(57)【要約】【課題】  心臓に挿入される器具の電流位置マッピングを行うこと。【解決手段】  位置センサを有するプローブを体腔に挿入し、複数の位置測定値に応じて体腔のそれぞれのマッピングされた領域を特定することによって、カテーテル法が実施される。この位置測定値を用いて、体腔のシミュレートされた３次元表面が構築される。１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域が、シミュレートされた３次元表面を軸の周りで回転させることによって描出される。体腔のシミュレートされた３次元表面は、位置測定値に基づいてマッピングされていない領域の位置を示すように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
患者の体腔に挿入されるように構成されたプローブと、
前記体腔内の前記プローブの遠位端の位置を測定するための、前記プローブにおける位置センサと、
プロセッサであって、
撮像システムから、前記体腔の３次元画像をキャプチャすることと、
前記キャプチャした３次元画像を用いて、前記体腔のシミュレートされた３次元表面を構築することと、
前記プローブが前記体腔内にある間に、前記シミュレートされた３次元表面のそれぞれのマッピングされた領域を生成するように、前記位置センサから受信した複数の位置測定値に応じて前記体腔のそれぞれの領域内の複数の位置をマッピングすることと、
前記シミュレートされた３次元表面を回転させることによって、前記シミュレートされた３次元表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域を描出することと、
前記位置測定値に基づいて前記マッピングされていない領域の位置を示すように、前記シミュレートされた３次元表面を構成することと、を行うように構成されたプロセッサと、を備える、装置。
【請求項２】
描出することが、
前記シミュレートされた３次元表面に向けてシミュレートされた光線を構築することと、
前記光線が前記シミュレートされた３次元表面と交差しない空間領域を特定することと、を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセッサは、空間領域を特定することが、前記シミュレートされた３次元表面と交差しない前記光線の密度をその２次元投影上に図式的に表現することによって行われるように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記シミュレートされた３次元表面を構成することが、前記シミュレートされた３次元表面の回転角を前記光線の方向に対して変化させることを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
回転角を変化させることが、前記光線の前記方向を維持しながら、前記シミュレートされた３次元表面を軸の周りで回転させることを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
回転角を変化させることが、前記シミュレートされた３次元表面の位置を維持しながら、前記光線の前記方向を変化させることを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記位置センサが、有効電流位置追跡システムの構成要素である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
位置センサを有し、体腔に挿入されるように適合されたプローブと併せて動作する、コンピュータソフトウェア製品であって、前記ソフトウェア製品が、コンピュータプログラム命令が記憶された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含み、前記命令が、コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、
前記体腔のそれぞれのマッピングされた領域を生成するように、前記位置センサから受信した複数の位置測定値に応じて前記体腔のそれぞれの領域内の複数の位置をマッピングする工程と、
前記位置測定値を用いて、前記体腔のシミュレートされた３次元表面を構築する工程と、
前記シミュレートされた３次元表面を軸の周りで回転させることによって、前記シミュレートされた３次元表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域を描出する工程と、
前記位置測定値に基づいて前記マッピングされていない領域の位置を示すように、前記体腔の前記シミュレートされた３次元表面を構成する工程と、を行わせる、コンピュータソフトウェア製品。
【請求項９】
前記描出する工程が、
前記シミュレートされた３次元表面に向けてシミュレートされた光線を構築することと、
前記光線が前記シミュレートされた３次元表面と交差しない空間領域を特定することと、を含む、請求項８に記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項１０】
空間領域を特定することが、前記シミュレートされた３次元表面と交差しない前記光線をその２次元投影上に図式的に表現することによって行われる、請求項９に記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項１１】
前記シミュレートされた３次元表面を構成することが、前記シミュレートされた３次元表面の回転角を前記光線の方向に対して変化させることを含む、請求項９に記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項１２】
回転角を変化させることが、前記光線の前記方向を維持しながら、前記シミュレートされた３次元表面をその質量中心の周りで回転させることを含む、請求項１１に記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項１３】
回転角を変化させることが、前記シミュレートされた３次元表面の位置を維持しながら、前記光線の前記方向を変化させることを含む、請求項１１に記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項１４】
前記位置センサが、有効電流位置追跡システムの構成要素である、請求項８に記載のコンピュータソフトウェア製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（著作権情報）
