用于電描記圖的基于電壓的評估的心臟標測系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 本公開的【背景技術】
[0002] 相關申請的交叉引用
[0003] 本申請要求享有2013年10月30日提交的序列號為61/897,597的臨時申請的優(yōu)先 權，其全部說明書包含在本文中。 A.
技術領域
[0004] 本公開總地涉及一種用于測量患者心臟內發(fā)生的電活動以及用于可視化該電活 動和/或與該電活動有關的信息的電生理系統(tǒng)和方法。更特別地，本公開涉及用于檢測和評 估復雜碎裂電描記圖的數(shù)據(jù)的處理，以及該數(shù)據(jù)在與復雜碎裂電描記圖相關的電活動的三 維標測中的使用。 B.
【背景技術】
[0005] 心臟包含兩種特定類型的心肌細胞。絕大多數(shù)(約百分之九十九)心肌細胞是收縮 細胞，其負責栗激心臟的機械作業(yè)。自律細胞包括第二種類型的心肌細胞，其作為自主神經 系統(tǒng)的一部分，用于啟動和傳導用于收縮細胞的收縮的動作電位。心肌呈現(xiàn)起搏活動，其中 心肌細胞的細胞膜在動作電位之間緩慢去極化直至達到閾值，這時細胞膜發(fā)出或生成動作 電位。這與神經或骨骼肌細胞形成對比，細胞膜表現(xiàn)為除被刺激之外保持在不變的靜態(tài)電 位。通常由自律心肌細胞生成的動作電位在整個心臟上傳播，觸發(fā)有節(jié)奏的跳動而無需任 何神經刺激。
[0006] 包括傳導系統(tǒng)的心肌特定自律細胞發(fā)揮兩個主要功能。首先，它們生成引起心肌 有節(jié)奏地收縮的周期性脈沖。第二，它們在整個心臟迅速地傳導周期性脈沖。在該系統(tǒng)正確 地工作時，心房收縮在心室收縮前約六分之一秒。這允許心室在它們栗送血液通過肺部和 血管前的額外填充。該系統(tǒng)還允許心室的所有部分幾乎同時收縮。這對于心室腔內的有效 壓力生成是必需的。這些自律細胞生成動作電位的速率由于它們緩慢去極化至閾值的速率 不同而是不同的，從而確保心臟的有節(jié)奏的跳動。
[0007] 正常自律心臟功能由于神經活動而變化。位于脊髓之上的腦干內的髓質從不同的 系統(tǒng)和中樞感受器(例如，壓力感受器和化學感受器)接收感覺輸入，以及從其他大腦區(qū)域 (例如，下丘腦)接收信號。來自腦干的自主流出主要被分割為交感神經和副交感神經(迷走 神經)分支。這些自主神經的傳出纖維行進至心臟和血管，在這里它們調節(jié)這些目標器官的 活動。心臟由交感神經和迷走神經纖維支配。交感傳出神經存在于整個心房(尤其是竇房 結）和心室內，包括心臟的傳導系統(tǒng)。右迷走神經主要支配竇房結，而左迷走神經支配房室 結;然而，在解剖分布中能夠具有明顯重疊。傳出迷走神經還支配心房肌。然而，傳出迷走神 經僅稀疏地支配心室肌。交感神經刺激增加了心率和傳導速度，而心臟的副交感神經(迷走 神經)刺激具有相反的效果。
[0008] 在心律變得不規(guī)則，即，太快(心動過速)或太慢(心動過緩），或者心房和心室的跳 動頻率不同時，發(fā)生心律不齊。心律不齊能夠因改變的脈沖形成或改變的脈沖傳導而發(fā)展。 前者關注節(jié)律的變化，該節(jié)律的變化由導致不規(guī)則的起搏細胞中的變化引起或者由不同于 竇房結的部位的動作電位的異常生成（即，異位病灶）引起。改變的脈沖傳導通常涉及心臟 內電傳導的完全或部分阻塞。改變的脈沖傳導通常導致折返(reentry )，這會導致心律過 速。折返能夠在小的局部區(qū)域內發(fā)生或它能夠例如在心房和心室之間發(fā)生(整體折返）。折 返需要傳導途徑中的單向阻塞的存在，其通常由起搏細胞的局部去極化引起。心律不齊可 以是良性的或實質上更加嚴重的，這取決于心律不齊的血流動力學結果和它們改變?yōu)橹旅?心律不齊的可能性。
[0009] 電生理研究可用于識別和治療這些心律不齊。在一個示例性系統(tǒng)中，測量系統(tǒng)將 調制的電場引入心腔內。血量和運動的心臟壁表面改變所施加的電場。心腔內的電極位點 無源地監(jiān)測場的變化，以及心臟內壁的位置的動態(tài)表示被開發(fā)以呈現(xiàn)給醫(yī)生。由心臟自身 生成的電生理信號也在心臟內的電極位點被測量，并且這些信號被低通濾波以及連同動態(tài) 心壁表示一起被顯示。該復合動態(tài)電生理標測圖可以被顯示并用于診斷潛在的心律不齊。
[0010] 除了標測用于診斷之外，測量系統(tǒng)還能夠用于在心腔內物理地定位治療導管。傳 輸至該治療導管上的電極的調制電場能夠用于顯示治療導管在心臟內的位置。治療導管位 置能夠連同其他診斷信息被實時地顯示在動態(tài)電生理標測圖上。因此治療導管位置能夠連 同心臟的固有的或引發(fā)的電活動一起被顯示，以表示治療導管尖端與心臟自身內發(fā)生的電 活動的相對位置。因此，醫(yī)生能夠參照動態(tài)電生理標測圖將治療導管引導至心臟內的任意 期望位置。
