JP2007014786A - 相対インピーダンス測定 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インピーダンス較正方法が、少なくとも第1、第2および第3の電極(48)をそれぞれの場所で被験者(26)の体の表面に結合するステップを有する。第1の体表面電極と第2の体表面電極との間で体を通って流れる第1の電流を測定すると共に第1の体表面電極と第3の体表面電極との間で体を通って流れる第2の電流を測定する。第1および第2の電流から、体表面電極のうちの少なくとも1つと体の表面との間のインピーダンスを表す接触係数を導き出す。プローブの位置を検出し、プローブから体表面電極までの電流相互間の関係に基づいて組織接触を検出する方法もまた開示される。
【選択図】図1
Description
本願は、2005年1月7日に出願された米国特許出願第11/030,934号に関し、この特許出願は、本願の譲渡人に譲渡されており、参照によりその開示内容を本明細書の一部とする。
本発明は一般に、生体内に配置された物体の運動の追跡に関し、特に、インピーダンス測定を利用した物体追跡に関する。
多くの医療手技では、物体を患者の体内に導入し、物体の運動を検出する。これら手技を支援するため、種々の位置検出システムが先行技術において開発されまたは計画された。
本発明の実施形態は、体内物体を追跡するために用いられるインピーダンスを利用したシステムを較正し、安定化させるための効率的な装置および方法を提供する。
少なくとも第1、第2および第3の電極をそれぞれの場所で被験者の体の表面に結合するステップと、
第1の体表面電極と第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定するステップと、
第1の体表面電極と第3の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定するステップと、
第1および第2の電流を用いて体表面電極のうちの少なくとも1つと前記体の前記表面との間のインピーダンスを表す接触係数を導き出すステップと、
を含む方法、が提供される。
第4の電極を含むプローブを前記体の中に挿入するステップと、
前記第4の電極と前記体表面電極のうちの少なくとも1つとの間で前記体の中を流れる第3の電流を測定するステップと、
前記少なくとも1つの体表面電極の前記接触係数と前記第3の電流の両方に対する前記プローブの位置を応答的に検知するステップと、
を含む。
プローブ電極を含むプローブを被験者の体の中に挿入するステップと、
前記プローブ電極と前記体の表面に結合された第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定するステップと、
前記プローブ電極と前記体の前記表面に結合された第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定するステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算するステップと、
前記関係に対する前記体の中の前記プローブの運動を応答的に追跡するステップと、
を含む方法、が提供される。
プローブ電極を含むプローブを被験者の体の中に挿入するステップであって、前記プローブ電極が前記体の内部の組織に接触するようにする、ステップと、
前記プローブ電極と前記体の表面に結合された第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定するステップと、
前記プローブ電極と前記体の前記表面に結合された第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定するステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算するステップと、
前記関係に応答して、前記プローブと前記組織との接触を検出するステップと、
を含む方法、が提供される。
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された、少なくとも第1、第2および第3の電極と、
前記第1の体表面電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記第1の体表面電極と前記第3の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流および前記第2の電流を用いて前記体表面電極のうちの少なくとも1つと前記体の前記表面との間のインピーダンスを表す接触係数を導き出すように構成された制御ユニットと、
を備える装置、が提供される。
プローブ電極を有し、被験者の体の中に挿入されるように構成されたプローブと、
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された第1および第2の体表面電極と、
前記プローブ電極と前記第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記プローブ電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算し、前記関係に応答して前記体内の前記プローブの運動を追跡するように構成されている制御ユニットと、
を備える装置、が提供される。
被験者の体の中に挿入されて前記体内部の組織と接触するように構成されたプローブ電極を含むプローブと、
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された第1および第2の体表面電極と、
前記プローブ電極と前記第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記プローブ電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算し、前記関係に応答して、前記プローブと前記組織との間の接触を検出するように構成された制御ユニットと、
を備える装置、が提供される。
