用于同時捕獲生物電勢信號和組織阻抗信號的設備和方法【專利說明】[0001]相關申請的交叉引用[0002]本申請要求于2013年9月11日提交的美國臨時申請?zhí)?1/876,440的優(yōu)先權，將其通過引用W其全文結合在此。
技術領域：
[0003]本披露總體上設及被配置成用于使用一對共用電極同時獲取生物阻抗信號和生物電勢信號的可植入醫(yī)療裝置(IMD)。[0004]戦[0005]許多可植入醫(yī)療裝置可用于患者體內的急性或慢性移植。一些可植入醫(yī)療裝置可W用于長期監(jiān)測患者的生理信號，如可植入血液動力學監(jiān)測器、可植入屯、臟監(jiān)測器(有時亦稱為可植入環(huán)路記錄儀或ECG監(jiān)測器）、可植入血液化學監(jiān)測器、可植入壓力監(jiān)測器等。其他可植入裝置可W被配置成用于與生理信號的監(jiān)測結合或與生理信號的監(jiān)測分開來遞送治療。[0006]例如，在一些醫(yī)療應用中，獲取用于監(jiān)測組織或器官的電活動的生物電勢信號（如屯、內電描記圖巧GM)信號、屯噸圖巧CG)信號、肌電圖化MG)信號或腦電圖巧EG)信號似及生物阻抗信號兩者可W是有利的，生物阻抗信號可W與被監(jiān)測組織或器官的體積、壓力、流體狀態(tài)或其他特征相關。為了測量生物阻抗，向電極對施加激勵或驅動信號，運樣使得可W確定運些電極之間的所得阻抗，例如基于在施加驅動電流信號之后跨該電極對測量的電壓信號。然而，如果驅動信號被施加到用于獲取生物電勢信號的同一對電極，則該驅動信號可W對該生物電勢信號產生顯著的噪聲和假象。典型地，因此，使用兩個不同的電極對監(jiān)測生物電勢信號和生物阻抗信號，W便避免該驅動信號與該記錄的生物電勢信號之間的干擾。然而，兩個分開的電極對和通過裝置外殼的對應饋通的需要增加了可植入裝置的所需尺寸和體積并且違背降低裝置尺寸的目標。[0007]醫(yī)療裝置技術的進展已經(jīng)使得能夠使可植入裝置的尺寸更小，運有助于用于移植該裝置的微創(chuàng)手術并且促進了患者舒適。降低裝置尺寸對可用于電池、傳感器、處理和控制電路系統(tǒng)W及其他支持主要裝置功能的裝置部件的空間造成了限制。因此，用于監(jiān)測生物阻抗信號和生物電勢信號兩者W消除對用于分開監(jiān)測生物阻抗信號和生物電勢信號的兩個電極對的需要的裝置是令人希望的。[000引附圖簡述[0009]圖1是示例性IMD的概念圖。[0010]圖2是示于圖1中的IMD的功能框圖。[0011]圖3是描繪出示于圖1中的IMD的生物電勢和生物阻抗信號獲取功能的功能框圖。[0012]圖4是根據(jù)一個實施例的阻抗監(jiān)測模塊的運行狀態(tài)的概念圖。[0013]圖5A、5B和5C是根據(jù)不同說明性實例用于控制阻抗監(jiān)測模塊的不同信號的時序圖。[0014]圖6是描繪出由阻抗監(jiān)測模塊向一對植入電極施加的驅動信號和由生物電勢感測模塊從同一對電極接收的所得假象的示例性繪圖。[0015]圖7是根據(jù)一個實施例用于控制阻抗監(jiān)測模塊的方法的流程圖。[OOW詳細描述[0017]圖1是示例性IMD10的概念圖。IMD10被示為體現(xiàn)為具有沿著IMD外殼12定位的近端電極14和遠端電極16的監(jiān)測裝置。IMD外殼12在IMD10內封閉著電子電路系統(tǒng)并且保護IMD電路系統(tǒng)免受體液影響。當電極14和16沿著外殼12的外表面定位時，電饋通件跨IMD外殼12提供電極14和16到內部電路系統(tǒng)的電連接。[001引IMD10可W被體現(xiàn)為可植入屯、臟監(jiān)測器，其中電極14和16被用于在胸內或在胸外感測生物電勢信號（例如ECG信號），運些信號可W是肌下的或皮下的。ECG信號可W被存儲在IMD10的存儲器中，并且ECG數(shù)據(jù)可W通過IMD10被發(fā)送到另一醫(yī)療裝置，該裝置可W是另一可植入裝置或外部裝置。在替代應用中，電極14和16可W被用于感測感興趣的任何生物電勢信號，該信號可W是例如來自任何植入位置的EGM、EEG、EMG或神經(jīng)信號。[0019]IMD10進一步被配置成當被植入患者體內時，使用電極14和16測量跨電極14和16的生物阻抗。該生物阻抗是鄰近于電極14和16的測量體積中存在的身體組織和/或流體的阻抗。該生物阻抗可W用于監(jiān)測體積、壓力、流體狀態(tài)或其他組織或流體變化，運些變化導致電極14與16之間的阻抗發(fā)生變化。[0020]電極14和16可W由生物相容導電材料形成，例如鐵、銷、銀或其合金。圖1中展示的配置僅僅是一種示例性電極配置。在其他情況下，感測電極14和16可W沿著IMD外殼12在其他位置而非示于圖1中的位置定位。