电生理学研究中电流检测的系统和方法

技术领域

本主题通常涉及电流检测的系统和方法，以及更具体来说涉及在电生理 学研究中电流检测的系统和方法。

背景技术

参考图1，在受检者心脏25的研究中，例如心房颤动或室性心动过速的 复杂心率失常可能需要心脏刺激器系统10结合电生理(EP)记录系统15 和电绘图系统20的同时使用。心脏刺激器系统10可以用于由心脏刺激器系 统10通过导管30和32指引在心脏25的不同解剖特征或位置上刺激器信号 或起搏(pace)信号28的施加。电绘图系统20可以用于在刺激心脏25的 过程期间将电活化记录在心脏25的伪解剖模型上，或记录在心脏25的先前 获取的解剖图像上。EP记录系统15可以用于在心脏刺激过程期间记录该受 检者的表面的或心脏内的心电图信号和各种其他患者重要生理数据。EP记 录系统15的输出可以用于证明患者病情，以及还可以供医生使用来帮助确 定关于心脏25的各个位置的源自心脏刺激器系统10的刺激信号的施加中导 管30、32的合适方位/位置。

在上述过程期间，可以出现若干缺点。一个缺点可以是通过EP记录器 和电绘图系统15和20至心脏25的刺激器信号28的发送(routing)上增加 的冲突似然性。另一个缺点可以是与刺激信号28关联的心脏刺激器装置10 上增加的电力负载，所述刺激器信号28通过EP记录器和电绘图系统15和 20以及它们相应的放大器发送。其他缺点包括与布线关联的增加的噪声似然 性，以及具有来自EP记录系统15和电绘图系统20的阻抗的耦合的放大器 的减少的共模抑制，所述EP记录系统15和电绘图系统20用已知技术关联 来连接EP记录电绘图系统15和20至心脏刺激器系统10。上述缺点可以在 这样的过程期间增加结合记录ECG(例如，表面的和/或心脏内的)信号的 刺激器信号28的增加的噪声衰减和降级的检测的似然性。

发明内容

存在对一种系统的需求或期望，所述系统在通过导管至心脏的电刺激器 信号的施加期间，结合电绘图系统记录心电图(ECG)信号(例如，表面的 和/或心脏内的)，其在电刺激器系统上具有减少的电力负载，以及在电刺激 受检者心脏的过程期间，随着ECG信号的记录降低了噪声衰减和刺激器信 号的检测的降级的似然性。下面的描述中通过本说明书所描述的实施例来解 决上面提及的缺点和需求。

根据本说明书所描述的主题的一个实施例，提供一种系统，该系统结合 有与刺激器系统和电生理记录器系统，输送刺激器信号至受检者心脏。该电 生理记录器系统通常可以可操作为获取来自受检者心脏的心电图。该系统可 以包括电连接在刺激系统和电生理记录器之间电耦合。该电耦合可以被配置 为传递刺激器信号而没有在刺激器系统上加载电生理记录器系统的阻抗。

根据本说明书所描述的主题的另一实施例，提供了一种输送刺激器信号 至受检者心脏的系统。该系统可以包括生成刺激器信号的电刺激器系统；传 递刺激器信号至受检者心脏的电生理绘图系统；电生理绘图系统；以及一种 系统，所述系统间接地连接刺激器系统和电生理绘图系统至电生理记录器系 统，以便电生理记录器系统创造结合受检者心脏的心电图的刺激器信号的检 测的显示，而无需电生理记录器系统直接地接收刺激器信号。

根据本说明书所描述的主题的又一实施例，提供了一种输送刺激器信号 至受检者心脏的方法。该方法可以包括下列步骤：传递刺激器信号通过电生 理绘图系统用于通过导管至受检者心脏的输送；创造至受检者心脏的刺激器 信号的输送位置的解剖图；以及创造电生理记录器上的显示，所述显示包括 在输送刺激器信号时，结合从受检者获取的心电图波形的图示的至受检者心 脏的刺激器信号的输送的发生的图示，其中电生理记录器没有电连接来接收 刺激器信号。

