(57)【要約】【課題】  位置検知システムが実際に作動しなければならない、現実の、非理想測定条件を校正及び補償するための方法及びシステムを提供する。【解決手段】  身体内の対象物の位置を検知するために方法及びシステム方法は、身体内のプローブを位置決めし、プローブ上の少なくとも１つの第１電極と身体の表面上の複数の第２電極との間を通過するマッピング電流の測定を行い、第１電極及び第２電極以外の１つ又はそれ以上の装置に結合しているシステム依存的電気結合への効果を含む、測定値の１つ又はそれ以上の非理想特性を補償するように測定値を校正し、校正された測定値を用いて身体内のプローブの位置を計算することを含む。【選択図】  図１
2010115491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体内の対象物の位置を検知する方法であって、
前記身体内のプローブを位置決めする工程と、
前記対象物上の少なくとも１つの第１電極と前記身体の表面上の複数の第２電極との間を通るマッピング電流の測定を行う工程と、
前記第１電極及び前記第２電極以外の、１つ又はそれ以上の医療装置に対するシステム依存的電気結合の効果を含む、前記測定値の１つ又はそれ以上の非理想的特性を補償するように、前記測定値を校正する工程と、
前記校正された測定値を用いて、前記身体内の前記プローブの位置を計算する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記測定値の校正が、システム依存的電気結合の前記効果を算出することと、マッピング生成器誘発性クロストークを算出することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
システム依存的電気結合の前記効果の算出が、前記身体内の前記プローブを位置決めする前に実施され、
それぞれのパッチ測定回路を提供して、前記第２電極を通過する前記マッピング電流のそれぞれの部分を決定する工程と、
前記パッチ測定回路を電気的にバイパスする工程と、
その後、前記パッチ測定回路を用いて、前記第２電極により経験されるそれぞれのクロストーク信号を決定する工程と、を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
それぞれのクロストーク信号の決定が、各前記第２電極について、その中で経験される電流と電圧との間の位相を決定することを含み、前記電流及び前記電圧が、それぞれ前記少なくとも１つの第１電極に接続された伝送器から結合されている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ又はそれ以上の医療装置が、前記プローブに連結しているアブレータ及び前記身体の前記表面上の第３電極を含み、前記測定値の校正が、前記少なくとも１つの第１電極から前記アブレータ及び前記第３電極を通して、前記第２電極へ延在する経路に流れ込むそれぞれの漏れ電流を算出することを含み、前記位置の計算が、前記アブレータが前記身体及び前記マッピング電流のうち１つの電流の生成器に連結されている間に実施される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
それぞれの漏れ電流の算出が、
前記アブレータを前記プローブから切断することと、
前記マッピング電流のうち１つの電流の前記生成器から前記アブレータ及び前記第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定することと、
前記マッピング電流のそれぞれの動作周波数で、前記アブレータ漏れ電流と前記マッピング電流との間の関係を算出することと、を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
それぞれの漏れ電流の算出が、
前記アブレータを前記プローブから切断することと、
前記マッピング電流のうち１つの電流の前記生成器から前記アブレータ及び前記第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定することと、
前記第２電極での前記アブレータ漏れ電流のそれぞれの成分を決定することと、
前記成分と前記アブレータ漏れ電流との間の比をそれぞれ算出することと、を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
それぞれの漏れ電流の算出が、前記身体内の前記プローブを位置決めした後に実施され、各前記マッピング電流と前記第２電極を通る前記マッピング電流の合計との間の比を決定することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記比の決定が、前記第２電極における前記マッピング電流のそれぞれの動作周波数で実施され、前記動作周波数の一部から前記動作周波数の他の部分を推定することを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定値の校正が、前記第２電極をそれぞれの身体表面の受信器及び身体表面の生成器に連結させることと、前記身体表面の受信器及び前記身体表面の生成器を用いて、前記第２電極の中でパッチ毎のコンダクタンス行列を決定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記パッチ毎のコンダクタンス行列を適用して、前記身体表面の受信器により測定される電流の周波数補償を実施することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
対象物の位置を検知する装置であって、
被験者の身体に挿入されるよう適合したプローブと、
前記プローブの遠位端部付近に配置される少なくとも１つの第１電極と、
前記身体の表面にそれぞれの場所で結合されるよう適合した複数の第２電極と、
前記プローブ上の前記第１電極と前記身体の前記表面上の前記第２電極との間にマッピング電流を通すための、前記第１電極に接続される少なくとも１つの電極伝送器と、
前記マッピング電流の測定を行うため、前記第１電極及び前記第２電極以外の１つ又はそれ以上の医療装置へのシステム依存的電気結合の効果を含む、前記測定値の１つ又はそれ以上の非理想的特性を補償するように前記測定値を校正するため、かつ前記校正された測定値を用いて前記身体内の前記プローブの位置を計算するために適合された制御ユニットと、を含む、装置。
