(57)【要約】【課題】ポジション追跡システムを提供すること。【解決手段】ポジション追跡システムは、電気的インターフェースと、プロセッサと、を含む。電気的インターフェースは、患者の心臓内に挿入されたプローブの遠位端に連結されている１つ又は２つ以上の電極と通信するように構成されている。電気的インターフェースは、患者の皮膚に取り付けられた複数の電極パッチから、心臓内の１つ又は２つ以上の電極のポジションを示すポジション信号を受信するように更に構成されている。プロセッサは、ポジション信号に基づいて、ポジション信号が互いに最小相関である電極パッチの部分サブセットを選択し、かつ電極パッチの選択された部分サブセットから受信されたポジション信号に基づいて、心臓内の電極のうちの少なくとも１つのポジションを推定するように構成されている。【選択図】図１
2019217281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポジション追跡システムであって、
電気的インターフェースであって、
患者の心臓内に挿入されたプローブの遠位端に連結されている１つ又は２つ以上の電極と通信するように、かつ
前記患者の皮膚に取り付けられた複数の電極パッチから、前記心臓内の前記１つ又は２つ以上の電極のポジションを示すポジション信号を受信するように構成された、電気的インターフェースと、
プロセッサと、を備え、前記プロセッサは、
前記ポジション信号に基づいて、ポジション信号が互いに最小相関である前記電極パッチの部分サブセットを選択するように、かつ
前記電極パッチの前記選択された部分サブセットから受信された前記ポジション信号に基づいて、前記心臓内の前記電極のうちの少なくとも１つのポジションを推定するように構成されている、ポジション追跡システム。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記電極パッチの各可能な対から１つの電極パッチを順次選択することによって、前記最小相関電極パッチを選択するように構成されており、それにより、前記対のうちの前記１つの電極パッチは、他方の電極パッチが、前記遠位端が前記心臓内を移動する間に変化するポジション信号を測定する際、ポジション信号の最小変化を測定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記心臓内の異なる領域に対して、最小相関ポジション信号の異なるサブセットを選択するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサが、３×３行列の要素として３つの最小相関ポジション信号を提供するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記電気的インターフェースが、前記プローブの前記遠位端に連結されている前記１つ又は２つ以上の電極から前記ポジション信号を受信するように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ポジション追跡方法であって、
患者の心臓内に挿入されたプローブの遠位端に連結されている１つ又は２つ以上の電極と通信することと、
前記患者の皮膚に取り付けられた複数の電極パッチから、前記心臓内の前記１つ又は２つ以上の電極のポジションを示すポジション信号を受信することと、
前記ポジション信号に基づいて、ポジション信号が互いに最小相関である前記電極パッチの部分サブセットを選択することと、
前記電極パッチの前記選択された部分サブセットから受信された前記ポジション信号に基づいて、前記心臓内の前記電極のうちの少なくとも１つのポジションを推定することと、を含む、方法。
【請求項７】
前記最小相関電極パッチを選択することが、前記電極パッチの各可能な対から１つの電極パッチを順次選択することを含み、それにより、前記対のうちの前記１つの電極パッチは、他方の電極パッチが、前記遠位端が前記心臓内を移動する間に変化するポジション信号を測定する際、ポジション信号の最小変化を測定する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最小相関ポジション信号を選択することが、前記心臓内の異なる領域に対して、最小相関ポジション信号の異なるサブセットを選択することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
