DE202006020991U1

DE202006020991U1 - Elektrophysiologisches Abbildungs- oder Ablationssystem

Info

Publication number: DE202006020991U1
Application number: DE202006020991U
Authority: DE
Original assignee: St Jude Medical Atrial Fibrillation Division Inc
Current assignee: St Jude Medical Atrial Fibrillation Division Inc
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2012-01-17
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: BRPI0616562B8; BRPI0616562A2; IL190042A; US7885707B2; BRPI0616562B1; US20070060833A1; EP1931254A2; IL190042A0; WO2007035339A2; WO2007035339A3; JP2009508582A; AU2006292698A1; US8805490B2; US20110098594A1; AU2006292698B2; CA2622715C; JP4966310B2; CA2622715A1; EP1931254A4

Abstract

Elektrophysiologisches Abbildungs- oder Ablationssystem (20), wobei das System enthält: eine Mehrzahl von Oberflächenelektroden und eine Messelektrode; einen Multiplexschalter (24), der mit einem ersten Paar von den Elektroden verbunden ist; einen Signalgenerator (25), der an das erste Paar der Elektroden durch den Multiplexschalter (24) gekoppelt ist zum Erregen des ersten Paars der Elektroden als einen ersten Dipol, um ein elektrisches Feld über einem Bereich eines Patientenkörpers (11) zu erzeugen; einen Computer (20); wobei das System angepasst ist zum Messen von mindestens einer biologischen Impedanz, die durch das elektrische Feld vorgefunden wird, bezüglich einer dritten Elektrode und vierten Elektrode; zum Berechnen des Mittelwerts von dem Absolutwert der mindestens einen gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit Pm(t); zum Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts des Absolutwerts der mindestens einen gemessenen biologischen Impedanz als Pa; zum Messen eines Impedanzwerts zwischen der Messelektrode (17) und mindestens einer...

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die US-Patentanmeldung mit der Nr. 11/227,580 („die '580 Anmeldung”), die am 15. September 2005 eingereicht wurde. Die '580 Anmeldung wird hiermit durch Bezug aufgenommen, obwohl sie hier vollständig dargelegt wird.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein elektrophysiologisches Abbildungs- oder Ablationssystem zum Positionieren und Abbilden von Elektrophysiologiekathetern und Ablationskathetern im Herzen eines Patienten.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Die US-Patente mit der Nr. 5,697,377 (das '377 Patent) und 5,983,126 (das '126 Patent) von Wittkampf offenbaren ein System zum Bestimmen der Position oder des Ortes eines Katheters im Herzen. Das '377 Patent und das '126 Patent werden hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen. In dem Wittkampf-System werden Stromimpulse an orthogonal platzierte Patch-Elektroden angelegt, die auf der Oberfläche des Patienten platziert sind. Diese Oberflächenelektroden werden verwendet, um achsenspezifische elektrische Felder innerhalb des Patienten zu erzeugen. Die Wittkampf-Referenzen lehren die Lieferung von Impulsen mit kleiner Amplitude und geringem Strom, die kontinuierlich bei drei unterschiedlichen Frequenzen geliefert werden, eine für jede Achse. Jede Messelektrode, die in diesen elektrischen Feldern platziert ist (beispielsweise innerhalb des Herzens) misst eine Spannung, die in Abhängigkeit von dem Ort der Messelektrode variiert, zwischen den verschiedenen Oberflächenelektroden auf jeder Achse. Die Spannung über der Messelektrode in dem elektrischen Feld in Bezug zu einer Referenzelektrode mit stabiler Position gibt die Position der Messelektrode in dem Herzen bezüglich dieser Referenz an. Die Messung der Spannungsdifferenz über den drei separaten Achsen führt zu der Positionsinformation für die Messelektrode in drei Dimensionen.
Obwohl das Wittkampf-System beides, sicher und effektiv ist, gibt es verschiedene Faktoren, die Fehler bezüglich der Position der Messelektrode mit sich bringen können. Einige Faktoren, die im Vorfeld als Quellen für eine Impedanzmodulation identifiziert worden sind, enthalten den Herzzyklus und die Atmung. Beide Quellen verursachen auch eine tatsächliche physikalische Bewegung einer Elektrode zusätzlich zu direkten Impedanzeffekten. Entschärfungen bzw. Reduzierungen dieser Modulatoren zur Verbesserung der Stabilität der Elektrodenpositionsmessungen enthalten ein Tiefpassfiltern, ein Herzzyklustriggern und eine Atmungskompensation. Ein Faktor, der im Vorfeld nicht angesprochen wurde, ist die Tendenz der biologischen Impedanz, sich mit der Zeit zu ändern. Änderungen der biologischen Impedanz sind Änderungen in der Zellchemie zurechenbar, beispielsweise aufgrund von Saline- oder anderen Hydrationstropfinfusionen in den Patienten, Dehydration oder Änderungen der Körpertemperatur.
