CN118252605A - 使用导管样条偏转建模的电生理标测 - Google Patents

使用导管样条偏转建模的电生理标测 Download PDF

Info

Publication number
CN118252605A
CN118252605A CN202311819970.XA CN202311819970A CN118252605A CN 118252605 A CN118252605 A CN 118252605A CN 202311819970 A CN202311819970 A CN 202311819970A CN 118252605 A CN118252605 A CN 118252605A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spline
distal end
splines
end assembly
processor
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
CN202311819970.XA
Other languages
English (en)
Inventor
A·戈瓦里
A·C·奥特曼
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.)
Biosense Webster Israel Ltd
Original Assignee
Biosense Webster Israel Ltd
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 Biosense Webster Israel Ltd filed Critical Biosense Webster Israel Ltd
Publication of CN118252605A publication Critical patent/CN118252605A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1492—Probes or electrodes therefor having a flexible, catheter-like structure, e.g. for heart ablation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/065—Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/25—User interfaces for surgical systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A61B5/062—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using magnetic field
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/367—Electrophysiological study [EPS], e.g. electrical activation mapping or electro-anatomical mapping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6846—Arrangements 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
    • A61B5/6847—Arrangements 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
    • A61B5/6852—Catheters
    • A61B5/6858—Catheters with a distal basket, e.g. expandable basket
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00345—Vascular system
    • A61B2018/00351—Heart
    • A61B2018/00357—Endocardium
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00601—Cutting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00613—Irreversible electroporation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00839—Bioelectrical parameters, e.g. ECG, EEG
