專利名稱：非侵入式心律失常治療系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及異常電生理信號治療系統，特別涉及一種心律失常治療系統。
背景技術：
傳統上，治療心律失常的手段主要有兩種:其一為藥物治療，其二為醫用導管治療。對于藥物治療而言，通過服用特定的藥物，可以控制，維持竇性節律，以及預防由心律失常發作所引起的中風等。但是，由于藥物治療的藥效比較低，并且藥物治療可能會帶來一些不良副作用，所以在一些情形下，嘗試用醫用導管取代藥物來治療心律失常。基于醫用導管的心律失常治療涉及以下操作:在腹股溝或者脖頸位置處，將醫用導管插入血管；沿著血管延伸的路徑，將醫用導管慢慢引導到心臟位置處。醫用導管的末端一般會配置特定的電極，通過電極進行電生理成像，即可以確定導致心律失常發作的異常電活動發生的位置。然后，通過發射射頻能量或者其他形式的能量消除異常的心肌組織，以達到對心律失常的治療。然而，基于醫用導管的心律失常治療至少存在如下技術問題:其一，醫用導管多為一次性耗材，且造價昂貴，長期使用時存在較多浪費；其二，治療過程為侵入式，其可能會使患者感到不舒服或者疼痛，并且可能存在感染，以及需要相對較長時間的住院治療。因此，有必要提供一種改進的系統來解決上述技術問題。

發明內容
有鑒于上述提及之技術問題，本發明的一個方面在于提供一種非侵入式心律失常治療系統。該非侵入式心律失常治療系統被配置成通過成像裝置對待治療的對象進行成像，以構建出該待治療的對象的心臟和軀干的三維解剖模型。該非侵入式心律失常治療系統并被配置成通過匯聚能量傳送裝置傳送匯聚能量給該待治療的對象。該非侵入式心律失常治療系統包括處理裝置。該處理裝置包括體表電信號獲取模塊，電活動計算模塊，以及心律失常確定模塊。該體表電信號獲取模塊被配置成獲取通過置放于體表若干位置處的若干電極所檢測到的體表電信號。該電活動計算模塊被配置成基于該獲取的體表電信號和心臟和軀干的三維解剖模型，通過逆問題計算出該心臟內部三維空間的電活動。該心律失常確定模塊被配置成至少基于該計算得到的心臟內部三維空間的電活動確定至少一個心律失常的起源位置，以通過該匯聚能量傳送裝置傳送匯聚能量至該確定的至少一個心律失常的起源位置，并用于消融該心律失常的起源位置處的心肌組織。在一些實施方式中，在提供的非侵入式心律失常治療系統中，該處理裝置進一步包括圖像處理模塊和路徑計劃模塊。該圖像處理模塊被配置成將該確定的至少一個心律失常的起源位置的圖像以及該起源位置周圍特定區域的圖像顯示在三維的心臟圖像上。該路徑計劃模塊被配置成至少基于該三維心臟和軀干模型以及熱計算模型計劃用于該匯聚能量傳送的路徑。該路徑計劃模塊還被配置成根據該治療的對象的重要組織修改該計劃的路徑。 在一些實施方式中，在提供的非侵入心律失常治療系統進一步包括非侵入式參數監控裝置。該非侵入式組織參數監控裝置被配置成監控該確定的至少一個心律失常的起源位置處的與所傳送的匯聚能量相關的組織參數(例如，組織溫度，組織彈性，組織損傷程度，射頻電流場分布等)，或者監控該起源位置的周圍區域的與所傳送的匯聚能量相關的組織參數。該處理裝置進一步包括組織參數分析模塊，該組織參數分析模塊被配置成確定該監控的起源位置的組織參數以及該起源位置周圍區域的組織參數是否滿足預定的參數標準，該組織參數分析模塊進一步被配置成根據該組織參數分析模塊的分析結果發送控制信號給該匯聚能量傳送裝置，以改變該匯聚能量傳送裝置傳送給該確定的至少一個心律失常的起源位置的匯聚能量(例如，改變匯聚能量的強度，作用時間，匯聚區域等)。在一種實施方式中，該非侵入式組織參數監控裝置和成像裝置為同一的磁共振成像裝置，也即，磁共振成像同時用來獲取人體的三維解剖模型，以及被匯聚能量作用的目標位置的組織溫度，組織損傷程度等。在一種實施方式中，該磁共振成像裝置還被配置成在體外產生匯聚磁場，并將該在體外產生的匯聚磁場匯 聚至心臟的特定位置，以激勵心臟產生電活動。該處理裝置進一步包括治療功效評估模塊，該治療功效評估模塊被配置成判斷該激勵產生的電活動是否滿足預設的標準，以確定該至少一個心律失常的起源位置處的心肌組織是否已通過匯聚能量有效的消融。本發明的另一個方面在于提供一種非侵入式心律失常治療系統，該心律失常治療系統包括成像裝置，處理裝置，以及匯聚能量傳送裝置。該成像裝置用于對待治療的對象進行成像，以構建出該待治療的對象的心臟和軀干三維模型。該處理裝置包括體表電信號獲取模塊，電活動計算模塊，以及心律失常確定模塊。該體表電信號獲取模塊被配置成獲取通過置放于體表若干位置處的若干電極所檢測到的體表電信號。該電活動計算模塊被配置成基于該獲取的體表電信號和心臟和軀干的三維解剖模型，通過逆問題計算出該心臟內部三維空間的電活動。該心律失常確定模塊被配置成至少基于該計算得到的心臟內部三維空間的電活動確定至少一個心律失常的起源位置。該匯聚能量傳送裝置被配置成傳送匯聚能量至該確定的至少一個心律失常的起源位置，以消融該至少一個心律失常的起源位置處的心肌組織。在一些實施方式中，在提供的非侵入式心律失常治療系統中，該匯聚能量傳送裝置被配置成在該待治療的對象的外部產生高強度聚焦超聲能量，并透過體組織將該產生的高強度聚焦超聲能量匯聚至該確定的至少一個心律失常的起源位置，以在該起源位置處形成損傷灶。在一些實施方式中，在提供的非侵入式心律失常治療系統中，該匯聚能量傳送裝置被配置成在該待治療的對象的體外產生射頻匯聚能量，并透過人體組織將該產生的射頻匯聚能量匯聚至該確定的至少一個心律失常的起源位置，以在該起源位置處形成損傷灶。在一些實施方式中，在提供的非侵入式心律失常治療系統中，該成像裝置可以選自下面的群組中的一種:磁共振成像裝置，計算機斷層掃描成像裝置，超聲成像裝置，正電子放射斷層掃描成像裝置，以及X射線透視掃描成像裝置等。本發明的另一個方面在于提供一種非侵入式心律失常評估系統。該非侵入式評估裝置包括磁共振成像裝置，體表電信號獲取裝置，以及心律失常評估模塊。該磁共振成像裝置被配置成在體外產生匯聚磁場，并將匯聚磁場匯聚到心臟的特定位置，以激勵心臟產生電信號。該體表電信號被配置成獲取由該電信號產生的體表電信號。該磁共振成像裝置并被配置成通過進行圖像掃描以獲得心臟和軀干的三維解剖模型。該心律失常評估模塊至少基于該獲取的體表電信號以及心臟和軀干的三維解剖模型，通過逆問題計算出該心臟內部三維空間的電活動。該心律失常評估模塊還被配置成至少根據該計算出的心臟內部三維空間的電活動判斷心臟是否存有導致心律失常的異常電信號。
在一些實施方式中，在提供的非侵入式心律失常評估系統中，該心律失常評估模塊還接收心臟在正常狀況下所獲得的正常狀態心臟電活動，該心律失常評估模塊通過將該計算獲得的心臟內部三維空間的電活動與該正常狀態心臟電活動相比較，以確定該心臟是否存有導致心律失常的異常電信號。