図1は、本発明の実施形態の位置追跡システム20の概略的な絵画図である。上述の米国特許出願第11/030,934号明細書に記載されているように、システム20でのインピーダンスを利用した位置追跡は、プローブ、例えばカテーテル22を被験者26の内部体腔、例えば心臓24の室内に挿入することにより行われる。代表的には、カテーテルは、医師28により行われる診断または治療、例えば、心臓内の電位をマップしまたは心臓組織のアブレーションを実施するために用いられる。変形例として、カテーテルまたは他の体内器具を他の目的のために、単独でまたは他の治療器具と併せて使用してもよい。
(3) Rij=G・Ci・Cj・dij
上式において、Ciは、パッチiについての接触係数であり、Cjは、パッチjについての接触係数であり、dijは、パッチi,j相互間の距離であり、Gは、中程度の抵抗率を表す一般定数である。
(7) Ri=G・Xi・Ccath・di
上式において、Xiは、パッチiについての較正係数であり、Ccathは、カテーテル電極48についての接触定数であり、diは、パッチiとカテーテル電極48との間の距離であり、Gは、中程度の抵抗率を表す一般的な定数である。カテーテル電極から駆動され、パッチiに流れ込む電流は、パッチ電流Iiとして表され、これは、次の方程式により駆動電流Iに関連している。
相対インピーダンスとパッチ電流との間の関係の導出
一般に、1組のN個のノード(接続点)例えば電極パッチを有する並列回路の場合、電流Iは、その組の中のノードjから他のN−1個のノードまで駆動され、ノードiのところで測定された電流は、Iijとして表すことができ、この電流は、以下の方程式によりノード相互間のインピーダンスRijと関連している。
本発明の具体的な実施態様は、次の通りである。
(1)インピーダンスを較正する方法において、
少なくとも第1、第2および第3の電極をそれぞれの場所で被験者の体の表面に結合するステップと、
第1の体表面電極と第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定するステップと、
第1の体表面電極と第3の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定するステップと、
第1および第2の電流を用いて体表面電極のうちの少なくとも1つと前記体の前記表面との間のインピーダンスを表す接触係数を導き出すステップと、
を含む、方法。
(2)実施態様(1)記載の方法において、
前記接触係数を導き出す前記ステップは、前記第1の電流と前記第1の電流および前記第2の電流の和との間の関係を用いて相対インピーダンスの値を求めるステップを含む、方法。
(3)実施態様(2)記載の方法において、
前記接触係数を導き出す前記ステップは、前記相対インピーダンスのうち3つ以上の値を求め、1組の1次方程式を解くステップを含み、前記1次方程式のパラメータは、前記3つ以上の値および前記体表面電極相互間の距離を含む、方法。
(4)実施態様(1)記載の方法において、
第4の電極を含むプローブを前記体の中に挿入するステップと、
前記第4の電極と前記体表面電極のうちの少なくとも1つとの間で前記体の中を流れる第3の電流を測定するステップと、
前記少なくとも1つの体表面電極の前記接触係数と前記第3の電流の両方に対する前記プローブの位置を応答的に検出するステップと、
を含む、方法。
(5)実施態様(4)記載の方法において、
前記位置を検出する前記ステップは、前記プローブと前記少なくとも1つの体表面電極との間の相対距離を求めるステップを含む、方法。
(6)実施態様(1)記載の方法において、
前記第1、前記第2および前記第3の体表面電極のうち少なくとも1つは、粘着性導電性パッチを含む、方法。
プローブ電極を含むプローブを被験者の体の中に挿入するステップと、
前記プローブ電極と前記体の表面に結合された第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定するステップと、
前記プローブ電極と前記体の前記表面に結合された第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定するステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算するステップと、
前記関係に対する前記体の中の前記プローブの運動を応答的に追跡するステップと、
を含む、方法。
(8)実施態様(7)記載の方法において、
前記関係を計算する前記ステップは、前記プローブ電極と前記体表面電極の各々との間の相対インピーダンスの値を求めるステップを含む、方法。
(9)実施態様(8)記載の方法において、
前記相対インピーダンスの値を求める前記ステップは、前記第1の電流を前記第1の電流と前記第2の電流の和で除算して得られる商を求めるステップを含む、方法。
(10)実施態様(7)記載の方法において、
前記関係を計算する前記ステップは、前記プローブ電極と前記第1および前記第2の体表面電極との間の相対インピーダンスの少なくとも2つの値を求め、1組の1次方程式を解くステップを含み、前記1次方程式のパラメータは、前記少なくとも2つの値を含む、方法。
(11)実施態様(7)記載の方法において、
前記プローブの運動を追跡する前記ステップは、前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を著しくは変化させない前記第1の電流および前記第2の電流の変化が前記プローブの前記運動に起因するのではなく、前記体の中における前記プローブ電極と漸変インピーダンスの組織との接触を表すことを判別するステップを含む、方法。
(12)実施態様(11)記載の方法において、
第1の電流と第2の電流との間の前記関係は、前記プローブと前記第1および前記第2の体表面電極の相対インピーダンスを表す、方法。
プローブ電極を含むプローブを被験者の体の中に挿入するステップであって、これにより前記プローブ電極が、前記体の内部の組織に接触する、ステップと、
前記プローブ電極と前記体の表面に結合された第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定するステップと、
前記プローブ電極と前記体の前記表面に結合された第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定するステップと、
前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算するステップと、
