用于标测局部激活时间的系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月17日提交的美国临时申请no.62/507,289的权益，其通过引用并入本文，如同在本文完全阐述一样。

本公开总体上涉及心脏治疗程序，诸如心脏消融。特别地，本公开涉及用于生成局部激活时间标测图的系统、设备和方法。

背景技术：

电生理学标测，以及更特别地，心电图标测，是许多心脏和诊断和治疗程序的一部分。然而，随着此类程序的复杂性增加，所使用的电生理学标测图必须在质量、密度以及它们的生成的速度和生成的便利性方面增加。

电生理学研究可以包括创建局部激活时间(“lat”)标测图。lat标测图可以例如向从业者提供对关于心律失常如何在整个心腔中传播的了解。

然而，使用现有的lat标测图可视化某些心律失常，诸如室上性和/或室性期外收缩，可能是具有挑战性的。

技术实现要素：

本文公开的是一种从多个电生理学数据点标测局部激活时间的方法，该方法包括以下步骤：计算多个电生理学数据点的lat范围；将lat范围分成至少第一lat子范围和第二lat子范围；定义至少落入第一lat子范围内的多个电生理学数据点的第一子集和落入第二lat子范围内的多个电生理学数据点的第二子集；以及生成至少使用第一标测子约定的多个电生理学数据点的第一子集的第一lat子标测图和使用第二标测子约定的多个电生理学数据点的第二子集的第二lat子标测图。

在本公开的实施例中，第一标测子约定与第二标测子约定连续。例如，第一标测子约定可以包括第一色谱，并且第二标测子约定可以包括与第一色谱连续的第二色谱。作为另一个示例，第一标测子约定可以包括第一灰度范围，并且第二标测子约定可以包括与第一灰度连续的第二灰度范围。作为又一个示例，第一标测子约定可以包括第一图案密度范围，并且第二标测子约定可以包括与第一图案密度范围连续的第二图案密度范围。

可以将第一标测子约定和第二标测子约定缩放到它们相应的lat子范围。例如，第一标测子约定可以线性缩放到第一lat子范围，并且第二标测子约定可以线性缩放到第二lat子范围。可替代地，可以将第一标测子约定对数缩放到第一lat子范围，并且可以将第二标测子约定对数缩放到第二lat子范围。

根据本公开的各方面，第一lat子范围覆盖小于lat范围的50％，并且第二lat子范围覆盖大于lat范围的50％。例如，第一lat子范围可以覆盖lat范围的约5％，并且第二lat子范围可以覆盖lat范围的约95％。

该方法还可以包括收集附加的电生理学数据点，然后重复，包括多个电生理学数据点中的附加电生理学数据点，步骤如下：重新计算多个电生理学数据点的lat范围；将lat范围分成至少第一lat子范围和第二lat子范围；以及定义至少落入第一lat子范围内的多个电生理学数据点的第一子集和落入第二lat子范围内的多个电生理学数据点的第二子集；以及生成至少使用第一标测子约定的多个电生理学数据点的第一子集的第一lat子标测图和使用第二标测子约定的多个电生理学数据点的第二子集的第二lat子标测图。

在本公开的附加方面，该方法还可以包括在三维心脏模型上输出至少第一lat子标测图和第二lat子标测图的图形表现形式。

本文还公开了一种标测局部激活时间的方法，包括：接收心脏的至少一部分的lat标测图，其中lat标测图与标测约定相关联；计算lat标测图的lat范围；将lat范围分成多个lat子范围；并且将lat标测图分成多个lat子标测图，其中多个lat子标测图对应于多个lat子范围，其中多个lat子标测图的每个lat子标测图与多个标测子约定的相应的标测子约定相关联。

多个标测子约定可以是连续的，并且可以共同组成标测约定。例如，标测约定可以包括色谱、灰度和/或图案密度范围。

该方法还可以包括在三维心脏模型上输出多个lat子标测图的图形表现形式。

根据本发明的各方面，该多个lat子范围包括第一lat子范围和第二lat子范围，其中第一lat子范围小于lat范围的50％(例如，lat范围的约5％)，并且第二lat子范围大于lat范围的50％(例如，lat范围的约95％)。

本公开还提供了一种用于标测局部激活时间的系统，包括标测处理器，该标测处理器被配置为：接收心脏的至少一部分的lat标测图作为输入，其中lat标测图与标测约定相关联；计算lat标测图的lat范围；将lat范围分成多个lat子范围；并且将lat标测图分成多个lat子标测图，其中多个lat子标测图对应于多个lat子范围，其中多个lat子标测图的每个lat子标测图与多个标测子约定的相应标测子约定相关联。

