JP2002306435A

JP2002306435A - 患者の体からの複数の電気信号を測定する器械及び方法

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Publication number: JP2002306435A
Application number: JP2002067254A
Authority: JP
Inventors: Assaf Govari; アッサフ・ゴバリ
Original assignee: Biosense Inc
Current assignee: Biosense Webster Inc
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2002-10-22
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: US6584345B2; DK1240868T3; AU782706B2; ATE308918T1; CA2375900C; US20020161306A1; CA2375900A1; DE60207127T2; EP1240868B1; EP1240868A1; AU2030802A; DE60207127D1; KR20020073296A; IL148420A; JP4233798B2; IL148420A0; ES2252390T3

Abstract

(57)【要約】【課題】患者の体内、特に患者の心臓から出る電気信
号を測定する器械及び方法を提供する。【解決手段】本発明の器械（１８）は、好ましくは遠
位端部（２２）に電極アレイ（２３）を備えたカテーテ
ル（２０）を有する。この器械は、アレイ中の第１の電
極からの電圧を測定する第１の増幅器及び各々がアレイ
中の２つの連続して配置された電極相互の電圧差を測定
するカスケード接続状態の差動増幅器を更に有してい
る。電極ｎのところの電圧Ｖ_nは次式で与えられる。【数１１】上式において、ａ₁は、第１の増幅器により測定される
第１の電極のところの電圧、ａ_iは、差動増幅器により
測定されるアレイ中の電極ｉと電極（ｉ−１）との間の
差電圧である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、好ましくは患者の
体の中に配置された電極アレイからの複数の電気信号を
測定する器械及び方法に関し、心臓内非接触型電極を用
いて患者の心臓から出る複数の微弱な電気信号を測定す
るのに特に適している。

【０００２】

【従来の技術】最もよくみられる症状が心室頻拍（Ｖ
Ｔ）である不整脈（心律動異常）は、死亡の主因であ
る。患者の大多数では、ＶＴは心室の内面の近くに位置
した１ｍｍ乃至２ｍｍの病変部から始まる。ＶＴの治療
法のうちの１つは、心臓の電気経路のマッピングを行っ
て病変部の存在位置を突き止め、次に活性部位の切除を
行うことである。

【０００３】本願と共通譲受人の米国特許第５，５４
６，９５１号並びにＰＣＴ出願公開第ＷＯ９６／０５７
６８号及びこれに対応した１９９７年５月１４日出願の
米国特許出願第０８／７９３，３７１号は、心臓内にお
ける正確な位置の関数として心組織の電気的性質、例え
ば、局所活性化時間を検出する方法を開示している。な
お、これら全ての技術文献の開示内容全体を本明細書の
一部を形成するものとしてここに引用する。データは、
心臓内に送り進められる遠位先端部に電気及び位置セン
サを収納した１以上のカテーテルで得られる。電気信号
は、先端部が心内膜と安定で且つ堅実な接触状態にある
ことを確認した後、カテーテル遠位先端部のところに設
けられた電極を用いて得られるのが一般的である。これ
らのデータに基づいて心臓の電気的活性のマップを作成
する方法が、１９９８年７月２４日、１９９９年７月２
２日にそれぞれ出願された本願と共通譲受人の米国特許
出願第０９／１２２，１３７号、同第０９／３５７，５
５９号に開示されており、これら米国特許出願の開示内
容全体も又、本明細書の一部を形成するものとしてここ
に引用する。これらの米国特許出願において示唆されて
いるように、位置及び電気的活性は好ましくは当初、心
臓の内面上の約１０乃至約２０の点（箇所）で測定され
る。この場合、これらのデータ点は一般的には、心表面
の予備の再構成すなわちマップを満足のいく程度の品質
に作成するのに十分である。予備マップは別の新たな点
で採られたデータと組み合わされることが多い。その目
的は、心臓の電気的活性の一層包括的なマップを得るこ
とにある。臨床的設備では、１００点以上の部位のとこ
ろでデータを蓄積して心室の電気的活性の詳細な包括的
マップを作成することは珍しいことではない。次に、作
成した詳細なマップは、心臓の電気的活性の伝播具合を
変えて正常な心リズムを回復させる治療指針、例えば組
織の切除を行うかどうかを決定する場合の基準として役
立ちうる。

【０００４】位置センサを収納したカテーテルを用いる
と、心組織上の点の軌跡を求めることができる。これら
軌跡を用いると、運動特性、例えば、組織の収縮性を推
定することができる。米国特許第５，７３８，０９６号
に開示されているように、かかる運動特性を描出したマ
ップは、軌跡情報が心臓中の十分な数の点でサンプリン
グされた場合に構成できる。なお、この米国特許の開示
内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに
引用する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】遠位先端部電極を一つ
しか備えていないカテーテルを用いた心室のマッピング
に関する欠点は、全体として心室の詳細なマップを得る
のに必要な所要数の点について逐点方式でデータを蓄積
するのに長時間を要することにある。したがって、心室
内の多数の点のところでの電気的活性を同時に測定する
多電極型カテーテルが開発された。心臓の電気的活性に
関するデータは、接触法も非接触法も利用する多電極型
カテーテルにより得られる。

【０００６】心臓内における電気的事象の伝播速度を求
めて表示するシステム及び方法に関する米国特許第５，
４８７，３９１号（以下、「第´３９１号特許」とい
う）は、当該技術分野で見受けられる接触法の例示であ
る。第´３９１号特許に開示されたシステムでは、電気
消息子又は探針は、バスケットの形態をした３次元構造
体である。第´３９１号特許に示された実施形態では、
消息子内に全部で６４本の電極が用いられる場合、バス
ケットは各々が８本の電極を支持した８つのスプライン
で構成される。バスケット構造体は、展開されると、そ
の電極が心内膜表面と密な接触状態に保持されるように
設計されている。第´３９１号特許に開示されたカテー
テルに関する問題は、カテーテルの製造が困難であり且
つ高価であるということにある。かかるカテーテルでは
多数の電極が用いられていることも又、データの記録及
び処理サブシステムについて非常に要求の厳しい要件を
課すものである。これらカテーテルの配備及び抜去と関
連した複雑さが増し加わり、血液凝固の恐れが高まる。