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00988—Means for storing information, e.g. calibration constants, or for preventing excessive use, e.g. usage, service life counter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B2018/1405—Electrodes having a specific shape
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B2018/1405—Electrodes having a specific shape
    • A61B2018/1407—Loop
    • A61B2018/141—Snare
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

一种系统，该系统包括可扩张远侧端部组件和处理器。该可扩张远侧端部组件联接到轴的远侧端部，以用于插入到患者的器官的腔中，该组件包括一个或多个电极。该处理器被配置为：(i)从远侧端部组件的远侧位置和近侧位置中的每一者接收位置信号；(ii)从一个或多个传感器接收指示相对取向角度的位置信号，该一个或多个传感器位于远侧端部组件处并且被配置为输出指示相对取向的变化的信号；(iii)估计从远侧端部组件的近侧端部延伸到远侧端部的多个样条中的每个样条在方位角平面中的角位置；以及(iv)基于样条中的每个样条的估计的角位置来估计电极中的一个或多个电极在三维空间中的相应位置。

Description

使用导管样条偏转建模的电生理标测
技术领域
本公开整体涉及侵入式医疗探头，并且具体地涉及心脏导管。
背景技术
篮形导管通常具有细长导管主体和安装在导管主体的远侧端部处的篮形电极组件。该组件具有近侧端部和远侧端部，并且包括在其近侧端部和远侧端部处连接的多个样条。每个样条包括至少一个电极。该组件可具有轴向细长扩张器，该轴向细长扩张器可由电生理学(EP)专业人员相对于导管纵向移动，以在扩张布置和塌缩布置之间改变篮的构型，在该扩张布置中，样条径向向外弯曲，在该塌缩布置中，样条大致沿着导管主体的轴线布置。
导管还可包括远侧位置传感器和近侧位置传感器，该远侧位置传感器安装在篮形电极组件的远侧端部处或远侧端部附近，该近侧位置传感器安装在篮形电极组件的近侧端部处或近侧端部附近。在使用中，可相对于近侧传感器的坐标确定远侧位置传感器的坐标，并且将该远侧位置传感器的坐标连同与组件的样条的曲率有关的已知信息一起用来找到每个样条的至少一个电极的位置，只要篮的纵向取向平行于轴的纵向取向即可。在美国专利9,204,929中描述了一种篮形导管，该篮形导管包括两个位置传感器，以用于提供关于电极组件上的每个电极的位置信息。
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是根据本公开的示例的基于导管的电解剖(EA)标测和消融系统的示意性图解；
图2是根据本公开的示例的当压靠在组织上时处于变形形状的篮形导管的示意性图解；
图3A和图3B是根据本公开的示例的篮形组件的正面横截面的示意性模型，该篮形组件分别在该组件处于中性状态时和在其压靠在组织上时包括四个样条位置；
图4是根据本公开的示例的篮形组件的正面横截面的示意性模型，该篮形组件在该组件压靠在组织上时包括八个样条位置；并且
图5是示意性地示出根据本公开的示例的用于估计压靠在组织上的篮形导管的形状的方法的流程图。
具体实施方式
概述
患者器官的腔(诸如心腔)可使用导管来标测，该导管具有装配在导管的可扩张远侧端部组件处的多个电极。在标测规程中，医师首先将例如篮形导管的可扩张远侧端部组件(其联接到轴的远侧端部)插入到腔中。然后，医师使该组件扩张并且手动地移动经扩张的远侧端部组件以便接触腔室壁。
使用由安装在导管上的限定位置处的一个或多个基于磁性的位置传感器生成的位置信号，处理器可计算传感器在心腔内部的相应位置。使用传感器位置和远侧端部组件的已知形状，处理器可计算多个电极的位置。
此外，每个电极的近似位置还可根据基于阻抗的跟踪方法(例如，BiosenseWebster的ACL)来确定。关于基于阻抗的跟踪，电流被引导朝向导管的多个电极并且在电极皮肤贴片处被感测，使得可经由电极贴片对每个导管电极的位置进行三角测量。
使用所计算出的电极位置和相应的EP信号，处理器可导出心腔表面的电解剖(EA)标测图。在一些示例中，此类EA标测图能够以图形方式指示应该被消融以治疗心律失常的腔壁组织之上的潜在心律失常位置。
