相关申请的交叉引用
本申请要求2013年6月12日提交的题为“IMPLANTABLE ELECTRODE LOCATION SELECTION(可植入电极位置选择)”的美国专利申请S/N.13/916,377的权益，该专利申请通过引用整体结合于此。
背景技术
本文中的公开内容涉及用于可植入电极位置选择的系统、方法和界面。
可植入电极可被用在用于患者的医疗的各种系统、设备和方法中。更具体地，可植入电极可位于患者的组织(例如，心脏组织等)邻近、或与患者的组织(例如，心脏组织等)接触以向患者的组织递送治疗和/或从患者的组织感测信号。一些电极可比其他电极在递送治疗方面更有效或是最佳的(例如，由于位置、接触等)。
各种起搏治疗(例如，心脏再同步治疗)可向患者的心脏的左心室递送电起搏。用于递送左心室起搏的可植入电极可位于接近(proximate)患者的左心室的冠状窦的一个或多个分支中。冠状窦的不同植入部位区域(例如，在一个或多个分支内的位置)在递送起搏治疗方面可比其他区域更有效，或是最佳的。
发明内容
本文中所描述的示例性系统、方法和界面可被配置成在用于向患者递送心脏治疗中的一个或多个可植入电极的位置选择方面辅助用户(例如，医师)。系统、方法和界面可被描述为非侵入性的。例如，系统、方法和界面可不使用可植入设备(诸如引线、探针、导管等)来在一个或多个可植入电极的位置选择方面辅助用户。进一步，例如，系统、方法和界面可不涉及来自在从植入的电极的给定位置起搏期间发生了什么的反馈。换言之，示例性系统、方法、和界面可针对在植入的电极被植入到、或被放入患者中之前根据非侵入性地(noninvasively)取得的电测量值和/或机械测量值来选择最佳的可植入电极位置。
更具体地，示例性系统、方法、和界面可使用机械运动数据结合替代(surrogate)电激动数据来标识可植入电极的一个或多个候选和/或目标植入部位区域。可使用成像设备来测量机械运动数据，该成像设备被配置成对患者的心脏的至少一部分(例如，心脏的血管解剖的一部分)成像。可使用毗邻患者的皮肤定位的一个或多个外部电极(例如，在患者的身体外部)来测量替代电激动数据。在至少一个实施例中，替代电激动数据可以是对沿着心脏的短轴(例如，电激动时间在心脏的长轴上可能变化不大)取得的患者的心脏的区域的局部激动时间(例如，q-LV时间)的非侵入性(noninvasive)估算。
此外，一个或多个图形用户界面可显示患者的机械运动信息和/或替代电激动信息以，例如辅助用户选择一个或多个可植入电极的位置，并且随后将该一个或多个可植入电极导航至这样的位置。示例性系统、方法和界面可被描述为用于向用户提供附加的信息以帮助可植入电极的位置选择的工具和/或用于标识一个或多个可植入电极的位置的自动化推荐引擎。
用于辅助可植入电极的非侵入性位置选择的一个示例性系统可包括电极设备、成像设备、显示设备、以及耦合至电极设备、成像设备、和显示设备的计算设备。电极设备可包括被配置成位于接近患者的组织处的多个外部电极(例如，以阵列定位并且被配置成位于接近患者的皮肤处的表面电极)。成像设备可被配置成对患者的心脏的血管解剖的至少一部分(例如，冠状窦的至少一部分)成像。显示设备可包括图形用户界面，该图形用户界面被配置成描绘患者的心脏的血管解剖的至少一部分(例如，在图形用户界面上显示的患者的心脏的血管解剖的至少一部分是三维图形化表示)。计算设备可被配置成提供在显示设备上显示的图形用户界面以辅助用户非侵入性地选择可植入电极(例如，耦合至至少一个引线的至少一个可植入电极)的位置。计算设备可进一步被配置成：在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的至少一部分；使用成像设备测量患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的机械运动；基于所测得的机械运动在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的一个或多个区域的机械运动信息(例如，根据所测得的机械运动在图形用户界面上色彩标定(color scale)患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分)。计算设备可进一步配置成标识患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的区域；使用电极设备的多个外部电极中的一个或多个外部电极来测量替代电激动时间，所述一个或多个外部电极接近患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的所标识的区域；以及在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的所标识的区域的所测得的替代激动时间(例如，在图形用户界面上接近患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的所标识的区域用字母数字描绘所测得的替代激动时间)。
用于辅助可植入电极的非侵入性位置选择的一个示例性方法可包括：在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的至少一部分(例如，冠状窦的至少一部分、三维图形化表示等)；使用成像设备测量患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的机械运动；以及基于所测得的机械运动在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的一个或多个区域的机械运动信息(例如，根据所测得的机械运动在图形用户界面上色彩标定患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分)。示例性方法可进一步包括：标识患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的区域；以及使用接近患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的所标识的区域处的一个或多个外部电极来测量替代电激动时间。该一个或多个外部电极可位于接近患者的组织处(例如，以阵列定位并且被配置成位于接近患者的皮肤处的表面电极)。示例性方法可进一步包括：在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的所标识的区域的所测得的替代激动时间(例如，在图形用户界面上接近患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的所标识的区域用字母数字描绘所测得的替代激动时间)；以及使用图形用户界面将至少一个可植入电极(例如，耦合至至少一个引线的至少一个可植入电极)导航至患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的所标识的区域。
在一个或多个示例性系统和/或方法中，使用电极设备的多个外部电极中接近患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的所标识的区域的一个或多个外部电极来测量替代电激动时间可包括：使用成像设备标识所述多个外部电极相对于患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的所标识的区域的位置以及使用电极设备的多个外部电极中最靠近患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的所标识的区域的一个或多个外部电极来测量替代电激动时间。在至少一个实施例中，可在图形用户界面上显示与多个外部电极相关联的位置相对于患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的图形化表示。
在一个或多个示例性系统和/或方法中，所述多个外部电极可被配置成被用户定位成接近患者的组织。所述多个外部电极中的每个外部电极可定位在接近患者的与所述多个外部电极的其他外部电极不同的特定区(area)，并且每个不同的特定区可对应于患者的心脏的不同区域。进一步，使用电极设备的所述多个外部电极中接近患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的所标识的区域的一个或多个外部电极来测量替代电激动时间可包括：使用与患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的所标识的区域对应的电极设备的多个电极中的一个或多个外部电极来测量替代电激动时间。
在一个或多个示例性系统和/或方法中，标识患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的区域可包括：允许用户使用图形用户界面选择患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的所述区域。
在一个或多个示例性系统和/或方法中，计算设备可被进一步配置成执行以及该方法可进一步包括：在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的所标识的区域的疤痕信息，该疤痕信息指示所标识的区域包括疤痕(scar)组织的可能性。
用于辅助可植入电极的非侵入性位置选择的一个示例性系统可包括显示设备和耦合至该显示设备的计算设备。该显示设备可包括图形用户界面，该图形用户界面被配置成描绘患者的心脏的血管解剖的至少一部分。计算设备可被配置成提供在显示设备上显示的图形用户界面以辅助用户非侵入性地选择可植入电极的位置。计算设备可被进一步配置成：在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的至少一部分；在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的一个或多个区域的机械运动信息；以及在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的被标识的区域的测得的替代激动时间。
用于辅助可植入电极的非侵入性位置选择的一个示例性方法可包括：在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的至少一部分；在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的所述至少一部分的一个或多个区域的机械运动信息；以及在图形用户界面上显示患者的心脏的血管解剖的至少一部分的所述一个或多个区域中的被标识的区域的测得的替代激动时间。
