(57)【要約】【課題】カテーテルアブレーションシステムを提供すること。【解決手段】カテーテルアブレーションシステムは、遠位端を有するカテーテルプローブであって、遠位端が、温度センサ、複数の潅注穴、及びアブレーション電極、を含むカテーテルプローブと、カテーテルプローブに連結され、高周波（ＲＦ）エネルギーをアブレーション電極に供給し、アブレーション電極を制御して目標電力にて熱を放出するように構成されたＲＦ加熱制御器と、カテーテルプローブに連結され、カテーテルプローブを通して、連続して調節可能な潅注流速にて潅注流体を供給し、潅注穴を通して出すように構成された、潅注制御器と、プロセッサ及びメモリを有する操作コンソールであって、メモリが、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサに、潅注制御器を制御させ、目標電力及び目標平均温度に基づき、潅注流速を設定させる指令を記憶する、操作コンソールと、を含む。【選択図】図１Ａ
2020171692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カテーテルアブレーションシステムであって、
遠位端を有するカテーテルプローブであって、前記遠位端が、
温度センサと、
複数の潅注穴と、
アブレーション電極と、
を備える、カテーテルプローブと、
前記カテーテルプローブに連結され、高周波（ＲＦ）エネルギーを前記アブレーション電極に供給し、前記アブレーション電極を制御して目標電力にて熱を放出するように構成されたＲＦ加熱制御器と、
前記カテーテルプローブに連結され、前記カテーテルプローブを通して、連続して調節可能な潅注流速にて潅注流体を供給し、前記潅注穴を通して出すように構成された、潅注制御器と、
プロセッサ及びメモリを有する操作コンソールであって、前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させ、前記目標電力及び目標平均温度に基づき、前記潅注流速を設定させる指令を記憶する、操作コンソールと、
を備える、カテーテルアブレーションシステム。
【請求項２】
前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させ、前記潅注流速を、３つ以上の異なる潅注流速から選択される潅注流速に設定させる指令を更に記憶する、請求項１に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【請求項３】
前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させて、前記潅注流速を連続して変更可能な量で設定させる指令を更に記憶する、請求項１に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【請求項４】
前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させ、前記潅注流速を、連続した範囲内の値に設定させる指令を更に記憶する、請求項１に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【請求項５】
前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させて、前記目標電力及び前記目標平均温度に基づき、アブレーション前の時間の間に、前記潅注流速を初期潅注流速に設定させる指令を更に記憶する、請求項１に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【請求項６】
前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させて、前記潅注流速を、前記アブレーション前の時間の後の電力上昇期間の間に、調節した流速に設定させる指令を更に記憶し、前記調節した流速は、
前記目標電力、
前記目標平均温度、
前記初期潅注流速、
前記温度センサにより測定される、前記アブレーション前の時間の間の温度勾配、
前記温度センサにより測定される、前記電力上昇時間の間の温度勾配、及び
前記温度センサにより測定される、アブレーションの開始から測定した温度上昇
に基づき設定される、請求項５に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【請求項７】
前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させて、前記温度センサにより測定された現在の温度及び前記目標平均温度に基づき、比例−積分−微分制御ループを用いて前記潅注流速を設定させる指令を更に記憶する、請求項６に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【請求項８】
前記目標平均温度が前記目標電力に対して一定である、請求項６に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【請求項９】
前記目標平均温度が、前記目標電力に対して線形に増加するように設定されている、請求項６に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【請求項１０】
カテーテルアブレーションシステムの制御方法であって、前記システムが、
遠位端を有するカテーテルプローブであって、前記遠位端が、
温度センサと、
複数の潅注穴と、
アブレーション電極と、
を備える、カテーテルプローブと、
前記カテーテルプローブに連結され、高周波（ＲＦ）エネルギーを前記アブレーション電極に供給し、前記アブレーション電極を制御して目標電力にて熱を放出するように構成されたＲＦ加熱制御器と、
前記カテーテルプローブに連結され、前記カテーテルプローブを通して、連続して調節可能な潅注流速にて潅注流体を供給し、前記潅注穴を通して出すように構成された、潅注制御器と、
を含み、
前記方法が、
操作コンソールにより、前記目標電力及び前記目標平均温度を受信することであって、前記操作コンソールが、前記温度センサからの信号を受信し、前記ＲＦ加熱制御器及び前記潅注制御器を制御するように構成されている、受信することと、
前記操作コンソールにより、前記潅注制御器を制御して、前記目標電力及び前記目標平均温度に基づき、前記潅注流速を設定することと、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記潅注制御器を制御し、前記潅注流速を、３つ以上の異なる潅注流速から選択される潅注流速に設定することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記潅注制御器を制御して、前記潅注流速を連続して変更可能な量で設定することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記潅注制御器を制御して、前記潅注流速を連続した範囲内の値に設定することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記潅注制御器を制御し、前記目標電力及び前記目標平均温度に基づき、アブレーション前の時間の間に、前記潅注流速を初期潅注流速に設定することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記潅注制御器を制御して、前記潅注流速を、前記アブレーション前の時間の後の電力上昇期間の間に、調節した流速に設定することを更に含み、前記調節した流速が、
前記目標電力、
前記目標平均温度、
前記初期潅注流速、
前記温度センサにより測定される、前記アブレーション前の時間の間の温度勾配、
前記温度センサにより測定される、前記電力上昇時間の間の温度勾配、及び
前記温度センサにより測定される、アブレーションの開始から測定した温度上昇
