JP7588976B2 - フラグメンテーション指数を用いた心房細動のマッピング - Google Patents

Description

本発明は、概して、電気生理学的マッピングに関し、特に、フラグメンテーション指数を使用して心房細動をマッピングする方法及びシステムに関する。

心房細動は、心房に発生する不規則な心臓リズムである。心房細動をマッピングするための様々な技術が、当技術分野において知られている。

例えば、米国特許出願公開第２０１７／０３６７６０１号には、心房細動の持続に関わり得る患者の心臓の領域を識別する方法が記載されている。この方法は不整脈の基準サイクルを考慮に入れており、心臓の各領域を別々に分析する局所的な方法と、心臓の複数の領域を一緒に分析する領域的な方法という２つの変形方法を有している。

米国特許出願公開第２０１５／０３５９４３０号には、身体構造の画像のための医療画像処理方法が記載されており、この方法は、解剖学的データを受信して患者の身体の領域の解剖学的画像を再構成することであって、当該領域が、標的組織に隣接している又はそこから離間している少なくとも１つの内部身体部分の一部を含む、ことと、患者の身体の領域の少なくとも上記の部分を撮像する機能撮像モダリティから機能データを受信することと、上記の解剖学的画像を処理して、上記の少なくとも１つの内部身体部分の壁の外側のゾーンに対応する少なくとも１つの画像マスクを生成することと、少なくとも１つの生成された画像マスクを、上記の標的組織を表す機能画像の再構成を導く機能データと相関させることと、再構成された機能画像を提供することと、を含んでいる。

米国特許出願公開第２０１２／００７８１２９号には、組織内の１つ又は２つ以上の低電圧構造の位置の画像を表示する方法が記載されている。この方法は、組織の一部分に対応する電気マッピングデータを受信することと、電気マッピングデータを使用して画像を生成することと、を含んでいる。電圧範囲の上限及び下限に隣接する２つの終点を有する少なくとも１つの電圧範囲内の電気マッピング値は、少なくとも１つの電圧範囲外の電気マッピング値と区別可能である。２つの終点は、組織の１つ又は２つ以上の低電圧構造を組織の他の部分と区別するように選択される。

本明細書に記載される本発明の一実施形態は、心臓内の心房細動（atrial fibrillation、ＡＦ）をマッピングする方法を提供し、この方法は、心臓内の所定の位置で取得された、ＡＦを示す電位図（electrogram、ＥＧＭ）信号を受信することを含む。２つ又は３つ以上の一次ピークがＥＧＭ信号において識別され、サイクル長（cycle length、ＣＬ）が隣接する一次ピーク間で計算される。１つ又は２つ以上の二次ピークが、ＣＬ内でＥＧＭ信号において識別される。ＣＬ当たりの二次ピークの数を示す局所フラグメンテーション指数（fragmentation index、ＦＩ）が計算される。局所ＦＩは、心臓の少なくとも一部のマップ上で可視化される。

いくつかの実施形態では、心臓が、領域を有し、当該領域が、（ｉ）当該領域の既定の場所から所定の距離に位置する所定の位置と、（ｉｉ）追加のＦＩを有し、かつ既定の場所から追加の距離に位置する少なくとも追加の位置と、を含み、本方法は、所定の距離及び追加の距離に基づいて、また局所ＦＩ及び追加のＦＩに基づいて、当該領域の領域ＦＩを計算及び可視化することを含む。他の実施形態では、既定の場所が、領域の幾何学的重心（center of gravity、ＣＯＧ）を含み、領域ＦＩを計算及び可視化することが、所定の距離及び追加の距離に基づいて、少なくとも局所ＦＩ及び追加のＦＩの加重平均を計算することを含む。更に他の実施形態では、１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することが、既定の閾値に基づいて、２つ又は３つ以上の隣接する二次ピークを統合することを含む。

一実施形態では、本方法は、ＣＬ内に関心ウィンドウ（window of interest、ＷＯＩ）を定義することと、ＷＯＩ内の１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することと、を含む。別の実施形態では、ＥＧＭ信号が複数のＣＬを含み、局所ＦＩを計算することが、複数のＣＬに基づいて平均ＣＬを計算することと、平均ＣＬ当たりの二次ピークの平均数を計算することと、を含む。

本発明の実施形態によれば、心臓における心房細動（ＡＦ）をマッピングするシステムが更に提供され、このシステムは、プロセッサとディスプレイとを含む。プロセッサは、（ａ）心臓内の所定の位置で取得された、ＡＦを示す電位図（ＥＧＭ）信号を受信し、（ｂ）ＥＧＭ信号において、２つ又は３つ以上の一次ピークを識別し、隣接する一次ピーク間のサイクル長（ＣＬ）を計算し、（ｃ）ＥＧＭ信号において、ＣＬの持続時間内の１つ又は２つ以上の二次ピークを識別し、（ｄ）ＣＬ当たりの二次ピークの数を示す局所フラグメンテーション指数（ＦＩ）を計算する、ように構成されている。ディスプレイは、心臓の少なくとも一部のマップ上に局所ＦＩを表示するように構成されている。

本発明は、以下の「発明を実施するための形態」を図面と併せて考慮することで、より完全に理解されよう。
本発明の一実施形態による、電位図（ＥＧＭ）信号にアノテーション付けを行うシステムの概略図である。 本発明の一実施形態による、電位図信号における活性化点の識別を示すグラフである。 本発明の一実施形態による、患者の心臓における心房細動（ＡＦ）をマッピングする方法を概略的に示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による、複数の局所ＦＩに基づいて計算された領域フラグメンテーション指数（ＦＩ）を有する心臓の領域マップの概略描写図である。 本発明の一実施形態による、患者の心臓の領域のマップの概略描写図である。

