ТРЕХМЕРНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
THREE-DIMENSIONAL REPRESENTATION OF ELECTRICAL ACTIVITY

Область техники
Настоящее изобретение относится к медицинским системам и, в частности, но не исключительно, к катетерным системам.
Уровень техники
Широкий спектр медицинских процедур включает размещение в теле пациента зондов, таких как катетеры. Для отслеживания таких зондов были разработаны системы определения местоположения. Одним из способов, известных в данной области, является определение местоположения с использованием магнитного поля. При определении местоположения с использованием магнитного поля генераторы магнитного поля обычно размещают в известных местах возле пациента. Датчик магнитного поля, вмонтированный в дистальный конец зонда, под действием магнитных полей генерирует электрические сигналы, посредством обработки которых можно определить координаты положения дистального конца зонда. Такие способы и системы описаны в патентах США № 5391199, 6690963, 6484118, 6239724, 6618612 и 6332089, в публикации международной заявки WO 1996/005768 и в публикациях патентных заявок США № 2002/006455, 2003/0120150 и 2004/0068178. Местоположения также можно отслеживать с помощью систем полного сопротивления или токовых систем.
Одной из медицинских процедур, в которой эти типы зондов или катетеров имеют лечебную чрезвычайную эффективность, является лечение аритмий сердца. Аритмии сердца, в частности фибрилляция предсердий, являются наиболее распространенными и опасными заболеваниями, особенно среди людей старшего возраста.
Диагностика и лечение аритмий сердца включает картирование электрических свойств сердечной ткани, в особенности эндокарда и объема сердца, и селективную абляцию сердечной ткани путем воздействия энергии. Такая абляция может прекратить или изменить распространение нежелательных электрических сигналов из одного участка сердца в другой. В процессе абляции разрушаются нежелательные пути прохождения электрического сигнала посредством образования непроводящих повреждений. Были раскрыты различные методики доставки энергии для формирования повреждений. Они включают в себя применение микроволновой, лазерной и чаще всего радиочастотной энергий для создания блоков проводимости вдоль ткани сердечной стенки. Во время данной двухэтапной процедуры (картирование с последующей абляцией) электрическая активность в точках внутри сердца обычно регистрируется и измеряется путем продвижения внутрь сердца катетера, содержащего один или более электрических датчиков, и получения данных во множестве точек. Затем эти данные используются для выбора целевых областей эндокарда, в которых должна выполняться абляция.
Электродные катетеры широко применяются в медицинской практике в течение многих лет. Они используются для стимуляции и картирования электрической активности сердца, а также для абляции участков c нарушенной электрической активностью. На практике электродный катетер вводят в главную вену или артерию, например, в бедренную артерию, и затем направляют в соответствующую камеру сердца. Стандартная процедура абляции включает введение в камеру сердца катетера с одним или более электродами на его дистальном конце. Может быть предусмотрен контрольный электрод, который, как правило, фиксируется на коже пациента или с использованием второго катетера, размещаемого в полости сердца или рядом с ним. Радиочастотный (РЧ) ток подается к точечному электроду (электродам) абляционного катетера и проходит через окружающую среду, а именно через кровь и ткань, по направлению к контрольному электроду. Распределение тока зависит от площади поверхности электрода, контактирующей с тканью в сравнении с кровью, которая обладает большей проводимостью, чем ткань. Нагревание ткани обусловлено ее электрическим удельным сопротивлением. Ткани нагреваются в достаточной степени для того, чтобы вызвать разрушение клеток тканей сердца, в результате чего внутри тканей сердца формируется поврежденный участок, который не проводит электрический ток.
В публикации заявки на патент США № 2017/0202470 описаны система и способ идентификации фокальных источников. Способ может включать обнаружение посредством датчиков сигналов электрокардиограммы (ЭКГ) в динамике по времени, причем каждый сигнал ЭКГ, обнаруженный посредством одного из датчиков имеет местоположение в сердце и указывает на электрическую активность сердца, при этом каждый сигнал содержит по меньшей мере волну R и волну S; построение карты R-S, содержащей отношение R к S для каждого из сигналов ЭКГ, причем отношение R к S включает в себя отношение абсолютной величины R волны к абсолютной величине S волны; идентификацию для каждого из сигналов ЭКГ времен локальной активации (LAT); и коррелирование отношений R к S для сигналов ЭКГ на карте R-S и идентифицированных LAT, и использовании корреляции для идентификации фокальных источников.
В публикации заявки на патент США № 2017/0202515 описан способ обнаружения источника ротационной активности предсердий (RAP), который включает обнаружение посредством множества датчиков сигналов электрокардиограмм (ЭКГ) в динамике по времени, причем каждый сигнал ЭКГ определяется посредством одного из множества датчиков и указывает на электрическую активность сердца. Способ также включает определение для каждого из множества сигналов ЭКГ одного или более значений времени локальной активации (LAT), каждое из которых указывает на время активации соответствующего сигнала ЭКГ. Способ дополнительно включает обнаружение того, указана ли одна или более областей активации источника RAP в сердце на основе обнаруженных сигналов ЭКГ и одного или более локальных LAT. Информация о картировании обнаруженных областей активации источника RAP в сердце также генерируется для предоставления одной или более карт.
В публикации заявки на патент США № 2005/0228252 описана система, которая содержит один или более зондов, выполненных с возможностью расположения внутри сердца пациента, процессор, соединенный с возможностью связи с одним или более зондами, дисплей, соединенный с возможностью связи с процессором, и средства обработки изображений, используемые процессором для управления изображением. Процессор используется для обработки информации по электрической активности, относящейся к сердцу. Информация по электрической активности определяется с помощью одного или более зондов. Дисплей используется для отображения изображения сердца.
В публикации заявки на патент США № 2016/0022375 описана система определения кардиальных мишеней. Система может содержать по меньшей мере одно устройство обработки данных, выполненное с возможностью выполнения команд для получения данных визуализации сердца, сегментирования данных визуализации сердца для идентификации по меньшей мере двух типов сердечных тканей, создания кардиальной модели на основе идентифицированной ткани, имитации сердечной активности на основе сгенерированной кардиальной модели и идентификации по меньшей мере одной кардиальной мишени на основе моделирования. Система кардиальной терапии может быть использована для обеспечения обратной связи с пользователем, чтобы направлять устройство для лечения сердца к кардиальной мишени.
