CN117980030A - 监测对膈神经刺激的膈肌反应 - Google Patents

监测对膈神经刺激的膈肌反应 Download PDF

Info

Publication number
CN117980030A
CN117980030A CN202280061816.8A CN202280061816A CN117980030A CN 117980030 A CN117980030 A CN 117980030A CN 202280061816 A CN202280061816 A CN 202280061816A CN 117980030 A CN117980030 A CN 117980030A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cmap
time
real
signal
diaphragmatic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280061816.8A
Other languages
English (en)
Inventor
弗莱德里克·弗朗西斯科
伯特兰·泰利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safe Cycle Co
Original Assignee
Safe Cycle Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safe Cycle Co filed Critical Safe Cycle Co
Publication of CN117980030A publication Critical patent/CN117980030A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/40Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
    • A61B5/4029Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system for evaluating the peripheral nervous systems
    • A61B5/4041Evaluating nerves condition
    • A61B5/4052Evaluating nerves condition efferent nerves, i.e. nerves that relay impulses from the central nervous system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/388Nerve conduction study, e.g. detecting action potential of peripheral nerves
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/389Electromyography [EMG]
    • A61B5/395Details of stimulation, e.g. nerve stimulation to elicit EMG response
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/02Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/346Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
    • A61B5/366Detecting abnormal QRS complex, e.g. widening
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7285Specific aspects of physiological measurement analysis for synchronising or triggering a physiological measurement or image acquisition with a physiological event or waveform, e.g. an ECG signal
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/746Alarms related to a physiological condition, e.g. details of setting alarm thresholds or avoiding false alarms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/02Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
    • A61B2018/0212Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques using an instrument inserted into a body lumen, e.g. catheter
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/28Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/346Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
    • A61B5/352Detecting R peaks, e.g. for synchronising diagnostic apparatus; Estimating R-R interval
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/389Electromyography [EMG]
    • A61B5/397Analysis of electromyograms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6846Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
    • A61B5/6847Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
    • A61B5/6852Catheters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/3605Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system
    • A61N1/36128Control systems
    • A61N1/36135Control systems using physiological parameters
    • A61N1/36139Control systems using physiological parameters with automatic adjustment

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

