专利名称：起搏信号的路由选择的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及医疗探针，特别地涉及对进出医疗探针的信号进行路由选择 (routing)的方法和系统。
背景技术：
心电生理(EP)研究过程涉及到例如使用心导管从患者心脏传感并记录EP信号。 在一些EP研究过程中，患者心脏通过施加起搏信号而搏动。EP研究有时结合消融过程进行，其中消融信号被施加到心脏表面上的某些区域。本技术领域中，已知有几种方法和系统适用于在这类过程中协调EP信号、起搏信号和/或消融信号。例如，PCT国际公布W01997/067^描述了一个包括放大系统、消融机、 过滤箱、显示监视器和图表记录仪的EP系统，所述PCT国际公布的公开内容以引用方式并入本文。在EP研究和消融这两个过程中，放大系统可接收来自消融导管的心内膜信号。放大系统、消融机和消融导管与过滤箱互连，使心内膜信号和高能消融信号从过滤箱通过并被过滤。PCT国际公布W01994/10904描述了一种消融导管，在其远端有消融电极通过低阻抗耦合连接于消融电源，所述PCT国际公布的公开内容以引用方式并入本文。消融电极也用作传感电极，在消融过程中监测心内膜信号并且优选地还监测组织阻抗。消融电极通过高阻抗耦合连接于电极监测器。一个定时元件操作多个开关，以在多个重复的非重叠消融和静息期间有选择地隔离、衰减或互连各种信号路径。在消融期间，射频能量被传递到消融部位。在静息期间，局部心内膜信号被测量。美国专利申请公布2008/(^81312(其公开内容以引用方式并入本文)描述了一种消融治疗系统，其中包括多通道射频消融发生器、心电图接口以及至少具有三个消融导管的组件，心电图接口将导管可操作地连接并接口到心电图单元和射频消融发生器。
发明内容
本文描述的本发明的实施例提供了一种设备，其中包括感测单元，其被连接在将电生理(EP)信号从心导管传递到EP记录系统并将起搏信号从EP记录系统传递到导管的通道上，并且被配置成可自动辨认其间起搏信号被传递的时间间隔；以及控制电路，其被配置成可将EP信号在通道上路由选择为从导管经由对起搏信号有损的干预系统到EP记录系统，将通道在被认出时间间隔期间切换到避开干预系统的替代路径，并可将起搏信号路由选择为从EP记录系统通过替代路径到心导管。在一些实施例中，感测单元被配置成可通过感测在通道上传递的起搏脉冲来辨认时间间隔。在一个实施例中，感测单元被配置成可使控制电路应对感测到通道上有起搏信号的情况而将起搏信号路由选择为通过替代路径，并可使控制电路应对感测到通道不存在起搏信号的情况而将EP信号路由选择为经由干预系统。CN 102525641 A
在一个公开的实施例中，所述控制电路包括由感测单元控制的一个或多个开关以进行通道切换。在一个示例性实施例中，所述一个或多个开关包括第一和第二开关，所述感测单元被配置成可通过断开第一开关并闭合第二开关而将起搏信号路由选择为通过替代路径，并通过闭合第一开关并断开第二开关而将EP信号路由选择为经由干预系统。在另一个实施例中，起搏信号包括具有给定脉冲宽度的脉冲，并且所述一个或多个开关具有不超过给定脉冲宽度的10%的切换时间。在又一个实施例，所述干预系统包括测量心导管位置的位置跟踪系统。另外，根据本发明的一个实施例，提供了一种方法，包括如下步骤在一个包括通过通道连接于电生理(EP)记录系统的心导管的系统中，在通道上将EP信号路由选择为从所述导管经由对起搏信号有损的干预系统到EP记录系统；自动辨认其间起搏信号被传递的时间间隔；在被认出时间间隔期间，将通道切换到避开干预系统的替代路径；以及将起搏信号路由选择为从EP记录系统通过替代路径到心导管。通过对以下结合附图的实施例的详细说明，将更全面地理解本发明
图1是示意说明根据本发明实施例的用于EP研究、起搏和消融的系统的框图；图2是表示根据本发明实施例其路由被选择为沿着电缆连接的起搏信号的时序图；图3是示意说明根据本发明实施例对起搏信号和EP信号进行路由选择的方法的流程图。
