具体实施方式

本公开提供用于生成电生理标测图，以及更特别地组织的电激活标测图的系统、设备和方法，其促进识别慢传导和/或阻滞的区域。出于说明的目的，将结合同样来自雅培实验室(Abbott Laboratories)的电解剖标测系统(诸如EnSite Precision^TM心脏标测系统)参考使用高密度(HD)网格导管(诸如来自雅培实验室(Abbott Park,Illinois)的Advisor^TM HD网格标测导管)进行的心脏电生理程序来描述本公开的方面。然而，本领域的普通技术人员将理解如何在其它上下文中和/或关于其它装置将本文的教导应用于良好的优势。

图1示出示例性电解剖标测系统8的示意图，用于通过导航心脏导管并测量发生在患者11的心脏10中的电活动并三维地标测电活动和/或与如此测量的电活动相关或代表如此测量的电活动的信息来进行心脏电生理研究。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还可用于在沿心脏表面的多个点处测量电生理数据，并将所测量的数据与测量电生理数据的每个测量点的位置信息相关联地存储，例如以创建患者的心脏10的诊断数据标测图。

如本领域普通技术人员将认识到的，系统8确定通常在三维空间内的对象的位置和在一些方面的定向，并且将那些位置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中所示的实施例中，三组表面电极(例如，贴片电极)被示为应用于患者11的表面，定义了三个大致正交的轴，本文称为x轴、y轴和z轴。在其它实施例中，电极可以以其它布置(例如特定身体表面上的多个电极)定位。作为进一步的替代，电极不需要在身体表面上，而是可以定位在身体内部。

在图1中，x轴表面电极12、14沿第一轴施加到患者，诸如在患者胸腔区域的横向侧面上(例如，施加到患者每个手臂下方的皮肤)并可称为左电极和右电极。y轴电极18、19沿着与x轴大致正交的第二轴，诸如沿着患者的大腿内侧和颈部区域被施加到患者，并且可以被称为左腿和颈部电极。z轴电极16、22沿与x轴和y轴二者大致正交的第三轴，诸如沿患者在胸腔区域的胸骨和脊柱来施加，并且可以称为胸部和背部电极。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可以是下面更详细描述的固定的心内电极31的替代物。还应当理解，此外，患者11可以将大部分或所有传统的心电图(“ECG”或“EKG”)系统导联就位。在某些实施例中，例如，一组标准的12个ECG导联可用于感测患者心脏10上的心电图。该ECG信息可用于系统8(例如，它可以作为输入提供给计算机系统20)。就ECG导联很好理解而言，并且为了在图中清楚起见，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。该代表性导管电极17在整个说明书中被称为“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。例如，在一个实施例中，系统8可以包括在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。在其它实施例中，系统8可以利用包括多个(例如，八个)样条的单个导管，其中每个样条进而包括多个(例如，八个)电极。

然而，前述实施例仅仅是示例性的，并且可以使用任何数量的电极和/或导管。例如，为了本公开的目的，在图2中示出了示例性多电极导管的片段，以及特别地HD网格导管。HD网格导管13包括耦合到桨叶202的导管主体200。导管主体200可进一步分别包括第一和第二主体电极204、206。桨叶202可包括第一样条208、第二样条210、第三样条212和第四样条214，它们通过近侧耦合器216耦合到导管主体200并通过远侧耦合器218彼此耦合。在一个实施例中，第一样条208和第四样条214可以是一个连续的片段，而第二样条210和第三样条212可以是另一个连续的片段。在其它实施例中，各种样条208、210、212、214可以是彼此耦合的单独片段(例如，分别通过近侧和远侧耦合器216、218)。应当理解，HD导管13可以包括任何数量的样条；图2中所示的四样条布置仅仅是示例性的。

如上所述，样条208、210、212、214可以包括任何数量的电极17；在图2中，十六个电极17被示为以四乘四的阵列布置。还应当理解，电极17可以均匀地和/或不均匀地间隔开，如沿着样条208、210、212、214以及在样条208、210、212、214之间测量的。

导管13(或多个此类导管)通常经由一个或多个导引器并使用熟悉的程序被引入到患者的心脏和/或脉管系统中。实际上，将导管13引入患者心脏的各种方法，诸如经中隔方法，对于本领域普通技术人员来说是熟悉的，并且因此在此无需进一步描述。

