CN115737111A - 一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法、***和消融*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法、***和消融***，适用于脉冲消融导管，包括：测量目标组织的组织壁厚，并根据所述组织壁厚计算壁厚指数；测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数；根据所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数，并根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。本发明通过在脉冲消融过程中基于对组织壁厚的评估和电极阻抗的测量，根据不同电极的组织壁厚情况和阻抗测量实际情况，指导脉冲消融主机对不同电极的能量输出，实现预期的治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲控制领域，特别涉及一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法、***和消融***。
背景技术
在进行电生理的消融治疗之前，需要准确的找到目标组织进行消融治疗，目前常规寻找病灶的手术方式有二维手术和三维手术，二维手术主要就是利用影像设备进行多角度的拍摄人体心脏照片，通过医生的临床经验去判断治疗导管所处位置。三维手术即利用电学或者磁场学的相关理论建立起人体内部心脏的三维模型，从而帮助医生在进行治疗的时候，能够通过建立的三维模型去寻找病灶位置。
电生理的三维治疗手术相比二维手术有明显的优势，可以减少医生和患者对辐射的接触，有效的引导医生进行病灶点的标记和寻找，缩短手术进行时间。但常规的三维标测产品无法对心脏组织的厚度进行识别，只是建立了一个等厚度的三维模型，缺乏心脏组织厚度信息，如果病灶所在位置，组织的厚度很大，则在同等情况下很容易造成治疗效果不彻底，病人复发率高的情况出现。
在组织厚度方面，传统的射频消融治疗方法中，美敦力和强生分别通过采用球囊导管和压力导管进行良好的贴靠，从而保证消融的深度。但此方法并未对不同的组织厚度进行甄别，存在消融不彻底或者消融过深的危险，当消融不彻底发生时，病人的隔离未实现，手术效果差。当消融过深发生时，会损坏其它的组织神经等。
发明内容
为解决在射频消融治疗方法中，由于缺乏对于组织厚度的预估，从而无法很好地控制消融过程中的功率的技术问题，本发明提供一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法、***和消融***，具体的技术方案如下：
一方面，提供一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，适用于脉冲消融导管，包括：
测量目标组织的组织壁厚，并根据所述组织壁厚计算壁厚指数；
测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数；
根据所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数，并根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
优选地，所述测量目标组织的组织壁厚具体包括：
通过断层血管造影获取第一组织壁厚；和/或
通过心脏磁共振获取第二组织壁厚；和/或
通过电容梯度扫描获取第三组织壁厚。
进一步优选地，所述通过电容梯度扫描获取第三组织壁厚具体包括：
使用预设的测试电场频率序列，测量所述目标组织的电容数据序列；
根据所述电容数据序列，匹配目标组织厚度模型，并根据所述目标组织厚度模型获取所述第三组织壁厚。
进一步优选地，所述测量目标组织的组织壁厚具体还包括：
通过所述第一组织壁厚、和/或所述第二组织壁厚、和/或所述第三组织壁厚的计算所述组织壁厚。
优选地，所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数具体包括：
根据公式Tei＝Hei×Sei计算所述脉冲电场智能消融指导参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；Hei代表脉冲电极i的所述组织综合壁厚评估参数；Sei代表脉冲电极i的所述导管贴靠状态参数；Tei代表脉冲电极i的所述脉冲电场智能消融指导参数；
所述根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率具体包括：
根据公式Wi＝Tei×W0计算所述脉冲能量输出功率；
其中，Wi代表脉冲电极i输出的功率或者脉宽长度；W0代表脉冲电极良好贴靠时输出的最低有效能量。
优选地，根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数具体包括：
当所述脉冲电极的阻抗小于第一阈值时，根据公式Li＝Ci3、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；Sei代表所述脉冲电极i的导管贴靠状态参数；Zi代表所述电极i的阻抗；Li代表所述电极i距离目标组织的距离；Ci1代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第一阈值但小于第二阈值时，根据公式