【０００７】トリードマン（Triedman）氏等に付与され
た米国特許第５，８４８，９７２号（以下、「トリード
マン氏等特許」又は「第´９７２号特許」という）は、
多電極型カテーテルを用いる心内膜活性化のマッピング
を行う方法を開示している。第´９７２号特許の方法で
は、多電極型カテーテル、好ましくは、カリフォルニア
州ボ−ルドウィン・パーク所在のコーディス−ウェブス
ター（Cordis-Webster）から入手できる５０電極ウェブ
スター−ジェンキンス（Webster-Jenkins：登録商標）
型バスケットを心室内へ送り進める。電極の各々の位置
（存在場所）及び向きを定めるために前後位（ＡＰ）及
び横向き間接撮影図が得られる。電位図は、一時的な基
準、例えば、体表面ＥＣＧからの洞調律中におけるＰ波
の開始に対する心表面と接触状態にある電極の各々から
記録される。興味のあることとして、トリードマン氏等
特許は、電気的活性を示す電極と、心内膜壁に密接して
いないために電気的活性を示さない電極を見分ける。初
期電位図を記録した後、カテーテルを再位置決めし、間
接撮影図及び電位図をもう一度記録する。次に、電気マ
ップを上記の情報から作成する。

【０００８】タカルディ（Taccardi）氏に付与された米
国特許第４，６４９，９２４号（以下、「第´９２４号
特許」という）は、心内電位場の検出方法を開示してい
る。第´９２４号特許は、心臓に関する多量の電気的情
報を同時に得るために提案された非接触法の例示であ
る。第´９２４号特許の方法では、遠位端部を備えたカ
テーテルは、その表面全体にわたって分布して配置され
た一連のセンサ電極を備えている。これら電極は、信号
検出及び処理手段への接続のための絶縁電気導体に接続
されている。カテーテルの遠位端部の寸法形状は、電極
が心室の壁から相当な距離遠ざかって位置するようなも
のである。電極は好ましくは、互いに間隔を置くと共に
カテーテルの端部の主軸に対して垂直な平面内に位置す
る一連の円周線上に配置される。少なくとも２つの追加
の電極が、カテーテル端部の主軸の両端に隣接して設け
られる。第´９２４号特許は、カテーテルが４本の円周
線の各々の上に等角度間隔をなして配置された８つの電
極を有する一つの例示の実施形態を開示している。かく
して、この例示の実施形態では、カテーテルは、３４個
の電極（３２個の円周方向電極と２つの端電極）を有し
ている。第´９２４号特許の方法は、１回の心拍だけで
心内電位場を検出するものであるとのことである。

【０００９】ルディ（Rudy）氏名義のＰＣＴ出願公開第
ＷＯ９９／０６１１２号（以下、「ルディ出願」とい
う）は、非接触非拡張多電極型カテーテルを用いる心臓
電気生理学的マッピングシステム及び方法を開示してお
り、かかる出願の開示内容を本明細書の一部を形成する
ものとしてここに引用する。４２個乃至１２２個の電極
を備えたカテーテルを用いて電位図が得られる。多電極
型カテーテルの複雑さに伴う上述の問題に加えて、ルデ
ィ出願の方法では、消息子と心内膜の相対的形状寸法に
ついて事前に知っておかなければならず、これは、別個
独立のイメージング法、例えば、経食道心エコー図検査
法により得る必要がある。ルディ出願の方法では、別個
独立のイメージングを行った後、非接触型電極を用いて
心表面電位を測定し、これからマップを作成する。

【００１０】ビーティ（Beatty）氏等に付与された米国
特許第５，２９７，５４９号（以下、「ビーティ氏等特
許」という）は、心室の電位分布状態をマッピングする
方法及び器械を開示しており、かかる米国特許の開示内
容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用す
る。ビーティ氏等特許の方法では、心臓内多電極マッピ
ングカテーテル組立体を心臓内に挿入する。マッピング
カテーテル組立体は一体形基準電極又は好ましくはコン
パニオン型基準カテーテルを備えた多電極アレイを有す
る。使用にあたり、電極を実質的に球状アレイの形態に
配備する。電極アレイは、基準電極により又は心内膜表
面と接触状態に置かれた基準カテーテルにより心内膜表
面上の空間的基準点とされる。好ましい電極アレイカテ
ーテルは、少なくとも２４箇所の別個独立の電極部位を
備えるものであると言われている。

【００１１】カガン（Kagan）氏等に付与された米国特
許第５，３１１，８６６号は、多数の電極部位を持つ電
極アレイを有する心臓マッピングカテーテル組立体を開
示している。マッピングカテーテル組立体は、心壁を探
るのに用いることができる遠位先端部電極組立体を備え
た基準カテーテルを受け入れる内腔を更に有している。
好ましい構成例では、マッピングカテーテルは、ブレー
ド（編組）状の絶縁ワイヤを有し、好ましくは、ブレー
ド中に２４本乃至６４本のワイヤを有し、各ワイヤは、
電極部位を形成するのに用いられる。このカテーテル
は、第１の組をなす非接触型電極部位及び（又は）第２
の組をなす接触型電極部位から電気的活性に関する情報
を収集するよう心臓内に容易に位置決め可能であるとの
ことである。

【００１２】ゴールドレーヤー（Goldreyer）氏に付与
された米国特許第５，３８５，１４６号及び同第５，４
５０，８４６号は、心臓内の電気生理学的活性をマッピ
ングするのに有用であると言われているカテーテルを開
示している。カテーテル本体は、心臓をペーシングする
刺激パルスを送り出すようになった遠位先端部又は先端
部と接触状態にある組織の切除を行う除去電極を有して
いる。カテーテルは、少なくとも１対の直交電極を更に
有している。直交電極は、対をなす態様で差動増幅器に
結合されて直交電極に隣接したところの局所心臓電気的
活性を表すと言われる差信号を生じさせる。

