JP2023506399A - 電気生理学的マッピングのための基準位置の視覚化並びに関連する装置、システム及び方法 - Google Patents

電気生理学的マッピングのための基準位置の視覚化並びに関連する装置、システム及び方法 Download PDF

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Abstract

解剖学的画像における電気生理学的装置の基準位置を視覚化するための装置、システム及び方法が提供される。一実施形態によれば、電気生理学的マッピング及びガイダンスシステムは、複数の電極を担持するカテーテルと通信するプロセッサ回路を含む。該プロセッサ回路は、上記複数の電極を制御して、解剖学的空洞内に誘起された電場の電気的測定値(例えば、電圧測定値)を取得する。該プロセッサ回路は、第1の時点で検出された電磁場の歪みに基づいて上記複数の電極の基準位置を計算し、後の第2の時点で検出される電磁場の歪みに基づいて該複数の電極の現在位置を計算し、上記基準位置の第1の視覚化情報及び上記現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力する。

Description

本開示は、広くは治療手順をガイド(誘導)するための電気生理学的撮像(イメージング)に係り、特には、身体のボリュームを撮像し、及び/又はボリューム内の治療をガイドするための電気生理学的システム及び方法に関する。例えば、マッピング及びガイダンスシステムは、治療装置を治療部位にガイドするために電気生理学的カテーテルを制御するよう構成されたプロセッサ回路を含み得る。
近年、心房細動(AF)及び高血圧等の種々の神経学的及び生理学的障害を治療するための低侵襲手術への注目が高まっている。例えば、心房細動は、心房の急速で不規則な拍動を特徴とする異常な心臓リズムであり、動悸、失神、立ちくらみ、息切れ又は胸痛に関連し得る。この疾患は、心不全、認知症及び脳卒中のリスクの増加に関連している。AFは、肺静脈口の二次ペーサーにより生成される電気パルスに起因し得る。一方、高血圧は、過剰な腎交感神経からのフィードバックが血圧の上昇を引き起こす腎交感神経活動(RSNA)に起因し得、腎機能の悪化を助長し得る。
このような障害を治療する1つの方法は、望ましくない神経学的活動の影響を低減すために神経及び/又は組織をアブレーション(焼灼)することを含む。アブレーションは、高周波(RF)アブレーション、超音波アブレーション、エレクトロポレーションアブレーション及び冷凍(クライオ)アブレーションを含む、種々の態様で実行できる。
治療装置又は治療ツール(例えば、アブレーションカテーテル、診断カテーテル、又は何らかの血管内ツール)を治療部位にガイドするために、当該手順は、通常、血管造影法又は蛍光透視法等の外部イメージングの下で実行される。従来の方法において、血管造影及び/又は蛍光透視手順は、造影剤又は染料を血管系に注入して該血管系のロードマップ(経路)画像を生成すると共に、造影剤が消失したら、透視画像をロードマップと位置合わせするステップを含む。該血管造影/透視位置合わせは、少なくとも一部が透視画像ストリーム内で見える治療ツールの位置を示すために使用される。
しかしながら、血管造影/蛍光透視画像ガイド技術は、幾つかの欠点を被る。例えば、一部の患者は、血管系のロードマップを生成するために使用される造影剤に対して拒否反応を示す。更に、要員及び患者に対するX線被曝を制限することが有益であろう。
他の画像ガイダンスアプローチは、例えば、電気生理学(EP)カテーテル等の血管内ツールにより、解剖学的構造内の電流及び/又は電圧を検出するための電極を使用して当該解剖学的構造(例えば、心臓の心房、血管等)のマップ又は画像を生成するステップを含む。解剖学的画像は、上記電極により供給される電位図に基づいて生成される。血管内ツール及び/又は治療ツールの機構の知識に基づいて、医師は血管内ツールを一定位置にガイド及び固定することができ、該血管内ツールをガイドとして用いて当該治療ツール(例えば、アブレーションバルーン)を治療部位で展開させることができる。しかしながら、当該処置中において、幾つかの理由により、EPカテーテル等の血管内ツールは所望の固定位置から移動し得、これにより、医師は血管内ツールを再配置することを余儀なくされる。このことは、時間が掛かるものであり得、当該処置を大幅に遅延させ得ると共に、当該血管内装置のズレ/移動が当該解剖学的構造内の検出された電流及び/又は電圧から導出される何らかのパラメータの変化(医師により考慮されていない)を生じさせた場合、患者に対する安全性の問題を生じ得る。
本開示の態様は、解剖学的画像において電気生理学的装置の基準位置を視覚化するための装置、システム及び方法を提供する。
例えば、一実施形態によれば、電気生理学的マッピング及びガイダンスシステムは、複数の電極を担持するカテーテル等の血管内装置と通信するプロセッサ回路を含む。該プロセッサ回路は、上記複数の電極を制御して、解剖学的空洞内に誘起される電場の電気的測定値(例えば、電圧測定値)を取得する。該電場は、カテーテル自体の電極により、及び/又は患者の皮膚上に配置される外部身体パッチ電極により誘起され得、その場合、放出される電場は解剖学的構造の凹凸構造により歪まされる。当該プロセッサ回路は、カテーテル電極により検出される電場の歪みに基づいて該電極の位置を追跡する。この場合、医師は、例えば血管内装置(例えば、該装置に含まれる電極の位置の評価による)又は電極の現在位置を、解剖学的空洞のコンピュータ生成画像及び当該血管内装置又は電極のリアルタイム位置を表すマーカを含むディスプレイを見ることにより視覚化できる。電極が関心位置にあると医師が判断すると、該医師はユーザ入力装置を介してユーザ入力を開始する。該ユーザ入力に応答して、当該プロセッサ回路は、トリガ(起動)信号が受信された時点における電極の位置を基準位置として指定する。この場合、該プロセッサ回路は、電極の現在位置の第1の視覚化情報及び該電極の指定された基準位置の第2の視覚化情報を同時に出力し得る。このようにして、当該カテーテルが処置中に移動した場合、医師は、第1及び第2の視覚化情報に基づいて、カテーテルを基準位置に戻すようにガイドすることができる。
例示的実施形態によれば、器具(ツール、装置、カテーテル、又は被験者の身体内へ(部分的に)導入され、次いでガイドされるのに適した任意の他の器具等の)を解剖学的空洞内でガイドするための装置は、該器具に配置された複数の電極と通信するように構成されたプロセッサ回路を含む。該プロセッサ回路は:前記複数の電極から解剖学的空洞内の電磁場を表す電気信号を受信し;第1の時点で検出された電磁場の歪みに基づいて前記複数の電極の基準位置を計算し;前記第1の時点に続く第2の時点で検出される前記電磁場の歪みに基づいて前記複数の電極の現在位置を計算し;前記基準位置の第1の視覚化情報及び前記現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力して、前記現在位置が前記基準位置に対し相対的に表示されるようにする;ように構成される。
幾つかの実施形態において、第1の視覚化情報の視覚的特徴は、第2の視覚化情報の視覚的特徴とは相違する。幾つかの実施形態において、該視覚的特徴は、色、透明度、電極標示(指示子)及びパターンのうちの少なくとも1つを含む。幾つかの実施形態において、第1の視覚化情報ではなく第2の視覚化情報は、複数の電極の相対位置を表す電極標示を含む。幾つかの実施形態において、上記電極標示は、複数の電極の各電極に関連付けられた数値表現を含む。
一態様において、前記プロセッサ回路は:基準位置を計算する命令を示すユーザ入力を受信し;該ユーザ入力の受信に応答して基準位置を計算するよう構成される。幾つかの実施形態において、該プロセッサ回路は、上記ユーザ入力の受信に応答して、基準位置を表すパラメータをメモリに保存するように構成される。幾つかの実施形態において、該プロセッサ回路は、更に、複数の電極からの電気信号に基づいて、解剖学的空洞の解剖学的画像を生成するように構成される。幾つかの実施形態において、該プロセッサ回路は、第1の視覚化情報が解剖学的画像内で静止するような信号を出力するよう構成される。幾つかの実施形態において、該プロセッサ回路は、更に:複数の電極の基準位置と現在位置との間の距離を計算し;第1の視覚化情報、第2の視覚化情報及び計算された距離の第3の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力する;よう構成される。
幾つかの実施形態において、前記プロセッサ回路は:複数の電極の現在位置を繰り返し計算し;第2の視覚化情報を繰り返し更新して、複数の電極の現在位置を表示する;よう構成される。幾つかの実施形態において、当該プロセッサ回路は、該プロセッサ回路と通信するディスプレイに前記信号を出力するように構成される。
本開示の他の実施形態によれば、解剖学的構造内で被験者の身体内に(部分的に)導入され、次いでガイドされるのに適した器具(ツール、装置、カテーテル又は任意の他の器具等)をガイドするためのシステムは:本明細書に記載の実施形態のいずれかによる装置;及び上記器具を含む。
幾つかの実施形態において、上記器具は、好ましくは遠位先端部分に複数の電極を含むガイド部材を有し、該器具は、更に、上記ガイド部材によりガイドされるように構成された被ガイド部材を有する。