在以下描述中，例如，在其样条上承载多个电极的篮形导管获取位置和相应的EP值，它们在下文中一起被称为“数据点”，处理器可使用这些“数据点”来生成心脏腔室的前述EA标测图。
如上所述，传感器位置的计算可假设扩张的远侧端部组件的特定几何形状，并且特别是各电极之间的相对三维(3D)几何关系。在一些示例中，每个样条的曲率是利用4阶b样条曲线和/或贝塞尔曲线来确定。在2022年7月26日提交的美国序列号17/874,224中描述了一种用于利用贝塞尔曲线来跟踪电极的坐标的示例性系统和方法。4阶b样条曲线需要四个约束条件。两个约束条件是端点(这由在轴上和在篮的远侧端部上的磁性位置传感器确定)。另一约束条件是近侧端部处样条的假设零斜率(这是所做出的假设)。最后一个约束条件是样条的已知长度。
一旦处理器确定了每个样条的曲率，下一个步骤就是了解每个样条在方位角平面上的角位置。在中性状态下，这是相对简单的，因为样条均匀地分布。
然而，作为与腔壁物理接触的结果，腔内的可扩张远侧端部组件的形状可能变形并且因此偏离假设的形状。因此，当由于在EA标测期间的可变变形而导致篮形状不为人所知时，依赖于已知形状的测量结果可能产生失真结果。
例如，装配在篮的多个可扩张样条上的电极的估计位置可能与实际位置不同，这可能导致处理器产生腔的失真EA标测图。为了防止这种失真，处理器需要在包括多个样条的可扩张远侧端部组件从轴的轴线偏转时重建该可扩张远侧端部组件的形状。
特别地，当导管的可扩张远侧端部组件的篮类型由于横向力而弯曲时，例如，当篮压靠在腔室的壁上时，篮的形状改变。在一些示例中，当篮相对于轴的轴线偏转时(例如，当其压靠在壁上时)，样条在方位角平面中的分布移位。例如，面向壁的样条(即，与弯曲方向相反的样条)聚集在一起，而处于血池中的样条(即，在弯曲方向上，远离壁)分散开来。样条的相对移位可能由于样条对扭转变形的阻力而发生。任选地，样条形成为抵抗扭转变形的扁平带。篮形状的改变会影响估计在3D空间中装配在样条之上的多个感测电极的位置的能力。例如，当篮压靠在壁组织上时，由于篮的已知机械形状，来自相应电极的位置信号与电极在空间中的已知分布的最佳拟合是非常不准确的。
本公开的在本文描述的示例提供了一种技术，其中处理器实时地对心脏腔室内部的导管的可扩张远侧端部组件的变化形状进行建模，从而提高电解剖标测的准确度。例如，在一些示例中，处理器运行程序以实时地估计当使篮形导管与心脏腔室内的腔壁接触时该篮形导管的变形形状。使用该变形形状，处理器极大地提高了在标测期间获取的前述数据点的位置准确度，从而导致前述更准确的EP标测图。
如上所述，当篮偏转时，样条失去均匀分布。发生这种情况是因为样条形成为抵抗扭转变形的扁平带。当组件偏转时，样条在偏转的相反方向上朝向赤道(即，组件的方位角平面的最大周长)聚集，然后在其上方分离。
所公开的技术通过假设样条以偏转量彼此排斥来解决不均匀分布。处理器通过在每个样条的中间放置虚拟电荷来应用排斥样条的模型。基于利用4阶b样条曲线建模的每个样条的形状和利用虚拟电荷建模的角位置，我们可限定样条的形状和位置，并且还可确定电极在EA标测图的坐标系中的位置。
在一些示例中，处理器使用类似于由“虚拟电荷”施加的力的模型来对形状的变化建模。在所公开的机械模型中，例如，篮型远侧端部组件的给定样条在方位角平面中的位置与偏转角度以及与具有最小偏转角度的样条(例如，压靠在组织上的样条)的接近度有关。
在该模型中，处理器分配(例如，在样条接触位置处的位置)一个虚拟电荷α，以表示由所遇到的可扩张远侧端部组件正被偏转(例如，当其压靠在壁组织上时被偏转)所引起的弹性势能。另一个虚拟电荷β被定位在其他样条中的每个样条的相对位置处。在自由空间中，可扩张远侧端部组件不受外力的影响，因此所有虚拟电荷等于β。在这种情况下，样条均匀地分散。
当压靠在组织壁上时，可扩张远侧端部组件相对于轴以角度θ弯曲，如以下图2中所示。弯曲角度是例如由装配在组件的近侧端部和远侧端部处的磁性位置传感器来估计的。作为另一示例，弯曲角度θ是根据来自样条上的多个电极的位置信号来估计的。
在一些示例性实施方案中，基于在球囊导管上限定虚拟样条来对球囊导管的变形进行建模。虚拟样条可沿着球囊导管的表面从球囊的远侧末端延伸到球囊的连接到轴的近侧端部。在一些示例中，虚拟样条的角度定位限定可能由于球囊的偏转而发生的球囊表面的翘曲。球囊的翘曲表面可改变安装在球囊表面上的电极的位置。
X2所公开的模型基于检测到的弯曲角度向受压迫的样条分配虚拟电荷α。任选地且优选地，最靠近轴的纵向轴线的样条被选择为具有虚拟电荷α的样条。弯曲角度θ基于以下方程限定α：
α(θ)＝β(1+Kθ)
在此，K是表示样条的刚度的弹性刚度系数，并且对于θ>0，α(θ)>β。如果与β相比，α足够大(即，具有显著的弯曲)，则样条不均匀地分散，如在图3中的组件的横截面(例如，赤道平面或倾斜平面)中可见。该分析在篮形组件的方位角平面内进行。
使用与电荷之间的方程类似的弹性方程，该模型确定任意数量的样条之间的不均匀距离。样条可以是实际样条或可以是限定篮形导管的球囊形状的虚拟样条。