В публикации заявки на патент США № 2013/0158545 описаны способы и системы для лечения аномальной электрической активности сердца с использованием зонда, имеющего первый и второй абляционные электроды, расположенные на дистальной части зонда, и снабженный датчиком электрод, расположенный между первым и вторым абляционными электродами, приведение зонда в контакт с сердечными тканями и приложение энергии через первый и второй абляционные электроды для абляции целевых тканей вдоль пути абляции, мониторинг сердечной электрической активности с использованием снабженного датчиком электрода для обнаружения сердечной электрической активности. После обнаружения того, что электрическая активность сердца больше не определяется снабженным датчиком электродом, подача энергии прекращается.
В публикации заявки на патент США № 2007/0276226 описано использование специализированных кардиальных катетеров для захвата изображения, характеристик сердца, легко идентифицируемых на ультразвуковом изображении, на основе ранее созданной карты электрической активности сердца. Карта электрической активности автоматически регистрируется в ультразвуковом изображении при помощи информации, полученной от датчиков положения в катетерах. Элементы, идентифицируемые на карте электрической активности, представленные в виде точек, меток, расчетных линий и текстуальной идентификации, проецируются на плоскость ультразвукового плана и накладываются на ультразвуковое изображение, тем самым уточняя элементы, видимые на последнем.
Сущность изобретения
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена медицинская система, содержащая катетер, содержащий дистальную часть и электроды катетера, расположенные в соответствующих местоположениях на дистальной части, и выполненный с возможностью введения внутрь камеры сердца живого субъекта и перемещения между множеством областей измерения для определения электрической активности тканей камеры с использованием соответствующих электродов катетера в каждой из областей измерения, дисплей и схему обработки, выполненную с возможностью приема сигналов, поступающих от катетера, и в ответ на эти сигналы вычисления, для каждой из областей измерения, положения измерения катетера и соответствующих положений электрода из соответствующих электродов катетера, отображения на дисплее трехмерного (3D) представления камеры, включая соответствующие маркеры областей измерения, указывающие рассчитанное положение измерения катетера в соответствующих областях измерения, получение пользовательского ввода, выбирающего один из маркеров областей измерения, и обновление отображенного трехмерного представления в ответ на принятый пользовательский ввод, чтобы включить маркеры электродов, указывающие соответствующее положение электрода из соответствующих электродов катетера, в то время как катетер измеряет электрическую активность тканей в соответствующей одной из областей измерения, соответствующей выбранному маркеру области измерения.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения схема обработки выполнена с возможностью вычисления для каждой из областей измерения положения измерения и положений электрода в виде среднего значения положений катетера и электродов катетера соответственно, усредненных по времени измерения.
Дополнительно, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения схема обработки выполнена с возможностью обновления отображенного трехмерного представления для выделения выбранного маркера области измерения.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения схема обработки выполнена с возможностью идентификации электрической активности тканей, воспринимаемой соответствующими электродами катетера, измеренной в соответствующих областях измерения, и обновления отображенного трехмерного представления в ответ на принятый пользовательский ввод для включения маркеров электродов с использованием по меньшей мере одного из маркеров электродов, имеющего другой тип представления, по сравнению с другими маркерами электродов, в ответ на идентифицированную электрическую активность тканей, воспринимаемую по меньшей мере одним из соответствующих электродов катетера.
Более того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения идентифицированная электрическая активность представляет собой электрическую активность ниже порогового значения уровня активности.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения идентифицированная электрическая активность представляет собой фокальную активность.
Дополнительно, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения идентифицированная электрическая активность представляет собой ротационную активность.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения другой тип представления включает использование более крупного маркера электрода по сравнению с другими маркерами электродов.
Более того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения другой тип представления включает использование маркера электрода другого цвета по сравнению с другими маркерами электродов.
Дополнительно, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения схема обработки выполнена с возможностью форматирования по меньшей мере одного маркера электрода в соответствии с интенсивностью идентифицированной электрической активности тканей, воспринимаемой по меньшей мере одним из соответствующих электродов катетера.
Также в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается медицинский способ, включающий прием сигналов, поступающих от катетера, при этом катетер содержит дистальную часть и электроды катетера, расположенные в соответствующих местоположениях на дистальной части и выполненные с возможностью введения внутрь камеры сердца живого субъекта и перемещения между множеством областей измерения для определения электрической активности тканей камеры с использованием соответствующих электродов катетера в каждой из областей измерения, и в ответ на эти сигналы вычисления, для каждой из областей измерения, положения измерения катетера и соответствующих положений электрода из соответствующих электродов катетера, отображения на дисплее трехмерного (3D) представления камеры, включая соответствующие маркеры областей измерения, указывающие рассчитанное положение измерения катетера в соответствующих областях измерения, получение пользовательского ввода, выбирающего один из маркеров областей измерения, и обновление отображенного трехмерного представления в ответ на принятый пользовательский ввод, чтобы включить маркеры электродов, указывающие соответствующее положение электрода из соответствующих электродов катетера, в то время как катетер измеряет электрическую активность тканей в соответствующей одной из областей измерения, соответствующей выбранному маркеру области измерения.
Дополнительно в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения вычисление включает вычисление для каждой из областей измерения положения измерения и положений электрода в виде среднего значения положений катетера и электродов катетера, соответственно, усредненных по времени измерения.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обновление включает обновление отображенного трехмерного представления для выделения выбранного маркера области измерения.
Более того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения способ включает идентификацию электрической активности тканей, воспринимаемой соответствующими электродами катетера, измеренной в соответствующих областях измерения, при этом обновление включает обновление отображенного трехмерного представления в ответ на принятый пользовательский ввод для включения маркеров электродов с использованием по меньшей мере одного из маркеров электродов, имеющего другой тип представления, по сравнению с другими маркерами электродов, в ответ на идентифицированную электрическую активность тканей, воспринимаемую по меньшей мере одним из соответствующих электродов катетера.
