JP6190890B2 - 電気的及び機械的方法に基づく心臓活性化信号の再構成 - Google Patents
電気的及び機械的方法に基づく心臓活性化信号の再構成 Download PDFInfo
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Description
本願は、解剖学的マッピングに関する。特に、本願は解剖学的構造のマッピングのための電気的及び機械的方法により検出される内因性生理活動に関連した、電気的活性化信号及び機械的活動の相関に関する。
医師は診断及び治療の目的で身体の内部領域にアクセスするため、医療行為においてカテーテルを使用する。医師にとって、希望する組織位置に接触するため、体内に正確にカテーテルを配置し得ることは重要である。これらの行為の間、医師は大静脈又は大動脈を介して、治療されるべき心臓の内部領域にカテーテルを進ませる。医師はさらに、カテーテルの先端チップ上に支持される電極を心内膜組織に直接接触するように配置するため、操縦機構を操作する。医師は組織を焼灼するため、心筋組織を介して電極から不関電極（単極電極装置に含まれる）又は隣接する電極（双極電極装置に含まれる）のどちらか一方にエネルギーを指向させる。
心臓組織を焼灼する前に、医師はよく異常導通経路を突き止めるため、及び焼灼される不整脈の焦点の位置を特定するため、心臓組織における電気的インパルスの伝搬を検査する。これらの経路を分析し焦点の位置を突き止めるために用いられる技術は、一般にマッピングと呼ばれる。
本発明の目的は、解剖学的構造のマッピングのための電気的及び機械的方法により検出される内因性生理活動に関連した、電気的活性化信号及び機械的活動の相関に基づき、病変の位置を特定するシステム及び方法を提供することにある。
例１では、解剖学的マッピングシステムは複数のマッピング電極と、複数の機械的センサと、複数のマッピング電極及び機械的センサに関連したマッピング処理装置とを含む。複数のマッピング電極は、解剖学的構造内の内因性生理活動の電気的活性化信号を検出するように構成される。複数の機械的センサは、内因性生理活動に関連した機械的活動を検出するように構成される。マッピング処理装置は、検出された活性化信号を記憶し、複数のマッピング電極のうち、電気的活性化信号を検出したマッピング電極と、複数の機械的センサのうち、電気的活性化信号の検出と同時又は実質的に同時に機械的活動を検出した機械的センサとの内の一つを、記憶された各電気的活性化信号と関連付けるように構成される。マッピング処理装置はさらに、機械的活動が検出された時間及び位置の少なくとも何れか一方に基づき、検出された電気的活性化信号と機械的活動とを関連付けるように構成されるとともに、対応する電気的活性化信号の機械的活動との相関に基づいて内因性生理活動の活性化時間を決定するように構成される。
例２では、例１に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、決定された活性化時間に基づいて活性化マップを生成するように構成され、生成された活性化マップを表示装置に送信する。
例３では、例１又は２に記載の解剖学的マッピングシステムはさらに、解剖学的構造の外側に配置され、かつ、解剖学的構造内の機械的活動による影響を受けない基準機械的センサを含み、基準機械的センサは、機械的センサからの機械的活動に関連したモーションデータを受信するように構成される。
例４では、例１〜３の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、機械的センサ及び基準機械的センサは圧電性結晶である。
例５では、例１〜４の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、機械的センサは、機械的活動に関連した超音波信号を送信するように構成され、基準機械的センサは、超音波信号を受信するように構成される。
例５では、例１〜４の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、機械的センサは、機械的活動に関連した超音波信号を送信するように構成され、基準機械的センサは、超音波信号を受信するように構成される。
例６では、例１〜５の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、相関に従って決定された各活性化時間のための信頼性指標を生成するように構成され、信頼性指標は、電気的活動のみが検出されたか否か、機械的活動のみが検出されたか否か、又は電気的及び機械的活動の両方が検出されたか否かに基づく。
例７では、例１〜６の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、信頼性指標に基づいてマッピング電極位置及び機械的センサ位置の少なくとも何れか一方における、少なくとも一つの病変の存在を決定するように構成される。
例８では、解剖学的マッピングシステムは、複数のマッピング電極と、複数の機械的センサと、複数のマッピング電極及び機械的センサに関連したマッピング処理装置とを含む。複数のマッピング電極は、心臓活動の電気的活性化信号を検出するように構成され、各マッピング電極は、電極位置を有する。複数の機械的センサは、心臓活動に関連した機械的活動を検出するように構成され、各機械的センサは、機械的センサ位置を有する。マッピング処理装置は、マッピング電極からの検出された活性化信号、及び機械的活動に関連したモーションデータを記憶し、機械的活動が検出された時間及び位置の少なくとも何れか一方に基づき、検出された活性化信号と機械的活動とを関連付けるように構成される。マッピング処理装置はさらに、電気的活動のみ、機械的活動のみ、又は電気的及び機械的活動の両方が各電極位置及び機械的センサ位置において検出されたか否かに基づいて各電極位置における病変を特定するように構成される。