このような場合、本明細書に開示されるように上記器具をガイドできることが望ましい。被ガイド部材の、被験者内の所望の位置へ到達させるための物理的操作の間において、ガイド部材が初期の所望の(固定)位置から外れ又は変位され得るからである。結局のところ、幾つかの実施形態において、ガイド部材は、該ガイド部材の斯様な外れ又は変位を生じさせ得るような、被ガイド部材の操作により発生される機械的力を受け得る。
幾つかの実施形態において、被ガイド部材は、内部にガイド部材をスライド可能に受け入れるように構成された管腔を有する。幾つかの実施形態において、被ガイド部材は、ガイド部材をスライド可能に受け入れるための管腔を有する。ガイド部材及び被ガイド部材の1以上、好ましくは両方は、これらが湾曲できるように可撓性である。
ガイド部材及び被ガイド部材は、カテーテル又はカテーテルシースであり得る。幾つかの態様において、ガイド部材は複数の電極を有する電気生理学的カテーテルである一方、被ガイド部材はバルーンカテーテルである。EPカテーテル及びバルーンカテーテルは、本明細書に記載されているものを有するか、又はこれらであり得る。幾つかの実施形態において、ガイド部材は前記複数の電極を有するガイドワイヤであり得る。このような場合、被ガイド部材は、治療装置、構造的置換装置又は構造的修復装置を被験者の空洞内に配置するためのカテーテルを有し得る。例えば、このような装置は、ステント若しくは僧帽弁クリップ又は他の修復装置を有するか、又はこれらからなり得る。
幾つかの態様において、当該器具は、細長い(長尺)先端部材を有する電気生理学(EP)カテーテルを備える。他の態様において、前記複数の電極は該長尺先端部材上に配置される。
他の実施形態において、第1の視覚化情報は、第1の時点における、例えばEPカテーテル等の当該器具の長尺先端部材を表す。更に他の態様において、第2の視覚化情報は、後の第2の時点における、例えばEPカテーテル等の当該器具の長尺先端部材を表す。
本開示の他の態様によれば、解剖学的空洞内で器具をガイドするための方法は、前記器具上に配置された複数の電極から電気信号を受信するステップであって、該電気信号が前記解剖学的空洞内の電磁場を表すステップ;第1の時点で検出された電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の基準位置を計算するステップ;第2の時点で検出される電磁場の歪みに基づいて前記複数の電極の現在位置を計算するステップであって、第2の時点が第1の時点よりも後のものであるステップ;現在位置が基準位置に対して相対的に表示されるように、基準位置の第1の視覚化情報及び現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示するように構成された信号を出力するステップ;を含む。
幾つかの実施形態において、第1の視覚化情報の視覚的特徴は、第2の視覚化情報の視覚的特徴とは異なる。幾つかの実施形態において、該視覚的特徴は、色、透明度、電極標示及びパターンのうちの少なくとも1つを含む。幾つかの実施形態においては、第1の視覚化情報ではなく、第2の視覚化情報が、複数の電極の相対位置を表す電極標示を含む。幾つかの実施形態において、該電極標示は、複数の電極の各電極に関連する数値表現を含む。
幾つかの実施形態において、当該方法は、更に:基準位置を計算するための命令を示すユーザ入力を受信するステップ;及び該ユーザ入力を受信するステップに応答して基準位置を計算するステップ;を含む。
幾つかの実施形態において、当該方法は、複数の電極の基準位置と現在位置との間の距離を計算するステップを更に含む。
幾つかの実施形態において、前記信号を出力するステップは、前記信号を出力して、第1の視覚化情報、第2の視覚化情報、及び上記計算された距離の第3の視覚化情報を同時に表示させるステップを含む。
本開示の他の実施形態によれば、コンピュータプログラム製品はプログラムコードが記録された非一時的コンピュータ可読媒体を含み、該プログラムコードは:器具(ツール、装置、カテーテル又は被験者の身体内に(部分的に)導入され、続いてガイドされるのに適した他の器具等)に配置された複数の電極から電気信号を受信するためのコードであって、該電気信号が解剖学的空洞内の電磁場を表すコード;第1の時点で検出された電磁場の歪みに基づいて複数の電極の基準位置を計算するためのコード;第2の時点で検出される電磁場の歪みに基づいて複数の電極の現在位置を計算するためのコードであって第2の時点が第1の時点の後であるコード;及び現在位置が基準位置に対して相対的に表示されるように、基準位置の第1の視覚化情報及び現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力するためのコード;を含む。
本開示の更なる態様、フィーチャ及び利点は、後の詳細な説明から明らかになるであろう。当業者によれば、本発明の上述されたオプション、実施形態及び/又は態様は、有用と見なされる任意の方法で組み合わせることができると理解されるであろう。
本開示の例示的実施形態は、添付図面を参照して説明される。
図1は、本開示の態様による、PV口に配置された冷凍バルーン及びEPカテーテルのグラフィック図である。 図2は、本開示の態様による、EPガイド冷凍アブレーションシステムの概略図である。 図3は、本開示の態様による、プロセッサ回路の概略図である。 図4は、本開示の態様による、電気生理学的マッピング及び/又は治療手順において基準位置を視覚化するための方法のフローチャートである。 図5は、本開示の態様による、EPカテーテルの電極により得られた電気信号のグラフである。 図6は、本開示の態様による、解剖学的空洞内の不均一な電磁場の地形図である。 図7は、本開示の態様による、電気生理学的マッピングシステムのスクリーン表示である。 図8は、本開示の態様による、EPカテーテルの基準位置の視覚化情報を含む電気生理学的マッピングシステムのスクリーン表示である。 図9は、本開示の態様による、EPカテーテルの基準位置の視覚化情報を含む電気解剖学的マッピングシステムのスクリーン表示である。 図10は、本開示の態様による、電気生理学的マッピング及び/又は治療手順において基準位置を視覚化するための方法のフローチャートである。 図11は、本開示の態様による、血管内の狭窄部分に配置された治療用バルーンの断面図である。
本開示の原理の理解を促進する目的で、以下、図面に示される実施形態を参照し、同実施形態を説明するために特定の言語を使用する。それにもかかわらず、本開示の範囲に対する限定が意図されるものではないと理解されたい。記載される装置、システム及び方法に対する如何なる変更及び更なる修正、並びに本開示の原理の如何なる他の適用も、本開示が関連する当業者により通常に思い付くように、完全に企図され、本開示に含まれるものである。例えば、以下の開示は、バルーン治療手順、冷凍アブレーション、冷凍バルーン、凍結カテーテル、バルーン血管形成術、RFバルーンアブレーション又はRFバルーンを含む実施形態に言及し得るが、このような実施形態は例示的であり、本開示の範囲を斯かる実施形態に限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。例えば、本明細書に記載の装置、システム及び方法は、バルーンが身体管腔又は身体空洞を閉塞するために使用される様々な治療手順に適用可能であることが理解されよう。特に、或る実施形態に関して説明されるフィーチャ、構成要素及び/又はステップが、本開示の他の実施形態に関して説明されるフィーチャ、構成要素及び/又はステップと組み合わせることができることは十分に想定されている。しかしながら、簡略化のために、これらの組み合わせの多数の反復については個別に説明されるものではない。
前述したように、治療部位(例えば、血管狭窄部、肺静脈口)における治療用バルーンのナビゲーション及び展開を含む、腔内治療手順をガイドする際に使用される蛍光透視ベースのアプローチは、様々な欠点を被る。蛍光透視法及び/又は造影剤を使用せずに治療手順をガイドするためのアプローチを提供することが望ましいであろう。本開示は、解剖学的画像又はマップ内での装置の視覚化のために電場の検出を使用して治療手順をガイドするためのシステム、方法及び装置を提供する。特に、本開示は、解剖学的空洞内における装置の現在位置に対する該装置の基準位置を視覚化するためのシステム、方法及び装置を記述する。該システム及び方法は、更に、参照される手順をガイドするための斯様な視覚化も提供する。
幾つかの事例において、撮像(画像化)及び/又は治療装置は、撮像又は治療手順中に治療部位等の所望の場所から意図せずに移動される可能性がある。この点に関し、図1は肺静脈10の口部に配置された膨張されたアブレーションバルーン132の概要図である。例示的実施形態において、バルーン132は冷凍バルーンである。冷凍バルーン132は、膨張され、次いで、該バルーンを組織内に電気的に隔離する損傷部又はファイアウォールを生じさせる温度(例えば、-65℃未満)に冷却するための冷却流体で少なくとも部分的に充填されるように構成される。例えば、冷凍バルーン132は、可撓性長尺部材134内に配置された1以上の流体ラインを介して冷却流体の供給源又は貯留部と流体的に連通され得る。更に、冷凍バルーン132は、例えばバルーン膨張のための空気又はガス源と可撓性長尺部材134内に配置された1以上の流体ラインを介して流体連通し得る。バルーン132は、シース136の遠位端から突出している可撓性長尺部材134の遠位部分に結合できる。バルーン132及び上記可撓性長尺部材は、冷凍バルーンカテーテルの一部である。当該EPカテーテルは、該冷凍バルーンカテーテルの管腔内、すなわち、上記可撓性長尺部材内の管腔内にスライド可能に導入できる。幾つかの実施形態においては、シース136が、最初に左心房内に導入され、EPカテーテル120をアブレーション部位(例えば、肺静脈口)に関連する基準位置にガイドするために使用される。次いで、上記可撓性長尺部材に取り付けられたバルーン132は、EPカテーテル120上をアブレーション部位まで移動され、当該バルーンがEPカテーテル上を治療部位又は位置(アブレーション部位)に向かってガイドされたなら、該バルーン132の全周が肺静脈10の口部の全周と接触でき又は接触するように、且つ、アブレーションを肺静脈の全周にわたって施すことができるように位置決め(固定)され得る。当該例は冷凍バルーンカテーテルを参照しているが、これは、本明細書において以上に言及された、多くのタイプのバルーン支援治療の例示である。
