(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カテーテル上の電極によって感知された電気生理学情報の可視化のための、制御ユニットを備えるシステムの作動方法であって、
前記制御ユニットが以下の工程を実施し；
前記カテーテルの電極構成に関するデータを受信することと、
電極信号取得の時間を記録することと、
前記電極信号取得を持つ前記電極を特定することと、
基準電極信号取得を指定することと、
前記電極構成に関するデータに従い、電極信号取得を持つ前記電極を特定することと、
前記基準電極信号取得に対して相対時間を前記電極信号取得の各記録された時間に割り当てることと、
割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて電極信号取得のシーケンスを生成することと、
前記電極構成に関するデータに基づき、前記電極の位置及び配向のグラフィック画像を持つ視覚的表現を生成すること；、
前記視覚的表現を生成することが、個々の電極が、前記電極信号取得のシーケンスを表すように視覚的に印付けされることと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記視覚的表現を生成することが、前記電極信号取得のシーケンスの進行を表すように連続して示される複数の画像を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各画像が、視覚的に印付けされた異なる電極を示す、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各画像が、視覚的に印付けされた異なる電極を示す、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記カテーテルが軸セクションを有し、各軸セクションが隣接した電極対の間に延在し、前記方法が、
各軸セクションの隣接した電極対の相対時間に従い、相対時間を各軸セクションに割り当てることと、
各軸セクションの前記相対時間を、各軸セクションの隣接した電極対の前記相対時間と相関させることと、を更に含み、
視覚的表現を前記生成することが、各軸セクションのグラフィック画像を提供することと、前記シーケンスに従い、個々の軸セクションを視覚的に印付けすることと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記電極信号取得を持つ電極を前記特定することが、前記電極のリードワイヤを特定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ユーザの選択した時間スケールに反応して、前記視覚的表現の時間スケールを調整することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電極信号取得のシーケンスの視覚的表現を前記生成することが、１つ又は２つ以上の心周期の前記電極信号取得のシーケンスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
視覚的表現を前記生成することが、ユーザの選択した心周期の前記電極信号取得のシーケンスを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記カテーテルが複数の電極を備え、各電極が、前記電極信号を取得するように適合され、前記方法が、
前記電極信号取得のうち最も早いものを基準として指定することと、
前記電極信号取得のシーケンスの視覚的表現を生成することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記カテーテルが軸セクションを含み、各軸セクションが隣接した電極対の間に延在し、前記方法が、
各軸セクションの隣接した取得電極対の相対時間に従い、相対時間を各軸セクションに割り当てることと、
各軸セクションの前記相対時間及び各軸セクションの隣接した取得電極対の前記相対時間を相関させることと、を更に含み、
視覚的表現を前記生成することが、各軸セクションのグラフィック画像を提供することと、前記電極信号取得のシーケンスに従い、個々の軸セクションを視覚的に印付けすることと、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電極信号を取得する電極を特定することが、前記電極信号を取得する電極のリードワイヤを特定することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記カテーテルが軸サブセクションを含み、各軸サブセクションが隣接した電極対の間に延在し、前記方法が、
各軸サブセクションの隣接した取得電極対の相対時間及び前記隣接した対の間の各軸サブセクションの位置に従い、相対時間を各軸サブセクションに割り当てることと、
各軸サブセクションの前記相対時間及び各軸サブセクションの隣接した取得電極対の前記相対時間を相関させることと、を更に含み、
視覚的表現を前記生成することが、各軸サブセクションのグラフィック画像を提供することと、前記電極信号取得のシーケンスに従い、個々の軸サブセクションを視覚的に印付けすることと、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
相対時間を各軸サブセクションに前記割り当てることが、加重相対時間を割り当てることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記加重相対時間が、前記隣接した取得電極対の間の軸サブセクションの位置に依存する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極によって取得された信号を受信することと、
前記電極信号取得のシーケンスの視覚的表現を生成することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
電気生理学情報を収集及び可視化するためのシステムであって、
信号を取得するように適合された電極を持つカテーテルと、
複数の電極によって心内信号取得を受信し、前記カテーテルの電極構成に関するデータを受信し、かつ前記電極構成に関するデータに従い、心内信号取得を持つ前記電極を特定するように構成された信号処理ユニットと、
前記心内信号取得の時間を測定し、かつ最も早い心内信号取得に対する基準時間を特定するように構成されたタイマーと、
前記基準時間に対して相対時間を前記心内信号取得に割り当て、かつ割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて心内信号取得のシーケンスを生成するように構成された制御ユニットと、
前記電極構成に関するデータに基づき、前記電極の位置及び配向のグラフィック画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、個々の電極が、前記心内信号取得のシーケンスを表すように視覚的に印付けされる、システム。
【請求項１８】
前記ディスプレイが、少なくとも前記電極の一連のグラフィック画像に前記心内信号取得のシーケンスを表示するように構成されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電極間の軸セクションも、前記心内信号取得のシーケンスを表すように前記グラフィック画像に視覚的に印付けされる、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、患者の電気活動の可視化に関し、より具体的には、カテーテルによって検出される患者の電気生理学データの空間的可視化に関する。
【背景技術】
【０００２】
心不整脈は、米国における主な死因である。通常、電気取得信号は、心房を通じて心室へと順序正しく伝達され、各心周期において１回だけ心臓内の各点を通過する。心臓のある領域から別の領域への通常の伝搬遅延を考慮すると、心臓内の異なる場所での電気取得信号は、よく相関している。局所的活性化信号に反応して、心房筋線維は、適切な同期性で収縮し、心房を通じて血液を圧送する。
【０００３】
心臓の電気伝導系は、心筋の収縮のリズム又はシーケンスを提供するため、血液を体の残りの部分に最も効率的に圧送することができる。電気生理学者は、不整脈として知られる異常な心臓リズムを診断及び治療するために伝導系を研究している。医師が異常な心臓リズムを診断するだけでなく、アブレーション療法によるこれらの不整脈の治療の成功を評価するのを支援する方法及び装置を提供することが望ましい。
【０００４】
心臓電気生理学の分野の全てのニュアンスを完全に理解することは重要ではないが、本発明の利益を理解することは、心臓の電気伝導系がどのように作用し、これらの不整脈の一部がどのように治療されるかに関する基本的な理解を必要とする。
【０００５】
心臓組織は、心臓の電気伝導系に関連するため、いくつかの重要な特性を有する。最初に、心臓細胞は、電気刺激を受けることができる。次に、これは、この刺激に反応するか、又はそれを活性化することができる。心臓細胞の場合、それらは収縮し、心臓を圧搾して、血液を圧送させる。電気的用語では、この活性化は、脱分極と呼ばれる。それは、細胞内の化学的プロセスである。一旦脱分極されると、細胞は、回復するために数ミリ秒の時間を要する。この再分極相の間、細胞は、不応性であると考えられ、それが完全に回復されておらず、未だ別の刺激を受けることができないことを意味する。最後に、心臓細胞は、その電気信号を伝搬することができ、つまり一旦刺激されると、それらは、それらに隣接する細胞を順に刺激することができる。そのため、心臓細胞は、刺激の初期点から順次活性化され、心室にわたって外向きに伝搬する。刺激されたばかりの細胞の不応期は、脱分極波が後方に移動するのを防ぎ、したがって、波は、心臓組織又は心室の壁にわたって組織的に前方に続く。これを説明するために、「池に投げられた小石」の比喩が用いられる場合が多く、波紋は、単一の刺激点から順序正しく外向きに移動する。これを基礎とするには、心臓内で、心臓弁開口部及び血管口等のいくつかの解剖学的構造が、脱分極波が進行するための障害を形成することに留意されたい。また心臓手術からの瘢痕又は損傷した心筋は、いずれも伝導せず、波は、これらの外側縁部の周囲を同様に進まなければならない。池に投げられた小石の例では、大きな岩が池面から突出しているように、瘢痕及び心臓弁を想像することができ、波紋がそれらを回って進行し、反対側に達する。正常な心臓内のその刺激点は、自動能と呼ばれる追加の特性を有する心臓細胞で構成されている。これらの細胞の化学的構成は、それらが自身を刺激するのを許し、したがって、脱分極波を開始し、次にある特定のペースでそれら自身を何度も刺激する。標準の心臓細胞はこの特性を有しないため、一旦再分極されて準備が整うと、それらは毎回、再刺激されるのを単に待たなければならない。この継続的な脱分極及び再分極は、心拍を一定の速度で維持し、体の酸素要求量の必要性を満たすように調節される。
【０００６】
よりマクロ的な意味では、心臓自体が、脱分極し、収縮して血液を組織的かつ効率的に圧送するのを許す、いくつかの特徴を有する。図１に示されるように、正常な電気経路（ＮＥＰ）を持つ正常な心拍は、右心房の上部の近くの洞房結節で開始し（それは自動能を持つ細胞を有するＳＡ結節である）、右心房及び左心房にわたって伝搬して、それらを収縮させ、心室を血液で満たす（心臓内の一連の一方向弁は、血液が逆流するのを防止する）。上室及び下室は、電気信号を伝導しない膜質組織で形成されている房室中隔によって分けられる。したがって、脱分極波は、正常な心臓では、心房から心室にわたって単に真っ直ぐ進むことができない。これは、それらを接続する１つの電気チャネルにおける組織によって規制される。ＡＶ結節と呼ばれるこの心臓細胞の集合は、脱分極を遅延させ、心房が完全に収縮するのを許す追加の特性を有する。次に、それは電気信号を心室心尖部に直接送信し、心室にわたる脱分極波は、効率的な収縮をもたらし、それが血液を肺及び体の残りの部分に送信する。心房と心室の脱分極間の遅延は、心臓の鮮明な「ドクンドクン、ドクンドクン」という音を引き起こす。
