JP7199816B2 - 心臓の立体電気生理学シミュレーションシステム及び関連する方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年3月7日に米国特許庁に出願された米国特許仮出願第62/468,283号の利益を主張し、その開示内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の実施形態は一般的に、侵襲性の医学的処置の実施をシミュレーションするための方法及び装置に関し、特に、心臓の物理的モデルと、医学的手技中の心臓の電気生理学的挙動をシミュレーションするためのシステムとに関する。
(1) センサメッシュを備える、器官の物理的モデルと、
前記器官の前記物理的モデル内に挿入される遠位端部を備えるユーザー入力装置と、
ディスプレイ装置と、
前記センサメッシュ、前記ユーザー入力装置、及び前記ディスプレイ装置に連結され、プロセッサ及びメモリを備えるシミュレーションコントローラとを備える、医学的手技をシミュレーションするシステムであって、前記メモリが命令を格納し、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記器官のシミュレーションを初期化させ、
前記ディスプレイ装置に、前記器官の前記シミュレーションの状態を表すものを表示させ、
前記センサメッシュから、接触に関するデータを受信させ、
前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の、前記器官の前記物理的モデル内での場所を、前記接触に関するデータにしたがって計算させ、
前記器官の前記シミュレーションの前記状態を更新させ、
前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所と、前記器官の前記シミュレーションの前記状態とにしたがってシミュレーション出力を生成させ、
前記ディスプレイ装置に、前記シミュレーション出力を表示させる、システム。
(2) 前記器官が心臓である、実施態様1に記載のシステム。
(3) 前記シミュレーション出力は、前記心臓の電気解剖学的マップを含む、実施態様2に記載のシステム。
(4) 前記シミュレーション出力は、1つ以上の電位図を含む、実施態様2に記載のシステム。
(5) 前記メモリは、各々が前記心臓の異なる場所に対応する複数の電気生理学的(EP)信号を更に格納し、
前記プロセッサに前記シミュレーションの前記状態を更新させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに前記複数のEP信号のうちの1つのEP信号を同定させる命令を含み、前記同定されたEP信号は、前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記計算された場所に対応し、前記1つ以上の電位図は、前記同定されたEP信号を含む、実施態様4に記載のシステム。
(7) 前記シナリオは、心不整脈の形態に対応するシナリオを含み、心不整脈の前記形態は、
心房細動と、
心房粗動と、
上室性頻拍と、
ウルフ・パーキンソン・ホワイト症候群と、を含む、実施態様6に記載のシステム。
(8) 前記シミュレーションコントローラに連結された電気解剖学的マッピングシステムを更に備え、前記電気解剖学的マッピングシステムは、前記器官の前記モデルの解剖学的マップを生成するように構成されている、実施態様1に記載のシステム。
(9) カメラシステムを更に備え、
前記メモリは、前記プロセッサに、前記カメラシステムから画像を受け取らせる命令を更に格納し、かつ
前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所を計算させる前記命令は、前記受取った画像内の前記遠位端部の画像にしたがって、前記遠位端部の前記場所を計算させる命令を更に含む、実施態様1に記載のシステム。
(10) 前記カメラシステムは、第1カメラ及び第2カメラを備え、かつ
前記プロセッサに前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所を計算させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記第1カメラと前記ユーザー入力装置の前記遠位端部との間の第1光線の、前記第1カメラの光軸に対する第1の仰角(first elevational angle)及び第1の横断方向角(first transverse angle)を計算させ、
前記第2カメラと前記ユーザー入力装置の前記遠位端部との間の第2光線の、前記第2カメラの光軸に対する第2の仰角及び第2の横断方向角を計算させ、かつ
前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所に対応する、前記第1光線と前記第2光線との間の交点を計算させる命令を含む、実施態様9に記載のシステム。
前記メモリは、複数の電気生理学的(EP)信号を更に格納し、各EP信号は、前記心臓の場所と複数の状態のうちの前記心臓の1つの状態との組み合わせに対応し、
前記プロセッサに前記シミュレーションの前記状態を更新させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに前記複数のEP信号のうちの1つのEP信号を同定させる命令を含み、前記同定されたEP信号は、前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記計算された場所と前記心臓の現在の状態とに対応し、前記シミュレーション出力は、前記同定されたEP信号を含む、実施態様1に記載のシステム。
(12) 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに前記ユーザー入力装置からのユーザー入力を受け取らせる命令を更に格納し、かつ
前記プロセッサに前記シミュレーションの前記状態を更新させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに前記ユーザー入力に基づいて前記状態を更新させる命令を含む、実施態様11に記載のシステム。
(13) 前記ユーザー入力は、アブレーション電力を前記心臓に印加することに対応し、かつ
前記シミュレーションの前記状態は、前記器官の前記物理的モデル内の前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所での、前記器官の前記シミュレーションにおける組織のアブレーションを示すように更新される、実施態様12に記載のシステム。
Claims (12)
- センサメッシュを備える、器官の物理的モデルと、