本公开涉及用于监测对膈神经刺激的膈肌反应的计算机实现的方法。所述方法包括实时接收膈肌CMAP信号。所述方法包括计算CMAP信号的特征的基线值。所述特征代表对膈神经刺激的膈肌反应强度。所述方法包括确定所述特征的阈值,其代表指示即将发生的膈肌麻痹的特征的值的边界。所述阈值的确定包括偏移所述基线值。所述方法包括实时接收ECG信号。所述方法包括实时重复:检测ECG信号中的QRS复合波,监测CMAP信号,计算所述特征的实时值,比较所述实时值与所述阈值,以及在通过所述阈值时输出警报。所述特征的实时值与QRS复合波异步。

Description

监测对膈神经刺激的膈肌反应
技术领域
本公开涉及用于监测对膈神经刺激的膈肌反应和/或用于膈神经刺激和/或用于冷冻消融的方法、控制单元、系统和计算机程序。
背景技术
心房颤动是一种常见的心律失常。提供的治疗之一是用微创手术(minimallyinvasive procedure)消融心房颤动。心房颤动消融术是一类心脏消融术,其通过在心脏中形成疤痕或破坏组织以破坏导致心律失常的错误电信号而起作用。所有四个肺静脉都可以被隔离,以用于通过例如围绕其口产生周围损伤来治疗心房颤动。在微创心脏消融术技术中,心脏冷冻消融术是一项在电生理从业者中得到越来越多欢迎的手术。冷冻消融技术由通过用冷冻消融导管,最通常是冷冻球囊导管(即低温球囊导管)对组织进行冷“燃烧”,而对心脏的肺静脉进行电隔离组成。
冷冻消融技术最常见的并发症是由右膈神经损伤引起的右侧膈肌麻痹(也称为“膈神经麻痹”),这是由于右膈神经和肺静脉之间的紧密靠近,以及由于冷冻球囊在静脉入口处的其余部分使所述入口变形并使其更靠近膈神经这一事实。尽管这样的损伤在冷冻消融手术期间不会全身性发生,但它仍然影响到不可忽视数量的患者。并且尽管损伤最通常是可逆的,但相对很大一部分相关患者在第二天仍会受到影响,并且对一些患者来说,膈肌麻痹可能会持续相对较长的一段时间,然后自行治愈,并且有时候永远持续下去。
研究文章“Contemporary analysis of phrenic nerve injuries followingcryoballoon-based pulmonary vein isolation:A single-centre experience withthe systematic use of compound motor action potential monitoring”,Anwar,O.等人,2020,提供了由于冷冻消融引起的右膈神经损伤以及减少此类损伤的技术和与此类技术相关的问题的概述。本文中广泛散布和综述的一种技术是在冷冻消融手术期间在上腔静脉水平对右膈神经进行电刺激。由于膈神经控制右膈穹(right diaphragmatic dome)的肌肉收缩,该技术导致右膈穹剧烈收缩,并且该技术还包括监测由电刺激引起并作用于其上的收缩反应。
图1图示了现有技术中执行这样的膈神经刺激技术的常规方式。该图在左侧显示了心脏的解剖截面H的实例,并且在右侧显示了相应的医学图像I,其举例说明了用于电刺激右膈神经PN的电生理导管10的定位。刺激导管10通过股静脉引入,并将其远端14定位在上腔静脉VC内以刺激膈神经PN。刺激导管10在其远端14包括几个(例如四个)电极11,这些电极定位于上腔静脉内(心脏上方),以尽可能靠近并面向膈神经PN。刺激导管10可以是直的四极导管——一种通常使用的可商购获得的导管。操作者放置电极11以通过在双极模式操作两个电极来刺激膈神经。操作者观察由电刺激引起的右膈肌收缩,这有助于操作者评估右膈神经可能的损伤。这样的评估允许操作者做出临床决策,以减少并发症的可能性。
目前评估对膈神经刺激的肌肉反应的解决方案主要基于操作者(例如,医疗专业人员)的腹部触诊。当操作者感觉到膈肌收缩的活力下降时,或者当收缩消失时,其意味着膈神经已经受损,并且在紧急情况下停止冷冻消融。因此,这些解决方案是主观的,并且相对不精确。此外,它们不允许避免右侧膈肌麻痹,而是确定已经发生麻痹的诊断。
其他解决方案包括通过专用系统监测人类患者响应于膈神经刺激的膈复合运动动作电位(CMAP)信号。这允许对信号进行客观分析并对异常情况做出反应。然而,这些现有的解决方案看起来也缺乏精度。
在这种情况下,仍然需要一种改进的解决方案来监测对膈神经刺激的膈肌反应,特别是在冷冻消融期间。
发明内容
因此,提供了用于监测对膈神经刺激的膈肌反应的计算机实现的方法。所述方法包括实时接收人类患者的膈复合运动动作电位(CMAP)信号。所述方法还包括实时接收与人类患者的心脏活动相关的数据(例如,生理数据)。所述方法还包括实时分析CMAP信号。所述方法基于与心脏活动相关的数据(例如,分析基于所述数据),其方式使得CMAP信号的分析不受或几乎不受由于患者的心脏活动引起的潜在干扰的影响。
与心脏活动相关的数据可以是患者的ECG信号。
所述方法可以包括检测ECG信号中的QRS复合波,并且所述方法可以考虑所述检测到的QRS复合波,其方式使得CMAP信号的分析不受或几乎不受由于检测到的QRS复合波引起的潜在干扰的影响。
所述方法可以包括提供允许评估和/或防止即将发生的膈肌麻痹的输出。例如,所述输出可以包括以下中的任一种或以下的任何组合:
-指示即将发生的膈肌麻痹的警报,例如视觉警报和/或声音警报;和/或
-与CMAP信号相关的数据的显示,例如与CMAP信号相关的曲线(例如,CMAP信号本身的曲线或CMAP信号的特征的实时值的曲线)的显示,其任选地显示(例如,在相比显示曲线的屏幕相同的屏幕上,例如,以叠加的方式)CMAP信号的基线值或其特征的值(例如,以曲线或单个显示值的形式)和/或显示(例如,在相比显示曲线的屏幕相同的屏幕上,例如,以叠加的方式)CMAP信号的阈值或其特征(例如,以曲线或单个显示值的形式);和/或
-指挥由执行冷冻消融的从业者支配的工具(例如踏板或脚踏开关)的信号,所述信号任选地指挥工具的警报机构(例如使工具振动)以警告从业者冷冻消融将被停止,和/或指挥冷冻消融的自动停止(例如通过断开电路)的信号。
对CMAP信号的分析还可以包括实时检测通过与CMAP信号相关的阈值。例如,当通过阈值时可以提供输出,通过阈值指示即将发生的膈肌麻痹的风险。阈值可以对应于与CMAP信号相关联的基线值的偏移(shift)。
根据一方面,所述方法包括实时接收人类患者的膈复合运动动作电位(CMAP)信号。所述方法还包括计算CMAP信号的特征的基线值。所述特征代表对膈神经刺激的膈肌反应强度。所述方法还包括确定所述特征的阈值。所述阈值代表指示即将发生的膈肌麻痹的特征的值的边界。确定所述阈值包括偏移所述基线值。所述方法还包括实时接收人类患者的心电图(ECG)信号。所述方法还包括实时重复:检测ECG信号中的QRS复合波,监测所述CMAP信号,计算所述特征的实时值,比较所述实时值与所述阈值,以及当通过所述阈值时输出警报。所述特征的实时值与所述QRS复合波异步。
所述方法可以包括以下中的一项或多项:
-所述方法包括丢弃与检测到的QRS复合波同步的膈肌反应;
-所述方法还包括指挥膈神经刺激,所述方法包括在检测到QRS复合波出现后触发膈神经刺激发生预定量的时间,使得对触发的膈神经刺激发生的膈肌反应在QRS复合波的下一次发生之前发生和结束;
-所述特征的实时值是膈神经刺激的几次发生的特征的平均值;
-所述特征的实时值是膈神经刺激预定数目的连续发生的特征的平均值;
-所述预定数目少于或等于5;
-计算所述特征的实时值包括计算一个或多个CMAP度量,所述一个或多个CMAP度量各自对在膈神经刺激发生后的预定量的时间开始并在膈神经刺激发生后持续预定持续时间的CMAP信号的一部分进行;
-所述预定量的时间大于3ms和/或少于50ms;
-所述预定持续时间大于50ms和/或少于150ms;
-所述特征是CMAP信号的两个连续峰之间的振幅差;所述特征是等电位线和代表CMAP信号的两个连续峰的曲线的一部分之间的面积;
-所述阈值对应于基线值下降大于25%和/或少于35%;和/或
-所述CMAP信号从一个或多个表面电极和/或一个或多个血管内电极接收。
还提供了计算机程序,其包括用于执行监测对膈神经刺激的膈肌反应的方法的指令。
还提供了计算机可读存储介质,在其上记录有所述计算机程序。
还提供了控制单元,其包括与存储器偶联的处理器,所述存储器在其上记录有所述计算机程序。
