基于射频消融过程中测得接触力的心房壁电重联预测方法_3

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并且根据 运些参数发展出了漏点预测方法。
[0084] 在两个中屯、由九位不同的手术医生对二十屯位(十九位男性和八位女性)年龄跨 度为58+/-11岁的病人。对十=位病人进行=个月的介入跟随治疗,其中检测到五个有左前 壁上的漏点。对于具有漏点和不具有漏点的段,接触力并没有可测量的差((13.4±4.7gmf 对13. l±7.5gmf,p = 0.2727,其中"gmf"为标准重力下一克重量的等效力)。然而,对于各目 标段的首次射频施加,具有漏点的段中的FTI明显低于不具有漏点的段的FTI (79.0 ± 68.2gs对364.8 ± 568.4gs,P = 0.0006)。对于各个首次射频施加,若FTI小于每段250gmf-sec,则在左前壁发生漏点的可能性增大18%。
[0085] 组合各目标段的漏点可能性则可提供每位病人在左屯、房壁发生重联的预测方法。 该方法能够区分左屯、房壁上具有漏点和不具有漏点的病人(45% vs24%,p = 0.0015)。
[00化]一般的方法如下所述:
[0087] .假设
[0088] -首次消融是决定性的,太低(<250)的FTI包括水肿,并且无法再次进行捕获。
[0089] -隔离一段需要进行2次消融。
[0090] -每次失败的操作可导致一定的形成漏点的可能性。
[0091 ]-发生患者水平的漏点的概率为发生段水平的漏点概率的乘积。
[0092] ?判定成功的概率
[0093] -在各个FTI已经小于250gmf-sec(定义为"失败操作")的位置对前两个消融进行 计数。
[0094] -此类操作后发生漏点的概率为:
[00M] Ppositon=(位置i处消融数IFTK250卵f-secW及运一位置处的漏点)/(位置i处消 融数巾11( 250卵'-36。)
[0096] -对于各位置,发生此类失败操作后成功的概率为
[0097] PsuccesS-Position- 1-Pposition
[0098] ?计算各患者的预测概率。
[0099] -当各位置的前两个消融内形成"失败消融"时对患者进行计数:Nbad
[0100] --定数量位置的成功概率为
[0101] Psuccess= (P succesS-position)
[0102] 在左屯、房壁上,较小的初始FTI为肺静脉隔离后的发生早期漏点的预测参数。可对 漏点发生概率进行量化。运允许对各个已经在肺静脉隔离阶段并且有可能在运一阶段适应 消融测量的患者的成功概率进行预测。
[0103] 本发明的一实施例中,并且创伤深度预测与消融研究相关,基于设及总共31种动 物和218次测量的临床前消融研究。发现创伤深度(D)与如下的一般数据形式相关:
[0104] D=(A1 ? F2+A2 ? F+A3) ? (BI ? p2+B2 ? P)公式(8)
[0105] 其中F为接触力(例如,gmf),P为传递至消融头的功率(例如,瓦特),并且Al,A2,A3 和BI,B2为基于动物研究数据的曲线拟合的系数。"gmf"为标准重力下一克重量的等效力。
[0106] 图3示出了预测创伤深度D的示意性非限制图。预测采用公式(8)的形式,并且基于 针对总共3巧巾动物和218次测量的=组动物消融研究的数据。图3所示的曲线拟合所用的系 数的最小平方数如下:
[0107] Al = -0.29E-05mm/gmf2 [010 引 A2 = 1.41E-02mm/卵 f
[0109] A3 = 0.559mm
[0110] B1 = -3.81E-03W-2
[0111] 62 = 0.409
[0112] 本发明的另一实施例中,创伤尺寸指数化SI)与消融头36和目标组织40之间的接 触力F,用W瞄准组织而施加的加电参数E(例如,功率,电压,电流),及消融的持续施加 t相 关。已经有多个临床研究运些参数所起的效应进行建模并使之与消融数据相关,W得到基 于模型的公式组。由此,可通过编程入中央控制器45的回溯公式或公式组来表达LSI。
[0113] 通过对饱和效应建模的指数项而考虑各参数F,E,和t。饱和效应考虑创伤形成的 渐进性质,即创伤生长经无限长的时间后会达到尺寸限制。并且,由于本研究基于实际数 据,经消融的组织的材料限制的变化也需要考虑(例如,电阻率,其影响焦耳加热效应所生 成的热量)。
[0114] 参考图4A-4F,本发明的一实施例示出了 LSI的指数形式的数据,其表征多种创伤 宽度和创伤深度参数的类似形式。对于运些数据,加电参数E为电流。参考图5,可W观察到 创伤宽度与创伤深度参数之间的相关度。对于图5所示的数据,达成了 R = O.91的相关度。运 一高相关度确认了相同的模型可应用于计算创伤深度指数(LDI)和创伤宽度指数(LWI)。
[0115] 描述LSI模型的可为公式可为如下通式:
[0117]公式(9)