具体实施例方式MM在典型的EP研究过程中，医生在患者心腔内对导管导航，以绘制出内膜表面上的电位图。导管装有一个或多个电极，它们接触组织表面并产生指示局部电位的EP信号。EP 信号从导管通过通道(如电缆连接)传递到EP记录系统，该系统记录并向医生呈现所感测的电位。在某些情况下，EP研究过程还涉及到将起搏信号通过通道从EP记录系统传递到导管电极来使患者的心脏起搏。在某些系统配置下，导管和EP记录系统之间的通道横越干预系统，例如测量并显示心脏内导管位置的位置跟踪系统。所述干预系统通常设计成可让导管产生的EP信号通过且途中很少或没有劣化而到达EP记录系统。但是，在相反方向上，所述干预系统往往阻塞或扭曲从EP记录系统传递至导管的起搏信号。下文描述的本发明的实施例，提供经改进的用于在EP记录系统和导管之间进行路由选择的方法和系统。在一些实施例中，导管和EP记录系统之间的通道有两条路径横越干预系统的直接路径和避开干预系统的替代路径。信号路由选择系统在这两条路径之间选择。在一些实施例中，信号路由选择系统会自动辨认其间起搏信号被从EP记录系统发送的时间间隔，例如通过感测到电缆连接上的起搏信号来辨认。基于被认出时间间隔，所述信号路由选择系统选择是通过直接路径或是通过替代路径连接EP记录系统和导管。
通常，信号路由选择系统在被认出时间间隔期间选择替代路径，否则就选择直接路径。因此，起搏信号被路由选择为通过替代路径，不受干预系统的阻塞或扭曲。在被认出时间间隔以外，EP信号被路由选择为通过经由干预系统的直接路径，使干预系统可以使用这些信号。本文所述的方法和系统使EP记录系统和干预系统能够并存，同时允许不间断地提供EP信号和起搏信号。由于整个切换过程自动执行，这个过程对于医生是透明的，医生可以在根据需要随时施加起搏信号。所公开的技术还可简化对于在EP研究程序中要求连续监测EP信号的医院规定的遵从。系统说明图1是根据本发明实施例示意表示用于EP研究、起搏和消融的系统20的框图。系统20包括EP记录系统对，该系统连接到插入患者心腔的心导管观。导管观的远侧顶端 32包括一个或多个电极36。电极36可用于EP感测(对局部电位的感测)、起搏和/或消融。在一些实施例中，各个功能(EP传感、起搏、消融)由分开的电极执行。另外，可用一个特定电极来执行两个或两个以上的功能，例如EP感测和起搏。EP记录系统M可利用信号通道连接到导管观的电极36上。在本文描述的实施例中，所述通道包括电缆连接40。但是，通道一般可包括(至少一部分)使导管电极和EP 记录系统之间能够传递信号的任何其他合适的连接。通道可包括(例如)连接器、电路走线或任何其他合适的连接类型。在一些实施例中，所述通道也可用于连接到附着在患者身上的体表心电图(ECG)电极。EP记录系统M从导管观接收EP信号，这些信号指示为电极36所感测的局部电位。EP记录系统通常向医生呈现所感测的电位，作为EP研究过程的一部分。EP记录系统 M还记录供日后分析用的所感测的电位。可以用作系统20的一部分的EP记录系统包括 (例如)由GE医疗集团、西门子公司提供的系统或任何其他合适的系统。在一些实施例中，起搏器44被连接在EP记录系统M上。起搏器44产生通过导管观的电极36施加到患者心脏的起搏信号(也称为起搏脉冲)。任何合适的起搏器可用于此目的，如(举例来说)BioTronik制造的UHS 3000心脏刺激器、Micropace EP, Inc. (Santa Anna, California)制造的 EPS320 心脏刺激器或 Fischer Medical Technologies, Inc. (Broomfield, Colorado)提供的Bloom EP刺激器。另外还有几种心脏刺激器可用于此目的，在McLaughlin等人的题为“七种心电生理刺激器综述”(“Review of Seven Cardiac Electrophysiology Stimulators，” Physiological Measurement，volume 14， no. 1，February, 1993)的文章中有描述。起搏器44产生的起搏信号从EP记录系统M沿着电缆连接40传递至导管观。在一些实施例中，系统20包括消融器48。消融器产生也传递至导管的消融交流电信号。然而，本说明主要关注EP信号和起搏信号。对消融交流电信号的操控，被认为在本发明公开的范围之外。在一些实施例中，电缆连接40(或其他通道)横越导管 和EP记录系统对之间的干预系统52。在本实施例中，干预系统包括位置跟踪与导航系统，该系统测量导管在患者心脏中的坐标位置并给医生显示测量位置。