【請求項１３】
前記測定値の校正が、システム依存的電気結合の前記効果を算出することと、マッピング生成器誘発性クロストークを算出することと、を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
システム依存的電気結合の前記効果の算出が、前記身体内の前記プローブを位置決めする前に実施され、
それぞれのパッチ測定回路を提供して、前記第２電極を通過する前記マッピング電流のそれぞれの部分を決定する工程と、
前記パッチ測定回路を電気的にバイパスする工程と、
その後、前記パッチ測定回路を用いて、前記第２電極により経験されるそれぞれのクロストーク信号を決定する工程と、を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
それぞれのクロストーク信号の決定が、各前記第２電極について、その中で経験される電流と電圧との間の位相を決定することを含み、前記電流及び電圧が、それぞれ前記少なくとも１つの第１電極に接続された伝送器から結合されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
アブレータ及び前記身体の前記表面上の第３電極を更に含み、前記測定値の校正が、前記少なくとも１つの第１電極から前記アブレータ及び前記第３電極を通して、前記第２電極へ延在する経路に流れ込むそれぞれの漏れ電流を算出することを含み、前記位置の計算が、前記アブレータが前記身体及び前記マッピング電流のうち１つの電流の生成器に連結されている間に実施される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
それぞれの漏れ電流の算出が、
前記アブレータを前記プローブから切断することと、
前記マッピング電流のうち１つの電流の前記生成器から前記アブレータ及び前記第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定することと、
前記マッピング電流のそれぞれの動作周波数での前記アブレータ漏れ電流と前記マッピング電流との間の関係を算出することと、を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
それぞれの漏れ電流の算出が、
前記アブレータを前記プローブから切断することと、
前記マッピング電流のうち１つの電流の前記生成器から前記アブレータ及び前記第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定することと、
前記第２電極での前記アブレータの漏れ電流のそれぞれの成分を決定することと、
前記成分と前記アブレータ漏れ電流との間の比をそれぞれ算出することと、を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
それぞれの漏れ電流の算出が、前記身体内の前記プローブを位置決めした後に実施され、各前記マッピング電流と前記第２電極を通過する前記マッピング電流の合計との間の比を決定することを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記比の決定が、前記第２電極における前記マッピング電流のそれぞれの動作周波数で実施され、前記動作周波数の一部から前記動作周波数の他の部分を推定することを更に含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記測定の校正が、前記第２電極をそれぞれの身体表面の受信器及び身体表面の生成器と連結させることと、前記身体表面の受信器及び前記身体表面の生成器を用いて、前記第２電極の中でパッチ毎のコンダクタンス行列を決定することとを更に含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項２２】
前記制御ユニットが、前記パッチ毎のコンダクタンス行列を適用して、前記身体表面の受信器により測定される電流の周波数補償を実施するために作動する、請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年１１月１２日に出願された米国仮出願第６１／１１３７２２号の利益を請求し、それを参照することにより本明細書に組み込むものとする。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、生体内の電気信号の検知に関する。より具体的には、本発明は、インピーダンス測定を用いて身体内の対象物を追跡しながら、電気信号を検知することに関する。
【０００３】
〔背景技術〕
（関連技術の記載）
広範な医療処置は、身体内にセンサ、チューブ、カテーテル、分配装置及び移植片のような対象物を定置することを伴う。このような対象物を追跡するために、位置検知システムが開発されている。例えば、その開示が本明細書に参照することにより組み込まれる米国特許第５，９８３，１２６号（ウィットカンプ（Wittkampf））は、電気インピーダンス法を用いてカテーテルの位置を検出するシステムを記載している。本明細書に参照することにより組み込まれる、米国特許出願公開第２００６／０１７３２５１号（ゴバリ（Govari）ら）及び同第２００７／００３８０７８号（オサドチー（Osadchy）は、プローブ上の電極と身体の表面上の複数の場所との間で、身体に電流を通すことにより、プローブの位置を検知するための、インピーダンスに基づく方法を記載している。
【０００４】
〔課題を解決するための手段〕
インピーダンスに基づく位置測定は、典型的には、位置検知システムの要素のうち、電流の流れ及びインピーダンスのある理想モデルを想定する。しかしながら、実際には、測定は、変動するインピーダンス及び患者の身体に接続されている他の伝導成分を通じた電流の漏れのような、非理想条件により影響を受ける。本発明の実施形態は、以下に記載するように、位置検知システムが実際に作動しなければならない、現実の、非理想測定条件を校正及び補償するための方法及びシステムを提供する。
【０００５】
