JP2021000470A - 接触性評価システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
権を主張するものであり、参照によって当該米国仮出願の内容全体が本願に組み込まれる
。
び視覚化システム及び方法に関する。
も一般的な持続性不整脈である。米国では、2050年までに1000万人がAFに冒さ
れると予測されている。AFは、死亡率と疾病率の増加及び生活の質の悪化を伴い、脳卒
中の独立危険因子である。進行するAFの実質的生涯リスクは当該疾病の健康保険負担を
際立たせ、米国だけでも70億ドル超の年間治療費になっている。
eeve)内から生じる局所的な電気的活動によって誘発されることが知られている。心房細
動は、上大静脈又は他の心房構造内、即ち心臓の伝導系内の他の心組織内、の局所的活動
によって誘発されることもある。これらの局所的誘因は、リエントリ性電気的活動(又は
渦巻き型旋回興奮波)によって引き起こされる心房性頻脈を生じさせる可能性があり、そ
の後、心房細動の特性である多数の電気的小波に細分化する場合もある。長期のAFは心
細胞膜の機能を変化させることがあり、これらの変化は心房細動をさらに持続させる。
ン、及びクライオアブレーションは、心房細動を治療するために医師が用いるカテーテル
ベースのマッピング及びアブレーションシステムの最も一般的な技術である。医師はカテ
ーテルを用いてエネルギーを誘導して、局所的誘因を破壊するかまたは心臓の他の伝導系
から誘因を隔離する電気的隔離線を形成する。後者の技術は、一般に肺静脈隔離(Pulmon
ary Vein Isolation: PVI)と呼ばれるものに使用される。しかし、AFアブレーショ
ン処置の成功率は、かなり低迷したままであり、術後1年の再発予測率は30%〜50%
という高さである。カテーテルアブレーション後の最も一般的な再発理由は、PVI線に
おける1つ以上のギャップである。通常、このギャップは、処置中には一時的に電気信号
を遮断しているが、時間が経過すると遮断しなくなって心房細動の再発を促す効果のない
又は不完全な損傷(lesion)に由来する。
接触不良であると、カテーテルから心筋へのエネルギーの伝達の効率が悪く、適切な損傷
を形成するのに不十分であることが多い。断続的な接触は危険でもあり得る。
性を提供及び確認するシステムと方法が必要とされている。
び視覚化システム及び方法に関する。
であって、アブレーションの必要がある組織にアブレーションカテーテルの遠位先端を前
進させ、組織のNADHを励起するために組織を径方向、軸方向又はその両方向に照明し
、照明されている組織のNADH蛍光のレベルから、カテーテルの遠位先端が組織と接触
しているか否かを判断し、組織に損傷を形成するために組織にアブレーションエネルギー
を供給する、ことを含む方法が提供される。
システムと、プロセッサとを備える組織アブレーションを監視するためのシステムであっ
て、カテーテルが、カテーテル本体と、カテーテル本体の遠位端に配置される遠位先端で
あって、照明キャビティと組織との間で光を交換するための1つ以上の開口部を備える照
明キャビティを画定する遠位先端とを備え、アブレーションシステムは、遠位先端と通信
状態にあり、遠位先端にアブレーションエネルギーを供給し、視覚化システムは、光源と
、光測定器と、光源及び光測定器と通信状態にあり、カテーテル本体を通って、遠位先端
の照明キャビティに延びる1つ以上の光ファイバであって、照明チャンバと光エネルギー
をやりとりするように構成された光ファイバとを備え、プロセッサは、アブレーションエ
ネルギー源、光源、及び光測定器と通信状態にあり、プロセッサは、カテーテルの遠位先
端からの光で径方向、軸方向、又はその両方向に照明される組織からNADH蛍光データ
を受信し、照明された組織のNADH蛍光のレベルから、カテーテルの遠位先端が組織と
接触状態にあるか否かを判断し、遠位先端が組織と接触していると判断すると、組織に損
傷を形成するために組織へのアブレーションエネルギー供給を生じさせるようにプログラ
ムされているシステムが提供される。
照される添付図面を参照してさらに説明される。示されている図面は必ずしも縮尺通りで
はなく、その代わりに、本明細書で開示される実施形態の原理を説明することに概して重
点が置かれている。
明に記されているように、他の実施形態も考えられる。本開示は、限定ではなく代表とし
て例示的な実施形態を示す。当業者には、ここに開示されている実施形態の原理の範囲及
び趣旨を逸脱しない数多くの他の変更形態及び実施形態を考案することができる。
本開示のシステムは、標的組織にアブレーション治療を行う治療機能及び損傷にアクセス
するためにカテーテルと組織との接触点からシグネチャスペクトルを収集する診断機能と
いう2つの機能を果たすように構成されたカテーテルを備える。いくつかの実施形態では
、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(Nicotinamide Adenine Dinucleotide
Hydrogen: NADH)蛍光(fluorescence NADH: fNADH)を使用して組織を撮像す
るために本開示のシステム及び方法を用いてもよい。一般に、本システムは、組織とカテ
ーテルとの間で光を交換するための光学システムを備えたカテーテルを備えてもよい。い
くつかの実施形態では、本システムは、紫外線(ultraviolet: UV)励起によって誘発
される組織のNADH蛍光又はその欠如を直接視覚化するようにする。組織から戻ったN
ADH蛍光シグネチャは、組織とカテーテルシステムとの間の接触の質を判断するために
使用することができる。
ステムを備え、レーザなどの光源とスペクトロメータとを備える診断ユニットに接続され
る。カテーテルは、光源及びスペクトロメータからカテーテルの遠位先端まで延び、カテ
ーテルと組織の間の接触箇所へ照明光を供給し、接触箇所からシグネチャNADHスペク
トルを受け取ってスペクトロメータに送る1つ以上のファイバを備えてもよい。標的組織
の損傷を評価するためにシグネチャNADHスペクトルを用いてもよい。いくつかの実施
