JP2020022749A - 磁気共鳴撮像(mri)血流測定を使用するバルーン位置付け - Google Patents

磁気共鳴撮像(mri)血流測定を使用するバルーン位置付け Download PDF

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Abstract

【課題】カテーテルの遠位端に装着されたバルーンを患者の血管口に位置付けるための方法を提供する。【解決手段】方法は、バルーン40と口62の全周囲との間の周方向の物理的接触を達成しようとすること、を含む。口を横断する1つ以上のスライスが、磁気共鳴撮像(MRI)で撮像され、口の周囲に沿った血流の程度が、MRIを使用して推定される。血流の推定程度に基づいて、バルーンと口との間の周方向の物理的接触の程度をユーザに示す。【選択図】図2

Description

本発明は、概して、医療用プローブの誘導技術に関し、特に、MRIを使用したバルーンカテーテルの誘導に関する。
体内プローブのMRI誘導のための様々な技術が、これまでに提案されている。例えば、米国特許公開第2010/0312096号は、MRI誘導手順中に患者の解剖学的構造及び医療用装置の動的(双方向)可視化をもたらすように構成され、また、標的の解剖学的構造、例えば、心臓の画定部分の少なくとも1つのユーザ選択可能3D体積測定(組織特定)マップを含んでもよいMRI誘導心臓介入システムについて記載している。いくつかの実施形態では、画像スライスは、組織の接触又はアブレーションエネルギーの起動時に装置の可視化を可能にして、治療、例えばアブレーションエネルギーを受けている間に、装置(例えば、カテーテル)、装置−組織のインターフェース、及び/又は(心筋)組織の可視化を可能にするように位置合わせすることができる。患者のセグメント化された磁気共鳴血管造影(MRA)撮像体積を使用して、脈管構造内の血流増加並びに/又は相対的に大きな流路領域及び小さな流路領域を示し得る脈管組織特定マップを生成することができる。
別の例として、米国特許公開第2011/0028829号は、左心房及び肺静脈に隣接する心組織からの信号をほぼ抑制する、非コントラスト増強肺静脈磁気共鳴撮像用のシステム及び方法を記載している。隣接する解剖学的構造に対する左心房及び肺静脈の有意な被視認性が得られる。このようにして、肺静脈口のサイズがより正確に測定し易くなり、肺静脈隔離手順中の高周波アブレーションカテーテルによる撮像体積のより正確な表示が容易になる。加えて、造影剤を投与することなく、左心房及び肺静脈のより確固とした三次元体積図が作成される。
本発明の一実施形態は、カテーテルの遠位端に装着されたバルーンを患者の血管口に位置付けて、バルーンと口の全周囲との間の周方向の物理的接触を達成しようとすること、を含む、方法を提供する。口を横断する1つ以上のスライスが、磁気共鳴撮像(MRI)で撮像され、口の周囲に沿った血流の程度が、MRIを使用して推定される。血流の推定程度に基づいて、バルーンと口との間の周方向の物理的接触の程度をユーザに示す。
いくつかの実施形態では、本方法は、肺静脈口にバルーンを位置付けること、を含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、周方向の物理的接触の示された程度に基づいて、バルーンを使用して処置を実行すること、を含む。
一実施形態では、本方法は、高周波(RF)アブレーションを実行すること、を含む。
別の実施形態では、本方法は、低温アブレーションを実行すること、を含む。
一実施形態において、本方法は、レーザーアブレーションを実行すること、を含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、血流を示すために造影剤の注入を必要としないMRIプロトコルを適用すること、を含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、経時的に一連のスライスを取得すること、を含む。
更に、本発明の一実施形態によれば、インターフェース及びプロセッサを含む医療システムが提供される。インターフェースは、患者の血管口にわたってMRIシステムによって取得された1つ以上の磁気共鳴撮像(MRI)スライスを、カテーテルの遠位端に取り付けられたバルーンが口に位置付けられ、バルーンと口の全周囲との間の周方向の物理的接触を達成しようとする間に、受け入れるように構成されている。プロセッサは、MRIシステムを使用して、口の周囲に沿った血流の程度を推定し、血流の推定程度に基づいて、バルーンと口との間の周方向の物理的接触の程度をユーザに示すように構成される。
本発明は、以下の「発明を実施するための形態」を図面と併せて考慮すると、より完全に理解されよう。
本発明の一実施形態による、カテーテルベースの位置追跡及びアブレーションシステムの概略図である。 本発明の一実施形態による、肺静脈口に位置付けられたアブレーションバルーンの概略図である。 本発明の一実施形態による、磁気共鳴撮像(MRI)流測定を用いる、バルーン位置付けの方法を概略的に示すフローチャートである。
