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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810572732.6 (22)申请日 2018.06.05 (30)优先权数据 15/614111 2017.06.05 US (71)申请人 韦伯斯特生物官能 （以色列） 有限公 司 地址 以色列约克尼姆 (72)发明人 F.马菲斯桑蒂 A.奥里奇奥 H.菲斯彻尔 F.W.普林泽恩 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 徐予红 张金金 (51)Int.Cl. A61B 5/0215(2006.01) A61B 5/0402(2006.。
2、01) (54)发明名称 电激活和心肌应变的一体化评估 (57)摘要 本发明题为 “电激活和心肌应变的一体化评 估” 。 本发明公开了一种用于解剖诊断的方法， 所 述方法包括在跳动心脏的多个周期内利用包括 位置传感器和电极的导管来测量所述心脏的腔 室内的心脏壁上被所述导管接触的多个位置处 的电活动和机械运动。 基于所测量的机械运动， 计算在所述位置处在所述周期内的机械应变的 量值。 在一个实施方案中， 所计算的应变用于将 所述机械应变的所述量值低于预定应变阈值， 并 且所述电活动的电压低于预定电压阈值所在的 一组位置识别为疤痕组织的位点。 在另一个实施 方案中， 基于在所述舒张阶段期间在所述左。
3、心室 上计算的所述机械应变的特性来识别所述心脏 的病理状况。 权利要求书4页 说明书8页 附图5页 CN 108968938 A 2018.12.11 CN 108968938 A 1.一种用于解剖诊断的方法， 所述方法包括： 在跳动心脏的多个周期内利用包括位置传感器和电极的导管来测量所述心脏的腔室 内的心脏壁上被所述导管接触的多个位置处的电活动和机械运动； 基于所测量的机械运动， 计算在所述位置处在所述周期内的机械应变的量值； 以及 将所述机械应变的所述量值低于预定应变阈值并且所述电活动的电压低于预定电压 阈值所在的一组位置识别为疤痕组织的位点， 同时将所述机械应变高于所述预定应变阈值 或者。
4、所述电压高于所述预定电压阈值所在的一组位置识别为潜在地活性的一个或多个位 点。 2.根据权利要求1所述的方法， 其中测量所述电活动包括测量单极电压。 3.根据权利要求1所述的方法， 其中测量所述机械运动包括当所述导管的远侧端部在 所述位置的每个处保持与所述心脏壁接触时利用所述位置传感器来测量所述位置的轨迹， 并且 其中计算所述机械应变的所述量值包括基于所述轨迹来计算所述心脏的所述周期内 的相邻位置之间的距离变化。 4.根据权利要求3所述的方法， 其中计算距离的所述变化包括找到所述心脏的舒张阶 段期间测得的第一坐标与所述心脏的收缩阶段期间测得的第二坐标之间的所述距离的差 值。 5.根据权利要求3。
5、所述的方法， 其中计算所述机械应变的所述量值包括基于所述距离 的所述变化来计算所述机械应变的量度， 所述机械应变的量度选自由周向应变、 纵向应变 和面应变构成的一组量度。 6.根据权利要求1所述的方法， 并且包括将一个或多个起搏电极放置在所述心脏的所 述腔室内在所述潜在地活性的位点中的一个或多个处。 7.根据权利要求1所述的方法， 并且包括将治疗物质注入到所述心脏的所述腔室中的 所述心脏壁中在所述潜在地活性的位点中的一个或多个处。 8.一种用于解剖诊断的方法， 所述方法包括： 在跳动心脏的多个周期内利用包括位置传感器的导管来测量所述心脏的左心室内的 心脏壁上被所述导管接触的多个位置处的机械运动。
6、； 基于所测量的机械运动， 计算在所述位置处在所述周期的舒张阶段的机械应变； 以及 基于在所述舒张阶段期间在所述左心室上计算的所述机械应变的特性来识别所述心 脏的病理状况。 9.根据权利要求8所述的方法， 其中测量所述机械运动包括当所述导管的远侧端部在 所述位置的每个处保持与所述心脏壁接触时利用所述位置传感器来测量所述位置的轨迹， 并且 其中计算所述机械应变包括基于所述轨迹来计算所述心脏的所述周期内的相邻位置 之间的距离变化。 10.根据权利要求9所述的方法， 其中计算距离的所述变化包括找到所述心脏的舒张阶 段期间测得的第一坐标与所述心脏的收缩阶段期间测得的第二坐标之间的所述距离的差 值。 1。
