KR20110082038A - 생물학적 리듬 장애의 검출, 진단 및 치료를 위한 방법, 시스템 및 장치 - Google Patents

Abstract

생물학적 리듬 장애를 검출, 진단 및 치료하기 위한 방법, 시스템, 장치이다. 심장 리듬 장애의 실시간 검출과 관련된 특히 선호되는 바람직한 실시예에서, 본 발명은 근원을 수정하고 리듬 장애를 치료하기 위하여, 에너지의 국한된 적용을 설명하기 위하여, 심방 세동을 포함한 복잡한 리듬에 대하여 국한된 근원을 식별한다.

Description

생물학적 리듬 장애의 검출, 진단 및 치료를 위한 방법, 시스템 및 장치{METHOD, SYSTEM AND APPARATUS FOR THE DETECTION, DIAGNOSIS AND TREATMENT OF BIOLOGICAL RHYTHM DISORDERS}

본 출원에서 기술된 연구의 일부는 National Institutes of Health로부터 Grant R01 HL83359에 의해 축적되었다. 따라서, U.S. 정부는 본 발명에 대해 일정한 권리를 갖는다.

본 발명은 일반적으로 제약 분야와 관련되고 이보다 더 구체적으로 진단하기 위한 방법, 시스템 및 기계, 생물학적 리듬의 불규칙성과 다른 장애의 근원을 찾고, 치료하는 것과 관련이 있다. 특히, 본 발명은 장애를 검출, 진단 및 치료하기 위해 최소 침습(minimally invasive) 기술 또는 수술의 기술에 적용될 수 있다. 일 실시예는 본 발명이 심장 리듬 장애에, 또 다른 실시예는 뇌 및 신경계의 전기 장애에, 다른 실시예는 위장 및 비뇨생식기계의 민무늬근의 전기적 또는 수축성 장애에 직접 사용되는 것이다.

심장 리듬 장애는 미국에서 매우 일반적인 장애이고, 이환률, 직장으로부터의 손실일, 및 사망의 중요한 원인이다. 다양한 형태로 존재하는 심장 리듬 장애 중에서, 치료하기에 가장 복잡하고 어려운 심장 리듬 장애은 심방세동(AF), 심실 빈맥(VT) 및 심실세동(VF)이다. 다른 리듬은 치료하기가 더 간단하지만, 심방 빈맥(AT), 심실상 빈맥(SVT), 심방 조동(AFL), 조기 심방 복합체/박동(premature artrial complexes/beats)(SVE) 및 조기 심실 복합체/박동(premature ventrical complexes/beats)(PVC)을 포함하는 다른 리듬은 임상적으로 중요할 수도 있다. 특정 조건하에서, 정상적인 동방결절의 급속한 활성화는 부적절한 동방 빈맥의 심장 리듬 장애 또는 동방결절 재진입을 야기할 수 있다.

심장 리듬 장애의 치료, 특히 AF, VF 및 VT의 복잡한 것의 치료는 매우 어려울 수 있다. 약학적 치료법은 AF(Singh, Singh et al. 2005)와 VT 또는 VF(Bardy, LEE et al. 2005)에 대한 특별한 차선책이고, 그 결과 비-약학적 치료에 대한 관심을 갖게 되었다. 절제술(ablation)은 심장 리듬 장애을 종료시키기 위하여 센서/프로브(probe)를 혈관을 통해 또는 수술에서 직접적으로 심장으로 이동시킨 이후에, 에너지를 심장 리듬 장애에 대한 원인이 되는 곳에 전달하는 것에 의하여 심장 리듬 장애를 제거하는 치료가 기대되고 점점 더 사용된다. 절제술은, 처음에는 SVT, AFL, PVC, PAC와 같은 간단한 장애에 사용되었지만, AF(Cappato, Calkins et al. 2005), VT(Reddy, Reynolds et al. 2007)에 점점더 사용되고, 보다 적게 VF(Knecht, Sacher et al. 2009)에 사용된다.

반면에, 심장 리듬 장애의 원인을 식별하고 위치를 알아내기 위한 도구가 부족하기 때문에, 장애를 종료시키고 제거시키기 위하여 정확한 위치에 에너지를 전달하려는 시도는 저해되고 따라서 때문에 절제술은 종종 어렵다. 지속적인 AF, 매우 일반적인 형태의 AF에서, 절제술은 4 내지 5시간의 긴 수술시간과 5 내지 10 % 비율의 사망(Cappato, Calkins et al. 2009)을 포함한 중대한 합병증(Ellis, Culler et al. 2009)에도 불구하고 50 내지 60 %의 시술 성공률(Cheema, Vasamreddy et al. 2006; Calkins, Brugada et al. 2007)을 갖는다. 심방 빈맥과 같은 간단한 장애를 진단하기 위한 도구가 없음에도, 성공이 기대되는 절제 위치가 제안된다.

공지된 가장 정교한 시스템은, 전문가가 장애의 원인을 직접 식별하고 위치를 알아내지 않고도 검출, 진단, 치료할 수 있도록 해석 가능한 데이터를 보여준다. 이것은 Beatty와 동료에 의해 특허받은 미국 특허 5,662,108, 미국 특허 5,662,108, 미국 특허 6,978,168, 미국 특허 7,289,843 및 다른 특허, Hauck와 Schultz에 의해 특허받은 미국 특허 7,263,397, Tarjan과 동료에 의해 특허받은 미국 특허 7,043,292, Ben-Haim과 동료에 의해 특허받은 미국 특허 6,892,091 및 다른 특허 그리고 Xue와 동료에 의해 특허받은 미국 특허 6,920,350에 기술된 일반적으로 사용되는 방법을 포함한다. 이러한 방법 및 기구는 전기적 전위를 검출, 분석 및 표시하며, 종종 정교한 3차원의 해부학적인 묘사로 표시 하지만, 여전히 심장 리듬 장애, 특히 AF와 같은 복잡한 장애의 원인을 식별하고 위치를 알아내는 데 실패하였다. 신체 표면으로부터 심장 상에 전위를 주입하는 신호를 사용하는 것은 Rudy와 동료에 의해 받은 특허(미국 특허 6,975,900 및 7,016,719 등)에 따르면 사실이다.

심장 리듬 장애에 대한 원인의 식별 및 위치를 알아내기 위한 공지된 방법은 간단한 리듬 장애에 작용할 수 있지만, AF, VF, 또는 다형성 심실빈맥과 같은 복잡한 장애의 원인을 식별하는 것에 대하여는 공지된 방법이 없다. 활성 맵핑(mapping)(최초 부위로 돌아가는 활성화를 추적하는 것)은 간단한 빈맥에만 유용하고, AFL에는 불충분하게 작용하고(명확한 시작없는 계속적일 리듬), 다양한 활성 경로와 함께 AF에는 전혀 작용하지 않는다. 동조 매핑은 전극이 리듬의 원인에서 자극하는 부위를 식별하기 위하여 페이싱을 사용하지만, 아직 페이싱은 AF에 적용될 수 없고 심방 빈맥과 같은 간단한 리듬에도 자동화 기계 장치 때문에 적용될 수 없다. 전형적인 위치는 방실 마디 재진입, 전형적인 AFL 및 초기(발작성) AF를 갖는 환자의 원인으로 알려져 있지만, 일반적인 AF(Calkins, Brugada et al. 2007), VF 및 다른 복잡한 장애를 갖는 모든 환자에 대해서는 아니다. 따라서, AF(Calkins, Brugada et al. 2007)와 같은 복잡한 심장 리듬 장애의 원인을 식별하고 위치를 알아내기 위한 어떠한 방법도 아직 존재하지 않는다.

박동 대 박동으로 지속적인 활성화를 갖는 간단한 리듬에 대한 시스템의 예는 Svenson 및 King에 의해 특허받은 미국 특허 5,172,699에 의해 주어진다. 이 시스템은 심방세동(AF) 또는 심실세동(VF)과 같은(Calkins, Brugada et al. 2007; Waldo 및 Feld 2008) 복잡한 리듬이 아닌 간단한 리듬으로 정의될 수 있고, 심장 확장 간격을 찾는 것에 기초한다. 게다가, 자체 활성화보다는 심장 확장 간격(활성화 사이)을 검사하기 때문에, 이 시스템은 원인을 식별하거나 위치를 알아내지는 않는다. 이에 더하여, ECG 상에서 QRS 복합체 사이의 시간을 분석하기 때문에, 다른 AF 또는 VF 보다는 심실빈맥에 초점이 맞춰져 있다.

또 다른 예는 Ciaccio 및 Wit에 의해 등록된 미국 특허 6,236,883에 나와있다. 이 발명은 재진입 회로를 식별 및 국부화를 위하여 전극을 동심 배열을 이용한다. 이에 따르면, 국소 맥박과 같은 비-재진입 원인을 찾을 수 없다. 게다가, 특징과 검출을 이용하는 국부화 알고리즘 방법은 박동 대 박동으로 변하는 심장 안에서 활성화하는 AF와 VF와 같은 복잡한 리듬에는 작용하지 않는다. 이것은 재진입 회로의 협부 내에서 심실 빈맥과 같은 간단한 부정맥의 특징인 느린 전도를 식별지만, AF와 VF로 정의되는 것은 식별하지 못한다.

Ciaccio와 동료에 의해 이 후에 등록된 미국 특허 6,847,839는 정상적인(맥동) 리듬에서 재진입 회로를 식별하고 국부화 하는 발명을 기술한다. 다시, 이는 재진입은 아니지만 국소인 부정맥에 대한 원인을 활성화가 방사상으로 방출되는 곳으로부터 발견하지 못할 것이다. 두 번째로, 이 특허는 VT(Reddy, Reynolds et al. 2007 참조)와 같은 박동 사이에 지속적인 활성을 갖는 간단한 리듬을 수용하는, 재진입을 위한 지협의 맥동 리듬의 존재에 기초한다. 반면에, 이것은 AF 또는 VF와 같은 다양한 활성 경로를 갖는 복잡한 리듬을 받아들이지 않는다.

Desai에 의해 등록된 미국 특허 6,522,905는 최초 활성화 장소를 찾는 원리를 이용하여, 부정맥의 원인을 결정하는 발명이다. 이러한 접근은 활성화가 연속적인 순환이기 때문에 최초 장소가 재진입에는 없고, 재진입 때문에 간단한 부정맥에는 작용하지 않는다. 이러한 접근은 활성화가 AF 또는 VF와 같이 박동 대 박동으로 다양한 복잡한 부정맥에도 작용하지 않는다.

반면에, 간단한 심장 리듬 장애에서도, 원인을 식별하기 위해 공지된 방법을 적용하는 것이 어려울 때가 종종 있다. 예를 들어, 심방 빈맥에 대한 절제술의 성공률(간단한 장애)은 70 % 까지 낮을 수 있다. 의사가 심장 리듬 장애 수술을 수행할 때(Cox 2004; Abreu Filho, 2005), 심장 리듬 장애에 대한 전문가(심장 전기생리학자(cardiac electrophysiologist))의 도움을 받는 것이 이상적이다. 따라서, 심장 리듬 장애의 원인을 절제하는 것은 도전적일 수 있고, 숙련된 전문가라도 심방 빈맥 또는 좌심방 AFL과 같은 특정 간단한 리듬 장애(지속적인 박동 대 박동 활성 패턴을 가짐)를 절제하는데 수시간이 필요할 수 있다. 상기 상황은 활성 시퀀스가 박동 대 박동으로 변하는 AF와 VF와 같은 복잡한 심장 리듬 장애에서는 더 어렵다.

인간 AF의 원인을 식별하고 위치를 알아내기 위한 방법이 없을 때, 의사는 동물에 관한 문헌을 종종 찾아보았었다. 동물 모델에서, 복잡하고 불규칙한 AF(인위적인 방법에 의해 유래됨)에 대한 국부화된 원인은 국부화된 전기 회전자(electrical rotor) 또는 반복적인 국소 박동의 형태(Skanes, Mandapati et.al. 1998; Warren, Guha et al. 2003)로 식별되었고 위치를 알아냈다. 동물에서, 회전자는 높은 스펙트럼 지배적인 주파수(DF)(빠른 속도) 및 좁은 DF(규칙성을 보임)(Kalifa, Tanaka et al. 2006)를 보이는 신호에 의하여 나타내진다. 스펙트럼의 지배적인 주파수의 사용은 Berenfeld와 동료에 의해 공개된 미국 특허 7,117,030에 기술되어있다.

불행하게도, 이런 동물에 대한 데이터는 효율적인 인간의 치료법으로 전환되지 않았다. AF와 VF의 동물 모델은 인간 질병과 제법 다르다. 예를 들어, 동물 AF는 거의 자발적이지 않고, 폐정맥 트리거(triger)로부터 거의 개시되지 않는다(인간 발작성 AF에서는 일반적임). AF와 VF 둘 다, 보통 이러한 질환을 겪는 고령인에게서 보여지는 다수의 공존 병리(Wijffels, Kirchhol et al. 1995; Gaspo, Bosch et al. 1997; Allessie, Ausma et al. 2002)가 없는 일반적인 어린 동물로 연구되었다.

AF 환자에서, 속도가 높은 부위(또는 높은 스펙트럼 우세 주파수를 갖는 부위, DF)는 절제하기에 적합하지 않다. Sanders와 동료에 의한 최근 연구는 높은 DF 부위(Sanders, Berenfeld et al. 2005a)에서의 절제가 AF를 거의 종료시키지 않는다는 것을 보여줬다. 다른 연구들은 심방 내부에서 흔히 있는 높은 DF부위에서 절제는 AF(만약 높은 DF 부위가 원인이 될 때 예상됨)를 종료시키지 못한다는 것을 보여준다(Calkins, Brugada et al. 2007). 부분적으로, 동물에게 효과적인 방법은 많은 연구자에 의해 보여진 여러 가지 이유(Ng, Kadish et al. 2006; Narayan, Krummen et al. 2006d; Ng, Kadish et al. 2007)로 인하여, 인체의 AF에서 부정확할 수 있다(DF 때문일 수도 있음). Nademanee와 동료는 고주파수 성분을 갖는 낮은 진폭의 신호(복잡하게 분할된 심전도, CFAE)가 AF 원인을 표시할 수 있다고 제안하였다(Nademanee, Mckenzieet al. 2004a). 이 진단 방법은 Johnson과 Johnson/Biosense에 의한 상업적 시스템에 일부로 포함되었다. 반면에, 이 방법은 의문을 갖게 한다. Oral과 동료는 CFAE의 절제가 AF를 종료하지 않거나 AF 혼자 재발하는 것을 예방하지 않거나(Oral, Chugh et al. 2007), CFAE의 절제가 기존의 절제에 첨가되었을 때를 보여주었다(Oral, Chugh et al. 2009).

지금까지 사실인 것 같다고 여겨지는 선행문헌에서의 몇몇 발명(AF가 Ben-Haim과 Zachman에 의해 등록된 미국 특허 5,718,241 "검출이 안 되는 해부학상의 타켓를 갖는 심부정맥, 즉 비고정된 비정상 통로")은 사실로 인정되었다. 결과적으로, 이 특허는 심장 리듬 장애의 원인을 식별하고 위치를 알아내지는 않는다. 대신에, 이것은 각각의 가능한 기하학적 형태를 방해하기 위하여 절제 선을 전달하는 것에 의한 심장 기하학상에서의 치료에 초점을 두었다. 이 특허는 심장의 다양한 파라미터맵을 만들었다.

많은 발명은 상기 원인을 식별하고 위치를 확인하지 않고, 심부정맥의 실제적인 원인에 대하여 대용품을 사용한다. 예를 들어, Steiner와 Lesh에 의해 등록된 미국 특허 5,868,680은 임의의 시공간적 순서 변화가 일어났는지 식별하기 위하여 하나의 활성화 사건(맥박)을 위한 활성화 시퀀스를 그 다음의 맥박을 위한 활성화 시퀀스와 비교하는 것에 의하여 구성된 심장 내부에서 배열의 척도를 이용한다. 반면에, 이 발명은 배열이 AF에 대한 중요 부위에 가장 근접하고 다른 부위에서는 낮게 위치하도록 가정한다. 반면에, 이 가정은 맞지 않을 수 있다. 동물 연구에서, 배열의 지표는 AF 공급원으로부터 거리에 따라 내려가고, 이후에 더 먼 부위에서 활성이 재편성 되어서, 다시 실제로 증가한다(Kalifa, Tanaka et al. 2006). 게다가, 미국 특허 5,868은 하나 이상의 박동을 요구한다. 결과적으로, 발명 5,868,680과 같은 방법은 많은 부위를 식별하며, 대부분은 AF의 원인이 아니다. AF의 원인을 식별하고 알아내는 것의 부족은, 배열에 기초한 방법이 왜 아직도 AF를 격심하게 종료하기 위한 향상된 치료법으로 전환되지 않았는지를 설명한다.

유사하게, Reisfeld에 의해 등록된 미국 특허 6,301,496은 국부 활성 시간 및 벡터 함수로부터 만들어진 생리적 특징 매핑의 대용품에 기초한다. 이는 심장의 물리적 이미지 상에서, 전도 속도 또는 생리학적 특성의 또 다른 변화도 함수를 맵핑하는데 이용된다. 반면에, 이 특허는 심장 리듬 장애의 원인을 식별하거나 위치를 알아내지는 않는다. 예를 들어, AF에서 다중 활성 경로는 전도 경로를 의미하고 따라서 전도 속도는 삼각측량에 사용되는 점들 사이에서 알지 못한다. 부가적으로, 회전자의 경우, 핵심 영역 둘레를 회전하거나 핵심 부위로부터 좌우 대칭성을 방출하는 활성 시퀀스는 실제로 0 네트 속도(net velocity)를 생산할 수 있다.

이러한 이유로, 전문가는 AF에서(Vaquero, Calvo et al. 2008) 전기 회전자의 직접적인 증거가 인체의 심방에서 얻어지는 것이 아니라고 말했었다. 따라서, 인체의 AF에 대한 국부화된 원인을 식별하는(및 위치를 알아냄) 것이 바람직하지만, 이것은 아직 불가능하다.