一种示例性非侵入性方法可包括：基于处于专有的“带状”配置的表面ECG引线标识迟发(late)电激动的区。可从该带推导在固有心律和/或右心室起搏期间的心室激动的序列。可从所推导的序列确定迟发左心室激动的区域。该数据可与从左心室的机械运动推导的数据(例如，运动图)结合使用以预选择放置左心室引线的最佳区。
一个示例性实施例使用如从表面电极映射的心室激动序列来与查看左心室的机械运动的其他方法(例如，运动图)结合来预选择左心室引线的最佳位置。来自外部电极引线的激动数据可被映射至左心室的特定粗略(gross)的区域。例如，来自左前电极的激动可被映射至前左心室，来自左侧电极的激动可被映射至心室的侧壁，来自后外侧电极的激动可被映射至左心室的后外侧位置，并且来自左后电极的激动可被映射至左心室的后位置。
可基于来自运动图的收缩的最迟发的区来选择初步目标位置，并且可选择来自与特定区对应的外部电极的电激动时间。可对来自与特定解剖区对应的电极的激动时间数据求平均以表示在该特定区域上的激动时间。如果激动数据指示早发激动(early activation)，例如，如果激动时间小于从去极化的开始而测得的特定值(例如，可以为约80毫秒至约100毫秒的值)或如果激动时间小于从外部电极记录到的最迟发的激动的特定百分比(例如，其中该百分比可以是从约50％至约75％的任意值)，则该位置可被排除作为最佳部位(例如，由于早发激动时间)。如果外部电极激动数据指示在该区中的迟发的激动(例如，该数据不满足上述早发激动的标准)并且位于对应的解剖区中的外部电极不显示局部疤痕的体征(signs)(例如，包括分离(fractionations)(多个偏斜(deflections))、由r波跟随的开始处的小q波，其中q/r比率在20-30％之间，或ST段抬高(ST segment elevation)的体征)，则该初步目标位置可被选择用于植入可植入电极和/或引线。此处描述的结疤(scarring)的体征在临床上可经常被用于诊断心肌梗塞并且也可被可视地检查。可显示来自表面电极的激动图以及对应于初步目标区的至少一个心动周期上的运动图。
一种示例性方法可将来自电动机械标测(mapping)的数据和疤痕的可能性分数结合来选择可植入电极和/或引线布置的最佳部位。组合的数据可包括：如从运动图、运动曲线和运动曲线的特征(例如，目标心室的不同区域中的运动曲线的峰值幅度)确定的目标心室(例如，左心室)的不同区域的机械收缩的时间、在左心室的不同区域中的电激动数据、以及来自紧邻于左心室的不同区域的表面电极的电信号，例如，表面心电图信号。示例性方法可结合所有这些不同片段的信息以提出对最佳目标部位的推荐。
例如，可基于电激动时间和机械收缩时间的特定阈值来标识可能的候选区域的子集。比所有目标区域之中的最迟发的电激动时间的特定百分比电激动得更晚，并且比所有目标区域之中的最迟发的机械收缩时间的特定百分比机械收缩得更晚的区域，可被选择为用于引线布置的潜在候选部位。特定百分比可在70％和约100％之间。接着，例如，可基于一个或多个标准和过程给来自该子集的每个区域分配0-2的疤痕风险分数(scar risk score)。例如，最初，可为所有区域分配0的疤痕风险分数并且评估以下标准：与一区域对应的运动曲线的峰-峰幅度小于在所有目标区域之中的最大峰-峰幅度的所选百分比(例如，0％至约50％，诸如10％)可向该区域的疤痕风险分数添加1。在该区域处或接近于该区域的电信号(例如，表面心电图电极)示出包括ST段抬高、分离、低峰-峰幅度(例如，<1mV)的结疤的一个或多个体征可向该区域的疤痕风险分数添加1。一旦完成对疤痕风险分数的评估，可按疤痕风险分数的降序对候选区域排序。具有最低的疤痕风险分数的区域可被选择为引线的最终部位。如果所有部位都处于最高疤痕风险分数(例如，2)处，则可通过使阈值中的每一个降低所选的量(例如，约10％至约20％)来选择新的候选部位。例如，如果最初所选的百分比为75％，则每个新的经降低的百分比可以为65％。在一个实施例中，代替使用百分比阈值，绝对阈值可被用于感兴趣的变量中的一个或多个(例如，大于或等于在约50毫秒和约150毫秒之间的所选的值的电激动时间)。
一种示例性方法可包括：在心窦(CS)静脉解剖的三维模型上标识用于左心室(LV)引线植入的候选部位；重建体表(body-surface)标记(markers)并发现紧邻该候选部位的标记；确定紧邻先前发现的标记的表面心电图(ECG)电极(例如，单极电极)，以及在与3D模型/运动图集成的显示模块(例如，监视器/屏幕等)上显示电激动时间(例如，q-LV时间)的估算或替代。进一步，可从根据来自先前标识的表面电极的ECG信号所确定的估算的或替代激动时间中估算局部电激动时间(例如，q-LV时间)。
一种示例性方法可包括：确定基线心律期间(例如，从目标静脉的运动图数据)目标部位处的机械收缩时间；经由从表面心电图(ECG)带获取的替代电激动时间(例如，q-LV时间)来确定基线心律期间目标部位中的电激动时间；从经标测的部位之中标识位于最迟发的机械收缩的阈值(例如，75％)内且位于最迟发的电激动时间的给定阈值(例如，75％)内的候选部位；从候选部位中的每一个的运动/应变曲线和表面ECG信号评估疤痕风险分数；和/或将最佳部位标识为具有最低疤痕风险分数的候选部位。
以上发明内容并不旨在描述本公开的每个实施例或每种实现方式。通过参照下面详细的描述以及权利要求书并结合附图，更完整的理解将变得明显和可理解。
附图说明
图1是包括电极设备、成像设备、显示设备、和计算设备的示例性系统的示图。
图2是描绘了患者的心脏的一部分的机械运动信息的示例性图形用户界面。
图3A-3B是用于测量躯干表面电势的示例性外部电极设备的示图。
图4是映射至患者的心脏的植入部位区域的患者的示例性表面位置的示图。
图5是描绘了使用外部电极测得的患者的后外侧表面位置中的迟发的替代激动时间的示图。
图6是描绘了与一个或多个外部电极相关联的外部标记的位置的示图。
图7是描绘了血管解剖、其机械运动信息、以及图6的外部标记的位置的示例性图形用户界面。
图8是辅助可植入电极的非侵入性位置选择的示例性方法的框图。
图9A-9B是配置成允许用户选择患者心脏的植入部位区域的描绘了血管解剖的示例性图形用户界面。
图10是描绘了包括血管解剖的患者的心脏的区域、机械运动信息和替代电激动信息的示例性图形用户界面。
图11是辅助可植入电极的非侵入性位置选择的另一示例性方法的框图。
图12是非侵入性地确定患者的心脏的可植入部位区域的疤痕风险的示例性方法的框图。
图13示出了患者的心脏的四个不同的可植入部位区域的机械运动信息的曲线图。
图14示出了图13的患者的心脏的四个不同的可植入部位区域的替代电信息的曲线图。
图15是包括示例性可植入医疗设备(IMD)的示例性系统的示图。
图16A是图15的示例性IMD的示图。
图16B是设置在图16A的左心室中的电引线的远端的放大视图的示图。
图17A是示例性IMD(例如，图15-16的IMD)的框图。
图17B是图1-2的系统中所采用的用于提供三个感测通道和相应的起搏通道的示例性IMD(例如，可植入脉冲发生器)电路和相关联的引线的另一框图。
具体实施方式
在以下实施例的详细描述中，对附图进行了参考，附图构成了实施例的一部分且在其中作为示例示出了可实践本发明的具体实施例。应当理解，可以采用其它实施例，并且在不背离本发明的范围的情况下(比如仍然落在本发明的范围之内)可以作出一些结构的改变。
将参照图1-17描述示例性系统、设备和方法。对于本领域技术人员而言，很明显，来自一个实施例的元件或过程可被与其他实施例的元件或过程组合使用，且使用本文中所提出的特征的组合的这些方法、设备和系统的可能的实施例不限于附图中所示和/或本文中所描述的特定实施例。此外，将认识到，此处描述的实施例可包括并不一定按比例绘制的很多元件。此外，将理解的是，此处各个过程的时序以及各元件的大小和形状可被修改但仍落在本发明的范围内，虽然某些时序、一个或多个形状和/或大小、或元件类型可相比其他更有利。
根据单极心电图(ECG)记录，可在参考位置(例如，其可以是在植入期间左心室引线的所选位置)附近检测或估算电激动时间。这样的电激动时间可通过获取ECG信号并生成电激动(例如，q-LV)时间的度量的系统进行测量和显示或传送给植入者(implanter)。如本文中所描述的，至少在一个或多个实施例中，用于选择心脏再同步治疗的引线布置部位的电动机械标测可使用利用q-LV数据(例如，电激动时间)连同机械运动图时间的算法来最佳选择LV引线的部位。例如，这种算法可提供将电时间和机械时间以及可从ECG/运动轮廓/曲线测量推导出的关于疤痕组织的任何信息考虑在内的优化方案。
如本文所描述的，各种示例性系统、方法、和界面可被配置成使用包括外部电极的电极设备、成像设备、显示设备、和计算设备来非侵入地辅助用户(例如，医师)为一个或多个可植入电极选择接近患者心脏的一个或多个位置(例如，植入部位区域)和/或将一个或多个可植入电极导航至所选的位置(多个)。图1中描绘了包括电极设备110、成像设备120、显示设备130和计算设备140的示例性系统100。
如所示的电极设备110包括多个电极，该多个电极被合并到、或包括在缠绕在患者14的胸部或躯干周围的带内。电极设备110(例如，通过一个或多个有线电连接、无线地等)可操作地耦合至计算设备140以将来自电极中的每一个的电信号提供至计算设备140以供分析。将参考图3A-3B更详细地描述示例性电极设备110。
成像设备120可以是任何类型的成像设备，其被配置成以非侵入性的方式对患者的至少一部分成像、或提供患者的至少一部分的图像。例如，除了非侵入性工具(诸如，造影液)，成像设备120可不使用可位于患者内的任何部件或零件来提供患者的至少一部分的图像。可理解的是，本文所描述的示例性系统、方法和界面可非侵入性地辅助用户(例如，医师)为可植入电极选择接近患者的心脏的位置，并且在示例性系统、方法和界面已提供非侵入性辅助之后，示例性系统、方法和界面随后可提供辅助以将可植入电极植入或导航到患者内，例如，接近患者的心脏。
例如，在示例性系统、方法和界面已提供非侵入性辅助之后，示例性系统、方法和界面随后可提供图像引导导航，该图像引导导航可被用于将包括电极的引线、无引线电极、无线电极、导管等导航在患者的体内。进一步，虽然本文中参照患者的心脏描述了示例性系统、方法和界面，但可以理解，示例性系统、方法和界面可适用于患者身体的任何其他部分。
成像设备120可被配置成捕捉或拍摄患者14的x射线图像(例如，二维x射线图像、三维x射线图像等)。成像设备120可以(例如，通过一个或多个有线电连接、无线地等)可操作地耦合至计算装置140，使得由成像装置120捕捉的图像可被传输至计算装置140。进一步，计算设备140可被配置成控制成像设备120，以例如将成像设备120配置成捕捉图像、改变成像设备120的一个或多个设置等。
