JP5819035B2

JP5819035B2 - コンプレックス細分化心房電位図の作成のためのコンピュータプログラム、コンピュータ可読媒体および装置

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Publication number: JP5819035B2
Application number: JP2007003735A
Authority: JP
Inventors: ジョシュア・ポラス; アハロン・アボ; アハロン・ツルゲマン; クーンラウィー・ナデマニー
Original assignee: バイオセンス・ウエブスター・インコーポレーテツド
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: DE602007013827D1; EP1808124A2; EP1808124A3; ATE505132T1; BRPI0700971A; IL180655A0; US9629567B2; US20070197929A1; AU2007200115B2; CA2573691A1; EP1808124B1; CA2573691C; AU2007200115A1; MX2007000482A; EP2258263A1; EP2258263B1; JP2007185516A; KR20070075347A

Description

開示の内容

〔関連出願〕
本願は、参照して開示内容を本明細書に組み入れる２００６年１月１２日出願の米国仮特許出願第６０／７５８，３１７号（名称：「コンプレックス細分化心房電位図の作成（Mapping of Complex Fractionated Atrial Electrogram）」）の恩典を主張するものである。

〔発明の背景〕
〔発明の分野〕
本発明は、心不整脈の診断および治療に関する。本発明は、詳細には、心室の局所的な電気活動を示唆する情報を得ること、および催不整脈性領域の特定および治療に関する。

〔関連技術の説明〕
心房細動などの心不整脈は、罹病および死亡の重要な原因である。心臓内の正確な位置の関数として、例えば局所的な活動時間などの心組織の電気特性を検出するための方法が、参照して全ての開示内容を本明細書に組み入れる、ベン・ハイム（Ben Haim）に付与され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５，５４６，９５１号、同第６，６９０，９６３号、および国際公開第９６／０５７６８号に開示されている。データは、遠位先端部に電気センサおよび位置センサを有する１つまたは複数のカテーテルを心臓内に導入して取得する。このようなデータに基づいて心臓の電気活動の地図を作成する方法が、参照して開示内容を本明細書に組み入れる、レイスフェルド（Reisfeld）に付与され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，２２６，５４２号および同第６，３０１，４９６号に開示されている。これらの特許文献に記載されているように、位置および電気活動を、通常は、初めに心臓の内面における約１０点〜約２０点で測定する。これらのデータ点は通常、心表面の予備的な再構築すなわち地図を作成するのに十分である。心臓の電気活動のより包括的な地図を作成するために、予備的な地図を、別の点で取得したデータと組み合わせる場合が多い。実際、臨床現場では、心室の電気活動の詳細で包括的な地図を作成するために、１００またはそれ以上の部位でデータを蓄積することも珍しくない。作成した詳細な地図は、例えば、心臓の電気活動の伝播を変更して正常な心リズムを回復させる組織アブレーションなどの治療手順を決定する際の基準となりうる。

ポジションセンサを含むカテーテルを用いて、心表面における点の軌道を決定することができる。このような軌道を用いて、心組織の収縮性などの運動特性を推論することができる。参照して開示内容全体を本明細書に組み入れる、ベン・ハイム（Ben Haim）に付与された米国特許第５，７３８，０９６号に開示されているように、心臓における十分な数の点で軌道情報をサンプルとして取り出すと、このような運動特性を示す地図を作成することができる。

心臓のある点における電気活動は、通常は、遠位先端部またはその近傍に電気センサを備えたカテーテルを心臓のその点まで進めて、その組織に電気センサを接触させて、その点でデータを取得して測定する。唯１つの遠位先端部電極を有するカテーテルを用いて心室の地図を作成する１つの問題は、心室全体の詳細な地図を作成するために必要な数の点について、点ごとにデータを蓄積するため、長い時間が必要とされることである。したがって、心室の複数の点で電気活動を同時に測定するために、複数の電極を備えたカテーテルが開発された。

過去１０年間に、人間の心房細動におけるいくつかの地図作成の研究により、以下の重要な観察結果が得られた。持続する心房細動中の心房電位図には、唯１つの電位、２つの電位、およびコンプレックス細分化心房電位図（ＣＦＡＥ：Complex Fractionated Atrial Electrogram）の３つの異なるパターンがある。ＣＦＡＥ領域は、心房細動の基質部位（substrate sites）を表し、アブレーションの重要な標的部位となる。持続するＣＦＡＥを有する領域をアブレーションして、心房細動を排除し、誘発を抑えることさえできる。

ナデマニー（Nademanee）ら著、「心房細動のカテーテルアブレーションのための新しいアプローチ：電気生理学的基質の地図作成（A New Approach for Catheter Ablation of Atrial Fibrillation: Mapping of the Electrophysiologic Substrate）」、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・カレッジ・オブ・カーディオロジー（J. Am. Coll. Cardiol.）、２００４年、４３（１１）：２０４４‐２０５３に、コンプレックス細分化心房電位図を示す部位をアブレーションして心房細動を上手く治療できると提案されている。著者は、心房細動の間にＣＦＡＥの領域を特定して、それらの領域に無線周波数アブレーションを行った。アブレーションの結果、大部分のケースで心房細動が解決された。

上記したナデマニー（Nademanee）らの研究では、ＣＦＡＥの地図が手動で作成された。すなわち、実際の局所的な電位図が、心房細動の間に読み取られ、人間のオペレーターが、電位図を見てＣＦＡＥの部位を特定した。オペレーターが、後のアブレーションのために、基準の点として電気活動地図にＣＦＡＥの部位をマークした。

〔発明の概要〕
熟練した人間のオペレーターが介在することなく、ＣＦＡＥの領域の位置を求め、その地図を作成できる自動処理が要望されている。この要望に応えて、本発明の態様は、心室内のＣＦＡＥの領域の地図を自動的に作成するために、電気解剖学的地図作成システムのための専門のシステムソフトウエアおよびシステムを提供する。この目的のために開発された方法は、電位図信号を分析して、振幅およびピークとピークとの間隔がある基準を満たすコンプレックスの数をカウントする。

