CN115969501A - 高频率单极电穿孔消融 - Google Patents

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Abstract

本公开的发明名称是“高频率单极电穿孔消融”。一种电穿孔消融系统，包括被插入活体受检者的身体部分中的探头，并且包括包括至少一个电极的远侧端部、待施加到皮肤表面的身体表面贴片、用于在一个或多个电极与身体表面贴片中的一个或多个第一身体表面贴片之间施加至少一个第一电脉冲串的消融功率发生器以及用于响应于在一个或多个电极与身体表面贴片中的一个或多个第一身体表面贴片之间施加一个或多个第一电脉冲串来提供活体受检者的运动的测量结果的处理器，并且响应于运动的测量结果而选择身体表面贴片中的一个或多个第二身体表面贴片，并且其中所述消融功率发生器被配置成在一个或多个电极与身体表面贴片中的一个或多个第二身体表面贴片之间施加至少一个第二电脉冲串。

Description

高频率单极电穿孔消融
技术领域
本发明涉及医疗系统，并且具体地但并非唯一地涉及消融系统。
背景技术
大量的医疗规程涉及将探头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头。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。探头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头的远侧端部的坐标位置。这些方法和系统在美国专利号5,391,199、6,690,963、6,484,118、6,239,724、6,618,612和6,332,089中、在PCT国际专利公布号WO 1996/005768中、以及在美国专利申请公布号2002/0065455、2003/0120150和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。
心律失常的治疗是一种已证明其中这些类型的探头或导管极其有用的医疗规程。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)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。在两步式规程(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。它们被用于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，将电极导管插入主静脉或动脉例如股静脉中，并且随后引导到所关注的心脏腔室中。典型的消融规程涉及将在其远侧端部具有一个或多个电极的导管插入心室中。可提供通常用胶带粘贴在患者的皮肤上的参比电极，或者可使用定位在心脏中或附近的第二导管来提供参比电极。通过消融导管的末端电极施加RF(射频)电流，并且电流流过围绕末端电极的介质，即末端电极和无关电极之间的血液和组织。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。
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)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。
不可逆电穿孔可用于心脏消融，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。不可逆电穿孔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。
发明内容
根据本发明的实施方案，提供了一种电穿孔消融系统，所述电穿孔消融系统包括被配置成插入活体受检者的身体部分中的探头，并且包括包括至少一个电极的远侧端部、被配置成施加到所述活体受检者的皮肤表面的多个身体表面贴片、被配置成选择性地电连接到所述至少一个电极和身体表面贴片中的至少一个身体表面贴片并且被配置成生成至少一个电脉冲串并且在所述至少一个电极和所述身体表面贴片中的至少第一身体表面贴片之间施加所述至少一个第一电脉冲串的消融功率发生器、以及被配置成响应于在所述至少一个电极和所述身体表面贴片中的至少第一身体表面贴片之间施加至少一个第一电脉冲串而提供所述活体受检者的运动的测量结果并且响应于所述活体受检者的运动的测量结果而选择所述身体表面贴片中的至少第二身体表面贴片的处理器，并且其中所述消融功率发生器被配置成生成至少一个第二电脉冲串并在所述至少一个电极与所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片之间施加所述至少一个第二电脉冲串。
进一步根据本发明的实施方案，身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片被配置成提供至少一个位置信号，并且处理器被配置成响应于至少一个位置信号而提供运动的测量结果。
