EP3606416A1 - Method for determining a plurality of action potentials in the heart - Google Patents

Method for determining a plurality of action potentials in the heart

Info

Publication number
EP3606416A1
EP3606416A1 EP18714500.8A EP18714500A EP3606416A1 EP 3606416 A1 EP3606416 A1 EP 3606416A1 EP 18714500 A EP18714500 A EP 18714500A EP 3606416 A1 EP3606416 A1 EP 3606416A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heart
period
signal
activation
potentials
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.)
Withdrawn
Application number
EP18714500.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ovidiu Codreanu
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.)
Biotronik SE and Co KG
Original Assignee
Biotronik SE and Co KG
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 Biotronik SE and Co KG filed Critical Biotronik SE and Co KG
Publication of EP3606416A1 publication Critical patent/EP3606416A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, 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
    • A61B5/364Detecting abnormal ECG interval, e.g. extrasystoles, ectopic heartbeats
    • 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
    • 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]
    • A61B5/333Recording apparatus specially adapted therefor
    • 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]
    • A61B5/339Displays specially adapted therefor
    • A61B5/343Potential distribution indication
    • 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]
    • A61B5/367Electrophysiological study [EPS], e.g. electrical activation mapping or electro-anatomical mapping
    • 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
    • A61B5/7405Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using sound
    • 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
    • A61B5/7455Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means characterised by tactile indication, e.g. vibration or electrical stimulation
    • 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]
    • A61B5/282Holders for multiple electrodes
    • 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]
    • A61B5/283Invasive

Definitions

  • the present invention describes a method for determining a plurality of activation potentials in the heart, a corresponding computer program product, a corresponding device and a corresponding system.
  • One known method for the non-drug, minimally invasive treatment of idiopathic or paroxysmal arrhythmias of the heart is intracardiac ablation.
  • a catheter with at least one electrode is introduced via the venous blood vessels into the right atrium of the heart and placed through the cardiac septum in the left atrium.
  • Most ablation catheters have 4 electrodes, with RF energy delivered to the tissue via the electrode at the tip of the catheter.
  • muscle tissue areas in the left atrium are so desolated (ablated) by means of a high-frequency current introduced through the electrode that so-called rotors (circular excitations) or ectopic activation sources are eliminated, which are the cause of the atrial fibrillation.
  • rotors circular excitations
  • ectopic activation sources are eliminated, which are the cause of the atrial fibrillation.
  • a minimally invasive treatment by means of laser or cold can be carried out analogously.
  • AF atrial fibrillation
  • US Pat. No. 9,370,312 B2 describes various calculation methods for matching a surface ECG with an intracardiac ECG by means of imaging (maps) of electrical potentials of the heart.
  • an endocardial imaging by means of a catheter and an image based on a surface ECG are generated and brought into agreement on the basis of anatomical fixed points and / or electrical properties of the images.
  • the object can be seen to provide a method that allows a more accurate assessment of the ablation, including lower-lying areas.
  • the object is also to provide a corresponding device.
  • the size and location of a variety of activation potentials in the heart can be determined by the following steps:
  • the recording of the surface ECG signal takes place synchronously for all channels (eg 64 channels). Furthermore, the synchronous recording of the surface ECG signal can be synchronized with the recording of the IEGM signal. The synchronicity of the surface ECG signal with the IEGM signal can improve the evaluation of the signals.
  • the 64-channel surface ECG is recorded.
  • fewer or more channels for recording are conceivable, such. 6, 32, 128, etc.
  • the use of a larger number of channels increases the accuracy of the signal analysis and is associated with a higher computational effort.
  • ICA Independent Component Analysis
  • the ICA analysis is applied to the data set of a multichannel surface ECG, preferably with 64 channels, and the data set is processed to determine a variety of cardiac activation potentials, including their magnitude and location.
  • amount of the activation potential is understood to mean the time-dependent course of the respective potential.
  • the ICA analysis can be used because the measuring points (electrodes / channels of the ECG) are spatially distributed. They are at predetermined locations on the surface attached to the patient's body. Furthermore, it is assumed that the number of measurement points (channels) is greater than the number of statistically independent signal sources (here: activation potentials in the heart).
  • the detected mixed signals are a linear combination of the native signal sources (activation potentials of the heart) or, for the later calculations, a sufficiently accurate linear combination. Furthermore, the activation potentials have no Gaussian distribution and are statistically independent.
  • At least one intracardiac (preferably unipolar) ECG signal (hereinafter referred to as the IEGM signal), which is detected by means of at least one electrode arranged inside the heart.
  • IEGM signal intracardiac (preferably unipolar) ECG signal
  • a catheter at the tip of which the electrode is arranged, is advanced via the venous system into the heart of the patient and guided transseptally into the left atrium.
  • the catheter is moved along the inner wall of the chamber to selectively measure the electrical potential on the inner wall by means of the electrode.
  • the at least one electrode can additionally be used for ablation.
  • ICA analysis may also be applied to the IEGM signal.
  • the IEGM signal is a composite signal that is composed of individual signals generated by different electrical action potentials.
  • the ICA allows extraction and isolation of the single signals from the IEGM. For this purpose, the typical ICA calculation steps are applied to the IEGM signal.
  • the IEGM signal is then compared with the plurality of activation potentials determined by ICA analysis from the surface ECG data set or combinations of these activation potentials and thus analyzed in combination. Based on this comparison, the amount and / or location of at least one of the plurality of activation potentials in the heart is corrected.
  • an activation potential from the surface ECG evaluated by means of ICA analysis or a combination of such activation potentials can be assigned to the activation potential determined by means of the IEGM signal. Since the location of the associated activation potential is much more accurately known with the detected IEGM signal, this allows IEGM signal correction of the variety of activation potentials determined by ICA analysis.
  • the solution has the advantage that areas lying deeper in the heart muscle can also be examined.
  • the combination of surface ECG signal and IEGM signal not only captures superficial signal paths. Activation potentials from deeper areas of the heart muscle flow into the signal of the surface ECG and are worked out by the decomposition into signal sources by means of the ICA analysis. For example, if after ablation only the preferably unipolar IEGM signal for the site in question is greatly altered or disappears, it is very likely that in a deeper area of the myocardium there is still a conductive path that still needs to be treated by ablation. Ablation can be more accurately assessed by the procedure.
  • the comparison in step d) is performed by means of correlation calculation.
  • the amount and the position of the multiplicity of activation potentials determined according to steps a) to d) are preferably represented by means of a two-dimensional or a three-dimensional model of the heart in a two-dimensional or three-dimensional map.
  • voltage maps (voltage maps) of the heart are calculated on the basis of electrical potentials measured in and at the heart, ie the measured ECG signals.
  • Revelation ECG components which were determined according to the method, can be used for the calculation of a voltage map.
  • a rotor and / or an ectopic activation potential is automatically identified.
  • a pathological activation potential can, for example, in a two-dimensional or three-dimensional mapping z. B. be shown highlighted accordingly.
  • other anatomical fixed points and areas such as sinus node, atrial muscle, AV node, bundle branches, ventricular muscle can be automatically identified and particularly preferably in a two-dimensional or three-dimensional image z. B. be highlighted.
  • individual signal components may have specific properties for identifying abnormal stimulus transmission or stimulus generation.
  • individual signal components are recorded as a function of time and place during the cardiac cycle and analyzed with known data via the normal cardiac conduction.
  • Such an analysis may be a comparison of certain characteristic features of the signal component with the known data, such as a threshold comparison of the signal amplitude.
  • analysis from a morphology comparison may represent the signal component having a known signal pattern.
  • the known signal pattern represents a normal cardiac conduction and can be generated patient-specific, eg by taking signals during normal intrinsic cardiac activity and averaging them into a pattern signal.
  • the signal pattern may also represent a pre-stored pattern. If the analysis reveals that the signal components deviate from the properties of a normal cardiac conduction, rotors or ectopic activation potentials could be the cause.
  • Such signal components can be graphically highlighted when creating and displaying a map. If there is a rotor, the temporal and spatial analysis of the amplitude of the corresponding signal component will have a circular signal path. Such a component can then be highlighted, this can, for. B. methods of morphological image processing can be used.
  • the magnitude and location of a plurality of activation potentials in the heart is determined by steps a) through d), respectively, in a first time period and a second time period, wherein the second time period is different from the first time period. For example, the first period is before ablation and the second period is after ablation.
  • the change of some of the activation potentials of the second period to the first period in terms of amount and / or location is determined.
  • the determination of the change can be carried out by means of a data processing device (eg personal computer, notebook, tablet or smartphone).
  • the data processing device may include a processor and a memory.
  • the detected multichannel surface ECG is decomposed by ICA into several components, some of which represent activation potentials of the heart or combinations thereof. Other components correspond to z.
  • Other components correspond to z.
  • an IEGM signal is also detected at the ablation site. At the ablation site, it is intended to interrupt the signal conduction of the heart or to prevent an unwanted activation potential.
  • the detected simultaneously with the surface ECG IEGM signal is then z. B. compared by cross-correlation with the ICA components and the component that gives the largest correlation factor is assigned to the point at which the heart tissue must be ablated.
  • the ablation is then performed and steps a to d are repeated. If the signal is then re-measured at the ablated site and the ICA component that was assigned by cross-correlation to the same site in the first step is still present, then most likely, the ablation was unsuccessful. It is conceivable to apply the method not just for one but for several IEGM measurement points before and after ablation.
  • a corresponding acoustic and / or visual value changes by more than a predetermined threshold value when the amount of an activation potential between the first period and the second period changes and / or tactile indication.
  • a predetermined threshold value when the amount of an activation potential between the first period and the second period changes and / or tactile indication.
  • the above object is further achieved by a computer program product for determining the size and arrangement of a plurality of activation potentials in the heart with program code means for executing a computer program after its implementation in a data processing device, the program code means being provided after implementation in the data processing device as described above Perform procedure.
  • the computer program product has the advantages explained above for the method.
  • receiving means for receiving a record of a surface ECG signal recorded in synchronism with a plurality of channels, and data of at least one IEGM signal of the associated heart received during the same period;
  • a data processing device is for example a microprocessor, such as a personal computer with multi-core processor.
  • the 64-channel surface ECG can be recorded.
  • ECG recordings with fewer or more channels than 64 are also possible.
  • the device is designed such that the success of an ablation can be assessed more accurately, because deeper areas of the myocardium are also included in the analysis.
  • the data processing device is set up to carry out the comparison by means of correlation calculation.
  • a correlation of the data is possible by means of the correlation calculation.
  • the device further comprises a display device (for example in the form of a screen with a suitable resolution, for example 1920 ⁇ 1080 pixels), which is set up, preferably by means of an amount and location of the determined plurality of activation potentials two-dimensional or three-dimensional model of the heart in a two-dimensional or three-dimensional image.
  • a display device for example in the form of a screen with a suitable resolution, for example 1920 ⁇ 1080 pixels
  • the data processing device is set up to automatically identify a rotor and / or an ectopic activation potential based on the determined multiplicity of activation potentials. This simplifies the analysis of the data by the attending person.
  • the data processing device is set up for the amount and location of a multiplicity of activation potentials in the heart in each case in a first period (eg before the ablation) and in a second period (eg, after ablation), wherein the second period is different from the first period, and the change in the plurality of activation potentials of the second period to the first period in terms of amount and / or location to determine.
  • the data processing device is set up, with a change in the amount of an activation potential between the first period and the second period by more than a predetermined threshold value to generate an indication signal which causes an output of an audible and / or visual and / or tactile indication on a display device (eg a screen, a loudspeaker or the like).
  • a display device eg a screen, a loudspeaker or the like.
  • a system comprising a device as described above and a recording device for a surface ECG signal in synchronism with a plurality of channels, for example with 32 or 64 channels, and / or a recording device for at least one IEGM.
  • the device and the receiving device for a surface ECG signal and / or the receiving device for at least one IEGM signal are connected such that the receiving device for a surface ECG signal the respectively determined surface ECG signal to the Device transmitted and the receiving device for at least one IEGM signal transmitted the respectively determined at least one IEGM signal to the device.
  • Fig. 3 shows an embodiment of a method.
  • Fig. 4 is a schematic arrangement of the system for measuring the Ablations traditionss
  • the system includes a data processing device (eg, a processor of a computer), a catheter having one or more electrodes on the distal catheter tip, and means for detecting a surface ECG.
  • a data processing device eg, a processor of a computer
  • a catheter having one or more electrodes on the distal catheter tip
  • means for detecting a surface ECG is detected unipolar against a reference electrode by means of special electrodes via a plurality of channels (see step 31 in FIG. 3).
  • An example of the arrangement of 8-fold electrodes 11 and reference electrodes 12 on the body of the patient 13 is shown in FIG.
  • the reference electrodes for surface ECG and for unipolar IEGM are z.
  • 8 patch electrodes each with 8 individual electrodes are used, so that the total ECG is measured over 64 channels.
  • the channels for surface ECG and the IEGM channels are z. B. sampled synchronously with 24-bit resolution.
  • Fig. 2 shows an enlarged view of the 8-fold electrode 11 of FIG. 1.
  • the 8-fold electrode is a patch electrode for receiving ECGs that are adhered to the patient's chest.
  • the electrodes 21 are arranged offset to one another, so that the largest possible proportion of the surface 20 is provided with electrodes. In this way, an electrical mapping of the surface potentials with high spatial resolution can be generated during the ECG measurement.
  • other arrangements of the electrodes 21 are also suitable, if arranged so that cardiac signals can be received via them in a suitable manner.
  • the thus determined surface ECG data set is then forwarded to the data processing device and processed there by means of ICA analysis (see step 32 in FIG. 3).
  • ICA algorithms such as infomax, fastICA, Moedey-Schuster IC A or JADE are used for this purpose (see In A. Hyvärinen, J. Karhunen and E. Oja, "Independent Component Analysis,” John Wiley & Sons, Inc., 2001 for several FastICA variants, as well as Infomax-based ICA; Jean-Francois Cardoso "High-Order Contrasts for Independent Component Analysis," Neural Computation 11, 157-192 (1999) for JADE; Molgedey L, Schuster H.
  • an IEGM signal is recorded by means of a catheter previously arranged in the heart, in particular by means of its electrode or its electrodes (step 30 in FIG. 3). If multiple electrodes are used, the IEGM signal can be multi-channeled.
  • the IEGM signal is preferably compared by cross-correlation with the plurality of signal sources representing signal components determined by the surface ECG and the subsequent ICA analysis (step 33 in Fig. 3).
  • a correction of the activation potentials ascertained by means of surface ECG with respect to their magnitude and position takes place (step 34 in FIG. 3).
  • An optionally existing time offset between the surface ECG signal and the IEGM signal is neglected here.
  • a cross-correlation factor is preferably determined.
  • the method discussed above is performed in a first period of time prior to ablation (eg, a few seconds to several minutes prior to ablation, depending on the cardiac cycle and repetition period of the atypical cardiac signal sought ) and a plurality of activation potentials including magnitude and location, and optionally corrected based on the IEGM signal.
  • a second plurality of activation potentials including magnitude and location is again determined by the above method.
  • the multiplicity of the determined activation potentials before the ablation is compared with the multiplicity of the determined activation potentials after the ablation.
  • the ICA analysis can non-invasively reconstruct the local activation potentials of the rotor, ectopic, sinus, atrial, AF node, HIS bundle, bundle branches, ventricular muscle.
  • the regular heart signals are detected by registration algorithms. A database of regular heart signals is needed for this.
  • the components can provide information about possible pathological changes in cardiac activity. Such an analysis may also be done without the use of a catheter (i.e., without the combination of an IEGM signal).
  • the surface and intracardiac electrodes on the patient 41 enable measurement of the surface ECG and the IEGM and are associated with multiple unipolar measurement channels 42; Data is recorded synchronously and signal conditioning is performed.
  • the acquired data are forwarded to the data processing device 43, where they are evaluated and evaluated by means of ICA and the correlation calculation, the evaluation result in the sense of the disclosure being indicative of the success of the AF ablation.
  • the data processing unit processes at least one data set of the surface ECG signal by means of ICA analysis, wherein the amount and the position of a multiplicity of activation potentials in the heart are determined based on the ICA analysis.
  • the data of the at least one IEGM signal is compared with a plurality of activation potentials. Based on the comparison, the magnitude and / or location of at least one activation potential is corrected from the plurality of activation potentials in the heart.
  • Data processing device 43 is connected to a display device 44, on which the evaluation result for the success of the AF ablation can be displayed to a user.
  • a means of indication of the Ablation success on the display 44 is, for example, graphic concepts such as the display of a color gamut or percentage scale.
  • a calculated structure of the cardiac chambers ('map') may be displayed on the display together with the position of the catheter as well as the indication of ablation success at the respective ablated site.