Дополнительно, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения идентифицированная электрическая активность представляет собой электрическую активность ниже порогового значения уровня активности.
Дополнительно, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения идентифицированная электрическая активность представляет собой фокальную активность.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения идентифицированная электрическая активность представляет собой ротационную активность.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения другой тип представления включает использование более крупного маркера электрода по сравнению с другими маркерами электродов.
Дополнительно, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения другой тип представления включает использование маркера электрода другого цвета по сравнению с другими маркерами электродов.
Более того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения способ включает форматирование по меньшей мере одного маркера электрода в соответствии с интенсивностью идентифицированной электрической активности тканей, воспринимаемой по меньшей мере одним из соответствующих электродов катетера.
Кроме того, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения также предлагается программный продукт, включающий энергонезависимый машиночитаемый носитель, в котором хранятся команды программы, при этом команды при считывании центральным процессором (ЦП) заставляют ЦП принимать сигналы от катетера, при этом катетер содержит дистальную часть и электроды катетера, расположенные в соответствующих местоположениях на дистальной части и выполненные с возможностью введения внутрь камеры сердца живого субъекта, и перемещения между множеством областей измерения для определения электрической активности тканей камеры с использованием соответствующих электродов катетера в каждой из областей измерения, и в ответ на эти сигналы вычисления, для каждой из областей измерения, положения измерения катетера и соответствующих положений электрода из соответствующих электродов катетера, отображения на дисплее трехмерного (3D) представления камеры, включая соответствующие маркеры областей измерения, указывающие рассчитанное положение измерения катетера в соответствующих областях измерения, получения пользовательского ввода, выбирающего один из маркеров областей измерения, и обновления отображенного трехмерного представления в ответ на принятый пользовательский ввод, чтобы включить маркеры электродов, указывающие соответствующее положение электрода из соответствующих электродов катетера, в то время как катетер измеряет электрическую активность тканей в соответствующей одной из областей измерения, соответствующей выбранному маркеру области измерения.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение станет понятным на примере следующего подробного описания в сочетании с графическими материалами. На чертежах:
Фиг. 1 - схематический вид системы для медицинской процедуры, сконструированной и функционирующей в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - схематический вид катетера, предназначенного для использования с системой, изображенной на Фиг. 1;
Фиг. 3 - схематический вид трехмерного (3D) представления камеры сердца, включающий соответствующие маркеры области измерения, отображенные системой, показанной на Фиг. 1;
Фиг. 4 - схематический вид трехмерного представления, иллюстрирующий выбор одного из маркеров области измерения, показанных на Фиг. 3;
Фиг. 5 - схематический вид трехмерного представления, иллюстрирующий выбор одного из маркеров области измерения, показанных на Фиг. 3, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 6 - схематический вид трехмерного (3D) представления камеры сердца, включающий соответствующие маркеры области измерения и маркеры электрода, отображаемые системой, показанной на Фиг. 1, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 7 - схематический вид трехмерного представления, иллюстрирующий выбор одного из маркеров электрода, изображенных на Фиг. 6;
Фиг. 8 - схематический вид трехмерного представления, изображенного на Фиг. 7 во время пересчета; и
Фиг. 9 - блок-схема, показывающая этапы в способе работы системы, показанной на Фиг. 1.
Описание примеров вариантов осуществления
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ
Представление электрической активности и местоположений измерения от сложных многополюсных катетеров (например, катетера PENTARAY от компании Biosense Webster, Inc., Ирвайн, Калифорния, США или корзинчатого катетера) или множества электродов на линейных катетерах способом, который интуитивно понятен для врача является сложной задачей вследствие геометрического распределения электродов. Представление дополнительно усложняется, когда используется непрерывное электрическое получение данных в течение длительного периода времени (например, до около 30 секунд), в отличие от обычных электроанатомических (EA) точек, которые могут включать только 2,5 секунды данных сигнала. Когда данные накапливаются в течение длительного периода времени, некоторые данные могут быть полезными или не быть полезными вследствие нестабильности катетера в течение периода измерения.
Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют решить вышеуказанные проблемы путем обеспечения интуитивно понятного трехмерного (3D) представления камеры сердца, включая соответствующие маркеры области измерения, указывающие на различные положения измерения катетера в соответствующих областях измерения. После выбора маркера области измерения трехмерное представление обновляется для отображения маркеров электродов, указывающих на соответствующие положения электрода из соответствующих электродов катетера, в то время как катетер производит измерение электрической активности тканей камеры в области измерения, соответствующей выбранному маркеру области измерения.
В описанных вариантах осуществления изобретения катетер, содержащий дистальную часть и электроды катетера, размещенные в соответствующих местоположениях на дистальной части, вводят внутрь камеры сердца живого субъекта и перемещают между множеством областей измерения для измерения электрической активности тканей камеры с помощью соответствующих электродов катетера в каждой области измерения. Дистальная часть катетера может содержать любой подходящий узел на дистальном конце, такой как узел в виде баллона или корзины, или множества полюсов, соединенных с дистальным концом ствола катетера.
Схема обработки принимает сигналы, передаваемые катетером, и в ответ на сигналы вычисляет для каждой области измерения положение измерения катетера и соответствующие положения электрода. Положение измерения катетера может представлять собой любое подходящее положение катетера, например, дистального конца ствола катетера или положение датчика положения на стволе, или среднее значение положения электродов в области измерения. Сигналы могут подаваться от электродов или другого датчика (датчиков) положения или от датчика-преобразователя (датчика-преобразователей) катетера. Сигналы могут быть приняты схемой обработки с помощью кабеля или беспроводным образом от катетера или с помощью накладок на поверхности тела, которые принимают сигналы, испускаемые катетером. В некоторых вариантах осуществления изобретения схема обработки вычисляет, для каждой области измерения, положение измерения и положения электрода в виде среднего значения положений катетера и электродов катетера, соответственно, усредненных по времени измерения в области измерения.