【０００７】
電気生理学者は、心臓内の種々の場所に置かれた電極先端のカテーテルを使用し、心臓不整脈を診断するために、その電気伝導系を研究する。それらは、一般に十分に確立された方法を使用する。カテーテルは、長くて薄いプラスチック管であり、一連の等間隔に配置された電極、又はより一般的に、心臓内の目立たない場所での局所的活性化を記録するように使用される、遠位端の電極の対まで通っているワイヤを内側に持つ。心臓壁と接触している場合、互いに近接している一対の電極は、その組織の小片における電気活動のみを測定する。記録システムは、これらの電位図を処理し、それらをモニター上にリアルタイムで表示して、ユーザがそれらを静止させて見直すことも許す。これは、ユーザが、電流活性化シーケンスを推測し、診断を行うために、種々の場所からの全ての電位図のタイミングの差を極めて短い時間で測定し、比較するのを許す。
【０００８】
多くの場合５対又は１０対の電極を持つ多極カテーテルは、特定の組織片にわたって脱分極波を分析する際に非常に役立つ。そのようなカテーテルが、活性化波に沿って配向されるように、心内膜（心臓の内壁）に対して位置決めされる場合、一端から他端まで（遠位から近位又は近位から遠位まで）の活性化の遅延は、傾斜パターンの電気活動をもたらす。図２Ａでは、脱分極波は、このカテーテルの極１〜２を最初に横断する。数ミリ秒後に、それは電極（又は「極」）３〜４、次に５〜６というように、それが最後に横断する極１９〜２０まで横断する。このカテーテル上で、極１〜２は、「最も早い」と考えられ、極１９〜２０は、「最も遅い」と考えられる。図２Ｂは、結果として得られる電位図を示す。各心拍又は心周期の場合、極１〜２の電位図は、タイムライン上で最も早く、極２〜３は、数ミリ秒後に偏向し、極１９〜２０は最も遅い。同様に、脱分極波は、最初に極１９〜２０、極１７〜１８、１５〜１６というように続き、極１〜２まで横断する他の方向に移動することが理解され、極１９〜２０は最も早く、極１〜２は最も遅く、視覚パターンは、逆方向に傾斜する電位図によって形成される。後述されるマッピングシステムは、電気活性化のタイミングを、グラフィック表現として色スケールに関して説明し、赤色は、より先の活性化を表し、紫色は、より後の活性化を表す。
【０００９】
多極カテーテルが活性化波にわたって配向される場合、又は２つの交差する活性化波が存在する場合、しかしながら電位図は、それらに対する凸状又は凹状視覚パターンを有する。図３Ａでは、波は、遠位極１〜２及び近位極１９〜２０を最初に同時に横断し、中間の極９〜１０及び１１〜１２を最後に通過する。図３Ｂの電位図は、これを反映し、凹状視覚パターンを形成する。同様に、逆の状況で、極９〜１０及び１１〜１２が最初に横断され、極１〜２及び１９〜２０が最後に横断される場合、結果として得られる電位図の視覚パターンは、図３Ｃに示されるように凸状曲線を示し、極９〜１０及び１１〜１２が先であり、極１〜２及び１９〜２０が後である。
【００１０】
更に、多種多様な特定用途電極カテーテルも使用可能である。それらは、図４Ａ及び４Ｂに示されるように、はるかにより複雑であり、そのため、電位図パターン単独では解釈困難な電位図パターンを生成し得る。
【００１１】
実際に、不整脈を診断するための電位図の使用は、心臓の解剖学の包括的理解、並びに心室内のカテーテルの現在位置に関する明確な知識を必要とする。医師が、自分の思う場所とは異なる場所にカテーテルを置かなければならない場合、又は正しい場所に置かれた後に取り除かなければならない場合、その電位図によって提供された情報は不正確となり、診断の遅延又は誤診断若しくは不正診断につながる。
【００１２】
不整脈は、概して、限局性、リエントリ性、又は無秩序型に広範に分類され得る。局限性不整脈は、単一起点を有する。ＳＡ結節から離れた心臓細胞の小群は、自動能特性を得ており、高速で脱分極する。それらは、ＳＡ結節よりも速く活性化するため、そこでの細胞は自身で脱分極せず、ＳＡ結節は「抑制」される。心房頻拍は、この一例である。この種の不整脈に対する治療の目標は、それら自身で脱分極するこの細胞群の場所を特定し、局所的ＲＦエネルギーを（その部位で位置決めされたアブレーションカテーテルの先端を介して）送達し、それらを「アブレーション」又は破壊することである。
【００１３】
リエントリ性不整脈は、対照的に、単一起点を有しない。脱分極、再分極、及び不応性の特性は、駆動活性化パターンが、心臓弁又は手術瘢痕等の中立非伝導構造の周囲にループを形成する状況を可能にし得る。一旦開始されると、脱分極波は、時計回り又は反時計回りのいずれかで円形に中立構造の周囲を回る。脱分極波は、前のループを作製したときにちょうど活性化された組織に戻るが、その組織は、その不応期を過ぎており、この場合は戻る波によって再度刺激される準備が整う。不整脈は、このように何度も無限に継続する。例えば、心房粗動は、右心房内の三尖弁の周囲を回転する非常に一般的なリエントリ性不整脈である。リエントリのための治療戦略は、ループの中心の中立構造から、中立構造の近くの別の部分までの一連の組織を（再度、アブレーションカテーテルによって）アブレーションすることであり、したがって非伝導病変又は不整脈を妨害する「ブロックライン」を作成する。
【００１４】
位置決めされたカテーテルによって提供される電位図は、不整脈を診断する際に役立つが、異常な活性化パターンを完全に理解し、診断が行われた後に開始する研究の治療相に対して適切な区域を標的とするために、より正確な情報が必要とされる場合が多い。多くの場合、１つ又は２つ以上の心室の心内膜表面の大部分又は全てにわたる電位図の詳細なサンプリングが必要とされる。
【００１５】
（１）心内膜解剖学を３Ｄ仮想モデルとして明確に定義するために、（２）サンプリングされた電位図を記録し、分類するために、（３）仮想モデル上の記録された電位図からコンパイルされた活性化シーケンス（又は他のデータ）を表示するために、（４）それらの正確な表現を仮想環境に投影することによって、心臓内の電極カテーテルの現在位置をリアルタイムで追跡及び表示するために、かつ（５）ＲＦエネルギーが適用された場所等の関心部位の正確な場所を記録するために、電気解剖学的マッピングシステムが開発されている。
【００１６】
マッピングの後にアブレーションが続くこの２段階法では、１つ又は２つ以上の電気センサを含むカテーテルを心臓の中に前進させ、多数の点でデータを取得することによって、電気活動が感知及び測定される。次に、これらのデータを利用して、アブレーションが行われる標的区域を選択する。
【００１７】
心臓又はその領域のマッピングは、典型的に、関心領域内の電気活動を記録するために、先端及び近位電極を持つマッピングカテーテルを使用することを伴う。カテーテルは、心内膜の壁に沿って移動し、その間に正確な場所及びそれらの対応する電位図が記録される。新たな点を取得することによって、３次元解剖学的マップがリアルタイムで作成又は開発される。
【００１８】
記録された電位図を使用し、局所的活性化時間（ＬＡＴ）は、体表面ＥＣＧ又は固定された基準カテーテルに対して計算される。各点のＬＡＴは、マッピングカテーテルの局所的電位図の開始と、基準信号との間の間隔である。重要なことに、点は、同一周期長を持つ同じ心臓リズムの間に取得されるため、また基準カテーテル又は電位図は、常に固定されたままであるため、累積数のサンプリングされた場所及び時間は、リアルタイムでコンパイルされ、１つの心周期又は心拍の活性化シーケンスを正確に説明することができる。ＬＡＴは、色に関して説明され（赤色は、これまでに記録された最も早い活性化を表し、紫色は、最も遅いものを表す）、関心領域の解剖学的マップに適用されて活性化又はＬＡＴマップを作成する。それぞれの新たな取得又は「点」は、活性化シーケンスの完全な（又は少なくとも十分な）理解が提示されるまでマップを更新する。
【００１９】
図５は、一連の新たなＬＡＴがマップに追加された場合を示す。この実施例では、解剖学が既に定義されており、かつ新たなデータが記録されると、色が更新されることに留意されたい。最終画像は、活性化の単一病巣部位が、室の上部の近くに位置していることを示す。心房粗動の完全なＬＡＴマップのサンプルが図７Ａに示される。赤から紫の色パターンは、三尖弁環（緑色の境界線によって囲まれた）の周囲に時計回りのループを形成するが、これはマップでは省略されている。この実施例では、白色で示されるマッピング／アブレーションカテーテル、濃い緑色の２つの追加の電極カテーテル、茶色の円として示されるアブレーション部位も可視化される。
【００２０】
更に、完全なＬＡＴマップは、「伝搬マップ」として可視化することができ、マップ上の活性化シーケンスは、マッピングシステムによって動画として再生され、それが繰り返す度にマッピングされた関心領域にわたって電気活性化の拡散又は伝搬を示す。これは、非常にわずかであるが、潜在的に重要な色合いの変化が見逃され得る静止ＬＡＴマップの周囲の活性化の虹スケールに視覚的に従うことに対する、非常に役立つ動的代替例であり得る。図６は、図５に示される限局性活性化シーケンスの伝搬マップ動画からの一連のスクリーンキャプチャを示す。動画では、赤色の脱分極波は、青色で示される室にわたって時間内に移動する。一般に、動画は継続的にループするため、一旦それが最後まで再生すると、波が再度研究され得る。
【００２１】
マッピング相の間、種々のパラメータが選択されてもよく、電気生理学者の必要及び希望に応じて閾値が設定される。例えば、マッピングカテーテル上に活性化時間を割り当てるために、「関心ウィンドウ」（ＷＯＩ）が選択される。これは、「タイミング基準」として選択された固定場所又は体表面にあるカテーテルの電位図に対する時間間隔である。このウィンドウ内にあるそれらの活性化時間のみが取得される。したがって、ＷＯＩは、測定される電位図の選択を、現在の心拍又は心周期の電位図のみに限定するように機能する。過度に広いＷＯＩは、次又は前の周期を含み得る。ＷＯＩは、ペーシングデバイスからの「刺激アーチファクト」、又はマッピングカテーテルによって検出された別の室若しくは領域からの電位図を含む、「遠場信号」等のマッピングカテーテル電位図上の過剰な記録を排除するために、ある特定の状況において使用することもできる。
【００２２】
点が取得される度に、システムは、ＷＯＩ内のマッピングカテーテルチャネル上の電位図を検索する。検出された電位図とタイミング基準の電位図との間の時間間隔（ミリ秒）が計算される。これは、その点のＬＡＴ又は局所的活性化時間として記録される。マッピングカテーテルが移動し、異なる場所をサンプリングする場合、これらの場所のタイミングは、各特定の場所でカテーテルを横断する脱分極波が、現在の心臓リズム中でどれ程早いか、又は遅いかによって異なる。そのため、電位図は、固定されたままであり、したがって拍動ごとにその電位図の同じタイミングを有する基準カテーテルのものと比較してより早く、又は遅く出現する。この理由から、それぞれの新たな点で測定されたＬＡＴは異なる。最低又は最も負のＬＡＴを持つ点は、最も早いと考えられ、ＬＡＴマップ上に赤色及び橙色で出現するが、逆に、より高いか、又はより負でない活性化時間は、より遅く、マップのそれらの区域は、青色及び紫色で陰影が付けられている。固定された基準カテーテル及びその「タイミング基準」の概念は、同じ活性化シーケンスを持つ多くの異なる心拍のマップ点が、１つの代表的な心周期の活性化シーケンスを示す包括的ＬＡＴマップにコンパイルされるのを許す。
【００２３】
これらの十分に確立された高度に正確なマッピングシステムは、磁界感知に基づいて開発された。それらは、カテーテル先端に固着されたセンサを利用して、外部で生成された磁界の相対強度を測定し、これらの測定から、カテーテルの場所及び配向を誘導し、これらを使用して、そのような「センサベースのカテーテル」の遠位端を極めて正確に表示し、関心領域を代表する３Ｄ解剖学的マップを作成する。磁気ベースの位置感知のための方法は、例えば、米国特許第５，３９１，１９９号、同第５，４４３，４８９号、及び同第６，７８８，９６７号（Ｂｅｎ−Ｈａｉｍ）、米国特許第６，６９０，９６３号（Ｂｅｎ−Ｈａｉｍら）、米国特許第５，５５８，０９１号（Ａｃｋｅｒら）、米国特許第６，１７２，４９９号（Ａｓｈｅ）、並びに米国特許第６，１７７，７９２号（Ｇｏｖａｒｉ）に開示されており、それぞれの全体内容は、参照により本明細書に援用されている。
