在能量递送前确认到患者的安全递送通路的方法与流程

本公开涉及用于确认在消融或治疗进程(procedure)期间的安全能量递送以及用于标识在消融或治疗设备内可能的电路短路或开路的位置的方法和系统。

背景技术：

心律失常扰乱正常的心脏节律以及心脏效率。这些心律失常可使用例如脉冲场消融(pfa)或射频(rf)消融来治疗。消融治疗的递送涉及使用要求用于电信号双向传输的可靠的电通路的组件组。这些组件包括：脉冲或持续波信号形式的能量源(诸如，脉冲电场或脉冲rf发生器)、将pfa或脉冲rf能量施加至心脏中预期的心内膜位置的消融递送导管；导管电极分布系统(ceds)；以及互连的线缆组。

ceds执行类似于集中电话系统的信号裁定任务，因为它防止了由于高能量消融和极低能量患者携带信号的混合(co-mingle)而产生的相互干扰。在下游情况中，消融能量旨在从设备行进至患者，而在上游情况中，源自心内导管电极的信号行进到手术室监测设备。这些上游信号包括接触感测以及损伤评估阻抗、导航、电极热电偶信号以及电描记图(egm)信号。

ceds的第二功能是裁定患者返回电极(pre)的连接。pre是通常在从具有相对于pre表面积的小的电极表面积的心内导管递送单极能量时使用的、至身体的电大面积接地连接。其通常包括应用至诸如患者下背部之类的后部位置的导电贴片。例如，一些设备可能需要pre连接，而其他项可能不需要或不应需要。在接触感测和损伤评估的情况下，监测仪器可能需要单极或pre路径以呈现与导管电极接触以及损伤质量有关的信息。一方面，pfa或脉冲rf双极消融能量除了心内治疗区域中的两个双极连接之外，不应具有患者参照连接，而单极pfa或脉冲rf消融能量需要pre以用于使治疗能量返回回到发生器。因此，ceds被要求在感测期间“进行(make)”pre接触，并且随后在双极pfa或双极脉冲rf消融期间“中断”pre接触。

此外，pfa以及脉冲rf各自涉及以电流、电压或其组合的形式使用高能量。由此，递送通路可能易于劣化并且最终故障。最有可能的通路故障是发生在导管内的故障，主要由于导管轴内的非常小规格的线故障或这些线的绝缘故障。导管电治疗递送腔严重约束导管轴的直径，这限制了可以使用的线的尺寸和数量。在pfa或脉冲rf治疗递送期间，非常小规格的线易于受到加热和电弧的影响。尽管在常规心脏消融进程中使用的适当设计的导管可被预期提供标称性能，但是需要显著较长时间具有相当较多操作的过程可能导致导管劣化。在没有关于通路的能量递送完整性的具体信息的情况下，执行延长操作的医生不知道导管的真实状况。由此，用户必须选择使用可能劣化的导管继续递送治疗能量，或决定导管应当被更换以确保完整性，这基本上使得原始导管有缺陷。第二选项导致操作的时间和花费增多，并且增加了患者的风险。如果用户能够具体地知道可能劣化或损坏的导管的限制，他或她可以继续并且完成操作并且同时避免更换的成本和患者的风险。

除了导管之外，其他通路位置可劣化或损坏。例如，互连线缆可松动或损坏。发生器递送部分可劣化或损坏也是可能的。故障的另一示例可以发生在ceds内：用于引导能量的继电器可劣化或损坏(无意中被锁定或被卡开)。在所有这些情况中，患者治疗劣化或无效。更糟糕的是，这些状况中的一些可对患者造成额外的危害。

技术实现要素：

一些实施例有利地提供用于通过标识能量递送通路存在故障并且标识故障在设备内的位置来确认治疗能量安全递送的系统和方法。系统可包括处理单元，该处理单元被配置成基于设备的已知阻抗特性计算设备外部的血液阻抗，并且随后基于计算出的血液阻抗计算在能量递送期间设备内的阻抗。处理单元可防止在被确定为受损(compromised)的能量递送通路中递送能量。处理单元也可被配置成比较对于两个不同的频率用于行进预定距离的时间，该时间差与能量递送通路内的故障的位置相对应。

在一个实施例中，用于评估能量递送通路完整性的系统可包括：能量发生器，该能量发生器包括处理单元；与该能量发生器通信的电极分布系统；与该电极分布系统通信的阻抗测量设备；与该电极分布系统通信的医疗设备，该医疗设备包括具有近侧部分、远侧部分以及在该近侧部分和该远侧部分之间延伸的腔的细长体、位于该远侧部分具有至少一个电极的治疗元件以及至少一个电极线，该至少一个电极中的每一个被连接到该至少一个电极线中的一个，该能量递送通路包括该至少一个电极线中的每一个的至少一部分，该能量发生器被配置成向该至少一个电极按照第一频率递送第一电流并且按照第二频率递送第二电流，该阻抗测量设备被配置用于：在递送来自能量发生器的治疗能量之前，标识设备细长体内的第一线阻抗、设备细长体内的第二线阻抗以及设备细长体内的第一并联导纳(shuntadmittance)；在按照第一频率递送第一电流以及按照第二频率递送第二电流期间，基于所确定的细长体内的第一线阻抗、所确定的设备细长体内的第二线阻抗以及细长体内的第一并联导纳，计算设备细长体外部的第一血液阻抗、设备细长体外部的第二血液阻抗以及设备细长体外部的血液导纳；在按照第一频率递送第一电流和按照第二频率递送第二电流期间，基于设备细长体外部的第一血液阻抗、设备细长体外部的第二血液阻抗以及设备细长体外部的血液导纳，计算设备细长体内的第三线阻抗、设备细长体内的第四线阻抗以及设备细长体内的第二并联导纳；以及下述各项中的至少一项：将所计算的设备细长体内的第三线阻抗以及所计算的设备细长体内的第四线阻抗相比较以确定能量递送通路中是否存在故障；以及将设备细长体内的第二并联导纳与阈值导纳值相比较以确定能量通路中是否存在故障。