Wenn sich die biologische Impedanz über eine längere Zeit (also Minuten oder Stunden) ändert, dann können offensichtliche Verschiebungen der gemessenen Orte der Elektroden auftreten. Wenn eine interne Herzelektrode als eine Referenzelektrode verwendet wird, können diese Verschiebungen vernachlässigbar sein, da sie als eine Skalarfaktoränderung von nur wenigen Prozent erscheinen. Beispielsweise stellt eine zweiprozentige Änderung bezüglich einer festen Referenz 4,0 Zentimeter weit weg, einen Fehler von 0,8 Millimetern dar, was allgemein als akzeptabel betrachtet wird. Wenn jedoch eine externe Körperoberflächenelektrode als eine feste Referenz gewünscht ist, und die Anforderung nach einer festen intrakaridalen Elektrodenreferenz beseitigt werden soll, dann können zwei Prozent eine nicht tolerierbare Fehlerquelle darstellen. Wenn beispielsweise die Referenzelektrode „offenkundig” 40 Zentimeter von einer Abbildungselektrode weg ist, wäre der Fehler aufgrund eines 2%-Impedanzdrifts gleich 8 Millimeter. Der Begriff „offenkundig” wird verwendet, da, während der tatsächliche Abstand zu der Referenzelektrode etwas geringer sein kann, das dazwischenlegende biologische Präparat von Lunge und Muskelgewebe derart größer als von Blut ist, dass es auf einen größeren Abstand skaliert.
Die Information, die in diesem Hintergrundabschnitt der Anmeldung enthalten ist, einschließlich alle genannten Referenzen und deren Beschreibung oder Diskussion, wird nur für technische Referenzzwecke aufgenommen und nicht als Gegenstand angesehen, an den der Umfang der Erfindung gebunden ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich an das Problem von biologischen Impedanzänderungen und die Auswirkung auf die Messung der Position einer Elektrode innerhalb eines Patienten durch kontinuierliches Berechnen eines Skalierungsfaktors zur Anwendung auf Impedanzmessungen durchgehend während des Prozedurverlaufs. Änderungen der biologischen Impedanz, aufgrund von Änderungen der Zellchemie, beispielsweise aufgrund von Saline- oder Hydrationstropfinfusionen in den Patienten, Dehydration oder Änderungen der Körpertemperatur, können berücksichtigt werden und ein genaueres Positionslesen für die Messelektrode kann erhalten werden.
In einer Form kann die Erfindung als ein Verfahren zum Skalieren von Impedanzmessgrößen in einer Elektrophysiologiestudie verstanden werden. Ein erster Dipol wird entlang einer ersten Achse erregt, um ein elektrisches Feld über dem Körper eines Patienten zu erzeugen. Eine biologische Impedanz, die in Zusammenhang steht mit dem elektrischen Feld, wird bezüglich eines Oberflächensensors gemessen. Der Mittelwert des Absolutwerts der gemessenen biologischen Impedanz wird kontinuierlich als Funktion der Zeit Pm(t) berechnet. Ein anfänglich berechneter Mittelwert des Absolutwerts der mindestens einen gemessenen biologischen Impedanz wird als Pa gespeichert. Ein Impedanzmesswert zwischen einer Messelektrode und einer Referenzelektrode wird dann mit dem Verhältnis von Pa/Pm(t) multipliziert, um die Impedanzmessgröße zu skalieren und jeglichen Drift zu berücksichtigen. Diese Skalierungsberechnung kann durch Software durchgeführt werden, die eine Elektrophysiologiestudie oder ein Ablationssystem steuert. Die Erfindung kann ferner die Skalierungsfaktoren in Komponentenskalierungen bezüglich einer Mehrzahl von Dipolachsen, die erregt werden können, aufbrechen. In diesem Fall werden separate Messwerte für jede Achse gemessen und der Skalierungsfaktor wird dargestellt durch Pa(i)/Pm(t, i), wobei (i) die Achse der Messung angibt.
Andere Merkmale, Details, Hilfsmittel und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende spezielle schriftliche Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung offensichtlich, wie sie ferner in den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht und in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Systems zum Durchführen einer kardialen Elektrophysiologieuntersuchung oder einer Ablationsprozedur, bei der der Ort von einer oder von mehreren Elektroden bestimmt und aufgezeichnet werden kann.
2A–2D zeigen schematische Diagramme von Dipolpaaren erregter Oberflächenelektroden.
3 zeigt eine Tabelle, die die Oberflächenelektroden angibt, die als Sensoren verwendet werden, wenn ein bestimmtes Dipolpaar der Oberflächenelektroden erregt wird.
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines biologischen Impedanzdrifts, dargestellt als eine elektrische Schaltung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Eines der primären Ziele der kardiale Eelektrophysiologieabbildung ist die Position einer Elektrode innerhalb eines Herzhohlraums mit gewisser Sicherheit zu orten. Ein elektrisches Navigationsfeld wird innerhalb des Körpers eines Patienten auf jeder der drei Grundachsen erzeugt, indem ein konstanter Strom angelegt wird. Wenn die Impedanzen, die in dem Körper gemessen werden, konstant sind, dann bleiben die Potentiale auf jeder Achse, die an einem Ort gemessen werden, bezüglich einer Referenzelektrode an einem statischen Ort, mit Verlauf der Zeit auf einem konstanten Potenzial. Wenn folglich eine Lokationsstelle in dem Herzen markiert ist, kann man in Zukunft mit einer Katheterelektrode an diese Stelle zurückkehren und sicher sein, dass, wenn die gemessenen Navigationspotentiale oder die Impedanz die gleichen sind, wie zuvor, der anatomische Ort der gleiche ist.
