JP7588988B2

JP7588988B2 - 正確なバスケットカテーテル追跡

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Publication number: JP7588988B2
Application number: JP2020142376A
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Inventors: クリストファー・トーマス・ビークラー; バディム・グリナー; アサフ・ゴバリ
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Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2024-11-25
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Description

本発明は、医療用装置に関し、特にカテーテルの位置の追跡に関する。

広範囲にわたる医療処置が、カテーテルなどのプローブを患者の身体内に配置することを伴う。このようなプローブを追跡するために、位置検知システムが開発されている。磁気的位置検知は、当該技術分野において既知の方法の１つである。磁気的位置検知においては、一般的に、磁場発生器が患者の体外の既知の位置に配置される。プローブの遠位端内の磁界センサがこれらの磁界に応じて電気信号を生成し、この信号が処理されてプローブの遠位端の位置座標が決定される。これらの方法及びシステムは、米国特許第５，３９１，１９９号、同第６，６２５，５６３号、同第６，６９０，９６３号、同第６，４８４，１１８号、同第６，２３９，７２４号、同第６，６１８，６１２号及び同第６，３３２，０８９号、国際公開第１９９６／００５７６８号、並びに米国特許出願公開第２００３／０１２０１５０号及び同第２００４／００６８１７８号に記載されており、これらの開示は参照により全体が本明細書に組み込まれている。位置が、インピーダンスベースのシステム又は電流ベースのシステムを使用して追跡されてもよい。

Ｈｏｉｔｉｎｋらの欧州特許公開第３，１７８，３８４号は、カテーテル本体の遠位端に二重ノードマルチレイ電極アセンブリを有するカテーテルを記載している。二重ノードマルチレイ電極アセンブリは、一方の端部で接続された複数のスパインを有する近位マルチレイアレイを含み、各スパインは、少なくとも１つのアブレーション電極と、遠位ノードと、を有する。二重ノードマルチレイ電極アセンブリは、拡張配置と、スパインがカテーテル本体の長手方向軸に概ね沿って配置されている畳み込まれた配置と、を有してもよい。遠位ノードは、血管内に配置されるように構成されてもよく、近位マルチレイアレイは、アブレーション電極を用いて血管の小孔を形成する組織と係合するように構成されてもよい。一部の実施形態では、近位マルチレイアレイと遠位ノードとの間の相対距離は調節可能である。

Ｍｏｎｔａｇらの米国特許公開第２０１７／０１８１７０６号は、複数の導電性ワイヤループによって形成されたフレーム枠を使用して実行される心臓のカテーテル法について記載している。ワイヤループを多角形としてモデル化し、それぞれの多角形を複数の三角形に細分化する。ワイヤループをそれぞれの周波数の磁束に曝して、信号をループから読み取る。多角形における理論上の磁束は、その三角形における理論上の磁束のそれぞれの合計として計算される。心臓内のフレーム枠の場所及び向きは、計算された理論上の磁束を信号に関連付けることによって決定される。

Ｅｓｇｕｅｒｒａらの米国特許公開第２０１５／００２５３６５号は、カテーテルの一部に沿って直接取り付けられた単軸センサを有するカテーテルを記載しており、センサの位置／場所が着目されている。磁気ベースの単軸センサは、線形又は非線形単軸センサ（ＳＡＳ）アセンブリ上にある。カテーテルは、カテーテル本体と、支持部材によって提供される遠位の２Ｄ又は３Ｄ構成と、を含み、この支持部材上に、少なくとも１つの、場合によっては少なくとも３つの単軸センサが、支持部材の長さに沿って連続的に取り付けられている。磁気ベースのセンサアセンブリは、支持部材上に巻き付けられた少なくとも１つのコイル部材を含んでもよく、このコイル部材は、位置情報を提供する信号を、コイル部材からマッピング及び位置決定システムへと送信するように適合された、対応するケーブル部材に、接合領域を介して連結される。接合領域により、少なくとも１つのコイル部材及びそれぞれのケーブル部材が分離しないように、張力緩和が適合される。

Ｈａｒｌｅｖらの米国特許公開第２０１５／０１５０４７２号は、（ｉ）心内膜表面を有する心臓腔に、複数の空間的に分布した電極を含むカテーテルを挿入することと、（ｉｉ）心内膜表面から離間したカテーテルを用いて、心臓腔内の電気活動に応じて、カテーテル電極における信号を測定することと、（ｉｉｉ）心内膜表面に対する電極の測定された信号及び位置に基づいて心内膜表面の複数の位置における生理学的情報を決定することと、を含む非接触心臓マッピング方法を記載している。

Ｆｕｉｍａｏｎｏらの米国特許公開第２００６／０００９６８９号は、心臓のマッピングに特に有用な、改善されたバスケットカテーテルが提供されることを記載している。カテーテルは、遠位端、近位端、及び、遠位端及び近位端を通過する少なくとも１つの内腔を備えた、伸長されたカテーテル本体を含む。バスケット形状の電極アセンブリが、カテーテル本体の遠位端部に取り付けられている。バスケットアセンブリは、近位端と遠位端とを有し、その近位端と遠位端とに接続された、複数のスパインを備える。それぞれのスパインは、少なくとも１つの電極を備える。バスケットアセンブリは、スパインが径方向外側に弓形に曲がっている拡張した配置と、スパインがカテーテル本体の軸線に概ね沿って配列されている畳み込まれた配置とを有する。カテーテルは、バスケット形状の電極アセンブリの遠位端又はその近くに取り付けられた遠位位置センサと、バスケット形状の電極アセンブリの近位端又はその近くに取り付けられた近位位置センサとを更に有している。カテーテルが使用される際、それぞれのスパインの少なくとも１つの電極の位置を見出すために、近位センサの座標に対する遠位側位置センサの相対的座標が決定されて、バスケット形状のマッピングアセンブリのスパインの曲率に関する既知の情報と共に用いられ得る。

Ｋｉｒｓｃｈらの米国特許公開第２００２／０１９８６７６号は、磁場センサと磁場源との組み合わせが固有の測定磁場値を生成するように、複数の磁場源及び少なくとも１つの磁場センサを含むプローブの位置、配向、及びシステムゲイン係数を決定するシステムを記載している。システムは、ゲイン、位置、及び配向が、これらの固有の測定磁場値に影響を及ぼすプローブを含む。プロセッサは、これらの固有の測定磁場値を受信し、反復的に処理して、プローブのゲインを示すシステムゲイン係数、並びにプローブの位置及び配向を示す複数の位置係数を決定するように構成される。生成された固有の測定磁場値の数は、計算されたゲイン及び位置係数の数の合計に少なくとも等しくなければならない。

Ｋｉｒｓｃｈらの背景項は、測定された磁場が位置及び配向の非線形関数であるため、磁場測定値からプローブの位置及び配向を決定することは簡単ではないと述べている。測定磁場値からプローブの位置及び配向を決定するために、プローブの位置及び配向は、最初に、予測された位置及び配向にあると推定されるか、又は「推測」される。反復処理を使用して、推測されたプローブの位置及び配向における磁場の値を、測定磁場値と比較する。推測された位置及び配向における磁場値が測定値に近い場合、推測された位置及び配向は、プローブの実際の位置及び配向を正確に表すと推定される。反復処理は、プローブの環境の物理的モデルを使用する。物理的モデルは、各フィールドソースの位置及び配向を指定する。指定された位置及び配向から、電気力学の法則は、フィールド値を決定する。

本開示の一実施形態によれば、システムであって、生体被験者の身体部分に挿入されるように構成されたカテーテルであって、遠位端と、遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサとを含む挿入管と、上に配設された第２のコイルベースの位置センサと、遠位部分とを含み、挿入管を通って前進及び後退するように構成されているプッシャと、プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された複数の可撓性ストリップを備える拡張可能なアセンブリであって、ストリップの第１の端部が挿入管の遠位端に接続され、ストリップの第２の端部がプッシャの遠位部分に接続され、可撓性ストリップが、プッシャが後退したときに径方向外側に弓形に曲がるように構成されている、拡張可能なアセンブリと、を備える、カテーテルと、身体部分が位置する領域内に交番磁場を送信するように構成された少なくとも１つの磁場放射器であって、第１及び第２の位置センサが、送信された交番磁場に応じてそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力するように構成されている、少なくとも１つの磁場放射器と、処理回路と、を備え、処理回路が、第１及び第２の位置センサから第１及び第２の位置信号を受信し、第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を、位置センサのそれぞれの位置座標及び配向座標がそれぞれの受信された位置信号に応じて相互依存的に反復して計算される位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサが同軸であるという制約に従って、計算し、第１の位置センサの計算された位置座標と第２の位置センサの計算された位置座標との間の距離を計算し、少なくとも計算された距離に応じて、可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定するように構成されるシステムが提供される。

