(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる位置でエネルギーを対象物へ付与するための複数のエネルギー付与素子と、異なる位置での対象物の特性を示す超音波信号を生成するための複数の超音波素子であって、前記複数のエネルギー付与素子のそれぞれに一つ以上の超音波素子が割り当てられる当該複数の超音波素子と、生成された超音波信号から、異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するためのエネルギー付与影響決定ユニットと、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を個別に制御するための制御ユニットとを有し、前記制御ユニットは、それぞれのエネルギー付与素子に割り当てられる一つ以上の超音波素子の一つ以上の超音波信号から決定される一つ以上のエネルギー付与影響に依存して、それぞれのエネルギー付与素子を制御する、エネルギーを対象物へ付与するためのエネルギー付与装置。
【請求項２】
前記エネルギー付与素子が損傷ラインを作るための焼灼電極である、請求項１に記載のエネルギー付与装置。
【請求項３】
前記エネルギー付与装置は、複数のエネルギー付与素子と前記少なくとも一つの超音波素子とを対象物に導入するためのカテーテルを有する、請求項１に記載のエネルギー付与装置。
【請求項４】
前記カテーテルは、洗浄液体が前記カテーテルから離れることができるための少なくとも一つの洗浄開口部を有し、前記少なくとも一つの超音波素子は、対象物の特性が前記少なくとも一つの洗浄開口部を通じて検知できるように、カテーテル内の配置される、請求項３に記載のエネルギー付与装置。
【請求項５】
前記エネルギー付与影響決定ユニットが、超音波信号からのエネルギー付与影響として焼灼深度を決定する、請求項１に記載のエネルギー付与装置。
【請求項６】
前記超音波信号は、異なる深度での対象物の超音波反射特性を表し、前記エネルギー付与影響決定ユニットは、超音波信号の不連続を決定して、不連続が発生する超音波信号の深度として焼灼深度を決定する、請求項５に記載のエネルギー付与装置。
【請求項７】
前記エネルギー付与装置は、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子が、超音波信号から、エネルギーを付与する位置での対象物壁厚を決定するための対象物壁厚決定ユニットを更に有し、前記制御ユニットは、決定された対象物壁厚に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を制御する、請求項１に記載のエネルギー付与装置。
【請求項８】
前記エネルギー付与素子に一体化される複数の超音波素子を有する、請求項１に記載のエネルギー付与装置。
【請求項９】
前記超音波素子がエネルギー付与素子の外面に配置される、請求項８に記載のエネルギー付与装置。
【請求項１０】
前記エネルギー付与素子は、開口部を持つ外面を有し、前記超音波素子は、対象物の特性が前記開口部を通じて検知できるように、エネルギー付与素子内に位置される、請求項９に記載のエネルギー付与装置。
【請求項１１】
異なる位置でエネルギーを対象物へ付与するための複数のエネルギー付与素子と、異なる位置での対象物の特性を示す超音波信号を生成するための複数の超音波素子であって、前記複数のエネルギー付与素子のそれぞれに一つ以上の超音波素子が割り当てられる当該複数の超音波素子とを有する対象物へ導入されるためのカテーテルであって、前記カテーテルは、生成された超音波信号から、異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するためのエネルギー付与影響決定ユニットと、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を個別に制御するための制御ユニットであって、それぞれのエネルギー付与素子に割り当てられる一つ以上の超音波素子の一つ以上の超音波信号から決定される一つ以上のエネルギー付与影響に依存して、それぞれのエネルギー付与素子を制御する前記制御ユニットと協働する、カテーテル。
【請求項１２】
異なる位置でエネルギーを対象物へ付与するための複数のエネルギー付与素子と、異なる位置での対象物の特性を示す超音波信号を生成するための複数の超音波素子であって、前記複数のエネルギー付与素子のそれぞれに一つ以上の超音波素子が割り当てられる当該複数の超音波素子と協働する、対象物へのエネルギーの付与を制御するためのコントローラであって、前記コントローラは、生成された超音波信号から、異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するためのエネルギー付与影響決定ユニットと、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を個別に制御するための制御ユニットとを有し、前記制御ユニットは、それぞれのエネルギー付与素子に割り当てられる一つ以上の超音波素子の一つ以上の超音波信号から決定される一つ以上のエネルギー付与影響に依存して、それぞれのエネルギー付与素子を制御する、コントローラ。
【請求項１３】
コンピュータプログラムが、請求項１に記載のエネルギー付与装置を制御するコンピュータ上で動くとき、前記エネルギー付与装置により、複数のエネルギー付与素子により異なる位置でエネルギーを対象物に付与するステップと、前記複数のエネルギー付与素子のそれぞれに一つ以上の超音波素子が割り当てられる当該複数の超音波素子により異なる位置での対象物の特性を示す超音波信号を生成するステップと、エネルギー付与影響決定ユニットにより、生成された超音波信号から、異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するステップと、それぞれのエネルギー付与素子に割り当てられる一つ以上の超音波素子の一つ以上の超音波信号から決定される一つ以上のエネルギー付与影響に依存して、それぞれのエネルギー付与素子を制御する前記制御ユニットにより、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を個別に制御するステップとを実施させるためのプログラムコード手段を有する、エネルギーを対象物へ付与するためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与装置、エネルギー付与方法及びエネルギー付与コンピュータプログラムに関する。本発明は、更に、対象物に導入されるためのカテーテル及び対象物へのエネルギーの付与を制御するためのコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公報２００７／０１５６０４８Ａ１は、近接端及び末端を持つ可撓性の細長いボディを有する医療カテーテルを開示している。間隔を置いて複数の別々の電極が、末端近くの可撓性のボディに動作可能な状態で取付けられ、電極の少なくとも一つは、組織の所望の部分を焼灼するように適合され、複数の超音波振動子素子が電極間の間を占めて供給されている。超音波振動子素子は、超音波振動子素子が組織と接触しているかどうかを決定するために使われる超音波信号を作る。超音波振動子素子が接触している場合、組織は超音波振動子素子と隣接している電極を介して焼灼される。
【０００３】
医療カテーテルがエネルギーを心臓組織に付与するために用いられる場合、心臓組織は焼灼部位で過熱される。これは、例えば、焼灼部位での心臓組織の断裂及び／又は隣接する臓器、組織の損傷に至り得る。心臓組織は、焼灼部位で治療されていないこともあり得る。この場合、人が焼灼処置から回復した後、第２の焼灼処置が必要である。第２の焼灼処置に関わる経費及び危険の他に、繰り返される焼灼処置は、第１の焼灼処置で生じる瘢痕組織のため、一般にセラピストにとって、より困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、エネルギーを対象物に付与する制御が改良できる、エネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与装置、エネルギー付与方法及びエネルギー付与コンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様において、異なる位置でエネルギーを対象物へ付与するための複数のエネルギー付与素子と、異なる位置での対象物の特性を示す超音波信号を生成するための少なくとも一つの超音波素子と、生成された超音波信号から、異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するためのエネルギー付与影響決定ユニットと、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を個別に制御するための制御ユニットとを有する、エネルギーを対象物へ付与するためのエネルギー付与装置が提示される。このように、エネルギー付与素子及び制御ユニットは、好ましくは、それぞれのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存してエネルギー付与素子を個別に制御するのに適している。