인체의 AF, 특히 지속적인 AF에서, 식별되고 발견된 원인의 부재는, 절제가 경험에만 의존한다는 것과, 최소한의 건강한 조직의 절제 및/또는 수술 치료를 위해 원인이 식별되었고 위치를 알아냈다면 이론적으로 피할 수 있었던 심방의 약 30 내지 40 %의 손상을 종종 수반한다는 것을 의미한다(Cox 2005).

약에 의해 불충분하게 치료되는 인체에서 VT 또는 VF는 사망의 중대한 원인이다(Mycerbug 및 Castellanos 2006). 일반적인 치료는 삽입형 제세동기(ICD)를 위험한 상태의 환자 안에 위치시키는 것을 수반하며, 현재까지로는 VT/VF로부터 반복되는 ICD 쇼크를 예방하기 위하여 절제술을 사용하는데에 관심이 증가하고 있다(Reddy, Reynolds et al. 2007). VT에 대한 원인을 식별하고 위치를 알아내는 것은 어려울 수 있고, 절제술은 특정된 중심에서 수행된다. VF에서, 동물 데이터는 VF의 원인이 His-퍼킨지(His-Purkinje) 조직과 근접한 영역에 고정되어 놓인다는 것을 제안하였지만, 역시 이것은 인체에서 매우 불충분하게 이해된다. VF에 대한 원인을 식별하고 위치를 알아내는 유일한 선행문헌은, 수술 접근을 필요로(Nash, Mourad et al. 2006) 하거나 심장 이식 후에 신체로부터 제거된 심장 안에 수행된다(Masse, Downar eet al. 2007). 따라서, VF에 대한 최소 침습 절제(minimally invasive ablation)는 드문 경우에 이의 트리거를 식별하는데 초점을 맞추지만(Knecht, Sacher et al. 2009), 여전히 광범위한 집단에 수행될 수 없다.

단일 또는 다-센서로 설계된 것(Triedman et al.에 의해 등록된 미국 특허 5,848,972)을 포함하는 현존하는 감지 도구는 AF와 같은 복합적 장애의 원인을 식별하고 원인을 알아내기 위한 차선책이다. 반면에, 일반적인 상기 도구는 심방과 다른 여러 곳에서 발견될 수 있는 AF의 원인을 식별하기에 부적절한 제한된 시야를 갖는다(Waldo 및 Feld 2008). 대안적으로, 인체의 사용에 대해 비현실적인 광역 시료 채취(wide area sampling)를 위하여 더 많은 증폭기가 요구된다. 광역 시료 채취는 동물에서 유리하고, 광역 시료 채취는 심장을 외과적으로 드러내서 달성(Ryu, Shroff et al. 2005)되거나 신체로부터 제거하여 달성된다(Skanes, Mandapati et al. 1998; Warren, Guha et al. 2003). 인체에서, 외과적 연구도 어느 때든지 공간 영역만을 검사하고(예를 들어, Sahadevan, Ryu et al. 2004), 임상적으로 발생하는 형태로부터의 리듬 장애를 변경할 수 있는 공기, 마취, 다른 물질에 심장을 노출하는 것에 의하여 문제를 발생한다.

따라서, 선행 방법은 장애의 원인 또는 근원을 결정하기보다 환자가 심장 장애를 가지고 있는지 여부를 식별하기 위하여 해부학적 매핑에 주로 초첨이 맞춰져 왔다. 따라서, 개개의 환자의 치료가 가능하기 위하여, 심장 리듬 장애의 원인을 직접적으로 식별하고 원인의 위치를 알아내는 방법 및 도구가 긴급하게 필요하다. 이는 AF와 다른 복합적 리듬 장애에 특히 중요하고, 이상적으로, 시스템은 최소 침습, 수술 또는 다른 방법에 의한 절제술을 위하여 국부적 원인을 검출한다.

본 발명의 목적은 생물학적 리듬 장애를 검출, 진단 및 치료하기 위한 방법, 시스템 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 심장 리듬 장애를 식별, 위치를 발견 및 치료하기 위한 방법, 시스템 및 장치를 공개한다. 장애의 원인을 발견하고 식별하는 것은 치료법을 설명, 선택 및 적용하는 능력을 향상시킨다. 특히, 현재 발명은 인체의 AF 및 다른 심장 리듬 장애에 대한 전기 회전자, 국소 맥박 및 다른 원인을 식별하고 발견하기 위한 방법을 제공한다. 한 번 식별되면, 적합한 치료가 장애를 개선하고 잠재적으로 제거하기 위해 적용될 수 있으며, 이의 방법으로 하기 설명할 최소 침습 기술이 바람직하다.

본 발명은 선행 문헌에 비해 현저한 진보가 있다. 예를 들어, 미국특허 5,718,241와 다르게 본 발명은 수 시간 동안 심장 안에 거의 동일한 위치에서 머무를 수 있는 AF와 다른 리듬 장애(실시예, 47세 사람 참조)에 대한 원인(타겟)을 식별하고 발견한다. AF에서의 변화를 설명하는 미국 특허 6,847,839와 다르게 본 발명은 일시적으로 나타나거나 이동되는("기능성"임) 근원을 찾을 수 있게 한다. 미국 특허 5,868,680과 다르게 본 발명은 실시예에서 보여지는 하나의 활성화와 같이 작은 사건(맥박)을 이용하여 심장 리듬 장애의 원인을 직접적으로 식별하고 위치를 발견한다. 미국 특허 6,301,496과 다르게 본 발명은 핵심 영역 또는 이들로부터 방사상의 활성화 복사(activation radiating)를 갖는 국소 맥박 둘레를 회전하는 활성화를 갖는 전기 회전자를 직접적으로 식별하고 위치를 발견한다.

본 발명의 일 양태로, 생물학적 리듬 장애의 하나 이상의 원인을 검출 및/또는 진단하기 위한 방법이 제공되는데 있어서, 상기 방법은:

a) 하나 이상의 센서를 사용하여 다수의 위치에서 생물학적 활성화 신호를 감지하는 단계;

b) 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간에 대한 센서 위치를 포함하는 데이터를 상기 하나 이상의 센서로부터 수집하는 단계; 및

c) 상기 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인의 존재를 식별하고 위치를 알아내기 위하여 상기 데이터를 분석하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태로, 생물학적 리듬 장애의 하나 이상의 원인을 검출 및/또는 치료하기 위한 시스템이 제공되는데 있어서, 상기 시스템은:

a) 복수의 위치에서 생물학적 활성화 신호를 감지하기 위한 센서 장치;

b) 상기 센서 장치로부터 수신한 데이터를 수집하고 처리하기 위하여 컴퓨터 처리장치에 연결되며, 상기 수집된 데이터는 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간 또는 각각의 신호의 활성화 시간의 지속에 대한 센서 위치를 포함하며, 상기 처리는 상기 생물학적 리듬 장애에 대한 원인을 나타내는 활성화 흔적을 생성하기 위하여 활성화 개시시간을 상기 센서 위치에서 배열하는 것을 포함한다. 알고리즘을 포함하여 배열을 수행하기 위한 소프트웨어가 사용될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양태로, 생물학적 리듬 장애를 치료하기 위한 방법이 제공되는데 있어서, 상기 방법은:

a) 복수의 위치에서 하나 이상의 센서를 이용하여 생물학적 활성화 신호를 감지하는 단계;

b) 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간 또는 각각의 신호의 활성화 시간의 지속에 대한 센서 위치를 포함하는 데이터를 상기 하나 이상의 센서로부터 수집하는 단계;

c) 상기 생물학적 리듬 장애의 하나 이상의 원인의 존재를 식별하고 위치를 알아내기 위하여 상기 데이터를 분석하는 단계; 및

d) 상기 생물학적 리듬 장애의 최초 원인을 나타내는 하나 이상의 상기 원인을 선택하는 단계; 및

e) 상기 생물학적 리듬 장애를 개선 또는 제거하기 위하여 상기 최초 원인을 치료하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일 양태로, 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인을 검출 및/또는 진단하기 위한 방법이 제공되는데 있어서, 상기 방법은:

a) 하나 이상의 센서를 이용하여 다수의 위치에서 심장 활성화 신호를 감지하는 단계;

b) 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간에 대한 센서 위치를 포함하는 상기 하나 이상의 센서 데이터로부터의 수집 단계;

c) 상기 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인의 존재를 식별하고 위치를 알아내기 위하여 상기 데이터를 분석하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일 양태로, 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인을 검출 및/또는 치료하기 위한 시스템을 제공하는데 있어서, 상기 시스템은:

a) 복수의 위치에서 심장 활성화 신호를 감지하기 위한 센서 장치;

b) 상기 센서 장치로부터 수신한 데이터를 수집하고 처리하기 위하여 컴퓨터 처리장치에 연결되며, 상기 수집된 데이터는 각각의 신호와 각각의 신호의 활성화 또는 활성화 시간의 지속에 대한 센서 위치를 포함하며, 상기 처리는 상기 심장 리듬 장애에 대한 원인을 나타내는 활성화 흔적을 생성하기 위하여 활성화 개시시간을 상기 센서 위치에서 배열하는 것을 포함한다. 알고리즘을 포함하는 배열을 수행하기 위한 소프트웨어가 사용될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양태로, 심장 리듬 장애를 치료하기 위한 방법이 제공되는데 있어서, 상기 방법은:

a) 복수의 위치에서 하나 이상의 센서를 이용하여 심장 활성화 신호를 감지하는 단계;

b) 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간의 지속에 대한 센서 위치를 포함하는 상기 하나 이상의 센서 데이터로부터 수집하는 단계;

c) 상기 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인의 존재를 식별하고 위치를 알아내기 위한 상기 데이터를 분석하는 단계; 및

d) 상기 심장 리듬 장애의 최초 원인을 나타내는 하나 이상의 상기 원인을 선택하는 단계;

e) 상기 리듬 장애를 개선 또는 제거하기 위하여 상기 최초 원인을 치료하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가적인 양태로, 심장 리듬 장애를 감지하기 위한 조절용 센서 장치가 포함되는데 있어서, 상기 장치는:

1) 제 1 및 제 2 말단을 가지는 관형 샤프트 몸체;

2) 적어도 부분적으로 확장되었을 때 심장 챔버의 관강 표면(luminal surface)에 접촉할 수 있게 하는 센서 배열을 갖고, 비틀림 움직임, 센서 팔 사이의 공간을 변경 가능하게 하는 다수의 인터윈드(interwined) 센서 팔을 포함하는 상기 몸체의 한쪽 말단에 부착된 확장 가능한 센서 배열; 및

3) 상기 센서 배열을 고정시키고 전달하기 위한 리트랙션 쉬스(retraction sheath)를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태로, 심장 리듬 장애를 감지하기 위한 조절용 센서 장치가 제공되는데 있어서, 상기 장치는:

a) 제 1 및 제 2 말단을 가지는 관형 샤프트 몸체;

b) 적어도 일부분이 확장될 때 심장 챔버의 관강 표면에 접촉할 수 있게 하는 센서 구조를 갖는 다수의 센서를 포함하는 직경 방향으로 확장 가능한 곡선모양의 센서 배열; 및

c) 상기 센서 배열을 고정시키고 전달하기 위한 리트랙션 쉬스(retraction sheath)를 포함한다.

상기 감지, 수집, 분석, 선택 및 치료 단계는 하기 상세한 설명에서 각각에 대하여 기술하였다.

상기 도면은 명세서의 일부를 구성하고 본 발명의 전형적인 실시예를 포함하며, 이는 다양한 형태로 구체적으로 표현되었다. 본 발명의 다양한 양태의 몇 개의 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되거나 확대하여 나타내질 수 있다.
도 1은 심장으로부터의 신호를 본 발명에 따라 처리하고 지시하는 본 발명의 센서, 절제 카테터 및 전기 처리 구성 성분의 사용을 보여주는 심장의 도식이다.
도 2는 심장 챔버의 넓은 영역에서는 낮은 해상도로, 좁은 영역에서는 높은 해상도로 생체 신호를 검출하는 본 발명의 센서 장치의 설계를 보여준다.
도 3은 심장 챔버의 넓은 영역에서는 낮은 해상도로, 좁은 영역에서는 높은 해상도로 생체 신호를 검출하는 본 발명의 또 다른 센서의 장치 설계를 보여준다.
도 4는 심장 챔버의 넓은 영역에서는 낮은 해상도로, 좁은 영역에서는 높은 해상도로 생체 신호를 검출하는 본 발명의 또 다른 센서의 장치 설계를 보여준다.
도 5는 본 발명에 의해 분석되는 심장으로부터의 몇 개의 신호 종류를 도시하고, 활성화 개시, 활성화 종료 및 심장 확장의 간격을 포함하여 몇 개의 선택된 용어를 정의한다.
도 6은 생물학적 리듬 장애를 본 발명에 따라 식별하고 위치를 발견하기 위하여 다수의 위치에서 신호의 분석을 보여주는 흐름도이다.
도 7은 신체 신호에 대한 속도-행동(회복) 곡선(몇몇의 경우 생리적 패턴의 삽입과 함께 도시됨)의 계산을 도시한 본 발명의 실시예를 보여준다.
도 8은 인간의 단상 활동 전위 활동 전위 지속시간의 속도-반응(회복)이 진행 페이스 리듬과 AF사이에서 측정한 것과 다를 수 있다는 것을 보여준다.
도 9는 위상의 직접적인 배치를 보여준다.
도 10은 감지되는 신호와 데이터 베이스에 저장된 데이터가 생물학적 리듬 장애에 대한 원인을 국한화하고 또 식별하는 데 있어 더욱 명료하게 하기 위하여 확률맵을 어떻게 사용하고 또 생성하는 지를 보여주는 실시예의 흐름도이다.
도 11은 본 발명을 47살 노인에게 사용한 예이다. 도시된 것은 치료가 필요한 심방 세동을 갖는 환자의 좌심방과 우심방 및 관상 정맥 내부로부터의 신호의 나열이다.
도 12는 전기 회전자를 식별하고 우심방에 이것을 위치하는 본 발명의 방법과 시스템 이용의 결과를 보여준다. 활성화 흔적은 핵심 영역 주변을 회전한 것으로 보인다. 핵심 영역은 이 환자의 심방 외형에서 우심방의 외벽에 적색점으로 또한 도시된다.
도 13은 도 12에서 식별된 핵심 영역에서 6분보다 적은 시간 동안 직접 절제하는 동안에 AF는 정상적 리듬(맥동 리듬)으로 느려지고 종료되며, 이와 같이 AF의 원인이 실질적으로 발견되었고 성공적으로 치료되었다는 것의 증거를 보여준다.
도 14는 AF가 종료된 이후에는 AF가 심방의 속도를 매우 빠르게 하여도 재시작할 수 없다(순환 기간 230 ms, 260 맥박/분 이상과 동등함). 빠른 속도의 페이싱은 이제 차단되었다(심방을 자극하지 않음).
도 15는 본 발명으로 검출된 인체의 AF의 국부적 원인의 다른 환자 예를 보여준다. 두 환자에게서 전기 회전자는 좌심방에서 보여진다. 이것은 인체의 AF안에 전기 회전자가 존재한다는 것을 최초로 설명한다.
도 16은 56살 노인 환자에게서 AF의 국부적 국소 맥박 원인의 또 다른 예를 보여준다. 상기 도면은 활성화 흔적이 국소 근원으로부터 방사상으로 방출하는 활성화를 보여주는 좌심방에서의 국소 맥박 원인을 보여준다. 이 위치에서의 절제는 격심하게 AF를 종료시킨다.

정의

본 발명의 목적을 위해 하기 기술되는 정의가 적용된다:

검출/진단 : 상기 용어 리듬장애의 검출 및 진단은 본 출원서에서 서로 교환될 수 있다.

활성화 시간 : 심장 신호로 주어지며, 이것은 활성화 개시의 시간이다.

활성화 시간의 지속 : 주어진 맥박 신호를 위한, 활성화 개시 및 종료시간 사이의 기간 및 파형 신호. 심장 확장 간격은 선행하는 맥박의 활성화 종료로부터 현재 맥박의 활성화 개시까지의 기간이다(도 3).

활성화 흔적 : 이는, 예를 들어 이에 제한 없이, 회전자, 국소 맥박 원인을 나타내는 핵심 영역으로부터의 방사상 방출 패턴을 나타내는 핵심 영역 주위의 순환 패턴 또는 추가적 신호 샘플링과 상기 분석 단계의 반복을 필요로 하는 분산 패턴을 포함하는 식별 가능한 지문 패턴을 생성하기 위하여 센서 위치에서 활성화 시간 개시의 순서이다.

식별 및 위치의 발견 : 심장 리듬 장애의 국한된 또는 확산된 원인의 존재를 식별하고, 이후에 센서 위치와 관련되거나, 심장 안에 알려진 해부학적 위치와 관련된 상기 원인을 발견하는 과정이다.

심장 리듬 장애 : 비정상적 리듬으로, 종종 치료를 요한다. 이는 제한 없이, 정상적 동방 결절의 빠르고 비정상적인 활성화(적절하지 않은 동방 빈맥 또는 동방 결절 회귀), 심방 빈맥(AT), 상심실성 빈맥(SVT), 심방 조동(AFL), 조기 심방 복합체/박동(PAC) 및 심방 세동의 복합적 리듬(AF)와 같은 심장 상부 챔버(심방)의 빠른 리듬, 및 비전형적 심방 조동의 특정 형태를 포함한다. 빠른 리듬은 심실 빈맥(VT), 심실 세동(VF), 심실성부정맥 및 조기 심실 복합체/박동(PVC)를 포함하여 심장의 하부 챔버(심실)에서 또한 일어날 수 있다. 심장 리듬 장애에는 동방 서맥(sinus bradycardia), 이소성 심방 서맥 접합 서맥(ectopic atrial bradycardia junctional bradycardia), 방실 차단 및 심실 고유 리듬을 포함하여 속도가 느린 것도 있다.

생물학적 또는 심장 리듬 장애의 원인 : 본 명세서에서 이 용어는 생물학적 또는 심장 리듬 장애의 근본적 원인과 함께 교체되어 사용된다. 이것은 제한 없이, 회전자를 나타내는 주요부 주변의 활성화 시퀀스의 순환 패턴, 국소 박동 원인을 나타내는 주요부로부터 방사상으로 확산 되는 패턴, 또는 확산 패턴을 지칭한다. 본 발명에서, 확산 원인이 발견되면, 신호 채취가 추가적인 다수의 위치까지 확산되고 본 발명의 검출 및 분석 단계는 반복된다. 이러한 원인은 심장 리듬 장애 보전의 원인이 된다.