Abstract

The invention relates to a method for determining a plurality of action potentials in the heart having the following steps: a) recording a superficial ECG signal (31) synchronously with at least 64 channels, b) recording at least one IEGM signal (30), c) processing the superficial ECG signal by means of ICA analysis and determining the sum and position of a plurality of action potentials in the heart on the basis of the ICA analysis (32) and d) comparing the at least one IEGM signal with the plurality of action potentials (33) and correcting the sum and/or the position of at least one of the plurality of action potentials in the heart (34) on the basis of this comparison. The invention further relates to a corresponding device, a corresponding computer program product and a corresponding system.

Description

Verfahren zur Bestimmung einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen  Method for determining a variety of activation potentials in the heart
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen, ein entsprechendes Computerprogrammprodukt, eine entsprechende Vorrichtung sowie ein entsprechendes System. The present invention describes a method for determining a plurality of activation potentials in the heart, a corresponding computer program product, a corresponding device and a corresponding system.
Hintergrund background
Ein bekanntes Verfahren zur nichtmedikamentösen, minimalinvasiven Behandlung von idiopathischen oder paroxysmalen Arrhythmien des Herzens ist die intrakardiale Ablation. Hierbei wird beispielsweise bei Vorhofflimmern ein Katheter mit mindestens einer Elektrode über die venösen Blutgefäße in den rechten Vorhof des Herzens eingeführt und durch die Herzscheidewand hindurch im linken Vorhof platziert. Die meisten Ablationskatheter verfügen über 4 Elektroden, wobei HF-Energie über die Elektrode an der Spitze des Katheters an das Gewebe abgegeben wird. Anschließend werden Muskelgewebs-Areale im linken Vorhof mittels eines durch die Elektrode eingebrachten Hochfrequenzstroms derart verödet (ablatiert), dass sogenannte Rotoren (kreisende Erregungen) oder ektopische Aktivierungsquellen beseitigt werden, welche ursächlich für das Vorhofflimmern gehalten werden. Alternativ kann analog eine minimalinvasive Behandlung mittels Laser oder Kälte erfolgen. One known method for the non-drug, minimally invasive treatment of idiopathic or paroxysmal arrhythmias of the heart is intracardiac ablation. In the case of atrial fibrillation, for example, a catheter with at least one electrode is introduced via the venous blood vessels into the right atrium of the heart and placed through the cardiac septum in the left atrium. Most ablation catheters have 4 electrodes, with RF energy delivered to the tissue via the electrode at the tip of the catheter. Subsequently, muscle tissue areas in the left atrium are so desolated (ablated) by means of a high-frequency current introduced through the electrode that so-called rotors (circular excitations) or ectopic activation sources are eliminated, which are the cause of the atrial fibrillation. Alternatively, a minimally invasive treatment by means of laser or cold can be carried out analogously.
Die Erfolgsquote einer Ablation kann gesteigert werden, wenn während der Behandlung die Wirksamkeit der durch die Ablation oder andere minimalinvasive Verfahren induzierten Läsionen zuverlässiger beurteilt werden kann. Dies ist mit den heutigen Verfahren nur eingeschränkt möglich. In vielen Fällen ist deshalb nach einer ersten AF- Ablations-Behandlung (AF = atrial fibrillation) noch eine zweite AF- Ablation erforderlich. Dies führt zu einer erhöhten Belastung des Patienten. Die Erstellung eines Oberflächen-Elektrokardiogramms (EKG), d.h. die Aufzeichnung der elektrischen Aktivität der Herzmuskelfasern mittels auf der Oberfläche des Körpers des Patienten angebrachten Elektroden, ist bereits seit vielen Jahren eine Möglichkeit, Arrhythmien des Herzens festzustellen. Oberflächen-EKGs werden auch bereits dafür verwendet, das Ergebnis einer Ablation zu beurteilen. The success rate of ablation can be increased if, during treatment, the efficacy of lesions induced by ablation or other minimally invasive procedures can be more reliably assessed. This is only possible to a limited extent with today's methods. In many cases, therefore, a second AF ablation is required after a first AF ablation treatment (AF = atrial fibrillation). This leads to an increased burden on the patient. The preparation of a surface electrocardiogram (ECG), ie the recording of the electrical activity of cardiac muscle fibers by means of electrodes applied to the surface of the patient's body, has for many years been one way of detecting arrhythmias of the heart. Surface ECGs are also already being used to assess the outcome of an ablation.
Aus der Druckschrift US 7,123,954 B2 sind bereits Verfahren bekannt, welche Oberflächen-EKG-Signale und intrakardiale EKG-Signale einer im Herzen angeordneten Elektrode mittels einer sogenannten temporospatialen Morphologie-Korrelation auswertet, um Arrhythmien besser beurteilen zu können, mögliche Ablationsorte besser zu identifizieren und den Erfolg der Ablation zu beurteilen. Hierbei erfolgt zur Aufnahme der intrakardialen EKG-Signale eine intrakardiale Anregung (pacing). Bei der temporospatialen Morphologie-Korrelation wird die Reproduzierbarkeit einer zeitabhängigen und elektrodenspezifischen Elektrogramm-Morphologie analysiert. From the document US Pat. No. 7,123,954 B2, methods are already known which evaluate surface ECG signals and intracardiac ECG signals of an electrode arranged in the heart by means of a so-called temporospatial morphology correlation in order to be able to assess arrhythmias better, to better identify possible ablation sites and to identify them To assess the success of ablation. Intracardiac excitation (pacing) is performed to record the intracardiac ECG signals. The temporopatial morphology correlation analyzes the reproducibility of a time-dependent and electrode-specific electrogram morphology.
In der Druckschrift US 9,370,312 B2 werden verschiedene Berechnungsverfahren zum Abgleich eines Oberflächen-EKG mit einem intrakardialen EKG mittels Abbildung (maps) elektrischer Potentiale des Herzens beschrieben. Hierbei werden eine endokardiale Abbildung mittels Katheter und eine Abbildung basierend auf einem Oberflächen-EKG erzeugt und anhand von anatomischen Fixpunkten und/oder elektrischen Eigenschaften der Abbildungen in Übereinstimmung gebracht. US Pat. No. 9,370,312 B2 describes various calculation methods for matching a surface ECG with an intracardiac ECG by means of imaging (maps) of electrical potentials of the heart. In this case, an endocardial imaging by means of a catheter and an image based on a surface ECG are generated and brought into agreement on the basis of anatomical fixed points and / or electrical properties of the images.
Das Dokument US 2012/0232417 AI offenbart ein Verfahren zur Analyse von Signalen zum Bestimmen eines Zustands eines Herzens. Document US 2012/0232417 Al discloses a method for analyzing signals for determining a condition of a heart.
Der Artikel "Noninvasive Study of the Human Heart using Independent Component Analysis", Yi Zhu et al, Proceedings of Sixth IEEE Symposium on Biolnformatics and BioEngineering (ΒΙΒΕΌ6) (2006), Seite 340, beschreibt die Anwendung von Independent Component Analysis (ICA) auf EKG-Daten für die Simulierung der Herzaktivität. Das Dokument„Predicting Catheter Ablation Outcome in Persistent Atrial Fibrillation Using Atrial Dominant Frequency and Related Spectral Features", M. Garibaldi et al, Engineering in Medicine and Biology Society, 34th Annual International Conference of the IEEE EMBS (2012), Seiten 613 - 616 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen eines Ablationsergebnisses. Yi Zhu et al., Proceedings of Sixth IEEE Symposium on Biolnformatics and BioEngineering (2006), p. 340, describes the use of Independent Component Analysis (ICA) in its article "Noninvasive Study of the Human Heart using Independent Component Analysis." ECG data for the simulation of cardiac activity. The document "Predicting Catheter Ablation Outcome in Persistent Atrial Fibrillation Using Atrial Dominant Frequency and Related Spectral Features," M. Garibaldi et al, Engineering in Medicine and Biology Society, 34th Annual International Conference of the IEEE EMBS (2012), pages 613-616 describes a method for determining an ablation result.
Die oben beschriebenen bekannten Verfahren haben häufig den Nachteil, dass sie noch zu ungenau arbeiten und teilweise lediglich eine Unterbrechung des Signalpfads in der Oberfläche des Herzmuskels durch Ablation nachweisen können, nicht jedoch Signalpfade in der Tiefe des Herzmuskels erfassen. Daher wird das Ergebnis einer Ablation häufig nicht richtig beurteilt. The known methods described above often have the disadvantage that they are still too inaccurate and can detect in part only an interruption of the signal path in the surface of the heart muscle by ablation, but do not detect signal paths in the depth of the heart muscle. Therefore, the result of ablation is often not properly assessed.
Zusammenfassung Summary
Die Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren anzugeben, das eine genauere Beurteilung der Ablation einschließlich tiefer gelegener Areale ermöglicht. Die Aufgabe besteht ferner darin, eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen. The object can be seen to provide a method that allows a more accurate assessment of the ablation, including lower-lying areas. The object is also to provide a corresponding device.
Es sind ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 und ein System nach Anspruch 15 bereitgestellt. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen. There are provided a method having the features of claim 1, a computer program product according to claim 8, an apparatus according to claim 9 and a system according to claim 15. Further embodiments are the subject of dependent claims.
Insbesondere kann die Größe und Anordnung einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen mit den nachfolgend aufgeführten Schritten bestimmt werden: In particular, the size and location of a variety of activation potentials in the heart can be determined by the following steps:
a) Aufnahme mindestens eines Oberflächen-EKG-Signals synchron mit einer Vielzahl an Kanälen, a) taking at least one surface ECG signal in synchronism with a plurality of channels,
b) Aufnahme mindestens eines IEGM-Signals, b) recording at least one IEGM signal,
c) Verarbeitung des Oberflächen-EKG-Signals mittels ICA-Analyse und Ermittlung des Betrags und der Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen basierend auf der ICA-Analyse sowie d) Vergleich des mindestens einen IEGM-Signals mit der Vielzahl von Aktivierungspotentialen und Korrigieren des Betrags und/oder der Lage mindestens eines der Vielzahl der Aktivierungspotentiale im Herzen basierend auf dem Vergleich. c) processing the surface ECG signal by ICA analysis and determining the amount and location of a variety of activation potentials in the heart based on the ICA analysis as well as d) comparing the at least one IEGM signal with the plurality of activation potentials and correcting the magnitude and / or location of at least one of the plurality of activation potentials in the heart based on the comparison.
