JP6995512B2 - 複数の電気解剖学的マップの自動形成 - Google Patents

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開示の内容

（著作権情報）
本特許文献の開示の一部には、著作権保護の対象となる資料が含まれる。著作権者は、特許文献又は特許情報開示のうちの任意のものによる複製に対して、それが特許商標庁特許出願又は記録において明らかであるとき、異議を唱えないが、そうでなければ、たとえ何であってもすべての著作権を保有する。

本発明は、身体の生体電気信号の検出、測定、又は記録に関する。より詳細には、本発明は心臓の電気解剖学的マップの生成に関する。

本明細書で使用される特定の頭字語及び略語の意味を表１に示す。

心房細動などの心不整脈は、罹患及び死亡の重要な原因である。本出願の譲受人に共通に譲渡された米国特許第５，５４６，９５１号及び米国特許第６，６９０，９６３号（両方ともＢｅｎ Ｈａｉｍに付与）並びにＰＣＴ出願ＷＯ ９６／０５７６８（これらはすべて本明細書において参照により取り入れられている）には、心臓組織の電気特性（例えば、局所興奮時間）を心臓内の正確な位置の関数として検知する方法が開示されている。データは、遠位先端部に電気及び場所センサを有する、心臓内に進められる、１つ又は２つ以上のカテーテルを用いて取得される。これらのデータに基づいて心臓の電気活動のマップを作成する方法は、参照により本明細書に援用される、共にＲｅｉｓｆｅｌｄに付与された、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許第６，２２６，５４２号及び米国特許第６，３０１，４９６号に開示されている。これらの特許に示唆されているように、場所及び電気活動は、通常、心臓の内側表面上の約１０～約２０箇所の点で最初に測定される。これらのデータ点は、その後、心臓表面の予備的な再構成又はマップを生成するのに概ね充分である。かかる予備的なマップは、心臓の電気活動のより包括的なマップを生成するために、更なる点で採取されたデータと組合せられる場合が多い。実際、臨床現場では、１００箇所以上の部位におけるデータを蓄積して、心腔の電気活動の詳細な包括的マップを生成することも珍しいことではない。その後、生成された詳細なマップは、心臓の電気活動の伝播を変化させ、正常な心調律を回復させるために、治療上の行動指針、例えば、組織のアブレーションを決定するための基準となり得る。

従来、特定のタイプの不整脈（不整脈の信号形態を特徴とする）が、電気解剖学的記録から生成される単一の電気解剖学的マップ上に観察される場合がある。電気的な記録に存在する他の不整脈は手作業で削除されることが多い。医師がいくつかの形態を検出した場合、医師はポリモーフィック拍動との混合マップを形成して、しばらくした後に、新しい開かれたマップへポイントを移動することによって拍動を分離する場合がある。

本発明の実施形態では、電気解剖学的記録を用いて、データセットに存在する場合がある種々の不整脈の複数のマップを生成する。ユーザはすべての利用可能なデータを同時に用いてもよい。特定の不整脈をマッピングするときであっても、異なる不整脈を表す心臓周期（本明細書では「拍動」ともいう）を更なるマップ上に記録して取得するか、又は記憶装置バンクに保存する。

セッション中に、患者は種々の不整脈状態を示す場合がある。例えば患者は、洞リズム、心室性期外収縮、心房粗動、及び心室性頻脈症の間の種々の組合せ及び副組合せにおいて移行を示す場合がある。種々の不整脈は電気解剖学的マップに影響する。本発明の実施形態では、心内電位図を形態学的に分析して種々の不整脈を伴う拍動を特定し、同時に、対応する電気解剖学的マップを生成する。個々の不整脈に対応する別個のマップを形成するために種々の形態を分離する別個の操作が必要であることが回避される。

本発明の実施形態により、異なる不整脈の信号形態の個々のテンプレートに基づいて複数のマップが自動的に形成される。マップを調製するために用いられる信号は心臓内信号又は体表面信号であってもよい。

一実施形態では、ある特定の不整脈を表す予め規定されたテンプレートを設ける。ユーザが心腔内のデータを収集する間に、各拍動の形態をリアルタイムでテンプレートと比較することができる。拍動を形態に基づいてマップに対して受容又は拒否する。

別の実施形態では、異なる不整脈のテンプレートを、記録された拍動形態に基づいて、適応して調製する。

本発明の実施形態によって、方法であって、生体被験者の心臓の電位図を複数のチャンネルに記録することと、拍動の形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、電位図の拍動を対応する分類に自動的に配置することと、対応する分類における拍動から心臓の複数の電気解剖学的マップを生成することと、によって行なう方法が提供される。

本方法の一態様によれば、記録が複数の電極を用いて行なわれて、複数の対応する電位図を形成する。

本方法の更なる態様によれば、テンプレートセットを予め規定する。

本方法の別の態様では、拍動を対応する分類に配置することは、すべてのチャンネルにおける選択した拍動の事例とテンプレートセットのメンバーとの間の対応する全体相関を計算することと、選択した拍動を、最高ランクの相関を有するテンプレートセットのメンバーと関連付けることを、相関が予め規定された相関閾値を超えたときに行なうことと、を含む。

全体相関のうちどれも予め規定された相関閾値を超えないときに、本方法は更に、選択した拍動を伴う新しいテンプレートセットのメンバーを形成することによって行なわれる。

本方法の更なる態様では、拍動を対応する分類に配置することを、選択した拍動を伴う新しいテンプレートセットのメンバーを形成することと、すべてのチャンネルにおける選択した拍動の事例と新しいメンバーとの間の全体相関を計算することと、全体相関が予め規定された相関閾値を超えたときに、選択した拍動を新しいメンバーと関連付けることと、によって行なう。

本方法の更に別の態様によれば、全体相関を計算することは、チャンネルにおける選択した拍動の事例と新しいメンバーとの間の対応する相関を計算することと、電位図における選択した拍動の事例の最大信号振幅に従って対応する相関を重み付けすることと、を含む。