在一些實施方式中，在提供的非侵入式心律失常評估系統中，該非侵入式心律失常評估系統被配置成在將匯聚能量匯聚到發生心律失常的起源位置之前，輔助確定導致心律失常的異常電信號的位置。
在一些實施方式中，在提供的非侵入式心律失常評估系統中，非侵入式心律失常評估系統被配置成在將匯聚能量匯聚到發生心律失常的起源位置進行心肌組織的匯聚能量消融之后，輔助確定導致心律失常的異常電信號位置的心肌組織是否被有效地消融。
如上所述，本發明提供的心律失常治療系統，通過逆問題計算確定發生心律失常的起源位置，并通過匯聚能量傳送裝置在體外產生匯聚能量，并將匯聚能量匯聚到發生心律失常的起源位置，以對起源位置處的心肌組織進行消融。由于確定心律失常的起源位置的過程以及治療心律失常的起源位置的過程均為非侵入式，因此可以減少醫用導管等耗材的使用，減少浪費，節約成本；同時，非侵入式地治療可以減輕患者的不舒適度以及減輕患者所遭受的疼痛，并可以消除侵入式所帶來的感染問題，以及不需要較長時間的住院治療。此外，本發明提供的心律失常治療系統還實時監控進行匯聚能量消融地點的與所傳送的匯聚能量相關的組織參數，并根據反饋的組織參數引導，調整或者優化匯聚能量的傳送，以使得心律失常的治療更準確高效。進一步，本發明提供的心律失常評估系統還可以通過以非侵入式方式激勵心臟產生電信號，以此輔助確定在進行匯聚能量消融之前心臟是否存在異常的電活動，或者輔助評估針對心律失常的起源位置處的心肌組織所作的匯聚能量消融是否確實有效。


通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中:
圖1所示為本發明揭示的心律失常治療系統的概略模塊示意圖2所示為圖1所示的心律失常治療系統中的以非侵入方式確定心律失常的起源位置的系統的一種實施方式的詳細模塊示意圖3所示為圖1所示的心律失常治療系統中的以非侵入方式治療心律失常的起源位置的一種實施方式的詳細模塊示意圖4所示為本發明揭示的以非侵入方式評估心律失常的起源位置的一種實施方式的模塊示意圖5所示為本發明揭示的以非侵入方式治療心律失常的一種實施方式的概略流程圖6所示為本發明揭示的以非侵入方式治療心律失常的另一種實施方式的詳細流程圖；以及
圖7所示為本發明揭示的以非侵入方式評估心律失常的起源位置的一種實施方式的流程圖。
具體實施方式
本發明揭露的具體實施方式
基本上涉及在心臟內部進行非侵入式的診斷和治療，以消融或者消除導致心律失常發生的起源位置處(具有異常心電活動)的心肌組織。在此所謂的“非侵入式治療”是指在心律失常的治療過程中所涉及的心律失常的起源位置的確定過程，起源位置處的心肌組織的消融過程，以及經消融過后的治療功效評估過程均為非侵入式，并不損傷正常的組織。在此所謂的“心律失常”是指心律起源部位、心搏頻率與節律以及沖動傳導等任一項異常電活動。心律失常可以包括但不限于，室上性心律失常，心室性心律失常，心室性心博過速，心房撲動，心室纖維性顫動。更具體而言，為了通過非侵入方式確定心臟內部發生心律失常的起源位置，可以先計算出心臟內部三維空間的電活動。在此所謂的“電活動”包括但不限于一個或者多個位于心臟內部三維空間內的心電活動起源位置的分布，心電信號的激動順序，激勵樣式，以及心電電位等。在心臟內部三維空間內的心電活動可以通過求解逆問題來計算得到。其中，該逆問題的計算涉及體表電信號(例如，體表電位信號)的獲得，以及心臟和軀干的三維解剖模型的構建。該體表電信號可以通過放置在體表的電極來檢測得到，而該心臟和軀干的三維解剖模型可以通過成像裝置(例如，磁共振成像裝置，計算機斷層掃描成像裝置，以及超聲掃描成像裝置)來獲得。在計算得到心臟內部三維空間內的心 電活動以后，可以確定或者識別出心臟內部發生異常電活動的位置。然后，可以通過非侵入方式將在體外產生的匯聚能量(例如，高強度聚焦超聲能量，射頻能量，微波能量，以及激光能量等)傳送到發生心律失常的起源位置處，以基于熱效應或者空化效應等對心肌組織進行消融。更具體而言，該匯聚能量的傳送過程可以使用成像裝置，例如磁共振成像裝置進行引導。在一些實施方式中，在將匯聚能量傳送到目標位置的過程中，通過組織參數監控裝置(例如，磁共振測溫裝置)以非侵入方式實時監控該目標位置處的與傳送的匯聚能量相關的組織參數(例如，組織溫度，射頻電流場分布，組織彈性，組織損傷程度等)，以實時調整匯聚能量的組織參數，并傳送經參數優化的匯聚能量給該目標位置，從而使發生心律失常位置處的心肌組織的消融效果更佳，并對正常的心肌組織造成最小的損傷。在一些實施方式中，在識別發生心律失常的起源位置之前，或者在消融心肌組織的過程中，甚或在心肌組織的消融之后，可以通過激勵裝置(例如，磁共振成像裝置)在體外產生激勵信號(例如，匯聚磁場信號)，并將匯聚磁場信號匯聚到心臟內的特定位置，以激勵心臟產生心電信號。通過此心電信號激勵機制，可以更好地輔助確定發生心律失常的起源位置，以及評估發生心律失常的起源位置處的心肌組織是否被有效地消融。
以下將描述本發明的一個或者多個具體實施方式
。首先要指出的是，在這些實施方式的具體描述過程中，為了進行簡明扼要的描述，本說明書不可能對實際的實施方式的所有特征均作詳盡的描述。應當可以理解的是，在任意一種實施方式的實際實施過程中，正如在任意一個工程項目或者設計項目的過程中，為了實現開發者的具體目標，或者為了滿足系統相關的或者商業相關的限制，常常會做出各種各樣的具體決策，而這也會從一種實施方式到另一種實施方式之間發生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開發過程中所作出的努力可能是復雜并且冗長的，然而對于與本發明公開的內容相關的本領域的普通技術人員而言，在本公開揭露的技術內容的基礎上進行的一些設計，制造或者生產等變更只是常規的技術手段，不應當理解為本公開的內容不充分。
除非另作定義，在本說明書和權利要求書中使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬技術領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權利要求書中使用的“第一”或者“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。“一個”或者“一”等類似詞語并不表示數量限制，而是表示存在至少一個。“或者”包括所列舉的項目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限 定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。此外，“電路”或者“電路系統”以及“控制器”等可以包括單一組件或者由多個主動元件或者被動元件直接或者間接相連的集合，例如一個或者多個集成電路芯片，以提供所對應描述的功能。“模塊”或者“模組”等可以為執行一個或者多個功能的計算機(軟件)指令，計算機代碼，或者計算成程序，也可以為由一個或者多個電子元器件構成的實現同等功能的硬件電路。
