CN116898560A - 用于操作多导管系统的开关单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种系统，该系统包括：(a)开关单元，该开关单元包括(i)第一插座，该第一插座被配置为连接在该开关单元与一个或多个导管的通道之间；(ii)第二插座，该第二插座被配置为经由该开关单元连接在该第一插座与控制台之间；和(iii)开关，该开关被配置为基于控制信号在该第一插座与该第二插座之间路由在该通道中传导的信号；和(b)电路，该电路被配置为基于从该一个或多个导管接收的信息产生用于路由该信号的该控制信号。

Description

用于操作多导管系统的开关单元
技术领域
本公开总体涉及医疗装置，并且具体地涉及用于操作具有多个导管的医疗系统的方法和系统。
背景技术
已经公布了用于操作医疗导管插入系统的各种技术。
例如，美国专利申请公布2018/0168729描述了一种用于消融身体的组织部分并且实时可视化消融的导管系统。
结合附图，通过以下对本公开的示例的详细描述，将更全面地理解本公开，其中：
附图说明
图1为根据本公开的示例的基于导管的跟踪和消融系统的示意性图解；
图2为根据本公开的示例的图1中系统的开关单元(SU)的示意性图解；和
图3为示意性地示出根据本公开的示例的用于使用图2的SU来操作多导管系统的方法的流程图。
具体实施方式
概述
一些医学规程，诸如电生理学(EP)规程，需要使用EP系统的多个导管，这些导管中的每个导管通常具有多个通道。EP系统的操作控制台通常具有可用于导管的固定数量的插座和通道。在一些情况下，(i)导管所需的插座和/或通道的数量与(ii)控制台可用的插座和/或通道的数量之间存在不匹配。在这种情况下，EP系统的用户可能必须将给定导管从控制台拔出，并且随后将给定导管重新插入到控制台，这是耗时的并且干扰EP规程。
下文描述的本公开的示例提供了用于操作具有多个导管的医疗系统并且管理所有通道而不迫使用户在规程期间处理导管的拔出和重新插入的改进技术。
在一些示例中，具有多个多通道导管的系统包括开关单元和电路。该开关单元包括：(i)第一插座，该第一插座被配置为在开关单元与一个或多个导管的通道之间连接；和(ii)第二插座，该第二插座被配置为经由开关单元在第一插座之间连接控制台。
在一些示例中，系统包括存储器装置，诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)装置，每个EEPROM装置耦接到多通道导管中的相应导管。EEPROM被配置为存储关于相应导管的通道的信息。该信息可包括例如信号的属性以及每个通道的信号的源和目的地。
在一些示例中，电路被配置为基于从一个或多个导管的EEPROM装置接收的信息产生用于路由信号的控制信号。换句话讲，电路被配置为向开关单元提供关于如何针对插入到第一插座中的每个导管的每个通道路由信号的指令。
在一些示例中，开关单元包括开关，该开关被配置为基于从电路接收的控制信号来路由在第一插座与第二插座之间的通道中传导的信号，使得每个信号在存储于相应EEPROM装置中的源与目的地之间被路由。
在一些示例中，控制台包括第三插座，使得第一插座、第二插座和第三插座分别包括被配置为传导信号的第一互连器、第二互连器和第三互连器。在一些示例中，第一互连器件的数量可不同于第二互连器件的数量，并且第三互连器件的数量类似于第二互连器件的数量。在此类示例中，系统的用户可将任何数量的导管插入到开关单元的第一插座中，并且信号在源与目的地之间被自动地路由。
在一些示例中，当第一导管和第二导管插入到开关单元中时，电路被配置为检测第一导管是活动的并且第二导管是非活动的，并且响应地产生控制开关单元在第一导管与控制台之间连接以及在第二导管与控制台之间断开连接的控制信号。此外，电路被配置为控制开关单元以在通道级执行连接和断开连接。换句话讲，连接活动通道，以及临时断开非活动通道的连接。注意，只要给定通道和/或给定导管是活动的(例如，旨在发送和/或接收信号)，电路就被配置为重新连接给定通道和/或导管。
所公开的技术改进了多导管医疗系统的通用性和易用性，并且改进了在需要使用多个多通道导管的医学规程期间的信号传输的稳健性。
系统描述
图1为根据本公开的示例的基于导管的跟踪和消融系统20的示意性图解。
在一些示例中，系统20包括多导管系统，该多导管系统被配置为操作一种或多种类型的导管中的多个导管。在本示例中，系统20包括被配置为执行心脏规程的多个心脏导管22，和控制台24。在本文所述的示例中，导管22可用于任何合适的治疗和/或诊断目的，诸如用于感测电解剖信号或用于消融心脏26中的组织。
在一些示例中，控制台24包括处理器33(通常为通用计算机)，该处理器具有合适的前端和接口电路，以用于经由导管22接收信号并且用于控制本文所述的系统20的其他部件。控制台24还包括用户显示器35，该用户显示器被配置为从处理器33接收图形和/或文本显示项目，诸如心脏26的标测图27，并且被配置为显示标测图27。