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Elektrophysiologieabbildungs- oder Ablationssystems. Zur Klarheit ist der Patient 11 als Ellipse dargestellt. Drei Sätze von Oberflächenelektroden (beispielsweise Patch-Elektroden) sind gezeigt, die an einer Oberfläche des Patienten 11 entlang einer X-Achse, Y-Achse und Z-Achse aufgebracht sind. Die X-Achsen-Oberflächenelektroden 12, 14 sind entlang einer ersten Achse an dem Patienten angebracht, beispielsweise auf den lateralen Seiten der Thoraxregion des Patienten (beispielsweise an der Haut des Patienten unterhalb jedes Arms), und können als Linke- und Rechte-Elektroden bezeichnet werden. Die Y-Achsen-Elektroden 18, 19 sind entlang einer zweiten Achse, die im allgemeinen senkrecht zu der X-Achse ist, an dem Patienten angebracht, beispielsweise entlang des Brustbeins und der Wirbelsäule des Patienten in der Thoraxregion und können als die Brust- und Rücken-Elektroden bezeichnet werden. Die Z-Achsen-Elektroden 16, 22 sind entlang einer dritten Achse angebracht, die im allgemeinen senkrecht zu beiden, der X-Achse und der Y-Achse ist, beispielsweise entlang der inneren Oberschenkelregionen und Nackenregionen des Patienten, und können als eine Linker-Fuß-Elektrode und als eine Nacken-Elektrode bezeichnet werden. Das Herz 10 liegt zwischen diesen Paaren von Oberflächenelektroden. Eine zusätzliche Oberflächenreferenzelektrode (beispielsweise eine „Bauch-Patch”-Elektrode) 21 stellt eine Referenz- und/oder eine Masseelektrode für das System dar. Die Bauch-Patch-Elektrode 21 ist eine Alternative zu einer festen intra-kardialen Elektrode 31. Ebenso ist zu begrüßen, dass zusätzlich die meisten oder alle herkömmlichen Elektrokardiogramm(EKG)-Systemanschlüsse für den Patienten 11 vorhanden sind. Diese EKG-Information ist für das System verfügbar, obwohl nicht in 1 gezeigt.
Ein repräsentativer Katheter 13 mit einer einzelnen distalen Messelektrode 17 ist ebenfalls in 1 gezeigt. Der Katheter 13 kann ferner zusätzliche Elektroden zusätzlich zu der Messelektrode 17 haben. Eine feste Referenzelektrode 31 kann an einer Herzwand auf einem unabhängigen Katheter 29 angebracht sein. In vielen Fällen kann eine Koronarsinus-Elektrode oder eine andere feste Referenzelektrode 31 in dem Herzen 10 als eine Referenz verwendet werden zum Messen von Spannungen und Versetzungen. Für Kalibrierungszwecke verbleibt die Referenzelektrode 31 stationär auf der Wand des Herzens während des Prozedurverlaufs.
Jede Oberflächenelektrode ist unabhängig mit einem Multiplexschalter 24 verbunden. Paare von den Oberflächenelektroden werden ausgewählt durch Software, die auf einem Computer 20 läuft, die die Oberflächenelektroden 12, 14, 16, 18, 19, 21, 22 an einen Signalgenerator 25 koppelt. Ein erstes Paar von Oberflächenelektroden, beispielsweise die Z-Achsen-Elektroden 18, 19, wird durch den Signalgenerator 25 erregt. Die erregten Elektroden erzeugen ein elektrisches Feld in dem Körper des Patienten 11 und in dem Herz 10. Dieser Elektrodenerregungsprozess erfolgt schnell und der Reihe nach, wenn abwechselnde Sätze von Patch-Elektroden ausgewählt werden, und eine oder mehrere der nicht erregten Oberflächenelektroden verwendet werden, um Spannungen zu messen. Während der Lieferung eines Stromimpulses werden die nicht erregten Oberflächenelektroden 12, 14, 16 und 22 entweder zu der Referenzelektrode 31 oder der Bauch-Patch-Elektrode 21 referenziert und Spannungen werden über einer oder mehreren dieser nicht erregten Elektroden gemessen. In dieser Weise werden die Oberflächenelektroden in erregte und nicht-erregte Elektrodensätze unterteilt.
Während ein Paar von Elektroden durch den Stromgenerator 25 erregt wird, können die verbleibenden nicht-erregten Elektroden als Referenzen verwendet werden, um die orthogonalen Erregungsachsen zu bilden. Ein Tiefpassfilter 27 verarbeitet die Spannungsmessungen, um elektrisches Rauschen oder kardiale Bewegungsartefakte aus den Messsignalen zu entfernen. Die gefilterten Spannungsmessungen werden in digitale Daten durch den Analog-zu-Digital-Wandler 26 transformiert und unter Leitung der Software an den Computer 20 zur Speicherung übertragen. Diese Sammlung von Spannungsmesswerten wird hier als „Patch-Daten” bezeichnet. Die Software hat Zugriff auf jede individuelle Spannungsmessung, die an jeder Oberflächenelektrode während jeder Erregung jedes Paars von Oberflächenelektroden gemacht wurde. Die Patch-Daten werden verwendet, um einen relativen Ort in drei Dimensionen (X, Y, Z) der Messelektrode 17 zu bestimmen. Potentiale über jeder der sechs orthogonalen Oberflächenelektroden können für alle Proben erfasst werden, ausgenommen wenn ein bestimmtes Oberflächenelektrodenpaar erregt wird. Eine Probenentnahme, während eine Oberflächenelektrode als Quelle oder Senke in einem betriebenen Paar wirkt, wird normalerweise vermieden, da das Potenzial, das während dieser Zeit an einer betriebenen Elektrode gemessen wird, durch die Elektrodenimpedanz und die Wirkungen einer hohen lokalen Stromdichte verzerrt wird.
