心内膜电生理标测导航技术中电场的有限元分析

摘要

心房纤颤(房颤)是常见的复杂性心律失常病症之一,近年来,导管射频消融术因其治疗房颤效果良好且安全性高,而被医学界所认可。为解决国外基于电场定位原理所开发的标测消融系统,成本高、导管复杂的现状,课题组拟开发一套利用普通导管来进行电场定位消融的技术装备,以使成本大幅降低。本论文主要是就普通导管进行标测时,须根据标测区域电场分布情况来进行定位计算等问题进行研究工作,以提高消融手术的精确性和成功率。
　　 本文采用有限元方法对人体胸腔电场进行仿真分析,进而通过动物实验进行了验证,并对模型的建立、有限元分析、标测信号处理及动物实验等进行了研究。主要内容包括:
　　 1)根据本课题所研究的经胸电场分布的数学物理模型的特点,采用有限元方法对目标电场分布进行仿真分析,并对其数学原理进行了分析。
　　 2)按有限元分析的过程,首先由人体断面图像建立了用于仿真分析的人体几何模型。在保证仿真分析的精确性和计算效率的前提下,基于仿真分析结果,实验中将对标测区域电场分布影响较大的组织器官进行建模,并对模型各个组织进行了不同的简化。在对比了各电场有限元分析软件对于本项研究求解效果的基础上,最终选用ANSYS软件来进行经胸三维电场的有限元分析。
　　 3)为研究动态定位伪差的补偿方法,在胸腔电场模拟装置平台上进行了模拟标测过程中定位信号受到呼吸、心跳干扰情况下的实验;同时,针对本课题中标测信号的特点制定了信号处理流程,消除了动态伪差对定位信号的影响,并通过对模拟实验验证了此处理流程的准确性。
　　 4)通过动物实验对仿真分析结果进行验证。由实验数据得到动物心腔内电场分布,然后分析动物实验结果与仿真分析结果之间的差异及产生原因,并以实验结果修正仿真分析结果。基于对三维经胸电场分布的研究结果,针对目前静态伪差补偿方法的特点,提出用于普通导管标测导航系统静态定位伪差补偿的新方法。