JP7060655B2 - 損傷部位の深さを決定するシステムの作動方法及び組織の画像を生成するシステム - Google Patents

Description

本開示は概して、アブレーション（焼灼）エネルギーが身体に与えられて治療上の損傷（lesion）を形成するような医学的処置に関する。特に、本開示は、損傷及び組織の画像を生成して損傷の深さを決定するためのシステム及び方法に関する。

本願は、２０１４年１１月１４日に出願された米国出願シリアル番号第１４／５４１９９１号の利益及び優先権を主張し、２０１３年１１月１４日に出願された米国仮出願シリアル番号第６１／９０４０１８号の利益及び優先権を主張し、これら両方の全体は参照によってここに組み込まれる。

心房細動（ＡＦ）は、何百万もの人々に現在影響する、世界中で最も一般的な持続性不整脈である。米国において、ＡＦは、２０５０年までに１０００万人に影響すると予想される。ＡＦは、増加した死亡率、病的状態、及び損なわれた生活の質（quality of life）に関連付けられ、卒中の独立危険因子である。ＡＦを発症する実質的な生涯リスクは、その病気の公衆衛生負担を強調し、それは、米国のみで、７０億ドルを超過する毎年の治療コストに達する。

ＡＦをかかえた患者における大部分のエピソードは、肺静脈（ＰＶ）へ延在する筋肉スリーブの内部から発生する局所的な電気的活動によってトリガされることが知られている。心房細動は、上大静脈又は他の心房構造物、すなわち心臓伝導系内の他の心臓組織の内部における局所的な活動によってトリガされる可能性もある。これらの局所的なトリガは、リエントラントな電気的活動（又は回転子）によって駆動される心房性頻脈を引き起こす場合がある。これは、その後、心房細動の特性である多数の電気的ウェーブレットへ断片化する可能性がある。さらに、延長されたＡＦは、心臓の細胞膜において機能変更を引き起こす場合があり、これらの変化は心房細動をさらに永続させる。

米国出願１３／６２４９０２号明細書

ラジオ波アブレーション（ＲＦＡ）、レーザアブレーション、及びクライオアブレーションは、医師によって心房細動を治療するために使用される、カテーテルに基づいたマッピング及びアブレーションシステムの最も一般的な技術である。医師は、焦点のトリガを破壊するように、又は、トリガを心臓の残りの伝導系から隔離する電気的隔離ラインを形成するように、エネルギーを方向付けるためのカテーテルを使用する。後者の技術は、一般的に、肺静脈隔離（ＰＶＩ）と呼ばれるもので使用される。しかしながら、ＡＦアブレーション処置の成功率は比較的停滞したままであり、処置後１年の再発推定率が３０％から５０％の高さになった。カテーテルアブレーション後の再発の最も一般的な理由は、ＰＶＩラインにおける１つ又は複数のギャップにある。ギャップは、通常は、影響がないか不完全な損傷の結果であり、これは、処置中に一時的に電気的信号を阻止するが、時間がたつと回復し、心房細動の再発を助長する可能性がある。

従って、適切な損傷を形成して検証する際に、蛍光透視の時間を短縮し、不整脈発生のレートを低減し、これにより、結果を改善し、コストを削減する必要がある。

本開示のいくつかの態様によれば、損傷部位の深さを決定する方法が提供される。
上記方法は、
損傷部位を有する心臓組織に照射することと、
上記照射された心臓組織から、上記損傷部位にわたる第１の直線に沿って、ミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）蛍光強度を取得することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて、上記第１の直線に沿った上記損傷部位の深さの２次元（２Ｄ）マップを作成することと、
上記２Ｄマップから上記第１の直線に沿った選択された点における上記損傷部位の深さを決定することとを含む。
より低いＮＡＤＨ蛍光強度は上記損傷部位におけるより大きな深さに対応し、より高いＮＡＤＨ蛍光強度はアブレーションされていない組織に対応する。

いくつかの実施形態では、上記方法は、アブレーションによって上記心臓組織において上記損傷部位を形成することをさらに含む。
上記取得するステップは、
照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光から、上記損傷部位の複数の画素を含むディジタル画像を作成することと、
上記損傷部位にわたる直線に沿った複数の画素のＮＡＤＨ蛍光強度を決定することとを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、上記方法は、
上記損傷部位及び健康な組織からの上記ＮＡＤＨ蛍光の量に基づいて、上記ディジタル画像における上記損傷部位及び上記健康な組織を識別することと、
上記健康な組織を表す画素の上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて上記ディジタル画像を正規化することとをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態では、検出するステップは、約４３５ｎｍ及び４８５ｎｍの間の帯域通過フィルタを用いて上記ＮＡＤＨ蛍光をフィルタリングすることを含む。
いくつかの実施形態では、上記健康な組織はより明るい外観を有し、上記損傷部位はより暗い外観を有する。
上記作成するステップは、上記損傷部位にわたる直線に沿った上記ＮＡＤＨ蛍光強度をプロットして、上記損傷部位の深さの上記２Ｄマップを作成することを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、上記方法は、
上記照射された心臓組織から、上記損傷部位にわたる第２の直線に沿って、ＮＡＤＨ蛍光強度を取得することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて、上記第２の直線に沿った上記損傷部位の深さの２Ｄマップを作成することと、
上記第１の直線に沿った２Ｄマップ及び上記第２の直線に沿った２Ｄマップから上記損傷部位の３次元（３Ｄ）画像を構成することとをさらに含む。
いくつかの実施形態では、上記取得するステップ、作成するステップ、及び決定するステップは、上記損傷部位の幅にわたる垂直直線に沿って、複数回にわたって繰り返されてもよい。
上記深さの２Ｄマップのそれぞれは、上記損傷部位の長さに沿った上記第１の直線に平行である。
垂直直線における上記損傷部位の深さの各２Ｄマップのそれぞれを統合して、上記損傷部位の深さの３Ｄ画像を再構成する。

上記決定するステップは、完全な黒色から完全な白色までの範囲を有する画素グレースケールを適用することを含んでもよい。
上記方法は、心外膜組織、心内膜組織、心房組織、及び心室組織を分析するために使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、上記照射するステップは、レーザにより発生されたＵＶ光で上記心臓組織に照射することを含む。
上記レーザにより発生されたＵＶ光は、約３００ｎｍから約４００ｎｍの波長を有してもよい。

本開示のいくつかの態様によれば、心臓組織の画像を生成するシステムが提供される。
上記システムは、
損傷部位を有する組織に照射して、上記組織におけるミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）を励起するように構成された照射装置と、
上記照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出するように構成された画像生成装置と、
上記画像生成装置と通信するコントローラとを含む。
上記コントローラは、
上記照射された組織から、上記損傷部位にわたる第１の直線に沿って、ＮＡＤＨ蛍光強度を取得することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて、上記第１の直線に沿った上記損傷部位の深さの２次元（２Ｄ）マップを作成することと、
上記２Ｄマップから上記第１の直線に沿った選択された点における上記損傷部位の深さを決定することとを行うようにプログラミングされる。
より低いＮＡＤＨ蛍光強度は上記損傷部位におけるより大きな深さに対応し、より高いＮＡＤＨ蛍光強度はアブレーションされていない組織に対応する。

本開示のいくつかの態様によれば、心臓組織の画像を生成するシステムが提供される。
上記システムは、
遠位領域及び近位領域を有するカテーテルと、
光源と、
上記光源から上記カテーテルの遠位領域へ延在する光ファイバであって、上記カテーテルの遠位端の近傍における損傷部位を有する組織に照射して、上記組織におけるミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）を励起する光ファイバと、
上記照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出する画像バンドルと、
画像バンドルに接続されたカメラであって、上記照射された組織からの上記ＮＡＤＨ蛍光を受信し、上記照射された組織の複数の画素を含むディジタル画像を生成するように構成されたカメラと、
上記カメラと通信するコントローラとを含む。
上記コントローラは、
上記ディジタル画像から、上記損傷部位にわたる第１の直線に沿った複数の画素のＮＡＤＨ蛍光強度を決定することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて、上記第１の直線に沿った上記損傷部位の深さの２Ｄマップを作成することと、
上記２Ｄマップから上記第１の直線に沿った選択された点における上記損傷部位の深さを決定することとを行うように構成される。
より低いＮＡＤＨ蛍光強度は上記損傷部位におけるより大きな深さに対応し、より高いＮＡＤＨ蛍光強度はアブレーションされていない組織に対応する。

本開示の実施形態に係るシステムのシステムアーキテクチャ図である。 本開示の実施形態に係るシステムのブロック図である。 本開示の方法及びシステムでの使用に適している例示的なコンピュータシステムを示す図である。 本開示の実施形態に係る特製カテーテルの図である。 本開示の態様に係る膨張したカテーテルバルーン及び先端のクローズアップ写真である。 本開示に係る方法のフローチャートである。 本開示に係る方法のフローチャートである。 本開示に係る単一の直線に沿って実行された深度分析を示す。 本開示に係る、ｆＮＡＤＨによって画像生成された、アブレーションによる２つの損傷と損傷間のギャップとを含む、３Ｄの深度分析を示す。 本開示に係る、ｆＮＡＤＨによって画像生成された、アブレーションによる２つの損傷と損傷間のギャップとを含む、３Ｄの深度分析を示す。 健康な心臓の組織（図５Ａ）及びアブレーションされた心臓の組織（図５Ｂ）の蛍光波長の互いに並んだプロットである。 白色光の照射を受けた場合（図６Ａ）と、ＵＶ光の照射に起因するＮＡＤＨ蛍光の場合（図６Ｂ）とについて、心臓の損傷の画像を互いに並べた比較である。 図７Ａは、ＵＶ照射の下で見た損傷の直径の測定値を示す心外膜の画像の写真である。図７Ｂは、図７Ａと同じ損傷であるが、トリフェニルテトラゾリウム塩素酸塩（ＴＴＣ）で染色された損傷の直径の測定値の写真である。図７Ｃは、蛍光を発した損傷とＴＴＣで染色された損傷とについての損傷サイズの直径の測定値の相関を示すプロットである。 図８Ａは、ＮＡＤＨ蛍光に対する損傷の深さの相関を示すプロットである。図８Ｂは、ＴＴＣで染色することによって現れた２つの損傷の直径測定の写真である。図８Ｃは、ｆＮＡＤＨで可視化された損傷の直径測定の写真である。図８Ｄは、図８Ｃの反転信号である。 反転したＮＡＤＨ蛍光強度に対して損傷の深さを比較する、まとめられたデータのプロットである。 損傷の深さの３Ｄ再構成物である。 アブレーション継続時間（時間）を変化させるときの、損傷の深さに対するＮＡＤＨ蛍光強度のプロットである。 クライオアブレーションによって形成された損傷を示す。 クライオアブレーションによって形成された損傷の３Ｄプロットを示す。 ラジオ波アブレーションによって形成された損傷を示す。 ラジオ波アブレーションによって形成された損傷の３Ｄプロットを示す。 ３つの異なる損傷を示す。 ３つの異なる損傷の対応する深さの物理的関係を示す３Ｄプロットを示す。３Ｄ再構成画像において損傷間のギャップを示す。 クライオプローブによって形成された損傷の画像である。 図１３Ａの損傷の拡大図である。 図１３Ａのクライオプローブによって形成された損傷の３Ｄプロットである。 ＴＴＣ分析によって測定される実際の損傷の深さと逆に相関する心外膜ｆＮＡＤＨの強度のプロットを示す。

ここに開示した実施形態は、添付の図面を参照してさらに説明される。複数の図の全体にわたって、同様の構造は同様の数字によって示される。示した図面は必ずしも縮尺どおりではなく、その代わりに、概して、ここに開示した実施形態の原理を示す際に強調されている。

