JP2021084023A - 洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の局所興奮到達時間のマッピング - Google Patents

洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の局所興奮到達時間のマッピング Download PDF

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Abstract

【課題】洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の局所興奮到達時間をマッピングする方法を提供する。【解決手段】複数の心周期の間に受信される信号のセットは、心室に挿入されたプローブについて、プローブの遠位端の3D位置、その位置において測定された電位、及びその電位が測定されたときの周期の間の時間を示す。測定値及び時間は、連続的な第1、第2、及び第3の心周期を含む心周期を識別するために、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較され、第1及び第2の心周期は第1のテンプレートに従い、第3の心臓サイクルは第2のテンプレートにマッチングする。物理的マップは、位置に基づいて生成される。受信された位置及び対応する電位に基づいて、ディスプレイに、物理的マップ上にオーバーレイされた非洞調律の心周期の局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップがレンダリングされる。【選択図】図1A

Description

本発明は、広義には心臓マッピングに関するものであり、具体的には、洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の局所興奮到達時間をマッピングすることに関するものである。
心房細動などの心不整脈は、不規則な心拍を生じさせる心臓リズムである。不整脈は、典型的に、心臓組織の諸領域が、隣接組織に電気信号を異常に伝導することによって正常な心周期を阻害し、非同期的な律動を引き起こす場合に発生する。
心臓内の電位のマッピングは、心不整脈を診断し、治療するために一般的に使用されるツールである。典型的には、時間的に変化する心内膜内の電位を検知し、心臓内の位置の関数として記録した後に、これを用いて局所電位図又は局所興奮到達時間をマッピングする。興奮到達時間は、電気インパルスが心筋を通して伝導するのに要する時間により、心内膜内の点によって異なる。心臓内の任意の点におけるこの電気伝導の方向は、従来、等電活動面(isoelectric activation front)に垂直な活動ベクトルによって表され、これらのいずれも、興奮到達時間のマップから導出され得る。心内膜の任意の点を通る活動面の伝播速度は、速度ベクトルとして表され得る。
活動面及び伝導場をマッピングすることは、心臓組織内の電気的伝播障害領域に起因する、心室性及び心房性頻脈症並びに心室及び心房細動などの異常を特定しかつ診断する際に、医師をサポートする。
Chimelらの米国特許出願第2015/0073246号には、心室性期外収縮(PVC)を手動でマッピングするための方法が記載されている。この方法は、PVCを患っている患者から一連の心電図(ECG)信号を記録し、次いで、洞調律を示す拍動及びPVCを示す拍動を医師によって選択することを含む。洞拍は、心臓の物理的マップを生成するために使用される。次いで、PVC拍の間に取得された局所興奮到達時間(LAT)の電気生理学的測定値が、洞マップ上にオーバーレイされて、いわゆるLATハイブリッドマップが生成される。
Ripleyらの米国特許第5,271,411号には、ECG信号解析及び心不整脈検出のための方法が記載されている。この方法は、正常なQRS群を識別することと、正常なQRS群の識別後に取得されたQRS群を複数の規則及びそれらのそれぞれの位置に基づいてラベリングすることと、を含む。
Andersonらの米国特許第4,336,810号には、ECG記録の不整脈解析のための方法が記載されている。この方法は、ECG信号を受信し、以前に識別された群の分類に基づいた既知のテンプレートと比較することを含む。この比較に基づいて、受信された信号の各々が、正常、心室異所性、上室異所性、又は未知のもの(未知の起点の異所性興奮)として指定され得る。
Dongらの米国特許出願第2012/0165895号には、心臓ペーシング応答分類における捕捉されていない固有判別のための方法が記載されている。この方法は、ポストペース心臓信号の特徴を、固有活性化を伴う捕捉されない反応と関連付けられる予想される特徴と比較することによって、誘発反応の検出及び分類の間に捕捉されていない固有の拍動を判別することを含む。いくつかの実施形態では、固有活性化を伴う捕捉されない反応の検出は、心臓信号のピーク振幅とタイミングに基づき得る。
Thiagalingamらの米国特許出願第2009/0099468号には、電気生理学的データの自動処理のための方法が記載されている。この方法は、基準拍動を含む1つ以上の基準チャネルを規定し、その規定された1つ以上の基準チャネルに対して、記録された電位図データの拍動を比較することによって、時間的位置を決定することを含む。時間的位置の指標及び記録された電位図データ内の拍動の他の情報が作成され、時間的位置の指標は、異常性を示唆する電気生理学的特徴を特定すべく、記録された電位図データを解析するために使用され得る。
本発明のある実施形態によれば、方法であって、プロセッサによって、複数の心周期の間に信号のセットを受信することであって、信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、プローブの遠位端の3次元(3D)位置、その3D位置において測定された電位、及び電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された電位の測定値及びそれぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較することであって、第1の心周期及び第2の心周期は、第1のテンプレートに従い、第3の心周期は第2のテンプレートに従う、ことと、3D位置に基づいて心室の物理的マップを生成することと、受信された3D位置及び対応する測定された電位に基づいて、ディスプレイに、物理的マップ上にオーバーレイされた非洞調律の心周期の局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を含む、方法が提供される。
いくつかの実施形態では、プローブは、信号のそれぞれのセットを同時に生成する複数の電極を有する心臓内カテーテルを含む。