还提供了设备,其包括控制单元和包含控制单元的壳体。所述设备还可以包括第一电接口以连接配置为测量CMAP信号的第一多个电极,以及第二电接口以连接配置为测量ECG信号的第二多个电极。
还提供了系统。所述系统包括控制单元或设备、配置为测量CMAP信号的第一多个电极、配置为测量ECG信号的第二多个电极、膈神经刺激系统和/或冷冻消融导管。
所述系统可以包括以下中的一项或多项:
-所述第一多个电极包括一个或多个表面电极和/或一个或多个血管内电极;
-所述系统还包括当通过阈值时输出视觉警报的显示器;和/或
-所述系统还包括当通过阈值时输出声音警报的声音发射装置。
还提供了膈神经刺激的方法。膈神经刺激的方法包括进行膈神经刺激。膈神经刺激的方法还包括在进行膈神经刺激时,通过执行用于监测对膈神经刺激的膈肌反应的方法来监测对膈神经刺激的膈肌反应。
还提供了冷冻消融的方法。冷冻消融方法包括在人类患者的左心房内引入冷冻消融导管。冷冻消融方法还包括进行冷冻消融。冷冻消融方法还包括在进行冷冻消融时,重复膈神经刺激的方法。冷冻消融方法还可以包括在通过阈值而输出警报时,暂停冷冻消融,并且然后恢复冷冻消融。
附图说明
现在将参考附图描述非限制性实例,其中:
-图1图示了现有技术中进行膈神经刺激技术的常规方式;
-图2-图11图示了方法、控制单元和系统。
具体实施方式
如先前讨论的,提出了用于监测对膈神经刺激的膈肌反应的计算机实现的方法,其包括实时接收人类患者的膈复合运动动作电位(CMAP)信号。所述方法还包括计算CMAP信号的特征的基线值。所述特征代表对膈神经刺激的膈肌反应强度。所述方法还包括确定特征的阈值。所述阈值代表指示即将发生的膈肌麻痹的特征的值的边界。确定所述阈值包括偏移基线值。所述方法还包括实时接收人类患者的心电图(ECG)信号。所述方法还包括实时重复:检测ECG信号中的QRS复合波,监测CMAP信号,计算特征的实时值,比较实时值与阈值,以及当通过阈值时输出警报。所述特征的实时值与QRS复合波异步。这样的监测方法形成了用于监测对膈神经刺激的膈肌反应的改进解决方案。
值得注意的是,所述监测方法允许基于计算的CMAP信号的特征的客观实时值,以客观方式监测对膈神经刺激的膈肌反应。因此,所述监测方法允许客观观察对膈神经刺激的膈肌反应,例如在冷冻消融期间。为此,所述监测方法包括实时接收人类患者的CMAP信号和ECG信号。所述监测方法还计算CMAP信号的特征的基线值,所述特征代表对膈神经刺激的膈肌反应强度。所述监测方法还通过偏移基线值确定特征的阈值,所述特征的阈值代表指示即将发生的膈肌麻痹的特征的值的边界。现在,监测方法实时、重复且连续地(例如,以规则的时间间隔)计算(例如,自动地)特征的实时值,并将其与阈值进行比较(例如,自动地)。因此,监测方法客观地实时计算代表CMAP的客观值,并实时检测何时通过阈值(即通过计算的特征的实时值),并且在这种情况下输出(例如,自动地)警报。换言之,监测方法能够实时输出指示特征的实时值通过阈值的警报(例如,视觉和/或声音警报),从而客观地指示即将到来的膈肌麻痹。在冷冻消融期间,警报的输出允许暂停冷冻消融以避免对膈神经的损伤,并且然后恢复冷冻消融(即稍后,例如当膈肌反应恢复正常时和/或当警报停止时)。因此,监测方法向进行冷冻消融的外科医生提供实时自动化和客观的帮助(例如,以实时膈肌肌电图的形式),实时警告他/她即将发生的膈肌麻痹的风险。因此,外科医生可以专注于冷冻消融,而不必他/她自己经由触诊来验证膈肌麻痹的可能发生,因为监测方法经由分析CMAP信号自动进行这一点,并在可能发生麻痹时输出实时警报。换言之,监测方法构成了检测和预防膈肌麻痹的客观和早期方法。
此外,监测方法计算的特征的实时值与该方法实时检测ECG信号中的QRS复合波是异步的。换言之,监测方法实时监测CMAP信号,并使用它来计算特征的实时值,其方式使得实时值与ECG信号中检测到的QRS复合波异步。换言之,监测方法仅使用对应于对膈神经刺激的膈肌反应并且与ECG信号的对应于QRS复合波发生的任何部分不同步的CMAP信号的部分来计算特征的实时值。因此,所述监测方法允许避免对应于心脏电活动的QRS复合波在计算特征的实时值中的干扰。所述监测方法由此形成了监测对膈神经刺激的膈肌反应的改进解决方案,因为该方法提供了膈肌反应的精确实时度量(即特征),其不受ECG信号的QRS复合波的干扰扰动。这种精度提高了对膈肌反应的实时监测,特别是在冷冻消融期间,其中为进行冷冻消融的外科医生提供了对即将发生的膈肌麻痹的特别精确的控制。
还提供了包括用于进行所述监测方法的指令的计算机程序、在其上记录有所述计算机程序的计算机可读的数据存储介质,以及包括与存储器偶联的处理器的控制单元,所述存储器在其上记录有所述计算机程序。所述控制单元由此形成配置为通过执行所述监测方法而监测对膈神经刺激的膈肌反应的计算机系统。所述控制单元因此构成了通过执行所述监测方法而实时(例如,并且自动地)监测对膈神经刺激的膈肌反应的装置。所述控制单元因此形成了通过向外科医生提供对即将发生的膈肌麻痹的控制而在冷冻消融期间为他/她提供帮助的工具。
控制单元可以包括还包括以下中的任一项或任何组合的系统:配置为测量CMAP信号的第一多个电极,配置为测量ECG信号的第二多个电极、膈神经刺激系统和/或冷冻消融导管(例如,冷冻球囊导管)。膈神经刺激系统可以包括膈神经刺激导管。膈神经刺激导管可以例如如图1上所图示的。可选地,膈神经刺激导管可以配置为与膈神经刺激系统的其他工具如贴片配合执行膈神经刺激。膈神经刺激系统可以例如如欧洲专利申请EP21305287.1中所公开的,其通过援引加入的方式并入本文。第一多个电极可以包括一个或多个表面电极和/或一个或多个血管内电极(例如,肝静脉内的电极)。系统还可以包括用于当通过阈值时输出视觉警报的显示器,和/或用于当通过阈值时输出声音警报的声音发射装置。显示器和/或声音发射装置可以是与系统连接的电生理监测和记录装置的一部分。
控制单元可被提供为包括容纳控制单元的壳体的装置。该装置还包括第一多个电极、第二多个电极、膈神经刺激导管和/或冷冻消融导管。第一多个电极和/或第二多个电极可被提供为与壳体分离,并且可以配置为经由例如在壳体上提供的一个或多个电接口连接到控制单元。可选地,第一多个电极和/或第二多个电极可以提供为已经经由一个或多个电接口连接到控制单元,例如可拆卸地或不可拆卸地提供在壳体上。壳体可以配置为连接到包括先前讨论的显示器和/或声音发射装置的电生理监测和记录装置,使得壳体内部的控制单元将CMAP信号传输到记录装置。例如,壳体可以包括一个或多个另外的电接口,该电接口配置为将壳体连接到电生理监测和记录装置。
监测方法可以在膈神经刺激期间使用,例如在冷冻消融期间。在那方面,还提出了膈神经刺激方法和冷冻消融方法,其可分别称为“刺激方法”和“冷冻消融方法”。
刺激方法包括进行膈神经刺激(通过任何已知的膈神经刺激方法,例如参考图1讨论的方法或先前引用的欧洲专利申请EP21305287.1中公开的膈神经刺激方法),并且在进行膈神经刺激的同时,通过执行监测方法来监测对膈神经刺激的膈肌反应。
冷冻消融方法包括:将冷冻消融导管引入人类患者的左心房内,进行冷冻消融,在进行冷冻消融的同时,重复刺激方法,并且当通过阈值时输出警报时,暂停冷冻消融,并且然后恢复冷冻消融(例如,当膈肌反应恢复正常时,例如恢复到其正常振幅的90%或100%,以及/或者警报结束时)。
现在进一步讨论监测方法。
监测方法用于监测对膈神经刺激的膈肌反应。换言之,在膈神经刺激方法的执行期间执行监测方法,并监测膈肌对刺激的反应。膈神经刺激方法可以包括几次膈神经刺激发生(即在执行监测方法的同时执行),例如以预定频率,例如每分钟40次-100次刺激,例如每分钟60次刺激或这样的数量级。