在一个实施例中，能量发生器可被配置成用于递送消融能量至至少一个电极，处理单元被进一步地配置成用于当处理单元确定能量递送通路中存在故障时，阻止消融能量递送至至少一个电极中的至少一个。

在实施例的一个方面，阻抗测量设备可被配置成用于呈现复阻抗测量的实部和虚部。

在实施例的一方面，处理单元可通过如下方式计算设备细长体外部的第一血液阻抗、设备细长体外部的第二血液阻抗以及设备细长体外部的血液导纳：将第一条件i1≠0,i2≠0应用于方程：

以及

将第二条件i′1≠0,i′2＝0应用于方程：

以及

在实施例的一方面，阻抗测量设备可通过下述方式计算设备细长体内部的第三线阻抗、设备细长体内部的第四线阻抗以及设备细长体内部的第二并联导纳：将第一条件i1≠0,i2≠0应用于方程：

以及

以及

将第二条件i′1≠0,i′2＝0应用于方程：

以及

在一个实施例中，用于确定能量递送通路中的故障在医疗设备内的位置的系统可包括：具有处理单元的能量发生器(例如，pfa或相位rf消融能量发生器)；包括处理单元和复阻抗测量设备的电极分布系统，该电极分布系统与该能量发生器通信，该复阻抗测量设备具有射频(rf)发生器并且被配置成用于呈现阻抗测量的实部r以及虚部jx；与该电极分布系统通信的医疗设备，该医疗设备包括具有近侧部分、远侧部分以及在该近侧部分和远侧部分之间延伸的腔的细长体、位于该远侧部分具有至少一个电极的治疗元件以及至少一个电极线，该至少一个电极中的每一个与该至少一个电极线中的一个连接，该能量递送通路包括至少一个电极线中每一个的至少一部分并且具有向前部分和向后部分，该复阻抗测量设备的射频发生器被配置成用于沿着该能量递送通路的该向前部分和该向后部分中的每一个按照第一频率递送第一测试信号并且沿着该能量递送通路的该向前部分和该向后部分中的每一个按照第二频率递送第二测试信号，该复阻抗测量设备和该处理单元被配置成用于：计算在第一频率下在导管电极分布系统内已知的参照点处呈现的第一复阻抗，但代表在能量递送通路的向前部分和向后部分中每一个中传播至展现(present)给导管的组织负载以及从展现给导管的组织负载返回的入射波和反射波以及在能量递送通路的向后部分中传播至能量发生器以及从能量发生器返回的入射波和反射波，入射波和反射波的幅度和相位受到沿能量递送通路的向前部分和向后部分的可能缺陷(诸如，开路或短路)的扰动；计算在第二频率下在导管电极分布系统内已知的参照点处呈现的第二复阻抗，但代表在能量递送通路的向前部分和向后部分中的每一个中传播至展现给导管的组织负载以及从展现给导管的组织负载返回的入射波和反射波以及在能量递送通路的向后部分中传播至能量发生器以及从能量发生器返回的入射波和反射波，入射波和反射波的幅度和相位受到沿能量递送通路的向前部分和向后部分的可能缺陷(诸如，开路或短路)的扰动；并且基于由复阻抗测量设备呈现的第一复阻抗和第二复阻抗中的每一个的实分量和虚分量，标识故障在系统内的能量递送通路中的位置。

在实施例的一方面，第一频率可以是大约100mhz并且第二频率可以是大约65mhz。

在实施例的一方面，阻抗测量设备可被配置成用于通过下述方式标识故障在能量递送通路中的位置：将第一复阻抗的实分量和虚分量与阈值实分量和虚分量相比较；并且将第二复阻抗的实分量和虚分量与阈值实分量和虚分量相比较。在实施例的一方面，阻抗测量设备可进一步地被配置成用于将阈值实分量和虚分量、第一复阻抗的实分量和虚分量以及第二复阻抗的实分量和虚分量之间的平方和根误差(rootsumsquareerror)最小化。

在实施例的一方面，阈值实分量和虚分量可包括：第一故障类型的阈值实分量；第二故障类型的阈值实分量；第二故障类型的阈值虚分量；以及第二故障类型的阈值实分量。在实施例的一方面中，阈值实分量和虚分量可被存储在处理单元中作为查看表。