概論
血管口などの血液充填器官の効率的なバルーン処置手順は、バルーン処置が口の全周囲にわたって同時に実行され得るときに、バルーンの全周囲が口組織と物理的に接触することで最適に実行される。例えば、高周波(RF)アブレーション処置では、このような最適なバルーン位置付けにより、全てのRF電極が口の周囲組織を同時にアブレーションするようにトリガされる「ワンショット」アブレーションが可能になる。例えば、肺静脈(PV)隔離手順では、アブレーションバルーンの最適位置は、バルーンの周囲にわたって配設された電極の全てが口と物理的に接触している場所である。
例えば、バルーン処置が、光透視画像を撮影することができる手順で行われている場合、造影剤を血液に注入することによって、バルーンが正しく位置付けられているか確認することができる。次いで、医師は、バルーンが(例えば、PVの)口を有効に「封止」していることを見ることができる。
しかしながら、磁気共鳴撮像(MRI)手順では、蛍光透視法は一般に利用不可能であり、MRI造影剤がまだ使用され得るが、良好な画像は得られず、また、MRIシステムは造影剤をリアルタイムで画像化しない。この場合、バルーンの正しい位置付けは、インピーダンス測定を使用して、全ての電極が、例えば口組織と良好に接触していることを検証することによって確認し得る。しかしながら、特に、静脈組織に問題のある患者(例えば、瘢痕化又は脂肪性の表層付着物による)の場合、インピーダンス測定が信頼できないため、その測定値は良好な接触の有効な指標とはならない場合がある。
以下説明する本発明の実施形態は、MRI手順と共に使用され、造影剤の注入なしに血流を測定及び可視化することができるいくつかの可能なプロトコルのうちの1つを利用する。このようなプロトコルの一例は、位相コントラストシネ(PC)MRIである。PC−MRIは、標的口の断面領域全体からの血流情報を提供する。この情報に基づいて、プロセッサは、口の周囲を通る血流の程度を推定する。PC−MRIプロトコルの詳細な説明は、様々な刊行物、例えば、Valsangiacomo et al.によるジャーナル論文、Pediatric Radiology、Volume 33、Issue 9、2003年9月、607〜613頁、「Phase−contrast MR assessment of pulmonary venous blood flow in children with surgically repaired pulmonary veins」で入手可能である。実際には、心臓脈管MRIでの位相コントラスト流及び速度画像を提供して血流を定量化するMRIシステム用の市販パッケージ、例えば、Siemens製のMRI用ソフトウェアsyngo.viaを使用することができる。
任意の解剖学的位置及び向きを有するどのような血管も、所望の平面(すなわち、スライス)でMRIを使用して撮像することができる。PVの口の全周囲にわたって血流を正確に測定するために、後述するように、スライスは口において肺静脈に垂直とすべきである。
いくつかの実施形態では、医師などのユーザは、患者の器官に挿入するためにシャフトの遠位端に装着されるバルーンを、患者の血管口に位置付ける。医師は、スライス内の血流を推定するために、口を横断する1つ以上のスライスを撮像する、磁気共鳴撮像(MRI)システムを操作する。推定された血流に基づいて、プロセッサは、バルーンと口周囲組織との周方向の物理的接触の程度を医師に示す。口の周囲の特定点における血流の完全な遮断は、その点での良好な物理的接触を示し、逆もまた同様である。
いくつかの実施形態では、医師は、位置追跡システムを使用して心臓の左心房内でバルーンを誘導する。追跡システムは、例えば、バルーンのすぐ近位で、シャフトの遠位端に含まれる磁気位置センサを使用する。医師は、バルーンを操作してPVの口を遮断する。次に、医師は、口を横断するMRIスライスを撮像するために、血流を明示するのに適したMRIプロトコルを有する、MRIシステムを使用する。一実施形態において、プロセッサはMRIスライスを分析して、明示された血流に基づいて、バルーンと口組織との物理的接触の質(例えば、程度)を示す。上述したように、血流の欠如は、良好な接触を示し、逆もまた同様である。
バルーンの周囲上のどの点でも血流がほぼ存在しなくなるまで、バルーンが口に対して操作され得るように、約2〜3秒毎に繰り返してスライスを取得することができ、血流が存在しないことは(例えば、プロセッサが示すように)良好な物理的接触に相当する。
いくつかの実施形態では、口の完全な周方向の封止が行われていなくても、MRIスライスは、どのアブレーション電極に流れが存在しないかを示す。電極は(例えば、位置センサ及び/又は電極を介した電気信号を使用して)識別可能であり、アブレーション高周波発生器は、流れのない電極にのみアブレーション電流を供給するように構成される。
