CN111387970A - 食管心脏电生理导管中刺激电极和记录电极共用技术 - Google Patents

食管心脏电生理导管中刺激电极和记录电极共用技术 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种食管心脏电生理导管中刺激电极和记录电极共用技术，其技术方案要点是：将阳极电极A和阴极电极B同时连接到刺激脉冲电路和食管心电放大电路；在刺激脉冲电路进行电脉冲输出时，切断食管心电放大电路与电极的连接；当电脉冲结束后，控制阳极电极A和阴极电极B连通；当阳极电极A和阴极电极B连通的时间达到设定的第一时间阈值时，切断阳极电极A和阴极电极B的连接，同时将食管心电放大电路与阳极电极A及阴极电极B均接通。本发明通过复用刺激电极和记录电极，可以使记录电极的信号更加贴近食管壁附近的左心房，保证了食道心电的波形质量。

Description

食管心脏电生理导管中刺激电极和记录电极共用技术
技术领域
本发明涉及食管电生理技术领域，尤其是涉及一种食管心脏电生理导管中刺激电极和记录电极共用技术。
背景技术
食管心脏电生理导管目前通常使用互相独立的两组电极，分别进行电脉冲刺激和食管心电图记录，避免刺激脉冲对心电波形的干扰，这是由于刺激电极上电脉冲电压幅度通常为10V左右，而食管心电图电压幅度通常是1mV以下。其中，为了保证电脉冲刺激位置的准确性，临床医师在操作时需要使刺激电极贴近食管壁附近的左心房；另外，为了保证食管心电图信号的幅度和分辨率，在操作时也需要使记录电极贴近食管壁附近的左心房，并且记录电极越贴近左心房，食管心电图信号的幅度和分辨率就越高。
例如公告号为CN103479351A的专利文本中公开了一种电生理记录装置，其包括：导管组件，包括导管，所述导管内贮存有标记染料；电极组件，用于采集标记染料的位置，所述电极组件与所述导管的一端耦合；及进样组件，与所述导管的另一端连接，并给所述标记染料提供一推动力以促使所述标记染料导出，所述进样组件包括注射器，所述注射器具有注射针头，所述导管远离所述电极组件的一端套设于所述注射针头上，所述进样组件还包括加持于所述注射器上的注射泵；所述导管组件还包括一端与所述导管远离所述电极组件的一端套接的连接管，所述连接管的另一端套设于所述注射针头上，所述导管组件还包括密封套，所述密封套套设于所述导管与所述连接管的连接处、并密封所述导管与所述连接管的连接处；所述电极组件包括多个呈阵列排布的电极，所述多个电极均与所述导管远离所述进样组件的一端耦合，所述多个电极中至少一个为记录电极。
但是，上述中的现有技术方案存在以下缺陷：使用互相独立的两组电极分别进行电脉冲刺激和食管心电图记录时，由于食管贴近左心房最佳位置只有一处，刺激电极偏离左心房会提高刺激电压，造成患者不适；记录电极偏离左心房则心电波形幅度变小，对于波形上微小的幅度变化不易分辨，同时容易被干扰波掩盖；临床医生通常采用先用记录电极观察波形进行定位，用确定的最佳位置进行刺激，换用其他位置电极进行食道波形记录，以减小患者不适，但是这种方式牺牲了食道心电的波形质量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种食管心脏电生理导管中刺激电极和记录电极共用技术。
发明目的一是：提供一种食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制方法，通过复用刺激电极和记录电极，临床医师调整好刺激电极的位置即可使刺激电极和记录电极的信号均更加贴近食管壁附近的左心房，保证了食道心电的波形质量。
发明目的二是：提供一种食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制系统，刺激电极和记录电极为同一组电极，可以使记录电极的信号更加贴近食管壁附近的左心房，有效提高了食管心电图信号的幅度和分辨率。
发明目的三是：提供一种刺激电极和记录电极共用的控制装置，其能够控制刺激电极和记录电极复用，使得记录电极的信号更加贴近食管壁附近的左心房，从而使得最终呈现出的食管心电图更加清晰和准确，也更加利用医师的诊断。
发明目的四是：提供一种计算机可读存储介质，能够存储相应的程序，具有能够控制刺激电极和记录电极进行复用的特点。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制方法，包括以下步骤：
S100、将阳极电极A和阴极电极B同时连接到刺激脉冲电路和食管心电放大电路；
S200、在刺激脉冲电路通过阳极电极A和阴极电极B进行电脉冲输出时，切断食管心电放大电路与阳极电极A及阴极电极B之间的连接；