使用估计的变形形状，处理器可更好地估计电极的真实位置，并且因此提高使用装配在可扩张远侧端部组件之上的电极执行的电气位置检测的准确度。
系统描述
图1是根据本公开的示例的基于导管的电解剖(EA)标测和消融系统10的示意性图解。
系统10包括一个或多个导管，该一个或多个导管由医师24经由皮肤穿过患者的血管系统插入到心脏12的腔室或血管结构中。通常，将递送护套导管插入到心脏12中的期望位置附近的左心房或右心房中。然后，可将一个或多个导管依次插入到递送护套导管中，以便到达期望位置。该一个或多个导管可包括专用于感测心内电描记图(IEGM)信号的导管、专用于消融的导管和/或专用于感测和消融两者的导管。本文示出了被配置用于感测IEGM的示例性篮形导管14。如插图45中所示，医师24使装配在导管14的轴44上的篮形组件28(在下文中也称为“可扩张远侧端部组件28”)与心脏壁接触，以感测心脏12中的目标部位。对于消融，医师24类似地将消融导管的远侧端部带到目标部位以进行消融。
如插图65中所示，篮形导管14是包括一个且优选地为多个电极26的示例性导管，该一个且优选地为多个电极任选地分布在可扩张远侧端部组件28处的多个样条22之上并且被配置为感测IEGM信号。导管14另外包括：(i)近侧位置传感器29，该近侧位置传感器被嵌入在篮形组件28中或其附近，以跟踪轴44的远侧端部46的位置；和(ii)远侧位置传感器41，该远侧位置传感器用于跟踪篮形组件28的远侧端部的位置。任选地且优选地，位置传感器29和41是基于磁性的位置传感器，其包括用于感测三维(3D)位置的磁线圈。
基于磁性的位置传感器29和41可与定位垫25一起操作，该定位垫包括被配置为在预定义工作空间中生成磁场的多个磁线圈32。导管14的篮形组件28相对于轴44的远侧端部46的实时取向是根据传感器29和41的跟踪的位置来计算(位置是使用由定位垫25生成并且由基于磁性的位置传感器29和41感测的磁场来跟踪)。如图2所示，该相对取向是通过在远侧端部46与可扩张组件28的扩张杆42之间形成的角度来表示。
基于磁性的位置感测技术的细节描述于美国专利5,539,199、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。
系统10包括一个或多个电极贴片38，该一个或多个电极贴片被定位成与患者23的皮肤接触，来为定位垫25以及电极26的基于阻抗的跟踪建立位置参考。对于基于阻抗的跟踪，电流被引导朝向电极26并且在电极皮肤贴片38处被感测，使得可经由电极贴片38对每个电极的位置进行三角测量。基于阻抗的位置跟踪技术的细节描述于美国专利7,536,218、7,756,576、7,848,787、7,869,865和8,456,182中。
记录器11显示利用体表ECG电极18捕获的电描记图21以及利用导管14的电极26捕获的心内电描记图(IEGM)。记录器11可包括用于起搏心律的起搏能力并且/或者可电连接到独立的起搏器。
系统10可包括消融能量发生器50，该消融能量发生器适于将消融能量传导到被配置用于消融的导管的远侧末端处的一个或多个电极。由消融能量发生器50产生的能量可包括但不限于射频(RF)能量或脉冲场消融(PFA)能量(包括可用于实现不可逆电穿孔(IRE)的单极或双极高电压DC脉冲)，或它们的组合。
患者接口单元(PIU)30被配置为在导管、电生理装备、电源和用于控制系统10的操作的工作站55之间建立电连通。系统10的电生理装备可包括例如多个导管、定位垫25、体表ECG电极18、电极贴片38、消融能量发生器50和记录器11。任选地且优选地，PIU 30另外包括用于实现导管位置的实时计算以及用于执行ECG计算的处理能力。
工作站55包括存储器57、其中带有加载有适当操作软件的存储器或存储装置的处理器单元56，以及用户界面能力。工作站55可提供多种功能，任选地包括：(1)对心内膜解剖结构进行三维(3D)建模并且渲染该模型或解剖标测图20以在显示装置27上显示；(2)在显示装置27上以叠加在经渲染的解剖标测图20上的代表性视觉标记或图像来显示由所记录的电描记图21所编译的激活序列(或其他数据)；(3)显示心脏腔室内的多个导管的实时位置和取向；以及(5)在显示装置27上显示感兴趣的部位(诸如已施加消融能量的地方)。一种体现系统10的元件的商品，该商品能够以CARTOTM3系统购自Biosense Webster,Inc.,31ATechnology Drive,Irvine,CA 92618。
导管样条偏转模型
图2是根据本公开的示例的当压靠在组织上时具有变形形状的篮形导管的示意性图解。图2示出了压迫力对篮的可扩张远侧端部组件28的形状的影响。如图所示，组件28的细长杆42相对于轴44的远侧端部46形成角度θ208。角度208被限定在细长杆42的纵向轴线206与远侧端部46的纵向轴线208之间。使用位置传感器29和41以及细长杆42和远侧端部46的已知几何形状，处理器可容易地计算角度θ208。
