[go: up one dir, main page]

CN114786566A - 用于电生理学绘图的参考位置可视化及相关装置、系统和方法 - Google Patents

用于电生理学绘图的参考位置可视化及相关装置、系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114786566A
CN114786566A CN202080084019.2A CN202080084019A CN114786566A CN 114786566 A CN114786566 A CN 114786566A CN 202080084019 A CN202080084019 A CN 202080084019A CN 114786566 A CN114786566 A CN 114786566A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrodes
visual representation
catheter
processor circuit
anatomical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080084019.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Z·易卜拉欣莫夫
D·卡拉森蒂
Y·伊扎克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of CN114786566A publication Critical patent/CN114786566A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient; User input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient; User input means using visual displays
    • A61B5/743—Displaying an image simultaneously with additional graphical information, e.g. symbols, charts, function plots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; Determining position of diagnostic devices within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; Determining position of diagnostic devices within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A61B5/063—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using impedance measurements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/28—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
    • A61B5/283—Invasive
    • A61B5/287—Holders for multiple electrodes, e.g. electrode catheters for electrophysiological study [EPS]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/339—Displays specially adapted therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/367—Electrophysiological study [EPS], e.g. electrical activation mapping or electro-anatomical mapping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
    • A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
    • A61B5/6852—Catheters
    • A61B5/6856—Catheters with a distal loop
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2051—Electromagnetic tracking systems

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

本发明提供了用于使电生理学装置的参考位置在解剖学图像中可视化的装置、系统和方法。根据一个实施例，一种电生理学绘图和引导系统包括与承载多个电极的导管通信的处理器电路。处理器电路控制多个电极，以获得在解剖学腔体内诱发的电场的电测量值(例如，电压测量值)。处理器电路基于在第一时间检测到的电磁场中的扭曲来计算多个电极的参考位置，基于在后面的第二时间检测到的电磁场中的扭曲来计算多个电极的当前位置，并输出信号，以导致参考位置的第一可视化表示和当前位置的第二可视化表示的同时显示。

Description

用于电生理学绘图的参考位置可视化及相关装置、系统和 方法
技术领域
本公开总体上涉及用于引导治疗手术的电生理学成像，具体地涉及用于对身体的体积成像和/或在体积内引导治疗的电生理学系统和方法。例如，一种绘图和引导系统可包括处理器电路，该处理器电路被配置为控制电生理学导管，以将治疗装置引导到治疗部位。
背景技术
最近，已经越来越关注用于治疗各种神经和生理疾病(例如房颤(AF)和高血压)的微创手术。例如，AF是一种以心房快速和不规则跳动为特征的异常心律，并可能与心悸、昏厥、头晕、气短或胸痛有关。该疾病与心力衰竭、痴呆和中风的风险增加相关。AF可能是由位于肺静脉的口部处的二级起搏器产生的电脉冲引起的。另一方面，高血压可能是由肾交感神经活动(RSNA)引起的，其中来自过度活跃的肾交感神经的反馈导致血压升高，并可促使肾功能恶化。
治疗此类疾病的一种方法包括消融神经和/或组织，以减少不期望的神经活动的影响。消融可以通过各种方式进行，包括射频(RF)消融、超声波消融、电穿孔消融和冷冻消融。
为了引导治疗装置或治疗工具(如消融导管、诊断导管或任何血管内工具)到达治疗部位，操作通常是在外部成像下进行的，如血管造影或荧光透视。在常规方法中，血管造影和/或荧光透视操作包括将造影剂或染料注入脉管，以产生脉管的路线图图像，且一旦造影剂已经消散，就将荧光透视图像与路线图配准。血管造影/荧光透视配准被用于显示治疗工具的位置，该治疗工具的至少一部分在荧光透视图像流中是可见的。
然而，血管造影/荧光透视图像引导技术存在着一些缺点。例如，一些患者对被用于生成脉管的路线图的造影剂有不良反应。此外，限制工作人员和患者的X射线暴露可能是有益的。
另一种图像引导方法包括使用电极来检测解剖学结构内的电流和/或电压，例如通过血管内工具，如电生理学(EP)导管，生成解剖学结构(例如，心脏的心房、血管等)的图或图像。基于由电极提供的电描记图生成解剖学图像。基于血管内工具和/或治疗工具的机械学的知识，医师能够引导并将血管内工具锚固在一个位置，使得治疗工具(如消融球囊)可以使用血管内工具作为引导件而被布放在治疗部位处。然而，在操作期间，由于一些原因，血管内工具，如EP导管，可能从预期的锚固位置移动，从而迫使医师重新定位血管内工具，这可能会耗费时间，并可能大大延迟操作，而且在血管内装置的移位/移动改变了从在解剖学结构内检测到的电流和/或电压得出的一些参数而这些参数没有被医师考虑的情况下，可能对患者产生安全性问题。
发明内容
本公开的多个方面提供了用于使电生理学装置的参考位置在解剖学图像中可视化的装置、系统和方法。例如，根据一个实施例，一种电生理学绘图和引导系统包括处理器电路，其与承载多个电极的血管内装置(如导管)通信。处理器电路控制多个电极，以获得在解剖学腔体内诱发的电场的电测量值(例如，电压测量值)。电场可由导管本身的电极诱发，和/或由放置在患者皮肤上的外部身体贴片电极诱发，其中发射的电场将被解剖学结构的特征扭曲。处理器电路基于由导管电极检测到的电场的扭曲情况来跟踪电极的位置。然后，医师可以通过观看包括解剖学腔体和代表血管内装置或电极的实时位置的标记的计算机生成的的图像的显示屏器，来使例如血管内装置(例如通过评估其包括的电极的位置)或电极的当前位置可视化。一旦医师已经确定电极位于关注的位置处，则医师通过用户输入装置启动用户输入。响应于用户输入，处理器电路将在收到触发信号时的电极位置指定为参考位置。然后，处理器电路可以同时输出电极的当前位置的第一可视化表示和电极的指定的参考位置的第二可视化表示。以这种方式，如果导管在操作期间移动，则医师可以基于第一可视化表示和第二可视化表示来引导或已经引导导管回到参考位置。
