用于电描记图的基于电压的评估的心脏标测系统和方法
【专利说明】
[0001] 本公开的【背景技术】
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请要求享有2013年10月30日提交的序列号为61/897,597的临时申请的优先 权，其全部说明书包含在本文中。 A.
技术领域
[0004] 本公开总地涉及一种用于测量患者心脏内发生的电活动以及用于可视化该电活 动和/或与该电活动有关的信息的电生理系统和方法。更特别地，本公开涉及用于检测和评 估复杂碎裂电描记图的数据的处理，以及该数据在与复杂碎裂电描记图相关的电活动的三 维标测中的使用。 B.
【背景技术】
[0005] 心脏包含两种特定类型的心肌细胞。绝大多数(约百分之九十九)心肌细胞是收缩 细胞，其负责栗激心脏的机械作业。自律细胞包括第二种类型的心肌细胞，其作为自主神经 系统的一部分，用于启动和传导用于收缩细胞的收缩的动作电位。心肌呈现起搏活动，其中 心肌细胞的细胞膜在动作电位之间缓慢去极化直至达到阈值，这时细胞膜发出或生成动作 电位。这与神经或骨骼肌细胞形成对比，细胞膜表现为除被刺激之外保持在不变的静态电 位。通常由自律心肌细胞生成的动作电位在整个心脏上传播，触发有节奏的跳动而无需任 何神经刺激。
[0006] 包括传导系统的心肌特定自律细胞发挥两个主要功能。首先，它们生成引起心肌 有节奏地收缩的周期性脉冲。第二，它们在整个心脏迅速地传导周期性脉冲。在该系统正确 地工作时，心房收缩在心室收缩前约六分之一秒。这允许心室在它们栗送血液通过肺部和 血管前的额外填充。该系统还允许心室的所有部分几乎同时收缩。这对于心室腔内的有效 压力生成是必需的。这些自律细胞生成动作电位的速率由于它们缓慢去极化至阈值的速率 不同而是不同的，从而确保心脏的有节奏的跳动。
[0007] 正常自律心脏功能由于神经活动而变化。位于脊髓之上的脑干内的髓质从不同的 系统和中枢感受器(例如，压力感受器和化学感受器)接收感觉输入，以及从其他大脑区域 (例如，下丘脑)接收信号。来自脑干的自主流出主要被分割为交感神经和副交感神经(迷走 神经)分支。这些自主神经的传出纤维行进至心脏和血管，在这里它们调节这些目标器官的 活动。心脏由交感神经和迷走神经纤维支配。交感传出神经存在于整个心房(尤其是窦房 结）和心室内，包括心脏的传导系统。右迷走神经主要支配窦房结，而左迷走神经支配房室 结;然而，在解剖分布中能够具有明显重叠。传出迷走神经还支配心房肌。然而，传出迷走神 经仅稀疏地支配心室肌。交感神经刺激增加了心率和传导速度，而心脏的副交感神经(迷走 神经)刺激具有相反的效果。
[0008] 在心律变得不规则，即，太快(心动过速)或太慢(心动过缓），或者心房和心室的跳 动频率不同时，发生心律不齐。心律不齐能够因改变的脉冲形成或改变的脉冲传导而发展。 前者关注节律的变化，该节律的变化由导致不规则的起搏细胞中的变化引起或者由不同于 窦房结的部位的动作电位的异常生成（即，异位病灶）引起。改变的脉冲传导通常涉及心脏 内电传导的完全或部分阻塞。改变的脉冲传导通常导致折返(reentry )，这会导致心律过 速。折返能够在小的局部区域内发生或它能够例如在心房和心室之间发生(整体折返）。折 返需要传导途径中的单向阻塞的存在，其通常由起搏细胞的局部去极化引起。心律不齐可 以是良性的或实质上更加严重的，这取决于心律不齐的血流动力学结果和它们改变为致命 心律不齐的可能性。
[0009] 电生理研究可用于识别和治疗这些心律不齐。在一个示例性系统中，测量系统将 调制的电场引入心腔内。血量和运动的心脏壁表面改变所施加的电场。心腔内的电极位点 无源地监测场的变化，以及心脏内壁的位置的动态表示被开发以呈现给医生。由心脏自身 生成的电生理信号也在心脏内的电极位点被测量，并且这些信号被低通滤波以及连同动态 心壁表示一起被显示。该复合动态电生理标测图可以被显示并用于诊断潜在的心律不齐。
[0010] 除了标测用于诊断之外，测量系统还能够用于在心腔内物理地定位治疗导管。传 输至该治疗导管上的电极的调制电场能够用于显示治疗导管在心脏内的位置。治疗导管位 置能够连同其他诊断信息被实时地显示在动态电生理标测图上。因此治疗导管位置能够连 同心脏的固有的或引发的电活动一起被显示，以表示治疗导管尖端与心脏自身内发生的电 活动的相对位置。因此，医生能够参照动态电生理标测图将治疗导管引导至心脏内的任意 期望位置。
