本申請(qǐng)要求2014年5月9日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/991,235的根據(jù)35U.S.C.§119的優(yōu)先權(quán),該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容被整體地通過(guò)引用結(jié)合到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開(kāi)涉及醫(yī)療裝置以及用于制造醫(yī)療裝置的方法。更具體而言,本公開(kāi)涉及用于映射和/或消融心臟組織的醫(yī)療裝置和方法。
背景技術(shù):
已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種體內(nèi)醫(yī)療裝置以供醫(yī)學(xué)使用,例如血管內(nèi)使用。這些裝置中的某些包括導(dǎo)線、導(dǎo)管等。這些裝置由多種不同的制造方法中的任何一個(gè)制造,并且可根據(jù)多種方法中的任何一個(gè)被使用。在已知的醫(yī)療裝置和方法之中,每個(gè)具有特定優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。一直需要提供替換的醫(yī)療裝置以及用于制造和使用醫(yī)療裝置的替換的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本公開(kāi)提供了用于醫(yī)療裝置的設(shè)計(jì)、材料、制造方法以及使用替換方案。
在第一示例中,公開(kāi)了一種用于映射心臟的電活動(dòng)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括導(dǎo)管軸,耦接至導(dǎo)管軸的多個(gè)電極和耦接至導(dǎo)管軸的處理器。該處理器被構(gòu)造成收集由所述多個(gè)電極感測(cè)的多個(gè)信號(hào),確定所述多個(gè)信號(hào)的主導(dǎo)頻率,并且針對(duì)對(duì)應(yīng)于主導(dǎo)頻率的所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)生成替換信號(hào)。此外,每個(gè)替換信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)信號(hào)中的一個(gè)的相移。處理器還可隨時(shí)間推移而顯示替換信號(hào)的特性。
除上述之外或作為其替換,并且在另一示例中,確定主導(dǎo)頻率包括使用傅立葉變換來(lái)處理所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè),基于已處理的多個(gè)信號(hào)來(lái)生成復(fù)合信號(hào),以及識(shí)別復(fù)合信號(hào)中的具有最大功率的頻率。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,該系統(tǒng)包括對(duì)已處理的多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)進(jìn)行帶通濾波。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,帶通濾波包括針對(duì)已處理的所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)使在3至7Hz頻帶中的數(shù)據(jù)通過(guò)。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,基于已處理的多個(gè)信號(hào)來(lái)生成復(fù)合信號(hào)包括:生成在每個(gè)頻率下具有以下值的復(fù)合信號(hào),該值為每個(gè)頻率下的已處理的多個(gè)信號(hào)的中值、平均值或模值中的一個(gè)。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,替換信號(hào)的相移是基于該復(fù)合信號(hào)的。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,每個(gè)替換信號(hào)是正弦波。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,每個(gè)替換信號(hào)是正弦波的解析表示。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,該解析表示是通過(guò)希爾伯特變換生成的。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,該解析表示是鋸齒。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,系統(tǒng)包括確定每個(gè)替換信號(hào)上的基準(zhǔn)點(diǎn)。此外,每個(gè)替換信號(hào)上的基準(zhǔn)點(diǎn)是以下各項(xiàng)中的一個(gè):具有最大負(fù)導(dǎo)數(shù)的點(diǎn)、過(guò)零點(diǎn)以及相位π/2處的點(diǎn)。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,該系統(tǒng)包括:基于已識(shí)別的基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)確定用于所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)的激活時(shí)間,基于確定出的用于所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)的激活時(shí)間而生成激活映射圖,并且顯示激活映射圖。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,隨時(shí)間推移而顯示替換信號(hào)的特性包括顯示動(dòng)態(tài)映射圖。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,隨時(shí)間推移而顯示替換信號(hào)的特性包括顯示一個(gè)或多個(gè)替換信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)相位值。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,隨時(shí)間推移而顯示替換信號(hào)的特性包括在動(dòng)態(tài)映射圖上顯示希爾伯特變換的結(jié)果。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,公開(kāi)了一種用于映射心臟的電活動(dòng)的方法。該方法包括用位于心臟內(nèi)的多個(gè)電極來(lái)感測(cè)多個(gè)信號(hào),確定所述多個(gè)信號(hào)的主導(dǎo)頻率,并且針對(duì)對(duì)應(yīng)于主導(dǎo)頻率的所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)生成替換信號(hào)。每個(gè)替換信號(hào)可以具有對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)信號(hào)中的一個(gè)的相移。方法還可以包括隨時(shí)間推移而顯示替換信號(hào)的特性。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,確定主導(dǎo)頻率包括使用傅立葉變換來(lái)處理所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè),基于已處理的多個(gè)信號(hào)來(lái)生成復(fù)合信號(hào)、以及識(shí)別復(fù)合信號(hào)中的具有最大功率的頻率。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,映射心臟的電活動(dòng)的方法包括對(duì)已處理的多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)進(jìn)行帶通濾波。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,帶通濾波包括針對(duì)已處理的所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)使在3至7Hz頻帶中的數(shù)據(jù)通過(guò)。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,基于已處理的多個(gè)信號(hào)來(lái)生成復(fù)合信號(hào)包括生成在每個(gè)頻率下具有以下值的復(fù)合信號(hào),所述值為每個(gè)頻率下的已處理的多個(gè)信號(hào)的中值、平均值或模值中的一個(gè)。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,替換信號(hào)的相移是基于該復(fù)合信號(hào)的。