【００１３】バッド（Budd）氏等に付与された米国特許
第５，６６２，１０８号は、心室内の電気生理学的デー
タを測定する方法を開示している。この方法はその一部
として、１組の能動電極及び受動電極を心臓内に位置決
めする段階、電流を能動電極に流して心室内に電界を発
生させる段階、及びその結果得られた電界を受動電極部
位のところで測定する段階を含む。開示した実施形態の
うちの１つでは、受動電極は、バルーンカテーテルの膨
らまし可能なバルーンに取り付けられたアレイの状態で
収納されている。好ましい実施形態では、アレイは、６
０個乃至６４個の電極を有しているとのことである。

【００１４】２０００年２月１８日に出願された本願と
共通譲受人の米国特許出願第０９／５０６，７６６号
（以下、「第´７６６号出願」という）は、心臓の室の
電気マップを迅速に作成する新規な器械及び方法を開示
しており、かかる米国特許の開示内容を本明細書の一部
を形成するものとしてここに引用する。一実施形態で
は、第´７６６号出願の器械及び方法は、遠位先端部の
ところに位置した接触型電極及び遠位先端部から見て近
位側に位置決めされたアレイ状の非接触型電極、好まし
くは、約１２個乃至３２個の電極から成る電極アレイを
備えたカテーテルを利用する。カテーテルは、少なくと
も１つ、好ましくは２つの位置センサを更に有してい
る。このカテーテルは、少なくとも１回の心周期内で心
臓の電気マップを迅速に作成するために用いられ、好ま
しくは、心臓内の切除及び切除後の検証（妥当性検査）
手段を有する。

【００１５】心電気信号を得るための多電極法は、特に
１点接触測定法と比較して、電気マップを作成するのに
必要な時間を減少させる可能性を提供する。しかしなが
ら、非接触法と関連した問題は、特に電極が心内膜から
一段と遠ざかるようになると、接触測定法と比較して電
気信号が微弱になるということにある。多くの場合、非
接触信号の大きさは、ノイズレベルよりもほんの僅か大
きいものであるに過ぎない。かくして、隣り合う電極の
ところの電位を互いに正確に弁別することは困難な場合
が多く、これは、かかる測定値から得られる心臓マップ
の精度にマイナスに働くような影響をもつ。かくして、
特に非接触心臓内測定法で見かけるタイプ及び大きさの
微弱な電気信号の一層正確な測定が要望されている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の一特徴は、電極
アレイからの複数の電気信号を測定する器械に関する。
本発明の器械は、電極アレイの第１の電極のところの電
圧を測定する第１の増幅器を有する。この器械は、各々
が電極アレイ中の２つの連続して位置する電極相互の電
圧差を測定するカスケード接続状態の差動増幅器を更に
有する。電極ｎのところの電圧Ｖ_nは次式、即ち、

【数４】で与えられ、上式において、ａ₁は、第１の増幅器によ
り測定された第１の電極のところの電圧、ａ_iは各々、
差動増幅器により測定された電極アレイの電極ｉと電極
（ｉ−１）の差電圧である。

【００１７】或る実施形態では、本発明の器械は、電極
のところの電圧を計算する計算プロセッサを更に有す
る。

【００１８】本発明の別の特徴は、患者の体から出る電
気信号を測定する器械に関する。この器械は、好ましく
は遠位端部に電極アレイを備えたカテーテルを有する。
本発明のこの器械は、電極アレイの第１の電極のところ
の電圧を測定する第１の増幅器と、各々が電極アレイ中
の２つの連続して位置する電極相互の電圧差を測定する
カスケード接続状態の差動増幅器とを更に有する。電極
ｎのところの電圧Ｖ_nは次式、即ち、

【数５】で与えられ、上式において、ａ₁は、第１の増幅器によ
り測定された第１の電極のところの電圧、ａ_iは各々、
差動増幅器により測定された電極アレイの電極ｉと電極
（ｉ−１）の差電圧である。

【００１９】或る実施形態では、本発明の器械は、電極
のところの電圧を計算する計算プロセッサを更に有す
る。

【００２０】或る実施形態では、カテーテル電極アレイ
は、少なくとも１つの接触型電極と、複数の非接触型電
極とから成る。かかる実施形態では、第１の増幅器は好
ましくは、接触型電極のところの信号を測定するのに用
いられる。

【００２１】或る実施形態では、本発明の器械に用いら
れるカテーテルは、少なくとも１つの位置センサを更に
有する。或る実施形態では、カテーテルは、カテーテル
遠位先端部の近くに設けられた第１の位置センサと、電
極アレイの近くに設けられた第２の位置センサとを有す
る。上記少なくとも１つの位置センサは好ましくは、音
響センサ、磁気センサ、電磁センサ又はこれらの組合せ
から選択される。位置センサのうちの少なくとも１つは
好ましくは、電磁位置センサである。

【００２２】本発明の別の特徴は、電極アレイからの複
数の電気信号を測定する方法に関する。本発明の方法
は、電極アレイの第１の電極のところの電圧を測定する
第１の増幅器及び各々が電極アレイ中の２つの連続して
位置する電極相互の電圧差を測定するカスケード接続状
態の差動増幅器を準備する段階を有する。この方法は、
上記電極の各々のところの電圧を計算する段階を更に有
し、電極ｎのところの電圧Ｖ_nは次式、即ち、

【数６】で与えられ、上式において、ａ₁は、第１の増幅器によ
り測定された第１の電極のところの電圧、ａ_iは各々、
差動増幅器により測定された電極アレイの電極ｉと電極
（ｉ−１）の差電圧である。この方法は好ましくは、患
者の身体、より好ましくは患者の心臓から出る複数の電
気信号を測定するのに利用される。

【００２３】或る実施形態では、本発明の方法は更に、
遠位端部に電極アレイを備えたカテーテルを準備する段
階と、カテーテルの遠位端部を患者の心臓内へ送り進め
る段階とを更に有する。

