DE19823501A1 - Vorrichtung zum Abbilden elektrischer Aktivität in dem Herzen - Google Patents

Vorrichtung zum Abbilden elektrischer Aktivität in dem Herzen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ab­ bilden elektrischer Aktivität im Herzen eines Patienten mit einer bildgebenden Einheit zum Erzeugen eines anatomischen Referenzbildes des Herzens eines Patienten, einem Elektroden­ katheter mit mindestens einer Elektrode zum Abfühlen intra­ kardialer elektrischer Aktivität und zum Einführen in das Herz und einer Signalbearbeitungseinrichtung zum Bestimmen von Aktivierungszeiten aus der abgefühlten elektrischen Ak­ tivität in Relation zu einer Referenzzeit für elektrische Ak­ tivität an verschiedenen Punkten in dem Herzen, wodurch ein graphisches Bild erzeugt wird, das die Aktivierungszeiten an verschiedenen Punkten in dem Herzen zeigt, und dem Überlagern des anatomischen Bildes mit diesem graphischen Bild.
Ein allgemeines Problem bei der vorliegenden Art elektrophy­ siologischer Studien besteht darin, gemessene Information zeitlich mit der anatomischen Struktur des Herzens zu korre­ lieren. Hierzu besteht ein bekanntes Verfahren darin, einen transparenten Film an dem Röntgenbildschirm anzubringen, das Bild für jede zeitliche Abtastung "einzufrieren" und manuell Zeitdaten an der Position der Spitze des Elektrodenkatheters auf dem Monitor einzutragen. Die Spitze des Katheters wird dann zu einer neuen Position hinbewegt und die Prozedur wird wiederholt, bis ein isochrones Bild erzielt ist.
Zeitdaten, z. B. in der Form von Aktivierungszeiten in Rela­ tion zu einer Referenzzeit an verschiedenen Punkten in Herz­ gewebe können in Farben umgewandelt werden, um eine farbko­ dierte Darstellung der Zeitinformation zu erzielen.
Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist bereits durch die US-A-5 433 198 bekannt, die ein solches System zur Herzabbildung beschreibt, wobei erhaltene Information zur Be­ handlung von Tachykardie durch Ablation ausgenutzt wird. Da­ her weist das System gemäß dieser Schrift eine Bildeinheit auf, die über einen Detektor ein anatomisches Bild des Her­ zens auf einem Monitor erzeugt. Die Bildeinheit verwendet Röntgenstrahlen oder Ultraschall. Mit Multielektrodenkathe­ tern, die mit geeigneter Signalbearbeitungseinrichtung ver­ bunden sind, wird ein Echtzeitbild der Ankunftszeiten eines charakteristischen Signals an verschiedenen Punkten in dem Herzen in Bezug auf eine Referenzzeit erzeugt und örtliche isochrone Signale, aus denen der Ursprung einer Tachykardie identifiziert werden kann, werden auf dem Monitor wiedergege­ ben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in ei­ ner neuen und zuverlässigen Weise durch Abbilden (Mapping) erhaltene Zeitinformationen mit der anatomischen Struktur des Herzens zu korrelieren.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der vorab erwähnten Art mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen erzielt.
In einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird einem anatomi­ schen Bild, das durch Verwendung einer Strahlungsquelle er­ zielt wird, die zum Beispiel Ultraschall oder Röntgenstrahlen erzeugt, ein graphisches Bild der Aktivierungszeiten an ver­ schiedenen Punkten in dem Herzen überlagert. Referenzmittel und Einstellmittel stellen sicher, daß das graphische Bild in Relation zu dem anatomischen Bild korrekt ausgerichtet ist. Das ist von größter Bedeutung, wenn sich z. B. der Patient zwischen den Messungen bewegt und wenn der Bediener wünscht, zu der vorhergehenden Position z. B. für eine Ablationsbehand­ lung zurückzukehren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung sind Referenzmittel zum Einfügen eines Re­ ferenzpunktes, der zu dem Referenzpunkt in dem anatomischen Bild korrespondiert, in das graphische Bild vorgesehen. Das graphische Bild kann daher an dem anatomischen Bild orien­ tiert werden, wenn diese Referenzpunkte aufeinander aus­ gerichtet werden. Bei einer anfänglichen Exponierung werden bestimmte Referenzpunkte, oder Landmarken, entsprechend ein­ gestellt und das graphische Bild wird bei jeder nachfolgenden Messung auf die Referenzpunkte ausgerichtet, wodurch sicher­ gestellt wird, daß jeder abgetastete Zeitwert der korrekten Position in dem anatomischen Bild zugeordnet ist. Das überla­ gerte Bild und das anatomische Bild machen es auch für den Bediener einfacher, geleitet durch das Bild der unverwechsel­ baren Anatomie des Patienten den Katheter zu positionieren.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Vor­ richtung nach der Erfindung werden das anatomische Bild und das graphische Bild inklusive gemessener elektrischer Akti­ vität in einem elektronischen Speicher, der mit den Einstell­ mitteln verbunden ist, gespeichert. Diese Einstellmittel sind so ausgebildet, daß sie das graphische Bild in dem Speicher entsprechend gespeicherter Information verschieben können, bis Referenzpunkte in dem anatomischen Bild und dem graphi­ sche Bild zusammenfallen, wenn das graphische Bild dem anato­ mischen Bild überlagert wird. Das erzielt daher eine automa­ tische Positionierung des graphischen Bildes auf dem anato­ mischen Bild.
Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung sind die bildgebenden Einheit und die Signalbearbeitungseinrichtung dazu ausgebildet, über­ lagerte Bilder in mehr als einer Projektion zu erzeugen. Zwei Projektionen werden verwendet, wenn ein röntgenbildgebendes System z. B. zweiebnig ausgebildet ist.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Vor­ richtung nach der Erfindung, in der die bildgebende Einheit eine Strahlungsquelle zum Erzeugen eines Bildes des Herzens des Patienten und einen Detektor zum Detektieren dieses Bil­ des aufweist, sind die Strahlungsquelle und der Detektor re­ lativ zueinander und zum Patienten verschließbar und Informa­ tion über die Winkelposition der Strahlungsquelle und des De­ tektors in Bezug auf den Patiententisch als auch Information über den Abstand zwischen der Strahlungsquelle und dem Tisch können in dem Speicher gespeichert werden. Wenn Information über den Winkel und die Tischhöhe mit dem aktuellen Bild ge­ speichert wird, wird automatisch Information über die Vergrö­ ßerung erhalten. Der Bediener ist dann immer in der Lage, zu einer vorhergehenden Projektion zurückzukehren, nachdem die Strahlungsquelle und der Detektor verschoben worden sind.
Gemäß einer zusätzlichen vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wir die Signalbearbeitungsein­ richtung mit dem während der Messung aufgezeichneten IEGM korreliert, so daß Aktivierungszeiten in der gleichen Phase des Herzzyklus bestimmt werden. Ein Atmungssensor kann vor­ teilhafterweise zum Abfühlen der Atmung des Patienten vorge­ sehen sein und veranlaßt die Signalbearbeitungseinrichtung, die Bestimmung der Aktivierungszeit mit der Atmung des Pati­ enten zu korrelieren, z. B. derart, daß die Zeit immer in der gleichen Atemphase bestimmt wird.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Vor­ richtung nach der Erfindung sind Farbmittel vorgesehen, um numerische Werte für Aktivierungszeiten in farbkodierte Bil­ der zur Überlagerung des anatomischen Bildes zu übersetzen. Ein flüchtiger Blick auf das zusammengesetzte Bild gibt dann dem Bediener einen unmittelbaren Überblick über die Ausbrei­ tung der elektrischen Aktivität im Herzen des Patienten.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Vor­ richtung nach der Erfindung ist das Elektrodenkatheter für den Anschluß an eine Ablationsausrüstung zur Ausführung einer Ablation ausgebildet. Hierbei ist die Signalbearbeitungsein­ richtung passenderweise zur Abbildung von Information über die Ablation, wie die aktuelle Position des Katheters in dem Herzen, den Zeitpunkt, zu dem die Ablation durchgeführt wird, den Effekt der Ablation usw. in dem graphischen Bild ausge­ bildet.
Die Erfindung wir nun detaillierter mit Hilfe einer beispiel­ haften Ausführungsform gemäß der Erfindung und unter Bezug­ nahme auf die begleitenden Figuren beschreiben, in denen
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung illustriert, und Fig. 2-4 stilisierte Röntgenbilder des Brustkorbes mit eingesetzten Referenzpunkten, Elektrodenkatheter in verschie­ denen Positionen und die Darstellung der Meßwerte zeigen.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung weist eine bildgebende Einheit zur Erzeugung eine anatomischen Röntgenbildes eines Herzens 2 auf. Die bildgebende Einheit enthält eine Röntgenstrahlenquelle 4 und einen Detektor 6 zum Detektieren des Röntgenbildes. Das de­ tektierte Bild wird zu einem Speicher 8 gesendet, dessen Funktion weiter unten detaillierter beschrieben wird, und zu einem Monitor 10 zur Wiedergabe des Bildes.