S300、当电脉冲结束后，控制阳极电极A和阴极电极B连通，以释放阳极电极A和阴极电极B由于施加电脉冲后在食管组织附近引起的电荷积聚和电解离子积聚，降低阳极电极A和阴极电极B的电位差；
S400、当阳极电极A和阴极电极B连通的时间达到设定的第一时间阈值时，切断阳极电极A和阴极电极B之间的连接，同时将食管心电放大电路与阳极电极A及阴极电极B均接通，以使食管心电放大电路正常采集食管心电信号。
通过采用上述技术方案，阳极电极A和阴极电极B即可作为刺激电极又可作为记录电极，实现了刺激电极和记录电极的复用。通过复用刺激电极和记录电极，临床医师操作好刺激电极的位置即可使刺激电极和记录电极的信号均更加贴近食管壁附近的左心房，大大提高了食道心电的波形质量。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述方法还包括以下步骤：
S500、当食管心电放大电路与阳极电极A及阴极电极B接通的时间达到设定的第二时间阈值时，返回步骤S200，以使刺激脉冲电路能够通过阳极电极A和阴极电极B进行连续的电脉冲输出。
通过采用上述技术方案，能够实现电脉冲的连续周期性输出，增加心电波形的连续性和准确性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述方法使用光耦继电器、光耦、模拟开关、MOS开关中的一种或多种的组合来依照一定时序控制刺激脉冲电路和食管心电放大电路复用同一组电极。
通过采用上述技术方案，通过光耦继电器、光耦、模拟开关、MOS开关等电子开关能够快速实现电路的连通和关断，使得整个心电采集过程更顺畅也更线性。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制系统，包括：
刺激脉冲电路，其被配置为使用阴极刺激产生用于对食管细胞进行电刺激的至少一个电脉冲序列；
电生理导管，其与所述刺激脉冲电路相连并提供一组用于向食管细胞施加所述至少一个电脉冲序列的电极；
食管心电放大电路，其与所述电生理导管上的两个电极相连并用于通过电生理导管上的电极采集病人经电脉冲刺激带动心脏起搏后的食管心电信号；以及，
与所述刺激脉冲电路和食管心电放大电路均连接且用于控制刺激脉冲电路和食管心电放大电路的工作状态的控制模块；
其中，所述控制模块还连接有开关模块，所述开关模块用于在刺激脉冲电路通过电生理导管上的电极进行电脉冲输出时，响应所述控制模块输出的控制信号而切断食管心电放大电路与电生理导管上的两个电极之间的连接；
所述控制模块用于当电脉冲结束后，通过所述开关模块控制电生理导管上的一组电极中的阳极电极A和阴极电极B连通，并在两个电极连通的时间达到设定的第一时间阈值时，通过所述开关模块切断两个电极之间的连接，同时通过所述开关模块将两个电极均与食管心电放大电路接通。
通过采用上述技术方案，实现了电极的复用，即使得刺激电极和记录电极为同一组电极，从而使得记录电极的信号更加贴近食管壁附近的左心房，有效提高了食管心电图信号的幅度和分辨率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述开关模块包括第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元，所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元均为光耦继电器、光耦、模拟开关、MOS开关中的一种；所述第一开关单元连接在电生理导管上的阳极电极A和阴极电极B之间，所述第三开关单元连接在电生理导管上的阳极电极A和食管心电放大电路之间，所述第二开关单元连接在电生理导管上的阴极电极B和食管心电放大电路之间。
通过采用上述技术方案，将开关单元设置为光耦继电器、光耦、模拟开关、MOS开关这些电子开关中的一种，开关启闭快，能够保证电路能有一个快速的响应时间。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制模块内设置有计时单元，所述计时单元用于当食管心电放大电路与电生理导管上的两个电极接通时开始计时；所述控制模块用于当计时单元的计时达到设定的第二时间阈值时，控制所述刺激脉冲电路开始下一个周期的电脉冲刺激。
通过采用上述技术方案，能够根据设置的周期进行连续周期性的电脉冲发放，利于生成连续且准确的心电波形。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电生理导管上还设置有若干个阳极电极C，所述阳极电极C和阳极电极A的数量总和为偶数，且所有的所述阳极电极对称设置在阴极电极B的两侧；所述控制模块用于当电脉冲结束后，通过所述开关模块控制电生理导管上的阴极电极B与阳极电极A以及阳极电极C均连通。
