CN112890947A - 在心脏组织上使用可逆电穿孔 - Google Patents

在心脏组织上使用可逆电穿孔 Download PDF

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Abstract

本发明题为“在心脏组织上使用可逆电穿孔”。在一个实施方案中，本发明公开了一种电穿孔方法，该方法包括：将具有多个电极的导管插入心脏的腔室内；使用电极中的至少两个电极来将电场施加到腔室内的给定位置处的心脏的腔室的组织，电场具有足以引起可逆电穿孔，但低于不可逆电穿孔的阈值的振幅；以及测量可逆电穿孔对该位置附近的心脏的腔室的组织中的电激活信号的影响。

Description

在心脏组织上使用可逆电穿孔
相关申请信息
本申请要求Altmann等人的于2019年12月3日提交的美国临时专利申请序列号62/942999的权益，该临时专利申请的公开内容据此以引入方式并入本文。
技术领域
本发明涉及医疗系统，并且具体地但并非仅仅涉及可逆电穿孔。
背景技术
大量的医疗手术涉及将探针诸如导管放置在患者体内。已经开发出位置感测系统来跟踪这类探针。磁性位置感测为本领域已知的一种方法。在磁性位置感测中，通常将磁场发生器放置在患者体外的已知位置处。探针的远侧端部内的磁场传感器响应于这些磁场生成电信号，这些电信号被处理以确定探针的远侧端部的坐标位置。这些方法和系统在美国专利5391199、6690963、6484118、6239724、6618612和6332089中、在PCT国际专利公布WO1996/005768中、以及在美国专利申请公布2002/006455、2003/0120150以及2004/0068178中有所描述。还可使用基于阻抗或电流的系统来跟踪位置。
心律失常治疗手术是一种已证明其中这些类型的探针或导管极其有用的医疗手术。心律失常并且具体地讲心房纤颤一直为常见和危险的医学病症，在老年人中尤为如此。
心律失常的诊断和治疗包括标测心脏组织(尤其是心内膜和心脏体积)的电性质，以及通过施加能量来选择性地消融心脏组织。此类消融可停止或改变不需要的电信号从心脏的一个部分传播到另一部分。消融方法通过形成非导电消融灶来破坏不需要的电通路。已经公开了多种用于形成消融灶的能量递送形式，并且包括使用微波、激光和更常见的射频能量来沿心脏组织壁形成传导阻滞。在两步式手术(标测，之后进行消融)中，通常通过将包括一个或多个电传感器的导管推进到心脏中并采集多个点处的数据来感测和测量心脏内各个点处的电活动。然后利用这些数据来选择拟加以消融的心内膜目标区域。
电极导管已经普遍用于医疗实践多年。它们被用来刺激和标测心脏中的电活动，以及用来消融异常电活动的位点。使用时，将电极导管插入到主静脉或动脉例如股动脉中，并且随后引导到所关注的心脏腔室中。典型的消融手术涉及将在其远侧端部具有一个或多个电极的导管插入到心脏腔室中。可提供通常用胶带粘贴在患者的皮肤上的参比电极，或者可使用设置在心脏中或附近的第二导管来提供参比电极。RF(射频)电流被施加到消融导管的顶端电极，并且电流通过周围介质(即血液和组织)流向参比电极。电流的分布取决于与血液相比电极表面与组织接触的量，血液具有比组织更高的导电率。由于组织的电阻，发生组织的加热。组织被充分加热而致使心脏组织中的细胞破坏，从而导致在心脏组织内形成不导电的消融灶。
Sano等人的美国专利公布2017/0348525描述了通过选择对称波形或非对称波形来控制的可逆电穿孔和不可逆电穿孔的比率，以最小化或增强对目标组织中的细胞的不可逆效应。组合的可逆电穿孔和不可逆电穿孔包括：将一个或多个治疗电极插入目标组织中；将电穿孔复合物引入目标组织内；选择脉冲波形，该脉冲波形为1)包括具有不同持续时间的正脉冲和负脉冲的非对称双极性波形，或2)包括具有相同持续时间的正脉冲和负脉冲的对称双极性波形；以及将具有所选择的脉冲波形的一系列电脉冲递送到目标组织。
Davalos等人的美国专利10245098描述了一种用于消融活哺乳动物的脑组织的方法，该方法包括：将第一电极和第二电极放置在活哺乳动物的脑中；通过第一放置电极和第二放置电极施加多个电脉冲，该多个电脉冲预先确定为：引起目标消融区内的哺乳动物的脑组织的不可逆电穿孔(IRE)；以及引起围绕目标消融区的周围区域内的血脑屏障(BBB)的暂时破坏，以允许血管中的材料通过暂时破坏的BBB转移到周围区域。此类方法可用于将大分子材料经由BBB递送到脑的血管内，其中大分子原本被BBB阻挡而不能穿过血管进入脑内。