本方法の更に別の態様が、全体相関が予め規定された相関閾値を超えないときに、電位図の位相をシフトさせ、その後に計算するステップ及び関連付けるステップを繰り返すことによって行なわれる。

更に、本発明の実施形態により、装置であって、複数の電極を遠位部分に有するプローブと、プローブが生体被験者の心臓内のある位置にあるときに、電極からの対応する時間的に変化する電位図を記録するための電気回路と、電位図を記憶するためのメモリと、表示装置と、メモリに接続されたプロセッサであって、生体被験者の心臓の電位図を複数のチャンネルに記録することと、拍動の形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、電位図の拍動を対応する分類に自動的に配置することと、対応する分類における拍動から心臓の複数の電気解剖学的マップを生成することと、マップを表示装置上に示すことと、を行なうためのプロセッサと、を含む装置が提供される。

更に、本発明の実施形態により、コンピュータソフトウェア製品であって、コンピュータプログラム命令が記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、この命令は、コンピュータによって実行されると、コンピュータに、複数のチャンネルにおいて生体被験者の心臓の電位図を受容するステップと、拍動の形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、電位図の拍動を対応する分類に自動的に配置するステップと、対応する分類における拍動から心臓の複数の電気解剖学的マップを生成するステップと、を含む方法を実行させる、コンピュータソフトウェア製品が提供される。

本発明をより良く理解するために、例を用いて本発明の詳細な説明について言及するが、その説明は以下の図面と併せて読まれるべきであり、図面における同様の要素には、同様の参照数字が与えられている。
本発明の一実施形態による、生体被験者の心臓における電気的活動を評価するためのシステムの描図である。 本発明の実施形態により心臓の電気解剖学的マップを調製するための方法のフロー図である。 本発明の実施形態による信号分析アルゴリズムの操作を例示する概略的なブロック図である。 本発明の実施形態による形態適合フィルタのブロック図である。 本発明の実施形態による図４に示すフィルタの詳細なブロック図である； 本発明の実施形態による相関計算のグラフ表示である。 本発明の実施形態による全体重み付き相関のグラフ表示である。 本発明の実施形態による循環の心臓の電位図に位相シフトを導入するための方法のグラフ表示である。 本発明の実施形態による複数の電気解剖学的マップ形成の方法のフローチャートである。 心内電位図から得られた拍動のグループを、本発明の実施形態により分析した図表である。 図１０に示す電位図と本発明の実施形態により選択された基準テンプレートとの間の相関を例示するグラフである。

以下の説明では、本発明の様々な原理が十分に理解されるように、多くの具体的な詳細について記載する。しかしながら、これら詳細のすべてが本発明を実施するうえで必ずしも必要であるとは限らないことは当業者には明らかであろう。この場合、一般的な概念を無用に分かりにくくすることのないよう、周知の回路、制御論理、並びに従来のアルゴリズム及びプロセスに対するコンピュータプログラム命令の詳細については、詳しく示していない。

参照により本明細書に援用される文書は本出願の一体部分と見なされるべきであり、いずれかの用語が、それらの援用された文書内で、本明細書で明示的又は暗示的に行なわれる定義と相反するように定義される場合を除き、本明細書における定義のみが考慮されるべきである。

定義
「注釈」又は「注釈ポイント」は、関心のある事象を示すと考えられる電位図上の時間のポイントを指す。本開示において、イベントは、典型的には、電極により感知される電気波の伝播の局所興奮到達時間である。

本明細書で使用される、電位図における「活動」は、電位図信号の突発的又は起伏的変化を明確に示す領域を指す。そのような領域は、ベースライン信号の領域間の顕著なものとして認識され得る。本開示において、「活動」とは、心臓を通る１つ又は２つ以上の電気的伝播波の電位図上に現れる徴候を指すことの方が多い。

「波」とは、心臓のマッピングされたエリア内での、連続的電気的伝播を指す。

概論。
これから図面に目を向けると、開示される本発明の一実施形態に基づいて構築され動作可能である、生体被験者の心臓１２に対してアブレーション処置を行なうためのシステム１０の描図である図１を最初に参照する。このシステムは、患者の脈管系を通って心臓１２の腔又は脈管構造内に操作者１６によって経皮挿入されるカテーテル１４を備えている。通常は医師である操作者１６が、カテーテルの遠位先端１８を、心臓壁、例えば、アブレーション標的部位と接触させる。電気起動マップを、以下に開示された方法に従って調製してもよい。米国特許第６，２２６，５４２号及び第６，３０１，４９６号、並びに本出願の譲受人に共通に譲渡された米国特許第６，８９２，０９１号、及び米国特許出願公開第２００７０１９７９２９号、発明の名称「Ｍａｐｐｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ Ａｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｇｒａｍ」（これらのすべての開示内容は本明細書において参照により取り入れられている）。

システム１０は、以下に説明する機能を実行するための好適なソフトウェアでプログラムされた汎用又は組込み型コンピュータプロセッサを備えることができる。したがって、システム１０の、本明細書の他の図に示されている部分は、いくつかの別個の機能ブロックを含むものとして示されているが、これらのブロックは必ずしも別個の物体ではなく、むしろ例えば、プロセッサが利用できるメモリに格納されている異なる計算タスク又はデータオブジェクトを表わし得る。これらのタスクは、単一のプロセッサ又は複数のプロセッサで動作するソフトウェアで実行することができる。ソフトウェアは、１つ又は複数のプロセッサに、ＣＤ－ＲＯＭ又は不揮発性メモリのような有形の非一時的媒体で提供され得る。あるいは、又は加えて、システム１０は、デジタル信号プロセッサ又は実配線ロジックを備えてもよい。システム１０の要素を具現化する１つの市販の製品は、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．（３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ，Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ，ＣＡ ９１７６５）より入手可能な、ＣＡＲＴＯ（登録商標）３システムとして入手可能である。このシステムは、本明細書に説明される本発明の原理を具現化するように、当業者によって変更されてもよい。