プロセッサにおいて、３×３行列の要素として３つの最小相関ポジション信号を提供することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記プローブの前記遠位端に連結されている前記１つ又は２つ以上の電極からも前記ポジション信号を受信することを含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、患者の心臓内のカテーテルポジションを追跡するためのシステム及び方法に関し、具体的には、インピーダンスに基づいた心臓ポジション追跡システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内マッピングカテーテルのポジションを追跡することが、多くの心臓手術で求められる。例えば、米国特許出願公開第２０１７／００７９５４２号は、電極組織接触品質を識別する方法であって、カテーテルに取り付けられた少なくとも第１の電極及び第２の電極の配列を含み、かつ心臓組織の近傍の既知の電極間隔を有する、カテーテルを配置することを含み、各電極対が、心臓組織基質の表面に対して直交するように構成されている、方法を説明する。この方法は、第１の電極からの電位図振幅の第１の変化率を測定することと、第２の電極からの電位図振幅の第２の変化率を測定することと、電位図振幅の第１の変化率と電位図振幅の第２の変化率との間の差を計算して、変化率間の差を取得することと、変化率の差の値を、第１の電極が心臓組織と接触しているか否かに相関させることと、を含む。
【０００３】
別の例として、米国特許第５，９８３，１２６号は、カテーテル位置マッピング、及び関連する手術のためのシステム及び方法を説明する。３つの実質的に直交する交流信号が、患者の心臓などの、マッピング対象の領域に実質的に向けられて、患者を通じて印加される。カテーテルは、少なくとも測定電極を備え、この測定電極は、心臓手術のために患者の心臓壁に接して、又は冠状静脈若しくは動脈内で、様々な位置に配置される。カテーテル先端部と、基準電極、好ましくは患者の表面電極との間で電圧が検知され、この電圧信号は、３つの直交して印加された電流信号に対応する成分を有する。３つの成分をｘ信号、ｙ信号、及びｚ信号として分離するために３つの処理チャンネルが使用され、これらの信号から、体内のカテーテル先端部の三次元位置を判定するために計算が行われる。
【０００４】
米国特許第８，６１１，９９１号は、被験者身体の体外の選択されたポジションに位置する複数の電極を使用して電気インピーダンス断層撮影測定を行うための方法を説明する。複数の直交又は略直交信号は、選択された異なる電極によって同時に導入され、受信電極における結果として生じる既定の応答（もしあれば）が記録又は判定される。信号は、符号分割多重化の技術を使用して符号化され、各受信電極で受信された信号は、元の信号と相互相関されて、複合受信信号に対する各元の信号の寄与を判定する。
【０００５】
米国特許第５，８９９，８６０号は、患者の体内のカテーテルのポジションを判定するためのシステムを説明する。受信した位置信号から導出した較正ポジションと既知の真の較正ポジションとの間の差から補正関数が判定されると、受信したポジション信号から導出したカテーテルポジションは、補正関数に従って後の測定段階で修正される。
【０００６】
米国特許第５，６９７，３７７号は、カテーテル位置マッピングのための技術を記載している。３つの実質的に直交する交流信号が、マッピング対象の領域に実質的に向けられて、患者を通じて印加される。カテーテルは、少なくとも測定電極を備えている。カテーテル先端部と、基準電極、好ましくは患者の表面電極との間で電圧が検知され、この電圧信号は、３つの直交して印加された電流信号に対応する成分を有する。３つの成分をｘ信号、ｙ信号、及びｚ信号として分離するために３つの処理チャンネルが使用され、これらの信号から、体内のカテーテル先端部の三次元位置を判定するために計算が行われる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で説明される本発明の一実施形態は、電気的インターフェースと、プロセッサと、を含む、ポジション追跡システムを提供する。電気的インターフェースは、患者の心臓内に挿入されたプローブの遠位端に連結されている１つ又は２つ以上の電極と通信するように構成されている。電気的インターフェースは、患者の皮膚に取り付けられた複数の電極パッチから、心臓内の１つ又は２つ以上の電極のポジションを示すポジション信号を受信するように更に構成されている。プロセッサは、ポジション信号に基づいて、ポジション信号が互いに最小相関である電極パッチの部分サブセットを選択するように、かつ電極パッチの選択された部分サブセットから受信されたポジション信号に基づいて、心臓内の電極のうちの少なくとも１つのポジションを推定するように構成されている。
