JP2004511271A - MRI ablation catheter - Google Patents
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Abstract
MRI適合材料から作られている少なくとも1個の電極が遠位端部アセンブリ上に支持されている、各々がMRI適合材料から作られているシャフトおよび前記遠位端部アセンブリと、電極に接続されていて電極からシャフトの近位端まで伸びているMRI適合材料から作られている少なくとも1本のMRI適合性ワイヤとを含んでいる、MRIシステムに適合するアブレーションカテーテル。At least one electrode made of an MRI compatible material is supported on the distal end assembly, a shaft and the distal end assembly each made of an MRI compatible material and connected to the electrode. An ablation catheter compatible with the MRI system, comprising: at least one MRI compatible wire made of an MRI compatible material extending from the electrode to a proximal end of the shaft.
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本出願は、米国特許法第119条に基づいて、これによりその全体が参照してここに組み込まれる2000年5月12日に提出された米国仮特許出願番号第60/204,419号からの優先権を主張する。
本発明は、磁気共鳴イメージングによって誘導できるアブレーションカテーテルに関する。
【0002】
【従来の技術】
1982年に最初に記載されて以降、カテーテルアブレーションは高度な実験的な技術から房室結節回帰性頻拍、ウォルフ・パーキンソン・ホワイト症候群および限局性心房頻拍を含む大多数の上室性不整脈に対する第一線療法としての現在の役割を獲得するまでに発展してきた。より最近には、高周波カテーテルアブレーションに対する臨床適応は、単一病巣のアブレーションよりむしろ複数の直線的に並んだ病変を正確に位置決めすることを必要とするより複雑な不整脈を含むまでに拡張されてきた。そのためにはエネルギー送達に適した部位を同定するために詳細なマッピングが必要とされる副伝導経路および房室結節回帰性頻拍のカテーテルアブレーションとは対照的に、例えば心房粗動および心房細動をカテーテルアブレーションするための部位はほぼ完全に解剖学的構造に基づいて同定される。従って、厳密に解剖学的考察に基づいてカテーテルアブレーション病変の位置決めをガイドし、さらに連続性の線形病変の位置および存在を確認するための代替アプローチの開発は正当化される。
【0003】
磁気共鳴イメージング(MRI)法は、治療インターベンションを誘導およびモニタリングするための他のイメージング様式より優れている下記を含む幾つかの特別な実際的長所を提供するので、X線蛍光透視法に代えて使用できる可能性がある:1)詳細な心臓内の解剖学的情報を使用するリアルタイムのカテーテルの位置決め、2)心臓房室の高速高分解能三次元可視化、3)治療中の心房機能および血流動態を評価するための高分解能機能的心房イメージング、4)治療中のリアルタイムの空間的および時間的な病変モニタリング能力、および5)患者および医師の放射線被爆の排除。しかしこれまで、心臓内のアブレーション療法を誘導するためのMRIの使用可能性を評価した研究はなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上室性頻拍、心室性頻拍、心房粗動、心房細動およびその他の不整脈の治療と結び付けてアブレーションおよび/またはマッピングカテーテルを誘導するための改良された方法および装置を提供することである。
本発明の目的は、また、MRIトラッキングおよびガイディングシステムと一緒に使用できるアブレーションカテーテルを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの実施形態では、患者の体内にあるコンポーネント上で、MRIトラッキングおよびガイディングシステムと接触するカテーテルのコンポーネントのための非鉄または非磁性材料から構成される、MRIと共に使用するためのアブレーションカテーテルが提供される。(b)ではアーチファクトの証拠がなく、カテーテルチップは右室において明瞭に可視化されていることに注目されたい。第1フレーム(a)から始まって、カテーテルは頸静脈シースを通して上大静脈内へ前進させられる。カテーテルはその後右心房内へ進められ(b−c)、180°回転され(d)、下大静脈(IVC)内に向けて下方へ進められる。最終フレーム(f)では、カテーテルはカテーテルの位置決めの標的部位であるRAの側壁へ引っ込められた。電極−組織接触面が明瞭に可視化されていることに注目されたい(フレームf)。カテーテルは、そうでなければ、従来型デザインで、固定カーブ形または操縦型のいずれであってもよい。該カテーテルは、同様に非磁性構造の使用を必要とするコンピュータ断層撮影(CT)と一緒に使用することができる。好ましい材料は下記に示すが、他の非磁性材料を使用することもできる。
【0006】
【発明の実施の形態】
概観および紹介のために、図10はスナップ式遠位端部アセンブリ34を装備した操縦可能なアブレーションカテーテル20を図示している。カテーテル20は、コントロールハンドル24から電線26が近位コネクタ28まで伸びているコントロールハンドル24を含んでいる。カテーテルは、その遠位端へ従来方法により接続された比較的に可撓性の遠位セグメントすなわちチップストック32を有する可撓性の細長いシャフト30を備えている。シャフト30およびチップストック32は、患者の脈管構造を通って従来の方法で治療予定部位へ前進させることが意図されている。カテーテルは、好ましくは、カテーテルを心臓内の室へ大腿静脈を通して前進させることができるように、約4.5〜7cm伸長するチップストック32を用いて心臓アブレーション法に使用するためにおよそ115cmの全長を有している。一方、コントロールハンドル24は、患者の体外に置かれたままで、図11に示されている操作者35により操作される。実施すべき手技、カテーテルが経皮的に導入される場所、および予測経路に沿ってシャフト30が操作されなければならない予測経路に基づいて、異なったシャフト30およびチップストック32の長さを選択することができる。好ましくは、シャフト30およびチップストック32はポリウレタン製チューブから作られており、シャフト30は剛性を増強させてシャフトへより大きな柱強度および回転強度を付与するためにチューブ内にウーブンダクロンブレードを含んでいる。ウーブンダクロン製品は1960年代以降利用可能になっている。例えば、ウーブンダクロン製品の1つのタイプは、C・R・バード社(C.R. Bard Inc.)グレンズフォールズ事業部からカタログ型番号200150 4Fとして市販で入手できる。
【0007】
電線26は、複数の電極、温度センサ、カテーテル20内に含むことのできるその他の電気装置または上記のいずれかの組み合わせからの銅もしくは銅合金の電導性リード線を含んでいる。電線26は、コネクタ28を通して直接に、または介在する患者用ケーブル29(先が切断して図示されている)を通して心電図(ECG)モニタリング装置および高周波(RF)エネルギー源のような電子部品へ電気信号を提供する。
【0008】
コントロールハンドル24上のノブ36は、コントロールハンドル24内のスライドブロック(図示されていない)をシャフト30の近位端22から離れさせるために、操作者35がハンドルに対して回転させることができる(図11)。チップストック32およびシャフト30内にスライド式で収容される操縦用ワイヤ38(15A参照)は、スライドブロックに操縦用ワイヤ38の近位端で固定されている。操縦用ワイヤ38は、例えば矢印Aの方向へノブ36を回転させることにより近位へ引っ張られる(図11)。これとは逆に、ノブ36を反対方向へ回転させた結果として、スライドブロックがシャフト30の近位端22へ移動すると、操縦用ワイヤ38は遠位方向へ前進する。コントロールハンドル24は、その開示を参照して、完全にここに記載されているかのようにここに組み込まれる1995年8月23日に出願されたBowdenらに付与された米国特許出願第08/518,521号に記載されているコントロールハンドルであってよい。
【0009】
下記においてより完全に説明するように、操縦用ワイヤ38は、スライドブロックからシャフト30を通過して、操縦用ワイヤ38が固定されている遠位端部アセンブリ34まで遠位方向に伸びている。操縦用ワイヤ38は遠位端部アセンブリ34に固定されるので、操縦用ワイヤ38上への近位方向引張力は、チップストック32が単一平面において図13に示されているようにチップストック32の長さおよび圧縮強度によって決定される曲率半径で偏向することを引き起こす。曲率半径は約2〜4.5cmの範囲内であってよい。操縦用ワイヤ38は、チップストック32が偏向するのを惹起するチップストック32の圧縮強度を克服するために十分な引張強度を有していなければならない。ノブ36を矢印Aとは反対方向に回転させると、チップストック上への圧縮力が解除されてカテーテルチップがその偏向していない状態へ戻ることが引き起こされる。好ましい実施形態では、操縦用ワイヤ38は、約15.5ポンドの引張強度を有するステンレススチール製ワイヤである。
【0010】
操縦用ワイヤ38は、好ましくはカテーテル20の長手方向の軸に対して偏心的に誘導され、さらにより好ましくはチップストック32内で偏心的に誘導される(図15Aおよび17を参照)。従って、チップストック32は、チップストック32内の操縦用ワイヤ38のいずれかの側での肉厚差により既知の平面での偏向を支持する。コントロールハンドル24の全体には、操作者35が患者の脈管構造を通してシャフト30を操作するためにトルクをかけることができる。追加の操縦用ワイヤを用意することができ、さらに上記の米国特許出願第08/518,521号に記載されている方法で曲率半径調節手段を用意することもできる。操縦用ワイヤは、好ましくはナイロン(Spectra)製ケーブルである。
【0011】
図14は、操縦用カテーテルの実施形態である。操縦性の特徴を有するカテーテルのまた別の構造は本発明の範囲内である。例えば、これによりその全体を参照してここに組み込まれる1995年1月24日に発行されたDebbie Stevens−Wrightらに付与された米国特許第5,383,852号の中に図示され、記載されている操縦可能なカテーテルは、MRI適合材料を使用して実行できる。
【0012】