前記関係に応答して、前記プローブと前記組織との間の接触を検出するステップと、
を含む、方法。
(14)実施態様(13)記載の方法において、
前記プローブと前記組織の間の前記接触を検出する前記ステップは、前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を変化させない前記第1および第2の電流の変化を測定するステップを含む、方法。
(15)実施態様(13)記載の方法において、
前記第1および前記第2の電流に応答して前記体の中の前記プローブの位置を追跡し、前記プローブと前記組織との間の接触の検出に応答して前記位置を修正するステップを有する、方法。
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された少なくとも第1、第2および第3の電極と、
前記第1の体表面電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記第1の体表面電極と前記第3の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流および前記第2の電流を用いて前記体表面電極のうちの少なくとも1つと前記体の前記表面との間のインピーダンスを表す接触係数を導き出すように構成された制御ユニットと、
を備える、装置。
(17)実施態様(16)記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流と前記第1の電流および前記第2の電流の和との間の関係を用いて相対インピーダンスの値を求めることにより前記接触係数を導き出すように構成されている、装置。
(18)実施態様(16)記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記相対インピーダンスの3つ以上の値を求め、1組の1次方程式を解くことにより接触係数を導き出すように構成されており、前記1次方程式のパラメータは、前記3つ以上の値および前記体表面電極相互間の距離を含む、装置。
(19)実施態様(16)記載の装置において、
前記体の中に挿入されるように構成されたプローブを有し、前記プローブは、第4の電極を有し、前記制御ユニットは更に、前記第4の電極と前記体表面電極のうちの少なくとも1つとの間で前記体を通る第3の電流を測定し、前記体表面電極のうちの前記少なくとも1つの前記接触係数と前記第3の電流の両方それぞれに対する前記プローブの位置を応答的に検知するように構成されている、装置。
(20)実施態様(19)記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記プローブと前記少なくとも1つの体表面電極との間の相対距離を求めることにより前記位置を検知するように構成されている、装置。
プローブ電極を備え、かつ被験者の体の中に挿入されるように構成されたプローブと、
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された第1および第2の体表面電極と、
前記プローブ電極と前記第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記プローブ電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算し、前記関係に応答して前記体内の前記プローブの運動を追跡するように構成されている制御ユニットと、
を備える、装置。
(22)実施態様(21)記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記プローブ電極と前記体表面電極の各々との間の相対インピーダンスの値を求めることにより前記プローブの運動を追跡するように構成されている、装置。
(23)実施態様(22)記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流と前記第1の電流および前記第2の電流の和との商を計算することにより前記相対インピーダンス値を求めるように構成されている、装置。
(24)実施態様(22)記載の装置において、
前記制御ユニットは、相対インピーダンスの少なくとも2つの値を導き出し、1組の1次方程式を解くことにより前記プローブの運動を追跡するように構成されており、前記1次方程式のパラメータは、前記相対インピーダンスの前記値を含む、装置。
(25)実施態様(22)記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流と前記第2の電流との間の前記関係を著しくは変化させない前記第1の電流および前記第2の電流の変化が、前記プローブの運動に起因するのではなく、前記体内における前記プローブ電極と漸変インピーダンスの組織との接触を表すことを判別するように構成されている、装置。
(26)実施態様(25)記載の装置において、
前記第1の電流と前記第2の電流との間の前記関係は、前記プローブと前記第1および第2の体表面電極との間の相対インピーダンスを表す、
装置。
被験者の体の中に挿入されて前記体内部の組織と接触するように構成されたプローブ電極を含むプローブと、
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された第1および第2の体表面電極と、
前記プローブ電極と前記第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記プローブ電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算し、前記関係に応答して、前記プローブと前記組織との間の接触を検出するように構成された制御ユニットと、
を備える、装置。
(28)実施態様(27)記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流および前記第2の電流の変化を検知する一方で、前記第1の電流と前記第2の電流との間の前記関係に変化がないことを検出することにより前記プローブと前記組織との間の前記接触を検出するように構成されている、装置。