Схема обработки идентифицирует электрическую активность тканей, воспринимаемую соответствующими электродами катетера, измеренную в соответствующих областях измерения на основании принятых сигналов. Исключительно в качестве примера, идентификация электрической активности может включать идентификацию интересующих участков, таких как имеющих фокальную активность или ротационную активность. Фокальная активность может быть обозначена повторяющимся характером активации, которая демонстрирует раннюю последовательную морфологию QS. В публикации заявки на патент США № 2017/0202470 описана система и способ идентификации фокальных источников. Для идентификации фокальных источников может быть использован любой подходящий способ. Ротационная активность может быть обозначена повторяющимся характером активации, который демонстрирует ротационную активность. В публикации заявки на патент США № 2017/0202515 описан способ обнаружения источника ротационной активности предсердий (RAP), который включает обнаружение посредством множества датчиков сигналов электрокардиограмм (ЭКГ) в динамике по времени, причем каждый сигнал ЭКГ определяется посредством одного из множества датчиков и указывает на электрическую активность сердца. Для идентификации ротационной активности может быть использован любой подходящий способ.
Схема обработки отображает на дисплее трехмерное представление камеры, содержащее соответствующие маркеры области измерения (например, круги или квадраты или любую подходящую форму или символ), указывающие на рассчитанное положение измерения катетера в соответствующих областях измерения.
После получения пользовательского ввода, выбирающего один из маркеров области измерения, схема обработки обновляет отображенное трехмерное представление для включения маркеров электродов (например, кругов или квадратов или любой подходящей формы или символа), указывающих соответствующие положения электродов из соответствующих электродов катетера, в то время как катетер производит измерение электрической активности тканей в областях измерения, соответствующих выбранному маркеру области измерения. В некоторых вариантах осуществления изобретения схема обработки обновляет отображенное трехмерное представление для выделения выбранного маркера области измерения, например, с использованием более яркого маркера и/или размещения кольца вокруг маркера.
В некоторых вариантах осуществления изобретения тип представления (например, форма и/или формат) маркеров электродов обновляется в соответствии с идентифицированной электрической активностью тканей, воспринимаемой соответствующими электродами. Схема обработки обновляет отображенное трехмерное представление в ответ на принятый пользовательский ввод для включения маркеров электрода с по меньшей мере одним маркером электрода, имеющим другой тип представления, чем другие маркеры электрода, в соответствии с идентифицированной электрической активностью тканей, воспринимаемой соответствующими электродами катетера. Идентифицированная электрическая активность, которая запускает различные типы представлений, может включать: электрическую активность ниже порогового значения уровня активности, фокальную активность и/или ротационную активность. В качестве примера, другой тип представления может включать использование более крупного маркера электрода по сравнению с другими маркерами электродов, и/или маркера электрода другого цвета по сравнению с другими маркерами электродов, и/или использование различных форм, затенения, рисунка и/или яркости.
В некоторых вариантах осуществления изобретения схема обработки форматирует маркер (маркеры) электрода в соответствии с интенсивностью идентифицированной электрической активности тканей, воспринимаемой соответствующим электродом (электродами) катетера. В качестве примера, для указания интенсивности идентифицированной электрической активности форматирование может включать цвет, затенение, рисунок и/или яркость.
ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ
Теперь обратимся к Фиг. 1, на которой представлен схематический вид системы 20 для медицинской процедуры, сконструированной и функционирующей в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Обратимся также и к Фиг. 2, на которой представлен схематический вид катетера 40 для применения в системе 20, показанной на Фиг. 1.
Система 20 для медицинских процедур используется для определения положения катетера 40, как показано на вставке 25 на Фиг. 1 и более подробно на Фиг. 2. Катетер 40 содержит ствол 22, дистальную часть 45 и электроды 55 катетера, расположенные в соответствующих местоположениях на дистальной части 45. Дистальная часть 45 катетера 40 может содержать узел на дистальном конце, такой как узел в виде корзины или в виде баллона, или отклоняемые плечи 54 (как показано на Фиг. 2, только некоторые из которых обозначены для простоты), соединенные с дистальным концом ствола 22 катетера 40. Катетер 40 выполнен с возможностью введения в часть тела (например, камеру сердца 26) живого субъекта. Отклоняемые плечи 54 имеют соответствующие проксимальные концы, соединенные с дистальным концом ствола 22.
Катетер 40 содержит датчик положения 53, расположенный на стволе 22 в заранее определенном пространственном отношении к проксимальным концам отклоняемых плеч 54. Датчик положения 53 может содержать магнитный датчик 50 и/или по меньшей мере один электрод 52 ствола. Магнитный датчик 50 может содержать по меньшей мере одну катушку, например, но не ограничиваясь этим, двухосную или трехосную катушечную конструкцию для обеспечения данных о положении для определения местоположения и ориентации, включая вращение. Катетер 40 содержит множество электродов 55 катетера (только некоторые из них обозначены на Фиг. 2 для упрощения), размещенных в различных соответствующих местоположениях вдоль каждого из отклоняемых плеч 54. Как правило, катетер 40 может быть использован для картирования электрической активности в сердце живого субъекта с помощью электродов 55 или для выполнения любой другой подходящей функции в части тела живого субъекта. Электроды 55 выполнены с возможностью контакта с тканями части тела в соответствующих местоположениях, если вести речь о части тела (например, внутри камеры сердца).
Система 20 для медицинских процедур может определять положение и ориентацию ствола 22 катетера 40 на основании сигналов, подаваемых магнитным датчиком 50 и/или электродами 52 ствола (проксимальным электродом 52a и дистальным электродом 52b), установленными на стволе 22 по обе стороны от магнитного датчика 50. Проксимальный электрод 52a, дистальный электрод 52b, магнитный датчик 50 и по меньшей мере некоторые из электродов 55 соединены проводами, проходящими через ствол 22 через соединительный элемент 35 катетера к различным схемам управления в пульте 24 управления. В некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере два из электродов 55 каждого из отклоняемых плеч 54, электроды 52 ствола и магнитный датчик 50 соединены со схемами управления в пульте 24 управления посредством соединительного элемента 35 катетера. В некоторых вариантах осуществления изобретения дистальный электрод 52b и/или проксимальный электрод 52a могут быть опущены.