圖1所示為本發明揭示的心律失常治療系統100的概略模塊示意圖。該心律失常治療系統100被配置成主要以非侵入方式對活體對象中存在的心律失常現象進行診斷或者治療。在圖1所示的實施方式中，該活體對象被圖示為具有心臟202的人體200,可以理解的是，本發明揭示的基本原理應當可以被用來對其他生物系統(例如，具有心臟器官的動物)或者器官(例如，人的大腦)中所發生的異常心電活動進行診斷或者治療。
在圖1所示的實施方式中，該心律失常治療系統100大致包括電信號獲取裝置110，成像裝置120，控制器130，匯聚能量傳送裝置140，以及顯示裝置150。該電信號獲取裝置110被配置成獲取人體200在體表處的電信號112。在一種實施方式中，該電信號112起源于心臟202內所產生的心電活動，該心臟202產生的心電活動通過軀干等其他組織傳導到體表。
在一些實施方式中，該成像裝置120被配置成通過對人體200進行圖像掃描，以獲取關于人體200的圖像數據。該成像裝置120被進一步配置成處理該獲取的圖像數據，以構建得到人體200的心臟和軀干的三維解剖模型。該成像裝置120提供數據信號122給控制器130，該數據信號122代表該構建得到的心臟和軀干的三維解剖模型。在一些實施方式中，為了在心律失常的起源位置的心肌組織的消融過程中，引導匯聚能量的傳送，該成像裝置120可以被進一步配置成實時監控目標位置處的與所傳送的匯聚能量相關的組織參數，并通過該監控的組織參數判斷所傳送的匯聚能量的劑量是否適當，以消除或者避免對目標位置的過度治療問題或者治療不足問題，并達成對心律失常的較佳治療效果。
在一些實施方式中，該控制器130可以包括一個或者多個處理裝置以及與該處理裝置相關聯的一個或者多個存儲裝置。該存儲裝置可以被配置成存儲特定的計算機指令或者計算機程序，該計算機指令或者計算機程序被該一個或者多個處理裝置執行時，可以實現多個功能。舉例而言，該控制器130可以被配置成執行存儲裝置中的指令，以實現第一功能，也即，基于獲取的電信號114和代表心臟和軀干的三維解剖模型的數據信號122，通過逆問題計算出該心臟202內三維區域的心電活動。該控制器130還可以被配置成執行存儲裝置中的指令，以實現第二功能，也即，基于計算得到的心電活動確定或者識別出發生心律失常的起源位置。該控制器130還可以被配置成執行存儲裝置中的指令，以實現第三功能，也即，根據確定的心律失常的起源位置，發送參數控制信號132至匯聚能量傳送裝置140，以使得該匯聚能量傳送裝置140進行匯聚能量的傳送。
在一些實施方式中，該匯聚能量傳送裝置140根據所接收到的參數控制信號132在體外產生匯聚超聲，并透過人體中間組織，將匯聚超聲發射到人體200內的發生心律失常的一個或者多個起源位置。該匯聚能量在該起源位置處可以產生一定的溫升，當溫度上升到一定程度時，目標位置的心肌組織即被消融，因而，可以消除發生心律失常的起源位置的異常電信號，或者阻隔異常電信號的傳播。
在一些實施方式中，該顯示裝置150被配置成顯示經成像裝置120掃描獲得的心臟或者軀干等身體組織的圖像，以及所計算出的心臟內三維區域的電活動。在一些實施方式中，為了避免一些身體內的重要或者關鍵組織(例如，血管等)，該控制器130可以計劃出傳輸匯聚能量的優化路徑。此時，該顯示裝置150可以顯示用于傳輸匯聚能量的優化路徑。在心肌組織的消融過程中，該顯示裝置150還可以實時顯示經匯聚能量消融的起源位置的圖像，醫護人員可以根據該實時顯示的圖像判斷匯聚能量輸送的劑量是否需要增加還是減少，以取得最佳的治療效果。
進一步，在圖示的實施方式中，該心律失常治療系統100還可以對正進行匯聚能量消融的心肌組織或者環繞消融心肌組織周圍的區域進行溫度監控，以調控匯聚能量傳送裝置所傳送的匯聚能量的參數。在一種實施方式中，可以通過采用磁共振成像裝置120來實現此溫度監控功能。該控制器130可以被進一步配置成通過磁共振成像裝置120得到的溫度信息，判斷進行匯聚能量消融的心肌組織是否過度治療或者治療不足，并根據相應的判斷結果實時地對匯聚能量的參數進行調整。舉例而言，當進行匯聚能量消融的心肌組織在匯聚能量的作用下，被判斷為治療不足時，也即，被治療的目標位置的溫度未達到預定的溫度值，此時，控制器130可以調整發送給匯聚能量傳送裝置140的參數控制信號132，以增加從匯聚能量傳送裝置140所傳送的匯聚能量的強度，或者延長匯聚能量的作用時間。
在一些實施方式中，在對目 標位置的心肌組織進行匯聚能量消融之后，該心律失常治療系統100還可以被配置成具有其他功能，例如，該心律失常治療系統100可以配置特定的激勵機制，通過激勵機制激勵人體200內的心臟202產生心電信號，以評估或者評價通過非侵入式匯聚能量治療心律失常的效果。在一種實施方式中，可以通過采用磁共振成像裝置120來實現此激勵功能，該磁共振成象裝置120被配置成在人體200外部產生匯聚磁場，并將匯聚磁場傳送至心臟202內的特定位置，以激勵心臟202產生電活動。然后，同樣地，通過逆問題計算出該激勵產生的電活動，并通過計算出的激勵電活動確定針對目標位置的匯聚能量消融是否被有效地執行，也即，確定被消融的組織是否仍有異常電活動，或者用于阻隔異常電傳導的組織是否仍有電傳導活動發生。
圖2所示為圖1所示的心律失常治療系統100中的非侵入式心律失常的起源位置確定系統(非侵入式位置確定系統)210的一種實施方式的詳細模塊示意圖。基本而言，該非侵入式位置確定系統210被配置成定位，確定，或者識別出人體200的心臟202中導致心律失常的起源位置的具體位置。更具體而言，該非侵入式位置確定系統210包括傳感組件111，該傳感組件111被配置成檢測人體200的體表電信號115 (例如，電位信號)。在一種實施方式中，該傳感組件111包括多個電極113，該多個電極113被對應放置在人體200體表的多個位置處，以用于檢測通過軀干等其他組織傳導到體表的電信號。更具體而言，該多個電極113可以被均勻地或者非均勻地放置在人體200的前面和后面，并且該多個電極113的數量可以根據實際的需要加以改變。該非侵入式位置確定系統210進一步包括獲取電路116，該獲取電路116接收并調理從該多個電極113所接收的電位信號115。在一種實施方式中，該獲取電路116可以包括信號放大器，以提供具有合適幅值的放大電信號，該獲取電路116還可以包括模數轉換電路以將接收的模擬電位信號轉換成數字信號，該獲取電路116還可以包括濾波電路，以濾除噪聲信號或者雜訊。該經處理的電位信號117被提供給電活動計算模塊122，以用于計算心臟202內部的電活動，更具體而言，該電活動計算模塊122可以用于計算該心臟202內部三維空間的電活動。
