JP2011530388A - オンサイトでリアルタイムの心電図イメージング（ｅｃｇｉ）のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

心電図イメージングのためのコンピュータで実行される方法が提供される。該方法は、転送(transfer)行列を計算すること、複数の電位を計測すること、計測した電位および計算した転送行列の少なくとも一部に基づいて関心のある表面における電位の推定値を計算することを含む。転送行列計算ステップは、計測ステップの前に実行される。

Description

（連邦政府資金による研究または開発に関する宣言）
本発明は、国立衛生研究所（ＮＩＨ）によって提供されたＮＩＨ−ＮＨＬＢＩ Ｇｒａｎｔ Ｒ３７−ＨＬ−３３３４３の下での政府支援で行われた。政府は、本発明について一定の権利を有することがある。

（技術分野）
本開示は、関心のある表面における電位など、特に心電図イメージング（ＥＣＧＩ）に関連して、電気的状態を推定するための改善した手法に関する。例えば、本開示の実施形態は、体表面電位の取得後に、心臓電位の推定値を計算するのに必要な処理時間を低減するＥＣＧＩ手法に関する。

ＥＣＧＩの分野における本発明者による前回の業績は、米国特許第６７７２００４号（名称："System and Method for Non-Invasive Electrocardiographic Imaging"）、米国特許第７０１６７１９号（名称："System and Methods for Noninvasive Electrocardiographic Imaging (ECGI) Using Generalized Minimum Residual (GMRES)"）、米国特許第６９７５９００号（名称："Systems and Methods for Determining a Surface Geometry"）、米国特許第６８３９５８８号（名称："Electrophysiological Cardiac Mapping System Based on a Non-Contact Non-Expandable Miniature Multi-Electrode Catheter and Method Therefor"）、米国特許公開第２００５／０１９７５８７号（名称："Determining a Surface Geometry of an Object"）、および国際特許公開第２００７／０１３９９４号（名称："System and Method for Noninvasive Electrocardiographic Image (ECGD)"）であり、これらの開示全てが参照によりここに組み込まれる。

これらの業績は、種々の手法を用いて計測した電極電位からの、心臓表面電位、電気記録図、等時線(isochrones)の計算を開示している。ここで説明する手法は、当業者にとって明らかなように、上記業績に記載した手法の種々の組合せに関連して使用可能である。

ここで説明する実施形態は、心臓表面電位の推定速度を改善するのに資するものであり、これらの推定値（任意には、これらから導出される画像）は、医療処置中に「オンサイト、現場(on-site)」で利用可能になる。ＥＣＧＩが「オンサイト」で実施されると言った場合、これは、心臓表面電位の推定値が、これらの画像用の電極データを計測する際、医療処置と同時期に出力されることを意味する。例えば、不整脈基質(arrythmia substrate)のカテーテルアブレーションなど、心臓電気生理学（ＥＰ）研究室で実施される医療処置の場合、オンサイトＥＣＧＩにより、カテーテルアブレーションを進行しながら、心臓電位がＥＰ研究室においてオンサイトで推定可能になる。こうしたオンサイトのフィードバックを用いて、処置を案内し、その結果を評価するためにＥＣＧＩが使用可能である。「オンサイト」の説明は、医療処置が行われている同じ部屋でＥＣＧＩ画像または電位推定値が生成、表示されることを必ずしも要求しないが、これは容易である。

非侵襲ＥＣＧＩのための例示システムのブロック図の概要を示す。 例示の幾何形状決定装置を示す。 例示の幾何形状決定装置を示す。 オンサイトＥＣＧＩを実施するための例示の実施形態のフローチャートを示す。 オンサイトＥＣＧＩを実施するための例示の実施形態のフローチャートを示す。 リアルタイムＥＣＧＩを実施するための例示の実施形態のフローチャートを示す。 リアルタイムＥＣＧＩを実施するための例示の実施形態のフローチャートを示す。 図４Ｂの実施形態に従って、ＥＣＧＩ画像を表示できる例示のモニタを示す。 図４Ａと図４Ｂの実施形態に従って、転送行列Ｃを計算するための例示の処理フローを示す。 図４Ａと図４Ｂの実施形態に従って、転送行列Ｃを計算するための例示の処理フローを示す。 図４Ａと図４Ｂの実施形態に従って、転送行列Ｃを計算するための例示の処理フローを示す。 図４Ａと図４Ｂの実施形態に従って、転送行列Ｃを計算するための例示の処理フローを示す。 転送行列Ｃの計算、およびＣおよび計測した電位に基づく推定した表面電位の計算に対応した図式説明を提示する。 転送行列Ｃの計算、およびＣおよび計測した電位に基づく推定した表面電位の計算に対応した図式説明を提示する。 メッシュレス(meshless)ＥＣＧＩのオンサイト実施形態のための例示の処理フローを示す。 メッシュレスＥＣＧＩのリアルタイム実施形態のための例示の処理フローを示す。 メッシュ有り(meshed)ＥＣＧＩのオンサイト実施形態のための例示の処理フローを示す。 メッシュ有り(meshed)ＥＣＧＩのリアルタイム実施形態のための例示の処理フローを示す。 「リアルタイム」ＥＣＧＩ対「オフライン」ＥＣＧＩを用いて出力できる結果の比較を示す。 「リアルタイム」ＥＣＧＩ対「オフライン」ＥＣＧＩを用いて出力できる結果の比較を示す。 「リアルタイム」ＥＣＧＩ対「オフライン」ＥＣＧＩを用いて出力できる結果の比較を示す。 「リアルタイム」ＥＣＧＩ対「オフライン」ＥＣＧＩを用いて出力できる結果の比較を示す。

ここでは、データ取得と、関心のある表面における電位推定（および、こうした推定した電位に対応した画像生成）との間の待ち時間の改善を促進する手法を説明している。ここで使用する用語「関心のある表面」とは、ここで説明する発明性のある手法が適用可能な任意の表面を参照する。例示の実施形態では、関心のある表面は、ＥＣＧＩのための心臓表面である。２つの例示の実施形態では、関心のある表面は、それぞれ心外膜(epicardial)心臓表面および心内膜(endocardial)心臓表面である。しかしながら、ここで説明する手法は、他の表面とともに機能するように適合可能であり、心臓表面に限定されないことに留意すべきである。

ここで説明する実施形態は、ＥＣＧＩデータおよび画像の生成を促進するものであり、ＥＣＧＩデータおよび画像は、電極電位データ取得の数分以内（またはかなり少ない）に入手可能になる。これは、医療処置中に計測した電極電位データから生成されるＥＣＧＩ画像が、その医療処置中にオンサイトで利用可能になることを意味する。これにより、ＥＣＧＩ画像が医療処置中に医療関係者によって対話形式(interactively)で使用可能になる。こうしたＥＣＧＩ画像は、医療処置を案内したり、その医療処置の結果を評価することに関して、医療関係者にとって特に有用となる。

幾つかの実施形態は、電極電位データの取得後、数ミリ秒以内で、ＥＣＧＩデータおよび画像が医療処置中に生成可能であるリアルタイム手法を開示している。ＥＣＧＩデータの各フレームは、１ミリ秒未満で、計測した電極電位のフレームから計算可能である。計測した電極電位のフレームを取得するサンプリングレートが１ｋＨｚである例示の実施形態では、こうした計算速度は、ＥＣＧＩフレームがリアルタイムで生成可能であることを意味することは、容易に理解すべきである。この強力な実施形態は、関心のある表面において推定した電位の「ライブ(live)」観察を本質的に促進するものである。こうして例示の実施形態によれば、発明者は、直接的な行列乗算により、計測した電位から、関心のある表面における推定した電位の計算を可能にする転送(transfer)行列の予備計算(precomputing)のための手法を考案した。