7、1.根据权利要求9所述的方法， 其中计算所述机械应变包括基于所述距离的所述变化 权 利 要 求 书 1/4 页 2 CN 108968938 A 2 来计算所述机械应变的量度， 所述机械应变的量度选自由周向应变、 纵向应变和面应变构 成的一组量度。 12.根据权利要求8所述的方法， 其中识别所述病理状况包括检测所述舒张阶段期间的 所述左心室的最大体积的时间， 并且基于所计算的机械应变来找到所述左心室的最大局部 应变的时间与最大整体体积的所述时间之间的差值。 13.根据权利要求8所述的方法， 其中识别所述病理状况包括基于所计算的机械应变来 计算所述左心室松弛所在期间的所述舒张阶段的分数。 14.。
8、根据权利要求8所述的方法， 其中所述导管包括电极， 并且其中所述方法包括利用 所述导管来测量所述多个位置处的电活动连同所述机械运动， 其中所述病理状况基于所测 量的电活动连同所述机械应变来识别。 15.根据权利要求14所述的方法， 其中测量所述电活动包括检测所述左心室中的所述 心脏壁的激活时间， 并且其中识别所述病理状况包括基于所计算的机械应变局部地比较所 述左心室的最大松弛与所述激活时间的所述机械应变。 16.根据权利要求8所述的方法， 并且包括响应于所述机械应变的计算特性将一个或多 个起搏电极放置在所述左心室中在选定电极位置处。 17.一种用于解剖诊断的方法， 包括： 在跳动心脏的多个周期。
9、内利用包括位置传感器的导管来测量所述心脏的左心室内的 心脏壁上被所述导管接触的多个位置处的机械运动； 基于所测量的机械运动， 计算在所述位置处在所述周期的舒张阶段的机械应变； 以及 识别所述机械应变的峰值计时不同步所在的一组位置。 18.根据权利要求17所述的方法， 并且包括测量所述左心室中的心内压力， 并且应用所 测量的心内压力连同所述机械应变来诊断所述心脏的病理状况。 19.一种用于解剖诊断的系统， 包括： 导管， 所述导管具有被配置用于插入到跳动心脏的腔室内的远侧端部并且包括位置传 感器和电极； 以及 处理器， 所述处理器被配置成在所述跳动心脏的多个周期内响应于从所述电极和所述 位置传感。
10、器接收的信号来测量所述心脏的所述腔室内的心脏壁上被所述导管接触的多个 位置处的电活动和机械运动， 并且基于所测量的机械运动来计算在所述位置处在所述周期 内的机械应变的量值， 并且将所述机械应变的所述量值低于预定应变阈值并且所述电活动 的电压低于预定电压阈值所在的一组位置识别为疤痕组织的位点， 同时将所述机械应变高 于所述预定应变阈值或者所述电压高于所述预定电压阈值的一组位置识别为潜在地活性 的一个或多个位点。 20.根据权利要求19所述的系统， 其中所测量的电活动包括单极电压。 21.根据权利要求19所述的系统， 其中所述处理器被配置成当所述导管的远侧端部在 所述位置中的每个处保持与所述心脏壁。
11、接触时利用来自所述位置传感器的所述信号来测 量所述位置的轨迹， 并且通过基于所述轨迹来计算所述心脏的所述周期内的相邻位置之间 的距离变化来计算所述机械应变的所述量值。 22.根据权利要求21所述的系统， 其中所述处理器被配置成找到所述心脏的舒张阶段 期间测得的第一坐标与所述心脏的收缩阶段期间测得的第二坐标之间的所述距离的差值。 权 利 要 求 书 2/4 页 3 CN 108968938 A 3 23.根据权利要求21所述的系统， 其中所述处理器被配置成基于所述距离的所述变化 来计算所述机械应变的量度， 所述机械应变的量度选自由周向应变、 纵向应变和面应变构 成的一组量度。 24.一种用于解剖。
12、诊断的系统， 所述系统包括： 导管， 所述导管具有被配置用于插入到跳动心脏的腔室内的远侧端部并且包括位置传 感器； 以及 处理器， 所述处理器被配置成在所述跳动心脏的多个周期内响应于从所述位置传感器 接收的信号来测量所述心脏的左心室内的心脏壁上被所述导管接触的多个位置处的机械 运动， 并且基于所测量的机械运动来计算在所述位置处在所述周期的舒张阶段的机械应 变， 并且基于在所述舒张阶段期间在所述左心室上计算的所述机械应变的特性来识别所述 心脏的病理状况。 25.根据权利要求24所述的系统， 其中所述处理器被配置成当所述导管的远侧端部在 所述位置中的每个处保持与所述心脏壁接触时利用来自所述位置传感。