在一个实施例中，确定故障类型和在医疗设备内的故障位置的方法可包括：在第一频率下测量第一复阻抗；在第二频率下测量第二复阻抗；确定第一复阻抗的第一分量和第二分量；确定第一复阻抗的第一分量和第二分量；将第一阻抗和第二阻抗中的每一个的第一分量和第二分量与关于距离的参照第一分量以及关于距离的参照第二分量相比较；并且基于该比较确定距医疗设备近侧端的距离，该距医疗设备近侧端的距离是故障位置。

在实施例的一方面中，方法可进一步包括：将第一和第二阻抗中的每一个的第一分量和第二分量与用于第一故障类型的关于距离的参照第一分量、用于第一故障类型的关于距离的参照第二分量、用于第二故障类型的关于距离的参照第一分量、以及用于第二故障类型的关于距离的参照第二分量进行比较；并且基于该比较确定故障是第一故障类型或是第二故障类型。

附图说明

在结合附图考虑时，通过参考以下详细说明，将更容易地理解本文所述实施例的更完整的理解以及其所伴随的优点和特征，其中：

图1示出了一种用于递送治疗能量的示例性系统；

图2示出了用于确定第一组未知阻抗值的递送电气通路的示意性表示。

图3示出了用于确定第二组未知阻抗值的递送电气通路的示意性表示；

图4示出了具有故障的示例性治疗设备的一部分的第一截面视图；

图5示出了具有故障的示例性治疗设备的一部分的第二截面视图；

图6示出了位于位置df处的示例性故障串联阻抗；

图7示出了位于位置df处的示例性故障并联导纳；

图8示出了标称设备与具有10k欧姆开路故障状态的设备的在65mhz下的近侧端测得阻抗之间的比较的图形视图；

图9示出了标称设备与具有10k欧姆开路故障状态的设备的在100mhz下的近侧端测得阻抗之间的比较的图形视图；

图10示出了标称设备与具有2欧姆短路故障状态的设备的在65mhz下的近侧端测得阻抗之间的比较的图形视图；

图11示出了标称设备与具有2欧姆短路故障状态的设备的在100mhz下的近侧端测得阻抗之间的比较的图形视图；

图12示出了图1的示例性系统的替代视图，示出了发生器中的h桥以及导管电极分布系统(ceds)中的阻抗仪；

图13和14示出了示例性信息显示，其中信息被呈现在矩阵内；

图15示出了示例性信息显示，其中信息相对于设备的图像被呈现；以及

图16和17示出了示例性信息显示，其中信息被呈现在图形内；

具体实施方式

在详细描述示例性实施例之前，应注意实施例主要驻留在与装置部件以及与向患者安全递送治疗能量相关的处理步骤的组合中。相应地，已通过附图中的常规标号在适宜的位置对系统和方法的构成进行了表示，这些常规标号仅示出与理解本公开的实施例有关的那些特定细节，以便不会模糊具有对于受益于本文的描述的本领域内技术人员而言显而易见的细节的公开。

如本文所使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等等之类的关系术语可单独地用于将一个实体或要素与另一实体或要素区别开来，而不一定要求或暗示这些实体或要素之间的任何物理或逻辑关系或顺序。

现在参照图1，用于递送治疗能量的医疗系统10的一些实施例包括医疗设备12，该医疗设备12可被直接耦合至包括能量控制、递送和监测系统的能量供应(诸如脉冲电场或射频(rf)发生器14)，或间接地通过导管电极分布系统(ceds)16被耦合至该能量供应。系统10也可包括远程控制器20，该远程控制器20与发生器14通信以用于操作并且控制发生器14的各种功能。进一步地，医疗设备12可包括一个或多个诊断区或治疗区，以用于医疗设备12和治疗部位之间的能量、治疗和/或研究性交互。作为非限制示例，设备12可以是导管并且(多个)治疗区可以向位于(多个)治疗区附近的组织区递送脉冲场电穿孔能量和/或射频能量。

医疗设备12可以是治疗设备，并且可以可选地包括标测功能。医疗设备12可包括可通过患者的脉管系统和/或位于用于诊断或治疗的组织区域附近的细长体22。例如，设备12可以是导管，该导管可以经由鞘管或血管内导引器(introducer)(并未示出)递送至组织区域。细长体22可限定近侧部分26、远侧部分28，以及纵向轴线30，并且可进一步包括设置在细长体22内的一个或多个腔32，由此提供细长体近侧部分26和细长体远侧部分28之间的机械、电和/或流体连通。

医疗设备12可进一步包括一个或多个治疗元件34，该一个或多个治疗元件34位于细长体远侧部分28处、耦合至细长体远侧部分28、或者在细长体远侧部分28上，用于医疗设备12与治疗部位或区域之间进行能量、治疗和/或研究性交互。作为非限制示例，设备12可包括治疗元件34(如图1中所示)，该治疗元件34包括承载多个电极38的载体元件36。载体元件36可以在线性配置和膨胀配置(其中载体元件36具有弓形的或基本圆形的配置)之间转换。例如，载体元件36可在膨胀配置中形成环，该环可位于与细长体纵轴30基本正交的平面上。替代地，医疗设备12可具有基本线性的配置，其中多个电极38被定位于沿着细长体远侧部分28的至少一部分(例如，局灶导管)的长度的共用纵轴。然而，应当理解，设备可具有可适合于特定进程的任意治疗元件配置并且该治疗元件配置可以不影响本文中所描述的方法。