本特許文献の開示の一部には、著作権保護の対象となる資料が含まれる。著作権者は、特許文献又は特許情報開示のうちの任意のものによる複製に対して、それが特許商標庁特許出願又は記録において明らかであるとき、異議を唱えないが、そうでなければ、たとえ何であっても全ての著作権を保有する。
【０００２】
本発明は、心臓の診断に適合された器具に関する。より詳細には、本発明は、心臓に挿入される器具の電流位置マッピングに関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で使用される特定の頭字語及び略語の意味を表１に示す。
【０００４】
【表１】
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【０００５】
広範な医療処置は、身体内に、センサ、チューブ、カテーテル、分配装置、及び移植片のような対象物を設置することを伴う。これらの医療処置において、医師が対象物及びその周囲を可視化することを補助するために、リアルタイムイメージング法がしばしば用いられる。しかしながら、多くの場合、リアルタイム三次元イメージングは可能でなく、望ましくもない。その代わり、内部対象のリアルタイム空間座標を取得するためのシステムがしばしば利用される。
【０００６】
その開示内容が参照により本明細書に援用される、Ｇｏｖａｒｉらの米国特許出願第２００７／００１６００７号は、磁気ベース及びインピーダンスベースのハイブリッド位置検知システムについて記載している。このシステムは、被験者の体腔の中に導入されるように適合されたプローブを含む。
【０００７】
その開示内容が参照により本明細書に援用される、Ｂａｒ−Ｔａｌらの米国特許出願公開第２０１４／０２２１８０３号は、身体電極を患者の身体とガルバニ接触するように位置決めすることと、マッピング電極を有するマッピングツールを身体内の複数の領域に位置決めすることとを開示している。この方法は、位置測定システムを使用して、領域の各々における異なる位置でマッピングツールを追跡することと、各領域につき、領域内の異なる位置における身体電極とマッピング電極との間のそれぞれの較正電流セットを生成することとを更に含む。それぞれの関係が、各領域につき、較正電流と異なる位置とのそれぞれのセット間で導出され、異なるそれぞれの関係及び検査ツールの電流に応じて検査ツールの位置を決定するのに使用される。
【０００８】
開示内容が参照により本明細書に援用される、Ｋａｔｚの米国特許出願公開第２０１５／００４５６４７号は、撮像システムから、体腔の３次元画像をキャプチャし、キャプチャした３次元画像を用いて体腔のシミュレートされた表面を構築することについて記載している。位置センサを有するプローブを体腔内に挿入し、シミュレートされた表面のそれぞれのマッピングされた領域を生成するために、位置センサから受信した複数の位置の測定値に反応して、体腔のそれぞれの領域内の複数のポジションをマッピングする。シミュレートされた表面及びそれぞれのマッピングされた領域に基づいて、シミュレートされた表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域が描出され、体腔のシミュレートされた表面は、描出されたマッピングされていない領域を示すように構成される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
カテーテル（磁気センサなし）の電極からの電流を使用してカテーテルを追跡できるようにＣＰＭ（電流対位置マトリックス）を用いる。ＣＰＭは、電流を測定するための電極が定置にあり、磁気信号を生じるための磁気センサが定置にある状態で、マッピングカテーテルを用いて生成される。対応関係が非線形であり、１又は２ｍｍ超の外挿又は補間が非常に不正確となるため、良好なＣＰＭを得るためには、目的となる領域が良好にマッピングされていることが重要である。
【００１０】
本発明の実施形態は、生成されたマップを回転させて、マップを生成している医師に対して表示するようにし、マップ表面においていずれかの「ホール」又は問題が発生し、マップが単純には接続されない事態を招く。マップ自体は、まず、マッピングカテーテルから求めた位置点の間にメッシュを描き、次いでメッシュをボクセルで埋めて表面を形成することによって、生成される。自動的に回転してマップのホールを示すのはこの表面であり、これらのホールが次いで医師によって埋められ、これにより、最終的な表面がホールを有せず、単純に接続されるようになる。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、位置センサを有するプローブを体腔に挿入し、体腔のそれぞれの領域内の複数の位置をマッピングすることによって実施される、方法が提供される。本方法は、位置センサから受信した複数の位置測定値に応じて、体腔のそれぞれのマッピングされた領域を生成するように実施され、この位置測定値を用いて、体腔のシミュレートされた３次元表面を構築し、シミュレートされた３次元表面を軸の周りで回転させることによって、シミュレートされた３次元表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域を描出し、位置測定値に基づいてマッピングされていない領域の位置を示すように、体腔のシミュレートされた３次元表面を構成する。
【００１２】
本方法の一態様では、マッピングされていないエリアを描出することは、シミュレートされた３次元表面に向けてシミュレートされた光線を構築することと、光線がシミュレートされた３次元表面と交差しない空間領域を特定することとによって行われる。
【００１３】
本方法のさらなる態様によれば、空間領域を特定することは、シミュレートされた３次元表面と交差しない光線をその２次元投影上に図式的に表現することによって行われる。
【００１４】
本方法のなおも別の態様によれば、シミュレートされた３次元表面を構成することは、シミュレートされた３次元表面の回転角を光線の方向に対して変化させることを含む。
【００１５】
本方法の追加の態様によれば、回転角を変化させることは、光線の方向を維持しながら、シミュレートされた３次元表面をその質量中心の周りで回転させることを含む。
【００１６】
本方法の別の態様によれば、回転角を変化させることは、シミュレートされた３次元表面の位置を維持しながら、光線の方向を変化させることを含む。
【００１７】
