(57)【要約】【課題】  医療器具の、インピーダンスに基づく位置追跡のための方法及びシステムを提供すること。【解決手段】  本方法は、較正プローブから患者の臓器内で取得された複数のデータポイントを受信することを含み、各データポイントは、（ｉ）較正プローブのそれぞれの位置、及び（ｉｉ）当該位置と患者の体外に取り付けられた複数の電極との間のそれぞれのインピーダンスを示す電気値のそれぞれのセットを含む。電気値のセットと臓器におけるそれぞれの位置との間でのマッピングは、各受信したデータポイントに対して、マッピングがデータポイントの事前に規定された近傍に１つ以上の既存のデータポイントを既に含む場合、この１つ以上の既存のデータポイントを受信したデータポイントに応答して調節することと、事前に規定された近傍がいかなる既存のデータポイントも含まない場合、受信したデータポイントをマッピングに追加することと、を行うことによって構築される。次いで、このマッピングを使用して、医療用プローブの位置が臓器内で追跡される。【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、
患者の臓器内で取得された複数のデータポイントを、較正プローブから受信するように構成されているインターフェースであって、各データポイントが、（ｉ）前記較正プローブのそれぞれの位置と、（ｉｉ）前記位置と前記患者の体外に取り付けられた複数の電極との間のそれぞれのインピーダンスを示す電気値のそれぞれのセットと、を含む、インターフェースと、
プロセッサであって、前記電気値のセットと前記臓器におけるそれぞれの位置との間でのマッピングを、各受信されたデータポイントに対して、
前記マッピングが前記データポイントの事前に規定された近傍に１つ以上の既存のデータポイントを既に含む場合、前記１つ以上の既存のデータポイントを、前記受信したデータポイントに応答して調節すること、及び
前記事前に規定された近傍がいかなる既存のデータポイントも含まない場合、前記受信したデータポイントを前記マッピングに追加すること、を行うことによって構築するように構成されている、プロセッサと、を備える、装置。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記マッピング内の前記データポイントの少なくとも一部を、前記受信したデータポイントからの、前記データポイントの前記少なくとも一部のそれぞれの距離に従って、並び替えるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセッサが、二分探索手技を適用することにより、前記データポイントを並び替え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】
前記較正プローブが、磁気位置追跡システムの磁気位置センサを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記受信したデータポイント内の指定された位置に中心を置く、１０ｍｍより小さい半径により画定される円を適用することにより、前記事前に規定された近傍を設定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記１つ以上の既存のデータポイントと前記受信したデータポイントとの間の位置及び電気値の加重算術平均を計算することと、散乱補間プロセスを適用することにより、前記１つ以上の既存のデータポイントの位置及び電気値を調節することと、を行うように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記プロセッサが、前記臓器内の所与の場所にある前記医療用プローブから、前記電気値の所与のセットを受信することと、前記マッピングの前記データポイントの中から、前記所与のセットを含む電気値の所定範囲内にある電気値を含むデータポイントを選択することと、前記所与のセットの前記電気値に最も近い電気値を有する前記選択されたデータポイントのうちの１つ以上を識別することによって、前記所与の場所にある前記医療用プローブの前記位置を推定することと、を行うように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセッサが、二分探索手技を適用するように構成されている、請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、医療用プローブの位置追跡に関し、特に医療器具の、インピーダンスに基づく位置追跡のための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有効電流場所（ＡＣＬ）及び磁気位置検知等の様々な追跡手技は、患者の体内において、例えばカテーテルのような医療用プローブの位置を追跡するために使用され得る。
【０００３】
例えば、米国特許出願公開第２０１４／０２３２７１７号は、３次元範囲センサベースのモデル及び３次元カメラベースのモデル等の３次元モデルをマージするためのシステム及び方法を記載している。本開示の態様によれば、改善された体積マージ手技を使用して、３次元モデルをマージすることができる。
【０００４】
