CN117918948A - 用于脉冲场消融的位置跟踪 - Google Patents

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Abstract

一种用于向心脏的组织施加一系列脉冲场消融脉冲串的系统包括能量生成电路系统和处理器。该处理器被配置为：使用该能量生成电路系统和该心脏中的导管来施加该脉冲串中的一个脉冲串；存储该导管的位置，在所述位置处，施加该脉冲串中的该一个脉冲串；在该脉冲串中的该一个脉冲串的该施加之后跟踪该导管的位置；基于该跟踪，检测该导管在从该脉冲串中的最近一个脉冲串开始的预定最短持续时间之后处于距该位置的预定距离内；以及响应于该检测，使用该能量生成电路系统和该导管来施加该脉冲串中的另一个脉冲串。也描述了其他示例。

Description

用于脉冲场消融的位置跟踪
技术领域
本公开整体涉及电生理的领域，并且具体地涉及脉冲场消融(PFA)的施用。
背景技术
在PFA中，电场引起细胞膜的不可逆电穿孔(IRE)，从而杀死细胞。通常，PFA例程包括一系列脉冲串的施加，在每对连续脉冲串之间具有适当的暂停。
附图说明
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，在附图中：
图1是根据本公开的一些示例的示例性电生理标测和消融系统的示意图；并且
图2是根据本公开的一些示例的将PFA施加至心脏的组织的方法的流程图。
具体实施方式
概述
在常规PFA例程中，施加一系列脉冲串，在连续串之间具有固定时间量(例如，0.5s至10s)。如果消融导管在整个系列被施加之前相对于组织显著地移动，则该系列被中止。
然而，在一些应用中，例如，当在受检者的心脏内施加PFA时，可能难以避免导管相对于组织的移动。因此，可能难以完成PFA例程。
为了解决该挑战，本公开的示例提供了改进的PFA例程，其利用了若干观察结果：
(i)每个脉冲串通常足够短(例如，50μs至500μs)，使得脉冲串期间导管的任何移动都是不显著的。
(ii)导管在脉冲串之间的移动通常以0.5s至3s的周期循环。
(iii)连续脉冲串之间的暂停不必是固定的持续时间。
鉴于这些观察结果，本公开的示例并不仅因为导管移动而中止PFA例程，并且在连续脉冲之间不需要固定的时间量。相反，允许导管在脉冲之间循环移动。如果导管返回到施加最近的脉冲串的大致相同位置，则施加下一个脉冲串。
具体地，在第一位置处施加(或“递送”)第一脉冲串之后，跟踪导管的位置。如果在从施加第一脉冲串起的预定最短持续时间之后(并且通常在预定最长持续时间之前)，导管处于距第一位置预定距离内的第二位置，则施加第二脉冲串。否则，该系列脉冲串被中止。
类似地，在施加第二脉冲串之后，跟踪导管的位置。如果在从施加第二脉冲串起的预定最短持续时间之后(并且通常在预定最长持续时间之前)，导管处于距第一位置和/或第二位置的预定距离内，则施加第三脉冲串。否则，该系列脉冲串被中止。
在中止一系列脉冲串时，可以向用户输出警告。另选地或除此之外，可以选择导管的新位置用于消融。
系统描述
首先参考图1，其为根据本公开的一些示例的示例性电生理标测和消融系统10的示意图。一种体现系统10的元件的商品可以CARTOTM3系统购自Biosense Webster,Inc.,31ATechnologyDrive,Irvine,CA 92618。
系统10包括一个或多个导管，该一个或多个导管由医师24经皮插入受检者23的身体中。在插入每个导管之后，医师24将导管导航通过受检者23的血管系统进入受检者的心脏12的腔室或血管结构。通常，导管被导航通过递送护套(未示出)。导管可包括用于感测心内电描记图(IEGM)信号的导管、用于消融心脏组织的导管和/或用于感测和消融两者的导管。