に基づき設定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記潅注制御器を制御して、前記温度センサにより測定された現在の温度及び前記目標平均温度に基づき、比例−積分−微分制御ループを用いて前記潅注流速を設定することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記目標平均温度が前記目標電力に対して一定である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記目標平均温度が、前記目標電力に対して線形に増加するように設定されている、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態の態様は、高周波アブレーションを用いる手術、及びそのような手術を行うためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
心不整脈及び特に心房細動は、特に老年人口では、一般的かつ危険な病状として根強く残っている。正常な洞律動を有する患者では、心房、心室、及び興奮伝導組織からなる心臓は、電気的に興奮して、同期的な、パターン化した形で拍動する。心不整脈を有する患者では、心組織の異常な領域は、正常な洞律動を有する患者のように、正常に伝導性である組織と関連する同期拍動周期に従わない。これに対して、心組織の異常領域では隣接組織への異常な伝導が行われ、これにより心臓周期が乱れて非同期的な心律動となる。そのような異常な伝導は、例えば、洞房（ＳＡ）結節の領域内、房室（ＡＶ）結節及びヒス束の伝導経路に沿って、又は心室及び心房の壁を形成する心筋組織内などの、心臓の様々な領域で発生することが、従来より知られている。
【０００３】
心房性不整脈を含めた心不整脈は、心房室の周りで散乱して、しばしば自己伝播する電気インパルスの複数の非同期的ループを特徴とする、マルチウェーブレットリエントラント型となる場合がある。マルチウェーブレットリエントラント型に代わって、又はそれに加えて、心不整脈はまた、心房の組織の孤立領域が、急速で反復的な様式で自律的に興奮する場合などの、局所的な起源を有する場合もある。
【０００４】
電極カテーテルは、長年にわたり医療現場で一般的に使用されている。電極カテーテルによる心不整脈の診断及び治療には、心臓組織の電気特性をマッピングすること、及びエネルギーの印加によって心組織を選択的にアブレーションすることが含まれる。そのようなアブレーションにより、望ましくない電気信号が心臓のある部分から別の部分へと伝播するのを停止させるか又は修正させることができる。アブレーション法は、非伝導性の損傷部を形成することによって望ましくない電気経路を破壊するものである。様々なエネルギー送達の様式が、損傷部を形成する目的でこれまでに開示されており、心臓組織壁に沿って伝導ブロック部分を形成するためのマイクロ波、レーザー、及びより一般的には高周波エネルギーの使用が挙げられる。
【０００５】
使用中、電極カテーテルが、例えば、大腿動脈などの主要静脈又は動脈に挿入されると、心室へと案内される。基準電極は、一般に患者の皮膚にテープで貼られて提供されるか、又は焼灼カテーテル若しくは別のカテーテル上に提供される。高周波（ＲＦ）電流がカテーテルの焼灼電極に印加され、周囲の媒体、すなわち血管及び組織を通じて、基準電極に向かって流れる。電流の分布は、組織よりも導電率の高い血液と比べると、組織と接触する電極表面の量に依存する。
【０００６】
組織の電気抵抗により組織の加熱が生じる。組織が十分に加熱されると心組織の細胞が破壊され、心組織内に非導電性の損傷部位が形成される。この過程では、加熱された組織から電極自体への伝導によって焼灼電極の加熱も生じる。電極温度が十分に高くなり、おそらくは６０℃を超える場合、乾燥した血液の薄い透明な膜を電極の表面上に形成することができる。温度が上昇し続けた場合、この血液の乾燥層は次第に厚くなり、結果として電極表面上に血液凝固を生じ得る。乾燥した生物学的物質は、組織よりも高い電気抵抗を有するため、組織の中に向かう電気エネルギーの流れに対するインピーダンスも増加する。インピーダンスが十分に高くなると、インピーダンス上昇が起こり、カテーテルを身体から抜いて先端部電極をきれいにしなければならない。
【０００７】
ＲＦ電流の典型的な印加において、循環血液により、アブレーション電極がいくぶんか冷却される。別の方法は、血液によってもたらされるより受動的な生理的冷却に依存する代わりに、アブレーション電極を、例えば、生理食塩水で室温にて潅注して、アブレーション電極を能動的に冷却することである。ＲＦ電流の強度が境界面の温度による制限を受けなくなるため、電流を増加させることができる。これにより、損傷部位は、通常約１０〜１２ｍｍとより大きく、かつより半球状になる傾向がもたらされる。
【０００８】
ＲＦアブレーションは典型的には、２０〜５０ワットのオーダーの連続電力レベルにて、約１０ｇの接触力及び潅注下で行われる。アブレーションの時間は、達成される予定の損傷のサイズに応じて変化し、典型的には、約１分である。一般に、より高い電力レベルは、特定の損傷を形成するのに必要な時間を減少させる。しかしながら、スチームポップを形成する危険性のため、大きな値の連続的な電力を一般的に使用することはできない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態の態様は、潅注カテーテルアブレーションシステムの潅注ポンプを制御するためのシステム及び方法に関する。特に、本発明の実施形態のいくつかの態様は、カテーテルプローブを通して組織に供給される流体を制御し、カテーテルプローブの先端と生物学的組織との接触点における温度を制御することに関する。
【００１０】
本発明の一実施形態に従うと、カテーテルアブレーションシステムは、遠位端を有するカテーテルプローブであって、遠位端が、温度センサと、複数の潅注穴と、アブレーション電極、を含むカテーテルプローブと、カテーテルプローブに連結され、高周波（ＲＦ）エネルギーをアブレーション電極に供給し、アブレーション電極を制御して目標電力にて熱を放出するように構成されたＲＦ加熱制御器と、カテーテルプローブに連結され、カテーテルプローブを通して、連続して調節可能な潅注流速にて潅注流体を供給し、潅注穴を通して出すように構成された、潅注制御器と、プロセッサ及びメモリを有する操作コンソールであって、メモリが、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサに、潅注制御器を制御させ、目標電力及び目標平均温度に基づき、潅注流速を設定させる指令を記憶する、操作コンソールと、を含む。
【００１１】
操作コンソールのメモリは、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサに、潅注制御器を制御させ、潅注流速を、３つ以上の異なる潅注流速から選択される潅注流速に設定させる指令を更に記憶することができる。
【００１２】
操作コンソールのメモリは、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサに、潅注制御器を制御させて、潅注流速を連続して変更可能な量により設定させる指令を更に記憶することができる。
【００１３】
操作コンソールのメモリは、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサに、潅注制御器を制御させ、潅注流速を、連続した範囲内の値に設定させる指令を更に記憶することができる。
【００１４】
操作コンソールのメモリは、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサに、潅注制御器を制御させて、目標電力及び目標平均温度に基づきアブレーション前の時間の間に、潅注流速を初期潅注流速に設定させる指令を更に記憶することができる。
【００１５】
