JP2019084143A - 電極カテーテル - Google Patents

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Abstract

【課題】ユーザビリティが向上した電極カテーテルを提供する。【解決手段】被検者の心臓内における電位を測定するための電極カテーテルは、心臓内に挿入されるシャフト2を備える。シャフト2は、先端部7と、先端部7に接続されたガイド部8と、を有する。電極カテーテルは、ガイド部8の外周面8Sに設けられたノンコンタクト電極5と、先端部7の外周面に設けられると共に、前記心内膜に接触するように構成された複数のリング電極6と、をさらに備える。ノンコンタクト電極5は、リング電極6が心内膜に接触した状態で心内膜に接触しないようにガイド部8の外周面8Sに設けられている。【選択図】図2

Description

本開示は、電極カテーテルに関する。特に、本開示は、患者の心臓内における電位を測定するための電極カテーテルに関する。
特許文献1は、患者の心臓内における電位を測定するための電極カテーテルを開示している。特許文献1に開示された電極カテーテルによれば、チューブ体の先端部に複数のリング電極が並んで設けられおり、複数のリング電極(コンタクト電極)によって心臓内の電位変化を測定することが可能となる。医療従事者は、電極カテーテルを移動させつつ、電極カテーテルから取得された心臓内の電位変化を注意深く観察することで、心臓内(例えば、左心房内)における不整脈(例えば、心房細動等)の発生箇所を推定することが可能となる。
特開2002−191571号公報
ところで、電極カテーテルを用いて心臓内の電位変化を測定するためには、前提条件として、各リング電極が心内膜に接触している必要がある。所定のリング電極が心内膜に接触していない場合では、所定のリング電極から取得された電気的信号は、心臓内の電位変化を反映していないためである。このため、医療従事者は、モニターに表示された各リング電極から取得される心臓内の電位変化(例えば、心電図波形)を観察する前に、各リング電極が心内膜に接触しているかどうかを確認しなければならない。一方、患者のX線透視画像を用いて所定のリング電極が心内膜に接触しているかどうかを正確に判定することは困難である。
このため、所定のリング電極と患者に取り付けられた電極との間のインピーダンス値の変化に基づいて、リング電極と心内膜との間の接触を判定する手法が検討されている。この点において、血液の導電率は心内膜の導電率よりも大きいため、リング電極が心内膜に接触した後のインピーダンス値は、リング電極が心内膜に接触する前のインピーダンス値よりも大きくなる。しかしながら、リング電極が心内膜に接触する前後においてインピーダンス値の変化が小さい場合には、リング電極と心内膜との間の接触を正確に判定することが困難となる。上記観点より電極カテーテルのユーザビリティをさらに向上させる余地がある。
本開示は、ユーザビリティが向上した電極カテーテルを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る電極カテーテルは、被検者の心臓内における電位を測定するように構成されている。電極カテーテルは、前記心臓内に挿入されるシャフトを備える。
前記シャフトは、
先端部と、
前記先端部に接続されたガイド部と、
を有する。
前記電極カテーテルは、
前記先端部又は前記ガイド部の外周面に設けられたノンコンタクト電極と、
前記先端部の外周面に設けられると共に、前記心内膜に接触するように構成された少なくとも一つのコンタクト電極と、
をさらに備える。
前記ノンコンタクト電極は、前記コンタクト電極が前記心内膜に接触した状態で前記心内膜に接触しないように前記先端部又は前記ガイド部の外周面に設けられている。
本開示によれば、ユーザビリティが向上した電極カテーテルを提供することができる。
本発明の実施形態(以下、単に本実施形態という。)に係る電極カテーテルの全体図である。 シャフトの先端部とガイド部を示す斜視図である。 電極カテーテルのシャフトの先端部を示す図であって、(a)は、先端部の一部を拡大して示した側面図である。(b)は、(a)に示したA−Aラインに沿って切断された先端部の断面図である。 リング電極が心内膜に接触している様子を示す図である。 (a)は、左心房内に挿入されたシャフトの屈曲する前の状態を示す図である。(b)は、左心房内に挿入されたシャフトが屈曲した状態を示す図である。 本実施形態の変形例に係る電極カテーテルのシャフトを示す図である。 変形例に係る電極カテーテルのシャフトの先端部を示す図であって、(a)は、先端部の一部を拡大して示した側面図である。(b)は、先端部の一部を拡大して示した平面図である。(c)は、(a)に示したB−Bラインに沿って切断された先端部の断面図である。