通过采用上述技术方案，使用多阳极可以降低阳极腐蚀，同时由于阳极面积增大，也降低了接触阻抗和电流密度，可以以较小的刺激电压带动心脏起搏，提高了病人的耐受性。
本发明的上述发明目的三是通过以下技术方案得以实现的：
一种刺激电极和记录电极共用的控制装置，包括存储器和处理器，所属存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。
通过采用上述技术方案，其具有能够复用刺激电极和记录电极的特点，使得记录电极的信号更加贴近食管壁附近的左心房，提高了食管心电图信号的幅度和分辨率，同时简化了临床医师操作步骤，提高了工作效率。
本发明的上述发明目的四是通过以下技术方案得以实现的：
一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。
通过采用上述技术方案，能够存储相应的程序，具有能够实现控制刺激电极和记录电极复用的特点。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.阳极电极A和阴极电极B可作为刺激电极也可作为记录电极，从而实现了刺激电极和记录电极的复用；通过复用刺激电极和记录电极，可以使记录电极的信号更加贴近食管壁附近的左心房，提高了食管心电图信号的幅度和分辨率，从而保证了食道心电的波形质量；
2.通过光耦继电器、光耦、模拟开关、MOS开关等电子开关依照一定时序控制脉冲刺激电路和心电放大电路复用同一组电极，大大提高了系统的响应速度，提高了心电信号采集的效率以及精准性。
附图说明
图1是实施例一示出的食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制系统的结构框图；
图2是实施例一示出的用于体现脉冲输出、第一开关单元的开关状态、第三开关单元的开关状态以及第二开关单元的开关状态四者之间关系的时序图；
图3是实施例一示出的电生理导管的结构示意图。
图中，10、刺激脉冲电路；20、电生理导管；30、食管心电放大电路；40、控制模块；41、计时单元；50、开关模块；51、第一开关单元；52、第二开关单元；53、第三开关单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
参照图1，为本发明公开的一种食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制系统，包括刺激脉冲电路10、电生理导管20、食管心电放大电路30和控制模块40。刺激脉冲电路10被配置为使用阴极刺激产生用于对食管细胞进行电刺激的至少一个电脉冲序列。电生理导管20与刺激脉冲电路10相连并提供一组用于向食管细胞施加上述至少一个电脉冲序列的电极。食管心电放大电路30与电生理导管20上的两个电极相连，并用于通过电生理导管20上的电极采集病人经电脉冲刺激带动心脏起搏后的食管心电信号。控制模块40与刺激脉冲电路10以及食管心电放大电路30均连接，且用于控制刺激脉冲电路10和食管心电放大电路30的工作状态，即，控制刺激脉冲电路10是否工作以及控制食管心电放大电路30与电极的是否连接。
参照图1，控制模块40为单片机，控制模块40还连接有开关模块50，开关模块50包括第一开关单元51、第二开关单元52和第三开关单元53，第一开关单元51、第二开关单元52和第三开关单元53分别为光耦继电器U1、U2和U3，需要说明的是，三个开关单元还可以为光耦、模拟开关、MOS开关等电子开关中的一种，均能起到开关的作用，在此不做赘述。光耦继电器U1、U2和U3的控制端均与单片机相连；光耦继电器U1的常开触点连接在电生理导管20上的阳极电极A和阴极电极B之间，光耦继电器U2的常开触点连接在电生理导管20上的阴极电极B和食管心电放大电路30之间，光耦继电器U3的常开触点连接在电生理导管20上的阳极电极A和食管心电放大电路30之间。
参照图1和图2，在刺激脉冲电路10通过电生理导管20上的电极进行电脉冲输出时，光耦继电器U2和U3响应控制模块40输出的控制信号而切断食管心电放大电路30与电生理导管20上的两个电极之间的连接，即，此时的光耦继电器U1处于断开状态。当电脉冲结束后，控制模块40通过光耦继电器U1控制电生理导管20上的阳极电极A和阴极电极B连通，并在两个电极连通的时间达到设定的第一时间阈值时，通过光耦继电器U1切断两个电极之间的连接，同时通过光耦继电器U2和U3将两个电极均与食管心电放大电路30接通。
参照图1，控制模块40内设置有计时单元41，当食管心电放大电路30与电生理导管20上的两个电极接通时，计时单元41开始计时；当计时单元41的计时达到设定的第二时间阈值时，控制模块40控制刺激脉冲电路10开始下一个周期的电脉冲刺激，直至达到设定周期为止，从而实现连续的电脉冲刺激。