例如，在图1中示出了被配置用于感测和脉冲场消融(PFA)引起不可逆电穿孔(IRE)两者的示例性导管14。导管14包括可选地分布在导管的远侧端部28处的多个样条22上的多个电极26。电极26被配置为感测来自组织的IEGM信号并且向组织施加PFA脉冲，例如，如授予Govari等人的共同转让的美国申请17/559,558中所描述的。
通常，导管14还包括用于跟踪远侧端部28的三维(3D)位置和取向的跟踪传感器29。跟踪传感器29可以嵌入远侧端部28中或附近。
通常，跟踪传感器29包括三个磁线圈。包括被配置为在预定工作空间中生成磁场的多个磁线圈32的定位垫25被定位在受检者23附近(例如，下面)。基于由磁场在线圈中感应的信号，跟踪远侧端部28的位置和取向。此类基于磁性的跟踪的细节描述于美国专利号5,5391,199、5,443,489、5,558,091、6,172,499、6,239,724、6,332,089、6,484,118、6,618,612、6,690,963、6,788,967和6,892,091中。
通常，系统10还包括被配置为接触受检者23的皮肤的一个或多个电极贴片38。贴片38可建立定位垫25的位置参考。另外，来自电极26的电流可以在贴片38处被感测，并且每个电极26的位置可以响应于此而被三角形划分。该位置信息可以与从上述基于基于磁性的跟踪导出的信息相结合，以便增加跟踪的精度。此类基于阻抗的跟踪技术的细节描述于美国专利号7,536,218、7,756,576、7,848,787、7,869,865和8,456,182中。
系统10还包括记录器11和显示器27。记录器11被配置为记录由体表ECG电极18采集的心电图(ECG)信号21和/或由导管14的电极26采集的IEGM信号，并且可选地在显示器27上显示这些信号。记录器11还可被配置为起搏心脏12并且/或者可电连接到独立的起搏器。
系统10还包括消融能量发生器50，该消融能量发生器被配置为将消融能量传导到消融导管的远侧端部处的一个或多个电极，诸如电极26。由消融能量发生器50产生的能量可包括但不限于射频(RF)能量和/或PFA能量，包括用于实现IRE的单极或双极高压直流(DC)脉冲，或它们的组合。消融能量发生器50包括被配置为产生能量的能量生成电路系统以及被配置为控制该电路系统并且可选地执行其他计算功能的控制器。
系统10还包括工作站55，该工作站包括处理器34、可以存储适当软件指令的易失性存储器和/或非易失性存储器以及用户接口。处理器34可被配置为执行多种功能，包括例如：(1)以3D标测心脏12的心内膜解剖结构并且渲染所得解剖标测图20以在显示器27上显示；(2)在显示器27上以叠加在解剖标测图20上的代表性视觉标记或图像显示编译自ECG信号21的激活序列和/或其他数据；(3)显示受检者23的身体内的一个或多个导管的实时位置和取向；以及(4)显示感兴趣的部位(诸如已施加消融能量的部位)。
系统10还包括患者接口单元(PIU)30，该患者接口单元被配置为在电源、工作站55和属于该系统的电生理设备之间建立电通信。电生理设备可包括例如一个或多个导管、定位垫25、ECG电极18、电极贴片38、消融能量发生器50和/或记录器11。通常，PIU30还包括另一个处理器，该处理器被配置为计算导管中的每个导管的位置和取向并且基于ECG信号21执行任何相关计算。
一般来讲，如在下面的描述和权利要求中使用的术语“处理器”可以指单个处理器，诸如处理器34、消融能量发生器50的控制器或PIU30的处理器。另选地，该术语可以指协作联网或群集的处理器集合。例如，下文描述的功能中的任何功能都可以由处理器34、消融能量发生器50的控制器和PIU 30的处理器中的一些或全部协作地执行。
