用于使用電生理性質(zhì)來對心律失常源進行分類的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于確定組織的電生理性質(zhì)的方法，該方法包括：從一個或多個導管的多個電極(130)獲取電信號數(shù)據(jù)；從多個相鄰電極(136)確定至少一個電極集團；針對至少一個電極集團(138)計算局部傳導速度矢量；確定至少一個獨立于導管方向的指示符，從該指示符，基于與局部速度傳導矢量的流場相關聯(lián)的角度依賴參數(shù)、反映局部傳導速度的均勻性的偏心率參數(shù)、以及與局部速度矢量相關聯(lián)的如散度和旋度的和或者閉合路徑積分參數(shù)中的一個或多個來對心律失常源進行分類；以及響應于導管移動來顯示心律分類，由此便于心律失常的類型和原因的識別。
【專利說明】
用于使用電生理性質(zhì)來對心律失常源進行分類的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求在2014年2月25日提交的美國臨時申請no.61/944,426的權益，其通過 引用包含于此，如同在此全部闡述一樣。
技術領域
[0003] 本發(fā)明涉及用于利用標測系統(tǒng)內(nèi)的電極空間布置的系統(tǒng)、設備和方法。特別地，本 公開涉及用于使用3D標測系統(tǒng)中的電極空間布置以獨立于導管定向的方式表征心臟傳導 情況的系統(tǒng)、設備和方法。
【背景技術】
[0004] 電生理(EP)導管在各種診斷、治療和/或標測和消融程序中使用以診斷和/或矯正 諸如房性或室性心律失常的疾病，包括例如異位房性心動過速、心房顫動、以及心房撲動。 房性心律失?？梢詫е露喾N情形，包括心率不規(guī)則、同步房室收縮的缺失、以及心室的血流 郁滯，這可能導致各種有癥狀和無癥狀疾病甚至死亡。
[0005] 通常，導管被布置和操縱通過患者的脈管至目的部位，例如，患者心臟內(nèi)的部位。 導管攜帶一個或多個電極，其例如可以用于心臟標測或診斷、消融和/或其他治療輸送模 式、或用于這兩者。一旦在目的部位，治療可以例如包括射頻(RF)消融、冷凍消融、激光消 融、化學消融、基于高強度聚焦超聲的消融、微波消融、和/或其他消融治療。導管將消融能 量施加至心肌組織以產(chǎn)生心肌組織中的一個或多個損傷。該損傷破壞了不期望的心臟活動 路徑并由此限制、捕獲、或阻止可以形成心律失?；A的錯誤傳導信號。
[0006] 為了將導管定位在身體內(nèi)的期望部位，可以使用某種類型的導航，諸如使用合并 至導管(或護套）中的機械轉(zhuǎn)向部件。在一些示例中，醫(yī)務人員可以使用這些機械轉(zhuǎn)向部件 手動地操縱和/或操作導管。
[0007] 導航系統(tǒng)可以用于可視化并便于導管通過患者血管前進至身體內(nèi)的特定位置。這 種導航系統(tǒng)可以包括例如基于電場和/或磁場的定位和導航系統(tǒng)，其能夠確定導管(和類似 的裝置)在身體內(nèi)的位置和方向。
[0008] 身體中的傳導紊亂可能起因于小到l-4mm的區(qū)域中的異常傳導。另外，這些區(qū)域中 的消融必須被限制到病理組織以維持電和機械功能，特別對于室性心律失常而言?，F(xiàn)在，許 多導管使用間隔大于4mm的電極對，其可能使得難以可靠地允許缺陷的辨別或定位。即使電 極更近地間隔約Imm至約2_，電極對的方向也是所產(chǎn)生信號的振幅和形態(tài)中的顯著因素。
[0009] 前述論述僅意于示出本領域并且不應當被當作對權利要求范圍的否定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 在實施例中，用于確定電生理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)包括電子控制單元，其被配置為:接收一 組電極的電描記圖數(shù)據(jù)，從標測系統(tǒng)接收該組電極的位置和方向信息，確定組織的獨立于 導管方向的信息，并將獨立于方向的信息輸出至標測系統(tǒng)。在一些實施例中，電極布置便于 多次同時的這種估計，并且標測系統(tǒng)可以處理獨立于導管方向的信息的空間圖案以識別特 定心律失常圖案。
[0011] 在一個實施例中，用于確定組織的電生理性質(zhì)的方法可以包括:從一個或多個導 管的多個電極獲取電信號數(shù)據(jù);從多個相鄰電極確定至少一個電極集團；針對至少一個電 極集團計算局部傳導速度矢量;確定至少一個獨立于導管方向的指示符，從該指示符，基于 與局部速度傳導矢量的流場相關聯(lián)的角度依賴參數(shù)、反映局部傳導速度的均勻性的偏心率 參數(shù)、以及與局部速度矢量相關聯(lián)的如散度和旋度的和或者閉合路徑積分參數(shù)中的一個或 多個來對心律失常源進行分類；以及響應于導管移動來顯示心律分類，由此便于心律失常 的類型和原因的識別。
[0012] 在另一實施例中，一種用于確定組織的電生理性質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可以包括電 子控制單元，其被配置為從一個或多個導管的多個電極獲取電信號數(shù)據(jù)，從多個相鄰電極 確定至少一個電極集團，針對至少一個電極集團計算局部傳導速度矢量，確定至少一個獨 立于導管方向的指示符，從該指示符，基于與局部速度傳導矢量的流場相關聯(lián)的角度依賴 參數(shù)、反映局部傳導速度的均勻性的偏心率參數(shù)、以及與局部速度矢量相關聯(lián)的如散度和 旋度的和或者閉合路徑積分參數(shù)中的一個或多個來對心律失常源進行分類，以及響應于導 管移動來顯示心律分類，由此便于心律失常的類型和原因的識別。
[0013] 在另一實施例中，一種用于確定組織的電生理性質(zhì)的方法可以包括:從一個或多 個導管上的多個電極獲取電信號數(shù)據(jù);確定多個電極的每一個的位置和方向；確定存在于 至少一個集團中的任何子集團；確定至少一個獨立于導管方向的指示符，從該指示符，基于 與局部速度傳導矢量的流場相關聯(lián)的角度依賴參數(shù)、反映局部傳導速度的均勻性的偏心率 參數(shù)、以及與局部速度矢量相關聯(lián)的如散度和旋度的和或者閉合路徑積分參數(shù)中的一個或 多個來對心律失常源進行分類；以及響應于導管移動來顯示心律分類，由此便于心律失常 的類型和原因的識別。
【附圖說明】
[0014] 圖1是從導管獲得的雙極的形態(tài)和振幅的示圖。
[0015] 圖2A是槳式導管的一個實施例的等距視圖。
[0016]圖2B是槳式導管的另一實施例的等距視圖。
[0017]圖2C是槳式導管的另一實施例的等距視圖。
[0018]圖3是籃狀導管的等距視圖。
[0019] 圖4是示出行波的激活、波前、表面法線和傳導速度方向的示圖。
[0020] 圖5是示出電極位置和集團幾何結構的示意圖。
[0021] 圖6是示出示例性等價雙極信號的形狀和振幅的圖。
[0022] 圖7是示出激活傳播矢量和等時線的組合標測圖。
[0023] 圖9是螺旋形籃狀導管設計的圖解視圖，其沿著齒條具有不均勻電極間距但在橢 圓形籃狀表面上具有均勻間距。
[0024]圖IOA是用于生成表面模型和/或?qū)㈦娚硇畔藴y在其上的系統(tǒng)的圖解視圖。
[0025] 圖IOB是圖IOA所不的系統(tǒng)的_旲型構造系統(tǒng)的fg]化的圖解和不意圖。
[0026] 圖11是被配置為在特定頻率實施被動隔離并在其它頻率處將片段短接在一起的 開關盒電路的電子圖。
[0027] 圖12A和12B是分別示出在RF之前和期間的開關盒電路的有效性的標測系統(tǒng)圖像。
[0028] 圖13是一組集團和可以從集團確定的路徑積分的圖。
[0029] 圖14A和14B是在區(qū)域上的平均傳導速度矢量場的確定的圖。
[0030]圖15是示出識別均勻傳播、聚焦源和轉(zhuǎn)子的逐步方法的流程圖。
[0031] 圖16是示出確定組織特性所期望的特征值和形狀的表。
[0032] 圖17是示出目標組織上的槳狀導管附近的激活圖案的圖。
[0033] 圖18是槳狀導管以及存在于槳狀導管上的電極和矩形集團的圖。
[0034] 圖19是在單個跳動上的矢量Et的軌跡的圖。
[0035] 圖20A是示出EGM信號以及等價的雙極或全極Ea與時間的圖。
[0036I圖20B是示例性Ea的形狀的線圖。
[0037] 圖21是示出保持在特定電極集團下關于去極化組織的大部分信息的時間間隔的 圖。
[0038] 圖22是示出加權函數(shù)與時間的圖。
[0039] 圖23是示出大和小|d/dt(E(t)) I的區(qū)域的E場環(huán)路的圖。
[0040] 圖24A和24B是示出在基于E場的范數(shù)對環(huán)路點進行加權之前和之后的正切E場環(huán) 路的圖。
[0041] 圖25A和25B是示出從在連續(xù)跳動上的兩個集團估計的傳導速度的圖。
[0042]圖26是模擬波前傳播的鹽水池測試設備的圖。
[0043]圖27是在圖26的鹽水池測試設備中的槳狀導管的圖。
[0044] 圖28是示出在一個鹽水池測試設備跳動上的矢量Et和激活方向的圖。
[0045] 圖29是示出針對兩個連續(xù)跳動的與時間的圖。
[0046]圖30A和30B是在電極的矩形網(wǎng)格中集團的幾種可能類型和針對集團的關聯(lián)評分 的圖。
[0047]圖31是針對角部集團的評分系統(tǒng)的一個實施例的圖。
[0048]圖32是能夠?qū)⑻囟伾P聯(lián)至集團的分數(shù)組的顏色三角形的圖。
[0049]圖33是管理圖32所示的所顯示顏色的來自標準化分數(shù)的重心坐標的圖。
[0050]圖34是用于生成表面模型和/或?qū)㈦娚硇畔藴y在其上并確定針對一組集團的 評分系統(tǒng)的系統(tǒng)的圖解視圖。
【具體實施方式】
[0051 ]心臟EP標測現(xiàn)在主要使用從電極對獲得的雙極電描記圖(EGM)。雙極是優(yōu)選的，因 為它們具有減小的低頻噪聲、降低的遠場效應，并且通常在被適當?shù)貫V波時產(chǎn)生清晰的很 好識別的特征。另一方面，單極EGM包含遠場信息和不太穩(wěn)定的基線，其使得它們在用于標 測目的時不太有吸引力。使得單極信號可用于標測的該單極信號的一個特征是其形態(tài)和振 幅獨立于導管方向的事實。雙極EGM的振幅和形態(tài)依賴于電極對的方向，它們根據(jù)方向被計 算，并因此依賴于導管的方向。對方向的依賴性導致不一致地測量的振幅和基于形態(tài)的測 量，如激活時間。因此，其影響所得到的量，如傷疤邊界、激活方向和傳導速度。
[0052]還可以通過起搏組織或器官以及觀察從緊鄰至捕獲發(fā)生的部位的所產(chǎn)生的去極 化的分布來得出電生理信息。由于起搏偽跡，這些觀察利用當前技術是困難的，但由En、EaS V提供的方向信息如本文所述可以用作解剖或功能傳導塊的線索。甚至在沒有起搏的情況 下，圍繞諸如瓣口或塊的障礙物的傳導已知為變得彎曲和緩慢，并且這可以利用本文公開 的信息比之前可能的情形更方便和可靠地被直接標測和可視化。
[0053]圖1示出從在心臟的右心房中的導管7獲得的多個雙極信號的形態(tài)和振幅的變化。 也從導管7獲得的多個單極信號5具有非常類似的形態(tài)和振幅，但它們被遠場心室去極化污 染。
