УСТРОЙСТВО, СПОСОБ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СЕРДЦА Российский патент 2015 года по МПК A61B5/02 A61B5/11 A61B8/02 A61B8/12 A61B18/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству, способу и программе для определения характеристик сердца.

Уровень техники изобретения

Устройства для определения характеристик сердца используются, например, в области оперативного лечения мерцательной аритмии. Во время оперативной процедуры при подаче энергии кардиальная ткань изменяет свои природные свойства. Например, при катетерной абляции с использованием высокой частоты (RF) высокочастотная энергия катетером абляции подается к кардиальной ткани, в которой миокард разогревается за счет резистивных потерь в ткани и нагретые мышечные клетки кардиальной ткани отмирают и теряют свою биологическую функцию. Так как оптимальные параметры для абляции, такие как мощность и длительность, изменяются в значительной степени из-за значительных различий локальной толщины сердечной стенки, перфузии, кровяного давления и т.д., существующих внутри пациента и для разных пациентов, важно иметь возможность контролировать процесс патологического изменения ткани и, предпочтительно, глубины патологического изменения в отношении толщины ткани в месте лечения, чтобы предотвратить нанесение пациенту повреждения, вызванного недостаточным нагреванием или перегреванием места абляции. Катетеры для абляции, которые используются на практике, следовательно, обеспечивают обратную связь о характеристиках сердца, в том числе, например, о локальной проводимости (кардиограммы), импедансе ткани и/или температуре.

Патент США US 2004/0181139 A1 раскрывает устройство для определения характеристик сердца. Устройство содержит катетер для электрической абляции сосуда/сердца и для контроля качества патологического изменения, определяя импеданс ткани или силу электрического сигнала в месте абляции. Эти локальные характеристики сердца, однако, предоставляют только ограниченную информацию о процессе патологического изменения и, в частности, о глубине патологического изменения в отношении толщины ткани в месте лечения.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства, способа и программы для определения характеристик сердца, дающих дополнительную информацию о сердце, которая может использоваться для лучшего и/или более достоверного представления характеристик сердца.

В одном аспекте настоящего изобретения представляется устройство для определения характеристик сердца, при этом устройство содержит:

- катетер, содержащий первый блок считывания характеристик для считывания сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания сердца, и

- первый блок определения характеристик для определения повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания из считанного сигнала сокращения в качестве первой характеристики сердца, причем первый блок определения характеристик выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, одного из: периодичности или фазы повторяющегося локального сокращения.

Так как первый блок считывания характеристик расположен в катетере и выполнен с возможностью считывания сигнала сокращения в месте считывания и так как первый блок определения характеристик определяет повторяющиеся локальные сокращения сердца в месте считывания из считанного сигнала сокращения, повторяющееся локальное сокращение может определяться локально в месте считывания внутри сердца человека или животного. Это позволяет получить лучшее и/или более достоверное описание характеристик сердца, в частности, для лучшей и/или более достоверной оценки поведения сердца.

Предпочтительно, катетер является катетером для абляции и/или диагностическим катетером. Кроме того, сердце может быть полным сердцем, например сердцем человека целиком, или оно может быть только частью сердца, такой как желудочек или предсердие, или просто ограниченной областью кардиальной ткани.

Термин "повторяющееся локальное сокращение" означает, что сокращение сердца в месте считывания является сокращением, которое происходит неоднократно, то есть оно происходит больше чем один раз. Кроме того, термин также означает, что сокращение происходит локально в месте считывания, что значит, что это не общее сокращение, выполняемое сердцем для перекачки крови через кровеносные сосуды. Кроме того, рассматриваемое "повторяющееся локальное сокращение" является автономным, то есть оно не вызывается, например, подачей энергии к сердцу, а вызывается функциональным поведением самого сердца. Повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания является периодическим или, по существу, периодическим, например, если сердце является сердцем человека, страдающего мерцательной аритмией, периодом межсокращения, то есть период между двумя последовательными повторяющимися локальными сокращениями сердца в месте считывания связан и, в частности, может быть равен длительности цикла мерцательной аритмии. Кроме того, сам по себе период повторяющегося локального сокращения может изменяться во времени, например, период может становиться короче или длиннее.

Термин "место считывания" означает ограниченную область или участок сердца, для которой считывается сигнал сокращения, указывающий на повторяющиеся локальные сокращения сердца в этой ограниченной области или на этом участке.

Сигнал сокращения предпочтительно считывается во множестве точек во времени (моменты выборки) с частотой выборки, которая выше, чем удвоенная ширина полосы повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания. Это дает возможность избежать, по меньшей мере, до некоторой степени, ошибок или неточностей при определении повторяющегося локального сокращения, вызванных эффектами дискретизации. В альтернативном варианте сигнал сокращения может также считываться непрерывно во времени и в этом случае он может последовательно преобразовываться в дискретное временное представление для дополнительной обработки.

Предпочтительно, повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания сердца определяется, основываясь на изменениях во времени считанного сигнала сокращения.

Настоящее изобретение может использоваться, например, в области кардиальной абляции для лечения мерцательной аритмии, где активация кардиальной ткани ударом электрического тока вызывает внутриклеточные явления, в том числе изменения в уровне кальция, приводящие к (внутриклеточному кальций-зависимому) повторяющемуся локальному сокращению клеток кардиальной мышцы. Этот эффект известен как "связь возбуждения-сокращения". Обеспечение клинического врача информацией о таких повторяющихся локальных сокращениях и изменениях в них может позволить ему лучше и/или более достоверно оценить поведение сердца в ответ на электрические удары.

Например, во время успешной процедуры кардиальной абляции длительность цикла мерцательной аритмии обычно увеличивается (указывая, что субстрат ткани становится менее аритмогенным) за счет уменьшения циркулирующих небольших волн. Это поведение может контролироваться путем измерения локальной электрической активности, однако, электрокардиограммы обычно очень трудно интерпретировать и они не всегда могут быть точными из-за помех, вызванных, например, потенциалами дальней зоны или высокочастотным шумом. Поскольку постепенное увеличение длительности цикла мерцательной аритмии может также отражаться увеличением периода и/или силой повторяющегося локального сокращения в месте абляции, определение повторяющегося локального сокращения сердца в месте абляции может облегчить улучшенный контроль нарастания электрической изоляции аритмогенного субстрата и процесса патологического изменения в ткани и, предпочтительно, глубины патологического изменения в отношении толщины ткани в месте лечения.

Дополнительно или альтернативно, определение повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания может помочь идентифицировать распад связи возбуждения-сокращения, то есть случая, когда электрический импульс в кардиальной ткани в месте считывания не приводит в результате к локальному сокращению в месте считывания или к локализации несокращающейся рубцовой ткани. Распад связи возбуждения-сокращения может быть идентифицирован, например, путем сравнения определенного сокращения в месте считывания с электрическим сигналом, который мог бы также быть обнаружен в месте считывания. Если электрический сигнал обнаруживается в месте считывания, которое не сопровождается сокращением в месте считывания, обнаруживается распад связи возбуждения-сокращения. Например, может быть заранее задан временной порог, при котором, если временное расстояние между обнаружением электрического сигнала и локальным сокращением больше, чем заданный временной порог, принимается решение, что в месте считывания присутствует распад связи возбуждения-сокращения. Идентификация местоположения желудочковой рубцовой ткани по определенным повторяющимся локальным сокращениям сердца может помочь, например, при обнаружении соответствующего участка для расположения электродов отведения кардиостимулятора.

Первый блок определения характеристик выполнен с возможностью определения периодичности и/или фазы повторяющегося локального сокращения. Например, первый блок определения характеристик может быть выполнен с возможностью определения периодичности и/или фазы сигнала сокращения как периодичности и/или фазы, соответственно, повторяющегося локального сокращения. Фаза предпочтительно определяется относительно опорного сигнала. Опорным сигналом является, например, повторяющееся локальное сокращение, определенное для некоторого момента времени. Если выполняется процедура абляции, опорным сигналом является, например, повторяющееся локальное сокращение непосредственно перед началом процедуры абляции. Например, определение периодичности и/или фазы повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания сердца (и временные изменения в них) во время процедуры абляции может использоваться для контроля процесса нарастания электрической изоляции аритмогенного субстрата и процесса патологического изменения кардиальной ткани и, предпочтительно, глубины патологического изменения относительно толщины кардиальной ткани в месте лечения, как дополнительно будет описано ниже более подробно.

