使用接觸信息的探針數據標測的製作方法

2023-08-08 07:40:36

專利名稱：使用接觸信息的探針數據標測的製作方法
技術領域：
本發明整體涉及侵入式診斷技術，具體涉及對體內生理參數的標測。
背景技術：
多種醫療操作涉及在體內放置諸如傳感器、管路、導管、分配裝置和植入物等物 體。目前已為跟蹤此類物體開發出了位置感測系統。磁性位置感測是本領域已知的一種 方法。在磁性位置感測中，通常將磁場發生器置於患者體外的軀幹下方已知位置處。探針 遠端內的磁場傳感器在這些磁場作用下產生電信號，然後再對電信號進行處理，以確定探 針遠端的位置坐標。這些方法和系統在美國專利No. 5，391，199,6, 690，963,6, 484，118、 6，239，724,6, 618，612和6，332，089、PCT專利公布WO 96/05768、以及美國專利申請公布 2002/0065455AU2003/0120150A1和2004/0068178A1中有所描述，這些專利的公開內容以 引用方式全文併入本文中。當把探針置於體內時，期望讓探針遠端頂端直接接觸身體組織。通過測量遠端頂 端和身體組織之間的電阻抗或接觸壓力，可以證實這種接觸。例如，授予Paul等人的美國 專利申請公布2007/0100332和授予Govari等人的2009/0093806描述了使用埋入導管內 的力傳感器感測導管遠端頂端與體腔內的組織之間的接觸壓力的方法。

發明內容
本發明的實施例提供了標測的方法，該方法包括接收探針在受試者體腔內各自位 置測得的輸入。在每個各自位置處，測量了探針和體腔內的組織之間的相應接觸質量。將 相應接觸質量超出限定範圍的輸入拒絕，並且使用未被拒絕的輸入生成體腔的標測圖。在本發明所公開的實施例中，體腔包括心室，接收輸入包括從探針內的位置傳感 器接收指示探針遠端在體腔內的坐標的信號。在一些實施例中，接收輸入包括測量某些位置處的生理參數，生成標測圖包括標 測體腔上的生理參數。測量生理參數可包括接收指示組織內的電活動的信號。在本發明所公開的實施例中，測量相應的接觸質量包括測量施加到探針遠端的壓 力。測量壓力通常包括從探針內的力傳感器接收信號。拒絕輸入可包括當壓力低於預定下 限和/或當壓力高於預定上限時拒絕測量值。在一個實施例中，該方法包括在測量壓力作 用下自動控制探針，從而在體腔內移動探針。在可供選擇的實施例中，測量相應的接觸質量包括測量探針和組織之間的電阻 抗。在一個實施例中，生成標測圖包括在標測圖上添加指示一個或多個位置處的相應 接觸質量的標籤。根據本發明的實施例，還提供了用於標測的設備，該設備包括具有被構造用於插 入體腔內的遠端的探針，並且包括用於測量在體腔內多個位置處探針和組織之間的相應接 觸質量的接觸傳感器。控制臺被構造為從探針接收指示每個各自位置處的接觸質量的輸入，拒絕相應接觸質量超出限定範圍的輸入，並且使用未被拒絕的輸入生成體腔的標測圖。


本文參照附圖，僅以舉例說明的方式描述本發明，在附圖中圖1為根據本發明實施例的標測系統的示意性圖示；圖2為顯示根據本發明實施例的導管遠端細部的示意性側視圖；以及圖3為示意性地示出根據本發明的實施例基於接觸質量的門控標測方法的流程 圖。