将可以认识到，虽然如图1中所示的成像设备120可被配置成捕捉x射线图像，但本文所描述的示例性系统、方法、和界面还可使用任何其他替代的成像形态。例如，成像设备120可被配置成利用等中心荧光检查法、双平面荧光检查法、超声、计算机断层扫描(CT)、多层螺旋计算机断层扫描(MSCT)、磁共振成像(MRI)、高频超声(HIFU)、光学相干断层扫描(OCT)、血管内超声(IVUS)、二维(2D)超声、三维(3D)超声、四维(4D)超声、术中CT、术中MRI等来捕捉图像或图像数据。进一步，可以理解，成像设备120可被配置成(例如，连续地)捕捉多个连续图像以提供视频帧数据。换言之，利用成像设备120随时间拍摄的多个图像可提供运动图像数据。此外，还可在二维、三维、或四维中获得并显示图像。以更先进的形式，还可通过合并来自集地图(atlas map)或来自由MRI、CT、或超声心电图形态捕捉的术前图像数据的心脏数据或其他软组织数据来实现心脏或身体的其他区域的四维表面绘制(rendering)。来自混合形态(诸如，与CT结合的正电子发射断层扫描(PET)、或与CT结合的单光子发射计算机断层显像(SPECT))的图像数据集还可提供叠加到解剖数据上的功能图像数据以被用于确信地到达心脏内的目标位置或其他感兴趣的区。
显示设备130和计算设备140可被配置成显示和分析数据(诸如，例如，使用电极设备110和成像设备120所聚集或收集的替代电激动数据、图像数据、机械运动数据等)，以非侵入性地辅助用户进行可植入电极的位置选择。在至少一个实施例中，计算设备140可以是服务器、个人计算机或平板电脑。计算设备140可被配置成从输入设备142接收输入并将输出传输至显示设备130。进一步，计算设备140可包括数据存储，数据存储可允许访问处理程序或例程和/或一个或多个其它类型的数据，例如，以用于驱动配置成非侵入性地辅助用户进行可植入电极的位置选择等的图形用户界面。
计算设备140可以可操作地耦合至输入设备142和显示设备130以例如将数据传输至输入设备142和显示设备130中的每一个和从输入设备142和显示设备130中的每一个传输数据。例如，计算设备140可使用例如模拟电连接、数字电连接、无线连接、基于总线的连接、基于网络的连接、基于因特网的连接等来电耦合至输入设备142和显示设备130中的每一个。如本文进一步所描述的，用户可向输入设备142提供输入以操纵或修改显示设备130上所显示的一个或多个图形化描绘以查看和/或选择如本文进一步描述的患者心脏的部分的一个或多个目标或候选位置。
虽然如所描绘的，输入设备142是键盘，但可以理解，输入设备142可包括能够向计算设备140提供输入以执行本文所描述的功能、方法和/或逻辑的任何设备。例如，输入设备142可包括鼠标、轨迹球、触摸屏(例如，电容式触摸屏、电阻式触摸屏、多点触摸触摸屏等)等。同样地，显示设备130可包括能够向用户显示信息的任何设备，诸如，图形用户界面132，该图形用户界面132包括患者心脏的解剖的图形化描绘、患者心脏的图像、一个或多个电极的位置的图形化描绘、一个或多个目标或候选位置的图形化描绘、一个或多个值的字母数字表示、植入电极和/或引线的图形化描绘或实际图像等。例如，显示设备130可包括液晶显示器、有机发光二极管屏、触摸屏、阴极射线管显示器等。
由显示设备130所显示的图形用户界面132可包括或显示用于显示图形化描绘、用于显示图像、用于允许对此类图形化描绘和图像的一个或多个区域或区进行选择等的一个或多个区域。如本文所使用的，图形用户界面132的“区域(region)”可被定义为其内可显示信息或可执行功能的图形用户界面132的一部分。这些区域可存在于其他区域内，从而可被单独或同时显示。例如，较小的区域可位于较大的区域内，这些区域可并排设置等。此外，如本文所使用的，图形用户界面132的“区(area)”可被定义为图形用户界面132的位于小于其所位于的区域的区域内的一部分。
由计算设备140存储和/或执行的处理程序或例程可包括：用于计算数学、矩阵数学、分解算法、压缩算法(例如，数据压缩算法)、校准算法、图像构建算法、信号处理算法(例如，傅立叶变换、快速傅立叶变换等)、标准化算法、比较算法、向量数学、或实现本文所描述的一个或多个示例性方法和/或过程所需的任何其它处理的程序或例程。由计算设备140存储和/或使用的数据可包括，例如，来自成像设备120的图像数据、来自电极设备110的电信号数据、图形(例如，图形元素、图标、按钮、窗口、对话框、下拉菜单、图形区、图形区域、3D图形等)、图形用户界面、来自根据本文的公开内容所采用的一个或多个处理程序或例程的结果、或用于执行本文所描述的一个和/或多个过程或方法可能所必需的任何其他数据。
在一个或多个实施例中，示例性系统、方法和界面可利用在可编程计算机(诸如，包括例如处理能力、数据存储(例如，易失性或非易失性存储器和/或存储元件)、输入设备和输出设备的计算机)上执行的一个或多个计算机程序来实现。可应用本文所描述的程序代码和/或逻辑以输入数据以执行本文所描述的功能并生成期望的输出信息。该输出信息可被应用作为到本文所描述的一个或多个其他设备和/或方法的输入或将以已知的方式被应用。
可利用任何可编程语言(例如，适合于与计算机系统通信的高级程序和/或面向对象编程语言)来提供用于实现本文所描述的系统、方法和/或界面的一个或多个程序。任何此类程序可例如被存储在任何合适的设备上，例如，可由在计算机系统(例如，包括处理设备)上运行的通用或专用程序读取的存储介质，用于在该合适的设备被读取时配置和操作计算机系统以用于执行本文所描述的过程。换言之，至少在一个实施例中，示例性系统、方法和/或界面可利用配置有计算机程序的计算机可读存储介质实现，其中如此配置的存储介质使计算机以特定且预定义的方式进行操作以执行本文所描述的功能。进一步，在至少一个实施例中，示例性系统、方法和/或界面可被描述为通过在一个或多个非瞬态介质中编码的逻辑(例如，目标代码)来实现，该逻辑包括用于执行的代码并且当由处理器执行时，可操作以执行诸如本文所描述的方法、过程和/或功能之类的操作。
计算设备140可以是例如任何固定或移动计算机系统(例如，控制器、微控制器、个人计算机、迷你计算机、平板电脑等)。计算装置130的精确配置不是限制性的，并且本质上可使用能够提供合适计算能力和控制能力(例如，图形处理等)的任何设备。如本文所述，数字文件可以是包含可由本文所描述的计算设备140可读取和/或可写入的数字位(例如，以二进制、三进制等编码)的任何介质(例如，易失性或非易失性存储器、CD-ROM、穿孔卡、磁可记录磁带等)。而且，如本文所描述的，用户可读取格式的文件可以是可呈现在任何介质(例如，纸、显示器等)上的并且可由用户读取和/或理解的数据(例如，ASCII文本、二进制数、十六进制数、十进制数，图表表示)的任何表示。
鉴于上述内容，将显而易见的是，在根据本公开的一个或多个实施例中所描述的功能可以本领域技术人员已知的任何方式实现。由此，将要被用于实现本文所描述的过程的计算机语言、计算机系统、或任何其它软件/硬件不应当限于本文所描述的系统、过程或程序(例如，由此类系统、过程或程序提供的功能)的范围。
如本文所使用的，机械运动数据可被定义为与患者的心脏的一个或多个区域(诸如，患者的心脏的壁的部分)的机械运动有关的数据。可能期望的是，患者的心脏中用于可植入电极摆放(placement)的目标位置也具有迟发的机械运动时间(例如，比患者的心脏的其他部分迟的运动、比所选阈值或时间迟的运动等)。可利用示例性成像设备120和计算设备140测量和确定机械运动数据。例如，图像数据的多个帧可使用成像设备120进行捕捉并通过计算设备进行分析以确定患者的心脏的一个或多个区域的机械运动信息或数据。
心脏壁的局部3D运动可被分解为两个分量(component)：第一分量表达在相邻点之间的距离的变化并且被称为应变(strain)(例如，当距离减小时的收缩或当距离增加时的扩张等)并且第二非应变分量可不涉及在相邻点之间的距离的变化并且可涉及平移(translation)和/或旋转(rotation)。应变可以是各向异性的。具体而言，在垂直于心脏腔室的长轴的截面(段)改变长度时的圆周(circumferential)应变可与在基本平行于长轴的线改变长度时的纵向应变区分开。本文中所描述的示例性成像设备120可被配置成提供图像数据以提供随着血管树的比例的变化，或换言之，随着在点之间距离的变化的收缩和扩张的图形化描绘，同时在没有距离的变化的情况下，旋转和平移是可视化的。
成像设备120(其可以是计算机化的X射线机器)可指向患者的心脏并被激活以产生视场处的心脏区的时间序列的X射线图像。对于暴露视野下的心脏区处的血管(诸如，冠状血管)，可优选在血管造影过程中通过向患者注入造影剂来获得X射线图像。其中待检测的血管是冠状静脉的情况下，可在球囊被插入在静脉(冠状窦)内并被充气之后执行血管造影，以便防止在图像被拍摄之前血液流动使造影剂分散。
例如，可由图1的成像设备进行捕捉二维X射线投影图像的时间序列并由计算设备140进行存储。二维图像可以是在患者已被注射有造影剂之后拍摄的血管造影片。时间序列可包括在患者的心动周期的至少一部分期间在相同的投射角度下的冠状血管的“快照”(例如，血管造影电影运行(cine-runs))。进一步，投射方向可被选择成基本上正交于感兴趣的区域处的心脏的表面或基本上正交于心脏的主要速度分量。
可通过图像的时间序列来跟踪感兴趣的血管，以便标识血管通过心动周期的至少一部分的运动。可通过对从一帧到下一帧的局部区变换的计算，或通过跟踪所检测的血管中的所选的控制点来执行通过图像的时间序列对血管的跟踪。然而，根据一些实施例，可通过这两种方法的混合组合来执行跟踪血管。
配置成捕捉和确定机械运动信息的系统和/或成像设备的示例可在2005年1月13日公开的Evron等人的美国专利申请公开No.2005/0008210、2006年4月6日公开的Zarkh等人的美国专利申请公开No.2006/0074285、2011年5月12日公开的Zarkh等人的美国专利申请公开No.2011/0112398、2013年5月9日公开的Brada等人的美国专利申请公开No.2013/0116739、2005年12月27日授权的Evron等人的美国专利No.6,980,675、2007年10月23日授权的Okerlund等人的美国专利No.7,286,866、2011年12月11日授权的Reddy等人的美国专利No.7,308,297、2011年12月11日授权的Burrell等人的美国专利No.7,308,299、2008年1月22日授权的Evron等人的美国专利No.7,321,677、2008年3月18日授权的Okerlund等人的美国专利No.7,346,381、2008年11月18日授权的Burrell等人的美国专利No.7,454,248、2009年3月3日授权的Vass等人的美国专利No.7,499,743、2009年7月21日授权的Okerlund等人的美国专利No.7,565,190、2009年9月8日授权的Zarkh等人的美国专利No.7,587,074、2009年10月6日授权的Hunter等人的美国专利No.7,599,730、2009年11月3日授权的Vass等人的美国专利No.7,613,500、2010年6月22日授权的Zarkh等人的美国专利No.7,742,629、2010年6月29日授权的Okerlund等人的美国专利No.7,747,047、2010年8月17日授权的Evron等人的美国专利No.7,778,685、2010年8月17日授权的Vass等人的美国专利No.7,778,686、2010年10月12日授权的Okerlund等人的美国专利No.7,813,785、2011年8月9日授权的Vass等人的美国专利No.7,996,063、2011年11月15日授权的Hunter等人的美国专利No.8,060,185、和2013年3月19日授权的Verard等人的美国专利No.8,401,616中进行描述，这些专利中的每一个通过引用整体结合于此。