例９では、例８に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、検出された活性化信号の機械的活動との相関に基づいて心臓活動の活性化時間を決定するように構成される。
例１０では、例９に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、決定された活性化時間に基づいて活性化マップを生成するように構成される。
例１１では、例８〜１０の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムはさらに、解剖学的構造の外側に配置され、かつ、機械的活動による影響を受けない基準機械的センサを含み、基準機械的センサは、機械的センサからの機械的活動に関連したモーションデータを受信するように構成される。
例１２では、例８〜１１の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、機械的センサ及び基準機械的センサは圧電性結晶である。
例１３では、例８〜１２の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、機械的センサは、機械的活動に関連した超音波信号を送信するように構成され、基準機械的センサは、超音波信号を受信するように構成される。
例１３では、例８〜１２の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、機械的センサは、機械的活動に関連した超音波信号を送信するように構成され、基準機械的センサは、超音波信号を受信するように構成される。
例１４では、例８〜１３の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、相関に従って決定された各活性化時間のための信頼性指標を生成するように構成され、信頼性指標は、電気的活動のみが検出されたか否か、機械的活動のみが検出されたか否か、又は電気的及び機械的活動の両方が検出されたか否かに基づく。
例１５では、例８〜１４の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、決定された信頼性指標に従って不整脈ロータの存在を決定するように構成される。
例１６では、例８〜１５の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、不整脈ロータの位置を決定し、かつ、その位置を表示装置に出力するように構成される。
例１７では、解剖学的マッピングシステムは、複数のマッピング電極と、複数の機械的センサと、複数のマッピング電極及び機械的センサに関連したマッピング処理装置とを含む。複数のマッピング電極は、解剖学的構造内の内因性生理活動の電気的活性化信号を検出するように構成される。複数の機械的センサは、内因性生理活動に関連した機械的活動を検出するように構成される。マッピング処理装置は、機械的活動が検出された時間及び位置の少なくとも何れか一方に基づき、検出された電気的活性化信号と機械的活動とを関連付けるように構成される。マッピング処理装置はさらに、対応する電気的活性化信号の機械的活動との相関に基づいて内因性生理活動の活性化時間を決定するように構成される。
例１８では、例１７に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、電気的活動のみが検出されたか否か、機械的活動のみが検出されたか否か、又は電気的及び機械的活動の両方が検出されたか否かに基づいて病変を特定するように構成される。
例１９では、例１７又は１８に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、検出された電気的活動及び機械的活動からの電気機械的遅延を決定し、かつ、決定された電気機械的遅延に基づいて電気機械的遅延マップを生成するように構成される。
例２０では、例１７〜１９の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、活性化時間に基づいて活性化マップを生成するように構成され、生成された活性化マップを表示装置に送信する。
例２０では、例１７〜１９の何れかに記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、マッピング処理装置はさらに、活性化時間に基づいて活性化マップを生成するように構成され、生成された活性化マップを表示装置に送信する。
複数の実施形態が示されているが、本発明のさらに別の実施形態は、本発明の例示的な実施形態を示し、かつ記載した、以下の詳細な説明から当業者にとって明らかとなるであろう。また、図及び詳細な説明は、本質的に例示されているようにみなされるべきで、限定されない。
本発明は様々な修正及び代替形態が可能であるが、特定の実施形態が例として図に示されており、以下に詳細に記載されている。しかしながら、本発明を記載された特定の実施形態に限定することは意図しない。それどころか、本発明は添付の特許請求の範囲により定義される発明の範囲に含まれるすべての修正、均等及び代替物を包含することを意図する。
「ブロック」という用語が、用いられた例示的方法の異なる要素を暗示するために本明細書中で用いられることがあるが、個々のステップの順序について明示的に述べた場合を除き、本明細書中で示される様々なステップ間の、要求する、又は特定の順序を意味するものと解釈されるべきではない。
