JP6045790B2 - カテーテル位置の検知における呼吸による影響の低減 - Google Patents
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Description
被験者の体にガルバニック接触させて体電極を配置することと、
被験者の体内にプローブを設置することと、
被験者の呼吸の間にプローブの位置を追跡することと、
呼吸の間に体電極間のインピーダンスに関連付けられる指標を決定することと、
プローブの位置を指標に関連付ける関数を計算することと、
その関数を適用して、インピーダンスに関連付けられる、続く指標に基づいて呼吸の終末呼気の点を識別することとを含む。
被験者の体にガルバニック接触させて配置される体電極と、
被験者の体内に設置されたプローブと、
プロセッサと、を備え、そのプロセッサは、
被験者の呼吸の間にプローブの位置を追跡し、
呼吸の間に体電極間のインピーダンスに関連付けられる指標を決定し、
プローブの位置を指標に関連付ける関数を計算し、
その関数を適用して、インピーダンスに関連付けられる、続く指標に基づいて呼吸の終末呼気の点を識別ように構成されている。
本発明のある実施形態は、患者、一般的には医療手技を受ける被験者の体内のプローブの位置を決定する方法を提供する。この方法は、被験者の呼吸によって生じる測定位置の誤差を補正するものである。
以下の説明は、一例として、また少なくとも部分的に、1つの実施形態が、2つの位置決定座標副システムを有すると想定したものである。まず、プローブの磁場を測定することにより、電磁(EM)座標副システムが被験者体内のカテーテルプローブの位置を決定する。次に、プローブから被験者の体の上の種々の電極又はパッチに流れる電流を測定することによって、電流座標副システムがプローブの位置を決定する。この第2の副システムは、本明細書において改良型電流位置(ACL)副システムとも呼ばれる。これら2つの座標副システムは、以下で説明するように、ハイブリッド型カテーテルプローブを使用することにより、互いに位置合わせされ、このハイブリッド型カテーテルは、EM副システムの磁場を測定することができ、またACL副システムの電流の供給源として働くことができる。
図3は、本発明の実施形態による、基準パッチ80Rのベクトル関係を示す概略図である。パッチの初期位置がパッチ80、82、及び84として示されている。移動後の位置がパッチ80’、82’、及び84’として示されている。
Nは時間patchInitTimeにおけるサンプル数であり、
yi=ayi−1+(1−a)xi、 (4)
上式において、yi、yi−1は、現在及び以前の位置推定値であり、
xiは現在の位置測定値であり、
aは0〜1の係数である。
理想的には、アースに対して測定される各ACLパッチのインピーダンスはゼロであるが、実際にそうなるとは限らない。インピーダンスがゼロと異なる場合、パッチを流れる測定電流は、カテーテル20などのカテーテルの予想位置の誤差につながることがあり、そのため、そのような誤差を低減するために、プロセッサ46は、パッチ較正工程106(図2A及び2B)で、パッチ電流較正モジュール119Cを使用してACLパッチに対して較正を実施する。この較正により、ゼロでないインピーダンスが、またパッチ間のインピーダンスの差が補正される。この較正によってプロセッサ46は、パッチインピーダンスがゼロである場合にパッチ内を流れる電流を推定することができる。
jは、パッチによって伝達される周波数fjを示す周波数インデックスである。
Zijは、除細動保護回路152の既知のインピーダンスである。この既知のインピーダンスは通常、パッチボックスの製造業者によって与えられ得るか、あるいは回路152の解析から決定され得る。
qijは、焼灼保護回路154のインピーダンスである。この焼灼保護回路のインピーダンスは、以下で説明するパッチインピーダンス較正プロセスの間に推定される。
Eiは、周波数fiでパッチiを駆動する、電圧源56Vから得られる電圧である。
Iijは、パッチiを通じて周波数fiで測定された電流である。
Vijは、パッチi上にて周波数fjで測定された電圧である。
Xijは、周波数fjにおける、パッチi上での実際の電圧である。
