(57)【要約】【課題】双極子密度マッピングのために超音波を使用する装置を提供する。【解決手段】心臓壁上の双極子密度を測定するための装置（１００）、システム（５００）、方法が開示される。特に、心臓壁の三角化が行われ、その中では複数の領域の各々の双極子密度が、関係する心腔内のさまざまな箇所において測定された電位と相関する。双極子密度に基づいてデータベースを作成するため、１つまたは複数のカテーテル（３１０）上に設置された複数電極（３１６）によって記録されたマッピング情報と、解剖学的情報が使用される。これに加えて、皮膚電極が使用されてもよい。これに加えて、１つまたは複数の超音波素子（３４０）がたとえばクランプアセンブリの上に、またはマッピング電極と一体化されて提供され、装置の構成要素と周囲の構造のリアルタイム画像を生成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度ｄ（ｙ）と距離測定値のデータベースを作成する装置において、
１つまたは複数の支持アームと、カテーテルシャフトとを含む多アームアセンブリであって、当該カテーテルシャフトの一端に当該１つまたは複数の支持アームが取り付けられた多アームアセンブリと、
前記１つまたは複数の支持アームに設置された複数電極であって、前記多アームアセンブリに取り付けられた電極を少なくとも１つ含む、複数電極と、
音波を発生するように構築、構成された少なくとも１つのトランスデューサと、
音波の反射を受けるように構築、構成された少なくとも１つのセンサと、を備え、
前記少なくとも１つのセンサに含まれる１つのセンサが前記１つまたは複数の支持アームに取り付けられ、前記少なくとも１つのトランスデューサに含まれる１つのトランスデューサが前記カテーテルシャフトに取り付けられ、
さらに装置は、
各トランスデューサと前記１つまたは複数の心腔の組織表面との間の距離を表すデータ一式を、受け取った前記反射から生成するように構成された距離測定部と、
前記複数電極によって受け取った電気信号から双極子密度ｄ（ｙ）を測定するように構成された、双極子密度モジュールと、
各トランスデューサと前記１つまたは複数の心腔の組織表面との間の前記距離を表す前記データ一式と相関する前記双極子密度ｄ（ｙ）を保存するデータベースと、を備える
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記少なくとも１つのトランスデューサおよび前記少なくとも１つのセンサが、トランスデューサおよびセンサを包含する１つの構成要素を少なくとも１つ含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記装置がリアルタイム画像を生成するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が連続画像を生成するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が前記患者の組織の画像を生成するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記画像が１つまたは複数の心腔の画像を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置において、
前記画像が前記複数電極のうちの少なくとも１つの画像を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が前記患者の組織の運動情報を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が、前記患者の組織の厚さ情報を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が距離測定データを生成し、
前記距離測定データが、前記複数電極のうちの少なくとも１つと心腔壁の間の距離を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が、組織運動情報と細胞電気信号の両方を解析することによって、組織診断情報を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、
前記装置が心臓アブレーション処置中に前記組織診断情報を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が、電位図波形で心組織の位置を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置において、
前記装置がさらにデリバリシースを備えることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、
前記センサまたは前記トランスデューサのうちの少なくとも一方が１つの構成要素を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置において、
前記センサまたは前記トランスデューサのうちの少なくとも一方が、構成要素のアレイを含むことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、
前記アレイが超音波結晶のアレイを含むことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置において、
前記少なくとも１つのトランスデューサに含まれる前記トランスデューサと、前記少なくとも１つのセンサに含まれる前記センサが、前記多アームアセンブリに取り付けられることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置において、
前記トランスデューサが超音波トランスデューサを含むことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置において、
前記トランスデューサが３ＭＨｚから１８ＭＨｚの間の周波数で信号を生成することを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の装置において、
前記センサが超音波センサを含むことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の装置において、
前記センサが複数のセンサを含むことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の装置において、
前記複数電極からのマッピング情報を受け取るように構築、構成された第一の受信機であって、前記マッピング情報が、前記複数電極が前記１つまたは複数の心腔内に留置された時に受け取られるような第一の受信機をさらに備え、
前記双極子密度モジュールが、双極子密度ｄ（ｙ）の三次元データベースを生成するように構成、配置され、
前記双極子密度モジュールが心腔壁への個々の投影三角形についての双極子密度を測定し、位置ｙにおける各投影三角形について、ω（ｘ，ｙ）に前記双極子密度ｄ（ｙ）を乗じたものが地点ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となり、
ただし、ω（ｘ，ｙ）は前記投影三角形の立体角であり、
ａ）ｘは１つまたは複数の心腔内の一連の位置を表し、
ｂ）Ｖ（ｘ）は点ｘにおける測定電位であり、前記測定電位が前記複数電極によって記録される
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置において、
前記双極子密度が少なくとも１０００個の投影三角形について測定されることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１に記載の装置において、
前記双極子密度モジュールが、対応する時間間隔の双極子密度ｄ（ｙ）のマップを作成することを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項１に記載の装置において、
前記双極子密度モジュールが、一連の心拍から、各々の対応する心拍の興奮順序のカスケードを表す合成マップを生成することを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２３に記載の装置において、
測定電位Ｖ（ｘ）の補間によって領域数が増やされることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２３に記載の装置において、
１つまたは複数の皮膚電極からマッピング情報を受け取るように構成された第二の受信機をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置において、
前記双極子密度モジュールが、前記マッピングを使用することを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項１に記載の装置において、
前記多アームアセンブリが、それに取り付けられる複数の電極と、超音波トランスデューサと超音波センサとの複数の対と、を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、不整脈の位置特定と治療に関し、より詳しくは、双極子密度マッピングのための超音波を用いたリアルタイム非接触型イメージングおよび距離測定装置と方法ならびに組織健全性の診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不整脈の発生源の位置特定に使用されるシステムは、心腔内の電位（たとえば、ミリボルト単位）を測定し、これらを心腔壁の三次元画像の上の対応する位置に表示する。心臓壁上の電気的活動の測定はマッピングと呼ばれる。この目的のために、複数電極マッピングカテールを心臓内に設置して、心腔壁上の異なる位置で複数の電位を同時に測定できるようにしてもよく、その際、壁との直接的な接触はない（非接触型マッピング）。心腔は、対応する心腔内で１つまたは複数のマッピング電極を移動させることによって直接、または撮像装置（たとえば、コンピュータ断層撮影、ＭＲＩまたは超音波）から心腔の解剖学的形状をインポートすることによって、三次元構造として視覚化される。心内の電気的活動は、多電極マッピングカテーテルを用いて測定でき、これは三次元空間の異なる点における電位を同時に測定可能としうる。現在のシステムでは、非接触型多電極マッピングカテーテルで測定された電位は、直接壁接触型の電極で測定された心臓壁上の電気的活動（接触型マッピング）に直接対応しない。非接触型マッピングシステムによる測定電位は、コンピュータプログラムで変換して、マッピングシステムの心腔上に投影される仮想電位図に外挿しなければならない。
【０００３】
米国特許第５，２９７，５４９号（Ｂｅａｔｔｙら）は、ある心腔内の電気的活動の三次元マップおよび心内膜表面内の電気的活動の二次元マップを生成する方法を開示している。Ｂｅａｔｔｙ特許は、インピーダンスプレチスモグラフィを利用して、心腔内に留置された電極アレイを介して情報を生成するもので、１つの電極が基準として使用される。
【０００４】
現在の変換方法はさまざまな点で不安定であり、安定性を保つには、正規化と呼ばれるさらに別の処理を施さなければならない。この正規化により、空間分解能が低下する。現在の方法の他の限界は、提供される電位が、組織の広い領域にわたる全体的電気的活動の平均を表しているにすぎないことであり、細胞は電気双極子を分離する膜からなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電位を利用した不整脈の位置特定は不正確であるため、これまで不整脈の治療は成功しにくく、実際の成功例と信頼度は限られている。したがって、不整脈の位置を特定するための改良された方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、双極子密度マッピングのための超音波を用いたリアルタイムの非接触型イメージングおよび距離測定装置と方法および、組織健全性の診断方法を開示する。１つの態様において、本発明は１つまたは複数のカテーテルを備える装置を含み、各カテーテルがシャフトを備える。このシャフトは１つの管腔を有していてもよく、操向可能であってもよい。シャフトは、一般にはその遠位端付近に１つまたは複数の構成要素を含んでいてもよく、これは、組織の電気的活動を記録するように構成された電極等の電極、超音波トランスデューサ等のトランスデューサ、超音波センサ等のセンサ、超音波の送信と検出の両方を行うように構成された超音波結晶、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。この装置は、患者の組織の連続的なリアルタイム画像のほか、その組織内に存在する電気的活動に関する情報を生成するように構築、構成される。たとえば医師等の使用者は、患者の心臓壁を含む心腔の画像を生成できる。この装置はまた、たとえば組織の運動や組織の厚さ等の組織情報を提供することもできる。これに加えて、この装置は、センサが記録した角度または周波数変化のうちの少なくとも１つを解析することにより、距離測定データを生成するように構成される。距離測定データの非限定的な例としては、複数電極と心腔壁の間の距離や、複数電極とトランスデューサおよび／またはセンサの間の距離がある。この装置は、組織運動情報と細胞電気信号の両方の解析を通じた組織診断データを生成するように構成されてもよい。細胞電気信号は複数電極によって記録されてもよく、その一方で組織運動情報は複数電極および／またはセンサによって収集されてもよい。この装置は、正確な不整脈のフォーカスと伝導帯ギャップ位置を提供するように構成され、それによってアブレーションがより高い精度で行われる。ライン内に「ギャップ」を含む小さな伝導路もフォーカスと同程度に関係がある。この装置はアブレーションカテーテルを含んでいてもよく、これはたとえば、第二の装置のカテーテルの開放した管腔を通じて、またはシースを通じて正確に送達可能なアブレーションカテーテルである。
【０００７】
いくつかの実施形態において、装置は、さらにデリバリシースとして構成されるカテーテルを含んでいてもよい。たとえば、第一のカテーテルは管腔を有し、別のアブレーションカテーテルが第一のカテーテルによって摺動可能に受けられるようになっていてもよい。これに加えて、第一のカテーテルとアブレーションカテーテルをその中に通すことができるような単独のシースを提供してもよい。この構成により、複数のシース器材が不要となるであろう。
【０００８】
いくつかの実施形態において、この装置の１つまたは複数のカテーテルは操向可能であってもよい。たとえば、使用者はリアルタイムの組織解析とイメージングによって焼灼部位を決定してもよく、その後、カテーテルを所望の位置へ操向できる。１つまたは複数のカテーテルの操向はケーブル、たとえばデリバリシースの管腔内に格納可能なケーブル等を介して行ってもよい。
【０００９】
この装置はトランスデューサを備え、これは好ましくは、一般に５〜１８ＭＨｚの間の周波数の音波を生成するように構成された超音波トランスデューサである。音波は一定の速度でも、パルス状に供給されてもよい。この装置は、複数のトランスデューサを備えていてもよい。１つまたは複数のトランスデューサがこの装置の１つまたは複数のカテーテルに、たとえばカテーテルの遠位部またはその付近等に位置付けられてもよい。１つまたは複数のトランスデューサはさらにセンサとして構成されてもよく、これはたとえば音波の記録と発生の両方を行う超音波結晶である。
【００１０】
この装置はセンサを備え、これは好ましくは、超音波トランスデューサによって生成された音波を受信するように構成された超音波センサである。この装置は複数のセンサを備えていてもよい。１つまたは複数のセンサがこの装置の１つまたは複数のカテーテルに、たとえばカテーテルの遠位部またはその付近等に位置付けられてもよい。１つまたは複数のセンサはさらにトランスデューサとして構成されてもよく、これはたとえば音波の記録と発生の両方を行う超音波結晶である。
【００１１】
センサ、トランスデューサまたはセンサとトランスデューサの組み合わせがこの装置のさまざまな場所に位置付けられてもよく、たとえばカテーテルのシャフトに取り付けられ、またはカテーテルのシャフトの中に格納されてもよく、たとえば、センサおよび／またはトランスデューサはシャフトによって摺動可能に受けられてもよく、複数電極の各々の幾何学的中心に取り付けられ、複数電極の少なくとも１つの付近に取り付けられ、多アームアセンブリに取り付けられ、およびこれらの組み合わせもあり、これらに限定されない。この装置は、細胞の組織内の電気的活動を記録するように構成された１つまたは複数の電極を含んでいてもよい。さまざまな比率の電極と、センサ、トランスデューサまたはセンサとトランスデューサの組み合わせが含まれていてよい。１つの実施形態において、２つの電極と１つの超音波結晶の比率で設けられ、たとえば、１つの構成要素に１つの超音波結晶と結晶の各端に位置付けられた電極がある。他の実施形態では、５つの電極と２つのセンサ／トランスデューサの比率で設けられ、たとえばカテーテルシャフトに２つのアセンブリと１つの電極が含まれる。各アセンブリには１つの超音波結晶とその両端に位置付けられた電極が含まれる。
