[发明专利]用于自动定位生物节律紊乱的源的机器和过程

说明书

联邦许可

本申请中所描述的研究中的一些内容是由美国国立卫生研究院的许可R01HL83359资助的。因此，美国政府对本发明可具有特定的权利。

发明领域

本发明通常涉及医药领域，更具体地说，涉及用于诊断、找出生物节律的源并且处理生物节律的不规律和其它紊乱的方法、系统和机器。特别地，本发明可以应用于微创技术或者外科手术技术，以检测、诊断和处理紊乱。本发明的一个实施方式涉及心律紊乱，另一个实施方式涉及大脑和神经系统的电紊乱，其它实施方式涉及胃肠系统和泌尿生殖系统的平滑肌的电紊乱或收缩紊乱。

相关技术背景

心律紊乱在美国非常普遍，并且是患病、失去工作能力和死亡的重要原因。心律紊乱具有很多形式，其中，最复杂且最难处理的形式是心房颤动(AF)、室性心动过速(VT)和心室颤动(VF)。其它节律更容易处理，但是在临床上也可能很重要，这些节律包括：房性心动过速(AT)、室上性心动过速(SVT)、心房扑动(AFL)、房性期前复合波/房性早搏(SVE)和室性期前复合波/室性早搏(PVC)。在某些情况下，正常的窦房结的快速激动可能引起不适当的窦性心动过速或窦房结内折返的心律紊乱。

心律紊乱，特别是AF、VF和VT这些复杂的心律紊乱的处理可能特别困难。特别地，药理处理对于AF(Singh等，2005年)和VT或VF(Bardy、Lee等，2005年)不是最理想的，因此，存在对非药理处理的相当大的兴趣。消融是一种用于消除心律紊乱的非常有前途的且越来越多地使用的疗法，该疗法通过在手术时将传感器/探针经过血管或者直接地移动到心脏，随后将能量传送到心律紊乱的致因，来终止心律紊乱。消融最初用于“简单的”紊乱，例如，SVT、AFL、PVC、PAC，但是越来越多地用于AF(Cappato、Calkins等，2005年)、VT(Reddy、Reynolds等，2007年)，以及较少地用于VF(Knecht、Sacher等，2009年)。

然而，消融通常很困难，这是因为用于对心律紊乱的致因进行识别和定位的工具很缺乏，从而阻碍了将能量传送到正确的区域以终止和消除紊乱的尝试。在持续性的AF，即非常普遍形式的AF中，尽管冗长的4-5小时的手术(procedure)和包括死亡(Cappato、Calkins等，2009年)的严重并发症的5-10％的发生率(Ellis、Culler等，2009年)，消融只具有50-60％的手术成功率(Cheema、Vasamreddy等，2006年；Calkins、Brugada等，2007年)。即使对于诸如房性心动过速等“简单的”紊乱，也不存在用于作出诊断并表明可能成功的消融位置的工具。

即使最复杂的已知系统也仅显示医生必须解释的数据，而没有直接识别和定位紊乱的致因以使医生能够对紊乱进行检测、诊断和处理。这包括当前使用的方法，这些方法在Beatty及其同事的美国专利5,662,108、专利5,662,108、专利6,978,168、专利7,289,843以及其它美国专利、Hauck和Schultz的美国专利7,263,397、Tarjan及其同事的美国专利7,043,292、Ben-Haim及其同事的美国专利6,892,091和其它专利、以及Xue及其同事的美国专利6,920,350中被描述。这些方法和仪器通常以复杂的三维解剖表示对电位进行检测、分析和显示，但是仍然不能对心律紊乱，特别是诸如AF等复杂紊乱的致因进行识别和定位。Rudy及其同事的专利(尤其是美国专利6,975,900和7,016,719)也是如此，这些专利使用来自身体表面的信号以便“投射”出心脏上的电位。

用于对心律紊乱的致因进行识别和定位的某些已知方法可以对简单的节律紊乱起作用，但是，不存在已经成功地对诸如AF、VF或多形性VT等复杂紊乱的致因进行识别的已知方法。激动标测(将激动追溯到最初位置)仅对简单的心动过速起作用，对于AFL起较差的作用(连续节律，而没有清晰的“开始”)，对于具有可变的激动通路的AF根本不起作用。拖带标测使用起搏来对刺激电极处于节律致因的位置进行识别，但是由于自动机理的原因，因此起搏不能应用于AF以及甚至诸如房性心动过速等一些“简单的”节律。针对房室结折返、典型的AFL和具有早期(阵发性)AF的患者的致因的典型位置是已知的，但是对于具有持续性AF(Calkins、Brugada等，2007年)、VF和其它复杂的紊乱的大多数患者来说，典型的位置是未知的。因此，还不存在用于对诸如AF等复杂的心律紊乱的致因进行识别和定位的方法(Calkins、Brugada等，2007年)。