Предпочтительно, периодичность и/или фаза повторяющегося локального сокращения определяятся с высокой точностью, предпочтительно с точностью приблизительно 50 мс или выше, более предпочтительно с точностью приблизительно 10 мс или выше, еще более предпочтительно с точностью приблизительно 5 мс или выше.

Дополнительно, предпочтительно, чтобы устройство содержало блок обеспечения опорного сигнала для обеспечения повторяющегося опорного сигнала и чтобы первый блок определения характеристик был выполнен с возможностью определения периодичности и/или фазы повторяющегося локального сокращения относительно повторяющегося опорного сигнала. Это позволяет определить зависимость, которая может существовать между повторяющимся опорным сигналом и повторяющимся локальным сокращением сердца в месте считывания. Таким образом, предпочтительно, что блок обеспечения опорного сигнала выполняется с возможностью обеспечения повторяющегося опорного сигнала, который зависит от атрибута сердца. Например, блок обеспечения опорного сигнала может быть электрокардиографом для измерения сигнала ECG (электрокардиограммы), представляющего частоту сердечных сокращений и ритм как повторяющийся опорный сигнал. Определение периодичности и/или фазы повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания относительно измеренного сигнала ECG позволяет затем определить зависимость между кардиальным циклом и повторяющимся локальным сокращением. В частности, если повторяющееся локальное сокращение определяется в разных местах считывания сердца, знание зависимости между кардиальным циклом и повторяющимся локальным сокращением в различных местах считывания позволяет определить последовательность, в которой активируются различные части сердца.

Предпочтительно, первый блок определения характеристик выполнен с возможностью определения амплитуды повторяющегося локального сокращения. Определение амплитуды, то есть силы повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания сердца, позволяет обеспечить дополнительную информацию о сердце, которая может позволить лучшее и/или более достоверное описание характеристик сердца. Например, определение амплитуды повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания сердца (и временные изменения в нем) во время процедуры абляции может дополнительно облегчить контроль хода нарастания электрической изоляции аритмогенного субстрата и процесса патологического изменения кардиальной ткани и, предпочтительно, глубины патологического изменения относительно толщины кардиальной ткани в месте лечения, как дополнительно будет определено ниже.

Предпочтительно, первый блок определения характеристик выполнен с возможностью определения повторяющегося локального сокращения, основываясь на временных изменениях считанного сигнала сокращения. Это позволяет проводить простое определение повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания. Например, если сигнал сокращения считывается во множестве точек во времени (моментах выборки) или, альтернативно, если он преобразуется в дискретное временное представление после того, как он непрерывно считывался в течение долгого времени, повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания может быть определено, основываясь на изменениях сигнала сокращения между последовательными точками во времени. Эти временные изменения сигнала сокращения между последовательными точками во времени предпочтительно определяются количественно, вычисляя разность между значениями выборки сигнала сокращения в соседних точках во времени или вычисляя корреляцию.

В частности, предпочтительно, чтобы первый блок считывания характеристик был выполнен с возможностью считывания сигнала сокращения в различных точках во времени и чтобы первый блок определения характеристик был выполнен с возможностью применения критерия подобия для сравнения считанного сигнала сокращения в соседних точках во времени, приводя в результате к значениям подобия считанного сигнала сокращения в соседних точках во времени, чтобы определить точки отсутствия подобия во времени, сравнивая значения подобия с порогом, и определить, по меньшей мере, периодичность или фазу повторяющегося локального сокращения сердца из определенных точек отсутствия подобия во времени.

Предпочтительно, первый блок считывания характеристик является акустическим блоком считывания для излучения акустических волн, которые должны отражаться на одной или более глубинах внутри сердца, и для приема отраженных акустических волн, в котором считанный сигнал сокращения зависит от принятых акустических волн. Акустическое считывание может использоваться для считывания сердца и, в частности, для считывания сердца на различных глубинах внутри кардиальной ткани. Акустическое считывание сигнала сокращения, который зависит от принятых акустических волн, отраженных на одной или более глубинах внутри кардиальной ткани, предоставляет достаточную информацию о сердце в месте считывания, чтобы сделать возможным определение повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания с высоким качеством.

Предпочтительно, частота акустических волн, используемых для акустического считывания сердца, больше 20 МГц, чтобы обеспечить пространственное разрешение, которое позволяет получить высококачественное определение повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания сердца. Предпочтительно, акустический блок считывания содержит ультразвуковой датчик, который может быть одноэлементным ультразвуковым датчиком или решеткой ультразвуковых датчиков (каждый с жидкостной линзой или без жидкостной линзы). Например, если первый блок считывания характеристик содержит одноэлементный ультразвуковой датчик, акустический блок считывания может излучать единственный луч ультразвуковых волн и считывать сигнал сокращения, представляющий отражения ультразвуковых волн, отраженных на одной или более глубинах внутри кардиальной ткани. Сигнал сокращения, соответствующий точке во времени, может упоминаться как "линия A", которая представляет амплитуду отражения как функцию времени, требующегося для возвращения отраженных ультразвуковых волн, и, таким образом, глубину отражающей кардиальной ткани относительно ультразвукового датчика. Считывая сигнал сокращения во множестве точек во времени (моментах выборки) или, альтернативно, преобразуя его в дискретное временное представление после того, как он непрерывно считывался во времени, получается множество "линий А", которые могут складываться вместе, чтобы получить матрицу. Повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания может затем быть определено, анализируя изменения между последовательными "линиями А" этой матрицы. В частности, может быть применен критерий подобия для сравнения со считанным сигналом сокращения в соседних точках во времени, приводя в результате к значениям подобия, указывающим подобие считанного сигнала сокращения в соседних точках во времени, и точки во времени, в которых подобие отсутствует, могут быть определены, сравнивая значения подобия с порогом. От определенных точек во времени, в которых подобие отсутствует, могут быть затем быть определены периодичность и/или фаза повторяющегося локального сокращения сердца.

Как альтернатива акустическому считыванию, первый блок считывания характеристик может также использовать другую методику получения изображения. Например, первый блок считывания характеристик может быть оптическим блоком считывания, использующим оптическое получение изображения, например, с помощью видимого или инфракрасного света от лазера или от другого источника света. Таким образом, вместо акустического блока считывания оптический блок считывания, излучающий и принимающий, например, инфракрасный свет, может использоваться в качестве первого блока считывания характеристик, в котором сигнал сокращения представляет отражения инфракрасного света, отраженного на различных глубинах внутри сердца.

Предпочтительно, катетер содержит дополнительный блок считывания характеристик для считывания сигнала характеристик, указывающего на дополнительную характеристику сердца в месте считывания, и устройство содержит дополнительный блок определения характеристик для определения дополнительных характеристик сердца в месте считывания из считанного сигнала характеристик. Это позволяет обеспечить дополнительную информацию о сердце, которая может позволить лучшее и/или более достоверное описание характеристик сердца. Например, дополнительный блок считывания характеристик и дополнительный блок определения характеристик могут быть выполнены с возможностью определения электрических характеристик, таких как локальная проводимость (электрограммы) и/или импеданс ткани сердца в месте считывания. Дополнительно или альтернативно, дополнительный блок считывания характеристик может содержать, например, температурный датчик для считывания сигнала температуры, указывающего на температуру сердца в месте считывания, и дополнительный блок определения характеристик может быть выполнен с возможностью определения температуры сердца в месте считывания из считанного температурного сигнала.

Предпочтительно, катетер содержит блок подачи энергии для подачи энергии к сердцу. Катетер, содержащий блок подачи энергии для подачи энергии к сердцу, позволяет применить лечение к сердцу. Например, катетер может предпочтительно использоваться для выполнения процедуры абляции при лечении мерцательной аритмии. Блок подачи энергии предпочтительно содержит электрод для подачи высокочастотной энергии к кардиальной ткани, но он может также использовать другие известные способы подачи энергии, такие как охлаждение или прижигание. Предпочтительно, блок подачи энергии выполнен с возможностью подачи энергии к сердцу в месте считывания.