【０００６】
エネルギー付与影響決定ユニットは、生成された超音波信号から、種々異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定し、少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して少なくとも一つのエネルギー付与素子が個別に制御されるので、すなわちエネルギーを対象物に付与するための少なくとも一つの局所的制御ポイントが供給されるので、エネルギーを対象物に付与する制御が改善される。これは、エネルギーのより安全且つより効率的な付与に至る。
【０００７】
種々異なる位置での特性が、直接検出でき、すなわちエネルギーが付与される種々異なる位置へ直接超音波を向けることによりに検出でき、又は、間接的に検出でき、すなわち超音波を種々異なる位置と隣接している隣接領域に超音波を向けることにより検出でき、ここで、隣接領域も異なる位置へのエネルギーの付与により影響を受ける。このように、特定の位置の対象物の特性は、特定の位置と隣接している領域超音波を向けることにより検知できる。エネルギー付与影響決定ユニットは、それぞれの位置で直接検出された超音波信号から、又は、それぞれの位置で間接的に検出された超音波信号から種々異なる位置に付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するのに適している。
【０００８】
少なくとも一つの超音波素子は、好ましくは超音波振動子である。
【０００９】
制御ユニットは、それぞれの位置に対して決定されたエネルギー付与影響に依存して、それぞれの位置へのエネルギーの付与を制御するために、パワーが付与される時間、パワーを付与する期間、及び／又はパワーのレベルを制御するのに適している。制御ユニットは、１つのエネルギー付与素子、同じ位置にエネルギーを付与する一対のエネルギー付与素子又は２つより多いエネルギー付与素子を有するグループを個別に制御するのに適している。好ましくは、単一のエネルギー付与素子は、それぞれの個別のエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、個別に制御できる。
【００１０】
前記エネルギー付与装置は、複数のエネルギー付与素子に割り当てられる複数の超音波素子を有し、前記制御ユニットは、それぞれのエネルギー付与素子に割り当てられる一つ以上の超音波素子の一つ以上の超音波信号から決定される一つ以上のエネルギー付与影響に依存して、それぞれのエネルギー付与素子を制御することが好ましい。特に、各エネルギー付与素子に、一つ以上の超音波素子が割り当てられ、ここで、制御ユニットは、それぞれのエネルギー付与素子に割り当てられる一つ以上の超音波素子の超音波信号から決定されるエネルギー付与影響に依存して、それぞれのエネルギー付与素子を制御するのに適している。実施例において、幾つかのエネルギー付与素子、例えば、一対のエネルギー付与素子は、同じ１つの又は複数の超音波素子に割り当てられ、ここで、制御ユニットは、同じ１つの又は複数の超音波素子の超音波信号から決定されたエネルギー付与影響に依存して幾つかのエネルギー付与素子を制御するのに適している。
【００１１】
前記エネルギー付与素子が損傷ラインを作るための焼灼電極であることが好ましい。損傷ラインは、開いた又は閉じた形状を持つラインである。例えば、損傷ラインは、直線又は円形のラインである。焼灼電極は、閉じた損傷ラインを生成するために、例えば、肺静脈の心門の方へ押圧できる年輪に沿って配置できる。この例では、焼灼電極は、好ましくは、肺静脈の心門に抗して押圧される、エネルギー付与装置の同じ焼灼側に向けられる。制御ユニットは、好ましくは、パワーが付与される時間、パワーを付与する期間及び／又は付与されたパワーのレベルを制御することにより、焼灼電極の電気的エネルギーを制御するのに適している。焼灼電極は、好ましくは、高周波（ＲＦ）焼灼処置を実施するのに適している。エネルギー付与素子は、また、光エネルギー、冷たさ等のような他の種類のエネルギーを対象物に付与するのに適している。エネルギー付与素子が光エネルギーを対象物に付与するのに適している場合、エネルギー付与素子は、好ましくは、例えば、レーザー光を対象物に付与するための光ファイバーである。エネルギー付与素子は、好ましくは、人又は動物の心臓又は他の組織内で焼灼処置を実施するのに適している。しかしながら、エネルギー付与素子は、また、エネルギーを工業的対象物のような他の対象物に付与するのに適している。
【００１２】
前記エネルギー付与装置は、複数のエネルギー付与素子と前記少なくとも一つの超音波素子とを対象物に導入するためのカテーテルを有することが好ましい。エネルギー付与素子及び少なくとも一つの超音波素子を対象物に導入するために、これらは、好ましくは、カテーテル内に位置される。カテーテルは、好ましくは、複数のエネルギー付与素子及び少なくとも一つの超音波素子を人又は動物の心臓に導入するため、心臓内で焼灼処置を実施するための心臓カテーテルである。
【００１３】
前記カテーテルは、洗浄液体が前記カテーテルから離れることができるための少なくとも一つの洗浄開口部を有し、前記少なくとも一つの超音波素子は、対象物の特性が前記少なくとも一つの洗浄開口部を通じて検知できるように、カテーテル内の配置されることが好ましい。特に、カテーテルは、幾つかの洗浄開口部及び幾つかの超音波素子を有し、ここで、各超音波素子は、対象物の特性が検知可能である、すなわち洗浄開口部を通じて検知できるように配置できる。
【００１４】
前記エネルギー付与影響決定ユニットが、超音波信号からのエネルギー付与影響として焼灼深度を決定することが更に好ましい。特に、エネルギー付与素子は、焼灼深度により定められ、それぞれのエネルギー付与素子により生じる損傷の進展に依存して個別に制御できる。このように、局所的損傷経過が決定でき、エネルギー付与素子は、決定された局所的損傷経過に基づいて制御できる。
【００１５】
実施例において、前記超音波信号は、異なる深度での対象物の超音波反射特性を表し、前記エネルギー付与影響決定ユニットは、超音波信号の不連続を決定して、不連続が発生する超音波信号の深度として焼灼深度を決定する。超音波信号は、好ましくはまた、異なる時間での超音波反射特性を表わし、これによって、異なる時間で、特にリアルタイムで焼灼深度を決定可能にする。これは、特に、過熱のような過剰治療及び過小治療が防止されるように、局所的焼灼深度に依存してリアルタイムに個々のエネルギー付与素子を制御可能にする。
【００１６】
エネルギー付与影響決定ユニットは、焼灼処置により生じる対象物の熱膨張に対して超音波信号を修正し、同じ深度に対応するが、事前に決められた類似性測定に関して類似でない、修正された超音波信号の時間的に後続の信号値の時間及び深度として、焼灼時間及び焼灼深度を決定するのに適している。エネルギー付与影響決定ユニットは、また、焼灼処置により生じる対象物の熱膨張に対して超音波信号を修正し、同じ深度に対応して、類似性測定に関して類似である修正超音波信号の時間的に後続の信号値に含まれる広がりを決定し、広がりの長さが事前に決められた閾値より低い深度及び時間として焼灼深度及び焼灼時間を決定する。この事前に決められた閾値は、超音波信号が既知の焼灼深度を持つ対象物へ超音波パルスを送ることにより生成される較正測定により決定できる。実施例において、０．２５ｓより大きい、好ましくは０．５ｓより大きい、更に好ましくは１ｓより大きい長さを持つ広がりは、焼灼がそれぞれの深度でまだ発生しなかったことを示すと考えられる。
【００１７】
実施例において、エネルギー付与影響決定ユニットは、
-焼灼処置により生じる対象物の熱膨張のための超音波信号を修正し、
-異なる深度領域及び異なる時間に対して、同じ深度領域の時間的に後続の信号値のクロス相関を決定し、
-異なる深度領域及び異なる時間に対して決定される時間的に後続の信号のクロス相関に依存して、焼灼深度及び焼灼時間を決定するのに適している。特に、エネルギー付与影響決定ユニットは、異なる深度領域及び異なる時間に対して、決定されたクロス相関に依存してシフト値を決定し、決定されたシフト値に依存して焼灼深度及び焼灼時間を決定するのに適していて、ここで、シフト値は深度領域内の時間的に後続の信号間のシフトを示す。
【００１８】
異なる深度及び異なる時間の対象物の超音波反射特性を表わす超音波信号は、好ましくはＭモード画像である。
