消融波形過零期間心電圖信號的門控取樣的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種包括檢測電路和門控電路的設(shè)備。所述檢測電路被配置成感測通過體內(nèi)探針施加到心臟的射頻(RF)消融信號，以及識別其中消融信號的振幅處于預(yù)先定義的窗口內(nèi)的時間間隔。所述門控電路被配置成對所述心臟中采集的心電圖(ECG)信號進行門控，使得僅在所識別的時間間隔內(nèi)對所述ECG信號取樣。
【專利說明】消融波形過零期間心電圖信號的門控取樣
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及心臟治療，具體地講涉及在RF消融治療期間檢測心臟信號的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于分離心臟治療中使用的不同信號的各種技術(shù)是本領(lǐng)域已知的。例如，美國專利申請公開2009/0306641描述了用于阻止射頻(RF)消融能量穿過起搏電路的陷波濾波器陣列，其公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。該陣列包括兩個在用于消融的頻率范圍內(nèi)具有高阻抗的陷波濾波器分支:一個分支保護起搏電路和導(dǎo)管末端之間的信號路徑，并且另一分支保護返回路徑。濾波器在起搏頻率下具有低阻抗，因此允許起搏在消融的同時進行。
[0003]美國專利7，894，885描述了用于監(jiān)視受試者的心電圖(ECG)信號的方法，其公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。該方法包括:對來自至少第一 ECG電極的平均信號進行數(shù)字取樣，確定平均干擾頻率，以及對來自至少第二 ECG電極的原始ECG信號進行數(shù)字取樣和緩沖。該方法還包括:過濾原始ECG信號以生成剩余信號，根據(jù)剩余信號計算平均干擾頻率下主要干擾信號的第一振幅和第一相移以及相應(yīng)倍數(shù)的平均干擾頻率下一個或多個諧波干擾信號的第二振幅和第二相移，以及從原始ECG信號數(shù)字減去主要干擾信號和諧波干擾信號，以生成和輸出ECG原信號。
[0004]美國專利6，647，289描述了生成生物阻抗感測信號的心肺監(jiān)視器，所述生物阻抗感測信號基本上不對植入裝置生成的生物阻抗信號產(chǎn)生干擾，其公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。監(jiān)視器檢測植入裝置生成的生物阻抗信號。監(jiān)視器分析該檢測到的信號，以生成不干擾感測的信號的生物阻抗感測信號。例如，如果監(jiān)視器生成脈沖感測信號，則脈沖在不存在脈沖的檢測信號的間隔中傳遞。相似地，如果監(jiān)視器生成高頻率AC感測信號，則AC感測信號的過零在脈沖傳遞期間由植入裝置定位。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本文所述的本發(fā)明的實施例提供了包括檢測電路和門控電路的設(shè)備。檢測電路被配置成感測通過體內(nèi)探針施加到心臟的射頻(RF)消融信號，以及識別其中消融信號的振幅處于預(yù)先定義的窗口內(nèi)的時間間隔。門控電路被配置成對心臟中采集的心電圖(ECG)信號進行門控，使得僅在識別的時間間隔內(nèi)對ECG信號取樣。
[0006]在一些實施例中，檢測電路包括施密特觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器被配置成當RF消融信號的振幅處于預(yù)先定義的窗口內(nèi)時生成門控信號。在其它實施例中，門控電路包括進行門控以僅在所述識別的時間間隔期間對所述心電圖(ECG)信號取樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0007]在其它實施例中，設(shè)備還包括用于設(shè)置預(yù)先定義的窗口的可調(diào)負載，使得施密特觸發(fā)器被配置成基于RF消融信號的振幅和可調(diào)負載上的電壓之間的比較生成門控信號。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供了包括感測通過體內(nèi)探針施加到心臟的射頻(RF)消融信號的方法。識別其中消融信號的振幅處于預(yù)先定義的窗口內(nèi)的時間間隔。對心臟中采集的心電圖(ECG)信號進行門控，使得僅在識別的時間間隔內(nèi)對ECG信號取樣。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供了心臟消融設(shè)備，其包括射頻(RF)消融發(fā)生器、至少一個體內(nèi)探針以及檢測和門控單元。射頻(RF)消融發(fā)生器被配置成生成RF消融信號。所述至少一個體內(nèi)探針被配置成在心臟中施加RF消融信號，以及在心臟中采集心電圖(ECG)信號。檢測和門控單元還包括檢測電路和門控電路。檢測電路被配置成感測通過體內(nèi)探針施加的RF消融信號，以及識別其中RF消融信號的振幅處于預(yù)先定義的窗口內(nèi)的時間間隔。門控電路被配置成對心臟中采集的ECG信號進行門控，使得僅在識別的時間間隔內(nèi)對ECG信號取樣。