本発明の実施形態は、身体内の対象物を位置決めする工程と、対象物上の少なくとも１つの第１電極と身体の表面上の複数の第２電極との間を通るマッピング電流を測定する工程と、第１及び第２電極以外の、１つ又はそれ以上の医療装置に対するシステム依存的電気結合の効果を含む、測定値の１つ又はそれ以上の非理想特性を補償するように、測定値を校正する工程と、その校正された測定値を用いて、身体内の対象物の位置を計算する工程と、により実施される、身体内の対象物の位置を検知する方法を提供する。
【０００６】
方法の態様に従って、測定値の校正は、システム依存的電気結合の効果の算出及びマッピング生成器誘発性クロストークの算出を含む。
【０００７】
方法の１つの態様では、システム依存的電気結合の効果の算出は、身体内で対象物を位置決めする前に実施され、パッチ測定回路のそれぞれを提供して第２電極を通るマッピング電流のそれぞれの部分を決定し、パッチ測定回路を電気的にバイパスし、その後パッチ測定回路を用いて第２電極が経験するそれぞれのクロストーク信号を決定することを含む。
【０００８】
方法の別の態様によると、クロストーク信号のそれぞれの決定は、各第２電極について、そこで経験される電流と電圧との間の位相をそれぞれ決定することを含み、その電流及び電圧は、それぞれ少なくとも１つの第１電極に接続している伝送器から結合している。
【０００９】
方法の追加の態様によると、１つ又はそれ以上の医療装置は、対象物に連結されているアブレータ及び身体の表面上の第３電極を含み、ここで測定値の校正は、必要に応じて少なくとも１つの第１電極から第２電極へ直接ではなく、アブレータ及び第３電極を通して少なくとも１つの第１電極から身体の表面上の第２電極へ延在する経路での漏れ電流を測定することを含み、位置の計算はアブレータが身体に接続された状態で実施される。
【００１０】
方法の１つの態様によると、測定値の校正はまた、それぞれの身体の表面の受信器及び身体の表面の生成器に第２電極を連結させ、身体の表面の受信器及び身体の表面の生成器を用いて第２電極の中でパッチ毎のコンダクタンス行列を決定することを含む。
【００１１】
本発明の更なる態様は、プローブからアブレータを切断し、マッピング電流の１つの生成器から、アブレータ及び第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定し、第２電極でのアブレータの漏れ電流のそれぞれの成分を決定し、その成分とそのアブレータ漏れ電流との間の比をそれぞれ算出することを含む。
【００１２】
方法の更なる態様は、パッチ毎のコンダクタンス行列を適用して、身体の表面の受信器により測定された電流の周波数補償を実施することを含む。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、上記方法を実施するための装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明をより理解するために、実施例を用いて発明を実施するための形態を参照するが、これは以下の図面と併せて読むべきであり、類似の要素には類似の参照番号が与えられる。
【図１】本発明に開示する実施形態に従って構築され、作動する、異常な電気的活動の領域を検出し、生体の心臓でのアブレーション手順を実施するシステムの画像。
【図２】本発明に開示する実施形態に従って構築され、作動する、図１に示したシステムのインピーダンスに基づく位置決めサブシステムの模式図。
【図３】本発明に開示する実施形態に従って構築され、作動する、図２に示したサブシステムの身体電極受信器の電気回路図。
【図４】本発明に開示する実施形態に従って構築され、作動する、図２に示したサブシステムのアブレータフィルタの電気回路図。
【図５】本発明に開示する実施形態に従って、クロストーク校正のために構成された、図２に示した位置決めサブシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明では、本発明の種々の原理を完全に理解させるために、多くの具体的な詳細を記載する。しかしながら、全てのこれらの詳細は、必ずしも、本発明の実施のために常に必要とされるものではないことを、当業者は理解するであろう。この例では、不必要に、一般概念を不明瞭にしないために、周知の回路、制御論理、並びに従来のアルゴリズム及びプロセスのためのコンピュータプログラム命令を詳細には示していない。
【００１６】
システムアーキテクチャ
ここで図面を見て、図１を最初に参照すると、これは本発明に開示する実施形態に従って、異常な電気的活動の領域を検出し、生体４０の心臓１２でアブレーション手順を実施するためのシステム１０の画像である。プローブ又は先端１８を有するカテーテル１４は、システム１０の構成要素であり、操作者１６により患者の血管系を通して心腔又は心臓の血管構造に経皮的に挿入される。操作者１６は、カテーテル１４の遠位部を、評価されるべき標的部位の心壁に接触させる。次いで、その開示が本明細書に参照することにより組み込まれる、上記の米国特許第６，２２６，５４２号及び同第６，３０１，４９６号、並びに同一出願人による米国特許第６，８９２，０９１号に開示されている方法に従って、電気的活動マップを準備する。
【００１７】
電気信号は、心臓１２から、カテーテル１４の遠位先端１８に又はその付近に位置する１つ又はそれ以上の電極３２、及びワイヤ３４を通して、コンソール２４に伝達することができる。ペーシング信号及び他の制御信号を、コンソール２４からワイヤ３４及び電極３２を通じて心臓１２に伝達してもよい。電極３２はまた、以下に記載する、カテーテルを位置付けるためのインピーダンスに基づく位置決めシステムの構成要素としても機能する。ワイヤ接続２８は、コンソール２４を身体の表面の電極３０に連結させる。
【００１８】
更に、電気的活性化マップの評価により異常であると決定された領域は、例えば、高周波エネルギーを心筋に適用する、カテーテル内のワイヤ３４を通じた高周波電流の電極３２への通過による等の、熱エネルギーの適用により、アブレーションすることができる。エネルギーは組織に吸収され、それを電気的興奮性が恒久的に失われる点（典型的には約５０℃）に加熱する。うまくゆけば、この手順により心臓組織において非伝導病変が生じ、これは不整脈の原因となる異常な電気経路を破壊する。本発明の原理は、異なる心腔、洞律動のマッピング、及び多くの異なる心不整脈が存在するときに適用することができる。