米国特許出願公開第２００６／０１７８８２８号は、環境を表す証拠グリッドを生成するための方法を記載している。本方法は、ステレオセンサを使用して、環境内の複数の場所のステレオ画像のセットを収集し、当該ステレオ画像のセットを処理して、当該ステレオ画像のセット内に表される空間内の各点に関する占有率及び距離データを決定する工程と、空間内の各点にセンサモデルを適用して、空間内の各点を表す各ボクセルの占有確率を決定する工程と、各ボクセルの確率を合わせることにより、環境の証拠グリッドを生成する工程と、を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に記載される本発明の一実施形態は、一方法を提供し、当該方法は、較正プローブから患者の臓器内で取得された複数のデータポイントを受信することを含み、各データポイントは、（ｉ）較正プローブのそれぞれの位置、及び（ｉｉ）当該位置と患者の体外に取り付けられた複数の電極との間のそれぞれのインピーダンスを示す電気値のそれぞれのセットを含む。電気値のセットと臓器におけるそれぞれの位置との間でのマッピングは、各受信したデータポイントに対して、マッピングがデータポイントの事前に規定された近傍に１つ以上の既存のデータポイントを既に含む場合、この１つ以上の既存のデータポイントを、受信したデータポイントに応答して調節することと、事前に規定された近傍がいかなる既存のデータポイントも含まない場合、受信したデータポイントをマッピングに追加することと、を行うことによって構築される。次いで、このマッピングを使用して、医療用プローブの位置が臓器内で追跡される。
【０００６】
いくつかの実施形態では、マッピングの構築は、マッピング内のデータポイントのうちの少なくとも一部を、受信したデータポイントからの、当該データポイントの少なくとも一部のそれぞれの距離に従って並び替えることによって、事前に規定された近傍内にある１つ以上の既存のデータポイントを見つけることを含む。他の実施形態では、データポイントの並び替えは、二分探索手技を適用することを含む。更に他の実施形態では、較正プローブは、磁気位置追跡システムの磁気位置センサを含む。
【０００７】
一実施形態において、事前に規定された近傍は、受信したデータポイント内の指定された位置に中心を置く、１０ｍｍより小さい半径によって画定される円を含む。別の実施形態では、１つ以上の既存のデータポイントの調節は、１つ以上の既存のデータポイントと受信したデータポイントとの間の位置及び電気値の加重算術平均を計算することと、散乱補間プロセスを適用することにより、１つ以上の既存のデータポイントの位置及び電気値を調節することと、を含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、位置の追跡は、臓器内の所与の場所にある医療用プローブから、電気値の所与のセットを受信することと、マッピングのデータポイントの中から、当該所与のセットを含む電気値の所定範囲内にある電気値を含むデータポイントを選択することと、所与のセットの電気値に最も近い電気値を有する選択されたデータポイントのうちの１つ以上を識別することによって、所与の場所にある医療用プローブの位置を推定することと、を含む。他の実施形態では、選択されたデータポイントのうちの１つ以上の識別は、二分探索手技の適用を含む。
【０００９】
本発明の一実施形態に従って、インターフェース及びプロセッサを含む装置が更に提供される。インターフェースは、患者の臓器内で取得された複数のデータポイントを、較正ブローブから受信するように構成され、各データポイントは、（ｉ）較正プローブのそれぞれの位置と、（ｉｉ）当該位置と、患者の体外に取り付けられた複数の電極との間のそれぞれのインピーダンスを示す電気値のそれぞれのセットと、を含む。プロセッサは、電気値のセットと臓器におけるそれぞれの位置との間でのマッピングを、各受信されたデータポイントに対して、マッピングがデータポイントの事前に規定された近傍に１つ以上の既存のデータポイントを既に含む場合、この１つ以上の既存のデータポイントを受信したデータポイントに応答して調節することと、事前に規定された近傍がいかなる既存のデータポイントも含まない場合、受信したデータポイントをマッピングに追加することと、を行うことによって構築するように構成されている。
【００１０】
本発明は、以下の発明を実施するための形態を図面と併せて考慮すると、より完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による、患者の組織を切除するためのシステムを絵で表した概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による、臓器のマッピングを構築するための方法を絵で表した概略図である。
【図３】本発明の実施形態による、臓器のマッピングを構築するための方法を模式的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
概要
以下の本明細書で説明される本発明の実施形態は、インピーダンスに基づくマッピング及び位置追跡の分解能及び効率を向上させるための手技を提供する。
【００１３】
