JP6133779B2 - 対象を感知する感知装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象を感知する感知装置、感知方法及び感知コンピュータプログラムに関する。

ＣＮ２０１１９４８３７Ｙは、無線周波数（ＲＦ）アブレーション電極及び超音波ユニットを有するアブレーション装置を開示している。前記超音波ユニットは、ＲＦアブレーション処置を実行する前及び／又は間に超音波で目標組織を感知するのに使用される。前記目標組織が、前記ＲＦアブレーション処置が実行されている間に超音波で感知される場合、超音波感知は、前記目標組織に印加されるＲＦエネルギにより悪影響を受け、これにより前記目標組織を感知する品質は、低減されることができる。

本発明の目的は、対象を感知する品質が改良されることができる、対象を感知する感知装置、感知方法及び感知コンピュータプログラムを提供することである。

本発明の第１の態様において、対象を感知する感知装置が提示され、前記感知装置は、
−前記対象を超音波で感知する超音波ユニットと、
−前記対象に電気エネルギを印加する電気エネルギ印加ユニットと、
−前記電気エネルギ印加ユニットに電気的に接続され、前記超音波ユニットを電気的に遮蔽する超音波ユニット遮蔽素子と、
を有する。

前記超音波ユニット遮蔽素子は、前記超音波ユニットを電気的に遮蔽するので、前記対象の超音波感知は、前記超音波感知に対する電気エネルギの印加、特に、電気エネルギを印加するのに使用されるＲＦ信号の容量結合により影響を受けにくい。この影響の更なる低減は、前記超音波ユニット遮蔽素子を前記電気エネルギ印加ユニットに電気的に接続することにより達成され、何故なら、この電気接続は、前記超音波ユニット遮蔽素子を貫通することができる、前記電気エネルギ印加ユニットと前記超音波ユニットとの間の高度に非一様な電場分布を生じることができる、前記超音波ユニット遮蔽素子と前記電気エネルギ印加ユニットとの間の不所望な電位差を防ぐからである。したがって、前記超音波ユニット遮蔽素子、これに加えて、前記超音波ユニット遮蔽素子と前記電気エネルギ印加ユニットとの間の電気接続は、前記超音波感知に対する電気エネルギ印加の悪影響を低減し、これにより前記対象を感知する品質を改良する。

前記対象は、好ましくは、人又は動物の心臓、特に、心臓壁の心臓組織であり、前記超音波ユニットは、前記心臓組織を超音波で感知するように構成され、前記電気エネルギ印加ユニットは、前記心臓組織に電気エネルギを印加するように構成される。

好ましいのは、前記感知装置が、カテーテルを有することであり、前記超音波ユニット、前記電気エネルギ印加ユニット及び前記超音波ユニット遮蔽素子は、前記カテーテルに一体化される。前記超音波ユニット、前記電気エネルギ印加ユニット及び前記超音波ユニット遮蔽素子は、前記カテーテル内に又は上に、特に、前記カテーテルの先端の中に配置されることができる。これは、前記感知装置が、心臓内部のような対象の内部若しくは他の器官のような他の対象の内壁、血管のような人若しくは動物の他の部分、又はパイプラインのような技術的対象の内壁を感知することを可能にする。

前記超音波ユニットは、好ましくは、１０ＭＨｚより高い中心周波数で動作可能である超音波トランスデューサである。例えば、前記超音波トランスデューサは、約２０ＭＨｚの中心周波数で動作可能でありうる。

更に好ましいのは、前記電気エネルギ印加ユニットが、前記対象に電気エネルギを印加する電極であることであり、前記電極は、前記超音波ユニット遮蔽素子に電気的に接続される。前記電気エネルギ印加ユニットは、好ましくは、対象、特に人の心臓を切除し、前記電極は、好ましくは、カテーテルの先端に配置されたアブレーション電極である。前記超音波ユニット遮蔽素子は、したがって、好ましくは、前記アブレーション電極に電気的に接続される。前記超音波ユニット遮蔽素子を貫通することができる、前記アブレーション電極と前記超音波ユニットとの間の高度に非一様な電場分布を生じることができる、不所望な電位差は、これにより低減され、特に防止されることができる。

前記超音波ユニットが、少なくとも２つの接続電極を有することも好ましく、第１の接続電極は、前記超音波ユニットを制御する超音波制御ユニットと前記超音波ユニットを接続する制御電気接続に電気的に接続され、前記超音波ユニットの第２の電極は、前記制御電気接続を遮蔽する電気接続遮蔽素子に電気的に接続される。前記電気接続は、好ましくは、同軸ケーブルのコアであり、前記制御電気接続は、好ましくは、前記同軸ケーブルのシールディングである。前記超音波ユニットは、好ましくは、圧電材料を持つ超音波トランスデューサであり、好ましくは、前記同軸ケーブルのコアは、前記圧電材料の第１の電極に電気的に接続され、前記同軸ケーブルのシールディングは、前記超音波トランスデューサのシールディングに電気的に接続される。これは、超音波感知に対する電気エネルギ印加の影響を更に低減し、したがって、前記対象を超音波で感知する品質を更に改良する。