図１は、診断又は治療の目的で体内の対象の組織領域にアクセスするための、心臓活性化再構成システム１００の実施形態を示す。図１は一般に、心臓の左心房内に配置されるシステム１００を示す。代わりに、システム１００は右心房、左心室又は右心室のような心臓の別の領域にも配置され得る。図の実施形態は心臓組織を焼灼するために用いられるシステム１００を示しているが、システム１００（及び本明細書に記載された方法）は代わりに、前立腺、脳、胆嚢、子宮、及び身体の別の領域の組織を焼灼する行為のような、別の組織焼灼用途で用いられるように構成されてもよく、必ずしもカテーテルベースではないシステムを含む。
システム１００は、マッピングプローブ１０２及びアブレーションプローブ１０４を含む。図１では、それぞれが別々に適切な経皮アクセスを介し、静脈又は動脈（例えば、大腿静脈又は大腿動脈、下大静脈等）を介して選択された心臓領域１１０に導入される。あるいは、マッピングプローブ１０２及びアブレーションプローブ１０４は、心臓領域１１０における同時導入及び配置のための一体構造に組み込まれ得る。
マッピングプローブ１０２は、可撓体１１２を有する。プローブ本体１１２の遠位端部は、三次元感知構造１２０を支持している。図の実施形態では、別のタイプの構造も用いられ得るが、感知構造１２０は開放された内部空間１２２（図２参照）を定義するバスケットの形態をとる。感知構造１２０は、焼灼行為を実行すべき解剖学的構造内において内因性生理活動の電気的活性化信号を検知するように構成される複数のマッピング電極１２４を支持している。例えばマッピング電極１２４は、心臓内の内因性心臓活動の電気的活性化信号を検出するように構成され得る。感知構造１２０はさらに、内因性生理活動に関連した機械的活動を検知するよう構成される複数の機械的センサ１２６を支持している。例えば機械的センサ１２６は、心筋収縮のような心臓の活動に固有のモーションデータを検出し、又は計測するように構成され得る。マッピング電極１２４及び機械的センサ１２６は、センサ１２４及び１２６として総称され得る。
センサ１２４及び１２６は、マッピング処理装置１４０に電気的に接続される。信号線（図示なし）は、感知構造１２０上の各マッピング電極１２４及び各機械的センサ１２６に電気的に接続される。信号線は、マッピングプローブ１０２のプローブ本体１１２を介して延長され、各センサ１２４及び１２６をマッピング処理装置１４０に電気的に接続される。感知された電気的及び機械的活動は、医師が焼灼に適した心臓内の一つ以上の部位の位置を特定することを支援するため、マッピング処理装置１４０により処理される。
いくつかの実施形態では、マッピング処理装置１４０は、検出された活性化信号（電気的信号及び機械的信号を含む）を記憶し、複数のマッピング電極１２４及び機械的センサ１２６の内の一つを記憶された各信号と関連付けるように構成される。例えば、マッピング処理装置１４０は、マッピング電極Ａに由来する電気的活性化信号、及び機械的センサＢに由来する機械的活性化信号を記憶し得る。マッピング処理装置１４０は、検出された信号をセンサＡ及びＢに関連付けるように構成され得る。マッピング処理装置１４０はさらに、以下に記載されるように、対応する電気的活性化信号及び機械的活動の相関に基づいて内因性生理活動の活性化期間を決定するように構成される。
いくつかの実施形態では、マッピング処理装置１４０は、内因性電気的活動と、マッピング電極１２４及び機械的センサ１２６のそれぞれに隣接する心臓組織における内因性電気的活動に関連した機械的活動とを計測するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、マッピング処理装置１４０は、内因性電気的活動と、マッピングされた解剖学的構造内における支配的ロータに関連した対応する機械的活動とを検出するように構成される。研究では、支配的ロータは心房細動の開始及び維持において特定の役割を果たし、ロータ経路及びロータコアの少なくとも何れか一方の焼灼は心房細動の停止に有効となり得ることを示している。いくつかの実施形態では、マッピング処理装置１４０は、アブレーションプローブ１０４を用いた焼灼に適した部位の位置を導出するため、感知された情報を処理する。
アブレーションプローブ１０４は、一つ以上のアブレーション電極１５２を支持する可撓性プローブ本体１５０を含む。一つ以上のアブレーション電極１５２は、一つ以上のアブレーション電極１５２にアブレーションエネルギーを送信するように構成される無線周波数発生装置１６０に電気的に接続される。アブレーションプローブ１０４は、感知構造１２０と同様に、治療されるべき解剖学的構造に対して移動可能である。アブレーションプローブ１０４は、一つ以上のアブレーション電極１５２が治療されるべき組織に対して位置決めされるときに、感知構造１２０のセンサ１２４及び１２６の間に、又は隣接して位置決め可能である。
図の実施形態では、マッピング処理装置１４０は、出力表示装置１４２（例えば、ＣＲＴ、ＬＥＤディスプレイ、又はプリンタ）を含む。表示装置１４２は、内因性生理活動のグラフ表示、例えば、電気的活性化信号及び機械的活性化信号の少なくとも何れか一方を医師に提供し、バスケット構造１２０内のアブレーション電極１５２を遠隔から操作する際に役立ち得る。
図２は、図１に示されたシステム１００において用いるのに適した、遠位端部にマッピング電極１２４及び機械的センサ１２６を含むマッピングプローブ１０２の実施形態を示す。マッピングプローブ１０２は、プローブ本体１１２と、マッピング電極１２４及び機械的センサ１２６を支持するように構成される感知構造１２０を支持する遠位端部とを有する。マッピング電極１２４は、機械的センサ１２６が例えば心筋収縮のような機械的活動を感知する一方、心臓組織における内因性電気的活動を感知する。感知された電気的及び機械的活動はその後、病変、例えば心拍障害を有する一つ以上の部位の位置を特定する際に医師を支援するため、マッピング処理装置１４０により処理される。このプロセスは一般に、マッピングと呼ばれる。この情報はその後、特定された部位に適切な治療、例えば焼灼治療を適用するための適切な位置を決定するため、また、一つ以上のアブレーション電極１５２を特定された部位に操縦するために用いることができる。
