CN113679356A - 食道组织温度监测 - Google Patents

Abstract

本发明题为“食道组织温度监测”。本发明公开了一种设备，该设备包括相机和处理器。相机被配置成捕获显示组织温度的温度测量系统的显示器的图像。处理器被配置成分析所捕获的图像以提取由温度测量系统显示的组织温度的数值，并且响应于所提取的数值来发起动作。

Description

食道组织温度监测

技术领域

本发明整体涉及心脏消融，并且具体地涉及在消融期间监测食道组织温度。

背景技术

先前在专利文献中报道了用于在心脏消融期间感测食道组织温度的技术。例如，美国专利9033968描述了一种使用监测食道温度的基于计算机的系统来提高心脏消融规程的安全性的方法和系统，该系统包括食道温度感测装置，该食道温度感测装置通常位于插入食道内的探头上。在心房纤颤消融期间，基于食道温度的预定增加，基于计算机的系统根据预定义的编程值来激活不同级别的警报并且/或者发起消融能量中断。

又如，美国专利8971997描述了一种内窥镜红外光纤装置，该内窥镜红外光纤装置能够在感兴趣体积内的消融/冷冻消融规程期间监测食道温度以感测温度是否过高或过低。该装置可包括各自具有广角镜头的多根光纤，该多根光纤全体沿周向和纵向设置以覆盖感兴趣体积，因为可能事先不知道其上具有不期望温度的特定区域。在其他示例中，该装置可包括充分延伸以涵盖感兴趣体积的红外传感器的嵌入式阵列。该装置可用作反馈控制的一部分，以调节和停止消融/冷冻消融规程的操作，从而防止血管损伤。

美国专利申请公布2006/0106375描述了用于消融组织和治疗心律失常的装置、系统和方法。消融系统包括：消融导管，该消融导管具有消融元件阵列和定位元件；食道探头，该食道探头还包括定位元件；以及接口单元，该接口单元向消融导管提供能量。通过系统的计算装置确定的定位元件之间的距离可被系统用以设置或修改一个或多个系统参数。为了避免食道损伤，对于使用食道探头上的热电偶检测到的温度，本发明的系统优选地使用温度阈值。

发明内容

下文所述的本发明的实施方案提供了一种包括相机和处理器的设备。该相机被配置成捕获显示组织温度的温度测量系统的显示器的图像。该处理器被配置成分析所捕获的图像以提取由温度测量系统显示的组织温度的数值，并且响应于所提取的数值来发起动作。

在一些实施方案中，组织温度包括经受心脏消融规程的患者的食道的温度，并且处理器被配置成发起该心脏消融规程的终止。

在一些实施方案中，处理器被配置成提供组织温度的所提取的数值以供另一系统显示。

在一个实施方案中，处理器被配置成通过在所捕获的图像中的感兴趣区域(ROI)上执行图像处理来分析所捕获的图像。

在一个实施方案中，温度测量系统使用字母数字式字符显示组织温度，并且处理器被配置成通过识别图像中的字母数字式字符来提取数值。在另一实施方案中，温度测量系统使用模拟图形显示来显示组织温度，并且处理器被配置成通过分析图像中的模拟图形显示来提取数值。

在一些实施方案中，处理器被配置成响应于所提取的温度偏离预定极限而发出触发信号。

在一些实施方案中，处理器还被配置成计算组织温度的变化速率，并且响应于所计算的变化速率而发起动作。

在一个实施方案中，处理器被配置成响应于变化速率偏离预定极限而发出触发信号。

在另一实施方案中，处理器被包括在RF发生器中，并且被配置成通过改变该RF发生器的输出功率来发起动作。

根据本发明的一个实施方案，还提供了一种方法，该方法包括使用相机捕获显示组织温度的温度测量系统的显示器的图像。分析所捕获的图像以提取由温度测量系统显示的组织温度的数值。响应于所提取的数值来发起动作。

附图说明

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：

图1为根据本发明的示例性实施方案的包括自动化食道组织监测设备的基于导管的心脏射频(RF)消融系统的示意性图解；

图2为示出根据本发明的示例性实施方案的定位在食道附近的左心房的口处的图1的消融球囊的示意性图解；并且

图3为示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的由图1的自动化食道组织监测设备辅助的心脏消融规程的流程图。

具体实施方式

概述

经受消融的靶组织与附近不相关组织之间的解剖关系可在靶组织的侵入式消融中产生问题，诸如附近不相关组织的非故意过热。具体地，对于心脏消融而言，食道位于左心房的后面，并且引导相对于左心房的邻近右肺静脉或左肺静脉或心脏的后壁的可变的路线。因此，在射频(RF)或激光消融的情况下，因在左心房后面的任何地方执行消融所引起的高温而存在食道损伤的潜在风险。类似地，冷冻消融可通过意外地冷冻消融食道组织而潜在地引起附带损伤。