【００１９】
カテーテル１４は、典型的には、アブレーションのために必要に応じて、操作者１６がカテーテルの遠位端を操縦、位置決め及び配向できるように好適に制御できるハンドル２０を備える。位置決めプロセッサ２２は、カテーテル１４の位置及び配向座標を算出する。
【００２０】
コンソール２４は生成器２５を含み、この出力はワイヤ３４によりカテーテル１４の外表面上で１つ又はそれ以上の電極３２に接続される。電極３２は、少なくとも二重目的用であり、心臓１２への第１電気信号を対象物４０の身体を通して、身体の表面の電極３０に伝送し、最終的に位置決めプロセッサ２２により評価するのに使用される。いくつかの実施形態では、操作者１６は、コンソール２４に組み込むことができるアブレーション電力生成器３６から電極３２に伝導されるアブレーション用高周波エネルギーを含む、第２電気信号を生じさせることが可能である。このような技術は、本明細書に参照することにより組み込まれる、同一出願人による米国特許第６，８１４，７３３号に開示されている。
【００２１】
上述のように、カテーテル１４はコンソール２４に結合され、これにより操作者１６がカテーテル１４の機能を観察及び調節できるようになる。位置決めプロセッサ２２は、好ましくは、適切な信号処理回路を備えるコンピュータである。プロセッサは、ディスプレイモニタ２９を駆動するために結合される。典型的には心電図装置３８を含む信号処理回路は、電極３２を介して伝達された信号を含む、カテーテル１４からの信号を受信、増幅、選別及びデジタル化する。デジタル化された信号は、コンソール２４で受信及び解析されて、医学的な対象となる電気情報を得る。この解析から得られる情報を用いて、心臓１２又は肺静脈口のような関連する構造の少なくとも一部の電気生理学的マップを作成する。マップを、心臓の催不整脈領域の位置付けのような診断目的のため、又は治療的アブレーションを容易にするために使用してもよい。
【００２２】
位置決めプロセッサ２２により使用される他の信号は、カテーテル１４の位置及び配向を計算するために、ワイヤ３４及び電極３２を通してコンソール２４に伝送される。
【００２３】
心電図装置３８は、コンソール２４にＥＣＧ同期信号を提供することが可能で、これはディスプレイモニタ２９又は別のディスプレイ（図示せず）に表示してよい。システム１０は、典型的には、対象物の身体の外部に取り付けられる外部に適用された参照電極上、又は、心臓１２に挿入され、心臓１２に対して固定された位置に保持される、別の内部に定置された参照カテーテル（図示せず）上のいずれかに、参照位置センサを含む。カテーテル１４の位置を参照カテーテルの位置と比較することにより、心臓の動きに関わりなく心臓１２に対するカテーテル１４の座標が正確に決定される。あるいは、任意の他の好適な方法を用いて、心臓の動きを補償してもよい。
【００２４】
ここで図２を参照すると、これは本発明で開示する実施形態に従って、患者の身体４２に接続された状態で示される、システム１０（図１）の構成要素である、インピーダンスに基づく位置決めシステム２６の模式図である。この配置は、オサドチー（Osadchy）及びゴバリ（Govari）による上述の刊行物に記載されているものと類似しており、本発明の原理に従って作動するよう改良されている。表現の都合上、以下に簡潔に説明する。
複数の身体の表面の電極３０は、接着皮膚用パッチであってよく、被験者の身体の表面４４（例えば、皮膚）に結合される。身体の表面の電極３０は、時に、本明細書では「パッチ」と呼ばれる。心臓用途では、身体の表面の電極３０は、通常、心臓を取り囲むように、３つが被験者の胸に、３つが背中に割り振られる。しかしながら、身体の表面の電極３０の数は重要ではなく、それらは医療処置の部位の通常の近辺で身体の表面４４上の便利な位置に定置してよい。
【００２５】
通常コンソール２４（図１）に配置される制御ユニット４６は、電流測定回路４８、及びそれぞれの動作周波数で１つ又はそれ以上の電極３２を通して１つ又はそれ以上の身体の表面の電極３０に電流を駆動するための、１つ又はそれ以上のカテーテル電極伝送器５０を含む。制御ユニット４６は、位置決めプロセッサ２２（図１）に連結される。制御ユニット４６は、少なくとも１つのアブレーション生成器５２を含む、アブレータ５４に連結されている。身体の表面の電極３０及びアブレータの身体の表面の電極５６を通る電流は、アブレーション生成器５２を備える回路に流れ込み、時に本明細書では「パッチ測定回路」と呼ばれる、身体電極受信器５８内に配置されたそれぞれの電流測定回路により測定される。身体電極受信器５８は、典型的には、制御ユニット４６に組み込まれる。あるいは、それらは身体の表面の電極３０に貼付してもよい。カテーテル電極は、図２では測定電極６０（円形）及び二重目的用電極６２（楕円形）として表される。二重目的用電極６２は、アブレーション電極として機能し、また測定電極の１つとしても使える。
【００２６】
身体の表面の電極３０は、アブレーション及び除細動電流からシステムを保護する、パッチボックス６４を介して身体電極受信器５８に接続される。典型的には、システムは、６つの電極受信器５８で構成される。パッチボックスの寄生インピーダンス６６（Ｚ）は、製造中に測定されるため、事前に既知である。これらのインピーダンスについて以下で論じる。
【００２７】
典型的には、便宜上２つの測定電極６０のみが示されているが、約８０の測定電極がインピーダンス測定に用いられる。典型的には、１つ又は２つのアブレーション電極が存在する。身体内部のカテーテルの座標は、カテーテル上の電極と身体の表面の電極３０との間に電流を通すことにより、位置決めシステム２６で決定される。
【００２８】
制御ユニット４６はまた、アブレータ５４を含むアブレーション回路、及び二重目的用電極６２を制御してもよい。アブレータ５４は、典型的には、制御ユニット４６に対して外面的に配置され、アブレーション生成器５２を組み込む。それは、アブレータの身体の表面電極５６を、この例では制御ユニット４６内に示されるアブレータのフィルタ６８に接続する。しかしながら、この場所は必須ではない。スイッチ７０は、以下に記載するような様々な操作モードのためのアブレータ回路を構成する。電圧測定回路７２は、カテーテル電極伝送器５０の出力を決定するために設けられる。アブレーション回路がカテーテル電極受信器５０の１つに接続されていることが、図２の検査から認められる。この接続の重要性は、「アブレーション漏れトレーニング位相」と題された以下の章に記載する。