本文所述的处理器中的每个处理器的功能可例如使用一个或多个固定功能或通用集成电路、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)仅在硬件中实现。另选地，该功能可至少部分地在软件中实现。例如，处理器可体现为包括例如中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)的编程处理器。程序代码(包括软件程序和/或数据)可被加载以通过CPU和/或GPU执行和处理。例如，程序代码和/或数据可以通过网络以电子形式下载至处理器。另选地或除此之外，程序代码和/或数据可以被提供和/或存储在非暂态有形介质上，诸如磁性、光学或电子存储器。此类程序代码和/或数据在被提供给处理器时，产生被配置成执行本文所述的任务的机器或专用计算机。
应用PFA
现在参考图2，其为根据本公开的一些示例的由处理器执行的用于使用导管14或任何其他合适的导管将PFA施加至心脏12的组织的方法56的流程图。
通常，方法56开始于指令接收步骤58，在该步骤处，处理器从用户接收指令以消融导管的当前位置处的组织。例如，在将导管导航到心脏中的期望位置之后，医师24(图1)可以例如通过踩下脚踏板、按压导管的手柄上的按钮或触摸属于显示器27的触摸屏来输入指令。响应于这些指令，处理器开始将PFA施加至组织。
处理器被配置为通过施加一系列PFA脉冲串来施加PFA。在本申请的上下文中，包括权利要求书，“脉冲串”是指一系列一个或多个脉冲。
在脉冲串施加步骤60处，处理器使用导管施加每个脉冲串。在施加脉冲串之后，处理器在检查步骤62处检查是否需要另一个脉冲串，通常通过将递送的脉冲串的数量与预定数量进行比较。如果否，则方法56结束。如果是，则处理器在位置存储步骤64处存储导管的位置，然后在等待步骤66处等待预定最短持续时间，以便不会在最近的脉冲串之后太快地施加下一个脉冲串。
在等待步骤66之后，处理器跟踪导管的位置。换句话讲，处理器重复地(i)在位置获得步骤67处获得(即，接收或计算)导管的当前位置，以及(ii)在另一检查步骤68处检查该位置是否在距施加前一脉冲串的位置的预定距离内。(下面提供关于检查步骤68的进一步细节。)因此，基于跟踪，处理器可以检测导管在从最近的脉冲串开始的预定最短持续时间之后处于预定距离内。响应于此，处理器可以返回到脉冲串施加步骤60。
另一方面，如果处理器基于跟踪探知导管不在预定距离内，则处理器在另一检查步骤70处检查是否已经过预定最长持续时间。如果不是，则处理器返回到检查步骤68。如果是，则处理器可输出警告和/或选择用于施加PFA的另一位置。
例如，处理器可以在另一检查步骤72处检查导管是否在距先前位置的另一(较大)预定距离内。如果不是，则处理器可以在输出步骤74处输出警告，例如通过在显示器27(图1)上显示警告。如果是，则在选择步骤76处，处理器可以选择用于施加另一系列PFA脉冲串的导管的位置。处理器然后可以返回到脉冲串施加步骤60，可选地在从用户接收到在新位置处消融的批准之后。
另选地，响应于在检查步骤70处探知已经过预定最长持续时间，处理器可以执行输出步骤74而不执行检查步骤72。
在一些示例中，在检查步骤68处，处理器检查导管是否在距施加第一脉冲串的位置的预定距离内。(在此类示例中，位置存储步骤64可以仅针对该系列的第一脉冲串执行。)在其他示例中，处理器检查导管是否在距施加最近的脉冲串的位置的预定距离内。在又一些示例中，处理器检查导管是否在距两个位置的预定距离内，使得仅当导管在距两个位置的预定距离内时才施加下一个脉冲串。在又一些示例中，处理器检查导管是否在距位置中的任一个位置的预定距离内，使得只要导管在位置中的任一个位置内就施加下一个脉冲串。
一般来讲，预定最短持续时间、最长持续时间和距离取决于每个脉冲串的幅度和持续时间。在一些示例中，预定最短持续时间在0.5s和2s之间，预定最长持续时间在1s和3s之间，以及/或者预定距离在1mm和4mm之间。
如上所述，根据方法56，处理器在导管处于预定距离内时施加后续脉冲串，而不管导管是否继续朝向先前位置移动。
在其他示例中，处理器响应于探针到达距先前位置的最小距离而施加后续脉冲串。换句话讲，即使在导管处于预定距离内之后，如果导管继续朝向先前位置移动(并且如果还没有达到最长持续时间)，则处理器抑制施加下一脉冲串。