Davalos等人的美国专利10154874描述了利用不可逆电穿孔和免疫疗法治疗组织的方法。该方法包括：将探针放置在人体内的组织中，其中探针具有至少第一电极；通过第一电极和第二电极施加多个电脉冲，从而引起目标消融区内的组织的不可逆电穿孔(IRE)；以及将一种或多种外源性试剂施用到目标消融区内的组织中或施用到人，从而刺激或以其他方式调节体内的免疫系统响应。
Rubinsky等人的美国专利10010666提供了一种具有特定电极配置的球囊导管。还提供了一种方法，其中使经受创伤的动脉区域中的血管细胞经受不可逆电穿孔，该方法为非热、非药学方法，其将电脉冲施加到细胞以使得该区域中的细胞中的基本上全部细胞被消融同时使血管的结构保留在适当位置并且因该规程的非热特性而基本上不受伤害。
Deem等人的美国专利9345538描述了用于选择性损毁或暂时性破坏哺乳动物体内的神经和/或传导通路以治疗疼痛和其他疾病的方法和设备。设备包括导管，该导管具有电极，该电极用于靶向并导致神经组织在细胞水平上发生可逆和不可逆的神经穿孔和失能。
Demarais等人的美国专利7937143描述了使用脉冲电场来诱导、监测和控制肾神经调节以实现电穿孔或电融合的方法和设备。在一些实施方案中，可监测组织阻抗、电导系数或电导率以确定脉冲电场治疗的效果，例如，由此确定电穿孔的程度及其不可逆程度。组织的脉冲电场电穿孔导致组织阻抗的减小和组织电导率的增加。如果引起的电穿孔为可逆的，则在脉冲电场停止时，组织阻抗和电导率应接近基线水平；然而，如果电穿孔为不可逆的，则阻抗和电导率变化应持续存在。因此，阻抗或电导率的监测可用于确定电穿孔的始点并且可用于确定电穿孔的类型或程度。此外，监测数据可用于一个或多个手动或自动反馈回路中以控制电穿孔。
发明内容
根据本发明的实施方案，提供了一种电穿孔方法，所述方法包括：将具有多个电极的导管插入心脏的腔室内；使用所述电极中的至少两个电极来将电场施加到所述腔室内的给定位置处的所述心脏的所述腔室的组织，所述电场具有足以引起可逆电穿孔但低于不可逆电穿孔的阈值的振幅；以及测量所述可逆电穿孔对所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的电激活信号的影响。
另外，根据本发明的实施方案，所述电场小于每厘米450伏特。
另外，根据本发明的实施方案，所述方法包括生成脉冲电信号，并且其中施加所述电场包括响应于所生成的脉冲电信号使用所述至少两个电极来施加所述电场。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲电信号包括一系列双相脉冲，每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。
此外，根据本发明的实施方案，所述脉冲电信号包括一系列脉冲串，每个脉冲串包括一系列脉冲。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲中的每个脉冲具有介于1微秒和20微秒之间的脉冲长度，并且所述系列脉冲串包括介于100微秒和1000毫秒之间的脉冲串之间的间隙。
另外，根据本发明的实施方案，每个脉冲串包括至多100个所述脉冲，并且所述系列脉冲串包括至多100个脉冲串。
另外，根据本发明的实施方案，所述方法包括将所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的所述电激活信号的指示绘制到显示器；并且随后使用所述电极中的至少两个电极来将另一电场施加到所述腔室内的所述给定位置处的所述心脏的所述腔室的所述组织，所述另一电场具有足以引起不可逆电穿孔的振幅。
此外，根据本发明的实施方案，所述方法包括响应于所述电激活信号生成所述心脏的所述腔室的电解剖标测图；并且将所述电解剖标测图绘制到所述显示器。
另外，根据本发明的实施方案，具有足以引起可逆电穿孔但低于不可逆电穿孔的阈值的所述振幅的所述电场小于每厘米450伏特，并且具有足以引起不可逆电穿孔的所述振幅的所述另一个电场大于每厘米800伏特。
另外，根据本发明的实施方案，所述方法包括生成脉冲电信号，并且其中所述施加所述另一个电场包括响应于所生成的脉冲电信号使用所述至少两个电极来施加所述另一个电场。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲电信号包括一系列双相脉冲，每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。