Biosense-Webster Inc. (Diamond Bar, California)制造的CART0TM系统，是这类系统的一个例子。关于这类位置跟踪系统的描述，例如见于美国专利 5，391，199，6，690，963，6，484，118，6，239，724，6，618，612 和6，332,089、PCT国际公布W01996/005768以及美国专利申请公布2002/0065455A1, 2003/0120150A1和2004/0068178A1，其全部公开内容以引用方式并入本文。然而作为另一种选择，所公开的技术也可用于任何其他合适的干预系统。通常，干预系统利用导管电极，特别是EP信号。因此，通道不应在任何时间都将干预系统完全旁路。在上面提到的CARTO系统中，例如EP信号被用于创建显示给医生看的电解剖图。在某些情况下，干预系统可使用导管电极进行基于阻抗的位置测量。干预系统52 (本例中的位置跟踪系统)设计成可使EP信号能从其输入端到其输出端(即从导管沿途到EP记录系统)很少或没有劣化。具体而言，位置跟踪系统可过滤横越它的EP信号，以保持EP信号的纯度并抑制干扰信号和噪声。另一方面，在相反的方向 (从EP记录系统至导管)，干预系统往往阻塞或扭曲信号。因此，如果系统20试图将起搏信号(从EP记录系统沿途到导管)通过干预系统，起搏信号会被阻塞或歪曲。为了避免起搏信号失真或堵塞，系统20包括一个信号路由选择系统56，该系统将起搏信号路由选择为通过避开干预系统52的路径。此旁路操作的执行不会影响到从导管到EP记录系统的EP信号传递。在一些实施例中，电缆连接40 (或其他通道)有两条路径 与EP记录系统M连接的导管观的穿过干预系统52的直接路径和避开干预系统的替代路径72。信号路由选择系统56根据是否存在起搏信号而在两个路径之间选择。路由系统56包括一个感测单元60，该感测单元辨认其间有起搏信号从EP记录系统对传送到导管M的时间间隔。在一个示例性实施例中，感测单元60对通道(例如，电缆连接40)进行感测，检测是否存在起搏信号。另外，感测单元60可使用任何其他合适的方法来辨认该时间间隔。根据被认出时间间隔，控制电路在系统56中选择信号通道的路径之一用于连接EP记录系统和导管。在图1的实施例中，控制电路包括开关64和开关68，它们均由感测单元60控制。 开关可包括(例如)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关或任何其他合适的开关类型。通过设置开关64和68，感测单元60可以选择是将EP记录系统沿着直接路径还是沿着替代路径连接到导管。当开关64闭合而开关68断开时，EP记录系统M通过横越干预系统52的直接路径而连接到导管观。感测单元60在被认出时间间隔外的期间应用这种开关设置，即在未检测出起搏信号而EP信号可从导管经由干预系统传送到EP记录系统的期间。当开关64断开和开关68闭合(图中所示设置)，EP记录系统M通过将干预系统 52旁路的替代路径72连接到导管28。感测单元60所被认出时间间隔期间应用这种开关设置，即有起搏信号被测出并从EP记录系统传递到导管的期间。因此，起搏信号在没有干预系统造成的阻塞或失真的情况下被传递。通常，起搏信号由起搏脉冲序列构成。响应这样的起搏信号，感测单元交替切换开关64和68的设置，以在起搏脉冲期间选择替代(旁路)路径，并在起搏脉冲之间选择直接路径。图1中系统20和系统56为示例配置，是仅为清楚表达概念而选择的。在替代实施例中，也可以使用任何其他合适的配置。图1的例子说明单一信号通道，即传递单一 EP 信号和单一起搏信号的导管和EP记录系统之间的单一线路。实际的EP记录系统一般包括多种信号通道，例如每个导管4至20个导管电极(通常使用一个以上的导管)以及10台体表心电图电极。或者，也可以使用任何其他合适数量的通道。在一些实施例中，信号路由选择系统56包括多个直接路径和多个替代路径，例如，每个信号通道各有一对直接路径和替代路径。在这些实施例中，感测单元60在各个通道的直接和替代路径之间根据该通道上的起搏信号独立切换，。信号路由选择系统56可用分立元件实现，或用专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)实现。系统56的功能，可以通过软件实现。