本発明の実施形態は、生きている患者の心臓における異常な電気活動の地図を作成する方法を提供する。この方法では、心臓のそれぞれの位置から電気信号データを得て、その信号データを自動的に分析してその信号データ中のコンプレックス細分化電位図を特定し、心臓におけるコンプレックス細分化電位図の空間的分布を示唆する信号データから得た情報を表示する。

この方法のある態様に従えば、信号データの自動的な分析は、予め定められた電圧範囲内の振幅を有する電圧ピークを特定すること、および予め定められた時間範囲内で起こる、特定された電圧ピーク間のピークとピークとの間隔を特定することを含む。

この方法の別の態様では、電気信号は、遠位側に配置されているポジションセンサおよび電極を有するカテーテルを用いて心臓の表面に接触し、それぞれの位置における電極を介して電気信号を測定し、心臓の表面における少なくとも１つの点のポジションセンサから位置情報を決定することによって得られる。この電気信号は、単極電極または双極電極を用いて測定することができる。心表面は、心内膜表面または心外膜表面とすることができる。それぞれの位置は、心臓の心房または心室内とすることができる。

この方法の別の態様では、電気信号データは、患者の外面に複数の電極を配置し、この複数の電極を用いて心臓から電気信号を検出し、電気信号の値を予め設定されたインピーダンス行列に適用して、それぞれの位置を特定することによって、心臓のそれぞれの位置から得られる。

この方法のある態様に従えば、情報の表示は、心臓の機能地図を作成することを含む。この機能地図は、コンプレックス細分化電位図の平均期間、コンプレックス細分化電位図の最も短いコンプレックス期間に従って、またはそれぞれの位置で検出されるコンプレックス細分化電位図の数に従ってコード化することができる。

この方法の別の態様では、コンプレックス細分化電位図に関連した心組織をアブレーションすることを含む。

コンピュータソフトウエア製品および装置も、この方法の実施のために提供する。

本発明をよりよく理解できるように、単なる例として、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を参照されたい。各図面において、同様の構成要素には同様の参照符号を付した。

〔発明の詳細な説明〕
以下の記載では、本発明を完全に理解できるように、様々な特定の詳細を説明する。しかしながら、このような特定の詳細を用いずに、本発明を実施できることは、当業者にとっては明らかであろう。他の場合、本発明を不必要に不明瞭にしないように、従来のアルゴリズムおよび処理のための既知の回路、制御論理、およびコンピュータプログラム命令の細部は、詳細には示さない。

本発明の態様を具現するソフトウエアのプログラミングコードは、通常、コンピュータ可読媒体などの永久記憶装置に保持される。クライアントサーバー環境では、このようなソフトウエアプログラミングコードは、クライアントまたはサーバーに記憶させることができる。ソフトウエアプログラミングコードは、データ処理システムと共に使用するためのあらゆる既知の媒体で具現することができる。この例として、限定するものではないが、ディスクドライブ、磁気テープ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、および信号が変調される搬送波を含むまたは含まない送信媒体で具現されるコンピュータ命令信号などの磁気記憶装置または光学式記憶装置を挙げることができる。例えば、送信媒体として、インターネットなどの通信ネットワークを挙げることができる。加えて、本発明は、コンピュータソフトウエアにおいて具現できるが、本発明を実施するために必要な機能は、別法として、特定用途向け集積回路などのハードウエア構成要素や他のハードウエア、またはハードウエア構成要素とソフトウエアのある種の組合せを用いて、その一部または全てを具現することができる。

システム構成
添付の図面に移って、まず図１を参照されたい。図１は、本発明の開示した実施形態に従った、生きている患者２１の心臓１２における異常な電気活動の領域を検出し、アブレーション処置を行うためのシステム１０の絵画図である。このシステムは、通常はカテーテル１４であるプローブを含む。通常は医師であるオペレーター１６が、カテーテル１４を、経皮的に挿入し、患者の血管系を通して心室または心臓の血管構造内に送る。オペレーター１６は、カテーテルの遠位先端部１８を、評価すべき標的部位における心壁に接触させる。次に、参照して全ての開示内容を本明細書に組み入れる、上記した米国特許第６，２２６，５４２号および同第６，３０１，４９６号、ならびに本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，８９２，０９１号に開示されている方法に従って、電気活動地図を作成する。

電気活動地図の評価によって異常であると決定された領域を、熱エネルギーを加えてアブレーションすることができる。具体的には、例えば、無線周波数の電流をカテーテルのワイヤを介してその遠位先端部１８の１つまたは複数の電極に流し、この無線周波数エネルギーを心筋に供給する。エネルギーが組織に吸収され、この組織が、電気的興奮を永久的に喪失する点（通常は約５０℃）まで加熱される。成功すると、この処置で、心組織に非導電性外傷が生成される。この外傷は、不整脈を引き起こす異常な電気経路を遮断する。別法では、参照して開示内容を本明細書に組み入れる米国特許出願公開第２００４／０１０２７６９号に開示されているように、超音波エネルギーなどのアブレーションエネルギーを加える他の既知の方法を用いることができる。本発明の原理は、コンプレックス細分化心房電位図（atrial complex fractionated electrograms）に対して開示されるが、全ての心室、心外膜および心内膜の手術、ならびに洞律動における地図作成、そして様々な心不整脈が存在する場合に適用できる。

カテーテル１４は通常、アブレーションのため要望どおりに、オペレーター１６が、カテーテルの遠位端部を操縦し、配置し、方向を定めることができるように、適切な制御部を有するハンドル２０を含む。オペレーター１６を支援するために、カテーテル１４の遠位部分は、コンソール２４に位置する位置決めプロセッサ２２に信号を供給するポジションセンサ（不図示）を含む。カテーテル１４は、参照して開示内容を本明細書に組み入れる、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，６６９，６９２号に開示されているアブレーションカテーテルに必要な変更を加えて得ることができる。コンソール２４は通常、アブレーションエネルギー生成装置４３を含む。