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,每個(gè)替換信號(hào)是正弦波。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,每個(gè)替換信號(hào)是正弦波的解析表示。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,該解析表示是通過(guò)希爾伯特變換生成的。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,該解析表示是鋸齒。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,每個(gè)替換信號(hào)上的基準(zhǔn)點(diǎn)是以下各項(xiàng)中的一個(gè):具有最大負(fù)導(dǎo)數(shù)的點(diǎn)、過(guò)零點(diǎn)以及相位π/2處的點(diǎn)。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,方法包括:基于已識(shí)別基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)確定用于所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)的激活時(shí)間,基于確定出的用于所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)的激活時(shí)間而生成激活映射圖,并且顯示激活映射圖。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,公開(kāi)了一種用于確定心臟電信號(hào)中的激活時(shí)間的方法。方法包括用位于心臟內(nèi)的多個(gè)電極來(lái)感測(cè)多個(gè)心臟電信號(hào)并處理所述多個(gè)信號(hào)。處理所述多個(gè)信號(hào)可以包括將所述多個(gè)信號(hào)變換到頻域中。該方法還可以包括根據(jù)已處理的多個(gè)信號(hào)來(lái)生成復(fù)合信號(hào),并且從復(fù)合信號(hào)中識(shí)別最大頻率分量,確定已識(shí)別頻率下的用于所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)的相位值,并且針對(duì)所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)生成近似信號(hào)。生成的近似信號(hào)可以具有相移。方法還可以包括隨時(shí)間推移而顯示近似信號(hào)的特性。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,處理所述多個(gè)信號(hào)包括去除所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)中的在3至7Hz頻帶外面的數(shù)據(jù)。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,從已處理的多個(gè)信號(hào)生成復(fù)合信號(hào)包括確定每個(gè)頻率下的全部的所述多個(gè)信號(hào)的中值,確定每個(gè)頻率下的全部的所述多個(gè)信號(hào)的平均值,或者確定每個(gè)頻率下的全部的所述多個(gè)信號(hào)的模值。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,所述方法包括確定每個(gè)近似信號(hào)上的基準(zhǔn)點(diǎn),基于已識(shí)別的基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)確定用于所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)的激活時(shí)間,基于確定出的用于所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)的激活時(shí)間而生成激活映射圖,并且顯示激活映射圖。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,公開(kāi)了一種用于映射心臟的電活動(dòng)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括導(dǎo)管軸、耦接至導(dǎo)管的多個(gè)電極和耦接至導(dǎo)管軸的處理器。該處理器可以構(gòu)造為:收集由所述多個(gè)電極感測(cè)的多個(gè)信號(hào),確定所述多個(gè)信號(hào)的主導(dǎo)頻率,并且針對(duì)對(duì)應(yīng)于主導(dǎo)頻率的所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)生成替換信號(hào)。替換信號(hào)可以具有對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)信號(hào)中的一個(gè)的相移。系統(tǒng)還可以包括隨時(shí)間推移而顯示替換信號(hào)的特性。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在確定所述多個(gè)信號(hào)的主導(dǎo)頻率的另一示例中,處理器進(jìn)一步被構(gòu)造為將所述多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)變換到頻域中,從已變換的多個(gè)信號(hào)中的每一個(gè)生成復(fù)合信號(hào),并且確定復(fù)合信號(hào)中的具有最大功率的頻率。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,其中,每個(gè)替換信號(hào)是正弦波或鋸齒。
除上述示例中的任何一個(gè)或多個(gè)之外或者作為其替換,并且在另一示例中,每個(gè)替換信號(hào)是正弦波的解析表示。
某些實(shí)施例的上述概要并不意圖描述本公開(kāi)的每個(gè)公開(kāi)實(shí)施例或每個(gè)實(shí)施方式。隨后的附圖說(shuō)明以及具體實(shí)施方式更特別地舉例說(shuō)明這些實(shí)施例。
附圖說(shuō)明
結(jié)合附圖來(lái)考慮以下詳細(xì)描述可更全面地理解本公開(kāi),在所述附圖中:
圖1是用于出于診斷和治療的目的訪問(wèn)身體內(nèi)的目標(biāo)組織區(qū)域的示例性導(dǎo)管系統(tǒng)的示意圖;
圖2是具有籃狀功能元件承載結(jié)構(gòu)以便與圖1的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)地使用的示例性映射導(dǎo)管的示意圖;
圖3是包括多個(gè)映射導(dǎo)管的示例性功能元件的示意圖;
圖4是時(shí)域中的示例性電記錄圖信號(hào)和頻域中的相應(yīng)頻率表示的圖示;
圖5A—5C是示例性頻譜和相應(yīng)復(fù)合頻譜的圖示;
圖6是示例性復(fù)合頻譜及其最大功率值的圖示;
圖7是被正弦信號(hào)覆蓋的示例性電記錄圖的圖示;
圖8是示例性相移替換信號(hào)正弦波和相應(yīng)動(dòng)態(tài)顯示的圖示;
圖9是被原始信號(hào)覆蓋的示例性替換正弦信號(hào)的圖示;
圖10是顯示激活時(shí)間的示例性激活映射圖的圖示。
圖11A—11C是被概率分布覆蓋的示例性激活信號(hào)的圖示。
雖然本公開(kāi)可修改為多種改型和替代形式,但是已經(jīng)在附圖中以示例的方式示出其特定細(xì)節(jié),并將進(jìn)行詳細(xì)描述。然而,應(yīng)理解的是并不意圖使本發(fā)明的各方面局限于所描述的特定實(shí)施例。相反地,意圖涵蓋落在本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價(jià)物以及替換方案。
具體實(shí)施方式
針對(duì)以下定義術(shù)語(yǔ),應(yīng)當(dāng)應(yīng)用這些定義,除非在權(quán)利要求中或者在本說(shuō)明書(shū)中的別處給出了不同的定義。
所有數(shù)值在本文中被假設(shè)為被術(shù)語(yǔ)“大約”修飾,無(wú)論是否明確地指明。術(shù)語(yǔ)“大約”一般地指的是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)為等價(jià)于敘述值(例如,具有相同的功能或結(jié)果)的數(shù)的范圍。在許多情況下,術(shù)語(yǔ)“大約”可包括被四舍五入到最近有效數(shù)字的數(shù)。
用端點(diǎn)進(jìn)行的數(shù)值范圍的敘述包括該范圍內(nèi)的所有數(shù)(例如,1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4以及5)。
如在本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)指示物,除內(nèi)容另外清楚地指明。如在本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中所使用的術(shù)語(yǔ)“或”一般地在包括“和/或”的意義上采用,除非內(nèi)容清楚地另外規(guī)定。