公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，Ci2、Ci3代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；k2、k3代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第二阈值时，根据公式Li＝Ci1+k1Zi、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，k1代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数。
另一方面，提供一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，适用于脉冲消融导管，包括：
导管贴靠状态参数计算模块，用于测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数；
壁厚指数计算模块，用于测量目标组织的组织壁厚，并根据所述组织壁厚计算壁厚指数；
指导参数计算模块，用于根据所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数；
输出计算模块，控制根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
优选地，所述壁厚指数计算模块具体包括：
断层血管造影测量子模块，用于通过断层血管造影获取第一组织壁厚；
和/或心脏磁共振测量子模块，用于心脏磁共振通过获取第二组织壁厚；
和/或电容梯度扫描测量子模块，用于通过电容梯度扫描获取第三组织壁厚。
进一步优选地，所述电容梯度扫描测量子模块具体包括：
电容数据测量单元，用于使用预设的测试电场频率序列，测量所述目标组织的电容数据序列；
模型匹配单元，用于根据所述电容数据序列，匹配目标组织厚度模型；
壁厚测量单元，用于根据所述目标组织厚度模型获取所述第三组织壁厚。
进一步优选地，所述壁厚指数计算模块具体还包括：
壁厚综合计算模块，用于通过所述第一组织壁厚、和/或所述第二组织壁厚、和/或所述第三组织壁厚的计算所述组织壁厚。
进一步优选地，所述指导参数计算模块，具体用于根据公式Tei＝Hei×Sei计算所述脉冲电场智能消融指导参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；Hei代表脉冲电极i的所述组织综合壁厚评估参数；Sei代表脉冲电极i的所述导管贴靠状态参数；Tei代表脉冲电极i的所述脉冲电场智能消融指导参数；
所述输出计算模块，具体用于根据公式Wi＝Tei×W0计算所述脉冲能量输出功率；
其中，Wi代表脉冲电极i输出的功率或者脉宽长度；W0代表脉冲电极良好贴靠时输出的最低有效能量。
优选地，所述导管贴靠状态参数计算模块，具体用于：
当所述脉冲电极的阻抗小于第一阈值时，根据公式Li＝Ci3、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；代表所述脉冲电极i的导管贴靠状态参数；Zi代表所述电极i的阻抗；Li代表所述电极i距离目标组织的距离；Ci1代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第一阈值但小于第二阈值时，根据公式
公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，Ci2、Ci3代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；k2、k3代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第二阈值时，根据公式Li＝Ci1+k1Zi、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，k1代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数。
同时，提供一种消融***，包括：脉冲消融导管、脉冲控制装置；所述脉冲控制装置包括脉冲消融主机和三维标测***，所述三维标测***用于测量目标组织的组织壁厚，所述脉冲消融主机用于根据所述组织壁厚计算脉冲功率；
所述脉冲控制装置电连接所述脉冲消融导管；
所述脉冲控制装置电连接所述脉冲消融导管；所述脉冲消融导管上设置有多个脉冲电极，所述脉冲控制装置使用所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法控制所述脉冲电极的脉冲功率。
优选地，当且仅当所述脉冲消融导管贴靠目标组织后，所述脉冲控制装置测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数并根据所述导管贴靠状态参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