いくつかの実施形態では、有効電流場所（ＡＣＬ）システム等の生体インピーダンス測定システムが、患者の体内におけるカテーテル、又は別の医療用プローブの位置追跡に使用される。ＡＣＬにおいて、カテーテルの追跡は、典型的にはカテーテルと体外電極との間のインピーダンスの測定に基づく。次いで、各測定は、体内のカテーテルのそれぞれの位置に変換される。変換は、典型的には、予め構築され、電極を用いて測定されそれぞれのインピーダンスを示す電気値をカテーテルのそれぞれの位置に変換する好適なマッピングに基づく。
【００１４】
本開示の文脈及び特許請求の範囲では、用語「電気値」は、インピーダンス、電流、電圧、又はインピーダンスを示す任意のその他の適切な電気値を指す。
【００１５】
マッピングの設計は、カテーテルの実際の位置とＡＣＬシステムによって報告される位置との間の位置精度、横方向分解能、及び最小レイテンシなどの高い位置追跡性能を実現するのに重要である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、マッピングは、磁気位置追跡システムの磁気位置センサと、ＡＣＬシステムの生体インピーダンスセンサと、の２つのセンサを含む較正プローブを用いて構築される。較正プローブは、患者の臓器（例えば、心臓）内の複数の場所で複数のデータポイントを取得するように構成されている。各データポイントは、磁気位置センサによって測定されたプローブのそれぞれの位置と、患者の体内のプローブと患者の皮膚に取り付けられた１つ以上のそれぞれの電極との間の組織インピーダンス値を示す１つ以上の電気値と、を含む。データポイントの収集は、本明細書では「マッピング」と称される。
【００１７】
原理的に、本発明は、心臓の全体積を一緒に覆う３次元（３Ｄ）ボリュームピクセル（ボクセル）のグリッド上で、ＡＣＬシステムを較正することが可能である。上で説明されるように、ボクセルの一部は、較正カテーテルを用いてマッピングされてもよい。この仮想的スキームにおいてマッピングを構築した後、医師は、医師が心臓内の未調査場所へとカテーテルを誘導する医療処置を行うことができる。ＡＣＬシステムは、未調査場所における１つ以上のインピーダンス測定値を受信し、測定されたインピーダンスを使用して、例えば、マッピングされたグリッドの隣接するマッピングされたボクセルを補間することによってカテーテルの位置を計算することができる。しかし、ボクセルの補間に基づく位置計算は、典型的には、かなりの計算及びメモリ資源を消費する。例えば、小さいボクセルサイズの構成は、正確な位置測定につながるが、高レイテンシ及び複雑さを生じ、逆もまた同様である。
【００１８】
本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、ＡＣＬシステムのプロセッサは、通常のボクセルのグリッドを使用せずに、取得されたデータポイントを効率的に使用して、インピーダンス値と心臓内のそれぞれの位置との間でのマッピングを構築するように構成されている。この実施形態では、プロセッサは、取得された各新しいデータポイントに関して、マッピングが新しいデータポイントの事前に規定された近傍に１つ以上の既存のデータポイントを既に含むかどうかを確認するように構成されている。もしそうならば、プロセッサは、マッピング内の既存のデータポイントのうちの１つ以上を、新しいデータポイントに応答して調節する。事前に規定された近傍がいかなる既存のデータポイントも含まない場合、プロセッサは、マッピングに新しいデータポイントを追加するように構成されている。
【００１９】
開示される手技は、（ｉ）３Ｄボクセルよりもむしろ１次元データポイントを使用することによって、空間分解能及び測位精度を改善することと、（ｉｉ）カテーテルの位置を追跡する際に必要とされる計算量及びメモリ資源の量を減少させることによって、システムレイテンシを改善することと、を可能にする。
【００２０】
システムの説明
図１は、本発明の一実施形態による、患者１４の組織を切除するためのシステム１０の、絵で表した概略図である。いくつかの実施形態では、システム１０は、以下の詳述されるように、（ｉ）患者１４の心臓４０をマッピングするための、切除の前のマッピングの構築と、（ｉｉ）構築されたマッピングを使用する、切除処置中の心臓４０内の医療器具の誘導と、を支援する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、システム１０は、切除電極、磁気位置センサ、及びインピーダンスセンサ等の複数のデバイス（図示せず）を含む遠位先端１３を含むカテーテル１２を含む。この構成では、遠位先端１３を有するカテーテル１２は、以下に記載されるように、較正プローブとして使用される。マッピング段階中（並びに切除処置中）、医師１６は、挿入点３０を介してカテーテル１２を患者１４の脈管系に挿入することができ、次いでカテーテル先端を患者の心臓に誘導することができる。次いで、カテーテル１２は、組織を切除する前に心臓４０の組織をマッピングするために使用される。
【００２２】