由于每个电极17位于患者体内，系统8可以同时为每个电极17收集位置数据。类似地，每个电极17可以用于从心脏表面收集电生理数据(例如，表面电描记图)。普通技术人员将熟悉用于采集和处理电生理数据点(包括例如接触和非接触电生理标测二者)的各种模式，使得对于本文所公开的技术的理解，对其的进一步讨论不是必要的。同样，本领域中熟悉的各种技术可用于从多个电生理数据点生成心脏几何形状和/或心脏电活动的图形表示。此外，就普通技术人员将理解如何从电生理数据点创建电生理标测图而言，其方面将仅在理解本公开所必需的程度上在本文中被描述。

现在返回图1，在一些实施例中，可选的固定参考电极31(例如，附接到心脏10的壁)显示在第二导管29上。出于校准目的，该电极31可以是固定的(例如，附接到或靠近心脏壁)或与游移电极(例如，电极17)以固定的空间关系布置，并且因此可以被称为“导航参考”或“局部参考”。固定参考电极31可以作为上述表面参考电极21的补充或替代使用。在许多情况下，心脏10中的冠状窦电极或其它固定电极可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复用开关24，并且表面电极对通过在计算机20上运行的软件来选择，该多路复用开关24将表面电极耦合到信号发生器25。可替代地，可以取消开关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(也就是说，每个表面电极对)一个。

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，其可执行指令以实践本文所述的各个方面。

通常，三个标称正交电场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，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驱动为偶极子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)可以以任何其它有效布置定位，以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，由一组预定的驱动(源-汇)配置产生的横跨游移电极测量的电势可以代数地组合以产生与如通过沿正交轴简单地驱动均匀电流所获得的相同的有效电势。

因此，可以选择表面电极12、14、16、18、19、22中的任何两个作为关于接地参考(诸如腹部贴片21)的偶极源极和漏极，而未激发的电极测量关于接地参考的电压。放置在心脏10中的游移电极17暴露于来自电流脉冲的场，并关于地面(诸如腹部贴片21)进行测量。实际上，心脏10内的导管可以包含比所示的16个更多或更少的电极，并且可以测量每个电极电势。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，该固定参考电极也关于地面(诸如腹部贴片21)测量，并且可以定义为坐标系的原点，系统8相对于该坐标系测量位置。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游移电极17在心脏10内的位置。

系统8可以使用所测量的电压来确定心脏内侧的电极(诸如游移电极17)相对于参考位置(诸如参考电极31)在三维空间中的位置。也就是说，在参考电极31处测量的电压可用于定义坐标系的原点，而在游移电极17处测量的电压可用于表达游移电极17相对于原点的位置。在一些实施例中，坐标系是三维(x，y，z)笛卡尔坐标系，但也考虑了其它坐标系，诸如极坐标系、球坐标系和圆柱坐标系。

如从前面的讨论中应该清楚，当表面电极对在心脏上施加电场时，测量用于确定电极在心脏内的位置的数据。电极数据还可用于创建用于改进电极位置的原始位置数据的呼吸补偿值，如例如在美国专利No.7,263,397中描述，该专利通过引用整体并入本文。电极数据还可以用于补偿患者身体阻抗的变化，如例如在美国专利No.7,885,707中描述，该专利也通过引用整体并入本文。

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，测量并存储电活动，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。可以如上所述执行对诸如呼吸和/或阻抗偏移的伪影的补偿。

在本公开的方面，系统8可以是结合基于阻抗(例如，如上所述)和基于磁的定位能力二者的混合系统。因此，例如，系统8还可包括耦合到一个或多个磁场发生器的磁源30。为清楚起见，图1中仅描绘了两个磁场发生器32和33，但应该理解，在不脱离本教导的范围的情况下，可使用附加的磁场发生器(例如，总共六个磁场发生器，定义了三个大致正交的轴，类似于由贴片电极12、14、16、18、19和22定义的轴)。同样，本领域普通技术人员将理解，为了在如此生成的磁场内定位导管13，可以包括一个或多个磁定位传感器(例如，线圈)。

