JP6386024B2 - 心臓活性化情報を再構築するシステム及び方法 - Google Patents

Description

連邦政府助成金
本願に記載される研究の幾つかは、米国国立衛生研究所からの助成金Ｒ０１ ＨＬ８３３５９、ＨＬ８３３５９−Ｓ１、及びＨＬ１０３８００によって資金供給された。したがって、米国政府は本明細書において一定の権利を有し得る。

関連出願の相互参照
これは、２０１１年５月２日に出願された米国仮特許出願第６１／４８１，６０７号明細書の優先権及び利益を主張する、２０１１年８月２４日に出願された米国特許出願第１３／２１７，１２３号明細書の継続である、２０１２年４月３日に出願された米国特許出願第１３／４３８，５３４号明細書の一部継続であり、これらのそれぞれを参照により本明細書に援用する。

本願は、一般的には、心調律異常に関する。より詳細には、本願は、心調律異常に関連付けられた心臓活性化情報（活性化開始）を再構築するシステム及び方法に関する。

心臓（心）調律異常は、一般的であり、世界中での疾病及び死亡の大きな原因を示す。心臓内の電気系統の誤作動は、心調律異常の主原因を示す。心調律異常は多くの形態で存在し、そのうちの最も複雑で治療が難しい形態は、心房細動（ＡＦ）、心室頻拍（ＶＴ）、及び心室細動（ＶＦ）である。治療がより単純であるが、臨床的に重大であることもある他の調律異常としては、心房頻拍（ＡＴ）、上室性頻拍症（ＳＶＴ）、心房粗動（ＡＦＬ）、上室期外収縮（ＳＶＥ）、及び心室期外収縮（ＰＶＣ）が挙げられる。正常な状態下では、洞結節は心臓を洞調律に保ち、特定の状態では、正常な洞結節の急速な活性化は、不適切な洞頻脈又は洞結節リエントリーを生じさせることがあり、これらは両方とも、心調律異常を表す。

心調律異常−−ＡＦ、ＶＦ、及び多形性ＶＴの特に複雑な調律異常−−の治療は、非常に困難であり得る。複雑な心調律異常に対する薬理療法は、最適ではなく、有効性が不良であり、副作用が大きい。アブレーションが、血管を通して、又は手術で直接、センサ／プローブを操作して心臓に到達させ、心調律異常の原因を抱く心臓の位置にエネルギーを送達して、心調律異常を軽減し、又は場合によってはなくすことにより、心調律異常に関連してますます使用されてきている。しかし、複雑な心調律異常では、アブレーションは、心調律異常の原因を識別して位置特定するツールが不良であり、心臓の正確な領域にエネルギーを送達して、異常をなくそうとする試みを妨げるため、難しく、効果がないことが多い。

単純な心調律異常を治療する特定のシステム及び方法が知られている。単純な心調律異常（例えば、心房頻拍）では、心拍毎の一貫した活性化開始パターンを最早期位置まで通常追跡して戻ることができ、最早期位置をアブレーションして、異常を軽減し、場合によってはなくすことができる。単純な心調律異常であっても、心調律異常の原因のそのようなアブレーションは困難であり、熟練した施術者が、心房頻拍等の心拍毎に一貫した活性化パターンを有する単純な心調律異常をアブレーションするのに数時間を要することが多い。

ＡＦ、ＶＦ、又は多形性ＶＴ等の複雑な調律異常の原因を識別することに関して成功した既知のシステム及び方法はない。複雑な心調律異常では、活性化開始の最早期位置は、活性化開始パターンが心拍毎に変化し、識別可能な最早期ポイント（又は開始）又は最後期ポイント（又は終了）がないように「連続」するため、識別不可能である。

心調律異常の診断及び治療は多くの場合、患者の血管を通して、複数のセンサ／プローブを有するカテーテルを心臓内に導入することを含む。センサは、心臓内のセンサ位置での心臓の電気活動を検出する。電気活動は一般に、センサ位置での心臓の活性化を表す電気記録図信号に処理される。

単純な心調律異常では、各センサ位置での信号は一般に、心拍毎のタイミング、多くの場合は振れ（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）の形状及び数において一貫し、各センサ位置での活性化開始の識別を可能にする。しかし、複雑な調律異常では、心拍毎の各センサ位置での信号は、様々な形状の１つ、幾つか、及び複数の振れ間で遷移し得る。例えば、ＡＦでのセンサ位置での信号が５、７、１１、又は１２以上の振れを含む場合、信号でのどの振れが、心臓内のセンサ位置又はその近傍にあり（すなわち、局所活性化）、信号でのどのふれが、心臓内のセンサによってなお検知されるより遠く離れた位置にあるか（すなわち、遠距離場活性化）、又は患者の心臓の別の部位、他の解剖学的構造体、心臓に相対するセンサの移動若しくは動き、若しくは外部電子システムからの単純な雑音であるかを識別することは、不可能ではない場合であっても困難である。

特に複雑な調律異常で、心調律異常に関連付けられた様々な形状の信号内の心臓活性化情報（開始）を再構築して、心調律異常の原因の識別及び心調律異常をなくすことに役立つことが可能な既知のシステム及び方法はない。

本発明は、心調律異常と、生物学的活性化情報を再構築することができる、神経学的発作、食道痙攣、膀胱不安定性、過敏性腸症候群、及び生物学的活性化情報等の他の生物学的異常とを含む様々な調律異常の活性化情報を再構築して、異常の原因又はソースの特定、診断、及び／又は治療を可能にすることに適用可能である。しかし、複雑な活性化パターンを生じさせる複雑な調律異常において特に有用であり、好都合に治療することができるように、異常の原因又はソースを見つめるために、心臓の複雑な調律異常において特に有用である。

複雑な心調律異常は通常、読み解くことが極めて難しい活性化パターンを生じさせ、複雑な異常で心拍の正確な活性化情報を特定する能力は、従来、可能ではなかった。本発明の利点の中には、異常の原因及び／又はソースの特定を特定し、治療することができるように、心臓活性化情報を再構築する能力がある。別の利点は、本発明が、センサを有するカテーテル等の検知装置が患者内又は患者近傍で使用される間に、素早く実行することができ、その後、心臓組織の治療が続き、異常を改善し、多くの場合では異常を治すことができるシステム及び方法を提供することである。したがって、治療は、再構築された心臓情報が異常の原因又はソースの位置を提供するため、再構築された心臓情報が計算されるとすぐに行い得る。

従来のシステム及び方法は、心調律異常のソースを特定することができないという欠点を有し、したがって、有意味で治癒的な治療のためにソースに的を絞る手段を提供しなかった。さらに、従来のシステム及び方法では、多くの複雑な治療ステップが必要であったが、それでもなお、心調律異常の原因又はソースを識別するのに十分な心臓活性化情報を再構築する手段を提供することができなかった。

従来のシステム及び方法とは対照的に、本発明は、活性化情報を再構築して、略識別不可能な活性化パターンの中で心拍の様々なセンサ位置での活性化開始時間を特定するのに比較的少数のステップを提供する。

本明細書で使用される場合、再構築は、生物学的又は心臓の調律異常の１つ又は複数の拍動において、近傍又は隣接するセンサ位置とは別個のセンサ位置での心臓又は生物学的信号内の活性化開始時間を識別するプロセスである。

本明細書で使用される場合、活性化開始時間は、活性化の他の時点とは対照的に、活性化が細胞又は組織で開始される時点である。

本明細書で使用される場合、活性化は、細胞が不活発（拡張）状態から活性（電気）状態にその働きを開始するプロセスである。

一実施形態又は態様によれば、生物学的活性化情報を再構築するシステムが開示される。本システムは少なくとも１つの計算装置を含む。計算装置は、分析心臓信号及び参照心臓信号を処理して、参照心臓信号の第１の選択次導関数に関して分析心臓信号の第１の選択次導関数に、第１の閾値を超える第１の変化点があるか否かを判断するように構成される。計算装置は、分析分析心臓信号及び参照心臓信号を処理して、参照心臓信号の第２の選択次導関数に関して分析心臓信号の第２の選択次導関数に、第２の閾値を超える第２の変化点があるか否かを判断するようにも構成される。計算装置は、第１の変化点が第１の閾値を超えること及び第２の変化点が第２の閾値を超えることのうちの少なくとも一方が判断される場合、第１の変化点及び第２の変化点の数学的関連に基づいて、活性化開始時間を分析心臓信号内のポイントに割り当て、分析心臓信号内の拍動を示す心臓活性化を定義するように更に構成される。

別の実施形態又は態様によれば、生物学的活性化情報を再構築する方法が開示される。本方法は、分析心臓信号及び参照心臓信号を処理することであって、それにより、参照心臓信号の第１の選択次導関数に関して分析心臓信号の第１の選択次導関数に、第１の閾値を超える第１の変化点があるか否かを判断する、処理することを含む。分析心臓信号及び参照心臓信号を処理することであって、それにより、参照心臓信号の第２の選択次導関数に関して分析心臓信号の第２の選択次導関数に、第２の閾値を超える第２の変化点があるか否かを判断する、処理することも含む。本方法は、第１の変化点が第１の閾値を超えること及び第２の変化点が第２の閾値を超えることのうちの少なくとも一方が判断される場合、第１の変化点及び第２の変化点の数学的関連に基づいて、活性化開始時間を分析心臓信号内のポイントに割り当てることであって、それにより、分析心臓信号内の拍動を示す心臓活性化を定義する、割り当てることを更に含む。