図14では、シャフト30は、例えば遠位端部アセンブリ34(図17a)のすぐ近位で剛性化素子として役立つ非鉄もしくは非磁性ハイポチューブ37(hypotube)をシャフト30の遠位端で含むように変更されている。従って、ノブ36の回転がチップストック32の最も遠位部分32b(図13)を概して直線状にしたまま、チップストック32の偏向を惹起する。ハイポチューブ37を含まないチップストック32の近位部分32a(図13)は、その長さおよび圧縮強度に基づく所定の曲率半径を取る。チューブすなわち補強部材37は、好ましくはカテーテル20に沿って約1〜3cm伸びており、操縦用ワイヤ38、遠位端部アセンブリ34、またはチップストックの最も遠位で使用される部分32bに固定することができる。ハイポチューブ37の代わりに補強ワイヤもしくは類似の剛性化素子を使用することができる。
【0013】
ノブ36は、好ましくはノブがそのニュートラル位置(操縦用ワイヤ38に力が全く適用されていない位置)から回転させられていることを示すインジケータ39(図11)を含んでいる。これは、操縦用ワイヤ38に引張力が適用されており、チップストック32が偏向していることを意味する。インジケータ39は、例えばスライドブロックがシャフト30の近位端22に近い位置にあるときにのみコントロールハンドル24における開口部を通して視認できるノブ36の上縁に貼付されたタブであってよい。この状態では、タブは視認することができ、操縦用ワイヤ38に引張力が適用されていないことを示している。ニュートラル位置からノブ36を回転させると、インジケータ39は開口部のレジストリから外れて移動し、これは操作者に操縦用ワイヤ38に引張力が適用されていることを示す。インジケータ39およびノブ36は、好ましくはコントロールハンドル24の残りの部分の色と異なる色を有するプラスチック材料から成形される。
【0014】
ここで図14をみると、遠位端部アセンブリ34の分解組み立て透視図が示されている。遠位端部アセンブリ34は、チップストック32の遠位端部34に受け入れられるように適合する近位部分41、およびコア40の遠位端で圧縮性のヘッド42を有するコア40を備えている。圧縮性のヘッド42にはアンカータブ47a、47bが含まれている。コア40は、コア40が中空非磁性(例、金)アブレーション電極46(図15a)の開口部45内に受け入れられるようにアンカータブ47a、47bが相互に向かって弾性的に屈曲することを許容する、コア40の遠位面から近位方向へ伸びる縦長スロット44を有している。アブレーション電極46内へのコア40の持続的挿入は、アンカータブ47a、47bがアブレーション電極46内の溝48(図15a)にスナップしてはまることを引き起こし、これでコア40およびアブレーション電極46が共にロックされる。公差制御またはその他のデザイン上の考察により、ヘッド42はコアおよびアブレーション電極が共にスナップしてはまった後でさえ、2つのコンポーネントが互いに噛合っている限り、部分的に圧縮された状態のままで留まることができる。圧縮性のヘッド42には、アンカータブ47a、47bを共にカム作用させ、それによってヘッド42を縮小輪郭に圧縮することによってアブレーション電極46の開口部内へのコア40の挿入を容易にする面取り前縁50を含んでいる。溝48は、アンカータブ47a、47bがいったん溝48内にスナップ式ではまると(図15A)、コア40がアブレーション電極46から抜けるのを防止するショルダー51(図15a)を溝48の近位縁に有している。
【0015】
あるいはまた、コア40およびアブレーション電極46は、ラチェット・歯止め装置またはポリカーボネートまたはULTEM(登録商標)などの本質的に圧縮性のプラスチックから作られた、アブレーション電極46における溝48と噛合うように成形された概して環状の突起部を含むことができる。例えば、環状突起部はコア40のいずれかの側で約1〜3ミル(0.0254〜0.0762mm)突き出していてよく、アブレーション電極46における溝48は非圧縮状態で環状突起部を受け入れられるようなサイズであってよい。1つの実施形態では、これらの代替構成において重要なことは、コア40およびアブレーション電極46がスナップ作用を介して互いに噛合うことだけである。
【0016】
コア40は、好ましくはゼネラルエレクトリック社(General Electric Company)ピッツフィールド、マサチューセッツ州のGEプラスチック事業部によって製造されるULTEM(登録商標)ポリエーテルイミド 1000樹脂などの低い温度係数を有する非磁性材料から製造されている。低い温度係数の材料は、アブレーション電極46とチップストック32との間の断熱を提供し、好ましくは、コア40はアブレーション電極より低い熱質量を有する。チップストック32とアブレーション電極46との間のコア40の備えは、単一カテーテルを与えられた手技のために使用できること、または多分(いったん滅菌して)その後の手技で再使用することをより良好に保証するアブレーション手技中のカテーテル破損の可能性を低下させる。キャップ電極46およびチップストック32の遠位端部34は、いったんコア40がその近位端41と圧縮性のヘッド42の間に配置された細いエポキシビーズによって、またはコア40上の環状リングによって遠位端部34に取り付けられると、互いに間隔をあけることができる。さらに、チップストック32のために、ポリウレタンなどの予測アブレーション温度より有意に低い溶融温度を有する材料を含む広範囲の材料を選択することができる。
【0017】
さらに図14および15Aを参照すると、遠位端部アセンブリ34は好ましくは操縦用ワイヤ38のためのアンカーとして機能し、さらに好ましくは温度センサ54を収容する。コア40は、中央ルーメン94と、アブレーション電極46および温度センサ54の各々からの非磁性ワイヤ52、56をコネクタ28(図10)へ通すための数本の軸外ルーメン98とを含んでいる。温度センサ54は、好ましくはサーミスタであり、アブレーション電極遠位端から約4〜7ミル(0.1016〜0.1778mm)のアブレーション電極46における空洞96内に配置することができる。例えばマサチューセッツ州メドフォード所在のトラコン社(Tra−Con, Inc.)によって製造されたTRA−BOND FDA−2エポキシのようなポッティングコンパウンド102は、下記で詳述するように遠位端部アセンブリ34全体に剛性を加えることができる。
【0018】
図15Aでは、チップストック32の遠位端34に中心内腔62が見えている。中心内腔62はコア40の近位端に適合する大きさにされている。チップストック32は、操縦用ワイヤ38および周囲のテフロン(登録商標)製シース104(図15A〜18)、温度センサ導線56(例えば、銅/コンスタンチンから作られている)、および遠位端部アセンブリ34からのベリリウム銅導線52を受けいれるためのルーメン70を規定している。チップストック32に沿って間隔をあけた関係で取り付けられているのは、心臓内ECG記録、マッピング、刺激またはアブレーションに合わせたサイズであってよいリング電極72a、72b、および72cである。各リング電極72は、リング電極の近位縁から遠位縁までチップストック32に沿って長手方向に約0.5〜4mm伸びることができる。リング電極72は、チップストック32の側面でルーメン70内へ各開口部76a〜cを通って伸びているベリリウム銅導線74a、74bおよび74cを介して適切なコンポーネントに電気接続されている。
【0019】
リング電極72は、金で作られていて約1〜5mmの範囲内で間隔をあけていてよく、チップストック32に沿って遠位端部アセンブリ34の遠位端部から近位方向へ60mm以上伸びることができる。例えば、リング電極74aはシャフト30の遠位端64から2mmであってよく、リング電極74bはリング電極74aの近位縁から5mm間隔をあけていてよく、さらにリング電極74cはリング電極74bの近位縁から2mm間隔をあけていてよい。
【0020】
チップストック32は、好ましくは超音波溶接(図15B)によってシャフト30の遠位端およびチップストック32の近位端で相補的にテーパ付けされて重複している領域に沿って、従来の方法でシャフト30の遠位端部に接続されている。
【0021】
チップストック32のルーメン70およびシャフト30の貫通ルーメン78は相互に連絡している。ルーメン70は、好ましくはチップストック32の長手方向の軸に対して偏心的に配置されている。従って、操縦用ワイヤ38に適用された近位方向に向かう力は、チップストック32が予測可能な単一平面で偏向する傾向を惹起する。同様に、偏心性ルーメン70はチップストック32およびシャフト30の結合部の近くで接合面80(図15b)を作り出す。好ましい実施形態では、非磁性補強スプリング84(例、真鍮製)がシャフト30の近位端22から接合面80まで伸びている。図15bに示されているようなまた別の実施形態では、非磁性補強チューブ86を補強スプリング84の遠位端88と接合面80との間に介在させることができる。
【0022】
ここで図14および16を参照すると、コア40は、ショルダー51のすぐ遠位で、溝48内に圧縮性のヘッド42のアンカータブ47a、47bをスナップしてはめることにより、アブレーション電極46に互いに噛合わされる(図15a)。アンカータブ47a、47bはショルダ51を超えて引き出すことはできない。さらに、操縦用ケーブル38は、コア40内の軸外ルーメン98の2本を通ってループ状になり、コイルスプリング100を通過するように示されている。これは、好ましい実施形態において圧力低減メカニズムとして機能し、操縦用ワイヤ38に引っ張り力が適用されると、操縦用ワイヤがコア40の遠位面内へ切り込むことを惹起するいわゆる「チーズナイフ」作用を緩和または除去する。コイルスプリング100は、操縦用ワイヤ38に適用されるであろう引張力をスプリングのコイル全体に分散させることによって操縦用ワイヤ39がコアをスライスするのを防止する。図15Aおよび16を比較すると、操縦用ワイヤ38は、コア40においてルーメン98の1つを通って遠位方向へ伸びているのが見られる。機能するためには、38は、ルーメン98の1つを通り抜け、操縦を提供し、すなわち、ループ接合部においてスプリング100を通り抜け、ルーメン98のもう1つを通り抜け、好ましくは、操縦用ワイヤのためのアンカーを形成するためにコア40が自身を巻き付ける、コア40の近位端の点へと通り抜けなければならない。好ましくは、操縦用ワイヤ38は自身を少なくとも2回巻き付ける。好ましい結果は、操縦用ワイヤ38がルーメン98の1つ、スプリング100およびさらにルーメン98のもう1つを部分的に戻って通り抜けるように配列され、操縦用ワイヤがスプリング100にハンダ付けされている場合にも観察されている。
【0023】
図18は、コントロールハンドル24を介して操縦用ワイヤ38に適用することのできる引張力をチップストック32内で偏心的に方向付けるように惹起するチップストック32における偏心性ルーメン70を示している。偏心性ルーメン70は操縦用ワイヤ38の一方の側で低肉厚ルーメン壁を提供する。さらに、操縦用ワイヤ38が固定される軸外ルーメン98は、チップストック32がシャフト30の遠位端を確実に操縦するために予測可能な平面において繰り返し偏向することをより良好に保証する。
【0024】
図17Aでは、シャフト30はチップストック遠位部分32b内にハイポチューブ37を含んでいる。ハイポチューブ37は引張力が適用されたときでさえ、カテーテルの遠位端が概して直線状の形状を維持するようにする(図4参照)。
【0025】
図17は、シャフト30を通して切り取られた断面図であり、操縦用ワイヤ38、複数の導線56、導線52、およびリング電極72から補強スプリング84内を近位方向へコントロールハンドル24に向かって伸びている複数の導線74を示している。