【０００８】
いくつかの実施形態では、プロセッサは、電極パッチの各可能な対から１つの電極パッチを順次選択することによって、最小相関電極パッチを選択するように構成されており、それにより、対のうちの１つの電極パッチは、他方の電極パッチが、遠位端が心臓内を移動する間に変化するポジション信号を測定する際、ポジション信号の最小変化を測定する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、プロセッサは、心臓内の異なる領域に対して、最小相関ポジション信号の異なるサブセットを選択するように構成されている。
【００１０】
一実施形態では、プロセッサは、３×３行列の要素として３つの最小相関ポジション信号を提供するように構成されている。
【００１１】
別の実施形態では、電気的インターフェースは、プローブの遠位端に連結されている１つ又は２つ以上の電極からポジション信号を受信するように更に構成されている。
【００１２】
本発明の一実施形態によると、ポジション追跡方法が追加的に提供され、方法は、患者の心臓内に挿入されたプローブの遠位端に連結されている１つ又は２つ以上の電極と通信することを含む。心臓内の１つ又は２つ以上の電極のポジションを示すポジション信号は、患者の皮膚に取り付けられた複数の電極パッチから受信される。ポジション信号に基づいて、ポジション信号が互いに最小相関である電極パッチの部分サブセットが選択される。電極パッチの選択された部分サブセットから受信されたポジション信号に基づいて、心臓内の電極のうちの少なくとも１つのポジションが推定される。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による、インピーダンスに基づくアクティブ電流位置（Active Current Location、ＡＣＬ）ポジション追跡システムの概略描写図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、インピーダンスＡＣＬ方法の３つの最小相関ＡＣＬパッチの選択プロセスの概略描写図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、インピーダンスＡＣＬ方法の３つの最小相関ＡＣＬパッチの選択プロセスの概略描写図である。
【図３】本発明の実施形態による、心臓内の電極のポジションを取得するための方法を模式的に例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
概論
いくつかの手法が、患者の体内のポジションを追跡するために使用され得る。例えば、インピーダンスに基づくポジション追跡方法は、１つ又は２つ以上の体内検知電極と表面電極との間の測定されたインピーダンスがそれぞれの距離に比例すると推測し得るか、又は測定されたインピーダンスを、予め測定されたそれぞれの座標と相関させることによって較正し得る。一方で、電圧に基づく検知方法は、表面電極を検知するための１つ又は２つ以上の体内検知電極を使用する。
【００１６】
インピーダンスに基づくポジション追跡システムは、典型的には、検知電極と皮膚に取り付けられた表面電極（以下、「電極パッチ」と称される）との間のインピーダンスを測定し、かつこれらの測定値から、検知電極の三次元ポジション座標を導出する。原則として、３つの電極パッチは、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，７５６，５７６号に説明されている公知の方法を使用して、検知電極のポジションを三角測量するために十分である。
【００１７】