一実施例において、前記電気接続遮蔽素子は、５Ωより小さい抵抗を持つ。前記電気接続遮蔽素子の、特に前記同軸ケーブルの遮蔽素子の、この比較的小さい抵抗は、たとえエネルギの印加により引き起こされる電磁干渉が前記電気接続遮蔽素子を流れる電流を導入するとしても、前記電気接続遮蔽素子に対して比較的低い電圧を生じることができる。

好適な実施例において、前記超音波ユニットは、少なくとも２つの接続電極を有し、第１の接続電極は、前記超音波ユニットを制御する超音波制御ユニットと前記超音波ユニットを接続する制御電気接続に電気的に接続され、前記超音波ユニットの第２の電極は、前記超音波ユニット遮蔽素子に電気的に接続される。

前記超音波ユニットの前記第２の電極及び前記超音波ユニット遮蔽素子は、１つのピースとして形成されることができ、すなわち、前記第２の電極は、前記超音波ユニット遮蔽素子として形成されることができるか、又は前記第２の電極及び前記超音波ユニット遮蔽素子は、電気的に接続された別々のピースとして形成されることができる。特に、前記超音波ユニットの前記第２の電極は、好ましくは、前記超音波ユニット遮蔽素子を介して前記電気接続遮蔽素子に接続される。

前記制御電気接続、特に、前記同軸ケーブルのコアは、好ましくは、前記超音波ユニット遮蔽素子と電気的に接続されない。

前記超音波ユニット遮蔽素子が、前記超音波ユニットを電気的に遮蔽する前記超音波ユニットを囲むハウジングであることも、好ましい。前記ハウジングは、好ましくは、金属のような導電性材料で作られる。前記ハウジングは、例えば、前記超音波ユニットを囲む長方形又は円筒形ボックスである。前記ハウジングは、前記制御電気接続、特に、前記同軸ケーブルが、前記超音波ユニットを前記超音波制御ユニットと電気的に接続するように前記ハウジング内に導入されることを可能にする開口を有する。

更に好ましいのは、前記超音波ユニット及び前記ハウジングが、前記ハウジングの超音波領域を通して放射可能及び／又は受信可能であるように構成されることである。好適な実施例において、前記超音波ユニットは、前記ハウジングの前記超音波領域において超音波波長を規定する超音波周波数において動作可能であり、少なくとも前記超音波領域において、前記ハウジングは、前記超音波波長の４分の１より小さい厚さを持つ壁を持つ。前記超音波波長は、例えば、４０μｍのオーダであり、前記厚さは、好ましくは、１０μｍより小さく、更に好ましくは１μｍより小さく、更に好ましくは５００ｎｍより小さい。一実施例において、前記厚さは、約１２０ｎｍである。これは、音響波、すなわち超音波の一部が反射され、前記対象に結合される可能性を低減する。好ましくは、前記超音波領域は、音響波の反射を防ぐのに十分小さい厚さを持つ。これは、前記対象を超音波で感知する品質を更に改良する。

更に好ましいのは、前記超音波領域が、前記超音波ユニットと機械的に接続されることである。特に、前記超音波ユニットの電極は、前記ハウジングの前記超音波領域と機械的に接続されることができる。例えば、前記電気接続遮蔽素子に電気的に接続された前記超音波ユニットの前記電極は、前記ハウジングの前記超音波領域と機械的に接続されることができる。一実施例において、前記ハウジングの前記超音波領域及び前記電気接続遮蔽素子に電気的に接続された前記超音波ユニットの前記電極は、１つのピースとして形成されることができる。機械的接触は、音響波の送信を改良することができ、前記対象を超音波で感知する品質を更に改良する。

前記感知装置が、前記対象の超音波感知に依存して前記対象に対するエネルギ印加の影響を決定する対象影響決定ユニットを有することも、好ましい。更に好ましいのは、前記エネルギ印加ユニットが、前記対象を切除するように構成されることであり、前記対象影響決定ユニットは、前記対象の超音波感知に依存してアブレーション深度を決定する。例えば、前記対象影響決定ユニットは、前記対象を超音波で感知することにより生成されるＭモード画像に基づいて損傷境界の経過を決定するように構成されることができる。前記超音波感知は、前記対象を切除するための前記対象に対するエネルギの印加によりごく少しの影響しか受けないので、又は前記超音波感知は、前記エネルギの印加により全く影響を受けないので、前記損傷境界の経過は、高品質でモニタリングされることができ、これにより超音波感知に基づくアブレーション処置の高品質モニタリングを可能にする。