Es kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme des Oberflächen-EKG-Signals synchron für alle Kanäle (z. B. 64 Kanäle) erfolgt. Des Weiteren kann die synchrone Aufnahme des Oberflächen-EKG-Signals synchron zur Aufnahme des IEGM-Signals erfolgen. Die Synchronität des Oberflächen-EKG-Signals mit dem IEGM-Signals kann die Auswertung der Signale verbessern. It can be provided that the recording of the surface ECG signal takes place synchronously for all channels (eg 64 channels). Furthermore, the synchronous recording of the surface ECG signal can be synchronized with the recording of the IEGM signal. The synchronicity of the surface ECG signal with the IEGM signal can improve the evaluation of the signals.
In einem Beispiel des Verfahrens wird das Oberflächen-EKG mit 64 Kanälen aufgenommen. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung und für alle hier beschriebenen Ausführungsformen sind auch weniger oder mehr Kanäle für die Aufnahme denkbar, wie z. B. 6, 32, 128 usw. Die Verwendung einer größeren Anzahl an Kanälen steigert die Genauigkeit der Signalanalyse und geht einher mit einem höheren Rechenaufwand. In one example of the method, the 64-channel surface ECG is recorded. For the purposes of the present disclosure and for all embodiments described herein, fewer or more channels for recording are conceivable, such. 6, 32, 128, etc. The use of a larger number of channels increases the accuracy of the signal analysis and is associated with a higher computational effort.
Die ICA-Analyse (ICA = Independent Component Analysis) ist eine bekannte Analysemethode der Signalverarbeitungstechnik, die statistisch unabhängige Signalquellen, die in einem linear gemischten Signal vorliegen, rekonstruieren kann. Siehe hierzu beispielsweise die Publikation „Independent Component Analysis" von A. Hyvärinen, J. Karhunen, and E. Oja, John Wiley & Sons, Inc. aus 2001, in der die Funktionsweise der ICA anhand derer mathematischen Basisalgorithmen dargelegt ist. ICA analysis (ICA = Independent Component Analysis) is a well-known analysis method of signal processing technology that can reconstruct statistically independent signal sources present in a linearly mixed signal. See, for example, the publication "Independent Component Analysis" by A. Hyvärinen, J. Karhunen, and E. Oja, John Wiley & Sons, Inc., 2001, which describes the operation of the ICA using their basic mathematical algorithms.
Im vorliegenden Fall wird die ICA-Analyse auf den Datensatz eines vielkanaligen Oberflächen-EKGs, bevorzugt mit 64 Kanälen, angewendet und der Datensatz entsprechend verarbeitet, um eine Vielzahl an Signalquellen darstellenden Aktivierungspotentialen des Herzens im Einzelnen, einschließlich ihres Betrags und ihrer Lage zu ermitteln. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird unter "Betrag" des Aktivierungspotentials der zeitabhängige Verlauf des jeweiligen Potentials verstanden. In the present case, the ICA analysis is applied to the data set of a multichannel surface ECG, preferably with 64 channels, and the data set is processed to determine a variety of cardiac activation potentials, including their magnitude and location. In the context of the present disclosure, "amount" of the activation potential is understood to mean the time-dependent course of the respective potential.
Die ICA-Analyse ist einsetzbar, da die Messpunkte (Elektroden/Kanäle des EKG) räumlich verteilt angeordnet sind. Sie werden an vorgegebenen Stellen auf der Oberfläche des Körpers des Patienten befestigt. Weiter wird davon ausgegangen, dass die Anzahl der Messpunkte (Kanäle) größer ist als die Anzahl der statistisch unabhängigen Signalquellen (hier: Aktivierungspotentiale im Herzen). Zudem sind vorliegend die erfassten Mischsignale (Kanäle des Oberflächen-EKG) eine lineare Kombination der nativen Signalquellen (Aktivierungspotentiale des Herzens) bzw. für die späteren Berechnungen hinreichend genaue lineare Kombination. Ferner besitzen die Aktivierungspotentiale keine Gauß Verteilung und sind statistisch unabhängig. The ICA analysis can be used because the measuring points (electrodes / channels of the ECG) are spatially distributed. They are at predetermined locations on the surface attached to the patient's body. Furthermore, it is assumed that the number of measurement points (channels) is greater than the number of statistically independent signal sources (here: activation potentials in the heart). In addition, in the present case, the detected mixed signals (channels of the surface ECG) are a linear combination of the native signal sources (activation potentials of the heart) or, for the later calculations, a sufficiently accurate linear combination. Furthermore, the activation potentials have no Gaussian distribution and are statistically independent.
Es ist weiter vorgesehen, mindestens ein intrakardiales (vorzugsweise unipolares) EKG- Signal (im Folgenden kurz IEGM-Signal) aufzunehmen, das mittels mindestens einer innerhalb des Herzens angeordneten Elektrode erfasst wird. Dafür wird ein Katheter, an dessen Spitze die Elektrode angeordnet ist, über das venöse System in das Herz des Patienten vorgeschoben und transseptal in das linke Atrium geführt. Der Katheter wird an der Innenwand der Kammer entlanggefahren, um das elektrische Potential an der Innenwand punktuell mittels der Elektrode zu messen. Die mindestens eine Elektrode kann zusätzlich zur Ablation genutzt werden. It is further provided to record at least one intracardiac (preferably unipolar) ECG signal (hereinafter referred to as the IEGM signal), which is detected by means of at least one electrode arranged inside the heart. For this purpose, a catheter, at the tip of which the electrode is arranged, is advanced via the venous system into the heart of the patient and guided transseptally into the left atrium. The catheter is moved along the inner wall of the chamber to selectively measure the electrical potential on the inner wall by means of the electrode. The at least one electrode can additionally be used for ablation.
In einer Ausführungsform kann die ICA-Analyse auch auf das IEGM-Signal angewendet werden. Das IEGM-Signal ist ein Kompositsignal, das sich aus von verschiedenen elektrischen Aktionspotentialen generierten Einzelsignalen zusammensetzt. Die ICA ermöglicht eine Extraktion und Isolation der Einzelsignale aus dem IEGM. Hierzu werden die für die ICA typischen Berechnungsschritte auf das IEGM-Signal angewendet. In one embodiment, ICA analysis may also be applied to the IEGM signal. The IEGM signal is a composite signal that is composed of individual signals generated by different electrical action potentials. The ICA allows extraction and isolation of the single signals from the IEGM. For this purpose, the typical ICA calculation steps are applied to the IEGM signal.
Das IEGM-Signal wird nun mit der mittels ICA-Analyse aus dem Oberflächen-EKG- Datensatz ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen oder Kombinationen von diesen Aktivierungspotentialen verglichen und somit kombiniert analysiert. Basierend auf diesem Vergleich wird der Betrag und/oder die Lage mindestens eines der Vielzahl der Aktivierungspotentiale im Herzen korrigiert. Durch den Vergleich kann ein Aktivierungspotential aus dem mittels ICA-Analyse ausgewerteten Oberflächen-EKG oder eine Kombination von solchen Aktivierungspotentialen dem mittels IEGM-Signal ermittelten Aktivierungspotential zugeordnet werden. Da bei dem erfassten IEGM-Signal der Ort des zugehörigen Aktivierungspotentials viel genauer bekannt ist, erlaubt das IEGM-Signal eine Korrektur der mittels ICA-Analyse bestimmten Vielzahl von Aktivierungspotentialen. The IEGM signal is then compared with the plurality of activation potentials determined by ICA analysis from the surface ECG data set or combinations of these activation potentials and thus analyzed in combination. Based on this comparison, the amount and / or location of at least one of the plurality of activation potentials in the heart is corrected. By comparison, an activation potential from the surface ECG evaluated by means of ICA analysis or a combination of such activation potentials can be assigned to the activation potential determined by means of the IEGM signal. Since the location of the associated activation potential is much more accurately known with the detected IEGM signal, this allows IEGM signal correction of the variety of activation potentials determined by ICA analysis.
Die Lösung hat den Vorteil, dass auch weiter in der Tiefe des Herzmuskels liegende Bereiche untersucht werden können. Durch die Kombination des Signals des Oberflächen- EKG und des IEGM-Signals werden nicht nur oberflächliche Signalpfade erfasst. Aktivierungspotentiale aus tiefer liegenden Arealen des Herzmuskels fließen in das Signal des Oberflächen-EKGs ein und werden durch die Zerlegung in Signalquellen mittels der ICA-Analyse herausgearbeitet. Wenn beispielsweise nach einer Ablation lediglich das vorzugsweise unipolare IEGM-Signal für die betreffende Stelle stark verändert wird oder verschwindet, so ist es sehr wahrscheinlich, dass in einem tieferliegenden Bereich des Myokards noch ein leitender Pfad existiert, der noch mittels Ablation behandelt werden muss. Die Ablation kann durch das Verfahren genauer beurteilt werden. The solution has the advantage that areas lying deeper in the heart muscle can also be examined. The combination of surface ECG signal and IEGM signal not only captures superficial signal paths. Activation potentials from deeper areas of the heart muscle flow into the signal of the surface ECG and are worked out by the decomposition into signal sources by means of the ICA analysis. For example, if after ablation only the preferably unipolar IEGM signal for the site in question is greatly altered or disappears, it is very likely that in a deeper area of the myocardium there is still a conductive path that still needs to be treated by ablation. Ablation can be more accurately assessed by the procedure.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Vergleich in Schritt d) mittels Korrelationsrechnung durchgeführt. Hierdurch ist ein besonders schneller und einfach zu implementierender Vergleich der Daten möglich. Siehe hierzu zur Definition der Korrelation in der Signalverarbeitung: Daniel Ch. Von Grünigen - „Digitale Signalverarbeitung", Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2. Auflage, 2002, insbesondere Seite 51. Siehe des Weiteren zur Korrelationsrechnung aus einem allgemeineren Blickwinkel der Statistik: A. Papoulis -„Probability, Random Variables, and Stochastic Processes", McGrawHill, 3rd edition, 1991. In another embodiment, the comparison in step d) is performed by means of correlation calculation. This makes a particularly fast and easy to implement comparison of the data possible. See the definition of correlation in signal processing: Daniel Ch. Von Grünigen - "Digital Signal Processing", Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2nd edition, 2002, especially page 51. See also the correlation calculation from a more general perspective Statistics: A. Papoulis - "Probability, Random Variables, and Stochastic Processes", McGrawHill, 3rd edition, 1991.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Betrag und die Lage der nach den Schritten a) bis d) ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen vorzugsweise mittels eines zweidimensionalen oder eines dreidimensionalen Modells des Herzens in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Abbildung (Map) dargestellt. Hierdurch kann die Verteilung der Aktivierungspotentiale besonders effektiv beurteilt werden. In a further exemplary embodiment, the amount and the position of the multiplicity of activation potentials determined according to steps a) to d) are preferably represented by means of a two-dimensional or a three-dimensional model of the heart in a two-dimensional or three-dimensional map. As a result, the distribution of the activation potentials can be assessed particularly effectively.