【0026】
遠位端部アセンブリ24の組み立ては下記の通りである。プラスチック製コア40は、好ましくは射出成形される。アブレーション電極46は、それと共に使用されるカテーテルの大きさに望ましい全体容積を有するように機械加工される。その機械加工は、好ましくは一般にアブレーション電極46をくり抜くための第1ドリルビット、その後に空洞96を規定し、最後に例えば機械加工の分野の当業者に理解されているような円弧補間によってキーカッタを使用して溝48を形成するための第2の小さいビットを選択できる機械を使用してコンピュータ制御下で実施される。
【0027】
導線52は、好ましくは投げ縄のように巻かれ、アブレーション電極46に抵抗溶接される。次に、例えばどちらもマサチューセッツ州カントンに所在するエマーソン・アンド・カミング・コンポジット・マテリアルズ社(Emerson & Cuming Composite Materials, Inc.)によって製造されている、好ましくは触媒24LVと混合されたSTYCAST(登録商標) 2850FTエポキシエンキャプシュラントのような熱伝導性ではあるが導電性ではないエポキシが中心ルーメン96内に挿入され、その中に温度センサ54が接着される。アブレーション電極46および温度センサ54からの導線52および56は、アブレーション電極46に付着される前もしくは後のいずれかに各々ルーメン98、94を通されている。
【0028】
操縦用ワイヤ38は、コア内のルーメンをU形で通すことによってコアへ取り付けられる。特に、操縦用ワイヤ38は、軸外ルーメン98の1つ、コイルスプリング100、およびその後はもう1つの軸外ルーメン98を通される。操縦用ワイヤは、その固定を完成させるためにそれ自体で巻き付けることのできる場所であるコア40の近位の点まで伸びていてもよいか、またはルーメン98の1つの中でU形に屈曲した後、またその代わりにコイルスプリング100へハンダ付けされた、またはブレーズ溶接された後に終了してもよい。好ましくは、テフロン(登録商標)コーティングの操縦用ワイヤ38が選択され、コア40およびコントロールハンドル24に固定されている操縦用ワイヤ38の部分は好ましくはテフロン(登録商標)が剥離される。テフロン(登録商標)は接着するのが困難であり、露出した操縦用ケーブルを固定するために取り除かれる。また別には、操縦用ワイヤを移動させるときにルーメン70、78の壁によって付与される摩擦力を減少させ、操縦用ワイヤを電気的に絶縁するために、テフロン(登録商標)などの潤滑性スリーブを操縦用ワイヤ38に接着させることもできる。第2操縦用ワイヤ38Aを中心ルーメン94の反対側に配置されたルーメン98に通すこともできる。
【0029】
導線52、温度センサ54、および操縦用ワイヤ38が適切に取り付けられた後、アブレーション電極46に、例えばFDA−2エポキシなどのポッティングコンパウンド102を充填し、コアおよびアブレーション電極を上記に記載した方法で共にスナップはめすることができる。コア40およびアブレーション電極46のスナップ作用はどちらも耳に聞こえ、触知できる。さらに、操縦用ワイヤ、サーミスタワイヤ、およびアブレーション電極は、アブレーションカテーテルを作製する他の既知の方法とは相違していかなるねじり作用をも伴わずに受け入れられる。さらに、ポッティングコンパウンド102は、操縦用ワイヤ38をアブレーション電極46から電気的および熱的に絶縁する。
【0030】
次に、操縦用ワイヤ38、複数の導線56および導線52は、カテーテル20上に遠位端部アセンブリ34を組み立てるためにルーメン70および貫通ルーメン78を経由してコントロールハンドル24へ通すことができる。コア40の近位端は、チップストック32の遠位端で中心ルーメン62内へ挿入する前にエポキシを用いて被覆することができる。細いエポキシビーズ(図示されていない)は、遠位端部アセンブリ34がカテーテル20に取り付けられたときに、キャップ電極46とチップストック32の遠位端部64との間隔をあけることができる、またはコア40はコアが遠位端部内へ挿入されたときに、アブレーション電極46と遠位端部64との間隔をあける環状リングを含むことができる。組み立ては、操縦用ワイヤ38をスライドブロックに、そして導線52、56および74をワイヤ26のそれぞれに取り付けることによって完成される。
【0031】
上記のタイプのカテーテルを使用して、1)心臓高周波熱療法の誘導、送達、およびモニタリングを実施できる新規のMRアブレーションシステムを開発し、特徴付けるため、2)高周波誘発性熱傷害後の心臓組織における時間的および空間的MR信号変化を定量するため、および3)MR病変サイズと死後病変サイズおよび細胞死の定量的組織学的マーカーとを相関させるために一連の実験を実施した。
【0032】
方法
磁気共鳴イメージングシステム
実験は、標準心臓位相配列コイルを使用して短時間1.5Tクローズドボア・リアルタイム・インタラクティブ心臓MRIシステム(Signa LX、ゼネラル・エレクトリック・メディカル・システムズ社(General Electric Medical Systems, ミルウォーキー、ワイオミング州)製)で実施した。この新規システムは、カテーテル挿入および操作のために鼠径部もしくは頸部への直接アクセスを許容しながら、迅速なデータ収集、データ転送、画像再構成およびスライス画像のリアルタイム・インタラクティブ制御およびディスプレイを提供することによって、スタティック走査プロトコルに基づく従来型MRシステムの限界を克服する。リアルタイム・ハードウエアプラットフォームは、従来型走査装置に追加できるワークステーションおよびバスアダプタから構成される。このシステムの詳細については他の場所で記載されている(Yang PC, Kerr AB, Liu AC, Liang DH, Hardy C, Meyer CH, Macovski A, Pauly JM, Hu BSの”New real−time interactive cardiac magnetic resonance imaging system complements echocardiography(リアルタイム・インタラクティブ心臓磁気共鳴イメージングシステムは心エコー法を補完する)”, J Am Coll Cardiol 1998;32(7):2049−56;およびKerr AB, Pauly JM, Hu BSら, ”Real−time interactive MRI on a conventional scanner(従来型走査装置上のリアルタイム・インタラクティブMRI)”, Magn Reson Med 1997;38:355−67)。
【0033】
高周波カテーテルアブレーションシステム
高周波カテーテルアブレーションは、オープンループ制御装置を備えた標準型臨床用RFジェネレータ(Atakr(登録商標)、メドトロニック(Medtronic)社製、ミネアポリス、ミネソタ州)を使用して実施した。このジェネレータは、操作室の外部に配置し、上記のアブレーションカテーテルを介して実験動物に電気接続された。
【0034】
高周波エネルギー送達および走査装置での電気生理学的信号捕捉の技術的限界は電磁妨害である。高周波発生装置の周波数(−500kHz)は、1.5Tでは64MHZのプロトン歳差周波数よりはるかに下方であるが、より高度の高周波信号の調波は有意な画像悪化を生じさせることができる。この問題を克服するために、これらの調波信号を抑制してイメージング中の同時RFアブレーションおよび電気生理学的モニタリングを許容するために特殊RFフィルタおよびシールディングが設計かつ構築された。これらの多段低域フィルタは、約10MHzのカットオフ周波数を達成する非磁性電気コンポーネントの装置から構成される。RFジェネレータからの出力は、操作室とコンソール室との間の電気パッチパネルを通過するこれらの完全に遮蔽されたフィルタアセンブリを通ってアブレーションカテーテルへ向けられる。分散性接地電極は、回路を完成するために動物の皮膚へ貼付される大きな導電性粘着パッドから構成される。心電図は、同様の12チャンネル遮蔽フィルタボックスを介して同一カテーテルを使用して獲得し、自動データ収集ソフトウエアを使用して記録された。RFアブレーション信号が画像の質に及ぼす影響は図1に示されている。左側のパネルはフィルタリングを使用せずにRF送達中に収集した画像を示しており、右側の画像はフィルタリングを使用したRF送達中の同一スライスを示している。ノイズもしくはアーチファクトの証拠がないこと、そしてカテーテルのチップが右心室尖部(矢印)で明瞭に視認できることに注目されたい。
【0035】
動物の準備および実験プロトコル
全動物プロトコルは、ジョン・ホプキンス大学医学部動物の管理・使用委員会によって審査かつ承認されており、”Position of the American Heart Association on Research Animal Use(研究用動物の使用に関する米国心臓学会の立場)”において公表されたガイドラインを遵守した。体重28〜36kgの6匹の雑種犬にケタミン10mgの筋肉内注射を前投薬し、実験中を通してナルコメド麻酔ベンチレータ(ノース・アメリカン・ドレガー(North American Draeger)社製、テルフォード、ペンシルバニア州)を使用して80%酸素および1%イソフルオランガスで麻酔状態を維持した。実験を通して表面心電図(ECG)誘導1、2および3を持続的にモニタリングした。標準法を使用して、8F導入案内シースをカテーテルアクセスのために右頸静脈内に、また液体および薬剤を投与するために右大腿静脈に配置した。
【0036】
MR誘導下で、MR誘導下でのカテーテルの位置決めの精度を判定するために3匹の動物の右心房の下側壁に7F非磁性単一電極アブレーションカテーテルを配置した(アブレーションなし)。同一の動物において、右心室の2ヵ所のアブレーション部位(心尖部および自由壁)を高速グラジエントリコールエコー(FGRE)シーケンス(TF=5ms、TE=1.2ms、視野=22cm、スライス厚さ=7mm、256×128マトリックス、チップ角度=13度、読み取り帯域=31.0kHz)を使用した右頸静脈アクセスからのアブレーションの標的とした。一旦電極と壁の接触を視認し、心電図記録によって確認すると、カテーテル電極を含有する最適断層スライスを分離するためにカテーテルをイメージングした。このスライスを規定するためにベースライン時画像を入手した後に、20Wの出力で60秒間右心室内において遠位電極と大きな表面積の皮膚パッチとの間でRFアブレーションを実施した。電極凝塊形成を回避するために、インピーダンスが220オームを超えるとRF送達を終了させる自動オープンループフィードバックシステムによってインピーダンスをモニタリングした。その後引続いて、経時的な時間的信号変化および病変成長をモニタリングするために20分間に渡って2分毎にT2強調高速スピンエコー(FSE)シーケンス(TR=2XRR、TE=68ms、ETL=16、視野=22cm、スライス厚さ=7mm、256×192マトリックス、読み取り幅=62.5kHz)を使用して単独のスライスおよびそれに隣接する2枚のスライスをイメージングした。このイメージングシリーズ(アブレーションの30分後)に続いて、静脈内ラインへ0.3mL/kgのガドリニウム−DTPAをボーラス注射として投与し、チップ角度40度で上記と同一のT1強調グラジエントエコーシーケンスを使用して12分間に渡り30秒毎に同一スライスをイメージングした。
