起搏信號的路由選擇的製作方法
2023-10-11 09:15:54
專利名稱：起搏信號的路由選擇的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及醫療探針，特別地涉及對進出醫療探針的信號進行路由選擇 (routing)的方法和系統。
背景技術：
心電生理(EP)研究過程涉及到例如使用心導管從患者心臟傳感並記錄EP信號。 在一些EP研究過程中，患者心臟通過施加起搏信號而搏動。EP研究有時結合消融過程進行，其中消融信號被施加到心臟表面上的某些區域。本技術領域中，已知有幾種方法和系統適用於在這類過程中協調EP信號、起搏信號和/或消融信號。例如，PCT國際公布W01997/067^描述了一個包括放大系統、消融機、 過濾箱、顯示監視器和圖表記錄儀的EP系統，所述PCT國際公布的公開內容以引用方式併入本文。在EP研究和消融這兩個過程中，放大系統可接收來自消融導管的心內膜信號。放大系統、消融機和消融導管與過濾箱互連，使心內膜信號和高能消融信號從過濾箱通過並被過濾。PCT國際公布W01994/10904描述了一種消融導管，在其遠端有消融電極通過低阻抗耦合連接於消融電源，所述PCT國際公布的公開內容以引用方式併入本文。消融電極也用作傳感電極，在消融過程中監測心內膜信號並且優選地還監測組織阻抗。消融電極通過高阻抗耦合連接於電極監測器。一個定時元件操作多個開關，以在多個重複的非重疊消融和靜息期間有選擇地隔離、衰減或互連各種信號路徑。在消融期間，射頻能量被傳遞到消融部位。在靜息期間，局部心內膜信號被測量。美國專利申請公布2008/(^81312(其公開內容以引用方式併入本文)描述了一種消融治療系統，其中包括多通道射頻消融發生器、心電圖接口以及至少具有三個消融導管的組件，心電圖接口將導管可操作地連接並接口到心電圖單元和射頻消融發生器。
發明內容
本文描述的本發明的實施例提供了一種設備，其中包括感測單元，其被連接在將電生理(EP)信號從心導管傳遞到EP記錄系統並將起搏信號從EP記錄系統傳遞到導管的通道上，並且被配置成可自動辨認其間起搏信號被傳遞的時間間隔；以及控制電路，其被配置成可將EP信號在通道上路由選擇為從導管經由對起搏信號有損的幹預系統到EP記錄系統，將通道在被認出時間間隔期間切換到避開幹預系統的替代路徑，並可將起搏信號路由選擇為從EP記錄系統通過替代路逕到心導管。在一些實施例中，感測單元被配置成可通過感測在通道上傳遞的起搏脈衝來辨認時間間隔。在一個實施例中，感測單元被配置成可使控制電路應對感測到通道上有起搏信號的情況而將起搏信號路由選擇為通過替代路徑，並可使控制電路應對感測到通道不存在起搏信號的情況而將EP信號路由選擇為經由幹預系統。CN 102525641 A
在一個公開的實施例中，所述控制電路包括由感測單元控制的一個或多個開關以進行通道切換。在一個示例性實施例中，所述一個或多個開關包括第一和第二開關，所述感測單元被配置成可通過斷開第一開關並閉合第二開關而將起搏信號路由選擇為通過替代路徑，並通過閉合第一開關並斷開第二開關而將EP信號路由選擇為經由幹預系統。在另一個實施例中，起搏信號包括具有給定脈衝寬度的脈衝，並且所述一個或多個開關具有不超過給定脈衝寬度的10%的切換時間。在又一個實施例，所述幹預系統包括測量心導管位置的位置跟蹤系統。另外，根據本發明的一個實施例，提供了一種方法，包括如下步驟在一個包括通過通道連接於電生理(EP)記錄系統的心導管的系統中，在通道上將EP信號路由選擇為從所述導管經由對起搏信號有損的幹預系統到EP記錄系統；自動辨認其間起搏信號被傳遞的時間間隔；在被認出時間間隔期間，將通道切換到避開幹預系統的替代路徑；以及將起搏信號路由選擇為從EP記錄系統通過替代路逕到心導管。通過對以下結合附圖的實施例的詳細說明，將更全面地理解本發明
圖1是示意說明根據本發明實施例的用於EP研究、起搏和消融的系統的框圖；圖2是表示根據本發明實施例其路由被選擇為沿著電纜連接的起搏信號的時序圖；圖3是示意說明根據本發明實施例對起搏信號和EP信號進行路由選擇的方法的流程圖。