概論
医療処置によっては、心臓組織上の異なるそれぞれの部位に複数の電極を配置することによる電位図（ＥＧＭ）信号の測定に基づくものもある。心臓処置によっては、医師はＥＧＭ信号を使用して、心周期の間、患者の心臓組織を通る電気活性化の波面の伝播を特徴付ける場合がある。ＥＧＭ信号のそれぞれについて、医師は、信号が取得された部位を波面が通過した場合に相当する電気的活性化点の識別を試みることができる。

心房細動（ＡＦ）やその他の不整脈の場合、ＥＧＭ信号の不規則性及び／又は変動性のために、経験豊富な医師であっても、このような活性化点を識別することが困難な場合がある。通常の電位図は、電気的活性化を明確に示す規則的間隔の鋭い一次ピークを通常は含んでいる。対照的に、不規則なＥＧＭは、多種多様な異なる形態を示すこともあり、通常は規則的な電気的活性化を示さない二次ピークの多数のバーストを含むこともある。

以下に記載される本発明の実施形態は、局所及び領域フラグメンテーション指数（ＦＩ）を計算し、患者の心臓のマップ上でＦＩを可視化することにより、ＡＦをマッピングする方法及びシステムを提供する。いくつかの実施形態では、患者心臓内のＡＦをマッピングするシステムは、プロセッサ及びディスプレイを含む。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、患者の心臓に挿入されたカテーテルから、ＡＦを表し、心臓内の所定の位置で取得されたＥＧＭ信号を受信するように構成される。プロセッサは、ＥＧＭ信号において、本明細書でアノテーションとも呼ばれる２つ又は３つ以上の一次活性化ピークを識別し、隣接するアノテーション間のサイクル長（ＣＬ）を計算するように更に構成される。プロセッサは、限定されることはないが、３０ｍｓより小さい標準偏差を有する１２０ｍｓ（本明細書では短いＡＦＣＬと称される）～２５０ｍｓ（本明細書では長いＡＦＣＬと称される）のサイクル長などの、規則的な心房細動のサイクル長（atrial fibrillation cycle length、ＡＦＣＬ）を識別するための既定の基準を保持するように更に構成される。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、ＡＦＣＬ内に関心ウィンドウ（ＷＯＩ）を定義し、本明細書ではフラグメンテーションピークとも称される１つ又は２つ以上の二次活性化ピークをＷＯＩ内で識別するように構成されている。プロセッサは、所定の位置で、ＷＯＩ当たりのフラグメンテーションピークの平均数を示す局所フラグメンテーション指数（ＦＩ）を計算する。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、既定の閾値及び基準に基づいて、２つ又は３つ以上の隣接するフラグメンテーションピークを統合するように構成される。いくつかの実施形態では、ＥＧＭ信号は、複数のＡＦＣＬを含み、プロセッサは、複数のＡＦＣＬに基づいて平均ＡＦＣＬを計算し、平均ＡＦＣＬ当たりのフラグメンテーションピークの平均数を計算するように構成される。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、心臓の少なくとも一部のマップ上に計算及び視覚化された局所ＦＩを表示するように構成される。

いくつかの実施形態では、患者の心臓の領域は所定の位置を含み、この位置は、領域の幾何学的重心（ＣＯＧ）から所定の距離に位置する。領域は、ＣＯＧから各距離に位置する複数の位置を更に含む。このような実施形態では、プロセッサは、カテーテルを使用して、追加の各位置で追加のＥＧＭ信号を取得し、追加の各位置に対して、各追加のＦＩを計算するように構成される。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、所定の距離及び追加の距離に基づいて、また局所ＦＩ及び追加のＦＩに基づいて、領域の領域ＦＩを計算するように構成される。プロセッサは、領域ＦＩ及びＡＦＣＬの可視化をディスプレイに出力するように更に構成されている。ディスプレイは、少なくとも前述の領域を示す心臓のマップ上に計算及び視覚化された領域ＦＩを表示し、領域ＦＩ上に重ね合わせた短いＡＦＣＬ及び長いＡＦＣＬを表示するように構成される。このような実施形態では、プロセッサは、心臓マップ上に、短いＡＦＣＬ及び大きな領域ＦＩを有する領域などの重要な領域を表示するように構成される。

開示される技術により、不規則な活性化を有することが疑われる領域の検出及び表示の機能が医師に提供される。医師は、患者の心臓の不整脈を低減するために、１つ又は２つ以上の疑わしい領域を切除することができる。

システムの説明
図１は本発明の一実施形態による、電位図（ＥＧＭ）信号２２をアノテーション付けするシステム２１の描写図である。図１に示すように、電気生理学的（electrophysiological、ＥＰ）処置の間、医師２７はカテーテル２９を挿入し、カテーテル２９の遠位端３１を患者２５の心臓２３内の所望の位置に誘導する。

いくつかの実施形態では、医師２７が、心臓２３の、本明細書において組織とも呼ばれる内側心外膜面に沿ってカテーテル２９の遠位端３１を移動させると、心臓の組織と接触している、カテーテル２９の遠位端３１に配置された１つ又は２つ以上の電極（図示せず）が、組織によって生成されたＥＧＭ信号２２を感知する。このような信号は、例えば、心臓２３で心房細動（ＡＦ）又はその他の不整脈が生じている間に感知され得る。なお、場合によっては、不整脈は、処置の一環として医師によって誘発され得る。

いくつかの実施形態では、図２及び図３で詳しく後述するように、システム２１のプロセッサ２８は、ソケット又はポートなどの電気的インターフェース３５を介して、遠位端３１からＥＧＭ信号２２を受信し、これらのＥＧＭ信号を処理する。いくつかの実施形態では、ＥＧＭ信号の処理に応答して、プロセッサ２８は、出力を生成するように構成されており、これには、通常、システム２１のディスプレイ２６上に表示される視覚的な出力が含まれる。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、ＥＧＭ信号２２の少なくとも１つのピークをアノテーション付けして、ＥＧＭ信号の活性化点を示し、またアノテーション付けされた信号をディスプレイ２６に表示するように構成されている。信号にアノテーション付けする際、プロセッサ２８は、例えば、各興奮点上にマーカ２４を配置することができる。本発明の文脈及び特許請求の範囲において、マーカ２４によって示されるアノテーション付けされた信号は、本明細書では「一次ピーク」又は「アノテーション付けされた活性化信号」とも称される。