本方法の更に別の態様によれば、位置センサは、有効電流位置追跡システムの構成要素である。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、患者の体腔に挿入されるように構成されたプローブと、体腔の中のプローブの遠位端の位置を測定するための、プローブにおける位置センサと、プロセッサとを含む、装置が更に提供される。本プロセッサは、撮像システムから、体腔の３次元画像をキャプチャすることと、キャプチャした３次元画像を用いて、体腔のシミュレートされた３次元表面を構築することとを行うように構成されている。本プロセッサは、プローブが体腔内にある間に、シミュレートされた３次元表面のそれぞれのマッピングされた領域を生成するように、位置センサから受信した複数の位置測定値に応じて体腔のそれぞれの領域内の複数の位置をマッピングするように更に構成されている。本プロセッサは、シミュレートされた３次元表面を回転させることによって、シミュレートされた３次元表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域を描出することと、位置測定値に基づいてマッピングされていない領域の位置を示すように、シミュレートされた３次元表面を構成することとを行うように更に構成されている。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、位置センサを有し、体腔に挿入されるように適合されたプローブと併せて動作する、コンピュータソフトウェア製品が更に提供される。本ソフトウェア製品は、コンピュータプログラム命令が記憶された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含み、この命令は、コンピュータによって実行されると、コンピュータに、体腔のそれぞれのマッピングされた領域を生成するように、位置センサから受信した複数の位置測定値に応じて体腔のそれぞれの領域内の複数の位置をマッピングする工程と、位置測定値を用いて、体腔のシミュレートされた３次元表面を構築する工程と、シミュレートされた３次元表面を軸の周りで回転させることによって、シミュレートされた３次元表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域を描出する工程と、位置測定値に基づいてマッピングされていない領域の位置を示すように、体腔のシミュレートされた３次元表面を構成する工程とを行わせる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明をより深く理解するため、本発明の詳細な説明を実例として参照するが、この説明は以下の図面と併せて読むべきものである。図中、同様の要素には同様の参照数字を付してある。
【図１】本発明の一実施形態による、生体被験者の心臓における電気的活動を評価するためのシステムの描図である。
【図２】本発明の一実施形態による、図１に示されるシステムを動作させるためのプロセッサを模式的に示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による、本発明の一実施形態による図１に示されるシステムの簡易ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による、図１に示されるシステムと共に使用するためのアブレーション及び有効電流位置回路の概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による、電流位置マップの品質を表示するための方法のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による、理想化された３次元モデルの２つの画像のセットである。
【図７】本発明の一実施形態による、ＣＰＭの３次元モデルの２次元投影のセットである。
【図８】本発明の実施形態による、３次元モデルにおけるボクセルのグリッドを通して方向付けられている仮想光線を示す図表のセットである。
【図９】本発明の実施形態による投影マップである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の説明では、本発明の様々な原理が十分に理解されるように、多くの具体的な詳細について記載する。しかしながら、これらの詳細の全てが本発明を実施する上で必ずしも必要であるとは限らない点は当業者には明らかであろう。この場合、一般的な概念を無用に分かりにくくすることのないよう、周知の回路、制御論理、並びに従来のアルゴリズム及びプロセスに対するコンピュータプログラム命令の詳細については、詳しく示していない。
【００２２】
参照により本明細書に援用される文書は本出願の一体部分と見なされるべきであり、いずれかの用語が、それらの援用された文書内で、本明細書で明示的又は暗示的に行われる定義と相反するように定義される場合を除き、本明細書における定義のみが考慮されるべきである。
【００２３】
概論
次に図面を参照し、図１を最初に参照すると、この図は、開示される本発明の実施形態に従って構築され、動作する、生存被験体の心臓１２に対して診断的又は治療的手技を実施するためのシステム１０を絵で表したものである。このシステムは、患者の脈管系を通って心臓１２の腔又は脈管構造内に操作者１６によって経皮挿入されるカテーテル１４を備えている。通常は医師である操作者１６は、カテーテルの遠位先端１８を、心臓壁、例えば、アブレーション標的部位と接触させる。その開示が参照により本明細書に援用される、米国特許第６，２２６，５４２号及び同第６，３０１，４９６号、並びに本願と同一譲受人に譲渡された米国特許第６，８９２，０９１号に開示される方法に従って、電気的活動マップが作成され得る。
【００２４】
システム１０は、以下に説明する機能を実行するための好適なソフトウェアでプログラムされた汎用又は組込み型コンピュータプロセッサを備えることができる。したがって、システム１０の、本明細書の他の図に示されている部分は、いくつかの別個の機能ブロックを含むものとして示されているが、これらのブロックは必ずしも別個の物体ではなく、むしろ例えば、プロセッサが利用できるメモリに格納されている異なる計算タスク又はデータオブジェクトを表し得る。これらのタスクは、単一のプロセッサ又は複数のプロセッサで動作するソフトウェアで実行することができる。ソフトウェアは、１つ以上のプロセッサに、ＣＤ−ＲＯＭ又は不揮発性メモリのような有形の非一時的媒体で提供され得る。あるいは、又は加えて、システム１０は、デジタル信号プロセッサ又は実配線ロジックを備えてもよい。システム１０の要素を具現化する１つの市販の製品は、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．（３３３３  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｃａｎｙｏｎ  Ｒｏａｄ，Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｂａｒ，ＣＡ  ９１７６５）より入手可能な、ＣＡＲＴＯ（登録商標）３システムとして入手可能である。このシステムは、本明細書に説明される本発明の原理を具現化するように、当業者によって変更されてもよい。