该多个电极38还可执行诊断功能，诸如，收集心内电描记图(egm)和/或单相动作电位(map)以及执行对心脏内部位的选择性起搏以用于诊断目的。测得的信号可以从导管电极能量分布系统(ceds)被传送至记录系统输入框40，该记录系统输入框40可被包括在发生器14中或与发生器14集成。多个电极38还可利用到ceds16的连接使用基于阻抗的测量监测与目标组织的接近度以及与这样的组织的接触的质量。ceds16可包括用于在能量递送进程期间将特定电极38从发生器14断开/重新连接的高速继电器。

尽管并未示出，系统10可包括一个或多个传感器，用于除了监测、记录或以其它方式传送在医疗设备12内或位于医疗设备12的远侧部分的周围环境内的测量或状况之外，还监测整个系统中的操作参数。(多个)传感器可与发生器14和/或ceds16通信以用于在医疗设备12的操作期间启动或触发一个或多个警报或治疗递送修改。

医疗设备12可包括耦合至细长体近侧部分26的手柄42。手柄42可包括电路系统，用于标识和/或用于控制医疗设备12或系统的另一部件。另外，手柄42也可包括可与发生器14和/或ceds16配对以在医疗设备12和发生器14和/或ceds16之间建立通信的连接器。手柄42还可包括一个或多个致动或控制特征，该一个或多个致动或控制特征允许用户从医疗设备12的近侧部分控制、偏转、转向(steer)或以其它方式操纵医疗设备12的远侧部分。

发生器14可包括处理电路系统，该处理电路系统包括与一个或多个控制器和/或存储器通信的处理单元44，该存储器包含软件模块，该软件模块包含指令或算法，以提供本文中所描述的和/或给定医疗进程所需要的特征、序列、计算或进程的自动操作和执行。具体地，每一个处理单元44可具有处理电路系统，该处理电路系统包括存储器和处理器，该处理电路系统被配置成用于接收来自治疗设备12的数据、处理数据、并且向导航系统(并未示出)和/或直接向用户传送数据。作为非限制示例，发生器14可以是发生器(美敦力公司)，该发生器包括一个或多个显示器46、用户输入设备、控制器、数据存储单元等。另外，尽管ceds16被示出位于发生器14的外部，但是它也可替代地与发生器14集成。

系统10可进一步包括多个通过ceds16与发生器14通信的体表ecg电极48。当体表电极48被应用于患者皮肤时，它们可以被用于例如监测患者的心脏活动以确定在心动周期的期望部分处的脉冲串递送计时和/或用于导航和定位患者体内的设备12。除了监测、记录或以其他方式传送医疗设备12或位于医疗设备12的远侧部28的周围环境内的测量或状况之外，可通过到多电极设备的连接来进行附加的测量，附加的测量诸如，发生器14和/或设备12中的温度、电极-组织界面阻抗、递送的电荷、电流、功率、电压、功(work)等。体表ecg电极26可与发生器14通信以用于在医疗设备12的操作期间启动或触发一个或多个警报或治疗递送。额外的患者返回电极(pre)贴片(patch)(未示出)可被用于评估期望的双极电路径阻抗以及监测并在检测到不期望的和/或不安全的状况时警告操作者。

发生器14可将电脉冲提供给医疗设备12，以向心脏组织或患者体内的其他组织(诸如，肾组织、气道组织以及包括心脏空间的胸或腹腔内的器官或组织)执行电穿孔进程。具体地，发生器14可被配置成并且被编程用于递送适合用于实现期望的脉冲高电压消融的脉冲高压电场(被称为“脉冲场消融”或“脉冲电场消融”)和/或脉冲射频消融。作为参考点，本公开的脉冲的、高电压、非射频消融效应可与dc电流消融、以及伴随着传统rf技术的热诱导消融区分开来。为了完全阻滞沿着或通过心脏组织的异常传导路径、破坏经如此消融的心脏组织传播或传导心脏去极化波形以及相关联的电信号的能力的目的，脉冲场能量可能足以引起细胞死亡。额外地或替代地，发生器14可被配置成并且编程用于递送适合于实现组织消融的rf和/或脉冲rf能量。

ceds16可被定位成与患者相邻，并且可被连接至植入的设备(即，位于患者体内的设备)。各种长度(例如，长度在3到10英尺之间)的线缆可将发生器14、ceds16以及设备12互连。电气通路或传输线可存在于ceds16和设备电极38之间，取决于设备12的缺陷，该设备电极38呈现独特且可辨别的阻抗。复阻抗测量设备52(其可被称作“z测量仪(z-meter)”)可被定位成远离设备12并且可被配置成用于经由递送通路按照在约1khz到约1mhz之间的范围内的频率解析(resolve)各种电极组合。阻抗测量设备52可被配置成用于呈现复阻抗测量的实部r以及虚部jx。复阻抗测量设备52可包括极低电平(纳瓦)rf能量发生器53，以用于沿能量递送通路的向前部分(即，朝向设备12)以及向后部分(即，朝向pfa或脉冲rf发生器14)按照不同频率递送测试信号.复阻抗测量设备52可与ceds16通信，或可作为ceds16的部分，并且可通过ceds16接收来自治疗元件34的信号。阻抗测量设备52可迭代地测量各种电极组合，使得其能够填充具有一数量的“已知数”的足以解出该数量的未知数(诸如，设备的固有串联阻抗以及并联导纳)的的解矩阵(solutionmatrix)。例如，可针对原位(insitu)血液或组织准确地确定一组单极阻抗zu,1,zu,2,...zu,n以及双极导纳yb,1-2,yb,2-3,...yb,n，其中幅度以及相位阻抗以及导纳值被用于辨别导管状况。