具體實施例方式MM在典型的EP研究過程中，醫生在患者心腔內對導管導航，以繪製出內膜表面上的電位圖。導管裝有一個或多個電極，它們接觸組織表面並產生指示局部電位的EP信號。EP 信號從導管通過通道(如電纜連接)傳遞到EP記錄系統，該系統記錄並向醫生呈現所感測的電位。在某些情況下，EP研究過程還涉及到將起搏信號通過通道從EP記錄系統傳遞到導管電極來使患者的心臟起搏。在某些系統配置下，導管和EP記錄系統之間的通道橫越幹預系統，例如測量並顯示心臟內導管位置的位置跟蹤系統。所述幹預系統通常設計成可讓導管產生的EP信號通過且途中很少或沒有劣化而到達EP記錄系統。但是，在相反方向上，所述幹預系統往往阻塞或扭曲從EP記錄系統傳遞至導管的起搏信號。下文描述的本發明的實施例，提供經改進的用於在EP記錄系統和導管之間進行路由選擇的方法和系統。在一些實施例中，導管和EP記錄系統之間的通道有兩條路徑橫越幹預系統的直接路徑和避開幹預系統的替代路徑。信號路由選擇系統在這兩條路徑之間選擇。在一些實施例中，信號路由選擇系統會自動辨認其間起搏信號被從EP記錄系統發送的時間間隔，例如通過感測到電纜連接上的起搏信號來辨認。基於被認出時間間隔，所述信號路由選擇系統選擇是通過直接路徑或是通過替代路徑連接EP記錄系統和導管。
通常，信號路由選擇系統在被認出時間間隔期間選擇替代路徑，否則就選擇直接路徑。因此，起搏信號被路由選擇為通過替代路徑，不受幹預系統的阻塞或扭曲。在被認出時間間隔以外，EP信號被路由選擇為通過經由幹預系統的直接路徑，使幹預系統可以使用這些信號。本文所述的方法和系統使EP記錄系統和幹預系統能夠並存，同時允許不間斷地提供EP信號和起搏信號。由於整個切換過程自動執行，這個過程對於醫生是透明的，醫生可以在根據需要隨時施加起搏信號。所公開的技術還可簡化對於在EP研究程序中要求連續監測EP信號的醫院規定的遵從。系統說明圖1是根據本發明實施例示意表示用於EP研究、起搏和消融的系統20的框圖。系統20包括EP記錄系統對，該系統連接到插入患者心腔的心導管觀。導管觀的遠側頂端 32包括一個或多個電極36。電極36可用於EP感測(對局部電位的感測)、起搏和/或消融。在一些實施例中，各個功能(EP傳感、起搏、消融)由分開的電極執行。另外，可用一個特定電極來執行兩個或兩個以上的功能，例如EP感測和起搏。EP記錄系統M可利用信號通道連接到導管觀的電極36上。在本文描述的實施例中，所述通道包括電纜連接40。但是，通道一般可包括(至少一部分)使導管電極和EP 記錄系統之間能夠傳遞信號的任何其他合適的連接。通道可包括(例如)連接器、電路走線或任何其他合適的連接類型。在一些實施例中，所述通道也可用於連接到附著在患者身上的體表心電圖(ECG)電極。EP記錄系統M從導管觀接收EP信號，這些信號指示為電極36所感測的局部電位。EP記錄系統通常向醫生呈現所感測的電位，作為EP研究過程的一部分。EP記錄系統 M還記錄供日後分析用的所感測的電位。可以用作系統20的一部分的EP記錄系統包括 (例如)由GE醫療集團、西門子公司提供的系統或任何其他合適的系統。在一些實施例中，起搏器44被連接在EP記錄系統M上。起搏器44產生通過導管觀的電極36施加到患者心臟的起搏信號(也稱為起搏脈衝)。任何合適的起搏器可用於此目的，如(舉例來說)BioTronik製造的UHS 3000心臟刺激器、Micropace EP, Inc. (Santa Anna, California)製造的 EPS320 心臟刺激器或 Fischer Medical Technologies, Inc. (Broomfield, Colorado)提供的Bloom EP刺激器。另外還有幾種心臟刺激器可用於此目的，在McLaughlin等人的題為「七種心電生理刺激器綜述」(「Review of Seven Cardiac Electrophysiology Stimulators，」 Physiological Measurement，volume 14， no. 1，February, 1993)的文章中有描述。起搏器44產生的起搏信號從EP記錄系統M沿著電纜連接40傳遞至導管觀。在一些實施例中，系統20包括消融器48。消融器產生也傳遞至導管的消融交流電信號。然而，本說明主要關注EP信號和起搏信號。對消融交流電信號的操控，被認為在本發明公開的範圍之外。