本发明至少包括以下一项技术效果：在脉冲消融过程中基于对组织壁厚的评估和电极阻抗的测量，在进行脉冲消融能量输出前，根据不同电极的组织壁厚情况和阻抗测量实际情况，计算各电极的脉冲电场智能消融指导参数Tei，指导脉冲消融主机对不同电极的能量输出，实现预期的治疗效果，同时提升手术效率，减低手术风险，简化手术流畅和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的流程示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘出了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例1：
本实施例提供一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，如图1所示，适用于脉冲消融导管，包括：
S1：测量目标组织的组织壁厚；
S2：根据所述组织壁厚计算壁厚指数；
S3：测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗；
S4：根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数；
S5：根据所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数；
S6：根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
电生理的三维治疗手术相比二维手术有明显的优势，可以减少医生和患者对辐射的接触，有效的引导医生进行病灶点的标记和寻找，缩短手术进行时间。但常规的三维标测产品无法对心脏组织的厚度进行识别，只是建立了一个等厚度的三维模型，缺乏心脏组织厚度信息，如果病灶所在位置，组织的厚度很大，则在同等情况下很容易造成治疗效果不彻底，病人复发率高的情况出现。
在该过程中，一般存在三个部分的问题，问题一，要能够准确的识别目标组织的情况，比如目标组织的壁厚问题，组织厚度大的地方，需要输入更多的能量去治疗，否则不能实现治疗目的，治疗不成功。组织厚度浅的地方需要合适的能量去治疗，否则，对应射频消融治疗来说，过大的能量会损坏掉神经组织等非目标病变组织。问题二：设备能不能够实现对能量的智能控制，不同的治疗电极输出的能量能否准确的控制，如何实现对每个电极输出的能量进行准确输出。问题三：治疗过程中治疗设备即导管和目标组织的实际所处状态。即便已经知道了目标组织的厚度，并且也可以实现能量的精确控制输出，但是治疗效果还受治疗导管放置在目标组织的实际位置决定。距离的远，需要增加能量的输出，距离的近只需要较少的能量输出就可以了。
故在本实施例中，在进行手术之前，对于问题一，测量目标组织的组织壁厚，一般是测量心脏的壁厚，然后根据心脏的壁厚，结合各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，从而解决问题三，分别计算出对应的组织壁厚计算壁厚指数和阻抗计算导管贴靠状态参数，然后再计算出相应的脉冲电场智能消融指导参数，进而通过该参数获取到相应的各脉冲电极对的脉冲能量输出功率，最后中解决问题二。同时在输出功率的控制上，可以采用改变脉宽长度，改变电压大小，改变输出脉冲的数量等多种方式，来实现对于输出功率的控制。
同时因对组织的壁厚评估指数He的定量数值还需进一步的临床验证研究，因此本实施例将心脏组织的壁厚评估定性分类，分类包括薄(<0.8mm，He＝0.8)、常规(0.8～1.8mm,He＝1.0)、厚(>1.8mm，He＝1.3)。
本实施例在脉冲消融过程中基于对组织壁厚的评估和电极阻抗的测量，在进行脉冲消融能量输出前，根据不同电极的组织壁厚情况和阻抗测量实际情况，计算各电极的脉冲电场智能消融指导参数Tei，指导脉冲消融主机对不同电极的能量输出，实现预期的治疗效果，同时提升手术效率，减低手术风险，简化手术流畅和成本。
优选地，S1：所述测量目标组织的组织壁厚具体包括：S1-1：通过断层血管造影获取第一组织壁厚；和/或S1-2：通过心脏磁共振获取第二组织壁厚；和/或S1-3：通过电容梯度扫描获取第三组织壁厚；S1-3具体包括：S1-3-1：使用预设的测试电场频率序列，测量所述目标组织的电容数据序列；S1-3-2：根据所述电容数据序列，匹配目标组织厚度模型，并根据所述目标组织厚度模型获取所述第三组织壁厚。
S1-4：通过所述第一组织壁厚、和/或所述第二组织壁厚、和/或所述第三组织壁厚的计算所述组织壁厚。
在具体的测量目标组织的组织壁厚的方法上，一般可采用三种方法，1)基于CTA的组织壁厚评估：计算机断层血管造影(CTA)具有时间和空间分辨率，可用于评估左房壁厚度，通过在三维介电标测***中导入术前CTA数据可在消融时导入电解剖标测***。2)基于CMR的组织壁厚评估：心脏磁共振(CMR)已被用于评估心房壁厚度和构建心房厚度图。沟通导入术前CMR数据可以获得组织的壁厚评估信息。3)电容梯度扫描的组织壁厚评估：介电是在频域的角度进行分析，通过对同一目标组织部位进行介电扫频分析，可有效识别出不同组织的厚度差异，实现对组织的壁厚评估。在具体的计算上，既可以单独使用上述三种评估方式的任意一种，也可以根据实际的需要，将其中的三者或者两者综合使用，既可以是直接取平均数，也可以根据实际的需要通过加权平均的方式进行计算。