他の例示の実施形態では、システムは、ＥＣＧＩの性能をさらに改善するための多重処理コンピュータアーキテクチャを採用している。

ここで使用した用語「医療処置」は、任意の医療処置を制限なしで参照することに留意すべきである。ここでは特定の処置（例えば、カテーテルアブレーション）を参照しているが、こうした参照は限定的なものとして解釈すべきでない。

図１は、非侵襲ＥＣＧＩを実施するための例示システム１００のブロック図の概要を示す。システム１００は、信号取得および処理装置１０６と接続された複数の電極１０４（ストリップ１０２、ベストまたは他の幾つかのアレイ状に搭載される）を備える。電極１０４は、患者の体表面における複数の電位を検知するように機能する。信号取得および処理装置１０６は、先行技術で知られているように、この検知データをデジタル処理に適した形式に処理するように動作する。システム１００はまた、電極１０４と、患者内部の関心のある１つ又はそれ以上のポイント（例えば、患者の心外膜心臓表面）との間の幾何学的関係を示すデータを生成するように機能する幾何形状決定装置１１６を備える。

プロセッサ１１４は、（１）電極１０４（信号取得および処理装置１０６を経由）および幾何形状決定装置１１６の両方からデータを受信し、（２）受信したデータから心外膜心臓表面電位を再構築するように動作する。そして、再構築した心外膜電位は、出力装置１１８を経由して、例えば、電気記録図、等時線(isochrones)（興奮(activation)マップ）、心外膜心臓電位マップ、または心外膜電位から導出される他のデータ表現（例えば、積分値マップ、回復(recovery)マップ、興奮−回復間隔マップ等）などの画像を供給するために使用可能である。

適切なプロセッサ１１４の例は、従来のデスクトップまたはラップトップコンピュータ、例えば、ギガバイトのＲＡＭを備えた２．４ＧＨｚのラップトップコンピュータである。しかしながら、当業者に理解されるように、充分なメモリ資源と計算速度を備えた任意のプロセッサが、プロセッサ１１４としての使用に適しているであろう。さらに、ここでより詳細に説明するように、多重プロセッサまたは多重コアプロセッサをプロセッサ１１４として使用することによって、計算の待ち時間の点で充分な改善が可能である。

出力装置１１８は、再構築の結果を使用者へ効率的に伝送することが可能な任意の装置、例えば、当業者にとって理解されるように、プロセッサ１１４と関連付けられたディスプレイモニタ及び／又はプリンタなどでもよい。

当業者にとって理解されるように、電子データ伝送のための知られた種々の手法が、図１に示す種々の要素間でのデータリンクとして使用可能であることに留意すべきである。さらに、ここで説明するＥＣＧＩ手法は、１つ又はそれ以上のプロセッサによる実行のためのソフトウエア及び／又はハードウエアにおいて容易に実行でき、心外膜心臓表面電位を計算できることは理解すべきである。さらに、幾つかの場合、プロセッサ１１４および幾何形状決定装置は、同じプラットフォーム、例えば、ＣＴスキャナ、ＭＲＩスキャナ、二方向(bi-plane)Ｘ線蛍光透視装置、または、組み込みＥＣＧＩ処理能力を有する超音波心エコー検査装置などに統合してもよい。

電極１０４は、ＥＣＧＩを受けている患者の胴体上に適切な位置に配置できる複数のストリップ１０２の上に配置してもよい。代替として、米国特許第６７７２００４号、米国特許第７０１６７１９号に示すようなベストの配置を使用してもよい。上述したように、電極１０４は、患者の胴体での電位を計測する。使用する電極は、幾つかの実施形態では、幾何形状決定装置１１６によって使用される画像診断法において視認できる電極である。それ以外では、適当なマーカーを電極上に配置して、幾何形状決定装置１１６によって出力される画像中でこれらを視認できるようにしてもよい。

ＥＣＧＩを実施する場合、電極１０４の合計数、ストリップ１０２当たりの電極１０４の個数、電極ストリップ１０２の個数、電極ストリップ１０２の患者上の配置は、ＥＣＧＩ施術者のニーズに従って変更可能である。例示の実施形態では、患者の胴体の可能な限り多くの部分（前、後、側方）が電極１０４によってカバーされている。例えば、電極１０４の合計数Ｎは、１２０〜２５０の範囲にできる。しかしながら、当業者にとって理解されるように、Ｎの値は、この範囲内の値より多くても少なくても構わない。しかしながら、ここで発明者は、少なすぎる電極の使用は、再構築される心外膜心臓表面電位の精度を減少させると信じる。

電極は、当業者にとって理解されるように、ウェット電極またはドライ電極にできる。ゲルの使用を回避することによって、高密度の電極から生ずる短絡リスクを低減できる。体表面電位を得るための適切なタイプの電極の例は、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極である。しかしながら、カーボン電極など、他のタイプの電極も使用可能である。幾何形状決定装置のための画像診断法としてＣＴを使用した場合、ＣＴマーカーをカーボン電極上に配置し、ＣＴ画像中で視認できるようにしてもよい。

例示の実施形態では、信号取得および処理装置１０６は、電極１０４から検知した電位を受信し、そのデータを処理し、プロセッサ１１４に供給するように動作するマルチチャネルデバイスである。施術者は、信号取得および処理装置１０６として使用するために、市販のシステムを選択してもよい。例えば、Ａｃｔｉｖｅ Ｔｗｏシステム（ＢｉｏＳｅｍｉ社製、WG-Plein 129, 10545C、アムステルダム、オランダ、２５６チャネル、ＤＣ増幅器、２４ビット分解能の生体電位測定システム）を装置１０６として使用してもよい。Ａｃｔｉｖｅ Ｔｗｏ生体電位測定システムは、電極１０４からの電極データを受信するアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）と、電源（バッテリと充電器）と、ＡＤＣからのデジタル出力を光ファイバ接続を経由して受信し、デジタル電極データを、プロセッサ１１４に常駐する取得ソフトウエアへＵＳＢ２接続を経由して供給するＵＳＢ２受信機とを備える。Ａｃｔｉｖｅ Ｔｗｏシステムの一部でもあるアナログ入力ボックスは、例示の実施形態の実施から省略してもよい。

米国特許第６７７２００４号、米国特許第７０１６７１９号に記載されているように、カスタム設計の信号取得および処理装置１０６が使用できることは留意すべきである。

幾何形状決定装置１１６は、米国特許第６７７２００４号、米国特許第６９７５９００号、米国特許第７０１６７１９号に記載されているように、Ｘ線、超音波、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）などの種々の形態をとることができる。例えば、図２Ａに示すように、幾何形状決定装置１１６は、ＣＴスキャナまたはＭＲＩ装置２００の形態をとってもよい。そこからのデータの演算および収集は、当業者にとって明らかであろう。

一実施形態において、ＣＴスキャナ／ＭＲＩ装置２００は、データまたは画像を生成して、胴体の幾何形状を決定し、その結果、体表面電極位置および心臓を包囲する心外膜包絡線(envelope)を決定する。当業者が理解するように、心外膜包絡線は、心外膜心臓表面自体の適切な推定であり、これも決定できる。ここで使用する用語「心外膜包絡線」とは、心外膜心臓表面の上または外側で、心外膜心臓表面を少なくとも部分的に包囲する体表面によって定義される空間の内側にある任意の表面を参照する。用語「心外膜包絡線」は、心外膜の実際の外面を包囲するが、ここで使用する用語「心外膜心臓表面」とは、心外膜の実際の外面を特に参照している。

