经由伪激活映射图可视化导致室性心动过速的折返环路

经由伪激活映射图可视化导致室性心动过速的折返环路
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年4月23日提交的美国临时专利申请号63/179,054的权益，其公开内容全文以引用的方式并入本文。


背景技术：

3.在正常心跳节律中，电脉冲源于心房并且传播到心室，导致心室以同步方式收缩。此类收缩将从心房接收到的血液从心室推动到肺和身体中的其他器官。作为心律失常的一种类型，室性心动过速(vt)可以由源自心室本身的电脉冲引起。vt病症干扰心室的正常收缩节律，因为其导致心跳加速(例如，高于180次/分钟)，这会导致空的(或未充满血液的)心室进行收缩。如果不加以治疗，那么vt病症可能危及生命，因为这种病症可能恶化为心室颤动(vf)，这可能导致心脏骤停。
4.vt通常由在心室组织处存在一个或多个折返环路导致。折返环路是心室中的电脉冲源。为了治疗vt，采用消融手术，其中射频能量被施加到折返环路处的组织以阻挡电信号跨这些组织流动。为了使消融有效，应可视化折返环路的结构和定向。
附图说明
5.结合附图以举例的方式给出的以下描述可得到更详细的理解，其中：
6.图1是用于心脏起搏和诊断的示例性设备的图示，基于该示例性设备可实现本公开的一个或多个特征；
7.图2是用于心脏起搏和诊断的示例性系统的功能框图，基于该示例性系统可实现本公开的一个或多个特征；
8.图3是用于经由伪激活映射图可视化心脏中的折返环路的示例性方法的流程图，基于该示例性方法可实现本公开的一个或多个特征；
9.图4是三维表面网格的示例性图示，基于该三维表面网格可实现本公开的一个或多个特征；
10.图5示出了加权三维表面网格，基于该加权三维表面网格可实现本公开的一个或多个特征；
11.图6示出了根据本公开的一个或多个实施方案的将伪激活值和激活值进行比较的示例性图表；
12.图7示出了根据本公开的一个或多个实施方案的伪激活映射图和激活映射图的示例性视觉表示；
13.图8示出了根据本公开的一个或多个实施方案的将伪激活值和激活值进行比较的示例性图表；并且
14.图9示出了根据本公开的一个或多个实施方案的伪激活映射图和相反的激活映射图的示例性视觉表示。
具体实施方式
15.心肌梗塞可能导致危及生命的vt。心脏的梗塞区域可以经历受损的心肌组织可以被纤维化替代然后可以发展成瘢痕的过程。这种过程可以影响电流的流，使得有疤痕的区域阻碍电传导并且含有存活心肌纤维的区域降低电传导。这种非均匀电导率产生所谓的折返环路，所述折返环路已经被证明是vt的常见原因。在折返环路中，电流从低传导区域流出，其延迟大于心肌细胞不应期，从而导致对健康心肌细胞的重复刺激。
16.vt治疗程序通常开始于诊断阶段，在诊断阶段中识别折返环路的起点，然后是消融阶段，在消融阶段中射频加热被施加到折返环路的核心，以便破坏由其引起的刺激。在诊断阶段期间准确地可视化折返环路对于有效地消融折返环路是至关重要的。可视化折返环路的最直接技术是通过激活映射图。激活映射涉及通过在持续vt期间将导管放置在心室组织上的不同位点处来获取心内电信号，称为电描记图。然后可以重建电描记图之间的传播延迟的三维(3d)映射图，其表示vt的激活路径。遗憾的是，激活映射仅可以在少量可以在整个映射持续过程内耐受持续vt患者中进行。
17.起搏映射是被证明是直接激活映射的良好替代方案的另一种技术。起搏映射涉及在心室组织上的不同位点处用导管刺激心脏以产生源自这些位点的激活途径。当激活路径最佳地匹配先前在针对该患者的诱导vt期间记录的激活路径时，识别折返环路的出口位点，即，出口位点为在起搏期间记录的心电图(ecg)数据最佳地匹配在诱导vt期间记录的ecg数据的起搏位点。因此，相似性度量可用于将来自起搏期间记录的ecg数据的qrs复合波和来自诱导vt期间记录的ecg数据的qrs复合波的形态相互关联(进行比较)。这种常规的起搏映射技术有利在于：1)仅需要vt的短ecg数据记录；2)可以重构和可视化实际折返环路；和3)在射频消融之后，可以通过刺激电路入口处的组织来证明不再有电流可以进入该电路，以获得对所施加消融的效率的反馈。然而，这种技术有局限性，因为它需要在诱导vt期间的参考记录，但是在一些患者中不能诱导vt。
18.无参考的起搏映射是用于可视化折返环路并且由此识别用于消融的目标(核心)区的另一种技术。无参考的起搏映射仅依赖于在起搏映射过程期间记录的ecg数据，而不需要诱导vt期间的参考记录。由于折返环路的核心被示出为在激活路径中表现出突变，因此在该技术中，突出显示与激活路径中的突变对应的区域。这一点通过将在相邻起搏位点处生成的ecg数据进行比较而不是在起搏位点处生成的ecg数据与诱导vt期间生成的ecg数据之间进行比较来实现。如本文所示，无参考的起搏映射准确地识别与常规起搏映射的识别结果相同的核心区。
19.在无参考的起搏映射中，基于起搏位点网络的ecg数据中的形态变化来计算相关性梯度。相关性梯度可以指示随着起搏导管沿心室组织跨相邻位点移动，通过起搏生成的ecg数据中发生空间突变的区域。可以基于相似性度量来计算相关性梯度，该相似性度量测量来自在起搏期间在相应相邻起搏位点处记录的ecg数据的两个qrs复合波之间的形态相似性。起搏ecg数据的形态变化可以充当激活途径的变化的指示器。检测前者可以定位含有折返环路的核心区，因为含有折返环路的核心区在激活路径中表现出突变。
