JP2018202161A - 組織との接触を識別するためのカテーテルアームの区分的線形モデルの使用 - Google Patents

組織との接触を識別するためのカテーテルアームの区分的線形モデルの使用 Download PDF

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Abstract

【課題】 複数の電極に結合されている少なくとも１つの可撓性アームを含むカテーテルと共に使用するための方法を提供すること。【解決手段】 方法は、カテーテルが被験者の身体の部分内にある間に、プロセッサによって電極のそれぞれの推定位置を計算することと、複数の線形セグメントを含む区分的線形要素として可撓性アームをモデル化するカテーテルのモデルを、推定位置にフィッティングすること、フィッティングごとに線形セグメントの１つ以上のそれぞれの配向に基づいて、電極の各電極に対して、電極が被験者の組織と接触しているかどうかを確認すること、及び電極の少なくとも１つが組織と接触していることを確認することに応答して、被験者の身体の部分のマップを更新すること、を含む。他の実施形態も記載する。【選択図】 図１

Description

本発明は、医療装置の分野に関し、特に、電気解剖学的マッピングに使用するような心腔内カテーテルに関する。
米国特許第８，２２６，５８０号は、医療用プローブを操作する方法を説明する。この方法は、中心軸から外向きに斜めに延在し、それぞれの位置変換器が連結された１つ以上のアームを含む医療用プローブの遠位端を、アームが表面に圧力を加え、その圧力に反応して中心軸に対して曲がるようにするように、体内の表面に押し当てることを含む。アームに連結されたそれぞれの位置変換器の位置が測定され、アームによって加えられた圧力が、測定された位置に反応可能に推定される。
米国特許第８，４７８，３７９号は、視覚化のための方法を説明する。方法は、被験者の身体の内部のプローブの長さに沿って配置された、複数のポイントのそれぞれの明白な座標を示す入力を受け取ること、及び身体内のプローブによってとることができる形状に対して費用関数を計算するように、プローブの既知の機械的特性のモデルにその明白な座標に応用すること、を含む。形状は、その費用関数に反応して選ばれ、プローブの長さに沿ったポイントの訂正された座標が形状に基づいて生成される。次に、訂正された座標を使用してプローブの描写が表示される。
本発明のいくらかの実施形態に従って、複数の電極に結合されている少なくとも１つの可撓性アームを含むカテーテルと共に使用するためのシステムが提供される。システムは、電気的インタフェース、及び電気的インタフェースを介して複数の信号を受け取るように構成されたプロセッサを含む。プロセッサは、カテーテルが被験者の身体の部分内にある間に、受け取った信号から、電極のそれぞれの推定位置を計算するように更に構成されている。プロセッサは、複数の線形セグメントを含む区分的線形要素として可撓性アームをモデル化するカテーテルのモデルを、推定位置にフィッティングし、フィッティングごとに線形セグメントの１つ以上のそれぞれの配向に基づいて、電極の各電極に対して、電極が被験者の組織と接触しているかどうかを確認し、電極の少なくとも１つが組織と接触していることを確認することに応答して、被験者の身体の部分のマップを更新するように更に構成されている。
いくつかの実施形態では、区分的線形要素は、少なくとも３つの線形セグメントを含む。
いくつかの実施形態では、マップは電気解剖学的マップであり、プロセッサは、電極の少なくとも１つから受け取った電気生理学的信号によって伝達された情報を、電気解剖学的マップに組み込むことによって、電気解剖学的マップを更新するように構成されている。
いくつかの実施形態では、プロセッサは、電極の少なくとも１つの位置をマップに組み込むことによって、マップを更新するように構成されている。
いくつかの実施形態では、プロセッサは、
フィッティングごとに配向した線形セグメントのそれぞれの１つとそれぞれの他の線との交点によってそれぞれが形成される、１つ以上の偏向角度を計算すること、
偏向角度の関数として偏向量（deflection measure）を計算すること、及び、
偏向量を閾値と比較することによって電極が組織と接触しているかどうかを確認すること、によって電極が組織と接触しているかどうかを確認するように構成されている。
いくつかの実施形態では、閾値は、電極ごとに異なる。
いくつかの実施形態では、偏向角度は、（ｉ）モデルごとに電極の最近位の１つが結合されている線形セグメントの１つ、及び（ｉｉ）その線形セグメントの１つが前に沿って整列していた線、の交点によって形成される角度を含む。
いくつかの実施形態では、線形セグメントの１つは、線形セグメントの第１の１つであり、偏向角度は更に、（ｉ）モデルごとに線形セグメントの第１の１つに遠位に接する線形セグメントの第２の１つと、（ｉｉ）線形セグメントの第１の１つを遠位に伸びる線と、の交点によって形成される別の角度を含む。