【００１９】
クロス相関は、好ましくは、フーリエドメインで実施される、すなわち好ましくは、クロス相関を決定する前に超音波信号がフーリエ変換され、クロス相関が決定された後であってシフト値が決定される前に、好ましくはフーリエ逆変換が実施される。フーリエドメインでのクロス相関のこの実施は、結果的により速い処理になる。
【００２０】
好ましくは、深度の範囲は異なる深度領域に副分割され、ここで、各深度領域に対して、同じ時間により定められる信号値の各ラインは、同じ前の時間に属する信号値の時間的に前のラインとクロス相関している。よって、それぞれの深度領域に対して、多くのクロス相関ラインが決定される。それぞれの深度領域のクロス相関のラインは、好ましくは、平均化される。この平均化は、好ましくは、平均化フィルタをそれぞれの深度領域のクロス相関のラインに付与することにより実施される。
【００２１】
ある深度領域及びある時間でのシフト値は、好ましくは、それぞれの時刻にそれぞれの深度領域のクロス相関のラインのピークを決定することにより決定される。それぞれの深度領域内でのそれぞれのピークの深度位置は、クロス相関のラインを決定するためにクロス相関された深度領域内の信号値の２本のライン間のシフトを示す。従って、シフト値は、好ましくは、それぞれの深度領域内のピークの深度位置から決定される。それぞれの深度領域内のピークの深度位置を決定する正確さは、好ましくは、パラボラをピークにフィットさせることにより改善され、ここで、パラボラの最大値が深度領域内のピークの深度位置として使われる。好ましくは、ピークは、パラボラをピークだけにフィットさせ、それぞれの深度領域内のそれぞれの完全なクロス相関のラインにフィットさせないために、フィット処理を実施する前に、それぞれのクロス相関のラインから取り除かれる。
【００２２】
焼灼深度及び焼灼時間を決定するために、閾値化は、好ましくは決定されたシフト値で実施される。実施例において、シフト値が事前に決められたシフト閾値より大きい場合、対応する深度領域及び時間は、好ましくは、焼灼プロセスが発生する焼灼深度として、焼灼時間としてみなされる。組織が凝固するゾーンは、劣ったクロス相関の領域に対応し、すなわち比較的大きいシフト値の領域に対応する。すでに完全に凝固した組織を含むゾーン及び健康的な組織ゾーンは、良好なクロス相関の領域に対応する、すなわち、比較的小さなシフト値の領域に対応する。従って、組織が実際に凝固しているゾーンは、事前に決められたシフト閾値を使用してすでに完全に凝固された組織を有するゾーン及び健康的な組織ゾーンから離隔できる。このシフト閾値は、例えば、較正により事前に決められている。
【００２３】
前記エネルギー付与装置は、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子が、超音波信号から、エネルギーを付与する位置での対象物壁厚を決定するための対象物壁厚決定ユニットを更に有し、前記制御ユニットは、決定された対象物壁厚に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を制御することが更に好ましい。特に、エネルギー付与素子は、それぞれのエネルギー付与素子により生じる損傷の進展及び局所的な対象物の壁厚に依存して、個別に制御できる。例えば、エネルギー付与素子は、所望の焼灼部位で、生成された損傷が、局所的な焼灼深度及び局所的な対象物壁厚に依存してエネルギー付与素子を制御することにより経壁であるように制御できる。
【００２４】
エネルギー付与装置は、好ましくは、複数の超音波素子を有し、ここで、エネルギー付与素子と超音波素子とが交互に配置できる。エネルギー付与装置が前記エネルギー付与素子に一体化される複数の超音波素子を有することが更に好ましい。好ましくは、各エネルギー付与素子に、超音波素子が統合される。超音波素子がエネルギー付与素子の外面に配置されることが更に好ましい。特に、エネルギー付与素子の各々の外面に、超音波素子が配置できる。前記エネルギー付与素子は、開口部を持つ外面を有し、前記超音波素子は、対象物の特性が前記開口部を通じて検知できるように、エネルギー付与素子内に位置されることが更に好ましい。好ましくは、エネルギー付与素子と超音波素子との幾つかの組合せが提供され、ここで、組合せの超音波素子は、対象物の特性がエネルギー付与素子の外面にできた開口部を通じて検知できるように、それぞれのエネルギー付与素子内に配置される。超音波素子及びエネルギー付与素子が統合されるので、特定のエネルギー付与素子を用いてエネルギーが付与される位置は、特定のエネルギー付与素子に統合される超音波素子を用いて容易に検知できる。
【００２５】
エネルギー付与素子が洗浄開口部を持つ外面を有し、ここで、超音波素子は、対象物の特性がそれぞれの洗浄開口部を通じて検知できるように、エネルギー付与素子内に位置される場合、エネルギーが付与される位置の対象物の特性は、超音波素子を用いて容易且つ好ましくは連続的に検知でき、エネルギーの付与の前、付与の間、及び／又は付与の後、対象物の特性が検出できる。洗浄開口部を通じて、洗浄液体はカテーテルから離れることができ、ここで、洗浄液体は、冷却目的及び／又は洗浄目的のために用いられる。例えば損傷の冷却は、損傷の質を制御するために使用できる。その上、洗浄液体は、超音波素子と対象物との間の接触を提供するための仲介剤として使用できる。
【００２６】
本発明の他の態様において、異なる位置でエネルギーを対象物へ付与するための複数のエネルギー付与素子と、異なる位置での対象物の特性を示す超音波信号を生成するための少なくとも一つの超音波素子とを有する対象物へ導入されるためのカテーテルであって、前記カテーテルは、生成された超音波信号から、異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するためのエネルギー付与影響決定ユニットと、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を個別に制御するための制御ユニットと協働する、カテーテルが提示される。
【００２７】
本発明の他の態様において、異なる位置でエネルギーを対象物へ付与するための複数のエネルギー付与素子と、異なる位置での対象物の特性を示す超音波信号を生成するための少なくとも一つの超音波素子と協働する、対象物へのエネルギーの付与を制御するためのコントローラであって、前記コントローラは、生成された超音波信号から、異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するためのエネルギー付与影響決定ユニットと、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を個別に制御するための制御ユニットとを有する、コントローラが提示される。
【００２８】
本発明の他の態様において、複数のエネルギー付与素子により異なる位置でエネルギーを対象物に付与するステップと、少なくとも一つの超音波素子により異なる位置での対象物の特性を示す超音波信号を生成するステップと、エネルギー付与影響決定ユニットにより、生成された超音波信号から、異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するステップと、制御ユニットにより、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、前記少なくとも一つのエネルギー付与素子を個別に制御するステップとを有する、エネルギーを対象物へ付与するためのエネルギー付与方法が提示される。
【００２９】
本発明の他の態様において、コンピュータプログラムがエネルギー付与方法を制御すコンピュータで動くとき、請求項１に記載のエネルギー付与装置により請求項１４に記載のエネルギー付与方法のステップを実施させるためのプログラムコード手段を有する、エネルギーを対象物へ付与するためのコンピュータプログラムが提示される。
【００３０】
請求項１のエネルギー付与装置、請求項１２のカテーテル、請求項１３のコントローラ、請求項１４のエネルギー付与方法及び請求項１５のコンピュータプログラムは、特に、従属請求項で規定されるような類似の及び／又は同一の好ましい実施例を持つと理解されるべきである。
【００３１】
本発明の好ましい実施例は、それぞれの独立請求項と従属請求項との任意の組合せでもあることは理解されるべきである。
【００３２】
本発明のこれら及び他の態様は、これ以降説明される実施例を参照して明らかに説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、エネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与装置を模式的且つ例示的に示す。