更に、本開示の一実施形態によれば、システムはディスプレイを備え、処理回路は、第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの位置信号に応じて、拡張可能なアセンブリのロールを計算し、可撓性ストリップの推定されたそれぞれの位置に応じて、カテーテル及び身体部分の少なくとも一部の表現をディスプレイにレンダリングするように構成される。

更に本開示の一実施形態によれば、処理回路は、位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサのうちの一方のセンサの位置座標及び配向座標を計算し、第１の位置センサ及び第２の位置センサのうちの他方のセンサの計算された配向座標は所与の許容範囲内で一方のセンサの計算された配向座標と等しくなるという制約に従って、他方のセンサの位置座標を計算するように構成される。

加えて、本開示の一実施形態によれば、処理回路は、位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサの初期位置座標及び初期配向座標を計算し、第１及び第２の位置センサの初期配向座標の平均を計算し、第１及び第２の位置センサの配向座標は所与の許容範囲内で初期配向座標の計算された平均と等しくなるという制約に従って、位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を計算するように構成される。

更に、本開示の一実施形態によれば、処理回路は、第１及び第２の位置センサの計算された配向座標は所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を計算するように構成される。

本開示の別の実施形態によれば、システムであって、生体被験者の身体部分に挿入されるように構成されたカテーテルであって、遠位端と、遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサとを含む挿入管と、上に配設された第２のコイルベースの位置センサと、遠位部分とを含み、挿入管を通って前進及び後退するように構成されているプッシャと、プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された複数の可撓性ストリップを備える拡張可能なアセンブリであって、ストリップの第１の端部が挿入管の遠位端に接続され、ストリップの第２の端部がプッシャの遠位部分に接続され、可撓性ストリップが、プッシャが後退したときに径方向外側に弓形に曲がるように構成されている、拡張可能なアセンブリと、を備える、カテーテルと、身体部分が位置する領域内に交番磁場を送信するように構成された少なくとも１つの磁場放射器であって、第１及び第２の位置センサが、送信された交番磁場に応じてそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力するように構成されている、少なくとも１つの磁場放射器と、処理回路と、を備え、処理回路が、第１及び第２の位置センサから第１及び第２の位置信号を受信し、受信された位置信号に応じて、第１の位置センサと第２の位置センサとの間の距離及び相対配向角度を計算し、少なくとも計算された距離及び相対配向角度に応じて可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定する一方で、相対配向角度がゼロより大きい値を有するときに、対称配置からの可撓性ストリップのうちの１つ以上の歪みを考慮するように構成されるシステムも提供される。

本開示の更に別の実施形態によれば、方法であって、カテーテルを生体被験者の身体部分に挿入することであって、カテーテルが挿入管と、挿入管の遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサと、上に配設された第２のコイルベースの位置センサを含むプッシャと、プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された可撓性ストリップを含む拡張可能なアセンブリと、を備え、ストリップの第１の端部が挿入管の遠位端に接続され、ストリップの第２の端部がプッシャの遠位部分に接続されている、ことと、プッシャを後退させて、可撓性ストリップを径方向外側に弓形に曲げることと、交番磁場を身体部分が位置する領域に送信することと、送信された交番磁場に応じて、第１及び第２の位置センサによってそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力することと、第１及び第２の位置センサから第１及び第２の位置信号を受信することと、第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を、位置センサのそれぞれの位置座標及び配向座標がそれぞれの受信された位置信号に応じて相互依存的に反復して計算される位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサが同軸であるという制約に従って、計算することと、第１の位置センサの計算された位置座標と第２の位置センサの計算された位置座標との間の距離を計算することと、少なくとも計算された距離に応じて、可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定することと、を含む方法も提供される。

本開示の更なる一実施形態によれば、方法は、第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの位置信号に応じて、拡張可能なアセンブリのロールを計算することと、可撓性ストリップの推定されたそれぞれの位置に応じて、カテーテル及び身体部分の少なくとも一部の表現をディスプレイにレンダリングすることと、を含む。

加えて、本開示の一実施形態によれば、方法は、位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサのうちの一方のセンサの位置座標及び配向座標を計算することと、第１の位置センサ及び第２の位置センサのうちの他方のセンサの計算された配向座標は所与の許容範囲内で一方のセンサの計算された配向座標と等しくなるという制約に従って、他方のセンサの位置座標を計算することと、を含む。

更に、本開示の一実施形態によれば、方法は、位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサの初期位置座標及び初期配向座標を計算することと、第１及び第２の位置センサの初期配向座標の平均を計算することと、位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサの配向座標は所与の許容範囲内で初期配向座標の計算された平均と等しくなるという制約に従って、第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を計算することと、を含む。

更に、本開示の一実施形態によれば、方法は、第１及び第２の位置センサの計算された配向座標は所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を計算することを含む。

本開示の更に別の実施形態によれば、方法であって、カテーテルを生体被験者の身体部分に挿入することであって、カテーテルが挿入管と、挿入管の遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサと、上に配設された第２のコイルベースの位置センサを含むプッシャと、プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された可撓性ストリップを含む拡張可能なアセンブリと、を備え、ストリップの第１の端部が挿入管の遠位端に接続され、ストリップの第２の端部がプッシャの遠位部分に接続されている、ことと、プッシャを後退させて、可撓性ストリップを径方向外側に弓形に曲げることと、交番磁場を身体部分が位置する領域に送信することと、送信された交番磁場に応じて、第１及び第２の位置センサによってそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力することと、第１及び第２の位置センサから第１及び第２の位置信号を受信することと、受信された位置信号に応じて、第１の位置センサと第２の位置センサとの間の距離及び相対配向角度を計算することと、少なくとも計算された距離及び相対配向角度に応じて可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定する一方で、相対配向角度がゼロより大きい値を有するときに、対称配置からの可撓性ストリップのうちの１つ以上の歪みを考慮することと、を含む、方法も提供される。

本発明は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から理解されよう。
本発明の一実施形態による、カテーテルを含む電気解剖学的マッピング用システムの概略図である。畳み込まれた形成におけるバスケットカテーテルの遠位端の概略図である。展開された形成における図２Ａのバスケットカテーテルの遠位端の概略図である。図２Ａ及び図２Ｂのバスケットカテーテルを使用する図１のシステムの動作の方法におけるステップを含むフローチャートである。図３Ａの方法におけるサブステップを含むフローチャートである。図３Ａの方法における代替のサブステップを含むフローチャートである。バスケットカテーテルの遠位端の概略図である。横に変形した後の、図４Ａのバスケットカテーテルの遠位端の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂのバスケットカテーテルを使用する図１のシステムの動作の方法におけるステップを含むフローチャートである。

概論
Ｃａｒｔｏ（商標）３システム（米国カリフォルニア州アーバインのＢｉｏｓｅｎｓｅＷｅｂｓｔｅｒ製）は、先進カテーテル位置（Advanced Catheter Location：ＡＣＬ）ハイブリッド位置追跡技術を適用する。ＡＣＬ技術において、カテーテルのプローブ電極に関連して測定された電流の分布は、電流－位置行列（ＣＰＭ）と相関され、ＣＰＭは、電流分布と、磁気位置較正位置信号から以前に取得されたカテーテルの位置とをマッピングするものである。ＡＣＬ技術は、磁気センサを有するカテーテルを使用して、ＣＰＭが計算された体積（単数又は複数）においてだけでなく、カテーテル（磁場センサを有さないカテーテルであっても）の位置特定及び可視化を可能にする。ＣＰＭを構築するための前提条件は、身体の体積に関するＣＰＭを計算するために、磁場センサを備えたカテーテルを身体内に挿入し、その体積内でカテーテルを移動させることである。

ＡＣＬ技術を使用して、バスケットに電極を有するバスケットカテーテルを追跡することができる。しかしながら、電流又はインピーダンスを測定するＡＣＬ技術は、状況によっては十分に高い精度を提供しない場合がある。

本発明の実施形態は、バスケット及びその電極の位置の正確な計算を提供するために、２つのコイルベースの位置センサに基づく磁気ベースの追跡技術を用いてバスケットカテーテルの位置座標を計算する。少なくとも１つの磁場放射器は、身体部分が位置する領域内に交番磁場を送信し、コイルベースの位置センサは送信された交番磁場に応じてそれぞれの位置信号を出力するので、コイルから読み取られたそれぞれの位置信号は、コイルの位置に関する情報を提供する。