いくつかの実施形態では、操作コンソール１８は、心臓４０の組織上にカテーテル１２によって適用されたラジオ波（ＲＦ）切除信号を生成するように構成されたＲＦ発生器２２を含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、コンソール１８は、カテーテル１２からの信号を受信するのに好適でありかつ本明細書に記載のシステム１０の他の構成要素を制御するのに好適であるフロントエンド及びインターフェース回路を有する、通常は汎用コンピュータであるプロセッサ２０を含む。プロセッサ２０は、システムによって使用される機能を実行するようにソフトウェアにプログラムされてもよく、プロセッサはソフトウェアのためのデータをメモリ（図示せず）に保存する。このソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子的形態でコンソール１８にダウンロードされてもよいし、又は光学的、磁気的、若しくは電子的メモリ媒体等の、非一時的で有形の媒体上に提供されてもよい。あるいは、プロセッサ２０の機能の一部又は全ては、専用の又はプログラム可能なデジタルハードウェア構成要素によって実行されてもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、システム１０は、磁気位置追跡システムと、インピーダンスに基づく有効電流場所（ＡＣＬ）システムと、を更に含む。これらのシステムの各々は、患者１４の心臓４０内の切除場所にカテーテル１２を誘導するために、遠位先端１３の位置を追跡するために使用することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、磁気位置追跡システムは、患者１４の体外の既知の位置、例えば、患者の胴体の下に配置された磁場発生器３６を含む。一実施形態において、コンソール１８は、本明細書に記載される手技の実施を補助する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、コンソール１８は、ケーブル３８を介して磁場発生器３６を駆動するように構成されたドライバ回路２１を含む。遠位先端１３が医師１６によって心臓４０内へと誘導されると、遠位先端１３の磁気位置センサは、磁場発生器３６によって生成された、感知された外部磁場に応答して位置信号を生成し、それにより、プロセッサ２０が心臓４０の空洞内の遠位先端１３の位置を識別することを可能にする。
【００２７】
磁気位置センサは、カテーテル近位端でプロセッサ２０に連結されたインターフェース回路に接続されている。一実施形態において、遠位先端１３の位置は、ユーザディスプレイ３４に表示される心臓４０の画像４２上に示される。いくつかの実施形態では、画像４２は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム等の解剖学的撮像システム又は任意のその他の好適な撮像技術を用いて取得される。
【００２８】
この磁場に基づく位置検知方法は、例えば、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  Ｉｎｃ．（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｂａｒ，Ｃａｌｉｆ．）が製造するＣＡＲＴＯ（商標）システムにおいて実行されており、その詳細は、米国特許第５，３９１，１９９号、同第６，６９０，９６３号、同第６，４８４，１１８号、同第６，２３９，７２４号、同第６，６１８，６１２号、及び同第６，３３２，０８９号、国際公開第９６／０５７６８号、並びに米国特許出願公開第２００２／００６５４５５（Ａ１）号、同第２００３／０１２０１５０（Ａ１）号及び同第２００４／００６８１７８（Ａ１）号に詳細に記載されており、それらの開示は全て参照により本明細書に組み込まれる。
【００２９】
上述のように、システム１０は、磁場に基づくシステムの代替的な位置追跡システムとして機能することができるＡＣＬシステムを含む。いくつかの実施形態では、ＡＣＬシステムは、例えば、患者１４の皮膚に付着するパッチ２９を介して患者１４の体に結合される複数の電極２８を含む。図１の例では、システム１０は、６つの電極を含み、これらのうち、電極２８ａ、２８ｂ、及び２８ｃは、患者１４の前方（例えば、胸部）に結合され、電極２８ｄ、２８ｅ、及び２８ｆは、患者１４の後方（例えば、胴体）に結合される。図１に示すように、電極は、次のように、対で配置される：電極２８ａ及び２８ｄは、患者１４の右側で対向し、電極２８ｃ及び２８ｆは、患者１４の左側で対向し、電極２８ｂ及び２８ｅは、患者１４の胸部及び胴体の上部上で対向する。
【００３０】
別の実施形態では、システム１０は、任意の好適な配置で患者の皮膚に結合された、任意の好適な数の電極を含むことができる。
【００３１】
電極２８は、典型的にはケーブル３２を介してプロセッサ２０に接続され、当該プロセッサはインピーダンスの値等の情報を電極から受信し、この情報に基づいて、以下に記載される手技を用いて心臓４０内の遠位先端１３の位置を推定するように構成されている。
【００３２】
ディスプレイ３４は、典型的には、関連する情報を医師１６に表示することによって切除処置の動作を容易にするように構成されている。例えば、プロセッサ２０は、例えば、心臓４０の画像４２上にカテーテル１２の遠位先端１３を表すアイコンを重ね合わせることによって、画像４２内の遠位先端１３の場所及び向きを表示するように、前述の追跡システムの座標系と（画像４２を取得した）ＣＴシステムの座標系との間に登録することができる。
【００３３】