追加的な実施形態では、非洞調律の心周期は心室性期外収縮を含む。
更なる実施形態では、物理的マップを生成することは、第1の心周期及び第2の心周期の間に受信された信号のセットによって示される3D位置に基づいて物理的マップを生成することを含む。一実施形態では、物理的マップを生成することは、第1の心周期の間に受信された信号のセットによって示される3D位置に基づいた第1の物理的マップと、第2の心周期の間に受信された信号のセットによって示される3D位置に基づいた第2の物理的マップと、を生成し、第1の物理的マップ又は第2の物理的マップのいずれかを選択することを含む。別の実施形態では、第2の物理的マップは第1の物理的マップに従う。
補足的な実施形態では、物理的マップ上にオーバーレイされた非洞調律の心周期の局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることは、各所与の信号によって示される非洞調律の心周期の局所興奮到達時間を所与の信号によって示される3D位置に対応するマップ位置にオーバーレイすることを含む。
いくつかの実施形態では、受信された電位の測定値及びそれぞれの時間を所与のテンプレートと比較することは、受信された電位の測定値及びそれぞれの時間を示す所与の信号を所与のテンプレートと比較することを含む。
追加的な実施形態では、本方法は、マップのうちの、最も初期の局所興奮到達時間を有する領域を識別することと、ディスプレイ上において、識別された領域をアブレーション用にフラグ付けすることと、を含んでもよい。一実施形態では、マップのうちの、最も初期の局所興奮到達時間を有する領域を識別することは、それぞれの局所興奮到達時間に基づいてマップを複数の領域に区分し、最も初期の局所興奮到達時間を有する領域を識別することを含む。
また、本発明のある実施形態によれば、装置であって、ディスプレイと、プロセッサであって、複数の心周期の間に信号のセットを受信すること程であって、信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、プローブの遠位端の3次元(3D)位置、その3D位置において測定された電位、及び電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された電位の測定値及びそれぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較することであって、第1の心周期及び第2の心周期は、第1のテンプレートに従い、第3の心周期は第2のテンプレートに従う、ことと、3D位置に基づいて心室の物理的マップを生成することと、受信された3D位置及び対応する測定された電位に基づいて、ディスプレイに、物理的マップ上にオーバーレイされた非洞調律の心周期の局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を行うように構成されている、プロセッサと、を含む、装置が提供される。
更に、本発明のある実施形態によれば、体腔の中に挿入するための医療用プローブと共に操作されるコンピュータソフトウェア製品であって、プログラム命令が格納されている非一時的コンピュータ可読媒体を含み、その命令は、コンピュータによって読み取られると、コンピュータに、複数の心周期の間に信号のセットを受信することであって、信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、プローブの遠位端の3次元(3D)位置、その3D位置において測定された電位、及び電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された電位の測定値及びそれぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較すること程であって、第1の心周期及び第2の心周期は、第1のテンプレートに従い、第3の心周期は第2のテンプレートに従う、ことと、3D位置に基づいて心室の物理的マップを生成すること程と、受信された3D位置及び対応する測定された電位に基づいて、ディスプレイに、物理的マップ上にオーバーレイされた非洞調律の心周期の局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を行わせる、コンピュータソフトウェア製品が提供される。
本明細書で、本開示をあくまで一例として添付図面を参照しつつ説明する。
本発明のある実施形態による、マッピングカテーテルを含む医療システムの概略絵図である。 本発明のある実施形態による、マッピングカテーテルを含む医療システムの概略絵図である。 本発明のある実施形態による、マッピングカテーテルの遠位端の概略絵図である。 本発明のある実施形態による、洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の間に収集された信号に基づいて心室のマップを生成するマッピング処置にマッピングカテーテルを使用する方法を概略的に示すフローチャートである。 本発明のある実施形態による、マッピング処置中の心室におけるマッピングカテーテルの遠位端の概略詳細図である。 本発明のある実施形態による、洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の間の心電図の概略図である。 本発明のある実施形態による、洞調律の心周期に対する第1の局所興奮到達時間と、心室の物理的マップ上にオーバーレイされた非洞調律の心周期に対する第2の局所興奮到達時間と含んだ電気解剖学的マップの概略図である。
不整脈を伴う心臓の局所興奮到達時間(LAT)マップを生成することは通常、困難でかつ時間を要する処理である。LATマップは、洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の間に収集された情報から生成されるものであり、また、異なるタイプの心周期(拍動としても知られる)を医療専門家(例えば、医師)によって選択することも時間を要することになり得る。
本発明の実施形態は、不整脈性の心臓の心室性期外収縮(PVC)をマッピングする電気解剖学的LATハイブリッドマップを自動的に生成するための方法及びシステムを提供する。以下で説明されるように、心臓内プローブが心室の中に挿入され、信号のセットが複数の心周期の間に受信され、信号の各セットは、プローブの遠位端の3次元(3D)位置、その3D位置において測定された電位、及び電位が測定された所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す。