本発明の他の態様において、対象を感知する感知方法が提示され、前記感知方法は、
−超音波ユニットにより前記対象を超音波で感知するステップと、
−電気エネルギ印加ユニットにより前記対象に電気エネルギを印加するステップと、
を有し、前記電気エネルギ印加ユニットに電気的に接続された超音波ユニット遮蔽素子が、前記超音波ユニットを電気的に遮蔽する。

本発明の他の態様において、対象を感知する感知コンピュータプログラムが提示され、前記感知コンピュータプログラムは、前記コンピュータプログラムが請求項１に記載の感知装置を制御するコンピュータ上で実行される場合に、前記感知装置に、請求項１３に記載の感知方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する。

請求項１に記載の感知装置、請求項１３に記載の感知方法、及び請求項１４に記載の感知コンピュータプログラムが、特に従属請求項に規定されるように、同様の及び／又は同一の好適な実施例を持つと理解されるべきである。

本発明の好適な実施例が、それぞれの独立請求項に対する従属請求項の組み合わせであることもできると理解されるべきである。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになる。

対象を感知する感知装置の一実施例を概略的にかつ例示的に示す。 感知装置のカテーテル先端の一実施例を概略的にかつ例示的に示す。 カテーテル先端の素子の電気接続を概略的にかつ例示的に示す。 感知装置のカテーテル先端の他の実施例を概略的にかつ例示的に示す。 心臓壁組織における超音波パルスの反射により生成されるエコーシリーズの表現を概略的にかつ例示的に示す。 動的エコーシリーズに依存する超音波信号の二次元表現を概略的にかつ例示的に示す。 対象を感知する感知方法の一実施例を例示的に示すフローチャートを示す。

図１は、対象４を感知する感知装置１を概略的にかつ例示的に示す。この実施例において、対象４は、台６０上に配置された人１３の心臓である。特に、前記対象は、心臓４の壁の心臓組織である。感知装置１は、図２により詳細に概略的にかつ例示的に示されるカテーテル先端１９を持つカテーテル１２を有する。

カテーテル先端１９は、心臓組織を超音波で感知する超音波ユニット１１と、心臓組織に電気エネルギを印加する電気エネルギ印加ユニット９と、超音波ユニット１１を電気的に遮蔽する超音波ユニット遮蔽素子１６とを有し、超音波ユニット遮蔽素子１６は、電気接続１８を介して電気エネルギ印加ユニット９に電気的に接続される。

超音波ユニット１１は、超音波制御ユニット５により制御され、超音波ユニット１１及び超音波制御ユニット５は、前記心臓組織に対して超音波パルスを送出し、前記超音波パルスが前記心臓組織により反射された後に動的エコーシリーズを受信し、前記受信された動的エコーシリーズに依存して超音波信号を生成する。超音波ユニット１１は、カテーテル１２内に配置される同軸ケーブル１７を介して超音波制御ユニット５と接続される。同軸ケーブル１７に対する超音波ユニット１１の電気接続は、図３により詳細に概略的に示される。

超音波ユニット１１は、同軸ケーブル１７のコアである制御電気接続、４０に電気的に接続される第１の接続電極１４を有する。超音波ユニット１１は、第１の電極１４と反対の第２の電極１５を更に有し、第２の電極１５は、同軸ケーブル１７の電磁シールディングである電気接続遮蔽素子４２に電気的に接続される。同軸ケーブル１７は、コア４０と電磁シールディング４２との間の内側誘電絶縁体４１、及びこの実施例では外側プラスチックシース（sheath）である外側絶縁シースを更に有する。同軸ケーブル１７のコア及び同軸ケーブル１７の電気接続遮蔽素子４２は、好ましくは、金属で作られ、例えば銅で作られる。

超音波ユニット１１は、圧電材料３０を有する超音波トランスデューサであり、２つの電極１４及び１５は、圧電材料３０の反対側に配置される。

電気接続遮蔽素子４２は、５Ωより小さい抵抗を持つ。

超音波ユニット１１の第２の電極１５は、超音波ユニット遮蔽素子１６を介して同軸ケーブル１７の電磁シールディング４２に接続される。超音波ユニット１１の第２の電極１５及び超音波ユニット遮蔽素子１６は、１つのピースとして形成されることができ、すなわち、第２の電極１５は、超音波ユニット遮蔽素子１６として形成されることができるか、又は第２の電極１５及び超音波ユニット遮蔽素子１６は、電気的に接続された別々のピースとして形成されることができる。制御電気接続４０、すなわち同軸ケーブル１７のコアは、超音波遮蔽素子１６と電気的に接続されない。

超音波ユニット遮蔽素子１６は、超音波ユニット１１を電気的に遮蔽するために超音波ユニット１１を囲むハウジングである。ハウジング１６は、金属のような導電性材料で作られる。好ましくは、ハウジング１６は、超音波ユニット１１を囲む長方形又は円筒形ボックスである。ハウジング１６は、超音波ユニット１１を超音波制御ユニット５と電気的に接続するように同軸ケーブル１７が導入される開口５１を有する。