應(yīng)注意的是在本說(shuō)明書(shū)中對(duì)“示例”、“某些示例”、“其它示例”等的提及指示所述示例可包括一個(gè)或多個(gè)特定特征、結(jié)構(gòu)和/或特性。然而,此類敘述不一定意味著所有示例都包括該特定特征、結(jié)構(gòu)和/或特性。另外,當(dāng)結(jié)合一個(gè)示例來(lái)描述特定特征、結(jié)構(gòu)和/或特性時(shí),應(yīng)理解的是此類特征、結(jié)構(gòu)和/或特性也可結(jié)合其它示例來(lái)使用,無(wú)論是否明確地描述,除非清楚地相反說(shuō)明。并且,當(dāng)結(jié)合一個(gè)示例來(lái)描述特定特征、結(jié)構(gòu)和/或特性時(shí),隱含的是其它示例可以所有組合方式包括少于全部的公開(kāi)特征、結(jié)構(gòu)和/或特性。
應(yīng)參考其中將不同圖中的類似元件相同地編號(hào)的各圖來(lái)閱讀以下描述。本描述和不一定按比例的附圖描繪說(shuō)明性實(shí)施例,并且并不意圖限制本發(fā)明的范圍。
映射心律紊亂的電生理現(xiàn)象常常涉及到向心室中引入籃狀導(dǎo)管(例如Constellation)或具有多個(gè)傳感器的其它映射/傳感裝置。例如電極之類的傳感器檢測(cè)傳感器位置處的生理信號(hào),諸如心臟電活動(dòng)??赡芷谕箼z測(cè)到的心臟電活動(dòng)被處理成相對(duì)于傳感器位置準(zhǔn)確地表示通過(guò)心臟組織的細(xì)胞激勵(lì)的電記錄圖信號(hào)。處理系統(tǒng)然后可分析并向顯示裝置輸出信號(hào)。此外,處理系統(tǒng)可將信號(hào)作為已處理輸出而輸出,諸如靜態(tài)或動(dòng)態(tài)激活映射圖。諸如醫(yī)生之類的用戶可使用已處理輸出來(lái)執(zhí)行診斷程序。
圖1是用于出于診斷和/或治療目的來(lái)訪問(wèn)身體內(nèi)的目標(biāo)組織區(qū)域的系統(tǒng)10的示意圖。圖1一般地示出了部署在心臟的左心房中的系統(tǒng)10。替換地,可以將系統(tǒng)10部署在心臟的其它區(qū)域中,諸如左心室、右心房或右心室。雖然所示實(shí)施例示出了系統(tǒng)10被用于消融心肌組織,但系統(tǒng)10(和本文所述的方法)可替換地被構(gòu)造為供在其它組織消融應(yīng)用中使用,諸如用于消融身體的前列腺、大腦、膽囊、子宮、神經(jīng)、血管及其它區(qū)域中的組織的程序,包括在不一定基于導(dǎo)管的系統(tǒng)中。
系統(tǒng)10包括映射導(dǎo)管或探針14和消融導(dǎo)管或探針16。每個(gè)探針14/16可被使用適當(dāng)?shù)慕?jīng)皮訪問(wèn)技術(shù)通過(guò)靜脈或動(dòng)脈(例如,股靜脈或動(dòng)脈)而單獨(dú)地引入到選定心臟區(qū)域12中。替換地,可以將映射探針14和消融探針16組裝在集成式結(jié)構(gòu)中以實(shí)現(xiàn)在心臟區(qū)域12中的同時(shí)引入和部署。
映射探針14可包括柔性導(dǎo)管本體18。導(dǎo)管本體18的遠(yuǎn)端承載三維多電極結(jié)構(gòu)20。在所示實(shí)施例中,結(jié)構(gòu)20采取限定開(kāi)口內(nèi)部空間22的籃狀的形式(參見(jiàn)圖2),盡管可以使用其它多電極結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)20承載多個(gè)映射電極24(在圖1上未明確地示出,但在圖2上示出),每個(gè)在結(jié)構(gòu)20和傳導(dǎo)構(gòu)件上具有電極位置。每個(gè)電極24可被構(gòu)造為感測(cè)或檢測(cè)鄰近于每個(gè)電極24的解剖區(qū)域中的固有生理活動(dòng),例如被表示為電信號(hào)。
另外,電極24可被構(gòu)造為檢測(cè)解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的固有生理活動(dòng)的激活信號(hào)。例如,固有心臟電活動(dòng)可包括在激活事件開(kāi)始時(shí)具有活動(dòng)的相對(duì)大的尖峰的電活動(dòng)的重復(fù)或半重復(fù)波。電極24可感測(cè)此類激活事件和此類激活事件發(fā)生的時(shí)間。一般地,電極24可隨著電活動(dòng)波傳播通過(guò)心臟而在不同的時(shí)間感測(cè)激活事件。例如,電波可在第一組電極24附近開(kāi)始,該第一組電極24可相對(duì)同時(shí)地或者在相對(duì)小的時(shí)間窗內(nèi)感測(cè)激活事件。隨著電波傳播通過(guò)心臟,第二組電極24可在比第一組電極24晚的時(shí)間感測(cè)電波的激活事件。
電極24被電耦接到處理系統(tǒng)32。信號(hào)線(未示出)可被電耦接到結(jié)構(gòu)20上的每個(gè)電極24。該信號(hào)線可延伸通過(guò)探針14的本體18,并且將每個(gè)電極24電耦接到處理系統(tǒng)32的輸入端。電極24感測(cè)鄰近于其在心臟內(nèi)的位置的解剖區(qū)域(例如,心肌組織)中的心臟電活動(dòng)。感測(cè)的心臟電活動(dòng)(例如,由心臟產(chǎn)生的電信號(hào),其可包括激活信號(hào))可被處理系統(tǒng)32處理以通過(guò)生成已處理輸出-例如解剖映射圖(例如,矢量場(chǎng)映射圖、激活時(shí)間映射圖)或希爾伯特變換圖-以識(shí)別心臟內(nèi)的適合于診斷和/或治療程序(諸如消融程序)的一個(gè)或多個(gè)地點(diǎn)(site)來(lái)幫助用戶(例如醫(yī)生)。例如,處理系統(tǒng)32可識(shí)別近場(chǎng)信號(hào)分量(例如,源自于鄰近于映射電極24的細(xì)胞組織的激活信號(hào))或相消遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)分量(例如,源自于非相鄰組織的激活信號(hào))。在其中結(jié)構(gòu)20被設(shè)置在心臟的心房中的此類示例中,如在圖1中,近場(chǎng)信號(hào)分量可包括源自于心房心肌組織的激活信號(hào),而遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)分量可包括源自于心室心肌組織的激活信號(hào)。近場(chǎng)激活信號(hào)分量可被進(jìn)一步分析以找到病狀的存在并確定適合于針對(duì)該病狀的治療(例如,消融療法)的消融的位置。
處理系統(tǒng)32可包括用于接收和/或處理獲取的生理活動(dòng)的專用電路(例如,分立邏輯元件和一個(gè)或多個(gè)微控制器;專用集成電路(ASIC);或者特殊配置可編程裝置,諸如可編程邏輯器件(PLD)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA))。在某些示例中,處理系統(tǒng)32包括執(zhí)行用以接收、分析和顯示與接收到的生理活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的信息的指令的通用微處理器和/或?qū)S梦⑻幚砥?例如,數(shù)字信號(hào)處理器或DSP,其可被優(yōu)化以便處理激活信號(hào))。在此類示例中,處理系統(tǒng)32可以包括程序指令,其在被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行信號(hào)處理的一部分。程序指令可以包括例如被微處理器或微控制器執(zhí)行的固件、微代碼或應(yīng)用程序。上述實(shí)施方式僅僅是示例性的,并且讀者將認(rèn)識(shí)到處理系統(tǒng)32可以采取用于接收電信號(hào)和處理接收到的電信號(hào)的任何適當(dāng)形式。
另外,處理系統(tǒng)32可被構(gòu)造為測(cè)量鄰近于電極24的心肌組織中的所感測(cè)的心臟電活動(dòng)。例如,處理系統(tǒng)23可被構(gòu)造為檢測(cè)與被映射的解剖特征中的支配轉(zhuǎn)子或發(fā)散的激活模式相關(guān)聯(lián)的心臟電活動(dòng)。支配轉(zhuǎn)子和/或發(fā)散的激活模式在心房纖維性顫動(dòng)的開(kāi)始以及保持中起到了作用,并且轉(zhuǎn)子路徑、轉(zhuǎn)子芯和/或發(fā)散的焦點(diǎn)的消融在終止心房纖維性顫動(dòng)中可以是有效的。處理系統(tǒng)32處理所感測(cè)的心臟電活動(dòng)以生成相關(guān)特性的顯示。此類已處理輸出可包括等時(shí)線圖、激活時(shí)間映射圖、作用電位持續(xù)時(shí)間(APD)映射圖、希爾伯特變換圖、矢量場(chǎng)映射圖、等值線圖、可靠性映射圖、電記錄圖、心臟作用電位等。相關(guān)特性可幫助用戶識(shí)別適合于消融治療的地點(diǎn)。
消融探針16包括承載一個(gè)或多個(gè)消融電極36的柔性導(dǎo)管本體34。一個(gè)或多個(gè)消融電極36被電連接到射頻(RF)發(fā)生器37,其被構(gòu)造為向一個(gè)或多個(gè)消融電極36輸送消融能量。消融探針16可以是相對(duì)于要處理的解剖特征以及結(jié)構(gòu)20而言是可移動(dòng)的。消融探針16可以隨著一個(gè)或多個(gè)消融電極36相對(duì)于要治療的組織被定位而可位于結(jié)構(gòu)20的電極24之間或鄰近于電極24。