上記の図面はここに開示する実施形態を示すが、議論の中で注意するように、他の実施形態も意図される。本開示は、例示の実施形態を限定ではなく代表として提示する。当業者は、ここに開示した実施形態の原理の範囲及び精神に含まれる、多数の他の変更及び実施形態を考えることができる。

本開示は概して、ラジオ波アブレーション、レーザ、クライオアブレーションのエネルギーが身体に与えられて治療上の損傷を形成するような医学的処置に関する。特に、本開示は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）蛍光（ｆＮＡＤＨ）を用いて心臓の損傷及び組織の画像を生成することができるシステム及び方法に関する。本システム及び方法は、心房細動（ＡＦ）の治療中に使用されてもよい。特に、本開示は、ＮＡＤＨ蛍光強度データを分析して損傷の深さを決定することにより、損傷深度マップを生成するシステム及び方法に関する。いくつかの実施形態では、本システム及び方法は、心臓の組織（心内膜、心外膜、心房、及び心室の組織）における損傷の深さを決定するために使用されてもよい。しかしながら、ここに開示した方法及びシステムは、他の組織のタイプにおける損傷を分析することにも適用可能である可能性があるかもしれない。分析される損傷は、アブレーション処置の間にアブレーションによって作成されてもよい。いくつかの実施形態では、アブレーション又は他の手段によって作成された既存の損傷が、本明細書に開示した方法及びシステムを用いて分析されてもよい。

本開示の態様によれば、心臓の組織における内在性ＮＡＤＨ（ｆＮＡＤＨ）の蛍光の画像をリアルタイムで生成して、アブレーションされた領域及びアブレーションされていない領域を識別することができる。ｆＮＡＤＨ画像生成（画像化）を用いて、アブレーションされた領域間のギャップを識別することができ、次に、このギャップのアブレーションを行うことができる。画像生成は、アブレーション処置の間に実行可能であり、造影剤、トレーサ、又は染料のような、追加の化学薬品を必要としない。

いくつかの実施形態では、蛍光の強度を測定してプロットすることができ、最も弱い蛍光（最も暗い部分）は最も深くアブレーションされた損傷に対応し、最も強い蛍光（最も明るい部分）はアブレーションされていない組織又は健康な組織に対応する。明及び暗の極値の間における任意レベルのグレーは、概して、組織の損傷の深さの程度に対応する。ここに開示したシステム及び方法は、組織のアブレーションを行ってｆＮＡＤＨシステムで組織の画像を生成した後に得られた画素の強度に基づいて、損傷の深さを決定するために使用可能である。いくつかの実施形態では、相関した深さデータを、１つ又は複数の損傷の３Ｄ再構成物へ統合することができ、損傷の幾何学的形状及び質に関する適時のフィードバックを医師に与えることができる。したがって、本開示は、処置の際に損傷の深さの情報を医師へ提供することにより、今日の既知の技術及び方法において損傷の質のフィードバックが欠如していることに対処する。例えば、深さ情報を有することは、後の診断及び治療で使用されるかもしれない。アブレーション処置、特に肺静脈隔離処置を実行する際に、多数の目標の中でもとりわけ少なくとも１つの目標は、高耐久性の結果を生じさせて処置の成功を強化させるように、十分に深いアブレーション損傷を生じさせることにある。処置の間に、複数のアブレーション損傷にギャップが存在せず、各損傷が適切な深さをカバーしていることが最適である。これは、心臓の外部の組織へダメージを与えたり、心臓に孔をあけたりすることのない、経壁損傷と呼ばれる。これにより、適切な結果及びより高耐久性の結果をもたらすのに十分に深い、より良好な損傷をオペレータが生成することを支援することにより、深さ情報は処置の際に使用される。さらに、生成される損傷は、大部分は、使用されるアブレーションツール、すなわち、ＲＦＡ（標準対潅流）、クライオ（カテーテル対バルーン）、及びレーザに依存する可能性がある。これらのツールのすべては異なる形状の損傷を生成する。生成される損傷が使用されるアブレーションツールに依存し、これにより、各アブレーションツールによって可変な深さを有することになり、一部が他のものよりも深くなる、ということの克服は、１つの挑戦である。アブレーション処置を実行する際に、最小深さの数は存在せず、それは、例えば、アブレーションが行われている領域で心房が心室よりも薄いこと、又は他の何らかのファクタのような、複数のファクタに依存する可能性がある。例えば、２ｍｍの深さは心房の組織には申し分ないかもしれないが、心室の組織には不十分かもしれない。しかし、各患者は、異なる厚さの組織を有し、特定の配慮を要する。

上で注意したように、良質かつ検証可能な損傷は、アブレーション処置の成功及び再発の回避のための鍵のうちの少なくとも一部となりうる。良質な損傷は、適切な深さを有してもよく、心臓以外の構造物へのダメージを最小化しながら、心臓の心内膜の面から心外膜の面へ（すなわち経壁で）完全に細胞壊死を生じさせてもよい。しかしながら、ここに開示したマッピングシステムと、システム及び方法の他の態様とは、アブレーションによって引き起こされた細胞の傷害の程度についてのフィードバックを提供するとともに、実際に損傷の完全性を検証する。したがって、ここに開示した実施形態は、他のことの中でもとりわけ、損傷の可視化を行うとともに、処置の際に損傷の深さの情報を医師へ提供することにより、今日の既知の技術において損傷の質のフィードバックが欠如していることに対処する。

図１Ａ及び図１Ｂに関して、本開示のアブレーション可視化システム（ＡＶＳ）は、
患者の身体の外部にあるＵＶレーザのような光源１３０Ａと、光源から患者の身体の内部へ光を伝送するための光デバイス又は光伝送ファイバ１３０Ｂと、
必要であれば適切なフィルタリングを行う、カメラ１３５Ａと、
カメラに接続された画像バンドル１３５Ｂと、
１つ又は複数のディスプレイ１４０Ａ（技術者用）及び１４０Ｂ（医師用）を有し、そのプロセッサ又はコントローラにおける画像処理ソフトウェアを備えるコンピュータシステム１４０とを含むことが可能である。

図１Ｃは、例示として、本開示の方法及びシステムに関連して使用可能である典型的な処理アーキテクチャの図を示す。コンピュータ処理装置２００は、グラフィカル出力用のディスプレイ２１２に接続されることが可能である。プロセッサ２０２は、ソフトウェアを実行可能なコンピュータプロセッサ２０４であってもよい。典型的な例は、コンピュータプロセッサ（Ｉｎｔｅｌ（登録商標）又はＡＭＤ（登録商標）のプロセッサなど）、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサなどであってもよい。プロセッサ２０４はメモリ２０６に接続されることが可能である。それは、典型的には、プロセッサ２０４の実行中に命令及びデータを格納するための揮発性ＲＡＭメモリであってもよい。プロセッサ２０４は記憶装置２０８にも接続されることが可能である。それは、ハードドライブ、ＦＬＡＳＨ（登録商標）ドライブ、テープドライブ、ＤＶＤＲＯＭ、又は同様の装置のような、不揮発性記憶媒体であってもよい。図示しないが、コンピュータ処理装置２００は、典型的には、さまざまな形態の入力及び出力を含む。Ｉ／Ｏは、ネットワークアダプタ、ＵＳＢアダプタ、ブルートゥース（登録商標）無線、マウス、キーボード、タッチパッド、ディスプレイ、タッチスクリーン、ＬＥＤ、振動装置、スピーカ、マイクロホン、センサ、又はコンピュータ処理装置２００とともに使用するための他の入力もしくは出力装置を含んでもよい。プロセッサ２０４は、プロセッサ２０４のようなプロセッサにコンピュータ可読命令を提供可能である電子的、光学的、磁気的、又は他の記憶装置又は伝送装置を含むがそれらに限定されない、他のタイプのコンピュータ可読媒体にも接続されることが可能である。他の様々な形態のコンピュータ可読媒体は、有線及び無線の両方で、ルータ、専用もしくは公衆ネットワーク、又は他の伝送装置もしくはチャネルを含むコンピュータに命令を送信又は伝送することができる。命令は、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、及びＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）を含む、任意のコンピュータプログラミング言語からのコードを含んでもよい。

プログラム２１０は、命令及び／又はデータを含むコンピュータプログラム又はコンピュータ可読コードであってもよく、記憶装置２０８上に格納可能である。命令は、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、及びＪａｖａＳｃｒｉｐｔを含む、任意のコンピュータプログラミング言語からのコードを含んでもよい。典型的なシナリオにおいて、プロセッサ２０４は、プログラム２１０の命令及び／又はデータの一部又はすべてを実行のためにメモリ２０６にロードしてもよい。プログラム２１０は、ウェブブラウザ１６６、ブラウザアプリケーション１６４、アドレス登録処理１５６、アプリケーション１４２、又は他のコンピュータアプリケーションもしくは処理を含むがこれらに限定されない、任意のコンピュータプログラム又は処理であってもよい。プログラム２１０は様々な命令及びサブルーチンを含んでもよく、それらは、メモリ２０６にロードされてプロセッサ２０４によって実行されたとき、プロセッサ２０４に様々な動作を実行させ、その一部又はすべては、本明細書に開示された医療を管理する方法を実施してもよい。プログラム２１０は、ハードドライブ、着脱可能なドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、又は他の任意のタイプのコンピュータ可読媒体などを含むがこれらに限定されない、任意のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体上に格納されてもよい。

光源１３０Ａはカート１３２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、システムは、可膨張性バルーン１０５Ｂを備える特製カテーテル１０５Ａをさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、画像バンドル１３５Ｂ及び光伝送ファイバは、カテーテルの外部からバルーン１０５Ｂの内部のカテーテルの遠位領域へ延在してもよい。上述の開示されたシステムに追加された各構成要素の複数の構成要素が存在してもよいことが意図される。システムは、カテーテル１０５Ｃのガイドワイヤー、ＥＰ蛍光透視システム１６０、スティーラブルシース（steerable sheath）１６５Ａ、スティーラブルシース１６５Ｂのためのガイドワイヤー、挿入器シースキット１６５Ｃ、インデフレータ１７０、及び経中隔キット１８０をさらに含んでもよい。

図１Ｂは、本開示に係る例示的なシステムのブロック図である。ＡＶＳシステムは、光源１３０Ａと、必要であれば適切なフィルタリングを行う、カメラ１３５Ａと、１つ又は複数のディスプレイ１４０Ａを有し、画像処理ソフトウェアを備えるコンピュータシステム（図示せず）とを有する体外機器１２５を含む。ＡＶＳシステムは、アブレーション装置１４０、照射装置１３０Ｂ、及び画像生成装置１３５Ｂを含む体内機器を含み、体内構成要素は、カテーテル１０５Ａに関連付けられた体内バルーン１０５Ｂの内部にある。可膨張性バルーンカテーテル１０５Ｂを有するカテーテル１０５Ａを含む体内機器が体外機器１２５に接続されることに注意する。いくつかの実施形態では、照射装置１３０Ｂ及び画像生成装置１３５Ｂは、治療された組織への光及びその組織からの光を伝送するために光ファイバ導波路を利用してもよい。

図１Ａ及び図１Ｂをなお参照すると、光源１３０Ａは、心筋の照射のための光源であるレーザを含んでもよい。レーザの出力波長は、健康な心筋の細胞において蛍光を引き起こすために、ターゲット蛍光団（この場合ＮＡＤＨ）の吸収範囲内にあってもよい。いくつかの実施形態において、レーザはＵＶレーザであってもよい。