20.然而，尽管相关性梯度可以突出显示核心区，但是它们不提供折返环路的完整可视化—当前系统不使用通过起搏映射收集的数据中发现的信息来确定折返环路的结构和定向。此外，折返环路的入口已经被证明与起搏和所得qrs复合波之间的长(或更长)间隔相
关联。这些间隔被称为刺激到qrs(sqrs)延迟。在起搏映射期间收集的sqrs延迟当前在折返环路的表征中未充分利用。例如，位于疤痕区域深处的起搏点将具有比健康区域中的起搏点更长的sqrs延迟。如本文所公开的，基于在起搏映射过程期间收集的数据，诸如相关性映射图、相关性梯度映射图或sqrs延迟，并且可能基于在窦性节律期间收集的补充数据诸如传导速度来生成伪激活映射图。伪激活映射图可用于有效地靶向在vt治疗中消融的组织。
21.本公开的方面描述了由处理器采用以经由伪激活映射图可视化心脏中的折返环路的方法。这些方法包括接收ecg数据集和相应起搏位点，这些集合中的每个集合通过在起搏位点中的相应位点处起搏心脏组织来生成。这些方法还包括计算表示跨ecg数据的这些集合中起搏位点中的相应相邻位点的ecg数据集的形态变化的相关性梯度。然后，基于相关性梯度来识别与折返环路相关联的核心区，以及相对于所识别的核心区生成伪激活映射图。
22.本公开的方面还描述了用于经由伪激活映射图可视化心脏中的折返环路的系统。该系统包括至少一个处理器和存储指令的存储器。这些指令在由该至少一个处理器执行时使系统接收ecg数据集和相应起搏位点，这些集合中的每个集合通过在起搏位点中的相应位点处起搏心脏组织来生成。这些指令进一步使系统计算表示跨ecg数据的这些集合中起搏位点中的相应相邻位点的ecg数据集的形态变化的相关性梯度；基于相关性梯度来识别与折返环路相关联的核心区；并且相对于所识别的核心区生成伪激活映射图。
23.此外，本公开的各方面描述了非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质包括能够由至少一个处理器执行以执行用于经由伪激活映射图可视化心脏中的折返环路的方法的指令。这些方法包括接收ecg数据集和相应起搏位点，这些集合中的每个集合通过在起搏位点中的相应位点处起搏心脏组织来生成。这些方法还包括计算表示跨ecg数据的这些集合中起搏位点中的相应相邻位点的ecg数据集的形态变化的相关性梯度。然后，基于相关性梯度来识别与折返环路相关联的核心区，以及相对于所识别的核心区生成伪激活映射图。
24.图1是用于心脏起搏和诊断的示例性设备100的图示，基于该示例性设备可实现本公开的一个或多个特征。设备100通常可以被称为医疗装置设备。设备100的全部或部件可以用于经由通用起搏操作来收集生物计量数据和/或实施本文所述的心脏起搏和诊断软件。设备100可以被配置为使用从起搏映射收集的数据中发现的信息来执行用于生成伪激活映射图的操作。设备100可以被配置为收集起搏映射数据并生成伪激活映射图，或者基于由设备100处理的起搏映射数据来生成伪激活映射图。
25.心脏起搏和诊断设备100包括探头110，该探头具有可由医生或医疗专业人员115导航到躺在床(或台)130上的患者125的身体部位诸如心脏120(见插图139)的轴。根据实施方案，探头110可以表示多个探头。然而，为简明起见，本文描述了单个探头110。插图140示出了心脏120的心脏腔室内探头110的远端的放大视图。如插图140所示，探头110包括导管141、轴143和护套146。导管141包括一个或多个元件。导管的元件可以是电极151。
26.探头110连接到控制台160(并且/或者与其通信)，该控制台被配置为存储由探头100获取的数据并执行其中的心脏起搏和诊断软件。根据实施方案，医疗专业人员115可以通过护套146插入轴143，同时使用连接到探头110的近端的操纵器148操纵轴143的远端。例如，使用操纵器148，医学专业人员115可以使轴143的远端相对于护套146偏转。导管141(如
插图140所示装配在轴143的远端处)可以在塌缩状态下通过护套146插入，并且然后可以在心脏120内膨胀。
27.根据一个或多个实施方案，导管141可以具有任何形状或类型，并且可以表示一个或多个导管。导管141可以包括用于实施本文所公开的实施方案的一个或多个元件。该一个或多个元件可以是可被配置为起搏、消融和/或测量生物计量数据的任何元件。例如，在实施方案中，该一个或多个元件可以是电极(例如，电极151)、换能器、其他元件或其组合。导管141可包括多个元件，该多个元件可经由形成导管141的形状的长条连接。例如，导管141可以是具有多个电极的picasso导管。例如，picasso导管可具有48个电极或更多电极。导管141的其他示例包括：具有线性布置的电极的线性导管、包括分散在使球囊成形的多个脊上的电极的球囊导管、具有环形布置的电极的套索或环导管，或任何其他适用的形状。导管14可以是完全或部分弹性的，使得其可基于所接收的信号和/或基于在该导管上施加外力(例如，由心脏组织施加)来扭曲、弯曲或以其他方式改变其形状。
28.导管141可被配置为诸如通过消融心脏120的心脏腔室的组织区域来损坏体内器官的组织区域。导管141可进一步被配置为利用脉冲起搏；然后，可以响应于那些脉冲获得生物计量数据。就这一点而言，导管141可以定位在患者125体内(例如，在心脏120内)。导管141的位置可以由控制台160确定，例如，基于位于患者125的身体附近的换能器和附接到导管141的位置电极。导管141可进一步被配置为测量从患者125的身体(例如，心脏120)内获得的生物计量数据(例如，心脏的电信号诸如窦性节律)。所获得的生物计量数据可与所确定的导管的位置相关联，使得可显示对患者的身体部位(例如，心脏120)的渲染，并且显示覆盖在身体形状上的生物计量数据。需注意，窦性节律可以是其中在窦房结开始心肌去极化的任何节律。例如，窦性节律可以包括相对于心率和心律的正常心跳(例如，人类心率通常介于每分钟60和100次之间)。