操作コンソールのメモリは、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサに、潅注制御器を制御させて、潅注流速を、アブレーション前の時間の後の電力上昇期間の間に、調節した流速に設定させる指令を更に記憶し、調節した流速は、目標電力、目標平均温度、初期潅注流速、温度センサにより測定される、アブレーション前の時間の間の温度勾配、温度センサにより測定される、電力上昇時間の間の温度勾配、及び、温度センサにより測定される、アブレーションの開始から測定した温度上昇、に基づき設定される。
【００１６】
操作コンソールのメモリは、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、潅注制御器を制御させて、温度センサにより測定された現在の温度及び目標平均温度に基づき、比例−積分−微分制御ループを使用して潅注流速を設定させる指令を更に記憶してもよい。
【００１７】
目標平均温度は、目標電力に対して一定であってよい。
【００１８】
目標平均温度は、目標電力に対して線形に増加するように設定されてよい。
【００１９】
本発明の一実施形態に従うと、カテーテルアブレーションシステムの制御方法であって、システムが、遠位端を有するカテーテルプローブであって、遠位端が、温度センサと、複数の潅注穴と、アブレーション電極、とを含むカテーテルプローブと、カテーテルプローブに連結され、高周波（ＲＦ）エネルギーをアブレーション電極に供給し、アブレーション電極を制御して目標電力にて熱を放出するように構成されたＲＦ加熱制御器と、カテーテルプローブに連結され、カテーテルプローブを通して、連続して調節可能な潅注流速にて潅注流体を供給し、潅注穴を通して出すように構成された、潅注制御器と、を含み、方法が、操作コンソールにより、目標電力及び目標平均温度を受信することであって、操作コンソールが、温度センサからの信号を受信し、ＲＦ加熱制御器及び潅注制御器を制御するように構成されている、受信することと、操作コンソールにより、潅注制御器を制御して、目標電力及び目標平均温度に基づき、潅注流速を設定することと、を含む。
【００２０】
方法は、潅注制御器を制御し、潅注流速を、３つ以上の異なる潅注流速から選択される潅注流速に設定することを更に含むことができる。
【００２１】
方法は、潅注制御器を制御して、潅注流速を連続して変更可能な量で設定することを更に含むことができる。
【００２２】
方法は、潅注制御器を制御して、潅注流速を連続した範囲内の値に設定することを更に含むことができる。
【００２３】
方法は、潅注制御器を制御し、目標電力及び目標平均温度に基づき、アブレーション前の時間の間に、潅注流速を初期潅注流速に設定することを更に含むことができる。
【００２４】
方法は、潅注制御器を制御して、潅注流速を、アブレーション前の時間の後の電力上昇期間の間に、調節した流速に設定することであって、調節した流速が、目標電力、目標平均温度、初期潅注流速、温度センサにより測定される、アブレーション前の時間の間の温度勾配、温度センサにより測定される、電力上昇時間の間の温度勾配、及び、温度センサにより測定される、アブレーションの開始から測定した温度上昇、に基づき設定されることを更に含むことができる。
【００２５】
方法は、潅注制御器を制御して、温度センサ及び目標平均温度により測定された現在の温度に基づき、比例−積分−微分制御ループを用いて潅注流速を設定することを更に含むことができる。
【００２６】
目標平均温度は、目標電力に対して一定であってよい。
【００２７】
目標平均温度は、目標電力に対して線形に増加するように設定されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
添付図面は明細書（specification）と共に、本発明の例示的な実施形態を示し、明細書（description）と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図１Ａ】本発明の一実施形態に従った、アブレーション装置を用いた侵襲性医療処置の概略図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に従った、アブレーション装置の構成要素を表す概略ブロック図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従った、プローブの長さに沿った断面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従った、図２Ａに記された切断線ＩＩＢーＩＩＢに沿った断面図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に従ったプローブの遠位端の部分の斜視図である。
【図２Ｄ】本発明の一実施形態に従った、プローブの遠位端の近位部に組み込まれた力センサの概略断面図である。
【図３Ａ】第１操作モードにおける比較潅注ポンプ制御器を備える、潅注カテーテルアブレーションシステムを用いた動物研究における、温度、電力、要求された潅注流速、及び実際の経時的潅注流速を示すグラフである。
【図３Ｂ】第１操作モードにおける、図３Ａに示す比較潅注ポンプ制御器を備える、潅注カテーテルアブレーションシステムを用いた動物研究データに一致した、シミュレーション温度、電力、要求された潅注流速、及び実際の潅注流速を示すグラフである。
【図３Ｃ】第２操作モードにおける、図３Ａの比較潅注ポンプ制御器を備える、潅注カテーテルアブレーションシステムを用いた動物研究データに一致した、シミュレーション温度、電力、要求された潅注流速、及び実際の潅注流速を示すグラフである。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に従った、アブレーションシステムの一定温度モードの操作を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に従った、アブレーションシステムの線形増加温度モードの操作を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に従った、出力流速の制御方法のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に従った、刺激フレームワークの概略図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態に従った、潅注制御のシミュレーションパフォーマンスを表すグラフである。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に従った、潅注制御のシミュレーションパフォーマンスを表すグラフである。
【図７Ｃ】本発明の実施形態に従った、潅注制御のシミュレーションパフォーマンスを表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下の詳細の説明において、本発明の、特定の例示的な実施形態のみが、実例として図示及び説明される。当業者が認識するように、本発明は多くの異なる形態で具現化可能であり、本明細書で説明する実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００３０】
図１Ａは、本発明の一実施形態に従った、アブレーション装置１２を用いた侵襲性医療処置の概略図解である。処置は医師１４により実施され、例えば、本明細書中以下における説明での処置は、ヒト患者１８の心臓の心筋１６の一部のアブレーションに関与することが推定される。しかし、本発明の実施形態はこの特定の処置に限定されず、生物学的組織での実質的にあらゆるアブレーション処置にも適用可能であることが理解されよう。
【００３１】
