專利名稱：用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘釉O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘釉O(shè)備、能量施加方法和能量施加計算機程序。本發(fā)明還涉及一種用于引入到對象中的導(dǎo)管以及控制向?qū)ο笫┘幽芰康目刂破鳌?br> 背景技術(shù)：
US2007/0156048A1公開了一種醫(yī)學(xué)導(dǎo)管，其包括具有近端和遠(yuǎn)端的柔性細(xì)長體。 多個間隔開的電極能操作地附接至遠(yuǎn)端附近的柔性體，其中，電極中的至少一個適于消融組織的期望部分，并且其中，在電極之間提供多個超聲換能器元件。超聲換能器元件產(chǎn)生超聲信號，用于確定超聲換能器元件是否與組織接觸。如果超聲換能器元件接觸，通過與超聲換能器元件相鄰的電極來消融組織。
如果使用醫(yī)學(xué)導(dǎo)管向心臟組織施加能量，在消融部位，心臟組織可能會過熱。這可能導(dǎo)致，例如消融部位心臟組織的破裂和/或損傷相鄰器官和組織。也可能心臟組織在消融部位處置不足。在這種情況下，在人從消融流程恢復(fù)之后，可能需要第二消融流程。除了第二消融流程涉及的成本和風(fēng)險之外，對于治療學(xué)家而言，重復(fù)的消融流程一般更加困難， 因為第一消融流程導(dǎo)致了瘢痕組織。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘釉O(shè)備，能量施加方法和能量施加計算機程序，其中，可以改善向?qū)ο笫┘幽芰康目刂啤?br> 在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘釉O(shè)備，其中， 所述能量施加設(shè)備包括
-多個能量施加元件,其用于在不同位置向所述對象施加能量，
-至少一個超聲元件，其用于生成表示所述對象在不同位置的性質(zhì)的超聲信號，
-能量施加影響確定單元，其用于從所生成的超聲信號確定向不同位置所施加的能量的能量施加影響，
-控制單元，其用于根據(jù)針對至少一個能量施加元件施加能量的位置確定的能量施加影響個體地控制至少一個能量施加元件。
由于能量施加影響確定單元從所生成的超聲信號確定向不同位置所施加的能量的能量施加影響，并且由于根據(jù)針對至少一個能量施加元件施加能量的位置確定的能量施加影響個體地控制至少一個能量施加元件，即由于提供了用于向?qū)ο笫┘幽芰康闹辽僖粋€局部控制點，所以改善了向?qū)ο笫┘幽芰康目刂啤＿@可能導(dǎo)致更安全并且更有效率地施加倉tfi。
可以直接地，即通過直接向施加能量的不同位置引導(dǎo)超聲，或者間接地，即通過向與不同位置相鄰的相鄰區(qū)域引導(dǎo)超聲，感測不同位置的性質(zhì)，其中，相鄰區(qū)域也受到向不同位置施加能量的影響。于是，可以通過向與特定位置相鄰的區(qū)域引導(dǎo)超聲來感測特定位置的對象性質(zhì)。能量施加影響確定單元可以適于從直接感測相應(yīng)位置的超聲信號或者從間接感測相應(yīng)位置的超聲信號來確定向不同位置所施加的能量的能量施加影響。
至少一個超聲元件優(yōu)選是超聲換能器。
控制單元可以適于根據(jù)針對相應(yīng)位置確定的能量施加影響來控制施加功率的時間、施加功率的持續(xù)時間和/或施加功率的水平，以便控制向相應(yīng)位置施加能量?？刂茊卧€可以適于個體地控制向同一位置施加能量的一個能量施加元件、一對能量施加元件或包括超過兩個能量施加元件的組。優(yōu)選地，能夠根據(jù)針對相應(yīng)個體能量施加元件施加能量的位置確定的能量施加影響個體地控制單個能量施加元件。
優(yōu)選所述能量施加設(shè)備包括分配給多個能量施加元件的多個超聲元件,其中，所述控制單元適于根據(jù)從分配給相應(yīng)能量施加元件的一個或若干超聲元件的一個或若干超聲信號確定的一個或若干能量施加影響來控制相應(yīng)的能量施加元件。具體而言，可以向每個能量施加元件分配一個或多個超聲元件，其中，控制單元適于根據(jù)從分配給相應(yīng)能量施加元件的一個或多個超聲元件的超聲信號確定的能量施加影響來控制相應(yīng)的能量施加元件。在實施例中，可以向同一個或若干超聲元件分配若干能量施加元件，例如一對能量施加元件，其中，控制單元適于根據(jù)從同一個或若干超聲元件的超聲信號確定的能量施加影響來控制若干能量施加元件。
進一步優(yōu)選地，能量施加元件是用于生成損傷線的消融電極。損傷線可以是具有開放或閉合形狀的線。例如，損傷線可以是直線或環(huán)形線。可以沿著環(huán)形環(huán)布置消融電極， 例如，可以向著例如肺靜脈的心門壓消融電極，以生成閉合的損傷線。在本范例中，消融電極優(yōu)選指向能量施加設(shè)備的同一消融側(cè)，其被壓靠到肺靜脈的心門?？刂茊卧獌?yōu)選適于通過控制施加功率的時間、施加功率的持續(xù)時間和/或所施加功率的水平來控制消融電極的電能。消融電極優(yōu)選適于執(zhí)行射頻(RF)消融流程。能量施加元件還可以適于向?qū)ο笫┘恿硪环N能量，例如光能、冷凍等。如果能量施加元件適于向?qū)ο笫┘庸饽埽芰渴┘釉?yōu)選是用于向?qū)ο笫┘永缂す獾墓鈱W(xué)纖維。能量施加元件優(yōu)選適于在心臟或人或動物另一個器官之內(nèi)執(zhí)行消融流程。然而，能量施加元件還可以適于向如技術(shù)對象的另一對象施加倉tfi。
進一步優(yōu)選地，能量施加設(shè)備包括用于向?qū)ο笾幸攵鄠€能量施加元件和至少一個超聲元件的導(dǎo)管。為了向?qū)ο笾幸肽芰渴┘釉椭辽僖粋€超聲元件，優(yōu)選它們位于導(dǎo)管之內(nèi)。導(dǎo)管優(yōu)選是用于向人或動物心臟中弓I入多個能量施加元件和至少一個超聲元件并用于在心臟之內(nèi)執(zhí)行消融流程的心臟導(dǎo)管。
進一步優(yōu)選地，所述導(dǎo)管包括至少一個灌注開口，用于允許灌注流體離開所述導(dǎo)管，其中，所述至少一個超聲元件被布置在所述導(dǎo)管之內(nèi)，從而能夠通過至少一個灌注開口感測對象的性質(zhì)。具體而言，導(dǎo)管能夠包括若干灌注開口和若干超聲元件，其中，可以布置每個超聲元件，使得可以通過灌注開口感測對象的性質(zhì)。
進一步優(yōu)選地，能量施加影響確定單元適于從超聲信號確定消融深度作為能量施加影響。具體而言，可以根據(jù)損傷的發(fā)展個體地控制能量施加元件，損傷是由消融深度定義的并由相應(yīng)能量施加元件造成。于是，可以確定局部損傷進展并且可以基于所確定的局部損傷進展控制能量施加元件。
在實施例中，所述超聲信號表示所述對象在不同深度的超聲反射性質(zhì)，其中，所述能量施加影響確定單元適于確定所述超聲信號的不連續(xù)并將發(fā)生不連續(xù)處的超聲信號深度確定為消融深度。超聲信號優(yōu)選還表示不同時間的超聲反射性質(zhì)，由此允許在不同時間， 尤其是實時確定消融深度。這樣能夠根據(jù)局部消融深度實時控制個體能量施加元件，具體而言，防止像過熱那樣的過度治療和治療不足。
能量施加影響確定單元可以適于校正由消融流程導(dǎo)致的對象熱膨脹的超聲信號并確定已校正超聲信號的時間相繼信號值(對應(yīng)于同一深度且相對于預(yù)定義相似性度量不相似)的深度和時間作為消融深度和消融時間。能量施加影響確定單元還可以適于
-校正由消融流程導(dǎo)致的對象熱膨脹的超聲信號，
-確定由已校正超聲信號的時間相繼信號值構(gòu)成的伸展段，該時間相繼信號值對應(yīng)于同一深度且相對于相似性度量而言不相似，