更なる実施形態又は態様によれば、心調律異常を治療する方法。本方法は、複数の心臓信号からの分析心臓信号及び参照心臓信号に反復的にアクセスすることを含む。分析心臓信号及び参照心臓信号は処理されて、参照心臓信号の第１の選択次導関数に関して分析心臓信号の第１の選択次導関数に、第１の閾値を超える第１の変化点があるか否かを判断する。分析心臓信号及び参照心臓信号は処理されて、参照心臓信号の第２の選択次導関数に関して分析心臓信号の第２の選択次導関数に、第２の閾値を超える第２の変化点があるか否かを判断する。第１の変化点が第１の閾値を超えること及び第２の変化点が第２の閾値を超えることのうちの少なくとも一方が判断される場合、活性化開始時間が、第１の変化点及び第２の変化点の数学的関連に基づいて、分析心臓信号内のポイントに割り当てられて、分析心臓信号内の拍動を示す心臓活性化を定義する。本方法は、割り当てられた活性化開始時間に基づいて、心臓活性化パターンを再構築することであって、それにより、心調律異常のソースを示す、再構築することを更に含む。さらに、本方法は、ソースでの心臓組織を治療することであって、それにより、心調律異常を抑制するか、又はなくす、治療することを含む。

本願のこれら及び他の目的、目標、及び利点が、添付図面に関連して読まれる以下の詳細な説明から明らかになろう。

幾つかの実施形態又は態様は、限定ではなく例として添付図面の図に示される。

図１は、心臓活性化再構築システムの一例を示す。 図２は、図１に示される心臓内のセンサ位置に位置決めされるセンサからの心調律異常の単純な電気記録図信号の一例を示す。 図３は、図１に示される心臓内のセンサ位置に位置決めされるセンサからの心調律異常の複雑な電気記録図信号の一例を示す。 図４は、図１に示されるカテーテルのセンサアレイの一例と、心臓活性化情報を再構築するためのセンサからの信号の選択の一例とを示す。 図５は、図４に示されるセンサアレイからの信号の比較対の例を示す。 図６は、分析信号（ＳＩＧ１）及び参照信号（ＳＩＧ２）の信号対比較の一例の図である。 図７は、分析信号（ＳＩＧ１）及び参照信号（ＳＩＧ２）の信号対比較の別例の図である。 図８は、複合信号を利用する分析信号（ＳＩＧ１）及び参照信号（ＳＩＧ２）の信号対比較の更なる例の図である。 図９は、心調律異常に関連付けられた心臓活性化情報を再構築する方法の一例を示すフローチャートである。 図１０は、心臓活性化情報を再構築する図９の方法により処理することができる分析信号（ＳＩＧ１）及び参照信号（ＳＩＧ２）の信号対比較の一例の図である。 図１１は、図１〜図１０により処理された信号のマッピングの一例の図である。 図１２は、汎用コンピュータシステムの例示的な一実施形態のブロック図である。

心調律異常に関連付けられた心臓活性化情報を再構築するシステム及び方法が、本明細書に開示される。以下の説明では、説明のために、多くの特定の詳細が記載されて、実施形態例又は態様例の完全な理解を提供する。しかし、開示される全ての特定の詳細なしで、例示的な実施形態が実施可能なことが当業者には明らかであろう。

図１は、心臓活性化再構築システム例１００を示す。システム例１００は、心調律異常に関連して、患者の心臓から心臓活性化情報を検出し、収集／検出された心臓活性化情報を再構築するように構成される。心臓は、右心房１２２、左心房１２４、右心室１２６、及び左心室１２８を含む。

システム例１００は、カテーテル１０２と、信号処理装置１１４と、計算装置１１６と、分析データベース１１８とを含む。

カテーテル１０２は、心臓内の心臓活性化情報を検出し、無線又は有線接続を介して、検出された心臓活性化情報を信号処理装置１１４に送信するように構成される。カテーテルは、複数のプローブ／センサ１０４〜１１２を含み、患者の血管を通して心臓に挿入することができる。

幾つかの実施形態又は態様では、センサ１０４〜１１２のうちの１つ又は複数は、患者の心臓に挿入されない。例えば、幾つかのセンサは、患者の表面を介して（例えば、心電図）、又は患者に接触せずにリモートに（例えば、心磁図）心臓活性化を検出し得る。別の例として、幾つかのセンサは、非電気検知装置の心臓運動から心臓活性化情報を導出することもできる（例えば、心エコー図）。様々な実施形態又は態様では、これらのセンサは、別個に、又は異なる組合せで使用することができ、更なるこれらの別個又は異なる組合せは、患者の心臓に挿入されるセンサと組み合わせて使用することもできる。

センサ１０４〜１１２は、考慮中の心臓内のセンサ位置に位置決めされ、センサ位置での心臓活性化情報を検出することができ、さらに、エネルギーを送達して、センサ位置で心臓をアブレーションすることができる。なお、センサ１０４〜１１２は、心臓の重複領域（例えば、右心房１２２及び左心房１２４）から心臓活性化情報を検出することもできる。

信号処理装置１１４は、センサ位置でセンサ１０４〜１１２によって検出される心臓活性化情報を処理（例えば、分類して増幅）して、電気記録図信号にし、本明細書に開示される方法による分析又は処理のために、処理された心臓信号を計算装置１１６に提供するように構成される。センサ１０４〜１１２からの心臓活性化情報を処理するに当たり、信号処理装置１１４は、心臓１２０の重複領域から心臓活性化情報を差し引き、処理された心臓信号を、分析のために計算装置１１６に提供することができる。幾つかの実施形態又は態様では、信号処理装置１１４は、単極信号を提供するように構成され、他の実施形態又は態様では、信号処理装置１１４は、双極信号を提供することができる。

計算装置１１６は、信号処理装置１１４からの心臓信号を受信（又はアクセス）するように構成されるとともに、本明細書に開示される方法、機能、又は論理に従って心臓信号を分析又は処理して、心調律異常の原因を見つけ、原因をなくすことができるように、心臓信号内の心臓活性化情報を再構築するように更に構成される。

例えば、計算装置１１６は、受信した心臓信号から第１の心臓信号及び第２の心臓信号を処理して、第２の心臓信号の導関数に関して第１の心臓信号の導関数に、閾値を超える変化点があるか否かを判断することができる。次に、計算装置１１６は、変化点が閾値を超えると判断する場合、活性化開始時間を変化点での第１の信号に割り当て、第１の信号内の心拍を示す心臓活性化を定義することができる。

別の例として、計算装置１１６は、受信した心臓信号から心臓信号対を反復的に選択することができ、各対は第１の心臓信号及び第２の心臓信号を有する。計算装置１１６は、対毎に処理及び割り当てを行うことができ、それにより、各対の第１の心臓信号で、心拍を示す複数の心臓活性化を定義することができる。例えば、計算装置１１６は、処理及び割り当てを実行して、第１の心臓信号内の心拍を示す複数の心臓活性化を定義するように構成される。次に、計算装置１１６は、受信した心臓信号からの心臓活性化の割り当てられた活性化開始時間に基づいて、心臓活性化パターンを再構築して、調律異常のソースを示すことができる。幾つかの実施形態又は態様では、計算装置１１６はまた、再構築された心臓活性化パターンを表示して、心調律異常を抑制、軽減、又はなくすためのソースにおける心臓組織の治療に役立つこともできる。

分析データベース１１８は、計算装置１１６による信号の分析をサポート又は支援するように構成される。幾つかの実施形態又は態様では、分析データベース１１８は、参照信号及び関連付けられた活性化の一覧を記憶して、計算装置１１６が、本明細書において更に詳細に後述するように、考慮中の信号に関連付けられた活性化開始を特定することができる（例えば、変化点が、時間窓中に閾値を下回る場合）。

図２は、心臓１２０内のセンサ位置に位置決めされるセンサからの心調律異常の一例としての単純な電気記録図信号２００を示す。例えば、カテーテル１０２のセンサ１０４は、図１に示されるように、右心房１２２内のセンサ位置に位置決めすることができる。一例として、心調律異常は、複雑な心調律異常ＡＦ、ＶＦ、及び多形性ＶＴ、又は別の心調律異常であることができる。

信号例２００は、約３００ｍｓ〜約９００ｍｓの時間期間にわたる。この時間期間中、信号２００は、４つの局所活性化開始２０２〜２０８、例えば、センサ１０４の心臓１２０内のセンサ位置又はその近傍（センサ位置の局所）を発端とする活性化開始を有することが予期される。特に、心調律異常の確立された観測に基づいて、約１００ｍｓ〜約３００ｍｓの活性化開始間のサイクル長が、ＡＦの場合に予期され、約１８０ｍｓ〜約２４０ｍｓの活性化開始間のサイクル長が、複雑な心室性不整脈の場合に予期することができる。一例として、約１００ｍｓ〜約３００ｍｓのサイクル長２１０が、活性化開始２０２と活性化開始２０４との間に予期される。信号例２００では、活性化開始２０２〜２０８は一般に、局所活動として間違えられることがある少数の遠距離場アーチファクトを有する局所信号に重ねられた小さな程度のベースライン変動を有するものとして識別可能である。この例での局所活動は、鋭い変曲点及び大きな傾きの後、通常は約１００ｍｓ〜２５０ｍｓ続く、再分極を表す穏やかで振れが小さい傾きの期間が続く活性化開始を特徴とすることができる。