例えば電気的活動マップの評価によって異常と判定された区域は、熱エネルギーの印加によって、例えば、心筋に高周波エネルギーを印加する、遠位先端１８での１つ又は２つ以上の電極に、高周波電流をカテーテル内のワイヤを介して流すことによって、アブレーションすることができる。エネルギーは組織に吸収され、組織を電気的興奮性が永久に失われる点（一般的には約５０℃）まで加熱する。成功裏に行なわれた場合、この処置によって心臓組織に非伝導性の損傷部が形成され、この損傷部が、不整脈を引き起こす異常な電気経路を遮断する。本発明の原理は、異なる心室に適用されて、多数の異なる心不整脈を診断及び治療することができる。

カテーテル１４は、通常、アブレーションを行なうために、操作者１６がカテーテルの遠位端の操舵、位置決め、及び配向を所望のとおりに行なうことを可能にする、好適な制御部を有するハンドル２０を備えている。操作者１６を補助するため、カテーテル１４の遠位部分には、コンソール２４内に配置されたプロセッサ２２に信号を供給する位置センサ（図示せず）が収容されている。プロセッサ２２は、後述のようないくつかの処理機能を果たすことができる。

カテーテル１４は典型的に多電極カテーテルである。多電極カテーテルは、バルーン３７の上部に示すようなバスケットカテーテル、又は下部に示すようなスプラインカテーテルとすることができる。いずれの場合にも、複数の電極３２が存在し、これらは、感知電極として使用され、バスケット又はスプライン上の既知の配置、及びそれらの既知の相互関係を有する。このため、カテーテルが心臓内に配置されると、例えば、電流位置マップを構築することにより、心臓内の電極３２の各々の位置が分かる。電流位置マップを生成するための１つの方法は、参照により本明細書に援用される、本願と同一譲受人に譲渡された、Ｂａｒ－Ｔａｌらに対する米国特許第８，４７８，３８３号に記載されている。

電気信号は、カテーテル１４の遠位先端１８に又は遠位先端１８近くに配置された電極３２からケーブル３４を介して心臓１２へと、かつ心臓１２からコンソール２４へと伝達され得る。ペーシング信号及び他の制御信号は、コンソール２４から、ケーブル３４及び電極３２を介して、心臓１２へと伝達され得る。

ワイヤ接続部３５は、コンソール２４を、体表面電極３０、並びにカテーテル１４の位置座標及び配向座標を測定するための位置決めサブシステムの他の構成要素と連結する。プロセッサ２２又は別のプロセッサ（図示せず）は、位置決定サブシステムの要素であってよい。参照により本明細書に援用される、Ｇｏｖａｒｉらに付与された米国特許第７，５３６，２１８号において教示されているように、電極３２及び体表面電極３０を使用して、アブレーション部位における組織インピーダンスを測定してもよい。温度センサ（図示せず）、通常、熱電対又はサーミスタが、カテーテル１４の遠位先端１８近くに搭載されてもよい。

コンソール２４には通常、１つ又は２つ以上のアブレーション電力発生装置２５が収容されている。カテーテル１４は、例えば、高周波エネルギー、超音波エネルギー、及びレーザー生成光エネルギー等の任意の既知のアブレーション技術を使用して、心臓にアブレーションエネルギーを伝導するように適合され得る。そのような方法は、参照により本明細書に援用される、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許第６，８１４，７３３号、同第６，９９７，９２４号、及び同第７，１５６，８１６号に開示されている。

一実施形態では、位置決めサブシステムは、磁場生成コイル２８を使用して、所定の作業体積内に磁場を生成し、カテーテルにおけるこれらの磁場を検知することによって、カテーテル１４の位置及び配向を判定する磁気位置追跡配置を備える。位置決めサブシステムは、参照により本明細書に援用されている米国特許第７，７５６，５７６号、及び上記の米国特許第７，５３６，２１８号に記載されている。

上述のように、カテーテル１４は、コンソール２４に連結されており、これにより操作者１６は、カテーテル１４を観察し、その機能を調節することができる。コンソール２４は、プロセッサ、好ましくは、適切な信号処理回路を有するコンピュータを含む。プロセッサは、モニタ２９を駆動するように連結される。信号処理回路は、通常、カテーテル１４内の遠位に位置する上述の（図示しない）センサ及び複数の位置検知電極によって生成される信号を含むカテーテル１４からの信号を、受信、増幅、フィルタリング、及びデジタル化する。デジタル化された信号は、コンソール２４及び位置決めシステムによって受信され、カテーテル１４の位置及び配向を計算し、かつ以下に更に詳細に記載される電極からの電気信号を分析するために使用される。

簡略化のために図示されないが、通常、システム１０は、他の要素を含む。例えば、システム１０は、心臓の電位図（ＥＣＧ）モニタを含み得るが、このＥＣＧモニタは、ＥＣＧ同期信号をコンソール２４に供給するために、１つ又は２つ以上の体表面電極から信号を受信するように連結される。上述のように、システム１０は、通常、被験者の身体の外側に取り付けられた外側取付参照パッチ上、又は、心臓１２内に挿入され、心臓１２に対して固定位置に維持された内側に位置するカテーテル上のいずれかに、参照位置センサも含む。システム１０は、画像データを外部ＭＲＩユニット等のような外部の画像診断モダリティから受信することができ、以下に説明される画像を生成及び表示するために、プロセッサ２２に組み込まれ得るか、又はプロセッサ２２によって起動され得る画像プロセッサを含む。