図の感知構造１２０は、ベース部材１７０及びエンドキャップ１７２を含み、その間において可撓性スプライン１７４は一般に、周方向に空間を形成した関係で延びている。上述したように、感知構造１２０は開けた内部空間１２２を定義するバスケットの形態をとる。いくつかの実施形態では、スプライン１７４は、例えばニチノール金属又はシリコーンゴムのような弾力性のある不活性材料で形成され、接触する組織表面に沿って曲げられて適合するため、弾力性があり、予め緊張された状態で、ベース部材１７０及びエンドキャップ１７２の間に接続される。図の実施形態では、５つのスプライン１７４（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ５）が感知構造１２０を形成するように示されている。別の実施形態では、追加の、又はより少ないスプラインが用いられ得る。例えば、ある一例の代替実施形態では、感知構造１２０は８つのスプラインを含む。図に示されるように、各スプライン１７４は４つのマッピング電極１２４（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３及びＥ４）と、４つの機械的センサ１２６（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４）とを支持している。追加の、又はより少ないマッピング電極１２４及び機械的センサ１２６は、感知構造１２０の別の実施形態における各スプライン１７４上に配置され得る。例えば、ある一例の代替実施形態では、各スプライン１７４は８つのマッピング電極１２４を支持している。図の実施形態では、感知構造１２０は比較的小さい（例えば直径４０ｍｍ以下）。代替実施形態では、感知構造１２０はより大きい（例えば直径４０ｍｍ以上）。
マッピングプローブ１０２はまた、マッピング電極１２４及び機械的センサ１２６から離れて配置される基準機械的センサＭ０を含む。例えば、基準機械的センサＭ０は、プローブ本体１１２上で、マッピングされるべき解剖学的構造の外側、例えば１０から２０ｃｍ離れた位置に配置され得る。基準機械的センサＭ０はこのように、一般に解剖学的構造の機械的活動による影響を受けない。
いくつかの実施形態では、基準機械的センサＭ０及び機械的センサ１２６（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４）は、圧電性センサ又は結晶である。圧電性結晶は、別の圧電性結晶１２６及びＭ０によりその後受信される超音波信号（１００ｋＨｚから少なくとも数ＭＨｚの周波数範囲）を生成し、放出するアクチュエータ及び受信機の両方である。距離、及び機械的センサ１２６、Ｍ０間の距離の変化はその後、組織及び血液を介して超音波信号が伝搬されるのに必要な時間に基づいて算出され得る。組織及び血液媒体を介した音速は、一定であると仮定し得る。このように、心筋収縮のような生理活動により機械的センサ１２６、Ｍ０の動きは決定され得る。また、機械的センサ１２６に電位が印加されると、超音波機械的信号が生成される。機械的センサ１２６は、内因性生理活動、例えば心臓活動により偏向された超音波信号を送信する。偏向された超音波信号は、基準機械的センサＭ０により受信される。例えば、機械的センサ１２６は、モーションデータの形で超音波信号を放出させ、電気的に励起され得る。基準機械的センサＭ０は、放出された超音波信号、すなわちモーションデータを受信し、各機械的センサ１２６から超音波信号の認識時間を計測する。隣接する解剖学的構造の機械的変形が起こると、機械的センサ１２６がその上に配置された感知構造１２０は変形され、こうして放出された超音波信号は、超音波信号、すなわちモーションデータの認識時間の検出可能な変化を引き起こし、基準機械的センサＭ０に偏向される。
複数の機械的センサからの超音波信号は、個々の機械的センサの周波数を変化させることにより、互いに区別され得る。あるいは、基準機械的センサＭ０は、Ｍ０との相対位置による様々な認識時間で機械的センサ１２４により受信される超音波基準信号を生成し得る。基準信号を受信すると、各機械的センサは電気的応答を生成し、マッピング処理装置１４０により記憶される。マッピング処理装置は、各マッピング電極１２４により生成された電気的信号のタイムスタンプに基づいて活性化信号を特定し得る。基準機械的センサＭ０及び機械的センサ１２６は、機械的活動に関連したモーションデータの計測のため、双極構成において用いられ得る。あるいは、基準機械的センサＭ０及び機械的センサ１２６は、機械的活動に関連したモーションデータの計測のため、単極構成又は多極構成において用いられ得る。
スライド可能なシース１８０は、プローブ本体１１２の長軸に沿って移動可能である。シース１８０を前方に（すなわち遠位端部に向かって）移動させることにより、シース１８０は感知構造１２０に詰められ、それにより、感知機能１２０は例えば心臓内のような内部空間１２２への導入に適したコンパクトでロープロファイルな状態につぶされる。対照的に、シース１８０を後方に（すなわち近位端部に向かって）移動させることにより、感知構造１２０を開放し、感知構造１２０に図２に示されるように予め緊張された位置をとらせる。感知構造１２０の実施形態のさらなる詳細は、本明細書においてその全体が参考として取り入れられた「複数電極支持機構」と題される米国特許第５６４７８７０号に開示されている。
信号線（図示なし）は、各センサ１２４、１２６、Ｍ０に電気的に接続される。信号線は、マッピングプローブ１０２のプローブ本体１１２を介してハンドル１８２中に延長され、多ピンコネクタであり得る外部コネクタ１８４に接続される。コネクタ１８４は、センサ１２４、１２６、Ｍ０をマッピング処理装置１４０に電気的に接続する。マッピングシステム、及びマッピングプローブにより生成された信号処理のための方法のさらなる詳細は、「マルチプル電極構造における可動電極要素のガイドに関するシステム及び方法」と題される米国特許第６０７００９４号、「心臓マッピング及びアブレーションシステム」と題される米国特許第６２３３４９１号、「体腔の登録マップの精緻化におけるシステム及び方法」と題される米国特許第６７３５４６５号に記載されており、これらの開示は本明細書内で参考として取り入れられる。