-確定伸展段長度低于預(yù)定義閾值的深度和時間作為消融深度和消融時間。可以通過校準(zhǔn)測量確定這一預(yù)定義閾值，其中，通過向具有已知消融深度的對象中發(fā)送超聲脈沖來生成超聲信號。在實施例中，認(rèn)為長度大于O. 25s,更優(yōu)選大于O. 5s,甚至更優(yōu)選大于 Is的伸展表示在對應(yīng)于相應(yīng)水平線的深度處尚未發(fā)生消融。
在實施例中，能量施加影響確定單元適于
-校正由消融流程導(dǎo)致的對象熱膨脹的超聲信號，
-針對不同深度區(qū)域和不同時間，確定同一深度區(qū)域的時間相繼信號值的互相關(guān)，
-根據(jù)針對不同深度區(qū)域和不同時間確定的時間相繼信號的互相關(guān)確定消融深度和消融時間。具體而言，能量施加影響確定單元適于針對不同深度區(qū)域和在不同時間，根據(jù)所確定的互相關(guān)確定偏移值，并根據(jù)所確定的偏移值確定消融深度和消融時間，其中，偏移值表示深度區(qū)域之內(nèi)時間相繼信號之間的偏移。
表示對象在不同深度和不同時間的超聲反射性質(zhì)的超聲信號優(yōu)選是M模式圖像。
優(yōu)選在傅里葉域中進行互相關(guān)，即優(yōu)選在確定互相關(guān)之前，對超聲信號進行傅里葉變換，在確定互相關(guān)之后且確定偏移值之前，優(yōu)選進行傅里葉逆變換。這樣在傅里葉域中執(zhí)行互相關(guān)實現(xiàn)了更快處理。
優(yōu)選地，將深度維度細(xì)分成不同的深度區(qū)域，其中，對于每個深度區(qū)域，由相同時間定義的信號值的每條線與其屬于相同前一時間的信號值的時間前一線交叉相關(guān)。于是， 對于相應(yīng)的深度區(qū)域，確定若干互相關(guān)。優(yōu)選對相應(yīng)深度區(qū)域的互相關(guān)線進行平均。優(yōu)選通過向相應(yīng)深度區(qū)域的互相關(guān)線應(yīng)用平均濾波器進行這種平均化。
優(yōu)選通過確定相應(yīng)時間相應(yīng)深度區(qū)域的互相關(guān)線峰值來確定在某深度區(qū)域某個時間的偏移值。相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)相應(yīng)峰值的深度位置表示深度區(qū)域之內(nèi)信號值兩條線之間的偏移，已經(jīng)將它們互相關(guān)以確定互相關(guān)線。優(yōu)選從相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)峰值的深度位置確定偏移值。優(yōu)選通過將拋物線擬合到峰值來改善確定相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)峰值深度位置的精確度，其中，將拋物線的最大值用作深度區(qū)域之內(nèi)峰值的深度位置。優(yōu)選地，在執(zhí)行擬合流程之前從相應(yīng)互相關(guān)線切割出峰值，以便將拋物線僅擬合到峰值而不擬合到相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)的相應(yīng)完整互相關(guān)線。
為了確定消融深度和消融時間，優(yōu)選對所確定的偏移值進行閾值化處理。在實施例中，如果偏移值大于預(yù)定義的偏移閾值，優(yōu)選認(rèn)為對應(yīng)深度區(qū)域和時間分別是消融過程發(fā)生的消融深度和消融時間。組織凝聚的區(qū)域?qū)?yīng)于互相關(guān)差的區(qū)域，即對應(yīng)于偏移值較大的區(qū)域。健康組織區(qū)和包括已完全凝聚組織的區(qū)域?qū)?yīng)于互相關(guān)好的區(qū)域，即對應(yīng)于偏移值較小的區(qū)域。因此可以利用預(yù)定義的偏移閾值將組織實際凝聚的區(qū)域與健康組織區(qū)和包括已完全凝聚組織的區(qū)域分開。這個偏移閾值可以通過例如校準(zhǔn)預(yù)定義。
進一步優(yōu)選地，能量施加設(shè)備還包括對象壁厚確定單元，用于從超聲信號確定至少一個能量施加元件施加能量的位置處的對象壁厚，其中，控制單元適于根據(jù)所確定的對象壁厚控制至少一個能量施加元件。具體而言，可以根據(jù)相應(yīng)能量施加元件導(dǎo)致的損傷發(fā)展和局部對象壁厚個體地控制能量施加元件。例如，可以控制能量施加元件，從而根據(jù)局部消融深度和局部對象壁厚控制能量施加元件，從而使得在期望消融部位，生成的損傷透壁。
能量施加設(shè)備優(yōu)選包括多個超聲元件,其中，可以交地替布置能量施加元件和超聲元件。進一步優(yōu)選地，能量施加設(shè)備包括多個集成到能量施加元件中的超聲元件。優(yōu)選地,在每個能量施加元件中集成超聲元件。進一步優(yōu)選地,將超聲元件置于能量施加元件外表面上。具體而言，在每個能量施加元件的外表面上可以放置超聲元件。進一步優(yōu)選地，能量施加元件包括具有開口的外表面，開口可以是灌注開口，其中，超聲元件位于能量施加元件之內(nèi)，使得可以通過開口感測對象的性質(zhì)。優(yōu)選地，提供了能量施加元件和超聲元件的若干種組合，其中，在相應(yīng)能量施加元件之內(nèi)布置組合的超聲元件，從而可以通過能量施加元件外表面中的開口感測對象的性質(zhì)。由于超聲元件和能量施加元件是集成的，所以能夠容易利用集成到特定能量施加元件中的超聲元件感測利用特定能量施加元件施加能量的位置。
如果能量施加元件包括具有灌注開口的外表面，其中，超聲元件位于能量施加元件之內(nèi)，使得能夠通過相應(yīng)灌注開口感測對象的性質(zhì)，則能夠容易地且優(yōu)選連續(xù)地利用超聲元件感測施加能量的位置處對象的性質(zhì)，其中，可以在施加能量之前、期間和/或之后感測對象的性質(zhì)。通過灌注開口，灌注流體能夠離開導(dǎo)管,其中,可以將灌注流體用于冷卻目的和/或灌注目的。例如，可以將損傷的冷卻用于控制損傷質(zhì)量。此外，可以將灌注流體用作中間介質(zhì)，用于提供超聲元件和對象之間的接觸。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種引入到對象中的導(dǎo)管，其中，該導(dǎo)管包括
-多個能量施加元件,其用于在不同位置向所述對象施加能量，
-至少一個超聲元件，其用于生成表示所述對象在不同位置的性質(zhì)的超聲信號，
其中，所述導(dǎo)管適于與如下單元協(xié)作
-能量施加影響確定單元，其用于從所生成的超聲信號確定向不同位置所施加的能量的能量施加影響，
-控制單元，其用于根據(jù)針對至少一個能量施加元件施加能量的位置確定的能量施加影響個體地控制至少一個能量施加元件。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于控制向?qū)ο笫┘幽芰康目刂破鳎渲?，控制器適于與如下元件協(xié)作
-多個能量施加元件,其用于在不同位置向所述對象施加能量，
-至少一個超聲元件，其用于生成表示所述對象在不同位置的性質(zhì)的超聲信號，
其中，所述控制器包括
-能量施加影響確定單元，其用于從所生成的超聲信號確定向不同位置所施加的能量的能量施加影響，
-控制單元，其用于根據(jù)針對至少一個能量施加元件施加能量的位置確定的能量施加影響個體地控制至少一個能量施加元件。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘臃椒?，其中?該能量施加方法包括