更进一步根据本发明的实施方案，该系统包括磁场发生器线圈，该磁场发生器线圈被配置成在包括身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片的区域中生成交变磁场，其中该身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片包括至少一个磁性传感器，该至少一个磁性传感器被配置成响应于感测到所生成的交变磁场来提供至少一个位置信号，并且处理器被配置成响应于从该至少磁性传感器接收的该至少一个位置信号来计算运动的测量结果。
另外，根据本发明的实施方案，身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片包括被配置成提供至少一个位置信号的至少一个相应贴片电极，并且处理器被配置成响应于从该至少一个相应贴片电极接收的该至少一个位置信号来计算运动的测量结果。
此外，根据本发明的实施方案，所述处理器被配置成在所述身体部分的给定消融位置被消融的同时选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片，并且所述消融功率发生器被配置成生成所述至少一个第一电脉冲串和所述至少一个第二电脉冲串，以消融所述身体部分的组织的所述给定消融位置。
进一步根据本发明的实施方案，消融功率发生器被配置成生成至少一个第一电脉冲串，以消融身体部分的组织的第一消融位置，以及至少一个第二电脉冲串，以消融身体部分的组织的不同的第二消融位置。
更进一步根据本发明的实施方案，所述处理器被配置成选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片，使得所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片包括所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片和所述身体表面贴片中的至少另一身体表面贴片。
另外，根据本发明的实施方案，处理器被配置成随机选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片中的至少一个身体表面贴片。
此外，根据本发明的实施方案，所述处理器被配置成选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片，使得所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片至少部分地不同于所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片。
进一步根据本发明的实施方案，所述处理器被配置成选择所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片以包括所述身体表面贴片中附接到所述活体受检者的胸部的至少一个身体表面贴片以及所述身体表面贴片中附接到所述活体受检者的背部的至少一个身体表面贴片。
根据本发明的另一个实施方案，还提供了一种电穿孔消融方法，所述电穿孔消融方法包括生成至少一个第一电脉冲串，在插入活体受检者的身体部分中的探头的远侧端部的至少一个电极与施加到活体受检者的皮肤表面的多个身体表面贴片中的至少第一身体表面贴片之间施加至少一个第一电脉冲串，响应于在至少一个电极和身体表面贴片中的至少第一身体表面贴片之间施加所述至少一个第一电脉冲串而提供活体受检者的运动的测量结果，响应于活体受检者的运动的测量结果而选择身体表面贴片中的至少第二身体表面贴片，生成至少一个第二电脉冲串，以及在所述至少一个电极和所述身体表面贴片中的至少第二身体表面贴片之间施加至少一个第二电脉冲串。
更进一步根据本发明的实施方案，身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片被配置成提供至少一个位置信号，并且所述提供包括响应于至少一个位置信号而提供运动的测量结果。
另外，根据本发明的实施方案，该方法包括在包括身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片的区域中生成交变磁场，在身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片中包括至少一个磁性传感器，该磁性传感器提供对传感所述产生的交变磁场响应的至少一个位置信号，并且响应于从该至少磁性传感器接收的该至少一个位置信号来计算运动的测量结果。
此外，根据本发明的实施方案，该方法包括通过包括在所述身体表面贴片中的所述至少第三身体表面贴片中的至少一个相应贴片电极来提供所述至少一个位置信号，并且响应于从该至少一个相应贴片电极接收的该至少一个位置信号来计算运动的测量结果。
进一步根据本发明的实施方案，所述方法包括在所述身体部分的给定消融位置被消融的同时选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片，并且生成所述至少一个第一电脉冲串和所述至少一个第二电脉冲串，以消融所述身体部分的组织的所述给定消融位置。