図１Ａ及び図１Ｂのいくつかの態様によれば、レーザにより発生されたＵＶ光は、照射のためにずっと大きなパワーを提供してもよく、その波長は、ナノメートルを単位として、必要とされる可能性がある１つの値のみを有する可能性がある。１つよりも多くの波長で放射することは、他の分子（ＮＡＤＨ以外）に蛍光を生じさせる可能性があり、また、反射範囲における反射により画像にノイズを発生させたり悪化させたりして、ＮＡＤＨの反射信号を埋没させる可能性があるという点で問題となる可能性がある。所望の照射帯域において放射可能な市販のレーザ源があり、それらは５０～２００ｍＷの近傍及びそれよりも高い多くの電力設定で利用可能である。本システムは、いくつかの実施形態において、最大で１５０ｍＷまでの調整可能なパワーを有するレーザを使用する。

照射源における波長の範囲は、関心対象の解剖学的構造によって決まる境界を有してもよく、具体的には、ＮＡＤＨの蛍光を最大化するが、わずかに長い波長でのみ活性化されるコラーゲンの蛍光をあまり生じさせない波長を選択することによって決まる境界を有してもよい。いくつかの実施形態では、レーザは３００ｎｍから４００ｎｍの波長を有する。いくつかの実施形態では、レーザは３３０ｎｍから３７０ｎｍの波長を有する。いくつかの実施形態では、レーザは３３０ｎｍから３５５ｎｍの波長を有する。いくつかの実施形態では、３５５ｎｍが使用されてもよい。これは、ＮＡＤＨ励起のピークの近くであり、コラーゲン励起の直下であったからである。レーザの出力パワーは、復元可能な蛍光データを生成するのに十分な大きさを有するが、細胞にダメージを与えるほど高くないようにされてもよい。

図１Ａ及び図１Ｂをなお参照すると、カテーテル１０５Ａは、管のナビゲーション、血液の移動、光源１３０Ａから心筋までの光の伝搬、及び蛍光光の画像収集を含むがこれらに限定されない、多数の機能を実行するために使用可能である。適切なカテーテルの一例は、本願と同じ出願人による特許文献１に開示され、その全体はここに組み込まれる。いくつかの実施形態では、アブレーション技術は、システム及びカテーテル実施形態で収容されるか、又はシステム及びカテーテル実施形態の内部に組み込まれる。

図２及び図３を参照すると、カテーテル１０５Ａは、カテーテル１０５Ａの遠位端における、又はその近くにおける、バルーン１０５Ｂを含んでもよい。血液が照射波長及び蛍光波長を吸収するので、バルーン１０５Ｂは心筋の面から血液を移動させてもよい。これを達成するために、バルーン１０５Ｂは、解剖学的構造物、特に肺静脈の内部にうまく填まるように拡張可能かつ可撓性を有してもよい。バルーン１０５Ｂを膨張させるために使用される媒体は、光学的に透明であってもよいが、ただし理想的には、ナビゲーション目的のために蛍光透視法では不透明であってもよい。適切な膨張媒体は、これら両方の要件を満たす重水素（重水）及びＣＯ_２を含むが、これらに限定されない。バルーン１０５Ｂは、少なくとも、心筋の照射及び蛍光の両方に関する波長において光学的にクリアである材料から構成されてもよい。バルーン１０５Ｂは、可撓性をもたないが肺静脈及び他の構造物の内部に最もうまくフィットする最適の可変サイズを有する材料からなってもよく、又は、シリコーン又はウレタンのような可撓性の材料からなってもよい。いくつかの実施形態では、バルーン１０５Ｂは、３３０ｎｍから３７０ｎｍのＵＶ範囲において光学的に透明であってもよい。

いくつかの実施形態では、バルーン１０５Ｂは、ＵＶ照射の場合には３３０ｎｍから３７０ｎｍにおいて、また、蛍光波長の場合には４００ｎｍから５００ｎｍにおいて、光学的にクリアである。バルーンに適したＵＶ透明材料は、シリコーン及びウレタンを含むがこれらに限定されない。

図２及び図３をなお参照すると、カテーテル１０５Ａは、ＵＶレーザ光及びオプションで白色光のような照射光を、外部光源からバルーン１０５Ｂへ、及びバルーン１０５Ｂから心筋へ効率的に伝送するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、レーザ伝送ファイバは、ＵＶレーザ光源から照射光を伝送するために使用されてもよく、通常は、ＵＶ効率及び小さな直径のために石英からなる。

図２及び図３のカテーテルは、照射された組織からＮＡＤＨ蛍光光を集めて体外のカメラ（図１Ａ及び図１Ｂを参照）に転送するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、これは、カテーテルの遠位領域から体外のカメラへ延在する画像生成ファイババンドル（図１Ａを参照）を用いて達成されてもよい。いくつかの実施形態では、画像バンドルは、画像の完全性を保持するとともに、それをカテーテルの全長にわたってカメラ及び必要であればフィルタまで送る、１つ又は複数の個別の単一モードファイバを含んでもよい。画像生成バンドルは、柔軟でありかつ小さな直径を有するが、バルーンによって覆われたターゲット組織領域の画像を生成するために十分な視界を実現可能であってもよい。

カメラは、見るためにコンピュータシステム（図１Ａを参照）に接続されてもよく、また、ＮＡＤＨ蛍光に対応する波長で高い量子効率を有してもよい。そのような１つのカメラはＡｎｄｏｒ ｉＸｏｎ ＤＶ８６０である。ＮＡＤＨ蛍光放射帯域外の光を阻止するために、画像生成バンドル及びカメラの間において、４３５ｎｍ及び４８５ｎｍの間の光学的帯域通過フィルタ、いくつかの実施形態では４６０ｎｍの光学的帯域通過フィルタが挿入されてもよい。いくつかの実施形態では、画像生成されている組織のピーク蛍光に従って選択されたＮＡＤＨ蛍光放射帯域外の光を阻止するために、画像生成バンドル及びカメラの間において、他の光学的帯域通過フィルタが挿入されてもよい。

いくつかの実施形態では、カメラによって生成されたディジタル画像は、２Ｄ及び３Ｄの再構成を行うために使用される。いくつかの実施形態では、画像バンドルはカメラに接続されてもよく、カメラはＮＡＤＨ蛍光（ｆＮＡＤＨ）からディジタル画像を生成してもよく、それはコンピュータ上に表示可能である。コンピュータプロセッサ／コントローラは、ディジタル画像を形成する画素の画素強度のデータを有し、したがって、コンピュータプロセッサ／コントローラは、深さ相関性プロットを生成するための１つ又は複数の２Ｄ又は３Ｄプログラムを使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＮＡＤＨ蛍光は、コンピュータプロセッサ／コントローラに直接的に伝送されてもよい。

図４Ａを参照して、本開示のシステムの動作を示す。最初に（ステップ４１０）、カテーテルは、肺静脈／左心房の接合部又は心臓の他の領域のような、心房細動によって影響を受ける心臓の組織の領域に挿入される。血液は、例えばバルーンによって、視野から除去される。心房細動アブレーションの場合、肺静脈／左心房の接合部における血液を移動させるために、光ファイバ導波路を囲む透明なバルーンを使用可能である。影響を受ける領域は、光源及び光ファイバ又は他の照射装置からの紫外光によって照射されてもよい（ステップ４１５）。照射された領域における組織は、照射の前又は後に、アブレーション装置を用いてアブレーションされてもよい（ステップ４２０）。本開示のシステムを用いて、ポイントツーポイントのＲＦアブレーション又はクライオアブレーション又は、レーザ又は他の既知のアブレーション処置が使用されてもよい。アブレーションは、先端をカテーテルの中央の管腔に通すことにより、又はカテーテルの外部で進行する。処置の後、アブレーション先端は引き込まれてもよい。いくつかの実施形態では、アブレーション先端は、本明細書に開示されたカテーテルに組み込まれてもよい。

図４Ａをなお参照すると、画像生成バンドル及びカメラの組み合わせによって、照射された領域の画像が生成される（ステップ４２５）。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ＋）の還元体であるＮＡＤＨの蛍光放射の画像生成に依存する。ＮＡＤ＋は、すべての生きた細胞の好気性代謝の酸化還元反応において重要な役割を果たす補酵素である。それは、クエン酸回路（三カルボン酸回路）から電子を受けることで酸化剤として作用する。このことはミトコンドリアにおいて生じる。したがってこの処理によって、ＮＡＤ＋は還元される。ＮＡＤＨ及びＮＡＤ＋は、細胞の呼吸装置であるミトコンドリアではとても豊富にあるが、さらに細胞質の中にもある。ＮＡＤＨは、ミトコンドリアにおける電子及び陽子の供与体であり、これにより、細胞の代謝を調整し、ＤＮＡの修復及び転写を含む多数の生物学的処理に参加する。

ＵＶによって引き起こされた組織の蛍光を測定することによって、組織の生化学的状態について学習することができる。ＮＡＤＨ蛍光は、細胞の代謝活性及び細胞死をモニタリングする際の使用について研究されている。生体外及び生体内の複数の研究は、細胞死（アポトーシス又は壊死のいずれか）のモニタリングの固有バイオマーカーとしてＮＡＤＨ蛍光強度を使用する可能性を調査した。いったんＮＡＤＨがダメージを受けた細胞のミトコンドリアから放出されるか、その酸化体（ＮＡＤ＋）に変換されたとき、その蛍光は著しく減退するので、それはダメージを受けた組織から健康な組織を区別するのに非常に有用である。ＮＡＤＨは、酸素が利用可能ではない虚血状態において細胞に蓄積される可能性があり、蛍光の強度を増大させる。しかしながら、死細胞の場合には、ＮＡＤＨの存在はすべて消える。以下の表に、ＮＡＤＨ蛍光に起因する相対強度の異なる状態をまとめる。

図４Ａをなお参照すると、ＮＡＤ＋及びＮＡＤＨの両方がＵＶ光を非常に容易に吸収しているが、ＮＡＤＨはＵＶ励起に応じた自己蛍光であるのに対して、ＮＡＤ＋はそうではない。ＮＡＤＨは、約３５０～３６０ｎｍのＵＶ励起ピーク及び約４６０ｎｍの蛍光ピークを有する。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、約３３０～約３７０ｎｍの間の励起波長を使用してもよい。したがって、適切な装置を用いることで、関心対象の領域内の壊死組織に加えて、低酸素症のリアルタイム測定として蛍光波長の画像を生成することができ。さらに、ＮＡＤＨ蛍光に比例するグレースケールによって相対的計量を実現することができる。

低酸素状態の下では、酸素レベルは減退する。後のｆＮＡＤＨ蛍光信号の強度が増大する可能性があり、これは、ミトコンドリアのＮＡＤＨの過剰を示す。低酸素症がチェックされないままにされる場合、影響を受けた細胞がそれらのミトコンドリアとともに死ぬとき、最終的に、信号の完全な減衰が生じる。ＮＡＤＨレベルの高いコントラストは、致死的なダメージを受けたアブレーションされた組織の周囲を識別するために使用されてもよい。

図４Ａをなお参照すると、蛍光画像生成を始めるために、オペレータは、カテーテルの遠位部分のまわりに設けられるバルーンを配備してもよい。次に、ＮＡＤＨは、ＵＶレーザのような光源からのＵＶ光によって励起される。組織標本におけるＮＡＤＨは、光の励起波長を吸収し、より長い波長の光を放射する。放射光が集められてカメラに送られてもよく、画像生成された照射された領域の表示がディスプレイ上に生成されてもよく（ステップ４３０）、これは、ＮＡＤＨ蛍光を用いて、画像生成された領域におけるアブレーションされた組織及びアブレーションされていない組織を識別するために使用される（ステップ４３５）。その後、追加の組織のアブレーションを行う必要がある場合、処理はアブレーションステップに戻って繰り返されてもよい。図４Ａは逐次に実行されているステップを示すが、ステップのうちの多くが同時に又はほとんど同時に実行されてもよく、又は、図４Ａに示すものとは異なる順序で実行されてもよいことが認識されるべきである。例えば、アブレーション、画像生成、及び表示が同時に行われる可能性があり、また、組織のアブレーションを行いながら、アブレーションされた組織及びアブレーションされていない組織の識別が行われる可能性がある。

