用于心脏内电标测的导管和方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于心脏标测和消融的系统和方法。
【背景技术】
[0002]心律失常是其中心脏的正常心律被破坏的病况。存在很多类型的心律失常，包括在心室以上开始的室上心律失常(诸如房性早搏(PAC)、心房扑动、附加路径心动过速、心房纤颤、和AV结折返性心动过速(AVNRT))、开始于心脏的下腔室内的室性心律失常(诸如室性早搏(PVC)、室性心动过速(VT)、心室纤颤、和长期QT综合征)、以及涉及缓慢心律并且可源自心脏传导系统内疾病的缓慢性心律失常。进一步，心律失常可被分类为折返性或非折返性心律失常。在折返性心律失常中，通常在心脏的四个腔室上系统性传播的生物电的传播波改为沿心肌路径且围绕着障碍物(折返点)循环(circulate)，或者自由地在组织内以卷形(scroll)波或螺旋(spiral)(以下称为“回旋部(rotor)”)循环。在非折返性心律失常中，正常生物电波的传播可在异常(异位)位置处被阻滞或禁止。
[0003]可通过在心内膜上或心外膜上进行的消融(例如，射频(RF)消融、冷冻消融、超声消融、激光消融等)来治疗特定类型的心律失常，包括室性心动过速和心房纤颤。然而，医师必须首先定位折返点、异位病灶、或异常传导区域来有效地治疗心律失常。不幸的是，已经证实，即使是对于最有经验的医师而言，定位最佳消融部位也是非常困难的。
[0004]经常使用心脏电标测(标测(mapping)与心肌组织的除极和/或复极相关联的心脏电活动)来定位最佳消融部位，例如，折返点、异位病灶、或异常心肌层的部位。然而，可能难以基于所感测到的电描记图形态来确定心律失常的源。除了自局部心肌发出的信号夕卜，电描记图形态可包括由于不良电极接触、电极设计、或电极附近复杂电活动引起的分化(fract1nat1n)。该信号还可包括来自较远组织的“远场”内容(诸如在心房电极上检测到的心室活动)，或者该信号可由于疾病、局部缺血、或组织坏死而被衰减。进一步，消融所标识的一个或多个部位也可能是有问题的。至今，这样的消融要求大量的试错(trial anderror)(例如，对于复杂的被分化的(fract1nated)电描记图的所有源进行消融)或使用单独的标测和消融设备(利用多电极阵列或多电极网篮的复杂标测系统可被用来标识消融部位，但是不可被用于消融该部位)。因此，期望的是不仅简化部位标识和消融过程，并且将标测和消融功能相组合的系统和方法。
【发明内容】
[0005]本申请的系统和方法提供了在心脏内或心脏上每一个特定部位处心肌电活动的明确表示、用于搜索并测试包括异位病灶(foci)和回旋部二者在内的潜在消融部位的改进的手段、还提供了标测和治疗功能两者。通过使用能记录局部单相动作电位(MAP)的电极，得以实现局部心肌除极、复极、以及动作电位持续时间的明确表示。
[0006]该系统可一般地包括医疗设备和控制单元，该医疗设备定义包括多个标测元件和治疗元件的远端，且该控制单元与该医疗设备通信并可被编程为至少部分地基于从位于一个或多个组织位置处的多个标测元件所接收到的信号来标识心脏组织内感兴趣的电传导的源，且可被编程为通过激活治疗元件来治疗该感兴趣的电传导的源。治疗元件可以是可展开(expandable)元件，诸如定义了前面(anter1r face)的气囊，多个标测元件固定至该气囊的前面。可按径向对称的图案来布置该多个标测元件。进一步，当被展开时，气囊可具有基本同心螺旋体的配置。可选地，该设备的远端可包括一个或多个阵列臂，且每一个阵列臂可包括第一部分和第二部分，该第一部分位于与该设备的纵轴基本正交的平面内。一个或多个组织区域可由细胞构成，且多个标测元件可选择性地传输能使得细胞消融和/或电穿孔的能量。进一步，治疗元件可选择性地传输能将该一个或多个组织区域温度调节至亚致死(sub-lethal)的温度、能消融该一个或多个组织区域、和/或能电穿孔该一个或多个组织区域的细胞的能量。该设备可进一步包括多个治疗元件，其中每一个治疗元件选择性地传输能使得细胞消融和/或电穿孔的能量。多个标测元件的每一个可记录单相动作电位，以使得明确地确定除极时序、复极时序、动作电位形态、和动作电位持续时间中的至少一项。