根据本说明书所描述的主题的又一实施例，提供了一种系统，所述系统 检测用于在显示器上的实时图示的、由刺激器系统通过电生理绘图系统输送 至受检者心脏的刺激器信号的发生与用于在显示器上图示的、通过电生理记 录器系统对受检者心脏的心电图的实时获取的结合。该系统执行上述步骤而 没有将电生理记录器系统的阻抗加载在至受检者心脏的刺激器信号的输送 上。

本说明书描述了不同范围的系统和方法。除了在本发明内容中描述的实 施例以外，更多的实施例将通过参考附图和参考跟随其后的具体描述将变得 显而易见。

附图说明

图1示出了现有技术中已知系统的示意图，所述已知系统包括心脏刺激 器系统，该心脏刺激器系统在过程中与EP绘图系统和EP记录系统连接结 合在一起来将刺激器信号通过导管施加至受检者心脏的各个位置。

图2示出了根据本说明书所描述主题的系统的一个实施例的示意图，所 述系统在过程中间接地将心脏刺激器系统和EP绘图系统耦合至EP记录系 统，来将刺激器信号通过导管施加至受检者心脏的各个位置。

图3示出了根据本说明书所描述主题的图2的系统的另一实施例的示意 图，所述系统间接地耦合心脏刺激器系统、绘图系统以及EP记录器系统。

图4示出了根据本说明书所描述主题的图2系统的另一实施例的示意 图，所述系统间接地耦合心脏刺激器系统和EP记录器系统。

图5示出了根据本说明书所描述主题的系统的另一实施例的详细示意 图，所述系统在过程中间接地将心脏刺激器系统和EP绘图系统耦合至EP 记录系统，来将刺激器信号通过导管施加至受检者心脏的各个位置。

图6示出了根据本说明书所描述主题的系统的又一实施例的详细示意 图，所述系统在过程中间接地将电刺激器系统和电绘图系统耦合至EP记录 系统，来将刺激器信号通过导管施加至受检者心脏的各个位置。

图7示出了根据本说明书所描述主题的由图2、3或4的系统生成的显 示的实施例的示意图。

附图标记说明

具体实施方式

在下面详细的描述中，参考了组成本说明书一部分的附图，并且其中以 说明的方式示出了可以实施的特定的实施例。足够详细地描述了这些实施例 来使得本领域内的技术人员能够实施该实施例，并且将会理解，可以利用其 它的实施例，并且在不脱离实施例的范围情况下可以做出逻辑的、机械的、 电气的和其他改变。因此下面详细的描述将不被领会为限制意义。

图2示出了根据本说明书所描述主题的系统100的一个实施例，所述系 统100在过程中间接地将心脏刺激器系统110和绘图系统120耦合至EP记 录系统125，来将刺激或起搏信号130(例如，电流)通过导管135、136施 加至受检者心脏140的各个位置。结合了心脏刺激器系统110、EP记录器系 统125以及绘图系统120的系统100解决了当可以独立于EP记录器系统125 来控制信号130的输送的时候，对检测和记录用于在研究中(例如电生理学) 刺激或起搏受检者心脏140的刺激信号130的输送的位置和时间的需求。系 统100还能够生成电绘图145的显示或图形说明，在这期间同时生成受检者 心脏140的心电图(ECG)150(例如，表面的和/或心脏内的)的显示，所 述电绘图145的显示或图形说明示出了通过导管135、136至受检者心脏140 的刺激器信号130的输送位置。虽然示出穿过导管135、136输送的刺激器 信号130，但是可以利用至受检者的刺激器信号130的输送的其他形式，并 且不限于本说明书所描述的主题。

