版權(quán)通告

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相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2015年11月24日提交的美國臨時申請62/259,370的權(quán)益，該臨時申請以引用方式并入本文。

本發(fā)明所述主題涉及向身體或從身體傳輸能量的非機(jī)械形式。更具體地講，所述主題涉及將射頻能量傳輸?shù)叫呐K內(nèi)以用于消融。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在，常常使用包括用于標(biāo)測心臟電活動的電生理傳感器的心臟導(dǎo)管來執(zhí)行對心臟中電勢的標(biāo)測。通常，根據(jù)心臟內(nèi)的位置感測并記錄心內(nèi)膜中的時變電勢，然后將其用于標(biāo)測局部電描記圖或局部激活時間。

當(dāng)存在傳導(dǎo)異常諸如心房纖顫時，心臟的射頻(rf)消融為廣泛用于糾正問題心臟病癥的手術(shù)。該手術(shù)通常涉及將具有電極的導(dǎo)管插入心臟中，以及使用經(jīng)由電極傳輸?shù)纳漕l能消融心臟內(nèi)的所選區(qū)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

安全性要求可為用于體內(nèi)用途的裝置的小型化的限制因素。例如，用于電生理手術(shù)的導(dǎo)管在其遠(yuǎn)側(cè)部分中具有各種傳感器，而來自傳感器的信號的處理可在近側(cè)進(jìn)行。然而，在導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)部分中提供信號處理能力可改善電生理數(shù)據(jù)和測量的質(zhì)量。信號處理電路需要將電功率提供到導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)部分。如果發(fā)生導(dǎo)管軸的機(jī)械故障或者在提供信號處理電路的電線中發(fā)生短路，則受檢者可能經(jīng)受電擊。本發(fā)明所述主題涉及在用于體內(nèi)用途的裝置中提供電氣安全性的方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明所述主題涉及一種方法，所述方法包括：將電功率電路設(shè)置在醫(yī)療導(dǎo)管外部；將遠(yuǎn)側(cè)內(nèi)部電路設(shè)置在醫(yī)療導(dǎo)管內(nèi)；使功率電路和內(nèi)部電路中的至少一個與電氣地隔離；通過兩根線，例如，通過恰好兩根線，將功率電路連接到內(nèi)部電路；并且經(jīng)由兩根線將交變載波從功率電路傳遞到內(nèi)部電路。所述方法還可包括通過交替地利用功率電路和內(nèi)部電路中的一個調(diào)制載波電壓幅值并且利用功率電路和內(nèi)部電路中的另一個對調(diào)制的載波電壓幅值進(jìn)行解碼來執(zhí)行功率電路和內(nèi)部電路之間的半雙工數(shù)據(jù)通信。

根據(jù)本發(fā)明所述方法的一個方面，功率電路可包括用于調(diào)制載波電壓幅值的收發(fā)器和用于解調(diào)載波電壓幅值的解碼器。

根據(jù)本發(fā)明所述方法的另一方面，內(nèi)部電路可包括用于解調(diào)載波電壓幅值的解碼器。

所述方法的另一方面可包括在內(nèi)部電路中獲得和處理來自導(dǎo)管中的傳感器的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)所處理的數(shù)據(jù)來調(diào)制載波電壓幅值以將功率電路與解碼器進(jìn)行通信。

根據(jù)所述方法的另一方面，交替地調(diào)制載波電壓幅值利用功率電路中的第一開關(guān)和利用內(nèi)部電路中的第二開關(guān)來執(zhí)行，以分別改變交變載波兩端之間的第一電阻和第二電阻。

根據(jù)本發(fā)明所述主題的某些實(shí)施方案，還提供了一種設(shè)備，所述設(shè)備包括醫(yī)療導(dǎo)管；設(shè)置在導(dǎo)管外部的電功率電路；和設(shè)置在導(dǎo)管內(nèi)的遠(yuǎn)程內(nèi)部電路。功率電路和內(nèi)部電路中的至少一個與電氣地隔離。所述設(shè)備還可包括將功率電路連接到內(nèi)部電路的兩根線(例如恰好兩根線)和用于生成經(jīng)由線將交變載波從功率電路傳遞到內(nèi)部電路的信號發(fā)生器。解碼器設(shè)置在功率電路和內(nèi)部電路中，并且收發(fā)器執(zhí)行功率電路和內(nèi)部電路之間的半雙工數(shù)據(jù)通信。收發(fā)器能夠操作以用于交替地調(diào)制功率電路和內(nèi)部電路中的一個中的載波電壓幅值并且對功率電路和內(nèi)部電路中的另一個的解碼器中的所調(diào)制的載波電壓幅值進(jìn)行解碼。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明所述的主題，以舉例的方式參考本發(fā)明所述主題的詳細(xì)描述，該詳細(xì)描述應(yīng)結(jié)合以下附圖來閱讀，其中相似的元件被給定相似的參考編號，并且其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明所述主題的公開實(shí)施方案構(gòu)造和操作的系統(tǒng)的圖解示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明所述主題的實(shí)施方案的用于數(shù)字通信的系統(tǒng)的實(shí)施方案的電氣原理圖；并且