位置決めプロセッサ２２は、カテーテル１４の位置および配向の座標を測定する位置決めサブシステム２６の要素である。本願全体を通じて、語「位置（location）」は、カテーテルの空間座標を指し、語「配向（orientation）」は、カテーテルの角度座標を指す。語「ポジション」は、位置および配向の座標の両方を含むカテーテルの完全な配置情報（full positional information）を指す。

一実施形態では、位置決めサブシステム２６は、カテーテル１４の位置および配向を決定する磁気ポジション追跡システムを含む。位置決めサブシステム２６は、その近傍に予め定められた動作容積に磁界を生成し、カテーテルでこの磁界を検出する。位置決めサブシステム２６は通常、患者の外部の既知の固定位置にある場を生成するコイル２８などの一組の外部放射器を含む。コイル２８は、心臓１２の近傍に、通常は電磁界である場を生成する。

代替の実施形態では、コイルなどのカテーテル１４の放射器は、患者の体外のセンサ（不図示）が受け取る電磁界を生成する。

この目的に使用できるある種のポジション追跡システムが、例えば、参照して全ての開示内容を本明細書に組み入れる、上記した米国特許第６，６９０，９６３号、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，６１８，６１２号および同第６，３３２，０８９号、ならびに米国特許出願公開第２００４／０１４７９２０号および同第２００４／００６８１７８号に開示されている。図１に示されている位置決めサブシステム２６は、磁界を利用しているが、以下に説明する方法は、電磁界、音響、または超音波測定に基づいたシステムなどのあらゆるその他の適切な位置決めサブシステムを用いて実施できる。

ここで図２を参照されたい。図２は、システム１０（図１）に使用するためのカテーテル１４の実施形態の線図である。カテーテル１４は、人体に挿入して、心臓１２（図１）の心室内に送るためのマッピング／治療デリバリカテーテルである。この図示のカテーテルは、単なる例示であって、他の様々なタイプのカテーテルもカテーテル１４として用いることができる。カテーテル１４は、本体３０を含む。電極３２が、心組織の電気特性を測定するために、カテーテルの遠位部分３４に設けられている。電極３２は、例えば、電気地図作成のためなどの診断目的および／または欠陥のある心組織のアブレーションのためなどの治療目的のために、心臓に電気信号を送るのにも有用である。遠位部分３４は、心室における遠距離電磁界電気信号を測定するために非接触電極３８のアレイ３６をさらに含む。このアレイ３６は、非接触電極３８が遠位部分３４の長さ方向軸に沿って線形に配置されている線形アレイである。遠位部分３４は、体内の遠位先端部１８のポジションおよび配向を決定するために用いる信号を生成する少なくとも１つのポジションセンサ４０をさらに含む。ポジションセンサ４０は、遠位先端部１８に近接しているのが好ましい。ポジションセンサ４０、遠位先端部１８、および電極３２の固定された配置および配向の関係が存在する。

ポジションセンサ４０は、位置決めサブシステム２６（図１）によって生成される場に応答して、カテーテル１４の中を通るケーブル４２を介してポジションに関連した電気信号をコンソール２４に送信する。別法では、カテーテル１４におけるポジションセンサ４０は、参照して開示内容を本明細書に組み入れる米国特許出願公開第２００３／０１２０１５０号および同第２００５／００９９２９０号に開示されているように、無線リンクを介してコンソール２４に信号を送信することもできる。次に、位置決めプロセッサ２２が、ポジションセンサ４０によって送信された信号に基づいて、カテーテル１４の遠位部分３４の位置および配向を計算する。位置決めプロセッサ２２は通常、カテーテル１４からの信号を受け取り、増幅し、フィルタリングし、デジタル化し、そしてその他の処理も行う。位置決めプロセッサ２２は、アブレーションのために選択された部位に対するカテーテル１４の遠位部分３４および／または遠位先端部１８のポジションを視覚的に表示するディスプレイ４４に信号出力を供給する。

カテーテル１４のハンドル２０は、所望に応じて、遠位部分３４を操舵すなわち撓ませる、または遠位部分３４の向きを変更するために制御部４６を含む。

ケーブル４２は、ハンドル２０に接続されたレセプタクル４８を含む。このレセプタクル４８は、特定モデルのカテーテルを受容するように構成されるのが好ましく、使用者に分かりやすいその特定モデルの識別（identification）を含むのが好ましい。ケーブル４２を使用する１つの利点は、ハンドルの構造が異なったカテーテルなどの様々なモデルおよびタイプのカテーテルを同一のコンソール２４（図１）に接続できることである。別個のケーブル４２を有する別の利点は、ケーブル４２が患者に接触しないため、ケーブル４２を滅菌しないで再使用できるという事実である。ケーブル４２は、カテーテル１４をコンソール２４から電気的に絶縁する１つまたは複数の絶縁変圧器（不図示）をさらに含む。絶縁変圧器は、レセプタクル４８内に含めることができる。別法では、絶縁変圧器を、コンソール２４のシステムの電子機器内に含むことができる。

ここで図１を再び参照されたい。システム１０は、本明細書中で開示する処置を実行するために適切に変更を加えた、上記のカートＸＰＥＰナビゲーション／アブレーションシステム（CARTO XP EP Navigation and Ablation System）として、実現できる。

電気地図作成
システム１０（図１）を用いて、心臓１２の心室の電気活動地図を、上記した米国特許第６，８９２，０９１号に開示されている方法で作成することができる。本発明の態様に従って変更されたこのような１つの方法の概要から、本発明の理解が容易になるであろう。ここで図３を参照されたい。図３は、本発明の開示した実施形態に従った、心臓１２の右心房５２の心内膜表面５０に接触しているカテーテル１４の遠位端部を示している。電極３２は、少なくとも１回の全心周期の間中、現在の接触点５４で心内膜表面５０との接触が維持される。この間、位置情報がポジションセンサ４０（図２）によって連続的に測定されると共に、好ましくは電圧（時間の関数として）である電気情報が、電極３２およびアレイ３６（図２）の各非接触電極３８によって測定される。

