用于不可逆电穿孔消融的用户界面上动态空间数据的叠加的制作方法

用于不可逆电穿孔消融的用户界面上动态空间数据的叠加
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年5月26日提交的临时申请号63/030，042的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及用于消融患者体内组织的医疗系统和方法。更具体地，本公开涉及通过电穿孔消融组织的医疗系统和方法。


背景技术：

4.消融手术被用于治疗患者的许多不同情况。消融可被用于治疗心律失常、良性肿瘤、癌性肿瘤，以及控制手术期间的出血。通常，消融是通过热消融技术完成的，包括射频(rf)消融和冷冻消融。在rf消融中，探针被插入患者体内，并且射频波通过探针被传送至周围组织。射频波生成热量，其破坏周围组织，并且烧灼血管。在冷冻消融中，空心针或冷冻探针被插入患者体内，并且使导冷的、导热的流体循环通过探针，以冷冻和杀死周围组织。rf消融和冷冻消融技术通过使细胞坏死而无差别地杀死组织，这可能会损害或杀死其他健康组织，诸如食管组织、膈肌神经细胞和冠状动脉组织。
5.另一种消融技术使用电穿孔。在电穿孔或电渗透中，电场被应用于细胞以增加细胞膜的渗透性。电穿孔可以是可逆的或不可逆的，这取决于电场的强度。如果电穿孔是可逆的，则在细胞愈合和恢复之前，细胞膜的渗透性增加可被用于将化学物质、药物和/或脱氧核糖核酸(dna)引入细胞。如果电穿孔是不可逆的，则受影响的细胞会通过细胞凋亡而被杀死。
6.不可逆电穿孔可被用作非热消融技术。在不可逆电穿孔中，短的、高压脉冲串被用来生成足够强的电场，以通过细胞凋亡杀死细胞。在心脏组织的消融中，不可逆电穿孔可以作为无差别杀死的热消融技术(诸如射频消融和冷冻消融)的一种安全有效的替代方法。不可逆电穿孔可以通过使用杀死靶向组织但不会永久损伤其他细胞或组织(诸如非靶向心肌组织、红细胞、血管平滑肌组织、内皮组织和神经细胞)的电场强度和持续时间来杀死靶向组织，诸如心肌组织。由于缺乏指示哪些组织已进行不可逆电穿孔而不是可逆电穿孔的急性可视化或数据，因此规划不可逆电穿孔消融手术可以是困难的。其中，组织恢复可在消融完成后的几分钟、几小时或几天内发生。


技术实现要素：

7.如示例所述，实施例1是通过电穿孔进行消融的系统。该系统包括具有电极的导管、显示器和控制器。该控制器基于电场模型而生成能够使用电极产生的电场的图形表示，并在显示器上叠加电场的图形表示和患者的解剖图，以帮助在输送能量之前规划(plan)通过电穿孔的消融。
8.示例2是示例1的系统，其中控制器被配置为基于导管的特性生成电场的图形表
示。
9.示例3是示例1和2中任一个的系统，其中控制器被配置为在解剖图上电场的图形表示中包括电场线和在解剖图上的电场的图形表示中包括电场强度阈值线中的至少一个。
10.示例4是示例1-3中任一个的系统，其中控制器被配置为包括在200-250伏特/厘米范围内的可逆电场强度阈值线、用于不可逆电穿孔的400伏特/厘米的临界电场强度阈值线，以及1000伏特/厘米的极端电场强度阈值线中的至少一个。
11.示例5是示例1-4中任一个的系统，其中控制器被配置为在电场的图形表示中包括电场强度阈值线与周围组织相交所在位置的标记。
12.示例6是示例1-5中任一个的系统，其中控制器被配置为在电场的图形表示中包括预测的可逆电穿孔区域和预测的不可逆电穿孔区域中的至少一个。
13.示例7是示例1-6中任一个的系统，其中控制器被配置为包括以下至少一个：电场的图形表示中与先前创建的病变相交所在位置的标记，以及电场的图形表示中的预测的病变的标记。
14.示例8是一种通过电穿孔进行消融的系统。该系统包括具有电极的导管和控制器。控制器基于导管的特性生成电场模型，使用电场模型生成电场的图形表示，并在患者的解剖图上显示电场的图形表示，以帮助在输送能量之前规划通过电穿孔的消融。
15.示例9是示例8的系统，其中控制器被配置为接收关于周围组织的复杂组织阻抗信息，以表征周围组织并帮助生成电场的图形表示。
16.示例10是示例8和9中任一个的系统，其中控制器被配置为基于以下一个或多个来动态地改变电场的图形表示：导管的位置相对于周围组织的变化；导管的变化；将被提供给导管电极的脉冲参数的变化；以及周围组织的测量阻抗值的变化。
17.示例11是示例8-10中任一个的系统，其中控制器被配置为响应于周围组织的测量阻抗值和导管中的变化中的至少一个而提供对脉冲参数的建议变化和对脉冲参数的自动动态变化中的一个或多个，以维持某个位置处的临界电场强度。
18.示例12是一种规划通过电穿孔的消融的方法。该方法包括由控制器并基于电场模型生成能够使用导管上的电极产生的电场的图形表示，以及在显示器上显示电场的图形表示和患者的解剖图，以助于在输送能量之前规划通过电穿孔的消融。