在一些示例中，处理器跟踪由组织施加至导管的力。例如，处理器可以从导管的远侧端部处的压力换能器16连续地接收力指示信号。在此类示例中，对于脉冲串中的每个脉冲串，处理器可以响应于超过预定更低阈值和/或小于预定更高阈值的力来施加脉冲串。例如，在执行脉冲串施加步骤60之前，处理器可以检查力是否超过更低阈值和/或小于更高阈值。如果是，则处理器可以施加脉冲串；如果不是，则处理器可抑制施加脉冲串。
实施例
以下实施例涉及本文的教导内容可被组合或应用的各种非穷尽性方式。应当理解，以下实施例并非旨在限制可在本专利申请或本专利申请的后续提交文件中的任何时间提供的任何权利要求的覆盖范围。不旨在进行免责声明。提供以下实施例仅仅是出于例示性目的。预期本文的各种教导内容可按多种其他方式进行布置和应用。还设想到，一些变型可省略在以下实施例中所提及的某些特征。因此，下文提及的方面或特征中的任一者均不应被视为决定性的，除非另外例如由发明人或与发明人有利害关系的继承者在稍后日期明确指明如此。如果本专利申请或与本专利申请相关的后续提交文件中提出的任何权利要求包括下文提及的那些特征之外的附加特征，则这些附加特征不应被假定为因与专利性相关的任何原因而被添加。
实施例1
一种用于向心脏(12)的组织施加一系列脉冲场消融(PFA)脉冲串的系统(10)，包括能量生成电路系统(50)和处理器(30,34,50)。该处理器被配置为使用该能量生成电路系统和该心脏中的导管(14)来施加该脉冲串中的一个脉冲串。该处理器被进一步配置为：存储该导管的位置，在所述位置处，施加该脉冲串中的该一个脉冲串；在该脉冲串中的该一个脉冲串的该施加之后跟踪该导管的位置；基于该跟踪，检测该导管在从该脉冲串中的最近一个脉冲串开始的预定最短持续时间之后处于距该位置的预定距离内；以及响应于该检测，使用该能量生成电路系统和该导管施加该脉冲串中的另一个脉冲串。
实施例2
根据实施例1所述的系统(10)，其中，该处理器(30,34,50)被配置为检测该导管(14)在从该脉冲串中的该最近一个脉冲串开始的预定最长持续时间之前处于该预定距离内。
实施例3
根据实施例2所述的系统(10)，其中，该预定最长持续时间在1s和3s之间。
实施例4
根据实施例1至3中任一项所述的系统(10)，其中，该预定距离在1mm和4mm之间。
实施例5
根据实施例1至4中任一项所述的系统(10)，其中，该预定最短持续时间在0.5s和2s之间。
实施例6
根据实施例1至5中任一项所述的系统(10)，其中，该处理器(30,34,50)被配置为在该导管(14)处于该预定距离内时施加该脉冲串中的该另一个脉冲串。
实施例7
根据实施例1至5中任一项所述的系统(10)，其中，该处理器(30,34,50)被配置为响应于该导管(14)到达距该位置的最小距离而施加该脉冲串中的该另一个脉冲串。
实施例8
根据实施例1至7中任一项所述的系统(10)，
其中，该系列是第一系列，并且该位置是第一位置，并且
其中该处理器(30,34,50)被进一步配置为：
使用该能量生成电路系统(50)和该心脏(12)中的该导管(14)施加第二系列PFA脉冲串中的脉冲串；
存储该导管的第二位置，在所述第二位置处，施加该第二系列的该脉冲串；
在该第二系列的该脉冲串的该施加之后跟踪该导管的该位置；
基于该跟踪，探知该导管在从该第二系列中最近的脉冲串开始的该预定最短持续时间之后并且在预定最长持续时间之前不处于距该第二位置的该预定距离内；以及
响应于该探知，输出警告。
实施例9
根据实施例1至7中任一项所述的系统(10)，
其中，该系列是第一系列，并且该位置是第一位置，并且
其中，该处理器(30,34,50)被进一步配置为：
使用该心脏(12)中的该导管(14)施加第二系列PFA脉冲串中的脉冲串；
存储该导管的第二位置，在所述第二位置处，施加该第二系列的该脉冲串；
