阅读说明：本技术 一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出方法 (Sinusoidal envelope high-voltage pulse output method for cardiac ablation ) 是由 黄雍俊 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了心脏消融设备技术领域的一种用于心脏消融的包络正弦高压脉冲输出方法。方法的步骤包括：1、生成双极性的高压脉冲信号,所述高压脉冲信号的脉宽为毫秒级、微秒级或纳秒级；2、将所述双极性的高压脉冲信号与正弦包络信号叠加,生成正弦包络高压脉冲信号,所述正弦包络高压脉冲信号用于心脏消融能量的输出。采用本发明的方法,使得输出的高压脉冲是具有包络的正弦信号的高压脉冲,进而可以根据此包络正弦频率进行滤波,从而减小高压脉冲对其他信号的干扰。同时,保持了高压脉冲的特性,高压脉冲消融的全层消融、精准、快速、保护冠脉的特点也能得到保持。(The invention discloses an envelope sine high-voltage pulse output method for cardiac ablation, belonging to the technical field of cardiac ablation equipment. The method comprises the following steps: 1. generating a bipolar high-voltage pulse signal, wherein the pulse width of the high-voltage pulse signal is millisecond, microsecond or nanosecond; 2. and superposing the bipolar high-voltage pulse signal and a sinusoidal envelope signal to generate a sinusoidal envelope high-voltage pulse signal, wherein the sinusoidal envelope high-voltage pulse signal is used for outputting cardiac ablation energy. By adopting the method, the output high-voltage pulse is the high-voltage pulse of the envelope sine signal, and the filtering can be carried out according to the envelope sine frequency, so that the interference of the high-voltage pulse on other signals is reduced. Meanwhile, the characteristics of high-voltage pulse are kept, and the characteristics of full-layer ablation, accuracy and rapidness and coronary artery protection of the high-voltage pulse ablation can also be kept.)

一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出方法

技术领域

本发明涉及心脏消融设备技术领域，特别涉及一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出方法。

背景技术

现有治疗快速心律失常往往采用射频、微波以及冷冻等热消融技术。其中射频技术可以产生固定频率的正弦波。所产生的射频能量通过射频导管或者射频电极作用到需要治疗的病灶点，使其达到阻断或者调理的作用，进而达到治疗的效果。

但是这些消融技术在临床实际应用中受限于热池效应，很难达到全层透壁的消融目标，从而影响治疗效果，另外，属于热消融技术的射频消融技术，由于不具备细胞的选择性，因此会将非靶的细胞也一并进行消融损毁。

鉴于以上热消融技术的缺陷，高压脉冲技术作为一项非热消融技术日渐得到了临床应用的关注。高压脉冲技术是通过产生一种脉宽为毫秒、微秒甚至纳秒级的高压脉冲电场，在短时间内释放极高的能量，其能使得细胞膜甚至是细胞内的细胞器如内质网、线粒体、细胞核等会产生大量的不可逆的微孔。进而造成病变细胞的凋亡，从而达到预期的治疗目的。

在治疗快速心律失常的应用中，采用高压脉冲技术可以选择性的处理心肌细胞，而不对其他非靶的细胞组织产生影响，同时其还具有彻底的全层消融、精准、快速、保护冠脉的特点。因此高压脉冲技术有望成为理想的心脏消融手段。

虽然高压脉冲技术有以上的优点，但是高压脉冲强干扰性往往会影响心脏微创手术过程中的电生理、磁定位、压力检测等有用信号，进而影响医生在手术中的判断。并且系统导管和心肌组织的贴合程度，也会影响到治疗效果，而现有的系统和设备，并未考虑到这两点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出方法，步骤包括：