いくつかの実施形態では、遠位端３１の電極は、円形、線形、又はマルチスプライン構成などの適切な構成で配置されてもよい。通常、各ＥＧＭ信号２２は両極性信号であってもよく、この場合信号は遠位端３１における各電極対の間の電圧を表すことになる。他の実施形態では、取得されたＥＧＭ信号のうち少なくとも１つは単極性信号であってもよく、この場合ＥＧＭ信号は電極の１つと患者２５に外部から結合された基準電極との間の電圧を表すことになる。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、単一の１つのプロセッサ、あるいは協動的にネットワーク化又はクラスタ化されたプロセッサ群を備えていてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されているように、プロセッサ２８の機能は、例えば、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（Application-Specific Integrated circuits、ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field-Programmable Gate Arrays、ＦＰＧＡ）を使用して、ハードウェア内で単独で実施されてもよい。他の実施形態では、プロセッサ２８の機能は、少なくとも部分的にソフトウェア内で実施されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、少なくとも中央演算処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）及びランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）を含むプログラムされたデジタルコンピューティングデバイスを備えていてもよい。いくつかの実施形態では、システム２１は、適切な種類の不揮発性メモリデバイスを含んでいてもよい。

他の実施形態において、プロセッサ２８は汎用プロセッサを含んでいてもよく、これは本明細書で説明される機能を実行するようにソフトウェアでプログラムされている。ソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子形式でプロセッサにダウンロードされてもよく、又は、ソフトウェアは、代替的に若しくは付加的に、磁気的、光学的、又は電子的メモリなどの非一時的な有形媒体上に提供及び／又は記憶されてもよい。

システム２１のこの特定の構成は、本発明の実施形態で対処する特定の問題を説明し、またこのようなシステムの性能の向上においてこれらの実施形態の適用を明示するため、例として示される。しかしながら、本発明の実施形態は、この特定の種類の例示的なシステムに限定されるわけでは決してなく、本明細書に記載される原理は、不整脈をマッピングする他の種類のシステム、及び何れかのヒトの臓器から取得される適切な信号にアノテーション付けする及びそれらを分析する他の種類のシステムに同様に適用され得る。

識別された一次及び二次ピークに基づく局所フラグメンテーション指数及びサイクル長の計算
図２は、本発明の一実施形態による、ＥＧＭ信号１００における活性化点の識別を示す概略図である。ＥＧＭ信号１００は、例えば、上記の図１のＥＧＭ信号２２に置き換えてもよい。

いくつかの実施形態では、ＥＧＭ信号１００は、遠位端３１の１つ又は２つ以上の電極を使用して心臓２３内の所定の位置で取得され、ミリボルト（ｍＶ）単位で経時的に測定されるコンプレックス細分化ＥＧＭ信号を含む。いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、信号がまたがる合計期間を連続するより短い期間に分割するように構成され、連続するより短い期間の各々は既定の長さであるか、又は例えば、１００ミリ秒（ｍｓ）～２００ｍｓの長さ範囲内にあるか、又は他の適切な期間である。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、各期間に対して、期間内の最大振幅の点（又は「ピーク」）を含む一組の候補活性化点を選択するよう構成されているが、但し、図２において上下のノイズ閾値線１０３及び１０５によって示されるように、最大振幅は、期間の閾値よりも大きく、また既定のノイズ閾値（例えば０．０５ｍＶ）よりも大きいことを条件とする。なお、線１０３はＥＧＭ信号１００の中心線より０．０５ｍＶ上に位置し、線１０５はＥＧＭ信号１００の中心線より０．０５ｍＶ下に位置していることに留意されたい。続いて、プロセッサ２８は、一組の候補活性化点から、互いに既定の時間間隔（例えば、８０ｍｓ）内にある活性化点の任意の対のうちの一方を除去するように構成される。次いで、組内に残っている点は、アノテーション付けされた活性化信号、本実施例では一次ピーク１０１、１１１、及び１２１であると仮定される。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、隣接するアノテーション付けされた活性化信号間の心房細動サイクル長（ＡＦＣＬ）、図２の例では、一次ピーク１０１と１１１の間のＡＦＣＬ１０２を計算するように構成されている。いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、ＡＦに対して規則的であると考えられるＡＦＣＬの範囲を定義するのに使用される２つの閾値を保持してもよい。例えば、ＥＧＭ信号１００は、合計期間２５００ｍｓにわたって取得され、１７個の候補一次ピークを有しているので、１６個の計算されたＡＦＣＬ有することができる。各隣接する一次ピークは、１２０ｍｓ（本明細書では短いＡＦＣＬと称する）～２５０ｍｓ（本明細書では長いＡＦＣＬと称する）の間でＡＦＣＬを区切ってもよく、ＥＧＭ信号１００の計算した１６個のＡＦＣＬに対して３０ｍｓよりも小さい標準偏差（standard deviation、ＳＤ）を有してもよい。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、計算したＡＦＣＬに基づいて平均ＡＦＣＬを計算し、平均ＡＦＣＬに対する２つの閾値及びＳＤに対する閾値を保持するように構成される。上記の実施例によれば、プロセッサ２８は、平均ＡＦＣＬの低い値及び高い値に対してそれぞれ１２０ｍｓ及び２５０ｍｓの閾値を保持し、ＡＦＣＬのＳＤに対して３０ｍｓの追加の閾値を保持してもよい。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、ＡＦＣＬよりも小さい幅を有し及び／又は幅１０２の持続時間内にある関心ウィンドウ（ＷＯＩ）１０４を定義するように構成されている。図２の実施例では、ＷＯＩ１０４の中心は、一次ピーク１０１、１１１及び１２１の各時間と揃っており、ＡＦＣＬ長の時間軸＋／－４０％に沿って延びている。換言すれば、ＷＯＩ１０４は、ＡＦＣＬ１０２の全長の８０％の長さを有する。他の実施形態では、プロセッサ２８は、ＡＦＣＬ１０２に対するＷＯＩ１０４の長さ（又は時間間隔）を定義するため、８０％以外の他の適切な閾値を保持してもよい。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、ＷＯＩ１０４内で、本明細書では二次ピークとも称される一組の候補フラグメンテーションピークを識別するように構成されている。プロセッサ２８は、既定の閾値及び基準を使用して候補ピークの一部をフィルタリングし、フラグメンテーションピークの最終的な組を取得するように更に構成される。

