(57)【要約】心調律障害の発生源の場所を特定するシステムおよび方法例を開示する。本方法によると、心臓の第１の領域における第１の対の信号の変動性に関連付けられている第１の係数を定義するように、第１の対の心臓信号が処理される。さらに、心臓の第２の領域における第２の対の信号の変動性に関連付けられている第２の係数を定義するように、第２の対の心臓信号が処理される。その後、調律障害の発生源に向かう方向を決定するように、第１の変動性の係数は、第２の変動性の係数と比較される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓の調律障害の発生源の場所を特定する方法であって、前記方法は、
第１の対の心臓信号を処理することによって、前記心臓の第１の領域における前記第１の対の信号の変動性に関連付けられている第１の係数を定義することと、
第２の対の心臓信号を処理することによって、前記心臓の第２の領域における前記第２の対の信号の変動性に関連付けられている第２の係数を定義することと、
前記第１の変動性の係数を前記第２の変動性の係数と比較することによって、前記調律障害の前記発生源に向かう方向を決定することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の対の心臓信号を処理することは、１つ以上の第２の時点での第２の心臓信号に対して１つ以上の第１の時点での第１の心臓信号を処理し、前記第２の心臓信号に対する前記第１の心臓信号の１つ以上の座標対に基づいて、前記第１の変動性の係数を定義することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の対の心臓信号を処理することは、１つ以上の第４の時点での第４の心臓信号に対して１つ以上の第３の時点での第３の心臓信号を処理し、前記第４の心臓信号に対する前記第３の心臓信号の１つ以上の座標対に基づいて、前記第２の変動性の係数を定義することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の心臓信号および前記第３の心臓信号は、共通信号を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２の領域は、前記心臓の同一の領域である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１および第２の領域は、前記心臓の異なる領域である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、前記第１の対の心臓信号および前記第２の対の心臓信号のうちの少なくとも１つの間の信号タイミングの変動性および信号振幅の変動性のうちの少なくとも１つから決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、前記第１の対の心臓信号および前記第２の対の心臓信号のうちの少なくとも１つの間の信号形状の変動性から決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、標準偏差分析、周波数分析、エントロピー分析、相互相関分析、ランダム性分析、モンテカルロシミュレーション方法、カオスの定量化、他の複雑な統計分析、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される１つ以上の方法によって決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記変動性は、振幅、電圧、運動、方向、インピーダンス、コンダクタンス、および時間以外の別の寸法のうちの１つ以上におけるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記変動性は、時間におけるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法は、
複数の心臓信号から前記第１の対の心臓信号および前記第２の対の心臓信号を反復して選択することであって、各反復して選択される対は、少なくとも１つの心臓信号が異なる、ことと、
各反復について各対から前記第１の反復して選択される信号および前記第２の反復して選択される信号を処理することにより、前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数をそれぞれ定義することと、
前記反復して選択される複数の対の心臓信号の変動性に関連付けられている係数の行列を構築することと、
前記係数の行列を使用して、前記調律障害の１つ以上の発生源を決定することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ以上の発生源を決定することは、前記行列から、より低い変動性の係数の領域によって包囲されている、より高い変動性の係数に関連付けられている前記心臓の１つ以上の領域を識別することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記調律障害の前記発生源は、より低い変動性の係数からより高い変動性の係数に向かう方向に位置する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
心臓の調律障害の発生源の場所を特定する方法であって、前記方法は、
１つ以上の第２の時点での第２の心臓信号に対して１つ以上の第１の時点での第１の心臓信号を処理することにより、前記第２の心臓信号に対する前記第１の心臓信号の１つ以上の座標対の変動性に関連付けられている第１の係数を定義することと、
１つ以上の第４の時点での第４の心臓信号に対して１つ以上の第３の時点での第３の心臓信号を処理することによって、前記第４の心臓信号に対する前記第３の心臓信号の１つ以上の座標対の変動性に関連付けられている第２の係数を定義することと、
前記調律障害の前記発生源に向かう方向を決定することであって、前記方向は、より低い変動性の係数からより高い変動性の係数への方向である、ことと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性のうちの少なくとも１つは、信号タイミングの変動性および信号振幅の変動性のうちの少なくとも１つから決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、信号形状の変動性から決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、標準偏差分析、周波数分析、エントロピー分析、相互相関分析、ランダム性分析、モンテカルロシミュレーション方法、カオスの定量化、他の複雑な統計分析、およびそれらの組み合わせによって決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記変動性は、振幅、電圧、運動、方向、インピーダンス、コンダクタンス、および時間以外の別の寸法のうちの１つ以上におけるものである、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記変動性は、時間におけるものである、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の心臓信号および前記第２の心臓信号は、同一の時点で発生する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記第３の心臓信号および前記第４の心臓信号は、同一の時点で発生する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の心臓信号および前記第２の心臓信号は、それぞれ、第１の電圧時系列および第２の電圧時系列を表す、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