Im Allgemeinen werden drei nominell orthogonale elektrische Felder durch eine Serie von erregten und erfassten elektrischen Dipolen erzeugt, um eine Katheternavigation in einem biologischen Leiter zu realisieren. Alternativ können diese orthogonalen Felder zerlegt sein und irgendwelche Paare von Oberflächenelektroden können als Dipole erregt werden, um eine effektive Elektrodentriangulation bereitzustellen. Darüber hinaus fügen derartige nicht-orthogonale Methodiken dem System eine zusätzliche Flexibilität und die Fähigkeit hinzu, eine biologische Impedanzkompensation zu lokalisieren. Für irgendeine gewünschte Achse werden die Potentiale, die über einer intra-kardialen Elektrode 17 gemessen werden, die von einem vorbestimmten Satz von Betriebs(Quelle-Senke)-Konfigurationen her resultieren, algebraisch kombiniert, um das gleiche effektive Potenzial zu erhalten, das man erhalten würde durch einfaches Anlegen eines gleichmäßigen Stroms entlang der orthogonalen Achsen.
Folglich können irgendwelche zwei der Oberflächenelektroden 12, 14, 16, 18, 19, 22 als eine Dipolquelle und -senke bezüglich einer Massereferenz, beispielsweise Bauch-Patch 21, ausgewählt werden, während die nicht erregten Elektroden eine Spannung bezüglich der Massereferenz messen. Die Messelektrode 17, die in dem Herz 10 platziert ist, wird dem Feld von einem Stromimpuls ausgesetzt und bezüglich der Masse, beispielsweise Bauch-Patch 21, gemessen. In der Praxis können die Katheter innerhalb des Herzens mehrere Elektroden enthalten und jedes Elektrodenpotenzial kann gemessen werden. Wie im Vorangegangenen erwähnt kann mindestens eine Elektrode an der inneren Oberfläche des Herzens fixiert sein, um eine feste Referenzelektrode 31 zu bilden, die ebenfalls bezüglich Masse gemessen wird. Datensätze von jeder der Oberflächenelektroden und der internen Elektroden werden alle verwendet, um den Ort der Messelektrode 17 innerhalb des Herzens 10 zu bestimmen. Nachdem die Spannungsmessungen erfolgt sind, wird ein anderes Paar von Oberflächenelektroden durch die Stromquelle erregt und der Spannungsmessungsprozess der verbleibenden Patch-Elektroden und internen Elektroden findet statt. Die Sequenz erfolgt schnell in der Größenordnung von 100 Mal pro Sekunde. Für eine erste Näherung bildet die Spannung auf den Elektroden innerhalb des Herzens eine lineare Beziehung zu der Position zwischen den Patch-Elektroden, die das Feld innerhalb des Herzens aufbauen. Korrekturfaktoren, beispielsweise zur Kompensation der Atmung, können für die unbearbeitete Ortinformation verwendet werden, um die Genauigkeit des Ortwerts zu verbessern.
Wenn man während einer Elektrophysiologiestudie mit konstanten Strömen arbeitet, sind die Potentiale, die bezüglich jeder Referenz erzeugt werden, eine Funktion der intervenierenden Impedanz. Dieses Konzept ist schematisch in 4 gezeigt. Ein Katheter 13 mit einer distalen Messelektrode 17 ist innerhalb des Herzens 10 des Patienten 11 platziert. Ein Satz von orthogonalen Oberflächenelektroden 12, 14, 16, 18, 19, 22 wird abwechselnd gepaart als Betriebselektroden, während die verbleibenden nicht erregten Elektroden als Sensorelektroden arbeiten können. Das elektrische Potenzial, das durch ein Dipolpaar von Elektroden erzeugt wird, kann an einer Messelektrode in dem Körper gemessen werden, und der Weg des Stroms durch den Körper zwischen den erregten Oberflächenelektroden und der distalen Messelektrode 17 auf dem Katheter kann einfach als eine Schaltung verstanden werden. Wie in 4 gezeigt, wenn beispielsweise die Linker-Fuß-Elektrode 18 als eine Quelle betrieben wird, wird eine Schaltung 30 zwischen der Linker-Fuß-Elektrode 18 und der Messelektrode 17 auf dem Katheter 13 innerhalb des Herzens 10 erzeugt. Das Körpergewebe zwischen der Haut an der Linker-Fuß-Elektrode 12 und dem Herzen 10 arbeitet primär als eine resistive Impedanz und kann funktional als Widerstand 32 betrachtet werden. Aufgrund von Änderungen der Körperchemie während einer Prozedur kann jedoch der Wert dieses Widerstands 32 driften. Folglich kann der Widerstand 32 genauer als ein variabler Widerstand angesehen werden, wie dargestellt. Es sollte offensichtlich sein, dass, wenn sich die Gewebeimpedanz ändert, dann die Spannungsdaten und folglich die Positionsdaten für jede Elektrode, einschließlich einer Referenzelektrode, beispielsweise die Bauch-Patch-Elektrode 21, in ähnlicher Weise driften.
Soweit sich intervenierende Impedanzen nach Beginn der Studie ändern und Stellen markiert worden sind, können Versuche zum Platzieren der Messelektrode an vorher besuchten Orten nicht konsistent zu früher markierten Stellen sein. Soweit die Impedanzänderung für ein gegebenes Paar von erregten Oberflächenelektrodendipolen durch nicht erregte Oberflächenelektroden, die als Sensoren verwendet werden, nachverfolgt werden, können diese Daten verwendet werden, um den Drift für jeden erregten Dipol zu korrigieren. Dies erfolgt am besten, indem die Oberflächenelektroden-Patches in den Zeitschlitzen, in denen sie nicht erregt werden, als Sensoren verwendet werden. Zwei beispielhafte Verfahren werden hier diskutiert, um jeglichen Potenzialdrift zu berücksichtigen und zu korrigieren. Das erste Verfahren nimmt an, dass sich die Bio-Impedanz im Wesentlichen homogen ändert. Folglich ändern sich alle erregten Dipole um den gleichen Prozentsatz und ein Mittelwertbilden aller Patch-Daten ergibt einen einzelnen Impedanzindex. Das zweite Verfahren geht nicht von dieser Annahme aus und berechnet einen Index für jede Achse.