−I=σ・X、又はσ=−I・X−1 (12)
上式において、Iはパッチ電流のマトリクスであり、Xはパッチ電圧のマトリクスである。
σ’=(Id+σ・Rk)−1・σ (13a)
上式において、Idは単位行列であり、
σは、式(12)で定義される電導度マトリクスであり、
Rkは、周波数fkで送信するカテーテルの、(zik+qik)をi番目の対角要素とするパッチ抵抗の対角行列である。
この節における説明は、パッチ補正工程108(図2A)について述べるものである。工程108において、プロセッサ46はパッチ有効面積モジュール119Fを使用して、ACLパッチiの有効面積の変化を補正するプロセスを実施する。この節において、パッチ60Pは、パッチi及びパッチjと呼ぶことによって区別される。ACLパッチの有効面積が変化する原因のいくつかは、一般的には発汗によって、パッチが患者の体40から部分的に剥がれること、及び皮膚の電導度が変化することである。パッチ有効面積補正モデルは、以下を想定したものである。
Rij=G・Ci・Cj・dij (14)
上式において、Rijはパッチiとパッチjとの間のインピーダンスであり、
Ci、Cjは、パッチi及びパッチjの有効面積であり、
dijは、パッチiとパッチjとの間の距離であり、
Gは、とりわけ媒質の電導度の関数である比例定数である。
式(21)で与えられる6つの電流は、それらの合計が常に1であるので、5自由度を有するにすぎない。電流の更なる解析における特異性を防ぐために、電流射影工程110において、これら6つの電流は、射影マトリクスJを用いて、電流射影モジュール119Dにおいて5つの独立した数に変換される。射影マトリクスJは、以下のマトリクスの直交化によって導出される。
(In5)=J・(In6) (23)
(RIi5)=J・(RIi6) (28)
図5は、本発明の実施形態による、フィルタ処理モジュール119Gで用いられるフィルタの例示的なグラフを示している。モジュール119Gにて実施されるフィルタ処理工程112は、EMシステムから導出される位置、すなわち式(5)で与えられる
yi=ayi−1+(1−α)xi、 (29)
上式において、yi、yi−1は、現在及び以前の調整値であり、
xiは現在のRI測定値であり、
αは0〜1の係数である。αは通常、現在の調整値を決定する際に約1sの有効時間定数が存在するように選択される。
初期化モードの間、すなわち訓練経路114において、フィルタ処理モジュール119Gで得られた値が分析工程118にて分析される。この分析では、相関分析モジュール119Bが使用される。初期化の開始時に、通常は医療手技の最初に、専門家56が、本明細書ではCSRC27と想定される基準センサーを、心臓38内の比較的一定した位置に配置する。このセンサーは通常、2つ以上の呼吸サイクルにわたって、すなわち、本明細書において訓練期間と称される約30秒間の期間にわたって、この位置に置かれる。
Kは、訓練期間におけるサンプルの総数である。
相関マトリクスC及び呼吸方向ベクトル
C(3,5)は、最後の列を省略することによってマトリクスCから導出される(3行、5列)マトリクスであり、
Rvkは、式(30)で与えられる呼吸指標の速度である。
RIνMaxi=α(RIνMaxi−1−β)+β (39)
(1) 被験者の体にガルバニック接触させて体電極を配置することと、
前記被験者の前記体内にプローブを設置することと、
前記被験者の呼吸の間に前記プローブの位置を追跡することと、
前記呼吸の間に前記体電極間のインピーダンスに関連付けられる指標を決定することと、
前記プローブの前記位置を前記指標に関連付ける関数を計算することと、
前記関数を適用して、前記インピーダンスに関連付けられる、続く指標に基づいて前記呼吸の終末呼気の点を識別することと、を含む、方法。
(2) 前記終末呼気の点を識別することは、前記関数が既定の閾値未満であると評価することを含む、実施態様1に記載の方法。
(3) 前記プローブの位置を追跡することは、電磁追跡システムを使用して前記位置を決定することを含む、実施態様1に記載の方法。
(4) 前記プローブの位置を追跡することは、前記プローブと前記体電極との間の電流に応答して前記位置を算出することを含む、実施態様1に記載の方法。
