用于将电脉冲施加给活的心肌组织的装置制造方法及图纸

一种用于将至少一个电脉冲施加给活的心肌组织的装置，所述装置包括：接收代表心肌组织的当前电活动的电信号的输入部；处理电信号以在状态空间中确定电信号的当前复杂度并且在复杂度低于预定的复杂性阈值时输出控制信号(13)的信号处理器(11)；被配置成响应于控制信号产生所述至少一个电脉冲的脉冲发生器；以及被配置成将所述至少一个电脉冲输出给心肌组织的输出部。

A device for applying electrical pulses to living cardiac tissue.

A device for applying at least one electrical pulse to a living myocardial tissue includes an input unit that receives an electrical signal representing the current electrical activity of the myocardial tissue, processes an electrical signal to determine the current complexity of the electrical signal in a state space, and outputs control when the complexity is below a predetermined complexity threshold. A signal processor (11) of a signal (13); a pulse generator configured to generate at least one electrical pulse in response to a control signal; and an output unit configured to output the at least one electrical pulse to a myocardial tissue.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将电脉冲施加给活的心肌组织的装置
本专利技术涉及一种用于将至少一个电脉冲施加给活的心肌组织的装置。更具体地，本专利技术涉及一种用于将至少一个电脉冲施加给活的心肌组织的装置，该装置包括：接收代表心肌组织的当前电活动的电信号的输入部；信号处理器，其处理电信号以确定电信号的当前复杂度并在复杂度低于预定的复杂性阈值时输出控制信号；脉冲发生器，其响应于控制信号产生所述至少一个电脉冲；以及，将所述至少一个电脉冲输出给心肌组织的输出部。特别地，心肌组织可以是活的动物或人的心脏的心肌。
技术介绍
WO2012/1272027A2公开了一种用于中止生物组织的高频心律失常电状态的装置。该已知装置包括确定单元，所述确定单元从表示生物组织的当前电状态的电信号确定至少一个主频率。从所述至少一个主频率，确定单元确定生物组织的当前电状态是否是高频心律失常电状态。此外，确定单元从电信号确定主导水平，所述主导水平表示所述至少一个主频率在高频心律失常电状态中的主导程度。在主导水平超过预定阈值的时间点处，确定单元根据所述至少一个主频率触发电脉冲发生器以使电脉冲发生器间歇地产生至少一个电脉冲序列。这些电脉冲经由连接到脉冲发生器的至少一个电极被施加给生物组织。与主导水平相比较的阈值可以被定义为之前记录的主导水平的最大值的某一百分比。为了确定主导水平，确定单元将主频率处的电信号的强度与至少一个相邻频率处的电信号的强度进行比较。与利用提供电击的单脉冲的除颤所使用的标准除颤能量相比，电脉冲发生器根据LEAP(低能抗纤颤起搏，LowEnergyAnti-fibrillationPacing)构思以相对低的电能产生电脉冲。WO2012/172027还公开了一种基于监测心电图(ECG：Electrocardiogram)的频谱复杂性或频谱熵来确定用于给生物组织施加电脉冲的最佳起点的技术方案。ChristophBandt和BerndPompe的文章《排列熵——时间序列的自然复杂度》(2002年2月18日，参见www.math.uni-bremen.de/zetem/DFG-Schwerpunkt/preprints/orig/bandt_pompe_permutation.pdf)公开了排列熵作为一种基于相邻值的比较的用于时间序列的复杂性参数。排列熵被定义为序数模式的概率的香农熵。ChristophBandt和BerndPompe披露了将排列熵概念应用于语音信号和混沌时间序列的研究结果。