ガドリニウムベースの造影剤などのMRI造影剤は、上述したように、造影剤の注入タイミングの制約のせいで正確に適用することが困難であるとともに、潜在的な健康リスクに関連することが知られており、開示された技術により造影剤の使用の必要性が排除される。したがって、MRI流測定を用いるバルーン位置付けに関して開示された技術は、医師がMRI撮像下でより効果的かつ安全なバルーンアブレーション手順を実行することを可能にし得る。
システムの説明
図1は、本発明の一実施形態による、カテーテルベースの位置追跡及びアブレーションシステム20の概略描画図である。システム20は、シャフト22の遠位端に装着された、挿入図25に示されるバルーン40の位置を判定するために使用される。典型的には、バルーン40は、例えば、左心房内のPVの口で心組織をアブレーションするために使用される。
バルーン40は、医師30によって、脈管系を介して患者28の心臓26内に誘導される。描画された例では、医師30は、カテーテルの近位端近傍のマニピュレータ32を使用してシャフト22を操作しつつ、シース23を通ってカテーテル21のシャフト22を挿入する。挿入図25に示されるように、磁気位置センサ50は、シャフト22の遠位端に内蔵される。
カテーテル21の近位端は、制御コンソール24に接続されている。コンソール24は、カテーテル21からの信号を受信するとともに、カテーテル21を介してエネルギーを印加して心臓26内の組織をアブレーションし、更にシステム20の他の構成要素を制御するための、好適なフロントエンド及びインターフェース回路38を有する、プロセッサ39、典型的には汎用コンピュータを備える。コンソール24はまた、磁場発生器36を駆動するよう構成されているドライバー回路34を備えている。コンソール24は、心臓26内のカテーテル位置の遠位端を示すディスプレイ27を駆動する。
心臓26内での遠位端22の誘導中、コンソール24は、磁気カテーテルベースの位置追跡システムの外部磁場発生器36からの磁場に応答して、センサ50から位置信号を受信する。磁場発生器36は、患者28の既知の外部位置、例えば、患者が横たわっている台29の下方に置かれる。
外部磁場を使用する位置感知方法は、様々な医療用途で実行され、例えば、Biosense Webster製のCARTO(登録商標)システムに実装されており、米国特許第5,391,199号、同第6,690,963号、同第6,484,118号、同第6,239,724号、同第6,618,612号及び同第6,332,089号、国際公開第96/05768号、並びに米国特許公開第2002/0065455(A1)号、同第2003/0120150(A1)号及び同第2004/0068178(A1)号に詳述されており、これらの開示は全て参照により本明細書に組み込む。
更に図示されるように、患者28は、MRIシステム44の内洞の内側に横たわっている。いくつかの実施形態では、プロセッサ39は、肺静脈口のスライスのMRI画像を受信するように構成され、この画像は、バルーン40が口に対して位置付けられている間のPVから左心房への血流を示す。明示された血流に基づいて、プロセッサ41は、バルーンと口組織との間の物理的接触の質を示す。一実施形態では、プロセッサ41は、バルーンが口組織と完全に接触している(すなわち、バルーンの全周にわたっている)程度を示す。
いくつかの実施形態では、システム20が磁気位置追跡サブシステムを含まない場合、プロセッサ39は、電気カテーテルベースの位置追跡方法を使用し、この追跡方法では、電気的位置信号は、バルーン40上に配設された電極などの心臓内電極及び/又は患者28の皮膚に取り付けられた表面電極から受信される。プロセッサ39は、例えばアクティブ電流位置(ACL)法により、電気位置信号を使用してバルーン40の位置を推定する。ACL法は、様々な医療的用途で実行され、例えば、Biosense Webster Inc.(IRVINE,California)製のCARTO(商標)システムに実装されており、米国特許第7,756,576号、同第7,869,865号、及び同第7,848,787号に詳細に記述されており、これらの開示は全て参照により本明細書に組み込む。
典型的には、プロセッサ39は汎用コンピュータを備え、コンピュータは、本明細書に記載する機能を実行するソフトウェアにプログラムされている。ソフトウェアは、例えばネットワーク上で、コンピュータに電子形態でダウンロードすることができるか、又は代替として、又は更には、磁気メモリ、光学メモリ又は電子メモリなどの、非一時的実体的媒体上で提供及び/又は記憶されてもよい。
MRI血流測定を使用するバルーン位置付け
図2は、本発明の一実施形態による、肺静脈63の口62に位置付けられているアブレーションバルーンの概略描画図である。バルーン40には、複数の高周波(RF)アブレーション電極55及び磁気センサ50が装着されている。図示されるように、カテーテルのシャフト22の遠位端は、シャフト22の長手方向軸51が口62を横断する平面64に対して垂直となるように、口62に対して位置合わせされている。矢印61は、バルーン40と口62の組織との間の周方向の間隙65にわたる血流方向を示す。