在圖2所示的實施方式中，該非侵入式位置確定系統210進一步包括成像裝置118，該成像裝置118被配置成通過執行圖像掃描，以獲取代表人體200中的心臟202以及軀干等身體組織的圖像數據。該成像裝置118并被配置成基于獲取的圖像數據，構建心臟和軀干的三維解剖模型。該構建的心臟和軀干的三維解剖模型可以包括心臟的有限元模型以及軀干的有限元模型。在心臟的有限元模型中，該心臟內部的三維區域中的電活動起源位置可以被等效成單偶極子，雙偶極子，或者多偶極子模型。此外，該成像裝置118被進一步配置成通過圖像掃描確定多個電極113的位置。該成像裝置118可以為超聲掃描成像裝置，計算機斷層掃描成像裝置，磁共振成像裝置，正電子放射斷層掃描成像裝置，X射線透視掃描成像裝置等。在一些實施方式中，該成像裝置116可以被進一步配置成執行組織參數監控功能，以優化匯聚能量的傳送。該成像裝置118還可以被配置成在體外產生匯聚磁場，并將匯聚磁場作用到心臟202的特定位置，以激勵心臟202產生心電活動。通過此激勵機制，可以計算心臟內激勵的心電活動，并進一步評估心律失常的治療功效。
在一些實施方式中，該非侵入式位置確定系統210進一步包括電活動計算模塊122，該電活動計算模塊122被 配置成通過求解逆問題，計算心臟202內部三維空間的心電活動。更具體而言，該電活動計算模塊122接收該獲取電路116提供的數字化電位信號119，并接收該成像裝置118提供的代表構建的心臟和軀干的三維解剖模型的數據信號117。在一種實施方式中，該待求解的逆問題可以表達為如下公式:
Y = A1X 公式(I)，
其中X代表通過傳感組件111的多個電極113獲取的體表電位，A為傳遞矩陣，其代表已經確定的置放在體表的多個電極的位置與心臟三維空間內的多個電信號源位置之間的幾何關系，該幾何關系可以為構建的心臟和軀干的三維解剖模型，Y為心臟內部三維空間內的電活動。
在圖2所示的實施方式中，該非侵入式位置確定系統210進一步包括心律失常位置分析模塊124。該心律失常位置分析模塊124與電活動計算模塊122相連接，以接收該電活動計算模塊122計算得到的代表當前心臟內部電活動的數據信號123。該心律失常位置分析模塊124并被配置成接收代表正常狀態下或者健康心臟內部三維空間電活動的數據信號125，該數據信號125被用來在確定異常電信號起源位置時作為參考，該數據信號125可以在心臟正常工作時預先獲得，并被存儲在存儲裝置中。更具體而言，該心律失常分析模塊124將所計算得到的當前心臟內部三維空間電活動，與健康心臟內部三維空間電活動數據進行比較，以確定或者識別出心律失常的起源位置，也即發生異常電活動的位置或者異常傳導電活動的位置或者路徑。為方便描述，在圖2中，該電活動計算模塊122和該心律失常位置分析模塊124被圖示成單獨的模塊。在其他實施方式中，該電活動計算模塊122和該心律失常位置分析模塊124也可以為單一的模塊，例如，由圖1所示的控制器130通過執行計算機程序或者指令來實現模塊對應的功能。
在圖2所示的實施方式中，該非侵入式位置確定系統210進一步包括顯示裝置126，該顯示裝置126被配置成顯示計算獲得的電活動以及心臟的三維圖像。該顯示裝置126還可以顯示一系列的反應正常或者異常心臟中的電活動傳播序列的圖像。從所顯示的心臟在正常以及異常狀況下的電活動圖像，可以更容易地確定發生心律失常的起源位置。該顯示裝置126還進一步被配置成接收心律失常位置分析模塊124所輸出的分析結果127，以顯示已被確定為發生心律失常的起源位置處的圖像。例如，發生異常電活動的激動電或者發生異常電活動傳導的傳導路徑被顯示在顯示裝置126上。該顯示裝置126可以為任意適合于顯示圖形或者圖像的裝置，包括但不限于陰極射線管顯示裝置，液晶顯示裝置等。
圖3所示為本發明揭示的非侵入式治療系統220的一種實施方式的模塊示意圖，該非侵入式治療系統220被配置成對確定為發生心律失常的起源位置的心肌組織進行消融，特別地，進行非侵入式匯聚能量消融。在圖3所示的實施方式中，該非侵入式治療系統220包括成像裝置118，路徑計劃模塊134，匯聚能量傳送裝置136，組織參數分析模塊138，以及顯示裝置142。與上文結合圖2對成像裝置126所作的描述相類似，圖3所示的成像裝置132也可以被配置成執行圖像掃描，以構建人體200的心臟和軀干的三維解剖模型。該成像裝置132提供代表該心臟和軀干的三維解剖模型的數據信號133給路徑計劃模塊134。該路徑計劃模塊134進一步接收由圖2所示的心律失常位置分析模塊124提供的代表心律失常的起源位置的數據信號127。該路徑計劃模塊134基于該構建的心臟和軀干的三維解剖模型117以及確定的心律失常的起源位置127確定適合匯聚能量傳送的路徑。在一些實施方式中，該路徑計劃模塊134可以結合人體200的計算熱模型來計劃該匯聚能量的傳送路徑。在另外一些實施方式中，該路徑計劃模塊134還可以被配置成確定匯聚能量的匯聚區域。在一些實施方式中，該計劃的路徑為虛擬的超聲能量傳輸路徑，特別地，例如適合高強度聚焦超聲傳播的路徑。在其他實施方式中，該規劃的路徑也可以為適合其他能量傳輸的路徑，例如，射頻能量傳播路徑，適合微波能量傳播路徑，以及激光能量傳播路徑。在一些實施方式中，結合成像裝置132提供的數據信號133，該顯示裝置142可以將該計劃的匯聚能量傳播路徑重疊顯示在心臟和軀干的三維解剖圖像上。通過重疊顯示的匯聚能量傳播路徑圖像以及三維解剖圖像，醫護人員可以根據實際的需要進一步對匯聚能量的傳播路徑作調整，以確保可以取得較佳的治療效果。