信号例２００では、一例としての遠距離場振れ２１２が、ロケーション活性化開始２０６と、局所活性化開始２０８、例えば、センサ１０４に関連付けられたセンサ位置とは異なる心臓１２０内の位置を発端とする活性化開始との間に示される。特に、センサ１０４に関連付けられたセンサ位置での心臓１２０は、局所組織が再分極を経なければならないため、生理学的に、約１００ｍｓ〜約３００ｍｓよりも短いサイクルで活性化開始２０６後に再び活性化することはできない。さらに、振れ２１２は、センサ１０４の複数の方向での近傍センサによって収集される信号にも有意に存在する場合、センサ１０４に関連付けられたセンサ位置の近くにはあり得ない。例えば、センサ１０４によって検出される遠距離場振れ２１２には、センサ１０６に関連付けられたセンサ位置での活性化開始が関連付けられ得る。

図３は、心臓１２０内のセンサ位置に位置決めされるセンサからの心調律異常の複雑な電気記録図信号例３００を示す。例えば、カテーテル１０２のセンサ１０６は、図１に示されるように、右心房１２２内のセンサ位置に位置決めすることができる。一例として、心調律異常は、複雑な心調律異常ＡＦ、ＶＦ、及び多形性ＶＴ、又は別の心調律異常であることができる。

信号例２００と同様に、信号例３００は、約３００ｍｓ〜約９００ｍｓの時間期間にわたる。この時間期間中、信号３００は、４つの局所活性化開始、例えば、センサ１０６の心臓１２０内のセンサ位置の近くを発端とする活性化開始を有することが予期される。しかし、この信号例３００では、１１の活性化開始候補３０２〜３２２がある。心調律異常に起因する短持続時間（約１００ｍｓ長の最短サイクルよりも短い）の複数の検出は、遠距離場活性化又は単純な雑音と対比した、センサ１０４のセンサ位置での局所活性化開始の区別を極めて難しくする。

図４は、心臓活性化情報（例えば、活性化開始）を再構築するための、カテーテル１０２のセンサアレイ４００の一例及びセンサからの信号の選択の一例を示す。アレイ４００は、説明を簡潔且つ明確にするために、１５個のセンサ例を含む。アレイ４００が、心臓１２０の異なる部分を覆うために決定し得るように、より少数又はより多数のセンサを包含可能なことを理解されたい。幾つかの実施形態又は態様では、アレイ４００は１６０個以上のセンサを含むことができる。

アレイ４００のセンサは、心臓１２０の右心房１２２に関しての空間配置例で示される。同様に、アレイ４００は、心臓の他の室、房、例えば、左心房、右心室、左心室に、又は心内膜表面若しくは心外膜表面を含む室、房の組合せに空間的に配置することもできる。図４では、アレイ４００での電極の空間的配置は、説明を簡潔且つ明確にするために、均等且つ平坦であるものとして示される。しかし、心臓１２０は均等又は平坦な構造体ではない。したがって、アレイ４００での電極の空間的配置は、心臓１２０の形状に関して可変であり、心臓１２０の電気活動の検出を改善する。

一例としての実施形態又は態様では、図１のカテーテル１０２は、アレイ４００のセンサ例がバスケットカテーテル１０２のスプライン４０６〜４０８に沿った空間的配置で配置されるバスケットカテーテルであることができる。螺旋、半径方向スポーク、又は他の空間配置等のセンサアレイ４００でのセンサの様々な空間配置を有する異なるカテーテルが使用可能である。

アレイ４００内のセンサ（センサの信号）対は、右心房１２２又はアレイ４００を配置し得る別の室、房での心臓１２０の心臓活性化情報（活性化開始）を再構築するために、本明細書に更に詳細に説明するように処理に反復的に選択される。

４０２に示されるように、分析信号（１）が処理に選択される。参照信号（２）−−分析信号（１）の近傍信号−−が次に選択されて、第１の対を形成し、第１の対は処理されて、分析信号（１）内の活性化開始を特定する。同様に、４０４に示されるように、分析信号（１）が処理に選択される。参照信号（２）−−分析信号（１）の別の近傍信号−−が次に選択されて、第２の対を形成し、第２の対は処理されて、分析信号（１）内の活性化開始を特定する。信号の第１の対及び第２の対からの活性化開始は、図１の計算装置１１６のメモリ又はデータベース１１８に記憶することができる。しかし、近傍センサ（信号）は、以下に詳細に説明するように、隣接する必要がなくてよい。

選択及び処理は、分析信号（１）の近傍のアレイ４００内のセンサ（信号）に対して繰り返される。全ての信号対の分析信号（１）での活性化開始も、計算装置１１６のメモリ又はデータベース１１８に記憶することができる。その後、別の分析信号が選択され、選択及び処理が、その分析信号と突き合わせて繰り返される。このようにして、アレイ４００内の複数の分析信号は、その近傍信号に対して処理される。所与の分析信号の近傍信号の数は、アレイ４００内のセンサの空間的配置、分析される心臓の室、房、及び治療される心調律異常に応じてより少数又はより多数であってもよい。

図５は、図４に示されるアレイ４００のセンサからの信号の比較対例を示す。近傍信号は、分析信号にすぐに隣接する信号のみならず、分析信号に隣接しない信号も含むことができる。対になったセンサの空間的な隔たりは、振れが局所活動であると見なされるエリアにわたって空間的に延びるという効果を有することができる。したがって、局所活動は、対になったセンサの隔たりによって概ね定義される。図５の例１に示されるように、選択された分析信号（１）は、近傍の信号（２）〜（５）と突き合わせて、また非近傍信号（６）と突き合わせて処理される。図５の例２に更に示されるように、選択された分析信号（１）は、近傍の信号（２）〜（５）と突き合わせて、また非近傍の信号（６）及び（７）と突き合わせて処理される。最も近い近傍信号が好ましいが、分析信号への様々な空間向きでの近傍信号を使用することができる。

分析信号毎に、複数の参照信号（例えば、４つの参照信号又は５つ以上）があり得る。分析信号での最後の活性化開始は、参照信号の活性化開始候補の組合せを参照して、又は組合せに基づいて特定される。特に、各対から特定される活性化開始は、互いに参照して、分析信号での活性化の対応性又は関連性をチェックすることができる。分析信号の活性化開始は、参照信号対の活性化開始候補に基づいて最終化される。

分析信号の最終的な活性化開始は、様々な方法で特定することができる。一実施形態又は態様では、分析信号の最終的な活性化開始は、様々な参照信号対からの活性化開始候補の平均に基づいて特定することができる。別の実施形態又は態様では、分析信号の最終的な活性化開始は、活性化開始候補の大半が互いに所定の時間間隔内（例えば、±５ｍｓ）にある信号対からの活性化開始候補の平均に基づいて特定することができる。同様に、分析信号の最終的な活性化開始は、複数の活性化開始候補が互いに所定の時間間隔内（例えば、±５ｍｓ）にある信号対からの活性化開始候補の平均に基づいて特定することができる。使用される時間間隔は、より小さな時間間隔又はより大きな時間間隔であるものとして選ぶこともできる。代替的には、最終的な活性化は、大半内の活性化開始候補のそれぞれの有意値によって加重される「質量中心」計算を実行することにより、又はセンサ位置に相対する活性化開始の主方向の分析により、特定することもできる。

図５の例１を参照すると、分析信号が、５つの参照信号対に関連して１７０ｍｓ、１９０ｍｓ、１９３ｍｓ、１６５ｍｓ、及び１７２ｍｓの活性化開始候補を有すると特定された場合、分析信号の最終的な活性化開始はそれぞれ、所定の時間間隔（例えば、±５ｍｓ）以内の活性化開始候補の大半に基づいて、（１７０＋１６５＋１７２）／３＝１６９ｍｓであると特定することができる。時間間隔（例えば、±５ｍｓ）外の活性化開始１９０ｍｓ及び１９３ｍｓは、分析信号の最終的な活性化開始の特定から外すことができる。各信号に特定される最終的な活性化開始は、図１のデータベース１１８に保存することができる。

図５の例２を参照すると、分析信号が、６つの参照信号対に関連して１７０ｍｓ、１７６ｍｓ、１６５ｍｓ、２００ｍｓ、２０２ｍｓ、及び２０４ｍｓの活性化開始候補を有すると特定された場合、分析信号の最終的な活性化開始はそれぞれ、所定の時間間隔（例えば、±５ｍｓ）以内の活性化開始候補の複数に基づいて、（２００＋２０２＋２０４）／３＝２０２ｍｓであると特定することができる。活性化間隔１７６ｍｓは、時間間隔（例えば、±５ｍｓ）外にあり、分析信号の最終的な活性化開始の特定から外される。活性化開始１６５ｍｓ及び１７０ｍｓは、所定の時間間隔（例えば、±５ｍｓ）以内の複数の活性化開始候補を形成しない。各信号に特定される最終的な活性化開始は、図１のデータベース１１８に保存することができる。