现在参照图2，示出了用于确定第一组未知阻抗值的递送电气通路的示意性表示。当设备12在消融之前处于原位时，两个腔阻抗zl,1和zl,2以及腔并联导纳yl,1-2是作为设备设计和建造问题的已知先验，并且并不依据设备放置。例如，如图2中所示，设备12的主体内的三个已知值可以是：针对位于设备细长体22之内(例如，位于腔32内)的第一线56的串联阻抗zl,1、针对位于设备细长体22之内(例如，位于腔32内)的第二线58的串联阻抗zl,2、以及第一线与第二线之间的并联和设备电极双极导纳的并行(parallel)组合ysh＝yl,1-2+yb,1-2。第一线56和第二线58中的每一个可以与一个或多个电极38以及发生器14通信。进一步地，本文所描述的方法可被用于任意两个线，无论它们是否被耦合至同一电极。作为非限制示例，每一个电极38可包括两个线，诸如由铜或铜合金构成的第一线以及由康铜构成的第二线，然而应当理解，该线可以由任意合适的材料构成。线的各种组合可以被用于故障检测。例如，第一电极的铜制第一线可以与第二电极的铜制第一线可电配对以确定二者之间是否存在短路。额外地或替代地，电极的铜制第一线可与同一电极的康铜制第二线电配对以确保该电极的两个线是完整的。

可通过经由位于发生器14内的第一电压源64(v1(jw))以及第二电压源66(v2(jw))施加处于感兴趣的频率下的两个复电流i1(jw)和i2(jw)(其在稍后可被简写为i1和i2)，来开始该过程。下文所示出的三个初始方程可被用于确定设备至血液(或设备至组织)处的阻抗。值i1、i2、r1、r2、v1以及v2是已知的。额外地，如紧邻的上文所讨论的，值zl,1、zl,2以及yl,1-2是已知的。值yl,1-2表示被引入阻抗测量设备52中的导纳。初始可存在四个未知值：ib、zu,1、zu,2以及yb,1-2。值ib表示经由组织和/或血液流经两个设备电极38之间的环路的双极电流。值zu,1以及zu,2表示两个电极38的单极阻抗并且yb,1-2是两个电极38之间的被引入设备12(包括细长体22以及设备线缆)中的双极导纳。为确定这些未知值，处理单元44可应用第一条件：i1≠0,i2≠0。该三个初始方程为：

其中v1表示第一电压源64的已知电压，v2表示第二电压源66的已知电压，r1表示第一线56的已知的电阻值，r2表示第二线58的已知的电阻值，zl,1表示第一线56的已知的串联阻抗，zl,2表示第二线58的已知的串联阻抗，zu,1表示未知的第一血液阻抗，zu,2表示未知的第二血液阻抗，ib表示经由组织和/或血管流经两个设备电极38之间的环路的双极电流。预备变量(primedvariable)(例如，i'1)表示与其非预备对应变量相同的电测量，但是是使用第二测量条件生成的，并且被包括以用于利用相同数量的方程来平衡未知值。进一步地，导纳项ysh是第一线56和第二线58之间的漏电或电导以及第一和第二电极38之间的血液导纳的并行组合，或

ysh＝yl,1-2+yb,1-2(4)

方程(1)、(2)和(3)包括四个未知变量。为了解出这些未知变量，必需至少一个正交方程。因此，处理单元44可应用的第二条件是：i′1≠0,i′2＝0。由于在图2中示意性示出的系统是线性且时间不变的，所以线性方程组可被分配给电路并且被解出以找到期望的阻抗zu,1、zu,2以及yb,1-2。通过将电流i'2设为0，生成了仅具有一个额外未知值i'b的两个额外方程：

其中v'1表示第一电压源64的已知的电压，i'1表示第一复电流，r1是第一线56的已知的电阻值，zl,1是第一线56的已知的串联阻抗，zu,1是未知的第一血液阻抗，zu,2是未知的第二血液阻抗，i'b表示经由组织和/或血液流经两个设备电极38之间的环路的双极电流，并且ysh是第一电极线56和第二电极线58之间的未知的漏电或电导yl,1-2以及第一电极和第二电极38之间已知的血液导纳yb,1-2的并行组合。

所得的组包括五个方程以及五个未知值，针对所述五个方程以及五个未知值，能够使用处理单元44执行的一个或多个算法，在每个频率分量或电流下获得数值解。一旦图2中所示出的所有阻抗值都被解出，并且考虑到血液阻抗zu,1、zu,2以及yb,1-2在消融进程之前和之后是恒定的，则建立如图3中示意性地示出的新系统是可能的，该新系统用于确定腔线阻抗是否发生偏移，这可能指示导管劣化或损坏。