【００２４】
マッピングシステムは、関心領域内に存在する「非センサベースのカテーテル」の可視化も含み得る。そのようなカテーテルの可視化は、それらのカテーテルの位置特定された電極を表示することができ、「位置特定」（電極の場所／位置検出）は、インピーダンス又は電流ベースの測定によって得られる。例えば、インピーダンスは、カテーテルに固着された電極と、体表面に置かれた電極との間で測定される。次に、カテーテル及びその電極の位置は、インピーダンス測定から誘導される。インピーダンスベースの位置感知のための方法は、例えば、米国特許第５，９８３，１２６号（Ｗｉｔｔｋａｍｐｆ）、米国特許第６，４５６，８６４号（Ｓｗａｎｓｏｎ）、米国特許第５，９４４，０２２号（Ｎａｒｄｅｌｌａ）において開示されており、それらの全体開示は、参照により本明細書に援用されている。
【００２５】
要約すると、マッピングされた領域内に存在するカテーテルを可視化する２つの手段が存在する。センサベースのカテーテルは、カテーテル先端内のセンサを使用し、外部で生成された磁界の相対強度を測定して、カテーテルの場所及び配向を三角測量する。対照的に、非センサベースのカテーテルの場所及び配向は、カテーテル自体の電極と、外部に置かれた電極との間の電流又はインピーダンス測定から誘導される。Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＡＲＴＯ  ３マッピングシステムは、磁気位置感知及び電流ベースのデータの両方のハイブリッド技術を用いて、センサベース及び非センサベースのカテーテルの両方、並びにそれらの電極の可視化も提供する。アドバンスドカテーテルロケーション（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ（ＡＣＬ））特徴と呼ばれるハイブリッドシステムは、米国特許第７，５３６，２１８号（Ｇｏｖａｒｉら）において説明され、その全体開示は、参照により本明細書に援用されている。図７Ａは、患者の心臓の右心房ＲＡのＣＡＲＴＯ  ３マッピングシステムによって生成されたサンプル活性化マップであり、３つの位置特定されたカテーテルの可視化を伴う。
【００２６】
ＡＣＬ技術は、カテーテルの電極の移動に反応するため、リアルタイムで電極の画像を更新して、Ｃａｒｔｏ  ３マッピングシステム上の表示されたマップ区域に対して正しく位置決めされ、サイズ決定され、配向されたカテーテル及びそれらの電極の動的可視化を提供する。したがって、カテーテル視覚的表現は、医師によって再度位置決めされること、位置から取り除くこと、及び患者自身の呼吸パターンによって引き起こされるもの等の微細な移動に反応する。カテーテル画像のこの動的移動は、一組の記録された場所から作成され、したがって静止である３Ｄマップ自体とは対照的である。
【００２７】
本来、データ点のＸＹＺ位置のみを使用して、マッピングされる室の幾何形状を作成及び洗練することができる。「点毎（point by point）」マッピングと呼ばれ、電気生理学者は、より多くの点を取得するにつれて、「シェルを構築する」。より最近では、ＣＡＲＴＯ  ３マッピングシステムの特徴である高速解剖学的マッピング（ＦＡＭ）は、単に磁気位置センサベースのカテーテルの心室全体の移動によって解剖学的マップの迅速な作成を可能にする。電気生理学者は、心室の壁に沿ってカテーテルを移動させることができるのと同程度に迅速に関心領域の３Ｄ解剖学的「シェル」を作成することができ、電気活性化データは、同時又はシェル作成後のいずれかに取得されることができ、その電気活性化シーケンス（又は他のデータ）を明らかにするようにコード化された３Ｄ電気解剖学的マップカラーを作成する。マップを構築するプロセスである、マッピングカテーテルを心室内の多数の場所に操作し、そこで電気データをサンプリングすることは、時間がかかる。単純な不整脈の十分なマップは、ほんの数分で作製され得るが、より複雑な不整脈は、詳細なマップを必要とし得、作成するために１５分〜３０分、又はそれ以上かかる場合がある。不整脈が変化するか、又は妨害される場合、活性化シーケンスはもはや同じではないため、新たなデータをこのマップに追加することはできない。電気生理学者は、「再マップ」を選択してもよく、この場合、現在のマップの幾何形状のみが新たなマップファイルにコピーされ、新たな心臓リズムにおける新たなデータ点が取得されて、この「空白のキャンバス」に着色することができる。感知カテーテルが新たなＬＡＴの組を取得するように転々と移動するため、関心領域のサイズに応じて、再マッピングは、元のマップを作成するのと同程度に時間がかかり得る。
【００２８】
より単純な不整脈の場合、電気生理学者は、再マッピングしないが、適切に位置決めされた多極カテーテルの電位図（例えば、図２Ｂ及び３Ｂを参照）を単に参照することを選択してもよく、これらは、前述のように、典型的には、アブレーション処置の間に記録デバイス上に表示され、電気生理学者が使用するための追加のデータを提供する。電位図は、十分に確立された標準カテーテル位置、並びに確立されたアブレーションパターンが存在する、心臓のそれらの領域又は室に対して特に有益であり得る。心房粗動アブレーション処置は、この最も単純な実施例のうちの１つである。簡単に前述されるように、右心房内の心房粗動のリエントリ性信号は、典型的に、三尖弁環ＴＶＡの周囲を時計回り又は反時計回りする遠回りの経路を有する。図７Ａは、ＦＡＭを使用して作成された時計回りの心房粗動のマップ、並びに二重目的センサベースのマッピング及びアブレーションカテーテルを示す。このマップにおける赤−紫色パターンは、上角の赤色区域からループを迂回して開始点に戻る紫色区域まで、弁の周囲（細い緑色境界線を持つ中心円形切抜き）を時計回りに追跡され得る（ＣＡＲＴＯ  ３は、茶色の「早いものが遅いものに出会う線」を、マップ中の赤色点と紫色点との間に自動的に配置する）。１つの心臓シーケンスのみがマップによって説明され、実際に、脱分極波は、ＴＶＡの周囲の連続ループをぐるぐる回り続ける。図７Ａでは、３つのカテーテルが可視化される。この処置のカテーテルは、典型的にＩＶＣから右心房ＲＡに入り、一般にＴＶＡのちょうど外側のループに位置決めされる、非磁性電流ベースの感知「Ｄｕｏ−ｄｅｃａ」多極カテーテル（緑色）を含む。したがって、その電位図は、電気活性化がどのように三尖弁の周囲を移動するかを説明する助けとなる。写真に写されているもののような、このカテーテルのより長いバージョン（実際に、より広い間隔の電極対を持つもの）は、右心房の底部にわたって冠静脈洞入口部に延在し得る。適切に位置決めされたＤｕｏ−Ｄｅｃａカテーテルは、心房粗動における非常に明確な「傾斜」電位図パターンを生成する（例えば、図２Ｂを参照）。傾斜の方向は、それが時計回り心房粗動であるか、又は反時計回り心房粗動であるかを示す（例えば、図２Ｂでは時計回り）。このマップでは、右心房ＲＡからＴＣＶを通じて右心室ＲＶの中に突出している非磁気電流ベースのＨＩＳカテーテル（緑色）の遠位先端も見ることができ、当然のことながら、磁気感知マッピング及びアブレーションカテーテル（白色）は、大静脈三尖弁峡部におけるＩＶＣから突出して示される。
【００２９】
心房粗動を治療するための典型的なアブレーションパターンは、大静脈三尖弁峡部ＣＶＩ（心臓の底部）にわたるアブレーションラインであり、三尖弁ＴＣＶと下大静脈ＩＶＣとの間に「ブロックのライン」を形成する。図７Ａのマップは、これを同様に、心臓の底部に茶色の円として示し、アブレーション部位を印付けする。ＣＶＩがアブレーションされる場合、粗動は終結し、患者の正常な心臓リズムが再開する。しかしながら、組織が単に損傷されて未だ真にアブレーションされていない場合に粗動が終結し得るため、依然として、アブレーションラインが真に完成していることを確認する必要がある。これは、アブレーションラインの真横に位置決めされたカテーテルからペーシングし（外部電気刺激を送達する）、結果として得られた活性化シーケンスをＤｕｏ  Ｄｅｃａの電位図を介して観察することによって行われる。これは、依然としてペーシングしながら、弁の周囲の新たな活性化点を取得することにより新たな活性化パターンを「再マッピング」することによって達成することもできる。ここで電位図の視覚パターンは、ブロックのラインが完全であり、その反対側の組織を脱分極するために、活性化波が弁の周囲を迂回しなければならないことを示す傾斜線、又は弁の上及び周囲を進むこと加えて、脱分極波がアブレーションラインを越えて右にも移動することを示唆する曲線のいずれかである。後者は、アブレーションして完全なブロックのラインを形成するために、更に多くの組織が残っていることを明らかにする。図７Ｂは、完全なブロックのラインを実証するためにペーシング中に作製された同じ処置のマップである。ペーシング刺激は、マップの赤色区域内のアブレーションラインのちょうど右にある電極柱に送達される。赤色から始まるシーケンス内の虹の色（赤色、橙色、黄色、緑色、青色、及び紫色）に従い、このペーシング操作中に室内で最も遅く活性化された組織である、アブレーション部位のちょうど左にある紫色区域までずっと、弁の上及び周囲を反時計回りに移動させることによって、結果として得られた活性化シーケンスを追跡することができる。マップは、ブロックのラインが本当に完全であることを示す。近位極からアブレーションラインのちょうど左側のものまでのＤｕｏ−ｄｅｃａカテーテルの電位図は、図２Ｃに示されるものと類似する傾斜パターンを有する。
【００３０】
図８Ａ及び８Ｂは、ＣＶＩにおけるアブレーションラインが完全であることを確認するために、同じペーシング操作を使用する別の実施例を示す。脱分極波が、マップの赤−紫色パターンによって証明されるように、赤色区域（マップの右下）から、弁の上部の上及び周囲だけでなく、アブレーションされたライン及び心臓の底部にわたって（天井部及びアブレーションラインの左側の両方にある緑色区域によって示されるように）移動する活性化を示す、図８Ａの活性化パターンに留意されたい。紫色の最も遅い活性化区域は、遠い壁である（マップの左）。２つの異なる緑色区域によって証明されるこの「分割」は、完全なブロックのラインが存在しなかったこと、及び更なるアブレーションが必要であったことを示す。この状況におけるｄｕｏ−ｄｅｃａカテーテル上の電位図は、電位図に対して明確な湾曲パターンを明らかにし（図３Ｂに示されるように）、近位極及び遠位極の両方が、中央極よりも早く活性化する。より多くのＲＦエネルギーが送達され、別の再マップ図８Ｂは、ラインの右にペーシングしながら再度作成された。このマップは、ここでブロックのラインが完全であることを明らかに示す。
【００３１】
アブレーション処置が、ブロックのラインが完全かつ成功したと見なされる前に、ブロック評価のために、アブレーションとペーシングとが交互する治療を数回必要とすることは珍しくない。各ブロック評価のために再マッピングが行われ、それぞれ作成に５分〜１０分かかる新たなＬＡＴの組に対してそれぞれ再マッピングする場合、これらの繰り返し再マッピングは、アブレーション処置の期間を大幅に延長し得る。したがって、右心房内の心房粗動の治療では、上述の理由から、電気生理学者は、ブロックを評価するために再マッピングすることなく、毎回のアブレーション後に単に電位図に依存し得る。マッピングシステムを使用するあまり評価されていない利益のうちの１つが、電離放射線を必要とせずにカテーテルが可視化されることであることに留意すべきである。蛍光透視法のみを使用することは、カテーテルを位置決めするために患者を放射線に曝露し、継続的にそれらの場所をチェックする必要がある。長期の処置では、これは累積し得る。
【００３２】
