三维电生理学心脏模拟系统以及相关方法技术方案

技术编号:19013497 阅读:25 留言:0更新日期:2018-09-26 16:35
本发明专利技术题为“三维电生理学心脏模拟系统以及相关方法”。本发明专利技术公开了一种用于模拟医学规程的系统,所述系统包括:器官的物理模型,其包括传感器网;包括多个相机的相机系统,所述多个相机具有被引导到所述器官的物理模型处的重叠视野;用户输入装置,所述用户输入装置包括插入到所述器官的物理模型内的远侧端部;显示装置;以及耦合到所述传感器网、所述相机系统、所述用户输入装置和所述显示装置的模拟控制器,所述模拟控制器包括处理器和存储器,所述存储器存储指令,所述指令在被所述处理器执行时促使所述处理器:初始化所述器官的模拟;将所述器官的模拟的状态的表示显示在所述显示装置上;接收来自所述传感器网的接触数据;接收来自所述相机的图像;根据所述接触数据和所述图像计算所述用户输入装置的远侧端部在所述器官的物理模型内的位置;接收来自所述用户输入装置的用户输入;根据所述用户输入更新所述器官的模拟的状态;并且将所述更新的模拟的状态显示在所述显示装置上。

Three dimensional electrophysiology cardiac simulation system and related methods

The invention is entitled \three dimensional electrophysiological heart simulation system and related methods\. A system for simulating medical procedures is disclosed, comprising: a physical model of an organ, including a sensor network; a camera system comprising a plurality of cameras having overlapping views guided to the physical model of the organ; a user input device, the user input device package. The analog controller includes a processor and a memory that stores instructions that are coupled to the sensor network, the camera system, the user input device and the display device. When the processor is executed, the processor is prompted to initialize the simulation of the organ; display the representation of the simulated state of the organ on the display device; receive contact data from the sensor network; receive images from the camera; and calculate the user according to the contact data and the image. The position of the far end of the input device in the physical model of the organ; the reception of user input from the user input device; the update of the simulated state of the organ according to the user input; and the display of the updated simulated state on the display device.