超音波ユニット１１及びハウジング１６は、超音波がハウジング１６の超音波領域５０を通って放射可能及び／又は受信可能であるように構成される。超音波ユニット１１は、前記ハウジングの前記超音波領域において超音波波長を規定する２０ＭＨｚの超音波周波数、すなわち中心周波数において動作可能であり、少なくとも超音波領域５０において、ハウジング１６は、前記超音波波長の４分の１より小さい厚さを持つ壁を持つ。超音波領域５０におけるハウジング１６の壁の厚さは、好ましくは１０μｍより小さく、更に好ましくは１μｍより小さく、更に好ましくは５００ｎｍより小さい。この実施例において、前記厚さは、約１２０ｎｍである。

図２を再び参照すると、電気エネルギ印加ユニット９は、前記心臓組織に電気ＲＦエネルギを印加するアブレーション電極であり、アブレーション電極９は、電気接続１８を介してハウジング１６に電気的に接続される。アブレーション電極９は、カテーテル１２の先端１９に設けられるキャップ電極であり、超音波ユニット１１が開口５２を通して心臓組織を感知することを可能にする前方中心開口５２を有する。アブレーション電極９は、例えばケーブルである電気接続６１を介してアブレーション電極９を制御するサブ制御ユニット６と接続される。サブ制御ユニット６及び超音波制御ユニット５は、制御ユニット７に一体化される。他の実施例において、前記制御ユニットは、別個の制御ユニットであることができる。更に、サブ制御ユニット６は、好ましくは、カテーテル先端１９のステアリング及び／又はイリゲーションを制御する。この場合、前記カテーテルは、図１又は図２には図示されない、ステアリング素子及び／又はイリゲーション素子をそれぞれ有する。異なる制御機能は、いかなる数の制御ユニットによっても、例えば、単一の制御ユニットにより、又は２つ若しくは２より多い制御ユニットにより実行されることができる。

ハウジング１６の超音波領域５０は、超音波ユニット１１と機械的に接続される。特に、超音波領域５０は、好ましくは、圧電材料１２の前側に配置され、第２の電極１５と直接的に接触し、又は前記第２の電極が前記超音波ユニット遮蔽素子を形成する場合に、超音波領域５０は、圧電材料３０に機械的に結合される前記第２の電極である。超音波領域５０の金属層は、音響が反射されないが、心臓組織に結合されるように十分に薄い。この金属層は、より詳細に上で説明されたように、好ましくは音響波の波長の４分の１より下である厚さを持つ。前記金属層は、金で作られる。他の実施例において、前記金属層は、他の金属で作られることもできる。

図４は、カテーテル１２の先端の他の実施例を概略的にかつ例示的に示す。図４に示されるカテーテル先端は、第２の電極１５とハウジング１６の超音波領域５０との間のギャップを除き、図２を参照して上に記載されたカテーテル先端と同様である。これに応じて、第２の電極１５は、電気接続３１を介して同軸ケーブル１７の電気接続遮蔽素子と接続される。ギャップが、第２の電極１５とハウジング１６の超音波領域５０との間にある場合、超音波領域５０におけるハウジング１６の厚さは、好ましくは、非常に小さく、例えば、１μｍより小さく、更に好ましくは５００ｎｍより小さく、更に好ましくは１００ｎｍより小さい。

図１を再び参照すると、感知装置１は、対象４の超音波感知に依存して対象４に対するエネルギ印加の影響を決定する対象影響決定ユニット１０３を更に有する。特に、エネルギ印加ユニット９は、対象４を切除するように構成され、対象影響決定ユニット１０３は、対象４の超音波感知に依存して、損傷境界とも見なされうる、アブレーション深度を決定するように構成される。対象影響決定ユニット１０３は、したがって、超音波ユニット５から超音波信号を受信し、前記受信された超音波信号に依存して前記アブレーション深度を決定するように構成される。前記アブレーション深度の決定は、より詳細に以下に記載される。

超音波パルスが前記対象に対して送出される場合、前記超音波パルスは、エコー信号が超音波ユニット１１により受信されるように異なる深度において反射される。前記対象内の異なる深度における前記超音波パルスの反射により生成される前記エコー信号は、エコーシリーズを形成する。エコーシリーズ２１は、図５に概略的にかつ例示的に示されている。前記超音波パルスが前記対象に対して送出された後にエコーが記録される時間及び音速を考慮することにより、前記エコーシリーズは、前記対象内の深度に対する前記対象の超音波反射特性の依存性に変換されることができる。図５において、超音波反射特性に対応する任意の単位の前記エコーシリーズの振幅ａが、前記パルスが前記対象内に送出された後にそれぞれのエコーが受信された時間に対応する任意の単位の深度ｄに依存して示される。

