本專利申請要求2015年8月11日提交的美國臨時(shí)專利申請62/203,422的權(quán)益，該專利申請以引用的方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明整體涉及心電圖(ECG)信號(hào)的分析，并且明確涉及此信號(hào)組的分析。

背景技術(shù)：

2013年由Pascale等人在《循環(huán)：心律失常和電生理》(Circ Arrhythm Electrophysiol)中公布的文章標(biāo)題“在心房顫動(dòng)消融之后引導(dǎo)房性心動(dòng)過速的快速診斷的冠狀竇激活的模式和定時(shí)(Pattern and Timing of the Coronary Sinus Activation to Guide Rapid Diagnosis of Atrial Tachycardia After Atrial Fibrillation Ablation)”以引用方式并入本文。在文章中，作者陳述在心房顫動(dòng)消融期間或在心房顫動(dòng)消融之后，房性心動(dòng)過速(AT)經(jīng)常造成診斷挑戰(zhàn)。作者假說冠狀竇(CS)激活的模式和定時(shí)兩者可促進(jìn)AT標(biāo)測。

Houben等人的美國專利申請2015/0208938(該專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文)描述了使用雙極性和單極性電描記圖檢測在心臟中生成的激活波前。

上面的描述呈現(xiàn)為該領(lǐng)域中相關(guān)技術(shù)的總體概述，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為承認(rèn)了其包含的任何信息構(gòu)成對抗本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)。

以引用方式并入本專利申請的文獻(xiàn)將視為本專利申請的整體部分，不同的是如果在這些并入的文獻(xiàn)中定義的任何術(shù)語與在本說明書中明確或隱含地給出的定義在某種程度上相沖突，則應(yīng)只考慮本說明書中的定義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施方案提供一種方法，包括：

接收來源于單個(gè)心跳且在受檢者心臟中的導(dǎo)管上的相應(yīng)的多個(gè)電極處生成的第一組心電圖(ECG)信號(hào)；

制定與第一組ECG信號(hào)的注釋的時(shí)間相關(guān)的模板，并且將標(biāo)記分配給模板；

接收來源于后續(xù)的單個(gè)心跳且在多個(gè)電極處生成的第二組ECG信號(hào)；

計(jì)算第二組ECG信號(hào)的注釋的時(shí)間；

制定模板和第二組的注釋的時(shí)間之間的比較；以及

當(dāng)比較指示第二組的注釋的時(shí)間對應(yīng)于模板時(shí)，將標(biāo)記分配給第二組ECG信號(hào)，并且在顯示器上相對于表示來自心臟的心跳的時(shí)間線圖形地呈現(xiàn)模板的發(fā)生。

本發(fā)明所公開的實(shí)施方案包括使用第一組和第二組制定常見的心臟標(biāo)測圖。

本發(fā)明所公開的另外的實(shí)施方案包括，當(dāng)比較指示第二組的注釋的時(shí)間不對應(yīng)于模板時(shí)，制定與第二組ECG信號(hào)的注釋的時(shí)間相關(guān)的另外的模板，并且將另外的標(biāo)記分配給另外的模板，并且在顯示器上相對于時(shí)間線圖形地呈現(xiàn)另外的模板的另外的發(fā)生。通常，方法包括使用第一組制定第一心臟標(biāo)測圖，并且使用第二組制定與第一心臟標(biāo)測圖不同的第二標(biāo)測圖。

本發(fā)明所公開的另外的實(shí)施方案包括包括接收通道注釋的流，將流分成對應(yīng)于相應(yīng)心跳的片段，將參考注釋估計(jì)作為流中的片段的通道注釋的平均數(shù)、加權(quán)平均數(shù)或中值中的一個(gè)，并且將參考注釋應(yīng)用于制定模板中。通常，模板包括第一組的注釋與參考注釋的時(shí)間之間的差值。