根据一示例性实施例，一种用于在解剖学腔体内引导器械(如工具、装置、导管或任何其他适于被(部分地)引入并随后被引导到受试者体内的器具)的设备包括：处理器电路，其被配置为与被设置在器械上的多个电极通信。处理器电路被配置为：接收来自多个电极的代表解剖学腔体内的电磁场的电信号；基于在第一时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的参考位置；基于在第二时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的当前位置，其中第二时间在第一时间之后；以及输出信号，该信号被配置为导致参考位置的第一可视化表示和当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得当前位置被相对于参考位置显示。
在一些实施例中，第一可视化表示的视觉特征与第二可视化表示的视觉特征不同。在一些实施例中，视觉特征包括以下中的至少一项：颜色、透明度、电极标志或图案。在一些实施例中，第二可视化表示，而不是第一可视化表示，包括代表多个电极的相对位置的电极标志。在一些实施例中，电极标志包括与多个电极中的每个电极相关的数字表示。
在一方面中，处理器电路被配置为：接收用户输入，该用户输入指示计算参考位置的指令；以及响应于接收到用户输入，计算参考位置。在一些实施例中，处理器电路被配置为：响应于接收到用户输入，将代表参考位置的参数保存到存储器中。在一些实施例中，处理器电路还被配置为基于来自多个电极的电信号，生成解剖学腔体的解剖学图像。在一些实施例中，处理器电路被配置为输出信号，使得第一可视化表示在解剖学图像中是静止的。在一些实施例中，处理器电路还被配置为：计算多个电极的参考位置和当前位置之间的距离；并输出信号，以导致第一可视化表示、第二可视化表示和计算出的距离的第三可视化表示的同时显示。
在一些实施例中，处理器电路被配置为：重复计算多个电极的当前位置；以及重复更新第二可视化表示，以显示多个电极的当前位置。在一些实施例中，处理器电路被配置为将信号输出到与处理器电路通信的显示器。
根据本公开的另一实施例，一种用于在解剖学腔体内引导器械(如工具、装置、导管或任何其他器具)的系统，所述器械适合被(部分地)引入并随后被引导入受试者的体内，所述系统包括：根据本文所述的任何实施例所述的设备；以及该器械。
在一些实施例中，器械包括引导构件，该引导构件包括多个电极，优选地位于远侧末端部分处，并且该器械还包括被引导构件，其被配置成通过引导构件引导。
在这种情况下，期望能够如本文所公开的那样引导器械，因为在被引导构件的物理操纵以使其到达受试者体内的预期位置期间，引导构件可能会从最初的预期(锚固)位置变位或移位。毕竟，在一些实施例中，引导构件可能会经历由被引导构件的操纵所施加的机械力，该机械力可能导致引导构件的这种变位或移位。
在一些实施例中，被引导构件包括管腔，该管腔被配置为在其中可滑动地接收引导构件。在一些实施例中，被引导构件具有用于可滑动地接收引导构件的管腔。引导构件和被引导构件中的一个或多个，优选地两者，是柔性的，使得它们可以弯曲。
引导构件和被引导构件可以是导管或导管鞘管。在一些方面中，引导构件是包括多个电极的电生理学导管，而被引导构件是球囊导管。EP导管和球囊导管可包括或是本文所述的那些。在一些实施例中，引导构件可以是包括多个电极的导丝。在这种情况下，被引导构件可包括用于将治疗装置、结构置换装置或结构修复装置布放到受试者的腔体内的导管。例如，这种装置可包括支架或二尖瓣夹或其他修复装置或由其组成。
在一些方面中，器械包括电生理学(EP)导管，其包括细长末端构件。在另一方面中，多个电极被定位在细长末端构件上。
在其他实施例中，第一可视化表示代表在第一时间的器械(例如EP导管)的细长末端构件。在另一些方面中，第二可视化表示代表在后面的第二时间的器械(例如EP导管)的细长末端构件。
根据本公开的另一方面，一种用于在解剖学腔体内引导器械的方法包括：从被设置在器械上的多个电极接收电信号，其中电信号代表解剖学腔体内的电磁场；基于在第一时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的参考位置；基于在第二时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的当前位置，其中第二时间在第一时间之后；输出信号，该信号被配置为导致参考位置的第一可视化表示和当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得当前位置被相对于参考位置显示。
在一些实施例中，第一可视化表示的视觉特征与第二可视化表示的视觉特征不同。在一些实施例中，视觉特征包括以下中的至少一项：颜色、透明度、电极标志或图案。在一些实施例中，第二可视化表示，而不是第一可视化表示，包括代表多个电极的相对位置的电极标志。在一些实施例中，电极标志包括与多个电极中的每个电极相关的数字表示。
在一些实施例中，该方法还包括：接收用户输入，该用户输入指示计算参考位置的指令；以及响应于接收到用户输入，计算参考位置。
在一些实施例中，该方法还包括计算多个电极的参考位置和当前位置之间的距离。
在一些实施例中，输出信号包括输出信号以导致第一可视化表示、第二可视化表示和计算出的距离的第三可视化表示的同时显示。
根据本公开的另一实施例，一种计算机程序产品，包括：非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质上记录有程序代码，该程序代码包括：用于从被设置在器械(如工具、装置、导管或适合被(部分地)引入并随后被引导到受试者体内的任何其他器具)上的多个电极接收电信号的代码，其中电信号代表解剖学腔体内的电磁场；用于基于在第一时间检测到的电磁场中的扭曲来计算多个电极的参考位置的代码；用于基于在第二时间检测到的电磁场中的扭曲来计算多个电极的当前位置的代码，其中第二时间在第一时间之后；以及用于输出信号的代码，该信号被配置为导致参考位置的第一可视化表示和当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得当前位置被相对于参考位置显示。
本公开的其他方面、特征和优点将从以下详细描述中变得明显。本领域普通技术人员将理解，本发明的上述选项、实施方式和/或各方面中的两个或多个可以以任何被认为有用的方式组合。
附图说明
将参考附图来描述本公开的例示说明性的实施例，其中：
图1是根据本公开的多个方面的被定位在PV的口部处的冷冻球囊和EP导管的图形化绘示。
图2是根据本公开的多个方面的EP引导的冷冻消融系统的示意图。
图3是根据本公开的多个方面的处理器电路的示意图。
图4是根据本公开的多个方面的用于在电生理学绘图和/或治疗操作中使参考位置可视化的方法的流程图。
图5是根据本公开的多个方面的通过EP导管的电极获得的电信号的图形化视图。
图6是根据本公开的多个方面的在解剖学腔体内的非均匀电磁场的地形图。
图7是根据本公开的多个方面的电生理学绘图系统的屏幕显示。
图8是根据本公开的多个方面的包括EP导管的参考位置的可视化表示的电生理学绘图系统的屏幕显示。
图9是根据本公开的多个方面的包括EP导管的参考位置的可视化表示的电解剖学绘图系统的屏幕显示。
图10是根据本公开的多个方面的用于在电生理学绘图和/或治疗操作中使参考位置可视化的方法的流程图。
图11是根据本公开的多个方面的被定位在血管内的狭窄区段处的治疗性球囊的横截面视图。
具体实施方式
出于促进对本发明的原理理解的目的，现在将参照附图中示出的实施例，且将使用具体语言来描述所述实施例。尽管如此，应当理解的是，并不打算限制本发明的范围。如本发明涉及的技术领域内的人员通常可想到的，对所述装置、系统和方法的任何变更和进一步修改以及任何本发明原理的其它应用均完全被设想到且包含在本发明内。例如，尽管以下公开可能提及包括球囊治疗操作、冷冻消融、冷冻球囊、冷冻导管、球囊血管成形术、RF球囊消融或RF球囊的实施例，但应理解此类实施例是示例性的，并不旨在将本公开的范围限制于这些应用。例如，应理解的是，本文描述的装置、系统和方法能够适用于各种治疗操作，其中球囊被用来封闭身体管腔或身体腔体。具体而言，已完全设想到关于一个实施例描述的特征、部件和/或步骤可与关于本公开的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤相结合。然而，出于简洁的目的，这些组合的多种重复将不再单独描述。
如上所述，用于引导腔体内治疗操作(包括治疗球囊在治疗部位(如血管狭窄部、肺静脉的口部)处的导航和布放)的基于荧光透视的方法存在各种缺点。可能希望提供一种在不使用荧光透视和/或造影剂的情况下用于引导治疗操作的方法。本公开提供了用于引导治疗操作的系统、方法和装置，其使用电场检测，以用于使装置在解剖学图像或图内可视化。具体地，本公开描述了用于使装置的参考位置相对于装置的当前位置在解剖学腔体内可视化的系统、方法和装置。这些系统和方法还提供用于指导所提及的操作的此类可视化。
