JP2013255803A - アブレーション波形ゼロ交差の間の心電図信号のゲートサンプリング - Google Patents

Abstract

【課題】 検出回路とゲート回路と、を含む装置を提供する。
【解決手段】 検出回路は、体内プローブによって心臓に印加される高周波（ＲＦ）アブレーション信号を検知し、かつアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定するように構成される。ゲート回路は、心臓で取得した心電図（ＥＣＧ）信号が特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、該ＥＣＧ信号をゲート制御するように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、心臓治療に関し、具体的には、ＲＦアブレーション療法の間に心臓信号を検出するための方法及びシステムに関する。

心臓治療で用いられる様々な信号を分離するための様々な技術が、当該技術分野において既知である。例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００９／０３０６６４１号は、高周波（ＲＦ）アブレーションエネルギーがペーシング回路に侵入しないようにするためのノッチフィルタのアレイを記載している。アレイは、アブレーションでいられる周波数範囲でハイインピーダンスとなる２ブランチのノッチフィルタを含み、一方のブランチは、ペーシング回路とカテーテル先端との間の信号経路を保護し、もう一方はリターン経路を保護する。これらのフィルタは、ペーシング周波数においてインピーダンスが低くなるので、ペーシングとアブレーションとを同時に行うことができる。

その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，８９４，８８５号は、被験者の心電図（ＥＣＧ）信号を監視するための方法を記載している。該方法は、少なくとも第１のＥＣＧ電極から平均信号をデジタル的にサンプリングすることと、平均干渉周波数を求めることと、少なくとも第２のＥＣＧ電極からの未加工ＥＣＧ信号をデジタル的にサンプリングし、バッファーに格納することと、を含む。該方法は、残差信号を生成するために未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけることと、残差信号に基づいて、平均干渉周波数における一次干渉信号の第一振幅及び第一位相変化、並びに、平均干渉周波数の各倍数における１つ以上の高調波干渉信号の第二振幅及び第二位相変化を計算することと、雑音のないＥＣＧ信号を生成及び出力するために、未加工ＥＣＧ信号から一次干渉信号及び高調波干渉信号をデジタル的に差し引くことと、を含む。

その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，６４７，２８９号は、埋込み装置によって生成されたバイオインピーダンス信号に実質的に何の干渉も生成しないバイオインピーダンス検知信号を生成する呼吸循環モニタを記載している。モニタは、埋込み装置によって生成されたバイオインピーダンス信号を検出する。モニタは、この検出された信号を分析し、検知された信号に干渉しないバイオインピーダンス検知信号を生成する。例えば、モニタがパルス検知信号を生成するならば、パルスが存在しない検出された信号のインターバルの間に、パルスは送出される。同様に、モニタが高周波数ＡＣ検知信号を生成するならば、ＡＣ検知信号のゼロ交差が、埋込み装置によるパルスの送出の間に位置決めされる。

本明細書に記載される本発明の実施形態は、検出回路とゲート回路とを含む装置を提供する。検出回路は、体内プローブによって心臓に印加される高周波（ＲＦ）アブレーション信号を検知し、かつアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定するように構成される。ゲート回路は、心臓で取得した心電図（ＥＣＧ）信号が特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、ＥＣＧ信号をゲート制御するように構成される。

いくつかの実施形態において、検出回路は、ＲＦアブレーション信号が所定のウィンドウ内にある場合にゲート信号を生成するように構成されたシュミットトリガを含む。他の実施形態において、ゲート回路は、特定された時間間隔の間だけ心電図（ＥＣＧ）信号をサンプリングするようにゲート制御されるアナログデジタル変換器を含む。

他の実施形態では、装置はまた、シュミットトリガが、ＲＦアブレーション信号の振幅と、可変負荷の電圧との比較に基づいてゲート信号を生成するように構成されるように、所定のウィンドウを設定するための可変負荷を含む。

本発明の実施形態によると、体内プローブによって印加される高周波（ＲＦ）アブレーション信号を検知することを含む方法もまた提供される。ＲＦアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔が特定される。心臓で取得したＥＣＧ信号は、ＥＣＧ信号が特定された時間間隔内でのみサンプリングされるようにゲート制御される。