在一些示例中，标测图27可包括使用任何合适的技术产生的任何合适类型的三维(3D)解剖标测图。例如，可使用通过使用合适的医疗成像系统、或使用利用由BiosenseWebster Inc.(Irvine,Calif.)生产的CARTOTM系统的快速解剖标测(FAM)技术、或使用任何其他合适的技术或使用以上任何合适的组合产生的解剖图像来产生解剖标测图。
在一些示例中，控制台24包括记录单元38，该记录单元被配置为在CARTOTM出现故障和/或某些电极起搏失败的情况下进行记录；患者接口单元(PIU)44，该PIU被配置为产生指示位置的信号和被获取和处理的心电图(ECG)信号。
在一些示例中，系统20包括连接到控制台24的PIU 44的开关单元(SU)55，并且具有用于分别与导管22连接的一个或多个插座66。在图1的示例中，为了清楚起见，仅一个导管22连接到相应的插座66。通常，所有导管22的近侧端部连接到SU 55的相应插座66。
在一些示例中，SU 55被配置为在导管22与控制台24之间路由信号。SU 55的结构和功能在下图2中详细描述。
在其他示例中，PIU和开关单元可集成在一起，使得系统20的用户将导管和其他部件插入(和拔出)集成实体。
现在参考插图23。在一些示例中，在执行消融规程之前，医师30将一个或多个导管诸如导管22插入躺在手术台29上的患者28的脉管系统，以便执行心脏26的所考虑组织的电解剖(EA)标测。
在一些示例中，导管22包括具有多个感测电极(未示出)的远侧端部组件40。例如，远侧端部组件40可包括：(i)篮状导管，该篮状导管具有多个样条，每个样条具有多个感测电极，(ii)球囊导管，该球囊导管具有设置在球囊的表面上的多个感测电极，或(iii)局灶导管，该局灶导管具有多个感测电极。每个感测电极被配置为响应于感测心脏26的组织中的电生理(EP)信号而产生指示所感测EP信号的一个或多个信号。
在图1的示例中，将三个导管22插入心脏26中，但在其他示例中，可将任何其他合适数量的导管插入所考虑器官中。例如，导管插入规程可能需要插入约5至8个导管。此外，可同时插入和使用不同类型的导管，例如：球囊或篮形导管(用于在多个位置处执行感测和/或消融)，以及局灶导管(用于在单个位置处感测或消融组织)。
在一些示例中，导管22的近侧端部尤其连接到PIU的接口电路(未示出)，或连接到SU 55(如图1的示例所示)，以便将这些信号传送到处理器33以用于执行EA标测。
在本公开和权利要求的上下文中，针对任何数值或范围的术语“约”或“大致”指示合适的尺寸公差，该合适的尺寸公差允许部件的一部分或集合为本文所述的预期目的起作用。
在其他示例中，导管22可包括联接到远侧端部组件40的一个或多个消融电极(未示出)。消融电极被配置成消融心脏26的目标位置处的组织，其基于对心脏26的所考虑的组织的EA标测图的分析来确定。在确定消融计划之后，医师30例如使用用于操纵导管22的操纵器32来将远侧端部组件40导航至紧密接近心脏26中的目标位置。随后，医师30将(所选导管的)一个或多个消融电极与目标组织接触放置，并将一个或多个消融信号施加到该组织。另外地或另选地，医师30可使用用于消融心脏26的组织的任何不同种类的合适导管以便执行前述消融计划。
在一些示例中，使用磁位置跟踪系统的位置传感器(未示出)测量远侧端部组件40在心脏腔室中的位置。在本示例中，控制台24包括驱动电路41，该驱动电路被配置为驱动被放置在躺在手术台29上的患者28体外的已知位置处(例如，患者的躯干下方)的磁场发生器36。位置传感器耦接到远侧端部，并且被配置为响应于从场发生器36感测到的外部磁场而生成位置信号。这些位置信号指示导管22的远侧端部在位置跟踪系统的坐标系中的位置。
该位置感测方法在各种医疗应用中，例如在由Biosense Webster Inc.(Irvine,Calif.)生产的CARTOTM系统中实现，并且在美国专利5,391,199、6,690,963、6,484,118、6,239,724、6,618,612和6,332,089、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中详细描述，这些专利的公开内容全部以引用方式并入本文。
在一些示例中，位置跟踪系统的坐标系与系统20和标测图27的坐标系配准，使得处理器33被配置为在解剖或EA标测图(例如，标测图27)上显示远侧端部组件40的位置。
在一些示例中，处理器33通常包括通用计算机，该通用计算机在软件中被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。
通过举例的方式示出了系统20的该特定配置，以便说明通过本公开的示例解决的某些问题，并且展示这些示例在增强这种系统的性能方面的应用。然而，本公开的示例决不限于这种特定类别的示例性系统，并且本文所述的原理可类似地应用于其他类别的医疗系统。
用于路由来自多个导管的信号的开关单元