心脏刺激器系统110通常包括发生器，所述发生器可以可操作为以电流 的形式生成刺激器信号130用于通过导管135、136至受检者心脏140的传 递。心脏刺激器系统110通常包括正极端子155和负极端子160，来通过闭 合电路传递刺激器信号130。心脏刺激器系统110的示例包括Micropace EP 公司的EPS320心脏刺激器、Fischer Medical Technologies的Bloom DTU-215B、ST CardioTechnologies的Z6心脏刺激器等等。这些类型的发生 器可以变化，并且典型地可以是双相的、或单相的。

在将刺激器信号130施加至如医生所选择的受检者心脏140的各个位置 中，可以电连接绘图系统120来将刺激器信号130从心脏刺激器系统110发 送至由绘图系统120跟踪的导管135。绘图系统120和导管135、136的示例 可以包括Biosense Webster的CARTO3、St Jude Medical的EnSite NavX等 等。绘图系统120可以可操作为将刺激器信号130通过导管135、136传递 至受检者心脏140的位置并且跟踪刺激器信号130的输送位置和与此关联的 受检者心脏140的相关电活动，用于通过绘图系统120在显示145上的图示。 除了将电刺激器信号输送至受检者心脏以外，可以连接绘图系统120到闭合 电路，以这样的方式来传递通过受检者心脏140的返回的电刺激器信号130， 用于通过系统100至心脏刺激器系统110的负极端子160的传递。

图3示出了系统100的另一实施例，所述系统100被配置为间接地耦合 EP记录器125与心脏刺激器110和绘图系统120相结合。如所示，对比于 图2所示的连接在心脏刺激器系统110和绘图系统120之间的系统100，在 输送刺激器信号130至受检者心脏140中，系统100(和EP记录器125)可 以布置并连接在绘图系统120和导管135、136之间。图4示出了系统100 的另一实施例，所述系统100被配置为间接地耦合EP记录器125与心脏刺 激器110相结合，而没有与绘图系统120结合。如所示，系统100(和EP 记录器125)可以连接在心脏刺激器系统110和导管135、136之间以输送刺 激器信号130至受检者心脏140。因此，图2至4示出，系统100可以被配 置为与心脏刺激器系统110与EP记录器系统125(以及绘图系统120(如果 需要))以本说明书所描述的期望方式相互连接，以便EP记录器系统125 的电力负载或阻抗不强加于心脏刺激器系统110上。

EP记录器系统125可以可操作为获取受检者心脏140的表面的或心脏内 的ECG信号，同时具有通过导管135、136至受检者心脏140的刺激器信号 130的施加和受检者心脏140的绘图。EP记录器系统125的一个实施例通常 可以包括与边缘检测器系统175通信地连接的放大器170、心脏内通道180、 以及输出装置185。EP记录器系统125的示例可以包括General Electric Company的CardioLab、StJude Medical的EP WorkMate、Bard的Lab System Pro等等。

返回参考图2，本说明书所描述主题的系统100的一个实施例通常间接 地将EP记录器系统125电通信地连接到心脏刺激器系统110和绘图系统 120。系统100可以包括第一端子200，连接该第一端子200来接收来自受检 者心脏140并经过绘图系统120传送的返回电刺激器信号130。系统100可 以包括第二端子205，连接该第二端子205来将系统100的第一端子200处 接收到的返回刺激器信号130传递至心脏刺激器系统110的负极端子160。

系统100的第一和第二端子200、205之间的电连接可以是间接电耦合 210。间接电耦合210的一个实施例可以是变压器212，所述变压器212具有 第一绕组220和第二绕组225。第一绕组220可以是在第一和第二端子200、 205之间的硬电连接或直接电连接。可以以硬电连接或直接电连接将第二绕 组225与系统100的第三端子或输出端子230连接起来。绕组220、225可 以以已知的方式成形(例如，线圈)，以便穿过第一绕组220的第一信号(例 如，刺激器信号130)可以诱发从第二绕组225生成的第二或次级信号。