该系统还可以包括输出处理器，该输出处理器被配置为在三维心脏模型上输出多个lat子标测图的图形表现形式。

通过阅读以下描述和权利要求以及阅读附图，本发明的前述和其它方面、特征、细节、效用和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是示例性电解剖标测系统的示意图。

图2描绘了可以结合本公开的各方面使用的示例性导管。

图3是根据本文公开的示例性实施例可以遵循的代表性步骤的流程图。

图4是根据本文阐述的代表性lat标测图。

虽然公开了多个实施例，但是通过以下详细描述，本公开的其它实施例对于本领域技术人员将变得显而易见，所述详细描述示出并描述了说明性实施例。因此，附图和详细描述本质上应该被认为是说明性的而非限制性的。

具体实施方式

本公开提供了用于生成局部激活时间(“lat”)标测图的系统、设备和方法。出于说明的目的，将结合期外收缩的标测来描述本公开的各方面。然而，应该理解的是，本文的阐述可以应用于其它环境中且具有良好的优势(例如，在其它电生理学标测图的创建中)。

图1示出了示例性电解剖标测系统8的示意图，该系统用于通过导航心脏导管并测量在患者11的心脏10中发生的电活动并且三维地标测电活动和/或与如此测量的电活动有关或代表的信息进行心脏电生理学研究。例如，系统8可用于使用一个或多个电极创建患者心脏10的解剖模型。系统8还可用于测量沿心脏表面的多个点处的电生理学数据，并将测量的数据与测量电生理学数据的每个测量点的位置信息相关联，例如以创建患者心脏10的诊断数据标测图。在一些实施例中，并且如本文进一步讨论的，系统8可以生成lat标测图。

如本领域普通技术人员将认识到的，并且如下面将进一步描述的，系统8确定对象的定位，并且在一些方面，确定通常在三维空间内的定向，并将那些定位表达为相对于至少一个参考确定的位置信息。

为了简化说明，患者11被示意性地描绘为椭圆形。在图1所示的实施例中，示出了三组表面电极(例如，贴片电极)应用于患者11的表面，定义了三个大致正交的轴，在此称为x轴、y轴和z轴。在其它实施例中，电极可以放置在其它布置中，例如特定身体表面上的多个电极。作为另一替代方案，电极不需要在身体表面上，而是可以放置在身体内部。

在图1中，x轴表面电极12、14沿着第一轴施加到患者，诸如在患者的胸部区域的侧面上(例如，施加到患者的每个臂下面的皮肤)，并且可以被称为左电极和右电极。y轴电极18、19沿着大致垂直于x轴的第二轴(诸如沿着患者的大腿内侧和颈部区域)施加到患者，并且可以被称为左腿电极和颈部电极。z轴电极16、22沿着与x轴和y轴二者均大致正交的第三轴(诸如沿着胸部区域中的患者的胸骨和脊柱)施加，并且可以被称为胸部电极和背部电极。心脏10位于这些表面电极对12/14、18/19和16/22之间。

附加的表面参考电极(例如，“腹部贴片”)21为系统8提供参考和/或接地电极。腹部贴片电极21可以是固定的心内电极31的替代物，将在下面进一步详述描述。此外，还应当理解，患者11可以具有适当位置的大多数或所有的传统心电图(“ecg”或“ekg”)系统导联。在某些实施例中，例如，可以利用一组标准的12个ecg导联来感测患者心脏10上的心电图。该ecg信息可用于系统8(例如，它可以被提供作为计算机系统20的输入)。只要ecg导联被很好地理解，并且为了图中的清楚起见，在图1中仅示出了单个导联6及其与计算机20的连接。

还示出了具有至少一个电极17的代表性导管13。在整个说明书中，该代表性导管电极17被称为“游移电极”、“移动电极”或“测量电极”。通常，将使用导管13上或多个此类导管上的多个电极17。在一个实施例中，例如，系统8可以包括设置在患者的心脏和/或脉管系统内的十二个导管上的六十四个电极。当然，该实施例仅是示例性的，并且可以使用任何数量的电极和导管。

同样地，应当理解，导管13(或多个此类导管)通常经由一个或多个引导器并使用熟悉的程序引入患者的心脏和/或脉管系统中。出于本公开的目的，图2中示出了示例性多电极导管13的一部分。在图2中，导管13通过经中隔鞘35延伸到患者心脏10的左心室50中。使用经中隔对左心室的接近是众所周知的，并且对于本领域普通技术人员来说是熟悉的，并且在此不需要进一步描述。当然，导管13也可以以任何其它合适的方式引入心脏10中。