心臓信号の処理は、前記心臓信号の導関数を得ることをさらに含み、前記導関数は、ゼロ次導関数および高次の導関数のうちの１つである、請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の変動性の係数は、前記第２の心臓信号の前記複数の座標対への前記第１の心臓信号の前記複数の座標対の変換によって決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の変動性の係数は、前記第４の心臓信号の前記複数の座標対への前記第３の心臓信号の前記複数の座標対の変換によって決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
心臓の調律障害の発生源の場所を特定するシステムであって、前記システムは、少なくとも１つのコンピュータデバイスを備え、前記少なくとも１つのコンピュータデバイスは、
第１の対の心臓信号を処理することにより、前記心臓の第１の領域における前記第１の対の信号の変動性に関連付けられている第１の係数を定義することと、
第２の対の心臓信号を処理することにより、前記心臓の第２の領域における前記第２の対の信号の変動性に関連付けられている第２の係数を定義することと、
前記第１の変動性の係数を前記第２の変動性の係数と比較することにより、前記調律障害の前記発生源に向かう方向を決定することと
を行うように構成されている、システム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのコンピュータデバイスは、１つ以上の第２の時点での第２の心臓信号に対して１つ以上の第１の時点での第１の心臓信号を処理し、前記第２の心臓信号に対する前記第１の心臓信号の１つ以上の座標対に基づいて、前記第１の変動性の係数を定義するように構成されている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのコンピュータデバイスは、１つ以上の第４の時点での第４の心臓信号に対して１つ以上の第３の時点での第３の心臓信号を処理し、前記第４の心臓信号に対する前記第３の心臓信号の１つ以上の座標対に基づいて、前記第２の変動性の係数を定義するように構成されている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記第１の心臓信号および前記第３の心臓信号は、共通信号を含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３１】
前記第１および第２の領域は、前記心臓の同一の領域である、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３２】
前記第１および第２の領域は、前記心臓の異なる領域である、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、前記第１の対の心臓信号および前記第２の対の心臓信号のうちの少なくとも１つの間の信号タイミングの変動性および信号振幅の変動性のうちの少なくとも１つから決定される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、前記第１の対の心臓信号および前記第２の対の心臓信号のうちの少なくとも１つの間の信号形状の変動性から決定される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３５】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、標準偏差分析、周波数分析、エントロピー分析、相互相関分析、ランダム性分析、モンテカルロシミュレーション方法、カオスの定量化、他の複雑な統計分析、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される１つ以上の方法によって決定される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３６】
前記変動性は、振幅、電圧、運動、方向、インピーダンス、コンダクタンス、および時間以外の別の寸法のうちの１つ以上におけるものである、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３７】
前記変動性は、時間におけるものである、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つのコンピュータデバイスは、
複数の心臓信号から前記第１の対の心臓信号および前記第２の対の心臓信号を反復して選択することであって、各反復して選択される対は、少なくとも１つの心臓信号が異なる、ことと、
各反復について各対から前記第１の反復して選択される信号および前記第２の反復して選択される信号を処理することにより、前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数をそれぞれ定義することと、
前記反復して選択される複数の対の心臓信号の変動性に関連付けられている係数の行列を構築することと、
前記係数の行列を使用して、前記調律障害の１つ以上の発生源を決定することと
を行うように構成されている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記少なくとも１つのコンピュータデバイスは、前記行列から、より低い変動性の係数の領域によって包囲されている、より高い変動性の係数に関連付けられている前記心臓の１つ以上の領域を識別することにより、前記調律障害の１つ以上の発生源を決定するようにさらに構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項４０】
前記調律障害の前記発生源は、より低い変動性の係数からより高い変動性の係数に向かう方向に位置する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項４１】
心臓の調律障害の発生源の場所を特定するシステムであって、前記システムは、少なくとも１つのコンピュータデバイスを備え、前記少なくとも１つのコンピュータデバイスは、
１つ以上の第２の時点での第２の心臓信号に対して１つ以上の第１の時点での第１の心臓信号を処理することにより、前記第２の心臓信号に対する前記第１の心臓信号の１つ以上の座標対の変動性に関連付けられている第１の係数を定義することと、
１つ以上の第４の時点での第４の心臓信号に対して１つ以上の第３の時点での第３の心臓信号を処理することにより、前記第４の心臓信号に対する前記第３の心臓信号の１つ以上の座標対の変動性に関連付けられている第２の係数を定義することと、