具體實施例方式在使用侵入式探針的電生理診斷方法(例如心內電標測)中，探針和組織之間保 持適當水平的力很重要。需要足夠的力來確保探針和組織之間有良好的電極接觸。電接觸 不良會導致讀數不準確。另一方面，過大的力會使組織變形，從而使圖失真。嚴重情況下， 過大的壓力會對體腔壁造成物理損傷。在本發明的實施例中，對電生理標測數據的採集(即標測探針位置和在該位置接 觸探針的組織的電活動)進行門控，從而只有探針與組織之間充分接觸時才會採集數據 點。通過使用下文進一步描述的力傳感器測量探針施加到組織上的接觸壓力，可以驗證接 觸質量(即衡量探針與組織之間接觸充分性的尺度)。作為另外一種選擇，可通過其他方式 (例如測量電阻抗)驗證接觸質量。只有接觸質量在所需範圍內時，才會採集標測數據點。 如果接觸質量超出範圍，可以提示操作者重新定位導管。在下文所述實施例中，接觸門控用於心電生理標測中。接觸門控將從探針採集標 測點限定在接觸質量在所需範圍內的情形中。在本專利申請的上下文中以及權利要求書 中，術語「標測點」是指一組位置坐標，並且在坐標位置處可能包括與生理參數相關的信號 值。在下文所述實施例中，在標測點測量的信號值代表心電活動。這種接觸門控可以是有 效的，尤其是(例如)結合諸如雙極電標測和局部活化作用時間標測之類技術時。作為另 外一種選擇，接觸門控可用於標測其他器官以及標測其他類型生理參數。此外或作為另外 一種選擇，可以將接觸質量信息添加到與標測圖中的數據點相關的標籤上。作為另外一種選擇，在一些情況下，位置坐標可用來生成標測圖，而不必在標測圖 上記錄任何其他生理參數。例如，可以在心室(或其他體腔)內表面上方移動導管頂端，並 且可以僅在接觸壓力高於某個閾值時採集數據點，以生成表面的物理圖。作為另外一種選 擇，可以在體腔內移動導管，並且可以僅在接觸壓力低於某個閾值時採集數據點，以生成體 腔的體積圖。(通過查找和連接該體積的外點可以將該體積圖轉化成表面圖；有多種方法 可用於此目的，例如美國專利6，968，四9中有所描述的滾球算法，該專利的公開內容以引 用方式併入本文中。)測量接觸質量可通過多種方式進行。在第一實施例中，可以將力傳感器嵌入探針 遠端部分。當探針接觸身體組織時，探針遠端頂端施加在組織上的壓力被傳輸到控制單元， 控制單元只有在壓力處於指定範圍內時才會接受標測數據。在可供選擇的實施例中，傳感 器可以檢測電阻抗信息並將其傳輸到控制單元，控制單元只有在阻抗處於指定範圍內時才 會接受標測信息。
圖1是位置感測系統10的圖示，其根據本發明的公開實施例構造並且是可操作 的。系統 10 可以基於例如由 Biosense Webster Inc. (DiamondBar, California)製造的 CART0 系統。系統10包括探針18(例如導管)和控制臺Μ。在下文所述實施例中，假設 探針18用來生成一個或多個心室的電生理圖。作為另外一種選擇，加以必要的變通，可以 將探針18用於心臟或其他身體器官中的其他治療和/或診斷用途。操作者16 (例如心臟病學家)將探針18穿過患者14的血管系統，以使得探針18 的遠端20進入患者心臟12的心室。操作者16推入探針18，以使得探針18遠端頂端在所 需一個或多個位置處接合心內組織。探針18通常由其近端處的合適的連接器連接到控制 臺24。控制臺M利用磁性位置感測確定心臟12內的遠端20的位置坐標。為了確定位 置坐標，控制臺M內的驅動電路28驅動磁場發生器22，以在患者14身體內產生磁場。通 常，磁場發生器22包括線圈，線圈在患者14體外的已知位置處被置於患者軀幹下方。這些 線圈在包含心臟12的預定工作空間內產生磁場。探針18的遠端20內的磁場傳感器(如 圖2所示)在這些磁場作用下產生電信號。信號處理器沈處理這些信號以確定遠端20的 位置坐標，通常包括位置和取向坐標。上述位置感測方法在上述CART0 系統中實施，並且 在上文引用的專利和專利申請中詳細描述。處理器沈通常包括通用計算機，其具有合適的前端和接口電路，用於從探針18接 收信號，並控制控制臺M的其他組件。處理器沈可以在軟體內編程，以執行本文所述功 能。例如，可經網絡將軟體以電子形式下載到控制臺M中，或者可將軟體提供在有形介質 上，例如光學、磁或電子存儲介質。