(29)実施態様(27)記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流および前記第2の電流に応答して前記体内の前記プローブの位置を追跡し、前記プローブと前記組織との間の前記接触の検出に応答して前記位置を修正するように構成されている、装置。
22 カテーテル
24 心臓
26 被験者
28 医師
30 制御ユニット
32,34,36,38 皮膚パッチ
42 モニタ
44 マップ
48 電極
52,54,56,58 電流測定回路
Claims (14)
- インピーダンスの較正装置において、
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された少なくとも第1、第2および第3の電極と、
前記第1の体表面電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記第1の体表面電極と前記第3の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流および前記第2の電流を用いて前記体表面電極のうちの少なくとも1つと前記体の前記表面との間のインピーダンスを表す接触係数を導き出すように構成された制御ユニットと、
を備える、装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流と前記第1の電流および前記第2の電流の和との間の関係を用いて相対インピーダンスの値を求めることにより前記接触係数を導き出すように構成されている、装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記相対インピーダンスの3つ以上の値を求め、1組の1次方程式を解くことにより接触係数を導き出すように構成されており、前記1次方程式のパラメータは、前記3つ以上の値および前記体表面電極相互間の距離を含む、装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記体の中に挿入されるように構成されたプローブを有し、前記プローブは、第4の電極を有し、前記制御ユニットは更に、前記第4の電極と前記体表面電極のうちの少なくとも1つとの間で前記体を通る第3の電流を測定し、前記体表面電極のうちの前記少なくとも1つの前記接触係数と前記第3の電流との両方それぞれに対する前記プローブの位置を応答的に検知するように構成されている、装置。 - 請求項4記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記プローブと前記少なくとも1つの体表面電極との間の相対距離を求めることにより前記位置を検知するように構成されている、装置。 - 位置検出装置において、
プローブ電極を備え、かつ被験者の体の中に挿入されるように構成されたプローブと、
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された第1および第2の体表面電極と、
前記プローブ電極と前記第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記プローブ電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算し、前記関係に応答して前記体内の前記プローブの運動を追跡するように構成されている制御ユニットと、
を備える、装置。 - 請求項6記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記プローブ電極と前記体表面電極の各々との間の相対インピーダンスの値を求めることにより前記プローブの運動を追跡するように構成されている、装置。 - 請求項7記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流と前記第1の電流および前記第2の電流の和との商を計算することにより前記相対インピーダンス値を求めるように構成されている、装置。 - 請求項7記載の装置において、
前記制御ユニットは、相対インピーダンスの少なくとも2つの値を導き出し、1組の1次方程式を解くことにより前記プローブの運動を追跡するように構成されており、前記1次方程式のパラメータは、前記相対インピーダンスの前記値を含む、装置。 - 請求項7記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流と前記第2の電流との間の前記関係を著しくは変化させない前記第1の電流および前記第2の電流の変化が、前記プローブの運動に起因するのではなく、前記体内における前記プローブ電極と漸変インピーダンスの組織との接触を表すことを判別するように構成されている、装置。 - 請求項10記載の装置において、
前記第1の電流と前記第2の電流との間の前記関係は、前記プローブと前記第1および第2の体表面電極との間の相対インピーダンスを表す、装置。 - 組織接触を検出する装置において、
被験者の体の中に挿入されて前記体内部の組織と接触するように構成されたプローブ電極を含むプローブと、
被験者の体の表面にそれぞれの場所で結合されるように構成された第1および第2の体表面電極と、
前記プローブ電極と前記第1の体表面電極との間で前記体を通って流れる第1の電流を測定し、前記プローブ電極と前記第2の体表面電極との間で前記体を通って流れる第2の電流を測定し、前記第1の電流と前記第2の電流との間の関係を計算し、前記関係に応答して、前記プローブと前記組織との間の接触を検出するように構成された制御ユニットと、
を備える、装置。 - 請求項12記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流および前記第2の電流の変化を検知する一方で、前記第1の電流と前記第2の電流との間の前記関係に変化がないことを検出することにより前記プローブと前記組織との間の前記接触を検出するように構成されている、装置。 - 請求項12記載の装置において、
前記制御ユニットは、前記第1の電流および前記第2の電流に応答して前記体内の前記プローブの位置を追跡し、前記プローブと前記組織との間の前記接触の検出に応答して前記位置を修正するように構成されている、装置。
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