【0037】
剖検
実験に引続き、麻酔過量投与により動物を致死させ、心臓を摘出し、右心室病変を貫いて断層MRイメージングスライスに対応するスライスに切片作製した。病変の場所、形態、幅、長さおよび経壁の範囲を肉眼検査で測定かつ記録し、右心室病変を写真撮影して対応するT2および造影剤増強T1強調病変画像と照合した。熱傷害組織からの切片を長手方向に2等分し、組織学的染色(マッソンのトリクロムおよびヘマトキシリン・エオシン)のために提出した。標本は、その後、熱誘発性細胞傷害および壊死の範囲を測定するために包括的な形態変化(9)(例えば、詳細に描かれた細胞の接合部と核、および間質性浮腫)を特徴付けるために40Xで顕微鏡下で分析した。
【0038】
データ分析
RF送達後の心臓組織の時間的反応を測定するために、オフライン定量的分析パッケージ(Image Tool、シオン・イメージ(Scion Image)社製、ベセスダ、メリーランド州)を使用して、病変信号強度、長さ、幅および面積をMR画像から直接測定した。各パラメータは、ベースライン時からアブレーション20分後まで各タイムフレームについて10回測定した。関心領域(ROI)からの平均信号強度測定値をその後標準化(時間tでの平均ROI信号強度をベースライン時信号強度で割る)し、時間の関数としてプロットした。T1強調イメージング上でもガドリニウム注射後に同様の方法を使用した。さらに、アブレーション前後に単一振幅および波形における変化についてIEGMsを分析した。フリーハンド面積測定法によるMR病変サイズの正確かつ一貫性のある測定のために、病変を通っての信号強度の空間分布に関する定量的除外基準を確立することが必要であった。これは、正常心筋信号強度にROI強度測定値から測定したバックグラウンドノイズの1標準偏差を加えたものより低い病変周辺のピクセル値を拒絶することによって達成した。肉眼検査での病変パラメータをMR手動面積測定による病変パラメータとは無関係に測定し、比較した。
【0039】
統計分析
アブレーション前後の平均信号強度、心内心電図振幅および組織複屈折強度における変化は、一対のtテストを使用してp<0.05のレベルで有意と見なされた。MR検査と肉眼検査との間の病変面積測定値の比較はp<0.05のレベルで一対のtテストを使用して線形回帰によって分析した。
【0040】
結果
カテーテルの位置決め
MR蛍光透視シーケンスを使って、すべての動物における心房および心室標的部位に操縦不可のカテーテルを成功裏に位置決めした。3匹の動物において、MRカテーテルの配置は、頸静脈アクセスから右心房の下側壁を目標にして試みた(図2)。画像は、1秒で更新する1心拍毎に息止めなしで獲得した。上大静脈および下大静脈、心房中隔、右心房付属器、冠動脈洞、下大静脈弁隆線、卵円窩および三尖弁を含む幾つかの主要な心内解剖学的目標が成功裏に識別されたので、すべての動物における右心房解剖学的構造の詳細を理解できた。カテーテルは、動物3匹中2匹における全ナビゲーションシーケンスの間イメージングする平面に配置されたままである。電極と組織との接触は、重大な電極アーチファクト(図2f)なしで視認でき、下側壁カテーテルの位置決めは各動物において成功し、再現性があった。右心室アブレーション部位はすべての動物において成功裏に標的とすることができ、電極ー組織接触面は、図3bに示されているように、高性能IEGMs(振幅=10.7mV)によって確認されたビジュアルカテーテル安定性をもってFGREイメージング中に明瞭に視認できた(図3a)。
【0041】
MRI病変可視化(visualization)および空間的信号反応
すべての動物における右心室標的部位で病変を成功裏に作製して視認できた。心室病変は、アブレーションカテーテルチップにすぐ隣接する明瞭に輪郭が描かれた高強度領域として見え、RF送達2分後には検出可能であった(図4)。病変信号強度反応は、図4cに約2分間の時間分解能で示されており、最初の3つの時点はアブレーション前のベースライン時心筋信号強度を表している。平均強度は、初期10分間に渡って線形に増加し、その後にプラトーが続いた。アブレーション15分後の平均FSE信号強度は、ベースライン時心筋強度より1.9±0.4倍高く(p<0.05)、信号プラトーまでの平均所要時間は12.2±2.1分間であった。FSEイメージング時間は、1スライス当たり平均1.7±0.3分間であった。この画像のシーケンスの約30分後に、7mL末梢ガドリニウム注射の前後に同一断層スライスのT1−FGRE画像を獲得した(図5a、b)。病変境界は造影剤注射60秒後に明瞭に画定された。造影剤増強病変についての強度対時間データ(時間分解能=30秒間)は、ガドリニウムの迅速な初期吸収および次の数分間に渡っての漸進的ウォッシュアウトを示した(図5c)。損傷していない心筋の隣接領域についてのデータは、統計的有意に低いレベルの増強を示し、イメージング間隔に渡って同様の時間的経過に従った(L 13±0.12対1.55±0.16、p<0.05)。MR蛍光透視誘導下で、カテーテルを右心室尖部から移動させて、右心室自由壁上に再位置決めした。RF送達前後のFSE画像は、それぞれのIEGM記録と共に図6に示されている。大きな病変は、アブレーションカテーテルチップにすぐ隣接して視認され、アブレーションの11.2分後に発生したピーク強度と共に、右心室尖部病変で測定されたものに類似する時間的反応を示した。すべての動物からのデータを考察すると、IEGM振幅は、アブレーション前の平均値10.3±3.1mVからRF送達後の2.2±3.3mVに低下した(p<0.05)。図7は、心室病変の空間的および時間的形成を特徴付ける一連の病変プロファイルのプロット図である。病変プロファイルは、単一タイムフレームに対して図7aに示されているように、病変を通過する固定空間的ドメインに渡る単純な信号強度のプロットである。三次元表面プロットは、一連のこれらのプロファイルを経時的に表しており、z軸が色分けされた信号強度を表し、x軸およびy軸が各々RF送達後の位置および時間を表している。病変は、矢印で示されたベースライン時レベルから信号強度およびサイズが劇的に増大する。最大信号強度および病変面積は、RF送達後、各々12.2±2.1分後および5.3±1.4分後に達成された。
【0042】
肉眼検査と組織病理学検査との相関
肉眼検査での右心室尖部病変とアブレーション10分後にMRによって引き出された画像との直接目視比較は、類似の病変形状を示した(図8)。肉眼検査で測定した病変の幅および長さは、MR由来測定値と良好に相関していた(幅:6.7±0.5対7.1±0.9nim、p<0.05、長さ:9.4±1.5対9.9±0.9、p<0.05)。MR病変深さは、3匹の動物において定量的に評価でき、これも肉眼検査測定値と良好に一致した(深さ:3.4±2.1対3.1±1.2mm、p<0.05)。全病変は、一連の3つの求心性楕円形ゾーンから構成された。凝固壊死の領域を表す黒っぽい内側部分(第1ゾーン)、病変の中心から約4mm伸びている出血および炎症細胞の周囲の青白い周辺円形ゾーン(第2ゾーン)、およびさらに2〜3mm伸びている薄い紫色の縁から構成される最も外側の領域(第3ゾーン)である。低出力トリクロム染色組織学標本は、すべての動物における天然の損傷していない組織から病理的病変の境界を明確に確定した。肉眼的および組織病理的検査で測定された右心室MR由来病変の空間的範囲と傷害の実際の範囲との間に説得力ある一致および相関が観察された(55.4±7.2対49.7±5.9mm、r=0.958、p<0.05)。
【0043】
主要な観察所見
本研究は、高周波アブレーション後の心臓病変の時間的および空間的発達を特徴付けるための新しく開発されたリアルタイム・インタラクティブ心臓MRIシステムを伴った新規のMRI適合性インターベンショナル電気生理学ハードウエアシステムに関する。この観察所見は、1)特殊高周波フィルタを使用して高周波アブレーション療法中にMR画像およびIEGMsを獲得できる、2)非磁性MR適合性インタラクティブ走査カテーテルはインタラクティブ走査平面改変を伴った高速MRイメージングシーケンスを使用して右心房および右心室標的に成功裏に配置できる、3)アブレーションされた心臓組織における局所的変化は、FSEおよびFGRE画像を用いて検出でき視認できる、4)熱誘発性壊死の空間的範囲は熱傷害の直後にMRIによって正確に定量できる、および5)病変経壁性を評価できる、ことを示している。これらの結果は、インターベンショナルMRIによる心臓アブレーション療法の誘導、送達およびモニタリングのために重要な意味を有するであろう。
【0044】
MR誘導カテーテルの位置決め
右心房および右心室部位は、リアルタイムMR蛍光透視パルスシーケンスを使用して操縦不可のカテーテルを用いてすべての動物において成功裏に標的とされた。走査平面をインタラクティブに改変できる能力と共に心臓内解剖学的構造の高分解能画像は、グラフィカル・インターフェースを使用して標準蛍光透視画像をリアルタイムで定義できたために、ターゲティングおよび正確な病変の位置決めを相当に向上させた。正確な心房カテーテルの位置決めは、心臓内解剖学的構造と不整脈基質との関係がますます理解されてくるにつれて、様々な上室性不整脈の研究のために臨床的重要性がある。不整脈惹起性病巣をマッピングかつ識別するための現行技術は、X線透視下でのカテーテルの動きによって生成される低分解能電圧マップを基礎にしている。解剖学的情報が限定されることに加えて、X線透視下でのカテーテル操作は骨が折れ、再現性が不良である。解剖学的なMRI誘導電気生理学的マッピングは、臨界的不整脈惹起性基質の位置決め精度を有意に向上させるであろう。
【0045】
MR誘導カテーテルの位置決めのもう1つの極めて重要な特徴は、電極−心内組織接触面を視認する能力であり、これはRF組織送達の効率を向上させることによって病変サイズを増大させることを示している。蛍光透視カテーテル安定性および心電図などの電極接触の伝統的インジケータは有用であるが、これらのパラメータは電極−組織接触の相対的に無感応なインジケータである。しかし、受動的MRカテーテルトラッキングの重要な限界は、イメージングスライス(典型的には5〜10mmの幅)内でカテーテルを操作する必要があることで、これはカテーテルの湾曲やループが一般的な幾何学的に複雑な血管および心臓の房室におけるカテーテルの位置決め中には特に困難になるであろう。これは、MRIシステムにスライスの場所を通る迅速な掃引ができることを要求している。MRIカテーテルのポジショニング精度を向上させるために、房室のインタラクティブ三次元画像上にスーパーインポーズされたアブレーションカテーテルチップのx、y、z空間座標を提供するアクティブなトラッキング技術を現在開発中である。
【0046】
インビボ病変可視化
多分、MRI誘導療法の最も大きな長所の1つは、高度の時間および空間分解能で病変形成を視認しモニタリングする能力である。本研究では、右心室病変を作製し、T2強調高速スピンエコーシーケンスおよびガドリニウム増強T1強調高速グラジエントリコールエコーシーケンスの両方を用いて視認した。FSEを使用して画像描出した病変は、実際にカテーテルチップにすぐ隣接する楕円形の高強度領域に急に見えたが、しかし、可逆性および不可逆性損傷ゾーンは視認できなかった。アブレーション30分後のFGRE造影剤増強病変は、注射後に迅速なガドリニウム吸収を示し、FSE画像に類似する罹患領域を示した。これら2つのシーケンスについての病変増強のメカニズムは、極めて異なり、インビボ組織傷害および病変形成の生物物理学的洞察に役立つであろう。