【００２５】
例えば電気的活動マップの評価によって異常と判定された領域は、熱エネルギーの印加によって、例えば、心筋に高周波エネルギーを印加する、遠位先端１８での１つ以上の電極に、高周波電流をカテーテル内のワイヤを介して流すことによって、アブレーションすることができる。エネルギーは組織に吸収され、組織をその電気興奮性が永久に失われる点（通常は５０℃超）まで加熱する。成功裏に行われた場合、この処置によって心臓組織に非伝導性の損傷部が形成され、この損傷部が、不整脈を引き起こす異常な電気経路を遮断する。本発明の原理は、異なる心室に適用されて、多数の異なる心不整脈を診断及び治療することができる。
【００２６】
カテーテル１４は、通常、ハンドル２０を備えており、このハンドル上に好適な制御部を有して、操作者１６がアブレーションを行うためのカテーテルの遠位端の操舵、位置決め、及び方向付けを所望のとおりに行うことを可能にするする。操作者１６を補助するために、カテーテル１４の遠位部分には、コンソール２４内に配置された、プロセッサ２２に信号を供給する位置センサ（図示せず）が収容されている。プロセッサ２２は、後述のようないくつかの処理機能を果たすことができる。
【００２７】
カテーテル１４は、マルチ電極カテーテルであり、これは、吹き出し３７の右部分に示されているようなバルーン若しくはバスケットカテーテル、又は左側部分に示されているようなスプラインカテーテルであり得る。いずれの場合にも、複数の電極３２が存在し、これらは、感知電極として使用され、バスケット又はスプライン上の既知の位置、及びそれらの既知の相互関係を有する。このため、カテーテルが心臓内に配置されると、例えば、電流位置マップを構築することにより、心臓内の電極３２の各々の位置が分かる。電流位置マップを生成するための１つの方法は、参照により本明細書に援用される、本願と同一譲受人に譲渡された、Ｂａｒ−Ｔａｌらに対する米国特許第８，４７８，３８３号に記載されている。
【００２８】
電気信号は、カテーテル１４の遠位先端１８に又は遠位先端１８近くに配置された電極３２からケーブル３４を介して心臓１２へと、かつ心臓１２からコンソール２４へと伝達され得る。ペーシング信号及び他の制御信号は、コンソール２４から、ケーブル３４及び電極３２を介して、心臓１２へと伝達され得る。
【００２９】
ワイヤ接続部３５は、コンソール２４を、有効電流位置（ＡＣＬ）パッチ３０、並びにカテーテル１４の位置座標及び方向座標を測定するための位置決めサブシステムの他の構成要素と連結する。プロセッサ２２又は別のプロセッサ（図示せず）は、位置決めサブシステムの要素であってもよい。参照により本明細書に援用される、Ｇｏｖａｒｉらに付与された米国特許第７，５３６，２１８号において教示されているように、電極３２及び身体表面パッチ３０を使用して、アブレーション部位における組織インピーダンスを測定してもよい。温度センサ（図示せず）、通常、熱電対又はサーミスタが、カテーテル１４の遠位先端１８近くに搭載されてもよい。
【００３０】
コンソール２４には通常、１つ又は２つ以上のアブレーション発電機２５が収容されている。カテーテル１４は、例えば、高周波エネルギー、超音波エネルギー、及びレーザー生成光エネルギー等の任意の既知のアブレーション技術を使用して、心臓にアブレーションエネルギーを伝えるように適合され得る。そのような方法は、参照により本明細書に援用される、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許第６，８１４，７３３号、同第６，９９７，９２４号、及び同第７，１５６，８１６号に開示されている。
【００３１】
一実施形態では、位置決めサブシステムは、磁場生成コイル２８を使用して、所定の作業体積内に磁場を生成し、カテーテルにおけるこれらの磁場を検知することによって、カテーテル１４の位置及び向きを判定する磁気位置追跡配置を備える。好適な位置決めサブシステムは、参照により援用される、米国特許第７，７５６，５７６号及び上記の米国特許第７，５３６，２１８号に記載されている。
【００３２】
上述のように、カテーテル１４は、コンソール２４に連結されており、これにより操作者１６は、カテーテル１４を観察し、その機能を調節することができる。コンソール２４は、プロセッサ、好ましくは、適切な信号処理回路を有するコンピュータを含む。プロセッサは、モニタ２９を駆動するように連結される。信号処理回路は、通常、カテーテル１４内の遠位に位置する上述のセンサ及び複数の位置検知電極（図示せず）によって生成される信号を含むカテーテル１４からの信号を、受信、増幅、フィルタリング、及びデジタル化する。デジタル化された信号は、コンソール２４及び位置決めシステムによって受信され、カテーテル１４の位置及び配向を計算し、かつ以下に更に詳細に記載される電極からの電気信号を分析するために使用される。
【００３３】
簡略化のために図示されないが、通常、システム１０は、他の要素を含む。例えば、システム１０は、心電図（ＥＣＧ）モニタを含み得るが、このＥＣＧモニタは、ＥＣＧ同期信号をコンソール２４に供給するために、１つ又は２つ以上の体表面電極から信号を受信するように連結される。上述のように、システム１０は、通常、被験者の身体の外側に取り付けられた外側取付参照パッチ上、又は、心臓１２内に挿入され、かつ心臓１２に対して固定位置に維持された、内側に配置されたカテーテル上のいずれかに、基準位置センサも含む。システム１０は、ＭＲＩユニットなどのような外部の画像診断法からの画像データを受信することができ、プロセッサ２２によって取リ込み又は呼び出し、画像を生成及び表示することができる画像プロセッサを含む。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態によるシステム１０（図１）を操作するプロセスを概略的に示す流れ図１００であり、図３は、本発明の実施形態によるシステム１０の簡易ブロック図である。システム１０を操作するために、操作者１６、又はシステムの別の操作者はまず、較正段階１０１でシステムを操作し、その後、システムが追跡段階１０３で操作される。２つの段階の工程の各々で実施される動作については、以下で詳細に説明する。同様に以下で説明するように、これらの動作のいくつかは、いずれの段階で実施されてもよい。
