图。
在第一流程图(图4)中，在通常于实际消融之前执行的初始步骤90中，专业人员使用控件49将值分配给由控制器46在执行算法时使用的参数。
在初始步骤中设定的典型参数包括：
目标温度，如按照传感器28的平均值所测量的，是用于执行消融的阈值温度上限。在本发明所公开的实施方案中，目标温度被设定为55℃，但目标温度通常可设定在50℃至60℃的范围内，或者在该范围的值之外。
消融目标功率，如上所述，其是可通过电极30注入患者组织中的最大功率。消融模块54使用消融目标功率值来确保注入功率未超过该值。对于图4和图5的流程图的本文描述，假定消融目标功率被设定为35W，使得设备12在其低功率模式下操作。
消融时间，其是由消融模块54使用的对其执行单次消融的最大总时间周期。在所公开的实施方案中，消融时间被设定为60秒(s)。
功率Δ，其为控制器46在评估算法中的条件时检查的功率变化。在所公开的实施方案中，功率Δ被设定为1W。功率Δ的典型范围是0.5W-5W。
功率降低因子，其为当调节功率至较低值时，控制器46实施的功率降低。在所公开的实施方案中，功率降低因子被设定为0.1W。降低因子的典型范围为0.05W-0.2W。
空闲冲洗流速，其为当冲洗模块56将泵设定为在其空闲模式下操作时泵24的流速。空闲冲洗流速的典型范围为1mL/min至5mL/min，并且在所公开的实施方案中，该速率被设定为4mL/min。
高冲洗流速，其为当冲洗模块56将泵设定为在其全流量模式下操作时泵24的流速。高冲洗流速的典型范围为6mL/min至60mL/min，并且在所公开的实施方案中，该速率被设定为15mL/min。
冲洗脉冲周期，其为冲洗模块56对泵进行脉冲以从其空闲模式切换到全流量模式，然后返回到空闲模式，或者另选地从其全流量模式切换到空闲模式，然后返回到全流量模式的时间段。在本发明所公开的实施方案中，冲洗脉冲周期为0.5s，并且周期通常可以在0.1s和2s之间的范围内。
一旦已在步骤90中设定了参数，则对算法的控制前进至开始消融步骤92，其中控制器46将通过电极30耗散的功率增加到在步骤90中设定的目标功率水平。根据目标功率水平是将该设备设定为在低功率模式下操作还是在高功率模式下操作，相应地设定冲洗速率，即对于低功率模式在低冲洗速率下，并且对于高功率模式在高冲洗速率下。如上所述，由于在步骤90中将目标功率水平设定为对应于低功率模式的35W，则在步骤92中将冲洗速率设定为空闲冲洗流速。
在条件94中，控制器46使用温度模块52来检查由传感器28中的任何一个传感器测量的最大温度是否低于在步骤90中设定的目标温度。条件94以预设速率迭代，在本发明的实施方案中其为每33毫秒(ms)。
如果条件94返回正值，即如果温度小于目标温度，则在增加功率步骤96中，控制器46使用消融模块54来增加功率，通常增加了与步骤90中设定的功率降低因子相同的值，最高至目标功率。
如果条件94返回负值，则在降低功率步骤98中，控制器46使用消融模块54将功率降低了功率降低因子。在流程图84(图5)中描述了功率降低的更多细节。
在流程图84中，流程图的初始步骤，步骤90、92和94如上文参考流程图82(图4)所述。如果在流程图84中条件94返回正值，即最大温度小于目标温度，则在继续消融步骤106中，控制器46继续进行消融，并且控制返回到条件94。
如果条件94返回负值，即，最大温度等于或大于目标温度，则在功率调节步骤108中，控制器46使用消融模块54将功率水平向下调节了在步骤90中设定的预设降低因子。然后控制继续到第二条件110。
在第二条件110中，控制器46询问消融模块54以找到正被注入电极80中的功率的水平，并且控制器46检查该水平是否已经降低了超过步骤90中设定的功率Δ。如果第二条件返回负值，即功率并未从目标功率值降低功率Δ，则控制返回到条件94，条件94继续以其预设速率迭代。
如果第二条件110返回正值，即功率已经从目标功率值降低超过功率Δ，则算法的控制继续到冲洗脉冲步骤112。在步骤112中，冲洗模块56配置泵24从其空闲模式(即以步骤90中设定的空闲速率泵送)转换到其全流量模式，其中泵以步骤90中设定的高速率泵送冲洗流体。向全流量模式的转换继续进行在步骤90中设定的冲洗脉冲周期，然后模块56使泵24返回到以其空闲速率进行泵送。