【0047】
高速スピンエコーイメージング。MRIは、間質性浮腫、充血、構造変化、細胞収縮および組織凝固などの心臓組織における熱誘発性生物物理学的変化の結果として生じるT1およびT2緩和パラメータにおける1つ以上の特異的変化を検出することができる。MRIによって検出可能なパラメータの状況における一般的な一連の作用を考察すると、急性間質性浮腫は、T2強調FSEイメージングによって観察される損傷の領域を表している高強度領域の原因である可能性が最も高いと考えられる。浮腫反応は、水およびタンパク質が血管を内張りしている内皮細胞内の間隙を通って漏れ出て、間質腔内に進入することを惹起する傷害の数秒間以内に局所的炎症性細胞からの血管作用性ポリペプチド類の放出によって媒介される。この非結合陽子数におけるほぼ即時の局所的増加は、組織のT2緩和定数を増加させ、解剖学的病変の空間的範囲を表すと思われる高強度領域を生じる。さらに、10〜15分間に渡るその後の病変形成を伴うアブレーションの1〜2分後の病変検出は、局所的急性間質性浮腫の時間的生理的反応と一致している。
【0048】
造影剤増強高速グラジエントリコールエコーイメージング。アブレーション病変はT1−FGREイメージング法単独では視認できなかったが、病変の空間的範囲はガドリニウム−DTPAの末梢投与に続いたこのシーケンスを用いて極めて明確に境界が画定された。この増強は、T2−FSE画像について記載された動的病変検出とは明確に異なっており、ガドリニウムが損傷した心筋における増強された信号強度を達成する物理的および生理的メカニズムを考察することによって説明できる。ガドリニウム−DTPAは、水の陽子と相互作用してより短いT1緩和時間を誘発することによって信号増強作用を発揮する。損傷していない心筋においては、この大きな分子は、細胞膜に浸透することができず、従って細胞外間隙に限定される。しかし、心内アブレーション後には、損傷/破裂した細胞膜は、造影剤が細胞内間隙に浸透することを許容し、造影剤の分布量を有意に増加させ、その結果としてT1強調画像上の組織の「より明るい」ボクセル(三次元ピクセル)を生じる。
【0049】
実際に実施するために、イメージング時間が有意に減少し、心臓ゲーティングおよび息止めなしで高品質画像を獲得することができるので、FGREイメージングは、心臓アブレーション療法にはFSEより好ましい。造影剤増強病変イメージングの重要なパラメータは、最適ガドリニウム吸収のためのアブレーション後所要時間である。本研究では、アブレーション30分後に造影剤を注射し、心筋の罹患領域におけるガドリニウムの迅速な吸収を観察した。しかし、病変がどの程度急速に造影剤を吸収できるのかについては分かっていない。この問題に対する解答は、直接的な臨床的意味を有しており、さらにインビボ病変形成の生物物理学的メカニズムに関する追加の洞察に役立つであろう。
【0050】
他のイメージング様式との比較
いくつかの研究は、インビトロで心臓アブレーション療法を誘導して熱病変を視認するための心臓内超音波の有益性を示している。Epsteinらによる近年の研究は、犬モデルにおける線形右心房病変を作製することについての心臓内超音波と蛍光透視誘導とを比較した。超音波は、ターゲティング、エネルギー送達および病変形成を有意に向上させた。これらの報告書は有望であるが、このアプローチの限界としとは、相対的に不良な空間分解能、左心房および右心房の限定された視認のみ、複数の心臓内カテーテルを区別することができないこと、補足的なX線蛍光透視の必要性、およびインビボの熱傷害の空間的範囲を正確に定量できないことが含まれる。光ファイバープローブを使用した右心房の解剖学的構造および高周波病変の直接的なインビボ視認も、また、熱誘発性心筋色変化に基づいて熱傷害をモニタリングされる場所では成功裏に実施されている。プローブによって作成される相対的に小さな視野に加えて、この方法は、主観的であるので、不可逆的に損傷した組織を正確に表すことはできない。
【0051】
MRI誘導アブレーションは上記の限界には制約されていないが、該技術およびシステムは発達の初期段階であり、非磁性カテーテル、モニタリング装置および電磁フィルタリングシステムを含む多数の技術的必要条件がある。さらに、走査装置ハードウエアにおける新しい進歩はリアルタイムMRイメージング(20フレーム/秒)を可能にしてきたが、受動的カテーテルトラッキングは、カテーテルがイメージング平面を退去することを惹起する複雑なカテーテル運動によって混乱する可能性がある。最後に、初回RIF送達後の病変形成が遅延する性質は、病変サイズの即時の評価を混乱させる。
【0052】
臨床的意味
この報告書に記載したアプローチは高周波アブレーションによって治癒可能なすべての心臓不整脈に対して適用できるが、該アプローチは、特に、単一病巣のアブレーションよりむしろ多数の線形に並んだ病変の正確な位置決めを必要とする複雑性不整脈(例、心房粗動、冠動脈疾患を併発している心室性頻拍および先天性心疾患に対する手術後の回帰性心房性頻拍)に好適であろう。しかし、MR誘導インターベンショナル電気生理学によって最高に影響を受ける可能性がある領域は、心房細動の管理にある。臨界的病巣部位の向上した解剖学的ターゲティングに加えて、高空間分解能で心房病変の空間的範囲を直接に視認する能力は、線形経壁心房病変の位置決めを容易にすることに役立ち、不連続病変のリアルタイム・インタラクティブ検出および排除を許容するであろう。不連続病変を伴ったアブレーションラインは効果がないだけではなく不整脈惹起性である可能性が示されているので、この潜在力には特別な重要性があると考えられる。さらに、病変の時間的進展を特徴付ける能力は、治療の滴定およびアブレーション標的量外の組織の損傷の回避のために使用できるが、観察された病変の遅延性生物物理的反応は病変サイズの即時の評価を混乱させる可能性がある。これらの結合された利点は、全部が電離放射線を使用せずに、伝導ブロックのために必要な病変数を減少させ、手技時間を減少させ、さらに穿孔のリスクを減少させることができる。
【0053】
結論
これらの研究は、インビボで高周波心臓アブレーションをMRI誘導下で実施できることを示した。カテーテルは、グラジエントエコー画像において明瞭に確定され、容易にポジショニングされ、さらに心室アブレーション病変の空間的および時間的範囲は、標準心臓位相アレイ胸部コイルを用いたT2強調高速スピンエコーイメージング法およびT1強調造影剤増強高速グラジエントエコーイメージング法を使用して正確に視認することができる。さらに、MRIによる病変サイズは、実際の死後の病変サイズと良好に一致し、イメージング中に高性能心臓内電気生理学的信号を獲得しモニタリングすることができる。MRI誘導心臓アブレーションは、電離放射線被爆を排除し、正確な療法滴定を提供するのに役立ち、線形の連続性かつ経壁病変の作製を容易にする有用な技術であり、さらに新規のアブレーション技術およびテクノロジーの生理学的作用への洞察に役立つであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、高周波フィルタを使用しない場合(1a)および使用した場合(1b)の、RF送達中に獲得された写真による図(1a、及び1b)である。
【図2】
図2は、右心房の下方側壁上でのカテーテルの位置決めの写真による図(2a乃至2f)である。
【図3】
図3は、右心室尖部(RVA)における電極ー組織接触面を含むアブレーション前スピンエコー画像の写真による図(3a)及びイメージング中に獲得された対応する高振幅心電図(3b)である。
【図4】
図4は、右心室尖部高周波アブレーション(RFA)のアブレーション前およびアブレーション後FSE画像の写真による図(4a、4b)、及び約2.0分間の時間分解能を用いた右心室尖部病変に対する対応する平均的な強度対時間データを示す図(4c)である。
【図5】
図5は、末梢7mLガドリニウム−DTPA造影剤の投与前(5a)および投与後(5b)におけるT1強調グラジエントエコー画像を含む、a)チップnの位置、およびb)アブレーションされた組織の、病変作製前および後の画像の写真による図(5a、及び5b)、及び時間分解能が約30秒間である、右心室病変および正常心筋の隣接セグメントに対する時間的反応を含む対応する病変強度データを示す図(5c)である。
【図6】
図6は、アブレーション前およびアブレーション10分後(6b)の、右心室自由壁の高速スピンエコー画像の写真による図、及び(6a)および(6b)のそれぞれに対応する心電投影図(6c、及び6d)である。
【図7】
図7は、強度プロファイル線の空間的位置を用いた右心室尖部病変の図(7a)、病変の時間的評価中の時間の単一点について生じた強度対位置データを示す図(7a)、及び時間における幾つかの強度プロファイルをプロットすることによって作製された、右心室病変の時間的および空間的発達に関する三次元表面プロット図(7b)である。
【図8】
図8は、肉眼検査(8a)およびMRI(8b)による右心室尖部病変外観の直接的目視比較の写真による図である。
【図9】
図9は、MRおよび死後病変領域のグラフによる比較を示す図である。
【図10】
図10は、本発明による遠位アセンブリを装備した操縦可能なアブレーションカテーテルの平面図である。
【図11】
図11は、図10のカテーテルを操縦するために使用できるコントロールハンドルの詳細な透視図である。
【図12】
図12は、所定の曲率半径を有する図10のカテーテルの遠位端の平面図である。
【図13】
図13は、所定の曲率半径に遠位で概して線形形状を有するように変形された、図10のカテーテルの遠位端の平面図である。
【図14】
図14は、図10の遠位端部アセンブリの分解組み立て透視図である。
【図15】
図15は、図10のカテーテルの、一部は断面で示された正面図(15A)、及び(15A)のカテーテルのより近位の、(15A)のカテーテルにマッチラインA−Aに沿って接続している部分の、一部は断面で示された正面図(15B)である。
【図16】
図15Aの線16−16に沿って実質的に切り取られた断面図である。
【図17】
図15Aの線17−17に沿って実質的に切り取られた断面図、及び操縦したときに所定の曲率半径に遠位で概して直線状の区間を有するように変形された図10のカテーテルを図示している図15Aの線17A−17Aに沿って実質的に切り取られた断面図(17A)である。
【図18】
図15Bの線18−18に沿って実質的に切り取られた断面図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
This application is based on 35 USC 119, from US Provisional Patent Application No. 60 / 204,419, filed May 12, 2000, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Claim priority.