[0054] 本文描述的一個方面提出了將單極信號的方向獨立性的益處與之前強調(diào)的雙極 信號的其他益處結合的獨特方式。本發(fā)明利用在高密度診斷導管上的緊密間隔的電極來獲 得局部"偽單極"、"等價雙極"或"全極"信號，這些信號是獨立于方向的并且沒有低頻噪聲 和遠場效應。緊密間隔的電極可以位于單個高密度診斷或其他導管上，或者在一些實施方 式中可以位于多個導管上，其中導管上的電極相互靠近或鄰近布置。此外，如此獲得的等價 雙極EGM具備反映生理和解剖方向的特征形狀和關系，其能夠通過更一致的激活定時方向 實現(xiàn)更好的接觸標測圖。緊密間隔的電極的存在還有助于表征導管的緊鄰(幾 mm)的基底。 全極電描記圖信號的振幅和形態(tài)將僅僅是局部基底的電生理的功能，并且因此適用于產(chǎn)生 更好的、一致的和更有用的接觸標測圖?？梢杂糜谠撃康牡母呙芏葘Ч艿氖纠?但不限 于）圖2所示的導管、以及如圖3和圖9所示的導管的籃狀導管。
[0055] 圖2A-2C示出可以用于HD標測應用的導管的實施例。圖2A示出包括耦合至槳狀物 12的導管主體11的導管10的一個實施例。導管主體11還可以包括第一主體電極13和第二主 體電極14。槳狀物12可以包括第一齒條16、第二齒條17、第三齒條18和第四齒條19,它們通 過近側耦合器15耦合至導管主體11并在槳狀物22的遠端通過遠側連接器21耦合至彼此。在 一個實施例中，第一齒條16和第四齒條19可以是一個連續(xù)的片段，并且第二齒條17和第三 齒條18可以是另一連續(xù)的片段。在其他實施例中，各個齒條可以是耦合至彼此的單獨片段。 多個齒條還可以包括可變數(shù)量的電極20。在所示實施例中的電極可以包括沿齒條均勻間隔 的環(huán)形電極。在其他實施例中，電極可以被均勻或不均勻地間隔，并且電極可以包括點或其 他類型的電極。圖2B示出可以用于HD標測應用的導管30的另一實施例。導管30可以包括耦 合至槳狀物32的導管主體31。導管主體31可以進一步包括第一主體電極40和第二主體電極 41。槳狀物32可以包括第一齒條34、第二齒條35、第三齒條36和第四齒條37,它們通過近側 耦合器33耦合至導管主體31并在槳狀物39的遠端通過遠側連接器38耦合至彼此。在一個實 施方式中，近側耦合器33可以進一步包括電極。
[0056] 沿著齒條的電極布置由齒條上的電極的良好機械穩(wěn)定性來控制。因此，沿著齒條 的間距最好不由標測系統(tǒng)確定，而是由設計和制造來確定。但是齒條之間的間距可以由于 隨著導管被移動至期望位置所經(jīng)歷的力和轉(zhuǎn)矩而變化。位于齒條中段的電極最易于位移。 圖2C示出包含被配置為在齒條的中心附近結合齒條的細長拉伸元件，以限制與彼此的最大 位移。完成這個的一個手段是使用細長單絲或多絲尼龍線或縫合線類材料，其在端部處固 定并且在中間環(huán)繞齒條。在生產(chǎn)期間通過回流焊爐允許線被合并至齒條的聚合物絕緣部分 中，從而將線固定至每個齒條并最小化突出。
[0057]圖2C示出導管100的一個實施例，其使用拴繩來限制齒條之間的最大伸展并由此 在使用時實現(xiàn)更一致的電極間距。導管100可以包括耦合至槳狀物102的導管主體101。導管 主體101還可以包括第一主體電極103和第二主體電極104。槳狀物102可以包括第一齒條 108、第二齒條109、第三齒條110和第四齒條111，它們通過近側耦合器105耦合至導管主體 101并在槳狀物114的遠端通過遠側連接器112耦合至彼此。槳狀物102還可以包括第一支撐 構件106和第二支撐構件107以限制齒條的彼此之間的位移。這些支撐構件可以是細長拉伸 元件(如線或縫合線材料），其在導管100插入至護套期間收縮。圖2A、2B和2C中示出的導管 進一步在2014年1月16日提交并在2014年7月24日以國際公布號WO 2014/113612以英文公 布的國際申請11〇.?(^/1^2014/011，940('612申請)和在2013年1月16日提交的美國臨時申 請no.61/753，429('429申請）中描述。'612申請和'429申請的全部內(nèi)容通過引用包含于此， 如同在此全部闡述一樣。
[0058]圖3示出籃狀導管50的實施例，其可以被認為是在橢球面上分布的電極的2D陣列。 籃狀導管50可以包括耦合至籃52的導管主體51?；@52可以利用近側連接器53耦合至導管主 體?；@52可以包括多個齒條57、遠側耦合器55和沖洗管56。多個齒條57中的每一個可以包括 至少一個電極54。在所不實施例中，多個齒條中的每一個包括8個電極。電極的確切數(shù)量可 以基于期望特性而變化。圖3所示的籃狀導管進一步在2014年2月6日提交的美國臨時申請 no. 61/936,677中描述，其通過引用包含于此，如同在此全部闡述一樣。
[0059] 用于估計傳導速度和激活的方向的當前技術通常依賴于在精確距離上的激活時 間的穩(wěn)健確定。將時間分配給信號位置的技術可能導致在特定條件下不準確的預測。以下 方法利用波傳播的基本概念并且不依賴于LAT(局部激活時間）檢測算法。該方法更穩(wěn)健和 一致。還描述了特定擴展，其專門化并加強對心臟表面上的電極的2維和3維布置的應用。通 過每次去極化，局部電場矢量E清除如鄰近電極的這些配置由解剖和生理因素控制的軌跡 的環(huán)。二維電極布置允許E t("正切雙極矢量"）的分辨率，其是有用的方向獨立信號，波傳播 原理可以應用至該信號并且可以用于沿著單位激活方向S引入E t的標量版本，并將它稱為 Ea。三維電極布置允許E沿著表不為3的表面法線方向的分量(稱為En)的分辨率。最后，二維 和三維電極布置允許確定沿著方向Cr=Axi的E場(稱為E w)，其對于行波是非常小的信號。
[0060] 圖4示出單位激活矢量91、波前矢量92、表面法線矢量94、波前峰90、和傳導速度方 向93。單個去極化波前90基于單極行波電壓信號Φ (x，y，z，t)示出。去極化波前90的傳播在 視圖中從左到右發(fā)生。去極化波前90不必須符合在本發(fā)明內(nèi)用于討論為有效的特定形狀， 但是可以從生理單極形態(tài)發(fā)現(xiàn)益處。
[0061] 方向獨立的全極信號En和Ea在正常心肌層中具有特征形狀和振幅。這可以在圖6A-6C中進一步看出。這些允許通過傳統(tǒng)手段對諸如電描記圖振幅、激活時刻和傳導速度的EP 特性的更穩(wěn)健的確定。
[0062]下一部分說明了使用諸如圖2-3所示的導管10、30、50中的一個的高密度導管的全 極或"等價雙極"信號Ea的推導。槳狀導管、籃狀導管、或其他高密度導管被假設地操縱以使 得一些或全部鄰近電極平放在表面/基底上。為了方便，以下將使用指示所有導管電極位于 表面上（即，導管位于表面上）的語言，但該語言指的是位于表面上或足夠近以不可區(qū)分的 那些電極。
[0063]在表面的平面中的E場(E)可以使用電極位置X和在電極處測量的電勢φ使用以下 等式來計算（其中，dtp和dX從Χ、ψ和減法矩陣F推導），如在2014年5月7日提交并在2014年 11月13日在國際公布號TO 2014/182822下以英文公布的國際申請no.PCT/US2014/037，160 ('822申請）和在2013年5月7日提交的美國臨時申請no. 61/855,058('058申請）中描述。 '822申請和'058申請的全部內(nèi)容通過引用包含于此，如同在此全部闡述一樣。等式對于2D 和3D情形具有相同的形式：
[0064] (1)
[0065] (2)
[0066] 其中，
[0067] Φ-單極電勢的矢量，
[0068] dip-相對于共用參考電極的雙極電勢的矢量，
[0069] X-電極的標測系統(tǒng)坐標的矩陣，
[0070] dX-相對于參考電極位置的雙極位移的矩陣，以及 [0071 ] A+是矩陣六的]\1〇0代-?6111'086廣義逆矩陣。
[0072] 圖5示出槳狀導管70的一個實施例，其示出16個電極并且電極組中的一些可以用 于確定Et。在所示實施例中，槳狀導管70可以包括四個齒條，每個齒條包括四個電極。具有 至少三個相鄰電極的任何2D電極組形成集團并且可以用于計算。三電極集團71、四電極集 團72和五電極集團73在圖5中在槳狀導管70上示出。三電極集團71可以包括電極D 75、2 76 和5 77。四電極集團72可以包括電極6 78、7 79、10 80和11 81。五電極集團73可以包括電 極6 78、9 82、10 80、11 81和14 83。如可以通過以上示圖看到的，導管上的相同電極可以 用于多個集團。
[0073] 表面上的位置處的局部E場可以從如圖5所示的導管上的足夠的附近電極的集合 (也稱為集團）來計算。如在圖5中大致通過虛線示出的，例如，二維集團可以包括僅位于導 管的平面上的三個或更多個電極(例如，電極D、5、2)的集合。當僅存在單極或雙極時，集團 可以被稱為退化集團。退化集團不能用于定向量的方向獨立評估。單極退化集團盡管獨立 于方向，但不具有真實的方向信息。當例如在集團中使用多于3個電極時，雙極信號由多因 素確定2D場。在這種情況下，在集團具有比其2D或3D角色所嚴格需要的更多的電極的情況 下，集團由多因素確定并許可"子集團"。子集團本身是以下集團，其根據(jù)原始集團開始如何 被多因素確定以及什么子集團正在被查閱，可能或可能不是最小的。不退化的集團允許全 極，以及子集團允許相比于傳統(tǒng)雙極的方向獨立感測（OIS)優(yōu)越性的唯一直接證明。OIS可 以在確定包括振幅、定時、傳導速度方向和大小的許多EP特性時一致地好于雙極。盡管圖5 僅示出包括三個相鄰電極(電極D，5,2)71、四個相鄰電極(電極6，10，11，7)72和五個相鄰電 極（電極9，14,11，6，10)73的集團，但該方法可以擴展至導管上具有更多個電極的其他集 團。由于導管被假定為平放在基底上，因而在任何集團處的全3D矢量E也被期望具有在心臟 內(nèi)或心外膜表面的2D切平面中的分量。因此，項E t用于描述E場在切平面中的分量。
[0074] 確定局部E場的一個方法是從集團中選擇一個電極作為參考電極，并確定相對于 參考電極的n-1雙極電勢(dip)和位移(dX)。確定局部E場的另一方法是確定來自集團的η個 電極的所有可能不同的雙極(η*(η-1)/2)以計算dc?和dX。確定所有可能不同的雙極可以導 致E場的更穩(wěn)健的確定，因為其降低了由關于波前的電極分布產(chǎn)生的"二階"方向效應。
[0075] 使得3和#是如圖4所示的沿激活和波前方向的切平面上的單位矢量。針對理想的 均勻的波前，Et期望與激活方向（? )平行或反平行，具有沿著波前方向（_)的非常小的分 量。標量Ea(也是等價雙極或全極激活信號)可以使用點積被限定為
[0076]
(3)
[0077] Ea是等價雙極EGM，如果放置沿著激活方向間隔Imm的一對雙極，等價雙極EGM將被 測量。通過定義，E a是導管和集團方向獨立的，因此其形態(tài)和振幅應當僅僅是局部基底的函 數(shù)。由于它是雙極信號，因而也期望它很大程度上不受遠場偽跡的影響并具有穩(wěn)定的等電 位基線。
[0078]圖6A-6C示出特征OIS全極信號形狀和振幅，其允許包括傷疤的基底和激活定時標 測圖的更穩(wěn)健的評估。由此分解的兩個信號(EjPEa)顯著地相互獨立，打開了從局部EGM信 號學習更多的可能性。圖6B示出示例性E n信號，以及圖6C示出示例性Ea信號。以下將說明從 Et確定S的算法。
[0079] 可以使用行波概念從E場獲得傳導速度。電勢被認為是空間和時間的函數(shù)。具有速 度V = (vx，Vy，Vz)的行波的傳播暗示在時間to處的波在坐標x+vxt，y+Vyt和ζ+Vzt處精確地匹 配在時間to+t處的波。因此針對所有初始時間和位置to，XO，yo，ZO并針對所有時間t，
[0080]
(4)
[0081 ]關于時間對以上等式的兩側采用全導數(shù)導致
[0082]
[0083]我們注意其等價于
[0084]
(S)
[0085] 其中，V是表示心臟傳導速度的矢量。認識到￡ = -ViP，以及僅E場在切平面中的分 量貢獻于內(nèi)積，我們得到
[0086] (?)