心外膜包絡線または表面の位置決めは、必ず心臓の位置決めを含むことも認識すべきである。更なる例として、図２Ｂに示すように、そして、米国特許第６７７２００４号、米国特許第６９７５９００号、米国特許第７０１６７１９号により詳細に説明しているように、幾何形状決定装置１１６は、二方向(bi-plane)Ｘ線装置２０２およびデジタイザ２０４の形態をとってもよい。但し、他の画像診断法（例えば、超音波）も使用できる。

図１は、非侵襲ＥＣＧＩシステムを示しているが、ＥＣＧＩは、侵襲性手法を用いて実施できる。例えば、米国特許第６８３９５８８号は、侵襲性ＥＣＧＩ手法を説明しており、電極カテーテルが患者内に挿入され、患者の心内膜近傍に位置決めされ、心内膜電位に関するデータを検知している。こうしたカテーテルは、複数の電極を含んでもよい。後述するように、本開示の実施形態は、心臓表面電位が推定される電位を計測するための非侵襲または侵襲性の手法を採用できる。

（オンサイトＥＣＧＩ）
図３Ａは、オンサイトＥＣＧＩを実施するための例示の処理フローを示す。上述のように、ＥＣＧＩが「オンサイト」で実施されると言った場合、これは、心臓表面電位の推定値が、これらの推定のための電極データを計測する際の医療処置と同時期に出力されることを意味する。

ステップ３０２において、施術者は、患者の電位を検知するための電極を配置する。ステップ３０２は、幾つかの実施形態では、医療処置の前または医療処置の着手時に行われる。施術者は、電極を非侵襲的または侵襲的に配置することを選択できる。侵襲性手法は、典型的には、関心のある表面が心内膜である場合に用いられるが、これは必ずしもそうではない。上述のように、本開示の例示の実施形態に関連した使用に適した例示の侵襲性電極検知手法が、米国特許第６８３９５８８号に記載されている。非侵襲手法は、典型的には、関心のある表面が心外膜である場合に用いられるが、これは必ずしもそうではない。上述のように、本開示の例示の実施形態に関連した使用に適した例示の非侵襲電極検知手法が、米国特許第６７７２００４号、米国特許第６９７５９００号、米国特許第７０１６７１９号、国際特許公開第２００７／０１３９９４号、米国特許公開第２００５／０１９７５８７号に記載されている。施術者は、必要に応じて、侵襲性および非侵襲電極検知手法の両方を同時に採用してもよいことに留意すべきである。

ステップ３０４において、幾何形状データが、ＣＴスキャナなどの幾何形状決定装置を用いて取得される。幾つかの実施形態では、この幾何形状データは、電極と種々の胴体特徴部（心臓位置、心臓表面箇所などの心臓特徴部を含む）との間の空間関係を定義している。関心のある表面が心内膜である例示の実施形態において、幾何形状データは、米国特許第６８３９５８８号に記載されているように取得される。関心のある表面が心外膜である例示の実施形態において、幾何形状データは、米国特許第６７７２００４号、米国特許第６９７５９００号、米国特許第７０１６７１９号、国際特許公開第２００７／０１３９９４号、米国特許公開第２００５／０１９７５８７号に記載されているように取得される。幾何形状データが既に既知である場合、ステップ３０４は必要でなくてもよいことは留意すべきである。

ステップ３０４は、電極データ取得を開始する前、必要に応じて、医療処置の前または医療処置の着手時に行われる。この取得の一部として、自動化または半自動化された画像分割(segmentation)およびラベリングのためのコンピュータアルゴリズムを使用して、幾何形状データを定義してもよい（例えば、半自動動的輪郭法）。しかしながら、輪郭／分割は必要応じて手動で行ってもよい。

さらにステップ３０４では、計測した電極電位を、関心のある表面での電位に変換する転送(transfer)行列Ａが計算される。こうして行列Ａは、電極電位データ取得の最初（または直後）に、必要に応じて計算システムに対して利用可能になる。米国特許第６７７２００４号、米国特許第６９７５９００号、米国特許第７０１６７１９号、国際特許公開第２００７／０１３９９４号、米国特許公開第２００５／０１９７５８７号に説明されているように、転送行列Ａの値は、ステップ３０４で取得した幾何形状データによって定義される。転送行列Ａ、計測した電極電位Ｖ_Ｍ、関心のある表面の電位Ｖ_Ｓの関係は、下記の式（１）で表される。

ここで、Ｖ_ＭはＮ×１のベクトル、Ｖ_ＳはＰ×１のベクトル、Ｎは、電位を検知するために用いた電極の個数を表し、Ｐは、電位が推定される関心のある表面での場所の数である。Ｐは、Ｎと同じ値である必要はないことに留意すべきである。電極計測が患者の胴体表面から行われる非侵襲の実施形態では、Ｖ_Ｍは、Ｖ_Ｔとして表現できることにも留意すべきである。。関心のある表面が心外膜表面または心内膜表面である実施形態では、Ｖ_Ｓは、Ｖ_Ｅとして表現できることにも留意すべきである。

ステップ３０６において、システムは、システムオペレータから開始コマンドを受け取るのを待機する。システムは開始コマンドを受け取ると、フローはステップ３０８へ進む。

ステップ３０８では、電極電位データが計測され、コンピュータメモリなどのデータストレージに記録される。ステップ３０８は、医療処置中に行われる。幾つかの実施形態では、ステップ３０８のときに、電位データが計測され、全ての電極から記録される。この組み合わせた電極電位データは、ステップ３０８の１つの実行のときに取得され、ここでは電極電位データの１つの「フレーム」と称している（上記の式（１）中のベクトルＶ_Ｍとして表現）。

ステップ３１０では、処理は、関心のある表面での電位（Ｖ_Ｓ）の推定値を計算する。ステップ３１０は、医療処置中に行われる。上述のように、Ｖ_Ｓは、関心のある表面での離散した複数の場所Ｐにおいて、関心のある表面での電位（Ｖ_Ｓ）の推定値を表す。上記の式（１）を参照して、Ａの非適切(ill-posed)な性質に起因して、Ｖ_Ｓの直接計算がＡ^−１＊Ｖ_Ｍとして計算できない。従って、Ｖ_Ｓは、下記のエネルギー最小化の式を最小にするベクトルとして計算できる。

式（２）において、ｔは、正則化(regularization)パラメータ、Ｌは、恒等作用素または微分演算子（１次またはより高次）である。幾つかの実施形態では、ｔは、米国特許第６７７２００４号に記載されているように、ＣＲＥＳＯ(Composite Residual and Smoothing Operator)法を用いて見つけられる。正則化手法が式（２）を解くために用いられ、正則化手法は、米国特許第６７７２００４号に記載されているように、Tikhonov正則化法の形態をとってもよい。しかしながら、GMRes正則化法など、種々の他の正則化手法を使用してもよいことに留意すべきである。こうした正則化手法の例は、米国特許第６７７２００４号、米国特許第６９７５９００号、米国特許第７０１６７１９号、国際特許公開第２００７／０１３９９４号、米国特許公開第２００５／０１９７５８７号に記載されている。上述した手法に加えてあるいはその代わりに、他の正則化手法も適用できることは理解すべきである。さらに、例示の実施形態において、正則化計算は、関心のある表面での電位の空間導関数の値を一定の閾値に制限することに依存することがある。