Предпочтительно, блок подачи энергии выполнен с возможностью абляции сердца и устройство содержит блок определения процесса абляции для определения процесса абляции, основываясь на определенном повторяющемся локальном сокращении. Например, процесс повышения электрической изоляции аритмогенного субстрата и развитие патологического изменения в кардиальной ткани и, предпочтительно, глубина патологического изменения относительно толщины кардиальной ткани в месте лечения могут быть определены, основываясь на периодичности и/или фазе, и/или амплитуде определенного повторяющегося локального сокращения. Например, в варианте осуществления предполагается, что при проводимой абляции амплитуда определенного повторяющегося локального сокращения уменьшается. Такое уменьшение амплитуды может затем коррелироваться с определенным процессом абляции, например, посредством калибровочных измерений. Кроме того, в варианте осуществления предполагается, что увеличивающийся период определенного повторяющегося локального сокращения указывает нарастающий прогресс абляции. Определенное увеличение периода может поэтому быть коррелировано с определенным процессом абляции. В частности, блок определения процесса абляции может быть калиброван таким образом, что увеличение периода определенного повторяющегося локального сокращения и/или уменьшение амплитуды указывают глубину в кардиальной ткани, на которую распространилась абляция. Обычно, если абляция прогрессирует, периодичность и/или фаза, и/или амплитуда определенного повторяющегося локального сокращения изменяется. Предпочтительно, посредством калибровочных измерений или известных соотношений между процессом абляции и изменением определенного повторяющегося локального сокращения блок определения процесса абляции выполняется с возможностью определения процесса абляции, основываясь на изменении периодичности и/или фазы, и/или амплитуды определенного повторяющегося локального сокращения. Кроме того, в варианте осуществления периодичность и/или фаза, и/или амплитуда повторяющегося локального сокращения определяются в месте считывания сердца для различных глубин внутри кардиальной ткани, в которой индивидуальное поведение этих значений на различных глубинах может быть дополнительно использовано для определения процесса абляции в месте считывания.

Предпочтительно, устройство содержит блок определения положения для того, чтобы определить положение места считывания. Это позволяет определять зависимость, которая может существовать между анатомией сердца и положением места считывания сердца, для которой определяется повторяющееся локальное сокращение сердца. Положение места считывания может быть определено, например, используя электрическое или магнитное определение местоположения или GPS (глобальная система определения координат). Например, катетер может быть снабжен элементами, которые видимы во внешней системе получения изображений для определения положения катетера, в частности, наконечника катетера. В варианте осуществления наконечник катетера может содержать катушку локализации, и в нем положение катушки локализации и, таким образом, катетера может быть определено в пределах системы магнитно-резонансной томографии.

В частности, если повторяющееся локальное сокращение сердца определяется в различных местах считывания сердца и определяются положения различных мест считывания, эти определенные положения позволяют определить общие черты, вариации и/или другие характеристики повторяющегося локального сокращения сердца в различных местах считывания в зависимости от положений различных мест считывания.

Предпочтительно, положение места считывания определяется относительно системы отсчета. Такая система отсчета может быть, например, локальной или глобальной двух- или трехмерной системой координат (в которой может быть зарегистрирована модель сердца) или двух- или трехмерной моделью или картой сердца, предоставляющей анатомическую информацию о сердце. Например, система отсчета может быть глобальной трехмерной системой координат, в которой регистрируется трехмерная модель сердца, или она сама может быть трехмерной анатомической моделью сердца.

Дополнительно, предпочтительно, чтобы первый блок считывания характеристик и первый блок определения характеристик были выполнены с возможностью определения повторяющегося локального сокращения в различных местах считывания сердца, чтобы блок определения положения был выполнен с возможностью определения положения различных мест считывания, чтобы устройство дополнительно содержало блок создания карты для создания карты сокращений сердца, основываясь на определенном повторяющемся локальном сокращении в различных местах считывания и определенных положениях различных мест считывания, и чтобы карта сокращений представляла повторяющееся локальное сокращение в положениях различных мест считывания.

Такая карта сокращений позволяет предоставлять информацию о сердце, которая может позволить лучше и/или более достоверно оценивать поведение сердца. Например, карта сокращений сердца может помочь идентифицировать распад связи возбуждения-сокращения, то есть случай, когда электрический импульс в кардиальной ткани в месте считывания не приводит в результате к локальному сокращению в месте считывания или определению местоположения рубцовой ткани, в которой не возникает сокращение. Идентификация местоположения желудочковой рубцовой ткани из определенных структур локальных сокращений может помочь, например, в нахождении подходящего участка для установки электродов отведения кардиостимулятора. Дополнительно, предпочтительно, катетер содержит дополнительный блок считывания характеристик для считывания сигнала характеристик, указывающего дополнительную характеристику сердца в месте считывания, в котором упомянутое устройство содержит дополнительный блок определения характеристик для определения дополнительных характеристик сердца в месте считывания из считанного сигнала характеристик, в котором дополнительный блок считывания характеристик и дополнительный блок определения характеристик выполнены с возможностью дополнительного определения дополнительных характеристик в различных местах считывания сердца и в котором блок создания карты выполнен с возможностью создания карты сокращений сердца, которая дополнительно предоставляет дополнительные характеристики в местах расположения различных мест считывания, основываясь на определенных дополнительных характеристиках в различных местах считывания и определенных местоположениях различных мест считывания.

Карта сокращений, которая дополнительно представляет дополнительные характеристики сердца, позволяет обеспечить дополнительную информацию о сердце, которая может позволить лучшее и/или более достоверное описание характеристик сердца.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ определения характеристик сердца, содержащий этапы, на которых:

- считывают сигнал сокращения, указывающий на повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания сердца посредством первого блока считывания характеристик, содержащегося в катетере и

- определяют повторяющееся локальное сокращение сердца при считывании в месте считывания из считанного сигнала сокращения в качестве первой характеристики сердца посредством первого блока определения характеристик, причем первый блок определения характеристик определяет, по меньшей мере, одно из: периодичности или фазы повторяющегося локального сокращения.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения обеспечивается компьютерная программа для определения характеристик сердца, при этом компьютерная программа содержит средство управляющей программы, чтобы предписывать компьютеру выполнение упомянутого выше способа, при исполнении компьютерной программы на компьютере для управления устройством по п.1 формулы изобретения.

В дополнительном варианте настоящего изобретения обеспечивается карта сокращений сердца, причем карта сокращений представляет собой повторяющееся локальное сокращение сердца в различных положениях места считывания сердца. Предпочтительно карта сокращений создается, основываясь на повторяющемся локальном сокращении в различных местах считывания и определенных положениях различных мест считывания. Положения различных мест считывания предпочтительно определяются блоком определения положения и повторяющееся локальное сокращение предпочтительно определяется в различных местах считывания первым блоком определения характеристик из сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца. Предпочтительно сигнал сокращения считывается первым блоком считывания характеристик, содержащимся в катетере.

Следует понимать, что устройство по п.1 формулы изобретения, упомянутый выше способ, компьютерная программа по п.12 формулы изобретения и упомянутая выше карта сокращений имеют схожие и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует понимать, что предпочтительные варианты осуществления изобретения могут также быть любой комбинацией зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующими независимым пунктами формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие варианты изобретения станут очевидны и будут объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные здесь далее. На приведенных чертежах:

Фиг. 1 - схематичный вид примера варианта осуществления устройства для определения характеристик сердца,

Фиг. 2A, 2B - схематичный вид двух примеров вариантов осуществления дистального конца катетера для использования в устройстве при определении характеристик сердца,

Фиг. 3 - схематичный вид примера считывания сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания сердца первым блоком считывания характеристик,

Фиг. 4 - схематичный вид примера поведения во времени сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца, считанное в месте считывания сердца первым блоком считывания характеристик,

Фиг. 5А-5C - пояснение определения повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания сердца из считанного сигнала сокращения,

Фиг. 6 - схематичный вид примера поведения во времени сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца, считанное в месте считывания сердца первым блоком считывания характеристик,

Фиг. 7A, 7B - схематичный вид двух примеров вариантов осуществления дистального конца катетера для использования в устройстве для определения характеристик сердца,

Фиг. 8 - схематичный вид и пример варианта осуществления карты сокращений сердца,

Фиг. 9 - блок-схема примера последовательности выполнения операций варианта осуществления способа определения характеристик сердца,

Фиг. 10 - блок-схема примера последовательности выполнения операций варианта осуществления способа для определения процесса абляции в то время, когда абляция применяется к сердцу, и

Фиг. 11 - блок-схема последовательности выполнения операций примера варианта осуществления способа для создания карты сокращений сердца.