在另選的實(shí)施方案中，導(dǎo)管位于心臟的冠狀竇中。

在另外的另選的實(shí)施方案中，多個(gè)電極沿著導(dǎo)管是均勻間隔的。

在另外的另選的實(shí)施方案中，導(dǎo)管是線性的。

在一些實(shí)施方案中，模板被分配給第一類型的心率失常，并且方法還包括接收后續(xù)組的ECG信號(hào)，并且監(jiān)測后續(xù)組的注釋的時(shí)間是否不對應(yīng)于模板，因此指示后續(xù)組的ECG信號(hào)對應(yīng)于與第一類型的心率失常不同的第二類型的心律失常。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，還提供了一種設(shè)備，包括：

導(dǎo)管，該導(dǎo)管位于受檢者心臟中，并且被配置成：

接收來源于單個(gè)心跳且在導(dǎo)管上的相應(yīng)的多個(gè)電極處生成的第一組心電圖(ECG)信號(hào)，以及

接收來源于后續(xù)的單個(gè)心跳且在多個(gè)電極處生成的第二組ECG信號(hào)；

處理器，該處理器被配置成：

制定與第一組ECG信號(hào)的注釋的時(shí)間相關(guān)的模板，并且將標(biāo)記分配給模板，

計(jì)算第二組ECG信號(hào)的注釋的時(shí)間，

制定模板和第二組的注釋的時(shí)間之間的比較，以及

當(dāng)比較指示第二組的注釋的時(shí)間對應(yīng)于模板時(shí)，將標(biāo)記分配給第二組ECG信號(hào)；以及

顯示器，該顯示器被配置成相對于表示來自心臟的心跳的時(shí)間線圖形地呈現(xiàn)模板的發(fā)生。

結(jié)合附圖，根據(jù)下文對本公開的實(shí)施方案的詳細(xì)說明，將更全面地理解本公開，其中：

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出信號(hào)分析算法的操作的示意性框圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的具有它們的注釋和它們的加權(quán)平均數(shù)的單極性ECG信號(hào)的實(shí)施例；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的圖2的信號(hào)的時(shí)間模式的圖形呈現(xiàn)；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出算法的模板跟蹤模式的步驟的流程圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出算法的模板匹配模式的步驟的流程圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的根據(jù)在顯示器上呈現(xiàn)的跳動(dòng)數(shù)量或注釋組數(shù)量的模板數(shù)量的示意圖；

圖7根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出模板和一組注釋之間的相關(guān)性；以及

圖8根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出模板和一組注釋之間的反相關(guān)性。

具體實(shí)施方式

概述

冠狀竇(CS)激活的時(shí)間模式能夠有助于房性心動(dòng)過速(AT)標(biāo)測。CS激活的時(shí)間模式的分析提供了最可能的大折返A(chǔ)T的快速分層或排序，并且分析還指向病灶A(yù)T的可能來源。

本發(fā)明人已經(jīng)研發(fā)出分析多通道單極性ECG信號(hào)以便匹配并跟蹤信號(hào)的時(shí)間模式的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，方法找到且保持跟蹤特定于不同類型的心臟行為的一定的“活動(dòng)的時(shí)間配置”。本文中還被稱為“時(shí)間模式”的“活動(dòng)的時(shí)間配置”對應(yīng)于ECG信號(hào)的單極性注釋之間的特定的時(shí)間相互關(guān)系。注釋對應(yīng)于信號(hào)的局部活化作用時(shí)間(LAT)。

來源于ECG信號(hào)的LAT標(biāo)測圖可以被用于分析心臟的功能，并且由加利福尼亞州鉆石吧(Diamond Bar CA)的Biosense-Webster生產(chǎn)的系統(tǒng)構(gòu)造此類標(biāo)測圖。標(biāo)測圖通常示出由在心律失常之下的心臟中電波生成的若干機(jī)制產(chǎn)生的結(jié)果。本發(fā)明的實(shí)施方案可以自動(dòng)地區(qū)分并跟蹤這些不同的機(jī)制，以便構(gòu)建可以僅包含單一類型的心臟激活的LAT標(biāo)測圖。本發(fā)明的實(shí)施方案允許LAT標(biāo)測圖的較快的和更準(zhǔn)確的產(chǎn)生。