上記説明では、簡潔性及び明確性のために、各参照信号に関連して分析信号に１つのみの活性化開始が特定されたが、各信号（アレイ４００のセンサから）が、図２に示されるように、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を表すことができ、各間隔が、複数の参照信号（アレイ４００の近傍センサ）の同じ時間間隔に基づいて特定される活性化開始を有することができることを理解されたい。

図６は、例としての分析信号（ＳＩＧ１）及び例としての参照信号（ＳＩＧ２）の一例としての信号対比較６００の図である。例えば、信号は、図４に示される比較対４０２（若しくは比較対４０４）から、又は図５に示される任意の比較対からのものであることができる。なお、信号は例示的なものであり、同じ分析間隔中に発生する。本明細書で述べたように、信号は、図２に示されるように、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を有することができる。

信号は、１つ又は複数の連続した時点（例えば、１ミリ秒毎、２ミリ秒毎、又は他の時点）で処理されて、参照信号の導関数に関して分析信号の導関数に、閾値を超える変化点があるか否かを判断する。変化点は、第１の心臓信号及び第２の心臓信号の傾き、振幅、タイミング、及び形状のうちの１つ又は複数から特定することができる。なお、幾つかの実施形態又は態様では、幾つかの時点の処理は省くことができる（例えば、１つ置きの時点又は３つの時点のうちの２つの時点）。傾きは、信号内の各時点の一次導関数及び／又は二次導関数によって特定することができるが、この例は一次導関数を使用した計算を示す。各信号の二乗平均平方が特定される。例えば、ＲＭＳ１及びＲＭＳ２は、各信号（例えば、全ての活性化サイクル）の信号全体の導関数（一次及び／又は二次）の二乗平均平方をとることによって特定される。ＲＭＳを使用して、互いに関して信号の振幅を正規化することができ、それにより、信号内の振れの振幅（例えば、電圧）は、後述するように信号の処理に影響しない。

時点（同じ時点又は概ね同じ時点）が、考慮及び処理のために、各信号（ＳＩＧ１、ＳＩＧ２）から連続して選択される。考慮される各時点で、その時点で開始される各信号での時間増分６０２、６０４を考慮することができる。例えば、１０ｍｓの時間増分を使用することができる。異なる時間増分を選択することもできる。各信号内の考慮中のポイントに留められ、各信号の時間増分での時点への最良当てはめを提供する線が特定される。特定された線は、選択された時点の信号の傾き（例えば、電圧／秒）を表す。説明したように、線の傾きは、一次及び／又は二次導関数によって特定することができる。より詳細には、特定される線は、同じ時間増分（例えば、１０ｍｓ）での選択された時点での信号の傾きを表す。有意値（δ）は傾きに関して特定される。

有意値（δ）は、関連付けられた二乗平均平方値にわたる第１の傾きの絶対値をとり、関連付けられた二乗平均平方値にわたる第２の傾きの絶対値を減算することによって特定することができる。結果として生成される（δ）＝−０．４６１が有意性閾値（例えば、０．２５）を超えるか否かについて判断される。有意性閾値は、考慮中の信号内の時点に潜在的な有意変化点（傾きに基づく）があること、例えば、互いからの導関数が十分に発散することを示す。信号比較例６００の例では、有意値（δ）＝−０．４６１は、有意性閾値０．２５未満である。低い有意値は、ＳＩＧ１での振れが遠距離場であり、信号の発端となったセンサ位置、例えば、図４に示されるセンサの十分に近くにないことを示す。したがって、信号対比較６００の例では、潜在的な有意変換点はない。

上記有意値（δ）の計算は、一次導関数を使用する傾きを参照して示され説明されるが、一次導関数への代替又は追加として、二次導関数を同様に計算することができることに留意されたい。その場合、二次導関数を使用する傾きに基づいて計算される第２の有意値（δ）は、二次導関数に定義される第２の有意性閾値と比較することができる。有意性閾値は、計算される第１及び第２の有意値（δ）で異なることができる。

本明細書において述べたように、信号は、図２に示されるように、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を有することができる。各分析間隔において、上述したように、ゼロ、１つ、又は複数の潜在的な有意変化点を有することが可能である。考慮中の時点及び潜在的な有意変化点は、データベース１１８等に記録することができる。

図７は、例としての分析信号（ＳＩＧ１）及び例としての参照信号（ＳＩＧ２）の一例としての信号対比較７００の図である。同様に、信号は、図４に示される比較対４０２（若しくは比較対４０４）から、又は図５に示される任意の比較対からのものであることができる。信号は例示的なものであり、同じ分析間隔中に発生する。本明細書で述べたように、信号は、図２に示されるように、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を有することができる。

信号は、１つ又は複数の連続した時点で処理されて、参照信号の導関数に関して分析信号の導関数に、閾値を超える変化点があるか否かを判断する。幾つかの実施形態又は態様では、幾つかの時点の処理は省くことができる（例えば、１つ置きの時点又は３つの時点のうちの２つの時点）。各信号での各時点の第１の導関数（又は第２の導関数）が特定される。各信号の二乗平均平方が更に特定される。時点（同じ時点又は概ね同じ時点）が、考慮及び処理のために、各信号（ＳＩＧ１、ＳＩＧ２）から連続して選択される。考慮される各時点で、その時点で開始される各信号での時間増分７０２、７０４（例えば、１０ｍｓ）を考慮することができる。各信号内の考慮中のポイントに留められ、各信号の時間増分での時点への最良当てはめを提供する線が特定される。特定された線は、選択された時点の信号の傾き（例えば、電圧／秒）を表す。より詳細には、特定される線は、同じ時間増分での選択された時点での信号の傾きを表す。有意値（δ）は傾きに関して特定される。

有意値（δ）は、関連付けられた二乗平均平方値にわたる第１の傾きの絶対値をとり、関連付けられた二乗平均平方値にわたる第２の傾きの絶対値を減算することによって特定することができる。結果として生成される（δ）＝−０．０６３が有意性閾値（例えば、０．２５）を超えるか否かについて判断される。信号対比較７００の例では、有意値（δ）＝−０．０６３は、有意性閾値０．２５をかなり下回る。低い有意値は、低い振幅雑音を示す。したがって、信号対比較７００の例では、潜在的な有意変換点はない。

雑音レベルは、有意性閾値（第１、第２、又は第３）の割合として定義することができ、又は様々な方法でプログラム的に定義することができる。例えば、雑音レベルは、有意性閾値（０．２５）の１／１０（０．０２５）であることができる。異なる割合レベルを選択可能である。別の例として、雑音レベルは、複数の有意値の正規標準偏差として定義することができる。雑音レベルを定義する他の方法も考えられる。なお、有意閾値（例えば、０．２５）は、信号対比較７００の例での分析信号及び参照信号に関連付けることができる雑音レベルよりも高い。したがって、雑音レベル以下の変化点には、心臓の他の領域、呼吸器系、消化管、神経系、及び電子干渉からの１つ又は複数の信号を関連付けることができる。

上記有意値（δ）の計算は、一次導関数を使用する傾きを参照して示され説明されるが、一次導関数への代替又は追加として、二次導関数を同様に計算することができることに留意されたい。その場合、二次導関数を使用する傾きに基づいて計算される第２の有意値（δ）は、二次導関数に定義される第２の有意性閾値と比較することができる。有意性閾値は、計算される第１及び第２の有意値（δ）で異なることができる。

本明細書において述べたように、信号は、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を有することができ、各分析間隔において、上述したように、ゼロ、１つ、又は複数の潜在的な有意変化点を有することが可能である。考慮中の時点及び潜在的な有意変化点は、データベース１１８等に記録することができる。

図８は、例としての分析信号（ＳＩＧ１）及び例としての複合信号を利用する参照信号（ＳＩＧ２）の一例としての信号対比較８００の図である。その他の例と同様に、信号は、図４に示される比較対４０２（若しくは比較対４０４）から、又は図５に示される任意の比較対からのものであることができる。信号は例示的なものであり、同じ分析間隔中に発生する。本明細書で述べたように、信号は、図２に示されるように、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を有することができる。

信号は、１つ又は複数の連続した時点で処理されて、参照信号の導関数に関して分析信号の導関数に、閾値を超える変化点があるか否かを判断する。幾つかの実施形態又は態様では、幾つかの時点の処理は省くことができる（例えば、１つ置きの時点又は３つの時点のうちの２つの時点）。信号での各時点の第１の導関数（ゼロ次導関数又は第２の導関数）が特定される。各信号の二乗平均平方が更に特定される。時点（同じ時点又は概ね同じ時点）が、考慮及び処理のために、各信号（ＳＩＧ１、ＳＩＧ２）から連続して選択される。考慮される各時点で、その時点で開始される各信号での時間増分８０２、８０４（例えば、１０ｍｓ）を使用することができる。各信号内の考慮中のポイントに留められ、各信号の時間増分での時点への最良当てはめを提供する線が特定される。特定された線は、選択された時点の信号の傾き（例えば、電圧／秒）を表す。より詳細には、特定される線は、同じ時間増分での選択された時点での信号の傾きを表す。有意値（δ）は傾きに関して特定される。