在一些实施例中，系统8是雅培实验室的EnSite^TM Velocity^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教导结合使用，包括例如波士顿科学公司(马萨诸塞州马尔堡)的RHYTHMIA HDX^TM标测系统、Biosense Webster,Inc.(加利福尼亚州尔湾)的CARTO导航和定位系统、Northern Digital Inc.(安大略省滑铁卢)的系统、Sterotaxis,Inc.(密苏里州圣路易斯)的磁导航系统以及来自雅培实验室的MediGuide^TM技术。

在以下专利中描述的定位和标测系统(所有这些专利的全部内容通过引用并入本文)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；以及5,697,377。

本公开的方面涉及电生理标测，并且特别地涉及标测组织的电激活以便促进识别慢传导和/或阻滞区域。此类标测图的图形表示也可以例如在显示器23上被输出。因此，系统8可以包括激活标测模块58，该激活标测模块58可以用于生成解剖标测图，并且可以结合显示模块以允许其图形输出(例如，到显示器23)。

将参考如图3所示的代表性步骤的流程图300来解释根据本教导的一种示例性方法。例如，在一些实施例中，流程图300可以表示可以通过图1的电解剖标测系统8(例如，通过处理器28和/或激活标测模块58)执行的几个示例性步骤。应当理解，下面描述的代表性步骤可以是硬件或软件实现的。为了解释起见，术语“信号处理器”在本文中用于描述本文教导的基于硬件和基于软件的实施方式。

在框302中，系统8接收局部激活时间(LAT)标测图。如本领域普通技术人员将理解的，LAT标测图是电生理标测图，并且因此包括多个电生理数据点，每个电生理数据点进而与(至少)局部激活定时信息相关联。

框304-310是系统8可以执行以计算框302中接收的LAT标测图内给定电生理数据点的慢传导度量的示例性步骤。在框304中，系统8选择电生理数据点(“所选择的电生理数据点”)，而在框306中，系统8识别落入所选择的电生理数据点的预设距离(例如，约2mm的半径)内的电生理数据点的子集(“相邻子集”)。

在框308中，系统8使用相邻子集的局部激活定时来计算所选择的EP数据点的慢传导度量。在本公开的实施例中，慢传导度量被计算为相邻子集的局部激活时间的加权标准偏差(或加权方差)。

给予相邻子集的任何成员的局部激活时间的权重与从其到所选择的EP数据点的距离负相关。换句话说，较低的权重被分配给离所选择的EP数据点更远的相邻子集的成员，而较高的权重被分配给更接近所选择的EP数据点的相邻子集的成员。在本公开的实施例中，权重随着距所选择的EP数据点的距离线性下降，但其它加权方案或函数同样在本公开的范围内。

决策框310考虑是否存在应计算慢传导度量的附加电生理数据点。如果是(“是”从框310退出)，则过程从框304用新的选择的电生理数据点重复。如果不是(“否”从框310退出)，则系统8在框312中输出慢传导标测图。

在框314中，系统8可以例如在三维解剖表面模型上输出慢传导标测图的图形表示，以便帮助从业者识别无传导和/或慢传导的区域。在本教导的范围内设想了各种图形表示。然而，就本领域普通技术人员通常熟悉电生理标测图的图形表示而言，本文公开的慢传导标测图的图形表示的细节将限于理解本公开所必需的那些细节。

例如，在本公开的一些方面，系统8使用诸如色谱、灰度、图案密度范围等的标准标测协议来输出慢传导标测图的图形表示。在这点上，图4描绘了灰度的慢传导标测图的图形表示402。慢传导和/或无传导404的电势线是可见的。有利地，在计算慢传导度量时使用加权值有助于图形表示402中的平滑度。

在本公开的附加方面，系统8可以基于它们相应的慢传导度量将电生理数据点分类为无传导电生理数据点、慢传导电生理数据点或正常传导电生理数据点。预期从业者可以针对数据点的每个分类选择阈值或截止值。然而，出于说明的目的，对于大约2mm的线性加权半径(如上所述)，没有传导电生理数据点可以具有小于大约0.4ms的慢传导度量，而慢传导电生理数据点可以具有大约0.4ms和大约1.0ms之间的慢传导度量。

一旦系统8对电生理数据点进行了分类，它就可以以图形方式表示使用第一显示协议(例如，单一颜色)的无传导的区域(例如，包含无传导电生理数据点)和使用第二显示协议(例如，单色图案)的慢传导区域(例如，包含慢传导电生理数据点)。可以使用色标显示正常传导的区域(例如，包含正常传导电生理数据点)。