Bei diesem Verfahren werden auf Grundlage von im und am Herzen gemessenen elektrischen Potentialen, d.h. die gemessenen EKG-Signale, Spannungs-Abbildungen (Voltage Maps) des Herzens berechnet. In Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung können EKG-Komponenten, welche entsprechend des Verfahrens ermittelt wurden, für die Berechnung einer Voltage Map verwendet werden. In this method, voltage maps (voltage maps) of the heart are calculated on the basis of electrical potentials measured in and at the heart, ie the measured ECG signals. In connection with the present Revelation ECG components, which were determined according to the method, can be used for the calculation of a voltage map.
Es ist weiter von Vorteil, wenn basierend auf der nach den Schritten a) bis d) ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen ein Rotor und/oder ein ektopisches Aktivierungspotentials automatisch identifiziert wird. Ein solches pathologisches Aktivierungspotential kann beispielsweise in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Abbildung z. B. entsprechend hervorgehoben dargestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können auch weitere anatomische Fixpunkte und -bereiche wie Sinusknoten, atrialer Muskel, AV-Knoten, Bündle Branches, ventrikulärer Muskel automatisch identifiziert und besonders bevorzugt auch in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Abbildung z. B. hervorgehoben dargestellt werden. Beispielsweise können einzelne Signalkomponenten spezifische Eigenschaften zur Identifizierung einer anormalen Reizübertragung oder Reizentstehung aufweisen. Es werden beispielweise einzelne Signalkomponenten in Abhängigkeit von Zeit und Ort während der Herzperiode aufgenommen und mit bekannten Daten über die normale Herzreizleitung analysiert. Eine solche Analyse kann aus einem Abgleich bestimmter charakteristischen Merkmale der Signalkomponente mit den bekannten Daten darstellen, wie etwa ein Schwellwertvergleich der Signalamplitude. Auch kann eine Analyse aus einem Morphologievergleich der Signalkomponente mit einem bekannten Signalmuster darstellen. Das bekannte Signalmuster steht für eine normale Herzreizleitung und kann patientenspezifisch generiert werden, e.g. indem Signale während der normalen intrinsischen Herzaktivität aufgenommen und zu einem Mustersignal gemittelt werden. Das Signalmuster kann auch ein vorgespeichertes Muster darstellen. Ergibt die Analyse, dass die Signalkomponenten von Eigenschaften einer normalen Herzreizleitung abweichen, könnten Rotoren oder ektopische Aktivierungspotentiale der Grund sein. Solche Signalkomponenten können bei der Erstellung und Darstellung einer Map grafisch hervorgehoben werden. Besteht ein Rotor, so wird die zeitliche und örtliche Analyse der Amplitude der entsprechenden Signalkomponente einen kreisenden Signalpfad aufweisen. Eine solche Komponente kann dann hervorgehoben werden, hierfür können z. B. Methoden der morphologischen Bildverarbeitung verwendet werden. In einem Ausführungsbeispiel wird der Betrag und die Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen mit den Schritten a) bis d) jeweils in einem ersten Zeitraum und in einem zweiten Zeitraum ermittelt, wobei der zweite Zeitraum von dem ersten Zeitraum verschieden ist. Der erste Zeitraum liegt zum Beispiel vor einer Ablation und der zweiten Zeitraum nach einer Ablation. Im nächsten Schritt wird die Veränderung mancher der Aktivierungspotentiale des zweiten Zeitraums zum ersten Zeitraum hinsichtlich Betrag und/oder Lage ermittelt. Das Ermitteln der Veränderung kann mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung (z. B. Personalcomputer, Notebook, Tablet oder Smartphone) ausgeführt werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann einen Prozessor und einen Speicher aufweisen. It is also advantageous if, based on the plurality of activation potentials determined according to steps a) to d), a rotor and / or an ectopic activation potential is automatically identified. Such a pathological activation potential can, for example, in a two-dimensional or three-dimensional mapping z. B. be shown highlighted accordingly. Additionally or alternatively, other anatomical fixed points and areas such as sinus node, atrial muscle, AV node, bundle branches, ventricular muscle can be automatically identified and particularly preferably in a two-dimensional or three-dimensional image z. B. be highlighted. For example, individual signal components may have specific properties for identifying abnormal stimulus transmission or stimulus generation. For example, individual signal components are recorded as a function of time and place during the cardiac cycle and analyzed with known data via the normal cardiac conduction. Such an analysis may be a comparison of certain characteristic features of the signal component with the known data, such as a threshold comparison of the signal amplitude. Also, analysis from a morphology comparison may represent the signal component having a known signal pattern. The known signal pattern represents a normal cardiac conduction and can be generated patient-specific, eg by taking signals during normal intrinsic cardiac activity and averaging them into a pattern signal. The signal pattern may also represent a pre-stored pattern. If the analysis reveals that the signal components deviate from the properties of a normal cardiac conduction, rotors or ectopic activation potentials could be the cause. Such signal components can be graphically highlighted when creating and displaying a map. If there is a rotor, the temporal and spatial analysis of the amplitude of the corresponding signal component will have a circular signal path. Such a component can then be highlighted, this can, for. B. methods of morphological image processing can be used. In one embodiment, the magnitude and location of a plurality of activation potentials in the heart is determined by steps a) through d), respectively, in a first time period and a second time period, wherein the second time period is different from the first time period. For example, the first period is before ablation and the second period is after ablation. In the next step, the change of some of the activation potentials of the second period to the first period in terms of amount and / or location is determined. The determination of the change can be carried out by means of a data processing device (eg personal computer, notebook, tablet or smartphone). The data processing device may include a processor and a memory.
In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt c) das erfasste vielkanalige Oberflächen- EKG durch ICA in mehrere Komponenten zerlegt, von denen manche Aktivierungspotentiale des Herzens oder Kombinationen von solchen darstellen. Andere Komponenten entsprechen z. B. Artefakten von Muskelbewegungen, Atembewegungen oder Signalstörungen von externen Quellen wie z. B Netzbrummen. Parallel zum Oberflächen-EKG wird auch ein IEGM-Signal an der Ablationsstelle erfasst. An der Ablationsstelle ist es beabsichtigt, die Signalweiter leitung des Herzens zu unterbrechen oder ein ungewünschtes Aktivierungspotential zu unterbinden. Das gleichzeitig mit dem Oberflächen-EKG erfasste IEGM-Signal wird dann z. B. durch Kreuzkorrelation mit den ICA-Komponenten verglichen und die Komponente, die den größten Korrelationsfaktor ergibt, wird der Stelle zugeordnet, an der das Herzgewebe ablatiert werden muss. Die Ablation wird anschließend durchgeführt und die Schritte a bis d werden wiederholt. Wird anschließend an der ablatierten Stelle erneut das Signal gemessen und die ICA- Komponente, die durch Kreuzkorrelation derselben Stelle im ersten Schritt zugeordnet wurde, ist noch vorhanden, dann war die Ablation höchstwahrscheinlich nicht erfolgreich. Es ist denkbar, das Verfahren nicht nur für einen, sondern für mehrere IEGM-Messpunkte vor und nach der Ablation anzuwenden. In one embodiment, in step c) the detected multichannel surface ECG is decomposed by ICA into several components, some of which represent activation potentials of the heart or combinations thereof. Other components correspond to z. As artifacts of muscle movements, respiratory movements or signal interference from external sources such. B mains humming. Parallel to the surface ECG, an IEGM signal is also detected at the ablation site. At the ablation site, it is intended to interrupt the signal conduction of the heart or to prevent an unwanted activation potential. The detected simultaneously with the surface ECG IEGM signal is then z. B. compared by cross-correlation with the ICA components and the component that gives the largest correlation factor is assigned to the point at which the heart tissue must be ablated. The ablation is then performed and steps a to d are repeated. If the signal is then re-measured at the ablated site and the ICA component that was assigned by cross-correlation to the same site in the first step is still present, then most likely, the ablation was unsuccessful. It is conceivable to apply the method not just for one but for several IEGM measurement points before and after ablation.
Besonders bevorzugt ist hierbei, wenn bei einer Veränderung des Betrags eines Aktivierungspotentials zwischen dem ersten Zeitraum und dem zweiten Zeitraum um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert ein entsprechender akustischer und/oder visueller und/oder taktiler Hinweis erfolgt. In diesem Fall wird nach einer Ablation davon ausgegangen, dass die Ablation an der betreffenden Stelle erfolgreich war. In this case, it is particularly preferable if a corresponding acoustic and / or visual value changes by more than a predetermined threshold value when the amount of an activation potential between the first period and the second period changes and / or tactile indication. In this case, after ablation, it is assumed that the ablation was successful at the site in question.
Die obige Aufgabenstellung wird ferner gelöst durch ein Computerprogrammprodukt zur Bestimmung der Größe und Anordnung einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen mit Programmcodemitteln zur Ausführung eines Computerprogramms nach dessen Implementierung in einer Datenverarbeitungseinrichtung, wobei die Programmcodemittel dazu vorgesehen sind, nach der Implementierung in der Datenverarbeitungseinrichtung das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Das Computerprogrammprodukt besitzt die oben zum Verfahren erläuterten Vorteile. The above object is further achieved by a computer program product for determining the size and arrangement of a plurality of activation potentials in the heart with program code means for executing a computer program after its implementation in a data processing device, the program code means being provided after implementation in the data processing device as described above Perform procedure. The computer program product has the advantages explained above for the method.
Die obige Aufgabenstellung wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung, welche die folgenden Elemente umfasst: The above problem is further solved by a device comprising the following elements:
eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Datensatzes eines Oberflächen- EKG-Signals, das synchron mit einer Vielzahl an Kanälen aufgenommen wurde, und Daten mindestens eines im gleichen Zeitraum aufgenommenen IEGM-Signals des zugehörigen Herzens, sowie  receiving means for receiving a record of a surface ECG signal recorded in synchronism with a plurality of channels, and data of at least one IEGM signal of the associated heart received during the same period;
eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist  a data processing device, which is set up for this purpose
- den Datensatz des Oberflächen-EKG-Signals mittels ICA-Analyse zu verarbeiten und den Betrag und die Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen basierend auf der ICA-Analyse zu ermitteln sowie  to process the data set of the surface ECG signal by means of ICA analysis and to determine the amount and position of a multiplicity of activation potentials in the heart based on the ICA analysis and
- die Daten des mindestens einen IEGM-Signals mit der Vielzahl von Aktivierungspotentialen zu vergleichen und den Betrag und/oder die Lage mindestens eines Aktivierungspotentials der Vielzahl der Aktivierungspotentiale im Herzen basierend auf dem Vergleich zu korrigieren.  compare the data of the at least one IEGM signal with the plurality of activation potentials and correct the magnitude and / or location of at least one activation potential of the plurality of activation potentials in the heart based on the comparison.
Als Datenverarbeitungsvorrichtung dient beispielsweise ein Mikroprozessor, wie beispielsweise einem Personal Computer mit Mehrkernprozessor.  As a data processing device is for example a microprocessor, such as a personal computer with multi-core processor.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung kann das Oberflächen-EKG mit 64 Kanälen aufgenommen werden. Es sind jedoch auch EKG Aufnahmen mit weniger oder mehr Kanälen als 64 möglich. Analog zu dem Verfahren ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass der Erfolg einer Ablation genauer beurteilt werden kann, weil auch tiefere Bereiche des Myokards in die Analyse einbezogen werden. In one embodiment of the device, the 64-channel surface ECG can be recorded. However, ECG recordings with fewer or more channels than 64 are also possible. Analogous to the method, the device is designed such that the success of an ablation can be assessed more accurately, because deeper areas of the myocardium are also included in the analysis.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Datenverarbeitungseinrichtung zur Durchführung des Vergleichs mittels Korrelationsrechnung eingerichtet. Wie oben bereits erläutert wurde, ist mittels der Korrelationsrechnung ein schneller Vergleich der Daten möglich. In a preferred embodiment, the data processing device is set up to carry out the comparison by means of correlation calculation. As already explained above, a correlation of the data is possible by means of the correlation calculation.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung weiter eine Anzeigeeinrichtung (beispielsweise in Form eines Bildschirms mit einer geeigneten Auflösung, z. B. 1920 x 1080 Pixel) auf, welche dazu eingerichtet ist, den Betrag und die Lage der ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen vorzugsweise mittels eines zweidimensionalen oder eines dreidimensionalen Modells des Herzens in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Abbildung darzustellen. In a further embodiment, the device further comprises a display device (for example in the form of a screen with a suitable resolution, for example 1920 × 1080 pixels), which is set up, preferably by means of an amount and location of the determined plurality of activation potentials two-dimensional or three-dimensional model of the heart in a two-dimensional or three-dimensional image.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, basierend auf der ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen automatisch einen Rotor und/oder ein ektopisches Aktivierungspotential zu identifizieren. Hierdurch wird die Analyse der Daten durch die behandelnde Person vereinfacht. In a further exemplary embodiment, the data processing device is set up to automatically identify a rotor and / or an ectopic activation potential based on the determined multiplicity of activation potentials. This simplifies the analysis of the data by the attending person.
Insbesondere für die Beurteilung der Wirksamkeit einer Ablationsbehandlung ist es von Vorteil, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Betrag und die Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen jeweils in einem ersten Zeitraum (z. B. vor der Ablation) und in einem zweiten Zeitraum (z. B. nach der Ablation) zu ermitteln, wobei der zweite Zeitraum von dem ersten Zeitraum verschieden ist, sowie die Veränderung der Vielzahl der Aktivierungspotentiale des zweiten Zeitraums zum ersten Zeitraum hinsichtlich Betrag und/oder Lage zu ermitteln. In particular for the evaluation of the effectiveness of an ablation treatment, it is advantageous if the data processing device is set up for the amount and location of a multiplicity of activation potentials in the heart in each case in a first period (eg before the ablation) and in a second period (eg, after ablation), wherein the second period is different from the first period, and the change in the plurality of activation potentials of the second period to the first period in terms of amount and / or location to determine.
Weiter vereinfacht wird die Interpretation der Messergebnisse und die Beurteilung der Ablation, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, bei einer Veränderung des Betrags eines Aktivierungspotentials zwischen dem ersten Zeitraum und dem zweiten Zeitraum um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert, ein Hinweissignal zu erzeugen, welches auf einer Anzeigeeinrichtung (z. B. ein Bildschirm, ein Lautsprecher oder dergl.) eine Ausgabe eines akustischen und/oder visuellen und/oder taktilen Hinweises bewirkt. Further simplified is the interpretation of the measurement results and the assessment of the ablation, if the data processing device is set up, with a change in the amount of an activation potential between the first period and the second period by more than a predetermined threshold value to generate an indication signal which causes an output of an audible and / or visual and / or tactile indication on a display device (eg a screen, a loudspeaker or the like).
Die obige Aufgabe wird aus gleichen Gründen zudem durch ein System umfassend eine oben beschriebene Vorrichtung sowie eine Aufnahmeeinrichtung für ein Oberflächen- EKG-Signal synchron mit einer Vielzahl an Kanälen, beispielsweise mit 32 oder 64 Kanälen, und/oder eine Aufnahmeeinrichtung für mindestens ein IEGM-Signal gelöst, wobei Vorrichtung und die Aufnahmeeinrichtung für ein Oberflächen-EKG-Signal und/oder die Aufnahmeeinrichtung für mindestens ein IEGM-Signal derart verbunden sind, dass die Aufnahmeeinrichtung für ein Oberflächen-EKG-Signal das jeweils ermittelte Oberflächen-EKG-Signal an die Vorrichtung übermittelt und die Aufnahmeeinrichtung für mindestens ein IEGM-Signal das jeweils ermittelte mindestens eine IEGM-Signal an die Vorrichtung übermittelt. The above object is also achieved for the same reasons by a system comprising a device as described above and a recording device for a surface ECG signal in synchronism with a plurality of channels, for example with 32 or 64 channels, and / or a recording device for at least one IEGM. Signal solved, wherein the device and the receiving device for a surface ECG signal and / or the receiving device for at least one IEGM signal are connected such that the receiving device for a surface ECG signal the respectively determined surface ECG signal to the Device transmitted and the receiving device for at least one IEGM signal transmitted the respectively determined at least one IEGM signal to the device.
Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen. The invention will be explained below with reference to embodiments and with reference to the figures. All described and / or illustrated features alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their back references.
Es zeigen schematisch: die Anordnung der Elektroden der Aufnahmeeinrichtung am Körper desIt shows schematically: the arrangement of the electrodes of the receiving device on the body of
Patienten; patients;
Fig. 2 schematische vergrößerte Darstellung einer 8-fach Elektrode; Fig. 2 is a schematic enlarged view of an 8-fold electrode;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens. Fig. 4 eine schematische Anordnung des Systems zur Messung des Ablationserfolgs Fig. 3 shows an embodiment of a method. Fig. 4 is a schematic arrangement of the system for measuring the Ablationserfolgs
Das System umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung (beispielsweise einen Prozessor eines Computers), einen Katheter mit einer Elektrode oder mehreren Elektroden an der distalen Katheterspitze, sowie eine Einrichtung zur Erfassung eines Oberflächen-EKGs. Hierbei wird das Oberflächen-EKG mittels spezieller Elektroden über eine Vielzahl an Kanälen unipolar gegen eine Referenzelektrode erfasst (siehe Schritt 31 in Fig. 3). Ein Beispiel für die Anordnung von 8-fach Elektroden 11 und Referenzelektroden 12 am Körper des Patienten 13 ist in Fig. 1 dargestellt. Die Referenzelektroden für Oberflächen- EKG und für unipolare IEGM sind z. B. frontal an den Beinen (wie in Fig. 1 dargestellt) angebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform werden 8 Patch-Elektroden mit je 8 Einzelelektroden verwendet, sodass insgesamt das EKG über 64 Kanäle gemessen wird. Die Kanäle für Oberflächen-EKG und die IEGM-Kanäle werden z. B. mit 24 Bit Auflösung synchron abgetastet. The system includes a data processing device (eg, a processor of a computer), a catheter having one or more electrodes on the distal catheter tip, and means for detecting a surface ECG. Here, the surface ECG is detected unipolar against a reference electrode by means of special electrodes via a plurality of channels (see step 31 in FIG. 3). An example of the arrangement of 8-fold electrodes 11 and reference electrodes 12 on the body of the patient 13 is shown in FIG. The reference electrodes for surface ECG and for unipolar IEGM are z. B. frontally attached to the legs (as shown in Fig. 1). In a preferred embodiment, 8 patch electrodes each with 8 individual electrodes are used, so that the total ECG is measured over 64 channels. The channels for surface ECG and the IEGM channels are z. B. sampled synchronously with 24-bit resolution.
In Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der 8-fach Elektrode 11 aus Fig. 1. Zu sehen sind einzelne Elektroden 21, die auf einer Fläche 20 angeordnet sind, wobei die Elektroden über Leiter 22 mit dem EKG-Messsystem angeschlossen sind. Vorzugsweise handelt es sich bei der 8-fach Elektrode um eine Patch-Elektrode zur Aufnahme von EKGs, die auf der Brust des Patienten aufgeklebt werden. Dabei ist auch eine geringere oder höhere Anzahl an Elektroden denkbar. Die Elektroden 21 sind zueinander versetzt angeordnet, sodass eine möglichst großer Anteil der Fläche 20 mit Elektroden versehen ist. Auf diese Weise kann bei der EKG-Messung eine elektrische Abbildung der Oberflächenpotentiale mit hoher räumlicher Auflösung generiert werden. Es sind jedoch auch andere Anordnungen der Elektroden 21 geeignet, sofern derart angeordnet sind, dass Herzsignale über sie in geeigneter Weise aufgenommen werden können. In Fig. 2 shows an enlarged view of the 8-fold electrode 11 of FIG. 1. To see are individual electrodes 21 which are arranged on a surface 20, wherein the electrodes are connected via conductors 22 to the ECG measuring system. Preferably, the 8-fold electrode is a patch electrode for receiving ECGs that are adhered to the patient's chest. In this case, a smaller or higher number of electrodes is conceivable. The electrodes 21 are arranged offset to one another, so that the largest possible proportion of the surface 20 is provided with electrodes. In this way, an electrical mapping of the surface potentials with high spatial resolution can be generated during the ECG measurement. However, other arrangements of the electrodes 21 are also suitable, if arranged so that cardiac signals can be received via them in a suitable manner.