机械运动数据、或信息可被提供给用户以辅助用户选择可植入电极的位置。在图2中示出了描绘患者的心脏的一部分的机械运动信息的示例性图形用户界面132。图形用户界面132被配置成描绘患者的心脏的血管解剖200的至少一部分以及相对于血管解剖200的机械运动信息。如所示的，血管解剖200是位于患者的左心室附近的冠状窦。血管解剖200进一步包括例如冠状窦的多个分支202。每个分支，以及每个分支内的多个位置可提供可植入电极的候选部位区域或位置。可植入电极可被植入在具有最迟发的机械运动时间的位置中。如本文中所使用的，机械运动时间可以是收缩的开始和共同基准点(诸如，例如外部ECG引线上的特定心动周期的QRS去极化波群的开始)之间的时间。
如所示，可通过根据标度(scale)210对血管解剖200进行色彩/灰度标定、或编码来表示机械运动时间。如所示，标度210从深灰/深色(其对应于约40毫秒(ms))延伸至浅白/浅色(其对应于约240ms)。由此，用户可观察图形用户界面132以查看或确定心脏的不同区域(例如，血管解剖的不同区域)的机械运动时间。此外，图形用户界面132可字母数字地描绘在血管解剖200上标识的一个或多个区域204的机械运动时间206。使用图形用户界面132，用户可选择用于植入的目标、或候选位置208，该位置208可具有最迟发的、或接近最迟发的机械运动时间。如所示，目标位置208可具有240ms的机械运动时间。
可能期望的是，除迟发的机械运动时间之外，可植入电极布置的目标或候选部位区域或位置也具有迟发的电激动时间。然而，所选的区域或位置(诸如区域208)可能不具有迟发的电激动时间(例如，指示该部位可能不是期望的，即使机械运动时间指示出其作为植入部位的合意性(desirability))。由此，具有关于与目标或候选部位区域相关联的电激动时间和机械运动时间的信息以确定其对于植入的适合性是有益的。
可使用如图1和图3A-3B中所示的电极设备110来确定患者的心脏的一个或多个区域的电激动数据。示例性电极设备110可被配置成测量患者14的身体表面电势，并且更具体地测量患者14的躯干表面电势。如图3A中所示，示例性电极设备110可包括：一组电极112或电极112的阵列、条带(strap)113以及接口/放大器电路116。电极112可被附连至或耦合至条带113，并且条带113可被配置成缠绕在患者14的躯干周围，使得电极112围绕患者的心脏。如进一步所示，电极112可围绕患者14的周边(包括患者14的躯干的后位置、侧位置、后外侧位置和前位置)定位。
进一步，电极112可经由有线连接118电连接至接口/放大器电路116。接口/放大器电路116可被配置成放大来自电极112的信号并将这些信号提供至计算设备140。其他示例性系统可使用无线连接来将由电极112所感测的信号传输至接口/放大器电路116并且进而例如随着数据的通道传输至计算设备140。
尽管在图3A的示例中，电极设备110包括条带113，但在其它示例中，可采用例如带(tape)或粘合剂的各种机构中的任一个来辅助电极112的间距和布置。在某些示例中，条带113可包括弹性带、带条(strip of tape)或布。在其它示例中，电极112可被分别放置在患者14的躯干上。进一步，在其他示例中，电极112(例如，以阵列排列的)可以是补丁、背心和/或将电极112固定至患者14的躯干的其他装置的一部分，或可位于补丁、背心和/或将电极112固定至患者14的躯干的其他装置内。
电极112可被配置成围绕患者14的心脏并在信号已传播通过患者14的躯干之后记录或监测与心脏的去极化和复极化相关联的电信号。电极112中的每一个可被用在单极配置中来感测反映心脏信号的躯干表面电势。接口/放大器电路116还可被耦合到可与每一个电极112结合用于单极感测的返回或中性(indifferent)电极(未示出)。在某些示例中，可存在围绕患者的躯干空间地分布的大约12个至大约50个电极112。其他配置可具有更多或更少的电极112。
计算设备140可记录并分析由电极112感测的并由接口/放大器电路116放大/调节的躯干表面电势信号。计算设备140可被配置成分析来自电极112的信号以提供替代电激动数据，诸如，例如表示患者的心脏的一个或多个区域的实际或局部电激动时间的替代电激动时间，如将在本文中进一步描述的。可通过挑选合适的基准点(例如，近场EGM或远场EGM的峰值、最小值、最小斜率、最大斜率、零交叉、阈值交叉等)并测量心脏去极化的开始(例如，QRS波群的开始)和(例如，在电活动内)该合适的基准点之间的时间来执行对激动时间的测量。在QRS波群(或峰值Q波)的开始到基准点之间的激动时间可被称为q-LV时间。
此外，计算设备140可被配置成提供图形用户界面，该图形用户界面描绘使用电极设备110获得的替代电激动时间。示例性系统、方法、和/或界面可非侵入性地使用利用电极设备110收集的电信息来标识、选择、和/或确定患者的心脏的一个或多个区域对于可植入电极布置是否可以是最佳的、或期望的。
图3B示出了另一示例性电极设备110，该电极设备110包括多个电极112，该多个电极112被配置成围绕患者14的心脏并且在信号已传播通过患者14的躯干之后记录或监测与心脏的去极化和复极化相关联的电信号。电极设备110可包括其上附连多个电极112的或可耦合电极112的背心114。在至少一个实施例中，多个电极112或电极112的阵列可被用于收集电信息，诸如，例如，替代电激动时间。类似于图3A的电极设备110，图3B的电极设备110可包括接口/放大器电路116，该接口/放大器电路116通过有线连接118电耦合至电极112中的每一个并被配置成将来自电极112的信号传输至计算设备140。如所示的，电极112可被分布在患者14的躯干(包括，例如，患者14的躯干的前表面、侧表面和后表面)上。
背心114可由织物形成，其中电极112附连至该织物。背心114可被配置成维持电极112在患者14的躯干上的位置和间距。进一步，可标记背心114以辅助确定电极112在患者14的躯干的表面上的位置。在某些示例中，可存在围绕患者14的躯干分布的大约25个至大约256个电极112，但其它配置可具有更多或更少的电极112。
如本文所描述的，电极设备110可被配置成测量表示患者的心脏的不同区域的电信息(例如，电信号)。更具体地，患者的心脏的不同区域的激动时间可从使用接近于与患者的心脏的不同区域对应的表面区处的表面电极所测得的表面心电图(ECG)激动时间逼近。
图4中示出了映射至待使用外部电极设备测量的患者的心脏12的区域的患者14的示例性表面位置的示图。如所示，左前表面位置220可对应于患者的心脏12的左前左心室区域230，左侧表面位置222可对应于患者的心脏12的左侧左心室区域232，左后外侧表面位置224可对应于患者的心脏12的后外侧左心室区域234，并且后表面位置226可对应于患者的心脏12的后左心室区域236。因此，在左前表面位置220处测得的电信号可以是左前左心室区域230的电信号的代表或替代、在左侧表面位置222处测得的电信号可以是左侧左心室区域232的电信号的代表或替代、在左后外侧表面位置224处测得的电信号可以是后外侧左心室区域234的电信号的代表或替代、并且在后表面位置226处测得的电信号可以是后左心室区域236的电信号的代表或替代。
从诸如例如在图3A-3B中所描绘的电极设备110收集的单极ECG数据可被用于推导心室激动的序列。可通过查看对应于特定解剖区域的激动时间来推断关于区域性的、或局部的心室激动的信息。
在图5中示出了描绘使用外部电极测得的患者的后外侧表面位置的迟发的替代激动时间的示图。如所示，ECG激动数据显示了后外侧表面位置224中的迟发的激动(例如，约150ms)，并且因此后外侧左心室区域234(其对应于后外侧表面位置区224)可以是植入的电极的目标或候选植入部位区域。进一步，来自后外侧表面位置224的样本230显示宽的、高的且主导的(dominant)R波232，所述R波232可进一步指示后外侧左心室区域234可以是植入的电极的最佳候选或目标植入部位区域。
为使计算设备140意识到使用电极设备110的外部电极112所测得的电信号来自哪里(例如，诸如各个表面位置、或区，例如，左前表面位置220、左侧表面位置222、左后外侧表面位置224、后表面位置226等)，外部电极112可与表面位置或区中的一个或多个相关联，并由此与患者的心脏14的一个或多个位置或区域相关联。可使用用于将外部电极(例如，来自其的信号)与患者的心脏14的一个或多个位置或区域相关联的任何合适的技术。例如，在一个或多个实施例中，为了将外部电极112与患者的心脏的一个或多个表面位置和/或区域相关联，用户可具体地将特定电极放置在或定位在患者的躯干的特定位置上(例如，一个或多个电极接近于要对其提供测量的血管解剖的区域)。例如，一个或多个电极可被配置成测量左侧表面位置222或与左侧表面位置222相关联，并且因此用户可将这样的一个或多个电极放置在左侧表面位置232上(例如，该一个或多个电极可被定位成接近左侧表面位置232)。在至少一个实施例中，带或背心可已经使电极112被定位在适当的位置中以对应于患者的各个表面位置，并且因此用户可简单地将带或背心定位在患者周围以适当地使外部电极112位于患者周围。带或背心可进一步包括带或背心的每个部分应当位于患者周围哪里的指示。
进一步，外部电极112可使用本文中所描述的成像设备120与患者的心脏的一个或多个表面位置和/或区域相关联、或链接到患者的心脏的一个或多个表面位置和/或区域。例如，电极112和/或标记(例如，垫圈)在由成像设备120所捕捉的一个或多个图像中可以是可视的。标记可位于电极112周围的已知距离和/或位置处，使得标记可指示电极112位于哪里。
使用成像设备120(其可相对于患者的心脏12的至少一部分对电极112和/或标记成像)，电极112可与电极112被定位成与其紧邻(例如，约0.5厘米至约10cm)的患者的心脏12的区域相关联。例如，第一组外部电极112(例如，包括一个或多个外部电极的第一组)可使用由成像设备120捕捉的图像被确定成位于接近于左侧左心室区域232处，并且因此第一组外部电极112可与患者的心脏12的左侧左心室区域232相关联。