此外，根据本发明的实施方案，所述脉冲电信号包括一系列脉冲串，每个脉冲串包括一系列脉冲。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲中的每个脉冲具有介于1微秒和20微秒之间的脉冲长度，并且所述系列脉冲串包括介于100微秒和1000毫秒之间的脉冲串之间的间隙。
另外，根据本发明的实施方案，每个脉冲串包括至多100个所述脉冲，并且所述系列脉冲串包括至多100个脉冲串。
根据本发明的另一实施方案，还提供了一种电穿孔系统，所述电穿孔系统包括：导管，所述导管包括多个电极并且被配置成插入心脏的腔室内；信号发生器，所述信号发生器耦接到所述电极中的至少两个电极并且被配置成生成电信号以用于提供给所述至少两个电极，所述至少两个电极响应于所述电信号而将电场施加到所述腔室内的给定位置处的所述心脏的所述腔室的组织，所述电场具有足以引起可逆电穿孔但低于不可逆电穿孔的阈值的振幅；以及处理电路，所述处理电路被配置成：从所述导管接收所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的电激活信号；并且测量所述可逆电穿孔对所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的所述电激活信号的影响。
另外，根据本发明的实施方案，所述电场小于每厘米450伏特。
此外，根据本公开的实施方案，所述电信号为脉冲电信号。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲电信号包括一系列双相脉冲，每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲电信号包括一系列脉冲串，每个脉冲串包括一系列脉冲。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲中的每个脉冲具有介于1微秒和20微秒之间的脉冲长度，并且所述系列脉冲串包括介于100微秒和1000毫秒之间的脉冲串之间的间隙。
此外，根据本发明的实施方案，每个脉冲串包括至多100个所述脉冲，并且所述系列脉冲串包括至多100个脉冲串。
另外，根据本发明的实施方案，所述处理电路被配置成将所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的所述电激活信号的指示绘制到显示器，并且所述信号发生器被配置成生成另一电信号以用于提供给所述电极中的至少两个电极，所述至少两个电极响应于所述另一个电信号来将另一电场施加到所述腔室内的所述位置处的所述心脏的所述腔室的组织，所述另一电场具有足以引起不可逆电穿孔的振幅。
另外，根据本发明的实施方案，所述处理电路被配置成响应于所述电激活信号生成所述心脏的所述腔室的电解剖标测图，并且将所述电解剖标测图绘制到所述显示器。
另外，根据本发明的实施方案，具有足以引起可逆电穿孔但低于不可逆电穿孔的阈值的所述振幅的所述电场小于每厘米450伏特，并且具有足以引起不可逆电穿孔的所述振幅的所述另一个电场大于每厘米800伏特。
此外，根据本公开的实施方案，所述另一个电信号为脉冲电信号。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲电信号包括一系列双相脉冲，每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲电信号包括一系列脉冲串，每个脉冲串包括一系列脉冲。
另外，根据本发明的实施方案，所述脉冲中的每个脉冲具有介于1微秒和20微秒之间的脉冲长度，并且所述系列脉冲串包括介于100微秒和1000毫秒之间的脉冲串之间的间隙。
此外，根据本发明的实施方案，每个脉冲串包括至多100个所述脉冲，并且所述系列脉冲串包括至多100个脉冲串。
附图说明
根据以下详细说明结合附图将理解本发明，其中：
图1为根据本发明的示例性实施方案构造和操作的医疗规程系统的示意图；
图2为用于图1的系统中的导管的示意图；
图3为包括图1的医疗规程系统的操作方法中的步骤的流程图；
图4为由图1的系统生成的心内电描记图的示意图；并且
图5为由图1的系统生成的电解剖标测图的示意图。
具体实施方式
概述
不可逆电穿孔(IRE)施加短电脉冲，该短电脉冲产生足够高的电场(通常大于每厘米450伏特)以不可逆地损伤细胞。非热IRE可用于治疗不同类型的肿瘤和其他不需要的组织，而不会对周围组织造成热损伤。将小电极放置在目标组织附近以施加短电脉冲。脉冲增加跨膜静息电位，使得纳米孔形成于质膜中。当施加到组织的电高于目标组织的电场阈值时，细胞因纳米孔的形成而变为永久性渗透的。因此，细胞因体内平衡的丧失而不能修复损伤和死亡，并且细胞通常通过细胞凋亡而死亡。