-由多個能量施加元件在不同位置向所述對象施加能量，
-由至少一個超聲元件生成表示所述對象在不同位置的性質(zhì)的超聲信號，
-由能量施加影響確定單元從所生成的超聲信號確定向不同位置所施加的能量的能量施加影響，
-由控制單元根據(jù)針對至少一個能量施加元件施加能量的位置確定的能量施加影響個體地控制至少一個能量施加元件。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于向?qū)ο笫┘幽芰康挠嬎銠C程序，其中，所述計算機程序包括在控制能量施加方法的計算機上運行所述計算機程序時令根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量施加設(shè)備執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14定義的能量施加方法的步驟的程序代碼模塊。
應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利要求I的能量施加設(shè)備、權(quán)利要求12的導(dǎo)管、權(quán)利要求13的控制器、權(quán)利要求14的能量施加方法和權(quán)利要求15的計算機程序具有尤其如從屬權(quán)利要求中定義的類似和/或相同優(yōu)選實施例。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選實施例也可以是從屬權(quán)利要求與相應(yīng)獨立權(quán)利要求的任意組合。
本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的實施例變得顯而易見并參考其加以闡述。


在附圖中
圖I示意性和示范性示出了用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘釉O(shè)備；
圖2示意性和示范性示出了能量施加設(shè)備導(dǎo)管遠(yuǎn)端的實施例；
圖3示意性和示范性示出了心壁組織處的超聲脈沖反射生成的回波系列圖示；
圖4示意性和示范性示出了能量施加設(shè)備的超聲元件生成的超聲信號二維圖示；
圖5到9示意性和示范性示出了對應(yīng)于消融流程之前、期間和之后不同時間段的超聲信號不同部分的圖示；
圖10示意性和示范性示出了所確定的消融深度和超聲信號的二維圖示；
圖11到13示出了能量施加設(shè)備導(dǎo)管遠(yuǎn)端的其他實施例；以及
圖14示出了流程圖，示范性示出了用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘臃椒ǖ膶嵤├?br> 具體實施方式
圖I示意性和示范性示出了用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘釉O(shè)備I。能量施加設(shè)備I包括圖像提供單元2，用于提供對象3的圖像，在這一實施例中，對象是人20的心臟。 能量施加設(shè)備I還包括導(dǎo)管21，其用于向心臟3的內(nèi)壁施加能量。圖2中示意性并示范性地示出了導(dǎo)管21的遠(yuǎn)端22。遠(yuǎn)端22包括多個能量施加元件，即消融電極4，其用于在不同位置向心臟3的壁施加能量。消融電極4經(jīng)由電連接與能量源24連接，用于在不同位置提供電能。優(yōu)選地，能量源24、電連接和消融電極4適于在不同位置向心臟3施加RF能量。 電連接優(yōu)選為導(dǎo)線。不位于導(dǎo)管尖端的消融電極4優(yōu)選是環(huán)形電極，導(dǎo)管尖端的消融電極優(yōu)選是帽(cap)電極。在其他實施例中，導(dǎo)管尖端可以不包括帽電極。
圖像提供單元2優(yōu)選適于提供心臟3的電學(xué)解剖圖。在這一實施例中，圖像提供單元2是存儲電學(xué)解剖圖的存儲單元。可以通過例如用計算機斷層攝影系統(tǒng)、磁共振成像系統(tǒng)、核成像系統(tǒng)或超聲成像系統(tǒng)生成心臟3的三維圖像，或通過基于阻抗、磁性或電磁的導(dǎo)管尖端位置跟蹤，并通過在心臟壁上的不同位置測量心臟的電學(xué)性質(zhì)，來生成電學(xué)解剖圖， 其中，在心臟三維圖像中的相應(yīng)位置處使測量的電學(xué)性質(zhì)可視化。
例如，電學(xué)解剖圖可以是反映解剖學(xué)基質(zhì)激活序列的激活圖。從這種激活圖可以導(dǎo)出傳導(dǎo)圖案，傳導(dǎo)圖案例如揭示出最近激活或折返波的區(qū)域?？梢允褂脕碜约せ顖D的信息識別應(yīng)當(dāng)施加能量的消融目標(biāo)。
能量施加設(shè)備I還包括定位單元6、7，其用于在不同位置定位消融電極4。定位單元包括具有X射線源25和X射線探測器26的X射線熒光檢查系統(tǒng)6。X射線源25發(fā)射X 射線束27，其貫穿包括導(dǎo)管21遠(yuǎn)端22的心臟3。X射線探測器26探測已貫穿心臟3的X 射線束。X射線探測器26根據(jù)探測的X射線束生成電信號，熒光檢查控制單元28使用該電信號生成X射線投影圖像。熒光檢查控制單元28還適于控制X射線源25和X射線探測器 26。X射線源25和X射線探測器26可以適于圍繞患者20旋轉(zhuǎn)，允許X射線熒光檢查系統(tǒng) 6在不同方向上生成X射線投影圖像。X射線熒光檢查系統(tǒng)例如是計算斷層攝影熒光檢查系統(tǒng)或C臂熒光檢查系統(tǒng)。向位置確定單元7提供X射線投影圖像以確定消融電極4在心臟3之內(nèi)的位置。為了基于提供的X射線投影圖像確定心臟3之內(nèi)消融電極4的位置，可以使用已知的位置確定方法。例如，可以在不同的X射線投影圖像中識別消融電極，這允許位置確定單元確定導(dǎo)致消融電極4相應(yīng)投影的X射線路徑。位置確定單元7可以適于從這些路徑的交點確定心臟3之消融電極4的位置?；蛘?，可以從X射線投影圖像，例如，利用反向投影算法生成消融電極4在心臟3之內(nèi)的三維圖像，其中，位置確定單元7可以適于通過識別所生成的三維圖像中心臟3之內(nèi)的消融電極4來確定消融電極4在心臟3之內(nèi)的位置。位置確定單元7還可以適于確定導(dǎo)管的取向，尤其是消融電極4的取向。
在其他實施例中，定位單元能夠在導(dǎo)管遠(yuǎn)端處包括其他模塊，如磁共振成像系統(tǒng)或位置傳感器，其用于確定消融電極4在心臟3之內(nèi)的位置以及任選還確定其取向。
再次參考圖2，導(dǎo)管21的遠(yuǎn)端22還包括至少一個超聲元件18，其用于生成指示心臟3在不同位置的性質(zhì)的超聲信號。在這一實施例中，遠(yuǎn)端22包括多個這些超聲元件18。 能量施加設(shè)備I還包括控制器71，其用于根據(jù)相應(yīng)消融電極4施加的能量的局部影響個體地控制消融電極4。于是，控制器71適于在本地確定相應(yīng)消融電極4施加的能量的影響，并使用這一確定的本地影響來控制相應(yīng)的消融電極4。控制器71包括能量施加影響確定單元8和控制單元9。能量施加影響確定單元8適于從生成的超聲信號確定施加到不同位置的能量的能量施加影響，其中，由控制多個超聲元件18的超聲控制單元73向能量施加影響確定單元8提供生成的超聲信號?？刂茊卧?適于根據(jù)針對相應(yīng)消融電極施加能量的位置確定的能量施加影響來控制相應(yīng)的消融電極4。具體而言，消融電極4和控制單元9適于根據(jù)針對相應(yīng)消融電極施加能量的位置確定的能量施加影響個體地控制消融電極4?？刂茊卧?適于根據(jù)針對相應(yīng)位置確定的能量施加影響來控制施加功率的時間、施加功率的持續(xù)時間和/或施加功率的水平，以便控制向相應(yīng)位置施加能量。