形態では、本開示の方法は、損傷のある組織を照明し、組織のシグネチャスペクトルを受
信し、組織からのシグネチャスペクトルに基づいた損傷の定性的評価を実施することを含
む。この分析は、アブレーション損傷の形成前、形成中、及び形成後にリアルタイムで実
施することができる。本開示のシステム及び方法は、心臓組織及びNADHスペクトルに
関連付けて記載されているが、本開示のシステム及び方法は、他のタイプの組織及び他の
タイプの蛍光に関連付けて用いてもよいことに留意されたい。
図1Aに示すように、アブレーション治療を行うためのシステム100は、アブレーシ
ョン治療システム110と、視覚化システム120と、カテーテル140とを備えてもよ
い。いくつかの実施形態では、システム100は、1つ以上のイリゲーションシステム(
irrigation system)170、超音波システム190,及びナビゲーションシステム20
0を備えてもよい。このシステムは、以下に記載されるように、別個のディスプレイとす
ることもできるし、視覚化システム120の一部とすることもできるディスプレイ180
を備えてもよい。いくつかの実施形態では、このシステムは、RF発生器、イリゲーショ
ンシステム170、先端イリゲーション型アブレーションカテーテル140、及び視覚化
システム120を備える。
アブレーションエネルギーを供給するように設計されている。アブレーション治療システ
ム110は、高周波(Radio Frequency: RF)エネルギー、マイクロ波エネルギー、電気
エネルギー、電磁エネルギー、冷凍エネルギー(cryoenergy)、レーザエネルギー、超音
波エネルギー、音響エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギー、又は組織を焼灼するの
に使用可能ないずれかのタイプのエネルギーを発生できる1つ以上のエネルギー源を備え
てもよい。いくつかの実施形態では、カテーテル140はアブレーションエネルギーに適
したものとし、アブレーションエネルギーは、RFエネルギー、冷凍エネルギー、レーザ
、電気穿孔法(エレクトロポレーション)、高密度焦点式超音波又は超音波、及びマイク
ロ波のうちの1以上である。
ンピュータシステム126を備えてもよい。
的蛍光体(fluorophore)(いくつかの実施形態では、NADH)の吸収範囲内の出力波
長とすることもできる。いくつかの実施形態では、光源122は、NADH蛍光を励起す
るためのUV光を生成できる固体レーザである。いくつかの実施形態では、波長は約35
5nm又は355nm±30nmであってもよい。いくつかの実施形態では、光源122
はUVレーザとすることができる。レーザ生成UV光は、照明のためにはるかに多くの出
力を提供してもよく、カテーテル140のいくつかの実施形態で使用されるように、ファ
イバベースの照明システムに更に効率的に組み合わせてもよい。いくつかの実施形態では
、本システムは、出力を150mWまで調整できるレーザを使用することができる。
短い波長でのみ吸収ピークを示すコラーゲンの過剰蛍光を励起させることなく最大NAD
H蛍光を生じさせる波長をユーザが具体的に選択してもよい。いくつかの実施形態では、
光源122の波長は、300nm〜400nmである。いくつかの実施形態では、光源1
22の波長は、330nm〜370nmである。いくつかの実施形態では、光源122の
波長は、330nm〜355nmである。いくつかの実施形態では、狭帯域355nmの
光源が使用されてもよい。光源122の出力パワーは、回復可能な組織蛍光シグネチャを
生成するのに十分な高さであるが、細胞損傷を誘発するほど高くないものであってもよい
。以下に説明するように、カテーテル140に光を供給するために光源122が光ファイ
バに接続されてもよい。
ロメータが利用されてもよいが、光測定器が採用されてもよい。
ットオフより上の波長で組織から放出された蛍光を通過させるロングパスフィルタに供給
することができる。組織からのフィルタ処理された光は、次に、光測定器124が取り込
んで分析される。コンピュータシステム126は光測定器124から情報を取得し、それ
を医師に表示する。
ステム190を更に備えてもよい。この場合、カテーテル140は、超音波システム19
0と通信する超音波トランスデューサを備えるとよい。いくつかの実施形態では、超音波
は、代謝活性又は損傷の深さと組み合わせて、損傷が実際に経壁であるか否かの判断に使
用できる組織深さを示すこともできる。いくつかの実施形態では、超音波トランスデュー
サは、カテーテル140の先端部、場合によっては遠位の電極の先端に配置されてもよい
。超音波トランスデューサは、カテーテル先端部の下又は近傍の組織の厚さを評価するよ
うに構成されてもよい。いくつかの実施形態では、カテーテル140は、カテーテルの遠
位端が心筋に対して比較的垂直であるか又は心筋と比較的平行である状況をカバーする深
さ情報を提供するように適合された複数のトランスデューサを備えてもよい。
ことができる。いくつかの実施形態では、イリゲーションシステム170は、アブレーシ
ョン治療中にカテーテル140内に生理食塩水をポンプ輸送して遠位端の電極を冷却する
。これにより、スチームポップ及び炭化(即ち、遠位端に付着し、脱落して血栓溶解事象
を引き起こす可能性のある凝塊)の形成を防止するのを助けることができる。いくつかの
実施形態では、イリゲーション流体は、1つ以上の開口部154を連続的に洗浄するため
に、カテーテル140の外側の圧力に対して正の圧力に維持される。
トするためのナビゲーションシステム200を備えてもよい。いくつかの実施形態では、
カテーテル140は、ナビゲーションシステム200と通信する1つ以上の電磁位置特定
センサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、電磁位置特定センサを用いてナビゲー
ションシステム200内でカテーテルの先端部の位置を特定してもよい。センサは、波源
位置からの電磁エネルギーを受信し、三角測量又は他の手段によって位置を計算する。い
くつかの実施形態では、カテーテル140は、ナビゲーションシステムのディスプレイ上