峡部における成功したブロックの電位図は、１つ又は２つ以上の対角線を明らかにし、それぞれが図９Ａ及び９Ｂにおける項目Ｄ等の同じ又は類似の勾配を有する。しかしながら、不完全なブロックを通るブレイクスルーの電位図は、多くの場合、図９Ｃ及び９Ｄの項目Ｄ１及びＤ２等のペーシング信号の場所に応じて凸状又は凹状形状のいずれかを形成する対向勾配を持つ、２つの対角線を明らかにする。図９Ａの電位図は、図７Ｂ及び８Ｂと同様に、完全なアブレーションラインの右側からペーシングする場合に一般に予想される電位図を説明する。しかしながら、図９Ｄの電位図の凹状形状は、図８Ａの状況を示し、ブロックのラインは完全でない（図９Ｂ及び９Ｃは、時として両側からのブロック又は「二方向ブロック」を確認するために同様に行われる、ラインの左側からのペーシングを示す）。図１０Ａ〜１０Ｄは、冠静脈洞ＣＳ、上大静脈ＳＶＣ、及び下大静脈ＩＶＣの解剖学的特徴を持つ右心房を概略的に表す。これらの図は、図９Ａ〜９Ｄのそれぞれの電位図のカテーテルＣＴ及び経路Ｐの場所を示す。図１０Ａ及び１０Ｂでは、最も早い活性化部位Ｓ及びアブレーションラインＡも示される。図１０Ｃ及び１０Ｄでは、不完全なアブレーションラインＢに起因するブレイクスルーが示される。
【００３３】
図７Ｂに示されるＤｕｏＤｅｃａカテーテルが、同種の他のカテーテルよりも広い間隔の極を有する（より長い被覆範囲を付与する）ことが理解される。このカテーテルは、実際にアブレーションラインにわたって、その極１〜２、３〜４、及び５〜６と共に置かれている。図９Ａ〜９Ｄの電位図は、全ての遠位極がラインの左に位置決めされた、より標準的なカテーテルを表すが、電気生理学者は、ＥＧＭパターンを分析する場合、各カテーテル及びその電極の解剖学的場所を把握し、考慮する必要がある。図７Ｂの状況に対する精密な電位図パターンは、図１１に示される。ここで、極１〜２、３〜４、及び５〜６の活性化（Ｌ１）は、それらがペーシングの部位に近いアブレーションラインの右側にあるため、はるかに早い。極１９〜２０から７〜８までによって作製された真っ直ぐな傾斜線パターン（Ｌ２）は、三尖弁の上及び周囲を反時計回りし、ラインの左側で終わる活性化を示し、したがってブロックを確認する。
【００３４】
経験豊富な電気生理学者は、通常、図９Ａ及び９Ｂの電位図を心房粗動の完全なブロックラインとして、また図９Ｃ及び９Ｄの電位図を心房粗動の不完全なブロックのラインとして一目で認識することができるため、電位図のみに依存し、アブレーション処置の期間を不要に延長するのを避けるために、各アブレーション治療後に再マッピングしないことを選択し得る。しかしながら、電気生理学者が、活性化マップをリフレッシュする必要なく、電位図の読取りを容易に確認することができる別の手段を提供することが望ましい。電気生理学者が容易に参照できるように、ＬＡＴ及び／又はカテーテルの電極活性化のそのような他の指標の可視化を提供すること、更にそのような可視化を、電気生理学者によって既に参照されている既存のディスプレイに提供することが望ましい。
【００３５】
そのような望ましい特徴は、血行力学的効率を低減させ、重篤な症例では、心塞栓、発作、心室不整脈、及び他の潜在的に致命的な合併症につながり得る、周知の心臓の障害である心房細動（ＡＦ）の診断及び治療において特に有益である。ＡＦは、それに接続される肺静脈を介して左心房に入る異常な信号から生じ得る。非常に一般的であるが、むしろ技術的に困難なＡＦの治療は、肺静脈隔離処置（ＰＶＩ）であり、左心房内の４つの肺静脈のそれぞれの心門の周囲の心臓組織は、アブレーションされ、これらの異常な信号が室に入るのを防止する円形のブロックラインを作成する。電気生理学者によって用いられる肺静脈隔離の多くの変形が存在するが、共通の目標は同じである。図１２は、明るい黄色（右上）、橙色（右下）、紫色（左上）、及びピンク色（左下）で示される、４つの肺静脈を持つ典型的な左心房解剖学を示す。赤色構造は、左心耳である。マッピング／アブレーションカテーテルの先端、並びに左上肺静脈の近くのアブレーション部位を印付けする茶色の「点タグ」も可視化される。
【００３６】
肺静脈の管状構造に起因して、特殊な形状の円形マッピングカテーテル（図１３においてＣＡＲＴＯマッピングシステムによって可視化されて示される、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒのラッソーカテーテル等）は、典型的に肺静脈内で使用され、アブレーション処置前、処置中、及び処置後に電位図を分析する。ＰＶ内のＬＡＴマッピングと関連付けられた技術的困難、及びより多くの組織がアブレーションされるにつれて活性化シーケンスが連続して変化するという事実に起因して、電気生理学者は、各変化をマッピング及び再マッピングするよりも、記録システム上のラッソー電位図を分析することにほぼ全面的に依存する。
【００３７】
図１３に示されるように、ラッソーカテーテル（ロイヤルブルー）は、肺静脈（ピンク色の「ウェビング」によって表される）内にその遠位ループと共に置かれることができ、その電極は、静脈の内周と接触している。ラッソーカテーテルは、左心房の解剖学的（解剖学のみ）ＣＡＲＴＯマップ内で可視化される（静脈は、「ウェビング」によって透明にされた）。アブレーションの現在の進行を印付けする他のカテーテル及びピンク色のドットも見ることができる。典型的に、通常、正常な洞リズムでＬＡから静脈内又は静脈から左心房内に進むループを通過する任意の異常な信号又はペーシング信号を感知するために、静脈の全内周に沿ってループ及び電極が適切に接するように、遠位ループのサイズ又は直径が調整される。ハイブリッド位置特定技術を持つ３次元マッピングは、カテーテル遠位ループ及び電極の位置を明らかにする。しかしながら、技術的考慮は、遠位ループを、その遠位及び近位電極と共に任意の放射配向でランダムに位置決めさせ得る。更に、肺静脈はサイズが大幅に異なるため、ぴったり適合するようにループ直径を変更することは、ループの遠位及び近位電極の会合も変更し、極は小さな静脈内で重なり得るか、又は大きな静脈内に間隙が存在し得る。図１３は、ラッソーカテーテル上の重なった電極の実施例である。これらの理由から、電位図は単独で、どの極（複数可）が取得しているか、かつ取得のシーケンスを明らかにし得るが、これが実際にどのように解剖学自体と相関するかは明らかにしない。このため、電気生理学者は、解剖学に対して取得する極（複数可）の場所、故にアブレーションカテーテルの配置のためのアブレーションラインにおけるブレイクスルー（複数可）の場所を確認するために、３Ｄマップ及び可視化されたラッソーカテーテルと共に電位図を相互参照しなければならない。
【００３８】
この処置は、ＡＦのための治療であるが、通常は正常な洞リズムで行われ、病変形成の成功をより良く測定するのを助ける。肺静脈口の周囲の組織のアブレーションが進行するにつれて、電位図パターンは、ラッソーカテーテル上で変化する。一般に、未だアブレーションされていない部分は、より早く対応する電位図を有する。肺静脈のアブレーションは、（患者の正常な心臓リズムで）心室にわたる脱分極波が静脈に入るのを遮断されると完了し、電位図は、静脈内から感知するラッソーカテーテルから完全に消失する。このプロセスは、４つの肺静脈のそれぞれに対して繰り返される。
【００３９】
各肺静脈口の周囲の各位置に耐久性のある病変を作成するように、十分に接触してマッピング／アブレーションカテーテルを位置決めすることの技術的困難に起因して、同じ場所での多数のアブレーションが頻繁に必要とされ、ラッソー電位図の継続的分析が重要である。記録システム上で電位図を研究して、標的とする電極を決定し、次にそれらの電極をマップ内の可視化されたラッソーカテーテル上に配置する。
【００４０】
マッピングシステムは、この処置に非常に有用である。各患者の特定の解剖学、特にその内部のカテーテルの配向及び位置に関する知識は重要である。アブレーションの部位を印付けすることも非常に重要である。しかしながら、活性化マッピングは、ほとんど行われない。これは、各肺静脈内の活性化シーケンスが、アブレーションの間に連続して変化するためであり、これが、再マップが必要とされる前に短期間だけ任意のマップを有用にする。
【００４１】
変化する活性化シーケンスに加えて、ラッソーカテーテルは、一般的に位置から外れるか、又はマッピング／アブレーションカテーテルを同じ空間内で操作しようとする間に取り除かれる。それを再度位置決めすることは、大抵の場合、前とはわずかに、又は大幅に異なる放射状配向をもたらし、ここでその電極が異なる場所を表し、電位図及びマップ内のそれらの対応する位置を再評価しなければならないことを意味する。これらの理由から、次のプロセスを１回の処置につき何度も繰り返さなければならない。最初に、一旦適切な位置になると、ラッソーの電位図を、記録システム上で記録し、分析する。次に、特定の極をアブレーションのための現在の標的と指定する。次に、電気生理学者は、その極がマッピングシステム上のカテーテル画像のどこに位置するかを決定する。最後に、マッピングシステムを使用し、その組織をアブレーションするように、アブレーションカテーテルをその極の近くに位置決めする。このＲＦ適用の後、ラッソー上の活性化シーケンスの変化が観察される場合、このプロセスを繰り返す。「ここでは何が早いのか？」及び「それはどこにあるか？」という質問は、困難な症例において何度も尋ねられ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４２】
繰り返しになるが、電気生理学者が容易に参照できるように、カテーテルの電極活性化の可視化の改善された手段を提供すること、更にそのような可視化を、電気生理学者によって既に参照されている既存のディスプレイに提供することが望ましい。
【００４３】
最近では、図４Ａに示されるＢｉｏｓｅｎｓｅ  ＷｅｂｓｔｅｒのＰｅｎｔａＲａｙカテーテル等のより複雑な形状を持つカテーテルが、より一般的になっている。一度に多数の点を取ることによってＬＡＴマップをより迅速に作成するために役立つが、ＰｅｎｔａＲａｙの電位図は、活性化パターンのみによって認識することは非常に困難である（例えば、図４Ｂを参照）。ここでも同様に、カテーテル電極活性化を可視化する改善された手段の必要性がある。
【００４４】
したがって、多電極カテーテル上の電極活性化のリアルタイム可視化のためのシステム及び方法が所望されるため、ユーザは、電位図又は３Ｄマップを参照せずに、電極取得のシーケンスを含む電極によって信号取得を即座に認識するか、又は任意の他の情報を待つことができる。このシステム及び方法は、いかなるタイミング基準も考慮する必要がなく、任意のマッピングシステムの任意のマッピング又は取得／伝搬マップから独立して機能し得る。しかしながら、システム及び方法は、マッピングされた領域に対する任意及び全ての取得電極の場所が明らかにされるように、ＬＡＴ情報並びにカテーテル及び電極の位置特定と共に、３Ｄ活性化マップ上の電極取得の可視化を提供し得る。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
本発明は、カテーテルによって感知された心内電気信号を含む、電気生理学情報の可視化のための方法及びシステムを含む。可視化は、カテーテルの電位図の連続した伝搬の表示を含む。活性化シーケンスは、シネフォーマットでリアルタイム又はほぼリアルタイムで表示され、有利に、電気生理学者がカテーテルの位置決めのために既に見ている従来のワークスペース内でグラフィック的且つ客観的に提示される。電位図を見ずに、電気生理学者は、例えば、多極「Ｈａｌｏ」又は「ＤｕｏＤｅｃａ」カテーテルのグラフィック画像上でアブレーションブロック、多極「ラッソー」カテーテルのグラフィック画像上で肺静脈内の最も早い活性化、多極「ＰｅｎｔａＲａｙ」カテーテルのグラフィック画像にわたる伝搬波、又は多極線形カテーテル上の冠静脈洞の一般的な活性化を見ることができる。可視化は、伝搬の方向を自然に示す。
【００４６】