作為另外一種選擇，可通過專用或可編程數字硬體部件 執行處理器沈的一些或全部功能。I/O接口 30允許控制臺M與探針18交互。基於從探針18 (通過接口 30)和系統 10的其他組件接收到的信號，處理器沈驅動顯示器32，以向操作者16呈現心電生理活動 的標測圖34，並且提供有關遠端20在患者體內的位置的視覺反饋和關於正在進行的手術 的狀態信息和指導。在本實施例中，處理器沈門控探針信號，使得僅當遠端20施加到心臟 12心壁上的接觸力在指定範圍內時才會接受用於標測圖34的數據點。在本發明的一些實 施例中，顯示器32向操作者16提供有關接觸壓力的視覺反饋。如果接觸壓力超出指定範 圍，可以提示操作者16重新定位探針18。作為另外一種選擇或除此之外，系統10可包括用於在患者14體內操控探針18的 自動機構(未示出)。該機構通常能夠控制探針18的縱向運動(前進/後退)和探針18 的遠端20的橫向運動(偏轉/轉向)。在此類實施例中，處理器沈根據探針18內的磁場 傳感器所提供的信號產生控制輸入，用於控制探針18的運動。如下文進一步所述，這些信 號指示探針18的遠端20的位置和施加到遠端20上的力。作為另外一種選擇或除此之外， 可利用測量的壓力自動控制體內的探針。壓力測量值可用於將探針操縱到適當的標測位 置，以防止探針在組織上施加過大的力，從而提高手術的安全性。儘管圖1示出了具體的系統構造，但也可以採用其他系統構造來實現本發明的實 施例，並因而被認為是在本發明的精神和範圍內。例如，下文描述的方法可使用其他類型的 位置傳感器(例如基於阻抗的位置傳感器或超聲位置傳感器)進行。如本文所用，術語「位 置傳感器」指安裝在探針18上的元件，該元件引起控制臺M能接收指示元件坐標的信號。
6因而該位置傳感器可包括探針上的接收器，其基於傳感器接收到的能量產生位置信號至控 制器；或傳感器可以包括發射器，發射出探針外部的接收器可感測的能量。此外，類似地，下 文描述的方法不僅可應用於使用導管的標測和測量的應用中，而且還可應用於使用其他類 型的探針標測和測量的應用中，所述標測和測量既可在心臟又可在其他身體器官和區域中 實現。圖2為根據本發明的實施例的探針18的遠端20的示意性側視圖。具體地講，圖2 示出了用於生成心電活動標測圖的遠端20的功能元件。探針遠端頂端46處的電極40感 測組織內的電信號。電極40通常由金屬材料(例如鉬/銥合金或另一種合適的材料)制 成。作為另外一種選擇，沿探針長度的多個電極(未示出)可用於此目的。位置傳感器42為控制臺M產生指示遠端頂端46的位置坐標的信號。位置傳感 器42可包括一個或多個微型線圈，並且通常包括多個沿不同軸取向的線圈。作為另外一種 選擇，位置傳感器42可包括另一類型的磁性傳感器、充當位置傳感器的電極或其他類型的 位置傳感器，例如基於阻抗的位置傳感器或超聲位置傳感器。雖然圖2示出了具有單個位 置傳感器的探針，但本發明的實施例可以採用具有不止一個位置傳感器的探針。在可供選擇的實施例中，位置傳感器42和磁場發生器22的作用可以互換。換句 話講，驅動電路觀可以驅動遠端20內的磁場發生器，以產生一個或多個磁場。發生器22 內的線圈可被構造以感測磁場並產生指示這些磁場的分量的幅度的信號。處理器沈接收 並處理這些信號，以確定心臟12內的遠端20的位置坐標。力傳感器44通過向控制臺產生指示遠端頂端46施加到組織上的壓力的信號，從 而感測遠端頂端46和心臟12的心內組織之間的接觸。在一個實施例中，力傳感器可包括位 置傳感器42以及遠端20內的磁場發送器和機械元件，並且可以基於對遠端頂端的偏轉的 測量產生對力的指示。