【００３５】
基準系相関工程１０２において、ＥＭ基準系において測定された座標と、有効電流位置（ＡＣＬ）基準系において測定された座標とが相関付けられる。ＥＭ追跡副システム１１５が、ＥＭ基準系において測定値を生成し、ＡＣＬ追跡副システム１１７が、本明細書で体座標系とも呼ばれるＡＣＬ系において測定値を生成する。ＥＭ追跡副システムは、コイル２８によって生成された電磁場を用いて位置を測定する。ＡＣＬ追跡は、ＡＣＬパッチ３０を流れる電流を用いて位置を測定する。
【００３６】
特に明記しない限り、以下の流れ図の工程は、中間処理モジュール１１９において行われるものであり、中間処理モジュール１１９は、アブレータパッチ補償モジュール１２３、体座標系モジュール１２４、パッチ電流較正モジュール１２５、電流投影モジュール１２７、時間分解モジュール１２９、及びパッチ有効面積補償モジュール１３１を含む。
【００３７】
アブレータパッチ補償工程１０４において、プロセッサは、アブレータパッチプロセッサ１３０を通した電流の分流のためＡＣＬパッチを通して測定された電流がどのように補償され得るかを決定するための測定を行い、アブレータパッチ及び／又はＡＣＬパッチにおいて電流を生成することによって測定を行う。
【００３８】
ＡＣＬパッチ較正工程１０６において、プロセッサ１３０が、工程１０４で用いられる電流と同様の電流を用いて、個々のＡＣＬパッチインピーダンスの差を決定する。インピーダンスの差は、プロセッサによって測定されるＡＣＬパッチの電流に影響を及ぼす。
【００３９】
パッチ補償工程１０８において、プロセッサ１３０はＡＣＬパッチ有効面積の変化を補償する。これらの変化は通常、一般には、発汗すること、及び被験者の皮膚からパッチが部分的に剥がれることを原因とする、パッチの導電性の変化などの要因によって生じる。
【００４０】
プロセッサ１３０は、工程１０４、１０６で生成される電流と同等の電流を用いて、補償係数を決定する。
【００４１】
電流投影工程１１０において、プロセッサは、追跡されているカテーテルに電流が注入されることよって生成されるＡＣＬパッチ内の電流を測定し、工程１０４、１０６、１０８で決定された調整を電流に適用する。
【００４２】
時間調整工程１１２において、プロセッサは、３つの時間的因子、すなわちドリフト、呼吸、及び心拍によって引き起こされた電流の変化を補償する。この補償は、工程１１０で測定された電流に異なるフィルタを適用することによって実施される。
【００４３】
最終ＡＣＬ工程１１４は、初期の訓練段階を含み、ここでプロセッサは、上記の工程で得た電流データ及び位置データを記憶し、その電流データと位置データとを関連付けるマトリックスを生成する。ＡＣＬ工程１１４は、ＡＣＬ追跡モジュール１２１において実施される。十分なデータが得られたら、プロセッサ２４６は、生成したマトリックスを工程１１２からの電流データに適用して、カテーテル１４上の電極の位置を算出する（図１）。プロセッサは、心臓の異なる「クラスタ」、又は領域に対してそれぞれのマトリックスを生成して、電流位置の正確性を改善する。ＡＣＬ追跡モジュール１２１の出力は、画像処理装置１２２及びＥＭ追跡副システム１１５に連結され、ＥＭ追跡副システム１１５は、カテーテル電極の位置に基づいて表面の３次元モデルを構築するように構成されている。
【００４４】
次に、図１に示されるシステムと共に使用するためのアブレーション及び有効電流位置（ＡＣＬ）回路１３４の概略図である、図４を参照する。この構成は、Ｇｏｖａｒｉらによる米国特許出願公開第２００６／０１７３２５１号、及びＯｓａｄｃｈｙによる米国特許出願公開第２００７／００３８０７８号に記載されているものと同様であり、参照によって本明細書に組み込まれる。構成は、本発明の原理に従って動作するように変更され得る。説明の便宜上、以下に簡潔に記載する。
【００４５】
接着皮膚用パッチであり得る、身体表面の複数の電極１３６は、対象１４０の身体表面１３８（例えば、皮膚）に結合される。身体表面の電極１３６は、本明細書で「パッチ」と称されることがある。心臓用途では、身体表面の電極１３６は、通常、心臓を取り囲むように、３つが対象の胸に、３つが背中に割り振られる。しかしながら、身体表面の電極１３６の数は重要ではなく、それらは医療処置の部位の通常の近辺で身体表面１３８上の便利な位置に定置してよい。
【００４６】
通常、コンソール２４（図１）に配置される制御ユニット１４２は、電流測定回路１４４、及びそれぞれの動作周波数で１つ又は２つ以上の電極１３６を通して１つ又は２つ以上の身体表面の電極１３６に電流を駆動するための、１つ又は２つ以上のカテーテル電極伝送器１４６を含む。制御ユニット１４２は、位置決めプロセッサに連結される。制御ユニット１４２は、少なくとも１つのアブレーション発生器１５０を備えるアブレータ１４８に連結される。身体表面の電極１３６及びアブレータ身体表面の電極１５２を通る電流は、アブレーション発生器１５０を有する回路内を流れ、本明細書では「パッチ測定回路」と称されることもある、身体電極受信器１５４内に配置されるそれぞれの電流測定回路によって測定される。身体電極受信器１５４は、通常、制御ユニット１４２に組み込まれる。代替的に、それらは、身体表面の電極１３６に貼り付けられてもよい。カテーテル電極は、測定電極１５６（円）及び二重目的用電極１５８（楕円）として図４に表される。二重目的用電極１５８は、アブレーション電極として機能し、また測定電極の１つとしての役割も果たす。
【００４７】
身体表面の電極１３６は、アブレーション及び除細動電流からシステムを保護する、パッチボックス１６０を介して身体電極受信器１５４に接続される。典型的には、システムは、６つの身体電極受信器１５４と共に構成される。パッチボックスの寄生インピーダンス１６２（Ｚ）は、製造中に測定されるため、事前に知られている。これらのインピーダンスについて以下で論じる。
【００４８】
典型的には、便宜上２つの測定電極１５６のみが示されているが、約８０の測定電極がインピーダンス測定に用いられる。典型的には、１つ又は２つのアブレーション電極が存在する。身体内部のカテーテルの座標は、カテーテル上の電極と身体表面の電極１３６との間に電流を通すことにより、位置決めシステムで決定される。