Der so ermittelte Oberflächen-EKG-Datensatz wird dann an die Datenverarbeitungseinrichtung weitergeleitet und dort mittels ICA-Analyse verarbeitet (siehe Schritt 32 in Fig. 3). Hierfür werden beispielsweise ICA-Algorithmen wie infomax, fastICA, Mo lgedey- Schuster-IC A oder JADE verwendet (Siehe hierzu In A. Hyvärinen, J. Karhunen, and E. Oja,„Independent Component Analysis", John Wiley & Sons, Inc., 2001 für mehrere fastICA- Varianten sowie infomax-basierte ICA; Jean-Francois Cardoso „High-Order Contrasts for Independent Component Analysis", Neural Computation 11 , 157-192 (1999) für JADE; Molgedey L, Schuster H.„Separation of independent signals using time-delayed correlations" Phys Rev Lett. 1994;72:3634-3637 für Molgedey- Schuster-ICA). Mittels ICA-Analyse des Datensatzes des Oberflächen-EKG-Signals wird der Betrag und die Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen ermittelt. Die maximale Anzahl der Aktivierungspotentiale ist in diesem Ausführungsbeispiel 64. The thus determined surface ECG data set is then forwarded to the data processing device and processed there by means of ICA analysis (see step 32 in FIG. 3). For example, ICA algorithms such as infomax, fastICA, Moedey-Schuster IC A or JADE are used for this purpose (see In A. Hyvärinen, J. Karhunen and E. Oja, "Independent Component Analysis," John Wiley & Sons, Inc., 2001 for several FastICA variants, as well as Infomax-based ICA; Jean-Francois Cardoso "High-Order Contrasts for Independent Component Analysis," Neural Computation 11, 157-192 (1999) for JADE; Molgedey L, Schuster H. "Physiological Revelation of Physiology", Phys Rev Lett., 1994; 72: 3634-3637 for Molgedey-Schuster ICA.) ICA analysis of the surface ECG signal data set The maximum number of activation potentials is 64 in this embodiment.
Vorzugsweise gleichzeitig zu der Erfassung des Oberflächen-EKGs wird mittels eines zuvor im Herzen angeordneten Katheters, insbesondere mittels dessen Elektrode oder dessen Elektroden ein IEGM-Signal aufgenommen (Schritt 30 in Fig. 3). Bei einer Nutzung mehrerer Elektroden kann das IEGM-Signal mehrkanalig ausgebildet sein. Nun wird das IEGM-Signal vorzugsweise mittels Kreuzkorrelation mit der Vielzahl von verschiedene Signalquellen repräsentierende Signalkomponenten verglichen, welche durch das Oberflächen-EKG und die anschließende ICA-Analyse ermittelt wurden (Schritt 33 in Fig. 3). Gegebenenfalls erfolgt dann eine Korrektur der mittels Oberflächen-EKG ermittelten Aktivierungspotentiale hinsichtlich deren Betrag und Lage (Schritt 34 in Fig. 3). Ein gegebenenfalls bestehender zeitlicher Versatz zwischen dem Oberflächen-EKG- Signal und dem IEGM-Signal wird hierbei vernachlässigt. Bei der Kreuzkorrelation wird vorzugsweise ein Kreuzkorrelationsfaktor bestimmt. Preferably, simultaneously with the detection of the surface ECG, an IEGM signal is recorded by means of a catheter previously arranged in the heart, in particular by means of its electrode or its electrodes (step 30 in FIG. 3). If multiple electrodes are used, the IEGM signal can be multi-channeled. Now, the IEGM signal is preferably compared by cross-correlation with the plurality of signal sources representing signal components determined by the surface ECG and the subsequent ICA analysis (step 33 in Fig. 3). Optionally, a correction of the activation potentials ascertained by means of surface ECG with respect to their magnitude and position takes place (step 34 in FIG. 3). An optionally existing time offset between the surface ECG signal and the IEGM signal is neglected here. In cross-correlation, a cross-correlation factor is preferably determined.
Um während einer Ablation den Fortschritt der Behandlung zu beobachten, wird das oben erläuterte Verfahren in einem ersten Zeitraum vor einer Ablation durchgeführt (z. B. einige Sekunden bis zu mehreren Minuten vor einer Ablation, in Abhängigkeit der Herzperiode und der Wiederholperiode des gesuchten atypischen Herzsignals) und eine Vielzahl von Aktivierungspotentialen einschließlich Betrag und Lage bestimmt und gegebenenfalls basierend auf dem IEGM-Signal korrigiert. Zudem wird nach der Ablation nochmals mittels des obigen Verfahrens eine zweite Vielzahl von Aktivierungspotentialen einschließlich Betrag und Lage ermittelt. Anschließend wird die Vielzahl der ermittelten Aktivierungspotentiale vor der Ablation mit der Vielzahl der ermittelten Aktivierungspotentiale nach der Ablation verglichen. Ist nach der Ablation ein Aktivierungspotential, das der Ablationsstelle entspricht, noch verhandeln, so hat sehr wahrscheinlich die durch die Ablation entstandene Läsion den Signalpfad oder die ektopische Quelle in der Tiefe des Myokards noch nicht vollständig erreicht. Die Ablation muss in diesem Fall fortgesetzt werden. To monitor the progress of treatment during ablation, the method discussed above is performed in a first period of time prior to ablation (eg, a few seconds to several minutes prior to ablation, depending on the cardiac cycle and repetition period of the atypical cardiac signal sought ) and a plurality of activation potentials including magnitude and location, and optionally corrected based on the IEGM signal. In addition, after the ablation, a second plurality of activation potentials including magnitude and location is again determined by the above method. Subsequently, the multiplicity of the determined activation potentials before the ablation is compared with the multiplicity of the determined activation potentials after the ablation. Is after ablation Activation potential that corresponds to the ablation site is still negotiating, most likely the ablation-derived lesion has not yet fully reached the signal path or ectopic source in the depth of the myocardium. The ablation must be continued in this case.
Zusätzlich kann durch die ICA-Analyse nichtinvasiv eine Rekonstruktion der lokalen Aktivierungspotentialen von Rotor, ektopischen Bereichen, Sinusknoten, atrialem Muskel, AF-Knoten, HIS-Bundle, Bündle Branches, ventrikulärer Muskel vorgenommen werden. Hierbei werden die regulären Herzsignale durch Registrierungsalgorithmen erkannt. Eine Datenbank mit regulären Herzsignalen wird dafür benötigt. Die Komponenten können Auskunft über eventuelle pathologische Veränderungen in der Herzaktivität geben. Eine solche Analyse kann auch ohne Einsatz eines Katheters (d.h. ohne die Kombination mit einem IEGM-Signal) erfolgen. In addition, the ICA analysis can non-invasively reconstruct the local activation potentials of the rotor, ectopic, sinus, atrial, AF node, HIS bundle, bundle branches, ventricular muscle. Here, the regular heart signals are detected by registration algorithms. A database of regular heart signals is needed for this. The components can provide information about possible pathological changes in cardiac activity. Such an analysis may also be done without the use of a catheter (i.e., without the combination of an IEGM signal).
Fig. 4 zeigt eine schematische Anordnung 40 der wesentlichen Komponenten des Systems zur Messung des Ablationserfolges bei einer Ablation im linken Vorhof. Die Oberflächen- und intrakardialen Elektroden am Patienten 41 , einschließlich der Referenzelektroden, ermöglichen die Messung des Oberflächen-EKGs und des IEGMs und sind verbunden mit multiplen unipolaren Messkanälen 42; dabei werden Daten synchron erfasst und Signalkonditionierung durchgeführt. Die erfassten Daten werden an Datenverarbeitungseinrichtung 43 weitergeleitet, wo sie evaluiert und mittels ICA sowie der Korrelationsrechnung ausgewertet werden, wobei das Auswertungsergebnis im Sinne der Offenbarung Aussage zum Erfolg der AF Ablation trägt. Dafür wird durch die Datenverarbeitungseinheit mindestens ein Datensatz des Oberflächen-EKG-Signals mittels ICA-Analyse verarbeitet, wobei der Betrag und die Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen basierend auf der ICA-Analyse ermittelt werden. Des Weiteren werden die Daten des mindestens einen IEGM-Signals mit einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen verglichen. Basierend auf dem Vergleich wird der Betrag und/oder die Lage von mindestens einem Aktivierungspotential aus der Vielzahl der Aktivierungspotentiale im Herzen korrigiert. Datenverarbeitungseinrichtung 43 ist verbunden mit einer Anzeigeeinrichtung 44, auf welcher das Auswerteergebnis zum Erfolg der AF Ablation einem Benutzer angezeigt werden kann. Als Mittel zur Indikation des Ablationserfolgs auf der Anzeigeeinrichtung 44 eignen sich beispielsweise grafische Konzepte, wie die Anzeige einer Farbskala oder Prozentskala. Auch kann eine berechnete Struktur der Herzkammern (,Map') auf der Anzeige zusammen mit der Position des Katheters sowie der Indikation des Ablationserfolgs an der jeweils ablatierten Stelle dargestellt sein. 4 shows a schematic arrangement 40 of the essential components of the system for measuring the ablation success in ablation in the left atrium. The surface and intracardiac electrodes on the patient 41, including the reference electrodes, enable measurement of the surface ECG and the IEGM and are associated with multiple unipolar measurement channels 42; Data is recorded synchronously and signal conditioning is performed. The acquired data are forwarded to the data processing device 43, where they are evaluated and evaluated by means of ICA and the correlation calculation, the evaluation result in the sense of the disclosure being indicative of the success of the AF ablation. For this purpose, the data processing unit processes at least one data set of the surface ECG signal by means of ICA analysis, wherein the amount and the position of a multiplicity of activation potentials in the heart are determined based on the ICA analysis. Furthermore, the data of the at least one IEGM signal is compared with a plurality of activation potentials. Based on the comparison, the magnitude and / or location of at least one activation potential is corrected from the plurality of activation potentials in the heart. Data processing device 43 is connected to a display device 44, on which the evaluation result for the success of the AF ablation can be displayed to a user. As a means of indication of the Ablation success on the display 44 is, for example, graphic concepts such as the display of a color gamut or percentage scale. Also, a calculated structure of the cardiac chambers ('map') may be displayed on the display together with the position of the catheter as well as the indication of ablation success at the respective ablated site.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen mit den folgenden Schritten: A method for determining a variety of activation potentials in the heart, comprising the steps of:
a) Synchrone Aufnahme von Oberflächen-EKG-Signalen (31) mit einer Vielzahl an Kanälen,  a) Synchronous recording of surface ECG signals (31) with a plurality of channels,
b) Aufnahme mindestens eines IEGM-Signals (30),  b) recording at least one IEGM signal (30),