幾つかの実施形態又は態様では、有意値は、関連付けられた二乗平均平方値にわたる第１の傾きの絶対値をとり、関連付けられた二乗平均平方値にわたる第２の傾きの絶対値を減算することによって特定することができる。結果として生成される（δ）＝０．５４６が有意性閾値（例えば、０．２５）を超えるか否かについて判断される。信号対比較８００の例では、有意値（δ）＝０．５４６は、有意性閾値０．２５を超えると判断される。

したがって、考慮中の時点での信号対比較８００の例に潜在的な有意変化点がある。本明細書で上述したように、信号は、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を有することができ、各分析間隔において、上述したように、ゼロ、１つ、又は複数の潜在的な有意変化点を有することが可能である。考慮中の時点及び潜在的な有意変化点は、データベース１１８等に記録することができる。

上記有意値（δ）の計算は、一次導関数を使用する傾きを参照して示され説明されるが、一次導関数への代替又は追加として、二次導関数を同様に計算することができることに留意されたい。その場合、二次導関数を使用する傾きに基づいて計算される第２の有意値（δ）は、二次導関数に定義される第２の有意性閾値と比較することができる。有意性閾値は、計算される第１及び第２の有意値（δ）で異なることができる。

他の実施形態又は態様では、有意値（δ）は、複合信号に関して特定することができる。特に、複合信号（ＣＯＭＰ）は、ＳＩＧ２（参照信号）をＳＩＧ１（分析信号）から減算することにより計算され、例えば、ＣＯＭＰ＝ＳＩＧ２−ＳＩＧ１である。複合信号は、成分単極信号（ＳＩＧ１、ＳＩＧ２）の双極信号（ＣＯＭＰ）を表すことができる。代替の実施形態又は態様では、複合信号ＣＯＭＰは、信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２を加算することによって計算することもできる。信号対比較８００での信号は、例示的なものであり、同じ分析間隔中に発生する。本明細書で述べたように、信号は、図２に示されるように、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を有することができる。

信号ＳＩＧ１、ＳＩＧ２は、複合信号ＣＯＭＰに関して１つ又は複数の連続した時点で処理されて、参照信号の導関数に関して分析信号の導関数に、閾値を超える変化点があるか否かを判断する。信号ＳＩＧ１、ＳＩＧ２、ＣＯＭＰでの各時点の第１の導関数（又は第２の導関数）が特定される。時点（同じ時点又は概ね同じ時点）が、考慮及び処理のために、各信号（ＳＩＧ１、ＳＩＧ２、ＣＯＭＰ）から連続して選択される。考慮される各時点で、その時点で開始される各信号での時間増分８０２、８０４、８０６（例えば、１０ｍｓ）を考慮することができる。各信号内の考慮中のポイントに留められ、各信号の時間増分での時点への最良当てはめを提供する線が特定される。特定された線は、選択された時点の信号の傾き（例えば、電圧／秒）を表す。より詳細には、特定される線は、同じ時間増分での選択された時点での信号の傾きを表す。有意値（δ）は傾きに関して特定される。

複合信号を利用する実施形態又は態様では、有意値（δ）は、第２の傾きの絶対値をとり、複合傾きの絶対値を減算し、絶対値の結果の対数で第１の傾きを除算し、複合傾きの絶対値を減算する比率によって特定することができる。考慮中の時点の結果として生成される有意値は（δ）＝３１．６３である。有意値は、考慮中の全ての点について計算することができる。有意性閾値は、計算された有意値（δ）の平均に標準偏差を加算したものであるとして特定することができる。その後、有意性閾値を超える有意値（δ）のみを、比較対８００の潜在的な有意点として見なすことができる。図８の信号対比較８００での信号例では、決定される有意性閾値は１０であることができる。なお、有意性閾値を超える有意値は一般に、有意性閾値のかなり上に延びる。したがって、例えば、最大比率を有する有意値（δ）を選択することができる。

複合信号を使用する上記有意値（δ）の計算が、一次導関数を使用する傾きを参照して示され説明されるが、一次導関数への代替又は追加として、二次導関数を同様に計算することができることに留意されたい。複合信号を使用する実施形態では、二次導関数を使用する傾きに基づいて計算される第３の有意値（δ）は、二次導関数に定義される第３の有意性閾値と比較することができる。有意性閾値は、計算される第１、第２、及び第３の有意値（δ）で異なることができる。

したがって、考慮中の時点での信号対比較８００の例に潜在的な有意変化点がある。本明細書で上述したように、信号は、複数の連続した分析間隔（例えば、活性化サイクル）を有することができ、各分析間隔において、上述したように、ゼロ、１つ、又は複数の潜在的な有意変化点を有することが可能である。考慮中の時点及び潜在的な有意変化点は、データベース１１８等に記録することができる。

図９は、心調律異常に関連付けられた心臓活性化情報（活性化開始）を再構築する方法例９００を示すフローチャートである。方法例９００は、図１に示される計算装置１１６によって実行することができる。より詳細には、方法例９００は動作９０２で開始され、動作９０２において、信号が、心臓１２０に配置されたセンサから信号処理装置１１４を介して計算装置１１６によって受信される。例えば、信号は、図１及び図４に示されるように、心臓１２０の右心房１２２に配置されるセンサアレイ４００のセンサから受信することができる。幾つかの実施形態又は態様では、センサからの信号の少なくとも部分は、信号処理装置１１４によって記録し、次に、計算装置１１６に提供することができる。

動作９０４において、第１の信号（分析信号）が選択される。動作９０６において、第２の信号（参照信号）が選択される。分析信号及び参照信号の選択は、図４及び図５を参照して更に詳細に説明されるように実行することができる。幾つかの実施形態又は態様では、第１の信号及び第２の信号の二乗平均平方（ＲＭＳ）を特定することができる。動作９０８において、第１の信号及び第２の信号が比較する時間間隔が選択される。時間間隔は、図２に説明されるように、活性化サイクル（例えば、１００ｍｓ〜３００ｍｓ）であるように選択することができる。幾つかの実施形態又は態様では、時間間隔は、優位周波数分析又は第１の（分析）信号の平均サイクル長の他の分析によって特定することができる。時間間隔を計算で決定することができない場合、２００ｍｓのデフォルト時間間隔を使用することができる。他の実施形態又は態様では、時間間隔は、手動で、異なる分析方法によって計算で、特定の年齢、性別、及び心調律異常のタイプの患者のそのような間隔の目録を載せるデータベースから選択することができ、又は約１００ｍｓ〜約３００ｍｓの値にデフォルトで設定することができる。

幾つかの実施形態又は態様では、複合信号は、図８を参照して説明したように信号を減算又は加算することなどにより、選択された第１の信号及び第２の信号に基づいて特定することができる。

動作９１０において、選択された時間間隔での時点が考慮に選択される。同じ又は概ね同じ時点が、各信号での考慮に選択される（例えば、第１の信号及び第２の信号）。動作９１２において、各信号で考慮されるポイントから延びる時間増分（例えば、１０ｍｓ）の導関数が計算される。なお、一次導関数及び／又は二次導関数は、各信号で計算される。複合信号を使用するそれらの実施形態又は態様では、導関数は、複合信号で考慮される時点から延びる時間増分（例えば、１０ｍｓ）にも計算される。同様に、複合信号を使用するそれらの実施形態又は態様では、一次導関数及び／又は二次導関数は、各信号で計算される。複合信号での考慮時点は、その他の信号の考慮時点と同じ又は概ね同じである（例えば、第１の信号及び第２の信号）。

動作９１４において、選択される時間間隔での全てのポイントが処理されたか否かが判断される。選択された時間間隔での全てのポイントが処理されたと判断される場合、方法９００は動作９１６に続く。代替的には、方法９００は、選択された時間間隔内の全てのポイントが、動作９１４において処理されるまで、動作９１０、９１２を実行する。

動作９１６において、第２の信号の一次導関数に関しての第１の信号の一次導関数間の変化点は、考慮中の時間間隔において特定される。一次導関数間の変化点への代替又は追加として、第２の信号の二次導関数に関しての第１の信号の二次導関数間の変化点が、考慮中の時間間隔において特定される。例えば、図６〜図８を参照して説明したように、第１の有意値（δ）は、一次導関数を使用する各変化点で特定することができ、且つ／又は第２の有意値（δ）は、二次導関数を使用する各変化点において特定することができる。

動作９１８において、第２の心臓信号の導関数に関して第１の心臓信号の導関数に、閾値を超える変化点があるか否かを判断する。図６〜図８を参照して上述したように、一次導関数の変化点は、第１の閾値を参照して特定することができ、一方、二次導関数の変化点は第２の閾値を参照して特定することができ、複合信号の変化点は、第３の閾値を参照して特定することができる。

例えば、変化点での有意値（δ）が、一次導関数の場合には第１の閾値を超えるか否か、二次導関数の場合には第２の閾値を超えるか否かを判断することができる。複合信号を使用しない幾つかの実施形態又は態様では、第１の閾値は、図６〜図８を参照して説明されたように、０．２５（又は別の値）であることができ、第２の閾値は同じ又は異なる値であることができ、一方、複合信号を使用する実施形態又は態様では、第３の閾値が、図８を参照して説明したように、全ての変化点に標準偏差を加算したものとして計算することができる。