上記した電気および位置情報が、接触点５４で収集されたら、電極３２を、右心房５２の内心膜表面の別の接触点５６などの他の接触点に接触させる。アステリスクで示されている点５８は、電極３２が接触点５４に接触している時の非接触電極３８の位置を表している。

電極３２は、心室の心内膜表面における複数の接触点の上を前進する。位置および電気情報は、接触電極が各接触点に接触している間に得られる。通常は、上記した接触させて情報を得るステップは、５個〜１５個のこのような接触点で行われる。複数の非接触電極３８が存在するため、心室のデータ取得に用いる点の合計数は、１６０点またはそれ以上となるであろう。各取得ステップで電極３２および非接触電極３８から得られる位置および電気情報は、心室の電気地図作成の基礎となる。

各接触点における接触電極の位置を用いて、心室の幾何学的地図を定めることができる。実際には、心表面には接触していないが、非接触電極の位置全体が、最小心室容積を表す「雲状の」空間（"cloud" of space）を画定する。これらの非接触位置は、別法として、または各接触点における電極３２の位置と共に、心室の形状を画定するために用いることができる。

患者の呼吸による心臓の動きまたは処置の際の患者の移動を補正するために、基準位置センサを用いるのが好ましい。基準位置を得るためのある方法では、心臓のほかの部分で、基準位置センサを含む基準カテーテル（不図示）を用いる。別法では、基準位置センサを、例えば、患者の背中などの患者の外部に取り付けできるパッド内に含めることができる。いずれの場合も、マッピングカテーテル内に収容されたセンサによって決定される位置は、基準センサを用いて患者の移動に対して補正されることができる。

取得した位置および電気情報から心臓の電気地図を作成するための好適な方法が、上記した米国特許第６，２２６，５４２号に開示されている。簡単に述べると、初めの、一般的には任意の、閉じた３次元曲面（本明細書では簡略化するためにカーブとも呼ぶ）が、抽出した点の容積中の再構築空間に画定される。この閉じたカーブは、抽出した点の再構築に似た形状になるように大まかに調節される。次に、この閉じたカーブが、再構築される実際の容積の形状に正確に似るように、柔軟な整合段階を１回または複数回繰り返し行うのが好ましい。この３次元曲面は、医師または地図の他の使用者が見るために、ビデオディスプレイまたは他のスクリーンに表示することができる。

初めの閉じた曲面は、好ましくは、実質的に全ての抽出点を含むか、または実質的に全ての抽出点の内側である。しかしながら、抽出した点の近傍の全てのカーブが適切であることに注意されたい。好ましくは、閉じた３次元曲面は、楕円または任意の他の単純な閉じたカーブを含む。別法では、例えば、全容積ではなく１つの壁部を再構築するのが望ましい場合は、閉じていないカーブを用いることもできる。

所望の密度のグリッドが、カーブ上に画定される。グリッド上の各点に対して、ベクトルが画定されている。このベクトルは、心表面における１つまたは複数の測定された位置と１つまたは複数のグリッド点との間の変位によって決まる。それぞれのベクトルに応じて各グリッド点を移動させて表面を調節できるため、再構築表面を、心室の実際の構造に似るように変形させることができる。グリッドは、カーブにおける各点を等しく画定するように、曲面を、四辺形または他の任意の多角形に分割するのが好ましい。グリッドの密度が十分であって、概して、任意の周辺で抽出点よりもグリッド点がより多くなるのが好ましい。さらに好ましくは、グリッドの密度は、再構築の精度とスピードとの間の所望の譲歩によって調節可能である。

ＣＦＡＥの特定
ＣＦＡＥは、以下の特徴の１つを呈する領域として名目上定義される。実際には、使用者すなわちオペレーターが、特定の患者に対する使用者の経験および判断に基づいてこれらの特徴を変更することができる。（１）２つまたはそれ以上の偏りでできている細分化電位図および／または１０秒の記録期間に亘って長いコンプレックス（complex）の連続的な偏りによるベースラインの摂動を有する心房の領域。または、（２）電位図が、１０秒の記録期間に対して極めて短い平均サイクル（例えば、１２０ミリ秒）を有する心房の領域。この記録期間は、それほど重要ではなく、他の長さの記録間隔を用いることもできる。

この実施形態の態様では、コンプレックス間の間隔の数が表される。しかしながら、これは限定するものではなく、データ操作から得られる他のタイプの情報も、コンプレックスの数および特徴を表す基準を構成しうる。

ここで図４を参照されたい。図４は、本発明の開示した実施形態に従って自動的に特定できるＣＦＡＥを例示する例示的な電位図である。これらの電位図は、上記したナデマニー（Nademanee）らの文献から引用したものである。ＣＦＡＥの１つのタイプが、電位図６０によって例示されている。電位図６０は、後中隔領域（posterior septal area）に対する連続的な長いコンプレックスを示している。誘導線（lead）ＩＩおよびＶ２からの基準トレースが、それぞれグラフ６２および６４によって示されている。別のタイプのＣＦＡＥが、左心房の屋根（roof of the left atrium）で得られた電位図６６によって示されている。サイクルの長さは、左心房の残りの部分よりも格段に短い。誘導線ａＶＦからの基準トレースは、グラフ６８によって示されている。

ＣＦＡＥを特定するために、細分化コンプレックス期間地図作成ツールを、上記したカートＸＰＥＰナビゲーション／アブレーションシステム（CARTO XP EP Navigation and Ablation System）のシステムソフトウエアに変更を加えて作成した。このソフトウエアは、この特定のシステムを用いて説明するが、本発明は、カートＸＰＥＰナビゲーション／アブレーションシステムに限定されるものではなく、当業者が、他の様々な電気地図作成システムに適用することができる。