次に図２を参照して、本発明の実施形態により心臓の電気解剖学的マップを調製するための方法の高レベルフロー図である。プロセスステップは、表示の明瞭化のために、図２における特定の直線的シーケンス及び本明細書における他のフロー図に示される。しかしながら、かかる工程の多くは、並行して、非同期的に、又は異なる順序で行なわれてもよい点は明らかであろう。当業者であれば、プロセスを、例えば、状態図において、多数の相互に関連する状態又は事象としても代替的に表わされ得ることを理解するであろう。更に、例示されているプロセスステップのすべてが、かかる方法の実施に必要とされるわけではない。

最初のステップ３９において、心臓に従来のとおりカテーテルを挿入する。これを、通常は、必ずしもそうではないが、多電極マッピングカテーテルを用いて行なう。Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒから入手できるＰｅｎｔａＲａｙ（登録商標）ＮＡＶ又はＮａｖｉｓｔａｒ（登録商標）Ｔｈｅｒｍｏｃｏｏｌ（登録商標）カテーテルのようなカテーテルが、最初のステップ３９に好適である。カテーテルの電極を、心腔の１つにおける対応する位置とガルバニック接触で配置する。付加的に又は代替的に、ＥＣＧ読み取り値を記録してもよい。

次にステップ４１において、カテーテルの複数の電極を用いて心内電位図を記録して注釈を付ける。各電極は対応する位置を有し、位置はシステム１０の位置追跡機能を用いて決定することができる（図１）。記録を得て処理することを同時に行なってもよい。カテーテルセッションの全体に渡って、カテーテルを心臓内で操縦するときに電位図を記録してデータ収集してもよい。付加的に又は代替的に、データを「ハンチングモード」で収集してもよい。「ハンチングモード」では、カテーテルは位置が安定しており、オペレータは全般的にリズム変化を、又は特定の不整脈の様相を待ち受ける。データ収集を単極又は双極電極構成を用いて行なってもよい。

心内電位図の注釈を、以下の教示を用いて行なってもよい。本出願の譲受人に共通に譲渡された米国特許出願公開第２０１５００７３２４６号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ／Ａｔｒｉａｌ Ｐｒｅｍａｔｕｒｅ Ｂｅａｔｓ Ｄｕｒｉｎｇ Ｓｉｎｕｓ Ｒｈｙｔｈｍ」、米国特許第９，３８０，９５３号、発明の名称「Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｉｐｏｌａｒ／Ｕｎｉｐｏｌａｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ」、及び米国特許出願公開第２０１５０２０８９４２号、発明の名称「Ｄｏｕｂｌｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｔｒｉａｌ Ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ Ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ」（これらは本明細書において参照により取り入れられている）。

次に拍動取得ステップ４３を行なう。ステップ４３は、テンプレート選択ステップ４５と、テンプレート適合ステップ４７とを含んでいる。テンプレート適合ステップ４７では、心内電位図の形態は自動的に、テンプレートに心拍ごとに適合される。ステップ４３はまた、分類された拍動データを対応する記憶装置に蓄積するステップ４９を含んでいる。

次に最終ステップ５１で、機能的な電気解剖学的マップ（例えば、ＬＡＴマップ）を、ステップ４３で特定した各種類に対して自動的に生成する。

不整脈特定。
セッション中に、患者は種々の不整脈状態を示す場合がある。例えば患者は、洞リズム、心室性期外収縮、心房粗動、及び心室性頻脈症の間の種々の組合せ及び副組合せにおいて移行を示す場合がある。種々の不整脈は電気解剖学的マップに影響する。本発明の実施形態では、心内電位図を形態学的に分析し、種々の不整脈を伴う拍動を特定し、すべての形態学的テンプレートを検出して、同時に、対応する電気解剖学的マップを生成する。各マップは、個々のテンプレートに対応する形態学的拍動を含んでいるため、同じ不整脈を表す。

次に図３を参照して、本発明の実施形態による信号分析アルゴリズムの操作を例示する概略的なブロック図である。アルゴリズムは、心不整脈を表すテンプレートを用いて拍動を形態学的に特定する。アルゴリズムはプロセッサ５３によって実行される。入力データは、体表面電極又は内部の単極若しくは双極電極から得られた処理された信号５５を含む。入力データは、参照注釈５７、パターン５９、及び相関閾値６１を含んでいる。すべての入力は形態適合フィルタ６３に送信される。アルゴリズムの出力には、受容された拍動６５、拍動の単一チャンネルとの相関６７、及び全体的な振幅重み付き相関６９が含まれる。出力を表示装置７１上に示してもよい。使用目的によっては、相関計算を連続的に行なうことが、予め定められた離散的なポイントの周りにテンプレートを位置させるのではなくて、ＥＣＧ信号に対してテンプレートを移動させることによって可能となる。

次に図４を参照して、本発明の実施形態による形態適合フィルタ６３（図３）の詳細なブロック図である。フィルタ６３は、単一チャンネル相関６７、全体重み付き相関６９、及び位相シフト表示器７３を形成する。

次に図５を参照して、本発明の実施形態によるフィルタ６３（図４）のより詳細なブロック図である。パターンテンプレートが、電位図とともにブロック７５における入力である。テンプレートｉを電極読み取り値から自動的に及び適応して調製する。拍動を規定する関心ウィンドウが、各電位図における注釈について、既知の方法を用いて自動的に規定される。

次にブロック７７で、単一チャンネル相関を、各テンプレートチャンネルとブロック７５における各電位図入力との間で形成する。

次にブロック７９において、電位図とテンプレートとの間の全体重み付き相関を計算する。詳細は以下で図７の説明において示す。

ブロック８１において、位相シフトをブロック７７の入力にフィードバックして、反復を位相シフトされた信号を用いて繰り返して、ブロック７９における重み付き相関を最大にする。これについては、以下でより詳細に説明する。位相シフトされた信号を、テンプレート又は電極データのいずれかに印加してもよい。