监测方法是计算机实现的,并且方法步骤由控制单元执行,控制单元是执行监测方法的计算机系统。这意味着监测方法的步骤(或大体上所有步骤)由控制单元执行。因此,监测方法的步骤由控制单元执行,可能完全自动地(例如,所有方法步骤可以由控制单元自动执行),或者半自动地执行。特别地,可以自动执行实时重复检测、监测、计算、比较和输出的步骤(换言之,自动重复执行实时检测、监测、计算、比较和输出)。在实例中,监测方法的至少一些步骤的触发可以通过用户与控制单元或与容纳控制单元的壳体的交互来执行。所需的用户与控制单元的交互水平可以取决于所预见的自动化水平,并且与实现用户愿望的需要相平衡。在实例中,该水平可以是用户定义的和/或预定义的。
控制单元可以包括偶联到存储器的处理器,该存储器上记录有包括用于执行监测方法的指令的计算机程序。存储器还可以存储数据库。存储器是适用于这样的存储的任何硬件,可能包括几个物理上不同的部分(例如,一个用于程序,并且可能一个用于数据库)。处理器还可以偶联到显示器(例如,图形用户界面(GUI)),以用于在通过阈值时输出视觉警报。处理器可另外或可选地偶联到声音发射装置(例如,扬声器),以用于在通过阈值时输出声音警报。
图2显示了控制单元的实例的示意性表示。更具体地,图2显示了容纳控制单元20的壳体26的示意图。控制单元20包括偶联到存储器220的CPU(中央处理单元)200,在存储器220上记录有包括用于执行监测方法的指令的计算机程序。如图2上所示,电接口22和24提供在壳体26上。电接口22和24连接到控制单元20。第一电接口22配置为连接到被配置为测量/获取CMAP信号的一个或多个电极。第二电接口24配置为连接到被配置为测量/获取ECG信号的一个或多个电极。尽管未显示在图2上,但是壳体26可以包括一个或多个其他的电接口,其配置为连接到用于在通过阈值时输出视觉警报的显示器和/或连接到用于在通过阈值时输出声音警报的声音发射装置。所述其他的电接口可以例如配置为连接到包括显示器和/或声音发射装置的电生理学监测和记录装置。可选地,壳体26可直接包括这样的显示器和/或声音发射装置。
计算机程序可以包括可由诸如控制单元的计算机执行的指令,所述指令包括用于使上述系统执行监测方法的手段。所述程序可被记录在任何数据存储介质上,包括系统的存储器。所述程序可以例如在数字电子电路中实现,或者在计算机硬件、固件、软件中实现,或者在它们的组合中实现。所述程序可以被实现为设备,例如有形地包含在机器可读存储设备中以由可编程处理器执行的产品。方法步骤可以由可编程处理器来执行,该可编程处理器执行指令程序以通过对输入数据进行操作并产生输出来执行监测方法的功能。因此,处理器可以是可编程的,并且被偶联以从数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令,以及向其发送数据和指令。应用程序可以用高级过程语言或面向对象编程语言来实现,或者如果需要,可以用汇编语言或机器语言来实现。在任何情况下,该语言都可以是编译语言或解释语言。所述程序可以是完整安装程序或更新程序。程序在系统上的应用在任何情况下都会产生用于执行监测方法的指令。
监测方法包括实时接收人类患者的CMAP信号。膈肌CMAP信号可接收自第一多个电极和通过第一多个电极进行测量,所述第一多个电极可以包括一个或多个表面电极和/或一个或多个血管内电极(例如,肝静脉内的电极)。一个或多个表面电极允许简单地测量CMAP信号。一个或多个血管内电极形成以改善的精度测量CMAP信号的解决方案。因此,监测方法可以包括通过第一多个电极实时测量人类患者的膈肌CMAP信号,并将所测量的膈肌CMAP信号实时传送到控制单元,所述控制单元实时接收膈肌CMAP信号。CMAP信号是捕获膈肌对膈神经刺激的肌肉运动反应的信号。CMAP的概念是熟知的。CMAP信号的实时接收可以在该方法的执行期间连续发生。
现在讨论CMAP信号的测量和该测量的实例。
CMAP信号可以通过如先前讨论的一个或多个表面电极来测量,例如通过两个表面电极。这可以在于将两个电极(例如,标准ECG电极)定位在肋缘上,在两个电极之间以双极模式进行信号测量。这种测量方法设置简单,并且无侵袭性。当以这种方式测量CMAP信号时,其可能会变得难以在视觉上实时解释,因为信号趋于具有圆形形状,这使得难以实时评估其振幅修改。但所述监测方法通过客观地计算CMAP的特征的实时值来克服这一困难。此外,表面电极不仅测量CMAP信号,而且还测量ECG,ECG具有的幅度可能平均等于CMAP的幅度,使得当在CMAP和ECG中的QRS复合波之间存在同步性时,对CMAP的分析可能是困难的)。但该方法也克服了这一困难,因为CMAP特征的实时值与ECG中的QRS复合波是异步的。
图3显示了CMAP信号测量的实例。在该实例中,使用两个表面电极30和32来进行测量。图3图示了这些皮肤电极的定位的实例。
图4显示了根据该实例测量的CMAP信号。上面的曲线40对应于在右手腕和左手腕之间的双极诱导(derivation)(可能被称为“DI诱导”或者“诱导I”)中测量的ECG。可以使用其他诱导来测量ECG,图4的诱导仅仅是实例。多达十二个诱导(六个双极和六个单极)可用于测量本身已知的ECG,从而提供心脏电活动的尽可能多的不同视角。DI诱导对应于从右到左的所有向量,这本身是已知的。下面的曲线42对应于测量的CMAP。时间事件400、402、404和406对应于心脏电活动,特别是QRS复合波(对应于心室的去极化)。时间事件420、422和424对应于CMAP电位(包括峰),每一个之前都是刺激伪象。如从图4中可见的,QRS复合波的发生400、402、404和406干扰了CMAP信号42,使信号暂时离开其等电位线(即,代表CMAP信号的曲线集中在其上和其下的水平线)。
可选地,CMAP信号可以通过定位在肝静脉中的四极电生理导管来测量(例如,尽可能靠后的,其尽可能靠近膈膜,因为这最适合进行测量)。静脉可以由实践者选择。导管的定位简单、无创伤且无痛。它提供了一个易于解释的CMAP,具有使其易于测量的尖锐外观(aspect)。这种测量方法减少了ECG的视觉影响。然而,当QRS和CMAP之间存在同步性时,CMAP振幅可以被修改。如先前解释的,监测方法通过使所计算的特征的实时值与ECG QRS复合波异步来克服这一困难。
图5显示了冷冻消融期间的这样的测量方法的实例。如图5上所示的,上面的导管50(包括六个电极)定位在上腔静脉中以刺激右膈神经。中间导管52是定位在右肺静脉中的冷冻球囊。下面的导管54(包括四个电极)被定位在肝静脉中。图6显示了通过这样的方法测量的CMAP信号的实例。上面的曲线60显示了ECG信号。下面的曲线62显示了通过导管54测量的CMAP信号。时间事件600、602和604对应于QRS复合波。时间事件620、622和624对应于CMAP电位(包括峰),每一个之前都是刺激伪象。如从图6中可见的,QRS复合波的发生600、602、604干扰CMAP信号42,使得信号暂时离开其等电位线。
图7显示了通过肝静脉中的导管和表面电极两者同时测量CMAP信号的实例。上面的曲线70和72对应于ECG信号。曲线74对应于通过表面电极测量的CMAP信号。曲线76对应于通过肝导管测量的CMAP信号。圆圈780、782、784和786显示了与测量的QRS复合波同步的CMAP信号的部分,从而图示了QRS复合波与CMAP信号的同步性如何影响CMAP信号,使得信号暂时离开其等电位线。圆圈788和790显示了CMAP电位(包括峰)。如图7所示,对于肝脏测量,CMAP相比ECG的振幅比更大,使得其解释更容易。
图8图示了通过表面电极(上面的曲线)和肝导管(下面的曲线)同时测量的其他实例。
图9图示了QRS和CMAP电位同时发生的实例,从而图示了在QRS和CMAP之间的同步性。上面的曲线对应于通过表面电极的测量,并且下面的曲线对应于通过肝导管的测量。在上面的曲线上,第一时间事件90是刺激伪象,随后是与QRS同时的CMAP电位。第二时间事件92是QRS,其在最后部分中包括CMAP电位。对于两个事件,通过表面电极测量的CMAP的振幅难以或甚至不可能按原样确定。在本实例中,肝脏CMAP仍然是可解释的,但在实践中,当它与QRS处于同时之时,情况往往不是这样。如先前解释的,该方法克服了这些困难。
监测方法包括计算CMAP信号的特征的基线值。基线值是CMAP信号的特征的参考值,例如,标准条件中(例如,当患者静息时,例如在开始冷冻消融之前)人类患者特征的值。