[0010]通過對以下結(jié)合附圖的實施例的詳細說明，將更全面地理解本發(fā)明:
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出導(dǎo)管消融系統(tǒng)的元件的方框圖；
[0012]圖2A和2B為根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出基于消融信號過零檢測生成ECG門控信號的信號圖；以及
[0013]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出同時進行RF消融和ECG感測的方法的流程圖。
【具體實施方式】[0014]鐘述
[0015]射頻導(dǎo)管消融(RFCA)是用于治療各種心臟疾病的已知技術(shù)。在該手術(shù)中，體內(nèi)探針，通常為導(dǎo)管，包括遠側(cè)末端處的消融電極，所述探針經(jīng)由皮膚插入心血管系統(tǒng)，并且通過心血管系統(tǒng)引導(dǎo)進入心臟到達具有待消融的損傷組織的目標區(qū)域。將RF信號施加到消融電極，以加熱心臟組織以及生成小型不傳導(dǎo)消融灶，所述消融灶局部移除導(dǎo)致心律失常和心房纖顫的心臟電信號的寄生傳導(dǎo)路徑。
[0016]在施加RF消融信號的同時監(jiān)視心電圖(ECG)信號對于實時評估該手術(shù)是否改善了心臟功能，或是否需要傳遞更多RF消融是有利的。然而，RF消融信號本身引起高功率、高頻率電流，所述電流由于RF消融信號滲漏到檢測器中打斷ECG信號而干擾心電圖信號的檢測。
[0017]本文所述的本發(fā)明實施例提供了用于在RF消融信號存在下感測心臟ECG信號的改善的方法和系統(tǒng)。在一些實施例中，通過使用公用電極施加RF消融信號以及接收ECG信號。ECG信號可通過強RF信號滲漏到ECG檢測器而被中斷。
[0018]在本發(fā)明所公開的實施例中，檢測電路識別其中RF消融信號的振幅較小(在RF消融信號的過零周圍)的時間間隔。門控電路對ECG信號的采集進行門控，使得僅在識別的時間間隔期間采集ECG信號。由于RF消融信號的振幅在這些采集時間處較小，從RF消融信號到ECG信號的干擾減小。
[0019]本文所述的方法和系統(tǒng)提供了 RF消融期間ECG信號的改進的檢測方法，其消除了對于昂貴的高衰減濾波器的需要。
[0020]系統(tǒng)描沭
[0021]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例示出導(dǎo)管消融系統(tǒng)20的元件的方框圖。導(dǎo)管消融系統(tǒng)20 的例子在 2006 年的“Thermocool Irrigated Tip Catheter and Integrated AblationSystem, ”Biosense Webster Inc.(Diamond Bar, California)產(chǎn)品說明書中有所描述，該文獻以引用的方式并入本文。作為另外一種選擇，系統(tǒng)20可包括進行RF消融的任何其它合適系統(tǒng)。
[0022]導(dǎo)管消融系統(tǒng)20包括消融/ECG導(dǎo)管24。RF消融發(fā)生器28在消融/ECG導(dǎo)管24的遠側(cè)末端處的消融/ECG電極32上施加RF消融信號。將消融/ECG導(dǎo)管24引導(dǎo)至心臟36。[0023]當消融/ECG電極32接觸心臟組織并且RF消融信號被施加時，消融灶如前所述在心臟組織中形成。在消融手術(shù)期間，消融/ECG電極32也感測心電圖信號。在圖1中未示出的其它實施例中，消融/ECG導(dǎo)管可包括偏離消融電極的用于獲得ECG信號的單獨電極。作為另外一種選擇，消融和ECG電極可被裝入心臟36中的單獨導(dǎo)管中。然而，RF消融信號聯(lián)接或滲漏到ECG電極仍將中斷檢測到的ECG信號。