閾値（例えば、第１の閾値、第２の閾値、第３の閾値）を超える変化点があると判断される場合、方法９００は動作９２０に続き、動作９２０において、有意変化点が、第１の（分析）信号内の考慮中の時間間隔の活性化開始候補として記録（選択）される。しかし、閾値を超える変化点がない（有意変化点がない）と判断される場合、方法９００は動作９２４に続き、動作９２４において、第１の信号が、時間間隔にわたって参照信号の一覧と比較される。例えば、心調律異常の参照信号の一覧は、データベース１１８に保持することができる。動作９２６において、データベース内の参照信号に一致するか否かが判断される。比較は、形状、傾き、振幅、周波数、及び／又はタイミング等の参照信号の少なくとも１つの特性への第１の信号の少なくとも１つの特性に基づくことができる。列挙した特性と一緒に、又は列挙した特徴の代わりに、他の特徴が使用可能である。

動作９２６において、参照信号に一致しない場合、方法９００は動作９２２に続く。代替的には、方法９００は動作９２８に続き、動作９２８において、考慮中の時間間隔での変化点が記録（選択）され、これは、一致した参照信号での活性化開始に対応する。

動作９２２において、信号内の全ての時間間隔が処理されたか否かが判断される。全ての時間間隔が処理されたと判断される場合、方法９００は動作９０８〜９２２の実行に続き、全ての時間間隔が処理されたと判断されるまで、後続時間間隔を処理する。後続時間間隔は、９２０での活性化開始候補を表す変化点から特定することができる。特に、９２０において１つのみの変化点（閾値を超える）が記録される場合、次の時間間隔（例えば、１００ｍｓ〜３００ｍｓ）は、変化点に関連付けられた開始時間に、サイクル長の半分（例えば、５０ｍｓ〜１５０ｍｓ）に加えた時間で開始することができる。複数の変化点がある場合、最大の変化点（有意値）に関連付けられた開始時間を使用して、動作９０８〜９２２への次の時間間隔を決定する。なお、次の時間間隔の決定は、考慮中の同じ時間間隔中の全ての第２の（参照）信号からの有意変化点を考慮するように拡張することができる。しかし、動作９２２において、全ての時間間隔が処理されたと判断される場合、方法９００は動作９３０に続く。

動作９３０において、全ての第２の（参照）信号が、選択された第１（分析信号）に関連付けられて処理されたか否かが判断される。全ての第２の信号が処理されたと判断される場合、方法９００は、第１の（分析）信号について、全ての第２の（参照）信号が処理されたと判断されるまで、動作９０６〜９３０を実行し続ける。しかし、全ての第２の信号が処理されたと判断される場合、方法９００は動作９３２に続く。

変化点が閾値（例えば、第１の閾値、第２の閾値、第３の閾値）を超えると判断される（動作９１８において）場合、動作９３２において、活性化開始は、変化点での第１の信号に割り当てられ、第１の信号での心拍を示す心臓活性化を定義する。異なる閾値（第１、第２、及び第３の閾値）に基づく変化点の競合は、以下に更に詳細に記載するように解決することができる。同様に、動作９３２において、一致する参照信号（動作９２８において）に基づいて、活性化開始は変化点での第１の信号に割り当てられ、第１の信号での心拍を示す心臓活性化を定義することができる。より詳細には、第２の信号を参照した第１の信号の記録された（又は有意な）変化点に基づいて、活性化開始には、第１の信号の時間間隔が割り当てられる。すなわち、活性化開始は、第２の（参照）信号の同じ時間間隔内の有意変化点に関連付けられた活性化開始候補に基づく第１の（分析）信号内の各時間間隔に割り当てられる。

図５を参照して説明したように、第１の（分析）信号の時間間隔の活性化開始は、第２の（参照）信号を参照して活性化開始の平均に基づいて特定することができる。別の実施形態又は態様では、第１の信号の時間間隔の活性化開始は、活性化開始の大半が互いの所定の時間間隔（例えば、±５ｍｓ）以内である第２の信号を参照して、活性化開始の平均に基づいて特定することができる。さらに、時間間隔の活性化開始は、複数の活性化開始が互いの所定の時間間隔（例えば、±５ｍｓ）以内である第２の信号を参照して、活性化開始の平均に基づいて特定することができる。割り当てられた開始は、間隔毎に、データベース１１８等の第１の（分析）信号に記録することができる。

動作９３４において、全ての信号が、第２の（参照）信号と突き合わせて第１の（分析）信号として処理又は分析されたか否かが判断される。全ての信号が処理されたと判断される場合、方法９００は、全ての信号が処理されるまで、動作９０４〜９３２を実行し続ける。代替的には、全ての信号が処理されたと判断される場合、方法９００は動作９３６において終了する。

方法９００の終わりにおいて、心臓１２０から収集された信号は、心調律異常の原因を特定することができるように、心臓活性化情報（活性化開始）を用いて再構築されている。より詳細には、単極電気記録図又は単相性活動電位（ＭＡＰ）を信号の再構築された活性開始にマッピングして、信号の単極又はＭＡＰシーケンス又は表現を示すことができる。活性化マップ又はパターンは、信号のこれらの単極電圧又はＭＡＰ電圧表現から構築して、心調律異常の原因の位置を特定することができる。ＭＡＰ表現の一例及び活性化マップの一例を図１１に示す。

図１０は、図９の方法９００に従って処理して、活性化開始１００４を割り当てることができる分析信号（ＳＩＧ１）及び参照信号（ＳＩＧ２）の一例としての信号対比較１０００の図である。比較１０００に示されるように、時間間隔１００２（例えば、１００ｍｓ〜３００ｍｓ）が、比較及び処理に選択される。幾つかの実施形態例又は態様例では、時間間隔内の信号（ＳＩＧ１、ＳＩＧ２、ＣＯＭＰ）は、メジアンフィルタ等を介して平滑化される。図１〜図９を参照して本明細書に記載したように、信号の第１又は第２の導関数での変化点について、有意値（δ）が特定される。信号対比較１０００に示されるように、閾値１０１０を超えるＳＩＧ１での変化点１０１２は、第１の導関数に基づいて、ＳＩＧ１での時間間隔１００２の活性化開始１００４として割り当てられる。代替的には、閾値１０１０を超えるＳＩＧ１での変化点１０１４は、第２の導関数に基づいて、ＳＩＧ１での時間間隔１００２の活性化開始１００４として割り当てられる。第１の有意値および第２の有意値のうちの最も大きな有意値に基づいて、第１の変化点および第２の変化点のうちの一方を選択することができる。続く時間間隔が選択され、分析信号（ＳＩＧ１）が処理されるまで、図１〜図９を参照して本明細書に説明したように、活性化開始が割り当てられる。

図１１は、図１〜図１０を参照して処理された信号の一例としてのマッピング１１００の図である。未処理信号１１００は、本明細書に記載のように、活性化開始（垂直線）を割り当てるために処理される信号を表す。参照を目的として、複合信号１１０２が示され、これは、未処理（分析）信号１１００及び別の（参照）信号（図示せず）から生じる。単相性活動電位（ＭＡＰ）電圧表現が、処理された各信号１１００から生成される。本明細書に記載のように、複数の信号が処理され、処理された信号に基づいて、ＭＡＰが生成される。全てのＭＡＰの電気活動は、例としての活性化マッピング１１０６のシーケンスにマッピングされて、各時間間隔での活性化開始１１０８、１１１０、１１１２、及び１１１４をそれぞれ示す。これらのマッピングは、計算装置１１６によって表示することができる。例示を目的として、４つのみのマッピングが示されるが、信号において表される時間間隔に基づいて、より少数又はより多数のマッピング１１０６が存在してもよい。

例としてのマッピング１１０６での矢印（例えば、活性化開始１１０８〜１１１４）で示されるように、電気活動は、心調律異常での活性開始の回転活性化パターン（ロータ）を示す。図１１において矢印で示される回転活性化パターンで示される心臓１２０の少なくとも一部を治療して、心調律異常の原因、ひいては心調律異常それ自体をなくすことができる。そのような治療は、様々なエネルギー源（高周波、極低温エネルギー、マイクロ波、及び超音波を含むが、これらに限定されない）を使用するアブレーション、遺伝子療法、幹細胞療法、ペーシング閾値、薬剤、又は他の療法によって送達し得る。なお、ＭＡＰ表現及び活性化マップは、回転活性化パターンを示すための例である。心臓１２０からのセンサによって収集される異なる信号例から、他の活性化パターンが生成可能である。

図１２は、汎用コンピュータシステム１２００の例示的な一実施形態のブロック図である。コンピュータシステム１２００は、図１の信号処理装置１１４及び計算装置１１６であることができる。コンピュータシステム１２００は、実行されて、コンピュータシステム１２００に、本明細書に開示される方法又はコンピュータベースの機能の任意の１つ又は複数を実行させることができる命令セットを含むことができる。コンピュータシステム１２００又はその任意の部分は、スタンドアロン装置として動作してもよく、又は例えば、ネットワーク又は他の接続を使用して、他のコンピュータシステム又は周辺機器に接続してもよい。例えば、コンピュータシステム１２００は、信号処理装置１１４及び分析データベース１１８に動作可能に接続し得る。