Изображение, показанное на Фиг. 2, приведено исключительно в целях обеспечения концептуальной ясности. Возможны и другие конфигурации электродов 52 ствола и электродов 55. В датчик положения 53 могут быть включены дополнительные функциональные возможности. Элементы, не относящиеся к описанным вариантам осуществления настоящего изобретения, такие как порты для орошения, опущены для ясности.
Врач 30 направляет катетер 40 в целевое местоположение в части тела (например, сердце 26) пациента 28 путем манипулирования стволом 22 с помощью манипулятора 32 возле проксимального конца катетера 40 и/или отклонения от интродьюсера 23. Катетер 40 вводят через интродьюсер 23, при этом отклоняемые плечи 54 собираются вместе, и только после выведения катетера 40 из интродьюсера 23 отклоняемые плечи 54 могут разводиться и восстанавливать свою предполагаемую функциональную форму. Путем содержания отклоняемых плеч 54 в свернутой конфигурации интродьюсер 23 также служит для минимизации травмы сосудов на пути к целевому местоположению.
Пульт 24 управления содержит схему 41 обработки, как правило, компьютер общего назначения, и соответствующую схему входного каскада и интерфейсную схему 44 для генерации сигналов и/или приема сигналов от электродов 49 на поверхности тела, которые присоединены проводами, проходящими через кабель 39 к грудной клетке и к спине или любой другой подходящей поверхности кожи пациента 28.
Пульт 24 управления дополнительно содержит подсистему магнитного обнаружения. Пациент 28 помещается в магнитное поле, созданное гибким электродом, содержащим по меньшей мере один излучатель 42 магнитного поля, который приводится в действие блоком 43, расположенным в пульте 24 управления. Излучатель (излучатели) 42 магнитного поля выполнен с возможностью передачи переменных магнитных полей в область, в которой расположена часть тела (например, сердце 26). Магнитные поля, создаваемые излучателем (излучателями) 42 магнитного поля, генерируют сигналы направления в магнитном датчике 50. Магнитный датчик 50 выполнен с возможностью обнаружения по меньшей мере части переданных переменных магнитных полей и обеспечения сигналов направления в виде соответствующих электрических входов в схему 41 обработки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения схема 41 обработки использует сигналы положения, полученные от электродов 52 ствола, магнитного датчика 50 и электродов 55, для оценки положения катетера 40 внутри органа, например, внутри камеры сердца. В некоторых вариантах осуществления изобретения схема 41 обработки сопоставляет сигналы положения, полученные от электродов 52, 55, с ранее полученными магнитными сигналами положения с калибровкой местоположения, для оценки положения катетера 40 внутри камеры сердца. Координаты положения электродов 52 ствола и электродов 55 могут быть определены схемой 41 обработки на основе, помимо других входных данных, измеренных импедансов или пропорций распределения токов между электродами 52, 55 и электродами 49 на поверхности тела. Пульт 24 управления приводит в действие дисплей 27, на котором показана дистальная часть катетера 40 внутри сердца 26.
Способ определения положения с использованием измерений распределения тока и/или внешних магнитных полей реализуется в различных медицинских приложениях, например, в системе Carto, производимой компанией Biosense Webster Inc. (Ирвайн, Калифорния), и подробно описан в патентах США № 5391199, 6690963, 6484118, 6239724, 6618612, 6332089, 7756576, 7869865 и 7848787, и в опубликованной международной заявке WO 96/05768 и в опубликованных заявках на патент США № 2002/0065455 A1, 2003/0120150 A1 и 2004/0068178 A1.
В системе Carto3 применяется способ Active Current Location (ACL) для отслеживания положения на основе импеданса. В некоторых вариантах осуществления изобретения с применением способа ACL схема 41 обработки выполнена с возможностью создания картирования (например, матрицы текущего положения (CPM)) между индикаторами электрического импеданса и положениями в магнитном координатном кадре излучателя (излучателей) 42 магнитного поля. Схема 41 обработки оценивает положения электродов 52 ствола и электродов 55 путем выполнения поиска в CPM.
Схема обработки 41, как правило, программируется в программном обеспечении для выполнения функций, описанных в данном документе. Программное обеспечение может быть загружено на компьютер в электронном виде, например, передано по сети, или в альтернативном или дополнительном варианте осуществления может быть обеспечено и/или может храниться на материальном носителе для долговременного хранения информации, таком как магнитная, оптическая или электронная память.
Для простоты и точности на Фиг. 1 представлены только элементы, относящиеся к описанным методикам. Система 20, как правило, содержит дополнительные модули и элементы, которые непосредственно не связаны с описанными методиками и, в связи с этим, намеренно не показаны на Фиг. 1, а также отсутствуют в соответствующем описании.
Катетер 40, описанный выше, содержит восемь отклоняемых плеч 54 с шестью электродами на плечо 54. Исключительно в качестве примера, вместо катетера 40 может быть использован любой подходящий катетер, например, катетер с различным числом гибких плеч и/или электродов на плече, или зонд с другой формой, такой как баллонный катетер, корзинчатый катетер или катетер типа лассо.
В системе 20 для медицинских процедур возможно также выполнять абляцию тканей сердца с помощью любого подходящего катетера, например, с использованием катетера 40 или другого катетера, и любого подходящего способа абляции. Пульт 24 управления может содержать генератор 34 РЧ-сигналов, выполненный с возможностью генерирования РЧ-мощности, прикладываемой между электродом или электродами катетера, соединенного с пультом 24 управления, и одним или более электродами 49 на поверхности тела для абляции миокарда сердца 26. Пульт 24 управления может содержать насос (не показан), который перекачивает орошающую текучую среду в канал для орошения к дистальной части катетера, выполняющего абляцию. Катетер, выполняющий абляцию, также может содержать датчики температуры (не показаны), которые применяются для измерения температуры миокарда во время абляции и регулирования мощности абляции и/или скорости орошения для перекачивания орошающей текучей среды в соответствии с измеренной температурой.