受信された電位の測定値及びそれぞれの時間は、連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、正常な洞調律(本明細書では単純に洞調律とも呼ばれる)の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較され、ここで第1の心周期及び第2の心周期は、第1のテンプレートに従い、第3の心周期は第2のテンプレートに従う。心室の物理的マップが、受信された3D配置に基づいて、また受信された3D配置及び対応する測定された電位に基づいて生成され、物理的マップ上にオーバーレイされた非洞調律の心周期の局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップがディスプレイに供給される。結果として得られるマップは次いで、典型的には、PVCの起点を示すものであるので、アブレーションのための領域を選択するために使用され得る。テンプレートを使用して洞調律の心周期及び非洞調律の心周期を識別することにより、本発明の実施形態を実装したシステムは、洞調律の心周期及び非洞調律の心周期を識別するためのいかなるユーザー入力も必要とせずに、不整脈性の心臓の電気解剖学的LATマップを迅速に生成することが可能となる。いくつかの実施形態では、物理的マップは、第1の心周期及び第2の心周期(すなわち、洞調律の心周期)の間に受信された3D座標のみに基づいて生成されてもよい。洞調律の心周期から収集された3D配置座標のみを使用することにより、本発明の実施形態は、PVCなどの隣接する非洞調律の心周期の不安定な若しくは「飛び跳ねる」性質に起因するエラーのより少ない、より安定な物理的マップを作成し得る。
システムの説明
図1A及び図1Bは、医療用プローブ22と制御コンソール24とを備える医療システム20の概略絵図であり、図2は、本発明のある実施形態による、医療用プローブ22の遠位端26の概略絵図である。医療システム20は、例えば、Biosense Webster Inc.(33 Technology Drive,Irvine,CA 92618 USA)によって製造されたCARTO(登録商標)システムに基づいていてもよい。以下に記載の実施形態では、医療用プローブ22は、患者30の心臓28の電位をマッピングするためなど、診断又は治療処置のために使用され得る。本明細書に記載の実施形態では、医療用プローブ22は、マッピングカテーテルとも称され得る。代替的に、医療用プローブ22は、必要な変更を加えることで、心臓又は他の身体の臓器において他の治療及び/又は診断目的で使用することもできる。
医療処置中、医療専門家34は、医療用プローブの遠位端26が体腔に入るように、医療用プローブ22を、前もって患者の体腔(例えば、心臓28の心室)に配置されている生体適合性シース80(図2)に挿入する。例として、図2に示されるように、プローブ22の遠位端26は、管状シャフト86の端部に形成された可撓性スプライン82を含む。医療処置の間、医療専門家34は、シース80から管状シャフトを延在させることによってスプライン82を配設することができる。
制御コンソール24は、ケーブル32によって身体表面電極に接続され、身体表面電極は、典型的には患者30に貼付される接着性皮膚パッチ36を含む。制御コンソール24は、プロセッサ38を含み、プロセッサ38は、電流追跡モジュール40と共に、接着性皮膚パッチ36と、図2に示されているスプライン82に貼付された電極84との間で測定されるインピーダンスに基づいて、心臓28の内側の遠位端26の位置座標を決定する。本明細書に記載の実施形態では、電極84はまた、心臓28内の組織に信号を印加するように、かつ/又は心臓内の位置における特定の生理学的特性(例えば、局所的表面電位)を測定するように構成され得る。電極84は、医療用プローブ22を通るワイヤ(図示せず)によって、制御コンソール24に接続されている。
本明細書における実施形態は、Pentaray(登録商標)NAVカテーテルなどのマルチスプライン心臓内カテーテルを含むプローブ20を示しているが、Navistar(登録商標)Thermocool(登録商標)カテーテルなどの他の多電極心臓内カテーテルの使用も、本発明の趣旨及び範囲内であると見なされる。Pentaray(登録商標)NAV及びNavistar(登録商標)Thermocool(登録商標)カテーテルはいずれもBiosense Webster Inc.により製造されている。
プロセッサ38は、典型的には、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)として構成されているリアルタイムノイズ低減回路42と、それに続くアナログ−デジタル(A/D)ECG(心電計)信号変換集積回路44と、を含み得る。プロセッサは、信号をA/D ECG回路42から別のプロセッサに伝えることができ、かつ/又は、本明細書で開示される1つ以上のアルゴリズムを実行するようにプログラム可能であり、1つ以上のアルゴリズムはそれぞれ、以下に記載される工程を含む。このプロセッサは、1つ以上のアルゴリズムを実行するために、回路42及び回路44、並びに以下でより詳細に記載されるモジュールの特徴を使用する。
図1A、図1B、及び図2に示される医療システムは、遠位端26の位置を測定するためにインピーダンスに基づいた検知を使用しているが、他の位置追跡技術が使用されてもよい(例えば、磁気系のセンサを用いる技術)。インピーダンスに基づいた位置追跡技術については、例えば、それらの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5,983,126号、同第6,456,864号、同第5,944,022号に記載されている。磁気位置追跡技術については、例えば、それらの開示内容が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第5,391,199号、同第5,443,489号、同第6,788,967号、同第6,690,963号、同第5,558,091号、同第6,172,499号、及び同第6,177,792号に記載されている。本明細書で上述する位置感知方法は、上述のCARTO(登録商標)システムに実装され、上記で引用した特許に詳細に説明されている。
制御コンソール24はまた、制御コンソールが電極84及び接着性皮膚パッチ36から信号を転送し、かつ/又はそれらに信号を転送することを可能にする入出力(I/O)通信インターフェース46を備える。電極84及び/又は接着性皮膚パッチ36から受信した信号に基づいて、プロセッサ38は、以下の図5を参照する説明に記載されるように、心臓伝導速度の測定値を提示する電気解剖学的局所興奮到達時間(LAT)マップ48を生成し得る。