圖3為示出根據(jù)本發(fā)明所述主題的實(shí)施方案的使用圖2所示的系統(tǒng)的操作序列的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了提供對本發(fā)明所述主題的各種原理的全面理解，在以下描述中闡述了許多具體細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將顯而易見的是，并非所有這些細(xì)節(jié)都是實(shí)施本發(fā)明所述主題所必需的。在這種情況下，未詳細(xì)示出熟知的電路、控制邏輯、以及用于常規(guī)算法和過程的計算機(jī)程序指令的細(xì)節(jié)，以免不必要地使一般概念模糊不清。

以引用方式并入本文的文獻(xiàn)將被視作本申請的整體部分，不同的是，就任何術(shù)語在這些并入文件中以與本說明書中明確或隱含地作出的定義矛盾的方式定義而言，應(yīng)僅考慮本說明書中的定義。

綜述

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，首先參見圖1，其為根據(jù)本發(fā)明所述主題的公開實(shí)施方案構(gòu)造和操作的用于在活體受檢者的心臟12上評估電活動并且執(zhí)行消融手術(shù)的系統(tǒng)10的圖解示意圖。該系統(tǒng)包括導(dǎo)管14，所述導(dǎo)管14由操作者16經(jīng)由皮膚穿過患者的血管系統(tǒng)插入心臟12的室或血管結(jié)構(gòu)中。操作者16，通常為醫(yī)師，使導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)末端18例如在消融目標(biāo)部位處與心臟壁接觸?？筛鶕?jù)公開于美國專利6,226,542和6,301,496中和公開于共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,892,091中的方法來制備電激活圖，這些專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。一種體現(xiàn)系統(tǒng)10的元件的商品可以商品名3系統(tǒng)購自biosensewebster，inc.(3333diamondcanyonroad，diamondbar，ca91765)。此系統(tǒng)可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行修改以實(shí)施本發(fā)明所述主題的原理。

可通過施加熱能對例如通過電激活圖評估而確定為異常的區(qū)域進(jìn)行消融，例如，通過使射頻電流通過導(dǎo)管中的線傳導(dǎo)到遠(yuǎn)側(cè)末端18處的一個或多個電極，所述電極將射頻能量施加到心肌。能量在組織中被吸收，從而將組織加熱到一定溫度(通常為約50℃)，在該溫度下組織會永久性地失去其電興奮性。在手術(shù)成功后，此手術(shù)在心臟組織中形成非傳導(dǎo)性消融灶，該非傳導(dǎo)性消融灶中斷導(dǎo)致心律失常的異常電通路。本發(fā)明所述主題的原理可應(yīng)用于不同的心室，以診斷并治療多種不同的心律失常。

導(dǎo)管14可包括柄部20，所述柄部20上具有合適的控制器，以使操作者16能夠按消融所需來對導(dǎo)管的遠(yuǎn)側(cè)端部進(jìn)行導(dǎo)向、定位和取向。為了協(xié)助操作者16，導(dǎo)管14的遠(yuǎn)側(cè)部分包括向位于控制臺24中的處理器22提供信號的位置傳感器(未示出)。處理器22可履行如下所述的若干處理功能。

可經(jīng)由通至控制臺24的纜線34通過位于遠(yuǎn)側(cè)末端18處或附近的一個或多個消融電極32將消融能量和電信號傳送到心臟12并從心臟12傳送消融能量和電信號?？赏ㄟ^纜線34和電極32將起搏信號和其它控制信號從控制臺24傳送到心臟12。另外連接到控制臺24的感測電極33設(shè)置在消融電極32之間，并且已連接到纜線34。

線連接件35將控制臺24與體表電極30和用于測量導(dǎo)管14的位置和取向坐標(biāo)的定位子系統(tǒng)的其它部件聯(lián)接在一起。處理器22或另一個處理器(未示出)可為定位子系統(tǒng)的元件。電極32和體表電極30可用于在消融位點(diǎn)處測量組織阻抗，如授予govari等人的美國專利7,536,218中所教導(dǎo)的那樣，該專利以引用方式并入本文。溫度傳感器(未示出)，包括例如熱電偶或熱敏電阻器，可安裝在電極32中的每個上或附近。