Теперь обратимся к Фиг. 3, на которой представлен схематический вид трехмерного (3D) представления 60 камеры сердца 26 (Фиг. 1), включая соответствующие маркеры области измерения 62, отображенные системой 20, показанной на Фиг. 1.
Катетер 40 (Фиг. 2) вводят внутрь камеры сердца 26 (Фиг. 1) живого субъекта и перемещают между множеством областей измерения для измерения электрической активности тканей камеры с использованием соответствующих электродов катетера 55 (Фиг. 2) в каждой из областей измерения. Примеры, показанные на Фиг. 3-9 основаны на использовании катетера с пятью полюсами, например, катетера PENTARAY. Может быть использован любой подходящий катетер, имеющий более чем пять полюсов, или менее. В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть использован любой подходящий катетер, такой как баллонный, корзинчатый или катетер типа лассо. Время измерения в каждой области измерения может представлять собой любую подходящую продолжительность, например, в диапазоне от 20 до 30 секунд. В других вариантах осуществления изобретения время измерения может составлять менее 20 секунд или более 30 секунд.
Схема 41 обработки (Фиг. 1) принимает сигналы, поступающие от катетера 40 (Фиг. 2), и в ответ на сигналы вычисляет для каждой области измерения положение измерения катетера 40 и соответствующих положений электрода из соответствующих электродов 55 катетера (Фиг. 2). Положение измерения катетера 40 может представлять собой любое подходящее положение катетера 40, например, дистального конца ствола 22 (Фиг. 2) катетера 40 или положение датчика положения (такого как магнитный датчик 50 (Фиг. 2)) на стволе 22, или среднее значение положения электродов 55 в области измерения. Вычисленные положения по существу проецируются на поверхность 64, представляющую поверхность камеры сердца. Поверхность 64, представляющая камеру, может быть получена на основе предыдущего сканирования, такого как КТ или МРТ, зарегистрированного в системе 20. Сигналы могут подаваться от электродов 55 или другого датчика (датчиков) положения или от датчика-преобразователя (датчика-преобразователей) катетера 40. Сигналы могут быть получены схемой 41 обработки от катетера 40 с помощью кабеля или беспроводным образом. Дополнительно, или в качестве альтернативы, схема 41 обработки может принимать сигналы от электродов 49 на поверхности тела, которые воспринимают сигналы, испускаемые катетером 40.
В некоторых вариантах осуществления изобретения схема 41 обработки (Фиг. 1) выполнена с возможностью вычисления, для каждой области измерения, положения измерения и положений электрода в виде среднего значения положений катетера 40 (Фиг. 2) и электродов 55 катетера (Фиг. 2), соответственно, усредненных по времени измерения данной области измерения.
Схема 41 обработки (Фиг. 1) идентифицирует электрическую активность тканей, воспринимаемую электродами 55 катетера (Фиг. 2), измеренную в соответствующих областях измерения на основании принятых сигналов. Исключительно в качестве примера, идентификация электрической активности может включать идентификацию интенсивности электрической активности (например, на основе величины сигналов) и/или представляющих интерес участков, таких как имеющих фокальную активность или ротационную активность. Фокальная активность может быть обозначена повторяющимся характером активации, которая демонстрирует раннюю последовательную морфологию QS. В публикации заявки на патент США № 2017/0202470 описана система и способ идентификации фокальных источников. Для идентификации фокальных источников может быть использован любой подходящий способ. Ротационная активность может быть обозначена повторяющимся характером активации, который демонстрирует ротационную активность. В публикации заявки на патент США № 2017/0202515 описан способ обнаружения источника ротационной активности предсердий (RAP), который включает обнаружение посредством множества датчиков сигналов электрокардиограмм (ЭКГ) в динамике по времени, причем каждый сигнал ЭКГ определяется посредством одного из множества датчиков и указывает на электрическую активность сердца. Для идентификации ротационной активности может быть использован любой подходящий способ.
Схема 41 обработки (Фиг. 1) отображает на дисплее 27 (Фиг. 1) трехмерное представление 60 камеры, включая соответствующие маркеры 62 области измерения, указывающие на рассчитанное положение измерения катетера 40 (Фиг. 2) в соответствующих областях измерения. Как было указано выше, рассчитанные положения измерения проецируются на поверхность 64 камеры. Каждый маркер 62 области измерения представлен двумя концентрическими кругами на Фиг. 3. Маркеры 62 области измерения могут быть представлены с использованием любого подходящего символа или с использованием любой формы, например, круга, квадрата или треугольника.
В некоторых вариантах осуществления изобретения область измерения, которая считается нестабильной вследствие перемещения катетера, превышающего пороговое значение в течение времени измерения, может быть отформатирована и/или представлена по-разному с другими маркерами 62 области измерения. В примере, показанном на Фиг. 3, нестабильная область измерения обозначена с использованием полосок в маркере 62-1 области измерения. Пороговое значение может иметь любое подходящее значение, например, но не ограничиваясь этим, в диапазоне от 0,5 мм до 10 мм.
На Фиг. 3 также показан пользовательский курсор 66, наведенный на маркер 62-2 области измерения перед выбором маркера 62-2 области измерения. В некоторых вариантах осуществления изобретения маркер 62-2 области измерения может быть выбран путем касания сенсорного экрана.
Обратимся теперь к Фиг. 4, на которой представлен схематический вид трехмерного представления 60, иллюстрирующий выбор маркера 62-2 области измерения, изображенного на Фиг. 3. Схема 41 обработки (Фиг. 1) получает пользовательский ввод, выбирающий маркер 62-2 области измерения. Схема 41 обработки обновляет отображенное трехмерное представление 60 в ответ на принятый пользовательский ввод для включения маркеров 68 электродов (только некоторые из них помечены для простоты), указывающих соответствующие (проецируемые) положения электрода из соответствующих электродов 55 катетера (проецируемых на поверхность 64), тогда как катетер 40 (Фиг. 2) измеряет электрическую активность тканей в области измерения, соответствующей выбранному маркеру 62-2 области измерения. На Фиг. 4 показано, что маркеры 68 электродов расположены в пять линий, которые отличаются от маркера 62-2 области измерения. Пять линий соответствуют пяти полюсам катетера 40, который в данном примере представляет собой катетер PENTARAY. В других вариантах осуществления изобретения может быть использован любой подходящий катетер.