本発明は、カテーテル上の電極によって感知された電気生理学情報の可視化のための方法を対象とし、本方法は、電極信号取得の時間を記録することと、基準電極信号取得を指定することと、基準電極信号取得に対して相対時間を電極信号取得の各記録された時間に割り当てることと、信号取得を持つ電極を特定することと、割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて電極信号取得のシーケンスを生成することと、電極のグラフィック画像を用いて電極信号取得のシーケンスの視覚的表現を生成することと、を含み、個々の電極は、電極信号取得のシーケンスを表すように視覚的に印付けされる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、方法は、電極信号取得のシーケンスの進行を表すように連続して示される複数の画像を持つ視覚的表現を生成することを含む。より詳細な実施形態では、各画像は、視覚的に印付けされた異なる電極を示すか、又は各画像は、視覚的に印付けされた少なくとも１つの異なる電極を示す。
【００４８】
いくつかの実施形態では、カテーテルは、隣接した電極対の間に延在する軸セクションを有し、本方法は、各軸セクションの隣接した電極対の相対時間に従い、各軸セクションに相対時間を割り当てることと、各軸セクションの相対時間を、各軸セクションの隣接した電極対の相対時間と相関させることと、を更に含み、視覚的表現は、シネフォーマットで表示された軸セクションの一連のグラフィック画像を含み、個々の軸セクションは、シーケンスに従い、一連のグラフィック画像内で視覚的に印付けされる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、方法は、ユーザの選択した時間スケールに反応して視覚的表現の時間スケールを調整すること、及び／又は観察の容易性を促進し、電極取得のシーケンスが重なるのを避けるために、実際の心周期に対する視覚的表現の比率を調整若しくは限定することを含む。
【００５０】
本発明は、複数の電極を持つカテーテルによって収集された電気生理学情報の可視化のための方法も対象とし、各電極は、電気信号を取得するように適合され、方法は、カテーテルの電極構成に関するデータを受信することと、電極による電気信号取得の時間を記録することと、電気信号取得のうちの最も早いものを基準として指定することと、その基準に対して相対時間を各記録された時間に割り当てることと、電極構成に関するデータに従い、電気信号取得を持つ電極を特定することと、割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて電極取得のシーケンスを生成することと、該電極取得のシーケンスの視覚的表現を生成することと、を含み、該視覚的表現は、電極の一連のグラフィック画像を含み、個々の電極は、電極信号取得のシーケンスを表すように視覚的に印付けされる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、カテーテルは、各々が隣接した電極対の間に延在する軸サブセクションを有し、本方法は、各軸セクションの隣接した取得電極対の相対時間に従い、各軸セクションに相対時間を割り当てることと、各軸セクションの相対時間及び各軸セクションの隣接した取得電極対の相対時間を相関させることとを更に含み、視覚的表現を生成することは、各軸セクションのグラフィック画像を提供することと、個々の軸セクションを、シーケンスに従い視覚的に印付けすることと、を含む。
【００５２】
いくつかの詳細な実施形態では、各軸サブセクションには、加重相対時間が割り当てられる。加重相対時間は、隣接した取得電極対の間の軸サブセクションの場所に依存し得る。いくつかの詳細な実施形態では、電気信号を取得する電極は、それらのリードワイヤによって特定される。
【００５３】
本発明は、電気生理学情報を収集及び可視化するためのシステムも対象とする。いくつかの実施形態では、システムは、信号を取得するように適合された電極を持つカテーテルと、複数の電極によって心内信号取得を受信し、かつ心内取得を持つ電極を特定するように構成された信号処理ユニットと、心内信号取得の時間を測定し、かつ最も早い心内信号取得に対する基準時間を特定するように構成されたタイマーと、基準時間に対して相対時間を心内信号取得に割り当て、かつ割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて信号取得のシーケンスを生成するように構成された制御ユニットと、少なくとも電極のグラフィック画像に信号取得のシーケンスを表示するように構成されたディスプレイと、を含む。
【００５４】
本発明は、電気生理学的データを可視化するためのシステムも対象とし、複数の電極によって心内信号取得を受信し、かつ心内信号取得を持つ電極を特定するように構成された信号処理ユニットと、心内信号取得の時間を測定し、かつ最も早い心内信号取得を特定するように構成されたタイマーと、最も早い心内信号取得に対して相対時間を心内信号取得に割り当て、かつ割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて信号取得のシーケンスを生成するように構成された制御ユニットと、少なくとも電極のグラフィック画像に信号取得のシーケンスを表示するように構成されたディスプレイと、を備える。
【００５５】
活性化シーケンスの視覚的表示は、取得電極及び／又はそれらの間の軸セクションを、種々の指標、例えば、色、透明性、サイズ、及び／又は太字によってグラフィックで強調することを含み得る。１つ又は２つ以上のカテーテルの電極は、希望又は必要に応じてこのように強調され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
本特許又は出願書類は、少なくとも１枚のカラー印刷図面を収容している。カラー図面を備える、本特許又は特許出願公開の複製は、要請があれば、必要な手数料を支払うことにより、特許庁によって提供されるであろう。
【００５７】
本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、添付の図面と共に考慮するとき、以下の詳細な説明を参照することによって更に理解されよう。
【図１】正常な電気経路を示す心臓の概略図である。
【図２Ａ】心臓細胞脱分極波と概して平行に位置決めされたＤｕｏＤｅｃａカテーテルの図である。
【図２Ｂ】図２Ａのカテーテルによる電極信号取得を代表する電位図である。
【図３Ａ】心臓細胞脱分極波に対し、概して横方向に位置決めされたＤｕｏＤｅｃａカテーテルの図である。
【図３Ｂ】図３Ａのカテーテルによる電極信号取得を代表する電位図である。
【図４Ａ】心臓細胞脱分極波内に位置決めされたＰｅｎｔａＲａｙカテーテルの図である。
【図４Ｂ】図４Ａのカテーテルによる電極信号取得を代表する電位図である。
【図５】ＬＡＴマップに追加された一連の新たな局所的活性化時間（ＬＡＴ）を示す。赤色は、最も早い脱分極を示し、橙色、黄色、緑色、及び青色が続き、紫色は最も遅い脱分極を示す。濃い緑色は、カテーテルを強調する。茶色は、アブレーションを示す。
【図６】図５に示される限局性活性化シーケンスの伝搬マップ動画からの一連のスクリーンキャプチャを示す。赤色は、心臓の解剖学を示す青色に対して脱分極波を示す。
【図７Ａ】ＤｕｏＤｅｃａカテーテルによる電極取得に基づく心房粗動の完全なＬＡＴマップのサンプルである。赤色は、最も早い脱分極を示し、橙色、黄色、緑色、及び青色が続き、紫色は最も遅い脱分極を示す。濃い緑色は、カテーテルを強調する。茶色は、アブレーションを示す。
【図７Ｂ】完全なブロックのラインを実証するようにペーシング中に作製された図７Ａの処置のマップである。赤色は、最も早い脱分極を示し、橙色、黄色、緑色、及び青色が続き、紫色は最も遅い脱分極を示す。濃い緑色は、カテーテルを強調する。茶色は、アブレーションを示す。
【図８Ａ】図７Ｂの同じペーシング操作を使用して、ＣＶＩアブレーションラインの完成を確認する別の実施例を示す。赤色は、最も早い脱分極を示し、橙色、黄色、緑色、及び青色が続き、紫色は最も遅い脱分極を示す。
【図８Ｂ】ＣＶＩアブレーションラインの右にペーシングしている図８Ａの再マップであり、ブロックラインが完全であることを示す。赤色は、最も早い脱分極を示し、橙色、黄色、緑色、及び青色が続き、紫色は最も遅い脱分極を示す。
【図９−１】Ａ及びＢは、成功したブロックを代表する電位図である。
【図９−２】Ｃ及びＤは、不完全なブロックを代表する電位図である。
【図１０Ａ】図９Ａの電位図に対するカテーテル配置の概略図である。
【図１０Ｂ】図９Ｂの電位図に対するカテーテル配置の概略図である。
【図１０Ｃ】図９Ｃの電位図に対するカテーテル配置の概略図である。
【図１０Ｄ】図９Ｄの電位図に対するカテーテル配置の概略図である。
【図１１】図７ＢのＤｕｄｏＤｅｃａの電位図である。
【図１２】明るい黄色（右上）、橙色（右下）、紫色（左上）、及びピンク色（左下）で示される、４つの肺静脈を持つ典型的な左心房解剖学の３Ｄ電気解剖学的画像である。
【図１３】肺静脈内のその遠位ループ（ピンク）と共に置かれているラッソーカテーテル（ロイヤルブルー）を示す。
【図１４Ａ】本発明の実施形態による、生体被験者の心臓で例示のカテーテル法処置を行うためのシステムの絵図である。
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態による、図１４Ａのシステムの概略ブロック図である。
【図１５】Ａ〜Ｅは、本発明の実施形態による、電極信号取得のシーケンスの表示を代表する図である。
【図１６】Ａ〜Ｒは、本発明の別の実施形態による、電極信号取得のシーケンスの表示を代表する図である。緑色は、カテーテルを示し、赤色は、電極及びそれらの間の軸セクションによる信号取得のシーケンスを強調する。
【図１７】実施形態による、本発明によって実装されるフローチャートである。
【図１８】Ａ〜Ｅは、図１７のフローチャートの部分の実装を代表する表である。
【図１９】Ａ〜Ｇは、本発明の実施形態による、電極信号取得のシーケンスの表示を代表する図である。
【図２０】Ａ〜Ｃは、本発明の別の実施形態による、電極信号取得のシーケンスの表示を代表する図である。
【図２１】Ａ〜Ｉは、図１５Ａ〜１５Ｅは、本発明の更に別の実施形態による、電極信号取得のシーケンスの表示を代表する図である。
【図２２】別の実施形態による、本発明によって実装されるフローチャートである。
【図２３】別の実施形態による、本発明によって実装されるフローチャートである。
【図２４】１つの実施形態による、遠位先端部の詳細な斜視図である。
【図２５】本発明の別の実施形態による、図１４Ａのシステムの概略ブロック図である。
【図２６】心内信号を感知するカテーテルの配置を示す、心臓の概略図である。
【図２７】基準カテーテルの配置を示す、心臓の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
本発明は、カテーテル上の電極の取得シーケンスのリアルタイム視覚的描写、特に心臓の電位図を生成するための局所的活性化信号を取得する電極の取得シーケンスのリアルタイム視覚的描写のためのシステム及び方法を対象とする。いくつかの実施形態では、電極取得シーケンスの可視化は、カテーテル及びその電極の画像と、カテーテルの少なくとも電気的感知部分に沿った電気的伝搬の視覚的指標を含み、例えば、取得電極（複数可）を非取得電極からリアルタイムに区別する視覚的指標を含む。いくつかの実施形態では、画像は、カテーテルの電気的感知部分、及び例えば、取得電極と、それらの間に延在する非伝導性管とを含む、非電気的感知部分に沿った電気的伝搬の視覚的指標を含む。いくつかの実施形態では、電極取得シーケンスの可視化は、心室マップ上に重なり合ったカテーテル及びその電極の画像を含み、可視化は、動的且つ心室内のカテーテルの移動に対応してリアルタイムであり、心室マップは、３Ｄであり、解剖学的情報、並びに医師によってそのように所望される場合、ＬＡＴ又は電圧等のＣＡＲＴＯマッピングシステム上で現在入手可能な任意の追加の情報を提供する。