【００２９】
図３を参照すると、これは本発明に開示する実施形態に従って構築及び作動する、代表的な身体電極受信器５８（図２）の概略図である。理想的には、身体の表面の電極３０と地面との間のインピーダンスがゼロであるべきである。実際にはそれはゼロではなく、したがって、それは身体の表面の電極３０の中で電流分布に影響を与える。この効果は周波数依存的であり、各電極に別々に影響を与える。以下の議論から明らかであるように、校正中、それぞれの周波数の電流は身体の表面の電極３０を通して流れる。これにより、別の電極により実施されるマッピングに基づいた１つの電極の場所を予測することが不可能になる。好ましくは、補償を必要とする別の効果は、アブレーション生成器５２及びアブレータの身体の表面の電極５６を通じた身体の表面の電極３０への、カテーテル電極伝送器５０（図２）により生成される位置決め電流の漏れである。校正及び補償手順の目的は、身体の表面の電極３０の入力インピーダンスがゼロであり、アブレータ５４（図２）が存在しない場合、流れるであろう電流を推定することである。
【００３０】
身体電極受信器５８は、身体の表面の電極生成器７４、電流測定装置７６、及び電圧測定装置７８を含むことに留意すべきである。身体電極受信器５８の異なる例では、身体の表面の電極生成器７４に、それぞれの周波数を割り当ててよい。あるいは、身体の表面の電極生成器７４に、身体電極受信器５８の全ての例で同じ周波数を割り当ててもよく、それらを時分割多重にしてもよい。
【００３１】
図３を参照して記載される量は、以下の通りである。
ｉ−身体の表面の電極指数。
ｊ−周波数指数。これは身体の表面の電極ｊを通して伝送される周波数ｆjを意味する。
ｚij−パッチボックス６４（図２）の事前に既知であるインピーダンス。この量は製造中に固定してもよく、又は製造手順後に決定してもよい。いずれの場合でも、既知の安定な量として処理される。
ｑij−電圧測定に含まれない、身体の表面の電極を通る伝送路の構成要素の事前に既知であるインピーダンス。
ｒij−電圧測定に含まれない、身体の表面の電極を通る伝送路の構成要素の事前に既知であるインピーダンス。
Ｅi−身体の表面の電極ｉをある周波数ｆiで駆動する電圧源（未知）。
Ｉij−ある周波数ｆjで身体の表面の電極ｉで測定される電流。
Ｖij−ある周波数ｆjで身体の表面の電極ｉで測定される電圧。
【００３２】
図３に示さない、追加の量は以下の通りである。
Ｃｖij−事前に既知である電圧校正定数。
Ｃｉij−Ｃ事前に既知である電流校正定数。
量ｑij及びｒijもまた、「身体の表面受信器の寄生インピーダンス」と呼ばれる。
【００３３】
図４を参照すると、これはアブレータフィルタ６８（図２）の電気回路図であり、ノッチフィルタ８０及び電流測定要素８２を示す。正常操作では、ノッチフィルタ８０は、測定電極６０（図２）を通して伝送される電流の大部分が、アブレータ５４及びアブレータの身体の表面の電極５６を通して漏れるのを防ぐ。電流測定要素８２は、アブレータ５４を通る残りの漏れ電流を測定する。この測定値は、正常操作中のアブレータの漏れ補償のために用いられる。
【００３４】
クロストーク校正
図５を参照すると、これは、本発明で開示する実施形態に従って、クロストーク校正のために構成された位置決めシステム２６（図２）の概略回路図である。身体電極受信器５８は、おおよそ身体のインピーダンスを擬似する抵抗器８４の回路網に接続されている。各抵抗器８４は約１０オームの値を有する。抵抗回路網は、図２に示すような正常操作の身体の表面の電極３０への接続を取り替える。
【００３５】
クロストーク校正は通常、製造完了後又は最初の現地据え付け中のいずれかに１回行われる。クロストーク校正プロセス中、アブレータ５４（図２）は取り除かれる。スイッチ７０は閉じられている。カテーテル電極伝送器５０は全て、出力が接地された状態でスイッチが入れられる。カテーテル電極伝送器５０の電圧も同時に測定される。測定されたクロストーク電流と伝送器の電圧との間の比が計算される。
【００３６】
【数１】
2010115491.tif 000003
この場合に、
Ｉij−電極ｊ（周波数ｆj）から、パッチｉでの電流測定。
Ｖj−電圧（周波数ｆj）を測定する電極ｊ伝送器。
クロストーク補償を実施するために、以下の校正データを保存する。
Ｘij≡Ａｂｓ（Ｉij）−電極ｊ（周波数ｆj）から、パッチｉでの絶対的クロストーク値。
【００３７】
【数２】
2010115491.tif 000004
−電極ｊから、パッチｉでの電流と、電極ｊでの電圧との間の位相。
【００３８】
トレーニング相
再び図２を参照する。位置決めプロセッサ２２（図１）に組み込まれたソフトウェアプログラムにより、以下の算出を実施してもよい。更に又はあるいは、位置決めプロセッサ２２のハードウェア実装を用いて算出を行ってもよい。
【００３９】
正常操作中、伝送器の電圧及び電圧と総電流出力との間の位相関係は安定している。したがって、たまにトレーニングを実行することが可能である。あるいは、患者の処置に対する準備としてシステムをトレーニングすることにより、操作者はクロストーク補償の精度をより高く信頼することができる。
【００４０】
再び図１を参照すると、校正のトレーニング位相中、少なくとも１つの電極３２はマッピング体積内、すなわち心臓１２の心腔内にあるべきである。位置決めシステム２６はこの電極を通して電流を伝送し、システムは、伝送器の電圧が得られるパッチの電流とともに測定される、第１モードで作動する。アブレータの漏れ電流の測定を含む、第２（正常）モードの操作については以下で論じる。
【００４１】
トレーニング位相中、スイッチ７０（図２）は閉じられている。トレーニング位相は、ほぼ周波数非依存的である。したがって、測定電極６０のうち１つのみに対してトレーニングを実施することが必要である。
【００４２】
伝送器の電圧とパッチの電流の合計との間の比は、５秒で平均化される。次いで、伝送器の電圧と総電流（パッチの電流の合計）との間の位相を算出する。
【００４３】
【数３】
2010115491.tif 000005
この場合に、