図２の例では、プロセッサ２８は、候補ピーク１０６、１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、１０７、１０８Ａ及び１０８Ｂを識別する。一実施形態では、プロセッサ２８は、０．０５ｍＶノイズ閾値を下回る（すなわち、線１０３と１０５との間の）候補ピーク１０７をフィルタリングして除去する。なお、プロセッサ２８はピーク１０６Ｃをフィルタリングして除去することはなく、このピークはノイズ閾値よりもわずかに大きい絶対値を有している。一実施形態では、プロセッサ２８は、０．０５ｍＶより大きい全てのピーク、すなわち線１０３の上に位置する全てのピークが、ピークの前に経時的に上昇傾向にあり、ピークの後に経時的に下降傾向にあるかどうかをチェックする。同様に、プロセッサ２８は、－０．０５ｍＶより小さい全てのピーク、すなわち線１０５より下に位置する全てのピークが、ピークの前に経時的に下降傾向にあり、ピークの後に経時的に上昇傾向にあるかどうかをチェックする。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、候補ピークの組から、互いに既定の時間間隔（例えば、２０ｍｓ）内にあり、同じ符号（正又は負）を有する候補ピークの少なくとも１つの何れかのグループを除去し、除去された１つ又は２つ以上のピークをグループの中から最大のピークにまとめるように構成されている。図２の実施例では、ピーク１０６Ａ及び１０８Ａは、２０ｍｓの既定の時間間隔内にあり、ピーク１０８Ａはピーク１０６Ａよりも大きい。したがって、プロセッサ２８はピーク１０６Ａを除去し、換言すればピーク１０６Ａをピーク１０８Ａに統合する。同様に、ピーク１０６Ｂ及び１０８Ｂは、２０ｍｓの既定の時間間隔内にあり、ピーク１０８Ｂは、ピーク１０６Ｂよりも大きい絶対電極電位値を有する。したがって、プロセッサ２８はピーク１０６Ｂをピーク１０８Ｂに統合する。続いて、プロセッサ２８は、二次ピークの最終リストを生成し、図２の実施例では、最終リストは上記の閾値及び基準に基づいて選択されたピーク１０６、１０６Ｃ、１０８Ａ及び１０８Ｂを含んでいる。なお、一次及び二次ピークに対してそれぞれ既定された８０ｍｓ及び２０ｍｓの時間間隔、ＡＦＣＬに対する１２０ｍｓ～２５０ｍｓの既定の時間間隔、及び＋／－０．０５ｍＶの既定のノイズ閾値は全て、例として提供されていることに留意されたい。他の実施形態では、プロセッサ２８は、上記の時間間隔及び／又はノイズ閾値の何れかに対して、他の好適な１つ又は２つ以上の閾値を保持してもよい。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、心臓２３の所定の位置で取得されたＥＧＭ信号１００に対して、ＡＦＣＬ当たりの二次ピークの平均数を示す局所フラグメンテーション指数（ＦＩ）を計算するように構成される。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、以下によって与えられる等式（１）を用いて局所ＦＩを計算するように構成される。

式中、
ＳＰは、実際のＷＯＩ内でカウントされた二次ピークの累積数である。

ＰＰは、実際のＷＯＩ内でカウントされた一次ピークの累積数である。

ＡＷＯＩは、ＥＧＭ信号１００内の全ての実際のＷＯＩの累積実持続時間である。

ＮＷＯＩは、ＥＧＭ信号１００内の全ての公称ＷＯＩの累積公称持続時間である。

例えば、ＥＧＭ信号１００の合計持続時間は２５００ｍｓであり、全てのＷＯＩ（ＮＷＯＩ）の累積公称持続時間は、合計時間の８０％であるため、２０００ｍｓの値を有する。ＥＧＭ信号１００内の全てのＷＯＩ（ＡＷＯＩ）の累積実持続時間は、１９８４ｍｓである。ＡＷＯＩ中、上述した閾値及びフィルタリング基準を適用した後に、一次ピークの数１７及び二次ピークの数４０が残った。

この実施例では、プロセッサ２８は、式（１）を使用して局所ＦＩを計算し、式（２）に示すように局所ＦＩを出力する。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、心臓２３の少なくとも一部のマップ上で、局所ＦＩ及び計算した平均ＡＦＣＬをディスプレイ２６に出力するように構成される。なお、局所ＦＩは、２つのアノテーション付けされた活性化信号間のＡＦＣＬ当たりのフラグメンテーションピークの平均数を示しており、図２には一次ピーク１０１、１１１及び１２１として示されていることに留意されたい。なお、ＥＧＭ信号１００の一部の区間は、ノイズ閾値内の信号、例えば、一次ピーク１０１及び１２１のＷＯＩ１０４間の区間を含んでいてもよく、これは線１０３と１０５との間に電極電位値を有していることに留意されたい。いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、任意の適切な基準及び／又は既定の若しくは学習済みパラメータを使用して、そのような区間をＡＦＣＬ及び局所ＦＩの計算から除外することができる。