19.示例13是示例12的方法，包括在解剖图上的电场的图形表示中显示电场线和在解剖图上的电场的图形表示中显示电场强度阈值线中的至少一个。
20.示例14是示例12和13中任一个的方法，包括显示电场强度阈值线与周围组织相交的地方的标记、显示预测的可逆电穿孔区域、显示预测的不可逆电穿孔区域、显示电场与先前创建的病变相交所在位置的标记、在解剖图上显示预测的病变中的一个或多个。
21.示例15是示例12-14中任一个的方法，包括由控制器基于以下一个或多个动态改变电场的图形表示：导管的位置相对于周围组织的变化；导管的变化；将被提供给导管电极的脉冲参数的变化；以及周围组织的测量阻抗值的变化。
22.示例16是一种通过电穿孔进行消融的系统。该系统包括具有电极的导管、显示器和控制器。控制器被配置为基于电场模型生成能够使用电极产生的电场的图形表示，并在显示器上叠加电场的图形表示和患者的解剖图，以助于在输送能量之前规划通过电穿孔的消融。
23.示例17是示例16的系统，其中控制器被配置为基于导管的特性和导管相对于周围组织的位置来生成电场的图形表示。
24.示例18是示例16的系统，其中控制器被配置为基于要被提供给导管的电极的电脉冲的电脉冲参数来显示电场强度。
25.示例19是示例16的系统，其中控制器被配置为在解剖图上电场的图形表示中包括电场线和在解剖图上的电场的图形表示中包括电场强度阈值线中的至少一个。
26.示例20是示例16的系统，其中控制器被配置为包括200-250伏特/厘米范围内的可逆电场强度阈值线、用于不可逆电穿孔的400伏特/厘米的临界电场强度阈值线以及1000伏特/厘米的极端电场强度阈值线中的至少一个。
27.示例21是示例16的系统，其中控制器被配置为在电场的图形表示中包括电场强度阈值线与周围组织相交所在位置的标记。
28.示例22是示例16的系统，其中控制器被配置为在电场的图形表示中包括预测的可逆电穿孔区域和预测的不可逆电穿孔区域中的至少一个。
29.示例23是示例16的系统，其中控制器被配置为在电场的图形表示中包括电场与先前创建的病变相交所在位置的标记。
30.示例24是示例16的系统，其中控制器被配置为在电场的图形表示中包括预测的病变。
31.示例25是一种通过电穿孔进行消融的系统。该系统包括具有电极的导管和控制器。控制器被配置为基于导管的特性生成电场模型，使用电场模型生成电场的图形表示，并在患者的解剖图上显示电场的图形表示，以帮助在输送能量之前规划通过电穿孔的消融。
32.示例26是示例25的系统，其中控制器被配置为接收关于周围组织的复杂组织阻抗信息，以表征周围组织并帮助生成电场的图形表示。
33.示例27是示例25的系统，其中控制器被配置为基于以下一项或多项而动态地改变电场的图形表示：导管的位置相对于周围组织的变化；导管的变化；被提供给导管电极的脉冲参数的变化；以及周围组织的测量阻抗值的变化。
34.示例28是示例25的系统，其中控制器被配置为响应于周围组织的测量阻抗值和导管中的变化中的至少一个而提供对脉冲参数的建议变化和对脉冲参数的自动动态变化中的一个或多个，以在某个位置处保持临界电场强度。
35.示例29是示例25的系统，包括导管上的感测电极，其中控制器被配置为显示来自感测电极的实时信息和患者解剖图上的电场的图形表示，以帮助用户在输送能量之前优化导管放置。
36.示例30是一种规划通过电穿孔的消融的方法。该方法包括由控制器并基于电场模型生成能够使用导管上的电极产生的电场的图形表示，并且在显示器上显示电场的图形表示和患者的解剖图，以帮助在输送能量之前规划通过电穿孔的消融。
37.示例31是示例30的方法，其中生成电场的图形表示包括基于导管的特性和导管在患者体内相对于周围组织的位置生成电场的图形表示。
38.示例32是示例30的方法，包括基于要被提供给导管电极的电脉冲的电脉冲参数来显示电场强度。
39.示例33是示例30的方法，包括在解剖图上的电场的图形表示中显示电场线和在解
剖图上的电场的图形表示中显示电场强度阈值线中的至少一个。
40.示例34是示例30的方法，包括以下一个或多个：显示电场强度阈值线与周围组织相交所在位置的标记，显示预测的可逆电穿孔区域，显示预测的不可逆电穿孔区域，显示电场与先前创建的病变相交所在位置的标记，在解剖图上显示预测的病变。
41.示例35是示例30的方法，包括由控制器基于以下一项或多项而动态地改变电场的图形表示：导管的位置相对于周围组织的变化；导管的变化；将被提供给导管电极的脉冲参数的变化；以及周围组织的测量阻抗值的变化。
42.虽然公开了多个实施例，但对于本领域技术人员来说，本公开的其他实施例将从以下详细描述变得显而易见，其示出并描述了本公开的说明性实施例。因此，附图和详细描述在本质上被认为是说明性的而不是限制性的。
附图说明
43.图1是示出根据本公开主题内容的实施例的使用电生理系统治疗患者和治疗患者心脏的示例性临床设置的图。
44.图2a是根据本公开主题内容的实施例的导管的图。
45.图2b是根据本公开主题内容的实施例的导管的图。