消融電極4適于創(chuàng)建損傷線。損傷線可以是具有開放或閉合形狀的線。例如，損傷線可以是直線或環(huán)形線?？梢匝刂h(huán)形環(huán)布置消融電極，可以向著例如肺靜脈的心門壓消融電極，以生成閉合的損傷線。
消融電極4不僅影響相應(yīng)接觸位置的心臟組織，而且影響接觸位置之間的心臟組織。于是，也是在布置超聲元件18的位置，心臟組織受到施加能量的影響。由于超聲元件 18和消融電極4是交替布置的，所以超聲元件18生成超聲信號的位置優(yōu)選至少受到兩個相鄰消融電極4的影響。于是，控制單元9因此能夠適于根據(jù)從與消融電極4相鄰的超聲元件18的超聲信號確定的能量施加影響來控制消融電極4。因此相鄰超聲元件18能夠被分配到消融電極4，其中，根據(jù)從所分配超聲元件18的超聲信號確定的能量施加影響來控制消融電極4。
在另一實施例中，可以向同一超聲兀件分配若干能量施加兀件，例如一對能量施加元件，其中，控制單元適于根據(jù)從同一超聲元件的超聲信號確定的能量施加影響來控制若干能量施加元件。
能量施加影響確定單元8適于從超聲信號確定消融深度作為能量施加影響。具體而言，根據(jù)損傷的發(fā)展個體地控制能量施加元件4，損傷是由消融深度定義的并由相應(yīng)能量施加元件4造成。于是，確定局部損傷進展并基于所確定的局部損傷進展控制能量施加元件4。
能量施加設(shè)備I還包括對象壁厚確定單元15，其用于從超聲信號確定一個或若干能量施加元件4施加能量的位置處的對象壁厚，其中，控制單元9適于根據(jù)所確定的局部對象壁厚控制一個或若干能量施加元件4，例如一個或多個消融電極4。具體而言，可以根據(jù)由一個或若干消融電極4導(dǎo)致的損傷發(fā)展以及局部對象壁厚個體地控制消融電極4。
在下文中示范性描述由感測單元18提供的從超聲信號對消融深度和對象壁厚的確定。
如果向?qū)ο蟀l(fā)出超聲脈沖，超聲脈沖在不同深度反射，使得相應(yīng)超聲元件接收到回波信號。超聲脈沖在對象之內(nèi)不同深度反射而生成的回波信號形成回波系列。圖3中示意性和示范性示出了回波系列51?？紤]到聲速以及向?qū)ο蟀l(fā)出超聲脈沖之后記錄到回波的時間，可以將回波系列轉(zhuǎn)換成對象的超聲反射性質(zhì)對對象之內(nèi)深度的依賴性。在圖3中，根據(jù)任意單位的深度d示出了任意單位的回波系列幅度，其對應(yīng)于超聲反射性質(zhì)，深度對應(yīng)于向?qū)ο蟀l(fā)出脈沖之后接收到相應(yīng)回波的時間。
在這一實施例中，對象是心臟，其中，向壁的心臟組織中發(fā)出超聲脈沖。在圖3中， 52和53表不的回波系列51的區(qū)域?qū)?yīng)于心壁的前表面和后表面。區(qū)域54是由超聲脈沖直接生成的。于是，在嚴(yán)格意義上講，回波系列是圖3中所示沒有區(qū)域54的曲線。
圖3中所示的回波系列51允許相對于發(fā)射超聲脈沖并接收回波的超聲元件的位置確定前后表面52、53的位置。區(qū)域54中第一測量的幅度標(biāo)志著超聲元件的位置。區(qū)域 54之后是幅度基本為零的區(qū)域，之后不久，幅度在區(qū)域52中再次增大，標(biāo)志著在對象處的第一次反射，即，標(biāo)志著對象的前表面。接下來是區(qū)域55，包括對應(yīng)于心壁組織之內(nèi)反射的更小幅度，然后在區(qū)域53中，幅度再次顯著增大，由此標(biāo)志著心壁的后表面。于是，回波系列51允許基于區(qū)域52和53確定前后表面的位置,從而確定局部對象壁厚作為前后表面位置之間的差異。如下文將進一步解釋的，使用其間的區(qū)域55確定消融深度。
可以將幅度值基本為零的區(qū)域之后區(qū)域52中幅度增大的位置確定為對象的前表面位置。然后，幅度在區(qū)域55中顯著減小，確定幅度下次顯著增大的位置(區(qū)域53)作為心壁后表面的位置。換言之，在區(qū)域54中超聲元件結(jié)束之后，接著是“寧靜期”。這一寧靜期接下來由關(guān)聯(lián)到前表面的區(qū)域53中的反射終止。在區(qū)域52中這種反射之后，發(fā)生時段55， 這是由超聲強度的快速且小的溫度變化標(biāo)志的。具體而言，時段55中信號的包絡(luò)往往具有強度的指數(shù)遞減。在時段55的末尾，在與后表面關(guān)聯(lián)的區(qū)域53中再次觀測到強反射。閾值可以預(yù)定義，尤其是可以預(yù)定義相對閾值，其中，如果“寧靜期”之后的反射超過相應(yīng)的預(yù)定義閾值則檢測到前表面，并且其中，如果在時段55結(jié)尾，信號超過相應(yīng)閾值，則檢測到后表面?？梢岳镁哂幸阎氨砻婧秃蟊砻嫖恢玫谋?，通過校準(zhǔn)測量預(yù)定義閾值。
圖3中示范性示出的回波系列51是由在特定時間向?qū)ο笾邪l(fā)出的超聲脈沖生成的。在不同時間向?qū)ο蟀l(fā)出這些超聲脈沖中的若干，由此在不同時間生成回波系列。這些回波系列是從不同時間的不同超聲脈沖獲得的，從而屬于不同時間，它們形成了動態(tài)回波系列。取決于所接收的動態(tài)回波系列的超聲信號因此表示不同深度不同時間對象的反射性質(zhì)。在圖4中示意性和示范性示出了這樣的超聲信號。
在圖4中，由不同亮度表示超聲信號的不同幅度，其中，更高亮度對應(yīng)于更大幅度。根據(jù)深度d和生成相應(yīng)回波系列的時間t示出幅度。圖4中示出的超聲信號形成圖像， 可以將該圖像視為M模式圖像。
通過執(zhí)行消融流程，在心壁中生成損傷，其中，由心壁組織之內(nèi)的損傷邊界界定消融深度。
能量施加影響確定單元適于確定超聲信號中的不連續(xù)并確定消融深度作為發(fā)生不連續(xù)處的超聲信號深度。例如，在圖4中，在第一橢圓56中，僅有超聲信號的連續(xù)變化， 表示在向組織施加能量期間心壁組織的宏觀組織膨脹。在第二橢圓57中，可以觀察到超聲信號的變化不連續(xù)，其表示消融深度。于是，圖4在第二橢圓57中示出了損傷的進展，即消融深度的增大?；谟^察到的不連續(xù)，將消融深度確定為第二雙箭頭59在特定時間示范性示出，而第二雙箭頭58表示一定時間的心壁厚度。應(yīng)當(dāng)指出，在執(zhí)行消融流程期間，由于圖 4中可以看出的宏觀組織膨脹，心壁厚度也隨著時間變化。
為了確定消融深度，能量施加影響確定單元可以適于估計超聲信號中由于組織膨脹造成的時間分辨的偏移，具體而言，宏觀偏移。具體而言，檢測到超聲信號的連續(xù)變化并用于針對向?qū)ο笾邪l(fā)出超聲脈沖且在不同深度由對象反射的每個時間確定由于組織膨脹導(dǎo)致的超聲信號偏移。然后，能量施加影響確定單元計算補償了偏移的超聲信號以校正消融期間由于組織膨脹導(dǎo)致的偏移。具體而言，對于不同的時間，例如，圖4中所示的幅度值與所確定的偏移對應(yīng)地垂直移動，用于補償由組織膨脹導(dǎo)致的這種偏移。然后，優(yōu)選地，能量施加影響確定單元利用例如高斯濾波器，例如抑制偏移補償超聲信號中的噪聲。在實施例中，能量施加影響確定單元適于遵循與偏移補償?shù)某曅盘栔械碾S時間恒定深度對應(yīng)的線，即在對應(yīng)于圖4所示表示的偏移補償超聲信號的表示中遵循水平線，直到發(fā)生轉(zhuǎn)折事件。利用相關(guān)統(tǒng)計確定發(fā)生這種轉(zhuǎn)折事件之前的水平線長度。然后，能量施加影響確定單元適于基于所確定的相連伸展段的長度分配消融/未消融區(qū)域，截止參數(shù)保持靈活。截止參數(shù)例如是O. 25s。