以下、本発明の実施形態(以下、本実施形態という。)について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。
図1は、本実施形態に係る電極カテーテル1の全体図を示す。図1に示すように、電極カテーテル1は、シャフト2と、ハンドル3と、コネクタ4とを備える。電極カテーテル1は、被検者(例えば、患者)の心臓内における電位(特に、電位変化)を測定するように構成されている。医療従事者は、シャフト2を被検者の心臓内に挿入した後に、心臓内においてシャフト2を移動させつつ、電極カテーテル1から取得された心臓内の電位変化を注意深く観察することで、心臓内(例えば、左心房内)における不整脈(例えば、心房細動等)の発生箇所を推定することができる。ここで、心臓内の電位の時間的変化を示す心電図波形は、シャフト2から取得された電気信号に基づいて生成されると共に、図示しない表示装置に表示される。
シャフト2は、心臓内に挿入されるように構成されている。シャフト2は、例えば、中空の可撓性チューブによって構成されており、先端部7と、ガイド部8とを有する。シャフト2は、例えば、樹脂材料によって形成される。先端部7は、被検者の心内膜に接触するように構成されている。特に、先端部7は、心内膜に接触するための接触面を構成するために面状(例えば、リング状)に形成されている(図2参照)。ガイド部8は、先端部7に接続されていると共に、先端部7と一体的に構成されている。先端部7の延出方向とガイド部8の延出方向は互いに異なる。この点において、先端部7とガイド部8は互いに直交していてもよいし、先端部7とガイド部8によって形成される角度は、70°〜110°の範囲内に設定されてもよい。
ハンドル3は、医療従事者によって操作される。医療従事者は、ハンドル3に設けられた所定の操作部(図示せず)を操作することで、シャフト2のガイド部8の屈曲を制御することができる。特に、ガイド部8は、医療従事者の操作に応じて屈曲するように構成された屈曲部20(図5参照)を有する。コネクタ4は、電極カテーテル1を入力アンプ装置(図示せず)に接続させるように構成されている。電極カテーテル1によって取得された心臓内の電位変化を示す電気信号は、コネクタ4を介して入力アンプ装置に入力される。
次に、図2及び図3を参照してシャフト2の先端部7の具体的構成について説明する。図2は、先端部7とガイド部8を示す斜視図である。図3(a)は、先端部7の一部を拡大して示した側面図である。図3(b)は、図3(a)に示したA−Aラインに沿って切断された先端部7の断面図である。
図2及び図3に示すように、電極カテーテル1は、複数のリング電極6(コンタクト電極の一例)と、一つのノンコンタクト電極5とを備える。複数のリング電極6は、被検者の心臓の心内膜に接触するように構成されている。複数のリング電極6は、先端部7の外周面7Sを囲むように設けられていると共に、互いに離間するように先端部7の延出方向に沿って配置されている。リング電極6は、導電材料によって形成されており、例えば、白金又は白金とイリジウムとの合金によって形成されてもよい。ノンコンタクト電極5(リファレンス電極ともいう。)は、ガイド部8の外周面8Sを囲むように外周面8S上に設けられている。特に、ノンコンタクト電極5は、リング電極6が心内膜に接触した状態で、心内膜に接触しないようにガイド部8の外周面8S上に設けられている。ノンコンタクト電極5は、導電材料によって形成されており、例えば、白金又は白金とイリジウムとの合金によって形成されてもよい。特に、リング電極6とノンコンタクト電極5は、同一の材料により形成されてもよい。さらに、ノンコンタクト電極5の表面積は、リング電極6の表面積と略同一であってもよい。尚、本実施形態では、10個のリング電極6が先端部7の外周面7Sに設けられているが、リング電極6の個数は特に限定されるものではない。例えば、外周面7Sに設けられるリング電極6の個数は、1個であってもよい。