【００４９】
制御ユニット１４２はまた、アブレータ１４８及び二重目的用電極１５８を備えるアブレーション回路を制御し得る。アブレータ１４８は、通常、制御ユニット１４２の外部に配置され、アブレーション発生器１５０を内蔵する。それは、アブレータ身体表面の電極１５２、及びこの例では制御ユニット１４２内に示される、アブレータフィルタ１６４と接続している。ただし、この位置は、必須ではない。スイッチ１６６は、以下に記載される様々な操作モードのためのアブレータ回路を構成する。電圧測定回路が、カテーテル電極伝送器１４６の出力を決定するために提供される。図４の検査から、アブレーション回路が、カテーテル電極伝送器１４６のうちの１つに接続されていることが分かるであろう。
【００５０】
３次元モデル
以下に続く考察では、３次元モデルの空間構成要素をボクセルと呼ぶ場合がある。しかしながら、本発明の原理は当該技術分野において既知の他の３次元容積構造（例えば、様々な多角形、球形、又は４次元ボクセル（doxel）など）にも同様に適用できることが理解される。更に、いくつかの実施形態では、空間構成要素の寸法は、マップを表示するモニタのグラフィック解像度での高さ及び幅寸法（すなわち、２次元の画素の寸法）以下であり得る。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態による、電流位置マップの品質を表示するための方法のフローチャートである、図５を参照する。工程段階は、説明を分かりやすくするために、特定の線形的順序で示されている。しかしながら、かかる工程の多くは、並行して、非同期的に、又は異なる順序で行われてもよい点は明らかであろう。例えば、回転は個別的な工程として示されるが、連続して行われてもよい。当業者であれば、プロセスを、例えば、状態図において、多数の相互に関連する状態又は事象としても代替的に表され得ることを理解するであろう。更に、例示されている工程段階の全てが、かかる方法の実施に必要とされるわけではない。
【００５２】
ＣＰＭは、電極（定置で電流を提供する）及び磁気センサ（定置で磁気信号を提供する）と共に、マッピングカテーテルを用いて生成される。初期工程１６８において、典型的にはマルチ電極マッピングカテーテルを用いて、従来方式で心臓にカテーテルが挿入され、電流読取り値が取得され、撮像システムを用いて３次元モデルが作成される。この目的のために好適な３次元モデルは、三角形メッシュであり、参照により本明細書に援用される、「Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｒｉｃｈ  Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｐｏｉｎｔ  Ｃｌｏｕｄ」と題される、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２０１５／０１６４３５６号の教示を用いて作成することができる。測定点の間にある空間要素（例えば、ボクセル）におけるデータの値は、上述した方法又は他の好適な補間法のいずれかによって補間され得る。この手順の以下の工程において、心臓の表面などの表面を含むモデルの空間要素は、測定点の密なエリア又は疎なエリア内にあるものとして個別に特徴付けられる。このモデルからＣＰＭが作成され、このようなマップ上の値が擬似色で表示されてもよく、疎な区域及び密な区域は、開示内容が参照により本明細書に援用される、「Ｍａｒｋｉｎｇ  Ｓｐａｒｓｅ  Ａｒｅａｓ  ｏｎ  Ｍａｐｓ」と題される、本願と同一譲受人に譲渡されたＫａｔｚらによる米国特許出願第１５／３５１，９７２号に教示されるように図式的に識別される。
【００５３】
次に、本発明の一実施形態による、理想化された３次元モデル、すなわち、初期工程１６８（図５）で得た電流読取り値から構築されるシミュレートされた３次元表面の２つの画像のセットである、図６を参照する。画像１７０においては、扁球状で、中実に見える。しかしながら、９０度回転させて画像１７２を得ると、このモデルは、マッピングされていない中央エリア１７４を有するトロイダル形であることが明らかである。中央エリア１７４は、さらなるマッピングを必要とする。
【００５４】
次に、本発明の一実施形態による、ＣＰＭの３次元モデルの２次元投影のセットである、図７を参照する。確実に接続されているように見える領域１７６が回転されると、空隙１７８が適切にマッピングされていないことが明白となる。同様に、領域１８０は、中央のマッピングされていない空隙１８２を有する。
【００５５】
図５に戻ると、決定工程１８４で、モデル内に空隙が存在するかどうかが決定される。この工程は、従来の辺縁検出アルゴリズムを使用してモデルの辺縁を画定し、次いでモデルの内部における不連続性を確認することによって実施される。仮想光線は、本発明の実施形態による、３次元モデルを構成するボクセル１８８を含む、ボクセルの３次元グリッド１８５を通して方向付けられている仮想光線を示す図表のセットである、図８に示されるように画定される。ボクセル１８８は、３次元モデルのシミュレートされた表面１８７の一部分を含む。この図の下部の吹き出しは、３次元座標系１９４を参照したボクセル１８８の２次元投影１９０を示している。
【００５６】
ボクセルは、３次元空間における規則的グリッド内の値を表す。しかしながら、この考察の目的で、また計算の便宜上、光線は、この光線がボクセルに外接する球体を通過する場合、ボクセルを通過すると見なされる。外接球体は、典型的には、１ｍｍの半径を有する。
【００５７】
リスト１
任意の方向の以下の形式の並列ベクトルを定義する
【００５８】
【数１】
2019034152.tif 000004
Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ＿Ｖｏｉｄ
｛
【００５９】
【数２】
2019034152.tif 000005
が通過する各ボクセルｖについて、
ｖが空の場合（シミュレートされた表面を含まない）、
Ｓｅｔ  ｉｓ＿ｈｏｌｅ＝ｔｒｕｅ
それ以外の場合、
ｓｅｔ  ｉｓ＿ｈｏｌｅ＝ｆａｌｓｅ
ｒｅｔｕｒｎ  ｎｏｔ＿ｖｏｉｄ
ｎｅｘｔ  ｖｏｘｅｌ  ｖ
ｒｅｔｕｒｎ  ｖｏｉｄ
｝
【００６０】