前記器官の前記物理的モデル内に挿入される遠位端部を備えるユーザー入力装置と、
ディスプレイ装置と、
前記センサメッシュ、前記ユーザー入力装置、及び前記ディスプレイ装置に連結され、プロセッサ及びメモリを備えるシミュレーションコントローラとを備える、医学的手技をシミュレーションするシステムであって、前記メモリが命令を格納し、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記器官のシミュレーションを初期化させ、
前記ディスプレイ装置に、前記器官の前記シミュレーションの状態を表すものを表示させ、
前記センサメッシュから、接触に関するデータを受信させ、
前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の、前記器官の前記物理的モデル内での場所を、前記接触に関するデータにしたがって計算させ、
前記器官の前記シミュレーションの前記状態を更新させ、
前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所と、前記器官の前記シミュレーションの前記状態とにしたがってシミュレーション出力を生成させ、
前記ディスプレイ装置に、前記シミュレーション出力を表示させ、
カメラシステムを更に備え、
前記メモリは、前記プロセッサに、前記カメラシステムから画像を受け取らせる命令を更に格納し、かつ
前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所を計算させる前記命令は、前記受け取った画像内の前記遠位端部の画像にしたがって、前記遠位端部の場所を計算させる命令を更に含み、
前記接触に関するデータが複数の地点での接触データを含む場合は、前記複数の地点と、前記画像から計算した前記遠位端部の場所と、を比較し、前記遠位端部の接触の場所を同定し、
前記カメラシステムは、第1カメラ及び第2カメラを備え、かつ
前記プロセッサに前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所を計算させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記第1カメラと前記ユーザー入力装置の前記遠位端部との間の第1光線の、前記第1カメラの光軸に対する第1の仰角及び第1の横断方向角を計算させ、
前記第2カメラと前記ユーザー入力装置の前記遠位端部との間の第2光線の、前記第2カメラの光軸に対する第2の仰角及び第2の横断方向角を計算させ、かつ
前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所に対応する、前記第1光線と前記第2光線との間の交点を計算させる命令を含む、
システム。 - 前記器官が心臓である、請求項1に記載のシステム。
- 前記シミュレーション出力は、前記心臓の電気解剖学的マップを含む、請求項2に記載のシステム。
- 前記シミュレーション出力は、1つ以上の電位図を含む、請求項2に記載のシステム。
- 前記メモリは、各々が前記心臓の異なる場所に対応する複数の電気生理学的(EP)信号を更に格納し、
前記プロセッサに前記シミュレーションの前記状態を更新させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに前記複数のEP信号のうちの1つのEP信号を同定させる命令を含み、前記同定されたEP信号は、前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記計算された場所に対応し、前記1つ以上の電位図は、前記同定されたEP信号を含む、請求項4に記載のシステム。 - 前記プロセッサに前記シミュレーションを初期化させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、複数のシナリオのうちの1つのシナリオを読み込ませる命令を含み、各シナリオは、心不整脈の異なる形態に対応する、請求項2に記載のシステム。
- 前記シナリオは、心不整脈の形態に対応するシナリオを含み、心不整脈の前記形態は、
心房細動と、
心房粗動と、
上室性頻拍と、
ウルフ・パーキンソン・ホワイト症候群と、を含む、請求項6に記載のシステム。 - 前記シミュレーションコントローラに連結された電気解剖学的マッピングシステムを更に備え、前記電気解剖学的マッピングシステムは、前記器官の前記モデルの解剖学的マップを生成するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記器官が心臓であり、
前記メモリは、複数の電気生理学的(EP)信号を更に格納し、各EP信号は、前記心臓の場所と複数の状態のうちの前記心臓の1つの状態との組み合わせに対応し、
前記プロセッサに前記シミュレーションの前記状態を更新させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに前記複数のEP信号のうちの1つのEP信号を同定させる命令を含み、前記同定されたEP信号は、前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記計算された場所と前記心臓の現在の状態とに対応し、前記シミュレーション出力は、前記同定されたEP信号を含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに前記ユーザー入力装置からのユーザー入力を受け取らせる命令を更に格納し、かつ
前記プロセッサに前記シミュレーションの前記状態を更新させるように構成されている前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに前記ユーザー入力に基づいて前記状態を更新させる命令を含む、請求項9に記載のシステム。 - 前記ユーザー入力は、アブレーション電力を前記心臓に印加することに対応し、かつ
前記シミュレーションの前記状態は、前記器官の前記物理的モデル内の前記ユーザー入力装置の前記遠位端部の前記場所での、前記器官の前記シミュレーションにおける組織のアブレーションを示すように更新される、請求項10に記載のシステム。 - 前記システムが、診断用モード及び治療用モードにて動作するように構成されており、
前記診断用モードは、前記物理的モデル内に診察対象の領域をマッピングして、解剖学的マップを生成し、前記ディスプレイ装置に表示するように動作し、
前記治療用モードは、操作者が前記ユーザー入力装置を操作し、アブレーションのシミュレーションを実施するように動作する、請求項1に記載のシステム。
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