[0087] (7)
[0088] 傳導速度矢量V之后可以表達為
[0089] (8)
[0090] 1專守?皮，兵定去極化期間的假設常數(shù)，被認為是電勢的切平面中時間導數(shù)與空 間導數(shù)的比。其之后期望為，在理想情況下，形態(tài)與Φ類似，僅有的差異在于可以是速度 大小的比例因子。激活方向（? )被確定為切平面中的方向，其導致#和Ea之間的最大關聯(lián)。 盡管以上表達式在原理上在每個時間點有效，但當信號電平足夠小或等電位時，盧與E a的比 不能被有意義地確定。
[0091]當形成集團的電極與表面良好接觸時，分析可以被期望為更穩(wěn)健。這可以使用以 下標準中的一些或全部推理地被檢查和執(zhí)行。檢查集團是否與表面良好接觸的標準可以如 由用戶或過程確定的那樣被一起或單獨地施加。前六個標準的自動施加可以形成本發(fā)明的 重要部分，因為獲得所有電極的均勻接觸對于任何導管來說通常是困難的，特別對于小的 籃狀導管來說是如此。
[0092]第一標準著眼于3D標測系統(tǒng)確定的集團附近的表面法線與最佳適配集團上的電 極的平面的法線之間的角度偏差，并確定它們是否低于閾值。第二標準著眼于與感興趣集 團相對應的法線和與相鄰集團相對應的法線之間的角度偏差，并確定它們是否低于閾值。 第三標準著眼于形成集團的電極位置與表面之間的距離，并確定它們是否低于閾值。在一 個實施例中，第二標準還包括確保局部曲率不高于閾值。第四標準著眼于從集團上的電極 獲得的單極信號的振幅，并確定它們是否在典型范圍內(nèi)。第五標準著眼于從集團上的電極 獲得的單極信號的形態(tài)并確定它們是否是典型的（例如，溫和的上升，隨后是主要的向下偏 斜和相當迅速的返回）。第六標準著眼于從集團獲得的Et和Ea的振幅、形狀和形態(tài)，并確定 它們是否是典型的。第七標準著眼于諸如熒光分光光度計、ICE等的針對良好接觸的視覺線 索，以及觸覺和由導管操作者作出的操縱歷史。盡管這里列出了七個標準以檢查集團是否 與表面良好接觸，但不是必須使用所有的列出的七個標準來作出確定。此外，也可以使用其 他標準來確定集團是否與表面良好接觸。
[0093]可以利用3D標測系統(tǒng)在室?guī)缀谓Y構上使用例如箭頭顯示曾經(jīng)導出的傳導速度，其 中箭頭的方向指示激活方向，以及箭頭的顏色、長度或?qū)挾仁境龃笮?。在另一實施例中，?nèi) 插的顏色標測圖也可以用于顯示傳導速度大小，其具有或沒有示出方向的一致長度的箭 頭。如下所述，圖7示出另一實施例，其中傳導速度矢量標測圖也可以與LAT標測圖耦合。通 常，顯示器緊跟在每次局部去極化之后被更新，并且持續(xù)或逐漸減弱直到下一局部去極化。 最后，一些或全部等時線可以在心臟表面上顯示為曲線，例如自從去極化開始后以諸如0、 20、40和60ms的特定間隔。這減少了視覺雜亂并允許傳導速度箭頭的更可解釋的重疊。
[0094]圖7示出組合的標測圖，其示出導管98、多個電極99、多個激活傳播矢量95和等時 線。激活傳播矢量95可以具有恒定長度和顏色，該顏色被編碼為指示速度的大小?？商鎿Q 地，矢量的長度或大小也可以用于指示速度的大小。矢量95也可以重疊在傳導速度大小、激 活時間、振幅、或心臟功能的各種其他指數(shù)的任一個的顏色標測圖97上。梯度線96可以用于 所示出的傳導速度大小，其各種顏色表示不同的速度。用顏色梯度示出傳導速度的標測圖 在本領域是公知的并且在許多不同系統(tǒng)中使用。
[0095]如可以從以上列出的等式1和2容易理解的，重要的是具有合理準確的電極位移 (dX)和電極位置(X)以判定接觸和局部表面切平面，從而精確地描述信號和所產(chǎn)生的包括 傳導速度的EP特性。已經(jīng)提出了與從導管軸桿的部分上的小表面面積電極相比，從尖端或 圓周環(huán)形電極能更穩(wěn)健地確定基于阻抗的標測系統(tǒng)位置。然而，在柔性齒條上具有小環(huán)形 電極的導管設計中，問題可能保持顯著。小的電極由于它們的高電極-電解質(zhì)阻抗，可能難 以精確地定位，它們更易于受到偽跡影響，并且可能朝向系統(tǒng)參考"腹部貼片"電極偏斜。補 償算法可以用于校正位置，然而，它們依賴于構造和內(nèi)部電極距離的先驗知識。柔性齒條可 能在特定條件下在體內(nèi)變形、聚在一起、或變得分離(張開），導致與它們的名義設計的顯著 偏離。當該情況發(fā)生時，以上提到的補償算法可能不能有效地校正電極位置誤差。上文參照 圖2C還公開了防止導管齒條和電極的變形、聚集和分離變得足夠嚴重以顯著干擾EP特性的 評估的手段。
[0096]圖8示出流程圖，其示出了獲取、確定和輸出方向獨立信息的逐步方法。流程圖中 示出的方法可以包括以下步驟：
[0097]步驟130,從多個電極獲取電生理信號。
[0098] 步驟132,確定步驟130中所述多個電極的位置。
[0099] 步驟134,確定所述多個電極是在目標表面上還是附近。
[0100] 步驟136,從電極形成集團，所述電極適配于用于包括在集團中的限定的特性。
[0101] 步驟138,處理電生理信號以確定En、Ea、Et、傳導速度、以及諸如振幅或定時的其他 方向獨立特性。
[0102] 步驟140,將所導出的信息輸出至顯示器。
[0103]螺旋形的籃狀導管已經(jīng)被提出作為實現(xiàn)電極在籃的范圍上的更均勻的覆蓋的手 段。其本身對于本發(fā)明來說，還對于其產(chǎn)生的增大的硬度（以及由此對位移的阻力）來說可 以是期望的特性。增大的硬度可以允許依賴于由設計和制造確定的間隔，而非針對每個電 極的標測系統(tǒng)位置。
[0104] 圖9示出導管120的螺旋形導管設計，其沿著齒條具有不均勻的電極間距，但在籃 的外表面上實現(xiàn)了幾乎均勻的電極分布。圖中的每個點121表示電極。圖9所示的導管還在 2014年3月8日提交的美國申請no. 13/790,110中描述，其通過引用包含于此，如同在此全部 闡述一樣。
[0105] 由波束彎曲理論作出的確定的局部性質(zhì)提出，順應度隨著長度尺寸的平方變化， 因此小兩倍轉(zhuǎn)換為4倍的硬度。利用小的尺寸，達到以下優(yōu)點：（a)在變化的使用條件下的更 一致的電極間間距，（b)更密集的采樣以及由此更好的空間分辨率，以及(c)被操縱至全接 觸位置和方向的能力。
[0106] 如之前論述的，傳統(tǒng)的標測技術經(jīng)受雙極方向引起的振幅和形態(tài)不確定性，其也 不利地影響激活時刻。當今的臨床EP中的具有挑戰(zhàn)性的心律失常可能涉及以下特征:諸如 具有低振幅和緩慢傳導的通道，其在寬度上僅是5_的級別。詳細的標測圖通常不在整個心 室內(nèi)需要，而是限制至特定位置，在該位置處，病狀經(jīng)常出現(xiàn)或者其他診斷測試，諸如表面 ECG、超聲、MRI或甚至基本EP導管信號指示。重要的是，信息可靠地局部反映心肌的狀態(tài)，并 且其以足夠的分辨率這樣做。
[0107] 本發(fā)明中論述的算法可以用于導出局部E場(包括E和Et)以及等價雙極信號(EdP Ea)，其具有方向獨立振幅和可靠的形態(tài)/定時以及瞬時傳導速度矢量。我們假設這種特征 化將允許基底振幅(使用E n，Ea，或E場環(huán)大小的度量）、激活時間（LAT)、傳導速度(大小和方 向）的改進標測圖，以及從E w或Et的偏心率導出的不均勻傳導的新的指數(shù)。一致形態(tài)的雙極 狀全極信號可以從單元去極化的基本原則和在活動組織附近時的單極EGM信號理解。
[0108] 這些特征中的一個或多個還可以使得臨床醫(yī)生執(zhí)行更可靠的傷疤邊界描繪(已知 為有助于VT和其他心律失常）。而且，低振幅和/或緩慢傳導速度的局部確定可以幫助識別 關鍵路徑，諸如經(jīng)受消融治療的心率失常的峽。更可靠的EGM振幅和形態(tài)還可以允許EGM減 小度量的更好度量、損傷表征、或傳導速度的局部評估，因為關鍵峽被影響或損傷間隙靠 近。
[0109] OIS技術還可以被植入的醫(yī)療裝置利用。負責心律辨別的植入的醫(yī)療裝置當前主 要依賴于去極化事件定時。然而，僅僅定時可能無法在重要的心律之間區(qū)分，因為發(fā)生的時 刻可能相似，并且多室算法不是足夠具體的。OIS對植入裝置的導管或引線的施加可以針對 健康心律建立基線方向和速度(使用Ois表征）。
[0110] 植入裝置已經(jīng)執(zhí)行基本的標測系統(tǒng)功能，但是利用這里論述的OIS技術，可以更好 地跟蹤心跳異常的數(shù)量和程度，并且可以通過檢測標準的相似性對它們進行分組。例如，非 生理心率增加典型地將導致傳導速度減小，而心率增加的生理原因，如鍛煉，將不會導致傳 導速度減小。因此，治療該心動過速的決定可以不僅基于心率的改變和諸如定時的其他傳 統(tǒng)ICD度量，還基于注意傳導速度矢量的方向和大小與VT-致?？梢杂芍踩胙b置使用的檢測 標準中的一些可以包括速率、連續(xù)異常心跳數(shù)、頻率"y心跳的X"等的組合。
[0111] 從植入引線上的一個或多個部位的觀察也可以用于以比從定時改變得到的推斷 更大的精確度來跟蹤速率或缺血引起的功能阻滯出現(xiàn)。這繼而可以使得患者或醫(yī)療服務人 員在決定利用起搏或心臟復律電擊進行治療之前警惕慢或快心律失常的潛在問題。
[0112] 該技術在RF消融時施加也是有價值的。盡管OIS全極兼容電極陣列現(xiàn)在很少調(diào)用 作為消融電極，但它們可以在將來證明是有價值的，特別是在與本發(fā)明中其他地方描述的 標測能力的分辨率和一致性結合時?？梢砸詷藴史绞浇?jīng)由這種陣列的各個電極輸送1^。然 而，如果RF經(jīng)由多個相鄰電極同時被輸送以創(chuàng)建一行塊或單個結合損傷，則以以下方式這 樣做是有價值的，即維持各個EGM信號和標測系統(tǒng)位置，但有效地并行輸送RF電壓以模仿單 個大電極。
[0113] 無源電路技術被公開用于實現(xiàn)類似的結果。該無源電路與具有分裂尖端的消融導 管一起使用，分裂尖端在其尖端處有效地布置4電極2D陣列。用作低阻抗元件的電容器在相 對高的RF頻率處耦合來自單一發(fā)生器連接的RF，并且在阻抗標測系統(tǒng)和EGM放大器的較低 頻率處用作電極之間的高阻抗連接。適合該描述的導管的幾個實施例進一步在2014年1月 16日提交并在2014年7月24日在國際公布號WO 2014/113612下以英文公布的國際申請 no . PCT/US2014/011，940中描述，其通過引用包含于此，如同在此全部闡述一樣。針對這里 使用的導管設計，電路使用33nF的電容，但10-1 OOnF之間的值也可以起作用。
[0114] 圖IOA示出用于將與解剖結構相對應的電生理信息標測到解剖結構的多維(例如， 三維)幾何表面模型上的系統(tǒng)160的一個實施例(術語"電生理學"或"電生理的"中的每一個 在下文稱為"EP"）。系統(tǒng)160包括醫(yī)療裝置162和模型構造系統(tǒng)164,以及其他組件。在一個實 施例中，醫(yī)療裝置162包括導管，以及模型構造系統(tǒng)164部分地包括處理設備166。處理設備 166可以采用電子控制單元的形式，例如，其被配置為獲得心臟結構的幾何表面模型并使用 由例如導管162采集的數(shù)據(jù)來構造與心臟結構相對應的EP標測圖。導管162被配置為插入至 患者的身體168中，以及更特別地，至患者的心臟170中。導管162可以包括線纜連接器或接 口 172、手柄174、具有近端178和遠端180的軸桿176、以及安裝在導管162的軸桿176內(nèi)或其 上的一個或多個傳感器182(例如，1821、1822、1823)。在一個實施例中，傳感器182布置在軸 桿176的遠端180處或附近。連接器172為線纜提供機械、流體、和電連接，該線纜例如是延伸 至模型構造系統(tǒng)164和/或系統(tǒng)160的其它組件(例如，可視化、導航、和/或標測系統(tǒng)(如果獨 立且不同于模型構造系統(tǒng)164的話）、消融發(fā)生器、灌注源、等等）的線纜184、186。