Подробное описание

На фиг. 1 схематично представлен пример устройства 1 для определения характеристик сердца 2 пациента 3. Пациент 3 располагается на столе 4 для пациента. Устройство 1 содержит катетер 5, содержащий первый блок считывания характеристик для считывания сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте считывания сердца 2. В этом варианте осуществления первый блок считывания характеристик располагается на дистальном конце 6 катетера 5. Дистальный конец 6 катетера 5, содержащий первый блок считывания характеристик, ниже дополнительно будет описан более подробно.

Устройство 1 для определения характеристик сердца 2 дополнительно содержит блок 7 управления катетером, который содержит первый блок 8 определения характеристик для определения повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте считывания из сигнала сокращения в качестве первой характеристики сердца 2.

Блок 7 управления катетером дополнительно содержит блок 9 управления направлением для направления дистального конца 6 катетера 5 к месту считывания сердца 2. Блок 9 управления направлением в этом варианте осуществления управляет встроенным направляющим средством (не показано на фиг. 1) катетера 5. В другом варианте осуществления катетер 5 может, например, также направляться и управляться, используя проволочные направители, чтобы пассивно направлять дистальный конец 6 катетера 5 к желаемому месту внутри сердца 2. Кроме того, проволочные направители могут управляться блоком 9 управления направлением. Альтернативно, может использоваться магнитный или другой направитель дистального конца 6 катетера 5 к месту считывания сердца 2.

Во время направления дистального конца 6 катетера 5 к месту считывания сердца 2 и, предпочтительно, также во время считывания сигнала сокращения рентгеноскопическое устройство 60 отображает положение дистального конца 6 катетера 5 внутри пациента 3 и, в частности, внутри сердца 2. Рентгеноскопическое устройство 60 содержит источник 15 рентгеновского излучения, который создает рентгеновский пучок 16, схематично показанный на фиг. 1, для пересечения области пациента 3, в которой присутствует катетер 5, в частности дистальный конец 6 катетера 5. После того, как рентгеновский пучок 16 пересек пациента 3, рентгеновский пучок 16 обнаруживается рентгеновским детектором 17. Источником 15 рентгеновского излучения и рентгеновским детектором 17 управляет блок 18 управления рентгеноскопией, предпочтительно также содержащий дисплей для показа рентгеноскопического изображения. В другом варианте осуществления вместо рентгеноскопического устройства может использоваться другое устройство получения изображений, например устройство магнитно-резонансной томографии, ультразвуковое устройство получения изображений или устройство отображения компьютерной томографии может использоваться для отображения положения дистального конца 6 катетера 5 внутри пациента 3 и, в частности, внутри сердца 2. На фиг. 2A схематично показан пример варианта осуществления дистального конца 6 катетера 5 при использовании в устройстве 1 для определения характеристик сердца 2. Схожие ссылочные позиции на чертежах указывают схожие элементы.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 2A, катетер 5 содержит первый блок 21 считывания характеристик для считывания сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2. Первый блок 21 считывания характеристик может присоединяться к первому блоку 8 определения характеристик, показанному на фиг. 1, через соединение 23, пригодное для передачи сигнала сокращения от первого блока 21 считывания характеристик к первому блоку 8 определения характеристик. Соединение 23 может быть, например, электрическим соединением или оптическим соединением.

В этом варианте осуществления первый блок 21 считывания характеристик является акустическим блоком считывания для излучения акустических волн 24, которые должны отражаться на одной или более глубинах внутри сердца 2, и для приема отраженных акустических волн 24. Считанный сигнал сокращения зависит от принятых акустических волн 24. В другом варианте осуществления первый блок 21 считывания характеристик может также использовать другую методику получения изображения. Например, первый блок 21 считывания характеристик может быть оптическим блоком считывания, использующим получение оптического изображения, например, с помощью видимого или инфракрасного свет лазера или другого источника света. Таким образом, вместо акустического блока считывания оптический блок считывания, излучающий и принимающий, например, инфракрасный свет, может использоваться в качестве первого блока 21 считывания характеристик, в котором сигнал сокращения представляет отражения инфракрасного света, отраженного на различных глубинах внутри сердца 2.

Первый блок 21 считывания характеристик, который в этом варианте осуществления является акустическим блоком считывания, содержит ультразвуковой датчик 25, в частности в этом варианте осуществления, одноэлементный ультразвуковой датчик 25. Такой одноэлементный ультразвуковой датчик способен излучать и принимать пучок ультразвуковых волн, то есть акустические волны 24. В другом варианте осуществления первый блок 21 считывания характеристик может дополнительно содержать жидкостную линзу или ультразвуковой датчик 25 может быть матричным ультразвуковым датчиком. Использование одноэлементного ультразвукового датчика с жидкостной линзой или матричного ультразвукового датчика позволяет считывать сердце 2 в большем диапазоне считывания. В другом варианте осуществления первый блок 21 считывания характеристик может также содержать несколько ультразвуковых датчиков, то есть первый блок 21 считывания характеристик может содержать одиночный ультразвуковой датчик или несколько ультразвуковых датчиков.

Чтобы обеспечить возможность передачи акустических волн 24, в частности ультразвуковых волн 24, катетер 5 предпочтительно заполняется передающей средой, такой как твердая или текучая среда (не показана на фиг. 2A), например, охлаждающая жидкость или другая текучая среда. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2A, катетер 5 содержит блок 26 подачи энергии для подачи энергии к сердцу 2. Блок 26 подачи энергии содержит электрод 27 катетера, в частности в этом варианте осуществления, высокочастотный электрод 27 катетера, который может присоединяться к источнику 10 электроэнергии, содержащемуся в блоке 7 управления катетером, показанном на фиг. 1, устройства 1 для определения характеристик сердца 2 через контактное отведение (не показано на фиг. 2A). Таким образом, электроэнергия, в настоящем варианте осуществления высокочастотная энергия, может быть приложена к сердцу 2 через блок 26 подачи энергии катетера 5. Электрод 27 катетера, в частности в настоящем варианте осуществления высокочастотный электрод 27 катетера, является акустически прозрачным электродом, например электродом TPX с тонким металлическим покрытием на передней стороне или электродом, изготовленным из другого акустически прозрачного материала, такого как легированный полимер. В другом варианте осуществления блок 26 подачи энергии может также использовать другой источник энергии, такой как лазерный, криотермический, ультразвуковой высокой интенсивности или микроволновый.

В этом варианте осуществления блок 26 подачи энергии выполнен с возможностью абляции сердца 2. Устройство 1, в частности блок 7 управления катетером, содержит блок 11 определения процесса абляции, показанный на фиг. 1, для определения процесса абляции, основываясь на повторяющемся локальном сокращении сердца 2, определенном в месте 22 считывания сердца 2. Предпочтительно периодичность и/или фаза, и/или амплитуда определенного повторяющегося локального сокращения используются для определения процесса абляции. Например, в варианте осуществления предполагается, что при проводимой абляции амплитуда определенного повторяющегося локального сокращения уменьшается. Определенное уменьшение амплитуды может затем коррелироваться с определенным ходом процесса абляции посредством, например, калибровочных измерений. Кроме того, в варианте осуществления предполагается, что увеличивающийся период определенного повторяющегося локального сокращения указывает на продвижение процесса абляции. Определенное увеличение периода может поэтому быть коррелировано с определенным процессом абляции. В частности, блок определения процесса абляции может быть калиброван так, что увеличение периода определенного повторяющегося локального сокращения и/или уменьшение амплитуды указывает глубину в кардиальной ткани, на которую продвинулась абляция. В целом, если абляция продвигается, периодичность и/или фаза, и/или амплитуда определенного повторяющегося локального сокращения изменяется. Предпочтительно, с помощью калибровочных измерений или известных соотношений между процессом абляции и изменением определенного повторяющегося локального сокращения блок определения процесса абляции выполняется с возможностью определения процесса абляции, основываясь на изменении периодичности и/или фазы и/или амплитуды определенного повторяющегося локального сокращения. Кроме того, поскольку периодичность и/или фаза, и/или амплитуда повторяющегося локального сокращения определяются в месте считывания сердца для различных глубин внутри кардиальной ткани, индивидуальное поведение этих значений на различных глубинах может дополнительно использоваться для определения процесса абляции в месте считывания.

