用于诊断和治疗纤维性颤动的系统和方法技术方案

用于检测心律失常或纤维性颤动的稳定性，确定是否需要除颤或起搏以中断纤维性颤动，以及如果需要的话，优化低能量治疗的时机以提高用于除颤的低能量治疗的功效的方法和系统。通过将电描记图信号转换为电描记图构象的离散序列，可以确定电描记图信号的重复变量，其高度指示心律失常的来源，预测心律失常的自发终止的可能性，并检测低能量治疗的最佳时机以终止心律失常。止心律失常。止心律失常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于诊断和治疗纤维性颤动的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2020年6月30日提交的美国第63/046,404号临时申请的权益，其通过引用整体并入本文。


[0003]本公开的实施方案总体上涉及心脏病学，并且更具体地涉及纤维性颤动的检测、治疗和最终终止。
[0004]专利技术背景
[0005]异常或不规则的心律被称为心律失常。这些失调干扰心脏的电信号，并可能导致心脏搏动太快、太慢或以异常方式搏动。心律失常与心脏兴奋波的异常开始，心脏兴奋波的异常传播，或这两者的某种组合有关。心律失常可以以许多不同的方式表现出来，使得难以确定心律失常的机制。
[0006]心律失常可被分类为折返性心律失常与非折返性心律失常。在折返中，心脏组织被围绕障碍物循环的传播波重复地激发(称为解剖折返)，或者在组织中自由地循环，作为螺旋波或涡旋波功能性折返。
[0007]心动过速是一种折返性心律失常，其中受试者的心率超过每分钟100次。有许多不同类型的心动过速由引起异常的心脏部分分组，例如心房纤维性颤动，心房扑动，室上性心动过速，室性心动过速和室性纤维性颤动。
[0008]具体地，心室纤维性颤动或VF被认为是非常严重的心脏心律失常和威胁生命的医疗事件。在VF期间，无序的电活动导致心脏的下腔室或心室颤抖或纤维性颤动，而不是正常收缩(或搏动)。这就阻止了心脏泵血，引起肺不张和心脏骤停。VF可以用心律失常药物和/或可植入的心律转复除颤器(ICD)治疗，所述心律失常药物可以帮助控制心律紊乱，所述可植入的心律转复除颤器(ICD)可以通过单个高能量冲击来校正异常的心律。心律失常药物可以包括，例如，抗心律失常药物，钙通道阻断剂，β阻断剂和抗凝血剂。
[0009]ICD是置于皮肤下的电池供电设备，其通过将ICD连接到心脏的细线来跟踪对象的心率。如果检测到异常快的或混乱的心律，则该设备将传递冲击以恢复正常的心跳。某些ICD还可以具有起搏器的双重功能，其中当检测到的心跳太慢时，它向心脏发送小的电信号。
[0010]最近，ICD冲击与死亡率增加之间存在强烈的关联。其中一些毫无疑问是由于ICD冲击作为更晚期疾病的标记物。然而，以下任何一种也可导致死亡率增加：不适当的冲击，即冲击对于异常的心律来说过大；具有增加的由休克引起的损伤的生物标志物的心肌损伤；通过来自冲击的电穿孔引起的心肌顿抑和细胞死亡；和/或来自与休克相关的疼痛的心理窘迫。在这方面，已经发现ICD编程有助于减少不适当的冲击以减少死亡率。
[0011]除了高能单冲击疗法之外，正在探索终止正在进行的折返性心动过速和纤维性颤动的其它策略，并且可以包括例如抗心动过速起搏(ATP)，多级电疗法，一系列低能双相和多相冲击，随后是组织后的ATP，低能抗纤维性颤动起搏(LEAP)和多部位光刺激。
[0012]心房纤维性颤动(AF)是一种动态的，非平稳的系统，具有多种可能的机制，包括螺旋波折返和多个小波折返。AF是临床实践中最常见的快速心律失常类型。除了抗心律失常药物，导管消融目前是患者中的标准疗法。具体地，肺静脉隔离(PVI)是用于阵发性AF的主流导管消融技术。对于没有对PVI作出反应的患者，需要用复杂的碎裂电图(CFE)消融对基底进行改性以治疗持续的AF。
[0013]研究表明，局部波阵面方向的动力学(WD)可以为局部动力学和纤颤的形成机理提供重要的信息和洞察。具体地，双极电描记图形态产生关于波前相对于电极传播的方向的重要信息。显示高度周期性或间歇性周期性行为的区域与混沌区域的区分在识别VF或AF的源中可能是重要的。
[0014]递归量化分析(RQA)是一种非线性的工具，它可以很容易地将周期与混沌区分开来，并且可以量化动态系统的稳定性，确定性等特性，从而有助于将周期行为与混沌行为区分开来。例如，最近在James P.Hummel等人的标题为“A method for quantization recursing pattern of local wavefront direction during atrial fibrillation”的出版物(Computers in Biology and Medicine 89(2017)497