13、器的所述信号来测 量所述位置的轨迹， 并且通过基于所述轨迹来计算所述心脏的所述周期内的相邻位置之间 的距离变化来计算所述机械应变的所述量值。 26.根据权利要求25所述的系统， 其中所述处理器被配置成找到所述心脏的舒张阶段 期间测得的第一坐标与所述心脏的收缩阶段期间测得的第二坐标之间的所述距离的差值。 27.根据权利要求25所述的系统， 其中所述处理器被配置成基于所述距离的所述变化 来计算所述机械应变的量度， 所述机械应变的量度选自由周向应变、 纵向应变和面应变构 成的一组量度。 28.根据权利要求24所述的系统， 其中所述处理器被配置成检测所述舒张阶段期间的 所述左心室的最大体积的时间， 并。
14、且基于所计算的机械应变来找到所述左心室的最大局部 应变的时间与最大整体体积的所述时间之间的差值。 29.根据权利要求24所述的系统， 其中所述处理器被配置成基于所计算的机械应变来 计算所述左心室松弛所在期间的所述舒张阶段的分数。 30.根据权利要求24所述的系统， 其中所述导管包括电极， 并且其中所述处理器被配置 成利用所述导管来测量所述多个位置处的电活动连同所述机械运动， 并且基于所测量的电 活动连同所述机械应变来识别所述病理状况。 31.根据权利要求30所述的系统， 其中所述处理器被配置成基于所测量的电活动来检 测所述左心室中的所述心脏壁的激活时间， 并且基于所计算的机械应变局部地比较所述。
15、左 心室的最大松弛与所述激活时间的所述机械应变。 32.一种计算机软件产品， 包括其中存储程序指令的非暂态计算机可读介质， 所述指令 在由计算机读取时促使所述计算机接收由具有插入到跳动心脏的腔室内的远侧端部并且 包括位置传感器和电极的导管输出的信号， 并且在所述跳动心脏的多个周期内响应于从所 述电极和所述位置传感器接收的所述信号来测量所述心脏的所述腔室内的心脏壁上被所 述导管接触的多个位置处的电活动和机械运动， 并且基于所测量的机械运动来计算在所述 位置处在所述周期内的机械应变的量值， 并且将所述机械应变的所述量值低于预定应变阈 值并且所述电活动的电压低于预定电压阈值所在的一组位置识别为疤痕组。
16、织的位点， 同时 将所述机械应变高于所述预定应变阈值或者所述电压高于所述预定电压阈值的一组位置 权 利 要 求 书 3/4 页 4 CN 108968938 A 4 识别为潜在地活性的一个或多个位点。 33.一种计算机软件产品， 所述计算机软件产品包括其中存储程序指令的非暂态计算 机可读介质， 所述指令在由计算机读取时促使所述计算机接收由具有插入到跳动心脏的腔 室内的远侧端部并且包括位置传感器的导管输出的信号， 并且在所述跳动心脏的多个周期 内响应于从所述位置传感器接收的信号来测量所述心脏的左心室内的心脏壁上被所述导 管接触的多个位置处的机械运动， 并且基于所测量的机械运动来计算在所述位置处在。
17、所述 周期的舒张阶段的机械应变， 并且基于在所述舒张阶段期间在所述左心室上计算的所述机 械应变的特性来识别所述心脏的病理状况。 权 利 要 求 书 4/4 页 5 CN 108968938 A 5 电激活和心肌应变的一体化评估 技术领域 0001 本发明整体涉及通常用于诊断和治疗心脏中的病理状况的方法和系统， 并且具体 地涉及利用标测导管对心脏进行一体化电和机械评估。 背景技术 0002 心脏的正常机能涉及心脏的腔室在心脏收缩和舒张周期中的显著变形。 这种变形 可基于机械应变来量化， 所述机械应变为基于不包括刚性运动的主体中的粒子的相对位移 (例如， 测量心脏的周期中心肌中的点相对于选定标注时。
18、间点处的点的参考位置的相对位 移)的变形描述符。 心脏中的多种病变诸如缺血性心肌病(通常称为 “疤痕组织” )和充血性 心脏衰竭的区域自身表现出异常的应变水平(通常异常低)或异常的应变计时分布。 例如， 此类病变最常见的是通过采用心脏磁共振成像(MRI)或超声的诊断成像来评估。 0003 心脏的机械机能还可利用插入到心脏中的标测导管来侵入式地测量。 例如， 公开 内容以引用方式并入本文的美国专利5,738,096描述了一种构建心脏标测图的方法， 所述 方法包括使侵入式探针与心脏壁上的位置接触， 在心脏的周期的两个或多个时期确定侵入 式探针的位置， 并且确定所述位置处的局部非电生理值。 针对心脏。