【００５９】
より広い視野において、本発明の実施形態は、次の位置特定及びマッピング態様のうちの１つ又は２つ以上を包含する。１つ目は位置特定情報を処理することを意図し、２つ目は感知された電気的情報を処理し、３つ目は以前に処理された情報を統合し、４つ目は統合された情報を処理して、心室の３Ｄ画像を生成し、その上にカテーテルを重なり合わせる。これらの態様は、米国特許第５，３９１，１９９号において論じられるように、下記でより詳細に説明される。
【００６０】
カテーテルは、経皮的に心室に導入される。各カテーテルは、（前述の方法論を使用して）追跡可能である。１つ又は２つ以上の基準カテーテルは、既知のランドマーク内に残されてもよく、カテーテルは、マッピング／アブレーションカテーテルとして使用される。基準カテーテル（複数可）の位置を使用し、心室の位置を「基本画像」上のその位置に対して整列させる。
【００６１】
本発明は、図面を参照することによって恐らく更に理解されることができ、始めに図１４Ａは、本発明の開示される実施形態に従って構築され、動作する、生存被験者又は患者１３の心臓１２に対して例示のカテーテル法処置を行うためのシステムＳの絵図である。このシステムは、患者の血管系を通して、心臓１２の心室又は血管構造内に電気生理学者又は操作者１６によって経皮的に挿入されるカテーテル１４を備える。カテーテル１４は、複数の電極を担持する遠位先端と、操作者１６がカテーテルを操舵及び偏向するように操作することができる制御ハンドルと、を有する。
【００６２】
次に、電気活性化マップ、すなわち、カテーテルの遠位部分の解剖位置情報、及び他の機能的な画像は、その全開示が参照により本明細書に援用されている米国特許第６，２２６，５４２号、同第６，３０１，４９６号、及び本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，８９２，０９１号において開示されている方法に従い、コンソール２４を使用して調製され得る。コンソール２４の要素を具現化する一商品は、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．，３３３３  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｃａｎｙｏｎ  Ｒｏａｄ，Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｂａｒ，ＣＡ  ９１７６５から入手可能なＣＡＲＴＯ（登録商標）３システムであり、これは、必要に応じてカテーテルの位置特定を行い、心臓の３Ｄ電気解剖学的マップを生成する。このシステムは、本明細書に記載される本発明の原理を具現化するように、当業者によって修正され得る。
【００６３】
例えば電気活性化マップの評価によって異常であると判定された区域は、熱エネルギーの適用によって、例えば、標的組織に高周波エネルギーを印加する、遠位先端のアブレーション電極３２を含む、カテーテル１４に電流を提供するケーブル３４を通してコンソール２４の高周波（ＲＦ）発生器２５からの高周波電流を通過させることによって、標的及びアブレーションすることができる。コンソール２４は、典型的に、１つ又は２つ以上のアブレーションパワー発生器２５と、患者インターフェースユニット（ＰＩＵ）２６と、３Ｄマップ及び電位図を表示するための１つ又は２つ以上のディスプレイ２７及び２８と、を含む。カテーテル１４は、高周波エネルギーを使用して、アブレーションエネルギーを心臓に伝導するように適合される。このような方法は、参照により本明細書に援用されている、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。アブレーションエネルギーは、ＲＦ発生器２５から、コンソール２４に接続されたケーブル３４を経由し、カテーテル電極を通して心臓１２に伝達される。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及びカテーテル電極を通して、心臓１２に伝達することもできる。更に、電気信号（例えば、心内ＥＣＧ信号）は、心臓１２から、カテーテル電極を介してコンソール２４に伝達される。
【００６４】
システムＳの一部として、少なくともパッチ３８を含むＥＣＧ体表面パッチは、患者の身体に固着される。カテーテル電極が心内ＥＣＧ信号を感知する間、ＥＣＧ体表面パッチ３８内の複数の電極は、心臓及び胴体にわたってＥＣＧ信号を測定し、カテーテル電極によって測定された心内ＥＣＧ信号に対する基準信号を提供する。
【００６５】
コンソール２４のカテーテル位置特定能力の一部として、例えば、患者の下に置かれた磁界発生器コイル２８を含む位置パッドによって磁界が患者１３の周囲に生成される。コイル２８によって生成された磁界は、カテーテル１４の遠位先端に設置された電磁（ＥＭ）センサのコイル内に電気信号を生成する。電気信号は、カテーテルの位置及び配向の座標を決定するように信号を分析するプロセッサ又は「ワークステーション」２２を含む、コンソール２４に伝達される。
【００６６】
またコンソール２４のカテーテル位置特定能力の一部として、カテーテル電極は、カテーテル及びケーブル３４内のリードワイヤ（図示せず）によって、プロセッサ２２内の電流及び電圧測定回路に接続される。プロセッサ２２及びコンソール２４もワイヤ及びパッチユニット３１によって、ボタン電極、針電極、皮下プローブ、又はパッチ電極等の当該技術分野において既知の任意の種類の体電極であり得る、複数の体表面電極３０に接続される。体表面電極３０は典型的に、患者１３の体表面とガルバニック接触し、そこから体表面電流を受け取る。体表面電極３０は、一般に活性電流位置と呼ばれる接着皮膚パッチ（ＡＣＬパッチ）であり得、カテーテル１４の近くに患者１３の身体表面上の任意の便宜的な場所に置かれ得る。開示される実施形態では、６つのＡＣＬパッチ３０が存在し、３つは患者の胴体の前面に固着され、３つは後面に固着される。コンソール２４は、ワイヤ３５を経由してＡＣＬパッチ３０に接続され、プロセッサ２２がパッチ３０の場所で患者組織のインピーダンスを測定するために使用する、電圧発生器を備える。したがって、コンソール２４は、Ｇｏｖａｒｉらに対して発行された米国特許第７，５３６，２１８号、及びＢａｒ−Ｔａｌらに対して発行された米国特許第８，４７８，３８３号（両方の全内容は、参照により本明細書に援用される）に記載されるように、カテーテル位置特定のために磁気ベースの位置感知及びインピーダンスベースの測定の両方を使用する。
【００６７】
上述したように、カテーテル１４は、コンソール２４に連結され、これにより操作者１６は、カテーテル１４の機能を観察及び調節できる。プロセッサ２２及び／又はコンソール２４は、適切な信号処理回路を含み、モニター２９を駆動するように連結され、３Ｄ電気解剖学的マップを含む視覚的画像を表示する。信号処理回路は、典型的に、カテーテル電極及びＥＭセンサによって生成された信号を含む、カテーテル１４からの信号を受信し、増幅し、フィルタリングし、デジタル化する。
【００６８】
図１４Ｂは、本発明の一実施形態による、線形多極カテーテル１００の電極取得シーケンスを表示するためのシステムＳの概略ブロック図である。カテーテルは、心内活性化シーケンス、例えば、右心室ＲＶ内の心室頻拍ＶＴを検出するように位置決めされた電極又は極１〜５を有する。極１〜５によって取得された局所的電位図又は信号は、ＥＰ信号プロセッサ１１２によって受信され、処理（増幅、デジタル化等）されて、信号プロセッサ１１８及びメモリ１１９を持つ制御ユニット１２２に送信される。信号プロセッサ１１２は、特定の電極も特定し、該特定の電極をそれらそれぞれの信号及び／又は局所的電位図と相関させる。システムは、基準ＥＣＧ信号を提供する際に心周期を検出するためのＥＣＧユニット１１５（例えば、体表面電極パッチを持つ）を含む。このシステムは、電極取得の発生のタイミングを処理するタイマー１１３も含み、そのような発生のタイミングを記録することと、単一心周期内の電極取得の最も早い発生に対する各電極の相対電極取得のタイミングを決定することと、を含む。この相関及び相対電極取得のタイミングに従い、制御ユニット１２２は、モニター１２０を駆動して、シネにカテーテル電極取得シーケンスを含む、カテーテル電極取得の可視化を表示する。表示は、３Ｄ電気解剖学的マップを含み、マッピングされた解剖学のグラフィック画像を含む。
【００６９】
本発明の特徴に従い、カテーテル電極取得シーケンスは、モニター１２０上に表示され、電極は、例えば遠位先端の色に対比する色によって、信号が取得されると心周期内の取得のシーケンスの順に視覚的に指定されるか、強調されるか、又は他の方法で区別される。心内活性化シーケンス、例えば、右心室ＲＶのＶＴ矢印によって示されるように、信号は、極１によって最も早く取得された心室心尖部ＶＡから、次に極２、次に極３、次に極４、次に極５と時計回りに進む。取得シーケンスは、心周期に対して、視覚的に印付けされた極１のグラフィック画像（図１５Ａ）、続いて視覚的に印付けされた極２のグラフィック画像（図１５Ｂ）、次に視覚的に印付けされた極３のグラフィック画像（図１５Ｃ）、次に視覚的に印付けされた極４のグラフィック画像（図１５Ｄ）、次に視覚的に印付けされた極５のグラフィック画像（図１５Ｅ）と共に、動画又はシネモードで表示される。活性化された任意の、及び全ての極は、周期の期間は視覚的に印付けされたままであり得るか、又はあるいは、図１５Ａ〜１５Ｅに示されるように、別の極の取得中ではなく、その取得中に単一極のみが視覚的に印付けされ得る。極を視覚的に印付けする対比色も、典型的なＬＡＴ取得マップの色分けされた時間スケールに酷似した極取得の相対タイミングを示すように異なり得、色は、基準時間に対する相対タイミングを表す。例えば、図１５Ａ〜１５Ｅの場合、取得時の極１は、赤色で表示され得、取得時の極２は、橙色で表示され得、取得時の極３は、黄色で表示され得、取得時の極４は、緑色で表示され得、取得時の極５は、青色で表示され得る。
【００７０】
別の実施形態では、極間の軸の非感知部は、取得シーケンスと一致する様式で表示されてもよい。例えば、図１９Ａ〜１９Ｇに示されるように、軸セクションＳは、隣接した極間で時間的且つ空間的に視覚的に印付けされ、取得シーケンスの方向を視覚的に示すのを助ける。異なる取得極が、上述のように異なる色で強調される場合、各軸セクションＳの色は、隣接した極の色のブレンドであり得る。例えば、極１と２との間の軸セクションＳ１は、極１の赤色と極２の橙色とのブレンドとして、赤味を帯びた橙色で表示され得る。
【００７１】
図１６Ａ〜１６Ｒは、取得シーケンスが分岐又は分割を有する取得シーケンスを示し、例えば、図８Ａに示されるように、不完全なブロックを示す場合が多い。図１６Ａでは、最も早い取得は、極７で起こり、続いて図１６Ｅに示されるように極６及び８、続いて図１６Ｉにおける極５及び９等というように続く。図１６Ｂ〜１６Ｄ及び図１６Ｆ〜１６Ｈは、極間の軸セクション（赤色）の視覚的印付けによる取得シーケンスの方向を示す（矢印を参照）。
【００７２】