控制臺24可包括一個或多個消融功率發(fā)生器25。導(dǎo)管14可被構(gòu)造成能夠利用任何已知的消融技術(shù)將消融能量傳導(dǎo)到心臟，包括例如但不限于射頻能量、超聲能量和激光產(chǎn)生的光能。共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,814,733、6,997,924和7,156,816中公開了此類方法，這些專利以引用方式并入本文。

在一個實(shí)施方案中，定位子系統(tǒng)可包括磁定位跟蹤構(gòu)造，該磁定位跟蹤構(gòu)造通過利用磁場生成線圈28在預(yù)定的工作空間中生成磁場并且感測導(dǎo)管處的這些磁場來確定導(dǎo)管14的位置和取向。定位子系統(tǒng)在以引用方式并入本文的美國專利7,756,576以及上述美國專利7,536,218中有所描述。

如上所述，導(dǎo)管14耦接到控制臺24，這使得操作者16能夠觀察并調(diào)節(jié)導(dǎo)管14的功能。控制臺24包括處理器，優(yōu)選地為具有適當(dāng)信號處理電路的計算機(jī)。處理器被耦接以驅(qū)動監(jiān)視器29。信號處理電路通常接收、放大、濾波并數(shù)字化來自導(dǎo)管14的信號，包括例如由傳感器包括但不限于電傳感器、溫度傳感器和接觸力傳感器和位于導(dǎo)管14遠(yuǎn)側(cè)的多個位置感測電極(未示出)生成的信號?？刂婆_24和定位系統(tǒng)接收并使用數(shù)字化信號，以計算導(dǎo)管14的位置和取向并分析來自電極的電信號。

通常，系統(tǒng)10包括其它元件，但為了簡潔起見未在圖中示出這些元件。例如，系統(tǒng)10可包括心電圖(ecg)監(jiān)視器，其被耦接以接收來自一個或多個體表電極的信號，從而為控制臺24提供ecg同步信號。如上所述，系統(tǒng)10還可包括基準(zhǔn)位置傳感器，該基準(zhǔn)位置傳感器位于附接到受檢者身體外部的外部施加基準(zhǔn)貼片上或者位于插入心臟12內(nèi)并相對于心臟12保持在固定位置的內(nèi)置導(dǎo)管上?？商峁┯糜谑挂后w循環(huán)流過導(dǎo)管14以冷卻消融位點(diǎn)的常規(guī)泵和管路。系統(tǒng)10可接收來自外部成像模態(tài)諸如mri單元等的圖像數(shù)據(jù)并且包括圖像處理器，該圖像處理器可結(jié)合在處理器22中或由其調(diào)用以用于生成并顯示圖像。

現(xiàn)在參見圖2，其為根據(jù)本發(fā)明所述主題的實(shí)施方案的利用兩根交流(ac)耦接線在導(dǎo)管中進(jìn)行數(shù)字通信的系統(tǒng)的實(shí)施方案的電氣原理圖。所示部件的尺寸被設(shè)定成匹配體內(nèi)導(dǎo)管。

系統(tǒng)40包括可被定位在導(dǎo)管外部(例如，控制臺24中(圖1))的電功率電路42。功率電路42包括連接在電源電路46中的交流信號發(fā)生器44。信號發(fā)生器44生成數(shù)十或數(shù)百khz范圍中的載波頻率。ac電流穿過包括電阻器r1、r2和電容器c1、c2的網(wǎng)絡(luò)。ac電流被用作遠(yuǎn)程電路48的電能源以及功率電路42和遠(yuǎn)程電路48之間的信息傳輸?shù)妮d波頻率。

功率電路42包括信號處理模塊50，所述信號處理模塊50控制開關(guān)52(接通/斷開)以調(diào)制載波頻率。信號處理模塊50包括放大器54和收發(fā)器56。放大器54接收并且解碼或解調(diào)從內(nèi)部遠(yuǎn)程電路48接收的信號。收發(fā)器56處理定向到遠(yuǎn)程電路48的通信。

遠(yuǎn)程電路48包括能量采集部件58、測量和處理部件60以及用于解調(diào)載波電壓幅值的放大器和解碼器62。能量采集部件58(其可為得自lineartechnology的型號ltc3331)將其輸入處的ac電壓轉(zhuǎn)換成dc電壓并且將存儲電容器c5充電到可在3至10伏直流(vdc)范圍內(nèi)的恒定值。測量和處理部件60以及放大器和解碼器62在電容器c5上的dc電壓達(dá)到預(yù)定值時通過開關(guān)64而被打開。