にカテーテル本体142の位置及びカテーテル本体の湾曲を表現するようになっている2
つ以上のトランスデューサを含む。いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステム2
00は1つ以上の磁石を備えても良く、電磁センサ上の磁石によって生成された磁場の変
化によってカテーテルの遠位端を所望の方向に偏向させることができる。手動ナビゲーシ
ョンを含む他のナビゲーションシステムが採用されてもよい。
特定用途向けソフトウェアの実行、超音波システム、ナビゲーションシステム、及びイリ
ゲーションシステムの制御、並びに同様の操作を含む、システム100の種々のモジュー
ルを制御するようにプログラムすることができる。図1Cは、一例として、本開示の方法
及びシステムに関連して使用できる典型的な処理アーキテクチャ308の図を示す。コン
ピュータ処理装置340、グラフィック出力のためにディスプレイ340AAに接続する
ことができる。プロセッサ342は、ソフトウェアを実行できるコンピュータプロセッサ
342とすることができる。典型的な例は、コンピュータプロセッサ(インテル(登録商
標)プロセッサ又はAMD(登録商標)プロセッサなど)、ASIC、マイクロプロセッ
サ等であってもよい。プロセッサ342は、プロセッサ342が動作しているときに命令
及びデータを記憶するための、一般的には揮発性RAMメモリとすることが可能なメモリ
346に接続することができる。プロセッサ342は、ハードドライブ、FLASHドラ
イブ、テープドライブ、DVDROM、又は同様のデバイスなどの不揮発性記憶媒体とす
ることができる記憶装置348に接続することもできる。図示されていないが、コンピュ
ータ処理装置340は、一般に種々の形態の入力及び出力を含む。I/Oは、ネットワー
クアダプタ、USBアダプタ、ブルートゥース(登録商標)無線、マウス、キーボード、
タッチパッド、ディスプレイ、タッチスクリーン、LED、振動デバイス、スピーカ、マ
イクロフォン、センサ、又はコンピュータ処理装置340と一緒に使用する入力又は出力
装置であればどのようなものでも含むことができる。プロセッサ342は、特に限定され
るものではないが、プロセッサ342などのプロセッサにコンピュータ可読命令を提供す
ることができる、電子的、光学的、磁気的、又は他の記憶装置又は送信装置を含が、これ
に限定されない他のタイプのコンピュータ可読媒体に接続することもできる。有線式及び
無線式の両方の、ルータ、プライベート又はパブリックネットワーク、又は他の送信デバ
イス又はチャネルを含む、様々な他の形態のコンピュータ可読媒体が、コンピュータに命
令を送信又は搬送することができる。命令は、例えば、C、C++、C#、Visual
Basic、Java(登録商標)、Python、Perl、及びJava Scri
pt(登録商標)を含む任意のコンピュータプログラミング言語のコードを含むことがで
きる。
グラム又はコンピュータ可読コードとすることができ、記憶装置348に記憶可能である
。命令は、例えば、C、C++、C#、VisualBasic、Java(登録商標)
、Python、Perl、及びJavaScript(登録商標)を含む任意のコンピ
ュータプログラミング言語のコードを含むことができる。一般的なシナリオでは、プロセ
ッサ342は、実行するためにプログラム349の命令及びデータのうちの少なくとも一
方の一部又は全部をメモリ346にロードすることができる。プログラム349は、特に
限定されるものではないが、ウェブブラウザ、ブラウザアプリケーション、アドレス登録
プロセス、アプリケーション、又は他の任意のコンピュータアプリケーション又はプロセ
スなどを含むが、これに限定されない任意のコンピュータプログラム又はプロセスとする
ことができる。プログラム349は、メモリ346にロードされてプロセッサ342によ
って実行されるときに、プロセッサ342に様々な動作を実行させる種々の命令及びサブ
ルーチンを含むことができ、それらの命令及びサブルーチンの一部又は全部がここに開示
された医療管理方法を実施してもよい。プログラム349は、ハードドライブ、リムーバ
ブルドライブ、CD、DVD、又は任意の他のタイプのコンピュータ可読媒体などに限定
されず、任意のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体に格納することができる。
を制御して、本開示の方法を達成するために必要な動作を実行するようにコンピュータシ
ステムをプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、プロセッサは、カテー
テルの遠位先端からのUV光で径方向、軸方向、又はその両方向に照明された組織からN
ADH蛍光を受信し、照明された組織のNADH蛍光のレベルから、カテーテルの遠位先
端が組織と接触状態にあるか否かを判断し、遠位先端が組織と接触していると判断すると
、組織に損傷を形成するために組織へのアブレーションエネルギーの供給を(自動的に又
はユーザに促すことによって)生じさせるようにプログラムされていてもよい。
ンエネルギーの供給中にNADH蛍光のレベルを監視するように更にプログラムされても
よい。いくつかの実施形態では、遠位先端と組織との間の接触の安定性を判断するために
、アブレーションエネルギー供給中のNADH蛍光のレベルの監視がなされてもよい。い
くつかの実施形態では、遠位先端と組織との間の接触が安定していない場合に組織のアブ
レーションが停止される場合がある。いくつかの実施形態では、プロセッサは、照明され
た組織から反射される蛍光光線のスペクトルを収集して、組織のタイプを識別するように
更にプログラムされてもよい。
。いくつかの実施形態では、波長が約450nm〜470nmの反射光のレベルが監視さ
れる。いくつかの実施形態では、監視されるスペクトルを410nm〜520nmとして
もよい。これに加え、又は別の選択肢として、非限定的な例として、375nm〜575
nmなど、より広いスペクトルを監視してもよい。いくつかの実施形態では、NADH蛍