這類探針和力傳感器的更多細節在美國專利申請公布2009/0093806 和2009/0138007中有所描述，這些專利的公開內容以引用方式併入本文中。作為另外一種 選擇，遠端20可包括另一類接觸傳感器。圖3為示意性地示出根據本發明的實施例基於接觸質量的門控標測方法的流程 圖。操作者16設置探針18 (步驟50)之後，處理器沈對力傳感器44產生的信號進行處理， 以導出接觸質量的量度，例如對探針18的遠端頂端46施加在心臟12的心內組織上的壓力 的指示(步驟52)。較低的壓力意味著遠端頂端46處的電極40與心內組織之間的接觸不 充分。較高壓力可能意味著電極40施加在心內組織上的壓力過大。雖然本文所述例子使 用壓力確定接觸質量，但其他方法(例如測量電阻抗)也可以替代地用作此目的。如果接觸質量不在指定範圍內(步驟54)，控制臺M向顯示器32輸出對用力傳感 器44測量的壓力的指示，並且可以在壓力過低或過高時發出報警，從而提示操作者16重新 定位探針18 (步驟56)，該方法返回到步驟50。例如，當導管頂端施加到心壁上的力為5克 或更大，則可認為接觸質量足以進行標測，而大於35克的力則太高，具有危險性。作為另外 一種選擇或除此之外，如上所述，可以在自動機構的閉環控制中利用壓力指示操控探針18， 以確保該機構使探針18的遠端頂端46在適當位置內接合心內膜，並且在組織上施加適當 的壓力。回到圖3，如果接觸質量在指定範圍內(步驟M)，處理器沈收集標測點，包括來 自位置傳感器42的坐標讀數和來自電極40的電信號(步驟58)，並且更新標測圖34。最後，如果操作者16期望收集附加的標測數據，則該方法返回到步驟50，直到完成標測圖。雖然位置傳感器42和力傳感器44的操作是在使用導管採集電生理標測數據的情 況下在以上進行描述的，但本發明的原理相似地可應用於使用侵入式探針的其他治療和診 斷應用中，不論是在心臟12內還是在其他身體器官中進行。例如，加以必要的變通，可以 將系統10中實施的裝置和技術應用於對其他生理參數(例如溫度或化學活性)的門控標 測中，所述標測既可在心臟又可在其他器官中實現。作為另外一種選擇或除此之外，如上 所述，可利用接觸門控收集坐標點(不必測量其他參數)，以用於體腔表面或體積的物理標 測。下面權利要求書中的相應結構、材料、行動和所有方法或步驟加上功能元件的等 同形式旨在包括用於與具體要求權利保護的其他受權利要求保護的元件相結合執行功能 的任何結構、材料或行動。已提供了對本發明的描述以用於舉例說明和描述的目的，但無意 於窮舉或限制為本發明所公開的形式。許多修改形式和變型形式對本領域普通技術人員來 說將是顯而易見的，而不脫離本發明的範圍和精神。選擇並描述了實施例以便更好地解釋 本發明的原理和實際應用，以及使得本領域其他普通技術人員能理解本發明的適於所考慮 的具體應用的具有各種修改形式的各種實施例。所附權利要求書旨在涵蓋在本發明精神和範圍內的本發明的所有這種特徵和優 點。因為本領域技術人員將容易進行許多修改和改變，所以無意於將本發明限制於本文所 述的有限數目的實施例。因此，應當理解，落入本發明精神和範圍內的所有合適的變型形 式、修改形式和等同形式都可以使用。
權利要求
1.一種標測方法，包括接收探針在受試者體腔內各自位置處測量的輸入；在每個所述各自位置處，測量所述探針和所述體腔內的組織之間的相應接觸質量； 拒絕所述相應接觸質量超出限定範圍的輸入；以及 用未被拒絕的輸入生成所述體腔的標測圖。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述體腔包括心室。
3.根據權利要求1所述的方法，其中接收所述輸入包括從所述探針內的位置傳感器接 收指示在所述體腔內的所述探針的遠端的坐標的信號。