Es wäre vorteilhaft, wenn Information über die Winkelposition der Röntgenstrahlenquelle 4 und des Detektors 6 in Bezug auf den Patiententisch als auch Information über den Abstand zwi­ schen der Röntgenstrahlenquelle 4 und dem Röntgenstrahlen­ tisch/Detektor 6 zusammen mit dem Bild in dem Speicher 8 ge­ speichert werden könnte. Wenn die Röntgenstrahlenquelle 4 und der Detektor 6 an einem Ständer angeordnet sind, z. B. einem C-förmigen Arm, kann ihre Winkelposition in Bezug auf den Pa­ tiententisch und der Abstand zwischen der Röntgenstrahlen­ quelle 4 und dem Detektor 6 variiert werden, wenn ihre Posi­ tion entlang des Armes geändert wird. Diese Information über die Winkelposition des Armes plus der Information über die Höhe des Patiententisches wird benötigt, um den Bediener in die Lage zu versetzen, die Röntgenstrahlenquelle 4 und den Detektor 6 zu einer speziellen vorherigen Position zurückzu­ führen. Da diese Information über Winkel und Abstand in dem Speicher zusammen mit dem aktuellen Bild gespeichert werden können, wird einer verbesserte Funktionalität der Vorrichtung nach der Erfindung inklusive z. B. automatischer Vergrößerung erhalten.
Stilisierte mit der Vorrichtung nach der Erfindung aufgenom­ mene Röntgenbilder des Brustkorbes werden in den Fig. 2-4 dargestellt. Bei dieser Art von Bild erscheint das Herz be­ stenfalls als ein bleicher Schatten. Das Herz wird in diesen Figuren überhaupt nicht gezeigt. Die Körperteile, die in dem Röntgenbild am besten zu sehen sind, sind Skeletteile wie Wirbel 12 und Rippen 14. Das Diaphragma, angedeutet als 16, wird normal in diesen Bildern abgebildet und die Elektroden 24 der Elektrodenkatheter 18, 20, 22 sind deutlich zu sehen. Typische Katheterpositionen sind in den Bildern markiert, nämlich HRA = hohes rechtes Atrium, HIS = His-Knoten und MAP = Mappingkatheter. In der Praxis können die zur Messung ver­ wendeten Katheter 18, 20, 22 ausgewählt werden, wenn der Be­ diener auf dem Monitorbild auf ein gewünschtes Katheter 18, 20, 22 tippt.
Das erste Röntgenbild (Fig. 2) wird als Referenz gespeichert und eine Referenzmarkierung 26 wird an einem Punkt oder einer Vielzahl von Punkten in dem Bild eingeführt. In der Praxis werden die Referenzpunkte 26 ausgewählt, wenn der Bediener mit der Maus auf die gewünschten Punkte in dem Referenzbild auf dem Monitor 10 klickt. In den Fig. 2-4 wird der Über­ gang zwischen einem Wirbel 12 und einer Rippe 14 als eine er­ ste Referenzmarkierung und der Übergang zwischen einem Wirbel 12 und dem Digphragma 16 als eine zweite Referenzmarkierung verwendet.
Das Bild in Fig. 3 wird für den zweiten Punkt zum Messen der elektrischen Aktivität im Herzen verwendet. Hier wird das Bild justiert, zuerst vertikal und dann horizontal, bis die Referenzpunkte 26 auf die in dem Bild in der Fig. 2 darge­ stellten Positionen ausgerichtet sind. Das kann manuell durch Verschieben des Röntgentisches mit dem Patienten auf diesem oder automatisch durchgeführt werden, wenn das Bild in dem Speicher 8 (siehe Fig. 1) "verschoben" wird. Das Referenzbild ist in dem Speicher 8 gespeichert. Wenn das neue Bild in dem Speicher 8 gespeichert wird, kann die Abweichung berechnet und zu den Einstellmitteln 28 gesendet werden, die die nöti­ gen Justierungen vornehmen, so daß die mit dem Elektroden­ katheter 18 gemessene elektrische Aktivierung auf dem Monitor 10 in ms in Bezug auf die erste Referenzmessung gemäß Fig. 2 dargestellt wird. Bei einer Messung gemäß Fig. 3 wird der Zeitpunkt der gemessenen elektrischen Aktivierung als -10 dargestellt. Das Minuszeichen gibt an, daß die Aktivierung bei der aktuellen Messung vor der Aktivierung bei der Refe­ renzmessung auftritt. Der Meßwert und seine Position werden mit dem gleichzeitig mit dem(n) Elektrodenkatheter(n) 30 auf­ gezeichneten IEGM's gespeichert.