19、中的多个位置重复所述 方法。 将所述位置组合以形成心脏的至少一部分的时间依赖性标测图， 并且确定侵入式探 针的位置变化与所确定的局部非电生理值之间的局部关系。 优选地， 还采集所述多个位置 处的局部电活动。 由Biosense Webster inc.( Bar， California)提供的 系统被配置成执行这些类型的测量。 0004 又如， 美国专利申请公布2015/0228254描述了一种生成解剖标测图的方法， 所述 方法包括采集解剖区域的几何信息和生物信息。 例如通过使所测量的生物属性与测量这些 生物属性的解剖位置相关联来使几何信息和生物信息彼此相关联。 然后可将解剖区域的图 形表示(。
20、包括至少两个生物属性的标测图)叠加在解剖区域的几何模型上。 发明内容 0005 下文所述的本发明的实施方案提供了用于心脏诊断的改进方法和系统。 0006 因此， 根据本发明的实施方案， 提供了一种用于解剖诊断的方法， 所述方法包括在 跳动心脏的多个周期内利用包括位置传感器和电极的导管来测量心脏的腔室内的心脏壁 上被导管接触的多个位置处的电活动和机械运动。 基于所测量的机械运动， 计算在所述位 置处在所述周期内的机械应变的量值。 将机械应变的量值低于预定应变阈值并且电活动的 电压低于预定电压阈值所在的一组位置标识为疤痕组织的位点， 同时将机械应变高于预定 应变阈值或者电压高于预定电压阈值所在的一。
21、组位置识别为可能有活性识别为潜在地活 性的(viable)一个或多个位点。 0007 在本发明所公开的实施方案中， 测量电活动包括测量单极电压。 0008 在一些实施方案中， 测量机械运动包括当导管的远侧端部在所述位置中的每个处 保持与心脏壁接触时利用位置传感器来测量所述位置的轨迹， 并且计算机械应变的量值包 说 明 书 1/8 页 6 CN 108968938 A 6 括基于所述轨迹来计算心脏的周期内的相邻位置之间的距离变化。 在本发明所公开的实施 方案中， 计算距离的变化包括括找到心脏的舒张阶段期间测得的第一坐标与心脏的收缩阶 段期间测得的第二坐标之间的距离的差值。 除此之外或另选地， 计。
22、算机械应变的量值包括 基于距离的变化来计算机械应变的量度， 所述机械应变的量度选自由周向应变、 纵向应变 和面应变构成的一组量度。 0009 在一些实施方案中， 所述方法包括将一个或多个起搏电极放置在心脏的腔室内在 的潜在地活性的位点中的一个或多个处， 或者将治疗物质注入到所述心脏的所述腔室中的 所述心脏壁中在所述潜在地活性的位点中的一个或多个处。 0010 根据本发明的实施方案， 还提供了一种用于解剖诊断的方法， 所述方法包括在跳 动心脏的多个周期内利用包括位置传感器的导管来测量心脏的左心室内的心脏壁上被导 管接触的多个位置处的机械运动。 基于所测量的机械运动， 计算在所述位置处在所述周期 。
23、的舒张阶段的机械应变。 基于在舒张阶段期间在左心室上计算的机械应变的特性来识别心 脏的病理状况。 0011 在一个实施方案中， 识别病理状况包括检测舒张阶段期间的左心室的最大体积的 时间， 并且基于所计算的机械应变来找到左心室的最大局部应变的时间与最大整体体积的 时间之间的差值。 0012 除此之外或另选地， 识别病理状况包括基于所计算的机械应变来计算左心室松弛 所在期间的舒张阶段的分数。 0013 在一些实施方案中， 导管包括电极， 并且所述方法包括利用导管来测量所述多个 位置处的电活动连同机械运动， 其中病理状况基于所测量的电活动连同机械应变来识别。 在本发明所公开的实施方案中， 测量电活。
24、动包括检测左心室中的心脏壁的激活时间， 并且 识别病理状况包括基于所计算的机械应变局部地比较左心室的最大松弛与激活时间的机 械应变。 0014 另外， 根据本发明的实施方案， 还提供了一种用于解剖诊断的方法， 所述方法包括 在跳动心脏的多个周期内利用包括位置传感器的导管来测量心脏的左心室内的心脏壁上 被导管接触的多个位置处的机械运动。 基于所测量的机械运动， 计算在所述位置处在所述 周期的舒张阶段的机械应变。 识别机械应变的峰值计时不同步所在的一组位置。 0015 在本发明所公开的实施方案中， 所述方法包括测量左心室中的心内压力并且应用 所测量的心内压力连同机械应变来诊断心脏的病理状况。 00。
25、16 根据本发明的一个实施方案， 还提供了一种用于解剖诊断的系统， 所述系统包括 导管， 所述导管具有被配置用于插入到跳动心脏的腔室内的远侧端部并且包括位置传感器 和电极。 处理器被配置成在跳动心脏的多个周期内响应于从电极和位置传感器接收的信号 来测量心脏的腔室内的心脏壁上被导管接触的多个位置处的电活动和机械运动， 并且基于 所测量的机械运动来计算在所述位置处在所述周期内的机械应变的量值， 并且将机械应变 的量值低于预定应变阈值并且电活动的电压低于预定电压阈值所在的一组位置识别为疤 痕组织的位点， 同时将机械应变高于预定应变阈值或者电压高于预定电压阈值所在的一组 位置识别为潜在地活性的一个或多。