CMAP信号的特征是代表对膈神经刺激的膈肌反应强度的CMAP信号的任何属性或特性。该特征例如可以是以允许基于该特征进行膈肌反应强度分析的方式捕获CMAP信号变化的CMAP信号属性。该特征是大体上对应于对膈神经刺激的膈肌反应的CMAP信号的任何部分的函数,例如,对应于CMAP信号部分的时间间隔大体上是反应或反应的重要和/或相关部分(例如,反应的电位)的时间间隔。这排除了CMAP信号的不对应于膈肌反应的部分,如对应于仅与反应或其重要部分的时间间隔重叠但不与之对应的时间间隔的部分。该方法重复地计算特征的实时值,即该方法重复且实时地计算CMAP信号的几个部分上的特征的值,每个部分对应于膈肌反应。该计算可以包括通过对于每次发生使用与反应相对应的CMAP信号部分,来计算膈肌反应的每次发生的实时值。该计算可以另外或可选地包括通过使用与这些发生相对应的CMAP信号部分,来计算反应的几次发生的特征的平均值。如下文进一步讨论的,大体上对应于膈肌反应的CMAP信号的一部分在一些情况下也可以与QRS复合波的发生同步。在这种情况下,不对该部分计算特征的值,从而丢弃与该部分相对应的膈肌反应。
特征例如可以是CMAP信号的两个连续峰之间的振幅。这两个连续峰可以是CMAP电位的底峰和CMAP电位的顶峰,例如,在诸如触发刺激的事件后,CMAP信号离开其等电位线,然后到达底峰并且然后到达顶峰(或者反过来,取决于例如电极的极性),并且然后返回到等电位线(特别是如图11上显示的,在下文中进行讨论)。两个连续峰定义了与两个峰之间的时间间隔相对应的CMAP信号的一部分,即CMAP电位,可以对这两个峰计算特征的实时值(例如,通过大体上对该部分计算CMAP度量)。换言之,该特征可以是该部分的函数,其大体上对应于膈肌反应。在该部分上,CMAP信号形成CMAP电位。可选地,该特征可以是代表CMAP信号的两个连续峰的曲线部分和等电位线之间的面积。在这样的情况下,监测方法可以处理代表CMAP信号的曲线,并且可以计算该曲线和等电位线下方的面积(其中该面积总是被计算为正值,是等电位线上方或下方的曲线,例如从曲线到等电位线的距离的积分)。这里,时间间隔可以在第一峰的开始处开始并且在第二峰的结束处结束。例如,面积可以被计算为等电位线和形成第一峰的曲线的第一子部分(即所述第一子部分在曲线离开等电位线的地方开始,并且在曲线重新加入等电位线的地方结束)之间的第一面积以及等电位线和形成与第一峰连续的第二峰的第二子部分之间的第二面积(即所述第二子部分在第一子部分结束的地方开始(曲线事实上在那里与等电位线交叉)并在曲线重新加入等电位线的地方结束)之间的总和,所述第一峰和第二峰是连续的,并形成CMAP电位。
基线值的计算可以在方法开始时进行,即作为初始步骤,例如当患者处于静息时(例如,在冷冻消融开始之前)。例如,基线值的计算可以在控制单元(下文讨论)激活后不久进行,并且可以例如通过按下容纳控制单元的壳体的按钮(例如,“REF”按钮)来自动触发。基线值可以对应于大于0.3mV的信号值,以用于在良好条件执行监测。只有当基线值大于0.3mV并且不存在不稳定性时,监测方法才可以开始对CMAP信号的监测,以确保监测的良好条件。《不稳定性》意指CMAP信号或CMAP信号的特征的非期望的变化,如高于10%,例如高于30%的从一个刺激到下一个刺激的特征变化。这样的不稳定性可能是由于CMAP的测量的不稳定性和/或膈神经刺激的不稳定性。这些变化可能是由用于测量CMAP信号的测量方法引起的,其例如可能具有随时间变化的性质。与潜在的即将发生的膈肌麻痹相反,不稳定性可能指示CMAP信号的增加和下降,即随机变化。即将发生的膈肌麻痹可以通过CMAP信号的持续下降来指示,例如在某一时间(例如,10s至20s)内达到某一下降(例如,30%),而正在发生的膈肌麻痹对应于已经消失的CMAP信号。在监测CMAP信号之前,监测方法可以输出(例如,视觉和/或声音)指示,即满足监测CMAP的条件(稳定性和/或大于0.3mV的基线值)。
方法还包括确定特征的阈值。阈值的确定可以在方法开始时进行,即作为初始步骤,该初始步骤还包括基线值的计算,例如当患者处于静息时(例如,在冷冻消融开始之前)。阈值的确定基于所计算的基线值,并且包括偏移基线值。所谓“偏移”,其意指阈值等于基线值减去或加上某一量(例如,基线值的某一百分比)。例如,阈值的确定可以包括确定所计算的基线值的预定义下降(例如,以百分比的形式,例如,25%至35%,例如30%)。阈值代表指示即将发生的膈肌麻痹的特征的值的边界,即通过该边界的特征的值指示(即代表)即将发生的膈肌麻痹。所述边界可以是下边界,即低于该边界的特征的值指示即将发生的麻痹。例如,阈值可以对应于基线值的最大下降,并且特征的值低于该最大下降指示即将发生的麻痹。可选地,所述边界可以是上边界,特征的值高于该边界指示即将发生的麻痹。例如,当特征是边界为下边界的另一特征的倒数的函数时,可能是这种情况。
在实例中,阈值对应于基线值的下降,该下降大于25%和/或少于35%,例如等于30%。“基线值的x%下降”意指阈值等于基线值减去基线值的x%,x%是下降。例如,阈值=(1-x%)*基线,x%是下降并且是百分比。在实例中,x%包含在25%至35%,例如x%=30%。大于25%的下降允许避免假阳性(即避免对即将发生的膈肌麻痹的错误检测)。少于35%的下降允许及时检测即将发生的膈肌麻痹(例如,在它不可避免地发生之前)。30%(例如,+/-1%)的下降提供了灵敏度和特异性之间的最佳折衷。通过腹部触诊无法察觉基线值的30%(例如,+/-1%)的下降,并且30%的下降和有效麻痹之间的时间范围平均为约30s。因此,30%的阈值(例如,+/-1%)允许及时检测到即将发生的膈肌麻痹,该麻痹不能通过手(例如,甚至由医学专业人员)检测到。当由于通过30%的阈值而输出警报时,停止冷冻消融允许避免或大大降低麻痹的风险,在这种情况下,然后CMAP在不到一分钟内恢复其100%的值。
监测方法还包括实时接收人类患者的ECG信号。ECG信号可接收自第二多个电极,并且可通过第二多个电极进行测量。因此,监测方法可以包括通过第二多个电极,实时测量人类患者的ECG信号,并将所测量的ECG信号实时传送到控制单元,所述控制单元实时接收ECG信号。ECG信号的实时接收可以在执行方法期间连续地发生。
监测方法还包括实时重复(例如,重复地和连续地,并且在接收CMAP信号和ECG信号同时)以下:
o检测ECG信号中的QRS复合波(即检测信号中QRS的出现);
o监测CMAP信号;
o计算特征的实时值,所述特征的实时值与所述QRS复合波异步;
o比较所述实时值与所述阈值;以及
o在通过阈值时输出警报。
ECG信号中QRS复合波的检测可以通过设计用于这样的检测的任何已知方法来执行。检测ECG中的QRS复合波在本领域中是广泛已知的。图10图示了QRS复合波的概念。如图10上所示,ECG由几个波组成:对应于心房去极化的波P、对应于心室去极化的波QRS和对应于心室复极化的T波。在ECG中,QRS具有较大的振幅,并因此对CMAP监测的影响最大。正如本身已知的那样,QRS的每次出现对应于具有给定时间长度(其可以取决于患者并且随着不同患者而变化)的ECG信号的一部分,其具有给定的开始时间和给定的结束时间。开始时间是ECG信号离开其等电位线的时间,结束时间是随后ECG信号返回其等电位线的时间。QRS的时间长度可以包括在60ms至200ms,通常(即通常对于标准患者)在60ms至100ms。
CMAP信号的监测可以通过设计用于这样的监测的任何已知方法来执行。
进行特征的实时值的计算,以便使特征的实时值与QRS复合波异步。换言之,方法重复且连续地评估特征的实时值,并且方法使得每次评估仅基于CMAP信号的相应(可能不连续的)部分,在该部分期间不发生QRS复合波(即在限定所述相应部分的一个或多个时间间隔期间不大体上不发生QRS复合波)。