参照图1和图3，电生理导管20上还设置有若干个阳极电极C，阳极电极C和阳极电极A的数量总和为偶数，且所有的阳极电极对称设置在阴极电极B的两侧；本实施例中阳极电极C设置有3个，阴极电极B的左侧为两个阳极电极C，阴极电极B的右侧为一个阳极电极A和一个阳极电极C。三个阳极电极C也均通过控制端与单片机连接的光耦继电器与阴极电极B连接，使得当电脉冲结束后，控制模块40能够通过相应的光耦继电器控制电生理导管20上的阴极电极B与阳极电极A以及阳极电极C均连通；并在连通的时间达到设定的第一时间阈值时，通过相应的光耦继电器切断阴极电极B与阳极电极A、阴极电极B与阳极电极C之间的连接。
上述实施例的实施原理为：
在电脉冲输出时，单片机控制光耦继电器U2、U3断开食管心电放大电路30与阳极电极A、阴极电极B的连接。当电脉冲结束后，单片机控制连接于阳极电极A和阴极电极B之间的光耦继电器U1导通，以释放阳极电极A和阴极电极B由于施加电脉冲后在食管组织附近引起的电荷积聚和电解离子积聚，降低阳极电极A和阴极电极B的电位差。随后在单片机的控制下，断开连接于阳极电极A和阴极电极B之间的光耦继电器U1，接通食管心电放大电路30与阳极电极A、阴极电极B之间的光耦继电器U2、U3，食管心电放大电路30正常采集食管心电信号。
通过复用刺激电极和记录电极，可以使记录电极的信号更加贴近食管壁附近的左心房，提高食管心电图信号的幅度和分辨率，从而保证了食道心电的波形质量。
实施例二
一种食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制方法，参照图1，其包括以下步骤：
S100、将阳极电极A和阴极电极B同时连接到刺激脉冲电路10和食管心电放大电路30；
S200、在刺激脉冲电路10通过阳极电极A和阴极电极B进行电脉冲输出时，切断食管心电放大电路30与阳极电极A及阴极电极B之间的连接；
S300、当电脉冲结束后，控制阳极电极A和阴极电极B连通，以释放阳极电极A和阴极电极B由于施加电脉冲后在食管组织附近引起的电荷积聚和电解离子积聚，降低阳极电极A和阴极电极B的电位差；
S400、当阳极电极A和阴极电极B连通的时间达到设定的第一时间阈值时，切断阳极电极A和阴极电极B之间的连接，同时将食管心电放大电路30与阳极电极A及阴极电极B均接通，以使食管心电放大电路30正常采集食管心电信号；
S500、当食管心电放大电路30与阳极电极A及阴极电极B接通的时间达到设定的第二时间阈值时，返回步骤S200，以使刺激脉冲电路10能够通过阳极电极A和阴极电极B进行连续的电脉冲输出。
其中，方法使用光耦继电器、光耦、模拟开关、MOS开关中的一种或多种的组合来依照一定时序控制刺激脉冲电路10和食管心电放大电路30复用同一组电极。具体的，本方法使用光耦继电器U1、U2和U3来控制电极的复用，光耦继电器U1的常开触点连接在电生理导管20上的阳极电极A和阴极电极B之间，光耦继电器U2的常开触点连接在电生理导管20上的阴极电极B和食管心电放大电路30之间，光耦继电器U3的常开触点连接在电生理导管20上的阳极电极A和食管心电放大电路30之间。
在刺激脉冲电路10通过电生理导管20上的电极进行电脉冲输出时，通过光耦继电器U2和U3切断食管心电放大电路30与电生理导管20上的两个电极之间的连接。当电脉冲结束后，通过光耦继电器U1控制电生理导管20上的一组电极中的阳极电极A和阴极电极B连通；在两个电极连通的时间达到设定的第一时间阈值时，通过光耦继电器U1切断两个电极之间的连接，同时通过光耦继电器U2和U3将两个电极均与食管心电放大电路30接通，使得食管心电放大电路30正常采集食管心电信号。
实施例三
一种刺激电极和记录电极共用的控制装置，包括存储器和处理器，存储器上存储有能够被处理器加载并执行如实施例二中的食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制方法的计算机程序。
实施例四
一种计算机可读存储介质，其存储有能够被处理器加载并执行如实施例二中的食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制方法的计算机程序，所述计算机可读存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
显然，以上所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、将阳极电极A和阴极电极B同时连接到刺激脉冲电路(10)和食管心电放大电路(30)；
S200、在刺激脉冲电路(10)通过阳极电极A和阴极电极B进行电脉冲输出时，切断食管心电放大电路(30)与阳极电极A及阴极电极B之间的连接；