最後に、ブロック８３において、判定を行なって拍動を受容又は拒否し、ブロック７９で得られた相関を報告する。

次に図６を参照して、ブロック７７（図５）における計算のグラフ表示である。ブロック８５における各テンプレート（パターンｉとして示す）に対して、またブロック８７における各電位図に対して、ブロック８９において、示された相関式を用いて相関を計算する。結果をブロック９１に出力する。

次に図７を参照して、全体重み付き相関（図４の相関６９、図５のブロック７９）の計算のグラフ表示である。一例として、１２リード心臓の電位図を想定する。しかし本方法は、任意の数の電極に対して、例えば、前述したような多電極カテーテルにおいて適用可能である。

複数のリードから得られた相関はブロック９１（図６）に出力される。これらをブロック９３によって表す。ＥＣＧチャンネルの振幅の絶対値の、それらの注釈における値及び心臓周期の全体に渡る値を、ブロック９５、９７によってそれぞれ表す。全体重み付き相関の計算をブロック９９において、ブロック９３、９５、９７からの入力を用いて、図示した式を用いて行なう。結果をブロック１０１に出力する。

次に図８を参照して、ブロック８１（図５）によって表されたフィードバックの詳細なグラフ表示である。ブロック８１では、個々の電位図のそれぞれにおいて位相シフトを形成して、全体重み付き相関（図７）を最適化する。ブロック１０３によって表される予め規定された相関閾値を、全体相関６９（図４）と比較する。これを図８のブロック１０５によって表す。結果を、ブロック１０７において、位相シフト（ｋ）（ブロック１０９）に加える。これについては後述する。相関閾値が達成されていない場合、すべてのチャンネルの位相をシフトして相関アルゴリズムの次の反復で用いて、単一チャンネルに対する新しい相関、及び新しい全体相関をブロック１１１、１１３において形成する。位相シフトされた信号をテンプレート又は電極データのいずれかに印加してもよい。

ブロック１１５において、ブロック１１３で生成されたシフトされた全体相関が、フィードバックループの以前の反復で得られた全体相関よりも良好であるか否かを判定する。そうである場合には、ブロック１１７において全体相関を更新する。

そうでない場合には、又は判定ブロック１１９におけるブロック１１７の更新の後で、ループ反復の数が予め決められている制限に達したか否かを判定する。現在の位相の値が制限に達していない場合には、ブロック１０９において位相シフトを行なって、ループを繰り返す。

そうでない場合には、判定ブロック１２１において、全体相関の電流値がブロック１０３における相関閾値入力を超えているか否かを判定する。そうである場合には、ブロック１２３において、現在の心臓周期拍動を対応するマップに受容する。そうでない場合には、ブロック１２５において現在の拍動を拒否してマップから除外する。いずれの場合でも、全体相関の電流値はブロック１２７、１２９の一方において報告される。

複数のマップ形成。
次に図９を参照して、本発明の実施形態による複数の電気解剖学的マップ形成の方法のフローチャートである。図２の説明において前述したように、並列実施を選択してアルゴリズムが準リアルタイムで行なわれるようにしてもよい。複数の電極からの拍動が蓄積されて注釈を付けられると想定する。典型的に、図９に示すプロセスの事例を、対応するチャンネルに対して同時に行なう。前述したような注釈及び拍動の蓄積（図３、図５）を図９のプロセスと同時に行なってもよい。代替的に、プロセスのステップを、異なるチャンネルの多くの組合せに対してオフラインで、同時に、又は連続して行なってもよい。この実施形態では、特定の患者の形態学的パターンに従ってテンプレートを動的に形成する。次に、新たに蓄積された拍動をテンプレートと相関させる。

最初のステップ１３１では、テンプレートのうちの１つが基準テンプレートとして選択されて、テンプレートセットの最初のメンバーになる。この設定を、後述する条件下で拡張してもよい。

次に、ステップ１３３において、チャンネルからの時間間隔（すなわち、相関ウィンドウ）を選択する。現在時刻間隔の基準テンプレートとの相関を、ステップ１３５において、図６の説明で前述したように計算する。

次に、判定ステップ１３７において、ステップ１３５で計算した相関が予め規定された相関閾値を超えたか否かを判定する。判定ステップ１３７での判定が肯定である場合、制御はステップ１３９に進む。拍動を、最初のステップ１３１で選択した基準テンプレートに従って分類する。現在の拍動を蓄積して、既知の方法を用いて形成すべき電気解剖学的マップを形成する。

次に、判定ステップ１４１において、チャンネルにおいてより多くの拍動を依然として処理すべきであるか否かを判定する。判定ステップ１４１における判定が否定である場合、制御は最終ステップ１４３に進んで、手順は終了する。判定ステップ１４１における判定が肯定である場合、制御はステップ１３３に戻って、別の拍動を用いて繰り返す。

判定工程１３７における判定が否である場合、制御は工程１４５に進む。位相シフトを導入して（ブロック８１、図５）、相関を、位相シフトされた拍動と基準テンプレートとの間で、また位相シフトされた拍動とプロセスの以前の反復又はプロセスの他の事例に導入されたテンプレートセットの他のすべてのメンバーとの間で算出する。

次に、ステップ１４７において、ステップ１４５で計算した相関をランク付けする。次に判定ステップ１４９において、予め決められた相関閾値を最高ランクの相関が超えたか否かを判定する。ステップ１４９における判定が肯定である場合、制御はステップ１３９に進んで、最も大きく相関性があるテンプレートにより拍動を分類する。

ステップ１４９における判定が否定である場合、判定ステップ１５１において、位相シフトの最大数を超える前に、ステップ１４５の反復を依然として現在の拍動を用いて行なうべきであるか否かを判定する。判定ステップ１５１における判定が肯定である場合、ステップ１５３において新しい位相シフトを導入し、その後に制御はステップ１４５に戻る。