バルーン132をEPカテーテル120上でアブレーション部位まで移動させる前に、複数の電極124を担持するEPカテーテル120の遠位端が所望の位置から離れるように移動することがあり得る。例えば、当該バルーンアブレーション手順は、バルーン132が膨張され、PV口に向かって前進され、又はPV口から離れるように引っ込められるような1以上のステップを含み得る。バルーン132のこれらの動きは、シース136の管腔内に配置されるEPカテーテル120に対してなされる。このように、幾つかの事例において、バルーン132を膨張及び/又は移動させることは、当該解剖学的構造に対するEPカテーテル120の遠位端の位置及び/又は向きを偶発的に変化させ得る。EPカテーテル120が基準位置から大幅に移動した場合、バルーン132がEPカテーテル120上でガイドされる場合、該バルーン132が肺静脈10を完全に閉塞するように正しく配置されないことがあり得る。このように、医師は、EPカテーテル120が基準位置に再配置及び/又は配向され得るまで、アブレーション手順を遅延させること選択し得る。
患者の安全を確保するために、可能な限り迅速に治療手順を実行することが望ましいであろう。したがって、医師が撮像及び/又は治療装置等の器具を基準位置に迅速にガイドして戻せることを保証する必要性が存在する。以下に説明する技術を使用すれば、電極及び/又はEPカテーテルの遠位端の基準位置及び現在位置の同時視覚化により、医師は、装置(EPカテーテル)が移動していた場合、該装置を基準位置に一層容易にナビゲートして戻すことができる。EPカテーテルの斯様な移動は、冷凍バルーン等のEPカテーテル上をスライドする被ガイド部材の操作中に特に起こり易い。したがって、治療ワークフローは改善できる。
このように、当該システム及び方法は、冷凍バルーン又はバルーン治療手順に限定されるものではなく、医療器具がガイド部材及び医療処置を受けている被験者内で該器具が展開されている間に該ガイド部材によりガイドされる被ガイド部材を有する他の手順にとっても有利なものである。
上記のことは、撮像及び/又は治療装置の基準位置又は治療部位(例えば、アブレーション部位)を示すパラメータを(メモリに)保存するように構成されたコンピュータ実施方法により達成できる。特に、当該器具のガイド部材に関するパラメータが保存される。このようなパラメータは、(i)場所、(ii)位置及び(iii)向きを含み得る。更に、このようなパラメータは、ユーザにより設定された情報に基づいて自動的に決定又は選択でき、又はユーザインターフェースとの対話(例えば、ボタンをクリックする、語句を話す等)にしたがってユーザにより手動で選択できる。保存されたパラメータは、ユーザインターフェース上で心臓の解剖学的構造に対する同じアブレーションカテーテルのリアルタイム位置とは異なる態様(色、透明度、コントラスト等)による視覚化又はグラフィック表現に変換される。
本開示の一実施形態によれば、器具の基準位置及び現在位置を視覚化するための方法は:前記機器上に配置された複数の電極から電気信号を受信するステップ;前記複数の電極により受信された電気信号に基づいて、前記器具の所定の部分に関連する複数のパラメータを決定するステップであって、これらパラメータが該器具の所定の部分の場所、位置及び向きを示すステップ;アブレーション装置の前記所定の部分の決定されたパラメータを保存するためのトリガ又は命令を第1の時点で受信するステップ;ディスプレイ上に、第1の時点の前記器具の表現に関連する及び解剖学的空洞に関連する基準パラメータを表示するステップ;及び、第1の時点の後の第2の時点における前記アブレーション装置のリアルタイム表現を前記ディスプレイ上に基準表現と同時に表示するステップであって、前記基準表現は前記リアルタイム表現とは異なり、これにより前記器具が第3の時点において前記基準パラメータにより位置合わせされることを可能にするステップ;を含む。
図2は、本開示の態様によるEP冷凍アブレーションシステム100の概略図である。EP凍結アブレーションシステム100はEPカテーテル120を含む。幾つかの実施形態において、EPカテーテル120は冷凍バルーンカテーテル130の管腔を通って延びる。EPカテーテル120はEPカテーテルインターフェース112に通信可能に結合され、該インターフェースはマッピング及びガイダンスシステム114に通信可能に結合される。冷凍バルーンカテーテル130は、シースを備え得る可撓性長尺部材134の遠位部分に結合された膨張可能な冷凍バルーン132を含み得る。EPカテーテル120は可撓性長尺部材134の管腔内に少なくとも部分的に配置され得、EPカテーテル120における長尺先端部材上に配置された複数の電極を有する遠位部分122が、冷凍バルーンカテーテル130の遠位端から突出し得るようにする。例えば、冷凍バルーンカテーテル130は、EPカテーテル120をスライド可能に受け入れるように構成された管腔を有し得る。EPカテーテル120は、冷凍バルーンカテーテル130内に配置されるように構成された可撓性長尺部材を有し得る。幾つかの実施形態においては、冷凍バルーンカテーテル130が最初に身体空洞内に導入され得、EPカテーテル120は、EPカテーテル120の遠位部分122が関心領域(例えば、アブレーション部位)において冷凍バルーンカテーテル130の遠位端から突出するまで、該冷凍バルーンカテーテル130内で遠位方向に前進され得る。
当該EPカテーテルの遠位部分122は、長尺先端部材上に配置された複数の電極を有し得る。幾つかの実施形態において、該EPカテーテルは8から10個の電極を有する。しかしながら、該EPカテーテルは、2、4、6、14、20、30、60を含む、又はより大きい及びより小さい他の任意の適切な数の電極を含むことができる。上記長尺先端部材は、当該冷凍バルーンの遠位側に配置されるように構成され得ると共に、前記電極が1以上の面に関して互いに離隔されるような円形等の形状を呈するようにバイアスされ、成形され、又はそれ以外で構造的に構成され得る。例えば、当該EPカテーテルは、電極が螺旋構造の長尺先端部材に沿って分散された螺旋マッピングカテーテル(SMC)であり得る。他の構造も使用できる。
このような形状は、当該EPカテーテルを、或る形状及び/又は寸法を有する被験者の空洞内の所望の位置に、一旦該位置まで操縦されたなら該形状を帯びさせることにより、位置決め又は解放可能に固定するために使用できるので有利であり得る。
現例において、EPカテーテルは本開示の態様及び実施形態の動作を説明するための例として使用されているが、EPカテーテルのガイド部材としての使用自体は必要ではない。すなわち、本開示の原理は、より一般的に、ガイド部材によりガイドされる被ガイド装置を利用する如何なるタイプのシステムにも適用可能である。このようなケースにおいて、斯様な装置のガイド部材は1つ、好ましくは2以上の電極を、該装置を基準位置に可逆的に固定するために使用される部分であって、治療の間において斯かる電極及び該装置の斯かる部分の位置を決定するために使用され得る部分に有する必要がある。
例えば、幾つかの実施形態において、当該治療装置(被ガイド部材)は、構造的心臓疾患又は静脈閉塞の処置内で必要とされるような構造的臓器修復に使用されるものである。このように、該治療装置は例えばステント、僧帽弁クリップ等の埋込可能装置であり得る一方、当該ガイド部材は当該治療装置を必要とされる特定の部位にガイドするために使用されるガイドワイヤ又はカテーテルである。
幾つかの実施形態においては、Medronic(商標)社により製造されるAchieve(商標)及びAchieve Advance(商標)マッピングカテーテルを含む市販のEPカテーテルが、システム100のガイド部材として使用される。当該EPカテーテルは、Medtronic(商標)社により製造されるArctic Front(商標)ファミリの心臓冷凍アブレーションカテーテル及び/又はFlexCath(商標)アドバンス・ステアラブル・シースと共に使用するように設計され得る。幾つかの実施形態において、冷凍バルーン132は、該冷凍バルーン132の外面に配置され、アブレーション部位での閉塞を決定するために使用されるデータを取得するように構成された複数の電極を有する。EPカテーテル及びアセンブリに関する更なる詳細は、例えば、“Stabilized Electrophysiology Catheter and Method for Use”なる名称の米国特許第6,002,955号に見ることができ、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