导管13包括在其远侧末端上的电极17，以及在所示实施例中沿其长度间隔开的多个附加测量电极52、54、56。通常，相邻电极之间的间隔是已知的，但应该理解的是，电极可以不沿导管13均匀间隔或彼此尺寸相等。由于这些电极17、52、54、56中的每一个电极位于患者体内，因此系统8可以同时收集电极中的每个电极的定位数据。

类似地，电极17、52、54和56中的每一个电极可以用于从心脏表面收集电生理学数据。普通技术人员将熟悉用于获取和处理电生理学数据点的各种方式(包括例如接触和非接触电生理学标测二者)，从而对于理解本公开的技术而言，其进一步的讨论是不必要的。同样地，本领域熟悉的各种技术可以用于从多个电生理学数据点生成图形表现形式。在普通技术人员将理解如何从电生理学数据点创建电生理学图的范围内，本文仅在理解本公开所必需的程度上描述其各方面。

现在回到图1，在一些实施例中，在第二导管29上示出了可选的固定参考电极31(例如，附接到心脏10的壁)。出于校准目的，该电极31可以是固定的(例如，附接到心脏壁上或附近)，或者与游移电极(例如，电极17)以固定的空间关系设置，并且因此可以称为“导航参考”或“局部参考”。除了上述表面参考电极21之外或作为上述表面参考电极21的替代，可以使用固定的参考电极31。在许多情况下，心脏10中的冠状窦电极或其它固定电极可以用作测量电压和位移的参考；也就是说，如下所述，固定参考电极31可以定义坐标系的原点。

每个表面电极耦合到多路开关24，并且通过在计算机20上运行的软件选择表面电极对，该计算机将表面电极耦合到信号发生器25。可选择地，可以除去开关24并且可以提供信号发生器25的多个(例如，三个)实例，每个测量轴(即，每个表面电极配对)一个实例。

计算机20可以包括例如传统的通用计算机、专用计算机、分布式计算机或任何其它类型的计算机。计算机20可以包括一个或多个处理器28，诸如单个中央处理单元(“cpu”)，或多个处理单元，通常称为并行处理环境，其可以执行指令以实践在此所述的各个方面。

通常，由一系列驱动和感测的电偶极子(例如，表面电极对12/14、18/19和16/22)生成三个名义上正交的电场，以便实现生物导体中的导管导航。可替代地，可以分解这些正交场，并且可以将任何表面电极对作为偶极子驱动，以提供有效的电极三角测量。同样地，电极12、14、18、19、16和22(或任何数量的电极)可以放置在任何其它有效布置中，用于驱动电流到心脏中的电极或感测来自心脏中的电极的电流。例如，多个电极可以放置在患者11的背部、侧面和/或腹部。另外，此类非正交方法增加了系统的灵活性。对于任何期望的轴，跨越游移电极(其来源于预定的一组驱动(源-汇)配置)测量的电位可以代数地组合以产生与通过简单地沿正交轴驱动均匀电流所获得的相同的有效电位。

因此，表面电极12、14、16、18、19、22中的任何两个电极可以被选择为相对于接地参考(诸如腹部贴片21)的偶极子源极和漏极，而未激发的电极测量相对于接地参考的电压。放置在心脏10中的游移电极17受到来自电流脉冲的电场并且相对于接地(诸如腹部贴片21)被测量。实际上，心脏10内的导管可以包含比所示的十六个更多或更少的电极，并且可以测量每个电极的电位。如前所述，至少一个电极可以固定到心脏的内表面以形成固定参考电极31，该固定参考电极31也相对于接地(诸如腹部贴片21)被测量，并且该固定参考电极可以被定义为系统8相对于其测量位置的坐标系的原点。来自表面电极、内部电极和虚拟电极中的每一个电极的数据集都可以用于确定心脏10内的游移电极17的定位。

系统8可以使用测量的电压来确定心脏内电极(诸如相对于参考定位(诸如参考电极31)的游移电极17)在三维空间中的定位。即，在参考电极31处测量的电压可以用于定义坐标系的原点，而在游移电极17处测量的电压可以用于表达游移电极17相对于原点的定位。在一些实施例中，坐标系是三维(x，y，z)笛卡尔坐标系，但是也可以考虑其它坐标系，诸如极坐标系、球坐标系和圆柱坐标系。