图6中描绘了与用于测量替代电激动时间的一个或多个电极相关联的外部标记的表面位置的示图。如所示的，在患者14上描绘了第一标记240、第二标记242、第三标记244、和第四标记246。标记240、242、244、246中的每一个可与一个或多个外部电极112相关联。成像设备120可捕捉患者的心脏的一部分和标记240、242、244、246的一个或多个图像，并且计算设备140可确定哪些标记，并且因此哪些外部电极，接近于患者的心脏的一个或多个不同区域。
可在描绘患者的心脏的一部分的示例性图形用户界面上进一步描绘这些标记的位置。例如，图7中示出了描绘患者的心脏的一部分的血管解剖252、与血管解剖252相关联的机械运动信息(例如，在血管解剖上进行彩色编码/灰度标定的机械运动信息)、以及外部标记240、242、244、246相对于血管解剖252的位置的示例性图形用户界面250。
图8中描绘了辅助可植入电极的非侵入性位置选择的示例性方法260。示例性方法260可被描述为非侵入性的，因为当使用该示例性方法时没有引线、电极、探针、或其他设备可被植入到患者中。进一步，可使用本文中所描述的系统、设备、和图形用户界面来执行示例性方法260。
示例性方法260可包括例如使用显示设备上的图形用户界面来显示患者的心脏的至少一部分的血管解剖262。虽然示例性方法260显示患者的心脏的血管解剖，但可以理解，可显示患者的解剖的任何部分。方法260可进一步包括：测量患者的心脏的血管解剖的机械运动264以及例如使用显示设备上的图形用户界面来显示血管解剖的机械运动信息266。图9A中示出了包括血管解剖282和灰度标定的机械运动信息的示例性图形用户界面280。可使用本文中所描述的成像设备120来捕捉血管解剖及其机械运动信息，该成像设备120可被配置成对患者的心脏的血管解剖的至少一部分成像并且提供由计算设备140用来提供机械运动信息或数据的图像数据。
用户可查看和/或使用图9A的图形用户界面280来确定或标识患者心脏的所显示的部分的用于植入可植入电极的一个或多个候选部位区域。例如，用户可查看机械运动信息(例如，应用于图9A中的血管解剖的灰度标定或彩色编码)并基于该机械运动信息来标识患者的心脏的候选部位区域284。例如，用户可标识具有例如大于阈值的机械运动时间、具有最长的机械运动时间等的一个或多个区域。用户可使用图形用户界面280和计算设备140的输入设备142来选择所标识的候选区域284。例如，如果输入设备142是触摸屏，则用户可用他们的手指或指示笔来触摸所标识的候选部位区域284。进一步，例如，如果输入设备142是鼠标，则用户可使用鼠标“点击”所标识的候选部位区域284。
虽然用户被描述为标识候选区域284，但计算设备140和/或系统100的另一部分可被配置成标识候选部位区域284。例如，计算设备140可被配置成基于机械运动信息自动地标识血管解剖的一个或多个区域，例如，具有最长的机械运动时间的植入部位区域(多个)、具有大于或等于阈值的机械运动时间的植入部位区域(多个)等。
示例性方法260可进一步包括：使用位于接近患者的组织(例如，患者的躯干的皮肤)处的一个或多个外部电极112来测量所标识的候选部位区域284的替代电激动时间270。如本文中所描述的，可使用接近植入部位区域的一个或多个外部电极来测量区域(诸如，候选部位区域284)的替代电激动时间。
在至少一个实施例中，可使用成像设备120相对于血管解剖的植入部位区域标识外部电极的位置，并且最靠近具体植入部位区域(例如，被确定为最靠近)的一个或多个外部电极可被用于测量该植入部位区域的替代电激动时间。在至少一个实施例中，每个外部电极可已经与血管解剖的具体植入部位区域相关联，并且因此，已与植入部位区域相关联的外部电极可被用于测量该植入部位区域的替代电激动时间。
在已选择血管解剖的植入部位区域268并且已测量替代电激动时间270之后，示例性方法260可包括显示所标识的植入部位区域284的所测得的替代激动时间。例如，如图9B中所示，可在图形用户界面280上接近血管解剖282的所标识的植入部位区域284用字母数字描绘测得的激动时间286。如果所标识的植入部位区域不具有期望的替代电激动时间286(例如，植入部位区域不具有迟发的电激动时间，电激动时间不大于或等于阈值等)，则用户可选择血管解剖282的另一植入部位区域，例如，如由回环至标识血管解剖的植入部位区域268的箭头271所示的。
用户随后可使用本文中所描述的示例性系统和界面来将可植入电极导航至所标识的植入部位区域中的一个或多个274。例如，本文中所描述的系统和图形用户界面可提供可植入电极(例如，位于引线上、无线电极、位于设备上等)到植入部位区域(诸如所标识的植入部位区域(例如，被非侵入性地标识为与迟发的机械运动时间和迟发的电激动时间相关联的部位区域))的实时导航。
虽然示例性方法270可在已标识血管解剖的植入部位区域268之后测量替代电激动时间270，但可以理解，示例性系统、方法、和/或界面可被配置成在标识特定区域268之前测量患者的心脏的多个植入部位区域的替代电激动时间270和/或可显示所有植入部位区域的所测得的替代电激动时间272。例如，图10中示出了描绘患者的心脏的一部分及其包括机械运动信息(诸如表示机械运动时间的灰度标定和字母数字值)的血管解剖292的示例性图形用户界面290。示例性图形用户界面290进一步描绘了第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296中的每一个的替代激动时间296。
一个或多个示例性系统、方法、和/或界面可使用所测得的机械运动数据和所测得的替代电激动时间来(例如，从较大量的潜在的植入部位)标识用于递送治疗的可植入电极的植入或位置选择的一个或多个候选和/或目标部位区域。图11中描绘了辅助可植入电极的这种非侵入性位置选择的示例性方法300。一般而言，示例性方法300可(例如，自动地或通过用户选择)基于患者的心脏的一部分的机械运动信息、患者的心脏的植入部位区域的替代电激动时间、和任选地关于患者的心脏的一个或多个植入部位区域的疤痕风险的信息来确定用于植入用于递送治疗的可植入电极的一个或多个候选和/或目标部位区域。
示例性方法300可包括：使用例如成像设备120来测量患者的心脏的血管解剖的一部分的多个植入部位区域(例如，所标识的部位区域，诸如，例如在图10的图形用户界面290上所示的第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296)的机械运动302，以提供机械运动数据或信息，诸如机械收缩时间。每个植入部位区域可以是患者的心脏和/或患者的心脏的血管解剖的定义的部分或区。进一步，每个植入部位区域可与其他植入部位区域不同。换言之，植入部位区域可不是重复的。
可使用例如电极设备110来针对植入部位区域中的每一个测量替代电激动时间304，使得每个植入部位区域具有机械收缩时间和与其相关联的替代电激动时间(例如，针对每个部位区域使用电极设备中的一个电极的测量、来自用于每个部位区域的电极设备的多个电极的平均测量等)。
在一个示例性实施例中，以下在表1中描绘了来自图10的图形用户界面290的患者的心脏的部分的第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296的所测得的机械收缩时间和所测得的替代电激动时间。
部位# 机械 电 时间 时间 1 163ms 50ms 2 184ms 100ms 3 222ms 120ms 4 240ms 60ms
表1。
示例性方法300随后可基于所测得的机械收缩时间和所测得的电激动时间来从多个植入部位区域中确定一个或多个候选部位区域306。一个或多个候选部位区域的确定306可使用所测得的机械收缩时间和/或所测得的替代电激动时间的比较、百分比、阈值、平均值、平均、峰-峰幅度、最大斜率、最小斜率、其它运动曲线度量等。
例如，可将机械收缩时间中的每一个与阈值或阈值时间进行比较以确定植入部位区域是否可以是候选部位区域。阈值或阈值时间可以是例如由用户或计算设备确定的固定值或设置值、或可基于其他数据(诸如植入部位区域的测得的机械收缩时间中的一些或全部)或可依据其他数据(诸如植入部位区域的测得的机械收缩时间中的一些或全部)进行计算。例如，机械运动阈值或阈值时间可基于在植入部位区域之中测得的最迟发的机械运动收缩时间。
在图10和表1中所描绘的示例中，第四植入部位区域296具有最迟发的机械收缩时间，该时间为240ms。机械运动阈值可以是最迟发的机械收缩时间的所选的百分比，诸如，例如，50％、60％、65％、70％、75％、80％、90％、95％等。在该示例中，所选的百分比可以是75％，这将产生180ms的机械运动阈值(例如，240ms x75％＝180ms)。
可将替代电激动时间中的每一个与阈值或阈值时间进行比较以确定植入部位区域是否可以是候选部位区域。阈值或阈值时间可以是例如由用户或计算设备确定的固定值或设置值、或可基于其他数据(诸如植入部位区域的测得的替代电激动时间中的一些或全部)或可依据其他数据(诸如植入部位区域的测得的替代电激动时间中的一些或全部)进行计算。例如，电激动阈值或阈值时间可基于在植入部位区域之中测得的最迟发的替代电激动时间。
在图10和表1中所描绘的示例中，第三植入部位区域295具有最迟发的替代电激动时间，该时间为120ms。电激动阈值可以是最迟发的替代电激动时间的所选的百分比，诸如，例如，50％、60％、65％、70％、75％、80％、90％、95％等。在该示例中，所选的百分比可以是75％，这将产生90ms的电激动阈值(例如，120ms x75％＝90ms)。
使用机械运动阈值和电激动阈值，示例性方法300可确定一个或多个候选部位区域306。例如，如果一植入部位区域具有大于或等于机械运动阈值的机械收缩时间和大于或等于电激动阈值的替代电激动时间，则该植入部位区域可被标识或选择为候选部位区域。由此，在图10和表1的示例中，候选部位必须具有大于或等于180ms(即，机械运动阈值)的机械收缩时间和大于或等于90ms(即，电激动阈值)的替代电激动时间。使用这样的阈值，示例性方法300可确定第二部位294和第三部位295可以是用于植入可植入电极以递送治疗的候选部位区域306。
此外，如果植入部位区域中没有一个满足电激动阈值和机械运动阈值两者，则可使阈值减小所选的值或百分比，并且可重新评估植入部位区域中的每一个。在至少一个实施例中，用于计算阈值的所选的百分比可减小固定的量，诸如，例如5％。同样地，如果所有的植入部位区域都满足电激动阈值和机械运动阈值两者，则可使阈值增加所选的值或百分比，并且可重新评估植入部位区域中的每一个。进一步，如果仅一个植入部位区域满足电激动阈值和机械运动阈值，则该部位区域可被选择用于植入电极。
示例性方法300还可包括例如使用本文中所描述的示例性图形用户界面等来图形地标识用于植入可植入电极的一个或多个候选部位区域310。例如，可在图形用户界面上突出候选部位区域，或可描绘指向从原始或初始标识的潜在部位区域中选择的候选部位区域的箭头。