为了防止对食道的损伤，第三方系统(即，不同于消融系统的系统)可用于食道温度监测。此类系统通常提供食道温度的数字显示，或者使用其他类型的图形方式(诸如模拟标度或类模拟显示)来显示温度。执行消融的医师或助手可在执行消融的同时监视第三方系统显示器。如果用户从第三方系统读取到食道组织温度超出容许范围或此类事件发生的预期(例如，由用户估计的温度的上升速率过高)的指示，则用户(例如，医师)可中止消融，以防止对食道的损伤。

然而，由于第三方监测系统与消融系统分离，因此响应于来自第三方系统的指示而依赖人工干预来控制消融。此类人工参与可能为缓慢的或错误的，并且因此可能发生非故意的食道损伤(例如，由于意外的过热或过冷，这取决于消融方法)。

下文所述的本发明的示例性实施方案提供了用于监测食道温度并相应地控制消融规程的改善的方法和系统。在本发明所公开的示例性实施方案中，设备包括用于观察和采集第三方显示器的图像的相机，该图像包括具有所显示的食道温度的感兴趣区域(ROI)。包括在/用于设备中的处理器使用图像处理技术分析ROI，以识别所显示的食道温度(例如，提取包括在ROI中的数字温度值)。

随后，处理器响应于所提取的数值来发起动作。例如，处理器可检查所识别的温度以确定不相关组织的温度是否偏离预定温度极限，或者温度的变化速率是否偏离预定容许速率(即，温度和/或温度的变化速率是否偏离预定极限)。

例如，在RF消融的情况下，处理器检查是否已超过温度阈值或者温度的上升速率是否过高。在冷冻消融的情况下，处理器检查温度是否降至容许值以下或者温度下降速率是否过高。

在一些示例性实施方案中，响应于确定温度偏差正在发生，处理器输出触发信号。在RF消融的情况下，触发信号由RF发生器控制单元接收，该RF发生器控制单元继而响应于接收到触发信号而终止消融。在其他示例性实施方案中，处理器包括在RF发生器中并且发起包括改变RF发生器的设置的动作，包括通过关闭或最小化由RF发生器输出的功率来终止消融。

在一些示例性实施方案中，本发明所公开的监测设备提供所识别的(例如，所提取的)温度以及任选地其所计算的变化速率，以供消融系统显示。这样，医师能更好地实时意识到由消融引起的附带损伤的风险。此外，在消融被自动终止的情况下，可通过各种视听方式诸如改变消融显示颜色和/或通过使用包括在消融系统中的发声警示来通知医师。

通常，处理器利用包含特定算法的软件进行编程，该算法使处理器能够执行上文列出的处理器相关步骤和功能中的每一者。

通过提供能够在内脏器官(诸如心脏)的侵入式消融期间识别对附近组织(诸如食道组织)的热危害并且作为响应自动终止消融的监测设备，可使消融治疗更安全。

用于自动终止心脏RF消融的食道组织温度监测

图1为根据本发明的示例性实施方案的包括自动化食道组织监测设备的基于导管的心脏射频(RF)消融系统20的示意性图解。系统20包括导管21，其中，如插图25所示，导管21的轴22的远侧端部22a通过护套23而插入躺在工作台29上的患者28的心脏26中。如插图25进一步所示，远侧端部22a包括磁性传感器39，该磁性传感器容纳在远侧端部22a内，该远侧端部正好位于射频消融球囊40的近侧。系统20使用传感器39来将导管导航到目标位置。然而，本发明所公开的监测技术可与任何其他导航解决方案(诸如基于电阻抗信号)一起应用或者甚至与不包括导航装置或不使用导航装置进行定位的导管一起应用。

虽然所示的示例性实施方案使用球囊消融导管，但是本发明所公开的监测技术可与任何侵入式消融装置，并且具体地与任何类型的消融导管一起使用。

导管21的近侧端部连接到控制台24。在本文所述的示例性实施方案中，导管21可用于任何合适的治疗目的和/或诊断目的，诸如使用包括在控制台24中的RF发生器42的电消融和/或心脏26中的组织的感测。然而，为了清楚起见，本发明所公开的技术聚焦于监测治疗规程。

在远侧端部22a在心脏26中的导航期间，控制台24响应于来自外部场发生器36的磁场而接收来自磁性传感器39的信号，例如，以用于测量消融球囊40在心脏26中的位置，并且任选地将跟踪位置呈现在显示器27上。磁场发生器36放置在患者28外部的已知位置处，例如，在患者的工作台29下方。控制台24还包括被配置成驱动磁场发生器36的驱动电路34。