具體描述

1.介紹

圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出信號(hào)分析算法的操作的示意框圖。由從位于冠狀竇(CS)中的參考導(dǎo)管遠(yuǎn)側(cè)端部14接收多個(gè)心電圖(ECG)信號(hào)的處理器10操作算法，并且可以由處理器在系統(tǒng)的顯示器18上呈現(xiàn)算法的操作結(jié)果。操作結(jié)果可以被并入心臟標(biāo)測圖21中，和/或呈示圖24的形式，并且下面描述了這兩種類型的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)管遠(yuǎn)側(cè)端部14為近似線性的，并且沿著遠(yuǎn)側(cè)端部具有均勻間隔的十(10)個(gè)電極。在一些實(shí)施方案中，電極成對布置。

如下文更加詳述，算法分析參考導(dǎo)管的傳入的ECG信號(hào)，并且從分析識(shí)別不同類型的一致的心臟激活。心臟激活被供應(yīng)給LAT標(biāo)測過程，并且算法還可以被用作指示在標(biāo)測過程中何時(shí)獲取新的點(diǎn)的過濾器。用于實(shí)施算法的元件(即，處理器、導(dǎo)管和顯示器)可以存在于上面提及的系統(tǒng)中。算法可以被用于ECG信號(hào)的實(shí)時(shí)分析，和/或用于已記錄信號(hào)的分析。

處理器使用時(shí)間模式跟蹤器框22，以確定和保持描述ECG信號(hào)的注釋或LAT之間的特定的時(shí)間相互關(guān)系的“活動(dòng)的時(shí)間配置”或“時(shí)間模式”的跟蹤。如圖1所示，當(dāng)跟蹤器進(jìn)行操作時(shí)，處理器設(shè)置時(shí)間間隔、感興趣窗口、{ref_Anno(t_i)-τ1WOI，ref_Anno(t_i)+τ2WOI}。(t_i是時(shí)間間隔的識(shí)別時(shí)間，τ1WOI是間隔的初始時(shí)間，并且τ2WOI是間隔的最終時(shí)間。)在該間隔期間，跟蹤器接收由處理器對ECG信號(hào)執(zhí)行的波前注釋計(jì)算的結(jié)果。在波前注釋框26中執(zhí)行計(jì)算，其中處理器操作波前算法以為每個(gè)ECG信號(hào)計(jì)算注釋時(shí)間。在上面引用的美國專利申請2015/0208938中描述了合適的算法。

跟蹤器估計(jì)當(dāng)前激活與預(yù)設(shè)模板(Template(n)，其中n(正整數(shù))是模板標(biāo)記)的相似性。模板是注釋的時(shí)間模式的描述符。

如下面所描述的，由處理器10和跟蹤器框22運(yùn)行的算法可以以兩種模式進(jìn)行操作，其中從傳入的ECG信號(hào)計(jì)算時(shí)間模式且將時(shí)間模式與現(xiàn)有的(預(yù)設(shè))模板比較的模板跟蹤(TT)模式，以及其中可以從信號(hào)生成新的模板的模板匹配(TM)模式。

2.時(shí)間模式的計(jì)算

為了計(jì)算多個(gè)CS參考通道的時(shí)間模式，處理器注釋給定心跳的每個(gè)通道(在包括心跳的給定時(shí)間間隔中)-annUniChn(k，ti)，其中k是形成一組注釋的通道的標(biāo)記。然后，處理器根據(jù)公式(1)計(jì)算該組注釋的加權(quán)平均數(shù)wAverage(ti)：

其中Uni(k，ti)是在時(shí)間間隔{ref_Anno(t_i)-τ1WOI，ref_Anno(t_i)+τ2WOI}中的第k個(gè)ECG信號(hào)，

annUniChn(k，ti)是第k個(gè)ECG信號(hào)的注釋，

是在注釋annUniChn(k，ti)的鄰域中的第k個(gè)ECG信號(hào)的導(dǎo)數(shù)，

并且

k是通道的總數(shù)量，即，在CS導(dǎo)管遠(yuǎn)側(cè)端部上的電極的總數(shù)量。

圖2中呈現(xiàn)了具有它們的注釋(實(shí)心圓)和它們的加權(quán)平均數(shù)(黑色豎線)的單極性ECG信號(hào)的實(shí)施例。然后，處理器計(jì)算該組中每個(gè)注釋與加權(quán)平均數(shù)之間的差值(dT(k，ti))。我們將差值的k維矢量稱為該組的“時(shí)間模式”。圖3中示出時(shí)間模式的圖形呈現(xiàn)。