[om]其中f〇,fi,和f2为力参数系数,ii,i2为力电流系数,ko为扩散加热系数,k功尺度 系数,T为特征时间值。对于LSI的输入单位,力F为gmf,电流I为毫安(mA),持续时间t为秒 (sec)。公式(9)的结果输出与长度相关,该长度用毫米表示。
[0119] 公式(9)所反应的LSI模型包括与时间无关的焦耳加热分量(1-ko)和作为关于时 间的函数的扩散加热分量
。焦耳加热分量和扩散加热分量与创伤长度相乘,所述 创伤长度通过持续时间为T消融W及经过时间T的平均力F和电流I进行估算。本研究所分析 的数据的生成时间为60秒。应注意,60秒的基线时间是根据60秒消融时间的创伤数据可用 性而确定的。通过用适当的时间替换扩散加热分量的分子中的60秒,也可W类似于公式(9) 的形式使用来自不同持续时间(例如,30sec,45sec)的消融的数据。
[0120] 回溯公式(9)为消融的接触力F,电流I,和持续时间t的可分离变量函数。通过临床 前研究所获取的实验数据的最佳拟合可获得运一公式的参数。使用同样的通式可计算LDI 和LWI。仅仅是不同公式之间的最佳拟合系数不同。表1示出了多种系数。
[0121] 表1: LDI和LWI公式的最佳拟合系数
[0123] LDI的ko包括分母中一个独立的^^2因子,用于从最大深度转换至有效深度。即,若 需要求有效深度的〇)1,则该^^2因子应包括在计算中。
[0124] 通过执行公式(9),中央控制器45可随着消融的进行基本实时地得出估算创伤生 长的操作符。
[0125] 现描述创伤宽度指数(LWI)的形成。当实时计算创伤宽度时,LWI模型根据总时间T 考虑创伤发展的两个方面:创伤宽度生长的完成部分和创伤宽度生长的未完成部分。如前 所述,运一工作的总时间T为60秒,因为运是建模所分析数据的消融总时间。根据对数据和 饱和带来的指数表现的观察,LWI使用时间的指数函数。所述指数函数可为限期时间步长指 数加上增量的函数:
[0126] f(ti)=A(l-e-ti 八)
[0127] =f (t〇) + (A-f (to)) (l_e 么t/T),A t = ti_t〇
[012引 公式(10)
[0129] 出于计算经济性的考量,可设定为仅在时间步步长A t(例如,I秒)进行计算。
[0130] -实施例中,利用迁移平均时间窗(即通过最后的n秒)的平均力和电流进行计算。 迁移平均时间窗有助于解决热潜伏现象,参考S.K.S. Huang和M.A. Wood所著的Catheter Ablation of 化rdiac Arrhythmia,Elsevier,2006,chapter 1,除表达定义之外,通过引 用的方式将其全部内容合并入本文。热潜伏是运样的机制,即创伤的溫度和生长在加电停 止之后继续增加。例如,根据上述文献,创伤的溫度在加电停止之后继续增加6秒。因此,一 实施例中,迁移平均时间窗的持续时间为6秒。
[0131] 某种程度上由于热潜伏效应,在消融的最初6秒,创伤的发展并不明显。创伤是在 消融后继续分析的,并且持续时间较短的消融所形成创伤的尺寸由于热潜伏效应而变小。 因此,一实施例中,在最初6秒的消融过程中,利用原始值与6秒时的预期值之间的线性插值 计算LWI。
[0132]消融时间t = T时创伤宽度的估计(LWIt)为如果在整个时间T过程中施加恒定电流 和力时创伤将会达到的宽度:
[0134] 公式(11)
[0135] 创伤宽度指数的焦耳加热分量(LWIjh)形成应导管施加的电流通过而直接加热的 组织。一实施例中,由此假设LWIjh为此后在组织中扩散的热的来源。LWIjh也可定义为总时 间T时LWI (即,LWIt)的恒定比率:
[0136] LWIjH = LWIx(l-k〇)公式(12)
[0137] 目P,一实施例中,创伤形成的LWIjh分量相对于时间保持不变,但相对加电参数E和 时间的接触力F发生变化。
[013引创伤宽度生长的完成部分取为最后时间步长to时的LWI(LWIto),或如果其超过 LWI to时的创伤则为新的焦耳加热LWIJH形成的创伤尺寸。
[0139] max{LWIt〇,LWIjH}公式(13)
[0140] 创伤生长的未完成部分由LW 口和LIjh(都使用前6秒的平均力和电流)驱动。
[0141] tl时的实际LWI(LWIti)为LWIto加上增量创伤ALWI。
[0143] 公式(14)
[0144] LWIti=max{LWIt〇,LWIjH}+ALWI 公式(15)
[0145] 从创伤生长的完成部分减去LWIjh示出了 LWI和ALWI的指数特征仅适用于扩散分 量。
[0146] 应注意,创伤深度指数化DI)的发展与LWI的发展相同,因为运两个指数拥有相同 的形成并且由相同的物理现象驱动。因此,即使使用不同的数据(例如,深度数据),LDI的导 出如同LWI。
[0147] 可通过创伤宽度推出创伤体积,即通过使得创伤最大宽度的立方乘W常数而得 到。一实施例中,将最大创伤宽度转换为创伤体积的公式为:
[014引创伤体积= 0.125167*31*
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