アブレーションを実施するために、医師１４は患者の内腔にプローブ２０を挿入する。これにより、プローブ２０の遠位端２２が、患者１８の心臓に入る。遠位端２２は、遠位端２２の外側に固定された１つ以上の電極２４を含み、電極２４は、心筋１６のそれぞれの位置に接触している。プローブ２０は、近位端２８もまた有する。プローブの遠位端２２については、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄを参照して以下で更に詳細に説明する。
【００３２】
アブレーション装置１２は、操作コンソール４８内に位置する、システムプロセッサ４６により制御される。操作コンソール４８は、医師１４により使用され、プロセッサ４６と通信するコントロール４９を含む。処置の間、プロセッサ４６は典型的には、当該技術分野において既知の任意の方法を使用して、プローブ２０の遠位端２２の位置及び向きを追跡する。例えば、システムプロセッサ４６は磁気追跡法を用いることができ、この方法において、患者１８の外にある磁気送信機は、プローブ２０の遠位端２２内に位置するコイルで信号を生成する。Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｂａｒ，ＣＡのＢｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒにより製造されるＣａｒｔｏ（登録商標）システムは、このような追跡方法を使用する。
【００３３】
プロセッサ４６用のソフトウェアは、電子形態でプロセッサ４６により実行可能なようにロードされてよく、例えば、操作コンソール４８内の非一過性メモリから、又は外部電源（例えばネットワークにまたがる）から、ロードすることができる。代替的に又は追加的に、ソフトウェアは、光学的、磁気的又は電子的記憶媒体などの非一時的有形媒体上で提供され得る。遠位端２２の追跡は典型的には、スクリーン６２上で、患者１８の心臓のグラフ表示６０で表示され、グラフ表示は、３次元（３Ｄ）モデルであることができる。装置１２で実施されるアブレーションの進行は、典型的に、スクリーン６２にグラフィック６４及び／又は英数字データ６６としても表示される。
【００３４】
図１Ｂは、本発明の一実施形態に従った、アブレーション装置の構成要素を表す概略ブロック図である。装置１２を操作するために、システムプロセッサ４６は、装置４８を操作するためにプロセッサ４６により用いられるモジュールを記憶する、メモリ５０と通信する。したがって、メモリ５０は、温度モジュール５２、電力制御モジュール５４、力モジュール５６、及び潅注モジュール５８を含み、これらの機能は以下でより詳細に説明される。メモリ内のソフトウェアモジュールは、アブレーション装置１２のハードウェアの対応する１個からデータを受信する、又はこれを制御するように構成することができる。例えば、温度モジュール５２は、プローブ２０の遠位端２２において、１つ以上の温度センサ７８（例えば熱電対、サーミスタなど）からの温度データを読み取るように構成することができる。力モジュール５６は、プローブ２０の遠位端２２内のセンサから、力データを読み取るように構成することができる。電力制御モジュール５４は、ＲＦ生成器５５を制御して、アブレーション電極２４Ａを通して心筋組織１６に供給される高周波電力（例えば、高周波電流）を制御するように、構成することができる。潅注モジュール５８は、潅注ポンプ５９を制御して、流体（例えば生理食塩水、ヘパリン、又は、神経阻害剤及び神経興奮剤などの、他の診断用及び治療用流体）を、プローブ２０を通して、患者の組織（例えば心筋組織１６）に送達するように構成することができる。
【００３５】
プローブ２０の遠位端２２上の温度センサ７８は、プローブ２０の遠位端におけるアブレーション電極２４Ａ（以下により詳細に記載）と、心筋組織１６との接触の質に関して、医師１４に（例えばスクリーン６２を通して）フィードバックを提供する。温度モジュール５２を用いる温度を検出することにより、プロセッサ４６が、温度に基づきＲＦ生成器５５を制御することもまた可能になる。
【００３６】
例えば、いくつかの実施形態では、アブレーション装置１２は、医師が電力を設定する（例えば３０Ｗ）操作モードで操作され、温度モジュール５２は、プロセッサ４６がＲＦ生成器５５を（電力制御モジュール５４を通して）制御し、温度モジュール５２が、先端における温度が閾値を超えたことを検出したときに、電力の送達を停止する安全フィーチャーを実装することにより、心筋組織１６が過熱する可能性を回避する、又は低下させる。別の例として、いくつかの実施形態では、アブレーション装置１２は、医師が目標温度を設定し、検出した温度を用いて、（最大電力を受けて）ＲＦ生成器５５による電力入力を増加又は低下させて、一定温度に維持するモードで操作することができる。
【００３７】
上記のとおり、潅注モジュール５８もまた使用して、潅注ポンプ５９を制御し、患者の組織に流体（例えば生理食塩水）を送達する。潅注により供給される流体は、先端の遠位端にて潅注穴を通して流れ、これにより、プローブ２０の先端（例えば遠位端２２）を冷却して、過熱の可能性を減らし、患者の組織に熱を伝導する。流体はまた、患者の組織の表面を冷却することにより、焦げ、及び過度の熱の他の悪影響を低下させる。
【００３８】
潅注流速を制御するための既存の技術は、比較的個別のもの（例えば二元性）である。ある比較の潅注制御システムは自動的に、２つの予め設定された流速：低速（例えば２ｍＬ／分）、及び高流速（例えば１７ｍＬ／分又は３０ｍＬ／分）の間で切り替える。切り替えは、ＲＦ生成器５５の出力電力などの条件に基づき自動的に制御することができる。
【００３９】
最適な流速は、組織厚などの、組織の特徴に応じて左右される。例えば、薄い組織の場合、流速があまりに大きいと、潅注は組織の過度な冷却を引き起こし得、これにより、組織のアブレーションを予防し、効果的な損傷を形成して、所望の生理学的な治療効果が得られる。一方、非常に厚い組織の場合、同じ流速では、先端を冷却するのに不十分な場合がある。これにより先端の過熱が引き起こされる（例えば、先端の温度が閾値を超える）可能性があり、これにより、プロセッサ４６が、出力を低下させるようにＲＦ生成器５５を制御し、アブレーションを行うために組織に送達されるべき熱が不十分ともなる。
【００４０】
しかし、これらの比較潅注制御システムは不安定さ（例えば温度の変動）をもたらし得、以下でより詳細に記載するように、医師に対して非直観的な方法で挙動する可能性がある。
【００４１】
したがって、本発明の実施形態の態様は、以下でより詳細に記載するように、アブレーション条件に従い、潅注流速を制御するシステム及び方法に関する。
【００４２】
本発明の実施形態の態様は、患者に挿入される遠位端２２を有するプローブ又はカテーテル本体２０を含む潅注アブレーションカテーテルシステムにて実施することができる。図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄは、本発明の一実施形態に従ったアブレーションシステム１２と共に使用するのが好適な、プローブ２０の遠位端２２を概略的に表す。しかし、本発明の実施形態は、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄに示す特定の構造を有するプローブと共に用いるものに限定されず、代わりに、他の潅注アブレーションカテーテルに適用可能である。図２Ａはプローブ２０の長さに沿った断面図であり、図２Ｂは図２Ａに記された切断線ＩＩＢ−ＩＩＢに沿った断面図であり、図２Ｃはプローブ２０の遠位端２２の一区間の斜視図であり、図２Ｄは遠位端２２の近位部９２の中に組み込まれた力センサ９０の概略的断面図である。
【００４３】