いくつかの実施形態では、関数は、電極間で異なる。
いくつかの実施形態では、偏向量は偏向角度の和であり、プロセッサは、和が閾値より大きいことに対応して、電極が組織と接触していることを確認するように構成されている。
いくつかの実施形態では、和は、異なるそれぞれの重みを偏向角度に加える加重和である。
いくつかの実施形態では、閾値は、より近位の電極に比べて、より遠位の電極に対してより小さい。
更に、本発明のいくつかの実施形態に従って、複数の電極に結合されている少なくとも１つの可撓性アームを含むカテーテルと共に使用するための方法が提供される。方法は、カテーテルが被験者の身体の部分内にある間に、プロセッサによって電極のそれぞれの推定位置を計算することを含む。方法は、複数の線形セグメントを含む区分的線形要素として可撓性アームをモデル化するカテーテルのモデルを、推定位置にフィッティングすることを更に含む。方法は、フィッティングごとに線形セグメントの１つ以上のそれぞれの配向に基づいて、電極の各電極に対して、電極が被験者の組織と接触しているかどうかを確認すること、及び、電極の少なくとも１つが組織と接触していることを確認することに応答して、被験者の身体の部分のマップを更新すること、を更に含む。
本発明は、その実施形態の以下の詳細な説明を図面と併せ読むことによってより深い理解がなされるであろう。
本発明のいくらかの実施形態による、電気解剖学的マッピング用のシステムの概略図である。 本発明のいくらかの実施形態による、電極の組織との接触を確認するために使用される技術の概略図である。 本発明のいくらかの実施形態による、電気解剖学的マップを構成する方法のフローチャートである。
概説
本発明の実施形態では、１つ以上の可撓性アームを含むカテーテルが被験者の心臓などの被験者の身体の部分に挿入される。アームに結合された複数の電極は次に、心電図（ＥＣＧ）信号など、電気生理学的信号を被験者の組織から取得するために使用される。手技中に、各信号は信号が取得された位置と関連付けられることができるように、追跡システムが、電極のそれぞれの位置を追跡するために使用される。例えば、米国特許第８，４５６，１８２号で説明され、その開示が参照により本明細書に組み込まれるＡｃｔｉｖｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ（ＡＣＬ）システムが使用されてもよい。ＡＣＬシステムでは、プロセッサは、電極と被験者の身体に結合されている他の外部電極との間で測定されたインピーダンスに基づいて電極のそれぞれの位置を推定する。
そのような手技を行うときの難題は、任意の所定の時間に、どの電極が被験者の組織と接触しているのかが明白ではない可能性があることである。したがって、例えば、電極が被験者の組織に実際に触れていない可能性があるとすると、所定の電極の位置、及び／又は電極から受け取った電気生理学的信号によって伝達された任意の情報が、構成中の電気解剖学的マップに組み込まれるべきであるかどうかが不明瞭であり得る。
この難題に対処するために、本発明の実施形態は、組織との接触を確認する方法を提供する。この方法によれば、任意の所定の時間に、カテーテルのモデルの構成が、カテーテルの現在の構成（又は、少なくともカテーテルの電極を含む部分）に近似するように、プロセッサは、カテーテルのモデル（又は、少なくともカテーテルの電極を含む部分）を推定電極位置に継続的にフィッティングする。カテーテルの１つ以上のアームが被験者の組織に接触すると、アームの屈曲によりカテーテルの構成が変わる。したがって、モデルを推定電極位置にフィッティングすることに加えて、プロセッサは、モデルの新しい構成に基づいて、１つ以上の電極が組織に接触していることを確認してもよい。
典型的には、カテーテルの各アームは、複数の線形のセグメントを有する区分的線形の要素としてモデル化される。そのようなモデルによって、プロセッサは、所定のアーム上の電極のそれぞれに対して、フィッティングごとに、アームの線形セグメントのそれぞれの配向に基づいて、電極が組織に接触しているかどうかを確認してもよい。例えば、プロセッサは、１つ以上の偏向角度を計算してもよく、そのそれぞれ（単独で、又は１つ以上の他の偏向角度と組み合わせて）は、それぞれの１つの線形セグメントがその前の休止配向から偏向された度合いを示す。次に、プロセッサは、これらの角度の関数として、偏向量を計算し、偏向量を特定の閾値と比較することによって、組織との接触を検査してもよい。例えば、プロセッサは、偏向角度を総和してもよく、次に、この和が閾値より大きい場合にのみ、組織との接触を確認してもよい。
システムの説明
まず図１を参照すると、本発明のいくらかの実施形態による、電気解剖学的マッピング用のシステム２１の概略図である。