46.图3是示出了根据本公开主题内容的实施例的邻近患者心脏中的心脏组织的电穿孔导管的图。
47.图4a是示出了根据本公开主题内容的实施例的电场的图形表示在解剖图上的叠加中的电场线和电场强度阈值线的图。
48.图4b是示出了根据本公开主题内容的实施例的电场的图形表示在解剖图上的叠加中的给定电场强度(诸如，400v/cm)下的电场与心脏组织的交点的图。
49.图4c是示出了根据本公开主题内容的实施例的电场的图形表示在解剖图上的叠加中的预测的可逆电穿孔区域和预测的不可逆电穿孔区域的图。
50.图4d是示出了根据本公开主题内容的实施例的电场的图形表示在解剖图上的叠加中的先前在心脏组织中创建的病变与心脏组织的相交。
51.图5是根据本公开主题的实施例的规划通过不可逆电穿孔的消融的方法。
52.尽管本公开可适用于各种修改和替代形式，但具体实施例已在附图中以示例的方式示出，并在下文中详细描述。然而，我们的意图不是将本公开限于所描述的特定实施例中。相反，本公开旨在涵盖落入所附权利要求书所定义的本公开范围内的所有修改、等价物和替代物。
具体实施方式
53.图1是示出根据本公开主题内容的实施例的使用电生理系统50治疗患者20和治疗患者20的心脏30的示例性临床设置10的图。电生理系统50包括电穿孔导管系统60和电解剖标测(eam)系统70，其包括定位场生成器80、标测和导航控制器90和显示器92。此外，临床设置10包括附加设备，例如成像设备94(由c形臂表示)和各种控制器元件(诸如脚控制器96)，其被配置为允许操作者控制电生理系统50的各个方面。如本领域技术人员所理解的，临床设置10可以具有图1中未示出的其他部件和部件布置。
54.电穿孔导管系统60包括电穿孔导管105、导入鞘110和电穿孔控制台130。此外，电穿孔导管系统60包括各种连接元件，例如，电缆、脐带线等，其操作以将电穿孔导管60的部件彼此功能性地连接并连接到eam系统70的部件。这种连接元件的布置对于本公开不是至关重要的，并且本领域技术人员将认识到，本文描述的各种部件可以以各种方式互连。
55.在实施例中，电穿孔导管系统60被配置为向患者心脏30中的靶向组织输送电场能量以创建组织凋亡，从而使组织不能传导电信号。此外，如下面将更详细描述的，电穿孔导管系统60被配置为：基于电场模型生成能够使用电穿孔导管105产生的电场的图形表示，并且在显示器92上，将电场的图形表示叠加在患者心脏解剖图上，以帮助用户在输送能量之前规划通过使用电穿孔导管105的不可逆电穿孔的消融。在实施例中，电穿孔导管系统60被配置为基于电穿孔导管105的特性和电穿孔导管105在患者20中(诸如在患者20的心脏30中)的位置来生成电场的图形表示。在实施例中，电穿孔导管系统60被配置为基于电穿孔导管105的特性和电穿孔导管在患者20中(诸如在患者20的心脏30中)的位置以及导管105周围组织的特性(诸如组织的测量阻抗)来生成电场的图形表示。
56.电穿孔控制台130被配置为控制电穿孔导管系统60的功能方面。在实施例中，电穿孔控制台130被配置为提供以下一项或多项：对可由电穿孔导管105生成的电场进行建模，这通常包括考虑电穿孔导管105的物理特性，包括电极和电极在电穿孔导管105上的空间关系；生成电场的图形表示，其通常包括考虑电穿孔导管105在患者20中的位置和周围组织的特性；以及在显示器92上将所生成的图形表示叠加在解剖图上。在一些实施例中，电穿孔控制台130被配置为生成解剖图。在一些实施例中，eam系统70被配置为生成解剖图以在显示器92上显示。
57.在实施例中，电穿孔控制台130包括一个或多个控制器、微处理器和/或计算机，其从存储器执行代码以控制和/或执行电穿孔导管系统60的功能方面。在实施例中，存储器可以是一个或多个控制器、微处理器和/或计算机的一部分，和/或通过网络(诸如万维网)可访问的存储器容量的一部分。
58.在实施例中，导入鞘110可操作为提供输送导管，电穿孔导管105可通过该输送导管被部署到患者心脏30内的特定目标部位。
59.eam系统70可操作为跟踪电穿孔导管系统60的各种功能部件的位置，并生成感兴趣的心脏的高保真三维解剖图和电解剖图。在实施例中，eam系统70可以是由波士顿科学公司销售的rhythmia
tm
hdx标测系统。此外，在实施例中，eam系统70的标测和导航控制器90包括一个或多个控制器、微处理器和/或计算机，其从存储器执行代码以控制和/或执行eam系统70的功能方面，其中，在实施例中，存储器可以是一个或多个控制器、微处理器和/或计算机的一部分，和/或可通过网络(诸如万维网)访问的存储器容量的一部分。
60.如本领域技术人员将理解的，对图1中所示的电生理学系统50的描绘，旨在提供系统50的各种部件的总体概述，并且不旨在以任何方式意暗示本公开限于任何一组部件或部件的布置。例如，本领域技术人员将容易地认识到，附加的硬件部件(例如接线盒、工作站等)可以并且可能被包括在电生理系统50中。