本発明の実施形態によると、高周波（ＲＦ）アブレーションジェネレータと、少なくとも１つの体内プローブと、検出及びゲート制御ユニットとを備える心臓アブレーション装置もまた提供される。高周波（ＲＦ）アブレーションジェネレータは、ＲＦアブレーション信号を生成するように構成される。少なくとも１つの体内プローブは、心臓にＲＦアブレーション信号を印加し、かつ心臓の心電図（ＥＣＧ）信号を取得するように構成される。検出及びゲート制御ユニットは、検出回路とゲート回路とを更に含む。検出回路は、体内プローブによって印加されるＲＦアブレーション信号を検知し、かつＲＦアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定するように構成される。ゲート回路は、心臓で取得したＥＣＧ信号が特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、心ＥＣＧ信号をゲート制御するように構成される。

本発明は、以下の実施形態の詳細な説明を、それら図面と総合すれば、より十分に理解されるであろう。

本発明の実施形態による、カテーテルアブレーションシステの要素を概略的に示すブロック図。 本発明の実施形態による、アブレーション信号ゼロ交差の検出に基づくＥＣＧゲート信号の生成を概略的に示す信号図。 本発明の実施形態による、アブレーション信号ゼロ交差の検出に基づくＥＣＧゲート信号の生成を概略的に示す信号図。 本発明の実施形態による、ＲＦアブレーション及びＥＣＧ検知を同時に行うための方法を概略的に示すフローチャート。

概論
高周波カテーテルアブレーション（ＲＦＣＡ）は、様々な心臓の状態の既知の治療技術である。この処置では、遠位先端にアブレーション電極を備える体内プローブ（典型的にはカテーテル）が心臓血管系に経皮的に挿入され、アブレーションされるべき損傷組織を有する標的区域まで、心臓血管系を通して心臓の中へと誘導される。心臓組織を加熱し、小さな非導電病変を形成するために、アブレーション電極にＲＦ信号が印加され、この非導電病変の形成により、頻脈性不整脈及び心房細動を引き起こす心臓の電気信号の寄生伝導路を局所的に除去する。

心電図（ＥＣＧ）信号を監視すると同時にＲＦアブレーション信号を印加することは、処置が心臓機能を改善させたかどうか、又はＲＦアブレーションを更に加える必要があるかどうかをリアルタイムで評価するのに有益である。しかしながら、ＲＦアブレーション信号自体は、高出力、高周波電流を誘発し、検出器にＲＦアブレーション信号が漏れこみ、ＥＣＧ信号を破損するので、この高出力、高周波電流は心電図信号の検出を妨げる。

本明細書に記載される本発明の実施形態は、ＲＦアブレーション信号の存在下で心臓ＥＣＧ信号を検知するための改善された方法及びシステムを提供する。いくつかの実施形態では、コモン電極を使用して、ＲＦアブレーション信号が印加され、ＥＣＧ信号が受け取られる。ＥＣＧ信号は、強力なＲＦ信号がＥＣＧ検出器に漏れ込むことによって破損する可能性がある。

開示される実施態様では、検出回路は、ＲＦアブレーション信号の振幅が小さくなる（ＲＦアブレーション信号のゼロ交差近傍）時間間隔を特定する。ゲート回路は、ＥＣＧ信号が特定された時間間隔の間だけ取得されるように、ＥＣＧ信号の取得をゲート制御する。ＲＦアブレーション信号の振幅はこれらの取得時間において小さいので、ＥＣＧ信号に対するＲＦアブレーション信号の干渉は低減する。

本明細書に記載される方法及びシステムは、ＲＦアブレーションの間のＥＣＧ信号の改善された検出方法を提供し、それにより高価な減衰フィルタの必要性が排除される。

システムの説明
図１は、本発明の実施形態による、アブレーションカテーテルシステム２０の要素を示すブロック図である。アブレーションカテーテルシステム２０の例は、参照により本明細書に組み込まれる「Ｔｈｅｒｍｏｃｏｏｌ Ｉｒｒｉｇａｔｅｄ Ｔｉｐ Ｃａｔｈｅｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，」Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ Ｉｎｃ．（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）ｐｒｏｄｕｃｔ ｂｒｏｃｈｕｒｅ，２００６に記載されている。あるいは、システム２０は、ＲＦアブレーションを行う任意の他の好適なシステムを含み得る。

アブレーションカテーテルシステム２０は、アブレーション／ＥＣＧカテーテル２４を含む。ＲＦアブレーションジェネレータ２８は、アブレーション／ＥＣＧカテーテル２４の遠位先端のアブレーション／ＥＣＧ電極３２に、ＲＦアブレーション信号を印加する。アブレーション／ＥＣＧカテーテル２４は心臓３６の中に誘導される。