ｅ−伝送電極である。
Ｖe−測定された伝送器の電圧ｉである。
【数４】
2010115491.tif 000006
−伝送電極から、パッチでの電流測定。
【００４４】
これらの測定値の使用については以下で論じる。
オンライン操作
正常システム操作中、クロストーク電流は以下のように伝送電極毎に算出される。
【００４５】
【数５】
2010115491.tif 000007
この場合に、
Ｘij，
【００４６】
【数６】
2010115491.tif 000008
−クロストーク校正定数（上記に定義したように）。
φV/I−電極伝送器と電流との間の位相（以下を参照）。
Ｉij−ある周波数にてパッチｉで測定された電流ｆj。
【００４７】
補償は、推定されたクロストーク電流を差し引くことにより行われる。
【００４８】
【数７】
2010115491.tif 000009
【００４９】
値Ｑijは、以下の議論で用いられる。
身体のインピーダンス推定
身体のインピーダンス行列の推定は、以下に記載のようにアブレータの漏れ補償及び周波数補償で必須である。
測定値はＤＦＴ（離散フーリエ変換）結果として表される：Ｑij（クロストーク補償後）はＩij測定に対して、Ｐjは
【００５０】
【数８】
2010115491.tif 000010
測定に対して。
【００５１】
パッチ毎のコンダクタンス行列推定
Ｘijは、パッチ上の電圧を示す（パッチｉ及び周波数ｆjに対する）。また、多周波Ｅij≡δijＥij（実際にはパッチｉは周波数ｆjのみを伝送することを意味する）として身体電極受信器５８（図２）に組み込まれる、それぞれの身体の表面の電極生成器７４を表す。
その際、
【００５２】
【数９】
2010115491.tif 000011
となり、それは以下のようになる。
【００５３】
【数１０】
2010115491.tif 000012
【００５４】
パッチ上の電圧は以下のように推定することができる。
【００５５】
【数１１】
2010115491.tif 000013
【００５６】
値Ｉijは以下による測定値Ｑijから算出することができる。
【００５７】
【数１２】
2010115491.tif 000014
【００５８】
パッチの電圧は、ここで算出することができる。
【００５９】
【数１３】
2010115491.tif 000015
【００６０】
パッチ電流及び電圧は、患者の身体インピーダンス行列（周波数に依存しない）を介して関連づけられる。
【００６１】
【数１４】
2010115491.tif 000016
【００６２】
負記号は、身体へ正の電流が流れるという慣習によるものであるが、身体から流れだす電流として測定される。行列の表記法：−Ｉ＝σ・Ｘ。患者の身体インピーダンス行列は、σ＝−Ｉ・Ｘ-1により推定される。ここで、Ｉは電流行列を表し、単位行列ではない。
【００６３】
【数１５】
2010115491.tif 000017
【００６４】
端部に転位σが存在する、σへのいくつかの追加の補正が続いて行われる。
【００６５】
【数１６】
2010115491.tif 000018
【００６６】
アブレータのパッチ補償
この章では、全て、電流は「真の測定された電流」であり、これはパッチの電流ＤＦＴ値に、対応する校正定数Ｃｉp,fjが乗じられ、アブレータの漏れ電流のＤＦＴ値に、対応する校正定数
【００６７】
【数１７】
2010115491.tif 000019
が乗じられることを意味する。
【００６８】
再び図２を参照すると、アブレータ５４は患者及び位置決めシステム２６に接続する。スイッチ７０は閉じられている。アブレータ電極は、典型的には、カテーテル１４の先端１８（図１）に位置し、二重目的用電極６２に一致する。二重目的用電極６２に駆動される全ての電流が、患者の身体４２を通して身体の表面の電極３０に流れる訳ではない。カテーテル電極伝送器５０により生成される電流の一部もまた、アブレータ５４に行き、アブレータの身体の表面の電極５６を通して患者の身体４２に入り、最終的に身体の表面の電極３０に流れ込む。測定電極６０も影響を受ける。それらの電流の成分は、二重目的用電極６２を貫通し、アブレータの入力抵抗を通してアブレータ５４、アブレータの身体の表面の電極５６及び最終的には身体の表面の電極３０への経路をたどる。
【００６９】
アブレーション漏れトレーニング位相
引き続き図２を参照すると、位置決めシステム２６のアブレーション漏れトレーニング位相は、一旦身体の表面の電極３０及びアブレータの身体の表面の電極５６が所定の位置に配置されると、開始される。
【００７０】
アブレーション漏れトレーニング中、対応するカテーテル電極伝送器５０により二重目的用電極６２を通して他の方法で駆動される全ての電流が、アブレータの身体の表面の電極５６を介してアブレータ５４を通じ、身体の表面の電極３０に流されるように、スイッチ７０は開いている。身体の表面の電極３０（ｐはパッチ指数であり；ｆM1はＭ１（アブレーション電極）周波数である）を通る電流
【００７１】
【数１８】
2010115491.tif 000020
は、アブレータの身体の表面の電極５６を通して総電流
【００７２】
【数１９】
2010115491.tif 000021
とともに測定される。これらの電流の合計は、アブレーション生成器５２の出力の２０％以内に等しくなくてはならない。
【００７３】
【数２０】
2010115491.tif 000022
周波数の補償された電流が算出される。
【００７４】
【数２１】
2010115491.tif 000023
ここで、上記のようなパッチ毎のコンダクタンス行列σの推定を使用することにより、動作周波数毎に電流
【００７５】
【数２２】
2010115491.tif 000024
を算出することができる。
【００７６】
【数２３】
2010115491.tif 000025
Ｉ−単位行列。
σ−上記で説明したような推定されるパッチ毎のコンダクタンス行列。
Ｒfk−ｉ番目の対角要素（カテーテルが周波数ｆkを伝送する）として（ｒik＋ｑik＋ｚik）を有する単位行列。
【００７７】
次いで、周波数毎のアブレーション電流比を以下のように算出する。
【００７８】
【数２４】
2010115491.tif 000026
ここで、
【００７９】
【数２５】
2010115491.tif 000027
はベクトル