在该第二系列的该脉冲串的该施加之后跟踪该导管的该位置；
基于该跟踪，探知该导管在从该第二系列中最近的脉冲串开始的该预定最短持续时间之后并且在预定最长持续时间之前不处于距该第二位置的该预定距离内；以及
响应于该探知，并且响应于该导管处于距该第二位置的另一预定距离内的第三位置处，选择该第三位置用于施加第三系列PFA脉冲串。
实施例10
根据实施例1至9中任一项所述的系统(10)，其中，该处理器(30,34,50)被进一步配置为跟踪由该组织施加至该导管(14)的力，并且其中，该处理器被配置为响应于该力超过预定阈值而施加该脉冲串中的每个脉冲串。
实施例11
一种用于向心脏(12)的组织施加一系列脉冲场消融(PFA)脉冲串的方法，包括使用该心脏中的导管(14)施加该脉冲串中的一个脉冲串，并且存储该导管的位置，在所述位置处，施加该脉冲串中的该一个脉冲串。该方法还包括在该脉冲串中的一个脉冲串的该施加之后跟踪该导管的位置，并且基于该跟踪，检测该导管在从该脉冲串中的最近一个脉冲串开始的预定最短持续时间之后处于距该位置的预定距离内。该方法还包括响应于该检测，使用该导管施加该脉冲串中的另一个脉冲串。
实施例12
根据实施例11所述的方法，其中，该检测包括检测该导管(14)在从该脉冲串中的该最近一个脉冲串开始的预定最长持续时间之前处于该预定距离内。
实施例13
根据实施例12所述的方法，其中，该预定最长持续时间在1s和3s之间。
实施例14
根据实施例11至13中任一项所述的方法，其中，该预定距离在1mm和4mm之间。
实施例15
根据实施例11至14中任一项所述的方法，其中，该预定最短持续时间在0.5s和2s之间。
实施例16
根据实施例11至15中任一项所述的方法，其中，施加该脉冲串中的该另一个脉冲串包括在该导管(14)处于该预定距离内时施加该脉冲串中的该另一个脉冲串。
实施例17
根据实施例11至15中任一项所述的方法，其中，施加该脉冲串中的该另一个脉冲串包括响应于该导管(14)到达距该位置的最小距离而施加该脉冲串中的该另一个脉冲串。
实施例18
根据实施例11至17中任一项所述的方法，
其中，该系列是第一系列，并且该位置是第一位置，并且
其中，该方法还包括：
使用该心脏(12)中的该导管(14)施加第二系列PFA脉冲串中的脉冲串；
存储该导管的第二位置，在所述第二位置处，施加该第二系列的该脉冲串；
在该第二系列的该脉冲串的该施加之后跟踪该导管的该位置；
基于该跟踪，探知该导管在从该第二系列中最近的脉冲串开始的该预定最短持续时间之后并且在预定最长持续时间之前不处于距该第二位置的该预定距离内；以及
响应于该探知，输出警告。
实施例19
根据实施例11至17中任一项所述的方法，
其中，该系列是第一系列，并且该位置是第一位置，并且
其中，该方法还包括：
使用该心脏(12)中的该导管(14)施加第二系列PFA脉冲串中的脉冲串；
存储该导管的第二位置，在所述第二位置处，施加该第二系列的该脉冲串；
在该第二系列的该脉冲串的该施加之后跟踪该导管的该位置；
基于该跟踪，探知该导管在从该第二系列中最近的脉冲串开始的该预定最短持续时间之后并且在预定最长持续时间之前不处于距该第二位置的该预定距离内；以及
响应于该探知，并且响应于该导管处于距该第二位置的另一预定距离内的第三位置处，选择该第三位置用于施加第三系列PFA脉冲串。
实施例20
根据实施例11至19中任一项所述的方法，还包括跟踪由该组织施加至该导管的力，其中对于该脉冲串中的每个脉冲串，施加该脉冲串包括响应于该力超过预定阈值而施加该脉冲串。
本领域技术人员应当理解，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所述各种特征的组合与子组合，以及本领域的技术人员在阅读上述说明时可能想到的未在现有技术范围内的变型和修改。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的不可分割的一部分，除非这些并入的文献中定义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 (10)