システム100は、パッチ電極インターフェース116と通信可能に結合された複数の身体パッチ電極140及び参照パッチ電極142を更に有し、上記パッチ電極インターフェースはマッピング及びガイダンスシステム114と通信する。例えば、パッチ電極140及び参照電極142は電気ケーブルを介してパッチ電極インターフェース116に結合され得る。図2に示される実施形態において、システム100は6つの外部身体パッチ電極140及び1つの参照電極142を有している。しかしながら、幾つかの実施形態において、システム100は、1、2、4、8、10、12、20、又はより多い及びより少ない他の適切な数の身体パッチ電極を含む、図2に示されるよりも少ない又は多い身体パッチ電極140を含む。更に、幾つかの実施形態において、システム100は、2、4、5、又は任意の他の適切な数の参照パッチ電極を含む、2以上の参照電極142を含み得る。
パッチ電極140及び参照電極142は、心臓の部屋等の身体空洞、該身体空洞へのアクセスを提供する身体管腔、及び身体空洞(例えば、肺静脈)から電気的に隔離されるべきと識別される他の特徴構造の画像又はモデルを生成するために使用され得る。例えば、パッチ電極140は、患者の身体空洞内で異なる方向及び異なる周波数で電場を生成するために対で使用され得る。パッチ電極140は、電場を生成するために、マッピング及びガイダンスシステム114、及び/又はパッチ電極インターフェース116により制御され得る。マッピングデータは、EPカテーテル120の電極により該電場の歪みを検出することにより得られる。該マッピングデータは、次いで、心臓の空洞等の身体ボリュームの画像又はモデルを生成するために使用され得る。マッピング及びガイダンスシステム114は、次いで、該生成された空洞のマップをディスプレイに出力できる。
更に、マッピング及びガイダンスシステム114は、身体空洞内のEPカテーテルの位置を決定し、マップ内でEPカテーテル120の位置を示す視覚化情報をディスプレイに出力するように構成され得る。例えば、マッピング及びガイダンスシステム114は、EPカテーテルの電極により取得されるマッピングデータに基づいて、該EPカテーテルの電極の位置を決定し、マップ上に電極の各々の位置を示す視覚化情報を出力するように構成できる。更に、マッピング及びガイダンスシステム114は、EPカテーテルの電極の該決定された位置に基づいて、身体空洞内の冷凍バルーン132の位置を決定又は推定するように構成できる。身体ボリュームをマッピングし、該マップ内でEPカテーテルの位置を視覚化するための身体パッチ電極及びカテーテル電極の使用に関する更に詳細な説明は、例えば、2015年5月12日に出願された「Systems and Methods for Tracking an Intrabody Catheter」なる名称の米国特許第10,278,616号、及び1997年8月1日に出願された「Catheter Location System and Method」なる名称の米国特許第5,983,126号に見られ、これら文献の全体は参照により本明細書に組み込まれる。
図2に示される概略図において、EPカテーテルインターフェース112、マッピング及びガイダンスシステム114、及びパッチ電極インターフェース116は、別個の構成要素として示されている。しかしながら、幾つかの実施形態において、インターフェース112、116、及びマッピング及びガイダンスシステム114は、単一のハウジングを備えた単一のコンソール又はコンピューティング装置の要素であり得る。他の実施形態において、インターフェース112、116、及びマッピング及びガイダンスシステム114は、電気ケーブル、無線通信装置、光ファイバ、又は他の任意の適切な通信手段により互いに通信可能に結合された別個のハードウェア要素(例えば、別個のハウジングを備える)を有し得る。更に、幾つかの実施形態において、EPカテーテルインターフェース112は、冷凍バルーン132の膨張、冷凍バルーン132の冷却/加熱等を制御するための冷凍バルーンカテーテル130のためのインターフェースとしても機能できる。他の実施形態において、冷凍バルーンカテーテル130は、コンソール等の別のインターフェース又は制御システムにより制御される。
マッピング及びガイダンスシステム114はディスプレイ装置118に結合され、該ディスプレイ装置は冷凍アブレーション手順の視覚化情報を医師に提供するように構成され得る。例えば、マッピング及びガイダンスシステム114は、身体空洞のEP画像、身体空洞の組織を横切るEP波の伝播の視覚化情報、アブレーション部位での冷凍バルーンによる閉塞の指示情報、又は他の任意の適切な視覚化情報を生成するように構成できる。これらの視覚化情報は、次いで、マッピング及びガイダンスシステム114によりディスプレイ装置118に出力され得る。
図3は、本開示の実施形態によるプロセッサ回路150の概略図である。プロセッサ回路150は、マッピング及びガイダンスシステム114、EPカテーテルインターフェース112、パッチ電極インターフェース116、及び/又はディスプレイ装置118において実施化され得る。プロセッサ回路150は、本明細書に記載の1以上のステップを実行できる。図示されたように、プロセッサ回路150はプロセッサ160、メモリ164及び通信モジュール168を含むことができる。これらの要素は、例えば1以上のバスを介して、互いに直接的に又は間接的に通信できる。
プロセッサ160は、中央処理装置(CPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、ASIC、コントローラ、FPGA、他のハードウェア装置、ファームウェア装置、又は本明細書で説明される動作を実行するように構成された、これらの任意の組み合わせを含み得る。プロセッサ160は、コンピューティング装置の組み合わせ、例えば、DSPとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1以上のマイクロプロセッサ、又は任意の他のこのような構成としても実施化できる。
メモリ164は、キャッシュメモリ(例えば、プロセッサ160のキャッシュメモリ)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気抵抗性RAM(MRAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、プログラム可能な読み取り専用メモリ(PROM)、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(EEPROM(登録商標))、フラッシュメモリ、ソリッドステートメモリ装置、ハードディスクドライブ、他の形式の揮発性及び非揮発性メモリ、又は異なるタイプのメモリの組み合わせを含み得る。一実施形態において、メモリ164は非一時的なコンピュータ可読媒体を含む。該非一時的なコンピュータ可読媒体は命令を記憶できる。例えば、メモリ164又は非一時的なコンピュータ可読媒体は記録されたプログラムコードを有し得、該プログラムコードは、プロセッサ回路150又は該プロセッサ回路150の1以上の構成要素に、本明細書に記載された処理を実行させるための命令を含む。例えば、プロセッサ回路150は方法200及び500の処理を実行することができる。命令166は、コード又はプログラムコードと呼ばれ得る。「命令」及び「コード」という用語は、如何なるタイプのコンピュータ可読ステートメントも含むように広く解釈されるべきである。例えば、「命令」及び「コード」という用語は、1以上のプログラム、ルーチン、サブルーチン、関数、プロシージャ等を指し得る。「命令」及び「コード」は、単一のコンピュータ可読ステートメント又は多数のコンピュータ可読ステートメントを含み得る。コードが記録されたメモリ164は、コンピュータプログラム製品と呼ぶことができる。
通信モジュール168は、プロセッサ回路150、マッピング及びガイダンスシステム114、EPカテーテル120、冷凍バルーンカテーテル130、及び/又はディスプレイ118の間のデータの直接的又は間接的通信を容易にするための任意の電子回路及び/又は論理回路を含み得る。この点に関し、通信モジュール168は入力/出力(I/O)装置であり得る。幾つかの事例において、通信モジュール168は、プロセッサ回路150及び/又はシステム100(図2)の種々の要素間の直接的又は間接的通信を容易にする。幾つかの実施形態において、プロセッサ回路150は、当該EPカテーテルの電極を制御して、電圧、インピーダンス及び電流を含む電気信号を放出及び/又は検出するように構成された電気信号発生器及び/又は電気信号測定器を更に備え得る。
図4は、本開示の幾つかの実施形態による、電気生理学的マッピング及び治療のための器具の基準位置を視覚化するための方法200を示すフローチャートである。図5~図8は該方法200のステップ及び態様を示す。図4を参照すると、方法200のステップの幾つか又は全ては、EPカテーテル120、冷凍バルーンカテーテル130、マッピング及びガイダンスシステム114、及び/又はパッチ電極140、142を含む図2に示されたシステム100の1以上の構成要素を使用して実行できることが理解される。ステップ202において、プロセッサ回路は、解剖学的空洞内に配置された複数の電極から電気信号を受信する。幾つかの実施形態において、該電気信号は解剖学的空洞の電気的測定値(電圧、コンダクタンス等)を表す。これら電気的測定値は、外部身体パッチ電極により及び/又は前記解剖学的空洞内の複数の電極により該解剖学的空洞に誘起される電場を表し得る。図5は、上記複数の電極により得られた複数の電気信号又は電位図302、304、306のグラフ300を示している。電気信号302、304、306は電圧として測定され、ミリボルト(mV)で定量化できる。幾つかの実施形態において、当該プロセッサ回路は、エレクトログラム302、304、306の視覚化情報を含むユーザインターフェースをディスプレイに出力するように構成される。