Ein erstes Verfahren zur biologischen Impedanzskalierung nimmt an, dass jegliche biologischen Impedanzänderungen im Wesentlichen homogen innerhalb des Körpers sind, dass alle Dipole sich um den gleichen Prozentsatz ändern, und dass ein Mitteln aller Oberflächenelektrodendaten einen einzelnen genauen Impedanzindex bereitstellt. Das Verfahren verwendet die Nacken-, Links-, Rechts-, Brust- und Rücken-Oberflächenelektrodenpatches als Sensoren, wenn sie nicht betrieben werden. Die Linker-Fuß-Elektrode wird im Allgemeinen nicht zum Messen verwendet, da die an ihr gemessenen Potentiale dazu neigen, sehr klein zu sein. Für das Paaren der Betriebssoberflächenelektroden, ausgenommen die Linker-Fuß-Elektrode, gibt es folglich drei Potentialmesspatches, die zu Daten beitragen. In dem Fall von erregten Paaren, die die Linker-Fuß-Elektrode enthalten, sind vier Oberflächenpatchelektroden als Sensoren verfügbar. Der Mittelwert der Absolutwerte der gemessenen Impedanz an den Oberflächenelektrodensensoren wird kontinuierlich als Funktion der Zeit erhalten. Dieser Mittelwert kann bezeichnet werden als Pm(t). Unmittelbar nachdem die Studie beginnt, wird ein Anfangswert von Pm(t) als Anfangswert Pa gespeichert. Bei jedem nachfolgenden Abfragemesswert werden alle Messelektrodendaten mit dem Verhältnis Pa/Pm(t) multipliziert. Die dreidimensionalen Impedanzmessgrößen werden dadurch skaliert, um jeglichen Drift im Verlauf der Zeit zu berücksichtigen.
Zur Verdeutlichung, eine Studie beginnt und angenommen es gibt keine Fehler aufgrund von nicht verbundenen Oberflächenelektroden, dann werden die Oberflächenelektroden während ihrer nicht erregten Phasen jeweils gemessen und die Messwerte gemittelt, um ein Pa von 10,0 Ohm zu erhalten, welcher Wert in der Software auf dem Computer 20 gespeichert wird. Es sei angenommen, dass mit einer Messelektrode auf einem Katheter in dem Herzen eine wichtige Stelle markiert wird, an einer Stelle mit den Impedanzkoordinaten von (1,0, 2,0, 10,0) Ohm bezüglich einer Bauch-Patch-Referenzelektrode 21. Diese Impedanzkoordinaten werden für den Benutzer übersetzt unter Verwendung eines nominalen Skalierungsfaktors, um Positionskoordinaten von (25, 50, 400) Millimeter zu erhalten. Es sei angenommen, dass aufgrund einer Salineinfusion oder aufgrund anderer Faktoren sich die biologische Impedanz des Patienten eine Stunde später um 2% reduziert hat. Ohne Kompensation würden sich bei einem erneuten Besuch der markierten anatomischen Stelle durch eine Katheterelektrode Koordinaten von (24,5 49,0, 392,0) Millimeter ergeben, ein Drift von 8 Millimeter. Der gleiche biologische Impedanzdrift wird jedoch für die Daten registriert, die durch die Oberflächenelektroden erfasst werden. Beispielsweise wäre Pm(t) jetzt 9,8 Ohm. Folglich stellt ein Skalieren der Katheterelektrodenkoordinatendaten durch Pa/Pm(t), oder 1,0204 sicher, dass die Katheterelektrode an ihrem ursprünglichen und korrekten Ort positioniert wird.
Ein zweites Verfahren zum Skalieren von biologischen Impedanzverschiebungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich gleich wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel, ausgenommen, dass separate Skalierungsfaktoren für jede Achse oder jedes Paar von erregten Elektrodendipolen aufrechterhalten bleiben. Während grundsätzlich herausgefunden wurde, dass biologische Impedanzdrifts im Wesentlichen homogen sind, kann dieses Verfahren in dem Fall bevorzugt sein, dass die biologischen Impedanzdrifts nicht in dem gesamten Messraum homogen sind. In diesem Fall kann ein Wert Pm(i, t), der Mittelwert der Absolutwerte der gemessenen Impedanz jeder Kombination der Dipolkombinationen als Funktion der Zeit, berechnet werden. In diesem Verfahren werden Pm(i, t) für jedes Dipolpaar berechnet, wobei „i” die Dipolnummer oder „Impedanznummer” ist, durch Mitteln der Impedanzmessgrößen an den Oberflächenelektroden auf einer Dipolbasis. Insbesondere müssen nicht alle Elektroden der nicht erregten Oberflächenelektroden gemittelt werden, um die axiale Impedanz für jeden Dipol optimal zu bestimmen. Der Anfangswert der Patchimpedanz Pa(i) und nachfolgende Werte der Patchimpedanz Pa(i, t) können folglich für jeden Dipol gemessen werden, indem nur die Elektrodendaten gemäß der Tabelle von 3 für diesen Dipol gemittelt werden.