マッピングセンサは、マッピングプローブ１０２のような専用プローブに支持されると記載されているが、マッピング電極１２４及び機械的センサ１２６のようなセンサは、非マッピング専用プローブ及びカテーテルに支持され得る。例えば、アブレーションプローブ１０４のようなアブレーションカテーテルは、カテーテル本体の遠位端部に配置された一つ以上のマッピングセンサ及び機械的センサの少なくとも何れか一方を含むように構成され、マッピング処理装置１４０に接続され得る。別の例のように、アブレーションプローブ１０４の遠位端部のアブレーション電極１５２は、マッピングセンサとしても動作するようマッピング処理装置１４０に接続され得る。
感知構造１２０が治療されるべき解剖学的構造に隣接して配置された後、マッピング処理装置１４０は、解剖学的構造の内因性生理活動に関連したマッピング電極１２４、機械的センサ１２６及び基準機械的センサＭ０からの信号を受信する。検出された電気信号は、解剖学的位置における局所的心筋収縮をもたらすであろう、解剖学的位置の局所的脱分極を示す。したがって、一般に、マッピング電極Ｅ２のようなマッピング電極により検出された電気的信号は、追跡され、又は、マッピング電極Ｅ２に近接する機械的センサＭ２のような機械的センサにより検出された組織の局所的機械的活動に関連（同時に、又は実質的同時に発生する）し、電気的及び機械的活動が生ずる解剖学的位置に極めて近接する。マッピング処理装置１４０は、電気的活動（脱分極）、及び脱分極による心筋収縮である、対応する機械的活動を示すマッピング電極Ｅ２、機械的センサＭ２及び基準機械的センサＭ０からの電気的信号を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、機械的センサＭ０からの検出信号に基づく心臓活動の機械的評価は、活性収縮、及び結果として得られるマッピングされた領域の別の領域と相対した局所的心筋の変形の評価を含み得る。いくつかの実施形態では、半径方向及び周方向の歪みは、機械的活動の検出のため、マッピングセンサ１２６単独から評価され得る。いくつかの実施形態では、別の機械的センサに対応する別のスプラインの変形に比べて機械的センサに関連したスプラインの変形の周波数は、機械的活動の評価の基礎として用いられ得る。電気的及び機械的活動を示す信号を受信すると、マッピング処理装置１４０は信号を各センサ、すなわちマッピング電極１２４及び機械的センサ１２６の位置と関連付けるように構成される。
いくつかの実施形態では、マッピング処理装置１４０は、マッピング電極１２４により記憶された活性化時間と、活動信号に関連したタイムスタンプによる機械的センサ１２６及び基準機械的センサＭ０の少なくとも何れか一方により検出された対応する機械的活動とを関連付けるように構成される。マッピング電極により電気的信号として検出された活性化信号にはタイムスタンプが割り当てられ、機械的センサ１２６により機械的活動として検出された活性化信号にもまたタイムスタンプが割り当てられる。マッピング処理装置１４０は、時間的近接性及び空間的近接性の少なくとも何れか一方に従い、すなわち、機械的活性化信号及び電気的活性化信号の少なくとも何れか一方が機械的活性化信号と同じ位置又はその付近で発生するのと同時に、個別に電気的活性化信号が同じ位置又はその付近で発生することに従い、対応する電気的及び機械的活性化信号を関連付ける。相関は、検出された活性化信号が本質的に電気的か機械的かを特定する。電気機械的遅延はその後、相関に基づいて算出され得る。電気機械的遅延値のマップはその後、電気機械的遅延に関連した解剖学的領域を可視化するために生成され得る。
マッピング処理装置１４０はまた、電気的活性化マップ、機械的活性化マップ、電気機械的活性化マップ及び電気機械的遅延マップの内の少なくとも一つを生成するため、記憶された電気的活性化信号及び機械的活性化信号の少なくとも何れか一方、及びそれらの対応する電気機械的遅延に基づいて活性化マップを生成するように構成される。活性化マップは、医師による分析のため、表示装置１４２上に表示され得る。例えば、医師は治療、例えば焼灼治療に適した病変の領域を特定するため、活性化マップを調べ得る。
マッピング処理装置１４０はまた、関連付けられた各活性化信号の信頼性指標を生成するように構成される。信頼性指標は、電気的活動のみ、機械的活動のみ、電気的及び機械的活動の両方が特定された各活性化信号又は対応する電気機械的遅延のために記憶されたか否かに基づき得る。信頼性指標は、疑わしい病変部位が治療に適しているか否かを決定するために用いられ得る。例えば、もし機械的及び電気的活動が特定された病変部位で検出された場合、これは解剖学的構造の脱分極後の心筋収縮を示すことができ、このようにして局所的活動の発生を示すであろう。この局所的活動は、隣接する組織が機能不全にも拘わらず活動していることを示すことができ、治療、例えば支配的ロータの焼灼治療を必要としているであろう。対照的に、もし電気的活動のみが検出された場合、これは脱分極後の局所的心筋収縮がないことを示し得る。しかしながら、組織がまだ電気的に活動しており、したがって生きている組織であるため、まだ病変部位の焼灼のような治療を必要としている。いくつかの関連付けられた活性化信号においては、機械的活動は、電気的活動の存在又は検出を伴うことなく検出され得る。これは、局所的脱分極のない心筋組織の収縮を示し得る。医師又は術者は、このような場合、局所的脱分極以外の原因に由来するような収縮を特定し得る。これはおそらく、いくつかの別の理由、例えば遠方の活動により発生し、壊死した局所的部位のため局所的解剖学的構造の治療を必要としないことがあり得る。