一部の実施形態では、カテーテルは、内腔と、挿入管の遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサとを含む挿入管を含む。カテーテルはまた、上に配置された第２のコイルベースの位置センサを含むプッシャを含む。以下でより詳細に説明するように、プッシャは内腔を通って前進及び後退される。位置センサは、開示される実施形態を参照して説明されるように、単軸、二軸、又は三軸センサから選択されてもよい。

カテーテルはまた、プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された可撓性ストリップを備える拡張可能なアセンブリ（例えば、バスケットアセンブリ）を含み、ストリップの第１の端部は挿入管の遠位端に接続され、ストリップの第２の端部はプッシャの遠位端に接続されている。可撓性ストリップは、プッシャがカテーテルの遠位端の方向に押されて、プッシャが後退して平らになると、径方向外側に弓形に曲がる。可撓性ストリップのそれぞれは、上に配置された複数の電極を含む。

ストリップは可撓性であるが、第１のコイルベースの位置センサと第２のコイルベースの位置センサとの間の計算されたコイル間距離が可撓性ストリップの形状の正確な推定を提供するように、ストリップは十分に頑丈である。しかしながら、バスケットが完全に展開されたときと、バスケットが完全に閉じられたときのコイル間距離の差は、バスケットの寸法に応じて、一部のバスケットについては約４ｍｍ、他のバスケットについては約１０ｍｍであってもよい。更に、磁気ベースの追跡技術の解像度は、約１ｍｍであってもよい。それゆえ、磁気ベースの追跡技術を使用して計算されたコイル間距離は、可撓性ストリップの形状を正確に予測するのに十分に正確でなくてもよい。

一部の実施形態は、第１のコイルベース位置センサ及び第２のコイルベース位置センサが同軸であるという仮定に基づいて、コイル間距離をより正確に計算するために、新規な位置計算を使用する。換言すれば、センサのうちの１つは、他のセンサのコイルと同軸であり、かつカテーテルの挿入管の軸と同軸であるコイルを含む。新規な位置計算は、一例として、位置測定の精度を約１ｍｍから約０．１ｍｍに改善することができる。

システムは、第１及び第２の位置センサからそれぞれの位置信号を受信する処理回路を含む。処理回路は、位置センサのそれぞれの位置座標及び配向座標がそれぞれの位置信号に応じて相互依存的に反復して計算される位置計算を使用して、第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を計算する。位置計算は相互依存しているため、センサから受信した信号に基づいてセンサの１つについて計算された位置座標は、そのセンサについて計算された配向座標に依存し、その逆も同様である。同様に、位置座標を計算する際の誤差（例えば、ノイズ又は任意の他の係数による）は、配向を計算する際の不正確さにつながり、逆もまた同様である。

任意の好適な反復位置計算を使用することができる。例えば、参照により本明細書に組み込まれるＫｉｒｓｃｈらの米国特許公開第２００２／０１９８６７６号は、その背景項において反復位置計算について、及び詳細な説明においていくつかの拡張について記載している。Ｋｉｒｓｃｈらの背景項は、測定された磁場が位置及び配向の非線形関数であるため、磁場測定値からプローブの位置及び配向を決定することは簡単ではないと述べている。測定磁場値からプローブの位置及び配向を決定するために、プローブの位置及び配向は、最初に、予測された位置及び配向にあると推定されるか、又は「推測」される。反復処理を使用して、推測されたプローブの位置及び配向における磁場の値を、測定磁場値と比較する。推測された位置及び配向における磁場値が測定値に近い場合、推測された位置及び配向は、プローブの実際の位置及び配向を正確に表すと推定される。Ｋｉｒｓｃｈらの刊行物に記載されている位置計算は、本開示の実施形態で使用するために、必要な変更を加えて、好適な反復位置計算を提供することができる。例えば、Ｋｉｒｓｃｈらに記載されている反復位置計算は、以下に記載される配向に関する制約に従ってもよい。

参照により本明細書に組み込まれるＧｏｌｄｅｎらの欧州特許公開第１，１２６，７８７号は、本開示の実施形態で使用するために、必要な変更を加えて、好適な反復位置計算を提供できる反復位置計算について説明している。

計算の相互依存性及び反復的性質に基づいて、位置計算の精度の改善は、位置計算を、カテーテルの既知の幾何学的形状に基づいて、第１及び第２の位置センサが同軸であり、したがって両方のセンサは、両方のセンサの位置計算に使用される同じ配向を有するという制約に従わせることによって達成されてもよい。

一部の実施形態では、処理回路は、第１及び第２の位置センサの計算された配向座標は所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を計算する。通常、配向座標を強制的に等しくすると、より正確に計算された位置座標が得られる。

他の実施形態では、処理回路は、位置計算を使用してセンサのうちの一方（センサＡ）の位置座標及び配向座標を計算し、次いで、センサＢの計算された配向座標は、センサＡの既に計算された配向座標とプラス又はマイナス２度などの所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、他方のセンサ（センサＢ）の位置座標を計算する。

更に他の実施形態では、処理回路は、センサから受信した信号に基づいて位置計算を使用して、両方のセンサの初期位置座標及び初期配向座標を計算し、次いで、両方のセンサの初期配向座標の平均を計算する。次いで、処理回路は、それぞれのセンサから受信された信号に基づく位置計算を使用して、各センサの最終的に計算された配向座標は、初期配向座標の計算された平均とプラス又はマイナス２度などの所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、各センサの位置座標及び配向座標を計算する。

第１及び第２のセンサの計算された位置座標は、第１の位置センサと第２の位置センサとの間の距離を計算するために使用することができる。

可撓性ストリップの機械的特性の知識に基づいて、及び／又は、どのコイル間距離が、可撓性ストリップのどの湾曲に対応するかを見出すための事前較正を（センサ間の様々な距離で）実行することによって、可撓性ストリップのそれぞれの位置は、計算された距離、並びにカテーテル上に配設された二軸又は三軸の位置センサの信号から計算され得るバスケットのロールに応じて推定することができる。処理回路は、可撓性ストリップ及び計算されたロールの推定されたそれぞれの位置に応じて、カテーテル及び身体部分の少なくとも一部の表現をディスプレイにレンダリングする。

一部の実施形態では、改善された距離測定は、局所送信機として使用されるセンサのうちの一方のセンサ、及び局所受信機として使用される他方のセンサによって提供されてもよい。次いで、送信機は、上記の磁場放射器（単数又は複数）によって使用される周波数とは異なる周波数で受信機に信号を送信してもよい。局所的に送信され受信された信号は、両方のセンサの位置に関する追加情報（受信信号の強度によるセンサ間の距離など）を提供することができ、これを使用して、バスケット可視化の精度を高めることができる。

一部の実施形態では、プッシャ及びバスケットが、（例えば、身体部分内の組織に押し付けられるとき）挿入管の軸に対して１つの側に押されるのに十分柔らかい場合、処理回路は、受信した位置信号に応じて、第１の位置センサと第２の位置センサとの間の距離及び相対配向角度を計算してもよい。次いで、ゼロ以外の相対配向角度は、拡張可能なアセンブリ（例えば、バスケット）が挿入管の軸に対して横にたわんでいることを示し、拡張可能なアセンブリが挿入管の軸の周りに中心に位置付けられたときに、可撓性ストリップの少なくとも一部が、可撓性ストリップの形状と比較して歪むことを示す。可撓性ストリップの機械的特性の知識に基づいて、及び／又は、どの相対配向角度が、可撓性ストリップのどの変形に対応するかを見出すための事前較正を（センサ間の距離で）実行することによって、相対配向角度がゼロより大きい値を有するときに、対称配置からの可撓性ストリップのうちの１つ以上の歪みを考慮しながら、少なくとも計算された距離及び相対配向角度に応じて可撓性ストリップ（歪んだ可撓性ストリップを含む）のそれぞれの位置を推定してもよい。

システムの説明
参照により本明細書に組み込まれる文書は本出願の一体部とみなされるべきであり、いかなる用語も、それらの組み込まれた文書内で、本明細書で明示的又は暗示的に行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。本明細書で任意の数値又は数値の範囲について用いる「約」又は「およそ」という用語は、構成要素の部分又は構成要素の集合が、本明細書で述べるその意図された目的に沿って機能することを可能とする、好適な寸法の許容誤差を示すものである。より具体的には、「約」又は「およそ」は、列挙された値の±２０％の値の範囲を指し得、例えば、「約９０％」は、７１％～９９％の値の範囲を指し得る。