図１は、被験者２５の心臓２３の電気解剖学的マッピングを行うためにカテーテル２９を使用している医師２７を示す。カテーテル２９は、その遠位端に、１つ以上の可撓性アーム２０を含み、そのそれぞれは１つ以上の電極２２に結合されている。マッピング手技中に、電極２２は、ＥＣＧ信号などの電気生理学的信号を心臓２３の組織から取得する。典型的にはコンソール３９内に位置するプロセッサ２８は、電気的インタフェース３５を介してこれらの信号を受け取り、電気的インタフェースは、コンソール３９の表面上、又は内部の任意の場所に位置している、例えば、ポート又はソケットを含んでもよい。プロセッサ２８は、これらの信号に含まれた情報を使用して電気解剖学的マップ３１を構成する。そのマップは、心臓の１つ以上の電気生理学的特性を心臓の解剖学的モデルと関連付ける。手技中に、及び／又は手技に続いて、プロセッサ２８は、ディスプレイ２６上に電気解剖学的マップ３１を表示してもよい。
手技中に、電極２２のそれぞれの位置が追跡される。そのような追跡は、例えば、上述のＡＣＬ技術を使用して行われてもよい。この技術によれば、複数の外部電極２４が被験者２５の身体に結合され、例えば、３つの外部電極２４が被験者の胸部に結合され、別の３つの外部電極が被験者の背面に結合されてもよい。（例示し易いように、１つの外部電極のみが図１に示される。）電極２２が被験者の身体の内部にある間に、電流は、電極２２と外部電極２４との間を継続的に通り、結果として得られる外部電極２４の電流振幅が測定され、プロセッサ２８は、電気的インタフェース３５を介して、これらの振幅を示す信号を受け取る。これらの振幅間（又は、これらの振幅によって暗示されたインピーダンス間）の比率に基づき、及び被験者の身体上の電極２４の既知の位置からして、プロセッサ２８は、被験者の身体の内部のそれぞれの電極２２の推定された位置を継続的に計算する。
任意の所定の時間における任意の所定の電極の推定位置によって、プロセッサは、推定位置及び／又は電極から受け取った電気生理学的信号を使用して、電気解剖学的マップを更新してもよい。例えば、電極の位置を含むように、電気解剖学的マップの基礎となる解剖学的モデルを更新することで、プロセッサは、電極の位置を電気解剖学的マップに組み込んでもよい。代わりに又は追加的に、プロセッサは、電気生理学的パラメータ（局所興奮到達時間など）を電気生理学的信号から取り出してもよく、次いで、このパラメータを電極の推定位置に対応する電気解剖学的マップ３１の部分と関連付ける。
概説で上述されたように、プロセッサ２８は、電極の位置及び／又は電極から受け取った信号を、電気解剖学的マップに組み込む前に、所定の電極が組織と接触しているかどうかを確認するように構成されている。そのような確認するための技術を、図２及び３を参照して、以下で説明する。
一般に、プロセッサ２８は、単一プロセッサとして、又は協調ネットワーク化若しくはクラスター化されたプロセッサセットとして具現化され得る。プロセッサ２８は、通常、プログラムされたデジタルコンピューティングデバイスであり、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性の二次記憶装置、例えばハードドライブ又はＣＤ ＲＯＭドライブ、ネットワークインターフェース及び／又は周辺デバイスを備える。ソフトウェアプログラムを含むプログラムコード、及び／又はデータは、当該技術分野で知られているように、ＣＰＵによる実行及び処理のためにＲＡＭにロードされ、表示、出力、送信、又は格納のために結果が生成される。プログラムコード及び／又はデータをプロセッサに、電子フォームで、例えばネットワークを介してダウンロードしてもよく、又は、その代わりに若しくはそれに加えて、非一時的な有形媒体（例えば、磁気、光学、又は電子メモリ）上に提供及び／又は記憶してもよい。かかるプログラムコード及び／又はデータは、プロセッサに提供されると、本明細書に記載するタスクを行うように構成された、機械若しくは専用コンピュータを作り出す。
カテーテルモデル
次に図２を参照すると、本発明のいくらかの実施形態による、電極２２と組織との接触を確認するために使用される技術の概略図である。
図２の左側は、カテーテル２９をそのデフォルト（又は「休止」）構成で示し、それは、カテーテルがカテーテルに作用する任意の外部応力がない形をとる。示す特定の実施例では、カテーテル２９は５つの可撓性アーム２０を含み、そのそれぞれは、カテーテルの中央シャフト３３から斜めに突き出る。しかしながら、この特定の構成に関わらず、本明細書に記述する技術は、任意の好適な配向で任意の数の可撓性アームを有する任意の好適なカテーテル構成に応用されてもよいことに留意すべきである。