例如，電極14和16被示出都沿著IMD10的頂面定位，但是在其他實例中，電極14和16可W在IMD10的底面或側面上，在IMD10的對置面上或在IMD10的一端或兩端上定位。另外，外殼12的全部或一部分可W作為電極之一起作用并且與沿著外殼12定位的任何其他電極絕緣。運樣一種配置的示例性描述披露于標題為"可植入醫(yī)療裝置中的電源噪聲抑制（S叩plyNoiseRejectionInImplantableMedicalDevicesr(賴因克(Reinke)等人)的共同轉讓的和共同未決的美國專利申請?zhí)?4/060，649中，將其通過引用W其全文結合在此。在再其他實施例中，IMD系統(tǒng)可W包括由電引線或系繩攜帶的一個或多個電極，該電引線或系繩延伸遠離該IMD并且經(jīng)由電饋通件和導體被聯(lián)接到該IMD內部電路系統(tǒng)。在另外的情況下，IMD10可W包括多于兩個用于各種監(jiān)測或治療遞送目的的電極，但是單對電極被用于遞送測量組織生物阻抗的驅動信號和用于接收生物電勢信號兩者。該生物阻抗信號也是從同一對電極接收的。在其他實例中，該生物阻抗信號可W感測自不同于施加該驅動信號并接收該生物阻抗信號的單對電極的一對不同的記錄電極。[0021]盡管貫穿本披露被說明和描述為屯、臟監(jiān)測器，但是IMD10可W是多種其他可植入裝置中的任一種，包括可植入血液動力學監(jiān)測器、血液化學監(jiān)測器、壓力監(jiān)測器、神經(jīng)監(jiān)測器、肌肉監(jiān)測器、腦監(jiān)測器等。在任何運些情形下，除電極14和16之外，IMD10還可W包括用于監(jiān)測所希望的生理信號的另外的傳感器。[0022]圖2是示于圖1中的IMD10的功能框圖。IMD10包括生物電勢感測模塊20和阻抗監(jiān)測模塊22,它們被聯(lián)接到電極14和16,用于分別感測患者體內的生物電勢信號和監(jiān)測生物阻抗。[0023]IMD10可W被體現(xiàn)為不具有治療遞送裝備的僅監(jiān)測裝置。在其他實例中，IMD10可W包括治療遞送模塊24,它可W被配置成用于產生遞送治療電刺激(如屯、臟起搏、神經(jīng)刺激、腦深部刺激或其他神經(jīng)刺激)的電脈沖。在此類實例中，治療遞送模塊24被聯(lián)接到用于遞送電脈沖的電極14和16,W便除了監(jiān)測患者的生物電勢信號和生物阻抗信號之外，實現(xiàn)對患者的治療益處。在治療刺激脈沖遞送期間感測生物電勢信號和生物阻抗信號可W被暫時取消或間斷，W便防止刺激脈沖遞送期間感測放大器的飽和。可W包括在治療遞送模塊24中的治療遞送裝備的其他實例包括用于遞送藥理學試劑、生物學流體或其他治療性流體的流體遞送累。[0024]生物電勢感測模塊20和阻抗監(jiān)測模塊22中每者都可W包括用于從電極14和16接收模擬電壓信號的模擬放大器和/或過濾器。阻抗監(jiān)測模塊22包括驅動信號電路和測量電路，用于分別跨電極14和16施加驅動信號和測量可W導出跨電極14和16的阻抗的所得信號。例如，可W跨電極14和16施加交流(AU驅動信號并且從測量的電壓信號導出生物阻抗信號。在一些實例中，該電壓信號可W直接被用作阻抗的指示。利用阻抗監(jiān)測的可W在其中執(zhí)行在此披露的技術的裝置的實例總體上被描述于共同轉讓的美國專利號5,957,861(庫姆斯(Combs)等人)和授予前美國公開號2010/0113962(海特瑞克化ettrick)等人）中，將其各自通過引用W其全文結合在此。[0025]如在此將描述的，接收自電極14和16的模擬電壓信號被傳遞到包括在生物電勢感測模塊20和阻抗監(jiān)測模塊22每者中或包括在處理和控制模塊26中的模擬數(shù)字(A/D)轉換器。A/D轉換器將由生物電勢感測模塊20接收的生物電勢信號和由阻抗監(jiān)測模塊22接收的生物阻抗信號的經(jīng)采樣數(shù)字信號提供給處理和控制模塊26,W用于根據(jù)具體的臨床應用進行進一步分析和/或存儲在存儲器28中。[0026]處理和控制模塊26和相關存儲器28控制IMD功能并且根據(jù)編程的信號分析例程或算法處理接收自電極14和16的信號。IMD10可W包括用于監(jiān)測生理信號的其他的任選傳感器32,如活動傳感器、壓力傳感器、氧傳感器、加速度計或用于監(jiān)測患者的其他傳感器。[0027]如在此將更加詳細描述的，處理和控制模塊26控制該阻抗監(jiān)測模塊22施加驅動信號，該驅動信號被同步到由生物電勢感測模塊20接收的該生物阻抗信號的采樣間隔，W便減少通過阻抗監(jiān)測模塊22遞送到電極24和16的驅動信號到該生物阻抗感測模塊20的饋通和DC混疊。處理和控制模塊26可W根據(jù)具體的臨床應用控制監(jiān)測時間間隔和采樣率。處理和控制模塊26可W包括狀態(tài)機或用于控制裝置功能的其他時序當前第1頁1 2 3 4 5