生成双极性的高压脉冲信号，高压脉冲信号的脉宽为毫秒级、微秒级或纳秒级；

将双极性的高压脉冲信号与正弦包络信号叠加，生成正弦包络高压脉冲信号，正弦包络高压脉冲信号用于心脏消融能量的输出。

进一步的，双极性的高压脉冲信号的高压脉冲宽度、高压脉冲间隔、高压脉冲个数、高压脉冲幅度可调，使得输出的正弦包络高压脉冲信号每个周期内输出的电场能量可调。

作为优选方案，双极性的高压脉冲信号幅值范围为300V～15KV。

作为优选方案，正弦包络信号的频率范围是：1Hz～20MHz。

进一步的，正弦包络高压脉冲信号包括多个基础脉冲群，基础脉冲群包括正高压脉冲群、负高压脉冲群、正负高压脉冲群，

构成正高压脉冲群的脉冲信号为正高压脉冲信号；

构成负高压脉冲群的脉冲信号为负高压脉冲信号；

构成正负高压脉冲群的脉冲信号为正高压脉冲信号和负高压脉冲信号。

优选的，多个基础脉冲群之间的时间间隔为双极性的高压脉冲信号高压脉冲间隔时间的10倍以上。

进一步的，正弦包络高压脉冲信号仅在心脏的绝对不应期期间输出，正弦包络高压脉冲信号输出的步骤包括：

检测心脏的电生理信号；

当检测到心脏处于不应期期间时，输出正弦包络高压脉冲信号。

进一步的，绝对不应期的检测方法包括：自主心律使用R波感知的绝对不应期检测的方法、利用起搏技术产生起搏心律并结合R波感知实现绝对不应期检测的方法。

进一步的，利用起搏技术产生起搏心律并结合R波感知实现绝对不应期检测的方法步骤包括：

输入起搏信号，产生起搏心律；

通过R波感知起搏心律；

将检测到R波的时刻确定为起搏心律的周期起点时刻；

从起搏心律的周期起点时刻延迟时间段Tdelay2后为绝对不应期的开始时刻，绝对不应期的持续时间为T2。

一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出系统，包括高压脉冲信号产生单元，不应期检测模块、输出导管，还包括至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述任一项的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、采用本发明的方法，使得输出的高压脉冲是具有包络的正弦信号的高压脉冲，进而系统可以根据此包络的正弦频率进行滤波，从而减小高压脉冲对有用信号的干扰。

2、输出的正弦包络脉冲波仍保持了高压脉冲的特性，通过调整参数，即可控制高压脉冲能量的输出，可实现全层消融、精准、快速、保护冠脉的优点。

3、输出的正弦包络高压脉冲信号包括正高压脉冲群、负高压脉冲群、正负高压脉冲群及其组合。可灵活设置正弦包络高压脉冲信号的构成和参数，以适于实用。

4、在一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出方法的基础之上，提供了一种利用起搏技术产生起搏心律并结合R波感知实现绝对不应期检测的方法，使得单次完整的消融能量输出在绝对不应期中完成，保证输出的安全性。

附图说明：

图1为本发明一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出方法流程图；

图2为实施例1中单个完整的正脉冲正弦包络图；

图3为实施例1中单个完整的负脉冲正弦包络图；

图4为实施例1中单个完整的正负脉冲正弦包络图；

图5为实施例1中由2个完整的正脉冲正弦包络组成的基础脉冲群图；

图6为实施例1中由2个完整的负脉冲正弦包络组成的基础脉冲群图；

图7为实施例1中由2个完整的正负脉冲正弦包络组成的基础脉冲群图；

图8为实施例1中对自主心律使用R波感知的绝对不应期检测示意图；

图9为实施例1中利用起搏技术产生起搏心律并结合R波感知实现绝对不应期检测示意图；

图10为实施例1中由多种基础脉冲群组成的单次消融能量输出图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种用于心脏消融的正弦包络高压脉冲输出方法，流程图如图1所示，步骤包括：

采用脉冲发生器生成双极性的高压脉冲信号。

将双极性的高压脉冲信号与正弦包络信号叠加，生成正弦包络高压脉冲信号，所述正弦包络高压脉冲信号用于心脏消融能量的输出。

其中，采用脉冲发生器产生高压脉冲信号，由于所产生的高压脉冲信号用于心脏消融，所以需要限制脉冲发生器产生的高压脉冲宽度为毫秒级、微秒级或纳秒级，一般的采用IGBT或MOSFET作为开关器件，使得脉冲发生器产生毫秒级、微秒级甚至纳秒级的脉冲宽度。

正弦包络信号是正弦信号，以该信号作为载体，将双极性的高压脉冲信号叠加到正弦包络信号，使得输出的正弦包络高压脉冲信号既有高压脉冲的特性，具有全层消融、精准、快速、保护冠脉的特点，又具有正弦包络信号的频率特性，正弦包络信号的频率范围是：1Hz～20MHz，也即是说正弦包络高压脉冲信号的频率范围是1Hz～20MHz，可以通过滤除相应频段的方式，降低高压脉冲对其他设备信号的干扰。

正弦包络高压脉冲信号由基础脉冲群构成，基础脉冲群至少包含一个完整的正弦包络，正弦包络有三种方式：正脉冲正弦包络、负脉冲正弦包络和正负脉冲正弦包络，基础脉冲群中的正弦包络可以是正脉冲正弦包络、负脉冲正弦包络或正负脉冲正弦包络中的一种或两种，也可以是三种方式的任意组合。其中，正负脉冲正弦包络钟的正脉冲信号以及负脉冲信号对称，由2个完整的正负脉冲正弦包络组成的基础脉冲群图如图7所示。