図２Ａ及び２Ｂを参照すると、プローブ又はカテーテル本体２０は、１個の軸方向又は中央内腔を有する細長い管状構造を含む。カテーテル本体２０は、可撓性、すなわち屈曲可能であるが、その長さに沿って実質的に非圧縮性である。カテーテル本体２０は、任意の好適な構造を有することができ、任意の好適な材料で作製できる。例えば、カテーテル本体の外壁は、ポリウレタン又はＰＥＢＡＸで製造することができる。外壁は、ステンレス鋼などの埋め込まれた編み込みメッシュを含み、カテーテル本体２０のよれ剛性を増加させることができ、カテーテル本体に取り付けられた制御ハンドルが回転するとき、カテーテル２０の中間部分が対応して回転する。
【００４４】
挿入管７０は、プローブ２０の長さに沿って延在し、その遠位端２２の終端部において、アブレーションに用いられる伝導性キャップ電極２４Ａに接続されている。伝導性キャップ電極２４Ａは本明細書において、アブレーション電極としても呼ばれる。伝導性キャップ電極２４Ａは、その遠位端にほぼ平坦な導電面８４を有し、その近位端に実質的に円形の縁部８６を有する。アブレーション電極２４Ａの近位には、典型的に、電極２４Ｂなどの他の電極がある。典型的には、挿入管７０は、可撓性の生体適合性ポリマーを含む一方、電極２４Ａ、２４Ｂは、金又は白金などの生体適合性金属を含む。アブレーション電極２４Ａは典型的には、潅注アパーチャ又は潅注穴７２により穿孔される。一実施形態において、アブレーション電極２４Ａ上に均一に分布した、３６個のアパーチャ７２がある。
【００４５】
導体７４は、挿入管７０を通してアブレーションモジュール５４（図１Ａ）からアブレーション電極２４Ａに、高周波（ＲＦ）電気エネルギーを送達するため、導体７４はアブレーション電極２４Ａにエネルギーを供給し、電極が接触している心筋組織１６をアブレーションする。以下でより詳細に記載するように、電力制御モジュール５４は、ＲＦ生成器５５からアブレーション電極２４Ａに供給されるＲＦ電力（例えばワット数）のレベルを制御する。アブレーション処置の間、潅注アパーチャ７２を通って流れる潅注流体（例えば生理食塩水）は、治療下にて組織（例えば心筋組織１６）を潅注し、流体の流速は潅注モジュール５８により制御される。潅注流体は、挿入管７０内の管により、アブレーション電極２４Ａに送達される。
【００４６】
軸方向にも円周方向にも、プローブ２０の遠位先端部の周りに配列された場所において、温度センサ７８が、伝導性キャップ電極２４Ａ内に取り付けられている。一実施形態では、伝導性キャップ電極２４Ａは６個の温度センサを含み、３個の温度センサの一群は、先端に近い遠位位置にあり、３個の温度センサの別の群は、わずかに近位位置にある。この分布は一例として示され、多い又は少ない数のセンサが、伝導性キャップ電極２４Ａ内の任意の好適な位置に固定されることができる。温度センサ７８は熱電対、サーミスタ、又は任意の他の好適な種類の微少温度センサであることができる。温度センサ７８は、温度信号を温度モジュール５２に提供するために、挿入管７０の長さを通して延びるリードによって接続されている。
【００４７】
一実施形態では、伝導性キャップ電極２４Ａは、温度センサ７８と先端部の中央空洞７５の内側の潅注流体との間に所望の断熱性がもたらされるように、比較的厚い（例えば、０．５ｍｍ厚オーダーの）側壁７３を有する。潅注流体は、アパーチャ７２を通って空洞７５から出る。センサ７８は、側壁７３の長手方向の内径部７９に嵌入されるロッド７７上に取り付けられている。ロッド７７は、ポリイミドなどの好適なプラスチック材を含むことができ、かつ、エポキシなどの接着剤８１により遠位端において所定の位置に保持することができる。その開示全体が本明細書に参照により組み込まれている、米国特許公開第２０１４／０１７１８２１号（Ｇｏｖａｒｉら）は、上述のものに類似の構成で固定された温度センサを有するカテーテルについて記載している。先述した構成は、６つのセンサ７８の配列を提供するが、センサの他の構成及び他の数が当業者には明らかとなり、すべてのそのような構成及び数は本発明の範囲内に含まれる。
【００４８】
本明細書における説明において、遠位端２２は、直交軸（例えばｘ、ｙ、及びｚ軸に沿った）の集合を画定することが想定され、ここで、遠位端の軸９４は、集合のうちのｚ軸に対応する。簡単にするため、また一例として、ｙ軸をページの平面内にあると想定し、ｘｙ平面を本明細書では円８６で画定された平面に対応するものと想定し、ｘｙｚ軸の原点を円の中心であると想定する。
【００４９】
図２Ｄは、本発明の一実施形態による、力センサ９０の概略断面図である。センサ９０はばね９４を備え、このばねは本明細書において、キャップ２４Ａを近位端９２に接続する複数の螺旋体９６を備えると想定される。位置センサ９８がばね９４の遠位側に固定されており、本明細書では、伝導体１００によって力モジュール５６に結合された１つ以上のコイルを備えると想定される。
【００５０】
典型的にはコイルであるＲＦ送信機１０２は、ばね９４の近位側に固定され、送信機のためのＲＦエネルギーが力モジュール５６から伝導体１０４を介して供給される。送信機からのＲＦエネルギーはセンサ９８を通過し、センサの伝導体１００内に対応する信号を生成する。
【００５１】
動作の際、力がキャップ２４Ａに及ぼされると、センサ９８は送信機１０２に対して移動し、その移動がセンサの信号の変化（例えば、キャパシタンスの変化）を引き起こす。力モジュール５６はセンサの信号の変化を用いて、キャップ２４Ａにかかる力の測定基準を提供する。この測定基準は通常、力を大きさ及び方向で示すものである。センサ９０に類似のセンサのより詳細な説明は、米国特許公開第２０１１／０１３０６４８号に提供されており、その開示全体が、本明細書に参考により組み込まれている。図２Ｄは１つの力センサを示すが、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、対応するセンサ９８を有する複数のばね９４が、遠位端２２の軸９４に沿って（例えばｚ軸に沿って）配置され、遠位端２２に印加される力の角度についての情報を提供することができる。
【００５２】
図３Ａは、第１操作モードにおける比較潅注ポンプ制御器を備える、潅注カテーテルアブレーションシステムを用いた動物研究における、温度、電力、要求された潅注流速、及び実際の経時的潅注流速を示すグラフである。上述のように、比較潅注ポンプ制御器は、個別の、又は二元潅注フローコントロールを有し、ここで、潅注ポンプは「低流」モード（例えば、図３Ａにおける４ｍＬ／分）で、及び「高流」モード（例えば、図３Ａの１５ｍＬ／分）で操作される。
【００５３】
図３Ａに示すデータは、「低」出力電力（この例においては、３５Ｗ以下）に対応する第１モードで操作するように構成された、潅注ポンプコントローラから収集される。この第１のモードにおいて、潅注は４ｍＬ／分の低基準流速にて一般に提供され、検出した温度変化に基づき、高流速の１５ｍＬ／分まで、流速を一時的に増加させる（図３Ａに示すように、細い破線は、潅注モジュール５８により要求される要求流速に対応し、細い実線は、潅注ポンプ５９による実際の流速出力を示す）。例えば、約６秒にて、測定温度（図３Ａにて、中太実線により示される）は、最大温度閾値である５０℃（図３Ａにて、中太破線により示される）を上回る。したがって、潅注ポンプは一時的に、流速を高流速（１５ｍＬ／分）に約１秒間変化させる。図３Ａに示す状況では、出力電力（図３Ａにて、太い実線で示す）もまた、目標電力の３５Ｗ（例えば、医師により設定され、グラフでは３５Ｗにて中太実線にて示される）から、一時的に３０Ｗの最小値に下がり、約１秒経過後、３５Ｗに戻る。ポンプが一時的に高流速に制御され、ＲＦ出力電力が、最大温度閾値を超過することに応答して一時的に低下した類似の状況は、約１４秒、１７秒、２３秒、２７秒、３１秒、及び３５秒にて生じる。
【００５４】
図３Ｂは、第１操作モードにおける、図３Ａに示す比較潅注ポンプ制御器を備える、潅注カテーテルアブレーションシステムを用いた動物研究データに一致した、シミュレーション温度、電力、要求された潅注流速、及び実際の潅注流速を示すグラフである。図３Ｂに示すように、３５Ｗの目標電力と、５０℃の目標温度との所与の組み合わせに関して、モデルは一般に、図３Ａで観察される挙動を追跡する。
【００５５】