上述したように、電極２８は典型的には、インピーダンスに基づく追跡手技、例えば、開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，４５６，１８２号及び米国特許出願公開第２０１５／０１４１７９８号に記載の手技を使用して、患者１４の身体内のカテーテル１２を誘導するために使用される。このような手技は、遠位先端１３と電極２８ａ〜２８ｆの各々との間で測定された異なるインピーダンスに応答して遠位先端１３の場所及び向きを推定することを伴う。上述したように、遠位先端１３の推定場所を、ディスプレイ３４上に好適なアイコンとして医師に表示することができる。この表示に基づいて、医師１６は、カテーテル１２の遠位先端１３を心臓４０内の１つ以上の所望の場所に誘導することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、典型的には、遠位先端１３に既知の振幅の電気信号を印加することによって、いつでも遠位先端１３の場所及び向きが推定され、結果として得られる電圧及び／又は電流が各対の電極２８で測定される。代替的な実施形態では、電気信号は電極２８によって印加され得、結果として得られる電気値は遠位先端１３によって測定される。
【００３５】
いくつかの実施形態では、これらの印加された電気信号により、各々がカテーテルに対して異なる位置に位置する対の電極２８（例えば、電極２８ａ及び２８ｄの対、電極２８ｃ及び２８ｆの対、並びに電極２８ｂ及び２８ｅの対）は、遠位先端１３と対の電極２８の各々との間の異なる量の電気的に妨害する組織（したがって異なるインピーダンス度）に起因して、異なるそれぞれの電気値を呈する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、これらの測定された電気値は、ケーブル３２を介してプロセッサ２０に送信され、当該プロセッサ２０は、これらの値を用いて、（位置が既知である）電極２８に対する遠位先端１３の相対的な場所及び向きを推定する。あるいは、カテーテルの遠位先端と電極との間に電圧が生成されてもよく、これらの電極を通って流れる、結果として得られた電流を測定し、遠位先端１３の場所及び向きを推定するために使用してもよい。
【００３７】
上述したように、医師１６は、遠位先端１３を誘導して心臓４０内の複数の場所を調査する。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、調査した場所の各々でカテーテル１２から値の２つのセットを受信するように構成されている。第１のセットは、磁気位置追跡システムからの位置座標を含み、第２のセットは、ＡＣＬシステムからの１つ以上のそれぞれの電気値（例えば、各対の電極２８からの電流又はインピーダンスの値）を含む。
【００３８】
いくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、遠位先端１３によって調査されたそれぞれの場所で測定された位置及び電気値をそれぞれが含むデータポイントのセットを構築するように構成されている。このデータポイントのセットは、選択された複数の電気値をそれぞれの位置に位置づけ、本明細書では、「マッピング」と称される。一実施形態において、マッピングは完了すると、測定された電気値を心臓４０における位置測定値に変換するために、遠位先端１３及び／又は電極２８によって取得された電気値に（例えば切除中に）適用される。患者１４の選択された呼吸動作（例えば、全吸気動作後、全呼気動作後、又は吸入動作と呼気動作との中間）のために、別個のマッピングが構築されてもよいことに留意されたい。別の実施形態では、各対の電極に対して別個のマッピングが構築される。
【００３９】
正確かつ効率的なインピーダンスに基づく位置追跡
図２は、本発明の一実施形態により、ＡＣＬシステムにおける正確な位置追跡に使用するためにインピーダンス測定値を位置に変換するマッピングを構築するための方法を絵で表した概略図である。
【００４０】
いくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、心臓４０において取得されたインピーダンス値等の散乱データの所与の３Ｄデータセットに対して、補間を実行するための散乱補間手技を適用するように構成されている。散乱補間は、所与の３Ｄデータセットの１つ以上の補間値を返す。散乱補間手技に関する更なる詳細は、Ｉｓａａｃ  Ａｍｉｄｒｏｒによって「Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｄａｔａ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ：ａ  ｓｕｒｖｅｙ，」Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ  １１（２），１５７〜１７６（Ａｐｒｉｌ  ２００２）に提供され、これは本明細書に参照により組み込まれる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、心臓４０において遠位先端１３によって取得されたデータポイント５２Ａ、５４Ａ、及び５６のマッピングを計算するように構成されている。いくつかの実施形態では、「ｉ」と示される表示を有する各データポイントは、位置座標（例えば、デカルト座標におけるＸｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）と、本明細書ではＶｆ１、Ｖｆ２、及びＶｆ３と称される３つの値のインピーダンスと、に関連付けられる。位置座標は、磁気位置追跡システムにより取得され、３つの値は、遠位先端１３と、ＡＣＬシステムのそれぞれの対の電極の各々（電極２８ａ及び２８ｄ、電極２８ｃ及び２８ｆ、並びに電極２８ｂ及び２８ｅ）と、の間で測定されるそれぞれのインピーダンスを指す。