具體而言，在偏移補償?shù)某晥D像中，比較水平線上時間相鄰的像素。如果沿著水平線沒有損傷邊界，沿水平線的像素往往具有大致相同的強度，僅可能發(fā)生緩慢的變化。相反，如果損傷邊界，即消融損傷到達水平線，這條線中像素的強度顯著變化。與強度的這種顯著變化相關(guān)聯(lián)的深度定義消融深度。優(yōu)選地，能量施加影響確定單元適于確定沿水平線的伸展段，包括強度基本相同的像素值。在消融波前到達特定水平線時，觀測到這條水平線中伸展長度的顯著減小。如果伸展長度低于預(yù)定義閾值，能量施加影響確定單元將消融深度確定為與伸展長度低于這一預(yù)定義閾值的位置相關(guān)聯(lián)的深度。可以通過校準(zhǔn)測量確定這個預(yù)定義閾值，其中，通過向具有已知消融深度的對象中發(fā)送超聲脈沖來生成超聲信號。而且，通過這種校準(zhǔn)能夠確定相似性度量，用于確定水平線上相鄰像素強度值是否相似，即水平線上兩個相鄰像素值強度是否屬于相同伸展段。例如，通過校準(zhǔn)，可以定義相對閾值，表示像素值強度中的最大相對差異，導(dǎo)致判定這些像素值強度值被認(rèn)為是類似的， 即如果兩個像素值強度的相對差異等于或小于優(yōu)選通過校準(zhǔn)確定的最大相對差異，則認(rèn)為它們是類似的。在實施例中，認(rèn)為長度大于O. 25s，更優(yōu)選大于O. 5s，甚至更優(yōu)選大于Is的伸展表示在對應(yīng)于相應(yīng)水平線的深度處尚未發(fā)生消融。
在另一實施例中，能量施加影響確定單元適于對偏移補償?shù)某曅盘栠M行傅里葉變換，在偏移補償?shù)某曅盘栔幸呀?jīng)利用例如高斯濾波器優(yōu)選抑制了噪聲。將深度維度細(xì)分成不同的深度區(qū)域，其中，對于每個深度區(qū)域，由相同時間定義的信號值的每條線與其屬于相同前一時間的信號值的時間前一線交叉相關(guān)。于是，對于相應(yīng)的深度區(qū)域，確定若干互相關(guān)。將深度維度細(xì)分成不同深度區(qū)域?qū)?yīng)于在例如圖4中所示的M模式圖像中的垂直方向上細(xì)分。例如，可以將垂直線細(xì)分成大約1000個深度區(qū)域。深度區(qū)域的數(shù)量可以是預(yù)定義的，或者，例如根據(jù)要研究的組織厚度或超聲頻率自動或由用戶選擇該數(shù)量。優(yōu)選地，對于具有亞毫米厚度的非常細(xì)動脈組織，深度區(qū)域的數(shù)量小于1000，對于厚度大于20mm的非常厚心室組織，深度區(qū)域的數(shù)量大于1000。
對相應(yīng)深度區(qū)域的互相關(guān)線進行平均。優(yōu)選通過向相應(yīng)深度區(qū)域的互相關(guān)線應(yīng)用平均濾波器進行這種平均化。平均濾波器例如具有十一條線的濾波器寬度。然而，平均濾波器還可以具有更寬或更窄的濾波器寬度。此外，在這一實施例中，能量施加影響確定單元適于對不同深度區(qū)域的平均互相關(guān)線施加傅里葉逆變換，并確定經(jīng)傅里葉逆變換的互相關(guān)線的深度區(qū)域之內(nèi)的峰值。于是，優(yōu)選地，對于每個深度區(qū)域并對于每個時間，確定互相關(guān)線的峰值。
能量施加影響確定單元可以適于通過從相應(yīng)互相關(guān)線中切割出峰值并將拋物線擬合到切割的峰值來確定相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)峰值的深度位置。擬合的拋物線最大值界定相應(yīng)時間相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)峰值的深度位置。
能量施加影響確定單元還可以適于針對每個深度區(qū)域并針對每個時間確定從相應(yīng)時間相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)峰值的深度位置的偏移值。由于峰值是互相關(guān)線的峰值，所以相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)峰值的深度位置表示深度區(qū)域之內(nèi)信號值兩條線之間的偏移，它們已經(jīng)被互相關(guān)以確定相應(yīng)的互相關(guān)線。能量施加影響確定單元可以適于將相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)峰值的深度位置確定為偏移值，或能量施加影響確定單元可以適于執(zhí)行其他步驟，以根據(jù)相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)峰值的相應(yīng)深度位置確定偏移值。例如，可以在能量施加影響確定單元中存儲深度區(qū)域之內(nèi)峰值的深度位置和偏移值之間的預(yù)定義分配，并用于根據(jù)相應(yīng)深度區(qū)域之內(nèi)相應(yīng)峰值的確定深度位置確定偏移值。例如，可以通過校準(zhǔn)確定這些分配。
能量施加影響確定單元可以適于根據(jù)已經(jīng)針對不同深度區(qū)域在不同時間確定的偏移值確定消融深度和消融時間。為了確定消融深度和消融時間，優(yōu)選對所確定的偏移值進行閾值化處理。如果偏移值大于預(yù)定義的偏移閾值，認(rèn)為對應(yīng)深度區(qū)域和時間分別是消融過程發(fā)生的消融深度和消融時間。這一偏移閾值是預(yù)定義的并存儲在能量施加影響確定單元中，可以通過校準(zhǔn)測量確定。
優(yōu)選地，能量施加影響確定單元適于對超聲信號應(yīng)用噪聲減少濾波器，即高頻濾波器。例如，高頻濾波器可以是希耳伯特(Hilbert)濾波器。然而，高頻濾波器也可以是另一種濾波器，像使用帶通截止頻率的濾波器或使用包絡(luò)檢波的濾波器。圖4示出了已經(jīng)應(yīng)用了希耳伯特濾波器的超聲信號。
為了解釋圖4中所示的超聲信號，可以將曲線打斷成各個部分，并重新繪制，如圖 5到9中示范性示出的。
在圖4到10中，可以將恒定時間的超聲信號，即沿這些圖中垂直線的超聲信號視為超聲信號的A線。在圖4到10中，根據(jù)心臟組織壁之內(nèi)的深度d和任意單位的時間t示出了超聲信號。
在圖5中，不應(yīng)用消融流程,例如,不操作射頻消融電極4。于是,超聲信號相對于時變而言是恒定的，即心壁組織的反射性質(zhì)基本不變化。
在消融時，被施加能量的組織的一部分發(fā)熱，來自該區(qū)域的超聲信號開始改變(圖 6)。還可以觀測到，由于熱負(fù)載的原因，被加熱區(qū)域會膨脹，并沿著對應(yīng)于圖4到9中從底部到頂部的方向的方向推動尚未加熱的組織部分。在圖7和8中，示出了如果繼續(xù)消融流程超聲信號將如何變化。在圖9中，已經(jīng)停止了消融流程，即已經(jīng)關(guān)掉了熱源(消融元件)， 導(dǎo)致因冷卻而收縮，對應(yīng)于心臟組織壁后表面的條紋向消融之前的初始位置偏移。未被處理且未觀測到動態(tài)信號變化的組織部分保持其厚度，僅偏移其位置。
圖10示意性和示范性示出了線30,其表示在不同時間由能量施加影響確定單元確定的消融深度，由此表示消融進展。圖10還示出了滑條31，分別由線32和34表示心臟組織壁前表面和后表面的位置，由線33表示特定時間的消融深度。在圖10中，針對消融停止的時刻示出了滑條31?？梢栽陲@示器10上示出圖10，用于對消融進展可視化。