然而，样条22所遵循的形状是未知的，尽管明显的是在受压侧(42)上的样条22被向内压缩，而在自由侧(例如，在心脏腔室血池中)上的样条22向外弯曲。在图3和图4中，通过观察正面横截面平面L1-L2 212(例如，方位角平面)来完成对变形形状的分析。由于样条22是有弹性的和连续的，因此处理器可通过在一个此类平面中找到样条位置214来重建整个篮形状。
图3A和图3B是根据本公开的示例的篮形组件的正面横截面的示意性模型327和328，该篮形组件分别在该组件处于中性状态时(3A)和在其压靠在组织上时(3B)包括四个样条位置325和326。
遵循图2的定义，横截面是沿着方位角平面L1-L2的。
存在四个未知量：样条间距离X1、X2、X3和X4。如图3A中所示，在篮远侧端部的中性状态下，例如在没有施加横向力的情况下，对于篮的总周长2l，X1＝X2＝X3＝X4＝l/2。
如图3B(和图2)中所示，当压靠在组织上时，样条的角位置移位。例如，样条326B聚集在一起并远离电极326。为了对每个样条在方位角平面上的角位置进行建模，将虚拟电荷α(346)和β(356)放置在平面L1-L2内的样条的相应交点326A和326B处。
因为对称性考虑X3＝X2且X4＝X1，所以存在两个未知量。
在给定的扩张状态下，篮的总周长2l是可扩张框架的常数，这给出一个方程：
X1+X2＝l
平衡的第二个方程由弹性势能导出：
这给出了解，并且
对于α＝2β的示例性情况，电极在方位角平面上的位移可达几毫米。
图4是根据本公开的示例的篮形组件的正面横截面的示意性模型428，该篮形组件在该组件压靠在组织上时包括八个样条位置。遵循图2的定义，横截面是沿着平面L1-L2的。
如图所示，将虚拟电荷α(346)和β(356)放置在平面L1-L2内的样条的相应交点426A和426B处。
存在八个未知量：样条间距离X1、X11、X21、X2、X3、X31、X41和X4。在篮的中性状态下，对于篮的总周长2l，X1＝X11＝X21＝X2＝X3＝X31＝X41＝X4＝l/4。对称性考虑导致X3＝X2、X31＝X21、X41＝X11并且X4＝X1，因此存在四个未知量。
在给定的扩张状态下，篮的总周长2l是可扩张框架的常数，这给出一个方程：
X1+X11+X21+X2＝l
第二个方程是由弹性势能导出的平衡方程：
假设且
这给出了解，并且
用于估计压靠在组织上的篮形导管的形状的方法
图5是示意性地示出根据本公开的示例的用于估计压靠在组织上的篮形导管的形状的方法的流程图。根据所呈现的示例，该算法执行以下过程，在导管获取步骤502处，该过程开始于医师24将可扩张远侧端部组件28在心脏腔室内移动，从而导致组件28在与腔室壁接触时可变地变形，如图2中所示。
组件28在其样条上承载多个电极，以获取位置和相应的EP值(“数据点”)，处理器可使用这些位置和相应的EP值来生成心脏腔室的前述EA标测图。例如，当篮形状因其在EA标测期间可变地变形而不被熟知时，仅依赖于由磁性位置传感器感测到的一个位置的测量结果可能产生失真结果。例如，装配在篮的多个可扩张样条上的电极的假设位置可能是错误的，这可能导致处理器产生腔的失真EP标测图。
在偏转估计步骤503处，处理器使用来自磁性位置传感器的信号来估计与轴的纵向轴线的偏转量(即，在滚动方向和俯仰方向上的弯曲角度θ和φ)，该磁性位置传感器中的一个定位在轴上而另一个定位在篮的远侧末端上。
为了校正(例如，应用最佳拟合于)电极位置，处理器使用所测量的弯曲角度θ和φ以及组件形状的前述机械模型，该机械模型是基于虚拟电荷α(θ,φ)(346)和β(356)。通过实时地求解该模型，在远侧端部组件形状估计步骤504处，处理器估计每个样条的方位角平面上的角位置。
在样条形状确定步骤505处，处理器基于B样条和/或贝塞尔曲线方法来确定每个样条的形状。
最后，基于所估计的变形形状和角度定位，处理器确定篮上的一个或多个电极的3D位置。在位置跟踪改进步骤506处，所确定的3D位置通过在任何给定时间使位置与变形形状一致来提高使用电气检测(例如，前述基于阻抗的位置跟踪)获取的数据点的准确度。
图5所示的流程图完全是为了概念清晰而选择的。本示例还可包括算法的附加步骤，诸如估计接触力。为了提供更简化的流程图，故意从本文的公开中省略了此步骤和其他可能步骤。
实施例
实施例1
一种系统(10)，所述系统包括可扩张远侧端部组件(28)和处理器(56)。所述可扩张远侧端部组件联接到轴(44)的远侧端部，以用于插入到患者的器官的腔中，所述组件包括一个或多个电极(26)。所述处理器被配置为：(i)从所述远侧端部组件的远侧位置和近侧位置中的每一者接收位置信号；(ii)从一个或多个传感器(41,46)接收指示相对取向角度(208)的位置信号，所述一个或多个传感器位于所述远侧端部组件(28)处并且被配置为输出指示所述相对取向的变化的信号；(iii)估计从所述远侧端部组件(28)的近侧端部延伸到远侧端部的多个样条(22)中的每个样条在方位角平面(212)中的角位置；以及(iv)基于所述样条(22)中的每个样条的所述估计的角位置来估计所述电极(26)中的一个或多个电极在三维空间中的相应位置。