完整的单组正脉冲正弦包络如图2所示，通过设定包络的频率f1以及脉冲个数n1就可以确定高压正脉冲组成的正弦包络的形态，在包络的频率f1和脉冲个数n1这两个参数确定的前提下，设置脉冲间隔t1、t2、t3，脉冲宽度w1、w2、w3，以及脉冲幅度h1、h2、h3，就可以改变高压正脉冲加载的能量的大小，进而控制单组正脉冲正弦包络消融的强度。将多个参数相同的单组正脉冲正弦包络组合，就构成了正高压脉冲群，由两个完整的正脉冲正弦包络组成的基础脉冲群如图5所示。

完整的单组负脉冲正弦包络如图3所示，通过设定包络的频率f2以及脉冲个数n2就可以确定高压负脉冲组成的正弦包络的形态，在包络的频率f2和脉冲个数n2这两个参数确定的前提下，设置脉冲间隔t4、t5，脉冲宽度w4、w5，以及脉冲幅度h4、h5，就可以改变高压负脉冲加载的能量的大小，进而控制单组负脉冲正弦包络消融的强度。将多个参数相同的单组负脉冲正弦包络组合，就构成了负高压脉冲群，由两个完整的负脉冲正弦包络组成的基础脉冲群如图6所示。

完整的单组正负脉冲正弦包络如图4所示，通过设定包络的频率f3以及脉冲个数n3就可以确定高压正脉冲组成的正弦包络的形态，在包络的频率f3和脉冲个数n3这两个参数确定的前提下，设置脉冲间隔t6、t7，脉冲宽度w6、w7，以及脉冲幅度h6、h7，就可以改变高压正负脉冲加载的能量的大小，进而控制单组高压正负脉冲正弦包络消融的强度。将多个参数相同的单组高压正负脉冲正弦包络组合，就构成了正负高压脉冲群，由两个完整的正负脉冲正弦包络组成的基础脉冲群如图7所示。

作为优选的方案，由基础脉冲群构成的正弦包络高压脉冲信号幅值范围为300V～15KV，基础脉冲群构成的正弦包络高压脉冲信号的作用时长，换算成单位时间1s时，高电平的作用时间控制在100纳秒到1毫秒以内，所设置的参数需要符合此参数的限定。

由基础脉冲群构成的正弦包络高压脉冲信号的可调参数如下：高压脉冲宽度、高压脉冲间隔、高压脉冲个数、高压脉冲幅度、正弦包络频率。其中，高压脉冲宽度、高压脉冲间隔、高压脉冲幅度的设置决定了一个正弦包络周期内基础脉冲群消融能量输出的大小。基础脉冲群之间的间隔至少为基础脉冲群中的高压脉冲间隔的10倍以上。

由于采用了正弦包络的方式，系统可以根据所设置的正弦包络的频率对应的施加带阻滤波器，对高压脉冲产生的干扰进行处理，从而降低高压脉冲如对电生理、磁定位、压力检测等信号的干扰。

正弦包络高压脉冲信号在实际的输出过程中会影响心脏的传导，为了保证放电的安全，需要让高压脉冲的输出在心脏的绝对不应期期间，心脏的绝对不应期期间的检测至关重要。绝对不应期的检测方法包括：自主心律使用R波感知的绝对不应期检测的方法和利用起搏技术产生起搏心律并结合R波感知实现绝对不应期检测的方法。

自主心律使用R波感知的绝对不应期检测的方法的示意图如图8所示，通过R波感知自主心律，确定检测到了R波的阈值点r1，从r1作为起始点开始延迟一定的时间Tdelay1后的T1时间段就是绝对不应期。Tdelay1、T1的时间可以通过临床数据或者电生理刺激仪进行标测得到。

对于自主心律不太符合R波感知要求的病人，可以利用起搏技术产生起搏心律并结合R波感知实现绝对不应期检测的方法，利用起搏技术产生起搏心律并结合R波感知实现绝对不应期检测的方法示意图如图9所示。通过起搏技术产生并获得起搏心律，通过R波感知检测起搏心律，确定R波的阈值点r2，从r2作为起始点延迟一定的时间Tdelay2后的T2时间段就是绝对不应期。Tdelay2、T2的时间可以通过临床数据或者电生理刺激仪进行标测得到。

这里可以设置基础脉冲群准成的完整消融能量输出的次数，为了保证高压脉冲的安全，每次完整消融能量输出需要在绝对不应期内完成，并且单次绝对不应期内有至少一次完整脉冲能量的输出。为了使得高压脉冲对人体的心脏传导的影响最小，需要保证高压脉冲输出只落在绝对不应期期间。如图10所示，假定组成此次完整消融能量输出的基础脉冲群为2个，其中间隔时间为t8，两个脉冲群的频率分别为f4、f5，为了满足在绝对不应期期间发送完一次完整的消融能量输出，则需要满足如下关系：

T1＞(1/f4+1/f5+t8)；

或者

T2＞(1/f4+1/f5+t8)；

这样保证了不论采用图8还是图9来检测绝对不应期，最后的单次完整的消融能量输出均可以在绝对不应期中完成。