処置中、プロセッサ38は、医療専門家34に対して、ディスプレイ50上に電気解剖学的LATマップ48を提示することができ、また電気解剖学的LATマップを表すデータをメモリ52に記憶することができる。メモリ52は、RAM又はハードディスクドライブなどの任意の好適な揮発性及び/又は不揮発性メモリを含んでもよい。いくつかの実施形態では、医療専門家34は、1つ以上の入力デバイス54を使用して、マップ48を操作することができる。代替的な実施形態では、ディスプレイ50は、マップ48を提示することに加えて、医療専門家34からの入力を受け取るように構成され得るタッチスクリーンを備えてもよい。
図1Bに示されるように、メモリ52は、プロセッサ38によって受信された信号60を記憶し、各所与の信号60は、以下に記載されるように、所与の信号がいつ受信されたかを示すサンプリング時間61の順序付けられた対と、接着性皮膚パッチ36又は所与の電極84によって測定された電位62と、を含む。図1Bでは、信号60及びそれらのそれぞれのサンプリング時間61と電位62は、信号が信号60A〜60Cを含み、サンプリング時間がサンプリング時間61A〜61Cを含み、電位が電位62A〜62Cを含むように、識別番号に文字を付加することによって区別される。本明細書に記載される実施形態では、信号60Aは、パッチ36から受信される身体表面ECG信号を含み、信号60Bは、パッチ36から受信され、かつ電極84のそれぞれの位置63を示す位置信号を含み、信号60Cは、電極84から受信される心臓内ECG信号を含む。
図1Bに示す構成では、メモリ52はまた、電極位置記録64のセット、心臓内ECG記録65のセット、及びECGテンプレート66のセットを記憶する。各電極位置記録64は、所与の電極84を示す電極識別子(ID)67と、所与の電極のための接着性皮膚パッチ36から受信された位置信号60Bのセットと、電極84との1対1の対応を有する位置63のセットと、を含む。各所与の位置63は、典型的には、対応する電位62Bから生成された3D座標のセットを含む。
いくつかの実施形態では、電極位置記録64は、電極84との1対1の対応を有し、プロセッサ38は、対応する電極84を示す固有の数値又はテキスト文字列を各電極ID 67に記憶することによって、電極位置記録64のセットを初期化することができる。
各心臓内ECG記録65は、所与の電極84を示す電極ID 68と、示された電極から受信された心臓内ECG信号60Cのセットと、を含む。いくつかの実施形態では、心臓内ECG記録65は、電極84との1対1の対応を有し、プロセッサ38は、対応する電極84を示す固有の数値又はテキスト文字列を各電極ID 68に記憶することによって、心臓内ECG記録65のセットを初期化することができる。
各ECGテンプレート66は、心周期タイプ69及び対応するテンプレートECG信号70のセットを含み、テンプレートECG信号のそれぞれは、時間71と電位72とを含む。心周期タイプ69の例としては、正常な洞調律、及び心室性期外収縮(PVC)などの非洞調律が挙げられるが、これらに限定されない。
動作中、プロセッサ38は、以下の実施形態を使用して、信号60を受信し、受信した信号をメモリ52に記憶することができる。
・プロセッサ38は、接着性皮膚パッチ36から身体表面ECG信号60Aのセットを受信し、受信した身体表面ECG信号のセットをメモリ52に記憶する。
・プロセッサ38は、接着性皮膚パッチ36から、各電極84の位置信号60Bの対応するセットを受信する。所与の電極84の所与の位置信号のセット60Bを受信すると、プロセッサ38は、上記の実施形態を使用して、所与の位置信号60Bのセットにおける電位62Bに対応する位置63を計算することができる。プロセッサ38は次いで、電極ID 67がその所与の電極を示す所与の電極位置記録64を識別し、識別された電極位置記録に、所与の位置信号60Bのセットとそれに対応する位置63を記憶し得る。
・プロセッサ38は、電極84から、心臓内ECG信号60Cのそれぞれのセットを受信する。所与の電極84から各所与の心臓内信号60Cのセットを受信すると、プロセッサ38は、電極ID 69がその所与の電極を示す所与の心臓内ECG記録65を識別し、その識別された心臓内ECG記録に所与の心臓内ECG信号60Cのセットを記憶することができる。
また、制御コンソール24が、身体表面ECG信号60AからECGチャート58を生成するように構成され得る心電図(ECG)モジュール56を含んでもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ38は、ディスプレイ50上にECGチャート58を(すなわち、LATマップ48と共に)提示する。ディスプレイ50上にECGチャート58を提示することに加えて、プロセッサ38は、ECGチャートをメモリ52に記憶することができる。ECGチャート58の更なる詳細については、以下の図5の参照する説明において記載されている。
マッピング
図3は、心臓28の心室をマッピングするための方法を概略的に示すフローチャートであり、図4は、本発明のある実施形態による、心室内の心臓内組織110と係合するスプライン82の概略詳細図である。ロード工程90では、プロセッサ38が、洞調律の心周期に対する少なくとも1つのテンプレート60と、非心臓性の心周期に対する少なくとも1つのテンプレート60とを含む複数のテンプレート60をメモリ52にロードする。
挿入工程92では、医療専門家34は、スプライン82が心臓内組織110と係合するように遠位端26を心室に挿入し、操作工程94では、医療専門家34は、複数の心周期の間に、心臓内組織110に沿って遠位端のスプラインを移動させる。医療専門家34が複数の心周期の間に心臓内組織に沿ってスプラインを移動させると、プロセッサ38は、受信工程96において、身体表面ECG信号60A、位置信号60B及び心臓内ECG信号60Cを受信する。
識別工程98では、プロセッサ38が、受信した身体表面ECG信号60AをECGテンプレート66と比較することによって、2つの洞調律の心周期に1つの非洞調律の心周期が続く3つの連続的な心周期を識別する。いくつかの実施形態では、身体表面ECG信号60Aをテンプレート66と比較することは、身体表面ECG信号のサンプリング時間61A及び電位62Aをテンプレートの時間71及び電位72と比較することを含む。
上述のように、第1の所与のテンプレート66は洞調律の心周期に対するものとして定義されてもよく、第2の所与のテンプレート66は、心室性期外収縮などの非洞調律の心周期に対するものとして定義されてもよい。本発明の実施形態では、プロセッサ38は、身体表面ECG信号60Aをテンプレート66と比較し、最初の2つの心周期の間の身体表面ECG信号が洞調律の心周期に対する第1の所与のテンプレート66と一致することを検出すること、及び、後続の3つ目の心周期の間の身体表面ECG信号が非洞調律の心周期に対する第2の所与のテンプレート66と一致することを検出することによって、3つの心周期を識別することができる。したがって、プロセッサ38は、最初の2つの心周期に対する第1のセットのサンプリング時間61と、3つ目の心周期に対する第2のセットのサンプリング時間61とを識別することができる。