Ein anderes Signal als MAP in Fig. 2, z. B. HRA, kann als Re­ ferenz verwendet werden.
Fig. 4 zeigt ein Bild mit einer zusätzlichen Anzahl von Mes­ sungen. Zur Verdeutlichung sind nur fünf Meßpunkte darge­ stellt. Jedoch werden in Wirklichkeit weit mehr Messungen durchgeführt, d. h. normalerweise 15-30, und eine Mehrzahl von Messungen kann gleichzeitig durchgeführt werden. Wie in Fig. 3 deutet das Minuszeichen an, daß die gemessene Aktivierung vor der Aktivierung des Referenzpunktes erfolgte, und eine Quelle einer Tachykardie kann mit Hilfe dieser zusätzlichen Information lokalisiert werden.
Daher werden mit dem Mappingkatheter gemessene Aktivierungs­ zeiten und ihre Orte in dem anatomischen Bild in dem Bild wiedergegeben.
Das von dem Elektrodenkatheter 30 aufgegriffene Signal wird nach einer Vorkonditionierung bei 32 zu der Signalbearbei­ tungseinrichtung 34 gesendet. Das Signal wird auch zu der Ausrüstung 36 zur Aufzeichnung der IEGM's gesendet und die IEGM-Information wird auch zu der Signalbearbeitungseinrich­ tung 34 gesendet. Aufgezeichnete IEGM's werden zu der Signal­ bearbeitungseinrichtung 34 gesendet, so daß Messungen durch das IEGM getriggert werden können, wodurch veranlaßt wird, daß Messungen in der gleichen Phase jeden Herzzyklus durch­ geführt werden. Alternativ können Messungen für den gleichen Zweck auch durch ein aufgezeichnetes Oberflächen-EKG getrig­ gert werden.
Das nachfolgende Ausgangssignal von der Signalbearbeitungs­ einrichtung 34 wird zu dem Speicher 8 zur Darstellung in dem korrespondierenden Röntgenbild auf dem Monitor 10 gesendet.
Ein Atmungssensor 38 kann entsprechend passend mit der Sig­ nalbearbeitungseinrichtung 34 verbunden werden, um die Atmung des Patienten abzufühlen und die Signalbearbeitungsein­ richtung 34 zu veranlassen, Messungen in einer spezifischen Phase des Atmungszyklus des Patienten durchzuführen.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann so ausgebildet sein, um die Messung in einer einzigen oder einer Vielzahl von Pro­ jektionen durchzuführen. Die üblichsten Projektionen sind LAO (linke anterior Obliquität) und RAO ( rechte anterior Obli­ quität). Mit Abbilden in verschiedenen Projektionen muß In­ formation über die Winkelpositionen der Röntgenstrahlenquelle 4 und des Detektors 6 in Bezug auf den Patiententisch als auch Information über den Abstand zwischen der Röntgenstrah­ lenquelle 4 und dem Patiententisch/Detektor 6 zusammen mit dem relevanten Bild , wie oben beschrieben, gespeichert wer­ den.
Meßwerte werden numerisch in den Fig. 2-4 dargestellt. Je­ doch können Farbmittel 40 vorgesehen sein, um numerische Wer­ te für Aktivierungszeiten in farbkodierte Bilder zur Überla­ gerung des anatomischen Röngtenbildes zu übersetzen. Ein farbkodiertes Bild gibt dem Bediener einen augenblicklichen Überblick über die elektrische Aktivierung des Herzens.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch eine Ablations­ ausrüstung 42 aufweisen, die mit dem Elektrodenkatheter 30 über einen Schalter 44 verbindbar ist. Bei der Ablation ist es oft wünschenswert, den Katheter 30 zu einer spezifischen Ablationsposition zurückzuführen. Das kann einfach und zuver­ lässig mit der Vorrichtung nach der Erfindung mit Hilfe der Referenzmarkierungen 26 in dem Bild erfolgen. Hier wird die Katheterposition, bei der die Ablation durchgeführt wurde, wiedergegeben und Information über Energie und Zeit ebenso wie der Effekt der Ablation auf die zu behandelnde Arrythmie, z. B. "kein Effekt", "Tachykardie beendet", "transiente Tachy­ kardie" usw. kann mit diesen Punkten verbunden werden.

