(57)【要約】様々な実施形態は、心臓再同期療法を実施するための方法およびその方法を実施するシステムを含む。様々な実施形態は、処理ユニットを使用して、患者の心臓を通る電気信号の伝播を示す３次元（３Ｄ）活性化マップを生成すること、心臓再同期のために心臓上の刺激点を特定すること、心臓のリアルタイム画像を生成すること、リアルタイム画像上の刺激点を仮想刺激点として表示ユニットに表示すること、ペースメーカーの位置がリアルタイム画像内の仮想刺激点と合うように、患者の特定された刺激点にペーシング装置を植込むこと、ペーシング装置を用いて心臓を刺激すること、を含んでもよい。
2019531784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ユニットを使用して、患者の心臓を通る電気信号の伝播を示す３次元（３Ｄ）活性化マップを生成すること、
心臓再同期のために前記心臓上の刺激点を特定すること、
前記心臓のリアルタイム画像を生成すること、
前記リアルタイム画像上の前記刺激点を仮想刺激点として表示ユニットに表示すること、
ペースメーカーの位置が前記リアルタイム画像内の前記仮想刺激点と合うように、前記患者の前記特定された刺激点にペーシング装置を植込むこと、
前記ペーシング装置を用いて前記心臓を刺激すること、を含む心臓の再同期方法。
【請求項２】
前記ペーシング装置によって提供された前記刺激に基づいて前記活性化マップを更新すること、
前記更新された活性化マップに基づいて、前記心臓が少なくとも所定の同期レベルを有するかどうかを判定すること、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記心臓が所定の同期レベルを有していないと判定された場合、前記方法はさらに、
心臓再同期のために前記心臓上の第２の刺激点を特定すること、
前記ペーシング装置を前記第２の刺激点に移動させること、を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記心臓が所定の同期レベルを有していない場合、前記方法はさらに、
心臓再同期のために前記心臓上の第２の刺激点を特定すること、
前記第２の刺激点に第２のペーシング装置を追加すること、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記刺激点が、脱分極波が遅延または開始する前記心臓の左心室内の点を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ペーシング装置がマイクロペースメーカーまたはペースメーカー電極リード線である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
心臓再同期のために前記心臓上の刺激点を特定することは、前記心臓上の複数の刺激点を特定することを含み、
前記リアルタイム画像上に前記刺激点を前記仮想刺激点として表示することは、特定された各刺激点について仮想刺激点を表示すること、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記患者の前記特定された刺激点にペーシング装置を植込むことは、各仮想刺激点にマイクロペースメーカを植込むことを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記リアルタイム画像が連続Ｘ線画像を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記リアルタイム画像上に前記刺激点を仮想刺激点として表示することは、
各リアルタイム画像を前記３Ｄ活性化マップと位置合わせすること、
前記刺激点に対応する前記リアルタイム画像上の位置を特定すること、
前記リアルタイム画像の前記特定された位置に前記仮想活性化点を追加すること、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
患者の前記心臓の３次元（３Ｄ）活性化マップを生成するために構成される活性化マップ生成器と、
前記活性化マップに基づいて前記心臓の心室同期性を計算するように構成される同期性決定ユニットと、
前記心臓の前記同期性を高めるために前記心臓上の刺激点を特定するように構成される刺激点生成器と、
前記特定された刺激点に対応する仮想刺激点を前記リアルタイム画像に追加するように構成される画像インテグレータと、
を含む処理ユニットと、
前記処理ユニットと接続し、前記心臓のリアルタイム画像および前記画像インテグレータによって生成された画像を表示するように構成されるディスプレイと、を含む心臓再同期システム。
【請求項１２】
前記活性化マップ生成器は、前記患者の心電図（ＥＣＧ）データ、前記患者の前記胸部の３次元（３Ｄ）画像データ、および前記患者の３Ｄ解剖学的モデルに基づいて前記３Ｄ活性化マップを生成するように構成される、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記画像生成器が、前記仮想刺激点をＸ線透視装置、放射線撮影装置、またはＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置から受信したリアルタイム画像に追加するように構成されている、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１４】
前記活性化マップ生成器は、ペーシング装置が前記患者に植込まれて活性化された後に受信されたＥＣＧデータに基づいて前記活性化マップを更新するように構成されている、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１５】
前記同期性決定ユニットは、前記ペーシング装置が植込まれて起動された後に、心室同期性を再計算するように構成されている、請求項１４に記載の撮像システム。
【請求項１６】
前記刺激点生成器は、前記再計算された心室同期性に基づいて、前記刺激点を動かすべきかどうかを決定するように構成されている、請求項１４に記載の撮像システム。
【請求項１７】
前記刺激点生成器は、前記再計算された心室同期性に基づいて、第２の刺激点を追加すべきかどうかを決定するように構成されている、請求項１４に記載の撮像システム。