コンプレックス期間の検出
ここで図５を参照されたい。図５は、本発明の開示した実施形態に従った、システム１０（図１）の態様を含むサブシステム８６を例示するブロック図である。サブシステム８６は、心臓の電気活動を示唆するカテーテル１４からの信号７０を処理する。信号調製ブロック７２において、信号には、例えば増幅やフィルタリングなどの従来の信号処理および調節が行われる。アナログ／デジタル変換が、ブロック７４で行われる。次に、調製された信号が、汎用コンピュータとして実現できるプロセッサ７６で分析される。通常は、ブロック７２、７４、およびプロセッサ７６によって表される機能は、コンソール２４（図１）に含められている。

プロセッサ７６は、その中に示されている機能ブロックに一致するオブジェクトを含むメモリ７８を含む。別法では、メモリ７８に示されているオブジェクトは、専用のハードウエアモジュールまたは従来のタイプのファームウエアとして実行できる。

ＣＦＡＥを検出するために、信号７０を、規模（magnitude）および周波数の予め決められた基準を満たすピークの存在について分析する。本質的に、信号データが自動的に分析され、予め定められた電圧範囲内の振幅を有する電圧ピークが特定され、予め定められた時間範囲内に起こる、特定された電圧ピーク間のピークとピークとの間隔が特定される。これは、当分野で周知であるため詳細を説明しないピーク検出モジュール８０、ピーク定量モジュール８２、および周波数分析器８４を用いて行われる。実際、メモリ７８に示されている全ての機能は、上記したカートＸＰＥＰナビゲーション／アブレーションシステム（CARTO XP EP Navigation and Ablation System）に含められ、システムおよびアプリケーションソフトウエアによって呼び出すことができる。

動作
デフォルトまたはユーザーが構成したコンプレックスの定義に基づいて、サブシステム８６は、予め定められた電圧基準を満たす適格ピーク（qualifying peaks）を検出し、近接する適格ピーク間の間隔の数を特定し、間隔と間隔の間の期間を特定する。予め定められた間隔の範囲によって分けられた適格ピークの各対が、２つのコンプレックスを確立する。したがって、システムは、振幅および期間の値の範囲内のコンプレックスを特定する。以下の説明から分かるように、コンプレックスの空間的分布および特徴を表す機能地図を作成する。この機能地図を表示して、同じ患者または別の患者に関する別の研究から得られた地図と比較することができる。これにより、使用者が、データ、診断計画、および治療計画を比較することができる。いくつかのタイプの機能地図を、サブシステム８６によって作成することができる。

ここで図６を参照されたい。図６は、本発明の開示した実施形態に従った、カラースケールが、特定されたＣＦＡＥ間の平均サイクル長さを示す心臓の左心房の機能地図である。カラースケールバーは、検出された時間間隔の最大の期間および最小の期間を示す。使用者が決める塗りつぶし閾値（fill threshold）は、各マッピング点によって領域の色の表示に対して確立される。こうすることにより、実際のデータを有していない広い領域が色付けられるのが防止される。図６において、領域８８は、要求される閾値を満たしていないため、色付けされていない。領域９０は、コンプレックス間の平均間隔が約６１ミリ秒である領域に一致する。比較的小さな領域９２において、平均間隔は、大幅に長く、約１１６ミリ秒である。円９４は、信頼水準タグである。デフォルトにより、検査の間のＣＦＡＥ間の７つの間隔、４つの間隔、および２つの間隔の測定値に一致する３つのタイプの色分けされた信頼水準タグが表示されている。円９４は、ＣＦＡＥ間の４つの測定された間隔の中間信頼水準に一致する。マッピング点９６は、地図に分散した小点として示されている。

ここで図７を参照されたい。図７は、本発明の開示した実施形態に従った、カラースケールが、取得した各点に対して特定されたＣＦＡＥ間の最も短い間隔を示す心臓の左心房の機能地図である。多数のマッピング点９６が示されている。別法またはこれに加えて、信頼水準タグまたは文字通りのラベル（textual labels）（不図示）が、地図における信頼水準を示すことができる。領域９８および１００は、ＣＦＡＥ間の長い間隔に一致し、領域１０２および１０４は、短い間隔に一致する。円１０６および１０８は、局所的な、色分けされた信頼水準を表す。

ここで図８を参照されたい。図８は、本発明の開示した実施形態に従った、図７に示されている左心房の間隔信頼地図（interval confidence map）である。カラースケールは、検出された、反復したＣＦＡＥの数、すなわち取得した各点に対する近接したコンプレックス間の適格間隔の数を示している。領域１１０は、比較的多数の反復したコンプレックスを有し、コンプレックスの数に従って色分けされている。領域１１２は、極めて少ない回数反復したＣＦＡＥを示している。円１０６および１０８は、図７の円１０６および１０８に一致している。

したがって、図７の最も短い間隔の表示に対して、間隔データの信頼水準を、図８のより詳細な信頼水準地図の本質的な引用である円１０６および１０８の色分けを参照して即座に決定することができる。

上記した全ての機能地図において、デフォルトの信頼水準のコーディングは、使用者が変更することができ、タグは、使用者が決定した信頼水準を満たす点にオプションとして加えることができる。

再び図５を参照されたい。プロセッサ７６は、マッピングされた各点または一対のマッピングされた点について検出アルゴリズムを実行する。ここで図９を参照されたい。図９は、本発明の開示した実施形態に従った、ＣＦＡＥ検出の方法を例示するフローチャートである。患者の研究が同時進行中または完了し、電圧トレース記録（voltage tracing records）が記憶されたと仮定する。別法またはこれに加えて、解剖学的地図を作成し、ＣＦＡＥ機能地図に重ね合せるかまたは同時に表示する。初めのステップ１１４で、パラメータを設定する。表１に、ピーク検出およびピーク期間の適切なデフォルトパラメータが示されている。これらのパラメータは全て、使用者により変更可能である。