(5) 前記指標を決定することは、前記プローブと前記体電極との間の電流をそれぞれ測定することを含む、実施態様1に記載の方法。
(6) 前記指標を決定することは、前記体電極間の前記インピーダンスを前記プローブの前記位置に関連付けるマトリクスを形成することを含む、実施態様1に記載の方法。
(7) 前記マトリクスを形成することは、前記呼吸の方向を決定することを含む、実施態様6に記載の方法。
(8) 前記マトリクス及び前記方向に応答して前記呼吸の前記終末呼気の点(end-experium points)を決定することを含む、実施態様7に記載の方法。
(9) 前記指標の変化率、前記マトリクス、及び前記方向に応答して前記呼吸の前記終末呼気の点を決定することを含む、実施態様7に記載の方法。
(10) 被験者の体にガルバニック接触させて配置される体電極と、
前記被験者の前記体内に設置されたプローブと、
プロセッサと、を備え、該プロセッサは、
前記被験者の呼吸の間に前記プローブの位置を追跡し、
前記呼吸の間に前記体電極間のインピーダンスに関連付けられる指標を決定し、
前記プローブの前記位置を前記指標に関連付ける関数を計算し、
前記関数を適用して、前記インピーダンスに関連付けられる、続く指標に基づいて前記呼吸の終末呼気の点を識別するように構成されている、装置。
(12) 前記プローブの位置を追跡することは、電磁追跡システムを使用して前記位置を決定することを含む、実施態様10に記載の装置。
(13) 前記プローブの位置を追跡することは、前記プローブと前記体電極との間の電流に応答して前記位置を算出することを含む、実施態様10に記載の装置。
(14) 前記指標を決定することは、前記プローブと前記体電極との間の電流をそれぞれ測定することを含む、実施態様10に記載の装置。
(15) 前記指標を決定することは、前記体電極間の前記インピーダンスを前記プローブの前記位置に関連付けるマトリクスを形成することを含む、実施態様11に記載の装置。
(16) 前記マトリクスを形成することは、前記呼吸の方向を決定することを含む、実施態様15に記載の装置。
(17) 前記プロセッサは、前記マトリクス及び前記方向に応答して前記呼吸の前記終末呼気の点を決定するように構成されている、実施態様16に記載の装置。
(18) 前記プロセッサは、前記指標の変化率、前記マトリクス、及び前記方向に応答して前記呼吸の前記終末呼気の点を決定するように構成されている、実施態様16に記載の装置。
Claims (4)
- 被験者の体にガルバニック接触させて配置される体電極と、
前記被験者の前記体内に設置されたプローブと、
プロセッサと、を備え、該プロセッサは、
前記被験者の呼吸の間に前記プローブの位置を追跡し、
前記呼吸の間に前記体電極間のインピーダンスに関連付けられる呼吸指標を決定し、前記呼吸指標は、前記呼吸によって生じた前記体電極間の抵抗の変化を表す指標であり、
前記プローブの前記位置を積み重ねることによって生成された行列と前記呼吸指標を積み重ねることによって生成された行列の擬似逆行列との内積によって表される関数を計算し、
ある時点を前記呼吸の終末呼気の点として識別する処理を行うように構成されており、前記終末呼気の点は、前記呼吸指標に前記関数を適用することで得られる、前記インピーダンスに関連付けられる前記プローブの位置の推定値と、前記プローブの位置の測定値に基づく値との差が、予め定められた閾値内にある際に、前記関数及び呼吸方向ベクトルに応答して決定される、装置。 - 前記プローブの位置を追跡することは、電磁追跡システムを使用して前記位置を決定することを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記プローブの位置を追跡することは、前記プローブと前記体電極との間の電流に応答して前記位置を算出することを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記指標を決定することは、前記プローブと前記体電極との間の電流をそれぞれ測定することを含む、請求項1に記載の装置。
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