在一些情况下，成像和/或治疗装置在成像或治疗操作期间可能会无意中从预期的位置(如治疗部位)被移动。在这方面，图1是被定位在肺静脉10的口部处的膨胀的消融球囊132的图形化视图。在一示例性实施例中，球囊132是冷冻球囊。冷冻球囊132被配置为被膨胀，然后至少部分地填充冷却流体，以将冷冻球囊冷却到在组织中导致电隔离的病变或防火墙的温度(例如，低于-65℃)。例如，冷冻球囊132可以通过被定位在柔性细长构件134内的一条或多条流体管线与冷却流体的源或存储器流体连通。此外，冷冻球囊132可以通过被定位在柔性细长构件134内的一条或多条流体管线与空气或气体源(例如，用于球囊膨胀)流体连通。球囊132可以与柔性细长构件134的从鞘管136的远端伸出的远侧部分相联接。球囊132和柔性细长构件是冷冻球囊导管的一部分。EP导管可被可滑动地引入冷冻球囊导管的管腔内，即柔性细长构件内的管腔。在一些实施例中，鞘管136首先被引入左心房，并被用于引导EP导管120到达与消融部位(例如，肺静脉的口部)相关的参考位置。然后，被附接到柔性细长构件的球囊132可以在EP导管120上移动到消融部位并被定位(锚固)，使得一旦球囊被在EP导管上朝向治疗部位或位置(消融部位)引导，则球囊132的整个圆周可以是肺静脉10的口部的整个圆周或与其接触，并且使得消融可以围绕肺静脉的整个圆周进行。虽然该示例提及的是冷冻球囊导管，但它是本文前面提到的许多更多类型的球囊辅助治疗的示例。
在使球囊132在EP导管120上移动到消融部位之前，EP导管120的承载多个电极124的远端移动远离预期的位置。例如，球囊消融操作可涉及一个或多个步骤，在这些步骤中，球囊132被膨胀，朝向PV的口部推进，或远离PV的口部被缩回。球囊132的这些移动是相对于EP导管120进行的，该EP导管被定位于鞘管136的管腔内。因此，在一些情况下，使球囊132膨胀和/或移动可能会无意地导致EP导管120的远端相对于解剖学结构的位置和/或取向发生变化。如果EP导管120已经从其参考位置大幅移动，那么如果将球囊132在EP导管120上引导，则球囊132有可能无法被正确地定位以完全封堵肺静脉10。因此，医师可能选择推迟消融手术，直到EP导管120可以在参考位置处被重新定位和/或定向。
为了确保患者的安全性，可能期望尽可能快地进行治疗操作。因此，需要确保医师能够快速地引导器械(如成像和/或治疗装置)回到参考位置。使用下面描述的技术，电极和/或EP导管的远端的参考位置和当前位置的同时可视化允许医师在该装置已经被移动时更容易地将装置(EP导管)导航回参考位置。在EP cathteter上滑动的被引导构件(如冷冻球囊)的操纵期间，EP导管的这种移动尤其可能发生。因此，治疗工作流程可以得到改善。
因此，本系统和方法不限于冷冻球囊或球囊治疗操作，而是对其他操作具有优势，在这些其他操作中，医疗insturment包括引导构件和通过引导构件引导的被引导构件，同时该器械被布放在经历医疗操作的受试者体内。
上述可通过计算机实现的方法来实现，该方法被配置为(在存储器中)保存指示成像和/或治疗装置的参考位置或治疗部位(例如，消融部位)的参数。具体地，器械的引导构件的参数随后被保存。这样的参数可包括(i)位置，(ii)定位和(iii)取向。此外，这些参数可以基于由用户设置的信息而被自动地确定或选择，或由用户跟随与用户界面的互动(例如，点击按钮，说短语等等)而被手动地选择。保存的参数以与同一消融导管的实时位置有区别(如颜色、透明度、对比度)的方式被转化为用户界面上的相对于心脏的解剖学结构的可视化表示或图形化表示。
根据本公开的一个实施例，一种用于使器械的参考位置和当前位置可视化的方法，包括：从被设置在器械上的多个电极接收电信号；基于通过多个电极接收的电信号，确定与器械的预定部分相关的多个参数，其中所述参数指示器械的预定部分的位置、定位和取向；在第一时间接收触发或指令，以保存消融装置的预定部分的所确定的参数；在显示器上相对于在第一时间的器械的表示，以及相对于解剖学腔体显示参考参数；以及在显示器上与参考表示相伴地显示在第二时间的消融装置的实时表示，该第二时间在第一时间之后，其中参考表示与实时表示不同，从而使器械能够在第三时间按照参考参数对齐。
图2是根据本公开的多个方面的EP冷冻消融系统100的示意图。EP冷却消融系统100包括EP导管120。在一些实施例中，EP导管120穿过冷冻球囊导管130的管腔。EP导管120与EP导管接口112通信地联接，该EP导管接口与绘图和引导系统114通信地联接。冷冻球囊导管130可包括可膨胀的冷冻球囊132，它与柔性细长部件134的远侧部分相联接，该柔性细长构件可包括鞘管。EP导管120可至少部分被定位在柔性细长构件134的管腔内，使得EP导管120的远侧部分122(其包括被定位在细长末端构件上的多个电极)可以从冷冻球囊导管130的远端伸出。例如，冷冻球囊导管130可包括被配置为可滑动地接收EP导管120的管腔。EP导管120可包括柔性细长构件，其被配置为被定位在冷冻球囊导管130内。在一些实施例中，可以先将冷冻球囊导管130引入身体腔体内，且EP导管120可以在冷冻球囊导管130内向远侧推进，直到EP导管120的远侧部分122在关注的区域(例如消融部位)处从冷冻球囊导管130的远端伸出。
EP导管的远侧部分122可包括被定位在细长末端构件上的多个电极。在一些实施例中，EP导管包括8至10个电极。然而，EP导管可包括其他数量的电极，包括2、4、6、14、20、30、60或任何其他合适数量的电极，包括更大数量和更小数量的电极。细长末端构件可被配置为被定位在冷冻球囊的远侧，并且可以被偏置、成形或以其他方式在结构上被配置为呈现例如圆形形状的形状，其中电极围绕一个或多个平面被彼此间隔开。例如，EP导管可以是螺旋形绘图导管(SMC)，其中电极沿细长末端构件以螺旋形配置分布。也可以使用其他配置。
这种形状可能是有利的，因为通过一旦被操纵到该位置就呈现该形状，它们可被用于将EP导管定位或可释放地锚固在受试者腔体内的具有一定形状和/或尺寸的预期位置。
虽然在目前的示例中，EP导管被用作解释目前公开的多个方面和实施例的工作的示例，但不需要使用EP导管作为引导构件，即本公开的原理可更普遍地适用于利用通过引导构件引导的被引导装置的任何类型的系统、方法。在这种情况下，这种装置的引导构件需要在一部分上有一个电极，优选地多于一个电极，该部分可被用于将该装置可逆地锚固在参考位置处，且可被用于在治疗期间确定这种电极以及该装置的该部分的位置。
例如，在一些实施例中，治疗装置(被引导构件)是待用于结构性器官修复的装置，如在结构性心脏病或静脉闭塞的手术中需要的。因此，治疗装置可以是可植入装置，如支架、二尖瓣夹或类似的装置，而引导构件是被用于引导治疗装置到达其被需要的特定部位的导丝或导管。
在一些实施例中，市售的EP导管被用作系统100的引导构件，包括MedtronicTM制造的AchieveTM和Achieve AdvanceTM绘图导管。EP导管可被设计成与Arctic FrontTM系列心脏冷冻消融导管和/或由MedtronicTM制造的FlexCathTMAdvance可转向鞘管一起使用。在一些实施例中，冷冻球囊132包括多个电极，这些电极被定位在冷冻球囊132的外表面上，并被配置为获得被用于确定消融部位处的闭塞的数据。关于EP导管和组件的进一步细节可以在例如名称为“Stabilized Electrophysiology Catheter and Method for Use”的美国专利第6,002,955号中找到，其全部内容在此通过引用并入。
系统100还包括多个身体贴片电极140和参考贴片电极142，它们与贴片电极接口116通信地联接，该贴片电极接口与绘图和引导系统114通信。例如，贴片电极140和参考电极142可以通过电缆与贴片电极接口116联接。在图2所示的实施例中，系统100包括六个外部身体贴片电极140和一个参考电极142。然而，在一些实施例中，系统100包括比图2所示的更少或更多的身体贴片电极140，包括1、2、4、8、10、12、20或任何其他合适数量的身体贴片电极，包括更大数量和更小数量。此外，在一些实施例中，系统100可以包括多于一个的参考电极142，包括2、4、5或任何其他合适数量的参考贴片电极。
贴片电极140和参考电极142可被用于生成身体腔体的图像或模型，如心脏的腔室、提供进入身体腔体内的身体管腔以及被识别为与身体腔体电隔离的其他特征(如肺静脉)。例如，贴片电极140可以成对使用，以在患者的身体腔体内以不同方向和不同频率产生电场。贴片电极140可由绘图和引导系统114和/或贴片电极接口116来控制，以产生电场。绘图数据是由EP导管120的电极通过检测电场中的扭曲来获得的。然后，绘图数据可被用于生成身体体积的图像或模型，如心脏的腔体。然后，绘图和引导系统114可以将生成的腔体的图输出到显示器。