IRE可用于心脏消融，以作为其他心脏消融技术(例如，射频(RF)心脏消融)的另选形式。IRE心脏消融有时被称为脉冲场消融(PFA)。由于IRE通常为低热技术，因此IRE可降低存在于其他技术中(例如在RF心脏消融中)的附带细胞损伤的风险。然而，类似于其他消融技术诸如RF心脏消融，直到IRE脉冲已被实际施加到心脏的目标位置，从而杀死目标位置中的细胞之后，医师可能不确定杀死目标位置的细胞是否为遵循的正确规程。
本发明的示例性实施方案通过施加电场以在目标位置处引起可逆电穿孔来解决上述问题。可逆电穿孔将产生高电场(至多约每厘米450伏特)的短电脉冲施加到细胞，以便暂时地击穿细胞膜。当利用电极施加的电低于允许细胞修复的目标组织的电场阈值时，发生可逆电穿孔。可逆电穿孔不杀死细胞，但允许医师查看可逆电穿孔对目标位置附近的电激活信号的影响。
在引起可逆电穿孔期间或之后基本上即时地(例如，之后至多约几秒)，采集来自目标位置附近的电激活信号。可处理所采集的信号以提供电激活信号的一个或多个视觉指示。可将该一个或多个视觉指示与施加可逆电穿孔之前的视觉指示进行比较，以检查目标位置的电活动是否实际上已发生预期变化。除此之外或另选地，可处理电激活信号以生成电解剖标测图，该电解剖标测图随后可与在施加可逆电穿孔之前生成的电解剖标测图进行比较。
在医师已评估可逆电穿孔对目标位置附近的电激活信号的影响之后，医师可决定是否在目标位置处执行另一规程，诸如IRE或RF心脏消融。例如，如果事实上已发生预期变化，则可将IRE(或另一种合适的消融技术)应用到目标位置以不可逆地杀死目标位置的细胞。如果未观察到预期变化，则可不将IRE(或另一种合适的消融技术)应用到该位置。
在将IRE(或另一种合适的消融技术)应用到目标位置之前将可逆电穿孔应用到该位置允许医师检查消融该位置是否给出预期结果。可逆电穿孔的可逆性使得医师能够在对心脏组织不产生任何永久性损伤的情况下执行检查。
系统描述
现在参见图1，其为根据本发明的实施方案构造和操作的医疗规程系统20的示意图。另外参见图2，其为用于图1的系统20中的导管40的示意图。
医疗规程系统20用于确定导管40的方位，如在图1的插图25中以及在图2中更详细地所见。导管40包括轴22和用于插入到活体受检者的身体部位中的多个可挠曲臂54(为了简单起见，仅一些被标记)。可挠曲臂54具有连接到轴22的远侧端部的相应近侧端部。
导管40包括方位传感器53，该方位传感器以相对于可挠曲臂54的近侧端部呈预定义空间关系的方式设置在轴22上。位置传感器53可包括磁传感器50和/或至少一个轴电极52。磁传感器50可包括至少一个线圈，例如但不限于双轴或三轴线圈布置，以提供地点和取向(包括横摆)的位置数据。导管40包括沿着可挠曲臂54中的每个可挠曲臂设置在不同的相应位置处的多个电极55(为了简单起见，仅一些被标记在图2中)。通常，导管40可用于使用电极55标测活体受检者的心脏中的电活动，或者可用于在活体受检者的身体部位中执行任何其他合适的功能，例如但不限于可逆和/或不可逆电穿孔和/或RF消融。
医疗规程系统20可基于由磁传感器50和/或装配在轴22上的位于磁传感器50的任一侧的轴电极52(近侧电极52a和远侧电极52b)提供的信号来确定导管40的轴22的方位和取向。近侧电极52a、远侧电极52b、磁传感器50和电极55中的至少一些电极通过经由导管连接器35穿过轴22延伸的导线连接到控制台24中的各种驱动器电路。在一些实施方案中，可挠曲臂54中的每个可挠曲臂的电极55、轴电极52和磁传感器50中的至少两者经由导管连接器35连接到控制台24中的驱动电路。在一些实施方案中，可省略远侧电极52b和/或近侧电极52a。
图2所示的例证完全是为了概念清晰而选择的。轴电极52和电极55的其他配置也是可能的。附加功能可包括在位置传感器53中。为清晰起见，省略了与本发明所公开的实施方案无关的元件，诸如冲洗口。
医师30通过使用靠近导管40的近侧端部的操纵器32操纵轴22和/或从护套23的挠曲来将导管40导航到患者28的身体部位(例如，心脏26)中的目标位置。将导管40插入穿过护套23，其中可挠曲臂54聚集在一起，并且仅在导管40从护套23回缩之后，可挠曲臂54能够展开并恢复其预期的功能形状。通过将可挠曲臂54容纳在一起，护套23还用于使在其到目标地点的途径上的血管创伤最小化。
控制台24包括处理电路41(通常为通用计算机)以及用于在体表电极49中生成信号和/或接收来自该体表电极的信号的合适的前端和接口电路44，该体表电极通过穿过缆线39延伸的导线附接到患者28的胸部和背部、或者任何其他合适的皮肤表面。