この実施例において、前記対象は、心臓の壁であり、前記超音波パルスは、前記壁の心臓組織内に送出される。図５において、２２及び２３により示されるエコーシリーズ２１の領域は、前記心臓壁の前面及び後面に対応する。領域２４は、前記超音波パルスにより直接的に生成される。したがって、厳密な意味で、前記エコーシリーズは、領域２４なしの図５に示されるグラフである。

図５に示されるエコーシリーズ２１は、前記超音波パルスを放射し、前記エコーを受信する超音波ユニット１１の位置に対する前面及び後面２２、２３の位置を決定することを可能にする。領域２４における第１の測定された振幅は、超音波ユニット１１の位置をマークする。領域２４の後に実質的にゼロである振幅を有する領域が続き、しばらくして、振幅は、前記対象における第１の反射をマークする、すなわち前記対象の前面をマークする領域２３において再び増大する。心臓壁の組織内の反射に対応する小さい振幅を有する領域２５が後に続き、領域２２において、振幅は、再び大きく増大し、これにより心臓壁の後面をマークする。したがって、エコーシリーズ２１は、領域２２及び２３に基づいて前面及び後面の位置を決定することを可能にする。間の領域２５は、以下に更に説明されるように前記アブレーション深度を決定するのに使用される。

対象影響決定ユニット１０３は、好ましくは、実質的にゼロである振幅値を有する領域の後の領域２３における増大する振幅の位置を前記対象の前面の位置として決定する。この場合、振幅は、領域２５において実質的に減少し、振幅の次の著しい増大の位置（領域２２）は、心臓壁の後面の位置として決定される。換言すると、領域２４における前記超音波ユニットのトランスデューサのリングダウンの後に、"沈黙期間"が起きる。この沈黙期間は、この後に、前記前面に関連付けられた領域２３における反射により終了される。領域２３におけるこの反射の後に、超音波強度における速い小さな温度変化によりマークされる期間２５が生じる。特に、期間２５における信号のエンベロープは、強度の指数関数的減少を持つ傾向にある。期間２５の終了時に、再び、強力な反射が、前記後面に関連付けられる領域２２において観測される。閾値が事前に規定されることができ、特に相対的な閾値が事前に規定されることができ、"沈黙期間"の後の反射がそれぞれの所定の閾値を超過する場合に、前記前面が検出され、期間２５の終了時に信号がそれぞれの閾値を超過する場合に、前記後面が検出される。前記閾値は、既知の前面及び後面位置を持つ壁を用いる較正測定により事前に規定されることができる。

図５に例示的に示されるエコーシリーズ２１は、特定の時間に前記対象内に送出された超音波パルスにより生成された。これらの超音波パルスのいくつかは、異なる時間において前記対象に送出され、これにより異なる時間においてエコーシリーズを生成する。異なる時間における異なる超音波パルスから得られ、したがって異なる時間に属する、これらのエコーシリーズは、動的エコーシリーズを形成する。前記受信された動的エコーシリーズに依存する超音波信号は、したがって、異なる深度及び異なる時間における前記対象の超音波反射特性を表す。このような超音波信号は、図６に概略的にかつ例示的に示される。

図６において、前記超音波信号の異なる振幅は、異なる輝度により示され、より高い輝度は、より大きい振幅に対応する。前記振幅は、それぞれのエコーシリーズが生成された時間ｔ及び深度ｄに依存して示される。図６に示される前記超音波信号は、Ｍモード画像と見なされることができる画像を形成する。

アブレーション処置を実行することにより、損傷が、心臓壁に生成され、前記アブレーション深度は、心臓壁組織内の前記損傷の境界により規定される。

前記対象影響決定ユニットは、前記超音波信号の不連続性を決定し、前記不連続性が生じる前記超音波信号の深度として前記アブレーション深度を決定する。例えば、図６において、第１の楕円２６において、前記超音波信号の連続的な変化のみが存在し、前記組織に対してアブレーションエネルギを印加する間に心臓壁組織の巨視的な組織拡張を示す。第２の楕円２７において、前記超音波信号の変化の不連続性が観測されることができ、これは、前記アブレーション深度を示す。したがって、図６は、第２の楕円２７において、前記損傷の進行、すなわち増大するアブレーション深度を示す。観測された不連続性に基づいて、前記アブレーション深度は、第２の二重矢印２９により特定の時間に対して例示的に示されるように決定されるのに対し、第１の二重矢印２８は、特定の時間に対する心臓壁の厚さを示す。心臓壁の厚さも、図６に見られるように、巨視的な組織拡張によりアブレーション処置を実行する間に時間とともに変化する。前記アブレーション深度の決定について、より詳細には、参照によりここに組み込まれるＷＯ２０１０／０８２１４６Ａ１が参照される。