因此,“异步的”意指基于CMAP信号的部分计算特征的实时值,每个部分对应于如先前讨论的膈肌反应,但每个部分不对应于(即与…分开/不同)QRS复合波的任何发生。这样的部分,其特征是如先前讨论的函数,是CMAP信号的与QRS复合波异步的一部分。因此,与QRS复合波异步的CMAP信号的一部分是对应于不与对应于QRS发生的任何时间间隔重叠的时间间隔的CMAP信号的一部分。相反,如果CMAP信号的一部分对应于与对应于QRS发生的时间间隔重叠的时间间隔(即时间间隔在QRS发生的开始时间开始并在QRS发生的结束时间结束),则该部分与QRS复合波同步。因此,与QRS复合波异步的CMAP信号的一部分对应于大体上在对应于QRS发生的任何时间间隔之外的时间间隔。因此,“与QRS复合波异步的特征的实时值”与“对CMAP信号部分计算的特征的实时值,每个信号部分对应于与膈肌反应相对应但不与对应于QRS发生的任何时间间隔重叠的时间间隔”同义。
监测方法可以包括丢弃与检测到的QRS复合波同步的膈肌反应。换言之,在这种情况下,对应于与QRS复合波同步的膈肌反应的CMAP信号部分不用于计算特征的实时值(即不对这些部分进行计算),即用于计算特征的实时值的方法不考虑这些反应。换言之,方法可以(例如,在检测到QRS复合波发生时)识别CMAP信号的与QRS复合波同步的任何部分,并且避免基于该部分来计算特征的实时值。这允许在特征的实时值的计算中避免QRS的干扰。
另外或可选地,监测方法还可以包括指挥膈神经刺激。在这样的情况下,监测方法包括在检测到QRS复合波的发生之后的预定量的时间触发膈神经刺激的发生,使得对触发的膈神经刺激发生的膈肌反应在QRS复合波的下一次发生之前发生和结束。检测到QRS发生之后的预定量的时间可以是QRS发生的结束点之后的预定量的时间。可选地,检测到QRS发生之后的预定量的时间可以是QRS发生的开始点之后的预定量的时间。预定量的时间可以少于500ms,例如包括在10ms至500ms,例如等于200ms。因此,对膈神经刺激的膈肌反应的全部或至少很大一部分可以对应于与任何QRS复合波发生异步的CMAP信号的部分。由于膈肌反应以这种方式与QRS复合波异步,这允许确保特征的实时值与QRS复合波异步。
作为确保特征的实时值与QRS复合波异步的替代方式,可以在检测到QRS复合波发生之后的预定量的时间触发膈神经刺激的发生,而不是丢弃与检测到的QRS复合波同步的膈肌反应。可选地,在检测到QRS复合波发生之后的预定量的时间触发膈神经刺激的发生和丢弃与检测到的QRS复合波同步的膈肌反应都可以执行。这进一步提高了监测的安全性,即进一步确保了特征的实时值与QRS复合波异步。
特征的实时值可以是膈神经刺激的几次发生的特征的平均值,例如滑动平均值。换言之,方法可以例如在监测期间连续且实时地计算分别对于膈神经刺激的相应发生的特征的几个值,并且还连续且实时地计算实时值作为这几个值的平均值。换言之,在这种情况下,实时值是分别对于膈神经刺激发生的特征的实时值的实时(例如,滑动)平均值。特征的实时值可以是对于膈神经刺激的预定数目的连续发生的特征的平均值,所述预定数目例如少于或等于5次,例如等于2次、3次、4次或5次。
使用特征的平均值增加了对QRS复合波同步性的稳健性,并且还允许有效地计算实时值,尽管膈神经刺激可能不稳定。换言之,取平均值使监测对刺激的可能不稳定性具有稳健性。在诸如通过欧洲专利申请EP21305287.1中公开的用于膈神经刺激的系统和方法实现的稳定的膈神经刺激的情况下,低预定数目的发生(例如,2次或3次)可能是足够的。在这样的情况下,膈肌反应是非常可靠的,并且不需要在大窗口上取平均值。这允许较高的“实时性(real-time-ness)”,即较高的反应性。“稳定的”意指进行刺激的血管内电极的轻微运动不会影响刺激。
特征的实时值的计算可以包括计算分别对在膈神经刺激发生后的预定量的时间开始并在膈神经刺激发生后持续预定持续时间的CMAP信号的一部分进行的一个或多个CMAP度量。该部分可以大体上对应于由刺激产生的CMAP电位的两个连续峰之间的时间间隔,或者正好覆盖这样的CMAP电位的两个连续峰的时间间隔,如先前讨论的。每个度量可以是CMAP信号的两个连续峰(例如,如先前讨论的上峰和顶峰)之间的振幅差的度量,或者是等电位线和代表CMAP信号的曲线之间的面积的度量。方法可以使用每个度量来计算特征的实时值,例如通过执行如先前讨论的度量的平均值。膈神经刺激发生后的预定量的时间对应于刺激的时间窗口,并且膈神经刺激发生后的预定持续时间对应于刺激时间窗口之后的CMAP分析的时间窗口。因此,在实时值的计算中使用的CMAP的每个度量对应于不受CMAP信号中的刺激伪象干扰的CMAP信号的时间窗口。预定量的时间可以大于3ms和/或少于50ms,例如包括在10ms至20ms。另外或可选地,预定持续时间可以大于50ms和/或少于150ms,例如包括在50ms至100ms之间,例如等于100ms。
图11图示了代表CMAP信号的曲线114-116上的预定量的时间和预定持续时间。在图11上,曲线114是代表通过表面电极测量的CMAP信号的曲线,曲线116是代表通过肝导管测量的CMAP信号的曲线。时间间隔110对应于刺激伪象。时间间隔112对应于CMAP测量的时间:其在预定量的时间110开始,大体上在通过刺激产生的CMAP电位的第一(例如,底)峰处,并持续持续时间112。CMAP测量可以是CMAP信号的两个连续峰118和119,例如,图11上所示的CMAP电位的底峰118和顶峰119之间的振幅,或者第一峰118的面积(即在对应于峰118的时间间隔的曲线116和等电位线117之间)加上第二峰119的面积(即在对应于峰119的时间间隔的曲线116和等电位线117之间),两种面积均被计算为正值。
实时值与阈值的比较可以是实时值和阈值之间的任何比较,例如实时值和阈值之间的差和/或比率的评估。该比较可以例如包括评估实时值和阈值之间的比率是否(例如,严格地)低于1和/或实时值和阈值之间的差是否(例如,严格地)为负。
然后,当通过阈值时,监测方法输出警报,即当比较结果为实时值低于阈值时输出警报。警报可以是通过阈值的任何指示,如声音警报,所述输出包括然后向连接到控制单元的声音发射装置发送输出警报的指令,并由声音发射装置发射声音警报。另外或可选地(即除了声音警报之外或代替声音警报),警报可以是视觉警报,所述输出包括然后向连接到控制单元的显示器发送输出警报的指令,并通过显示器显示视觉警报。
监测方法可以包括,作为该方法的初始步骤,例如通过按下容纳控制单元的壳体的按钮(例如,“打开”按钮)来打开或激活控制单元。在激活后,控制单元然后开始接收(例如,连续地,直到控制单元去激活)CMAP信号和ECG信号,这将在下文中讨论。在整个监测方法中,监测方法可以包括对右膈神经进行刺激,例如以规则的时间步长,例如以包括每分钟40次到100次刺激的频率,例如等于每分钟60次刺激的频率。
监测方法可以包括例如在执行自动和实时重复之前,确保CMAP信号处于要监测的适当条件。这提高了监测方法的稳健性和精度。监测方法可以输出指示,例如以视觉和/或声音指示的形式,即CMAP信号还没有处于要监测的适当条件。所述确保可以包括对由第一多个电极测量的CMAP信号进行滤波(例如,在接收到测量的信号时),例如以5Hz至150Hz的频率进行滤波。该确保可另外或可选地包括丢弃对应于比基线值大10%的信号的部分和/或对应于CMAP信号的急剧变化(例如,大于20%的下降)的CMAP信号部分。这可以指示膈神经刺激的不稳定性。可选地或除了丢弃这些部分之外,监测方法可以包括输出膈神经刺激的不稳定性的指示,例如以视觉和/或声音指示的形式。
可以在膈神经刺激稳定时(即在对人类患者进行的膈神经刺激稳定时),进行以下的实时重复:ECG信号中的QRS复合波的检测、CMAP信号的监测、与QRS复合波异步的特征实时值的计算、实时值与阈值的比较,以及在通过阈值时输出警报。换言之,用于监测膈肌反应对膈神经刺激的方法可以包括:
-实时接收人类患者的膈复合运动动作电位信号;
-计算CMAP信号的特征的基线值,所述特征代表对膈神经刺激的膈肌反应强度;
-确定所述特征的阈值,所述阈值代表指示即将发生的膈肌麻痹的特征的值的边界,确定所述阈值包括偏移所述基线值;
-实时接收人类患者的心电图信号;