【００４２】
図２の例では、データポイント５２Ａ、５４Ａ、及び５６は既存の（即ち、既に収集された）データポイントであり、データポイント５０は、新たにカテーテル１２により取得されたデータポイントである。
【００４３】
いくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、既存のデータポイントのうちの１つ以上が、例えば、半径「Ｒ」を有し、かつデータポイント５０を中心とする円５８によって表される事前に規定された近傍内にあるかどうかを確認する。図２の例では、データポイント５２Ａ及び５４Ａは事前に規定された近傍内にあり、データポイント５６は事前に規定された近傍の外にある。次いで、プロセッサ２０は、データポイント５２Ａ及び５４Ａの位置及びインピーダンス値を、データポイント５０について測定された位置及びインピーダンス値に応答して調節する。
【００４４】
一実施形態において、この調節は、データポイント５０、５２Ａ、及び５４Ａに対する加重算術平均を計算し、続いて、データポイント５２Ａ及び５４Ａを調節されたデータポイント５２Ｂ及び５４Ｂに置き換えることによって実行され得る。調節されたマッピングは、データポイント５２Ｂ、５４Ｂ、及び５６のみを含み、データポイント５２Ａ、５４Ａ、５０はマッピングから除去されることに留意されたい。
【００４５】
この実施形態では、データポイント５２Ｂ及び５４Ｂは、対応するデータポイント５２Ａ及び５４Ａに比べて、異なるそれぞれの位置及びインピーダンス値を含む。データポイント５６の場所及びインピーダンス値はデータポイント５０の影響を受けないため、変化しないことに留意されたい。
【００４６】
代替的な実施形態では、Ｒの値によって事前に規定された近傍内のデータポイントに関する加重算術平均を計算する代わりに、任意の他の好適な調節方法が実行されてもよい。Ｒの値の設定は、心臓４０の解剖学的構造（例えば、心臓の体積）、切除処置の種類、心臓４０内での場所、並びにインピーダンスのそれぞれの位置及び値等のいくつかのパラメータによって決まることに留意されたい。図２の例では、半径Ｒは、約１〜２ｍｍの長さを有しているが、Ｒの任意のその他の好適な値が使用され得る。
【００４７】
代替的な実施形態では、事前に定義された近傍は、対象となっている臓器の形状を考慮した幾何学的形状等の任意の他の方法によって表され得る。
【００４８】
別の実施形態では、新たに取得されたデータポイント（図示せず）は、事前に規定された近傍内にいかなる既存の点も有していない場合がある。例えば、医師１６が、遠位先端１３を心臓４０内の未調査領域に誘導する場合がある。
【００４９】
更に、図２に描写される領域等の既に調査した領域であっても、Ｒの事前に規定された値は、既存のデータポイント５２Ａ、５４Ａ、及び５６のいずれもがデータポイント５０の周囲の事前に規定された近傍内に入らないように、０．５ｍｍ未満であってよい。この実施形態において、データポイント５０は、最初に遠位先端１３によって取得された位置及びインピーダンス値を有するマッピングに新しい入力として追加される。
【００５０】
続いて、医師１６は心臓４０内の対象の領域のマッピングを完了させ、プロセッサ２０は上記のようにそれぞれのマッピングの構築を完了させる。前述の手技は、マッピングにおけるデータポイントの量の低減を可能にし、これにより、磁気位置追跡システムを用いることなく、ＡＣＬシステムによる遠位先端１３の位置の高速計算を可能にする。
【００５１】
切除処置の間、医師１６は、心臓４０において、カテーテル１２、又はインピーダンスセンサ及び切除電極を備える別のカテーテルを誘導する。医師１６が遠位先端１３を調査していない場所に誘導すると、プロセッサ２０がカテーテル１２からインピーダンスの測定値を受信し、マッピングの既存のデータポイントの間でクエリを行い、未調査場所における遠位先端１３の位置を計算する。
【００５２】
実際には、マッピング内のデータポイントの数は約数千であり得る。いくつかの実施形態では、クエリ動作中、プロセッサ２０は、マッピングに既に含まれているデータポイントを、新規の未調査場所からのデータポイントの距離が近い順に並び替え得る。
【００５３】
この並び替えプロセスにより、プロセッサは、未調査場所の事前に規定された近傍内にある既存のデータポイント（存在する場合）を効率的に識別することができる。この並び替えプロセスは、医師１６に心臓４０内の遠位先端１３の位置の低レイテンシでのリアルタイム測定値を提供するように、高速でなければならない。
【００５４】
一実施形態において、プロセッサ２０は、遠位先端１３の現在位置の近傍で測定されたインピーダンスの値に基づいて、二分探索（又は任意のその他の好適な種類の探索）を行うように構成されている。
【００５５】
心臓４０内での遠位先端１３の物理的運動を想定することにより、２つの隣接する場所間のインピーダンスの値の差が小さいことが予想されることが理解されるであろう。医師１６が遠位先端１３を未調査場所（本明細書では、新たに取得した点と称される）に誘導すると、プロセッサ２０は未調査場所でのインピーダンスの測定値をカテーテル１２から受信する。