【請求項１８】
前記ペーシング装置が、マイクロペースメーカーまたはペースメーカー電極リード線を備える、請求項１４に記載の撮像システム。
【請求項１９】
前記ディスプレイは、前記活性化マップと前記リアルタイム画像とを同時に表示するように構成されている、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項２０】
前記刺激点生成器は、前記心臓上の複数の刺激点を特定するように構成されている、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項２１】
患者に埋め込まれたペーシング装置を使用して心臓が刺激されている間に、前記患者の前記心臓を通る電気信号の前記伝播を示す３次元（３Ｄ）活性化マップを処理ユニットを使用して生成すること、
前記活性化マップに基づいて前記ペーシング装置の刺激パラメータを調整すること、
前記調整された刺激パラメータに基づいて前記活性化マップを更新すること、を含む心臓再同期方法。
【請求項２２】
前記ペーシング装置の刺激パラメータを調整することは、
左右の心室刺激時間を調整すること、
前記心臓の刺激中に使用される前記ペーシング装置の１つ以上の電極を変更すること、または
それらの組み合わせを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記更新された活性化マップに基づいて、前記心臓が少なくとも所定の同期レベルを有するかどうかを判定すること、をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年９月６日に出願された「心臓再同期のためのシステムおよび方法」という名称の米国仮特許出願第６２／３８３，８０４号の優先権の利益を主張し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
伝導系におけるいくつかの心臓の欠陥は心臓の非同期収縮をもたらし、これは時に伝導障害と呼ばれる。結果として、心臓は十分な血液を送り出さず、それは最終的に心不全につながる可能性がある。伝導障害は、年齢、心臓（筋肉）損傷、薬物治療および遺伝学を含むさまざまな原因を有する。
【０００３】
伝導障害の一般的な原因は、左および/または右心室の急速活性化線維、ヒス―プルキンエシステム、または瘢痕組織の欠陥に起因する。その結果、左右の心室が同期しないことがある。これは、左脚ブロック（Ｌｅｆｔ  Ｂｕｎｄｌｅ  Ｂｒａｎｃｈ  Ｂｌｏｃｋ，ＬＢＢＢ）または右脚ブロック（Ｒｉｇｈｔ  Ｂｕｎｄｌｅ  Ｂｒａｎｃｈ  Ｂｌｏｃｋ，ＲＢＢＢ）と呼ばれる。ＬＢＢＢまたはＲＢＢＢの場合に心機能を改善するための既知の方法は心臓再同期療法（ＣＲＴ）であり、これは両心室ペーシングまたは多点心室ペーシングとしても知られている。ＣＲＴは、ペースメーカーを用いて右心室（ＲＶ）と左心室（ＬＶ）を同時ペーシングすることを含む。ＣＲＴを実施するために、従来のＲＶ心内膜リード線（右心房（ＲＡ）リード線の有無にかかわらず）に加えて、冠状静脈洞（ＣＳ）リード線がＬＶペーシングのために配置される。ＣＲＴの基本的な目的は、拡張型心筋症および広いＱＲＳ幅を有する患者においてＬＶ同期性を回復させることによってＬＶの機械的機能を改善することであり、これは主にＬＢＢＢの結果である。
【０００４】
現在、最大の心臓同期を得るためのリード線の適切な位置決めは、手術医によるある程度の推測を伴う。特に、現在の方法では、患者毎にペースメーカーリード線の最適な位置を決定することができない。さらに、現在の方法では、リード線が適切に配置されているかどうかをリアルタイムで判定することはできない。
【０００５】
そのような方法の欠如は、ＣＲＴに反応しない患者の３０％に寄与し得る。従って、ＣＲＴ方法の改良が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
様々な実施形態は、心臓再同期療法を実行するための方法およびその方法を実施するシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
様々な実施形態は、処理ユニットを使用して患者の心臓を通る電気信号の伝播を示す３次元（３Ｄ）活性化マップを生成することと、心臓再同期化のために心臓上の刺激点を特定すること、心臓のリアルタイム画像を生成することと、リアルタイム画像上の刺激点を仮想刺激点として表示ユニットに表示することと、ペースメーカーの位置がリアルタイム画像内の仮想刺激点と合うように、患者の特定された刺激点にペーシング装置を植込むことと、ペーシング装置を用いて心臓を刺激することと、を含んでもよい。
【０００８】
様々な実施形態は、患者の心臓の３Ｄ活性化マップを生成するように構成される活性化マップ生成器を有する処理ユニットと、活性化マップに基づいて心臓の心室同期性を計算するように構成される同期性決定ユニットと、心臓の同期性を高めるために心臓上の刺激点を特定するように構成される刺激点生成器と、を含む心臓再同期システムを提供する。心臓再同期システムは、心臓のリアルタイム画像を表示するように構成されるディスプレイと、特定された刺激点に対応する仮想刺激点をリアルタイム画像に追加するように構成される画像統合器と、をさらに含んでもよい。
【０００９】
様々な実施形態は、患者に埋め込まれたペーシング装置を使用して心臓が刺激されている間に患者の心臓を通る電気信号の伝播を示す３次元（３Ｄ）活性化マップを生成ユニットを用いて生成することと、活性化マップに基づいてペーシング装置の刺激パラメータを調整することと、調整された刺激パラメータに基づいて活性化マップを更新することと、を含む心臓再同期方法を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を示し、上記の一般的な説明および以下の詳細な説明と共に、本発明の特徴を説明するのに役立つ。
【００１１】
【図１】心臓の３次元モデルの一例である。
【図２Ａ】心臓の電気的活性化の３Ｄモデルの平面図である。
【図２Ｂ】心臓の電気的活性化の３Ｄモデルの平面図である。
【図２Ｃ】本開示の様々な実施形態に係る同期性マップの平面図である。