29.心脏起搏和诊断设备100可以用于检测、诊断和治疗心脏病症。心脏病症诸如心律失常是常见且危险的医学病症，在老年人中尤为如此。对于具有正常窦性节律的患者，由心房、心室和兴奋传导组织构成的心脏在电刺激的作用下以同步、模式化方式搏动。如在具有心律失常的患者当中观察到的，心脏组织的异常区域不会像具有正常窦性节律的患者那样遵循与正常传导组织相关联的同步搏动周期。相反，心脏组织的异常区域不正常地向邻近组织传导，从而将心动周期打乱为非同步心律。之前已知此类异常传导发生在心脏的各个区域中，例如窦房(sa)结区域中、沿房室(av)结的传导路径，或形成心室和心房心脏腔室的壁的心肌组织中。
30.vt是一种心律失常，其特征在于源自心脏的心室中的一个心室的快速心律。这是一种可能危及生命的心律失常，因为它可以导致心室纤颤和猝死。vt是可属于多子波折返型的心律失常，其特征在于分散在心脏腔室周围并通常自传播的电脉冲的多个异步环。另选地，或除多子波折返型外，诸如当孤立的组织区域以快速重复的方式自主搏动时，心律失常还可具有病灶源(例如，其可为心脏起搏和诊断设备100的感兴趣焦点)。
31.如本文所述，心脏起搏和诊断设备100为心脏医生或医疗专业人员提供一种方式来观察心脏组织的特定焦点如何对起搏做出响应。因此，心脏起搏和诊断设备100特别利用导管141和控制台160来实现起搏过程，并且实施当前原本不可用或当前由心脏医生或医疗专业人员执行的信号分析。更具体地，连接到探头110和导管141并与其通信的控制台160可
以存储并执行心脏起搏和诊断软件。根据实施方案，控制台160包括至少一个处理器和存储器，其中该处理器执行(关于本文所述的心脏起搏和诊断软件的)计算机指令，并且该存储器存储供该处理器执行的计算机指令。
32.控制台160可以是包括软件和/或硬件的任何计算装置，诸如通用计算机，该控制台具有合适的前端和接口电路，以用于向导管141传输信号和从导管接收信号，以及用于设备100的其他部件。前端和接口电路包括输入/输出(i/o)通信接口，该输入/输出(i/o)通信接口使得控制台160能够从导管的电极151接收信号和/或将信号传输到导管的电极。在一些实施方案中，控制台160可进一步被配置为接收生物计量数据，诸如电活动，控制台可基于该生物计量数据来确定给定的组织区域是否导电。根据实施方案，控制台160的部件或整个控制台可位于例如导管151中、外部装置中、移动装置中、基于云的装置中，或者可以是独立的处理器/计算机。
33.如上所述，控制台160可包括通用计算机，该通用计算机可用软件(例如，心脏起搏和诊断软件)编程以执行本文所述的心脏起搏和诊断设备100的功能。软件可以例如通过网络以电子形式下载到通用计算机，或者可另选地或另外地设置和/或存储在非临时性有形介质诸如磁存储器、光存储器或电子存储器(例如，任何合适的易失性和/或非易失性存储器，诸如随机存取存储器或硬盘驱动器)上。
34.根据实施方案，显示器可连接到控制台160。在规程期间，控制台160可促进在显示器上向医疗专业人员115呈现身体部位，并且将表示身体部位的数据存储在存储器中。在一些实施方案中，医疗专业人员115可能能够使用一个或多个输入设备(诸如触摸板、鼠标、键盘、手势识别设备等)来操纵身体部位的渲染表示。例如，输入装置可用于改变导管141的位置，使得渲染被更新。在另选的实施方案中，显示器可包括触摸屏，该触摸屏可被配置为除了呈现渲染的身体部位之外，还接受来自医疗专业人员115的输入。需注意，显示器可位于控制台160的本地或远程，位于相同的位置或远程位置中，诸如单独的医院或在单独的医疗保健提供者网络中。
35.控制台160可通过缆线连接到体表电极，该体表电极可包括附连到患者125的粘合剂皮肤贴片。控制台160的处理器结合当前跟踪模块可确定导管141在患者125的身体部位(例如，心脏120)内部的位置坐标。方位坐标可基于在体表电极和电极151或导管141的其他电磁部件之间测得的阻抗或电磁场。附加地或另选地，定位垫可位于床130的表面上并且可与床130分离。
36.心脏起搏和诊断设备100可以使用超声、计算机断层摄影(ct)、磁共振成像(mri)或使用本领域已知的其他医疗成像模态来获得心脏120的解剖测量结果。心脏起搏和诊断设备100可以使用导管141或测量心脏120的电特性的其他传感器来获得电测量结果诸如ecg。然后可将可包括电和解剖测量结果的生物计量数据存储在控制台160的非临时性有形介质中。可使用如本文另外所述的网络将生物计量数据从非暂态有形介质传输到可以在本地或远程的服务器。
37.根据一个或多个实施方案，包含位置传感器的导管141可用于确定心脏表面上的点的轨线。这些轨线可用于推断运动特性，诸如组织的收缩性。优选地，当在心脏中足够数量的位置点处采样轨迹信息时，可构建描绘此类运动特性的映射图。
38.图1所示的心脏起搏和诊断设备100可被修改成实现本文所公开的实施方案。本发
