JP2008511413A - 心房細動及びその他の心臓の不整脈を治療する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

デジタル映像システムを使用して心臓の像データを取得するステップと、心室の及び取り囲む構造体の三次元モデルをかかる心臓像データから生成するステップと、三次元モデルを介入システムと整合させるステップと、この整合した三次元モデルを介入システム上にて視覚化するステップと、カテーテル装置を心室内に配置するステップと、介入システムの上で心室の整合した三次元モデルの上方にてカテーテル装置を視覚化するステップと、この整合した三次元モデルを利用してカテーテル装置を心室内にて操縦するステップと、生物学的材料をカテーテル装置を通して心室内の選んだ位置の心臓組織まで送り出すステップとを含む、心房細動のような心臓の不整脈を治療する方法が提供される。好ましくは、生物学的材料は移植した細胞又は抗体であるものとする。本発明の別の形態において、心臓の像データを取得するデジタル映像システムと、心室の及びその取り囲む構造体の三次元モデルをこの心臓の像データから生成する像生成システムと、三次元モデルを介入システムに整合させ、整合した三次元モデルを介入システムの上で視覚化することができるようにするワークステーションと、移植した細胞又は抗体のような生物学的材料を特定の選んだ位置にてこの心室内の心臓組織まで送り出すカテーテル装置であって、整合した三次元モデル上にて介入システムの上方で視覚化される上記カテーテル装置とを備える、心臓の不整脈を治療するシステムが提供される。

Description

本発明は、全体として、心房細動及びその他の心臓の不整脈（cardiac arrhythmias）を治療する方法及びシステム、特に生物学的材料を心臓内の室に送り出す方法及びシステムに関する。

心房細動は、心臓の心房又は上室が細動するとき、収縮を停止させる心臓の不整脈である。肺静脈にて発症する心房期外収縮（過剰な心拍）は、トリガーとして作用し、心房細動の発作を発症させる可能性がある。

左心房の複雑な三次元的幾何学的形態のため、期外収縮を再現可能に誘発させることができず且つ心門即ち肺静脈と左房との接続部を正確に識別し得ないことは、多くの患者にてアブレーション療法を使用することを禁止的なものにする。また、無線周波数カテーテルアブレーションを実行する間、発作、心臓の回りの出血及び肺静脈の狭窄化のような合併症の危険もある。

研究の結果、左房−肺静脈の接続部に伝導性組織が存在することを示唆する活動があることが判明した。このため、細胞を渡る伝導を妨害（block）するであろう生物学的材料を送り出すことにより、細胞又は分子レベルにて伝導を妨害することを目的とする新たなアプローチは、この複雑な不整脈の治療の点にて顕著に有利な効果を提供することがてきよう。かかる送り出しシステムは、細胞を移植し又は抗体を注射することを含むことができる。

このアプローチ法はまた、細胞、抗体及び遺伝子を含む同様の生物学的物質の正確な配置及び送り出しが可能であるならば、その他の不整脈及びその他の状態を治療するのにも有益であろう。

本発明の１つの形態は、（１）デジタル映像システム、好ましくはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムを使用して心臓の像データを取得するステップと、（２）この心臓の像データから心室の及び取り囲む構造体の三次元モデルを生成するステップと、（３）三次元モデルを介入システムと整合させるステップと、（４）この整合した三次元モデルを介入システム上にて視覚化するステップと、（５）カテーテル装置を心室内に配置するステップと、（６）介入システム上で心室の整合した三次元モデル上にてカテーテル装置を視覚化するステップと、（７）この整合した三次元モデルを利用してカテーテル装置を心室内にて操縦するステップと、（８）生物学的材料をカテーテル装置を通して心室内の選択した位置における心臓組織まで送り出すステップとを含む、心臓の不整脈を治療する方法を提供する。

特定の好ましい実施の形態において、カテーテル装置によって送り出される生物学的材料は、心臓内のこれらの選んだ位置にて電気的インパルスを変化させることのできる移植した細胞である。移植した細胞が筋芽細胞であることが極めて好ましい。別の望ましい実施の形態は、心室内にて心臓組織に送り出された生物学的材料は、抗体であり、選んだ位置における電気的インパルスがこれらの抗体によって変化されるようにする。

介入システムが蛍光透視システムであることが最も望ましい。心臓の不整脈が心房細動であり、三次元モデルが左房及び肺静脈のものであることがより望ましい。極めて望ましい実施の形態は、生物学的材料を送り出し得るようにされた中央管腔を有する主本体と、主本体からの生物学的材料の送り出しが制御されるように、主本体に結合された制御機構とを備えるカテーテル装置である。

本発明の別の形態において、心臓の像データを取得するデジタル映像システムと、この心臓の像データから心室の及びその取り囲む構造体の三次元モデルを生成する像生成システムと、三次元モデルを介入システムに整合させ、整合された三次元モデルが介入システムにて視覚化可能であるようにするワークステーションと、生物学的材料を特定の選んだ位置にてこの心室内の心臓組織に送り出すカテーテル装置であって、整合した三次元モデルの上方にて介入システムの上で視覚化される上記カテーテル装置とを備える、心臓の不整脈を治療するシステムが提供される。