此外，绘图和引导系统114可被配置为确定EP导管在身体腔体内的位置，并向显示器输出可视化表示，该可视化表示指示EP导管120在该图内的位置。例如，基于通过EP导管的电极获得的绘图数据，绘图和引导系统114可被配置为确定EP导管的电极的位置，并输出指示图上每个电极的位置的可视化表示。此外，基于EP导管的电极的所确定的位置，绘图和引导系统114可被配置为确定或估计冷冻球囊132在身体腔体内的位置。关于使用身体贴片电极和导管电极来绘制身体体积并在图中使EP导管的位置可视化的更详细的解释，可以在例如2015年5月12日提交的名称为“Systems and Methods for Tracking an IntrabodyCatheter”的美国专利第10,278,616号和1997年8月1日提交的名称为“Catheter LocationSystem and Method”的美国专利第5,983,126号中找到，其全部内容在此通过引用并入。
在图2所示的图中，EP导管接口112、绘图和引导系统114以及贴片电极接口116被示为单独的部件。然而，在一些实施例中，接口112、116以及绘图和引导系统114可以是具有单个壳体的单个控制台或计算装置的部件。在其他实施例中，接口112、116以及绘图和引导系统114可以包括通过电缆、无线通信装置、光纤或任何其他合适的通信手段彼此通信地联接的单独的硬件部件(例如，具有单独的壳体)。此外，在一些实施例中，EP导管接口112也可以作为冷冻球囊导管130的接口，以控制冷冻球囊132的膨胀、冷冻球囊132的冷却/加热等。在其他实施例中，冷冻球囊导管130由单独的接口或控制系统来控制，如控制台。
绘图和引导系统114与显示装置118相联接，该显示装置可被配置为向医师提供冷冻消融操作的可视化表示。例如，绘图和引导系统114可被配置为生成身体腔体的EP图像、EP波在身体腔体的组织中传播的可视化表示、在消融部位处被冷冻球囊闭塞的指示，或任何其他合适的可视化表示。然后，这些可视化表示可以由绘图和引导系统114输出到显示装置118。
图3是根据本公开的实施例的处理器电路150的示意图。处理器电路150可在绘图和引导系统114、EP导管接口112、贴片电极接口116和/或显示装置118中实现。处理器电路150可执行本文所述的一个或多个步骤。如图所示，处理器电路150可包括处理器160、存储器164和通信模块168。这些元件可以彼此直接通信或例如通过一个或多个总线彼此间接通信。
处理器160可包括被配置为执行本文所述的操作的中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、ASIC、控制器、FPGA、另一个硬件装置、固件装置或其任何组合。处理器160还可被实现为计算装置的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。
存储器164可包括高速缓冲存储器(例如，处理器160的高速缓冲存储器)、随机存取存储器(RAM)、磁阻式RAM(MRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、固态存储装置、硬盘驱动器、其他形式的易失性和非易失性存储器，或不同类型存储器的组合。在一实施例中，存储器164包括非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质可以存储指令。例如，存储器164，或非暂时性计算机可读介质可以具有被记录在其上的程序代码，该程序代码包括用于使处理器电路150，或处理器电路150的一个或多个部件执行本文所述的操作的指令。例如，处理器电路150可以执行方法200和500的操作。指令166也可被称为代码或程序代码。术语“指令”和“代码”应广义解释为包括任何类型的计算机可读语句。例如，术语“指令”和“代码”可以指一个或多个程序、例程、子例程、函数、过程等。“指令”和“代码”可以包括单个计算机可读语句或许多计算机可读语句。存储器164与记录在其上的代码可以被称为计算机程序产品。
通信模块168可包括任何电子电路和/或逻辑电路，以促进处理器电路150、绘图和引导系统114、EP导管120、冷冻球囊导管130和/或显示器118之间的数据的直接通信或间接通信。在这方面，通信模块168可以是输入/输出(I/O)装置。在一些情况下，通信模块168促进处理器电路150和/或系统100(图2)的各种元件之间的直接通信或间接通信。在一些实施例中，处理器电路150还可包括电信号发生器和/或电信号测量器，其被配置为控制EP导管的电极以发射和/或检测电信号，包括电压、阻抗和电流。
图4是示出根据本公开的一些实施例的用于使用于电生理学绘图和治疗的器械的参考位置可视化的方法200。图5至图8示出了方法200的多个步骤和方面。参考图4，应理解的是，方法200的步骤中的一些或全部可以使用图2所示的系统100的一个或多个部件来执行，包括EP导管120、冷冻球囊导管130、绘图和引导系统114和/或贴片电极140、142。在步骤202中，处理器电路从被定位在解剖学腔体内的多个电极接收电信号。在一些实施例中，电信号代表解剖学腔体的电测量值(电压、电导率等)。电测量值可代表由外部身体贴片电极和/或由解剖学腔体内的多个电极在解剖学腔体内诱发的电场。图5示出了通过多个电极获得的多个电信号或电描记图302、304、306的曲线图300。电信号302、304、306被测量为电压，并可以用毫伏(mV)来量化。在一些实施例中，处理器电路被配置为向显示器输出用户界面，该用户界面包括电描记图302、304、306的可视化表示。
在一示例性实施例中，多个电极被定位在柔性细长构件(如导管)的远侧末端或远侧部分处。例如，在一些实施例中，承载多个电极的电生理学(EP)导管被导航到解剖学腔体，如心脏的腔室或患病的血管。使用EP成像技术以对整个解剖学腔体进行成像，将EP导管导航到解剖学腔体。例如，在一些实施例中，将带有电极的导丝、带有电极的鞘管和/或EP导管插入入口部位，如患者腿部的股静脉，并导航到解剖学腔体(如左心房)，同时对进入路线进行成像，以引导导丝、鞘管或导管在右心房处的放置。在一些实施例中，EP导管是使用经腹腔手术被引入左心房的。在一些实施例中，经腹腔手术可涉及使用经腹腔针或RF针来穿透经腹腔壁，以将导管或鞘管引入左心房。EP导管在解剖学腔体内移动，从而获得腔体内各位置处的电测量值(如电压、电导率)。
在一些实施例中，利用多个身体贴片电极来诱发穿过患者的解剖学结构的电场。这些电场由电极测量，从而获得电测量值或电描记图。患者的解剖学结构导致诱发电场中的扭曲，从而产生非均匀的电场。由解剖学结构引起的电场的弯曲可以通过测量每个导管电极处的电压来检测。具体地，每个导管电极测量与由身体贴片电极诱发的每个电场相关的电位(电压)。在一些实施例中，身体贴片电极的不同的对或子集诱发不同的电场(例如，不同的频率)。处理器电路基于在导管电极处的电压测量值，检测由解剖学结构引起的电场变化。在这方面，图6示出了心脏的腔室(如左心房)内的非均匀电场的地形图310。围绕左心房的各种组织结构对由身体贴片电极诱发的电场造成扭曲。电场的空间变化和/或扭曲可以被多个电极检测到。具体地，处理器电路基于与当前使用的具体导管相关的预先配置的校准数据，将导管电极的电压测量值(mV)转换为相应的距离(mm)。如上文中的参考文献所公开的已知方法可用于此目的。
在步骤204中，处理器电路基于电信号生成解剖学腔体的图或图像。具体地，检测到的电场中的扭曲被用于定位围绕解剖学腔体的组织结构。在一些实施例中，预先配置的校准数据和/或与电极相关的其他信息被存储在与处理系统通信的存储器上。医师可以从下拉式菜单中选择正在使用的器械(例如，EP导管)，以识别和调用用于该具体器械的相关的预先配置的校准数据。使用用于承载多个电极的器械的预先配置的校准数据，以及电极的已知的空间关系(如间距、顺序)，处理器电路以这样的方式对代表导管电极的位置的方程进行求解，即电极的所有位置中的至少一个阈值百分比(如80％、90％、95％)与通过校准过程确定的电极的允许取向相匹配。基于通过电极处的电压和电极的相应位置测量到的电场弯曲(例如，梯度)，创建解剖学图像。
在一些实施例中，被定位在解剖学腔体内的多个电极也被配置为以特定的频率发射电信号。此外，所有的电极可被配置成检测由其他电极以其他频率发射的电信号，除了由该电极发射的电信号之外。例如，第一电极可被配置为以第一频率发射第一电信号，而第二电极可被配置为以第二频率发射第二电信号。在一示例性实施例中，第一电极被用于检测第一频率的第一电信号，而第二电极被用于检测第二频率的第二电信号。然而，在其他实施例中，第一电极除了检测其自己的第一频率的第一电信号外，还可以检测第二频率的第二电信号。类似地，第二电极除了检测其自己的第二频率的第二电信号之外，还可以检测第一频率的第一电信号。
多个电极在解剖学腔体内移动，以获得不同位置处的电场测量值。使用由在腔体内移动到多个位置的多个电极获得的信息，可以生成电磁场的电压场图。基于该电压图，电场中的扭曲可以由处理器电路计算出。处理器电路使用这些检测到的扭曲来定位组织结构并建立图。