【図２】図２は、エネルギー付与装置のカテーテルの末端の実施例を模式的且つ例示的に示す。
【図３】図３は、心臓の壁組織での超音波パルスの反射により作られるエコー系列の代表例を模式的且つ例示的に示す。
【図４】図４は、エネルギー付与装置の超音波素子の二次元の表現を模式的且つ例示的に示す。
【図５】図５は、焼灼処置の前、間及び後の異なる時間に対応する超音波信号の異なる部分の表現を模式的且つ例示的に示す。
【図６】図６は、焼灼処置の前、間及び後の異なる時間に対応する超音波信号の異なる部分の表現を模式的且つ例示的に示す。
【図７】図７は、焼灼処置の前、間及び後の異なる時間に対応する超音波信号の異なる部分の表現を模式的且つ例示的に示す。
【図８】図８は、焼灼処置の前、間及び後の異なる時間に対応する超音波信号の異なる部分の表現を模式的且つ例示的に示す。
【図９】図９は、焼灼処置の前、間及び後の異なる時間に対応する超音波信号の異なる部分の表現を模式的且つ例示的に示す。
【図１０】図１０は、決定された焼灼深度及び超音波信号の二次元の表現を模式的且つ例示的に示す。
【図１１】図１１は、エネルギー付与装置のカテーテルの末端の他の実施例を示す。
【図１２】図１２は、エネルギー付与装置のカテーテルの末端の他の実施例を示す。
【図１３】図１３は、エネルギー付与装置のカテーテルの末端の他の実施例を示す。
【図１４】図１４は、エネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与方法の実施例を図例的に例示しているフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、エネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与装置１を模式的且つ例示的に示す。エネルギー付与装置１は、本実施例において、人２０の心臓である対象物３の画像を供給するための画像供給ユニット２を有する。エネルギー付与装置１は、更に、エネルギーを心臓３の内壁に付与するためのカテーテル２１を有する。カテーテル２１の末端２２は、図２に模式的且つ例示的に示される。末端２２は、種々異なる位置でエネルギーを心臓３の壁に付与するための焼灼電極４である複数のエネルギー付与素子を有する。焼灼電極４は、種々異なる位置で電気的エネルギーを供給するための電気的接続部を介して、エネルギー源２４と接続される。好ましくは、エネルギー源２４、電気的接続部及び焼灼電極４は、異なる位置でＲＦエネルギーを心臓３に付与するのに適している。電気的接続部は、好ましくはワイヤである。カテーテルの先端に位置していない焼灼電極４は、好ましくは、環状電極であり、カテーテルの先端の焼灼電極は、好ましくは、キャップ電極である。他の実施例では、カテーテル先端部は、キャップ電極を有しない。
【００３５】
画像供給ユニット２は、好ましくは、心臓３の電子解剖的なマップを提供するのに適している。本実施例において、画像供給ユニット２は、電子解剖的なマップが格納される格納ユニットである。電子解剖的なマップは、例えば、コンピュータ断層撮影システム、磁気共鳴映像法システム、核撮像システム若しくは超音波イメージングシステムを用いて、又は、カテーテル先端部の位置のインピーダンス、磁気的若しくは電磁気的ベースの追跡により、また、測定された電気的特性が心臓の三次元画像のそれぞれの位置で視覚化されることになる、心臓の壁上の異なる位置で心臓の電気的特性を測定することにより、心臓３の三次元画像を生成することにより生成できる。
【００３６】
例えば、電子解剖的なマップは、解剖学的基板の発動シーケンスを反映している発動マップである。この発動マップから、例えば、遅い発動又は内に凹んだ波のゾーンを示す伝導パターンが導出できる。発動マップからの情報は、エネルギーが付与されるべき焼灼ターゲットを識別するために使用できる。
【００３７】
エネルギー付与装置１は、更に、異なる位置で焼灼電極４を局地化するための位置決定ユニット６、７を有する。位置決定ユニットは、Ｘ線源２５及びＸ線検出器２６を持つＸ線蛍光透視システム６を有する。Ｘ線源２５は、カテーテル２１の末端２２を含む心臓３を横断するＸ線ビーム２７を放射する。心臓３を横断したＸ線ビームは、Ｘ線検出器２６により検出される。Ｘ線検出器２６は、検出されたＸ線ビームに依存して電気的信号を生成し、電気的信号はＸ線投影画像を生成するための蛍光透視制御ユニット２８により用いられる。蛍光透視制御ユニット２８は、また、Ｘ線源２５及びＸ線検出器２６を制御するのに適合される。Ｘ線源２５及びＸ線検出器２６は、Ｘ線蛍光透視システム６が種々異なる方向のＸ線投影画像を生成可能にするため患者２０の回りに回転可能であるように適している。Ｘ線蛍光透視システムは、例えば、コンピュータ断層撮影蛍光透視システム又はＣアーム蛍光透視システムである。Ｘ線投影画像は、心臓３内の焼灼電極４の位置を決定するための位置決定ユニット７を供給される。供給されたＸ線投影画像に基づいて心臓３内の焼灼電極４の位置を決定するために、既知の位置決定方法が使用できる。例えば、焼灼電極は、種々異なるＸ線投影画像で認識でき、これによって、焼灼電極４のそれぞれの投影を生じさせたＸ線の経路を位置決定ユニットが決定できる。位置決定ユニット７は、これらの経路の交差から心臓３内の焼灼電極４の位置を決定するのに適している。又は、心臓３内の焼灼電極４の三次元画像は、例えば、逆投影法アルゴリズムを使用することにより、Ｘ線投影画像から生成でき、ここで、位置決定ユニット７は、生成された三次元画像の心臓３内の焼灼電極４を認識することにより、心臓３内の焼灼電極４の位置を決定するのに適している。位置決定ユニット７は、カテーテルの方向、特に、焼灼電極４の方向を決定するのに適している。
【００３８】
他の実施例において、位置決定ユニットは、心臓３内の焼灼電極４の位置及びオプションで方向も決定するためカテーテルの末端に磁気共鳴撮像システム又は位置センサのような他の手段を有する。
【００３９】
図２を再び参照すると、カテーテル２１の末端２２は、更に、種々異なる位置で心臓３の特性を示す超音波信号を生成するための少なくとも一つの超音波素子１８を有する。本実施例において、末端２２は、これら複数の超音波素子１８を有する。エネルギー付与装置１は、更に、それぞれの焼灼電極４により付与されるエネルギーの局所的影響に依存して、焼灼電極４を個別に制御するためのコントローラ７１を有する。このように、コントローラ７１は、それぞれの焼灼電極４により付与されるエネルギーの影響が局所的に決定され、この決定された局所的影響がそれぞれの焼灼電極４を制御するために使われるのに適している。コントローラ７１は、エネルギー付与影響決定ユニット８と制御ユニット９とを有する。エネルギー付与影響決定ユニット８は、生成された超音波信号と異なる位置へ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響を決定するのに適していて、ここで、生成された超音波信号は複数の超音波素子１８を制御する超音波制御ユニット７３によりエネルギー付与影響決定ユニット８へ供給される。制御ユニット９は、それぞれの焼灼電極がエネルギーを付与する位置に対して決定されたエネルギー付与影響に依存して、それぞれの焼灼電極４を個別に制御するのに適している。特に、焼灼電極４及び制御ユニット９は、それぞれの焼灼電極４がエネルギーを付与する位置に対して決定されたエネルギー付与影響に依存して、それぞれの焼灼電極４を個別に制御するのに適している。制御ユニット９は、それぞれの位置に対して決定されるエネルギー付与影響に依存して、それぞれの位置へのエネルギーの付与を制御するために、パワーが付与される時間、パワーを付与する期間、及び／又は付与されるパワーのレベルを制御するのに適している。
【００４０】
焼灼電極４は、損傷ラインを作るのに適している。損傷ラインは、開いた又は閉じた形状を持つラインである。例えば、損傷ラインは、直線又は円形のラインである。焼灼電極は、閉じた損傷ラインを生成するために、例えば、肺静脈の心門の方へ押圧できる年輪に沿って配置できる。
【００４１】
焼灼電極４は、それぞれの接触位置で心臓組織に影響するだけでなく、接触位置間にも影響する。よって、また、超音波素子１８が配置される位置で、心臓組織は、エネルギーを付与することにより影響される。超音波素子１８及び焼灼電極４が交互に配置されるので、超音波素子１８が超音波信号を生成する位置は、少なくとも２つの隣接された焼灼電極４により好ましくは影響される。従って、制御ユニット９は、焼灼電極４と隣接している超音波素子１８の超音波信号から決定されるエネルギー付与影響に依存して、焼灼電極４を制御するのに適している。従って、隣接された超音波素子１８は、焼灼電極４に割り当てられ、ここで、焼灼電極４は、割り当てられた超音波素子１８の超音波信号から決定されるエネルギー付与影響に依存して制御される。