[0115] 安裝在導管162的軸桿176內(nèi)或軸桿176上的傳感器182電連接至模型構造系統(tǒng) 164,以及特別地其處理設備166。傳感器182可提供用于各種診斷和治療目的，包括例如但 不限于，EP研究、起搏、心臟標測、和消融。在實施例中，提供一個或多個傳感器182以實現(xiàn)方 位或位置感測功能。因此，在這種實施例中，隨著導管162沿心臟結構的表面和/或繞該結構 的內(nèi)部移動，傳感器182可用于采集與心臟結構的表面或其內(nèi)部的位置相對應的位置數(shù)據(jù) 點。之后，例如可由模型構造系統(tǒng)164來利用這些位置數(shù)據(jù)點進行心臟結構的幾何表面模型 的構造。
[0116] 在一個實施例中，模型構造系統(tǒng)164以及特別地其處理設備166被配置為獲得心臟 表面(或至少其一部分)的幾何表面模型，并將與該心臟結構相對應的EP信息標測在幾何表 面模型上。處理設備166被配置為至少部分地使用由導管162采集的數(shù)據(jù)(位置數(shù)據(jù)和/SEP 數(shù)據(jù)/信息)來構造幾何表面模型和EP標測圖中的一者或兩者。
[0117] 在模型構造系統(tǒng)164被配置為構造幾何表面模型的實施例中，模型構造系統(tǒng)164被 配置為獲取與心臟結構對應的由傳感器182采集的位置數(shù)據(jù)點。模型構造系統(tǒng)164被配置為 之后使用這些位置數(shù)據(jù)點來構造心臟結構的幾何表面模型。模型構造系統(tǒng)164被配置為基 于所采集位置數(shù)據(jù)點的一些或全部來構造幾何表面模型。除了構造結構的幾何表面模型以 外，模型構造系統(tǒng)164被配置為與傳感器182-起工作來采集用于構造幾何表面模型的位置 數(shù)據(jù)點。在該實施例中，模型構造系統(tǒng)164可以包括可包括基于電場的系統(tǒng)，例如市場可售 的來自St. Jude Medical有限公司的EnSite NavX?系統(tǒng)，并且通常參照美國專利No. 7，263， 397不出，其發(fā)明名稱為"Method and Apparatus for Catheter Navigation and Location and Mapping in the Heart"，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。然而，在其他示例 性實施例中，模型構造系統(tǒng)164可包括其他類型的系統(tǒng)，例如但不限于:基于磁場的系統(tǒng)，例 如可從Biosense Webster購買的Carto?系統(tǒng)，并且其通常參照以下專利中的一個或多個示 出：名稱為 "Intrabody Measurement" 的美國專利 Νο·6,498,944、名稱為 "Medical Diagnosis,Treatment and Imaging Systems"的美國專利Νο·6,788,967、以及名稱為 "System and Method for Determining the Location and Orientation of an Invasive Medical Instrument"的美國專利No.6,690,963,其全部內(nèi)容通過引用包含于 此，或者來自MediGuide Ltd.的gMPS系統(tǒng)，其通常參照以下專利中的一個或多個示出：名稱 為"Medical Positioning System"的美國專利Νο·6,233,476、名稱為"System for Determining the Position and Orientation of a Catheter" 的美國專利No · 7,197 , 354、以及名稱為 "Medical Imaging and Navigation System" 的美國專利No .7,386,339， 其全部內(nèi)容通過引用包含于此；基于電場和基于磁場的組合系統(tǒng)，例如可從Biosense Webster購買的Carto 3?系統(tǒng)。
[0118] 在一個實施例中，導管162的傳感器182包括定位傳感器。傳感器182產(chǎn)生表不導管 方位(位置和/或方向）信息的信號。在模型構造系統(tǒng)164為基于電場的系統(tǒng)的實施例中，傳 感器182可包括一個或多個電極。在這種實施例中，電極中的每一個可以包括許多類型的電 極中的一個，例如尖端電極、環(huán)形電極、按鈕電極、線圈電極、刷式電極、柔性聚合物電極和 點電極?？商鎿Q地，在模型構造系統(tǒng)164為基于磁場的系統(tǒng)的實施例中，傳感器182可包括一 個或多個磁性傳感器，其被配置為檢測低強度磁場的一種或多種特性。例如，在一個示例性 實施例中，傳感器182可包括布置在導管162的軸桿176上或布置在軸桿176內(nèi)的磁線圈。
[0119] 為清楚和說明起見，模型構造系統(tǒng)164將在下文中描述為包括基于電場的系統(tǒng)，例 如上面提到的EnSite NavX?系統(tǒng)。應當理解的是，雖然下面的說明書主要限于傳感器182包 括一個或多個電極的實施例，但在其它示例性實施例中，傳感器182可包括一個或多個磁場 傳感器(例如線圈）。因而，包括定位傳感器而非下述傳感器或電極的模型構造系統(tǒng)仍處于 本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
[0120] 在一個實施例中，系統(tǒng)160還可以包括電路盒195。電路盒可以如圖11中進一步描 述那樣用于實施EGM和阻抗標測系統(tǒng)頻率處的被動隔離，以及有效地在消融頻率處一起實 施短片段。
[0121] 參考圖10B，除了處理設備166以外，模型構造系統(tǒng)164可以包括多個貼片電極188、 多路復用開關190、信號發(fā)生器192、和顯示裝置194,以及其它可能組件。在另一示例性實施 例中，這些組件中的部分或全部是獨立的且不同于模型構造系統(tǒng)164,但是它們電連接至模 型構造系統(tǒng)164且被配置為與模型構造系統(tǒng)164進行通信。
[0122] 處理設備166可包括可編程微處理器或微控制器，或者可包括專用集成電路 (ASIC)。處理設備166可包括中央處理單元(CPU)和輸入/輸出（I/O)接口，處理設備166可通 過輸入/輸出接口接收多個輸入信號，例如包括由貼片電極188和傳感器182生成的信號，并 生成多個輸出信號，例如包括用于控制例如顯示裝置194和開關190和/或為其提供數(shù)據(jù)的 那些信號。處理設備166可被配置為利用合適的編程指令或代碼（即，軟件)實現(xiàn)多種功能， 例如上文和下文中更為詳細描述的那些功能。因而，處理設備166可用計算機存儲介質(zhì)上編 碼的一種或多種計算機程序進行編程，用于實現(xiàn)本文所述的功能。
[0123] 除了稱為"腹部貼片"的貼片電極188B以外，貼片電極188用于生成電信號，例如用 于確定導管162的位置和方向。在一個實施例中，貼片電極188正交地置于身體168的表面 上，并用于在身體168內(nèi)創(chuàng)建特定軸線電場。
[0124] 在一個實施例中，導管162的傳感器182電耦合至處理設備166,并被配置為實現(xiàn)位 置感測功能。更具體地，傳感器182布置在通過激勵貼片電極188而在身體168內(nèi)（例如，心臟 內(nèi)）產(chǎn)生的電場中。僅僅為清楚和說明起見，下面的說明書將限于其中單個傳感器182被置 于電場內(nèi)的實施例。然而，應當理解的是，在仍處于本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的其它示例性 實施例中，多個傳感器182可以置于電場內(nèi)并且隨后可以利用下述技術確定每個傳感器的 位置和方向。
[0125] 當布置在電場內(nèi)時，傳感器182體驗的電壓取決于在貼片電極188之間的位置和傳 感器182相對于組織的位置。在傳感器182和貼片電極188之間所進行的電壓測量值比較可 用于確定傳感器182相對于組織的位置。因而，隨著導管162圍繞或沿著特定感興趣區(qū)域或 表面掃描，處理設備166接收來自傳感器182的信號(位置信息），其反映了傳感器182上和來 自于未激勵貼片電極188的電壓水平變化。利用各種已知的算法，處理設備166隨后可確定 傳感器182的方位(位置和方向）并將該方位作為位置數(shù)據(jù)點記錄在與處理設備166相關聯(lián) 或可由處理設備166訪問的諸如存儲器197的存儲器或存儲裝置內(nèi)，該位置數(shù)據(jù)點對應于傳 感器182在心臟結構的表面上或心臟結構內(nèi)的位置。在一個實施例中，在記錄位置作為位置 數(shù)據(jù)點之前，處理設備166可利用已知或此后開發(fā)的技術對由處理設備166接收的信號所表 示的原始位置數(shù)據(jù)進行校正，以考慮呼吸、心臟活動、和其它偽跡。在圖IOA和IOB中描述的 系統(tǒng)進一步在2014年11月5日提交的美國申請no. 14/533,630中描述，其通過引用包含于 此，如同在此全部闡述一樣。
[0126] 圖11示出開關盒電路200，其被配置為將OIS兼容消融導管接口至RF發(fā)生器和3D標 測系統(tǒng)。電路實施在EGM和阻抗標測系統(tǒng)頻率處的被動隔離，以及有效地在消融頻率處一起 實施短片段。開關盒電路200的開關允許在真實地將尖端電極短接在一起(在所有頻率處） 和將它們短接在一起以僅用于消融之間進行方便的交替。開關盒電路200引入實際手段以 將"分裂尖端"消融導管設計視為用于RF消融目的的單個共用電極和用于NavX和EGM信號的 不同電極。開關盒電路200可以經(jīng)由導管連接器201耦合至導管。導管連接器201可以包括多 個導管引腳并且可以耦合至導管。導管引腳中的每一個可以電連接至導管上的各個傳感器 或電極。在所示實施例中，第四導管引腳202可以連接至第三尖端片段。第五導管引腳203可 以連接至第四尖端片段。第六導管引腳204可以連接至第一尖端片段。第七導管引腳205可 以連接至導管主體上的近側環(huán)形電極。第八導管引腳206可以連接至導管主體上的中央環(huán) 形電極。第九導管引腳207可以連接至導管主體上的遠側環(huán)形電極。第十導管引腳208可以 連接至第二尖端片段。第十一導管引腳209可以連接至第一熱電偶引線。第十四導管引腳 210可以連接至第二熱電偶引線。
[0127] 開關盒電路200還可以經(jīng)由消融發(fā)生器連接器215耦合至消融發(fā)生器。消融發(fā)生器 連接器215可以包括多個發(fā)生器引腳并且可以耦合至消融發(fā)生器。第一發(fā)生器引腳216可以 耦合至第一熱電偶引線。第二發(fā)生器引腳217可以耦合至第二熱電偶引線。第十一發(fā)生器引 腳218可以耦合至導管主體的近側環(huán)形電極。第十二發(fā)生器引腳219可以耦合至導管主體的 中央環(huán)形電極。第十三發(fā)生器引腳220可以耦合至導管主體的遠側環(huán)形電極。第十四發(fā)生器 引腳221可以耦合至導管的組合尖端電極。開關盒電路200還可以經(jīng)由分支線纜連接器225 耦合至分支線纜。分支線纜可以耦合至可以包括多個分支引腳的分支線纜連接器225。第一 分支引腳可以耦合至第一尖端片段。第二分支引腳可以耦合至第二尖端片段。第三分支引 腳可以耦合至第三尖端片段。第四分支引腳可以耦合至第四尖端片段。第五分支引腳可以 耦合至導管主體的遠側環(huán)形電極。第六分支引腳可以耦合至導管主體的中央環(huán)形電極。第 十一分支引腳可以耦合至導管主體的近側環(huán)形電極。
