消融電極與組織接觸的檢測(cè)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種方法包括將具有時(shí)變功率的射頻(RF)信號(hào)從體內(nèi)探頭傳遞到探頭的附近的組織，以便消融組織。測(cè)量探頭的附近的溫度。通過將測(cè)量的溫度與根據(jù)RF信號(hào)的時(shí)變功率及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn)行比較，做出關(guān)于探頭是否與組織接觸的判斷。
【專利說明】消融電極與組織接觸的檢測(cè)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般涉及侵入式醫(yī)療，并且具體地涉及對(duì)醫(yī)用探頭和組織之間的接觸的檢 測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002] 微創(chuàng)心內(nèi)消融是用于各種類型的心律失常的治療選擇。為了實(shí)施此類治療，醫(yī)生 通常通過血管系統(tǒng)將導(dǎo)管插入到心臟中來使導(dǎo)管的遠(yuǎn)端在異常電活動(dòng)的區(qū)域中與心肌組 織接觸，并且接著對(duì)遠(yuǎn)端處或遠(yuǎn)端附近的一個(gè)或多個(gè)電極通電以便產(chǎn)生組織壞死。
[0003] 用于心內(nèi)消融治療的許多系統(tǒng)是可商購(gòu)獲得的，諸如由Biosense Webster Inc. (Diamond Bar，California)提供的CART0?系統(tǒng)。CARTO跟蹤導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置和操作參數(shù) 并且將此信息以電子方式顯示在三維（3D)解剖心臟標(biāo)測(cè)圖上。
[0004] 其公開內(nèi)容以引用方式并入本文的美國(guó)專利8, 206, 380描述一種用于測(cè)量由探 頭施加在組織上的接觸力的方法，所述探頭用于加熱組織并包含連接至輻射計(jì)的天線，所 述輻射計(jì)的輸出讀數(shù)指示在被探頭接觸的組織的深處的溫度。該方法包括：顯示輻射計(jì)的 輸出讀數(shù)，向探頭施加足夠的功率以將組織加熱到選擇的不會(huì)使組織致死的第一溫度，移 動(dòng)探頭使其與組織接觸，觀察當(dāng)探頭與組織接觸時(shí)出現(xiàn)的顯示的溫度讀數(shù)的增大，以及朝 組織推進(jìn)探頭直到顯示的溫度讀數(shù)達(dá)到與選擇的組織接觸力對(duì)應(yīng)的值。在組織中的探頭位 置已經(jīng)穩(wěn)定之后，可增大施加到探頭的功率以將組織加熱到所選擇的使組織致死的第二溫 度并保持該溫度至一段足以消融組織的時(shí)間，之后將組織加熱減弱至亞致死溫度。
[0005] 美國(guó)專利申請(qǐng)公開2012/0136348,其公開內(nèi)容以引用方式并入本文，描述一種醫(yī) 療方法、醫(yī)療器件以及醫(yī)療系統(tǒng)，包括推進(jìn)醫(yī)療器件的消融元件與被治療的組織接觸，選擇 能量的功率水平以消融組織，將選擇的功率水平的能量傳遞到消融元件，確定消融元件是 否與組織連續(xù)接觸，并且當(dāng)消融元件停止與組織連續(xù)接觸時(shí)減小選擇的功率水平。
[0006] PCT國(guó)際公開W0/9840023,其公開內(nèi)容以引用方式并入本文，描述一種用于消融 身體內(nèi)的組織的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有：提供不損壞身體組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的能量水平的能量源、 聯(lián)接到能量源的導(dǎo)管，該導(dǎo)管具有電極；并且將用于感測(cè)電極的溫度同時(shí)也感測(cè)不損壞身 體組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的能量的量的裝置傳遞到電極，該感測(cè)裝置聯(lián)接到導(dǎo)管并且聯(lián)接到能 量源，其中可確定電極接觸心臟組織的程度（例如，無接觸、適度接觸、良好接觸或極好接 觸）。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本文所述的本發(fā)明的實(shí)施例提供一種方法，該方法包括將具有時(shí)變功率的射頻 (RF)信號(hào)從體內(nèi)探頭傳遞到探頭的附近的組織以便消融組織。測(cè)量探頭的附近的溫度。通 過將所測(cè)量的溫度與根據(jù)RF信號(hào)的時(shí)變功率而及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn)行比較來做出關(guān)于 探頭是否與組織接觸的判斷。