【００１２】
トランスデューサおよび／またはセンサは回転してもよく、これは部分的回転でも３６０°の丸１回転でもよい。あるいは、またはこれに加えて、センサおよび／またはトランスデューサは直線軸に沿って平行移動してもよい。１つの実施形態において、センサおよび／またはトランスデューサは圧電フィルムを含む。たとえばワイヤが第一の電極に電気的に接続されてもよく、そのワイヤの一部が圧電フィルムを備える。あるいは、センサおよび／またはトランスデューサが圧電ケーブルを含んでいてもよい。
【００１３】
いくつかの実施形態において、センサとトランスデューサは１つの構成要素、たとえば１つの結晶を含んでいてもよい。あるいは、センサおよび／またはトランスデューサは、構成要素のアレイ、たとえば超音波結晶の円周アレイを備えていてもよい。超音波結晶の各々は、生きている細胞の電気的活動を記録するように構成された１つまたは複数の電極に取り付けられていてもよい。
【００１４】
この装置はさらに、細胞の電気的活動、たとえば心電図に現れる活動のマッピングを行うように構成された、１つまたは複数のカテーテルの中に含まれる複数電極からマッピング情報を受信する第一の受信機を備える。これらの電極は患者の心臓の心腔の中に留置される。この装置はさらに、解剖学的情報を受信する第二の受信機を含む。解剖学的情報は、全体的な心臓モデル、より好ましくは組織の形態および、患者自身の心臓から記録されるその他の解剖学的情報であってもよい。双極子密度モジュールが、双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースをテーブルの形で作成し、ｙは心組織上の、その特定の双極子密度を有する三次元位置を表す。心腔内の別のさまざまな位置ｘにおける、Ｖ（ｘ）で表される電位が複数電極によって記録される。立体角ω（ｘ，ｙ）は、位置ｘ（心腔内の電極の位置）とｙ（心腔壁上の三角形の位置）の間の投影三角形の立体角を表す。双極子密度モジュールは、心腔壁への個々の投影三角形の双極子密度を以下に基づいて測定する。すなわち、位置ｙにおける各投影三角形について、ω（ｘ，ｙ）に双極子密度ｄ（ｙ）を乗じたものが地点ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となる。
【００１５】
好ましい実施形態において、装置はソフトウェアプログラムを含み、たとえばパーソナルコンピュータ、ＥＣＧシステム、心組織アブレーションシステムおよび／またはイメージングシステムに組み込まれたソフトウェアプログラムがある。双極子密度モジュールで決定される三角形の数は、各投影三角形の双極子密度が比較的一定となるように十分に大きい（三角形の面積が十分に小さい）。一般には１０００個またはそれ以上の三角形が計算、たとえば標準的な大きさの左心房または右心房に基づく計算に使用される。より大きな心腔には、使用される三角形の数が多くなる。
【００１６】
他の好ましい実施形態において、患者は心臓の状態、たとえば不整脈等についての診断および／または治療を受ける。電極は１つまたは複数のマッピングカテーテルの遠位端に搭載されて、患者の心腔内に留置され、電位を記録する。イメージング機器、たとえば心臓全体のモデルを提供する機器または患者の心臓の解剖学的モデルを提供する機器は、解剖学的情報を第二の受信機に供給する。１つの実施形態において、イメージング機器は、コンピュータ断層撮影、ＭＲＩ、超音波、およびマッピングカテーテル付のＥＣＧシステムのうちの１つまたは複数である。あるいは、またはこれに加えて、この装置にイメージング機器が組み込まれていてもよく、たとえば１つまたは複数の超音波センサから受信した信号から画像および距離情報を生成するように構成された超音波ユニットがある。
【００１７】
他の好ましい実施形態において、双極子密度モジュールは、双極子密度のデータベースの作成を支援するように構成されたアルゴリズムを実行する。このアルゴリズムは、データベースの空間および／または時間分解能を高めるために修正または改善されるように構成された進歩的アルゴリズムであってもよい。双極子密度モジュールは、相応の時間間隔での双極子密度のマップを作成してもよい。マップを合成することにより、対応する各心拍の興奮順序のカスケードが表される。
【００１８】
他の好ましい実施形態において、この装置は第三の受信機を含む。第三の受信機は、１つまたは複数の皮膚電極からマッピング情報を収集する。双極子密度モジュールは、この皮膚電極の信号を使って、後述の式により双極子密度のデータベースを計算、または再計算する。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、患者の心臓の１つまたは複数の心腔表面における双極子密度のデータベースを作成するシステムが提供される。本発明の装置に加えて、このシステムは１つまたは複数の多電極カテーテルと、アブレーション装置と、少なくとも１つの表面または皮膚電極と、トランスデューサと、センサと、を含む。別体のイメージング機器をこのシステムの中に含めてもよい。好ましい実施形態において、マッピングカテーテルはまた、双極子密度のデータベースによって特定された組織の焼灼にも使用され、リアルタイムイメージングを使って心腔内に位置付けられる。このシステムは、リアルタイム画像と双極子密度情報、たとえば患者の心腔との相対的形状において表示される情報を表示するモニタを含む。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、患者の心臓の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度のデータベースを作成する方法が提供される。この方法は、複雑な不整脈疾患を診断および／または治療するために使用できる。一般的な構成では電位図波形が特定され、たとえば３つまたはそれ以上の電位図波形が特定される方法がある。好ましい実施形態において、この方法は、心房細動（ＡＦ）、心室性頻脈（ＶＴ）、心房粗動、組織瘢痕化、たとえば心腔内除細動器（ＩＣＤ）が原因の組織瘢痕化の診断および／または治療に使用される。他の好ましい実施形態において、この方法は、心室虚血の検出および／または心筋機能の定量化に使用される。この方法は、複数電極のアレイを患者の心腔内に留置して、電位を測定するステップと、音センサから受信した信号を解析することによって距離または移動情報を計算するステップと、を含む。複数電極のアレイは、双極子密度を測定するために位置変更されても、されなくてもよい。
【００２１】
他の好ましい実施形態において、この方法はさらに、１つまたは複数の皮膚電極を設置するステップを含む。皮膚電極により記録される情報は、双極子密度のデータベースの作成に使用される。また別の実施形態では、この方法はさらに、組織厚さ情報を計算するステップを含む。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、患者の心腔に関する電気的および解剖学的情報を取得するための医学的方法が開示される。第一のステップで、使用者は装置をデリバリシステムの中に挿入できる。装置は上述の装置のいずれでもよい。次のステップで、使用者は装置を、デリバリシステムを通じて心腔内へと前進させることができる。次のステップで、装置および／またはデリバリシステムを操向し、装置の遠位端が心腔のほぼ幾何学中心に位置付けられるようにすることができる。装置が心腔内に位置付けられると、本明細書で開示される測定と方法に従って測定データを取得し、解析してもよい。
【００２３】
本発明の他の態様によれば、組織の診断方法が開示される。好ましい方法は、電極カテーテルの遠位端を患者の１つまたは複数の心腔内に留置するステップを含み、この電極カテーテルは少なくとも１つの電極と少なくとも１つの超音波素子を備える。次のステップで、組織の運動等の解剖学的情報が少なくとも１つの超音波素子を介して測定されてもよい。次のステップで、組織の電荷が少なくとも１つの電極を介して測定されてもよい。最後に、組織の運動と電荷の情報を解析することによって、組織の健全性が判断されてもよい。
【００２４】
たとえば、適当な電気的活動を示す電気的情報と適当な組織運動を示す解剖学的情報は、健全な組織の存在と相関する。これに加えて、適当な電気的活動に示す電気的情報と不適当な組織運動を示す解剖学的情報は、虚血組織または仮死状態の組織のうちの少なくとも一方の存在と相関する。逆に、不適当な電気的活動を示す電気的情報と不適当な組織運動を示す解剖学的情報は、瘢痕化組織の存在と相関する。これに加えて、不適当な電気的活動を示す電気的情報と不適当な組織運動を示す解剖学的情報は、完全焼灼、たとえば不整脈治療のために施行される心臓のアブレーションで行われる焼灼と相関する。いくつかの実施形態において、完全焼灼は貫壁性焼灼を含む。
【００２５】
より詳しくは、以下の４つのケースが存在しうる。
ケース１：電気的および解剖学的情報が適当−組織は健全である。
ケース２：電気的情報が適当で解剖学情報が不適当−組織に損傷がある。
ケース３：電気的情報が不適当で解剖学情報が適当−組織に損傷がある。
ケース４：電気的および解剖学情報がどちらも不適当−組織壊死がある。
【００２６】
心臓のいずれか１つの領域の電気的機能の適当性を判断する実際の閾値は、興奮パターンの協調度と活性化細胞の質量等、多くの要素に依存する。これに加えて、この閾値は、各心腔によっても、患者の体の大小によっても異なる。たとえば０．５ｍＶの閾値が適切であるかもしれず、この場合、閾値０．５ｍＶ未満の電位は不適当な電気的機能を示すかもしれず、０．５ｍＶ以上の電位は適当な電気的機能を示すかもしれない。
【００２７】
組織診断に含まれるものとして、医師は心細胞の電気的完全性を評価してもよい。たとえば、心細胞の機能的状態が評価されてもよい。
【００２８】
１つの実施形態において、電気的情報は双極子密度情報を含む。これに加えて、またはその代わりに、電気的情報は再分極または波面伝播速度のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【００２９】
この方法はさらに、組織診断に基づいて心組織を焼灼するステップをさらに含んでいてもよい。たとえば、解剖学的情報は、組織厚さ情報を含み、焼灼エネルギーまたは時間の少なくとも一方が、組織厚さ情報に基づいて調整される。医師は、アブレーション施行中および施行後に組織を評価して、焼灼エネルギーの印加による組織の変化を評価してもよい。たとえば、医師はまた、１つまたは複数の超音波センサから受け取った情報を、１つまたは複数の電極から受け取った双極子密度マッピング情報と共に使って組織アブレヘションの妥当性を評価することにより、たとえば長期的な患者の転帰を改善してもよい。
【００３０】
本発明の１つの態様によれば、患者の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度ｄ（ｙ）と距離測定値のデータベースを作成する装置が提供される。この装置は、１つまたは複数のカテーテルに設置された複数電極と、音波を発生するように構築、構成されたトランスデューサと、音波の反射を受けるように構築、構成されたセンサと、を含む。
【００３１】
各種の実施形態において、トランスデューサはセンサを含むことができる。
【００３２】
各種の実施形態において、トランスデューサはさらに複数電極のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００３３】
各種の実施形態において、装置はリアルタイム画像を生成するように構築、構成することができる。
【００３４】
各種の実施形態において、装置は連続画像を生成するように構築、構成することができる。
【００３５】
各種の実施形態において、装置は患者の組織の画像を生成するように構築、構成することができる。
【００３６】
各種の実施形態において、画像は１つまたは複数の心腔の画像を含むことができる。
【００３７】
各種の実施形態において、画像は１つまたは複数の心腔の壁の画像を含むことができる。
【００３８】
各種の実施形態において、画像は複数電極のうちの少なくとも１つの付近の組織の画像を含むことができる。
【００３９】
各種の実施形態において、画像は複数電極のうちの少なくとも１つの画像を含むことができる。
【００４０】
各種の実施形態において、装置は患者の組織の運動情報を提供するように構築、構成することができる。
【００４１】
各種の実施形態において、運動情報は心臓壁運動情報を含むことができる。
【００４２】
各種の実施形態において、装置は、患者の組織の厚さ情報を提供するように構築、構成される。
【００４３】
各種の実施形態において、厚さ情報は心臓壁厚さ情報とすることができる。
【００４４】
各種の実施形態において、装置は複数電極のうちの少なくとも１つの画像を生成するように構築、構成することができる。
【００４５】
各種の実施形態において、装置は、複数電極のうちの少なくとも１つの付近の組織の画像をさらに生成するように構築、構成することができる。
【００４６】
各種の実施形態において、装置は、１つまたは複数の心腔の画像をさらに生成するように構築、構成することができる。
【００４７】
各種の実施形態において、装置は距離測定データを生成するように構築、構成することができる。
【００４８】
各種の実施形態において、距離測定データは、複数電極のうちの少なくとも１つと心腔壁の間の距離を含むことができる。
【００４９】
各種の実施形態において、距離測定データは、複数電極のうちの少なくとも１つとトランスデューサまたはセンサのうちの少なくとも１つの間の距離を含むことができる。
【００５０】
各種の実施形態において、距離測定データは、心腔壁とトランスデューサまたはセンサのうちの少なくとも１つの間の距離を含むことができる。
【００５１】
各種の実施形態において、装置は、センサによって記録された角度または周波数変化のうちの少なくとも１つを解析することによって距離測定データを生成するように構築、構成することができる。
【００５２】
各種の実施形態において、装置は、心腔内の複数電極のうちの少なくとも１つの位置を測定するように構築、構成することができる。
【００５３】
各種の実施形態において、装置は、心腔内の複数電極のうちの少なくとも２つの位置を測定するように構築、構成することができる。
【００５４】
各種の実施形態において、装置は、複数電極から受け取った距離情報をセンサから受け取った情報と組み合わせるように構築、構成することができる。
【００５５】
各種の実施形態において、装置は、組織運動情報と細胞電気信号の両方を解析することによって、組織診断情報を提供するように構築、構成することができる。
【００５６】
各種の実施形態において、細胞電気信号が複数電極によって記録されるようにすることができる。
【００５７】
各種の実施形態において、組織運動情報がセンサによって提供されるようにすることができる。
【００５８】
各種の実施形態において、組織運動情報が複数電極によってさらに提供されるようにすることができる。
【００５９】
各種の実施形態において、装置は心臓アブレーション処置中に組織診断情報を提供するように構築、構成することができる。
【００６０】
各種の実施形態において、装置は、不整脈治療または機能療法の施行中に組織診断情報を提供するように構築、構成することができ、このような不整脈療法と機能療法には以下の療法、すなわちアブレーション、遺伝子治療製剤送達、心臓再同期、薬理療法等が含まれ、これらに限定されない。
【００６１】
各種の実施形態において、装置は、焼灼エネルギーを組織に送達するように構築、構成することができる。
【００６２】
各種の実施形態において、装置は、正確なフォーカス、伝導ギャップ、または伝導チャネル位置情報を提供するように構築、構成することができる。
【００６３】
各種の実施形態において、装置は、フォーカス、伝導ギャップの境界、または伝導チャネル位置の境界の位置を１ｍｍ〜３ｍｍ以内で特定するように構築、構成することができる。
【００６４】
各種の実施形態において、装置は、電位図波形で心組織の位置を提供するように構築、構成することができる。
【００６５】
各種の実施形態において、装置は、電位図波形を含む少なくとも３つの位置を提供するように構築、構成することができる。
【００６６】
各種の実施形態において、装置は、不整脈の１心拍マッピングを提供するように構築、構成することができる。
【００６７】