光スペクトル及びより広いスペクトルを同時にユーザに表示することができる。いくつか
の実施形態では、損傷は、高周波(RF)エネルギー、マイクロ波エネルギー、電気エネ
ルギー、電磁エネルギー、冷凍エネルギー、レーザエネルギー、超音波エネルギー、音響
エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギー、及びそれらの組み合わせからなる群から選
ばれるアブレーションエネルギーによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、
NADH蛍光ピークが検出されたときに(自動的に又はユーザに促すことによって)処置
を開始して、処置の間ずっと監視できるようにしてもよい。上記のように、プロセッサは
、超音波モニタリングなど他の診断方法と組み合わせてこれらの方法を実行してもよい。
上述したように、カテーテル140は、照明及び分光のための光ファイバの収容部(ac
commodation)を備えた標準的なアブレーションカテーテルに基づくものであってもよい
。いくつかの実施形態では、カテーテル140は、標準的な経中隔処置と一般的なアクセ
スツールにより、シースを通して心内腔に送達できる誘導可能なイリゲーション式RFア
ブレーションカテーテルである。カテーテルのハンドル147上には、治療のための標準
的なRF発生器及びイリゲーションシステム170の接続部があってもよい。カテーテル
ハンドル147には光ファイバも通され、次いで、光ファイバは、組織測定値を得るため
の診断ユニットに接続される。
テーテル本体142を含む。カテーテル本体142は、生体適合性材料から作製されても
よく、アブレーション部位へカテーテル140を誘導及び前進させることができるように
十分な可撓性を備えるものであってもよい。いくつかの実施形態では、カテーテル本体1
42は、様々な剛性のゾーンを有することもできる。例えば、近位端144から遠位端1
46に向かってカテーテル140の剛性が増加してもよい。いくつかの実施形態では、カ
テーテル本体142の剛性は、所望の心臓位置へカテーテル140を送達できるように選
択される。いくつかの実施形態では、カテーテル140はシースを通し、心臓の左側の場
合には、一般的なアクセスツールを用いた標準的な経中隔処置により、心内腔に送達でき
る誘導可能なイリゲーション式高周波(RF)アブレーションカテーテルとすることがで
きる。カテーテル140は、近位端144にハンドル147を備えることができる。装置
又は材料をカテーテル140に通せるように、ハンドル147はカテーテルの1つ以上の
管腔(lumen)と連通してもよい。いくつかの実施形態では、ハンドル147は、治療用
の標準的なRF発生器及びイリゲーションシステム170の接続部を備えることができる
。いくつかの実施形態では、カテーテル140は、照明及び分光のための光ファイバを収
容するように構成された1つ以上のアダプタも備えることができる。
有する遠位先端148を遠位端146に備えることができる。前壁158は、例えば、平
坦状、円錐状又はドーム状とすることもできる。いくつかの実施形態では、遠位先端14
8は、電気記録感知のような診断用、アブレーションエネルギーを放出するためなどの治
療用、又はその両方のために、電極として作用するように構成することができる。アブレ
ーションエネルギーが必要とされるいくつかの実施形態では、カテーテル140の遠位先
端148は、アブレーション電極又はアブレーション要素として機能することができる。
ーテルの外部)に接続するための配線をカテーテルの管腔に通すことができる。遠位先端
148は、カテーテルの1つ以上の管腔と連通するポートを備えることができる。遠位先
端148は任意の生体適合性材料から作製することができる。いくつかの実施形態では、
遠位先端148が電極として機能するように構成される場合、遠位先端148は、特に限
定されるものではないが、プラチナ、プラチナ−イリジウム、ステンレス鋼、チタン、又
は類似の材料などの金属で作製することができる。
ら、カテーテル本体142を通って、遠位先端148によって画定される照明キャビティ
152又は照明区画に通すこともできる。遠位先端148には、照明キャビティ152と
組織との間で光エネルギーを交換するための1つ以上の開口部154が設けられてもよい
。いくつかの実施形態では、複数の開口部154があっても、アブレーション電極として
の遠位先端148の機能は損なわれない。開口部154は、前壁158、側壁156、又
はその両方に配置することができる。開口部154は、イリゲーションポートとして使用
することもできる。光は、光ファイバ150によって遠位先端148に供給され、遠位先
端148の近傍の組織を照明する。この照明光は、反射されるか、又は組織を蛍光発光さ
せる。組織によって反射された及び組織から蛍光発光された光は、遠位先端148内の光
ファイバ150によって集められ、視覚化システム120に取り込まれてもよい。いくつ
かの実施形態では、遠位先端の照明チャンバに光を誘導してカテーテル140の外側の組
織を照明し、且つ組織から光を収集するために同じ光ファイバ150又はファイババンド
ルが使用されてもよい。
0がカテーテル本体142を通って前進することができる視覚化管腔161を備えてもよ
い。光ファイバ150は、視覚化管腔161を通って照明キャビティ152内に進められ
、組織を照明し、開口部154を通して反射光を受け取ることもできる。光ファイバ15
0は、必要に応じて、開口部154を通って照明キャビティ152を越えて前進させても
よい。
は、イリゲーション液をイリゲーションシステム170から遠位先端148の開口部15
4(イリゲーションポート)に通すためのイリゲーション管腔163と、例えばRFアブ
レーションエネルギー用のアブレーション管腔164にワイヤーを通すことなどによって
、アブレーション治療システム110から遠位先端148へアブレーションエネルギーを
渡すためのアブレーション管腔164とを更に備えることもできる。カテーテルの管腔は
複数の目的のために使用されてもよいし、複数の管腔が同じ目的のために使用されてもよ