[0011] 動態(tài)電生理標測圖通常以步進過程生成。首先，確定心臟的內部形狀。該信息從關 于所施加電場的調制的一系列幾何形狀測量值導出。心臟動態(tài)形狀的信息用于生成心臟內 或外表面的表示。接下來，測量心臟的固有電活動。無源地檢測和處理生理起點的信號，以 使得壁表面上電勢的幅度可以顯示在壁表面表示上。所測量的電活動以多種格式中的任一 種顯示在壁表面表示上，例如以各種顏色或顏色的不同色調。最后，位置電流可輸送至相同 腔室內的治療導管。從該電流感測的電勢可以被處理以確定該腔室內治療導管的相對或絕 對位置。這些不同過程每秒順序地或同時地發(fā)生數(shù)百次以給出心臟活動和治療設備的位置 的連續(xù)圖像。
[0012] 如果消融是指定治療，那么治療導管被定位在心臟內的期望位置并且能量被輸送 至治療導管以消融組織。復雜碎裂心房電描記圖（CFAE)的使用已經成為用于確定房顫消融 位點的一種工具。例如，在一種方法中，其是從圣朱德醫(yī)療公司可得的EnSite? Velocity? 標測系統(tǒng)中所使用的，在CFAE信號中識別一組激活事件，然后計算隨后激活事件之間的時 間間隔。平均時間間隔被確定并指定為CFE平均。循環(huán)時間短于預定閾值（例如，120毫秒 (ms))的位置被確定為可能的消融位點。
[0013] 其他已知系統(tǒng)使用各種其他度量來檢測、表征、和/或評估CFAE。例如，一些系統(tǒng)通 過檢測激活并計算相繼的所檢測激活之間的循環(huán)時間之間的標準偏差來使用CFE標準偏差 (CFE StdDev)。在其他系統(tǒng)中，激活檢測之間的最短間隔用作為CFAE的研究的指數(shù)(有時稱 作為最短復雜間隔(SCI))，而其他系統(tǒng)使用信號中的所有CFAE復雜間隔(ACI)的平均。一些 其他系統(tǒng)使用間隔置信水平（ICLhICL是記錄周期期間的間隔數(shù)，記錄周期具有70ms和 120ms之間的長度。一些系統(tǒng)利用基于頻率的度量，諸如主頻率(DF)度量。在使用DF度量的 系統(tǒng)中，基于時間的電描記圖被轉換為頻率空間，以及所轉換的電描記圖中的最優(yōu)勢頻率 分量被確定為DF。
[0014] CFAE評估中所使用各種已知的基于循環(huán)長度的度量，例如CFE平均、CFE StdDev、 SCI、ACI、和ICL，基于精確的激活檢測結果。激活檢測結果高度地依賴于參數(shù)設置。調到合 適參數(shù)設置會是困難且耗時的。此外，如果信號具有變化的屬性，非常難以找到可施加至整 個信號的最佳參數(shù)。因此期望的是為CFAE分析提供對激活檢測不敏感的、精確的、有用的度 量。

【發(fā)明內容】

[0015] 在一個實施方式中，描述了用于評估包含分別具有電壓的多個數(shù)據(jù)樣本的電描記 圖的計算機實現(xiàn)方法。該計算機實現(xiàn)方法包括選擇電描記圖的活動間隔、基于每個窗口中 數(shù)據(jù)樣本的電壓計算電描記圖的多個窗口的每個窗口的能量級、將所計算的能量級分配至 多個箱、以及至少部分地基于分配至多個箱中特定箱的能量級的數(shù)量來計算指數(shù)。
[0016] 在另一實施方式中，描述了用于評估包含分別具有電壓的多個數(shù)據(jù)樣本的電描記 圖的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被配置為接收數(shù)據(jù)樣本的計算設備。計算設備包括處理器和耦接至 處理器的至少一個存儲設備。存儲設備存儲計算機可執(zhí)行指令，當由處理器執(zhí)行時，所述計 算機可執(zhí)行指令使得計算設備:基于電描記圖的多個窗口的每個窗口中數(shù)據(jù)樣本的電壓計 算每個窗口的能量級、將所計算的能量級分配至多個箱、以及至少部分地基于分配至多個 箱中特定箱的能量級的數(shù)量來計算指數(shù)。
[0017] 通過閱讀下面的說明書和權利要求書，以及通過觀察附圖，本公開的前述和其他 方面、特征、細節(jié)、用途和有益效果將顯而易見。
【附圖說明】
[0018] 圖1是用于執(zhí)行心臟電生理檢查或消融程序的系統(tǒng)的示意圖，其中能夠確定并記 錄一個或多個電極的位置；
[0019] 圖2是由具有多個遠端電極的電生理導管研究的心臟的示意表示；
[0020] 圖3是圖1所示的系統(tǒng)中使用的計算設備的示意方框圖；
[0021 ]圖4是用于評估電描記圖段的示例性方法的流程圖；
[0022]圖5是使用圖4所示方法的用于評估的示例電描記圖段長度；
[0023]圖6是使用圖4所不方法生成的不例柱狀圖；
[0024] 圖7是具有相對較高程度碎裂的示例電描記圖和針對該電描記圖的柱狀圖；
[0025] 圖8是具有相對較低程度碎裂的示例電描記圖和針對該電描記圖的柱狀圖；
[0026]圖9是用于確定計算基于電壓的等電指數(shù)的方法中使用的箱的數(shù)量的示例性方法 的流程圖；
[0027] 圖10是受試者操作特征(R0C)分析的結果的曲線圖；
[0028] 在整個附圖中，相應的參考標記指示相應的部件。
【具體實施方式】
[0029] 本公開總地涉及用于標測諸如人類心臟或其部分的解剖結構的標測系統(tǒng)和方法， 并且更加特別地涉及