26、个位点。 0017 根据本发明的实施方案， 还提供了一种用于解剖诊断的系统， 所述系统包括导管， 所述导管具有被配置用于插入到跳动心脏的腔室内的远侧端部并且包括位置传感器。 处理 说 明 书 2/8 页 7 CN 108968938 A 7 器被配置成在所述跳动心脏的多个周期内响应于从位置传感器接收的信号来测量心脏的 左心室内的心脏壁上被导管接触的多个位置处的机械运动， 并且基于所测量的机械运动来 计算在所述位置处在所述周期的舒张阶段的机械应变， 并且基于在舒张阶段期间在左心室 上计算的机械应变的特性来识别心脏的病理状况。 0018 根据本发明的实施方案， 还提供了一种计算机软件产品， 所述计。
27、算机软件产品包 括其中存储程序指令的非暂态计算机可读介质， 所述指令在由计算机读取时促使所述计算 机接收由具有插入到跳动心脏的腔室内的远侧端部并且包括位置传感器和电极的导管输 出的信号， 在跳动心脏的多个周期内响应于从电极和位置传感器接收的信号来测量心脏的 腔室内的心脏壁上被导管接触的多个位置处的电活动和机械运动， 并且基于所测量的机械 运动来计算在所述位置处在所述周期内的机械应变的量值， 并且将机械应变的量值低于预 定应变阈值并且电活动的电压低于预定电压阈值所在的一组位置识别为疤痕组织的位点， 同时将机械应变高于预定应变阈值或者电压高于预定电压阈值所在的一组位置识别为潜 在地活性的一个或多个。
28、位点。 0019 根据本发明的实施方案， 还提供了一种计算机软件产品， 所述计算机软件产品包 括其中存储程序指令的非暂态计算机可读介质， 所述指令在由计算机读取时促使所述计算 机接收由具有插入到跳动心脏的腔室内的远侧端部并且包括位置传感器的导管输出的信 号， 在跳动心脏的多个周期内响应于从所述位置传感器接收的信号来测量心脏的左心室内 的心脏壁上被导管接触的多个位置处的机械运动， 并且基于所测量的机械运动来计算在所 述位置处在所述周期的舒张阶段的机械应变， 并且基于在舒张阶段期间在左心室上计算的 机械应变的特性来识别心脏的病理状况。 0020 以下结合附图根据本发明的实施方案的详细说明将更全面地。
29、理解本发明， 在附图 中： 附图说明 0021 图1为根据本发明的实施方案， 用于心脏的电解剖和电机械诊断的系统的示意性 图解说明图； 0022 图2A和图2B为根据本发明的实施方案， 示意性地示出在心脏的周期期间的不同时 间处在心肌中的位置之间测量的位移变化的曲线图； 0023 图3为根据本发明的实施方案， 示意性地示出在心脏中的某个位置处测量的电激 活波的曲线图； 0024 图4为根据本发明的实施方案， 示意性地示出心脏的周期过程中的左心室体积、 应 变和电激活的测量结果的曲线图； 0025 图5为根据本发明的实施方案， 示意性地示出测量的面应变相对于心脏中的疤痕 百分比的依赖性的曲线图；。
30、 并且 0026 图6A和图6B根据本发明的实施方案， 分别示出了在心脏中的健康组织和疤痕组织 上测量的单极电压和面应变之间的差异的曲线图。 具体实施方式 0027 使用标记序列的心脏MRI被广泛地认为是用于评估心脏的机械机能的 “金标准” 。 说 明 书 3/8 页 8 CN 108968938 A 8 例如， 可使用在心脏的周期内的连续标记的MR图像中测量的心脏壁位移来计算心肌的局部 应变。 收缩阶段低应变的区域继发于因局部降低的收缩性而产生的心肌降低的功能， 并且 可能与疤痕组织的存在相关联。 相反地， 舒张阶段期间的异常应变模式可继发于受损的心 肌松弛， 所述受损的心肌松弛妨碍了活性心。
31、肌的生理性舒张灌注。 又如， 收缩阶段应变的局 部峰值的分散可指示与电传导干扰相关联的非同步收缩。 0028 然而， 心脏MRI受制于有限的时间分辨率， 并且仅在收缩阶段期间能够可靠地测量 应变(这归因于用于导出应变测量结果的超磁栅格的衰减)。 或者， 至少部分地由于这一原 因， 心肌应变以及心脏的机械功能性的其他方面的研究已聚焦于收缩阶段， 并且舒张阶段 应变测量结果的诊断价值已被忽略。 0029 本文所述的本发明的实施方案为心肌应变的有创测量提供了改进的方法和系统， 所述方法和系统克服了MRI和其他现有模态的一些缺点。 这些实施方案围绕系统诸如上述 NOGA系统(或也由Biosense W。