簡潔な表現のために、上記式（２）に対する解「ｚ」は、下記のように表される。

ここで、関数Ｒｅｇ（ｘ，ｙ）は、入力変数「ｘ」を式（２）中の「Ａ」項として使用し、入力変数「ｙ」を式（２）中の「Ｖ_Ｍ」項として使用し、「ｚ」を式（２）中の「Ｖ_Ｓ」項として見つけるようにした、式（２）を解くための省略表記である。

こうしてオンサイト実施形態でのＶ_Ｓは、下記のように、式（３）の省略形を用いて、式（２）に従って計算してもよい。

図３Ａの処理フローは、ステップ３０８で電極電位を計測する前にＡを計算するように動作するため、図３Ａの実施形態は、Ｖ_Ｓを充分に迅速な方法で計算することが可能であり、Ｖ_Ｍを計測している同じ処置の最中に、Ｖ_Ｓが医療関係者にとって利用可能になる。

ステップ３１２では、システムは、必要に応じてＥＣＧＩ画像を生成でき、これは、上述した画像タイプの何れでもよい。例えば、ＥＣＧＩ画像は、米国特許第６７７２００４号、米国特許第６９７５９００号、米国特許第７０１６７１９号、国際特許公開第２００７／０１３９９４号、米国特許公開第２００５／０１９７５８７号に記載されているように、電気記録図、等時線(isochrones)（興奮マップ）、心外膜心臓電位マップ、または推定した表面電位から導出される他のデータ表現（例えば、積分値マップ、回復マップ、興奮−回復間隔マップ等）の形態をとってもよい。

各ＥＣＧＩ画像は、必要に応じて、ステップ３１０で計算した解Ｖ_Ｓの視覚表現を含む。システムは、後述のように、各繰り返しで（即ち、各データフレームについて）、または繰り返しの一部について、または使用者の入力に応じてＥＣＧＩ画像を生成するように構成してもよい。システムは、必要に応じて、生成した画像を、次の繰り返しで次の画像が生成されるまで表示してもよい。例えば、画像は、医療関係者にとって利用可能な１つ又はそれ以上のモニタ上で表示してもよい。モニタは、一例として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）でもよい。

図３Ａのフローを変更するように、種々のフロー制御機構が適用可能であることに留意すべきである。例えば、ステップ３１２で、処理フローは、医療処置を実施する医療専門家などの施術者の要求に従って、対話形式(interactively)にできる。例えば、こうした要求は、医療関係者による医療処置中に生じてもよい。こうして例示の実施形態では、ステップ３１２は任意であり、ＥＣＧＩ画像などのＥＣＧＩデータの要求を受け取って、受けた要求に応じて、所定の繰り返しについてのＥＣＧＩ画像を生成する決定を行ってもよい。非限定的な実施形態では、システムは、ステップ３１０をオンデマンドで実施するように、表面電位の推定値のみをＥＣＧＩ画像の要求に応じて計算するように構成してもよい。

ステップ３１４では、システムは、データをデータストレージ（例えば、コンピュータメモリ）へ書き込んで、そこから後で追加の使用のために検索できる。幾つかの実施形態では、メモリに書き込まれたデータは、少なくともＶ_Ｓを含み、必要に応じてＶ_Ｍ、Ｖ_Ｓおよび何れかの生成した画像を含む。必要に応じて、このデータは、例えば、図３Ｂに示した例示の実施形態に従って、後の使用のために保存される。ステップ３１４は、医療処置中に実施してもよい。システムは、必要に応じて、施術者がデータ記録をオンとオフに独立に切り替え（即ち、ステップ３１４の実施についての切り替え）可能なように構成してもよいことに留意すべきである。

ステップ３０８，３１０，３１２，３１４は、図３Ａに示すように、データ取得ループ３５０において繰り返しもよいことに留意すべきである。ステップ３０８へループバックする周波数は、施術者の好みに従って可変にできる。ステップ３０８での電極電位データが、約１ｋＨｚのサンプリングレートまたは１フレーム／ミリ秒（ｍｓ）で電極から取得できる。換言すると、ステップ３０８は、１ミリ秒毎に約１回実行できる。しかしながら、広範囲の周波数が可能であることに留意すべきである。例示の実施形態では、ステップ３０８，３１０，３１２，３１４は、データ計測が電極から取得されるごとに実行可能である。しかしながら、データ取得ループ３５０の幾つかの繰り返しについて、幾つかのステップがスキップできることに留意すべきである。例えば、ステップ３１０、３１２は、データ取得ループ３５０の繰り返しの半分だけ実施してもよいであろう。ステップ３１０、３１２に対するステップ３０８の実行の比率について幅広い調整が使用できる。

一実施形態では、データ取得ループ３５０は、医療処置中に連続的に実行する。但し、これはそうでなくてもよい。例えば、施術者が、ステップ３１６で停止コマンドを発することによって、データ取得ループ３５０を中断したり、後で、ステップ３０６で開始コマンドを発することによって、データ取得ループ３５０を再スタートしてもよい。

幾つかの実施形態では、ステップ３０２、３０４は、所定の医療処置について１回だけ実行されるが、追加の実行が望ましいことも予測できる（特に、ステップ３０２の侵襲性の場合、電極カテーテルなどのデバイスを、処置の最中に何回も再位置決めすることが必要になる）。

ステップ３１０，３１２，３１４は、データ取得ループ３５０の外側において、例えば、並列処理で実行できる。但し、これはそうでなくてもよい。システムは、ステップ３０８と並列的にステップ３１０，３１２，３１４を実行するように構成できることに留意すべきである。幾つかの実施形態では、ステップ３１０は、ステップ３０８に対してリアルタイムで実施される。一実施形態では、両方のステップ３１０，３１２がステップ３０８に対してリアルタイムで実施される。

ステップ３０８（少なくともステップ３０８のデータ取得部分），３１０，３１２，３１４，３１６，３１８が、図１のプロセッサ１１４などのプロセッサによって実施されることに留意すべきである。例示の実施形態において、プロセッサ１１４は、多重処理コア（例えば、デュアルコアプロセッサ）を有する単一のプロセッサにできる。こうした実施形態では、ステップ３０８，３１０，３１２，３１４の計算ステップは、異なる処理コアに渡って分散でき、ステップ３０８とステップ３１０（ステップ３１２と次の演算も同様）の間の待ち時間を低減できる。例えば、ステップ３０８とステップ３１０は、異なる処理コアに割り当て可能であり、あるいは、ステップ３０８とステップ３１０は、多重コアプロセッサの１つのコアに割り当てて、ステップ３１２とステップ３１４は、多重コアプロセッサの別のコアに割り当ててることが可能である。こうしてステップ３０８で電位データを取得し、ステップ３１２で要求を受け取って１つ（又はそれ以上）のＥＣＧＩ画像を生成すると、システムは、要求された画像を生成しながら、新しいデータについて、ステップ３１２で推定表面電位を計算することを続行することが可能になる。多重コアプロセッサを用いるのではなく、同じ効果のために多重プロセッサが使用できることに留意すべきである。さらに、システムは、必要に応じて、多重コンピュータメモリを含んでもよく、システムは、取得した電極電位データを１つのコンピュータメモリに書き込みながら、同時に推定表面電位を第２のメモリに書き込むことが可能なようにしてもよい。