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504，作为附录A)中描述了用于区分心房纤维性颤动期间的螺旋波折返区域和小波分裂区域的RQA的细节；以及James P.Hummel等人的“New skip parameter to facilitate recurrence quantification of signals comprised of multiple components”(Chaos 28,085718(2018):https://doi.org./10.1063/1.5024845，作为附录B)；以及Baher等人的“Recurrence quantification analysis of complex
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fractionated electrograms differentiates active and passive sites during atrial fibrillation”(J.Cardiovasc Electrophysiol.2019；30:2229
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2238)2019；30：2229
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2238,作为附录C)，上述全部内容通过引用整体并入本文。迄今为止，这些方法已经被用于优化AF患者的消融策略的个体化。
[0015]仍然需要使用这类策略来开发更好地预测心律失常动态的算法和装置，以优化治疗策略和所选治疗的时机。
[0016]专利技术概述
[0017]本公开的实施方案涉及用于检测心律失常或纤维性颤动的稳定性，确定是否需要除颤或起搏来中断纤维性颤动，以及如果需要的话，优化低能量疗法的时机以提高用于除颤的低能量疗法的功效的方法和系统。通过将电描记图信号转换为电描记图构象的离散序列，可以确定电描记图信号的重复变量，其高度指示心律失常的来源，预测心律失常的自发终止的可能性，并检测低能量治疗的最佳时机以终止心律失常。
[0018]更具体地，整个电介质的波前传播可以被描述为在某些条件下产生非线性动力学和混沌解的多变量微分方程的系统。在正常的临床情况下，我们不知道许多变量随时间的状态。然而，通过将离散数量的传感器放置在心脏的一个或多个腔室内，并将这些变量的时间序列嵌入多维相位空间中，仍然可以由单个或有限数量的变量的知识来确定关于系统的动态的信息。该庞加莱图又可以被用于生成递归图。然后，使用递归图(或几个变量之间的交叉递归图)来检测具有高组织周期的组织的变化范围，其中存在低波折断、低数量的相位奇异性，以及心肌组织的不同区域之间的高耦合，以及低组织。还将使用包括但不限于区域相位映射的技术来确定系统的动力学和组织范围，所述区域相位映射经由放置在心脏的一个或多个腔室内的多个离散感测电极，以及区域之间的同步和相干性的测量。在实施方案
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于治疗对象的心律紊乱的除颤优化控制系统，所述系统包括：传感器，其可操作地连接到所述对象并且被配置为从所述对象收集数据；和治疗控制子系统，其被配置为从所述传感器接收数据，其中所述数据包括所述对象的心脏活动信号；其中所述治疗控制子系统被配置为分析心脏活动信号以检测心律失常，并且当存在心律失常时，治疗控制子系统被配置为检测动力学或相位同步以确定心律失常在一段时间内自行终止的概率，并且基于自行终止的概率确定除颤治疗，以及其中所述治疗控制子系统被配置为发送信息以在所述对象内实现除颤治疗或不给予除颤治疗一段时间。2.如权利要求1所述的系统，其中所述治疗控制子系统被配置为当所述概率高于第一阈值时发送信息以不给予所述除颤治疗。3.如权利要求2所述的系统，其中所述心律紊乱是心房纤维性颤动，并且所述第一阈值在约10％至约90％的范围，以及所述一段时间在约10秒至240分钟的范围。4.