CN205215228U - 一种导管电极定位参考灵活选择的多导管三维标测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种导管电极定位参考灵活选择的多导管三维标测系统，其特征在于在现有三维标测系统上还包括参考选择电路，用于控制输入的多电极电压信号，灵活选择参考电极；所述参考电极选择方式包含体表参考，心内参考，导管极间参考中的多种组合方式。本实用新型能够灵活选择多导管定位电极的参考电极，支持多导管、多电极同时定位，增加了导管极间参考，能够弱化外部影响因素，获得较理想的导管形态及用于电场标定的更精确数据。

Description

一种导管电极定位参考灵活选择的多导管三维标测系统

技术领域

本实用新型涉及一种心脏导管三维标测系统，特别是一种导管电极定位参考灵活选择的多导管三维标测系统。

背景技术

用于心脏诊断和治疗手术的三维标测系统，主要功能是追踪患者体内移动的导管，定位其三维坐标，同时可结合导管电极采集的电生理信号进行激动标测。其基本原理是利用电场发生装置在心脏建立三维电场，利用定位电极和固定位置的参考电极采集所述三维电场中三个电场方向的电压信号，经处理后获得电极位置数据。

目前公开的电场定位系统，例如，Wittkampf的美国专利5,697,377和5,983,126公开了一种系统，其中三个基本正交的交变信号施加到物体。导管设置了至少一个测量电极，检测导管电极和参考电极之间的电压。电压信号的分量对应于三个相互正交施加的电流信号，据此可进行计算并确定身体内的导管电极的三维坐标；公开号为CN200970234Y的国内专利“心脏导管三维标测系统”也对这一类心脏导管三维标测系统的原理进行了描述。

参考电极R的选择上，目前主要有两种方法，分别为体表参考法、心内参考法：

体表参考法，即为在人体体表固定位置设置一个电极作为参考电极；

心内参考法，即为在人体心腔内部固定导管上设置一个电极作为参考电极。通常情况下，该参考电极为放置在冠状窦内部的一根参考导管的一个电极，该导管位置固定且在整个使用过程中不需要移动。

现有技术在定位参考选取时，参考电极固定不能选择，通常固定为体表参考或心内参考，当选择体表电极作为参考电极时，定位导管电极与参考电极间，容易受电场中电流的不均匀性和阻抗区域的改变及其它外部因素的影响。例如，由于患者呼吸、心跳等外部因素，在同一导管上的不同电极定位，由于这种影响，会表现出通过电极连接绘制出的导管形状出现分节失真弯曲。此外，如上述美国专利所述，通常会利用导管上已知距离D的电极数据进行电场标定计算，故希望更精确的两极间的定位数据。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有心脏三维标测系统定位导管电极与参考电极间容易受电场中电流的不均匀性和阻抗区域的改变及其它外部因素的影响，参考电极固定不能选择，提供了一种导管电极定位参考灵活选择的多导管三维标测系统，以获得较理想的导管形态及用于电场标定的更精确数据。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：基于背景技术中提及的现有三维标测系统，本发明特征在于包括多个电极，包含设置于心脏内固定位置的导管电极、设置于导管固定位置的电极，及设置于体表固定位置的电极，用于采集电极所在位置电场的电压信号；参考选择电路，以实现多导管、多电极同时定位且能灵活选择导管电极定位的参考电极；同时在参考电极的选择上增加导管极间参考选择。

具体而言，一种导管电极定位参考灵活选择的多导管三维标测系统，包括：

1.电场发生装置，用于建立三维电场；

2.多个电极，包含设置于心脏内固定位置的电极、设置于导管固定位置的电极，及设置于体表固定位置的电极，用于采集电极所在位置电场的电压信号；

3.多个电极信号缓冲输入端，采用运算放大器，用于对三维电场中采集的电压信号缓冲驱动；

4.参考选择电路，用于控制多电极电压信号，并从中选择至少一路电极信号作为参考电极信号；该参考选择电路包括矩阵开关，矩阵开关的开关模块具有地址信号、复位信号、控制信号和片选信号，可灵活控制开关切换；所述开关模块可根据需要在可编程逻辑设备中或选择现成的集成电路实现，所述开关模块的选通控制可以用可编程逻辑器件、单片机、数字信号处理器等具有数字逻辑控制功能的器件来实现；同时，设置一个模拟开关位于体表固定位置电极与矩阵开关的之间，用于选择体表参考电极到矩阵开关。

电极信号缓冲输入端及定位参考选择电路，两者之间产生的多个定位差分电压信号分别输入各个定位通道，所述定位通道采用仪用运算放大器，实现对定位差分电压信号，即定位电极信号和定位参考电极信号之间的差分放大运算，获得定位电压信号。

上述各个定位通道产生的定位电压信号，经过模数转换电路，输入控制器。

上述参考选择电路的参考选择方式包括体表参考、心内参考，同时增加导管极间参考，即使同一根导管的多个电极定位电压采集处于局部小区域，如心腔相同腔室。

作为本实用新型的优选方案，所述矩阵开关包括第一开关组和第二开关组。

第一开关组，称为电极分组开关，任选L根导管的共X个电极输入的电压信号中的一路到位于第一开关组与第二开关组间的总线，该电压信号作为可选的心内参考电极电压信号；同时任选出其中的Z路电极信号作为可选的导管极间参考电极信号。每根导管至少需选择一个电极作为导管极间参考电极。该组开关模块个数Y=(X/M)*{Z/(N-1)}；

其中，X是需定位的电极输入信号个数，M是开关模块的信号输入引脚数，Z是选作导管极间参考电极的个数，N是开关模块的信号输出引脚数。

第二开关组，称为定位通道选择开关，用于将上述总线信号，及Z个导管极间参考电极的电压信号选择到该组开关中各个定位通道的一个差分端，即作为各个定位通道的参考电极信号。该组开关模块个数与第一组相同。