在示例性实施方案中，从位置传感器39接收的位置信号指示消融球囊40在位置跟踪与消融系统20的坐标系中的位置。使用外部磁场的位置感测方法在各种医疗应用场景中实现，例如，在由BiosenseWebsterInc.(加利福尼亚州尔湾(Irvine,California))生产的CARTO^TM系统中实现，并且详细地描述于美国专利5391199、6690963、6484118、6239724、6618612和6332089、以及PCT专利公布WO96/05768、和美国专利申请公布2002/0065455A1、2003/0120150A1和2004/0068178A1，这些专利的公开内容全部以引用方式并入本文。

医师30通过使用靠近导管的近侧端部的操纵器32操纵轴22来将轴22的远侧端部导航至心脏26中的目标位置，以及/或者使轴的远侧端部相对于护套23挠曲。球囊40可靠近食道48，如随后更详细地解释。在轴22的插入期间，球囊40由护套23保持在塌缩构型中。通过将球囊40包含在塌缩构型中，护套23还用于使目标位置沿途的血管创伤最小化。

控制台24包括：处理器41，通常为通用计算机，具有合适的前端；和接口电路38，用于接收来自导管21的信号，以及用于经由导管21对心脏26施用消融治疗，并且用于控制系统20的其他部件。

如图1所示，相机55被定位成实时采集第三方监视器57的图像，其中监视器57在正在进行的消融期间显示ROI 59内的食道组织温度信息。在所示的示例性实施方案中，所采集的图像被例如无线地发送到处理器41，该处理器使用图像处理技术使用算法来分析图像，以便在图像的ROI 59中识别食道组织温度并且随后计算温度的变化速率。然而，在其他实施方案中，相机55利用缆线或无线地(例如，通过蓝牙链路)直接连接到RF发生器42的控制电路。

在示例性实施方案中，处理器41被配置成将温度与阈值进行比较，并且将温度的变化速率与容许速率进行比较，该阈值和容许速率两者均为预定的。如果温度超过阈值并且/或者超过容许速率，则处理器41触发系统20的RF发生器42的控制单元60以例如通过控制单元60切换RF电源线上的继电器来响应地终止消融。然而，在其他示例性实施方案中，来自相机55的指示可直接传输到并触发RF发生器42的控制单元60。

此外，处理器41在显示器27(例如，CARTO消融系统显示器)上显示所提取的食道组织温度和所计算的温度的变化速率，并且通过各种方式(诸如改变显示颜色和发出声音警示)通知医师消融因前述热危害中的一者而不得不被自动终止。

处理器41通常包括通用计算机，该通用计算机具有经编程以执行本文所述功能的软件。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。

具体地，处理器41运行本文所公开的包括在图3中的专用算法，该专用算法使得处理器41能够执行本发明所公开的步骤，如下文进一步所述。

图2为示出根据本发明的示例性实施方案的定位在食道48附近的心脏26的左心房中的肺静脉72的口71处的图1的消融球囊40的示意性图解。球囊40包括围绕其外表面分布的多个电极44。如图所示，电极44中的一些电极面向食道48的壁并且紧邻壁组织。球囊40还包括温度传感器45，其中每个温度传感器45邻近电极44。

如图2所示，食道48的一部分(食道壁组织49)特别易于在消融期间过热。通常，处于危险中的食道壁组织49包括面向口71的后侧的食道壁的节段。因此，在一些示例性实施方案中，为了便于医师的工作，本发明所公开的设备在

显示器27上呈现与图2所示的解剖结构类似的解剖结构，其中处于危险中的食道壁组织49的所识别的温度叠加在解剖结构上。

图2所示的示例性构型是完全为了使概念清楚而选择的。可使用其他系统部件和设置类似地应用本发明所公开的技术。例如，系统20可包括其他种类的消融装置，诸如圆形多电极导管(例如，由Biosense Webster Inc.制造的

导管)或多分支多电极导管(例如，由Biosense Webster Inc.制造的

)。

作为另一示例，所公开的治疗方法可利用基于激光消融功率的装置诸如装配到导管远侧端部的激光消融球囊。激光功率随后将由类似于控制单元60的控制单元终止，以避免引起附带的热损伤。

图3为示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的由图1的自动化食道组织监测设备辅助的心脏消融规程的流程图。该规程开始于图像采集步骤90，其中相机55采集(例如，捕获)第三方温度测量系统的显示器的视频或静态图像，该视频或静态图像示出了组织温度，诸如在心脏消融期间测量的食道组织温度。