プロセッサ又はコンピュータによってコンピュータシステムにおいて実行されるアプリケーションソフトは、医師へのインターフェースをユーザに提供することができる。主な機能のうちのいくつかは以下のものを含むことが可能である。
レーザ制御、カメラ制御、画像取り込み、画像調整（明るさ及びコントラスト調整など）、損傷識別、損傷深度分析、処置イベント記録、及びファイル操作（作成、編集、削除など）。

図４Ｂは、損傷深度処理を決定するフローチャートを示す。ステップ４４０は、コンピュータディスプレイから、アプリケーションソフトにより、ＮＡＤＨ蛍光を用いて、画像生成された領域におけるアブレーションされた組織及びアブレーションされていない組織を識別することを開示する。ステップ４４５は、１つ又は複数の損傷に特有の１つ又は複数の関心対象画像を識別して損傷深度分析を開始することを開示する。ステップ４５０は、損傷の関心対象画像の内部における健康な組織の領域を識別することを開示する。非限定的な例示として、図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、心臓におけるＮＡＤＨの画像生成蛍光は、蛍光の欠如に起因した暗い外観を有する損傷部位と、正常な蛍光に起因する明るい外観を有するギャップと、損傷部位を包囲するより明るい光ぼけ型の外観を有する任意の虚血組織との生理学的表示を生成することができる（図６Ａ及び図６Ｂを参照）。いったん１つ又は複数の損傷が識別されたとき、それらは損傷深度分析のために選択される。

ステップ４５５は、識別された健康な組織で観察されたＮＡＤＨ蛍光強度に対する各画素で観察されたＮＡＤＨ蛍光強度の比を用いて、画像全体を正規化することを開示する。ステップ４６０は、結果として得られた正規化画像データを、予め確立されたデータセットから導出されたアルゴリズムであって、正規化された強度の比を損傷の深さに相関させるアルゴリズムを用いて処理することを開示する。損傷の深さは、損傷を有する組織の蛍光に対する健康な組織の蛍光の比を用いて計算可能である。最初に、ユーザは、画像内の健康な組織の領域を識別する。次いで、アプリケーションソフトウェアは、識別された健康な組織で観察されたＮＡＤＨ蛍光強度に対する各画素で観察されたＮＡＤＨ蛍光強度の比を用いて、画像全体を正規化する。次いで、結果として得られた正規化画像データは、予め確立されたデータセットから導出されたアルゴリズムであって、正規化された強度の比を損傷の深さに相関させるアルゴリズムを用いて処理される。対照として患者自身の心筋のＮＡＤＨ蛍光を使用することによって、本方法は、患者間の絶対ＮＡＤＨ蛍光の変動の影響を大幅に低減し、さらに、照射及び画像生成システムにおける光損失と、鏡面反射及び拡散反射に起因する光強度の変動と、他の光学的な非理想的状態とを大幅に低減する。

ステップ４６５は、損傷にわたる１つの直線に沿って行われた深度分析が完了することを開示する。これは、単一の場所、直線、又は領域からの情報から複数の損傷におけるただ１つ場所について実行可能である可能性がある。図４Ｃ－４Ｆは、単一の直線に沿って実行された深度分析を示す。例えば、図４Ｃは、６回のアブレーションが行われた犬の心臓の画像を示す。正方形は単一アブレーションの損傷を包含する。図４Ｄは、血液を潅流した犬の心臓の同じ領域から取得されたＮＡＤＨ蛍光（ｆＮＡＤＨ）画像を右上に示す。図４Ｅは、単一の直線に沿って実行された２ｄ深度マップであって、図４Ｄのディジタル画像に基づいて、すなわちディジタル画像を形成する画素の強度から生成された２ｄ深度マップである。図４Ｆは、ヘマトキシロン及びエオシンで染色され、同じ直線に沿って切断された犬の心臓の組織であり、これは、損傷（正方形は損傷の境界を示す）の実際の深さを示し、最も深い領域は図４Ｄの最も暗いスポット及び図４Ｅの最も低いｆＮＡＤＨに対応する。

ステップ４７０は、最初の直線に平行な複数の異なる直線に沿ってステップ４６０～４７０を繰り返し、各直線の深度データから、１つ又は複数の損傷部位の３Ｄ再構成モデルを構成することを開示する。損傷にわたる単一の直線に沿って実行された深度分析処理は、最初の直線に平行な複数の異なる直線に沿って、必要に応じて何度でも繰り返し可能であり、各直線の深度データから、損傷部位の３Ｄ再構成モデルを構成することができる。

非限定的な例示として、図４Ｇは、ｆＮＡＤＨによって画像生成された、アブレーションによる２つの損傷と損傷間のギャップとのディジタル画像を示す。図４Ｈは、図４Ｇのディジタル画像の画素強度からの３Ｄ再構成物を示す。上述したように、さらなる診断又は治療のために２Ｄデータ及び３Ｄデータの両方が使用されてもよい。

カメラによって検出された蛍光の強度を測定してプロットすることができ、最も弱い蛍光（最も暗い部分）は最も深い損傷に対応し、最も強い蛍光（最も明るい部分）はアブレーションされていない組織又は健康な組織に対応する。明及び暗の極値の間における任意レベルのグレーは、概して、組織の損傷の深さの程度に対応する。カメラセンサの感度は、完全な黒色及び完全な白色の間のグレーレベルの個数を決める。そのようなアプリケーションでは、８ビット及び１６ビットの分解能にそれぞれ対応する２５６レベル及び６５５３６レベルを含むいくつかの２進数が一般的である。８ビットの感度の場合には、０は完全な黒色であり、２５５は完全な白色であり、それらの間に２５４レベルのグレーがある。このグレースケール画像を使用すると、適切な深度マップを評価することができる。いくつかの実施形態では、２４ビットの分解能が使用されてもよい。

ｆＮＡＤＨ画像生成は、アブレーションによる心臓の損傷の直径及び深さを、確実かつ再生可能な方法で予測できるということに注意する。ｆＮＡＤＨ強度の喪失は、複数のＲＦ損傷の実際の測定された直径及び深さに対して、より大きな９６％及び７９％の相関係数でそれぞれ相関した。ＵＶ照射が２ｍｍよりも深く心臓の組織に確実に貫入できないことに起因して、２ｍｍを超える損傷の深さで相関が失われる可能性がある。さらに深い損傷では、さらなるｆＮＡＤＨを検出できない可能性があり、従って、約２ｍｍの損傷の深さにおいて、ｆＮＡＤＨ信号強度の再現可能なプラトーが観察された。しばしばアブレーションのターゲットになる左心房の場所における平均の左心房壁厚は、ＣＴスキャンによって測定すると、１．８５ｍｍである。従って、ＲＦ損傷にわたるｆＮＡＤＨ信号強度の観察された最下点及びプラトーは、十分な損傷深さを明確かつ絶対的に決定するための妥当性のあるモデルとして作用する。

本明細書に開示した方法、システム、及び装置は、さまざまな治療処置に使用加納である。本明細書に開示した方法、システム、及び装置を利用可能である例示的な処置は、心臓中の診断及び治療処置と、例えば上室性不整脈及び心室性不整脈のような、不整脈の治療と、心房細動の治療と、肺静脈のマッピング及びアブレーションとを含むがこれらに限定されない。アブレーションされた組織は、心筋（心外膜又は心内膜の心筋）であってもよいが、本明細書に開示した方法は、骨格筋、肝臓、腎臓、及びＮＡＤＨに富んだミトコンドリアが有意に存在する他の組織に対しても同じ効果を有するはずである。

ここに開示した方法は、２次元（２Ｄ）から３次元（３Ｄ）へのマッピングプロトコルとともに使用可能である。複数の２Ｄ画像を、心臓を含む組織又は器官の３Ｄ再構成画像の上に重ね合わせることができる。多くの不整脈処置は、処置の間に患者の特定の解剖学的構造物の再構成された３次元画像を使用することを含む。コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、核磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、超音波、及びＮＡＶＸ及びＣＡＲＴＯのような電気解剖学的マッピングを用いるシステムを含むさまざまな画像診断療法が使用される。すべての場合において、３次元解剖学的画像又は面は、患者の特定の解剖学的構造を提示して、組織のターゲット領域の治療を支援する。すべての場合において、損傷が形成される正確な場所と、損傷が存在しない正確な場所、例えば損傷集合における「ギャップ」又は中断部）を可視化する能力は、治療の結果を最適化するように処置をガイドするだろう。２Ｄ画像から３Ｄ画像へのマッピングは、３次元的かつ回転可能な対話型の仮想環境において、患者の特定の解剖学的構造を有する組織の単一又は複数の画像（損傷の存在又は不在を示す可能性がある）の重ね合わせ、空間的な登録、及び／又はテクスチャマッピングをシステムにより行うことを可能にする。

いくつかの実施形態では、本開示のシステム及び方法は、ＭＲＩ画像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、超音波映像、及びそれらの３次元再構成物のような他の画像診断療法を使用して見られるような患者の特定の解剖学的構造物上に、システムによって生成された画像の登録及び／又はオーバレイを行うことを可能にする。いくつかの実施形態では、本開示のシステム及び方法は、他の電気解剖学的マッピング、解剖学的再構成、及びＮＡＶＸ及びＣＡＲＴＯのようなナビゲーションシステムを用いて見られるような患者の特定の解剖学的構造物上に、システムによって生成された画像の登録及び／又はオーバレイを行うことさらに含んでもよい。登録及びオーバレイは、処置の間にリアルタイムで実行されてもよい。再構成された心内膜の面の上へＮＡＤＨ画像のテクスチャマッピングを行うことは、治療部位の可視化を可能にする。例えば、損傷の複数のＮＡＤＨスナップショットは、肺静脈開口部全体又は複数の肺静脈の完全なパノラマ画像を作成することができる。カテーテルの先端における位置決めセンサは、複数のＮＡＤＨ画像を互いに組み合わせて３Ｄ再構成画像を作成することを可能にする情報を提供することができる。

本開示のシステム及び方法を使用する例を以下に提示する。これらの例は、単に代表的なものであり、本開示の範囲を限定するために使用されるべきではない。本明細書に開示した方法及び装置には、種々様々の代替設計が存在する。従って、選択した例は、ほとんど、本明細書に開示した装置及び方法の原理を実証するために使用される。

損傷深度分析の方法を開発するために、アブレーションされた損傷及び損傷画像を生成する機能的に等価なシステムを用いて実験が行われた。実験セットについて以下に説明する。

３６５ｎｍのピーク波長を有するＬＥＤスポットライトを用いて心外膜の面を照射するＮＡＤＨ蛍光システムが提供された（ＰＬＳ－０３６５－０３０－０７－Ｓ，Ｍｉｇｈｔｅｘ Ｓｙｓｔｅｍｓ）。放射された光は、４６０ｎｍ±２５ｎｍにおいて帯域通過フィルタリングされ、低倍率レンズが取り付けられたＣＣＤカメラ（Ａｎｄｏｒ Ｉｘｏｎ ＤＶ８６０）を用いて画像生成された。心外膜組織の状態をモニタリングするために、ＮＡＤＨの蛍光（ｆＮＡＤＨ）の画像が生成された。