作为本实用新型的优选方案，参考电极选择方式包括体表参考，心内参考，导管极间参考的多种组合。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.支持多导管、多电极同时定位；

2.在定位中实现参考电极的灵活选择，使系统同时具备多种参考方式，根据实际环境灵活地对不同电极选定适合的参考方式，提升了三维标测系统的精度与准确度。如：可选择所有定位电极均采用体表参考；或者所有定位电极均采用心内某一固定导管的一个电极；或者某一导管仅选择一个电极对体表或心内参考电极进行定位，其它电极采用对该电极的极间参考方式，实现定位；

3.增加了导管极间参考方法，使同一根导管的多个电极定位电压采集采用极间差分方式，同一导管定位通道的电极及其参考处于局部小区域，从而弱化电流的不均匀性，阻抗的不同，及外部患者呼吸的影响。获得较理想的导管形态，及用于电场标定的更精确数据。

附图说明

图1是本实用新型实施例的原理框图。

图2是本实用新型的单个开关模块的示意图。

图3是本实用新型实施例的定位参考选择电路原理图。

图4是本实用新型的单个定位通道的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的具体实施例，如图1至图4所示一种导管电极定位参考灵活选择的多导管三维标测系统。

图1所示为本实用新型实施例的原理框图，其中P1为电极信号缓冲输入端，采用运算放大器，对多电极输入的电压信号进行缓冲驱动；P2为参考选择电路，用于控制由信号缓冲输入端输入的多电极电压信号，灵活选择定位电极的参考电极；P3为定位通道，采用仪用运算放大器，实现定位电极信号和定位参考信号之间的差分放大运算，获得定位电压信号；P4为模数转换电路，对输入的定位电压信号进行模数转换，并输出经转换的定位电压信号。

在现有心脏导管三维标测系统技术的基础上，本发明创造性地采用定位参考选择电路，因而以下实施例主要针对参考选择电路进行详述。

图3所示定位参考选择电路为32极输入电路，输出32个定位参考，7个导管极间参考可选，使用了图2所示的开关模块，M*N为16*8。

第一开关组所用开关模块个数：

Y=(X/M)*{Z/(N-1)}=(32/16)*{7/(8-1)}=2；

其中，X是需定位的电极输入信号个数，M是开关模块的信号输入引脚数，N是开关模块的信号输出引脚数，Z是选作导管极间参考的个数。

第二开关组所用模块个数与第一开关组模块个数相同，即为2。此组中单个开关模块输入引脚数为8，输出引脚数为16。

如图3所示，

U1和U2构成第一开关组，即电极分组开关，用于将32个电极信号，选择出一个心内参考到总线，7个作为导管极间参考；

U3和U4构成第二开关组，即定位通道选择开关，可任意选择上述的8个信号，分别到32个定位通道的差分端，作为定位参考信号；

开关U5用于选择体表参考电极信号到总线。

图3的电路体表参考和心内参考仅能控制选通一个，若希望均可选择，需要扩充总线数目到2个，减少一个导管极间参考的选择数即可。

上面描述的实施例，U1-U4选用4片16*8的模拟开关矩阵MT8816APR。U5选用任意模拟开关。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种导管电极定位参考灵活选择的多导管三维标测系统，其特征在于包括参考选择电路，用于控制多电极电压信号，并从中选择至少一路电极信号作为参考电极信号。

2.根据权利要求1所述的三维标测系统，其特征在于还包括，

多个电极，至少包含一个设置于体表固定位置的电极及一个设置于导管固定位置的电极，用于采集电极所在位置电场的电压信号；

信号缓冲输入端，用于对输入的多路导管电极电压信号进行缓冲驱动；

多个定位通道，用于定位电极信号和定位参考电极信号之间的差分放大运算，输出定位电压信号；

所述参考选择电路位于信号缓冲输入端与多个定位通道之间。

3.根据权利要求1或2所述的三维标测系统，其特征在于，所述参考选择电路包括矩阵开关，对多个电极传送来的多路电压信号进行控制、选择。

4.根据权利要求2所述的三维标测系统，其特征在于所述参考选择电路包括矩阵开关，且所述矩阵开关包括第一开关组和第二开关组，

所述第一开关组，称为电极分组开关，任选L根导管的共X个电极输入的电压信号中的一路作为可选的心内参考电极信号，连接到位于第一开关组与第二开关组之间的总线；同时任选出所述X个电极输入的电压信号中的Z路信号作为可选的导管极间参考电极信号；

所述第二开关组，称为定位通道选择开关，用于任选所述总线信号及Z个导管极间参考电极信号，分别到各个定位通道的一个差分输入端，作为该定位通道的参考电极信号。

5.根据权利要求4所述的三维标测系统，其特征在于，所述第一开关组、第二开关组均由2个以上相同的开关模块并联构成或由一个开关模块构成，第一开关组与第二开关组包含相同数目的开关模块，所述开关模块具有地址信号、复位信号、控制信号和片选信号，可灵活控制开关切换。

6.根据权利要求4所述的三维标测系统，其特征在于，所述三维标测系统还包括一个模拟开关，所述模拟开关位于体表固定位置电极与所述总线之间，用于选择体表参考电极信号到所述总线。

7.根据权利要求3所述的三维标测系统，其特征在于，所述矩阵开关采用可编程逻辑器件或现有集成电路开关。

8.根据权利要求3所述的三维标测系统，其特征在于，所述矩阵开关的选通控制器件采用可编程逻辑器件或单片机或数字信号处理器等具有数字逻辑控制功能的器件来实现。