前記調律障害の前記発生源に向かう方向を決定することであって、前記方向は、より低い変動性の係数からより高い変動性の係数への方向である、ことと
を行うように構成されている、システム。
【請求項４２】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性のうちの少なくとも１つは、信号タイミングの変動性および信号振幅の変動性のうちの少なくとも１つから決定される、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、信号形状の変動性から決定される、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記第１の変動性の係数および前記第２の変動性の係数のうちの少なくとも１つは、標準偏差分析、周波数分析、エントロピー分析、相互相関分析、ランダム性分析、モンテカルロシミュレーション方法、カオスの定量化、他の複雑な統計分析、およびそれらの組み合わせによって決定される、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記変動性は、振幅、電圧、運動、方向、インピーダンス、コンダクタンス、および時間以外の別の寸法のうちの１つ以上におけるものである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４６】
前記変動性は、時間におけるものである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４７】
前記第１の心臓信号および前記第２の心臓信号は、同一の時点で発生する、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４８】
前記第３の心臓信号および前記第４の心臓信号は、同一の時点で発生する、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４９】
前記第１の心臓信号および前記第２の心臓信号は、それぞれ、第１の電圧時系列および第２の電圧時系列を表す、請求項４１に記載のシステム。
【請求項５０】
前記少なくとも１つのコンピュータデバイスは、前記心臓信号の導関数を得ることによって前記心臓信号をさらに処理するようにさらに構成され、前記導関数は、ゼロ次導関数および高次の導関数のうちの１つである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項５１】
前記第１の変動性の係数は、前記第２の心臓信号の前記複数の座標対への前記第１の心臓信号の前記複数の座標対の変換によって決定される、請求項４１に記載のシステム。
【請求項５２】
前記第２の変動性の係数は、前記第４の心臓信号の前記複数の座標対への前記第３の心臓信号の前記複数の座標対の変換によって決定される、請求項４１に記載のシステム。
【請求項５３】
心調律障害を治療する方法であって、前記方法は、
複数の心臓信号から複数の対の心臓信号を反復して選択することであって、各対は、第１の心臓信号および異なる第２の心臓信号を有する、ことと、
複数の第２の時点での前記異なる第２の心臓信号に対して複数の第１の時点での前記第１の心臓信号を処理することにより、各選択された対の前記異なる２の心臓信号に対して前記第１の心臓信号の複数の座標対を定義することと、
閾値を超える変動性の係数を決定することであって、前記変動性の係数は、各選択された対の前記第１の心臓信号および前記第２の心臓信号の間の前記複数の座標対から計算される、ことと、
各選択された対の変動性の係数の行列を構築することと、
互に関する前記反復して選択される複数の対の係数の行列を編成することと、
前記編成された係数の行列を使用して、前記心調律障害の１つ以上の発生源の場所を特定することと、
前記１つ以上の発生源における心臓組織を治療することにより、前記心調律障害を抑制または排除することと
を含む、方法。
【請求項５４】
治療することは、切除、電気エネルギー、機械エネルギー、薬剤、細胞、遺伝子、および生物剤のうちの１つ以上を前記１つ以上の発生源における前記心臓組織に送達することを含む、請求項５３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（連邦補助金）
本発明は、米国国立衛生研究所によって授与された補助金ＨＬ８３３５９およびＨＬ１０３８００の下で政府支援を受けて行われた。政府は、本発明における一定の権利を有する。
【０００２】
（関連出願の引用）
本願は、米国出願第１３／５５９，８６８号（２０１２年７月２７日出願）、および米国仮出願第６１／５６９，１３２号（２０１１年１２月９日出願）の利益を主張する。これらの開示は、それらの全体が参照により本明細書に引用される。
【０００３】
（技術分野）
本願は、概して、生物学的調律障害に関する。より具体的には、本願は、心拍障害等の生物学的調律障害の発生源（または複数の発生源）を識別するシステムおよび方法を対象とする。
【背景技術】
【０００４】
心調律障害は、一般的であり、世界中における病的状態および死亡の有意な原因である。心臓内の電気系の機能不全は、心調律障害の近因を表す。心調律障害は、多くの形態で存在し、そのうち、最も複雑で治療し難いものは、心房細動（ＡＦ）、心室頻脈（ＶＴ）、および心室細動（ＶＦ）である。心房頻脈（ＡＴ）、上室性頻脈（ＳＶＴ）、心房粗動（ＡＦＬ）、早期心房波形／拍動（ＳＶＥ）、および早期心室波形／拍動（ＰＶＣ）を含む、他の調律障害は、治療することがより単純であるが、臨床的に重要であり得る。正常条件下では、洞結節が洞律動で心臓を保つが、ある条件下では、正常な洞結節の急速な活性化が、不適切な洞頻脈または洞結節リエントリーを引き起こし得、その両方も心調律障害を表す。
【０００５】
心調律障害、具体的には、ＡＦ、ＶＦ、およびＶＴという複雑な調律障害の治療は、非常に困難であり得る。複雑な調律障害に対する薬理療法は、最適ではない。心調律障害を軽減し場合によって排除するために、切除が、センサ／プローブを血管を通して心臓まで、または手術時に直接操作すること、エネルギーを心臓の場所に送達することによって、心調律障害と関連してますます使用されている。しかしながら、複雑な調律障害では、心調律障害の原因（発生源）を識別して場所を特定するツールが不良であり、障害を排除するようにエネルギーを心臓の正しい領域に送達する試行を妨げるので、切除は、多くの場合、困難で効果がない。
【０００６】
あるシステムおよび方法が、単純な心調律障害を治療するために知られている。単純な心調律障害（例えば、心房頻脈）では、最初期の場所まで活性化を遡ることによって、疾患の発生源を識別することができ、発生源は、障害を軽減し場合によって排除するように切除されることができる。しかしながら、単純な心調律障害でさえも、心調律障害の原因を切除することは困難であり、経験豊富な施術者は、多くの場合、心房頻脈等の一貫した心拍間隔のパターンを示す単純な調律障害を切除するために数時間を必要とする。
【０００７】
ＡＦ、ＶＦ、または多形ＶＴ等の複雑な調律障害の発生源または原因を識別することに関して成功している、いくつかの既知のシステムおよび方法があるが、その数は、少ない。複雑な調律障害では、活性化発現パターンが心拍ごとに変化し、多くの場合、最初期または最後の点を伴わずに連続的であるため、活性化発現の最初期の場所を識別することができない。