从前面的讨论中应该清楚，当表面电极在心脏上施加电场时，测量用于确定心脏内电极定位的数据。电极数据还可以用于创建呼吸补偿值，该呼吸补偿值用于改善电极定位的原始位置数据，如例如在美国专利no.7,263,397中所描述的，该专利的全部内容通过引用并入本文。电极数据还可以用于补偿患者身体阻抗的变化，例如在美国专利no.7,885,707中所描述的，该专利的全部内容也通过引用并入本文。

因此，在一个代表性实施例中，系统8首先选择一组表面电极，并且然后用电流脉冲驱动它们。在输送电流脉冲的同时，测量和存储电活动，诸如用剩余表面电极和体内电极中的至少一个电极测量的电压。可以如上所述执行诸如呼吸和/或阻抗偏移的伪像的补偿。

在一些实施例中，系统8是雅培实验室的ensite^tmvelocity^tm或ensiteprecision^tm心脏标测和可视化系统。然而，其它定位系统可以与本阐述结合使用，包括例如生物传感韦伯斯特公司的carto导航和定位系统、北方数字公司的系统、sterotaxis’磁导航系统，以及雅培实验室的mediguide^tm技术。

以下专利中描述的定位和标测系统(所有这些专利均以引用的方式整体并入本文)也可以与本发明一起使用：美国专利no.6,990,370；6,978,168；6,947,785；6,939,309；6,728,562；6,640,119；5,983,126；和5,697,377。

本公开的各方面涉及生成lat标测图。因此，系统8还可以包括lat标测模块58，其可以用于生成lat标测图。

lat标测图是一种电生理学标测图。本领域普通技术人员将理解，电生理学标测图(包括但不限于lat标测图)包括多个电生理学数据点，并且每个电生理学数据点进而包括测量的电生理学数据(例如，电生理学信号，诸如心脏电描记图(“egm”))和定位数据(例如，关于导管13和/或其上的电极17、52、54、56的定位的信息)二者，允许将测量的电生理学信息与空间中的特定定位相关联(也就是说，允许将测量的电生理学信息解释为患者心脏某个点的电活动的指示)。

本领域普通技术人员还将熟悉电生理学数据点的收集以及由此电生理学标测图的创建的各个方面。然而，仅作为示例，美国专利申请公开no.2015/0057507描述了用于电生理学数据点的收集以及可以应用本公开的阐述的电生理学标测图的创建的各种方法和系统，其通过引用并入本文，如同在本文中完全阐述一样。

将参考如图3所示的代表性步骤的流程图300来解释根据本阐述的标测lat(诸如来自多个电生理学数据点)的一种示例性方法。在一些实施例中，例如，流程图300可以表示可以由图1的电解剖标测系统8执行的若干示例性步骤(例如，通过处理器28和/或lat标测模块58)。应该理解，下面描述的代表性步骤可以是硬件实现或软件实现的。出于解释的目的，术语“信号处理器”在本文中用于描述本文阐述的基于硬件的实现方式和基于软件的实现方式二者。

在框302中接收用于心脏的至少一部分的lat图。本领域普通技术人员将理解，在框302中接收的lat图包括多个电生理学数据点，每个数据点具有相关联的lat(除了其它定位和电生理学信息之外)。

本领域普通技术人员还将认识到，lat标测图可以与标测约定相关联，诸如色谱、灰度、图案密度范围等。当例如在三维心脏模型上渲染lat标测图的图形表现形式时，该标测约定可以应用于lat标测图数据。在本领域普通技术人员通常熟悉电生理学标测图(包括lat标测图)的图形表现形式的范围内，对于理解本公开内容而言，其进一步的相同的细节是不必需的。

在框304中，计算lat范围。lat范围是lat标测图内最早和最新lat之间的差异。

在框306中，将lat范围分成多个lat子范围。根据本公开的各方面，lat范围被分成覆盖小于lat范围的50％的第一lat子范围和覆盖lat范围的剩余部分的第二lat子范围。例如，在本文公开的实施例中，第一lat子范围覆盖lat范围的最早的5％，而第二lat子范围覆盖lat范围的剩余95％。换句话说，根据本公开的各方面，lat子范围共同构成lat范围。然而，还考虑lat子范围共同构成小于整个lat范围(例如，如果lat范围的一部分对于从业者不感兴趣，则lat范围的那部分不需要反映在lat子范围内)。如下所述，通过将lat范围划分为子范围，当以图形方式表示相对于其它lat子标测图的一些lat子标测图时，可以实现增加的粒度。

在框308中，将lat标测图分成多个lat子标测图。通常，lat子标测图的数量将对应于lat子范围的数量(例如，对于两个lat子范围，将存在两个lat子标测图，一个对应于每个lat子范围)。

因此，例如，可以通过识别lat标测图中具有落入第一lat子范围内的lat的多个电生理学数据点的第一子集来生成第一lat子标测图。类似地，可以通过识别lat标测图中具有落入第二lat子范围内的lat的多个电生理学数据点的第二子集来生成第二lat子标测图。

lat子标测图中的每个lat子标测图还将具有相关联的标测子约定。期望标测子约定是连续的并且共同覆盖lat标测图的标测约定。

根据本公开的一些方面，将标测子约定线性缩放到它们相应的lat子范围。在本公开的其它方面，将标测子约定对数地缩放到它们相应的lat子范围。当然，在不脱离本阐述的范围的情况下，可以以其它方式将标测子约定缩放到它们相应的lat子范围。此外，可以考虑缩放的组合(例如，一个标测子约定可以线性缩放到其相应的lat子范围，而另一个标测子约定可以对数地缩放到其相应的lat子范围)。

例如，如果标测约定是色谱(例如，白色到紫色)，则第一lat子标测图可以具有第一标测子约定，该第一标测子约定是线性缩放到第一lat子范围的第一色谱(例如，白色到橙色)，并且第二lat子标测图可以具有第二标测子约定，该第二标测子约定是线性缩放到第二lat子范围的第二色谱(例如，黄色到紫色)。

作为另一示例，如果标测约定是灰度，则第一lat子标测图可以具有第一标测子约定，该第一标测子约定是线性缩放到第一lat子范围的第一灰度范围，并且第二lat子标测图可以具有第二标测子约定，该第二标测子约定是线性缩放到第二lat子范围的第二灰度范围。

同样地，如果标测约定是图案密度范围，则第一lat子标测图可以具有第一标测子约定，该第一标测子约定覆盖总图案密度范围的第一部分并且线性缩放到第一lat子范围，并且第二lat子标测图可以具有第二标测子约定，该第二标测子约定覆盖总图案密度范围的剩余部分并且线性地缩放到第二lat子范围。

在其它实施例中，标测子约定是不连续的。例如，第一标测子约定可以是色谱，而第二标测约定可以是灰度范围。

可以在框310中输出lat子标测图的图形表现形式。例如，图4是根据前述公开内容生成的说明性图形表现形式400(例如，由lat模块58生成并在图1的显示器23上输出)。如图4中所示，图形表现形式400利用第一标测子约定(例如，灰度范围)402来描绘lat的最早5％(例如，约-300ms至约-260ms)和第二标测子约定(例如，灰度范围)404来描绘lat的剩余95％(例如，约-250ms至约350ms)。

可以在框312中开始添加附加的电生理学数据点。在框312中收集一个(或多个)附加的电生理学数据点之后，该过程可以返回到框304以重新计算lat范围，重新划分lat范围，以及重新生成lat子标测图以包括新收集的电生理学数据点。

当标测期外收缩时，本阐述可以具有良好的优势。具体地，本阐述允许通过对lat的最早的5％使用专用标测子约定来提高最早激活定位的可视化(与在单个标测约定中包括所有lat相反)。作为这种提高的可视化的一个示例，本阐述允许整体非线性但是由多个线性标测子约定组成的标测约定，从而通过允许从业人员对特别感兴趣的一个或多个lat子范围的图形粒度增加，提高了整个lat范围的一部分(或多个部分)的可视化。

尽管上面已经以一定程度的特殊性描述了若干实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对所公开的实施例进行多种改变。

例如，本文的阐述可以扩展到lat范围的两个以上的子范围。

作为另一个实例，本文的阐述可以实时(例如，在电生理学研究期间)或在后处理期间(例如，在较早时间执行的电生理学研究期间收集的电生理学数据点)应用。

所有方向参考(例如，上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针和逆时针)仅用于识别目的以辅助读者对本发明的理解，并且不会产生限制，特别是关于本发明的位置、定向或用途。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)将被广义地解释，并且可以包括元件连接和元件之间的相对移动之间的中间构件。因此，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且彼此处于固定关系。

旨在将以上描述中包含的或附图中示出的所有内容解释为仅是说明性的而非限制性的。在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神的情况下，可以进行细节或结构的改变。