在步骤112结束时，控制继续到第三条件114，其中控制器46检查在流程图82(图4)中设定的功率是否等于目标功率。
如果条件114返回正值，即功率等于目标功率，则在另外的继续消融步骤116中，控制器46使用冲洗模块56将冲洗速率保持在空闲速率，并将控制转换回到第一条件94。
如果条件114返回负值，即，功率尚未返回到目标功率，则控制返回到冲洗脉冲步骤112，使得冲洗速率再次脉冲发送到高速率。
对于步骤90中设定的消融时间，控制器46同时继续实施两个流程图82、84的步骤，之后停止实施。
现在参考图6，其用图的方式示出了根据本发明的一个实施方案的当流程图82、84为操作性的时泵24的操作。图128绘制了冲洗流速与时间的关系曲线，并且图中的实线130示出了泵24的输出流速。
图128的节段132将来自泵24的流速示出为实线130，如流程图84前进至步骤112，然后经由返回正值的条件114继续至步骤116。在这种情况下，条件114仅被寻址一次，使得来自泵的流速从空闲速率开始，以一个冲洗脉冲周期脉冲发送到高速率，然后返回到空闲速率。
图128的节段134将来自泵24的流速示出为实线130，如流程图84前进至步骤112，然后继续至返回负值的条件114，从而返回至步骤112。在这种情况下，条件114迭代，使得当来自泵的流速开始于空闲速率时，来自泵的流速以多个脉冲继续，这多个脉冲以高速率有效地呈现一个长脉冲。
如上所述，实线130示出了泵24的输出。然而，使来自泵的脉冲输出通过冲洗管材26被平滑或平均，并且该平滑输出由节段132的虚线136和节段134的虚线138示意性地示出。平滑输出是远侧端部22处的冲洗流速。
对于上文提及的所公开的实施方案的0.5s的冲洗脉冲周期，在4mL/min的空闲速率期间以15mL/min的高速率进行的一个脉冲通常将冲洗速率增加空闲速率的50％至100％之间，即增加至在6mL/min至8mL/min之间的有效平滑冲洗速率。两个或两个以上的一系列脉冲通常将有效冲洗速率增加至高速率。
应当理解，通过改变泵24的脉冲速率，并且由于管材26的平滑作用，远侧端部22处的冲洗流速可以在空闲冲洗速率和高冲洗速率之间基本上连续地变化。
现在参考图7，其为当设备12在上文提及的高功率模式下操作而专业人员14执行消融规程时，控制器46所遵循的另选算法的步骤的第一流程图，参考图8，其为根据本发明的一个实施方案的控制器46所遵循的另选算法的步骤的第二流程图。图7的流程图本文也被称为流程图86，并且图8的流程图本文也被称为流程图88。
对于流程图82和84(图4和图5)，在流程图86(图7)中，控制器46改变功率，并且在流程图88(图8)中，控制器46改变冲洗速率；控制器46同时操作两个流程图86和88。
流程图86(图7)的初始步骤190基本上如上文针对步骤90所描述，不同的是不是设定一个目标温度，而是设定了高目标温度和低目标温度。高目标温度通常设定在40℃至55℃的大致范围内，但在该范围之外的值是可能的。低目标温度通常设定在37℃至50℃的大致范围内，但在该范围之外的值也是可能的。无论高目标温度和低目标温度的实际值如何，低目标温度都被设定为比高目标温度小至少1℃。在本发明所公开的实施方案中，高目标温度设定在50℃，低目标温度设定在45℃。
条件194基本上类似于条件94，不同的是控制器46使用温度模块52来检查由传感器28中的任一个传感器测量的最大温度是否低于高目标温度。
如果条件194返回正值，即如果温度小于高目标温度，则在增加功率步骤196中，控制器46使用消融模块54来增加功率，通常增加了与步骤190中设定的功率降低因子相同的值，最高至目标功率。
如果条件194返回负值，则在降低功率步骤198中，控制器46使用消融模块54将功率降低了功率降低因子。在流程图88中描述了功率降低的更多细节。
在流程图88(图8)中，流程图的初始步骤，步骤190、192和194如上文参考流程图86所述。如果在流程图88中条件194返回正值，即，最大温度小于高目标温度，则控制转换到另一条件204，其中控制器46检查最大温度是否小于低目标温度。条件204通常以与条件194相同的预设速率迭代。