[0024]因此，導(dǎo)管信號(在圖中以Vcat表示)包括RF消融信號和感測到的ECG信號二者的重疊。然而，RF消融信號通常明顯強于感測到的ECG信號。在一個示例場景中，RF消融信號為大約170V，而感測到的ECG信號為大約70 μ V。
[0025]在圖1中示出的本發(fā)明的實施例中，導(dǎo)管消融系統(tǒng)20還包括過零檢測/門控電路52，其包括過零取樣電路40和門控開關(guān)44。RF消融信號通過用于檢測RF消融信號過零點的電路40進行取樣，所述RF消融信號用于識別其中瞬時RF功率較小(處于預(yù)先定義的窗口內(nèi))的時間間隔。電路40生成用于打開或關(guān)閉開關(guān)44的門控信號。當對該門控信號進行門控時，開關(guān)44在識別的時間間隔期間關(guān)閉并在其它時間打開。
[0026]在這些時間間隔內(nèi)，來自消融/ECG導(dǎo)管24的導(dǎo)管信號Vcat隨后在RF消融信號的過零處精確取樣，其中RF消融信號功率最小，并將ECG信號的分量與RF消融信號有效分離。然后，根據(jù)本發(fā)明的實施例，ECG原信號可顯示在ECG監(jiān)視器48上，很少有或沒有附加的過濾。
[0027]在圖1中所示的一些實施例中，過零檢測/門控電路52可使用施密特觸發(fā)器56和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器60實施。導(dǎo)管信號Vcat進入施密特觸發(fā)器56和A/D60 二者。施密特觸發(fā)器56包括可調(diào)負載64，其用于設(shè)置消融信號過零周圍的預(yù)先定義的窗口。
[0028]圖1中描述的系統(tǒng)構(gòu)型純粹是為了明確概念而選擇的。在替代實施例中，可以使用任何其它合適的系統(tǒng)。例如，檢測電路52不限于施密特觸發(fā)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且可通過其它技術(shù)實施。
[0029]圖2Α和2Β為根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出基于消融信號過零檢測生成ECG門控信號的信號圖。圖2Α和2Β分別示出了相同時間比例的導(dǎo)管和門控信號波形。如圖2Α中所示，包括RF消融信號和小到可以忽略不計的ECG信號的導(dǎo)管信號Vcat根據(jù)時間t在每個電壓窗口 AV內(nèi)具有各自的過零點。
[0030]AV的量級由圖1的可調(diào)負載64的值固定。在該實施中，施密特觸發(fā)器根據(jù)Vcat和可調(diào)負載上的電壓之間的比較生成門控信號。如圖2B中所示，施密特觸發(fā)器56的輸出是脈沖串波形Vgate，其脈沖寬度At通過圖2A和2B 二者中示出的時間軸上繪制的過零點周圍AV的量級確定。
[0031 ] 在脈沖寬度時間間隔Λ t期間，Vgate使A/D60能夠在Vcat的RF消融信號分量的過零周圍的時間間隔期間對Vcat取樣，從而允許對ECG信號直接取樣，而幾乎不被RF消融信號中斷。這在圖2B的插圖中概念性地示出。RF滲漏的水平是AV的函數(shù)，由可調(diào)負載64控制。Λ V越大，時間間隔Λ t越大，使得A/D能夠在偏離RF消融信號的過零點更遠處對ECG信號取樣，其中RF消融信號的瞬時RF功率也更高。
[0032]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出同時進行RF消融和ECG感測的方法的流程圖。該方法始于RF消融步驟100處RF消融發(fā)生器28將RF消融信號施加到消融/ECG導(dǎo)管24的遠側(cè)末端處的消融/ECG電極32。RF消融電壓是導(dǎo)管信號Vcat的主分量，Vcat還包含感測到的ECG信號的分量。
[0033]在零檢測步驟110處，過零取樣電路40檢測導(dǎo)管信號Vcat的過零，如圖2A中所示。換句話講，電路40識別其中RF消融信號的振幅處于預(yù)先定義的窗口 AV內(nèi)的時間間隔。
[0034]在決策步驟120處，電路52檢查導(dǎo)管信號Vcat是否穿過過零，即零點RF消融功率的瞬時水平。如果通過，則電路40生成門控信號脈沖，如圖2B中所示。在取樣步驟130處，門控信號Vgate關(guān)閉門控開關(guān)44，并且導(dǎo)管信號Vcat在門控開關(guān)44關(guān)閉的時間間隔內(nèi)通過門控開關(guān)44顯示在ECG監(jiān)視器48上。
[0035]雖然本文所述的實施例主要討論了 RF消融治療期間使用的大信號RF波形的過零處的低水平ECG信號的檢 測，但本文所述的方法和系統(tǒng)也可用于其它應(yīng)用，借此在RF能量過零期間檢測生物小信號，所述RF能量在不同的醫(yī)學(xué)治療期間被施加到身體。