【０００８】
心調律障害を診断および治療することは、概して、患者の血管を通した心臓の中への複数のセンサ／プローブを有するカテーテルの導入を伴う。センサは、心臓内のセンサ場所で心臓の電気活性を検出する。電気活性は、概して、センサ場所での心臓の活性化を表す、心電図信号に処理される。
【０００９】
単純な心調律障害では、各センサ場所での信号は、概して、心拍ごとに一貫しており、最初期の活性化の識別を可能にする。しかしながら、複雑な調律障害では、心拍ごとの各センサ場所での信号は、種々の形状の１つ、いくつか、および複数の振れの間で遷移し得る。例えば、ＡＦでのセンサ場所の信号が、５、７、１１、またはそれ以上の振れを含むとき、心臓内の近くのセンサ場所（すなわち、遠距離活性化発現）、または単純に、患者の心臓の別の部分、他の解剖学的構造、あるいは外部電子システムからの雑音と対比して、信号のどの振れが心臓内のセンサ場所に対して局所的であるか（すなわち、局所活性化発現）を識別することが、不可能ではないにしても困難である。先述の振れは、センサ場所での信号の心拍の活性化発現時間を識別することを不可能ではないにしても困難にする。
【００１０】
複雑な調律障害での現在の方略はまた、センサ場所での信号の規則性を複雑な調律障害の発生源を代理するもの（すなわち、発生源は、隣接センサ場所よりもあるセンサ場所でより編成される）とみなした。例えば、Ｂｅｒｅｎｆｅｌｄらによる米国特許第７，１１７，０３０号、およびＧｒａｙらによる米国特許第５，７９２，１８９号（特許文献１）は、可変心房細動（ＡＦ）の発生源が高度に規則的であると見なされる、現在のアプローチを例示する。しかしながら、これらのアプローチは、ヒト心房細動を治療するために発生源を見出すことに期待外れとなっている。別の実施例として、Ｓａｎｄｅｒｓら（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  ２００５）は、高い規則性指数とともに空間的優位周波数によって示される規則性の場所が、複雑な（持続性）ＡＦにおいてＡＦが切除によって終結させられる場所であることはめったにないことを見出した。Ｓａｈａｄｅｖａｎ（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  ２００４）等の他の研究は、ヒトＡＦを駆動することが示されたことがなかった、ヒトＡＦでの急速で規則的な活性の場所を識別した。動物モデル（Ｋａｌｉｆａ，  Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  ２００６）および人間の研究（Ｎａｄｅｍａｎｅｅ，  Ｊ  Ａｍ  Ｃｏｌｌ  ２００４）は、複雑な分割心房心電図（ＣＦＡＥ）が、規則的な「駆動力」から可変ＡＦまでの接合部で形成し得ることを提案している。しかしながら、臨床用途では、そのようなＣＦＡＥ部位は、ＡＦ治療のための不良な標的である（Ｏｒａｌ，  Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  ２００７）。
【００１１】
活性化発現時間を識別して連続拍動の信号に割り当てることとは無関係に、心調律障害の発生源（または複数の発生源）を識別することができている、既知のシステムおよび方法はない。活性化発現時間を識別することの困難を考慮すると、これは、特に、複雑な調律障害について、心調律障害の発生源（または複数の発生源）の診断を有意に限定しており、それらの排除時の治療試行を限定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５，７９２，１８９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、正常および不規則な心調律、ならびに神経学的発作、食道痙攣、膀胱の不安定性、過敏性腸症候群、および障害の原因（または発生源）の決定、診断、および／または治療を可能にするように生物学的信号を記録することができる、他の生物学的障害等の他の生物学的調律および調律障害を含む、種々の調律源を識別することに適用可能である。本発明は、任意のセンサ場所での信号の活性化の発現に依存せず、またはそれを計算せず、したがって、複雑な活性化パターンおよび複雑な変化する拍動信号を提供する、複雑な調律障害で特に有用である。それは特に、それらが適切に治療されることができるように、心調律の障害の原因を識別することにおいて有用である。
【００１４】
複雑な心調律障害は、典型的には、心拍の正確な活性化を決定する能力が以前には可能ではなかったように、解読することが極めて困難である活性化パターンのアレイをもたらす。本発明の利点の中には、センサ場所での信号の特定の活性化発現時間の割り当て（拍動を識別すること）とは無関係に、隣接センサ場所での信号の規則性に対して、これらのセンサ場所での信号の変動性から複雑な調律障害の発生源を識別する能力がある。このようにして、本発明は、治療のために心調律障害の発生源（または複数の発生源）の決定を可能にする。別の利点として、本発明は、その上にセンサを有するカテーテル等の感知デバイスが、患者の中または近傍で使用され、後に、障害を改善し、多くの場合では、障害を治療するように心臓組織の治療が続いている間に、迅速に実行することができる方法およびシステムを提供する。したがって、本発明が心調律障害の発生源の場所を提供するであろうため、治療が即時に起こり得る。
【００１５】
以前の方法およびシステムは、調律障害の発生源を決定することができないことに悩まされ、その結果として、有意義な治癒的治療の発生源を標的にする手段を提供しなかった。加えて、以前の方法およびシステムは、治療の多数の複雑なステップを必要としたが、依然として、心調律障害の発生源を決定する手段を提供することができなかった。対照的に、本発明は、心房および心室細動の複雑な調律障害を含む、心調律障害の発生源を決定する比較的少数のステップを提供する。
【００１６】
実施形態によると、心臓の調律障害の発生源の場所を特定する方法が開示される。本方法によると、心臓の第１の領域における第１の対の信号の変動性に関連付けられている第１の係数を定義するように、第１の対の心臓信号が処理される。さらに、心臓の第２の領域における第２の対の信号の変動性に関連付けられている第２の係数を定義するように、第２の対の心臓信号が処理される。その後、調律障害の発生源に向かう方向を決定するように、第１の変動性の係数は、第２の変動性の係数と比較される。
【００１７】
別の実施形態によると、心臓の調律障害の発生源の場所を特定する方法が開示される。本方法は、第２の心臓信号に対する第１の心臓信号の１つ以上の座標対の変動性に関連付けられている第１の係数を定義するように、１つ以上の第２の時点での第２の心臓信号に対して１つ以上の第１の時点での第１の心臓信号を処理することを含む。本方法はさらに、第４の心臓信号に対する第３の心臓信号の１つ以上の座標対の変動性に関連付けられている第２の係数を定義するように、１つ以上の第４の時点での第４の心臓信号に対して１つ以上の第３の時点での第３の心臓信号を処理することを含む。その後、調律障害の発生源に向かう方向が、より低い変動性の係数からより高い変動性の係数までであるものとして決定される。
【００１８】