また、図3(b)に示すように、電極カテーテル1は、シャフト2の中空部13に設けられた複数の電線12をさらに備える。各電線12は、シャフト2の延出方向に沿って延びており、シャフト2の先端部7内に設けられた接続導体16を介して対応するリング電極6に電気的に接続されている。心内電位の時間的変化を示す電気信号は、リング電極6から電線12及びコネクタ4を介して入力アンプ装置に入力される。例えば、入力アンプ装置は、所定のリング電極6により取得される電気信号と当該所定のリング電極6にとは異なるリング電極6により取得される電気信号を差動増幅した上で、差動増幅された電気信号をAD変換することで、任意の組み合わせの2つのリング電極6間の電圧の時間的変化を示す心電図波形データを生成可能である。また、ノンコンタクト電極5は、シャフト2のガイド部8内に設けられた接続導体16を介して対応する電線12に電気的に接続されている。
また、中空部13には、シャフト2のガイド部8を屈曲させるように構成された操作ワイヤ(図示せず)が設けられてもよい。医療従事者によるハンドル3(図1参照)の操作に応じて操作ワイヤが屈曲することでガイド部8の一部が屈曲する(図5(b)参照)。また、中空部13には、複数の電線12を埋め込むように絶縁性材料が充填されてもよい。
次に、リング電極6と被検者の身体の一部(例えば、背中等)に取り付けられたインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値と、ノンコンタクト電極5とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値を比較することで、リング電極6と心内膜との間の接触を判定する手法について図4を参照して説明する。図4は、複数のリング電極6が心内膜に接触している様子を示す図である。
尚、インピーダンス計測用電極は、被検者の背中等の体表に取り付けられてもよいし、被検者の体内に取り付けられてもよい。この点において、複数のリング電極6の一つがインピーダンス計測用電極として機能してもよい。また、インピーダンス計測用電極はグランドに接続されてもよい。また、インピーダンス値は、インピーダンスの振幅である。リング電極6に関連するインピーダンス値は、リング電極6に印加される所定周波数の交流電圧の値と、リング電極6から出力される電流値に基づいて測定されてもよい。また、ノンコンタクト電極5に関連するインピーダンス値は、ノンコンタクト電極5に印加される所定周波数の交流電圧の値と、ノンコンタクト電極5から出力される電流値に基づいて測定されてもよい。さらに、リング電極6とノンコンタクト電極5は同一の材料により形成されると共に、ノンコンタクト電極5の表面積がリング電極6の表面積と略同一であるものとする。
最初に、各リング電極6が心内膜に接触していない状態について説明する。この状態では、リング電極6の表面は血液のみに接触しているため、リング電極6とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値は、血液の導電率α1に基づいて主に決定される。一方で、ノンコンタクト電極5の表面も血液のみに接触しているため、ノンコンタクト電極5とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値も、血液の導電率α1に基づいて主に決定される。このように、各リング電極6が心内膜に接触していない状態では、リング電極6とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値は、ノンコンタクト電極5とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値と略同一であるか、若しくは両インピーダンス値の差は小さい。
次に、図4に示すように、各リング電極6が心内膜に接触している状態では、リング電極6の表面は血液と心内膜の両方に接触しているため、リング電極6とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値は、血液の導電率α1と心内膜の導電率α2に基づいて主に決定される。一方で、ノンコンタクト電極5の表面は血液のみに接触しているため、ノンコンタクト電極5とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値は、血液の導電率α1に基づいて主に決定される。このように、各リング電極6が心内膜に接触している状態では、リング電極6とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値は、ノンコンタクト電極5とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値とは大きく異なる。