在圖3所示的實施方式中，該代表匯聚能量傳輸路徑以及匯聚能量聚焦位置的數據信號135被提供給匯聚能量傳送裝置136。該匯聚能量傳送裝置136根據該數據信號135在體外產生匯聚能量，并將該產生的匯聚能量 透過人體組織，傳送到確定的發生心律失常的起源位置。在一種實施方式中，該匯聚能量傳送裝置136可以被設置成相對人體200靜止，或者也可以設置成相對人體200運動，例如，調節匯聚能量的聚焦區域的位置或者形狀。在一種實施方式中，該匯聚能量傳送裝置136可以為高強度聚焦超聲能量傳送裝置。該匯聚能量傳送裝置136產生的高強度聚焦超聲148可以穿透人體200在匯聚能量傳送裝置136和心臟202之間的組織，并到達發生心律失常的起源位置。在一些實施方式中，還可以進一步設置可以增強超聲傳透的介質，以增強從匯聚能量傳送裝置136產生的高強度超聲的傳播。在高強度聚焦超聲148達到心臟內的發生心律失常的起源位置后，經超聲能量作用的目標位置的組織產生局部的溫升效應，并且隨著溫度升高到一定程度后，產生不可逆的凝固性壞死，從而實現對目標組織的超聲消融，同時，由于周圍健康組織或者結構的溫度不會發生特別顯著的變化，而不會損傷周圍健康的組織或者結構。在其他實施方式中，該匯聚能量傳送裝置136也可以被配置成產生射頻匯聚能量，微波匯聚能量，激光匯聚能量，以及任意其他可以通過非侵入式方式被匯聚到目標位置，并可以產生溫升效應，從而對目標位置進行消融的能量。在一種實施方式中，該匯聚能量傳送裝置136可以包括多個超聲傳感兀件(例如，壓電兀件)，以在電信號的作用下，產生超聲波。在一些實施方式中，該多個超聲傳感元件可以被設置成相陣列的形式，其中單個的超聲傳感元件可以被獨立地進行控制，以通過相鄰元件的干涉效應，控制超聲能量的聚焦位置以及聚焦形狀。
請進一步參閱圖3，在一種實施方式中，該匯聚能量傳送裝置136傳送的匯聚能量相關參數，例如匯聚能量的強度，匯聚能量的作用時間，以及匯聚能量的匯聚區域等，可以通過判斷被匯聚能量(例如，高強度聚焦超聲)作用的目標位置的一種或者多種組織參數是否滿足特定的標準來進行調節。在此所謂的一種或者多種組織參數可以包括:目標位置的組織溫度或者溫度變化量，組織彈性，射頻電流場分布，組織損傷程度等。其中，目標位置的組織溫度或者溫度變化量，射頻電流場分布，組織損傷程度可以通過磁共振成像裝置執行圖像掃描來獲得，而組織彈性則可以通過超聲成像裝置執行圖像掃描來獲得。
更具體而言，如圖3所示，在一種，該成像裝置132可以被進一步配置成執行特定的圖像掃描，以獲得被匯聚能量作用的目標位置的溫度信息。在一種實施方式中，該成像裝置132可以為磁共振成像裝置，其可以被配置成發射特別的掃描序列，以獲取目標位置204處的溫度。在一種實施方式中，可以該磁共振成像裝置132可以基于質子共振頻率方法來獲取經超聲能量作用的目標位置204處的溫度。在一種實施方式中，該磁共振成像裝置132將所獲得的溫度信息數據144提供給該組織參數分析模塊138 (在此實施方式中稱為溫度分析模塊)。該溫度分析模塊138可以被配置成將該測量得的溫度數據144與預設的溫度標準(例如，溫度閾值)進行比較，以確定在當前狀態下，該超聲能量作用的目標位置204處的溫度是否滿足預設的溫度標準。舉例而言，如圖所測量得到的溫度144被判斷為大于預設的上限溫度閾值時，可以確定該經超聲能量作用的目標位置204被過度加熱。在此情形下，該溫度分析模塊138可以發送控制信號146，以指示該匯聚能量傳送裝置136降低所產生的作用到目標位置204處的匯聚能量的強度。如果所測量得到的溫度144被判斷為小于預設的下限溫度閾值時，可以確定該經超聲能量作用的目標位置204加熱不足。在此情形下，該溫度分析模塊138可以發送控制信號146給匯聚能量傳送裝置136，以增加該匯聚能量傳送裝置136產生的并被匯聚到目標位置204處的匯聚能量的強度，或者延長目標位置204所作用的超聲能量的時間。圖4所示為本發明揭示的非侵入式心律失常評估系統230的一種實施方式的模塊示意圖。在一種實施方式中，圖4所示的非侵入式心律失常評估系統230可以集成在圖1所示的心律失常治療系統100中。在其他實施方式中，圖4所示的非侵入式心律失常評估系統也可以作為獨立的系統來使用。在圖4所示的實施方式中，該非侵入式心律失常評估系統230基本上包括成像裝置232，電信號獲取模塊234，以及心律失常評估模塊236。可以理解的是，當該非侵入式心律失常評估系統230被集成在圖1所示的心律失常治療系統中時，該成像裝置232可以采用圖2或者圖3所示的成像裝置118以及132。在一種實施方式中，該成像裝置232為磁共振成像裝置，其被配置成執行圖像掃描，以獲得心臟202的三維解剖圖像。該成像裝置232提供數據信號244給顯示裝置142，以顯示該心臟202的三維解剖圖像。該成像裝置232還可以被進一步配置成在體外產生激勵信號，并將激勵信號以非侵入方式傳送到心臟202內的特定位置，以激勵心臟產生電信號。更具體而言，在一種實施方式中，該磁共振成像裝置232被配置成通過其內置的線圈元件在體外產生匯聚磁場，并將該產生的匯聚磁場傳送到心臟202內的特定位置，例如可以產生激動信號的位置。該心臟202在匯聚磁場的作用下,基于電磁感應原理,激勵出電信號，該電信號在心臟202內傳播，在心臟內部的三維空間內產生電活動。與上文結合圖2所描述的計算心臟在異常狀態下的電活動相類似，該通過磁共振成像裝置232所激勵產生的電活動，也可以通過求解如上述公式(I)表達的逆問題來 獲得。更具體而言，該電信號獲取模塊234可以通過與圖2類似的傳感組件111來檢測體表電信號231，該電信號獲取模塊234還可以采取與圖2類似的獲取電路116，對獲取的體表電信號231進行處理，以提供處理的電信號248給心律失常分析模塊236。與圖2中的成像裝置118相類似，該成像裝置232并被配置成執行圖像掃描，以獲得心臟和軀干的三維解剖模型，并提供數據信號246給心律失常分析模塊236。該心律失常計算模塊236可以被配置成根據該電信號獲取模塊234提供的電信號248以及數據信號246，通過求解如公式(I)表達的逆問題，以得到經激勵的心臟202內部的電活動。該心律失常分析模塊236進一步被配置成接收代表心臟202在正常狀態下的心臟內的三維區域電活動數據125，并將該正常心臟電活動數據125與該激勵產生的心臟電活動數據125相比較，以確定該心臟202是否存有一個或者多個超聲能量消融未可靠消融的異常電活動位置或者異常電活動路徑。通過該心律失常分析模塊236所作的對比分析，如果確定出一個或者多個心律失常的起源位置，該一個或者多個心律失常的起源位置可以通過繼續作用匯聚超聲能量，以達到對目標位置的消融。
圖5所示為本發明揭示的非侵入式心律失常治療方法的一種實施方式的流程圖。在圖5所示的實施方式中，該方法3000包括多個步驟3020至3014，其中，各個步驟的具體執行以特定的方式與圖1至圖4中的一個或者多個元件相結合。該方法流程圖3000可以編程為程序指令或者計算機軟件，并保存在可以被電腦或者處理器讀取的存儲介質上。當該程序指令被電腦或者處理器執行時，可以實現如流程圖所示的各個步驟。可以理解，電腦可讀的介質可以包括易失性的和非易失性的，以任何方法或者技術實現的可移動的以及非可移動的介質。更具體言之，電腦可讀的介質包括但不限于隨機訪問存儲器，只讀存儲器，電可擦只讀存儲器，閃存存儲器，或者其他技術的存儲器，光盤只讀存儲器，數字化光盤存儲器，或者其他形式的光學存儲器，磁帶盒，磁帶，磁碟，或者其他形式的磁性存儲器，以及任何其他形式的可以被用來存儲能被指令執行系統訪問的預定信息的存儲介質。