アブレーション／ＥＣＧ電極３２が心臓の組織と接触し、ＲＦアブレーション信号が印加されると、上述のように心臓組織に病変が形成される。アブレーション処置の間、アブレーション／ＥＣＧ電極３２は心電図信号も検知する。図１に示されていない他の実施形態では、アブレーション／ＥＣＧカテーテルは、アブレーション電極からオフセットされた、ＥＣＧ信号用の別個の電極を含んでもよい。更に別の方法としては、アブレーション及びＥＣＧ電極は、心臓３６内の別個のカテーテルに取り付けられてもよい。それでも、ＥＣＧ電極に対するＲＦアブレーション信号の結合又は漏れ込みは、検出されたＥＣＧ信号を破損することになる。

カテーテル信号（図ではＶｃａｔで示されている）は、したがって、ＲＦアブレーション信号及び検出されたＥＣＧ信号の重畳を含む。しかしながら、ＲＦアブレーション信号は、典型的には、検出されるＥＣＧ信号よりもかなり強い。シナリオの一例では、ＲＦアブレーション信号はおよそ１７０Ｖであり、一方、検出されるＥＣＧ信号はおよそ７０μＶである。

図１に示される本発明の実施形態では、アブレーションカテーテルシステム２０はまた、ゼロ交差サンプリング回路４０とゲート制御スイッチ４４とを備えるゼロ交差検出／ゲート回路５２を備える。ＲＦアブレーション信号は、瞬時ＲＦ電力が小さい（所定のウィンドウ内）時間間隔を特定するためにＲＦアブレーション信号のゼロ交差点を検出するために、回路４０によってサンプリングされる。回路４０は、スイッチ４４を開閉するために用いられるゲート信号を生成する。ゲート信号でゲート制御されると、スイッチ４４は、特定された時間間隔の間に閉じ、その他の場合には開く。

これらの時間間隔内に、次いで、アブレーション／ＥＣＧカテーテル２４からのカテーテル信号Ｖｃａｔが、ＲＦアブレーション信号電力が精確に最小であるＲＦアブレーション信号のゼロ交差の時点でサンプリングされ、ＥＣＧ信号の成分をＲＦアブレーション信号から効果的に分離する。本発明のこれらの実施形態によると、次に、雑音のないＥＣＧ信号が、追加のフィルタリングがほとんどなく、又は全くなしでＥＣＧモニタ４８に表示され得る。

図１に示されるいくつかの実施形態では、ゼロ交差検出／ゲート回路５２は、シュミットトリガ５６及びアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器６０を用いて実施可能である。カテーテル信号Ｖｃａｔは、シュミットトリガ５６及びＡ／Ｄ ６０の両方に入る。シュミットトリガ５６は、アブレーション信号ゼロ交差付近に所定のウィンドウを設定するために用いられる可変負荷６４を含む。

図１に示すシステム構成は、単に概念的な明確化のために選択された。別の実施形態では、任意の他の好適なシステム構成が用いられ得る。例えば、検出回路５２はシュミットトリガ及びアナログデジタル変換器に限定されず、他の技術によって実施可能である。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の実施形態による、アブレーション信号ゼロ交差の検出に基づくＥＣＧゲート信号の生成を概略的に示す信号図である。図２Ａ及び図２Ｂは、同じ時間スケールのカテーテル信号波形及びゲート信号波形をそれぞれ示す。図２Ａに示されるように、ＲＦアブレーション信号及び無視できるほど小さいＥＣＧ信号を時間ｔの関数として含むカテーテル信号Ｖｃａｔは、各電圧ウィンドウΔＶ内に各々のゼロ交差点を有する。

ΔＶの大きさは、図１の可変負荷６４の値によって指定される。この実現形態では、シュミットトリガは、Ｖｃａｔと可変負荷への電圧との比較に基づいてゲート信号を生成する。図２Ｂに示されるシュミットトリガ５６の出力は、パルストレイン波形Ｖｇａｔｅであり、パルス幅Δｔは、図２Ａ及び図２Ｂの両方に示される時間軸上にマッピングされたゼロ交差点近傍のΔＶの大きさによって決定される。