控制台24还包括磁感应子系统。将患者28放置在由包括至少一个磁场辐射器42的垫生成的磁场中，该至少一个磁场辐射器由设置在控制台24中的单元43驱动。一个或多个磁场辐射器42被配置成将交变磁场发射到身体部位(例如，心脏26)所在的区域中。由一个或多个磁场辐射器42生成的磁场在磁传感器50中生成方向信号。磁传感器50被配置成检测发射的交变磁场的至少一部分，以及将方向信号作为对应的电输入提供给处理电路41。
在一些实施方案中，处理电路41使用从轴电极52、磁传感器50和电极55接收的方位信号来估计导管40在器官(诸如心腔)内的方位。在一些实施方案中，处理电路41将从电极52、55接收的方位信号与先前采集的磁位置-校准方位信号相关联，以估计导管40在心腔内的方位。可由处理电路41基于(除了其他输入以外)电极52、55与体表电极49之间的电流分布的比例或测量的阻抗来确定轴电极52和电极55的位置坐标。控制台24驱动显示器27，该显示器示出心脏26内的导管40的远侧端部。
使用电流分布测量结果和/或外部磁场的方位感测的方法在各种医疗应用中实现，例如，在由Biosense Webster Inc.(Irvine,California)生产的
Figure BDA0002815637320000091
系统中实现，并且详细地描述于美国专利5391199、6690963、6484118、6239724、6618612、6332089、7756576、7869865和7848787、PCT专利公布WO 96/05768、以及美国专利申请公布2002/0065455 A1、2003/0120150 A1和2004/0068178 A1中。
Figure BDA0002815637320000101
3系统应用基于有功电流定位(ACL)阻抗的位置跟踪方法。在一些实施方案中，处理电路41被配置成使用ACL方法来产生电阻抗的指示与一个或多个磁场辐射器42在磁坐标系中的位置之间的映射(例如，电流-位置矩阵(CPM))。处理电路41通过在CPM中执行查找来估计轴电极52和电极55的位置。
可使用确定导管的远侧端部的位置的其他方法，例如，基于超声换能器和接收器、使用成像技术诸如超声或MRI或CT扫描(可包括将不透射线标签设置在导管40上)。
处理电路41通常用软件进行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(诸如磁存储器、光存储器或电子存储器)上。
为简单和清晰起见，图1仅示出了与本发明所公开的技术有关的元件。系统20通常包括附加模块和元件，该附加模块和元件与本发明所公开的技术不直接相关，并且因此该附加模块和元件从图1和对应的描述中被有意地省略。
上文所述的导管40包括八个可挠曲臂54，其中每个臂54具有六个电极。仅以举例的方式，可使用任何合适的导管代替导管40，例如，具有不同数量的柔性臂和/或每个臂上的电极的导管，或不同的探针形状诸如球囊导管或套索导管。
医疗规程系统20还可使用任何合适的导管，例如使用导管40或不同的导管以及任何合适的消融方法来执行心脏组织的电穿孔或RF消融(或其他消融技术)。控制台24可包括被配置成生成电信号的RF信号发生器34，该电信号由连接到控制台24的导管的一个或多个电极(以及任选地，体表电极49中的一个或多个体表电极)施加，以执行心脏26的心肌的电穿孔或RF消融。控制台24可包括泵(未示出)，该泵将冲洗流体经由冲洗通道泵送到执行RF消融的导管的远侧端部。执行RF消融的导管还可包括温度传感器(未示出)，该温度传感器用于测量RF消融期间的心肌的温度并且根据所测量的温度来调节消融功率和/或冲洗流体的泵送的冲洗速率。
现在参见图3，其为包括图1的医疗规程系统20的操作方法中的步骤的流程图60。
导管40(图1)被配置成插入心脏26(图1)的腔室内(框62)。
信号发生器34(图1)耦接到导管40的电极55(图2)中的至少两个电极。信号发生器34被配置成生成电信号以用于提供给电极55中的至少两个电极(框64)，该至少两个电极响应于电信号而将电场施加到腔室内的给定位置处的心脏26的腔室的组织。电场具有足以引起可逆电穿孔，但低于不可逆电穿孔的阈值的振幅。场可被施加在电极55中的任何两个电极之间，例如，相邻电极55之间、和/或电极55中的某个电极与电极55的参考电极之间。由电极55施加到给定位置处的组织的电场通常小于每厘米450伏特。由信号发生器34提供的电信号可为脉冲电信号。脉冲电信号可包括一系列双相脉冲，其中每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。例如，该系列双相脉冲可包括2微秒的正相脉冲，之后是0.5微秒的延迟，之后是2微秒的负相脉冲，如此反复。脉冲电信号可包括一系列脉冲串，其中每个脉冲串包括一系列脉冲，诸如双相脉冲或单相脉冲。脉冲中的每个脉冲可具有任何合适的长度，例如介于1微秒和20微秒之间。该系列脉冲串包括任何合适长度(例如，介于100微秒和1000毫秒之间)的脉冲串之间的间隙。每个脉冲串可包括任何合适数量的脉冲，例如至多100个脉冲。该系列脉冲串可包括任何合适数量的脉冲串，例如，至多100个脉冲串。