实施例2
根据实施例1所述的系统(10)，其中所述样条是沿着球囊导管的表面的虚拟样条。
实施例3
根据实施例1和2中任一项所述的系统(10)，其中所述样条(22)形成为扁平带。
实施例4
根据实施例1至3中任一项所述的系统(10)，其中所述远侧端部组件(28)包括其上设置有所述电极(26)的多个样条(22)，并且其中所述处理器(56)被配置为根据所述样条的弹性系数来估计多个样条(22)中的每个样条在所述方位角平面(212)中的所述角位置。
实施例5
根据实施例1至3中任一项所述的系统(10)，其中所述一个或多个传感器(41,46)包括位于所述远侧端部组件(28)的近侧端部处的第一磁性位置传感器(46)和位于所述远侧端部组件(28)的远侧端部处的第二磁性位置传感器(41)。
实施例6
根据实施例1至3中任一项所述的系统(10)，其中所述一个或多个传感器包括力传感器，所述力传感器位于所述远侧端部组件(28)的近侧端部处并且被配置为输出指示所述角度(212)的信号。
实施例7
根据实施例1至6中任一项所述的系统(10)，其中，在中性位置，导管(14)的第一纵向轴线和第二纵向轴线(204,206)是彼此平行的。
实施例8
根据实施例1至7中任一项所述的系统(10)，其中所述远侧端部组件(28)包括多个样条(22)，并且其中所述处理器(56)被配置为通过基于b样条或贝塞尔曲线估计所述样条(22)的相应形状来估计多个样条中的每个样条在所述方位角平面(212)中的所述角位置。
实施例9
根据实施例1至8中任一项所述的系统(10)，其中所述处理器(56)被配置为通过使用机械模型来估计多个样条(22)中的每个样条在所述方位角平面(212)中的所述角位置，在所述机械模型中，给定样条在所述方位角平面中的角位置与以下项有关：(i)所述给定样条与最靠近所述轴的纵向轴线的样条之间的距离，以及(ii)分配给每个样条的虚拟电荷(346,356)。
实施例10
根据实施例1至9中任一项所述的系统(10)，其中所述处理器(56)被进一步配置为使用多个样条(22)中的每个样条在所述方位角平面中的所述估计的角位置来提高由装配在所述可扩张远侧端部组件(28)之上的电极(26)执行的电气位置检测的准确度。
实施例11
根据实施例1至10中任一项所述的系统(10)，其中所述腔是心腔。
实施例12
一种方法，所述方法包括将联接到轴(44)的远侧端部的可扩张远侧端部组件(28)插入到患者的器官的腔中，所述可扩张远侧端部组件(38)包括一个或多个电极(26)。从所述远侧端部组件(28)的远侧位置和近侧位置中的每一者接收位置信号。从一个或多个传感器(41,46)接收指示相对取向角度的位置信号，所述一个或多个传感器位于所述远侧端部组件处并且被配置为输出指示所述相对取向的变化(208)的信号。估计从所述远侧端部组件(28)的近侧端部延伸到远侧端部的多个样条(22)中的每个样条在所述方位角平面中的角位置。基于所述样条中的每个样条的所述估计的角位置来估计所述电极中的一个或多个电极在三维空间中的相应位置。
尽管本文所述的实施例主要针对心脏诊断应用，但是本文所述的方法和系统也可以用于其他医疗应用中。
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。

Claims (11)

1.一种系统，所述系统包括：
可扩张远侧端部组件，所述可扩张远侧端部组件联接到轴的远侧端部，以用于插入到患者的器官的腔中，所述可扩张远侧端部组件包括一个或多个电极；和
处理器，所述处理器被配置为：
从所述远侧端部组件的远侧位置和近侧位置中的每一者接收位置信号；
从一个或多个传感器接收指示相对取向角度的位置信号，所述一个或多个传感器位于所述远侧端部组件处并且被配置为输出指示所述相对取向的变化的信号；
估计从所述远侧端部组件的近侧端部延伸到远侧端部的多个样条中的每个样条在方位角平面中的角位置；以及
基于所述样条中的每个样条的所述估计的角位置来估计所述电极中的一个或多个电极在三维空间中的相应位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述样条是沿着球囊导管的表面的虚拟样条。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述样条形成为扁平带。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述远侧端部组件包括其上设置有所述电极的多个样条，并且其中所述处理器被配置为根据所述样条的弹性系数来估计多个样条中的每个样条在所述方位角平面中的所述角位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括位于所述远侧端部组件的近侧端部处的第一磁性位置传感器和位于所述远侧端部组件的远侧端部处的第二磁性位置传感器。