[0008] 在一些實(shí)施例中，將所測(cè)量的溫度與溫度閾值進(jìn)行比較包括根據(jù)RF信號(hào)的功率 的四次方根設(shè)定溫度閾值。在其它實(shí)施例中，該方法包括基于當(dāng)探頭與組織接觸時(shí)聯(lián)結(jié)所 測(cè)量的溫度和功率的四次方根的第一系數(shù)，以及當(dāng)探頭未與組織接觸時(shí)聯(lián)結(jié)所測(cè)量的溫度 和功率的四次方根的第二系數(shù)，在所測(cè)量的溫度和RF信號(hào)的功率的四次方根之間設(shè)定比 例系數(shù)。
[0009] 在一些實(shí)施例中，設(shè)定比例系數(shù)包括將比例系數(shù)指定為第一系數(shù)和第二系數(shù)的平 均值。在其它實(shí)施例中，該方法包括將探頭是否與組織接觸的指示輸出給操作者。在其它 實(shí)施例中，判斷探頭是否與組織接觸包括僅當(dāng)RF信號(hào)的功率高于預(yù)定水平時(shí)將所測(cè)量的 溫度與的溫度閾值進(jìn)行比較。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本文另外提供包括信號(hào)發(fā)生器和處理器的設(shè)備。該信號(hào)發(fā) 生器被配置成將具有時(shí)變功率的射頻（RF)信號(hào)傳遞給體內(nèi)探頭，用于施加到探頭的附近 的組織以便消融組織。該處理器被配置成接收探頭的附近的溫度的測(cè)量，并通過將所測(cè)量 的溫度與根據(jù)RF信號(hào)的時(shí)變功率而及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn)行比較來判斷探頭是否與組織 接觸。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本文另外提供一種計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)有程序指令 的非暫態(tài)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令當(dāng)在將具有時(shí)變功率的射頻（RF)信號(hào)從體內(nèi)的探 頭傳遞到組織以便消融所述組織的消融系統(tǒng)中被處理器讀取時(shí)導(dǎo)致處理器測(cè)量探頭的附 近的溫度，并且通過將所測(cè)量的溫度與根據(jù)RF信號(hào)的時(shí)變功率而及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn) 行比較來判斷探頭是否與組織接觸。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本文另外提供一種設(shè)備，該設(shè)備包括處理器和用于與消融 系統(tǒng)連通的接口，該消融系統(tǒng)將具有時(shí)變功率的射頻（RF)信號(hào)從體內(nèi)的探頭傳遞到探頭 的附近的組織以便消融組織。該處理器被配置成接收探頭的附近的溫度的測(cè)量，并通過將 所測(cè)量的溫度與根據(jù)RF信號(hào)的時(shí)變功率而及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn)行比較來判斷探頭是否 與組織接觸。
[0013] 結(jié)合附圖，通過以下對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說明，將更全面地理解本發(fā)明，其中：

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例操作的心臟的標(biāo)測(cè)和消融系統(tǒng)的示意性圖示；
[0015] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示意性地示出用于確定消融電極組織接觸的信號(hào)波 形的圖表；并且
[0016] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示意性地示出用于確定消融電極組織接觸的方法的 流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 鐘述