図３Ａに示す場合などの多くの場合、低流速（例えば４ｍＬ／分）も、高流速（例えば１５ｍＬ／分）も最適流速ではないため、アブレーション中に流速の頻繁な変化がもたらされ、また不安定な温度ももたらされる。図３Ａに示すように、３５秒にわたるアブレーションにおいて、目標温度は５０℃に設定されるが、実温度は約４２℃から約５１℃で変化する。この幅広く変化する温度は、形成した損傷の質に影響を及ぼし得るため、アブレーションシステム１２の有効性を低下させる。
【００５６】
図３Ｃは、第２操作モードにおける、図３Ａの比較潅注ポンプ制御器を備える、潅注カテーテルアブレーションシステムを用いた動物研究データに一致した、シミュレーション温度、電力、要求された潅注流速、及び実際の潅注流速を示すグラフである。この例では、第２の操作モードは、「高」出力電力（例えば約３５Ｗ、特に、図３Ｃにおける、太い破線で示される、３６Ｗ）に対応する。この高出力電力モードで操作する際、プロセッサ４６は、基準潅注流速を高流速（例えば１５ｍＬ／分）に設定し、温度が目標値（この例においては４２℃）を下回るときに、一時的に低流速（４ｍＬ／分）に切り替える。上述のとおり、最適な流速は一般に、４ｍＬ／分でも１５ｍＬ／分でもなく、このことは、図３Ｃに示す、約３５秒のアブレーションにわたって、流速を頻繁に切り替えることをとおして観察される。図３Ｃに示すように、アブレーションの過程において、温度は変動し（すなわち、不安定であり）、約４１℃から約４４℃で変化する。
【００５７】
更に、システムの挙動は、ユーザ（例えば医師）に対して直観的でない方法で変化する。これは、医師が電力設定を、「低電力」範囲の値から「高電力」範囲に変化させるときに、基準流速が低流速から高流速に切り替わるからである。例えば、ＲＦ出力電力が３５Ｗから３６Ｗに変化するとき、流速が低基準速度から高基準速度に急に変化する。システム応答におけるこの非線形性は非直観的であり、これは少なくとも、出力電力（２Ｗ）における小さな変化が典型的には、システム挙動における小さな変化を有することが予想されるからである。非直観的な挙動の、ここでの主な理由は、電力を増加させることが温度増加と関連するであろうことを医師が典型的には予想しているということである。しかしここで、デフォルト流が４から１５に切り替わるため、医師は、低電力モードから高電力モードに切り替わるときに、平均温度の低下を実際には観察する。更に、温度挙動は一定ではなく、力、接触の質、組織厚などに左右される。その結果、異なるアブレーションにより異なる温度応答が得られる可能性があり、これにより、比較の方法の非直観性を加えることとなる。
【００５８】
そのため、本発明の実施形態の態様は、電力及び温度設定、接触力、組織厚などの範囲にわたり、より予想可能な温度応答を提供し、カテーテル先端にてより安定した温度もまた提供する方法で潅注流を制御することに関する。
【００５９】
本発明の実施形態の態様は、プロセッサ４６によりリアルタイムで、又はほぼリアルタイムで調整可能な流速（例えば、連続して調整可能、又は、１ｍＬ／分以下などの小さな増加で調整可能）の潅注ポンプ５９の使用に関する。このきめ細かな流速の制御により、組織の熱伝達特性、接触力、カテーテルの位置、及び電力設定に関係なく、アブレーションシステム１２が様々な温度応答を達成することができることとなる。例えば、図４Ａは、本発明の一実施形態に従った、アブレーションシステムの一定温度モードの操作を表すグラフである。図４Ａに示すように、本発明の実施形態は、アブレーションシステム１２の全ＲＦ出力電力（例えば２０Ｗ〜５０Ｗ）にわたり、ユーザが提供した（例えば、医師が提供した）値にて、温度を安定して維持可能である。
【００６０】
本発明の実施形態の態様は、流速を連続した範囲の値に設定するものとして、本明細書で記載される。しかし、本発明の実施形態は、流速が完全に連続して調整可能ある場合に限定されない。本明細書で使用する場合、用語「連続した」とは、潅注流速のきめ細かな制御（例えば、１ｍＬ／分の解像度にて）が可能な場合を含む。例えば、デジタル制御システムにおいて、流速は、ミリリットル毎分（ｍＬ／分）で、現在の流速を表す符号なし整数により明記することができる。本特許出願との関係においては、このようなデジタル制御システムは依然として、潅注流速のきめ細かな制御可能性の観点から、「連続した」制御をもたらすものと呼ぶことができる。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されず、より微細な解像度（例えば０．５ｍＬ／分若しくは０．１ｍＬ／分）、又はわずかに粗い解像度（例えば２ｍＬ／分）もまた、含むことができる。
【００６１】
図４Ｂは、本発明の一実施形態に従った、アブレーションシステムの線形増加温度モードの操作を示すグラフである。図４Ｂに示すように、本発明のいくつかの実施形態において、所望の平均温度は、目標出力電力の線形関数として定義することができる（例えば、図４Ｂにおいて、平均温度は、ＲＦ出力電力が２０Ｗから５０Ｗまで増加すると、４０℃から５０℃まで線形に増加する）。
【００６２】
図５は、本発明の一実施形態に従った、出力流速の制御方法５００のフローチャートである。操作５１０において、潅注モジュール５８は、目標電力及び所望の平均温度に基づいて初期アブレーション前流速Ｆｉを設定する。所与の目標電力（Ｐｔ）及び目標平均温度（Ｔｄ）に対する最適な流速に近い初期流速（Ｆｉ）でアブレーションを開始することにより、温度変動が低下する、又は防止され、所望の目標温度により速く収束することができる。本発明のいくつかの実施形態では、医師１４が、目標電力（Ｐｔ）及び目標平均温度（Ｔｄ）を設定した後で「開始」ボタンを押してからできるだけ早く、この初期流速が供給される。「開始」ボタンは、アブレーション開始の約２秒前に典型的に押され、カテーテルの先端にて効果的な潅注を可能にする。本発明のいくつかの実施形態では、初期流速（Ｆｉ）は、目標電力（Ｐｔ）及び目標平均温度（Ｔｄ）の関数（Ｆｉ＝ｆ（Ｐｔ，Ｔｄ））として計算され、この関数ｆは、実際の世界データ、シミュレーションモデルにより生成したデータ、又はこれらの組み合わせ（例えば、シミュレーションによりに強化された実際の世界データ）に対して回帰モデルを当てはめることにより導出される。
【００６３】
本発明の一実施形態では、良好な、又は最適な初期流速の、比較的正確な予想は、回帰式により計算される：
【００６４】
【数１】
2020171692.tif 000003
【００６５】
具体例として、上記式は、Ｐｔ＝５０Ｗ、及びＴｄ＝４５℃において、初期流速Ｆｉ＝１０ｍＬ／分、であることを計算する。Ｐｔ＝３０Ｗ、及びＴｄ＝４５℃において、式により計算される初期流速は、Ｆｉ＝６ｍＬ／分である。
【００６６】
初期流速の設定後、操作５２０において、温度モジュール５２は、アブレーション前（「アブレーション前の時間」の間）、及びアブレーションの最初の数秒間に、温度センサ７８により検出した温度を測定する。これらの温度測定は、実施されるアブレーションに特有の、血液及び組織の伝熱係数（例えば、血液の粘度及び組織厚）を反映する。これらの温度測定は、アブレーション前の時間の間の温度勾配（Ｓｎ）、電力上昇期間の間（例えば、アブレーション開始の１秒後から、アブレーション開始の２秒後までの期間の間）の温度勾配（Ｓｐ）、及び、アブレーションの開始（例えば、最初の３秒）から測定する温度上昇（Ｔｒ）を含む。
【００６７】
操作５３０では、潅注モジュールは、操作５２０で行った温度測定に基づき、調節流（Ｆａ）を計算する。いくつかの実施形態では、この流れ調節は、例えばアブレーション開始の３秒後、電力上昇中、温度がその目標値に達していないときに実施され、潅注モジュールが、予想される流速の精度を洗練し、現在のアブレーションの具体的な条件を一致させて所望の平均温度を得ることを可能にする。
【００６８】
本発明の一実施形態では、良好な、又は最適な調節した流速（Ｆａ）の、比較的正確な予想は、回帰式により計算される：
