(57)【要約】  心臓挙動を監視する方法及びデバイスに関する。詳細には、特性の異常な心臓部位を表示可能な、臨床医に対する視覚補助に関する。心内膜付近／心内膜上に幾つかの電極が配置される。電極からの電気信号は監視され、記録される。時間で変化するパラメータの変動性が各電極の位置から算出され、心臓イメージ上に表示される。ユーザはパラメータを選択することと、パラメータの測定特性を選択することとが可能である。パラメータの変動性が表示され、異常な挙動が検出され得る。
2008515493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導性の異常な心臓部位を識別する方法であって、
心内膜からの複数の電気信号を測定する工程と、
各電気信号の位置を記録する工程と、
同複数の電気信号から時間で変化するパラメータの変動性を算出する工程と、
同位置における変動性を心臓イメージ上に表示する工程と、からなる方法。
【請求項２】
ユーザが前記パラメータを選択することと、前記変動性のグラフィック表現を選択することとを可能とする工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変動性のグラフィック表現の変化を表示することによって前記変動性の変化を表示する工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各位置における変動性を記録し、同各位置における変動性をリアルタイムで表示する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
各位置における変動性の時系列を記録し、同時系列をリアルタイムで表示する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
解剖学的マップを用いて前記心臓イメージを表示し、ウォータフォールプロットを用いて前記変動性を表示する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ユーザが前記心臓イメージ上の部位を選択することを可能とし、選択した部位の前記変動性を表示する１つ以上のポップアップ表示を起動する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
心臓電位図の前記変動性を表示する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
電極から電位図信号を受信し、基準点を算出する工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ユーザが前記パラメータを選択することと、前記パラメータの測定特性を選択することとを可能とする工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
波頭速度及び波頭方向の変動性を算出する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ユーザが前記変動性の視覚的持続因子を選択することを可能とする工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
伝導性の異常な心臓部位を識別するシステムであって、
心内膜からの複数の電気信号を測定する複数の電極と、
各電気信号の位置を記録する記録デバイスと、
同複数の電気信号から時間で変化するパラメータの変動性を算出する計算デバイスと、
同位置における変動性を心臓イメージ上に表示する表示デバイスと、からなるシステム。
【請求項１４】
表示デバイスはユーザが前記パラメータを選択することと、前記変動性のグラフィック表現を選択することとを可能とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
表示デバイスは前記変動性のグラフィック表現の変化を表示することによって前記変動
性の変化を表示する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
記録デバイスは各位置における変動性の時系列を記録し、同時系列をリアルタイムで表示デバイス上に表示する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
表示デバイスは解剖学的マップを用いて前記心臓イメージを表示し、ウォータフォールプロットを用いて前記変動性を表示する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
表示デバイスはユーザが前記心臓イメージ上の部位を選択することを可能とし、選択した部位の前記変動性のポップアップ表示を起動する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
表示デバイスは前記心臓イメージを通じて前記変動性を表示する請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