[0018] 在射頻（RF)消融手術(shù)中，體內(nèi)探頭通過患者的身體被引導(dǎo)進(jìn)入器官或腔體中。探 頭的遠(yuǎn)端包括消融電極，RF能量通過該消融電極被施加到與探頭接觸的組織，誘導(dǎo)組織的 局部壞死。為正確執(zhí)行消融，驗(yàn)證探頭是否確實(shí)與組織物理接觸很重要。
[0019] 本文所描述的本發(fā)明的實(shí)施例提供用于驗(yàn)證消融探頭是否與組織接觸的方法和 系統(tǒng)。在本發(fā)明所公開的技術(shù)中，處理器測(cè)量在探頭遠(yuǎn)側(cè)末端處的溫度，并將所測(cè)量的溫度 與閾值溫度進(jìn)行比較。如果所測(cè)量的溫度超過閾值溫度，則處理器確定探頭與組織物理接 觸。如果所測(cè)量的溫度低于閾值溫度，則處理器確定無物理接觸。處理器輸出"接觸/無接 觸"指示給手術(shù)的操作者。
[0020] 在本發(fā)明所公開的實(shí)施例中，閾值溫度取決于所施加的消融信號(hào)的功率水平。因 此，閾值溫度隨時(shí)間變化，通常隨著消融功率在手術(shù)期間的增加而增加。在示例性實(shí)施例 中，所測(cè)量的溫度可以根據(jù)斯忒藩-玻耳茲曼定律建模為與消融功率的四次方根成正比。 在該模型中，比例系數(shù)根據(jù)探頭與組織接觸與否而不同。在該實(shí)施例中，閾值溫度在兩個(gè)可 能的建模溫度（假設(shè)接觸和假設(shè)無接觸）之間設(shè)定。

【具體實(shí)施方式】 [0021]
[0022] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例操作的心臟的標(biāo)測(cè)和消融系統(tǒng)20的示意性圖示。系 統(tǒng)20可基于例如上述CARTO系統(tǒng)，其中對(duì)系統(tǒng)軟件有合適增加。系統(tǒng)20包括體內(nèi)探頭，諸 如導(dǎo)管24,以及控制臺(tái)34。通常，導(dǎo)管24用于患者30的心臟26的一個(gè)或多個(gè)腔室中心律 失常的消融部位。而且作為另外一種選擇，導(dǎo)管24或其它合適的探頭可用于在心臟或其它 身體器官中的其它治療目的。
[0023] 操作者22,諸如心臟病專家，通過患者30的血管系統(tǒng)插入導(dǎo)管24,使得導(dǎo)管的遠(yuǎn) 端進(jìn)入心臟26的腔室。操作者22推進(jìn)導(dǎo)管，使得在導(dǎo)管的遠(yuǎn)端的電極28在期望的消融位 點(diǎn)接觸心內(nèi)膜組織。導(dǎo)管24通常由合適的連接器在其近端連接到控制臺(tái)34,并且具體地連 接到射頻（RF)發(fā)生器36,其產(chǎn)生射頻能量以用于經(jīng)由導(dǎo)管24傳輸?shù)诫姌O28。操作者22 致動(dòng)RF發(fā)生器36以在心臟中心律失常的可疑部位消融組織。
[0024] 接近導(dǎo)管24的遠(yuǎn)端的溫度傳感器（未示出），諸如熱電偶，測(cè)量遠(yuǎn)端處的溫度。在 控制臺(tái)34中的信號(hào)處理器40處理熱電偶電信號(hào)并且被配置成使用如將在后面描述的本文 所教導(dǎo)的實(shí)施例來確定遠(yuǎn)端是否與組織接觸。
[0025] 處理器40還可被配置成執(zhí)行其它功能，諸如在身體的腔體內(nèi)的導(dǎo)管跟蹤。在示例 性實(shí)施例中，系統(tǒng)20包括由信號(hào)源38驅(qū)動(dòng)的磁場(chǎng)發(fā)生器32。處理器40接收來自裝配在導(dǎo) 管24的遠(yuǎn)端中的磁定位傳感器的跟蹤信號(hào)，諸如在如前面引用的CARTO系統(tǒng)中使用的。
[0026] 在一些實(shí)施例中，導(dǎo)管24可被配置具有遠(yuǎn)端附近的孔以允許沖洗液的流動(dòng)，諸如 鹽水溶液，以例如在消融手術(shù)期間施加 RF信號(hào)后冷卻組織-電極接口。
[0027] 在控制臺(tái)34中的處理器40通常包括通用計(jì)算機(jī)處理器，具有合適前端和接口電 路，其用于接收來自導(dǎo)管24的信號(hào)并用于控制和接收來自控制臺(tái)34的其它組件的輸入。處 理器40可在軟件中編程以執(zhí)行本文所述的功能。該軟件可通過網(wǎng)絡(luò)以電子形式下載到處 理器40,例如，作為另外一種選擇或除此之外，其可以在有形的、非暫態(tài)性介質(zhì)，諸如光學(xué)介 質(zhì)、磁介質(zhì)或電子存儲(chǔ)介質(zhì)上提供。而且作為另外一種選擇或除此之外，處理器40的一些 或全部功能可以由專用或可編程的數(shù)字硬件組件執(zhí)行。