[0128] 開關電路盒200可以進一步包括多個開關。多個尖端片段電極中的每一個可以通 過兩個開關和電容器電耦合至RF消融發(fā)生器。開關電路盒200的所示實施例可以被配置為 將具有四個分段極端電極和至少一個熱電偶的導管耦合至消融發(fā)生器和標測系統(tǒng)。在所示 實施例中，開關盒電路200可以耦合至包括四個分段尖端電極的導管。第一尖端片段可以電 耦合至第一開關230、第二開關231和第一電容器232。第二尖端片段可以電耦合至第三開關 234、第四開關235和第二電容器236。第三尖端片段可以電耦合至第五開關238、第六開關 239和第三電容器240。第四尖端片段可以電耦合至第七開關242、第八開關243和第四電容 器244。
[0129] 第一、第三、第五和第七開關可以被稱為開關電路盒200中的第一組開關。第二、第 四、第六和第八開關可以被稱為開關電路盒200中的第二組開關。第一組開關可以被配置為 從消融發(fā)生器斷開多個尖端片段電極。在所示實施例中，多個尖端片段電極可以包括四個 尖端片段電極，四個尖端片段電極中的每一個連接至第一組開關中的開關。第二組開關可 以被配置為使得多個尖端片段電極對消融發(fā)生器來說看起來好像直接短接。第二組開關可 以進一步被配置為允許多個尖端片段電極表現(xiàn)為單個電容耦合的混合電極。由于第一組開 關和第二組開關，開關電路盒200可以允許消融發(fā)生器將多個尖端片段電極看作一個尖端 電極并因此發(fā)射能量，而同時允許標測系統(tǒng)將多個尖端片段電極看作獨立的電極。在另一 實施例中，RF發(fā)生器在第一組開關處于第一狀態(tài)時看不到尖端電極，并看到由電容器232， 236，240，244和處于第二狀態(tài)的第一組開關確定的混合的4尖端片段。當?shù)诙M開關處于第 一狀態(tài)時，4分裂尖端電極被直接被短接在一起。當?shù)诙M開關處于第二狀態(tài)時，4分裂尖端 電極針對RF有效地組合，但對于標測系統(tǒng)和電描記圖而言相互區(qū)分。電極的可視化可以在 圖12A和12B中看到。
[0130] 開關電路盒200還可以包括不同的熱電偶250。電路盒的不同的熱電偶250可以電 耦合至第一熱電偶開關251和第二熱電偶開關252。當?shù)谝粺犭娕奸_關251和第二熱電偶開 關252處于向上位置時，來自電路盒的不同熱電偶250的信號可以被傳輸至消融發(fā)生器。當 第一熱電偶開關251和第二熱電偶開關252處于向下位置時，來自導管熱電偶的信號可以被 傳輸至消融發(fā)生器。
[0131] 圖12A和12B示出與本文描述的標測系統(tǒng)一起使用的圖11所示的無源電路。在本發(fā) 明中描述的無源電路方法的有效性可以針對具有四個尖端電極的消融導管看到。僅用于消 融的共用的電容耦合連接件當被示出為阻抗標測系統(tǒng)中的渲染消融導管290時，在渲染分 裂尖端電極292的2D平面陣列的中心處作為尖端電極出現(xiàn)。盡管兩個分離導管，渲染消融導 管290和渲染分裂尖端導管292都在標測系統(tǒng)中顯示，但這兩個導管包括單一導管，并且開 關盒電路可以允許它們被顯示為兩個。如在圖12B中看到的，渲染消融導管290設置在渲染 分裂尖端導管292的2D平面陣列內(nèi)。阻抗標測系統(tǒng)將電容耦合連接件和分裂尖端電極示出 為在接近分裂尖端的位置共享相同的通用空間的單獨的導管。三個近側環(huán)形電極被傳統(tǒng)地 處理并由此針對渲染消融導管290和分裂尖端導管292共同定位。圖還包括圓形標測導管和 參考導管。圖12A和12B示出當使用四個電容耦合分裂尖端電極作為單一RF尖端電極時，在 RF消融之前和期間，在阻抗標測系統(tǒng)或電描記圖信號中的外觀上沒有變化。圖12A示出在RF 消融前一秒的阻抗標測系統(tǒng)，以及圖12B示出RF消融后2秒的阻抗標測系統(tǒng)。
[0132] 接下來公開了使用在之前部分中導出的信號來識別聚焦源(focal source)和轉(zhuǎn) 子(rotor)的方法。將提出識別該信息的兩個方法。第一方法是最通用的并依賴于三角形集 團。第二方法特定于之前論述的槳狀導管的矩形集團。從聚焦源的波前的傳播在源附近通 常是緩慢的并且隨著其傳播通過心肌的剩余部分而加速。在一個實施例中，通過使用傳導 速度標測圖定位具有低傳導速度的區(qū)域來識別聚焦源候選。在另一實施例中，具有最小傳 導速度的區(qū)域可以被識別為聚焦源的位置。這可以在不標測整個室的情況下通過選擇在與 "向外"傳導速度相反的方向上的連續(xù)位置來完成。速度矢量的鏈路在逐步過程中追蹤至聚 焦源的路徑，從而避免標測整個室或其大部分的需要并由此節(jié)省時間。可替換地，在單次獲 取中從多個集團計算的速度大小的梯度(V= Ivl )也可以用于朝最小傳導速度的區(qū)域指引 用戶。
[0133] 凸形（向外）傳播矢量與較低的傳導速度相關聯(lián)。這是每個去極化單元的結果，其 必須通過間隙連接以依賴于曲率的方式啟動更多在它之前的單元。在閾值附近的起搏可以 根據(jù)起搏刺激的大小和振幅以及局部優(yōu)先路徑或各向異性(依賴于方向的)傳導，產(chǎn)生本發(fā) 明的陣列良好地適于識別的對稱或不對稱的圖案。
[0134] 具有聚焦活動和轉(zhuǎn)子的區(qū)域也可以通過近似在一組相鄰集團處導出的表面和速 度的閉合路徑積分來被識別。導管上的電極可以形成3個或更多個電極集團。關于內(nèi)部共用 電極，閉合路徑可以被認為通過每個集團的質(zhì)心。這在圖13中示出。由該路徑包圍的集團形 成表面。在這種表面和閉合路徑上的傳導速度分布使得它們本身進行經(jīng)由斯托克斯定理和 散度或高斯定理的散度和旋度矢量運算的近似。
[0135] 圖13示出與電極位置相對應的表面點和多個使用電極三聯(lián)組形成的集團300。點 302表示表面電極位置，以及圓點304對應于集團300的質(zhì)心。沿著連接集團300的質(zhì)心304的 線來估計路徑積分306。這里被示出為三角形集團的相鄰的電極組提供局部傳導速度。該過 程能夠使得標測系統(tǒng)計算強均勻傳播、旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)子）、和源/匯的指數(shù)，并且可以允許視場的 自動化分類。
[0136] 傳導速度的角度依賴性估計可以在點附近在概念上被定義為
[0137] ρ(θ) =JJav(A) · t(0)dA///AdA (9)
[0138] 其中，A是計算表面積分的小的面積(通常將跨越由一組相鄰集團覆蓋的面積）3 (Θ)是以相對于任意軸的角度Θ定向的單位矢量。通過面積的歸一化或加權，P (Θ)的最大值P 是以角度Θ定向的平均速度，并由此形成面積A的平均速度矢量。實際上，在面積A上的積分 可以被在組成A的集團上的和以及近似為每個集團中的分段常數(shù)的在A中的每個點處的速 度V(A)離散地近似?？傊鶆虻膫鞑サ奶卣髟谟诟叨绕牡摩?θ)，其最大值P處于傳導速 度的生理范圍中，粗略地為0.3〈P〈1.4mm/ms。
[0139] 圖14A和14B示出在面積A 310上的近似均勻的傳導速度矢量場的確定和平均速度 矢量315的確定。隨著單位方向矢量K (Θ)旋轉(zhuǎn)360度，ρ(θ)描繪出橢圓，其最大方向315沿著 長軸對準。
[0140] P = maxjp(^) = ^ Vi * ii(9) Aj j ^ 4{|
[0141] 一旦均勻傳導不太可能被判斷，則速度矢量場可以針對旋轉(zhuǎn)或聚焦源活動的證據(jù) 被處理。通過使用斯托克斯定理和高斯定理，速度場的旋度和散度可以使用路徑積分來計 算如下
[0142] 見（'▽ X V) ￡M =夷.i? 也旋度（1〇)
[0143] 幾- v)cW '二務.d tfe 妝度（11)
[0144] 圍繞包含面積A 310的閉合路徑S的路徑積分可以被離散地近似為在連接集團質(zhì) 心的線片段(例如，圖13的線306)或者由面積A 310的所有外部片段組成的外部路徑上的 和。如我們針對均勻傳播所做的，方便的是將結果標準化至有符號的平均旋轉(zhuǎn)速度矢量大 小和有符號的平均向外指向的速度矢量大小，以不依賴于集團或面積A的大小以及更好地 從傷疤組織中的隨機結果辨別真實的旋轉(zhuǎn)或外部/內(nèi)部傳播。
[0145] 使得Xl表示形成面積A的外部邊界的集團的第i個集團質(zhì)心的坐標。還使得^是與 該集團相關聯(lián)的速度矢量。之后將質(zhì)心點i-Ι和i+Ι之間的"平均路徑矢量"限定為
[0146] Λ =(本…~~ A) + (尤Γ~ 龍M.).=(叫1 ~ A-I.) 2 = 2
[0147] 其中指數(shù)適當?shù)貒@面積A的閉合路徑纏繞。之后速度矢量場的路徑長度加權的 旋度可以被定義為
[0148] C：Ei5i - ν?/Σ?|δι
[0149] 路徑長度加權的散度(D)可以通過引入表示為民的90度旋轉(zhuǎn)的朝外指向的Si的版 本來類似地限定，以使得 「01501 ? 叫
[0150] /ΣΜ:| 1 其中
[0152]
[0153] 速度場的旋度(C)將提供轉(zhuǎn)子的存在的強指示，而速度場的散度(D)將提供聚焦源 或撞擊部位的強指示。散度的符號之后可以用于從撞擊部位辨別聚焦源。由于t被限定為 朝外指向的法線，則路徑積分對于聚焦源是正的，并且對于撞擊部位是負的。
[0154] 導出的量C和D可以使用標測系統(tǒng)在3D幾何結構上顯示。C和D的顏色標測圖可以用 于定位高和低旋度和散度的區(qū)域，其指示轉(zhuǎn)子、聚焦源或撞擊部位的可能存在。
[0155] 圖15示出使用局部傳導速度確定的路徑和表面積分來識別聚焦源和轉(zhuǎn)子的逐步 方法的流程圖。該分類算法取決于不由雙電位混淆的適當正確的速度矢量確定(假設它們 存在的話）。該結果能夠?qū)崿F(xiàn)均勻傳播、轉(zhuǎn)子、傷疤、焦點和撞擊部位的自動心律分類。流程 圖中示出的方法可以包括以下步驟：
[0156] 在步驟350,從相鄰電極集團或非接觸標測虛擬位置的集合來計算局部速度矢量。
[0157] 在步驟351，計算流場ρ(θ)的角度依賴性。
[0158] 在步驟352,確定是否存在大的長軸以及是否存在強偏心率。
[0159] 如果存在大的長軸和強偏心率，則進入步驟353。在步驟353,建立均勻傳播，并且 可以示出相鄰電極集團的集合的平均方向和速度。
[0160] 如果不存在大的長軸和強偏心率，則進入步驟354。在步驟354，計算散度和旋度路 徑積分和路徑長度。
[0161] 在步驟355,根據(jù)與逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)相對應的C的足夠大的正或負值來判斷旋 度旋轉(zhuǎn)是否為大。
[0162] 如果旋度旋轉(zhuǎn)為大，則進入步驟356。在步驟356,判斷為在進行相鄰電極集合的采 集的位置存在可能的轉(zhuǎn)子，并可以示出轉(zhuǎn)子的方向。
[0163] 如果旋度旋轉(zhuǎn)不為大，則進入步驟357。在步驟357,根據(jù)D的大的正或負值分別判 斷入/出流的散度是否為大。
[0164] 如果入/出流的散度不大，則進入步驟358。在步驟358,判斷為在進行相鄰電極集 團的采集的位置處存在可能的傷疤。
[0165] 如果入/出流的散度為大，則進入步驟359。在步驟359,判斷散度流是否朝外。
[0166] 如果散度流朝外或是正的，則進入步驟360。在步驟360,判斷為在進行相鄰電極集 團的采集的位置處存在可能的焦點或焦點驅(qū)動器。
[0167] 如果散度流不朝外，則進入步驟361。在步驟361，判斷為在進行相鄰電極集團的采 集的位置處存在可能的撞擊部位。