図３Ｂは、システムは、前回記録したＶ_Ｓデータに基づいて、ＥＣＧＩ画像をオンデマンドで表示するように構成された例示の実施形態を示す。ステップ３１８，３２０，３２２は、前回記録したデータに対応した画像を生成し表示するのに関与している。図３Ｂで判るように、画像が前回記録したデータから生成可能であり、同時にシステムはデータ取得ループの実行を続行している。

ステップ３１８では、システムは、特定の期間に対応したＥＣＧＩ画像についての要求を受け取る。この要求は、ＥＣＧＩ画像のタイプ（例えば、電気記録図、等時線など）およびＥＣＧＩデータが要望されている関心のある期間を規定してもよい。要求は、種々の方法でシステムに入力可能である。例えば、医師が特定の心臓周期に関心があると、医師は、特定の心臓周期に対応したＥＣＧＩ画像シーケンスを見ることを要求するであろう。

ステップ３２０では、システムは、関心のある期間に対応して、ストレージ３９０からＶ_Ｓデータを読み取る。

ステップ３２２では、システムは、検索したＶ_Ｓデータに対応した適切なＥＣＧＩ画像を生成し表示する。ステップ３２２で表示したＥＣＧＩ画像は、必要に応じて、医療処置中に表示してもよく、同じ医療処置中に前回記録したデータに対応してもよい。しかしながら、施術者が、異なる期間（例えば、先の医療処置）に対応したＥＣＧＩ画像を表示することを要望することは予想される。幾つかの実施形態では、システムは、複数のＥＣＧＩ画像を同時に表示することが可能であり（例えば、マルチモニタ上で）、例示の実施形態では、現在の医療処置中に記録したデータに対応する画像を、先の医療処置中に記録したデータに対応するＥＣＧＩ画像と同時に表示できる。さらに、システムは、必要に応じて、ＥＣＧＩデータの「現在」の観察（例えば、ステップ３１２で生成した画像）と、前回記録したデータ（例えば、ステップ３２２で生成した画像）に対応した画像を同時に表示するように構成してもよい。

図３Ｂの処理フローは、必要に応じて、ループ３５０の内部でステップ３１０，３１４の間にステップ３１２を含んでもよいことに留意すべきである。こうしてステップ３１４でメモリに書き込まれたデータは、ステップ３１２で生成されたＥＣＧＩ画像を含んでもよい。こうしてステップ３２０がメモリからデータを検索するように動作する場合、ステップ３２０は、ステップ３１２で前回生成された適切なＥＣＧＩ画像を検索するように構成できる。こうしたシナリオにおいて、ステップ３２２は、必ずしも画像生成の特徴を含まなくてもよい。さらに、システムは、「ライブ」のＥＣＧＩ画像と同時に、前回記録したデータに対応したＥＣＧＩ画像を表示するように構成できることに留意すべきである。。こうしたシナリオにおいて、ステップ３２２は、ステップ３１２からの現在生成されるＥＣＧＩ画像および、ステップ３１２の前回の繰り返し、または、ステップ３２０，３２２での検索および生成動作からの前回記録したＥＣＧＩ画像の両方を表示するように動作するであろう。

さらに、図３Ａと図３Ｂの実施形態に関して、ステップ３１０は、必要に応じて、ループ３５０から除去して、ステップ３２０に続く処理フロー中（あるいは、ステップ３１０のオンデマンド実施を可能にする別の場所）に配置してもよいことに留意すべきである。図３Ｂの場合、ステップ３１４は、Ｖ_Ｍデータをメモリ３９０に書き込むように動作し、ステップ３２０は、関心のある期間に対応して、メモリからＶ_Ｍデータの適切なフレームを検索するように動作するであろう。この検索に続いて、ステップ３１０は、Ｖ_Ｓを計算するように動作し、ステップ３２２は、適切なＥＣＧＩ画像を生成するように動作するであろう。こうして特定のＶ_Ｓフレームの計算がオンデマンドの方法でも実施できる。

こうして図３Ａと図３Ｂの例示の処理フローに関して、Ｖ_Ｍを取得する前に、Ａを計算することによって、施術者がＶ_Ｓの計算を促進でき、これによりＥＣＧＩを医療処置中にオンサイトで実施することが可能になる。

（リアルタイムＥＣＧＩ）
図４Ａと図４Ｂは、リアルタイムＥＣＧＩを実施するための例示の処理フローを示す。上述のように、リアルタイムＥＣＧＩでは、関心のある表面での推定した電位が、劇的に減少した待ち時間で計算可能であり、これにより関心のある表面の電位について本質的に「ライブ」の観察を可能にする。

リアルタイムＥＣＧＩでは、ステップ３０２，３０４，３０８，３１２，３１４は、上述したように動作してもよい。図４Ａと図４Ｂの処理フローでは、ステップ３０８が、電極計測システムのサンプリングレート（例えば、１ｋＨｚ）で繰り返され、ステップ４０２，３１２，３１４がＶ_Ｍの各サンプルフレームについて実施しても構わないことは理解すべきである。また、図４Ａに示すように、リアルタイムＥＣＧＩのための処理フローは、転送行列Ｃを計算するステップ４００を含む。ステップ４００は、実際の電極電位計測値（ステップ３０８）を取得する前、必要に応じて、医療処置の前または医療処置の着手時に実施される。

転送行列Ｃは、各電極位置が、電位を推定すべき心臓表面上の各場所について、推定した電位にどれぐらい影響を及ぼすかについての相対的重みを規定している。後述のように、いったんＣが判ると、Ｖ_ＭからＶ_Ｓの計算は、ＣとＶ_Ｍのマトリクス乗算という簡単な事項であり、これにより従前の手法に比べてどれぐらい迅速にＶ_Ｓが計算可能であることに関して劇的な加速を提供する。

図５Ａは、ステップ４００について例示の処理フローを示す。ステップ５００では、模擬(simulated)または「偵察、スカウト(scout)」の計測行列Ｖ_ＳＭが定義される。Ｖ_ＳＭを定義するために、模擬のＶ_Ｍベクトルにおける各要素が既知であるような模擬または「偵察」のＶ_Ｍベクトルが存在すると仮定できる。一実施形態では、この模擬Ｖ_Ｍは、模擬Ｖ_Ｍの全要素について「１」の値を仮定している。しかしながら、後述のように、これはそうでなくてもよい。Ｎが４に等しいときの例を図５Ｂに示す。行列Ｖ_ＳＭは、Ｖ_ＳＭの対角の値が模擬Ｖ_Ｍベクトルの値と等しく、他の全ての行列要素がゼロであるＮ×Ｎ行列として定義できる。こうして図５Ｂの例では、Ｖ_ＳＭは４×４の単位行列である。

ステップ５０２では、行列Ｖ_ＳＭは、ｉが１からＮまでの全ての値について、複数Ｎ個の基底要素ベクトルＶ_{ＳＭＢＥｉ}に分解される。これを達成するために、各Ｖ_{ＳＭＢＥｉ}はＶ_ＳＭの列ｉに対応している。こうした分解の例は、図５Ｃに示しており、４×４の単位行列Ｖ_ＳＭは４つの基底要素ベクトルＶ_{ＳＭＢＥ１}〜Ｖ_{ＳＭＢＥ４}に分解される。