パルス幅時間間隔Δｔの間、Ｖｇａｔｅは、ＶｃａｔのＲＦアブレーション信号成分のゼロ交差近傍の時間間隔の間のＶｃａｔをＡ／Ｄ ６０がサンプリングできるようにし、ＲＦアブレーション信号による破損がほとんどない状態でＥＣＧ信号を直接サンプリングすることが可能となる。これは図２Ｂの挿し込みの中に概念的に示されている。ＲＦ漏れのレベルは、可変負荷６４によって制御されるΔＶの関数である。ΔＶが大きいと、時間間隔Δｔが大きくなり、それにより、ＲＦアブレーション信号の瞬時ＲＦ電力がより大きな場所であるＲＦアブレーション信号のゼロ交差点から離れたより大きなずれにおいて、Ａ／ＤがＥＣＧ信号をサンプリングすることが可能となる。

図３は、本発明の実施形態による、ＲＦアブレーション及びＥＣＧ検知を同時に行うための方法を概略的に示すフローチャートである。該方法は、ＲＦアブレーション工程１００において、ＲＦアブレーションジェネレータ２８が、アブレーション／ＥＣＧカテーテル２４の遠位先端のアブレーション／ＥＣＧ電極３２に、ＲＦアブレーション信号を印加することから開始する。ＲＦアブレーション電圧は、カテーテル信号Ｖｃａｔの主成分であり、カテーテル信号Ｖｃａｔは、検出されたＥＣＧ信号の成分も含む。

ゼロ検出工程１１０において、ゼロ交差サンプリング回路４０は、図２Ａに示すようにカテーテル信号Ｖｃａｔのゼロ交差を検出する。換言すれば、回路４０は、ＲＦアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウΔＶ内である時間間隔を特定する。

決定工程１２０において、回路５２は、カテーテル信号Ｖｃａｔが、ゼロＲＦアブレーション電力の瞬時レベルであるゼロ交差を通過したかどうかをチェックする。通過した場合、図２Ｂに示されるように、回路４０はゲート信号パルスを生成する。ゲート信号Ｖｇａｔｅはゲート制御スイッチ４４を閉じ、サンプリング工程１３０において、ゲート制御スイッチ４４が閉じている時間間隔内のゲート制御スイッチ４４を介して、カテーテル信号ＶｃａｔがＥＣＧモニタ４８に表示される。

本明細書に記載される実施形態は、主に、ＲＦアブレーション療法の間に用いられる大きな信号ＲＦ波形のゼロ交差において低レベルのＥＣＧ信号を検出することについて言及しているが、本明細書に記載される方法及びシステムは、他の内科的治療の間に身体に印加されるＲＦエネルギーのゼロ交差の間に小さな生体信号を検出する他の用途において用いることも可能である。

したがって、上述の実施形態は一例として引用したものであり、また本発明は上記に具体的に図示及び記載したものに限定されないことは認識されるであろう。むしろ本発明の範囲には、上記に述べた様々な特徴の組み合わせ及び下位の組み合わせ、並びに上記の説明を読むことによって当業者には想到されるであろう、先行技術において開示されていない変形例及び改変例も含まれるものである。参照により本特許出願に組み込まれる文書は、組み込まれた文書内の用語が、本明細書で明示的又は暗黙的に行われる定義と相反するように定義される場合を除き、本出願の一体部分と見なされるべきであり、本明細書における定義のみが検討されるべきである。

〔実施の態様〕
（１） 体内プローブによって心臓に印加される高周波（ＲＦ）アブレーション信号を検知し、かつアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定するように構成された検出回路と、
前記心臓で取得した心電図（ＥＣＧ）信号が前記特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、前記ＥＣＧ信号をゲート制御するように構成されたゲート回路と、を含む装置。
（２） 前記検出回路が、前記ＲＦアブレーション信号の前記振幅が前記所定のウィンドウ内にある場合に、ゲート信号を生成するように構成されたシュミットトリガを含む、実施態様１に記載の装置。
（３） 前記所定のウィンドウを設定するための可変負荷を含み、前記シュミットトリガが、前記ＲＦアブレーション信号の前記振幅と、前記可変負荷の電圧との比較に基づいて前記ゲート信号を生成するように構成される、実施態様２に記載の装置。
（４） 前記ゲート回路が、前記特定された時間間隔の間だけ前記心電図（ＥＣＧ）信号をサンプリングするようにゲート制御されるアナログデジタル変換器を備える、実施態様１に記載の装置。
（５） 体内プローブによって心臓に印加された高周波（ＲＦ）アブレーション信号を検知することと、
アブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定することと、
前記心臓で取得した心電図（ＥＣＧ）信号が前記特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、前記ＥＣＧ信号をゲート制御することと、を含む方法。