【００６９】
【数２】
2020171692.tif 000004
【００７０】
実際に、修正は一般的に、比較的小さく（例えば数ｍＬ／分）、多くの場合ではゼロである。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、計算した初期流速Ｆｉが、所望の平均温度Ｔｄに対して十分正確な温度を提供し得るため、操作５２０及び５３０は取り除かれる。
【００７１】
調節した流速Ｆａ（及び、いくつかの実施形態では、初期流速Ｆｉ）により、比較的正確かつ予想可能な温度が可能となる。しかし、いくつかの場合において、カテーテル先端２２と組織１６との接触の質がアブレーション中に変化し得、これにより、測定した温度の変化が引き起こされる可能性がある。医師の中には、測定温度を、（例えば、医師がカテーテル先端の位置を調節して、良好な接触を維持する必要があるか否かを示す）接触の質の指標として用いる者もいるが、いくつかの場合において医師は、接触の質が変化した後でも、一定温度を維持することが望ましいことを見出し得る。
【００７２】
したがって、本発明の実施形態のいくつかの態様は、比例−積分−微分（ＰＩＤ）制御ループを適用することにより流速を更に調節して、所望の平均温度Ｔｄに対する温度誤差に基づき、流速を制御することに関する。本発明の一実施形態に従うと、操作５５０において、潅注モジュール５８は、式により計算される、低ゲインを用いる所与の時間ｔに対する、流れの変化ΔＦを計算する：
【００７３】
【数３】
2020171692.tif 000005
【００７４】
流れの変化ΔＦに基づき、調節した流速Ｆａを新しい流速（Ｆａ＝Ｆａ＋ΔＦ）にアップデートした後、プロセッサ４６は、アブレーションが継続しているか否か（例えば、医師が依然として、ＲＦ電力を印加するためのトリガを押してアブレーションを実施しているか否か）を判定する。その場合、プロセッサ４６は操作５５０に戻り、流れの調節を続ける（いくつかの実施形態では、１秒などの遅延後）。アブレーションが継続していない場合、流速の制御プロセスは終了する（例えば、潅注は停止する、又は基準接触速度に戻る）。
【００７５】
したがって、本発明のいくつかの実施形態により、潅注モジュールが流体流量を調節して、温度の大きな変化、及び／又は急激な変化の埋め合わせをすることができる。
【００７６】
本発明の実施形態のいくつかの態様は、組織温度応答をシミュレーションするシステム及び方法に関し、このようなシミュレーションを使用して、操作５１０及び５３０に関して上述した回帰モデルの係数を計算する。本発明のいくつかの実施形態では、回帰モデルは、様々な異なる設定（例えば電力、温度、及び潅注流設定）、並びに接触及び組織特性（例えば厚さ、熱容量、及び熱伝導）にて記録されるアブレーションデータから計算される。しかし、実施する動物研究の数が少ないため、そして、いくつかの実施形態では、利用可能なデータのみが、個々の流速（例えば４ｍＬ／分、８ｍＬ／分、及び１５ｍＬ／分）にて流体を送達するように構成された潅注ポンプを有するアブレーションシステムから由来するため、十分な実際のデータを入手するのは困難であり得る。
【００７７】
したがって、本発明の実施形態のいくつかの態様は、シミュレーションデータを生成して、回帰モデルを訓練するための現実的なデータを生成することに関する。本発明の一実施形態に従うと、組織温度モデルは、電力の散逸に関係し、温度上昇に寄与する組織重量（体積）、環境に（熱伝導を介して）失われたエネルギーの比率を定義し、温度上昇には寄与しない、組織熱伝達率（α）、並びに、潅注が組織冷却に寄与する（例えば、先端の設計、潅注穴の閉鎖などを反映し得る）速度を制御する潅注冷却効率係数（β）を含む物理的パラメータの関数として定義される。
【００７８】
図６は、本発明の一実施形態に従った、刺激フレームワークの概略図である。図６に示すように、フレームワーク６００は、上述した、患者組織温度応答モデル６１０、及び高周波生成器モデル６３０を含む。ＲＦ生成器モデル６３０は、目標電力及び目標温度により構成され、出力潅注流速及び出力ＲＦ電力を生成する。これらの流速及びＲＦ電力は、ＲＦ生成器モデル６３０に戻して供給される温度応答を生成する、組織温度応答モデル６１０に供給される。ＲＦ生成器モデル６３０は、受信した温度を使用して、潅注流速及び電力出力を適宜（例えば、比較アブレーションシステムの技術を用いて）アップデートする。
【００７９】
一実施形態において、操作５１０及び５３０に関する上記式のパラメータ又は係数は、利用可能な実世界データ（例えば、動物研究データ）からのモデルパラメータの統計分布を計算することにより導出された。これらの分布を次に伸ばし（例えば、パラメータを調節し）、実世界データで測定しなかった、非一般的な場合がシミュレーションデータでは良好に示されるという可能性を増加させる。次に、多くのシミュレーションしたアブレーションを、パラメータの伸びた統計分布から、パラメータの集合を無作為にサンプリングし、これらのパラメータから得られる定常状態の温度を「測定する」ことにより、モンテカルロ法を用いて実施する。一実施形態では、各シミュレーションに関して、シミュレーションしたアブレーションは、初期流を計算するためのモデルに適合するために（操作５１０に対応）、そして、調節流を計算するためのモデルに適合するために（操作５３０に対応）シミュレーションしたデータを収集するために、初期流速で開始した後、別の流速に切り替えた。
【００８０】
本発明の一実施形態に従うと、体温における組織重量の、定常状態の熱エネルギーＥ０を、式に従い計算した：
【００８１】
【数４】
2020171692.tif 000006
（式中、Ｔ０は組織の定常状態の温度であり、ｍは、アブレーションにより影響を受ける、有効な組織重量であり（エネルギーの大部分を熱として吸収すると想定される）、Ｃ＊ｍは、組織重量ｍの熱容量（ジュール／ケルビン）である）。
【００８２】
一実施形態では、その状況における、時間ｎにおけるシステムのエネルギー状態は、以下の式に基づき計算される：
【００８３】
【数５】
2020171692.tif 000007
（式中、Ｅ［ｎ−１］は時間ｎ−１におけるエネルギー状態であり、Ｐ［ｎ］Δｔは、Δｔ秒の間に送達されるエネルギーであり（時間（秒）、工程ｎとｎ−１との間）、α（Ｅ［ｎ−１］−Ｅ０）は、Δｔ秒の間に、熱伝達（潅注なし）によって、環境に失われるエネルギーであり、βＣｓＦ［ｎ］Δｔ（Ｔ［ｎ］−Ｔｒ）は、潅注に失われたエネルギーを表し、ここで、βは潅注効率係数であり、Ｃｓは潅注流体（例えば生理食塩水）の熱容量であり、Ｆ［ｎ］は、時間ｎにおける流速（ｍＬ／秒）であり、Ｔ［ｎ］は組織温度（ケルビン）であり、Ｔｒは、流体の温度（ケルビン）（例えば、室温）である）。
【００８４】
上記式において、αは、組織の伝熱係数を表し、これは、カテーテル先端の効果的な領域、血流、組織の特性などの関数であるため、動的な系において、経時的に変化する。より現実的なモデルについては、いくつかの実施形態において、αは確率論的プロセスとしてモデリングされる（平均α０、標準偏差σ、及びローパスカットオフ周波数ｆ０を有する、帯域幅制限ホワイトノイズ）。
【００８５】
一実施形態では、瞬間的な温度Ｔ［ｎ］を、式に従いアップデートする：
【００８６】
【数６】
2020171692.tif 000008
【００８７】