いことに留意されたい。また、図2A及び図2Bでは、管腔を同心に示しているが、管腔
は他の構成を採用することもできる。
管腔を視覚化管腔161として利用することもできる。いくつかの実施形態では、図2C
に示されているように、視覚化管腔161は、カテーテル140の中心アクセスからずら
すこともできる。
よいし、これとは別に、又はこれに追加して、前壁158の開口部を通って誘導されても
よい。このようにして、照明キャビティ152と組織との間の光エネルギーの交換は、図
2Eに示されているように、複数の経路でカテーテルの長軸方向に対して、軸方向、径方
向、又はその両方向に行われる。これは、解剖学的構造によってカテーテルの先端部が標
的部位と直交できない場合に有用である。照明を増加させる必要がある場合にも有用であ
る。いくつかの実施形態では、追加の光ファイバ150を使用することもでき、カテーテ
ルの長さに沿って照明光及び戻り光が出入りできるように、これらをカテーテル140に
対して径方向に偏向させてもよい。
び半径方向に)照明キャビティ152と組織との間で光エネルギーの交換を可能にするた
めに、照明キャビティ152に光誘導部材160を設けてもよい。光誘導部材160は、
照明光を組織に誘導することができ、遠位先端148内の1つ以上の開口部154を通っ
て戻された光を光ファイバ150に誘導してもよい。光誘導部材160はまた、例えば、
ステンレス鋼、プラチナ、プラチナ合金、石英、サファイア、溶融シリカ、金属化プラス
チック、又は他の同様な材料など、光を反射するか又は光を反射するように改質できる表
面を有する任意の生体適合性材料から作製されてもよい。光誘導部材160は、円錐状(
即ち、滑らか)であってもよいし、任意の数の辺を有するファセット(面)であってもよ
い。光誘導部材160は、任意の所望の角度で光を曲げる形状にしてもよい。いくつかの
実施形態では、光誘導部材160は、1つ以上の開口部を介してのみ光を反射する形状に
してもよい。いくつかの実施形態では、光誘導部材160は、3つ又は4つの同等のファ
セットを備えることができるが、それより多い又は少ないファセットが使用されてもよい
。いくつかの実施形態では、ファセットの数が側壁156の開口部の数と一致してもよい
。いくつかの実施形態では、存在するファセットが、側壁156の開口部154よりも少
数であってもよい。いくつかの実施形態では、光誘導部材160の中心軸に対して45°
(カテーテルの軸に対して135°)にファセットが配置されてもよい。いくつかの実施
形態では、光をより遠位に又はより近位に誘導するために、ファセット166は45°よ
りも大きな角度で配置されても、小さな角度で配置されてもよい。
に露光されたときに蛍光発光しない材料から選ばれる。いくつかの実施形態では、図2D
に示されているように、光誘導部材160は、ミラーの中心線を通る1つ以上の孔162
を含むことができ、照明光及び反射光が、カテーテル140と一直線上に軸方向に両方向
に通過する。このような軸方向経路は、遠位先端148の最先端の表面が生体構造と接触
しているときに有効である。代わりとなる径方向経路は、図2Eに示されているように、
心房細動の治療で一般的な肺静脈隔離処置の間の患者の左心房に時々あるように、解剖学
的構造によって遠位先端148の最先端の表面が標的部位に接触できない場合に有用であ
り得る。いくつかの実施形態では、多くの場合に生理食塩水である冷却流体を光が通過す
るので、すべての経路で、レンズ効果を必要とせず、光学システムがイリゲーションシス
テム170と互換性がある。イリゲーションシステム170は、孔162から血液を流す
役割も果たしてもよく、したがって光学部品が清潔に維持される。
いくつかの実施形態では、組織アブレーションを監視するための方法が提供される。そ
のような方法は、以下に記載されるように、NADH蛍光のレベルを表示することによっ
て損傷形成に影響を及ぼす可能性のある種々の因子に関するリアルタイムの視覚フィード
バックを提供してもよい。
レーションの必要がある組織にアブレーションカテーテルの遠位先端を前進させ、組織の
NADHを励起するために組織をUV光で径方向、軸方向、又はその両方向に照明し、照
明されている組織のNADH蛍光のレベルから、カテーテルの遠位先端が組織と接触して
いるか否か判断し、そのような接触が確立されると、組織にアブレーションエネルギーを
供給して組織に損傷を形成することを含む。この方法は、遠位先端が組織に接触し続けて
いることを確認するために、アブレーションエネルギーの供給中にNADH蛍光のレベル
を監視することをさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、遠位先端と組織との間
の接触の安定性を判断するために、アブレーションエネルギー供給中のNADH蛍光のレ
ベルの監視がなされてもよい。いくつかの実施形態では、遠位先端と組織との間の接触が
安定していない場合には、組織のアブレーションが停止されることがある。いくつかの実
施形態では、この方法は、組織のタイプを識別するために、照明された組織から反射され
る蛍光光線のスペクトルを収集することを更に含む。
。いくつかの実施形態では、波長が約450nm〜470nmの反射光のレベルが監視さ
れる。いくつかの実施形態では、監視されるスペクトルを410nm〜520nmとして
もよい。これに加え、又は別の選択肢として、非限定的な例として、375nm〜575
nmなど、より広いスペクトルを監視してもよい。いくつかの実施形態では、損傷は、高
周波(RF)エネルギー、マイクロ波エネルギー、電気エネルギー、電磁エネルギー、冷
凍エネルギー、レーザエネルギー、超音波エネルギー、音響エネルギー、化学エネルギー
、熱エネルギー、及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれるアブレーションエネル
ギーによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、処置の間ずっと監視できるよ
うに、NADH蛍光ピークが検出されたときにこの方法が開始されてもよい。上記のよう