在图像ROI提取步骤92处，处理器41接收图像，并且使用算法提取包含温度信息(例如，包含数值或模拟标度)的图像的ROI。接下来，处理器41对所提取的ROI应用图像处理以识别温度值(例如，如果温度为数字显示，则执行光学字符识别(OCR)，或者如果温度为某种模拟标度或类模拟显示，则执行其他图像处理)。例如，在温度识别步骤94处，处理器41从图像ROI识别处于危险中的食道组织49的温度，以及计算温度的变化速率。

在温度值输出步骤96处，处理器41将当前(例如，实时)识别的温度和所计算的食道组织49的温度的变化速率输出到

显示器27。该显示可为可叠加在所呈现的解剖结构上的字母数字式信息和/或模拟图形信息。

处理器41将温度与阈值进行比较，并且将温度的变化速率与容许速率进行比较，该阈值和容许速率两者均为预定的。在温度检查步骤98处，如果温度超过阈值，则处理器41通过在触发步骤101处发出触发信号来触发控制单元60以终止消融。在消融终止步骤102处，响应于所接收的触发信号，控制单元60终止消融。类似地，如果检查(100)温度的变化速率(通常，上升速率)并发现高于容许速率，则处理器41触发控制单元60以终止消融。

最后，在警示步骤104处，通过如上所述的视听方式向医师30警示该系统已自动终止消融。

另一方面，如果检查步骤98和100发现温度及其变化速率两者均在极限内，则该过程返回到热采集步骤90。

图3所示的示例性流程图仅在这里示出完全为了概念清楚。在另选的示例性实施方案中，本发明所公开的技术可使用不同的和/或附加的步骤，诸如例如使用对应的温度传感器45监测每个电极44温度并且相应地修改治疗。

虽然附图中所示的实施方案涉及特定的器官和治疗类型，但是本发明的原理可应用于防止对其他器官中的邻近的器官(诸如对肾脏和肝脏)的附带损伤。

因此，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该变型和修改，并且该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 (20)

1.一种用于监测食道温度并控制消融的设备，所述设备包括：

相机，所述相机被配置成捕获显示组织温度的温度测量系统的显示器的图像；和

处理器，所述处理器被配置成分析所捕获的图像以提取由所述温度测量系统显示的所述组织温度的数值，并且响应于所提取的数值来发起动作。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述组织温度包括经受心脏消融规程的患者的食道的温度，并且其中所述处理器被配置成发起所述心脏消融规程的终止。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器被配置成提供所述组织温度的所提取的数值以供另一系统显示。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器被配置成通过在所捕获的图像中的感兴趣区域(ROI)上执行图像处理来分析所捕获的图像。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度测量系统使用字母数字式字符显示所述组织温度，并且其中所述处理器被配置成通过识别所述图像中的所述字母数字式字符来提取所述数值。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度测量系统使用模拟图形显示来显示所述组织温度，并且其中所述处理器被配置成通过分析所述图像中的所述模拟图形显示来提取所述数值。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器被配置成响应于所提取的温度偏离预定极限而发出触发信号。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器还被配置成计算所述组织温度的变化速率，并且响应于所计算的变化速率来发起所述动作。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述处理器被配置成响应于所述变化速率偏离预定极限而发出触发信号。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器包括在RF发生器中，并且被配置成通过改变所述RF发生器的输出功率来发起所述动作。

11.一种用于监测食道温度并控制消融的方法，所述方法包括：

使用相机捕获显示组织温度的温度测量系统的显示器的图像；

分析所捕获的图像以提取由所述温度测量系统显示的所述组织温度的数值；以及

响应于所提取的数值来发起动作。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述组织温度包括经受心脏消融规程的患者的食道的温度，并且其中发起所述动作包括发起所述心脏消融规程的终止。

13.根据权利要求11所述的方法，并且包括提供所述组织温度的所提取的数值以供另一系统显示。

14.根据权利要求11所述的方法，其中分析所捕获的图像包括在所捕获的图像中的感兴趣区域(ROI)上执行图像处理。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述温度测量系统使用字母数字式字符显示所述组织温度，并且其中提取所述数值包括识别所述图像中的所述字母数字式字符。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述温度测量系统使用模拟图形显示来显示所述组织温度，并且其中提取所述数值包括分析所述图像中的所述模拟图形显示。

17.根据权利要求11所述的方法，其中发起所述动作包括响应于所提取的温度偏离预定极限而发出触发信号。

18.根据权利要求11所述的方法，并且包括计算所述组织温度的变化速率，其中发起所述动作包括响应于所计算的变化速率来发起所述动作。

19.根据权利要求18所述的方法，其中发起所述动作包括响应于所述变化速率偏离预定极限而发出触发信号。

20.根据权利要求11所述的方法，其中发起所述动作包括改变RF发生器的输出功率。

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