図１７は、本発明の一実施形態による、図１４の制御ユニット１２２と、プロセッサ１１９とを含む、システムＳによって適用される方法を表すフローチャートを示す。この方法は、ブロック２００で開始し、プロセッサ１１９は、ユーザによって選択されるように、物理モデルのパラメータを受信及びロードし、ブロック２０２で感知カテーテルの物理構造、構成、及び例えば、カテーテルの種類（線形、円形／ラッソー、バスケット等）及び基準に対するカテーテル上又はカテーテル内の電極の位置を含む特性を定義する。次に、システムは、ブロック２０３で電極取得を開始する。このステップは、例えば、取得の開始を示す視覚的又は聴覚的指標の提供を含み得る。ブロック２０３で、関心ウィンドウ内の電気活動の電極取得は、例えば、図５及び６を参照し、３Ｄマッピングに関して本明細書において上記に提供される考察に従って起こる。カテーテルの電極により検出された電気活性は、関心領域内の検出された組織に天然に存在し得るか、又は電気活動は、適切な位置若しくは心室の近くに送信されたペーシング信号から生じ得、信号は、感知カテーテルが位置する心室内の関心領域に、及び／又は領域全体を進むことができる。関心ウィンドウを適用することは、記録された信号を、カテーテル（複数可）に関連するもののみに限定し、電気活性化シーケンスを視覚的に表す。一実施形態では、ユーザは、ブロック２０４でこの目的のために関心特定ウィンドウを選択する。あるいは、本発明は、前述のように、マッピング相のために既に選択されている電流マッピング関心ウィンドウを使用し得る。フローチャートの１つ（右）の分岐では、関心ウィンドウ内の電極取得の発生のタイミングが記録され（ブロック２０６）、電極取得の各発生には、最も早い電極取得のタイミングに対する相対取得時間が割り当てられる（ブロック２０７）。例えば、図１５Ａ〜１５Ｅに示されるように、極１〜５を持つ感知カテーテルの場合、極１は、時間ｔ（ａ）で最も早く取得し、続いて後の時間ｔ（ｂ）に極２、続いて後の時間ｔ（ｃ）に極３、後の時間ｔ（ｄ）及びｔ（ｅ）に極４及び５がそれぞれ続き、時間ｔ（ａ）〜ｔ（ｅ）は記録され（ブロック２０６）、相対取得時間Ｔ（ａ）〜Ｔ（ｅ）が割り当てられる（ブロック２０７）。
【００７３】
フローチャートの他（左）の分岐では、例えば、取得された信号がカテーテルから電気生理学的信号プロセッサ１１２に伝送されたリードワイヤを特定することによってカテーテル上の取得極１〜５の識別が得られ（ブロック２０５）、次に極Ｐ１〜Ｐ５のそれらの識別は、上記で割り当てられた電極取得の相対時間Ｔ（ａ）〜Ｔ（ｅ）に沿って、互いに相関し（ブロック２１３）、電極取得のシーケンスを生成する（ブロック２１４）。図１５Ａ〜１５Ｅのカテーテルに対するブロック２０６、２０７、２０５、２１３、及び２１４の処理の実施例は、図１８Ａに示される。
【００７４】
次に、シーケンスは、ブロック２１５で電極取得のシーケンス又は順序の可視化を提供する少なくとも電極の一連のグラフィック画像と共に動画に表示される。図１５Ａ〜１５Ｅを参照すると、動画は、５つの電極のシネで画像を明らかにし、極１が強調され（図１５Ａ）、次に極２が強調され（図１５Ｂ）、次に極３が強調され（図１５Ｃ）、次に極４が強調され（図１５Ｄ）、次に極５が強調される（図１５Ｅ）。
【００７５】
しかしながら、例えば、５極カテーテルの極３が、時間ｔ（ａ）において最も早く取得し、続いて時間ｔ（ｂ）において極２及び４が同時に、続いて時間ｔ（ｃ）において極３及び５が同時に取得する場合、ブロック２０６、２０７、２０５、及び２０４における処理の実施例は、図１８Ｂに示される。ブロック２１５で得られる表示シーケンスは、図２０Ａ〜２０Ｃに示されるような動画を提供する。
【００７６】
電極取得の全体シーケンスは、約数ミリ秒の期間を有し得、ヒトの目には見えないため、動画速度が調整され得る。図１７のクエリ２１６は、例えば、ブロック２１８で動画が表示される時間スケールを選択することによって、表示シーケンスを調整したいかどうかをユーザに尋ねる。希望しない場合、処理はブロック２２０で終了する。希望する場合、ブロック２１８は、ユーザが選択するのを許し、それによって、例えば、各相対時間Ｔ（ｉ）にＮを掛けることによって、選択された因子Ｎだけ動画の期間が増加され、選択された時間スケールに従い、ブロック２１４で再相関が行われる。ブロック２１４、２１６、及び２１８の処理の実施例は、図１８Ｃに示される。ブロック２１８の代わり、又は追加の別の実施例として、ブロック２１９は、ビューイングの容易性を促進し、電極取得のシーケンスの重なりを避けるために、ユーザが実際の心周期に対する視覚的表現の比率を調整又は限定するのを許す。ユーザは、どの電極シーケンスが表示されるかを選択することができ、動画が「ｎ番目」の心周期毎の取得シーケンスを含むかどうかを含む。ユーザによる選択時に、ブロック２１４で再相関が行われる。
【００７７】
図１９Ａ〜１９Ｇを参照すると、動画は、５極Ｐ１〜Ｐ５を持つカテーテルのシネで画像も明らかにすることができ、極及びそれらの極の間の軸セクションＳ１〜Ｓ５の両方は、取得シーケンス及び伝搬の方向に従い強調される。例えば、極３が最初に取得し、続いて極４及び２、続いて極５、最後に極１が取得する場合、シネの画像は、極３を強調した後であるが（図１９Ａ及び１９Ｂ）、極４及び２を強調する前に（図１９Ｃ）軸セクションＳ２及びＳ３を強調する。この点では、極５が極１に先行して取得する場合、この実施例における極取得が、極３から極２及び４を超えて外側に意図的に非対称であることが理解される。したがって、シネの画像は、極４及び２を強調した後であるが（図１９Ｃ）、極５を強調する前に（図１９Ｅ）軸セクションＳ４（図１９Ｄ）を適切に強調し、更に極５を強調した後であるが図１９Ｅ）、極１を強調する前に（図１９Ｇ）軸セクションＳ１（図１９Ｆ）を強調する。
【００７８】
図１７のブロック２０９で指定された軸セクションは、先行する２つの極の識別及びそれらの取得のシーケンスに依存する。例えば、極２が最初に取得する場合、続いて極３、次に極２と３の間の軸セクションＳ２が指定され、極２及び３は、軸セクションＳ２に対する隣接した極対として扱われる。例えば、極３が最初に取得し、続いて極２及び４が同時に取得する場合、次に軸セクションＳ２及びＳ４の両方が指定され、極２及び３は、軸セクションＳ２に対する隣接した極対として処置され、極３及び４は、軸セクションＳ４に対する隣接した極対として扱われる。次に、図１７のブロック２１０で、相対時間Ｔが各指定された軸セクションＳに割り当てられる。更に、各指定された軸セクションＳに割り当てられた相対時間Ｔ（Ｓｉ）は、加重された相対時間を割り当てることによって達成され得、例えば、その２つの隣接した極対の相対時間の間に等しく加重され、例えば、次のように２つの隣接した極対の相対時間Ｔｉを平均する。
Ｔ（Ｓ）＝Ｔ先＋（Ｔ後−Ｔ先）＊（０．５）          （等式１）
式中、Ｔ（Ｓ）＝２つの隣接した極の間の軸セクションの割り当てられた相対時間
Ｔ先＝先に取得する隣接した極の割り当てられた相対時間
Ｔ後＝後に取得する隣接した極の割り当てられた相対時間
【００７９】
軸セクションＳに対するブロック２０９及びブロック２１０による処理の実施例（等式１を適用する）が図１８Ｄに示され、これも極１〜５に対するブロック２０６、２０７、及び２０５による処理の実施例、並びに極及び軸セクションに対する相対時間Ｔ（ｉ）及びＴ（Ｓｉ）の両方を相関させて、図１９Ａ〜１９Ｇに示されるような表示シーケンスを提供する際のブロック２１４及び２１５の処理の実施例を示す。
【００８０】
画像シネの視覚的審美性の目的のために複数のサブセクションＳｘに細分され得る、より広い軸セクションによって隣接した極が分離されるカテーテルの可視化の場合、例えば、図２１Ａ〜２１Ｉに示されるように、ｍ個のサブセクションを持つ場合、これらの軸サブセクションに対する相対時間Ｔ（Ｓｘ）の割り当ては、次のように達成され得る。
Ｔ（Ｓ×１）＝Ｔ先＋（Ｔ後−Ｔ先）＊［１／（ｍ＋１）］            （等式２）
Ｔ（Ｓ×２）＝Ｔ先＋（Ｔ後−Ｔ先）＊［２／（ｍ＋１）］            （等式３）
．．．
Ｔ（Ｓ×ｍ）＝Ｔ先＋（Ｔ後−Ｔ先）＊［ｍ／（ｍ＋１）］            （等式４）
式中、Ｔ（Ｓ×ｍ）＝軸サブセクションｍに対して割り当てられた相対時間
Ｔ先＝先に取得する隣接した極の割り当てられた相対時間
Ｔ後＝後に取得する隣接した極の割り当てられた相対時間
ｍ＝サブセクションの数
【００８１】
一実施形態では、各軸サブセクションに対して割り当てられた相対時間Ｔ（Ｓ×ｍ）は、先及び後に取得する隣接した極の間のその位置により加重され、加重は、直線的に加えられ、隣接した極間の複数のサブセクションに依存する。軸サブセクションに対する相対時間を指定するブロック２０９、及び割り当てるブロック２１０（等式２、３、及び４を適用する）の処理の実施例は、極に対するブロック２０６、２０７、及び２０５の処理の実施例と共に、図１８Ｅに示される。極及び軸セクションに対する相対時間の両方を相関させるブロック２１４及び２１５の処理において、図２１Ａ〜２１Ｉに示されるような表示シーケンスは、本発明のシステム及び方法によって生成される。
【００８２】
本発明のシステム及び方法が、表示を駆動して心室内のカテーテル先端の位置及び配向をリアルタイムで反映させる場合、このプロセスは、空間的電極位置特定を含む。図２２のフローチャートでは、電極位置特定は、ブロック２０８での典型的にカテーテルの遠位部分に位置する磁界センサを用いてカテーテルの位置を測定すること、及びブロック２１１での磁気ベースの測定位置に基づいて電極位置を決定することによって得られる。電極位置特定は、各電極のインピーダンスによっても得られ、それはブロック２１２で測定され、ブロック２１７でインピーダンスマップに基づいて電極の場所を決定する。
【００８３】
場所データ（磁気ベース及び／又はインピーダンスベース）は、カテーテル及びその電極のグラフィック画像が電極の実際の動きに動的に対応して移動するように、ブロック２１４での電極識別及びブロック２１５での表示を駆動するまでの相対電極取得時間と相関する。
【００８４】
有利に、本発明の可視化の方法は、ハイブリッド及び非ハイブリッドカテーテルに対応する。感知カテーテルが非ハイブリッド磁気ベースのカテーテルである場合、その電極の位置特定は、ブロック２０８及び２０９を介して達成される。しかしながら、感知カテーテルがハイブリッドカテーテルであり、インピーダンスマップ及び該インピーダンスマップが基づく較正マップが、図２３のフローチャートに示されるように生成され得る場合、ハイブリッドカテーテルは、３つのコイル２４、２６、及び２８を備える電磁センサ２２を有し、図２５に示されるように、磁界発生器１１９によって駆動される磁界発生器コイルＧ１、Ｇ２、及びＧ３によって生成された３つの磁界に反応して電気信号を生成する。コイルＧ１、Ｇ２、及びＧ３は、患者の下に置かれるパッド１１７に組み込まれる。これらの信号は、制御ユニット１２２に伝達され、信号を分析してカテーテル２０の座標を決定する。あるいは、磁界センサ２２内のコイルは、磁界を発生させるように駆動されてもよく、その磁界はコイル２８によって検出される。
【００８５】
カテーテル２０は、図２４に示されるように、電極３０、３２、及び３４を担持し、それらの信号は、図２５に示されるように、制御ユニット１２２内のインピーダンス測定回路１２３によって受信される。制御ユニット１２２は、ＥＰ信号プロセッサ１１２及び体表面ＥＣＧユニット１１５を介して体表面パッチにワイヤによって接続される。表面パッチと電極３０、３２、及び３４との間のインピーダンスは、Ｇｏｖａｒｉらの米国特許第７，８６９，８６５号に記載される方法に従い測定され、その全体内容は、参照により本明細書に援用されている。制御ユニット１２２は、１つ又は２つ以上の電気回路を通じて電流を流し、それぞれがカテーテル電極と、それぞれの体表面電極と、介在する体組織とを含む。オームの法則によって、各回路内の電極とパッチとの間のインピーダンスは、回路を通って流れる電流で割った電極間の電圧に等しい。本発明の代替実施形態では、上述のＷｉｔｔｋａｍｐｆに対する米国特許第５，９８３，１２６号によって記載されるように、体表面電極の対にわたって電圧が印加され得る。それぞれの電圧は、カテーテル電極が相対インピーダンスを決定するために測定されると低下する。
【００８６】
図２６は、本発明の実施形態による、較正マップの生成中に心臓３８の室内に位置決めされたハイブリッドカテーテル２０の概略的絵図である。磁界センサ２２から受信された信号を使用し、多数の位置におけるカテーテルの位置及び配向を計算し、具体的に、磁気座標測定及びセンサ２２に対する電極の既知のずれに基づいて、これらの位置における電極３０、３２、及び３４の位置座標を誘導する。インピーダンス測定も、異なるカテーテル位置において、電極３０、３２、及び３４に対して行われ、これらの測定は、磁気位置測定によって決定される電極位置と相関する。このようにして較正マップが生成される。
【００８７】