3.算法描述

處理器10使用跟蹤器框22(圖1)操作以上面提到的兩種模式：模板跟蹤(TT)模式和模板匹配(TM)模式中的一種工作的算法。初始通常實(shí)施TT模式。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出TT模式的步驟的流程圖。在初始步驟30中，處理器初始提供具有參考注釋(ref_Anno(ti))、感興趣窗口({τ1WOI，τ2WOI})和時(shí)間模式的模板(Template(n))的框22。Template(n)在下面描述的TM模式中產(chǎn)生，并且可以由算法的用戶選擇。另選地，可以通過用戶從所選擇的單個(gè)心跳中選擇一組ECG信號(hào)，并且使用TM模式生成時(shí)間模式(然后時(shí)間模式變成Template(n))，來生成Template(n)。

在一些實(shí)施方案中，由處理器提供的ref_Anno(t_i)的值來源于由算法的用戶提供的外部輸入。在另選的實(shí)施方案中，處理器自動(dòng)地估計(jì)ref_Anno(t_i)的值。自動(dòng)的估計(jì)通常通過處理器從波前注釋框26接收通道注釋的流，將流分成組(每組對應(yīng)于心跳)，并且將ref_Anno(t_i)估計(jì)作為流中的組的通道注釋的平均數(shù)、加權(quán)平均數(shù)或中值中的一個(gè)。

在初始步驟中，處理器還提供具有CS單極性注釋的值的框22。使用框26的波前算法連續(xù)地計(jì)算注釋，并且處理器根據(jù)時(shí)間間隔({ref_Anno(ti)-τ1WOI，ref_Anno(ti)+τ2WOI})從注釋響流中為單個(gè)心跳選擇一組。

在相似性步驟34中，處理器為當(dāng)前組計(jì)算時(shí)間模式，如上面在節(jié)段2中所描述的。計(jì)算為時(shí)間模式給出k維矢量。然后，處理器估計(jì)當(dāng)前組與在步驟30中所接收到的預(yù)設(shè)模板(Template(n))的相似性。由以下公式確定相似性：

其中s_n(t_i)是所計(jì)算的時(shí)間模式{dT(k，ti)}與對應(yīng)于Template(n)的矢量{dT(k，n)}之間的相似性的值，并且

M是在步驟30中所接收到的注釋組中的通道的數(shù)量。在一些實(shí)施方案中，不是所有的通道都提供注釋，所以M≤K。

在決定步驟38中，處理器檢查s_n(t_i)是否小于預(yù)設(shè)閾值(通常在大約0.5-大約1.2的范圍內(nèi))，但是預(yù)設(shè)閾值可以大于或小于該范圍。在該情況下，決定返回真，并且處理器辨識(shí)出該組屬于Template(n)，并且前進(jìn)到緩沖存儲(chǔ)步驟42。如下面參考圖6所描述的，然后，處理器將所識(shí)別的模板的結(jié)果呈現(xiàn)在顯示器18上。然后，流程圖返回到步驟30，為后續(xù)的心跳接收一組注釋。

如果決定步驟38返回假，則流程圖返回到步驟30，并且處理器處理CS單極性注釋的新的一組值。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出TM模式的步驟的流程圖。不同于模板跟蹤模式，模板匹配模式不會(huì)得到模板作為輸入?yún)?shù)。如圖5中所示，在TM模式中，處理器重復(fù)TT模式的步驟30和步驟34，如上所述。在決定步驟68中，TM模式尋求當(dāng)前時(shí)間模式與之前已經(jīng)找到的所有的模板之間的匹配。如果步驟68返回假，即，如果處理器不能將模板與當(dāng)前模式相匹配，則在新的模板步驟76中，其使用當(dāng)前時(shí)間模式打開新的模板，并且可以在顯示器18上呈現(xiàn)新的模板(下面參考圖6所描述的)。