各種の実施形態において、装置は、操向および／または案内されるように構築、構成された少なくとも１つのカテーテルを備えることができる。
【００６８】
各種の実施形態において、カテーテルは、リアルタイム組織解析とイメージングによって電位図波形の部位まで操向および／または案内されるように構築、構成することができる。
【００６９】
各種の実施形態において、装置はさらにデリバリシースを備えることができる。
【００７０】
各種の実施形態において、デリバリシースは、アブレーションカテーテルを摺動可能に受けるように構築、構成することができる。
【００７１】
各種の実施形態において、装置はさらに、近位端を有する近位部と遠位端を有する遠位部を含み、患者の体内に挿入されるように構築、構成された長いシャフトを備えることができる。
【００７２】
各種の実施形態において、装置はさらに、長いシャフトに着脱可能に取り付けられ、振動エネルギーを伝送するように構築、構成されたクランプアセンブリを備えることができる。
【００７３】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは、超音波を発生するように構成された振動トランスデューサを備えることができる。
【００７４】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは、長いシャフトに着脱可能に取り付けられるように構築、構成されたクランプ機構を備えることができる。
【００７５】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは、長いシャフトの近位部に位置付けることができる。
【００７６】
各種の実施形態において、装置はさらにハンドルを備えることができ、近位部がハンドルから１０センチメートル以内にある。
【００７７】
各種の実施形態において、長いシャフトはさらに、近位部から遠位部へと超音波を伝送するように構築、構成された導管を備えることができる。
【００７８】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは長いシャフトの遠位部に位置付けることができる。
【００７９】
各種の実施形態において、遠位部は長いシャフトの遠位端から１０センチメートル以内にあるようにすることができる。
【００８０】
各種の実施形態において、装置はさらに複数電極を備えることができ、複数電極は長いシャフトの遠位端に位置付けられ、クランプアセンブリは複数電極を振動させるように構築、構成される。
【００８１】
各種の実施形態において、複数電極は上述の複数電極を含むことができる。
【００８２】
各種の実施形態において、装置はさらに、長いシャフトに位置付けられた少なくとも１つのサーモカップルを備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つのサーモカップルを振動させるように構築、構成される。
【００８３】
各種の実施形態において、装置はさらに、長いシャフトに取り付けられる少なくとも１つの支持アームを備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つの支持アームを振動させるように構築、構成される。
【００８４】
各種の実施形態において、装置は、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも１つを有する少なくとも１つの支持アームを備えることができる。
【００８５】
各種の実施形態において、装置はさらに、長いシャフトに取り付けられた少なくとも１つのアブレーション素子を備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つのアブレーション素子を振動させるように構築、構成される。
【００８６】
各種の実施形態において、装置はさらに、長いシャフトに取り付けられた少なくとも１つのセンサを備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つのセンサを振動させるように構築、構成され、センサは、温度、圧力、電気信号、電極、音声およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００８７】
各種の実施形態において、装置はさらに、長いシャフトに取り付けられた少なくとも１つのトランスデューサを備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つのトランスデューサを振動させるように構築、構成され、トランスデューサはアブレーション素子、電極、音声およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００８８】
各種の実施形態において、装置はさらに、長いシャフトに位置付けられた少なくとも１つの超音波結晶を備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つの結晶を振動させるように構築、構成される。
【００８９】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは長いシャフトを振動させるように構築、構成することができる。
【００９０】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは、長いシャフトの遠位端が患者の体内にある間はクランプアセンブリが患者の体外にあるように位置付けることができる。
【００９１】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方はシャフトに留め付けられるように構築、構成することができる。
【００９２】
各種の実施形態において、装置はシャフトを備えることができ、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は前記装置シャフトに留め付けられるように構築、構成される。
【００９３】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は、シャフトによって摺動可能に受けられるように構築、構成することができる。
【００９４】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は、複数電極の幾何学中心に位置付けられるように構築、構成することができる。
【００９５】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は１つの構成要素を含むことができる。
【００９６】
各種の実施形態において、１つの構成要素は１つの結晶を含むことができる。
【００９７】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は、回転されるように構築、構成することができる。
【００９８】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は、３６０°回転されるように構築、構成することができる。
【００９９】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は、軸に沿って平行移動するように構築、構成することができる。
【０１００】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は、構成要素のアレイを含むことができる。
【０１０１】
各種の実施形態において、アレイは超音波結晶のアレイを含むことができる。
【０１０２】
各種の実施形態において、アレイは円周アレイを含むことができる。
【０１０３】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は、複数電極のうちの少なくとも１つの中またはその付近に位置付けることができる。
【０１０４】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は第一の構成要素と第二の構成要素を含むことができ、第一の構成要素は複数電極のうちの第一の電極の中またはその付近に取り付けられ、第二の構成要素は複数電極のうちの第二の電極の中またはその付近に取り付けられる。
【０１０５】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサの少なくとも一方は圧電フィルムを含むことができる。
【０１０６】
各種の実施形態において、装置はさらに、第一の電極に電気的に接続されたワイヤを備えることができ、圧電フィルムは前記ワイヤの少なくとも一部を覆う。
【０１０７】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は圧電ケーブルを備えることができる。
【０１０８】
各種の実施形態において、装置は多アームアセンブリを含むことができ、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は多アームアセンブリに取り付けられる。
【０１０９】
各種の実施形態において、複数電極のうちの第一の電極は多アームアセンブリに取り付けることができる。
【０１１０】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は複数電極のうちの少なくとも１つの電極と一体とすることができる。
【０１１１】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサの少なくとも一方は第一の面を含むことができ、複数電極のうちの少なくとも１つの電極は第二の面を含むことができ、第一の面と第二の面は平行である。
【０１１２】
各種の実施形態において、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方は、回転し、心腔との信号の送受信を行うように構築、構成することができる。
【０１１３】
各種の実施形態において、トランスデューサは超音波トランスデューサを含むことができる。
【０１１４】
各種の実施形態において、トランスデューサは、持続的またはパルス励起のいずれかの少なくとも一方で音波を生成するように構築、構成することができる。
【０１１５】
各種の実施形態において、トンラスデューサは複数のトランスデューサを含むことができる。
【０１１６】
各種の実施形態において、トランスデューサは３ＭＨｚから１８ＭＨｚの間の周波数で信号を生成することができる。
【０１１７】
各種の実施形態において、トランスデューサはシャフトに留め付けられるように構築、構成することができる。
【０１１８】
各種の実施形態において、装置はさらにシャフトを備えることができ、トランスデューサは前記装置シャフトに留め付けられるように構築、構成される。
【０１１９】
各種の実施形態において、センサは超音波センサを含むことができる。
【０１２０】
各種の実施形態において、センサは複数のセンサを含むことができる。
【０１２１】
各種の実施形態において、センサはシャフトに留め付けられるように構築、構成することができる。
【０１２２】
各種の実施形態において、装置はシャフトを備えることができ、センサは前記装置シャフトに留め付けられるように構築、構成される。
【０１２３】
各種の実施形態において、装置はさらに、複数電極からのマッピング情報を受け取るように構築、構成された第一の受信機であって、マッピング情報は複数電極が１つまたは複数の心腔内に留置された時に受け取られるような第一の受信機と、双極子密度ｄ（ｙ）の三次元データベースを生成するように構成、配置された双極子密度モジュールと、を備えることができ、双極子密度モジュールは心腔壁への個々の投影三角形についての双極子密度を測定し、位置ｙにおける各投影三角形について、ω（ｘ，ｙ）に双極子密度ｄ（ｙ）を乗じたものが地点ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となる。ここで、ω（ｘ，ｙ）はその投影三角形の立体角であり、ａ）ｘは１つまたは複数の心腔内の一連の位置を表し、ｂ）Ｖ（ｘ）は点ｘにおける測定電位であり、前記測定電位は複数電極によって記録される。
【０１２４】
各種の実施形態において、装置はさらに、１つまたは複数の心腔の形状図を生成するように構成された少なくとも１つのイメージング機器から解剖学的情報を受け取るように構築、構成された第二の受信機を含む。
【０１２５】
各種の実施形態において、前記投影三角形は、各投影三角形に関する双極子密度が実質的に一定となるような大きさとすることができる。
【０１２６】
各種の実施形態において、双極子密度は少なくとも１０００個の投影三角形について測定することができる。
【０１２７】
各種の実施形態において、双極子密度は、多数の投影三角形によって測定でき、前記数は心腔の大きさによって決まる。
【０１２８】
各種の実施形態において、複数電極は１つのカテーテル内に含めることができる。
【０１２９】
各種の実施形態において、複数電極は２つまたはそれ以上のカテーテル内に含めることができる。
【０１３０】
各種の実施形態において、イメージング機器は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）機器、磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）機器、超音波機器、多電極マッピングカテーテルとマッピングシステム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【０１３１】
各種の実施形態において、イメージング機器は、双極子密度モジュールにアップロードされる標準的な解剖学的形状を有することができる。
【０１３２】
各種の実施形態において、双極子密度モジュールは、コンピュータ、電子モジュール、メモリの中に保存され、プロセッサにより実行可能なコンピュータプログラム、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、およびこれらの組み合わせのうちの１つまたは複数を含む数学的処理素子を含むことができる。
【０１３３】
各種の実施形態において、双極子密度モジュールは、双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースの空間分解能と時間分解能のうちの少なくとも一方を改善するように構成された進歩的アルゴリズムを実行するように構成することができる。
【０１３４】
各種の実施形態において、双極子密度モジュールは、双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースを作成するために線形方程式系を使用することができる。
【０１３５】
各種の実施形態において、双極子密度モジュールは、対応する時間間隔の双極子密度ｄ（ｙ）のマップを作成するように構成することができる。
【０１３６】
各種の実施形態において、双極子密度モジュールは、一連の心拍から、各々の対応する心拍の興奮順序のカスケードを表す合成マップを生成するように構成される。
【０１３７】
各種の実施形態において、多数の測定電位Ｖ（ｘ）は１００，０００個の電位Ｖ（ｘ）までの範囲とすることができる。
【０１３８】
各種の実施形態において、心臓壁は複数の領域に分割することができ、各領域は各電極に関する領域立体角によって表され、各領域立体角はその領域内の個々の三角形の立体角の総和である。
【０１３９】
各種の実施形態において、双極子密度ｄ（ｙ）を測定するために使用される領域の数は心臓壁上の１００，０００個の領域までの範囲とすることができる。
【０１４０】
各種の実施形態において、測定電位Ｖ（ｘ）を補間して領域の数を増やすことができる。
【０１４１】
各種の実施形態において、Ｖ（ｘ）はスプラインを用いて補間することができる。
【０１４２】
各種の実施形態において、装置はさらに、１つまたは複数の皮膚電極からマッピング情報を受け取るように構成された第三の受信機を備えることができる。
【０１４３】
各種の実施形態において、双極子密度モジュールは、１つまたは複数の皮膚電極からの前記マッピング情報を使用して、双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースを計算および／または再計算することができる。
【０１４４】
各種の実施形態において、双極子密度モジュールは、次式のうちの少なくとも１つを使って双極子密度ｄ（ｙ）を計算および／または再計算することができる：
【数１】
2018089414.tif 000003
ただし、小さい正弦波電圧Ｖｌは心内の電極アレイ上の各電極ｌ＝１，．．．Ｌに印加され、結果として得られる電圧Ｗｋ、ｋ＝１，．．．Ｋは表面電極で測定され、これによってＫＸＬ遷移行列が得られる。
【数２】