更进一步根据本发明的实施方案，执行所述至少一个第一电脉冲串的生成，以消融身体部分的组织的第一消融位置，并且执行所述至少一个第二电脉冲串的生成，以消融所述身体部分的所述组织的不同的第二消融位置。
另外，根据本发明的实施方案，执行所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片的选择，使得所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片包括所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片和所述身体表面贴片中的至少另一身体表面贴片。
此外，根据本发明的实施方案，选择包括随机选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片中的至少一个身体表面贴片。
进一步根据本发明的实施方案，执行所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片的选择，使得所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片至少部分地不同于所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片。
更进一步根据本发明的实施方案，所述方法包括选择所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片以包括所述身体表面贴片中附接到所述活体受检者的胸部的至少一个身体表面贴片以及所述身体表面贴片中附接到所述活体受检者的背部的至少一个身体表面贴片。
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基于导管的位置跟踪和消融系统的示意图。
图2为根据本发明的球囊导管的示意图。
图3为在图1的系统中使用单极电穿孔消融的活体受检者的身体部分的示意图。
图4为说明在图1的系统中选择性地选择用于电穿孔中的身体表面贴片的示意图。
图5为图1的系统的操作的流程图。
具体实施方式
概述
不可逆电穿孔(IRE)通常通过以双极方式在与患者的身体部分(例如，心室)的组织接触的两个电极或两个电极子集之间施加电脉冲串来执行。当插入身体部分中的探头是具有单个消融电极的聚焦导管时，上述双极IRE是不可能的。因此，可以通过在位于身体部分中的电极与附接到患者的胸部和/或背部和/或腿部等的皮肤的一个或多个身体表面贴片之间施加电脉冲串来执行单极IRE。
当执行单极IRE时，由于相关联的高阻抗，患者的低等效电容(约5纳米法拉(nF))使电穿孔的调节困难。在双极IRE中，即在两个局部电极之间，等效电容为约50nF。单极IRE的另一个问题是，IRE电流的影响遍及患者体内分布(在双极IRE中，电流位于两个局部电极之间)。
本发明的实施方案通过操作IRE消融功率发生器来解决上述问题，以产生具有在0.5兆赫(MHz)至10MHz范围内且通常为约1MHz的高脉冲频率的脉冲串。高频率抵消患者的低电容。然而，此类高频率下的IRE不如更低频率下的IRE那样高效，后者通常为100千赫兹(kHz)量级。为了抵消效率的损失，并且还为了补偿上述电流分布的问题，IRE发生器被配置成生成具有1至3千伏(kV)范围内并且通常为约2kV的振幅的脉冲，并且能够递送15至45安培范围内并且通常为约30安培的电流。脉冲串的电压和电流可以取决于一个或多个电极与一个或多个贴片之间的阻抗，例如，基于一个或多个电极与一个或多个贴片的大小以及一个或多个电极与一个或多个贴片之间的距离。
脉冲串中的每个脉冲可以具有任何合适的长度，其中脉冲串中的每个脉冲具有相同的长度或不同的长度。例如，脉冲串可以具有在20微秒至100微秒范围内的长度，其中脉冲串之间的延迟在0.5毫秒至1秒的范围内。脉冲串之间的延迟可以是固定的或可变的。
脉冲串可以是单相或双相的，并且具有任何合适的占空比。在一些实施方案中，相邻脉冲之间可能存在间隙。例如，正脉冲的长度可以等于(串中的波形的)周期的50％，负脉冲的长度可以等于周期的40％，同时每个脉冲之后的间隙可以等于周期的5％。在一些实施方案中，相邻脉冲之间可能没有间隙。正脉冲和负脉冲可以具有相同的绝对振幅或不同的绝对振幅。脉冲可以具有任何合适的形状，例如正方形、三角形、梯形或正弦波。
单极IRE也可以例如与多电极导管一起使用，以例如沿线执行多个同时消融。无论是使用聚焦导管还是多电极导管中的一个或多个电极，单极IRE都可以提供比双极IRE更深的消融灶，因为单极IRE中的脉冲串遍及从患者的身体部分的组织到皮肤表面施加。
电极和/或身体表面贴片的大小和/或数量可以影响IRE消融过程。如果身体表面贴片(或多个身体表面贴片)太小，则来自电脉冲串的电流可能过于集中在皮肤区域上，从而导致皮肤的损伤(例如，热损伤)以及导致身体部分的组织处的弱电流密度，该弱电流密度导致消融不良。因此，对于单极IRE，大的贴片(例如，用于RF消融的标准贴片)通常是更期望的，以防止皮肤损伤以及在身体部分的组织处提供更高浓度的电流密度。然而，更大的贴片可能导致过多地刺激肌肉。肌肉刺激通常不是使用更低功率和连续信号的RF消融的问题。然而，取决于身体表面贴片的大小和位置，更高功率脉冲串可能导致肌肉刺激。