如上所述，遠(yuǎn)程電路48遠(yuǎn)離功率電路42。功率電路42和遠(yuǎn)程電路48通過線對66進(jìn)行連接。線對66可通過雙絞線來實(shí)現(xiàn)，所述雙絞線降低了對外部磁場的敏感性。

操作

由信號發(fā)生器44產(chǎn)生的ac載波電流穿過功率電路42中的電阻器r3、r4和電容器c3、c4；然后通過線對66進(jìn)入遠(yuǎn)程電路48中。功率電路42和遠(yuǎn)程電路48之間的數(shù)據(jù)通信通過載波電壓幅值調(diào)制來實(shí)現(xiàn)。信號發(fā)生器44連同電阻器r1和r2充當(dāng)電流源并且線對66的線之間的電壓取決于這兩根線之間的阻抗。

當(dāng)開關(guān)52、64打開(即，處于斷開狀態(tài))并且電容器c1和c2在載波頻率下的阻抗遠(yuǎn)小于r1和r2的值時，線之間的傳輸(tx)電壓呈現(xiàn)第一值：

tx＝v1*[rc/(r1+r2+rc)]，

其中v1為信號發(fā)生器44的輸出電壓并且rc為寄生電容的阻抗和遠(yuǎn)程電路48在載波頻率下的負(fù)載。

如上所述，信號處理模塊50通過在打開位置和閉合位置之間改變開關(guān)52來調(diào)制載波電壓幅值。信號處理模塊50僅影響開關(guān)52并且遠(yuǎn)程電路48影響開關(guān)64。當(dāng)開關(guān)52閉合并且開關(guān)64打開時，線對66之間的tx電壓呈現(xiàn)第二值：

tx＝v1*(rc/r1+r2+rc+r6)。

當(dāng)開關(guān)52打開并且開關(guān)64閉合時，線對66之間的tx電壓呈現(xiàn)第三值：

tx＝v1*(rc/r1+r2+rc+r5)。

遠(yuǎn)程電路48中的放大器和解碼器62接收所調(diào)制的載波電壓并且解調(diào)嵌入在輸入信號中的信息。

現(xiàn)在參見圖3，其為示出根據(jù)本發(fā)明所述主題的實(shí)施方案的使用系統(tǒng)40(圖2)的操作序列的流程圖。為了呈現(xiàn)清楚起見，以具體的線性順序示出了過程步驟。然而，將顯而易見的是，這些步驟中的多個可并行地、異步地或以不同的順序執(zhí)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，過程可另選地例如在狀態(tài)圖表中被表示為多個相互聯(lián)系的狀態(tài)或事件。此外，可能不需要所有示出的過程步驟來實(shí)施所述方法。

在初始步驟68，開關(guān)52、64均為打開的。能量采集部件58處的電壓為最大值并且其對存儲電容器c5進(jìn)行充電。當(dāng)存儲電容器被充電時，遠(yuǎn)程單元48準(zhǔn)備進(jìn)行工作。

接著，執(zhí)行通信步驟70，所述步驟70包括交替執(zhí)行的兩個步驟72、74，即，通信為半雙工的?？墒褂萌魏魏线m的通信協(xié)議：

在步驟72中，遠(yuǎn)程電路48將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘柼幚砟K50，由此通過打開和閉合開關(guān)64來調(diào)制載波電壓。開關(guān)52在步驟72期間保持打開。

在步驟74中，信號處理模塊50將命令傳輸?shù)竭h(yuǎn)程電路48，由此通過打開和閉合開關(guān)52來調(diào)制載波電壓。開關(guān)64在步驟74期間保持打開。

應(yīng)當(dāng)指出的是，遠(yuǎn)程電路48與功率電路42完全隔離。在這兩個部件之間不存在公用地連接。如果在線對66的線之間發(fā)生短路，則患者將僅暴露于低電壓。斷開連接將導(dǎo)致高于正常值的電壓，但仍位于低范圍內(nèi)，使得患者安全性將不會受到損害。例如，如果發(fā)生器的輸出電源不超過2v并且電阻器r1、r2在50kω的范圍內(nèi)，則流過患者身體的最大電流將為2v/100kω＝20ua。就這一點(diǎn)而言，可以指出的是，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)iec60601-1在單個故障狀態(tài)下流過患者身體的最大允許電流為50ua。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所述主題并不限于上文中具體示出和描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明所述主題的范圍包括上文所述各種特征的組合與子組合，以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀上述說明時可能想到的未在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)的變型和修改。