[0168] 圖16示出針對均勻的波前傳播、轉(zhuǎn)子、聚焦源和撞擊部位所期望的速度的P(傳 播）、C(旋度)和D(散度）以及它們的特征值和形狀的表。該表顯示當傳播為強和偏心的，旋 度為小并且散度為小時，顯示了均勻傳播370。當傳播為弱，旋度為大并且散度為小時，顯示 轉(zhuǎn)子371。當傳播為弱，旋度為小，并且散度為大和正時，顯示聚焦源372。當傳播為弱，旋度 為小，并且散度為大和負時，顯示撞擊部位373。當傳播為弱，旋度為小，并且散度為小時，顯 示傷疤374。
[0169] 當槳狀導管沿著右心房的隔膜壁放置時所記錄的片段和時間被定位，信號被研究 來估計之前部分中論述的參數(shù)。圖17示出組合的標測圖的兩個視圖，其示出包括多個電極 385的槳狀電極、以及在隔膜壁上右心房中的槳狀導管的位置。槳狀導管相對于右心房中的 卵圓窩的表面定位。組合的標測圖還示出標測的電信號的多個等時線383和激活方向384。 多個等時線383可以用于估計傳導速度大小，各種顏色表示各種不同速度。連同導管的區(qū)域 附近的LAT的雙極接觸標測圖，來自導管電極385的EGM和位置信號被輸出。LAT標測圖及其 輪廓可以用于粗略地預測激活方向和速度(傳統(tǒng)的方法）。因為在該激活期間使用的程序從 CS起步，因而期望的激活方向384在標測系統(tǒng)參照系中將主要是前部的（-Y)和上部的（+Z) 并具有非常小的左/右(+/-X)組分?；谑褂脤Ч芨浇木嚯x和顏色標度的粗略估計，傳導 速度期望為約l.Omm/ms。如可以通過比較左側面板381和右側面板382所觀察到的，槳狀導 管的齒條一 380離開心房的表面，因此，齒條一 380的電極不被考慮用于分析。為了確認，使 用包括四個電極的集團(兩個來自圖18所看到的每對相鄰齒條）。
[0170]圖18示出用于圖17所示的計算的槳狀導管400和集團。槳狀導管400可以包括第一 齒條401、第二齒條402、第三齒條403和第四齒條404。齒條的每一個可以包括四個電極。分 別包括電極(0,3,6,5)，（2,3,7,6)和(3,4,8,7)的矩形集團1 407、2 408和3 409不被考慮， 因為齒條一 401 (電極D，2，3，4)被認為不與心臟表面接觸。
[0171]圖19示出當導管電極看到心房去極化行為時在IOOms的心臟周期內(nèi)矢量Et 420在 切平面中的環(huán)形軌跡。如果波前通過集團電極在均勻介質(zhì)中均勻前進(如圖4所示），則矢量 Et 420應當包括沿著與激活方向?qū)实闹鬏S的電壓擺動。使用箭頭示出使用之前部分中描 述的方法計算的激活方向。該圖示出矢量E t 420在單個跳動中的軌跡。矢量的尾部處于等 電位原點，以及多個點421指示E場矢量的頭部。矢量掃過圍繞原點的環(huán)，其具有沿著激活方 向的最大和最小偏移（由箭頭不出）。
[0172] 圖20A示出針對被輸出的兩個跳動的EGM的和繪制為時間的函數(shù)的"等價雙極"Ea。 注意，信號的形態(tài)和振幅從一個跳動至另一個是一致的，并且我們在單極EGM中看到的遠場 心室信號是不存在的。示例性E a具有急劇的負向偏轉(zhuǎn)，跟隨有急劇的正向偏轉(zhuǎn)。而且，其振 幅被期望為僅是正被研究的基底的函數(shù)。圖20B示出示例性E a的格式化形狀，其具有急劇的 負向偏轉(zhuǎn)，跟隨有急劇的正向偏轉(zhuǎn)。
[0173] 由于導致非理想情況的各種因素，包括電極的有限空間分離，#和Ea的形態(tài)不嚴格 匹配，但它們非常接近成比例。因此，速度大小在跳動的時間間隔上是不均勻的。而且，當?shù)?式8的中的一個或兩個接近零時，算法不能產(chǎn)生有意義的結果。在理想情況下，多和E a 將在時間上在同一時刻趨于零，并且在它們都趨于零的極限情況下，比率可以被有意義地 評價為傳導速度大小。實際上，分母和分子的零交叉對該比率造成嚴重破壞。
[0174] 實際的限制可以通過認識到以下來克服:在電極處記錄的典型的單極信號包括在 電極位置的上游和下游去極化組織的貢獻。關于直接在電極下去極化組織的信息包含在最 大-dv/dt、峰值負偏轉(zhuǎn)、以及跟隨單極峰值負值的直接上行沖程的區(qū)域內(nèi)。這對應于包含在 盧和E a的負峰值和隨后的正峰值內(nèi)的區(qū)域。該區(qū)域在圖21中可以被看作時間間隔501。使用 來自在該區(qū)域內(nèi)的信號的信息來計算傳導速度。
[0175] 以下列出的是計算激活或傳播的速度的一些實際方式。一種方式是將速度計算為 鄉(xiāng)和峰峰值的比率。使用該方法來估計在該部分中示出的傳導速度估計。表示峰峰值的 比率的等價數(shù)學方法利用以下定積分來示出。
[0176]
(12)
[0177] 在另一實施例中，可以通過將不同的權重應用至包含在間隔（ta〈t'〈tb)內(nèi)的信息 來計算傳導速度，如下
[0178]
(13)
[0179] 其中，w是加權函數(shù)。加權函數(shù)可以用于確保更多的重要性被給予在如圖22所示和 以下論述的時間間隔內(nèi)的特定區(qū)域。
[0180] 圖21示出顯示保持在特定電極集團下關于去極化組織的大部分信息的時間間隔 (從a至b)501的圖。這通常對應于單極電壓為最大負值時的時間，這是在去極化的內(nèi)部電流 在集團的電極下為最大時。這引進了實際的和改進的方式來從局部r和E a信號獲得速度。
[0181] 圖22示出加權函數(shù)w與時間。W 505被示出在時間ta 507和時間tb 509之間。在該示 圖中，w被選擇以確保更多的重要性被給予與在其負峰值之后的Ea的零交叉相對應的區(qū)域。
[0182] 在一些實施例中，從E場循環(huán)數(shù)據(jù)確定激活方向可以對當環(huán)路接近等電位時采集 的數(shù)據(jù)過度敏感。當好的信息也存在時，OIS信號和導出量可以反映由于濾波、偏移、遠場效 應或波形復雜性所引起的偽跡。偽跡可以通過以下被最小化:在計算中對環(huán)路點進行加權， 包括激活方向互相關，不被時間等分，而是與|d/dt(E(t))|成比例，或作為|d/dt(E(t))|的 單調(diào)函數(shù)，如圖23所示。這可以確保位于原點附近或比去極化更慢地改變的E場數(shù)據(jù)點被給 予較少的權重，如圖23所示。僅提供關于下面的基底的必要和關鍵信息的主要偏轉(zhuǎn)之后用 于獲得OIS量，包括OIS坐標系（良4# )和全極信號E1^PEa。這可以將OIS結果集中在當E場 快速改變時包含環(huán)路的一部分的信息。該加權可以進一步用于完全地從E場環(huán)路獲得OIS坐 標方向，其也可以導致E n峰-峰，Ea峰-峰和傳導速度大小的更精確的確定。
[0183] 圖23示出E場環(huán)路，其示出大和小|d/dt(E(t)) I的區(qū)域。點440和源于EGM的E場點 在時間上相等地間隔。如上所述，緊密間隔的點包含很少的信息并且包含可以影響源于OIS 的信號和EP特性的偽跡。圍繞原點的區(qū)域441具有小的I d/dt (E (t)) I，而具有大I d/dt (E (t)) I的區(qū)域443對應于強EGM信號振幅和偏轉(zhuǎn)。具有大I d/dt(E(t)) I的區(qū)域更感興趣。結 果，在一個實施例中，具有小|d/dt(E(t)) I的那些區(qū)域可以被移除或不再強調(diào)。
[0184] 在另一實施例中，也可以基于E場的大小(norm(E))來對環(huán)路點進行加權，E場的大 小是與等電位原點的距離。圖22A和22B示出在基于這里所述的方法的加權之前和之后的正 切E場環(huán)路點。圖24A示出在加權之前的正切E場環(huán)路451。圖24B示出在基于E場的范數(shù)對環(huán) 路點457進行加權之后的正切E場環(huán)路455。如可以在圖22A和22B的比較中看到的，包含大部 分有用EP信息的環(huán)路的部分被強調(diào)，并且因此可以從加權環(huán)路中獲得更有意義的OIS特性。
[0185] 圖25A和25B示出針對兩個不同集團對RA隔膜壁上的每次跳動估計的傳導速度的 大小。圖25A示出針對集團6的傳導速度的大小，以及圖25B示出針對集團8的傳導速度的大 小。通過采用珍，E a的峰-峰值的比率來估計速度大小。傳導速度大小的跳動間變化是最小 的，并且約1.3mm/ms的值大致上是所期待的。針對兩個相鄰集團所估計的傳導速度大小和 激活方向（單位矢量)如下。
[0186] 集團#6
[0187] 速度大小=1.35±0.06mm/ms
[0188] 激活方向= (0.12 ,-0.91,0.40)
[0189] 集團#8
[0190] 速度大小=1.29±0.05mm/ms
[0191] 激活方向= (0.10 ,-0.80,0.58)
[0192] 所計算的激活方向和速度與心房組織中期望的結果類似和一致。
[0193] 圖26示出鹽水池測試設備，其被設置為利用水平源陣列550模仿波前傳播。波前傳 播使用水平源陣列550設置在測試設備中，通過以3ms延遲順序地激勵陣列上的電極以模仿 波前傳播。間隔IOmm的3個源電極的組(第一組553、第二組555、第三組557、以及第四組559) 被間隔3mm地順序驅(qū)動以在相鄰鹽水中求和并類似于體外的傳播。在源陣列電極處的傳導 速度由此是l〇mm/3m S = 3.33mm/ms。起源于物理測量，該傳導速度用作利用傳統(tǒng)的和方向獨 立的部件的隨后判斷的參考。每組電極被單個通道發(fā)生器560驅(qū)動。還示出了源陣列電氣圖 561，其示出第一組電極563、第二組電極565、第三組電極567、以及第四組電極569。
[0194] 當在鹽水池測試設備中置于其標準位置處時，設備中的波前傳播應當在右邊(-X) 和前部方向（-Y)上大約相等，而實際上在上部(+Z)方向上不具有分量。因此，單位激活方向 矢量被預測為(-0.71，-0.71，0)。
[0195] 圖27示出模擬傳播的水平源陣列581附近的鹽水池測試設備中的槳狀導管580。波 前傳播方向和速度可以從梯度LAT標測圖估計，梯度LAT標測圖由源陣列電極附近的球形表 面583上的多個精確接觸標測圖點制成。在一個實施例中，LAT標測圖可以包括本領域技術 人員公知的顏色梯度。最早的單極信號發(fā)生在電極13-16上的波形窗口 589中的第一組波形 587上。最后的單極信號發(fā)生在電極D-4上的第二組波形585上。通過使用針對激活時間（由 于采樣而為±0.5ms)的精密接觸標測圖和所測量的電極間距離，在源陣列的中心確定 3.6mm/ms(由于采樣而為±10% )的傳導速度。這接近于3.33mm/ms的參考速度。
[0196] 圖28和29示出從之前論述的相同鹽水池測試設備傳播模型中的槳狀導管獲得的 Et，Ea，和傳導速度的圖。注意，Ea的形態(tài)非常類似于之前部分論述的示例性信號。起源于波 前傳播的OIS方向獨立的基本原則(并由此依賴于標測系統(tǒng)場標度)的傳導速度和激活方向 被發(fā)現(xiàn)分別良好地符合精確接觸標測圖以及3.6和3.3mm/ms的參考值。
[0197] 集團#5
[0198] 速度大小= 3.48±0.02mm/ms
[0199] 激活方向= (-0.79,-0.61 ,-0.02)
[0200]圖28示出顯示矢量Et 591和測試設備在一個跳動上的激活方向的圖。行為主要在 激活的單個方向上發(fā)生。圖29示出顯示在測設設備傳播模型中的全極Ea與時間593的圖。注 意，信號具有在之前部分中論述并從在圖20B中的體內(nèi)數(shù)據(jù)示出的示例性形狀。
[0201]之前論述的分裂尖端導管也以以下方式適用于雙極起搏，其比傳統(tǒng)的D-2雙極起 搏更尖端局部化并且不關注在環(huán)(并且不是尖端）占據(jù)心肌時可能發(fā)生的變化的位置占據(jù) (以及變化的閾值）。這在例如完成起搏以建立損傷療效時是大的優(yōu)點?？商娲膯螛O起搏 涉及遠電極并由此負責大的起搏偽跡，其使得用于評估阻滯的起搏的使用復雜化?；舅?想是通過將交替的極性分配給四個尖端電極來完成起搏。這也可以通過電路元件來完成以 使得四個電描記圖和標測系統(tǒng)位置保持不同，以及從起搏的觀點看，尖端作為"交叉雙極" 出現(xiàn)。可替換地，這可以通過使用刺激器來完成，將兩個同時存在的通道專用于四個電極。