在一些实施例中，信号路由选择系统56的功能，可嵌入系统20的如其他元件之一中，例如作为干预系统的一部分。图2是根据本发明实施例的路由选择成通过电缆连接40的起搏信号的时序图。该图说明了开关64和68的有限切换时间和感测单元60的响应时间(即，从起搏脉冲在电缆连接40上出现直到单元60响应该脉冲而发出切换开关64和68的控制信号的时间)的作用。在一个典型实现方式中，各个起搏脉冲的宽度在l-3ms之间。感测单元的响应时间和开关的切换时间通常比起搏脉冲短得多，例如在几微秒的量级。然而，在一些实施例中，所述系统包括用来降低对于消融频率的敏感度的过滤器。在这类实施例中，感测和切换时间可能会增加到几十微秒，例如在20-50μ s之间。这些数值仅为举例，替代实施例中可使用任何其他合适的值。该图表示从EP记录系统M传递到导管28的起搏脉冲76。各个起搏脉冲76具有脉冲宽度82。起搏脉冲的前沿于时间80在电缆上出现。由于感测单元60的响应时间和开关64和68的切换时间，替代(旁路)路径只能在时间84建立，这略迟于时间80。因此，实际传递到导管观的起搏脉冲具有比原脉冲宽度82略窄的脉冲宽度86。本例中，原脉冲宽度84在I-^is之间，而变窄的脉冲宽度在0. 95-3. 95ms之间。这种劣化通常是允许的。在许多情况下，医生可以通过用起搏器44增大起搏脉冲幅度来弥补起搏脉冲能量的损失。起搏脉冲76的下降沿在电缆连接40上出现于时间81。由于感测单元的响应时间和开关的切换时间，直接路径(经由干预系统)只能在时间88被连接。因此，在时间间隔90期间EP记录系统可能没有收到来自导管的EP信号，尽管实际的起搏脉冲已经结束。 (应当注意，在整个脉冲宽度82的期间EP记录系统不接收EP信号，并且EP记录系统需要一段附加的短时间内(例如> 20ms)从起搏脉冲造成的饱和状态恢复。有限的切换时间将这段时间以间隔90延长，该间隔比EP记录系统的恢复时间要短得多。)本例中，脉冲宽度 86在0. 95-3. 95ms之间，间隔90的长度在1. 05-4. 05ms之间。由于间隔90比EP记录系统的恢复时间短，不会造成劣化。通常，开关的切换时间显著短于起搏信号的脉冲宽度，因此能量损失小。在一个典型实施例中，对于Ims的起搏脉冲切换时间不超过起搏脉冲宽度的10%，对于2ms的起搏脉冲不超过5%，如此等等。以上描述仅为举例说明。在替代实施例中，可采用任何其他合适的脉冲宽度和延迟。信号路由方法介绍图3是流程图，示意说明根据本发明的实施例的起搏信号和EP信号路由选择方法。所述方法开始于导管观插入患者心腔时，这是EP研究过程的一部分。医生操作起搏器44施加起搏脉冲序列。与此同时，电极36在导管观中采集EP信号的测量结果。通过电缆连接40传递两种类型的信号。传感单位60感测电缆连接40上的信号电压，以在检测步骤94检测出是否存在起搏脉冲。传感单位在信号检查步骤98检查是否存在起搏脉冲。如果在电缆连接40上未检测到起搏脉冲，则在直接连接步骤102由感测单元60将控制电路(本例中的开关64和68) 配置成将导管通过直接路径连接到EP记录系统。控制电路在直接路由步骤106将EP信号路由选择为通过横越干预系统52的直接路径从导管到EP记录系统。另一方面，如果在步骤98检测到电缆连接40上的起搏脉冲，则感测单元60就在替代连接步骤110将控制电路配置成将导管通过替代路径连接到EP记录系统。控制电路在步骤114将起搏信号路由选择为从EP记录系统通过避开干预系统52的替代路径到导管。 所述方法循环回上面的感测步骤94，其中感测单元继续感测电缆连接。虽然本文所述的实施例主要针对在存在导管位置跟踪系统的情况下进行EP信号和起搏信号路由选择，但本文所述的方法和系统也可用于其他类型的干预系统。因此，应当理解，上述实施例是以举例的方式引用，并且本发明不限于上文所具体示出和描述的内容。更确切地说，本发明的范围包括上文所述各种特征的组合与子组合，以及本领域技术人员在阅读上述说明后可想到的不在现有技术范围内的变形形式和修改形式。
权利要求