挿入図60は、平面64において撮像された断面PC−MRIスライスを示し、バルーン40、口62、及びほぼ「円形の」間隙65を明示している。続いて、医師30は、バルーンを遠位に前進させて、静脈63を有効に「封止する」(すなわち、血液が間隙65のどの部分を通って流れることも均等に阻止する)。PC−MRIモードでは、スライスの様々な点における血流量(例えば、流量又は速度)は、例えば、平面64を通る一方向速度グレースケール(又はカラースケール)符号を提供する速度範囲表示66により医師に対して可視化される。この情報はプロセッサ41にも提供される。
一実施形態では、明示された血流に基づいて、プロセッサ41が、バルーン40が口62の周囲に対して物理的に押圧されているか否か、及びどの点が物理的に押圧されているかを示す。換言すれば、プロセッサ41は、どのRF電極55が口62の組織と接触しているかを医師に示す。医師は、この情報を使用して、全ての電極が静脈口と良好に物理的に接触するようにバルーンを操作することができる。一実施形態では、静脈63の「封止」に続き、医師30は、口62の「ワンショット」RFアブレーションを実行する、すなわち、口62の全周囲にわたって同時にアブレーションを実行する。
図2に示されている例示的な図は、単に概念を明確化する目的のために選ばれたものである。図2は、本発明の実施形態に関連する部分のみを示す。バルーン40上に配設された電気生理学的感知電極などの他のシステム要素は省略される。一実施形態では、バルーン40は、口62の低温アブレーションを実行するように構成されている。別の実施形態では、バルーン40は、口62のレーザーアブレーションを実行するように構成されている。本質的に、最初、周方向の間隙65は、挿入図60に示される円形形状よりも全般的に湾曲した形状を有する。更に、バルーン40が膨らまされ、その円形の断面が口62に押圧されると、概略的な円形表示は、口62の形状がバルーン形状と合致することを十分に示す。
図3は、本発明の一実施形態による、MRI流測定を使用するバルーン位置付け方法を概略的に示すフローチャートである。このプロセスではまず、バルーンナビゲーション工程70で、医師30が肺静脈63の口62にバルーン40を位置付ける。次に、MRI流撮像工程72で、医師30が、口62を横断するPC−MRIスライスを取得して、肺静脈63からの血流を撮像する。PC−MRIスライスに基づいて、血流推定工程74で、プロセッサがスライス内の血流を推定する。医師30は、接触評価工程76で物理的接触の質が不十分であると結論付けた場合、操作工程78で口62に対してバルーン40を更に操作する。
続いて、このプロセスは工程72に戻り、医師は口62を横断する追加のMRIスライスを取得して、MRI明示された血流を使用して接触品質を検証する。バルーンの周囲上のどの点にもほぼ流れが存在しないと結論付けた場合、医師30は、処置工程80で「ワンショット」アブレーションを実行する。このプロセスは、医師がアブレーション手順を完了するまで継続する。
図3に示す例示的なフローチャートは、単に概念を明確化する目的のために選ばれたものである。例えば、代替実施形態では、静脈完全封止がMRIの流により示されていなくても、MRIスライスは、どの電極に流れがないかを示す。代替処置工程では、医師30は、流のない電極のみを使用して、周囲の一部にわたって組織をアブレーションする。このプロセスが繰り返され、口62の全周囲がアブレーションされるまで、追加の口組織部分が口の周囲にわたってアブレーションされる。
本明細書に記述される実施形態は、主として心臓での用途に対処するものであるが、本明細書に記載される方法及びシステムは例えば神経及び腎臓除神経術など、アブレーションバルーンを用いて血管をアブレーションするその他の用途でも用いることができる。
したがって、上記に述べた実施形態は、例として引用したものであり、また本発明は、上記に具体的に示し説明したものに限定されないことが理解されよう。むしろ本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせ及びその一部の組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者により想到されるであろう、また従来技術において開示されていないそれらの変形及び修正を含むものである。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) 方法であって、
カテーテルの遠位端に装着されたバルーンを患者の血管口に位置付けて、前記バルーンと前記口の全周囲との間の周方向の物理的接触を達成しようとすることと、
前記口を横断する1つ以上のスライスを磁気共鳴撮像(MRI)で撮像し、前記MRIを使用して、前記口の前記周囲に沿った血流の程度を推定することと、
