活性部位を位置決定するための装置及び方法

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【発明の名称】	活性部位を位置決定するための装置及び方法
【発明者】	【氏名】ヨハンウビー【氏名】ゲスタシェーホルム
【要約】	【課題】【解決手段】

【特許請求の範囲】
【請求項１】臓器又は身体内構造の壁の近傍に位置決めでき、そして相対的に位置決定できる、複数の電気的活性度センサ（７ａ…ｎ）を含み、各センサ（７ａ…ｎ）は活性部位（Ｓ）からの電気的信号の到着を表す１つの出力を発生するように構成されており、臓器又は他の身体内構造（５）内部の電気的活性部位（Ｓ）を位置決定するための装置において、該装置がさらに、複数の出力を受信し、そして処理して、三角測量法によって活性部位（Ｓ）の位置を求めるように構成された処理用装置（８，９）を含む、ことを特徴とする電気的活性部位（Ｓ）を位置決定するための装置。
【請求項２】センサ（７ａ…ｎ）がカテーテル（１，１５）上に設けられている、請求項１記載の装置。
【請求項３】カテーテル（１）が、１つの弓形部分（６）を備えている形状であり、この弓形部分に沿ってセンサ（７ａ…ｎ）が配置されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】身体内に導入された後に弓形部分（６）を生じさせるように、カテーテル（１）の少なくとも１つの部分が制御可能な形で変形できる、請求項３記載の装置。
【請求項５】センサ（７ａ…ｎ）に対して既知の関係をもってカテーテル（１，１５）に沿って配置されている、そして複数（１８ａ…ｎ）の他の全てのトランシーバによって受け取られるようなエネルギー信号を送るため個別的に動作可能な、複数の電磁的、電気的、又は音響的エネルギーのトランシーバ（１８ａ…ｎ）をさらに備えており、受け取られた信号から、処理用装置（８，９，１９）が三角測量法によってトランシーバ（１８ａ…ｎ）の位置を求めるよう構成された、請求項２から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】複数のセンサ（７ａ…ｎ）が、その間に電気的信号を送り、そして受ける、複数のトランシーバとして動作するように構成された、請求項５記載の装置。
【請求項７】切除装置において、前出いずれかの請求項に記載の装置と、求められた位置を表す、該装置の処理用装置（８，９）からの出力に従って活性部位（Ｓ）に進めることのできる１つの切除カテーテル（２）とを含む、ことを特徴とする切除装置。
【請求項８】臓器又は身体内構造（５）の壁の近傍に電気的活性度センサ（７ａ…ｎ）を置くステップと、活性部位（Ｓ）からの電気的信号の到着を表す出力に関して各センサ（７ａ…ｎ）をモニタするステップと、活性部位（Ｓ）から各センサ（７ａ…ｎ）への電気的信号の移行時間の表示を提供するために出力を処理するステップとを含む、臓器又は他の身体内構造内部の電気的活性部位（Ｓ）を位置決定する方法において、該方法がさらに、電気的活性度センサ（７ａ…ｎ）の各々の相対位置を確立するステップと、表示された移行時間を用いた三角測量法を利用することによって、電気的活性度センサ（７ａ…ｎ）に対する活性部位（Ｓ）の位置を求めるステップとを含む、ことを特徴とする電気的活性部位（Ｓ）を位置決定する方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動物の心臓又は他の臓器又は身体内部構造内に電気的活性部位を位置決定するための装置及び方法に関する。特に、本発明は人体内の装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】心臓不整脈の最も共通的な形の１つは、心室頻拍（ＶＴ）である。これは心臓筋肉の極めて迅速な、そして無効な収縮とによって代表される。患者の大部分においては、ＶＴは心室の内面の近くに位置する、小さな（１～２ｍｍの）障害から起こる。公知のＶＴ治療は、例えば心臓内のいくつかの特定された場所において電気的パルスの到達時間を記録することによって、心臓の電気的伝導路をマッピングし、そして等時的活性マップを構築する。この活性マップは次に、障害、すなわち”活性部位”、を位置決定するのに使用される。この活性部位から、マップされた電気信号が発生している。一旦位置決定されたならば、この部位は切除カテーテルを用いて物理的に焼灼される。
【０００３】心臓不整脈を治療するための１つの公知方法及び装置は、米国特許第５，３９１，１９９号（バイオセンス社）において開示されている。この特許は、マップされるべき臓器の透視イメージを取得し、そして表示するための装置と、単独のマッピング電極を有するマッピングカテーテルと、そして何のイオン化放射も用いずに三角測量によってカテーテルの末端チップを位置決定する装置とを含んでいる。この方法は、カテーテルの末端チップを（そしてそのためマッピング電極の部位を）繰り返し位置決定するステップと、透視イメージ上の正しい場所にある電極からのローカル情報を表示するステップと、そして電極を新しい部位に進めるステップとを含んでいる。いくつかの繰り返しの後、アクティベーションマップが作られ、そこから活性部位が推測される。切除カテーテルがこの部位に進められ、次にこの部位が焼灼される。この装置の不都合は、マップを作り上げるためにマッピングカテーテルが何度か再位置決めされなくてはならないことである。これは時間を消費するものであり、そしてローカル情報は普通、都度、心臓サイクルの同じポイントで収集されるべきなので、エラーをもたらす可能性がある。
【０００４】心臓マッピングのための、さらに別の公知方法及び装置は、米国特許第５，４６５，７１７号（カーディアクパスウェイズ社）に説明されており、そこでは複数の円周的な空間上に分けられた、外側に垂れたアームを含むバスケット組立を持つマッピングカテーテルが備えられている。アームの各々の上には複数のマッピング電極が取り付けられている。これは本質的には、等時アクティベーションマップがマッピングカテーテルの１つの配置で、そして心臓サイクルの同じポイントにおいて、迅速に構成されることを可能とする。
【０００５】そのようなマッピング技術による１つの問題は、通常の等高線マップから山の頂上の場所を推論するのと同じ方法で、そのようにして構成されたマップから活性部位の場所が、推論されるしかないということである。
【０００６】この問題は、心臓内の電気的な活性部位の位置を位置決定するための装置によって軽減され、これは米国特許第５，４３３，１９８号（デサイ）に説明されている。そこで開示された装置は、１つの表面ＥＣＧモニタと、対象とされる心臓部位からの電気的信号の到着を検出するための１群の電気的活性センサと、そして転移ベクトルを計算することによって心臓部位の場所を確定する装置とを含んでいる。このベクトルの長さは、センサの各々における信号の到着時間に、そして”差異”時間に依存している。この差異時間は、信号の源のポイントにおける電極による信号の検出と、表面ＥＣＧモニタによる同じ信号の検出との間の時間差異の評価である。この差異時間は単に１つの評価であるので、次の転移ベクトル（そしてそのため心臓部位の場所）も単に１つの評価に過ぎない。デサイにおいて開示されているように、この差異時間は標準的に－４４及び－４０ｍｓｅｃの間にある。ここでは、マイナス符号は、この信号がセンサによって検出された後、表面ＥＣＧモニタによって検出されることを表している。説明されている実施例を用いると、これは±２．５ｍｍの心臓部位の場所に関するエラーを生じさせ、これは部位自身の大きさの程度に相当している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】等時マップを作り出し、そしてそれを分析する必要なしに、そして差異時間の評価を実行する必要なしに、活性部位の位置を三角測量によって直接的に求めることができる装置及び方法の提供が望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述の課題は、添付特許請求の範囲に記載の本発明によって解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】請求項１に記載された、本発明の第１の特色は、等時マップを作り出し、そしてそれを分析する必要なしに、そして差異時間の評価を実行する必要なしに、電気的活性度センサによって確立された基準フレームに対する活性部位の位置を三角測量によって直接的に求めることができる装置を提供できることである。
【００１０】電気的活性度センサは公知の、又は任意決定できる形状のカテーテル上に取り付けられることが望ましい。このことは、公知の、又は決定できる基準フレームを形成するための侵入手術を最小にして、センサが身体内に導入され、そして身体から取り出されることを可能とする。
【００１１】例えば超音波トランシーバのような、複数の音響的、電磁的又は、電気的トランシーバが、カテーテル部分に沿って役立つように配置される。複数のセンサが、他の複数のセンサと既知の空間関係をもってカテーテルの上に取り付けられ、そして、それらの絶対又は相対位置が求められるように動作できる。この決定から、カテーテルの形状とセンサの位置とが次に求められる。都合良いことに、電気的活性度センサはトランスジューサとしても作用するように構成することができ、そしてそれらの相対位置は複数のセンサ間で送信され、そして受け取られた電気的信号から決定できる。
【００１２】身体内においてカテーテルに取り付けられたトランスジューサを位置決定する方法は音響測微法として公知であり、例えば上に提示した米国特許第５，３９１，１９９号、第ＷＯ９８／０００６０号（ジーメンスエレマ社）、及び米国特許第５，５１５，８５３号（ソノメトリクス社）に開示されている。それら全ての内容は、参照として本明細に取り入れられている。第ＷＯ９８／０００６０号はカテーテルの位置を求めるための方法を説明している。この方法は、カテーテル上のトランスジューサと既知基準位置にあるいくつかのトランスジューサとの間で超音波又は磁気信号を送信し、次に、受け取られた信号を分析してそれらの伝達路の長さを求め、そして三角測量法に基づいてカテーテルの位置を求めるものである。同様に米国特許第５，５１５，８５３号は超音波カテーテルトラッキング装置を開示している。ここにおいては、クロック供給されたディジタルカウンタを用いて、短い継続時間を持つ超音波パルスの移動時間が測定され、そしてトラックされているカテーテルの位置が、ここでも三角測量法に基づいて求められる。
【００１３】こうして本発明の複数のトランシーバの各１つのトランシーバが送信機として動作することによって、残りのトランシーバは受信機として働き、送信された１つの信号は、複数の他の全てのトランシーバによって受信される。受信された信号を分析して伝達路長を求めることにより、他の全てのトランシーバに対する各送信トランシーバの位置が標準的な三角測量法を用いて計算でき、そして相対基準フレームが確立される。
【００１４】本発明の第２の特色によれば、臓器内の、特に心臓又は他の身体構造内の、電気的活性部位を位置決定する方法が提供される。この方法は、電気的活性度センサを、特に心臓又は身体内構造である臓器の壁の近傍に、可能であればこれに接触させて設置するステップと、活性部位からの電気的信号の到着を表す出力に関して各センサをモニタするステップと、活性部位から各センサへの電気的信号の移行時間表示を提供するために、その出力を処理するステップと、そして表示された移行時間から三角測量法によって活性部位の位置を求めるステップとを含んでいる。
【００１５】明らかに、基準フレームの位置が既知であるか、又は決められるのであれば、基準フレームへの相対的な位置を知ることによって、活性部位の絶対位置もまた求めることができる。
【００１６】
【実施例】ここで本発明は、添付図面類を参照しながら単に例として、より詳細に説明される。
【００１７】図１においては、１つの位置決定カテーテル１と、１つの切除カテーテル２とが、心臓５の左心室３内に、そして右心室４内にそれぞれ位置決めされている。図１の実施例のさらなる説明から当業技術者には明らかとなるように、位置決定カテーテル１及び切除カテーテル２は、本発明の精神から離れることなく、実施されるべき医療処置に応じて、同じ心室３又は４内に置くこともできる。
【００１８】使用時には、位置決定カテーテル１は、弓形部分６を提供する。この弓形部分の上に複数の電気的活性度センサが取り付けられる。この実施例においては、電気的活性度センサはトランシーバ７ａ…ｎである。本発明の装置に使用するのに適当なカテーテルは、当業技術においては公知であり、例えば形状記憶材料で作られたバスケット形、又はループ形、又は螺旋形の形状であって、第ＷＯ９８／０００６０号において説明されている。当然ながら、適当なプラットフォームが活性度センサ７ａ…ｎのために備えられている限り、位置決定カテーテル１の形状部６は、弓形以外であっても良い（図２参照）。使用時には、活性度センサ７ａ…ｎはセンサの二次元アレーを形成するようにプラットフォーム上に取り付けられる。この二次元アレーは三角測量のために使用される。そのような位置決定カテーテル１は、センサ７ａ…ｎを心臓内に導入する都合良い方法を表していることは認められる。しかし、センサ７ａ…ｎの弓形部分を心臓壁の近傍に備えるための、いくつかの代替方法が存在していることは当業技術者にとって明らかである。例えば、当業技術においては共通的な、そしてこれも本発明の範囲内にある、処置を用いて、センサ７ａ…ｎを心臓の外部壁に直接的に取り付けることも可能である。
【００１９】図１に示された装置はまた、トランシーバ７ａ…ｎに、そして適切にプログラムされたパーソナルコンピュータのような信号プロセッサ９に、動作的に接続されている制御ユニット８をも含んでいる。このプロセッサ９はまた、切除ユニット１０及び可視ディスプレイユニット１１にも動作的に接続されている。
【００２０】例えばＶＴの間に、制御ユニット８によって、トランシーバ７ａ…ｎは電気的に活性部位から送信された電気的信号を検出するように動作させられ、その活性部位の位置が求められる。付加的に、トランシーバ７ａ…ｎは、個別に電気的信号を送信させるように、各々制御ユニット８によって動作させられる。この電気的信号は他の複数のトランシーバによって受け取られ、次にそれらの相対位置を、そして必要によって弓形部分６の形状を、決定するのに用いられる。この決定はトランシーバ７ａ…ｎの配置又は再配置の際にのみ必要である。
【００２１】あるいは、使用時において、カテーテル１の部分６の形状が前もって決められた形状を得ているならば、活性度センサ７ａ…ｎの相対位置は固定され、そして既知である。このことはプロセッサ９に要求される信号処理を減少させ、そして活性部位Ｓの位置の決定をスピードアップさせるので有用である。
【００２２】使用時には、制御ユニット８はトランシーバ７ａ…ｎの各々の機能を、送信機と受信機の間で変化させるように動作できる。付加的に、制御ユニット８はトランシーバ７ａ…ｎの各々からの信号を受信するよう構成される。この信号は別のトランシーバのいずれかからの、又は部位Ｓからの電気的信号が、そのトランシーバに到着したことを表している。そして制御ユニット８は、信号プロセッサ９に信号の到着に関する情報を出力するように、そして受信トランシーバ７ａ…ｎを認識するようにも構成される。例えば、従来の表面ＥＣＧ電極１３及びＥＣＧモニタ１４装置からのプロセッサ９への信号入力により表される通り、心臓が通常に機能しているときにだけ、トランシーバ７ａ…ｎが送信機として作用するようにユニット８を制御することによって、トランシーバからの、そして部位Ｓからの信号は、簡単に識別される。そうでなければ、公知の逆多重化回路を用いて、それらの頻度を基にそれら信号間を識別することができるよう、各トランシーバ７ａ…ｎが、活性部位Ｓからの信号の頻度から十分に隔てられた頻度で電気的信号を送信するように、制御ユニット８が各トランシーバを動作させる。この情報は、次にトランシーバ７ａ…ｎの各々における基準時間に対する電気的信号の到着時間を求めるためにプロセッサ９によって使用される。この基準時間は、電気的信号が部位Ｓから発生されたときに（例えば７ｎのような）トランシーバによる電気的信号の最も早い検出によって提供されるものであるか、又は１つのトランシーバが電気的信号を送信するよう活性されたときの時間である。
【００２３】適切な到着時間及び関連する基準時間を、そしてトランシーバ７ａ…ｎの各々の相対位置の知識も共に用いて、当業技術者によって容易に作り上げられるコンピュータアルゴリズムを使用した三角測量法によって、部位Ｓの位置が求められる。上に説明されたように、相対位置は弓形部分６の形状に関する前もっての知識から推測できる。この知識は使用時には得られているか、又は信号プロセッサ９を用いて求めることができる。この後者の場合には、プロセッサ９は制御ユニット８にトランスジューサ（例えば７ａ）を送信機として動作させるように指令する。そのトランスジューサは、残りのトランシーバ７ｂ…ｎの各々によって受信されるための信号を送信する。トランシーバ７ａが活性される時間を基準時間として使用することによって、他の送信機７ｂ…ｎの各々における到着時間が得られ、そしてトランシーバ７ａに対するそれらの位置が、信号プロセッサ９を用いる三角測量法によって求められる。この方法は活性部位Ｓの位置の決定のための手法と類似である。これは次に、制御ユニット８が残りのトランスジューサ７ｂ…ｎの各々を送信機として動作させるに従って、繰り返される。こうして複数のトランスジューサ７ａ…ｎの他のトランスジューサの各々に対する各トランスジューサの位置が信号プロセッサ９によって求められる。このようにして、もし必要であれば、弓形部分６の形状を求めることも可能である。
【００２４】図２は、別の位置決定カテーテル１５を描いている。この位置決定カテーテル１５においては、電気的活性度センサ７ａ…ｎの相対位置を求めるために超音波信号が使用されている。ここでは、各センサ７ａ…ｎはそれぞれの枝部１６ａ…ｎ上に取り付けられている。枝部１６ａ…ｎは被検者の心臓又は他の身体内部構造内へのカテーテル１５の挿入の後、カテーテル１５の口部１７から引き出されることが可能である。超音波トランシーバ１８ａ…ｎもまた、各枝部１６ａ…ｎの上に１つずつ、共に取り付けられているそのセンサ７ａ…ｎから既知の距離にあるように、取り付けられている。一方、各トランシーバ、例えば１８ａは、残りの超音波トランシーバ、例えば１８ｂ…ｎ、によって受信されるための超音波信号を発生させる送信機として動作することができる。受信された信号は次に、他のトランシーバ１８ｂ…ｎに対するトランシーバ１８ａの位置を三角測量法によって求めるのに、そして同様に送信機及び受信機の全ての組み合わせに関して求めるのに、用いられる。次にセンサ７ａ…ｎの各々の相対位置が求められる。この決定は、適切に変更された制御ユニット８とプロセッサ９を用いて達成されるか、又はそのための専用の機器１９が備えられる。このような装置は公知の超音波音響測微装置において用いられているように、この決定を行うのに、そしてプロセッサ９によって用いられる位置を表す信号を出力するのに、適切である。
【００２５】活性部位Ｓの位置が求められたならば、次に、切除カテーテル２は、焼灼されるその部位に導かれる。
【００２６】切除カテーテルの導入は従来の超音波音響測距離技術を用いて実行される。しかし、例えば１つの位置電気的信号送信機１２が切除カテーテル２のチップの近傍に設けられ、そしてトランシーバ７ａ…ｎによって検出される電気的信号を送信するよう動作することが望ましい。
【００２７】検出された信号は再び制御ユニット８に送信される。制御ユニットは信号プロセッサ９に、信号の受信を表示し、そしてそれを受信したトランシーバ７ａ…ｎを識別する１つの出力を提供する。信号プロセッサ９は次にトランシーバ７ａ…ｎに対する送信機１２の位置を、三角測量法を用いて決定する。この三角測量法は、部位Ｓの位置を、そしてトランシーバ７ａ…ｎの相対位置を決定するのに用いられたのと同じアルゴリズムを利用している。しかし、この度は基準時間として送信機１２の動作の時間が用いられる。
【００２８】活性部位Ｓ及び送信機１２（切除カテーテル２のチップであれば、より好都合）の相対位置は、プロセッサ９から出力され、そしてディスプレイユニット１１上に、オペレータへの案内支援と共に表示される。付加的に、音響測微法の技術において共通であるように、これらの相対位置は従来の撮像技術によって得られた心臓５の画像上に上乗せされてモニタ１１上に表示される。
【００２９】切除カテーテル２が部位Ｓに達したならば、プロセッサ９は切除ユニット１０を動作させて切除カテーテル２にエネルギーを供給する。あるいは、プロセッサ９は１つの信号を発して、カテーテル２にエネルギー供給するよう切除ユニット９の手動動作を可能とさせる。こうしてプロセッサ９は活性部位Ｓから離れた位置で誤って切除カテーテル２にエネルギー供給するというリスクを最小にする安全スイッチとして作用することができる。
【００３０】本発明の実施例が、可能な設置形態として説明されたとは言っても、当業技術者は特許請求された本発明の範囲内にありながらも、その変更が可能であることを理解するであろう。
【００３１】例えば、もし活性部位Ｓの位置の決定だけが必要であれば、活性部位の切除又は他の治療は要しない。そのため、切除カテーテル２及び関連する機器１０並びに関連するプロセッサ機能の存在は、不要である。さらに、超音波トランスジューサ１８ａ…ｎが電気的活性度センサ７ａ…ｎと共に取り付けられているのであれば、カテーテル２を位置決めするのに用いられる送信機１２は超音波送信機（又は受信機）であることができる。この送信機（又は受信機）はトランスジューサ１８ａ…ｎと共に動作して、カテーテル２のチップの位置を求めることができる。

【出願人】	【識別番号】５９３０５１２７２【氏名又は名称】シーメンス－エレマアクチボラゲット
【出願日】	平成１１年（１９９９）４月７日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】矢野敏雄（外２名）
【公開番号】	特開平１１－３３２８５１
【公開日】	平成１１年（１９９９）１２月７日
【出願番号】	特願平１１－１００３７９