標準的な臨床ＲＦ発生器（Ｂｏｓｔｏｎ ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃによるＥＰＴ１０００アブレーションシステム）でＲＦＡが実行されるＲＦＡシステムが提供された。発生器は、損傷を生じさせるために、４ｍｍの冷却されたＢｌａｚｅｒ（登録商標）アブレーションカテーテル（Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を介して動物に電気的に接続された。接地パッドは、アブレーションの際に使用された。発生器は温度制御モードに設定された。液体窒素に浸漬されたカスタムメイドの金属プローブを用いて、又は、ＭｅｄｔｒｏｎｉｃによるＦｒｅｅｚｏｒ（登録商標）ＭＡＸ心臓クライオアブレーションカテーテルを用いることによって、クライオアブレーションが実行された。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、まず、健康な心臓の組織におけるＮＡＤＨ励起及び蛍光スペクトルについてベースラインデータが取得された。図５Ａ及び図５Ｂは、組織の励起－蛍光マトリックスを示す。ＮＡＤＨの存在に起因して、健康な組織は、３３０ｎｍから３７０ｎｍの範囲で励起されたとき、４５０ｎｍ及び４７０ｎｍの間で強く放射する。ＮＡＤＨに関連付けられた大きなピークは、アブレーションされた組織には存在しない。

図６Ａ及び図６Ｂに、典型的なＲＦＡ損傷の一例を示す。左側の画像は白色光の照射を使用して取り込まれ、一方，右側のｆＮＡＤＨ画像は４６０ｎｍのフィルタを有するＵＶ励起を用いて取り込まれている。

すべての動物プロトコルは、ジョージワシントン大学医学部の動物実験委員会によってレビューされて承認され、動物研究のガイドラインに適合された。

最初に、生体外の実験は、ラット（２００－３００ｇのスピローグドーリー）から摘出された血液なしの心臓を用いて行われた。動物は、標準的な処置を用いてヘパリン処理されて麻酔された。胸部は正中切開を用いて開かれた。その後、心臓は摘出され、大動脈にカニューレが挿入され、定圧でランゲンドルフ潅流された。心臓は、ＲＦＡアブレーション中に、接地パッドの上に配置され、摂氏３７度のタイロード液中に浸漬された。代替として、クライオプローブが、心外膜の表面に直接的にあてがわれた。

異なるサイズのＲＦＡ損傷を生成するために温度及び継続時間を変化させながら、摘出された血液なしのラットの心室の心外膜にラジオ波エネルギーが印加された。２グラムの一様な接触力が、較正されたはかりによって測定された。ＲＦ印加の温度（摂氏５０、６０、及び７０度）及び時間（１０、２０、３０、４０、５０秒）を変化させることにより、異なるサイズの損傷が生成された。６つの異なるラット心臓の標本において、合計で１２個のＲＦＡ損傷が生成された。

損傷及び周囲の組織のＮＡＤＨ蛍光は、Ｍｉｇｈｔｅｘ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＬＥＤスポットライトを用いて、３６５ｎｍのＵＶ光で心外膜の表面を照射することにより測定された。ｆＮＡＤＨに対応する光は、４６０／２５ｎｍの帯域通過フィルタを用いて選択され、高感度電荷結合素子カメラを用いて画像生成された。損傷はさらに、損傷のサイズを測定するための巻き尺に隣接させて、明るい光で画像生成された。その後、ｆＮＡＤＨ画像は、ＩｍａｇｅＪソフトウェアへインポートされることで、サイズが測定され、また、各損傷の暗度プロファイルが分析された。暗度プロファイルは、各ｆＮＡＤＨの画像生成されたアブレーション損傷の中心を通るように直線状の関心対象領域（ＲＯＩ）を配置して、損傷の周囲にわたる各点における画素強度を測定することで評価された。その後、心室組織は、組織の壊死について評価するために、トリフェニルテトラゾリウムクロリド（ＴＴＣ）を含むタイロード液で逆行潅流された。心外膜の病変は、組織傷害の肉眼的及び組織学的測定のために切除された。

生体内の実験は、犬の開胸のモデルを使用して行われた。動物は、全身麻酔の誘入の後に開胸手術を受けた。４ｍｍのラジオ波アブレーションカテーテルを用いて、様々な継続時間及び温度で複数の損傷が心外膜の表面に与えられた。その後、心臓の心外膜の表面は、３６５ｎｍのＵＶ光（Ｍｉｇｈｔｅｘ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＬＥＤスポットライト）で照射され、対応するｆＮＡＤＨは、４６０／２５ｎｍフィルタを介して、高い量子効率の蛍光カメラ（Ａｎｄｏｒ Ｉｘｏｎ ＤＶ８６０カメラ）に接続された。損傷は、損傷のサイズを測定するための巻き尺とともに、明るい白色光の下で画像生成された。

ラット実験の後で、動物の心臓がＴＴＣで染色されて検死が行われた。ＴＴＣは、急性の壊死を評価するための標準的な処置である。これは、テトラゾリウム塩と反応してホルマザン顔料を形成する、脱水素酵素酵素及びＮＡＤＨの能力に依存する。代謝的に活性の組織は深紅色に見え、その一方で、壊死組織は白色に見えた。ＴＴＣの染色後に、損傷は、対応するＲＯＩにわたる損傷の深さを測定するために、画素強度分析の前に定義された中央の直線状ＲＯＩにおいて二分された。損傷の形態論、幅、長さ、及び深さは、肉眼的検査で決定されて記録された。

犬の実験では、複数の心外膜の損傷の切片は、長手方向に二分され、組織学的な染色（ヘマトキシロン－エオシン）に供された。その後、標本は４０倍の光顕微鏡検査の下で分析され、熱によって生じた細胞ダメージ及び壊死の程度を決定するために形態の変化が特徴づけられた。

統計分析は、２つの独立な読み取り装置がｆＮＡＤＨ及びＴＴＣの染色によって損傷サイズを測定し、平均及び標準偏差を記録することを含むものであった。ｆＮＡＤＨ及びＴＴＣの染色による損傷サイズの相関係数も取得されて記録した。

その結果は、まず、心外膜のｆＮＡＤＨが損傷サイズに関連づけられたことを含む。ラットモデルにおいて、心外膜の表面における合計で１２個の損傷が生成され、ｆＮＡＤＨ及びトリフェニルテトラゾリウムクロリド（ＴＴＣ）の染色を用いて２つの独立な読み取り装置によって測定された（図７Ａ、図７Ｂ、及び図を７Ｃ参照）。図７Ａに、典型的なｆＮＡＤＨ画像を示し、図７Ｂに、ＴＴＣの染色を使用する実際の損傷直径の測定を示す。ＴＴＣを用いた損傷の直径の長さ（上側亜画像、７Ａ）は、対応するｆＮＡＤＨ画像から得られた損傷の直径（下側画像、７Ｂ）と相関した。図７Ｃは、損傷サイズ対アブレーション実行回数の概要のグラフを示す。すべての損傷サイズについて、心外膜のｆＮＡＤＨは、ＴＴＣの染色によって決定されるような実際の損傷の直径を正確に予測した。平均のＮＡＤＨ及びＴＴＣの直径は、９６％の相関係数で、それぞれ７．９±１．８５ｍｍ及び８．２±１．９５ｍｍであった。

ラットの心臓において、心外膜の表面で変化する深さを有する多数の損傷を得るために、温度及び損傷生成回数が変更された。その後、心外膜のｆＮＡＤＨの強度は、損傷の中心線に沿って複数回にわたって測定された。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄに例示的な損傷の集合を示す。上パネル（図８Ａ）では、図８Ｃの損傷＃１にわたる直線についてｆＮＡＤＨを示す。図８Ｂは、同じ損傷にわたるＴＴＣで染色された心臓から得られた、測定された深さを示す。図８Ｄは、グラフ（図８Ａ）で使用されたｆＮＡＤＨの反転画像を示す。これは、より高い強度の反転したｆＮＡＤＨが、図示した損傷の深さと相関し、同様の形状を有するように実行された。

図９及び図１０を参照すると、損傷の深さは、図９にまとめてプロットした、反転したｆＮＡＤＨ信号強度に比較された。さらに、損傷は、摂氏５０度において１０、２０、３０、４０、及び５０秒間かけてそれぞれ生成された。変化する温度で同様の比較が行われ、同様のことがわかった（図９及び図１０を参照）。

図１１を参照すると、変化する温度及び損傷継続時間で生成された損傷を用いて、指定された温度で、複数の異なる継続時間について、線形の相関係数が取得された。図１１は、摂氏６０度において、相関係数がアブレーションの継続時間に依存して０．８４から０．９７までの範囲を有する結果を示す。

損傷の深さの３Ｄ再構成物は、ｆＮＡＤＨの個々のマップから損傷にわたる５つの平行線のみを用いてグレースケールを収集し、３Ｄグラフ表示プログラムを用いて値をプロットすることにより、犬の心外膜の画像から取得された。

図１２Ａ及び図１２Ｂ、図１２Ｃ及び図１２Ｄ、及び図１２Ｅ及び図１２Ｆは、低温による損傷（cryolesion）、ラジオ波による損傷、及び低温による複数の損傷の３Ｄ再構成物をより高い分解能でそれぞれ示す。複数の損傷を表示するプロットにおいて損傷の深さの変動が見えることに注意する。

実験結果は、心外膜の損傷のサイズの正確な測定値として、かつ、損傷の深さの予測子として、ｆＮＡＤＨを確認する。深さの３Ｄ再構成は、アブレーション画像を通る複数の直線に沿って上述した方法の繰り返して、その結果を組み合わせることにより可能である（図１０、図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図を１２Ｃ参照）。

図１３Ａは、例えば、クライオアブレーションカテーテルを用いて作成されたアブレーションされた損傷のｆＮＡＤＨ画像を示し、図１３Ｂは、上に注意したように、同じものの拡大画像である。図１３Ｃは、アブレーションされた同じ損傷の３Ｄ深度再構成相関プロットを示す。主な相違は、図１２がＲＦＡで作成されたいくつかのアブレーション損傷を含み、ＲＦＡ及び低温による損傷が３Ｄでは異なる外観を有するということである。

図１４を参照すると、ＲＦＡ損傷は、それらが周囲のより健康な心筋と比較して非常に低いか又は検知不可能なｆＮＡＤＨを示したので、生組織から優れた分解能で検知可能かつ識別可能であった。ｆＮＡＤＨによって画像生成されたとき、損傷の直径は、ＴＴＣによる測定された損傷サイズ（平均のＮＡＤＨの直径７．９±１．８５ｍｍ、平均のＴＴＣの直径８．２±１．９５ｍｍ、相関係数［ＣＣ］９６％）に正確に相関した。心外膜ｆＮＡＤＨの強度は、ＴＴＣ分析によって測定された実際の損傷の深さと逆に相関した。この関係は、最大で１．８ｍｍの損傷の深さまでのすべてのＲＦＡ変数について７９％を超えるＣＣで再現され（有意性ｐ＜０．０００１）、それを越えると、図１４に示すように、ｆＮＡＤＨ信号強度は飽和してプラトーが生じた。

心外膜のｆＮＡＤＨに対する損傷の深さの関係は、統計的有意性を有して再現可能であった。異なるサイズの複数の損傷が、ＲＦ継続時間及び温度を変化させることで、ラットの心室の心外膜に生成された。これらの複数の損傷について、ｆＮＡＤＨ信号強度を反転させて損傷の深さの分析が行われた。ｆＮＡＤＨ強度の喪失は、７８％のピアソン相関係数で損傷の深さと相関し、最大で約２ｍｍの損傷の深さまで高い有意性を有していた（ｐ＜０．０００１）。２ｍｍを超えると、関係はその有意性を失い、ｆＮＡＤＨ値にプラトーが生じた。