【図２Ｄ】本開示の様々な実施形態に係る同期性マップの平面図である。
【図３】本開示の様々な実施形態に係る心臓撮像システムの概略図である。
【図４Ａ】本開示の様々な実施形態に係る心臓の電気的活性化の３Ｄモデルの平面図である。
【図４Ｂ】本開示の様々な実施形態に係る心臓の電気的活性化の３Ｄモデルの平面図である。
【図４Ｃ】本開示の実施形態に係る同期性マップの平面図である。
【図４Ｄ】本開示の実施形態に係る同期性マップの平面図である。
【図５】本開示の様々な実施形態に係る心臓撮像システムの概略図である。
【図６】本開示の様々な実施形態に係る方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】本開示の様々な実施形態に係る心臓の電気的活性化の３ＤモデルのＬＡＯおよびＰＡ図の概略図である。
【図７Ｂ】本開示の様々な実施形態に係る同期性マップのＬＡＯおよびＰＡ図の略図である。
【図８Ａ】本開示の様々な実施形態に係る心臓の電気的活性化の３ＤモデルのＬＡＯおよびＰＡ図の概略図である。
【図８Ｂ】本開示の様々な実施形態に係る同期性マップのＬＡＯおよびＰＡ図の略図である。
【図９】本開示の様々な実施形態に係る外科用撮像システムの概略図である。
【図１０】図９のシステムを使用する方法のフロー図である。
【図１１】図９のシステムを使用する植込み後の方法のプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
様々な実施形態は、添付の図面を参照して詳細に説明される。可能な限り、同じまたは類似の部分を指すために図面全体を通して同じ参照番号が使用される。特定の例および実施に対する参照は例示目的のためのものであり、本発明または特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。特定の例および実施に対する参照は例示目的のためのものであり、本発明または特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１３】
ＥＣＧは、本明細書では、（好ましくは非侵襲的に）心筋の実際の電気的活動を、測定または導出された心臓の（電気的活動）と相関させる任意の方法として定義される。古典的な心電図の場合、体表面上の電極間の電位差は心臓の電気的活動と相関している。導出されたＥＣＧは、他の方法（例えば、いわゆるＩＣＤ（植込み型除細動器）によって行われる測定によって）で得ることもできる。そのような機能的画像を得るために、電気的活動の動きの推定が提供されなければならない。
【００１４】
心筋同期不全は、心筋酸素消費量を増加させながら、左心室（ＬＶ）の機械的性能を低下させることによって心機能に有害な影響を及ぼす。さらに、それはおそらくＬＶリモデリングを引き起こす。したがって、心臓の非同期性は慢性鬱血性心不全（ＣＨＦ）の進行を加速し、そして患者の生存を減少させる。
【００１５】
通常の伝導の間、心臓の活性化は左心室（ＬＶ）と右心室（ＲＶ）の両方の心内膜内で始まる。特に、電気インパルス（すなわち、脱分極波）は、左右両方の心室を通って実質的に同時に進行する。バンドルブランチブロック（ＢＢＢ）は、電気的インパルスの経路に沿って遅延または障害がある状態である。遅延または遮断は、電気インパルスを左または右心室に送る経路上で起こり得る。
【００１６】
左ＢＢＢは、ＬＶへの電気的インパルスが遅くなる状態であり、心臓脱同期の主な原因の１つである。特に、活性化はＲＶ内でのみ始まり、ＬＶ心内膜に達する前に中隔を通って進行する。
【００１７】
ペースメーカーは、懐中時計とほぼ同じ大きさの電子機器であり、固有の心臓のリズムを感知し、指示されたときに電気刺激を提供する。心臓ペーシングは一時的または恒久的のいずれかである。
【００１８】
永久的なペーシングは、最も一般的には、鎖骨下領域の皮下に配置されたペーシング生成器に続いて接続されるリード線の心内膜（すなわち、右心房または心室）または心外膜（すなわち、冠状静脈洞を介したＬＶ表面）への経静脈的配置によって達成される。しかしながら、小型ペースメーカー（すなわち、マイクロペースメーカー）は心臓上または心臓内に直接植込むために開発されてきた。したがって、本開示は、ペーシング生成器および／または植込み型マイクロペースメーカに接続されたペーシング電極を使用して達成され得る心内膜および心外膜ペーシングを包含する。
【００１９】
心臓再同期療法（ＣＲＴ）は、両心室ペーシングを提供する特殊なタイプのペースメーカー療法である。ＣＲＴは、植込み型除細動器（ＩＣＤ）、心室頻脈（ＶＴ）または心室細動（ＶＦ）のリスクがある患者の治療および予防に使用される装置の使用の有無にかかわらず実施される。
【００２０】
図１は、２つの異なる方向から見た心臓１の３次元（３Ｄ）モデルを示す。３Ｄモデルは心臓の外面、ここでは心筋面を表すメッシュ６を含む。この例では、３０モデルは中隔壁も含み得る。メッシュ６は、複数のノード８を有する。この例では、メッシュは、心臓の表面が隣接する三角形によって近似される三角メッシュである。
【００２１】
図２Ａは、単一の刺激位置１０からの初期電気活性化を示す心臓１の３Ｄモデル４である。特に、図２Ａは中隔壁２を有する心筋の心室表面を示す。一般的に、３Ｄモデル４は心臓の心室表面、ここでは図１に示すように中隔壁を有する心室心筋の外表面を表すメッシュ６を含んでもよい。メッシュ６は、複数のノード８を有する。図示の例では、心臓１は刺激位置１０で電気的に刺激される。刺激位置１０で電気刺激を受けると、電気信号は心臓組織を通って伝わる。したがって、心臓のさまざまな部分がさまざまな時点でアクティブになる。心臓上の各位置は、初期刺激に対して特定の遅延がある。各ノード８はそれに関連して、刺激位置１０における心臓１の刺激とそれぞれのノード８における心臓の活性化との間の時間遅延を表す値を有する。図２Ａにおいて、同じ遅延時間を共有する位置は等時線１２によって接続されている。本明細書では、等時線は、活性化が起こる、または同時に到着するモデル上の点を結ぶ３Ｄ心臓表面モデル上に描かれる線として定義される。この例における心臓表面を横切るノードに対する遅延時間もまた、異なる演色によって表示される。垂直のバーは、それぞれの色に関連付けられた時間遅延をミリ秒単位で示す。刺激位置１０は心臓１の内因性活性化の位置であってもよい。