【技术实现步骤摘要】
三维电生理学心脏模拟系统以及相关方法相关专利申请的交叉引用本专利申请要求2017年3月7日提交于美国专利商标局的美国临时专利申请号62/468,283的权益,该临时专利申请的公开内容以引用方式并入本文。
本专利技术的实施方案的各个方面整体涉及用以模拟侵入式医疗的执行过程的方法和装置,具体地讲,涉及心脏的物理模型和用于模拟医学规程期间的心脏的电生理特性的系统。
技术介绍
心律失常并且具体地讲心房纤颤一直为常见和危险的医疗疾病,在老年人中尤为如此。对于具有正常窦性心律的患者,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。对于心律失常的患者,心脏组织的异常区域不会像具有正常窦性心律的患者那样遵循与正常传导组织相关的同步搏动周期。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。之前已知这种异常传导发生于心脏的各个区域,诸如例如窦房(SA)结区域中、沿房室(AV)结和希氏束的传导通路或形成心室和心房心腔壁的心肌组织中。包括房性心律失常在内的心律失常可为多子波折返型,其特征在于分散在心房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之外,心律失常还可具有局灶性起源,诸如当心房中孤立的组织区域以快速重复的方式自主搏动时。因此,已开发出许多治疗心律失常的规程,包括导管消融方法。如图1A所示,已知的基于导管的电生理学标测和消融系统10提供患者22的心脏12的诊断性3-D电解剖标测图20,这种可视化可包括导管或探针14在患者体内的实时计算的位置和取向的可视化。所述系统还允许导管上的电极的供电以用于对所选择心脏组织进行治疗性地消融。所述系统已被开发以提供多个功能,包括(1)将心内解剖结构清晰地限定为3-D表示或解剖标测图20以显示在第一显示器27上,(2)记录和记载所采样的电描记图21以显示在第二显示器11上,(3)将从所记录的电描记图21编译的激活序列(或其他数据)显示在叠加在3-D解剖标测图20上的代表性的视觉标记或图像由此将其绘制成3-D电解剖标测图以显示在第一显示器27上,(4)实时地跟踪电极导管在心脏中的当前位置,并且(5)记录感兴趣位点诸如已施加RF能量的部位的精确位置。在一些实施方案中,所述系统通过将导管的精确表示投影到心脏的3-D表示20内来显示导管在心脏中的当前位置,并且还为3D表示20显示已施加RF能量的位置以指示因消融产生的消融灶的位置。由此,所述系统提供各种有效效果,包括例如最小化荧光镜透视检查期间的辐射曝光、增加靶向RF消融的精确性、以及需要重新消融的起搏位点的再采集。此类系统公开于2014年12月31日提交的名称为“SYSTEMANDMETHODFORVISUALIZINGELECTROPHYSIOLOGYDATA”的美国专利申请序列号14/587,964中,该专利申请的全部公开内容以引用方式并入本文。在两步骤规程(标测之后进行消融)中,将包含一个或多个电传感器的导管推进到心脏内以采集多个位置处的方位(例如,位置和取向)和电生理数据以用于产生3-D电解剖标测图。然后利用这些数据来选择目标区域,所述目标区域将通过对被放置成接触该目标区域的导管电极通电来进行消融。消融过程形成破坏不需要的电通路的非传导消融灶。系统10由系统控制器或控制台30管理,所述系统控制器或控制台30包括与存储器34连通的处理单元32,所述存储器34中存储了用于操作系统10的软件。在一些实施方案中,控制器30为包括处理单元32的计算机并且通常由设置系统10的参数的操作者24管理。在一些实施方案中,系统10包括RF消融模块50并且控制器30包括定位模块54以确定导管远侧末端的位置和取向。在一些实施方案中,系统10还包括力感测模块55以确定诸如在远侧末端接触组织表面时施加到导管远侧末端的力。处理单元32使用RF消融模块50来监视和控制消融参数,诸如经由导管上的电极施加的消融功率的水平。监视可通过本领域已知的任何合适的跟踪方法来实现。为了将从由导管感测的所记录心内电描记图21编译的激活序列(或其他数据)显示在第一显示器27上的3-D标测图上,3-D标测图20包括电激活标测图,所述电激活标测图被叠加在3-D解剖标测图上以绘制3-D电解剖标测图20。将此类标测图进行颜色编码以显示出电激活序列,所述电激活序列可显示出具有异常电活动的区域或位置。对于较简单的心律失常,操作者可仅参考显示在第二显示器11上的电描记图21,但对于较复杂的心律失常,3-D电解剖标测图20提供便利的和可用的视觉表示,所述视觉表示容易地显示出心脏解剖结构和心脏组织中的电传播。如图2所示,3-D电解剖标测图20包括叠加有表示局部激活时间(LAT)的图像的3-D解剖标测图,所述局部激活时间被颜色编码以针对心脏中的某个位置指示出标测导管的局部电描记图的起始时间与参考信号之间的间隔,其中红色(区域A)表示所记录的最早激活并且紫色(区域F)表示所记录的最晚激活。如图3、图3A和图3B所示,3-D电解剖标测图20包括表示消融灶的视觉标记,所述视觉标记表示已进行消融的位置。因为由消融产生的消融灶阻断电通路,所以在消融会话期间或之后采集的3-D电解剖标测图20中所示的颜色编码的LAT指示消融灶是否被适当地定位并且是否已成功地形成有效阻断、或者是否需要进一步的消融以形成另外的消融灶。尽管第二显示器11上的电描记图21可在消融会话期间或之后使用,但尤其是在涉及较复杂的心律失常的情况下,第一显示器27上的3-D标测图20为便利的和可用的。然后可根据美国专利6,226,542和6,301,496以及共同转让的美国专利6,892,091中公开的方法,利用控制台及其模块制备电激活标测图、解剖位置信息(即,导管远侧部分的信息)和其他功能图像,这些专利的全部公开内容以引用方式并入本文。一种包括系统的元件的商业产品为可购自BiosenseWebster,Inc.(Irwindale,CA91765)的CARTO、CARTOXP和/或3系统,其能够根据需要来执行导管的定位(位置和取向)并且产生心脏的3-D电解剖标测图。可通过施加热能来将例如通过电激活标测图评估而被确定为异常的区域作为目标并进行消融,例如通过使来自RF消融模块50的射频(RF)发生器25的射频电流穿过缆线37,所述缆线37将电流提供到包括位于远侧末端15处或附近的一个或多个消融电极17A的导管14,如图1B所示,从而将射频能量施加到目标组织。还可通过电缆37和导管电极将起搏信号和其他控制器信号从控制台30传送到心脏12。此外,电信号(例如,心内心电描记法或ECG信号)经由导管电极17A和/或17B从心脏12传送到控制台30。在系统10的一些实施方案中,ECG体表贴片(包括至少贴片38)附连到患者的身体。当导管电极17A正感测心内ECG信号时,ECG体表贴片38中的多个电极测量心脏和躯干之间的ECG信号,以提供用于由导管电极7A和/或17B测量的心内ECG信号的参考信号,所述参考信号被显示在第二显示器11上。然而,本专利技术的实施方案不仅限于此并且可在没有利用ECG身体表面贴片的前提下执行。作为控制台30的导管定位能力中的部分,根据本专利技术的一个实施方案,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟医学规程的系统,包括:器官的物理模型,其包括传感器网;用户输入装置,所述用户输入装置包括插入到所述器官的所述物理模型内的远侧端部;显示装置;以及模拟控制器,所述模拟控制器耦合到所述传感器网、所述用户输入装置和所述显示装置,所述模拟控制器包括处理器和存储器,所述存储器存储指令,所述指令在被所述处理器执行时促使所述处理器:初始化所述器官的模拟;将所述器官的所述模拟的状态的表示显示在所述显示装置上;接收来自所述传感器网的接触数据;根据所述接触数据计算所述用户输入装置的所述远侧端部在所述器官的所述物理模型内的位置;更新所述器官的所述模拟的所述状态;根据所述用户输入装置的所述远侧端部的所述位置和所述器官的所述模拟的所述状态产生模拟输出;以及将所述模拟输出显示在所述显示装置上。