表示デバイスは心臓電位図の前記変動性を表示する請求項１０に記載のシステム。
【請求項２１】
電極は心内膜からの電位図信号を受信し、かつ、計算デバイスは基準点を算出する請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
表示デバイスはユーザが前記パラメータを選択することと、前記パラメータの測定特性を選択することとを可能とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項２３】
計算デバイスは波頭速度及び波頭方向の変動性を算出する請求項１３に記載のシステム。
【請求項２４】
表示デバイスはユーザが前記変動性の視覚的持続因子を選択することを可能とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項２５】
伝導性の異常な心臓部位を識別するためのコンピュータプログラムロジックの記憶されているコンピュータ可読媒体を有するコンピュータプログラムであって、
心内膜からの複数の電気信号を測定するための手段と、
各電気信号の位置を記録するための手段と、
同複数の電気信号から時間で変化するパラメータの変動性を算出するための手段と、
同位置における変動性を心臓イメージ上に表示するための手段と、からなるコンピュータプログラム。
【請求項２６】
ユーザが前記パラメータを選択することと、前記変動性のグラフィック表現を選択することとを可能とするための手段を含む請求項２５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２７】
前記変動性のグラフィック表現の変化を表示することによって前記変動性の変化を表示するための手段を含む請求項２５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２８】
心内膜表面を通じて配置される複数の電極と、
同複数の電極からの電気信号を検出するように適合されている信号受信器と、
同複数の電極の各々の位置をトラッキングする検出デバイスと、
同複数の電気信号から時間で変化するパラメータの変動性を算出するコンピュータデバイスと、
同位置における変動性を心臓イメージ上に表示する表示デバイスと、からなる心臓監視装置。
【請求項２９】
コンピュータデバイスはユーザが前記パラメータを選択することと、前記変動性の特徴を選択することとを可能とする請求項２８に記載の心臓監視装置。
【請求項３０】
表示デバイスは前記特徴の変化を表示することによって前記変動性の変化を表示する請求項２９に記載の心臓監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は心臓挙動を監視するための方法及び装置に関する。詳細には、本発明は局所的な活性化の変動性など幾つかの心機能パラメータを監視して、心臓挙動（機能）を特徴付ける。本発明は臨床医が心臓部位を視覚化し、異常な特性を表示するのを補助する。
【背景技術】
【０００２】
心臓は、電気的−生体力学的なポンプと考えられる。電気信号は制御された手法で筋肉を刺激して収縮させ、複雑なポンプ動作を達成する。心臓における電気活性の異常な伝導によって、病気や死を引き起こす不整脈が生じ得ることが知られている。
【０００３】
これらの症状を治療するために医薬品が開発されているが、多くの場合、その効能は低く、危険な副作用の可能性がある。代替の一手法は、不整脈の発生又は持続の原因と考えられる心筋（心臓の筋肉）の部位をラジオ波焼灼することである。
【０００４】
正常な心臓動作中には、心筋を通じて伝わり筋肉の応答を引き起こす複数の電気信号が存在する。解剖学的部位がその伝導性を変化させるため（恐らくは障害により）、電気信号が迂回されるか又はブロックされることがある。幾つかの場合には、心筋の電気的性質における解剖学的な障害又は機能の変調によって、正常な活性化信号を循環及び抑制する電気的インパルスが小波へと退化することがある。伝導性の変化によって、異常な循環活性の源から離れた部位に、信号がより早く又は遅く到達することがある。いずれの場合も、心臓組織の収縮の活性化の正常なシーケンスは絶たれる。
【０００５】
ラジオ波焼灼では、異常な信号の源を除去すること、又は決定経路にて循環電気活性を中断させることによって、不整脈の治療が試みられる。これを行うには、決定経路又は異常な信号の源が正確に特定されることが必要である。これは心内膜のマッピング手法を用いて行われる。
【０００６】
最も基本的な形態では、電極を備えるカテーテルを心腔内に動かし、得られる電気信号（電位図）を観察することによって、心臓における電気活性のマッピングが行われる。臨床医は、１つの位置で得られる記録を他の位置で得られる記録と比較する。抽出されるパラメータの例には、電気活性化の相対的なタイミング、又は電気信号の形状（モルフォロジー）がある。このようにして、異常な挙動を局所化することが可能である。