【００２２】
図３は、心臓組織の電気的活性化の同期性の描写を提供するためのシステム１００の概略図である。システム１００は、処理ユニット１０２とメモリ１０４とを含む。
【００２３】
３Ｄ電気活性化モデル４は、心電図および医用画像データを組み合わせることによって得ることができる。このデータはメモリ１０４に格納されてもよい。処理ユニット１０２は、データを検索して対応するデータをメモリ１０４に格納するために心電図システム１０６および医療用撮像システム１０８に接続されてもよい。心臓の電気的活性化の３Ｄモデル４を決定するために処理ユニット１０２によって、１２誘導ＥＧＧから心臓の活性化を決定することができる心電図イメージング（ＥＣＧＩ）方法を適用することができる。ＥＣＧ信号は、心臓等時線の位置を計算するために、心臓、肺、および／または胴体の患者固有の３次元解剖学的モデルと組み合わせることができる。患者固有の３Ｄ解剖学的モデルは、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）またはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像から得ることができる。代替的に又は追加的に、患者に最も近い適合性を示す３Ｄ解剖学的モデルは、複数の３Ｄ解剖学的モデルを含むデータベースから選択され、そして任意に修正されてもよい。選択され、そして任意に修正された３Ｄ解剖学的モデルは、患者固有の３Ｄ解剖学的モデルとして機能し得る。
【００２４】
３Ｄ電気活性化モデル４は、またさらなる情報を含み得る。図２Ａの例では、３Ｄモデル４は心筋の血管１４および／または心筋上の静脈を含んでもよい。この情報は、ノードがそのような血管に関連するものとして示されるという点で３Ｄモデル４に追加されてもよい。次に血管１４を識別し、任意に３Ｄモデル４に表示してもよい。処理ユニット１０２は、任意に、患者の心臓の３Ｄ解剖学的モデルからそのような血管の位置を表す情報を自動的に取り出すように構成された第１の認識ユニット１１０を含んでもよい。処理ユニット１０２は次に、この情報を３Ｄモデル４に自動的に挿入してもよい。
【００２５】
３Ｄモデル４はまた、瘢痕組織に関する情報を含んでもよい。瘢痕組織の位置は、遅延造影ＭＲＩ画像から得られ、３Ｄモデル４に追加されてもよい。瘢痕組織は、そこを通る電気信号の伝播速度を低下させることから３Ｄモデル４においてシミュレートすることができる。瘢痕組織はまた、瘢痕組織が存在する心臓壁内の領域において、あるノードから別のノードへの非常に遅い移行または非移行によって説明することができる。処理ユニット１０２は、任意に、患者固有の心臓の３次元解剖学的モデルからそのような瘢痕組織の位置を表す情報を自動的に検索するように構成された第２の認識ユニット１１２を含んでもよい。処理ユニット１０２は、次にこの情報を３Ｄモデル４に自動的に挿入してもよい。
【００２６】
様々な実施形態において、得られた３Ｄモデル４は心臓の電気的活性化に関するさらなる情報を得るために使用されてもよい。例えば、あるノードから別のノードへの活性化の時間遅延が決定されてもよい。これは、３Ｄモデル４に基づいて、メッシュ６の他のノードにおける初期刺激から得られる他の像を生成するために使用されてもよい。それに加えて、処理ユニット１０２は挿入ユニット１１４を含んでもよい。挿入ユニット１１４は、３Ｄモデル４を取り込んで、刺激箇所として特定のノードを定義してもよい。３Ｄモデル４は、所定のノードで刺激を受けてもよい。挿入ユニット１１４は、計算目的のためにその所定のノードにおける刺激を除去してもよい。
【００２７】
図２Ｂは、別の刺激位置１０'における初期刺激から得られる例を示す。メッシュ６の他のノードにおける初期刺激から得られる像は、メッシュ６の各ノードに対して生成されてもよい。
【００２８】
特定のノードにおける刺激から得られる心臓１全体の特定の電気的活性化シーケンスは、単一のパラメータ、すなわち心臓活性化同期性に要約されてもよい。心臓活性化同期性は、心臓全体がどの程度同期的に活性化されているかの指標を提供する。一般的な状況では、心臓のより同期的な活性化が有益であると考えられている。この例における心臓活性化同期性の尺度は、心臓の脱分極（ｄｅｐ）時間の標準偏差（ｓｔｄ）である。したがって、心臓活性化同期性は、それぞれのノードでの刺激の結果として心臓全体の活性化の同期性の指標を提供する。処理ユニット１０２は、心臓活性化同期性を決定するように構成された同期性決定ユニット１１６を含んでもよい。
【００２９】
様々な実施形態では、心臓活性化同期性は各ノードでの刺激に対して別々に決定されてもよい。したがって、メッシュの各ノードに対する心臓活性化同期性の尺度を提供することができる。処理ユニット１０２は、同期性決定ユニット１１６による各ノードに対する心臓活性化同期性の計算に基づいて同期性マップを生成するように構成される同期性マップ生成ユニット１１８を含んでもよい。処理ユニット１０２は、同期マップ１５および／または代替データをユーザに出力するように構成される出力ユニット１２０と接続されてもよい。出力ユニットは、表示ユニット、プリンタ、メッセージングユニットなどであってもよい。
【００３０】
図２Ｃは、心臓同期マップ１５の一例を示す。図２Ｃにおいて、心臓活性化同期性がマップ１５内の各ノードに対して示されている。この例では、表示は、偽色および／または等同期線１６を提供することによって示すことができる。等同期線１６は、同じ心臓活性化同期性を有するノードを接続する。心臓同期マップ１５は、心臓がそのような位置で刺激された場合に、心臓上のどの位置が良好な心臓活性化同期性をもたらすか、および心臓上のどの位置が貧弱な心臓活性化同期性をもたらすかを示す１つの３Ｄ概観図を提供する。この例では、元の刺激位置１０は、心臓活性化同期値が心臓の脱分極時間の標準偏差約４５ｍｓであって、特に良好な同期を提供しないことが分かる。最も好ましくない刺激位置、ここでは最大の心臓活性化同期値を有する位置がＳ−で示されている。この例では、最小の心臓活性化同期値を生じる最も好ましい刺激位置がＳ＋で示されている。図２Ｄに示すように、他の方向から同期マップ１５を見たときに最も好ましい刺激位置Ｓ＋が最もよく見えることに留意されたい。