The present invention relates to ablation catheters that can be guided by magnetic resonance imaging.
[0002]
[Prior art]
Since first described in 1982, catheter ablation has been used for the majority of supraventricular arrhythmias, including atrioventricular nodal recurrent tachycardia, Wolf Parkinson-White syndrome and localized atrial tachycardia from advanced experimental techniques. It has evolved to gain its current role as first-line therapy. More recently, clinical indications for radiofrequency catheter ablation have been extended to include more complex arrhythmias that require accurate positioning of multiple, linearly aligned lesions, rather than single lesion ablation . For example, atrial flutter and atrial fibrillation, as opposed to catheter ablation of accessory conduction pathways and atrioventricular node recurrent tachycardia, for which detailed mapping is required to identify sites suitable for energy delivery The site for catheter ablation is identified almost completely based on anatomy. Thus, the development of alternative approaches to guide the positioning of catheter ablation lesions based on strictly anatomical considerations and further confirm the location and presence of continuous linear lesions is warranted.
[0003]
Magnetic resonance imaging (MRI) offers an alternative to X-ray fluoroscopy because it offers several special practical advantages over other imaging modalities for inducing and monitoring therapeutic intervention, including: 1) real-time catheter positioning using detailed intracardiac anatomical information, 2) fast high-resolution 3D visualization of the atrial chamber, 3) atrial function and blood during treatment High-resolution functional atrial imaging to assess flow dynamics, 4) real-time spatial and temporal lesion monitoring capability during treatment, and 5) elimination of radiation exposure of patients and physicians. However, to date, no studies have evaluated the feasibility of using MRI to induce intracardiac ablation therapy.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for guiding an ablation and / or mapping catheter in conjunction with treatment of supraventricular tachycardia, ventricular tachycardia, atrial flutter, atrial fibrillation and other arrhythmias. It is to provide.
It is also an object of the present invention to provide an ablation catheter that can be used with an MRI tracking and guiding system.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In one embodiment of the present invention, ablation for use with MRI, comprising non-ferrous or non-magnetic materials for components of catheters that contact the MRI tracking and guiding system on components within the body of the patient A catheter is provided. Note that in (b) there is no evidence of artifacts and the catheter tip is clearly visible in the right ventricle. Starting from the first frame (a), the catheter is advanced through the jugular vein sheath into the superior vena cava. The catheter is then advanced into the right atrium (bc), rotated 180 ° (d), and advanced down into the inferior vena cava (IVC). In the final frame (f), the catheter was retracted to the side wall of the RA, the target site for catheter positioning. Note that the electrode-tissue interface is clearly visible (frame f). The catheter may otherwise be of a conventional design, either fixed curve or steerable. The catheter can be used with computed tomography (CT), which also requires the use of a non-magnetic structure. Preferred materials are shown below, but other non-magnetic materials can be used.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
For overview and introduction, FIG. 10 illustrates a
[0007]
The
[0008]
Knob 36 on control handle 24 can be rotated by
[0009]
As described more fully below,
[0010]
The
[0011]
FIG. 14 is an embodiment of a steering catheter. Alternative configurations of catheters having maneuverability features are within the scope of the invention. For example, as shown and described in U.S. Patent No. 5,383,852 to Debbie Stevens-Wright et al., Issued January 24, 1995, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Some steerable catheters can be implemented using MRI compatible materials.
[0012]
In FIG. 14, the
[0013]
[0014]
Turning now to FIG. 14, an exploded perspective view of the
[0015]
Alternatively, the
[0016]
The
[0017]
Still referring to FIGS. 14 and 15A, the distal end assembly preferably functions as an anchor for the steering wire, and more preferably houses a temperature sensor. The
[0018]
In FIG. 15A, a
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
Referring now to FIGS. 14 and 16, the
[0023]
FIG. 18 shows an
[0024]
In FIG. 17A,
[0025]
FIG. 17 is a cross-sectional view taken through the
[0026]
The assembly of the distal end assembly 24 is as follows. The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
After the
[0030]
The
[0031]
Using a catheter of the type described above, 1) to develop and characterize a novel MR ablation system capable of conducting, delivering, and monitoring cardiac RF therapy, 2) in cardiac tissue following RF induced thermal injury A series of experiments were performed to quantify temporal and spatial MR signal changes and 3) to correlate MR lesion size with postmortem lesion size and quantitative histological markers of cell death.
[0032]
Method
Magnetic resonance imaging system
The experiments were performed on a short 1.5T closed bore real-time interactive cardiac MRI system (Signa @ LX, General Electric Medical Systems, Milwaukee, Wyoming) using a standard cardiac phased array coil for a short time. ). The new system provides rapid data acquisition, data transfer, image reconstruction and real-time interactive control and display of slice images, while allowing direct access to the groin or neck for catheter insertion and manipulation. Thereby overcome the limitations of conventional MR systems based on static scanning protocols. The real-time hardware platform consists of a workstation and a bus adapter that can be added to a conventional scanning device. Details of this system are described elsewhere (Yang PC, @Kerr AB, Liu AC, Liang DH, Hardy C, Meyer CH, Macovski A, Pauly JM, Hu BS, New Real-time mechanical actor). resonance imaging system components echocardiography (a real-time interactive cardiac magnetic resonance imaging system complements echocardiography) ", {J Am Coll CARDOL 1998; 32 (7): 2049-56; and Kerr AB JM, AB, MJ, Paul "Real-time @ i teractive MRI on a conventional scanner (real-time interactive MRI on conventional scanning devices) ", Magn Reson Med 1997; 38: 355-67).
[0033]
High frequency catheter ablation system
Radiofrequency catheter ablation was performed using a standard clinical RF generator with an open loop controller (Atakr®, Medtronic, Minneapolis, Minn.). This generator was located outside the operating room and was electrically connected to the experimental animals via the ablation catheter described above.
[0034]
A technical limitation of high frequency energy delivery and electrophysiological signal acquisition in scanning devices is electromagnetic interference. The frequency of the high frequency generator (-500 kHz) is much lower than the proton precession frequency of 64 MHZ at 1.5 T, but harmonics of higher frequency high frequency signals can cause significant image degradation. To overcome this problem, special RF filters and shielding were designed and constructed to suppress these harmonic signals to allow simultaneous RF ablation and electrophysiological monitoring during imaging. These multi-stage low-pass filters consist of devices of non-magnetic electrical components that achieve a cut-off frequency of about 10 MHz. The output from the RF generator is directed to the ablation catheter through these completely shielded filter assemblies that pass through electrical patch panels between the operating room and console room. The dispersive ground electrode consists of a large conductive adhesive pad that is applied to the animal's skin to complete the circuit. Electrocardiograms were acquired using the same catheter via a similar 12-channel occluded filter box and recorded using automated data acquisition software. The effect of the RF ablation signal on image quality is shown in FIG. The left panel shows images acquired during RF delivery without filtering, and the right image shows the same slice during RF delivery with filtering. Note that there is no evidence of noise or artifacts, and that the catheter tip is clearly visible at the right ventricular apex (arrow).
[0035]
Animal preparation and experimental protocols
The whole animal protocol has been reviewed and approved by the Animal Care and Use Committee of the University of John Hopkins School of Medicine, and is a "Position of the American American Heart Association" on "Research Animal" Use (American Heart Association's position on research animal use). In accordance with published guidelines. Six mongrel dogs weighing 28-36 kg were premedicated with an intramuscular injection of
[0036]
Under MR guidance, a 3F non-magnetic single electrode ablation catheter was placed on the lower wall of the right atrium of three animals (no ablation) to determine the accuracy of catheter positioning under MR guidance. In the same animal, two ablation sites in the right ventricle (apical and free wall) were subjected to a fast gradient entry call echo (FGRE) sequence (TF = 5 ms, TE = 1.2 ms, field of view = 22 cm, slice thickness = 7 mm, Ablation from right jugular vein access using a 256 × 128 matrix, tip angle = 13 °, read band = 31.0 kHz). Once the electrode-wall contact was visualized and confirmed by electrocardiography, the catheter was imaged to isolate the optimal tomographic slice containing the catheter electrode. After obtaining the baseline image to define this slice, RF ablation was performed between the distal electrode and the large surface area skin patch in the right ventricle at 20 W power for 60 seconds. To avoid electrode agglomeration, the impedance was monitored by an automatic open loop feedback system that terminated RF delivery when the impedance exceeded 220 ohms. Subsequently, a T2-weighted fast spin echo (FSE) sequence (TR = 2XRR, TE = 68 ms, ETL = 16) every 2 minutes for 20 minutes to monitor temporal signal changes and lesion growth over time (Field = 22 cm, slice thickness = 7 mm, 256 x 192 matrix, reading width = 62.5 kHz) using a single slice and two adjacent slices. Following this imaging series (30 minutes after ablation), an intravenous line was administered as a bolus injection of 0.3 mL / kg gadolinium-DTPA, using the same T1-weighted gradient echo sequence described above at a tip angle of 40 degrees. The same slice was imaged every 30 seconds for 12 minutes.