図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃは、本発明の実施形態に従った、潅注制御のシミュレーションパフォーマンスを表すグラフである。図７Ａは、目標電力が３５Ｗに設定され、目標温度が４７℃に設定され、最大温度が５０℃であるシミュレーションである。図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示すように、図３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃに示す比較例の変動温度と比較した際に、測定した温度は比較的、経時的に安定している。更に、図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示すように、電力出力を一定に保ち、比較的小さい潅注流速の変化で、温度制御が達成される。結果的に、本発明の実施形態に従った適応式潅注流制御により、操作パラメータ（例えば出力電力）の変化、及び環境変化（例えば、先端接触の質の変化）に対する、制御システムによる、より予想可能な（例えば線形）応答によって、改善された温度安定度、及び医師に対して改善されたユーザビリティが可能となる。
【００８８】
本発明は特定の例示的実施形態と共に説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されず、逆に、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる、様々な変更及び等価な取り合わせ、並びにこれらの等価物をカバーすることが意図されることと理解されなければならない。
【００８９】
〔実施の態様〕
（１）  カテーテルアブレーションシステムであって、
遠位端を有するカテーテルプローブであって、前記遠位端が、
温度センサと、
複数の潅注穴と、
アブレーション電極と、
を備える、カテーテルプローブと、
前記カテーテルプローブに連結され、高周波（ＲＦ）エネルギーを前記アブレーション電極に供給し、前記アブレーション電極を制御して目標電力にて熱を放出するように構成されたＲＦ加熱制御器と、
前記カテーテルプローブに連結され、前記カテーテルプローブを通して、連続して調節可能な潅注流速にて潅注流体を供給し、前記潅注穴を通して出すように構成された、潅注制御器と、
プロセッサ及びメモリを有する操作コンソールであって、前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させ、前記目標電力及び目標平均温度に基づき、前記潅注流速を設定させる指令を記憶する、操作コンソールと、
を備える、カテーテルアブレーションシステム。
（２）  前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させ、前記潅注流速を、３つ以上の異なる潅注流速から選択される潅注流速に設定させる指令を更に記憶する、実施態様１に記載のカテーテルアブレーションシステム。
（３）  前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させて、前記潅注流速を連続して変更可能な量で設定させる指令を更に記憶する、実施態様１に記載のカテーテルアブレーションシステム。
（４）  前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させ、前記潅注流速を、連続した範囲内の値に設定させる指令を更に記憶する、実施態様１に記載のカテーテルアブレーションシステム。
（５）  前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させて、前記目標電力及び前記目標平均温度に基づき、アブレーション前の時間の間に、前記潅注流速を初期潅注流速に設定させる指令を更に記憶する、実施態様１に記載のカテーテルアブレーションシステム。
【００９０】
（６）  前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させて、前記潅注流速を、前記アブレーション前の時間の後の電力上昇期間の間に、調節した流速に設定させる指令を更に記憶し、前記調節した流速は、
前記目標電力、
前記目標平均温度、
前記初期潅注流速、
前記温度センサにより測定される、前記アブレーション前の時間の間の温度勾配、
前記温度センサにより測定される、前記電力上昇時間の間の温度勾配、及び
前記温度センサにより測定される、アブレーションの開始から測定した温度上昇
に基づき設定される、実施態様５に記載のカテーテルアブレーションシステム。
（７）  前記操作コンソールの前記メモリが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサに、前記潅注制御器を制御させて、前記温度センサにより測定された現在の温度及び前記目標平均温度に基づき、比例−積分−微分制御ループを用いて前記潅注流速を設定させる指令を更に記憶する、実施態様６に記載のカテーテルアブレーションシステム。
（８）  前記目標平均温度が前記目標電力に対して一定である、実施態様６に記載のカテーテルアブレーションシステム。
（９）  前記目標平均温度が、前記目標電力に対して線形に増加するように設定されている、実施態様６に記載のカテーテルアブレーションシステム。
（１０）  カテーテルアブレーションシステムの制御方法であって、前記システムが、
遠位端を有するカテーテルプローブであって、前記遠位端が、
温度センサと、
複数の潅注穴と、
アブレーション電極と、
を備える、カテーテルプローブと、
前記カテーテルプローブに連結され、高周波（ＲＦ）エネルギーを前記アブレーション電極に供給し、前記アブレーション電極を制御して目標電力にて熱を放出するように構成されたＲＦ加熱制御器と、
前記カテーテルプローブに連結され、前記カテーテルプローブを通して、連続して調節可能な潅注流速にて潅注流体を供給し、前記潅注穴を通して出すように構成された、潅注制御器と、
を含み、
前記方法が、
操作コンソールにより、前記目標電力及び前記目標平均温度を受信することであって、前記操作コンソールが、前記温度センサからの信号を受信し、前記ＲＦ加熱制御器及び前記潅注制御器を制御するように構成されている、受信することと、
前記操作コンソールにより、前記潅注制御器を制御して、前記目標電力及び前記目標平均温度に基づき、前記潅注流速を設定することと、
を含む、方法。
【００９１】
（１１）  前記潅注制御器を制御し、前記潅注流速を、３つ以上の異なる潅注流速から選択される潅注流速に設定することを更に含む、実施態様１０に記載の方法。
（１２）  前記潅注制御器を制御して、前記潅注流速を連続して変更可能な量で設定することを更に含む、実施態様１０に記載の方法。
（１３）  前記潅注制御器を制御して、前記潅注流速を連続した範囲内の値に設定することを更に含む、実施態様１０に記載の方法。
（１４）  前記潅注制御器を制御し、前記目標電力及び前記目標平均温度に基づき、アブレーション前の時間の間に、前記潅注流速を初期潅注流速に設定することを更に含む、実施態様１０に記載の方法。
（１５）  前記潅注制御器を制御して、前記潅注流速を、前記アブレーション前の時間の後の電力上昇期間の間に、調節した流速に設定することを更に含み、前記調節した流速が、
前記目標電力、
前記目標平均温度、
前記初期潅注流速、
前記温度センサにより測定される、前記アブレーション前の時間の間の温度勾配、
前記温度センサにより測定される、前記電力上昇時間の間の温度勾配、及び
前記温度センサにより測定される、アブレーションの開始から測定した温度上昇
に基づき設定される、実施態様１４に記載の方法。
【００９２】
（１６）  前記潅注制御器を制御して、前記温度センサにより測定された現在の温度及び前記目標平均温度に基づき、比例−積分−微分制御ループを用いて前記潅注流速を設定することを更に含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７）  前記目標平均温度が前記目標電力に対して一定である、実施態様１５に記載の方法。
（１８）  前記目標平均温度が、前記目標電力に対して線形に増加するように設定されている、実施態様１５に記載の方法。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【外国語明細書】
2020171692000001.pdf