[0007]定位和治疗心脏组织内电传导源的方法可一般地包括如下步骤:(a)将固定至治疗设备远端的一个或多个标测元件放置在第一位置处与心脏组织接触，该医疗设备与控制系统通信，该控制系统包括具有显示器并可被编程为执行算法的计算机，该心脏组织由细胞构成；(b)执行计算机算法来至少部分地基于由该计算机从位于第一位置处的一个或多个标测元件处接收到的信号来确定感兴趣的电传导的方向和形态特征；(c)在计算机显示器上显示该一个或多个标测元件应该被放置与心脏组织接触的建议的第二位置；(d)将该一个或多个标测元件重新放置在该第二位置；(e)执行计算机算法来至少部分地基于由该计算机从位于第二位置处的一个或多个标测元件处接收到的信号来确定感兴趣的电传导的方向和形态特征；(f)重复步骤(a)-(e)直到定位出感兴趣电传导的源或路径；(g)激活与心脏组织细胞接触的一个或多个治疗元件以在非致死温度下治疗这些细胞并且破坏(disrupt)感兴趣的电传导的源或路径。治疗这些细胞可包括将感兴趣的电传导源或路径处的心脏细胞冷却或加热至非致死温度。该方法还可包括在致死温度下治疗感兴趣的电传导源或路径处的心脏细胞，该治疗可包括冷冻消融、组织冷却、施加射频能量、施加激光能量、施加微波能量、施加激光能量、和/或施加超声能量。附加地或可选地，该方法可还包括用高压能量脉冲对感兴趣的电传导源或路径处的心脏细胞进行电穿孔。电穿孔之后可将修改细胞行为的基因、蛋白质、药物治疗物质、药剂、及其组合传递至感兴趣的电传导源或路径处的心脏细胞。可仅当在非致死温度下处理感兴趣的电传导源或路径处的心脏细胞后，在致死温度下治疗感兴趣的电传导源或路径处的心脏细胞。进一步，在致死温度下治疗感兴趣的电传导源或路径处的心脏细胞可终止感兴趣的电传导。
[0008]可选地，该方法可包括:(a)将固定至治疗设备远端的一个或多个标测元件放置为在第一位置处与心脏组织接触，该医疗设备与控制系统通信，该控制系统包括具有显示器的计算机，该心脏组织由细胞构成；(b)执行计算机算法来至少部分地基于由该计算机从位于第一位置处的一个或多个标测元件处接收到的信号来确定感兴趣的电传导的方向和形态特征；(c)在计算机显示器上显示该一个或多个标测元件应该被放置与心脏组织接触的建议的第二位置；(d)将该一个或多个标测元件重新放置在该第二位置；(e)执行计算机算法来至少部分地基于由该计算机从位于第二位置处的一个或多个标测元件处接收到的信号来确定感兴趣的电传导的方向和形态特征；(f)重复步骤(a)-(e)直到定位出感兴趣电传导的源；(g)激活与心脏组织细胞接触的一个或多个治疗元件在非致死温度下治疗这些细胞；和(h)如果(g)破坏了感兴趣的电传导的源或路径，则激活与心脏组织细胞接触的一个或多个治疗元件来执行以致死温度治疗细胞和对细胞进行电穿孔中的至少一项。
[0009]本发明有利地提供了一种方法和系统，用于以单个设备获得心脏内或心脏上每一个特定部位处的除极和复极的明确表示，搜索并测试折返性心律失常所涉及的包括异位病灶、回旋部(rotors)、或传导路径的潜在消融部位，并且消融所标识的异位病灶、回旋部、和/或路径。
【附图说明】
[0010]在结合附图考虑时，参考以下详细描