[0037]
autopsy
Following the experiment, animals were sacrificed by anesthesia overdose, the heart was excised, and sliced into slices corresponding to tomographic MR imaging slices through the right ventricular lesion. The location, morphology, width, length and transmural extent of the lesions were measured and recorded by gross examination, and right ventricular lesions were photographed and matched with corresponding T2 and contrast-enhanced T1-weighted lesion images. Sections from heat-injured tissue were longitudinally bisected and submitted for histological staining (Masson's trichrome and hematoxylin-eosin). Specimens then characterize global morphological changes (9) (eg, well-depicted cell junctions and nuclei, and interstitial edema) to measure the extent of heat-induced cell injury and necrosis For analysis under a microscope at 40X.
[0038]
Data analysis
To measure the temporal response of heart tissue following RF delivery, lesion signal intensity, using an off-line quantitative analysis package (Image @ Tool, Scion @ Image, Bethesda, Md.) Length, width and area were measured directly from the MR images. Each parameter was measured 10 times for each time frame from the baseline to 20 minutes after ablation. The average signal strength measurements from the region of interest (ROI) were then normalized (average ROI signal strength at time t divided by baseline signal strength) and plotted as a function of time. A similar method was used after gadolinium injection on T1-weighted imaging. In addition, IEGMs were analyzed for changes in single amplitude and waveform before and after ablation. For accurate and consistent measurement of MR lesion size by freehand area measurement, it was necessary to establish quantitative exclusion criteria for the spatial distribution of signal intensity through the lesion. This was achieved by rejecting pixel values around the lesion that were lower than normal myocardial signal intensity plus one standard deviation of the background noise measured from the ROI intensity measurement. Lesions parameters at gross examination were measured independently of the lesion parameters by MR manual area measurement and compared.
[0039]
Statistical analysis
Changes in average signal intensity, intracardiac electrogram amplitude and tissue birefringence intensity before and after ablation were considered significant at the level of p <0.05 using a paired t-test. Comparison of lesion area measurements between MR and gross examinations was analyzed by linear regression using a paired t-test at the level of p <0.05.
[0040]
result
Catheter positioning
A non-steerable catheter was successfully positioned at the atrial and ventricular target sites in all animals using the MR fluoroscopy sequence. In three animals, placement of the MR catheter was attempted targeting the lower wall of the right atrium from the jugular vein access (FIG. 2). Images were acquired without breath holding every heartbeat updated in one second. Several key intracardiac anatomical goals including superior and inferior vena cava, atrial septum, right atrial appendage, coronary sinus, inferior vena cava ridge, fossa ovalis and tricuspid valve successfully completed Identified the details of the right atrial anatomy in all animals. The catheter remains in the imaging plane during the entire navigation sequence in two out of three animals. Electrode-tissue contact was visible without significant electrode artifacts (FIG. 2f), and positioning of the lower wall catheter was successful and reproducible in each animal. The right ventricular ablation site could be successfully targeted in all animals, and the electrode-tissue interface was confirmed by high performance IEGMs (amplitude = 10.7 mV) as shown in FIG. 3b. It was clearly visible during FGRE imaging with visual catheter stability (FIG. 3a).
[0041]
MRI lesion visualization and spatial signal response
Lesions were successfully created and visualized at the right ventricular target site in all animals. The ventricular lesion appeared as a clearly outlined high intensity area immediately adjacent to the ablation catheter tip and was detectable 2 minutes after RF delivery (FIG. 4). The lesion signal intensity response is shown in FIG. 4c with a temporal resolution of about 2 minutes, with the first three time points representing the baseline myocardial signal intensity before ablation. The average intensity increased linearly over the first 10 minutes, followed by a plateau. The average
[0042]
Correlation between macroscopic examination and histopathological examination
Direct visual comparison of right ventricular apical lesions at gross examination with images extracted by
[0043]
Key observations
This study relates to a novel MRI compatible interventional electrophysiology hardware system with a newly developed real-time interactive cardiac MRI system to characterize the temporal and spatial development of cardiac lesions after radiofrequency ablation. The observations are: 1) MR images and IEGMs can be acquired during radiofrequency ablation therapy using special radiofrequency filters. 2) Non-magnetic MR compatible interactive scanning catheters can be used for fast MR imaging sequences with interactive scan plane modification. 3) Local changes in ablated heart tissue can be detected and visualized using FSE and FGRE images. 4) Spatially induced heat-induced necrosis. The range indicates that MRI can be accurately quantified immediately after thermal injury and 5) lesion transmurality can be assessed. These results will have important implications for the induction, delivery and monitoring of cardiac ablation therapy by interventional MRI.
[0044]
Positioning of MR guiding catheter
The right atrial and right ventricular sites were successfully targeted in all animals using a non-steerable catheter using a real-time MR fluoroscopy pulse sequence. High-resolution images of intracardiac anatomy, with the ability to interactively modify the scan plane, allow for the definition of standard fluoroscopic images in real-time using a graphical interface, greatly simplifying targeting and accurate lesion location Improved. Accurate atrial catheter positioning is of clinical importance for the study of various supraventricular arrhythmias as the relationship between the intracardiac anatomy and the arrhythmic substrate becomes increasingly understood. Current techniques for mapping and identifying arrhythmogenic lesions are based on low resolution voltage maps generated by catheter movement under fluoroscopy. In addition to the limited anatomical information, catheter manipulation under fluoroscopy is laborious and poorly reproducible. Anatomical MRI-guided electrophysiological mapping will significantly improve the positioning accuracy of critical arrhythmogenic substrates.
[0045]
Another very important feature of the positioning of MR guiding catheters is the ability to view the electrode-intracardiac tissue interface, indicating that it increases lesion size by improving the efficiency of RF tissue delivery. I have. While traditional indicators of electrode contact such as fluoroscopy catheter stability and electrocardiogram are useful, these parameters are relatively insensitive indicators of electrode-tissue contact. However, an important limitation of passive MR catheter tracking is that it requires manipulating the catheter within an imaging slice (typically 5-10 mm wide), which may cause the curvature or loop of the catheter to be of a general geometry. It will be especially difficult during catheter positioning in chemically complex vessels and the atrioventricular chamber of the heart. This requires the MRI system to be able to quickly sweep through the location of the slice. Active tracking techniques are currently under development to provide x, y, z spatial coordinates of a superimposed ablation catheter tip on an interactive 3D image of the atrioventricular chamber to improve the positioning accuracy of the MRI catheter.
[0046]
In vivo lesion visualization
Perhaps one of the greatest strengths of MRI-guided therapy is the ability to view and monitor lesion formation with a high degree of temporal and spatial resolution. In this study, right ventricular lesions were created and viewed using both a T2-weighted fast spin echo sequence and a gadolinium-enhanced T1-weighted fast gradient entry echo sequence. The lesions imaged using FSE were sharply visible in the elliptical high intensity area immediately adjacent to the catheter tip, but no reversible and irreversible damage zones were visible. FGRE contrast-enhanced
[0047]
Fast spin echo imaging. MRI detects one or more specific changes in T1 and T2 relaxation parameters resulting from heat-induced biophysical changes in heart tissue, such as interstitial edema, hyperemia, structural changes, cell contraction and tissue coagulation can do. Considering a general series of effects in the context of parameters detectable by MRI, acute interstitial edema may be responsible for the high intensity area representing the area of damage observed by T2-weighted FSE imaging Is considered the highest. The edema response is a matter of seconds from the local inflammatory cells within seconds of the injury that causes water and proteins to leak through interstitial spaces in the endothelial cells lining the blood vessels and enter the interstitial space. It is mediated by the release of vasoactive polypeptides. This near-immediate local increase in the number of unbound protons increases the T2 relaxation constant of the tissue, producing a high intensity region that is likely to represent the spatial extent of the anatomical lesion. Furthermore, lesion detection 1-2 minutes after ablation with subsequent lesion formation for 10-15 minutes is consistent with the temporal physiologic response of local acute interstitial edema.
[0048]
Contrast-enhanced high-speed gradient entry echo imaging. Ablation lesions were not visible with T1-FGRE imaging alone, but the spatial extent of the lesions was very clearly demarcated using this sequence following peripheral administration of gadolinium-DTPA. This enhancement is distinctly different from the dynamic lesion detection described for T2-FSE images and is explained by considering the physical and physiological mechanisms by which gadolinium achieves enhanced signal strength in damaged myocardium. it can. Gadolinium-DTPA exerts a signal enhancing effect by interacting with water protons and inducing a shorter T1 relaxation time. In intact myocardium, this large molecule is unable to penetrate cell membranes and is thus limited to the extracellular space. However, after intracardiac ablation, the damaged / ruptured cell membrane allows the contrast agent to penetrate into the intracellular space, significantly increasing the distribution of the contrast agent and consequently the tissue on the T1-weighted image. Produces "brighter" voxels (three-dimensional pixels).
[0049]
FGRE imaging is preferred over FSE for cardiac ablation therapy because, in practice, imaging time is significantly reduced and high quality images can be acquired without cardiac gating and breath hold. An important parameter for contrast-enhanced lesion imaging is the time required after ablation for optimal gadolinium absorption. In this study, a contrast agent was injected 30 minutes after ablation, and rapid absorption of gadolinium in the affected area of the myocardium was observed. However, it is not known how quickly the lesion can absorb the contrast agent. The answer to this question has direct clinical implications and will also provide additional insight into the biophysical mechanisms of in vivo pathogenesis.
[0050]
Comparison with other imaging modalities
Several studies have shown the benefits of intracardiac ultrasound to induce cardiac ablation therapy in vitro to visualize thermal lesions. A recent study by Epstein et al. Compared intracardiac ultrasound and fluoroscopic guidance for creating a linear right atrial lesion in a dog model. Ultrasound significantly improved targeting, energy delivery and lesion formation. Although these reports are promising, the limitations of this approach include the relatively poor spatial resolution, limited visibility of the left and right atrium, and the inability to distinguish between multiple intracardiac catheters , The need for supplemental X-ray fluoroscopy, and the inability to accurately quantify the spatial extent of thermal injury in vivo. Direct in vivo visualization of right atrial anatomy and high frequency lesions using fiber optic probes has also been successfully performed where thermal injury is monitored based on heat-induced myocardial color changes. In addition to the relatively small field of view created by the probe, this method is subjective and cannot accurately represent irreversibly damaged tissue.
