用于同時起搏和消融的濾波器的制作方法

專利名稱：用于同時起搏和消融的濾波器的制作方法
技術領域：
一般來說，本發明涉及有創心臟治療，具體來說，涉及,驗證和監 測經皮心臟消融過程。
背景技術：
用于治療心律失常的有創心臟消融技術是本領域眾所周知的。例
如，美國專利5443489和5480422描述了用于通過經由導管向組織施 加射頻(RF)能量來消融心臟組織的系統，通過引用將其公開結合到本 文中。
在心臟消融術中，重要的是施加充分能量，以便產生阻擋不希望 的傳導的損傷，同時使對于周圍組織的破壞為最小。為此已經提出各 種方法用于監測消融過程。例如，美國專利6743225提出在消融治療 期間測量損傷部位附近的心月幾組織的電活動，然后比較測量，以^_確 定該損傷是否為臨床有效的，從而能夠阻擋心肌傳播，通過引用將其 公開結合到本文中。電活動可包括與局部電描記圖信號、起搏閾值等 對應的電信號。
作為另一個示例，美國專利申請公開2007/0198007描述了用于 通過在消融能量同時導向目標部位的同時評估起搏信號的奪獲來準 實時地監測心臟內消融進度的方法和裝置，通過引用將其公開結合到 本文中。消融的充分性通過以最大預定起搏電壓的信號奪獲的失效來 指明。心導管中的電極同時用于測試起搏奪獲和傳遞消融能量。

發明內容
盡管上述參考文獻，安全問題使從業者避免同時向心臟施加起搏和RF消融能量，主要是由于大量RF功率泄漏到起搏電路的可能性。 以下描述的本發明的實施例通過使用新的陷波濾波器陣列阻止RF能 量滲透起搏電路來解決這個問題。該陣列包括陷波濾波器的兩個分 支，其中具有在用于消融的頻率范圍內的高阻抗 一個分支保護起搏 電路與導管尖端之間的信號路徑，而另一個保護返回路徑。濾波器在 起搏頻率具有低阻抗，因而準許起搏與消融同時進行。
因此，根據本發明的一個實施例，提供一種醫療設備，包括
起搏發生器，它具有第一主動輸出端和第一中性輸出端，并且配 置成在第 一主動輸出端和第一中性輸出端之間產生電起搏脈沖，用于 起搏對象的心臟；
射頻(RF)發生器，它具有第二主動輸出端和第二中性輸出端，并 且配置成在第二主動輸出端和第二中性輸出端之間產生預定頻率的 RF電能量，用于與起搏脈沖同時施加到對象的心臟；以及
濾波器，包括連接在第一與第二主動輸出端之間的第一分支以及 連接在第一與第二中性輸出端之間的第二分支，第一和第二分支的每 個包括在該RF電能量的頻率附近具有高阻抗的一個或多個陷波濾波 器。
在一些實施例中，該設備包括導管，其包括配置成插入心室的遠 端頭以及在遠端頭的電極，其中，第一和第二主動輸出端耦合在一起， 以便經由電極向心臟傳遞起搏脈沖和RF電能量。作為補充或替代， 該設備包括監測器，它配置成在施加RF電能量期間檢測心臟對起搏 脈沖的奪獲。
在一些實施例中，第一和第二分支的每個包括具有RF電能量的 頻率附近的相應陷波頻率的多個陷波濾波器。在所公開的實施例中， 每個陷波濾波器包括并聯設置的電感器和電容器。
作為補充或替代，濾波器包括第三分支，它連接在第一與第二分 支和第一主動輸出端與第一中性輸出端之間，并且包括在該RF電能 量的頻率附近具有低阻抗的另外一個或多個陷波濾波器。另外一個或多個陷波濾波器可包括多個陷波濾波器，它們包括串聯設置的電感器 和電容器，并且具有RF電能量的頻率附近的相應陷波頻率。又作為 補充或替代，濾波器包括連接在第三分支與第 一主動和中性輸出端之 間的共模扼流圏。
根據本發明的 一個實施例，還提供一種治療對象的心臟的方法，
該方法包4舌
操作起搏發生器，它具有第一主動輸出端和第一中性輸出端，以 在第一主動輸出端和第一中性輸出端之間產生電起搏脈沖，從而起搏 心臟；
起動射頻(RF)發生器，它具有第二主動輸出端和第二中性輸出 端，以在第二主動輸出端和第二中性輸出端之間產生預定頻率的RF 電能量，用于與起搏脈沖同時施加到心臟；