图2为根据本公开的示例的连接在导管22与控制台24的PIU 44之间的开关单元(SU)55的示意性图解。
在一些示例中，SU 55包括插座66a、66b和66c，该插座被配置为连接在SU 55与一个或多个导管的通道之间。在本示例中，三个导管22a、22b和22c分别经由插座66a、66b和66c连接到SU 55。在本示例中，每个插座66包括约八(8)个通道77，但在其他示例中，每个插座66可具有任何合适数量的通道(例如，插座66a可具有约八个通道77，并且插座66b可具有约二十(20)个通道77)。注意，导管22a、22b和22c包括合适的插头，该插头被配置为分别紧密地装配到插座66a、66b和66c中。每个插座和插头可具有被配置为分别在导管22a、22b和22c与插座66a、66b和66c之间交换信号的任何合适数量的通道。
在一些示例中，SU 55包括插座99，该插座被配置为经由SU 55连接在插座66与控制台24的PIU 44之间。在其他示例中，PIU 44可与SU 55集成，使得插座99被配置为直接连接在插座66与控制台24之间。在本示例中，SU 55包括具有约四(4)个通道77的插座99a和具有约六(6)个通道77的插座99b。此外，在图2的示例中，控制台24的PIU 44(或控制台24的任何其他接口)具有插座98a和98b。
在一些示例中，插座99a和98a具有相同数量的通道77(例如，约4个通道)，并且插座99b和98b具有相同数量的通道77(例如，约6个通道)。在本示例中，SU 55与PIU 44之间的连接包括一对一连接，该一对一连接由相同数量的通道实现。在此类示例中，每对通道使用线缆70互连。
在其他示例中，代替一对插座(例如，插座99a和98a)和线缆70，系统20包括一对插头和插座。例如，代替插座99a的插头被配置为装配到插座98a中，或者反之亦然，以便在SU55与PIU 44之间在通道77中传导信号。
在另外的其他示例中，代替插座66和99中的一者或两者，SU 55可包括相应的插头。例如，导管22(和/或线缆68)中的至少一者可具有插座，并且SU 55可具有用于连接在相应的导管22与SU 55之间的合适的插头。
在一些示例中，每个导管22可具有约3至500个通道77。例如，局灶导管22可具有约3个通道77(例如，用于位置传感器，以及一个或两个心电图(ECG)和/或温度传感器)，而多电极篮形导管22可具有约500个通道77(例如，用于位置传感器、温度传感器、ECG传感器、接触力传感器，以及用于消融电极)。
在一些示例中，至少一个并且通常每个导管22包括存储器装置。在本示例中，导管22a、22b和22c分别包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)装置42a、42b和42c。相应导管22的EEPROM装置42被配置为存储与相应导管22相关的信息，诸如但不限于导管标识、旨在于导管的每个通道中传导的信号的类型和每个信号的目的地。
在一些示例中，系统20包括电路64，该电路被配置为从每个EEPROM装置42接收关于通道77的数量、信号的类型以及在每个相应通道77中传导的每个信号的目的地的信息。在本示例中，通过导管22的线缆68接收信息，并且对于每个导管22和相应的插座66，可将通道77中的一个通道分配给从相应的EEPROM装置42接收的信息。
在一些示例中，电路64被配置为分别从导管22a、22b和22c的EEPROM装置42a、42b和42c接收信息。基于从EEPROM装置42接收的信息，电路64被配置为产生用于在插座66与99之间路由信号的控制信号，以便在导管22与控制台24之间路由信号。换句话讲，电路64被配置为向SU 55提供关于如何针对插入到插座66中的每个导管的每个通道路由信号的指令。
在一些示例中，SU 55包括开关88，该开关被配置为基于控制信号在插座66与99之间路由在通道77中传导的信号。在本示例中，开关88包括约三个内部开关(IS)60，该三个内部开关被配置为执行每个通道77与相应通道99之间的信号路由。
在一些情况下，导管22中的至少一个导管(例如，导管22a)是活动的并且导管22中的至少一个导管(例如，导管22c)是非活动的。在一些示例中，基于从EEPROM装置42接收的信息，电路64被配置为检测导管22a是活动的并且导管22c是非活动的。在此类示例中，电路64被配置为产生控制信号，该控制信号控制SU 55的开关88在导管22a与控制台24之间连接以及在导管22c与控制台24之间断开连接。注意，响应于从EEPROM装置42c接收到指示导管22c被激活的信号，电路64被配置为产生附加控制信号，该附加控制信号控制SU 55的开关88在导管22c与控制台24之间重新连接。
在一些实施方案中，电路64通常包括通用处理装置，该通用处理装置在软件中被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处理装置，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。