本发明的实施方案通过允许由医师选择多电极导管(例如，球囊或套索形导管)的一个或多个不同电极以及(由医师或自动地)选择一个或多个身体表面贴片作为一个或多个返回电极来解决上述问题，以便找到将肌肉刺激保持在可接受限制内的电极和贴片的组合。在一些实施方案中，消融电极可以是包括单个消融电极的聚焦导管的一部分。
在一些实施方案中，可以选择身体表面贴片，以便最小化肌肉刺激。例如，可以选择最靠近导管或围绕导管的一个或两个贴片(例如，在胸部和背部上对称地围绕身体)，并且在导管电极与所选身体表面贴片之间施加测试脉冲串(或多个串)。然后可以测量身体(例如，胸部或腿部)的运动以提供肌肉刺激的量度。如果运动处于给定阈值内，则所选身体表面贴片用于未来消融，直到运动超过给定阈值为止。如果运动超过给定阈值，则例如随机或根据方案选择不同的或更多的身体表面贴片。施加另一个测试脉冲串(或多个串)，并且测量所得的身体运动。如果运动超过给定阈值，则例如随机或所述根据方案等选择不同的或更多的身体表面贴。
可以施加测试脉冲串，并且随着身体运动而在治疗前和/或在治疗期间(例如，在消融之间或甚至在相同消融位置的脉冲串之间)测量的身体运动可能取决于导管和/或贴片与神经的接近度等。
系统描述
现在参考图1，其为根据本发明的示例性实施方案的基于导管的位置跟踪和消融系统20的示意性图解说明图。另外参考图2，其为根据本发明的实施方案的球囊导管40的示意性图解说明图。
位置跟踪和消融系统20用于确定球囊导管40的位置，如在图1的插图25中以及在图2中更详细地所见。球囊导管40包括轴22和装配在轴22的远侧端部处的可膨胀球囊45。通常，球囊导管40用于治疗性处理，诸如例如在左心房处空间消融心脏组织。导管40被配置成插入到活体受检者(例如，患者28)的心脏26的腔室中。
位置跟踪和消融系统20可基于装配在轴22上的位于可膨胀球囊45的任一侧上的感测电极52(近侧电极52a和远侧电极52b)和紧靠近侧电极52a近侧装配的磁性传感器50来确定球囊导管40的轴22的位置和取向。近侧电极52a、远侧电极52b和磁性传感器50通过穿过轴22的导线连接到控制台24中的各种驱动电路系统。在一些实施方案中，可省略远侧电极52b。以举例的方式，磁性传感器50可以包括单轴传感器(SAS)或双轴传感器(DAS)或三轴传感器(TAS)。
轴22限定纵向轴线51(图2)。轴线51上的中心点58(图2)(其为可膨胀球囊45的球体形状的原点)限定可膨胀球囊45的标称位置。多个消融电极55(为了简单起见，仅一些被标记)沿圆周设置在可膨胀球囊45上方，与感测电极52a和52b相比占据大面积。可将射频功率或IRE消融信号提供给消融电极55，以消融心脏组织。
通常，所设置的消融电极55沿着可膨胀球囊45的赤道均匀分布，其中赤道垂直于轴22的远侧端部的纵向轴线51而大致对准。
图2所示的例证完全是为了概念清晰而选择的。感测电极52和消融电极55的其他配置也是可能的。附加功能可包括在磁传感器50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的挠曲来将球囊导管40导航到患者28的心脏26中的目标区位。球囊导管40在可膨胀球囊45收缩的同时穿过护套23而被插入，并且仅在球囊导管40从护套23回缩之后，可膨胀球囊45才膨胀并恢复其预期的功能形状。通过将球囊导管40包括在收缩配置中，护套23还用于使在其到目标区位的途径上的血管创伤最小化。
控制台24包括处理器41(通常为通用计算机)以及用于在身体表面贴片49中生成信号和/或接收来自该身体表面贴片的信号的合适的前端和接口电路44，身体表面贴片通过穿过缆线39的导线附接，并且被配置成附接到患者28的胸部和背部。在一些实施方案中，身体表面贴片49提供位置信号，如下文更详细地描述。身体表面贴片49可以包括相应电极75和/或相应磁性传感器77。以举例的方式，每个磁性传感器77可以包括单轴传感器(SAS)或双轴传感器(DAS)或三轴传感器(TAS)。
控制台24还包括磁感应子系统。将患者28放置在由包含磁场发生器线圈42的垫生成的磁场中，该磁场发生器线圈由设置在控制台24中的单元43驱动。磁场发生器线圈42被配置成在包括磁性传感器50和身体表面贴片49的区域中生成交变磁场。由线圈42生成的磁场在磁性传感器50和磁性传感器77中生成方向信号，该方向信号然后作为对应的电输入提供给处理器41。
在一些实施方案中，处理器41使用从感测电极52、磁性传感器50和消融电极55接收的位置信号来估计球囊导管40在器官(诸如心脏腔室内部)内部的位置。在一些实施方案中，处理器41将从电极52、55接收的位置信号与先前获取的磁性区位-校准位置信号相关，以估计球囊导管40在心脏腔室内部的位置。感测电极52和消融电极55的位置坐标可由处理器41基于(除了其他输入以外)电极52、55与身体表面贴片49之间的测量的阻抗或电流分布的比例来确定。控制台24驱动显示器27，该显示器示出心脏26内部的导管位置的远侧端部。
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 BDA0003889941370000101