【００５６】
いくつかの実施形態では、処置の間、プロセッサ２０は、マッピングに既に含まれているデータポイントを、新規の未調査場所に対してインピーダンスの値の昇順に並び替え得る。
【００５７】
一実施形態において、プロセッサ２０は、マッピングの既存のデータポイントの二分探索中に、未調査場所におけるインピーダンスの測定値を含む所定範囲の値を適用するように構成されている。この手技は、心臓４０における新規に取得した点の位置の計算時間の短縮を可能にする。
【００５８】
例えば、１０，０００個のデータポイントを含むマッピングにおいて、データポイントのうちの１，０００個のみが、新たに取得された点で測定されたインピーダンス値の＋／−５％を有することが予想される。
【００５９】
この実施形態において、プロセッサ２０は、クエリを完了し、１０，０００個のデータポイントのセット全体にわたって支持される全クエリと比較して平均約１０％の時間で、新たに取得された遠位先端１３の位置を報告することが予想される。
【００６０】
図３は、本発明の実施形態による、心臓４０内のＡＣＬシステムのマッピングを構築するための方法を模式的に示すフローチャートである。本方法は、取得工程１００から始まり、この工程において、医師１６は、心臓４０内でデータポイント５０等の新しいデータポイントを取得する遠位先端１３を誘導する。いくつかの実施形態では、データポイント５０は、磁気位置センサによって取得される遠位先端１３の位置と、遠位先端１３と患者１４の皮膚上に取り付けられた対の電極対２８（例えば、電極２８ａ及び２８ｄの対、電極２８ｃ及び２８ｆの対、並びに電極２８ｂ及び２８ｅの対）との間のそれぞれのインピーダンスを示す電気値と、を含む。
【００６１】
第１の判定工程１０２において、プロセッサ２０は、データポイント５２Ａ、５４Ａ、及び５６等のマッピングの既存のデータポイントが、データポイント５０を中心とした（例えば、半径Ｒの値で決まる）事前に規定された近傍内にあるかどうかを確認する。
【００６２】
マッピングがデータポイント５０の事前に規定された近傍（例えば円５８）内に１つ以上の既存のデータポイントを既に含む場合、本方法は、プロセッサ２０がデータポイント５０に応答して円５８内の既存のデータポイント（例えば、データポイント５２Ａ及び５４Ａ）を調節するマッピング調節工程１０４を適用する。この実施形態において、プロセッサ２０は、データポイント５２Ａ、５４Ａを、位置及び電気値が調節されたそれぞれのデータポイント５２Ｂ、５４Ｂに置き換える。データポイント５６の場所及びインピーダンス値はデータポイント５０の影響を受けず、データポイント５０はマッピングから除外されることに留意されたい。
【００６３】
円５８が既存のいかなるデータポイントも含まない場合、本方法は、新規のデータポイント設定工程１０６へと続き、この工程では、プロセッサ２０は、遠位先端１３によって最初に取得された位置及び電気値を有する既存のデータポイントとして、データポイント５０を登録する。
【００６４】
第２の判定工程１０８において、新たなデータポイントが遠位先端１３によって取得された場合、本方法は、取得工程１００に戻る。あるいは、遠位先端１３が新しいデータポイントを送信しない場合、マッピングは完了し、本方法は、終了工程１１０で終了する。
【００６５】
本明細書に記載される実施形態は、主に、切除処置におけるヒトの心臓のマッピングに対処するが、本明細書に記載される方法及びシステムは、血液プール等の導電体を含む任意の臓器のマッピングにおいても使用することができる。
【００６６】
したがって、上記に述べた実施形態は、例として引用したものであり、また本発明は、上記に具体的に示し説明したものに限定されないことが理解されよう。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その一部の組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者により想到されるであろう、また従来技術において開示されていないそれらの変形及び修正を含むものである。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部とみなすものとする。
【００６７】
〔実施の態様〕
（１）  方法であって、
較正プローブから患者の臓器内で取得された複数のデータポイントを受信することであって、各データポイントが、（ｉ）前記較正プローブのそれぞれの位置、及び（ｉｉ）前記位置と前記患者の体外に取り付けられた複数の電極との間のそれぞれのインピーダンスを示す電気値のそれぞれのセットを含む、受信することと、
前記電気値のセットと前記臓器におけるそれぞれの位置との間でのマッピングを、各受信されたデータポイントに対して、
前記マッピングが前記データポイントの事前に規定された近傍に１つ以上の既存のデータポイントを既に含む場合、前記１つ以上の既存のデータポイントを、前記受信したデータポイントに応答して調節すること、及び
前記事前に規定された近傍がいかなる既存のデータポイントも含まない場合、前記受信したデータポイントを前記マッピングに追加すること、を行うことによって構築することと、
次いで、前記マッピングを用いて前記臓器内の医療用プローブの位置を追跡することと、を含む、方法。