对通过断层血管造影和心脏磁共振方法来说：术前先进行造影成像，获取病人心脏的外型和壁厚信息。这部分主要依赖于影像设备的成像，之后将病人心脏的三维数据导入到三维标测***。借助配准算法实现对心脏壁厚信息的导入，模型配准的主要标记点为各血管，房室间隔位置的点。
对通过电容梯度扫描成像获取组织厚度的方法来说：三维标测***具备壁厚测量的高级功能，其实现壁厚测量过程主要基于电容的梯度变化的识别实现对目标组织的壁厚识别。基础理论为：人体组织在不同频率电场下的会发生明显的变化，利用在不同频率下电容产生变化的规律，能够实现对组织厚度的映射。下图是心脏组织在不同频率下的电容变化曲线。不同组织的电容变化曲线是不一致的，通过实验和已有数据建立起不同厚度心脏组织的电容变化规律。建立不同厚度心脏组织在不同频率下的电容变化模型。
thickness∈(<0.8,0.8～1.8,>1.8)，选用若干固定频率f1，f2，…，fn，在固定频率下测量目标组织的电容数据，求解匹配的组织厚度模型，得到目标组织厚度。
优选地，S5：所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数具体包括：
S5-1：根据公式Tei＝Hei×Sei计算所述脉冲电场智能消融指导参数；其中，i代表不同的脉冲电极；Hei代表脉冲电极i的所述组织综合壁厚评估参数；Sei代表脉冲电极i的所述导管贴靠状态参数；Tei代表脉冲电极i的所述脉冲电场智能消融指导参数；
S6：所述根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率具体包括：
S6-1：根据公式Wi＝Tei×W0计算所述脉冲能量输出功率；其中，Wi代表脉冲电极i输出的功率或者脉宽长度；W0代表脉冲电极良好贴靠时输出的最低有效能量。
在本实施例中，通过三维标测***和脉冲消融***得到了目标组织的壁厚指数He，和导管贴靠状态参数Se后，计算脉冲电场智能消融指导参数Te，根据Te计算各电极的输出功率，从而实现了对于各个电极的有效控制。
实施例2：
本实施例提供一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，包括：
S1：测量目标组织的组织壁厚；
S2：根据所述组织壁厚计算壁厚指数；
S3：测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗；
S4-1：当所述脉冲电极的阻抗小于第一阈值时，根据公式Li＝Ci3、公式Sei＝q1Zi+q2Li，即第一组公式计算所述导管贴靠状态参数；其中，i代表不同的脉冲电极；Sei代表所述脉冲电极i的导管贴靠状态参数；Zi代表所述电极i的阻抗；Li代表所述电极i距离目标组织的距离；Ci1代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；
S4-2：当所述脉冲电极的阻抗大于所述第一阈值但小于第二阈值时，根据公式
公式Sei＝q1Zi+q2Li，即第二组公式计算所述导管贴靠状态参数；其中，Ci2、Ci3代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；k2、k3代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数；
S4-3：当所述脉冲电极的阻抗大于所述第二阈值时，根据公式Li＝Ci1+k1Zi、公式Sei＝q1Zi+q2Li，即第三组公式计算所述导管贴靠状态参数；其中，k1代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数。
S5：根据所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数；
S6：根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
在进行脉冲射频消融的过程中，常用的消融导管有环形电极导管和棒状消融导管，导管上分布的电极从4至10电极不等。治疗时通过相邻和相隔电极间释放高压脉冲从而实现对目标组织的治疗。经过临床研究和试验验证，在治疗过程中很难实现所有的电极良好贴靠，特别是针对多电极消融导管，不能保证所有的电极和目标组织良好贴靠。
故在本实施例中，通过对处于心脏中导管电极的电阻进行测量，从电阻的测量区别来辨别导管的贴靠状态，当导管贴靠不好时不进行消融治疗，从而提升导管消融效果。在具体的使用过程中，一方面可以通过调节功率来实现对于消融效果的调节，另一方面也可以根据实际的需要，通过调节脉宽长度等手段，对于消融效果进行调节。
本实施例综合考虑了脉冲电场消融的贴靠问题，过量的热量，微气泡等不良情况，解决了因在脉冲场消融导管和目标组织不良贴靠导致的疾病治疗效果不佳的问题。同时，避免了因保证对目标组织的治疗效果采用过大能量输出时容易产生的过热，气泡问题。另一方面，与现有的球囊解决贴靠状态等方案不同，不需要用到格外的结构和设备，基于现有的常规治疗方案即可显著提升心脏电生理脉冲消融治疗效果。
实施例3：
本实施例提供一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，适用于脉冲消融导管，包括：