4.根據權利要求1所述的方法，其中接收所述輸入包括測量所述位置處的生理參數， 並且其中生成所述標測圖包括標測所述體腔上的所述生理參數。
5.根據權利要求4所述的方法，其中測量所述生理參數包括接收指示所述組織內的電 活動的信號。
6.根據權利要求1所述的方法，其中測量所述相應接觸質量包括測量施加在所述探針 的遠端上的壓力。
7.根據權利要求6所述的方法，其中測量所述壓力包括從所述探針內的力傳感器接收信號。
8.根據權利要求6所述的方法，其中拒絕所述輸入包括當所述壓力低於預定下限時拒絕測量值。
9.根據權利要求6所述的方法，其中拒絕所述輸入包括當所述壓力高於預定上限時拒絕測量值。
10.根據權利要求6所述的方法，還包括在測量的壓力作用下自動控制所述探針，以在 所述體腔內移動所述探針。
11.根據權利要求1所述的方法，其中測量所述相應接觸質量包括測量所述探針和所 述組織之間的電阻抗。
12.根據權利要求1所述的方法，其中生成所述標測圖包括在所述標測圖上添加指示 一個或多個所述位置處的所述相應接觸質量的標籤。
13.一種用於標測的設備，包括探針，所述探針具有被構造用於插入體腔內的遠端，並且包括用於測量在所述體腔內 多個位置處所述探針和組織之間的相應接觸質量的接觸傳感器；以及控制臺，所述控制臺被構造為從所述探針接收指示每個所述各自位置處的接觸質量的 輸入，拒絕所述相應接觸質量超出限定範圍的輸入，並且使用未被拒絕的輸入生成所述體 腔的標測圖。
14.根據權利要求13所述的設備，其中所述體腔包括心室。
15.根據權利要求13所述的設備，其中所述探針包括位置傳感器，所述位置傳感器被 構造為向所述控制臺提供指示在所述體腔內的所述探針的遠端的坐標的輸入。
16.根據權利要求13所述的設備，其中所述探針包括生理傳感器，所述生理傳感器用 於測量受試者的體腔內的各自位置處的生理參數，並且其中所述控制臺被構造為標測所述 體腔上的所述生理參數。
17.根據權利要求16所述的設備，其中所述生理傳感器包括電極，所述電極被構造為產生指示所述組織內的電活動的信號。
18.根據權利要求13所述的設備，其中所述接觸傳感器被構造為測量施加在所述探針 的遠端上的壓力。
19.根據權利要求18所述的設備，其中所述接觸傳感器包括在所述探針內的力傳感ο
20.根據權利要求18所述的設備，其中所述控制臺被構造為在所述壓力低於預定下限 時拒絕測量點。
21.根據權利要求18所述的設備，其中所述控制臺被構造為在所述壓力高於預定上限 時拒絕測量點。
22.根據權利要求18所述的設備，其中所述控制臺被構造為在測量的壓力作用下自動 控制所述探針，以在所述體腔內移動所述探針。
23.根據權利要求13所述的設備，其中所述接觸傳感器包括電極，所述電極被耦合以 測量所述探針和所述組織之間的電阻抗。
24.根據權利要求13所述的設備，其中所述控制臺被構造為在所述標測圖上添加指示 一個或多個所述位置處的所述相應接觸質量的標籤。
全文摘要
本發明提供了一種標測的方法，所述方法包括接收探針在受試者體腔內各自位置測得的輸入。在每個所述各自位置處，測量所述探針和所述體腔內的組織之間的各自接觸質量。所述各自接觸質量超出限定範圍的所述輸入被拒絕，並且使用未被拒絕的所述輸入生成所述體腔的標測圖。
文檔編號A61B5/00GK102085117SQ201010592090
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月8日 優先權日2009年12月8日
發明者A·C·阿爾特曼, A·戈瓦裡, Y·埃弗拉思 申請人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司