61.eam系统70经由场生成器80生成定位场以限定关于心脏30的定位体积，并且一个或多个被跟踪设备(例如电穿孔导管105)上的一个或多个位置传感器或感测元件生成输出，该输出可由标测和导航控制器90处理以跟踪传感器的位置，并且因此，跟踪定位体积内
的对应设备。在所示实施例中，设备跟踪是使用磁跟踪技术完成的，其中场生成器80是生成限定定位体积的磁场的磁场生成器，并且被跟踪设备上的位置传感器是磁场传感器。
62.在其他实施例中，可以采用阻抗跟踪方法来跟踪各种设备的位置。在这样的实施例中，定位场是例如由外部场生成器布置(例如表面电极)、体内或心脏内设备(例如心内导管)或两者生成的电场。在这些实施例中，位置感测元件可以构成被跟踪设备上的电极，其生成由标测和导航控制器90接收和处理的输出，以跟踪定位体积内的各种位置感测电极的位置。
63.在实施例中，eam系统70同时具备磁性和阻抗跟踪能力。在这样的实施例中，在某些情况下，阻抗跟踪精度可以通过首先使用配备有磁位置传感器的探针在感兴趣的心室内创建由电场生成器所诱导的电场的标测图来增强，这如可能使用上述rhythmia hdx
tm
标测系统。一种示例性探针是由波士顿科学公司销售的intellamap orion
tm
标测导管。
64.无论采用何种跟踪方法，eam系统70都利用各种被跟踪设备的位置信息、以及例如由电穿孔导管105或配备有感测电极的另一导管或探针获取的心电活动，来生成并且经由显示器92显示心室的详细三维几何解剖图或表示以及电解剖图，其中感兴趣的心电活动被叠置在几何解剖图上。此外，eam系统70可以生成几何解剖图和/或电解剖图内的各种被跟踪设备的图形表示。
65.本公开的实施例将电穿孔导管系统60与eam系统70集成，以允许电穿孔导管105可产生的电场的图形表示在患者的解剖图上可视化，并且在一些实施例中，在患者心脏的电解剖图上可视化。因此，本公开的集成系统具有增强临床工作流程效率的能力，这包括增强通过不可逆电穿孔对患者心脏部分进行消融的规划。本公开的实施例包括生成可由电穿孔导管105产生的电场的图形表示，生成解剖图，生成电解剖图，以及显示与可由电穿孔导管105产生的电场的位置和电场强度相关的信息。
66.图2a和2b是示出根据本公开主题内容的实施例的可被用于电穿孔(包括通过不可逆电穿孔的消融)的导管200和250的图。导管200和250包括如下所述的电极，这些电极彼此间隔开并被配置为导电。导管特性被用于对导管可产生的电场进行建模。在实施例中，用于对电场进行建模的特性可以包括：导管的类型，诸如在被打开后具有恒定轮廓的篮形导管和具有可变轮廓的花键导管，其可以按程度被打开和关闭；导管的形状因素，诸如球囊导管、篮形导管和花键导管；电极数量；导管上的电极间间距；电极的空间关系和方向，特别是相对于同一导管上的其他电极而言；制成电极的材料类型；以及电极的形状。在实施例中，导管的类型和/或导管的形状因素包括导管，诸如线性消融导管和病灶消融导管。其中，导管类型和/或导管形状因素不限于本文所提到的内容。
67.图2a是示出了根据本公开主题内容的实施例的导管200的图。导管200包括导管轴202和在导管轴202的远端206处被连接到导管轴202的导管篮204。导管篮204包括设置在导管篮204的圆周处的第一组电极208和设置在导管篮204的远端212附近的第二组电极210。第一组电极208中的每一个电极和第二组电极210中的每个电极被配置为导电并可操作地连接到电穿孔控制台130。在实施例中，第一组电极208和第二组电极210中的一个或多个电极包括金属。
68.第一组电极208中的电极与第二组电极210中的电极间隔开。第一组电极208包括电极208a-208f，并且第二组电极210包括电极210a-210f。此外，第一组电极208中的电极，
诸如电极208a-208f，彼此间隔开，并且第二组电极210中的电极(诸如电极210a-210f)彼此间隔开。
69.第一组电极208中的电极相对于同一导管200上的其他电极的空间关系和定向、以及第二组电极210中的电极相对于同一导管200上的其他电极的空间关系和定向是已知的，或可被确定的。在实施例中，一旦导管被部署，第一组电极208中的电极相对于同一导管200上的其他电极的空间关系和定向、以及第二组电极210中的电极相对于同一导管200上的其他电极的空间关系和定向是恒定的。
70.至于电场，在实施例中，第一组电极208中的每个电极和第二组电极210中的每个电极可以被选择为阳极或阴极，使得电场可以在第一组电极208和第二组电极210中的任意两个或更多个电极之间被建立。此外，在实施例中，第一组电极208中的每个电极和第二组电极210中的每个电极可以被选择为双相电极，使得电极在被配置为阳极和阴极之间交替。此外，在实施例中，第一组电极208中的电极组和第二组电极210中的电极组可以被选择为阳极或阴极或双相电极，使得电场可以在第一组电极208和第二组电极210中的任意两组或更多组电极之间被建立。此外，在实施例中，第一组电极208和第二组电极210中的电极可以被选择为双相极电极，使得在包括双相脉冲串的脉冲串期间，所选择的电极在被配置为阳极和阴极之间交替，并且电极不被归入单相输送，在单相输送中一个电极总是被配置为阳极并且另一个电极总是被配置为阴极。