参照图3，示出了用于确定第二组未知阻抗值的递送电气通路的示意性表示。在该情况下，依据相对于图2讨论的计算，血液阻抗值zu,1、zu,2以及yb,1-2是已知的，而设备腔阻抗值zl,1、zl,2以及yl,1-2是未知的。为了确定这些未知值，处理单元44可应用第一条件(i1≠0,i2≠0)并且可执行三个初始方程(1)、(2)和(3)。第二条件(i′1≠0,i′2＝0)可被应用，电流i2可再次被设为0并且两个额外方程(4)和(5)可被创建。

所得的组包括给出五个方程以及五个未知值，针对所述五个方程以及五个未知值，能够使用处理单元44执行的一个或多个算法，在每个频率分量或电流下获得数值解。一旦图3中所示出的所有阻抗值被解出，处理单元44可确定腔线阻抗是否发生了偏移，这可能指示导管劣化或损坏。

腔线56、58的阻抗值的微小变化是正常的，并且可以不指示劣化的设备12。另一方面，显著变化(诸如线对之间的大幅增加的导纳值ysh(如例如与预定的阈值导纳值相比较的))，可指示发生了部分或完全电路短路。相似地，串联阻抗分量zl,1或zl,2相对于彼此或相对于预定阈值阻抗值的显著增加可指示线56和线58已经由于高电阻而过热或已经电路开路。因此，处理单元44能够验证通路信号的完整性并且阻止消融能量被递送至设备12的损坏部分。发生器14可以随后诸如通过一个或多个显示器46通知用户将设备12转动至具有经验证的信号完整性的电极位置并且继续向组织递送消融能量。通过使用部分损坏的设备继续递送消融能量，用户避免与导管更换相关联的时间、花费以及患者风险。即，在进程期间，与设备更换相关联的风险超过当设备处于由系统推荐的新电极位置时与来自部分损坏的设备的能量递送相关联的风险。

现在参考图4，示出了治疗设备的示例性部分的横截面视图。具体地，示出了手柄42和治疗元件34之间的细长体的一部分。设备12可以是如图1中所示出以及描述的，或可以是具有如下治疗元件的治疗设备：具有与图1中所示出的治疗元件的配置不同的配置。设备12可通常包括细长体22，该细长体22具有近侧部分26、远侧部分28、一个或多个腔以及腔32内的多个线68(其可以包括本文所讨论的第一线56和第二线58)，该多个线68与治疗元件32的一个或多个电极38以及发生器14通信。

尽管阻抗可被用于标识正常状况或开路或短路形式的故障，但是此类技术并不标识故障的具体位置。在另一方面，频域反射仪提供与设备内故障的位置有关的信息，并且可用于替代热电偶的温度读数来标识该位置。使用该信息，用户可快速地改进在进程期间导致故障的问题。作为非限制性示例，故障位置在图4中以“x”表示。已知电磁波沿着被植入或位于人类体内的线传播。依据磁共振成像领域的研究，在极低频、中频、高频和超高频的范围(vlf、mf、hf以及vhf，在30khz到300mhz之间)中的、沿着被植入或位于人类体内的传送线传播的波根据以下方程展示出近似恒定的导波传播恒定矢量

其中是沿着线的路径，或沿着纵向的方向，并且与能量的传播模式的导波波长反向。

对于在设备腔内传播波的情况，波矢量有两个重要的属性。首先，与导管的构造和设计强烈相关，因此，它可能被考虑为先验性能常数。第二，当波从近侧端穿行至远侧端时波通过设备腔内的均匀横截面传播的事实意味着沿着设备的长度是恒定的。因此，波将会可预测地依据导管的设计和构造以及依据管理射频(rf)传输线理论的规律和关系传播。考虑图5所示出的系统。来自阻抗测量设备的极低功率rf源(毫瓦级，并且不会对患者造成伤害)沿导管差动线对(第一线56和第二线58)传播。远侧波(如图5中的实线74所示)首先在距离dfault或df处遇到导管线损伤或不连续，在该位置处波的一部分被反射回近侧端(如图5中的虚线76所示)。一些能量继续前往远侧电极端(实线)并且被消散，但是也从该位置被反射(虚线)。不管整体能量吸收和反射机制任何，近侧端处都会呈现独特的阻抗测量。依据测得的近侧阻抗和传输线属性，使用在两个评估频率下血液导纳以及传输线属性已知的事实能够确定故障的位置。随后，使用方程或abcd参数的线性系统，可以将近侧端处呈现的阻抗表达为导管线传输线属性、故障串联阻抗zser-fault(在图6中示出的非限制性示例)、或故障并联导纳ysh-fault(在图7中示出的非限制性示例)以及故障的位置df、导管长度d以及血液导纳的函数：

其中2x1矩阵[r]是三个2x2矩阵要素以及2x1经测试的通路传输方程与血液导纳端矢量的乘积：

各个部分的矩阵如下所示：

(a)故障之前的2x2传输线矩阵[xmsn1]被表达为：

(b)2x2矩阵[zf]是假定的串联故障矩阵：

或并联故障矩阵：

(c)故障之后的2x2传输线矩阵[xmsn2]被表达为：

(d)并且血液中的电极阻抗如下所示：

其中：

当描述传输线时，波传播矢量可被表达为包括损耗α以及波长项β的复指数：

kg＝α+jβ(16)

损耗项α是参照每单位长度奈培给出的，并且通常是从某个任意长度的分贝损耗中推导的。

每单位长度奈培(17)