カテーテル上に重ね合わされたのは、カテーテルモデル２９ｍであり、カテーテルをモデル化するためにプロセッサ２８によって使用される。カテーテルモデル２９ｍは、カテーテルの可撓性アームのそれぞれを、複数の（例えば、２つ、３つ、それ以上）線形セグメントを含む区分的線形要素３２としてモデル化する。（カテーテルシャフト３３は典型的には、更に線形セグメント４１としてモデル化される。）例えば、図２では、カテーテルの特定のアーム２０ａは、区分的線形要素３２ａによってモデル化される。線形要素３２ａは、３つの互いに接続した線形セグメント３２ａ１、３２ａ２、及び３２ａ３を含み、それらは、任意の所定の時間に集合的にアーム２０ａの形状に近似する。示す特定の実施例では、最近位の線形セグメント３２ａ３は、カテーテルのシャフトと平行である。
手技中に、前述したようにプロセッサは、電極２２の推定位置を継続的に計算し、次いでカテーテルモデル２９ｍをこれらの推定位置にフィッティングする。プロセッサはこのように、モデルの現在の構成を継続的に計算し、それは、カテーテルアームの現在の構成に近似する。例えば、アーム２０ａの現在の構成に近似するために、プロセッサは、まずアーム２０ａに結合されている４つの電極２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、及び２２ｄのそれぞれの推定位置を計算する。次に、プロセッサは、モデルをこれらの推定位置にフィッティングする。例えば、開示内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，４７８，３７９号で説明されるように、推定した電極位置と線形セグメント上の電極の位置（モデルによってとられた）との間の距離が最小限に抑えられるように、例えば、プロセッサは、線形セグメント３２ａ１及び３２ａ２のそれぞれの位置及び／又は配向を必要に応じて調整してもよい。
実例として、図２は、電極２２ｄの、プロセッサによって計算された電極の推定位置６４を、モデルによってとられた電極の位置６２と共に示す。（位置６２は、線形セグメント３２ａ２に沿って位置する。）推定電極位置にモデルをフィッティングするために、プロセッサは、他の電極の類似の距離と共に、推定位置６４と位置６２との間の距離Ｄを考慮に入れる距離関数を最小限にする、最小化アルゴリズムを応用してもよい。
典型的には、少なくとも１つの他の電極３７が、アームに近位に、カテーテルシャフトの遠位部分に結合されている。この電極の推定位置に基づいて、プロセッサは、前述したようにカテーテルシャフトと平行である線形セグメント３２ａ３の配向を更に確立してもよい。
モデルの推定電極位置へのフィッティングに続いて、プロセッサは、電極のそれぞれに対して、電極が被験者の組織と接触しているかどうかを、フィッティングごとに、線形セグメントの１つ以上のそれぞれの配向に基づいて、確認する。
実例として、図２の右側は、被験者の組織と接触しているアーム２０ａ上のカテーテル２９の構成を示す。例示されるように、接触の力３８は、アーム２０ａを近位に偏向させる。この偏向のため、モデルを推定電極位置にフィッティングすることによってプロセッサによって計算された要素３２ａの構成は、変わる。特に、第１の線（又は「軸」）３０と前に整列していた線形セグメント３２ａ２は、第２の線３４と整列するようになり、一方で、同じく第１の線３０と前に整列していた線形セグメント３２ａ１は、第３の線３６と整列するようになる。以下で詳細に説明するように、この新しい構成からして、プロセッサは、線形セグメントの新しい配向から、電極のうちの少なくともいくつかは被験者の組織と接触していると推論してもよい。
組織との接触確認アルゴリズム
次に、いくらかの実施形態において、カテーテル２９上の電極のうちの少なくともいくつかが組織と接触しているかどうか確認するために、プロセッサ２８によって使用されるアルゴリズムを説明する。このアルゴリズムは典型的には、カテーテルの各アームの１つ以上の偏向角度を計算するための第１のサブアルゴリズム、及び、偏向角度から１つ以上の偏向量を計算し、これらの偏向量を１つ以上の好適な閾値と比較するための第２のサブアルゴリズム、の２つのサブアルゴリズムを含む。
（ｉ）偏向角度の計算
典型的には、各アームに対して、プロセッサはまず、複数の偏向角度を計算することによって、アームがその前のデフォルト配向から偏向した度合いを定量化する。各偏向角度は、フィッティングごとに配向した、線形セグメントのそれぞれの１つとそれぞれの他の線との交点によってそれぞれが形成される。例えば、プロセッサは、（ｉ）モデルごとに電極の最近位の１つが結合されている線形セグメント３２ａ２と、（ｉｉ）偏向される前に、線形セグメント３２ａ２が前に沿って整列していた第１の線３０と、の交点によって形成される、第１の偏向角度α１を計算してもよい。（線３０は、セグメント３２ａ３に関して、すなわち、カテーテルのシャフトに関して、所定の角度で配向されるものとして、プロセッサによって識別されてもよい。）プロセッサは更に、（ｉ）モデルごとに線形セグメント３２ａ２に遠位に接する線形セグメント３２ａ１と、（ｉｉ）線形セグメント３２ａ２を遠位に伸びる第２の線３４との交点によって形成される第２の角度α２を計算してもよい。（線形セグメント３２ａ１は、α１＋α２の合計角度によって偏向されたので、第２の角度α２は、第１の角度α１と組み合わせて、線形セグメント３２ａ１が偏向された度合いを示す。）同様に、区分的線形要素３２ａの中に、別のより遠位の線形セグメントがある場合、プロセッサはまた、この仮定の線形セグメントと線３６との間の角度を計算してもよい。