所与の心周期の間に、身体表面ECG信号60Aを所与のテンプレート66にマッチングさせるために、プロセッサ38は、身体表面ECG信号と所与のテンプレートとの間の対比を実施することができ、また、その対比を既定の閾値と比較し、身体表面ECG信号と所与のテンプレートとの間に高い相関(すなわち、定義された閾値内)が存在すると判定することによって、マッチングを検出することができる。例えば、プロセッサ38は、身体表面ECG信号60Aを非洞調律の心周期に対する所与のテンプレート66と比較するときには、0.95の相関閾値を使用することができ、また、身体表面ECG信号を洞調律の心周期に対する所与のテンプレート62と比較するときには、0.9の相関閾値を使用することができる。
図5は、本発明のある実施形態による、ECGチャート58の概略絵図である。ECGチャート58は、横軸124に沿った時間に対して、所与の身体表面ECG信号60Aのセットの電位61Aを縦軸122に沿ってプロットするライン120を含んだトレースを備えており、ここで電位61Aは電圧Vとして測定され、時間は秒Sの単位で測定される。図5に示される例において、ライン120は、一連の連続的な心周期126、128及び130の間に測定された所与の身体表面ECG信号60Aのセットの電位61Aを示しており、ここで心周期126及び128は洞調律であり、心周期130は心室性期外収縮を含んでいる(すなわち、非洞調律の心周期の例)。
フローチャートに戻ると、第1の生成工程100では、プロセッサ38が、位置63によって示される3D座標に基づいて、心室の物理的マップを生成する。物理的マップについては、以下で、図6を参照する説明に記載されている。いくつかの実施形態では、上述のように、プロセッサ38は、より安定した物理的マップを作成するために、それぞれのサンプリング時間61Bが2つの洞調律の心周期の間にあった位置信号60Bから得られた位置63によって示される3D座標を使用する(すなわち、それぞれのサンプリング時間61Bが非洞調律の心周期の間にあった位置信号60Bから得られた位置63によって示される3D座標を無視する)。
心臓28は典型的には、その大部分の時間において洞調律にあるので、それぞれのサンプリング時間61Bが正常な洞調律の心周期の間にあった位置信号60Bから得られた位置63によって示される3D座標を備えた物理的マップを使用することは、より有用な物理的マップを作成するのに役立ち得る。例えば、アブレーションカテーテル(図示せず)を使用したアブレーション処置の間、非洞調律の心周期がPVCを含む場合、心臓28は、典型的には、断続的な短いPVCバーストを伴って洞調律となる。したがって、それぞれのサンプリング時間61BがPVCの心周期の間にあった位置信号60Bから得られた位置63によって示される3D座標を伴う物理的マップをプロセッサ38が作成する場合、アブレーションカテーテルの位置はほとんどが洞調律として表示されるため、マップの点(PVC幾何形状)の位置と遠位端26の位置との間に不一致が存在する可能性が高い。その結果、アブレーションされる任意のエリアが、患者の不整脈を矯正するのに最適でない場合がある。洞調律の間の心臓の幾何形状は、PVCなどの非洞調律の心周期の間の幾何形状と比較して異なると考えられる。
更なる実施形態では、プロセッサ38は、それぞれのサンプリング時間61Bが第1の(すなわち、洞調律の)心周期の間にあった位置信号60Bから得られた位置63によって示される3D座標に対する第1の物理的マップを作成し、それぞれのサンプリング時間61Bが第2の(すなわち、洞調律の)心周期の間にあった位置信号60Bから得られた位置63によって示される3D座標に対する第2の物理的マップを作成し、第1の物理的マップ又は第2の物理的マップのいずれかを物理的マップとして選択することによって、物理的マップを生成することができる。物理的マップについては、以下で、図6を参照する説明に記載されている。
いくつかの実施形態では、プロセッサ38は、それぞれのサンプリング時間61Bが第1の洞調律の心周期及び第2の洞調律の心周期の間にあった身体表面ECG信号60Aが洞調律の心周期に対する所与のテンプレート66に(すなわち、指定された閾値内で)マッチングする場合にのみ、物理的マップを生成し得る。換言すれば、プロセッサ38は、第1のマップと第2のマップが実質的に同じである(すなわち、互いに一致する)場合にのみ物理的マップを生成し得る。
第2の生成工程102では、プロセッサ38が、位置63(すなわち、位置信号で示される)及び電極84によって測定された対応する電位62C(すなわち、心臓内ECG信号で示される)に基づいて、物理的マップ上にオーバーレイされた非洞調律の心周期に対する局所興奮到達時間を含むマップ48を生成する。(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出願第2015/0073246号に、洞調律の物理的マップ上にPVC電気データをオーバーレイすることが記載されている。)換言すれば、マップ48は、洞調律の間の心臓28の幾何形状を反映しているが、PVCを経験している間の心臓の局所興奮到達時間を有している。
最後に、レンダリング工程104では、プロセッサ38がディスプレイ50にマップ48をレンダリングし、本方法が終了する。マップ48をレンダリングするために、プロセッサ38は、ディスプレイ50上に物理的マップ140をレンダリングし、ディスプレイ上にレンダリングされた物理的マップ上において、対応する位置信号によって示された位置(すなわち、サンプリング時間61Bと61Cがマッチングする場所)に対応するマップ位置に、各所与の心臓内ECG信号60Cによって示された非洞調律の心周期の局所興奮到達時間をオーバーレイすることができる。物理的マップ上に局所興奮到達時間をオーバーレイする例については、以下で図6を参照する説明の中で記述されている。
図6は、本発明のある実施形態による、心臓28の心室の物理的マップ140を含むLATマップ48の一部を示す概略絵図である。図6では、マップ48の局所興奮到達時間の情報が物理的マップ140に組み込まれ、キー142に従ったパターンを使用して符号化されている。これらのパターンは実際の機能的マップの疑似色を模擬する。キー142内のパターンは、左から右に向かって、初期から後期のLAT時間の範囲に対応する(すなわち、所与の心周期の基準時間に関連する)。