图3为示意性地示出根据本公开的示例的用于使用SU 55来操作系统20的方法的流程图。
该方法开始于导管插入步骤100，其中医师30将多个导管22插入到患者器官(例如，心脏26)中，并且电路64从EEPROM装置42接收关于相应导管22和信号的信号和信息，如上文在图2中详细描述的。
在控制信号生成步骤102处，基于从EEPROM装置42接收的信息，电路64产生用于在SU 55内路由信号的一个或多个控制信号，该SU具有：(i)用于连接在SU 55与导管22的通道之间的插座66；和(ii)用于经由SU 55连接在插座66与控制台24的PIU 44的插座98之间的插座99。上文在图2中详细描述了控制信号的生成以及SU 55的结构和功能。
在结束该方法的信号路由步骤102处，将控制信号施加到开关88，以用于在插座66与99之间路由在通道77中传导的信号。在一些示例中，控制信号包括用于从导管22的每个通道接收的每个信号的路由指令。基于控制信号，开关88被配置为将相应的信号(经由在控制信号中定义的通道)路由到控制台24内的目的地。例如，来自位置传感器的信号被路由到位置跟踪系统或模块，ECG信号可被路由到处理器33，并且消融信号可从例如在控制台24中实现的射频(RF)发生器(未示出)被路由到相应导管22的消融电极。
在一些示例中，医师30将所有导管22插入到SU 55的插座66中，并且SU 55根据需要将通道从不同的导管22路由到PIU 44或路由到系统20的其他部分(例如，RF发生器或不可逆电穿孔(IRE)发生器，或处理器33)。注意，SU 55与PIU 44(例如，插座99和98)之间的硬线连接的配置以及系统20的任何其他部分(例如，IRE发生器和处理器33)不改变，并且不受导管22的类型和插入插座66中的每个导管22的通道77的数量影响。
在一些示例中，在步骤102和104中，响应于检测到导管22a是活动的并且导管22c是非活动的，电路64被配置为产生控制信号，该控制信号控制SU 55的开关88在导管22a与控制台24之间连接以及在导管22c与控制台24之间断开连接，如上文在图2中所描述的。
尽管本文所述的示例主要针对电生理学规程，但本文所述的方法和系统也可用于其他应用，诸如用于使用多个导管或探头的任何导管插入规程，该多个导管或探头具有旨在于导管与相应医疗系统的其他部分之间路由的多个信号。
实施例1
一种系统(20)，包括：
(a)开关单元(55)，所述开关单元包括：(i)第一插座(66a,66b,66c)，所述第一插座被配置为连接在所述开关单元(55)与一个或多个导管(22a,22b,22c)的通道(77)之间；(ii)第二插座(99a,99b)，所述第二插座被配置为经由所述开关单元(55)连接在所述第一插座(66a,66b,66c)与控制台(24)之间；和(iii)开关(88)，所述开关被配置为基于控制信号在所述第一插座(66a,66b,66c)与第二插座(99a,99b)之间路由在所述通道(77)中传导的信号；和
(b)电路(64)，所述电路被配置为基于从所述一个或多个导管(22a,22b,22c)接收的信息产生用于路由所述信号的所述控制信号。
实施例2：
根据实施例1所述的系统，其中所述控制台包括第三插座，其中所述第一插座、所述第二插座和所述第三插座分别包括被配置为传导所述信号的第一互连器、第二互连器和第三互连器，并且其中所述第一插座包括第一数量的所述第一互连器，所述第一数量的所述第一互连器不同于第二数量的所述第二互连器。
实施例3：
根据实施例2所述的系统，其中所述第三插座具有所述第二数量的所述第三互连器。
实施例4：
根据实施例1所述的系统，其中所述导管中的至少一个导管包括被配置为存储所述信息的存储器装置。
实施例5：
根据实施例4所述的系统，其中所述存储器装置包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
实施例6：
根据实施例1所述的系统，其中所述导管包括第一导管和第二导管，其中，基于所述信息，所述电路被配置为：(i)检测所述第一导管是活动的并且所述第二导管是非活动的；以及(ii)产生控制所述开关单元在所述第一导管与所述控制台之间连接以及在所述第二导管与所述控制台之间断开连接的所述控制信号。
实施例7
一种方法，包括：
从一个或多个导管接收信号和信息，并且基于所述信息，产生用于在开关单元内路由所述信号的控制信号，所述开关单元具有：(i)第一插座，所述第一插座用于连接在所述开关单元与所述一个或多个导管的通道之间；和(ii)第二插座，所述第二插座用于经由所述开关单元连接在所述第一插座与控制台之间；以及
将所述控制信号施加到开关，以用于在所述第一插座与所述第二插座之间路由在所述通道中传导的所述信号。
实施例8：
根据实施例7所述的方法，其中所述控制台包括第三插座，其中所述第一插座、所述第二插座和所述第三插座分别包括用于传导所述信号的第一互连器、第二互连器和第三互连器，并且其中所述第一插座包括第一数量的所述第一互连器，所述第一数量的所述第一互连器不同于第二数量的所述第二互连器。