例示的実施形態において、当該複数の電極はカテーテル等の可撓性長尺部材の遠位先端又は部分に配置される。例えば、幾つかの実施形態において、該複数の電極を担持する電気生理学(EP)カテーテルは、心臓の部屋又は罹患した血管等の解剖学的空洞にナビゲートされる。解剖学的空洞へのEPカテーテルのナビゲートは、該解剖学的空洞全体を画像化するEP撮像技術を使用して実行される。例えば、幾つかの実施形態においては、電極を備えたガイドワイヤ、電極を備えたシース、及び/又はEPカテーテルが、患者の脚の大腿静脈等の入口部位に挿入されて当該解剖学的空洞(例えば、左心房)までナビゲートされ、その間において、アクセス経路が画像化されて、右心房における該ガイドワイヤ、シース又はカテーテルの配置をガイドするために画像化される。幾つかの実施形態において、EPカテーテルは、経中隔手順を使用して左心房に導入される。幾つかの実施形態において、該経中隔手順は、当該カテーテル又はシースを左心房に導入するために経中隔壁を貫通するための経中隔ニードル又はRFニードルの使用を含み得る。EPカテーテルは、当該解剖学的空洞内を巡って移動され、該空洞内の種々の場所において電気的測定値(電圧、コンダクタンス等)を得る。
幾つかの実施形態においては、複数の身体パッチ電極を利用して、患者の解剖学的構造を介して電場を誘起する。これらの電場は、電気的測定値又は電位図を取得する電極により測定される。患者の解剖学的構造は誘起された電場に歪みを生じさせ、結果として不均一な電場が生じる。解剖学的構造により発生された電場の曲がりは、カテーテル電極の各々において電圧を測定することにより検出できる。特に、各カテーテル電極は、身体パッチ電極により誘起される各電場に関連する電位(電圧)を測定する。幾つかの実施形態においては、身体パッチ電極の異なる対又は部分組が、異なる電場(例えば、異なる周波数)を誘起する。前記プロセッサ回路は、カテーテル電極における電圧測定値に基づいて、当該解剖学的構造により引き起こされた電場の変化を検出する。この点に関し、図6は、左心房等の心臓の部屋内の不均一な電場の地形図310を示している。左心房を取り囲む種々の組織構造は、身体パッチ電極により誘起される電場に歪みを生じさせる。該電場の空間的変化及び/又は歪みは、当該複数の電極により検出できる。特に、前記プロセッサ回路は、カテーテル電極の電圧測定値(mV)を、現在使用されている特定のカテーテルに関連付けられた事前に設定された校正データに基づいて対応する距離(mm)に変換する。前述した参考文献により開示されている既知の方法を、この目的のために使用できる。
ステップ204において、当該プロセッサ回路は、上記電気信号に基づいて解剖学的空洞のマップ又は画像を生成する。特に、電場の検出された歪みが、解剖学的空洞を取り囲む組織構造を位置特定するために使用される。幾つかの実施形態においては、当該電極に関連する事前に設定された校正データ及び/又は他の情報が、当該処理システムと通信するメモリに記憶される。医師は、使用されている器具(EPカテーテル等)をドロップダウンメニューから選択して、該特定の器具に関連する事前設定された校正データを識別して呼び出すことができる。当該複数の電極を担持する器具の事前設定された校正データ、及び斯かる電極の既知の空間的関係(例えば、間隔、順序)を使用して、当該プロセッサ回路は、カテーテル電極の位置を表す方程式を、当該電極の全ての位置のうちの少なくとも閾割合(例えば、80%、90%、95%)が当該校正処理により決定される電極の許容される向きに整合するような方法で解く。当該電極における電圧により測定される電場の曲がり(例えば、勾配)及び電極の対応する位置に基づいて、解剖学的画像が作成される。
幾つかの実施形態において、解剖学的空洞内に配置される当該複数の電極は、特定の周波数で電気信号を放出するようにも構成される。更に、これら電極の全ては、当該電極により放出される電気信号に加えて、他の電極により他の周波数で放出される電気信号を検出するようにも構成され得る。例えば、第1の電極は第1の電気信号を第1の周波数で放出するように構成され得る一方、第2の電極は第2の電気信号を第2の周波数で放出するように構成され得る。例示的実施形態において、第1の電極は第1の電気信号を第1の周波数で検出するために使用され、第2の電極は第2の電気信号を第2の周波数で検出するために使用される。しかしながら、他の実施形態において、第1の電極は、第1の周波数における自身の第1の電気信号に加えて、第2の周波数における第2の電気信号も検出し得る。同様に、第2の電極は、第2の周波数における自身の第2の電気信号に加えて、第1の周波数における第1の電気信号も検出し得る。
当該複数の電極は解剖学的空洞を巡って移動され、種々の位置での電場測定値を取得する。空洞内で複数の場所に移動される複数の電極により得られた情報を使用して、電磁場の電圧場マップを生成できる。該電圧マップに基づいて、電場の歪みを前記プロセッサ回路により計算できる。該プロセッサ回路は、これらの検出された歪みを使用して、組織構造を位置特定し、マップを構築する。
方法200のステップ204を参照すると、図7は3次元解剖学的画像322、324、すなわち左心房のビューを含むユーザインターフェース320を示している。例えば、第1の心房ビュー322は、左心房20及び肺静脈10の内部構造の3次元斜視ビューである。該ビュー322は、EPカテーテルの遠位部分における電極の位置及び/又は向きを示すEPカテーテル指示情報(標示)326を含む。幾つかの実施形態において、ビュー322は、該左心房の異なるビュー又は角度を提供するために、ユーザにより操作(例えば、方向付け、サイズ変更、移動)できる。第2の心房ビュー324は、左心房20の平坦化されたパノラマビューを含み得る。例えば、該第2のビュー324は、第1のビュー322を平行移動、伸長、変形又は他の方法で修正することにより生成できる。第2のビュー324は肺静脈の口部(心門)を3Dの平坦化された構造で示すもので、アブレーション手順を、特に繰り返し操作及び3D再構成画像の投影の頻繁な変更無しで全アブレーション手順を実行すべく計画及び実行するために有益であり得る。ビュー322、324は、所望の治療部位を位置特定し、治療部位における治療用バルーンの配置をガイドし、及び/又はそれ以外で治療手順を計画するために使用できる。幾つかの実施形態においては、当該EPカテーテルの1以上の位置が、ステップ204に関して説明されるマッピング手順の間に記録される。
ステップ206において、当該プロセッサ回路は、検出された前記電場に基づいて複数の電極の位置を追跡する。例示的実施形態において、該プロセッサ回路は、解剖学的空洞内の電場の検出された歪みに基づいて該位置を決定する。一実施形態において、当該複数の電極は、EPカテーテルの遠位先端又は部分に配置される。該EPカテーテルの遠位先端は、円形、楕円形、ループ状に成形され、又は斯様な形状を維持するようにバイアスされ得、当該電極が3次元空間内で種々の方向において互いに離隔されるようにする。幾つかの実施形態において、当該電極は、電場を連続的又は繰り返し測定すると共に、該電場を表す電位図又は電気信号を前記プロセッサ回路に送信するように構成される。幾つかの実施形態において、EM場を放出するために使用される電極は、複数の身体パッチ電極、複数のカテーテル取付電極、及び/又は任意の他の適切なタイプの電極を含む。更に、当該EM場は、異なる周波数等の、異なるパラメータ又は特性を有する複数のEM場を含み得ることが理解されよう。例示的実施形態においては、図2に示されるEPカテーテル120の電極を、EM場を放出するために使用できる。前記プロセッサ回路は、電場の歪みを検出又は計算し、検出された歪みに基づいて電極の現在の又はリアルタイムな位置を決定する。
ステップ208において、当該プロセッサ回路は複数の電極のリアルタイム位置のマーカを表示する。幾つかの態様において、該マーカを表示するステップは、決定された位置に基づいてマーカを表す信号を生成するステップ、及び該信号を当該プロセッサ回路と通信するディスプレイに出力するステップを含み得る。該信号は、画像データを表す電気信号(例えば、デジタル電気信号)等の任意の適切なタイプの通信を含み得る。例えば、該電気信号は、ディスプレイ装置(例えば、コンピュータモニタ、テレビ画面、モバイルコンピューティング装置のディスプレイ等)による表示に適したフォーマットであり得る。幾つかの実施形態において、ステップ208は、ステップ204で生成された解剖学的空洞のビュー又はマップに対して該マーカを表示するステップを含む。例えば、該マーカは、前述したように生成された解剖学的マップ上にオーバーレイされ得る。この点に関し、図8は、左心房の3次元解剖学的画像410、及びEPカテーテルの現在位置のマーカ412を含むグラフィックユーザインターフェース400を示している。マーカ412は、当該電極が配置されているEPカテーテルの遠位部分の形状を表す形状を有する。マーカ412は、ステップ206で決定された当該解剖学的構造内のEPカテーテルの遠位部分の現在位置を示すために、解剖学的画像410に対して相対的な位置でディスプレイに出力される。したがって、該マーカ412の位置、形状及び向きは、当該EPカテーテルの遠位部分の位置、形状及び向きを3次元で示している。更に、マーカ412は、EPカテーテルの遠位部分における個々の電極の配置及び相対位置を示す電極標示を含む。特に、これら電極標示は、対応する電極を識別する数字を含む。EPカテーテルの遠位部分の形状は当該手順中に変化し得るので、プロセッサ回路は、マーカ412の形状を更新して、EPカテーテルの遠位部分の形状、向き及び/又は位置の変化を示すように構成できる。