YinheCao等人的文章《使用排列熵检测时间序列中的动态变化》(来自“PhysicalRevue”E70,046217(2004))披露了排列熵被应用于来自癫痫患者的具有临床特征的脑波数据。E.Olofsson等人的文章《脑电图的排列熵：麻醉药物效果的测量》(来自“英国麻醉学杂志”，2008年10月12日)披露了排列熵的概念在脑电图(EEG：Electroencephalograms)上的应用，以监测麻醉药物的效果。U.Parlitz等人的文章《使用序数模式的数据统计和符号动力学分析对心脏生物信号进行分类》(来自“生物学和医学中的计算机”42(2012)319-327)披露了对序数模式的数据统计和符号动力学分析(即排列熵的基础)的辨别力的分析评估，该分析评估涉及了与适用于搏间隔内的所建立的心率变异性参数的相比较。对于来自患有充血性心力衰竭患者和健康对照组的ECG的记录数据，确定了两组参数。R.K.Tripathy等人的文章《使用变分模态分解检测休克型室性心律失常》(来自“JMedSyst”，2016年1月21日)公开了变分模式分解(VMD：VariationalModeDecomposition)，用以将ECG信号分解为多个模式或子信号，以对休克型室性心律失常和非休克型室性心律失常发作进行检测和分类，所述休克型室性心律失常包括室性心动过速(VT：VentricularTachycardia)和心室颤动(VF：VentricularFibrillation)，所述非休克型室性心律失常发作包括正常窦性心律、心室二联征、室性异位搏动和心室逃逸节律。评估前三种模态的能量、雷尼熵和排列熵，并将这些值用作诊断特征。基于相互信息的特征评分用于选择最佳诊断特征集。US6,775,571B1公开了一种基于心率的随机程度的过载起搏的动态控制。基于对心电信号的分析来确定与患者的心率相关联的随机程度。基于与心率相关联的熵或混沌维度的等级来确定随机程度。如果随机程度低于阈值，则表明心率可能过于相干，则会生成一警告信号，其表明存在快速性心律失常发作的显著风险。为了防止出现快速性心律失常，启动过载起搏，或者如果过载起搏已经被启动，则使过载起搏更具剧烈。可以执行混沌起搏以确保足够的心率变异性。使用适用于P-P间隔R-R间隔、或心率的其它适当指标的其它传统的熵计算技术来确定熵的水平。US5,817,132A公开了一种植入的除颤器，其连续监测患者的心脏以检测纤颤的出现并且重复地、自动地计算在某一时刻出现心脏纤颤的一系列数据的近似熵。满足与预定阈值的预定关系的首个近似熵的分数激活能量输送系统以利用低水平的休克对心脏进行除颤。数据处理器接收心脏数据并反复地计算标量时间序列，所述标量时间序列由在时间上等距的离散数据点组成。然后，从标量时间序列得出近似熵的分数。近似熵的分数ApEn由等式ApEn(m,r,N)＝Φm(r)-Φm+1(r)定义。Φm(r)是经典熵，r是表示噪声滤波的预定参数。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于将至少一个电脉冲施加给活的心肌组织的装置，在该装置中，分析评估表示心肌组织的当前电活动的电信号以在最佳时间点触发所述至少一个电脉冲，以使得在尽可能低的电能下实现所述至少一个电脉冲的期望的复苏效果。该问题通过一种包括独立权利要求1的特征的装置来解决。根据本专利技术的装置的优选实施例在从属权利要求2至20中限定。一种根据本专利技术的用于将至少一个电脉冲施加给活的心肌组织的装置包括：接收表示心肌组织的当前电活动的电信号的输入部；信号处理器，其处理电信号以确定状态空间中电信号的当前复杂度并且当所述复杂度低于预定的复杂性阈值时输出控制信号；响应于控制信号生成所述至少一个电脉冲的脉冲发生器；以及，将所述至少一个电脉冲输出给心肌组织的输出部。在本专利技术中，用于触发所述至少一个电脉冲的复杂度不是在频率空间中确定的，而是在状态空间中确定的。即使在根据本专利技术的装置中电信号的主频率被附加地确定和评估，所述复杂度也是在状态空间中而非频率空间中确定的。因此，根据本专利技术的复杂性度量法对心肌组织的电活动的相关的复杂性更为灵敏，这体现在：在低复杂性的时间段开始之后可以比在频率空间中确定的复杂度更精确且更快速地指示出这些低复杂性的时间段。低复杂性的时间段的快速确定是将这种时间段高效地用于向仍呈现低复杂度的心肌组织施加至少一个电脉冲的先决条件，这是因为这些低复杂性的时间段可能非常短；在所述低复杂性的时间段内，可以以特别低的电能施加至少一个电脉冲以实现期望的效果。此外，对于心肌组织的电活动呈现低复杂性的时间段的高灵敏度通常允许比灵敏度低的复杂性度量法的情况早很多地施加至少一个电脉冲。