2018089414.tif 000004
ただし、立体角の計算によって、電極アレイの電位Ｖｌと心臓壁のＮ個の領域の双極子密度ｄｎ、ｎ＝１，．．．Ｎの間の線形変換Ｂｌｎが得られる。
【数３】
2018089414.tif 000005
上式（２）を式（１）に代入することにより、式（３）が得られる。
【０１４５】
各種の実施形態において、双極子密度モジュールは、正規化手法を使って式（２）と（３）を解くように構成することができる。
【０１４６】
各種の実施形態において、正規化手法はＴｉｋｈｏｎｏｖ正規化法を含むことができる。
【０１４７】
本発明の他の態様によれば、患者の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度ｄ（ｙ）と距離測定値のデータベースを作成するシステムが提供される。このシステムは、患者の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースを作成する装置を含み、これは、１つまたは複数のカテーテル上に設置された複数電極と、複数電極からマッピング情報を受け取るように構成された第一の受信機であって、マッピング情報が、複数電極が１つまたは複数の心腔に留置された時に受け取られるような第一の受信機と、１つまたは複数の心腔の幾何学表現を生成するように構成された少なくとも１つのイメージング機器から解剖学的情報を受け取るように構成された第二の受信機と、双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースを生成するように構成された双極子密度モジュールと、を備え、双極子密度モジュールは、心腔壁への個々の投影三角形に関する双極子密度を測定し、位置ｙにおける各投影三角形について、ω（ｘ，ｙ）に双極子密度ｄ（ｙ）を乗じたものが点ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となり、ω（ｘ，ｙ）はその投影三角形に関する立体角であり、ａ）ｘは１つまたは複数の心腔内の一連の位置を表し、ｂ）Ｖ（ｘ）は点ｘでの測定電位であり、前記測定電位は複数電極により記録される。
【０１４８】
各種の実施形態において、システムはさらに第二のイメージング機器を備えることができる。
【０１４９】
各種の実施形態において、システムはマッピングおよびアブレーション用カテーテルを備えることができる。
【０１５０】
各種の実施形態において、システムは、高周波（ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギー、極低温エネルギーのうちの１つまたは複数を供給するように構成されたアブレーション装置を備えることができる。
【０１５１】
各種の実施形態において、システムは以下の療法、すなわち遺伝子治療製剤送達、心臓再同期、薬理療法のうちの１つまたは複数を提供するように構成された装置を備えることができる。
【０１５２】
本発明の他の態様によれば、患者の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度ｄ（ｙ）と距離測定値のデータベースを作成する方法が提供される。この方法は、電極カテーテルの遠位端を患者の１つまたは複数の心腔のうちの１つの中に留置するステップと、１つまたは複数のカテーテルに設置された複数電極からマッピング情報を受け取る第一の受信機であって、マッピング情報は複数電極が１つまた複数の心腔内に留置された時に受け取られるような第一の受信機と、１つまたは複数の心腔内の幾何学的表現を生成するように構成された少なくとも１つのイメージング機器から解剖学的情報を受け取る第二の受信機と、双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースを生成する双極子密度モジュールと、によって双極子密度ｄ（ｙ）を生成するステップであって、双極子密度モジュールが心腔壁への個々の投影三角形に関する双極子密度を測定し、位置ｙにおける各投影三角形について、ω（ｘ，ｙ）に双極子密度ｄ（ｙ）を乗じたものが点ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となり、ω（ｘ，ｙ）はその投影三角形に関する立体角であり、ａ）ｘは１つまたは複数の心腔内の一連の位置を表し、ｂ）Ｖ（ｘ）は点ｘでの測定電位であり、前記測定電位は複数電極により記録されるようなステップと、音センサから受け取った信号を解析することによって距離または移動情報を計算するステップと、を含む。
【０１５３】
各種の実施形態において、方法は、組織厚さ情報を計算するステップを含む、距離情報を計算するステップを含むことができる。
【０１５４】
各種の実施形態において、方法は、双極子密度ｄ（ｙ）を使って、心臓の異常な電気的活動の発生源の位置を特定するステップを含むことができる。
【０１５５】
各種の実施形態において、双極子密度を計算するステップは、プロセッサがメモリ内に記憶されたコンピュータプログラムを実行するステップを含むことができ、コンピュータプログラムはメモリ内の双極子密度のテーブルを生成するためのアルゴリズムを具体化する。
【０１５６】
本発明の他の態様によれば、組織の診断方法が提供され、前記方法は、患者の１つまたは複数の心腔内にカテーテルの遠位端を留置するステップであって、カテーテルが少なくとも１つの電極と少なくとも１つの超音波素子を含むようなステップと、その少なくとも１つの超音波素子を介して組織の運動を測定するステップと、少なくとも１つの電極を介して電荷を測定するステップと、組織の運動と電荷に基づいて組織の診断を下すステップと、を含む。
【０１５７】
本発明の他の態様によれば、医学的方法が提供され、これは、特許請求の範囲の請求項１〜１２２のいずれか１項に記載の装置をデリバリシステム内に挿入するステップと、装置を、デリバリシステムを通じて心腔へと前進させるステップと、装置および／またはデリバリシステムを、装置の遠位端が心腔のほぼ幾何学中心に位置付けられるように操向するステップと、を含む。
【０１５８】
本発明の他の態様によれば、患者の組織の診断方法が提供され、これは、電気的情報と解剖学的情報を組み合わせるステップを含み、電気的情報は、組織によって生成される電気信号を記録するように構築、構成された複数電極から受け取られる情報を含み、解剖学的情報は、音声信号を記録するように構築、構成されたセンサによって受け取られる情報を含む。
【０１５９】
各種の実施形態において、適当な電気的活動を示す電気信号と適当な組織の運動を示す解剖学的情報は、健全な組織の存在と相関しうる。
【０１６０】
各種の実施形態において、適当な電気的活動を示す電気信号と不適当な組織の運動を示す解剖学的情報は、虚血組織または仮死組織のうちの少なくとも一方の存在と相関しうる。
【０１６１】
各種の実施形態において、電気的情報は閾値電圧より大きい信号を含むことができる。
【０１６２】
各種の実施形態において、不適当な電気的活動を示す電気的情報と不適当な組織運動を示す解剖学的情報は、瘢痕化組織の存在と相関しうる。
【０１６３】
各種の実施形態において、診断は組織虚血の評価を含むことができる。
【０１６４】
各種の実施形態において、診断は心細胞の電気的完全性の評価を含む。
【０１６５】
各種の実施形態において、診断はさらに、心細胞の機能的状態の評価を含むことができる。
【０１６６】
各種の実施形態において、不適当な電気的活動を示す電気的情報と不適当な組織運動を示す解剖学的情報は、不整脈の治療のために施行された心臓のアブレーションにおいて行われた焼灼のような完全焼灼の存在と相関しうる。
【０１６７】
各種の実施形態において、完全焼灼は貫壁性焼灼を含むことができる。
【０１６８】
各種の実施形態において、電気的情報は双極子密度情報を含むことができる。
【０１６９】
各種の実施形態において、電気的情報は、脱分極、再分極、波面伝搬速度、電圧の大きさ（最大、最小、勾配）、興奮のタイミング、興奮持続時間のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【０１７０】
各種の実施形態において、方法はさらに、ある時間にわたって焼灼エネルギーを印加することによって心組織を焼灼するステップをさらに含むことができる。
【０１７１】
各種の実施形態において、解剖学的情報は組織厚さ情報を含むことができ、焼灼エネルギーと時間の少なくとも一方は組織厚さ情報に基づいて調整される。
【０１７２】
本発明の態様によれば、患者に医療処置を施行する方法が提供され、この方法は、第一のカテーテルを患者に挿入するステップであって、第一のカテーテルが第一の素子群と少なくとも１つのセンサを含むようなステップと、第二のカテーテルを患者に挿入するステップであって、第二のカテーテルが長いシャフトを含み、第二のカテーテルが第二の素子群を含むようなステップと、クランプアセンブリを第二のカテーテルに取り付けるステップであって、クランプアセンブリが第二のカテーテルに着脱可能に取り付けられ、振動エネルギーを伝送するように構築、構成されているようなステップと、を含む。
【０１７３】
各種の実施形態において、第一の素子群はセンサを含むことができる。
【０１７４】
各種の実施形態において、センサは温度、圧力、電気信号、電極、音声およびこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【０１７５】
各種の実施形態において、第一の素子群はトランスデューサを含むことができる。
【０１７６】
各種の実施形態において、トランスデューサはアブレーション素子、電極、音声、これらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【０１７７】
各種の実施形態において、少なくとも１つのセンサは超音波センサを含むことができる。
【０１７８】
各種の実施形態において、少なくとも１つのセンサはトランスデューサを含むことができる。
【０１７９】
各種の実施形態において、トランスデューサは超音波トランスデューサを含むことができる。
【０１８０】
各種の実施形態において、第二の素子群はセンサを含むことができる。
【０１８１】
各種の実施形態において、センサは温度、圧力、電気信号、電極、音声およびこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【０１８２】
各種の実施形態において、第二の素子群はトランスデューサを含むことができる。
【０１８３】
各種の実施形態において、トランスデューサはアブレーション素子、電極、音声およびこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【０１８４】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトは、近位端を有する近位部と遠位端を有する遠位部を有することができる。
【０１８５】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは、超音波を発生するように構成された振動トランスデューサを含むことができる。
【０１８６】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは、第二のカテーテルの長いシャフトに着脱可能に取り付けられるように構築、構成されたクランプ機構を含むことができる。
【０１８７】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは、第二のカテーテルの長いシャフトの近位部に位置付けることができる。
【０１８８】
各種の実施形態において、第二のカテーテルはハンドルを備えることができる。
【０１８９】
各種の実施形態において、クランプアセンブリはハンドルから１０センチメートル以内に位置付けることができる。
【０１９０】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトはさらに、第二のカテーテルの長いシャフトの近位部から遠位部に超音波を伝送するように構築、構成された導管を備えることができる。
【０１９１】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは第二のカテーテルの長いシャフトの遠位部に位置付けることができる。
【０１９２】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの遠位部は第二のカテーテルの長いシャフトの遠位端から１０センチメートル以内とすることができる。
【０１９３】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトはさらに、複数電極を備えることができ、複数電極は第二のカテーテルの長いシャフトの遠位端に位置付けられ、クランプアセンブリは複数電極を振動させるように構築、構成される。
【０１９４】
各種の実施形態において、複数電極は上述のような複数電極を含むことができる。
【０１９５】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトはさらに、第二のカテーテルの長いシャフトに位置付けられた少なくとも１つのサーモカップルを備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つのサーモカップルを振動させるように構築、構成される。
【０１９６】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトはさらに、第二のカテーテルの長いシャフトに取り付けられた少なくとも１つの支持アームを備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つの支持アームを振動させるように構築、構成される。
【０１９７】
各種の実施形態において、少なくとも１つの支持アームは、センサまたはトランスデューサのうちの少なくとも一方を含むことができる。
【０１９８】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトはさらに、第二のカテーテルの長いシャフトに取り付けられた少なくとも１つのアブレーション素子を備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つのアブレーション素子を振動させるように構築、構成することができる。
【０１９９】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトはさらに、第二のカテーテルの長いシャフトに取り付けられた少なくとも１つのセンサを含むことができ、クランプアセンブリは少なくとも１つのセンサを振動させるように構築、構成することができ、センサは、温度、圧力、電気信号、電極、音声およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【０２００】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトはさらに、第二のカテーテルの長いシャフトに取り付けられた少なくとも１つのトランスデューサを備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つのトランスデューサを振動させるように構築、構成することができ、トランスデューサは、アブレーション素子、電極、音声およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【０２０１】
各種の実施形態において、第二のカテーテルの長いシャフトはさらに、第二のカテーテルの長いシャフトに位置付けられた少なくとも１つの超音波結晶を備えることができ、クランプアセンブリは少なくとも１つの結晶を振動させるように構築、構成することができる。
【０２０２】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは第二のカテーテルの長いシャフトを振動させるように構築、構成することができる。
【０２０３】
各種の実施形態において、クランプアセンブリは、第二のカテーテルの長いシャフトの遠位端が患者の体内にある間にはクランプアセンブリが患者の体外にあることができるように位置付けることができる。
【０２０４】