导管贴靠状态参数计算模块，用于测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数；
壁厚指数计算模块，用于测量目标组织的组织壁厚，并根据所述组织壁厚计算壁厚指数；
指导参数计算模块，用于根据所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数；
输出计算模块，控制根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
电生理的三维治疗手术相比二维手术有明显的优势，可以减少医生和患者对辐射的接触，有效的引导医生进行病灶点的标记和寻找，缩短手术进行时间。但常规的三维标测产品无法对心脏组织的厚度进行识别，只是建立了一个等厚度的三维模型，缺乏心脏组织厚度信息，如果病灶所在位置，组织的厚度很大，则在同等情况下很容易造成治疗效果不彻底，病人复发率高的情况出现。
在该过程中，一般存在三个部分的问题，问题一，要能够准确的识别目标组织的情况，比如目标组织的壁厚问题，组织厚度大的地方，需要输入更多的能量去治疗，否则不能实现治疗目的，治疗不成功。组织厚度浅的地方需要合适的能量去治疗，否则，对应射频消融治疗来说，过大的能量会损坏掉神经组织等非目标病变组织。问题二：设备能不能够实现对能量的智能控制，不同的治疗电极输出的能量能否准确的控制，如何实现对每个电极输出的能量进行准确输出。问题三：治疗过程中治疗设备即导管和目标组织的实际所处状态。即便已经知道了目标组织的厚度，并且也可以实现能量的精确控制输出，但是治疗效果还受治疗导管放置在目标组织的实际位置决定。距离的远，需要增加能量的输出，距离的近只需要较少的能量输出就可以了。
故在本实施例中，在进行手术之前，对于问题一，测量目标组织的组织壁厚，一般是测量心脏的壁厚，然后根据心脏的壁厚，结合各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，从而解决问题三，分别计算出对应的组织壁厚计算壁厚指数和阻抗计算导管贴靠状态参数，然后再计算出相应的脉冲电场智能消融指导参数，进而通过该参数获取到相应的各脉冲电极对的脉冲能量输出功率，最后解决问题二。同时在输出功率的控制上，可以采用改变脉宽长度，改变电压大小，改变输出脉冲的数量等多种方式，来实现对于输出功率的控制。
同时因对组织的壁厚评估指数He的定量数值还需进一步的临床验证研究，因此本实施例将心脏组织的壁厚评估定性分类，分类包括薄(<0.8mm，He＝0.8)、常规(0.8～1.8mm,He＝1.0)、厚(>1.8mm，He＝1.3)。
优选地，所述壁厚指数计算模块具体包括：
断层血管造影测量子模块，用于通过断层血管造影获取第一组织壁厚；
和/或心脏磁共振测量子模块，用于心脏磁共振通过获取第二组织壁厚；
和/或电容梯度扫描测量子模块，用于通过电容梯度扫描获取第三组织壁厚；
所述电容梯度扫描测量子模块具体包括：
电容数据测量单元，用于使用预设的测试电场频率序列，测量所述目标组织的电容数据序列；
模型匹配单元，用于根据所述电容数据序列，匹配目标组织厚度模型；
壁厚测量单元，用于根据所述目标组织厚度模型获取所述第三组织壁厚。
壁厚综合计算模块，用于通过所述第一组织壁厚、和/或所述第二组织壁厚、和/或所述第三组织壁厚的计算所述组织壁厚。
在具体的测量目标组织的组织壁厚的方法上，一般可采用三种方法，1)基于CTA的组织壁厚评估：计算机断层血管造影(CTA)具有时间和空间分辨率，可用于评估左房壁厚度，通过在三维介电标测***中导入术前CTA数据可在消融时导入电解剖标测***。2)基于CMR的组织壁厚评估：心脏磁共振(CMR)已被用于评估心房壁厚度和构建心房厚度图。沟通导入术前CMR数据可以获得组织的壁厚评估信息。3)电容梯度扫描的组织壁厚评估：介电是在频域的角度进行分析，通过对同一目标组织部位进行介电扫频分析，可有效识别出不同组织的厚度差异，实现对组织的壁厚评估。在具体的计算上，既可以单独使用上述三种评估方式的任意一种，也可以根据实际的需要，将其中的三者或者两者综合使用，既可以是直接取平均数，也可以根据实际的需要通过加权平均的方式进行计算。
对通过断层血管造影和心脏磁共振方法来说：术前先进行造影成像，获取病人心脏的外型和壁厚信息。这部分主要依赖于影像设备的成像，之后将病人心脏的三维数据导入到三维标测***。借助配准算法实现对心脏壁厚信息的导入，模型配准的主要标记点为各血管，房室间隔位置的点。
对通过电容梯度扫描成像获取组织厚度的方法来说：三维标测***具备壁厚测量的高级功能，其实现壁厚测量过程主要基于电容的梯度变化的识别实现对目标组织的壁厚识别。基础理论为：人体组织在不同频率电场下的会发生明显的变化，利用在不同频率下电容产生变化的规律，能够实现对组织厚度的映射。下图是心脏组织在不同频率下的电容变化曲线。不同组织的电容变化曲线是不一致的，通过实验和已有数据建立起不同厚度心脏组织的电容变化规律。建立不同厚度心脏组织在不同频率下的电容变化模型。
thickness∈(<0.8,0.8～1.8,>1.8)，选用若干固定频率f1，f2，…，fn，在固定频率下测量目标组织的电容数据，求解匹配的组织厚度模型，得到目标组织厚度。