【００４２】
他の実施例では、幾つかのエネルギー付与素子、例えば、一対のエネルギー付与素子は、同じ超音波素子に割り当てられ、ここで、制御ユニットは、同じ超音波素子の超音波信号から決定されたエネルギー付与影響に依存して、幾つかのエネルギー付与素子を制御するのに適している。
【００４３】
エネルギー付与影響決定ユニット８は、超音波信号からのエネルギー付与影響として焼灼深度を決定するのに適している。特に、エネルギー付与素子４は、焼灼深度により規定され、それぞれのエネルギー付与素子４により生じる損傷の進展に依存して個別に制御される。このように、局所的損傷経過が決定され、エネルギー付与素子４は、決定された局所的損傷経過に基づいて制御される。
【００４４】
エネルギー付与装置１は、更に、１つ又は複数のエネルギー付与素子４が超音波信号からエネルギーを付与する位置での対象物壁厚を決定するための対象物壁厚決定ユニット１５を有し、ここで、制御ユニット９は、決定された局所的対象物壁厚に依存して、１つ又は複数のエネルギー付与素子４、例えば一つ以上の焼灼電極４を制御するのに適している。特に、焼灼電極４は、一つ以上の焼灼電極４により生じる損傷の進展及び局所的対象物壁厚に依存して、個別に制御できる。
【００４５】
感知ユニット１８により供給される超音波信号からの対象物壁厚及び焼灼深度の決定は、以下に例示的に説明される。
【００４６】
超音波パルスが対象物に送り出される場合、エコー信号がそれぞれの超音波素子により受信されるように、超音波パルスは異なる深度で反射される。対象物内の異なる深度で超音波パルスの反射により生成されるエコー信号は、エコー系列を形成する。エコー系列５１は、図３に、模式的且つ例示的に示される。超音波パルスが対象物に送り出された後、エコーが記録される時間及び音速を考慮することにより、エコー系列は、対象物内の深度に関する対象物の超音波反射特性の依存度に翻訳できる。図３において、超音波反射特性に対応する任意のユニットのエコー系列の振幅ａは、パルスが対象物に送り出された後、それぞれのエコーが受信された時間に対応する任意のユニットの深度ｄに依存して示される。
【００４７】
本実施例において、対象物は心臓であり、ここで、超音波パルスは壁の心臓組織に送り出される。図３において、５２及び５３により示されるエコー系列５１の領域は、心臓壁の前面及び背面に対応する。領域５４は、超音波パルスにより直接生成される。よって、厳密な意味では、エコー系列は、領域５４のない図３に示されるグラフである。
【００４８】
図３に示されるエコー系列５１は、超音波パルスを放射してエコーを受信する超音波素子の位置に関して前面及び背面５２、５３の位置を決定可能にする。領域５４の最初に測定される振幅は、超音波素子の位置をマークする。領域５４の後、実質的にゼロである振幅を有する領域が続き、しばらくして振幅は、対象物での第１の反射をマークする、すなわち対象物の前面をマークする領域５２で再び増大する。心臓壁の組織内の反射に対応するより小さな振幅を有する領域５５が続き、次に領域５３において、振幅が著しく再び増大し、これにより心臓壁の背面をマークする。このように、エコー系列５１は、領域５２及び５３に基づいて前面及び背面の位置を決定可能にし、よって、前面の位置と背面の位置との差として局所的対象物壁厚を決定可能にする。更に後述されるように、間の領域５５が、焼灼深度を決定するために使われる。
【００４９】
実質的にゼロである振幅値を有する領域の後の領域５２の増大している振幅の位置は、対象物の前面の位置として決定できる。その後、振幅は領域５５において大幅に減少し、振幅の次の顕著な増大の位置（領域５３）は、心臓壁の背面の位置として決定される。換言すれば、領域５４の超音波素子のリングダウンの後、「静穏期」が起こる。この静穏期は、その後、前面に関連する領域５２の反射により終了する。領域５２のこの反射の後、超音波強度における速くて小さな温度変化によりマークされる期間５５が発生する。特に、期間５５における信号のエンベロープは、強度の指数関数的な減少を持つ傾向がある。期間５５の終わりで、再び、強い反射が、背面に関連する領域５３で観察される。閾値は事前に決定でき、特に、相対的な閾値が事前に決定でき、ここで、「静穏期」の後の反射が（それぞれの）事前に決められた閾値を超える場合、前面が検出され、期間５５の終わりに信号が（それぞれの）閾値を超える場合、背面が検出される。閾値は、既知の前面及び背面位置を持つ壁での較正測定により事前に決定できる。
【００５０】
図３に例示的に示されるエコー系列５１は、特定の時間に対象物に送り出された超音波パルスにより生成された。これらの超音波パルスの幾つかは、異なる時間に対象物に送り出され、これによって、異なる時間のエコー系列を生成する。異なる時間に異なる超音波パルスから得られる、よって、異なる時間に属するこれらのエコー系列は、動的なエコー系列を形成する。従って、受信された動的なエコー系列に依存する超音波信号は、異なる深度で異なる時間での対象物の超音波反射特性を表す。斯様な超音波信号は、図４に、模式的且つ例示的に示される。
【００５１】
図４において、超音波信号の異なる振幅が異なる輝度により示され、ここで、より高い輝度はより大きい振幅に対応する。振幅は、それぞれのエコー系列が生成された時間ｔ及び深度ｄに依存して示される。図４に示される超音波信号は、Ｍモード画像とみなされる画像を形成する。
【００５２】
焼灼処置を実施することにより、損傷は心臓壁に生成され、ここで、焼灼深度は心臓壁組織内の損傷の境界により定められる。
【００５３】
エネルギー付与影響決定ユニットは、超音波信号の不連続を決定し、不連続が発生する超音波信号の深度として焼灼深度を決定するのに適している。例えば、図４の第１の楕円５６において、焼灼エネルギーを組織に付与する間、心臓壁組織の肉眼で見える組織膨張を示す超音波信号の連続的バリエーションだけが存在する。第２の楕円５７において、焼灼深度を示す超音波信号のバリエーションの不連続が観察できる。このように、図４は、第２の楕円５７において損傷の経過、すなわち増大している焼灼深度を示す。第２の二重矢印５９により特定の時間の間例示的に示されるように、観察された不連続に基づいて、焼灼深度が決定されるが、第１の二重矢印５８は特定の時間の間の心臓壁の厚みを示す。また、心臓壁の厚みは、図４で分かるように、肉眼で見える組織膨張により、焼灼処置を実施する間、時間ともに変化する点に留意されたい。
【００５４】
焼灼深度を決定するために、エネルギー付与影響決定ユニットは、組織膨張による、超音波信号の時間的に分解されたシフト、特に、肉眼で見えるシフトを推定するのに適している。特に、超音波信号の連続バリエーションが、検出され、超音波パルスが対象物に送り出されて異なる深度で対象物により反射された各時間に対して、組織膨張による超音波信号のシフトを決定するために使われる。その後、エネルギー付与影響決定ユニットは、焼灼の間、組織膨張により生じるシフトを修正するためのシフト補償超音波信号を計算する。特に、異なる時間に対して、例えば、図４に示される振幅値は、組織膨張により生じるこのシフトを補償するため決定されたシフトと一致して、垂直に移動する。このとき、好ましくは、エネルギー付与影響決定ユニットは、例えばσ＝２５を持つガウスフィルタを例えば使用して、シフト補償超音波信号のノイズを抑制する。実施例において、エネルギー付与影響決定ユニットは、分離的イベントが起こるまで、シフト補償超音波信号の一定深度に対応するラインを時間と共にフォローする、すなわち図４に示される表現に対応するシフト補償超音波信号の表現の水平ラインをフォローする。この分離的イベントが起こる前の水平ラインの長さは、相関統計値によって決定される。その後、エネルギー付与影響決定ユニットは、フレキシブルさが残るカットオフパラメータを持つ接続広がりの決定された長さに基づいて、焼灼された／焼灼されていない領域を割り当てるのに適している。区カットオフパラメータは、例えば、０．２５ｓである。特に、シフト補償超音波画像において、時間的に水平ライン上の隣接ピクセルが比較される。水平ラインに沿って損傷境界が存在しない場合、水平ラインに沿ったピクセルは、概略的に同じ強度を持つ傾向があり、遅い変化だけが発生する。対照的に、損傷境界、すなわち焼灼損傷が水平ラインに到達する場合、このラインのピクセルの強度は著しく変化する。強度のこの顕著な変化と関連する深度は、焼灼深度を定める。好ましくは、エネルギー付与影響決定ユニットは、実質的に同じ強度を持つ画素値を有する水平ラインに沿って広がりを決定するのに適している。焼灼前面が特定の水平ラインに到達するとき、この水平ラインの広がりの長さの重大な減少が観察される。広がりの長さが事前に決められた閾値より低い場合、エネルギー付与影響決定ユニットは、広がりの長さがこの事前に決められた閾値より低い位置に関連する深度として焼灼深度を決定する。この事前に決められた閾値は、較正測定により決定でき、ここで、超音波信号は超音波パルスを既知の焼灼深度を持つ対象物へ送ることにより生成される。また、水平ライン上の隣接するピクセル強度値が同様かどうか、すなわち水平ライン上の２つの隣接する画素値強度が同じ広がり範囲に属するかどうかを決定するための類似性測定がこの較正により決定できる。例えば、較正により、相対的な差が較正により好ましくは決定される最大の相対的な差に等しいか又は小さい場合、これらの画素値強度値が同様である、すなわち２画素値の強度が同様であるという判断を導く、画素値強度の最大の相対的な差を示す相対的な閾値が定められる。実施例において、０．２５ｓより大きい���好ましくは０．５ｓより大きい、更に好ましくは１ｓより大きい長さを持つ広がりは、焼灼がそれぞれの水平ラインに対応する深度でまだ発生しなかったことを示すとみなされる。