コンピュータシステム１２００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、個人情報端末（ＰＤＡ）、モバイル装置、パームトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、通信装置、制御システム、ウェブアプライアンス、又は機械がとるべき動作を指定する命令セットを実行する（順次又は他の様式で）ことが可能な任意の他の機械等の様々な装置として実施してもよく、又は様々な装置に組み込まれてもよい。さらに、単一のコンピュータシステム１２００が示されるが、「システム」という用語は、１つ又は複数のコンピュータ機能を実行する１つ又は複数の命令セットを個々に、又はまとめて実行するシステム又はサブシステムの任意の集まりを含むようにも解釈されるものとする。

図１２に示されるように、コンピュータシステム１２００は、プロセッサ１２０２、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、又は両方を含み得る。さらに、コンピュータシステム１２００は、バス１２２６を介して互いに通信することができるメインメモリ１２０４及び静的メモリ１２０６を含み得る。示されるように、コンピュータシステム１２００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、フラットパネルディスプレイ、固体状態ディスプレイ、又は陰極線管（ＣＲＴ）等のビデオ表示ユニット１２１０を更に含み得る。さらに、コンピュータシステム１２００は、キーボード等の入力装置１２１２と、マウス等のカーソル制御装置１２１４とを含み得る。コンピュータシステム１２００は、ディスクドライブユニット１２１６、スピーカ又はリモート制御装置等の信号生成装置１２２２、及びネットワークインタフェース装置１２０８を含むこともできる。

図１２に示されるように、特定の実施形態又は態様では、ディスクドライブユニット１２１６は、１つ又は複数の組の命令１２２０、例えば、ソフトウェアを埋め込むことができるコンピュータ可読媒体１２１８を含み得る。さらに、命令１２２０は、本明細書に記載される方法又は論理のうちの１つ又は複数を実施し得る。特定の実施形態又は態様では、命令１２２０は完全に又は少なくとも部分的に、コンピュータシステム１２００による実行中、メインメモリ１２０４、静的メモリ１２０６、及び／又はプロセッサ１２０２内に存在し得る。メインメモリ１２０４及びプロセッサ１２０２は、コンピュータ可読媒体を含むこともできる。

代替の実施形態又は態様では、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理アレイ、及び他のハードウェア装置等の専用ハードウェア実装形態は、本明細書に記載される方法のうちの１つ又は複数を実施するように構築することができる。様々な実施形態又は態様の装置及びシステムを含み得る用途は、様々な電子システム及びコンピュータシステムを広く含むことができる。本明細書に記載される１つ又は複数の実施形態又は態様は、モジュール間若しくはモジュールを通して通信することができる関連する制御信号及びデータ信号を用いて、２つ以上の特定の相互接続されたハードウェアモジュール若しくは装置を使用して、又は特定用途向け集積回路の部分として、機能を実施し得る。したがって、本システムは、ソフトウェア、ファームウェア、及びハードウェアの実施を包含する。

様々な実施形態又は態様によれば、本明細書に記載される方法は、プロセッサ可読媒体に有形に具現されるソフトウェアプログラムによって実施し得、プロセッサによって実行し得る。さらに、一例では、非限定的な実施形態又は態様では、実装形態は、分散処理、構成要素／オブジェクト分散処理、及び並列処理を含むことができる。代替的には、仮想コンピュータシステム処理は、本明細書に記載される方法又は機能のうちの１つ又は複数を実施するように構築することができる。

コンピュータ可読媒体が、命令１２２０を含むか、又は伝搬信号に応答して、命令１２２０を受信して実行し、それにより、ネットワーク１２２４に接続された装置が、ネットワーク１２２４を介して音声、ビデオ、又はデータを通信することができることも考えられる。さらに、命令１２２０は、ネットワークインタフェース装置１２０８を介してネットワーク１２２４を経由して送信又は受信し得る。

コンピュータ可読媒体は、単一の媒体であるものとして示されるが、「コンピュータ可読媒体」という用語は、中央又は分散データベース、及び／又は１つ又は複数の命令セットを記憶する関連付けられたキャッシュ及びサーバ等の単一の媒体又は複数の媒体を含む。「コンピュータ可読媒体」という用語は、プロセッサによって実行される命令セットを記憶、符号化、若しくは搬送可能であるか、又はコンピュータシステムに、本明細書に開示される方法若しくは動作の任意の１つ若しくは複数を実行させる任意の媒体を含むものとする。

特定の非限定的な実施形態又は態様の例では、コンピュータ可読媒体は、１つ又は複数の不揮発性読み取り専用メモリを収容するメモリカード又は他のパッケージ等の個体状態メモリを含むことができる。さらに、コンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ又は他の揮発性書換可能メモリであることができる。さらに、コンピュータ可読媒体は、ディスク、テープ、又は伝送媒体を介して通信される信号等の搬送波信号を捕捉し記憶する他の記憶装置等の磁気光学媒体又は光学媒体を含むことができる。電子メールへのデジタルファイル添付物又は他の自己完結的な情報アーカイブ若しくはアーカイブセットは、有形記憶媒体と均等な配布媒体と見なし得る。したがって、コンピュータ可読媒体又は配布媒体及びデータ又は命令を記憶し得る他の均等物及び後継媒体の任意の１つ又は複数が、本明細書において包含される。

様々な実施形態又は態様によれば、本明細書に記載される方法は、コンピュータプロセッサで実行中の１つ又は複数のソフトウェアプログラムとして実施し得る。特定用途向け集積回路、プログラマブル論理アレイ、及び他のハードウェア装置を含むが、これらに限定されない専用ハードウェア実装形態も同様に、本明細書に記載される方法を実施するように構築することができる。さらに、分散処理若しくは構成要素／オブジェクト分散処理、並列処理、又は仮想マシン処理を含むが、これらに限定されない代替のソフトウェア実装形態も、本明細書に記載される方法を実施するように構築することができる。

開示される方法を実施するソフトウェアが、任意選択的に、ディスク若しくはテープ等の磁気媒体、ディスク等の磁気光学媒体若しくは光学媒体、又はメモリカード若しくは１つ若しくは複数の読み取り専用（不揮発性）メモリ、ランダムアクセスメモリ、若しくは他の書換可能（揮発性）メモリを収容する他のパッケージ等の個体状態媒体等の有形記憶媒体に記憶してもよいことにも留意されたい。ソフトウェアは、コンピュータ命令を含む信号を利用することもできる。電子メールへのデジタルファイル添付物又は他の自己完結的な情報アーカイブ若しくはアーカイブセットは、有形記憶媒体と均等な配布媒体と見なされる。したがって、本明細書において列挙される有形記憶媒体又は配布媒体並びに本明細書でのソフトウェア実装形態を記憶し得る他の均等物及び後継媒体が、本明細書において包含される。

したがって、心臓活性化情報を再構築するシステム及び方法について本明細書に記載した。特定の実施形態例又は態様例について説明したが、本発明のより広い範囲から逸脱せずに、様々な変形及び変更をこれらの実施形態又は態様に行い得ることが明らかになろう。したがって、本明細書及び図面は、限定の意味ではなく例示の意味で考えられるべきである。本明細書の一部をなす添付図面は、限定ではなく例として、主題を実施し得る特定の実施形態又は態様を示す。示される実施形態又は態様は、当業者が本明細書に開示される教示を実施できるようにするのに十分に詳細に説明されている。本開示の範囲から逸脱せずに、構造的及び論理的な置換及び変更を行い得るように、他の実施形態又は態様も利用することができ、導出することができる。したがって、この詳細な説明は、限定の意味で解釈されるべきではなく、様々な実施形態又は態様の範囲は、添付の特許請求の範囲と、そのような特許請求の範囲が権利を有する全範囲の均等物とによってのみ規定される。

本発明の主題のそのような実施形態又は態様は個々に且つ／又は集合的に、本明細書では、単に便宜のために、且つ自主的に本願の範囲をいかなる単一の発明又は２つ以上が実際に開示される場合には発明の概念にも限定する意図なく、「発明」という用語で呼ばれ得る。したがって、特定の実施形態又は態様が、本明細書に示し説明したが、同じ目的を達成するように計算された任意の構成で、示される特定の実施形態又は態様を置換し得ることを理解されたい。本開示は、様々な実施形態又は態様のありとあらゆる適合形態又は変形形態を包含することが意図される。本明細書に特に記載されない上記実施形態又は態様及び他の実施形態又は態様の組合せが、上記説明を検討した上で当業者に明らかになろう。

要約書は、米国特許法規則第１．７２（ｂ）条に準拠するために提供され、読み手が技術的開示の性質及び要旨を素早く解明できるようにする。要約書は、特許請求の範囲の範囲又は意味を解釈又は限定するために使用されないという了解の下で提出されている。