本実施形態によれば、各リング電極6が心内膜に接触した状態(図4に示す状態)であってもノンコンタクト電極5が心内膜に接触しない。このため、リング電極6とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値(リング電極6に関連したインピーダンス値)とノンコンタクト電極5とインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値(ノンコンタクト電極5に関連したインピーダンス値)を比較することで、リング電極6が心内膜に接触しているかどうかを正確に判定することが可能となる。具体的には、リング電極6に関連したインピーダンス値とノンコンタクト電極5に関連したインピーダンス値との間の差が所定の閾値よりも小さい場合には、リング電極6が心内膜に接触していないと判定することができる。一方、リング電極6に関連するインピーダンス値とノンコンタクト電極5に関連するインピーダンス値との間の差が所定の閾値以上である場合には、リング電極6が心内膜に接触していると判定することができる。
したがって、ノンコンタクト電極5に関連するインピーダンス値を参照することでリング電極6が心内膜に接触しているかどうかを正確に判定することが可能となるため、被検者の心臓内(例えば、左心房内)の電位変化を正確に測定することが可能となる。このように、ユーザビリティが向上した電極カテーテル1を提供することができる。
特に、本実施形態では、シャフト2の先端部7を移動させることなく、先端部7の静止状態を維持したままリング電極6が心内膜に接触しているかどうかを正確に判定することができる。
尚、リング電極6に関連したインピーダンス値とノンコンタクト電極5に関連したインピーダンス値との比較に基づいたリング電極6と心内膜との間の接触判定は、電極カテーテル1に通信可能に接続されたコンピュータ(CPU等のプロセッサ)によって自動的に判定されてもよい。この場合、コンピュータは、リング電極6に関連したインピーダンス値及びノンコンタクト電極5に関連したインピーダンス値を電極カテーテル1から取得した上で、当該取得されたインピーダンス値と接触判定プログラムに基づいて、リング電極6と心内膜との間の接触を自動判定してもよい。または、当該接触判定は、電極カテーテル1を操作する医療従事者によって主観的に判定されてもよい。この場合、医療従事者は、表示装置(図示せず)に表示されたリング電極6に関連したインピーダンス値とノンコンタクト電極5に関連したインピーダンス値を視認することで、リング電極6と心内膜との間の接触を主観的に判定してもよい。
また、本実施形態によれば、各リング電極6が同時に心内膜に接触可能であるため、各リング電極6に対応する心内電位の変化を同時に測定することができる。さらに、シャフト2の先端部7の延出方向とシャフト2のガイド部8の延出方向が互いに異なるため、先端部7と心内膜との間の接触面積を増やすことができ、同時に心内膜に接触可能なリング電極6の数を増やすことが可能となる。さらに、先端部7の外周面7Sに設けられたリング電極6が心内膜に接触した状態で、ガイド部8の外周面8Sに設けられたノンコンタクト電極5が心内膜と接触することが確実に防止される。
また、本実施形態によれば、リング電極6とノンコンタクト電極5は同一の材料によって形成されていると共に、ノンコンタクト電極5の表面積はリング電極5の表面積と略同一である。このため、リング電極6が心内膜に接触していない状態において、リング電極6に関連したインピーダンス値とノンコンタクト電極5に関連したインピーダンス値は略同一となる。このため、両インピーダンス値の間の差が小さい(特に、ゼロに近い)場合には、リング電極6は心内膜に接触していないと判定できる一方、両インピーダンス値の間の差が大きい場合には、リング電極6が心内膜に接触していると判定できる。尚、ノンコンタクト電極5は、リング電極6とは異なる導電材料によって形成されてもよいし、ノンコンタクト電極5の表面積はリング電極5の表面積と異なってもよい。この点において、例えば、リング電極6が心内膜に接触していない状態において、リング電極6に関連したインピーダンス値がZ1であると共に、ノンコンタクト電極5に関連したインピーダンス値がZ2(Z1≠Z2)であると仮定する。この場合、リング電極6に関連したインピーダンス値とノンコンタクト電極5との間の差ΔZが(Z2−Z1)の付近の値である場合には、リング電極6は心内膜に接触していないと判定可能である。一方、リング電極6に関連したインピーダンス値とノンコンタクト電極5との間の差ΔZが(Z2−Z1)から離れた値である場合には、リング電極6は心内膜に接触していると判定可能である。