このシステムの望ましいケースは、送り出された生物学的材料が移植した細胞、最も好ましくは筋芽細胞である場合である。生物学的材料が抗体であることも極めて望ましい。
このシステムの好ましい実施の形態は、介入システムが蛍光透視システムである場合である。最も好ましい実施の形態は、デジタル映像システムがコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムである場合である。特定の好ましいケースにおいて、心臓の不整脈は心房細動であり、三次元モデルは左房の及び肺静脈のものである。カテーテル装置が生物学的材料を送り出し得るようにされた中央管腔を有する主本体と、装置からのかかる送り出しを制御すべく主本体に結合された制御機構とを備えることが極めて好ましい。

図１には、本発明に従った心房細動のような心臓の不整脈を治療する一例としてのシステムの概略図的な全体図が示されている。ＣＴ走査システム１０のようなデジタル映像システムを使用して心臓の像データを取得する。以下に説明する実施の形態は、ＣＴ走査システムに関して記述するが、ＭＲＩ及び超音波装置のような当該技術にて既知のその他の映像システムとすることも考えられることが理解されよう。

心臓の像データ１２は、短い取得時間に亙って連続的な順序でＣＴ走査システム１０によって採取された心臓の連続的な一連の像である。より迅速なＣＴ走査システムを使用し且つＣＴスキャナを患者のＥＣＧ信号におけるＱＲＳと同期化させることを通じてのより短い走査時間は、心臓のような拍動する器官の像における動作の人為的欠陥を減少させることになる。得られる心臓の像データ１２はその構造体の真の幾何学的描出である心臓の像を再構成することを許容する。

その後、像生成システム１４によって左房及び肺動脈に対し最適化された方法を使用して心臓の像データ１２をセグメント化する。同様の態様にて心臓のその他の心室及びそれらの取り囲む構造体の像を取得することができることが理解されよう。像生成システム１４は、セグメント化したデータを更に処理し三次元的表面及び（又は）容積減少法を使用して左房及び肺動脈の三次元モデル１６を形成するステップを更に備えている。これらの構造体のナビゲータ像（内側からの像）を形成すべく追加的な後処理を実行することができる。

次に、三次元モデル１６を蛍光透視システム２０のような介入システムと整合させるためワークステーション１８にエクスポートする。ナビゲータ像の三次元モデル１６の移送は、ＤＩＣＯＭフォーマット及び幾何学的ワイヤーメッシュモデルのような幾つかの形態にて行うことができる。このため、ＣＴ走査システム１０からの情報は、蛍光透視システム２０と一体化される。三次元モデル１６が蛍光透視システム２０と整合されたならば、三次元モデル１６及び任意のナビゲータ像を蛍光透視システム２０にて見ることができる。

心臓内即ち内側像を含む、左房及び肺静脈の詳細な三次元モデルは図２Ａに示されている。肺静脈及びその他の戦略的領域の距離及び向きは、この三次元像から事前に計算してアブレーション法を実行する間、使用されるナビゲータ図を形成することができる。

左房へアクセスするための標準的な技術である経隔膜カテーテル挿入法を使用して、中央管腔２６を有する可撓性のカテーテル２４を備えるカテーテル装置２２を左房内に導入する。カテーテル２４は、整合した三次元モデル１６上にて蛍光透視システム２０により視覚化される。次に、カテーテル２４は、リアルタイムにて三次元モデル１６上を左房内の適宜な箇所まで操縦することができる。図２Ｂには、介入システム上にて整合された左房の心臓内の図で標準的なマッピング及びアブレーションカテーテルの位置決め状態が示されている。

カテーテル装置２２には、管腔２６の末端を開放し且つ閉塞する制御機構２８が設けられている。管腔２６が生物学的材料３０にて充填されたならば、カテーテル装置２２は、心臓内の特に選んだ位置にて生物学的材料３０を解放する送り出し装置として使用することができる。カテーテル２４がその導電率を変更し又は妨害する必要がある戦略的な領域として識別された箇所まで案内された後、制御機構２８を作動させ、その箇所における移植した細胞のような生物学的材料３０を送り出す。かかる移植した細胞は筋芽細胞又は平滑筋細胞とすることができる。細胞レベルの異常な電気的活動を、特に心房細動を発症させるインパルスのトリガーの原因となるであろう抗原に応答して、変更し又は妨害し得るようこの態様にて抗体を注射することができる。

図３には、本発明に従った心房細動及びその他の心臓の不整脈をアブレーションする方法の全体図が示されている。ステップ１１０にて示すように、心臓の三次元像が取得される。心臓の三次元像はＣＴスキャン又はＭＲＩを使用して形成することができる。ステップ１２０において、左房のような対象とする室の三次元モデルは、適宜な構造体に対して最適化した方法を使用して像データをセグメント化することを通じて形成される。この三次元モデルが得られたならば、この像は、色々な保存手段を使用して電子データファイルとして保存することができる。次に、その後、保存したモデルは、介入システムに結合されたコンピュータワークステーションに移送することができる。