（２）  前記マッピングの構築が、前記マッピング内のデータポイントの少なくとも一部を、前記受信したデータポイントからの、前記データポイントの前記少なくとも一部のそれぞれの距離に従って並び替えることによって、前記事前に規定された近傍内にある前記１つ以上の既存のデータポイントを見つけることを含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  前記データポイントの並び替えが、二分探索手技を適用することを含む、実施態様２に記載の方法。
（４）  前記較正プローブが、磁気位置追跡システムの磁気位置センサを含む、実施態様１に記載の方法。
（５）  前記事前に規定された近傍が、前記受信したデータポイント内の指定された位置に中心を置く、１０ｍｍより小さい半径によって画定される円を含む、実施態様１に記載の方法。
【００６８】
（６）  前記１つ以上の既存のデータポイントの調節が、前記１つ以上の既存のデータポイントと前記受信したデータポイントとの間の位置及び電気値の加重算術平均を計算することと、散乱補間プロセス（scattered interpolant process）を適用することにより、前記１つ以上の既存のデータポイントの位置及び電気値を調節することと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（７）  前記位置の追跡が、
前記臓器内の所与の場所にある前記医療用プローブから、前記電気値の所与のセットを受信することと、
前記マッピングの前記データポイントの中から、前記所与のセットを含む電気値の所定範囲内にある電気値を含むデータポイントを選択することと、
前記所与のセットの前記電気値に最も近い電気値を有する前記選択されたデータポイントうちの１つ以上を識別することによって、前記所与の場所にある前記医療用プローブの前記位置を推定することと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（８）  前記選択されたデータポイントのうちの前記１つ以上の識別が、二分探索手技の適用を含む、実施態様７に記載の方法。
（９）  装置であって、
患者の臓器内で取得された複数のデータポイントを、較正プローブから受信するように構成されているインターフェースであって、各データポイントが、（ｉ）前記較正プローブのそれぞれの位置と、（ｉｉ）前記位置と前記患者の体外に取り付けられた複数の電極との間のそれぞれのインピーダンスを示す電気値のそれぞれのセットと、を含む、インターフェースと、
プロセッサであって、前記電気値のセットと前記臓器におけるそれぞれの位置との間でのマッピングを、各受信されたデータポイントに対して、
前記マッピングが前記データポイントの事前に規定された近傍に１つ以上の既存のデータポイントを既に含む場合、前記１つ以上の既存のデータポイントを、前記受信したデータポイントに応答して調節すること、及び
前記事前に規定された近傍がいかなる既存のデータポイントも含まない場合、前記受信したデータポイントを前記マッピングに追加すること、を行うことによって構築するように構成されている、プロセッサと、を備える、装置。
（１０）  前記プロセッサが、前記マッピング内の前記データポイントの少なくとも一部を、前記受信したデータポイントからの、前記データポイントの前記少なくとも一部のそれぞれの距離に従って、並び替えるように構成されている、実施態様９に記載の装置。
【００６９】
（１１）  前記プロセッサが、二分探索手技を適用することにより、前記データポイントを並び替えるように構成されている、実施態様１０に記載の装置。
（１２）  前記較正プローブが、磁気位置追跡システムの磁気位置センサを含む、実施態様９に記載の装置。
（１３）  前記プロセッサが、前記受信したデータポイント内の指定された位置に中心を置く、１０ｍｍより小さい半径により画定される円を適用することにより、前記事前に規定された近傍を設定するように構成されている、実施態様９に記載の装置。
（１４）  前記プロセッサが、前記１つ以上の既存のデータポイントと前記受信したデータポイントとの間の位置及び電気値の加重算術平均を計算することと、散乱補間プロセスを適用することにより、前記１つ以上の既存のデータポイントの位置及び電気値を調節することと、を行うように構成されている、実施態様９に記載の装置。
（１５）  前記プロセッサが、前記臓器内の所与の場所にある前記医療用プローブから、前記電気値の所与のセットを受信することと、前記マッピングの前記データポイントの中から、前記所与のセットを含む電気値の所定範囲内にある電気値を含むデータポイントを選択することと、前記所与のセットの前記電気値に最も近い電気値を有する前記選択されたデータポイントのうちの１つ以上を識別することによって、前記所与の場所にある前記医療用プローブの前記位置を推定することと、を行うように構成されている、実施態様９に記載の装置。
【００７０】
（１６）  前記プロセッサが、二分探索手技を適用するように構成されている、実施態様１５に記載の装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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