に、これらの方法は、超音波モニタリングなど他の診断方法と組み合わせて使用されても
よい。
カテーテルの先端部が心内膜心筋又は心外膜心筋などの改造構造に接触すると、戻され
たスペクトルに組織の特性及び状態が現れる。図3に示されているように、400nm〜
600nmのスペクトルは、血液(小振幅)、アブレーションされたことのある組織、健
康な組織で異なっている。波長が355nmで照明された場合、健康な組織のシグネチャ
は、大半が400nm〜600nmの波長のNADH蛍光であり、中心は約460nm〜
約470nmである。これは、カテーテルが適切に配置されて、アブレーションの必要が
ある組織と接触しているか否か判断するのに役立つ。また、カテーテルを表面に対して更
に押しつけると蛍光が上昇し、スペクトルシグネチャが基準ラインの上方にシフトする場
合がある。このようなフィードバックの使用は、カテーテルアブレーション中及び操作中
の穿孔の危険を低減するのに役立ち、最適でない組織接触部位でのアブレーションを回避
するのに役立ち、ひいてはRFアブレーション時間を短縮させることができる。
ルシグネチャが収集されてもよい。例えば、コラーゲン組織のスペクトルパターンは、健
康な心筋で見られるものとは異なっている。この事例では355nmの光源で照明したと
き、コラーゲン組織の撮像時にコラーゲンの蛍光作用増加のために、スペクトルのピーク
は左に(470nmから445nmへ)、より短い波長へシフトする。これは、大部分が
心筋であるか、又はアブレーションするのが難しいコラーゲンで覆われていると見なされ
る領域を特定するために、ユーザが使用することができる。
ペクトルシグネチャが監視されてもよい。
カテーテルが心筋に接離すると、雑音が入ったスペクトルシグネチャで示されるように、
fNADHの振幅が経時的に変化する。そのようなスペクトルシグネチャは接触安定不良
を示すものである。一方、fNADH強度の緩やかな低下が経時的なアブレーション損傷
の形成を示すので、滑らかな応答は安定したカテーテルに対応している。
較的滑らかである。期間1ではfNADHの減少も示されているが、これは、上述のよう
にアブレーションされた組織にはfNADHが少ないか、又は存在しないためで、成功し
た損傷形成を示すものである。しかし、直線状の損傷を形成するためにRFエネルギーを
印加しながらカテーテルがドラッグされると、カテーテルのアブレーション先端部がアブ
レーション前の新たな心筋に遭遇するので、新たなfNADHピークが現れる。fNAD
Hの減少は、この時点から安定する。信号振幅の減少は、心筋に対するRFエネルギーの
作用を示す。
的有効性がある。375mn〜600mnの範囲に有意な振幅を示す光学シグネチャは、
カテーテルと心筋のより良好な接触に相関させることが可能である。したがって、特定の
アブレーション損傷の質を向上させることができ、処置の結果を改善することができる。
カテーテル、即ち、具体的にはカテーテルの遠位先端のアブレーション電極から組織内に
光を結合する技術は、組織とカテーテル又は電極との接触性を判断及び評価するために使
用することができる。また、アブレーションエネルギーの導入に先立って、アブレーショ
ン対象組織のタイプ又はその有無、及びアブレーション対象組織内のコラーゲンの度合い
についてより多くの情報を知ることは、最適なアブレーション損傷形成のために医師が用
いるアブレーション方法及び技術に影響を及ぼすであろう。例えば、コラーゲンが存在す
る場合、医師は、別のアブレーションエネルギー源(クライオ(cryo)を越えるレーザ、
又は、RFを越えるクライオ)を選ぶこともでき、アブレーション対象組織がコラーゲン
性の場合、より深い損傷が達成されるように、出力又は持続時間又は温度の限界をより高
く調整することができる。
持つことができる。アブレーションエネルギーの供給中ずっと、医師が接触を直接評価し
て損傷を形成できるようにすることは、損傷形成中にカテーテルが組織から離れることな
く、鼓動中の心臓が耐えられる連続動作の厳しい環境下で挑戦できることを医師に保証す
るものである。アブレーション中の組織の光学特性の変化は、組織に供給されて吸収され
るエネルギー量の優れた指標である。アブレーション中及びアブレーションエネルギー供
給停止直後の組織の明白でない変化は、供給された光を組織がどのように吸収するか、そ
れをどのように散乱させ、それに反応して光を戻すか(NADH蛍光の場合は戻さない)
、などである。
非限定的な例として、図7は、損傷形成期間にわたってfNADH応答と治療インピー
ダンスを対比させたものである。インピーダンスは、世界中でアブレーション処置中に使
用される標準的な指標である。通常、インピーダンスは、カテーテルの先端部から患者胴
部に付着させたアブレーション接地パッドまで測定される。医師は、アブレーションエネ
ルギー開始後の最初の2秒〜3秒で約10Ω〜15Ωの低下が見込めると予想する。イン
ピーダンスが低下しない場合、これが心筋とのカテーテルの接触不良によるものらしいこ
とが医師に分かり、損傷の試みが中止され、カテーテルが再配置される。上述の方法は、
カテーテルと組織のより良好な接触を保証するために使用することもできる。インピーダ
ンスが低下して新たなレベルを維持する場合、通常、医師は一定時間(30秒〜60秒又
はそれ以上)にわたって損傷形成エネルギーを印加し続ける。インピーダンスが経時的に
上昇する場合、これはカテーテル先端部の過熱の可能性を示す指標であり、下降しない場
合は、心臓壁断裂をもたらす蒸気発生や脱落して塞栓体となる可能性のあるカテーテル先
端部における炭化形成といった危険な状態を招くことがある。
比SNRは、fNADHがカテーテル接触性の優れた指標であることを示唆する。fNA
DHの大きさの振幅の変化は約80%であり、正規化されたインピーダンスの同じ低下は
10%未満である。また、インピーダンスに対する光学シグネチャのこの比較は、インピ
ーダンスに対する組織内の活性のより直接的な反映を示すものである。なぜなら、インピ
ーダンスは、しばしば、電極から血液プールを通って接地パッドへ至る電気経路のはるか
に大きな反射であるからである。光学的アプローチを用いる場合、あらゆる光シグネチャ