На фиг. 2B схематично показан пример дополнительного варианта осуществления дистального конца 6 катетера 5 для использования в устройстве 1, чтобы определять характеристики сердца 2.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 2B, катетер 5 отличается от катетера, показанного на фиг. 2A, тем, что электрод 27 катетера, в частности в этом варианте осуществления, высокочастотный электрод 27 катетера, содержащийся в блоке 26 подачи энергии, является кольцевым электродом. Кольцевой электрод 27 катетера и первый блок 21 считывания характеристик вместе образуют своего рода канал, через который передаются акустические волны 24. Чтобы избежать присутствия воздуха и/или крови перед первым блоком 21 считывания характеристик, канал предпочтительно заполняется промывочной текучей средой (не показана на фиг. 2B), например физиологическим раствором, который накачивается через полость катетера 5 и который затем может выходить из полости через отверстия 50. Полость может быть полностью заполнена промывочной текучей средой или внутри полости катетера 5 может присутствовать трубка, причем трубка соединяется с отверстиями 50, так чтобы промывочная текучая среда могла выходить из катетера 5 через отверстия 50.

На фиг. 3 схематично и для примера представлено считывание сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 первым блоком 21 считывания характеристик.

Первый блок 21 считывания характеристик, которым в этом варианте осуществления является акустический блок считывания, излучает и принимает акустические волны 24, и считанный сигнал сокращения представляет собой отражения акустических волн 24, отраженных на одной или более глубинах внутри сердца 2. Считанный сигнал сокращения, соответствующий точке времени визуализируется на фиг. 3 как двумерное изображение в "A-режиме", в котором горизонтальная ось D изображения представляет время, требующееся для возвращения излученной и отраженной акустической волны 24, и, таким образом, глубину отражающей кардиальной ткани относительно первого блока 21 считывания характеристик, и в котором вертикальная ось A представляет амплитуду отражений. Альтернативно, та же самая информация может быть также визуализирована как одномерное изображение в "B-режиме", в котором одна ось изображения представляет глубину отражающей кардиальной ткани относительно первого блока 21 считывания характеристик и в котором амплитуда отражений кодируется как значение яркости. Сигнал сокращения, показанный на фиг. 3, отличается заметными пиками на передней стенке 28 и задней стенке 29 сердца 2. Меньшие пики между передней стенкой 28 и задней стенкой 29 отражают неоднородность кардиальной ткани.

На фиг. 4 схематично и для примера представлено поведение во времени сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца 2, считанное в месте 22 считывания сердца 2 первым блоком 21 считывания характеристик.

В этом варианте осуществления поведение во времени сигнала сокращения визуализируется на фиг. 4 как двумерное изображение в "М-режиме", в котором горизонтальная ось T изображения представляет время, в котором вертикальная ось D изображения представляет глубину отражающей кардиальной ткани относительно первого блока 21 считывания характеристик, который должен считаться расположенным наверху изображения и в котором амплитуда отражений кодируется как значение яркости. Двумерное изображение в М-режиме создается в этом варианте осуществления первым сигналом считывания сокращения во множестве точек во времени при частоте выборки 20 Гц. В другом варианте осуществления сигнал сокращения может быть также преобразован в дискретное временное представление после того, как он непрерывно считывался в течение долгого времени. Кроме того, если требуется, может также использоваться более высокая частота выборки, например больше 100 Гц. Сигнал сокращения, соответствующий каждой точке во времени ("А-линия"), предпочтительно является отфильтрованным, используя, например, фильтр Гильберта, и абсолютные амплитуды после фильтрации преобразуются в одномерные изображения в "B-режиме", которые складываются вместе, чтобы получить двумерное изображение в "М-режиме".

Поскольку в ситуации, показанной на фиг. 3 и 4, сердце 2 не демонстрирует повторяющегося локального сокращения в месте 22 считывания и так как первый блок 21 считывания характеристик остается в зафиксированном положении относительно сердца 2 во время считывания сигнала сокращения, "B-линии", соответствующие различным точкам во времени, не изменяются в двумерном изображении в "М-режиме", приводя в результате к "полосатому" изображению, в котором передняя стенка 28 и задняя стенка 29 легко распознаются.

На фиг. 5А-5C представлена ситуация, в которой сердце 2 демонстрирует повторяющееся локальное сокращение в месте 22 считывания сердца 2. Эти чертежи служат для иллюстрации определения повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 из считанного сигнала сокращения.

На фиг. 5А представлено поведение во времени сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца 2, считанное в месте 22 считывания сердца 2 первым блоком 21 считывания характеристик. Сигнал сокращения визуализируется как двумерное изображение в "М-режиме", как описано со ссылкой на фиг. 4. Так как сердце 2 в этом варианте осуществления демонстрирует повторяющееся локальное сокращение в месте 22 считывания, в двумерном изображении в "М-режиме" может быть распознано соответствующее повторяющееся локальное смещение кардиальной ткани. Сигнал сокращения был считан в этом варианте осуществления с помощью дистального конца 6 катетера 5, не имеющего прямого контакта с сердцем 2.

Повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 определяется, основываясь на изменениях во времени считанного сигнала сокращения, первым блоком 8 определения характеристик, показанным на фиг. 1. В этом варианте осуществления повторяющееся локальное сокращение определяется следующим образом.

Индивидуальные "А-линии", соответствующие считанному сигналу сокращения во множестве точек во времени, суммируются вместе, чтобы сформировать матрицу A. Матрица A составлена из векторов столбца А ₁, A ₂...A _N, где A _n с n ∈[1…, N] является "А-линией" с элементами A_n1, A_n2…, A_nM, где A_nm с m ∈[1…, M] является амплитудой отражения акустической волны на глубине m внутри кардиальной ткани. Вводы матрицы из одиночной строки, например, элементы A₁₁, A_21…, A_N1 матрицы, соответствующие одной глубине для всех точек во времени, введенных в матрицу A, затем сравниваются, вычисляя абсолютные разности d₁₁=|A₁₁-A₂₁|, d₂₁=|A₂₁-A₃₁|, … d_(N-1)=A_(N-1)-A_N1| в качестве критерия подобия считанного сигнала сокращения в соседних точках во времени. Малая абсолютная разность, таким образом, указывает, что считанный сигнал сокращения очень схож с сигналом в рассмотренных соседних точках во времени и при рассмотренной глубине, тогда как большая абсолютная разность указывает, что считанный сигнал сокращения довольно несхож с сигналом в рассмотренных соседних точках во времени и при рассмотренной глубине. Затем берется порог d_thresh, равный, например, двум третям максимальной абсолютной разности, и находятся точки отсутствия подобия во время T_k1, с 1≤k≤(N-1), в которых вычисленные значения подобия d₁₁, d₂₁, d_(N-1)1 больше, чем порог d_thresh. Это повторяется для всех значений m, то есть для всех различных глубин в кардиальной ткани получают точки отсутствия подобия во времени T_kl, с 1≤l≤ M, в которых порог d_thresh превышается на глубине/внутри кардиальной ткани. Затем берется одномерная гистограмма H_k точек T_kl во времени, в которые отсутствует подобие, в которых глубина l для точек отсутствия подобия во времени во время T_kl является пренебрежимо малой. Пики в гистограмме H_k затем берутся в качестве точек во времени, которые используются для определения периодичности и/или фазы повторяющегося локального сокращения сердца.

Это показано на фиг. 5B, на котором точки во времени, в которых было определено повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2, маркированы белыми вертикальными линиями. Эти точки во времени также показываются на фиг. 5C в соответствующем плоском изображении в "двоичном режиме", в котором следует заметить, что амплитуда в этом варианте осуществления не коррелируется с амплитудой повторяющегося локального сокращения.

Из плоского изображения в "двоичном режиме", показанного на фиг. 5C, легко могут быть получены длина цикла, периодичность и/или фаза повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 (и изменения в них).