【００３１】
心臓活性化同期性の尺度の別の例は、脱分極時間の範囲（最大脱分極時間―最小脱分極時間）である。脱分極時間の範囲は、サイクル長に対して補正してもよい。心臓活性化同期性の尺度の別の例は、左心室（ＬＶ）脱分極時間のみの標準偏差である。心臓活性化同期性の尺度の別の例は、刺激と中隔の活性化との間の遅延である。心臓活性化同期性の尺度の他の例は、ＡＶ遅延である。心臓活性化同期性の尺度の別の例は、ＶＶ遅延である。心臓活性化同期性のための尺度は、当面の課題に応じて、および／または患者に経験した特定の状態もしくは異常に応じて選択してもよい。
【００３２】
図４Ａにおいて、第２の刺激位置１８が画定されている第２の例が示されている。次に、３Ｄモデル４と第１の刺激位置１０および第２の刺激位置１８での同時刺激を用いて心臓の電気的活性化が計算される。この例では、挿入ユニット１１４は、計算目的のために第１の位置８における刺激を除去しない。図４Ａは、心臓１の計算結果の電気的活性化を示す。総活性化時間は、第２の刺激位置１８の追加により短くなる。この例では、第１の刺激位置１０は、心臓の内因性活性化の位置、または刺激のために選択された最初の位置、または心臓内にすでに存在するペースメーカリード線によって生成された刺激を表す。
【００３３】
図４Ｂは、第１の刺激位置１０での刺激と同時に第２の刺激位置１８'での初期刺激から得られる例を示す。メッシュ６の各ノードについて、第１の刺激位置１０に関連付けられた第１のノードでの刺激と同時にメッシュ６の第２のノードでの初期刺激から得られる像が生成されてもよい。
【００３４】
図４Ｃおよび図４Ｄの例では、心臓全体の特定の電気的活性化シーケンスが組み合わされて心臓活性化同期性として示されている。この例では、電気的活性化シーケンスは、第１の刺激位置１０での刺激と同時に第２の刺激位置１８での刺激を含む。心臓活性化同期性はまた、心臓全体がどの程度同期的に活性化されているかの指標を提供する。いくつかの実施形態において、心臓活性化同期性は、第１の刺激位置１０および第２の刺激位置１８での刺激と同時に各ノードでの刺激について別々に決定されてもよい。これは、メッシュ６の第３の刺激位置として作用する各ノードに対する心臓活性化同期性の尺度を提供する。
【００３５】
図４Ｃは、心臓上のどの位置が良好な心臓活性化同期性をもたらし、心臓上のどの位置が貧弱な心臓活性化同期性をもたらすかを示す心臓同期性マップの例を示す。第１の刺激位置１０および第２の刺激位置１８での刺激と同時にそのような位置で心臓が刺激された場合。この例では、第１の刺激位置１０と第２の刺激位置１８とが同時に刺激されたとき、最も好ましくない第３の刺激位置Ｓ−は約４１ｍｓの最大心臓活性化同期値を有していた。この例では、第１の刺激位置１０と第２の刺激位置１８とが同時に刺激されたとき、最も好ましい第３の刺激位置Ｓ＋は最小の心臓活性化同期値を有していた。図４に示すように、他の方向から同期マップ１５を見たときに最も好ましい刺激位置Ｓ＋が最もよく見えることに留意されたい。
【００３６】
図５は、同期性マップを提供するためのシステム１００の他の概略図を示す。図６は、一実施形態に係るシステム１００を用いて心臓同期性を判定する方法を示す。図５に示すように、システムは、ハードウェアモジュールからデータを受信する処理ユニット１０２を含む。処理ユニット１０２は、任意に、心電図システム１０６からＥＣＧデータを受信してもよい。処理ユニットは、医療用撮像システム１０８から患者固有の解剖学的データを受け取ってもよい。処理ユニット１０２は、任意に、３Ｄ画像および３Ｄ画像にマッピングされた胴体モデルなど患者の解剖学的構造に対するＥＣＧリード線の位置に関する情報を位置決定システム１０９から受け取ってもよい。ＥＣＧリード線の位置はまた手動でシステムに入力されてもよい。
【００３７】
患者固有の解剖学的データから、処理ユニット１０２は同期マップ１５を決定してもよい。処理ユニット１０２は以下の各ユニットを含み、同期マップを生成するために図６および後述する動作を実行してもよい。特に、処理ユニット１０２は、患者の胸部とそのサイズ、向き、および位置のサイズ、向き、および胸部内の心臓の位置の患者固有の３Ｄ解剖学的モデルを使用してもよい。そのようなモデルは、処理ユニットによるさらなる使用のためにステップ２０１において選択されてもよい。そのようなモデルはステップ２０２において既に利用可能であってもよい。モデルがまだ利用可能ではない場合、ステップ２０４において、検索ユニット１０３は、この患者に対する適切な解剖学的モデルがデータベース１１７に存在するかどうかをチェックしてもよい。もしそうであれば、検索ユニット１０３はデータベース１１７から適切な解剖学的モデルを検索してもよい。
【００３８】
ステップ２０６において、検索ユニット１０３は、選択された解剖学的モデルを患者固有の（準）３Ｄ解剖学的モデルに変換するために、データベースからの解剖学的モデルを患者の３Ｄ画像に適合させてもよい。データベース１１７に利用可能な適切な患者固有の解剖学的モデルが存在しない場合、ステップ２０８において、検索ユニット１０３は、受信された患者固有の解剖学的３Ｄ画像データに基づいて患者固有の解剖学的モデルを生成してもよい。
【００３９】
患者固有の３Ｄモデルはまた任意に、肺および／または他の臓器など、患者内の他の構造のサイズ、向きおよび／または位置を含んでもよい。患者固有の３Ｄモデルは、体積コンダクタモデルであってもよい。
【００４０】
ＥＣＧリードの位置および患者固有のモデルを使用して、リードロケータモジュール１０５は、ステップ２１０において強化された患者固有のモデルを提供するために、患者固有の３Ｄモデル内のＥＣＧリードの対応する位置を決定してもよい。
【００４１】
ステップ２１２において、患者固有の解剖学的モデルおよび／または強化された患者固有のモデルが利用可能である場合、内因性活性化または刺激活性化を表すＥＣＧデータが利用可能であるかどうかに関して判定が行われる。ステップ２１４において、内因性活性化データまたは１つ以上の既に存在するペースメーカリードからのペーシングによる刺激が利用可能である場合、活性化ユニット１０７は、患者固有モデルとＥＣＧデータに基づいて、患者の心臓の現在の活性化を示す３Ｄ電気モデルを生成してもよい。