[0028] 基于從導(dǎo)管24和系統(tǒng)20的其它組件中接收到的信號(hào)，處理器40驅(qū)動(dòng)顯示器42 以向操作者22呈現(xiàn)心臟26的三維（3D)標(biāo)測(cè)圖44和在消融期間導(dǎo)管是否與心臟組織接觸 的指示。接觸狀態(tài)指示可以直接在標(biāo)測(cè)圖44(顯示在顯示器42上的文本）上顯示給操作 者，或通過任何其它合適的方法來通知操作者消融電極接觸狀態(tài)?？捎蓪?dǎo)管24和由系統(tǒng)20 的其它元件測(cè)量的以及在顯示器42上顯示的其它參數(shù)可以包括例如心臟組織的電阻抗、 局部溫度、以及通過導(dǎo)管傳遞的RF功率。
[0029] 檢測(cè)消融電極與鉬織的接觸
[0030] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，導(dǎo)管24使用消融電極28附近的溫度傳感器（未示出）來 測(cè)量其遠(yuǎn)側(cè)末端的溫度。處理器40將所測(cè)量的溫度與閾值溫度進(jìn)行比較，這取決于下面要 描述的施加到消融電極28的RF功率。處理器40然后基于該比較確定消融電極28是否與 組織物理接觸。
[0031] 例如，如果處理器40評(píng)估所測(cè)量的溫度高于閾值溫度，則處理器40發(fā)送在該手術(shù) 期間消融電極28與組織接觸的指示給操作者22,并且反之亦然。（術(shù)語(yǔ)"閾值溫度"和"溫 度閾值"在本文中互換使用。）
[0032] 當(dāng)RF功率施加到消融電極28時(shí)，在探頭-組織接口處的溫度上升取決于例如圍 繞電極28的流體和組織的熱性質(zhì)和幾何形狀。溫度上升受正被消融的組織的熱特性、組織 和電極28的區(qū)域中的血液、以及施加到電極-組織接口的任何沖洗液的影響。當(dāng)消融電極 28與組織接觸或不接觸時(shí)，在電極-組織接口處的環(huán)境是不同的。
[0033] 在手術(shù)治療期間，輸入至消融電極28的以瓦特為單位的功率P是已知的度量。P 是大約由消融電極28輻射的功率，其通過斯忒藩-玻耳茲曼方程與電極-組織接口的絕對(duì) 溫度T有關(guān)。當(dāng)消融電極28與組織接觸時(shí)，斯忒藩-玻耳茲曼方程由下式給出：
[0034] (I)P = Ac · T4
[0035] 相似地，當(dāng)消融電極28未與組織接觸時(shí)，斯忒藩-玻耳茲曼方程由下式給出：
[0036] ⑵ p = Anc · T4
[0037] 在方程⑴和方程（2)中的^andAic是常數(shù)，其取決于斯忒藩常數(shù)以及電極-組 織接口的有效面積和電極的比輻射率ε。A c表示當(dāng)探頭假設(shè)與組織接觸時(shí)聯(lián)結(jié)功率和溫 度的常數(shù)，并且An。表示當(dāng)無接觸時(shí)聯(lián)結(jié)功率和溫度的常數(shù)。
[0038] 在電極-組織接口處的溫度可以由設(shè)置在導(dǎo)管24的遠(yuǎn)端處的溫度傳感器來測(cè)量。 在一些實(shí)施例中，溫度傳感器包括結(jié)合到消融電極中的一個(gè)或多個(gè)熱電偶，使得溫度T為 來自所述一個(gè)或多個(gè)熱電偶的電輸出的平均值。
[0039] 方程⑴和方程（2)可以改寫為：

【權(quán)利要求】
1. 一種方法，包括： 將具有時(shí)變功率的射頻（RF)信號(hào)從體內(nèi)探頭傳遞到所述探頭的附近的組織以便消融 所述組織； 測(cè)量所述探頭的所述附近的溫度；以及 通過將所測(cè)量的溫度與根據(jù)所述RF信號(hào)的所述時(shí)變功率而及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn)行 比較來判斷所述探頭是否與所述組織接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所測(cè)量的溫度與所述溫度閾值進(jìn)行比較包括根 據(jù)所述RF信號(hào)的所述功率的四次方根設(shè)定所述溫度閾值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括基于當(dāng)所述探頭與所述組織接觸時(shí)聯(lián)結(jié)所測(cè)量的 溫度和所述功率的所述四次方根的第一系數(shù)，以及當(dāng)所述探頭未與所述組織接觸時(shí)聯(lián)結(jié)所 測(cè)量的溫度和所述功率的所述四次方根的第二系數(shù)，在所測(cè)量的溫度和所述RF信號(hào)的所 述功率的所述四次方根之間設(shè)定比例系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中設(shè)定所述比例系數(shù)包括將所述比例系數(shù)指定為所 述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)的平均值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述探頭是否與所述組織接觸的指示輸出給 操作者。