判定ステップ１５１における判定が否定である場合、ステップ１５５において、現在の拍動には任意の既存のテンプレートとの十分な相関がないと結論づけられる。新しいタイプの不整脈が現れている場合もある。新しいテンプレートを、現在の拍動から形成して、テンプレートセットに加え、以後の反復において評価する。次に制御は判定ステップ１４１に進む。これについては前述した。新しい不整脈が心内電位図において明らかになれば、全般的に既存のテンプレートとの相関が無く、したがってテンプレートセットに加えられることが明らかである。こうして、テンプレートセットは、この事例、及び他のチャンネルを用いて行なわれているプロセスの他の事例にとってアクセス可能な動的なライブラリを形成する。

図２の高レベル図表にまとめられたアルゴリズムは、心内電位図の形態に基づく特定の不整脈のマッピングとなる。次に図１０を参照して、電位図から得られた拍動を含むグループ追跡を、本発明の実施形態により分析した図である。

次に図１１及び再び図２を参照する。図１１は、図１０に示す電位図と、本発明の実施形態により選択された基準テンプレート（ステップ４５）との間の相関を例示するプロットである。相関を前述したアルゴリズム（図３～図８）を用いて得た。各電位図の信号拍動の形態を、自動的に選択された基準テンプレートの形態パターンに対して適合させる（ステップ４７）。高い相関スコア（少なくとも０．８５）を伴う拍動が、同じ不整脈を表すと考えられる。図１１では、合計で１１７３のデータポイントがある。これらのうち、７６７のデータポイントが線１５７の上方にあり、同じ不整脈を表している。

前述したように、拍動の事例を蓄積して（ステップ４９）、特定の不整脈の間に生じる相関性のある拍動から得られる対応するマップに取り入れる（最終ステップ５１）。

手順を、更なる選択されたテンプレート（それぞれ、図１０の電位図で見出された他の不整脈を特徴付ける）を用いて繰り返す。

第１の代替実施形態。
図９を再び参照して、この実施形態では、特定の不整脈を表す１つ以上のテンプレートを予め調製する。以前の実施形態で記載した第１の拍動を用いて最初の基準テンプレートを形成するのではなく、最初のステップ１３１を変更して、調製されたテンプレートからの基準テンプレートセットを用いてプロセスを始める。

第２の代替実施形態。
図５～図７で前述した相関手順の代わりに、注釈とテンプレートとの間の他の比較を用いてもよい。例えば、ピアソンの相関、絶対差の合計、及び平均絶対偏差である。

当業者であれば、本発明が上記で具体的に図示及び記載されたものに限定されない点を理解するであろう。むしろ、本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組合せ及び部分的組合せ、並びに上記の説明を読むことで当業者が想到するであろう、先行技術にはない特徴の変形例及び改変例をも含むものである。

〔実施の態様〕
（１） 方法であって、
生体被験者の心臓の電位図を複数のチャンネルに記録するステップであって、前記電位図は、形態学的特徴を有する複数の拍動を含む、ステップと、
前記拍動の前記形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、前記拍動を対応する分類に自動的に配置するステップと、
前記対応する分類における前記拍動から前記心臓の複数の電気解剖学的マップを生成するステップと、を含む方法。
（２） 記録が複数の電極を用いて行なわれて、複数の対応する電位図を形成する、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記テンプレートセットは予め規定されたテンプレートを含む、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記拍動を対応する分類に配置することは、
すべての前記チャンネルにおける選択した拍動の事例と前記テンプレートセットの前記メンバーとの間の対応する全体相関を計算するステップと、
前記選択した拍動を、前記全体相関のうち最高ランクのものを有する前記テンプレートセットのメンバーと関連付けることを、前記全体相関のうち前記最高ランクのものが予め規定された相関閾値を超えたときに行なうステップと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（５） 更に、
前記全体相関のうちどれも前記予め規定された相関閾値を超えないときに、前記選択した拍動を伴う前記テンプレートセットの新しいメンバーを形成するステップを含む、実施態様４に記載の方法。

（６） 前記拍動を対応する分類に配置することは、
選択した拍動を伴う前記テンプレートセットの新しいメンバーを形成するステップと、
すべての前記チャンネルにおける前記選択した拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の全体相関を計算するステップと、
前記全体相関が予め規定された相関閾値を超えたときに、前記選択した拍動を前記新しいメンバーと関連付けるステップと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（７） 全体相関を計算することは、
前記チャンネルにおける前記選択した拍動の前記事例と前記新しいメンバーとの間の対応する相関を計算することと、
前記電位図における前記選択した拍動の前記事例の最大信号振幅に従って前記対応する相関を重み付けすることと、を含む、実施態様６に記載の方法。
（８） 更に、
前記全体相関が前記予め規定された相関閾値を超えないときに、
前記電位図の位相をシフトさせることと、
その後に前記計算するステップ及び関連付けるステップを繰り返すことと、を含む、実施態様６に記載の方法。
（９） 装置であって、
複数の電極を遠位部分に有するプローブと、
前記プローブが生体被験者の心臓内のある位置にあるときに、前記電極からの対応する時間的に変化する電位図を記録するための電気回路と、
前記電位図を記憶するためのメモリと、
表示装置と、
前記メモリに接続されたプロセッサであって、
前記電位図を複数のチャンネルに記録するステップであって、前記電位図は、形態学的特徴を有する複数の拍動を含む、ステップと、
前記拍動の前記形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、前記拍動を対応する分類に自動的に配置するステップと、
前記対応する分類における前記拍動から前記心臓の複数の電気解剖学的マップを生成するステップと、
前記マップを前記表示装置上に示すステップと、を行なうように動作するプロセッサと、を含む装置。
（１０） 前記テンプレートセットは予め規定されたテンプレートを含む、実施態様９に記載の装置。