明所公开的实施方案可以类似地使用其他系统部件和设置来应用。图1所示的设备100可包括附加部件，诸如用于感测电活动的其他元件、有线或无线连接器、处理、存储和显示装置等。心脏起搏和诊断设备100可以是外科系统的一部分，该外科系统被配置为获得心脏120的解剖和电测量结果并且执行心脏消融规程。此类外科系统的示例是由biosense webster销售的系统。
39.图2是用于心脏起搏和诊断的示例性系统200的功能框图，基于该示例性系统可实现本公开的一个或多个特征。系统200包括患者201(例如，图1的患者125)、本地计算装置206、远程计算系统208、第一网络210和第二网络211。此外，系统200包括通信地连接到心脏起搏和诊断装置220(例如，图1的控制台160)的患者生物计量传感器221(例如，图1的导管141)。心脏起搏和诊断装置220可包括处理器222、用户输入传感器223、存储器224和发射器-接收器(即，收发器)225。
40.本地计算装置206和/或远程计算系统208连同心脏起搏和诊断装置220可以是单独或共同存储、执行和实施心脏起搏和诊断软件及其功能的软件、固件和/或硬件的任何组合。此外，本地计算装置206和/或远程计算系统208连同心脏起搏和诊断装置220可以是电子计算机框架，包括和/或采用利用各种通信技术的任何数量和组合的计算装置和网络，如本文所述。本地计算装置206和/或远程计算系统208连同心脏起搏和诊断装置220可缩放、扩展和模块化，具有改变为不同服务或独立于其他功能重新配置一些特征的能力。根据实施方案，本地计算装置206和远程计算系统208连同心脏起搏和诊断装置220至少包括处理器(例如，图2的处理器222)和存储器(例如，图2的存储器224)，其中处理器执行(关于心脏起搏和诊断软件的)计算机指令，存储器存储这些计算机指令以供处理器执行。
41.心脏起搏和诊断系统200的本地计算装置206与心脏起搏和诊断装置220通信，并且可被配置为通过第二网络211充当到远程计算系统208的网关。本地计算装置206还可被配置为显示所获取的患者的生物计量数据。例如，本地计算装置206可以是例如智能电话、智能手表、平板电脑或被配置为例如经由网络211与其他装置通信的其他便携式智能装置。另选地，本地计算装置206可以是固定或独立装置，诸如固定基站、台式计算机或膝上型计算机，经由例如调制解调器、路由器、无线电模块和/或usb加密狗，使用可执行程序在心脏起搏和诊断装置220与远程计算系统208之间传送信息。可使用近程无线技术标准，经由近程无线网络210，诸如局域网(lan)(例如，个人局域网络(pan))在本地计算装置206与心脏起搏和诊断装置220之间传送生物计量数据。因此，可使用各种近程无线通信协议(诸如蓝牙、wi-fi、zigbee、z-wave、近场通信(nfc)、超宽带或红外(ir))中的任何一种经由网络210在心脏起搏和诊断装置220与本地计算装置206之间发送信息。
42.远程计算系统208可被配置为(视觉地和/或听觉地)提供患者125的生物计量数据，将数据呈现给医疗专业人员、医师或医疗保健专业人员。因此，远程计算系统208可被配置为经由网络211接收所监测的患者125的生物计量数据，该网络可以是远程网络。例如，如果本地计算装置206是移动电话，则网络211可以是无线蜂窝网络，并且可经由诸如上述任何无线技术的无线技术标准在本地计算装置206与远程计算系统208之间传送信息。网络211可以是有线网路、无线网络或其组合，诸如内联网、局域网(lan)、广域网(wan)、城域网(man)、直接连接或一系列连接、蜂窝电话网络，或者能够促进本地计算装置206和远程计算系统208之间的通信的任何其他网络或介质。可使用各种远程无线通信协议(例如，tcp/ip、
http、3g、4g/lte或5g/新无线电)中的任何一种经由网络211发送信息。可以使用以太网、通用串行总线(usb)、rj-11或本领域公知的任何其他有线连接来实现有线连接。可使用wi-fi、wimax、蓝牙、红外、蜂窝网络、卫星或任何其他无线连接方法来实现无线连接。另外，几个网络可单独工作或彼此通信以促进网络211中的通信。在一些情况下，远程计算系统208可被实现为网络211上的物理服务器。在其他情况下，远程计算系统208可被实现为网络211上的公共云计算提供商(例如，amazon web services)的虚拟服务器。
43.在操作中，利用心脏起搏和诊断软件，心脏起搏和诊断装置220可以获得由患者生物计量传感器221获取的患者201的生物计量数据(例如，电信号、血压、体温、血糖水平或其他生物计量数据)。在一个方面，可以从一个或多个其他患者生物计量诊断装置接收所获得的生物计量数据的至少一部分。心脏起搏和诊断软件是处理器可执行代码，必然地根植于由心脏起搏和诊断装置220进行的处理操作中并且根植于心脏起搏和诊断装置的处理硬件中，以提供用于响应于起搏程序而分析心脏组织的特定区域或焦点的方法。根据实施方案，心脏起搏和诊断装置220的心脏起搏和诊断软件提供特定起搏和捕获操作，该特定起搏和捕获操作涉及关于心脏组织的电信号的多步操纵，以有助于更精确地理解心脏组织的电生理。心脏起搏和诊断装置220可以采用心脏起搏和诊断软件来处理数据，包括所获得的生物计量数据以及从该一个或多个其他患者生物计量诊断装置接收的任何生物计量数据。例如，就此而言，在处理数据时，心脏起搏和诊断软件可包括神经网络，该神经网络用于以无监督方式从生物计量数据中学习潜在表示(或数据编码)。此外，心脏起搏和诊断软件可以通过训练神经网络来学习检测特定数据。