リスト１に示される関数の適用は、投影１９０によって例示され、ここでボクセル１８８に外接する球体は、円２０８によって示される。ボクセル１８８について、リスト１における関数は、仮想光線１８６及び仮想光線２１２の場合、それらが円２０８を通過し、表面１８７と交差するため、「ｎｏｔ＿ｖｏｉｄ」を返すであろう。仮想光線２１４は、ボクセル１８８を通過するが、表面１８７とは交差しない。関数はそれにもかかわらず、ボクセル１８８が表面１８７を含むため、「ｎｏｔ  ｉｓ＿ｈｏｌｅ」を返すであろう。非平行仮想光線２１６は、円２０８を通過するが、ボクセル１８８の投影１９０は通過しない。それにもかかわらず、仮想光線２１６もまた「ｎｏｔ  ｉｓ＿ｈｏｌｅ」と返されるであろう。
【００６１】
投影１９０は、グリッド１８５内のボクセル１８８に隣接するボクセル１９２を含む。ボクセル１９２は、表面１８７を包含しない。リスト１の関数は、ボクセル１９２を通過するが、円２０８と交差することはない仮想光線２１０の場合には、「ｉｓ＿ｈｏｌｅ」を返すであろう。
【００６２】
いずれかの光線について、関数が「ｎｏｔ  ｉｓ＿ｈｏｌｅ」を返す場合、空隙は排除されており、その光線に関して他のボクセルを検査する必要はない。このような光線が、３次元モデルのシミュレートされた表面が占めるボクセルを通過すると、その光線は中断されていると見なされ、光線とボクセルとの交差が画像処理装置によって検出される。３次元モデルにおける空隙を通過している光線は、図９に示されるマップ１９６などの投影マップ上で表現され得、同図において、色「青」に対応する陰影エリア１９８は、３次元モデルのシミュレートされた表面が占めるボクセルと交差していない光線を表す。したがって、エリア１９８は空隙を表し、カテーテルでの追加のマッピングを必要とする。マップの空間解析により、既知のアルゴリズムを使用して、最大の連続した「青色」エリア、すなわち、既定の閾値未満である光線密度値を有するエリアが特定される。３次元モデルにおける空隙の存在は各光線に基づく二分決定であるが、マップ１９６における陰影が、３次元モデルにおける空隙の密度の尺度を提供する。
【００６３】
質量中心の周りでの３次元モデルの回転に好適な１つのアルゴリズムは、空間モーメントを算出するのに個別的画像関数を利用し、これは参照により本明細書に援用される教本、Ｐｒａｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｋ．，Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．，Ｆｏｕｒｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００７，Ｃｈａｐ．１８，（ｐ．６３３  ｅｔ  ｓｅｑ．）に開示される。当業者であれば、このアルゴリズムを実行するように画像処理装置１２２（図３）を構成し得る。
【００６４】
決定工程１８４での決定が否定である場合、そのモデルは、仮想光線に対するモデルの回転角を変化させることによって評価される必要があり得る。制御は、決定工程２０２に進む。同工程２０２は、以下に記載されている。
【００６５】
決定工程１８４での決定が肯定である場合、制御は工程２００に進む。不連続性、その空間的位置及び範囲は、操作者に報告され、次いで操作者は、任意選択的に、最終工程２０６へと直接進み、カテーテルを操縦して、不連続なエリアにおいてマッピング手順を補完してもよい。
【００６６】
代替的に、手順は、追加の空隙を画定するために反復されてもよい。決定工程２０２では、マッピングを十分に評価するために３次元モデルのより多くの回転操作を実施する必要があるかどうかが決定される。回転は、モデルの完全な検査を保証するために、２つ以上の軸に沿って行われてもよい。例えば、ｘ、ｙ、及びｚ軸を有する恣意的な３次元座標系では、軸のうちのいずれかを選択して、その質量中心の周りでモデルを回転させてもよい。
【００６７】
決定工程２０２での決定が肯定である場合には、制御は工程２０４に進み、そこで適切な回転が実施される。次いで制御は決定工程１８４に戻る。
【００６８】
決定工程２０２での決定が否定である場合、手順は、上記で考察した工程２０６で終了する。
【００６９】
代替的な実施形態
先の実施形態は、３次元モデルを回転させることによってマップ１９６（図９）などの投影マップを作成する。代替的に、３次元モデルは、固定位置に保持され、仮想光線の方向が変化させられて、一連の投影マップを作成する。仮想光線に対するモデルの相対的な側面の変更は、３次元モデルの移動と仮想光線の方向の変化との組み合わせによって達成されてもよい。更に代替的に、複数の方向への仮想光線の適切な同時発生又は略同時発生により、複数の投影マップを同時に生成し、解析することも可能である。
【００７０】
当業者であれば、本発明が上記で具体的に図示及び記載されたものに限定されない点を理解するであろう。むしろ、本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせ、並びに上記の説明を読むことで当業者には想到されるであろう、先行技術にはない上述の特徴の変形例及び改変例をも含むものである。
【００７１】
〔実施の態様〕
（１）  方法であって、
位置センサを有するプローブを体腔に挿入する工程と、
前記体腔のそれぞれのマッピングされた領域を生成するように、前記位置センサから受信した複数の位置測定値に応じて前記体腔のそれぞれの領域内の複数の位置をマッピングする工程と、
前記位置測定値を用いて、前記体腔のシミュレートされた３次元表面を構築する工程と、
前記シミュレートされた３次元表面を軸の周りで回転させることによって、前記シミュレートされた３次元表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域を描出する工程と、
前記位置測定値に基づいて前記マッピングされていない領域の位置を示すように、前記体腔の前記シミュレートされた３次元表面を構成する工程と、を含む、方法。
（２）  前記描出する工程が、
前記シミュレートされた３次元表面に向けてシミュレートされた光線を構築することと、
前記光線が前記シミュレートされた３次元表面と交差しない空間領域を特定することと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  空間領域を特定することが、前記シミュレートされた３次元表面と交差しない前記光線をその２次元投影上に図式的に表現することによって行われる、実施態様２に記載の方法。
（４）  前記シミュレートされた３次元表面を構成することが、前記シミュレートされた３次元表面の回転角を前記光線の方向に対して変化させることを含む、実施態様２に記載の方法。