一个或多个候选部位区域中的每一个可具有相关联的疤痕风险。由此，示例性系统、方法、和图形用户界面可任选地考虑一个或多个候选部位区域中的每一个的疤痕风险以进一步从候选部位区域中选择一个或多个目标部位区域(例如，减小对于电极植入可以是期望的部位区域的数量)。例如，示例性方法300可包括确定候选部位区域中的每一个的疤痕风险308，并且基于疤痕风险，从候选部位区域标识目标部位区域310。与示例性方法260类似，示例性方法300可包括将可植入电极导航至候选和/或目标部位区域中的一个或多个312(例如，在已非侵入性地选择候选或目标部位区域之后)。例如，本文中所描述的系统和图形用户界面可提供可植入电极(例如，位于引线上、无线电极、位于设备上等)到植入部位区域(例如，使用机械运动时间和电激动时间两者以及任选地疤痕风险信息非侵入性地标识的部位区域)的实时导航。
如本文中所描述的，疤痕风险信息可被用于进一步减少适合于电极植入的候选部位的数量。虽然可使用基于疤痕信息减少候选部位的数量的任何过程，但在图12-14中描绘了用于非侵入性地选择植入部位区域的使用疤痕风险信息的一个示例性方法350。示例性方法350可首先将(例如，选自一个或多个候选区域等的)特定区域的疤痕风险分数设置为零。可评估该特定区域的机械运动数据和/或替代电数据以确定疤痕风险分数。例如，可如参考图13所描述的评估机械运动数据或曲线，并且可如参考图14所描述的评估替代电激动数据或曲线。
图13中描绘了在一个心动周期期间第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296的机械运动数据或曲线。如所示，第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296的最大峰-峰值分别是11毫米(mm)、12mm、8mm、和7mm。
可基于最大峰-峰幅度来确定阈值。在该示例中，植入部位区域的最大峰-峰幅度可以是12mm。例如，用于指示结疤的阈值可以是最大峰-峰幅度的10％，并且因此，该阈值可以是1.2mm。
如果植入部位区域的峰-峰幅度小于阈值345(该阈值例如是所有植入部位区域的最大峰-峰幅度的10％)，则示例性方法300可将该特定植入部位区域的疤痕风险分数增加一358。在图13中所描绘的示例中，第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296中没有一个具有小于1.2mm的峰-峰幅度，并且因此不增加第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296中的每一个的疤痕风险分数。
图14中描绘了与在图13中相同的心动周期的第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296的替代电激动数据或曲线。如所示，第一植入部位区域293、第二植入部位区域294、第三植入部位区域295、和第四植入部位区域296的最大峰-峰值分别是7毫伏(mV)、0.5mV、5.3mV、和5.4mV。阈值可被选择为最小值，诸如，例如1mV。
如果植入部位区域的峰-峰幅度小于阈值356(例如，1mV)，则示例性方法300可将该特定植入部位区域的疤痕风险分数增加1。在图14中所描绘的示例中，仅第二植入部位区域294具有小于1mV的峰-峰幅度，并且因此仅第二植入部位区域294的疤痕风险分数被增加一358。
此外，可使用可指示疤痕风险的其他度量(诸如，例如分离、ST段抬高等)来评估每个植入部位区域的替代电激动数据。如果其他度量指示疤痕风险(例如，诸如包含分离部位(fractions)和/或ST段抬高)，则过程356可将特定部位的疤痕风险分数增加一358。如图14中所示，第二植入部位区域294指示分离和ST段抬高两者，并且因此将第二植入部位区域294的疤痕风险分数增加一358。
示例性方法350随后可更新候选部位区域中的每一个的疤痕风险分数360。可通过本文中所描述的任何其他方法和/或过程(诸如，例如过程308中的示例性方法300)来评估疤痕风险分数、或与结疤有关的其他度量。如本文中所描述的，在示例性方法300的过程306中将第二和第三植入部位区域294、295选择为候选部位。由于第二植入部位区域294的疤痕风险(例如，第二植入部位区域294的疤痕风险分数为1，这可指示疤痕)高于第三植入部位区域295的疤痕风险分数(例如，第三植入部位区域295的疤痕风险分数为零)，因此在示例性方法300中可将第三植入部位区域295标识或选择为目标部位区域310。如本文中所描述的，在已标识目标部位区域310之后，用户随后可将可植入电极导航至目标部位区域312(例如，在该示例中，用户可将可植入电极导航至第三植入部位区域295)。
可使用本文中所描述的系统、方法和图形用户界面植入的可植入电极可以是可植入医疗设备(IMD)的一部分和/或位于被配置成位于接近患者的心脏的一个或多个部分处的一个或多个引线上。例如，可通过本文中参考图15-17B所描述的示例性治疗系统10使用示例性系统、方法和过程。
图15为示出了可被用于向患者14递送起搏治疗的示例性治疗系统10的概念图。患者14可以是但并不一定是人类。治疗系统10可包括可植入医疗设备16(IMD)，该可植入医疗设备16可被耦合至引线18、20、22。IMD 16可以是例如可植入起搏器、复律器、和/或除颤器，其经由耦合至引线18、20、22中的一个或多个的电极(例如，可根据本文中的描述(诸如，借助于植入部位区域的非侵入性选择)植入的电极)将电信号提供至患者14的心脏12。
引线18、20、22延伸到患者14的心脏12中，以感测心脏12的电活动和/或向心脏12递送电刺激。在图15所示的示例中，右心室(RV)引线18延伸通过一条或多条静脉(未示出)、上腔静脉(未示出)、和右心房26并进入右心室28。左心室(LV)冠状窦引线20延伸通过一条或多条静脉、腔静脉、右心房26，并进入冠状窦30以到达与心脏12的左心室32的游离壁相邻的区域。右心房(RA)引线22延伸通过一条或多条静脉和腔静脉，并进入心脏12的右心房26。
IMD 16可经由耦合至引线18、20、22中的至少一个的电极来感测，除其他方面之外，伴随于心脏12的去极化和复极化的电信号。IMD 16可被配置成利用本文所描述的示例性方法和过程来确定或标识位于引线18、20、22上的有效电极。在一些示例中，IMD 16基于在心脏12内感测到的电信号来将起搏治疗(例如，起搏脉冲)提供至心脏12。IMD 16可操作以调节与起搏治疗相关联的一个或多个参数，诸如，例如，AV延迟和其它各种时序、脉冲宽、幅度、电压、脉冲串长度等。进一步，IMD 16可操作以使用各种电极配置来递送起搏治疗，这些电极配置可以是单极的、双极的、四极的、或进一步多级的。例如，多极引线可包括可被用于递送起搏治疗的若干电极。因此，多极引线系统可提供或供应从中起搏的多个电向量。起搏向量可包括至少一个阴极和至少一个阳极，该至少一个阴极可以是位于至少一个引线上的至少一个电极，该至少一个阳极可以是位于至少一个引线(例如，同一引线，或不同引线)上和/或IMD的套管(casing)或罐(can)上的至少一个电极。虽然作为起搏治疗的结果的心脏功能的改善可主要取决于阴极，但如阻抗、起搏阈值电压、漏电流、寿命等的电参数可更依赖于包括阴极和阳极两者的起搏向量。IMD 16还可经由位于引线18、20、22中的至少一个引线上的电极来提供除颤治疗和/或心脏复律治疗。进一步，IMD 16可检测心脏12的心律失常，诸如心室28、32的纤颤，并以电脉冲的方式将除颤治疗递送至心脏12。在一些示例中，IMD 16可被编程成递送进阶的治疗(例如，具有增加的能量级的脉冲)直到心脏12的纤颤停止为止。
图16A-16B是更详细地示出了图15的治疗系统10的IMD 16以及引线18、20、22的概念图。引线18、20、22可经由连接器块34电耦合至治疗递送模块(例如，用于递送起搏治疗)、感测模块(例如，用于感测来自一个或多个电极的一个或多个信号)、和/或IMD 16的任何其他模块。在一些示例中，引线18、20、22的近端可包括电触头，这些电触头电耦合至IMD 16的连接器块34内的相应的电触头。此外，在一些示例中，引线18、20、22可借助于定位螺丝、连接销、或另一合适的机械耦合机构机械地耦合至连接器块34。
引线18、20、22中的每一个包括细长绝缘引线体，该细长绝缘引线体可携带通过绝缘(例如，管状绝缘护套)彼此分开的多个导体(例如，同心盘绕(coiled)导体，直导体等)。在所示的示例中，双极电极40和42位于紧邻引线18的远端处。此外，双极电极44、45、46、47位于紧邻引线20的远端处，且双极电极48、50位于紧邻引线22的远端处。
电极40、44、44、45、46、47、48可采用环形电极的形式，并且电极42、50可采用分别可伸缩地安装在绝缘电极头52、54、56内的可延伸螺旋尖端电极的形式。电极40、42、44、45、46、47、48、50中的每一个可电耦合至其相关联的引线18、20、22的引线体内的导体(例如，盘绕的和/或直的)中的相应一个，并藉此耦合至引线18、20、22的近端上的电触头中的相应一个。
此外，电极44、45、46和47可具有大约5.3mm2至大约5.8mm2的电极表面积。电极44、45、46和47还可分别被称为LV1、LV2、LV3和LV4。引线20上的LV电极(即，左心室电极1(LV1)44、左心室电极2(LV2)45、左心室电极3(LV3)46、和左心室4(LV4)47等)可以可变的距离间隔开。例如，电极44可远离电极45例如，大约21毫米(mm)的距离，电极45和46可彼此远离间隔例如，大约1.3mm至大约1.5mm的距离，并且电极46和47可彼此远离间隔例如，20mm至大约21mm的距离。
电极40、42、44、45、46、47、48、50可进一步被用于感测伴随于心脏12的去极化和复极化的电信号(例如，电描记图(EGM)内的形态波形)。所感测的电信号可被用于确定电极40、42、44、45、46、47、48、50中的哪些电极在改善心脏功能方面是最有效的。这些电信号经由相应的引线18、20、22被传导至IMD 16。在一些示例中，IMD 16还可以经由电极40、42、44、45、46、47、48、50递送起搏脉冲，以引起患者的心脏12的心脏组织的去极化。在一些示例中，如图16A中所示，IMD 16包括一个或多个外壳电极，诸如外壳电极58，其可与IMD 16的外壳60(例如，气密密封的外壳)的外表面一体地形成或以其他方式耦合至该外壳60。电极40、42、44、45、46、47、48、和50中的任一个可与外壳电极58相组合用于单极感测或起搏。换言之，电极40、42、44、45、46、47、48、50、58中的任一个可结合用于形成感测向量，例如，可被用于评估和/或分析起搏治疗的有效性的感测向量。本领域技术人员一般可理解，其他电极也可被选择来定义，或也可被用于起搏和感测向量。进一步，不被用于递送起搏治疗的电极40、42、44、45、46、47、48、50、58中的任一个可被用于在起搏治疗期间感测电活动。