[0202] 利用每個局部去極化，可以生成新的傳導速度矢量。系統(tǒng)可以被配置為顯示各種 信息，包括定向箭頭圖標、Matlab類似抖動的圖、以及波紋標測圖。系統(tǒng)可以進一步具有控 制這些方向和/或大小渲染的持久性的選擇。在一個實施例中，默認過程是立即利用每個新 的局部去極化來更新(滿足去極化的標準）。
[0203] 視覺上代替先前的視覺評估的更新有時在累積多跳動標測圖上是優(yōu)選的，因為如 果僅在重復的類似跳動之間存在導管的適度移動，則標測圖將通過這些表示變得雜亂。因 此，有益的是包括空間密度標準(如當前利用傳統(tǒng)的標測系統(tǒng)可得到的）。如果沒有表示點 位于之前點的2_內(nèi)，將添加新的表示點(并且在被區(qū)分的情況下從相同的標測心律）。如果 舊的點位于新點的2mm內(nèi)，則新點可以刪除或隱藏舊點。特別地，當回放所記錄的片段并且 聚焦在多電極標測導管所在的感興趣區(qū)域上時，系統(tǒng)可以隱藏/刪除自從回放開始后支持 最近的心臟周期的先前的表示點。
[0204] 在另一實施例中，變化的持久性可以基于給定數(shù)量的毫秒持續(xù)時間被給予點表示 并在慢回放期間被觀察。點可以以顯示波前本身(包括大約IOms的主要去極化電流和EGM生 成的典型地大約Icm寬的區(qū)域）的方式(類似于在EnSite速度標測系統(tǒng)上可得的傳播標測 圖）出現(xiàn)并且消失。這可以通過移除雜亂和將關注聚焦于即時事件來有益于系統(tǒng)。
[0205]透壁的RF消融具有特定的EGM特性，其可由方向獨立的OIS導管電極設計和軟件利 用。特別地，單極信號（其對于第一近似來說僅是極性相反的En信號）可以從rS圖案預消融 改變?yōu)楹髞淼膔'圖案。因此，E n可以從好的突出的向上偏轉(zhuǎn)改變?yōu)檩^小的向下偏轉(zhuǎn)，可能地 之前出現(xiàn)的向下偏轉(zhuǎn)，但現(xiàn)在與向上偏轉(zhuǎn)相比看起來較小。
[0206]在一個實施例中，通過使用圖2A和圖18中示出的槳狀導管，可以使用集團的規(guī)則 矩形布置?？紤]中的每個集團可以接收對于鄰近它的集團中的圖案如何匹配用于均勻、聚 焦源和旋轉(zhuǎn)傳導的模板所確定的分數(shù)?？梢岳镁鶆蚍较蛏系摹目紤]中的集團徑向向內(nèi) 或向外的、以及在垂直于徑向方向的順時針或逆時針方向上的單位矢量來制作模板?？梢?通過利用在模板上的相應的單位矢量進行在集團處計算的源于OIS的CV矢量(優(yōu)選地單位 矢量)的點積來計算分數(shù)。
[0207]圖30A和30B示出評分系統(tǒng)的一個實施例和當考慮中的矩形集團是中央集團611或 邊緣集團621時的情況的結果。評分系統(tǒng)可以用于確定和顯示導管的集團匹配均勻傳播、聚 焦源/匯激活、或旋轉(zhuǎn)運動的程度。圖30A示出具有中央集團611的評分圖612的九集團圖 601。當每個圖案與模板均勾傳導616、模板源617和模板轉(zhuǎn)子618比較時不出來自均勾測試 圖案613、源測試圖案614和轉(zhuǎn)子測試圖案615的分數(shù)。在該實施例中中央集團611的最大分 數(shù)是8,因為其是圍繞中央集團611的集團的數(shù)量。評分圖612示出當將均勻測試圖案613與 模板均勻傳導616比較時，8的分數(shù)產(chǎn)生。當將均勻測試圖案613與模板源617比較時，0的分 數(shù)產(chǎn)生。當將均勻測試圖案613與模板轉(zhuǎn)子618比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。因而如果真實的或所 觀察到的圖案是均勻傳導，則者將導致(8,0,0)的分數(shù)，如關于圖33所述。當將源測試圖案 614與模板均勻傳導616比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。當將源測試圖案614與模板源617比較時，8的 分數(shù)產(chǎn)生。當將源測試圖案614與模板轉(zhuǎn)子618比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。這導致位于611的真實 源的分數(shù)(〇,8,0)。當將轉(zhuǎn)子測試圖案615與模板均勻傳導616比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。當將轉(zhuǎn) 子測試圖案615與模板源617比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。當將轉(zhuǎn)子測試圖案615與模板轉(zhuǎn)子618比 較時，8的分數(shù)產(chǎn)生。這導致圍繞611的旋轉(zhuǎn)的(O，O，8)的分數(shù)。
[0208]圖30B示出具有用于邊緣集團621的評分圖622的九集團圖603。當每個圖案與模板 均勻傳導626、模板源627和模板轉(zhuǎn)子628比較時示出來自均勻測試圖案623、源測試圖案624 和轉(zhuǎn)子測試圖案625的分數(shù)。在該實施例中邊緣集團621的最大分數(shù)是5,因為其是圍繞邊緣 集團611的集團的數(shù)量。評分圖622示出當將均勻測試圖案623與模板均勻傳導626比較時，5 的分數(shù)產(chǎn)生。當將均勻測試圖案623與模板源627比較時，2的分數(shù)產(chǎn)生。當將均勻測試圖案 623與模板轉(zhuǎn)子628比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。這導致在621處的（5，2，0)的分數(shù)，如關于圖33所 述。當將源測試圖案624與模板均勻傳導626比較時，2的分數(shù)產(chǎn)生。當將源測試圖案624與模 板源627比較時，5的分數(shù)產(chǎn)生。當將源測試圖案624與模板轉(zhuǎn)子628比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。這 導致位于621的（2，5，0)的分數(shù)。當將轉(zhuǎn)子測試圖案625與模板均勻傳導626比較時，0的分數(shù) 產(chǎn)生。當將轉(zhuǎn)子測試圖案625與模板源627比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。當將轉(zhuǎn)子測試圖案625與模 板轉(zhuǎn)子628比較時，5的分數(shù)產(chǎn)生。這導致在621處的(0，0，5)的分數(shù)。
[0209] 當針對所觀察圖案與用于均勻傳導的模板進行測試時，必須利用面向不同方向的 均勻傳導模板的矢量測試多次。在一個實施例中，組成每個模板的矢量旋轉(zhuǎn)2度并且被再次 測試。重復該過程，矢量每次旋轉(zhuǎn)完整的360度以確保評分系統(tǒng)可以與實際傳導對準。在該 實施例中，針對均勻傳導的最高的整體分數(shù)之后由系統(tǒng)使用。
[0210] 該方法可以被進一步推廣至2D三角形或四邊形集團，諸如那些可以利用螺旋形籃 狀導管設計或更通用的籃狀導管設計發(fā)生的。圖30示出針對圖18中看到的電極的矩形網(wǎng)格 中三種類型的集團中的兩個的評分的列表。評分可以涉及可變數(shù)量的相鄰集團。集團越多， 針對3中類型中的每個的可能分數(shù)越高。較高的分數(shù)與較大的確定性相關聯(lián)。
[0211]圖31示出針對具有角部集團652的九集團圖的更深入評分圖651。如之前，當正在 被測試的所觀察圖案匹配真實模板時，分數(shù)最高。在所示實施例中，3.0的最大值被示出反 映三個相鄰矩形集團。最低分數(shù)起因于針對轉(zhuǎn)子測試聚焦源/匯，反之亦然。當每個圖案與 模板均勾傳導655、模板源656和模板轉(zhuǎn)子657比較時不出來自均勾測試圖案661、源測試圖 案662和轉(zhuǎn)子測試圖案663的分數(shù)。評分圖651示出當將均勻測試圖案661與模板均勻傳導 655比較時，3的分數(shù)產(chǎn)生。當將均勻測試圖案661與模板源656比較時，1.5的分數(shù)產(chǎn)生。當將 均勻測試圖案661與模板轉(zhuǎn)子657比較時，1.5的分數(shù)產(chǎn)生。這導致在652處的（3，1.5，1.5)的 分數(shù)，如關于圖33所述。當將源測試圖案662與模板均勻傳導655比較時，1.5的分數(shù)產(chǎn)生。當 將源測試圖案662與模板源656比較時，3的分數(shù)產(chǎn)生。當將源測試圖案662與模板轉(zhuǎn)子657比 較時，〇的分數(shù)產(chǎn)生。這導致在652處的（1.5，3，0)的分數(shù)。當將轉(zhuǎn)子測試圖案663與模板均勻 傳導655比較時，1.5的分數(shù)產(chǎn)生。當將轉(zhuǎn)子測試圖案663與模板源656比較時，0的分數(shù)產(chǎn)生。 當將轉(zhuǎn)子測試圖案663與模板轉(zhuǎn)子657比較時，3的分數(shù)產(chǎn)生。這導致在652處的（1.5，0，3)的 分數(shù)。
[0212]在一個實施例中，傳統(tǒng)的ID色度或灰度著色方案可以用于主要圖案的任一個(例 如，轉(zhuǎn)子、均勻傳導或聚焦源）。
[0213]然而，在另一實施例中，如圖32所示，可以根據(jù)每個分數(shù)類型從顏色三角形701分 配顏色。例如，如果紅色703用于表示轉(zhuǎn)子并且綠色705用于表示均勻傳導，則黃色709可以 用于表示等同地類似轉(zhuǎn)子和均勻傳導的圖案。類似地，藍色707可以用于表示聚焦源。這將 導致青色或藍綠色713被顯示以表示等同地類似聚焦源和均勻傳導的圖案。此外，紫色711 將被顯示以表示等同地類似聚焦源和轉(zhuǎn)子的圖案。白色或無顏色715可以用于表示等同地 顯示轉(zhuǎn)子、聚焦源和均勻傳導的分數(shù)。通過使用無顏色，用戶將能夠更容易地確定分數(shù)是不 確定的。顏色三角形701可以用于將特定顏色關聯(lián)至針對所有集團的分數(shù)的集合。分數(shù)的絕 對值可以被使用以使得兩個轉(zhuǎn)子方向（順時針和逆時針)不需要被不同地表示。這可以類似 地應用于聚焦源和匯。在視覺上區(qū)分這些是疊加的速度矢量箭頭的簡單問題。因為集團的 類型（中心、邊或角)確定最大分數(shù)和必然性，這也可以被表示。最高分數(shù)可以在視覺上表示 為完全不透明的（或接近如此），并且最低分數(shù)最透明?？商鎿Q地，可以使用對各種水平的點 亥IJ。當顏色三角形沿著從一個角至另一個角移動時，顏色三角形701的顏色可以從一種顏色 淡化至其它顏色。作為示例，當沿著三角形的外軸從紅色703移動至綠色705時，顏色三角形 701可以在轉(zhuǎn)變至黃色709之前顯示短暫的橙色。顏色三角形可以隨著到達顏色三角形701 的綠色角在移動至綠色705之前，進一步從黃色709轉(zhuǎn)換至黃綠色。