可适当地调节电信号的各种参数(诸如振幅、脉冲长度、间隙以及脉冲和脉冲串的数量)以提供电场，该电场在基本上不加热周围组织的情况下在组织内引起至少2mm-3mm深度的可逆电穿孔。如本说明书和权利要求中所用，术语“基本上不加热周围组织”被定义为将组织加热到不存在临床效应的水平。在一些应用中，三摄氏度的温升可适用于电穿孔中所用的持续时间。
在施加电场的时间段期间或之后基本上即时地，测量可逆电穿孔对施加电场的位置附近的心脏26的腔室的组织中的电激活信号的影响。
处理电路41被配置成从导管40接收该位置附近的心脏26的腔室的组织中的电激活信号(框66)。
处理电路41被配置成测量可逆电穿孔对该位置附近的心脏26的腔室的组织中的电激活信号的影响(框68)。测量可逆电穿孔的影响可包括测量从该位置附近捕获的信号的振幅，并且/或者处理信号以生成信号的曲线图并且/或者基于电激活信号生成电解剖标测图。该位置“附近”可在执行可逆电穿孔的位置中和/或周围。
因此，在一些实施方案中，处理电路41被配置成响应于电激活信号生成心脏的腔室的电解剖标测图(框70)。框70的步骤在下文中参考图5进行了更详细的描述。
处理电路41被配置成将该位置附近的心脏的腔室的组织中的电激活信号的指示绘制到显示器27(框72)。该指示可包括激活信号的一个或多个振幅、激活信号的一个或多个曲线图、或表示激活信号的电解剖标测图。
在一些实施方案中，在引起组织中的可逆电穿孔之前、期间或之后，可将物质施加到组织，并且可检查可逆电穿孔和物质对电激活信号的影响。
现在参见图4，其为由图1的系统20生成的心内电描记图80的示意图。心内电描记图80-1、80-2由处理电路41(图1)绘制到显示器27，并且分别表示在施加可逆电穿孔之前在可逆电穿孔的位置周围的点处捕获的电激活信号(示为心内电描记图80-1)、以及在施加可逆电穿孔期间或之后基本上即时地在可逆电穿孔的位置周围的点处捕获的电激活信号(示为心内电描记图80-2)。可以看出，可逆电穿孔具有降低该位置周围的点处的电活动的影响。
现在参见图5，其为由图1的系统20生成的电解剖标测图82的示意图。另外参考图3。
处理电路41(图1)被配置成处理由导管40(图1)在心脏26的腔室的表面上的多个采样位置处捕获的随时间变化的电激活信号，以确定心脏26的腔室的表面上的多个位置处的相应激活时间。处理电路41被配置成制备电解剖标测图82，该电解剖标测图包括描述与激活时间相关联的激活波前的传播的多个速度矢量84(为了简单起见，仅一些被标记)。一种用于制备电解剖标测图82的方法描述于美国专利6301496中。也可使用用于制备电解剖标测图82的任何合适的方法。可生成其他电解剖标测图，例如使用颜色示出激活时间。
处理电路系统41被配置成将电解剖标测图82绘制到显示器27(框74)。电解剖标测图82可与执行可逆电穿孔之前的表示心脏26的一个或多个腔室的电活动的另一电解剖标测图一起显示，以便进一步可视化可逆电穿孔的影响。
再次参见图3。医生检查心内电描记图80(图4)和/或电解剖标测图82(图5)或其他数据，以确定施加可逆电穿孔的位置是否应使用IRE或另一种消融技术来永久性地消融或完全不用消融。如果医师决定永久性地消融，则医师操作系统20以执行消融。信号发生器34(图1)被配置成生成另一电信号以用于提供给电极55中的至少两个电极(框76)，该至少两个电极响应于该另一个电信号来将具有足以引起不可逆电穿孔的振幅的另一电场施加到腔室内的该位置处的心脏26(图1)的腔室的组织。另选地，医师可使用另一种形式的消融，诸如RF消融，该RF消融因其加热效应而杀死组织的细胞。