Claims (12)

1. Eine Vorrichtung zum Abbilden elektrischer Aktivität im Herzen eines Patienten mit einer bildgebenden Einheit (4, 6, 10) zum Erzeugen eines anatomischen Referenzbildes des Her­ zens (2) eines Patienten, einem Elektrodenkatheter (18, 20, 22, 30) mit mindestens einer Elektrode (24) zum Abfühlen in­ trakardialer elektrischer Aktivität und zum Einführen in das Herz und einer Signalbearbeitungseinrichtung (34) zum Bestim­ men von Aktivierungszeiten aus der abgefühlten elektrischen Aktivität in Relation zu einer Referenzzeit für elektrische Aktivität an verschiedenen Punkten in dem Herzen, wodurch ein graphisches Bild erzeugt wird, das die Aktivierungszeiten an verschiedenen Punkten in dem Herzen zeigt, und dem Überlagern des anatomischen Bildes mit diesem graphischen Bild, da­ durch gekennzeichnet, daß Referenzmittel vorgesehen sind, um mindestens einen Referenzpunkt (26) in dem anatomi­ schen Bild festzulegen, und Einstellmittel (28) vorgesehen sind, um das graphische Bild auf das Referenzbild mit Hilfe des Referenzpunktes auszurichten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Referenzmittel dazu vorgesehen sind, um einen zu dem Referenzpunkt (26) in dem anatomischen Bild kor­ respondierenden Referenzpunkt in dem graphischen Bild fest zu­ legen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das anatomische Bild und das graphische Bild mit der gemessenen elektrischen Aktivität in einem elektronischen Speicher (8) gespeichert werden, der mit den Einstellmitteln ,(28) verbunden ist, die dazu vorgesehen sind, das graphische Bild in dem Speicher auf der Basis der gespei­ cherten Information zu verschieben, so daß die Referenzpunkte (26) in dem anatomischen Bild und in dem graphischen Bild aufeinander ausgerichtet werden, wenn das graphische Bild dem anatomischen Bild überlagert wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzmittel dazu ausgebil­ det sind, zwei Referenzpunkte (26) in jedes Bild einzufügen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die bildgebende Einheit (4, 6, 10) und die Signalbearbeitungseinrichtung (34) dazu vorgesehen sind, die überlagerten Bilder in mehr als einer Projektion zu erzeugen.
6. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1-5, wobei die bild­ gebende Einheit eine Strahlungsquelle (4) zum Erzeugen eines Bildes des Herzens des Patienten und einen Detektor (6) zum Detektieren dieses Bildes aufweist und die Strahlungsquelle und der Detektor in Beziehung zueinander und zum Patienten verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß In­ formation über die Winkelposition der Strahlungsquelle (4) und des Detektors (6) in Bezug auf den Patiententisch als auch Information über den Abstand zwischen der Strahlungs­ quelle (4) und dem Tisch in dem Speicher (8) gespeichert wer­ den kann.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalbearbeitungseinrichtung (34) zu dem während der Messung aufgezeichneten IEGM, das die Ausrüstung dazu veranlaßt, die Aktivierungszeiten in der gleichen Phase des Herzzyklus zu bestimmen, korreliert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Atmungssensor (38) dazu vorge­ sehen ist, die Atmung des Patienten abzufühlen und die Sig­ nalbearbeitungseinrichtung (34) dazu zu veranlassen, die Ak­ tivierungszeiten in der gleichen Phase des Atmungszyklus zu bestimmen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß Farbmittel (40) dazu vorgesehen sind, die numerischen Werte der Aktivierungszeiten in ein farbkodiertes Bild zur Überlagerung über das anatomische Bild zu übersetzen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkatheter (30) zur Verbindung mit einer Ablationsausrüstung (42) zur Durchfüh­ rung einer Ablation ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Signalbearbeitungseinrichtung (34) zur Wiedergabe der Ablationsinformation wie z. B. der Position des Katheters im Herzen (2), der Zeit, zu der die Ablation durch­ geführt wurde, dem Effekt der Ablation usw. in dem graphi­ schen Bild ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die bildgebende Einheit (4, 6, 10) dazu angepaßt ist, ein anatomisches Röntgenbild zu erzeugen.
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