處理系統(tǒng)32可向適當(dāng)?shù)难b置輸出數(shù)據(jù),例如顯示設(shè)備40,其可為用戶顯示相關(guān)信息。在某些示例中,裝置40是CRT、LED或其它類型的顯示器或打印機(jī)。裝置40以對(duì)用戶有用的格式呈現(xiàn)相關(guān)特性。另外,處理系統(tǒng)32可生成位置識(shí)別輸出以便在裝置40上顯示,其幫助用戶將消融電極36引導(dǎo)至與被識(shí)別用于消融的地點(diǎn)處的組織接觸。
圖2圖示出映射導(dǎo)管14,并且示出了適合于在圖1中所示的系統(tǒng)中使用的遠(yuǎn)端處的電極24。映射導(dǎo)管14可包括柔性導(dǎo)管本體18,其遠(yuǎn)端可承載具有映射電極或傳感器24的三維多電極結(jié)構(gòu)20。映射電極24可感測(cè)心肌組織中的心臟電活動(dòng),包括激活信號(hào)。感測(cè)的心臟電活動(dòng)可被處理系統(tǒng)32處理以幫助用戶經(jīng)由生成的并顯示的相關(guān)特性來(lái)識(shí)別具有心律失?;蚱渌募〔畹囊粋€(gè)或多個(gè)地點(diǎn)。此信息然后可以用來(lái)確定用于向已識(shí)別地點(diǎn)施加適當(dāng)治療(諸如消融)的適當(dāng)位置,并將一個(gè)或多個(gè)消融電極36導(dǎo)航至已識(shí)別地點(diǎn)。
所示的三維多電極結(jié)構(gòu)20包括基部構(gòu)件41和端帽42,在其之間,柔性樣條44大體上以周向間隔開(kāi)的關(guān)系延伸。如在本文中討論的,結(jié)構(gòu)20可采取限定開(kāi)口內(nèi)部空間22的籃狀的形式。在某些示例中,樣條44由彈性惰性材料制成,諸如Nitinol、其它金屬、硅橡膠、適當(dāng)?shù)木酆衔锏?,并且以彈性、預(yù)張條件連接在基部構(gòu)件41與端帽42之間,以彎曲并符合于其接觸的組織表面。在圖2中所示的示例中,八個(gè)樣條44形成三維多電極結(jié)構(gòu)20。在其它示例中可以使用附加或更少的樣條44。如所示,每個(gè)樣條44承載八個(gè)映射電極24。在三維多電極結(jié)構(gòu)20的其它示例中,可以在每個(gè)樣條44上設(shè)置附加或更少的映射電極24。在圖2中所示的示例中,結(jié)構(gòu)20是相對(duì)小的(例如,在直徑上為40mm或更小)。在替換示例中,結(jié)構(gòu)20甚至更小或更大(例如,在直徑上為小于或大于40mm)。
可滑動(dòng)護(hù)套50可以可沿著導(dǎo)管本體18的主軸移動(dòng)。相對(duì)于導(dǎo)管本體18向遠(yuǎn)側(cè)移動(dòng)護(hù)套50可促使護(hù)套50在結(jié)構(gòu)20上移動(dòng),從而將結(jié)構(gòu)20折疊成適合于引入到解剖結(jié)構(gòu)(諸如心臟)的內(nèi)部空間中和/或從其去除的緊湊式低姿態(tài)狀態(tài)。相反地,相對(duì)于導(dǎo)管本體向近側(cè)移動(dòng)護(hù)套50可使結(jié)構(gòu)20暴露,以允許結(jié)構(gòu)20彈性地?cái)U(kuò)展并采取圖2中所示的預(yù)張位置。
信號(hào)線(未示出)可被電耦接到每個(gè)映射電極24。信號(hào)線可通過(guò)映射導(dǎo)管20的本體18(或者另外通過(guò)和/或沿著本體18)延伸到手柄54中,在那里其被耦接到外部連接件56,該外部連接件56可以是多引腳連接件。連接件56將映射電極24電耦接到處理系統(tǒng)32。應(yīng)理解的是這些描述僅僅是示例。在美國(guó)專利號(hào)6,070,094、6,233,491以及6,735,465中可以找到關(guān)于用于處理由映射導(dǎo)管生成的處理信號(hào)的這些及其它示例性映射系統(tǒng)和方法的某些附加細(xì)節(jié),該專利的公開(kāi)被通過(guò)引用明確地結(jié)合到本文中。
為了舉例說(shuō)明圖10的操作,圖3是包括多個(gè)映射電極24的籃狀結(jié)構(gòu)20的示例的示意性側(cè)視圖。在所示示例中,籃狀結(jié)構(gòu)包括64個(gè)映射電極24。映射電極24以八個(gè)電極的群組(標(biāo)記為1、2、3、4、5、6、7以及8)被布置在八個(gè)樣條(標(biāo)記為A、B、C、D、E、F、G以及H)中的每一個(gè)上。雖然六十四個(gè)映射電極24的布置被示為設(shè)置在籃狀結(jié)構(gòu)20上,但映射電極24可替換地以不同的數(shù)目(更多或更少的樣條和/或電極)、在不同的結(jié)構(gòu)上和/或在不同的位置上布置。另外,可以將在相同或不同的解剖結(jié)構(gòu)中部署多個(gè)籃狀結(jié)構(gòu)以同時(shí)地從不同的解剖結(jié)構(gòu)獲得信號(hào)。
在籃狀結(jié)構(gòu)20鄰近于要治療的解剖結(jié)構(gòu)(例如心臟的左心房、左心室、右心房或右心室)定位之后,處理系統(tǒng)32被構(gòu)造為從每個(gè)電極24通道記錄心臟電活動(dòng),并且該心臟電活動(dòng)與相鄰解剖結(jié)構(gòu)的生理活動(dòng)有關(guān)。例如,心臟電活動(dòng)可包括激活信號(hào),其可指示生理活動(dòng)的開(kāi)始,諸如心臟的收縮。電極24感測(cè)包括激活信號(hào)的此類心臟電活動(dòng)??身憫?yīng)于固有生理活動(dòng)(例如固有地生成的電信號(hào))或者基于所述多個(gè)電極24中的至少一個(gè)命令的預(yù)定起搏協(xié)議(例如由起搏裝置輸送的輸送電信號(hào))來(lái)感測(cè)生理活動(dòng)的心臟電活動(dòng)。
電極沿著籃狀導(dǎo)管或其它映射/傳感裝置的布置、尺寸、間距和位置與目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的特定幾何結(jié)構(gòu)組合可促進(jìn)電極24能夠(或不能)感測(cè)、測(cè)量、收集并發(fā)送細(xì)胞組織的電活動(dòng)。如所述,由于映射導(dǎo)管、籃狀導(dǎo)管或其它類似傳感裝置的樣條44是可彎曲的,所以其可以以多種形狀和/或構(gòu)造符合于特定的解剖區(qū)域。此外,在解剖區(qū)域中的任何給定位置處,結(jié)構(gòu)20可被操縱,使得一個(gè)或多個(gè)樣條44可不接觸相鄰細(xì)胞組織。例如,樣條44可相互扭絞、彎曲或堆疊,從而將樣條44與附近的細(xì)胞組織分離。另外,由于電極24被設(shè)置在樣條44中的一個(gè)或多個(gè)上,所以其可不保持與相鄰細(xì)胞組織的接觸。未保持與細(xì)胞組織的接觸的電極24可能不能感測(cè)、檢測(cè)、測(cè)量、收集和/或發(fā)送電活動(dòng)信息。此外,由于電極24可能不能感測(cè)、檢測(cè)、測(cè)量、收集和/或發(fā)送電活動(dòng)信息,所以處理系統(tǒng)32可能不能準(zhǔn)確地顯示診斷信息和/或已處理的輸出。例如,某些所需信息可能遺漏和/或被不準(zhǔn)確地顯示。
除上文所述的之外,電極24可能由于其它原因而未與相鄰細(xì)胞組織接觸。例如,映射導(dǎo)管14的操縱可導(dǎo)致電極24的移動(dòng),從而產(chǎn)生不良的電極與組織接觸。此外,電極24可鄰近于纖維、壞死或功能麻木組織而定位。鄰近于纖維性、壞死或功能上麻木組織而定位的電極24可能不能感測(cè)電位的變化,這是因?yàn)槔w維性、壞死或功能上麻木組織可能不能對(duì)電位的變化進(jìn)行去極和/或響應(yīng)。最后,遠(yuǎn)程心室事件和電線噪聲可使組織活動(dòng)的測(cè)量結(jié)果失真。
然而,接觸健康的有響應(yīng)性的細(xì)胞組織的電極24可感測(cè)到傳播的細(xì)胞激活波前的電壓電位的變化。細(xì)胞組織的電壓電位的變化可被感測(cè)、收集并顯示為電記錄圖。電記錄圖可以是隨時(shí)間推移的細(xì)胞組織的電壓電位的變化的視覺(jué)表示。另外,可能期望的是將電記錄圖的特定特性定義為電信號(hào)的“基準(zhǔn)”點(diǎn)。出于本公開(kāi)的目的,可將基準(zhǔn)點(diǎn)理解為可以被用作細(xì)胞激活的識(shí)別特性的電記錄圖的特性?;鶞?zhǔn)點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的峰值振幅、斜率變化和/或偏轉(zhuǎn)??稍O(shè)想的是基準(zhǔn)點(diǎn)可包括用來(lái)生成診斷和/或已處理輸出的電記錄圖或其它信號(hào)的其它特性。此外,基準(zhǔn)點(diǎn)可由臨床醫(yī)生手動(dòng)地和/或由處理系統(tǒng)32自動(dòng)地識(shí)別。
可將表示隨時(shí)間推移的電壓電位變化的電記錄圖定義為在“時(shí)域”中視覺(jué)地顯示電信號(hào)。然而,一般地理解的是任何電信號(hào)都在“頻域”中具有推論(corollary)表示。可利用變換(例如,傅立葉、快速傅立葉、小波、Wigner-Ville)來(lái)根據(jù)期望在時(shí)(空)域與頻域之間變換信號(hào)。電信號(hào)還在可以通過(guò)變換(例如希爾伯特變換)獲得的分析域中具有推論表示。