【００４２】
内因性活性化または刺激活性化に関するＥＣＧデータが利用可能でない場合、仮想刺激ユニット１１１は、ステップ２１６において、以前に決定および／または仮定されたノード間の移行速度に基づいて心臓の電気モデルに初期仮想刺激を加えてもよい。想定される移行速度は、例えば、０．８ｍｓであってもよい。電気モデルは、上記で説明したように、動脈、静脈、および／または瘢痕組織を含んでもよい。ステップ２１８において、患者の心臓の仮想活性化の３Ｄ電気モデルが生成されてもよい。
【００４３】
患者の心臓の内因性、刺激された、または仮想的な活性化の３Ｄ電気モデルから、同期性決定ユニット１１６は、上述したように、ステップ２２２において同期マップ１５を生成してもよい。同期マップに基づいて、処理ユニット１０２は、ステップ２３０において、人工刺激位置または仮想刺激位置が最適な活性化および同期をもたらしたかどうかを判定してもよい。もしそうであれば、ステップ２３４において、処理ユニットは患者の心臓に対する最適な刺激位置を計算することができる。
【００４４】
ステップ２３０で最適な同期が達成されていないと判定された場合、方法はステップ２３２に進み、そこで追加の仮想刺激位置を追加すべきかどうか、または仮想刺激位置をタイミングパラメータに基づいて移動または変更する必要があるかどうかを判定する。この決定は、臨床医によって、処理ユニットによって、または処理ユニットによってディスプレイ上に提示される情報または推奨事項に基づいて臨床医によって行われてもよい。仮想刺激位置が移動または変更されるべきであると決定された場合、人工または仮想刺激位置はそれに応じてステップ２２５で調整されてもよい。ステップ２２６において、活性化が再び決定されてもよい。次に、ステップ２２２で同期性を再計算してもよい。このプロセスは、ステップ２３０において所望の活性化が達成されると判定されるまで繰り返されてもよい。
【００４５】
このシステムはまた、現在の刺激パラメータに関して現在の人工刺激位置（すなわち、ペースメーカリード位置）を仮想的に適用させて、最適な同期性に達するようにしてもよい。
【００４６】
このシステムはまた、複数の刺激を評価するために使用されてもよい。多重刺激は、内因性活性化と刺激活性化（ペーシング）の組み合わせであってもよい。多重刺激は、例えば、多重刺激ペーシングであってもよい。処理ユニットによってディスプレイ上に提示された情報または推奨に基づいて、ユーザ、処理ユニット１０２、または臨床医は、追加の刺激位置（たとえば追加のペースメーカリード）が望ましいかどうかをステップ２３２で判定してもよい。
【００４７】
追加の刺激位置が望まれる場合、追加の刺激位置が挿入ユニット１１４によって挿入されてもよい。次に、ステップ２２６において元の刺激位置と追加された仮想刺激位置との状況に対する活性化が再び決定されてもよく、ステップ２２２において同期性が再計算されてもよい。同期マップに基づいて、処理ユニット１０２は、ステップ２３０において、追加の仮想刺激位置が最適な同期をもたらしたかどうかを判定することができる。最適な同期が達成されていない場合、方法はステップ２３２に進み、そこでタイミングパラメータに関して、追加の仮想刺激位置を追加すべきかどうか、または仮想刺激位置を移動または除去すべきかどうかが判定される。そのような場合、プロセスは１回以上繰り返されてもよい。
【００４８】
患者固有の心臓活性化モデルに基づいて、心臓同期モデルが生成されてもよい。同期モデルは、等同期線を含む３Ｄ心臓表面モデルであってもよい。同期モデルにおいて、等同期線は心臓の活性化同期性を表す。この同期性は、ペースメーカのリードの位置での右心室の活性化などの特定の活性化条件に基づいてもよい。
【００４９】
一例として、同期モデルは以下のように生成されてもよい。内因性ＬＢＢＢパターンの活性化等時線は、以下の工程で決定されてもよい。
【００５０】
１Ａ）例えば、患者のＭＲＩまたはＣＴ画像に基づいて、また例えば３Ｄカメラを使用して患者の寸法に適合したデータベースから得られたモデルから導出される、心臓、肺、および胸部の患者固有の解剖学的３Ｄモデルを生成してもよい。解剖学的３Ｄモデルは、例えば、心臓の３Ｄ表面モデル、肺の３Ｄ表面モデル、および胸部の３Ｄ表面モデルを含んでもよい。３Ｄ表面モデルは、三角形のような複数の多角形がそれらの角で接続されたメッシュによる実際の表面と密接な近似であってもよい。相互接続された角はメッシュのノードを形成する。
【００５１】
１Ｂ）ＥＣＧ、例えば、１２誘導ＥＧＧを測定してもよい。胸郭上のＥＣＧ装置の電極の正確な位置を記録してもよい。３Ｄ解剖学的モデルにおける電極の位置は、心臓組織を通る電気的活動の分布、変動、および／または移動を推定するために使用される。記録リード線またはＥＣＧ装置の正確な位置は、胸郭の解剖学的３Ｄ画像に入力してもよい。
【００５２】
1Ｃ）任意に、瘢痕組織を心臓の解剖学的３Ｄ表現に組み込んでもよい。瘢痕組織の存在および位置は、遅延造影ＭＲＩ画像から導き出すことができる。
【００５３】
１Ｄ）ＥＣＧ装置の記録リード線当たりの測定値は、心臓および胴体の幾何学的形状に関連してもよい。逆の手順を用いて、内因性活性化を決定してもよい。心臓組織を通る電気的活動の分布、変動、および／または移動は、心筋距離関数、最速経路アルゴリズム、最短経路アルゴリズム、および／または高速進行アルゴリズムに基づいてもよい。
【００５４】
２）内因性ＬＢＢＢパターンに対する活性化等時線が決定されると、刺激部位を心臓上の各ノードに対する内因性活性化に追加することができ、心臓の所望の同期性を結果から計算することができる。「ノード」とは、解剖学的３Ｄ心臓モデルが基づく三角形の交点を指す。
【００５５】
上記の方法はまた、心臓ペースメーカの電極を配置するための最適な位置を決定するためにも使用されてもよい。最適なペーシング部位を決定するために、同期性マップが計算されてもよい。内因性活性化マップは、決定された刺激点と組み合わせて、新しい心臓等時線図に適用してもよい。
【００５６】
図７Ａは、心臓のＬＢＢＢ活性化パターンの３Ｄ同期マップの例を示す。図７Ａ左側に、左前斜位（ＬＯＡ）図を示す。図７Ａ右側に、後−前（ＰＡ）図を示す。図７Ｂは、図７Ａの心臓の同期マップを示す。図７Ｂ左側にＬＡＯ図を示し、図７Ｂ右側にＰＡ図を示す。