【００５５】
他の実施例において、エネルギー付与影響決定ユニットは、ノイズが、例えばガウスフィルタを使用することにより好ましくは抑制されたシフト補償超音波信号をフーリエ変換するのに適している。深度寸法は異なる深度領域に副分割され、ここで、各深度領域に対して、同じ時間により定められる信号値の各ラインは、同じ前の時間に属する信号値の時間的に先行するラインとクロス相関している。よって、それぞれの深度領域に対して、多くのクロス相関ラインが決定される。異なる深度領域の深度寸法の副分割は、例えば、図４に示されるＭモード画像の垂直方向の副分割に対応する。例えば、垂直ラインは、約１０００個の深度領域に副分割できる。深度領域の数は、事前に決定できるか、又は、例えば、検査されるべき組織の厚み又は超音波周波数に依存して自動的に若しくはユーザにより選択できる。好ましくは、ミリメートル未満の厚みを持つ非常に薄い動脈の組織に対して、深度領域の数は１０００より小さく、２０ｍｍより大きい厚みを持つ非常に厚い心室組織に対して、深度領域の数は１０００より大きい。
【００５６】
それぞれの深度領域のクロス相関ラインは、平均化される。この平均化は、好ましくは、平均化フィルタをそれぞれの深度領域のクロス相関のラインに付与することにより実施される。平均化フィルタは、例えば、１１ラインのフィルタ幅を持つ。しかしながら、平均化フィルタは、より広い又はより狭いフィルタ幅を持つこともできる。その上、この実施例では、エネルギー付与影響決定ユニットは、異なる深度領域の平均されたクロス相関ライン上にフーリエ逆変換を適用し、フーリエ逆変換されたクロス相関ラインの深度領域内のピークを決定するのに適している。よって、好ましくは、各深度領域に対して各時間ごとに、クロス相関ラインのピークが決定される。
【００５７】
エネルギー付与影響決定ユニットは、それぞれのクロス相関ラインを切って、パラボラを切り出されたピークにフィットさせることにより、それぞれの深度領域内のピークの深度位置を決定するのに適している。フィットしたパラボラの最大は、それぞれの時間でのそれぞれの深度領域内のピークの深度位置を定める。
【００５８】
エネルギー付与影響決定ユニットは、更に、各深度領域に対して時間ごとに、それぞれの時間でそれぞれの深度領域内のピークの深度位置からシフト値を決定するのに適している。ピークがクロス相関ラインのピークであるので、それぞれの深度領域内のピークの深度位置は、それぞれのクロス相関ラインを決定するためにクロス相関された深度領域内の信号値の２つのライン間のシフトを示す。エネルギー付与影響決定ユニットは、シフト値としてそれぞれの深度領域内のピークの深度位置を決定するか、又はエネルギー付与影響決定ユニットは、それぞれの深度領域内のピークのそれぞれの深度位置に依存してシフト値を決定するための他のステップを実施するのに適している。例えば、深度領域内のピークの深度位置とシフト値との間の事前に決められた割当ては、エネルギー付与影響決定ユニットに格納でき、それぞれの深度領域内のそれぞれのピークの決定された深度位置に依存してシフト値を決定するために使用される。これらの割当ては、例えば、較正により決定できる。
【００５９】
エネルギー付与影響決定ユニットは、異なる深度領域に対して異なる時間で決定されたシフト値に依存して、焼灼深度及び焼灼時間を決定するのに適している。焼灼深度及び焼灼時間を決定するために、閾値化は、好ましくは、決定されたシフト値で実施される。シフト値が事前に決められたシフト閾値より大きい場合、対応する深度領域及び時間は、それぞれ焼灼プロセスが発生する焼灼深度として、また焼灼時間としてみなされる。このシフト閾値は、事前に決められていて、エネルギー付与影響決定ユニットに保存され、較正測定により決定できる。
【００６０】
好ましくは、エネルギー付与影響決定ユニットは、超音波信号上の高周波フィルタであるノイズ低減フィルタを付与するのに適している。例えば、高周波フィルタは、ヒルベルトフィルタである。しかしながら、高周波フィルタは、バンドパスカットオフ周波数を使用するフィルタ又はエンベロープ検出を使用するフィルタのような他のフィルタでもよい。図４は、ヒルベルトフィルタが適用された超音波信号を示す。
【００６１】
図４に示される超音波信号を解釈するために、図５乃至図９に例示的に示されるように、グラフは様々な部分に中断され、再プロットされている。
【００６２】
図４乃至図１０において、一定時間の間の超音波信号、すなわち、これらの図の垂直ラインに沿った超音波信号は、超音波信号のＡラインとみなされる。図４乃至図１０において、超音波信号は、心臓組織壁内の深度ｄ及び任意のユニットの時間ｔに依存して示される。
【００６３】
図５において、焼灼処置は付与されず、例えば、無線周波数焼灼電極４は動作していない。よって、超音波信号は、時間のバリエーションに関して一定である、すなわち心臓壁の組織の反射特性は実質的に修正されない。
【００６４】
焼灼の際、エネルギーが付与される組織の一部は加熱し、その領域から生じる超音波信号が変化し始める（図６）。加熱された領域が、熱負荷のため拡大し、図４乃至図９の一番下から一番上への方向に対応する方向に組織のまだ加熱されていない部分を押すことも観察できる。図７及び図８では、焼灼処置が続く場合、超音波信号がどのように変化するかが示されている。図９では、焼灼処置がストップしたとき、すなわち加熱源（焼灼素子）がスイッチオフされるとき、クールダウンすることにより結果的に収縮し、焼灼の前の基の位置の方へ戻る心臓組織壁の背面に対応するストライプのシフトになる。処理されなかった組織及び動的な信号変化が観察されない部分は、その厚みを保持し、ちょうどその位置にシフトする。
【００６５】
図１０は、異なる時間でエネルギー付与影響決定ユニットにより決定される焼灼深度を示すライン３０を模式的且つ例示的に示し、これによって、焼灼の経過を示す。図１０は、更に、それぞれライン３２及び３４により心臓組織壁の前面及び背面の位置を示すスライドバー３１及び特定の時間のライン３３による焼灼深度を示す。図１０では、焼灼が止まるときのスライドバー３１が示されている。図１０は、焼灼の経過を視覚化するためディスプレイ１０に示される。
【００６６】
エネルギー付与装置１は、更に、カテーテル２１、特にカテーテル２１の末端２２が対象物内の所望の位置に進むためのナビゲーションユニット２９を有する。ナビゲーションユニット２９は、ユーザが、末端２２の決定された位置及び好ましくは方向に依存して手で、又は半自動的に完全にカテーテル２１をナビゲートするのに適している。カテーテル２１は、ナビゲーションユニット２９により制御できる内蔵型案内手段（図１に示されない）を有する。カテーテル２１は、例えば、対象物内の所望の位置に末端２２をガイドするために、ステアリングワイヤを用いて操縦できナビゲートできる。
【００６７】
超音波素子は、一方向への視覚化を可能にする単一のプローブであるか、又は、フェーズドアレイ、ロッカープローブ、マイクロマシン超音波振動子（ＭＵＴ）アレイ等のような２次元及び／又は３次元のスキャンを可能にするプローブである。
【００６８】
図２を参照して上述された実施例において、超音波素子１８は、局所的組織特性を測定するために焼灼電極４間に位置され、末端２２は投げ縄カテーテルの末端である。
【００６９】
図１１は、会社Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃからの肺静脈焼灼カテーテル（ＰＶＡＣ）に基づくカテーテルの末端２２であるカテーテル２１の末端２２の他の実施例を示す。標準ＰＶＡＣとは対照的に、超音波素子１８は、焼灼電極４間に位置される。カテーテルがバイポーラモードで操作されるとき、この実施例が好ましくは使われる。この実施例において、末端２２はいわゆるワイヤを越えたデザインを持ち、ここで、中心ワイヤ７０は肺静脈に導入されるのに適していて、エネルギーを付与する間、エネルギー付与素子４及び超音波素子１８で実質的に円形の部分７２は肺静脈の心門に抑えつけられる。