센서 : 본 발명에서 이 용어는 전극과 함께 교체되어 사용된다. 이것은 심장으로부터 또는 심장으로의 신호를 검출하고 전송하는 장치를 지칭한다.

본 발명의 발견 이전에, 신체 생물학적 리듬 장애의 원인은 확인되지 않았고, 특히 심장 리듬 장애의 원인은 확인되지 않았다. 본 발명은 정확하고 최소 침습 방식으로, 상기 기술된 신체 생물학적 장애의 지속, 보전 또는 흐름의 원인을 검출, 진단 및 그 결과로 효과적인 치료를 하는 방법에 대하여 최초로 알려진 사례이다. 이 방법은 의사가 장애를 없애기 위하여 원인을 수정하거나 제거할 수 있게 한다. 그럼에도 불구하고 심장 리듬 장애에 대하여 선호되는 일 실시예는 최소 침습 수술이며, 본 발명은 외과적 치료에 또한 적용될 수 있고, 뇌, 중추 신경계(간질 또는 발작의 원인이 발견될 수 있음), 말초 신경계(암이 검출될 수 있음), 및 평활근(골격근 및 위장관, 방광 및 자궁)과 같은 조직 안에서 전기 자극을 생성 또는 전파하는 장애에 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 신호 채취 장치, 예컨대 신체 조직(인간의 심장) 내부에 다수의 위치로부터 전극 카테터와 같은 센서 장치가 가변 공간 해상도 및 시야(field of view)로 개시되었고, 이에 따른 감지 채널 수 변환 장치가 개시되었다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전기 회전자, 국소 박동 및, AF, VF 및 다형성 심실빈맥과 같은 복잡한 리듬을 포함하여, 심장 리듬에 대한 다른 국부 장애를 식별하고 국한하는 방법이 개시되었다.

본 발명의 실시예로, 힐버트 변환, 다른 위상 지연 방법, 공간 간섭성 분석과 같은 프로세스, 활성화 흔적을 생성하기 위하여 활성화 시퀀스를 지시하는 프로세스 및 소프트웨어 방법 및 다른 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 센서로부터 수집되는 데이터와 분석된 것은 데이터베이스안에 데이터로 저장되며, 자동으로 갱신된다. 이 데이터베이스는 외과 의사가 국부 원인을 진단/검출하는 것을 돕기 위해 또는 리듬 장애의 원인의 패턴을 분류하기 위해 사용된다. 이는 특수한 특징을 갖는 환자에 있어서 원인의 확률 분포맵의 형성을 가져올 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 치료에 있어서 의사를 도와줄 수 있는 형태로 생물학적 리듬에 대한 원인을 표시하는 장치가 제공된다. 예를 들어, 영상 표시 장치는 활성화 흔적을 볼 수 있고, 회전자, 국소 원천 또는 장애의 다른 원인의 중심 위치를 볼 수 있도록 처리 장치와 연결될 수 있다. 오디오 형식은 단독으로 또는 시각적 형식과 조합되어 사용될 수도 있다. 예를 들어, 중심 영역은 근원의 시각적 묘사가 추가되거나, 이를 제외하고 시각적으로 표시될 수 있으며, 근원의 좌표와 이것의 중심은 위치와 장애의 원인에 관하여 청각적 표시로 사용자에게 제공될 수 있다. 시각적 묘사는, 원인의 명확한 설명을 사용자에게 제공해주고, 장애의 중심을 식별하여 치료의 선택을 매우 용이하게 하기 위한 참고 자료를 제공하기 때문에 특히 바람직하다. 예를 들어, 실제상의 회전자 또는 국소 박동의 시각적 표시는 사용자가 절제 카테터 또는 다른 방법을 실시할지를 정확하게 결정할 수 있게 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 장애의 원인이 일단 식별되면, 리듬 장애를 치료 또는 제거하기 위하여 식별되고 국부적인 근원의 영역을 치료 장치 또는 치료 방법을 이용하여 수정 또는 훼손한다. 치료 장치 및 방법의 비-제한 예로는 절제 카테터, 수술상의 절제 방법, 수술상의 제거와 같은 파괴 에너지의 사용(절제) 또는 이식된 납이나 다른 물리적 장치와 같은 심장 안에 사용하는 장치, 자극 에너지(페이싱), 약리 물질의 직접 전달, 세포 요법(cellular therapy) 또는 다른 개입 기술을 포함한다. 일 실시예로, 신체로부터, 특히 심장으로부터 신호를 감지할 수 있게 하는 카테터는 절제 에너지 전달 능력, 자극 에너지 전달 능력, 약물 요법, 줄기 세포 또는 유전자 치료와 같은 세포 요법과 같은 치료 방식 또는 다른 치료 방식을 포함한다.

본 발명은, 예를 들어 VF, 다형성 VT, 다형성 심실 빈맥 및 AF와 같은 복잡한 심장 리듬 장애의 검출, 진단 및 치료에 있어서, 일단 국부 원인이 정확히 식별되고 정확하게 목표가 정해지면, 국부 원인의 정밀하고 목표 된 절제가 이행될 수 있게 하는데에 특히 적합하다. 상기 논의된 것과 같이, 원인을 식별하고 원인의 신체 위치를 찾는 것은 이전에는 불가능했으므로, 숙련된 실험자에게도 성공적인 치료가 훨씬 더 어려울 것이다.

복잡한 심장 리듬 장애의 원인을 찾은 후 치료할 뿐만 아니라, 본 발명은 실험자가 가속 및 단순화하는 분석에 의해 단일 영역로부터 방출하는 간단한 리듬을 진단하고 치료하는 것을 돕기 위하여 사용될 수도 있다. 심장 리듬 장애 중, 간단한 장애로는 국소 심방 빈맥, 다국소 심방 빈맥(multifocal atrial tachycardias)(MAT), 동방 결절 회귀 또는 부적절한 동방 빈맥, 심실 빈맥(VT), 조기 심방 복합체(PACs) 및 조기 심실 복합체(PVCs)를 포함한다.

본 발명에 포함된 것은 감지 장치 및 기록하는 시스템을 포함하여, 데이터를 수집하기 위한 프로세스 및 시스템이다. 수집된 데이터는 각 활성화 신호 또는 활성화 시간 지속기간이 발생하는 곳에서 개시 시간에 하나 이상의 신호 및 개시시간을 송신하는 적어도 각 센서의 위치를 포함한다. 상기 처리장치는 이 정보를 수신하고 순차적으로 활성화 개시 시간을 정렬한다. 이 계산의 결과는 장애에 대한 지문 패턴을 생성하고 장애(즉, 이것은 회전자, 국소 근원 또는 분산 패턴일 수 있으며, 즉, 비-국부 근원일 수 있으며, 따라서 심장의 다른 영역 또는 다른 신체 영역로부터 추가적인 데이터 수집이 요구됨) 원인의 위치 및 종류를 모두 보여주는 활성화 흔적의 창조이다. 이 방식으로 데이터가 일단 정렬되면, 회전자 근원은 보여주기 위한 영상 표시기에 시각적으로 표시될 수 있는 활성화 흔적을 생성하며, 회전자의 실제 상의 순환 패턴의 경우 회전자의 중심이 시각적으로 식별 가능하고 쉽게 식별될 수 있고, 따라서 쉽게 치료될 수 있다. 국소 박동과 같은 방사상의 방출을 하는 근원의 묘사도 동일하다. 각 센서에서 활성화 개시 시간의 순차적인 정렬은 국소 리듬 장애의 위치를 선정하게 하여서, 국소 중심이 목표 된 정확한 치료를 위한 영상장치상에 쉽게 발견될 수 있다. 바람직하게, 상기 리듬 근원 또는 원인은 실험자가 원인 부분 또는 영역을 완벽히 관찰할 수 있게 하고, 원인 부분에서 적절한 치료를 위한 편안한 평가를 만들기 위하여 상당한 시간 동안 표시된다. 일 실시예에서, 상기 데이터 및/또는 처리된 데이터의 영상 표시(즉, 활성화 흔적의 영화)는 리듬 장애 원인의 지문 패턴을 밝힌다. 상기 저장된 정보는, 실험자가 유사한 원인의 식별, 국부, 치료를 향상시키는 것을 돕기 위해서 기존의 패턴을 참고할 수 있도록 한다. 일부 예에서, 상기 저장된 정보는 예측 모델을 제공하거나 유사한 알려진 패턴을 사용하여, 특정 측정된 패턴을 명백하게 하기 위하여, 측정된 실시간 데이터의 외삽을 고려한다.

본 발명의 추가적인 실시예는 어떤 원인의 치료를 위한 처리 및 시스템을 제공하며, 종종 원인이 존재하는 조직을 수정 또는 파괴하는 처리 및 시스템을 제공한다. 6 번째의 선호되는 실시예는 환자를 치료하는 과정 중에 직접적이기보다 오프라인에서, 비-실시간 관찰 모드로 사용될 수 있는 발명이다.

본 발명의 처리 및 시스템은 발작 또는 간질 국소(epileptic foci), 또는 국소 종양(악성 또는 그외)을 식별하고 치료하기 위한 침습 치료 또는 외부 방사선 조사를 가이드 하기 위하여 뇌 또는 중추 신경계에서 뇌파 또는 다른 지표를 사용하여 비정상 전기 자극을 생성 또는 전파에 대한 근원을 국부화(즉, 원인의 신체적 위치를 찾음) 하는데 사용될 수 있다. 본 발명은 횡문근(예를 들어, 골격근의 부상), 위장계(예를 들어, 식도 경련), 비뇨 생식기 및 호흡기계에서 비정상 자극 전파에 대한 근원을 식별하기 위해 사용될 수도 있다. 본 발명은 임의의 신체 시스템에서의 종양(악성 또는 그외)을 검출하기 위해 사용될 수도 있다. 본 발명은 지진파의 근원을 발견하기 위해 또는 레이다 또는 소나와 같은 방법을 갖춘 탄뎀(tandem) 안에 있는 에너지 근원을 발견하기 위한 용도와 같은 의학 외의 응용을 또한 갖는다.

본 발명은 처리를 수행하기 위하여 이의 처리 및 시스템을 위한 몇 개의 양태를 갖는다. 이러한 실시예로 제한됨 없이, 본 발명의 일 양태로, 신호는 리듬 장애를 갖는 기관 안에서 상기 감지의 명료성을 최대한 좋게 하기 위하여 센서 간의 간격을 변경하여 다수의 위치로부터 검출된다. 특히 바람직한 실시예는 리듬 장애 동안에 심장 또는 다른 신체 영역으로부터 이런 신호가 또 기록되고 데이터베이스 안에 기록된 것을 저장한다. 각 센서의 위치는 특정 신호와 관련되어 있을 뿐만 아니라, 장애의 원인 및 신체에서 이의 특정 위치를 식별하는 활성화 흔적을 형성하기 위하여 순차적 배열되는 것을 포함하는 분석을 위하여 활성화 개시 시간이 각 센서에서 처리장치로 송신된다. 원인의 데이터베이스의 생성은 장애 원인의 식별 과정 또는 국부화 과정을 돕기 위하여 데이터베이스에 접속하는 것을 감안하여 수동으로 또는 자동으로 갱신될 수 있다. 현재 환자의 수집 데이터가 제한된 품질일 때, 리듬이 동일 또는 상이한지를 결정하기 위해 환자의 패턴을 이전에 기록된 환자의 리듬과 비교하거나, 환자의 패턴을 다른 환자의 패턴과 비교하기 위해 사용된다. 이전의 사례로부터 저장된 이전 데이터는 현재 사례의 리듬 장애에 대한 원인을 식별, 국한 및 표시하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다.

장애의 근원을 시각적으로 표시한 것은 원인의 존재와 위치를 시각적으로 보여주고, 리듬 장애를 개선 또는 제거하기 위한 순차적인 표적화 및 정확한 치료를 가능하게 하기 때문에 실험자에게 매우 유용하다.

본 발명의 다른 양태로, 또 다른 사례로부터 저장된 이전 데이터는 현재 사례에서 리듬 장애에 대한 원인을 식별, 국한 및 표시하는데 사용될 수 있다. 이는 향후 절차에서 본 발명의 사용을 계획하는데 사용될 수 있다.

유용한 구성요소(모듈) 및 장치의 설명

도 1은 본 발명의 처리 및 시스템에 사용될 수 있는 유용한 각종 구성요소(모듈)의 개략도를 보여준다. 상기 모듈은 서로 분리될 수 있고 그들의 기능을 제공하기 위해 협력하여 결합 되거나 그들의 하나 이상은 처리장치 안에 포함된 각 모듈과 서로 통합될 수 있어서, 상기 시스템은 보다 적은 분리된 하드웨어 유닛을 갖는다. 도 1은 최소 침습 경피적 시술 또는 표면 ECG, 자기심전도, 초음파 심장검사 및/또는 초음파, 전자 방사선, 음파, 마이크로파로부터 토플러 측정, 또는 전기 임피던스의 변화와 같은 다른 시술 중에 장애의 원인을 국부화 하는 실시예를 묘사한다.

도 1에서, 심장(10) 안에서의 전기 자극은 감지 전극으로 기록된다. 이러한 전극은 도 2 내지 도 4에서 예시하는 주문 제작된 기록용 카테터를 포함하여, 챔버 또는 심혈관계 안에 위치하는 카테터(20)일 수 있다. 상기 전극은 이식된 맥박 조정기 또는 제세동기, 단상 활동 전위 또는 다른 신호를 기록하는데 사용하는 카테터로부터 리드의 연장일 수도 있으며, 이것은 대정맥(20,21) 또는 관상 정맥동(22)을 통해서 일반적으로 도달한다. 따라서, 본 발명에 특히 유용함에도 불구하고, 본 발명의 상기 처리 및 시스템은 활성화 시간과 발생의 위치를 정확하게 전송할 수 있는 임의의 카테터 또는 감지 장치(신체 내부 또는 외부에서 사용됨)가 필요가 없고, 반면에, 도 2 내지 도 4의 특화된 카테터가 사용된다.

전극(23)은 관상 정맥동에서 전극(21)을 통해, 심장 막 공간에서 전극(23)을 통해, 또는 다른 경로를 통해 접근되는 심장 외막 또는 심장 막으로부터 기록할 수 있다. 전극은 좌심방과 좌심실에 위치하는, 심장(15)을 채우고 있는 신경에 근접하여 위치할 수 있다. 전극은 컴퓨터 맵핑 시스템, 루틴 또는 고해상 ECG 맵핑 전극(30), 피부 내막 또는 피부에 이식된 또는 심장이나 신체에 직접 접촉하지 않고 신호를 비-침습으로 검출하는 방법에 따라 유래 된 신호로부터의 가상의(컴퓨터의) 전극일 수 있다. 전극 정보는 데이터베이스(160)에 저장된 전기도로부터 유래 될 수도 있다.

전극(25)은 리듬 장애에 대한 원인 영역 또는 근처 영역을 수정하거나 파괴하기 위하여 사용될 수 있다. 만약 전극이 절제 카테터이면, 이것은 에너지 생성장치(60)에 연결된다. 다른 전극은 제어장치(40) 및 페이싱 모듈(50)에 연결될 수 있고, 모두 프로세스 제어장치(70)에 연결되는 것이 바람직하다. 절제 또는 페이싱은 심장의 많은 위치에서, 심장(15)을 채우고 있는 신경에 직접 연결될 수 있다. 내부 절제 전극은 수술중에 외부 탐침과 같은 외부 절제 시스템, 또는 외부의 국소된 복사 또는 종양 치료를 위한 광자 빔으로 교체될 수 있다. 게다가, 근원의 수정, 즉 장애 원인의 치료는 적절한 약학 조성물, 유전자 치료, 세포 치료를 가하는 것에 의해, 또는 조직의 차단(수술 또는 특화된 장치를 사용)에 의해 달성될 수 있다.

상기 프로세스 제어장치(70)는 다양한 구성요소 또는 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 구성요소 또는 모듈은 리듬 장애 도중에 신호를 기록, 리듬 장애가 아닌 다양한 속도에서 기록(페이싱에 의함) 및/또는 심장 리듬 장애를 촉진하는 속도 중에 기록(페이싱 또는 다른 방법에 의함)할 수 있는 채취 모듈(80)을 포함한다. 신호 증폭장치(미도시됨)는 신호 명료도 및 강도를 높이기 위해 사용될 수 있고, 처리 제어장치는 원인을 식별하고 국부화 하기 위한 충분한 수의 위치로부터, 감지하기 위한 가장 적은 수의 기록 증폭장치를 정할 수도 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 시분할 방식 기반 상에서 타임 슬라이싱(time-slicing)에 의해 128개의 센서를 기록하거나, 다른 것이 비활성화되는 동안 리듬 원인에 근접하는 각각/다수의 센서를 활성화는 하는 것에 의하여 128개의 센서를 기록하는 것에 의하여, 상기 128개 센서로부터 기록을 위해 50 내지 60개의 신체 증폭 채널만을 사용할 수 있다(예를 들어, 상업적으로 사용가능한 다극의 카테너). 이런 스위치 기능은 센서 장치와 전기 제어 시스템을 연결하는 스위치 구성요소에 의해 수행될 수 있고, 하나 이상의 다른 구성요소로 구체화될 수 있다. 스위칭은 심장 리듬 장애의 원인이 있는 곳을 결정하여 수동 또는 자동으로 될 수 있다. 모듈(90)은 생체 신호를 감지하기 위한 추가적인 심장 속도를 제공하기 위하여 페이싱 모듈과 연결된다. 이는 특정 심장 리듬 장애가 아닌 다른 심장 속도에서 심장을 진단하고 치료하는 것에 대한 연구를 할 수 있기 때문에, 명세서에 설명된 비-실시간 방식(방식 6)에 특히 유용하다.

본 발명의 방법 및 시스템은 분석 모듈에 의해 수행될 수 있는 분석 방법을 사용하여 수집된 데이터를 처리한다. 예를 들어, 도 1에서 모듈(100)은 분석 엔진의 요소 I 이다. 분석 엔진의 이 부분은 각각의 감지된 위치에서 시간 경과에 따른 생체 신호에 대한 개시 및 종료를 결정한다. 이는 시간 경과에 따른 리듬 중에(도 6에 도시됨) 일련의 활성화 시간(개시 시점) 및 회복 시간(종료 시점)을 생성하는 것에 의해 실행된다. 상기 신호는 일반적으로 시간 경과에 따른 전압으로 표시된다(즉, 전압-시간). 활성화 시간은 많은 방식으로 처리될 수 있다. 가장 간단한 방법은 각 위치에서 수동 할당되는 것을 포함한다. 자동화 또는 계산된 할당은 최대값과 최소값을 찾기 위해 제 1 도함수의 0 값을 이용하여, 상승 직선(upstroke) 또는 하행 직선(downstroke)의 최대값을 나타내기 위해 제 2 도함수의 0 값을 이용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 활성화 개시 및 종료시간은 전압 시계열이 역치 점을 교차하는 시점에 정해질 수 있다. 활성화 시간을 정하기 위한 또 다른 가능한 방법은 패턴-매칭을 사용하는 것이다. 예를 들어, 활성화 소요를 나타내기 위해 선택된 패턴은 시간 경과에 따른 복수의 시점(timepoint)에서 신호와 서로 관련될 수 있다. 상기 상호 관련값이 높으면 상기 템플릿의 반복을 지시하고, 이에 따라서 활성화 시간이 결정된다. 이 분석에 사용된 상기 템플릿은 데이터베이스 안에 저장된 데이터로부터 얻어질 수 있거나, 해당 위치에서 리듬에 대하여 측정된 속도로부터 계산될 수 있다. 복수의 센서로부터의 동시적 기록은 나쁜 품질의 활성화 분석, 특히 신호의 품질이 잡음이 있는 AF 또는 VF와 같은 복잡한 리듬에 대한 활성화 분석 또는 이시에 복수의 구성요소를 보여주는 것을 도와줄 수 있다. 동시에 기록된 것으로부터, 참조 신호는 분석된 채널에 근접한 위치에서 바람직하게 선택된다. 참조 채널 상의 신호는 분석된 채널 상에서 신호 또는 신호 구성요소를 선택하기 위해 사용된다. 이는 시간경과에 따른 유사 타이밍을 유지하는 구성요소를 사용하는 것, 패턴 매칭 또는 상관 함수를 사용하는 것, 벡터 분석 또는 다른 방법에 의해 할 수 있다. 만약 많은 방법이 요구된다면, 알려진 심장 병리 생리에 의해 강요된, 발견적 방법, 패턴 인식 방법 및 소위 퍼지 로직(fuzzy logic)으로 불리는 접근이 사용될 수 있다.

모듈(110)은 실제로 계산하고 국한하는, 즉 심장 리듬 장애에 대한 근원(원인)의 존재와 위치를 결정하는 분석 엔진의 요소 II이다.

본 발명의 일부 실시예는 시스템과 프로세스에서 다른 기능을 협력해서 수행하기 위하여 설계된 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있는 치료 엔진(therapy engine)을 포함한다. 예를 들어, 도 1에서 모듈(120)은 심장 안에 리듬 장애에 대한 근원의 위치와 이동 패턴을 결정하는 것을 책임질 수 있다. 이는 치료 엔진의 첫 번째 모듈일 수 있고, 리듬 장애를 치료하거나 제거하기 위하여 수정이 요구되는 위치와 공간 영역을 계산하기 위해 사용된다. 치료는 절제 에너지를 가하거나 여기서 검토한 다른 방법에 의해 이루어질 수 있고, 이런 치료는 절제 과정 중에 근원이 이동한다면 간단히 한 지점 또는 영역에서 이루어 지지 않는다. 모듈(130)은 치료 엔진의 또 다른 모듈을 나타내고, 근원을 나타낼 것 같은 영역에서 조직의 절제(파괴), 수정(절제 또는 페이스) 또는 촉진(페이스)을 위하여 에너지 생성기에 직접 연결되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 상기 모듈(130)은 파괴 에너지 없이, 예를 들어 약학적 물질, 또는 유전자나 세포의 치료제를 전달하는 것에 의해 조직을 수정하기 위해 사용된다.

도 1에 보이는 시스템의 모듈(170)은 의사가 리듬 장애를 치료하거나 제거하는 것을 돕기 위하여 시각적 또는 청각적 방식으로 원인의 식별 또는 위치의 발견을 보여주기 위한 도구를 나타낸다. 예를 들어, 이 모듈은 회전자, 국소 또는 장애의 다른 원인을 실험자에게 명확하게 보여주기 위하여, 스크린상에 문자, 도표 및/또는 청각의 시각화를 가능하게 하는 디스플레이 화면을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 발견된 장애의 영화 클립은 화면에 보여 질 수 있다. 이 클립은 장애의 실제상의 원인과 위치의 실시간 표시이다. 예를 들어, 일단 데이터의 분석이 본 발명의 프로세스에 따라 수행되면, 즉 신호의 위치와 이의 활성화 개시 시간이 순차적으로 정렬되면, 분석의 결과와 계산이 활성화 흔적의 형태로 스크린상에 보여 질 것이다. 만약 상기 활성화 흔적의 패턴이 핵심 부분 주변을 회전하는 일련의 활성화를 나타내면, 이후에 회전자가 발견되고 이것이 사실상 장애의 원인이다. 이와 유사하게, 만약 활성화 흔적의 패턴이 핵심 부분 영역으로부터 방사상으로 방출하는 일련의 활성화를 나타내고, 이후에 국소 박동이 발견되면 이것이 사실상 장애의 원인이다. 따라서, 발명의 프로세스는 장애의 원인을 직접적으로 찾을 수 있고, 실험자가 가진 장애의 존재, 종류 및 위치의 시각화에 사용하기 좋게 한다. 결과적으로, 식별 가능한 패턴이 발견되지 않으면, 즉 활성화 흔적이 국한되지 않으면, 센서 위치 및/또는 이미 위치된 센서의 전원을 키는 것에 의해 추가적인 신호 채취가 보충되어야한다. 추가적인 신호 채취는 본 발명에 따른 프로세스에 의하고 화면상에 보여진다. 만약 원인이 데이터의 추가적인 채취 및 처리를 통해 발견되면, 적절한 치료를 결정할 수 있을 것이다. 결과적으로, 분산된 활성화 흔적 및 패턴이 발견되면, 실험자가 충분하다고 느껴질 때까지 추가적인 채취를 하는 것이 타당할 것이다. 일부 예에서, 프로세스의 결과는 회전자 또는 방사상의 방출 초점의 존재와 이의 위치를 찾게 한다. 다른 예에서, 반복적인 채취와 처리 후에도 분산된 패턴이 남으면, 회전자 또는 국소 박동을 원인에서 제외하고 진단이 이루어질 수 있다. 따라서, 회전자 또는 국소 지점(박동)을 찾는 것은 검출과 진단과 동시에 필수적이며, 상기 회전자 또는 국소 지점을 찾는 것의 부족은 장애의 이러한 원인 중 하나의 존재를 제외하는 진단을 할 수 있다.

방식 1 신호 채취(도 1, 참조 80)

신호 채취는 리듬 장애를 제거하거나 치료하기 위한 과정 중에, 사전에 과정을 계획하기 위해, 또는 이후에 장애를 검토하기 위해서 실시간으로 할 수 있다. 상기 언급한 신호는 다양한 센서 형태를 사용하여 기관으로부터 하나 이상의 위치에서 수집된 것이다. 접촉 센서는 가능한 한 조직과 접촉하기 좋게 유지되어야한다. 선호되는 방식으로, 전극은 동시적으로 또는 거의 동시적으로 복수의 영역에서 기록되어야 한다. AF와 같은 가장 빠른 심장 리듬 장애는 주기 길이 > 100 ms를 가지며, 그 결과 실질상 이보다 적은 시간(거의 동시에)의 신호 포착이 고려된다. 실행의 대안적인 방식은 센서를 순차적인 영역으로 이동시키는 것을 가능하게 한다. 본 발명은 임의의 존재하는 센서 장치와 함께 사용될 수 있다.

상업적으로 사용가능한 다양한 전극 장치가 신호 채취를 얻기 위해 사용될 수 있음에도 불구하고, 신호 채취에 대하여 특히 유용한 장치 예가 도 2 내지 도 4에 도시되었다. 이러한 장치는 개별적으로 활성화되거나 비활성화, 또는 서로에 대해 상대적으로 움직이는 복수의 센서를 사용한다. 이는 적응적 공간 해상도, 즉 센서 공간이 원하는 대로 증가 또는 감소할 수 있게 한다. 넓은-공간 센서는 기관의 많은 부분(예를 들어, 심장의 좌심방)에 대한 리듬을 조사하기 위하여 넓은 시야를 제공한다. 일단 근원의 위치에 가까워지면, 배열은 좁은 시야에서 높은 공간 해상도를 위해서 센서 공간을 감소하기 위해 바람직하게 변화된다. 꽉 찬 공간 센서(tightly spaced sensor) 배열은 근원을 치료하기 위해 국소된 영역에 에너지를 적용하기 위해 선호된다.

적응적 공간 해상도는 본 발명의 다양한 실시예의 주요한 이점이다. 이는 물리적으로 이동하는 센서로 달성될 수 있다. 도 2는 신호를 감지하기 위한 복수의 감지 요소(전극 또는 탐침)을 갖는 동심 나선(concentric helices)(요소 200)을 보여주고, 일부 예에서는 에너지 전달 또는 다른 치료법(요소 205)을 보여준다. 상기 나선은 카테터의 일부분이 샤프트(shaft)(요소 215)안에 배치되지 않을 때(요소 210), 넓게 공간을 갖는다. 조립품의 회전과 전진은 챔버 안으로 더 많은 탐침을 도입하고, 그 결과 조립품의 공간이 감소한다. 도 3은 조정가능한 팬(fan) 카테터의 형태인 본 발명의 센서 카테터의 또 다른 실시예로, 복수의 감지 요소(적극 또는 탐침)(요소 240)를 각각 포함하는 복수의 자오선(요소 230)을 포함하고, 또한 감지하기 위해 그리고 일부 예에서 에너지를 가하거나 다른 치료법을 위한 복수의 감지 요소를 포함하는 것을 보여준다. 도면에서 묘사하듯이, 샤프트 축(요소 245)을 따라서 꼬이거나 비틀어지는 운동의 조합에 의해 자오선은 더 넓은 공간(요소 230)을 가질 수 있거나 더 근접한 공간(요소 235)을 즉, 조정된 공간을 가질 수 있다. 도 4는 조정가능한 나사 모양의 형태를 갖는 발명의 센터 카테터의 또 다른 실시예로, 뭉툭한 비-충격 말단(blunt non-traumatic)(요소 270) 상에 소수의 나선형 자오선(요소 260) 말단을 갖는 것을 보여준다. 도 2 및 도 3의 설계 구조와 같이, 도 4의 상기 자오선은 복수의 요소(전극 또는 탐침)(요소 265)를 포함할 수 있다. 나사 모양은 나사모양의 크기 및/또는 탐침 공간이 증가 또는 감소하기 위하여, 샤프트(요소 280) 조작에 의해 관 안으로 진행되거나 철회될 수 있다. 이런 설계는 크거나 작은 기관(예를 들어, 다양한 크기의 심방), 또는 AF와 같은 리듬에 대한 근원일 수 있는, 폐정맥 또는 상대 정맥을 포함하는 하부구조에 맞게 크거나 작게 만들어질 수 있다. 물리적 움직임은 의사에 의해 수동적으로 달성되거나 기계를 이용하여 자동으로 달성할 수 있다. 심장 리듬 장애에 대한 근원의 주어진 관찰된 특성은 발명자에 의해 관찰되었고, 그 결과 심장의 하나 이상의 챔버에서 각 표면적의 적어도 약 25 %이상을 감지하는 센서가 바람직하다. 이러한 설계는 예시일 뿐이지, 실제상의 본 발명의 물리적인 설계 또는 응용을 제한하기 위함이 아니다.

각 센서에 대하여 최적의 접촉은, 다양한 방식에서 적정성에 대하여 프로세스 제어장치(70)에 의해 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 제어장치(70)는 감지된 신호의 크기 안에서 안정성을 통하여 접촉을 식별할 수 있다. 대안적으로, 프로세스 제어장치(70)는 신호를 전극(20 내지 30)을 통해 방출하기 위한 페이싱 모듈(50)을 결정할 수 있고, 접촉을 식별하기 위해 유발된 반응의 크기를 이용한다. 세 번째 대안으로, 처리 모듈(70)은 안정한 조직의 임피던스(예를 들어, AF에서는 페이싱이 불가능함)를 식별하여 접촉을 결정할 수 있다. 다른 대안으로, 온화한 손상 패턴을 검사하기 위하여 설계된 카테터, 또는 접촉력을 직접적으로 측정하기 위해 설계된 카테터가 사용될 수 있다. 게다가, 카테터 조작은 반-자동 또는 자동으로 로봇 제어에 의해 제어될 수 있을 뿐만 아니라, 수동적으로도 제어될 수 있다.

적응적 공간 해상도는 전자적으로 또한 달성될 수 있다. 조정가능한 센서 장치 안에 있는 센서는 개개의 센서를 활성화 또는 비활성화할 수 있는 전자적 제어 시스템에 연결된다. 이는 만약 의사가 기관의 한 영역 상에서만 초점을 두고 싶다면 수동적으로 수행될 수 있고, 심장 리듬 근원이 존재한다고 결정된 영역 상에 초점을 맞추기 위하여 도 1의 프로세스 제어장치에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 전자적 스위치 장치는 실용적인 증폭 채널의 수의 이용을 최대화하기 위하여 센서와 전자적 제어 시스템 사이를 연결하는 독립적인 스위치를 조절한다. 이런 전자적 구성요소는 종래의(유선의) 전극, 광 섬유, 에칭-웨이퍼 회로, 생물학적 센서, 화학적 센서, 약학적 센서, 압전 센서, 적외선 센서, 환자 준수 광학 이미징(patient compliant optical imaging), 광 센서, 원격 센서 및 다른 디자인의 다양한 조합에 의해 구체화될 수 있다.

전자적 스위치는 타임-슬라이싱에 의해 달성될 수도 있다. 수많은 위치가 감지될 필요가 있지만 감지 채널의 수가 한정된다. 신호 타임-슬라이싱은 작은 수의 채널로부터 수많은 감지 채널을 기록할 수 있다. 예를 들어, 10 ms 정도마다 얻어지는 데이터는 종종 AF 또는 VF 근원 분석을 위해 충분하지만, 신호가 종종 1 ms(1 KHz)마다 채취된다. 따라서, 상기 시스템은 위치 1에서 3 ms마다, 위치 2 및 3에서 각각 3 ms마다 감지하고, 이후에 센서 1로 돌아오는 순환을 10 ms 마다 반복할 수 있다. 이 방식으로, 90개 위치가 30개 채널을 사용하여 감지될 수 있다. 채널 사이에서 스위칭할 때 잡음 인자를 고려한 임의의 적절한 배열이 하드웨어 또는 소프트웨어 안에 전환 시간에 따라서 사용될 수 있다. 광 섬유 또는 다른 장치를 따라 복잡한 신호를 보내는 것, 또는 임의 추출 기억 장치 안에 신호를 저장하고 이후에 번갈아서 증폭하고 분석하기 위한 분석을 오프라인에서 사용하는 것을 포함하여 많은 다른 방법이 효과적인 채널의 수를 늘리기 위해 사용될 수 있다.

감지된 위치의 수는 다른 심장 평면에 접촉해 놓여있는 센서의 조합을 사용하여 또한 증가 될 수 있다. 예를 들어, 심장 내막(안) 표면상의 전극은 심장 외막 표면상의 전극에 의해 보완될 수 있고, 아마 심장 근육 안에서 그것 자체로(이식된 전극을 통해) 전체에 걸친 공간 해상도를 증가시키기 위해 보완될 수 있다. 이는 심방에서 특정 값이며, 상기 심방의 벽은 얇고 심방 내막 및 심방 외막 전극은 유사한 영역을 목표로 삼을 수 있다. 심실에서 또는 심방의 두꺼운 벽면 영역에서와 같은 다른 평면에서는 다른 정보를 제공할 수 있다.

어떤 선호되는 실시예로, 감지는 심장 리듬 장애 중에 기관 안에서 순차적으로 움직이는 하나 이상의 센서(탐침)를 사용하여 수행될 수 있다. 하나의 탐침이 사용되면, 각 위치로부터의 신호는 타이밍 신호 기준과 관련해서 정렬된다. 이 방법은 국소 심방 빈맥의 간단한 장애 또는 심방 조동과 같은 리듬이 심장 안에서 상대적으로 일정할 때 적용하기 쉽다. 반면에, 이 방법은 만약 상기 리듬이 AF 또는 VF의 복잡한 리듬같이 심장 안에서 불규칙적이면, 대략적인 가이드로서 또한 사용될 수 있다. 이는 적은 수의 센서가 요구되는 이점을 가지고있고, 만일 근원이 공간에서 약간의 안정성을 보이면 작동한다. 예를 들어, AF가 불규칙적인 반면에, 활성화는 국부적 근원, 예를 들어 폐정맥 근처와 같은 특정 위치에서 규칙적일 수 있다. 복수의 위치에서 순차적인 감지를 사용하는데 특히 유용한 일 실시예는, 가능한 많은 센서가 적용될 수 있음에도 불구하고, 두 개의 센서(임상의 사극성 카테터의 두 개의 양극과 같음)를 갖는 이동용 탐침에 대한 도식이다. 각 위치에서, 하나의 센서는 기준으로 고려되고, 연속적 주기(맥박)에 대한 개시시간은 기준이다. 두 번째 센서에서 활성화 시간의 차이는 상대적 타이밍을 나타내는데 사용된다. 상기 탐침은 이동되어서, 하나의 센서가 이전의 감지된 위치에 놓인다. 두 번째 센서는 새로운 위치를 감지하고, 여기서 복수의 박동에 대한 상대적인 타이밍 개시를 기록할 수 있다. 상기 프로세스는 모든 관심 영역에 대하여 반복된다. 왜냐하면 이 프로세스는 위치 간에 상대적인 타이밍에서 안정성을 제시하며, 변이성은 각각의 위치에서 관측된 박동과 박동 사이의 타이밍 변화를 이용하여 확률적으로 다시 제시될 수 있다.

대안적인 접근은 속도의 변화도 및/또는 챔버 안에서 조직화를 사용하는 것, 그 리듬(AF 또는 VF 포함)에 대한 데이터베이스로부터 저장된 데이터와 비교하는 것이다. 순차적인 위치를 감지한 후에, 두 챔버에서 활성화 속도는 다양한 근원(회전자 또는 국소 박동)과 주변 부위에서 관계를 설명하는 저장된 패턴과 비교된다. 에러-최소화 접근법(예를 들어, 최소 자승 오차)이 근원 위치를 추정하기 위해 사용될 수 있다. 추정은 저장된 패턴의 부분 집합의 유사점에 기초하고, 알고리즘, 발견적 방법, 퍼지 논리 또는 다른 패턴 인식 방식을 사용하여 순응적으로 개선된다. 이 공정은 되풀이하여 반복된다. 공간 일관된 근원, 2차 및 이후의 반복은 최초의 추정에 정확성을 추가하고, 추정 근원에 드러나지 않은 위치에서 초점될 수 있다.

치료의 전달은 센서 장치의 또 다른 특징일 수 있으며, 이는 하기에서 상세하게 기술될 것이다.

방식 2 심장 리듬 장애의 원인 계산

제 1단계 분석은 도 5에 도시된 색인 목록(참조 번호 400 내지 460)을 이용하여 신호 종류를 결정하는 것이다. 이 단계는 신호가 심장(심장의), 뇌, 호흡계, 위장관, 비뇨 생식계 등으로부터 발생하는지를 결정한다. 심장으로부터의 신호이면, 상기 신호는 표면 심전도, 심장 내 신호, 초음파 심장 진단에 의한 신호 또는 다른 신호일 것이다. 심장 내부로부터의 신호이면, 상기 신호는 활동 전위(단상 활동 전위), 양극성의 전기 기록도, 단극성의 전기 기록도 또는 다른 것으로 추가 분류된다. 이러한 신호의 일부는 고 품질의 정보를 제공하고(예를 들어, 심장에서 기록되는 단상 활동 전위), 나머지는 그렇지 않다. 낮은 품질의 신호는 근원의 국부화를 위해 선처리, 여과, 평균화, 다른 시간에서 그 환자에 신호와 데이터베이스에 저장된 신호와의 비교 및 다른 컴퓨터를 사용한 단계가 더 필요할 것 같다.

도 6에서, 신호는 색인 목록(도 5로부터)에서 이것의 종류를 식별하기 위하여 800 내지 840 단계 사이에서 분석된다. 이는 활성화 개시 및 종료를 지정하고, 도 5의 색인 목록에 도시된 신호 종류에 따라서 박동 사이의 간격(확장기 간격)을 지정하는 것을 포함한다. 색인 목록은 계산 목적을 위한 각 요소의 뚜렷한 생리적 역할 상에서의 데이터를 포함하는 종합적인 생체 신호 목록일 수 있다. 구성요소는 속도에 의해 변할 수 있고 박동 대 박동으로부터 변할 수 있다. 각 신호의 구성요소는 정상 또는 비정상적 생리의 뚜렷한 양태를 나타낼 수 있어서, 리듬 장애가 발생할 수 있을 직함 것을 가리킨다. 예는 색인 목록의 범위를 제한하기 위함이 아니며, 다른 근육(예를 들어, 골격근, 방광 및 위장관), 뇌 및 신경계로부터의 신호를 포함할 수 있다.

분석의 다음 단계는 생리적 신호가 분석되기 위한 각 감지된 위치를 밝히는 것이다. 목표는 각 위치에서 최종 신호가 심장 리듬 장애에서 발생하는 실제상의 생리적 활성화 및 복원력을 가장 잘 표시하는 것이다. 기록된 신호가 깨끗하면(높은 신호-잡음 비율을 가짐), 이는 생리적 신호일 것이다. 만약 신호가 잡음이 있으면, 여과, 잡음 제거 및 다른 계획이 생리적 신호를 보이게 하기 위해 필요할 것이다. 상기 잡음 계획은 환자가 호흡을 멈추는 몇 초간 동안 기록하는 것이 필요할 것이다. 심방 리듬 장애의 분석을 위해, 생리적 신호는 심실의 활성화(R-R 간격에서) 사이에서 가장 잘 기록되며, 상기 기록은 심실 속도를 느리게 하기 위한 물질을 사용하거나 환자 안에 있는 심장 박동 조절 장치로 속도를 줄이는 것에 의해 심장 박동이 감소 되면 용이하게 될 것이다.

도 7의 패널 600 내지 670은 잡음 또는 낮은 품질의 데이터 때문에 제한되는 것을 보완하기 위하여 컴퓨터를 사용한 방법을 이용하여 생리적 신호를 그리기 위한 특히 유용한 실시예를 도시한다. 처음으로, 각 신호 종류의 속도에 대한 응답(패널 600, 620, 640에 단상 활동 전위, MAP가 도시됨)을 결정한다. 이는 리듬장애가 있을 때 또는 없을 때(예를 들어, 페이싱에 의함, 방식 6 참조) 다양한 속도에서 감지 신호로 수행된다. 신호 지속의 속도에 대한 응답이 패널 610, 630, 650에 표시되어있고, MAP가 증가속도(즉, 심장 확장의 간격이 짧아질 때)에서 짧아지는 것을 보여준다. 동일한 속도에 대한 응답은 환자가 심장 리듬 장애가 있을 때 및 없을 때에 다르다는 것을 주목해야 한다. 도 8(패널 700 내지 740)은 이것을 보여준다. 패널 700에서 하나의 추가박동(extrabeat)의 전달을 포함하는 페이싱은 도 6에 도시된 복원력 플롯을 결과로 낳고, AF가 시작하자마자 710을 결과로 낳는다. 반면에, 몇 분 후에, 복원력 곡선은 패널 720 내지 740으로 변한다.

본 발명에서 구체화된 하나의 접근은 각각의 활성화 시간 개시 때마다(패널 660 내지 670) 생리적 패턴을 삽입하는 것에 의하여 혼성 신호를 만드는 것이다. 상기 생리적 패턴은 시간의 경과에 따른 기록된 신호의 평균화에 의해(박동 평균 중앙값(median beat average) 또는 다른 방법으로부터, 대수적으로 구함), 인접한 위치에서의 신호의 평균화(공간 평균화), 다양한 위치(패널 660 내지 670)에서 단상 활동 전위로부터, 빈도 또는 시간-빈도 도메인에 존재하는 단극의 또는 양극의 신호를 여과하는 것에 의해, 또는 저장된 패턴을 데이터베이스로부터 사용하는 것(도 1, 160)에 의해 얻어질 수 있다. 저장된 신호가 사용되면, 이러한 생리적 패턴이 지속 되는 것을 포함하는 성질은 속도-응답(복원력)습성을 이용하는 속도를 위하여 조정될 수 있다. 저장된 신호는 이 환자, 유사한 특징 또는 또 다른 저장된 관계를 가지는 또 다른 환자로부터 얻을 수 있다. 이러한 프로세스는 개개의 활성화에 또는 전체 신호에 적용될 수 있다.

이 방법은 시간의 경과에 따른 각각의 위치에서 활동의 생리적 표시를 결과로 낳으며, 다른 방법으로는 최소 침습 과정 중에 환자의 박동하는 심장에서 얻기가 어려울 것이다. 이것은 심장 리듬 장애의 밖에 응용을 갖는다. 예를 들어, 상기 생리적 패턴은 세포의 이온 함수(cellular ion function)의 모델일 수 있다. 환자의 박동하는 심장 내부에서 칼슘 플럭스(flux), 칼륨 전류 또는 다른 프로세스의 동적인 관계를 연구하기 위하여, 상기 이온 전류의 함수는 각각의 위치에서 각각의 관측된 활성화 시간마다 세포를 만들 수 있도록 한다. 추가적인 방식의 예로, 이런 생리적 패턴은, 특정 약리 물질에 대하여 박동하는 심장의 습성에 대하여 연구할 수 있는, 약리학적인 리간드의 모델일 수 있다. 위장관에서, 세포의 호르몬 방출 모델은 각각의 연동하는 박동에 대하여 연구될 수 있다. 뇌에서, 별개의 뇌파(비외과적인, 두피 뇌파 또는 수술과 같은 외과적인 방법에 의해 얻음)에서 신경 전달 물질 또는 엔돌핀 방출의 알려진 동역학은 다양한 장애을 이해하고 치료하는 것을 도울 수 있다. 본 발명을 이용하여 간질의 장애을 치료하는 것은 본 발명의 일 실시예이다. 또한, 본 발명은 신체상에서 박동하는 심장의 습성 또는 다른 신체 부위의 리듬과 신체에서 방출, 결합 수용력 또는 속도, 또는 물질의 다른 활동을 관련시키는 것에 의해 약리학적 또는 생물학적 효과(bioeffecting) 물질의 효과를 결정하는 방법을 포함한다.

활성화 흔적은 복수의 위치에서 생리적 신호 의 활성화 순서로부터 결정된다. 이 분석의 가장 간단한 형태는 시간 순서에 따른 각 위치에서 활성화를 배열하는 것이다. 다른 실시예로, 분석은 주파수 영역 방법, 시간-영역 방법 또는 공간-위상 방법을 이용하여 리듬 장애에 대한 원인을 식별 및 위치를 알아낼 수 있다. 주파수 영역 방법은 힐버트 변환 또는 웨이브렛 변환(wavelet transform) 또는 위상 지연 방법(phase delay transform)을 포함한다. 공간 위상 방법은 활성화 흔적을 밝히기 위하여, 특정 위치에서 활성화를 보이는 영역들 간에 공간 상호관계를 분석하는 것을 수반한다.

위상-공간 방법에 속하는 잘 알려진 기술은 모든 전극과 모든 시점에서 위상 Φ를 신호로 할당한다. 회전자의 정확한 끝의 위치에서 상기 위상은 불확정되고 인접한 전극의 위상을 합하는 것은 2π의 위상 점프의 결과를 낳는다. 따라서, 회전자 위치는 위상학적 특이점에 따른다. 수학적으로, 이러한 위상학적 특이점은 닫힌 곡선(

)을 선 적분한 값을 구하는 것에 의하여 발견될 수 있으며, 상기 선 적분은 위상학적 특이점을 둘러싸는 경로 l 위에서 이루어진다. 전극으로부터의 신호는 단한번 관찰가능하기 때문에, 위상의 측정은 특별한 주의를 요한다. 우리는 전극 신호의 품질에 따라서 몇 개의 다른 방법을 사용한다.

첫 번째 위상-공간 방법은 전극으로부터의 신호가 잡음 및/또는 작은 진폭을 가지는 경우 이용된다. 이 경우에 각각의 전극에 대한 활성화 시간은 등위상면 동적(wave front dynamic)의 새로운 분석에 따라 결정된다. 첫 번째 단계로, 탐침의 공간 해상도 및 이들의 활성화 시간은 표면을 가로질러 생성된 미세한 균일 격자(regular grid)를 이용하여 활성화를 삽입하는 이중선형 내삽 설계(bi-linear interpolation scheme)를 이용하여 증가 될 수 있다. 활성화, 복원력 및 심장 확장 간격 정보를 가지고 있는 고 품질의 생리적 신호는 정제된 격자의 각각의 포인트에 대해서 타임 트레이스(time trace) V(t)결과를 낳는다.

활동 전위의 모양이 박동 간에 안정하기 때문에, 방법은 막 전위 V에서 위상 Φ까지의 함수(mapping)가 다음으로 정의된다. 이 함수는 고유한 값의 Φ를 각각의 V값에 대하여 지정되어서, 위상의 최대 및 최소는 2π에 따라 가변적으로 변화한다. 이 함수의 구체적인 형태는 임의적이고 위상은 φ = 2π(V-0.5)식을 이용하여 계산된다. 위상의 타임 트레이스(time trace)에 상응하는 시간은 도 8(패널 710 내지 730)에서 마찬가지로 신호의 건설 및 이것의 동시적 계산의 결과를 가져온다.

일단 위상 함수가 구성되면, 방법이 매 시간마다 사각형을 형성하는 격자 공각에 의해 분리된 미세한 균일 격자의 모든 네 개의 포인트에 대한 위상의 합을 계산한다(위상 충전 방법(topological charge method)). 0이 아닌 결과는 위상 특이점 및 회전자의 존재를 가리킨다. 파면(wave front)의 흔적은 분석을 도와준다. 이러한 파면의 위치는 언제 어디서 V가 양의 도함수 dV / dt를 갖는 역치 값을 넘는지 결정하는 것에 의하여, 미세한 균일 격자를 이용하여 계산될 수 있다. 미세한 균일 격자의 x 와 y 방향을 따라서 수행되는 계산 및 격자 점 간에 선형 내삽법(linear interpolation)을 이용하는 것은 파면 상에 놓인 점의 집합의 결과를 낳는다. 파면은 이후에 이 점들을 연결하는 것에 의해 구성된다. 유사한 분석은 동위상 선이 추적된 곳의 위상에 대해 수행된다. 2차원적 시각의 표시는 이후에 그레이스케일(grayscale) 또는 컬러스케일(color scale), 파면을 표시하는 선, 유사한 위상을 표시하는 선(동위상선), 및 위상 특이점의 위치를 나타내는 기호를 이용하여 막 전위의 값을 각 시점에 대하여 나타낸 그림으로 구성된다. 이런 시각 보조 교재는 실험자가 발명의 공정 및 시스템의 결과를 해석하는데 큰 혜택을 준다. 파면을 표시하는 교차 선 및 동위상선은 위상 특이점을 표시한다. 위상 특이점은 중심 영역을 가리키고, 따라서 회전자를 국부화 하는데 사용될 수 있다.

위상 변환은 AF에서 파면-일반적으로 국부된 영역으로부터 방출하는 원심 근원을 설명할 수 있다. 국소 박동은 세 가지 조건을 만족시키는 위치에 의해 특정된다: 1) 이것의 활성화 시간은 둘러싸고 있는 위치에서보다 이름; 2) 이 영역은 특정한 기간 동안 사전에 비활성화(심장 확장기에서)됨; 3) 활성화의 차후 확산은 중심 영역으로부터 방사상으로 방사됨. 세 가지 조건을 인지하기 위해서, 본 발명은 이러한 근원을 자동으로 찾는다. 이 알고리즘은 이들의 4 가지 가장 가까운 그리고 그 다음으로 가까운 이웃보다 앞서 활성화 시간을 보이고 이것을 전위 국소 원인으로 지정하는 최초의 위치를 결정할 것이다. 다음으로, 이것은 전위 국소 근원을 둘러싸는 위치에서 활성화 시간을 결정한다. 만약 이런 위치의 활성화 시간이 이들의 둘러싸는 전극보다 이르면, 상기 전위 국소 근원은 식별되고 이에 따라서 지정된다. 이러한 부위는 상술한 우리의 도시(plotting) 기술을 사용하여 도시되며, 이는 실험자가 이러한 근원을 국부화하고 해석하는데 큰 도움을 준다.

대안적으로, 주파수 영역 방법이 사용될 수 있다. 심장리듬 장애 중에 기록된 신호 또는 여과 후에 유래된 신호, 잡음 제거 및 다른 상술한 전략일 수 있는 생리적 신호 상에서, 다양한 방법이 사용될 수 있다.

또 다른 방법은 힐버트 전환이다. 힐버트 전환은 신호의 음의 주파수를 π/2 만큼 그리고 양의 주파수의 위상을 -π/2 만큼 이동시킨다. 이 방법에 있어서, 신호의 위상φ의 결정은 전압 대 전압의 힐버트 전환을 도시하여 달성될 수 있다. 특히 유용한 실시예는 활성화 시간(최대 dV/dt)에서 전압을 0으로 되도록 추세 제거(detrending) 알고리즘을 적용한다. 상기 힐버트 전환은 추세 제거 신호의 위상면을 만들기 위해 사용된다. 모든 위치에서 상기 힐버트 전환은 생물학적 표면을 가로질러 생성된 미세한 균일 격자를 가로질러서 삽입된다. 위상은 이후에 전압 대 이것의 힐버트 전환의 상태-공간 그래프로부터 계산된다. 다시, 위상의 공간 분포는 재진입파(reentrant wave)의 끝에서와 같은 위상 특이점(파면의 끝)과 관련된 위상 특이점에 위치하기 위하여 상술한 위상 충전 기술로 분석된다. 활성화 파면은 상술한 동일한 기술을 이용하여 만들어지고, 동시에 0 위상의 등치선이 또한 추적될 것이다. 인체의 심방에서 우리의 방법의 예는 주파수-영역 방법을 이용하여 계산된 좌심방안에 있는 회전자를 보여주는 도 12(요소 1030 및 1040)에 보여진다.

또 다른 유용한 방법은 신호의 위상을 결정하기 위하여 시간 연기 삽입 기술(time delay embedding technique)을 사용한다. 이 기술은 고정된 시간 연기 τ 및 종료 V^*에서 V(t+τ)-V^* 대 V(t)-V^*로 도시되는 것으로 구성되며, 그 결과로 각 시점 및 각 위치에서 위상 φ의 값을 낳는다. 실제로는, 시간 연기 및 종료는 실험자가 다른 τ 및 V^* 값을 이용하여 다양한 위치에 대한 플롯을 검토한 후에 실험자에 의하여 결정될 것이다. 최적의 값은 교차 되지 않고(위상에 대하여 유일하지 않은 값으로 인도함), 원점을 둘러싸는(최소 및 최대 위상이 2π이게 함) 상각궤도로 인도한다. 신호와 위상 둘 다 생물학적 표면을 가로질러 생성된 미세한 균일 격자를 가로질러 삽입된다. 상기 위상 맵의 결과는 위상 특이점을 위하여 이후에 검토되고, 파면이 상술한 바와 같이 추적될 것이다.

