用于心脏感测和事件检测的搏动形态匹配方案的制作方法

用于心脏感测和事件检测的搏动形态匹配方案的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及可植入医疗设备，并且更具体地，涉及用于执行用于将所感测的心脏波形与已知模板相比较的匹配方案的装置和方法。
【背景技术】
[0002]可植入心脏复律除颤器(I⑶)通常具有提供各种抗心动过速起搏(ATP)治疗方案(regimen)以及心脏复律/除颤治疗的能力。通常，取决于检测到的心动过速的类型，根据从不太激进到更加激进治疗的预编程顺序施加心律不齐治疗。通常，通过回复到其中连贯的自发R波分离开至少一限定间期的按需起搏的心律或窦性心律间期来确认心律不齐的偏移。当ATP尝试不能偏移心动过速时，可传送高压心律转复冲击。由于电击对患者而言是痛苦的且与起搏脉冲相比耗费相对更多的电池电荷，因此期望通过在可能时使用不太激进的起搏治疗成功地偏移心动过速来避免对递送冲击的需要。然而，必要时，需要响应于快速性心律失常检测及时递送挽救生命的电击治疗。
[0003]心动过速治疗的成功部分地取决于心动过速检测的精度。在一些情况下，源于心房的心动过速(即，室上性心动过速(SVT))难以与源于心室的心动过速(S卩，室性心动过速(VT))区分开。例如，当SVT被传导到心室时或者当VT被逆行传导到心房时，心房腔室和心室腔室两者都可呈现类似的心动过速周期长度。因此，需要用于在有最高的成功可能性且在偏移心动过速时没有不可接受的延迟尝试的情况下将检测到的心动过速准确地归类为VT或SVT以允许I⑶传送最合适的治疗的方法。
[0004]快速性心律失常检测可开始于检测快速心室率，被称为基于速率或间期的检测。在作出治疗决策之前，尤其是当感测到快速的1:1房室率时，快速性心律失常检测可进一步要求利用心脏信号波形形态分析来区分SVT和VT。其中影响形态波形匹配方案的灵敏度和特异性的因素是用于将未知信号波形与已知波形模板对齐的方法、用于比较未知和已知波形的样本数据点的数量、和在对齐的、所选择的采样数据点上执行的匹配分析。仍然需要用于提供用于心脏事件检测的可靠的心脏搏动形态匹配方案的设备和方法。
【附图说明】
[0005]图1和2是其中可有效实施本文所描述的方法的可植入医疗设备(MD)的示意图。
[0006]图3是包括在用于实施本文所描述的方法的图1中所示的MD 14的一个实施例中的电子电路的功能框图。
[0007]图4为根据一个实施例的用于建立形态模板的方法的流程图。
[0008]图5是利用两种不同技术对齐的ECG信号波形的示例记录。
[0009]图6是用于使未知的搏动的ECG信号与已知的形态模板对齐的方法的流程图。
[0010]图7是根据一个实施例的用于计算形态度量以确定在与未知的心动周期信号对齐的已知的模板之间的相似度的方法的流程图。
[0011]图8是示出了根据一个实施例的用于计算归一化波形面积差(NWAD)的技术的经对齐的未知信号和模板的标绘图。
[0012]图9是示出了根据另一个实施例的用于确定R波宽度和计算NWAD的技术的与四阶差分模板对齐的未知的四阶差分信号的标绘图。
【具体实施方式】
[0013]根据本公开的ηω或其他设备通过确定心动周期信号和具有对应于已知心律的已知形态的模板之间的形态相似度的量来确定对应于未知心律的心动周期信号的形态。该模板可具有正常心动周期(例如，被植入MD的患者的正常窦性心搏的心动周期)、或基于多个正常心动周期的平均心动周期的形态。在一些示例中，临床医生可基于从MD接收的数据来生成模板，且于是随后将所生成的模板上传至頂D。在其他示例中，頂D可自动地生成模板并在操作期间周期地更新模板。本文公开了用于生成模板、使模板与未知搏动的心动周期信号对齐、以及计算心动周期信号和模板之间的相似度的形态匹配度量的改进的技术。
[0014]图1和2是其中可有效实施本文所描述的方法的ηω的示意图。如图1所示，根据一个实施例的頂D 14被皮下地植入到患者12的胸腔外并且在心切迹之前。頂D 14包括用于封围该设备14的电子电路的外壳15。
[0015]与IMD 14电通信的感测和心脏复律/除颤治疗递送引线18皮下地隧穿到毗邻患者12的背阔肌的一部分的位置中。具体而言，引线18从IMD14的中间植入袋侧向并后向隧穿患者的背部到与心脏相对的位置，使得心脏16设置在頂D 14和引线18的远端电极线圈24和远端感测电极26之间。