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、以及美国专利公布2002/0065455A1、2003/0120150 A1和2004/0068178 A1中。
Figure BDA0003889941370000102
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，处理器41使用上述ACL方法来估计感测电极52和消融电极55的位置。在一些实施方案中，从电极52、55和/或身体表面贴片49接收的信号与矩阵相关，该矩阵将由感测电极52、55和/或身体表面贴片49测量的阻抗(或另一电值)标测到先前从磁性区位-校准位置信号中获取的位置。
在一些实施方案中，为了可视化不包括磁性传感器的导管，处理器41可应用基于电信号的方法，该方法被称为独立电流定位(ICL)方法。在ICL方法中，处理器41计算球囊导管40的体积的每个体素的局部缩放因子。使用带具有已知空间关系的多个电极的导管(诸如套索形导管)来确定该因子。然而，尽管产生精确的局部缩放(例如，超过几毫米)，ICL在应用于尺寸约为几厘米的球囊导管时可能不太准确。在一些实施方案中，处理器41可基于套索形导管的电极之间的已知较小缩放距离以及基于较大的缩放距离(其自身基于可膨胀球囊45的端部处的感测电极52之间的已知距离)来应用本发明所公开的ICL方法以将球囊导管形状缩放成正确的形状。
处理器41通常在软件中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。
医疗系统20还可包括消融功率发生器69(诸如RF或IRE信号发生器)，该消融功率发生器被配置成连接到导管40，并且在电极55中的一个或多个电极与身体表面贴片49中的一个或多个身体表面贴片之间施加电信号(或脉冲串)，以消融心脏的腔室中的组织。
图1所示的示例性例证完全是为了概念清晰而选择的。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，并且因此被有意地从图1和对应的描述中省略。
本文仅以举例的方式描述了球囊导管。系统20可以使用具有远侧端部和设置在远侧端部上的一个或多个消融电极的任何合适的电极导管或探头来实施，例如套索导管、篮导管、栅格导管或包括单个消融电极的聚焦导管。
现在参考图3，其为在图1的系统20中使用单极电穿孔消融的活体受检者62(例如，患者28)的身体部分60(例如，心脏26)的示意图。
图3示出了包括远侧端部66的探头64(例如，球囊导管40)，所述远侧端部包括插入活体受检者62的身体部分60中的一个或多个电极68和被配置成施加到活体受检者62的皮肤表面72的一个或多个身体表面贴片70(为了简单起见，仅示出一个)。消融功率发生器69被配置成电连接到一个或多个电极68和一个或多个身体表面贴片70。消融功率发生器69被配置成生成脉冲频率为至少0.5兆赫的多个电脉冲串，所述电脉冲串之间具有相应延迟。消融功率发生器69被配置成在一个或多个电极68与一个或多个身体表面贴片70之间施加电脉冲串(具有至少0.5兆赫的脉冲频率)，以便电穿孔身体部分60的组织。
在一些实施方案中，电脉冲串具有约1兆赫的脉冲频率。在其它实施方案中，电脉冲串具有介于0.5兆赫和10兆赫之间的范围内的脉冲频率。在一些实施方案中，电脉冲串具有约30安培的电流。在其它实施方案中，电脉冲串具有介于15安培和45安培之间的范围内的电流。在一些实施方案中，电脉冲串具有约2千伏的电压。在其它实施方案中，电脉冲串具有介于1千伏和3千伏之间的范围内的电压。
脉冲串中的每个脉冲可以具有任何合适的长度，其中脉冲串中的每个脉冲具有相同的长度或不同的长度。脉冲串之间的延迟可以是固定的或可变的。在一些实施方案中，电脉冲串中的每个(或一些)电脉冲具有介于20微秒和100微秒之间的范围内的长度，其中所述相应延迟中的每个延迟具有介于0.5毫秒和1秒之间的范围内的长度。
脉冲串可以是单相或双相的，并且具有任何合适的占空比。在一些实施方案中，相邻脉冲之间可能存在间隙。例如，正脉冲的长度可以等于(串中的波形的)周期的50％，负脉冲的长度可以等于周期的40％，同时每个脉冲之后的间隙可以等于周期的5％。在一些实施方案中，相邻脉冲之间可能没有间隙。正脉冲和负脉冲可以具有相同的绝对振幅或不同的绝对振幅。脉冲可以具有任何合适的形状，例如正方形、三角形、梯形或正弦波。
现在参见图4，其为说明在图1的系统20中选择性地选择用于电穿孔中的身体表面贴片49的示意图。医师30(图1)可以选择用于执行IRE消融的电极68中的一个或多个电极。可以选择多个电极68以执行线消融。消融功率发生器69被配置成选择性地电连接到电极68中的一个或多个电极和身体表面贴片49中的一个或多个身体表面贴片。图4示出了脉冲串74被施加在一个或多个所选电极68与三个上部身体表面贴片49之间。
现在参考图5，其为包括图1的系统20的操作方法的流程图100。
处理器41被配置成接收(框102)设定运动阈值的用户输入(例如，来自医师30)，以确定身体表面贴片49的当前选择是否导致响应于所施加的脉冲串而产生过多肌肉刺激，下文更详细地描述。在一些实施方案中，除非由医师30覆写，否则使用默认运动阈值。