ステップ５０４では、繰り返し指数ｉが１に初期化される。ステップ５０６では、システムは、下記のように模擬の解ベクトルＶ_ＳＳｉを計算する。

式（５）を解くために使用する正則化手法は、線形正則化手法（例えば、Tikhonov正則化法、または非線形正則化手法の線形近似（例えば、GMRes正則化手法の線形近似））である。必要に応じて使用可能な追加の線形正則化手法の例は、特異値分解（ＳＶＤ: Singular Value Decomposition）と、打ち切り特異値分解（ＴＳＶＤ: Truncated Singular Value Decomposition）を含む。ステップ５０８，５１０により、ステップ５０６は、ｉの全てのＮ個の値について式（５）に従って、Ｖ_ＳＳｉを計算するように動作する。

Ｖ_ＳＳｉの各値は、Ｐ個要素ベクトルであり、ｉ番目の電極が「１」を計測し、他の全ての電極がゼロを計測した（あるいは、他の全ての電極が実質「ターンオフ」である）場合、Ｐ個全ての心臓表面場所での推定した心臓表面電位を表す。

いったんＶ_ＳＳｉの全てＮ個の値を計算すると、ステップ５１２は、行列Ｃを作成するように動作する。そのために、各ベクトルＶ_ＳＳｉは、Ｃ内のｉ番目の列として機能する。行列Ｃをこの手法で作成する例を図５Ｄに示す。こうして判るように、ＣはＰ×Ｎ行列であり、Ｃは、各電極位置が、電位が推定される各心臓表面場所における推定電位にどれぐらい相対的に影響を与えるかを表している。

いったんＣが計算されると、システムは、電極計測値の取得を開始でき、Ｖ_Ｍを規定する（ステップ３０８）。いったんＶ_Ｍが既知になると、ステップ４０２において下記のような行列乗算に従ってＶ_Ｓは容易に計算できる。

式（６）による計算は、コンピュータが解くのに上手く適合した単なる行列乗算に過ぎないため、極端に高速である。さらに、式（６）に従ってＶ_Ｓが計算される速度に起因して、図４Ａの処理フローは、Ｖ_ＭからＶ_Ｓの「リアルタイム」計算を可能にする。それは、式（６）に従ってＶ_Ｓが計算される速度は、Ｖ_Ｍを計測するために用いられるサンプリングレート（例えば、約１ｋＨｚのＶ_Ｍサンプリングレート、または１ミリ秒毎のＶ_Ｍの１フレーム）を大きく超えているためである。この速度の説明は、図１１Ａ〜図１１Ｄに関連して記載している。

Ｖ_ＭおよびＣからＶ_Ｓの計算は、ＥＣＧＩシステムの下記特性の結果として実施できる。最初は、式（４）のとおり。

さらに、図５Ｃに示すように、Ｖ_ＳＭがＮ×Ｎの単位行列である場合。

単位行列の固有の性質から、次のようになる。

式（７）のＶ_Ｍに関する表現を式（４）に代入すると、次のようになる。

Ｒｅｇ（）に用いられる線形正則化手法の線形特性を付与すると、式（９）は下記のように表される。

式（５）において上述のように、Ｖ_ＳＳｉは、下記のように表される。

式（５）中のＶ_ＳＳｉに関する表現を式（１０）に代入すると、次のようになる。

Ｃは、Ｃの各列ｉがベクトルＶ_ＳＳｉから形成されるものとして定義し（図５Ｄ参照）、式（８）が式（７）から導出できる同じ代数的性質を用いると、これは式（１１）が式（６）として表されることを意味する。

図６Ａは、図５Ａの処理フローが、ステップ５０２からステップ５１２へどのようにして進行できるかについての図形表現を示す。図６Ａは、１番目の電極およびＮ番目の電極が、「１」の計測値を想定し、他の全ての電極がゼロの計測値を想定した場合、全てのＰ個の心臓表面場所において心臓表面電位の推定値にどのように影響を与えるかの例を示している。図６Ｂは、図４Ａの処理フローが、式（６）に従ってステップ３０８からステップ４０２へどのようにして進行するかについての図形説明を提供する。

図４Ｂは、ＥＣＧＩの「リアルタイム」実施形態を別にして、図３Ｂの処理フローに大部分対応する処理フローを示す。それ自体、ステップ３０２，３０４，４００，３０８，４０２，３１４，３１８，３２０，３２２は、上述したように動作する。図４Ｂの処理フローにより、施術者は、ステップ４０２で計算したＥＣＧＩデータの「ライブ」観察を生成できるだけでなく、ステップ４０２の前回の繰り返しで計算したＥＣＧＩデータの「過去の」観察も生成できる。こうした関心のある時間フレームに対応した「ライブ」観察および「過去の」観察の同時表示は、施術者に対して患者の心臓状態に関する一定の見識を提供できる。

図４Ｃは、例示の出力装置１１８（例えば、ディスプレイモニタ）を示し、モニタのセクション４５０がＥＣＧＩデータの「ライブ」観察を表示するために用いられ、他のセクション４５２がＥＣＧＩデータの所望の「過去の」観察を表示するために用いられる。さらに他のセクション４５４が、患者または処置のデータなどの種々の情報を表示するために必要に応じて側方に設定される。

図１１Ａ〜図１１Ｄは、図４Ａの処理フローにより出力可能である「リアルタイム」ＥＣＧＩを実施するための例示の結果を示す。図１１Ａ〜図１１Ｄの例では、２４２個の体表面電極を用いて、Ｖ_Ｍを計測し、Ｖ_Ｓを５０２個の心外膜箇所について推定した。このように本例では、Ｎは２４２、Ｐは５０２であった。ＮおよびＰに関するこうした値は、ＥＣＧＩの臨床応用にとって典型的なものとして特徴付けられる。図１１Ａ〜図１１Ｄは、（１）図３Ａと図３Ｂのオンサイト実施形態に関連して説明したような「非リアルタイム」ＥＣＧＩ手法、または上記参照し組み込んだ特許および特許出願において記載された「オフサイト」手法、および（２）図４Ａに関連して説明した「リアルタイム」手法、の使用の比較を示している。

「非リアルタイム」および「リアルタイム」のＥＣＧＩ手法の両方の電極データについて、同じデータセットを使用した。また、「非リアルタイム」および「リアルタイム」のＥＣＧＩ手法の両方に関して転送行列Ａの幾何形状データを定義するために、ＢＥＭメッシュを使用した。さらに、この特定の例では、推定した心外膜電位を生成するために用いた「非リアルタイム」ＥＣＧＩ手法は、上記参照し組み込んだ米国特許第６７７２００４号に関連して説明した手法であった。

図１１Ａの左側に示す心外膜電位推定値の再構築マップは、「非リアルタイム」ＥＣＧＩ手法を用いて推定した心外膜電位推定値を示している。図１１Ａの右側に示す心外膜電位推定値の再構築マップは、図４Ａに関連して説明した「リアルタイム」ＥＣＧＩ手法を用いて推定した心外膜電位推定値を示している。

図１１Ｂのプロットは、「非リアルタイム」および「リアルタイム」のＥＣＧＩ手法の両方に関して心外膜上の場所「ｂ」（マップ参照）で再構築した電気記録図を示す。図１１Ｃのプロットは、「非リアルタイム」および「リアルタイム」のＥＣＧＩ手法の両方に関して心外膜上の場所「ｃ」（マップ参照）で再構築した電気記録図を示す。図１１Ｄのプロットは、「非リアルタイム」および「リアルタイム」のＥＣＧＩ手法の両方に関して心外膜上の場所「ｄ」（マップ参照）で再構築した電気記録図を示す。判るように、図１１Ａのマップおよび図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄのプロットから、非リアルタイムおよびリアルタイムのＥＣＧＩから生成される結果は同一である。しかしながら、図１１Ａに示したように、「リアルタイム」ＥＣＧＩ手法は、Ｖ_Ｓデータを、「非リアルタイム」ＥＣＧＩ手法よりも約７２倍高速で出力した（０．１２ｍｓ対８．６９ｍｓ）。これらの計測値は、非リアルタイムＥＣＧＩのためのステップ３１０およびリアルタイムＥＣＧＩのためのステップ４０２を実施するのに要する時間を表している。