系统100还可以包括电阻235和仪表240，所述电阻235和仪表240与 第二绕组225电并行连接。可以连接电阻235与仪表240结合来传递来自具 有电阻235两端的次级信号的电压读数的仪表240的输出信号，用于从第三 端子230至EP记录器系统125的输出。可以连接第三端子230来将来自系 统100的输出信号传递至EP记录器系统125的放大器170，用于结合由EP 记录器系统125获取的ECG信号150的输出装置185上信号处理和说明， 或与其独立地，同时具有将刺激器信号130施加至受检者心脏140的过程。

图5示出了系统300的实施例，所述系统300被配置并可操作为以与图 2所示系统100类似的方式间接地耦合EP记录器系统125与心脏刺激器系 统110及绘图系统120相结合。该系统300可以包括间接耦合210(参见图 2)的另一实施例，所述间接耦合210具有结合光接收或检测装置(例如， 光电二极管、光接收变换器等等)310的发光装置(例如，LED或发光二极 管、发光变换器等等)305。发光装置305可以直接地连接在类似图2中的 端子200、205的第一和第二电端子315、320之间，以便发光装置305上的 第一信号(例如，刺激器信号130)引起越至光接收或检测装置310的光传 输。光检测装置310可以被配置为生成第二信号以响应接收或检测从发光装 置305发射的光。光检测装置310可以与电能量源或电源322、电阻325、 和/或电压表330电连接，使得传递代表由电压表330检测出的电阻325两端 的次级信号的电压读数的输出信号，用于从第三端子340至在EP记录器系 统125的输出装置185上的显示的输出，或与其独立地，以类似于图2所示 的端子230的实施例的方式。

图6示出了系统400的又一实施例，所述系统400被配置并操作为以与 图2所示系统100类似的方式间接地耦合EP记录器系统125与心脏刺激器 系统110和绘图系统120相结合。系统400可以包括间接耦合210(参见图 2)的另一实施例，所述间接耦合210具有结合声音接收或检测装置(例如， 麦克风、声音接收变换器等等)410的发声装置(例如，射频信号发生器、 超声信号发生器、声传输变换器等等)405。发声装置305可以直接地连接 在类似图2中的端子200、205的第一和第二电端子415、420之间，以便发 声装置405上的第一信号(例如，刺激器信号130)引起越至声音接收或检 测装置410的声音传输。声音检测装置410可以被配置为生成第二信号以响 应接收或检测从发声装置405发射的声音。声音检测装置410可以与电能量 源或电源422、电阻425、和/或电压表430电连接，使得传递代表电阻425 两端的次级信号的由电压表430检测出的电压读数的输出信号，用于从第三 端子440至在EP记录器系统125的输出装置185上的显示的输出，或与其 独立地，以类似于图2中所示系统100的实施例的方式。

虽然参考了如图2所示的将EP记录器系统125间接电耦合至心脏刺激 器系统110和绘图系统120来描述了系统300和400的实施例，应该理解的 是，图5和6中所示系统300和400的实施例或其中的一个或多个组件可以 以类似于系统100的方式布置和相互连接，并且不限于本说明书所描述的主 题。

结合心脏刺激器系统110、EP记录器系统125和/或绘图系统120的系统 100、300和400的上述构造多于一种方式，并且不应该限于本说明书所描述 的主题。

在本说明书称为“附件模式”的一个示例中，系统100可以被封装在T 型结构内，所述T型结构具有一个从端子200至心脏刺激器系统110的电缆 连接器460、来自端子200连接至绘图系统120的第二电缆连接器465、以 及连接端子230至EP记录器系统125的第三电缆连接器470。系统100还 可以包括支路电缆，所述支路电缆连接由T形电缆中的变压器212的第二绕 组225生成用于传递的输出信号至EP记录器系统125的输入的放大器170。 这个支路电缆可以代表变压器212的次级绕组225。