（１１） 前記拍動を対応する分類に配置することは、
すべての前記チャンネルにおける選択した拍動の事例と前記テンプレートセットの前記メンバーとの間の対応する全体相関を計算するステップと、
前記選択した拍動を、前記全体相関のうち最高ランクのものを有する前記テンプレートセットのメンバーと関連付けることを、前記全体相関のうち前記最高ランクのものが予め規定された相関閾値を超えたときに行なうステップと、を含む、実施態様９に記載の装置。
（１２） 前記プロセッサは、
前記全体相関のうちどれも前記予め規定された相関閾値を超えないときに、前記選択した拍動を伴う前記テンプレートセットの新しいメンバーを形成するステップを行なうように動作する、実施態様１１に記載の装置。
（１３） 前記拍動を対応する分類に配置することは、
選択した拍動を伴う前記テンプレートセットの新しいメンバーを形成するステップと、
すべての前記チャンネルにおける前記選択した拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の全体相関を計算するステップと、
前記全体相関が予め規定された相関閾値を超えたときに、前記選択した拍動を前記新しいメンバーと関連付けるステップと、を含む、実施態様９に記載の装置。
（１４） 全体相関を計算することは、
前記チャンネルにおける前記選択した拍動の前記事例と前記新しいメンバーとの間の対応する相関を計算することと、
前記電位図における前記選択した拍動の前記事例の最大信号振幅に従って前記対応する相関を重み付けすることと、を含む、実施態様１３に記載の装置。
（１５） 前記プロセッサは、
前記全体相関が前記予め規定された相関閾値を超えないときに、
前記電位図の位相をシフトさせるステップと、
その後に前記計算するステップ及び関連付けるステップを繰り返すステップと、を行なうように動作する、実施態様１３に記載の装置。

（１６） コンピュータソフトウェア製品であって、コンピュータプログラム命令が記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、前記命令は、コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、
複数のチャンネルにおいて生体被験者の心臓の電位図を受容するステップであって、前記電位図は、形態学的特徴を有する複数の拍動を含む、ステップと、
前記拍動の前記形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、前記拍動を対応する分類に自動的に配置するステップと、
前記対応する分類における前記拍動から前記心臓の複数の電気解剖学的マップを生成するステップと、を実行させる、コンピュータソフトウェア製品。
（１７） 前記拍動を対応する分類に配置することは、
すべての前記チャンネルにおける選択した拍動の事例と前記テンプレートセットの前記メンバーとの間の対応する全体相関を計算するステップと、
前記選択した拍動を、前記全体相関のうち最高ランクのものを有する前記テンプレートセットのメンバーと関連付けることを、前記全体相関のうち前記最高ランクのものが予め規定された相関閾値を超えたときに行なうステップと、を含む、実施態様１６に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（１８） 前記コンピュータは更に、
前記全体相関のうちどれも前記予め規定された相関閾値を超えないときに、前記選択した拍動を伴う前記テンプレートセットの新しいメンバーを形成するステップを実行するように命令される、実施態様１７に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（１９） 前記拍動を対応する分類に配置することは、
選択した拍動を伴う前記テンプレートセットの新しいメンバーを形成するステップと、
すべての前記チャンネルにおける前記選択した拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の全体相関を計算するステップと、
前記全体相関が予め規定された相関閾値を超えたときに、前記選択した拍動を前記新しいメンバーと関連付けるステップと、を含む、実施態様１６に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（２０） 全体相関を計算することは、
前記チャンネルにおける前記選択した拍動の前記事例と前記新しいメンバーとの間の対応する相関を計算することと、
前記電位図における前記選択した拍動の前記事例の最大信号振幅に従って前記対応する相関を重み付けすることと、を含む、実施態様１９に記載のコンピュータソフトウェア製品。

（２１） 更に、
前記全体相関が前記予め規定された相関閾値を超えないときに、
前記電位図の位相をシフトさせることと、
その後に前記計算するステップ及び関連付けるステップを繰り返すことと、を含む、実施態様１９に記載のコンピュータソフトウェア製品。

Claims (18)