ここで、本発明の一実施形態によるカテーテル追跡システム２０の概略図である図１を参照する。システム２０は、生体被験者（例えば、患者２８）の身体部分に挿入されるように構成されたカテーテル４０を含む。医師３０は、挿入図４５に詳細が示されているカテーテル４０（例えば、米国カリフォルニア州アーバインのＢｉｏｓｅｎｓｅＷｅｂｓｔｅｒが製造したバスケットカテーテル）を、挿入管２２の近位端２９付近のマニピュレータ３２及び／又はシース２３からの偏向を使用して、カテーテル４０の挿入管２２の偏向可能なセグメントを操作することによって、患者２８の心臓２６の目標位置に誘導する。図に見られる実施形態では、医師３０が、カテーテル４０を使用して、心臓腔の電気解剖学的マッピングを実行する。

挿入管２２は、遠位端３３を含む。カテーテル４０は、複数の電極４８（簡略化のために一部にのみラベル付け）が配設されるアセンブリ３５（例えば、バスケットアセンブリ）を含む。アセンブリ３５は、挿入管２２の遠位に配設され、遠位端３３で挿入管２２の結合部材を介して挿入管２２に接続されてもよい。挿入管２２の連結部材は、挿入管２２の残りの部分の一体部分として、又は挿入管２２の残りの部分と接続する別個の要素として形成されてもよい。

アセンブリ３５は、複数の可撓性ストリップ５５（簡略化のためにラベル付けされた１つのみ）を更に備え、そのそれぞれに電極４８が連結されている。アセンブリ３５は、任意の好適な数の電極４８を含んでもよい。一部の実施形態では、アセンブリ３５は、１０個の可撓性ストリップ５５及び１２０個の電極を含み得、１２個の電極が各可撓性ストリップ５５上に配設される。

カテーテル４０は、プッシャ３７を含む。プッシャ３７は、典型的には、挿入管２２の内腔内に配設され、挿入管２２の近位端２９から遠位端３３まで広がる管である。プッシャ３７の遠位端は、典型的にはプッシャ３７の連結部材を介して可撓性ストリップ５５の第１の端部に接続される。プッシャ３７の連結部材は、プッシャ３７の残りの部分の一体部分として、又はプッシャ３７の残りの部分と接続する別個の要素として形成されてもよい。挿入管２２の遠位端は、典型的には遠位端３３の連結部材を介して可撓性ストリップ５５の第２の端部に接続される。プッシャ３７は、一般に、マニピュレータ３２を介して制御されて、アセンブリ３５を展開し、挿入管２２に対するプッシャ３７の長手方向の変位に従ってアセンブリ３５の楕円率を変更する。

実際のバスケットアセンブリ３５の構造は、異なっていてもよい。例えば、可撓性ストリップ５５は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、又は形状記憶合金で作製されてもよい。

本明細書に記載された実施形態は、単に例として、主にバスケット遠位端アセンブリ３５を指す。代替の実施形態では、開示される技術は、バルーンベースの遠位端アセンブリ又は任意の他の好適なタイプの遠位端アセンブリを有するカテーテルと共に使用することができる。

カテーテル４０は、折り畳まれた構成でシース２３を通って挿入され、カテーテル４０がシース２３を出た後にのみ、カテーテル４０はその意図された機能形状を取り戻す。カテーテル４０を折り畳まれた構成で収容することにより、シース２３はまた、標的位置へ向かう途中での血管外傷を最小限に抑える働きをする。

カテーテル４０は、挿入管２２の遠位端（すなわち、バスケットアセンブリ３５の近位端）に、挿入図４５に見られる磁気センサ５０Ａを組み込んでもよい。必ずしもそうではないが、典型的には、センサ５０Ａは、単軸センサ（Single-Axis Sensor：ＳＡＳ）である。第２の磁気センサ５０Ｂは、プッシャ３７上の任意の好適な位置に含まれてもよい。センサ５０Ｂは、例えばサイジング考慮に基づいて、一例として、三軸（Triple-Axis Sensor：ＴＡＳ）又は二軸（Dual-Axis Sensor：ＤＡＳ）、又はＳＡＳであってもよい。

磁気センサ５０Ａ及び５０Ｂ、並びに電極４８は、挿入管２２内を通るワイヤによって、コンソール２４内の様々な駆動回路に接続される。

一部の実施形態では、システム２０は、センサ５０Ａと５０Ｂとの間の距離からバスケットアセンブリ３５の伸長を推定することによって、心臓２６の心臓腔内において、カテーテル４０のバスケットアセンブリ３５の楕円率、更にその伸長／収縮状態を推定する磁気検知サブシステムを備える。患者２８は、ユニット４３によって駆動される１つ以上の磁場発生器コイル４２を含むパッドによって発生した磁場内に置かれる。コイル（単数又は複数）４２によって発生した磁場は、交番磁場を身体部分が位置する領域に送信する。送信された交番磁場は、磁気センサ５０Ａ及び５０Ｂ内で、位置及び／又は方向を示す信号を生成する。生成された信号は、コンソール２４に送信され、処理回路４１に対応する電気的入力となる。処理回路４１は、信号を使用して、図２～図５を参照して以下でより詳細に説明されるセンサ５０Ａと５０Ｂとの間の計算された距離から、バスケットアセンブリ３５の伸長を計算し、バスケット楕円率及び伸長／収縮状態を推定する。

外部磁場並びに５０Ａ及び５０Ｂのような磁気センサを使用する位置及び／又は方向の検知方法は、様々な医療用途において、例えば、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ－Ｗｅｂｓｔｅｒ製のＣＡＲＴＯ（商標）システムに実装されており、米国特許第５，３９１，１９９号、同第６，６９０，９６３号、同第６，４８４，１１８号、同第６，２３９，７２４号、同第６，６１８，６１２号、及び、同第６，３３２，０８９号、国際公開第９６／０５７６８号、並びに米国特許出願公開第２００２／００６５４５５（Ａ１）号、同第２００３／０１２０１５０（Ａ１）号及び同第２００４／００６８１７８（Ａ１）号に詳述されており、これらの開示は、全て参照により本明細書に組み込まれる。

典型的には汎用コンピュータの一部である処理回路４１は、好適なフロントエンド及びインターフェース回路４４を介して更に接続されて、表面電極４９から信号を受信する。処理回路４１は、ケーブル３９を通って患者２８の胸部まで延びるワイヤによって表面電極４９に接続される。

カテーテル４０は、処理回路４１に連結するために挿入管２２の近位端２９に配設されたコネクタ４７を含む。

一実施形態では、処理回路４１は、図２～図５を参照してより詳細に説明される挿入管２２及び可撓性ストリップ５５の計算された位置座標に応じて、システム２０を使用して以前に登録された身体部分のスキャン（例えば、ＣＴ又はＭＲＩ）から、カテーテル４０及び身体部分の少なくとも一部の表現３１をディスプレイ２７にレンダリングする。

処理回路４１は、典型的には、汎用マイクロプロセッサ内のソフトウェアにプログラムされて、汎用マイクロプロセッサを特定のプロセッサに変換し、本明細書に記載される機能を実行する。ソフトウェアは、例えば、ネットワーク上で、コンピュータに電子形態でダウンロードすることができるか、又は代替的に若しくは付加的に、磁気メモリ、光学メモリ若しくは電子メモリなどの、非一時的な有形媒体上に提供及び／若しくは記憶されてもよい。

図１に示す例示的な図は、純粋に、概念を分かりやすくするために選択されたものである。図１は、簡潔性かつ明瞭性のため、開示される技術に関連する要素のみを示す。システム２０は、典型的に、開示される技術には直接関連せず、したがって図１及び対応する説明から意図的に省略されている、追加のモジュール及び要素を備える。システム２０の要素、及び本明細書に記載の方法は、例えば、心臓２６の組織のアブレーションを制御するために、更に適用されてもよい。

ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照する。図２Ａは、折り畳まれた構成におけるバスケットカテーテル４０の遠位端の概略図である。図２Ｂは、展開された構成における図２Ａのバスケットカテーテル４０の遠位端の概略図である。

磁気センサ５０Ａは、挿入管２２の遠位端３３に、例えば遠位端３３の連結部材内に配設されたコイルベースの位置センサである。磁気センサ５０Ｂは、例えば、可撓性ストリップ５５の遠位端をプッシャ３７に連結する遠位部分５２の連結部材内に、プッシャ３７の遠位部分５２に配設されたコイルベースの位置センサである。プッシャ３７は、挿入管２２を通って前進及び後退するように構成される。各センサ５０Ａ、５０Ｂは、ＳＡＳ、ＤＡＳ、又はＴＡＳであってもよい。センサ５０Ａ、５０Ｂは、同じタイプのセンサ、又は異なるタイプのセンサであってもよい。センサ５０Ａ、５０Ｂの両方が単軸センサである場合、カテーテル４０は一般に、アセンブリ３５のロールを追跡するための別の位置センサを含む。磁気センサ５０Ａ、５０Ｂは、磁場発生器コイル（単数又は複数）４２（図１）によって送信された交番磁場に応じて、それぞれの第１及び第２の位置信号を出力するように構成される。