在一些實施例中，電纜連接40(或其他通道)橫越導管 和EP記錄系統對之間的幹預系統52。在本實施例中，幹預系統包括位置跟蹤與導航系統，該系統測量導管在患者心臟中的坐標位置並給醫生顯示測量位置。Biosense-Webster Inc. (Diamond Bar, California)製造的CART0TM系統，是這類系統的一個例子。關於這類位置跟蹤系統的描述，例如見於美國專利 5，391，199，6，690，963，6，484，118，6，239，724，6，618，612 和6，332,089、PCT國際公布W01996/005768以及美國專利申請公布2002/0065455A1, 2003/0120150A1和2004/0068178A1，其全部公開內容以引用方式併入本文。然而作為另一種選擇，所公開的技術也可用於任何其他合適的幹預系統。通常，幹預系統利用導管電極，特別是EP信號。因此，通道不應在任何時間都將幹預系統完全旁路。在上面提到的CARTO系統中，例如EP信號被用於創建顯示給醫生看的電解剖圖。在某些情況下，幹預系統可使用導管電極進行基於阻抗的位置測量。幹預系統52 (本例中的位置跟蹤系統)設計成可使EP信號能從其輸入端到其輸出端(即從導管沿途到EP記錄系統)很少或沒有劣化。具體而言，位置跟蹤系統可過濾橫越它的EP信號，以保持EP信號的純度並抑制幹擾信號和噪聲。另一方面，在相反的方向 (從EP記錄系統至導管)，幹預系統往往阻塞或扭曲信號。因此，如果系統20試圖將起搏信號(從EP記錄系統沿途到導管)通過幹預系統，起搏信號會被阻塞或歪曲。為了避免起搏信號失真或堵塞，系統20包括一個信號路由選擇系統56，該系統將起搏信號路由選擇為通過避開幹預系統52的路徑。此旁路操作的執行不會影響到從導管到EP記錄系統的EP信號傳遞。在一些實施例中，電纜連接40 (或其他通道)有兩條路徑 與EP記錄系統M連接的導管觀的穿過幹預系統52的直接路徑和避開幹預系統的替代路徑72。信號路由選擇系統56根據是否存在起搏信號而在兩個路徑之間選擇。路由系統56包括一個感測單元60，該感測單元辨認其間有起搏信號從EP記錄系統對傳送到導管M的時間間隔。在一個示例性實施例中，感測單元60對通道(例如，電纜連接40)進行感測，檢測是否存在起搏信號。另外，感測單元60可使用任何其他合適的方法來辨認該時間間隔。根據被認出時間間隔，控制電路在系統56中選擇信號通道的路徑之一用於連接EP記錄系統和導管。在圖1的實施例中，控制電路包括開關64和開關68，它們均由感測單元60控制。 開關可包括(例如)金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)開關或任何其他合適的開關類型。通過設置開關64和68，感測單元60可以選擇是將EP記錄系統沿著直接路徑還是沿著替代路徑連接到導管。當開關64閉合而開關68斷開時，EP記錄系統M通過橫越幹預系統52的直接路徑而連接到導管觀。感測單元60在被認出時間間隔外的期間應用這種開關設置，即在未檢測出起搏信號而EP信號可從導管經由幹預系統傳送到EP記錄系統的期間。當開關64斷開和開關68閉合(圖中所示設置)，EP記錄系統M通過將幹預系統 52旁路的替代路徑72連接到導管28。感測單元60所被認出時間間隔期間應用這種開關設置，即有起搏信號被測出並從EP記錄系統傳遞到導管的期間。因此，起搏信號在沒有幹預系統造成的阻塞或失真的情況下被傳遞。通常，起搏信號由起搏脈衝序列構成。響應這樣的起搏信號，感測單元交替切換開關64和68的設置，以在起搏脈衝期間選擇替代(旁路)路徑，並在起搏脈衝之間選擇直接路徑。圖1中系統20和系統56為示例配置，是僅為清楚表達概念而選擇的。在替代實施例中，也可以使用任何其他合適的配置。圖1的例子說明單一信號通道，即傳遞單一 EP 信號和單一起搏信號的導管和EP記錄系統之間的單一線路。實際的EP記錄系統一般包括多種信號通道，例如每個導管4至20個導管電極(通常使用一個以上的導管)以及10臺體表心電圖電極。或者，也可以使用任何其他合適數量的通道。在一些實施例中，信號路由選擇系統56包括多個直接路徑和多個替代路徑，例如，每個信號通道各有一對直接路徑和替代路徑。在這些實施例中，感測單元60在各個通道的直接和替代路徑之間根據該通道上的起搏信號獨立切換，。