[0016]皮下引线18包括远端除颤线圈电极24、远端感测电极26、绝缘柔性引线主体和用于经由连接器25连接到皮下设备14的近端连接器引脚27 (如图2所示)。此外，一个或多个电极28A、28B、28C(统称为28)(如图2所示)沿着外壳的外表面布置以形成基于外壳的皮下电极阵列(SEA)。远端感测电极26大约尺寸设定成匹配基于外壳的皮下电极阵列的感测阻抗。可以理解，虽然MD 14被显示为具有布置在外壳15上的电极28，但电极28可替代地沿着经由连接器25连接至14的一个或多个单独引线布置。如图1所示的引线和电极配置仅说明了可用于感测皮下ECG信号和递送心脏复律/除颤电击的电极的一种布置。可以构想包括用于利用植入在皮肤、患者体内的肌肉或其他组织层之下的血管外电极、心外电极实现ECG信号的感测的一个或多个基于外壳的电极和/或一个或多个基于引线的电极的多种配置。
[0017]进一步参考图1，编程器20被示为通过RF通信链路22与頂D 14遥测通信。通信链路22可以是任何合适的RF链路，诸如蓝牙、WiF1、或医疗植入式通信服务(MICS)。
[0018]图1和2所示的ηω 14是可适合于实现本文所描述的方法的该类设备的一个说明性实施例。由于电极的皮下布置，皮下MD系统经受肌肉和其他噪声和运动伪影。本文所描述的方法良好地适合于解决皮下IMD系统中的精确的心脏事件检测。因为引线18被皮下地置于血管外位置中，因此MD 14及相关联的引线18被称为“皮下頂D系统”。例如，可以理解，虽然MD 14和引线28可被置于患者的皮肤和肌肉层之间，但頂D 14及任何相关联的引线可置于患者的任何血管外位置中，诸如在肌肉层之下或胸腔内。此外，虽然本文所描述的技术和方法的说明性实施例涉及皮下MD系统，但可以构想，所公开的技术可有用于配置成利用沿着IMD外壳和/或从IMD外壳延伸的引线携载的电极检测心脏心律失常的其他頂D设备，例如，引线可包括携载心外膜电极、心内膜电极或皮下电极的任何组合的经静脉和/或血管外引线。
[0019]在本文所描述的说明性实施例中，结合能够响应于快速性心律失常检测递送治疗的ηω描述了所公开的方法。在替代的实施例中，可在不包括治疗递送能力的监测设备(诸如，ECG记录设备或可植入心脏血流动力监视器)中实现本文所描述的心脏事件检测方法。
[0020]图3是包括在用于实施本文所描述的方法的图1中所示的IMD的一个实施例中的电子电路的功能框图。頂D 14包括电感测模块102、信号发生器模块104、通信模块106、处理和控制模块110及相关联的存储器112、和用于为模块102、104、106、110和存储器112中的每一个供电的电源108。电源108可包括一个或多个能量储存设备，诸如一个或多个主或可再充电电池。本文中所使用的“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存储器、组合逻辑电路、或提供所描述的功能的其他合适的部件。
[0021]包括在ηω 14中的模块表示可包括在本公开的頂D 14中的功能。本公开的模块可包括任何分立的和/或集成的电子电路组件，其实现了能产生归属于本文的模块的功能的模拟和/或数字电路。例如，这些模块可包括模拟电路，如放大电路、滤波电路、和/或其他信号调节电路。这些模块也可以包括数字电路，例如，组合的或顺序的逻辑电路、存储器设备等。存储器可包括任何易失性、非易失性、磁或电非瞬态计算机可读存储介质，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、或任何其它存储器设备。而且，存储器112可包括存储指令的非瞬态计算机可读介质，当这些指令被一个或多个处理电路执行时，使得这些模块执行归因于本文中的模块的各种功能。存储指令的非瞬态计算机可读介质可包括以上列出的介质中的任一个，仅除瞬态传播信号之外。
[0022]属于本文的模块的功能可具体实施为一个或多个处理器、硬件、固件、软件、或其任何组合。将不同的特征描绘为模块旨在强调不同的功能方面，并且不一定暗示这些模块必须通过单独的硬件或软件组件来实现。相反，与一个或多个模块相关联的功能可由单独的硬件或软件部件执行，或者集成在共同的硬件或软件部件内。
[0023]处理和控制模块110与信号发生器模块104和电感测模块102通信以用于感测心脏电活动并响应于所感测的信号生成心脏治疗。信号发生器模块104和电感测模块102电耦合至沿着MD外壳15合并但与頂D外壳15电绝缘的皮下SEA电极28、基于引线的电极24和26以及外壳15，外壳15的至少一部分还用作共同接地电极并因此也被称为“外壳电极”15。
[0024]电感测模块102被配置成监