アセンブリ３５は、典型的には、プッシャ３７の遠位部分５２の周囲に周方向に配設された可撓性ストリップ５５を備える拡張可能なアセンブリであり（簡略化のために一部にだけラベル付け）、ストリップ５５の第１の端部は挿入管２２の遠位端３３（例えば、遠位端３３の連結部材）に接続され、ストリップ５５の第２の端部はプッシャ３７の遠位部分５２（例えば、遠位部分５２の連結部材）に接続される。可撓性ストリップ５５は、プッシャ３７が後退したときに径方向外側に弓形に曲がるように構成される。複数の電極４８（簡略化のために一部にだけラベル付け）が、可撓性ストリップ５５のそれぞれの上に配設される。

ここで、図２Ａ及び図２Ｂのバスケットカテーテル４０を使用する図１のシステム２０の動作方法におけるステップを含むフローチャート６０である図３Ａを参照する。

処理回路４１（図１）は、磁気センサ５０Ａ、５０Ｂから第１及び第２の位置信号をそれぞれ受信する（ブロック６２）ように構成される。一部の実施形態では、磁気センサ５０Ａは、磁気センサ５０Ａの１つ以上のコイルに対応する１つ以上の位置信号を提供してもよい。同様に、磁気センサ５０Ｂは、磁気センサ５０Ｂの１つ以上のコイルに対応する１つ以上の位置信号を提供してもよい。

処理回路４１は、受信された信号に基づいて、磁気センサ５０Ａ及び５０Ｂのそれぞれの位置座標及び配向座標はそれぞれの受信された位置信号に応じて相互依存的に反復して計算される位置計算を使用して、磁気センサ５０Ａ、５０Ｂ（コイルを含む）が同軸であり、したがって同じ配向を有するという制約に従って、磁気センサ５０Ａ、５０Ｂの位置座標及び配向座標を計算する（ブロック６４）ように構成される。

一部の実施形態では、処理回路４１は、磁気センサ５０Ａ、５０Ｂの計算された配向座標は、プラス又はマイナス２度などの所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、磁気センサ５０Ａ、５０Ｂの位置座標及び配向座標を計算するように構成される。ブロック６４のステップについて、図３Ｂ及び図３Ｃを参照してより詳細に説明する。

処理回路４１は、磁気センサ５０Ａの計算された位置座標と磁気センサ５０Ｂの計算された位置座標との間の距離を計算する（ブロック６６）ように構成される。計算された距離は、ブロック７０のステップを参照してより詳細に後述するように、可撓性ストリップ５５の湾曲（図２Ｂ）及びバスケットアセンブリ３５の一般的な形状（図２Ｂ）を示す。

処理回路４１は、磁気センサ５０Ａ、及び／又は磁気センサ５０Ｂ、及び／又はカテーテル４０の別の位置センサからの位置信号（単数又は複数）に応じて、拡張可能なアセンブリ３５のロールを計算する（ブロック６８）ように構成される。前述のように、ロールの計算のためのデータを提供するセンサは、典型的には、ＤＡＳ又はＴＡＳである。

カテーテル４０の固定点（挿入管２２の遠位先端など）に対する可撓性ストリップ５５の湾曲及び／又は可撓性ストリップ５５上の電極４８（又は他の特徴部）の位置は、磁気センサ５０Ａと５０Ｂとの間の様々な距離について測定されてもよい。例えば、カテーテル４０上の固定点に対する電極４８の位置は、挿入管２２に対するプッシャ３７の０．２ｍｍの移動毎に測定され、０．２ｍｍの移動毎に、磁気センサ５０間の計算された距離は、電極４８の位置と共に記録される。次いで、このデータを使用して、磁気センサ５０間の計算された距離に応じて、カテーテル４０の固定点（挿入管２２の遠位先端など）に対する可撓性ストリップ５５の湾曲及び／又は可撓性ストリップ５５上の電極４８（又は他の特徴部）の位置を見出すことができる。

一部の実施形態では、可撓性ストリップ５５の湾曲及び／又はカテーテル４０上の固定点（挿入管２２の遠位先端など）に対する可撓性ストリップ５５上の電極４８（又は他の特徴部）の位置は、磁気センサ５０と、カテーテル４０のモデルとの間の計算された距離に基づいて計算されてもよく、これは可撓性ストリップ５５の機械的特性及び寸法に基づいて計算された距離に対する可撓性ストリップ５５の湾曲及び電極４８の位置を提供する。

処理回路４１は、計算された距離、計算されたロール、及び１つ以上の磁気センサ５０の計算された位置座標及び配向座標に応じて、可撓性ストリップ５５のそれぞれの位置を推定する（ブロック７０）ように構成される。計算された距離は、カテーテル４０の固定点に対する可撓性ストリップ５５のそれぞれの位置を提供する。計算されたロール、磁気センサ５０のうちの１つ以上の位置座標及び配向座標は、システム２０で使用される磁気座標フレームに対する可撓性ストリップ５５のそれぞれの位置を提供する。

処理回路４１は、（例えば、磁気センサ５０Ａから受信された信号（単数又は複数）に基づく）可撓性ストリップ５５の推定されたそれぞれの位置及び挿入管２２の計算された位置に応じて、カテーテル４０及び身体部分（例えば、心臓２６）の少なくとも一部の表現３１（図１）をディスプレイ２７（図１）にレンダリングする（ブロック７２）ように構成される。

ここで、図３Ａの動作方法におけるサブステップを含むフローチャート７４である図３Ｂを参照する。以下のサブステップは、図３Ａのブロック６４のステップのサブステップである。

処理回路４１（図１）は、磁気センサ５０Ａ、５０Ｂのうちの一方のセンサの受信された信号に応じて、位置計算を使用して、一方のセンサの位置座標及び配向座標を計算する（ブロック７６）ように構成される。処理回路４１は、位置計算を使用して、磁気センサ５０Ａ、５０Ｂのうちの他方のセンサの計算された配向座標は、プラス又はマイナス２度などの所与の許容範囲内で一方のセンサの計算された配向座標と等しくなるという制約に従って、他方のセンサの位置座標を計算する（ブロック７８）ように構成される。

ここで、図３Ａの動作方法における代替のサブステップを含むフローチャート８０である図３Ｃを参照する。以下のサブステップは、図３Ａのブロック６４のステップのサブステップである。

処理回路４１（図１）は、位置計算を使用して両方の磁気センサ５０の初期位置座標及び初期配向座標を計算する（ブロック８２）ように構成される。

処理回路４１は、磁気センサ５０の初期配向座標の平均を計算する（ブロック８４）ように構成される。例えば、配向座標が、例えばそれぞれヨー及びピッチを表す２つの角度θ、φによって表される場合、磁気センサ５０Ａの配向はθ_Ａ、φ_Ａであり、磁気センサ５０Ｂの配向はθ_Ｂ、φ_Ｂであり、磁気センサ５０の平均配向は、θ_ａｖ、φ_ａｖに等しく、ここでθ_ａｖはθ_Ａ及びθ_Ｂの平均であり、φ_ａｖは、φ_Ａ及びφ_Ｂの平均である。

処理回路４１は、センサ５０から受信された信号に基づく位置計算を使用して、両方のセンサ５０の配向座標は、プラス又はマイナス２度などの所与の許容範囲内で初期配向座標の計算された平均と等しくなるという制約に従って、磁気センサ５０の位置座標及び配向座標を計算する（ブロック８６）ように構成される。

ここで、図４Ａ及び図４Ｂを参照する。図４Ａは、バスケットカテーテル９０の遠位端の概略図である。図４Ｂは、横に変形した後の、図４Ａのバスケットカテーテル９０の遠位端の概略図である。バスケットカテーテル９０は、バスケットカテーテル９０が、バスケットカテーテル９０の挿入管９６の軸に対して横に押され得る、プッシャ９２及び拡張可能なアセンブリ９４（例えば、バスケット）を含むことを除いて、図２Ａ及び図２Ｂのカテーテル４０と実質的に同じである。例えば、拡張可能なアセンブリ９４が組織に押し付けられると、拡張可能なアセンブリ９４は変形し得る。図２Ａのカテーテル４０と同様に、バスケットカテーテル９０は、複数の可撓性ストリップ９８（簡略化のために一部にのみラベル付け）、各可撓性ストリップ９８に配設された電極１００（簡略化のために一部にのみラベル付け）、及び（図２Ａの磁気センサ５０と同様の）２つの磁気センサ１０２Ａ、１０２Ｂを含む。磁気センサ１０２Ａは、挿入管９６の遠位端（例えば、挿入管９６をアセンブリ９４に連結する連結部材内）に配設され、磁気センサ１０２Ｂは、プッシャ９２の遠位端（例えば、プッシャ９２を可撓性ストリップ９８の遠位端に連結する連結部材内）に配設される。