场可被施加在电极55中的任何两个电极之间，例如，相邻电极55之间、和/或电极55中的某个电极与电极55的参考电极之间。由电极55施加到给定位置处的组织的电场通常大于每厘米800伏特。由信号发生器34提供的电信号可为脉冲电信号。脉冲电信号可包括一系列双相脉冲，其中每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。例如，该系列双相脉冲可包括2微秒的正相脉冲，之后是0.5微秒的延迟，之后是2微秒的负相脉冲，如此反复。脉冲电信号可包括一系列脉冲串，其中每个脉冲串包括一系列脉冲，诸如双相脉冲或单相脉冲。脉冲中的每个脉冲可具有任何合适的长度，例如介于1微秒和20微秒之间。该系列脉冲串包括任何合适长度(例如，介于100微秒和1000毫秒之间)的脉冲串之间的间隙。每个脉冲串可包括任何合适数量的脉冲，例如至多100个脉冲。该系列脉冲串可包括任何合适数量的脉冲串，例如，至多100个脉冲串。可适当地调节电信号的各种参数(诸如振幅、脉冲长度、间隙以及脉冲和脉冲串的数量)以提供电场，该电场在基本上不加热周围组织的情况下在组织内引起至少2mm-3mm深度的IRE和消融灶。
如本文所用，针对任何数值或范围的术语“约”或“大约”指示允许部件或元件的集合实现如本文所述的其预期要达到的目的的合适的尺寸公差。更具体地，“约”或“大约”可指列举值的值±20％的范围，例如“约90％”可指71％至99％的值范围。
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部也可在单个实施方案中组合提供。相反地，为简明起见，本发明的各种特征部在单个实施方案的上下文中进行描述，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，并且本发明不受上文具体示出和描述的内容的限制。相反，本发明的范围包括上述各种特征部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说明时应当想到该变型和修改，并且该变型和修改并未在现有技术中公开。

Claims (30)

1.一种电穿孔方法，包括：
将具有多个电极的导管插入心脏的腔室内；
使用所述电极中的至少两个电极来将电场施加到所述腔室内的给定位置处的所述心脏的所述腔室的组织，所述电场具有足以引起可逆电穿孔但低于不可逆电穿孔的阈值的振幅；以及
测量所述可逆电穿孔对所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的电激活信号的影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电场小于每厘米450伏特。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括生成脉冲电信号，并且其中所述施加所述电场包括响应于所生成的脉冲电信号使用所述至少两个电极来施加所述电场。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述脉冲电信号包括一系列双相脉冲，每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述脉冲电信号包括一系列脉冲串，每个脉冲串包括一系列脉冲。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：所述脉冲中的每个脉冲具有介于1微秒和20微秒之间的脉冲长度；并且所述系列脉冲串包括介于100微秒和1000毫秒之间的脉冲串之间的间隙。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：每个脉冲串包括至多100个所述脉冲；并且所述系列脉冲串包括至多100个脉冲串。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的所述电激活信号的指示绘制到显示器；并且随后
使用所述电极中的至少两个电极来将另一电场施加到所述腔室内的所述给定位置处的所述心脏的所述腔室的所述组织，所述另一电场具有足以引起不可逆电穿孔的振幅。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
响应于所述电激活信号生成所述心脏的所述腔室的电解剖标测图；并且
将所述电解剖标测图绘制到所述显示器。
