[发明专利]确定与生物节律异常有关的规律性的方法和系统

说明书

联邦授权

本发明是使用国家卫生研究所(the National Institutes of Health)授予的补助金HL83359和HL103800，在政府支持下完成。政府享有本发明的某些权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年5月14日提交的美国申请第13/470,705号和2011年12月9日提交的美国临时申请第61/569,132号的权益，这些申请的公开内容是以引用其全文的方式并入本文。

背景

技术领域

本申请大体上关于生物节律异常。更具体来说，本申请关于识别生物节律异常(如心脏节律异常)的源的系统和方法。

发明背景

心脏节律异常在全世界十分常见而且是发病和死亡的重要诱因。心脏电系统故障是心脏节律异常的直接原因。心脏节律异常以许多种形式存在，其中以心房纤维性颤动(AF)、心室性心搏过速(VT)和心室纤维性颤动(VF)最为复杂和最难以治疗。虽然其它节律异常治疗起来较为简单，但也可能是临床显著的，其包括房性心动过速(AT)、室上性心动过速(SVT)、心房扑动(AFL)、房性期前收缩/搏动(SVE)和室性期前收缩/搏动(PVC)。虽然在正常情况下，窦结使心脏保持窦性节律，但在某些情况下，正常窦结的快速激动可导致不适当的窦性心搏过速或窦结折返，这两种情况也属于心脏节律异常。

治疗心脏节律异常，尤其是复杂的AF、VF和VT节律异常极其困难。用于复杂节律异常的药物学疗法并非最优。切除术在心脏节律异常中使用得越来越频繁，通过经血管将传感器/探针调遣到心脏，或直接在手术时安装，并将能量传递到心脏的某一位置，便可减轻和在一些情况中消除心脏节律异常。然而，在复杂的节律异常中，切除术往往遇到困难且无效，因为识别并定位心脏节律异常起因(源)的工具不够精良且会阻碍能量传递到正确的心脏区域以消除异常。

已知用于治疗简单心脏节律异常的某些系统和方法。在简单的心脏节律异常(例如，房性心动过速)中，异常的源可以通过回溯激动的最早位置识别，可以通过切除这个位置减轻和在一些情况中消除异常。即使在简单的心脏节律异常中，切除心脏节律异常的起因将遇到挑战且经验丰富的操刀医师经常需要数小时来切除具有一致逐拍心跳激动模式的简单节律异常(如房性心动过速)。

即使有，但已知成功识别复杂节律异常(如AF、VF或多形性VT)的系统和方法甚少。在复杂节律异常中，无法识别激动发起的最早位置，因为激动发起模式逐拍心跳地变化。

诊断并治疗心脏节律异常大体上涉及将具有多个传感器/探针的导管经病患血管导入心脏。传感器检测在传感器所在的心脏位置处的心电活动。电活动大体上被处理成表示传感器位置处的心脏激动的电描记图信号。

在简单的心脏节律异常中，每个传感器位置处的信号大体上是逐拍心跳一致的，从而支持最早激动的识别。然而，在复杂节律异常中，每个传感器位置处的信号可以随着逐拍心跳在各种形状的一种、几种和多种变形之间转变。例如，在AF中当传感器位置的信号包括5、7、11或更多种变形时，那么就难以(虽然并非不可能)识别信号中的哪些变形局限于所述的心脏传感器位置(即，局部激动发起)而非邻近的心脏传感器位置(即，远场激动发起)或简单地是来自病患心脏的另一部分、其它解剖结构或外部电子系统的噪声。以上变形造成难以(虽然并非不可能)识别在传感器位置信号中的心跳的激动发起时间。

还没有已知能够独立于识别激动发起时间并将其指派给连续心跳信号来识别心脏节律异常的源的系统和方法。由于识别激动发起时间存在困难，所以这极大地限制了心脏节律异常源的诊断，尤其是对于复杂节律异常，而且限制了旨在将其消除的治疗。

发明概要

本发明适用于识别各种节律(包括正常和异常心脏节律)，以及其它生物节律及节律异常(如神经癫痫发作、食道痉挛、膀胱不稳定、肠易激综合征和其它生物异常)的源，可记录其生物信号从而允许确定、诊断和/或治疗异常的起因(或源)。本发明不依赖于或计算任何传感器位置处的信号的激动发起，并因此在提供复杂激动模式和复杂变化心跳信号的复杂节律异常中特别有用。尤其可用于识别心脏节律异常的起因以使可以方便地对其加以治疗。