参考方法200的步骤204，图7示出了用户界面320，其包括左心房的三维解剖学图像322、324或视图。例如，第一心房视图322是左心房20和肺静脉10的内部结构的透视三维视图。视图322包括EP导管指示符326，其示出在EP导管的远侧部分处的电极的位置和/或取向。在一些实施例中，视图322可以被用户操纵(例如，定向、重新调整大小、移动)，以提供左心房的不同视图或角度。第二心房视图324可包括左心房20的扁平全景视图。例如，第二视图324可以通过平移、拉伸、扭曲或以其他方式修改第一视图322而产生。第二视图324示出了呈3D扁平配置的肺静脉的口部，这对于规划和执行消融操作可能是有利的，尤其是为了在没有重复操纵和频繁改变3D重建图像的投影的情况下进行完整的消融操作。视图322、324可被用于定位所需的治疗部位，并指导治疗球囊在治疗部位处的放置，和/或以其他方式规划治疗操作。在一些实施例中，在关于步骤204所述的绘图操作中，记录了EP导管的一个或多个位置。
在步骤206中，处理器电路基于所检测到的电场来跟踪多个电极的位置。在一示例性实施例中，处理器电路基于解剖学腔体内的电场中的所检测到的扭曲来确定位置。在一个实施例中，多个电极被定位在EP导管的远侧末端或远侧部分上。EP导管的远侧末端可以被成形为呈圆形、椭圆形、环形或被偏置以保持这样的形状，使得电极在三维空间中的各个方向上彼此间隔开。在一些实施例中，电极被配置为连续或重复地测量电场，并将代表电场的电描记图或电信号传输给处理器电路。在一些实施例中，用于发射EM场的电极包括多个身体贴片电极、多个安装在导管上的电极和/或任何其他合适类型的电极。此外，应理解的是，EM场可包括具有不同参数或特性(例如不同的频率)的多个EM场。在一示例性实施例中，图2中所示的EP导管120的电极可被用于发射EM场。处理器电路检测或计算电场中的扭曲，并基于所检测到的扭曲来确定电极的当前位置或实时位置。
在步骤208中，处理器电路显示多个电极的实时位置的标记。在一些方面中，显示标记可包括基于所确定的位置生成代表标记的信号，并将该信号输出到与处理器电路通信的显示器。该信号可包括任何合适的通信类型，例如代表图像数据的电信号(例如，数字电信号)。例如，电信号可以是适合由显示装置(例如，计算机显示器、电视屏幕、移动计算装置的显示屏等)显示的格式。在一些实施例中，步骤208包括关于步骤204中生成的解剖学腔体的视图或图来显示标记。例如，该标记可以叠加在如上所述生成的解剖学图上。在这方面，图8绘示出图形用户界面400，其包括左心房的三维解剖学图像410，以及EP导管的当前位置的标记412。标记412包括形状，该形状代表EP导管的其上设置电极的远侧部分的形状。标记412在相对于解剖学图像410的位置处被输出到显示器上，以示出EP导管的远侧部分在解剖学结构中的当前位置，如步骤206中确定的。因此，标记412的位置、形状和取向以三维方式示出了EP导管的远侧部分的位置、形状和取向。此外，标记412还包括电极标志，其示出EP导管的远侧部分处的各个电极的布置和相对位置。具体地，电极标志包括识别相应电极的数字。由于EP导管的远侧部分的形状在操作期间可能发生变化，处理器电路可被配置为更新标记412的形状，以显示EP导管的远侧部分的形状、取向和/或位置的变化。
在步骤210中，处理器电路接收用户输入或命令，以指定多个电极的特定瞬时位置作为参考位置。在一些实施例中，用户输入可以从用户输入装置接收，如键盘、电脑鼠标、触摸屏显示器、物理按钮、麦克风、脚踏板或任何其他合适类型的用户输入装置。例如，一旦医师通过查看EP导管的当前位置的标记412，已经确定EP导管的远侧部分被定位于预期的参考位置处，医师可以通过按键盘上的键、点击鼠标按钮或向语音命令系统的麦克风说出短语来触发指定该位置作为参考位置。然后，处理器电路将该位置指定为参考位置，例如，通过将与该位置相关的电参数或测量值保存到存储器中。
在步骤212中，处理器电路将参考位置的第二标记与多个电极的当前或实时位置的标记同时显示。例如，再次参考图8，相对于第一标记412，示出了在步骤210中指定的参考位置的第二标记414。出于本公开的目的，参考位置的第二标记414可以被称为界标或阴影。因此，当EP导管的当前位置偏离参考位置和/或取向时，医师可以确定相对位置、取向和/或偏离的程度，以便将EP导管导航回参考位置和取向。
在图8中，当前位置的第一标记412和参考位置的第二标记414是在同一操作中创建和生成的。例如，医师可以触发参考位置的指定以显示第二标记414，同时继续显示第一标记412。替代性地，在一些实施例中，与第二标记414相关的参数可以在以后的操作中被调用。在这方面，参考位置可以在执行治疗前的第一时间在成像操作中被指定。成像操作可以在返回之前被暂停或终止，以在后面的第二时间执行治疗操作。在后面的治疗操作期间，第一标记412被再次显示在解剖学图像的解剖学腔体内。与参考位置相关的参数被调用，且第二标记414与第一标记412一起被同时显示。因此，医师可被允许更灵活地决定如何和何时进行成像和治疗操作。在这方面，应理解的是，虽然本文描述的可视化技术可以将电极的电流和参考位置的可视化看作为治疗操作的一部分，但本公开设想到可视化技术可以在不包括治疗的成像操作期间进行。此外，本公开还设想到其中成像和治疗操作都被执行的电流和参考位置的可视化。
在一些实施例中，处理器电路还被配置为计算多个电极的参考位置和当前位置之间的距离，并向显示器输出该距离的图形化表示。该距离的图形化表示可被用作在操作期间引导构件(例如EP导管)的放置有多么好的指示符。当其变大时，医师可以决定暂停被引导构件(如冷冻球囊)的进一步操纵，直到他已经将引导构件重新定位成更接近其原始或参考位置。他也可以使用距离指示符来协助他的重新定位工作。
在这方面，图8示出了文本指示符416，它提供了当前位置和参考位置之间的实时距离测量值。第二标记414可具有一个或多个视觉特征，其与第一标记412的一个或多个相应的视觉特征不同。例如，第二标记414可以具有不同的颜色、透明程度、亮度、图案、轮廓或任何其他合适的视觉特征，其可以指示第一标记412和第二标记414之间的区别。如图8所示，只有第一标记412，而不是第二标记414，包括电极标志。图9示出了图形用户界面420的替代性实施例，其中参考位置的标记414(其可被称为界标)被以虚线图案示出，而当前位置的第一标记412是具有电极标志的实线。
在一些实施例中，参考位置不是基于由用户提供的触发信号确定的，而是由被保存到存储器中的预定义的参数确定的。例如，在一些实施例中，处理器电路被配置为分析解剖学图像以确定关注的解剖学特征。关注的解剖学特征可以与治疗位置和/或参考位置相关。例如，解剖学特征可以是肺静脉或肺静脉的口部。一旦识别出关注的解剖学特征，处理器电路就被配置为自动确定预期的参考位置。在一些实施例中，用户输入代表解剖学图像中的位置。例如，医师可以使用触摸屏界面、轨迹球、鼠标或其他用户界面装置，选择解剖学图像上的位置，而不是触发将电极的当前显示位置保存到存储器中。然后，处理器电路可以基于用户输入而输出参考标记。
图10是示出根据本公开的一些实施例的用于使用于电生理学绘图和治疗的器械的参考位置可视化的方法500。应理解的是，方法500的步骤中的一些或全部可以使用图2所示的系统100的一个或多个部件来执行，包括EP导管120、冷冻球囊导管130、绘图和引导系统114和/或贴片电极140、142。
在步骤502中，处理器电路从多个电极接收代表解剖学腔体内的电磁场的电信号。在一些实施例中，处理器电路被配置为基于所检测到的电磁场中的扭曲来生成解剖学图像或图，如上所述。解剖学图像可被输出到显示器，使其可以在方法500的其他步骤中使用。
在步骤504中，处理器电路基于在第一时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的参考位置。处理器电路基于所接收到的电信号或电描记图来确定扭曲。基于所确定的扭曲，处理器电路计算参考位置。在一些实施例中，计算参考位置包括将与电信号相关的电参数与以前在生成解剖学图像时记录的参数进行比较。在一些实施例中，计算参考位置包括响应用户的输入、指令或命令，指定或保存多个电极的位置，以指定和/或保存该位置作为参考位置。在一些实施例中，处理器电路从用户输入装置(如键盘、鼠标、按钮、触控板、触摸屏界面、麦克风或任何其他合适类型的用户输入装置)接收用户输入。
在步骤506中，处理器电路基于在后面的第二时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的当前位置。在一些实施例中，处理器电路接收连续的电信号流，并连续或重复地计算多个电极的当前位置，以跟踪解剖学腔体内的多个电极的位置和/或取向。