他の実施形態では、プロセッサ２８は、ＷＯＩを除外し、隣接する一次ピーク間のＡＦＣＬ全体に沿って二次ピークの候補組を識別するように構成される。このような実施形態では、計算された局所ＦＩは、一次ピークの総数で除算された、識別済みの二次ピークの総数のみを含んでいてもよい。

局所フラグメンテーション指数を計算することによって、心房細動をマッピングする方法
図３は、本発明の一実施形態による、心臓２３におけるＡＦをマッピングする方法を模式的に示すフローチャートである。当該方法は、ＥＧＭ信号取得ステップ２００で開始され、心臓２３の組織内の所定の位置に配置された１つ又は２つ以上の電極を有する遠位端３１を用いてＥＧＭ信号１００を取得する。いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、ＡＦを示すＥＧＭ信号１００を受信し、ＥＧＭ信号１００内で、一次ピーク１０１、１１１及び１２１などのアノテーション付けされた活性化信号を識別する。

サイクル長計算ステップ２０２において、プロセッサ２８は、隣接する一次ピークの何れかの対の間のＡＦＣＬを計算する。いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、計算されたＡＦＣＬの平均ＡＦＣＬを計算する。

ＷＯＩ定義ステップ２０４では、プロセッサ２８は、ＷＯＩ１０４などのＷＯＩを定義し、これは通常は計算されたＡＦＣＬの一部、例えば、ＡＦＣＬ長の７０％又は８０％の長さを有している。いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、前述の平均ＡＦＣＬ長に基づいてＷＯＩを計算する。他の実施形態では、プロセッサ２８は、各区間のＡＦＣＬ長の既定の部分を使用して、ＥＧＭ信号１００の各区間についてＷＯＩを計算する。更に又はあるいは、プロセッサ２８は、２つの各ＡＦＣＬの間に位置するＷＯＩを定義するための２つの隣接するＡＦＣＬの平均長さを計算してもよいし、ＷＯＩを定義するための他の適切な方法を使用してもよい。

フラグメンテーションピーク識別ステップ２０６では、プロセッサ２８は、上記の図２に示すピーク１０６、１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、１０７、１０８Ａ及び１０８Ｂなどの候補フラグメンテーションピークの組を識別する。いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、上記の図２に示すノイズ閾値線１０３と１０５との間に位置するノイズ閾値内にあるピーク１０７など、候補フラグメンテーションピークの少なくとも一部をフィルタリングして除去してもよい。

フラグメンテーションピーク統合ステップ２０８では、プロセッサは、互いに既定の時間間隔（例えば、２０ｍｓ）内にあり、同じ符号（正又は負）を有する２つ又は３つ以上の二次ピークを含むピークのグループを識別する。例えば、ピーク１０６Ａ及び１０８Ａのグループ、並びにピーク１０６Ｂ及び１０８Ｂの別のグループである。いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、ピークのグループ内で、最大の絶対電極電位値を有するピークを選択し、二次ピークの組から他のピークを除去してもよい。上記の図２に示すように、ピーク１０８Ａ及び１０８Ｂは、最大の絶対電極電位値を有しているので、各ピーク１０６Ａ及び１０６Ｂが除去されている。

局所フラグメンテーション指数（ＦＩ）計算ステップ２１０では、プロセッサは、式（１）を用いて局所ＦＩを計算するが、これは上記の図２に記載されている。プロセッサ２８は、上記のステップ２０６及び２０８に記載されたフィルタリング及び統合処理後に識別及び検証された一次及び二次ピークの総数、並びに一次及び二次ピークを識別するために使用される総実及び公称ＷＯＩ持続時間を式（１）に適用する。いくつかの実施形態では、計算された局所ＦＩは、ＡＦＣＬ持続時間当たりの二次ピークの平均数を示す。上記式（２）に示す例では、局所ＦＩの計算値は、２．３３４に等しく、これは平均ＡＦＣＬ持続時間当たりの二次ピークの平均数を示している。

他の実施形態では、プロセッサ２８は、局所ＦＩを計算するための任意の他の適切な式を適用することができる。例えば、ＥＧＭ信号１００内で計算された全てのＡＦＣＬの中央値を使用する。

マップ表示ステップ２１２では、プロセッサは、心臓２３の少なくとも一部の可視化マップをディスプレイ２６に出力するよう構成されており、マップはＥＧＭ信号１００及び計算されたＦＩを取得するのに使用される少なくとも所定の点と、１つ又は２つ以上のＡＦＣＬとを含んでいる。

いくつかの実施形態では、ディスプレイ２６は、プロセッサ２８から受信した心臓２３のマップ上に局所ＦＩを表示する。いくつかの実施形態では、ディスプレイ２６は、カラーコーディング又は任意の他の適切な可視化技術を使用して、局所ＦＩの可視化を表示するように構成されている。例えば、プロセッサ２８及び／又はディスプレイ２６は、暖色、例えば、赤色を、ＦＩの小さい値に割り当て、冷色、例えば、青色を、ＦＩの大きい値に割り当てることができる。上記の図２に記載されるように、ディスプレイ２６はまた、心臓マップ上及び表示された局所ＦＩ上に重ねられた１つ又は２つ以上のＡＦＣＬを表示してもよい。マップの例示的な実施形態は、以下の図５に示されている。

局所フラグメンテーション指数の計算及び可視化
図４は、本発明の一実施形態による、領域フラグメンテーション指数（ＦＩ）が複数の局所ＦＩに基づいて計算される、心臓２３の領域３００の概略描写図である。いくつかの実施形態では、領域３００は、領域３００のＣＯＧ３３３と呼ばれる、幾何学的重心（ＣＯＧ）から３ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、及び５ｍｍの各距離に位置する点３０２、３０４、３０６、３０８、及び３１０を含んでいる。