次に、図5を参照してノンコンタクト電極5の設置位置について説明する。図5(a)は、左心房内に挿入されたシャフト2の屈曲する前の状態を示す図である。図5(b)は、左心房内に挿入されたシャフト2が屈曲した状態を示す図である。図5に示すように、ノンコンタクト電極5は、ガイド部8の外周面8S上に設けられている。特に、一般成人の正常状態の左心房の径の上限値が40mmであることを考慮すれば、先端部7とガイド部8との境界とノンコンタクト電極5との間の距離が40mm以下となるように、ノンコンタクト電極5はガイド部8の外周面8S上に設けられていることが好ましい。この点において、図5(a)に示すように、先端部7とノンコンタクト電極5との間の距離が40mm以下である場合に、ノンコンタクト電極5が心内膜に接触した状態でノンコンタクト電極5と心内膜との間の接触を確実に防ぐことが可能となる。さらに、図5(b)に示すように、ノンコンタクト電極5は、先端部7と屈曲部20との間における、ガイド部8の外周面8Sに設けられていることがより好ましい。この場合も同様に、ノンコンタクト電極5が心内膜に接触した状態でノンコンタクト電極5と心内膜との間の接触を確実に防ぐことが可能となる。
(変形例)
次に、図6及び図7を参照することで、本実施形態の変形例に係る電極カテーテル1Aについて以下に説明する。本変形例では、本実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。図6は、変形例に係る電極カテーテル1Aのシャフト2を示す図である。図7(a)は、先端部7の一部を拡大して示した側面図である。図7(b)は、先端部7の一部を拡大して示した平面図である。図7(c)は、図7(a)に示したB−Bラインに沿って切断された先端部7の断面図である。
本変形例に係る電極カテーテル1Aは、複数のリング電極6に代わって、複数のチップ電極6A(コンタクト電極の一例)が設けられている点で本実施形態に係る電極カテーテル1とは相違する。図6及び図7に示すように、各チップ電極6Aは、シャフト2の先端部7の外周面7S上に設けられていると共に、心内膜に接触するように構成されている。外周面7S上に設けられたチップ電極6Aの個数は、例えば10個であるが、その個数は特に限定されない。複数のチップ電極6Aは、互いに離間するように先端部7の延出方向に沿って配置されている。チップ電極6Aは、本実施形態のリング電極6と同一の導電材料によって形成されてもよく、例えば、白金又は白金とイリジウムとの合金によって形成されてもよい。また、先端部7の外周方向D1(図7(c)参照)に沿ったチップ電極6Aの寸法Wは、先端部7の周長よりも小さい。ここで、先端部7の周長は、先端部7の外径に2πを乗算することにより得られる値である。特に、先端部7の外周方向D1に沿ったチップ電極6Aの寸法Wは、先端部7の周長の50%以下が好ましい。
また、先端部7が心臓の心内膜に接触した状態で、複数のチップ電極6Aの各々が同時に心内膜に接触する。換言すれば、チップ電極6Aは、心内膜に接触する先端部7の外周面7S上に位置する。各チップ電極6Aは、シャフト2の中空部13に設けられた複数の電線12のうちの対応する一つに接続導体16を介して電気的に接続されている。
また、図6に示すように、ノンコンタクト電極5Aは、先端部7の外周面7S上に設けられている。特に、ノンコンタクト電極5Aは、心内膜に接触しない外周面7S(換言すれば、心内膜に対向しない外周面)に設けられている。このため、ノンコンタクト電極5Aは、チップ電極6Aが心内膜に接触した状態で、心内膜に接触しない。ノンコンタクト電極5Aは、導電材料によって形成されており、例えば、白金又は白金とイリジウムとの合金によって形成されてもよい。特に、チップ電極6Aとノンコンタクト電極5Aは、同一の材料により形成されてもよい。さらに、ノンコンタクト電極5Aの表面積は、チップ電極6Aの表面積と略同一であってもよい。また、ノンコンタクト電極5Aは、先端部7内に設けられた接続導体16を介して対応する電線12に電気的に接続されている。