1.一种设备，包括感测单元，所述感测单元连接在将电生理(EP)信号从心导管传递到EP记录系统并将起搏信号从EP记录系统传递到导管的通道上，并且所述感测单元被配置成能自动辨认其间有起搏信号传递的时间间隔；控制电路，所述控制电路被配置成可将EP信号路由选择为经由对起搏信号有损的干预系统从导管到EP记录系统，将所述通道在被认出时间间隔期间切换到避开干预系统的替代路径，并将起搏信号路由选择为从EP记录系统通过替代路径到所述心导管。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述感测单元被配置成可通过感测到所述通道上传递的起搏脉冲来辨认所述时间间隔。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述感测单元被配置成可使所述控制电路应对感测到所述通道上有起搏信号的情况而将起搏信号路由选择为通过所述替代路径，并可使所述控制电路应对感测到所述通道上不存在起搏信号的情况而将EP信号路由选择为经由所述干预系统。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路包括由所述感测单元控制的一个或多个开关，以切换所述通道。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述一个或多个开关包括第一开关和第二开关， 并且其中所述感应单元被配置成可通过断开第一开关并闭合第二开关而将起搏信号路由选择为通过所述替代路径，并可通过闭合第一开关并断开第二开关而将EP信号路由选择为经由所述干预系统。
6.根据权利要求4所述的设备，其中起搏信号包括具有给定脉冲宽度的脉冲，并且其中所述一个或多个开关具有不超过给定脉冲宽度的10%的切换时间。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述干预系统包括测量心导管位置的位置跟踪系统。
8.一种方法，包括如下步骤在包括通过通道连接于电生理(EP)记录系统的心导管的系统中，在所述通道上将EP 信号路由选择为从所述导管经由对起搏信号有损的干预系统到所述EP记录系统；自动辨认其间有起搏信号传递的时间间隔；将所述通道在被认出时间间隔期间切换到避开所述干预系统的替代路径；以及将起搏信号路由选择为从EP记录系统通过所述替代路径到心导管。
9.根据权利要求8所述的方法，其中自动辨认时间间隔包括感测在所述通道上传递的起搏脉冲。
10.根据权利要求9所述的方法，其中切换所述通道包括应对感测到所述通道上有起搏信号的情况而将起搏信号路由选择为通过所述替代路径，并且应对感测到所述通道上不存在起搏信号的情况而将EP信号路由选择为经由所述干预系统。
11.根据权利要求8所述的方法，其中切换所述通道包括操作一个或多个开关。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个开关包括第一开关和第二开关，并且其中操作所述开关包括通过断开第一开关并闭合第二开关而将起搏信号路由选择为通过所述替代路径，并通过闭合第一开关并断开第二开关而将EP信号路由选择为经由所述干预系统。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述起搏信号包括具有给定脉冲宽度的脉冲， 并且其中所述一个或多个开关具有不超过给定脉冲宽度的10%的切换时间。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述干预系统包括测量心导管位置的位置跟踪系统。
全文摘要
本发明涉及一种设备，所述设备包括感测单元和控制电路。所述感测单元连接在将电生理(EP)信号从心导管传递到EP记录系统并将起搏信号从所述EP录音系统传递到导管的通道上。所述感测单元被配置成能够自动辨认其间有起搏信号传递的时间间隔。所述控制电路被配置成可将EP信号路由选择为经由对起搏信号有损的干预系统从导管到EP记录系统，将所述通道在被认出时间间隔切换到避开干预系统的替代路径，并将起搏信号路由选择为从EP记录系统通过替代路径到心导管。
文档编号A61B18/12GK102525641SQ20111034460
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者A·罗伊维尼, M·莱文, Y·利希滕施泰因 申请人:韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司