Wie in 3 gezeigt kann die gemessene Impedanz für einen ersten Dipol Xa-Ya (0) zwischen der Linken-Elektrode und der Rück-Enelektrode erhalten werden, indem die Daten der Rechten-Elektrode (Xb) und der Nacken-Elektrode (Za) gemittelt werden. Dieser Dipol ist in 2A verdeutlicht. Ähnlich kann auch die gemessene Impedanz für einen zweiten Dipol Xa-Yb (1) zwischen der Linken-Elektrode und der Brust-Elektrode erhalten werden, indem die Daten der Rechten-Elektrode (Xb) und der Nacken-Elektrode (Za) gemittelt werden. Dieser Dipol ist in 2B gezeigt. Die gemessene Impedanz für einen dritten Dipol Xb-Ya (2), der zwischen der Rechten-Elektrode und der Rücken-Elektrode erregt wird, kann erhalten werden, indem die Daten der Linken-Elektrode (Xb) und der Brust-Elektrode (Yb) gemittelt werden. Dieser Dipol ist in 2C gezeigt. Die gemessene Impedanz für einen vierten Dipol Xb-Yb (3), der zwischen der Rechten-Elektrode und der Brust-Elektrode erregt wird, kann erhalten werden, indem die Daten der Linken-Elektrode (Xb), der Rücken-Elektrode (Ya) und der Nacken-Elektrode (Yb) gemittelt werden. Dieser Dipol ist in 2D gezeigt. Die gemessene Impedanz für einen fünften Dipol Za-Ya (4), der zwischen der Nacken-Elektrode und der Rücken-Elektrode erregt wird, kann erhalten werden, indem die Daten der Linken-Elektrode (Xa) und der Eechten-Elektrode (Xb) gemittelt werden. Letztendlich kann die gemessene Impedanz für einen sechsten Dipol ist Zb-Ya (5), der zwischen der Linker-Fuß-Elektrode und der Rücken-Elektrode erregt wird, optimal erhalten werden, indem nur die Daten für die Brust-Elektrode (Xa) aufgezeichnet werden.
Es soll erwähnt werden, dass, obwohl das biologische Impedanzskalieren die größte Wirkung hat, wenn Impedanzänderungen korrigiert werden, wenn eine Körperoberflächenelektrode als Referenzelektrode verwendet wird, ein derartiges Skalieren auch für Fälle angewendet werden kann, bei denen eine intra-kardiale Referenzelektrode verwendet wird. Es gibt einfach weniger Fehler, die zu korrigieren sind, für den zuletzt genannten Fall.
Obwohl verschiedene Ausführungsbeispiele dieser Erfindung im Vorangegangenen mit einem gewissen Grad an Genauigkeit beschrieben wurden, oder unter Bezugnahme auf ein oder mehrere individuelle Ausführungsbeispiele, können Fachleute auf diesem Gebiet verschiedene Änderungen für die offenbarten Ausführungsbeispiele vornehmen, ohne den Bereich dieser Erfindung zu verlassen. Alle Richtungsreferenzen (beispielsweise proximal, distal, oben, unten, nach oben, nach unten, links, rechts, lateral, vorne, hinten, oberhalb, unterhalb, vertikal, horizontal, im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn) sind nur verwendet worden für Identifikationszwecke, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung für den Leser zu unterstützen, und stellen keine Einschränkungen dar, insbesondere bezüglich der Position, Orientierung oder Verwendung der Erfindung. Verbindungsangaben (beispielsweise angebracht, gekoppelt, verbunden und vereinigt) sind breit aufzufassen und können Zwischenelemente enthalten zwischen einer Sammlung von Elementen, und eine relative Bewegung zwischen Elementen, sofern nichts anderes angegeben ist. Folglich bedeuten Verbindungsangaben nicht notwendigerweise, dass zwei Elemente direkt verbunden und in einer festen Relation zueinander sind. Es ist beabsichtigt, dass alles in der obigen Beschreibung genannte oder in den Zeichnungen gezeigte nur als beispielhaft und nicht als einschränkend angesehen wird. Änderungen im Detail oder in der Struktur können vorgenommen werden, ohne von den Grundelementen der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5697377 [0003]
US 5983126 [0003]

Claims

Elektrophysiologisches Abbildungs- oder Ablationssystem (20), wobei das System enthält: eine Mehrzahl von Oberflächenelektroden und eine Messelektrode; einen Multiplexschalter (24), der mit einem ersten Paar von den Elektroden verbunden ist; einen Signalgenerator (25), der an das erste Paar der Elektroden durch den Multiplexschalter (24) gekoppelt ist zum Erregen des ersten Paars der Elektroden als einen ersten Dipol, um ein elektrisches Feld über einem Bereich eines Patientenkörpers (11) zu erzeugen; einen Computer (20); wobei das System angepasst ist zum Messen von mindestens einer biologischen Impedanz, die durch das elektrische Feld vorgefunden wird, bezüglich einer dritten Elektrode und vierten Elektrode; zum Berechnen des Mittelwerts von dem Absolutwert der mindestens einen gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit Pm(t); zum Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts des Absolutwerts der mindestens einen gemessenen biologischen Impedanz als Pa; zum Messen eines Impedanzwerts zwischen der Messelektrode (17) und mindestens einer von der Mehrzahl von Elektroden; zum Multiplizieren des Impedanzwerts an der Messelektrode (17) mit dem Verhältnis von Pa/Pm(t) zum Identifizieren der Position der Messelektrode innerhalb des Patientenkörpers als eine Funktion des skalierten Impedanzmesswerts.