【００２４】或る実施形態では、本発明の方法により測
定された電気信号は、患者の心臓の心組織の局所活性化
時間を求めるために用いられる。本発明の方法は、患者
の心臓の心組織の電気的特性のマップを作成する段階を
更に有するのがよいが、このようにするかどうかは任意
である。本発明の方法は、電気的特性のマップから心組
織の疾患状態を診断する段階を更に有するのがよく、更
に、心組織を治療する段階を有するのがよい。

【００２５】本発明の内容は、図面と併せて本発明の好
ましい実施形態についての以下の詳細な説明を参照する
と理解されよう。

【００２６】

【発明の実施の形態】一実施形態では、本発明の器械及
び方法は、電極アレイからの複数の電気信号の測定に関
する。好ましい実施形態では、電極アレイは、カテーテ
ルに設けられていて、患者の体、特に心臓から出る電気
信号を測定するために用いられる。

【００２７】カテーテルを利用した電極アレイを用いて
心臓内の電気的活性を測定するシステムが、図１及び図
２に示されている。図１に最もよく示されているような
全体を符号１８で示したシステムは、人体、好ましくは
ヒトの心臓２９（図２）の室内へ挿入可能な診断用マッ
ピングを兼ねる治療用デリバリカテーテル２０を有して
いる。カテーテル２０は、遠位端部２２を備えたカテー
テル本体２０ａを有している。遠位端部２２は、遠位先
端部２６のところに設けられていて、心組織に接触して
その電気的性質を測定する電極２４を有している。電極
２４は、診断目的、例えばペースマッピングのため及び
（又は）治療目的、例えば欠陥のある心組織の切除のた
めに電気信号を心臓に送るのにも有用である。カテーテ
ル２０の遠位端部２２は、心室内の遠い領域の電気信号
を測定する非接触型電極２５を更に有している。非接触
型電極２５は、カテーテルの遠位端部２２の長手方向軸
線４７（図３（Ａ））と平行に一線をなして配置されて
いる。先端部電極２４は、非接触型電極２５と一緒にな
って電極アレイ２３を構成する。カテーテル２０の遠位
端部２２は、体内のカテーテルの位置及び向きを決定す
るのに用いられる信号を出力する少なくとも１つの位置
センサ２８を更に有している。位置センサ２８は好まし
くは、カテーテル２０の遠位先端部２６に隣接して設け
られている。好ましくは、位置センサ２８、先端部２６
及び電極２４の間には位置（存在場所）及び向き（配向
状態）に関して一定の関係がある。

【００２８】カテーテル２０は好ましくは、取っ手３０
を有し、この取っ手は、カテーテル２０の遠位端部２２
を所望の向きに操作し、例えば、遠位端部２２を偏向さ
せ、或いは、所望に応じて遠位端部を位置決めすると共
に（或いは）配向させる制御器３２を有している。

【００２９】図１に示すようなシステム１８は、ユーザ
がカテーテル２０の機能を観察して調節できるようにす
るコンソール３４を更に有している。コンソール３４は
好ましくは、信号プロセッサとしての役目を果たすコン
ピュータ３６、キーボード３８、典型的にはコンピュー
タ３６の内部に位置する信号処理回路４０、及びディス
プレイ４２を有する。信号処理回路４０は、代表的に
は、カテーテル２０からの信号（かかる信号としては、
位置センサ２８によって出力された信号、先端部電極２
４によって出力された信号及び非接触型電極２５によっ
て出力された信号が挙げられる）を受け取り、増幅し、
濾波し、ディジタル化し、その後、これらディジタル化
された信号はコンピュータ３６によって用いられ、それ
によりカテーテルの位置及び（又は）向き並びに心室の
電気的特性がコンピュータ処理される。変形例として、
適当な回路をカテーテル２０それ自体と連携させ、コン
ピュータ３６が、既に増幅され、濾波されると共に（或
いは）ディジタル化された信号を受け取るようにしても
よい。

【００３０】カテーテル２０は、延長ケーブル２１を経
て、コンピュータ３６に結合されている。この延長ケー
ブルはその近位端部のところに、コンソール３４に設け
られた相手方の受け具４６に嵌まり込むようになったコ
ネクタ４４を有している。ケーブル２１の遠位端部は、
カテーテルの取っ手３０に連結された受け具３３を有し
ている。受け具３３は好ましくは、専用モデルのカテー
テルを受け入れるように形作られており、好ましくは、
ユーザには明らかな専用モデルについての確認又は識別
手段を備えている。ケーブル２１を用いた場合に得られ
る利点のうちの１つは、種々のモデル及びタイプのカテ
ーテル、例えば、異なる形態の取っ手を備えたカテーテ
ルを同一のコンソール３４に連結できるということにあ
る。種々のケーブル２１を用いると、多種多様なカテー
テルをコンソール３４に連結することができる。別体と
してのケーブル２１を有する場合に得られる別の利点
は、ケーブル２１が患者に接触しないことにある。した
がって、ケーブル２１を滅菌しないで再使用できる。

【００３１】ケーブル２１は、カテーテル２０をコンソ
ール３４から電気的に絶縁する１以上の絶縁変圧器（図
示せず）を更に有している。絶縁変圧器は好ましくは、
受け具３３内に収納される。変形例として、絶縁変圧器
をこれと関連したシステム電子部品内に納めてもよい。