したがって、マップ48では、第1の領域144は、比較的初期のLATを有しており、比較的後期の局所興奮到達時間を有する領域146によって囲まれている。本明細書に記載される実施形態では、領域144及び146は、受信された信号によって示される3D位置に対応するマップ位置を含む。動作中、領域144のプロセッサ38は、アブレーションのための領域として領域144(すなわち、マップ48内の最も初期のLATを有する領域)を識別し、フラグ付けすることができる。代替的に、医療専門家が、入力装置54を使用して領域144及び/又は146を選択し、フラグ付けすることもできる。
上記の実施形態は例として挙げたものであり、本発明は上記に具体的に示し記載したものに限定されない点が理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、本明細書で上述のとおり様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせの両方、並びに前述の説明を一読すると当業者が想起すると思われる、先行技術に開示されていないそれらの変形及び改変を含む。
〔実施の態様〕
(1) 洞調律の心周期及び非洞調律の心周期(sinus and non-sinus cardiac cycles)の局所興奮到達時間をマッピングする方法であって、
プロセッサによって、複数の心周期の間に信号のセットを受信することであって、前記信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、前記プローブの遠位端の3次元(3D)位置、前記3D位置において測定された電位、及び前記電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、
連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された前記電位の測定値及び前記それぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較することであって、前記第1の心周期及び前記第2の心周期は、前記第1のテンプレートに従い、前記第3の心周期は前記第2のテンプレートに従う、ことと、
前記3D位置に基づいて前記心室の物理的マップを生成することと、
受信された前記3D位置及び対応する測定された前記電位に基づいて、ディスプレイに、前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を含む、方法。
(2) 前記プローブは、前記信号のそれぞれのセットを同時に生成する複数の電極を有する心臓内カテーテルを備える、実施態様1に記載の方法。
(3) 前記非洞調律の心周期は心室性期外収縮を含む、実施態様1に記載の方法。
(4) 前記物理的マップを生成することは、前記第1の心周期及び前記第2の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいて前記物理的マップを生成することを含む、実施態様1に記載の方法。
(5) 前記物理的マップを生成することは、前記第1の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいた第1の物理的マップと、前記第2の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいた第2の物理的マップと、を生成し、前記第1の物理的マップ又は前記第2の物理的マップのいずれかを選択することを含む、実施態様4に記載の方法。
(6) 前記第2の物理的マップは前記第1の物理的マップに従う、実施態様5に記載の方法。
(7) 前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を含んだ前記電気解剖学的マップをレンダリングすることは、各所与の信号によって示される前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を前記所与の信号によって示される前記3D位置に対応するマップ位置にオーバーレイすることを含む、実施態様1に記載の方法。
(8) 前記受信された電位の測定値及び前記それぞれの時間を所与のテンプレートと比較することは、前記受信された電位の測定値及び前記それぞれの時間を示す所与の信号を前記所与のテンプレートと比較することを含む、実施態様1に記載の方法。
(9) 前記マップのうちの、最も初期の局所興奮到達時間を有する領域を識別することと、前記ディスプレイ上において、識別された前記領域をアブレーション用にフラグ付けすることと、を含む、実施態様1に記載の方法。
(10) 前記マップのうちの、最も初期の局所興奮到達時間を有する前記領域を識別することは、それぞれの局所興奮到達時間に基づいて前記マップを複数の領域に区分し、前記最も初期の局所興奮到達時間を有する前記領域を識別することを含む、実施態様9に記載の方法。
(11) 洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の局所興奮到達時間をマッピングするための装置であって、
ディスプレイと、
プロセッサであって、
複数の心周期の間に信号のセットを受信することであって、前記信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、前記プローブの遠位端の3次元(3D)位置、前記3D位置において測定された電位、及び前記電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、
連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された前記電位の測定値及び前記それぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較することであって、前記第1の心周期及び前記第2の心周期は、前記第1のテンプレートに従い、前記第3の心周期は前記第2のテンプレートに従う、ことと、
前記3D位置に基づいて前記心室の物理的マップを生成することと、
受信された前記3D位置及び対応する測定された前記電位に基づいて、前記ディスプレイに、前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を行うように構成されている、プロセッサと、を備える、装置。
(12) 前記プローブは、前記信号のそれぞれのセットを同時に生成する複数の電極を有する心臓内カテーテルを備える、実施態様11に記載の装置。
(13) 前記非洞調律の心周期は心室性期外収縮を含む、実施態様11に記載の装置。
(14) 前記プロセッサは、前記第1の心周期及び前記第2の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいて前記物理的マップを生成することによって、前記物理的マップを生成することを行うように構成されている、実施態様11に記載の装置。