[0011] 动态电生理标测图通常以步进过程生成。首先，确定心脏的内部形状。该信息从关 于所施加电场的调制的一系列几何形状测量值导出。心脏动态形状的信息用于生成心脏内 或外表面的表示。接下来，测量心脏的固有电活动。无源地检测和处理生理起点的信号，以 使得壁表面上电势的幅度可以显示在壁表面表示上。所测量的电活动以多种格式中的任一 种显示在壁表面表示上，例如以各种颜色或颜色的不同色调。最后，位置电流可输送至相同 腔室内的治疗导管。从该电流感测的电势可以被处理以确定该腔室内治疗导管的相对或绝 对位置。这些不同过程每秒顺序地或同时地发生数百次以给出心脏活动和治疗设备的位置 的连续图像。
[0012] 如果消融是指定治疗，那么治疗导管被定位在心脏内的期望位置并且能量被输送 至治疗导管以消融组织。复杂碎裂心房电描记图（CFAE)的使用已经成为用于确定房颤消融 位点的一种工具。例如，在一种方法中，其是从圣朱德医疗公司可得的EnSite? Velocity? 标测系统中所使用的，在CFAE信号中识别一组激活事件，然后计算随后激活事件之间的时 间间隔。平均时间间隔被确定并指定为CFE平均。循环时间短于预定阈值（例如，120毫秒 (ms))的位置被确定为可能的消融位点。
[0013] 其他已知系统使用各种其他度量来检测、表征、和/或评估CFAE。例如，一些系统通 过检测激活并计算相继的所检测激活之间的循环时间之间的标准偏差来使用CFE标准偏差 (CFE StdDev)。在其他系统中，激活检测之间的最短间隔用作为CFAE的研究的指数(有时称 作为最短复杂间隔(SCI))，而其他系统使用信号中的所有CFAE复杂间隔(ACI)的平均。一些 其他系统使用间隔置信水平（ICLhICL是记录周期期间的间隔数，记录周期具有70ms和 120ms之间的长度。一些系统利用基于频率的度量，诸如主频率(DF)度量。在使用DF度量的 系统中，基于时间的电描记图被转换为频率空间，以及所转换的电描记图中的最优势频率 分量被确定为DF。
[0014] CFAE评估中所使用各种已知的基于循环长度的度量，例如CFE平均、CFE StdDev、 SCI、ACI、和ICL，基于精确的激活检测结果。激活检测结果高度地依赖于参数设置。调到合 适参数设置会是困难且耗时的。此外，如果信号具有变化的属性，非常难以找到可施加至整 个信号的最佳参数。因此期望的是为CFAE分析提供对激活检测不敏感的、精确的、有用的度 量。
【发明内容】
[0015] 在一个实施方式中，描述了用于评估包含分别具有电压的多个数据样本的电描记 图的计算机实现方法。该计算机实现方法包括选择电描记图的活动间隔、基于每个窗口中 数据样本的电压计算电描记图的多个窗口的每个窗口的能量级、将所计算的能量级分配至 多个箱、以及至少部分地基于分配至多个箱中特定箱的能量级的数量来计算指数。
[0016] 在另一实施方式中，描述了用于评估包含分别具有电压的多个数据样本的电描记 图的系统，该系统包括被配置为接收数据样本的计算设备。计算设备包括处理器和耦接至 处理器的至少一个存储设备。存储设备存储计算机可执行指令，当由处理器执行时，所述计 算机可执行指令使得计算设备:基于电描记图的多个窗口的每个窗口中数据样本的电压计 算每个窗口的能量级、将所计算的能量级分配至多个箱、以及至少部分地基于分配至多个 箱中特定箱的能量级的数量来计算指数。
[0017] 通过阅读下面的说明书和权利要求书，以及通过观察附图，本公开的前述和其他 方面、特征、细节、用途和有益效果将显而易见。
【附图说明】
[0018] 图1是用于执行心脏电生理检查或消融程序的系统的示意图，其中能够确定并记 录一个或多个电极的位置；
[0019] 图2是由具有多个远端电极的电生理导管研究的心脏的示意表示；
[0020] 图3是图1所示的系统中使用的计算设备的示意方框图；
[0021 ]图4是用于评估电描记图段的示例性方法的流程图；
[0022]图5是使用图4所示方法的用于评估的示例电描记图段长度；
[0023]图6是使用图4所不方法生成的不例柱状图；
[0024] 图7是具有相对较高程度碎裂的示例电描记图和针对该电描记图的柱状图；
[0025] 图8是具有相对较低程度碎裂的示例电描记图和针对该电描记图的柱状图；
[0026]图9是用于确定计算基于电压的等电指数的方法中使用的箱的数量的示例性方法 的流程图；
[0027] 图10是受试者操作特征(R0C)分析的结果的曲线图；
[0028] 在整个附图中，相应的参考标记指示相应的部件。
【具体实施方式】
[0029] 本公开总地涉及用于标测诸如人类心脏或其部分的解剖结构的标测系统和方法， 并且更加特别地涉及