いくつかの実施形態では、カテーテル２９の遠位端３１は、点３０２、３０４、３０６、３０８及び３１０のそれぞれからの１つ又は２つ以上のＥＧＭ信号を取得し、プロセッサ２８は、例えば、上記の図２及び図３で開示された技術を使用して、領域３００の点のそれぞれについての局所ＦＩを計算する。図４の例では、点３０２、３０４、３０６及び３０８の局所ＦＩについて計算された値は、それぞれ１０、５、７及び１０である。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、平均化重みを導出するためのＣＯＧ３３３からの各距離を使用して、点３０２、３０４、３０６、３０８及び３１０の局所ＦＩの加重平均を計算することによって、領域３００の領域ＦＩを計算するように構成されている。所定の点について、各局所ＦＩは、所定の点とＣＯＧ３３３との間の距離の逆値に比例する重み値によって重み付けされる。例えば、ＣＯＧ３３３から１ｍｍに位置する点３０４は、ＣＯＧ３３３から５ｍｍに位置する点３１０と比較して、より大きな重み（例えば、１）を有しているので、５倍小さい重み（例えば、１／５）を有する。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は加重和を計算し、加重和を重みの和によって正規化することによって加重平均を計算する。上記に提供された例示的な値に基づき、点３０２、３０４、３０６、３０８及び３１０の重みはそれぞれ０．３３、１、０．５、０．２５及び０．２になり、正規化係数は重みの和２．２８３になる。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、点３０２、３０４、３０６、３０８及び３１０について正規化された重みを計算し、０．１４６、０．４３８、０．２１９、０．１０９及び０．０８７の各値を出力し、次いで、各点について、各局所ＦＩを各正規化された重みで乗算し、合計する。

上記の例示的な値に基づいて、プロセッサ２８は、各点について、点３０２、３０４、３０６、３０８及び３１０の局所ＦＩを各正規化された重みで乗算し、重み付き局所ＦＩの各値１．４６、２．１９、１．５３、１．０９、及び０．３５を出力する。

いくつかの実施形態では、重み付き局所ＦＩの合計を計算した後、プロセッサ２８は、６．６２８の値を有する領域ＦＩを出力する。続いて、プロセッサ２８は、計算済みの領域ＦＩ及び領域３００の計算済みのＡＦＣＬをディスプレイ２６に出力する。

心臓マップ上の局所フラグメンテーション指数及びサイクル長の可視化
図５は、本発明の実施形態による、心臓２３の領域４１０のマップ４００の概略描写図である。いくつかの実施形態では、マップ４００は、プロセッサ２８によって識別され、規則的ＡＦ活動のある位置としてディスプレイ２６によって表示される位置４２０を含む。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、例えば、領域４１０の各位置４２０において、遠位端３１によって取得された複数のＥＧＭ信号１００を分析する。図２及び図３において上述したように、プロセッサ２８は、一次ピークを識別し、ＣＬを計算し、ＣＬ内で、１２０ｍｓ～２５０ｍｓのＣＬ持続時間を有するＡＦＣＬを識別する。図２及び図３において更に説明したように、プロセッサ２８は、ＷＯＩを定義し、各ＷＯＩ内のフラグメンテーションピークを識別する。識別及び検証されたフラグメンテーションピークに基づいて（既定の閾値及び／又は基準を満たさない候補フラグメンテーションピークをフィルタリングして除去した後に）、プロセッサ２８は、図２及び図３で上述したように、各位置４２０について局所ＦＩを計算した。

続いて、プロセッサ２８は、上記の図４において説明した技術を使用して、領域４１０の各部分について領域ＦＩを計算し、計算済みのＡＦＣＬ及び／又は１つ又は２つ以上の領域ＦＩを含む視覚マップをディスプレイ２６に出力する。いくつかの実施形態では、ディスプレイ２６は、カラーコーディングを使用したグラデーションマップなど、任意の適切な種類のディスプレイを使用して出力マップを表示するように構成されている。

図５の実施例では、ディスプレイ２６に表示される領域４１０のマップ４００は、各輪郭４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０８を有する複数の部分から構成されており、各輪郭は計算済みの領域ＦＩを有する。いくつかの実施形態では、マップ４００は、凡例４３０を含んでおり、これにより可視化された地域ＦＩ値に対して任意の適切な種類のコード化を行うことができる。例えば、輪郭４０３、４０４及び４０５は、領域ＦＩの「大きい」値を有し、輪郭４０２及び４０８は領域ＦＩの中央値を有し、輪郭４０６は、領域ＦＩの「小さい」値を有する。本例では、用語「局所ＦＩの大きい値」は、３～７の標準的な値を指し、用語「局所ＦＩの小さい値」は、７より小さい標準的な値を指す。

いくつかの実施形態では、マップ４００は、ＡＦＣＬマーカ４２２、４２３、４２４、４２５、４２６及び４２８を更に含んでおり、これらは各輪郭４０２、４０３、４０４、４０５、４０６及び４０８によって表される部分において、（例えば、上記の図２に記載の技術を使用して）プロセッサ２８によって計算される。一実施形態では、マップ４００は、平均ＡＦＣＬマーカの可視化された値に対して別の一連のコード化を行う汎例４４０を含んでいる。この例示的な実施形態では、１２０ｍｓは「短い」ＡＦＣＬ値を表し、２５０ｍｓは「長い」ＡＦＣＬ値を表す。