进一步优选地，所述指导参数计算模块，具体用于根据公式Tei＝Hei×Sei计算所述脉冲电场智能消融指导参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；Hei代表脉冲电极i的所述组织综合壁厚评估参数；Sei代表脉冲电极i的所述导管贴靠状态参数；Tei代表脉冲电极i的所述脉冲电场智能消融指导参数；
所述输出计算模块，具体用于根据公式Wi＝Tei×W0计算所述脉冲能量输出功率；
其中，Wi代表脉冲电极i输出的功率或者脉宽长度；W0代表脉冲电极良好贴靠时输出的最低有效能量。
通过三维标测***和脉冲消融***得到了目标组织的壁厚指数He，和导管贴靠状态参数Se后，计算脉冲电场智能消融指导参数Te，根据Te计算各电极的输出功率，从而实现了对于各个电极的有效控制。
实施例4：
本实施例提供一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，基于实施例3，所述导管贴靠状态参数计算模块，具体用于：
当所述脉冲电极的阻抗小于第一阈值时，根据公式Li＝Ci3、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；其中，i代表不同的脉冲电极；代表所述脉冲电极i的导管贴靠状态参数；Zi代表所述电极i的阻抗；Li代表所述电极i距离目标组织的距离；Ci1代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第一阈值但小于第二阈值时，根据公式
公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；其中，Ci2、Ci3代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；k2、k3代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第二阈值时，根据公式Li＝Ci1+k1Zi、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；其中，k1代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数。
在进行脉冲射频消融的过程中，常用的消融导管有环形电极导管和棒状消融导管，导管上分布的电极从4至10电极不等。治疗时通过相邻和相隔电极间释放高压脉冲从而实现对目标组织的治疗。经过临床研究和试验验证，在治疗过程中很难实现所有的电极良好贴靠，特别是针对多电极消融导管，不能保证所有的电极和目标组织良好贴靠。
故在本实施例中，通过对处于心脏中导管电极的电阻进行测量，从电阻的测量区别来辨别导管的贴靠状态，当导管贴靠不好时不进行消融治疗，从而提升导管消融效果。在具体的使用过程中，一方面可以通过调节功率来实现对于消融效果的调节，另一方面也可以根据实际的需要，通过调节脉宽长度等手段，对于消融效果进行调节。
本实施例综合考虑了脉冲电场消融的贴靠问题，过量的热量，微气泡等不良情况，解决了因在脉冲场消融导管和目标组织不良贴靠导致的疾病治疗效果不佳的问题。同时，避免了因保证对目标组织的治疗效果采用过大能量输出时容易产生的过热，气泡问题。另一方面，与现有的球囊解决贴靠状态等方案不同，不需要用到格外的结构和设备，基于现有的常规治疗方案即可显著提升心脏电生理脉冲消融治疗效果。
实施例5：
本实施例提供一种消融***，包括：提供一种消融***，包括：脉冲消融导管、脉冲控制装置；所述脉冲控制装置包括脉冲消融主机和三维标测***，所述三维标测***用于测量目标组织的组织壁厚，所述脉冲消融主机用于根据所述组织壁厚计算脉冲功率；所述脉冲控制装置电连接所述脉冲消融导管；所述脉冲控制装置电连接所述脉冲消融导管；所述脉冲消融导管上设置有多个脉冲电极，所述脉冲控制装置使用所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法控制所述脉冲电极的脉冲功率。
在消融术的过程中，问题一，要能够准确的识别目标组织的情况，比如目标组织的壁厚问题，组织厚度大的地方，需要输入更多的能量去治疗，否则不能实现治疗目的，治疗不成功。组织厚度浅的地方需要合适的能量去治疗，否则，对应射频消融治疗来说，过大的能量会损坏掉神经组织等非目标病变组织。问题二：设备能不能够实现对能量的智能控制，不同的治疗电极输出的能量能否准确的控制，如何实现对每个电极输出的能量进行准确输出。问题三：治疗过程中治疗设备即导管和目标组织的实际所处状态。即便已经知道了目标组织的厚度，并且也可以实现能量的精确控制输出，但是治疗效果还受治疗导管放置在目标组织的实际位置决定。距离的远，需要增加能量的输出，距离的近只需要较少的能量输出就可以了。
在本实施例中，如果涉及到断层血管造影和心脏磁共振来获取到组织厚度，则通过三维标测***，将病人心脏的三维数据导入到三维标测***，然后借助配准算法实现对心脏壁厚信息的导入，模型配准的主要标记点为各血管，房室间隔位置的点。如果是通过电容梯度扫描成像获取组织厚度，通过三维标测***具备壁厚测量的高级功能，实现壁厚测量过程主要基于电容的梯度变化的识别实现对目标组织的壁厚识别。然后再依托于贴靠算法和脉冲算法实现最后的功能。
优选地，当且仅当所述脉冲消融导管贴靠目标组织后，所述脉冲控制装置测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数并根据所述导管贴靠状态参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