サブ制御ユニット６は、好ましくは、対象影響決定ユニット１０３により決定されたアブレーション深度に依存してアブレーション電極９を制御する。例えば、対象４にアブレーションエネルギを印加するパワー及び／又は持続時間は、前記決定されたアブレーション深度に依存して制御される。対象影響決定ユニット１０３は、前記超音波信号から心臓壁の前面及び後面の位置を決定し、これらの位置に依存して心臓壁の厚さを決定することができ、すなわち対応する深度位置が、心臓壁の厚さを決定するように互いから減算される。サブ制御ユニット６は、この場合、この決定された厚さ及び前記決定されたアブレーション深度に依存してアブレーション電極９を制御することができる。好ましくは、サブ制御ユニット６は、心臓壁組織の貫壁性の所望の度合いが到達されるまで、特に結果として生じる損傷が貫壁性であるまで、心臓壁組織を切除する。

好ましくは、感知装置１は、心臓壁の厚さ及びアブレーション深度を繰り返し決定し、アブレーション深度決定ユニット１０３は、前記決定された厚さ及び前記決定されたアブレーション深度からアブレーションの貫壁性の度合いを繰り返し決定する。特に、感知装置１は、アブレーションの貫壁性の所定の度合いが到達された場合に、アブレーション処置を終了する。

感知装置１は、前記アブレーション深度を視覚化する視覚化ユニット２０を更に有する。特に、視覚化ユニット２０は、損傷境界の進行を視覚化する。視覚化は、好ましくは、リアルタイムで実行される。視覚化ユニット２０は、好ましくは、前記超音波信号、前記アブレーションの進行、すなわち前記損傷境界、及び前記前面及び後面位置を示す。

感知装置１は、好ましくは、特に対象４内の、好ましくは人間又は動物の心臓内の、カテーテル１２の位置及び／又は向きを決定するシステムと組み合わせて使用される。この実施例において、磁気共鳴画像システム又はＸ線蛍光システムのような撮像システムが、前記カテーテルの位置及び／又は向きを決定するのに使用される。この撮像システムは、図１に示される破線８により示される。カテーテル１２、特に、カテーテル先端は、撮像システム８を使用することにより前記カテーテルの向き及び／又は位置の決定を容易化する素子を有する。例えば、前記カテーテル先端は、前記カテーテル先端が磁気共鳴撮像システム内で使用される場合に追跡コイルを、又はＸ線画像上で識別されることができ、かつＸ線蛍光システムを使用することによる前記カテーテルの位置及び／又は向きの決定が可能であるように成形される素子を有することができる。前記カテーテル先端は、カテーテル１２、特に対象４内の前記カテーテル先端の位置及び／又は向きを決定する位置センサをも有することができる。

配置システムは、ユーザが患者の心臓、又はより具体的に左心房内でカテーテル１２を配置することを可能にする。前記ユーザは、超音波ユニット１１により生成された超音波信号及び対象影響決定ユニット１０３を使用して壁厚を測定するように心臓壁に対する正しい位置にカテーテル１２を配置することができる。前記カテーテルの前記決定された位置を使用することにより、心臓の画像において心臓壁の厚さを表示することが可能である。十分な測定値を収集した後に、すなわち心臓壁の異なる位置における心臓壁の厚さを決定した後に、前記ユーザは、前記決定された心臓壁厚に依存して所要のパワー及び持続時間を含むアブレーションストラテジを確立することができる。確認目的で以前に実行されたアブレーション損傷上をトレースするのに前記カテーテル先端を使用することも可能である。作成された損傷の連続性及び深度が、決定されることができる。

以下に、対象を感知する感知方法の実施例が、図７に示されるフローチャートに対して例示的に記載される。

超音波ユニット１１及びエネルギ印加ユニット９を有するカテーテル先端１９は、心臓壁組織を切除するために人間又は動物の心臓４内に導入されており、カテーテル先端１９の位置が、決定されている。ステップ２０１において、超音波ユニット１１は、心臓壁組織内に超音波パルスを送出し、前記超音波パルスが心臓壁組織により反射された後に動的エコーシリーズを受信し、前記受信された動的エコーシリーズに依存して超音波信号を生成する。

ステップ２０２において、対象影響決定ユニット１０３は、カテーテル先端１９の位置において心臓壁組織の厚さを決定し、ステップ２０３において、アブレーションパラメータが、心臓壁組織の前記決定された厚さに基づいて決定される。アブレーションパラメータのこの決定は、自動的に、例えば、記憶ユニットに記憶され、異なる心臓壁組織厚さに割り当てられた所定のアブレーションパラメータ、及び前記アブレーションパラメータの選択に影響を与えるいくつかの他のパラメータ、例えば、損傷の所望の形状、心臓内の所望の損傷の位置、患者の年齢等を使用することにより、実行されることができる。アブレーションパラメータは、例えば、アブレーションエネルギの印加のパワー及び／又は持続時間である。更に、アブレーションパラメータとして、貫壁性の度合いが、ユーザにより規定される又は自動的に決定される、例えば記憶ユニットに記憶されたルックアップテーブルを使用することにより決定される。前記アブレーションパラメータの決定は、例えば、サブ制御ユニット６又は対象影響決定ユニット１０３により実行されることができる。