32、ebster Inc.提供的系统)构建， 并且使用包括位置 传感器和电极和/或用于测量心内压力的压力传感器的导管。 另选地或除此之外， 导管包括 用于评估抵靠心脏壁的接触力的传感器。 0030 将导管的远侧端部插入到跳动心脏的腔室诸如右心室或左心室内， 或者心脏的其 他部分诸如心房或冠状窦内。 基于在跳动心脏的多个周期内从位置传感器接收的信号， 处 理器测量腔室内的心脏壁上被导管接触的位置处的位置变化以及机械运动， 并且基于所测 量的机械运动来计算心脏的周期的不同时期的心脏壁内的机械应变。 在一些实施方案中， 如下文所述， 处理器接收并处理来自导管上的电极的电信号连同位置信号。 0031 基于。
33、心脏的周期内的应变的变化， 以及可能发生的心肌组织的局部机械和电激活 的相互作用， 处理器能够识别心脏中疑似病变的位置。 这些诊断结果可用于指导治疗干预， 例如选择心脏的腔室中放置起搏电极或注入生物活性物质， 诸如细胞或药物的活性位置。 本发明技术的增强的心肌组织定征和诊断精确性可以优化施用治疗的位置， 并且从而改善 心脏再同步治疗以及其他疗法的临床功效以用于改善充血性心力衰竭以及心脏的其他疾 病状况。 0032 在一些实施方案中， 导管用于测量心脏壁上被导管接触的位置处的电活动以及机 械运动。 虽然电活动的基于导管的测量本身已在许多研究中进行了分析并广泛地用于诊断 程序， 并且心脏图像的机械。
34、分析也是常见的， 但这两种单独模式的组合在临床实践中为知 之甚少的。 另一方面， 在本实施方案中， 机械特性和电特性由导管单次同时测量， 因此彼此 为内在相符的并具有本质上完美的精确性。 0033 基于此， 机械应变的量值低于预定应变阈值并且电活动的电压低于预定电压阈值 所在的一组位置可被识别为疤痕组织的位点。 本发明人已发现， 机械标准和电标准的这种 组合应用相比于单独的机械测量或电测量结果可实现疤痕组织的更精确诊断和描绘。 同 样， 机械应变高于预定应变阈值或者电压高于预定电压阈值所在的一组位置可识别为潜在 地活性的组织的位点。 这种识别可用于靶向治疗手段， 诸如将起搏电极或所注射的治疗物。
35、 质靶向在它们可能最有效的位置处。 0034 在其他实施方案中， 处理器基于所测量的机械运动来计算舒张阶段期间的心脏壁 中的机械应变， 并且利用这些舒张阶段测量结果来识别心脏的病理状况。 这些舒张阶段测 量结果尤其可用于诊断心脏肌肉松弛方面的缺陷， 这种缺陷可导致心肌低泵送效率和不良 说 明 书 4/8 页 9 CN 108968938 A 9 灌注。 0035 图1为根据本发明的实施方案， 用于电解剖和电机械诊断的系统20的示意性图解 说明图。 操作者24(通常为介入心脏病专家)将导管22经由患者28的血管系统插入到患者的 心脏26内。 在图示实施方案中， 导管的远侧端部30已经由主动脉插入。
36、到左心室内； 但本文所 述的技术可另选地利用其他进入路径以及在心脏的任何腔室中进行应用。 0036 在本实施方案中， 导管22的远侧端部30包括位置传感器36和至少一个电极38。 本 示例中的位置传感器36包括一个或多个微型感测线圈， 所述微型感测线圈感测由患者身体 外部的一个或多个场发生器线圈34产生的磁场。 这种磁性位置感测方案用于上述NOGA系统 中。 另选地， 系统20可实现本领域已知的任何其他合适类型的位置感测， 诸如电位置感测或 超声位置感测。 任选地， 远侧端部30可包括本领域已知的其他类型的感测元件， 诸如用于感 测由导管远侧末端抵靠心脏壁32施加的力的压力传感器， 或用于血液。
37、动力学评估的心内压 力传感器。 0037 操作者24使远侧端部30与待诊断机能的腔室的心脏壁32上的多个位置接触。 在每 个位置处， 控制单元40接收并处理由位置传感器36输出的信号， 以计算导管22的远侧末端 以及心脏壁32上的接触位置的三维(3D)位置坐标。 控制单元40还接收来自电极38的电信 号， 所述电信号指示心脏壁中的局部电压。 通常， 操作者24保持远侧端部30在一个或多个心 脏的周期内与每个位置接触， 从而使得控制单元40能够采集有关跳动心脏26的多个周期内 的电信号变化和3D位置坐标的运动的数据。 0038 基于由控制单元40提供的数据， 处理器42测量心脏壁32上被导管22。