（５）  回転角を変化させることが、前記光線の前記方向を維持しながら、前記シミュレートされた３次元表面をその質量中心の周りで回転させることを含む、実施態様４に記載の方法。
【００７２】
（６）  回転角を変化させることが、前記シミュレートされた３次元表面の位置を維持しながら、前記光線の前記方向を変化させることを含む、実施態様４に記載の方法。
（７）  前記位置センサが、有効電流位置追跡システムの構成要素である、実施態様１に記載の方法。
（８）  装置であって、
患者の体腔に挿入されるように構成されたプローブと、
前記体腔内の前記プローブの遠位端の位置を測定するための、前記プローブにおける位置センサと、
プロセッサであって、
撮像システムから、前記体腔の３次元画像をキャプチャすることと、
前記キャプチャした３次元画像を用いて、前記体腔のシミュレートされた３次元表面を構築することと、
前記プローブが前記体腔内にある間に、前記シミュレートされた３次元表面のそれぞれのマッピングされた領域を生成するように、前記位置センサから受信した複数の位置測定値に応じて前記体腔のそれぞれの領域内の複数の位置をマッピングすることと、
前記シミュレートされた３次元表面を回転させることによって、前記シミュレートされた３次元表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域を描出することと、
前記位置測定値に基づいて前記マッピングされていない領域の位置を示すように、前記シミュレートされた３次元表面を構成することと、を行うように構成されたプロセッサと、を備える、装置。
（９）  描出することが、
前記シミュレートされた３次元表面に向けてシミュレートされた光線を構築することと、
前記光線が前記シミュレートされた３次元表面と交差しない空間領域を特定することと、を含む、実施態様８に記載の装置。
（１０）  前記プロセッサは、空間領域を特定することが、前記シミュレートされた３次元表面と交差しない前記光線の密度をその２次元投影上に図式的に表現することによって行われるように構成されている、実施態様９に記載の装置。
【００７３】
（１１）  前記シミュレートされた３次元表面を構成することが、前記シミュレートされた３次元表面の回転角を前記光線の方向に対して変化させることを含む、実施態様９に記載の装置。
（１２）  回転角を変化させることが、前記光線の前記方向を維持しながら、前記シミュレートされた３次元表面を軸の周りで回転させることを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１３）  回転角を変化させることが、前記シミュレートされた３次元表面の位置を維持しながら、前記光線の前記方向を変化させることを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１４）  前記位置センサが、有効電流位置追跡システムの構成要素である、実施態様８に記載の装置。
（１５）  位置センサを有し、体腔に挿入されるように適合されたプローブと併せて動作する、コンピュータソフトウェア製品であって、前記ソフトウェア製品が、コンピュータプログラム命令が記憶された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含み、前記命令が、コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、
前記体腔のそれぞれのマッピングされた領域を生成するように、前記位置センサから受信した複数の位置測定値に応じて前記体腔のそれぞれの領域内の複数の位置をマッピングする工程と、
前記位置測定値を用いて、前記体腔のシミュレートされた３次元表面を構築する工程と、
前記シミュレートされた３次元表面を軸の周りで回転させることによって、前記シミュレートされた３次元表面の１つ又は２つ以上のマッピングされていない領域を描出する工程と、
前記位置測定値に基づいて前記マッピングされていない領域の位置を示すように、前記体腔の前記シミュレートされた３次元表面を構成する工程と、を行わせる、コンピュータソフトウェア製品。
【００７４】
（１６）  前記描出する工程が、
前記シミュレートされた３次元表面に向けてシミュレートされた光線を構築することと、
前記光線が前記シミュレートされた３次元表面と交差しない空間領域を特定することと、を含む、実施態様１５に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（１７）  空間領域を特定することが、前記シミュレートされた３次元表面と交差しない前記光線をその２次元投影上に図式的に表現することによって行われる、実施態様１６に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（１８）  前記シミュレートされた３次元表面を構成することが、前記シミュレートされた３次元表面の回転角を前記光線の方向に対して変化させることを含む、実施態様１６に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（１９）  回転角を変化させることが、前記光線の前記方向を維持しながら、前記シミュレートされた３次元表面をその質量中心の周りで回転させることを含む、実施態様１８に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（２０）  回転角を変化させることが、前記シミュレートされた３次元表面の位置を維持しながら、前記光線の前記方向を変化させることを含む、実施態様１８に記載のコンピュータソフトウェア製品。
【００７５】
（２１）  前記位置センサが、有効電流位置追跡システムの構成要素である、実施態様１５に記載のコンピュータソフトウェア製品。
【図１】
2019034152.tif 000006
【図２】
2019034152.tif 000007
【図３】
2019034152.tif 000008
【図４】
2019034152.tif 000009
【図５】
2019034152.tif 000010
【図６】
2019034152.tif 000011
【図７】
2019034152.tif 000012
【図８】
2019034152.tif 000013
【図９】
2019034152.tif 000014
【外国語明細書】
2019034152000001.pdf