信號路由選擇系統56可用分立元件實現，或用專用集成電路(ASIC)或現場可編程門陣列(FPGA)實現。系統56的功能，可以通過軟體實現。在一些實施例中，信號路由選擇系統56的功能，可嵌入系統20的如其他元件之一中，例如作為幹預系統的一部分。圖2是根據本發明實施例的路由選擇成通過電纜連接40的起搏信號的時序圖。該圖說明了開關64和68的有限切換時間和感測單元60的響應時間(即，從起搏脈衝在電纜連接40上出現直到單元60響應該脈衝而發出切換開關64和68的控制信號的時間)的作用。在一個典型實現方式中，各個起搏脈衝的寬度在l-3ms之間。感測單元的響應時間和開關的切換時間通常比起搏脈衝短得多，例如在幾微秒的量級。然而，在一些實施例中，所述系統包括用來降低對於消融頻率的敏感度的過濾器。在這類實施例中，感測和切換時間可能會增加到幾十微秒，例如在20-50μ s之間。這些數值僅為舉例，替代實施例中可使用任何其他合適的值。該圖表示從EP記錄系統M傳遞到導管28的起搏脈衝76。各個起搏脈衝76具有脈衝寬度82。起搏脈衝的前沿於時間80在電纜上出現。由於感測單元60的響應時間和開關64和68的切換時間，替代(旁路)路徑只能在時間84建立，這略遲於時間80。因此，實際傳遞到導管觀的起搏脈衝具有比原脈衝寬度82略窄的脈衝寬度86。本例中，原脈衝寬度84在I-^is之間，而變窄的脈衝寬度在0. 95-3. 95ms之間。這種劣化通常是允許的。在許多情況下，醫生可以通過用起搏器44增大起搏脈衝幅度來彌補起搏脈衝能量的損失。起搏脈衝76的下降沿在電纜連接40上出現於時間81。由於感測單元的響應時間和開關的切換時間，直接路徑(經由幹預系統)只能在時間88被連接。因此，在時間間隔90期間EP記錄系統可能沒有收到來自導管的EP信號，儘管實際的起搏脈衝已經結束。 (應當注意，在整個脈衝寬度82的期間EP記錄系統不接收EP信號，並且EP記錄系統需要一段附加的短時間內(例如> 20ms)從起搏脈衝造成的飽和狀態恢復。有限的切換時間將這段時間以間隔90延長，該間隔比EP記錄系統的恢復時間要短得多。)本例中，脈衝寬度 86在0. 95-3. 95ms之間，間隔90的長度在1. 05-4. 05ms之間。由於間隔90比EP記錄系統的恢復時間短，不會造成劣化。通常，開關的切換時間顯著短於起搏信號的脈衝寬度，因此能量損失小。在一個典型實施例中，對於Ims的起搏脈衝切換時間不超過起搏脈衝寬度的10%，對於2ms的起搏脈衝不超過5%，如此等等。以上描述僅為舉例說明。在替代實施例中，可採用任何其他合適的脈衝寬度和延遲。信號路由方法介紹圖3是流程圖，示意說明根據本發明的實施例的起搏信號和EP信號路由選擇方法。所述方法開始於導管觀插入患者心腔時，這是EP研究過程的一部分。醫生操作起搏器44施加起搏脈衝序列。與此同時，電極36在導管觀中採集EP信號的測量結果。通過電纜連接40傳遞兩種類型的信號。傳感單位60感測電纜連接40上的信號電壓，以在檢測步驟94檢測出是否存在起搏脈衝。傳感單位在信號檢查步驟98檢查是否存在起搏脈衝。如果在電纜連接40上未檢測到起搏脈衝，則在直接連接步驟102由感測單元60將控制電路(本例中的開關64和68) 配置成將導管通過直接路徑連接到EP記錄系統。控制電路在直接路由步驟106將EP信號路由選擇為通過橫越幹預系統52的直接路徑從導管到EP記錄系統。另一方面，如果在步驟98檢測到電纜連接40上的起搏脈衝，則感測單元60就在替代連接步驟110將控制電路配置成將導管通過替代路徑連接到EP記錄系統。控制電路在步驟114將起搏信號路由選擇為從EP記錄系統通過避開幹預系統52的替代路逕到導管。 所述方法循環回上面的感測步驟94，其中感測單元繼續感測電纜連接。雖然本文所述的實施例主要針對在存在導管位置跟蹤系統的情況下進行EP信號和起搏信號路由選擇，但本文所述的方法和系統也可用於其他類型的幹預系統。因此，應當理解，上述實施例是以舉例的方式引用，並且本發明不限於上文所具體示出和描述的內容。更確切地說，本發明的範圍包括上文所述各種特徵的組合與子組合，以及本領域技術人員在閱讀上述說明後可想到的不在現有技術範圍內的變形形式和修改形式。
權利要求