在一種實施方式中，該方法3000可以從步驟3002開始執行。在步驟3002中，使用電信號獲取裝置獲取人體體表處的電信號。在一種實施方式中，該電信號可以為由心臟內部三維空間內的電活動經人體組織(例如軀干或者其他組織)傳播到體表的電位信號。更具體而言，該電信號可以為電位信號，其可以使用如圖2所示的具有多個電極113的傳感組件111來獲得。該電信號獲取裝置還可以結合圖2所示的信號獲取電路116，來對所獲取的電位信號進行處理。例如，該獲取的電信號可以進行信號放大，雜訊濾除，以及數字化處理等操作，以提供處理的電信號供后續的計算。
在步驟3004中，對人體執行圖像掃描，以構建心臟和軀干的三維解剖模型。舉例而言，在此步驟中，可以使用磁共振成像裝置進行圖像掃描以獲得圖像數據，該圖像數據被用來構建心臟和軀干的三維解剖模型。進一步，在一些實施方式中，通過該圖像掃描步驟，還可以確定置放在人體體表處的電極的具體位置。通過該構建的心臟和軀干的三維解剖模型，可以得到代表體表電極和心臟內部產生心電活動的起源位置之間的幾何關系的傳遞矩陣A。
在步驟3006中，計算該心臟內部三維空間的心電活動。在一種實施方式中，該心臟內部三維空間的心電活動可以通過上文結合圖2所描述的逆問題公式(I)來進行求解。根據公式(I)，該心臟內部三維空間的電活動Y可以基于上述步驟獲得的傳遞矩陣A以及在體表所獲得的電信號X(例如，電位信號)來獲得。
在步驟3012中，確定或者識別出發生心律失常的起源位置。更具體而言，在一種實施方式中，可以通過將上述所計算得到的心臟內部三維空間的心電活動與預先獲得的正常狀態下或者健康狀態下的心臟內部三維空間的心電活動相比較。通過對比，可以確定發生心律失常的起源位置，例如，產生異常電活動的激動地點，以及可以異常傳導電活動的傳導路徑。
在步驟3014中，以非侵入方式傳送匯聚能量至被確定為發生心律失常的起源位置處。在一些實施方式中，可以使用高強度聚焦超聲裝置在體外產生高強度聚焦超聲，并將高強度聚焦超聲發射到確定為發生心律失常的起源位置處。在傳送該高強度聚焦超聲的過程中，可以通過顯示裝置顯示該被識別出為發生心律失常的起源位置，以及在該起源位置附近的區域的圖像，以用于精確地將高強度聚焦超聲引導至起源位置處。可以理解，在該高強度聚焦超聲的作用下，目標位置的組織的溫度會升高，而當溫度上升到一定程度時，熱效應或者空化效應會導致組織的不可逆性凝固性壞死，從而達成對組織的超聲消融。在其他實施方式中，也可以使用諸如，射頻能量，微波能量，以及激光能量在內的其他形式的能量，對目標組織進行消融。在一些實施方 式中，該匯聚能量的傳送可以通過磁共振成像裝置或者計算機斷層掃描成像裝置進行引導。進一步，為了使匯聚能量通過最佳路徑從體外傳送到心臟，在規劃匯聚能量的傳送路徑時，可以考慮人體內一些重要的組織或者結構(例如血管等)，以避免對這些組織造成不必要的損傷。
圖6所示為本發明揭示的非侵入式心律失常治療方法4000的一種實施方式的流程圖。在圖6所示的流程圖中，與圖5相似的步驟在此不做詳細描述。例如，步驟3002至3014中，計算心臟內部三維空間內心電活動，識別心臟內發生心律失常的位置，以及傳送匯聚能量至發生心律失常的位置，消融目標組織的步驟的詳細描述在此省略。下文將對圖6另外揭示的步驟進行詳細描述。
在一種實施方式中，在步驟3014之后，該方法進一步包括步驟3016。在步驟3016中，在目標位置處監控，與所作用的匯聚能量相關的組織參數。在一種實施方式中，該監控的參數為目標位置處的溫度。該溫度參數通過實時的方式，也即在匯聚能量傳送的過程中，進行監控。通過將目標位置處實時監控的溫度信息反饋回系統，可以在線調整匯聚能量傳送裝置的參數，例如，調整匯聚能量的強度，匯聚能量的作用時間，以及匯聚能量的匯聚區域等，以使得目標位置發生心律失常的組織在匯聚能量的作用下可以被更有效地消融，并對心肌組織造成最小的損傷。在另外一種實施方式中，在該步驟中，也可以同時監控在該目標位置附近組織的溫度，并根據監控的溫度，調整匯聚能量傳送裝置的參數，例如，改變匯聚能量聚焦區域的大小，以避免匯聚能量損傷在目標位置周邊正常的組織。在一種實施方式中，如上文結合圖3所描述的成像裝置132，例如，磁共振成像裝置131可以被用來獲取目標位置或者目標位置鄰近位置的溫度信息。具體而言，該磁共振成像裝置131通過發射特別的掃描序列，以獲取溫度信息。在可替換的實施方式中，也可以不監控目標位置的溫度信息，或者結合監控目標位置的溫度信息，還可以通過非侵入式方式監控目標位置的射頻電流場分布，組織損傷程度，組織彈性等參數，來在線引導，調整，或者優化匯聚能量傳送裝置140，以取得對目標位置的較佳消融。
在步驟3018中，確定該監控或者獲取得的目標位置的組織參數是否滿足預設的標準。在一種實施方式中，該預設的標準為溫度標準，該設定的溫度標準用來確定是否足夠劑量或者數量的能量被傳送到目標位置。如果該監控的目標位置的溫度滿足該預設的標準時，流程轉向步驟3024執行。如果該監控的目標位置的溫度不滿足預設的標準時，流程轉向步驟3022執行。更具體而言，在一種實施方式中，該預先設定的溫度標準包括預定的溫度閾值。在一些實施方式中，在進行組織消融時，有時希望將目標組織的溫度維持在特定的數值或者溫度范圍。當該監控的目標位置的溫度太多或者太低時，可以作相應的調整，以將溫度拉回特定的溫度值或者溫度范圍之內。在另外一些實施方式中，該預先設定的溫度標準為特定溫度所維持的時間，通過將組織在特定溫度維持足夠的時間，可以確保目標組織被可靠地消融。
在步驟3024中，繼續傳送匯聚能量至其他被判定為心律失常的起源位置，直至心臟內所有的發生心律失常的起源位置均被可靠地消融。通過重復執行此步驟，可以將心臟內部三維空間內，所有發生異常電活動的激動地點的組織被終止，或者發生異常電活動傳導路徑的組織被阻隔。在一些實施方式中，在對特定位置的組織進行消融后，在此位置優化而獲得的參數可以被直接，或者經過適度的優化，用來對其他組織進行消融，以加快消融過程。
可以理解，雖然未在圖6中作圖示并進行詳細描述，圖6所示的方法4000在步驟3024之后或者在步驟3024的執行過程中，還可以進一步包括與3016-3022相類似的步驟，通過實時監控目標組織經匯聚能量作用后的相關組織參數，例如，溫度，組織彈性，組織損傷程度，射頻電流場分布等，并根據反饋的參數引導，調整，或者優化匯聚能量的傳送，以取得較佳的治療效果。