【００７０】
図１２は、ＰＶＡＣカテーテルに基づくカテーテルの末端２２の他の実施例を示す。この実施例において、焼灼電極４及び超音波素子１８が一体化される。超音波素子１８は、焼灼電極４の外面に配置される。特に、焼灼電極４各々の外面に、超音波素子１８が配置される。この実施例は、カテーテルがユニポーラモードで操作されるとき、好ましくは使われる。他の実施例において、特に、同じカテーテルがユニポーラモード及びバイポーラモードでの使用のために設計されるとき、超音波素子１８は、例えば図１２に示されるように、例えば、焼灼電極４に一体化され、他の超音波素子は図１１に示されるように焼灼電極４間に配置される。よって、他の実施例は、図１１及び図１２に示される実施例の組合せであるとみなされる。
【００７１】
図１３に示される他の実施例において、末端２２は、ＰＶＡＣカテーテルに基づくカテーテルの末端でもある。しかしながら、この実施例において、洗浄開口部６０、６２は、洗浄液体がカテーテルから離れることができるため焼灼電極４に具備される。超音波素子１８は、心臓組織の特性が洗浄開口部６０を通じて知覚できるように、カテーテル２１の末端２２内に、特に焼灼電極４内に配置される。この実施例において、小さな洗浄開口部６２が洗浄目的のためにだけ使われ、大きな洗浄開口部６０が洗浄目的のため、及び洗浄開口部６０を通じて心臓組織の特性を検知するために使われる。他の実施例において、カテーテル２１の末端２２は、大きな洗浄開口部６０を有するのではなく、小さな洗浄開口部６２だけを有し、超音波素子１８が焼灼電極４の外面に位置される。このように、焼灼電極４は洗浄開口部を有し、ここで、ａ）超音波素子１８は焼灼電極４内に位置され、このとき、心臓組織は少なくとも一つの洗浄開口部を通じて好ましくは検知されるか、又は、ｂ）超音波素子１８は焼灼電極４の外面に配置される。その上、他の実施例では、小さな洗浄開口部６２はなくてもよい。
【００７２】
焼灼電極４はチューブ材料６１により接続され、ここで、チューブ材料６１は、例えば、焼灼電極４及び超音波素子１８を制御するための電気的ワイヤを含み、カテーテルを流れて、洗浄開口部を通じてカテーテルから離れるのに適している。
【００７３】
エネルギー付与装置１は、更に、ユーザが心臓組織の洗浄を制御可能にするために、洗浄チューブを介して洗浄開口部と接続される洗浄制御ユニット６３を有する。
【００７４】
超音波素子が焼灼電極内に位置される場合、超音波素子及び焼灼電極は、対象物が焼灼電極の開口部を通じて検知できるように、好ましくは配置され、ここで、上述された実施例では、開口部は洗浄開口部である。しかしながら、この開口部は、また、洗浄目的のために使われない開口部でもよく、開口部は窓により閉じられる。
【００７５】
超音波素子と組織との間の接触は、特に、焼灼電極内の空間が洗浄チューブに流動的に接続される場合、洗浄液体により仲介されるか、又はポリメチルペンテン又はパリレンのような音響的に透明な材料により仲介されることもでき、ここで、この材料は開口部のための窓を形成し、この開口部を通じて対象物が検知される。超音波素子が、カテーテル、特にＰＶＡＣベースのカテーテル又は投げ縄カテーテルに一体化される場合、好ましくは、超音波素子は、エネルギーを対象物に付与する方向を常に見る。従って、超音波ビームの方向を変えることは必要でない。
【００７６】
以下において、エネルギーを対象物に付与するエネルギー付与方法の実施例は、図１４に示されるフローチャートを参照して、例示的に説明されるだろう。
【００７７】
ステップ１０１において、この実施例では人２０の心臓３である対象物の画像は、画像供給ユニット２により供給される。ステップ１０２において、好ましくはカテーテル２１の末端２２の焼灼電極４であるエネルギー付与素子は、位置決めユニット６、７により焼灼電極４の位置を決定するために位置決めされる。決定された位置は、好ましくは対象物３に関してディスプレイ１０に表示される。焼灼電極４は、好ましくは、エネルギーが対象物に付与されるべき位置にすでにナビゲートされている。しかしながら、焼灼電極４の決定された位置が所望の焼灼部位と対応しない場合、焼灼電極４はナビゲーションユニット２９を用いて所望の焼灼部位にナビゲートできる。このナビゲーション手順の間、及び／又はナビゲーション手順が完了されたの後、焼灼電極４の位置は、所望の焼灼部位に焼灼電極をナビゲートする間ユーザを援助するため、及び／又は焼灼電極４が所望の焼灼部位にナビゲートされたかどうかを照合するために決定できる。決定された位置が所望の焼灼部位と一致する場合、ステップ１０３において、エネルギーは焼灼電極４を用いて種々異なる位置で対象物に付与される。
【００７８】
エネルギーを対象物に付与する間、ステップ１０４において、超音波素子１８は、種々異なる位置で心臓組織の特性を示す超音波信号を生成する。ステップ１０５において、種々異なる位置げ付与されたエネルギーのエネルギー付与影響が、エネルギー付与影響決定ユニット８により、生成された超音波信号から決定され、それぞれの局所的対象物壁厚は、超音波信号から対象物壁厚決定ユニット１５により決定される。本実施例において、決定されたエネルギー付与影響は、局所的焼灼深度である。ステップ１０６において、各エネルギー付与素子は、それぞれの焼灼電極が制御ユニット９によりエネルギーを付与する位置に対して決定される局所的対象物壁厚及び焼灼深度に依存して、個別に制御される。
【００７９】
特定のエネルギー付与素子により引き起こされる損傷が経壁になった場合、すなわち局所的焼灼深度が局所的対象物壁厚と一致する場合、対象物へのエネルギーの付与は、好ましくは特定のエネルギー付与素子を介したエネルギーの付与が止まるように制御される。好ましくは全てのエネルギー付与素子が個別に制御されるので、エネルギーが付与される各位置で、対象物、特に心臓組織が過度に治療されない又は治療不足にならないことが保証できる。
【００８０】
エネルギー付与素子が実際の焼灼深度及び局所的対象物壁厚に依存してリアルタイムに局所的に制御できるように、一方でステップ１０３、他方でステップ１０４、１０５、１０６が、好ましくは同時に繰り返し実施される。実施例において、エネルギー付与ステップ１０３は、正に焼灼処置の開始から対象物壁厚及び焼灼深度に依存してエネルギーの付与を制御可能にするために、先ず、ステップ１０４及び１０５が少なくともある時間の間実施された後、実施される。
【００８１】
エネルギーを対象物に付与する前に、焼灼電極が対象物と、特に心臓組織と接触しているかどうかが検証でき、ここで、焼灼電極が対象物と接触している場合、エネルギーは対象物だけに付与される。例えば、超音波素子が焼灼電極に一体化される場合、超音波信号から決定できる超音波素子に対する対象物の表面の位置に基づいて、及びそれぞれの焼灼電極とそれぞれの超音波素子との間の既知の空間関係に基づいて、対象物がそれぞれの焼灼電極と接触しているかどうかが検証できる。どの位置及びどの方向に、超音波素子が焼灼電極内若しくは焼灼電極上に配置されるかが知られているか、又は超音波の一部がそれぞれの焼灼電極により反射されるように、例えば、超音波強度の２〜５パーセントが焼灼電極の一部により反射できるように焼灼電極の一部が超音波素子上に多少掛かっているので、この空間関係は知ることができる。後者の場合、焼灼電極は超音波信号で認識でき、焼灼電極のこのような既知の位置は、焼灼電極が対象物と接触しているかどうかを決定するために、対象物の表面の決定された位置と共に使用できる。例えば、Ａライン又はＭモード画像の超音波パターンに依存して、それぞれの焼灼要素が対象物と接触しているかどうかを決定することも可能である。例えば、超音波信号が安定でない場合、対象物とそれぞれの焼灼電極との接触が十分に良好でないか、又は接触が全くないと結論できる。この場合、カテーテルの末端は、好ましくは、接触力を増大させるため対象物の方へ押される。超音波素子が焼灼電極の外面に位置される場合、対象物の前面壁に対応する超音波信号の一部が超音波信号のリングダウンに到達したかどうかを決定することにより、接触は決定できる。
【００８２】
従って、エネルギー付与装置は、更に、個々の焼灼電極が組織と接触しているかどうかを決定するための接触決定ユニットを有し、ここで、接触決定ユニットが、それぞれの焼灼電極と組織との接触を決定する場合だけ、制御ユニットは、焼灼電極を介してエネルギーを組織へ付与するのに適している。
【００８３】
カテーテル焼灼は、心臓不整脈を治療するために使用できる。一時的に、焼灼処置の間、焼灼電極と接触している心臓組織は高温にさらされ、例えば、６０℃より高い温度にさらされるので、心臓組織が破壊され、不伝導性瘢痕組織の損傷が形成される。ＲＦが、好ましくはエネルギー源として使われる。しかしながら、エネルギー付与素子は、レーザー、超音波エネルギー（ＨＩＦＵ）又は冷却（クリオ焼灼）を用いて光エネルギーのような他の種類のエネルギーを付与するのにも適合できる。焼灼処置は、不整脈誘発性組織部位を破壊するか又は電気的発動が一連のブロックを交差させるのを防止するように一連のブロックを生じさせることを意図できる。複数の焼灼要素を有するエネルギー付与装置は、同じ時間に複数のスポットで損傷の生成、又は閉じた若しくは開いた損傷ライン、特に線形損傷の形成を可能にする。