ステップ３１０は、ここで説明した「オンサイト」ＥＣＧＩ実施形態および、上記参照し組み込んだ米国特許第６７７２００４号で説明したようなオフライン手法の両方について同じになることは理解すべきである。ステップ４０２に係る「リアルタイム」手法についてＶ_ＭからＶ_Ｓを計算する際、ステップ３１０と比べて劇的な改善を付与すると、発明者は、ここで説明した「リアルタイム」手法は、例えば、不整脈のカテーテルアブレーション、心不全のための心臓再同期療法など、医療処置中に貴重な誘導またはインターベンショナル(interventional)ツールとして、ＥＣＧＩの配備目標に向かって先駆的なブレイクスルーを意味していると信じる。

「リアルタイム」ＥＣＧＩの例示の実施形態が、模擬のＶ_Ｍを使用し、模擬の計測値として全て「１」を用いた（単位行列であるＶ_ＳＭが得られる）が、施術者は、必要に応じて模擬Ｖ_Ｍ値について任意の数を使用できることに留意すべきである。例えば、各電極が３．６２３の値を計測すると仮定できるが、この場合、Ｖ_ＳＭは、全ての対角要素について３．６２３の値で、全ての非対角要素についてゼロの値を有するＮ×Ｎ行列であろう。こうした例示の実施形態では、式（６）は、単に、Ｖ_Ｓ＝Ｃ＊（１／３．６２３）Ｖ_Ｍに変更されるであろう。

さらに、Ｖ_ＳＭの対角での異なる模擬値は、これらの値が予め既知であり、これらは後にＶ_Ｓの計算中に振り切れることがある限りは、互いに異なる相対値を有し得ることは理解すべきであろう。

図４Ａと図４Ｂの処理フローは、図３Ａと図３Ｂの処理フローに関連して説明したように、必要に応じて開始および停止ステップ３０６，３１６を採用してもよいことに留意すべきである。

ここで説明した実施形態に関して、発明者は、得られたＥＣＧＩ画像がコンピュータメモリに保存可能であり、施術者は、生成した画像を「スローモーション」でステップ送りしたり、単一の画像で一時停止してもよいことを指摘する。こうしてここで開示したＥＣＧＩの例示の実施形態により、医療関係者は、極めて高レベルの画像解像度および明瞭性で関心のある特定の期間を観察することが可能になる。

発明者はまた、ここで説明した「オンサイト」および「リアルタイム」の手法は、メッシュ有り(meshed)およびメッシュレス(meshless)ＥＣＧＩ手法の両方へ有効に適用できることを指摘する。明確化のため、発明者は、「オンサイト」および「リアルタイム」ＥＣＧＩが、国際特許公開第２００７／０１３９９４号に記載したようなメッシュレスＥＣＧＩ手法に対してどのように実施できるかを説明する。

（例示のメッシュレスオンサイトＥＣＧＩ実施形態）
図７は、図３Ａと図３Ｂの処理フローが、メッシュレスＥＣＧＩ環境において実施可能である例を示す。図７は、国際特許公開第２００７／０１３９９４号に関連して説明したような、メッシュレスＥＣＧＩのための処理フローを示す。こうしたメッシュレスＥＣＧＩをオンサイト手法で実施するために、ステップ７０２，７０６，７０８，７１４は、電極電位計測値を取得する前、必要に応じて医療処置の前または医療処置の着手時に行われ、一方、ステップ７００，７０４，７１０，７１２，７１６，７１８は医療処置の最中に行われる。ステップ７００，７０２，７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８に関する追加の詳細については、国際特許公開第２００７／０１３９９４号において見つけられる。

（例示のメッシュレスリアルタイムＥＣＧＩ実施形態）
図８は、図４Ａと図４Ｂの処理フローが、メッシュレスＥＣＧＩ環境において実施可能である例を示す。こうしたメッシュレスＥＣＧＩをリアルタイム手法で実施する。上述のように、ステップ７００，７０２，７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８に関する追加の詳細については、国際特許公開第２００７／０１３９９４号において見つけられる。

（例示のメッシュ有り(meshed)オンサイトＥＣＧＩ実施形態）
図９は、図３Ａと図３Ｂの処理フローが、メッシュ有りＥＣＧＩ環境において実施可能である例を示す。本実施形態では、図７の処理フローと比べて、転送行列Ｂは計算する必要がなく（Ｂに基づいた対応のダウンストリーム計算、そしてステップ７０６が除去可能）、上記参照し組み込んだ米国特許第６７７２００４号に関連して説明したように、ステップ７０８が、境界要素法（ＢＥＭ: Boundary element method）を用いて転送行列Ａを形成するステップ９００と置換されていることが判る。

（例示のメッシュ有り(meshed)リアルタイムＥＣＧＩ実施形態）
図１０は、図４Ａと図４Ｂの処理フローが、メッシュ有りＥＣＧＩ環境において実施可能である例を示す。図１０は、転送行列Ｂの計算不要で（関連したダウンストリーム演算、そしてステップ７０６も）、ステップ９００の組み込みがあるが、図８と大部分対応している。

（例示の演算環境）
ここで説明した方法が、コンピュータまたはコンピュータ装置によって実施できる。コンピュータまたはコンピュータ装置は、１つ又はそれ以上のプロセッサまたはプロセッサユニットを含み、各々が１つ又はそれ以上の処理コア、システムメモリ、ある形態のコンピュータ可読媒体を含む。１つ又はそれ以上のプロセッサまたはプロセッサユニットは、１つ又はそれ以上のプロセッサまたはプロセッサユニットに、ここで説明した方法の１つ又はそれ以上を実施させる命令を用いてプログラム可能である。幾つかの実施形態では、実行可能な命令をコンピュータ可読媒体に供給することによってプロセッサがプログラムされる。例として、限定ではないが、

コンピュータ可読媒体は、コンピュータストレージ媒体と、通信媒体とを備える。コンピュータストレージ媒体は、例えば、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、実行可能コンポーネントまたは他のデータなどの情報格納のための何れかの方法または技術で実用化された揮発性および不揮発性、着脱可および着脱不可の媒体を含む。

通信媒体は、典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを、キャリア波または他の輸送機構などの変調データ信号に具現化するものであり、任意の情報配給媒体を含む。上記の何れの組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。

例示の計算システム環境に関連して説明したが、本発明の実施形態が多数の他の汎用または特殊目的の計算システム環境または構成を用いて動作可能である。計算システム環境は、本発明の何れの態様の使用または機能性の範囲に関して、何れかの限定を示唆することは意図していない。

本発明の実施形態が、１つ又はそれ以上のコンピュータまたは他の装置によって実行される、例えば、プログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能な命令の一般的な状況で説明してもよい。コンピュータ実行可能な命令は、１つ又はそれ以上のコンピュータ実行可能なコンポーネントまたはモジュールに編成してもよい。一般に、プログラムモジュールは、これに限定されないが、特定のタスクを実施し、または特定の抽象データ型を実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造を含む。