いくつのかの実施形態では、信頼性指標は、相関に加えて、マッピング電極と相対した機械的センサの空間的近接性に基づいて定義され得る。例えば、機械的センサは解剖学的構造における対応するマッピング電極に近接して、又は代わりに、機械的センサは解剖学的構造におけるマッピング電極の遠くに（近接せずに）配置され得る。機械的センサの高い近接性は、機械的活動の原因、例えば心筋収縮が、近接して配置された電極により検出された解剖学的位置の脱分極に対応することを確認し得る。そうでなければ、近接性の欠如は、機械的活性化信号が遠方の事象から発生した脱分極に対応するという実質的な可能性を有し得る。このようにして機械的活動は、電気的活動を高い信頼性をもってさらに確認することができない可能性がある。
マッピング処理装置１４０は、不整脈ロータの位置を決定し、その位置を表示装置に出力するように構成され得る。いくつかの実施形態では、決定された各活性化開始時間は、信頼性指標に関連付けられ得る。生成された活性化マップ、及び、例えばロータ位置は、したがって信頼性指標に基づき、及び関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、マッピング処理装置１４０は、もし一定水準の信頼性が信頼性指標から特定されるように確立された場合、ロータ位置のような病変位置を決定する。マッピング処理装置１４０は、電気的活動のみ、機械的活動のみ、又は電気的及び機械的活動の両方が各電極位置及び機械的センサ位置で検出されるか否か等に基づいて、各電極位置で病変が存在するか否かを特定するように構成され得る。
病変を治療するため、アブレーションプローブ１０４のアブレーション電極１５２は、アブレーション電極１５２が、支配的ロータ又は治療されるべき別の病変がバスケット構造１２０に近接して検出される解剖学的構造に近接して、又は対向して配置されるまで、感知構造１２０に相対して移動される。アブレーション電極１５２は、例えば、治療されるべき解剖学的構造に到達するため、感知構造１２０の内部空間１２２を通過し得る。様々な実施形態では、様々なタイプのアブレーションプローブが、ロータとして、又は別の病変で特定された、マッピング位置を焼灼するため等に用いられ得る。本明細書においてその全体が参考として取り入れられた「曲線状電極及び損傷形成方法」と題される米国特許第５５８２６０９号に記載されるように、複数のアブレーション電極を用いた例示的な構成が可能である。様々な別の従来のアブレーションカテーテルは、マッピングカテーテル内にアブレーション機能を統合するため、マッピングカテーテル内に本開示又は複数のアブレーション電極が統合され得るとともに、用いられ得る。
本明細書に記載のシステムは、病変、例えば不整脈ロータ経路及びロータコアの少なくとも何れか一方、若しくは別の病変の位置を特定するため、内因性生理活動の十分な評価を行う。システムは、電気的方法単独で知覚することのできない解剖学的構造の対象の領域における組織内に不均一を特定し得る。また、病変の位置を特定するシステムにより行われる内因性生理活動の機械的評価は、電気的評価単独に比べてノイズの影響を受けにくくなり得る。さらに、システムにより行われる機械的評価は、より厚く、より複雑な組織構造の領域を検出するため、より異常かもしれない高い伸縮性及び歪み性の少なくとも何れか一方を示す組織の領域を検出し、組織内の歪みパターンを検出し得る。したがって、システムは、不整脈ロータ経路及びロータコアの少なくとも何れか一方の位置のような病変の定位に、その治療のため、敏感になり得る。
したがって、図３に示すように、心臓のような、本明細書に記載のシステムを用いた不整脈障害について治療されるべき解剖学的構造のマッピング方法は、解剖学的構造内の内因性生理活動の電気的活性化信号の検出を含む（ブロック３０２）。バスケット構造１２０上に配置されたマッピング電極１２４は、心臓内に配置され、電気的活性化信号を検出するために用いられ得る。電気的活性化信号は、マッピングされるべき心臓領域の一部の電気的脱分極により生成された電気的パルスとなり得る。
機械的活動から生じる、内因性生理活動に関連した機械的活性化信号は、電気的活性化信号と同時に検出される（ブロック３０４）。基準機械的センサＭ０とともにバスケット構造１２０上に配置される機械的センサ１２６は、機械的活動を検出するために用いられる。いくつかの実施形態では、機械的センサ１２６及び基準センサＭ０は、圧電性結晶であり得る。機械的活動は、心臓の解剖学的位置の心筋収縮により生成されたモーションデータであり得る。
この方法はさらに、検出された電気的活性化信号と、機械的活性化信号、すなわち機械的活動とを関連付けることを含む（ブロック３０６）。マッピング処理装置１４０は、検出された電気的活性化信号と機械的活動とを関連付けるために用いられ得る。マッピング処理装置１４０は、電気的活性化信号及び機械的活動を記憶し、機械的活動及び電気的信号を、マッピング電極１２４及び機械的センサ１２６のそれぞれに関連付ける。マッピング処理装置１４０はその後、記憶された電気的活性化信号と、特定のマッピング電極位置及び機械的センサ位置、すなわちマッピングされるべき解剖学的位置のための機械的活動とを関連付ける。
内因性生理活動の活性化時間は、対応する電気的活性化信号及び機械的活動の相関に基づき決定される（ブロック３０８）。マッピング処理装置１４０は、局所的活性化時間を特定し、解剖学的位置でマッピング電極１２４により検出された電気的信号から得られた情報から、開始時刻を決定し得る。同様に、マッピング処理装置１４０は、局所的活性化時間を特定し、解剖学的位置に配置された機械的センサ１２６により検出された機械的活動から得られた情報から、開始時刻を決定し得る。マッピング処理装置１４０はその後、解剖学的位置における生理活動のための関連付けられた活性化時間を得るため、機械的活動から得られた活性化時間と、電気的活動から得られた活性化時間とを関連付け得る。