处理器41被配置成选择(框104)身体表面贴片49中的一个或多个身体表面贴片。在一些实施方案中，初始选择的身体表面贴片49可以由身体表面贴片49或者根据身体表面贴片49的默认子集或者根据选择用于执行IRE消融的电极68的位置来选择。例如，可以选择最接近探头64或围绕探头64(例如，在胸部和背部上对称地围绕身体放置)的一个或两个身体表面贴片49。在一些实施方案中，所选身体表面贴片49可以包括身体表面贴片49中附接到活体受检者62的胸部的至少一个身体表面贴片，以及身体表面贴片49中附接到活体受检者62的背部的至少一个身体表面贴片。
消融功率发生器69被配置成生成(框106)一个或多个电脉冲串，并且在一个或多个电极68(由医师30选择)与所选身体表面贴片49之间施加一个或多个电脉冲串。
处理器41被配置成响应于在一个或多个电极68(由医师30选择)与所选身体表面贴片49之间施加一个或多个电脉冲串来提供(框108)活体受检者62的运动(代表距离、速度和/或加速度)的测量结果。活体受检者62的运动的测量结果可以是例如活体受检者62的胸部运动或腿部运动的测量结果。
在一些实施方案中，身体表面贴片49中的一个或多个身体表面贴片被配置成提供一个或多个位置信号。所述处理器41被配置成响应于一个或多个位置信号而提供运动的测量结果。在一些实施方案中，处理器41被配置成响应于位置信号中的一个或多个位置信号响应于胸部运动的位移和/或速度和/或加速度的测量结果来计算运动的测量结果。可以基于分析身体表面贴片49的位置随时间的运动来计算速度和加速度。另选地或除此之外，磁性传感器77可以提供指示身体表面贴片49的加速度的信号。
在一些实施方案中，身体表面贴片49的磁性传感器77被配置成响应于感测到由磁场发生器线圈42生成的所生成的交变磁场来提供相应的位置信号。处理器41可以被配置成响应于从磁性传感器77接收的位置信号中的一个或多个位置信号计算运动的测量结果。
在一些实施方案中，可以处理来自磁性传感器77的位置信号中的一个或多个位置信号，以计算对应的身体表面贴片49的位置。然后可以使用一个或多个所计算的位置来计算运动的测量结果。例如，可以将所计算的位置求和、平均或以其他方式组合以计算运动的测量结果。位置可以是例如相对于磁坐标系的原点、相对于胸部或隔膜的平均位置或相对于一些其他给定位置的相对位置。在上述计算中，可以使用最靠近胸部上的隔膜的身体表面贴片49的位置。在一些实施方案中，可以使用最靠近隔膜或者胸部或身体上的其它位置的身体表面贴片49的子集的位置来计算运动的测量结果。在一些实施方案中，计算可以根据对应的身体表面贴片49与隔膜或者胸部或身体的其它位置的接近度来加权身体表面贴片49(的子集)的所计算的位置，以向更靠近胸部或身体的隔膜其它位置的贴片49提供更高的权重。
在一些实施方案中，身体表面贴片49的相应电极75被配置成提供相应的位置信号。例如，电极75可以检测由导管电极52、55、68提供的信号，和/或来自身体表面贴片49中的其他一个或多个身体表面贴片的信号，和/或来自放置在患者28心脏26中或背部上的参考电极(未示出)的信号。处理器41可以被配置成响应于从电极75接收的位置信号中的一个或多个位置信号计算运动的测量结果。在一些实施方案中，处理器41可以被配置成响应于从电极中的一个电极接收的位置信号中的一个位置信号来计算运动的测量结果。
在一些实施方案中，然后可使用来自电极75的位置信号以计算身体表面贴片49中的一个或多个身体表面贴片的位置。然后可以使用所计算的位置中的一个或多个位置来计算如上文参考针对磁性传感器77计算的位置所描述的运动的测量结果。
在一些实施方案中，身体表面贴片电极49上方的电流或阻抗值的分布可以提供运动的测量结果的指示。因此，可以基于身体表面贴片电极49的所有或子集的电流或阻抗值的分布来计算运动的测量结果。
如果运动的测量结果超过运动阈值，则处理器41被配置成在决策框110处检查。如果运动的测量结果不超过阈值(分支112)，则重复框106和108的步骤。换句话讲，如果已经由医师30启动或确认消融，则消融将继续与身体表面贴片49相同的选择，并且间歇性地检查患者28的运动。例如，医师30可以启动包括多个脉冲串的消融，在所述多个脉冲串期间，间歇性地检查患者28的运动。如果运动的测量结果确实超过阈值(分支114)，则处理器41被配置为响应于活体受检者的运动的测量结果超过阈值而选择(框116)身体表面贴片49中的新身体表面贴片。新选择的身体表面贴片49连接到消融功率发生器69，并且重复框106至框110的步骤。换句话讲，如果已经由医师30启动或确认消融，则新选择的身体表面贴片49将继续消融，并且间歇性地检查患者28的运动。如果未启动消融，则在一个或多个所选电极68与新选择的身体表面贴片49之间施加新测试脉冲串(或多个串)，并且再次检查患者28的运动。因此，消融功率发生器69被配置成生成一个或多个附加电脉冲串，并且在一个或多个所选电极68与新选择的身体表面贴片49之间施加一个或多个附加电脉冲串。