此外,在正常機(jī)能的心臟中,心肌細(xì)胞的放電可以以系統(tǒng)化的線性方式發(fā)生。因此,細(xì)胞激勵(lì)波前的非線性傳播的檢測(cè)可以以異常方式指示細(xì)胞啟動(dòng)。例如,旋轉(zhuǎn)模式中的細(xì)胞啟動(dòng)可指示出支配轉(zhuǎn)子和/或發(fā)散的激活模式的存在。此外,由于異常細(xì)胞啟動(dòng)的存在可在局部化的目標(biāo)組織區(qū)域上發(fā)生,所以可能的是電活動(dòng)當(dāng)在有病或異常細(xì)胞組織周圍、內(nèi)部、之間或附近傳播時(shí)可改變形式、強(qiáng)度或方向。有病或異常組織的這些局部化區(qū)域的識(shí)別可為用戶提供將對(duì)其執(zhí)行治療和/或診斷程序的位置。例如,包括折返或轉(zhuǎn)子電流的區(qū)域的識(shí)別可指示出有病或異常細(xì)胞組織的區(qū)域??蓪⒃撚胁』虍惓<?xì)胞組織確定為用于消融程序的目標(biāo)??墒褂酶鞣N已處理輸出(諸如上文所述的那些)來(lái)識(shí)別圓形、粘著、轉(zhuǎn)子或其它異常細(xì)胞激勵(lì)波前傳播的區(qū)域。
在至少某些實(shí)施例中,生成已處理輸出的過(guò)程可通過(guò)從結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24中的一個(gè)或多個(gè)收集信號(hào)開(kāi)始。如上所述,可收集并在時(shí)域中顯示感測(cè)信號(hào)。然而,在至少一個(gè)實(shí)施例中,在時(shí)域中顯示的信號(hào)可被變換到頻域以進(jìn)一步生成已處理輸出。如上所述,可利用產(chǎn)生用于信號(hào)的頻率和功率信息的變換(諸如傅立葉變換、快速傅立葉變換或任何其它變換)來(lái)在時(shí)域與頻域之間變換信號(hào)。圖4圖示出時(shí)域60中的示例性電記錄圖信號(hào)以及其在頻域62中的相應(yīng)頻率表示。
在將信號(hào)變換到頻域中之后,處理系統(tǒng)32可構(gòu)造、確定或計(jì)算為從結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)所共有的復(fù)合信號(hào)或特性(例如頻率)。該復(fù)合信號(hào)可通過(guò)執(zhí)行涉及到從結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)或計(jì)算操作來(lái)構(gòu)造、確定或計(jì)算。例如,可通過(guò)針對(duì)從結(jié)構(gòu)24上的六十四個(gè)電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算每個(gè)頻率下的中值振幅和/或功率值來(lái)確定該復(fù)合信號(hào)。圖5c圖示出從分別地在圖5a和5b中示出的貢獻(xiàn)信號(hào)68和70導(dǎo)出的復(fù)合信號(hào)66。圖5c可圖示出通過(guò)跨信號(hào)68和70針對(duì)每個(gè)頻率計(jì)算中值功率值而產(chǎn)生的復(fù)合信號(hào)。應(yīng)理解的是處理系統(tǒng)32可將來(lái)自從結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24中的一個(gè)或多個(gè)收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的感測(cè)數(shù)據(jù)值結(jié)合。此外,跨一個(gè)或多個(gè)信號(hào)針對(duì)所有頻率計(jì)算統(tǒng)計(jì)中值是處理系統(tǒng)32可用來(lái)構(gòu)造、確定或計(jì)算復(fù)合信號(hào)的許多可能方法中的一個(gè)。例如,處理系統(tǒng)32可利用平均、中值、?;蛉魏纹渌鼣?shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)或計(jì)算操作來(lái)構(gòu)造、確定或計(jì)算復(fù)合信號(hào)。
另外,處理系統(tǒng)32可根據(jù)生成的復(fù)合信號(hào)來(lái)確定“特性頻率”。例如,在跨收集的信號(hào)針對(duì)每個(gè)頻率計(jì)算中值功率值之后,處理系統(tǒng)32可確定最大功率值發(fā)生時(shí)的頻率。最大功率值發(fā)生時(shí)的頻率可表示對(duì)復(fù)合信號(hào)有所貢獻(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)收集信號(hào)的“中值主導(dǎo)頻率”??蓪⒋舜酥兄抵鲗?dǎo)頻率視為收集信號(hào)的“特性頻率”。圖6例如圖示出示例性復(fù)合信號(hào)72和對(duì)應(yīng)于其最大功率值74的頻率。
如上所述,處理系統(tǒng)32可利用平均、中值、?;蛉魏纹渌鼣?shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)或計(jì)算操作來(lái)構(gòu)造、確定或計(jì)算復(fù)合信號(hào)。另外,該特性頻率可表示從多種計(jì)算操作導(dǎo)出的中值主導(dǎo)、平均主導(dǎo)頻率、模主導(dǎo)頻率或任何其它主導(dǎo)或特性頻率。此外,應(yīng)理解的是處理系統(tǒng)32可不必計(jì)算復(fù)合信號(hào)以便生成、確定、選擇或?qū)С鎏匦灶l率。相反地,可能的是使處理系統(tǒng)32通過(guò)獨(dú)立于確定復(fù)合信號(hào)而分析從已從結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)收集的數(shù)據(jù)來(lái)確定唯一復(fù)合特性。
另外,處理系統(tǒng)32可從已從結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)中選擇針對(duì)其利用數(shù)據(jù)的一定頻率范圍。例如,3—7Hz的頻率范圍已被證明(根據(jù)經(jīng)驗(yàn))是其中發(fā)送異常心臟電活動(dòng)的頻率范圍。例如,心房纖維性顫動(dòng)可主要在3—7Hz的頻率范圍內(nèi)發(fā)生。可設(shè)想其它異常心房事件也可在此頻率范圍內(nèi)發(fā)生。
為此,可能期望的是對(duì)收集的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波并排除在3—7Hz頻率范圍外面的電信號(hào)數(shù)據(jù)。這可通過(guò)利用具有在3—7Hz之間的通帶的帶通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)施例中,處理系統(tǒng)32可通過(guò)確定針對(duì)每個(gè)收集的信號(hào)的3—7Hz之間的頻率的中值、平均、?;蚱渌盘?hào)特性來(lái)確定復(fù)合信號(hào)或特性頻率,從而消除對(duì)濾波步驟的需要。另外,應(yīng)理解的是所選的和/或過(guò)濾的頻率范圍可大于或小于3—7Hz(例如每個(gè)限制可以被修改±2—10Hz)。選擇或忽視在特定頻率范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)可改善本文公開(kāi)的實(shí)施例的技術(shù)和/或已處理輸出。
另外,處理系統(tǒng)32可確定與所收集的電信號(hào)的特性相關(guān)聯(lián)的相位值。例如,處理系統(tǒng)23可針對(duì)從結(jié)構(gòu)20上的電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)確定與所確定的特性頻率相關(guān)的相位值。此外,可針對(duì)從結(jié)構(gòu)20上的電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)而在中值主導(dǎo)頻率下確定相位值。另外,可使用傅立葉變換來(lái)確定給定頻率下的用于特定的收集的信號(hào)的相位值。因此,可使用傅立葉變換來(lái)確定在特性頻率(例如中值主導(dǎo)頻率)下的用于從結(jié)構(gòu)20上的電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的相位值。
另外,處理系統(tǒng)32可生成與從結(jié)構(gòu)20上的電極24收集的每個(gè)信號(hào)關(guān)聯(lián)和/或相關(guān)的替換信號(hào)。對(duì)應(yīng)于每個(gè)收集的信號(hào)的替換信號(hào)可包括所收集的信號(hào)的相關(guān)和重要特征。