38、接触的每个位 置处的电活动和机械运动。 处理器42将这些数据汇集到感兴趣的心脏的腔室的动态3D标测 图中， 由此示出心脏的周期(包括心脏收缩阶段和心脏舒张阶段)过程中的腔室的内表面上 的机械形状和电活动的变化。 基于所测量的机械运动， 处理器42计算腔室中的不同位置处 的机械应变。 处理器42可将3D标测图图形化地显示在例如显示器44上。 标测图被标注以指 示下述部位的参数和特征： 感兴趣诊断部位诸如疤痕46、 或具有受损或非同步收缩或松弛 的区域、 或具有不当电脉冲和机械脉冲传播或改变的电机械耦合的区域。 下文详细描述了 用于计算应变并且基于应变提取参数和特征的技术。 0039 系统20可围。
39、绕本领域已知的导管和控制单元构建， 诸如上文所述的NOGA系统。 处 理器42通常包括通用计算机处理器， 所述通用计算机处理器具有用于接收数据输入和输出 诊断信息的合适接口， 并且用软件编程以执行本文所述的功能。 例如， 可经网络将软件以电 子形式下载到系统20中。 除此之外或另选地， 该软件可储存在有形、 非暂态计算机可读介质 上， 诸如光学、 磁性或电子存储介质。 0040 图2A和图2B为根据本发明的实施方案， 示意性地示出在心脏的周期期间的不同时 间处由导管22测量的心肌中的位置之间的位移变化的曲线图。 这些变化通过下述方式来找 到： 当导管22的远侧端部30保持在每个位置与心脏壁接触。
40、时利用位置传感器36测量心脏壁 32上的位置的轨迹， 并且基于所述轨迹来计算一个或多个心脏的周期内的相邻位置之间的 距离变化。 具体地， 该技术用于找到在心脏的周期的峰值松弛和/或舒张末期处测量的坐标 之间的距离与在心脏的周期的其他时间处(包括心缩期的心脏收缩峰值处)的距离的差值。 舒张末期被定义为心脏的周期期间左心室达到其最大体积的时间， 例如通过将包含在由处 理器42计算的左心室的动态3D标测图内的体积进行积分来测量。 说 明 书 5/8 页 10 CN 108968938 A 10 0041 图示示例中的位移以点P(对应于心脏壁上被导管22接触的位置)与相邻位置点 P1， P2， ， P。
41、m之间的距离l1， l2， ， lm的局部线性缩短(LLS)来测量。 这些距离基于由系统20 产生的动态3D标测图中的导管坐标来确定。 LLS的变化是在图2A所示的舒张末期(ED)处的 参考时间与图2B所示的心脏的周期期间的时间t之间测量的。 0042 对于每个点P， 处理器42根据距相邻点的距离的加权和来计算应变： 0043 0044权函数为在标注时间(舒张末期)评估的当前点p与一般点m之间的距离的函 数。 权函数可为例如三次函数或高斯函数。 用于计算权重的点之间的距离是在心脏的表面 上测量的， 以避免属于相对心脏壁的近点的影响。 过远的点(即， 其距P的距离大于Dmax)或太 近的点(即，。
42、 其距离小于Dmin)在应变的计算中不进行加权。 Dmin和Dmax为用户定义的参数。 0045 用于上式中的高斯权函数可计算如下： 0046如果 0047假定(或一些用户定义的值)并且 0048 0049 获得标准化权重： 0050 0051 点P在时间t处的应变则由以下公式给出： 0052 0053 因此以这种方式测量的应变将在心脏的周期的大部分或全部时间为负的。 应变的 量值(即， LLS的绝对值)将通常在局部收缩峰值处达到其最大值， 这对应于同步心脏中的心 室收缩。 0054 本发明人已评估了可用于诊断评估目的的心脏壁应变的若干量度， 诸如纵向应变 即沿心尖至二尖瓣平面方向的变形、 以。
43、及垂直于纵向方向的周向应变。 这两个方向应变分 量可通过计算并且随后相对于参考时间(舒张末期)对角化Cauchy-Green变形梯度张量来 获得。 据发现， 就识别心肌中的病理特征诸如疤痕而言， 被定义为纵向应变与周向应变的乘 积的平方根的局部面应变(LAS)能够在诊断灵敏度和特异性方面给出最佳结果。 0055 图3为根据本发明的实施方案， 示意性地示出由导管22的远侧末端处的电极38在 心脏26的某个位置处测量的电激活波的曲线图。 电极38在导管22的远侧端部30所接触的每 个位置处产生单极电图。 (另选地或除此之外， 可使用双极电图)。 图3中的竖直线示出了所 考虑位置处的激活时间。 电图。