ステップ１３０にて示したように、モデルがワークステーションに移送された後、該三次元モデルを介入システムと整合させる。この整合過程は、介入法を行う間、視覚化し得るように、医療従事者が心室のこの三次元モデルを特定の患者に対して使用される介入システムと相関させることを許容する。

以下のステップ１４０は、左房内に配置されたカテーテルを整合させた三次元モデルの上にて視覚化するステップを含む。このことは、実行される治療に対して選ばれた位置までこの整合した像の上にてカテーテルをリアルタイムで室内にて操縦することを許容する。

ステップ１５０において、筋芽細胞のような移植した細胞は、選んだ箇所にてカテーテルの中央管腔から解放され、その位置に渡る電気的活動を変更し又は妨害する。これと代替的に、ステップ１６０において、不整脈を治療するとき、カテーテルの管腔内にて左房まで輸送された後、抗体又は遺伝子をその箇所にて挿入してもよい。当該技術の当業者には、このようにして心室頻拍のようなその他の不整脈を治療のターゲットとすることが可能であることが理解されよう。更に、自動的な技術を使用して上記のステップの任意のものを実行することができる。

色々な代替例及び実施の形態は、本発明とみなされる主題事項を特定的に指摘し且つ明確に権利請求する特許請求の範囲に属するものと考えられる。

カテーテルの一部分の拡大した長手方向断面図と共に、本発明に従った心臓の不整脈を治療するシステムの概略図的な全体図である。 左房の三次元的な心臓の像を示す図である。 介入システム上にて整合させた左房の心臓内像の上方における標準的なマッピング及びアブレーションカテーテルの位置を示す図である。 本発明に従って心房細動及びその他の心臓の不整脈を治療する方法のフロー図である。

Claims (16)

1. 心臓の不整脈を治療する方法であって、
   デジタル映像システムから心臓の像データを取得するステップと、
   心臓の像データから心室及び取り囲む構造体の三次元像を生成するステップと、
   三次元モデルを介入システムと整合させるステップと、
   整合した三次元モデルを介入システムの上にて視覚化するステップと、
   カテーテル装置を心室内に配置するステップと、
   介入システムの上で整合した三次元モデルの上方にてカテーテル装置を視覚化するステップと、
   整合した三次元モデルを利用してカテーテル装置を心室内にて操縦するステップと、
   生物学的材料をカテーテル装置を通して選択した箇所の心臓組織まで送り出すステップと、を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法において、生物学的材料は移植した細胞であり、移植した細胞は選択した位置における電気的インパルスを変化させる、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、移植した細胞は筋芽細胞である、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、生物学的材料は抗体であり、抗体は選択した位置における電気的インパルスを変化させる、方法。
5. 請求項１に記載の方法において、介入システムは蛍光透視システムである、方法。
6. 請求項１に記載の方法において、デジタル映像システムはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムである、方法。
7. 請求項１に記載の方法において、心臓の不整脈は心房細動であり、三次元モデルは左房及び肺静脈のものである、方法。
8. 請求項１に記載の方法において、カテーテル装置は、
   生物学的材料を送り出し得るようにされた中央管腔を有する主本体と、
   主本体に結合され、該主本体からの生物学的材料の送り出しが制御されるようにする、制御機構とを含む、方法。
9. 心臓の不整脈を治療するシステムであって、
   心臓の像データを取得するデジタル映像システムと、
   心室の及び取り囲む構造体の三次元モデルを心臓の像データから生成する像生成システムと、
   三次元モデルを介入システムと整合させ、整合した三次元モデルを介入システムの上にて視覚化するワークステーションと、
   生物学的材料を選択した位置にて心室内の心臓組織まで送り出し、これにより介入システムの上にて整合させた三次元モデルの上方にて視覚化されるカテーテル装置とを備えるシステム。
10. 請求項９に記載のシステムにおいて、生物学的材料は移植した細胞であり、これにより移植した細胞は選択した位置における電気的インパルスを変化させる、システム。
11. 請求項１０に記載のシステムにおいて、移植した細胞は筋芽細胞である、システム。
12. 請求項９に記載のシステムにおいて、生物学的材料は抗体であり、これにより抗体は選択した位置における電気的インパルスを変化させる、システム。
13. 請求項９に記載のシステムにおいて、介入システムは蛍光透視システムである、システム。
14. 請求項９に記載のシステムにおいて、デジタル映像システムはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムである、システム。
15. 請求項９に記載のシステムにおいて、心臓の不整脈は心房細動であり、三次元モデルは左房及び肺静脈のものである、システム。
16. 請求項９に記載のシステムにおいて、カテーテル装置は、
    生物学的材料を送り出し得るようにされた中央管腔を有する主本体と、
    主本体に結合され該主本体からの生物学的材料の送り出しが制御されるようにする制御機構と、を備える、システム。

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