[0036]因此應(yīng)當理解，上述實施例均以舉例方式舉出，并且本發(fā)明不受上文特別顯示和描述的內(nèi)容限制。相反，本發(fā)明的范圍包括上文所述各種特征的組合與子組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上述說明時可能想到且未在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)公開的變化形式和修改形式。以引用方式并入本專利申請的文獻將視為本專利申請的整體部分，但不包括在這些并入的文獻中以與本說明書中明確或隱含地給出的定義相沖突的方式定義的任何術(shù)語，而只應(yīng)考慮本說明書中的定義。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備，包括: 檢測電路，所述檢測電路被配置成感測通過體內(nèi)探針施加到心臟的射頻(RF)消融信號，以及識別其中消融信號的振幅處于預(yù)先定義的窗口內(nèi)的時間間隔；和 門控電路，所述門控電路被配置成對所述心臟中采集的心電圖(ECG)信號進行門控，使得僅在所識別的時間間隔內(nèi)對所述ECG信號取樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述檢測電路包括施密特觸發(fā)器，所述施密特觸發(fā)器被配置成當所述RF消融信號的所述振幅處于所述預(yù)先定義的窗口內(nèi)時生成門控信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，并且包括用于設(shè)置所述預(yù)先定義的窗口的可調(diào)負載，其中所述施密特觸發(fā)器被配置成基于所述RF消融信號的所述振幅和所述可調(diào)負載上的電壓之間的比較生成所述門控信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述門控電路包括進行門控以僅在所述識別的時間間隔期間對所述心電圖(ECG)信號取樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
5.一種方法，包括: 感測通過體內(nèi)探針施加到心臟的射頻(RF)消融信號； 識別其中消融信號的振幅處于預(yù)先定義的窗口內(nèi)的時間間隔；以及對所述心臟中采集的心電圖(ECG)信號進行門控，使得僅在所識別的時間間隔內(nèi)對所述ECG信號取樣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中對所述ECG信號進行門控包括:當所述RF消融信號的所述振幅處于所述預(yù)先定義的窗口內(nèi)時，使用施密特觸發(fā)器生成門控信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，并且包括使用可調(diào)負載設(shè)置所述預(yù)先定義的窗口，其中生成所述門控信號包括:基于所述RF消融信號的所述振幅和所述可調(diào)負載上的電壓之間的比較，通過所述施密特觸發(fā)器產(chǎn)生所述門控信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中對所述ECG信號進行門控包括:對模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行門控以僅在所述識別的時間間隔期間對所述ECG信號取樣。
9.一種心臟消融設(shè)備,包括: 射頻(RF)消融發(fā)生器，所述射頻(RF)消融發(fā)生器被配置成生成RF消融信號； 至少一個體內(nèi)探針，所述至少一個體內(nèi)探針用于將所述RF消融信號施加到心臟中，并在所述心臟中采集心電圖(ECG)信號；和 檢測和門控單元，所述檢測和門控單元包括: 檢測電路，所述檢測電路被配置成感測通過所述體內(nèi)探針施 加的所述RF消融信號，以及識別其中所述RF消融信號的振幅處 于預(yù)先定義的窗口內(nèi)的時間間隔；和 門控電路，所述門控電路被配置成對所述心臟中采集的所述 ECG信號進行門控，使得僅在所識別的時間間隔內(nèi)對所述ECG 信號取樣。
【文檔編號】A61B18/12GK103479347SQ201310231475
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】A.戈瓦里, A.C.阿特曼恩, Y.伊伊弗拉斯 申請人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司