在步骤508中，处理器电路输出信号，该信号被配置为导致参考位置的第一可视化表示和当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得当前位置被相对于参考位置显示。该信号可包括任何合适的通信类型，如代表图像数据的电信号(例如，数字电信号)。例如，电信号可以是适合由显示装置(例如，计算机显示器、电视屏幕、移动计算装置的显示器等)显示的格式。在一示例性实施例中，处理器电路输出第一可视化表示和第二可视化表示，使得多个电极的当前位置的实时视图被相对于先前确定的参考位置显示。换句话说，第一可视化表示可以基于电信号重复或连续地更新，以显示多个电极的当前、实时位置。以这种方式，当电极的当前位置/取向偏离参考位置/取向时，医师可以确定相对位置、取向和/或偏离的程度，以便将电极导航回参考位置和取向。
在一些实施例中，第一可视化表示具有与第二可视化表示的视觉特征不同的视觉特征。视觉特征可以是颜色、透明度、电极标志、图案或任何其他合适的视觉特征。例如，电极标志可以出现在电极的当前位置的第二可视化表示上，而不是第一可视化表示上。电极标志可以包括与多个电极中的每个电极相关的数字表示。在一些实施例中，处理器电路还被配置为计算参考位置和当前位置之间的距离，并输出信号以导致第一可视化表示、第二可视化表示和计算出的距离的第三可视化表示的同时显示。此外，在一些实施例中，处理器电路被配置为生成并输出治疗工具(如消融球囊)的位置的可视化表示。与生成和输出治疗工具的可视化表示有关的进一步的细节可在2019年11月4日提交的名称为“ELECTRPHYSIOLOGICAL GUIDANCE AND VISUALIZATION FOR BALLOON THERAPY ANDASSOCIATED DEVICES,SYSTEMS,AND METHODS”的欧洲专利申请第19206883.1号中找到，其全部内容在此通过引用并入。
本公开的实施例通过检测和可视化位于患者的解剖学腔体内的多个电极(例如被定位在EP导管、消融导管或导丝上的电极)的位置来提供图像引导的治疗。然而，应理解的是，上面描述的实施例是示例性的，并不旨在限制本公开的范围。在这方面，在一些实施例中，上述的方法200和500中的方法可被用于检测和/或可视化其他类型的治疗和/或诊断装置，以引导其他类型的治疗，如球囊血管成形术、激光球囊治疗、球囊乳房近距离治疗、使用药物涂覆的球囊的药物输送、神经放射学等等。此外，正如本文中前面所解释的，这些方法也可用于结构性修复手术，如结构性心脏病修复手术和其他。一个示例是放置瓣膜支架，如二尖瓣夹放置手术。由于这些都是本领域内已知的，本文将不对此详细解释。然而，在所有这些情况下，引导构件需要具有电极，以便允许对该引导构件的锚固部分进行定位。因此，被用于引导其中承载二尖瓣夹的丝材的二尖瓣夹放置器械的外部中空导管可以具有电极。
例如，参考图11，在导丝820的远端处具有多个电极824的导丝820可以被推进到血管30的狭窄部分32，以获得EP数据和/或血管30的解剖学绘图数据。因此，可以生成并显示血管30的解剖学图。应理解的是，血管30的解剖学图可与针对解剖学结构的其他部分生成的图(如图7所示的左心房和肺静脉的图)类似地呈现。此外，与图8和图9所示的实施例类似，导丝电极824的参考位置和当前位置可以被计算并显示在血管30的解剖学图像中。例如，可以使用上述的方法200和500的技术来显示对应于当前位置和参考位置的标记。
血管30的解剖学图可以显示横截面视图、部分透明视图、体积视图或任何其他合适的视图。在一些实施例中，处理器电路还被配置为使导丝820在血管30的图中的位置可视化。接下来，血管成形术球囊导管830在导丝820上被推进到狭窄区域32。然后使血管成形术球囊834膨胀，以使狭窄区域32膨胀或扩张。
在其他实施例中，药物涂覆的球囊、辐射球囊、刻痕球囊或任何其他合适的治疗球囊在导丝或导管上被推进到治疗部位。使用上述的一种或多种方法，治疗球囊可以在血管内相对于治疗部位(如狭窄、病变、肿瘤等)被空间定位和可视化，以确保治疗球囊的正确放置和布放。这种方法在神经放射学和/或血管球囊治疗手术中可能特别有利，其中治疗球囊太小而无法承载用于可视化的电极。
应理解的是，方法200和500的一个或多个步骤可以由EP引导的消融系统的一个或多个部件来执行，例如绘图和引导系统的处理器电路、EP导管、冷冻球囊导管、RF消融球囊导管、外部身体贴片电极或该系统的任何其他合适的部件。例如，所描述的消融操作可由关于图2描述的系统100来执行，其可包括关于图3描述的处理器电路150。在一些实施例中，处理器电路可以使用硬件、软件或两者的组合来执行上述的分析和操作。例如，方法200和500的信号处理步骤的结果可以由执行软件的处理器电路来处理，以便对电极在3D图像中的位置等作出确定。
还应理解的是，上面描述的实施例是示例性的，且并不打算将本公开的范围限制于给定的临床应用。例如，如上所述，上述的装置、系统和技术可被用于涉及身体腔体或身体管腔的闭塞的各种消融应用。例如，在一些实施例中，上述的技术可被用于引导使用包括冷冻球囊的冷冻导管的冷冻消融手术，如上所述。在其他方面，上述的技术可被用于引导RF消融手术，其中被定位在可膨胀球囊的表面上的多个RF消融电极被用来在心脏组织中形成电隔离病变。例如，由Biosense Webster公司制造的HELIOSTAR RF球囊导管包括被定位在可膨胀球囊的外表面上的10个消融电极，以及被定位在圆形绘图导管上的10个电极，该圆形绘图导管被定位于球囊远侧且被配置成待被定位于肺静脉内。
此外，虽然成像和治疗操作是关于心脏和相关的解剖学结构进行描述的，但应理解的是，上述的方法和系统可被用于引导其他身体体积内的成像和治疗操作，包括心脏的其他关注的区域，或其他身体腔体和/或管腔。例如，在一些实施例中，本文所述的操作可被用于在任何数量的解剖学位置和组织类型中引导治疗操作，包括但不限于：器官，其包括肝脏、心脏、肾脏、胆囊、胰腺、肺；管道；肠；神经系统结构，其包括大脑、硬脑膜囊、脊髓和周围神经；尿路；以及心脏的血液、腔室或其他部分内的瓣膜，和/或身体的其他系统。解剖学结构可以是血管，如患者脉管系统的动脉或静脉，包括心脏血管、周围血管、神经血管、肾脏血管和/或身体内部任何其他合适的管腔。除了自然结构之外，本文所述的方法还可用于检查人造结构，例如但不限于心脏瓣膜、支架、分流器、过滤器和位于肾脏、肺部或任何其他合适的身体体积中的其他装置。
本领域技术人员将认识到，上述设备、系统和方法可以以各种方式修改。因此，本领域的普通技术人员将认识到，本公开所涵盖的实施例并不限于上述特定的示例性实施例。在这方面，尽管已经示出和描述了例示说明性的实施例，但在前述公开中设想到广泛的修改、变化和替换。应理解的是，在不偏离本公开的范围的情况下，可以对前述内容做出这种变化。因此，对所附的权利要求书进行广义地、与本公开相一致的解释是适当的。
进一步的示例被限定如下。
示例1.一种用于在解剖学腔体内引导器械的设备，包括：
处理器电路，其被配置为与被设置在该器械上的多个电极通信，其中，处理器电路被配置为：
从多个电极接收代表解剖学腔体内的电磁场的电信号；
基于在第一时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的参考位置；
基于在后面的第二时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的当前位置；以及
输出信号，该信号被配置为导致参考位置的第一可视化表示和当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得当前位置被相对于参考位置显示。
示例2.根据示例1所述的装置，其中，第一可视化的视觉特征与第二可视化的视觉特征不同。
示例3.根据示例2所述的装置，其中，视觉特征包括以下中的至少一种：颜色、透明度、电极标志或图案。
示例4.根据示例3所述的装置，其中，第二可视化表示，而不是第一可视化表示，包括代表多个电极的相对位置的电极标志。
示例5.根据示例4所述的装置，其中，电极标志包括与多个电极中的每个电极相关的数字表示。
示例6.根据示例1所述的装置，其中，处理器电路被配置为：
接收用户输入，该用户输入指示计算参考位置的指令；以及
响应于接收到用户输入，计算参考位置。
示例7.根据示例6所述的装置，其中，处理器电路被配置为响应于接收到用户输入，将代表参考位置的参数保存到存储器中。
示例8.根据示例1所述的装置，
其中，处理器电路还被配置为基于来自多个电极的电信号，生成解剖学腔体的解剖学图像，以及
其中，处理器电路被配置为输出信号，使得第一可视化表示在解剖学图像中是静止的。
示例9.根据示例1所述的装置，其中，处理器电路还被配置为：
计算多个电极的参考位置和当前位置之间的距离；以及
输出信号以导致第一可视化表示、第二可视化表示和计算出的距离的第三可视化表示的同时显示。
示例10.根据示例1所述的装置，其中，所述处理器电路被配置为：
重复计算多个电极的当前位置；以及
重复更新第二可视化表示，以显示多个电极的当前位置。
示例11.根据示例1所述的装置，其中，处理器电路被配置为将信号输出到与处理器电路通信的显示器。
示例12.一种用于在解剖学腔体内引导器械的系统，包括：
根据示例1-11中的任一个所述的设备；和
器械，其中该器械包括电生理学(EP)导管，该电生理学导管包括细长末端构件，其中多个电极被定位在细长末端构件上；