ステップ210において、当該プロセッサ回路は、複数の電極の特定の瞬時的位置を基準位置として指定するためのユーザ入力又はコマンドを受信する。幾つかの実施形態において、該ユーザ入力は、キーボード、コンピュータマウス、タッチスクリーンディスプレイ、物理的ボタン、マイクロフォン、フットペダル、又は任意の他の適切なタイプのユーザ入力装置等のユーザ入力装置から受信され得る。例えば、医師が、EPカテーテルの現在位置のマーカ412を見ることにより、該EPカテーテルの遠位部分が所望の基準位置に配置されていると判断したなら、該医師は、当該位置の基準位置としての指定を、キーボード上のキーを押下し、マウスボタンをクリックし、又は音声コマンドシステムのマイクに語句を話すことにより起動(トリガ)できる。該プロセッサ回路は、次いで、例えば当該位置に関連する電気的パラメータ又は測定値をメモリに保存することにより、該位置を基準位置として指定する。
ステップ212において、当該プロセッサ回路は、基準位置の第2のマーカを、複数の電極の現在の又はリアルタイムな位置のマーカと同時に表示する。例えば、再び図8を参照すると、ステップ210で指定された基準位置の第2のマーカ414が、第1のマーカ412に対して示されている。該基準位置の第2のマーカ414は、本開示の目的でランドマーク又はシャドウ(影法師)と呼ぶことができる。このように、EPカテーテルの現在位置が基準位置及び/又は向きから逸脱している場合、医師は、EPカテーテルを基準位置及び向きにナビゲートして戻すために、相対的な位置、向き、及び/又は逸脱の程度を決定できる。
図8において、現在位置の第1のマーカ412及び基準位置の第2のマーカ414は、同じ手順で形成及び生成される。例えば、医師は、第1のマーカ412が表示され続けている間に、第2のマーカ414を表示するために基準位置の指定を起動することができる。代わりに、幾つかの実施形態において、第2のマーカ414に関連するパラメータを後の手順で呼び出すこともできる。この点に関し、基準位置は、治療を実施する前に、撮像手順において第1の時点で指定することができる。該撮像手順は、後の第2の時点において当該治療手順の実行に戻る前に、中断又は終了できる。後の治療手順の間において、第1のマーカ412は当該解剖学的画像の解剖学的空洞内に再び示される。基準位置に関連するパラメータが呼び出され、第2のマーカ414が該第1のマーカ412と同時に表示される。したがって、医師は、撮像及び治療手順をどの様に及び何時実行すべきかを一層柔軟に決定できる。この点に関し、本明細書に記載される視覚化技術は、電極の現在及び基準位置を治療手順の一部として視覚化することを参照し得るものであるが、本開示は、当該視覚化技術が治療は含まない撮像手順の間に実行され得ることも想定していることが理解されよう。更に、本開示は、撮像手順及び治療手順の両方が実行される現在及び基準位置の視覚化も想定している。
幾つかの実施形態において、当該プロセッサ回路は、更に、基準位置と複数の電極の現在位置との間の距離を計算し、該距離のグラフィック表現をディスプレイに出力するように構成される。該距離のグラフィック指示情報は、手順の間において当該ガイド部材(例えば、EPカテーテル)の配置がどれだけ適切かの指示情報として使用できる。これが大きくなる場合、医師は、該ガイド部材を元の位置又は基準位置の一層近くに再配置するまで、被ガイド部材(例えば、冷凍バルーン)の更なる操作を見合わせることを決定できる。該医師は、上記距離指示情報を使用して、再配置する労力を補助することもできる。
この点に関し、図8は現在位置と基準位置との間のリアルタイムな距離尺度を提供するテキスト指示情報416を示している。第2のマーカ414は、第1のマーカ412の1以上の対応する視覚的特徴とは異なる1以上の視覚的特徴を有し得る。例えば、第2のマーカ414は、異なる色、透明度、輝度、パターン、輪郭、又は第1のマーカ412と第2のマーカ414との間の区別を示し得る他の適切な視覚的特徴を有し得る。図8に示されるように、第2のマーカ414ではなくて、第1のマーカ412のみが電極標示を含む。図9は、ランドマークと呼ばれ得る基準位置マーカ414が点線パターンで示される一方、現在位置の第1のマーカ412が電極標示を有する実線である、グラフィックユーザインターフェース420の代替実施形態を示す。
幾つかの実施形態において、基準位置は、ユーザにより供給されるトリガ信号に基づいて決定されるのではなく、メモリに保存された事前定義されたパラメータにより決定される。例えば、幾つかの実施形態において、当該プロセッサ回路は、解剖学的画像を解析して、関心のある解剖学的特徴構造を識別するように構成される。該関心解剖学的特徴構造は、治療位置及び/又は基準位置に関連付けられ得る。例えば、該解剖学的特徴構造は、肺静脈又は肺静脈口であり得る。関心解剖学的特徴構造が特定されたなら、当該プロセッサ回路は、所望の基準位置を自動的に決定するように構成される。幾つかの実施形態においては、ユーザ入力は解剖学的画像内の位置を表す。例えば、電極の現在表示されている位置のメモリへの保存をトリガする代わりに、医師は、タッチスクリーンインターフェース、トラックボール、マウス又は他のユーザインターフェース装置を使用して、解剖学的画像上の位置を選択できる。該プロセッサ回路は、次いで、該ユーザ入力に基づいて基準マーカを出力できる。
図10は、本開示の幾つかの実施形態による、電気生理学的マッピング及び治療のための器具の基準位置を視覚化するための方法500を示すフローチャートである。該方法500のステップの幾つか又は全ては、EPカテーテル120、冷凍バルーンカテーテル130、マッピング及びガイダンスシステム114、及び/又はパッチ電極140、142を含む、図2に示されたシステム100の1以上の構成要素を使用して実行できることが理解されよう。
ステップ502において、当該プロセッサ回路は、解剖学的空洞内の電磁場を表す電気信号を複数の電極から受信する。幾つかの実施形態において、該プロセッサ回路は、前述したように電磁場の検出された歪みに基づいて解剖学的画像又はマップを生成するように構成される。該解剖学的画像は、方法500の他のステップで使用できるように、ディスプレイに出力され得る。
ステップ504において、当該プロセッサ回路は、第1の時点で検出された電磁場の歪みに基づいて、複数の電極の基準位置を計算する。該プロセッサ回路は、受信された電気信号又は電位図に基づいて上記歪みを決定する。該決定された歪みに基づいて、プロセッサ回路は基準位置を計算する。幾つかの実施形態において、該基準位置を計算するステップは、上記電気信号に関連する電気的パラメータを、解剖学的画像を生成する際に前もって記録されたパラメータと比較するステップを含む。幾つかの実施形態において、基準位置を計算するステップは、当該位置を基準位置として指定及び/又は保存するためのユーザ入力、命令若しくはコマンドに応答して、複数の電極の位置を指定又は保存するステップを含む。幾つかの実施形態において、当該プロセッサ回路は上記ユーザ入力を、キーボード、マウス、ボタン、トラックパッド、タッチスクリーンインターフェース、マイクロフォン、又は任意の他の適切なタイプのユーザ入力装置等のユーザ入力装置から受信する。
ステップ506において、当該プロセッサ回路は、後の第2の時点において検出される電磁場の歪みに基づいて、複数の電極の現在位置を計算する。幾つかの実施形態において、該プロセッサ回路は、電気信号の連続したストリームを受信し、複数の電極の現在位置を連続的に又は繰り返し計算して、解剖学的空洞内の複数の電極の位置及び/又は向きを追跡する。
ステップ508において、当該プロセッサ回路は、前記基準位置の第1の視覚化情報及び前記現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力し、現在位置が基準位置に対して相対的に表示されるようにする。該信号は、画像データを表す電気信号(例えば、デジタル電気信号)等の任意の適切なタイプの通信を含み得る。例えば、該電気信号は、ディスプレイ装置(例えば、コンピュータモニタ、テレビ画面、モバイルコンピューティング装置のディスプレイ等)による表示に適したフォーマットであり得る。例示的実施形態において、該プロセッサ回路は、上記第1及び第2の視覚化情報を、複数の電極の現在位置のリアルタイムビューが、前に決定された基準位置に対して示されるように出力する。言い換えれば、第2の視覚化情報は、上記電気信号に基づいて繰り返し又は連続的に更新されて、複数の電極の現在のリアルタイムな位置を示すことができる。このようにして、電極の現在位置/向きが基準位置/向きから逸脱した場合、医師は、電極を基準位置及び向きにナビゲートして戻すために、相対的な位置、向き及び/又は逸脱の程度を決定できる。