并且波长项被如下给出：

每单位长度弧度(18)

其中，ko是自由空间波矢量，并且vp是在介质中的传播速度，在该情况下，该介质是来自位于导管腔内的较大群组的一对线。

因此，在给出腔32的导波属性的先验知识的情况下，通过测量来自近侧边zin的阻抗来精确地确定到由电路开路或短路导致的反射的距离是可能的。为进行测量，复阻抗测量设备52施加处于评估频率(50<f<100mhz)下的非常低的功率的正弦(sin)波，并且测量以实部分量和虚部分量的形式的复阻抗，或：

z(jω)＝r+jx(19)

通过使用纳瓦功率和频谱高效正弦波源而不是在时域反射测量仪中使用的的广谱单位阶跃脉冲，本方法需要少得多的功率，通常远小于监管机构要求的10μa，这将患者电流限制在安全的水平内。

假设故障是部分或完全开路的形式，或部分或完全短路的形式，故障的阻抗幅度和位置均可辨别。图8示出了正常或未破裂的设备(在本文中称为标称导管)和关于距离(距离d1)具有10k欧姆“开路”故障(串联rfault>1m欧姆)的故障设备(在本文所给出的示例中，该设备可以是导管)的在65mhz下的近侧端测得阻抗。图9显示了标称导管以及关于距离具有10k欧姆的“开路”故障的故障导管的在100mhz下的近侧端测得阻抗。图10显示了标称导管以及关于距离具有2欧姆的“短路”故障的故障导管的在65mhz下的近侧端测得阻抗。图11显示了标称导管以及关于距离具有2欧姆的“短路”故障的故障导管的在100mhz下的近侧端测得阻抗。处理单元44和/或阻抗测量设备52可将近侧端测得阻抗与标称导管的近侧端阻抗相比较以确定是否存在故障状况。即，标称导管的已知近侧端测量可被用作阈值或参照测量，以用于与来自潜在故障设备的测得阻抗相比较。

尽管标称导管的实部和虚部阻抗相对于d1保持相对恒定，但是故障导管的实部和虚部阻抗分量与标称导管的阻抗相差很大。例如，如果故障导管的测得阻抗的实部re{zmeas,f＝65m}在65mhz下大约等于3欧姆，并且故障导管的虚部分量im{zmeas,f＝65m}在65mhz下大约等于-150欧姆，那么故障位置与近侧端相距约1英尺，并且损坏为开路或断线。另一其他正常的线对可呈现100欧姆的接近恒定的实部阻抗，其中电抗可忽略不计，或处于im{zmeas}～0欧姆之间。

然而，除非在第二频率下测试阻抗，否则单个频率的结果可能会使故障类型(即，短路或开路)和故障位置不明确。用户可能仅知道例如其在位置“a”处具有“开路”故障或在位置“b”处具有“短路”故障。下述方法可被用于移除该不明确性并且提供单故障解决方案。假设在距细长体的近侧端一英尺处存在“开路”或串联故障。依据图8中的65mhz图，实部阻抗分量可能稍微大于0(re{zin,f＝65m}～3欧姆)并且虚部阻抗分量im{zin,f＝65m}可能约为-150欧姆。参照图10中的65mhz图，位于距细长体远侧端两英尺(或大约距近侧端四英尺)的“短路”的结果是不明确的，因为其在细长体近侧端的阻抗可能几乎相同。可通过在第二频率下测量线对解决该不明确性。例如，如果近侧端输入阻抗是在100mhz下测得的，那么相同的“开路”故障将解析其实部分量为re{zin,f＝100m)}大约等于2欧姆，而虚部分量将减少到im{zin,f＝100m}大约-100欧姆。由于虚部(如果它实际上是“短路”)将随后需要解析为im{zin,f＝100m}～0欧姆，其与在100mhz下实际测得的“开路”结果(im{zin,f＝100m}等于-100欧姆)非常不同，因此该结果不再对于距远侧端两英尺的“短路”存在不明确。因此，唯一正确的推理为在距细长体的近侧端一英尺处发生了“开路”或串联故障。

发生器处理单元44可包括微控制器，该微控制器具有编码指令组以用于执行本方法的算法。微控制器可首先配置发生器继电器以及信号路径以呈现期望的通路，该通路从电极分配系统向前至医疗设备或导管12，或者向后通路返回至pfa或rf消融能量发生器14。接下来，微控制器可指令阻抗测量设备52以在两个频率(例如，在50mhz到100mhz之间)下对所选择的信号路径执行阻抗测量。微控制器可随后将以下四个值与针对第一和第二频率以及给定通路的开路以及短路阻抗的预制表列表相比较：(1)在第一频率下呈现的近侧端实部阻抗分量；(2)在第一频率下呈现的近侧端虚部阻抗分量；(3)在第二频率下呈现的对应的近侧端实部阻抗分量；以及(4)在第二频率下呈现的对应的近侧端虚部阻抗分量。随后，通过利用最小化四个阻抗的标称表组与测得数据之间的平方和根误差的相关性，微控制器可标识故障的类型以及故障的位置。