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括力传感器，所述力传感器位于所述远侧端部组件的近侧端部处并且被配置为输出指示所述角度的信号。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，在中性位置，导管的第一纵向轴线和第二纵向轴线是彼此平行的。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述远侧端部组件包括多个样条，并且其中所述处理器被配置为通过基于b样条或贝塞尔曲线估计所述样条的相应形状来估计多个样条中的每个样条在所述方位角平面中的所述角位置。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为通过使用机械模型来估计多个样条中的每个样条在所述方位角平面中的所述角位置，在所述机械模型中，给定样条在所述方位角平面中的角位置与以下项有关：(i)所述给定样条与最靠近所述轴的纵向轴线的样条之间的距离，以及(ii)分配给每个样条的虚拟电荷。
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使用多个样条中的每个样条在所述方位角平面中的所述估计的角位置来提高由装配在所述可扩张远侧端部组件之上的电极执行的电气位置检测的准确度。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述腔是心腔。
CN202311819970.XA 2022-12-27 2023-12-27 使用导管样条偏转建模的电生理标测 Pending CN118252605A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/089428 2022-12-27
US18/089,428 US20240206978A1 (en) 2022-12-27 2022-12-27 Electrophysiology mapping using catheter splines deflection modeling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118252605A true CN118252605A (zh) 2024-06-28

Family

ID=89321962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311819970.XA Pending CN118252605A (zh) 2022-12-27 2023-12-27 使用导管样条偏转建模的电生理标测

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240206978A1 (zh)
EP (1) EP4393391A1 (zh)
JP (1) JP2024094298A (zh)
CN (1) CN118252605A (zh)
IL (1) IL309348A (zh)

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5391199A (en) 1993-07-20 1995-02-21 Biosense, Inc. Apparatus and method for treating cardiac arrhythmias
US5558091A (en) 1993-10-06 1996-09-24 Biosense, Inc. Magnetic determination of position and orientation
DE4405376C1 (de) 1994-02-19 1995-02-16 Leuze Electronic Gmbh & Co Verfahren zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich
US6690963B2 (en) 1995-01-24 2004-02-10 Biosense, Inc. System for determining the location and orientation of an invasive medical instrument
ES2210498T3 (es) 1996-02-15 2004-07-01 Biosense, Inc. Transductores posicionables independientemente para sistema de localizacion.