活性化マップは、決定された活性化時間及び関連付けられた活性化時間の少なくとも何れか一方に基づいて生成され（ブロック３１０）、不整脈障害、例えば支配的ロータ、ロータコア、又はロータ経路のような心臓組織内の病変の位置を特定するための、医師による検証のため、表示装置１４２に送信され得る（ブロック３１２）。いくつかの実施形態では、この方法は、解剖学的位置における異常又は病変の位置を特定することを含み得る。病変の位置は、電気的活動のみ、機械的活動のみ、又はその両方が検出されるか否かに基づいて特定され得る。病変の位置の検出は、同様に電気的活動のみ、機械的活動のみ、又はその両方が検出されるか否か等にも基づいて信頼性指標に関連付けられ得る。病変の位置は、解剖学的構造の活性化マップ上に表示され得る。
病変の位置が特定されると、治療に適した対象の位置が決定され得る。アブレーションカテーテルのような治療装置は対象の位置に近接して配置され、治療エネルギーは病変を治療するために適用される。
マッピング処理装置１４０は、対応する位置及び解剖学的構造のすべての位置における、電気的活性化信号及び機械的活性化信号の間の遅延の評価のための遅延マップを生成するように構成され得る。電気機械的遅延マップは、不整脈障害のような病変に苦しむ特定された領域に対して、洞調律又はペーシング調律の間に用いられ得る。
様々な修正及び追加が、本発明の範囲から逸脱することなく記載された例示的な実施形態に対して行われ得る。例えば、上述の実施形態は特定の特徴について述べているが、本発明の範囲はまた、特徴及び記載された特徴のすべてを含んでいない実施形態の異なる組み合わせを含む実施形態も含む。したがって、本発明の範囲は、すべての等価物とともに、特許請求の範囲に含まれるすべての代替、修正、及び変形物を包含することを意図する。
Claims (20)
- 解剖学的構造内の内因性生理活動の電気的活性化信号を検出するように構成される複数のマッピング電極と、
前記内因性生理活動に関連した機械的活動を検出するように構成される複数の機械的センサと、
前記複数のマッピング電極及び前記複数の機械的センサに関連したマッピング処理装置とを含み、
前記マッピング処理装置が検出された前記電気的活性化信号を記憶し、かつ、
前記マッピング処理装置が前記複数のマッピング電極のうち、前記電気的活性化信号を検出したマッピング電極と、前記複数の機械的センサのうち、前記電気的活性化信号の検出と同時又は実質的に同時に前記機械的活動を検出した機械的センサとの内の一つを、記憶された各前記電気的活性化信号と関連付けるように構成され、
前記マッピング処理装置が前記機械的活動が検出された時間及び位置の少なくとも何れか一方に基づき、検出された前記電気的活性化信号と前記機械的活動とを関連付けるように構成され、前記マッピング処理装置が対応する電気的活性化信号の前記機械的活動との相関に基づいて前記内因性生理活動の活性化時間を決定するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が決定された前記活性化時間に基づいて活性化マップを生成するようにさらに構成され、
前記マッピング処理装置が生成された前記活性化マップを表示装置に送信する解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１又は２に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記解剖学的構造の外側に配置され、かつ、前記解剖学的構造内の前記機械的活動による影響を受けない基準機械的センサを含み、
前記基準機械的センサが前記機械的センサからの前記機械的活動に関連したモーションデータを受信するように構成されることをさらに含む解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１〜３の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記機械的センサ及び前記基準機械的センサが圧電性結晶である解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１〜４の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記機械的センサが前記機械的活動に関連した超音波信号を送信するように構成され、
前記基準機械的センサが前記超音波信号を受信するように構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１〜５の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が前記相関に従って決定された各活性化時間のための信頼性指標を生成するようにさらに構成され、
前記信頼性指標が、電気的活動のみが検出されたか否か、機械的活動のみが検出されたか否か、又は電気的及び機械的活動の両方が検出されたか否かに基づく解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１〜６の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が前記信頼性指標に基づいてマッピング電極位置及び機械的センサ位置の少なくとも何れか一方における、少なくとも一つの病変の存在を決定するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 心臓活動の電気的活性化信号を検出するように構成される複数のマッピング電極と、
前記心臓活動に関連した機械的活動を検出するように構成される複数の機械的センサと、