（ｉｉ）偏向量（１つ又は複数）の計算、及び閾値（１つ又は複数）との比較
次に、プロセッサは、アーム２０ａ上の電極全体を繰り返す。電極のそれぞれに対して、プロセッサは、偏向量を１つ以上の偏向角度の関数として計算する。偏向量に基づいて、プロセッサは、電極が被験者の組織と接触しているかどうかを確認する。
例えば、プロセッサは、角度α１とα２との和を計算してもよく（それは、前述したように、最遠位セグメント３２ａ１の合計偏向を示す）、その和が所定の閾値より大きい場合にのみ、所定の電極が組織と接触していることを確認する。いくつかの実施形態では、この和は、加重和（ｗ１α１＋ｗ２α２）であり、異なるそれぞれの重みｗ１及びｗ２を角度に加え、ここで、各重みは０以上である。
典型的には、閾値は電極ごとに異なる。例えば、閾値は、より近位の電極に比べて、より遠位の電極に対してより小さくてもよい。したがって、例えば、電極２２ａ及び／又は電極２２ｂが組織と接触していることを確立するためには、プロセッサは、α１＋α２が単に１５度より大きいことを必要としてもよく、一方で、電極２２ｃ及び／又は電極２２ｄが組織と接触していることを確立するためには、プロセッサは、α１＋α２が３０度より大きいことを必要としてもよい。
いくつかの実施形態では、電極間で閾値が異なることの代わりに又はそれに加えて、関数は電極間で異なる（偏向量が電極間で異なるように）。例えば、電極２２ａ及び／又は電極２２ｂに対して、プロセッサは、加重和ｗ１α１＋ｗ２α２で、ｗ２に比べて、ｗ１に低い重みを割り当ててもよく、一方で、電極２２ｃ及び／又は電極２２ｄに対して、プロセッサは、ｗ１に比べて、ｗ２に低い重みを割り当ててもよい。
電極の少なくとも１つが組織と接触していることを確認することに応答して、電極（１つ又は複数）の位置、及び／又は電極（１つ又は複数）から受け取った信号（１つ又は複数）によって伝えられた情報を、電気解剖学的マップに組み込むことによって、プロセッサは、電気解剖学的マップを更新してもよい。
フローチャート
次に図３を参照すると、本発明のいくらかの実施形態による、図２を参照して上述した技術を使用して電気解剖学的マップを構成するための方法のフローチャートである。（図３は、カテーテル２９が既に被験者の心臓の内部にあると仮定する。）
最初に、位置計算のステップ４０にて、プロセッサは、カテーテル２９上の電極のそれぞれの推定位置を計算する。次に、フィッティングステップ４２にて、プロセッサは、前述したように、カテーテルのアームのそれぞれを区分的線形要素としてモデル化するモデルを、これらの推定位置にフィッティングする。（典型的には、図２を参照して上述したように、プロセッサは、モデル上の電極の位置とプロセッサによって計算された電極の推定位置との間の距離を最小限にするために、好適な最小化アルゴリズムを応用することでモデルをフィッティングする。）次に、アーム選択ステップ４４にて、プロセッサは、カテーテルアームのうちの１つを選択し、それにプロセッサは組織との接触確認アルゴリズムを応用する。
前述したように、組織との接触確認アルゴリズムは典型的に、偏向角度計算用の第１のサブアルゴリズム、及び偏向量計算用の第２のサブアルゴリズムを含む。第１のサブアルゴリズムで、プロセッサは、角度計算ステップ４６にて、選択されたアームに対する１つ以上の偏向角度を計算する。図２を参照して上述したように、これらの角度は、アームがその前のデフォルト配向から偏向した度合いを定量化する。
次に、第２のサブアルゴリズムで、プロセッサは、偏向量計算ステップ４８にて、角度計算ステップ４６で計算された角度の関数として偏向量を計算する。例えば、図２を参照して上述したように、プロセッサは、加重和などの、角度の和を計算してもよい。続いて、すぐ以下で詳細に説明するように、プロセッサは、アーム上の電極全体を繰り返し、各電極が組織と接触しているかを検査する。
プロセッサは、電極選択ステップ５０にて、電極を選択することにより、各反復を開始する。次に、第１の検査ステップ５２にて、プロセッサは、偏向量計算ステップ４８で計算した偏向量が、電極の閾値より大きいかどうかを検査する。（上述のように、アーム上の電極の位置によって、個別の閾値が電極ごとに確立されてもよい。）はいの場合、プロセッサは、マップ更新ステップ５４にて、電極の位置、及び／又は電極から受け取った信号を、電気解剖学的マップに組み込むことによって、電気解剖学的マップを更新する。例えば、プロセッサは、信号からの電気生理学的情報を電極と接触している組織の部分の位置と関連付けるデータポイントを、マップに加えてもよい。