在一些实施方案中，处理器41被配置成选择新选择的身体表面贴片49以包括先前选择的身体表面贴片49加上身体表面贴片49中的一个或多个附加身体表面贴片。在一些实施方案中，处理器41被配置成随机选择新选择的身体表面贴片49。在一些实施方案中，处理器41被配置成选择新选择的身体表面贴片49，使得新选择的身体表面贴片49至少部分地与先前选择的身体表面贴片49不同。
上述电脉冲串可以在治疗前作为测试脉冲串和/或在治疗期间(例如，在消融之间或甚至在相同消融位置的脉冲串之间)作为实时消融脉冲串施加，因为身体运动可能取决于探头64和/或身体表面贴片49与神经的接近度等。
当在相同消融的脉冲串(例如，一个或多个第一脉冲串和一个或多个第二脉冲串)之间选择新的身体表面贴片49时，处理器41被配置成在身体部分的给定消融位置被消融的同时选择新的身体表面贴片49，使得消融功率发生器69被配置成生成一个或多个第一电脉冲串和一个或多个第二电脉冲串，以消融身体部分的组织的给定消融位置。
当在消融之间选择新的身体表面贴片49时，消融功率发生器69被配置成生成一个或多个第一电脉冲串，以消融身体部分60的组织的第一消融位置，并且生成一个或多个第二电脉冲串，以消融身体部分60的组织的不同的第二消融位置。
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72％至108％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。

Claims (20)

1.一种电穿孔消融系统，包括：
探头，所述探头被配置成插入活体受检者的身体部分中并且包括远侧端部，所述远侧端部包括至少一个电极；
多个身体表面贴片，所述多个身体表面贴片被配置成施加到所述活体受检者的皮肤表面；
消融功率发生器，所述消融功率发生器被配置成选择性地电连接到所述至少一个电极和所述身体表面贴片中的至少一个身体表面贴片，并且被配置成生成至少一个第一电脉冲串，并且将所述至少一个第一电脉冲串施加在所述至少一个电极与所述身体表面贴片中的至少第一身体表面贴片之间；以及
处理器，所述处理器被配置成：
响应于在所述至少一个电极与所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片之间施加所述至少一个第一电脉冲串而提供所述活体受检者的运动的测量结果；以及
响应于所述活体受检者的所述运动的测量结果而选择所述身体表面贴片中的至少第二身体表面贴片，并且其中所述消融功率发生器被配置成生成至少一个第二电脉冲串，并且在所述至少一个电极与所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片之间施加所述至少一个第二电脉冲串。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片被配置成提供至少一个位置信号；并且
所述处理器被配置成响应于所述至少一个位置信号而提供所述运动的测量结果。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括磁场发生器线圈，所述磁场发生器线圈被配置成在包括所述身体表面贴片中的所述至少第三身体表面贴片的区域中生成交变磁场，其中：
所述身体表面贴片中的所述至少第三身体表面贴片包括至少一个磁性传感器，所述至少一个磁性传感器被配置成响应于感测到所生成的交变磁场来提供所述至少一个位置信号；并且
所述处理器被配置成响应于从所述至少磁性传感器接收的所述至少一个位置信号来计算所述运动的测量结果。
4.根据权利要求2述的系统，其中：
所述身体表面贴片中的所述至少第三身体表面贴片包括至少一个相应贴片电极，所述至少一个相应贴片电极被配置成提供所述至少一个位置信号；并且
所述处理器被配置成响应于从所述至少一个相应贴片电极接收的所述至少一个位置信号来计算所述运动的测量结果。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述处理器被配置成在所述身体部分的给定消融位置被消融的同时选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片；并且
所述消融功率发生器被配置成生成所述至少一个第一电脉冲串和所述至少一个第二电脉冲串，以消融所述身体部分的组织的所述给定消融位置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述消融功率发生器被配置成生成：所述至少一个第一电脉冲串，以消融所述身体部分的组织的第一消融位置；以及所述至少一个第二电脉冲串，以消融所述身体部分的所述组织的不同的第二消融位置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片，使得所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片包括所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片和所述身体表面贴片中的至少另一身体表面贴片。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成随机选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片中的至少一个身体表面贴片。