本发明通过上述实施例，实现了：在脉冲消融过程中基于对组织壁厚的评估和电极阻抗的测量，在进行脉冲消融能量输出前，根据不同电极的组织壁厚情况和阻抗测量实际情况，计算各电极的综合智能消融参数Tei，指导脉冲消融主机对不同电极的能量输出，实现预期的治疗效果，同时提升手术效率，减低手术风险，简化手术流畅和成本。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，其特征在于，适用于脉冲消融导管，包括：
测量目标组织的组织壁厚，并根据所述组织壁厚计算壁厚指数；
测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数；
根据所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数，并根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，其特征在于，所述测量目标组织的组织壁厚具体包括：
通过断层血管造影获取第一组织壁厚；和/或
通过心脏磁共振获取第二组织壁厚；和/或
通过电容梯度扫描获取第三组织壁厚。
3.根据权利要求2所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，其特征在于，所述通过电容梯度扫描获取第三组织壁厚具体包括：
使用预设的测试电场频率序列，测量所述目标组织的电容数据序列；
根据所述电容数据序列，匹配目标组织厚度模型，并根据所述目标组织厚度模型获取所述第三组织壁厚。
4.根据权利要求2所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，其特征在于，所述测量目标组织的组织壁厚具体还包括：
通过所述第一组织壁厚、和/或所述第二组织壁厚、和/或所述第三组织壁厚的计算所述组织壁厚。
5.根据权利要求1所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，其特征在于，所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数具体包括：
根据公式Tei＝Hei×Sei计算所述脉冲电场智能消融指导参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；Hei代表脉冲电极i的所述组织综合壁厚评估参数；Sei代表脉冲电极i的所述导管贴靠状态参数；Tei代表脉冲电极i的所述脉冲电场智能消融指导参数；
所述根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率具体包括：
根据公式Wi＝Tei×W0计算所述脉冲能量输出功率；
其中，Wi代表脉冲电极i输出的功率或者脉宽长度；W0代表脉冲电极良好贴靠时输出的最低有效能量。
6.根据权利要求1所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法，其特征在于，根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数具体包括：
当所述脉冲电极的阻抗小于第一阈值时，根据公式Li＝Ci3、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；Sei代表所述脉冲电极i的导管贴靠状态参数；Zi代表所述电极i的阻抗；Li代表所述电极i距离目标组织的距离；Ci1代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第一阈值但小于第二阈值时，根据公式
公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，Ci2、Ci3代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；k2、k3代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第二阈值时，根据公式Li＝Ci1+k1Zi、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，k1代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数。
7.一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，其特征在于，适用于脉冲消融导管，包括：
导管贴靠状态参数计算模块，用于测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数；
壁厚指数计算模块，用于测量目标组织的组织壁厚，并根据所述组织壁厚计算壁厚指数；
指导参数计算模块，用于根据所述导管贴靠状态参数和所述壁厚指数计算脉冲电场智能消融指导参数；
输出计算模块，控制根据所述脉冲电场智能消融指导参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