System nach Anspruch 1, ferner enthaltend eine Mehrzahl von Oberflächensensoren als Oberflächenelektroden, wobei der Computer angepasst ist zum Berechnen des Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit an jedem von der Mehrzahl von Oberflächensensoren; und zum weiteren Speichern des anfänglichen berechneten Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz an jedem von der Mehrzahl von Oberflächensensoren.
System nach Anspruch 1, wobei das erste Paar eine erste Oberflächenelektrode und eine zweite Oberflächenelektrode enthält.
System nach Anspruch 1, wobei das erste Paar eine erste Oberflächenelektrode und eine Messelektrode enthält.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Signalgenerator (25) weiter angepasst ist zum Ansteuern eines zweiten Paars von Elektroden als einen zweiten Dipol über einem zweiten Bereich des Patientenkörpers; wobei der Computer (20) angepasst ist zum Berechnen der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit an dem mindestens einen Oberflächensensor (12, 14, 16, 18, 19, 22) bezüglich beider Dipole, des ersten Dipols und des zweiten Dipols separat als Pm(t, i); und zum Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz für jeden von dem ersten Dipol und dem zweiten Dipol separat als Pa(i); und zum Multiplizieren einer Impedanzmessung an der Messelektrode (17) bezüglich jedes von dem ersten Dipol und dem zweiten Dipol mit dem entsprechenden Verhältnis von Pa(i)/Pm(t, i).
System nach Anspruch 4, wobei der Signalgenerator (25) weiter angepasst ist zum Ansteuern eines dritten Paars von Oberflächenelektroden als einen dritten Dipol entlang eines dritten Bereichs des Patientenkörpers; wobei der Computer angepasst ist zum Berechnen der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit an dem mindestens einem Oberflächensensor (12, 14, 14, 16, 18, 19, 22) bezüglich jedes Dipols von dem ersten Dipol, dem zweiten Dipol und dem dritten Dipol separat als Pm(t, i); zum Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz für jeden von dem ersten Dipol, dem zweiten Dipol und dem dritten Dipol separat als Pa(i); und zum Multiplizieren eines Impedanzmesswerts an der Messelektrode bezüglich jedes von dem ersten Dipol, dem zweiten Dipol und dem dritten Dipol mit dem entsprechenden Verhältnis von Pa(i)/Pm(t, i).
System nach Anspruch 6, wobei die erste Achse und die zweite Achse im Allgemeinen orthogonal zueinander sind, und vorzugsweiser die erste Achse, die zweite Achse und die dritte Achse im Allgemeinen orthogonal zueinander sind.
System nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei der Signalgenerator (25) weiter angepasst ist zum elektrischen Erregen eines Paars von Oberflächenelektroden (12, 14, 16, 18, 19, 22) auf den Patientenkörper (11), um als eine Quelle bzw. Senke zu arbeiten.
System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 6, wobei der Computer (20) angepasst ist zum Erfassen des Impedanzwerts an jeder von der Mehrzahl von Elektroden (12, 14, 16, 18, 19, 22), die keine von dem erregten Paar von Elektroden ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Referenzelektrode (31) innerhalb des Patientenkörpers ist.
Elektrophysiologisches Abbildungs- oder Ablationssystem (20), wobei das System enthält: ein erstes, zweites und drittes Paar von Oberflächenelektroden, eine Messelektrode und eine Referenzelektrode; einen Multiplexschalter (24), der mit den Oberflächenelektroden verbunden ist; einen Signalgenerator (25), der an die Oberflächenelektroden über den Multiplexschalter (24) gekoppelt ist zum Erregen des ersten Paars von Oberflächenelektroden als einen ersten Dipol entlang einer ersten Achse, um ein elektrisches Feld über einem Bereich eines Patientenkörpers (11) zu erzeugen; einen Computer (20), wobei das System angepasst ist zum Messen von mindestens einer biologischen Impedanz, die aufgrund des elektrischen Felds vorgefunden wird, bezüglich einer nicht erregten Oberflächenelektrode; Berechnen des Mittelwerts des Absolutwerts der mindestens einen gemessenen biologischen Impedanz kontinuierlich als Funktion der Zeit Pm(t); Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts des Absolutwerts der mindestens einen gemessenen biologischen Impedanz als Pa; Messen eines Impedanzwerts zwischen der Messelektrode (17) und der Referenzelektrode zum Multiplizieren des Impedanzmesswerts an der Messelektrode (17) mit dem Verhältnis von Pa/Pm(t) zum Identifizieren der Position der Messelektrode (17) innerhalb des Patientenkörpers als Funktion des skalierten Impedanzmesswerts.
System nach Anspruch 11, wobei der Computer (20) angepasst ist zum Berechnen des Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit an jedem von der Mehrzahl von Oberflächensensoren; und weiteren Speichern des anfänglichen berechneten Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz an jedem von der Mehrzahl von Oberflächensensoren.
System nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Signalgenerator (25) ferner angepasst ist zum Ansteuern eines zweiten Paares von Oberflächenelektroden als einen zweiten Dipol entlang einer zweiten Achse über dem Patientenkörper (11); wobei der Computer 20 angepasst ist zum Berechnen der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit an dem mindestens einen Oberflächensensor (12, 14, 16, 18, 19, 22) bezüglich des ersten Dipols und des zweiten Dipols separat als Pm(t, i); und Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz für jeden von dem ersten Dipol und dem zweiten Dipol separat als Pa(i); und Multiplizieren eines Impedanzmesswerts an der Messelektrode (17) bezüglich jedes von dem ersten Dipol und dem zweiten Dipol mit dem entsprechenden Verhältnis von Pa(i)/Pm(t, i).