幾つかの実施形態において、第1の視覚化情報は、第2の視覚化情報の視覚的特徴とは異なる視覚的特徴を有する。該視覚的特徴は、色、透明度、電極標示、パターン、又は他の何らかの適切な視覚的特徴であり得る。例えば、上記電極標示(指示情報)は、第1の視覚化情報にではなく、電極の現在位置の第2の視覚化情報上に存在し得る。該電極標示は、複数の電極の各々に関連する数値表現を含み得る。幾つかの実施形態において、当該プロセッサ回路は、更に、基準位置と現在位置との間の距離を計算し、第1の視覚化情報、第2の視覚化情報、及び該計算された距離の第3の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力するように構成される。更に、幾つかの実施形態において、該プロセッサ回路は、アブレーションバルーン等の治療ツールの位置の視覚化情報を生成及び出力するようにも構成される。治療ツールの視覚化情報の生成及び出力に関する詳細は、2019年11月4日に出願された「ELECTRPHYSIOLOGICAL GUIDANCE AND VISUALIZATION FOR BALLOON THERAPY AND ASSOCIATED DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS,」なる名称のヨーロッパ特許出願第19206883.1号に見られ、この文献は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の実施形態は、患者の解剖学的腔内のEPカテーテル、アブレーションカテーテル又はガイドワイヤ上に配置された電極等の複数の電極の位置を検出及び視覚化することにより、画像誘導(ガイド)治療を提供するものである。しかしながら、上述された実施形態は例示的なものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことが理解されよう。この点に関し、幾つかの実施形態において、上述された方法200及び500のアプローチは、他のタイプの治療及び/又は診断装置を検出及び/又は視覚化して、バルーン血管形成術、レーザーバルーン治療法、バルーン乳房近接照射療法、薬物被覆バルーンを使用した薬物送達、神経放射線治療等の他のタイプの治療をガイドするためのものであり得る。更に、本明細書で以上に説明したように、これらアプローチは、構造的心臓疾患修復手順等の構造的修復手順にも使用できる。一例は、僧帽弁クリップ配置手順等の人工弁の配置である。これらは、当技術分野で知られているので、本明細書において詳細には説明しない。しかしながら、このような全ての場合において、当該ガイド部材は、該ガイド部材の固定部分の位置特定を可能にするための電極を有する必要がある。したがって、僧帽弁クリップを担持した内部のワイヤをガイドするために使用される僧帽弁クリップ配置器具の外側中空カテーテルは、電極を有し得る。
例えば、図11を参照すると、遠位端に複数の電極824を有するガイドワイヤ820を、血管30の狭窄部32内へと前進させて、該血管30のEPデータ及び/又は解剖学的マッピングデータを取得できる。これにしたがって、血管30の解剖学的マップが生成及び表示され得る。血管30の解剖学的マップは、図7に示された左心房及び肺静脈のマップ等の、解剖学的構造の他の部分に関して生成されるマップと同様に見え得ることが理解されよう。更に、図8及び図9に示された実施形態と同様に、ガイドワイヤ電極824の基準位置及び現在位置を計算し、血管30の解剖学的画像内に表示できる。例えば、該現在位置及び基準位置に対応するマーカを、上述された方法200及び500の技術を用いて示すことができる。
上記血管30の解剖学的マップは、断面図、部分的に透明な図、体積図、又は任意の他の適切な図を示すことができる。幾つかの実施形態において、前記プロセッサ回路は、更に、血管30のマップ内でガイドワイヤ820の位置を視覚化するよう構成される。次いで、血管形成バルーンカテーテル830がガイドワイヤ820上を狭窄領域32まで前進される。次いで、血管形成バルーン834が膨張されて、狭窄領域32を拡張又は膨張させる。
更に他の実施形態においては、薬物被覆バルーン、放射線バルーン、スコアリングバルーン、又は任意の他の適切な治療用バルーンが、ガイドワイヤ又はカテーテル上を治療部位まで進められる。上述された1以上のアプローチを使用して、該治療用バルーンを空間的に位置特定し、治療部位(例えば、狭窄、病変、腫瘍等)に対して血管内で視覚化して、該治療用バルーンの適切な配置及び展開を確実にできる。このアプローチは、当該治療用バルーンが小さすぎて視覚化のための電極を担持できない神経放射線及び/又は血管バルーン治療手順において特に有益であり得る。
方法200及び500の1以上のステップは、マッピング及びガイダンスシステムのプロセッサ回路、EPカテーテル、冷凍バルーンカテーテル、RFアブレーションバルーンカテーテル、外部身体パッチ電極、又は当該システムの他の適切な構成要素等の、EPガイドアブレーションシステムの1以上の構成要素により実行できる。例えば、前述されたアブレーション手順は、図3に関して説明されたプロセッサ回路150を含み得る、図2に関して説明されたシステム100により実行できる。幾つかの実施形態において、該プロセッサ回路は、前述された分析及び処理を実行するために、ハードウェア、ソフトウェア又はこれら2つの組み合わせを使用できる。例えば、方法200及び500の信号処理ステップの結果は、ソフトウェアを実行するプロセッサ回路により処理されて、3D画像内の電極の位置等に関する決定を行うことができる。
上述された実施形態は例示的なものであり、本開示の範囲を所与の臨床応用に限定することを意図するものではないことも理解されよう。例えば、先に言及されたように、前述された装置、システム、及び技術は、身体空洞又は身体管腔の閉塞を含む様々なアブレーション用途で使用することができる。例えば、幾つかの実施形態においては、上述された技術を使用して、上述された冷凍バルーンを有する冷凍カテーテルを使用した冷凍アブレーション手順をガイドすることができる。他の態様においては、上述された技術を使用して、膨張可能なバルーンの表面に配置された複数のRFアブレーション電極が心臓組織に電気的に絶縁する損傷部を形成するために使用されるRFアブレーション手順をガイドできる。例えば、Biosense Webster、Inc.により製造されるHELIOSTAR RFバルーンカテーテルは、膨張可能なバルーンの外面に配置された10個のアブレーション電極、及び該バルーンの遠位側に配置されると共に肺静脈の内部に配置されるように構成された円形のマッピングカテーテル上の10個の電極を含む。
更に、当該撮像及び治療手順は、心臓及び関連する解剖学的構造に関して説明されているが、同じ方法及びシステムを使用して、心臓の他の関心領域を含む他の身体ボリューム、又は他の身体空洞及び/又は管腔における撮像及び治療手順をガイドきることも理解される。例えば、幾つかの実施形態において、本明細書に記載の手順を使用して、これらに限定されるものではないが、肝臓、心臓、腎臓、胆嚢、膵臓、肺を含む臓器;導管;腸;脳、硬膜嚢、脊髄及び末梢神経を含む神経系構造;尿路;並びに心臓の血液、心腔若しくは他の部分、及び/又は身体の他のシステム内の弁を含む、如何なる数の解剖学的位置及び組織タイプにおける治療もガイドできる。当該解剖学的構造は、心臓血管系、末梢血管系、神経血管系、腎血管系、及び/又は身体内の他の適切な管腔を含む、患者の血管系の動脈又は静脈等の血管であり得る。自然構造に加えて、本明細書に記載のアプローチを使用して、腎臓、肺又はその他の適切な身体ボリュームにおける、これらに限定されるものではないが、心臓弁、ステント、シャント、フィルター及び他の装置等の人工構造を検査することもできる。
当業者であれば、上述された装置、システム及び方法を様々な方法で変更できることを認識するであろう。したがって、当業者であれば、本開示に含まれる実施形態は、上述された特定の例示的実施形態に限定されるものではないことを理解するであろう。この点に関し、例示的な実施形態が図示及び説明されたが、上記開示では、広範囲の修正、変更及び置換が想定されている。このような変形は、本開示の範囲から逸脱することなく、前述のものに対してなされ得ると理解される。したがって、添付請求項は、本開示と一貫性のある方法で広く解釈されることが適切である。
更なる例が、以下に定義される。
例1.解剖学的空洞内で器具をガイドするための装置であって、
- 前記器具に配置された複数の電極と通信するように構成されたプロセッサ回路;
を有し、該プロセッサ回路は:
- 前記複数の電極から前記解剖学的空洞内の電磁場を表す電気信号を受信し;
- 第1の時点で検出された前記電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の基準位置を計算し;
- 後の第2の時点で検出される前記電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の現在位置を計算し;及び
- 前記現在位置が前記基準位置に対し相対的に表示されるように、前記基準位置の第1の視覚化情報及び前記現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力する;
ように構成される、装置。
例2.前記第1の視覚化情報の視覚的特徴が前記第2の視覚化情報の視覚的特徴とは異なる、例1の装置。
例3.前記視覚的特徴が、色、透明度、電極標示及びパターンのうちの少なくとも1つを含む、例2の装置。
例4.前記第1の視覚化情報ではなく、前記第2の視覚化情報が前記複数の電極の相対位置を表す電極標示を含む、例3の装置。
例5.前記電極標示が、前記複数の電極の各電極に関連する数値表現を含む、例4の装置。
例6.前記プロセッサ回路が:
- 前記基準位置を計算するための命令を示すユーザ入力を受信し;及び
- 前記ユーザ入力を受信することに応答して、前記基準位置を計算する;
ように構成される、例1の装置。
例7.前記ロセッサ回路が、前記ユーザ入力を受信することに応答して、前記基準位置を表すパラメータをメモリに保存するように構成される、例6の装置。
例8.