在隨后的示例中,可將替換信號(hào)描述為正弦波。然而,可設(shè)想的是將替換信號(hào)描述為正弦波的任何示例和/或?qū)嵤├部捎闷浣馕霰硎緛?lái)描述。例如,可將信號(hào)的解析表示理解為沒(méi)有負(fù)頻率分量的信號(hào)的復(fù)雜表示。通過(guò)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)將其實(shí)分量與此虛分量相比較,可以容易地從此解析表示獲得每個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的信號(hào)的相位。分析信號(hào)可采取“鋸齒”波型的形狀。可通過(guò)希爾伯特變換來(lái)獲得分析信號(hào)表示。此外,可設(shè)想的是替換信號(hào)可以是除正弦波和/或其解析表示之外的信號(hào)。
另外,應(yīng)理解的是與從電極24收集的信號(hào)有關(guān)的替換信號(hào)可包含與所收集信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的復(fù)合信號(hào)、復(fù)合特性和/或主導(dǎo)頻率有關(guān)的特性。例如,替換信號(hào)可具有與復(fù)合信號(hào)的主導(dǎo)頻率、復(fù)合特性和/或從電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)的主導(dǎo)頻率相等的主導(dǎo)頻率。在其中替換信號(hào)是正弦波的實(shí)施例中,正弦波可具有與復(fù)合信號(hào)的主導(dǎo)頻率、復(fù)合特性和/或從電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)的主導(dǎo)頻率相等的頻率。此外,替換信號(hào)可包含反應(yīng)由電極24收集的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的電壓值的附加信息,諸如振幅。另外,替換信號(hào)可顯示與所收集信號(hào)(可能隨時(shí)間推移而未顯示出均勻或一致的模式)對(duì)準(zhǔn)的一致或重復(fù)模式。例如,可使替換正弦信號(hào)(在一定時(shí)間段內(nèi)顯示出均勻振蕩)與原始(例如單極)信號(hào)相關(guān),該原始信號(hào)的振幅和頻率在同一時(shí)間段內(nèi)明顯改變。應(yīng)理解的是在上述示例中描述的時(shí)間段可包括和/或跨越心律不齊心臟事件(例如心房纖維性顫動(dòng))的N次搏動(dòng)。
另外,為了更好地利用從替換信號(hào)導(dǎo)出的信息,可能期望的是使一個(gè)或多個(gè)替換信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的原始收集信號(hào)對(duì)準(zhǔn)??衫脧乃占盘?hào)的頻譜導(dǎo)出的相位值來(lái)將替換信號(hào)調(diào)整、移位和/或相關(guān)至其原始(例如單極)信號(hào)。例如,可為作為正弦波的替換信號(hào)分配從其相應(yīng)收集(例如單極)信號(hào)導(dǎo)出的相位值。該相位值可被用來(lái)修改替換信號(hào)或更好地使其與所收集信號(hào)對(duì)準(zhǔn)。使用相位值進(jìn)行的替換信號(hào)的調(diào)整和/或修改可提供與所收集信號(hào)相關(guān)聯(lián)的的重要診斷信息更準(zhǔn)確估計(jì)。例如,圖7a圖示出被其未移位的替換正弦信號(hào)76覆蓋的原始信號(hào)78。在圖7a中,原始信號(hào)78的最大負(fù)導(dǎo)數(shù)82并未與正弦波76的下沖80對(duì)準(zhǔn)。然而,如圖7b中所示,使正弦波76移位一定的相位值可更好地使正弦波76的下沖80與所收集信號(hào)78的最大負(fù)導(dǎo)數(shù)對(duì)準(zhǔn)。
另外,在一個(gè)或多個(gè)替換信號(hào)已經(jīng)被相移而與所收集信號(hào)更好地對(duì)準(zhǔn)之后,可能期望的是隨時(shí)間推移而比較替換(例如,正弦波、希爾伯特表示等)信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)的振幅。例如,如上所述,取決于其相應(yīng)原始信號(hào)的特性,給定替換信號(hào)的振幅值與從第二原始信號(hào)導(dǎo)出的第二替換信號(hào)相比可不同。此外,振幅值(在給定時(shí)間)對(duì)于從已從電極24收集的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)出的替換信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)而言可以不同。例如,圖8b示出了相移的替換正弦信號(hào)71、73、75和77的示例性“振幅對(duì)比時(shí)間”圖。圖8b圖示出在時(shí)間點(diǎn)79處,相移的替換正弦信號(hào)71、73、75和77可分別地具有不同的振幅值81、83、85和87。此外,應(yīng)理解的是信號(hào)71、73、75和77中的任何一個(gè)的振幅值將在給定時(shí)間段內(nèi)改變。
為此,可能期望在給定時(shí)間段內(nèi)比較一個(gè)或多個(gè)替換信號(hào)的振幅值。此外,可能期望以動(dòng)態(tài)顯示來(lái)顯示振幅的數(shù)值。例如,可能期望生成比較電極24所感測(cè)的振幅的“電影”或“動(dòng)態(tài)顯示”。圖8示出了在空間89、91、93和95中顯示振幅值(例如,對(duì)應(yīng)于信號(hào)71、73、75和77的振幅值81、83、85和87)的示例性動(dòng)態(tài)顯示67??梢哉J(rèn)識(shí)到的是可用色譜來(lái)表示不同數(shù)值振幅值。例如,給定顏色(例如紅色)可表示0—.1的振幅值,而不同的顏色(例如橙色)可表示例如.11—.2的振幅值。圖8a示出了對(duì)應(yīng)于信號(hào)71、73、75和77的振幅值81、83、85和87的空間89、91、93和95。此外,空間89、91、93和95顯示被相互比較的不同網(wǎng)格圖案(cross-hatch pattern)。不同的網(wǎng)格圖案可表示不同的顏色,因?yàn)槠渖婕靶盘?hào)71、73、75和77的特性振幅值81、83、85和87。
應(yīng)理解的是在給定時(shí)間段內(nèi),空間89、91、93和95的顏色將隨著信號(hào)71、73、75和77的振幅值81、83、85和87改變而改變。此外,應(yīng)理解的是替換信號(hào)81、83、85和87可對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24中的四個(gè)。還應(yīng)理解的是圖8a和8b僅僅是說(shuō)明性的,并且因此可表示結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24之中的任何數(shù)目。隨時(shí)間推移,可作為表示結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24的動(dòng)態(tài)顯示或電影來(lái)顯示或者“播放”顏色的連續(xù)變化。此電影或動(dòng)態(tài)顯示可提供以下媒介,其允許心律不齊心臟事件(例如心房纖維性顫動(dòng))的N次心搏內(nèi)的細(xì)胞波前傳播和/或細(xì)胞活動(dòng)的焦點(diǎn)脈沖的更好可視化。
利用從替換正弦信號(hào)(或解析表示)導(dǎo)出的振幅值與利用直接地從原始的收集的信號(hào)導(dǎo)出的振幅值相比可向動(dòng)態(tài)顯示提供“平滑化效果”。此外,對(duì)替換正弦信號(hào)應(yīng)用希爾伯特變換可導(dǎo)致比由其它替換信號(hào)生成的顯示更清楚的動(dòng)態(tài)顯示。
除生成動(dòng)態(tài)顯示之外,可能期望從已從替換信號(hào)導(dǎo)出的基準(zhǔn)點(diǎn)(例如激活時(shí)間)生成靜態(tài)顯示??蓪⒒鶞?zhǔn)點(diǎn)理解為可以用來(lái)識(shí)別細(xì)胞激活(例如細(xì)胞去極化)的電記錄圖的特性。例如,可設(shè)想的是基準(zhǔn)點(diǎn)可包括正弦信號(hào)在其相位長(zhǎng)度期間的任何特性。例如,可使激活時(shí)間與峰值振幅、相位、最大負(fù)導(dǎo)數(shù)或過(guò)零點(diǎn)相關(guān)。這些僅僅是示例。
此外,可能期望顯示與從替換正弦信號(hào)導(dǎo)出的基準(zhǔn)點(diǎn)有關(guān)的替換映射圖。激活映射圖可表示用于多周期心臟事件中的一個(gè)周期的電極24的相對(duì)激活時(shí)間。與動(dòng)態(tài)顯示相反,激活映射圖可能需要針對(duì)多周期心臟事件中的每個(gè)周期被“刷新”。
出于本公開(kāi)的目的,相對(duì)于參考時(shí)間而言基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生所處的時(shí)間(該參考時(shí)間可以是參考電極感測(cè)到細(xì)胞激活的時(shí)間,并且為了方便起見(jiàn)而設(shè)置成0)對(duì)應(yīng)于用于給定電極的激活時(shí)間??蓪?duì)被確定為用于每個(gè)替換信號(hào)的激活時(shí)間的各種時(shí)間進(jìn)行比較、分類和/或顯示。可如圖10中所示地在激活映射圖99中顯示激活時(shí)間。