早很多地施加电脉冲意味着可以早很多地中止心肌组织本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将至少一个电脉冲(8)施加给活的心肌组织(4)的装置(1)，所述装置(1)包括：‑输入部(2)，其被配置成接收代表心肌组织(4)的当前电活动的电信号(6)；‑信号处理器(11)，其被配置成处理电信号(6)以确定电信号(6)的当前复杂度并当所述复杂度低于预定的复杂性阈值时输出控制信号(13)；‑脉冲发生器(12)，其被配置成响应于控制信号(13)产生所述至少一个电脉冲；以及‑输出部(10)，其被配置成将所述至少一个电脉冲(8)输出给心肌组织(4)；其中，信号处理器(11)被配置成作为状态空间中电信号(6)的当前复杂性的一种度量来确定所述当前复杂度，其特征在于，信号处理器(11)被配置成确定所述当前复杂度，以使得信号处理器与下述时间段至少80％或至少90％或至少95％时间重合地输出控制信号(13)：在所述时间段内，所述电信号的计算的当前排列熵SP低于预定的熵阈值(20)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.14 EP 16160234.71.一种用于将至少一个电脉冲(8)施加给活的心肌组织(4)的装置(1)，所述装置(1)包括：-输入部(2)，其被配置成接收代表心肌组织(4)的当前电活动的电信号(6)；-信号处理器(11)，其被配置成处理电信号(6)以确定电信号(6)的当前复杂度并当所述复杂度低于预定的复杂性阈值时输出控制信号(13)；-脉冲发生器(12)，其被配置成响应于控制信号(13)产生所述至少一个电脉冲；以及-输出部(10)，其被配置成将所述至少一个电脉冲(8)输出给心肌组织(4)；其中，信号处理器(11)被配置成作为状态空间中电信号(6)的当前复杂性的一种度量来确定所述当前复杂度，其特征在于，信号处理器(11)被配置成确定所述当前复杂度，以使得信号处理器与下述时间段至少80％或至少90％或至少95％时间重合地输出控制信号(13)：在所述时间段内，所述电信号的计算的当前排列熵SP低于预定的熵阈值(20)。2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，信号处理器(11)被配置成将所述当前复杂度确定成电信号的所述计算的当前排列熵SP。3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，针对以间隔ΔT采集的电信号的由N个值组成的值序列按照下述方式计算所述当前排列熵SP：SP＝-∑Pm×log(Pm)，其中，m＝1，…，D！-其中，Pm是所述由N个值组成的值序列中的以L个值间隔的D个相继的值的D！个不同的图案中的相应的一个图案出现的数量除以所有不同的图案出现的总数量，所述总数量是(N-(D-1)×L)，-其中，L×ΔT是0.1毫秒至250毫秒，并且N×ΔT是100毫秒至10秒，并且-其中，D是2至6。4.根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，L×ΔT是0.5毫秒到200毫秒，并且N×ΔT是125毫秒到2.0秒；或者L×ΔT是1毫秒至100毫秒，并且N×ΔT是250毫秒至1.0秒；或者L×ΔT是2毫秒到50毫秒，并且N×ΔT是300毫秒到1.0秒。5.根据权利要求3或4所述的装置(1)，其特征在于，D是3至5，或者D是3至4，或者D是4。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述信号处理器(11)被配置成确定所述电信号的主频率。7.根据权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，所述信号处理器(11)被配置成仅在电信号的主频率fd低于预定频率阈值时确定所述电信号(6)的当前复杂度和/或输出控制信号(13)。8.根据权利要求6或7所述的装置(1)，其特征在于，所述信号处理器(11)被配置成将所述复杂性阈值预先确定为具有所述电信号的主频率的正弦信号的排列熵SP。9.根据引用权利要求3至5中任一项的权利要求6或8所述的装置(1)，其特征在于，L×ΔT是1/fd的20％至30％，其中，fd是所述主频率。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·施莱默，T·利林坎普，S·贝格，U·帕尔利茨，S·卢瑟，
申请(专利权)人：马克斯普朗克科学促进学会，
类型：发明
国别省市：德国,DE