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片，使得所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片至少部分地不同于所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成选择所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片以包括所述身体表面贴片中附接到所述活体受检者的胸部的至少一个身体表面贴片以及所述身体表面贴片中附接到所述活体受检者的背部的至少一个身体表面贴片。
11.一种电穿孔消融方法，包括：
生成至少一个第一电脉冲串；
在插入活体受检者的身体部分中的探头的远侧端部的至少一个电极与施加到所述活体受检者的皮肤表面的多个身体表面贴片中的至少第一身体表面贴片之间施加所述至少一个第一电脉冲串；
响应于在所述至少一个电极与所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片之间施加所述至少一个第一电脉冲串而提供所述活体受检者的运动的测量结果；
响应于所述活体受检者的所述运动的测量结果来选择所述身体表面贴片中的至少第二身体表面贴片；
生成至少一个第二电脉冲串；以及
在所述至少一个电极与所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片之间施加所述至少一个第二电脉冲串。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述身体表面贴片中的至少第三身体表面贴片被配置成提供至少一个位置信号；并且
所述提供包括响应于所述至少一个位置信号而提供所述运动的测量结果。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
在包括所述身体表面贴片中的所述至少第三身体表面贴片的区域中生成交变磁场；
包括在所述身体表面贴片中的所述至少第三身体表面贴片中的至少一个磁性传感器响应于感测到所生成的交变磁场而提供所述至少一个位置信号；以及
响应于从所述至少磁性传感器接收的所述至少一个位置信号来计算所述运动的测量结果。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过包括在所述身体表面贴片中的所述至少第三身体表面贴片中的至少一个相应贴片电极来提供所述至少一个位置信号；以及
响应于从所述至少一个相应贴片电极接收的所述至少一个位置信号来计算所述运动的测量结果。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述身体部分的给定消融位置被消融的同时选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片；以及
生成所述至少一个第一电脉冲串和所述至少一个第二电脉冲串，以消融所述身体部分的组织的所述给定消融位置。
16.根据权利要求11所述的方法，其中：执行所述至少一个第一电脉冲串的生成，以消融所述身体部分的组织的第一消融位置；并且执行所述至少一个第二电脉冲串的生成，以消融所述身体部分的所述组织的不同的第二消融位置。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，执行所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片的选择，使得所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片包括所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片和所述身体表面贴片中的至少另一身体表面贴片。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述选择包括随机选择所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片中的至少一个身体表面贴片。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，执行所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片的选择，使得所述身体表面贴片中的所述至少第二身体表面贴片至少部分地不同于所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片。
20.根据权利要求11所述的方法，还包括选择所述身体表面贴片中的所述至少第一身体表面贴片以包括所述身体表面贴片中附接到所述活体受检者的胸部的至少一个身体表面贴片以及所述身体表面贴片中附接到所述活体受检者的背部的至少一个身体表面贴片。
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