-实时地并且在膈神经刺激稳定时(即在膈神经刺激稳定的一段时间期间)重复以下:
o检测ECG信号中的QRS复合波;
o监测CMAP信号;
o计算所述特征的实时值,所述特征的实时值与QRS复合波异步;
o比较所述实时值和所述阈值;以及
o在通过阈值时输出警报。
由于膈神经刺激的这样的稳定性,方法不太可能由于膈神经刺激的不稳定性而输出警报。因此,该方法不太可能错误地检测到即将发生的膈肌麻痹,因为特征的实时值由于这样的不稳定性而变化,并从而导致可能导致这样的错误结论的比较。
在实例中,膈神经刺激可以包括使用连接到为电脉冲提供能量的能源的一个或多个血管内电极和/或一个或多个表面电极递送到患者的一系列电脉冲。在每个相应脉冲处,膈神经接收产生自脉冲的相应电能。刺激可以是稳定的,使得在给定的时间段内,在该时间段期间的每个脉冲处,由膈神经接收的该脉冲的相应电能等于或大于电能阈值(即其是固定的,即其对于所有脉冲都是相同的)。电能阈值可以等于或大于足以造成静息患者(即在冷冻消融之前)对膈神经刺激的正常膈肌反应的最小电能。
换言之,用于监测对膈神经刺激的膈肌反应的方法可以包括在对人类患者进行膈神经刺激(作为该方法的一部分或除该方法外),所述膈神经刺激包括使用连接到为电脉冲提供能量的能源的一个或多个血管内电极和/或一个或多个表面电极递送到膈神经的一系列电脉冲:
-实时接收人类患者的膈复合运动动作电位信号;
-计算CMAP信号的特征的基线值,所述特征代表对膈神经刺激的膈肌反应强度;
-确定所述特征的阈值,所述阈值代表指示即将发生的膈肌麻痹的特征的值的边界,确定所述阈值包括偏移所述基线值;
-实接收时人类患者的心电图信号;
-在给定的时间段期间,实时地并且在膈神经刺激使得在所述给定时间段内,在该时间段期间的每个脉冲处,由膈神经接收的该脉冲的相应电能大于先前讨论的电能阈值(换言之,膈神经刺激在高达所述阈值下是稳定的)时重复以下:
o检测ECG信号中的QRS复合波;
o监测CMAP信号;
o计算所述特征的实时值,所述特征的实时值与QRS复合波异步;
o比较所述实时值和所述阈值;以及
o在通过所述阈值时输出警报。
在上文讨论的实例的实例中,电能阈值等于或大于对应于(例如,等于)超强刺激能量的电能值。虽然神经的刺激阈值可以定义为获得单个轴突激活的最小能量,但是对于不同的轴突,刺激阈值可以在神经内变化。神经的超强反应是当神经的所有轴突纤维都被激活时。对于膈神经,超强反应产生可能的最重要的(即最大的)CMAP反应/信号。在这样的实例中,超强刺激能量对应于(例如,等于)获得该最重要的CMAP反应所必需的电能值。
已经详细讨论了用于监测对膈神经刺激的膈肌反应的方法。
在变型中,对CMAP信号的分析包括基于接收到的ECG信号或关于患者心律的其他数据,以任何替代方式分析CMAP信号,例如不计算基线值、特征和/或阈值,和/或不与阈值进行比较。CMAP信号的分析可以例如以考虑(例如,丢弃)与QRS复合波同步的CMAP信号部分的任何方式来处理CMAP信号,例如通过基于CMAP信号评估刺激的全局稳定性度量和/或通过执行CMAP信号和检测这些同步部分的ECG信号的耦合监测(例如,在同一屏幕上的共同显示)。该方法可以在基于分析检测到即将发生的麻痹时基于分析输出警报。
在变型中,该方法不基于CMAP分析和/或通过阈值的检测来输出警报。相反,该方法可以以任何方式处理CMAP信号和/或分析结果,例如通过在即将发生的麻痹检测时自动停止冷冻消融。相反,该方法可以显示CMAP信号或其特征和阈值(例如,同时地,例如以叠加的方式),使得进行冷冻消融的从业者看到它们。
在变型中,不计算阈值,并且不存在实时值与阈值的比较,也没有警报的输出。在这样的情况下,该方法可以简单地输出分析结果(例如,CMAP信号或其特征的显示),并且从业者基于该输出知道何时停止冷冻消融。
在变型中,该方法接收关于不是ECG信号的人类患者的心律的数据。该方法可以接收关于人类患者的心律的其他数据,例如生理数据,而不是ECG信号,该其他数据代替先前讨论的实例或变型中的ECG信号。

Claims (18)

1.用于监测对膈神经刺激的膈肌反应的计算机实现的方法,包括:
实时接收人类患者的膈复合运动动作电位(CMAP)信号;
计算所述CMAP信号的特征的基线值,所述特征代表对膈神经刺激的膈肌反应强度;
确定所述特征的阈值,所述阈值代表指示即将发生的膈肌麻痹的特征的值的边界,所述阈值的确定包括偏移所述基线值;
实时接收所述人类患者的心电图(ECG)信号;
实时重复:
检测所述ECG信号中的QRS复合波;
监测所述CMAP信号;
计算所述特征的实时值,所述特征的实时值与所述QRS复合波异步;
比较所述实时值与所述阈值;以及
在通过所述阈值时输出警报。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述方法包括丢弃与所检测到的QRS复合波同步的膈肌反应。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述方法还包括指挥膈神经刺激,所述方法包括在检测到QRS复合波出现后触发所述膈神经刺激发生预定量的时间,使得对所触发的所述膈神经刺激发生的膈肌反应在所述QRS复合波的下一次出现之前发生和结束。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法,其中所述特征的实时值是所述膈神经刺激的几次发生的特征的平均值。
5.如权利要求4所述的方法,其中所述特征的实时值是所述膈神经刺激的预定数目的连续发生的特征的平均值。
6.如权利要求5所述的方法,其中所述预定数目少于或等于5。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法,其中所述特征的实时值的计算包括计算一个或多个CMAP度量,所述一个或多个CMAP度量各自对在所述膈神经刺激发生后的预定量的时间开始并在所述膈神经刺激发生后持续预定持续时间的CMAP信号的一部分进行。
8.如权利要求7所述的方法,其中:
所述预定量的时间大于3ms和/或少于50ms;和/或
所述预定持续时间大于50ms和/或少于150ms。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法,其中:
所述特征是:
所述CMAP信号的两个连续峰之间的振幅差;或者
等电位线和代表所述CMAP信号的两个连续峰的曲线的一部分之间的面积;和/或
所述阈值对应于所述基线值下降大于25%和/或少于35%;和/或
所述CMAP信号从一个或多个表面电极和/或一个或多个血管内电极接收。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法,其中能够在所述膈神经刺激稳定时,进行以下的实时重复:所述ECG信号中所述QRS复合波的检测、所述CMAP信号的监测、与所述QRS复合波异步的特征的实时值的计算、所述实时值与所述阈值的比较和通过所述阈值时所述警报的输出。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法,其中所述膈神经刺激包括递送至所述患者的一系列电脉冲,所述膈神经在一段时间期间的每个相应脉冲处接收产生于所述脉冲的相应电能,由所述膈神经接收的所述相应脉冲的相应电能等于或大于电能阈值,所述电能阈值等于或大于足以引起对静息患者的膈神经刺激的膈肌反应的最小电能。
12.如权利要求11所述的方法,其中所述电能阈值等于或大于对应于超强刺激能量的电能值。
13.计算机程序,所述计算机程序包括用于执行权利要求1至12中任一项所述的方法的指令。
14.计算机可读的数据存储介质,在其上记录有权利要求13所述的计算机程序。
15.控制单元,其包括与存储器偶联的处理器,所述存储器在其上记录有权利要求13所述的计算机程序。
16.系统,其包括:
权利要求15所述的控制单元,
以及:
第一多个电极,其配置为测量所述CMAP信号,
第二多个电极,其配置为测量所述ECG信号,
膈神经刺激系统,和/或
冷冻消融导管。
