一种用于识别心房纤颤电描记图中的激活的系统的制作方法

本实用新型整体涉及电生理学领域，并且具体地讲，涉及诸如心房纤颤的心律失常。

背景技术：

心房纤颤是一种异常心律，其特征在于心房的快速且不规则的搏动。通常，心房纤颤心电图的形状在不同的解剖位点上和/或在记录的持续时间内变化。因此，注记电描记图信号以确定局部激活时间(lat)的常规方法不适合于这种类型的心律失常。

公开内容通过引用并入本文的美国专利申请公开2015/0208942描述了心脏的导管插入术，其通过以下方式执行：将具有电极的探头插入活体受检者的心脏中，记录来自所述心脏中的某一位置处的所述电极中的一个电极的双极电描记图和单极电描记图，以及定义双极电描记图的电势的变化率超过预先确定的值的感兴趣窗口。注记在单极电描记图中建立，其中该注记表示感兴趣窗口内单极电描记图的电势的最大变化率。将品质值指定至注记，并且生成其中包括注记及其品质值的心脏的一部分的3维标测图。

技术实现要素：

我们已经针对与心房纤颤相关的特定现实技术问题(诸如上文在背景技术中描述的问题)开发了技术解决方案。我们的技术解决方案(其不能由人类执行)为执行电生理(ep)规程的医师提供一致的注记结果(例如，实时的)，例如该规程在心房纤颤期间应用于从标测导管(其可以设置在例如活体心脏内)读取的双极信号时。以本文描述的实施方案的形式设计了本实用新型的技术特征以改善ep系统的功能，并由此改善经历ep规程的受试者的健康。

我们注意到，我们的技术解决方案无法直接在通用计算机上实施，因为我们的解决方案需要实现专门为ep规程设计的各种不加，例如，用于绘制电描记图信号的ep导管，以及ep导管上的允许系统确定电描记图信号源自的活体跳动心脏上的部位的传感器。例如，如本文所描述和说明的，我们的技术解决方案解决了标测和测量心房纤颤(现实生活现象)和注记源自其的心内信号的问题。因此，我们的技术解决方案推进了ep技术，以达到标测和注记源自心房纤颤的心内信号所必需的发明概念和技术特征。

因此，根据本实用新型的一些实施方案，提供了一种包括电接口和处理器的系统。处理器被配置成经由电接口接收由与受试者心脏组织接触的至少一个电极感测的信号，该信号跨越各自具有长度t1的连续时间段并包括多个信号点。处理器进一步被配置成计算时间段的相应阈值，以及选择点集合，该点集合对于每个时间段包括时间段内的最大量值的信号点，前提条件是最大量值大于时间段的阈值。处理器进一步被配置成从集合移除在彼此的间隔t2内的任何一对选定点中的一个，t2小于t1，以及在移除之后产生输出，该输出基于集合中的对应于组织的相应电激活的剩余点。

在一些实施方案中，处理器被配置成在受试者的心脏经历心房纤颤时接收信号。

在一些实施方案中，t1在约80ms与约120ms之间。

在一些实施方案中，t2在约80ms与约120ms之间。

在一些实施方案中，

间隔是第一间隔，

时间段包括第一时间段、紧接在第一时间段之后的第二时间段、以及紧接在第二时间段之后的第三时间段，

点集合包括第一时间段中的第一时段信号点和第二时间段中的第二时段信号点，

处理器进一步被配置成：

识别从第一时段信号点起的第二间隔t3内的信号的第一全局极值，以及

识别从第二时段信号点起的第二间隔内的信号的第二全局极值，并且

处理器被配置成将第三时间段的阈值计算为以下的乘积：(a)小于一的系数，以及(b)在(i)第一全局极值的第一全局极值量值和(ii)第二全局极值的第二全局极值量值中的最小值。

在一些实施方案中，系数在约0.1与约0.5之间。

在一些实施方案中，t3为约250ms至约350ms。

在一些实施方案中，处理器被配置成从在彼此的t2内并且分别不在任何一个其他选定点的t2内的任何一对选定点中移除该对中相比于该对中的另一个点具有较小量值的一个点。

在一些实施方案中，处理器被配置成通过注记信号来产生输出，以指示集合中的剩余点对应于相应电激活。

在一些实施方案中，处理器被配置成通过以下方式生成输出：

通过计算集合中的剩余点中的两点之间的至少一个时间间隔，根据集合中的剩余点计算电激活周期的长度，以及

显示周期的长度。

根据本实用新型的一些实施方案进一步提供了一种方法，该方法包括接收由与受试者心脏组织接触的至少一个电极提供的信号，该信号跨越各自具有长度t1的连续时间段并包括多个信号点。该方法还包括计算时间段的相应阈值，以及选择点集合，该点集合对于每个时间段包括时间段内的最大量值的信号点，前提条件是最大量值大于时间段的阈值。该方法还包括从集合移除在彼此的间隔t2内的任何一对选定点中的一个，t2小于t1，以及产生输出，该输出基于集合中的对应于组织的相应电激活的剩余点。

应当注意，在解释心内信号方面经验丰富的技术人员不能提供本文所述的技术特征，至少是因为解释心房纤颤信号的固有困难，和/或由于可以几乎实时提供本文所述的解决方案的事实。例如，可以在接收信号的10秒、五秒或一秒内注记信号。

结合附图，通过以下对本实用新型的实施方案的详细描述，将更全面地理解本公开，其中：

附图说明

图1是根据本实用新型的一些实施方案的用于注记电描记图信号的系统的示意图；

图2是根据本实用新型的一些实施方案的电描记图信号中的激活点的识别的示意图；以及

图3是根据本实用新型的一些实施方案的用于注记电描记图信号的方法的流程图。

具体实施方式

概述

在一些情况下，医师可能希望理解电激活的波前在每个心动周期期间的传播通过受试者的心脏组织的方式。在此类情况下，可以使用多个电极来感测或记录心脏组织上的不同相应部位处的电描记图信号。对于每个信号，医师可能尝试识别任何电激活点，即信号中的对应于波前穿过获取信号的部位的实例的任何点。然而，不幸的是，在心房纤颤或其他心律失常的情况下，即使对于有经验的ep医师来说，也可能由于电描记图信号的不规则性和/或可变性而难以识别任何激活点。例如，常规电描记图包括清楚地指示激活的规则间隔尖峰值，然而不规则电描记图可能表现出各种不同的形式并且可能包括紧密连续的许多小峰值，其中没有峰值清楚地指示激活。

为了解决该挑战，本实用新型的实施方案提供了用于即使在表现出心房纤颤或其他心律失常行为的电描记图中也能自动识别激活点的技术。根据这些技术，处理器将信号分成各自具有预定义长度t1的连续时间段，t1通常略大于最小预期周期长度(即，电激活周期的最小预期长度)。在每个时间段中，处理器识别正峰值或负峰值，其量值大于时间段中任何其他点的量值并且也大于动态计算的阈值(假设存在这样的峰值)。这些峰在本文中称为“候选激活点”，因为每个峰可以对应于激活。

接下来，处理器迭代所识别的候选激活点。对于在彼此的间隔t2内的任何一对这些点(t2通常在最小预期周期长度附近)，处理器丢弃两个点中的一个。然后假设剩余的候选点是对应于不同相应激活的激活点。

最后，处理器注记信号以指示剩余候选点对应于不同的相应激活，和/或显示基于对应于不同相应激活的这些点的其他输出。例如，处理器可以根据点的相应时间计算周期长度并然后显示周期长度，例如通过在电解剖图中包括周期长度。可替代地或另外地，通过处理从不同的组织区域获取的多个信号，处理器可以计算组织的激活序列，即在每个心动周期期间激活区域的序列。

如本文所用，针对任何数值或范围的术语“约”或“大约”指示允许部件或元件的集合实现如本文所述的其预期要达到的目的的合适的尺寸公差。更具体地，“约”或“大约”可指列举值的值±10％的范围，例如“约90％”可指81％至99％的值范围。另外，如本文所用，术语“患者”、“宿主”、“用户”和“受检者”是指任何人或动物受检者，并不旨在将系统或方法局限于人使用，但本主题发明在人类患者中的使用代表优选的实施方案。

系统描述

首先参考图1，其为根据本实用新型的一些实施方案的用于注记电描记图信号22的系统21的示意图。

图1示出了操作ep导管29的ep医师27，该ep导管的远侧端部31被设置在受检者25的心脏23内。当医师27沿着心脏的内膜或心外膜表面移动导管29的远侧端部31时，导管的远侧端部处的与心脏组织接触的一个或多个电极感测由组织产生的电描记图信号22。例如，当心脏23经历心房纤颤或任何其他心律失常(诸如心房扑动或房性心动过速)时，可以感测到此类信号。(在一些情况下，心律失常可能事在手术前由医师引起的。)

处理器(proc)28经由电接口35(诸如插座或端口)接收信号22，并且如下面参考图2所述的那样处理这些信号。响应于处理信号，处理器28产生输出，该输出通常包括在显示器26上显示的视觉输出。例如，处理器28可以注记至少一个信号22以示出信号的激活点，并且然后在显示器26上显示注记信号。在注记信号时，处理器28可以例如在每个激活点上放置标记24。

通常，远侧端部31处的电极可能以任何合适的配置(诸如圆形、线性或多花键配置)布置。通常，每个信号22是双极信号，因为信号表示远侧端部31处的相应电极对之间的电压。然而，可替代地，至少一个信号可以是单极信号，因为信号表示一个电极与在外部耦接到受试者的参考电极之间的电压。

一般来讲，处理器28可被实施为单个处理器或一组协作式联网或集群处理器。在一些实施方案中，如本文所述，处理器28的功能可例如仅使用一个或多个专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)以硬件来实现。在其他实施方案中，处理器28的功能至少部分地以软件实现。例如，在一些实施方案中，处理器28被体现为编程数字计算设备，其至少包括中央处理单元(cpu)和随机存取存储器(ram)。程序代码(包括软件程序和/或数据)被加载到ram中以供cpu执行和处理。例如，程序代码和/或数据可以通过网络以电子形式下载到处理器28。可替代地或另外地，程序代码和/或数据可以被提供和/或存储在非暂时性有形介质上，诸如磁性、光学或电子存储器。此类程序代码和/或数据在被提供给处理器28之后，产生被配置成执行本文所述的任务的机器或专用计算机。

现在参考图2，其是根据本实用新型的一些实施方案的电描记图信号中的激活点的识别的示意图。

通常，在处理每个信号22时，处理器28将信号所跨越的总时段分成各自具有长度t1(例如，100ms)的连续较小时间段。(因此，信号所跨越的第一个时间段从0到t1，第二个时间段从t1到2t1等。)处理器28还计算时间段的相应阈值，如下面进一步描述的。(换句话讲，可以说处理器28计算单个阈值，其针对每个时间段进行更新。)处理器28还选择候选激活点集合，其对于每个时间段包括该时间段中的最大量值点(或“峰值”)，前提条件是最大量值大于该时间段的阈值并且也大于如图2中由噪声阈值线36所指示的预定义噪声阈值(例如，0.05mv)。(通常，候选激活点集合不包括除最大量值点之外的任何点。)最后，如下面进一步描述的，处理器28从候选激活点集合中移除在彼此的间隔t2内的任何一对候选点中的一个，t2小于t1(例如，80ms)。然后假设该集合中剩余的点是激活点。

通常，处理器28按顺序处理时间段。对于每个时间段，处理器28基于该时间段中或附近的信号的全局极值来计算阈值。例如，对于任何三个连续时间段，在从前两个时间段中的每一个选择相应候选激活点之后，第三时间段的阈值t可以被计算为t＝c*min(ge1,ge2)，其中c是小于一的系数(例如，约0.3)，ge1是从第一候选激活点起的间隔t3内的信号的全局极值，t3大于t1(例如，约250ms)，并且ge2是从第二候选激活点起的t3内的信号的全局极值。然后，处理器28从第三时间段选择另一个候选激活点，前提条件是该点的量值大于阈值t和预定义噪声阈值两者。

例如，在处理图2所示的示例性信号时：

(i)处理器28识别信号的开始时间(即0)起的t3内的信号的全局极值30。换句话说，处理器28识别间隔0-t3内的相对于该间隔内的所有其他峰值具有最大量值的信号的正峰值或负峰值(即，最大值或最小值)。

(ii)处理器28通过将极值30的量值乘以系数c来计算第一阈值。

(iii)处理器28识别第一时间段(0-t1)内的最大量值点，其量值大于第一阈值并且还大于预定义噪声阈值。在这种情况下，由于在第一时间段(0-t1)内的时间t0a达到极值30，因此处理器28将极值30识别为第一时间段的候选激活点。

(iv)处理器28识别从t0a起的t3内(即在t0a与t0a+t3之间)的信号的全局极值32。在时间t0c获得全局极值32。

(v)处理器28通过将极值32的量值乘以系数c来计算第二阈值。

(vi)处理器28通过取第一阈值和第二阈值的最小值来计算第二时间段(t1-2t1)的阈值。然后，处理器28选择在第二时间段中的时间t0b获得的最高量值点34作为候选激活点，鉴于点34的量值大于第二时间段的阈值和预定义噪声阈值两者。

然后，处理器28针对第三时间段(2t1-3t1)重复步骤(iv)-(vi)。也就是说，处理器28识别从t0b起的t3内(即在t0b与t0b+t3之间)的信号的全局极值，通过将该极值的量值乘以c来计算第三阈值，将第三时间段的阈值设置为第二阈值和第三阈值的最小值，并且然后选择第三时间段中的最高量值点，其量值大于第三时间段的阈值和预定义噪声阈值。该点是极值32。

然后，处理器28针对第四时间段重复步骤(iv)-(vi)，并从而选择在时间t0d获得的另一个候选激活点38。其余的时间段也被类似地处理。

如上所述，在选择候选激活点的集合之后，处理器28通过移除在彼此的间隔t2内的任何一对候选点中的一个来修剪该集合。例如，对于在彼此的t2内并且分别不在任一个其他候选点的t2内的任何一对候选激活点，处理器28可以移除该对中相比于该对中的另一个点具有较小量值的一个点。如果特定候选点在先前候选点和后续候选点的t2之内，则处理器28可以移除特定候选点，即使特定候选点的量值大于两个相邻候选点的相应量值。因此，例如在图2所示的情况下，如果t0c在t0b和t0d两者的t2之内，则可以从候选点集合中移除极值32。修剪后留下的候选点在图2中由相应的星形标记指示。这些星形标记和/或任何其他合适的标记(例如，圆圈或箭头)可以在图形显示器上提供给ep医师，作为对经由ep导管获得的心内信号的“注记”，如上面参考图1所述。

通常，t1略大于最小预期周期长度；例如，t1可以在80ms与120ms之间。如果t1小于此值，则处理器28可能选择相对大量的错误候选激活点，即实际上不对应于激活的候选点。相反，如果t1大于此值，处理器28可能会错过一些激活。

通常，t2近似等于最小预期周期长度；例如，t2页可以在80ms与120ms之间。这样的t2值有助于移除错误候选激活点而没有移除真实激活点的显著风险。

通常，t3近似等于最大预期周期长度；例如，t3可以在250ms与350ms之间。这样的t3值有助于针对每个时间段计算反映该时间段附近的信号的行为的阈值。

通常，系数c的合适值可以通过实验获得。本发明人已经发现0.1与0.5之间的值通常是有效的，至少对于双极信号而言。

在修剪集合之后，处理器28产生输出，该输出基于集合中的对应于相应组织激活的剩余点。例如，如上面参考图1所述并且借助于星形标记在图2中进一步示出，处理器28可以注记该信号以指示集合中剩余的点对应于相应组织激活。

可替代地或另外地，通过计算集合中剩余的两个点之间的至少一个时间间隔，处理器28可以根据集合中剩余的点计算周期长度。例如，处理器28可以计算两个连续点之间的时间间隔，或多个此类间隔的平均值或中值。(例如，在图2所示的情况下，处理器28可以计算t0b-t0a或(t0c-t0a)/2的周期长度。)然后，处理器28可以在显示器26上显示所计算的周期长度。

在一些实施方案中，处理器28针对由位于组织的不同相应区域处的不同相应电极感测的多个信号中的每一个执行上述激活点选择技术。在此类实施方案中，处理器28可以计算如上所述的每个组织区域的周期长度，并且然后在区域的电解剖图上显示这些周期长度。例如，处理器28可以根据预定义的色标，以不同的相应颜色对具有不同相应周期长度的区域进行着色。

可替代地或另外地，处理器28可以基于发生激活的信号的顺序来识别不同区域的激活序列。例如，处理器28可以接收(i)如图2所示的由与第一组织区域接触的第一电极感测的第一信号，以及(ii)由与第二组织区域接触的第二电极感测的第二信号。如果通过如上所述的那样处理第二信号，处理器28识别分别在t0a、t0b和t0d之后(例如，小于80ms之后)发生的激活，则处理器28可以确定在每个周期期间在第一区域之后激活第二区域。相反，如果处理器28识别分别在t0a、t0b和t0d之前稍微发生的激活，则处理器28可以确定在每个周期期间在第一区域之前激活第二区域。

作为识别激活序列的替代或补充，通过计算针对特定心动周期识别的第一次和最后一次激活之间的间隔，或者计算多个心动周期中的该间隔的平均值或中值，处理器28可以计算激活波前传播通过多个组织区域所需的传播时间。例如，给定(i)在第一区域中，在t0a发生第一激活，(ii)在第二区域中，在在t0a后15ms发生第二激活，以及(iii)在第三区域中，在t0a后30ms发生的第三激活，则处理器28可以计算30ms的传播时间。处理器28还可以将一个或多个信号的周期长度与传播时间进行比较。如果传播时间与周期长度的分数大于预定阈值，则处理器28可以生成指示可能旋转激活的输出。

现在参考图3，其为根据本实用新型的一些实施方案的用于注记电描记图信号的方法40的流程图。方法40可以由处理器28(图1)经由执行任何合适的软件程序来执行。

方法40开始于两个变量的初始化：第一阈值变量th1和第二阈值变量th2。为了执行该初始化，在第一全局极值识别步骤42处，处理器28首先识别从信号的开始时间起的t3内的信号的全局极值。接下来，在th1计算步骤44处，处理器28根据所识别的全局极值计算th1。例如，如上面参考图2所述，处理器28可以通过将所识别的全局极值乘以预定义系数来计算th1。接下来，在th2设置步骤46处，处理器28将th2设置为等于th1。

随后，处理器28通过迭代地处理信号所跨越的时间段来建立候选激活点集合。在每次迭代开始时，在时间段选择步骤48处，处理器28选择信号的下一个时间段。然后，在第一检查步骤50处，处理器28检查选定时间段内信号的最大量值(即绝对值)是否大于预定义噪声阈值以及th1和th2的最小值两者。如果是，则在点添加步骤52处，处理器28将最大量值点添加到候选激活点集合。然后，在th2设置步骤46处，处理器28将第二阈值th2设置为等于第一阈值th1。随后，在第二全局极值识别步骤56处，处理器28识别从最大量值点时间起的t3内的信号的全局极值。然后，在th1计算步骤44处，处理器28使用新识别的全局极值更新th1。

在更新th1后，或者如果处理器28在第一检查步骤50处没有识别出合适的候选激活点，则在第二检查步骤60处，处理器28检查是否剩余任何时间段。如果是，则处理器28返回时间段选择步骤48，并且然后处理信号的下一个时间段。

在处理最后时间段之后，在移除步骤62处，处理器28从集合中移除额外的候选激活点，如上面参考图2所述。最后，在标记步骤64处，处理器28将剩余的候选激活点标记为对应于相应的激活。如上面参考图2所述，处理器28可以替代地或另外地生成任何其他类型的输出，其假设剩余候选激活点中的每一个对应于相应的激活。

本申请还提供了如下的技术方案：

技术方案1.一种方法，包括：

接收由与受试者心脏组织接触的至少一个电极提供的信号，所述信号跨越各自具有长度t1的连续时间段并包括多个信号点；

计算所述时间段的相应阈值；

选择点集合，所述点集合对于每个所述时间段包括所述时间段内的最大量值的信号点，前提条件是所述最大量值大于所述时间段的所述阈值，

从所述集合移除在彼此的间隔t2内的任何一对选定点中的一个，t2小于t1；以及

产生输出，所述输出基于所述集合中的对应于所述组织的相应电激活的剩余所述点。

技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中接收所述信号包括在所述受试者的心脏经历心房纤颤时接收所述信号。

技术方案3.根据技术方案1所述的方法，其中t1在80ms与120ms之间。

技术方案4.根据技术方案1所述的方法，其中t2在80ms与120ms之间。

技术方案5.根据技术方案1所述的方法，

其中所述间隔是第一间隔，

其中所述时间段包括第一时间段、紧接在所述第一时间段之后的第二时间段、以及紧接在所述第二时间段之后的第三时间段，

其中选择所述点集合包括选择所述第一时间段中的第一时段信号点和所述第二时间段中的第二时段信号点，

其中所述方法还包括：

识别从所述第一时段信号点起的第二间隔t3内的所述信号的第一全局极值；以及

识别从所述第二时段信号点起的所述第二间隔内的所述信号的第二全局极值，并且

其中计算所述第三时间段的所述阈值包括将所述第三时间段的所述阈值计算为以下的乘积：(a)小于一的系数，以及(b)在(i)所述第一全局极值的第一全局极值量值和(ii)所述第二全局极值的第二全局极值量值中的最小值。

技术方案6.根据技术方案5所述的方法，其中所述系数在约0.1与约0.5之间。

技术方案7.根据技术方案5所述的方法，其中t3为约250ms至约350ms。

技术方案8.根据技术方案1所述的方法，其中所述移除包括从在彼此的t2内并且分别不在任何一个其他所述点的t2内的任何一对所述点中移除所述对中相比于所述对中的另一个点具有较小量值的一个点。

技术方案9.根据技术方案1所述的方法，其中产生所述输出包括注记所述信号以指示所述集合中的剩余所述点对应于所述相应电激活。

技术方案10.根据技术方案1所述的方法，其中生成所述输出包括：

通过计算所述集合中的剩余所述点中的两点之间的至少一个时间间隔，根据所述集合中的剩余所述点计算电激活周期的长度；以及

显示所述周期的所述长度。

本领域技术人员应当理解，本实用新型不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本实用新型的实施方案的范围包括上文所述的各种特征的组合与子组合两者，以及本领域的技术人员在阅读上述说明书时可能想到的未在现有技术范围内的变型和修改。例如，在上面将方法和步骤描述为以特定顺序执行的情况下，意图是不必需以所描述的顺序执行方法和步骤；相反，允许实施方案为其预期目的起作用的任何顺序都包括在本实用新型的范围内。

以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。