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中判斷所述探頭是否與所述組織接觸包括僅當(dāng)所述 RF信號(hào)的所述功率高于預(yù)定水平時(shí)將所測(cè)量的溫度與所述溫度閾值進(jìn)行比較。
7. -種設(shè)備，包括： 信號(hào)發(fā)生器，其被配置成將具有時(shí)變功率的射頻（RF)信號(hào)傳遞至體內(nèi)探頭，用于施加 到所述探頭的附近的組織，以便消融所述組織；以及 處理器，其被配置成接收所述探頭的所述附近的溫度的測(cè)量，并通過將所測(cè)量的溫度 與根據(jù)所述RF信號(hào)的所述時(shí)變功率而及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn)行比較來判斷所述探頭是否 與所述組織接觸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置成根據(jù)所述RF信號(hào)的所述功率 的四次方根來設(shè)定所述溫度閾值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置成基于當(dāng)所述探頭與所述組織 接觸時(shí)聯(lián)結(jié)所測(cè)量的溫度和所述功率的所述四次方根的第一系數(shù)，以及當(dāng)所述探頭未與所 述組織接觸時(shí)聯(lián)結(jié)所測(cè)量的溫度和所述功率的所述四次方根的第二系數(shù)，在所測(cè)量的溫度 和所述RF信號(hào)的所述功率的所述四次方根之間設(shè)定比例系數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置成將所述比例系數(shù)設(shè)定為所 述第一系數(shù)和所述第二系數(shù)的平均值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置成將所述探頭是否與所述組 織接觸的指示輸出給操作者。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置成僅當(dāng)所述RF信號(hào)的所述功 率高于預(yù)定水平時(shí)將所測(cè)量的溫度與所述溫度閾值進(jìn)行比較。
13. -種計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)程序指令的非暫態(tài)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令當(dāng) 在將具有時(shí)變功率的射頻（RF)信號(hào)從體內(nèi)探頭傳遞到組織以便消融所述組織的消融系統(tǒng) 中被處理器讀取時(shí)，導(dǎo)致所述處理器測(cè)量所述探頭的附近的溫度，并且通過將所測(cè)量的溫 度與根據(jù)所述RF信號(hào)的所述時(shí)變功率而及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn)行比較來判斷所述探頭是 否與所述組織接觸。
14. 一種設(shè)備，包括： 用于與消融系統(tǒng)連通的接口，所述消融系統(tǒng)將具有時(shí)變功率的射頻（RF)信號(hào)從體內(nèi) 探頭傳遞到所述探頭的附近的組織以便消融所述組織；以及 處理器，其被配置成接收所述探頭的所述附近的溫度的測(cè)量，并通過將所測(cè)量的溫度 與根據(jù)所述RF信號(hào)的所述時(shí)變功率而及時(shí)變化的溫度閾值進(jìn)行比較來判斷所述探頭是否 與所述組織接觸。
【文檔編號(hào)】A61B18/14GK104274240SQ201410332432
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】V.格里納 申請(qǐng)人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司