Каждый маркер 68 электрода представлен квадратом. Маркеры 68 электрода могут быть представлены с использованием любого подходящего символа или с использованием любой формы, например, круга, квадрата или треугольника.
После выбора маркера 62-2 области измерения схема 41 обработки обновляет отображенное трехмерное представление 60 для выделения выбранного маркера 62-2 области измерения, например, путем его окружения другим кругом. Дополнительно или альтернативно, маркер 62-2 области измерения может быть подсвечен путем увеличения яркости и/или изменения цвета маркера 62-2 области измерения. Вставка 70 иллюстрирует один из маркеров 62 области измерения, который не был выбран и поэтому не выделен. Вставка 72 иллюстрирует маркер 62-2 области измерения, выделенный после выбора.
Обратимся теперь к Фиг. 5, на которой представлен схематический вид трехмерного представления 60, иллюстрирующий выбор маркера 62-2 области измерения, изображенного на Фиг. 3, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения. Некоторые из маркеров 68-1, 68-2, 68-3, 68-4 электродов на Фиг. 5 представлены по-разному (например, увеличены и/или окрашены, и/или затенены иначе), чем другие маркеры 68 электродов. В частности, маркеры 68-1, 68-2 электродов, представлены в виде более крупных квадратов, чем квадраты других маркеров 68 электродов, тогда как маркеры 68-3, 68-4 электродов имеют черный заполнитель. Маркеры электродов 68-1, 68-2 могут представлять представляющую интерес область электрической активности, такую как фокальная активность или ротационная активность тканей, воспринимаемые соответствующими электродами 55 (Фиг. 2). Дополнительно, маркер 68-1 электрода имеет более светлый цвет заполнителя, чем маркер 68-2 электрода, что указывает на то, что электрическая активность, связанная с маркером 68-1 электрода, имеет меньшую интенсивность, чем электрическая активность, связанная с маркером 68-2 электрода. Маркеры электродов 68-3, 68-4 могут представлять электрическую активность ниже порогового значения, определяемого соответствующими электродами 55. Электрическая активность, связанная с маркерами 68-3, 68-4 электродов, может быть исключена из некоторых вычислений, например, вычислений для определения интересующей области, такой как фокальная активность и/или ротационная активность.
Схема 41 обработки может обновлять отображенное трехмерное представление 60 в ответ на принятый пользовательский ввод для включения маркеров 68 электрода с по меньшей мере одним из маркеров 68-1, 68-2, 68-3, 68-4 электрода, имеющим другой тип представления, чем другие маркеры 68 электрода, в соответствии с идентифицированной электрической активностью тканей, воспринимаемой соответствующими электродами катетера (соотносящиеся с маркерами 68-1, 68-2, 68-3, 68-4). Идентифицированная электрическая активность может быть связана с любым одним или более из следующего: электрической активностью ниже порогового значения уровня активности, фокальной активностью и/или ротационной активностью. Различный тип (типы) представления может включать использование: более крупного маркера 68 электрода по сравнению с другими маркерами 68 электрода; и/или маркера 68 электрода другого цвета по сравнению с другими маркерами 68 электрода; и/или различные формы, затенение, рисунок и/или яркость, исключительно в качестве примера.
Схема 41 обработки может форматировать маркер (маркеры) 68-1, 68-2, 68-3, 68-4 электрода в соответствии с интенсивностью идентифицированной электрической активности тканей, воспринимаемой соответствующими электродами 55 катетера (Фиг. 2). В качестве примера, форматирование может включать цвет, затенение, рисунок и/или яркость.
Во всех вариантах осуществления изобретения, описанных в данном документе, различные маркеры могут быть при необходимости отображены на других схемах картирования, например, на картах, окрашенных в соответствии с временем локальной активации (LAT) или биполярным напряжением.
Теперь обратимся к Фиг. 6, на которой представлен схематический вид трехмерного (3D) представления 74 камеры сердца, включая соответствующие маркеры 76 области измерения и маркеры 78 электрода, отображаемые системой 20, показанной на Фиг. 1, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения. На Фиг. 6 показаны маркеры 78 электрода, связанные с маркерами 76 области измерения, даже если пользователь не выбрал ни одного из маркеров 76 области измерения. Маркеры 78 электродов могут быть связаны с интересующей областью, такой как фокальная активность или ротационная активность. На Фиг. 6 также показан пользовательский курсор 66, наведенный на маркер 78-1 электрода перед выбором маркера 78-1 электрода.
Обратимся теперь к Фиг. 7, на которой представлен схематический вид трехмерного представления 74, иллюстрирующий выбор маркера 78-1 электрода, изображенного на Фиг. 6. Выбор маркера 78-1 электрода приводит к обновлению трехмерного представления 74 для отображения других маркеров 80 электрода (только некоторые из них обозначены для простоты), связанных с маркером 76-1 области измерения, с которым связан маркер 78-1 электрода. Аналогичным образом выбор любого из маркеров 78 электрода приводит к обновлению трехмерного представления 74 для отображения маркеров 80 электрода, связанных с маркером 76 области измерения, с которым связан выбранный маркер 78 электрода. Кроме того, выбор маркера 76-1 области измерения приводит к отображению маркеров 80 электрода, связанных с маркером области измерения 76-1.