44、的振幅给出了所述位置处的心肌组织中的电活动强度的指 示。 如此前所述， 相比于在疤痕组织中测量的较低值， 健康组织的特征在于高应变量值和强 说 明 书 6/8 页 11 CN 108968938 A 11 电图信号， 而仍有活性但局部缺血的组织可显示具有健康组织的这些量度中的一个或两个 的减小值。 0056 图4为根据本发明的实施方案， 示意性地示出由系统20测量的心脏的周期过程中 的左心室体积、 应变和电激活的测量结果的曲线图。 应变曲线50示出了如上定义的在左心 室的给定位置处计算出的面应变。 该应变从最小值Smin(此时， 应变的量值或绝对值为最大 的)变化到最大值Smax(此时， 心室。
45、达到其最松弛形状)。 体积曲线52示出了左心室容积从其 最小收缩末期值(ESV)到其最大舒张末期值(EDV)的变化。 舒张阶段在图4中被标记为心室 体积正在增加期间的时间段， 即， 从ESV到EDV的时间。 图4中的框54示出了其中应变曲线50 的斜率为正值期间的舒张期的部分， 由此指示出在这些时间段期间应变的量值正在减小并 且因而心脏肌肉正在松弛。 激活导数曲线56示出了单极电图(UEG)电压在心脏的周期内的 变化， 该曲线可用于导出激活时间AT。 0057 在以最佳效率工作的健康心脏中， EDV、 AT和Smax的时间被期望是良好同步的(ESV 和Smin也一样)。 换句话讲， 心脏被期望。
46、在最大心室体积时为最松弛的， 此时电激活引发下一 心脏收缩。 良好的同步也为重要的， 以使心脏的腔室的舒张填充和舒张期期间发生的心肌 的冠脉灌注最大化。 另一方面， 心脏的一些病理状况诸如充血性心力衰竭(CHF)和左束支阻 滞(LBBB)可通过EDV、 AT和应变之间的同步损失来标记。 然而， 如此前所述， 现有的诊断方法 诸如心脏MRI在舒张阶段期间失去精度， 并且因此可能无法诊断此类舒张缺陷。 0058 本发明人已开发出多种量化量度， 所述量化量度可用于基于上文所述的体积、 应 变和电激活的值来评估心脏舒张功能中的缺陷的性质和严重性。 图4中标记的这些量度包 括： 0059 1.峰值松弛时。
47、间(TPR)， 其将左心室在心脏舒张阶段(EDV)期间达到最大体积时测 量的应变与左心室达到最大松弛(Smax)时的应变进行比较。 具体地讲， TPR找到最大局部应 变(Smax)的时间与左心室(EDV)的最大整体体积(EDV)的时间之间的差值。 如图4所示， 当TPR 为负值时， 心肌在左心室已达到应当的整体松弛点之前达到其松弛峰值。 TPR的大数值指示 低效的泵送和改变的心肌特性(具体地与组织弹性和硬度有关)。 0060 2.有效灌注时间(EPT)， 其指示左心室正在松弛并正被灌注期间的心脏舒张阶段 的分数。 在图4中， 此分数由相对于舒张阶段的总持续时间的框54的累积持续时间来示出。 E。
48、PT的区域差异和低数值可指示主要发生在舒张阶段期间的心肌局部灌注的问题。 0061 3.激活时间的松弛(RAT)， 其基于所计算的机械应变来比较左心室的局部松弛 (Smax)与局部电激活时间的机械应变SAT。 RAT可定义如下， 例如： 0062 0063 当Smax发生在AT之前时(如在图4所示的示例中)， 参数 具有值-1， 否则具有值+1。 阴性RAT指示心脏肌肉的去极化开始于松弛已达到峰值之前。 0064 EPT的低数值可用于例如指示左心室中需要局部起搏以确保足够的灌注， 以及指 示具有 “功能性” (相对于 “结构性” )局部缺血的区域。 具体地， 研究表明， 心脏中的局部缺血 性可。
49、源自可能由不充分同步的局部应变引起的这些区域中的舒张流动的间期的缩短。 EPT 值的变化可有助于识别心脏中的下述区域， 所述区域因舒张阶段的异常壁运动而处于功能 性灌注不足风险中。 一旦这些区域被识别， 就可通过适当地施用起搏电极和/或其他疗法以 说 明 书 7/8 页 12 CN 108968938 A 12 校正壁运动的同步来治疗局部病症。 0065 又如， 心肌纤维收缩的效率取决于电激活时间的拉伸水平。 最有效收缩力要求左 心室的每个区域在最佳预拉伸时(即， 应变具有其最大值Smax时， 这意味着RAT接近于零)被 电激活。 RAT的较大值并且具体地讲负值， 指示次优心脏壁运动效率。 可施用局部起搏和其 他疗法， 以便降低局部RAT并且从而提高心脏效率。 0066 图5为根据本发明的实施方案， 示意性地示出测量的应变相对于心脏中的疤痕百 分比的依赖性的曲线图。 本示例中的应变由面应变表示， 如上所定义和利用系统20所测量。 “疤痕百分比” 是指待测区域内的疤痕组织的范围。 可以清楚地看出， 应变的量值随着疤。