用于心臟內電標測的導管和方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及用于心臟標測和消融的系統和方法。
【背景技術】
[0002]心律失常是其中心臟的正常心律被破壞的病況。存在很多類型的心律失常，包括在心室以上開始的室上心律失常(諸如房性早搏(PAC)、心房撲動、附加路徑心動過速、心房纖顫、和AV結折返性心動過速(AVNRT))、開始于心臟的下腔室內的室性心律失常(諸如室性早搏(PVC)、室性心動過速(VT)、心室纖顫、和長期QT綜合征)、以及涉及緩慢心律并且可源自心臟傳導系統內疾病的緩慢性心律失常。進一步，心律失常可被分類為折返性或非折返性心律失常。在折返性心律失常中，通常在心臟的四個腔室上系統性傳播的生物電的傳播波改為沿心肌路徑且圍繞著障礙物(折返點)循環(circulate)，或者自由地在組織內以卷形(scroll)波或螺旋(spiral)(以下稱為“回旋部(rotor)”)循環。在非折返性心律失常中，正常生物電波的傳播可在異常(異位)位置處被阻滯或禁止。
[0003]可通過在心內膜上或心外膜上進行的消融(例如，射頻(RF)消融、冷凍消融、超聲消融、激光消融等)來治療特定類型的心律失常，包括室性心動過速和心房纖顫。然而，醫師必須首先定位折返點、異位病灶、或異常傳導區域來有效地治療心律失常。不幸的是，已經證實，即使是對于最有經驗的醫師而言，定位最佳消融部位也是非常困難的。
[0004]經常使用心臟電標測(標測(mapping)與心肌組織的除極和/或復極相關聯的心臟電活動)來定位最佳消融部位，例如，折返點、異位病灶、或異常心肌層的部位。然而，可能難以基于所感測到的電描記圖形態來確定心律失常的源。除了自局部心肌發出的信號夕卜，電描記圖形態可包括由于不良電極接觸、電極設計、或電極附近復雜電活動引起的分化(fract1nat1n)。該信號還可包括來自較遠組織的“遠場”內容(諸如在心房電極上檢測到的心室活動)，或者該信號可由于疾病、局部缺血、或組織壞死而被衰減。進一步，消融所標識的一個或多個部位也可能是有問題的。至今，這樣的消融要求大量的試錯(trial anderror)(例如，對于復雜的被分化的(fract1nated)電描記圖的所有源進行消融)或使用單獨的標測和消融設備(利用多電極陣列或多電極網籃的復雜標測系統可被用來標識消融部位，但是不可被用于消融該部位)。因此，期望的是不僅簡化部位標識和消融過程，并且將標測和消融功能相組合的系統和方法。
【發明內容】
[0005]本申請的系統和方法提供了在心臟內或心臟上每一個特定部位處心肌電活動的明確表示、用于搜索并測試包括異位病灶(foci)和回旋部二者在內的潛在消融部位的改進的手段、還提供了標測和治療功能兩者。通過使用能記錄局部單相動作電位(MAP)的電極，得以實現局部心肌除極、復極、以及動作電位持續時間的明確表示。
[0006]該系統可一般地包括醫療設備和控制單元，該醫療設備定義包括多個標測元件和治療元件的遠端，且該控制單元與該醫療設備通信并可被編程為至少部分地基于從位于一個或多個組織位置處的多個標測元件所接收到的信號來標識心臟組織內感興趣的電傳導的源，且可被編程為通過激活治療元件來治療該感興趣的電傳導的源。治療元件可以是可展開(expandable)元件，諸如定義了前面(anter1r face)的氣囊，多個標測元件固定至該氣囊的前面。可按徑向對稱的圖案來布置該多個標測元件。進一步，當被展開時，氣囊可具有基本同心螺旋體的配置。可選地，該設備的遠端可包括一個或多個陣列臂，且每一個陣列臂可包括第一部分和第二部分，該第一部分位于與該設備的縱軸基本正交的平面內。一個或多個組織區域可由細胞構成，且多個標測元件可選擇性地傳輸能使得細胞消融和/或電穿孔的能量。進一步，治療元件可選擇性地傳輸能將該一個或多個組織區域溫度調節至亞致死(sub-lethal)的溫度、能消融該一個或多個組織區域、和/或能電穿孔該一個或多個組織區域的細胞的能量。該設備可進一步包括多個治療元件，其中每一個治療元件選擇性地傳輸能使得細胞消融和/或電穿孔的能量。多個標測元件的每一個可記錄單相動作電位，以使得明確地確定除極時序、復極時序、動作電位形態、和動作電位持續時間中的至少一項。