次に、ステップ１１６で、電圧トレース記録を、利用できる測定値から選択する。

次に、ステップ１１８で、従来の信号処理および調整法を用いて、電圧トレース記録をデジタル形式に変換する。デジタル化した記録をスキャンし、電圧が最小閾値と最大閾値との間にある全てのピークを検出した。さらに、「ピークを超える」モードが設定される場合、電圧の偏位（voltage excursion）が最大閾値を超えるまたは最小閾値を下回るピークを、アルゴリズムの計算に含める。したがって、高電圧トレース記録を無視すると誤る。

次に、ステップ１２０で、ステップ１１８で特定されたピーク間の時間間隔を測定する。最小期間と最大期間との間に入るピークとピークとの間隔の数は、特定されたコンプレックスとして記録する。ピーク回数、電圧値、およびピークとピークとの間隔のデータを、地図作成の際に便利に呼び出せるように通常はアレイに記憶させる。ピークは、注釈表示上で識別して特徴付けることができる。

ここで図１０を参照されたい。図１０は、本発明の開示した実施形態に従った、ステップ１１８および１２０（図９）の実施の間に特定されたピークおよびピークとピークとの間隔に注釈が付けられた、トレース１２２を例示するサブシステム８６（図５）の注釈ビューアの画面表示である。最小電圧閾値と最大電圧閾値との間の範囲は、平行線１２４と１２６によってそれぞれ囲まれている。平行線１２４と１２６によって画定される電圧範囲内の電圧振幅を有する５つの代表的な適格ピークが、垂直方向の矢印１２８、１３０、１３２、１３４、および１３５によって示されている。２つのピーク１３６および１３８が、最小電圧閾値および最大電圧閾値によって画定される範囲を超えているが、オプションの「ピークを超える」モードが可能である場合は、計算に含められる。例えば、トレース１２２において、短いサイクルによって分けられた２つのＣＦＡＥが、矢印１２８および１３０によって特定されている。

再び図９を参照されたい。ステップ１４０で、平均間隔、最も短い間隔、および空間信頼水準の分布の計算を行って記録する。

次に、決定ステップ１４２に進み、評価すべきトレースが残っているかを決定する。決定ステップ１４２における決定が肯定的であれば、ステップ１１６に戻る。

決定ステップ１４２での決定が否定的であれば、ステップ１４４に進む。ステップ１１８および１２０で計算したデータを用いて、図６〜図８に例が示されているＣＦＡＥ地図を作成する。このような機能地図の作成は、例えば、上記した米国特許第６，２２６，５４２号および同第６，３０１，４９６号で教示されているような既知の方法を用いて行うことができる。使用者は、間隔信頼水準地図に色を付けるために用いるデフォルトパラメータ（表１）を調節することができる。使用者は、信頼水準タグを表示するかまたは隠すかを決定するフラッグを設定することができる。上記したように、一実施形態では、このようなタグは、色が付けられた円として表すことができ、この円の色は、仮の色が付けられた領域の信頼水準を示し、その領域の上部にタグが現れる。

ここで図１１を参照されたい。図１１は、本発明の開示した実施形態に従った、上記した任意のＣＦＡＥ地図と同時に表示できるデータの点リストの画面表示である。マッピングした各データ点に対して、２つの連続したＣＦＡＥ間の最も短いコンプレックス間隔（ＳＣＩ）を、列１４６に示している。点の間隔信頼水準（ＩＣＬ）を、列１４８に示している。信号に２つまたはそれ以上の近接したコンプレックスが存在する場合は、列１４８は、ＣＦＡＥ間隔の数を表示する。列１５０は、点に用いた信頼水準タグ（ＣＬＴ）の種類を示す。図１１には示していないが、平均コンプレックス間隔地図が同時に表示される場合、点リストは、信号における全てのコンプレックス間隔に対する平均コンプレックス間隔の表示も含む。

再び図９を参照されたい。最後のステップ１５２で、使用者は、様々な組合せで表示するために作成されたＣＦＡＥ地図をもたらすことができ、現在の研究との比較のために、他の研究が表示される窓を作成することができる。コンプレックス細分化電位図に関連した心組織を、従来のようにアブレーションすることができる。

代替の実施形態１
この実施形態では、本明細書の「ＣＦＡＥの特定」の部分で記載した第１の基準を、システム１０（図１）を用いて適用する。これは、例えば５０秒などの長い期間記録し、ある点で１０秒の間隔内で２つのコンプレックスを検出して行う。別法では、平均ベースラインを記録し、長い偏り（deviations）についてデータをスキャンして、１０秒を超えるベースラインの長い摂動を検出することも可能である。

代替の実施形態２
ここで、図１２を参照されたい。図１２は、本発明の代替の実施形態に従って構成され、動作するシステム１５４の説明図である。システム１５４は、システム１０（図１）に類似している。しかしながら、プロセッサ２２は、参照して開示内容を本明細書に組み入れる、本発明の譲受人に譲渡された、２００５年１月７日出願の米国特許出願第１１／０３０，９３４号に開示されているようなインピーダンス検出のための電気回路を含む。しかしながら、患者２１は、通常は約１２５個〜２５０個の複数の電極１５８を有する胴体ベスト１５６を身に着けている。電極１５８は、患者２１の胴体の前方、後方、および横方向の電位を測定するために胴体ベスト１５６内に配置されている。電極１５８は、リード線１６０およびケーブル１６２を介してプロセッサ２２に接続されている。プロセッサ２２は、胴体ベスト１５６からデータを受け取って処理するように変更されている。

このシステムは、心内膜の少数の点と電極１５８との間のインピーダンス測定値に基づいて、多次元係数行列を作成するように変更されている。次に、行列の逆数を、米国特許出願公開第２００３／０１２０１６３号（ヨラム・ルーディ（Yoram Rudy）ら）および２００６年９月６日出願の米国仮特許出願第６０／８２４，６８０号（名称：「心内膜地図と心外膜地図との相関性（Correlation of Endocardial and Epicardial Maps）」）に開示されているように推定する。なお、これらの開示内容は、参照することによって本明細書に組み込む。逆行列は、心外膜または心内膜のコンダクタンスの地図に一致しうる。