71.此外，如本文所述，电极被选择为阳极和阴极中的一个，然而，应当理解，不必说明，在整个本公开中，电极可以被选择为双相极，使得它们在被配置为阳极和阳极之间切换或交替。
72.如图2a所示，第一组电极208中的一个或多个电极被选择为阴极，并且第二组电极210中的一个或多个电极被选择为阳极。此外，在实施例中，第一组电极208中的一个或多个电极可以被选择为阴极，并且第一组电极208中的另外一个或多个电极可以被选择为阳极。此外，在实施例中，第二组电极210中的一个或多个电极可以被选择为阴极，并且第二电极组210中的另外一个或多个电极可以被选择为阳极。使用导管200的特性，电穿孔控制台130可以确定导管200能够产生的各种电场的模型。
73.图2b是根据本公开主题内容的实施例的导管250的示意图。导管250包括导管轴252和在导管轴252的远端256处被连接到导管轴252的导管花键254。导管花键254包括设置在导管花键254的最大圆周近端的第一组电极258和设置在导管花键254的最大圆周远端的第二组电极260。第一组电极258中的每个电极和第二组电极260中的每个电极被配置为导电并可操作地连接到电穿孔控制台130。在实施例中，第一组电极258和第二组电极260中的一个或多个电极包括金属。
74.第一组电极258中的电极与第二组电极260中的电极间隔开。第一组电极258包括电极258a-258f，并且第二组电极260包括电极260a-260f。此外，第一组电极258中的电极，诸如电极258a-258f，彼此间隔开，并且第二组电极260中的电极(诸如电极260a-260f)彼此间隔开。
75.第一组电极258中的电极相对于同一导管250上的其他电极的空间关系和定向、以及第二组电极260中的电极相对于同一导管250上的其他电极的空间关系和定向是已知的或可被确定的。在实施例中，第一组电极258中的电极相对于同一导管250上的其他电极的
空间关系和定向、以及第二组电极260中的电极相对于同一导管250上的其他电极的空间关系和定向是可变的，其中导管250的远端262可以延伸和缩回，这改变了电极258和260的空间关系和定向。在一些实施例中，一旦导管250被部署，在同一导管250上的第一组电极258中的电极的空间关系和定向、以及第二组电极260中的电极的空间关系和定向是恒定的。
76.至于电场，在实施例中，第一组电极258中的每个电极和第二组电极260中的每个电极可以被选择为阳极或阴极，使得电场可以在第一组电极258和第二组电极260中的任意两个或更多个电极之间被建立。此外，在实施例中，第一组电极258中的电极组和第二组电极260中的电极组可以被选择为阳极或阴极，使得电场可以在第一组电极258和第二组电极260中任意两组或更多组电极之间被建立。
77.如图2b所示，第一组电极258中的一个或多个电极被选择为阴极，并且第二组电极260中的一或多个电极被选择为阳极。此外，在实施例中，第一组电极258中的一个或多个电极可以被选择为阴极，并且第一组电极258中的另外一个或多个电极可以被选择为阳极。此外，在实施例中，第二组电极260中的一个或多个电极可以被选择为阴极，并且第二电极组260中的另外一个或多个电极可以被选择为阳极。通过使用导管250和周围组织的特性，电穿孔控制台130可以确定导管250可产生的各种电场的模型。
78.图3是示出了根据本公开主题内容的实施例的邻近患者心脏中的心脏组织302的电穿孔导管300。心脏组织302包括心内膜组织304和心肌组织306，其中心内膜组织304和心肌组织306中的至少一些可能需要被消融，诸如通过不可逆电穿孔进行消融。在实施例中，心脏组织302是患者20的心脏30的一部分。
79.电穿孔导管300适于对心脏组织302执行不可逆电穿孔。电穿孔导管300包括导管轴308和在导管轴308的远端312处被连接到导管轴308的篮或花键310。导管篮310包括设置在导管篮310的圆周处的第一组电极314和设置在导管篮310的远端318附近的第二组电极316。第一组电极314中的每个电极和第二组电极316中的每个电极被配置为导电并可操作地连接到电穿孔控制台130。在实施例中，第一组电极314和第二组电极316中的一个或多个电极包括金属。在实施例中，电穿孔导管300和电极314和316类似于本文先前描述的导管200和电极208和210，并且在实施例中电穿孔导管300和电极312和316类似于本文先前所描述的导管250和电极258和260。