いくつかの実施形態では、アブレーションされた組織及びアブレーションされていない組織の画像を生成するシステムは、
紫外線（ＵＶ）レーザ光源と、
ＵＶレーザガイド及び画像ガイドを含む可膨張性バルーンカテーテルと、
カテーテルに接続された体外蛍光カメラと、
ディスプレイを備え、カメラに接続されたコンピュータと、
画像生成ソフトウェアとを備える。

いくつかの実施形態では、カテーテルは、カテーテルナビゲーション、及び／又は、ラジオ波電極、レーザアブレーション能力、又はクライオアブレーション能力を含むアブレーション治療技術のためのガイドワイヤーポートをさらに含む。
いくつかの実施形態では、バルーンは、シリコーン又はウレタンのような可撓性の材料からなってもよく、３３０ｎｍから３７０ｎｍのＵＶ範囲において光学的に透明であってもよく、４３０ｎｍから４９０ｎｍの蛍光光範囲において光学的に透明であってもよい。

いくつかの実施形態では、損傷の深さを推定する方法は、
組織のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）蛍光データを取得して表示するステップと、
画像内の健康な組織の領域を識別するステップと、
識別された健康な組織で観察されたＮＡＤＨ蛍光強度に対する画像の各画素で観察されたＮＡＤＨ蛍光強度の比を用いて、画像全体を正規化するステップと、
アブレーションされた組織の１つ又は複数の領域を識別するステップと、
結果として得られた正規化された画像を損傷の深さに相関させるためのアルゴリズムの適用するステップとを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、相関アルゴリズムは、予め確立されたデータセットであるデータを使用し、正規化された強度の比を損傷の深さに相関させる。
いくつかの実施形態では、損傷の深さの推定値は、対照として患者自身の心筋のＮＡＤＨ蛍光を使用する。
いくつかの実施形態では、アブレーションは、以下の技術、ラジオ波アブレーション、レーザアブレーション、又はクライオアブレーションのうちの１つ又は複数を使用することで実行される。
組織は心臓の組織であってもよい。
いくつかの実施形態では、推定された損傷の深さの横断面のプロットは、ユーザによって示された直線に沿って作られる。
いくつかの実施形態では、推定された損傷の深さの３Ｄプロットは、一連の横断面のプロットを組み合わせることで作られる。

いくつかの実施形態では、心房細動を治療する方法は、
肺静脈の口のような、心臓の組織の所定の領域においてＮＡＤＨ蛍光データを取得して表示することと、
画像にわたって損傷の深さを分析することと、
健康な心臓の組織を識別することと、
適切な損傷を識別することと、
もしあれば、不完全な損傷を識別することと、
もしあれば、虚血ゾーン（損傷しているが壊死していない組織）を識別することと、
損傷の直線における識別されたギャップを埋めるため、不完全な損傷を完全にするため、あるいは虚血ゾーンに橋状に連結するために、必要な場合、アブレーション治療を再び行うことと、
修復された組織を再取得して表示するために必要な場合、上述のステップを繰り返すことと、
残りの肺静脈、左心房の他の部分、又はさらに、上大静脈を含む右心房の特定の領域のような、心臓の他の領域に対して上述のステップを繰り返すこととを含む。

いくつかの実施形態では、アブレーションされた心内膜の心臓筋組織、肺静脈／左心房の接合部におけるアブレーションされていないギャップ、及び近位端及び遠位端を有する損傷の深さの画像を生成するカテーテルは、
光を伝送可能な透明な流体で膨張される、ＵＶで透明な材料からなる可膨張性の透明な可撓性又は非可撓性のバルーンであって、遠位端においてＮＡＤＨ蛍光の可視化を可能にするために周囲の血液を移動させるために使用されるバルーンと、
遠位端において、ＵＶ光を伝送可能なファイバを用いて肺静脈及び左心房の組織のミトコンドリアのＮＡＤＨを励起する紫外線照射装置と、
遠位端において、照射された肺静脈及び左心房の組織からＮＡＤＨ蛍光を検出するマイクロファイバースコープと、
近位端において、マイクロファイバースコープに接続され、検出されたＮＡＤＨ蛍光から画像を作成する蛍光カメラであって、マイクロファイバースコープによって取り込まれた照射された肺静脈及び左心房の組織からＮＡＤＨ蛍光を検出するために４６０ｎｍ±２５ｎｍの帯域通過フィルタを含む蛍光カメラとを備え、
検出された蛍光データは、蛍光の欠如に起因した暗い外観を有する損傷部位と、正常な蛍光に起因した明るい外観を有するギャップと、損傷部位を包囲するより明るい光ぼけ型の外観を有する任意の虚血組織との生理機能を示し、
カテーテルは、損傷部位の長さにわたる直線に沿った検出された蛍光強度をプロットすることで、当該直線に沿った損傷部位の深さを決定するモジュールを備え、
最も弱い蛍光強度の測定値は損傷部位の最も深い点に対応し、最も強い蛍光はアブレーションされていない組織に対応する。

いくつかの実施形態では、モジュールは、完全な黒色から完全な白色までの範囲を有する画素グレースケールであって、０が完全な黒色であり、最も深い点であり、２５５が完全な白色であり、最も浅い点であり、２５６（０～２５５）レベルのグレーを提供する画素グレースケールを適用し、これにより、直線に沿った損傷部位の深さの２Ｄマップを作成する。
アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは絶対測定値であり、ｆＮＡＤＨ信号強度は、以前に確立されたｆＮＡＤＨ／深度のグレー値スケールに正規化される。

いくつかの実施形態では、アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは、損傷部位の幅にわたる垂直の直線に沿って複数回にわたって繰り返され、
深さの２Ｄマップのそれぞれは損傷部位の長さに沿った直線に平行であり、
垂直の直線において、アブレーションされた組織の深さの各２Ｄマップのそれぞれを統合し、
アブレーションされた組織の深さの３Ｄ画像を再構成する。

いくつかの実施形態では、カテーテルは、柔軟なガイドワイヤーを挿入するためのガイドワイヤー管腔をさらに備える。
カメラは高い量子効率を有するＣＣＤカメラであってもよい。
いくつかの実施形態では、マイクロファイバースコープが光学的画像生成バンドルである。
いくつかの実施形態では、ＵＶ照射は、３３０～３７０ｎｍの間、より具体的には３５５ｎｍにおけるレーザ光源によって提供される。
いくつかの実施形態では、ＵＶ照射ファイバの先端は、ＵＶ光を屈折させて拡散するための発散レンズで覆われている。

いくつかの実施形態では、アブレーションされた心内膜の心臓筋組織、肺静脈及び左心房の接合部におけるアブレーションされていないギャップ、及び損傷の深さのリアルタイム画像を取得する方法は、
光を伝送可能な透明な流体で膨張される、ＵＶで透明な材料からなる可膨張性の透明な可撓性のバルーンであって、遠位端においてＮＡＤＨ蛍光の可視化を可能にするために周囲の血液を移動させるために使用されるバルーンと、
肺静脈及び左心房の組織のミトコンドリアＮＡＤＨを励起するための紫外線の光で照射することと、
光学的画像生成バンドルを用いて、照射された肺静脈及び左心房の組織からＮＡＤＨ蛍光を検出することと、
検出されたＮＡＤＨ蛍光を４６０ｎｍの帯域通過フィルタでフィルタリングすることにより、蛍光カメラで画像を作成することとを含み、
検出された蛍光データは、蛍光の欠如に起因した暗い外観を有する損傷部位と、正常な蛍光に起因した明るい外観を有するギャップと、損傷部位を包囲するより明るい光ぼけ型の外観を有する任意の虚血組織との生理機能を示し、
本方法は、損傷部位の長さにわたる直線に沿った検出された蛍光強度をプロットすることで、当該直線に沿った損傷部位の深さを決定するモジュールを備える。
最も弱い蛍光強度の測定値は損傷部位の最も深い点に対応し、最も強い蛍光はアブレーションされていない組織に対応する。
いくつかの実施形態では、モジュールは、完全な黒色から完全な白色までの範囲を有する画素グレースケールであって、０が完全な黒色であり、最も深い点であり、２５５が完全な白色であり、最も浅い点であり、２５６（０～２５５）レベルのグレーを提供する画素グレースケールを適用し、これにより、直線に沿った損傷部位の深さの２Ｄマップを作成する。
アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは絶対測定値であり、ｆＮＡＤＨ信号強度は、以前に確立されたｆＮＡＤＨ／深度のグレー値スケールに正規化される。
いくつかの実施形態では、アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは、損傷部位の幅にわたる垂直の直線に沿って複数回にわたって繰り返され、
深さの２Ｄマップのそれぞれは損傷部位の長さに沿った直線に平行であり、
垂直の直線において、アブレーションされた組織の深さの各２Ｄマップのそれぞれを統合し、
アブレーションされた組織の深さの３Ｄ画像を再構成する。
いくつかの実施形態では、組織のアブレーションを行うためにラジオ波、クライオアブレーション、又はレーザカテーテルが使用されている間に、照射、画像生成、および生成が実行される。
いくつかの実施形態では、照射及び画像生成は、管腔カテーテルの先端に接続され、紫外光源から照射される組織へ紫外線を伝送する光ファイバ導波路を用いて実行される。
いくつかの実施形態では、アブレーションは、ラジオ波カテーテル、クライオアブレーションカテーテル、又はレーザアブレーションカテーテルのうちの１つを用いることで実行される。

いくつかの実施形態では、システムは遠位端及び近位端を有するカテーテルを備え、アブレーションされた肺静脈及び左心房の心臓組織と、アブレーションされていないギャップとの画像を生成し、
本システムは、
透明な流体で膨張される可膨張性の可撓性又は非可撓性のバルーンであって、遠位端においてＮＡＤＨ蛍光の可視化を可能にするために周囲の血液を移動させるバルーンと、
遠位端において、組織を照射するための紫外線照射装置と、
遠位端において、照射された組織を検出するマイクロファイバースコープと、
近位端において、ファイバースコープに接続され、ファイバースコープによって取り込まれた照射された組織からの紫外線放射を伝送するように構成されたフィルタを含む、２Ｄ画像を作成する蛍光カメラと、
検出された２Ｄ画像は、蛍光の欠如に起因した暗い外観を有する損傷部位と、正常な蛍光に起因した明るい外観を有するギャップと、損傷部位を包囲するより明るい光ぼけ型の外観を有する任意の虚血組織とを示し、
本システムは、
遠位端において、検出された２Ｄ画像に基づいて心臓組織のアブレーションを行うアブレーション装置と、
損傷部位の長さにわたる直線に沿った検出された蛍光強度をプロットすることで、当該直線に沿った損傷部位の深さを決定するモジュールとを備える。
最も弱い蛍光強度の測定値は損傷部位の最も深い点に対応し、最も強い蛍光はアブレーションされていない組織に対応する。
いくつかの実施形態では、モジュールは、完全な黒色から完全な白色までの範囲を有する画素グレースケールであって、０が完全な黒色であり、最も深い点であり、２５５が完全な白色であり、最も浅い点であり、２５６（０～２５５）レベルのグレーを提供する画素グレースケールを適用し、これにより、直線に沿った損傷部位の深さの２Ｄマップを作成する。
アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは絶対測定値であり、ｆＮＡＤＨ信号強度は、以前に確立されたｆＮＡＤＨ／深度のグレー値スケールに正規化される。
いくつかの実施形態では、アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは、損傷部位の幅にわたる垂直の直線に沿って複数回にわたって繰り返され、
深さの２Ｄマップのそれぞれは損傷部位の長さに沿った直線に平行であり、
垂直の直線において、アブレーションされた組織の深さの各２Ｄマップのそれぞれを統合し、
アブレーションされた組織の深さの３Ｄ画像を再構成する。
いくつかの実施形態では、体外のカメラに接続されたディスプレイは、検出された２Ｄ画像を示す。
いくつかの実施形態では、アブレーション装置は、近位端及び遠位端を有するアブレーションカテーテルである。
いくつかの実施形態では、アブレーションカテーテルは、レーザ伝送カテーテル、ラジオ波伝送カテーテル、又はクライオアブレーションカテーテルである。