圖7所示為本發明揭示的非侵入式心律失常評估方法的一種實施方式的流程圖。在一種實施方式中，圖7所示的方法流程5000可以在對發生心律失常的起源位置的組織進行匯聚能量消融之前進行，以輔助確定待治療對象的心臟是否確實存在異常心電活動的地點。在另外一種實施方式中，圖7所示的方法流程5000也可以在針對目標組織進行匯聚能量消融之后進行，以確定所述的匯聚能量消融過程是否被有效地執行。
在圖7所示的實施方式中，該方法5000可以從步驟5002開始執行。在步驟5002中，提供激勵信號，以激勵心臟在其內部三維空間產生電活動。在一種實施方式中，可以使用圖4所示的激勵裝置232，例如磁共振成像裝置，在體外產生匯聚磁場，并將該產生的匯聚磁場發射到心臟內的特定位置。在激勵匯聚磁場的作用下，產生電信號，該電信號然后在心臟的三維空間內傳播。
在步驟5004中，獲取由于通過激勵磁場而在心臟內部三維空間內產生的電活動所引起的體表電信號。更具體而言，該電信號可以為電位信號，其可以使用如圖2所示的具有多個電極113的傳感組件111來獲得。該電信號獲取裝置還可以結合圖2所示的信號獲取電路116，來對所獲取的電位信號進行處理。例如，該獲取的電信號可以進行信號放大，雜訊濾除，以及數字化處理等操作，以提供處理的電信號供后續的計算。
在步驟5006中，對人體執行圖像掃描，以構建心臟和軀干的三維解剖模型。舉例而言，在此步驟中，可以使用磁共振成像裝置進行圖像掃描以獲得圖像數據，該圖像數據被用來構建心臟和軀干的三維解剖模型。進一步，在一些實施方式中，通過該圖像掃描步驟，還可以確定置放在人體體表處的電極的具體位置。通過該構建的心臟和軀干的三維解剖模型，可以得到代表體表電極和心臟內部產生心電活動的起源位置之間的幾何關系的傳遞矩陣A。
在步驟5008中，計算 于通過激勵磁場而在心臟內部三維空間內產生的電活動。在一種實施方式中，該心臟內部三維空間的心電活動可以通過上文結合圖2所描述的逆問題公式(I)來進行求解。根據公式(1)，該心臟內部三維空間的電活動Y可以基于上述步驟獲得的傳遞矩陣A以及在體表所獲得的電信號X(例如，電位信號)來獲得。
在步驟5012中，判斷上述步驟所計算得到的心臟內部三維空間內產生的電活動是否存在異常電活動。更具體而言，在一種實施方式中，可以通過將上述所計算得到的心臟內部三維空間的心電活動與預先獲得的正常狀態下或者健康狀態下的心臟內部三維空間的心電活動相比較。通過對比，可以確定心臟內部三維空間內是否心律失常的起源位置，例如，產生異常電活動的激動地點，以及可以異常傳導電活動的傳導路徑。在一些實施方式中，還可以將計算得到的心臟內部三維空間內產生的電活動以及心臟在正常狀態下內部三維空間內的電活動圖像顯示在顯示裝置上，以輔助確定發生心律失常的起源位置。如果該步驟5012的判斷結果為真，也即該心臟內部的三維空間存有異常電活動的地點或者傳導路徑，該方法流程轉向步驟5014執行。如果該步驟5012的判斷結果為假，也即，該心臟內部的三維空間不存在異常電活動地點或者傳導路徑，該方法流程轉向結束。
在步驟5014中，以非侵入方式傳送匯聚能量至被確定為發生心律失常的起源位置處。在一些實施方式中，可以使用高強度聚焦超聲裝置在體外產生高強度聚焦超聲，并將高強度聚焦超聲發射到確定為發生心律失常的起源位置處。在傳送該高強度聚焦超聲的過程中，可以通過顯示裝置顯示該被識別出為發生心律失常的起源位置，以及在該起源位置附近的區域的圖像，以用于精確地將高強度聚焦超聲引導至起源位置處。可以理解，在該高強度聚焦超聲的作用下，目標位置的組織的溫度會升高，當溫度上升到一定程度時，熱效應或者空化效應會導致組織的不可逆性凝固性壞死，從而達成對組織的超聲消融。在其他實施方式中，也可以使用諸如，射頻能量，微波能量，以及激光能量在內的其他形式的能量，對目標組織進行消融。在一些實施方式中，該匯聚能量的傳送可以通過磁共振成像裝置或者計算機斷層掃描成像裝置進行引導。進一步，為了使匯聚能量通過最佳路徑從體外傳送到心臟，在規劃匯聚能量的傳送路徑時，可以考慮人體內一些重要的組織或者結構(例如血管等)，以避免對這些組織造成不必要的損傷。
如上所述，本發明提供的心律失常治療系統，通過逆問題計算確定發生心律失常的起源位置，并通過匯聚能量傳送裝置在體外產生匯聚能量，并將匯聚能量匯聚到發生心律失常的起源位置，以對起源位置處的心肌組織進行消融。由于確定心律失常的起源位置的過程以及治療心律失常的起源位置的過程均為非侵入式，因此可以減少醫用導管等耗材的使用，減少浪費，節約成本；同時，非侵入式地治療可以減輕患者的不舒適度以及減輕患者所遭受的疼痛，并可以消除侵入式所帶來的感染問題，以及不需要較長時間的住院治療。此外，本發明提供的心律失常治療系統還實時監控進行匯聚能量消融地點的與所傳送的匯聚能量相關的組織參數，并根據反饋的參數引導，調整或者優化匯聚能量的傳送，以使得心律失常的治療更準確高效，并對正常的心肌組織造成最小的損傷。進一步，本發明提供的心律失常評估系統還可以通過以非侵入式方式激勵心臟產生電信號，以此輔助確定在進行匯聚能量消融之前心臟是否存在異常的電活動，或者輔助評估針對心律失常的起源位置處的心肌組織所作的匯聚能量消融是否確實有效。
雖然結合特定的實施方式對本發明進行了說明，但本領域的技術人員可以理解，對本發明可以作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于涵蓋在本發明真正構思和范圍內的所有這 些修改和變型。
權利要求
1.一種非侵入式心律失常治療系統，該心律失常治療系統被配置成通過成像裝置對待治療的對象進行成像，以構建出該待治療的對象的心臟和軀干的三維解剖模型，該心律失常治療系統還被配置成通過匯聚能量傳送裝置傳送匯聚能量給該待治療的對象，其特征在于:該非侵入式心律失常治療系統包括處理裝置，該處理裝置包括:體表電信號獲取模塊，電活動計算模塊，以及心律失常確定模塊；其中，該體表電信號獲取模塊被配置成獲取通過置放于體表若干位置處的若干電極所檢測到的體表電信號；該電活動計算模塊被配置成基于該獲取的體表電信號和構建的心臟和軀干的三維解剖模型，通過逆問題計算出該心臟內部三維空間的電活動；該心律失常確定模塊被配置成至少基于該計算得到的心臟內部三維空間的電活動確定至少一個心律失常的起源位置，以通過該匯聚能量傳送裝置傳送匯聚能量至該確定的至少一個心律失常的起源位置，并用于消融該心律失常的起源位置處的心肌組織。