44.心脏起搏和诊断装置220可经由网络210连续地或周期性地监测、存储、处理和传送任何数量的各种患者生物计量(例如，所获取的生物计量数据)。如本文所述的，患者生物识别的示例包括电信号(例如，ecg信号和脑生物识别)、血压数据、血糖数据和温度数据。可监测和传送患者生物计量以便对任何数量的各种疾病进行治疗，疾病诸如心血管疾病(例如，心律失常、心肌病和冠状动脉疾病)和自身免疫疾病(例如，i型和ii型糖尿病)。
45.患者生物计量传感器221可包括例如一个或多个换能器，该一个或多个换能器被配置为将一个或多个环境条件转换成电信号，使得可观察、获得或获取不同类型的生物计量数据。例如，患者生物计量传感器221可包括一个或多个电极(例如，图1的电极151)、一个或多个换能器、温度传感器(例如，热电偶)、血压传感器、血糖传感器、血氧传感器、ph传感器、加速度计和麦克风。
46.处理器222在执行心脏起搏和诊断软件时可被配置为接收、处理和管理由患者生物计量传感器221获取的生物计量数据，以将生物计量数据存储在存储器224中，并且/或者经由收发器225跨网络210传输生物计量数据。来自一个或多个其他心脏起搏和诊断装置220的数据也可通过收发器225由处理器222接收，如本文更详细所述的。另外如本文所述，处理器222可被配置为选择性地响应从用户输入传感器223(例如，其中的电容传感器)接收的不同轻击模式(例如，单击或双击)，使得可以基于检测到的模式来激活不同的任务(例如，数据的获取、存储或传输)。在一些实施方案中，处理器222可响应于检测到手势而生成可听反馈。
47.用户输入传感器223包括例如被配置为接收用户输入诸如轻击或触摸的压电传感器或电容传感器。例如，响应于患者201轻击或接触心脏起搏和诊断装置220的表面，可控制
用户输入传感器223以实现电容耦接。手势识别可经由各种电容类型中的任何一种来实现，诸如电阻电容、表面电容、投射电容、表面声波、压电和红外触摸。电容传感器可设置在小区域处或表面的长度上，使得表面的轻击或触摸激活监测装置。
48.存储器224可以是任何非暂态有形介质，诸如磁性、光学或电子存储单元。存储器224可以是任何合适的易失性和/或非易失性存储器，例如随机存取存储器或硬盘驱动器。存储器224存储心脏起搏和诊断软件以供处理器222执行。
49.收发器225可以表示一个或多个收发器，每个收发器可包括单独的发射器和单独的接收器。另选地，收发器225可包括集成到单个装置内的发射器和接收器。
50.根据实施方案，心脏起搏和诊断装置220可以是处于患者201体内的(例如，可皮下植入的)设备。在这种情况下，心脏起搏和诊断装置220可经由任何适用的方式插入患者201的体内，包括口腔注射、经由静脉或动脉的外科规程插入、或经由内窥镜规程或腹腔镜规程插入。根据实施方案，心脏起搏和诊断装置220可以是处于患者201外部的设备。例如，如本文更详细描述的，心脏起搏和诊断装置220可包括可附接贴片(例如，其附接到患者的皮肤)。根据实施方案，心脏起搏和诊断装置220可包括位于患者体内的部件和位于患者体外的部件两者。虽然在图2的系统200中示出了单个心脏起搏和诊断装置220，但在一个方面，系统200可以包括多个患者生物计量诊断装置。在这种情况下，心脏起搏和诊断装置220可以与一个或多个其他患者生物计量诊断装置通信。此外，该一个或多个其他患者生物计量诊断装置可以与网络210和心脏起搏和诊断系统200的其他部件通信。
51.如上所述，本文公开了用于使用从起搏映射过程收集的数据生成伪激活映射图的方法。在一个方面，所收集的数据包括在起搏映射过程期间记录的表面ecg数据(本文中也称为ecg数据)。ecg数据含有各自可以含有多个引线(在相应电极对处测量的信号)的集合，每个集合通过在相应起搏位点处刺激心脏组织来生成。标准ecg使用12个引线来记录心脏活动，包括三个标准引线(i、ii、iii)、三个单极肢体引线(avr、avl、avf)和六个心前区引线标号从v1到v6。一组12引线导联ecg是一组12个信号，每个信号具有特定形状，诸如p波的凸块或qrs复合波的快速变化(持续大约0.08秒)。qrs复合波对应于在起搏位点处的组织刺激后继发的心室去极化。本公开描述了收集从起搏映射过程收集的ecg数据，但是应当理解，当使用其他技术收集其他vt相关联数据时，也可以应用本文所述的教导。
52.图3是用于经由伪激活映射图可视化心脏中的折返环路的示例性方法300的流程图，基于该示例性方法可实现本公开的一个或多个特征。方法300可以由处理器(例如，图2中所示的系统200的心脏起搏和诊断装置220的处理器222)采用。方法300在步骤310中开始，接收ecg数据集和相应起搏位点。所接收的ecg数据集中的每个数据集可以通过在所接收的起搏位点中的相应起搏位点处(例如，使用图1中所示的设备100的导管141)起搏心脏组织来生成。ecg数据集可以包括通过在相应起搏位点处刺激心脏组织来生成的12导联ecg信号。通常，通过跟踪在这些起搏位点处执行起搏的导管的3d位置来获得起搏位点的位置。在步骤320中，可以计算表示跨相应相邻起搏位点的ecg数据集的形态变化的相关性梯度。在步骤330中，可基于相关性梯度来识别与心脏处的折返环路相关联的核心区。然后，在步骤340中，相对于所识别的核心区生成伪激活映射图。
53.方法300还包括基于所接收的起搏位点来生成3d表面网格，其中起搏位点形成图形的节点，并且其中成对的起搏位点由图形的边连接。因此，可以基于由边连接的相应起搏