- 前記プロセッサ回路は、更に、前記複数の電極からの前記電気信号に基づいて前記解剖学的空洞の解剖学的画像を生成するように構成され;
- 前記プロセッサ回路は、前記第1の視覚化情報が前記解剖学的画像内で静止的となるように前記信号を出力するように構成される、例1の装置。
例9.前記プロセッサ回路が更に:
- 前記複数の電極の前記基準位置と前記現在位置との間の距離を計算し;及び
- 前記信号を出力して、前記第1の視覚化情報、前記第2の視覚化情報及び前記計算された距離の第3の視覚化情報を同時に表示させる;
ように構成される、例1の装置。
例10.前記プロセッサ回路が:
- 前記複数の電極の前記現在位置を繰り返し計算し;及び
- 前記第2の視覚化情報を繰り返し更新して、前記複数の電極の前記現在位置を表示する;
ように構成される、例1の装置。
例11.前記プロセッサ回路が、該プロセッサ回路と通信するディスプレイに前記信号を出力するように構成される、例1の装置。
例12.解剖学的空洞内で器具をガイドするためのシステムであって:
- 例1~11の何れかにおける装置;及び
- 長尺先端部材を有する電気生理学(EP)カテーテルを備えると共に、前記複数の電極が前記長尺先端部材上に配置された前記器具;
を有し、
前記第1の視覚化情報は、前記第1の時点における前記EPカテーテルの前記長尺先端部材を表し、
前記第2の視覚化情報は、前記後の第2の時点における前記EPカテーテルの前記長尺先端部材を表す、システム。
例13.解剖学的空洞内で器具をガイドするための方法であって:
- 前記器具に配置された複数の電極から、前記解剖学的空洞内の電磁場を表す電気信号を受信するステップ;
- 第1の時点で検出された前記電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の基準位置を計算するステップ;
- 後の第2の時点で検出された前記電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の現在位置を計算するステップ;及び
- 前記現在位置が前記基準位置に対し相対的に表示されるように、前記基準位置の第1の視覚化情報及び前記現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力するステップ;
を有する、方法。
例14.
- 前記基準位置を計算するための命令を示すユーザ入力を受信するステップ;及び
- 前記ユーザ入力を受信するステップに応答して、前記基準位置を計算するステップ;
を更に有する、例13の方法。
例15.プログラムコードが記録された非一時的コンピュータ可読媒体を有するコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコードは:
- 器具に配置された複数の電極から、解剖学的空洞内の電磁場を表す電気信号を受信するためのコード;
- 第1の時点で検出された前記電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の基準位置を計算するためのコード;
- 後の第2の時点で検出される前記電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の現在位置を計算するためのコード;及び
- 前記現在位置が前記基準位置に対し相対的に表示されるように、前記基準位置の第1の視覚化情報及び前記現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力するためのコード;
を含む、コンピュータプログラム製品。

Claims (20)

  1. 解剖学的空洞内で器具をガイドするための装置であって、
    前記器具に配置された複数の電極と通信するプロセッサ回路を有し、前記プロセッサ回路が、
    入力部を介して、前記複数の電極から前記解剖学的空洞内の電磁場を表す電気信号を受信し、
    前記ガイドされる器具の操作が行われる前の第1の時点において検出された前記電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の基準位置を計算し、
    前記ガイドされる器具の操作が行われた後の第2の時点において検出される前記電磁場の歪みに基づいて、前記複数の電極の現在位置を計算し、及び
    出力部を介して、前記現在位置が前記基準位置に対して相対的に表示されるように前記基準位置の第1の視覚化情報及び前記現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力する、
    装置。
  2. 前記第1の視覚化情報の視覚的特徴が前記第2の視覚化情報の視覚的特徴とは異なる、請求項1に記載の装置。
  3. 前記視覚的特徴が、色、透明度、電極標示及びパターンのうちの少なくとも1つを含む、請求項2に記載の装置。
  4. 前記第1の視覚化情報ではなく、前記第2の視覚化情報が前記複数の電極の相対位置を表す電極標示を含む、請求項3に記載の装置。
  5. 前記電極標示が、前記複数の電極の各電極に関連する数値表現を含む、請求項4に記載の装置。
  6. 前記プロセッサ回路が、
    前記基準位置を計算するための命令を示すユーザ入力を受信し、及び
    前記ユーザ入力を受信することに応答して、前記基準位置を計算する、
    請求項1に記載の装置。
  7. 前記プロセッサ回路が、前記ユーザ入力を受信することに応答して、前記基準位置を表すパラメータを前記メモリに保存する、請求項6に記載の装置。
  8. 前記プロセッサ回路は、更に、前記複数の電極からの前記電気信号に基づいて前記解剖学的空洞の解剖学的画像を生成し、
    前記プロセッサ回路が、前記第1の視覚化情報が前記解剖学的画像内で静止的となるように前記信号を出力する、
    請求項1に記載の装置。
  9. 前記プロセッサ回路が、更に、
    前記複数の電極の前記基準位置と前記現在位置との間の距離を計算し、及び
    前記信号を出力して、前記第1の視覚化情報、前記第2の視覚化情報及び前記計算された距離の第3の視覚化情報を同時に表示させる、
    請求項1に記載の装置。
  10. 前記プロセッサ回路が、
    前記複数の電極の前記現在位置を繰り返し計算し、及び
    前記第2の視覚化情報を繰り返し更新して、前記複数の電極の前記現在位置を表示する、
    請求項1に記載の装置。
  11. 前記プロセッサ回路が、該プロセッサ回路と通信するディスプレイに前記信号を出力する、請求項1に記載の装置。
  12. 解剖学的空洞内で器具をガイドするためのシステムであって、
    請求項1から11の何れか一項に記載の装置、及び
    前記器具
    を有し、前記器具は遠位先端部を有するガイド部材及びユーザにより操作された場合に該ガイド部材によりガイドされるべき又はガイドされる被ガイド部材を備え、前記複数の電極が前記遠位先端部に配置される、
    システム。
  13. 前記ガイド部材は前記遠位先端部として長尺先端部材を有する電気生理学(EP)カテーテルであり、前記複数の電極は該長尺先端部材上に配置され、前記第1の視覚化情報は前記第1の時点における前記EPカテーテルの長尺先端部材を表し、前記第2の視覚化情報が前記後の第2の時点における該EPカテーテルの長尺先端部材を表す、請求項12に記載のシステム。
  14. 入力部及び出力部を含む処理回路を使用して解剖学的空洞内で器具をガイドする方法であって、前記器具はガイド部材及びユーザにより操作された際に該ガイド部材によりガイドされる被ガイド部材を有し、前記ガイド部材は前記解剖学的空洞内の電磁場を表す電気信号を測定するために配置された複数の電極を有する遠位先端部を備え、当該方法が、
    前記入力部により前記複数の電極から前記解剖学的空洞内の電磁場を表す電気信号を受信するステップ、
    前記処理回路により、前記被ガイド部材の操作が行われる前の第1の時点で検出された前記電磁場の歪みに基づいて前記複数の電極の基準位置を計算するステップ、
    前記処理回路により、前記被ガイド部材の操作が行われた後の第2の時点で検出される前記電磁場の歪みに基づいて前記複数の電極の現在位置を計算するステップ、
    前記出力部を介して、前記現在位置が前記基準位置に対して相対的に表示されるように前記基準位置の第1の視覚化情報及び前記現在位置の第2の視覚化情報を同時に表示させる信号を出力するステップ、及び
    オプションとして、前記第1の視覚化情報及び前記第2の視覚化情報をユーザに表示するステップ
    を有する、方法。
  15. 入力を介して、前記基準位置を計算するための命令を示すユーザ入力を受信するステップ、及び
    前記ユーザ入力を受信するステップに応答して、前記基準位置を計算するステップ
    を更に有する、請求項14に記載の方法。
  16. 前記ユーザ入力を受信するステップに応答して、前記基準位置を表すパラメータをメモリに保存するステップを有する、請求項15に記載の方法。
  17. 前記複数の電極からの前記電気信号に基づいて、前記解剖学的空洞の解剖学的画像を生成するステップ、及び
    前記第1の視覚化情報が前記解剖学的画像内で静止的となるように前記信号を出力するステップ
    を有する、請求項14から16の何れか一項に記載の方法。
  18. 前記複数の電極の前記基準位置と前記現在位置との間の距離を計算するステップ、及び
    前記信号を出力して、前記第1の視覚化情報、前記第2の視覚化情報及び前記計算された距離の第3の視覚化情報を同時に表示させるステップ
    を有する、請求項14から17の何れか一項に記載の方法。
  19. 好ましくは前記被ガイド部材の操作の間において、前記複数の電極の前記現在位置を繰り返し計算するステップ、及び
    前記第2の視覚化情報を繰り返し更新して、前記複数の電極の前記現在位置を表示するステップ
    を有する、請求項14から18の何れか一項に記載の方法。
  20. プログラムコードが記録された非一時的コンピュータ可読媒体を有するコンピュータプログラムであって、前記プログラムコードが、処理回路又はコンピュータにより実行された場合に請求項14から19の何れか一項に記載の方法を実施させるコードを含む、コンピュータプログラム。
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