[0007]定位和治療心臟組織內電傳導源的方法可一般地包括如下步驟:(a)將固定至治療設備遠端的一個或多個標測元件放置在第一位置處與心臟組織接觸，該醫療設備與控制系統通信，該控制系統包括具有顯示器并可被編程為執行算法的計算機，該心臟組織由細胞構成；(b)執行計算機算法來至少部分地基于由該計算機從位于第一位置處的一個或多個標測元件處接收到的信號來確定感興趣的電傳導的方向和形態特征；(c)在計算機顯示器上顯示該一個或多個標測元件應該被放置與心臟組織接觸的建議的第二位置；(d)將該一個或多個標測元件重新放置在該第二位置；(e)執行計算機算法來至少部分地基于由該計算機從位于第二位置處的一個或多個標測元件處接收到的信號來確定感興趣的電傳導的方向和形態特征；(f)重復步驟(a)-(e)直到定位出感興趣電傳導的源或路徑；(g)激活與心臟組織細胞接觸的一個或多個治療元件以在非致死溫度下治療這些細胞并且破壞(disrupt)感興趣的電傳導的源或路徑。治療這些細胞可包括將感興趣的電傳導源或路徑處的心臟細胞冷卻或加熱至非致死溫度。該方法還可包括在致死溫度下治療感興趣的電傳導源或路徑處的心臟細胞，該治療可包括冷凍消融、組織冷卻、施加射頻能量、施加激光能量、施加微波能量、施加激光能量、和/或施加超聲能量。附加地或可選地，該方法可還包括用高壓能量脈沖對感興趣的電傳導源或路徑處的心臟細胞進行電穿孔。電穿孔之后可將修改細胞行為的基因、蛋白質、藥物治療物質、藥劑、及其組合傳遞至感興趣的電傳導源或路徑處的心臟細胞。可僅當在非致死溫度下處理感興趣的電傳導源或路徑處的心臟細胞后，在致死溫度下治療感興趣的電傳導源或路徑處的心臟細胞。進一步，在致死溫度下治療感興趣的電傳導源或路徑處的心臟細胞可終止感興趣的電傳導。
[0008]可選地，該方法可包括:(a)將固定至治療設備遠端的一個或多個標測元件放置為在第一位置處與心臟組織接觸，該醫療設備與控制系統通信，該控制系統包括具有顯示器的計算機，該心臟組織由細胞構成；(b)執行計算機算法來至少部分地基于由該計算機從位于第一位置處的一個或多個標測元件處接收到的信號來確定感興趣的電傳導的方向和形態特征；(c)在計算機顯示器上顯示該一個或多個標測元件應該被放置與心臟組織接觸的建議的第二位置；(d)將該一個或多個標測元件重新放置在該第二位置；(e)執行計算機算法來至少部分地基于由該計算機從位于第二位置處的一個或多個標測元件處接收到的信號來確定感興趣的電傳導的方向和形態特征；(f)重復步驟(a)-(e)直到定位出感興趣電傳導的源；(g)激活與心臟組織細胞接觸的一個或多個治療元件在非致死溫度下治療這些細胞；和(h)如果(g)破壞了感興趣的電傳導的源或路徑，則激活與心臟組織細胞接觸的一個或多個治療元件來執行以致死溫度治療細胞和對細胞進行電穿孔中的至少一項。
[0009]本發明有利地提供了一種方法和系統，用于以單個設備獲得心臟內或心臟上每一個特定部位處的除極和復極的明確表示，搜索并測試折返性心律失常所涉及的包括異位病灶、回旋部(rotors)、或傳導路徑的潛在消融部位，并且消融所標識的異位病灶、回旋部、和/或路徑。
【附圖說明】
[0010]在結合附圖考慮時，參考以下詳細描