【００８０】
【数２６】
2010115491.tif 000028
のＰ成分である。パラメータαp,fkは所定の時間（３０秒）で平均化されるべきである。
【００８１】
正常操作
引き続き図２を参照すると、正常システム操作中、スイッチ７０は閉じられており、アブレータ５４をその後いつでも操作することができると思われる。身体の表面の電極３０を通る電流Ｉp,fkは、アブレータの身体の表面の電極５６を通る電流Ｉ8fkとともに測定される。初期設定段階で推定される、パラメータαp,fkを用いて、補償は以下のように実施される。
【００８２】
【数２７】
2010115491.tif 000029
得られる補償された電流
【００８３】
【数２８】
2010115491.tif 000030
は、周波数補償モジュールに向かって移され、これは位置決めプロセッサ２２（図１）のソフトウェアルーチン又はハードウェアモジュールとして行ってもよい。
【００８４】
周波数補償
以下のように身体コンダクタンス行列を書く。
【００８５】
【数２９】
2010115491.tif 000031
ここで、以下のようにσ身体を、カテーテル成分及びパッチ成分に分離する。
ｅ−カテーテル電極（１Ｖの電源により励磁される場合）から放たれる総電流。
Ｓ−電極からパッチで受信された電流のベクトル。
σ−上記で推定したような、パッチ毎のコンダクタンス行列。
【００８６】
行列
【００８７】
【数３０】
2010115491.tif 000032
は、ある周波数ｆkでの電極及びパッチ抵抗を表す（
【００８８】
【数３１】
2010115491.tif 000033
は対角に電極及びパッチ抵抗を有する対角行列である）。
【００８９】
【数３２】
2010115491.tif 000034
を、カテーテル（抵抗なし）及びパッチ部に分離する。
【００９０】
【数３３】
2010115491.tif 000035
ここでＲfkは、対角要素数ｉとして（Ｚik＋ｑik＋ｒik）を有する、対角行列である。
【００９１】
完全なコンダクタンス行列（身体＋パッチ抵抗）を以下のように与える。
【００９２】
【数３４】
2010115491.tif 000036
【００９３】
得られた電極及びパッチの分離を再び行う。
【００９４】
【数３５】
2010115491.tif 000037
【００９５】
最終行程では関連する量のみを算出する。これは、以下により、理想の測定値（パッチ抵抗がゼロである）Ｓを、現実の測定値
【００９６】
【数３６】
2010115491.tif 000038
から測定し得ることを意味する。
【００９７】
【数３７】
2010115491.tif 000039
補償算出
【００９８】
【数３８】
2010115491.tif 000040
の代わりにアブレーション補償された電流を記載し、以下のように周波数補償された電流を得る。
【００９９】
【数３９】
2010115491.tif 000041
ここで、絶対値をとることにより、複素数値を実数に変換する。
Ｉ−単位行列。
σ−上記で推定したパッチ毎のコンダクタンス行列。
Ｒfk−ｉ番目の対角要素として（ｒik＋ｑik＋ｚik）を有する対角行列（カテーテルは周波数ｆkを伝送する）。
【０１００】
【数４０】
2010115491.tif 000042
−アブレーション漏れ補償後の電流。
【０１０１】
得られるベクトル
【０１０２】
【数４１】
2010115491.tif 000043
は、電極位置にのみ依存する、補償された、周波数に依存しない測定である。
【０１０３】
本発明は、以後に具体的に示し、説明するものに限定されないことを当業者は理解するであろう。むしろ、本発明の範囲は、以後に記載する種々の特性の組み合わせ及び一部の組み合わせをともに含み、それに加えて前述の説明を読んで当業者が思いつくであろう、先行技術にはない変形及び改良をも含む。
【０１０４】
〔実施態様〕
（１）  身体内の対象物の位置を検知する方法であって、
前記身体内のプローブを位置決めする工程と、
前記対象物上の少なくとも１つの第１電極と前記身体の表面上の複数の第２電極との間を通るマッピング電流の測定を行う工程と、
前記第１電極及び前記第２電極以外の、１つ又はそれ以上の医療装置に対するシステム依存的電気結合の効果を含む、前記測定値の１つ又はそれ以上の非理想的特性を補償するように、前記測定値を校正する工程と、
前記校正された測定値を用いて、前記身体内の前記プローブの位置を計算する工程と、を含む方法。
（２）  前記測定値の校正が、システム依存的電気結合の前記効果を算出することと、マッピング生成器誘発性クロストークを算出することと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  システム依存的電気結合の前記効果の算出が、前記身体内の前記プローブを位置決めする前に実施され、
それぞれのパッチ測定回路を提供して、前記第２電極を通過する前記マッピング電流のそれぞれの部分を決定する工程と、
前記パッチ測定回路を電気的にバイパスする工程と、
その後、前記パッチ測定回路を用いて、前記第２電極により経験されるそれぞれのクロストーク信号を決定する工程と、を含む、実施態様２に記載の方法。
（４）  それぞれのクロストーク信号の決定が、各前記第２電極について、その中で経験される電流と電圧との間の位相を決定することを含み、前記電流及び前記電圧が、それぞれ前記少なくとも１つの第１電極に接続された伝送器から結合されている、実施態様３に記載の方法。
（５）  前記１つ又はそれ以上の医療装置が、前記プローブに連結しているアブレータ及び前記身体の前記表面上の第３電極を含み、前記測定値の校正が、前記少なくとも１つの第１電極から前記アブレータ及び前記第３電極を通して、前記第２電極へ延在する経路に流れ込むそれぞれの漏れ電流を算出することを含み、前記位置の計算が、前記アブレータが前記身体及び前記マッピング電流のうち１つの電流の生成器に連結されている間に実施される、実施態様２に記載の方法。
（６）  それぞれの漏れ電流の算出が、
前記アブレータを前記プローブから切断することと、
前記マッピング電流のうち１つの電流の前記生成器から前記アブレータ及び前記第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定することと、