マップ更新ステップ５４に続いて、又は偏向量が閾値より大きくない場合、プロセッサは、第２の検査ステップ５６にて、アームが接触しているかまだ検査されていない電極を更に有しているかどうかを検査する。はいの場合、プロセッサは、電極選択ステップ５０に戻り、アーム上の次の電極を選択する。
電極全体を反復した後、プロセッサは、第３の検査ステップ５８にて、カテーテルが接触しているかまだ検査されていないアームを更に有しているかどうかを検査する。はいの場合、プロセッサは、アーム選択ステップ４４に戻り、カテーテルの次のアームを選択する。
カテーテルのアーム全体を反復した後、プロセッサは、第４の検査ステップ６０にて、電気解剖学的マップが完成したかどうかを検査する。例えば、プロセッサは、マップが完成したことを示す入力を医師が提供したかどうかを検査してもよい。はいの場合、電気解剖学的マップの構成は終了する。そうでなければ、プロセッサは、位置計算ステップ４０に戻る。
偏向量計算ステップ４８がアームごとに一回のみ行われるように、図３は、同じ関数が所定のアーム上の電極のすべてに使用されると仮定する。しかしながら、別の実施形態では、異なるそれぞれの量が、アーム上の１つ以上の電極のそれぞれに計算されるように、偏向量計算ステップ４８は、任意の数の異なる関数を使用して、繰り返し行われてもよいことに留意すべきである。
本発明の説明は主に、心臓の電気解剖学的マッピングに関するが、本発明の実施形態は、任意の解剖学的マッピングアプリケーションに応用されてもよいことに留意すべきである。例えば、本明細書で説明する技術を使用することによって、被験者の身体の任意の部分の任意の電気生理学的情報を必ずしも含まない解剖学的マップが、組織と接触していると決定される任意の電極の位置をマップに繰り返し加えることによって構成されてもよい。
電気生理学的情報の取得を必要としない解剖学的マッピングアプリケーションのために、ＡＣＬ追跡システムの代わりに使用されている他のタイプの追跡システムで、他のタイプのセンサが電極２２に代わって使用されてもよい。例えば、カテーテルのアームに電磁センサが取り付けられてもよく、磁場の存在下でセンサが電気信号を出力するように、磁場が被験者の近くで生成されてもよい。プロセッサは、電気的インタフェース３５を介してこれらの信号を受け取り、これらの信号からセンサの推定位置を計算し（例えば、それら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５，３９１，１９９号、米国特許第５，４４３，４８９号、又は米国特許出願公開第２００７／０２６５５２６号に説明されるように）、次に、本明細書で説明する技術を使用して、どのセンサが組織と接触しているかを確認してもよい。センサの少なくとも１つが組織と接触していることが確認されることに応答して、プロセッサは、センサの位置を解剖学的マップに組み込んでもよい。
当業者であれば、本発明が上記で具体的に図示及び記載されたものに限定されない点を理解するであろう。むしろ、本発明の実施形態の範囲は、上述した様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせ、並びに上記の説明を読むことで当業者には想到されるであろう、従来技術には見られない特徴の変形例及び改変例をも含むものである。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部とみなすものとする。
〔実施の態様〕
（１） 複数の電極に結合されている少なくとも１つの可撓性アームを含むカテーテルと共に使用するためのシステムであって、
電気的インタフェースと、
プロセッサであって、
前記電気的インタフェースを介して、複数の信号を受け取り、
前記カテーテルが被験者の身体の部分内にある間に、前記受け取った信号から、前記電極のそれぞれの推定位置を計算し、
複数の線形セグメントを含む区分的線形要素として前記可撓性アームをモデル化する前記カテーテルのモデルを、前記推定位置にフィッティングし、
前記フィッティングごとに前記線形セグメントの１つ以上のそれぞれの配向に基づいて、前記電極の各電極に対して、前記電極が前記被験者の組織と接触しているかどうかを確認し、
前記電極の少なくとも１つが前記組織と接触していることを確認することに応答して、前記被験者の前記身体の前記部分のマップを更新する、ように構成されているプロセッサと、を含む、システム。
（２） 前記区分的線形要素が、少なくとも３つの線形セグメントを含む、実施態様１に記載のシステム。