【００３２】本発明のカテーテル２０を備えたシステム
１８で用いられる追加の構成部品が、図２に概略的に示
されている。外科医１００は、血管構造に設けた切開部
を通して、即ち、血管内手技を用いてカテーテル２０を
患者１１０の心臓２９の室内に挿入し、位置センサ２８
及び遠位先端部電極２４と非接触型電極２５とから成る
電極アレイ２３が、心室の内部に位置するようにする。
ＰＣＴ出願公開第ＷＯ９６／０５７６８号、これと関連
した１９９７年５月１４日出願の米国特許出願第０８／
７９３，３７１号及び本願の譲受人に譲渡された米国特
許第５，３９１，１９９号に記載された例示の位置セン
サによれば（なお、これら技術文献の開示内容を本明細
書の一部を形成するものとしてここに引用する）、セン
サ２８は、患者１１０の近くに配置され、例えば、手術
台３１に固定された電磁式界磁発生コイル２７の発生す
る外部印加磁界に応動して信号を出力する。センサ２８
によって出力された信号の大きさは、印加された磁界中
のセンサの位置及び向きで決まる。界磁発生コイル２７
は、ケーブル４１を介してドライバ４３に接続されてい
る。ドライバ４３は、コンピュータ３６（図１）に接続
され、このコンピュータは、界磁発生コイルの動作状態
を制御する。変形例として、本発明のシステムは、カテ
ーテル内に設けられる界磁発生コイル及び患者の外部に
設けられるセンサを採用してもよい。

【００３３】本発明の方法及び器械の幾つかの実施形態
において用いられるカテーテルを電磁センサと関連して
本明細書において説明するが、本発明の実施にあたり、
３次元の位置に関する情報及び向きに関する情報（向き
に関する情報を用いるかどうかは任意である）を提供す
る任意他の位置センサを用いてもよい。これ又有用な例
示のセンサとしては、音響センサや磁気センサが挙げら
れる。

【００３４】好ましくは、位置センサ２８による測定を
心周期と実質的に同期させ、その結果得られる心室の電
気活性のマップが心周期中の１点のところの心室の幾何
学的形状を描出するようにする。好ましくは、マップ
は、心周期中の拡張末期点のところの心臓２９を描出す
る。種々の位置を心周期中の１点に同期させることによ
り、接触型電極２４及び非接触型電極２５の位置を決定
する際に心臓２９の運動に起因して生じる場合のある誤
差が無くなる。

【００３５】図３（Ａ）は、本発明の器械及び方法で用
いられるカテーテルの好ましい一実施形態の遠位端部の
平面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のカテーテル
をその長手方向軸線４７の回りに９０°回転させた状態
を示す図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）のカテーテ
ルの３Ｃ−３Ｃ線矢視縦断面図である。図３（Ａ）に示
すように、カテーテルは、先端部電極２４及びリング電
極４５を有している。これら２つの電極は一緒になって
双極接触型電極として機能する。非接触型電極２５は、
近位端部４９及び遠位端部５０を備えたアレイの状態に
配置されている。カテーテルは、複数の非接触型電極２
５、例えば、１６個の点電極２５を有している。各電極
２５は、断面が円形であり、その直径は１ｍｍである。
アレイ２３中の非接触型電極２５は、９０゜刻みでカテ
ーテル遠位端部２２の周りに円周方向に互いに間隔を置
いた４つのコラムの状態に配置されている。各コラム中
の電極２５の位置は、隣のコラム中の対応関係にある電
極の位置に対して長手方向にずれている。アレイ２３中
の非接触型電極２５のこの構成により、非接触型電極２
５は、カテーテル２０を送り進めている室の全ての壁か
らの遠い領域の電気信号を同時に受け取ることができ
る。カテーテル２０は、２つの位置センサ２８，４８を
更に有しており、この場合、センサ２８は、カテーテル
の遠位先端部のところに位置し、センサ４８はアレイ２
３の近位端部４９の近傍に位置している。図３（Ｃ）に
は示していないが、ワイヤが、センサ２８，４８の各々
及び電極２４，２５，４５の各々を取っ手３０に接続
し、これから信号がケーブル２１を経由して回路４０に
伝送される。同じく図示していないが、偏向機構によ
り、カテーテルの取っ手３０の制御器３２を介してカテ
ーテル先端部の偏向が可能になる。カテーテルの偏向機
構を専用的に設計することは、本発明にとって重要では
なく、当該技術分野で公知のカテーテル偏向機構の設計
のうち任意のものであってよい。カテーテルの操縦／偏
向機構は例えば、米国特許第５，９６４，７５７号、同
第５，８９７，５２９号及び同第５，９３８，６０３
号、欧州特許出願第ＥＰ０９００５４７号及び同第ＥＰ
０９００５４８号、並びにＰＣＴ出願公開第ＷＯ９８／
４３５３０号に開示されており、これら技術文献の開示
内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに
引用する。

【００３６】図４は、本発明の器械及び方法に役立つカ
テーテル２０ａの遠位端部２２ａの変形実施形態を示し
ている図である。カテーテル２０ａは、先端部電極２４
と、リング電極４５とから成っている。全部で２４個の
非接触型電極２５ａが、それぞれ６つの電極で構成され
ていて、カテーテル遠位端部２２ａの周りにぐるりと円
周方向に９０゜刻みで間隔を置いた４つのコラムの状態
に配置されている。図４に示す実施形態では、非接触型
電極２５ａは、形状が矩形であって寸法が１ｍｍ×３ｍ
ｍであり、これら非接触型電極は、１コラム中の中心間
距離が８ｍｍの状態で互いに間隔を置いて位置してい
る。図４のカテーテル遠位端部２２ａは、上記と同様
に、２つの位置センサ（図示せず）を有し、一方の位置
センサはカテーテル先端部２６のところ、他方の位置セ
ンサは電極アレイ２３ａの近位端部のところにそれぞれ
位置している。

【００３７】電極アレイ２３ａは好ましくは、約１２個
乃至約３２個の非接触型電極２５ａから成る。より好ま
しくは、アレイ２３ａは、約１６個乃至約２４個の非接
触型電極２５ａから成る。好ましい一実施形態では、ア
レイ２３ａは、２０個未満の非接触型電極２５ａから成
る。