通過將濾波器的第 一分支連接在第 一與第二主動輸出端之間以 及將該濾波器的第二分支連接在第 一與第二中性輸出端之間，來抑制 RF電能量滲透到起搏發生器，第一和第二分支的每個包括在RF電 能量的頻率附近具有高阻抗的一個或多個陷波濾波器；以及
同時向心臟施加起搏脈沖和RF電能量。
通過結合附圖閱讀以下對本發明的實施例的詳細描述，將會更全 面地了解本發明，附圖包括


圖1是示出根據本發明的一個實施例、用于對象的心臟中的經皮 消融治療的系統的圖解示意圖示；
圖2是示意示出根據本發明的一個實施例、用于將RF消融和起 搏信號傳遞給導管電極的電路的框圖3是示意示出根據本發明的一個實施例、用于心臟的同步RF 消融和起搏的濾波器電路的框圖；以及
圖4是示出根據本發明的一個實施例、用于心臟的同步RF消融和起搏的濾波器電路的細節的示意電路圖。
具體實施例方式
圖1是示出根據本發明的一個所公開實施例、用于對生命體的心
臟12執行消融過程的系統10的圖解示意圖示。該系統包括探頭、即 通常的導管14，它由通常為醫生的操作人員16通過患者血管系統經 皮插入心室或者心臟的血管結構。操作人員16使導管的遠端頭18在 待消融的目標部位與心臟壁接觸。然后，RF電流通過導管中的導線 傳導到遠端頭18處的一個或多個電極，它們將RF能量施加到心肌。 能量在組織中被吸收，將它加熱到永久失去其電可激發性的點(通常 大約為50。C)。成功時，這個過程在心肌組織中產生非傳導損傷，它 可中斷引起心律失常的異常電通路。
導管14通常包括手柄20，其中具有適當控件以便使操作人員16 能夠在消融期間根據需要對導管的遠端頭18進行操縱、定位和定向。 為了幫助操作人員16定位導管，導管的遠端部分可包含向位于控制 臺24中的定位處理器提供信號的位置傳感器(未示出)。導管14可從 本領域已知的消融導管來作必要修改，例如美國專利No.6669692中 所述的導管，通過引用將其公開結合到本文中。患者身體表面上的 ECG電極(未示出)經由電纜26將電信號傳導到ECG監測器28(它也 可集成到控制臺24中)。用戶界面34向操作人員提供反饋，并且準 許操作人員適當地調整系統功能。
本發明的實施例組合同步消融和起搏，使得可實時評估消融損 傷，而無需中斷消融過程。控制臺24包括產生消融功率信號的RF 電源36，消融功率信號經由電纜32傳遞給導管14。 RF功率可在任 何適當頻率產生，但是大約500 kHz是典型情況。接地電纜33提供 返回路徑(通常經由背墊或其它皮膚表面電極)。備選地，RF功率可通 過雙極模式傳遞，因此導管14也提供返回路徑。
控制臺24還包括產生心臟起搏信號的低頻起搏發生器38。起搏
8發生器38通常包括用于在操作人員16的控制下將其輸出電壓例如從 3伏改變為6伏、同時保持恒定電流輸出的電路。備選地，起搏發生 器38可保持恒定電壓，同時改變其電流輸出或者可準許既調整電壓 又調整電流。RF電源36和起搏發生器38均經由電纜32與導管14 以及與電纜33所提供的返回路徑耦合。
圖2是示意示出根據本發明的一個實施例的導管14的遠端頭18 和控制臺24中的關聯電路的框圖。包括主動和返回連接的起搏發生 器38的輸出端與濾波器40連接，濾波器40在以下附圖中詳細示出。 這個濾波器的目的是防止RF能量從RF電源36泄漏到起搏電路中， 以及阻擋消融期間從起搏發生器到導管的直接電流返回。(濾波器的 這些特征對于患者安全性非常重要，并且解決表明過去同步消融和起 搏的使用的不可取的問題。)RF電源36的輸出端在混頻器42中與起 搏信號跟蹤濾波器40混合，其包括本領域已知的任何適當類型的高 頻電學結。組合的RF和起搏波形通過導管14由電纜32傳導，并且 施加到導管的遠端頭18處的公共電極44。組合的波形同時起搏患者 的心臟，并且將消融能量傳遞給目標。
"中性，，電極46與電纜33連接，作為RF和起搏電流的返回路徑。 電極46通常可包括背墊或者其它皮膚表面電極，如上所述。備選地， RF電源和起搏發生器可具有獨立的中性電極和返回路徑(未示出)。