（６） 前記ＥＣＧ信号をゲート制御することが、前記ＲＦアブレーション信号の前記振幅が前記所定のウィンドウ内にあるとき、シュミットトリガを用いてゲート信号を生成することを含む、実施態様５に記載の方法。
（７） 可変負荷を用いて前記所定のウィンドウを設定することを含み、前記ゲート信号を生成することが、前記ＲＦアブレーション信号の前記振幅と、前記可変負荷の電圧との比較に基づいて、前記シュミットトリガによって前記ゲート信号を生成することを含む、実施態様６に記載の方法。
（８） 前記ＥＣＧ信号をゲート制御することが、前記特定された時間間隔の間だけ前記ＥＣＧ信号をサンプリングするために、アナログデジタル変換器をゲート制御することを含む、実施態様５に記載の方法。
（９） ＲＦアブレーション信号を生成するように構成された高周波（ＲＦ）アブレーションジェネレータと、
前記ＲＦアブレーション信号を心臓に印加するため、及び前記心臓の心電図（ＥＣＧ）信号を取得するための、少なくとも１つの体内プローブと、
検出及びゲート制御ユニットであって、
前記体内プローブによって印加される前記ＲＦアブレーション信号を検知し、かつ前記ＲＦアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定するように構成された検出回路と、
前記心臓において取得される前記ＥＣＧ信号が前記特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、前記ＥＣＧ信号をゲート制御するように構成されたゲート回路と、を備える検出及びゲート制御ユニットと、を備える、心臓アブレーション装置。

Claims (9)

1. 体内プローブによって心臓に印加される高周波（ＲＦ）アブレーション信号を検知し、かつアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定するように構成された検出回路と、
   前記心臓で取得した心電図（ＥＣＧ）信号が前記特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、前記ＥＣＧ信号をゲート制御するように構成されたゲート回路と、を含む装置。
2. 前記検出回路が、前記ＲＦアブレーション信号の前記振幅が前記所定のウィンドウ内にある場合に、ゲート信号を生成するように構成されたシュミットトリガを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記所定のウィンドウを設定するための可変負荷を含み、前記シュミットトリガが、前記ＲＦアブレーション信号の前記振幅と、前記可変負荷の電圧との比較に基づいて前記ゲート信号を生成するように構成される、請求項２に記載の装置。
4. 前記ゲート回路が、前記特定された時間間隔の間だけ前記心電図（ＥＣＧ）信号をサンプリングするようにゲート制御されるアナログデジタル変換器を備える、請求項１に記載の装置。
5. 体内プローブによって心臓に印加された高周波（ＲＦ）アブレーション信号を検知することと、
   アブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定することと、
   前記心臓で取得した心電図（ＥＣＧ）信号が前記特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、前記ＥＣＧ信号をゲート制御することと、を含む方法。
6. 前記ＥＣＧ信号をゲート制御することが、前記ＲＦアブレーション信号の前記振幅が前記所定のウィンドウ内にあるとき、シュミットトリガを用いてゲート信号を生成することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 可変負荷を用いて前記所定のウィンドウを設定することを含み、前記ゲート信号を生成することが、前記ＲＦアブレーション信号の前記振幅と、前記可変負荷の電圧との比較に基づいて、前記シュミットトリガによって前記ゲート信号を生成することを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記ＥＣＧ信号をゲート制御することが、前記特定された時間間隔の間だけ前記ＥＣＧ信号をサンプリングするために、アナログデジタル変換器をゲート制御することを含む、請求項５に記載の方法。
9. ＲＦアブレーション信号を生成するように構成された高周波（ＲＦ）アブレーションジェネレータと、
   前記ＲＦアブレーション信号を心臓に印加するため、及び前記心臓の心電図（ＥＣＧ）信号を取得するための、少なくとも１つの体内プローブと、
   検出及びゲート制御ユニットであって、
   前記体内プローブによって印加される前記ＲＦアブレーション信号を検知し、かつ前記ＲＦアブレーション信号の振幅が所定のウィンドウ内にある時間間隔を特定するように構成された検出回路と、
   前記心臓において取得される前記ＥＣＧ信号が前記特定された時間間隔内でのみサンプリングされるように、前記ＥＣＧ信号をゲート制御するように構成されたゲート回路と、を備える検出及びゲート制御ユニットと、を備える、心臓アブレーション装置。

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