（３） 前記マップが電気解剖学的マップであり、前記プロセッサが、前記電極の前記少なくとも１つから受け取った電気生理学的信号によって伝達された情報を、前記電気解剖学的マップに組み込むことによって、前記電気解剖学的マップを更新するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（４） 前記プロセッサが、前記電極の前記少なくとも１つの位置を前記マップに組み込むことによって、前記マップを更新するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（５） 前記プロセッサが、
前記フィッティングごとに配向した、前記線形セグメントのそれぞれの１つと、それぞれの他の線との交点によってそれぞれが形成されている、１つ以上の偏向角度を計算することと、
前記偏向角度の関数として偏向量を計算することと、
前記偏向量を閾値と比較することによって、前記電極が前記組織と接触しているかどうかを確認することと、によって、前記電極が前記組織と接触しているかどうかを確認するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（６） 前記閾値が、前記電極ごとに異なる、実施態様５に記載のシステム。
（７） 前記偏向角度が、（ｉ）前記モデルごとに前記電極の最近位の１つが結合されている前記線形セグメントの１つと、（ｉｉ）前記線形セグメントの前記１つが前に沿って整列していた線と、の交点によって形成される角度を含む、実施態様５に記載のシステム。
（８） 前記線形セグメントの前記１つが、前記線形セグメントの第１の１つであり、前記偏向角度が、（ｉ）前記モデルごとに前記線形セグメントの前記第１の１つに遠位に接する前記線形セグメントの第２の１つと、（ｉｉ）前記線形セグメントの前記第１の１つを遠位に伸びる線と、の交点によって形成される別の角度を更に含む、実施態様７に記載のシステム。
（９） 前記関数が、前記電極間で異なる、実施態様５に記載のシステム。
（１０） 前記偏向量が前記偏向角度の和であり、前記プロセッサは、前記和が前記閾値より大きいことに対応して、前記電極が前記組織と接触していることを確認するように構成されている、実施態様５に記載のシステム。
（１１） 前記和が、異なるそれぞれの重みを前記偏向角度に加える加重和である、実施態様１０に記載のシステム。
（１２） 前記閾値が、より近位の電極に比べて、より遠位の電極に対してより小さい、実施態様１０に記載のシステム。
（１３） 複数の電極に結合されている少なくとも１つの可撓性アームを含むカテーテルと共に使用するための方法であって、
前記カテーテルが被験者の身体の部分内にある間に、プロセッサによって前記電極のそれぞれの推定位置を計算することと、
複数の線形セグメントを含む区分的線形要素として前記可撓性アームをモデル化する前記カテーテルのモデルを、前記推定位置にフィッティングすることと、
前記フィッティングごとに前記線形セグメントの１つ以上のそれぞれの配向に基づいて、前記電極の各電極に対して、前記電極が前記被験者の組織と接触しているかどうかを確認することと、
前記電極の少なくとも１つが前記組織と接触していることを確認することに応答して、前記被験者の前記身体の前記部分のマップを更新することと、を含む、方法。
（１４） 前記区分的線形要素が、少なくとも３つの線形セグメントを含む、実施態様１３に記載の方法。
（１５） 前記マップが電気解剖学的マップであり、前記電気解剖学的マップを更新することが、前記電極の前記少なくとも１つから受け取った信号によって伝達された情報を前記電気解剖学的マップに組み込むことによって前記電気解剖学的マップを更新することを含む、実施態様１３に記載の方法。
（１６） 前記マップを更新することが、前記電極の前記少なくとも１つの位置を前記マップに組み込むことによって、前記マップを更新することを含む、実施態様１３に記載の方法。
（１７） 前記電極が前記組織と接触しているかどうかを確認することが、
前記フィッティングごとに配向した、前記線形セグメントのそれぞれの１つと、それぞれの他の線との交点によってそれぞれが形成されている、１つ以上の偏向角度を計算することと、
前記偏向角度の関数として偏向量を計算することと、
前記偏向量を閾値と比較することによって、前記電極が前記組織と接触しているかどうかを確認することと、を含む、実施態様１３に記載の方法。
（１８） 前記閾値が、前記電極ごとに異なる、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記偏向角度が、（ｉ）前記モデルごとに前記電極の最近位の１つが結合されている前記線形セグメントの１つと、（ｉｉ）前記線形セグメントの前記１つが前に沿って整列していた線と、の交点によって形成される角度を含む、実施態様１７に記載の方法。
（２０） 前記線形セグメントの前記１つが、前記線形セグメントの第１の１つであり、前記偏向角度が、（ｉ）前記モデルごとに前記線形セグメントの前記第１の１つに遠位に接する前記線形セグメントの第２の１つと、（ｉｉ）前記線形セグメントの前記第１の１つを遠位に伸びる線と、の交点によって形成される別の角度を更に含む、実施態様１９に記載の方法。