如参照图16A更详细地描述的，外壳60可封围治疗递送模块以及用于监测患者的心律的感测模块，该治疗递送模块可包括用于生成心脏起搏脉冲和除颤或心脏复律电击的刺激发生器。引线18、20、22还可分别包括细长电极62、64、66，它们可采取线圈的形式。IMD 16可经由细长电极62、64、66和外壳电极58的任意组合来将除颤电击递送至心脏12。电极58、62、64、66还可被用于将心脏复律脉冲递送至心脏12。进一步，电极62、64、66可由任何合适的导电材料制成，诸如但不限于，铂、铂合金、和/或已知可用于可植入除颤电极中的其他材料。由于电极62、64、66一般不被配置成递送起搏治疗，因而电极62、64、66中的任一个可被用于感测电活动(例如，用在确定电极有效性中，用在分析起搏治疗有效性中等)并且可与电极40、42、44、45、46、47、48、50、58中的任一个结合使用。在至少一个实施例中，RV细长电极62可被用于在起搏治疗的递送期间感测患者的心脏的电活动(例如，与外壳电极58结合，形成RV细长线圈、或除颤电极至外壳电极的向量)。
图15-17B中所示的示例性治疗系统10的配置仅是一个示例。在其他示例中，代替图15中所示的经静脉引线18、20、22或除了图1中所示的经静脉引线18、20、22外，治疗系统可包括心外膜引线和/或贴片电极。进一步，在一个或多个实施例中，IMD 16不需要被植入在患者14体内。例如，IMD 16可经由经皮肤的引线将各种心脏治疗递送到心脏12，这些经皮肤的引线穿透患者14的皮肤延伸至心脏12内或外的各种位置。在一个或多个实施例中，系统10可利用无线起搏(例如，使用经由超声、感应耦合、RF等的到心内的起搏部件(多个)的能量传输)并使用在罐/外壳和/或皮下的引线上的电极来感测心脏激动。
在将电刺激治疗提供至心脏12的治疗系统的其他示例中，这样的治疗系统可包括耦合至IMD 16的任何合适数量的引线，且每一个引线可延伸至心脏12内或紧邻心脏12的任何位置。例如，治疗系统的其他示例可包括如图15-17B中所示定位的三个经静脉的引线。又进一步，其他治疗系统可包括从IMD 16延伸至右心房26或右心室28中的单条引线、或延伸至右心房26和右心室28中的相应的一个中的两条引线。
图17A是IMD 16的一个示例性配置的功能框图。如图所示，IMD 16可包括控制模块81、治疗递送模块84(例如，其可包括刺激发生器)、感测模块86、以及电源90。
控制模块81可包括处理器80、存储器82以及遥测模块88。存储器82可包括计算机可读指令，当例如由处理器80执行这些计算机可读指令时，使IMD 16和/或控制模块81执行归属于本文所描述的IMD 16和/或控制模块81的各种功能。进一步，存储器82可包括任何易失性、非易失性、磁、光、和/或电介质，诸如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、和/或任何其他数字介质。示例性夺获管理模块可以是在题为“LV THRESHOLD MEASUREMENT AND CAPTURE MANAGEMENT(LV阈值测量和夺获管理)”且2010年3月23日授权的美国专利No.7,684,863中描述的左心室夺获管理(LVCM)模块，该专利通过引用整体结合于此。
控制模块81的处理器80可包括微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、和/或等效的分立或集成逻辑电路中的任意一个或多个。在一些示例中，处理器80可包括多个部件，诸如一个或多个微处理器、一个或多个控制器、一个或多个DSP、一个或多个ASIC、和/或一个或多个FPGA、以及其他分立或集成逻辑电路的任何组合。归属于本文中的处理器80的功能可体现为软件、固件、硬件、或它们的任意组合。
控制模块81可被用于根据所选的一个或多个程序使用本文所描述的示例性方法和/或过程来确定电极40、42、44、45、46、47、48、50、58、62、64、66的有效性，该一个或多个程序可被存储在存储器82中。进一步，控制模块81可控制治疗递送模块84根据可被存储在存储器82中的所选择的一个或多个治疗程序来向心脏12递送治疗(比如，诸如起搏之类的电刺激治疗)。更具体地，控制模块81(例如，处理器80)可控制由治疗递送模块84所递送的电刺激的各种参数，诸如，例如，AV延迟、具有可由一个或多个所选择的治疗程序(例如，AV延迟调节程序、起搏治疗程序、起搏恢复程序、夺获管理程序等等)指定的幅度、脉冲宽度、频率、或电极极性的起搏脉冲。如所示的，治疗递送模块84例如经由相应的引线18、20、22的导体或者在外壳电极58的情况中经由设置在IMD 16的外壳60内的电导体，电耦合至电极40、42、44、45、46、47、48、50、58、62、64、66。治疗递送模块84可被配置成使用电极40、42、44、45、46、47、48、50、58、62、64、66中的一个或多个电极生成并向心脏12递送诸如起搏治疗之类的电刺激治疗。
例如，治疗递送模块84可经由分别耦合至引线18、20和22的环形电极40、44、45、46、47、48，和/或引线18和22的螺旋形尖端电极42和50，来递送起搏刺激(例如，起搏脉冲)。进一步，例如，治疗递送模块84可经由电极58、62、64、66中的至少两个电极来将除颤电击递送至心脏12。在一些示例中，治疗递送模块84可被配置成以电脉冲的形式递送起搏、心脏复律、或除颤刺激。在其他示例中，治疗递送模块84可被配置成以其他信号(诸如，正弦波、方波、和/或其他基本上连续的时间信号)的形式来递送这些类型的刺激中的一种或多种。
IMD 16可进一步包括开关模块85，且控制模块81(例如，处理器80)可使用该开关模块85来例如，经由数据/地址总线来选择可用电极中的哪些被用于递送治疗(诸如，用于起搏治疗的起搏脉冲)、或可用电极中的哪些被用于感测。开关模块85可包括开关阵列、开关矩阵、复用器、或适合于选择性地将感测模块86和/或治疗递送模块84耦合至一个或多个所选择的电极的任何其他类型的开关设备。更具体地，治疗递送模块84可包括多个起搏输出电路。该多个起搏输出电路中的每一个起搏输出电路可，例如，使用开关模块85，来选择性地耦合至电极40、42、44、45、46、47、48、50、58、62、64、66中的一个或多个(例如，用于将治疗递送至起搏向量的一对电极)。换言之，每个电极可使用开关模块85选择性地耦合至治疗递送模块的起搏输出电路中的一个。
感测模块86被耦合(例如，电耦合)至感测设备，感测设备可包括，除附加的感测设备外，电极40、42、44、45、46、47、48、50、58、62、64、66，来监测心脏12的电活动，例如，心电图(ECG)/电描记图(EGM)信号等。ECG/EGM信号可被用于测量或监测激动时间(例如，心室激动时间等)、心率(HR)、心率变异性(HRV)、心率震荡(HRT)、减速/加速能力、减速序列发生率、T波交替(TWA)、P波到P波间期(也被称为P-P间期或A-A间期)、R波到R波间期(也被称为R-R间期或V-V间期)、P波到QRS波群间期(也被称为P-R间期、A-V间期、或P-Q间期)、QRS波群形态、ST段(即，连接QRS波群和T波的段)、T波变化、QT间期、电向量等。
开关模块85还可与感测模块86一起使用以选择可用电极中的哪些被使用或启用以例如感测患者的心脏的电活动(例如，使用电极40、42、44、45、46、47、48、50、58、62、64、66的任意组合的患者心脏的一个或多个电向量)。同样地，开关模块85还可与感测模块86一起使用以选择可用电极中的哪些不被用于(例如，被禁用)例如感测患者的心脏的电活动(例如，使用电极40、42、44、45、46、47、48、50、58、62、64、66的任意组合的患者心脏的一个或多个电向量)。在一些示例中，控制模块81可，例如，通过经由数据/地址总线提供信号，来经由感测模块86内的开关模块来选择用作感测电极的电极。
在一些示例中，感测模块86包括通道，该通道包括具有比R波或P波放大器相对更宽的通带的放大器。来自所选的感测电极的信号可被提供至复用器，并且之后通过模数转换器被转换成多位数字信号以存储在存储器82中，例如，作为电描记图(EGM)。在一些示例中，这样的EGM在存储器82中的存储可处于直接存储器存取电路的控制下。
在一些示例中，控制模块81可作为中断驱动设备而运行，并且可对来自起搏器定时和控制模块的中断作出响应，其中中断可对应于所感测的P波和R波的发生和心脏起搏脉冲的生成。可通过处理器80执行任何必要的数学计算，且由起搏器定时和控制模块所控制的值或间期的任何更新可跟随此类中断而发生。存储器82的一部分可被配置作为多个再循环的缓冲器，其能够保持一个或多个系列的测得的间期，可例如通过处理器80响应于起搏或感测中断的发生来分析这些间期以确定患者的心脏12当前是否表现出心房或心室快速性心律失常。
控制模块81的遥测模块88可包括用于与另一设备(诸如，编程器)通信的任何合适的硬件、固件、软件、或它们的任何组合。例如，在处理器80的控制下，遥测模块88可借助于天线(可以是内部天线和/或外部天线)接收来自编程器的下行链路遥测以及将上行链路遥测发送至编程器。例如，经由地址/数据总线，处理器80可提供要被上行链路传输至编程器的数据以及用于遥测模块88内的遥测电路的控制信号。在一些示例中，遥测模块88可经由复用器将所接收的数据提供至处理器80。
IMD 16的各种部件被进一步耦合至电源90，电源90可包括可再充电电池和非可再充电电池。可选择用以维持达数年的非可再充电电池，而可再充电电池可例如，每天或每周感应地从外部设备充电。
图17B是IMD 16的功能框图的另一实施例。图17B描绘了没有LA CS起搏/感测电极且与可植入脉冲发生器(IPG)电路31耦合的双极RA引线22、双极RV引线18、和双极LV CS引线20，该IPG电路31具有可编程模式和起搏领域已知的双心室DDD/R类型的参数。进而，传感器信号处理电路91间接耦合至定时电路83并经由数据和控制总线间接耦合至微计算机电路33。IPG电路31以一般分成微计算机电路33和起搏电路21的功能框图示出。起搏电路21包括数字控制器/定时器电路83、输出放大器电路51、感测放大器电路55、RF遥测收发器41、活动传感器电路35以及以下描述的多个其他电路和部件。
晶体振荡器电路89为起搏电路21提供基础定时时钟，而电池29提供功率。上电复位电路87响应于电路到电池的初始连接以用于定义初始操作条件，并且类似地响应于低电池条件的检测而重置设备的操作状态。参考模式电路37为起搏电路21内的模拟电路生成稳定的电压参考和电流，而模数转换器ADC和复用器电路39(如果有心脏信号来自感测放大器55的话)数字化模拟信号和电压以为经由RF发射机和接收机电路41的上行链路传输提供实时遥测。电压参考和偏置电路37、ADC和复用器39、上电复位电路87和晶体振荡器电路89可对应于目前在当前销售的可植入心脏起搏器中使用的那些中的任一个。