位点的两个ecg数据集之间的形态变化来计算关于3d表面网格的边的相关性梯度。在一个方面，3d表面网格包括具有低于阈值的相应相关性梯度的边。参考图4进一步描述3d表面网格。
54.相对于所识别的核心区生成伪激活映射图(在步骤340中)涉及计算关于起搏位点的伪激活值。每个伪激活值可以表示沿路径通过3d表面网格的边，在与所识别的核心区相关联的起搏位点和起搏位点中的一个位点之间的进展延迟。沿路径的进展延迟可以是累积延迟，该累积延迟包括3d表面网格沿路径的相应边的激活延迟估计值。在一个方面，激活延迟估计值包括相应的sqrs延迟。在另一方面，激活延迟估计值包括相应的窦性节律传导延迟。路径可以表示通过3d表面网格的边的最短路径，使得与这些边相关联的权重的总和最小。如下文详细描述的，与边相关联的权重可以表示由边连接的起搏位点之间的sqrs延迟(或窦性节律传导延迟)。参考图5至图9进一步描述伪激活映射图的生成。
55.图4是三维表面网格400的示例性图示，基于该三维表面网格可实现本公开的一个或多个特征。3d表面网格400是表面的低分辨率表示，例如，并且如图4所示，心脏的左心室腔室的表面的低分辨率表示已经基于在起搏映射过程中收集的起搏位点来重建。因此，图形400的节点对应于在坐标系中定义的n个起搏位点，在本文中表示为pn或pn(x,y,z):n＝1-n，例如，以在n个起搏位点的重心居中。为了模拟起搏位点位于其上的表面，由图形边连接相邻起搏位点(由图形节点表示)。
56.连接图形400的起搏位点(节点)的一种方式是采用delaunay三角测量。例如，起搏位点pn的坐标[x,y,z]可以转换为极坐标[r,θ,]。然后，可以在(θ,)平面中应用二维delaunay三角测量以建立相邻起搏位点之间的连接。所得三角形列表可用于连接3d空间中的起搏位点pn，从而形成3d表面网格400。在一个方面，如果相邻起搏位点彼此分隔距离低于阈值，则可以在3d表面网格中连接这些相邻起搏位点。
[0057]
如上所述，在异常区域—潜在折返环路的核心区处，沿心室组织的激活路径突变，如可以通过起搏ecg数据的形态的变化观察到的。可以通过检测起搏ecg数据中的形态突变，即通过检测随着导管跨相邻起搏位点移动而获取的ecg数据的qrs复合波的图案中的空间变化来识别异常区域。因此，通过刺激相应起搏位点来生成的一对qrs复合波的图案的空间变化可以通过应用于那些qrs复合波的相似性度量(或距离度量)来测量。例如，相似性度量可以是相关性系数。因此，两个连接的起搏位点pi和pj(诸如图4的起搏位点p
43
和起搏位点p
28
)之间的相似性度量可以如下定义：
[0058][0059]
其中，m
ij
表示起搏位点pi和pj之间的相似性度量，其为跨所记录的ecg数据中的l个引线(信号)的相似性函数m
l
的平均值。因此，对于引线l，相应起搏位点pi和pj的对应qrs图案和对准，并且通过度量测量它们的形态相似性。与一对起搏位点pi和pj相关联的相似性值m
ij
可以缩放并表达为百分数，使得在同一起搏点pi和pi之间的相似性m
ii
为100％。
[0060]
考虑到两个连接的起搏位点之间的相似性度量，可以计算此类相似性度量的梯度(空间变化)，即相关性梯度。在一个方面，相关性梯度表示为可以大致表示为
如下：
[0061]gij
＝|m
ij-100％|/||p
i-pj||，
ꢀꢀ
(2)
[0062]
如f.odille等人在ieee生物医学工程汇刊(第66(11)期，第3278-3287页，2019)catheter treatment of ventricular tachycardia:a reference-less pace-mapping method to identify ablation targets(室性心动过速导管治疗：用于识别消融目标的无参考的起搏映射方法)中所述。
[0063]
关于成对连接的起搏位点(或关于3d表面网格400的边)计算的相关性梯度值可用于识别一个或多个核心区。为了识别核心区，可检测具有相应高相关性梯度(即，高g
ij
)的一个或多个起搏位点涵盖的区域。例如，在图4中，可基于高相关性梯度值g
18,40
和g
42,43
，在p
18
、p
40
、p
42
和p
43
涵盖的区域中识别核心区410。因此，所识别的核心区410可以表示为cz＝{18,40,42,43}。
[0064]
随后，所识别的核心区可用于促进相应伪激活映射图的生成。为此，可以相对于识别核心区的起搏位点中的一个或多个，例如，识别图4的核心区410的起搏位点p
18
、p
40
、p
42
和p
43
中的一个或多个，来计算起搏ecg信号沿心室组织上的路径的传播延迟。为了确定传播延迟，可以关于图形(3d表面网格400)的连接相邻起搏位点的边计算权重。边e
ab
的权重w(e
ab
)可以对应于由该边连接的两个起搏位点pa和pb之间的传播延迟。在一个方面，与连接的起搏位点pa和pb相关联的传播延迟w(e
a，b
)可以通过相应sqrs图案之间的延迟来估计。在另一方面，传播延迟w(e
a，b
)可以通过在连接的起搏位点处的窦性节律激活时间的差值来估计。例如，连接的起搏位点pa和pb的权重w(e
a，b
)可以如下计算：
[0065]
w(e
a，b
)＝sqrs
a，b
＝|sqrs
a-sqrsb|
ꢀꢀ
(3)
[0066]
其中sqrs
a，b
表示位点pa和pb之间的sqrs延迟差值的绝对值。
[0067]
接下来，可以使用相应边的权重来计算沿3d表面网格400在识别核心区的起搏位点(例如，识别核心区410的起搏位点p