図２７は、本発明の実施形態による、較正マップの生成中又は生成後に心臓３８に挿入される第２のカテーテル５８の概略的絵図である。カテーテル５８が心室を通じて移動すると、カテーテル上の電極６０、６２、及び６４において行われたインピーダンス測定は、較正マップ上の既知の位置で以前に記録されたインピーダンス測定と相関する。このようにして、被験者の体のインピーダンスにおける変動及び非線形性にもかかわらず、カテーテル５８の座標が正確に決定される。
【００８８】
図２３は、本発明の実施形態により、組織インピーダンスを使用して較正マップを生成し、適用するための方法を示すフローチャートである。最初のステップ２６６では、ハイブリッドカテーテル２０が心臓３８の室に挿入される。磁気測定ステップ２６８では、磁界センサ２２を使用してカテーテルの位置座標を決定し、したがってカテーテル電極３０、３２、及び３４の特定位置を見出す。次に、インピーダンス測定ステップ２７０において、これらのカテーテル電極におけるインピーダンス測定が行われる。次に、相関ステップ２７２において、インピーダンス測定は、ステップ２６８において決定された電極位置と相関する。
【００８９】
決定ステップ２７４では、後次処置の必要性に基づいて、較正マップに対して十分なデータが収集されたかどうかについての決定が行われる。より多くのデータが必要とされる場合、ハイブリッドカテーテルは、位置決めステップ２７６において心室内の新たな位置に移動し、ステップ２６８〜２７４が繰り返される。実際に、ステップ２６８及び２７０は、マッピングされる空洞の異なる部分を通じてカテーテルを徐々に移動させながら、ステップ２６６〜２７６も同様に連続プロセスで実行され得るように、連続して行われる。
【００９０】
一旦十分なデータが収集されると、マッピングステップ２７８において較正マップが生成される。典型的に、較正マップは、磁気感知によって決定された座標のグリッドを含み、グリッド内の各点で記録された一組のインピーダンス測定値を持つ（体表面電極のそれぞれに対する、又は体表面電極の対に対する）。あるいは、インピーダンス測定値の各組に対して、マップが実際の較正された位置座標を示すように、グリッドは反転され得る。
【００９１】
較正マップが完成した後、挿入ステップ２８０において、第２のカテーテル５８が体腔に挿入される。第２のカテーテル５８は、インピーダンスを測定するために使用され得る電極６０、６２、及び６４を備えるが、それは典型的に磁界センサを欠失する。第２のインピーダンス測定ステップ２８２において、第２のカテーテルの電極と体表面電極との間のインピーダンスが測定される。位置感知ステップ２８４では、測定されたインピーダンスを較正マップと比較することによって、これらのカテーテル電極の位置座標が決定される。電極位置に基づいて、第２のカテーテルの他の要素の位置を決定することもできる。完了ステップ２８６において処置が行われたと決定されるまで、ステップ２８２及び２８４を繰り返し、カテーテル５８を連続して追跡してもよい。
【００９２】
上記の説明は、現時点における本発明の好ましい実施形態を参照して示したものである。本発明が関係する分野及び技術の当業者であれば、本発明の原理、趣旨及び範囲を著しく逸脱することなく、説明した構造の改変及び変更を実施できることを理解するであろう。当業者に理解されるように、図面は必ずしも一定の縮尺ではない。また、必要に応じて、又は適切であれば、異なる実施形態の異なる特徴が組み合わされてもよい。更に、本明細書に記載したカテーテルは、マイクロ波、レーザー、ＲＦ、及び／又は凍結材を含む、様々なエネルギー形態を適用するように構成されてもよい。したがって、上記の説明文は、添付図面に記載されかつ例示される厳密な構造のみに関連したものとして読み取るべきではなく、むしろ、以下の最も完全で公正な範囲を有するとされる「特許請求の範囲」と符合し、かつそれらを補助するものとして読み取るべきである。
【００９３】
〔実施の態様〕
（１）  カテーテル上の電極によって感知された電気生理学情報の可視化のための方法であって、
電極信号取得の時間を記録することと、
信号取得を持つ前記電極を特定することと、
基準電極信号取得を指定することと、
前記基準電極信号取得に対して相対時間を電極信号取得の各記録された時間に割り当てることと、
割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて電極信号取得のシーケンスを生成することと、
前記電極のグラフィック画像を持つ視覚的表現を生成することと、を含み、個々の電極が、前記電極信号取得のシーケンスを表すように視覚的に印付けされる、方法。
（２）  視覚的表現を前記生成することが、前記電極信号取得のシーケンスの進行を表すように連続して示される複数の画像を含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  各画像が、視覚的に印付けされた異なる電極を示す、実施態様２に記載の方法。
（４）  各画像が、視覚的に印付けされた少なくとも１つの異なる電極を示す、実施態様２に記載の方法。
（５）  前記カテーテルが軸セクションを有し、各軸セクションが隣接した電極対の間に延在し、前記方法が、
各軸セクションの隣接した電極対の相対時間に従い、相対時間を各軸セクションに割り当てることと、
各軸セクションの前記相対時間を、各軸セクションの隣接した電極対の前記相対時間と相関させることと、を更に含み、
視覚的表現を前記生成することが、各軸セクションのグラフィック画像を提供することと、前記シーケンスに従い、個々の軸セクションを視覚的に印付けすることと、を含む、実施態様１に記載の方法。
【００９４】
（６）  前記信号取得を持つ電極を前記特定することが、前記電極のリードワイヤを特定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（７）  電極に関するデータが、電極構成を含む、実施態様１に記載の方法。
（８）  ユーザの選択した時間スケールに反応して、前記視覚的表現の時間スケールを調整することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（９）  前記電極取得のシーケンスの視覚的表現を前記生成することが、１つ又は２つ以上の心周期の前記電極取得のシーケンスを含む、実施態様１に記載の方法。
（１０）  視覚的表現を前記生成することが、ユーザの選択した心周期の前記電極取得のシーケンスを含む、実施態様９に記載の方法。
【００９５】
（１１）  複数の電極を持つカテーテルによって収集された電気生理学情報の可視化のための方法であって、各電極が、電気信号を取得するように適合され、前記方法が、
前記カテーテルの電極構成に関するデータを受信することと、
前記電極による電気信号取得の時間を記録することと、
前記電気信号取得のうち最も早いものを基準として指定することと、
前記基準に対して相対時間を各記録された時間に割り当てることと、
電極構成に関する前記データに従い、電気信号取得を持つ前記電極を特定することと、
割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて電極取得のシーケンスを生成することと、
前記電極取得のシーケンスの視覚的表現を生成することと、を含み、前記視覚的表現が、前記電極のグラフィック画像を含み、個々の電極が、前記電極信号取得のシーケンスを表すように視覚的に印付けされる、方法。
（１２）  前記カテーテルが軸セクションを含み、各軸セクションが隣接した電極対の間に延在し、前記方法が、
各軸セクションの隣接した取得電極対の相対時間に従い、相対時間を各軸セクションに割り当てることと、
各軸セクションの前記相対時間及び各軸セクションの隣接した取得電極対の前記相対時間を相関させることと、を更に含み、
視覚的表現を前記生成することが、各軸セクションのグラフィック画像を提供することと、前記シーケンスに従い、個々の軸セクションを視覚的に印付けすることと、を含む、実施態様１１に記載の方法。
（１３）  電気信号を取得する電極を前記特定することが、電気信号を取得する電極のリードワイヤを特定することを含む、実施態様１１に記載の方法。
（１４）  前記カテーテルが軸サブセクションを含み、各軸サブセクションが隣接した電極対の間に延在し、前記方法が、
各軸サブセクションの隣接した取得電極対の相対時間及び前記隣接した対の間の各軸サブセクションの位置に従い、相対時間を各軸サブセクションに割り当てることと、
各軸セクションの前記相対時間及び各軸セクションの隣接した取得電極対の前記相対時間を相関させることと、を更に含み、
視覚的表現を前記生成することが、各軸セクションのグラフィック画像を提供することと、前記シーケンスに従い、個々の軸セクションを視覚的に印付けすることと、を含む、実施態様１１に記載の方法。
（１５）  相対時間を各軸サブセクションに前記割り当てることが、加重相対時間を割り当てることを含む、実施態様１４に記載の方法。
【００９６】
（１６）  前記加重相対時間が、前記隣接した取得電極対の間の軸サブセクションの位置に依存する、実施態様１５に記載の方法。
（１７）  カテーテル上の電極によって感知された電気生理学情報の可視化のための方法であって、
前記電極によって取得された信号を受信することと、
電極信号取得の時間を記録することと、
基準電極信号取得を指定することと、
前記基準電極信号取得に対して相対時間を電極信号取得の各記録された時間に割り当てることと、
信号取得を持つ前記電極を特定することと、
割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて電極信号取得のシーケンスを生成することと、
前記電極信号取得のシーケンスの視覚的表現を生成することと、を含み、前記視覚的表現が、前記電極のグラフィック画像を含み、個々の電極が、前記電極信号取得のシーケンスを表すように視覚的に印付けされる、方法。
（１８）  電気生理学情報を収集及び可視化するためのシステムであって、
信号を取得するように適合された電極を持つカテーテルと、
複数の電極によって心内信号取得を受信し、かつ心内取得を持つ前記電極を特定するように構成された信号処理ユニットと、
前記心内信号取得の時間を測定し、かつ最も早い心内信号取得に対する基準時間を特定するように構成されたタイマーと、
前記基準時間に対して相対時間を前記心内信号取得に割り当て、かつ割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて信号取得のシーケンスを生成するように構成された制御ユニットと、
少なくとも前記電極のグラフィック画像に前記信号取得のシーケンスを表示するように構成されたディスプレイと、を備え、個々の電極が、前記電極信号取得のシーケンスを表すように視覚的に印付けされる、システム。
（１９）  可視化システムであって、
複数の電極によって心内信号取得を受信し、かつ心内信号取得を持つ前記電極を特定するように構成された信号処理ユニットと、
前記心内信号取得の時間を測定し、かつ最も早い心内信号取得を特定するように構成されたタイマーと、
前記最も早い心内信号取得に対して相対時間を前記心内信号取得に割り当て、かつ割り当てられた相対時間を特定された電極と相関させて信号取得のシーケンスを生成するように構成された制御ユニットと、
少なくとも前記電極の一連のグラフィック画像に前記信号取得のシーケンスを表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
個々の電極が、前記電極信号取得のシーケンスを表すように前記グラフィック画像に視覚的に印付けされる、可視化システム。
（２０）  前記電極間の軸セクションも、前記電極信号取得のシーケンスを表すように前記グラフィック画像に視覚的に印付けされる、実施態様１９に記載のシステム。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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