能量施加設(shè)備I還包括游歷單元29，其用于允許導(dǎo)管21，尤其是導(dǎo)管21的遠(yuǎn)端22 游歷到對象之內(nèi)的期望位置。游歷單元29可以適于允許用戶根據(jù)遠(yuǎn)端22的確定位置和優(yōu)選的取向，完全徒手或半自動地對導(dǎo)管21導(dǎo)航。導(dǎo)管21包括內(nèi)置引導(dǎo)模塊(圖I中未示出)，其可以受到游歷單元29的控制。可以利用導(dǎo)向線對導(dǎo)管21進行例如操縱和導(dǎo)航，以便將遠(yuǎn)端22引導(dǎo)到對象之內(nèi)的期望位置。
超聲元件可以是允許在一個方向上可視化的單個探針，或者它們可以是允許二維和/或三維掃描的探針，例如相控陣列、搖動探針、微機械超聲換能器(MUT)陣列等。
在上文參考圖2所述的實施例中，將超聲元件18定位于消融電極4之間以測量局部組織特性，遠(yuǎn)端22是套索導(dǎo)管的遠(yuǎn)端。
圖11示出了導(dǎo)管21遠(yuǎn)端22的另一實施例，即導(dǎo)管的遠(yuǎn)端22，其基于來自 Medtronic公司的肺靜脈消融導(dǎo)管(PVAC)。與標(biāo)準(zhǔn)的PVAC相反，超聲元件18定位于消融電極4之間。在通過雙極性模式操作導(dǎo)管時，優(yōu)選使用本實施例。在這一實施例中，遠(yuǎn)端22 具有所謂的線上設(shè)計，其中，中央的線70適于引入肺靜脈中，在施加能量期間，具有能量施加元件4和超聲元件18的基本圓形部分72坐落在肺靜脈的心門上。
圖12示出了基于PVAC導(dǎo)管的導(dǎo)管遠(yuǎn)端22的另一實施例。在這一實施例中，消融電極4和超聲元件18是集成的。超聲元件18位于消融電極4的外表面上。具體而言，在消融電極4的每個的外表面上放置超聲元件18。在通過單極性模式操作導(dǎo)管時，優(yōu)選使用本實施例。在另一實施例中，具體而言，在將相同導(dǎo)管設(shè)計成用于單極性和雙極性模式時， 將超聲元件18集成到消融電極4中，例如，如圖12所示，并將另一超聲元件放在消融電極 4之間，如圖11所示。于是，可以將另一實施例視為圖11和12所示實施例的組合。
在圖13所示的另一實施例中，遠(yuǎn)端22也是基于PVAC導(dǎo)管的導(dǎo)管遠(yuǎn)端。然而，在這一實施例中，在消融電極4中提供灌注開口 60、62，以允許灌注流體離開導(dǎo)管。超聲元件 18被布置在導(dǎo)管21的遠(yuǎn)端22之內(nèi)，具體而言，在消融電極4之內(nèi)，使得心臟組織的性質(zhì)可以通過灌注開口 60感測到。在這一實施例中，較小的灌注開口 62僅用于灌注目的，較大的灌注開口 60用于灌注目的，并用于通過灌注開口 60感測心臟組織的性質(zhì)。在另一實施例中，導(dǎo)管21的遠(yuǎn)端22不包括較大的灌注開口 60，而是僅有較小的灌注開口 62和超聲元件 18位于消融電極4的外表面上。于是，消融電極4能夠包括灌注開口，其中，a)超聲元件18 可以位于消融電極4之內(nèi)，其中，然后優(yōu)選通過至少一個灌注開口感測心臟組織，或b)超聲元件18可以布置在消融電極4的外表面上。此外，在另一實施例中，可以沒有小灌注開口 62。
消融電極4由管材料61連接，其中，管材料61包括，例如用于控制消融電極4和超聲元件18的電線，其可以適于允許灌注流體流經(jīng)導(dǎo)管并通過灌注開口離開導(dǎo)管。
能量施加設(shè)備I還可以包括灌注控制單元63，通過灌注管與灌注開口連接，以便允許用戶控制心臟組織的灌注。
如果超聲元件位于消融電極之內(nèi)，優(yōu)選布置超聲元件和消融電極，使得可以通過消融電極的開口感測對象，其中，在上述實施例中，開口為灌注開口。然而，這一開口也可以是不用于灌注目的的開口，其中，開口可以由窗口封閉。
可以通過灌注流體作為超聲元件和組織間接觸的媒介，具體而言，如果消融電極之內(nèi)的空間流體連接到灌注管的話，或者通過透聲材料，像聚甲基戊烯或聚對二甲苯居間， 其中，這種材料能夠形成用于感測對象所經(jīng)的開口的窗口。如果超聲元件集成到導(dǎo)管中，具體而言，基于PVAC的導(dǎo)管或套索導(dǎo)管中，優(yōu)選超聲元件始終朝向?qū)ο笫┘幽芰康姆较蚩础?因此可能不必改變超聲波束的方向。
在下文中，將參考圖14所示的流程圖示范性描述向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘臃椒ǖ膶嵤├?br> 在步驟101中，由圖像提供單元2提供對象的圖像，在這一實施例中，對象是人20 的心臟3。在步驟102中，能量施加元件優(yōu)選是導(dǎo)管21遠(yuǎn)端22處的消融電極4，定位其以通過定位單元6、7確定消融電極4的位置。優(yōu)選在顯示器10上相對于對象3示出所確定的位置。消融電極4優(yōu)選已經(jīng)被引導(dǎo)到應(yīng)當(dāng)向?qū)ο笫┘幽芰康奈恢谩Ｈ欢?，如果所確定的消融電極4的位置不對應(yīng)于期望的消融部位，可以利用游歷單元29將消融電極4導(dǎo)航到期望的消融部位。在這種游歷流程期間和/或完成游歷流程之后，可以確定消融電極4的位置，以便在將消融電極導(dǎo)航到期望消融部位時輔助用戶和/或驗證消融電極4是否已經(jīng)導(dǎo)航到期望的消融部位。如果所確定的位置與期望消融部位重合，在步驟103中，利用消融電極4在不同位置向?qū)ο笫┘幽芰俊?br> 在向?qū)ο笫┘幽芰科陂g，超聲元件18在步驟104中生成超聲信號，表示心臟組織在不同位置的性質(zhì)。在步驟105中，由能量施加影響確定單元8從所生成的超聲信號確定向不同位置施加的能量的能量施加影響，并由對象壁厚確定單元15從超聲信號確定相應(yīng)的局部對象壁厚。在這一實施例中，所確定的能量施加影響是局部消融深度。在步驟106 中，由控制單元9根據(jù)針對相應(yīng)消融電極施加能量的位置確定的消融深度和局部對象壁厚個體地控制每個能量施加元件。
優(yōu)選控制向?qū)ο笫┘幽芰?，使得如果某能量施加元件生成的損傷變得透壁了，即如果局部消融深度對應(yīng)于局部對象壁厚,停止通過特定能量施加元件施加能量。由于優(yōu)選個體地控制所有能量施加元件，所以可以確保在每個施加能量的位置，對象，具體而言是心臟，不會被過度治療或治療不足。
優(yōu)選同時執(zhí)行和重復(fù)一方面的步驟103和另一方面的步驟104、105、106，使得能夠根據(jù)實際消融深度和局部對象壁厚實時局部控制能量施加元件。在實施例中，在執(zhí)行步驟104和105之后至少一個時間后，首先執(zhí)行能量施加步驟103，以便允許從消融流程一開始就根據(jù)消融深度和對象壁厚控制能量的施加。
在向?qū)ο笫┘幽芰恐?，可以檢驗消融電極是否接觸對象，尤其是心臟組織，其中，僅在消融電極接觸對象時才向?qū)ο笫┘幽芰俊＠?，如果超聲元件集成到消融電極中， 可以基于對象表面相對于超聲元件的位置(可以從超聲信號確定)并基于相應(yīng)消融電極和相應(yīng)超聲元件之間的已知空間關(guān)系檢驗對象是否與相應(yīng)消融電極接觸。這種空間關(guān)系是已知的，因為已知超聲元件是在哪些位置以哪種取向布置在消融電極之內(nèi)或之上的，或因為消融電極的一部分有一點懸掛于超聲兀件上方，使得超聲的一部分被相應(yīng)消融電極反射， 例如，超聲強度的百分之二到五可能被消融電極的一部分反射。在后一種情況下，可以在超聲信號中看到消融電極，從而能夠?qū)⑾陔姌O的已知位置與所確定的對象表面位置一起用于確定消融電極是否接觸對象。還可以根據(jù)A線的超聲圖像或M模式圖像確定相應(yīng)消融元件是否與對象接觸。例如，如果超聲信號不穩(wěn)定，可以得到結(jié)論對象和相應(yīng)消融電極之間的接觸不夠好或根本沒有接觸。在這種情況下，優(yōu)選迫使導(dǎo)管的遠(yuǎn)端朝向?qū)ο螅栽龃蠼佑|力。如果超聲元件位于消融電極的外表面上，可以通過確定超聲信號中對應(yīng)于對象前壁的一部分是否到達超聲信號的消隱階段來確定接觸。