1. プロセッサを備える装置の作動方法であって、
   前記プロセッサが、生体被験者の心臓の電位図を複数のチャンネルに記録するステップであって、前記電位図は、形態学的特徴を有する複数の拍動を含む、ステップと、
   前記プロセッサが、前記拍動の前記形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、前記拍動を対応する分類に自動的に配置するステップと、
   前記プロセッサが、前記対応する分類における前記拍動から前記心臓の複数の電気解剖学的マップを生成するステップと、を含み、
   前記拍動を対応する分類に配置することは、
   前記プロセッサが、すべての前記チャンネルにおける選択した拍動の事例と前記テンプレートセットのメンバーとの間の対応する全体相関を計算するステップと、
   前記プロセッサが、前記選択した拍動を、前記全体相関のうち最高ランクのものを有する前記テンプレートセットのメンバーと関連付けることを、前記全体相関のうち前記最高ランクのものが予め規定された相関閾値を超えたときに行なうステップと、を含み、
   前記全体相関が、前記選択した拍動の最大信号振幅と前記テンプレートセットのメンバーの最大信号振幅の和に基づき算出される重み付き相関である、
   方法。
2. 前記電位図の記録が複数の電極を用いて行なわれて、前記プロセッサが前記複数の電極に対応する電位図を形成する、請求項１に記載の方法。
3. 前記テンプレートセットは予め規定されたテンプレートを含む、請求項１に記載の方法。
4. 更に、
   前記プロセッサが、前記全体相関のうちどれも前記予め規定された相関閾値を超えないときに、前記テンプレートセットに、前記選択した拍動を新しいメンバーとして形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記拍動を対応する分類に配置することは、
   前記プロセッサが、前記テンプレートセットに、選択した拍動を新しいメンバーとして形成するステップと、
   前記プロセッサが、すべての前記チャンネルにおける拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の全体相関を計算するステップと、
   前記プロセッサが、前記全体相関が予め規定された相関閾値を超えたときに、前記拍動の事例を前記新しいメンバーと関連付けるステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
6. 全体相関を計算することは、
   前記プロセッサが、前記チャンネルにおける前記拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の対応する相関を計算することと、
   前記プロセッサが、前記電位図における前記拍動の事例の最大信号振幅に従って前記対応する相関を重み付けすることと、を含む、請求項５に記載の方法。
7. 更に、
   前記プロセッサが、前記全体相関が前記予め規定された相関閾値を超えないときに、
   前記電位図の位相をシフトさせることと、
   前記プロセッサが、その後に前記計算するステップ及び関連付けるステップを繰り返すことと、を含む、請求項５に記載の方法。
8. 装置であって、
   複数の電極を遠位部分に有するプローブと、
   前記プローブが生体被験者の心臓内のある位置にあるときに、前記電極からの対応する時間的に変化する電位図を記録するための電気回路と、
   前記電位図を記憶するためのメモリと、
   表示装置と、
   前記メモリに接続されたプロセッサであって、
   前記電位図を複数のチャンネルに記録するステップであって、前記電位図は、形態学的特徴を有する複数の拍動を含む、ステップと、
   前記拍動の前記形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、前記拍動を対応する分類に自動的に配置するステップと、
   前記対応する分類における前記拍動から前記心臓の複数の電気解剖学的マップを生成するステップと、
   前記マップを前記表示装置上に示すステップと、を行なうように動作するプロセッサと、を含み、
   前記拍動を対応する分類に配置することは、
   すべての前記チャンネルにおける選択した拍動の事例と前記テンプレートセットのメンバーとの間の対応する全体相関を計算するステップと、
   前記選択した拍動を、前記テンプレートセットにおける前記全体相関のうち最高ランクのものを有するメンバーと関連付けることを、前記全体相関のうち前記最高ランクのものが予め規定された相関閾値を超えたときに行なうステップと、を含み、
   前記全体相関が前記選択した拍動の最大信号振幅と、前記テンプレートセットのメンバーの最大信号振幅の和に基づき算出される重み付き相関である、
   装置。
9. 前記テンプレートセットは予め規定されたテンプレートを含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記プロセッサは、
    前記全体相関のうちどれも前記予め規定された相関閾値を超えないときに、前記テンプレートセットに、前記選択した拍動を新しいメンバーとして形成するステップを行なうように動作する、請求項８に記載の装置。
11. 前記拍動を対応する分類に配置することは、
    前記テンプレートセットに選択した拍動を新しいメンバーとして形成するステップと、
    すべての前記チャンネルにおける拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の全体相関を計算するステップと、
    前記全体相関が予め規定された相関閾値を超えたときに、前記拍動の事例を前記新しいメンバーと関連付けるステップと、を含む、請求項８に記載の装置。
12. 全体相関を計算することは、
    前記チャンネルにおける前記拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の対応する相関を計算することと、
    前記電位図における前記拍動の事例の最大信号振幅に従って前記対応する相関を重み付けすることと、を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記プロセッサは、
    前記全体相関が前記予め規定された相関閾値を超えないときに、
    前記電位図の位相をシフトさせるステップと、
    その後に前記計算するステップ及び関連付けるステップを繰り返すステップと、を行なうように動作する、請求項１１に記載の装置。
14. コンピュータソフトウェア製品であって、コンピュータプログラム命令が記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、前記命令は、コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、
    複数のチャンネルにおいて生体被験者の心臓の電位図を受容するステップであって、前記電位図は、形態学的特徴を有する複数の拍動を含む、ステップと、
    前記拍動の前記形態学的特徴の、テンプレートセットのメンバーに対する類似性に従って、前記拍動を対応する分類に自動的に配置するステップと、
    前記対応する分類における前記拍動から前記心臓の複数の電気解剖学的マップを生成するステップと、を実行させ、
    前記拍動を対応する分類に配置することは、
    すべての前記チャンネルにおける選択した拍動の事例と前記テンプレートセットのメンバーとの間の対応する全体相関を計算するステップと、
    前記選択した拍動を、前記テンプレートセットにおける前記全体相関のうち最高ランクのものを有するメンバーと関連付けることを、前記全体相関のうち前記最高ランクのものが予め規定された相関閾値を超えたときに行なうステップと、を含み、
    前記全体相関が前記選択した拍動の最大信号振幅と、前記テンプレートセットのメンバーの最大信号振幅の和に基づき算出される重み付き相関である、
    コンピュータソフトウェア製品。
15. 前記コンピュータは更に、
    前記全体相関のうちどれも前記予め規定された相関閾値を超えないときに、前記テンプレートセットに選択した拍動を新しいメンバーとして形成するステップを実行するように命令される、請求項１４に記載のコンピュータソフトウェア製品。
16. 前記拍動を対応する分類に配置することは、
    前記テンプレートセットに選択した拍動を新しいメンバーとして形成するステップと、
    すべての前記チャンネルにおける拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の全体相関を計算するステップと、
    前記全体相関が予め規定された相関閾値を超えたときに、前記拍動の事例を前記新しいメンバーと関連付けるステップと、を含む、請求項１４に記載のコンピュータソフトウェア製品。
17. 全体相関を計算することは、
    前記チャンネルにおける前記拍動の事例と前記新しいメンバーとの間の対応する相関を計算することと、
    前記電位図における前記拍動の事例の最大信号振幅に従って前記対応する相関を重み付けすることと、を含む、請求項１６に記載のコンピュータソフトウェア製品。
18. 更に、
    前記全体相関が前記予め規定された相関閾値を超えないときに、
    前記電位図の位相をシフトさせることと、
    その後に前記計算するステップ及び関連付けるステップを繰り返すことと、を含む、請求項１６に記載のコンピュータソフトウェア製品。

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