80.电穿孔导管300和电极314和316可操作地连接到电穿孔控制台130，其中控制台130被配置为向电极314、316提供电脉冲以产生可通过不可逆电穿孔消融心脏组织302的电场。由导管300提供给心脏组织302的电场的剂量(包括电场强度和被施加到心脏组织302的时间长度)确定心脏组织302是否被消融。
81.例如，大约400伏/厘米(v/cm)的电场强度被认为足够大以通过不可逆电穿孔消融心脏中的心脏组织302，包括心肌组织306。然而，需要1600v/cm或更高的电场强度以通过不可逆电穿孔来消融或杀死组织，诸如红细胞、血管平滑肌、内皮组织和神经组织。此外，心脏中心脏组织302的可逆电穿孔可以用200-250v/cm的电场强度来完成。
82.控制台130被配置为向目标组织302提供电场的剂量，用于消融或可逆电穿孔。控制台130向导管300上的电极314和316提供不同长度和幅度的电脉冲。电脉冲可以以连续的脉冲流或多个、单独的脉冲串提供。感兴趣的脉冲参数包括脉冲的数量、脉冲的占空比、脉冲串的间隔、脉冲的电压或幅度(包括峰值电压)以及电压的持续时间。为了以组织302为目
标，控制台130选择电极314和316中的两个或更多个电极，并向所选电极提供脉冲，以在所选电极之间生成电场，如图3中的箭头所指示的。
83.为了规划通过不可逆电穿孔的消融，在选择电极314和316中的电极进行刺激之前，电穿孔导管300在心脏中的位置(包括电极314、316相对于心脏组织302的位置)需要被知道或确定。导管300上的最适合于通过电穿孔来消融心脏组织302(包括对靶向表面组织(诸如心内膜组织304)和靶向较深组织(诸如心肌组织306)的消融)的电极可以被选择以提供电场。电脉冲被确定以在所选电极之间产生电场，从而通过不可逆电穿孔来消融组织302。电场的剂量参数包括电场强度和电场被施加到组织320的时间长度。
84.为了帮助规划和改进通过电穿孔消融的规划程序，控制台130被配置为：在导管300已被插入患者体内之后，确定电极314和316在患者体内相对于心脏组织302的位置；对可由导管300上的电极314和316的不同组合生成的电场进行建模；确定患者体内导管300附近或周围的心脏组织302的特性；确定将受到或可以受到电场影响的心脏组织302的表面积和深度，包括确定心脏组织302的不同部分中的电场强度；生成感兴趣的电场的图形表示；并将电场的图形表示叠加在心脏的解剖图上。在实施例中，可以基于被选定用于消融的电极和矢量来动态更新所显示的电场。此外，在实施例中，所显示的电场可以基于可选择参数(诸如电压振幅)的变化来动态更新。
85.在实施例中，控制台130从eam系统70接收信息以显示心脏的解剖图并确定电极314和316在患者体内相对于心脏组织302的位置。在实施例中，eam系统70生成心脏的解剖图，并利用导管300的位置信息生成并经由显示器92显示详细的心脏的心室的三维几何解剖图或表示，以及包括电极314和316相对于心脏组织302的位置的导管300。在一些实施例中，eam系统70生成心脏的解剖图，并利用导管300的位置信息以及由例如电穿孔导管105或单独的标测导管(未示出)获取的心电活动，以生成并经由显示器92显示心室的详细三维几何解剖图以及其中感兴趣的心电活动被叠置在几何解剖图上的电解剖图。
86.在实施例中，控制台130基于导管300的特性对可由导管300上的电极314和316的不同组合生成的电场进行建模。这些特性可以包括导管的类型，诸如在被打开后具有恒定轮廓的篮形导管和具有可变轮廓(取决于花键的扩张和收缩)的花键导管；导管的形状因素，诸如球囊导管、篮形导管和花键导管；电极的数量和导管上电极的电极间间距；导管上的电极相对于导管上的其他电极的空间关系和定向；制成电极的材料类型；以及电极的形状。
87.在实施例中，可由花键导管上的电极(诸如花键导管250上的电极258和260)生成的电场取决于导管250的延伸和缩回而动态变化。因此，在实施例中，控制台130对相对于导管250的延伸和缩回以及电极258和260的动态变化位置的花键导管250的电场进行建模。在实施例中，确定来自电极314和316的不同组合的电场可以在实时的基础上完成，其中导管300的位置和电极314、316的位置由诸如eam系统70的系统监测。
88.在实施例中，控制台130通过向导管300上的电极314和316提供电信号和/或通过导管300或另一导管上的其他电极提供电信号，并测量周围心脏组织302的电导/阻抗和/或其他属性，来确定导管300周围心脏组织的特性。在实施例中，控制台130可以从eam系统70或其他源接收关于导管300附近或周围的心脏组织302的特性的信息。在实施例中，控制台130可以从其他来源(诸如来自心脏计算机断层(ct)扫描、磁共振成像(mri)扫描和/或超声
扫描)接收关于导管300附近或周围的心脏组织302的特性的信息。这为控制台130提供了信息以显示组织厚度，以及组织厚度有多少将受到感兴趣电场的影响。在实施例中，除了eam数据之外，控制台130还可以利用来自心脏ct扫描、mri和/或超声的信息来创建显示。