因此能量施加設(shè)備還可以包括接觸確定單元，其用于確定各消融電極是否與組織接觸，其中，控制單元適于僅在接觸確定單元判定相應(yīng)消融電極和組織間有接觸時才通過消融電極向組織施加能量。
可以使用導(dǎo)管消融治療心臟的心律不齊。簡而言之，在消融流程期間，與消融電極接觸的心臟組織暴露于高溫，例如高于60°C的溫度，使得心臟組織被破壞并形成不導(dǎo)熱瘢痕組織的損傷。優(yōu)選將RF用作能量源。然而，能量施加元件還可以適于利用激光、超聲能量(HIFU)或冷凍(冷凍消融)施加另一種能量，像光能。消融流程可以旨在破壞致心律失常前的組織部位或生成阻礙線，以防止電激活跨過這樣的阻礙線。包括多個消融元件的能量施加設(shè)備使得能夠同時在多個點生成損傷和/或形成閉合或開放的損傷線，具體而言，線15性損傷的損傷線。
為了實現(xiàn)完全和持久的導(dǎo)電阻礙，消融形成的損傷優(yōu)選穿透整個壁厚，即損傷優(yōu)選是透壁的。然而，如果施加過多能量，組織可能會過熱，相鄰器官可能受損傷。這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥，例如食管瘺或心臟填塞，死亡風(fēng)險嚴(yán)重。因此，能量施加設(shè)備優(yōu)選對消融流程期間的損傷進展提供精確而優(yōu)選實時的反饋。
能量施加設(shè)備使用超聲成像檢測局部心壁厚度和損傷進展，以利用多點消融裝置進行消融。使用所獲得的關(guān)于壁厚和損傷進展的信息調(diào)節(jié)在不同點，即在不同位置輸送的能量的量，例如，時間、溫度和/或持續(xù)時間。能量施加設(shè)備因此提供用于消融的局部控制點，使得消融流程更安全且更有效率。
在心律失常治療中，與治療相關(guān)的主要風(fēng)險歸因于消融部位的過熱。在過熱的情況下，無論是治療部位組織的破裂，由此可能向血流中釋放威脅生命的顆粒，或者對相鄰器官和組織的損傷都會遇到。在其他器官受影響的情況下，瘺管可能發(fā)展，這些常常會威脅生命，例如食道中的瘺管死亡率大約為75%。第二個治療風(fēng)險是治療不足。這樣導(dǎo)致患者從手術(shù)恢復(fù)之后不久就回到心律失常的狀態(tài)，導(dǎo)致需要重復(fù)手術(shù)。除了手術(shù)涉及的成本和風(fēng)險， 重復(fù)手術(shù)對于治療學(xué)家而言更困難，因為第一次治療留下了瘢痕組織。由于局部心壁厚度、 灌注、血壓和速度、心臟節(jié)奏等在患者體內(nèi)有很大差異，所以消融流程的最佳設(shè)置在空間上可能變化很大。能量施加設(shè)備可以應(yīng)對這些空間變化，因為可以根據(jù)從超聲信號確定的局部消融深度發(fā)展和局部心壁厚度獨立控制個體消融電極。具體而言，能量施加設(shè)備適于在局部，與消融電極密切相鄰地確定壁厚和損傷進展，以便能夠調(diào)節(jié)傳輸?shù)浇M織中的能量的量，具體而言，RF能量的量。這改善了向?qū)ο笫┘幽芰坑绕涫窍诹鞒蹋粌H因為如上所述局部對象壁厚在空間上變化，而且因為相應(yīng)消融電極和組織間的接觸力強烈影響能量向組織傳輸，還因為對于不同消融電極接觸力可能不同。因此能量施加設(shè)備優(yōu)選適于使用超聲成像，在針對多點消融裝置的多個點，同時檢測局部心壁厚度和/或損傷進展。優(yōu)選使用這種反饋在多個點消融時調(diào)節(jié)消融能量的施加。
在上文參考圖2所述的實施例中，將超聲元件集成到套索導(dǎo)管中，在上文參考圖 11到13所述的實施例中，將超聲元件集成到基于PVAC的導(dǎo)管中。這種集成的優(yōu)點是，在消融例如肺靜脈心門時，超聲元件能夠始終向前看，使得超聲波束的方向優(yōu)選不被改變，即， 優(yōu)選不需要改變超聲波束方向，因為超聲元件優(yōu)選與能量施加元件集成，使得它們在正確方向感測對象，正確方向即與施加能量的位置相鄰的位置或直接在施加能量的位置。而且如果超聲元件集成到其他類別的導(dǎo)管中，優(yōu)選將它們與能量施加元件一起布置，使得超聲元件能夠感測施加能量的位置，或相鄰位置，而無需改變用于感測相應(yīng)位置的超聲波束的方向。
超聲元件優(yōu)選是優(yōu)選工作在15MHz到30MHz頻率范圍之內(nèi)的超聲換能器。盡管在上述實施例中，超聲元件集成到套索導(dǎo)管和基于PVAC的導(dǎo)管中，在其他實施例中，也可以將超聲元件集成到另一種導(dǎo)管中，像吊籃或氣囊導(dǎo)管中。具體而言，還可以將超聲元件集成到具有多個像帶可變遠(yuǎn)端的導(dǎo)管那樣的能量施加元件的其他類型導(dǎo)管中，其中，遠(yuǎn)端的形狀可以由用戶修改。例如，可以使用來自Medtronic公司的多陣列消融導(dǎo)管(MAAC)或多陣列中隔導(dǎo)管(MASC)。
盡管在上述實施例中，施加能量的對象是人的心臟，但能量施加設(shè)備還可以適于向動物心臟施加能量或向人或動物的另一器官或另一部分施加能量。能量施加設(shè)備還可以適于向技術(shù)對象施加能量。
盡管在上述實施例中，能量施加影響確定單元適于確定消融深度作為能量施加影響，但在其他實施例中，能量施加影響確定單元還可以適于確定另一能量施加影響。適當(dāng)種類的能量施加影響取決于施加到對象的能量種類和對象自身種類。能量施加影響表示施加能量誘發(fā)的對象改變。例如，如果通過向?qū)ο笫┘幽芰扛淖兞藢ο竺芏龋梢詫⑹┘幽芰康奈恢玫膶ο竺芏纫暈槟芰渴┘佑绊懘_定單元確定的能量施加影響。
通過研究附圖、公開和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實踐請求保護的本發(fā)明時能夠理解和實現(xiàn)所公開實施例的其他變化。
在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。
單個單元或裝置可以完成權(quán)利要求中列舉的若干項目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉特定手段的簡單事實并不表示不能有利地使用這些手段的組合。
可以由任何其他數(shù)量的單元或裝置進行一個或若干單元或裝置執(zhí)行的確定，像確定能量施加影響，具體而言，確定消融深度，以及確定對象壁厚?？梢詫⒏鶕?jù)能量施加方法的能量施加設(shè)備的確定和/或控制實現(xiàn)為計算機程序的程序代碼模塊和/或?qū)Ｓ糜布?br> 可以在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上存儲和/或分布的計算機程序，介質(zhì)例如是與其他硬件一起供應(yīng)或作為其他硬件一部分供應(yīng)的光存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可以在其他形式中分布， 例如通過互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線電信系統(tǒng)。
權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制范圍。