1.一种用于向心脏的组织施加一系列脉冲场消融(PFA)脉冲串的系统，所述系统包括：
能量生成电路系统；和
处理器，所述处理器被配置为：
使用所述能量生成电路系统和所述心脏中的导管，施加所述脉冲串中的一个脉冲串，
存储所述导管的位置，在所述位置处，施加所述脉冲串中的所述一个脉冲串，
在所述脉冲串中的所述一个脉冲串的施加之后跟踪所述导管的位置,
基于所述跟踪，检测所述导管在从所述脉冲串中的最近一个脉冲串开始的预定最短持续时间之后处于距所述位置的预定距离内,以及
响应于所述检测，使用所述能量生成电路系统和所述导管施加所述脉冲串中的另一个脉冲串。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置为检测所述导管在从所述脉冲串中的所述最近一个脉冲串开始的预定最长持续时间之前处于所述预定距离内。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预定最长持续时间在1s和3s之间。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定距离在1mm和4mm之间。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定最短持续时间在0.5s和2s之间。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置为在所述导管处于所述预定距离内时施加所述脉冲串中的所述另一个脉冲串。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置为响应于所述导管到达距所述位置的最小距离而施加所述脉冲串中的所述另一个脉冲串。
8.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述系列是第一系列，并且所述位置是第一位置，并且
其中，所述处理器被进一步配置为：
使用所述能量生成电路系统和所述心脏中的所述导管施加第二系列PFA脉冲串中的脉冲串，
存储所述导管的第二位置，在所述第二位置处，施加所述第二系列的所述脉冲串，
在所述第二系列的所述脉冲串的所述施加之后跟踪所述导管的所述位置，
基于所述跟踪，探知所述导管在从所述第二系列中最近的脉冲串开始的所述预定最短持续时间之后并且在预定最长持续时间之前不处于距所述第二位置的所述预定距离内,以及
响应于所述探知，输出警告。
9.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述系列是第一系列，并且所述位置是第一位置，并且
其中，所述处理器被进一步配置为：
使用所述心脏中的所述导管施加第二系列PFA脉冲串中的脉冲串，
存储所述导管的第二位置，在所述第二位置处，施加所述第二系列的所述脉冲串，
在所述第二系列的所述脉冲串的施加之后跟踪所述导管的所述位置，
基于所述跟踪，探知所述导管在从所述第二系列中最近的脉冲串开始的所述预定最短持续时间之后并且在预定最长持续时间之前不处于距所述第二位置的所述预定距离内,以及
响应于所述探知，并且响应于所述导管处于距所述第二位置的另一预定距离内的第三位置处，选择所述第三位置用于施加第三系列PFA脉冲串。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被进一步配置为跟踪由所述组织施加至所述导管的力，并且其中，所述处理器被配置为响应于所述力超过预定阈值而施加所述脉冲串中的每个脉冲串。
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