如果条件204返回负值，使得最大温度介于低目标温度与高目标温度之间，则控制转换到继续消融步骤206，其中以初始设定的高冲洗速率继续消融，并且控制返回到条件194。
如果条件204返回正值，使得最大温度低于低目标温度，则控制转换到减少冲洗步骤200，其中控制器46将初始设定的高冲洗速率降低到空闲冲洗速率。消融在继续消融步骤202中以空闲冲洗速率继续，并且控制转换回到迭代条件204。
条件204、步骤200和步骤202的路径示出了当最大温度低于低目标温度时，控制器46将冲洗保持在其低空闲速率。
返回到条件194，如果条件返回负值，即，最大温度等于或大于高目标温度，则在功率调节步骤208中，控制器46基本上如功率调节步骤108中所述向下调节功率。然后控制继续到功率降低条件210。
条件210基本上如针对条件110所述，即，控制器46询问消融模块54以检查功率水平是否已经降低了超过在步骤190中设定的功率Δ。如果条件210返回负值，即功率尚未从目标功率值降低了功率Δ，则控制返回到条件194，条件194继续以其预设速率迭代。
如果条件210返回正值，即功率已经从目标功率值降低超过功率Δ，则算法的控制继续到冲洗脉冲步骤212。在步骤212中，冲洗模块56将泵24配置成从其全流量模式(即以步骤190中设定的高速率泵送)转换到其空闲模式，其中泵以其在步骤190中设定的低速率泵送冲洗流体。向空闲模式的转换继续进行在步骤190中设定的冲洗脉冲周期，然后模块56使泵24返回到以其全速率进行泵送。
在步骤212结束时，控制继续到功率检查条件214，其中控制器46检查在流程图86(图7)中设定的功率是否等于目标功率。
如果条件214返回正值，即功率等于目标功率，则控制继续处于继续消融步骤206，其中冲洗模块56将冲洗速率保持在全速率，并且将控制转换回到条件194。
如果条件214返回负值，即，功率没有返回到目标功率，则控制返回到冲洗脉冲步骤212，使得冲洗速率再次脉冲发送到低速率。
对于步骤190中设定的消融时间，控制器46同时继续实施两个流程图86、88的步骤，之后停止实施。
现在参考图9，其用图的方式示出了根据本发明的一个实施方案的当流程图86、88为操作性的时泵24的操作。图228绘制了冲洗流速与时间的关系曲线，图中的实线230示出了泵24的输出流速。
图228的节段232将来自泵24的流速示出为实线230，如流程图88前进至步骤212，然后经由返回正值的条件214继续至步骤206。在这种情况下，条件214仅被寻址一次，使得来自泵的流速从全速率开始，以一个冲洗脉冲周期脉冲发送到低速率，然后返回到空闲速率。
图228的节段234将来自泵24的流速示出为实线230，如流程图88前进至步骤212，然后继续至返回负值的条件214，从而返回至步骤212。在这种情况下，条件214迭代，使得当来自泵的流速开始于高速率时，来自泵的流速以多个脉冲继续，这些脉冲以低速率有效地呈现一个长脉冲。
如上所述，实线230示出了泵24的输出。然而，来自泵24的脉冲输出通过冲洗管材26被平滑或平均，并且该平滑输出由节段232的虚线236和节段234的虚线238示意性地示出。平滑输出是远侧端部22处的冲洗流速。
平滑通常类似于上文关于图6所述的平滑。因此，对于0.5s的冲洗脉冲周期，在15mL/min的高速率期间以4mL/min的空闲速率进行单脉冲，通常将冲洗速率降低约高速率的50％，即降低到约8mL/min。两个或两个以上的一系列脉冲通常将有效冲洗速率降低到空闲速率。
为清晰起见，在独立实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征也可在单个实施方案中组合提供。相反地，为简明起见，在单个实施方案的上下文中进行描述的本发明的各种特征也可单独地或以任何合适的子组合形式提供。
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。

Claims (11)

1.一种冲洗消融系统，包括：
探针，所述探针被配置成插入心脏的心室中，所述探针包括：
