[发明专利]用于心房纤维颤动分析、表征和映射的方法和系统

说明书

本申请要求2007年3月2日提交的美国临时申请No.60/892,676的权益，该申请的公开内容在此被引入作为参考。

技术领域

本发明的实施例涉及分析心脏活动，并且更具体地涉及用于心房纤维颤动分析、表征和映射的方法和系统。

背景技术

心房纤维颤动(AF)是普遍发生的心律失常。在正常的心律时，由窦房结产生的脉冲传播通过心脏，并导致心肌收缩和泵送血液。在AF时，窦房结的有规律的电脉冲被紊乱的快速电脉冲取代，该紊乱的快速电脉冲导致不规律的心跳。AF可能导致心悸、昏厥、胸疼或心力衰竭的症状，并且是血栓栓塞和中风的主要原因。

虽然AF是普遍发生的心律失常，但是由于没有用于分析患者的AF的精确的定性和定量方法，对AF的治疗是困难的。典型地，使用导管消融来终止AF心律失常。在导管消融过程中，医生尝试识别心脏中异常电活动的位置。然后，使用导管的尖端在这些位置上施加能量(用于加热的射频或者用于冻结的液氮)。这破坏或消融在这些位置上的组织，并且中断对心脏心律失常的触发。然而，这种导管消融过程取决于医生的判断，并且可能不精确或不可预知，因为不存在用于确定消融的最佳位置、时间和能量的精确方法。

发明内容

本发明的实施例提供用于心房纤维颤动(AF)分析、表征和映射的方法和系统。本发明的实施例提供基于有限元模型(FEM)的功能模型，该功能模型能够大大提高识别AF紊乱、预测AF的发生、映射AF特征以及确定诸如药物输送和消融疗法的AF治疗的效率和精度。

在本发明的一个实施例中，产生表示心脏的物理结构的FEM。使用电生理导管可以在心脏中各种位置的上感测电描记图数据，并将该电描记图数据映射为FEM的元素。然后，基于被映射为FEM的元素的电描记图数据针对FEM的所有元素同时计算度量AF心律失常的一些特征的功能参数。可以使用人工神经网络(ANN)来基于包括电描记图数据、患者数据和物理测量数据计算该功能参数。

对于本领域的普通技术人员而言，通过参考下列详细的描述和随附的附图，这些和其它优点将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的AF分析和监控方法；

图2示出了根据本发明实施例的基于FEM的电生理功能图；

图3示出了根据本发明实施例的用于AF分析的3层ANN计算和决策模块；以及

图4是能够实施本发明实施例的计算机的高级框图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及用于心房纤维颤动(AF)监控和分析的方法和系统，其提供用于表征AF发生时间、位置、组织体积、能量数量以及其它AF特征的有效和可靠的方法。本发明的实施例可以实时地实施以便可视化患者的心脏中的AF活动的映射图。本发明的实施例还能够可视化关于AF活动的各种信号分析计算的映射图。本发明的实施例可以被用于指示基于各种参数的合适的AF治疗。

图1示出了根据本发明实施例的AF分析和监控方法。该方法可以由执行计算机程序指令的计算机系统的处理器执行。该计算机系统可以包括被配置用于显示在执行计算机程序指令期间产生的图像。如图1中所示，在步骤102中，产生表示心脏的物理结构的有限元模型(FEM)。正如众所周知的，FEM是结构的物理几何形状的数学模型。可以基于心脏的解剖图像产生心脏的FEM。例如，可以基于心脏的MRI、CT或血管造影图像产生FEM。可以使用已知的商业上可获得的软件将这种图像转化成FEM。根据本发明的一个实施例，心脏的FEM可以是使用患者特定的CT、MRI或血管造影图像产生的患者特定的模型。在Hashim等人在“交互式心脏血管和胸部手术”(Interactive Cardiovascular andThoracic Surgery)2006年第5期第5-8页发表的“心脏手术中的有限元方法”(“Finite Element Method in Cardiac Surgery”)中，更详细地描述了心脏FEM模型的产生。FEM将心脏的物理结构分成称为元素的小的有限段。因此，FEM的每个元素表示心脏的物理结构中的特定位置。FEM可以在数学上被表示为由元素组成的FEM矩阵，并且也可以以图形形式来显示。