雖然電極44在圖2中示為單一單元，但是導管14備選地可包括 任何形式的任何數量的電極。例如，導管可包括兩個或更多環形電極、 多個點電極陣列或者這些類型的電極的任何組合，用于執行本文所述 的治療功能。雖然使起搏發生器38和RF電源36經由混頻器42與 同一個電極44連接是有利的，如圖所示，但是導管14備選地可包括 獨立起搏和RF電極(通常相互非常接近)，它們由起搏發生器和RF 電源單獨驅動。甚至在后一種配置中，濾波器40所提供的隔離在消 融和起搏同時進行時也是重要的。
在消融過程中，ECG監測器28(圖l)指明心臟是否實際奪獲起搏信號，即，心跳是否與通過電極44所施加的起搏信號同步。只要奪 獲起搏信號，則損傷形成被認為未完成。當起搏闊值因損傷形成而增 加時，起搏幅度可在消融過程中逐漸增加。當起搏信號甚至在高幅度 也不可再奪獲時，損傷形成被認為完成，并且在當前消融部位的過程 結束。 一般來說，起搏閾值隨損傷的大小而增加，因此這種技術可用 于控制通過消融所產生的損傷的大小。然后根據治療方案可在其它位 置消融其他的損傷。
在上述美國專利申請^^開2007/0198007中更詳細地描述了這種 基于起搏的消融技術，它還描述了對于可與本文所述的本發明的實施 例結合的技術的變化和添加。
現在參照圖3和圖4,示出根據本發明的一個實施例的濾波器40 的細節。圖3是示出濾波器的整體架構的框圖，而圖4是示出這種架 構的特定實現的細節的電路圖。
濾波器40具有以下特征
-并聯陷波濾波器塊60的兩個分支54和56。各塊是包括并聯 的電感器和電容器的無源單元。這些塊在接近RF消融的規定共振頻 率的頻率范圍內具有高阻抗。在圖中所示的示例中，電感器和電容器 的元件值選4^成以^便產生多個重疊陷波，其在圍繞500 kHz中心頻率 的±50 kHz范圍內間隔25 kHz。
-串聯陷波濾波器塊58的分支52。各塊是具有串聯電感器和電 容器的無源單元。這些塊在接近規定共振頻率的頻率范圍中具有低阻 抗，因而將滲透分支54和56的任何RF能量分流接地。在這里，塊 58也產生多個重疊陷波，其在圍繞500 kHz中心頻率的士50kHz的范 圍內間隔25 kHz。
-共模扼流圈50衰減原本或者會傳遞到濾波器40的起搏器側的 任何小共模噪聲。
在并聯塊60的兩個分支中，分支54經由混頻器42在導管14的 端頭與電極44連接，而分支56與中性電極46連接。因此，這些塊
10不僅將能量導管端頭電極與起搏發生器38分隔，而且還與返回路徑 分隔。另一方面，對于來自起搏發生器的低頻起搏脈沖，并聯塊60 和共模扼流圈50具有低阻抗，因此實現起搏。如圖所示組合并聯和 串聯塊在500 kHz的頻率范圍中產生強能量衰減(和隔離)。備選地， 陷波濾波器可設計用于其它頻率范圍，并且可使用或多或少數量的濾 波器塊，取決于消融參數和所需的衰減程度。
RF電源36通常包括阻抗測量電路(未示出)，它檢查通過患者身 體的RF電路的阻抗，以便確保在起動高功率RF消融電流之前存在 良好的電接觸。由于分支54和56與主動和中性電極連接，所以濾波 器40不會影響阻抗測量。
雖然上述實施例具體涉及起搏與RF消融治療的結合，但是，本 發明的原理可同樣適用于與心臟的起搏同時將RF能量施加到身體的 任何種類的診斷或治療環境。因此大家將會理解，作為示例來引用上 述實施例，并且本發明并不局限于上文中具體示出和描述的內容。本 發明的范圍而是包括上文所述各種特征的組合及子組合，以及包括本 領域的技術人員在閱讀以上描述時會想到的、現有技術中沒有公開的 變化和i務改。
權利要求
1.一種醫療設備，包括起搏發生器，其具有第一主動輸出端和第一中性輸出端，并且配置成在所述第一主動輸出端和第一中性輸出端之間產生電起搏脈沖，用于起搏對象的心臟；射頻(RF)發生器，其具有第二主動輸出端和第二中性輸出端，并且配置成在所述第二主動輸出端和第二中性輸出端之間產生預定頻率的RF電能量，用于與所述起搏脈沖同時施加到所述對象的心臟；以及濾波器，其包括連接在所述第一主動輸出端與第二主動輸出端之間的第一分支以及連接在所述第一中性輸出端與第二中性輸出端之間的第二分支，所述第一分支和第二分支的每個包括在所述RF電能量的頻率附近具有高阻抗的一個或多個陷波濾波器。