血流の前記推定程度に基づいて、ユーザに、前記バルーンと前記口との間の前記周方向の物理的接触の程度を示すことと、
を含む、方法。
(2) 前記バルーンを位置付けることが、肺静脈口に前記バルーンを位置付けること、を含む、実施態様1に記載の方法。
(3) 前記周方向の物理的接触の前記示された程度に基づいて、前記バルーンを使用して処置を実行すること、を含む、実施態様1に記載の方法。
(4) 前記バルーンを使用して前記処置を実行することが、高周波(RF)アブレーションを実行すること、を含む、実施態様3に記載の方法。
(5) 前記バルーンを使用して前記処置を実行することが、低温アブレーションを実行すること、を含む、実施態様3に記載の方法。
(6) 前記バルーンを使用して前記処置を実行することが、レーザーアブレーションを実行すること、を含む、実施態様3に記載の方法。
(7) 前記スライスを撮像することが、血流を示すために造影剤の注入を必要としないMRIプロトコルを適用すること、を含む、実施態様1に記載の方法。
(8) 前記スライスを撮像することが、経時的に一連の前記スライスを取得すること、を含む、実施態様1に記載の方法。
(9) 医療システムであって、
MRIシステムによって取得された患者の血管口を横断する1つ以上の磁気共鳴撮像(MRI)スライスを、カテーテルの遠位端に装着されたバルーンが前記口に位置付けられ、前記バルーンと前記口の全周囲との間の周方向の物理的接触を達成しようとする間に、受け入れるように構成されている、インターフェースと、
プロセッサであって、
前記MRIシステムを使用して、前記口の前記周囲に沿った血流の程度を推定し、
血流の前記推定程度に基づいて、ユーザに、前記バルーンと前記口との間の前記周方向の物理的接触の程度を示すように、構成されているプロセッサと、
を備える、医療システム。
(10) 前記バルーンが、肺静脈口に位置付けられるように構成されている、実施態様9に記載のシステム。
(11) 前記プロセッサが、前記周方向の物理的接触の前記示された程度に基づいて、前記バルーンを使用して処置を実行することを示すように更に構成されている、実施態様9に記載のシステム。
(12) 前記バルーンが、高周波(RF)アブレーション処置を実行するように構成されている、実施態様11に記載のシステム。
(13) 前記バルーンが、低温アブレーション処置を実行するように構成されている、実施態様11に記載のシステム。
(14) 前記バルーンが、レーザーアブレーション処置を実行するように構成されている、実施態様11に記載のシステム。
(15) 前記プロセッサが、血流を示すために造影剤の注入を必要としないMRIプロトコルに基づいて物理的接触の程度を示すように構成されている、実施態様9に記載のシステム。
(16) 前記MRIシステムが、経時的に一連の前記スライスを取得するように構成されている、実施態様9に記載のシステム。

Claims (8)

  1. 医療システムであって、
    MRIシステムによって取得された患者の血管口を横断する1つ以上の磁気共鳴撮像(MRI)スライスを、カテーテルの遠位端に装着されたバルーンが前記口に位置付けられ、前記バルーンと前記口の全周囲との間の周方向の物理的接触を達成しようとする間に、受け入れるように構成されている、インターフェースと、
    プロセッサであって、
    前記MRIシステムを使用して、前記口の前記周囲に沿った血流の程度を推定し、
    血流の前記推定程度に基づいて、ユーザに、前記バルーンと前記口との間の前記周方向の物理的接触の程度を示すように、構成されているプロセッサと、
    を備える、医療システム。
  2. 前記バルーンが、肺静脈口に位置付けられるように構成されている、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記プロセッサが、前記周方向の物理的接触の前記示された程度に基づいて、前記バルーンを使用して処置を実行することを示すように更に構成されている、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記バルーンが、高周波(RF)アブレーション処置を実行するように構成されている、請求項3に記載のシステム。
  5. 前記バルーンが、低温アブレーション処置を実行するように構成されている、請求項3に記載のシステム。
  6. 前記バルーンが、レーザーアブレーション処置を実行するように構成されている、請求項3に記載のシステム。
  7. 前記プロセッサが、血流を示すために造影剤の注入を必要としないMRIプロトコルに基づいて物理的接触の程度を示すように構成されている、請求項1に記載のシステム。
  8. 前記MRIシステムが、経時的に一連の前記スライスを取得するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
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