Устройство 1 для определения характеристик сердца 2 в этом варианте осуществления дополнительно содержит блок 12 обеспечения опорного сигнала, показанный на фиг. 1, для обеспечения повторяющегося опорного сигнала. В этом варианте осуществления блок 12 обеспечения опорного сигнала является электрокардиографом для измерения сигнала ECG (электрокардиограммы), представляющего частоту сердечных сокращений и ритм сердца 2 как повторяющийся опорный сигнал. Периодичность и/или фаза повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2, определяются относительно повторяющегося опорного сигнала. Это позволяет определить зависимость между кардиальным циклом и повторяющимся локальным сокращением в различных местах 22 считывания сердца 2. Знание зависимости между кардиальным циклом и повторяющимся локальным сокращением в различных местах 22 считывания затем позволяет определить последовательность, в которой активируются различные части сердца 2.

Хотя периодичность и/или фаза повторяющегося локального сокращения в месте 22 считывания сердца 2 определяется описанным выше способом независимо от глубины, эти значения могут также определяться отдельно для различных глубин или диапазона глубин внутри кардиальной ткани. Это достигается, например, беря для каждой рассматриваемой глубины или диапазона глубин отдельную одномерную гистограмму H_k для тех точек во времени T_kl, в которых отсутствует подобие и которые лежат в пределах рассматриваемой глубины или диапазона глубин внутри кардиальной ткани, где глубина l для этих точек во времени T_kl, в которых отсутствует подобие, снова пренебрежимо мала. Пики на гистограмме H_k затем берутся в качестве точек во времени, которые используются для определения периодичности и/или фазы повторяющегося локального сокращения сердца.

Альтернативно или в дополнение к определению периодичности и/или фазы, могут также быть определены длительность и/или амплитуда, то есть сила повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 (и изменений в ней). Это может быть сделано, например, применяя алгоритм обнаружения края к двумерному изображению в "М-режиме", показанному на фиг. 5, чтобы извлечь глубину распознаваемой части кардиальной ткани, такой как передняя стенка 28 или задняя стенка 29 в различные точки во времени. Амплитуда повторяющегося локального сокращения может затем быть вычислена как разность между самой малой и самой большой глубиной извлеченной распознаваемой части кардиальной ткани в различных точках по времени. Аналогично длительность повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 может быть определена, например, из минимального расстояния во времени между самыми малыми глубинами извлеченной распознаваемой части кардиальной ткани, временно закрывающей максимальную глубину извлеченной распознаваемой части кардиальной ткани. По меньшей мере, длительность или амплитуда повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте 22 считывания могут быть определены для различных глубин внутри кардиальной ткани, извлекая распознаваемые части кардиальной ткани.

Хотя определение повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 для ясности было описано со ссылкой на двумерные изображения в "М-режиме", показанные на фиг. 5A и 5B, и соответствующее "двоичное плоское" изображение, показанное на фиг. 5C, должно быть ясно, что эти изображения не обязательно должны создаваться, чтобы определить некоторые параметры, например периодичность и/или фазу повторяющегося локального сокращения. Кроме того, вместо вычисления и оценки разности между соседствующими "А-линиями" как значения подобия в соседних точках во времени, дополнительно или как альтернатива могут использоваться другие способы определения повторяющегося локального сокращения. Например, в качестве другого критерия подобия для создания значений подобия считанного сигнала сокращения в соседних точках во времени, может быть вычислена и сравнена с порогом корреляция между соседними "А-линиями". Значение корреляции ниже порога указывает точку во времени, в которой отсутствует подобие, то есть точку во времени, в которой сердце 2 продемонстрировало повторяющееся локальное сокращение в месте 22 считывания сердца 2.

На фиг. 6 схематично и в качестве примера показано поведение во времени сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 первым блоком 21 считывания характеристик.

В этом варианте осуществления сигнал сокращения визуализируется как двумерное изображение в "М-режиме", как описано со ссылкой на фиг. 4. Поскольку сердце 2 демонстрирует повторяющееся локальное сокращение в месте 22 считывания, соответствующее повторяющееся локальное смещение кардиальной ткани может быть распознано в двумерном изображении в "М-режиме". В отличие от двумерного изображения в "М-режиме", показанного на фиг. 5A, однако, сигнал сокращения был считан с дистального конца 6 катетера 5, находящегося в прямом контакте с сердцем 2. Это та конфигурация, которая обычно должна применяться во время процедуры абляции с использованием катетера 5, как показано на фиг. 2A или 2B. Повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 может быть определено из считанного сигнала сокращения в соответствии с описанным выше способом.

На фиг. 7A схематично и в качестве примера показан вариант осуществления дистального конца 6 катетера 5 для использования в устройстве 1 при определении характеристик сердца 2. В варианте осуществления, показанном на фиг. 7A, катетер 5 содержит первый блок 21 считывания характеристик, который в этом варианте осуществления является акустическим блоком считывания, содержащим одноэлементный ультразвуковой датчик 25 для считывания сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2. Первый блок 21 считывания характеристик может присоединяться к первому блоку 8 определения характеристик, показанному на фиг. 1, через соединение 23, пригодное для передачи сигнала сокращения от первого блока 21 считывания характеристик к первому блоку 8 определения характеристик. Соединение 23 может быть, например, электрическим соединением или оптическим соединением.

Катетер 5, в этом варианте осуществления, содержит дополнительный блок 31 считывания характеристик для считывания сигнала характеристик, указывающего на дополнительную характеристику сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2. Дополнительный блок 31 считывания характеристик в этом варианте осуществления содержит, по меньшей мере, один электрод 32 для считывания электрических характеристик, таких как проводимость и/или импеданс сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2. Электрод 32 является акустически прозрачным электродом, например электродом TPX с тонким металлическим покрытием на передней стороне или электродом, изготовленным из другого акустически прозрачного материала, такого как легированный полимер. Дополнительно или альтернативно, дополнительный блок 31 считывания характеристик может также содержать датчик температуры для считывания температуры или любой другой датчик для считывания соответствующей дополнительной характеристики сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2. Дополнительный блок 31 считывания характеристик может присоединяться к дополнительному блоку 13 определения характеристик, содержащемуся в блоке 7 управления катетером, показанном на фиг. 1, устройства 1 для определения характеристик сердца 2, через соединение (не показано на фиг. 7A) пригодное для передачи сигнала характеристики от дополнительного блока 31 считывания характеристик к дополнительному блоку 13 определения характеристик. Соединение может быть, например, электрическим соединением или оптическим соединением.

Устройство 1 для определения характеристик сердца 2, в частности в этом варианте осуществления, катетер 5 дополнительно содержит блок 33 определения положения для определения положения места 22 считывания. Например, положение места 22 считывания может быть определено, определяя положение дистального конца 6 катетера 5, используя электрическое или магнитное определение местоположение или систему GPS и получая положение места 22 считывания из определенного положения дистального конца 6 катетера 5. В варианте осуществления блок 33 определения положения может быть такой системой, как LocaLisa^TM или Real-Time Position Management^ТМ. Альтернативно, положение дистального конца 6 катетера 5 и, таким образом, положение места 22 считывания может быть получено из данных изображения в реальном времени, таких как данные рентгеноскопии, магнитно-резонансной томография, данных ультразвукового получения изображений или компьютерной томографии. Данные изображения в реальном времени могут быть обеспечены, например, устройством рентгеноскопии, показанным на фиг. 1.

Первый блок 21 считывания характеристик и первый блок 8 определения характеристик в этом варианте осуществления выполнены с возможностью определения повторяющегося локального сокращения сердца 2 в различных местах 22 считывания сердца 2, и блок 33 определения положения выполнен с возможностью определения положений различных мест 22 считывания. Например, дистальный конец 6 катетера 5 может направляться в другое место 22 считывания сердца 2, чтобы определить повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в других местах 22 считывания сердца 2 и чтобы определить положения других мест 22 считывания.

Кроме того, устройство 1 для определения характеристик сердца 2, в частности блок 7 управления катетером, содержит блок 14 создания карты, показанный на фиг. 1, для создания карты сокращений сердца 2, основываясь на определенном повторяющемся локальном сокращении в различных местах 22 считывания и определенных положениях различных мест 22 считывания. Карта сокращений представляет собой повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в положениях различных мест 22 считывания.