図４Ｂは、拡張可能なアセンブリ９４が組織に押し付けられているために、可撓性ストリップ９８の一部が他よりも弓形に曲がっていることを示す。例えば、可撓性ストリップ９８－１は、他の可撓性ストリップ９８よりも弓形に曲がっている。加えて、可撓性ストリップ９８－２などの可撓性ストリップ９８のうちの一部は、拡張可能なアセンブリ９４が組織に押し付けられていない場合よりも湾曲が少ない。図４Ｂから、磁気センサ１０２が同軸ではなく、磁気センサ１０２Ｂの軸が、磁気センサ１０２Ａを含む挿入管９６の軸とは別の方向を向いていることがはっきりと分かる。

ここで、図４Ａ及び図４Ｂのバスケットカテーテル９０を使用する図１のシステム２０の動作方法におけるステップを含むフローチャート１１０である図５を参照する。図４Ａ及び図４Ｂも参照する。

処理回路４１（図１）は、磁気センサ１０２Ａ、１０２Ｂからの第１及び第２の位置信号をそれぞれ受信する（ブロック１１２）ように構成される。一部の実施形態では、磁気センサ１０２Ａは、磁気センサ１０２Ａの１つ以上のコイルに対応する１つ以上の位置信号を提供してもよい。同様に、磁気センサ１０２Ｂは、磁気センサ１０２Ｂの１つ以上のコイルに対応する１つ以上の位置信号を提供してもよい。

処理回路４１は、受信された位置信号に応じて磁気センサ１０２間の距離及び相対配向角度を計算する（ブロック１１４）ように構成される。ゼロより大きい値を有する相対配向角度は、一般に、拡張可能なアセンブリ９４が挿入管９６の軸に対して横にたわんでいることを示し、可撓性ストリップ９８のうちの少なくとも一部が、拡張可能なアセンブリ９４が挿入管９６の軸の周りに中央に位置付けられたときの可撓性ストリップ９８の形状と比べて、歪んでいることを示す。

処理回路４１は、磁気センサ１０２のうちの１つ以上から又はバスケットカテーテル９０に配設された他方のセンサからの位置信号に応じて、拡張可能なアセンブリ９４のロールを計算する（ブロック１１６）ように構成される。

カテーテル９０の固定点（挿入管９６の遠位先端など）に対する可撓性ストリップ９８の湾曲及び／又は可撓性ストリップ９８上の電極１００（又は他の特徴部）の位置は、磁気センサ１０２間の様々な距離、及び磁気センサ１０２間の様々な相対配向角度について測定されてもよい。例えば、カテーテル９０上の固定点に対する電極１００の位置は、挿入管９６に対するプッシャ９２の約０．２ｍｍの移動毎に、及び磁気センサ１０２間の１度毎の相対的な配向について（拡張可能なアセンブリ９４の最大の横方向移動まで）測定されてもよい。それぞれの異なる距離／相対配向の組み合わせで、磁気センサ５０間の計算された距離及び計算された相対配向角度は、電極１００の位置データと共に記録される。次いで、このデータを使用して、磁気センサ１０２間の計算された距離及び相対配向角度に応じて、カテーテル９０の固定点（挿入管９６の遠位先端など）に対する可撓性ストリップ９８の湾曲及び／又は可撓性ストリップ１００上の電極１００（又は他の特徴部）の位置を推定することができる。

加えて、又は代替的に、可撓性ストリップ９８の湾曲は、以下の仮定に基づいて推定されてもよい：（ａ）可撓性ストリップ９８のそれぞれは、固定の既知の長さであり、（ｂ）可撓性ストリップ９８のそれぞれは、連結部材に接続され、この連結部材は、プッシャ９２を、連結部材の長手方向軸に実質的に垂直に（プラス又はマイナス１０度以内の誤差で）可撓性ストリップ９８の遠位端に連結し、（ｃ）可撓性ストリップ９８のそれぞれは、連結部材に接続され、この連結部材は、可撓性ストリップ９８の近位端を、挿入管９６の長手方向軸に実質的に平行に（プラス又はマイナス１０度以内の誤差で）挿入管９６に連結する。上記の仮定（ａ）～（ｃ）に基づいて、並びに磁気センサ１０２の計算された位置に基づく結合部材の計算された位置に基づいて、可撓性ストリップ９８のそれぞれの湾曲は、三次多項式を使用して計算されてもよい。一部の実施形態では、可撓性ストリップ９８の湾曲及び／又はカテーテル９０上の固定点（挿入管９６の遠位先端など）に対する可撓性ストリップ９８上の電極１００（又は他の特徴部）の位置は、磁気センサ１０２と、カテーテル９０のモデルとの間の計算された距離及び配向に基づいて計算されてもよく、これは可撓性ストリップ９８の機械的特性及び寸法に基づいて計算された距離に対する可撓性ストリップ９８の湾曲及び電極１００の位置を提供する。

処理回路４１は、相対配向角度がゼロより大きい値を有するときに、対称配置からの可撓性ストリップ９８のうちの１つ以上の歪みを考慮しながら、少なくとも計算された距離及び相対配向角度に応じて可撓性ストリップ９８のそれぞれの位置を推定する（ブロック１１８）ように構成される。磁気センサ１０２間の計算された距離及び相対配向角度は、カテーテル９０の固定点に対する可撓性ストリップ９８のそれぞれの位置を提供する。計算されたロール、磁気センサ１０２のうちの１つ以上の位置座標及び配向座標は、システム２０で使用される磁気座標フレームに対する可撓性ストリップ９８のそれぞれの位置を提供する。

処理回路４１は、（例えば、磁気センサ１０２Ａから受信された信号（単数又は複数）に基づく）可撓性ストリップ９８の推定されたそれぞれの位置及び挿入管９６の計算された位置に応じて、カテーテル９０及び身体部分（例えば、心臓２６）の少なくとも一部の表現３１（図１）をディスプレイ２７（図１）にレンダリングする（ブロック１２０）ように構成される。

本発明の様々に異なる特徴が、明確性のために別個の実施形態の文脈において記載されているが、これらが単一の実施形態中に組み合わせて提供されてもよい。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈において記載されている本発明の様々な特徴が、別々に又は任意の好適な部分的組み合わせとして提供されてもよい。

上に記載される実施形態は、例として引用されており、本発明は、上記の明細書に特に図示及び記載されたものによって限定されない。むしろ、本発明の範囲は、上記の明細書に記載される様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせの両方、並びに前述の記載を読むと当業者が思い付くであろう先行技術に開示されていないその変形及び修正を含む。

〔実施の態様〕
（１）システムであって、
生体被験者の身体部分に挿入されるように構成されたカテーテルであって、
遠位端と、前記遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサとを含む挿入管と、
上に配設された第２のコイルベースの位置センサと、遠位部分とを含み、前記挿入管を通って前進及び後退するように構成されているプッシャと、
前記プッシャの前記遠位部分の周囲に周方向に配設された複数の可撓性ストリップを備える拡張可能なアセンブリであって、前記ストリップの第１の端部が前記挿入管の前記遠位端に接続され、前記ストリップの第２の端部が前記プッシャの前記遠位部分に接続され、前記可撓性ストリップが、前記プッシャが後退したときに径方向外側に弓形に曲がるように構成されている、拡張可能なアセンブリと、を備える、カテーテルと、
前記身体部分が位置する領域内に交番磁場を送信するように構成された少なくとも１つの磁場放射器であって、前記第１及び第２の位置センサが、送信された前記交番磁場に応じてそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力するように構成されている、少なくとも１つの磁場放射器と、
処理回路と、を備え、前記処理回路が、
前記第１及び第２の位置センサから前記第１及び第２の位置信号を受信し、
前記第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を、前記位置センサのそれぞれの前記位置座標及び配向座標がそれぞれの受信された前記位置信号に応じて相互依存的に反復して計算される位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサが同軸であるという制約に従って、計算し、
前記第１の位置センサの計算された前記位置座標と前記第２の位置センサの計算された前記位置座標との間の距離を計算し、
少なくとも計算された前記距離に応じて、前記可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定するように構成されている、システム。
（２）ディスプレイを更に備え、前記処理回路が、前記第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの前記位置信号に応じて、前記拡張可能なアセンブリのロールを計算し、前記可撓性ストリップの推定された前記それぞれの位置に応じて、前記カテーテル及び前記身体部分の少なくとも一部の表現を前記ディスプレイにレンダリング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。
（３）前記処理回路が、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサのうちの一方のセンサの前記位置座標及び配向座標を計算し、前記第１及び第２の位置センサのうちの他方のセンサの計算された前記配向座標は所与の許容範囲内で前記一方のセンサの計算された前記配向座標と等しくなるという制約に従って、前記他方のセンサの前記位置座標を計算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。
（４）前記処理回路が、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサの初期位置座標及び初期配向座標を計算し、前記第１及び第２の位置センサの前記初期配向座標の平均を計算し、前記第１及び第２の位置センサの前記配向座標は所与の許容範囲内で前記初期配向座標の計算された前記平均と等しくなるという制約に従って、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサの前記位置座標及び配向座標を計算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。
（５）前記処理回路が、前記第１及び第２の位置センサの計算された前記配向座標は所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、前記第１及び第２の位置センサの前記位置座標及び配向座標を計算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。