[0214] 在一些實施例中，從針對每個模板類型的3個分數(shù)轉(zhuǎn)化成以上2D三角形上的位置 的模塊仍可以需要。圖33示出做這個的方式的一個實施例。來自標準化分數(shù)的重心坐標管 理所顯示顏色的選擇。如所示出的，（1，〇,〇)處于三角形的頂部751，（0,0,1)處于三角形的 右下方755,以及(0,1，0)處于三角形的左下方753。使用中的顏色三角形的示例可以包括對 以下分數(shù)的集合估值的中央集團（回想最大值為8): (5，5，0)以該順序表示對轉(zhuǎn)子、均勻或 聚焦傳導的匹配程度。通過將該三角形除以Ll范數(shù)(絕對值的和）以獲得(0.5,0.5,0)761來 標準化分數(shù)。這被認為在以上顏色三角形上指定黃色。黃色的半透明度的水平通過Lm范數(shù) (最大絕對值，這里為5)與其最大可能值8的比來確定。結果，5/8的半透明/透明度分數(shù)表示 適度的確定性。如果分數(shù)已經(jīng)是（8,0,0)，則對轉(zhuǎn)子的完美匹配將為了完全的確定性導致 (1，〇,〇)的顏色三角形值和1.0的半透明度(或更好的所述不透明度)分數(shù)。三角形的進一步 的組合包括（0.5,0.25,0.25)765,（0.5,0,0.5)759，（0.33,0.33,0.33)763,（0.25,0.5, 0.25)767,（0.25，0.25,0.5)769,和(0,0.5,0.5)761。
[0215] 逐次跳動彩色顯示器便于搜索轉(zhuǎn)子中心或聚焦源。如果例如轉(zhuǎn)子被尋找，則移動 槳狀導管直到角和邊緣獲得微紅的色調(diào)。整個槳之后在該方向上移動直到中央集團盡可能 紅，并且周圍的集團顏色是淡紅色。
[0216] 圖34示出系統(tǒng)860的實施例，包括如上所述的評分模塊895,其可以計算和輸出用 于所采集數(shù)據(jù)的評分系統(tǒng)。系統(tǒng)860包括醫(yī)療裝置862和模塊構造系統(tǒng)864,以及其他組件。 在一個實施例中，醫(yī)療裝置862包括導管，以及模型構造系統(tǒng)864部分地包括處理設備866。 處理設備866可以采用電子控制單元的形式，例如，其被配置為獲得心臟結構的幾何表面模 型并使用由例如導管862采集的數(shù)據(jù)來構造與心臟結構相對應的EP標測圖。模型構造系統(tǒng) 864可以進一步耦合至評分模塊895,其可以如上所述處理任何集團的分數(shù)并將該信息輸出 至顯示裝置894。在一個實施例中，評分模塊895可以是裝載在模塊構造系統(tǒng)864上的軟件程 序。在其它實施例中，評分模塊895可以是通信地耦合至模塊構造系統(tǒng)864的單獨的一塊硬 件。導管862被配置為插入至患者的身體868內(nèi)，并且更特別地插入至患者的心臟870中。導 管862可以包括導管連接器或接口872、手柄874、具有近端878和遠端880的軸桿876、以及安 裝在導管862的軸桿876中或上的一個或多個傳感器882。在一個實施例中，傳感器882設置 在軸桿876的遠端880處或附近。連接器872為線纜提供機械、流體和電連接，線纜例如是延 伸至模型構造系統(tǒng)864和/或系統(tǒng)860的其它組件(例如，可視化、導航、和/或標測系統(tǒng)(如果 單獨并且不同于模型構造系統(tǒng)864)、消融發(fā)生器、灌注源、等等）的線纜884、886。
[0217] 安裝在導管862的軸桿876內(nèi)或軸桿876上的傳感器882電連接至模型構造系統(tǒng) 864,以及特別地其處理設備866。傳感器882可提供用于各種診斷和治療目的，包括例如但 不限于，EP研究、起搏、心臟標測、和消融。在一個實施例中，提供一個或多個傳感器882以實 現(xiàn)方位或位置感測功能。因此，在這種實施例中，隨著導管862沿心臟結構的表面和/或繞該 結構的內(nèi)部移動，傳感器882可用于采集與心臟結構的表面或其內(nèi)部的位置相對應的位置 數(shù)據(jù)點。之后，例如可由模型構造系統(tǒng)864來利用這些位置數(shù)據(jù)點進行心臟結構的幾何表面 模型的構造。
[0218] 這里針對各種設備、系統(tǒng)和/或方法描述各種實施例。闡述了許多具體細節(jié)以提供 對說明書中描述和附圖中示出的實施例的整體結構、功能、制造和使用的全面理解。然而， 本領域技術人員應該理解，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。在其它情 況中，公知的操作、組件和元件沒有被詳細描述以不模糊說明書中描述的實施例。本領域普 通技術人員熒光理解，這里描述和示出的實施例是非限制性示例，并且由此可以理解為這 里公開的具體結構和功能細節(jié)可以是代表性的，并且不必然限制實施例的范圍，實施例的 范圍僅由所附權利要求書限定。
[0219] 整個說明書中對"各種實施例"、"一些實施例"、"一個實施例"或"實施例"等的參 考意思是結合實施例描述的特定特征、結構或特性包括在至少一個實施例中。由此，短語 "在各種實施例中"、"在一些實施例中"、"在一個實施例中"、或"在實施例中"等的在說明書 中的出現(xiàn)不必都指相同的實施例。此外，特定的特征、結構或特性可以任何合適的方式在一 個或多個實施例中組合。由此，結合一個實施例示出或描述的特定特征、結構或特性可以沒 有限制地整體或部分地與一個或多個其它實施例的特征、結構或特性組合，假定這種組合 是不是不合邏輯性的或非功能性的。
[0220] 可以理解，術語"近側"和"遠側"可以在說明書中相對于操縱用于治療患者的器械 的一端的臨床醫(yī)生使用。術語"近側"是指器械的最接近臨床醫(yī)生的部分，以及術語"遠側" 是指離臨床醫(yī)生最遠的部分?？梢赃M一步理解，為了簡潔和清楚起見，諸如"垂直"、"水平"、 "上"和"下"的空間術語可以在此關于所述實施例使用。然而，手術器械可以在許多方向和 位置中使用，并且這些術語不意欲是限制性的和絕對的。
【主權項】
1. 一種用于確定組織的電生理性質(zhì)的方法，所述方法包括： 從一個或多個導管的多個電極獲取電信號數(shù)據(jù)； 從多個相鄰電極確定至少一個電極集團； 針對所述至少一個電極集團計算局部傳導速度矢量； 確定至少一個獨立于導管方向的指示符，從該指示符，基于以下中的一個或多個來對 心律失常源進行分類:與所述局部速度傳導矢量的流場相關聯(lián)的角度依賴參數(shù)、反映局部 傳導速度的均勻性的偏心率參數(shù)、以及與所述局部速度矢量相關聯(lián)的如散度和旋度的和或 者閉合路徑積分參數(shù)；以及 響應于導管移動來顯示心律分類，由此便于心律失常的類型和原因的識別。2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括在顯示器上顯示所述局部傳導速度矢量，其中， 所述局部傳導速度矢量各自包括大小和方向。3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，在顯示器上顯示所述局部傳導速度矢量大小包括 顯示內(nèi)插的顏色標測圖。4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括通過將在電生理流場上的均勻角度依賴以及該 流場的旋度和散度與查找表進行比較來自動確定所述組織的目標部位的分類。5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，還包括在顯示器上顯示所述電生理流場匹配所述組織 的目標部位的一個或多個特定狀態(tài)的程度。6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括對所述至少一個集團的每一個進行評分。7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括與所述至少一個集團的每一個的評分的視覺表 示一起顯示所計算的所述目標部位的電生理性質(zhì)。8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述目標部位的電生理性質(zhì)能夠包括傳導速度方 向或激活定時等時線。9. 根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括顯示所導出的組分，以及對所述至少一個集團的 每一個的評分包括在疊加在電生理性質(zhì)的標測圖上的內(nèi)插顏色標測圖或圖形上顯示顏色。10. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括基于E場數(shù)據(jù)點與等電位原點的距離來對所述 電信號數(shù)據(jù)進行加權。11. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括確定獨立于導管方向的信號Et，以及基于I d/dt (E(t)) I對所導出的獨立于方向的電信號數(shù)據(jù)進行加權。12. -種用于確定組織的電生理性質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 電子控制單元，其被配置為:從一個或多個導管的多個電極獲取電信號數(shù)據(jù);從多個相 鄰電極確定至少一個電極集團；針對所述至少一個電極集團計算局部傳導速度矢量;確定 至少一個獨立于導管方向的指示符，從該指示符，基于以下中的一個或多個來對心律失常 源進行分類:與所述局部速度傳導矢量的流場相關聯(lián)的角度依賴參數(shù)、反映局部傳導速度 的均勻性的偏心率參數(shù)、以及與所述局部速度矢量相關聯(lián)的如散度和旋度的和或者閉合路 徑積分參數(shù)；以及響應于導管移動來顯示心律分類，由此便于心律失常的類型和原因的識 別。13. 根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元進一步被配置為基于E場數(shù) 據(jù)點與等電位原點的距離來對所述電信號數(shù)據(jù)進行加權。14. 根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元進一步被配置為確定所述組 織的目標部位是否包括均勻傳播、轉(zhuǎn)子、聚焦源、撞擊部位或傷疤中的一個或多個。15. 根據(jù)權利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元進一步被配置為對所述至少 一個集團的每一個進行評分。16. 根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元進一步被配置為顯示所計算 的所述目標部位的電生理性質(zhì)和所述至少一個集團的分數(shù)。17. 根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元進一步被配置為通過在內(nèi)插 標測圖上顯示顏色或圖形來顯示所導出的組分以及所述至少一個集團的每一個的評分。18. -種用于確定組織的電生理性質(zhì)的方法，所述方法包括： 從一個或多個導管上的多個電極獲取電信號數(shù)據(jù)； 確定所述多個電極的每一個的位置和方向； 確定存在于至少一個集團中的任何子集團； 確定至少一個獨立于導管方向的指示符，從該指示符，基于以下中的一個或多個來對 心律失常源進行分類:與所述局部速度傳導矢量的流場相關聯(lián)的角度依賴參數(shù)、反映局部 傳導速度的均勻性的偏心率參數(shù)、以及與所述局部速度矢量相關聯(lián)的如散度和旋度的和或 者閉合路徑積分參數(shù)；以及 響應于導管移動來顯示心律分類，由此便于心律失常的類型和原因的識別。19. 根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括基于E場中的點與等電位原點的距離來對所述 電信號數(shù)據(jù)進行加權。20. 根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括基于所述心律分類的確定性來改變內(nèi)插顏色 標測圖的不透明度。
【文檔編號】A61B5/0452GK105960200SQ201580006806
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年2月25日
【發(fā)明人】D·C·德諾, R·K·巴拉康德蘭
【申請人】圣猶達醫(yī)療用品心臟病學部門有限公司