图5描绘了相应的图形表示502，其中使用传统色标描绘了正常传导区域504。然而，无传导的区域使用单一的纯色(例如，棕色)506来描绘，而慢传导的区域使用带有点画508的相同的单一颜色(例如，棕色)来描绘。

在本公开的其它实施例中，系统8通过在激活波前沿着三维解剖模型传播时描绘激活波前来输出慢传导标测图的动画表示。本领域普通技术人员通常熟悉传播激活波前的动画表示。

例如，如同在本文中完整阐述一样，通过引用并入本文的美国专利申请公开no.2017/0360319描述了静态帧的使用，每个静态帧特定于特定时间点，并包括表示激活波前在该时间点的位置的定时标记。任何给定帧中的任何给定定时标记的可见性(例如，不透明度和/或亮度)可以与从该标记到相应时间点的激活波前的位置的距离相关，使得定时标记增加在激活波前到达之前的一系列帧的可见性，在与激活波前的位置重合的帧中达到其最大可见性，并且在激活波前通过后的一系列帧中的可见性降低。因此，当帧按时间顺序显示时，定时标记淡入，达到最大可见性，并且然后淡出，使得激活波前似乎以类似于电影中包含的对象的方式横跨三维解剖模型的表面移动。

然而，通常，电激活波前的动画表示强调快速传导的区域。另一方面，本公开的方面强调慢传导和/或无传导的区域。

特别地，在激活波前通过给定位置之后激活波前的图形表示的可见性衰减的速率与该位置处的慢传导度量相关。给定位置处的较高慢传导度量将导致较长的衰减时间(例如，该位置处激活波前的图形表示保持可见时间更长)，而给定位置处的较低慢传导度量将导致较短的衰减时间(例如，该位置处的激活波前的图形表示消失得更快)。这给出了激活波前在慢传导和/或无传导区域内减慢的视觉印象。

图6是在任何特定位置处的激活波前的图形表示的可见性的代表性曲线。在时间112，随着激活波前接近特定位置，图形表示开始淡入，在时间114达到其最大可见性，该时间是激活波前与特定位置重合的时间。然后它随着它远离特定位置而逐渐淡出，直到在时间116完全消失。沿水平轴的衰减斜率110的长度(例如，在最大可见性的时间114和淡出完成的时间116之间)与特定位置处的慢传导度量直接相关—慢传导度量越高，衰减斜率110将越宽。

在本公开的实施例中，衰减斜率110可以是慢传导度量的非线性函数，其在节律的周期长度的约2％至约52％的范围内变化，其中较高的慢传导度量对应于较长的持续时间衰减斜率110。

图7A-7C描绘了添加到图5的表示502的慢传导标测图的动画表示的三个帧(图7A-7C按时间顺序，但它们不是直接连续的帧)。在每一帧中，激活波前的位置由标记702(例如，图7A中的702a、图7B中的702b和图7C中的702c)表示。标记702看起来更薄的区域是一般正常传导的区域，而标记702看起来更胖的区域是慢传导和/或无传导的区域。

尽管上面已经以一定程度的特殊性描述了几个实施例，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，本文的教导可以实时(例如，在电生理研究期间)或在后处理期间(例如，对于在较早时间执行的电生理研究期间收集的电生理数据点)应用。

作为另一示例，本文公开的慢传导标测图不仅可以作为独立标测图显示，而且还可以与其它电生理标测图结合显示(例如，叠加在峰峰值电压标测图、复杂的细分电描记标测图、LAT标测图等上)。

作为另一示例，本文的教导不仅可以应用于电生理数据点(例如，如由导管13上的电极17测量)，而且还可以应用于分配(例如，经由插值)到图形表示(例如，在显示器23上)内的各个像素的LAT值。

作为进一步的示例，激活波前的动画表示可以在无传导的区域中消失，而不是简单地减慢。

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)仅用于识别目的以帮助读者对本发明的理解，并且特别对本发明的位置、定向或使用不产生限制。结合参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广义地解释并且可以包括元件连接之间的中间构件和元件之间的相对运动。因此，结合引用不一定推断两个元件直接连接并处于彼此固定关系。

以上描述中包含的或附图中所示的所有内容应被解释为仅是说明性的而非限制性的。在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的精神的情况下，可以对细节或结构进行改变。