CA2246287C (en) 1996-02-15 2006-10-24 Biosense, Inc. Medical procedures and apparatus using intrabody probes
US6239724B1 (en) 1997-12-30 2001-05-29 Remon Medical Technologies, Ltd. System and method for telemetrically providing intrabody spatial position
US6172499B1 (en) 1999-10-29 2001-01-09 Ascension Technology Corporation Eddy current error-reduced AC magnetic position measurement system
US6892091B1 (en) 2000-02-18 2005-05-10 Biosense, Inc. Catheter, method and apparatus for generating an electrical map of a chamber of the heart
US6484118B1 (en) 2000-07-20 2002-11-19 Biosense, Inc. Electromagnetic position single axis system
US7869865B2 (en) 2005-01-07 2011-01-11 Biosense Webster, Inc. Current-based position sensing
US7848787B2 (en) 2005-07-08 2010-12-07 Biosense Webster, Inc. Relative impedance measurement
US7536218B2 (en) 2005-07-15 2009-05-19 Biosense Webster, Inc. Hybrid magnetic-based and impedance-based position sensing
US7756576B2 (en) 2005-08-26 2010-07-13 Biosense Webster, Inc. Position sensing and detection of skin impedance
US8456182B2 (en) 2008-09-30 2013-06-04 Biosense Webster, Inc. Current localization tracker
EP2627243B1 (en) * 2010-12-30 2020-01-22 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. System for diagnosing arrhythmias and directing catheter therapies
US9204929B2 (en) 2013-09-16 2015-12-08 Biosense Webster (Israel) Ltd. Basket catheter with deflectable spine
WO2018013341A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Methods and systems for generating smoothed images of an elongate medical device
US11547492B2 (en) * 2018-11-07 2023-01-10 St Jude Medical International Holding, Sa.R.L. Mechanical modules of catheters for sensor fusion processes
US20200138334A1 (en) * 2018-11-07 2020-05-07 St. Jude Medical International Holding S.à.r.I. Method for medical device localization based on magnetic and impedance sensors

Also Published As

Publication number Publication date
EP4393391A1 (en) 2024-07-03
US20240206978A1 (en) 2024-06-27
IL309348A (en) 2024-07-01
JP2024094298A (ja) 2024-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU782438B2 (en) Rapid mapping of electrical activity in the heart
EP1897490B1 (en) Correlation of cardiac electrical maps with body surface measurements
CN105559746B (zh) 采用心内信号的对准标测图
CN110267586B (zh) 用于确定心脏现象的患病率的方法和系统
CN108289631B (zh) 用于标测心脏复极的方法和系统
EP4183342A1 (en) Mapping system with realtime electrogram overlay
US20240206978A1 (en) Electrophysiology mapping using catheter splines deflection modeling
US11553867B2 (en) Systems and methods for displaying EP maps using confidence metrics
EP4122413A1 (en) Accurate tissue proximity
EP4205653A1 (en) Intuitive mapping system
US20240215918A1 (en) Cage Deformation Modeling
US20230404677A1 (en) Applying ablation signals to both sides of tissue
US20240215852A1 (en) Tilt detection for a basket catheter
EP4014858A1 (en) Accurate measurement of distal end dimension
US20240206761A1 (en) Systems and methods for mapping tissue contact via triangulation
US20200397329A1 (en) Methods and systems for transmural tissue mapping
CN118252606A (zh) 用于经由三角测量来标测组织接触的系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication