(57)【要約】      （修正有）【課題】カテーテルベースの追跡システムを提供する。【解決手段】カテーテルベースの追跡システム２０は、１つ以上の磁場発生器３６及びプロセッサ３９を含む。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム４０に隣接して置かれる、１つ以上の磁場発生器は、交流（ＡＣ）磁場を適用するよう構成されている。プロセッサは、患者の臓器に挿入されるカテーテル５０の遠位端部に取り付けられている単軸センサ（ＳＡＳ）５１において、ＡＣ磁場に応答可能に発生されるシグナルを受信するよう、ＳＡＳから受信したシグナルに基づいて、遠位端部の方向を算定するよう、カテーテルの遠位端部に取り付けられているホール効果センサから、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの直流（ＤＣ）磁場の感知構成要素を受信するよう、並びに算定方向及びＤＣ磁場の感知構成要素に基づいて、臓器内の遠位端部のロール角度を算定するよう構成されている。【選択図】図１
2020036897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムに隣接して置かれており、かつ１つ以上の交流（ＡＣ）磁場を適用するよう構成されている、１つ以上の磁場発生器と、
プロセッサであって、
患者の臓器に挿入されるカテーテルの遠位端部に取り付けられている単軸センサ（ＳＡＳ）において、前記ＡＣ磁場に応答可能に発生するシグナルを受信するよう、
前記ＳＡＳから受信された前記シグナルに基づいて、前記遠位端部の方向を算定するよう、
前記カテーテルの前記遠位端部に取り付けられているホール効果センサから、前記磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの直流（ＤＣ）磁場の感知構成要素を受信するよう、及び
前記算定方向及び前記ＤＣ磁場の前記感知構成要素に基づいて、前記臓器内の前記遠位端部のロール角度を算定するよう構成されているプロセッサと、
を備える、カテーテルベースの追跡システム。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記ＳＡＳから受信した前記シグナルに基づいて、前記遠位端部の位置を算定するように更に構成されている、請求項１に記載のカテーテルベースの追跡システム。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記カテーテルベースの追跡システムの座標系における、前記遠位端部の前記ロール角度を示すよう更に構成されている、請求項１に記載のカテーテルベースのシステム。
【請求項４】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムに隣接して置かれている、１つ以上の磁場発生器を使用して、１つ以上の交流（ＡＣ）磁場を適用することと、
患者の臓器に挿入されるカテーテルの遠位端部に取り付けられている単軸センサ（ＳＡＳ）において、前記ＡＣ磁場に応答可能に発生されるシグナルを受信することと、
前記ＳＡＳから受信された前記シグナルに基づいて、前記遠位端部の方向を算定することと、
前記カテーテルの前記遠位端部に取り付けられているホール効果センサから、前記磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの直流（ＤＣ）磁場の感知構成要素を受信することと、
前記算定方向及び前記ＤＣ磁場の前記感知構成要素に基づいて、前記臓器内の前記遠位端部のロール角度を算定することと、
を含む、方法。
【請求項５】
前記ＳＡＳから受信された前記シグナルに基づいて、前記遠位端部の位置を算定することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記カテーテルベースの追跡システムの座標系における、前記遠位端部の前記ロール角度を示すことを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
磁気センサであって、
単軸センサ（ＳＡＳ）であって、１つ以上の交流（ＡＣ）磁場に応答して、所与の座標系における、前記ＳＡＳの単軸の方向を示すシグナルを発生するよう構成されている、単軸センサ（ＳＡＳ）と、
直流（ＤＣ）磁場に応答して、前記所与の座標系における、前記単軸を中心とする前記ＳＡＳのロール角度を示すシグナルを発生するよう構成されている、ホール効果センサと、
を備える、磁気センサ。
【請求項８】
前記ＳＡＳが、前記ホール効果センサを囲繞するよう巻かれている単一コイルを備える、請求項７に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記ＳＡＳ及び前記ホール効果センサが、患者の臓器に挿入するためのカテーテルの遠位端部に取り付けられるよう構成されている、請求項８に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記ＳＡＳが、前記１つ以上のＡＣ磁場に応答して、前記所与の座標系において、前記ＳＡＳの位置を示すシグナルを発生するよう更に構成されている、請求項７に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カテーテルベースの追跡システムにおける、身体内プローブの追跡、特に、磁気位置センサ及び方位センサに一般に関する。
【背景技術】
【０００２】
身体内のプローブの位置及び／又は方位を磁気的に追跡するためのさまざまな技法が、既に提案された。例えば、米国特許出願公開第２０１０／０２１０９３９号は、患者に対して、機器を追跡するための手術用ナビゲーションシステムを記載している。このシステムは、患者の一部分、計器、及び／又はこれら双方を、画像データ、座標系、解剖画像、モーフィングした解剖画像、又はこれらの組み合わせに対して追跡することができる。このシステムは、計器の場所に関する６の自由度の情報をもたらすため、計器上に追跡装置を有することができる。実施形態では、装置における位置センサには、直交角度などの、互いに対して角度をつけて置かれている、２つのコイルを含む。このセンサは、コイルの代替として、ホールセンサを使用してもよい。
【０００３】
別の例として、米国特許出願公開第２０１６／０２７８７４６号は、ＭＲに案内される乳房生検手技に関する、具体的には、生検用装置のリアルタイム追跡及びナビゲーションに関するシステム及び方法を記載している。より詳細には、このシステムは、ヒト乳房において、リアルタイムで生検用装置の進入を追跡するための慣性計測装置を利用すると同時に、病変を探索する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）などの診断用イメージングモダリティを利用するものである。追跡手法の１つは、一組の３軸ホール効果ジャイロスコープ加速度計センサに基づいている：それぞれ、センサ／トランスデューサは、感知された異なる磁場に応答してさまざまな出力電圧、並びにさまざまな加速度及び角速度を生じる。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１２／０１４３１２７号は、磁気カテーテルを操作するための、さまざまな磁石システムを記載している。一実施形態では、所望の磁場を発生するよう、電磁石のクラスターが構成されている。一実施形態では、クラスターの１つ以上の極が、クラスター中の他の極に対して可動性となって、磁場を形成することが可能となる。一実施形態では、１つ以上の磁極が、延ばされる、又は後退されて、磁場を形成することができる。一実施形態では、電磁石は、カテーテル上に所望のトルク及び／又は移動力を働かせる磁場を発生するよう位置決めされ得る。一実施形態では、磁場源は、所望の量によって、所望の方向に、磁気応答性カテーテル先端部を移動させるのに十分に強力かつ方位の磁場を発生させるために使用される。
【０００５】
米国特許出願公開第２００３／０００６７５９号は、コバルト、バナジウム及び鉄からなる混合物を含むウィーガント効果材料などの、高透過性材料から作製されているコアを含む、医療装置向けの位置センサを記載している。この位置センサは、約０．４ｍｍの外径を有しており、約０．６７ｍｍの外径を有する医療装置に使用されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、１つ以上の磁場発生器及びプロセッサを含む、カテーテルベースの追跡システムを提供する。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムに隣接して置かれる、１つ以上の磁場発生器は、１つ以上の交流（ＡＣ）磁場を適用するよう構成されている。プロセッサは、患者の臓器に挿入されるカテーテルの遠位端部に取り付けられている単軸センサ（single axis sensor：ＳＡＳ）において、ＡＣ磁場に応答可能に発生するシグナルを受信して、ＳＡＳから受信したシグナルに基づいて、遠位端部の方向を算定するよう構成されている。このプロセッサは、カテーテルの遠位端部に取り付けられているホール効果センサから、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの直流（ＤＣ）磁場の感知構成要素を受信して、算定方向及びＤＣ磁場の感知構成要素に基づいて、臓器内の遠位端部のロール角度を算定するよう更に構成されている。
【０００７】
一部の実施形態では、本プロセッサは、ＳＡＳから受信したシグナルに基づいて、遠位端部の位置を算定するよう更に構成されている。
【０００８】
一部の実施形態では、プロセッサは、カテーテルベースの追跡システムの座標系における、遠位端部のロール角度を示すよう更に構成されている。
【０００９】
本発明の実施形態によれば、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムに隣接して置かれている、１つ以上の磁場発生器を使用して、１つ以上の交流（ＡＣ）磁場を適用することを含む方法が更に提供されている。患者の臓器に挿入されるカテーテルの遠位端部に取り付けられている単軸センサ（ＳＡＳ）において、ＡＣ磁場に応答可能に発生するシグナルが受信される。遠位端部の方向は、ＳＡＳから受信したシグナルに基づいて算定される。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの直流（ＤＣ）磁場の感知構成要素は、カテーテルの遠位端部に取り付けられているホール効果センサから受信される。算定方向及びＤＣ磁場の感知構成要素に基づいて、臓器内の遠位端部のロール角度が算定される。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、単軸センサ（ＳＡＳ）及びホール効果センサを含む磁気センサが更に提供される。単軸センサ（ＳＡＳ）は、１つ以上の交流（ＡＣ）磁場に応答して、所与の座標系における、ＳＡＳの単軸の方向を示すシグナルを発生するよう構成されている。ホール効果センサは、直流（ＤＣ）磁場に応答して、所与の座標系における、単軸を中心とするＳＡＳのロール角度を示すシグナルを発生するよう構成されている。
【００１１】
本発明は、以下の「発明を実施するための形態」を図面と併せて考慮することで、より完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による、カテーテルをベースとする磁気位置追跡システムの概略描写図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による、平行なロール角度に向いたホール効果センサを備える、カテーテルの遠位端部の側面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、直交したロール角度に向いたホール効果センサを備える、カテーテルの遠位端部の側面図である。
【図３】本発明の実施形態による、ロール角度αの関数としての正規化後のホール電圧のグラフである。
【図４】本発明の実施形態による、ホール効果センサを使用する、カテーテルのロール角度を推定するための方法を概略的に例示しているフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
概論
本明細書のこれ以降に記載されている本発明の実施形態は、カテーテルの遠位端部のロール角度を測定するための、磁石による磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムなどの大きな一定の磁場の存在を利用するよう構成されている磁気カテーテルベースの追跡システムを提供する。ＭＲＩシステムは、カテーテルが挿入されている患者の臓器をイメージングするために使用されるので、多数の例に利用可能である。
【００１４】
一部の実施形態では、磁気追跡システムのプロセッサは、磁気カテーテルベースの追跡システムの座標系を使用して、ＭＲＩシステムの一定（直流−ＤＣ）磁場の軸（方向）を登録する。例えば、ロール角度表示シグナルに影響を及ぼすＭＲＩ磁場の構成要素は、プロセッサによって、カテーテルベースの追跡システムの座標系の軸上に投影される。この更なる投影を用いて、カテーテル遠位端部の位置、方向及びロール角度の全体が描写されたものが、カテーテルベースの追跡システムの座標系において利用可能である。
【００１５】
一部の実施形態では、カテーテルの遠位端部に取り付けられている小型磁気センサが提供される。磁気センサは、カテーテルベースの追跡システムの座標系などの、所与の座標系における、患者の臓器内部のカテーテルの遠位端部の位置、方向及びロール角度を示すシグナルを発生することができる。開示されている小型磁気センサは、以下に記載されているとおり、カテーテル遠位端部にどちらも取り付けられた、単軸センサ（ＳＡＳ−通常、コイル）及びホール効果センサを備える。
【００１６】
一部の実施形態では、ＳＡＳは、磁気カテーテルベースの追跡システムの１つ以上の交流（交流−ＡＣ）磁場に応答して、位置シグナル及び方向シグナルを発生する。ホール効果センサは、ＭＲＩシステムの更なる外部磁石によって誘起される、一定磁場に応答して、ロール角度表示シグナルを発生する。
【００１７】
これ以降の記載では、カテーテル遠位端部のロール角度は、遠位端部の対称性の長手軸を中心にした、カテーテル遠位端部の回転の量として定義される。ロール角度は、例えば、電気生理学的（ＥＰ）感知又はアブレーション用の非対称電極を有するカテーテルの回転制御を可能にすることによって、ＥＰマッピング用カテーテルにより生成する電気解剖学的マップ、及び／又はアブレーション手順の正確性を改善するために使用することができる。ロール角度表示シグナルは、以下に記載されているとおり、カテーテルが、対称性のその長手軸上で回転するにつれて変化するホール電圧を含む。
【００１８】
一部の実施形態では、ＳＡＳは、小型化コイルセンサを備え、開示されている小型磁気センサ構造は、ホール効果センサと小型化コイルセンサとを組み合わせたものである。磁気センサは、本明細書のこれ以降、「位置、方向及びロール角度（position,direction,and roll-angle：ＰＤＲ）センサ」とも称される。一部の実施形態では、ＰＤＲセンサは、ホール効果センサを囲繞するように巻きつけられている単一コイルから作製されている。直流（ＤＣ）電流が、ホール効果センサに適用され、遠位端部が、ＭＲＩのＤＣ磁場中に置かれると、ホール効果センサの端部に、ホール電圧が発生する。
【００１９】
ホール電圧の最大振幅は、その方向に外部ＤＣ磁場を投影することによる、空間における遠位端部の方向に依存する。プロセッサは、遠位端部の既知（例えば、追跡されている）の方向を考慮に入れて、及び座標系の登録に基づいて、ロール角度を固有に表示するホール電圧を算定する。例えば、実施形態では、プロセッサは、ＳＡＳから受信された方向シグナルからカテーテルの瞬時方向を算定し、算定方向に基づいて、カテーテル位置追跡システムの座標系において、測定されたホール電圧及び座標系の上記の登録により、カテーテル遠位端部のロール角度が導き出される。
【００２０】
通常、小型ホール効果センサは、ＧａＡｓなどの特定の半導体から作製されている。しかし、一般に、ＭＲＩシステムのものなどの強力なＤＣ磁場下では、測定可能なホール電圧は、多数のタイプの伝導体及び半導体によって容易に発生させることができる。実施形態では、カテーテルの遠位端部に配置されている１つ以上の金属製電極は、ホールセンサとして利用され、端部は、発生したホール電圧を出力する電極に接続されている。
【００２１】
位置、方向及びロール角度を同時測定するために、多重コイルセンサなどのかさ高いセンサが、代替として使用されてもよいことに留意されたい。しかし、このようなセンサは、カテーテルの遠位端部の直径の増大を必要とし、したがって身体内での操縦性が制限されることがある。一方、開示されている小型ホールセンサは、ミリメートル未満の寸法を有しており、狭い直径の遠位端部のカテーテルに取り付けることができる。こうして、開示されているＰＤＲセンサは、ＳＡＳの同一形態因子、類似形態因子、物理形態因子を提示すると同時に、旧式の小型化ＳＡＳセンサによって提供される位置シグナル及び方向シグナルの上に、そのロール角度を表示するシグナルを追加する。
【００２２】
開示されている小型ＰＤＲセンサを使用する、いずれかの方法で利用可能なＭＲＩシステムの大きなＤＣ磁場を利用してロール角度を決定する、開示されているロール角度追跡技法は、カテーテルの近づけ易さ及び追跡正確性を改善することができ、したがって、診断用及び治療用カテーテル化技法の総合的な質をやはり改善する。
【００２３】
システムの説明
図１は、本発明の実施形態による、磁気カテーテルベースの追跡システム２０の概略的に描写した図である。システム２０は、医師３０によって血管系を介して患者２８の心臓２６にナビゲートされる、遠位端部２２を有するカテーテル２１を備える。このカテーテルは、アブレーション、ＥＰ感知又は他の任意の医療手技に使用することができる。図示されている例では、医師３０は、カテーテルの近位端部近くの遠隔操縦器３２を使用して、遠位端部２２を操作しながら、シース２３から遠位端部２２を挿入する。挿入図２５に示されているとおり、遠位端部２２は、遠位端部２２内に収容されるＰＤＲセンサ５１、及びアブレーションカテーテル５０を備える。
【００２４】
本明細書に記載されている実施形態では、カテーテル２１は、心臓２６の組織のアブレーションに使用される。図示されている実施形態は、心臓組織のアブレーションのための、アブレーションカテーテル５０の使用に、具体的に関するものであるが、本明細書に記載されているシステム２０の要素及び方法は、例えば、Ｐｅｎｔａｒａｙ（登録商標）又はＬａｓｓｏ（登録商標）カテーテル（どちらも、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ−Ｗｅｂｓｔｅｒ、Ｉｒｖｉｎｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａによって作製されている）などの多重電極カテーテルを使用して、電気生理学的マッピングなどの診断用途に、代替として適用してもよい。
【００２５】
カテーテル２１の近位端部は、制御コンソール２４に接続されている。コンソール２４は、カテーテル２１からのシグナルを受信するとともに、カテーテル２１を介してエネルギーを印加して心臓２６内の組織をアブレーションし、更にシステム２０の他の構成要素を制御するための、好適なフロントエンド及びインターフェース回路３８を有する、プロセッサ３９、典型的には汎用コンピュータを備える。コンソール２４はまた、磁場発生器３６を駆動するよう構成されているドライバー回路３４を備える。
【００２６】
心臓２６における遠位端部２２のナビゲーション中に、コンソール２４は、外部磁場発生器３６からの磁場に応答して、ＰＤＲセンサ５１から位置シグナル及び方向シグナルを受信する。磁場発生装置３６は、例えば、患者が寝ているテーブル２９の下に、患者２８の外部の既知の位置に置かれる。これらの位置シグナル及び方向シグナルは、位置追跡システムの座標系における、アブレーションカテーテル５０の位置及び方向を表示する。
【００２７】
ＰＤＲセンサ５１は、ＭＲＩシステム４０の大きな一定磁場Ｂ０（例えば、Ｂ０は、１．５Ｔに等しい）に応答して、コンソール２４へのロール角度表示シグナルを更に伝送する。Ｂ０は、ＭＲＩシステムの座標系向けの長手軸を定義するものである。
【００２８】
受信したシグナルを使用して、プロセッサ３９は、心臓内のアブレーションカテーテル５０の位置、方向及びロール角度を算定し、場合により、ディスプレイ２７上に、追跡した位置、方向及びロール角度を表示する。
【００２９】
外部磁場を使用する位置及び方向の検出方法は、さまざまな医療用途で、例えば、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  Ｉｎｃ．（Ｅｒｖｉｎｅ、Ｃａｌｉｆ．）により製造されている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）号に詳細に記述されており、それらの開示はすべて参照により本明細書に組み込まれている。
【００３０】
プロセッサ３９は、通常、汎用コンピュータを備え、このコンピュータは、本明細書に記載されている機能を実行するソフトウェアにプログラムされている。ソフトウェアは、例えば、ネットワーク上で、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、又は代替として、又は更には、磁気メモリ、光学メモリ又は電子メモリなどの、非一時的実体的媒体上で提供及び／又は記憶されてもよい。
【００３１】
外部磁石を使用するホールセンサを備える単軸センサ（ＳＡＳ）
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の実施形態による、それぞれ、平行なロール角度及び直交なロール角度に向いたホール効果センサを備える、カテーテルの遠位端部の側面図である。図２Ａでは、α＝０°であり、これは、遠位端部２２が、以下に記載されているとおり、外部磁場に平行に回転することを意味する。図２Ｂでは、遠位端部２２は、外部磁場に対して、α＝９０°で回転する。
【００３２】
更に分かるとおり、ＭＲＩ磁場ベクトルＢ０は、座標系５３において、座標系５３のｚ軸に平行なその長手軸と整列している、遠位端部２２に対して、角度５５（すなわち、θ）の方向にある。したがって、遠位端部２２のロール角度αは、磁場ベクトルＢ０の投影された構成要素に対して定義され、Ｂθ＝Ｂ０・Ｓｉｎ（θ）となる。
【００３３】
分かるとおり、遠位端部２２のロール角度αに関わらず、磁場の線は、センサ５１のコイル５１ａ（すなわち、ＳＡＳ  ５１ａ）により包含される同一有効領域に面している。したがって、追跡システム２０は、コイル５１ａだけを使用して、ロール角度表示シグナルを有しない。
【００３４】
上記のとおり、開示されているホール効果センサ６０を追加することにより、必要なロール角度表示シグナルがもたらされる。図２Ａは、ホール効果センサ６０による、長手軸方向に流れる電流６２を示している。ホールセンサ６０の電極６０ａ及び６０ｂは、ベクトルＢ０の磁場構成要素Ｂθに垂直に生じるホール電圧を感知するように整列されている。図２Ａによって実例されている、ロール角度α＝０ｏでは、電極６０ａと６０ｂとの間に生じるホール電圧低下は最大となる。図２Ｂでは、遠位端部２２は、図２Ａに対して９０°に回転し、電極６０ａ及び６０ｂは、磁場構成要素Ｂθに平行に整列されている。この場合、電極６０ａと６０ｂとの間に生じるホール電圧は０である。
【００３５】
以下に更に記載されているとおり、ホール電圧を利用して、遠位端部２２の連続ロール角度を表示する。
【００３６】
図２Ａ及び図２Ｂに示される例示的な図は、概念を明確化する目的のために単に選択されているに過ぎない。例えば、ホールセンサ６０から分離して示されているコイル５１ａは、通常、センサ６０の上に巻かれている。追加のセンサ及び電極などの他のシステム要素は、簡潔にするため、省略されている。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態による、ロール角度αの関数としての正規化後のホール電圧のグラフである。ホール電圧ＶＨは、電流６２であるＩ、及び磁場構成要素Ｂθの外積に比例する。すなわち、
ＶＨ（α；θ）＝Ｋ・Ｉ・Ｂ０・Ｓｉｎ（θ）・Ｃｏｓ（α）
（式中、αが、ロール角度であり、Ｋは、既知の定数であり、Ｂ０・Ｓｉｎ（θ）・Ｃｏｓ（α）は、ＤＣ磁場Ｂ０のホール感知構成要素である）である。
【００３８】
図３に示されているとおり、正規化後のホール電圧は、ｃｏｓ（α）関数としてロール角度αに応じて変わる。したがって、測定されるホール電圧は、例えば、余弦関数の形態で、ロール角度を符号化する。ホール電圧は、その軸を中心とするＳＡＳの回転に関する情報を提供する。例えば、上記のとおり、ある特定のロール角度の場合に、ホール電圧が最大となる。更に、９０°のカテーテルの回転により、ホール電圧が０にまで落ち込む。９０°の別の回転により、ホール電圧は最大となるが、極性は反対となる。実施形態では、プロセッサは、患者の臓器内の遠位端部のロール角度を表示するよう、ホール電圧の関数としてロール角度を含む探索表を使用する。
【００３９】
実施形態では、ロール角度は、カテーテル追跡システムの座標系に表示されている（この座標システムを用いて、ＭＲＩシステムの座標系は、上記のとおり登録される）。
【００４０】
任意選択的実施形態では、プロセッサは、例えば遠位端部２２の、垂直な（９０°）ロール角度と反対側で垂直な（２７０°）ロール角度との間で同じＶＨ（どちらもＶＨ＝０である）を有するロール角度間を区別するよう、所与のロール角度における、ホール電圧の傾き
【００４１】
【数１】
2020036897.tif 000003
を算定するために、ロール角度のわずかな変化を使用する。
【００４２】
図４は、本発明の実施形態による、ホール効果センサを使用する、カテーテルのロール角度を推定するための方法を概略的に例示しているフローチャートである。このプロセスは、ＭＲＩイメージング工程７０において、患者２８をイメージングするＭＲＩシステム４０から始まる。平行して、位置及び方向追跡工程７２において、電子ノイズを回避するためにイメージング配列と同期して、発生器３６が生じる調節された磁場を使用して、カテーテルベースの追跡システム２０は、カテーテル２１の遠位端部２２の位置及び方向を追跡する。これに関すると、システム２０は、カテーテル２１の遠位端部２２に取り付けられているＰＤＲセンサ５１の一部である、ＳＡＳセンサ５１ａを使用する。次に、ＤＣ磁場構成要素感知工程７４において、追跡システム２０は、ＰＤＲセンサ５１のやはり一部である、ホール効果センサ６０を使用して、ロール角度情報であるｃｏｓ（α）を含むＭＲＩシステム４０のＤＣ磁場の構成要素を感知する。座標登録工程７５では、プロセッサ３９は、磁気カテーテルベースの追跡システム２０の座標系を用いて、ＭＲＩシステム４４のＤＣ磁場により定義される方向、すなわちＢ０を登録する。
【００４３】
次に、プロセッサ３９は、追跡方向、ＤＣ磁場のホール感知構成要素、及び座標系の前述の登録に基づいて、ロール角度算定工程７６において、遠位端部２２のロール角度を算定する。任意選択な方向及びロール角度表示工程７８では、工程７２及び７６によって提供されている表示は、ディスプレイ２７に、心臓２６のマップ上に提示される。次に、カテーテル整列工程８０において、医師３０は、工程７２及び７６によって提示されている表示を使用して、患者２８の心臓２６内の遠位端部を更に空間に整列させる。例えば、任意選択の手技実施工程８２において、医師３０は、標的組織をアブレーションすることができるよう、遠位端部を回転してもよく、アブレーションなどの手技を行う。
【００４４】
図４に示されている例となるフローチャートは、単に概念を分かり易くする目的で選択されている。代替実施形態では、異常な心臓活性を電気生理学的に感知するなどの追加工程が含まれてもよい。
【００４５】