实施例9：
根据实施例8所述的方法，其中所述第三插座具有所述第二数量的所述第三互连器
实施例10：
根据实施例7所述的方法，其中所述导管中的至少一个导管包括用于存储所述信息的存储器装置，并且其中从所述存储器装置接收所述信息。
实施例11：
根据实施例10所述的方法，其中所述存储器装置包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
实施例12：
根据权利要求7所述的方法，其中所述导管包括第一导管和第二导管，其中，接收所述信息包括：检测所述第一导管是活动的并且所述第二导管是非活动的，并且产生所述控制信号包括：控制所述开关单元在所述第一导管与所述控制台之间连接以及在所述第二导管与所述控制台之间断开连接。
因此应当理解，上述实施例以举例的方式被引用，并且本公开不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本公开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 (12)

1.一种系统，包括：
开关单元，所述开关单元包括：
第一插座，所述第一插座被配置为连接在所述开关单元与一个或多个导管的通道之间；
第二插座，所述第二插座被配置为经由所述开关单元连接在所述第一插座与控制台之间；和
开关，所述开关被配置为基于控制信号在所述第一插座与所述第二插座之间路由在所述通道中传导的信号；和
电路，所述电路被配置为基于从所述一个或多个导管接收的信息产生用于路由所述信号的所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制台包括第三插座，其中所述第一插座、所述第二插座和所述第三插座分别包括被配置为传导所述信号的第一互连器、第二互连器和第三互连器，并且其中所述第一插座包括第一数量的所述第一互连器，所述第一数量的所述第一互连器不同于第二数量的所述第二互连器。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第三插座具有所述第二数量的所述第三互连器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述导管中的至少一个导管包括被配置为存储所述信息的存储器装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述存储器装置包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述导管包括第一导管和第二导管，其中，基于所述信息，所述电路被配置为：(i)检测所述第一导管是活动的并且所述第二导管是非活动的；以及(ii)产生控制所述开关单元在所述第一导管与所述控制台之间连接以及在所述第二导管与所述控制台之间断开连接的所述控制信号。
7.一种方法，包括：
从一个或多个导管接收信号和信息，并且基于所述信息，产生用于在开关单元内路由所述信号的控制信号，所述开关单元具有：(i)第一插座，所述第一插座用于连接在所述开关单元与所述一个或多个导管的通道之间；和(ii)第二插座，所述第二插座用于经由所述开关单元连接在所述第一插座与控制台之间；以及
将所述控制信号施加到开关，以用于在所述第一插座与所述第二插座之间路由在所述通道中传导的所述信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制台包括第三插座，其中所述第一插座、所述第二插座和所述第三插座分别包括用于传导所述信号的第一互连器、第二互连器和第三互连器，并且其中所述第一插座包括第一数量的所述第一互连器，所述第一数量的所述第一互连器不同于第二数量的所述第二互连器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第三插座具有所述第二数量的所述第三互连器。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述导管中的至少一个导管包括用于存储所述信息的存储器装置，并且其中从所述存储器装置接收所述信息。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述存储器装置包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述导管包括第一导管和第二导管，其中，接收所述信息包括：检测所述第一导管是活动的并且所述第二导管是非活动的，并且产生所述控制信号包括：控制所述开关单元在所述第一导管与所述控制台之间连接以及在所述第二导管与所述控制台之间断开连接。
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