前記マッピング電流のそれぞれの動作周波数で、前記アブレータ漏れ電流と前記マッピング電流との間の関係を算出することと、を含む、実施態様５に記載の方法。
（７）  それぞれの漏れ電流の算出が、
前記アブレータを前記プローブから切断することと、
前記マッピング電流のうち１つの電流の前記生成器から前記アブレータ及び前記第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定することと、
前記第２電極での前記アブレータ漏れ電流のそれぞれの成分を決定することと、
前記成分と前記アブレータ漏れ電流との間の比をそれぞれ算出することと、を含む、実施態様５に記載の方法。
（８）  それぞれの漏れ電流の算出が、前記身体内の前記プローブを位置決めした後に実施され、各前記マッピング電流と前記第２電極を通る前記マッピング電流の合計との間の比を決定することを含む、実施態様５に記載の方法。
（９）  前記比の決定が、前記第２電極における前記マッピング電流のそれぞれの動作周波数で実施され、前記動作周波数の一部から前記動作周波数の他の部分を推定することを更に含む、実施態様８に記載の方法。
（１０）  前記測定値の校正が、前記第２電極をそれぞれの身体表面の受信器及び身体表面の生成器に連結させることと、前記身体表面の受信器及び前記身体表面の生成器を用いて、前記第２電極の中でパッチ毎のコンダクタンス行列を決定することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１１）  前記パッチ毎のコンダクタンス行列を適用して、前記身体表面の受信器により測定される電流の周波数補償を実施することを更に含む、実施態様１０に記載の方法。
（１２）  対象物の位置を検知する装置であって、
被験者の身体に挿入されるよう適合したプローブと、
前記プローブの遠位端部付近に配置される少なくとも１つの第１電極と、
前記身体の表面にそれぞれの場所で結合されるよう適合した複数の第２電極と、
前記プローブ上の前記第１電極と前記身体の前記表面上の前記第２電極との間にマッピング電流を通すための、前記第１電極に接続される少なくとも１つの電極伝送器と、
前記マッピング電流の測定を行うため、前記第１電極及び前記第２電極以外の１つ又はそれ以上の医療装置へのシステム依存的電気結合の効果を含む、前記測定値の１つ又はそれ以上の非理想的特性を補償するように前記測定値を校正するため、かつ前記校正された測定値を用いて前記身体内の前記プローブの位置を計算するために適合された制御ユニットと、を含む、装置。
（１３）  前記測定値の校正が、システム依存的電気結合の前記効果を算出することと、マッピング生成器誘発性クロストークを算出することと、を含む、実施態様１２に記載の装置。
（１４）  システム依存的電気結合の前記効果の算出が、前記身体内の前記プローブを位置決めする前に実施され、
それぞれのパッチ測定回路を提供して、前記第２電極を通過する前記マッピング電流のそれぞれの部分を決定する工程と、
前記パッチ測定回路を電気的にバイパスする工程と、
その後、前記パッチ測定回路を用いて、前記第２電極により経験されるそれぞれのクロストーク信号を決定する工程と、を含む、実施態様１３に記載の装置。
（１５）  それぞれのクロストーク信号の決定が、各前記第２電極について、その中で経験される電流と電圧との間の位相を決定することを含み、前記電流及び電圧が、それぞれ前記少なくとも１つの第１電極に接続された伝送器から結合されている、実施態様１４に記載の装置。
（１６）  アブレータ及び前記身体の前記表面上の第３電極を更に含み、前記測定値の校正が、前記少なくとも１つの第１電極から前記アブレータ及び前記第３電極を通して、前記第２電極へ延在する経路に流れ込むそれぞれの漏れ電流を算出することを含み、前記位置の計算が、前記アブレータが前記身体及び前記マッピング電流のうち１つの電流の生成器に連結されている間に実施される、実施態様１３に記載の装置。
（１７）  それぞれの漏れ電流の算出が、
前記アブレータを前記プローブから切断することと、
前記マッピング電流のうち１つの電流の前記生成器から前記アブレータ及び前記第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定することと、
前記マッピング電流のそれぞれの動作周波数での前記アブレータ漏れ電流と前記マッピング電流との間の関係を算出することと、を含む、実施態様１６に記載の装置。
（１８）  それぞれの漏れ電流の算出が、
前記アブレータを前記プローブから切断することと、
前記マッピング電流のうち１つの電流の前記生成器から前記アブレータ及び前記第３電極に通るアブレータ漏れ電流を決定することと、
前記第２電極での前記アブレータの漏れ電流のそれぞれの成分を決定することと、
前記成分と前記アブレータ漏れ電流との間の比をそれぞれ算出することと、を含む、実施態様１６に記載の装置。
（１９）  それぞれの漏れ電流の算出が、前記身体内の前記プローブを位置決めした後に実施され、各前記マッピング電流と前記第２電極を通過する前記マッピング電流の合計との間の比を決定することを含む、実施態様１６に記載の装置。
（２０）  前記比の決定が、前記第２電極における前記マッピング電流のそれぞれの動作周波数で実施され、前記動作周波数の一部から前記動作周波数の他の部分を推定することを更に含む、実施態様１９に記載の装置。
（２１）  前記測定の校正が、前記第２電極をそれぞれの身体表面の受信器及び身体表面の生成器と連結させることと、前記身体表面の受信器及び前記身体表面の生成器を用いて、前記第２電極の中でパッチ毎のコンダクタンス行列を決定することとを更に含む、実施態様１２に記載の装置。
（２２）  前記制御ユニットが、前記パッチ毎のコンダクタンス行列を適用して、前記身体表面の受信器により測定される電流の周波数補償を実施するために作動する、実施態様２１に記載の装置。
【図１】
2010115491.tif 000044
【図２】
2010115491.tif 000045
【図３】
2010115491.tif 000046
【図４】
2010115491.tif 000047
【図５】
2010115491.tif 000048
【外国語明細書】
2010115491000001.pdf