は組織からのものであり、良好な接触が維持されれば、血液プールに由来するものは皆無
である。このように、光学的サインは、インピーダンスシグネチャよりも組織の活性をは
るかに高度に反映している。
のであり、限定を意図するものではない。当業者には、本開示の精神および趣旨を組み込
んだ開示実施形態の改変を想起できるので、ここに開示される実施形態は、添付の特許請
求の範囲およびその等価物の範囲内のすべてを含むと解釈されるべきである。
図1Aに示すように、アブレーション治療を行うためのシステム100は、アブレーション治療システム110と、視覚化システム120と、カテーテル140とを備えてもよい。いくつかの実施形態では、システム100は、1つ以上のイリゲーションシステム(irrigation system)170、超音波システム190,及びナビゲーションシステム200を備えてもよい。このシステムは、以下に記載されるように、別個のディスプレイとすることもできるし、視覚化システム120の一部とすることもできるディスプレイ180を備えてもよい。いくつかの実施形態では、このシステムは、RF発生器、イリゲーションシステム170、先端イリゲーション型アブレーションカテーテル140、及び視覚化システム120を備える。
上述したように、カテーテル140は、照明及び分光のための光ファイバの収容部(accommodation)を備えた標準的なアブレーションカテーテルに基づくものであってもよい。いくつかの実施形態では、カテーテル140は、標準的な経中隔処置と一般的なアクセスツールにより、シースを通して心内腔に送達できる誘導可能なイリゲーション式RFアブレーションカテーテルである。カテーテルのハンドル147上には、治療のための標準的なRF発生器及びイリゲーションシステム170の接続部があってもよい。カテーテルハンドル147には光ファイバも通され、次いで、光ファイバは、組織測定値を得るための診断ユニットに接続される。
いくつかの実施形態では、組織アブレーションを監視するための方法が提供される。そのような方法は、以下に記載されるように、NADH蛍光のレベルを表示することによって損傷形成に影響を及ぼす可能性のある種々の因子に関するリアルタイムの視覚フィードバックを提供してもよい。
カテーテルの先端部が心内膜心筋又は心外膜心筋などの改造構造に接触すると、戻されたスペクトルに組織の特性及び状態が現れる。図3に示されているように、400nm〜600nmのスペクトルは、血液(小振幅)、アブレーションされたことのある組織、健康な組織で異なっている。波長が355nmで照明された場合、健康な組織のシグネチャは、大半が400nm〜600nmの波長のNADH蛍光であり、中心は約460nm〜約470nmである。これは、カテーテルが適切に配置されて、アブレーションの必要がある組織と接触しているか否か判断するのに役立つ。また、カテーテルを表面に対して更に押しつけると蛍光が上昇し、スペクトルシグネチャが基準ラインの上方にシフトする場合がある。このようなフィードバックの使用は、カテーテルアブレーション中及び操作中の穿孔の危険を低減するのに役立ち、最適でない組織接触部位でのアブレーションを回避するのに役立ち、ひいてはRFアブレーション時間を短縮させることができる。
非限定的な例として、図7は、損傷形成期間にわたってfNADH応答と治療インピーダンスを対比させたものである。インピーダンスは、世界中でアブレーション処置中に使用される標準的な指標である。通常、インピーダンスは、カテーテルの先端部から患者胴部に付着させたアブレーション接地パッドまで測定される。医師は、アブレーションエネルギー開始後の最初の2秒〜3秒で約10Ω〜15Ωの低下が見込めると予想する。インピーダンスが低下しない場合、これが心筋とのカテーテルの接触不良によるものらしいことが医師に分かり、損傷の試みが中止され、カテーテルが再配置される。上述の方法は、カテーテルと組織のより良好な接触を保証するために使用することもできる。インピーダンスが低下して新たなレベルを維持する場合、通常、医師は一定時間(30秒〜60秒又はそれ以上)にわたって損傷形成エネルギーを印加し続ける。インピーダンスが経時的に上昇する場合、これはカテーテル先端部の過熱の可能性を示す指標であり、下降しない場合は、心臓壁断裂をもたらす蒸気発生や脱落して塞栓体となる可能性のあるカテーテル先端部における炭化形成といった危険な状態を招くことがある。
Claims (22)
- 組織アブレーションを監視する方法であって、
アブレーションの必要がある組織にアブレーションカテーテルの遠位先端を前進させる
こと、
前記組織のNADHを励起するために前記組織を径方向、軸方向、又はその両方向に照
明すること、
前記照明されている前記組織のNADH蛍光のレベルから、前記カテーテルの前記遠位
先端が前記組織と接触しているか否か判断すること、
前記遠位先端が前記組織と接触していると判断すると、前記組織に損傷を形成するため
に前記組織にアブレーションエネルギーを供給すること、
を含む方法。 - 前記遠位先端が前記組織に接触し続けていることを確認するために、前記アブレーショ
ンエネルギーの供給中に前記NADH蛍光のレベルを監視することをさらに含む請求項1
に記載の方法。 - 前記遠位先端と前記組織との間の接触の安定性を判断するために、前記アブレーション
エネルギー供給中に前記NADH蛍光のレベルを監視することを更に含む請求項1又は2
に記載の方法。 - 前記遠位先端と前記組織との間の接触が安定していない場合に、前記組織のアブレーシ
ョンを停止することを更に含む請求項3に記載の方法。 - 組織タイプを識別するために、前記照明された前記組織から反射される蛍光光線のスペ
クトルを収集することを更に含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記組織が約300nm〜約400nmの波長の光で照明される請求項1〜5のいずれ
か1項に記載の方法。 - 前記判断することは、波長が約450nm〜約470nmの反射光のレベルを監視して