【００３８】図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）及び
図４に示すように、電極アレイ２３，２３ａ中の非接触
型電極２５，２５ａは、それぞれ、カテーテル遠位端部
２２，２２ａの周囲周りに不連続である。図５は、本発
明の器械及び方法で有用な別の好ましいカテーテル２０
ｂの遠位部分２２ｂを示す概略絵画図である。図５のカ
テーテル２０ｂは、先に詳細に説明したカテーテル２
０，２０ａと構造及び取扱が実質的に同一であり、異な
る点は、カテーテル２０ｂが、点電極２５又は矩形のプ
ラーク２５ａに代えて、複数のリング電極２５ｂを有し
ていることにある。先端部電極２４に最も近いリング電
極２５ｂを先端部電極２４と連携して用いて心室表面の
ところの双極電位を測定するのがよい。例示の一実施形
態では、カテーテルは、約０．５ｍｍ間隔で設けられた
３２個のリング電極を有している。

【００３９】図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図
４及び図５に示すカテーテル遠位端部２２，２２ａは、
双極遠位先端部接触型電極を有しているが、単極遠位先
端部電極を有するカテーテル遠位端部も又、本発明の方
法及び器械の実施に有用であると考えられることは理解
されよう。

【００４０】本発明の方法の幾つかの実施形態の実施に
あたり、カテーテル２０，２０ａ，２０ｂのそれぞれの
アレイ２３，２３ａ，２３ｂ中に含まれた非接触型電極
２５，２５ａ、２５ｂの各々の位置及び向きを知ること
が望ましい。これら電極の各々の位置及び向きを知るた
め、本発明の方法及び器械で用いられるカテーテルは好
ましくは、図３（Ｃ）に示すような２以上の位置セン
サ、例えば位置センサ２８，４８を採用している。これ
らセンサのうちの１つは好ましくは、カテーテル遠位先
端部２６内に配置され、第２のセンサは好ましくは、電
極アレイ２３の近位端部４９のところに配置される。好
ましくは、これら位置センサのうちの少なくとも１つ
は、位置及び向きに関する情報について６つの指標又は
項目、即ち、３つの位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）及び３つの
向き座標（縦揺れ、横揺れ、偏揺れ）を提供する。位置
に関する情報について６つの指標をもたらす適当な位置
センサ２８，４８は例えば、ＰＣＴ出願公開第ＷＯ９６
／０５７６８号及びこれに対応した米国特許第０８／７
９３，３７１号に記載されており、かかる特許技術文献
の開示内容を本明細書の一部を形成するものとしてここ
に引用する。

【００４１】センサの各々の３次元で表示される位置及
び向き並びにカテーテル遠位端部２２のところの電極２
５の幾何学的形状が分かると、電極２５の各々の位置及
び向きを例えばスプライン関数法により計算することが
できる。

【００４２】適当な環境の下では、例えば、カテーテル
の剛性、他の画像情報及び堅くて短い非接触型電極アレ
イの使用法が分かれば、本発明の方法の実施の際にたっ
た１つの位置センサを備えたカテーテルを用いることが
可能な場合がある。かかる場合、センサは好ましくは、
カテーテルの遠位先端部２６のところに配置される。

【００４３】多数の位置センサを備えたカテーテルの場
合、必ずしも全てのセンサが位置情報の６つの指標をも
たらす必要はない。例えば、図３（Ｃ）に示すように、
センサ２８は好ましくは、位置情報の６つの指標を表す
信号を検出して伝送する。センサ４８は、６指標出力セ
ンサであるのがよいが、位置情報について５以下の指標
をもたらすセンサも又用いることができる。例えば、位
置情報について５つの指標（３つの位置座標、縦揺れ及
び偏揺れ）を検出するセンサが、米国特許第５，９１
３，８２０号に記載されており、この米国特許の開示内
容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用す
る。かかるセンサは、電極アレイ２３の近位端部４９の
近くに位置する第２のセンサとして用いることができ
る。変形例として、各々が位置情報について５以下の指
標をもたらす複数の位置センサを用いてもよい。例え
ば、各々が位置情報について３つの指標をもたらす３以
上の位置センサを用いるとカテーテル上の全ての位置を
定めることができる。

【００４４】本発明の器械及び方法で用いられるカテー
テルの直径は好ましくは、約５フレンチ乃至約１１フレ
ンチ（３フレンチ（ｆｒ）＝１ｍｍ）である。より好ま
しくは、本発明のカテーテルの直径は、約６フレンチ乃
至約８フレンチである。

【００４５】多数の電極から電位を測定する従来型シス
テムでは、各電極からの信号は代表的には、別個独立の
増幅器に送られ、ここで瞬間電圧が測定される。各電極
からの信号は代表的には、基準手段、例えば右脚体表面
電極を基準として、或いは、右腕体表面信号、左腕体表
面信号及び左脚体表面信号に基づく複合信号を示すウィ
ルソンの中心又は結合電極（ＷＣＴ）を基準として測定
される。変形例では、アースすなわちグラウンド電位を
基準として各電極からの信号を測定する。とにかく、多
電極の場合、各信号は代表的には共通基準手段又はアー
スを基準としてそれ自体の増幅器から並列的に測定され
る。この方式は、各電極のところで生じる信号の大きさ
がノイズの閾値を遙かに越える接触型電極の場合には良
好に働く。特に電極が互いに密な間隔を置いた状態で心
内膜と非接触状態にある非接触型電極の場合、２つの隣
り合う電極からの読みの差は、測定器械のノイズレベル
と同一オーダーのものである場合がある。例えば、相互
間隔が２ｍｍであり、心内膜から約１ｃｍ乃至約２ｃｍ
のところに位置した電極の場合、これら電極の各々のと
ころに現れる信号相互間の差は、約１０マイクロボルト
乃至５０マイクロボルトのオーダーのものであるに過ぎ
ず、これは、約２０マイクロボルト乃至約４０マイクロ
ボルトのオーダーの測定器械のノイズレベルと同一オー
ダーのものである。本発明の器械及び方法により、これ
ら信号の正確な弁別が可能になる。