(15) 前記プロセッサは、前記第1の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいた第1の物理的マップと、前記第2の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいた第2の物理的マップと、を生成し、前記第1の物理的マップ又は前記第2の物理的マップのいずれかを選択することによって、前記物理的マップを生成することを行うように構成されている、実施態様14に記載の装置。
(16) 前記第2の物理的マップは前記第1の物理的マップに従う、実施態様15に記載の装置。
(17) 前記プロセッサは、各所与の信号によって示される前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を前記所与の信号によって示される前記3D位置に対応するマップ位置にオーバーレイすることによって、前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を含んだ前記電気解剖学的マップをレンダリングすることを行うように構成されている、実施態様11に記載の装置。
(18) 前記プロセッサは、前記受信された電位の測定値及び前記それぞれの時間を所与のテンプレートと比較することであって、前記受信された電位の測定値及び前記それぞれの時間を示す所与の信号を前記所与のテンプレートと比較することを含む、ことを行うように構成されている、実施態様11に記載の装置。
(19) 前記プロセッサは、前記マップのうちの、最も初期の局所興奮到達時間を有する領域を識別することと、前記ディスプレイ上において、識別された前記領域をアブレーション用にフラグ付けすることと、を行うように更に構成されている、実施態様11に記載の装置。
(20) 前記プロセッサは、それぞれの局所興奮到達時間に基づいて前記マップを複数の領域に区分し、最も初期の局所興奮到達時間を有する前記領域を識別することによって、前記マップのうちの、前記最も初期の局所興奮到達時間を有する前記領域を識別することを行うように構成されている、実施態様19に記載の装置。
(21) 体腔の中に挿入するための医療用プローブと共に操作されるコンピュータソフトウェア製品であって、プログラム命令が格納されている非一時的コンピュータ可読媒体を含み、前記命令は、コンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに、
複数の心周期の間に信号のセットを受信することであって、前記信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、前記プローブの遠位端の3次元(3D)位置、前記3D位置において測定された電位、及び前記電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、
連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された前記電位の測定値及び前記それぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較することであって、前記第1の心周期及び前記第2の心周期は、前記第1のテンプレートに従い、前記第3の心周期は前記第2のテンプレートに従う、ことと、
前記3D位置に基づいて前記心室の物理的マップを生成することと、
受信された前記3D位置及び対応する測定された前記電位に基づいて、ディスプレイに、前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を行わせる、コンピュータソフトウェア製品。

Claims (21)

  1. 洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の局所興奮到達時間をマッピングする方法であって、
    プロセッサによって、複数の心周期の間に信号のセットを受信することであって、前記信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、前記プローブの遠位端の3次元(3D)位置、前記3D位置において測定された電位、及び前記電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、
    連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された前記電位の測定値及び前記それぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較することであって、前記第1の心周期及び前記第2の心周期は、前記第1のテンプレートに従い、前記第3の心周期は前記第2のテンプレートに従う、ことと、
    前記3D位置に基づいて前記心室の物理的マップを生成することと、
    受信された前記3D位置及び対応する測定された前記電位に基づいて、ディスプレイに、前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を含む、方法。
  2. 前記プローブは、前記信号のそれぞれのセットを同時に生成する複数の電極を有する心臓内カテーテルを備える、請求項1に記載の方法。
  3. 前記非洞調律の心周期は心室性期外収縮を含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記物理的マップを生成することは、前記第1の心周期及び前記第2の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいて前記物理的マップを生成することを含む、請求項1に記載の方法。
  5. 前記物理的マップを生成することは、前記第1の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいた第1の物理的マップと、前記第2の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいた第2の物理的マップと、を生成し、前記第1の物理的マップ又は前記第2の物理的マップのいずれかを選択することを含む、請求項4に記載の方法。
  6. 前記第2の物理的マップは前記第1の物理的マップに従う、請求項5に記載の方法。