ステップ２０４において、前記アブレーション処置が開始し、心臓壁が切除される間、エネルギ印加ユニット９に電気的に接続された超音波ユニット遮蔽素子１６により遮蔽される超音波ユニット１１は、心臓壁組織の厚さ及びアブレーション深度を決定するために対象影響決定ユニット１０３により使用される超音波信号を生成する。更に、ステップ２０４において、前記アブレーション深度及び心臓壁組織の厚さは、視覚化ユニット２０上で視覚化される。前記アブレーション処置中に、前記対象影響決定ユニットは、貫壁性の度合いを計算し、ステップ２０５において、ステップ２０３において規定された貫壁性の度合いが到達されたかどうかを確認する。到達された場合、前記アブレーション処置及び好ましくは超音波モニタリングも、ステップ２０６において停止する。所定の貫壁性の度合いが到達されない場合、前記アブレーション処置及び前記アブレーション深度及び心臓壁組織の厚さの決定は、続行する。

ステップ２０１ないし２０３は、省略されることができ、すなわち、カテーテル先端１２は、所望の場所に既に配置されることができ、エネルギは、前記電気エネルギ印加ユニットにより、特に前記アブレーション電極により前記対象に印加されることができ、その間に、前記電気エネルギ印加ユニットに電気的に接続される超音波ユニット遮蔽素子により遮蔽される超音波ユニットは、前記対象を超音波で感知する。

心不整脈に対する既知のカテーテルアブレーション処置の主な欠点は、損傷が作成される間の損傷品質に関する十分な情報の欠如である。治療専門家は、しばしば、パワー、温度及びパワーを印加する持続時間のような最適なアブレーションパラメータを決定するのに彼自身の技術に頼る。アブレーションに対する最適なパラメータは、例えば、局所的な心臓壁の厚さ、血流による局所的な冷却、前記カテーテルと心臓組織との間の接触等の患者内及び患者間の差により、大きく異なる。したがって、特にＲＦカテーテルの、カテーテルアブレーション処置のより適切な制御が、望ましい。上記の感知装置は、心臓組織における損傷進行のリアルタイムフィードバックを提供することができ、処置サイトにおける心臓組織の厚さに対する損傷の深度に関するリアルタイム情報を提供することができる。これは、カテーテルアブレーション処置の熱不足及び／又は過熱からの怪我及び死亡を防ぐことができる。高周波超音波は、Ｍモード撮像における損傷境界の進行をモニタリングするのに使用されることができる。

ＲＦアブレーションが、前記ＲＦアブレーションカテーテルの先端に一体化された超音波トランスデューサを使用して超音波撮像と同時に実行される場合、前記超音波信号に対する前記ＲＦ信号の容量結合が、一般に生じることができる。前記ＲＦ信号による干渉により引き起こされた超音波信号の変化の振幅は、一般に、心臓組織による超音波の反射により引き起こされた超音波信号の振幅より大幅に大きいので、前記ＲＦ信号は、組織反射が、干渉した超音波信号から生成されたＭモード画像においてほとんど見えないように前記超音波信号と干渉することができる。本発明の感知装置は、前記超音波信号に悪影響を与えることなしに、前記ＲＦ干渉の効果が減少されるように、アブレーションカテーテル内に超音波トランスデューサ及びアブレーション電極を有することができる。

前記ＲＦカテーテルアブレーション信号の周波数は、約４５０ｋＨｚであることができる。リアルタイム超音波損傷モニタリングは、好ましくは、１０ＭＨｚより大きい中心周波数で実行される。例えば、中心周波数は約２０ＭＨｚである。しかしながら、ＲＦ信号生成器は、リアルタイム損傷評価に使用される前記超音波トランスデューサの帯域幅内の超音波信号に大幅に影響を与えることができる高周波ハーモニクスを生成しうる。前記感知装置は、したがって、好ましくは、前記超音波信号に対する前記ＲＦアブレーション信号の影響が可能な限り小さく、好ましくは超音波信号ノイズレベル内であるように構成される。前記アブレーション電極及び前記超音波トランスデューサを有する対応するカテーテルは、多くのＲＦ信号生成器と組み合わせて機能することができる。更に、望ましい場合に、デジタルフィルタリングは、前記ＲＦアブレーション処置に悪影響を与えることなしに、前記超音波信号から前記超音波信号に対する前記ＲＦ信号の残りの影響をフィルタリングするために使用されることができる。