【技术特征摘要】
2017.03.07 US 62/468283;2017.06.26 US 15/6332241.一种用于模拟医学规程的系统,包括:器官的物理模型,其包括传感器网;用户输入装置,所述用户输入装置包括插入到所述器官的所述物理模型内的远侧端部;显示装置;以及模拟控制器,所述模拟控制器耦合到所述传感器网、所述用户输入装置和所述显示装置,所述模拟控制器包括处理器和存储器,所述存储器存储指令,所述指令在被所述处理器执行时促使所述处理器:初始化所述器官的模拟;将所述器官的所述模拟的状态的表示显示在所述显示装置上;接收来自所述传感器网的接触数据;根据所述接触数据计算所述用户输入装置的所述远侧端部在所述器官的所述物理模型内的位置;更新所述器官的所述模拟的所述状态;根据所述用户输入装置的所述远侧端部的所述位置和所述器官的所述模拟的所述状态产生模拟输出;以及将所述模拟输出显示在所述显示装置上。2.根据权利要求1所述的系统,其中所述器官为心脏。3.根据权利要求2所述的系统,其中所述模拟输出包括所述心脏的电解剖标测图。4.根据权利要求2所述的系统,其中所述模拟输出包括一个或多个电描记图。5.根据权利要求4所述的系统,其中所述存储器还存储多个电生理(EP)信号,每个EP信号对应于所述心脏的不同位置,其中被配置为促使所述处理器更新所述模拟的所述状态的所述指令包括下述指令:在被所述处理器执行时促使所述处理器识别所述多个EP信号中的EP信号,所识别的EP信号对应于所述用户输入装置的所述远侧端部的计算位置,所述一个或多个电描记图包括所识别的EP信号。6.根据权利要求2所述的系统,其中被配置为促使所述处理器初始化所述模拟的所述指令包括下述指令:在被所述处理器执行时促使所述处理器加载多个场景中的场景,每个场景对应于心律失常的不同形式。7.根据权利要求6所述的系统,其中所述场景包括对应于心律失常的形式的场景,心律失常的所述形式包括:心房纤颤;心房扑动;室上性心动过速;以及预激综合征。8.根据权利要求1所述的系统,还包括耦合到...

【专利技术属性】
技术研发人员:陆晓明G吴W赖
申请(专利权)人:韦伯斯特生物官能以色列有限公司
类型:发明
国别省市:以色列,IL

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