在本说明书称为“嵌入模式”的另一个示例中，心脏刺激器系统110可 以连接至绘图系统120的放大器(未示出)上的“被动刺激”(Passive Stim) 输入。可以通过变压器212的主绕组210发送返回刺激器信号130，并且至 第二连接器“主动刺激输出”(Active Stim Out)。这个第二连接器将变压 器212的主绕组220连结至EP绘图系统120，在这里它被发送至相应的导 管135。位于EP记录器系统125的放大器170内的变压器的次级绕组225 可以连接至绘图系统120的专用被动刺激放大器输入。

已经一般地提供了本说明书所描述主题的系统100实施例的构造的上面 描述，下面是结合心脏刺激器系统110、绘图系统120以及EP记录系统125 的系统100的操作方法的一般描述。还应该理解的是，如前面描述中所描述 的方法的动作或步骤的序列或顺序可以变化。同样应该理解的是，该方法可 以不需要前面描述中的每个动作或步骤，或可以包括本说明书没有公开的附 加的动作或步骤。该方法的下列步骤或动作中的一个或多个也可以为计算机 可读程序指令的形式，所述计算机可读程序指令存储在计算机可读介质或存 储器(例如，计算机的硬盘驱动器、CD、DVD、闪存驱动器等等)450上， 用于由EP记录器系统125上的或与其独立的计算机可编程装置的处理器 455执行。

心脏刺激器系统110可以作为恒定电流源操作以生成用于输送或施加至 受检者心脏140的心脏组织的刺激器信号。刺激器系统110可以补偿布线和 组件中的固有损耗，来通过刺激器信号130输送电流或电能的指定幅度至受 检者心脏140的心脏组织。

系统100通常可以将EP记录器系统125的电力负载或阻抗从心脏刺激 器信号源(在这个情况下为电刺激器系统110)隔离开。在其他技术效果之 中，系统100可以阻止与心脏刺激器系统110上的电力负载关联的电力损耗 超出可以从心脏刺激器系统110输送的可用能量，否则这可以引起至受检者 心脏140的刺激器信号130的输送中的随之发生的减少。另外，系统100可 以阻止心脏刺激器系统110感测未意料到的附加的电力负载，否则可以引起 故障条件，所述故障条件阻止至受检者心脏的任何刺激器或起搏信号130的 输送(例如，记录高阻抗故障)。

变压器212的主绕组220当直接连接至EP绘图系统120的时候以最小 附加阻抗负载传导刺激器信号130。结合EP记录器系统125和EP绘图系统 120的系统100可以允许以心脏刺激器系统110上的具有最小电力负载的至 导管135、136的刺激器信号130的发送。接收或检测在第一端子200处的 和变压器212的主绕组220上的返回刺激器信号130的传递引起次级绕组 220生成电阻235两端的电势差用于由仪表240检测。作为响应，仪表240 生成输出信号用于至EP记录器125的放大器170的传递。变压器212的次 级绕组225可以电连接至高输入阻抗放大器170并将其视为“虚拟”刺激器 信号或起搏信号，用于在EP记录器系统125的输出装置185处发生的说明 目的。可以包括输出信号，结合在至受检者心脏140的刺激器信号130的输 送期间从受检者获取的所获取的ECG信号或波形150用于显示和记录。如 果EP记录器系统125没有在刺激器信号130的路径上时，系统100的操作 方法允许使用者以类似的方式立即查看所获取的ECG波形150和与刺激器 信号130的输送的关系。通过主绕组220的刺激器信号130的传递诱发通过 变压器212的次级绕组225的电流或次级信号。这个次级信号(例如，电流) 引起电阻235两端的电势差。可以连接仪表240来检测这个电势差并将次级 信号通过输出200传递至EP记录器系统125的放大器170。EP记录器系统 125可以放大、数字化、以及修正次级信号来使其具有期望的电脉冲参数(例 如，幅度、宽度等)以响应用户输入用于在输出装置185上的说明。