さらなる実施形態によると、心臓の調律障害の発生源の場所を特定するシステムが開示される。本システムは、第１の対の心臓信号を処理することにより、心臓の第１の領域における第１の対の信号の変動性に関連付けられている第１の係数を定義し、第２の対の心臓信号を処理することにより、心臓の第２の領域で前記第２の対の信号の変動性に関連付けられている第２の係数を定義し、第１の変動性の係数を第２の変動性の係数と比較することにより、調律障害の発生源に向かう方向を決定するように構成されている、少なくとも１つのコンピュータデバイスを含む。
【００１９】
さらに別の実施形態によると、心臓の調律障害の発生源の場所を特定するシステムが開示される。本システムは、１つ以上の第２の時点での第２の心臓信号に対して１つ以上の第１の時点での第１の心臓信号を処理して、第２の心臓信号に対する第１の心臓信号の１つ以上の座標対の変動性に関連付けられている第１の係数を定義し、１つ以上の第４の時点での第４の心臓信号に対して１つ以上の第３の時点での第３の心臓信号を処理して、第４の心臓信号に対する第３の心臓信号の１つ以上の座標対の変動性に関連付けられている第２の係数を定義し、より低い変動性の係数からより高い変動性の係数への、調律障害の発生源に向かう方向を決定するように構成されている、少なくとも１つのコンピュータデバイスを含む。
【００２０】
別の実施形態によると、心調律障害を治療する方法が開示される。本方法によると、複数の対の心臓信号が、複数の心臓信号から反復して選択される。各対は、第１の心臓信号および異なる第２の心臓信号を有する。複数の第１の時点での第１の心臓信号は、各選択された対の異なる２の心臓信号に対して第１の心臓信号の複数の座標対を定義するように、複数の第２の時点での異なる第２の心臓信号に対して処理される。閾値を超える変動性の係数が決定される。変動性の係数は、各選択された対の第１の心臓信号および第２の心臓信号の間の複数の座標対から計算することができる。
【００２１】
その後、変動性の係数の行列が、各選択された対のために構築される。係数の行列は、互に関する反復して選択される複数の対のために編成される。編成された係数の行列を使用して、心調律障害の１つ以上の発生源の場所が特定される。心調律障害を抑制または排除するように、治療が１つ以上の発生源における心臓組織に送達される。
【００２２】
本願のこれらおよび他の目的、目標、および利点は、添付図面と関連して読まれる、実施形態例の以下の詳細な説明から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
いくつかの実施形態は、添付図面の図に、限定ではなく一例として図示されている。
【図１】図１は、心調律障害の発生源（または複数の発生源）を識別するシステム例を図示する。
【図２】図２は、図１の心調律障害の発生源を識別するために使用することができる、カテーテル例を図示する。
【図３】図３Ａ−Ｂは、図１で図示される心臓内のセンサ場所に位置付けられたセンサからの心調律障害の単純な心電図信号例および心調律障害の複雑な心電図信号例を図示する。
【図４−１】図４Ａは、図１で図示される心臓内のあるセンサ場所の信号の規則的な活性（低変動性）から隣接センサ場所の信号の不規則な活性（高変動性）への方向にあるものとして、心調律障害の発生源を識別する方法例を図示する。
【図４−２】図４Ｂ−４Ｆは、図１で図示される心臓内のあるセンサ場所の信号の規則的な活性（低変動性）から隣接センサ場所の信号の不規則な活性（高変動性）への方向にあるものとして、心調律障害の発生源を識別する方法例を図示する。
【図５】図５は、心調律障害の発生源を識別するように周期的な反復活性および／または変動性を決定する方法例を図示する、フローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａ−６Ｅは、心調律障害の発生源（部位）の移動例および心調律障害のそのような発生源を識別するための変動性の係数（または規則性の指数）の使用を図示する。
【図６Ｂ】図６Ａ−６Ｅは、心調律障害の発生源（部位）の移動例および心調律障害のそのような発生源を識別するための変動性の係数（または規則性の指数）の使用を図示する。
【図６Ｃ】図６Ａ−６Ｅは、心調律障害の発生源（部位）の移動例および心調律障害のそのような発生源を識別するための変動性の係数（または規則性の指数）の使用を図示する。
【図６Ｄ】図６Ａ−６Ｅは、心調律障害の発生源（部位）の移動例および心調律障害のそのような発生源を識別するための変動性の係数（または規則性の指数）の使用を図示する。
【図６Ｅ】図６Ａ−６Ｅは、心調律障害の発生源（部位）の移動例および心調律障害のそのような発生源を識別するための変動性の係数（または規則性の指数）の使用を図示する。
【図７】図７は、心調律障害の発生源を識別する周期的な反復活性（規則性）の指数のプロット例を図示する。
【図８】図８は、汎用コンピュータシステムの例証的実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
心調律障害の発生源を識別するためのシステムおよび方法例を本明細書に開示する。以下の説明では、説明の目的で、実施形態例の徹底的な理解を提供するために、多数の具体的詳細が記載される。しかしながら、開示された具体的詳細の全てを伴わずに、実施形態例が実践され得ることが、当業者に明白となるであろう。
【００２５】
図１は、心調律障害の発生源（または複数の発生源）を識別するシステム例１００を図示する。具体的には、システム例１００は、心調律障害と関連して患者の心臓から収集／検出される心臓情報（信号）を検出するように構成される。システム１００はさらに、患者の心臓内の組織の複数の隣接領域の規則性の程度（例えば、より高い規則性）とは異なる、規則性の程度（例えば、より低い規則性）に関連付けられる患者の心臓内の組織の領域（または複数の領域）を決定するために、信号を処理するように構成される。例えば、低い変動性（高い規則性）によって包囲されている、高い変動性（低い規則性）を有すると決定される領域（または複数の領域）は、心調律障害の発生源を示す。心臓は、右心房１２２、左心房１２４、右心室１２６、および左心室１２８を含む。
【００２６】
システム例１００は、カテーテル１０２と、信号処理デバイス１１４と、コンピュータデバイス１１６と、分析データベース１１８とを含む。
【００２７】
カテーテル１０２は、心臓内の心臓活性化情報を検出するように、ならびに無線接続、有線接続、または有線および無線接続の両方の組み合わせを介して、検出された心臓活性化情報を信号処理デバイス１１４に伝送するように構成される。カテーテルは、患者の血管を通して心臓に挿入することができる、複数のプローブ／センサ１０４−１１２を含む。
【００２８】
いくつかの実施形態では、センサ１０４−１１２のうちの１つ以上は、患者の心臓に挿入されなくてもよい。例えば、いくつかのセンサは、患者の表面を介して（例えば、心電図、ＥＣＧ）または患者と接触することなく遠隔で（例えば、心磁図）、心臓活性化を検出し得る。別の実施例として、いくつかのセンサはまた、非電気的感知デバイス（例えば、心エコー図）の心臓運動から心臓活性化情報を導出し得る。種々の実施形態では、これらのセンサは、別々に、または異なる組み合わせで使用することができ、さらに、これらの別個または異なる組み合わせはまた、患者の心臓に挿入されたセンサと組み合わせて使用することもできる。
【００２９】