【００５７】
図７Ｂの同期性マップは、心臓の内因性活性化と１つの追加の刺激位置とを組み合わせた結果の心臓の脱分極時間の標準偏差を示す。図７Ｂから、基底左室自由壁２０上に追加の刺激位置を選択することが、心臓の脱分極時間の標準偏差を最も減少させることが分かる。したがって、この例では、基底左室自由壁上の領域をペースメーカ電極のための最良の場所として選択することができる。心臓の電気的活性化の更新された３次元モデルは、基底左室自由壁上の領域における刺激と同時に内因性活性化を含めて生成されてもよい。
【００５８】
次いで、このマップは、ＲＶ内のリード線の位置をチェックするための新しい同期マップを生成するために使用されてもよい。これを行うことによって、臨床医は、リード線が単なる感知ではなく刺激もするべきかどうかを判定してもよい。臨床医はまた、リード線をシフトさせるべきかどうかを判定してもよい。臨床医はまた、追加の刺激リードを加える必要があるかどうかを判定してもよい。臨床医はまた、内因性のＡＶ伝導が有益であるかどうかを判定してもよい。内因性のＡＶ伝導は一般に、右脚に伝導し、その後ＬＶはＬＶを刺激することによって活性化される必要がある。これは逆にすることもでき、すなわち、ＲＢＢＢがＬＶの活性化を待ってＲＶの自由壁を最適な位置で刺激することによってもできる。左心室と右心室の両方に対してこの手順を繰り返すことによって、心臓ペーシングの正確な位置およびタイミングを微調整することができる。
【００５９】
心臓の重度の損傷のために内因性活性化信号が使用できないとき、手順全体は内因性活性化の代わりにシミュレートされた（ペースメーカー）刺激のみを使用して実行されてもよい。その場合、ステップ１Ｂおよび１Ｄは省略されてもよい。そして、その後の手順全体は人為的な活性化に基づく。
【００６０】
図８Ａは、ＬＢＢＢパターンの左刺激活性化の例を示す。図８Ａは、左側にＬＡＯ図を示し、右側にＰＡ図を示す。図８Ｂは、図８Ａに示される心臓のための同期マップ１５の例を示す。図８Ｂは、左側にＬＡＯ図を示し、右側にＰＡ図を示す。図８Ｂの同期性マップは、心臓の左刺激活性化と１つの追加の刺激位置とを組み合わせた結果の心臓の脱分極時間の標準偏差を示す。図８Ｂから、基底左室自由壁２０上の領域内に追加の刺激位置を選択することが、心臓の脱分極時間の標準偏差を最も減少させることが分かる。したがって、この例では、基底左室自由壁上の領域をペースメーカ電極のための最良の場所として選択することができる。心臓の電気的活性化の更新された３Ｄモデルは、基底左室自由壁上の領域における刺激と同時に内因性活性化を含めて生成されてもよい。
【００６１】
手順全体は、最も最適なペーシング部位を見つけるために植込み処置の間に実行されてもよい。
【００６２】
図９は、様々な実施形態に係る外科用撮像システムのブロック図である。図１０は、様々な実施形態に係る図９のシステムを使用してペースメーカを植込む方法を示すフロー図である。図９および図１０を参照すると、ステップ３００において、患者の心臓の３Ｄ活性化マップがシステムの処理ユニット４００によって生成されてもよい。具体的には、患者の胸部および／または心臓の３ＤモデルはＣＴまたはＭＲＩ装置１０８によって生成してもよく、患者のＥＣＧデータはＥＣＧ記録装置１０６によって記録してもよく、そして３Ｄカメラ１０９によって患者の胴体の３Ｄ画像が生成されてもよい。このデータは、処理ユニット４００の活性化マップ生成器３２０に提供されてもよい。ＥＣＧデータは、患者から受信した外因性および／または内因性の刺激信号を含んでもよい。
【００６３】
ステップ３０２において、１つ以上の最適な心臓刺激点が決定されて、活性化マップに追加されてもよい。例えば、活性化マップは、心臓同期性を判定するために同期性判定ユニットに提供されてもよい。次いで、このデータは仮想刺激点生成器３２４によって使用され、最大予測される心臓活性化量および／または同期性に対応する刺激点を特定してもよい。刺激点は、例えば、ＬＶ活性化時間とＲＶ活性化時間との間の差、ＬＶおよび／またはＲＶの最も早いおよび／または最も遅い活性化、検出された脱分極波閉塞などに基づいてもよい。刺激点は活性化マップ上に表示されてもよい。
【００６４】
ステップ３０４では、刺激点を仮想刺激点として活性化マップに追加することができる。例えば、Ｘ線透視装置、放射線撮影装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置などのリアルタイム撮像装置３２８によって生成された活性化マップおよび画像は、画像インテグレータ３２６に提供されてもよい。画像インテグレータ３２６は、活性化マップとリアルタイム画像とを比較および／または位置合わせしてもよい。比較および／または位置合わせに基づいて、活性化点を仮想活性化点としてリアルタイム画像に追加して、修正されたリアルタイム画像を生成してもよい。修正されたリアルタイム画像はディスプレイ３３０に提供されてもよい。
【００６５】
修正されたリアルタイム画像は、ペーシング装置の位置を示してもよい。本明細書において「ペーシング装置」という用語は、１つまたは複数のマイクロペースメーカまたはペースメーカ電極を指してもよい。医師は、ペーシング装置を仮想作動点と位置合わせするために、ディスプレイ３３０に表示される修正されたリアルタイム画像を使用してもよい。
【００６６】
ステップ３０６では、ペーシング装置を仮想活性化点で患者に植込むことができる。例えば、マイクロペースメーカーは、各仮想作動点に直接植込むことができる。
【００６７】
ステップ３０８では、ペーシング装置を作動させて心臓を電気的に刺激することができる。刺激の効果を示すために、別の（例えば、更新された）３Ｄ活性化マップが生成されてもよい。活性化マップは、心臓の活性化および／または同期性を検出するために使用されてもよい。
【００６８】
ステップ３１０において、検出された心臓の活性化および／または同期性が所望の量の心機能を回復するのに十分であるかどうかの決定がなされてもよい。もしそうであれば、ペースメーカはそこに縫合されてもよく、処置は終了してもよい。そうでない場合、ステップ３０８で生成されたデータに基づいて、ステップ３０２で新しい心臓刺激点が生成されてもよい。例えば、１つまたは複数の仮想刺激点を新しい場所に移動してもよく、および／または追加の仮想刺激点を加えてもよい。次いで、ステップ３０４において、仮想刺激点をリアルタイム心臓画像に追加してもよい。