89.控制台130确定心脏组织302的表面积和深度，它们将受到或可以受到由电极314和316的不同组合产生的不同电场的感兴趣电场的影响。这包括使用不同的脉冲确定心脏组织302的不同部分中的电场强度。在确定受影响的心脏组织302的表面积和深度时，控制台130可以考虑不同长度和幅度的电脉冲，其中脉冲可以是连续的脉冲流或多个、单独的脉冲串，或者以其他方式构成。感兴趣的脉冲参数包括脉冲的数量、脉冲的占空比、脉冲串的间隔、脉冲的电压或幅度(包括峰值电压)以及电压的持续时间。
90.根据该信息，控制台130生成感兴趣电场的图形表示，并将该电场的图形显示叠加在心脏解剖图上，这被显示在显示器(诸如显示器92)上。要被显示的感兴趣电场可以由控制台130基于要被消融的心脏组织302的参数自动选择和/或由用户基于要被消融的心脏组织302的量而手动选择。在实施例中，图形表示和解剖图是三维表示。在实施例中，控制台130和/或eam系统70可以更新被显示在解剖图上的心电图信息，以指导用户和/或控制台130选择要被用于电穿孔中的电场，包括电场强度。
91.在实施例中，控制台130被配置为在解剖图上以图形方式描绘电场与心脏组织302相交的地方。在实施例中，控制台130被配置为用场强信息标记解剖图。在实施例中，控制台130被配置为用电压阈值来标记电场的图形描绘和解剖图，诸如对于可逆电穿孔为200-250v/cm，对于不可逆电穿孔为400v/cm，以及对于极端或最大阈值为1000v/cm。
92.图4a-4d是示出了根据本公开主题内容的实施例的可以在电场的图形表示在解剖图上的叠加中显示的图形表示。在实施例中，控制台130被配置为在显示器92上在电场的图形表示在解剖图上的叠加中显示这些和其他图形表示。在一些实施例中，控制台130被配置为在电场的图形表示在解剖图上的叠加中在不显示厚度的情况下仅显示三维表面。
93.图4a-4d中的每一个示出了邻近患者心脏中的心脏组织302的电穿孔导管300，其中心脏组织302包括心内膜组织304和心肌组织306。电穿孔导管300包括导管轴308和被连接到导管轴308的篮310。此外，如前所述，导管310包括设置在导管篮310的圆周处的第一组电极314和设置在邻近导管篮310的远端318的第二组电极316。
94.图4a是示出了根据本公开主题内容的实施例的在电场的图形表示在解剖图上的叠加中的电场线400和电场强度阈值线402和404的图。显示在显示器92上的电场线400在第一组电极314和第二组电极316之间延伸。离电极314和316较近的电场线400较密或较靠近在一起，指示电场较强，而离电极314、316较远的电场线400较远，指示电场较弱。在实施例中，电场线400的分辨率可以是用户可选择的。此外，在实施例中，电场可以使用不同的颜色和最小/最大场强值来显示。
95.电场强度阈值线402和404向用户提供了距电极314和316不同距离处的电场强度的指示。使用该信息，用户可以以心脏组织302为目标以进行通过不可逆电穿孔的消融，和/或在实施例中，用户可以以心肌组织302为目标以进行可逆电穿孔程序。如图所示，在实施例中，电场强度阈值线402和404可以是粗线或更宽的线。在实施例中，电场强度阈值线402和404可以是与预测场强的不确定性相关的粗线或更宽的线。在实施例中，电场强度阈值线402和404可以被用于指示电压阈值，诸如对于可逆电穿孔为200-250v/cm，对于不可逆电穿
孔为400v/cm，并且极端或最大阈值为1000v/cm。
96.在实施例中，电场强度阈值线402指示电场强度为400v/cm，该电场强度被认为足够大以通过不可逆电穿孔来消融包括心肌组织306在内的心脏组织302。通过查看心脏解剖图上的电场强度阈值线402，以及更靠近电极314和316的电场线400的密度增加，用户可以确定电场阈值线402和电极314与316之间的心脏组织302将或能够通过不可逆电穿孔进行消融。此外，在实施例中，电场强度阈值线404指示电场强度为200v/cm，这向用户提供心脏组织302的可逆电穿孔极限的指示。
97.在一些实施例中，由于1600v/cm或更大的电场强度将通过不可逆电穿孔进行消融或杀死组织，诸如红细胞、血管平滑肌、内皮组织和神经组织，因此在显示器92上提供最大或极端电场强度阈值线，以警告用户电场强度过大。
98.图4b是示出了根据本公开主题内容的实施例的电场的图形表示在解剖图上的叠加中的给定电场强度(诸如400v/cm)下的电场与心脏组织302的交点410的图。解剖图上电场与心脏组织302的交点410提供了将在或能够在心脏组织302中创建的病变的大小的指示。此外，在实施例中，图形表示中的粗线412标记或指示将受电场影响的心内膜组织304的表面积。
99.在实施例中，交点410可以与心脏解剖结构的三维图像(诸如ct、mri或超声图像)组合，以提供临界或给定电场强度下的病变深度的三维图像。当然，病变大小，包括病变的面积和深度，基于施加到导管300的电极314和316的电脉冲的不同脉冲参数而改变。