ピークNADH蛍光を識別することを含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 前記アブレーションエネルギーは、高周波(RF)エネルギー、マイクロ波エネルギー
、電気エネルギー、電磁エネルギー、冷凍エネルギー、レーザエネルギー、超音波エネル
ギー、音響エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギー、及びそれらの組み合わせからな
る群から選ばれる請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。 - 前記カテーテルが、
カテーテル本体と、
前記カテーテル本体の遠位端に配置される前記遠位先端であって、照明キャビティと
組織との間で光を交換するための1つ以上の開口部を備える照明キャビティを画定する前
記遠位先端と、
前記カテーテル本体を通って、前記遠位先端の前記照明キャビティに延びる1つ以上
の光ファイバであって、光源及び光測定器と通信状態にあり、前記組織を照明して前記組
織から反射された光エネルギーを前記光測定器に中継する1つ以上の光ファイバと、
を備える請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - カテーテルの長軸方向に対して径方向及び軸方向に前記組織を照明することを更に含む
請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 前記NADH蛍光のレベルを表示することによって、前記損傷の形成に関するリアルタ
イムの視覚的なフィードバックを提供することを更に含む請求項1〜10のいずれか1項
に記載の方法。 - NADH蛍光ピークが検出されたときに前記アブレーションエネルギーが印加される請
求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。 - 前記NADH蛍光のレベルを監視することと組み合わせて、前記組織の超音波評価を実
行することを更に含む請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。 - カテーテルと、アブレーションシステムと、視覚化システムと、プロセッサとを備える
、組織アブレーションを監視するためのシステムであって、
前記カテーテルが、
カテーテル本体と、
前記カテーテル本体の遠位端に配置される遠位先端であって、照明キャビティと組織
との間で光を交換するための1つ以上の開口部を備える前記照明キャビティを画定する遠
位先端と、を備え、
前記アブレーションシステムは、前記遠位先端と通信状態にあり、前記遠位先端にアブ
レーションエネルギーを供給し、
前記視覚化システムは、
光源と、
光測定器と、
前記光源及び前記光測定器と通信状態にあり、前記カテーテル本体を通って、前記遠位
先端の前記照明キャビティに延びる1つ以上の光ファイバであって、照明チャンバと光エ
ネルギーをやりとりするように構成された光ファイバと、
を備え、
前記プロセッサは、アブレーションエネルギー源、前記光源、及び前記光測定器と通信
状態にあり、前記プロセッサは、
前記カテーテルの前記遠位先端からの光で径方向、軸方向、又はその両方向に照明さ
れる組織からNADH蛍光データを受信し、
照明された前記組織の前記NADH蛍光のレベルから、前記カテーテルの前記遠位先
端が前記組織と接触状態にあるか否か判断し、
前記遠位先端が前記組織と接触していると判断すると、前記組織に損傷を形成するた
めに前記組織へのアブレーションエネルギー供給を生じさせる、
ようにプログラムされているシステム。 - 前記プロセッサは、前記遠位先端が前記組織に接触し続けていることを確認するために
、前記アブレーションエネルギー供給中に前記NADH蛍光のレベルを監視するようにプ
ログラムされている請求項14に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記遠位先端と前記組織との間の接触の安定性を判断するために、
前記アブレーションエネルギーの供給中に前記NADH蛍光のレベルを監視するように更
にプログラムされている請求項14又は15に記載のシステム。 - 前記組織が約300nm〜約400nmの波長の光で照明される請求項14〜16のい
ずれか1項に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、波長が約450nm〜約470nmの反射光のレベルを監視する請
求項14〜17のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記アブレーションエネルギーは、高周波(RF)エネルギー、マイクロ波エネルギー
、電気エネルギー、電磁エネルギー、冷凍エネルギー、レーザエネルギー、超音波エネル
ギー、音響エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギー、及びそれらの組み合わせからな
る群から選ばれる請求項14〜18のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記カテーテルは、前記カテーテルの長軸方向に対して径方向及び軸方向に前記組織を
照明するように構成されている請求項14〜19のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記カテーテルは、1つ以上の超音波トランスデューサと1つ以上の電磁位置特定セン
サとを更に備え、
前記システムは、前記組織の超音波評価のための、前記1つ以上の超音波トランスデュ
ーサと通信状態にある超音波システムを更に備える、
請求項14〜20のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記カテーテルは、1つ以上の電磁位置特定センサを更に備え、
前記システムは、前記カテーテルの位置を特定してナビゲートするための、前記1つ以
上の電磁位置特定システムと通信状態にあるナビゲーションシステムを更に備える、
請求項14〜21のいずれか1項に記載のシステム。
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