  7. 前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を含んだ前記電気解剖学的マップをレンダリングすることは、各所与の信号によって示される前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を前記所与の信号によって示される前記3D位置に対応するマップ位置にオーバーレイすることを含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記受信された電位の測定値及び前記それぞれの時間を所与のテンプレートと比較することは、前記受信された電位の測定値及び前記それぞれの時間を示す所与の信号を前記所与のテンプレートと比較することを含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記マップのうちの、最も初期の局所興奮到達時間を有する領域を識別することと、前記ディスプレイ上において、識別された前記領域をアブレーション用にフラグ付けすることと、を含む、請求項1に記載の方法。
  10. 前記マップのうちの、最も初期の局所興奮到達時間を有する前記領域を識別することは、それぞれの局所興奮到達時間に基づいて前記マップを複数の領域に区分し、前記最も初期の局所興奮到達時間を有する前記領域を識別することを含む、請求項9に記載の方法。
  11. 洞調律の心周期及び非洞調律の心周期の局所興奮到達時間をマッピングするための装置であって、
    ディスプレイと、
    プロセッサであって、
    複数の心周期の間に信号のセットを受信することであって、前記信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、前記プローブの遠位端の3次元(3D)位置、前記3D位置において測定された電位、及び前記電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、
    連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された前記電位の測定値及び前記それぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較することであって、前記第1の心周期及び前記第2の心周期は、前記第1のテンプレートに従い、前記第3の心周期は前記第2のテンプレートに従う、ことと、
    前記3D位置に基づいて前記心室の物理的マップを生成することと、
    受信された前記3D位置及び対応する測定された前記電位に基づいて、前記ディスプレイに、前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を行うように構成されている、プロセッサと、を備える、装置。
  12. 前記プローブは、前記信号のそれぞれのセットを同時に生成する複数の電極を有する心臓内カテーテルを備える、請求項11に記載の装置。
  13. 前記非洞調律の心周期は心室性期外収縮を含む、請求項11に記載の装置。
  14. 前記プロセッサは、前記第1の心周期及び前記第2の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいて前記物理的マップを生成することによって、前記物理的マップを生成することを行うように構成されている、請求項11に記載の装置。
  15. 前記プロセッサは、前記第1の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいた第1の物理的マップと、前記第2の心周期の間に受信された信号の前記セットによって示される前記3D位置に基づいた第2の物理的マップと、を生成し、前記第1の物理的マップ又は前記第2の物理的マップのいずれかを選択することによって、前記物理的マップを生成することを行うように構成されている、請求項14に記載の装置。
  16. 前記第2の物理的マップは前記第1の物理的マップに従う、請求項15に記載の装置。
  17. 前記プロセッサは、各所与の信号によって示される前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を前記所与の信号によって示される前記3D位置に対応するマップ位置にオーバーレイすることによって、前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記局所興奮到達時間を含んだ前記電気解剖学的マップをレンダリングすることを行うように構成されている、請求項11に記載の装置。
  18. 前記プロセッサは、前記受信された電位の測定値及び前記それぞれの時間を所与のテンプレートと比較することであって、前記受信された電位の測定値及び前記それぞれの時間を示す所与の信号を前記所与のテンプレートと比較することを含む、ことを行うように構成されている、請求項11に記載の装置。
  19. 前記プロセッサは、前記マップのうちの、最も初期の局所興奮到達時間を有する領域を識別することと、前記ディスプレイ上において、識別された前記領域をアブレーション用にフラグ付けすることと、を行うように更に構成されている、請求項11に記載の装置。
  20. 前記プロセッサは、それぞれの局所興奮到達時間に基づいて前記マップを複数の領域に区分し、最も初期の局所興奮到達時間を有する前記領域を識別することによって、前記マップのうちの、前記最も初期の局所興奮到達時間を有する前記領域を識別することを行うように構成されている、請求項19に記載の装置。
  21. 体腔の中に挿入するための医療用プローブと共に操作されるコンピュータソフトウェア製品であって、プログラム命令が格納されている非一時的コンピュータ可読媒体を含み、前記命令は、コンピュータによって読み取られると、前記コンピュータに、
    複数の心周期の間に信号のセットを受信することであって、前記信号の各セットは、心室に挿入された医療用プローブについて、前記プローブの遠位端の3次元(3D)位置、前記3D位置において測定された電位、及び前記電位が測定されたときの所与の心周期の間のそれぞれの時間を示す、ことと、
    連続的な第1の心周期、第2の心周期、及び第3の心周期を含む一連の心周期を識別するために、受信された前記電位の測定値及び前記それぞれの時間を、洞調律の心周期に対する第1のテンプレート、及び非洞調律の心周期に対する第2のテンプレートと比較することであって、前記第1の心周期及び前記第2の心周期は、前記第1のテンプレートに従い、前記第3の心周期は前記第2のテンプレートに従う、ことと、
    前記3D位置に基づいて前記心室の物理的マップを生成することと、
    受信された前記3D位置及び対応する測定された前記電位に基づいて、ディスプレイに、前記物理的マップ上にオーバーレイされた前記非洞調律の心周期の前記興奮到達時間を含んだ電気解剖学的マップをレンダリングすることと、を行わせる、コンピュータソフトウェア製品。
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