8.根据权利要求7所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，其特征在于，所述壁厚指数计算模块具体包括：
断层血管造影测量子模块，用于通过断层血管造影获取第一组织壁厚；
和/或心脏磁共振测量子模块，用于心脏磁共振通过获取第二组织壁厚；
和/或电容梯度扫描测量子模块，用于通过电容梯度扫描获取第三组织壁厚。
9.根据权利要求8所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，其特征在于，所述电容梯度扫描测量子模块具体包括：
电容数据测量单元，用于使用预设的测试电场频率序列，测量所述目标组织的电容数据序列；
模型匹配单元，用于根据所述电容数据序列，匹配目标组织厚度模型；
壁厚测量单元，用于根据所述目标组织厚度模型获取所述第三组织壁厚。
10.根据权利要求8所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，其特征在于，所述壁厚指数计算模块具体还包括：
壁厚综合计算模块，用于通过所述第一组织壁厚、和/或所述第二组织壁厚、和/或所述第三组织壁厚的计算所述组织壁厚。
11.根据权利要求8所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，其特征在于，所述指导参数计算模块，具体用于根据公式Tei＝Hei×Sei计算所述脉冲电场智能消融指导参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；Hei代表脉冲电极i的所述组织综合壁厚评估参数；Sei代表脉冲电极i的所述导管贴靠状态参数；Tei代表脉冲电极i的所述脉冲电场智能消融指导参数；
所述输出计算模块，具体用于根据公式Wi＝Tei×W0计算所述脉冲能量输出功率；
其中，Wi代表脉冲电极i输出的功率或者脉宽长度；W0代表脉冲电极良好贴靠时输出的最低有效能量。
12.根据权利要求7所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制***，其特征在于，所述导管贴靠状态参数计算模块，具体用于：
当所述脉冲电极的阻抗小于第一阈值时，根据公式Li＝Ci3、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，i代表不同的脉冲电极；代表所述脉冲电极i的导管贴靠状态参数；Zi代表所述电极i的阻抗；Li代表所述电极i距离目标组织的距离；Ci1代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第一阈值但小于第二阈值时，根据公式
公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，Ci2、Ci3代表阻抗范围下对应计算公式的常数项；k2、k3代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数；
当所述脉冲电极的阻抗大于所述第二阈值时，根据公式Li＝Ci1+k1Zi、公式Sei＝q1Zi+q2Li计算所述导管贴靠状态参数；
其中，k1代表不同阻抗范围下对应计算公式的参数。
13.一种消融***，其特征在于，包括：脉冲消融导管、脉冲控制装置；
所述脉冲控制装置包括脉冲消融主机和三维标测***，所述三维标测***用于测量目标组织的组织壁厚，所述脉冲消融主机用于根据所述组织壁厚计算脉冲功率；
所述脉冲控制装置电连接所述脉冲消融导管；
所述脉冲控制装置电连接所述脉冲消融导管；所述脉冲消融导管上设置有多个脉冲电极，所述脉冲控制装置使用权利要求1-6任一所述的一种基于壁厚和阻抗的能量控制方法控制所述脉冲电极的脉冲功率。
14.根据权利要求13所述的一种消融***，其特征在于，当且仅当所述脉冲消融导管贴靠目标组织后，所述脉冲控制装置测量所述脉冲消融导管的各脉冲电极中相邻脉冲电极之间的阻抗，并根据所述阻抗计算导管贴靠状态参数并根据所述导管贴靠状态参数控制所述各脉冲电极对的脉冲能量输出功率。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117838284A (zh) * | 2024-03-07 | 2024-04-09 | 上海微创电生理医疗科技股份有限公司 | 脉冲消融导管的控制方法及脉冲消融导管 |
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2022
- 2022-12-05 CN CN202211550717.4A patent/CN115737111A/zh active Pending
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117838284A (zh) * | 2024-03-07 | 2024-04-09 | 上海微创电生理医疗科技股份有限公司 | 脉冲消融导管的控制方法及脉冲消融导管 |
| CN117838284B (zh) * | 2024-03-07 | 2024-05-28 | 上海微创电生理医疗科技股份有限公司 | 脉冲消融导管的控制方法及脉冲消融导管 |
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