替換地,可能期望確定原始收集信號(hào)的“真實(shí)”激活時(shí)間。然而,從原始信號(hào)特性中選擇激活時(shí)間可證明是有挑戰(zhàn)性的。例如,原始(例如單極)信號(hào)上的自動(dòng)化激活時(shí)間選擇可導(dǎo)致基準(zhǔn)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)記,從而導(dǎo)致多電極陣列數(shù)據(jù)的有缺陷內(nèi)插。此外,可要求增加的處理能力以實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)化選擇相關(guān)聯(lián)的方法和算法。因此,可能期望利用更高效地和/或準(zhǔn)確地確定原始感測(cè)信號(hào)的“真實(shí)”激活時(shí)間的方法。
在某些實(shí)施例中,可通過(guò)使替換信號(hào)上的“估計(jì)”基準(zhǔn)點(diǎn)與原始信號(hào)的“真實(shí)”激活時(shí)間的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)感測(cè)“真實(shí)”激活時(shí)間。例如,可能期望通過(guò)對(duì)原始和替換信號(hào)的信號(hào)特性進(jìn)行比較和/或相關(guān)來(lái)確定真實(shí)激活時(shí)間。例如,處理系統(tǒng)32可確定替換信號(hào)上的過(guò)零點(diǎn)發(fā)生的時(shí)間。已確定了替換信號(hào)上的過(guò)零點(diǎn)發(fā)生的時(shí)間,處理系統(tǒng)32可將該時(shí)間與原始信號(hào)上的最大負(fù)導(dǎo)數(shù)發(fā)生的時(shí)間相比較。如果原始信號(hào)特性發(fā)生的時(shí)間充分接近于替換信號(hào)特性發(fā)生的時(shí)間,則處理系統(tǒng)32可將原始信號(hào)特性(例如最大負(fù)導(dǎo)數(shù))發(fā)生的時(shí)間指派為原始信號(hào)的激活時(shí)間。換言之,為了提供給定信號(hào)特性(例如最大負(fù)導(dǎo)數(shù))準(zhǔn)確地表示細(xì)胞組織的真實(shí)激活時(shí)間的增加的置信度,處理系統(tǒng)可圍繞著替換信號(hào)特性發(fā)生的時(shí)間而創(chuàng)建時(shí)間“窗口”或“公差窗口”,并確定原始信號(hào)上的給定信號(hào)特性是否落在該時(shí)間“窗口”內(nèi)。
圖9圖示出上述“窗口化”方法的示例性示意圖。圖9顯示被其負(fù)導(dǎo)數(shù)86和替換正弦信號(hào)88的圖覆蓋的電記錄圖84。如圖9中所示,電記錄圖84在時(shí)間點(diǎn)96處具有與電記錄圖84的最大負(fù)斜率94相關(guān)的最大負(fù)導(dǎo)數(shù)值92。雖然在圖9中未示出,但處理系統(tǒng)32可檢測(cè)電記錄圖84顯示向下斜率和相應(yīng)負(fù)導(dǎo)數(shù)所處的其它時(shí)間值。在某些實(shí)施例中,處理系統(tǒng)可選擇電記錄圖的最大負(fù)導(dǎo)數(shù)的時(shí)間點(diǎn)作為感測(cè)的電記錄圖信號(hào)的激活時(shí)間。
另外,與替換信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)相比,只有當(dāng)電記錄圖的最大負(fù)導(dǎo)數(shù)的時(shí)間點(diǎn)落在預(yù)定時(shí)間“窗口”內(nèi)時(shí),處理系統(tǒng)32才可選擇該時(shí)間點(diǎn)作為電記錄圖信號(hào)84的激活時(shí)間。例如,圖9圖示出在示例性時(shí)間點(diǎn)98處發(fā)生的替換正弦信號(hào)88的過(guò)零點(diǎn)90。處理系統(tǒng)32可將時(shí)間點(diǎn)96(對(duì)應(yīng)于最大負(fù)導(dǎo)數(shù)值92)與時(shí)間點(diǎn)98(對(duì)應(yīng)于替換信號(hào)88的過(guò)零點(diǎn))相比較。如果時(shí)間點(diǎn)96在預(yù)定時(shí)間“窗口”內(nèi),則處理系統(tǒng)32可選擇時(shí)間點(diǎn)96作為電記錄圖信號(hào)84的激活時(shí)間。可設(shè)想的是,時(shí)間“窗口”值可以是用戶確定的和/或預(yù)先編程到處理系統(tǒng)32的選擇算法中,諸如“周期長(zhǎng)度的%”或“周期長(zhǎng)度的乘數(shù)”。
另外,可設(shè)想的是處理系統(tǒng)32可隨時(shí)間推移而通過(guò)將原始(例如電記錄圖)信號(hào)上的選定激活時(shí)間與替換信號(hào)上的相應(yīng)過(guò)零點(diǎn)(或其它基準(zhǔn)點(diǎn))相比較來(lái)調(diào)整替換信號(hào)的頻率和相位。例如,處理系統(tǒng)可在近期歷史數(shù)據(jù)(例如心動(dòng)周期的最后N次心搏)內(nèi)比較原始信號(hào)和替換信號(hào)時(shí)間點(diǎn)。此外,最后N次心搏內(nèi)的替換信號(hào)上的選定激活時(shí)間與相應(yīng)過(guò)零點(diǎn)之間的恒定偏移或差指示出替換信號(hào)的相位關(guān)閉,并且可被調(diào)整以緩解該恒定偏移。另外,例如在最后N次心搏內(nèi)系統(tǒng)地增加(或減小)的偏移或差可指示出替換信號(hào)的頻率高于(或低于)最佳,并且可被調(diào)整以緩解最后N次心搏內(nèi)的差的斜率??勺鳛樾牟螖?shù)的函數(shù)對(duì)最后N次心搏內(nèi)的替換信號(hào)上的選定激活時(shí)間與相應(yīng)過(guò)零點(diǎn)之間的差執(zhí)行回歸。此外,可以使用結(jié)果得到的斜率和截距來(lái)更新/調(diào)整替換信號(hào)的頻率和相位??芍芷谛缘刂貜?fù)此過(guò)程。
另外,處理系統(tǒng)32可利用“閾值”,對(duì)于其而言信號(hào)特性必須滿足以便使處理系統(tǒng)32將其包括在已處理輸出(例如激活時(shí)間)的算法、過(guò)程或計(jì)算中。例如,處理系統(tǒng)32可使用“最大導(dǎo)數(shù)量值”作為用于最大負(fù)導(dǎo)數(shù)計(jì)算的閾值。另外,如果處理系統(tǒng)32未能識(shí)別到滿足預(yù)定閾值的信號(hào)特性,則處理系統(tǒng)32可使用基準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)作為已處理輸出(例如激活時(shí)間)的默認(rèn)分配。例如,如果原始信號(hào)上的信號(hào)特性(例如最大負(fù)導(dǎo)數(shù))并未落在如上所述的所選“時(shí)間窗”內(nèi)或者并未達(dá)到最大導(dǎo)數(shù)閾值,則可選擇替換信號(hào)上的信號(hào)特性(例如過(guò)零點(diǎn))作為已處理輸出(例如激活時(shí)間)。
雖然上述示例將原始和替換信號(hào)特性分別地識(shí)別為最大負(fù)導(dǎo)數(shù)和過(guò)零點(diǎn),但應(yīng)理解的是信號(hào)特性可以是除上文識(shí)別的那些之外或另外的任何特性。
雖然上述“窗口化”方法可在選擇和/或確定真實(shí)激活時(shí)間時(shí)有用,但可設(shè)想其它方法。例如,處理系統(tǒng)32可結(jié)合基于統(tǒng)計(jì)的方法和/或算法來(lái)根據(jù)原始感測(cè)信號(hào)預(yù)測(cè)、細(xì)化并選擇真實(shí)激活時(shí)間。在一個(gè)示例性方法中,處理系統(tǒng)32可將已知或感測(cè)數(shù)據(jù)(例如,激活時(shí)間和/或電記錄圖)結(jié)合以生成未來(lái)激活時(shí)間的發(fā)生概率。隨著數(shù)據(jù)被收集,處理系統(tǒng)32可基于先前收集的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整統(tǒng)計(jì)算法。未來(lái)激活波前的真實(shí)激活點(diǎn)的選擇然后可基于由過(guò)去激活事件計(jì)算的概率分布。此外,基于統(tǒng)計(jì)的算法可嘗試在統(tǒng)計(jì)模型內(nèi)引入和/或建模不確定性的源。在某些實(shí)施例中,利用統(tǒng)計(jì)算法可要求處理系統(tǒng)32首先針對(duì)來(lái)自結(jié)構(gòu)20上的電極24中的一個(gè)或多個(gè)電極的每個(gè)原始信號(hào)生成“激活”信號(hào),并且其次使用該激活信號(hào)來(lái)估計(jì)心律不齊心臟事件的總周期長(zhǎng)度。
針對(duì)傳感裝置上的每個(gè)電極位置生成激活信號(hào)可包括感測(cè)原始信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成已修改信號(hào)。用于每個(gè)電極位置的激活信號(hào)可包含將在一段時(shí)間內(nèi)由單獨(dú)電極位置感測(cè)的數(shù)據(jù)。例如,激活信號(hào)可包括在心律不齊心臟事件(例如心房纖維性顫動(dòng))的N次心搏內(nèi)感測(cè)的數(shù)據(jù)。例如,修改原始信號(hào)可包括選擇重要的信號(hào)信息,同時(shí)消除和/或過(guò)濾不那么期望的信息。例如,原始的感測(cè)信號(hào)可包括三個(gè)主要分量:遠(yuǎn)場(chǎng)激活、局部激活和電源線噪聲。相反地,激活信號(hào)可消除這三個(gè)主要分量中的一部分或全部。