2. 如權利要求1所述的設備，包括導管，其包括配置成插入心 室的遠端頭以及在所述遠端頭的電極，其中，所述第一主動輸出端和 第二主動輸出端耦合在一起，以經由所述電極向心臟傳遞所述起搏脈 沖和所述RF電能量。
3. 如權利要求1所述的設備，包括監測器，其配置成在施加所 述RF電能量期間檢測心臟對所述起搏脈沖的奪獲。
4. 如權利要求1所述的設備，其中，所述第一分支和第二分支 的每個包括具有在所述RF電能量的頻率附近的相應陷波頻率的多個 陷波濾波器。
5. 如權利要求4所述的設備，其中，每個所述陷波濾波器包括 并聯設置的電感器和電容器。
6. 如權利要求l所述的設備，其中，所述濾波器包括第三分支， 其連接在所述第一分支及第二分支和所述第一主動輸出端及第一中 性輸出端之間，并且包括在所述RF電能量的頻率附近具有低阻抗的另外一個或多個陷波濾波器。
7. 如權利要求6所述的設備，其中，所述另外一個或多個陷波 濾波器包括多個陷波濾波器，其包括串聯設置的電感器和電容器，并且具有在所述KF電能量的頻率附近的相應陷波頻率。
8. 如權利要求6所述的設備，其中，所述濾波器包括連接在所 述第三分支與所述第 一主動輸出端和第 一 中性輸出端之間的共模扼
9. 一種用于治療對象的心臟的方法，所述方法包括 操作起搏發生器，其具有第一主動輸出端和第一中性輸出端，以在所述第一主動輸出端和第一中性輸出端之間產生電起搏脈沖，從而 起搏心臟；起動射頻(RF)發生器，其具有第二主動輸出端和第二中性輸出 端，以便在所述第二主動輸出端和第二中性輸出端之間產生預定頻率 的RF電能量，用于與所述起搏脈沖同時施加到心臟；通過將濾波器的第一分支連接在所述第一主動輸出端與第二主 動輸出端之間以及將所述濾波器的第二分支連接在所述第 一 中性輸 出端與第二中性輸出端之間，來抑制所述RF電能量滲透到所述起搏 發生器，所述第一分支和第二分支的每個包括在所述RF電能量的頻 率附近具有高阻抗的一個或多個陷波濾波器；以及同時向心臟施加所述起搏脈沖和所述RF電能量。
10. 如權利要求9所述的方法，其中，同時施加所述起搏脈沖包 括將導管的遠端頭插入心室，使得所述遠端頭與心臟的組織接觸，以 及將所述起搏脈沖和所述RF電能量傳遞給所述遠端頭處的電極。
11. 如權利要求9所述的方法，其中，施加所述RF電能量包括 通過消融心臟中的組織在心臟中產生損傷，以及其中所述方法包括通 過檢測施加所述RF電能量期間心臟對所述起搏脈沖的奪獲來評估所 述損傷。
12. 如權利要求9所述的方法，其中，所述第一分支和第二分支的每個包括具有在所述RF電能量的頻率附近的相應陷波頻率的多個陷波濾波器。
13.如權利要求9所述的方法，其中，所述濾波器包括第三分支， 其連接在所述第一分支及第二分支和所述第一主動輸出端及第一中 性輸出端之間，并且包括在所述RF電能量的頻率附近具有低阻抗的 另外一個或多個陷波濾波器。
全文摘要
本發明涉及用于同時起搏和消融的濾波器。醫療設備包括起搏發生器，它具有第一主動輸出端和第一中性輸出端，并且配置成在第一主動輸出端和第一中性輸出端之間產生電起搏脈沖，用于起搏對象的心臟。射頻(RF)發生器具有第二主動輸出端和第二中性輸出端，并且配置成在第二主動輸出端和第二中性輸出端之間產生預定頻率的RF電能量，用于與起搏脈沖同時施加到對象的心臟。濾波器包括連接在第一與第二主動輸出端之間的第一分支以及連接在第一與第二中性輸出端之間的第二分支，第一和第二分支的每個包括在RF電能量的頻率附近具有高阻抗的一個或多個陷波濾波器。
文檔編號A61B18/18GK101601890SQ200910147480
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月5日 優先權日2008年6月5日
發明者A·C·阿爾特曼, A·戈瓦里 申請人:韋伯斯特生物官能公司