（２１） 前記関数が、前記電極間で異なる、実施態様１７に記載の方法。
（２２） 前記偏向量が前記偏向角度の和であり、前記電極が前記組織と接触しているかどうかを確認することは、前記和が前記閾値より大きいことに対応して、前記電極が前記組織と接触していることを確認することを含む、実施態様１７に記載の方法。
（２３） 前記和が、異なるそれぞれの重みを前記偏向角度に加える加重和である、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記閾値が、より近位の電極に比べて、より遠位の電極に対してより小さい、実施態様２２に記載の方法。

Claims (12)

  1. 複数の電極に結合されている少なくとも１つの可撓性アームを含むカテーテルと共に使用するためのシステムであって、
    電気的インタフェースと、
    プロセッサであって、
    前記電気的インタフェースを介して、複数の信号を受け取り、
    前記カテーテルが被験者の身体の部分内にある間に、前記受け取った信号から、前記電極のそれぞれの推定位置を計算し、
    複数の線形セグメントを含む区分的線形要素として前記可撓性アームをモデル化する前記カテーテルのモデルを、前記推定位置にフィッティングし、
    前記フィッティングごとに前記線形セグメントの１つ以上のそれぞれの配向に基づいて、前記電極の各電極に対して、前記電極が前記被験者の組織と接触しているかどうかを確認し、
    前記電極の少なくとも１つが前記組織と接触していることを確認することに応答して、前記被験者の前記身体の前記部分のマップを更新する、ように構成されているプロセッサと、を含む、システム。
  2. 前記区分的線形要素が、少なくとも３つの線形セグメントを含む、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記マップが電気解剖学的マップであり、前記プロセッサが、前記電極の前記少なくとも１つから受け取った電気生理学的信号によって伝達された情報を、前記電気解剖学的マップに組み込むことによって、前記電気解剖学的マップを更新するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記プロセッサが、前記電極の前記少なくとも１つの位置を前記マップに組み込むことによって、前記マップを更新するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記プロセッサが、
    前記フィッティングごとに配向した、前記線形セグメントのそれぞれの１つと、それぞれの他の線との交点によってそれぞれが形成されている、１つ以上の偏向角度を計算することと、
    前記偏向角度の関数として偏向量を計算することと、
    前記偏向量を閾値と比較することによって、前記電極が前記組織と接触しているかどうかを確認することと、によって、前記電極が前記組織と接触しているかどうかを確認するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記閾値が、前記電極ごとに異なる、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記偏向角度が、（ｉ）前記モデルごとに前記電極の最近位の１つが結合されている前記線形セグメントの１つと、（ｉｉ）前記線形セグメントの前記１つが前に沿って整列していた線と、の交点によって形成される角度を含む、請求項５に記載のシステム。
  8. 前記線形セグメントの前記１つが、前記線形セグメントの第１の１つであり、前記偏向角度が、（ｉ）前記モデルごとに前記線形セグメントの前記第１の１つに遠位に接する前記線形セグメントの第２の１つと、（ｉｉ）前記線形セグメントの前記第１の１つを遠位に伸びる線と、の交点によって形成される別の角度を更に含む、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記関数が、前記電極間で異なる、請求項５に記載のシステム。
  10. 前記偏向量が前記偏向角度の和であり、前記プロセッサは、前記和が前記閾値より大きいことに対応して、前記電極が前記組織と接触していることを確認するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
  11. 前記和が、異なるそれぞれの重みを前記偏向角度に加える加重和である、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記閾値が、より近位の電極に比べて、より遠位の電極に対してより小さい、請求項１０に記載のシステム。
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