В этом варианте осуществления дополнительный блок 31 считывания характеристик и дополнительный блок 13 определения характеристик выполнены с возможностью дополнительного определения дополнительных характеристик сердца 2 в различных местах 22 считывания сердца 2, и блок 14 создания карты выполнен с возможностью создания карты сокращений сердца 2, которая дополнительно представляет дополнительные характеристики сердца 2 в положениях различных мест 22 считывания, основываясь на определенных дополнительных характеристиках в различных местах 22 считывания и определенных положениях различных мест 22 считывания.

На фиг. 7B схематично и для примера представлен дополнительный вариант осуществления дистального конца 6 катетера 5 для использования в устройстве 1 при определении характеристик сердца 2.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 7B, катетер 5 отличается от катетера, показанного на фиг. 7A, тем, что электрод 32, расположенный в дополнительном блоке 31 считывания характеристик, является кольцевым электродом. Кольцевой электрод 32 и первый блок 21 считывания характеристик вместе образуют своего рода канал, через который передаются акустические волны 24. Чтобы избежать наличия воздуха и/или крови перед первым блоком 21 считывания характеристик 21, канал предпочтительно заполняется промывочной текучей средой (не показана на фиг. 7B), например, физиологическим раствором, который накачивается через полость катетера 5 и может выходить из полости через отверстия 50. Полость может быть полностью заполнена промывочной текучей средой или внутри полости катетера 5 может присутствовать трубка, причем труба соединяется с отверстиями 50 так, что промывочная текучая среда может выходить из катетера 5 через отверстия 50.

На фиг. 8 схематично и для примера представлен вариант осуществления карты 40 сокращений сердца 2. Карта 40 сокращений показывает множество мест 22 считывания, которые на фиг. 8 указаны маркерами 22, в различных положениях сердца 2. Карта 40 сокращений представляет повторяющиеся локальные сокращения сердца 2 в различных положениях места 22 считывания сердца 2. Эта информация может быть представлена пользователю, такому как клинический врач, любым соответствующим образом, например, кодированием интенсивностью и/или цветовым кодированием периодичности и/или фазы, и/или амплитуды повторяющегося локального сокращения сердца 2 в различных положениях мест 22 считывания сердца 2. Карта 40 сокращений может визуализироваться, например, на дисплее.

Предпочтительно, карта 40 сокращений дополнительно представляет дополнительные характеристики сердца 2 в различных положениях мест 22 считывания сердца 2. Дополнительными характеристиками могут быть, например, электрические характеристики, такие как проводимость и/или импеданс сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2, или это могут быть температура или любая другая соответствующая дополнительная характеристика сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2. Дополнительные характеристики могут быть представлены на карте 40 сокращений, например, используя различные интенсивности и/или цвета, и/или различной формы маркеры и т.д.

На фиг. 9 представлена блок-схема, показывающая в качестве примера последовательность выполнения операций варианта осуществления способа для определения характеристик сердца 2.

На этапе 101 сигнал сокращения, указывающий на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2, считывается посредством первого блока 21 считывания характеристик, расположенного в катетере 5.

На этапе 102 повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 определяется из считанного сигнала сокращения как первая характеристика сердца 2 посредством первого блока 8 определения характеристик.

На фиг. 10 представлена блок-схема примера, показывающего вариант осуществления способа для определения процесса абляции во время абляции, применяемой к сердцу 2.

Прежде, чем на этапе 201 инициализации начнется абляция, сигнал сокращения, указывающий на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2, считывается посредством первого блока 21 считывания характеристик, расположенного в катетере 5, и повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 определяется из считанного сигнала сокращения как первая характеристика сердца 2 посредством первого блока 8 определения характеристик. Первоначально определенное повторяющееся локальное сокращение сердца обеспечивает опорное значение, которое представляет повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 перед началом абляции.

На этапе 202 к сердцу 2 подается энергия в месте 22 считывания сердца 2 посредством блока 26 подачи энергии, расположенного в катетере 5, для проведения абляции кардиальной ткани в месте считывания.

На этапе 203 сигнал сокращения, указывающий на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 во время или после абляции в месте 22 сердца 2, считывается посредством первого блока 21 считывания характеристик, расположенного в катетере 5.

На этапе 204 повторяющееся локальное сокращение сердца 2 во время или после абляции в месте 22 считывания сердца 2 определяется из считанного сигнала сокращения как первая характеристика сердца 2 посредством первого блока 8 определения характеристик.

Этапы 203 и 204 выполняются после начала абляции и обеспечивают текущее значение, которое представляет повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2 в текущем состоянии абляции. Опорное значение и соответствующее текущее значение могут быть, например, периодичностью и/или фазой, и/или амплитудой, и/или длительностью повторяющегося локального сокращения сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2.

На этапе 205 процесса абляции определяется, основываясь на определенном повторно встречающемся локальном сокращении, сравнивая соответствующее текущее значение с опорным значением, например вычисляя разность. Например перед началом абляции опорное значение может быть определено, например, как опорная периодичность и/или опорная фаза, и/или опорная амплитуда, и/или опорная длительность сокращения и так далее. Это опорное значение сравнивается с соответствующим текущим значением, которое определяется во время абляции или после того, как абляция выполнена, чтобы определить изменение повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания, например, чтобы определить увеличение периода повторяющегося локального сокращения или уменьшение амплитуды повторяющегося локального сокращения. Это изменение предпочтительно используется для контроля процесса абляции.

На этапе 206 определяется, была ли достигнута требуемая степень процесса абляции. Если такая степень достигнута, на этапе 207 в месте считывания тока абляция останавливается и вся процедура абляции может быть прекращена или катетер 5 может направляться к другому месту считывания, где в этих новых местах считывания этапы 201-206 могут быть повторены. Если определяется, что степень абляции недостаточна, способ продолжается с этапа 202. Для определения, достаточна ли степень абляции, изменение, определенное на этапе 205, может сравниваться с порогом и если определенное изменение превышает порог, принимается решение, что степень абляции достаточна.

Этапы 202-206 могут быть выполнены в другой логической последовательности. Кроме того, некоторые этапы могут выполняться одновременно, например этапы 202 и 203, 204.

На фиг. 11 представлена блок-схема примера, показывающего вариант осуществления способа для создания карты 40 сокращения сердца 2.

На этапе 301 сигнал сокращения, указывающий на повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2, считывается посредством первого блока 21 считывания характеристик 21, расположенного в катетере 5.

На этапе 303 повторяющееся локальное сокращение сердца 2 в месте 22 считывания сердца определяется из считанного сигнала сокращения как первая характеристика сердца 2 посредством первого блока 8 определения характеристик.

На этапе 303 положение места 22 считывания определяется посредством блока 33 определения положения.

Этапы 301-303 повторяются для требуемого количества различных мест 22 считывания сердца 2. После этого способ переходит к этапу 304.

Этапы 301 и 302 и этап 303 могут выполняться одновременно или в любом другом порядке. Например, этап 303 может быть выполнен прежде, чем выполняются этапы 301 и 302.

На этапе 304 создается карта 40 сокращений сердца 2, основываясь на определенном повторяющемся локальном сокращении в различных местах 22 считывания и определенных положениях различных мест 22 считывания посредством блока 14 создания карты, в котором карта 40 сокращений представляет повторяющееся локальное сокращение в положениях различных мест 22 считывания.

На этапах 301 и 302 дополнительные характеристики сердца 2 в месте 22 считывания могут быть определены при использовании дополнительного блока 31 считывания характеристик и дополнительного блока 13 определения характеристик. Например, может быть определена проводимость и/или импеданс, и/или температура сердца 2 в месте 22 считывания сердца 2. На этапе 304 также эти определенные дополнительные характеристики могут быть представлены на карте 40 сокращений, например, используя различные интенсивности и/или цвета, и/или различной формы маркеры и т.д.

Хотя катетер, содержащий блок подачи энергии, и катетер, содержащий дополнительный блок считывания характеристик, были описаны как различные варианты осуществления, настоящее изобретение может также использоваться в объединенном катетере, то есть в катетере, который содержит как блок подачи энергии, так и дополнительный блок считывания характеристик. В некоторых вариантах осуществления один и тот же блок может использоваться и для подачи энергию к сердцу, и для определения дополнительных характеристик сердца в месте считывания сердца.