【０００７】
心内膜の表面を通じる相対的な時間遅延の測定は、１より多くのカテーテルデバイスを用いることによって容易となる。例えば、１つのカテーテルが固定位置に保持され、別のカテーテルが周囲で動かされる場合、臨床医は１つの位置と別の位置との電気的タイミングの相対的な関係を決定することが可能である。
【０００８】
このアプローチの拡張は、複数の電極を備えるカテーテルを用いることである。これによって、幾つかの位置で電位図が同時に測定されることが可能となる。
これに対するさらなる拡張は、心腔活性のグローバルマッピングと呼ばれる。適切な多チャネルデバイスを用い、心腔全体を通じて電位図が同時に記録される。この場合の根本的な制限は、各電極への接続に必要なワイヤを収容し、静脈へ挿入され得るデバイスのサイズである。グローバルマッピングを用いると、様々な位置間のタイミングの関係を同時に見ることが可能である。これによって、様々なタイミング関係を記憶することの必要な臨床医から、ある程度までは精神の負荷が取り除かれる。
【０００９】
この数年間には、多数の電極から同時に信号を捕捉することを可能とする医療デバイス技術が現れている。一例は、いわゆるバスケットカテーテルなどのデバイスである。このデバイスは、カーディアックパスウェイズコーポレーション（Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｔｈｗａｙｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された「心内膜のマッピング・焼灼システム及びカテーテルプローブ」と題する特許文献１及び関連特許の明細書に最初に記載されたと思われる。
【００１０】
この種類のマッピングデバイスに伴う制限は、空間的な細部を精密に解析するため、一般に電極が非常に離間されていることである。別の問題は、電極と心腔壁との接触を保持することである。電極の数は安全に挿入可能なカテーテルの直径によって制限される。各電極に接続する個別のワイヤが必要である。通常では、６４個の電極が存在する。
【００１１】
グローバルマッピングの概念は、心内膜の表面の等時性マップ及び速度マップの表示に適している。等時性マップ、即ち、等しい時間のマップは、電気活性化時間が同一である心内膜表面上の位置のグラフィック表現である。これらの活性化時間の等しい位置を連結する線又は等高線は、電気活性化の波頭を表す。この電気的な波頭は、これらの等高線に垂直な方向に伝わると考えられる。等高線は一般に等しい時間の増分にて示される。或いは、これに代えて、等しい時間の増分を示すために色が用いられる。等高線の間隔が接近しているとき、それはより低い速度（即ち、波頭が一定の距離を伝わるのにより長い時間を要すること）を示す。等高線マップを用いるこのグラフィック表現は、測定位置の解剖学的な位置に対し参照され得る。マップは２Ｄ又は３Ｄのように表現され得る。
【００１２】
波頭伝播の速度は、既知の電極位置間において測定される時間遅延から算出され得る。等時性マップと同様にして、このパラメータの変動を心内膜表面に表わすためにグラフィック表示が用いられ得る。
【００１３】
これらのマッピングの概念は、研究者らによって多年に渡り用いられている。
そうしたシステムは、ＥＰテクノロジーズ（ＥＰ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）に譲渡された「心臓における電気イベントの伝搬速度を導出・表示するためのシステム及び方法」と題する特許文献２に記載されている。この特許では、離間されている電極のアレイ（例えば、バスケット）の位置にて活性化時間が測定される。電位図の活性化時間の空間勾配を算出するためのアルゴリズムが記載されている。この値の大きさの逆数が伝搬速度として得られる。異なる速度の大きさを、その相対的な空間位置で表現するためのカラー表示が記載されている。また、この特許では、離間されているセンサのアレイによって測定される他の生理的パラメータの大きさの表示が参照される。この発明では基本的にスナップショットが提供され、時間を通じてパラメータが観察されることは可能でない。
【００１４】
ＥＰテクノロジーズは、「等特性表示における出力において心臓組織の電気的特性を導出するためのシステム及び方法」と題する特許文献３において、関連するシステムについて記載している。この特許では、離間されている電極間の複数の経路に位置する組織の電気的特性を導出するための手段が記載されている。この特定の場合では、電気的特性は組織インピーダンスである。また、この特許では、構造上の電極の位置に対する空間的な関係において電気的特性の等しいグループを三次元表示する出力を生成するための手段が記載されている。パラメータ値は内挿されたメッシュに対し割り当てられている。これらの値に対し色が割り当てられている。
【００１５】
心臓の心内膜表面に対し空間的に参照される生理的パラメータの適切なグラフィック表示によって、有用な情報が得られることは明らかである。
グローバルマッピングにおける別の手法は非接触マッピング手法である。これは、エンドカーディアルソリューションズ社（Ｅｎｄｏｃａｒｄｉａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  Ｉ
ｎｃ．）によるエンサイト（Ｅｎｓｉｔｅ）として知られる市販のシステムに実装されている。このシステムは、元々、エンドカーディアルセラピューティクス社（Ｅｎｄｏｃａｒｄｉａｌ  Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．）に譲渡された２つの特許、「心内膜マッピングシステム」（特許文献４）及び「心臓マッピングカテーテル」（特許文献５）に記載されている。
【００１６】
特許文献４には、従来の直接接触電極の制限について記載されている。それらの制限には、電極の領域による、空間的な平均化効果が含まれる。また、この特許では、「測定値の有限集合」に基づく内挿の結果による、電位マップ生成の制限についても記載されている。エンサイトシステムは、壁に接触せずに心腔内部に位置する高分解能電極アレイカテーテルデバイスから測定値を得て、数学的な外挿手法を用いて、心内膜腔壁の電位マップを生成する。この方法は、心内膜表面を正確に特定する必要がある。この特定方法に対する改良は、「心内膜測定方法」（特許文献６）に記載されている。この特許では、追加の励起電極対を用いて心臓内部に電場を生成する。心臓壁への距離はインピーダンス測定値から導出される。
【００１７】
理論的には高い空間分解能が得られるが、実際には、電場の外挿の精度は制限されている。
エンサイト法の利点（特許明細書の要約に記載のように）は、一旦幾何学構造が作成されると、単一の心拍から活性化マップが作成されることである。この作成されたマップは時間を通じて追従され得る。これは移動（ｒｏｖｉｎｇ）カテーテル手法と異なる。不安定な活性化のパターンが生じているとき、即ち、活性化パターンが拍動毎に著しく変化する場合、グローバルマッピングは系列的なマッピングを超える利点を有する。この変化が特定の空間部位にしか存在しない場合もある。移動カテーテル手法は、空間的な活性化パターンが移動プロセスの時間内で同じままであることが必要である。
【００１８】
しかしながら、多チャンネルマッピングデバイスが利用可能であっても、実際には、依然として臨床医は心腔の周囲で柔軟なカテーテルを手動で操作し、電気活性を極特定の部位へ局所化する必要がある。
【００１９】
このアプローチを強化するため、３Ｄで心腔内の移動電極を空間的に特定する幾つかの方法が考案されている。この目的で、音響的手段、磁場的手段、及び電場的手段が用いられている。移動電極を周囲に動かすこと、３Ｄ空間でその位置をトラッキングすること、及び各位置で感知した電位図を測定することによって、マップが構築される。そうしたシステムは、バイオセンス社（Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｉｎｃ．）に譲渡された特許文献７に記載されている。この特許では、３Ｄカテーテル位置特定システムについて記載されている。この位置特定システムは、身体外部に位置する電磁場生成コイルによって生成され外部的に印可される磁場に応答して、カテーテルチップにおいて位置信号を生成する。
【００２０】
この方法では、活性化タイミングの３Ｄ表現の生成が可能となる。このアプローチの利点は、カテーテルを位置特定するための連続的な透視画像（患者及びオペレータに対するＸ線曝露のために望ましくない）が不要となることである。いずれにせよ、透視画像アプローチは２Ｄの断面図しか提供しないため制限を有する（この図を連続的に回転させることによって３Ｄの図が得られる場合はある）。
【００２１】
３Ｄグラフィック表示は、心腔の周囲に単一のカテーテルを動かすことによっても構築され得る。この手法はバイオセンス社から入手可能なカルトシステム（Ｃａｒｔｏ  Ｓｙｓｔｅｍ）において用いられる。
【００２２】
カテーテル局所化の別の可能な方法は、音響信号手段を用いることによる。カーディア
ックパスウェイズによるリアルタイム位置管理システムは、そうしたシステムである。このシステムは、カーディアックパスウェイズコーポレーションに譲渡された特許文献８に記載されている。このシステムは、１つ以上の超音波参照カテーテルを用い、三角法を用いて患者の心臓内に固定３次元座標系を確立する。この座標系は、ビデオモニタ上に３Ｄのグラフで表わされる。
【００２３】
別の３Ｄ局所化方法は、メドトロニック社（Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｃ．）によるものであり、ローカライサ（ＬｏｃａＬｉｓａ）と呼ばれる。このシステムは、カテーテルと参照点との間のインピーダンス変化を感知する。
【００２４】
先の２つの方法では、参照電極は既知の部位に位置する固定位置に保持されており、それらの固定位置に対する移動電極の位置がトラッキングされる。
電極設計における発展及び信号測定における改良にもかかわらず、臨床医が組織焼灼において正しい位置を見積るためのデータの範囲は依然として制限されている。視覚化及び評価における追加の道具が必要である。
【特許文献１】米国特許第５，１５６，１５１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４８７，３９１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４９４，０４２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，２９７，５４９号明細書
【特許文献５】米国特許第５，３１１，８６６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，５５３，６１１号明細書
【特許文献７】米国特許第５，３９１，１９９号明細書
【特許文献８】米国特許第６，２１６，０２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、時間で変化する心臓パラメータの変動性の動的表示を臨床医に提供することを目的とする。さらに本発明は、時間で変化する心臓パラメータの変動性の表示が可能なシステムを提供することを目的とする。さらなる目的は、以下の記載から明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
一形態では、本発明は、心内膜からの複数の電気信号を測定する工程と、各電気信号の位置を記録する工程と、同複数の電気信号から時間で変化するパラメータの変動性を算出する工程と、同位置における変動性を心臓イメージ上に表示する工程とからなる、伝導性の異常な心臓部位を識別する方法に関するが、これが唯一の形態ではなく、実際、最も広範な形態でもない。
【００２７】
適切には、変動性は複数の位置の間のパラメータ又は１つの位置のパラメータにおける変化を表わしてよい。適切には、変動性は適切な視覚的なインジケータを用いてグラフィック表示される。この方法は、さらに、各位置における変動性の時系列を記録し、要求に応じて時系列を表示する工程を含んでよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１には、１束の電極１０を含む装置を示す。電極１０は、通常では動脈又は静脈に沿って、場合によっては心膜の直接穿刺によって挿入されるカテーテル１２を介して心臓１１内に配置される。電極１０からの信号は信号調節機２０によって増幅され、フィルタリングされ、デジタル化される。以下でより詳細に説明するように、活性化周波数、活性化方向の変動性、及び活性化速度の変動性など、有意なパラメータを抽出するために、調節された信号がコンピュータ２５において解析される。抽出されたパラメータは、様々な手法によってスクリーン２６上に表示される。
【００２９】
電極１０の束の設計は、測定されている特定のパラメータに対して選択される。例えば、局所的な活性化速度を明白に測定するには、最低３つの電極が必要とされる。通常の電極束は、中央の第５の電極周囲に矩形に配置された４つの電極からなる。従来技術においては、１０個以上の電極の束が知られている。
【００３０】
図２には、本発明を機能させることに伴う工程を示す。この方法は、心臓部位に電極を適用することによって開始される。臨床医はカテーテルを操作して、測定される位置に電極を配置する。電極からの電気信号が記録され、解析のためにデジタル化される。電極の位置は、既知の音響的手段、磁場的手段、又は電場的手段を用いて、心臓の二次元又は三次元のマップ上に登録される。
【００３１】
測定値の時系列が記録され、速度、拍間隔、周波数スペクトルなど１つ以上のパラメータを算出するために用いられる。パラメータの算出については、以下により詳細に記載される。パラメータの時系列から、選択した継続時間を通じる変動性が算出される。変動性は臨床医に対し機能の有用なインジケータとして表示される。複数の部分から記録する（同時に又は連続的に）ことによって、それらのインジケータにおける部位の変動を確立させることが可能である。この情報は、異常な電気インパルスの源又は決定経路の位置を決定するために用いられ得る。この情報は、治療焼灼処置の案内に重要である。この手法については、以下により詳細に記載される。
【００３２】
算出された変動性を臨床医が解釈するのを補助するために、心臓マップに変動性の表示がオーバレイされる。パラメータの性質及びユーザの嗜好に応じて、幾つかの異なる表示フォーマットが可能である。好適には、ユーザはパラメータを選択することと、選択したパラメータの測定特性を選択することとが可能である。
【００３３】
図３を詳細に参照すると、スクリーンの一部には、心臓部位の３Ｄ又は２Ｄのイメージが解剖学的なマップ３０として表示されている。このイメージ上には、電極位置３１が表示されている。スクリーンの別の部分には、選択されたパラメータの変動性を表示するイメージ３２が表示されている。図３では、以下に記載のように、イメージ３２はウォータフォールプロットである。スクリーンの下部３３には、表示及び動作パラメータが表示されている。
【００３４】
この説明は、移動可能な局所化電極が用いられる状況に適用される。グローバルマッピング電極システムが用いられる場合、変動性グラフの表示において心臓イメージの任意の部位を選択することが可能である。
【００３５】
図４には、解剖学的マップ３０の拡大詳細図を示す。このマップでは、４１などの線によって結ばれた、同様の特性の部位を示す。これらの線が等しい時間の部位を結び付けている場合は、等時線として知られている。また、これらの線は、等しい速度、等しい活性化強度、等しい変動性などの部位を結び付けてもよい。加えて、解剖学的マップでは、一定位置のパラメータの変動性を示し、多次元で変動性を表示することが可能である。
【００３６】
異なる時間に心臓組織の特定の特性（例えば、拍間隔、周波数、速度）を監視し、何らかの関与による有意な変化を捜すことは知られているが、表面を通じてパラメータの変動性を連続的に監視し、この変動性の空間的なマップを作成することは示唆されていない。既知の手法では、一般に、パラメータの値は瞬間値又は何らかの期間を通じて評価される平均値として得られる。本発明では、心内膜の表面を通じて生理学的な特性の時間的な変動性を監視する。加えて、パラメータは、単一の空間的な位置からの一時的な測定値（即ち、主周波数）、空間的な特性（即ち、波頭速度）又は測定位置がさらに離れている場合
には空間的な干渉特性に基づいてもよい。このシステムは、時間の関数としてパラメータの変動性をトラッキングするための機能を提供する。
【００３７】
パラメータの変動性の空間分布を調査するユーティリィティを除いて、この方法は、ペーシング、焼灼、又は薬物の投与など、何らかの関与の結果として生じ得る局所化された部位におけるパラメータの短期的な変動性に対する変化をトラッキングすることを可能とする。
【００３８】
このシステムは、変動性によって生理的パラメータの一時的な特性を特徴づける。変動性により、時間によってパラメータ値がどのように変わるかが示される。測定されたパラメータの瞬間値の連続的な変動を表わす、サンプリングされた時系列を展開することの可能な多くの方法が存在する。本発明は任意の特定の変動性測定に限定されない。
【００３９】
１つのアプローチでは、図３などに示すように、特定のパラメータのプロットが作図される。このプロットは信号のエネルギーを周波数の関数として示し、時間の関数として表示される。２Ｄ表示上に３つの量の間の関係を表示するために、エネルギーはカラー表示される。ｘ軸は周波数を表し、ｙ軸は時間を表す。これは、一般にウォータフォールプロットとして知られている。信号の主周波数は、表示を下に伝わる輝線として見られる。これに代えて、ｘ軸に沿って時間を表し、ｙ軸に沿って周波数を表すことが可能である。
【００４０】
この種類のプロットでは、時間を通じて展開する周波数特性を示し、ユーザがスペクトルの結果の変動を視覚的に評価することを可能とする。また、ユーザが周波数パターンにおける微妙な変化を観察することも可能とする。
【００４１】
適切な電極構成が用いられる場合、心内膜表面上の複数の位置を同時に測定することが可能である。これに代えて、上述のようにマップを連続的に作成することが可能である。
コンピュータグラフィック手法は、３Ｄ表示で測定位置を表示するために用いられる。測定位置では、算出される量の値を示すために色が用いられる。周波数解析の場合には、これによって、その特定の位置における平均主周波数が表され得る。この場合、色は所定の期間を通じて算出されるパラメータを表すために用いられる。
【００４２】
ユーザは、空間的な測定位置を表わす３Ｄ又は２Ｄの表示の特定部位を選択し、次いで、時間で変化する関心のパラメータのポップアップグラフィック表示を起動する。時間で変化する関心のパラメータを同時に表示するために、複数のポップアップ表示が提供されてもよい。例えば、図３では、３つの異なる電極位置における周波数変動性を表示するために、複数のポップアップウォータフォールチャートが存在する。このシステムのユニークな機能は、１つの部位の他の部位に対する電気的特性の安定性の複雑な変化を電気生理学者が捜すことを可能とすることである。
【００４３】
特定の異常な生理的現象又はイベント（例えば、不整脈機構）は、特徴的な変動性パターンを有する。空間的な変動性の描写によって、有用な臨床情報が提供される。また、測定されたパラメータが特定の位置において動的に変化する様子には臨床的な価値が存在するので、システムによって表示される。
【００４４】
位置における変動性の視覚化と同様、位置間の変動性の差異を視覚化することにも臨床的な価値が存在する。例えば、心房細動波（ｆｉｂｒｉｌｌａｔｏｒｙ  ｗａｖｅ）を生成する組織の部位は、特に安定した拍間間隔のパターンによって表される。さらに離れた部位は、それらの部位がより組織化されて空間的に固定された活性化源によって駆動されるとき、より変動する傾向を有し得る。これに代えて、傷害があるか、損傷を受けたか、又は機能的に異常な組織の部位は、心臓の速度方向などのパラメータにおけるより高程度
な変動性によって表わされてもよい。また、図３，６を参照することによって明らかであるように、システムによってこの比較を行うことも可能である。
【００４５】
さらに、変動性の短期推定値における差異と、それらが時間を通じてどのように展開するかとによって、電気生理学者に有用な情報が提供され得る。本発明では、このデータを算出し、表示する手段を提供する。
【００４６】
本発明の主な態様は、一定の位置における時間を通じたパラメータの変動性の計算及び表示である。本発明は任意の特定のパラメータ又は任意の特定の変動性の定義によって限定されない。詳細には、本発明の一実施形態では、ユーザがパラメータを選択することと、選択したパラメータの測定特性を選択することとを可能とする。
【００４７】
監視され得る典型的なパラメータには、活性化時間が含まれる。活性化時間は各拍動の活性化の絶対時間である。異なる位置の活性化時間を比較することによって、等時性のマップが生成される。これは本発明によって、各位置の活性化時間における変動性の測定値と共に、表示され得る。これは拍間隔の変動性として知られている。
【００４８】
別の有用な監視のパラメータには、心内膜の局所的な速度が含まれる。局所的な速度のマップは、様々な空間位置で測定される速度に基づくことが可能である。グローバルマッピングシステムを用いて又は移動カテーテル／電極手法を連続的に用いて、全ての位置で同時に測定値が記録され得る。
【００４９】
速度はベクトル量であるので、速度の大きさ及び方向が監視される。本発明の一実施形態では、心内膜表面を通じる波頭速度及び波頭方向の変動性が監視される。不安定な組織部位は、安定した組織部位と比較して速度の大きさ及び波頭の方向が相当に変化するので、特定可能である。
【００５０】
変動性の決定では、様々な方法が知られている。それらには、標準偏差、エントロピーの程度、カオスの程度、及び相関次元が含まれる。これらの手法は全て文献によって知られており、本発明において適用され得る。
【００５１】
別の有用な測定は、時間の関数としての変動性の程度、即ち、変動性が時間でどのように変化するかである。これは、時間記録を区分化し、連続する時間ブロックを通じて必要なパラメータを算出することによって得られる。本発明の一実施形態では、より短い継続時間を通じて測定された信号から抽出され得る変動性インジケータが用いられる。
【００５２】
本発明に実装される別の手段は、表面ＥＣＧ信号に対する心拍数変動性（ＨＲＶ）解析において一般に行われるような拍間隔のシリーズではなく、相関次元など、サンプリングされた心臓内電気信号に基づく非線形パラメータの算出である。したがって、必要な時間記録の長さははるかに短く、時間の関数としてパラメータの変動をトラッキングすることに適している。
【００５３】
多次元のデータを表示するために利用され得る別の有用な３Ｄグラフィック手法には、グリフが含まれる。グリフの一例には、３Ｄグラフィック表示上の各空間測定位置に位置するレンダリング球を用いることが含まれる。色、半径、及び表面の粗さなど、レンダリング球の複数の特性は、多次元のデータを表現するために用いられ得る。これによって、平均主周波数（即ち、色）及び変動（即ち、半径）などの特性を同時に表示することが可能となる。これに代えて、グリフは、その長さが波頭速度を示し、その方向が波頭方向を示す矢であってもよい。
【００５４】
一般に、グリフ手法にグラフィック持続性を組み込むことが可能である。例えば、波頭速度（即ち、矢の長さ）は、以前の速度が徐々に薄れて最終的に消え、最新の速度が鮮明に表示されるように、連続的に監視され、表示される。持続性レベルに対して指数関数的な重み付けが適用されることによって、臨床医に対して監視されるパラメータの変動性の視覚的な指標が提供されてもよい。したがって、波頭速度（即ち、矢の長さ）が安定しているとき、表示はくっきりしたイメージを提供する。反対に、波頭速度が相当に変化する場合、表示はぼやけたイメージ、即ち、焦点が合っていないイメージを提供する。グリフ手法を用いてグラフィック持続性の一例を示したが、パワースペクトルプロット及び３Ｄの解剖学的表面マップなど、多くの表示手法にグラフィック持続性を組み込み可能であることが当業者には容易に認識されるであろう。
【００５５】
なお、本発明では、表面ＥＣＧデータのＨＲＶ解析を習熟している者には知られている相関次元などの測定が実装される。しかしながら、本発明では、表面ＥＣＧから決定される心臓の全体的な特性ではなく、局所的な電気活性を示す心臓内電位図による測定が利用される。
【００５６】
活性化時間とは別に、心臓の電気信号の周波数内容も有用な情報を提供する。これは、既知のフーリエ変換方法を用いて算出されてもよい。一連の規則的でシャープな活性化のフーリエ変換は多数の高調波を示す。活性化が心房細動性であるとき、周波数解析は特定のアプリケーションを有する。次いで、主周波数ピークである傾向が存在する。
【００５７】
この発明では、心内膜の空間マップ上の各位置の局所的な信号を処理するために、短時間フーリエ変換又は他の時間周波数解析方法が用いられる。局所的な活性化信号の基本周波数が抽出される。主周波数は時間の関数としてトラッキングされ、この周波数の変動性が算出される。変動性は、上述の任意の手段によって定義されてよい。
【００５８】
これに代えて、時間周波数解析（ＪＴＦＡ；Ｊｏｉｎｔ  Ｔｉｍｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）方法を用いることも可能である。周波数内容の変化をトラッキングするには、ブロックを９０％までオーバラップさせることが有用な手法であることが分かっている。ウォータフォールプロットのような視覚的な表示方法を用いて、オペレータは主周波数の安定性又はスペクトルの内容を変化させる存在の評価を実行することが可能である。
【００５９】
図５には、心臓電位図の変動性を示すために用いられ得る視覚インジケータを作成するために用いられる工程のシーケンスについてのフローチャートを示す。この実施例では、心臓電位図の２つのパラメータが視覚化されている。一方はモルフォロジー、即ち、形状であり、拍毎に変化する。また、他方は拍間隔である。このシステムは現在の受信電位図を測定し、基準点を算出する。基準点を識別するには、幾つかの周知の手段が存在する。一実施例は、電位図の負の勾配が最大の時間である。電位図は拍動の主な特徴を含むようにウィンドウ化される。図６に示すように、グラフィック表示では連続する電位図が互いの上に表示される。グラフィック持続性は過去の電位図を徐々に消すように用いられ得る。この表示の時間軸の上の表示の位置は、必要とされるインジケータの種類に応じて異なる。１つの場合では、表示の中心に基準時間が並べられる。全ての電位図が同一である場合、１つのトレースしかないように見える。実際には、拍毎の電位図には変動が存在し、この種類の表示ではこの変動性が強調表示される。
【００６０】
図７を詳細に参照すると、特定の表示形態の一例が示されている。視覚インジケータ７０が心臓イメージ７１上の各電極位置に表示される。視覚インジケータ７０は各々、示された位置に拍間変動性を表示する。個別のグラフには、各位置の拍間隔７２を示す。
【００６１】
代替の一方法は、現在の拍間隔と指定期間を通じて算出される移動平均間隔との差異に等しい量によって、グラフの中央ゼロ点からの連続する電位図拍動オフセットを表示することである。このようにして、拍間隔の変動を視覚化することが可能である。例えば、拍間隔が次第に小さくなる場合、拍間隔が再び一定となるまで、電位図がゼロ点の左へシフトして見える。変動が無作為である場合、表示では、電位図のゼロ点の両側で重み付けが等しいように見える。オペレータによって調整可能な視覚的持続因子は、先の電位図よりも現在の電位図に大きな視覚的な重み付けを行うために用いられる。先の指定時間からの電位図は、もはや不可視となる。
【００６２】
これらは、解剖学的な空間マップと共に変動性を動的に強調表示するために用いられ得るインジケータの幾つかの例に過ぎない。図３，７の例は本発明によって生成される表示の種類を表しており、他の表示形式が想定されることは認められるであろう。
【００６３】
上述の記載に関して、本発明の方法及びシステムは、当該技術分野において知られているように、ランダムアクセスメモリ（例えば、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ））、リードオンリメモリ（例えば、プログラマブルリードオンリメモリ（ＰＲＯＭ）若しくは電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ））、又はハイブリッドメモリ（例えばＦＬＡＳＨメモリ）など、コンピュータ可読媒体に動作可能に接続された標準マイクロプロセッサを含むことが可能である。また、このコンピュータ可読媒体は、マイクロプロセッサによる処理時に図２，５に記載のような上述の方法及びシステムの工程を実行するように構成されるコンピュータ可読プログラムコードコンポーネントを含む。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】患者への装置の適用の概略図。
【図２】本発明の機能する一方法のフローチャート。
【図３】本発明によって生成される典型的な表示の図。
【図４】図３の表示の一部についての詳細な図。
【図５】視覚インジケータを算出する工程のフローチャート。
【図６】視覚インジケータを示す図。
【図７】図６の視覚インジケータを組込む代替の表示の図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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