ここで図１３を参照されたい。図１３は、本発明の開示した実施形態に従った、胴体ベスト１５６を示す胸部１６４およびその胸部の周りに配置された電極１５８の簡易断面図である。

図１３はまた、右心房１６６を示し、３つの心内膜点１６８、１７０、および１７２を含む。後述するように、心内膜点１６８、１７０、および１７２に配置されたカテーテル電極と電極１５８との間でインピーダンスを測定する。ある適用例では、インピーダンスは、心外膜に配置された電極（図１３には不図示）と電極１５８との間で測定することもできる。

この行列およびプロセッサ２２および位置決めサブシステム２６の上記した他の特徴を用いて点１６８、１７０、および１７２の位置を求め、心周期における異なる点のコンダクタンスを測定して、ＣＦＡＥ基準を、点１６８、１７０、および１７２におけるＣＦＡＥの特定のために上記したように適用する。このような点は、予め設定した行列を用いて、同じセッションまたは後のセッションで非侵襲的に特定することができ、後のセッションにおけるアブレーションのための候補位置となる。

当業者であれば、本発明が、具体的に図示および記載したものに限定されるものではないことを理解できよう。むしろ、本発明の範囲は、ここに記載した様々な特徴の組合せおよび部分的な組合せの両方、ならびに上記説明を読んだ当業者が想到する、従来技術にはない、上記した特徴の変更形態および変形形態を含む。

〔実施の態様〕
（１）生きている患者の心臓における異常な電気活動の地図を作成するための方法において、
前記心臓のそれぞれの位置から電気信号データを得るステップと、
前記信号データを自動的に分析して、前記信号データ内のコンプレックス細分化電位図を特定するステップと、
前記心臓における前記コンプレックス細分化電位図の空間的分布を示唆する前記信号データから得た情報を表示するステップと、
を含む、方法。
（２）実施態様（１）に記載の方法において、
前記信号データを自動的に分析するステップは、
予め定められた電圧範囲内の振幅を有する電圧ピークを特定するステップと、
予め定められた時間範囲内で起こる、特定された前記電圧ピーク間でピークとピークとの間隔を特定するステップと、
を含む、
方法。
（３）実施態様（１）に記載の方法において、
前記電気信号データを得るステップは、
カテーテルを用いて前記心臓の表面に接触させるステップであって、前記カテーテルは、前記カテーテルの遠位側に配置されたポジションセンサおよび電極を有する、ステップと、
前記電極を介して前記それぞれの位置における電気信号を測定し、前記表面における少なくとも１つの点の前記ポジションセンサから位置情報を得るステップと、
を含む、
方法。
（４）実施態様（３）に記載の方法において、
前記電気信号を測定するステップは、単極電極を用いて行う、方法。
（５）実施態様（３）に記載の方法において、
前記電気信号を測定するステップは、双極電極を用いて行う、方法。

（６）実施態様（３）に記載の方法において、
前記表面は、心内膜表面である、方法。
（７）実施態様（１）に記載の方法において、
前記それぞれの位置は、前記心臓の心房における位置である、方法。
（８）実施態様（１）に記載の方法において、
前記それぞれの位置は、前記心臓の心室における位置である、方法。
（９）実施態様（１）に記載の方法において、
前記それぞれの位置の少なくとも一部が、前記心臓の心内膜表面にある、方法。
（１０）実施態様（１）に記載の方法において、
前記それぞれの位置の少なくとも一部が、前記心臓の心外膜表面にある、方法。

（１１）実施態様（１）に記載の方法において、
前記心臓のそれぞれの位置から電気信号データを得るステップは、
前記患者の外面に複数の電極を配置するステップと、
前記複数の電極を用いて前記心臓から電気信号を検出するステップと、
前記電気信号を予め設定したインピーダンス行列に適用して、前記それぞれの位置を特定するステップと、
を含む、
方法。
（１２）実施態様（１）に記載の方法において、
前記情報を表示するステップは、前記コンプレックス細分化電位図の平均期間に従ってコード化される前記心臓の機能地図を作成するステップを含む、方法。
（１３）実施態様（１）に記載の方法において、
前記情報を表示するステップは、前記コンプレックス細分化電位図の最も短いコンプレックス期間に従ってコード化される前記心臓の機能地図を作成するステップを含む、方法。
（１４）実施態様（１）に記載の方法において、
前記情報を表示するステップは、前記それぞれの位置で検出された前記コンプレックス細分化電位図の数に従ってコード化される前記心臓の機能地図を作成するステップを含む、方法。
（１５）実施態様（１）に記載の方法において、
前記コンプレックス細分化電位図に関連した心組織をアブレーションするステップ、
をさらに含む、方法。

（１６）生きている患者の心臓における電気活動の地図を作成するためのコンピュータソフトウエア製品であって、コンピュータプログラム命令が記憶されている実体のあるコンピュータ可読媒体を含む、コンピュータソフトウエア製品において、
前記コンピュータプログラム命令がコンピュータによって読まれると、前記コンピュータが、
前記心臓のそれぞれの位置からの電気信号データを記憶し、
前記信号データを自動的に分析して、前記信号データ中のコンプレックス細分化電位図を特定し、
前記心臓における前記コンプレックス細分化電位図の空間的分布を示唆する情報をディスプレイに出力する、
コンピュータソフトウエア製品。
（１７）実施態様（１６）に記載のコンピュータソフトウエア製品において、
前記コンピュータは、予め定められた電圧範囲内の振幅を有する電圧ピークを特定し、かつ予め定められた時間範囲内で起こる特定された前記電圧ピーク間のピークとピークとの間隔（peak-to-peak intervals）を特定することによって、前記信号データを自動的に分析するようにさらに命令される、コンピュータソフトウエア製品。
（１８）実施態様（１６）に記載のコンピュータソフトウエア製品において、
前記コンピュータは、前記コンプレックス細分化電位図の平均期間に従ってコード化される前記心臓の機能地図を作成するようにさらに命令される、コンピュータソフトウエア製品。
（１９）実施態様（１６）に記載のコンピュータソフトウエア製品において、
前記コンピュータは、前記コンプレックス細分化電位図の最も短いコンプレックス期間に従ってコード化される前記心臓の機能地図を作成するようにさらに命令される、コンピュータソフトウエア製品。
（２０）実施態様（１６）に記載のコンピュータソフトウエア製品において、
前記コンピュータは、前記それぞれの位置で検出された前記コンプレックス細分化電位図の数に従ってコード化される前記心臓の機能地図を作成するようにさらに命令される、コンピュータソフトウエア製品。