18
、p
40
、p
42
和p
43
中的一个)与另一起搏位点pj(例如，p6)之间的最短路径，即最短路径可以被定义为连接图形400上的两个起搏点的路径，沿该路径的聚合权重最小。可以使用用于找到图形中节点之间的最短路径(例如，dijkstra算法)的任何算法来计算此类最短路径。图5示出了加权三维表面网格500。其中，与边相关联的权重由尺寸与延迟成比例的矩形形状表示。图5中示出了若干最短路径。例如，起搏位点和起搏位点p6之间的最短路径，即显示为包括边：e
40，38
、e
38，26
、e
26，21
、e
21，30
、e
30，2
和e
2，6
。
[0068]
与3d表面网格400上的每个起搏位点pj相关联的进展延迟，即伪激活值pavj，可以通过加上沿与每个起搏位点pj相关联的最短路径spj的延迟来计算，如下：
[0069][0070]
其中表示沿核心区的起搏位点与起搏位点pj之间的最短路径的边。
[0071]
一旦计算出关于例如起搏位点的伪激活值pav
j＝1:n
，就可以生成伪激活映射图。为此，相应起搏位点的伪激活值pav
j＝1:n
可以被颜色编码，并且然后可以内插这些颜色
值以表示由相邻起搏位点封闭的3d表面网格400上的其他表面点。在一个方面，3d表面网格400可以被投影(空间映射)到更好地表示心室腔室的表面的高分辨率网格，并且然后，可以通过对投影3d表面网格400的相邻节点的颜色编码的伪激活值进行内插来计算高分辨率网格的顶点值。图7a和图9a中示出了颜色编码的伪激活映射图。此类伪激活映射图提供了可视化所识别的核心区内的潜在折返环路的结构和定向的表示。
[0072]
在一个方面，可以基于伪激活值相对于如上文所述识别核心区(或与核心区相关联的)起搏位点中的每个起搏位点来生成一个伪激活映射图。另选地，可以相对于与核心区相关联的相应起搏位点来生成多个伪激活映射图，并且可以组合(例如，平均)此类伪激活映射图以形成与核心区相关联的组合的伪激活映射图。通常，相对于与同一核心区相关联的起搏位点来生成的伪激活映射图可类似，因为它们表示同一折返环路。当识别出多于一个不同的核心区时，可以关于每个核心区生成伪激活映射图(或组合的伪激活映射图)，并且因此，每个映射图可以可视化不同的折返环路。
[0073]
本文所述的伪激活映射图可用于可视化所识别的核心区中的折返环路的结构和定向。因此，允许确定应施加组织破坏(消融)的最小区域。在实施方案中，通过设备100和系统200，采用由可以在设备和系统上执行的软件实施的方法300的各方面，向心脏医师显示伪激活映射图。如上所述，伪激活映射图允许快速可视化待消融的潜在折返环路，而无需参考在规程开始时在诱导vt期间记录的ecg数据。
[0074]
接下来描述了将本文所公开的伪激活映射图与激活映射图进行比较的研究。使用系统(biosense webster,inc.,irvine,usa)和系统(stereotaxis inc.,st.louis,usa)进行研究。将匿名数据从工作站导出，然后使用以matlab语言(the mathworks,natick,usa)r2020a版本写入的内置软件进行处理。在研究中，首先将电解剖数据加载到软件中，包括：导管位置，针对每个起搏位点获取的2.5秒的12导联ecg数据，以及心脏的心室腔室的高分辨率供应商生成的3d网格。研究中使用的所有其他数据(例如，3d表面网格、3d相关性梯度映射图、伪激活映射图和激活映射图)用matlab软件离线生成。在研究中，心动过速持续不够长，无法沿整个心室映射激活，并且医师在执行激活映射时仅来得及聚焦映射折返环路的主元件。使用最近邻插值来提供起搏位点的局部激活值。对于给定起搏位点，仅当到最接近的激活点的距离小于20mm时才被视为定义为局部激活值。选择30个起搏位点。
[0075]
心动过速是环路，心动过速的每个起搏位点i的局部激活时间可以被限定为对循环长度取模。对于所识别的核心区的给定起搏位点，pm
core
位点，使用激活时间为0。另外，仅使用的正值。因此，局部激活值介于0和循环长度的值之间。对于给定pm
core
位点，相反的激活时间通过为相反的激活时间赋值0并且为所有其他点赋值赋值0并且为所有其他点赋值来确定。因此，局部相反的激活值在0与循环长度的值之间变化并且表示心动过速的相反的激活图案。
[0076]
如上所述，使用所识别的核心区中的起搏点作为起始点来生成相应伪激活映射
图，以生成伪激活映射图。然后将这些伪激活映射图与心动过速的激活图案或路径进行比较。当起始点位于折返环路的出口区中时，将伪激活映射图与激活映射图进行比较。当起始点位于折返环路的入口区中时，伪激活映射图具有相反的激活图案并且它与相反的激活映射图进行比较。因此，在折返环路入口处的起搏和在折返环路出口处的起搏导致具有两个相反方向的激活图案。关于心动过速折返环路的另外的信息可见于美国专利第10,891,728号，其通过引用整体并入本文，如同在本文中完全阐述一样。
[0077]
将来自该研究的伪激活映射图、激活映射图和相反的激活映射图集成到外科系统中，诸如平台中，以用于更好的可视化。通过各种度量评估伪激活映射图、激活映射图和相反的激活映射图之间的一致性，诸如平均值、标准偏差、中值、平均绝对误差以及spearman和lin相关性系数(参见图6和图8中的图形的左上方)。
[0078]