c) Verarbeitung des Oberflächen-EKG-Signals mittels ICA-Analyse und Ermittlung des Betrags und der Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen basierend auf der ICA-Analyse (30) sowie  c) Processing the surface ECG signal by ICA analysis and determining the amount and location of a variety of activation potentials in the heart based on the ICA analysis (30) as well as
d) Vergleich des mindestens einen IEGM-Signals mit der Vielzahl von Aktivierungspotentialen (33) und Korrigieren des Betrags und/oder der Lage mindestens eines der Vielzahl der Aktivierungspotentiale im Herzen (34) basierend auf dem Vergleich (30).  d) comparing the at least one IEGM signal to the plurality of activation potentials (33) and correcting the magnitude and / or location of at least one of the plurality of activation potentials in the heart (34) based on the comparison (30).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächen-EKG synchron mit einer Vielzahl an Kanälen, vorzugsweise 32 oder 64 Kanäle, aufgenommen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the surface ECG is recorded synchronously with a plurality of channels, preferably 32 or 64 channels.
3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich (33) in Schritt d) mittels Korrelationsrechnung durchgeführt wird. 3. The method according to at least one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the comparison (33) in step d) is carried out by means of correlation calculation.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag und die Lage der nach den Schritten a) bis d) ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen vorzugsweise mittels eines zweidimensionalen oder eines dreidimensionalen Modells des Herzens in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Abbildung (Map) dargestellt wird. 4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the amount and the position of the determined according to steps a) to d) plurality of activation potentials preferably by means of a two-dimensional or a three-dimensional model of the heart in a two-dimensional or three-dimensional map (Map ) is pictured.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der nach den Schritten a) bis d) ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen die Identifizierung eines Rotors und/oder eines ektopischen Aktivierungspotentials erfolgt. 5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that based on the determined according to steps a) to d) plurality of activation potentials, the identification of a rotor and / or an ectopic activation potential.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag und die Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen mit den Schritten a) bis d) jeweils in einem ersten Zeitraum und in einem zweiten Zeitraum ermittelt wird, wobei der zweite Zeitraum von dem ersten Zeitraum verschieden ist, und dass die Veränderung der Vielzahl der Aktivierungspotentiale des zweiten Zeitraums zum ersten Zeitraum hinsichtlich Betrag und/oder Lage ermittelt wird. 6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the amount and the position of a plurality of activation potentials in the heart with the steps a) to d) in each case in a first period and in a second period is determined, wherein the second period is different from the first period, and that the change of the plurality of activation potentials of the second period to the first period in terms of amount and / or location is determined.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Veränderung des Betrags eines Aktivierungspotentials zwischen dem ersten Zeitraum und dem zweiten Zeitraum um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert ein entsprechender akustischer und/oder visueller und/oder taktiler Hinweis erfolgt. 7. The method according to claim 6, characterized in that when changing the amount of an activation potential between the first period and the second period by more than a predetermined threshold, a corresponding acoustic and / or visual and / or tactile indication.
8. Computerprogrammprodukt zur Bestimmung einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen mit Programmcodemitteln zur Ausführung eines Computerprogramms nach dessen Implementierung in einer Datenverarbeitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmcodemittel dazu vorgesehen sind, nach der Implementierung in der Datenverarbeitungseinrichtung das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen. 8. Computer program product for determining a plurality of activation potentials in the heart with program code means for executing a computer program after its implementation in a data processing device, characterized in that the program code means are provided to carry out the method according to one of claims 1 to 6 after implementation in the data processing device ,
9. Vorrichtung zur Bestimmung einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen umfassend 9. Device for determining a variety of activation potentials in the heart comprising
eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Datensatzes eines Oberflächen-EKG-Signals, das synchron mit einer Vielzahl an Kanälen (42), vorzugsweise mit 32 oder 64 Kanälen, aufgenommen wurde, und Daten mindestens eines im gleichen Zeitraum aufgenommenen IEGM-Signals des zugehörigen Herzens, sowie receiving means for receiving a record of a surface ECG signal recorded in synchronism with a plurality of channels (42), preferably 32 or 64 channels, and data at least one recorded during the same period IEGM signal of the associated heart, as well
eine Datenverarbeitungseinrichtung (43), welche dazu eingerichtet ist den Datensatz des Oberflächen-EKG-Signals mittels ICA-Analyse zu verarbeiten und den Betrag und die Lage einer Vielzahl von a data processing device (43) which is adapted to process the data set of the surface ECG signal by means of ICA analysis and the amount and location of a plurality of
Aktivierungspotentialen im Herzen basierend auf der ICA-Analyse zu ermitteln sowie To identify activation potentials in the heart based on the ICA analysis as well
die Daten des mindestens einen IEGM-Signals mit der Vielzahl von Aktivierungspotentialen zu vergleichen und den Betrag und/oder die Lage mindestens eines Aktivierungspotentials der Vielzahl der Aktivierungspotentiale im Herzen basierend auf dem Vergleich zu korrigieren.  compare the data of the at least one IEGM signal with the plurality of activation potentials and correct the magnitude and / or location of at least one activation potential of the plurality of activation potentials in the heart based on the comparison.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung zur Durchführung des Vergleichs mittels Korrelationsrechnung eingerichtet ist. 10. The device according to claim 9, characterized in that the data processing device is arranged to carry out the comparison by means of correlation calculation.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter eine Anzeigeeinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Betrag und die Lage der ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen vorzugsweise mittels eines zweidimensionalen oder eines dreidimensionalen Modells des Herzens in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Abbildung darzustellen. 11. Device according to at least one of claims 9 to 10, characterized in that the device further comprises a display device which is adapted to the amount and location of the determined plurality of activation potentials preferably by means of a two-dimensional or a three-dimensional model of the heart in one to represent two-dimensional or three-dimensional image.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, basierend auf der ermittelten Vielzahl von Aktivierungspotentialen einen Rotor und/oder ein ektopisches Aktivierungspotential zu identifizieren. 12. The device according to at least one of claims 9 to 11, characterized in that the data processing device is adapted to identify a rotor and / or an ectopic activation potential based on the determined plurality of activation potentials.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Betrag und die Lage einer Vielzahl von Aktivierungspotentialen im Herzen jeweils in einem ersten Zeitraum und in einem zweiten Zeitraum zu ermitteln, wobei der zweite Zeitraum von dem ersten Zeitraum verschieden ist, sowie die Veränderung der Vielzahl der Aktivierungspotentiale des zweiten Zeitraums zum ersten Zeitraum hinsichtlich Betrag und/oder Lage zu ermitteln. 13. Device according to at least one of claims 9 to 12, characterized in that the data processing device is adapted to determine the amount and location of a plurality of activation potentials in the heart in each case in a first period and in a second period, wherein the second Period of the first period is different, and to determine the change in the plurality of activation potentials of the second period to the first period in terms of amount and / or location.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, bei einer Veränderung des Betrags eines Aktivierungspotentials zwischen dem ersten Zeitraum und dem zweiten Zeitraum um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert, ein Hinweissignal zu erzeugen, welches auf einer Anzeigeeinrichtung eine Ausgabe eines akustischen und/oder visuellen und/oder taktilen Hinweises bewirkt. 14. The device according to claim 13, characterized in that the data processing device is adapted to generate at a change in the amount of an activation potential between the first period and the second period by more than a predetermined threshold value, a notification signal, which on a display device an output an acoustic and / or visual and / or tactile indication causes.
15. System umfassend eine Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 9 bis 14 sowie eine Aufnahmeeinrichtung für ein Oberflächen-EKG-Signal synchron mit einer Vielzahl an Kanälen (42), vorzugsweise mit 32 oder 64 Kanälen, und/oder eine Aufnahmeeinrichtung für mindestens ein IEGM-Signal, wobei Vorrichtung und die Aufnahmeeinrichtung für ein Oberflächen-EKG-Signal und/oder die Aufnahmeeinrichtung für mindestens ein IEGM-Signal derart verbunden sind, dass die Aufnahmeeinrichtung für ein Oberflächen-EKG-Signal das jeweils ermittelte Oberflächen-EKG-Signal an die Vorrichtung übermittelt und die Aufnahmeeinrichtung für mindestens ein IEGM-Signal das jeweils ermittelte mindestens eine IEGM-Signal an die Vorrichtung übermittelt. 15. System comprising a device (40) according to any one of claims 9 to 14 and a recording device for a surface ECG signal in synchronism with a plurality of channels (42), preferably with 32 or 64 channels, and / or a receiving device for at least an IEGM signal, wherein the device and the recording device for a surface ECG signal and / or the recording device for at least one IEGM signal are connected in such a way that the recording device for a surface ECG signal determines the respective surface ECG signal transmitted to the device and the receiving device for at least one IEGM signal transmits the respectively determined at least one IEGM signal to the device.
EP18714500.8A 2017-04-03 2018-03-29 Method for determining a plurality of action potentials in the heart Withdrawn EP3606416A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017107082.6A DE102017107082A1 (en) 2017-04-03 2017-04-03 Method for determining a variety of activation potentials in the heart
PCT/EP2018/058051 WO2018184968A1 (en) 2017-04-03 2018-03-29 Method for determining a plurality of action potentials in the heart