1.一種設備，包括感測單元，所述感測單元連接在將電生理(EP)信號從心導管傳遞到EP記錄系統並將起搏信號從EP記錄系統傳遞到導管的通道上，並且所述感測單元被配置成能自動辨認其間有起搏信號傳遞的時間間隔；控制電路，所述控制電路被配置成可將EP信號路由選擇為經由對起搏信號有損的幹預系統從導管到EP記錄系統，將所述通道在被認出時間間隔期間切換到避開幹預系統的替代路徑，並將起搏信號路由選擇為從EP記錄系統通過替代路逕到所述心導管。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述感測單元被配置成可通過感測到所述通道上傳遞的起搏脈衝來辨認所述時間間隔。
3.根據權利要求2所述的設備，其中所述感測單元被配置成可使所述控制電路應對感測到所述通道上有起搏信號的情況而將起搏信號路由選擇為通過所述替代路徑，並可使所述控制電路應對感測到所述通道上不存在起搏信號的情況而將EP信號路由選擇為經由所述幹預系統。
4.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制電路包括由所述感測單元控制的一個或多個開關，以切換所述通道。
5.根據權利要求4所述的設備，其中所述一個或多個開關包括第一開關和第二開關， 並且其中所述感應單元被配置成可通過斷開第一開關並閉合第二開關而將起搏信號路由選擇為通過所述替代路徑，並可通過閉合第一開關並斷開第二開關而將EP信號路由選擇為經由所述幹預系統。
6.根據權利要求4所述的設備，其中起搏信號包括具有給定脈衝寬度的脈衝，並且其中所述一個或多個開關具有不超過給定脈衝寬度的10%的切換時間。
7.根據權利要求1所述的設備，其中所述幹預系統包括測量心導管位置的位置跟蹤系統。
8.一種方法，包括如下步驟在包括通過通道連接於電生理(EP)記錄系統的心導管的系統中，在所述通道上將EP 信號路由選擇為從所述導管經由對起搏信號有損的幹預系統到所述EP記錄系統；自動辨認其間有起搏信號傳遞的時間間隔；將所述通道在被認出時間間隔期間切換到避開所述幹預系統的替代路徑；以及將起搏信號路由選擇為從EP記錄系統通過所述替代路逕到心導管。
9.根據權利要求8所述的方法，其中自動辨認時間間隔包括感測在所述通道上傳遞的起搏脈衝。
10.根據權利要求9所述的方法，其中切換所述通道包括應對感測到所述通道上有起搏信號的情況而將起搏信號路由選擇為通過所述替代路徑，並且應對感測到所述通道上不存在起搏信號的情況而將EP信號路由選擇為經由所述幹預系統。
11.根據權利要求8所述的方法，其中切換所述通道包括操作一個或多個開關。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述一個或多個開關包括第一開關和第二開關，並且其中操作所述開關包括通過斷開第一開關並閉合第二開關而將起搏信號路由選擇為通過所述替代路徑，並通過閉合第一開關並斷開第二開關而將EP信號路由選擇為經由所述幹預系統。
13.根據權利要求11所述的方法，其中所述起搏信號包括具有給定脈衝寬度的脈衝， 並且其中所述一個或多個開關具有不超過給定脈衝寬度的10%的切換時間。
14.根據權利要求8所述的方法，其中所述幹預系統包括測量心導管位置的位置跟蹤系統。
全文摘要
本發明涉及一種設備，所述設備包括感測單元和控制電路。所述感測單元連接在將電生理(EP)信號從心導管傳遞到EP記錄系統並將起搏信號從所述EP錄音系統傳遞到導管的通道上。所述感測單元被配置成能夠自動辨認其間有起搏信號傳遞的時間間隔。所述控制電路被配置成可將EP信號路由選擇為經由對起搏信號有損的幹預系統從導管到EP記錄系統，將所述通道在被認出時間間隔切換到避開幹預系統的替代路徑，並將起搏信號路由選擇為從EP記錄系統通過替代路逕到心導管。
文檔編號A61B18/12GK102525641SQ20111034460
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月28日 優先權日2010年10月28日
發明者A·羅伊維尼, M·萊文, Y·利希滕施泰因 申請人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司