電圧に基づくポジション追跡システムは、典型的には、検知電極と電極パッチとの間の電圧を測定する（即ち、検知電極は、ＡＣＬパッチ間に誘起される電圧を測定するために使用される）。この場合、４つの電極パッチは、検知電極のポジションを三角測量するために十分であり、その結果、検知電極が測定する３つの異なる電圧勾配を生成する。
【００１８】
実際には、インピーダンスに基づく方法を用いた３電極パッチ方式、又は電圧に基づく方法を用いた４電極パッチ方式のいずれかは、不十分なポジション精度を達成する。したがって、検知電極の体内ポジションを正確に測定するために、アクティブ電流位置（ＡＣＬ）システム（Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．製）等のインピーダンスに基づくポジション追跡システムは、より多数のパッチを使用する。ＣＡＲＴＯ４（登録商標）（Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．製）等の電圧に基づくポジション追跡システムもまた、より多数のパッチを使用する。ＡＣＬシステムは、例えば、インピーダンスに基づくか、又は電圧に基づくかのいずれかであり、以下「ＡＣＬパッチ」と称される、６つ又は７つ以上のパッチを使用し得る。ＡＣＬパッチは、心臓内の任意の所与の三次元ポジションを一貫してかつ確実に三角測量することが見出された配置である、胸部及び背部の患者の皮膚に取り付けられる。検知電極のポジションは、６つのＡＣＬパッチによって画定される座標系及び三次元空間内の任意の原点で与えられる。
【００１９】
インピーダンスに基づく測定からリアルタイムの正確な電極ポジションを導出することは、複数のパッチ追跡ポジションシステムに対する計算要件を要求する。拡張的なコンピューティングハードウェアが採用されない場合、関係する複雑な計算は、例えば、ディスプレイ上で医師に提示されるポジションマップの必要な更新の間に、妨害的な遅延を引き起こし得る。かかる遅延は、マップ、特に心臓の心室のような、動いている器官のマップとの不正確さを結果としてもたらし得る。
【００２０】
本明細書に説明される本発明の実施形態は、ポジション追跡システムを使用して、検知電極のポジションを十分正確に、かつ計算の複雑さの低減を伴って、測定することを可能にする方法を提供する。いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上の検知電極が心臓内の複数の領域を通って移動されている間に、全てのＡＣＬパッチ（例えば、６つ又は７つ以上）で測定されたポジション信号（例えば、電流又はインピーダンス）が記録される。任意の所与の領域について、ポジション追跡システム内のプロセッサは、最小相関電極パッチ（本説明において「最も直交する」と称されるが、両方の用語は、同一の意味である）の部分サブセットを選択する。例として、６つ又は７つ以上のＡＣＬパッチのうちの３つの「最も直交する」ＡＣＬパッチが選択される。原則として、３つを超える「最も直交する」ＡＣＬパッチが存在することが可能である。しかしながら、実際には、３つのパッチを超える効果は、小さい（即ち、「費用効果」が計算的に賢明ではない）。
【００２１】
所与の領域毎の最小相関電極パッチのサブセットを形成するパッチの識別情報は、インピーダンス及び電圧ＡＣＬ方法に関して異なり得る。この理由は、インピーダンスＡＣＬ法では、パッチは、検知電極に対して選択されるが、電圧ＡＣＬ方法では、３つのパッチは、共通の接地として機能する第４のパッチに対して選択され、その識別情報も、保存されることである。いくつかの実施形態では、第４のパッチが一度選択され、そのためその識別情報が既知であり、３つの新たに選択されたＡＣＬパッチが、記憶されたそれらの識別情報を有するたびに復元される必要はない。
【００２２】
心臓の所与の領域に関して、プロセッサは、典型的には、ポジション信号が互いに最小相関である（即ち、「最も直交する」）電極パッチの部分サブセットを選択する。「最も直交する」ＡＣＬパッチは、カテーテルが所与の領域の周囲を移動する際に、互いに最小相関であるポジション信号を提供するＡＣＬパッチの対がどれかを検査することによって選択される。換言すれば、１つのＡＣＬパッチが、検知電極が移動する際に信号の変化を示すが、別のパッチが、信号変化をほとんど又は全く示さないとき、２つのＡＣＬパッチのうちの一方は、所与の領域に対する略直交する三つ組のサブグループのうちの１つとして選択される。
【００２３】