前記感知装置は、ＲＦ信号生成器と組み合わせて使用されることができる心臓アブレーションモニタリングカテーテルとして構成されることができる。しかしながら、前記感知装置は、他の器官若しくは血管のような人若しくは動物の他の部分、又はパイプラインのような技術的対象のような他の対象を感知することもできる。更に、ＲＦエネルギを印加する代わりに、前記電気エネルギ印加ユニットは、前記対象に他の電気エネルギを印加するように構成されることもできる。

図２を参照して上に記載された実施例において、前記カテーテルは、エネルギ印加ユニット及び超音波ユニットのみを有するが、前記カテーテルは、他の感知素子及び／又は他のエネルギ印加素子、イリゲーション素子等のような他の素子を有することもできる。

開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。

請求項において、単語"有する"は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"ある"は、複数を除外しない。

単一のユニット又は装置が、請求項に列挙された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。

１つ又は複数のユニット又は装置により実行されるアブレーション深度又は心臓壁厚の決定のような決定は、いかなる数のユニット又は装置によっても実行されることができる。例えば、アブレーション深度又は心臓壁厚の決定は、単一のユニットにより、又はいかなる数の異なるユニットによっても実行されることができる。上記の感知方法による前記感知装置の制御及び／又は決定は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段及び／又は専用ハードウェアとして実施されることができる。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は一部として供給される、光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に記憶／流通されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介して、他の形で流通されてもよい。

請求項内の参照符号は、その範囲を限定すると解釈されるべきでない。

Claims (13)

1. 前記対象を超音波で感知する超音波ユニットと、
   前記対象に電気エネルギを印加する電気エネルギ印加ユニットと、
   前記電気エネルギ印加ユニットに電気的に接続され、前記対象に印加される前記電気エネルギから前記超音波ユニットを電気的に遮蔽する超音波ユニット遮蔽素子とを有し、
   前記電気エネルギ印加ユニットが、前記対象に電気エネルギを印加する電極であり、前記電極が、前記超音波ユニット遮蔽素子に電気的に接続される、装置。
2. 前記装置が、カテーテルを有し、前記超音波ユニット、前記電気エネルギ印加ユニット及び前記超音波ユニット遮蔽素子が、前記カテーテルに一体化される、請求項１に記載の装置。
3. 前記超音波ユニットが、少なくとも２つの接続電極を有し、第１の接続電極が、前記超音波ユニットを制御する超音波制御ユニットと前記超音波ユニットを接続する制御電気接続に電気的に接続され、前記超音波ユニットの第２の電極が、前記制御電気接続を遮蔽する電気接続遮蔽素子に電気的に接続される、請求項１に記載の装置。
4. 前記電気接続遮蔽素子が、５Ωより小さい抵抗を持つ、請求項１に記載の装置。
5. 前記超音波ユニットが、少なくとも２つの接続電極を有し、第１の接続電極が、前記超音波ユニットを制御する超音波制御ユニットと前記超音波ユニットを接続する制御電気接続に電気的に接続され、前記超音波ユニットの第２の電極が、前記超音波ユニット遮蔽素子に電気的に接続される、請求項１に記載の装置。
6. 前記超音波ユニット遮蔽素子が、前記超音波ユニットを電気的に遮蔽するように前記超音波ユニットを囲むハウジングである、請求項１に記載の装置。
7. 前記超音波ユニット及び前記ハウジングは、超音波が前記ハウジングの超音波領域を通して放射可能及び／又は受信可能であるように構成される、請求項６に記載の装置。
8. 前記超音波ユニットが、前記ハウジングの前記超音波領域における超音波波長を規定する超音波周波数において動作可能であり、少なくとも前記超音波領域において、前記ハウジングが、前記超音波波長の４分の１より小さい厚さを持つ壁を持つ、請求項７に記載の装置。
9. 前記超音波領域が、前記超音波ユニットと機械的に接続される、請求項７に記載の装置。
10. 前記装置が、前記対象の超音波感知に依存して前記対象に対するエネルギ印加の影響を決定する対象影響決定ユニットを有する、請求項１に記載の装置。
11. 前記エネルギ印加ユニットが、前記対象を切除し、前記対象影響決定ユニットが、前記対象の超音波感知に依存してアブレーション深度を決定する、請求項１０に記載の装置。
12. 対象を感知するコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータプログラムが、請求項１に記載の装置を制御するコンピュータ上で実行される場合に、前記装置に、
    超音波ユニットにより前記対象を超音波で感知するステップと、
    電気エネルギ印加ユニットにより前記対象に電気エネルギを印加するステップとを実行させるプログラムコード手段を有し、
    前記電気エネルギ印加ユニットに電気的に接続される超音波ユニット遮蔽素子が、前記対象に印加される前記電気エネルギから前記超音波ユニットを電気的に遮蔽する、コンピュータプログラム。
13. 前記エネルギ印加ユニットは、心臓組織に電気ＲＦエネルギを印加するアブレーション電極である、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の装置。

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