考慮中の心臓内のセンサ場所に位置付けられる、センサ１０４−１１２は、センサ場所で心臓活性化情報を検出することができ、さらに、センサ場所で心臓を切除するようにエネルギーを送達することができる。センサ１０４−１１２はまた、心臓の重複領域（例えば、右心房１２２および左心房１２４）から心臓活性化情報を検出することもできることに留意されたい。
【００３０】
信号処理デバイス１１４は、センサ場所でセンサ１０４−１１２によって検出される心臓活性化情報を心電図信号に処理する（例えば、明確化および増幅する）ように、および本明細書で開示される方法に従って分析のために処理された信号をコンピュータデバイス１１６に提供するように構成される。センサ１０４−１１２からの心臓活性化情報を処理する際、信号処理デバイス１１４は、分析のために処理された信号をコンピュータデバイス１１６に提供するように、心臓１２０の重複領域からの心臓活性化情報を差し引くことができる。いくつかの実施形態では、信号処理デバイス１１４は、単極信号を提供するように構成される一方で、他の実施形態では、信号処理デバイス１１４は、双極信号を提供することができる。
【００３１】
心調律障害の発生源の場所を特定するために、および発生源を排除するために使用することができる、隣接領域の規則性（または変動性）のマップ（表現）を生成することが可能であるように、コンピュータデバイス１１６は、信号処理デバイス１１４から検出／処理された信号を受信するように構成され、さらに、本明細書で開示される方法に従って信号を分析し、患者の心臓内の隣接領域中の規則性の程度（または変動性の程度）を決定するように構成される。
【００３２】
分析データベース１１８は、コンピュータデバイス１１６による信号の分析を支援するように、またはそれに役立つように構成される。いくつかの実施形態では、分析データベース１１８は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、経時的に複数の隣接センサ場所での信号に関連付けられる規則性のマップ、または信号に基づいて生成される規則性のマップを記憶することができる。分析データベース１１８はまた、規則性のマップに関連付けられる中間データの記憶も提供することができる。
【００３３】
図２は、考慮中の心臓１２０内のセンサ場所における複数のセンサ２４０を介して電気信号を検出するカテーテル例２００を図示する。カテーテル２００は、カテーテル１０２に類似するか、またはそれとは異なり得、センサ２４０は、図１のセンサ１０４−１１２に類似するか、またはそれらとは異なり得る。
【００３４】
カテーテル２００は、各々が複数のセンサ（またはプローブ）２４０を含むことができる、複数のスプライン（または経線）２２０を含む。シャフト軸２４５に沿って回転することによって、スプラインまたは経線２２０は、２３０で描写されるように、より広く空間的に離間または分離され得、あるいは２３５で描写されるように、より近く空間的に離間され得る。
【００３５】
（スプライン２２０の空間的分離を介した）センサ２４０の異なる空間的配列は、考慮中の心臓１２０の領域を空間的に拡張するという効果を有することができる。考慮中の心臓１２０のセンサ場所に空間的配列で位置付けられるセンサ２４０は、センサ場所で心臓電気信号を検出することができ、さらに、センサ場所で心臓を切除するエネルギー（または心臓を治療する他の治療）を送達することができる。
【００３６】
螺旋、放射状スポーク、または他の空間的配列等のセンサ２４０の種々の空間的配列を伴う、異なるカテーテルを使用することができる。
【００３７】
図３Ａは、心臓１２０内のセンサ場所に位置付けられたセンサからの心調律障害の単純な心電図信号の実施例を図示する。
【００３８】
実施例として、心調律障害は、複雑な調律障害ＡＦ、ＶＦ、および多形ＶＴ、または別の心調律障害であり得る。この実施例では、信号は、概して、（例えば、心拍の）識別可能な活性化発現を示す。心拍は、典型的には、約１００ミリ秒から２５０ミリ秒継続する、再分極を表す穏やかな低偏差傾斜の期間が後に続く、脱分極を表す急な変曲点および高傾斜を伴う活性化発現によって特徴付けられることができる。
【００３９】
図３Ａの単純な信号間の規則性または位相関係は、概して、容易に識別可能である。
【００４０】
図３Ｂは、心臓１２０内のセンサ場所に位置付けられたセンサからの心調律障害の複雑な心電図信号の実施例を図示する。実施例として、心調律障害は、複雑な調律障害ＡＦ、ＶＦ、および多形ＶＴ、または別の心調律障害であり得る。
【００４１】
図３Ｂの信号は、概して、（例えば、心拍の）識別可能な活性化発現を示さない。信号は、活性化発現（脱分極）の識別を非常に困難にする、心調律障害によって引き起こされる短い持続時間の複数の振れを含む。同様に、図３Ｂの複雑な信号間の規則性または位相関係は、容易に識別されない。
【００４２】
図４Ａは、図１で図示される心臓１２０内における、あるセンサ場所の信号の規則的な活性（低変動性）から隣接センサ場所の信号の不規則な活性（高変動性）への方向にあるものとして、心調律障害の発生源を識別する方法例を図示する。
【００４３】
パネル４００は、カテーテル１０２、２００内の電極を介して等、図１の心臓１２０内の隣接センサ場所（例えば、異なる領域）から得られる複数の信号例（例えば、ＥＣＧ信号）を図示する。方法例を例証するために、ＳＩＧ．１およびＳＩＧ．２として表される、一対の信号（例えば、２つの信号例）が、センサ場所から選択される。複数の異なる信号、例えば、６４、１２８、または別の数の信号をカテーテル１０２、２００から考慮できることに留意されたい。対の中の信号のうちの各々は、電圧時系列である。信号は、カテーテル１０２、２００のセンサによって検出されるような信号に沿った様々な振幅（例えば、電圧）を有する。信号例ＳＩＧ．１、ＳＩＧ．２の各々に沿った多数の時点を、本明細書で開示される方法例に従って識別または選択することができる。
【００４４】
パネル４１０で示されるように、１つ以上の時点がＳＩＧ．１で選択され、対応する（例えば、同時期の）１つ以上の時点がＳＩＧ．２で選択される。ＳＩＧ．１、ＳＩＧ．２でのこれらの対応する時点は、この信号対の１つ以上の座標対にグループ化（例えば、対合）される。例えば、パネル４２０は、信号対ＳＩＧ．１、ＳＩＧ．２の間の時点のそのようなグループ化をグラフで示す。変動性の係数が、１つ以上の座標対について定義または決定される。パネル４３０に示される一実施例では、信号対の中のこれらの座標対に対する変動性の係数は、ＳＩＧ．１の時点をＳＩＧ．２の時点に変換する変換行列Ｍから定義されることができる。例えば、行列Ｍの中の値は、変動性の係数を定義するように平均されることができる。標準偏差分析、周波数分析、エントロピー分析、相互相関分析、ランダム性分析、モンテカルロシミュレーション方法、カオスの定量化、および／または他の複雑な統計分析、ならびにそれらの組み合わせ等の他の評価技法を使用することができる。
【００４５】