如果IPG被编程为速率响应(rate responsive)模式，则由一个或多个生理传感器输出的信号被用作速率控制参数(RCP)以推导出生理逸搏(escape)间期。例如，与在所描绘的示例性IPG电路31中的患者活动传感器(PAS)电路35中获得的患者的活动水平成比例地调节逸搏间期。患者活动传感器27耦合至IPG外壳并且可采取本领域所公知的压电晶体换能器的形式，并且其输出信号被处理并用作RCP。响应于由活动电路35处理并被提供至数字控制器/定时器电路83的所感测的身体活动，传感器27生成电信号。活动电路35和相关联的传感器27可对应于在题为“METHOD AND APPARATUS FOR IMPLEMENTING ACTIVITY SENSING IN A PULSE GENERATOR(用于在脉冲发生器中执行活动感测的方法和设备)”且1991年10月1日授权的美国专利No.5,052,388和题为“RATE ADAPTIVE PACER(速率自适应起搏器)”且1984年1月31授权的美国专利No.4,428,378中公开的电路，这些专利中的每一个通过引用整体结合于此。类似地，可结合替代类型的传感器(诸如，氧合传感器、压力传感器、pH传感器和呼吸传感器)来实践本文所描述的示例性系统、设备和方法，所有这些传感器都公知地用于提供速率响应起搏能力。替代地，QT时间可被用作速率指示参数，在这种情况下，不需要额外的传感器。类似地，还可在非速率响应起搏器中实践本文所描述的示例性实施例。
借助于遥测天线57和相关联的RF收发器41完成去往和来自外部编程器的数据传输，该RF收发器41用于解调所接收的下行链路遥测和传输上行链路遥测两者。如起搏领域所公知的，上行链路遥测能力将通常包括用于传输所存储的数字信息(例如，操作模式和参数、EGM直方图、和其他事件、以及指示心房和心室中的所感测和被起搏的去极化的发生的心房和/或心室电活动的实时EGM和标记通道脉冲)的能力。
微计算机33分别包含微处理器80和相关联的系统时钟和处理器上RAM和ROM芯片82A和82B。此外，微计算机电路33包括单独的RAM/ROM芯片82C以提供附加的存储器容量。微处理器80通常以降低的功耗模式进行操作并且是中断驱动的。响应于所定义的中断事件，微处理器80被唤醒，所定义的中断事件可包括由数字定时器/控制器电路83中的定时器生成的A-触发(-TRIG)、RV-触发、LV-触发信号，和由感测放大器电路55生成的A-事件(-EVENT)、RV-事件和LV-事件信号，及其他信号。通过微计算机电路33借助于数据和控制总线根据所编程(programmed-in)的参数值和操作模式来控制由数字控制器/定时器电路83超时(time out)的间期和延迟的特定值。此外，如果被编程成作为速率响应起搏器进行操作，则可提供例如，每周期或每两秒的定时的中断以允许微处理器分析活动传感器数据并更新基础A-A、V-A、或V-V逸搏间期(如果适用)。此外，微处理器80还可用于定义可变的(variable)、起作用的(operative)AV延迟间期和递送至每个心室的能量。
在一个实施例中，微处理器80是适配成以常规方式获取并执行存储在RAM/ROM单元82中的指令的定制微处理器。然而，可以构想，其他实现可适合于实践本发明。例如，现成的、市售的微处理器或微控制器，或定制专用的、硬连线逻辑、或状态机类型电路可执行微处理器80的功能。
数字控制器/定时器电路83在微计算机33的通用控制下运行以控制起搏电路320内的定时和其他功能，并且包括一组定时和相关联的逻辑电路，这些电路中与本发明有关的某些被予以描绘。所描绘的定时电路包括URI/LRI定时器83A、V-V延迟定时器83B、用于计时所过去的V-事件到V-事件间期或V-事件到A-事件间期或V-V传导间期的固有间期定时器83C、用于计时A-A、V-A、和/或V-V起搏逸搏间期的逸搏间期定时器83D、用于计时从在前的A-事件或A-触发开始的A-LVp延迟(或A-RVp延迟)的AV延迟间期定时器83E、用于计时心室后时间周期的心室后定时器83F、和日期/时间时钟83G。
AV延迟间期定时器83E被加载有用于一个心室腔的适当延迟间期(例如，如使用已知方法所确定的A-RVp延迟或A-LVp延迟)，以使从在前的A-起搏(-PACE)或A-事件开始超时。间期定时器83E触发起搏刺激递送，并且可基于一个或多个在前的心动周期(或是根据针对给定患者经验地推导的数据集)。
事件后定时器83F使跟随RV-事件或LV-事件或RV-触发或LV-触发的心室后时间周期或跟随A-事件或A-触发的心房后时间周期超时。事件后时间周期的持续时间还可被选择作为存储在微计算机33中的可编程参数。心室后时间周期包括PVARP、心房后心室消隐周期(PAVBP)、心室消隐周期(VBP)、心室心房后消隐周期(PVARP)和心室不应期(VRP)，尽管还可至少部分地取决于起搏引擎中使用的操作电路而适当地定义其他周期。心房后时间周期包括其间为了重置任意AV延迟而忽略A-事件的心房不应期(ARP)，和其间心房感测被禁用的心房消隐期间(ABP)。应当注意，心房后时间周期和AV延迟的开始可与每个A-事件或A-TRIG的开始或结束基本同时地开始，或在后一种情况下，在可跟随A-触发的A-起搏结束时开始。类似地，心室后时间周期和V-A逸搏间期的开始可与V-事件或V-触发的开始或结束基本同时地开始，或在后一种情况下，在可跟随V-触发的V-起搏结束时开始。微处理器80还任选地计算AV延迟、心室后时间周期和心房后时间周期，它们随着响应于RCP(多个)建立的基于传感器的逸搏间期而变化，和/或随着固有心房速率而变化。
输出放大器电路51包含RA起搏脉冲发生器(和LA起搏脉冲发生器(如果提供LA起搏的话))、RV起搏脉冲发生器、和LV起搏脉冲发生器或对应于提供心房和心室起搏的商业上销售的心脏起搏器中目前采用的那些中的任一个。为了触发RV-起搏或LV-起搏脉冲的生成，数字控制器/定时器电路83在A-RVp延迟(在RV预激的情况下)超时(time-out)时生成RV-触发信号，或在由AV延迟间期定时器83E(或V-V延迟定时器83B)提供的A-LVp延迟(在LV预激的情况下)超时时生成LV-触发。类似地，数字控制器/定时器电路83在由逸搏间期定时器83D计时的V-A逸搏间期结束时生成触发RA-起搏脉冲的输出的RA-触发信号(或触发LA-起搏脉冲的输出的LA-触发信号(如果LA-起搏脉冲被提供的话))。
输出放大器电路51包括开关电路，用于将来自引线导体之中的所选择的起搏电极对和IND_CAN电极20耦合至RA起搏脉冲发生器(和LA起搏脉冲发生器(如果提供的话))、RV起搏脉冲发生器和LV起搏脉冲发生器。起搏/感测电极对选择和控制电路53选择要与输出放大器电路51内的心房和心室输出放大器相耦合的引线导体和相关联的起搏电极对，以用于完成RA、LA、RV和LV起搏。
感测放大器电路55包含感测放大器，其对应于用于心房和心室起搏和感测的当代心脏起搏器中目前使用的那些感测放大器中的任一个。高阻抗P波和R波感测放大器可被用于放大由心脏去极化波前的通过而在感测电极对之间生成的电压差信号。高阻抗感测放大器使用高增益来放大低幅度信号并且依靠带通滤波器、时域滤波和幅度阈值比较以将P波或R波与背景电噪声区分。数字控制器/定时器电路83控制心房和心室感测放大器55的灵敏度设置。
感测放大器通常在将起搏脉冲递送至起搏系统的起搏电极中的任意电极之前、期间和之后的消隐周期期间从感测电极解耦，以避免感测放大器的饱和。感测放大器电路55包括消隐电路，用于在ABP、PVABP和VBP期间将所选择的引线导体对和IND-CAN电极20从RA感测放大器(和LA感测放大器(如果提供的话))、RV感测放大器和LV感测放大器的输入解耦。感测放大器电路55还包括用于将所选择的感测电极引线导体和IND-CAN电极20耦合至RA感测放大器(和LA感测放大器(如果提供的话))、RV感测放大器和LV感测放大器的开关电路。再次，感测电极选择和控制电路53选择要与输出放大器电路51和感测放大器电路55内的心房和心室感测放大器相耦合的导体和相关联的感测电极对，以用于沿着期望的单极和双极感测向量完成RA、LA、RV和LV感测。
由RA感测放大器所感测的RA-感测(-SENSE)信号中的右心房去极化或P波产生被传递至数字控制器/定时器电路83的RA-事件信号。类似地，由LA感测放大器(如果提供的话)所感测的LA-感测信号中的左心房去极化或P波产生被传递至数字控制器/定时器电路83的LA-事件信号。由心室感测放大器所感测的RV-感测信号中的心室去极化或R波产生被传递至数字控制器/定时器电路83的RV-事件信号。类似地，由心室感测放大器所感测的LV-感测信号中的心室去极化或R波产生被传递至数字控制器/定时器电路83的LV-事件信号。RV-事件、LV-事件和RA-事件、LA-感测信号可以是不应的(refractory)或非不应的，并且可通过电噪声信号或异常传导的去极化波而不是真实的R波或P波来无意地触发。
本公开中所描述的技术(包括归属于IMD 16、计算设备140、和/或各构成部件的那些技术)可至少部分地以硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。例如，这些技术的各方面可在一个或多个处理器(包括一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA)，或任何其他等效的集成或分立逻辑电路，以及这些组件的任意组合中实现，其具体化在编程器(诸如医生或患者的编程器)、刺激器、图像处理设备或其他设备中。术语“模块”、“处理器”或“处理电路”一般可指独立的或结合其他逻辑电路的任何前述逻辑电路、或任何其他等效电路。
这些硬件、软件、和/或固件可在同一设备内实现，或在单独的设备内实现，以支持本公开中所描述的各种操作和功能。另外，所述单元、模块或部件中的任意可一起实现，或作为分立但可互操作的逻辑设备单独地实现。将不同的特征描绘为模块或单元是为了凸显不同的功能方面，而不一定暗示这样的模块或单元必须通过单独的硬件或软件组件来实现。相反，与一个或多个模块或单元相关联的功能可由单独的硬件或软件组件来执行，或集成在共同或单独的硬件或软件组件之内。
当以软件实现时，归属于本公开中描述的系统、设备和技术的功能可具体化为计算机可读介质(诸如RAM、ROM、NVRAM、EEPROM、闪存存储器、磁数据存储介质、光数据存储介质等等)上的指令。可由一个或多个处理器执行这些指令以支持本公开中所描述的功能的一个或多个方面。
本发明已经参照所示的实施例进行了描述，并且并不意味着以限制的意思进行解释。如上所述，本领域技术人员将会认识到其他各种说明性应用都可以使用本文所描述的技术以利用本文所描述的设备和方法的有益特征。对这些实施例所作的各种修改以及本发明的另外的实施例在参照本说明书时将会是显而易见的。