「最も直交する」ＡＣＬパッチの識別情報は、典型的には、考慮されている領域に従って変化することになり、また、時間と共に変化し得る。それにもかかわらず、例えば、全ての（例えば、６つの）ＡＣＬパッチからのデータを使用する代わりに、カテーテルポジションを見つけるためにかかる最小相関ＡＣＬパッチサブグループ（例えば、３つ）を使用することは、「最も直交する」ＡＣＬパッチが、他の重要ではないパッチが依然として追加するであろう追加の測定誤差によって測定を劣化させずに、必要とされる精度を提供するので、精度を改善することになる。更に、より少ないＡＣＬパッチを使用することは、リアルタイムの計算の複雑さを低減する。計算の視点から、例として、これは、６×６行列の代わりに３×３行列を処理することに大部分が帰することになり、これは、必要とされる計算能力の著しい低減をもたらし得る。
【００２４】
したがって、開示された技術は、（ａ）ポジション追跡精度を改善すること、及び（ｂ）リアルタイム計算を実質的に簡略化すること、という明確な利点を有する。第２の利点は、例えば、各ポジション測定ステップと、その後続のディスプレイ上のマップに対する更新との間の妨害的な遅延の発生の低減に現れる。遅延の排除は、心臓等の動いている器官の結果として得られる電気解剖学的マップの精度を改善するために特に有益であり得る。別の可能な利点は、ポジション追跡システムの計算ハードウェア上の低減された要件であり、これは、かかる医療システムのコストを低減させ得る。
【００２５】
システムの説明
図１は、本発明の一実施形態による、インピーダンスに基づくアクティブ電流位置（ＡＣＬ）ポジション検知システム３６の概略描写図である。ＡＣＬシステム３６は、挿入図２５に見られるように、シャフト２２の遠位端に固定されているマッピングカテーテル３０のポジションを判定するために使用される。マッピングカテーテル３０は、医師５６によって、患者４０の心臓３８の心室等の体内の体腔内に挿入される。典型的には、マッピングカテーテル３０は、心臓を空間的にマッピングすること、及び心臓組織のアブレーションを行う前に心臓内の電位をマッピングすること等の、診断に使用される。他の種類のカテーテル又は他の体内装置を、単独で、又は他の治療装置と併せて、他の目的のために代替的に使用してもよい。
【００２６】
マッピングカテーテル３０は、挿入図２５に見られるように、複数の検知電極３２を備える。検知電極３２は、コンソール２４に含まれるプロセッサ４６に接続された駆動回路４４に、シャフト２２を介して配線によって接続され、駆動回路４４は、プロセッサ４６によって命令されたように検知電極３２を駆動する。プロセッサ４６は、典型的には、好適なフロントエンド、ＡＣＬパッチ６０Ｐからの信号を受信するためのインターフェース回路、及び適切な信号処理回路を含む、汎用コンピュータである。それについて、駆動回路４４は、ケーブル３９を介して配線によって患者の皮膚に取り付けられた６つのＡＣＬ電極に接続され、これらは、以下、ＡＣＬパッチ６０、６２、６４、６６、６８及び７０と称されるか、又は以下「ＡＣＬパッチ６０Ｐ」と総称される。分かるように、ＡＣＬパッチ６０Ｐは、患者４０の心臓３８の周囲で胸部及び背部に配置される。
【００２７】
６つのＡＣＬパッチ６０Ｐの各々は、マッピングカテーテル３０に固定された１つ又は２つ以上の検知電極３２の各々から、１つ又は２つ以上の検知電極３２のポジションを示す、ポジション信号を受信する。６つのポジション信号は、プロセッサ４６によって更に処理されて、心臓３８内のマッピング電極３２の各々のポジションを導出する（ＡＣＬ方法と称される）。ドライバ回路４４は、心臓３８内のマッピング電極３２の各々のポジションを示し得る、ディスプレイ５２を駆動する。
【００２８】
ＡＣＬシステム３６を使用する電極ポジション検知の方法は、例えば、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  Ｉｎｃ．（Ｉｒｖｉｎｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）製のＣＡＲＴＯ（商標）システムにおいて、様々な医療アプリケーションに実装され、その開示が参照により本明細書に全て組み込まれる、米国特許第７，７５６，５７６号、同第７，８６９，８６５号、同第７，８４８，７８７号、及び同第８，４５６，１８２号に詳細に説明されている。ＡＣＬパッチの数は、６よりも大きくてもよいが、６つのＡＣＬパッチを使用して、例として説明する。