10.根据权利要求8所述的方法，其中具有足以引起可逆电穿孔但低于不可逆电穿孔的阈值的所述振幅的所述电场小于每厘米450伏特，并且具有足以引起不可逆电穿孔的所述振幅的所述另一个电场大于每厘米800伏特。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括生成脉冲电信号，并且其中施加所述另一个电场包括响应于所生成的脉冲电信号使用所述至少两个电极来施加所述另一个电场。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述脉冲电信号包括一系列双相脉冲，每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述脉冲电信号包括一系列脉冲串，每个脉冲串包括一系列脉冲。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：所述脉冲中的每个脉冲具有介于1微秒和20微秒之间的脉冲长度；并且所述系列脉冲串包括介于100微秒和1000毫秒之间的脉冲串之间的间隙。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：每个脉冲串包括至多100个所述脉冲；并且所述系列脉冲串包括至多100个脉冲串。
16.一种电穿孔系统，包括：
导管，所述导管包括多个电极并且被配置成插入心脏的腔室内；
信号发生器，所述信号发生器耦接到所述电极中的至少两个电极并且被配置成生成电信号以用于提供给所述至少两个电极，所述至少两个电极响应于所述电信号而将电场施加到所述腔室内的给定位置处的所述心脏的所述腔室的组织，所述电场具有足以引起可逆电穿孔但低于不可逆电穿孔的阈值的振幅；和
处理电路，所述处理电路被配置成：从所述导管接收所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的电激活信号；并且测量所述可逆电穿孔对所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的所述电激活信号的影响。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述电场小于每厘米450伏特。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述电信号为脉冲电信号。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述脉冲电信号包括一系列双相脉冲，每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述脉冲电信号包括一系列脉冲串，每个脉冲串包括一系列脉冲。
21.根据权利要求20所述的系统，其中：所述脉冲中的每个脉冲具有介于1微秒和20微秒之间的脉冲长度；并且所述系列脉冲串包括介于100微秒和1000毫秒之间的脉冲串之间的间隙。
22.根据权利要求21所述的系统，其中：每个脉冲串包括至多100个所述脉冲；并且所述系列脉冲串包括至多100个脉冲串。
23.根据权利要求16所述的系统，其中：
所述处理电路被配置成将所述位置附近的所述心脏的所述腔室的所述组织中的所述电激活信号的指示绘制到显示器；并且
所述信号发生器被配置成生成另一电信号以用于提供给所述电极中的至少两个电极，所述至少两个电极响应于所述另一个电信号来将另一电场施加到所述腔室内的所述位置处的所述心脏的所述腔室的组织，所述另一电场具有足以引起不可逆电穿孔的振幅。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述处理电路被配置成：
响应于所述电激活信号生成所述心脏的所述腔室的电解剖标测图；并且
将所述电解剖标测图绘制到所述显示器。
25.根据权利要求23所述的系统，其中具有足以引起可逆电穿孔但低于不可逆电穿孔的阈值的所述振幅的所述电场小于每厘米450伏特，并且具有足以引起不可逆电穿孔的所述振幅的所述另一个电场大于每厘米800伏特。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述另一个电信号为脉冲电信号。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述脉冲电信号包括一系列双相脉冲，每个双相脉冲包括正相脉冲和负相脉冲。
28.根据权利要求26所述的系统，其中所述脉冲电信号包括一系列脉冲串，每个脉冲串包括一系列脉冲。
29.根据权利要求28所述的系统，其中：所述脉冲中的每个脉冲具有介于1微秒和20微秒之间的脉冲长度；并且所述系列脉冲串包括介于100微秒和1000毫秒之间的脉冲串之间的间隙。
30.根据权利要求29所述的系统，其中：每个脉冲串包括至多100个所述脉冲；并且所述系列脉冲串包括至多100个脉冲串。
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