Обратимся теперь к Фиг. 8, на которой представлен схематический вид трехмерного представления 74, изображенного на Фиг. 7, во время пересчета. Пользователь может выбрать выполнение пересчета для определения электрической активности тканей, такой как представляющие интерес области, воспринимаемой электродами 55, для любой одной из областей измерения, связанных с одним из маркеров 76 области измерения. Пересчет может быть выполнен, например, после того, как пользователь исключит или включит зарегистрированную электрическую активность тканей, воспринимаемую одним или более из электродов 55 в одной из областей измерения. Например, пользователь может исключить или включить зарегистрированную электрическую активность тканей, воспринимаемую одним или более электродами 55, путем выбора соответствующего маркера (маркеров) 80 электрода, например, нажав правую кнопку мыши на маркере (маркерах) 80 электрода и выбрав функцию пересчета из списка во всплывающем окне, или используя любой другой подходящий способ выбора. Пересчет может быть запущен путем выбора соответствующего маркера 76 области измерения, например, путем нажатия правой кнопки мыши на маркере 76 области измерения и выбора функции пересчета из списка во всплывающем окне, например, или с использованием любого другого подходящего способа выбора. Во время пересчета маркеры 80 электрода могут быть показаны в различной форме, например, с серым заполнителем, а выбранный маркер 76-1 области измерения может показывать ход пересчета с использованием черного заполнителя, который увеличивается в ходе пересчета.
Обратимся теперь к Фиг. 9, на которой представлена блок-схема 90, содержащая этапы в способе работы системы 20, показанной на Фиг. 1.
Катетер 40 (Фиг. 2) выполнен с возможностью введения (блок 92) в камеру сердца 26 (Фиг. 1) живого субъекта и перемещения между множеством областей измерения для измерения электрической активности тканей камеры с использованием соответствующих электродов 55 катетера (Фиг. 2) в каждой области измерения.
Схема 41 обработки (Фиг. 1) выполнена с возможностью приема (блок 94) сигналов, поступающих от катетера 40 (Фиг. 2), и в ответ на сигналы вычисления (блок 96) для каждой области измерения положения измерения катетера 40 и соответствующих положений электрода соответствующих электродов 55 катетера (Фиг. 2). В некоторых вариантах осуществления изобретения схема 41 обработки выполнена с возможностью вычисления для каждой области измерения положения измерения и положений электрода в виде среднего значения положений катетера 40 и электродов 55 катетера, соответственно, усредненных по времени измерения данной области измерения.
Схема 41 обработки (Фиг. 1) выполнена с возможностью идентификации (блок 98) электрической активности тканей, воспринимаемой соответствующими электродами 55 катетера, измеренной в соответствующих областях измерения. Схема 41 обработки выполнена с возможностью отображения (блок 100) на дисплее трехмерного представления 60 (Фиг. 4), 74 (Фиг. 7) камеры, включая соответствующие маркеры 62 области измерения (Фиг. 4), 76 (Фиг. 7), указывающие рассчитанное положение измерения катетера 40 в соответствующих областях измерения. Схема 41 обработки выполнена с возможностью получения (блок 102) пользовательского ввода, выбирающего один из маркеров 62, 76 области измерения.
Схема 41 обработки (Фиг. 1) выполнена с возможностью обновления (блок 104) отображенного трехмерного представления 60, 74 в ответ на принятый пользовательский ввод для включения маркеров 68 электрода (Фиг. 4), 80 (Фиг. 7), указывающих соответствующие положения электрода из соответствующих электродов 55 катетера (Фиг. 2), в то время как катетер 40 (Фиг. 2) измеряет электрическую активность тканей в соответствующей одной из областей измерения, соответствующей выбранному маркеру 62, 76 области измерения. В некоторых вариантах осуществления изобретения схема 41 обработки (Фиг. 1) выполнена с возможностью обновления отображенного трехмерного представления 60, 74 для выделения подсветкой (блок 106) выбранного маркера 62, 76 области измерения.
Схема 41 обработки (Фиг. 1) выполнена с возможностью обновления отображенного трехмерного представления 60, 74, в ответ на принятый пользовательский ввод, для включения (блок 108) маркеров 68, 80 электрода с по меньшей мере одним маркером 68, 80 электрода, имеющим другой тип представления, чем другие маркеры 68, 80 электрода, в соответствии с идентифицированной электрической активностью тканей, воспринимаемой по меньшей мере одним из соответствующих электродов 55 катетера. Идентифицированная электрическая активность может включать электрическую активность ниже порогового значения уровня активности, и/или фокальную активность, и/или ротационную активность. Различный тип представления может включать использование: более крупного маркера электрода по сравнению с другими маркерами электродов; и/или маркера электрода другого цвета по сравнению с другими маркерами электрода; и/или различные формы, затенение, рисунок и/или яркость, в качестве примера.
Схема 41 обработки (Фиг. 1) выполнена с возможностью форматирования (блок 110) любого из маркеров 68, 80 электрода в соответствии с интенсивностью идентифицированной электрической активности тканей, воспринимаемой соответствующими электродами 55 катетера. В качестве примера, форматирование может включать цвет, затенение, рисунок и/или яркость.
В настоящем документе термины «около» или «приблизительно» в отношении любых числовых значений или диапазонов указывают на приемлемый допуск на размер, который позволяет детали или совокупности компонентов выполнять функцию, предусмотренную для них в настоящем документе. Более конкретно, термин «около» или «приблизительно» может означать диапазон значений ±20% от представленного значения, например, фраза «около 90%» может означать диапазон значений от 71% до 99%.
Различные признаки настоящего изобретения, которые для ясности описаны в контекстах разных примеров осуществления, также могут быть обеспечены в комбинации в одном варианте осуществления. С другой стороны, различные характеристики настоящего изобретения, которые для краткости описаны в тексте единственного варианта осуществления настоящего изобретения, могут также быть представлены отдельно или в любой приемлемой подкомбинации.
Описанные выше варианты осуществления приведены лишь в качестве примера, и настоящее изобретение не ограничено вариантами, показанными и подробно описанными выше в настоящем документе. Напротив, объем настоящего изобретения включает в себя как комбинации, так и подкомбинации различных элементов, описанных выше в настоящем документе, а также их варианты и модификации, которые могут быть доступны специалистам в данной области после прочтения приведенного выше описания и которые не были описаны на предшествующем уровне техники.