其中，第一可视化表示代表在第一时间的EP导管的细长末端构件，以及
其中，第二可视化表示代表在后面的第二时间的EP导管的细长末端构件。
示例13.一种用于在解剖学腔体内引导器械的方法，包括：
从被设置在器械上的多个电极接收电信号，其中电信号代表解剖学腔体内的电磁场；
基于在第一时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的参考位置；
基于在后面的第二时间检测到的电磁场中的扭曲，计算多个电极的当前位置；以及
输出信号，该信号被配置为导致参考位置的第一可视化表示和当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得当前位置被相对于参考位置显示。
示例14.根据示例13所述的方法，其中，该方法还包括：
接收用户输入，该用户输入指示计算参考位置的指令；以及
响应于接收到用户输入，计算参考位置。
示例15.一种计算机程序产品，包括：
非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质上记录有程序代码，该程序代码包括：
用于从被设置在器械上的多个电极接收电信号的代码，其中该电信号代表解剖学腔体内的电磁场；
用于基于在第一时间检测到的电磁场中的扭曲来计算多个电极的参考位置的代码；
用于基于在后面的第二时间检测到的电磁场中的扭曲来计算多个电极的当前位置的代码；以及
用于输出信号的代码，该信号被配置为导致参考位置的第一可视化表示和当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得当前位置被相对于参考位置显示。

Claims (20)

1.一种用于在解剖学腔体内引导器械的设备，包括：
处理器电路，其被配置为与被设置在所述器械上的多个电极通信，其中所述处理器电路被配置为：
通过输入端从所述多个电极接收代表所述解剖学腔体内的电磁场的电信号；
基于在被引导构件的操纵已经发生之前的第一时间检测到的所述电磁场中的扭曲，计算所述多个电极的参考位置；
基于在所述被引导构件的操纵已经发生之后的后面的第二时间检测到的所述电磁场中的扭曲，计算所述多个电极的当前位置；以及
通过输出端输出信号，所述信号被配置为导致所述参考位置的第一可视化表示和所述当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得所述当前位置被相对于所述参考位置显示。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一可视化表示的视觉特征与所述第二可视化表示的视觉特征不同。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述视觉特征包括以下中的至少一项：颜色、透明度、电极标志或图案。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第二可视化表示，而不是所述第一可视化表示，包括代表所述多个电极的相对位置的电极标志。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述电极标志包括与所述多个电极中的每个电极相关的数字表示。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器电路被配置为：
接收用户输入，所述用户输入指示计算所述参考位置的指令；和
响应于接收到所述用户输入，计算所述参考位置。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述处理器电路被配置为响应于接收到所述用户输入，将代表所述参考位置的参数保存到存储器中。
8.根据权利要求1所述的设备，
其中，所述处理器电路还被配置为基于来自所述多个电极的所述电信号，生成所述解剖学腔体的解剖学图像，以及
其中，所述处理器电路被配置为输出所述信号，使得所述第一可视化表示在所述解剖学图像中是静止的。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器电路还被配置为：
计算所述多个电极的所述参考位置和所述当前位置之间的距离；以及
输出所述信号，以导致所述第一可视化表示、所述第二可视化表示和计算出的所述距离的第三可视化表示的同时显示。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器电路被配置为：
重复计算所述多个电极的所述当前位置；以及
重复更新所述第二可视化表示，以显示所述多个电极的所述当前位置。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器电路被配置为将所述信号输出到与所述处理器电路通信的显示器。
12.一种用于在解剖学腔体内引导器械的系统，包括：
根据权利要求1-11中的任一项所述的设备；以及
所述器械，其中所述器械包括引导构件和被引导构件，所述引导构件具有远侧末端部分，所述被引导构件被配置为在被用户操纵时被所述引导构件引导，其中所述多个电极被定位在所述远侧末端部分上。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述引导构件是电生理学(EP)导管，其包括作为所述远侧末端部分的细长末端构件，其中所述多个电极被定位在所述细长末端构件上，
其中，所述第一可视化表示代表在所述第一时间的所述EP导管的所述细长末端构件，以及
其中，所述第二可视化表示代表在后面的所述第二时间的所述EP导管的所述细长末端构件。
14.一种用于在解剖学腔体内引导器械的方法，所述方法使用包括输入端和输出端的处理电路，所述器械包括引导构件和被引导构件，所述被引导构件被配置为在被用户操纵时由所述引导构件引导，所述引导构件具有远侧末端部分，所述远侧末端部分包括多个电极，所述多个电极被设置在其上用于测量代表所述解剖学腔体内的电磁场的电信号，
所述方法包括：
通过所述输入端从所述多个电极接收电信号，其中所述电信号代表所述解剖学腔体内的电磁场；
通过所述处理电路，基于在所述被引导构件的操纵已经发生之前的第一时间检测到的所述电磁场中的扭曲，计算所述多个电极的参考位置；
通过所述处理电路，基于在所述被引导构件的操纵已经发生之后的后面的第二时间检测到的所述电磁场中的扭曲，计算所述多个电极的当前位置；以及
通过所述输出端输出信号，所述信号被配置为导致所述参考位置的第一可视化表示和所述当前位置的第二可视化表示的同时显示，使得所述当前位置被相对于所述参考位置显示，以及
可选地，向用户显示所述第一可视化表示和所述第二可视化表示。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法还包括：
通过输入端接收用户输入，所述用户输入指示计算所述参考位置的指令；以及
响应于接收到所述用户输入，计算所述参考位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法包括响应于接收到所述用户输入，将代表所述参考位置的参数保存到存储器中。
17.根据权利要求14至16中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
基于来自所述多个电极的所述电信号，生成所述解剖学腔体的解剖学图像，和
输出所述信号，使得所述第一可视化表示在所述解剖学图像中是静止的。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
计算所述多个电极的所述参考位置和所述当前位置之间的距离；以及
输出所述信号以导致所述第一可视化表示、所述第二可视化表示和计算出的所述距离的第三可视化表示的同时显示。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
优选地在所述被引导构件的操纵期间，重复计算所述多个电极的所述当前位置；以及
重复更新所述第二可视化表示，以显示所述多个电极的所述当前位置。
20.一种计算机程序产品，包括：
非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上记录有程序代码，所述程序代码包括当被处理电路或计算机执行时导致根据权利要求14至19中的任一项所述的方法的实施的代码。
CN202080084019.2A 2019-12-03 2020-12-01 用于电生理学绘图的参考位置可视化及相关装置、系统和方法 Pending CN114786566A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19213217.3 2019-12-03
EP19213217.3A EP3831277A1 (en) 2019-12-03 2019-12-03 Reference location visualization for electroyphysiological mapping, and associated devices, systems, and methods