System nach Anspruch 13, wobei der Signalgenerator (25) ferner angepasst ist zum Ansteuern eines dritten Paars von Oberflächenelektroden als dritten Dipol entlang einer dritten Achse über dem Patientenkörper (11); wobei der Computer (20) angepasst ist zum Berechnen der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit an dem mindestens einen Oberflächensensor (12, 14, 16, 18, 19, 22) bezüglich jedes von dem ersten Dipol, dem zweiten Dipol und dem dritten Dipol separat als Pm(t, i); Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz für jeden von dem ersten Dipol, dem zweiten Dipol und dem dritten Dipol separat als Pa(i); und Multiplizieren eines Impedanzmesswerts an der Messelektrode bezüglich jedes von dem ersten Dipol, dem zweiten Dipol und dem dritten Dipol mit dem entsprechenden Verhältnis von Pa(i)/Pm(t, i).
System nach Anspruch 14, wobei die erste Achse und die zweite Achse im Allgemeinen senkrecht zueinander sind, und vorzugsweiser die erste Achse, die zweite Achse und die dritte Achse im Allgemeinen senkrecht zueinander sind.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Signalgenerator (25) weiter angepasst ist zum elektrischen Erregen eines Paars von Oberflächenelektroden (12, 14, 16, 18, 19, 22) auf dem Patientenkörper (11), um als Quelle bzw. Senke zu arbeiten.
Elektrophysiologisches Abbildungs- oder Ablationssystem (20) zum Bestimmen einer Position von mindestens einer Messelektrode (17) in einem Patientenkörper, enthaltend mindestens eine Messelektrode (17) und eine Referenzelektrode (21, 31), mindestens drei Paare von Oberflächenelektroden (12, 14, 16, 18, 19, 22), die angepasst sind; um auf einer Oberfläche eines Patientenkörpers (11) positioniert zu sein; einen Multiplexschalter (24), der mit den Oberflächenelektroden verbunden ist; einen Signalgenerator, der an die Paare von Oberflächenelektroden über den Multiplexschalter (24) gekoppelt ist zum elektrischen Ansteuern eines ersten Paars von den mindestens drei Paaren von Oberflächenelektroden (12, 14, 16, 18, 19, 22), die angepasst sind, um auf der Oberfläche des Patientenkörpers (11) positioniert zu sein, um als Quelle und Senke zu arbeiten; einen Computer (20), wobei das System angepasst ist zum Erfassen von mindestens einem Impedanzwert von mindestens einem von den mindestens drei Paaren von Oberflächenelektroden, das keines von dem erregten Paar von Oberflächenelektroden ist; zum Messen eines Impedanzwerts zwischen der mindestens einen Messelektrode (17) und der Referenzelektrode (21, 31); wiederholten Ansteuern, Erfassen und Messen für ein zweites Paar der Oberflächenelektrode und ein drittes Paar der Oberflächenelektroden; Skalieren des Impedanzwerts, der an dem mindestens einen von den mindestens drei Paaren von Oberflächenelektroden erfasst worden ist für jedes Erfassen und Messen, wobei der Computer (20) ferner angepasst ist zum Berechnen des Mittelwerts des Absolutwerts der mindestens erfassten Impedanz kontinuierlich als Funktion der Zeit Pm(t); Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts des Absolutwerts der mindestens einen erfassten Impedanz als Pa; und Multiplizieren des Impedanzmesswerts, der an der mindestens einen von den Oberflächenelektroden erfasst worden ist, mit dem Verhältnis von Pa/Pm(t); und Identifizieren der Position der mindestens einen Messelektrode (17) innerhalb des Patientenkörpers als Funktion des skalierten Impedanzwerts.
System nach Anspruch 17, wobei der Computer (20) angepasst ist zum Berechnen der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz als Funktion der Zeit an dem mindestens einen Oberflächensensor (12, 14, 16, 18, 19, 22) bezüglich jedes von dem ersten Paar von Oberflächenelektroden, dem zweiten Paar von Oberflächenelektroden und dem dritten Paar von Oberflächenelektroden separat als Pm(t, i); Speichern eines anfänglichen berechneten Mittelwerts der Absolutwerte der gemessenen biologischen Impedanz für jedes Paar von Oberflächenelektroden separat als Pa(i); und Multiplizieren eines Impedanzmesswerts an der Messelektrode (17) bezüglich jedes von dem ersten Paar von Oberflächenelektroden, dem zweiten Paar von Oberflächenelektroden und dem dritten Paar von Oberflächenelektroden mit dem entsprechenden Verhältnis von Pa(i)/Pm(t, i).
System nach Anspruch 17 oder 18, wobei entsprechende Achsen zwischen jedem von dem ersten, dem zweiten und dritten Paar von Oberflächenelektroden (12, 14, 16, 18, 19, 22) im Allgemeinen senkrecht zueinander sind.
System nach Anspruch 17, 18 oder 19, wobei der Computer (20) angepasst ist zum Erfassen des Impedanzwerts an jeder von der Mehrzahl von Elektroden (12, 14, 16, 18, 19, 22), die keine von dem erregten Paar von Elektroden ist.
System nach Anspruch 17, 18, oder 19, wobei der Computer (20) weiter angepasst ist zum Erfassen des Impedanzwerts an einem Nebensatz von der Mehrzahl von Elektroden (12, 14, 16, 18, 19, 22), der keine von dem erregten Paar von Elektroden enthält.
System nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Referenzelektrode (31) angepasst ist, um in dem Patientenkörper (11) positioniert zu sein.
System nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Referenzelektrode (21) angepasst ist, um auf der Oberfläche des Patientenkörpers (11) positioniert zu sein.