本発明の態様は、こうしたコンポーネントまたはモジュールの任意の数および編成で実装してもよい。例えば、本発明の態様は、図面で示し、ここで説明した、特定のコンピュータ実行可能な命令または特定のコンポーネントまたはモジュールに限定されない。本発明のの他の実施形態は、ここで図示し説明したものより多かれ少なかれ機能性を有する、異なるコンピュータ実行可能な命令またはコンポーネントを含んでもよい。

例示の実施形態において、１つ又はそれ以上のコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コンポーネントを含む。コンポーネントは、転送行列計算コンポーネント、計測コンポーネント、推定コンポーネントを含む。転送行列計算コンポーネントは、少なくとも１つのプロセッサで実行した場合、１つのプロセッサに転送行列を計算させるものである。計測コンポーネントは、少なくとも１つのプロセッサで実行した場合、１つのプロセッサに複数の電位を計測させるものである。推定コンポーネントは、少なくとも１つのプロセッサで実行した場合、１つのプロセッサに、計測した電位および計算した転送行列の少なくとも一部に基づいて、関心のある表面での電位の推定値を計算させるものである。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのプロセッサが複数の電位を計測する前に、転送行列を計算する。

本発明の種々の実施形態の作成および使用は詳細に上述したが、本発明の実施形態は、幅広い個別の状況において具現化できる、多くの応用可能な発明概念を提供する。ここで説明した特定の実施形態は、本発明を作成および使用する特定の方法の単なる例示であり、本発明の範囲を区切るものでない。

本発明の理解を容易にするため、多数の用語が下記のように定義される。ここで定義した用語は、本発明の実施形態に関連した分野での当業者によって広く理解されているような意味を有する。"a", "an", "the"などの用語は、単数物のみを参照することを意図しておらず、一般クラスを含み、その特定の例が説明のために使用される。ここでの専門用語は、本発明の特定の実施形態を説明するために用いられ、これらの使用は、請求項で記述されたものを除いて、本発明を限定するものでない。

ここで図示し説明した本発明の実施形態において、実行の順序または演算の実行は、別に限定していなければ、本質的ではない。例えば、他の演算の前、同時または後に特定の演算を実行または実施することは、本発明の態様の範囲内であることは想定している。本発明の実施形態は、ここで開示したものより追加または少ない演算を含んでもよい。

Claims (20)

1. 転送行列を計算するステップと、
   複数の電極を経由して、複数の電位を計測するステップと、
   プロセッサにより、計測した電位および計算した転送行列の少なくとも一部に基づいて、関心のある表面における電位の推定値を計算するステップとを含み、
   転送行列計算ステップは、計測ステップの前に実行するようにした、コンピュータで実行される方法。
2. 関心のある表面は、心臓表面を含む請求項１記載の方法。
3. 転送行列の計算は、医療処置の前または医療処置の着手時に生じ、
   前記電位の計測および前記推定値の計算は、医療処置中に生ずるようにした請求項２記載の方法。
4. 前記電位の計測および前記推定値の計算は、医療処置が行われる場所に関してオンサイトで生ずるようにした請求項３記載の方法。
5. 医療処置の最中に、計算した推定値に基づいて表示用の画像を生成することをさらに含む請求項３記載の方法。
6. 心臓表面は、心外膜表面および心内膜表面からなるグループから選択された少なくとも１つを含む請求項２記載の方法。
7. 前記転送行列の計算、前記電位の計測および、メッシュレス心電図イメージング（ＥＣＧＩ）処置のための前記推定値の計算を実施することをさらに含む請求項２記載の方法。
8. 計算した推定値を用いて、医療処置の結果を評価することをさらに含む請求項２記載の方法。
9. 転送行列の計算は、第１転送行列および第２転送行列を計算することを含み、両方の転送行列は、前記計測の前に計算され、
   第１転送行列は、計測電位が計測される複数の場所と、推定電位が推定される関心のある表面での複数の場所との間の幾何学的関係を規定するものであり、
   第２転送行列は、関心のある表面での推定電位の全てに対する、計測電位についての異なる場所の各々の相対的影響を規定するものであり、
   推定値の計算は、第２転送行列と計測電位とを乗算することを含むようにした、請求項１記載の方法。
10. 推定値の計算は、前記複数の電位計測に関してリアルタイムで推定値を計算することを含む請求項９記載の方法。
11. 計測電位の模擬の計測値を規定することと、
    模擬の計測値および第１転送行列に基づいて、関心のある表面での複数の模擬の電位の推定値を計算することと、
    複数の模擬の推定値から第２転送行列を作成することと、をさらに含む請求項９記載の方法。
12. 複数の模擬の推定値の計算は、線形正則化手法を用いて、複数の模擬の電位の推定値を計算することを含む請求項１１記載の方法。
13. 信号取得および処理装置と、
    プロセッサとを備えたシステムであって、
    プロセッサは、転送行列を計算し、
    信号取得および処理装置から複数の電位計測値を受信し、
    電位計測値および計算した転送行列の少なくとも一部に基づいて、関心のある心臓表面における電位の推定値を計算するようにプログラムされており、
    プロセッサは、電位計測値を受信する前に、転送行列計算を実施するようにプログラムされているシステム。
14. プロセッサは、計算した推定値に基づいて、表示用の画像を生成するようにプログラムされている請求項１３記載のシステム。
15. プロセッサは、メッシュレスＥＣＧＩ手法により、推定値を計算するようにプログラムされている請求項１３記載のシステム。
16. プロセッサは、複数の転送行列を計算するようにプログラムされており、
    複数の転送行列は、第１転送行列および第２転送行列を含み、
    プロセッサは、電位計測値を受信する前に、両方の転送行列を計算するようにプログラムされており、
    第１転送行列は、電位計測値が計測される複数の場所と、推定電位が推定される関心のある表面での複数の場所との間の幾何学的関係を規定するものであり、
    第２転送行列は、関心のある表面での推定電位の全てに対する、電位計測値についての異なる場所の各々の相対的影響を規定するものであり、
    プロセッサは、第２転送行列と電位計測値とを乗算することによって、推定値を計算するようにプログラムされている請求項１３記載のシステム。
17. プロセッサは、計算した推定値に基づいて表示用の画像を生成し、
    電位計測値の受信に関してリアルタイムで、推定値計算および画像生成を実施するようにプログラムされている請求項１６記載のシステム。
18. プロセッサは、電位計測値の模擬の計測値を規定し、
    模擬の計測値および第１転送行列に基づいて、関心のある表面での複数の模擬の電位の推定値を計算し、
    複数の模擬の推定値から第２転送行列を作成するようにプログラムされている請求項１６記載のシステム。
19. プロセッサは、線形正則化手法を用いて、複数の模擬の電位の推定値を計算するようにプログラムされている請求項１８記載のシステム。
20. コンピュータで実行可能なコンポーネントを有する１つ又はそれ以上のコンピュータ可読媒体であって、
    前記コンポーネントは、少なくとも１つのプロセッサで実行した場合、１つのプロセッサに転送行列を計算させる転送行列計算コンポーネントと、
    少なくとも１つのプロセッサで実行した場合、１つのプロセッサに複数の電位を計測させる計測コンポーネントと、
    少なくとも１つのプロセッサで実行した場合、１つのプロセッサに、計測した電位および計算した転送行列の少なくとも一部に基づいて、関心のある表面での電位の推定値を計算させる推定コンポーネントとを含み、
    少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのプロセッサが複数の電位を計測する前に、転送行列を計算するようにした媒体。

Images