前記複数のマッピング電極及び前記複数の機械的センサに関連したマッピング処理装置とを含み、
前記複数のマッピング電極の各々が電極位置を有し、
前記複数の機械的センサの各々が機械的センサ位置を有し、
前記マッピング処理装置が前記マッピング電極からの検出された前記電気的活性化信号、及び前記機械的活動に関連したモーションデータを記憶するように構成され、
前記マッピング処理装置が前記機械的活動が検出された時間及び位置の少なくとも何れか一方に基づき、検出された前記電気的活性化信号と前記機械的活動とを関連付けるように構成され、
前記マッピング処理装置が電気的活動のみ、機械的活動のみ、又は電気的及び機械的活動の両方が各電極位置及び機械的センサ位置において検出されたか否かに基づいて各電極位置における病変を特定するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項８に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が検出された前記電気的活性化信号の前記機械的活動との相関に基づいて前記心臓活動の活性化時間を決定するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項９に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が決定された前記活性化時間に基づいて活性化マップを生成するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項８〜１０の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
解剖学的構造の外側に配置され、かつ、前記機械的活動による影響を受けない基準機械的センサをさらに含み、
前記基準機械的センサが前記機械的センサからの前記機械的活動に関連したモーションデータを受信するように構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項８〜１１の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記機械的センサ及び前記基準機械的センサが圧電性結晶である解剖学的マッピングシステム。 - 請求項８〜１２の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記機械的センサが前記機械的活動に関連した超音波信号を送信するように構成され、
前記基準機械的センサが前記超音波信号を受信するように構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項８〜１３の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が前記相関に従って決定された各活性化時間のための信頼性指標を生成するようにさらに構成され、
前記信頼性指標が、電気的活動のみが検出されたか否か、機械的活動のみが検出されたか否か、又は電気的及び機械的活動の両方が検出されたか否かに基づく解剖学的マッピングシステム。 - 請求項８〜１４の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置は、さらに、決定された信頼性指標に従って不整脈ロータの存在を決定するように構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項８〜１５の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が前記不整脈ロータの位置を決定し、かつ、前記不整脈ロータの位置を表示装置に出力するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 解剖学的構造内の内因性生理活動の電気的活性化信号を検出するように構成される複数のマッピング電極と、
前記内因性生理活動に関連した機械的活動を検出するように構成される複数の機械的センサと、
前記複数のマッピング電極及び前記複数の機械的センサに関連したマッピング処理装置とを含み、
前記マッピング処理装置が前記機械的活動が検出された時間及び位置の少なくとも何れか一方に基づき、検出された前記電気的活性化信号と前記機械的活動とを関連付けるように構成され、
前記マッピング処理装置が対応する電気的活性化信号の前記機械的活動との相関に基づいて前記内因性生理活動の活性化時間を決定するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１７に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が電気的活動のみが検出されたか否か、機械的活動のみが検出されたか否か、又は電気的及び機械的活動の両方が検出されたか否かに基づいて病変を特定するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１７又は１８に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が検出された前記電気的活動及び前記機械的活動からの電気機械的遅延を決定し、かつ、決定された前記電気機械的遅延に基づいて電気機械的遅延マップを生成するようにさらに構成される解剖学的マッピングシステム。 - 請求項１７〜１９の何れか一項に記載の解剖学的マッピングシステムにおいて、
前記マッピング処理装置が前記活性化時間に基づいて活性化マップを生成するようにさらに構成され、
前記マッピング処理装置が生成された前記活性化マップを表示装置に送信する解剖学的マッピングシステム。
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