本発明の関連技術は、患者の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度ｄ（ｙ）と距離測定値のデータベースを作成する装置において、１つまたは複数の支持アームと、前記支持アームが一端に設けられたカテーテルシャフトと、を含む多アームアセンブリと、前記１つまたは複数の支持アームに設置された複数電極であって、前記多アームアセンブリに取り付けられた電極を少なくとも１つ含む、複数電極と、音波を発生するように構築、構成された少なくとも１つのトランスデューサと、音波の反射を受けるように構築、構成された少なくとも１つのセンサと、各トランスデューサと前記１つまたは複数の心腔の組織表面との間の距離を表すデータ一式を、受け取った前記反射から生成するように構成された距離測定部と、を備え、前記少なくとも１つのセンサに含まれるセンサが前記１つまたは複数の支持アームに取り付けられており、前記少なくとも１つのトランスデューサに含まれるトランスデューサが、前記カテーテルシャフトに取り付けられていることを特徴とする。
【０２０５】
上記関連技術においては、望ましくは、前記少なくとも１つのトランスデューサおよび前記少なくとも１つのセンサが、トランスデューサおよびセンサを包含する１つの構成要素を少なくとも１つ含む。
【０２０６】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置がリアルタイム画像を生成するように構築、構成される。
【０２０７】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が連続画像を生成するように構築、構成される。
【０２０８】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が前記患者の組織の画像を生成するように構築、構成される。
【０２０９】
上記関連技術においては、望ましくは、前記画像が１つまたは複数の心腔の画像を含む。
【０２１０】
上記関連技術においては、望ましくは、前記画像が前記複数電極のうちの少なくとも１つの画像を含む。
【０２１１】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が前記患者の組織の運動情報を提供するように構築、構成される。
【０２１２】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が、前記患者の組織の厚さ情報を提供するように構築、構成される。
【０２１３】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が距離測定データを生成し、前記距離測定データが、前記複数電極のうちの少なくとも１つと心腔壁の間の距離を含む。
【０２１４】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が、組織運動情報と細胞電気信号の両方を解析することによって、組織診断情報を提供するように構築、構成される。
【０２１５】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が心臓アブレーション処置中に前記組織診断情報を提供するように構築、構成される。
【０２１６】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が、電位図波形で心組織の位置を提供するように構築、構成される。
【０２１７】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置がさらにデリバリシースを備える。
【０２１８】
上記関連技術においては、望ましくは、前記センサまたは前記トランスデューサのうちの少なくとも一方が１つの構成要素を含む。
【０２１９】
上記関連技術においては、望ましくは、前記センサまたは前記トランスデューサのうちの少なくとも一方が、構成要素のアレイを含む。
【０２２０】
上記関連技術においては、望ましくは、前記アレイが超音波結晶のアレイを含む。
【０２２１】
上記関連技術においては、望ましくは、前記装置が多アームアセンブリを備え、前記センサまたは前記トランスデューサのうちの少なくとも一方が前記多アームアセンブリに取り付けられる。
【０２２２】
上記関連技術においては、望ましくは、前記複数電極のうちの第一の電極が前記多アームアセンブリに取り付けられる。
【０２２３】
上記関連技術においては、望ましくは、前記トランスデューサが超音波トランスデューサを含む。
【０２２４】
上記関連技術においては、望ましくは、前記トランスデューサが３ＭＨｚから１８ＭＨｚの間の周波数で信号を生成する。
【０２２５】
上記関連技術においては、望ましくは、前記センサが超音波センサを含む。
【０２２６】
上記関連技術においては、望ましくは、前記センサが複数のセンサを含む。
【０２２７】
上記関連技術においては、望ましくは、前記複数電極からのマッピング情報を受け取るように構築、構成された第一の受信機であって、前記マッピング情報が、前記複数電極が前記１つまたは複数の心腔内に留置された時に受け取られるような第一の受信機と、双極子密度ｄ（ｙ）の三次元データベースを生成するように構成、配置された双極子密度モジュールと、をさらに備え、前記双極子密度モジュールが心腔壁への個々の投影三角形についての双極子密度を測定し、位置ｙにおける各投影三角形について、ω（ｘ，ｙ）に前記双極子密度ｄ（ｙ）を乗じたものが地点ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となり、ただし、ω（ｘ，ｙ）は前記投影三角形の立体角であり、ａ）ｘは１つまたは複数の心腔内の一連の位置を表し、ｂ）Ｖ（ｘ）は点ｘにおける測定電位であり、前記測定電位が前記複数電極によって記録される。
【０２２８】
上記関連技術においては、望ましくは、前記双極子密度が少なくとも１０００個の投影三角形について測定される。
【０２２９】
上記関連技術においては、望ましくは、前記双極子密度モジュールが、対応する時間間隔の双極子密度ｄ（ｙ）のマップを作成する。
【０２３０】
上記関連技術においては、望ましくは、前記双極子密度モジュールが、一連の心拍から、各々の対応する心拍の興奮順序のカスケードを表す合成マップを生成する。
【０２３１】
上記関連技術においては、望ましくは、測定電位Ｖ（ｘ）の補間によって領域数が増やされる。
【０２３２】
上記関連技術においては、望ましくは、１つまたは複数の皮膚電極からマッピング情報を受け取るように構成された第二の受信機をさらに備える。
【０２３３】
上記関連技術においては、望ましくは、前記双極子密度モジュールが、前記１つまたは複数の皮膚電極からの前記マッピング情報を使用して、前記双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースを計算および／または再計算する。
【０２３４】
本願に含められた図面に描かれているような、双極子密度マッピングのために超音波を使用するリアルタイムの非接触型イメージングおよび距離測定装置、システムおよび／または方法のほか、組織の健全性の診断方法が提供される。
【０２３５】
添付の図面は本明細書に組み込まれ、その一部をなし、本発明による各種の実施形態を示しており、説明文と併せて本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の態様による、少なくとも１つの心腔の双極子密度ｄ（ｙ）のデータベーステーブルを作成するための装置のある実施形態の概略図である。
【図２】本発明の態様による、少なくとも１つの心腔の双極子密度のデータベーステーブルを作成するための好ましい方法のある実施形態のフローチャートである。
【図３】本発明の態様による、立体角ω（ｘ，ｙ）を利用して少なくとも１つの心腔の双極子密度のデータベーステーブルを作成するためのシステムのある実施形態の概略図である。
【図４】本発明の態様による、複数の支持アームに取り付けられた超音波素子を含むカテーテルの端部の側面図である。
【図５】本発明の態様による、複数のセンサを含むマッピングカテーテルと、複数のアブレーション素子を含むアブレーションカテーテルと、アブレーションカテーテルに取り付けられたクランプアセンブリと、を含むシステムの側面図である。
【図６】本発明の態様による、患者の組織を診断するための好ましい方法のある実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０２３７】
表面電荷密度を計算する装置は、２００７年８月３日に出願された、“ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＡＮＤ  ＰＲＥＳＥＮＴＩＮＧ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＣＨＡＲＧＥ  ＡＮＤ  ＤＩＰＯＬＥ  ＤＥＮＳＩＴＩＥＳ  ＯＮ  ＣＡＲＤＩＡＣ  ＷＡＬＬＳ”と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＣＨ２００７／０００３８０号（以下、「‘３８０号特許出願」という）に詳しく記載されている。
【０２３８】
‘３８０号特許出願に記載されているように、研究の結果、表面電荷（すなわちその分布）または双極子密度（すなわちその分布）を使って分布マップを作成することにより、局所の心細胞の電気イオン活量に関して、電位より詳細で正確な情報が得られることがわかった。表面電荷または双極子密度は、電気的活動の正確で鮮鋭な情報を高い空間分解能で提供するのに対し、電荷密度の集積から得られる電位では、電気的活動の拡散的な概要しか把握できない。たんぱく質のイオン電荷と水溶性イオンを含む心細胞膜の電気的性質は、表面電荷と双極子密度によって正確に表すことができる。表面電荷密度または双極子密度は、心臓の中で直接測定することができず、測定された電位をもとに、数学的に正確に計算しなければならない。換言すれば、現在のマッピングシステムによって得られた電圧マップの情報は、これらから表面電荷密度または双極子密度を計算すれば大幅に改善できる。
【０２３９】
表面電荷密度とは、単位面積（ｃｍ２）あたりの表面電荷（クーロン）を意味する。そのため、双極子は中性元素であり、一部が正電荷、他の部分が同等であるが負の電荷を有する。双極子は細胞膜の電気的性質をよりよく表している可能性があり、これは、生物学的環境ではイオン電荷が巨視的に分離されないからである。
【０２４０】
‘３８０号特許出願により表面電荷密度（表面電荷密度分布）のマップを生成するためには、ある心腔の形状を知る必要がある。心腔の３Ｄ形状は一般に、現在入手可能な一般的なマッピングシステム（いわゆるロケータシステム）によって、あるいはＣＴ／ＭＲＩスキャンからの解剖学的データの積分によって評価される。非接触型マッピング法による電位の測定には、プローブ電極が使用された。プローブ電極は、楕円形または球形の多電極アレイであってもよい。球形は、その後のデータ解析にとって、特定の利点を有する。しかしながら、Ｖｅの測定には他の種類の電極または、複数の独立した電極でも使用できる。たとえば、心内膜内の心室内腔に関して、表面Ｓｐを有するプローブ電極を血液中に設置した場合、表面ＳＰ上の点ｘ，ｙ，ｚの電位Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）を測定することが可能である。心内膜の表面Ｓｅの電位を計算するには、ラプラス方程式、
【数４】
2018089414.tif 000006
を解く必要があり、式中、Ｖは電位であり、ｘ，ｙ，ｚは三次元座標を示す。この方程式の境界条件はＳＰ上でＶ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ＶＰ（ｘ，ｙ，ｚ）であり、ＶＰはプローブ表面上の電位である。
【０２４１】
解は整数であり、それによって、血液が充満している心腔の全容量の中の点ｘ’ｙ’ｚ’における電位Ｖ（ｘ’ｙ’ｚ’）を計算することができる。前記整数を数値的に計算するために、心表面の離散化が必要であり、いわゆる境界要素法（ＢＥＭ）を使用しなければならない。
【０２４２】
境界要素法は、線形積分方程式（すなわち、面積分の形態）を解くための数値的計算方法である。この方法は、流体力学、音響学、電磁気学、破壊力学を含む工学および科学の多くの分野で応用された。
【０２４３】
境界要素法は、有限要素法を含めた他の方法より効率的であることが多い。境界要素定式によれば、一般に、離散化後の完全占有行列が得られる。これは、ストレージ要件と計算時間が問題の大きさの二乗に従って増大する傾向があることを意味する。これに対して、有限要素行列は一般に帯状であり（要素は局所的にのみ接続される）、システム行列のストレージ要件は一般に、問題の大きさとともにほとんど直線的に増大する。
【０２４４】
上記を鑑み、プローブの表面上のすべての電位ＶＰ（ｘ１’ｙ１’ｚ１’）を測定することができる。心腔壁の電位Ｖｅを計算するには、心腔の表面の既知の形状を個別の部分に分割して、境界要素法を使用しなければならない。すると、心内膜の電位Ｖｅは、プローブの電位ＶＰ：Ｖｅ＝ＴＶＰからの線形行列変換Ｔによって得られる。
【０２４５】
少なくとも１つの、ある心腔の１つまたは複数の位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）における、ある時間ｔの心細胞の１つまたは複数の電位Ｖｅを測定し、計算した後。表面電荷密度と双極子密度は、以下の２つのポワソン方程式によって電位に関係付けられる。
【数５】
2018089414.tif 000007
【数６】
2018089414.tif 000008
ただし、ρ（Ｐ）は位置Ｐ＝ｘ，ｙ，ｚにおける表面電荷密度であり、
2018089414.tif 000009
は心腔表面Ｓｅ上に集中したデルタ分布であり、νは双極子密度である。
【０２４６】
心腔壁の表面上の電位Ｖｅと表面電荷（４）または双極子密度（５）の間には公知の関係がある。
【数７】
2018089414.tif 000010
【数８】
2018089414.tif 000011
（参考としては、Ｊａｃｋｓｏｎ  ＪＤ．Ｃｌａｓｓｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｗｉｌｅｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９７５を参照のこと。）
【０２４７】
境界要素法はここでも、式４と５の電位Ｖｅを所望の表面電荷密度と双極子密度に変換するためのコードを提供し、これらはデータベースに記録できる。
【０２４８】
この方法の他の実施形態では、電位Ｖｅは接触型マッピングによって測定される。この場合、電位Ｖｅを計算するステップは不要であり、これは、電極を心腔壁に直接接触させることによって、すでに電位Ｖｅが得られるからである。
【０２４９】
好ましい実施形態において、プローブ電極は、電位Ｖｅを正確に計算でき、それゆえ、Ｖｅを所望の電荷または双極子密度に変換するための計算を容易にするような形状を有する。電極のこの好ましい形状は基本的に楕円形または球形である。
【０２５０】
‘３８０号特許出願に関して少なくとも１つのある心腔の表面電荷密度のデータベーステーブルを作成するための方法を採用するためには、少なくとも、
ａ）ある心腔の表面上のある位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）における電位Ｖを測定し、記録する１つのユニット（接触型マッピング）または、壁と直接接触せずに心内に位置付けられたプローブ（非接触型マッピング）と、
ｂ）測定された電位をデジタルデータに変換する１つのＡ／Ｄ変換器と、
ｃ）測定および／または変換されたデータを保存する１つのメモリと、
ｄ）デジタルデータをデジタル表面電荷密度または双極子密度データに変換する１つのプロセッサユニットと、
を含むシステムを使用することが好ましかった。
【０２５１】
当業界では、ある心腔内の心細胞の電位の位置特定と測定を侵襲的および非侵襲的方法で行うための多数の装置がよく知られており、長年にわたり医療従事者によって採用されてきた。したがって、‘３８０号特許出願の方法、システム、装置では、本発明の最良の実践態様を実行するための特段の新たな電極は一切必要なかった。その代わりに、‘３８０号特許出願は入手可能なデータの新規で有利な処理を提案したものであり、これによって、心臓の表面電位のみに基づく先行技術のシステムと比較して、心臓の活動のマッピングの精密さ、正確さ、空間分解能を改善することができる。‘３８０号特許出願のシステムと方法はまた、代謝および機能的情報を含め、不整脈と心細胞の電気的状態を診断するための優れた診断方法を提供することができるであろう。
【０２５２】
本発明は、心臓壁上の双極子電荷密度の分布と活動を計算し、視覚化するための改良された装置、システム、方法を提供する。双極子密度は幾何学的に直接測定され、従来の外挿アルゴリズムを使用した場合に遭遇するエラーを避けることができる。
【０２５３】