本明細書に記載されている実施形態は、主に、心臓用途に対処するものであるが、本明細書に記載されている方法及びシステムはまた、神経学及び耳鼻咽喉学及び腎臓学におけるなどの、他の用途に使用することもできる。
【００４６】
したがって、上記に述べた実施形態は、例として引用したものであり、また本発明は、上記に具体的に示し説明したものに限定されないことが理解されよう。むしろ本発明の範囲は、上述のさまざまな特徴の組み合わせ及びその一部の組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者により想到されるであろう、また従来技術において開示されていないそれらの変形及び修正を含むものである。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部とみなすものとする。
【００４７】
〔実施の態様〕
（１）  磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムに隣接して置かれており、かつ１つ以上の交流（ＡＣ）磁場を適用するよう構成されている、１つ以上の磁場発生器と、
プロセッサであって、
患者の臓器に挿入されるカテーテルの遠位端部に取り付けられている単軸センサ（ＳＡＳ）において、前記ＡＣ磁場に応答可能に発生するシグナルを受信するよう、
前記ＳＡＳから受信された前記シグナルに基づいて、前記遠位端部の方向を算定するよう、
前記カテーテルの前記遠位端部に取り付けられているホール効果センサから、前記磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの直流（ＤＣ）磁場の感知構成要素を受信するよう、及び
前記算定方向及び前記ＤＣ磁場の前記感知構成要素に基づいて、前記臓器内の前記遠位端部のロール角度を算定するよう構成されているプロセッサと、
を備える、カテーテルベースの追跡システム。
（２）  前記プロセッサが、前記ＳＡＳから受信した前記シグナルに基づいて、前記遠位端部の位置を算定するように更に構成されている、実施態様１に記載のカテーテルベースの追跡システム。
（３）  前記プロセッサが、前記カテーテルベースの追跡システムの座標系における、前記遠位端部の前記ロール角度を示すよう更に構成されている、実施態様１に記載のカテーテルベースのシステム。
（４）  磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムに隣接して置かれている、１つ以上の磁場発生器を使用して、１つ以上の交流（ＡＣ）磁場を適用することと、
患者の臓器に挿入されるカテーテルの遠位端部に取り付けられている単軸センサ（ＳＡＳ）において、前記ＡＣ磁場に応答可能に発生されるシグナルを受信することと、
前記ＳＡＳから受信された前記シグナルに基づいて、前記遠位端部の方向を算定することと、
前記カテーテルの前記遠位端部に取り付けられているホール効果センサから、前記磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの直流（ＤＣ）磁場の感知構成要素を受信することと、
前記算定方向及び前記ＤＣ磁場の前記感知構成要素に基づいて、前記臓器内の前記遠位端部のロール角度を算定することと、
を含む、方法。
（５）  前記ＳＡＳから受信された前記シグナルに基づいて、前記遠位端部の位置を算定することを含む、実施態様４に記載の方法。
【００４８】
（６）  前記カテーテルベースの追跡システムの座標系における、前記遠位端部の前記ロール角度を示すことを含む、実施態様４に記載の方法。
（７）  磁気センサであって、
単軸センサ（ＳＡＳ）であって、１つ以上の交流（ＡＣ）磁場に応答して、所与の座標系における、前記ＳＡＳの単軸の方向を示すシグナルを発生するよう構成されている、単軸センサ（ＳＡＳ）と、
直流（ＤＣ）磁場に応答して、前記所与の座標系における、前記単軸を中心とする前記ＳＡＳのロール角度を示すシグナルを発生するよう構成されている、ホール効果センサと、
を備える、磁気センサ。
（８）  前記ＳＡＳが、前記ホール効果センサを囲繞するよう巻かれている単一コイルを備える、実施態様７に記載の磁気センサ。
（９）  前記ＳＡＳ及び前記ホール効果センサが、患者の臓器に挿入するためのカテーテルの遠位端部に取り付けられるよう構成されている、実施態様８に記載の磁気センサ。
（１０）  前記ＳＡＳが、前記１つ以上のＡＣ磁場に応答して、前記所与の座標系において、前記ＳＡＳの位置を示すシグナルを発生するよう更に構成されている、実施態様７に記載の磁気センサ。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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