2.如權利要求1所述的非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該處理裝置進一步包括圖像處理模塊和路徑計劃模塊；其中，該圖像處理模塊被配置成將該確定的至少一個心律失常的起源位置的圖像以及該起源位置周圍特定區域的圖像顯示在三維的心臟圖像上；該路徑計劃模塊被配置成至少基于該三維心臟和軀干模型以及熱計算模型計劃用于該匯聚能量傳送的路徑；該路徑計劃模塊還被配置成根據該治療的對象的重要組織修改該計劃的路徑。
3.如權利要求1所述的非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該心律失常治療系統進一步包括非侵入式組織參數監控裝置，該非侵入式組織參數監控裝置被配置成監控該確定的至少一個心律失常的起源位置的組織參數；其中，該處理裝置進一步包括組織參數分析模塊，該組織參數分析模塊被配置成確定該監控的起源位置的組織參數是否滿足預定的標準，該組織參數分析模塊進一步被配置成根據該組織參數分析模塊的分析結果發送控制信號給該匯聚能量傳送裝置，以改變該匯聚能量傳送裝置傳送給該確定的至少一個心律失常的起源位置的匯聚能量。
4.如權利要求1所述的非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該組織參數可以選自下面的群組中的一種:組 織溫度，組織彈性，組織損傷程度，射頻電流場分布。
5.如權利要求3所述的非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該成像裝置為磁共振成像裝置，該磁共振成像裝置還被用于以非侵入方式監控該起源位置處的組織參數。
6.如權利要求1所述的非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該成像裝置為磁共振成像裝置，該磁共振成像裝置還被配置成在體外產生匯聚磁場，并將該在體外產生的匯聚磁場匯聚到心臟的特定位置，以激勵心臟產生電活動；該處理裝置進一步包括治療功效評估模塊，該治療功效評估模塊被配置成判斷該激勵產生的電活動是否滿足預設的標準，以確定該至少一個心律失常的起源位置是否已通過匯聚能量被有效地消融。
7.一種非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該心律失常治療系統包括:成像裝置，處理裝置，以及匯聚能量傳送裝置，該成像裝置用于對待治療的對象進行成像，以重構出該待治療的對象的心臟和軀干三維模型，該處理裝置包括:體表電信號獲取模塊，電活動計算模塊，以及心律失常確定模塊；其中，該體表電信號獲取模塊被配置成獲取通過置放于體表若干位置處的若干電極所檢測到的體表電信號；該電活動計算模塊被配置成基于該獲取的體表電信號和三維心臟和軀干模型，通過逆問題計算出該心臟內部三維空間的電活動；該心律失常確定模塊被配置成至少基于該計算得到的心臟內部三維空間的電活動確定至少一個心律失常的起源位置；該匯聚能量傳送裝置被配置成傳送匯聚能量給該確定的至少一個心律失常的起源位置，以消融該至少一個心律失常的起源位置處的心肌組織。
8.如權利要求7所述的非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該匯聚能量傳送裝置被配置成在該待治療的對象的體外產生高強度聚焦超聲能量，并透過人體組織將該產生的高強度聚焦超聲能量匯聚至該確定的至少一個心律失常的起源位置，以在該起源位置形成損傷灶。
9.如權利要求7所述的非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該匯聚能量傳送裝置被配置成在該待治療的對象的體外產生射頻匯聚能量，并透過人體組織將該產生的射頻匯聚能量匯聚至該確定的至少一個心律失常的起源位置，以在該起源位置形成損傷灶。
10.如權利要求7所述的非侵入式心律失常治療系統，其特征在于:該成像裝置可以選自下面的群組中的一種:磁共振成像裝置，計算機斷層掃描成像裝置，超聲成像裝置，正電子放射斷層掃描成像裝置，以及X射線透視掃描成像裝置。
11.一種非侵入式心律失常評估系統，其特征在于:該非侵入式評估裝置包括磁共振成像裝置，體表電信號獲取裝置，以及心律失常評估模塊；該磁共振成像裝置被配置成在體外產生匯聚磁場，并將匯聚磁場匯聚到心臟的特定位置，以激勵心臟產生電激勵信號；該體表電信號被配置成獲取由該電激勵信號產生的體表電信號；該磁共振成像裝置并被配置成通過磁共振成像得到三維心臟和軀干模型；該心律失常評估模塊至少基于該獲取的體表電信號以及三維心臟和軀干模型，通過逆問題計算出該心臟內部三維空間的電活動，該心律失常評估模塊還被配置成至少根據該計算出的心臟內部三維空間的電活動判斷心臟是否存有導致心律失常的異常電信號位置。
12.如權利要求11所述的非侵入式心律失常評估系統，其特征在于:該心律失常評估模塊還接收心臟在正常狀況下所獲得的正常狀態心臟電活動，該心律失常評估模塊通過將該計算獲得的心臟內部三維空間的電活動與該正常狀態心臟電活動相比較，以確定該心臟是否存有導致心律失常的異常電信號位置。
13.如權利要求11所述的非侵入式心律失常評估系統，其特征在于:該非侵入式心律失常評估系統被配置成在將匯聚能量匯聚到發生心律失常的起源位置之前，輔助確定導致心律失常的異常電信號位置。
14.如權利要求11所述的非侵入式心律失常評估系統，其特征在于:該非侵入式心律失常評估系統被配置成在將匯聚能量匯聚到發生心律失常的起源位置進行心肌組織的匯聚能量消融之后， 輔助確定導致心律失常的異常電信號位置的心肌組織是否被有效的消融。
全文摘要
本發明揭示的心律失常治療系統包括成像裝置，處理裝置，以及匯聚能量傳送裝置。該成像裝置用于對待治療的對象進行成像，以構建出該待治療的對象的心臟和軀干三維模型。該處理裝置包括體表電信號獲取模塊，電活動計算模塊，以及心律失常確定模塊。該體表電信號獲取模塊獲取通過置放于體表若干位置處的若干電極所檢測到的體表電信號。該電活動計算模塊基于該獲取的體表電信號和三維心臟和軀干模型，通過逆問題計算出該心臟內部三維空間的電活動。該心律失常確定模塊至少基于該計算得到的心臟內部三維空間的電活動確定至少一個心律失常的起源位置。該匯聚能量傳送裝置傳送匯聚能量給該確定的起源位置，以消融該起源位置處的心肌組織。
文檔編號A61B5/0402GK103202727SQ201210008379
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者韓曉東, 陳耀, 高衛華, 薛求真, 張 育, 朱鵬 申請人:通用電氣公司