パネル４００−４３０で説明される処理は、パネル４００で示される、異なる複数の対の信号について繰り返すことができる。複数の異なる信号、例えば、６４、１２８、または別の数の信号をカテーテル１０２、２００から考慮できることが繰り返される。例えば、１つ以上の時点をＳＩＧ．３（図示せず）で選択することができ、対応する（例えば、同時期の）１つ以上の時点が、第２の信号対ＳＩＧ．３、ＳＩＧ．４であり得る、ＳＩＧ．４（図示せず）で選択される。いくつかの実施形態では、ＳＩＧ．３は、ＳＩＧ．１、例えば、第１の対の信号および第２の対の信号の間の共通信号であり得る。他の実施形態では、両方の信号は、異なる信号対の間で異なり得る。ＳＩＧ．３、ＳＩＧ．４での対応する時点は、１つ以上の座標対にグループ化（例えば、対合）される。変動性の係数が、第１の信号対ＳＩＧ１、ＳＩＧ２において上記で説明されるものと同様に、または異なって、第２の信号対ＳＩＧ．３、ＳＩＧ．４の１つ以上の座標対について定義または決定される。
【００４６】
その後、調律障害の発生源は、処理される異なる信号対の間で、より低い変動性の係数（規則的）からより高い変動性の係数（不規則的）への方向にあるものとして決定されることができる。例えば、パネル４４０で示されるように、第１の信号対は、低い変動性の係数を有することができる。換言すると、第１の信号対の中の信号は、規則的であり得、例えば、振幅（電圧）および時間が無秩序ではない。パネル４５０で示されるように、第２の信号対は、高い変動性の係数を有することができる。換言すると、第２の信号対の中の信号は、不規則、または第１の信号対の中の信号よりも高い変動性の信号であり得、例えば、振幅（電圧）および／または時間が無秩序である。したがって、複雑な調律障害の発生源は、より高い変動性の方向にある。
【００４７】
別の実施例では、パネル４６０で示されるように、第３の信号対は、低い変動性の係数を有することができる。換言すると、第３の信号対の中の信号は、規則的であり得、例えば、振幅（電圧）および時間が無秩序ではない。パネル４７０で示されるように、第４の信号対は、高い変動性の係数を有することができる。換言すると、第４の信号対の中の信号は、不規則、または第３の信号対の中の信号よりも高い変動性の信号であり得、例えば、振幅（電圧）および／または時間（オフセット）が無秩序である。したがって、複雑な調律障害の発生源は、より高い変動性の方向にある。例えば、パネル４００の異なる信号対の間の最高変動性は、振幅の最大無秩序（変動性）および遅延の最大無秩序（変動性）によって表されるであろう。
【００４８】
図４Ｂ−４Ｆは、図１で図示される心臓１２０内のあるセンサ場所の信号の規則的な活性（低変動性）から隣接センサ場所の信号の不規則な活性（高変動性）への方向にあるものとして、心調律障害の発生源を識別する方法例を図示する。
【００４９】
図４Ｂは、カテーテル１０２、２００内の電極を介して等、図１の心臓１２０内の３つの隣接センサ場所（部位１、２、および３として標識される）から得られる３つの信号例（例えば、ＥＣＧ信号）を図示する。以下の処理実施例について、部位１および２からの信号を第１の信号対と見なすことができる一方で、部位２および３を第２の信号対と見なすことができ、部位２からの信号は、信号対の間で共通である。複数の信号、例えば、６４、１２８、または別の数の信号をカテーテル１０２、２００から考慮できることが繰り返される。信号の各々は、電圧時系列である。３つの信号は、カテーテル１０２、２００のセンサによって検出されるような信号に沿って様々な振幅（例えば、電圧）を有する。４つの時点例（Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ）が、以下で説明されるような方法例に従った信号の処理を説明する際に、明確かつ簡単にするために、信号で図示されている。しかしながら、本明細書で開示される方法例に従って処理することができる信号例の各々に沿って多数の時点があることに留意されたい。
【００５０】
方法例によると、各信号の導関数を複数の選択された時点で決定することができる。導関数は、ゼロ次導関数または高次の導関数（例えば、一次導関数または二次導関数）であり得る。例えば、第１の（分析）心臓信号の導関数が、複数の第１の時点（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ）で決定される。別の実施例として、第２の（参照）心臓信号の導関数を、複数の第２の時点（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ）で決定することができる。同様に、第３の心臓信号の導関数が、複数の第３の時点（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ）で決定される。いくつかの実施形態では、異なる信号での複数の時点は同時期である。再度、信号は、本明細書で説明されるような方法例に従って処理することができる多数の時点を含むことに留意されたい。
【００５１】
図４Ｃを参照すると、第１の信号対の中の第２の心臓信号に対する第１の心臓信号の複数の座標対を定義するように、複数の第１の時点での第１の（分析）心臓信号の導関数を、複数の第２の時点での第２の（参照）心臓信号の導関数に対して処理することができる。これらの座標対は、メモリに維持し、および／またはデータベース１１８に保存することができる。いくつかの実施形態では、複数のループを生成するように、第２の心臓信号に対する第１の心臓信号の処理に関連付けられる複数の座標対をプロットし、接続することができる。例えば、図４Ｃの左部分に示されるような第１のループを生成するように、時点例Ａ−Ｄに関連付けられる座標対をプロットし、接続することができる。
【００５２】
図４Ｃの右部分に示されるような複数のループを生成するように、プロットおよび接続を複数の第１および第２の時点について繰り返すことができる。この実施例では、単一のループが、例証目的で時点Ａ−Ｄに基づいて図４Ｃの左部分に示されている。単一のループが、心調律の単一の周期を表すことができる一方で、複数のループは、心調律の複数の周期を表すことができる。図４Ｃの右部分で図示されるように、高度な規則性（例えば、低度な変動性）が、図４Ｃの右部分の中のループの間で観察される。同一の処理を、異なる第２の（参照）心臓信号に対する第１の（分析）心臓信号、すなわち、隣接する６４または１２８の信号のうちの他の信号について繰り返すことができることに留意されたい。
【００５３】
図４Ｄでは、第２の信号対の中の第３の心臓信号に対する第２の心臓信号の複数の座標対を定義するように、図４Ｂの複数の第１の時点での第２の（分析）心臓信号の導関数を、複数の第３の時点での第３の（参照）心臓信号の導関数に対して処理することができる。これらの座標対は、メモリに維持し、および／またはデータベース１１８に保存することができる。いくつかの実施形態では、複数のループを生成するように、第３の心臓信号に対する第２の心臓信号の処理に関連付けられる複数の座標対をプロットし、接続することができる。同一の処理を、異なる第３の（参照）心臓信号に対する第２の（分析）心臓信号、すなわち、隣接する６４または１２８の信号のうちの他の信号について繰り返すことができることに留意されたい。
【００５４】
さらに図４Ｄを参照すると、図４Ｄの右部分に示されるような複数のループを生成するように、プロットおよび接続を複数の第２および第３の時点について繰り返すことができる。この実施例では、単一のループが、例証目的で時点Ａ−Ｄに基づいて図４Ｄの左部分に示されている。単一のループが、心調律の単一の周期を表すことができる一方で、複数のループは、心調律の複数の周期を表すことができる。図４Ｄの右部分で図示されるように、低度な規則性（高度な変動性）が、図４Ｄの右部分の中のループの間で観察される。