虽然上文所述的过程是关于具有“开路”或“短路”故障的示例性导管讨论的，但是相同的过程可应用于系统10的整体，而不是仅应用于与系统一同使用的设备12。例如，向后通路可以在ceds16以及ceds16与pfa或rf发生器14之间的互连线缆之间被建立，并且在发生器14内部继续直至发生器能源递送电路内的半桥系统80(在图12中被称作h桥)。类似于方程(9)的导管通路传输，该系统通过将可以通过检查图12看到的各项链接在一起来构造。当方程(20)不包含故障项时，假设“开路”或“短路”故障[zf]将会被添加在各项中的两个之间以生成数据表格组以存储在微控制器的用于与实际系统相比较的编码指令组，如先前在导管故障示例和方程(9)中所示。

从图12的阻抗测量仪的角度来看的ceds至发生器通路的标称输入阻抗可以随后通过替换如方程(8)中指定的行和列的项来找到。

方程(20)中的额外项表示在超高频(vhf，通常在50mhz到100mhz之间，即50mhz<f<100mhz)测试频率下的不连续或无线电波反射位置。例如，连接器可增加相对于线缆线对的串联电感并且引起反射；因此，项和其位置应当是传输通路的部分。另一示例是h桥递送绝缘栅双极晶体管(igbt)和发生器至ceds治疗连接线缆之间存在大型患者保护真空继电器。尽管大型继电器不会在音频频率范围pfa治疗能量下引起反射(即，它们在此频率下从反射计的角度来看是不可见的)，但是它们在使用vhf的情况下会变得更为显著，其中他们将在测试通路中引起反射。然而，这些不连续在标称设计中很容易被发现作为集总串联或并联阻抗，并且因此可以作为添加到通路方程(20)的项来容易地管理。方程(20)的项对于标称系统是先验已知的。

通过向方程(20)添加任意串联或并联故障，可以生成类似于图8-11中所示的阻抗图，并且随后以用于比较系统10(例如，场pfa发生器系统)的实际测量的通路故障算法的查找或参照表的形式被存储在微控制器编码指令内。假设评估频率处于50mhz到100mhz之间(50mhz<f<100mhz)，故障位置的分辨率可能优于1厘米，确定短路或开路故障的概率接近98％。

为了确保系统10正常运行并且使用安全，用户可执行操作前(或后)功能测试以确认所有递送通路均处于标称操作状况。在开始操作之前，可能会发生通路损坏或故障，诸如盐水或血液进入发生器至ceds线缆的端并覆盖高电压递送连接、或连接器引脚弯曲或缺失、或线缆中线的断裂。如果存在上述故障中的任一个，那么在第一次递送治疗能量时，电弧将确保可损坏额外的通路部件(除了原始故障之外)，诸如，线缆、连接器或发生器电部件。因此，操作前测试在标识诸如可轻松地清理并且干燥的故障(其是连接器内部的流体污染的情况下)中是有用的。这种测试或检查可以在递送后尽快地应用，在该情况下，发生器的故障系统标识并且通知用户在过量或不足的电流、充电或功率的形式中的不适当的治疗能量。示例可以是微处理器的标识故障，诸如导管延伸线缆中的“短路”。通过提供标识特定位置的能力，并且从而标识特定的故障项，微处理器能够将该信息传送至用户并推荐更换导管延伸线缆，而不是提供存在以下三个(或更多)故障中的一个的不明确的结果：导管延伸线缆故障、导管故障或ceds故障。后两种故障的后果严重并对产生额外患者风险：疑似故障导管需要被移出并替换以便完成pfa治疗进程；损坏的ceds可能会迫使用户完全终止该进程。在用户替换导管延伸线缆时，系统可执行后续通路检查以确认系统处于恰当的运行状态。对客户的益处是对设备问题提供特定补救措施的快速方法，从而将执行现场维护所需的用户时间和劳力最小化，这在心脏内手术过程中的情况下是必要的。

进一步地，rf脉冲不仅可以通过频率区分，还可以通过移送模式来被区分。在多导体引线的情况下，相似的脉冲组可以应用至所有电极38。例如，对于具有九个电极(e1-e9)的设备，能量可以以如下模式被递送至电极38：e1到e2、e2到e3、e3到e4、e4到e5、e5到e6、e6到e7、e7到e8以及e8到e9。通过检查各种电极组合可标识故障。

图13-图15示出了信息显示的非限制性示例。在图13和图14中，有关故障的信息在矩阵中示出，该矩阵指示哪些线被损坏(如有的话)。在图15中，相对于设备的图像示出有关故障的信息，其告知用户故障位于设备内的哪个位置。两种格式均可快速且清楚地向用户传送故障状况，由此使得向患者的能量递送能够尽快被终止或修改。

图16和图17中示出了示例性数据，其示出电极、电极e6的阻抗测量值(幅度和相位分量两者)，其显示出受损的迹象。如图16中所示，故障电极e6随时间的幅度测量大于其他电极(在本示例中，电极e1-e6以及电极e7-e9)随时间的幅度测量。相反地，如图17中所示，故障电极e6随时间的相位测量小于其他电极(在本示例中，电极e1-e6以及电极e7-e9)随时间的相位测量。

本领域技术人员应当理解，本实施例不限于以上在本文中已具体示出并描述的内容。另外，除非作出与以上相反的提及，应该注意所有附图都不是按比例的。鉴于以上教导，各种修改和变体都是可能的。