【００２９】
プロセッサ４６は、典型的には、本明細書に説明される機能を実行するソフトウェアがプログラムされている、汎用コンピュータを備える。ソフトウェアは、例えばネットワーク上で、コンピュータに電子形態でダウンロードすることができるか、又は代替として、又は更には、磁気メモリ、光学メモリ又は電子メモリなどの、非一過性の有形媒体上で提供及び／又は記憶されてもよい。
【００３０】
ポジション検知システム３６は、他の体腔において、マッピングカテーテル３０と同様のプローブと共に使用されてもよい。典型的には、システム３６は、他の要素を含み、それらは、簡略化のために図に示されておらず、必要に応じて以下の説明で言及される。例えば、システム３６は、ＥＣＧ同期信号をコンソール２４に提供するために、１つ又は２つ以上の身体表面のＥＣＧ電極から信号を受信するように連結されたＥＣＧモニタを含んでもよい。別の例として、システム３６は、アブレーションカテーテル及び／又は追加の検知カテーテル等の１つ又は２つ以上の追加のカテーテルを備えてもよいが、これらは、上記のように、明瞭化のために示されていない。したがって、図１の構成は、単に概念を明瞭化するために選択された、例示的な構成である。代替的な実施形態では、他の任意の好適な構成もまた用いることができる。
【００３１】
プロセッサ４６は、典型的には、本明細書に説明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いる、汎用プロセッサを備える。そのソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子形式でプロセッサにダウンロードしてもよく、あるいは、それに代えて若しくはそれに加えて、磁気的メモリ、光学的メモリ、又は電子的メモリなどの有形のメディア上に提供及び／又は記憶されてもよい。
【００３２】
ＡＣＬパッチの「最も直交する」セットの識別
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の一実施形態による、インピーダンスＡＣＬ方法の３つの最小相関ＡＣＬパッチの選択プロセスの概略描写図である。図２Ａでは、明瞭化のために、患者の胴体３１は、簡略化された円筒形の図によって表される。胴体３１内のポジション８７は、Ｐ１〜Ｐ６として図２Ａに列挙された、６つのＡＣＬパッチによって測定される。パッチＰ１、Ｐ２及びＰ３は、胴体３１の上面（即ち、「胸部」）に位置し、一方でパッチＰ４、Ｐ５及びＰ６は、胴体３１の底面（即ち、「背部」）に位置する。かかる配置では、２つのパッチグループは、「ｈ」として図２Ａに示される典型的な高さによって分離される。この分離は、胴体３１の容積内の任意のポジション３４が、６つのＡＣＬパッチ及び空間内の任意の原点によって画定される座標空間によって確実に広がり得ることを確実にする。
【００３３】
プロセッサ４６が３つのＡＣＬパッチを選択する前に、ポジション信号は、全てのＡＣＬパッチＰ１〜Ｐ６を用いて測定され、カテーテルが心臓内の領域８７の周囲を移動されている際に記録される。以下に説明されるように、マッピングカテーテル３０がとる体内経路上の任意の所与の領域８７について、プロセッサ４６は、カテーテルが移動する際にポジション信号の最小相関変化を測定する、３つのＡＣＬパッチを選択する。換言すれば、カテーテル３０が移動する際に１つのＡＣＬパッチが変化するポジション信号を示すが、別のパッチがポジション信号の変化をほとんど又は全く示さないとき、これらのＡＣＬパッチのうちの１つは、所与の領域のサブグループのうちの３つのうちの１つとしてプロセッサ４６によって選択される。
【００３４】
幾何学的視点から、検知電極が移動するときにほとんど又は全く変化しない、パッチと検知電極との間の距離は、好適なパッチを示す。実際に、距離がほとんど又は全く変化しないことは、そのパッチから測定されるポジション信号の変化がほとんど又は全く変化しないことを現し、これは、かかる信号の変化が、距離の変化に大きく比例するためである。
【００３５】
図２Ｂは、６つのＡＣＬパッチＰ１〜Ｐ６のうち、領域８７Ａ及び８７Ｂの３つのＡＣＬパッチの選択を例示する。１つの例示される場合では、領域８７Ａは、ＡＣＬパッチＰ１及びＰ３を接続する線と共直線的に移動するカテーテル３０によって画定される線上にある。ポジション信号の最大変化は、電極Ｐ１／Ｐ３上で予想される（反相関信号を示すことになる）。分かるように、接続領域８７Ａ、並びに線によるパッチＰ２及びＰ５のポジションは、パッチＰ１及びＰ３の位置によって画定される線軸に対して、２つの大きい相互直交軸を形成することになる。したがって、結果として生じる略直交座標系８８は、パッチＰ１／Ｐ３、Ｐ２、及びＰ５によって画定され、これは、領域８７Ａを正確に三角測量するためにプロセッサに対して十分であるはずである。
【００３６】
別の例示的な場合では、領域８７Ｂは、ＡＣＬパッチＰ１及び点８９を、パッチＰ５及びＰ６を接続する線上で接続する線と共直線的に移動するカテーテル３０によって画定される線上にある。ポジション信号の最大変化は、電極Ｐ１上で予想される。分かるように、領域８７Ｂでは、電極パッチＰ２及びＰ４は、Ｐ１及び点８９を接続する線軸に対して、２つの略相互直交線軸を形成することになる。したがって、略直交座標系９０は、Ｐ１、Ｐ２、及びＰ４によって画定され、これは、領域８７Ｂを正確に三角測量するためにプロセッサ４６に対して十分であるはずである。
【００３７】
図２Ａ及び図２Ｂに示される描写図の例は、単に概念的な明瞭化のために選択されている。例えば、ＡＣＬパッチの数は、変更することができ、６つよりも多くてもよい。選択された部分サブセットの最小相関ＡＣＬパッチは、３つを超えるパッチを含んでもよい。したがって、図２Ａ及び図２Ｂに説明される６つのＡＣＬパッチのうちの３つの「最も直交する」パッチを選択することは、例としてもたらされている。上記のように、電圧に基づく追跡システムについて、３つの最小相関パッチは、共通の接地として機能する第４のパッチに関して選択されることになる。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態による、心臓内の電極のポジションを取得するための方法を模式的に例示するフローチャートである。プロセスは、抽出段階１１０で開始し、その後、システムが、追跡段階１１２で動作される。２つの段階は、少なくとも一部の時間で並列に実行し、利用可能な計算リソースの対象となり得る。
【００３９】
抽出段階１１０は、受信ステップ９２において、心臓３８内の検知電極３２のポジションを示す、６つのポジション信号をＡＣＬパッチ６０Ｐから受信するプロセッサ４６によって開始する。
【００４０】
次に、プロセッサ４６は、識別ステップ９４において、３つの「最も直交する」ＡＣＬパッチのサブセットを識別する。以下の抽出ステップ９６において、プロセッサ４６は、元の６つの信号のうちの３つの最小相関信号（「直交」信号と総称される）を維持する。プロセッサ４６は、検査ステップ９８において、符号化された基準に対する「最も直交する」信号の有効性又は品質を更にテストする。検査が結果的に拒絶であった場合、プロセッサ４６は、「最も直交する」信号を無視し、プロセスは、決定ステップ１００において、新しい６つの従属的ポジション信号を受信するようにループする。検査が結果的に容認であった場合、プロセッサ４６は、記憶ステップ１０２において、将来の使用のために「最も直交する」信号を更に記憶する。プロセスは、次いで、ステップ９２に戻るようにループして、別の６つのポジション信号を、例えば、別の検知電極から、又は心臓３８の新しい領域から、マッピングが完了するまで受信する。
【００４１】
追跡段階１１２において、プロセッサ４６は、ステップ８２で記憶された３つの「最も直交する」パッチを各所与の領域毎に選択する（即ち、取り出す）。システムは、測定ステップ１０４において、電流及び「最も直交する」パッチを注入してインピーダンスを測定するために、カテーテル上の検知電極３２を動作させる。測定されたインピーダンスに基づいて、プロセッサ４６は、判定ステップ１０８において、正確な電極ポジションを導出する。
【００４２】
図３に示されるフローチャートの例は、単に概念的な明瞭化のために選択されている。代替的な実施形態では、較正ステップ及び／又は調整ステップなどの更なるステップを実行することもできる。ＡＣＬパッチの数は、変更することができ、６つよりも多くてもよい。選択された部分サブセットの最小相関ＡＣＬパッチは、３つを超えるパッチを含んでもよい。電圧に基づく追跡が使用されるとき、プロセッサ４６は、開始のために、共通の接地として機能するように選択された第４のパッチの識別情報を更に記憶することになる。
【００４３】
本明細書に説明される実施形態は、心臓内の心臓カテーテルのインピーダンスに基づくポジション追跡の改善に主に対処するが、本明細書に説明される方法及びシステムはまた、他の用途で使用されてもよい。
【００４４】
したがって、上で説明された実施形態は、例として引用したものであり、また本発明は、上で具体的に図示及び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。
【００４５】
〔実施の態様〕
（１）  ポジション追跡システムであって、
電気的インターフェースであって、
患者の心臓内に挿入されたプローブの遠位端に連結されている１つ又は２つ以上の電極と通信するように、かつ
前記患者の皮膚に取り付けられた複数の電極パッチから、前記心臓内の前記１つ又は２つ以上の電極のポジションを示すポジション信号を受信するように構成された、電気的インターフェースと、
プロセッサと、を備え、前記プロセッサは、
前記ポジション信号に基づいて、ポジション信号が互いに最小相関である前記電極パッチの部分サブセットを選択するように、かつ
前記電極パッチの前記選択された部分サブセットから受信された前記ポジション信号に基づいて、前記心臓内の前記電極のうちの少なくとも１つのポジションを推定するように構成されている、ポジション追跡システム。
（２）  前記プロセッサが、前記電極パッチの各可能な対から１つの電極パッチを順次選択することによって、前記最小相関電極パッチを選択するように構成されており、それにより、前記対のうちの前記１つの電極パッチは、他方の電極パッチが、前記遠位端が前記心臓内を移動する間に変化するポジション信号を測定する際、ポジション信号の最小変化を測定する、実施態様１に記載のシステム。
（３）  前記プロセッサが、前記心臓内の異なる領域に対して、最小相関ポジション信号の異なるサブセットを選択するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（４）  前記プロセッサが、３×３行列の要素として３つの最小相関ポジション信号を提供するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（５）  前記電気的インターフェースが、前記プローブの前記遠位端に連結されている前記１つ又は２つ以上の電極から前記ポジション信号を受信するように更に構成されている、実施態様１に記載のシステム。
【００４６】
（６）  ポジション追跡方法であって、
患者の心臓内に挿入されたプローブの遠位端に連結されている１つ又は２つ以上の電極と通信することと、
前記患者の皮膚に取り付けられた複数の電極パッチから、前記心臓内の前記１つ又は２つ以上の電極のポジションを示すポジション信号を受信することと、
前記ポジション信号に基づいて、ポジション信号が互いに最小相関である前記電極パッチの部分サブセットを選択することと、
前記電極パッチの前記選択された部分サブセットから受信された前記ポジション信号に基づいて、前記心臓内の前記電極のうちの少なくとも１つのポジションを推定することと、を含む、方法。
（７）  前記最小相関電極パッチを選択することが、前記電極パッチの各可能な対から１つの電極パッチを順次選択することを含み、それにより、前記対のうちの前記１つの電極パッチは、他方の電極パッチが、前記遠位端が前記心臓内を移動する間に変化するポジション信号を測定する際、ポジション信号の最小変化を測定する、実施態様６に記載の方法。
（８）  前記最小相関ポジション信号を選択することが、前記心臓内の異なる領域に対して、最小相関ポジション信号の異なるサブセットを選択することを含む、実施態様６に記載の方法。
（９）  プロセッサにおいて、３×３行列の要素として３つの最小相関ポジション信号を提供することを含む、実施態様６に記載の方法。
（１０）  前記プローブの前記遠位端に連結されている前記１つ又は２つ以上の電極からも前記ポジション信号を受信することを含む、実施態様６に記載の方法。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【外国語明細書】
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