S300、当电脉冲结束后，控制阳极电极A和阴极电极B连通，以释放阳极电极A和阴极电极B由于施加电脉冲后在食管组织附近引起的电荷积聚和电解离子积聚，降低阳极电极A和阴极电极B的电位差；
S400、当阳极电极A和阴极电极B连通的时间达到设定的第一时间阈值时，切断阳极电极A和阴极电极B之间的连接，同时将食管心电放大电路(30)与阳极电极A及阴极电极B均接通，以使食管心电放大电路(30)正常采集食管心电信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
S500、当食管心电放大电路(30)与阳极电极A及阴极电极B接通的时间达到设定的第二时间阈值时，返回步骤S200，以使刺激脉冲电路(10)能够通过阳极电极A和阴极电极B进行连续的电脉冲输出。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法使用光耦继电器、光耦、模拟开关、MOS开关中的一种或多种的组合来依照一定时序控制刺激脉冲电路(10)和食管心电放大电路(30)复用同一组电极。
4.一种食管心脏电生理导管中使刺激电极和记录电极共用的控制系统，其特征在于，包括：
刺激脉冲电路(10)，其被配置为使用阴极刺激产生用于对食管细胞进行电刺激的至少一个电脉冲序列；
电生理导管(20)，其与所述刺激脉冲电路(10)相连并提供一组用于向食管细胞施加所述至少一个电脉冲序列的电极；
食管心电放大电路(30)，其与所述电生理导管(20)上的两个电极相连并用于通过电生理导管(20)上的电极采集病人经电脉冲刺激带动心脏起搏后的食管心电信号；以及，
与所述刺激脉冲电路(10)和食管心电放大电路(30)均连接且用于控制刺激脉冲电路(10)和食管心电放大电路(30)的工作状态的控制模块(40)；
其中，所述控制模块(40)还连接有开关模块(50)，所述开关模块(50)用于在刺激脉冲电路(10)通过电生理导管(20)上的电极进行电脉冲输出时，响应所述控制模块(40)输出的控制信号而切断食管心电放大电路(30)与电生理导管(20)上的两个电极之间的连接；
所述控制模块(40)用于当电脉冲结束后，通过所述开关模块(50)控制电生理导管(20)上的一组电极中的阳极电极A和阴极电极B连通，并在两个电极连通的时间达到设定的第一时间阈值时，通过所述开关模块(50)切断两个电极之间的连接，同时通过所述开关模块(50)将两个电极均与食管心电放大电路(30)接通。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述开关模块(50)包括第一开关单元(51)、第二开关单元(52)和第三开关单元(53)，所述第一开关单元(51)、第二开关单元(52)和第三开关单元(53)均为光耦继电器、光耦、模拟开关、MOS开关中的一种；所述第一开关单元(51)连接在电生理导管(20)上的阳极电极A和阴极电极B之间，所述第三开关单元(53)连接在电生理导管(20)上的阳极电极A和食管心电放大电路(30)之间，所述第二开关单元(52)连接在电生理导管(20)上的阴极电极B和食管心电放大电路(30)之间。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制模块(40)内设置有计时单元(41)，所述计时单元(41)用于当食管心电放大电路(30)与电生理导管(20)上的两个电极接通时开始计时；所述控制模块(40)用于当计时单元(41)的计时达到设定的第二时间阈值时，控制所述刺激脉冲电路(10)开始下一个周期的电脉冲刺激。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电生理导管(20)上还设置有若干个阳极电极C，所述阳极电极C和阳极电极A的数量总和为偶数，且所有的所述阳极电极对称设置在阴极电极B的两侧；所述控制模块(40)用于当电脉冲结束后，通过所述开关模块(50)控制电生理导管(20)上的阴极电极B与阳极电极A以及阳极电极C均连通。
8.一种刺激电极和记录电极共用的控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所属存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至3中任一种方法的计算机程序。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至3中任一种方法的计算机程序。
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