いくつかの実施形態では、アブレーションされた心外膜の心臓筋組織及びアブレーションされていなギャップの画像を生成するカテーテルであって、近位及び遠位端を有するカテーテルは、
心外膜の心臓筋組織のミトコンドリアＮＡＤＨを励起する紫外線照射装置と、
遠位端において、照射された心外膜の心臓組織からＮＡＤＨ蛍光を検出するファイバースコープと、
近位端において、ファイバースコープに接続され、検出されたＮＡＤＨ蛍光から画像を作成する蛍光カメラであって、ファイバースコープによって取り込まれたＮＡＤＨ蛍光を検出するために４６０ｎｍの帯域通過フィルタを含む蛍光カメラとを備え、
検出された２Ｄ画像は、蛍光の欠如に起因した暗い外観を有する損傷部位と、正常な蛍光に起因した明るい外観を有するギャップと、損傷部位を包囲するより明るい光ぼけ型の外観を有する任意の虚血組織とを示し、
本カテーテルは、損傷部位の長さにわたる直線に沿った検出及び測定された蛍光強度をプロットすることで、当該直線に沿った損傷部位の深さを決定するモジュールを備え、
最も弱い蛍光強度の測定値は損傷部位の最も深い点に対応し、最も強い蛍光はアブレーションされていない組織に対応する。
いくつかの実施形態では、モジュールは、完全な黒色から完全な白色までの範囲を有する画素グレースケールであって、０が完全な黒色であり、最も深い点であり、２５５が完全な白色であり、最も浅い点であり、２５６（０～２５５）レベルのグレーを提供する画素グレースケールを適用し、これにより、直線に沿った損傷部位の深さの２Ｄマップを作成する。
アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは絶対測定値であり、ｆＮＡＤＨ信号強度は、以前に確立されたｆＮＡＤＨ／深度のグレー値スケールに正規化される。
いくつかの実施形態では、アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは、損傷部位の幅にわたる垂直の直線において繰り返され、損傷の長さに沿った直線に平行であり、
垂直の直線において、アブレーションされた組織の各深さのそれぞれを統合し、
アブレーションされた組織の深さの３Ｄ画像を再構成する。

いくつかの実施形態では、近位端及び遠位端を有し、アブレーションされた心外膜の心臓筋組織及びアブレーションされていないギャップの画像を生成するカテーテルは、
遠位端において、心外膜の心臓筋組織のミトコンドリアＮＡＤＨを励起する紫外線照射装置と、
遠位端において、照射された心外膜の心臓筋組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出するために４６０ｎｍの帯域通過フィルタを含み、検出されたＮＡＤＨ蛍光から画像を作成する蛍光カメラと、
検出された蛍光データは、蛍光の欠如に起因した暗い外観を有する損傷部位と、正常な蛍光に起因した明るい外観を有するギャップと、損傷部位を包囲するより明るい光ぼけ型の外観を有する任意の虚血組織との生理機能を示し、
本カテーテルは、損傷部位の長さにわたる直線に沿った検出及び測定された蛍光強度をプロットすることで、当該直線に沿った損傷部位の深さを決定するモジュールを備える。
最も弱い蛍光強度の測定値は損傷部位の最も深い点に対応し、最も強い蛍光はアブレーションされていない組織に対応する。
いくつかの実施形態では、モジュールは、完全な黒色から完全な白色までの範囲を有する画素グレースケールであって、０が完全な黒色であり、最も深い点であり、２５５が完全な白色であり、最も浅い点であり、２５６（０～２５５）レベルのグレーを提供する画素グレースケールを適用し、これにより、直線に沿った損傷部位の深さの２Ｄマップを作成する。
アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは絶対測定値であり、ｆＮＡＤＨ信号強度は、以前に確立されたｆＮＡＤＨ／深度のグレー値スケールに正規化される。
いくつかの実施形態では、アブレーションされた組織の深さの２Ｄマップは、損傷部位の幅にわたる垂直の直線において繰り返され、損傷の長さに沿った直線に平行であり、
垂直の直線において、アブレーションされた組織の各深さのそれぞれを統合し、
アブレーションされた組織の深さの３Ｄ画像を再構成する。

上で注意したように、本システム及び方法は、アブレーション処置の成功及び再発の回避のための少なくとも１つの態様となりうる、良質かつ検証可能な損傷を提供する。良質な損傷は、適切な深さを有してもよく、心臓以外の構造物へのダメージを最小化しながら、心臓の心内膜の面から心外膜の面へ（すなわち経壁で）完全に細胞壊死を生じさせてもよい。ここに開示したシステム及び方法は、アブレーションによって引き起こされた細胞の傷害の程度に関するフィードバックを提供し、実際に損傷の完全性を検証する。ここに開示した実施形態は、処置の際に損傷の可視化を行って損傷の深さの情報を医師に提供することで損傷の質のフィードバックの欠如に対処することにより、既知の技術の課題のうちの少なくとも一部を克服する。この情報は、適切な損傷を形成して検証する際に、蛍光透視の時間を短縮し、不整脈発生のレートを低減し、これにより、結果を改善し、コストを削減するという点で有用であることがわかるはずである。

実施形態によれば、本開示のシステム及び方法は、ＮＡＤＨ蛍光を用いてアブレーション中の損傷及びギャップのリアルタイムの直接的な可視化を提供する。ここに開示したシステム及び方法は、生存できないアブレーションされた心筋と生きている心筋との間の蛍光のコントラストを検出することで動作する。本開示は、処置の際に、損傷の深さの情報を医師へリアルタイムで提供する。

本開示のいくつかの態様によれば、開示したシステム及び方法は、組織のアブレーションを行ってｆＮＡＤＨシステムで組織の画像を生成した後に得られた画素の強度に基づいて、損傷の深さを決定するために使用可能である。アブレーションされた損傷の深さの評価は、ｆＮＡＤＨシステムによって提供された画像の強度を損傷の深さへ相関させることで行うことができる。このことは、相関した深さデータを、１つ又は複数の損傷の３Ｄ再構成物へ統合することができ、損傷の幾何学的形状及び質に関する適時のフィードバックを医師に与えられることを意味する。

本開示のいくつかの態様によれば、損傷部位の深さを決定する方法が提供される。
上記方法は、
損傷部位を有する心臓組織に照射することと、
上記照射された心臓組織から、上記損傷部位にわたる第１の直線に沿って、ミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）蛍光強度を取得することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて、上記第１の直線に沿った上記損傷部位の深さの２次元（２Ｄ）マップを作成することと、
上記２Ｄマップから上記第１の直線に沿った選択された点における上記損傷部位の深さを決定することとを含む。
より低いＮＡＤＨ蛍光強度は上記損傷部位におけるより大きな深さに対応し、より高いＮＡＤＨ蛍光強度はアブレーションされていない組織に対応する。

いくつかの実施形態では、上記方法は、アブレーションによって上記心臓組織において上記損傷部位を形成することをさらに含む。
上記取得するステップは、
照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光から、上記損傷部位の複数の画素を含むディジタル画像を作成することと、
上記損傷部位にわたる直線に沿った複数の画素のＮＡＤＨ蛍光強度を決定することとを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、上記方法は、
上記損傷部位及び健康な組織からの上記ＮＡＤＨ蛍光の量に基づいて、上記ディジタル画像における上記損傷部位及び上記健康な組織を識別することと、
上記健康な組織を表す画素の上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて上記ディジタル画像を正規化することとをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態では、検出するステップは、約４３５ｎｍ及び４８５ｎｍの間の帯域通過フィルタを用いて上記ＮＡＤＨ蛍光をフィルタリングすることを含む。
いくつかの実施形態では、上記健康な組織はより明るい外観を有し、上記損傷部位はより暗い外観を有する。
上記作成するステップは、上記損傷部位にわたる直線に沿った上記ＮＡＤＨ蛍光強度をプロットして、上記損傷部位の深さの上記２Ｄマップを作成することを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、上記方法は、
上記照射された心臓組織から、上記損傷部位にわたる第２の直線に沿って、ＮＡＤＨ蛍光強度を取得することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて、上記第２の直線に沿った上記損傷部位の深さの２Ｄマップを作成することと、
上記第１の直線に沿った２Ｄマップ及び上記第２の直線に沿った２Ｄマップから上記損傷部位の３次元（３Ｄ）画像を構成することとをさらに含む。
いくつかの実施形態では、上記取得するステップ、作成するステップ、及び決定するステップは、上記損傷部位の幅にわたる垂直直線に沿って、複数回にわたって繰り返されてもよい。
上記深さの２Ｄマップのそれぞれは、上記損傷部位の長さに沿った上記第１の直線に平行である。
垂直直線における上記損傷部位の深さの各２Ｄマップのそれぞれを統合して、上記損傷部位の深さの３Ｄ画像を再構成する。

上記決定するステップは、完全な黒色から完全な白色までの範囲を有する画素グレースケールを適用することを含んでもよい。
上記方法は、心外膜組織、心内膜組織、心房組織、及び心室組織を分析するために使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、上記照射するステップは、レーザにより発生されたＵＶ光で上記心臓組織に照射することを含む。
上記レーザにより発生されたＵＶ光は、約３００ｎｍから約４００ｎｍの波長を有してもよい。

本開示のいくつかの態様によれば、心臓組織の画像を生成するシステムが提供される。
上記システムは、
損傷部位を有する組織に照射して、上記組織におけるミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）を励起するように構成された照射装置と、
上記照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出するように構成された画像生成装置と、
上記画像生成装置と通信するコントローラとを含む。
上記コントローラは、
上記照射された組織から、上記損傷部位にわたる第１の直線に沿って、ＮＡＤＨ蛍光強度を取得することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて、上記第１の直線に沿った上記損傷部位の深さの２次元（２Ｄ）マップを作成することと、
上記２Ｄマップから上記第１の直線に沿った選択された点における上記損傷部位の深さを決定することとを行うようにプログラミングされる。
より低いＮＡＤＨ蛍光強度は上記損傷部位におけるより大きな深さに対応し、より高いＮＡＤＨ蛍光強度はアブレーションされていない組織に対応する。

本開示のいくつかの態様によれば、心臓組織の画像を生成するシステムが提供される。
上記システムは、
遠位領域及び近位領域を有するカテーテルと、
光源と、
上記光源から上記カテーテルの遠位領域へ延在する光ファイバであって、上記カテーテルの遠位端の近傍における損傷部位を有する組織に照射して、上記組織におけるミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）を励起する光ファイバと、
上記照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出する画像バンドルと、
画像バンドルに接続されたカメラであって、上記照射された組織からの上記ＮＡＤＨ蛍光を受信し、上記照射された組織の複数の画素を含むディジタル画像を生成するように構成されたカメラと、
上記カメラと通信するコントローラとを含む。
上記コントローラは、
上記ディジタル画像から、上記損傷部位にわたる第１の直線に沿った複数の画素のＮＡＤＨ蛍光強度を決定することと、
上記ＮＡＤＨ蛍光強度に基づいて、上記第１の直線に沿った上記損傷部位の深さの２Ｄマップを作成することと、
上記２Ｄマップから上記第１の直線に沿った選択された点における上記損傷部位の深さを決定することとを行うように構成される。
より低いＮＡＤＨ蛍光強度は上記損傷部位におけるより大きな深さに対応し、より高いＮＡＤＨ蛍光強度はアブレーションされていない組織に対応する。