图6示出了根据本公开的一个或多个实施方案的将伪激活值和激活值进行比较的示例性图表600。关于起搏位点40，即来计算比较的伪激活值和激活值。该起搏位点位于折返环路的出口处。结果表明，伪激活值和激活值相似—伪激活值与激活值一致(参见图表600左上方的度量)。图7示出了关于起搏位点40计算的伪激活映射图(标记为a)和激活映射图(标记b)的视觉表示。伪激活映射图和激活映射图相似。两个映射图使得能够快速识别感兴趣区域并且示出折返环路的总体激活映射图案。总体激活图案由图案序列标识。图案图例(参见图7中的右下方)指示图案序列1-6。激活图案1中的区域，然后激活图案2的区域，继而激活图案3中的区域，以此类推。起搏位点40的激活时间在两个映射图中都是0。因此，起搏位点40对应于图7的两个映射上的图案1。
[0079]
图8示出了根据本公开的一个或多个实施方案的将伪激活值和激活值进行比较的示例性图表800。关于起搏位点42，即来计算比较的伪激活值和激活值。该起搏位点位于折返环路的入口处。因此，所得伪激活映射图具有与激活映射图相反的激活图案。图8中所示的结果展示伪激活值与相反的激活值之间的一致性(参见图表800的左上方的度量)。图9示出了关于起搏位点42计算的伪激活映射图(标记为a)和相反的激活映射图(标记b)的视觉表示。此外，伪激活映射图和激活映射图相似。两个映射图使得能够快速识别感兴趣区域并且示出折返环路的总体激活映射图案。总体激活图案由图案序列标识。图案图例(参见图9中的右下方)指示图案序列1-6。激活图案1中的区域，然后激活图案2的区域，继而激活图案3中的区域，以此类推。起搏位点40的激活时间在两个映射图中都是0。因此，起搏位点40对应于图9的两个映射上的图案1区域。
[0080]
附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能具体实施的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示指令的模块、区段或部分，该指令包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代具体实施中，框中指出的功能可不按附图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可基本上同时执行，或者框有时可以以相反的顺序执行。还应当注意，框图和/或流程图图示中的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。
[0081]
虽然上文具体地描述了特征和元件，但本领域的普通技术人员将会知道，每个特征或元件均可以单独使用或以与其它特征和元件的任何组合使用。此外，本文所述的方法可在被结合在计算机可读介质中的计算机程序、软件或固件中实现，以供计算机或处理器执行。如本文所用，计算机可读介质不应理解为暂态信号本身，诸如无线电波或其他自由传播电磁波、传播通过波导或其他传输介质的电磁波(例如，穿过光纤电缆的光脉冲)或通过电线传输的电信号。
[0082]
计算机可读介质的示例包括电子信号(通过有线或无线连接传输)和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于寄存器、高速缓存存储器、半导体存储器设备、磁介质诸如内部硬盘和可移动磁盘、磁光介质、光学介质，诸如光盘(cd)和数字通用盘(dvd)、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存存储器)、静态随机存取存储器(sram)和记忆棒。与软件相关联的处理器可用于实现在终端、基站、或任何主计算机中使用的射频收发器。
[0083]
应当了解，本文所用的术语只是为了描述具体实施方案的目的，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”在用于本说明书中时指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其组的存在或添加。
[0084]
具有一个或多个计算机的系统可被配置为通过具有安装在系统上的软件、固件、硬件或其组合来执行特定操作或动作，所述软件、固件、硬件或其组合在操作中使系统执行这些动作。一个或多个计算机程序可被配置为通过包括指令来执行特定操作或动作，这些指令在由数据处理设备执行时使设备执行这些动作。一个一般方面包括通过导管的多个电极测量来自在多个映射点处用多个脉冲起搏心脏组织的数据。该方法还包括使用所测量的数据来生成伪激活映射图，其中伪激活映射图用于识别折返环路。该方面的其他实施方案包括对应的计算机系统、设备和记录在一个或多个计算机存储装置上的计算机程序，每个计算机程序被配置为执行这些方法的动作。
[0085]
本文对各种实施方案的描述是出于说明的目的而呈现的，但并非旨在穷举或限于所公开的实施方案。在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下，许多修改和变型对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。选择本文所用的术语是为了最好地解释实施方案的原理、相对于市场上存在的技术的实际应用或技术改进，或者使得本领域的其他普通技术人员能够理解本文所公开的实施方案。
[0086]
本文引用的所有专利申请、专利和印刷出版物均以全文引用的方式并入本文，除非任何主题放弃或否认权利要求，并且除非所并入的材料与本文的表达公开不一致，在这种情况下，以本公开的语言为准。