신호의 위상을 결정하기 위해 사용하는 또 다른 유용한 방법은 웨이브렛(wavelet) 전환이다. 이 웨이브렛의 정확한 형태는 가변적이고, 예로 하 웨이브렛(harr wavelet)을 포함한다. 상기 웨이브렛 전환은 각각의 위치에서 계산될 것이다. 상기 웨이브렛은 복수 주파수 해상도에서 신호를 볼 수 있게 한다. 이는 특정 주파수(또는 주파수대)에서 원하지 않은 잡음을 여과할 수 있게 한다. 이 방법에 있어서, 위상 전환은 전압 대 전압의 위상 전이된 웨이브렛 전환을 도시하는 것에 의하여 달성될 수 있다. 일단 위상 φ이 계산되었다면, 이중 선형 내삽법을 통해 정제된 그리드를 포함하여 이전과 같이 선행, 위상 특이점을 찾는 것 및 파면을 추적하는 것에 선행한다.

리듬 장애 동안에 빠른 속도의 기관 부위 내부에서 위치, 덜 균일한 부위에 의해 둘러싸인 매우 균일한 부위의 존재, 신호 배열이 변화하는 것에 반대하는 연속적인 신호에 대한 안정한 박동 대 박동 배열(모양)의 존재, 특정 리듬 장애(예를 들어, AF에서 폐정맥, VF에서 His-퍼킨제 시스템)와 관련된 것으로 알려진 해부학적 특징에 대한 근접성, 또는 이들의 조합과 같은 다른 정보는 근원을 식별하고 위치를 발견하는데 도움을 줄 수도 있다.

활성화 흔적의 다양한 유형은 리듬 장애 원인의 다양한 유형에 대해 상응하는 식별가능한 지문 패턴을 생산하는 것에 의해 발생한다. 중심이 되는 핵심 영역 주위를 둘러싸는 활성화의 순서인 활성화 흔적이 회전자로 일컬어진다. 중심 영역으로부터 방사상의 방출을 하는 활성화 흔적은 국소 박동(또는 반복적인 국소 활성화 또는 박동 영역)이라고 일컬어진다. 또 다른 활성화 흔적 유형은 국부된 근원이 명확하게 식별되지 않은 분산된 패턴이다. 특히 유용한 실시예로, 어떤 경우에 있어서, 신호 감지는 부가적인 위치에서 반복되거나 부가적인 기간 동안 반복된다. 심장 리듬 장애에 대한 원인의 국부화는 핵심 영역의 위치에 기초하고 이 영역으로부터 부가적인 활성화에 기초한다. 일부 실시예는 핵심 영역을 직접적으로 식별한다. 예를 들어, 힐버트 전환 및 직접 위상 배치 방법은 분석의 현실 및 가상 부분이 교차하는 부위를 핵심 영역으로 식별한다. 대조적으로, 본 발명의 직접 순차 배열 방법은 핵심 영역을 시각적 또는 분석적으로 나타낸다.

패널 1400 내지 1495가 참조 되는 도 10은, 리듬 장애의 일차적 원인을 나타낼 것 같은 원인을 식별, 발견 및 선택하기 위한 최적의 과정을 설명한다. 특히 바람직한 일 실시예에서, 장애의 근원에 대한 확률맵(1480)이 구성됐다. 이는 다른 감지된 위치에 대하여, 각각의 감지된 위치가 리듬 장애의 원인을 포함할 가능성을 나타낸다. 상대적으로 높은 가능성은 핵심 영역이 장시간 동안(또는 더 많은 회전 또는 박동을 위하여) 유지되는 부위, 활성화 속도가 빠른 부위, 1:1 방식으로 주위의 조직을 활성화(따라서, 전기도를 연결하는 것이 있음)하고 위상에서 조직의 넓은 영역을 활성화하는(따라서, 넓은 공간 상수를 가짐) 활성화 속도가 더 체계화된 부위에 부여되며, 적은 수의 공존하는 근원이 식별되는데, 이때 상기 근원은 인체 AF에서 폐정맥과 같은 리듬 장애에 대하여 높은 가능성이 있는 알려진 영역 근처에 놓인 근원, 시간에 따라 적게 이동하는 근원, 그리고 회전자와 대비하는 근원의 국소 박동 유형이다. 특히 유용한 일 실시예에서, 확률은 데이터베이스 안에 저장된 예와 비교한 후에 정해지며; 비교는 순차적인 다변수 비교의 형태를 갖는다. 제한되는 경우에는, 고립 전기 회전자이며, 직접적으로 전체의 기관을 활성화하는 공간적으로 고정된 근원은 정의 상 심장 리듬 장애의 일차 원인이다.

활성화 흔적에 대하여 대용품이 또한 존재한다. 이것들은 보다 적은 오랜시간 또는 상세한 데이터를 적은 위치로부터 이용하거나, 심장 내부로부터의 정보보다는 ECG와 같은 다른 수단으로부터의 정보를 이용하는 발명에 의하여 제공된 식별과 국부화에 가까워지는 데이터이다. 따라서, 감소한 센서 위치를 이용하여 활성화 흔적의 근사화를 가능하게 하는 대용은 활성화 흔적을 직접 측정하는 방법과 비교한다. 리듬 장애 동안에 빠른 속도의 부위, 덜 균일한 부위에 의해 둘러싸인 매우 균일한 부위의 존재, 신호 배열이 변화하는 것에 반대하는 연속적인 신호에 대한 안정한 박동 대 박동 배열(모양)의 존재, 진폭이 특히 작은 신호, 각각의 활성화에 대해 매우 장기화된 신호, 특정 리듬 장애(예를 들어, AF에서 폐정맥, VF에서 His-퍼킨제 시스템)와 관련된 것으로 알려진 해부학적 특징에 대한 근접성, 또는 이들의 조합을 포함하는 독립적으로 또는 조합으로 사용되는 이러한 대용은 근원을 식별하고 위치를 발견하는데 도움을 줄 수도 있다.

대용은 ECG로부터 검출될 수 있고, 따라서 환자의 치료 과정 또는 지침을 계획하기 위해 사용된다. 정속 및 높은 속도의 영역에 대한 ECG의 백터 분석은, 특히 낮은 정속 및 속도의 영역에 의해 둘러싸인 경우 근원이 있는 심장 내부에서 위치를 표시한다.

도 10(패널 1400 내지 1495)은 근원을 식별 및 발견하기 위한 접근을 개관한다. 패널 1400 내지 1450은 충분한 센서 해상도가 원인을 식별하기 위해 존재하는지를 결정한다. 충족을 위한 조건은 파면 계산에서 불연속점이 없고, 핵심 영역의 위치에서 건너뜀이 없고, 대략 1 cm를 넘지 않는 절대적 센서 공간을 포함한다. 이는 인간의 심방에서 최소 회귀 파(reentry wave)의 원주가 2 cm 보다 크고 인간의 심실에서는 더 큰 계산 수치에 기초한다. 패널 1460 내지 1490은 이후에 근원을 계산하기 위하여 감지된 데이터 및 저장된 데이터의 최적화된 조합을 이용하고, 이후에 치료된다(패널 1495). 본 발명은 여과되거나 여과되지 않은 임상적 데이터(이런저런 환자를 포함하는 데이터베이스로부터의 데이터임), 또는 분석되기 위한 신호를 위한 계산의 추정뿐만 아니라 분석의 결과를 포함한다. 게다가, 존재하는 환자-취득 데이터(existing patient-acquired data)의 복잡한 사용, 신호 처리 방법, 수치 해석 방법 및 데이터 베이스로부터의 저장된 신호는 발명의 공정 및 시스템이 주요한 이점인데, 이는 특히 인간의 심방 또는 심실로부터의 고-해상도 생리적 데이터를 얻기가 매우 어려울 수 있고, 개방 심장 수술 없이는 임상적 전기 생리학적 연구에서 얻는 것이 불가능하다는 것 때문이다.

VF를 포함하여, 상기의 모든 접근은 임의의 복잡한 리듬에 적용될 수 있다. 물론, 이러한 접근은 해부학적 장애물 또는 반흔 조직에 고정된 회전자(예를 들어, 심방 조동)주변으로 회귀하는 것과 같은 간단한 리듬에도 적용될 수 있다.

이러한 발명의 공정은 삽입가능한 장치, 휴대용 외래의 기계(ambulatory machine), 손목시계 크기의 장치(wristwatch-sized devices) 안에서 발견되는 작은 규모의 구성요소뿐만 아니라 전기 생리학 실험실에서 발견되는 더 큰 규모의 컴퓨터를 이용하여, 매우 빠르게 작동될 수 있고, 실시간에 적합할 뿐만 아니라 비 실시간 분석에도 적합한 소프트웨어 안에 삽입될 수 있다.

방식 3. 데이터베이스 안에 심장 리듬 근원에 관한 데이터를 저장

리듬 장애에 대한 근원에 관한 데이터는 바람직하게 데이터베이스(160) 안에 저장될 수 있다. 이는 다른 환자들의 근원을 분류하기 위해, 한 환자의 원인을 식별하는 것을 돕기 위해 또는 환자가 동일한 또는 다른 근원을 갖고 돌아왔을 때 이를 결정하기 위해 유용할 수 있다. 따라서, 데이터베이스 안에 데이터는 공존하는 근원, 속도, 시간에 따른 가변적 속도, 지속 되는 기간, 생물학적 기관의 활성화가 근원(공간 상수)에 의해 직접적으로 발생하는 생물학적 기관의 크기, 위치, 시간에 따라 이동되는지 여부, 근원이 검출된 시점에서 심장의 복수 영역 내부에서 속도(예를 들어, 동안에 좌,우심방 속도), 및 각 근원의 절제에 대한 반응을 포함하는 상술 된 특징을 포함한다.

데이터베이스 안에 저장되기 위한 추가적인 정보는 성별(남성/여성), 나이, 몸무게, 키, 진성 당뇨병의 존재, 혈압, 심방 크기, 심실 크기, 심방 또는 심실 흉터의 영역, 좌 심실 방출 비율을 포함하는 군으로부터 하나 이상의 임상적 인자를 포함한다.

특히 유용한 실시예로, AF 근원(160)의 데이터베이스는 부가적인 경우로부터 국부화되는 새로운 근원에 기초하여 계속적으로 갱신될 것이다. 이는 실험자가 새로운 환자를 연구하는데 있어서, 새로운 환자를 이미 저장된 패턴과 일치시키는 전문가 시스템 소프트웨어의 방식에 의하여 근원 국부화를 돕기 위해 사용될 것이다.

저장되기 위한 근원 데이터는 존재하는 데이터와 함께 일관 되게 분석되며, 상기 변수에 의해 일치된다. 데이터 무결성(data integrity)을 위한 엄격한 기준에 맞는 미가공 데이터만이 포함될 수 있고, 다른 것들은 거부된다. 데이터 무결성을 보장한 후에, 데이터는 장래 환자에 대한 국부화를 향상시키기 위하여 데이터베이스에 추가될 것이다.

본 발명과 데이터베이스 인터페이스는 최근 데이터와 저장된 데이터를 비교하는 전문가 시스템을 포함할 수 있다. 가장 근접한 일치 또는 일치에 기초하는, 본 발명 내에서 논리는 심장 리듬 근원 또는 추가적인 특징이 연구되어야 하는지, 그리고 저장된 정보에 기초하여 놓여있는지 여부를 결정한다. 이는 다양한 저장된 파라미터에 대한 적합도를 사용한다. 이 기능이 포함되는 이유는, 실제는, 감지된 위치의 수가 시간 제한에 의해 한정되고, 실제는 많은 센서 위치가 차선의 데이터를 제공할 수 있으며, 이와 같이 실제상의 감지된 해상도가 제한되고 있기 때문에 발명자는 많은 환자가 유사한 근원 위치 및 특징을 보여주는 것으로 관찰했다.

데이터베이스 갱신은 상기 정보를 포함하는 중심에 위치된, 보호된 데이터베이스로부터 실험자에게 정기적으로 허용된다. 환자 이름, 지리적 위치, 연구 날짜 또는 다른 항목에 대한 정보의 포함은 의료개혁법(health information portability act)(HIPAA)에 의해 금지된다. 이 데이터베이스는 원격 위치에서 유지될 것이지만, 유선 무선 통신을 포함하는 방식에 의해 전자적으로 이용할 수 있는 CD, DVD 및 솔리드-스테이트 저장 장치와 같은 전자 매체에 의해 유지된다.

방식 4. 생물학적 리듬 장애의 근원의 표시

본 발명은 사용자에게 생물학적 리듬 장애 근원의 식별, 위치 및 상기 특징을 실험자에게 전달하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 이는 시각적 표시 방식, 일반적으로 컴퓨터 모니터상에 그래픽 표시 장치의 형태로, 또는 심장 해부학과 연관된 근원을 표시하는 것을 출력하는 것, 또는 근원이 놓인 위치의 기본적인 텍스춰 라인(texture line) 요약 및/또는 센서 부위를 포함한다.

생물학적 리듬 장애에 대한 근원의 식별, 위치 및 상기 특징을 유성음화하여 청각적 표시로 실험자에게 사용될 수도 있다. 일 실시예로, 이는 이들 자신을 결론 지은 분석보다 분석 결과 또는 분석 요약을 포함할 수 있다.

방식 5. 생물학적 리듬 장애의 원인에 대한 치료

리듬 장애의 원인을 검출하고 진단하기 위하여 사용된 본 발명의 공정 및 시스템에 추가적으로, 본 발명은 상기 리듬 장애를 수정, 완화 또는 제거하기 위하여, 생물학적 리듬 장애에 대한 원인을 치료하기 위한 장치 및 방법을 또한 포함한다.

근원의 치료는 고주파, 냉동 에너지, 마이크로파 또는 다른 에너지원을 사용할 수 있다. 수정은 세포 치료(줄기세포와 같은), 유전자 치료, 약물 전달, 심장 내부 또는 외부 장치에 의해 전달되는 이온화 또는 비-이온화 방사선 치료 또는 다른 간섭을 포함할 수도 있다.

치료는 원인을 수정하기 위해 전달된다. 심방 빈맥이나 심방 조동과 같은 간단한 심장 리듬 장애에서, 에너지는 원인을 제거하기 위하여 직접적으로 가해진다. AF와 같은 복잡한 리듬 장애에서, 근원을 절제(파괴)하기 위하여, 근원과 나머지 독자 생존 가능한 심장 챔버 사이의 조직을 파괴하기 위하여 근원을 고립시키기 위하여, 또는 다른 근원 간에 교차 지점을 조절하기 위하여 에너지가 가해질 수 있다. 치료의 후자 형태는 매우 새롭고 매우 효과적이라고 발명자에 의해 실험되어 보여졌다. 조절은 확률적인 방식으로 수행될 수 있다.

특히 바람직한 실시 예에서, 치료법은 심장 리듬 장애에 대한 원인이 식별된 또는 국한된 핵심 영역에 대하여 대상으로 삼는다. 이는 상기 장애에 대한 하나 이상의 원인을 식별, 발견, 및 치료하기 위해 순차적으로 적용될 수 있다.

대안적으로, 치료법은 주변 조직으로부터 근원를 분리하기 위하여, 근원의 핵심 영역 주변 위치를 대상으로 할 수 있다.

대안적으로, 치료법은 확실한 치료가 더 쉽게 이루어질 수 있는 조직을 향하여 이동하기 위한 근원을 일으키기 위하여, 근원의 핵심 영역 주변 위치를 대상으로 할 수 있다.

대안적으로, 치료법은 근원의 움직임을 예방해서, 상호 간에 영향을 주지 않도록 구분하기 위하여, 근원의 핵심 영역 주변 위치를 대상으로 할 수 있다.

대안적으로, 치료법은 근원이 지속 될 수 있어서, 이것을 종료시키기 위하여 조직의 질량을 감소시킬 의도를 갖고, 근원의 핵심 영역 주변 위치를 대상으로 할 수 있다.

치료는 심장 외막 표면에서 절제의 형태를 채용할 수 있으며, 심장에서 카테터(도 1에서 요소 25) 를 통해 전달되거나, 하나의 멀티-전극 카테터 디자인 상에 존재하는 전극을 채용할 수 있다(예를 들어, 도 2 내지 4 참조).

분산된 활성화 흔적이 관찰될 때는, 식별하기 어려운 근원의 위치를 먼저 대상으로 한다. AF 환자에게서, 폐정맥 및 다른 흉부 정맥, 심방 부속물이 그러한 위치에 해당한다. 따라서, 폐정맥 분리가 먼저 행해져야 하고 그 후에 임상적으로 의심되는 경우, 추가로 다른 위치에 대한 치료가 이루어진다. 그 이후에는, 원인을 식별하고 발견하기 위해 신호 감지가 반복된다.

특히 선호되는 바람직한 실시예에서, 멀티-센서 카테터(도 2 내지 4)는 절제의 형태로 치료를 제공할 수 있는 집합체를 포함한다. 이 실시예에서, 근원이 놓여있는 위치에 있는 센서는 근원을 변환하고 제거할 수 있는 절제 에너지를 제공하기 위해 활성화된다.

이 시스템은 공간적인 위치에서뿐만 아니라 고정된 위치에서도 치료를 제공할 수 있다. 이 시스템에서, 근원 핵심 영역의 위치는 치료가 진행되는 동안 계속적으로 분석된다. 절제 에너지와 같은 치료는 근원의 움직임을 제한하기 위하여 가변적인 위치와 잠재적인 복수의 위치에 직접 연결된다. 비슷한 점은 그것을 한 위치에 유지하기 위하여 움직이는 근원 주변으로 절제된 조직의 차폐부를 건설하는 것이다. 이는 상기 조립체로부터의 상기 극의 복수의 센서에서 치료 제공(예를 들어, 절제)을 필요로 한다. 결론적으로, 이러한 과정은 리듬이 종료되거나 원격 근원이 지배적으로 될 때까지 계속된다.

본 발명은 심장의 직접적인 노출이 이루어지는 수술실에서 행해지는 외과의 치료를 목적으로 하기에 적합하다. 이는 최소의 침습적 접근 또는 전통적으로 가슴을 열어 심장을 노출시킴으로서 이루어질 수 있다. 기록용 전극, 소크(sock), 플라크, 또는 다른 장비의 선택은 외과 의사의 재량에 달려있고 치료의 원리를 바꾸지 않는다.

대안적으로, 상기 조절은 조직을 자극(페이싱)하는 것에 의하여 행해질 수 있다. 페이싱에 있어서, 공정 제어장치(70)는 심장(20 내지 25), 신체 표면(30) 상의 전극, 또는 식도(150)과 같은 다른 곳에 있는 전극을 사용하여 심장을 자극하기 위하여, 페이싱 모듈(50)에 영향을 미친다. 전극 제어장치(40)는 페이싱 이전, 중 및 이후에 전극으로부터 신호를 받는다. 페이싱은 심장 박동을 높이고 여분의 박동을 도입하는데 사용된다.

대안적인 실시예에서, 본 발명은 근원을 변환 또는 제거하기 위하여 심장 신경을 제거하거나 자극할 수 있다. 따라서, 만약 근원이 심장 신경절 망상조직의 위치에 놓여 있다면, 그러한 위치의 절제 또는 페이싱이 근원을 변환하기 위해 사용될 수 있다.

만약 근원을 변환 또는 제거시킨 후에 비정상적인 리듬이 종결되면, 리듬을 다시 시작하게 하려는 시도가 행해질 수 있다. 심장 리듬 장애의 경우에, 이는 매우 빠른 페이싱, 이소프로테레놀(isoproterenol)의 투여 또는 다른 개입이 포함될 수 있다. 그 후에 본 발명의 전체 애플리케이션이 반복된다.

비정상적인 리듬이 더 이상 시작될 수 없는 경우에, 의사는 잠재적인 근원이 될 수 있는 추가적인 영역을 변환하는 재량을 발휘할 수 있다. 이런 정보는 현재의 환자와 비슷한 부류의 환자들과 일치하는 것을 데이터베이스에 저장된 데이터로부터 직접 사용할 수 있다.

방식 6. 비 실시간 검사 방식

작동의 중요한 방식에서, 본 발명은 비 실시간, 오프라인 분석 방식에서 사용될 수 있다. 이런 검사 방식은 이전의 전기 생리학적 연구, 다른 장치로부터의 데이터(예를 들어, 삽입된 페이스메이커 또는 제세동기) 또는 이전의 실패한 절제와 같은 또 다른 시간에서 개개로부터의 데이터에 적용할 수 있다. 이는 본 발명의 어플리케이션을 계획하기에 앞서, 이전의 과정으로부터의 결과를 검사하는데, 환자로부터 데이터를 검사하기 위하여, 또는 동일한 환자가 이들의 리듬 장애에 대한 동일하거나 다른 원인을 가지고 있는지 평가하기 위하여 사용될 수 있다.

신호는 데이터베이스(160)에 저장된 전기도로부터 공정 제어장치(70)로 최초 업로드된다. 이 데이터베이스는 복수의 환자로부터의 데이터 또는 환자-특정 데이터베이스를 저장하는 마스터 데이터베이스일 수 있다. 데이터 저장 및 검색은 임의의 신호 유형에 대하여 구현된다. 저장된 신호는 또 다른 근원, 일련의 근원, 또는 St Jude Medical에 의한 Ensite 3000 또는 NavX, 또는 Biosense-Webster에 의한 Carto와 같은 컴퓨터로 계산된 또는 가상의 신호로부터 유래 될 수 있다. 신호는 다른 사람, 유사한 인구 통계학을 갖는 환자에 대한 데이터베이스에 의문을 제기하는 것 및 심장 리듬 장애로부터 유래 될 수도 있다.

분리된 비 실시간 방식에서, 환자가 심장 리듬 장애가 없을 때 얻은 데이터는 리듬 장애에 대한 원인을 식별하고 발견하기 위하여 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들어, 만약 심장 리듬 장애가 수술중에 관찰되지 않으면, 종래의 방법은 사용할 수 없고, 이때에 유용할 수 있다. 이 방식은 심장 리듬 장애가 있을 때 근원/원인이 존재할 수 있는 위치를 예측하기 위하여 챔버의 생물학적 특징을 이용한다. 이러한 위치는 활동 전위 지속 복원력(action potential duration restitution)의 최대 기울기가 1 보다 큰 부위, 재분극 신호 모양에서 박동 대 박동 진폭 또는 지속 기간이 관측되는 부위, 또는 전도 속도 복원력이 임계속도에서 느려진 전도를 광범위하게 나타내는 곳을 포함한다.

선호되는 실시예에서, 복원력을 측정하기 위하여 도 1(요소 90)에서 나타내듯이, 각 위치에서 넓은 범위의 속도에 대한 신호를 감지하는 것이 필요하다. 이는 페이싱을 이용하여 달성할 수 있다. 이 경우에, 공정 제어장치(도 1, 요소 70)는 심장(20 내지 25) 안에서 전극을 이용하여 심장을 자극하기 위하여, 신체 표면(30)상에서, 식도(150)에서 또는 다른 곳에서 페이싱 모듈(50)을 조절한다. 속도의 범위가 넓을수록, 특히 빠른 속도는 복원력의 분석을 위한 신호 때문에 더 포괄적인 데이터 범위를 갖는다. 페이싱이 선택이라면, 본 발명은 사용자가 다른 옵션을 이용하여 심장 속도를 증가시키거나 데이터베이스로부터 저장된 정보를 사용하도록 유도한다.

이 실시예에서, 속도-반응("회복력") 곡선은 도 5에서 보여주듯이 신호의 각 구성 요소에 대해서 각각의 속도에서 생성된다. 예를 들어, 이 단계는 단상 활동 전위 지속 시간(위상 0에서 위상 3까지의 시간)이 속도에 따라 변하는지(APD 속도회복)를 계산할 수 있다. 심방 APD 회복의 예는 도 5, 6(항목 600 내지 720)에서 보여진다. 채취된 심장 속도의 범위를 증가시키기 위하여 페이싱을 사용하는 것은 각각의 생체 신호의 반응 속도의 포괄적인 평가를 제공한다.

도 7(식별번호 600, 620, 640)은 유용한 실시예를 보여주며, 그것에 의하여 좌 심방(420)안에 발명자에 의해 만들어진 인체 활동 전위의 기록은 탈분극(위상 0), 재분극(위상 1 내지 3), 위상 2 진폭 및 활동 전위 지속 시간(위상 0부터 위상 3까지 시간)을 포함하는 고 품질의 정보를 제공한다. 위상 4는 한 박동에서 다음 박동 사이에 간격을 표시한다. 본 발명은 AP 지속 시간(위상 0부터 위상 3까지 시간),의 속도-반응에 초점을 맞춘 복수의 구송 요소의 속도 반응(회복), 및 AP 위상 2 진폭을 결정할 수 있다.

식별번호 400(도 5)은 ECG 이다. 이는 심방 내부 구성요소(P 파 및 PR 간격), 및 탈분극을 포함하는 심실 구성요소(QRS 복합체) 및 재분극(T 파)를 포함한다. 심방에 대하여, 본 발명은 P 파 지속 시간이 속도에 따라 어떻게 변하는지를 도 7(600 내지 650)에서 보여지는 분석을 이용하여 기록한다. 심실에 대하여, 본 발명은 심실 APD 속도-반응(회복)의 측정에 따라서 속도에 따른 QT 간격의 변화를 기록한다. 각각의 QRS 복합체는 양의 또는 음의 가장 큰 기울기의 지점, 이의 피크값에 관하여 전기도를 배열하거나 이의 평균제곱 오차 또는 유도된 신호를 기초로 하는 매트릭스를 최소화하는 방법을 포함하는 다양한 주상 기술(columnar technique)중 하나를 사용하여 정렬된다. T-파는 식별되고 유사하게 정렬된다. 심방 활동은 간섭 간격(intervening interval)안에 놓이기 위하여 고려된다.

만약 신호가 단극 전기도(unipolar electrogram)이면, 유사한 방식으로 분석될 것이다. 각각의 경우 파형의 형태에 대해 분석될 뿐만 아니라 지속 시간도 분석된다. 도 5, 항목 430 내지 440은 단상 활동 전위 지속 시간에 대한 대용으로,인체의 좌심방(430) 및 좌심실(440)로부터 각각의 활성화-회복 간격으로 측정된 탈분극 및 재분극을 갖는 단극 전기도를 나타낸다. 본 발명은 속도에 대하여 다양한 구성요소의 조절을 결정한다.

신호는 양극의 전기도(항목 450, 460)일 수 있고, 및 본 발명은 각 구성 요소의 속도 반응을 결정한다.

대안적인 실시예에서, ECG 및 전기도 데이터는 유사한 방식으로 분석하기 위하여 데이터베이스(160)로부터 설명된 실시간 작동 방식으로 업로드 된다. 데이터베이스로부터의 데이터는 동일한 또는 다른 환자로부터의 데이터일 수 있고, 임의의 시간에 기록된 데이터 그리고 임의의 획득 시스템을 이용하여 얻은 데이터일 수 있다.

AF에서 MAP 회복은 AF가 아닌 때에 MAP와 다를 수 있다. 도 8, 요소 700은 페이싱 이후에 AF의 개시를 보여준다. 요소 710은(흑색) 페이싱 중에 MAP회복을 보여준다. AF 개시(적색점) 이후에 즉시, APDs는 이전에 유래된 MAP 회복을 추적한다. 반면에, 이는 오래 지속 되는 AF에 대하여 사실이 아닐 수 있다. 요소 720,730 및 740은 오래 지속되는 AF를 갖는 환자를 보여주며, APD 회복이 AF이전에 페이싱에서 얻은 것과 다르다.

따라서, 현 시점 또는 과거 시점에 AF를 갖는 환자로부터, 또는 이 환자 또는 다른 환자 안에 저장된 APD로부터 얻은 APD 회복, 또는 신호 처리 및 분석을 위하여 여과되거나 계산된 데이터를 사용하는 것이 유리하다.

근원이 순차적인 심장 리듬 장애 중에 발생하는 위치는 이러한 분석으로부터 이제 예측할 수 있다. 단상 활동 전위에 대하여, MAPD 속도-반응(회복)의 최대 기울기가 1 보다 큰 부위는 인접한 원인 VF 또는 AF 일 수 있다. 동적 전도 둔화(dynamic conduction slowing)는 심장 리듬 원인이 존재하는 부위를 표시할 수 있기 때문에, 심장 리듬 장애의 개시에 대한 높은 가능성의 다른 색인 목록은 전도의 넓은 속도-반응(회복)을 포함한다.

에너지 생성장치(70)는 절제 전극(25)을 통해서 파괴 에너지(고주파수, 냉동 절제술 또는 마이크로파 복사)를 가하기 위해 활성화될 수 있다. 이 전극은 종래의 접근법에 따라서 조작자에 의해 수동적으로 심장 내부에서 움직여질 수 있으며, 또는 원격적으로 로봇 또는 컴퓨터의 보조 안내를 이용하여 움직여질 수 있다.

여기서 설명된 시스템의 실행은 디지털 신호 처리 기술에 큰 기반을 두고 있다. 반면에, 당해 기술분야의 전문가가 비슷한 신호 처리를 위한 디지털 기술에 쉽게 적응할 수 있는 것으로 여겨진다.

본 발명의 다양한 특징은 다음 따라오는 청구항에서 진술할 것이다.

본 발명이 특정 바람직한 실시예와 연관되어 설명되었는데, 이는 본 발명의 범위가 특정하게 진술한 것에 제한되기 위한 목적이 아니며, 이와 반대로, 첨부된 청구항에 의하여 정의된 본 발명의 사상과 범위 내에 포함될 수 있는 대체물, 수정, 및 등가물을 포함시키기 위한 목적이다.

실시예

47살 노인의 AF 에 대한 원인의 식별 및 국부화 .

도 11(패널 900 내지 910)은 47살 노인으로 5년 이상 지속적인 심방세동(AF)을 갖는 대표적인 환자를 설명한다. 상기 환자는 아미오다론(amiodarone)으로 치료 및 다른 적절한 치료에도 불구하고, 그리고 이전의 AF에 대한 절제 시술에도 불구하고, 치료를 위하여 응급실을 방문하게 하는 심장의 고동 증상을 계속적으로 가지고 있다. 따라서, 주어진 그의 증상의 격렬함은, 환자가 더 나은 평가와 절제를 위하여 전기생리적 실험실로 돌아오게 하였다.

도 11(패널 900 내지 910)은 전기생리학적 연구의 시작시점에서 AF중에 우심방과 좌심방으로부터의 신호를 보여준다. AF간격(성공적인 활성화 개시 시간 사이의 시간)은 우심방(패널910)에서 최초 2번의 순환에 대해 172 ms 및 165 ms 이고, 이후에 변화하고, 이것은 짧다고 여겨진다. 특히, 신호는 우심방('HRA' 우심방의 높은 부분; 'Lat RA' 우심방의 측면; 'post RA' 우심방의 후면)에서는 평범한데 비하여 좌심방('post LA' 좌심방의 후면) 및 관상 정맥동('CSP' 근위 관상 부비동; 'CSD' 말초 관상 부비동)에서 모양이 더 분별 되고 체계적이지 못하다.

이러한 발견은 보통 때는 좌심방의 방향으로 절제를 인도한다. 이런 경우에 일반적인 시술은 폐정맥 근처의 절제에 의해 시작되고, 분리를 식별하고, 이어서 하기 선택되는 부위에서 부가적인 절제가 있다. (a) 분별된 전기도, 천정(roof)에서 선형 절제, 승모판 고리(mitral annulus)에서 선형절제, 다른 선형절제의 좌심방 부위, 이후에 (b) 분별된 부위 및 삼첨판 협부(cavotricuspid isthmus)를 포함하여 우심방 절제. 이러한 제안된 시술은 대략 2 내지 3시간이 걸리고, AF종료의 확률은 50 % 미만이며, 이는 시술의 결과로 전기적 심율동이 정상적인 리듬을 회복하기 위하여 요구된다는 것을 의미한다(Calkins, Brugada et al. 2007).

이런 알려진 방법을 이용하기보다, 본 발명의 방법과 치료의 실시예가 적용된다. 64개 센서(전극 도자)를 함유하는 카테터 집합체가 대퇴정맥을 통해서 우심방안으로 삽입되고, 경중격천자(trans-septal puncture)를 가로질러서 환자의 좌심방안으로 삽입된다. 이것들은 AF동안 각 센서에서 신호를 모으기 위하여 전선 캐이블을 통해서 기록용 시스템에 연결된다. 이러한 신호는 디지털 신호로 전환되고, 컴퓨터 프로그램 안으로 입력된다. 활성화 개시 시간은 각 센서에서 2초 마다 기록된다. 2초가 환자에게 사용되는데 반하여, 더 길고 짧은 기간이 유용할 수도 있다. 바람직하게, 1초 또는 그 이하로 사용될 수 있다. 대안적으로, 밀리초(millisecond)가 사용될 수도 있다. 각 센서 위치에서 활성화 개시 시간은 순차적으로 시간에 따라 배열된다. 저장된 활동 전위 추적은 각 센서에 대하여 활성화 시간 개시에서 상기 추적을 삽입하는 것에 의해 전기도(전압-시간 시리즈)를 생성하기 위하여 사용된다. 최종적으로, 직접적인 위상 조합 기술은 핵심 영역을 식별하기 위해 사용된다. 활성화 흔적은 핵심영역과 활성화 순서의 관계에 의해 직접적으로 표시되며-만약 핵심을 중심으로 회전하면, 전기 회전자가 검출되고 원인으로 고려되지만, 만약 핵심 영역으로부터 방사상의 방출을 하면, 국소 박동이 검출되고 원인으로 고려된다. 결과는 의사가 검토하기 위하여 컴퓨터 모니터상에 동영상으로 표시된다.

상기 활성화 흔적(도 12에서 패널 1035)는 이 사람의 AF에 대한 원인으로 전기 회전자가 드러났다. 도 12 패널 1000, 활성화 개시 시간은 핵심 영역을 중심으로 우심방안에서 10 ms(파랑으로 표시)로부터 200 ms(빨강으로 표시)(패널 1010)로 회전하는 것으로 보여지고 있다. 좌심방에서 국부화된 원인은 발견되지 않는다(패널 1020). 패널 1040은 동일한 회전자를 다른 형태(탈분극화(활성화된; 빨강)및 재분극화(비 활성화된, 파랑)된 세 조직의 시간에 따른 스냅사진)로 보여준다. 연대순으로 보여지는(좌로부터 우로) 이러한 스냅샷은 핵심 영역을 중심으로 회전하는(회전자) 활성화의 순서를 또한 추적한다. 이 핵심 영역은 심방 주변의 거의 모든 부위에 대하여 전기적 활성화를 조절하는 단 하나의 근원이기 때문에(large space constant), 원인이 될 확률이 높다.

임상적으로, 이 전기 회전자가 우심방에 놓여있는 것은 놀라운 일이다. 우심방 회전자 부위는 높은 스펙트럼의 지배적인 주파수를 보이지 않을 뿐만 아니라, 낮은 진폭 분별된 신호를 보이고, 이것은 일반적으로 절제를 위한 식별 또는 목표가 되지 않는다.

절제는 우심방 안(패널 1050)에 회전자 중심(도 12 패널 1060에서 빨간색 점으로 표시된 부위)에서 직접적으로 시작된다. 특히, AF는 30초간 에너지 전달로 순환 간격이 227 ms로 느려진다. 바로 옆에 인접한 부위에서 순차적인 절제는 도 10 패널 1050에서 백색점으로 표시했고, 이것은 6분 내의 절제로 도 13에서 보여지는 동리듬에 닿을 때까지 AF를 더 느려지게 한다. 도 13(패널 1100 내지 1120), AF는 멈추고(패널 1110), 이어서 정상 동리듬(1120으로 표시)의 회복이 보여질 수 있다. 이 시점에서, AF는 도 14에서 보여지는 것에 따를 때, 페이싱을 빠르게 하는 일반적인 기술로 다시 재시작될 수 없으며, 상기 도 14에서 패널 1210은 심장에서 포착한 빠른 페이싱을 보여주고, 패널 1220은 AF의 비 전도를 보여주고, 패널 1230은 페이싱이 종료된 후에 동 리듬을 보여준다.

이 결과는 폭넓게 경험자에 의해 적용(심장의 30 내지 40 %)되는 일반적으로 너무 오랜 시간의 절제로 AF의 늦춤이 일어나는 현재의 최첨단 기술을 사용하는 것과 비교할 때 패러다임의 대전환이지만, 여전히 지속적인 AF의 제거 방법은 여전히 흔하지 않다. 반대로, 우리는 심방의 대략 2 내지 3 %보다 적은 절제로 AF를 격하게 늦추고 제거하였다. 지속적인 AF에서 연역적으로 식별된 오직 한 부위에서 절제로, AF의 즉각적으로 느려지고 제거되는 것이 보이는 것은 이전에 수행된 적이 없다.

AF 에 대한 원인의 식별 및 국부화의 다른 실시예

77살 노인은 심방세동의 절제를 위해 제시되었다. 그의 내력은 복수의 항부정맥 약물 치료에도 불구하고 약간 커진 좌심방(지름 45 mm) 및 정상적인 좌 심실 방출률(58 %)을 갖는 발작성 AF로 유명하다. 침습적 전기 생리학적 연구에서, 카테터는 설명된 방식으로 심방 안에 삽입되었다. 본 발명에는 복수의 센서와 적용된다. 도 15 패널 900은 좌 폐하정맥(inferior pulmonart vein)와 가까운 전기 회전자의 형태로 국부된 근원을 보여준다. 좌로부터 우로의 패널의 정밀검사(시간의 흐름속에서)는 따뜻한 색(빨강)에서 탈분극(활성화)된 조직은 죄 폐하정맥의 안쪽 경계(medial lip)상에서(검은색의 모래시계 모양의 외관선 참조) 핵심 영역을 중심으로 시계방향으로 회전하는 것을 보여준다. 이 부위에서 절제는 AF를 격동적으로 제거시킨다.

지속적인 AF를 갖는 40세 노인 환자는 절제를 위해 제시되었다. 상기 AF는 플레카이니드(flecainide)와 다른 항-부정맥 치료에 저항력이 있으며, 그의 좌심방 지름은 52 mm이고 죄삼실 방출률은 69 %이다. 침습적 전기생리학적 연구에서, 카테터는 상술한 방법에 따라 심방 안에 삽입되었다. 본 발명에는 복수의 센서가 적용된다. 도 15 패널 910은 좌 심방의 후벽 안에 전기 회전자의 형태로 국부된 근원을 보여준다. 다시, 좌로부터 우로의 패널의 정밀검사는 활성화(탈분극화)된 조직이 폐정맥 사이에 있는 좌심방의 후벽 상에서 핵심 영역을 중심으로 반시계 방향으로 회전하는 것을 보여준다. 이 부위에서 절제를 한 후에, 상기 환자는 AF가 없어졌다.

지속적인 AF 및 현저한 증상을 갖는 56살 노인 환자는 절제를 위해 제시되었다. 상기 AF는 몇몇의 항-부정맥 치료에도 불구하고 지속되었다. 그의 좌심방은 알맞게 커져 있었다. 침습적 전기생리학적 연구에서, 카테터는 상술한 벙법에 따라 심방 안에 삽입되었다. 본 발명에는 복수의 센서가 적용된다. 도 16 패널 1610은 폐정맥에 놓여있지 않지만 폐정맥 사이에서, 좌심방 안에 국부된 근원의 출력을 보여준다. 근원은 반복성을 갖는다(패널 1620). 패널 1630에서, 활성화 흔적(1630)은 이 부위로부터 방사상의 활성화 방출을 보여준다. 패널 1640에서, 좌심방 활성화는 세동(불규칙적)처럼 보인다. 절제는 이 국소 박동 원인에 적용되었고, AF는 격동적으로 제거되었다. 이는 환자 안에서 폐정맥을 선회하는 정상적인 절제의 장애가 이 근원을 놓칠 수 있는 것 때문에 패러다임의 전환이다. 따라서, 만약, AF를 선행 문헌에 알려진 기술로 치료하면, 이 환자는 절제 이후에 AF가 재발할 수 있다.

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Claims (77)

1. 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인을 검출 및/또는 진단하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
   a) 하나 이상의 센서를 이용하여 다수의 위치에서 심장 활성화 신호를 감지하는 단계;
   b) 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간에 대한 센서 위치를 포함하는 상기 하나 이상의 센서 데이터로부터의 수집 단계;
   c) 상기 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인의 존재를 식별하고 위치를 알아내기 위하여 상기 데이터를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 심장 리듬 장애의 일차적 원인을 나타내는 하나 이상의 원인을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 분석 데이터는, 순환 패턴 또는 방사상의 방출 패턴을 포함하는 활성화 흔적을 생성하기 위하여, 센서 위치에서 활성화 개시를 배열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 배열은 상대적 활성화 개시 시간에 기초하여 순차적으로 배열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 심장 리듬 장애의 원인을 나타내는 활성화 흔적을 보여주기 위하여, 활성화 개시 시퀀스를 각 센서 위치에서 시각적으로 묘사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 3항에 있어서, 상기 순환 패턴은 회전하는 적어도 하나의 근접한 핵심 영역을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 순환 패턴은 시각적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 근접한 핵심 영역은 회전자인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 3항에 있어서, 상기 순환 패턴 또는 상기 방사상의 방출 패턴은 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 3항에 있어서, 방사상의 방출 패턴은 방출되는 적어도 하나의 근접한 핵심 영역을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 방사상의 방출 패턴은 시각적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 10항에 있어서, 상기 근접한 핵심 영역은 국소 활성화인 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1항에 있어서, 식별하고 위치를 알아내기 위하여, 상기 방법은 활성화 개시의 분산된 패턴을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1항에 있어서, 부가적인 복수의 위치로부터 단계 c, 를 통하여 수행되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 1항에 있어서, 적어도 15개의 센서가 심장의 각 하나 이상의 챔버에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 심장의 각 하나 이상의 챔버 표면적의 적어도 약 25 %를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 1항에 있어서, 상기 분석의 결과를 시각적으로 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 17항에 있어서, 상기 시각적으로 보여주는 단계는, 심장 리듬 장애의 상기 원인의 명암대비 및 이미지 명료성을 증가시키기 위하여, 강화되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 1항에 있어서, 신호 잡음을 여과하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 3항에 있어서, 직접 위상 방법(direct phase method), 힐버트 전환(Hilbert transform) 및 시간-영역 방법(time-domain method)로 구성된 군으로부터 선택되는 방법을 사용하여 하나 이상의 상기 회전 또는 방사상의 방출 패턴을 식별하고 위치를 알아내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 1항에 있어서, 상기 활성화 시간의 지속은 적어도 하나의 활성화 개시시간 및 이의 상응하는 종료시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 21항에 있어서, 상기 활성화 시간의 지속은 심장 확장 간격을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 2항에 있어서, 상기 선택되는 하나 이상의 원인은, 활성화 흔적 반복의 수, 활성화 흔적 반복의 속도, 국부된 원인의 수, 활성화 흔적 내부에 포함된 조직의 부피, 원인이 국부 되었거나 분산되었는지 여부, 심장 내부에서 원인의 위치 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 기준에 기초한 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 1항에 있어서, 상기 심장 활성화 신호를 감지하는 단계는 심장 내부 위치에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 1항에 있어서, 상기 심장 활성화 신호를 감지하는 단계는 심장 밖의 위치에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제 1항에 있어서, 상기 심장 활성화 신호를 감지하는 단계는 신체 내부 위치에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제 1항에 있어서, 상기 심장 활성화 신호를 감지하는 단계는 심장에 인접한 위치에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 1항에 있어서, 상기 활성화 시퀀스를 감지하는 단계는 복수의 위치에서 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제 1항에 있어서, 상기 활성화 시퀀스를 감지하는 단계는 복수의 위치에서 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제 29항에 있어서, 상기 감지하는 단계는 단일 센서를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제 1항에 있어서, 상기 심장 리듬 장애는 상심실 빈맥, 상심실 서맥, 심실 서맥, 심방 세동, 심방 조동, 심방 빈맥, 심실 빈맥, 심실 세동 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제 3항에 있어서, 데이터베이스 안에 상기 활성화 흔적 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
33. 제 3항에 있어서, 데이터베이스 안에 저장된 유사한 패턴과 비교하는 것을 기초로 하여, 활성화 흔적을 보강하거나 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
34. 제 6항에 있어서, 각 위치에서 심장 기능의 전기 기록도(electrograph)(전압-시간 추적)를 각 위치에서 작도하며, 상기 작도는 각 위치에서 측정된 활성화 개시 시간에 생리적 패턴을 삽입하는 것에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 제 34항에 있어서, 상기 생리적 패턴은 환자로부터의 이전 기록, 다른 환자로부터의 이전 기록 또는 모의 패턴으로부터 선택되는 군으로부터의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
36. 제 34항에 있어서, 상기 생리적 패턴은 단극의 전기도, 양극의 전기도, 활동 전위 표시 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 군으로부터의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
37. 제 34항에 있어서, 상기 생리적 패턴은 속도에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
38. 제 34항에 있어서, 상기 생리적 패턴은 세포 이온 기능의 모델인 것을 특징으로 하는 방법.
39. 제 34항에 있어서, 상기 생리적 패턴은 약리학적 리간드의 모델인 것을 특징으로 하는 방법.
40. 제 5항에 있어서, 상기 심장 리듬 장애의 원인을 나타내는 활성화 흔적의 근사치를 구하기 위하여 하나 이상의 위치에서 신호를 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
41. 제 40항에 있어서, 상기 분석은 속도, 규칙성, 진폭, 시간의 지속, 위치를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
42. 제 40항에 있어서, 상기 위치의 수는 직접적으로 활성화 흔적을 측정하는 분석과 비교하여 감소 되는 것을 특징으로 하는 방법.
43. 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인을 검출 및/또는 치료하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    a) 복수의 위치에서 심장 활성화 신호를 감지하기 위한 센서 장치;
    b) 상기 센서 장치로부터 수신한 데이터를 수집하고 처리하기 위하여 컴퓨터 처리장치에 연결되며, 상기 수집된 데이터는 각각의 신호와 각각의 신호의 활성화 시간의 지속에 대한 센서 위치를 포함하며, 상기 처리는 상기 심장 리듬 장애에 대한 원인을 나타내는 활성화 흔적을 생성하기 위하여 활성화 개시시간을 상기 센서 위치에서 배열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
44. 제 43항에 있어서, 상기 심장 리듬 장애 원인의 책임이 있는 심장의 영역을 수정 또는 파괴하기 위한 절제 구성요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
45. 제 43항에 있어서, 상기 센서 장치가 상기 심장 리듬 장애의 원인의 책임이 있는 심장의 영역을 수정 또는 파괴하기 위한 절제 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
46. 제 43항에 있어서, 상기 데이터를 처리하기 위한 소프트웨어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
47. 제 43항에 있어서, 원인이 상기 심장 리듬 장애의 최초 원인인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
48. 제 47항에 있어서, 원인이 최초 원인인지 여부는 활성화 흔적 반복의 수, 활성화 흔적 반복의 속도, 국부된 원인의 수, 활성화 흔적 내부에 포함된 조직의 부피, 원인이 국부 되었거나 분산되었는지 여부, 심장 내부에서 원인의 위치 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 조건을 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
49. 제 43항에 있어서, 상기 데이터의 시각화를 위한 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
50. 제 43항에 있어서, 상기 데이터의 상기 시각화는 상기 심장 리듬 장애의 활성화 흔적을 표시하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
51. 제 43항에 있어서, 하나 이상의 센서에 연결하기 위하여 전기 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
52. 제 51항에 있어서, 상기 센서 및 상기 전기 제어 시스템 사이를 독립적으로 스위칭(switching) 연결하기 위한 전기 연결 스위칭 구성요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
53. 제 51항에 있어서, 신호 강도 및 명료성을 변경하기 위한 신호 처리용 구성요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
54. 제 43항에 있어서, 심장 리듬 장애를 감지하기 위한 센서 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
55. 심장 리듬 장애를 치료하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
    a) 복수의 위치에서 하나 이상의 센서를 이용하여 심장 활성화 신호를 감지하는 단계;
    b) 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간의 지속에 대한 센서 위치를 포함하는 상기 하나 이상의 센서 데이터로부터 수집하는 단계;
    c) 상기 심장 리듬 장애의 하나 이상의 원인의 존재를 식별하고 위치를 알아내기 위하여 상기 데이터를 분석하는 단계; 및
    d) 상기 심장 리듬 장애의 최초 원인을 나타내는 하나 이상의 상기 원인을 선택하는 단계;
    e) 상기 리듬 장애를 개선 또는 제거하기 위하여 상기 최초 원인을 치료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
56. 제 55항에 있어서, 상기 데이터를 분석하는 단계는, 회전 패턴 또는 방사상의 방출 패턴을 포함하는 활성화 흔적을 생성하기 위하여, 센서 위치에서 활성화 개시를 배열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
57. 제 55항에 있어서, 상기 치료는 상기 심장 리듬 장애의 원인에 대하여 책임이 있는 심장의 영역을 파괴하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
58. 제 55항에 있어서, 상기 치료는 상기 심장 리듬 장애의 원인에 대하여 책임이 있는 심장의 영역을 자극하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
59. 제 55항에 있어서, 상기 치료는 상기 심장 리듬 장애의 원인에 대하여 책임이 있는 심장의 영역을 수정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
60. 제 55항에 있어서, 상기 치료는 화학 물질 또는 생물학적 효과 물질을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
61. 제 55항에 있어서, 상기 파괴는 절제를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
62. 제 55항에 있어서, 상기 심장 리듬 장애의 원인이 다시 나타나지 않는 것을 보장하기 위하여 충분한 시간 동안 환자를 모니터링(monitering)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
63. 제 55항에 있어서, 상기 심장 리듬 장애의 상기 하나 이상의 원인을 개선 또는 제거 하기 위한 치료 방식을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
64. 심장 리듬 장애를 감지하기 위한 조정 가능한 센서 장치에 있어서, 상기 조정 가능한 센서 장치는;
    1) 제 1 및 제 2 말단을 가지는 관형 샤프트 몸체;
    2) 적어도 부분적으로 확장되었을 때 심장 챔버의 관강 표면(luminal surface)에 접촉할 수 있게 하는 센서 배열을 갖고, 비틀림 움직임, 센서 팔 사이의 공간을 변경 가능하게 하는 다수의 인터윈드(interwined) 센서 팔을 포함하는 상기 몸체의 한쪽 말단에 부착된 확장 가능한 센서 배열; 및
    3) 상기 센서 배열을 고정시키고 전달하기 위한 리드랙션 쉬스(retraction sheath)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
65. 제 64항에 있어서, 심장 리듬 장애의 원인에 대해 책임이 있는 심장 영역을 수정 또는 파괴하기 위한 절제 구성요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
66. 제 64항에 있어서, 상기 비틀림 움직임 효과를 위하여, 조작 가능한 전선 또는 필라멘트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
67. 제 64항에 있어서, 상기 다수의 센서 팔은 메시-유사 형태로 인터윈드 된 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
68. 제 64항에 있어서, 하나 이상의 센서에 연결하기 위하여, 전기 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
69. 제 68항에 있어서, 상기 전기 제어 시스템은 하나 이상의 상기 센서를 켜고 끌수 있는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
70. 제 69항에 있어서, 상기 센서 및 상기 전기 제어 시스템 사이를 독립적으로 스위칭 연결하기 위하여, 전기 연결 스위칭 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
71. 제 64항에 있어서, 신호 강도 및 명료성을 변경하기 위하여, 신호 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
72. 제 71항에 있어서, 상기 다수의 센서 팔은 확장시에 타원 모양을 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
73. 심장 리듬 장애 감지를 위한 조정 가능한 센서 장치에 있어서, 상기 조정 가능한 센서 장치는:
    a) 제 1 및 제 2 말단을 가지는 관형 샤프트 몸체;
    b) 적어도 일부분이 확장될 때 심장 챔버의 관강 표면에 접촉할 수 있게 하는 센서 구조를 갖는 다수의 센서를 포함하는, 직경 방향으로 확장 가능한 곡선모양의 센서 배열; 및
    c) 상기 센서 배열을 고정시키고 전달하기 위한 리드랙션 쉬스(retraction sheath)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
74. 제 73항에 있어서, 상기 비틀림 움직임 효과를 위하여, 조정 가능한 전선 또는 필라멘트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 가능한 센서 장치.
75. 생물학적 리듬 장애의 하나 이상의 원인을 검출 및/또는 진단하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
    a) 다수의 위치에서 하나 이상의 센서를 이용하여 생물학적 활성화 신호를 감지하는 단계;
    b) 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간에 대한 센서 위치를 포함하는 상기 데이터를 하나 이상의 센서로부터 수집하는 단계;
    c) 상기 생물학적 리듬 장애의 하나 이상의 원인의 존재를 식별하고 위치를 알아내기 위한 상기 데이터를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
76. 생물학적 리듬 장애의 하나 이상의 원인을 검출 및/또는 치료하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    a) 복수의 위치에서 생물학적 활성화 신호를 감지하기 위한 센서 장치;
    b) 상기 센서 장치로부터 수신한 데이터를 수집하고 처리하기 위하여 컴퓨터 처리장치에 연결되며, 상기 수집된 데이터는 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간 또는 각각의 신호의 활성화 시간의 지속에 대한 센서 위치를 포함하며, 상기 처리는 상기 생물학적 리듬 장애에 대한 원인을 나타내는 활성화 흔적을 생성하기 위하여, 활성화 개시시간을 상기 센서 위치에서 배열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
77. 생물학적 리듬 장애를 치료하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
    a) 복수의 위치에서 하나 이상의 센서를 이용하여 생물학적 활성화 신호를 감지하는 단계;
    b) 각각의 신호 및 각각의 신호의 활성화 시간 또는 각각의 신호의 활성화 시간의 지속에 대한 센서 위치를 포함하는 데이터를 상기 하나 이상의 센서로부터 수집하는 단계;
    c) 상기 생물학적 리듬 장애의 하나 이상의 원인의 존재를 식별하고 위치를 알아내기 위하여 상기 데이터를 분석하는 단계; 및
    d) 상기 생물학적 리듬 장애의 최초 원인을 나타내는 하나 이상의 상기 원인을 선택하는 단계; 및
    e) 상기 생물학적 리듬 장애를 개선 또는 제거하기 위하여 상기 최초 원인을 치료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.

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