いくつかの実施形態では、局所ＦＩは、規則的ＡＦＣＬ当たりのフラグメンテーションピーク（本明細書では二次ピークとも呼ばれる）の平均数を示す。更に、短い規則的ＡＦＣＬは、２つのアノテーション付けされた活性化信号（本明細書では一次ピークとも呼ばれる）間の短い持続時間を示す。場合によっては、例えば輪郭４０３及びＡＦＣＬマーカ４２３にそれぞれ示されるように、領域ＦＩの大きな値と１つ又は２つ以上の短い規則的ＡＦＣＬとの組み合わせは、領域４１０においてＡＦ活性の高い部分を示すことがある。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２８は、例えば、上記の図１に示されるＥＰ処置の間に医師２７の注意を引くように、ディスプレイ２６上で、例えば、高い領域ＦＩと短い規則的ＡＦＣＬとの目立った組み合わせを強調表示することができる。このような実施形態では、プロセッサ２８は、心臓２３の特定の部分又は領域で識別されたあらゆる目立つＡＦ活動を警告するように、領域ＦＩ及び規則的ＡＦＣＬ、並びにそれらの組み合わせに対する閾値の任意の組を保持してもよい。

代わりとなる実施形態では、プロセッサ２８は、他の適切な種類のマーカを追加してマップ４００上で可視してもよいし、図５のマップ４００上に示されたＡＦＣＬ又は領域ＦＩのうちの少なくとも１つを減らしてもよい。

マップ４００のこの特定の構成は、本発明の実施形態によって対処される特定の問題を説明し、システム２１のような不整脈を分析するシステムの性能の向上においてこれらの実施形態の適用を実証するために、例として示されている。しかしながら、本発明の実施形態は、この特定の種類の例示的なマッピング及び可視化構成に限定されるものではなく、本明細書に記載される原理は、何れかの医療システムの他の種類の可視化に同様に適用することができる。

本明細書に記載された実施形態は、主に不整脈、特に心房細動に対処するが、本明細書に記載された方法及びシステムは、持続性心房細動、又はヒトの心臓における任意の他の種類の不整脈など、他の用途でも使用することができる。

したがって、上記に述べた実施形態は、例として挙げたものであり、本発明は、上記に具体的に示し説明したものに限定されないことが理解されよう。むしろ本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせ及びその部分的組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者には想到されるであろう、従来技術において開示されていないそれらの変形例及び修正例を含むものである。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部と見なすものとする。

〔実施の態様〕
（１） 心臓の心房細動（ＡＦ）をマッピングする方法であって、
前記心臓内の所定の位置で取得された、前記ＡＦを示す電位図（ＥＧＭ）信号を受信することと、
前記ＥＧＭ信号において、２つ又は３つ以上の一次ピークを識別し、隣接する一次ピーク間のサイクル長（ＣＬ）を計算することと、
前記ＥＧＭ信号において、前記ＣＬ内の１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することと、
ＣＬ当たりの前記二次ピークの数を示す局所フラグメンテーション指数（local fragmentation index）（ＦＩ）を計算することと、
前記心臓の少なくとも一部のマップ上で前記局所ＦＩを可視化することと、を含む方法。
（２） 前記心臓が、領域を有し、前記領域が、（ｉ）前記領域の既定の場所から所定の距離に位置する前記所定の位置と、（ｉｉ）追加のＦＩを有し、かつ前記既定の場所から追加の距離に位置する少なくとも追加の位置と、を含み、前記所定の距離及び前記追加の距離に基づいて、また前記局所ＦＩ及び前記追加のＦＩに基づいて、前記領域の領域ＦＩを計算及び可視化することを含む、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記既定の場所が、前記領域の幾何学的重心（ＣＯＧ）を含み、前記領域ＦＩを計算及び可視化することが、前記所定の距離及び前記追加の距離に基づいて、少なくとも前記局所ＦＩ及び前記追加のＦＩの加重平均を計算することを含む、実施態様２に記載の方法。
（４） 前記１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することが、既定の閾値に基づいて、２つ又は３つ以上の隣接する二次ピークを統合することを含む、実施態様１に記載の方法。
（５） 前記ＣＬ内に関心ウィンドウ（ＷＯＩ）を定義することと、前記ＷＯＩ内の前記１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することと、を含む、実施態様１に記載の方法。

（６） 前記ＥＧＭ信号が複数のＣＬを含み、前記局所ＦＩを計算することが、前記複数のＣＬに基づいて平均ＣＬを計算することと、前記平均ＣＬ当たりの前記二次ピークの平均数を計算することと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（７） 心臓の心房細動（ＡＦ）をマッピングするシステムであって、
（ａ）前記心臓内の所定の位置で取得された、前記ＡＦを示す電位図（ＥＧＭ）信号を受信し、（ｂ）前記ＥＧＭ信号において、２つ又は３つ以上の一次ピークを識別し、隣接する一次ピーク間のサイクル長（ＣＬ）を計算し、（ｃ）前記ＥＧＭ信号において、前記ＣＬの持続時間内の１つ又は２つ以上の二次ピークを識別し、（ｄ）ＣＬ当たりの前記二次ピークの数を示す局所フラグメンテーション指数（ＦＩ）を計算する、ように構成されたプロセッサと、
前記心臓の少なくとも一部のマップ上に前記局所ＦＩを表示するように構成されたディスプレイと、を含む、システム。
（８） 前記心臓が、領域を有し、前記領域が、（ｉ）前記領域の既定の場所から所定の距離に位置する前記所定の位置と、（ｉｉ）追加のＦＩを有し、かつ前記既定の場所から追加の距離に位置する少なくとも追加の位置と、を含み、前記プロセッサが、前記所定の距離及び前記追加の距離に基づいて、かつ前記局所ＦＩ及び前記追加のＦＩに基づいて、前記領域の領域ＦＩを計算及び可視化するように構成されている、実施態様７に記載のシステム。
（９） 前記既定の場所が、前記領域の幾何学的重心（ＣＯＧ）を含み、前記プロセッサが、前記所定の距離及び前記追加の距離に基づいて少なくとも前記局所ＦＩ及び前記追加のＦＩの加重平均を計算することによって、前記領域ＦＩを計算及び可視化するように構成されている、実施態様８に記載のシステム。
（１０） 前記プロセッサが、既定の閾値に基づいて、２つ又は３つ以上の隣接する二次ピークを統合するように構成されている、実施態様７に記載のシステム。