【００４６】アレイ状に配置された電極からの信号を測
定する本発明の器械で用いられる信号処理回路４０の一
部が図６に示されている。図６に示すように、この器械
は、全部でｍ個の電極から成るアレイを有する多電極カ
テーテル２０からの信号を集める。本発明のこの器械
は、図６にａｍｐ（１）乃至ａｍｐ（ｍ）と表示された
全部でｍ個の増幅器を有し、この場合、増幅器の数は、
電極アレイ中の電極の数に一致している。増幅器ａｍｐ
（２）乃至ａｍｐ（ｍ）は、カスケード接続状態の差動
増幅器から成り、この場合、このカスケード中の各増幅
器は、電極アレイ中のこれと対応関係にある電極とその
前の電極との差電圧を測定する。例えば、増幅器３、即
ちａｍｐ（３）は、電極３ｅ₃と電極２ｅ₂の差電圧を
測定する。

【００４７】カテーテルの電極は、カテーテルの内部に
位置していて、電極の各々をカテーテルの取っ手３０内
の端子に接続するワイヤによって増幅器に接続されてい
る。取っ手から増幅器への回路はケーブル２１によって
完成され、このケーブル２１は、カテーテル取っ手３０
内の端子と信号処理回路４０とを互いに接続している。

【００４８】図６のカテーテル２０の遠位端部２２は、
１つの先端部電極（ｅ₁と表示されている）及び複数の
リング電極（ｅ₂乃至ｅ_mと表示されている）を有して
いる。先端部電極ｅ₁からの信号は、上述の基準信号の
うちの１つ又はグラウンド電位に対して増幅器ａｍｐ
（１）によって測定される。かくして、ａｍｐ（１）の
出力ａ₁は、Ｖ₁、即ち電極ｅ₁のところの電位の直接
的な目安である。

【数７】

【００４９】増幅器カスケードの最初の構成要素である
差動増幅器ａｍｐ（２）は、電極ｅ ₂と電極ｅ₁の電圧
の差ａ₂を測定する。

【数８】

【００５０】整理してＶ₁について代入を行うと、電極
ｅ₂のところの電位Ｖ₂は次式で与えられる。

【数９】

【００５１】差動増幅器ａｍｐ（ｍ−１）は、カスケー
ド中の最後から２番目の増幅器であり、電極ｅ_m-1と電
極ｅ_m-2の差信号を測定する。最終的に、増幅器ａｍｐ
（ｍ）は、電極ｅ_mと電極ｅ_m-1の差信号を測定する。

【００５２】電極ｅ₂のところでの電位についての上記
の等式からの類推により、電極アレイの任意の電極ｅ_n
の電位Ｖ_nは、次式によって与えられることが示唆され
る。

【数１０】上式において、ａ₁は、第１の増幅器により測定された
第１の電極のところの電位、ａ_iは各々、差動増幅器に
より測定された電極アレイの電極ｉと電極（ｉ−１）の
差電圧である。

【００５３】図６に更に示すように、信号処理回路４０
は代表的には、増幅器の各々によって出力された信号を
濾波するフィルタを更に有している。代表的には、信号
は、高域フィルタ（ＨＰＦ（１）乃至ＨＰＦ（Ｍ）で表
示されている）と低域フィルタ（ＬＰＦ（１）乃至ＬＰ
Ｆ（Ｍ）で表示されている）の両方で濾波される。次
に、信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）に送られ、この
マルチプレクサからの信号は次にＡ−Ｄ変換器（Ａ／
Ｄ）によってディジタル化される。ディジタル化された
電極信号は次に、次の目的のために信号処理回路の他の
部分に伝送される。例えば、ディジタル化信号は、アレ
イ中の個々の電極の電位の計算のための計算プロセッサ
に送られる。

【００５４】本発明の器械及び方法により得られること
が見込まれる利点としては、特に心内膜表面から遠くに
位置した非接触型電極からの微弱信号についてのＳＮ比
の改善が挙げられる。別の利点としては、本明細書で説
明したような差動演算測定法（differential measureme
nts）から単一電極電位を回復させることができるとい
うことが挙げられる。

【００５５】同時係属中であり、本願と共通譲受人の２
０００年２月１８日出願の米国特許第０９／５０６，７
６６号と２０００年６月２１日出願の同第０９／５９
８，８６２号は、心臓の電気活性をマッピングする方法
を開示しており、かかる米国特許出願の開示内容を本明
細書の一部を形成するものとしてここに引用する。カテ
ーテル２０の非接触型電極２５のところで検出された電
位を用いると心内膜表面のところの電位を、かかる米国
特許出願に開示された方法により計算することができ
る。これら心内膜電位を用いると局所心内膜電位図を再
構成することができ、或いは、心組織の電気的特性、例
えば、ピーク電圧又は局所活性化時間（ＬＡＴ）を求め
ることができる。ＬＡＴは代表的には、局所電位図の特
性、例えば、組織の最大脱分極の時間として定められ
る。また、ＬＡＴは、基準事象、例えば体表面電位図の
特定の特徴に対して時間的基準とされるのが通例であ
る。結果的に得られる心組織の電気的特性を心臓の幾何
学的形状の関数としてプロットすると特性のマップが作
成される。

【００５６】１９９８年７月２４日に出願された米国特
許出願第０９／１２２，１３７号及び１９９９年７月２
２日に出願された同第０９／３５７，５５９号に開示さ
れた方法を用いると、位置センサ２８，４８から集めら
れた心臓の幾何学的形状に関するデータ及び本明細書に
おいて説明したような心組織の電気的特性は、心室の電
気的活性の３次元の再構成を生じさせるよう利用可能で
ある。これら再構成は、潜在的に生命を脅かす症状、例
えば、不整脈の原因である異常な電気経路を識別するの
に極めて有用である。再構成から異常経路を識別する
と、本発明の方法及び器械で用いられるカテーテルを更
に利用して治療を組織に施し、例えば、接触型電極２４
を介して組織に送られたエネルギで組織の切除を行うこ
とができる。

【００５７】本発明の好ましい実施形態を開示したが、
当業者であれば、かかる実施形態は例示に過ぎないこと
は明らかであろう。当業者であれば、本発明の範囲から
逸脱することなく多くの変形例、改変例及び置換例を想
到できよう。したがって、本発明は、特許請求の範囲に
記載された本発明の精神及び範囲によってのみ限定され
る。