【００６９】
他の実施形態では、他のペーシングパラメータが活性化マップに基づいて調整されてもよい。例えば、ＬＶおよびＲＶが刺激されるペーシング間隔は、所望の活性化および／または同期を達成するために調整されてもよい。
【００７０】
他の実施形態では、各電極が異なる位置に配置されるように多電極リード線を植込むことができる。活性化マップは、心臓の刺激中にどの電極が使用されるかを選択するために使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、４電極リード線を植込むことができ、同期マップを使用して、所望の活性化および／または同期に基づいて心臓刺激用の特定の電極または電極の組合せを選択してもよい。
【００７１】
いくつかの実施形態において、活性化マップは、ＣＲＴが患者にとって適切であるかどうかを決定するために使用されてもよい。例えば、ペースメーカーまたはペーシングリード線を最適に配置した後に、患者の心拍出量が許容可能なレベルを達成すると予測されない場合、ＣＲＴは患者にとって適切ではないと決定されてもよい。
【００７２】
様々な実施形態において、使用可能なワークステーションは、処理ユニット４００、ディスプレイ３３０、および他のハードウェアへの有線または無線接続するＣＴ／ＭＲＩ装置１０８、３Ｄカメラ１０９、ＥＣＧ記録装置１０６、および／またはリアルタイム撮像装置３２８を含む。ワークステーションはまた、カテーテル植込み装置または他のロボット手術装置などの手術装置を制御するためのインターフェースを含んでもよい。
【００７３】
経時的に、ＣＲＴに対する患者の反応は、例えば、ペーシング刺激に対する患者の反応の変化により変化し得る。したがって、様々な実施形態は、刺激遅延タイミングおよび／または刺激電極選択などの刺激パラメータを最適化するための移植後手順を含む。この手順は植込み処置の数ヶ月後に起こり得る。
【００７４】
図１１は、様々な実施形態に係る図９のシステムを使用してＣＲＴを最適化する植込み後の方法を示すフロー図である。図９および図１１を参照すると、ステップ４００において、患者の心臓の３Ｄ活性化マップがシステムの処理ユニット４００によって生成されてもよい。具体的に、患者の胸部および／または心臓の３Ｄモデルは、ＣＴまたはＭＲＩ装置１０８によって生成してもよい。さらに、患者のＥＣＧデータはＥＣＧ記録装置１０６によって記録され、患者の胴体の３Ｄ画像は３Ｄカメラ１０９によって生成されてもよい。このデータおよび３Ｄモデルは、処理ユニット４００の活性化マップ生成器３２０に提供されてもよい。ＥＣＧデータは、患者から受信した外因性および／または内因性の刺激信号を含んでもよい。
【００７５】
ステップ４０２において、検出された心臓の活性化および／または同期性が所望の量の心機能を回復するのに十分であるかどうかの判定がなされてもよい。そうであれば、刺激パラメータは変更されずに手順が終了する。そうでない場合、方法はステップ４０４に進むことができる。
【００７６】
ステップ４０４では、活性化マップに基づいて最適な刺激パラメータを選択することができる。例えば、右心室の刺激と左心室の刺激との間の遅延は、増加または減少し得る。
【００７７】
患者が植込まれた多電極リード線を有するときなどのいくつかの実施形態では、刺激の間に電極のうちの１つまたは複数が活性であり得る一方、残りの電極は非活性であり得る。したがって、ステップ４０４は、活性電極と非活性電極との異なる組み合わせが、所望の活性化および／または同期に基づいて最適な心臓刺激を提供するかどうかを判定することを含み得る。
【００７８】
ステップ４０６において、上記の刺激パラメータのうちの１つ以上は、ステップ４０４においてなされた決定に基づいて調整されてもよい。ステップ４０６において、活性化マップは調整された刺激パラメータに基づいて生成されてもよい。
【００７９】
ステップ４１０において、所望の活性化および／または同期が生成された場合、方法は終了してもよい。そうでなければ、方法はステップ４０４に戻る。
【００８０】
以上の開示された実施形態の説明は、当業者が本発明を製造または使用することを可能にするために提供されている。これらの実施形態に対する様々な修正は当業者には容易に明らかとなり、ここに定義された一般的な原理は特許請求の範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本発明は、本明細書に示される態様および／または実施形態に限定されることを意図するものではなく、添付の特許請求の範囲および本明細書に開示される原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲に一致する。
【図１】
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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３】
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【図４Ａ】
2019531784.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
2019531784.tif 000015
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2019531784.tif 000017
【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019531784.tif 000021
【国際調査報告】
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2019531784.tif 000023
2019531784.tif 000024
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