如权利要求2所述的系统，其中所述心律紊乱是心室纤维性颤动，并且所述第一阈值是约90％或更高，以及所述一段时间在约1秒到约10秒的范围。5.如权利要求2所述的系统，其中当所述概率处于或低于所述第一阈值时，所述子系统被配置为确定组织的程度，并根据所述组织的程度发送信息以实现第一治疗的递送或实现第二治疗的递送。6.如权利要求5所述的系统，其中所述第一治疗包括以第一能量水平的能量递送。7.如权利要求6所述的系统，其中所述第二治疗包括以大于所述第一能量水平的第二能量水平递送第二治疗。8.如权利要求6所述的系统，其中当选择所述第一治疗时，所述系统被配置为优化所述第一治疗在所述第一能量水平下的递送时间。9.如权利要求8所述的系统，其中所述递送时间在组织同步的时段。10.如权利要求5所述的系统，其中所述第一治疗包括通过递送到所述对象的心肌的一系列电脉冲进行的抗心动过速起搏，以恢复所述对象的正常心率和心律。11.如权利要求5所述的系统，其中所述第一治疗包括通过一系列双相和/或多相冲击进行的多级电治疗，随后是通过递送到所述对象的心肌的一系列电脉冲进行的抗心动过速起搏，以恢复所述对象的正常心率和心律。12.如权利要求5所述的系统，其中所述第一治疗包括低能量抗纤颤起搏。13.如权利要求5所述的系统，其中所述第一治疗包括多部位光刺激。14.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述心脏活动信号包括心内电描记图信号。15.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述子系统被配置为使用实时递归定量分析来分析所述信号。16.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中分析所述信号以确定随时间变化在心脏组织的不同区域之间存在的信号耦合的程度。17.如权利要求16所述的系统，其中所述信号耦合的程度使用从选自以下的一个或多个工具来测量：相位映射、交叉递归、递归网络、同步化、相干性及以上的组合。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述信号耦合的程度使用从递归网络、多变量递归图或联合递归图获得的参数来测量，所述参数包括从这些图导出的同步测量值，其包括递归概率和联合递归概率的相关性。19.如权利要求16所述的系统，其中所述信号耦合的程度使用选自包括Kuramoto次序参数、相互依存性指数、网络传递性和交叉传递性的同步测量值的一个或多个工具来测量。20.如权利要求17所述的系统，其中由所述一个或多个工具测量的变量选自以下：确定性、％递归、熵、对角线和垂直线长度的分布和趋势、俘获时间、Lyapunov指数、相干性、相位匹配、以及它们的组合。21.如前述权利要求中任一项的系统，其中所述子系统包括可植入装置内的电路，其中所述可植入装置被配置为递送除颤治疗。22.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述子系统包括可无线耦合到所述传感器的外部设备。23.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器被配置为从所述对象收集数据并发送信息以在所述对象内实现所述除颤治疗。24.如权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括：与所述传感器分离的效应器，所述效应器被配置为实现所述对象体内的除颤治疗。25.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述传感器包括至少两个电极。26.如权利要求24所述的系统，其中所述效应器包括至少两个电极。27.如权利要求25或26所述的系统，其中所述传感器、所述效应器或两者的所述至少两个电极包括引线。28.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器和所述子系统包括单个可植入装置。29.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器和所述子系统包括两个分开的...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯，
申请(专利权)人：心律失常动力学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：