１つの実施形態において、本発明の装置は、１つまたは複数のカテーテルに設置された複数電極と、トランスデューサと、センサと、を含む。この装置は、患者の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度ｄ（ｙ）と距離の測定値の三次元データベースを作成するために使用できる。距離測定データはたとえば、複数電極のうちの少なくとも１つと心臓壁の間の距離、複数電極のうちの少なくとも１つとトランスデューサおよび／またはセンサの間の距離、心臓壁とトランスデューサおよび／またはセンサの間の距離を含んでいてもよい。距離測定データは、センサにより記録された角度および／またはセンサの周波数変化を解析することによって計算してもよい。この装置はまた、患者の組織の連続的なリアルタイム画像を生成するように構成されてもよい。画像の例としては、たとえば１つまたは複数の心腔、心臓壁、複数電極のうちの少なくとも１つの付近の組織、複数電極のうちの少なくとも１つ、およびこれらの組み合わせであってもよい。この装置は、組織の位置、組織の厚さ（たとえば、心臓壁の厚さ）および組織の運動（たとえば心臓壁の運動）の情報等の組織画像情報、組織の２点間の距離、ある組織の位置と装置の構成要素の位置の間の距離、２つの装置構成要素の位置間の距離等の距離情報、組織の電気的活動情報、組織の一部の焼灼状態、およびこれらの組み合わせのうちの１つまたは複数を提供してもよい。
【０２５４】
本発明はトランスデューサとセンサを取り入れ、これらは各々、好ましくは超音波式であり、１つの構成要素の中に含まれる。トランスデューサとセンサは、患者の組織または１つまたは複数のカテーテルまたはその他の装置の構成要素等の１つまたは複数の標的の距離または存在の非接触型測定を行うように構成される。情報は、超音波を送信し、その後、反響が戻ってセンサによって感知されるまでに必要な時間を測定することによって生成され、それゆえ、すべての反射面とセンサ／送信機の間の距離が測定される。この追加情報によって、より精密な双極子密度ｄ（ｙ）の測定が可能となる。測定は、対象物の厚さ、たとえば心組織の厚さを測定するために行ってもよく、これを使ってエネルギーの出力と供給時間等のアブレーションパラメータを決定できる。
【０２５５】
本発明を利用して、組織の診断方法もまた開示される。カテーテル装置から収集される情報、特に組織の運動と組織の電荷を解析することにより、医師は組織の健全性を判断できる。たとえば、適当な組織運動が検出され、健全な状態を示す電気信号を組織が生成した場合、組織は健全であると判断される。組織の診断によって、医師はどのような治療、たとえばアブレーションがその患者にとって好ましいかを判断できる。
【０２５６】
本発明によれば、心臓壁上の双極子密度ｄ（ｙ）のデータベースを測定し、計算する装置が提供される。心臓において実際に測定される電位は、双極子とみなすことのできる細胞の電気的活動から得られる。双極子は生体膜の両側のイオン電荷からなる。双極子密度の使用によって、電気的活動の正確な表現が提供される。本発明によるシステムと方法は、１つまたは複数の数学的定理を利用して、双極子密度を効率的かつ有効に計算する。この計算は、現在のシステムによって生成される仮想的電位の計算よりずっと精密であり、現在のシステムは、必要な数値的方法と、双極子密度ではなく電位を使用することによって、空間的精度を欠く。本発明によるシステムと方法は、たとえばコンピュータシステムまたは同様のマイクロコントローラおよび／または数学的処理装置を使用する双極子密度の幾何学的な計算において効率的である。
【０２５７】
定義。本発明をより理解しやすくするために、いくつかの用語を以下に定義する。
【０２５８】
本明細書で使用された場合、「治療対象者」および「患者」という用語は、あらゆる動物、たとえば家畜、ペット、好ましくは人間等の哺乳類を指す。「治療対象者」と「患者」の具体的な例には、たとえば医学的支援を必要とする個人、特に心房細動（ＡＦ）等の不整脈を有する患者が含まれるが、これに限定されない。
【０２５９】
本明細書で使用された場合、例示的実施形態では、「立体角」という用語は、心臓壁の上の１つの三角形と観察点ｘの間の二次元の角度を三次元空間に内在させたものである。位置ｘから見た場合、直線を点ｘからその三角形の頂点まで引き、中心ｘに半径ｒ＝１の球を作る。すると、直線は単位球の表面上に三角形の区画を画定する。立体角はその三角形の表面積と等しい。本明細書で使用された場合、例示的実施形態において、「双極子密度」という用語は密度の大きさの三次元テーブルを指し、ｄ（ｙ）は一般に三次元系または空間を指す。
【０２６０】
本発明の方法と装置は、過去の先行技術の装置より有利である。図１〜６は、本発明の態様による装置、システム、方法の各種の好ましい実施形態を示している。しかしながら、本発明はこれらの具体的な構成に限定されない。
【０２６１】
ここで、図１を参照すると、患者の少なくとも１つの心腔の双極子密度のデータベーステーブルを作成するための装置のある実施形態の概略図が示されている。装置１００は、別の装置、たとえば患者の心臓の心腔内の循環血液内に留置された多電極マッピングカテーテルを含む装置からの電位を受け取るように構成された第一の受信機１１０を含む。装置１００はさらに、たとえば、これらに限定されないが、コンピュータ断層撮影、ＭＲＩ、超音波、多電極マッピングカテーテルおよびこれらの組み合わせ等の機器から心臓の幾何学的情報（たとえば、心腔壁の幾何学形状）を受け取るように構成された第二の受信機１２０を含む。あるいは、心腔のモデルを表す標準的な形状を読み込むことができる。
【０２６２】
装置１００はさらに、超音波ユニット２４０から超音波情報を受け取るように構成された第三の受信機１４０を備える。超音波ユニット２４０は、トランスデューサとセンサを含む。好ましい実施形態において、トランスデューサは、高周波振動、すなわち超音波をパルス状または連続して生成するように構成された超音波トランスデューサを含む。一般に、超音波トランスデューサは５〜１５ＭＨｚの波長の音波を生成する。いくつかの実施形態において、トランスデューサとセンサは、超音波信号の送信と検出の両方を行うように構成された圧電性結晶としての１つの構成要素である。
【０２６３】
この実施形態では、センサは好ましくは、超音波トランスデューサから発生される超音波を記録またはその他検出するように構成された超音波センサである。センサはさらに、心腔内の複数電極および／またはセンサのうちの少なくとも１つの位置のリアルタイムの連続的測定データを測定するように構成されていてもよい。特定の環境内の音速と、トランスデューサによる音波の供給タイミングがわかれば、センサ、トランスデューサと１つまたは複数の反射面の間の距離を計算できる。
【０２６４】
代表的な実施形態において、圧電性結晶は超音波を送信し、これらの音波の反射を受信する。当業者の間では公知のように、送受信間のタイミングを使って、組織表面や装置構成要素の表面等の反射面の位置を判断することができる。１つの実施形態において、標的となる心組織の正確な位置推定と測定が行われ、その結果、より精密で有効な治療が行われる。超音波結晶は、組織表面で反射される信号を送信し、これはマッピング電極から組織までの距離を判断するために使用できる。この距離はソフトウェアアルゴズムに供給され、双極子密度または直接的な電気信号解析を通じて電気的活動の計算に役立てられる。
【０２６５】
精密な距離を得ることにより、計算全体が非常に精密となる（周波数であり、これは約３メガヘルツで、最高１８メガヘルツでもよい）。発せられた超音波は、一定の周波数でもよく、または可変周波数のチップによって生成されてもよい（受信時のパルス圧縮が可能となる）。双極子密度の計算および距離測定の精度により、心細胞の詳細を電気的活動の点で精密に知ることができ、細胞活動を精密に特定して、どの細胞が活動の最早期興奮部位であるかを特定できる。１つの実施形態において、センサは、第一の反射を通じてセンサから心臓壁までの距離を自動的に検出し、第二の反射を通じて壁の厚さを検出するように構成されてもよい。その他の距離測定データには、たとえば複数電極のうちの少なくとも１つと心臓壁の間の距離、複数電極のうちの少なくとも１つとトランスデューサおよび／またはセンサの間の距離、心臓壁とトランスデューサおよび／またはセンサの間の距離等が含まれるが、これらに限定されない。他の実施形態では、超音波素子が複数の反射を統合して、壁の距離と厚さを含む完全な画像を形成する。また別の実施形態では、超音波素子は、心組織と１つまたは複数の電極の位置決めに関する情報を提供して、たとえばこれら１つのまたは複数の電極を含むアブレーションおよび／またはマッピングカテーテルの位置を特定する。
【０２６６】
１つの実施形態において、センサおよび／またはトランスデューサは、一般的には圧電材料からなる少なくとも１つの結晶を含み、これは電極アレイ内の各電極の中心付近に位置付けられる。他の実施形態では、結晶は２つまたはそれ以上の電極間に位置付けられ、たとえばマッピング電極と結晶の比が１：１、２：１、５：２、３：１、４：１またはその他の比の装置が作製される。この少なくとも１つの結晶は、超音波トランスデューサにより送信される信号および／またはこれらの信号の反射を受信するように構築、構成されてもよい。この少なくとも１つの結晶は、固定位置にあってもよく、またはたとえば少なくとも１つの超音波結晶に動作的に取り付けられた回転シャフトによって、回転機構を介して回転されてもよい。この回転は丸1回転、すなわち３６０°であってもよく、それによって心腔の全周が測定される。あるいは、少なくとも１つの結晶の回転は部分的であってもよい。あるいは、またはこれに加えて、１つまたは複数の超音波結晶を軸方向に移動させてもよく、たとえば往復運動させて、より長い画像を生成し、および／または三次元再生画像を生成してもよい。他の実施形態において、センサおよび／またはトランスデューサは、アレイ、たとえば円周アレイとして配置された複数の水晶を含む。
【０２６７】
他の実施形態において、超音波センサおよび／またはトランスデューサは、カテーテルに動作的に取り付けられ、１つまたは複数のカテーテル構成要素を振動させるように構成されたプローブを含んでいてもよい。代替的実施形態において、超音波センサおよび／またはトランスデューサは、アレイ内の各電極をカバーする圧電フィルムを備える。また別の実施形態において、超音波センサおよび／またはトランスデューサは、各電極に動作的に接続された圧電ケーブルを備える。
【０２６８】
超音波センサおよび／またはトランスデューサは機械的クランプアセンブリの中に格納してもよく、これをカテーテル、たとえばマッピングカテーテルまたはアブレーションカテーテルのシャフトに取り付けてもよい。これに加えて、特定の超音波周波数の特定のクランプアセンブリを特定のカテーテルとともに使用してもよく、その一方で、第二の超音波周波数の第二のクランプアセンブリを第二のカテーテルとともに使用してもよい。他の実施形態において、超音波センサおよび／またはトランスデューサはマッピングカテーテルに直接挿入してもよい。
【０２６９】
また別の実施形態において、この装置は多アームアセンブリを備えていてもよく、それによってセンサおよび／またはトランスデューサは多アームアセンブリに取り付けられる。これに加えて、少なくとも１つの電極は多アームアセンブリに取り付けてもよい。代替的実施形態において、センサおよび／またはトランスデューサは電極の一部として構築してもよい。たとえば、この装置は、センサと電極の組み合わせを含んでいてもよい。他の実施形態では、センサおよび／またはトランスデューサは、前向きセンサとして構築し、信号を直接電極に従って組織に投影するように構成されてもよい。また別の実施形態では、センサおよび／またはトランスデューサは回転するように構成されてもよく、それによってセンサおよび／またはトランスデューサは各電極と個々に対面し、信号は各電極の超えて発せられてもよい。
【０２７０】
いくつかの実施形態において、この装置は、操向可能に構築、構成され、それによってこの装置の遠位端が患者の心腔のほぼ幾何学中心に位置付けられる。この実施形態では、カテーテルがデリバリシステム、たとえばデリバリシースに装填されてもよく、デリバリシースから前進されてもよく、それによって超音波センサを含む双極子密度マッピングシステムが血液と心腔内に位置付けられる。また、この実施形態では、デリバリシースがアブレーションカテーテルを摺動可能に受けるように構成された中央管腔を含んでいてもよい。装置のこのような構成によって、使用者は１つの装置で診断手順を実行しうる。これに加えて、経中隔穿刺は１回のみでよいかもしれない。また別の実施形態においては、この装置は操向可能であってもよい。たとえば、使用者は、リアルタイム解析およびイメージングを通じて焼灼部位を決定してもよく、その後、装置を所望の位置まで操向してもよい。装置の操向は、上述のデリバリシースと同様のデリバリシースの管腔の中に格納可能なケーブルを介して行ってもよい。
【０２７１】
装置１００はさらに双極子密度モジュール１３０を含み、これは、数学的またはその他の計算を実行するための数学的処理要素、たとえばコンピュータまたは、ソフトウェアおよび／またはハードウェアを含むその他の電子モジュールを含む。双極子密度モジュール１３０は、第一の受信機１１０からのマッピング情報と第二の受信機１２０からの心臓の幾何学的情報を受け取る。双極子密度モジュール１３０は好ましくは、１つまたは複数のアルゴリズムを使って、受け取ったマッピングおよび幾何学的情報を処理し、双極子密度のデータベーステーブル、たとえば双極子密度の三次元データベーステーブルを生成する。
【０２７２】
心腔の幾何学モデルは、双極子密度モジュール１３０によって複数の小さな三角形へと加工される（三角形分割）。三角形が十分に小さければ、各三角形の双極子密度を一定とみなすことができる。好ましい実施形態において、直径４〜６ｃｍの標準的な心腔は１０００個を超える三角形に分割される。他の好ましい実施形態では、双極子密度モジュール１３０によって決定される三角形の数は、心腔の大きさに基づく。電極が医師、たとえば電気生理学専門医によって心腔内に位置付けられ、各電極の電位が記録される。各三角形は、対応する電極から特定の立体角で見られる。双極子密度モジュール１３０は、多電極カテーテル上の位置ｘにおける各電極上の位置ｙの各三角形によって画定される立体角ω（ｘ，ｙ）を計算する。その三角形の双極子密度をｄ（ｙ）とすると、その三角形について、ω（ｘ，ｙ）にｄ（ｙ）を乗じたものが多電極カテーテル上の位置ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となる。測定された総電位Ｖ（ｘ）は、すべての三角形から得られる総和である。詳しくは、図３に関して以下に説明する。
【０２７３】
好ましい実施形態において、双極子密度モジュール１３０は、作成される双極子密度のデータベースの空間および／または時間分解能を改善するために修正および／または改良可能な進歩的アルゴリズムを実行する。双極子密度ｄ（ｙ）は、線形方程式系を解くことによって得られる。この計算には、数値的不安定性を回避するために、幾分かの注意が必要である。それによって、双極子密度のマップを、対応する各時間間隔で作成できる。マップの合成によって、各々の対応する心拍の興奮順序のカスケードが生成され、これを使って電気的活動、すなわち不整脈の発生源を特定し、または心臓病の診断を行うことができる。
【０２７４】
本発明で使用される測定電極は、心腔内の血流中に、本発明の数学的解析が十分に適用されるように比較的均一な状態で留置される。好ましい実施形態では、皮膚電極もまた使用され、それによって双極子密度モジュール１３０は皮膚電極から受け取った情報を使って、心臓壁に関する双極子密度を計算および／または再計算できる。侵襲的（すなわち、心腔内に留置される）多電極電位測定によって得られる空間分解能は、いずれかの心腔、たとえば左心房（ＬＡ）に留置可能な電極の数によって限定される。皮膚に設置される電極、たとえば胸郭上に設置された電極は、空間的に限定されない。しかしながら、主に体の不均質構造によって、皮膚電極により測定される電位の実際の発生源の位置特定は難しい。非常に複雑な境界値の問題を、境界状態があまりわからないまま解決しなければならず、体表面ＥＣＧ（のみ）から「活動電位」を測定する過去の試みの成績はあまりよくなかった。
【０２７５】
境界値問題の不正確な解決は、本発明の多電極アレイによる追加の測定（皮膚電極の測定に追加される）によって回避できる。小さな正弦波電圧Ｖｌは、心内の電極アレイ上の各電極ｌ＝１，．．．Ｌに印加され、その結果得られる電圧Ｗｋ、ｋ＝１，．．．Ｋが表面電極で測定される。これによって、ＫＸＬ遷移行列Ａｋｌが得られる。
【数９】
2018089414.tif 000012
【０２７６】
立体角を計算することにより、電極アレイ電位Ｖｉと心臓壁のＮ個の領域の双極子密度ｄｎ、ｎ＝１，．．．Ｎの間の線形変換値Ｂｌｎが得られる。
【数１０】
2018089414.tif 000013