実施形態又は態様の上記説明では、本開示を簡素化するために、様々な特徴を一緒にグループにして単一の実施形態にしている。開示のこの方法は、特許請求される実施形態又は態様が、各請求項で明示的に記載されるよりも多くの特徴を有することを反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の主題は、単一の開示される実施形態又は態様の全ての特徴未満にある。したがって、それにより、以下の特許請求の範囲は詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態例又は態様例としてそれ自体を主張する。本明細書に記載される様々な実施形態又は態様が、詳細な説明で明示的に記されていない異なる組合せで結合又はグループ化可能なことが考えられる。さらに、そのような異なる組合せを包含する請求項が同様に、詳細な説明に組み込むことができる別個の実施形態例又は態様例としてそれ自体を主張可能なことが更に考えられる。

Claims (22)

1. 心臓活性化情報を再構築する計算装置の作動方法において、
   計算装置が、分析心臓信号及び参照心臓信号を処理することであって、それにより、前記参照心臓信号の選択次導関数を基準として前記分析心臓信号の選択次導関数に、第１の閾値を超える第１の変化点があるか否かを判断し、ここで前記分析心臓信号の選択次導関数と前記参照心臓信号の選択次導関数は、一次導関数及び二次導関数のうちの一方から選択される、処理することと、
   前記計算装置が、前記分析心臓信号及び前記参照心臓信号を処理することであって、それにより、前記参照心臓信号の別の選択次導関数を基準として前記分析心臓信号の別の選択次導関数に、第２の閾値を超える第２の変化点があるか否かを判断し、ここで前記分析心臓信号の別の選択次導関数と前記参照心臓信号の別の選択次導関数は、前記一次導関数及び二次導関数のうちの他方から選択される、処理することと、
   前記計算装置が、前記第１の変化点及び前記第２の変化点のうちの一方の選択に基づいて、活性化開始時間を前記分析心臓信号内のポイントに割り当てることであって、それにより、前記分析心臓信号内の拍動を示す心臓活性化を定義し、ここで前記第１の変化点が前記第１の閾値を超えており、前記第２の変化点が前記第２の閾値を超えている、割り当てることと、
   を含み、
   前記変化点の選択が、
   前記第１の変化点から前記第１の閾値を差し引いた第１の有意値を計算することと、
   前記第２の変化点から前記第２の閾値を差し引いた第２の有意値を計算することと、
   前記第１の有意値及び前記第２の有意値のうちの最も大きな有意値に基づいて、前記第１の変化点及び前記第２の変化点のうちの一方を選択することと、を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記第１の変化点及び前記第２の変化点が、互いの所定の時間間隔内にあることを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   前記所定の時間間隔が±５ｍｓであることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法において、
   前記変化点の選択が、関連付けられた閾値を超える最高の選択次導関数に基づくことを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法において、
   前記第１の変化点及び前記第２の変化点が、前記分析心臓信号及び前記参照心臓信号について同時点又は概ね同時点で特定されることを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法において、
   前記第１の閾値及び前記第２の閾値が、前記分析心臓信号及び前記参照心臓信号に関連付けられた雑音レベルよりも高いことを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法において、
   前記雑音レベル以下の前記第１の変化点及び前記第２の変化点に、心臓、呼吸系、消化管、神経系、及び電子干渉からの１つ又は複数の信号が関連付けられることを特徴とする方法。
8. 請求項１に記載の方法において、
   前記第１の閾値を超える第１の変化点がなく、且つ前記第２の閾値を超える第２の変化点がないと判断される場合、前記分析心臓信号の少なくとも１つの特性を心臓信号の一覧内の参照心臓信号の少なくとも１つの特性と照合することと、
   前記分析心臓信号の活性化開始時間を、前記一覧内の前記参照心臓信号の活性化開始時間として割り当てることであって、それにより、前記分析心臓信号内の拍動を示す心臓活性化を定義する、割り当てることと、
   を更に含むことを特徴とする方法。
9. 請求項１に記載の方法において、
   処理すること及び割り当てることを実行することであって、それにより、前記分析心臓信号内の拍動を示す複数の心臓活性化を定義する、実行することを更に含むことを特徴とする方法。
10. 請求項１に記載の方法において、
    複数の心臓信号から前記分析心臓信号及び前記参照心臓信号を反復的に選択することを更に含むことを特徴とする方法。
11. 請求項１に記載の方法において、
    複数の心臓信号から心臓信号対を反復的に選択することであって、各対が、分析心臓信号及び異なる参照心臓信号を有する、選択することと、
    処理すること及び割り当てることを前記各対に対して実行することであって、それにより、前記各対内の前記分析心臓信号の拍動を示す関連付けられた複数の心臓活性化を定義する、実行することと、
    前記複数の心臓信号からの心臓活性化が割り当てられた活性化開始時間に基づいて、心臓活性化パターンを再構築することであって、それにより、心調律異常のソースを示す、再構築することと、
    を更に含むことを特徴とする方法。
12. 心臓活性化情報を再構築するシステムにおいて、
    少なくとも１つの計算装置を備え、前記少なくとも１つの計算装置は、
    分析心臓信号及び参照心臓信号を処理することであって、それにより、前記参照心臓信号の選択次導関数を基準として前記分析心臓信号の選択次導関数に、第１の閾値を超える第１の変化点があるか否かを判断し、ここで前記分析心臓信号の選択次導関数と前記参照心臓信号の選択次導関数は、一次導関数及び二次導関数のうちの一方から選択される、処理することと、
    前記分析心臓信号及び前記参照心臓信号を処理することであって、それにより、前記参照心臓信号の別の選択次導関数を基準として前記分析心臓信号の別の選択次導関数に、第２の閾値を超える第２の変化点があるか否かを判断し、ここで前記分析心臓信号の別の選択次導関数と前記参照心臓信号の別の選択次導関数は、前記一次導関数及び二次導関数のうちの他方から選択される、処理することと、
    前記第１の変化点及び前記第２の変化点のうちの一方の選択に基づいて、活性化開始時間を前記分析心臓信号内のポイントに割り当てることであって、それにより、前記分析心臓信号内の拍動を示す心臓活性化を定義し、ここで前記第１の変化点が前記第１の閾値を超えており、前記第２の変化点が前記第２の閾値を超えている、割り当てることと、
    を実行するように構成され、
    前記変化点の選択が、
    前記第１の変化点から前記第１の閾値を差し引いた第１の有意値を計算することと、
    前記第２の変化点から前記第２の閾値を差し引いた第２の有意値を計算することと、
    前記第１の有意値及び前記第２の有意値のうちの最も大きな有意値に基づいて、前記第１の変化点及び前記第２の変化点のうちの一方を選択することと、を含むことを特徴とするシステム。
13. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    前記第１の変化点及び前記第２の変化点が、互いの所定の時間間隔内にあることを特徴とするシステム。
14. 請求項１３に記載のシステムにおいて、
    前記所定の時間間隔が±５ｍｓであることを特徴とするシステム。
15. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    前記変化点の選択が、関連付けられた閾値を超える最高の選択次導関数に基づくことを特徴とするシステム。
16. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    前記第１の変化点及び前記第２の変化点が、前記分析心臓信号及び前記参照心臓信号について同時点又は概ね同時点で特定されることを特徴とするシステム。
17. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    前記第１の閾値及び前記第２の閾値が、前記分析心臓信号及び前記参照心臓信号に関連付けられた雑音レベルよりも高いことを特徴とするシステム。
18. 請求項１７に記載のシステムにおいて、
    前記雑音レベル以下の前記第１の変化点及び前記第２の変化点に、心臓、呼吸系、消化管、神経系、及び電子干渉からの１つ又は複数の信号が関連付けられることを特徴とするシステム。
19. 前記第１２に記載のシステムにおいて、
    少なくとも１つの計算装置が、
    前記第１の閾値を超える第１の変化点がなく、且つ前記第２の閾値を超える第２の変化点がないと判断される場合、前記分析心臓信号の少なくとも１つの特性を心臓信号の一覧内の参照心臓信号の少なくとも１つの特性と照合することと、
    前記分析心臓信号の活性化開始時間を、前記一覧内の前記参照心臓信号の活性化開始時間として割り当てることであって、それにより、前記分析心臓信号内の拍動を示す心臓活性化を定義する、割り当てることと、
    を実行するように更に構成されることを特徴とするシステム。
20. 前記第１２に記載のシステムにおいて、
    少なくとも１つの計算装置が、
    処理すること及び割り当てることを実行することであって、それにより、前記分析心臓信号内の拍動を示す複数の心臓活性化を定義する、実行することを実行するように更に構成されることを特徴とするシステム。
21. 前記第１２に記載のシステムにおいて、
    少なくとも１つの計算装置が、
    複数の心臓信号から前記分析心臓信号及び前記参照心臓信号を反復的に選択することを実行するように更に構成されることを特徴とするシステム。
22. 前記第１２に記載のシステムにおいて、
    少なくとも１つの計算装置が、
    複数の心臓信号から心臓信号対を反復的に選択することであって、各対が、分析心臓信号及び異なる参照心臓信号を有する、選択することと、
    処理すること及び割り当てることを前記各対に対して実行することであって、それにより、前記各対内の前記分析心臓信号の拍動を示す関連付けられた複数の心臓活性化を定義する、実行することと、
    前記複数の心臓信号からの心臓活性化が割り当てられた活性化開始時間に基づいて、心臓活性化パターンを再構築することであって、それにより、心調律異常のソースを示す、再構築することと、
    を実行するように更に構成されることを特徴とするシステム。

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