PCT/EP2020/084029 WO2021110630A1 (en) 2019-12-03 2020-12-01 Reference location visualization for electroyphysiological mapping, and associated devices, systems, and methods

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114786566A true CN114786566A (zh) 2022-07-22

Family

ID=68766661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080084019.2A Pending CN114786566A (zh) 2019-12-03 2020-12-01 用于电生理学绘图的参考位置可视化及相关装置、系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230000562A1 (zh)
EP (2) EP3831277A1 (zh)
JP (1) JP2023506399A (zh)
CN (1) CN114786566A (zh)
WO (1) WO2021110630A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12496432B2 (en) * 2020-02-24 2025-12-16 Biosense Webster (Israel) Ltd. Detection of catheter location, orientation, and movement direction
US20250387066A1 (en) * 2024-06-19 2025-12-25 Biosense Webster (Israel) Ltd. Systems and methods of mapping electrophysiological landmarks within a heart

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007059361A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Access Point Technologies Endocardial electrophysiology device and method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5697377A (en) 1995-11-22 1997-12-16 Medtronic, Inc. Catheter mapping system and method
US6002955A (en) 1996-11-08 1999-12-14 Medtronic, Inc. Stabilized electrophysiology catheter and method for use
US7881769B2 (en) * 2002-11-18 2011-02-01 Mediguide Ltd. Method and system for mounting an MPS sensor on a catheter
US8494608B2 (en) * 2008-04-18 2013-07-23 Medtronic, Inc. Method and apparatus for mapping a structure
US10278616B2 (en) 2015-05-12 2019-05-07 Navix International Limited Systems and methods for tracking an intrabody catheter
JP2017063985A (ja) * 2015-09-29 2017-04-06 日本ライフライン株式会社 バルーンカテーテルおよびケミカルアブレーション装置
US20190183372A1 (en) * 2016-09-07 2019-06-20 Ablacon Inc. Multiple Configuration Electrophysiological Mapping Catheter, and Systems, Devices, Components and Methods Associated Therewith

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007059361A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Access Point Technologies Endocardial electrophysiology device and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ST. JUDE MEDICAL: "ENSITE PRECISION(TM) CARDIAC MAPPING SYSTEM MODEL EE3000 INSTRUCTIONS FOR USE INTERNATIONAL EDITION", 12 January 2016 (2016-01-12), pages 123 - 140 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023506399A (ja) 2023-02-16
EP4069059A1 (en) 2022-10-12
EP3831277A1 (en) 2021-06-09
WO2021110630A1 (en) 2021-06-10
US20230000562A1 (en) 2023-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12295720B2 (en) Visual guidance for positioning a distal end of a medical probe
JP7500376B2 (ja) ３ｄ電気活動表現
ES2769282T3 (es) Aparato para controlar y planificar una ablación
US20060116576A1 (en) System and use thereof to provide indication of proximity between catheter and location of interest in 3-D space
US20220354566A1 (en) Devices, systems and methods for assistance of balloon ablation
EP3922169A1 (en) Guiding balloon therapy in an anatomical cavity
US20230000562A1 (en) Reference location visualization for electroyphysiological mapping, and associated devices, systems, and methods
JP2021074549A (ja) バルーンカテーテルアブレーションタグの正確な位置決め及び形状視覚化
EP4054456B1 (en) Electroyphysiological guidance and visualization for balloon, and associated methods, devices and systems
CN119403509A (zh) 介入式引导
EP3925559A1 (en) Guiding balloon therapy in an anatomical cavity
US12387835B2 (en) Assessing lesions formed in an ablation procedure
US12471987B2 (en) Presenting quality measures of tissue ablation in a blood vessel using a two-dimensional map
CN112955090A (zh) 用于提高心血管过程成像的准确性和实用性的设备、系统和方法
US20230338091A1 (en) Guiding balloon therapy in an anatomicla cavity

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220722