如果辨識(shí)出匹配，即，如果處理器能夠?qū)⒛０迮c當(dāng)前模式相匹配，則在重新計(jì)算步驟72中，可以重新計(jì)算所選擇的模板，以反映用于生成模板的時(shí)間模式的集群的新成員。重新計(jì)算通常包括通過為集群中的許多組求dT(k，n)的值的平均數(shù)，將在步驟72中找到的值并入時(shí)間模式的計(jì)算中。在一些實(shí)施方案中，僅為集群中的第一q個(gè)成員執(zhí)行重新計(jì)算，其中q可以大約是10。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的在顯示器18上呈現(xiàn)的示意圖。如上面參考步驟42所論述的，所識(shí)別的模板可以在顯示器18上呈現(xiàn)為示圖24(圖1)。示圖24繪制模板數(shù)量對注釋組數(shù)量，并且注釋組數(shù)量對應(yīng)于所接收到的心跳的時(shí)間線。如示圖所示，已經(jīng)分析了對應(yīng)于相同數(shù)量的心跳的大約430組。還如示圖中所示，時(shí)間線的大多數(shù)心跳被分類為模板2，而一些心跳被分類為模板1，并且一些被分類為模板3。

圖7根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出模板和一組注釋之間的相關(guān)性。該圖是基于心跳412的模板(實(shí)線)和來自心跳463的一組注釋(虛線)的通道數(shù)量對dT的示圖，并且示出模板和被分析的該組注釋之間的密切相似性。

成對的示圖諸如圖7中所示的那些示圖通常描繪其中兩個(gè)心跳源于心臟中的相同區(qū)域的情況。

圖8根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案示出模板和一組注釋之間的反相關(guān)性。該圖示出來自心跳123的一組注釋(虛線)如何不與基于心跳412的模板(實(shí)線)相關(guān)聯(lián)。相反，由于兩個(gè)示圖的斜率具有相反的符號(hào)，所以在模板和被分析的該組注釋之間有反相關(guān)性。

成對的示圖諸如圖8中所示的那些示圖通常發(fā)生在其中兩個(gè)心跳源于心臟中的彼此分開的兩個(gè)區(qū)域。例如，當(dāng)一個(gè)區(qū)域在右心房中，并且另一個(gè)區(qū)域在左心房中時(shí)可以發(fā)生此情況。

通常通過獲取ECG信號(hào)集，并且將信號(hào)的結(jié)果(即，所測量的LAT)并入標(biāo)測圖中，來產(chǎn)生心臟電生理學(xué)標(biāo)測圖諸如心室中的LAT的標(biāo)測圖。然而，ECG信號(hào)集通常包括具有多于一個(gè)模板的信號(hào)，并且這導(dǎo)致所產(chǎn)生的標(biāo)測圖中的不準(zhǔn)確。

本發(fā)明的實(shí)施方案允許不同的信號(hào)集被分為子集，每個(gè)子集對應(yīng)于不同的模板。每個(gè)子集可以被用于構(gòu)造心臟的相應(yīng)的LAT標(biāo)測圖。因此，返回圖6，對于示圖中所示的三個(gè)不同的模板，所獲取的信號(hào)可以被分為三個(gè)不同的子集，并且為每個(gè)子集產(chǎn)生標(biāo)測圖。通常，不同的子集(每個(gè)用于不同的模板)對應(yīng)于不同類型的心律失常。

還應(yīng)理解，如上面已經(jīng)描述的，由于心律失常改變對應(yīng)于模板中的改變，所以通過分析ECG信號(hào)集作為模板，本發(fā)明的實(shí)施方案可以被用于監(jiān)測心律失常中的改變。

應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方案以舉例的方式引用，并且本發(fā)明并不限于上文已具體示出和描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍包括上文所述各種特征的組合和子組合以及它們的變型和修改，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀上述描述時(shí)將會(huì)想到所述變型和修改，并且所述變型和修改并未在現(xiàn)有技術(shù)中公開。