【００８４】
電気的伝導の完全且つ永続的なブロックを達成するために、焼灼により形成される損傷は、好ましくは、全体の壁厚を貫通する、すなわち、損傷は好ましくは経壁である。しかしながら、あまりに多くのエネルギーが付与される場合、組織は過熱され、隣接臓器が損傷を受けてしまう。これは、結果的に、死亡率に対するひどい危険性を持つ食道瘻孔又は心嚢塞栓のような主要な合併症となる。従って、エネルギー付与装置は、好ましくは、焼灼処置の間、損傷経過の正確且つ好ましくはリアルタイムのフィードバックを供給する。
【００８５】
エネルギー付与装置は、局所的心臓壁厚の検出及び多点焼灼装置での焼灼に対する損傷経過の検出のため超音波撮像を使用する。壁厚及び損傷経過について得られる情報は、異なるスポット、すなわち異なる位置に送られるエネルギー量、例えば、時間、温度及び／又は期間を修正するために用いられる。従って、エネルギー付与装置は、焼灼のための局所的制御ポイントを供給し、これは焼灼処置をより安全及びより効率的にする。
【００８６】
不整脈療法において、主要な治療関連の危険性は、焼灼部位の過熱に起因している。過熱の場合、治療部位での組織の断裂、これにより潜在的に致命的な粒子を血流に放出するか、又は隣接する臓器及び組織への損傷を負う。他の臓器が影響を受ける場合、瘻孔が発現され、これらはしばしば致命的であり、例えば、食道の瘻孔は、およそ７５％の死亡率を持つ。第２の治療危険性は、過小治療である。これは、結果的に、患者が処置から回復した後すぐの不整脈の再発になり、繰り返しの処置に至る。処置に関係する経費及び危険性の他に、繰り返しの処置は、最初の治療から残る瘢痕組織のため、セラピストに、より困難となる。焼灼処置の最適設定は、局所的心臓壁の厚さ、潅流、血圧及び血流速度、心拍等の相当な患者内差のために、空間的に大きく変化する。個々の焼灼電極は、好ましくは、超音波信号から決定される局所的焼灼深度進展及び局所的心臓壁厚に依存して、別々に制御できるので、エネルギー付与装置は、これらの空間バリエーションに対処できる。特に、エネルギー付与装置は、組織へ送られるエネルギー量、特に、ＲＦエネルギーを修正可能にするため、局所的に且つ焼灼電極近くの壁厚及び損傷経過を決定するのに適している。既に上述されたように、局所的対象物壁厚が空間的に変化するだけでなく、それぞれの焼灼電極と組織との間の接触力が組織へのエネルギー移動に強く影響し、接触力が異なる焼灼電極に対して異なるので、これは、対象物へのエネルギーの付与、特に焼灼処置を改善する。従って、エネルギー付与装置は、好ましくは、多点焼灼装置のため複数のスポットで同時に、局所的心臓壁厚及び／又は損傷経過の検出のため超音波撮像を使用するのに適している。このフィードバックは、好ましくは、複数のスポットで焼灼される一方、焼灼のためのエネルギーの調整された付与のために使われる。
【００８７】
図２を参照して上述された実施例において、超音波素子は投げ縄カテーテルに一体化され、図１１乃至図１３を参照して上述された実施例において、超音波素子はＰＶＡＣベースのカテーテルに一体化される。この一体化の利点は、例えば、肺静脈心門を焼灼するとき、超音波素子は好ましくはエネルギー付与素子と一体化されて、超音波素子が正しい方向で、すなわちエネルギーが付与される位置に隣接した位置で、又はエネルギーが付与される位置で直接対象物を検出するので、超音波素子は、超音波ビームの方向を好ましくは変えない、すなわち好ましくは、超音波ビーム方向を変える必要がないように常に前方を見ているということである。また、超音波素子が他の種類のカテーテルと一体化される場合、超音波素子は、好ましくは、それぞれの位置を検知するために使用される超音波ビームの方向を変える必要なく、エネルギーが付与される位置又は隣接する位置を検知できるように、エネルギー付与素子と共に配置される。
【００８８】
超音波素子は、好ましくは、１５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲内で好ましくは動作される超音波振動子である。上述された実施例において、超音波素子が投げ縄カテーテルに、また、ＰＶＡＣベースのカテーテルに一体化されているが、他の実施例において、超音波素子はバスケット又はバルーンカテーテルのような他の種類のカテーテルにも一体化できる。特に、超音波素子は、可変の末端を持つカテーテルのような複数のエネルギー付与素子を持つ他のタイプのカテーテルにも一体化でき、ここで、末端の形状はユーザにより変更できる。例えば、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ社からのマルチアレイ焼灼カテーテル（ＭＡＡＣ）又はマルチアレイ中隔カテーテル（ＭＡＳＣ）が、使用できる。
【００８９】
上述された実施例において、エネルギーが付与される対象物は人の心臓であるが、エネルギー付与装置は、エネルギーを動物の心臓に付与するか、又はエネルギーを人若しくは動物の他の臓器若しくは他の部分へ付与するのに適している。エネルギー付与装置は、また、エネルギーを工業的対象物に付与するのに適している。
【００９０】
上記された実施例において、エネルギー付与影響決定ユニットは、エネルギー付与影響として焼灼深度を決定するのに適しているが、他の実施例では、エネルギー付与影響決定ユニットは、他のエネルギー付与影響を決定するのに適している。適当な種類のエネルギー付与影響は、対象物自体及び対象物に付与されるエネルギーの種類に依存する。エネルギー付与影響は、エネルギーの付与により誘発される対象物の変化を特徴づける。例えば、対象物の密度が、エネルギーを対象物に付与することにより変化される場合、エネルギーが付与される位置の対象物の密度は、エネルギー付与影響決定ユニットにより決定されるエネルギー付与影響とみなされる。
【００９１】
開示された実施例に対する他のバリエーションは、図面、開示物及び添付の請求の範囲の検討から、請求された本発明を実施する当業者により理解され遂行できる。
【００９２】
請求項において、用語「を有する」は、他の要素又は他のステップを除外しないし、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。
【００９３】
単一のユニット又は装置は、請求項に引用される幾つかのアイテムの機能を成し遂げてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において引用されるという単なる事実は、これらの手段の組合せが効果的に使用できないことを示していない。
【００９４】
エネルギー付与影響、特に、焼灼深度の決定及び対象物壁厚の決定のような１つ以上のユニット又は装置により実施される決定は、他の任意の数のユニット又は装置によっても実施できる。エネルギー付与方法に従うエネルギー付与装置の決定及び／又は制御は、コンピュータプログラム及び／又は専用ハードウエアのプログラムコード手段として実行できる。
【００９５】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又はその一部として供給される光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に格納／頒布されてもよいし、また、インターネット、他の有線又は無線通信システムを介してのような他の形式で頒布されてもよい。
【００９６】
請求項内の何れの参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されてはならない。
【００９７】
本発明は、エネルギーを対象物へ付与するためのエネルギー付与装置に関する。複数のエネルギー付与素子は種々異なる位置でエネルギーを対象物へ付与し、少なくとも一つの超音波素子は異なる位置で対象物の特性を示す超音波信号を生成し、ここで、少なくとも一つのエネルギー付与素子は、少なくとも一つのエネルギー付与素子がエネルギーを付与する位置に対して、超音波信号から決定されるエネルギー付与影響、特に焼灼深度に依存して個別に制御される。このように、エネルギーを対象物へ付与するための少なくとも一つの局所的制御ポイントが供給され、これによって、対象物へのエネルギーを付与する制御を改善する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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