17.如权利要求16所述的系统,其中所述第一多个电极包括一个或多个表面电极和/或一个或多个血管内电极。
18.如权利要求16至17中任一项所述的系统,其中所述系统还包括:
用于在通过所述阈值时输出视觉警报的显示器;和/或
用于在通过所述阈值时输出声音警报的声音发射装置。
CN202280061816.8A 2021-07-20 2022-07-19 监测对膈神经刺激的膈肌反应 Pending CN117980030A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21306024.7 2021-07-20
EP21306024.7A EP4122378A1 (en) 2021-07-20 2021-07-20 Monitoring diaphragmatic response to phrenic nerve stimulation
PCT/EP2022/070278 WO2023001859A1 (en) 2021-07-20 2022-07-19 Monitoring diaphragmatic response to phrenic nerve stimulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117980030A true CN117980030A (zh) 2024-05-03

Family

ID=77126730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280061816.8A Pending CN117980030A (zh) 2021-07-20 2022-07-19 监测对膈神经刺激的膈肌反应

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11759141B2 (zh)
EP (2) EP4122378A1 (zh)
KR (1) KR20240035595A (zh)
CN (1) CN117980030A (zh)
AU (1) AU2022315523A1 (zh)
CA (1) CA3226245A1 (zh)
WO (1) WO2023001859A1 (zh)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7778711B2 (en) * 2001-08-31 2010-08-17 Bio Control Medical (B.C.M.) Ltd. Reduction of heart rate variability by parasympathetic stimulation
US10064564B2 (en) * 2013-08-23 2018-09-04 Medtronic Cryocath Lp Method of CMAP monitoring

Also Published As

Publication number Publication date
EP4373562A1 (en) 2024-05-29
AU2022315523A1 (en) 2024-02-01
US11759141B2 (en) 2023-09-19
CA3226245A1 (en) 2023-01-26
EP4122378A1 (en) 2023-01-25
KR20240035595A (ko) 2024-03-15
US20230026175A1 (en) 2023-01-26
WO2023001859A1 (en) 2023-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10349857B2 (en) Devices and methods for endovascular electrography
JP4399712B2 (ja) 麻酔時及び鎮静時の覚醒度、痛感度及びストレス度の評価システム及び方法
US9724018B2 (en) Method for monitoring phrenic nerve function
US20090112110A1 (en) System for Cardiac Medical Condition Detection and Characterization
JPH01110345A (ja) 電気刺激により心臓特性を検出する装置および方法
EP3340871B1 (en) High/low frequency signal quality evaluations of ecg lead signals
US8560069B2 (en) System for cardiac arrhythmia detection
US11771360B2 (en) Cardiac monitoring system with normally conducted QRS complex identification
US20180303345A1 (en) System and Method for Imaging Episodic Cardiac Conditions
US20200170526A1 (en) Detection and monitoring using high frequency electrogram analysis
JP5221086B2 (ja) 生体情報モニタ及び生体情報モニタ制御プログラム
US9254094B2 (en) Detection and monitoring using high frequency electrogram analysis
US9918670B2 (en) Detecting seizures based on heartbeat data
JP2006025836A (ja) 重ね焼きされた複合性を有する心電図信号を処理するための方法
US11759141B2 (en) Monitoring diaphragmatic response to phrenic nerve stimulation
US20240138744A1 (en) Apparatus and method for analysis and monitoring of high frequency electrograms and electrocardiograms in various physiological conditions
Shen et al. High-pass filter settings and possible mechanism of discrete electrograms in left bundle branch pacing
EP3666181A1 (en) Display of arrhythmia type
Zhuo et al. How to define setup channels for an electrophysiological recording system in left bundle branch pacing
CN117042839A (zh) 用于植入式脉冲发生器的引线定位
EP2954841A1 (en) Detection and monitoring using high frequency electrogram analysis
JP2020171534A (ja) 心拍解析装置
Petrutiu Frequency domain analysis of the surface electrocardiogram and intra-cardiac electrograms: Insights into the mechanisms of atrial fibrillation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination