(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像システムにおいて使用可能な、オブジェクトにエネルギーを加えるためのカテーテルであって、当該カテーテルは：
・オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素と、
・そこから磁気共鳴信号が受信できるような磁気共鳴流体を提供するための空洞であって、該空洞は、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を前記磁気共鳴流体として提供するよう適応されている、空洞と、
・前記空洞内の前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルとを有しており、
前記空洞の最大の断面積を持つ部分が前記カテーテル内にある前記追跡コイル内に位置されていることを特徴とする、
カテーテル。
【請求項２】
前記空洞が、前記追跡コイルの最も敏感な領域内に位置される、請求項１記載のカテーテル。
【請求項３】
前記追跡コイルが前記空洞を取り囲む位置において前記空洞が広がっている、請求項１記載のカテーテル。
【請求項４】
前記空洞が、前記磁気共鳴流体が当該カテーテル内を流れることを許容するための流体チャネルである、請求項１記載のカテーテル。
【請求項５】
前記空洞の少なくとも一部が、前記エネルギー印加要素を冷却するために前記磁気共鳴流体を前記エネルギー印加要素を通じて案内するために、前記エネルギー印加要素内に配置される、請求項１記載のカテーテル。
【請求項６】
前記空洞が、前記磁気共鳴流体が前記カテーテルを出ることを許容するよう適応されており、前記追跡コイルは、前記磁気共鳴流体の磁気共鳴の可視性が高められるよう、前記磁気共鳴流体内の磁化を励起するよう適応される、請求項１記載のカテーテル。
【請求項７】
カテーテルを位置特定するための磁気共鳴撮像システムであって、前記カテーテルは、オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素と、磁気共鳴信号の発信源となりうる磁気共鳴流体として、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供するための空洞と、前記空洞内の前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルとを有しており、当該磁気共鳴撮像システムは、前記カテーテルの前記空洞内に存在する磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成して、生成された磁気共鳴信号が前記追跡コイルによって受信できるようにするよう適応されており、当該磁気共鳴撮像システムは、前記追跡コイルによって受信される磁気共鳴信号に基づいて前記カテーテルの位置を決定するためのカテーテル位置決定ユニットを有しており、前記空洞の最大の断面積を持つ部分が前記カテーテル内にある前記追跡コイル内に位置されていることを特徴とする、システム。
【請求項８】
請求項１記載のカテーテルを製造する方法であって：
ａ）カテーテルを提供する段階と；
ｂ）前記カテーテルに、オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素を設ける段階と；
ｃ）前記カテーテルに、そこから磁気共鳴信号を受信できるような磁気共鳴流体として前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供するための空洞を設ける段階と、
ｄ）前記カテーテルに、前記空洞内の前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルを設ける段階とを含み、前記カテーテルが、前記空洞の最大の断面積を持つ部分が前記カテーテル内にある前記追跡コイル内に位置されるよう、前記空洞および前記追跡コイルを設けられることを特徴とする、
方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法であって、段階ｃ）およびｄ）が次の段階：
・前記追跡コイルを前記空洞のまわりに配置する段階と、
・前記追跡コイルとともに前記空洞を前記カテーテル内に配置する段階とを含む、
方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法であって、前記追跡コイルを前記空洞のまわりに配置した後、次の段階：
・前記追跡コイルを同調および整合ネットワークと接続する段階と、
・前記空洞に、前記磁気共鳴流体である前記冷却流体を充填する段階と、
・前記同調および整合ネットワークを前記追跡コイルのために適応させる段階と、
・前記同調および整合ネットワークを、該同調および整合ネットワークを磁気共鳴受信器と接続するための接続要素に接続する段階、
が実行される、方法。
【請求項１１】
請求項１記載のカテーテルおよび請求項７記載の磁気共鳴撮像システムを使うことによってオブジェクトにエネルギーを加えるためのコンピュータ・プログラムであって、当該コンピュータ・プログラムは、当該コンピュータ・プログラムが前記カテーテルおよび前記磁気共鳴撮像システムを制御するコンピュータ上で実行されるとき、前記カテーテルおよび前記磁気共鳴撮像システムに次の段階、すなわち：
・前記カテーテルの前記エネルギー印加要素によって前記オブジェクトにエネルギーを加える段階と、
・前記カテーテルの前記空洞内の磁気共鳴流体として、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供する段階と、
・前記カテーテルの前記空洞内に存在する前記磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成して、生成された磁気共鳴信号が前記追跡コイルによって受信できるようにする段階と、
・生成された磁気共鳴信号を前記追跡コイルによって受信する段階と、
・前記カテーテル位置決定ユニットによって、受信された磁気共鳴信号に基づいて前記カテーテルの位置を決定する段階とを実行させるためのプログラム・コード手段を有し、前記冷却流体は、前記カテーテル内にある前記追跡コイル内に位置される前記空洞内において提供され、前記磁気共鳴信号は前記追跡コイル内に位置される前記空洞内に存在している前記磁気共鳴流体内において生成されることを特徴とする、コンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像システムにおいて使用可能なオブジェクトにエネルギーを加えるためのカテーテル、該カテーテル内で使用可能な磁気共鳴流体および該カテーテルとともに使用可能な磁気共鳴撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像システムによってモニタリングされる電気生理学的手術において使用可能なアブレーション・カテーテルが知られている。アブレーション・カテーテルは、カテーテルの遠位端の外側に配置された外部追跡コイルを有する。追跡コイルは、カテーテル先端の位置を決定するために使われる磁気共鳴信号を受信する。追跡コイルによって受信される磁気共鳴信号に基づくこのようなカテーテルの先端の位置の決定は、弱い磁気共鳴信号のため、しばしば信頼性に欠ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】DE10249239A1
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ackermann  D.L.  et  al.、Proc.  of  5th  SMRM,  1131(1986)
【非特許文献２】C.L.  Dumoulin  et  al.  "Real-time  position  monitoring  of  invasive  devices  using  magnetic  resonance",  Magn.  Reson.  Med.  29,  411-415  (1993)
【非特許文献３】Nitz  WR,  Oppelt  A,  Renz  W  et  al.,  "On  the  heating  of  linear  conductive  structures  as  guidewires  and  catheters  in  interventional  MRI",  J  Magn  Reson  Imaging  2001;  13:105-114.
【非特許文献４】Weiss  S.  et  al.,  "Transmission  Line  for  Improved  RF  Safety  of  Interventional  Devices",  Magn  Reson  Med  2005;  54:182
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気共鳴撮像システムを使うことによってより信頼できるよう位置特定できるオブジェクトにエネルギーを加えるためのカテーテルを提供することが本発明の目的である。より信頼できるようカテーテルを位置特定できる磁気共鳴撮像システムを提供し、オブジェクトにエネルギーを加えるための対応する方法およびコンピュータ・プログラムを提供することが本発明のさらなる目的である。そのようなカテーテルを製造する方法を提供することが本発明のさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある側面では、磁気共鳴撮像システムにおいて使用可能なオブジェクトにエネルギーを加えるためのカテーテルが提供される。ここで、前記カテーテルは：
・オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素と、
・そこから磁気共鳴信号を受信できるような磁気共鳴流体を提供するための空洞であって、該空洞は、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を前記磁気共鳴流体として提供するよう適応されている、空洞と、
・前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルとを有し、前記空洞は前記追跡コイル内に位置されている。
【０００７】
前記カテーテルは、磁気共鳴信号の発信源となる磁気共鳴流体を提供するための空洞を有し、前記カテーテルは、前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルを有するので、空洞自身が磁気共鳴流体を含むことができ、前記磁気共鳴流体は、カテーテルの外側において磁気共鳴流体が存在していなくても磁気共鳴信号を生成することを許容する。さらに、磁気共鳴流体は、所望される強さをもつ磁気共鳴信号を生成するよう適応されることができる。よって、磁気共鳴流体は、磁気共鳴信号の強さが、よって磁気共鳴信号の強さに基づく磁気共鳴撮像システム内のカテーテルの位置特定の信頼性が最適化されるよう、適応されて使われることができる。これは、磁気共鳴撮像システム内におけるカテーテルの位置特定の信頼性を改善することを許容する。さらに、磁気共鳴流体は磁気共鳴信号を生成する機能をもつだけでなく、カテーテルのエネルギー印加要素の冷却もする。すなわち、複数の種類の流体のために複数の空洞を有する必要はない。たとえば、冷却流体を提供するために第一の空洞を有し、磁気共鳴流体を提供するために第二の空洞を有することは必要ない。これは、これらの異なる機能を提供するために必要とされるスペースを削減することを許容する。
【０００８】
磁気共鳴流体は、磁気共鳴撮像システムにおいて磁気共鳴信号を生成する流体である。磁気共鳴流体は好ましくは液体、さらに好ましくは水である。
【０００９】
カテーテルは、一つまたは複数の追跡コイルを有することができる。
【００１０】
追跡コイルは好ましくは、磁気共鳴撮像システム内の自分自身の位置を決定するための、能動的な磁気共鳴受信コイルである。
【００１１】
空洞が、追跡コイルの最も敏感な領域内に位置されることが好ましい。これは、磁気共鳴撮像システム内でカテーテルを位置特定するために使われる追跡コイルの信号の強さをさらに増大させ、それにより磁気共鳴撮像システム内のカテーテルの位置特定の信頼性を高める。
【００１２】
空洞が追跡コイル内に位置されている。追跡コイル内の領域は磁気共鳴感度が高い領域なので、空洞を、よって磁気共鳴流体を追跡コイル内に位置させることによって、磁気共鳴撮像システム内でカテーテルを位置特定するために使われる追跡コイルの信号の強さがさらに増大させられる。これは、磁気共鳴撮像システム内のカテーテルの位置特定の信頼性をさらに改善する。
【００１３】
追跡コイルが空洞を取り囲む位置において空洞が広がっていることがさらに好ましい。追跡コイルが空洞を取り囲む位置において空洞が広がっているので、追跡コイル内により多くの磁気共鳴流体が提供されることができ、磁気共鳴撮像システム内でカテーテルを位置特定するために使われる、追跡コイルによって生成される信号の強さがさらに増大する。これは、磁気共鳴撮像システム内のカテーテルの位置特定の信頼性をさらに改善する。
【００１４】
追跡コイルは、外側カテーテル・プロファイルに加わらないよう配置されることがさらに好ましい。好ましくは、追跡コイルはカテーテルの内側に配置される。追跡コイルが外側カテーテル・プロファイルへの追加とならないので、カテーテルは人間や動物の心臓のようなオブジェクト中に簡単に導入できる。
【００１５】
空洞および追跡コイルがカテーテルの遠位端に位置されることが好ましい。
【００１６】
空洞は好ましくは、磁気共鳴流体がカテーテル内を流れることを許容する、特に、磁気共鳴流体を追跡コイルに案内するための流体チャネルである。これは、磁気共鳴流体のフレッシュなスピンを追跡コイルに案内することを許容する。これは、磁気共鳴撮像システム内でカテーテルを位置特定するために使われる、追跡コイルによって生成される信号の強さをさらに増大させる。これは、磁気共鳴撮像システム内のカテーテルの位置特定の信頼性をさらに高める。流体チャネルはカテーテルの管腔であってもよいし、好ましくはカテーテルの管腔内に位置する管であってもよい。
【００１７】
エネルギー印加要素は好ましくは心臓、特に心臓壁の心臓組織のようなオブジェクトをアブレーションするためのアブレーション要素である。アブレーション要素を有するそのようなカテーテルはアブレーション・カテーテルと見なされることができる。ここで、このアブレーション・カテーテルの位置は磁気共鳴撮像システム内で決定されることができる。これは、エネルギーが加えられる、特にアブレーションが実行される位置を決定することを許容する。磁気共鳴流体を提供するための前記空洞、前記追跡コイルおよび前記エネルギー印加要素を有する前記カテーテルは、好ましくは、特に患者の心臓における電気生理学的手術のために使われる。好ましくは、前記エネルギー印加要素、前記追跡コイルおよび前記空洞は前記カテーテルの先端に位置される。
【００１８】
前記エネルギー印加要素は好ましくは、電気エネルギーを加えるための電極または光エネルギーを加えるための光学要素または凍結アブレーションのための低温要素または超音波アブレーションのための超音波トランスデューサである。
【００１９】
好ましくは、前記空洞の少なくとも一部は、前記エネルギー印加要素を冷却するために前記磁気共鳴流体を前記エネルギー印加要素を通じて案内するために、前記エネルギー印加要素内に配置される。たとえば、前記エネルギー印加要素は、前記空洞の第一の部分をなすフィードスルーおよび前記空洞の第二の部分として設けられることのできる冷却管を有することができる。ここで、前記冷却管は、前記磁気共鳴流体が前記エネルギー印加要素を冷却するために前記エネルギー印加要素を通じて流れることを許容するために前記フィードスルーに接続される。
【００２０】
前記空洞が、前記磁気共鳴流体が前記カテーテルを出ることを許容するよう適応されていることがさらに好ましい。ここで、前記追跡コイルは、前記磁気共鳴流体の磁気共鳴の可視性が高められるよう、前記磁気共鳴流体内の磁化を励起するよう適応される。磁気共鳴流体は灌注（irrigation）のために前記カテーテルを出ることができる。さらに、前記追跡コイルは、前記追跡コイルを使った高周波（RF:  radio  frequency）の「送信」によって磁気共鳴流体の磁化を励起、飽和または準備することができる。この目的のため、RFパルスがカテーテルの接続ケーブルに与えられ、追跡コイルによって送信されることができる。好ましくは、撮像のために使われるいかなる選択勾配にも関わりなく磁化を励起することができるよう、広い帯域幅のRFパルスが使われる。追跡コイルの局所的な感度のため、磁気共鳴流体は選択的に励起され、よって選択的に磁気共鳴撮像によって、特にリアルタイムで、追跡されることができる。ある実施形態では、磁気共鳴（MR）撮像の間のスピン励起のために、追跡コイルだけが使われ、磁気共鳴撮像システムのボディRFコイルは使われない。この結果、カテーテルを励起する磁気共鳴流体だけが陽のコントラストをもって見え、カテーテル先端およびそのさらなる経路のまわりの磁気共鳴流体の流れを視覚化することになる。スピン励起のためにボディRFコイルが使われる通常の解剖学的撮像と組み合わされ、たとえばインターリーブされて、磁気共鳴流体および組織およびカテーテルの空間的関係が視覚化できる。あるいはまた、磁気共鳴流体の選択的な励起および撮像に向け、撮像の間の信号ボイドとして磁気共鳴流体を視覚化するよう、磁気共鳴流体は飽和させられることができる。あるいはまた、反転パルスとしての磁化準備のためのRFパルスが追跡コイルを用いて印加されてもよい。これらの概念は、磁気共鳴流体の流れを視覚化および測定するために使われることができる。これはまた、適正なカテーテル接触およびカテーテル冷却効率、特に適正なカテーテル先端接触およびカテーテル先端冷却効率を視覚化および検証するためにも使われてもよい。
【００２１】
カテーテルは好ましくは、追跡コイルによって受信される磁気共鳴信号に基づいてカテーテルの位置を決定するためのカテーテル位置決定ユニットに接続可能である。
【００２２】
本発明のあるさらなる側面によれば、そこから磁気共鳴信号が受信できるような磁気共鳴流体が提供される。該磁気共鳴流体はオブジェクトにエネルギーを加えるためのカテーテルのエネルギー印加要素を冷却するための冷却流体であり、カテーテルの空洞によって提供され、カテーテルの追跡コイルによって検出可能な磁気共鳴信号の生成を許容するよう適応される。ここで、該磁気共鳴流体は磁気共鳴造影剤を含む。これは、追跡コイルによって生成される信号をさらに増大させ、よって磁気共鳴撮像システム内のカテーテルの位置特定の信頼性をさらに高める。
【００２３】
さらに、磁気共鳴流体がカテーテルのチャネルを通じてカテーテルの遠位端まで、特に冷却管によって、案内される場合、検出可能であってもよい遠位端のようなカテーテルの一部分、あるいはカテーテルの全長が、磁気造影剤の存在のため、磁気共鳴画像において視覚化されうる。さらに、たとえば灌注目的のために磁気共鳴流体がカテーテルを出る場合、磁気共鳴造影剤を有する磁気共鳴流体は、アブレーション部位に造影剤をドープすることによってアブレーション部位をマークするために使うことができる。たとえば、磁気共鳴流体は、組織がアブレーションされるため、より簡単にアブレーションされる組織にはいってもよい。よって、アブレーション手順が例えば心臓の壁の組織に適用される場合、アブレーションされる組織は、アブレーションされない組織と比較して、マークされることができる。
【００２４】
本発明のあるさらなる側面では、カテーテルを位置特定するための磁気共鳴撮像システムが提供される。ここで、カテーテルは、オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素と、そこから磁気共鳴信号を受信できるような磁気共鳴流体として前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供するための空洞と、前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルとを有する。ここで、前記磁気共鳴撮像システムは、カテーテルの空洞内に存在する磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成して、生成された磁気共鳴信号が追跡コイルによって受信できるようにするよう適応される。ここで、前記磁気共鳴撮像システムは、追跡コイルによって受信される磁気共鳴信号に基づいてカテーテルの位置を決定するためのカテーテル位置決定ユニットを有し、前記空洞は前記追跡コイル内に位置される。
【００２５】
本発明のあるさらなる側面では、請求項１で定義されるカテーテルおよび請求項９で定義される磁気共鳴撮像システムを使うことによってオブジェクトにエネルギーを加える方法が提供される。本方法は：
・前記カテーテルの前記エネルギー印加要素によって前記オブジェクトにエネルギーを加える段階と、
・前記カテーテルの前記空洞内の磁気共鳴流体として、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供する段階と、
・前記カテーテルの前記空洞内に存在する前記磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成して、生成された磁気共鳴信号が追跡コイルによって受信できるようにする段階と、
・生成された磁気共鳴信号を追跡コイルによって受信する段階と、
・前記カテーテル位置決定ユニットによって、受信された磁気共鳴信号に基づいて前記カテーテルの位置を決定する段階とを含む。
【００２６】
前記オブジェクトにエネルギーを加える段階は、前記冷却流体が提供され、前記カテーテルの位置が決定される前、その間またはその後に実行されることができることを注意しておくべきである。
【００２７】
本発明のあるさらなる側面では、請求項１で定義されるカテーテルを製造する方法が提供される。本方法は：
ａ）カテーテルを提供する段階と；
ｂ）前記カテーテルに、オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素を設ける段階と；
ｃ）前記カテーテルに、そこから磁気共鳴信号を受信できるような磁気共鳴流体として前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供するための空洞を設ける段階と、
ｄ）前記カテーテルに、前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルを設ける段階とを含み、前記カテーテルは、前記空洞が前記追跡コイル内に位置されるよう、前記空洞および前記追跡コイルを設けられる。
【００２８】
段階ｃ）およびｄ）が次の段階：
・前記追跡コイルを前記空洞のまわりに配置する段階と、
・前記追跡コイルをもつ前記空洞を前記カテーテル内に配置する段階とを有することがさらに好ましい。
【００２９】
好ましくは、前記追跡コイルは、好ましくは流体チャネルである前記空洞のまわりに配置される。これは、冷却管であってもよい前記空洞のまわりに前記追跡コイルをあらかじめマウントすることを許容し、それによりカテーテル製造のために必要とされる工程数を減らす。
【００３０】
前記追跡コイルを前記空洞のまわりに配置した後、次の段階：
・前記追跡コイルを同調〔チューニング〕および整合〔マッチング〕ネットワークと接続する段階と、
・前記空洞に、前記磁気共鳴流体である前記冷却流体を充填する段階と、
・前記同調および整合ネットワークを前記追跡コイルのために適応させる段階と、
・前記同調および整合ネットワークを、該同調および整合ネットワークを磁気共鳴受信器と接続するための接続要素と接続する段階、
が実行されることがさらに好ましい。
【００３１】
前記接続要素は好ましくは接続ケーブルである。前記同調および整合ネットワークは好ましくはキャパシタンスを含み、前記同調および整合ネットワークのキャパシタンスは前記追跡コイルのために適応されている。たとえば、前記同調および整合ネットワークは、該同調および整合ネットワークの近位端に加えられる信号の反射が最小にされるよう適応される。これは、前記同調および整合ネットワークを、散乱パラメータS11が最小にされるよう適応させることによって達成できる。
【００３２】
追跡コイルは好ましくは、最適な信号受信のために、任意の通常のMR受信コイルのような接続ケーブルに同調および整合させられる。これは、好ましくは、キャパシタを有する前記同調および整合ネットワークによって達成される。前記同調および整合ネットワークは好ましくはミニチュア同調および整合ネットワークである。最も単純なネットワークは追跡コイルと直列の一つのキャパシタおよび並列の一つのキャパシタからなる。キャパシタンスは、追跡コイルの同調および整合のために適応される必要があり、コイルのインピーダンスに敏感に依存する。追跡コイルは、コイル負荷（空洞中の磁気共鳴流体、たとえば水の存在）にも影響されるインピーダンスにおける何らかの公差をもってしか製造できないので、キャパシタンスは、負荷を付けた条件下の追跡コイルについて適応させられる。外部コイルについては、これは、キャパシタンスの適応の間、水中に浸されなければならないことを意味し、これは、コイルを密封した後でしかできず、その一方、キャパシタンスへのアクセスは引き続き提供されなければならないので、これは実際上は達成するのが非常に困難である。逆に、内部追跡コイルは、磁気共鳴流体を満たされた、すなわち負荷を付けられた条件の空洞で用意されることができ、ネットワーク上のキャパシタンスが適応されることができ、接続ケーブルが接続されることができ、このサブアセンブリーがカテーテル中に挿入されることができる。追跡サブシステムのこの別個の用意は、カテーテル製造を著しく簡略化する。
【００３３】
本発明のあるさらなる側面では、請求項１で定義されるカテーテルおよび請求項９で定義される磁気共鳴撮像システムを使うことによってオブジェクトにエネルギーを加えるためのコンピュータ・プログラムが提供される。前記コンピュータ・プログラムは、前記コンピュータ・プログラムが前記カテーテルおよび前記磁気共鳴撮像システムを制御するコンピュータ上で実行されるとき、前記カテーテルおよび前記磁気共鳴撮像システムに次の段階、すなわち：
・前記エネルギー印加要素によって前記オブジェクトにエネルギーを加える段階と、
・前記カテーテルの前記空洞内の磁気共鳴流体として、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供する段階と、
・前記カテーテルの前記空洞内に存在する前記磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成して、生成された磁気共鳴信号が前記追跡コイルによって受信できるようにする段階と、
・生成された磁気共鳴信号を前記追跡コイルによって受信する段階と、
・前記カテーテル位置決定ユニットによって、受信された磁気共鳴信号に基づいて前記カテーテルの位置を決定する段階とを実行させるためのプログラム・コード手段を有し、前記冷却流体は、前記カテーテルの前記追跡コイル内に位置される前記空洞内において提供され、前記磁気共鳴信号は前記追跡コイル内に位置される前記空洞内に存在している前記磁気共鳴流体内において生成される。
【００３４】
請求項１のカテーテル、請求項８の磁気共鳴流体、請求項９の磁気共鳴撮像システム、請求項１０のオブジェクトにエネルギーを加える方法、請求項１１のカテーテルを製造する方法および請求項１４のコンピュータ・プログラムが、従属請求項で定義される同様のおよび／または同一の好ましい実施形態をもつことは理解しておくものとする。
【００３５】
本発明のある好ましい実施形態は、それぞれの独立請求項と従属請求項の任意の組み合わせであることもできることは理解しておくものとする。
【００３６】
本発明のこれらおよびその他の側面は、以下に記載される実施形態から明白となり、これを参照することで明快にされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】磁気共鳴撮像システムを概略的かつ例示的に示す図である。
【図２】カテーテル先端の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図３】カテーテル先端の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図４】カテーテル先端のさらなる実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図５】カテーテル先端のさらなる実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図６】カテーテルを位置特定するための方法の実施形態を例示的に示すフローチャートである。
【図７】カテーテルを製造する方法の実施形態を例示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】
【００３８】
図１は、カテーテル２を位置特定するための磁気共鳴撮像システム１を概略的かつ例示的に示している。カテーテル２の遠位端５は、磁気共鳴撮像システム１の撮像領域内に位置される人物７の心臓６中にステアリングされている。カテーテル２はカテーテル制御ユニット１１に接続されている。カテーテル２は、位置１２０にて人物７の身体にはいり、遠位端５にて追跡コイル１５を有する。磁気共鳴撮像システム１は、撮像領域中にB0場を生成するための主磁場磁石２２を含む。傾斜コイル２４は、B0場にわたって傾斜磁場を、典型的には三つの直交軸に沿って、誘起する。全身RFコイル２６は、撮像領域内の人物７内の共鳴を励起および操作するためにRFパルスを送信する。全身RFコイル２６は任意的に撮像領域からのRF共鳴信号を受信もする。もし存在すれば表面または他のローカルRFコイル２８が共鳴信号を受信する。任意的に、ローカル・コイルは共鳴を誘起および操作もできる。シーケンス・コントローラ３５は、選択された磁気共鳴撮像シーケンスまたは追跡シーケンスを実装するよう、RFおよび傾斜コイル２４を制御する。シーケンス・メモリ３７はこれらのシーケンスを記憶している。磁気共鳴受信器１０は追跡コイル１５、全身RFコイル２６およびローカルRFコイル２８からの磁気共鳴信号を受信し、再構成プロセッサ３４が受信された共鳴信号を画像表現に再構成する、あるいは追跡位置を再構成する。ユーザー・インターフェース３６は、実行されるべき撮像シーケンスおよび追跡シーケンス、再構成動作、画像フォーマットなどをオペレーターが選択できるようにし、再構成された画像およびカテーテル位置を表示する。
【００３９】
磁気共鳴受信器１０は、接続ケーブルを介してカテーテル２の遠位端５上の追跡コイル１５に接続される。追跡コイル１５によって受信され、磁気共鳴受信器１０に接続ケーブルを介して転送される磁気共鳴信号は、追跡コイルによって受信された磁気共鳴信号に基づいてカテーテル２の、特に追跡コイル１５を含むカテーテル部分の位置を決定するためにカテーテル位置決定ユニット４に入力される。カテーテル位置決定ユニット４は再構成プロセッサ３４内に統合されている。
【００４０】
この実施形態においてアブレーション・ユニットであるカテーテル制御ユニット１１は、案内要素を介してカテーテル２の遠位端５にあるエネルギー印加要素に接続されるエネルギー源を有する。たとえば、カテーテル制御ユニット１１は電気エネルギーを加えるための電気エネルギー源または光エネルギーを加えるための光源を有する。追加的または代替的に、カテーテル制御ユニット１１はカテーテル２の遠位端にある低温要素が凍結アブレーションを実行できるようにするよう適応されることができる。さらに、カテーテル制御ユニット１１は超音波アブレーションを実行するためにカテーテル２の遠位端５にある超音波トランスデューサを制御するよう適応されることができる。このように、カテーテル制御ユニット１１は好ましくは、カテーテル２の遠位端５に位置されるエネルギー印加要素を制御するよう適応される。
【００４１】
エネルギー印加要素は好ましくは、心臓、特に心臓壁の心臓組織のようなオブジェクトをアブレーションするためのアブレーション要素である。アブレーション要素を有するそのようなカテーテル２はアブレーション・カテーテルと見なすことができる。ここで、このアブレーション・カテーテル２の位置は磁気共鳴撮像システム１を用いて決定できる。これは、エネルギーが加えられる、特にアブレーションが実行される位置を決定することを許容する。磁気共鳴流体を提供するための前記空洞、前記追跡コイルおよび前記エネルギー印加要素を有するカテーテル２は、好ましくは、特に人間の心臓における電気生理学的手術のために使われる。エネルギー印加要素、追跡コイルおよび空洞は、カテーテル２の先端、すなわち遠位端５に位置される。
【００４２】
カテーテル２は、のちにより詳細に説明するように、そこから磁気共鳴信号が受信できるような磁気共鳴流体として、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供するための空洞を有する。磁気共鳴撮像システム１は、カテーテル２の空洞中に存在する磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成して、生成された磁気共鳴信号が追跡コイルによって受信できるようにするよう適応される。こうして、カテーテル、特に追跡コイルが位置しているカテーテル部分を位置特定するために、磁気共鳴撮像システム１はカテーテル２の空洞内に存在する磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成し、生成された磁気共鳴信号は追跡コイルによって受信されて、カテーテル位置決定ユニット４に接続ケーブルおよび磁気共鳴受信器１０を介して転送される。ここで、カテーテル位置決定ユニット４は、追跡コイルによって受信された磁気共鳴信号に基づいてカテーテルの位置を決定する。
【００４３】
図２は、カテーテル２の遠位端５を概略的かつ例示的に示している。カテーテル２は、そこから磁気共鳴信号が受信できるような磁気共鳴流体１４を提供するための空洞１２を有している。空洞１２は、磁気共鳴流体１４として、冷却流体を提供するよう適応される。この実施形態において、空洞１２は、追跡コイルを通して磁気共鳴流体をカテーテルの先端に、そしてもとのカテーテルの近位端のほうに、案内するための流体チャネルである。流体チャネル１２はカテーテル２の管腔内に位置される冷却管である。しかしながら、別の実施形態では、流体チャネルは別の仕方で製造されることもできる。たとえば、管腔自身が流体チャネルをなすこともできる。
【００４４】
カテーテル２の追跡コイル１５は空洞１２である流体チャネルを通じて流れる磁気共鳴流体１４中で生成された磁気共鳴信号を受信するよう適応される。
【００４５】
磁気共鳴流体１４は好ましくは、カテーテルのアブレーション要素１３を冷却するための冷却水である。よって、磁気共鳴流体１４は、追跡コイル１５によって受信されるための磁気共鳴信号を生成し、アブレーション要素１３を冷却するという二つの機能を果たす。
【００４６】
空洞１４は好ましくは、アブレーション要素１３のフィードスルーである第一の要素およびアブレーション要素１３の前記フィードスルーに接続されている流体チャネルである第二の部分によって形成される。これは、磁気共鳴流体が、アブレーション要素１３中を流れて該アブレーション要素１３を冷却することを許容する。別の実施形態では、空洞は流体チャネルだけによって形成されることができる。ここで、流体チャネルは、アブレーション要素に磁気共鳴流体を提供するよう適応され、流体チャネルは、磁気共鳴流体がアブレーション要素中を流れて該アブレーション要素を冷却することを許容するためにアブレーション要素のフィードスルー内に配置される。
【００４７】
追跡コイル１５は磁気共鳴撮像システム１で自らの位置を決定するための能動的な磁気共鳴受信コイルである。追跡コイル１５はカテーテルの先端または先端近くに、あるいはカテーテル２の他の有意な部分に、該先端または該他の有意な部分の位置を決定するために配置される。アブレーション要素１３を用いたアブレーションの間、その位置をできるだけ精密に知ることが望まれる。よって、追跡コイル１５は好ましくはアブレーション要素１３のできるだけ近くに位置される。第二の追跡コイル３１（図１には示さず）が、二つの追跡コイル１５、３１の位置からアブレーション要素１３の位置を計算できるよう、アブレーション要素１３から既知の距離に配置されて使用される。特に、二つの追跡コイル１５、３１およびアブレーション要素１３の間の空間的関係が既知なので、二つの追跡コイル１５、３１の決定された位置は、カテーテル位置決定ユニット４によって、アブレーション要素の位置を決定するために使用できる。たとえば、第二の追跡コイル３１の位置から追跡コイル１５の位置を指すベクトルを決定することができる。ここで、アブレーション要素１３の位置は、このベクトルを、アブレーション要素１３と追跡コイル１５との間の既知のベクトルに加えることによって決定できる。追跡コイル１５、３１は、図２に概略的に示されるように配置することができる。別の実施形態では、両者は別の仕方では位置され、寸法を決められることができる。たとえば、二つの追跡コイル１５、３１は、図２に概略的に示されるように、互いに対して回転なしに、長さ方向にのみ互いに対して変位していることができる。あるいは、二つの追跡コイルは異なる直径および／または異なる数の巻き線を有することができる。さらに、二つより多くの追跡コイルがあってもよい。
【００４８】
図２では、カテーテル２の遠位端５はさらに、リング電極である二つの記録またはペーシング要素４０、４１を有する。これらのリング電極４０、４１は、心内電位図の記録のために、あるいは双極ペーシングのために使うことができる。心内電位図の記録およびペーシングの際、電極対の間の中心の位置を知ることが望ましい。それが実効的な記録またはペーシング位置の最良の推定である。追跡コイル３１はそのような電極対４０、４１の中心に、この位置を直接測定するために位置されている。好ましくは、すべての追跡コイル１５、３１は、全身RFコイル２６によって送信される励起信号の遮蔽を防ぎ、リング電極４０、４１への誘導性結合に起因する追跡コイル１５、３１の離調を防ぐため、いかなる電極内でもなく、電極のわきに位置される。
【００４９】
好ましくは、人物７全体の、あるいは一般には撮像すべきオブジェクト全体のある空間方向への投影が、ミニチュア追跡コイルと見なすことができる追跡コイル１５、３１を用いて取得される。追跡コイル１５、３１は磁気共鳴受信器１０に、好ましくはRFケーブル、特にミニチュア接続RFケーブルである接続要素１６、３３ならびに同調および整合ネットワーク３０、３２を介して接続されている。接続要素１６、３３ならびに同調および整合ネットワーク３０、３２はカテーテル２内に位置される。全身RFコイル２６によるカテーテル２を含む大体積内の磁化の非選択的な励起ののち、ある空間次元方向、たとえばx方向での読み出し勾配の間に磁化が読み出される。これは、x方向上の信号の投影を与える。この投影は事実上、特定の位置においてのみ信号ピークを含み、他のところではノイズを含む。特定の位置は、それぞれの追跡コイルのx座標に対応する。yおよびz方向について繰り返されると、具体的には数十ミリ秒内に追跡コイル１５、３１の完全な位置が決定できる。磁気共鳴撮像システム内での追跡コイルの位置の決定の、特に磁気共鳴を使っての侵襲的デバイスのリアルタイム位置モニタリングの、より詳細な記述は、非特許文献１および非特許文献２によって開示された。
【００５０】
この点に関して、磁気共鳴撮像システム１のボディRFコイル・システム２６によって生成される励起RF場が、カテーテル２内の電気接続ケーブル１６、３３内にRF共通モード電流を誘起することがあり、これらの電流が追跡コイルの隣の身体組織の実質的な加熱またはさらには焼けを引き起こすことがあるという事実によって問題が呈される。これはたとえば非特許文献３によって説明されている。このRF加熱問題はこれまで患者における能動追跡コイルの使用を妨げてきた。
【００５１】
特許文献１は、カテーテル内に含まれる接続ケーブル中に導入されたいくつかのトランスによってこれらの危険を抑制する方法を開示している。RF安全性を達成するものの、これらのトランスは他方では追跡コイルの信号の信号対雑音比を低下させる（非特許文献４）。信号対雑音比が低すぎる場合、追跡投影におけるピークの位置、よってそれぞれの空間座標を曖昧さなく決定することができず、位置追跡は信頼できなくなる。臨床応用では、何よりも、追跡コイル１５、３１に関してできうる最高の信号対雑音比を与えることが必須である。
【００５２】
カテーテル２はカテーテル先端にあるアブレーション電極であるアブレーション要素１３を有する。アブレーション要素１３は、電気的、光学的またはクライオ接続を介して、特にワイヤ１７を介してカテーテル制御ユニット１１に接続される。
【００５３】
追跡コイル１５、３１の最も敏感な領域は追跡コイル内にある。したがって、流体チャネル１２は追跡コイル１５、３１内に位置される。
【００５４】
追跡コイル１５、３１は、それらの追跡コイルが外側カテーテル・プロファイルに加わらないよう、カテーテル２内部に位置される。
【００５５】
磁気共鳴流体１４は、アブレーション要素を冷却するための冷却流体であり、好ましくは磁気共鳴造影剤を有する。これは、追跡コイル１５、３１によって生成される信号を増大させ、よって磁気共鳴撮像システム１内のカテーテル２の位置特定の信頼性をさらに高める。さらに、磁気共鳴流体１４はカテーテル２の長さに沿ってカテーテル２の遠位端５まで流体チャネル１２を通じて案内されるので、カテーテル２のこの長さ部分が、磁気造影剤の存在のため、磁気共鳴画像において視覚化されうる。さらに、ある実施形態において磁気共鳴流体がたとえば灌注目的のためにカテーテルを出ることができる場合、磁気共鳴造影剤を有する磁気共鳴流体は、アブレーション部位を造影剤でドープすることによってアブレーション部位をマークするために使われることができる。たとえば、磁気共鳴流体は、組織がアブレーションされているために、アブレーションされた組織にはより簡単にはいることがありうる。よって、アブレーション手順がたとえば心臓の壁の組織に適用される場合、アブレーションされた組織は、アブレーションされていない組織に比較して、マークされることができる。
【００５６】
磁気共鳴流体として好ましいのは、X線案内インターベンションにおいて使用される冷却先端アブレーション・カテーテル（cooled  tip  ablation  catheters）のために使われるのと同じ流体である。これらは一般に食塩水であり、オープンな灌注カテーテル（open  irrigation  catheter）の場合には生理的食塩水である。これらの食塩水は通常のガドリニウムに基づくMR造影剤、たとえばオムニスキャン（Omniscan（登録商標））またはマグネヴィスト（Magnevist（登録商標））と混合することができる。
【００５７】
カテーテル制御ユニット１１は好ましくは、流体チャネル１２内の磁気共鳴流体１４の流れを制御し、アブレーション要素１３を制御するよう適応される。
【００５８】
図３は、カテーテル１０２の遠位端１０５のもう一つの実施形態を概略的かつ例示的に示している。図３に示されるカテーテル１０２の遠位端１０５も、カテーテル先端を冷却するために磁気共鳴流体を特にカテーテルの近位端からカテーテルの先端に、そしてもとの近位端のほうに、案内するための流体チャネルである空洞１１２を取り囲む追跡コイル１５を有する。アブレーション要素１１３は、カテーテル先端に位置され、この実施形態ではワイヤである電気接続１１７を介してカテーテル制御ユニット１１によって制御可能である。追跡コイル１１５は、同調および整合ネットワーク１３０および電気的接続１１６を介して磁気共鳴受信器１０に接続可能である。
【００５９】
図２および図３に示されるカテーテルの遠位端は、追跡コイルおよび流体チャネルの配置に関して互いに異なっている。図３では、流体チャネル１１２は、追跡コイル１１５が流体チャネル１１２を取り囲む位置において広がっている。追跡コイル１１５が流体チャネル１１２を取り囲む位置において流体チャネル１１２が広がっているので、追跡コイル１１５内により多くの磁気共鳴流体１１４が提供されることができ、それにより追跡コイル１１５によって生成される、磁気共鳴撮像システム内でのカテーテル１０２の位置特定のために使われる信号の強度が増大する。
【００６０】
図４は、カテーテル２０２の遠位端２０５のさらなる実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。カテーテル２０２は、磁気共鳴流体２１４がカテーテル２０２を出ることを許容するよう適応された流体チャネル２１２である空洞を有する。追跡コイル２１５は流体チャネル２１２を取り囲み、磁気共鳴流体２１４の磁気的可視性が高められるよう、磁気共鳴流体中に磁化を励起するよう構成される。アブレーション電極２１３を冷却する磁気共鳴流体２１４は、開口２１８を通じて灌注のためにカテーテル２０２を出ることができる。さらに、追跡コイル２１５は、追跡コイル２１５を使った高周波の「送信」によって、磁気共鳴流体２１４の磁化を励起、飽和または準備することができる。この目的のため、RFパルスがカテーテル２０２の接続ケーブル２１６に与えられ、追跡コイル２１５によって送信されることができる。好ましくは、撮像のために使われるいかなる選択勾配にも関わりなく磁化を励起することができるよう、広い帯域幅の高周波パルスが使われる。追跡コイル２１５の局所的な感度のため、磁気共鳴流体２１４は選択的に励起され、よって選択的に磁気共鳴撮像によって、特にリアルタイムで、追跡されることができる。選択的励起のため、広い視野において患者を撮像するためのスピンの励起に関わるいかなる撮像プロセスも、最小限にしか乱されない。ある実施形態では、磁気共鳴撮像の間のスピン励起のために、追跡コイル２１５だけが使われ、磁気共鳴撮像システムのボディ高周波コイルは使われない。この結果、カテーテル２０２を励起する磁気共鳴流体２１４だけが陽のコントラストをもって見え、カテーテル先端およびそのさらなる経路のまわりの磁気共鳴流体２１４の流れを視覚化することになる。スピン励起のためにボディ高周波コイルが使われる通常の解剖学的撮像と組み合わされ、たとえばインターリーブされて、磁気共鳴流体２１４および組織およびカテーテル２０２の空間的関係が視覚化できる。あるいはまた、磁気共鳴流体２１４の選択的な励起および撮像のため、撮像の間の信号ボイドとして磁気共鳴流体を視覚化するよう、磁気共鳴流体２１４は飽和させられることができる。あるいはまた、反転パルスとしての磁化準備のための高周波パルスが追跡コイル２１５を用いて印加されてもよい。これらのさまざまな概念は、磁気共鳴流体２１４の流れを視覚化および測定するために使われることができる。これはまた、適正なカテーテル接触およびカテーテル冷却効率、特に適正なカテーテル先端接触およびカテーテル先端冷却効率を視覚化および検証するためにも使われてもよい。
【００６１】
図４に示されるカテーテル２０２の遠位端２０５は、カテーテル制御ユニット１１と接触させられうるアブレーション要素として電極２１３を有し、追跡コイル２１５は同調および整合ネットワーク２３０および電気的接続２１６を介して磁気共鳴受信器１０と接続可能である。
【００６２】
図２ないし図４は、追跡コイル１５、１１５、２１５、３１５の実施形態としての短いソレノイド・コイルと、カテーテルのそれぞれの点の位置の精密な測定のために好ましい第二の追跡コイル３１とを示している。カテーテル操作の間、たとえば偏向可能な尖端をもつカテーテルにおいて、カテーテルの先端セクション全体の曲線を視覚化することが望ましいことがありうる。ある実施形態では、これは、図５に概略的かつ例示的に示されるように、伸張された（elongated）受信コイル３３５、たとえば別個の同調および整合ネットワークおよび接続要素１６に接続されるか短いソレノイド追跡コイルの一つの直列に接続される伸張された単一ループ・コイルによって達成されてもよい。カテーテルの先端セクション全体の曲線は、伸張された受信コイル３３５を受信コイルとして使って磁気共鳴システム１を用いて磁気共鳴画像を取得することによって視覚化される。このため、これらの画像は、カテーテルの曲線における信号だけを含む。同じ撮像プロセスにおいて、ローカルRFコイル２８または全身RFコイル２６のような他の受信コイルが、磁気共鳴画像の取得のために使われることができる。それにより、これらの画像は同じ視野内の解剖学的情報を含む。
【００６３】
図５に示されるカテーテル３０２の遠位端３０５は、破線によって示される流体チャネル３１２を有する。流体チャネル３１２は二つの追跡コイル３１５、３３５内に位置され、アブレーション要素３１３を冷却するための冷却流体である磁気共鳴流体３１４を有する。これは、二つの追跡コイル３１５、３３５が流体チャネル３１２を囲んでいることを意味する。すなわち、追跡コイル３３５の場合、流体チャネル３１２は好ましくは、追跡コイル３３５の二つの長さ方向の部分の間に位置される。カテーテル３０２の先端における開口３１８を通じて、磁気共鳴流体は灌注のためにカテーテルを出ることができる。アブレーション要素３１３はカテーテル先端に位置される。アブレーション要素３１３は、電気的、光学的またはクライオ接続を介して、特にワイヤ３１７を介してカテーテル制御ユニット１１に接続可能である。二つの追跡コイル３１５、３３５は、電気的接続３１６を介して磁気共鳴受信器１０に接続可能である同調および整合ネットワーク３３４に接続される。
【００６４】
以下では、図６に示されるフローチャートを参照して、オブジェクトにエネルギーを加える方法について例示的に述べる。
【００６５】
ステップ３０１では、カテーテルのエネルギー印加要素によってオブジェクトにエネルギーが加えられる。上述したように、エネルギー印加要素は好ましくは、アブレーション電極である。ステップ３０２では、エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体が、カテーテルの空洞内に、磁気共鳴流体として提供される。
【００６６】
ステップ３０３では、カテーテルの空洞内に存在する磁気共鳴流体内において磁気共鳴信号が生成される。生成された磁気共鳴信号は追跡コイルによって受信可能である。すなわち、上記の実施形態では、磁気共鳴信号は、追跡コイルの最も敏感な領域内にある、すなわち追跡コイルの中心内にある磁気共鳴流体において生成される。この生成は、全身RFコイルによる、カテーテルを含むより大きな体積における磁化の非選択的な励起によって実行できる。ある空間次元方向、たとえばx方向での読み出し勾配の間に磁化が追跡コイルによって読み出される。追跡コイルによる生成された磁気共鳴信号の受信、特にある空間次元方向、たとえばx方向での読み出し勾配の間の磁化の読み出しが、ステップ３０４において実行される。
【００６７】
ステップ３０５では、カテーテル位置決定ユニットは、追跡コイルによって受信された磁気共鳴信号に基づいてカテーテルの位置を決定する。特に、ある空間次元方向における読み出し勾配の間の磁化読み出しは、それぞれの方向への、特にx方向への信号の投影を与える。投影は事実上、追跡コイルまたはいくつかの追跡コイル１５、１１５、２１５、３１５のx位置またはいくつかのx位置に対応する高い信号ピークと、もしあれば他のところで長手方向（longitudinal）追跡コイル３３５から受信されるノイズまたは低信号を含む。他の二つの空間方向、たとえばy方向およびz方向について繰り返されると、それぞれの追跡コイルの完全な位置が、特に数十ミリ秒内に決定できる。
【００６８】
ステップ３０１は、ステップ３０２ないし３０５が実行される前、実行中または実行後に実行されることができることを注意しておくべきである。さらに、ステップ３０２は連続的に実行されることができる。ここで、ステップ３０３ないし３０５およびステップ３０１は自動的に実行される、あるいは所望される時点でユーザーによって作動させられることができる。
【００６９】
以下では、図７に示されるフローチャートを参照してカテーテルを製造する方法について例示的に述べる。
【００７０】
ステップ４０１では、カテーテルと、追跡コイルと、流体チャネル、特に冷却管および該流体チャネルに接続されたアブレーション要素のフィードスルーによって形成される空洞とが用意される。さらに、同調および整合ネットワークがステップ４０１において用意される。
【００７１】
ステップ４０２では、追跡コイルが流体チャネルのまわりに配置される、好ましくは巻かれる。追跡コイルは、同調および整合ネットワークに接続される。特に、追跡コイルは同調および整合ネットワークにはんだ接続される。
【００７２】
ステップ４０３では、流体チャネルは好ましくは塩水である磁気共鳴流体を装填され、同調および整合ネットワークのキャパシタンスは追跡コイルのために適応される。これはたとえば、ネットワーク解析器を用いた同調および整合ネットワークの近位端におけるS11信号の測定によって達成される。キャパシタンスは、S11信号が最小にされるよう選ばれる。S11信号は好ましくは、二端子散乱マトリクスのS11要素に関係する。S11信号は反射パラメータである。よって、S11信号が最小にされる場合、追跡コイルによって受信される磁気共鳴信号の反射が最小にされる。よって、同調および整合ネットワークの、追跡コイルのための適応は、好ましくは、接続ケーブル中に結合する際の追跡コイルによって受け取られる磁気共鳴信号の反射が最小にされるように実行される。
【００７３】
ステップ４０４では、同調および整合ネットワークは接続ケーブルに接続され、ステップ４０５では、結果として得られる、アブレーション要素が取り付けられた流体チャネルを取り巻き、適応されたキャパシタンスをもつ同調および整合ネットワークを介して接続ケーブルと接続された追跡コイルを有するサブアセンブリーが、カテーテル内に配置される。特に、主管と見なすことのできるカテーテルの管腔内に引き込まれる。ステップ４０５の完了時には、アブレーション要素はカテーテルの遠位端に位置され、追跡コイル、同調および整合ネットワークおよび接続ケーブルとともに流体チャネルはカテーテルの主管の内側に位置される。
【００７４】
追跡コイルは好ましくは、最適な信号受信のために任意の従来の磁気共鳴受信コイルに関しても行われるように、同調および整合ネットワークを使うことによって接続ケーブルに同調および整合させられる。これは好ましくは、キャパシタを有する同調および整合ネットワークによって達成される。最も単純なネットワークは、追跡コイルと直列な一つのキャパシタおよび並列な一つのキャパシタからなる。キャパシタンスは、追跡コイルの同調および整合のために適応される必要があり、コイルのインピーダンスに敏感に依存する。追跡コイルは、インピーダンスにおける何らかの公差をもってしか製造できないので（インピーダンスはコイル負荷にも影響される）、キャパシタンスは、負荷を付けた条件にある追跡コイルについて適応させられる。
【００７５】
磁気共鳴流体は好ましくは、カテーテル先端の隣にある組織の過熱および焦げを避け、血液凝固を避け、見返りにそれらの効果なしにより深くより速いアブレーションのためにより多くの高周波パワーを許容するよう適応される。
【００７６】
カテーテルは好ましくはアブレーション・カテーテルである。ここで、追跡コイルはカテーテル内側に位置され、追跡コイルは冷却流体、特に冷却液体を信号源として使う。追跡コイルは、好ましくはカテーテルの先端に配置される。しかしながら、追跡コイルはカテーテルの、位置を決定する必要のある他のいかなる部分に位置されることもできる。
【００７７】
本カテーテルは、好ましくは、電気生理学的インターベンションにおいて使われる。その際、本カテーテルは磁気共鳴電気生理学的カテーテルにこれまで適用されてきた先端コイル・セットアップのいくつかの重要な欠点を克服する。第一に、これまでのセットアップは、そのコア内に水がない「空の」先端のコイル、よって最適でない位置特定信号の問題があった。第二、これまでの先端コイルは主管の外側に取り付けられていた。これはカテーテル・プロファイルへの追加となり、管の内側のケーブルの接続のためには、管に穴をあけなければならず、それは管の機械的構造を弱め、血液漏れの可能性もある。これは、本発明に基づくカテーテルが改善された高周波安全性および生体適合性を提供することを意味する。特に、追跡コイルには、好ましくは冷却液である冷却流体が、信号源として、最適な磁気共鳴信号を与えるためにコイルの最も敏感な領域において与えられる。さらに、好ましくは、内部追跡コイルはカテーテル・プロファイルへの追加とならず、内部追跡は外側から内側へのコイル・ワイヤのフィードスルーを必要としない。カテーテルの主管、すなわち外側管は、好ましくは完全に手つかずのままであり、弱い点が回避される。カテーテルの組み立てはずっと簡単になる。先端コイルは冷却管にあらかじめ取り付けておくことができ、管を充填することによって電気的に負荷を付けることができ、同調および整合ネットワークのキャパシタンスが適応されることができ、結果として得られるサブアセンブリーが主管中に挿入されることができる。
【００７８】
カテーテルは、開先端灌注（open  tip  irrigation）用のカテーテルとして、あるいは閉ループ・システムとして設計されることができる。いずれの設計でも、高周波送達の際にカテーテル先端を冷却するために、好ましくは冷たい食塩水が使用される。
【００７９】
開先端灌注システムでは、冷たい食塩水が、カテーテルに沿った、特にカテーテルのシャフトに沿った内部管である流体チャネルを通じてポンピングされ、多孔性のカテーテル先端の開口から強制的に出される。このように、図４を参照して上述した実施形態では単一の開口が灌注のために使われているが、代替的には、複数の開口を有する多孔性のカテーテル先端が灌注のために使用できる。食塩水は最終的には血液プール中に流れ込む。
【００８０】
閉ループ・システムでは、冷たい食塩水は同様にカテーテル先端にポンピングされるが、第二の管を介してまたは同じ管を介して、180°のベンドの後、ポンプに戻る。ポンプはカテーテルの内部に位置していても、外部に位置していてもよい。冷却されたカテーテルには、より少数のインピーダンス上昇、凝塊リスクの減少、高周波印加時間を長くできること、より大きな破壊部のサイズといった効果がある。
【００８１】
カテーテルおよび磁気撮像システムは好ましくは、アブレーション手順の間に追跡コイルを位置特定するために適応される。追跡コイルは好ましくは、磁気共鳴受信コイルである、特にミニチュア磁気共鳴受信コイルである能動的追跡コイルである。
【００８２】
カテーテル内部に配置されている追跡コイルを接続するための接続ケーブルは好ましくは、磁気共鳴撮像システムによるカテーテルの望まれない高周波加熱を避けるための、たとえば非特許文献４に記載されるようなトランス・ベースのケーブルである。たとえば図３を参照して上述した追跡コイル内の広がりは好ましくは、追跡コイルが大きな磁気共鳴信号を生成するために完全に充填されるような寸法にされる。
【００８３】
好ましくは、磁気共鳴造影剤は、追跡信号を増大させるために好ましくは冷却液である磁気共鳴流体中に混合される。コントラスト濃度は、追跡の目的のために最適化される。冷却の間、磁気共鳴流体のコイルへの流入がフレッシュなスピンを提供し、それが追跡信号をさらに増大させる。ポジティブな副作用として、磁気共鳴流体を含む流体チャネルによって、特に磁気共鳴流体として冷却液を含む冷却管によって、カテーテル全長が磁気共鳴画像において視覚化されうる。
【００８４】
磁気共鳴流体中に混合される磁気共鳴造影剤の投与量は好ましくは、標準的なコントラスト向上された磁気共鳴撮像のための造影剤の使用についての投与量である。たとえば、マグネヴィスト（瓶濃度469.01mg/ml）を使うと、磁気共鳴流体のkg当たりの瓶流体の0.2mLないし磁気共鳴流体のkg当たりの瓶流体の0.6mLの間の濃度が使用されうる。
【００８５】
上記の実施形態では単一の追跡コイルだけが示されているが、カテーテルは、特に該カテーテルのいくつかの部分を位置特定するために、二つ以上の追跡コイルを含むこともできる。さらに、追跡コイルは、カテーテル先端ではない、カテーテルの他の部分に配置されることもできる。
【００８６】
上記の実施形態では、追跡コイルおよび磁気共鳴流体を提供するための空洞の種々の構成を示しているが、カテーテルは、そこから磁気共鳴信号が受信できる、エネルギー印加要素を冷却するための冷却液である磁気共鳴流体を提供することを許容し、追跡コイルが磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応されている、追跡コイルおよび磁気共鳴流体を提供するための空洞のいかなる配置をも有することができる。特に、カテーテルは、空洞が流体チャネルであり、追跡コイルが流体チャネルを囲む、追跡コイルおよび冷却流体である磁気共鳴流体を提供するための空洞のいかなる配置をも有することができる。
【００８７】
特に、図３ないし図５に示される遠位端は、リング電極４０、４１および／またはさらなる短いソレノイド・コイルをも有することができる。さらに、図２ないし図４に示されるカテーテルの遠位端は、たとえば図５に示されるような細長い追跡コイルをも有することができる。こうして、図２ないし図５に示される種々の要素は所望されるカテーテルに組み合わされることができる。
【００８８】
上記の実施形態では、各追跡コイルは別個に同調および整合ネットワークに接続され、各同調および整合ネットワークは磁気共鳴受信器に別個に接続されているが、別の実施形態では、いくつかの追跡コイルが同じ同調および整合ネットワークに接続されることができる。この場合、それぞれの追跡コイルの位置決定の間、信号の、たとえばx方向への投影は、いくつかの追跡コイルに対応する特定の位置におけるいくつかの信号ピークを含む。ここで、これらの特定の位置はたとえば追跡コイルのx座標に対応する。
【００８９】
カテーテル制御ユニットは、アブレーション手順を実行するためのアブレーション要素を介したエネルギーの印加を制御するよう適応されることができる。さらに、カテーテル制御ユニットは、記録および／またはペーシング手順を制御するよう適応されることができ、カテーテル制御ユニットは、好ましくは流体チャネルである空洞を通じた磁気共鳴流体の流れを制御するよう適応されることができる。カテーテル制御ユニットは、これらの機能を充足するいくつかの単位から構成されることができる。
【００９０】
カテーテルは、好ましくは、人間の心臓内のインターベンション・アブレーション手順のために適応されるカテーテルである。しかしながら、カテーテルは、たとえば人間の別の器官のようなまたは技術的なオブジェクトのような別のオブジェクトにおける、別の手順を実行するために適応されることもできる。たとえば、カテーテルは、技術的オブジェクト内に光エネルギーまたは電気エネルギーのようなエネルギーを印加するために使われることができる。ここで、カテーテルの位置は、磁気共鳴撮像システム、空洞内の磁気共鳴流体およびカテーテルの追跡コイルを使うことによって決定される。
【００９１】
上記したすべてのカテーテル、特にカテーテルのすべての遠位端が、図１に示されるさらなるコンポーネントと一緒に使用されることができることを注意しておくべきである。
【００９２】
エネルギー印加要素、空洞および追跡コイルを有するカテーテルは、空洞が冷却流体である、または灌注目的のような他の目的のために使われることもできる冷却液である磁気共鳴流体を提供するのに好適であるよう適応されることができる。
【００９３】
図面、本開示および付属の請求項を吟味することから、当業者は、特許請求される発明を実施する際に、開示された実施形態への他の変形を理解し、実施することができる。
【００９４】
請求項において、「有する」「含む」の語は他の要素やステップの存在を排除するものではない。単数形の表現は複数を排除するものではない。
【００９５】
単一のユニットまたは装置が請求項に記載されるいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけの事実が、これらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【００９６】
コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまたは他のハードウェアの一部として供給される、光記憶媒体または半導体媒体のような好適な媒体上で格納／配布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムを経由するなど他の形で配布されてもよい。
【００９７】
請求項に参照符号があったとしても、特許請求の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００９８】
本発明は、オブジェクトにエネルギーを加えるためのカテーテルおよび該カテーテルを位置特定するための磁気共鳴撮像システムに関する。カテーテルは、オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素と、磁気共鳴撮像システムによって生成される磁気共鳴信号の発信源となるような磁気共鳴流体を提供するための空洞とを有する。ここで、空洞は、エネルギー印加要素を冷却するために、前記磁気共鳴流体として冷却液を提供するよう適応される。カテーテルはさらに、カテーテルを追跡するための追跡コイルを有する。ここで、追跡コイルは磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応される。このように、磁気共鳴流体は、カテーテルを追跡するための磁気共鳴信号を与える、エネルギー印加要素を冷却するという少なくとも二つの機能を充足する。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
磁気共鳴撮像システムにおいて使用可能な、オブジェクトにエネルギーを加えるためのカテーテルであって、当該カテーテルは：
・オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素と、
・そこから磁気共鳴信号が受信できるような磁気共鳴流体を提供するための空洞であって、該空洞は、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を前記磁気共鳴流体として提供するよう適応されている、空洞と、
・前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルとを有する、
カテーテル。
〔態様２〕
前記空洞が、前記追跡コイルの最も敏感な領域内に位置される、態様１記載のカテーテル。
〔態様３〕
前記空洞が前記追跡コイル内に位置されている、態様１記載のカテーテル。
〔態様４〕
前記追跡コイルが前記空洞を取り囲む位置において前記空洞が広がっている、態様１記載のカテーテル。
〔態様５〕
前記空洞が、前記磁気共鳴流体が当該カテーテル内を流れることを許容するための流体チャネルである、態様１記載のカテーテル。
〔態様６〕
前記空洞の少なくとも一部が、前記エネルギー印加要素を冷却するために前記磁気共鳴流体を前記エネルギー印加要素を通じて案内するために、前記エネルギー印加要素内に配置される、態様１記載のカテーテル。
〔態様７〕
前記空洞が、前記磁気共鳴流体が前記カテーテルを出ることを許容するよう適応されており、前記追跡コイルは、前記磁気共鳴流体の磁気共鳴の可視性が高められるよう、前記磁気共鳴流体内の磁化を励起するよう適応される、態様１記載のカテーテル。
〔態様８〕
磁気共鳴信号の発信源となりうる磁気共鳴流体であって、当該磁気共鳴流体はオブジェクトにエネルギーを加えるためのカテーテルのエネルギー印加要素を冷却するための冷却流体であり、かつ、前記カテーテルの空洞によって提供され、前記カテーテルの追跡コイルによって検出可能な磁気共鳴信号の生成を許容するよう適応されており、当該磁気共鳴流体は磁気共鳴造影剤を含む、磁気共鳴流体。
〔態様９〕
カテーテルを位置特定するための磁気共鳴撮像システムであって、前記カテーテルは、オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素と、磁気共鳴信号の発信源となりうる磁気共鳴流体として、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供するための空洞と、前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルとを有しており、当該磁気共鳴撮像システムは、前記カテーテルの前記空洞内に存在する磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成して、生成された磁気共鳴信号が前記追跡コイルによって受信できるようにするよう適応されており、当該磁気共鳴撮像システムは、前記追跡コイルによって受信される磁気共鳴信号に基づいて前記カテーテルの位置を決定するためのカテーテル位置決定ユニットを有する、システム。
〔態様１０〕
態様１記載のカテーテルおよび態様９記載の磁気共鳴撮像システムを使うことによってオブジェクトにエネルギーを加える方法であって：
・前記カテーテルの前記エネルギー印加要素によって前記オブジェクトにエネルギーを加える段階と、
・前記カテーテルの前記空洞内の磁気共鳴流体として、前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供する段階と、
・前記カテーテルの前記空洞内に存在する前記磁気共鳴流体中に磁気共鳴信号を生成して、生成された磁気共鳴信号が前記追跡コイルによって受信できるようにする段階と、
・生成された磁気共鳴信号を前記追跡コイルによって受信する段階と、
・前記カテーテル位置決定ユニットによって、受信された磁気共鳴信号に基づいて前記カテーテルの位置を決定する段階とを含む、
方法。
〔態様１１〕
態様１記載のカテーテルを製造する方法であって：
ａ）カテーテルを提供する段階と；
ｂ）前記カテーテルに、オブジェクトにエネルギーを加えるためのエネルギー印加要素を設ける段階と；
ｃ）前記カテーテルに、そこから磁気共鳴信号を受信できるような磁気共鳴流体として前記エネルギー印加要素を冷却するための冷却流体を提供するための空洞を設ける段階と、
ｄ）前記カテーテルに、前記磁気共鳴流体から磁気共鳴信号を受信するよう適応された、前記カテーテルを追跡するための追跡コイルを設ける段階とを含む、
方法。
〔態様１２〕
態様１１記載の方法であって、段階ｃ）およびｄ）が次の段階：
・前記追跡コイルを前記空洞のまわりに配置する段階と、
・前記追跡コイルとともに前記空洞を前記カテーテル内に配置する段階とを含む、
方法。
〔態様１３〕
態様１１記載の方法であって、前記追跡コイルを前記空洞のまわりに配置した後、次の段階：
・前記追跡コイルを同調および整合ネットワークと接続する段階と、
・前記空洞に、前記磁気共鳴流体である前記冷却流体を充填する段階と、
・前記同調および整合ネットワークを前記追跡コイルのために適応させる段階と、
・前記同調および整合ネットワークを、該同調および整合ネットワークを磁気共鳴受信器と接続するための接続要素に接続する段階、
が実行される、方法。
〔態様１４〕
態様１記載のカテーテルおよび態様９記載の磁気共鳴撮像システムを使うことによってオブジェクトにエネルギーを加えるためのコンピュータ・プログラムであって、当該コンピュータ・プログラムは、当該コンピュータ・プログラムが前記カテーテルおよび前記磁気共鳴撮像システムを制御するコンピュータ上で実行されるとき、前記カテーテルおよび前記磁気共鳴撮像システムに態様１０記載の方法の段階を実行させるためのプログラム・コード手段を有する、コンピュータ・プログラム。
【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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