Ｎは、Ｎ＝Ｋ＋Ｌとなるように選択され、式中、Ｋは表面電極の数、Ｌは内部に設置されたアレイ電極の数である。式（７）を（６）に代入すると、
【数１１】
2018089414.tif 000014
となる。
【０２７７】
したがって、Ｋ＋Ｌの電極すべてで心臓の活動の電位を同時に測定するとによって、心臓壁のＮ個の領域のＮ＝Ｋ＋Ｌの双極子密度を計算できる。この方法により、Ｌ個のアレイ電極だけの場合より空間分解能が高くなる。線形方程式系（７）＋（８）の解決では、数値不安定性を回避するために正規化法（たとえばＴｉｋｈｏｎｏｖ正規化およびその修正版）を使用しなければならない。
【０２７８】
ここで図２を参照すると、患者の少なくとも１つの心腔の双極子密度のデータベーステーブルを作成するための好ましい方法のある実施形態が示されている。ステップ１０では、多電極アレイが対応する心腔内に留置される。ステップ２０では、対応する心腔の形状が、超音波トンラスデューサとセンサ、一般には超音波信号の発生と記録の両方を行うように構成された１つの超音波結晶を介して、多電極アレイの位置に関して取得することができる。心腔の形状に加えて、心臓壁組織の壁運動の大きさおよびその他の特性を測定できる。たとえば、カテーテルの遠位部に位置付けられた超音波トランスデューサは、超音波を心腔壁と、心腔内の１つまたは複数の装置の構成要素に送信するように構成される。代替的実施形態において、超音波トランスデューサはカテーテルシャフトの近位部に取り付けられ、シャフトまたはシャフトに取り付けられた１つまたは複数の構成要素を振動させるように構成され、それゆえ、超音波を心腔壁に送信する。１つまたは複数の超音波センサは、送信された超音波の反射を検出する。これに加えて、患者の組織の厚さおよび組織の運動を測定してもよく、それによってたとえば臨床医はどの治療（たとえば、どのアブレーションパラメータ）が患者にとって適当かを判断できる。このステップで利用可能な超音波トランデューサとセンサの１つの実施形態の詳細な説明は、図１において上述した。あるいは、またはこれに加えて、多電極アレイの位置に関連して、たとえば第二のマッピング電極を移動させることによって、または画像診断（たとえば、電極の多電極アレイが心腔内に設置される前またはその後のコンピュータ断層撮影、ＭＲＩまたは超音波）から形状モデルをインポートすることによって、対応する心腔の形状が得られる。対応する心腔の形状の表面が小さい三角形、一般には少なくとも１０００個の小さい三角形に分割される。
【０２７９】
ステップ３０では、双極子密度ｄ（ｙ）を、測定による電位値と計算による立体角から計算できる。測定は心周期中に連続的に繰り返すことができ、ミリ秒の高い時間分解能が得られる。時間依存の双極子密度の情報は、その心拍での対応する心腔の興奮伝播マップとして描くことができる。この情報を心房性頻脈等の不整脈の患者の診断および／または治療に使用できる。
【０２８０】
好ましい実施形態において、情報を用いて、ＲＦ、超音波、または極低温アブレーションカテーテルによる刺し入れ、たとえば左心房または右心房への刺し入れのための心臓壁治療箇所を決定する。他の好ましい実施形態では、多電極マッピングアレイを心室に留置し、双極子密度を心室壁に関して測定し、たとえば、虚血を検出し、心筋機能を定量化する。
【０２８１】
１つの実施形態において、装置は１つまたは複数のカテーテルを含み、これらは、カテーテルの遠位端が患者の心腔のほぼ幾何学中心に位置付けられるように操向可能に構築、構成される。この方法では、マッピングカテーテルをデリバリシステム（たとえば、デリバリシース）の中に装填してもよく、超音波センサとトランスデューサを含む双極子密度マッピングシステムが心腔の循環血液中に設置されるようにデリバリシステムから前進させてもよい。
【０２８２】
ここで、図３を参照すると、患者の少なくとも１つの心腔の双極子密度のデータベーステーブルを作成するためのシステムのある実施形態が示されている。システム５００は装置１００を含み、これは、前述のように、心腔内の電位測定と心腔に関する画像情報に基づいて三次元双極子密度ｄ（ｙ）のデータベーステーブルを作成するように構成されている。システム５００はさらに、イメージングユニット２２０を含み、これは心腔の二次元または三次元画像を装置１００に供給するように構成される。イメージングユニット２２０は、コンピュータ断層撮影、ＭＲＩおよび／または超音波イメージングのうちの少なくとも１つを実行してもよい。イメージングユニット２２０は、心腔の実際の、または仮想モデルのいずれの形態でも生成でき、それによって三角法による解析が可能となる。
【０２８３】
システム５００はさらに、マッピングカテーテル３１０を含み、そのシャフト３１１は患者の心腔、たとえば左心房（ＬＡ）に挿入されているように描かれている。シャフト３１１の遠位端には、複数電極３１６を含む電極アレイ３１５がある。電極アレイ３１５は支持アーム３１４を有するバスケット型の構成で示されているが、他の数多くの構成も使用でき、これにはたとえば複数の独立したアーム、らせん状アレイ、表面に電極を配したバルーンおよび、複数電極を三次元空間に設置するように構成されたその他の構成がある。好ましい実施形態において、電極の三次元アレイを有するカテーテルはいずれも、装置１００のマッピング情報を供給するために使用できる。
【０２８４】
この実施形態において、電極３１６はワイヤに接続され、これは図示されていないが、近位側に、マッピングユニット２１０、たとえば心電図（ＥＣＧ）ユニット等に電気的に接続されるケーブル３１７へと延びる。マッピングユニット２１０は、電極３１６によって記録される電位等の情報および装置１００により生成される双極子密度情報を表示するためのモニタを含む。代替的実施形態において、装置１００はさらにモニタを含み、これは図示されていないが、双極子密度情報、電極３１６により記録される電位、心腔の形状とその他の幾何学的情報のうちの１つまたは複数を表示するように構成される。好ましい実施形態において、双極子密度および／または記録された電位情報は、カテーテル３１０が挿入された心腔の三次元表現に関連して表示される。代替的実施形態においては、イメージングユニット２２０は、電極カテーテル、たとえばカテーテル３１０から記録された信号をもとに心腔の画像を生成するように構成された装置を含んでいてもよい。
【０２８５】
システム５００は、不整脈を治療するための装置、たとえば焼灼エネルギー源２３０を含んでいてもよく、これはケーブル３１８を介して電極３１６に電気的に取り付けられる。あるいは、またはこれに加えて、焼灼エネルギー源２３０は異なるアブレーションカテーテル、たとえば、ＲＦエネルギー、極低温エネルギーまたはその他の組織破壊エネルギーを等の焼灼エネルギーを供給するように構成された１つまたは複数のアブレーション素子カテーテル等に取り付けることができる。
【０２８６】
システム５００はさらに、超音波ユニット２４０を含んでいてもよく、これはケーブル３１９を介して超音波センサの結晶３４０に動作的に接続される。ユニット２４０は、超音波トランスデューサ（発生器）３４１と、動作的に取付可能なクランプアセンブリと、を含み、クランプアセンブリは、カテーテル装置のシャフトの周囲に設置され、カテーテル装置の１つまたは複数の構成要素が超音波、たとえば１つまたは複数の構造から反射され、結晶３４０によって記録されるように構成された波動を送信するように構成される。ユニット２４０は、結晶３４により得られる測定データ（すなわち、結晶３４０により記録される反射）を処理し、このデータを装置１００に送信する。測定データは、心腔と電極３１６に関する結晶３４０の位置を含んでいてもよく、これは図１に関して詳しく前述したとおりである。
【０２８７】
図３に示されるように、装置１００により画定される三角形Ｔ１は位置Ｙにある。カテーテル３１０の電極３１６ａは位置Ｘにある。三角形Ｔ１と位置Ｘの間の幾何学的関係は、立体角である角度ω（Ｘ，Ｙ）により画定される。装置１００は、図１に示されるように双極子密度モジュール１３０を含み、それによって位置ｙの各三角形について、ω（ｘ，ｙ）に双極子密度ｄ（ｙ）を乗じたものが多電極上の位置ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となる。立体角ω（ｘ，ｙ）は上で定義したように、位置ｙの三角形と多電極アレイ上の位置ｘの電極に対応する。装置１００の、図１に示されるような双極子密度モジュール１３０は、装置１００により画定されるすべての三角形から得られる総和である測定された総電位Ｖ（ｘ）から、所望の双極子密度ｄ（ｙ）を決定する。
【０２８８】
十分な数の電位値Ｖ（ｘ）が測定されると（たとえば、１０〜１０，０００個であり、測定された電位の数が増えると、結果はより正確となる）、心臓壁上の均等に分散された多くの領域ｙにおける双極子密度ｄ（ｙ）は、線形方程式系を解くことによって計算される。測定された電位を（たとえば、スプラインを援用して）補間することにより、その数をより多くの領域に増やすことができる。ある領域の立体角ω（ｘ，ｙ）は、心臓壁上のその領域内の個々の三角形の立体角の総和である。双極子密度のこのような計算の結果は、たとえば、図１に示されるように双極子密度モジュール１３０の少なくとも一部を形成する自動コンピュータプログラムを介して得られる。
【０２８９】
好ましい実施形態において、結果は視覚的な解剖学的フォーマットで表示され、たとえば双極子密度か時間（ｔ）に関して心臓壁の幾何学的画像の上に表示される。このフォーマットによって、電気生理学専門医等の医師は、心臓壁上の興奮順序またはその他の電気的および機械的測定データを測定でき、それによってたとえば、不整脈または、心臓壁の組織収縮力や運動等の心組織の健全性における不全の治療箇所を特定する。その結果は、マッピングユニット２１０のディスプレイまたは、装置１００に含まれるディスプレイ等の別体のユニットに表示されてもよく、ディスプレイは図示されていないが、好ましくはカラーモニタである。好ましい実施形態において、本発明の装置は、少なくとも１のプロセッサによって実行可能なソフトウェアプログラムとして実装され、またはこれを含む。このソフトウェアプログラムは、ＥＣＧシステム、心組織アブレーションシステム、イメージングシステム、コンピュータおよびこれらの組み合わせのうちの１つまたは複数の中に組み込むことができる。
【０２９０】
好ましい実施形態において、多電極カテーテルは少なくとも１０個の電極を含み、これらは既知の形状の立体を表現するように構成される。電極は好ましくは、支持アーム３１４により、球形、たとえばバスケットカテーテル内に作られる球の形状に位置付けられる。楕円形の電極アレイの形状を使用してもよく、その一例はミネソタ州セントポールのＳｔ．Ｊｕｄｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ社製のＥｎｓｉｔｅ  Ａｒｒａｙ  Ｃａｔｈｅｔｅｒである。代替的実施形態においては、複数のカテーテルを心腔に挿入して、複数電極を提供する。
【０２９１】
代替的実施形態において、多電極マッピングアレイの電極は、双極子密度の測定方法の中で位置変更される。電極の位置変更は、電極位置がわかっていれば、測定された電位値の数を増やすために有利となりうる。したがって、位置変更は、多電極マッピングカテーテルに関する幾何学的マップの調整に従って行われる。
【０２９２】
ここで、図４を参照すると、心腔内のカテーテルの位置をリアルタイムで連続的に測定するように構成された超音波センサを備えるカテーテルの側面図が示されている。カテーテル３１０は、シャフト３１１と、シャフト３１１の遠位端に位置付けられたアレイ３１５と、を備える。アレイ３１５は複数の支持アーム３１４を有し、これは１つまたは複数の電極３１６と、１つまたは複数のセンサである超音波結晶３４０を含んでいる。各結晶３４０は、電極３１６、アレイ３１５の支持アーム、またはカテーテル３１０の他の箇所に位置付けてもよい。好ましい実施形態において、結晶３４０は、図のように２つの電極３１６間に、または単電極３１６の中心部に設置される。
【０２９３】
超音波結晶３４０は、超音波、たとえば超音波発生器３４１、好ましくは発生器３４１を含み、図５に関して以下に詳しく説明するような、マッピングカテーテル３１０のシャフト３１１に取り付けられる着脱可能なクランプアセンブリにより発生される超音波を検出するように構成される。発生器３４１は高周波振動、すなわち超音波をパルス状で、または連続的に生成するように構成される。１つまたは複数の音声発生装置、たとえば１つまたは複数のカテーテルに固定されるように構成された装置を使って、１つまたは複数の結晶３４０に音声を伝送する。１つの実施形態において、特定の超音波周波数の第一のクランプアセンブリを第一のカテーテルに使用してもよく、第二の超音波周波数の第二のクランプアセンブリを第二のカテーテルに使用してもよい。他の実施形態において、超音波センサ３４０は第二の長いシャフト上に位置付けられ、これは図示されていないが、マッピングカテーテル３１０の中に、たとえばマッピングカテーテル３１０の、図示されていない１つまたは複数の管腔を通って挿入されるように構成される。好ましい実施形態において、１つまたは複数の結晶３４０は、たとえば発生器３４１を不要とするために、超音波の記録と送信の両方を行うように構成されてもよい。結晶３４０と電極３１６は、さまざまな比で設置されてもよく、たとえば２つの電極に対して１つの超音波結晶の比であり、これは、たとえば各超音波結晶３４０か各端に位置付けられた１つの電極３１６を有する場合に当てはまる。他の実施形態では、５つの電極３１６に対して１つの結晶３４０の比が用いられ、たとえば、カテーテルシャフトが２つのアセンブリセットとそれらの間に位置付けられた単電極３１６を含む。各アセンブリには、１つの超音波結晶３４０と各端に位置付けられた電極３１６が含まれる。
【０２９４】
代替的実施形態において、ドライブシャフト３２０が回転機構に動作的に接続され、これは図示されていないが、シャフト３２０を回転させて、１つまたは複数の結晶３４０が電極３１６またはカテーテル３１０の他の部分の中で回転するように構成される。図１に関して前述したように、結晶３４０は３６０°回転しても、３６０°未満の円弧を描いて回転してもよい。あるいは、カテーテル３１０は、アレイ、たとえばシャフト３１１を取り込む円周アレイとして配置された複数の結晶３４０と、アレイ３１５の１つまたは複数の電極３１６および／または支持アーム３１４、たとえば３６０°の超音波画像を生成するように構成された結晶のフェーズドアレイを備えていてもよく、これは当業者の間で公知である。
【０２９５】
他の実施形態において、超音波センサ３４０はプローブを備え、これは図示されていないが、一般にカテーテル３１０に着脱可能に取り付けられるか、その中に挿入されるプローブである。代替的実施形態では、超音波センサ３４０は圧電フィルムを備え、これは図示されていないが、一般にアレイ３１５内の１つまたは複数の電極３１６を覆う。また別の実施形態において、超音波センサ３４０は圧電ケーブルを備え、これは図示されていないが、１つまたは複数の電極３１６に動作的に接続される。
【０２９６】
ここで、図５を参照すると、センサを備えるマッピングカテーテルとトランスデューサを備えるアブレーションカテーテルを含むシステムの側面図が示されている。システム５００は、マッピングカテーテル３１０とアブレーションカテーテル４００を含む。マッピングカテーテル３１０は、その遠位端にアレイ３１５を含むシャフト３１１を備える。アレイ３１５は、１つまたは複数のアーム３１４に取り付けられた１つまた複数の電極３１６を含み、各電極は組織内の細胞活動を記録するように構成される。アレイ３１５はさらに、１つまたは複数の超音波発生結晶３４０を含み、その各々が２つの電極３１６間に位置付けられる。結晶３４０は、超音波の記録と送信の両方を行うように構成されてもよい。
【０２９７】
アブレーションカテーテル４００は、近位端を有する近位部と遠位端を有する遠位部を持つシャフト４０１と、クランプアセンブリ４１０と、を備える。クランプアセンブリ４１０は、シャフト４０１の上の、ハンドル４０２の付近に、すなわちシャフト４０１の近位部に、たとえばシャフト４０１の近位端から１０ｃｍの位置に位置付けられて示されている。クランプアセンブリ４１０は、超音波トランスデューサ４１２と、カテーテル４００のシャフト４０１にクランプアセンブリ４１０を着脱可能に取り付けるように構成されたクランプ機構４１１と、を含む。これに加えて、アブレーションカテーテル４００は、複数のアブレーション素子である電極４２０を含み、これはシャフト４０１の遠位端に設置され、焼灼エネルギー（たとえば、ＲＦエネルギーを）を供給し、またクランプアセンブリ４１０と超音波トランスデューサ４１２によって生成される超音波振動を受けるように構成される。次に、電極４２０と、アブレーションカテーテル４００の１つまたは複数の他の構成要素は超音波を発生する。発生された超音波は、カテーテル３１０の超音波結晶３４０によって受け取られ、アブレーションカテーテル４００および／またはマッピングカテーテル３１０の１つまたは複数の構成要素に関する位置情報を生成するために使用できる。クランプアセンブリ４１０は、高周波振動、すなわち超音波をパルス状に、または連続して、一般的には５〜１８ＭＨｚの周波数で生成するように構成される。他の実施形態において、アブレーションカテーテル４００は導管を含んでいてもよく、これは図示されていないが、一般に、超音波をアブレーションカテーテル４００の近位部から遠位部に伝送するように構成された中実または中空のチューブである。