本変形例によれば、各チップ電極6Aが心内膜に接触した状態(図6に示す状態)であってもノンコンタクト電極5Aが心内膜に接触しない。このため、チップ電極6Aとインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値(チップ電極6Aに関連したインピーダンス値)とノンコンタクト電極5Aとインピーダンス計測用電極との間のインピーダンス値(ノンコンタクト電極5Aに関連したインピーダンス値)を比較することで、チップ電極6Aが心内膜に接触しているかどうかを正確に判定することが可能となる。具体的には、チップ電極6Aに関連したインピーダンス値とノンコンタクト電極5Aに関連したインピーダンス値との間の差が所定の閾値よりも小さい場合には、チップ電極6Aが心内膜に接触していないと判定することができる。一方、チップ電極6Aに関連するインピーダンス値とノンコンタクト電極5Aに関連するインピーダンス値との間の差が所定の閾値以上である場合には、チップ電極6Aが心内膜に接触していると判定することができる。
したがって、ノンコンタクト電極5Aに関連するインピーダンス値を参照することでチップ電極6Aが心内膜に接触しているかどうかを正確に判定することが可能となるため、被検者の心臓内(例えば、左心房内)の電位変化を正確に測定することが可能となる。このように、ユーザビリティが向上した電極カテーテル1Aを提供することができる。特に、本変形例では、シャフト2の先端部7を移動させることなく、先端部7の静止状態を維持したままチップ電極6Aが心内膜に接触しているかどうかを正確に判定することができる。
以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではない。本実施形態は一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。
例えば、本実施形態では、シャフト2の先端部7は、心内膜に接触するための接触面を構成するためにリング状に形成されているが、先端部7の形状はこれに限定されるものでない。例えば、先端部7は、放射状、ヘキサ状又は渦巻き状に形成されてもよい。
1,1A:電極カテーテル
2:シャフト
3:ハンドル
4:コネクタ
5:リング電極(コンタクト電極の一例)
5,5A:ノンコンタクト電極
6:リング電極
6A:チップ電極
7:先端部
7S:外周面
8:ガイド部
8S:外周面
12:電線
13:中空部
16:接続導体
20:屈曲部

Claims (7)

  1. 被検者の心臓内における電位を測定するための電極カテーテルであって、
    前記心臓内に挿入されるシャフトを備え、
    前記シャフトは、
    先端部と、
    前記先端部に接続されたガイド部と、
    を有し、
    前記電極カテーテルは、
    前記先端部又は前記ガイド部の外周面に設けられたノンコンタクト電極と、
    前記先端部の外周面に設けられると共に、前記心内膜に接触するように構成された少なくとも一つのコンタクト電極と、
    をさらに備え、
    前記ノンコンタクト電極は、前記コンタクト電極が前記心内膜に接触した状態で前記心内膜に接触しないように前記先端部又は前記ガイド部の外周面に設けられている、
    電極カテーテル。
  2. 前記ノンコンタクト電極は、前記ガイド部の外周面に設けられている、請求項1に記載の電極カテーテル。
  3. 前記ガイド部は、操作者の操作に応じて屈曲するように構成された屈曲部を有し、
    前記ノンコンタクト電極は、前記先端部と前記屈曲部との間における、前記ガイド部の外周面に形成されている、請求項1又は2に記載の電極カテーテル。
  4. 前記先端部と前記ガイド部との間の境界と前記ノンコンタクト電極との間の距離は、40mm以下である、請求項2又は3に記載の電極カテーテル。
  5. 前記ノンコンタクト電極は、前記心内膜に対向しない前記先端部の外周面に設けられている、請求項1に記載の電極カテーテル。
  6. 前記コンタクト電極と前記ノンコンタクト電極は同一の材料により形成され、
    前記ノンコンタクト電極の表面積は、前記コンタクト電極の表面積と略同一である、
    請求項1から5のうちいずれか一項に記載の電極カテーテル。
  7. 前記先端部の延出方向と前記ガイド部の延出方向が互いに異なる、請求項1から6のうちいずれか一項に記載の電極カテーテル。

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