电极，所述电极被配置成将射频(RF)功率施加至所述心室中的心肌，以便消融所述心肌；
温度传感器，所述温度传感器被配置成提供指示多个不同时间处的所述心肌的温度的温度信号；以及
冲洗通道，通过所述冲洗通道冲洗所述心肌；
泵，所述泵用于将冲洗流体泵送到所述冲洗通道中；
RF信号发生器，所述RF信号发生器被配置成生成待由所述电极施加以消融所述心肌的所述RF功率；以及
控制器，所述控制器被配置成：
接收来自所述温度传感器的所述温度信号；
基于所述温度信号来计算随时间推移的所述温度的变化速率；
计算冲洗速率，至少基于所计算的所述温度的变化速率利用所述冲洗流体经由所述冲洗通道以所述冲洗速率冲洗所述心肌；以及
向所述泵提供冲洗信号以利用所述冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗所述心肌。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成基于所计算的所述温度的变化速率并基于温差来计算所述冲洗速率，所述温差等于由所述温度传感器测得的当前温度减去预设目标温度。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置成基于如下函数来计算所述冲洗速率：所述函数基于较高的温度的变化速率而产生较高的冲洗速率。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述函数被配置成基于较高的所述温差值而产生较高的冲洗速率。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制器被配置成基于以下来计算所述冲洗速率：所计算的所述温度的变化速率；所述温差；所述RF功率的变化速率；以及RF功率差，所述RF功率差等于所述RF功率的当前值与预设目标RF功率之间的差值。
6.一种冲洗消融方法，包括：
生成待由探针的电极施加的射频(RF)功率以消融心脏的心室中的心肌；
将所述RF功率施加至所述心肌以便消融所述心肌；
提供指示多个不同时间处的所述心肌的温度的温度信号；
将冲洗流体泵入冲洗通道中，通过所述冲洗通道冲洗所述心肌；
接收所述温度信号；
基于所述温度信号来计算随时间推移的所述温度的变化速率；
计算冲洗速率，至少基于所计算的所述温度的变化速率利用所述冲洗流体经由所述冲洗通道以所述冲洗速率冲洗所述心肌；以及
向泵提供冲洗信号从而利用所述冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗所述心肌。
7.根据权利要求6所述的方法，其中计算所述冲洗速率包括基于所计算的所述温度的变化速率并基于温差两者来计算所述冲洗速率，所述温差等于由所述温度传感器测得的当前温度减去预设目标温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中基于如下函数来计算所述冲洗速率：所述函数基于较高的温度的变化速率而产生较高的冲洗速率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述函数被配置成基于较高的所述温差值而产生较高的冲洗速率。
10.根据权利要求9所述的方法，其中计算所述冲洗速率包括基于以下来计算所述冲洗速率：所计算的所述温度的变化速率；所述温差；所述RF功率的变化速率；以及RF功率差，所述RF功率差等于所述RF功率的当前值与预设目标RF功率之间的差值。
11.一种软件产品，包括其中存储程序指令的非暂态计算机可读介质，所述指令在被中央处理单元(CPU)读取时，致使所述CPU：
接收指示多个不同时间处的心脏的心室的心肌的温度的温度信号；
基于所述温度信号来计算随时间推移的所述温度的变化速率；
计算冲洗速率，至少基于所计算的所述温度的变化速率利用冲洗流体经由冲洗通道以所述冲洗速率冲洗所述心肌；以及
向泵提供冲洗信号从而利用所述冲洗流体以所计算的冲洗速率冲洗所述心肌。
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