[0051]
Although MRI-guided ablation is not restricted to the above limitations, the technology and system are in the early stages of development and have a number of technical requirements including non-magnetic catheters, monitoring devices and electromagnetic filtering systems. Further, while new advances in scanner hardware have enabled real-time MR imaging (20 frames / sec), passive catheter tracking is disrupted by complex catheter movements that cause the catheter to exit the imaging plane. there is a possibility. Finally, the delayed lesion formation after the first RIF delivery confuses the immediate assessment of lesion size.
[0052]
Clinical implications
While the approach described in this report is applicable to all cardiac arrhythmias that can be cured by radiofrequency ablation, the approach is particularly useful for accurate localization of multiple linear lesions rather than single lesion ablation. It may be suitable for the required complex arrhythmias (eg, atrial flutter, ventricular tachycardia with coronary artery disease and postoperative recurrent atrial tachycardia for congenital heart disease). However, the area most likely to be affected by MR-guided interventional electrophysiology is in the management of atrial fibrillation. In addition to improved anatomical targeting of critical lesion sites, the ability to directly view the spatial extent of the atrial lesion with high spatial resolution helps to facilitate the location of linear transmural atrial lesions and provides It will allow real-time interactive detection and elimination of lesions. This potential is considered to be of special importance because ablation lines with discontinuous lesions have been shown to be not only ineffective but also arrhythmogenic. In addition, the ability to characterize the temporal evolution of a lesion can be used for titration of treatment and avoiding tissue damage outside of the ablation target volume, but the observed delayed biophysical response of the lesion can May confuse evaluation. These combined advantages can reduce the number of lesions required for conduction block, reduce procedure time, and further reduce the risk of perforation, all without the use of ionizing radiation.
[0053]
Conclusion
These studies have shown that high frequency cardiac ablation can be performed under MRI guidance in vivo. The catheter is clearly defined and easily positioned in the gradient echo image, and the spatial and temporal extent of the ventricular ablation lesion is determined by T2-weighted fast spin echo imaging and T1-weighted imaging using a standard cardiac phase array chest coil. Accurate visualization can be achieved using agent-enhanced high-speed gradient echo imaging. Furthermore, the lesion size by MRI matches well with the actual post-mortem lesion size, so that high performance intracardiac electrophysiological signals can be acquired and monitored during imaging. MRI-guided cardiac ablation is a useful technique that eliminates ionizing radiation exposure, provides accurate therapy titrations, facilitates the creation of linear, continuous and transmural lesions, and furthermore, novel ablation techniques and It will provide insight into the physiological effects of technology.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 1 is a diagram (1a and 1b) of a photograph obtained during RF delivery, without (1a) and with (1b) a high frequency filter.
FIG. 2
FIG. 2 is a pictorial view (2a-2f) of the positioning of the catheter on the lower side wall of the right atrium.
FIG. 3
FIG. 3 is a pictorial illustration (3a) of a pre-ablation spin echo image including the electrode-tissue interface at the right ventricular apex (RVA) and the corresponding high amplitude electrocardiogram (3b) acquired during imaging.
FIG. 4
FIG. 4 shows photographs (4a, 4b) of FSE images before and after ablation of right ventricular apex radiofrequency ablation (RFA), and correspondence to right ventricular apical lesions using a time resolution of about 2.0 minutes. (4c) showing average intensity versus time data.
FIG. 5
FIG. 5 shows lesion creation of a) tip n, and b) ablated tissue, including T1-weighted gradient echo images before (5a) and after (5b) administration of peripheral 7 mL gadolinium-DTPA contrast agent. Photographs (5a and 5b) of anterior and posterior images and corresponding lesion intensity data including temporal response to adjacent segments of right ventricular lesions and normal myocardium with a temporal resolution of about 30 seconds ( 5c).
FIG. 6
FIG. 6 is a photographic view of a fast spin echo image of the right ventricular free wall before ablation and 10 minutes after ablation (6b), and electrograms corresponding to (6a) and (6b) respectively (6c, And 6d).
FIG. 7
FIG. 7 illustrates a right ventricular apex lesion using the spatial position of the intensity profile line (7a), intensity versus position data generated for a single point in time during the temporal evaluation of the lesion (7a), FIG. 7B is a three-dimensional surface plot (7b) of the temporal and spatial development of right ventricular lesions created by plotting several intensity profiles over time.
FIG. 8
FIG. 8 is a photograph of a direct visual comparison of the appearance of a right ventricular apical lesion by visual inspection (8a) and MRI (8b).
FIG. 9
FIG. 9 is a diagram showing a comparison of the MR and the post-mortem lesion area using a graph.
FIG. 10
FIG. 10 is a plan view of a steerable ablation catheter equipped with a distal assembly according to the present invention.
FIG. 11
FIG. 11 is a detailed perspective view of a control handle that can be used to steer the catheter of FIG.
FIG.
FIG. 12 is a plan view of the distal end of the catheter of FIG. 10 having a predetermined radius of curvature.
FIG. 13
FIG. 13 is a plan view of the distal end of the catheter of FIG. 10 deformed to have a generally linear shape distal to a predetermined radius of curvature.
FIG. 14
FIG. 14 is an exploded perspective view of the distal end assembly of FIG.
FIG.
FIG. 15 is a front view (15A) of the catheter of FIG. 10, partially shown in cross-section, and along the match line AA to the (15A) catheter, more proximal to the (15A) catheter. Part of the connected portion is a front view (15B) shown in a cross section.
FIG.
FIG. 16B is a cross-sectional view taken substantially along the line 16-16 of FIG. 15A.
FIG.
FIG. 15B is a cross-sectional view taken substantially along the line 17-17 of FIG. 15A and the catheter of FIG. 10 deformed to have a generally straight section distal to a predetermined radius of curvature when steered. FIG. 17B is a cross-sectional view (17A) substantially taken along
FIG.
FIG. 18 is a cross-sectional view taken substantially along the line 18-18 of FIG. 15B.
Claims (40)
MRI適合材料から作られ、前記遠位端部アセンブリ上に支持されている電極、および前記電極に接続され、前記電極から前記シャフトの近位端まで伸びている、MRI適合材料から作られている第1ワイヤと、
操縦可能で、前記シャフトおよび前記遠位端部アセンブリを通って伸びている、MRI適合材料から作られている複数の操縦用ケーブルを含む前記カーテルと、
MRI適合材料から作られたスナップ式遠位端部アセンブリと、
MRI適合材料から作られている、前記シャフトの近位部分にある補強スプリング、および
MRI適合材料から作られている温度センサおよび前記温度センサに接続され、前記温度センサから前記シャフトの前記近位部分まで伸びているMRI適合材料から作られている第2ワイヤを備えているMRIシステムに適合するアブレーションカテーテル。A shaft and distal end assembly each made from an MRI compatible material, wherein the shaft has a proximal portion;
An electrode made from an MRI compatible material and supported on the distal end assembly, and made from an MRI compatible material connected to the electrode and extending from the electrode to a proximal end of the shaft. A first wire;
Said cartels being steerable and including a plurality of steering cables made of MRI compatible material extending through said shaft and said distal end assembly;
A snap-on distal end assembly made from an MRI compatible material;
A reinforcement spring in a proximal portion of the shaft made of an MRI compatible material, and a temperature sensor made of an MRI compatible material and connected to the temperature sensor and from the temperature sensor to the proximal portion of the shaft An ablation catheter compatible with an MRI system comprising a second wire made of an MRI compatible material extending up to.
前記第1ワイヤが銅、銅合金およびベリリウム銅の1つから作られ、
前記操縦用ケーブルの少なくとも1本がステンレススチールから作られ、
前記スナップ式遠位端部アセンブリの少なくとも1つのコンポーネントがポリウレタンから作られ、
前記補強スプリングが真鍮から作られ、
前記第2ワイヤが銅およびコンスタンチンから作られている請求項19記載のアブレーションカテーテル。Said shaft is made from one of a polyurethane tube, a Woven dacron and a blade extrudate;
Said first wire is made of one of copper, copper alloy and beryllium copper;
At least one of the steering cables is made of stainless steel;
At least one component of the snap-on distal end assembly is made of polyurethane;
The reinforcing spring is made of brass,
20. The ablation catheter according to claim 19, wherein the second wire is made from copper and constantin.
非磁性材料から作られ、前記遠位端部アセンブリ上に支持されている電極、および前記電極に接続され、前記電極から前記シャフトの近位端まで伸びている非磁性材料から作られている第1ワイヤと、
操縦可能で、前記シャフトおよび前記遠位端部アセンブリを通って伸びている、非磁性材料から作られている複数の操縦用ケーブルを含む前記カテーテルと、
非磁性材料から作られたスナップ式遠位端部アセンブリと、
非磁性材料から作られている、前記シャフトの近位部分にある補強スプリング、および
非磁性材料から作られている温度センサおよび前記温度センサに接続され、前記温度センサから前記シャフトの前記近位部分まで伸びている非磁性材料から作られている第2ワイヤを備えているMRIシステムと適合するアブレーションカテーテル。A shaft and distal end assembly each made of a non-magnetic material, wherein the shaft has a proximal portion;
An electrode made of a non-magnetic material and supported on the distal end assembly, and a second made of a non-magnetic material connected to the electrode and extending from the electrode to a proximal end of the shaft. One wire,
The catheter including a plurality of steering cables made of a non-magnetic material, the catheter being steerable and extending through the shaft and the distal end assembly;
A snap-on distal end assembly made from a non-magnetic material;
A reinforcing spring in a proximal portion of the shaft, made of non-magnetic material, and a temperature sensor made of non-magnetic material and connected to the temperature sensor, and from the temperature sensor to the proximal portion of the shaft An ablation catheter compatible with an MRI system comprising a second wire made of a non-magnetic material extending up to.
前記第1ワイヤが銅、銅合金およびベリリウム銅の1つから作られ、
前記操縦用ケーブルの少なくとも1本がステンレススチールから作られ、
前記スナップ式遠位端部アセンブリの少なくとも1つのコンポーネントがポリウレタンから作られ、
前記補強スプリングが真鍮から作られ、
前記第2ワイヤが銅およびコンスタンチンから作られている請求項39記載のアブレーションカテーテル。Said shaft is made from one of a polyurethane tube, a Woven dacron and a blade extrudate;
Said first wire is made of one of copper, copper alloy and beryllium copper;
At least one of the steering cables is made of stainless steel;
At least one component of the snap-on distal end assembly is made of polyurethane;
The reinforcing spring is made of brass,
40. The ablation catheter of claim 39, wherein the second wire is made from copper and constantin.
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