100.图4c是示出根据本公开主题内容的实施例的电场的图形表示在解剖图上的叠加中的预测的可逆电穿孔区域420和预测的不可逆电穿孔区域422的图。在实施例中，预测的区域420和422是基于使用电极314和316中的选定电极将产生或可能产生的电场的模型以及基于施加到选定电极的各种电脉冲的仿真来确定的。其中，预测区域420和422的面积和深度取决于施加到导管300的电极314和316的电脉冲的不同脉冲参数而变化。
101.电场强度阈值线424和426限定了预测的可逆电穿孔区域420。在实施例中，电场强度阈值线424指示200v/cm，并且电场强度阈线426指示250v/cm。
102.电场强度阈值线428和心内膜组织304边界限定了预测的不可逆电穿孔区域422。在实施例中，电场强度阈值线428指示电场强度为400v/cm。
103.图4d是示出根据本公开主题内容的实施例的电场的图形表示在解剖图上的叠加中的先前在心脏组织302中创建的病变430与电场线432相交的示意图。
104.在一些实施例中，可以在初始标测过程中和/或消融后将导管300周围的心脏组织302的局部复杂组织阻抗值添加到解剖图中。这些局部复杂组织阻抗值可被用于指示底层组织基质，包括存活和患病的心肌、纤维化、静脉组织、炎症和先前消融的心脏组织302。这对于预测可逆和不可逆电穿孔区域是有用的，因为局部复杂组织阻抗影响局部电场。
105.在本公开的另一方面，可以创建设定点以提供相对于导管300和周围心脏组织302的解剖结构的恒定临界电场大小和/或深度。在实施例中，控制台130被配置为响应于动态测量的周围心脏组织302中的阻抗变化和/或导管300的形状以及电极314和316的位置的变化而动态更改或建议手动更改电压振幅和/或其他脉冲参数，以提供恒定的临界电场大小、深度和/或位置。
106.图5是根据本公开主题的实施例的规划通过不可逆电穿孔的消融的方法。该方法
是关于导管300描述的，然而，在该方法中任何合适的电穿孔导管可以被使用。此外，在实施例中，控制台130和/或eam 70被配置或可以被配置为提供本方法的各个步骤的功能。
107.在500处，该方法包括在导管300已被插入患者后，确定电极314和316在患者体内相对于心脏组织302的位置，并且在502处，该方法包括确定患者体内导管300附近或周围的心脏组织302的特性。
108.在504处，该方法包括对可由导管300上的电极314和316的不同组合生成的电场进行建模。此外，在一些实施例中，该方法包括选择电极314和316中的看起来最适合于通过电穿孔对靶向心脏组织302进行消融(包括消融靶向的表面组织和更深组织)的电极。在实施例中，这包括提供用户输入，如电压振幅。
109.在506处，该方法包括确定将受到或可以受到电场影响的心脏组织302的表面积和深度，包括确定心脏组织302的不同部分中的电场强度。在实施例中，这包括确定用于在所选电极之间产生电场的电脉冲，以通过不可逆电穿孔来消融心脏组织302。此外，在实施例中，这包括确定电场的剂量参数，诸如电场强度和电场将被施加到心脏组织302的时间长度。
110.在508处，该方法包括由控制器(诸如控制台130)并基于电场的模型生成能够使用导管300上的选定电极产生的电场的图形表示。在实施例中，该方法包括基于导管300的特性、导管300在患者体内的地点或位置以及患者中导管300周围的心脏组织302的特性来生成电场的图形表示。
111.在510处，该方法包括在诸如显示器92的显示器上显示电场的图形表示和患者的解剖图，其可被用于帮助在输送能量之前规划通过电穿孔的消融。在实施例中，这包括在心脏的解剖图上叠加感兴趣电场的图形表示。在实施例中，显示图形表示包括显示电场强度，该电场强度基于要被提供给电极314和316的选定电极的电脉冲的电脉冲参数。
112.在实施例中，图形表示可以包括显示以下一个或多个：在解剖图上的电场的图形表示中显示电场线、在解剖图上的电场的图形表示中显示电场强度阈值线、显示电场强度阈值线与周围组织相交所处位置的标记，显示预测的可逆电穿孔区域，显示预测的不可逆电穿孔区域，显示电场与先前创建的病变相交所处位置的标记，以及在解剖图上显示预测的病变。
113.此外，在实施例中，该方法包括：由控制器基于导管相对于周围组织的地点变化、导管的变化、要被提供给导管的电极的脉冲参数的变化；以及周围组织的测量阻抗值的变化中的一个或多个而动态地改变电场的图形表示。
114.在不脱离本公开的范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，虽然上面描述的实施例涉及特定特征，但本公开的范围还包括具有不同特征组合的实施例和不包括所有描述的特征的实施例。因此，本公开的范围旨在包括落入权利要求范围内的所有这样的替代、修改和变化，连同其所有等同物。