（１１） 前記プロセッサが、前記ＣＬの持続時間内に関心ウィンドウ（ＷＯＩ）を定義し、前記ＷＯＩ内の前記１つ又は２つ以上の二次ピークを識別するように構成されている、実施態様７に記載のシステム。
（１２） 前記ＥＧＭ信号が複数のＣＬを含み、前記プロセッサが、前記複数のＣＬに基づいて平均ＣＬを計算し、前記平均ＣＬ当たりの前記二次ピークの平均数を計算するように構成されている、実施態様７に記載のシステム。

Claims (12)

1. プロセッサを備えた、心臓の心房細動（ＡＦ）をマッピングするためのシステムの作動方法であって、
   前記プロセッサが、前記心臓内の所定の位置で取得された、前記ＡＦを示す電位図（ＥＧＭ）信号を受信することと、
   前記プロセッサが、前記ＥＧＭ信号において、２つ又は３つ以上の一次ピークを識別し、前記プロセッサが、隣接する一次ピーク間のサイクル長（ＣＬ）を計算することと、
   前記プロセッサが、前記ＥＧＭ信号において、前記ＣＬ内においてノイズ閾値よりも大きい絶対値を有する１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することと、
   前記プロセッサが、前記隣接する一次ピーク間のＣＬ当たりの前記二次ピークの平均数を示す局所フラグメンテーション指数（ＦＩ）を計算することと、
   前記プロセッサが、前記心臓の少なくとも一部のマップ上で前記局所ＦＩを可視化することと、を含むシステムの作動方法。
2. 前記心臓が、領域を有し、前記領域が、（ｉ）前記領域の既定の場所から所定の距離に位置する前記所定の位置と、（ｉｉ）追加のＦＩを有し、かつ前記既定の場所から追加の距離に位置する少なくとも追加の位置と、を含み、前記所定の距離及び前記追加の距離に基づいて、また前記局所ＦＩ及び前記追加のＦＩに基づいて、前記プロセッサが、前記領域の領域ＦＩを計算及び可視化することを含む、請求項１に記載のシステムの作動方法。
3. 前記既定の場所が、前記領域の幾何学的重心（ＣＯＧ）を含み、前記領域ＦＩを計算及び可視化することが、前記所定の距離及び前記追加の距離に基づいて、前記プロセッサが、少なくとも前記局所ＦＩ及び前記追加のＦＩの加重平均を計算することを含む、請求項２に記載のシステムの作動方法。
4. 前記１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することが、既定の閾値に基づいて、前記プロセッサが、２つ又は３つ以上の隣接する二次ピークを統合することを含む、請求項１に記載のシステムの作動方法。
5. 前記プロセッサが、前記ＣＬ内に関心ウィンドウ（ＷＯＩ）を定義することと、前記プロセッサが、前記ＷＯＩ内の前記１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することと、を含む、請求項１に記載のシステムの作動方法。
6. 前記ＥＧＭ信号が複数のＣＬを含み、前記局所ＦＩを計算することが、前記プロセッサが、前記複数のＣＬに基づいて平均ＣＬを計算することと、前記プロセッサが、前記平均ＣＬ当たりの前記二次ピークの平均数を計算することと、を含む、請求項１に記載のシステムの作動方法。
7. 心臓の心房細動（ＡＦ）をマッピングするシステムであって、
   （ａ）前記心臓内の所定の位置で取得された、前記ＡＦを示す電位図（ＥＧＭ）信号を受信し、（ｂ）前記ＥＧＭ信号において、２つ又は３つ以上の一次ピークを識別し、隣接する一次ピーク間のサイクル長（ＣＬ）を計算し、（ｃ）前記ＥＧＭ信号において、前記ＣＬの持続時間内においてノイズ閾値よりも大きい絶対値を有する１つ又は２つ以上の二次ピークを識別し、（ｄ）前記隣接する一次ピーク間のＣＬ当たりの前記二次ピークの平均数を示す局所フラグメンテーション指数（ＦＩ）を計算する、ように構成されたプロセッサと、
   前記心臓の少なくとも一部のマップ上に前記局所ＦＩを表示するように構成されたディスプレイと、を含む、システム。
8. 前記心臓が、領域を有し、前記領域が、（ｉ）前記領域の既定の場所から所定の距離に位置する前記所定の位置と、（ｉｉ）追加のＦＩを有し、かつ前記既定の場所から追加の距離に位置する少なくとも追加の位置と、を含み、前記プロセッサが、前記所定の距離及び前記追加の距離に基づいて、かつ前記局所ＦＩ及び前記追加のＦＩに基づいて、前記領域の領域ＦＩを計算及び可視化するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記既定の場所が、前記領域の幾何学的重心（ＣＯＧ）を含み、前記プロセッサが、前記所定の距離及び前記追加の距離に基づいて少なくとも前記局所ＦＩ及び前記追加のＦＩの加重平均を計算することによって、前記領域ＦＩを計算及び可視化するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記プロセッサが前記１つ又は２つ以上の二次ピークを識別することが、既定の閾値に基づいて、２つ又は３つ以上の隣接する二次ピークを統合することを含む、請求項７に記載のシステム。
11. 前記プロセッサが、前記ＣＬの持続時間内に関心ウィンドウ（ＷＯＩ）を定義し、前記ＷＯＩ内の前記１つ又は２つ以上の二次ピークを識別するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
12. 前記ＥＧＭ信号が複数のＣＬを含み、前記プロセッサが、前記複数のＣＬに基づいて平均ＣＬを計算し、前記平均ＣＬ当たりの前記二次ピークの平均数を計算するように構成されている、請求項７に記載のシステム。

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