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3606416A1 true EP3606416A1 (en) 2020-02-12

Family

ID=61832510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18714500.8A Withdrawn EP3606416A1 (en) 2017-04-03 2018-03-29 Method for determining a plurality of action potentials in the heart

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200054233A1 (en)
EP (1) EP3606416A1 (en)
DE (1) DE102017107082A1 (en)
WO (1) WO2018184968A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019173288A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-12 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Methods and systems for transmural tissue mapping
CN110946569B (en) * 2019-12-24 2023-01-06 浙江省中医院 Multichannel body surface electrocardiosignal synchronous real-time acquisition system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7123954B2 (en) 2002-09-19 2006-10-17 Sanjiv Mathur Narayan Method for classifying and localizing heart arrhythmias
US9370312B2 (en) 2006-09-06 2016-06-21 Biosense Webster, Inc. Correlation of cardiac electrical maps with body surface measurements
FR2906123A1 (en) * 2006-09-25 2008-03-28 Ela Medical Soc Par Actions Si METHOD FOR RECONSTRUCTING A SURFACE ELECTROCARDIOGRAM FROM A ENDOCAVITARY ELECTROGRAM
US8433398B2 (en) * 2011-03-10 2013-04-30 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Signal analysis system for heart condition determination

Also Published As

Publication number Publication date
US20200054233A1 (en) 2020-02-20
WO2018184968A1 (en) 2018-10-11
DE102017107082A1 (en) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60125115T2 (en) Method and device for characterizing heart tissue by means of local electrograms
DE69728142T2 (en) CATHETER WITH ADJUSTABLE FORM
DE60207127T2 (en) Apparatus for measuring a plurality of electrical signals from the body of a patient
DE102009055672B4 (en) Procedure for a noninvasive electrophysiological cardiac examination
DE60115991T2 (en) Device for rapid mapping of electrical activity in the heart
DE60120245T2 (en) Catheter for generating an electrical representation of a heart chamber
DE10340544B4 (en) Device for visual support of electrophysiology catheter application in the heart
DE10340546B4 (en) Method and apparatus for visually assisting electrophysiology catheter application in the heart
DE112016005886T5 (en) Computational localization of fibrillation sources
DE19638738B4 (en) Method for obtaining a diagnostic statement from signals and data of medical sensor systems
EP3706626B1 (en) Oesophageal electrode probe and device for cardiological diagnosis and treatment
DE112012004490T5 (en) Method for non-invasive imaging of myocardial electrical activity
EP2123324B1 (en) ECG Analyzing Device
EP3606416A1 (en) Method for determining a plurality of action potentials in the heart
EP2405808B1 (en) Method and device for recording an electrocardiogram
EP2799110B1 (en) Medical device for registering and generating resonant frequencies
EP2471004B1 (en) Method for calibrating a diagnostic measuring device
EP4239648A2 (en) Method for cardiac monitoring
EP1653851B1 (en) Ecg system and method for the large-surface measurement of ecg signals
DE112009004682T5 (en) Systems and methods for modeling electrical activity of an anatomical structure
EP3679985A1 (en) Analysis device for assisting in the implantation of a device for stimulation of the human or animal heart
EP2250962B1 (en) Implantable P-wave dispersion detector
DE102015206450A1 (en) Method for the computer-aided processing of action potentials of the human or animal body measured with a plurality of electrodes
DE102016220473A1 (en) Detecting and suppressing interfering signals of a differential voltage measuring system
DE102006029186B4 (en) Method for non-invasive determination of flicker rate in patients with atrial fibrillation

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20190911

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20211001