参考图2和7，提供了EP记录器系统125的输出装置185上生成的显示 500的实施例的示例示意图，用于在输出装置185上的或与其独立的说明。 显示500可以包括在施加电刺激器信号130至受检者心脏140的过程期间通 过EP记录器系统125(参见图2)获取的ECG信号150的第一图形说明， 同时与通过绘图系统120对受检者心脏140的电活动的绘图的显示或图形说 明145。显示500可以示出结合至受检者心脏140的各个位置(由绘图系统 120跟踪)的刺激器信号130的输送检测的第二图形说明505的第一图形说 明150，或两者同时示出。

系统100和方法的上述实施例的技术效果可以包括：将心脏刺激器系统 110从与EP记录器系统125关联的放大器170的输入隔离；将与EP记录器 系统125关联的固有阻抗负载从EP绘图系统120和心脏刺激器系统110(与 刺激器信号130的直接检测的设计关联，系统100没有引入附加能量源进入 心脏刺激器系统110的电路)隔离；减少心脏刺激器系统110上的阻抗负载 使得最大化至受检者心脏140的能量的输送；以及避免引入交换网络的需求， 所述交换网络将增加将潜在噪声源引入到电路和EP记录系统125及绘图系 统120的机会。

系统100的附加技术效果包括提供了利用本说明书提供的系统100的上 述构造将这翻新改进成用户环境的能力；提供了至心脏刺激器系统110的专 用电连接；减少将噪声衰减源引入绘图系统120和EP记录器系统125的机 会；利用各种类型的绘图系统120以最小改变进行翻新改进的能力；以及提 供在现场中的应用和翻新改进。

本说明书所描述的主题提供了系统100，所述系统100可以检测由刺激 器系统110通过EP绘图系统120输送至受检者心脏140的刺激器信号或起 搏信号130的发生，结合受检者的ECG波形150的实时获取用于在输出装 置185上的说明，而没有将EP记录器系统125的阻抗加载在至受检者心脏 140的刺激器信号130的输送上。本说明书所描述的主题还提供了系统100， 所述系统100结合刺激器系统110、EP记录器系统125以及EP绘图系统120 以输送刺激器信号130至受检者心脏140。EP记录器系统125可以可操作为 从受检者获取ECG，系统100包括电耦合210，所述电耦合210在EP绘图 系统120和刺激器系统110之间传递刺激器信号130而没有将EP记录器系 统125的阻抗加载在至受检者心脏140的刺激器信号130的输送上。EP记 录器系统125可以生成显示500，所述显示500包括至受检者心脏140的刺 激器信号130的输送的发生或时间的检测的图形说明505，并结合了且有关 在至受检者心脏140的刺激器信号130的输送期间所获取的受检者的ECG 波形150。

本说明书所描述主题中提供了输送刺激器信号130至受检者心脏140的 方法。该方法包括下列步骤：通过EP绘图系统120传递或发送刺激器信号 130用于通过EP绘图系统120的导管135至受检者心脏的输送；创造示出 至受检者心脏140的刺激器信号130的输送的位置的绘图；以及创造EP记 录器125上的显示145，所述显示145包括至受检者心脏140的刺激器信号 130的输送的发生或时间的图示505，并结合了且有关当输送刺激器信号130 时从受检者获取的ECG波形的说明150。EP记录器125没有电连接以接收 刺激器信号130或其中的部分。

本书面说明书使用包括最佳实施方式的示例来公开本发明，并且还使本 领域内的任何技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可取得专利权的范 围由权利要求书来限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如 果这样的其他示例包括与权利要求书的字面语言并无不同的结构要 素，或者如果这样的其他示例包括与权利要求书的字面语言并无实质 差异的等同的结构要素，则这样的其他示例被确定为在权利要求书的 范围之内。