（６）システムであって、
生体被験者の身体部分に挿入されるように構成されたカテーテルであって、
遠位端と、前記遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサとを含む挿入管と、
上に配設された第２のコイルベースの位置センサと、遠位部分とを含み、前記挿入管を通って前進及び後退するように構成されているプッシャと、
前記プッシャの前記遠位部分の周囲に周方向に配設された複数の可撓性ストリップを備える拡張可能なアセンブリであって、前記ストリップの第１の端部が前記挿入管の前記遠位端に接続され、前記ストリップの第２の端部が前記プッシャの前記遠位部分に接続され、前記可撓性ストリップが、前記プッシャが後退したときに径方向外側に弓形に曲がるように構成されている、拡張可能なアセンブリと、を備える、カテーテルと、
前記身体部分が位置する領域内に交番磁場を送信するように構成された少なくとも１つの磁場放射器であって、前記第１及び第２の位置センサが、送信された前記交番磁場に応じてそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力するように構成されている、少なくとも１つの磁場放射器と、
処理回路と、を備え、前記処理回路が、
前記第１及び第２の位置センサから前記第１及び第２の位置信号を受信し、
受信された前記位置信号に応じて、前記第１の位置センサと前記第２の位置センサとの間の距離及び相対配向角度を計算し、
少なくとも計算された前記距離及び相対配向角度に応じて前記可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定する一方で、前記相対配向角度がゼロより大きい値を有するときに、対称配置からの前記可撓性ストリップのうちの１つ以上の歪みを考慮するように構成されている、システム。
（７）ディスプレイを更に備え、前記処理回路が、前記第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの前記位置信号に応じて、前記拡張可能なアセンブリのロールを計算し、前記可撓性ストリップの推定された前記それぞれの位置に応じて、前記カテーテル及び前記身体部分の少なくとも一部の表現を前記ディスプレイにレンダリングするように構成されている、実施態様６に記載のシステム。
（８）方法であって、
カテーテルを生体被験者の身体部分に挿入することであって、前記カテーテルが挿入管と、前記挿入管の遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサと、上に配設された第２のコイルベースの位置センサを含むプッシャと、前記プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された可撓性ストリップを含む拡張可能なアセンブリと、を備え、前記ストリップの第１の端部が前記挿入管の前記遠位端に接続され、前記ストリップの第２の端部が前記プッシャの前記遠位部分に接続されている、ことと、
前記プッシャを後退させて、前記可撓性ストリップを径方向外側に弓形に曲げることと、
交番磁場を前記身体部分が位置する領域に送信することと、
送信された前記交番磁場に応じて、前記第１及び第２の位置センサによってそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力することと、
前記第１及び第２の位置センサから前記第１及び第２の位置信号を受信することと、
前記第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を、前記位置センサのそれぞれの前記位置座標及び配向座標がそれぞれの受信された前記位置信号に応じて相互依存的に反復して計算される位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサが同軸であるという制約に従って、計算することと、
前記第１の位置センサの計算された前記位置座標と前記第２の位置センサの計算された前記位置座標との間の距離を計算することと、
少なくとも計算された前記距離に応じて、前記可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定することと、を含む、方法。
（９）前記第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの前記位置信号に応じて、前記拡張可能なアセンブリのロールを計算することと、
前記可撓性ストリップの推定された前記それぞれの位置に応じて、前記カテーテル及び前記身体部分の少なくとも一部の表現をディスプレイにレンダリングすることと、を更に含む、実施態様８に記載の方法。
（１０）前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサのうちの一方のセンサの前記位置座標及び配向座標を計算することと、
前記第１及び第２の位置センサのうちの他方のセンサの計算された前記配向座標は所与の許容範囲内で前記一方のセンサの計算された前記配向座標と等しくなるという制約に従って、前記他方のセンサの前記位置座標を計算することと、を更に含む、実施態様８に記載の方法。

（１１）前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサの初期位置座標及び初期配向座標を計算することと、
前記第１及び第２の位置センサの前記初期配向座標の平均を計算することと、
前記第１及び第２の位置センサの前記配向座標は所与の許容範囲内で前記初期配向座標の計算された前記平均と等しくなるという制約に従って、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサの前記位置座標及び配向座標を計算することと、を更に含む、実施態様８に記載の方法。
（１２）前記第１及び第２の位置センサの計算された前記配向座標は所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、前記第１及び第２の位置センサの前記位置座標及び配向座標を計算することを更に含む、実施態様８に記載の方法。
（１３）方法であって、
カテーテルを生体被験者の身体部分に挿入することであって、前記カテーテルが挿入管と、前記挿入管の遠位端に配設された第１のコイルベースの位置センサと、上に配設された第２のコイルベースの位置センサを含むプッシャと、前記プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された可撓性ストリップを含む拡張可能なアセンブリと、を備え、前記ストリップの第１の端部が前記挿入管の前記遠位端に接続され、前記ストリップの第２の端部が前記プッシャの前記遠位部分に接続されている、ことと、
前記プッシャを後退させて、前記可撓性ストリップを径方向外側に弓形に曲げることと、
交番磁場を前記身体部分が位置する領域に送信することと、
送信された前記交番磁場に応じて、前記第１及び第２の位置センサによってそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力することと、
前記第１及び第２の位置センサから前記第１及び第２の位置信号を受信することと、
受信された前記位置信号に応じて、前記第１の位置センサと前記第２の位置センサとの間の距離及び相対配向角度を計算することと、
少なくとも計算された前記距離及び相対配向角度に応じて前記可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定する一方で、前記相対配向角度がゼロより大きい値を有するときに、対称配置からの前記可撓性ストリップのうちの１つ以上の歪みを考慮することと、を含む、方法。
（１４）前記第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの前記位置信号に応じて、前記拡張可能なアセンブリのロールを計算することと、
前記可撓性ストリップの推定された前記それぞれの位置に応じて、前記カテーテル及び前記身体部分の少なくとも一部の表現を前記ディスプレイにレンダリングすることと、を更に含む、実施態様１３に記載の方法。

Claims

システムであって、
生体被験者の身体部分に挿入されるように構成されたカテーテルであって、
遠位端と、前記遠位端に配設されたコイルベースの第１の位置センサとを含む挿入管と、
コイルベースの第２の位置センサと、遠位部分とを含み、前記挿入管を通って前進及び後退するように構成されているプッシャと、
前記プッシャの前記遠位部分の周囲に周方向に配設された複数の可撓性ストリップを備える拡張可能なアセンブリであって、前記可撓性ストリップの第１の端部が前記挿入管の前記遠位端に接続され、前記可撓性ストリップの第２の端部が前記プッシャの前記遠位部分に接続され、前記可撓性ストリップが、前記プッシャが後退したときに径方向外側に弓形に曲がるように構成されている、拡張可能なアセンブリと、を備える、カテーテルと、
前記身体部分が位置する領域内に交番磁場を送信するように構成された少なくとも１つの磁場放射器であって、前記第１及び第２の位置センサが、送信された前記交番磁場に応じてそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力するように構成されている、少なくとも１つの磁場放射器と、
処理回路と、を備え、前記処理回路が、
前記第１及び第２の位置センサから前記第１及び第２の位置信号を受信し、
前記第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を、前記第１及び第２の位置センサのそれぞれの前記位置座標及び前記配向座標がそれぞれの受信された前記第１及び第２の位置信号に応じて相互依存的に反復して計算される位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサが同軸であるという制約に従って、計算し、
前記第１の位置センサの計算された前記位置座標と前記第２の位置センサの計算された前記位置座標との間の距離を計算し、
少なくとも計算された前記距離に応じて、前記可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定するように構成されている、システム。
ディスプレイを更に備え、前記処理回路が、前記第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの前記第１又は第２の位置信号に応じて、前記拡張可能なアセンブリのロールを計算し、前記可撓性ストリップの推定された前記それぞれの位置に応じて、前記カテーテル及び前記身体部分の少なくとも一部の表現を前記ディスプレイにレンダリングするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記処理回路が、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサのうちの一方のセンサの前記位置座標及び前記配向座標を計算し、前記第１及び第２の位置センサのうちの他方のセンサの計算された前記配向座標は所与の許容範囲内で前記一方のセンサの計算された前記配向座標と等しくなるという制約に従って、前記他方のセンサの前記位置座標を計算するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記処理回路が、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサの初期位置座標及び初期配向座標を計算し、前記第１及び第２の位置センサの前記初期配向座標の平均を計算し、前記第１及び第２の位置センサの前記配向座標は所与の許容範囲内で前記初期配向座標の計算された前記平均と等しくなるという制約に従って、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサの前記位置座標及び前記配向座標を計算するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記処理回路が、前記第１及び第２の位置センサの計算された前記配向座標は所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、前記第１及び第２の位置センサの前記位置座標及び前記配向座標を計算するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
システムであって、
生体被験者の身体部分に挿入されるように構成されたカテーテルであって、
遠位端と、前記遠位端に配設されたコイルベースの第１の位置センサとを含む挿入管と、
コイルベースの第２の位置センサと、遠位部分とを含み、前記挿入管を通って前進及び後退するように構成されているプッシャと、
前記プッシャの前記遠位部分の周囲に周方向に配設された複数の可撓性ストリップを備える拡張可能なアセンブリであって、前記可撓性ストリップの第１の端部が前記挿入管の前記遠位端に接続され、前記可撓性ストリップの第２の端部が前記プッシャの前記遠位部分に接続され、前記可撓性ストリップが、前記プッシャが後退したときに径方向外側に弓形に曲がるように構成されている、拡張可能なアセンブリと、を備える、カテーテルと、
前記身体部分が位置する領域内に交番磁場を送信するように構成された少なくとも１つの磁場放射器であって、前記第１及び第２の位置センサが、送信された前記交番磁場に応じてそれぞれの第１及び第２の位置信号を出力するように構成されている、少なくとも１つの磁場放射器と、
処理回路と、を備え、前記処理回路が、
前記第１及び第２の位置センサから前記第１及び第２の位置信号を受信し、
受信された前記第１及び第２の位置信号に応じて、前記第１の位置センサと前記第２の位置センサとの間の距離及び相対配向角度を計算し、
少なくとも計算された前記距離及び前記相対配向角度に応じて前記可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定する一方で、前記相対配向角度がゼロより大きい値を有するときに、対称配置からの前記可撓性ストリップのうちの１つ以上の歪みを考慮するように構成されている、システム。
ディスプレイを更に備え、前記処理回路が、前記第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの前記第１又は第２の位置信号に応じて、前記拡張可能なアセンブリのロールを計算し、前記可撓性ストリップの推定された前記それぞれの位置に応じて、前記カテーテル及び前記身体部分の少なくとも一部の表現を前記ディスプレイにレンダリングするように構成されている、請求項６に記載のシステム。
処理回路を備えたシステムの作動方法であって、
前記システムが、生体被験者の身体部分に挿入されたカテーテルを含み、前記カテーテルが挿入管と、前記挿入管の遠位端に配設されたコイルベースの第１の位置センサと、コイルベースの第２の位置センサを含むプッシャと、前記プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された可撓性ストリップを含む拡張可能なアセンブリと、を備え、前記可撓性ストリップの第１の端部が前記挿入管の前記遠位端に接続され、前記可撓性ストリップの第２の端部が前記プッシャの前記遠位部分に接続され、前記可撓性ストリップは、前記プッシャが後退することにより、前記可撓性ストリップを径方向外側に弓形に曲がるように構成され、
前記システムの作動方法が、
前記処理回路が、少なくとも１つの磁場放射器から送信された交番磁場に応じて、前記第１及び第２の位置センサからそれぞれの第１及び第２の位置信号を受信することと、
前記処理回路が、前記第１及び第２の位置センサの位置座標及び配向座標を、前記第１及び第２の位置センサのそれぞれの前記位置座標及び前記配向座標がそれぞれの受信された前記第１及び第２の位置信号に応じて相互依存的に反復して計算される位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサが同軸であるという制約に従って、計算することと、
前記処理回路が、前記第１の位置センサの計算された前記位置座標と前記第２の位置センサの計算された前記位置座標との間の距離を計算することと、
前記処理回路が、少なくとも計算された前記距離に応じて、前記可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定することと、を含む、システムの作動方法。
前記処理回路が、前記第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの前記第１又は第２の位置信号に応じて、前記拡張可能なアセンブリのロールを計算することと、
前記処理回路が、前記可撓性ストリップの推定された前記それぞれの位置に応じて、前記カテーテル及び前記身体部分の少なくとも一部の表現をディスプレイにレンダリングすることと、を更に含む、請求項８に記載のシステムの作動方法。
前記処理回路が、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサのうちの一方のセンサの前記位置座標及び前記配向座標を計算することと、
前記処理回路が、前記第１及び第２の位置センサのうちの他方のセンサの計算された前記配向座標は所与の許容範囲内で前記一方のセンサの計算された前記配向座標と等しくなるという制約に従って、前記他方のセンサの前記位置座標を計算することと、を更に含む、請求項８に記載のシステムの作動方法。
前記処理回路が、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサの初期位置座標及び初期配向座標を計算することと、
前記処理回路が、前記第１及び第２の位置センサの前記初期配向座標の平均を計算することと、
前記処理回路が、前記第１及び第２の位置センサの前記配向座標は所与の許容範囲内で前記初期配向座標の計算された前記平均と等しくなるという制約に従って、前記位置計算を使用して、前記第１及び第２の位置センサの前記位置座標及び前記配向座標を計算することと、を更に含む、請求項８に記載のシステムの作動方法。
前記処理回路が、前記第１及び第２の位置センサの計算された前記配向座標は所与の許容範囲内で等しくなるという制約に従って、前記第１及び第２の位置センサの前記位置座標及び前記配向座標を計算することを更に含む、請求項８に記載のシステムの作動方法。
処理回路を備えたシステムの作動方法であって、
前記システムが、生体被験者の身体部分に挿入されたカテーテルをを含み、前記カテーテルが挿入管と、前記挿入管の遠位端に配設されたコイルベースの第１の位置センサと、コイルベースの第２の位置センサを含むプッシャと、前記プッシャの遠位部分の周囲に周方向に配設された可撓性ストリップを含む拡張可能なアセンブリと、を備え、前記可撓性ストリップの第１の端部が前記挿入管の前記遠位端に接続され、前記可撓性ストリップの第２の端部が前記プッシャの前記遠位部分に接続され、前記可撓性ストリップは、前記プッシャが後退することにより、前記可撓性ストリップを径方向外側に弓形に曲がるように構成され、
前記システムの作動方法が、
前記処理回路が、少なくとも１つの磁場放射器から送信された交番磁場に応じて、前記第１及び第２の位置センサから第１及び第２の位置信号を受信することと、
前記処理回路が、受信された前記第１及び第２の位置信号に応じて、前記第１の位置センサと前記第２の位置センサとの間の距離及び相対配向角度を計算することと、
前記処理回路が、少なくとも計算された前記距離及び前記相対配向角度に応じて前記可撓性ストリップのそれぞれの位置を推定する一方で、前記相対配向角度がゼロより大きい値を有するときに、前記処理回路が、対称配置からの前記可撓性ストリップのうちの１つ以上の歪みを考慮することと、を含む、システムの作動方法。
前記処理回路が、前記第１又は第２の位置センサのうちの少なくとも１つからの前記第１又は第２の位置信号に応じて、前記拡張可能なアセンブリのロールを計算することと、
前記処理回路が、前記可撓性ストリップの推定された前記それぞれの位置に応じて、前記カテーテル及び前記身体部分の少なくとも一部の表現をディスプレイにレンダリングすることと、を更に含む、請求項１３に記載のシステムの作動方法。