【０２９８】
代替的実施形態において、図示されていない１つまた複数の支持アームがアブレーションカテーテル４００に取り付けられてもよく（たとえば、カテーテル３１０のアレイ３１５の支持アーム３１４と同様）、電極４２０が１つまたは複数の支持アームに設置されてもよい。支持アームは、アブレーションカテーテル４００の周囲に半径方向に分散されてもよく、各種の幾何学的形状、たとえば円形または長方形を有していてもよい。この実施形態において、クランプアセンブリ４１０は、１つまたは複数の支持アームを振動させるように構築、構成されてもよく、アームが１つまたは複数の電極を振動させ、こうして超音波をセンサ３４０に伝送する。他の実施形態において、電極４２０は、細胞内の電気的活動を記録するほか、焼灼エネルギーを供給するように構成されてもよい。
【０２９９】
１つの実施形態において、カテーテル４００はさらに、１つまた複数のセンサを含んでいてもよく、これは図示されていないが、一般に、たとえばサーモカップル等の温度センサ、圧力センサ、たとえば超音波水晶のような音センサ、たとえば生体細胞により生成される電気的情報を記録するように構成された電極等の電磁気センサ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択され１つまたは複数のセンサを含む。クランプアセンブリ４１０は、振動を１つまたは複数のセンサに伝送し、それによって１つまたは複数のセンサにより伝送された超音波がシステムのカテーテル３１０および／または他のセンサの結晶３４０によって検出されて、幾何学的およびその他の位置情報が測定され、医師によって医療措置を実行するために利用される。
【０３００】
あるいは、またはこれに加えて、カテーテル４００はさらに、１つまたは複数のトランスデューサを含んでいてもよく、これは図示されていないが、一般に、エネルギー供給電極、極低温トランスデューサ、マイクロ波トランスデューサおよび／またはレーザ供給素子等のアブレーション素子、超音波結晶等の音響トランスデューサ、加熱素子、冷却素子、薬剤送達装置、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される１つまたは複数のトランスデューサを含む。クランプアセンブリ４１０は、振動を１つまたは複数のトランスデューサに伝送し、それによって１つまたは複数のトランスデューサにより伝送された超音波がシステムのカテーテル３１０および／または他のセンサの結晶３４０によって検出されて、幾何学的およびその他の位置情報が測定され、医師によって医療措置を実行するために利用される。
【０３０１】
クランプアセンブリ４１０はどのアブレーションカテーテルに取付可能であり、これによってカスタムメイドのカテーテルが不要となる。前述のように、クランプアセンブリ４１０は、カテーテルの１つまたは複数の構成要素、たとえばカテーテルのセンサまたはトランスデューサを振動させるように構築、構成され、それによって１つまたは複数のセンサ、一般には超音波センサがクランプアセンブリによって振動されたセンサまたはトランスデューサの位置を特定できる。１つの実施形態において、特定の超音波周波数の第一のクランプアセンブリを第一のアブレーションカテーテルに使用してもよく、第二の超音波周波数の第二のクランプアセンブリを第二のアブレーションカテーテルに使用してもよい。あるいは、またそれに加えて、電極４２０は、圧電結晶を含んでいてもよく、あるいはその他の方法で、カテーテル３１０の結晶３４０により受信可能な超音波を発生するように構成されてもよい。
【０３０２】
ここで、図６を参照すると、患者の組織の診断方法のある実施形態のフローチャートが示されている。ステップ５０で、電極カテーテルの遠位端が体の１つまたは複数の位置、たとえば患者の１つまたは複数の心腔内に留置される。電極カテーテルは、少なくとも１つの電極と少なくとも１つの超音波素子を備える。電極カテーテルは１つまたは複数の電極を含み、これはカテーテルの遠位部に設置され、組織内の電気的活動を記録し、および／または焼灼エネルギーを供給するように構成される。ステップ６０では、組織位置、組織運動、組織厚さおよび／または組織形状情報等の解剖学的情報が少なくとも１つの超音波素子、一般には超音波を送受信するように構成された素子を介して測定されてもよい。あるいは、またはこれに加えて、位置および／または距離情報、たとえば１つまたは複数の装置構成要素および／または組織位置に関する位置および／または距離情報は記録可能である。ステップ７０では、１つまたは複数の組織位置の電荷が少なくとも１つの電極を介して測定されてもよい。ステップ６０と７０は、同時にも、または逐次的にも、完全な、または部分的なステップでも、およびどのような順序でも実行できる。ステップ６０と７０のいずれかまたは両方を、２つまたはそれ以上の独立した時間内に行ってもよい。ステップ８０では、記録された超音波反射と電荷情報の解析が行われる。この解析には、組織部分の診断および／または予後診断が含まれる。たとえは、適当な電気的活動を示す電気的情報と組織運動の適当さを示す解剖学的情報は、健全な組織の存在と相関しうる。
【０３０３】
たとえば、適当な電気的活動を示す電気的情報と適当な組織活動を示す解剖学的情報は、健全な組織の存在と相関する。これに加えて、適当な電気的活動を示す電気的情報と不適当な組織運動を示す解剖学的情報は、虚血組織または仮死組織のうちの少なくとも一方の存在と相関する。逆に、不適当な電気的活動を示す電気的情報と不適当な組織運動を示す解剖学的情報は、瘢痕化組織の存在と相関する。これに加えて、不適当な電気的活動を示す電気的情報と不適当な組織運動を示す解剖学的情報は、完全焼灼、たとえば不整脈の治療に行われる心臓のアブレーションで行われた焼灼部位の存在と相関する。いくつかの実施形態において、完全焼灼には貫壁性焼灼が含まれる。この用途では、診断および／または予後診断に、患者の心組織内の貫壁刺し入れ箇所の確認を含めることができ、これはたとえば、組織運動と電気的活動がどちらも除去されているか、または閾値より低下されている場合である。
【０３０４】
より詳しくは、以下の４つのケースが存在しうる。
ケース１：電気的および解剖学的情報が適当−組織は健全である。
ケース２：電気的情報が適当で解剖学情報が不適当−組織に損傷がある。
ケース３：電気的情報が不適当で解剖学情報が適当−組織に損傷がある。
ケース４：電気的および解剖学情報がどちらも不適当−組織壊死がある。
【０３０５】
心臓のいずれか１つの領域の電気的機能の適当性を判断する実際の閾値は、興奮パターンの協調度と活性化細胞の質量等、多くの要素に依存する。これに加えて、この閾値は、各心腔によっても、患者の体の大小によっても異なる。たとえば０．５ｍＶの閾値が適切であるかもしれず、この場合、閾値０．５ｍＶ未満の電位は不適当な電気的機能を示すかもしれず、０．５ｍＶ以上の電位は適当な電気的機能を示すかもしれない。
【０３０６】
組織診断に含まれるものとして、医師は心細胞の電気的完全性を評価してもよい。たとえば、心細胞の機能的状態が評価されてもよい。１つの実施形態において、電気的情報は双極子密度情報を含む。これに加えて、またはその代わりに、電気的情報は再分極または再分極速度情報のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【０３０７】
この方法はさらに、組織診断に基づいて心組織を焼灼するステップをさらに含んでいてもよい。たとえば、組織厚さ情報と、焼灼エネルギーまたは焼灼エネルギーが供給される時間の少なくとも一方を含む解剖学的情報は、１つまたは複数の超音波センサによって記録された組織厚さ情報に基づいて調整される。
【０３０８】
当業者にとっては、明細書の検討とその中で開示されている実施形態の実践から、本発明の他の実施形態が明らかであろう。明細書と例は例示にすぎないと考えるものとし、本発明の実際の範囲と主旨は以下の特許請求の範囲により示される。これに加えて、本願では方法または手順のステップが具体的な順序で示されているが、状況によってはいずれかのステップの実行順序を変更してもよく、時にはより好都合であるかもしれず、以下に記載の方法または手順に関する請求項の中の特定のステップは、その順序の特異性が請求項内で明記されていないかぎり、特定の順序であるとはみなされないものとする。
【図１】
2018089414.tif 000015
【図２】
2018089414.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年3月16日(2018.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の１つまたは複数の心腔の表面における双極子密度ｄ（ｙ）と距離測定値のデータベースを作成する装置において、
心臓の活動の電位を心臓マッピング情報として記録するように構成された複数電極の三次元アレイを有するマッピングカテーテルと、
距離測定値を生成するように構成された超音波素子を少なくとも１つ含む超音波ユニットであって、前記距離測定値は前記複数電極と前記心腔の壁との間の距離の、リアルタイムの連続測定値を含む、超音波ユニットと、
前記心臓マッピング情報および前記１つまたは複数の心腔の心臓幾何学モデルから双極子密度ｄ（ｙ）を測定するように構成された、双極子密度モジュールと、
前記複数電極と前記心腔の壁との間の前記距離と相関する前記双極子密度ｄ（ｙ）を保存するデータベースと、を備える
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記装置がリアルタイム画像を生成するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が連続画像を生成するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が心組織の画像を生成するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記画像が前記１つまたは複数の心腔の画像を含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置において、
前記画像が前記複数電極のうちの少なくとも１つの画像を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が心組織の運動情報を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が、心組織の厚さ情報を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が、前記双極子密度および前記距離測定値に基づいて、どの組織細胞が最早期興奮部位であるのかを特定するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が、組織運動情報と細胞電気信号の両方を解析することによって、組織診断情報を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、
前記装置が心臓アブレーション処置中に前記組織診断情報を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、
前記装置が、電位図波形で心組織の位置を提供するように構築、構成されることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置において、
前記装置がさらにデリバリシースを備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置において、
前記超音波ユニットが複数の超音波素子を含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、
前記複数の超音波素子が超音波結晶のアレイを含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
前記三次元アレイが、前記複数電極と、前記超音波素子のアレイとを含むことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、
前記三次元アレイが、複数の電極と、前記電極の上に設けられた複数の超音波素子とを含む多アームアセンブリを含むことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置において、
前記超音波ユニットが、１つの構成要素として結合されたトランスデューサおよびセンサを有する１つまたは複数の超音波素子を含むことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置において、
前記超音波ユニットが、少なくとも１つのトランスデューサおよび前記少なくとも１つのセンサを含む１つまたは複数の超音波素子を含むことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、
前記少なくとも１つのトランスデューサが超音波トランスデューサを含むことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置において、
前記少なくとも１つのトランスデューサが３ＭＨｚから１８ＭＨｚの間の周波数で信号を生成することを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１９に記載の装置において、
前記少なくとも１つのセンサが超音波センサを含むことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１９に記載の装置において、
前記少なくとも１つのセンサが複数のセンサを含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１に記載の装置において、
前記複数電極からのマッピング情報を受け取るように構築、構成された第一の受信機であって、前記マッピング情報が、前記複数電極が前記１つまたは複数の心腔内に留置された時に受け取られるような第一の受信機をさらに備え、
前記双極子密度モジュールが、双極子密度ｄ（ｙ）の三次元データベースを生成するように構成、配置され、
前記双極子密度モジュールが心腔壁への個々の投影三角形についての双極子密度を測定し、位置ｙにおける各投影三角形について、ω（ｘ，ｙ）に前記双極子密度ｄ（ｙ）を乗じたものが地点ｘにおける電位Ｖ（ｘ）となり、
ただし、ω（ｘ，ｙ）は前記投影三角形の立体角であり、
ａ）ｘは１つまたは複数の心腔内の一連の位置を表し、
ｂ）Ｖ（ｘ）は点ｘにおける測定電位であり、前記測定電位が前記複数電極によって記録される
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置において、
前記双極子密度が少なくとも１０００個の投影三角形について測定されることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載の装置において、
測定電位Ｖ（ｘ）の補間によって領域数が増やされることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２４に記載の装置において、
１つまたは複数の皮膚電極からマッピング情報を受け取るように構成された第二の受信機をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置において、
前記双極子密度モジュールが、前記マッピング情報を使用することを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項１に記載の装置において、
前記双極子密度モジュールが、対応する時間間隔の双極子密度ｄ（ｙ）のマップを作成することを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項１に記載の装置において、
前記双極子密度モジュールが、一連の心拍から、各々の対応する心拍の興奮順序のカスケードを表す合成マップを生成することを特徴とする装置。