心房細動（ＡＦ）を治療するためのシステム、カテーテル、及び方法が提供される。
ＵＶ照射源及びＵＶを伝送可能なファイバを備え、バルーンによってガイドされたカテーテルと、ＮＡＤＨ蛍光を検出する画像生成バンドル及び光学的帯域通過フィルタに接続された蛍光を検出可能なカメラとを用いて、心臓組織における内在性ＮＡＤＨ（ｆＮＡＤＨ）の蛍光画像が生成され、アブレーションされた領域及びアブレーションされていない領域が識別される。ｆＮＡＤＨ画像生成を用いて、アブレーションされた領域間のギャップを識別することができ、次に、このギャップのアブレーションを行うことができる。ｆＮＡＤＨ画像のグレースケール表示を用いて、アブレーションされた損傷の深さが予測され、不適切な深さの損傷に追加の損傷を生じさせることができる。画像生成は、アブレーション処置の間に実行可能であり、造影剤、トレーサ、又は染料のような、追加の化学薬品を必要としない。

以上の開示は、単に、本開示の様々な非限定的な実施形態を説明するために示され、限定することを意図していない。本開示の精神及び物質を組み込んだ本開示の実施形態の修正が当業者によって考えられてもよいので、ここに開示した実施形態は、添付した特許請求の範囲及びその等価物の範囲内のすべてを含むように解釈されるべきである。

Claims (25)

1. 損傷部位の深さを決定するシステムの作動方法であって、上記方法は、
   コントローラにより、１つ又は複数の損傷を含む損傷部位を有する照射された組織からのミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）蛍光の強度を示すデータを受信することと、
   上記コントローラにより、上記損傷部位のＮＡＤＨ蛍光の検出された強度から、上記損傷部位のディジタル画像であって、上記１つ又は複数の損傷の深さについての情報を含むディジタル画像を生成することと、
   上記コントローラにより、上記ＮＡＤＨ蛍光の強度に基づいて、上記ディジタル画像にわたる第１の直線に沿った上記１つ又は複数の損傷の深さの２次元（２Ｄ）マップを生成することと、
   上記コントローラにより、上記ＮＡＤＨ蛍光の強度に基づいて、上記ディジタル画像にわたる第２の直線に沿った上記１つ又は複数の損傷の深さの２Ｄマップを生成することと、
   上記コントローラにより、上記第１の直線に沿った２Ｄマップ及び上記第２の直線に沿った２Ｄマップから上記損傷部位の３次元（３Ｄ）画像を構成することとを含む方法。
2. 損傷部位の深さを決定するシステムの作動方法であって、上記方法は、
   コントローラにより、１つ又は複数の損傷を含む損傷部位を有する照射された組織からのミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）蛍光の強度を示すデータを受信することと、
   上記コントローラにより、上記損傷部位のＮＡＤＨ蛍光の検出された強度から、上記損傷部位のディジタル画像であって、上記１つ又は複数の損傷の深さについての情報を含むディジタル画像を生成することと、
   上記コントローラにより、上記損傷部位のＮＡＤＨ蛍光の検出された強度のディジタル画像を解析して、上記損傷部位のＮＡＤＨ蛍光の検出された強度のディジタル画像にわたる複数の直線に沿った上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さの複数の２次元（２Ｄ）マップを生成することにより、上記損傷部位の深さについての情報を抽出することと、
   上記コントローラにより、上記複数の直線に沿った上記複数の２Ｄマップから、上記ディジタル画像における上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さの３次元（３Ｄ）画像を構成することと、
   上記コントローラにより、上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さの３Ｄ画像をディスプレイに表示することとを含む方法。
3. 上記組織は心臓組織である請求項２記載の方法。
4. 上記組織は、心外膜組織、心内膜組織、心房組織、及び心室組織からなるグループから選択される請求項２記載の方法。
5. 上記取得するステップは、アブレーション装置によって形成された損傷部位を有する組織から、上記ＮＡＤＨ蛍光を取得することをさらに含む請求項１～４のうちの１つに記載の方法。
6. 上記取得するステップは、
   上記照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出することと、
   上記ＮＡＤＨ蛍光から、上記損傷部位の複数の画素を含むディジタル画像を生成することと、
   上記損傷部位にわたる直線に沿った複数の画素のＮＡＤＨ蛍光強度を決定することとを含む請求項１～５のうちの１つに記載の方法。
7. 上記損傷部位及び健康な組織からの上記ＮＡＤＨ蛍光の量に基づいて、上記ディジタル画像における上記損傷部位及び上記健康な組織を識別することと、
   上記健康な組織を表す画素の上記ＮＡＤＨ蛍光の強度に基づいて上記ディジタル画像を正規化することとをさらに含む請求項６記載の方法。
8. 上記検出するステップは、４３５ｎｍ及び４８５ｎｍの間の帯域通過フィルタを用いて上記ＮＡＤＨ蛍光をフィルタリングすることを含む請求項６記載の方法。
9. 上記健康な組織はより明るい外観を有し、上記損傷部位はより暗い外観を有する請求項７記載の方法。
10. 上記生成するステップは、上記損傷部位にわたる直線に沿った上記ＮＡＤＨ蛍光の強度をプロットして、上記損傷部位の深さの上記２Ｄマップを生成することを含む請求項１～９のうちの１つに記載の方法。
11. 上記方法は、上記損傷部位の幅にわたる垂直直線に沿って、複数回にわたって、上記取得するステップ、生成するステップ、及び決定するステップを繰り返すことをさらに含み、
    上記深さの２Ｄマップのそれぞれは、上記損傷部位の長さに沿った上記第１の直線に平行であり、
    上記方法は、垂直直線における上記損傷部位の深さの各２Ｄマップのそれぞれを統合して、上記損傷部位の深さの３Ｄ画像を再構成することを含む請求項１～１０のうちの１つに記載の方法。
12. 上記決定するステップは、完全な黒色から完全な白色までの範囲を有する画素グレースケールを適用することを含む請求項１～１１のうちの１つに記載の方法。
13. 照射装置はＵＶ光を発生する請求項１～１２のうちの１つに記載の方法。
14. レーザにより発生されたＵＶ光は、３００ｎｍから４００ｎｍの波長を有する請求項１３記載の方法。
15. 組織の画像を生成するシステムであって、上記システムは、
    １つ又は複数の損傷を含む損傷部位を有する組織に照射して、上記組織におけるミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）を励起するように構成された照射装置と、
    上記照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出するように構成された画像生成装置と、
    上記画像生成装置と通信するコントローラとを備え、
    上記コントローラは、
    上記損傷部位を有する上記照射された組織からの上記ＮＡＤＨ蛍光の強度を示すデータを受信することと、
    上記損傷部位のＮＡＤＨ蛍光の検出された強度から、上記損傷部位のディジタル画像であって、上記１つ又は複数の損傷の深さについての情報を含むディジタル画像を生成することと、
    上記ＮＡＤＨ蛍光の強度に基づいて、上記ディジタル画像にわたる第１の直線に沿った上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さの２次元（２Ｄ）マップを生成することと、
    上記ＮＡＤＨ蛍光の強度に基づいて、上記ディジタル画像にわたる第２の直線に沿った上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さの２Ｄマップを生成することと、
    上記第１の直線に沿った２Ｄマップ及び上記第２の直線に沿った２Ｄマップから、上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さを表すように上記損傷部位の３次元（３Ｄ）画像を構成することとを行うようにプログラミングされたシステム。
16. 組織の画像を生成するシステムであって、上記システムは、
    組織における１つ又は複数の損傷を有する損傷部位に近接して位置するように構成された遠位端を有するカテーテルであって、上記カテーテルの遠位端まで延在するように構成された遠位端を有する１つ又は複数の光ファイバを含むカテーテルと、
    上記光ファイバの近位端に接続され、損傷を有する組織を照射して上記組織におけるミトコンドリアのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）を励起するように構成された照射装置と、
    上記光ファイバの近位端に接続され、上記照射された組織からのＮＡＤＨ蛍光を検出するように構成された画像生成装置と、
    上記画像生成装置と通信するコントローラとを備え、上記コントローラは、
    上記照射された組織からの上記ＮＡＤＨ蛍光の強度を示すデータを受信することと、
    上記損傷部位のＮＡＤＨ蛍光の強度から、上記損傷部位のディジタル画像であって、上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さについての情報を含むディジタル画像を生成することと、
    上記損傷部位のＮＡＤＨ蛍光の検出された強度のディジタル画像を解析して、上記ＮＡＤＨ蛍光の検出された強度に基づいて上記損傷部位のディジタル画像にわたる複数の直線に沿った上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さの複数の２次元（２Ｄ）マップを生成することにより、上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さについての情報を抽出することと、
    上記複数の直線に沿った上記複数の２Ｄマップから、上記ディジタル画像における上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さの３次元（３Ｄ）画像を構成することとを行うようにプログラミングされ、
    上記システムは、上記損傷部位の１つ又は複数の損傷の深さの３Ｄ画像を表示するように構成されたディスプレイをさらに備えるシステム。
17. 上記組織は心臓組織である請求項１６記載のシステム。
18. 上記組織は、心外膜組織、心内膜組織、心房組織、及び心室組織からなるグループから選択される請求項１６記載のシステム。
19. 上記照射装置はＵＶレーザである請求項１５～１８のうちの１つに記載のシステム。
20. 上記画像生成装置は、カメラと、上記カメラから上記照射されている組織まで延在するファイバースコープとを備える請求項１５～１９のうちの１つに記載のシステム。
21. 上記画像生成装置は、カメラ及びファイバースコープの間に配置された、４３５ｎｍ及び４８５ｎｍの間の帯域通過フィルタをさらに含む請求項１５～２０のうちの１つに記載のシステム。
22. 上記コントローラは、
    上記照射された組織からの上記ＮＡＤＨ蛍光を検出することと、
    上記ＮＡＤＨ蛍光から、上記損傷部位の複数の画素を含むディジタル画像を生成することと、
    上記損傷部位にわたる直線に沿った複数の画素のＮＡＤＨ蛍光の強度を決定することとを行うようにさらにプログラミングされる請求項１５～２１のうちの１つに記載のシステム。
23. 上記コントローラは、上記損傷部位の幅にわたる垂直直線に沿って、複数回にわたって処理を繰り返すようにさらにプログラミングされ、
    上記深さの２Ｄマップのそれぞれは、上記損傷部位の長さに沿った第１の直線に平行であり、
    上記コントローラは、垂直直線における上記損傷部位の深さの各２Ｄマップのそれぞれを統合して、上記損傷部位の深さの３Ｄ画像を再構成するようにさらにプログラミングされる請求項１５～２２のうちの１つに記載のシステム。
24. 上記損傷部位は、２つ以上の損傷及び少なくとも１つの損傷間ギャップを含み、
    上記３Ｄ画像は、上記２つ以上の損傷及び上記少なくとも１つの損傷間ギャップの深さを示す請求項１～１４のうちの１つに記載の方法。
25. 上記損傷部位は、２つ以上の損傷及び少なくとも１つの損傷間ギャップを含み、
    上記３Ｄ画像は、上記２つ以上の損傷及び上記少なくとも１つの損傷間ギャップの深さを示す請求項１５～２３のうちの１つに記載のシステム。

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