（２１）生きている患者の心臓における電気活動の地図を作成するための装置において、
前記心臓のそれぞれの位置からの電気信号データを記憶するためのメモリと、
前記メモリにアクセスし、かつ前記信号データを自動的に分析し、前記信号データ中のコンプレックス細分化電位図を特定し、かつ前記心臓における前記コンプレックス細分化電位図の空間的分布を示唆する前記心臓の機能地図を作成するように動作するプロセッサと、
前記機能地図を表示するために前記プロセッサにリンクされたディスプレイと、
を含む、装置。
（２２）実施態様（２１）に記載の装置において、
前記プロセッサは、予め定められた電圧範囲内の振幅を有する電圧ピークを特定し、かつ予め定められた時間範囲内で起こる、特定された前記電圧ピーク間のピークとピークとの間隔を特定することによって、前記信号データを自動的に分析するように動作する、装置。
（２３）実施態様（２１）に記載の装置において、
前記機能地図は、前記コンプレックス細分化電位図の平均期間に従って前記プロセッサによってコード化される、装置。
（２４）実施態様（２１）に記載の装置において、
前記機能地図は、前記コンプレックス細分化電位図の最も短いコンプレックス期間に従って前記プロセッサによってコード化される、装置。
（２５）実施態様（２１）に記載の装置において、
前記心臓の前記機能地図は、前記それぞれの位置で検出される前記コンプレックス細分化電位図の数に従って前記プロセッサによってコード化される、装置。

本発明の開示した実施形態に従った、異常な電気活動の領域を検出し、生きている患者の心臓にアブレーション処置を実行するためのシステムの絵画図である。図１に示されているシステムに用いるためのカテーテルの実施形態の線図である。本発明の開示した実施形態に従った、心臓の右心房の心内膜表面に接触しているカテーテルの遠位端部を示す線図である。本発明の開示した実施形態に従って自動的に特定することができるＣＦＡＥを例示する複数の例示的な電位図である。本発明の開示した実施形態に従った、図１に示されているシステムのサブシステムを例示するブロック図である。本発明の開示した実施形態に従った、カラースケールが、特定されたＣＦＡＥ間の平均サイクルの長さを示す左心房の機能地図である。本発明の開示した実施形態に従った、カラースケールが、取得した各点に対して特定されたＣＦＡＥ間の最も短い間隔を示す左心房の機能地図である。本発明の開示した実施形態に従った、左心房の間隔信頼地図である。本発明の開示した実施形態に従った、ＣＦＡＥ検出の方法を例示するフローチャートである。本発明の開示した実施形態に従った、図９に示されている方法の実施の間に特定されたピーク、およびピークとピークとの間隔に注釈が付けられた、トレースを例示する画面表示である。本発明の開示した実施形態に従って得たデータの点リストの画面表示である。本発明の代替の実施形態に従った、異常な電気活動の領域を検出し、生きている患者の心臓にアブレーション処置を実行するためのシステムの説明図である。本発明の代替の実施形態に従った、胴体ベストおよび電極を示す胸部の簡易断面図である。

Claims

生きている患者の心臓における電気活動の地図を作成するためのコンピュータプログラムにおいて、命令を含み、当該命令がコンピュータによって読まれると、前記コンピュータが、
前記心臓のそれぞれの位置からの電気信号データを記憶し、
前記電気信号データを自動的に分析して、前記電気信号データ中のコンプレックス細分化電位図を特定し、
前記心臓における前記コンプレックス細分化電位図の空間的分布を示す機能地図をディスプレイに出力し、
前記コンピュータは、予め定められた電圧範囲内の振幅を有する電圧ピークを特定し、前記特定された電圧ピークについて、２つの連続した電圧ピークの間のピークとピークとの間隔のそれぞれを特定し、この特定されたピークとピークとの間隔のうち、間隔が予め定められた時間範囲内となるものを特定することによって、前記電気信号データを自動的に分析するようにさらに命令され、
前記コンピュータは、間隔が予め定められた時間範囲内となる前記間隔の個数をグループ分けすることにより作製されたグループを持つ領域を示すように、前記心臓の前記機能地図を作成することをさらに命令される、
コンピュータプログラム。
請求項１に記載のコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体。
生きている患者の心臓における電気活動の地図を作成するための装置において、
前記心臓のそれぞれの位置からの電気信号データを記憶するためのメモリと、
前記メモリにアクセスし、かつ前記電気信号データを自動的に分析し、これにより、前記電気信号データ中のコンプレックス細分化電位図を特定し、かつ前記心臓における前記コンプレックス細分化電位図の空間的分布を示す前記心臓の機能地図を作成するように動作するプロセッサと、
前記機能地図を表示するために前記プロセッサにリンクされたディスプレイと、
を含み、
前記プロセッサは、予め定められた電圧範囲内の振幅を有する電圧ピークを特定し、前記特定された電圧ピークについて、２つの連続した電圧ピークの間のピークとピークとの間隔のそれぞれを特定し、この特定されたピークとピークとの間隔のうち、間隔が予め定められた時間範囲内となるものを特定することによって、前記電気信号データを自動的に分析するように動作し、
前記機能地図は、間隔が予め定められた時間範囲内となる前記間隔の個数をグループ分けすることにより、作製されたグループを持つ領域を示す、
装置。