【００５８】本発明の具体的な実施形態は、以下の通り
である。（１）前記電極のところの前記電圧を計算する計算プロ
セッサを更に有していることを特徴とする請求項１記載
の器械。（２）前記電極のところの前記電圧を計算する計算プロ
セッサを更に有していることを特徴とする請求項２記載
の器械。（３）電極アレイは、少なくとも１つの接触型電極と、
複数の非接触型電極とから成ることを特徴とする請求項
２記載の器械。（４）第１の増幅器は、接触型電極のところの信号を測
定するのに用いられることを特徴とする実施形態（３）
記載の器械。（５）カテーテルは、少なくとも１つの位置センサを更
に有していることを特徴とする請求項２記載の器械。

【００５９】（６）カテーテルは、カテーテル遠位先端
部の近くに設けられた第１の位置センサと、電極アレイ
の近くに設けられた第２の位置センサとを有しているこ
とを特徴とする実施形態（５）記載の器械。（７）少なくとも１つの位置センサは、音響センサ、磁
気センサ、電磁センサ又はこれらの組合せから選択され
ることを特徴とする実施形態（５）記載の器械。（８）少なくとも１つの位置センサのうちの少なくとも
１つは、電磁位置センサであることを特徴とする実施形
態（７）記載の器械。（９）複数の電気信号は、患者の身体から出ることを特
徴とする請求項３記載の方法。（１０）複数の電気信号は、患者の心臓から出ることを
特徴とする実施形態（９）記載の方法。

【００６０】（１１）遠位端部に前記電極アレイを備え
たカテーテルを準備する段階と、カテーテルの遠位端部
を患者の心臓内へ送り進める段階とを更に有しているこ
とを特徴とする実施形態（１０）記載の方法。（１２）測定された前記電気信号は、患者の心臓の心組
織の局所活性化時間を求めるために用いられることを特
徴とする実施形態（１１）記載の方法。（１３）患者の心臓の心組織の電気的特性のマップを作
成する段階を更に有していることを特徴とする実施形態
（１１）記載の方法。（１４）電気的特性は、心組織のピーク電圧であること
を特徴とする実施形態（１３）記載の方法。（１５）電気的特性は、心組織の局所活性化時間である
ことを特徴とする実施形態（１３）記載の方法。

【００６１】（１６）マップから心組織の疾患状態を診
断する段階を更に有していることを特徴とする実施形態
（１３）記載の方法。（１７）心組織を治療する段階を更に有していることを
特徴とする実施形態（１６）記載の方法。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、多数配置された電極か
らの微弱信号についてのＳＮ比を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の器械を有する心臓電気生理学的システ
ムの選択された要素の略図である。

【図２】図１の心臓電気生理学的システムの追加の要素
を示す図である。

【図３】（Ａ）は、本発明の器械の或る実施形態に含ま
れるカテーテルの遠位端部の一実施形態を示す図であ
る。（Ｂ）は、（Ａ）のカテーテルの別の図である。
（Ｃ）は、（Ａ）及び（Ｂ）のカテーテルの縦断面図で
ある。

【図４】本発明の器械の或る実施形態に含まれるカテー
テルの別の実施形態の遠位端部を示す図である。

【図５】本発明の器械のある実施形態に含まれるカテー
テルの第３の実施形態の遠位端部を示す図である。

【図６】信号処理回路を示す図であり、この構成部品
は、本発明の器械に含まれる。

【符号の説明】

１８測定システム２０カテーテル２０ａカテーテル本体２１延長ケーブル２２カテーテル遠位端部２３電極アレイ２４，４５接触型電極２５非接触型電極２６カテーテル遠位先端部２８位置センサ３４コンソール３６コンピュータ４０信号処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アッサフ・ゴバリイスラエル国、34400 ハイファ、ビッゾ１Ｆターム(参考） 4C027 AA02 CC00 EE01 EE05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極アレイからの複数の電気信号を測定
する器械であって、電極アレイの第１の電極のところの
電圧を測定する第１の増幅器と、各々が電極アレイ中の
２つの連続して位置する電極相互の電圧差を測定するカ
スケード接続状態の差動増幅器とを有し、電極ｎのとこ
ろの電圧Ｖ_nは次式、即ち、【数１】で与えられ、上式において、ａ₁は、第１の増幅器によ
り測定された第１の電極のところの電圧、ａ_iは各々、
差動増幅器により測定された電極アレイの電極ｉと電極
（ｉ−１）の差電圧であることを特徴とする器械。
【請求項２】患者の体から出る電気信号を測定する器
械であって、電極アレイを備えたカテーテルと、電極ア
レイの第１の電極のところの電圧を測定する第１の増幅
器と、各々が電極アレイ中の２つの連続して位置する電
極相互の電圧差を測定するカスケード接続状態の差動増
幅器とを有し、電極ｎのところの電圧Ｖ_nは次式、即
ち、【数２】で与えられ、上式において、ａ₁は、第１の増幅器によ
り測定された第１の電極のところの電圧、ａ_iは各々、
差動増幅器により測定された電極アレイの電極ｉと電極
（ｉ−１）の差電圧であることを特徴とする器械。
【請求項３】電極アレイからの複数の電気信号を測定
する方法であって、前記方法は、電極アレイの第１の電
極のところの電圧を測定する第１の増幅器及び各々が電
極アレイ中の２つの連続して位置する電極相互の電圧差
を測定するカスケード接続状態の差動増幅器を準備する
段階と、前記電極の各々のところの電圧を計算する段階
とを有し、電極ｎのところの電圧Ｖ_nは次式、即ち、【数３】で与えられ、上式において、ａ₁は、第１の増幅器によ
り測定された第１の電極のところの電圧、ａ_iは各々、
差動増幅器により測定された電極アレイの電極ｉと電極
（ｉ−１）の差電圧であることを特徴とする方法。