為此,可通過(guò)利用自適應(yīng)濾波器來(lái)減少和/或消除電源線噪聲。另外,可利用空間濾波器來(lái)去除遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)。遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)可存在于并未與心臟組織接觸的電極24中。因此,空間濾波器可基于傳感裝置(例如籃狀導(dǎo)管)的近似形狀而使用一階多項(xiàng)式模型。替換地,使用自適應(yīng)濾波器來(lái)去除電源線噪聲并使用空間濾波器來(lái)去除遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)的許多相同益處可通過(guò)對(duì)測(cè)量信號(hào)的平均值(或加權(quán)平均值)做減法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
生成激活信號(hào)時(shí)的接下來(lái)的步驟可包括:計(jì)算每個(gè)測(cè)量結(jié)果的第一差,將正值設(shè)置成零(從而丟棄正偏轉(zhuǎn)),應(yīng)用低通濾波器來(lái)消除多重偏轉(zhuǎn),并對(duì)激活信號(hào)求逆,使得其是正值的。
如上所述,在生成用于每個(gè)電極位置的激活信號(hào)之后,基于統(tǒng)計(jì)的方法中的下一步是利用激活信號(hào)來(lái)估計(jì)心律不齊心臟事件的總周期長(zhǎng)度。例如,步驟可包括計(jì)算每個(gè)激活信號(hào)的功率譜(例如通過(guò)利用Welch方法),添加本底噪聲,取對(duì)數(shù)功率譜的FFT以獲得對(duì)數(shù)譜,對(duì)電極的對(duì)數(shù)譜求平均,并且選擇性地選擇峰值值來(lái)導(dǎo)出周期長(zhǎng)度。
在確定激活信號(hào)并估計(jì)周期長(zhǎng)度兩者之后,利用基于統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)選擇用于每個(gè)電極的激活時(shí)間中的下一步可包括利用“迭代”統(tǒng)計(jì)算法。例如,本方法可包括使用貝葉斯法來(lái)基于過(guò)去激活時(shí)間的概率分布而迭代地細(xì)化未來(lái)激活時(shí)間。
圖11a—11c圖示出使用激活信號(hào)和周期長(zhǎng)度(上文所述)以及貝葉斯法來(lái)確定示例性心臟波前的真實(shí)激活時(shí)間的示例性統(tǒng)計(jì)算法。圖11a、11b和11c表示由統(tǒng)計(jì)算法跨越心動(dòng)周期的三次心搏執(zhí)行的步驟。統(tǒng)計(jì)算法中的第一步可包括利用預(yù)選的初始化概率函數(shù)作為細(xì)胞激活時(shí)間的概率的第一預(yù)測(cè)。在圖11a中,在標(biāo)題為“心搏1”的列下面圖示出初始化概率函數(shù)49。統(tǒng)計(jì)算法中的下一步可包括用低通濾波器對(duì)初始化概率函數(shù)49進(jìn)行平滑化。此步驟可導(dǎo)致高斯形狀的平滑化概率函數(shù)51,其在圖11b的標(biāo)題為“心搏1”的列下面圖示出。應(yīng)理解的是此“平滑化”步驟可能并不是第一初始化步驟所需要的。然而,“平滑化”步驟對(duì)預(yù)測(cè)后續(xù)激活時(shí)間中的不確定性進(jìn)行建模。在某些實(shí)施例中,可將平滑化概率函數(shù)51稱為先驗(yàn)概率函數(shù)。此外,雖然本文中的示例將初始化概率函數(shù)49和平滑化概率函數(shù)51分別地公開(kāi)為箱形和高斯形狀,但可設(shè)想的是在本文公開(kāi)的任何步驟中可利用多種概率分布曲線形狀。
在生成平滑化概率函數(shù)51之后,處理系統(tǒng)32可將激活信號(hào)53乘以初始化概率函數(shù)49以生成后驗(yàn)概率分布55。在圖11c的“心搏1”列下面圖示出后驗(yàn)概率分布55。在生成后驗(yàn)概率分布55之后,選擇后驗(yàn)概率分布55的最大峰值43作為用于心動(dòng)周期的心搏1的真實(shí)激活時(shí)間。
在選擇峰值43之后,處理系統(tǒng)32可執(zhí)行規(guī)則化步驟。該規(guī)則化步驟可包括將固定窗口45乘以后驗(yàn)概率分布55。在某些實(shí)施例中,規(guī)則化步驟可減少相鄰心搏的效果,其否則可在統(tǒng)計(jì)算法的后續(xù)步驟內(nèi)累積。
最后,將后驗(yàn)概率55時(shí)移一個(gè)心動(dòng)周期(上文已公開(kāi)了生成步驟),并用作心動(dòng)周期中的后續(xù)心搏的初始化概率分布55。在圖11a—11c中在“心搏2”列下面圖示出后續(xù)心搏。在這里,統(tǒng)計(jì)算法從對(duì)初始化概率分布55進(jìn)行平滑化開(kāi)始重復(fù)其本身。隨著該過(guò)程本身重復(fù),其選擇用于每個(gè)心搏的真實(shí)激活時(shí)間。然而,如上所述,針對(duì)給定心搏選擇的激活時(shí)間受到從先前心搏導(dǎo)出的在先數(shù)據(jù)和概率分布的影響。在圖11c中,例如,激活時(shí)間47已受到對(duì)應(yīng)于心搏1的在先數(shù)據(jù)的影響。同樣地,激活時(shí)間59已受到對(duì)應(yīng)于心搏1和心搏2兩者的在先數(shù)據(jù)的影響(因?yàn)樾牟?已受到心搏1的影響)。在兩個(gè)情況下,激活時(shí)間47和59已被分別地選作用于心搏2&3的后驗(yàn)分布上的最大峰值。
在已識(shí)別激活時(shí)間(和/或相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn))之后,可能期望顯示一個(gè)或多個(gè)已處理輸出。例如,在某些實(shí)施例中,可能期望對(duì)所收集信號(hào)的導(dǎo)出激活時(shí)間進(jìn)行比較和分類。如上所述,可能期望在激活映射圖中顯示相對(duì)激活時(shí)間。在圖10中示出了示例性激活映射圖99。圖10顯示對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)20上的六十四個(gè)電極24的激活時(shí)間。然而,雖然數(shù)值值可能是有用的,但實(shí)際上數(shù)據(jù)可利用顏色方案、圖案等來(lái)傳達(dá)信息。
應(yīng)理解的是處理系統(tǒng)32可在執(zhí)行本文公開(kāi)的技術(shù)和/或?qū)嵤├斑x擇性地消除某些收集信號(hào)。例如,可能是有益的是,消除由并未與心臟的可激勵(lì)細(xì)胞組織進(jìn)行電接觸或者電接觸不良的電極收集的信號(hào)。此類信號(hào)可能不會(huì)提供有用信息,并且可以曲解上述技術(shù)的結(jié)果。此外,處理系統(tǒng)32可消除并未通過(guò)閾值功率水平的收集信號(hào)和/或可消除顯示出閾值噪聲量的收集信號(hào)。
替換地,作為消除并未提供有用信息的收集信號(hào)的替代,處理系統(tǒng)32可替代地對(duì)并未另外提供期望信息的任何信號(hào)的值進(jìn)行內(nèi)插。處理系統(tǒng)32可利用內(nèi)插數(shù)據(jù)(例如信號(hào)數(shù)據(jù))來(lái)更好地計(jì)算、確定或生成有用已處理數(shù)據(jù)和/或以更加期望的方式對(duì)已處理數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化、細(xì)化或呈現(xiàn)。
在上述實(shí)施例中的至少某些中,公開(kāi)方法采取在單次心搏和/或心臟脈沖期間發(fā)生的所感測(cè)、收集、測(cè)量和發(fā)送的電細(xì)胞數(shù)據(jù)的分析。然而,可設(shè)想的是可跨多個(gè)心搏或心臟起搏時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)任何的公開(kāi)方法。此外,可使用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析在多個(gè)心搏內(nèi)收集的數(shù)據(jù)并應(yīng)用于公開(kāi)方法。例如,可在一系列的心搏和/或脈沖內(nèi)收集激活時(shí)間。可對(duì)所收集激活時(shí)間的統(tǒng)計(jì)分布進(jìn)行計(jì)算、分析并結(jié)合到公開(kāi)方法中。
應(yīng)理解的是本公開(kāi)在許多方面僅僅是說(shuō)明性的。在不超過(guò)本發(fā)明的范圍的情況下,可在細(xì)節(jié)方面進(jìn)行改變,特別是在各步驟的形狀、尺寸以及布置方面。這可在適當(dāng)?shù)某潭壬习ㄔ谄渌鼘?shí)施例中使用一個(gè)示例性實(shí)施例的任何特征的使用。當(dāng)然,在其中表達(dá)所附權(quán)利要求的語(yǔ)言中定義了本發(fā)明的范圍。