Хотя в приведенных выше вариантах осуществления определенные устройства элементов наконечника катетера были представлены схематично и для примера и показаны на фиг. 2A, 2B, 7A, 7B, изобретение не ограничено этими конструкциями наконечника катетера. Например, если используется кольцевой электрод 27, наконечник катетера может также быть изготовлен без промывочного средства. Кроме того, наконечник катетера, показанный на фиг. 2A и 7A, также может содержать промывочное средство. Также возможно, что наконечник катетера содержит первый блок считывания характеристик, который предпочтительно является ультразвуковым датчиком, не содержащим электрод. Любое устройство для определения характеристик сердца, которое содержит катетер, содержащий первый блок считывания характеристик для считывания сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания сердца, и первый блок определения характеристик для определения повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания из считанного сигнала сокращения в качестве первой характеристики сердца в пределах объема изобретения.

Карта сокращений может представить повторяющееся локальное сокращение и дополнительные характеристики в тех же самых положениях или в других положениях, например, дополнительные характеристики могут быть определены в положениях, отличных от положений мест считывания, в которых определяется повторяющееся локальное сокращение, причем карта сокращений показывает дополнительное характеристики и повторяющееся локальное сокращение в соответствующих положениях. Дополнительно, даже если дополнительное характеристики и повторяющееся локальное сокращение считываются в одном и том же месте считывания, карта сокращений может показать повторяющееся локальное сокращение и дополнительные характеристики рядом с положением места считывания.

Хотя изобретение было представлено и подробно описано на чертежах и в предшествующем описании, такие чертежи и описание следует считать иллюстративными или примерами и они не создают ограничений; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть предложены и осуществлены специалистами в данной области техники при практическом осуществлении заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащее" не исключает другие элементы или этапы и единственное число не исключает множественное число.

Единое устройство или другой блок могут выполнять функции нескольких позиций, представленных в формуле изобретения. Тот простой факт, что некоторые критерии упоминаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что сочетание этих критериев не может использоваться для достижения преимущества.

Несколько функций, которые осуществляются различными блоками в описанных выше вариантах осуществления, могут осуществляться любым количеством блоков, а также одним блоком.

Компьютерная программа может храниться/распространяться на соответствующем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель данных, предоставляемые вместе с другим аппаратурным обеспечением или как часть другого аппаратурного обеспечения, но может также распространяться через другие формы, такие как Интернет или другие проводные или беспроводные системы связи.

Любые ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не должны считаться ограничением объема изобретения.

Группа изобретений относится к медицине. Устройство для определения характеристик сердца содержит катетер и первый блок определения характеристик для определения повторяющегося локального сокращения сердца в месте считывания из считанного сигнала сокращения в качестве первой характеристики сердца. Катетер содержит первый блок считывания характеристик для считывания сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца в месте считывания сердца. Первый блок определения характеристик выполнен с возможностью определения периодичности и/или фазы повторяющегося локального сокращения. Компьютерная программа для определения характеристик сердца хранится на машиночитаемом носителе и содержит средство управляющей программы, чтобы предписывать компьютеру при исполнении компьютерной программы на компьютере выполнять управление устройством для определения характеристик сердца. Применение группы изобретений позволит повысить точность определения характеристик сердца. 2 н. и 10 з.п.ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для определения характеристик сердца (2), при этом устройство (1) содержит:
- катетер (5), содержащий первый блок (21) считывания характеристик для считывания сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца (2) в месте (22) считывания сердца (2) и
- первый блок (8) определения характеристик для определения повторяющегося локального сокращения сердца (2) в месте (22) считывания из считанного сигнала сокращения в качестве первой характеристики сердца (2), причем первый блок (8) определения характеристик выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, одного из: периодичности и фазы повторяющегося локального сокращения.

2. Устройство по п.1, в котором устройство (1) содержит блок (12) обеспечения опорного сигнала для обеспечения повторяющегося опорного сигнала и в котором первый блок (8) определения характеристик выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, одного из: периодичности и фазы повторяющегося локального сокращения относительно повторяющегося опорного сигнала.

3. Устройство по п.1, в котором первый блок (8) определения характеристик выполнен с возможностью определения амплитуды повторяющегося локального сокращения.

4. Устройство по п.1, в котором первый блок (21) считывания характеристик выполнен с возможностью считывания сигнала сокращения в различных точках во времени, и первый блок (8) определения характеристик выполнен с возможностью:
применения критерия подобия для сравнения считанного сигнала сокращения в соседних точках во времени, приводя в результате к значениям подобия, указывающим на подобие считанного сигнала сокращения в соседних точках во времени,
определения точек во времени, в которых подобие отсутствует, сравнивая значения подобия с порогом,
определения, по меньшей мере, одного из: периодичности и фазы повторяющегося локального сокращения сердца (2) из определенных точек во времени, в которых отсутствует подобие.

5. Устройство по п.1, в котором первый блок (21) считывания характеристик является акустическим блоком считывания для излучения акустических волн (24) для их отражения на одной или более глубинах внутри сердца (2) и для приема отраженных акустических волн (24), причем считанный сигнал сокращения зависит от принятых акустических волн (24).

6. Устройство по п.1, в котором катетер (5) содержит дополнительный блок (31) считывания характеристик для считывания сигнала характеристик, указывающего на дополнительные характеристики сердца (2) в месте (22) считывания, и причем устройство (1) содержит дополнительный блок (13) определения характеристик для определения дополнительных характеристик сердца (2) в месте (22) считывания из считанного сигнала характеристик.

7. Устройство по п.1, в котором катетер (5) содержит блок (26) подачи энергии для подачи энергии к сердцу (2).

8. Устройство по п.7, в котором блок (26) подачи энергии выполнен с возможностью абляции сердца (2) и в котором устройство (1) содержит блок (11) определения процесса абляции для определения процесса абляции, основываясь на определенном повторяющемся локальном сокращении.

9. Устройство по п.1, в котором устройство (1) содержит блок (33) определения положения для определения положения места (22) считывания.

10. Устройство по п.9, в котором
- первый блок (21) считывания характеристик и первый блок (8) определения характеристик выполнены с возможностью определения повторяющегося локального сокращения в различных местах (22) считывания сердца (2),
- блок (33) определения положения выполнен с возможностью определения положения различных мест (22) считывания,
- устройство дополнительно содержит блок (14) создания карты для создания карты (40) сокращений сердца (2), основываясь на определенном повторяющемся локальном сокращении в различных местах (22) считывания и определенных положениях различных мест (22) считывания, в котором карта (40) сокращений представляет повторяющееся локальное сокращение в положениях различных мест (22) считывания.

11. Устройство по п.10, в котором
- катетер (5) содержит дополнительный блок (31) считывания характеристик для считывания сигнала характеристик, указывающего на дополнительные свойства сердца (2) в месте (22) считывания, и причем устройство (1) содержит дополнительный блок (13) определения характеристик для определения дополнительных характеристик сердца (2) в месте (22) считывания из считанного сигнала характеристик,
- дополнительный блок (31) считывания характеристик и дополнительный блок (13) определения характеристик выполнены с возможностью дополнительного определения дополнительных характеристик в различных местах (22) считывания сердца (2),
- блок (14) создания карты, выполненный с возможностью создания карты (40) сокращений сердца (2), который дополнительно представляет дополнительные характеристики в положениях различных мест (22) считывания, основываясь на определенных дополнительных характеристиках в различных местах (22) считывания и определенных положениях различных мест (22) считывания.

12. Машиночитаемый носитель, на котором хранится компьютерная программа для определения характеристик сердца (2), при этом компьютерная программа содержит средство управляющей программы, чтобы предписывать компьютеру при исполнении компьютерной программы на компьютере выполнять нижеследующие этапы для управления устройством для определения характеристик сердца (2) по п.1:
- считывание сигнала сокращения, указывающего на повторяющееся локальное сокращение сердца (2) в месте (22) считывания сердца (2) посредством первого блока (21) считывания характеристик, расположенного в катетере (5), и
- определение повторяющегося локального сокращения сердца (2) в месте (22) считывания из считанного сигнала сокращения в качестве первой характеристики сердца (2) посредством первого блока (8) определения характеристик, причем первый блок (8) определения характеристик определяет, по меньшей мере, одно из: периодичности и фазы повторяющегося локального сокращения.