本發(fā)明涉及一種用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘釉O(shè)備。多個能量施加元件在不同位置向?qū)ο笫┘幽芰?，至少一個超聲元件生成超聲信號，表示對象在不同位置的性質(zhì)，其中根據(jù)針對至少一個能量施加元件施加能量的位置從超聲信號確定的能量施加影響，尤其是消融深度個體地控制至少一個能量施加元件。于是，提供了用于向?qū)ο笫┘幽芰康闹辽僖粋€局部控制點，由此改善向?qū)ο笫┘幽芰康目刂啤?br> 權(quán)利要求
1.一種用于向?qū)ο?3)施加能量的能量施加設(shè)備，所述能量施加設(shè)備(I)包括 -多個能量施加元件(4)，其用于在不同位置向所述對象(3)施加能量， -至少ー個超聲元件(18)，其用于生成指示所述對象在所述不同位置處的性質(zhì)的超聲信號， -能量施加影響確定単元(8)，其用于從所生成的超聲信號確定向所述不同位置所施加的能量的能量施加影響， -控制單元(9 )，其用于根據(jù)針對至少ー個能量施加元件(4 )施加能量的所述位置所確定的所述能量施加影響個體地控制所述至少一個能量施加元件(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量施加設(shè)備，其中，所述能量施加設(shè)備(I)包括分配給所述多個能量施加元件(4)的多個超聲元件(18)，其中，所述控制単元適于根據(jù)從分配給相應(yīng)能量施加元件(4)的ー個或若干超聲元件(18)的ー個或若干超聲信號所確定的一個或若干能量施加影響來控制所述相應(yīng)能量施加元件(4 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量施加設(shè)備，其中，所述能量施加元件(4)是用于創(chuàng)建損傷線的消融電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量施加設(shè)備，其中，所述能量施加設(shè)備(I)包括導(dǎo)管(21)，所述導(dǎo)管用于向所述對象(3)中引入所述多個能量施加元件(4)和所述至少一個超聲元件(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量施加設(shè)備，其中，所述導(dǎo)管(21)包括至少ー個灌注開ロ，所述至少ー個灌注開ロ用于允許灌注流體離開所述導(dǎo)管，其中，所述至少一個超聲元件被布置在所述導(dǎo)管之內(nèi)，從而使得能夠通過所述至少一個灌注開ロ感測所述對象的所述性質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量施加設(shè)備，其中，所述能量施加影響確定単元(8)適于從所述超聲信號確定消融深度作為所述能量施加影響。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量施加設(shè)備，其中，所述超聲信號表示所述對象在不同深度的超聲反射性質(zhì)，其中，所述能量施加影響確定単元適于確定所述超聲信號的不連續(xù)并將發(fā)生所述不連續(xù)處的所述超聲信號的深度確定為所述消融深度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量施加設(shè)備，其中，所述能量施加設(shè)備還包括對象壁厚確定單元(15)，所述對象壁厚確定單元用于從所述超聲信號確定所述至少一個能量施加元件(4)施加能量的位置處的對象壁厚，其中，所述控制単元(9)適于根據(jù)所確定的對象壁厚來控制所述至少一個能量施加元件(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量施加設(shè)備，其中，所述能量施加設(shè)備包括集成在所述能量施加元件中的多個超聲元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的能量施加設(shè)備，其中，所述超聲元件被置于所述能量施加元件的外表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的能量施加設(shè)備，其中，所述能量施加元件包括具有開ロ的外表面，并且其中，所述超聲元件被定位在所述能量施加元件之內(nèi)，從而使得能夠通過所述開ロ感測所述對象的所述性質(zhì)。
12.一種用于引入到對象(3)中的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管包括 -多個能量施加元件(4)，其用于在不同位置向所述對象(3)施加能量，-至少ー個超聲元件(18)，其用于生成指示所述對象(3)在所述不同位置處的性質(zhì)的超聲信號， 其中，所述導(dǎo)管適于與如下單元協(xié)作 -能量施加影響確定単元(8)，其用于從所生成的超聲信號確定向所述不同位置所施加的能量的能量施加影響， -控制單元(9)，其用于根據(jù)針對至少ー個能量施加元件(4)施加能量的位置所確定的所述能量施加影響個體地控制所述至少一個能量施加元件(4)。
13.ー種用于控制向?qū)ο?3)施加能量的控制器，其中，所述控制器(71)適于與如下元件協(xié)作 -多個能量施加元件(4)，其用于在不同位置向所述對象(3)施加能量， -至少ー個超聲元件(18)，其用于生成指示所述對象在所述不同位置處的性質(zhì)的超聲信號， 其中，所述控制器包括 -能量施加影響確定単元(8)，其用于從所生成的超聲信號確定向所述不同位置所施加的能量的能量施加影響， -控制單元(9)，其用于根據(jù)針對至少ー個能量施加元件(4)施加能量的位置所確定的所述能量施加影響個體地控制所述至少一個能量施加元件(4)。
14.一種用于向?qū)ο?3)施加能量的能量施加方法，所述能量施加方法包括 -由多個能量施加元件(4)在不同位置向所述對象(3)施加能量， -由至少ー個超聲元件(18)生成指示所述對象(3)在所述不同位置的性質(zhì)的超聲信號， -由能量施加影響確定単元(8)從所生成的超聲信號確定向所述不同位置所施加的能量的能量施加影響， -由控制單元(9)根據(jù)針對至少ー個能量施加元件(4)施加能量的位置所確定的所述能量施加影響個體地控制所述至少一個能量施加元件(4)。
15.一種用于向?qū)ο笫┘幽芰康挠嬎銠C程序，所述計算機程序包括用于在控制所述能量施加方法的計算機上運行所述計算機程序時，令根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量施加設(shè)備執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14所述的能量施加方法的步驟的程序代碼模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向?qū)ο笫┘幽芰康哪芰渴┘釉O(shè)備。多個能量施加元件(4)在不同位置向?qū)ο笫┘幽芰?，至少一個超聲元件(18)生成超聲信號，表示對象在不同位置的性質(zhì)，其中，根據(jù)針對至少一個能量施加元件施加能量的位置從超聲信號確定的能量施加影響，尤其是消融深度個體地控制至少一個能量施加元件。于是，提供了用于向?qū)ο笫┘幽芰康闹辽僖粋€局部控制點，由此改善向?qū)ο笫┘幽芰康目刂啤?br> 文檔編號A61B18/14GK102985023SQ201180032308
公開日2013年3月20日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者S·德拉迪, E·G·A·哈克斯, G·H·M·海斯貝斯, J·F·蘇伊吉維爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司