【００５５】
図４Ｅでは、第１の信号対の中の第２の（参照）心臓信号に対する第１の心臓信号（分析信号）に関して、規則性の指数を決定することができる。規則性の指数の代わりに、変動性の指数を決定することができる。いくつかの実施形態では、変動性の指数は、規則性の指数の逆数である。高い規則性の指数（または低い変動性の指数）は、第１の心臓信号と第２の心臓信号との間の複数の座標対の近似合同（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ  ｃｏｎｇｒｕｅｎｃｅ）（例えば、数学的合同）を示す。規則性の指数（変動性の指数）は、時間領域、周波数領域、および空間領域のうちの１つの中で決定することができる。本明細書で説明される種々の他の方法も使用することができる。図４Ｅの規則性の指数が閾値を超えるかどうかに関して、さらなる決定を行うことができる。いくつかの実施形態では、閾値は、第２の（参照）心臓信号に対する第１の（分析）心臓信号、すなわち、６４または１２８のセンサ場所からの信号について繰り返される、隣接する８つの信号の全ての規則性の指数の上位パーセンタイル値（例えば、最高５位のパーセンタイル値）を示すように定義することができる。異なるパーセンタイル値、例えば、第１０位のパーセンタイル値、または別のパーセンタイル数を使用することができる。同様に、種々のパーセンタイル値、例えば、変動性の第５位または第１０位のパーセンタイル値を、変動性の係数について定義することができる。
【００５６】
周波数領域を参照すると、図４Ｅに示されるように、周波数スペクトルを生成するように、複数の座標対（またはループ）に関連付けられる選択されたパラメータを使用して、周波数分析（例えば、フーリエ分析）を行うことができる。選択されたパラメータは、振幅（例えば、電圧）、角度、ベクトル、面積、および導関数であり得る。その後、少なくとも１つのピークが、図４Ｅの周波数スペクトル内で決定される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのピークは、基本周波数を含むことができる。他の実施形態では、少なくとも１つのピークは、基本周波数、およびまた、基本周波数の１つ以上の高調波も含むことができる。さらに他の実施形態では、少なくとも１つのピークは、基本周波数の高調波のうちの１つ以上のみを含むことができ、すなわち、基本周波数を除外することができる。
【００５７】
周波数分析を行う際に、図４Ｅの周波数スペクトル内の少なくとも１つのピークの面積の合計を計算することができる。少なくとも１つのピークの面積の合計を、約４Ｈｚから約１２Ｈｚの間等の所定の周波数範囲内の周波数スペクトルの総面積で割ることによって、結果（例えば、規則性の指数）を計算することができる。いくつかの実施形態では、他の周波数範囲を定義することができる。結果（規則性の指数）が、第２の（参照）心臓信号に対する第１の（分析）心臓信号、すなわち、６４または１２８のセンサ場所からの信号について繰り返される、隣接する８つの信号の全ての規則性の指数の上位パーセンタイル値（例えば、最高５位のパーセンタイル値）等の閾値を超えるかどうかを決定することができる。例えば、図４Ｅに示されるような図４Ｃの座標対の規則性の指数は、０．１７８であり、第１の信号対の中の第２の心臓信号に対する第１の心臓信号の高度な規則性を示す。周波数分析では、規則性の指数は、約０．０から約１．０の間の範囲内であり得る。変動性の指数は、規則性の指数の逆数として表すことができるか、または本明細書で説明される他の計算方法を使用して計算することができる。同様に、種々のパーセンタイル値を変動性の指数または係数について定義することができる。
【００５８】
図４Ｆでは、第２の信号対の中の第３の（参照）心臓信号に対する第２の（分析）心臓信号に関して、規則性の指数を決定することができる。規則性の指数の代わりに、変動性の指数または係数を決定することができる。いくつかの実施形態では、変動性の指数は、規則性の指数の逆数である。高い規則性の指数（または低い変動性の指数）は、第２の心臓信号と第３の心臓信号との間の複数の座標対の近似合同（例えば、数学的合同）を示す。以前に説明されたように、規則性の指数（変動性の指数）は、時間領域、周波数領域、および空間領域のうちの１つの中で決定することができる。本明細書で説明される種々の方法を使用することができる。図４Ｆの規則性の指数が閾値を超えるかどうかに関して、さらなる決定を行うことができる。いくつかの実施形態では、閾値は、第３の（参照）心臓信号に対する第２の（分析）心臓信号、すなわち、６４または１２８のセンサ場所からの信号について繰り返される、隣接する８つの信号の全ての規則性の指数の上位パーセンタイル値（例えば、最高５位のパーセンタイル値）を示す。異なるパーセンタイル値、例えば、第１０位のパーセンタイル値、または別のパーセンタイル数を使用することができる。同様に、種々のパーセンタイル値、例えば、変動性の第５位または第１０位のパーセンタイル値を、変動性の係数について定義することができる。
【００５９】
また、図４Ｆに示されるように、周波数スペクトルを生成するように、複数の座標対に関連付けられる選択されたパラメータを使用して、周波数分析（例えば、フーリエ分析）を行うことができる。選択されたパラメータは、振幅（例えば、電圧）、角度、ベクトル、面積、および導関数であり得る。その後、少なくとも１つのピークを、図４Ｆの周波数スペクトル内で決定することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのピークは、基本周波数を含むことができる。他の実施形態では、少なくとも１つのピークは、基本周波数、およびまた、基本周波数の１つ以上の高調も含むことができる。さらに他の実施形態では、少なくとも１つのピークは、基本周波数の高調波のうちの１つ以上のみを含むことができ、すなわち、基本周波数を除外することができる。
【００６０】
周波数分析を行う際に、図４Ｆの周波数スペクトル内の少なくとも１つのピークの面積の合計を計算することができる。少なくとも１つのピークの面積の合計を、約４Ｈｚから約１２Ｈｚの間等の所定の周波数範囲内の周波数スペクトルの総面積で割ることによって、結果（例えば、規則性の指数）を計算することができる。いくつかの実施形態では、他の周波数範囲を定義することができる。結果（規則性の指数）が、閾値、例えば、第２の（参照）心臓信号に対する第１の（分析）心臓信号、すなわち、６４または１２８のセンサ場所からの信号について繰り返される、隣接する８つの信号の全ての規則性の指数の上位パーセンタイル値（例えば、最高５位のパーセンタイル値）を超えるかどうかを決定することができる。例えば、図４Ｆに示されるような図４Ｄの座標対の規則性の指数は、０．０７３であり、第３の心臓信号に対する第２の心臓信号の低度な規則性を示す。変動性の指数は、規則性の指数の逆数として表すことができるか、または本明細書で説明される他の計算方法を使用して計算することができる。同様に、種々のパーセンタイル値を変動性の指数について定義することができる。
【００６１】
図４Ｃおよび図４Ｅに示されるように、第１の信号対は、低い変動性の係数（高い規則性の指数）を有することができる。換言すると、第１の信号対の中の信号は、規則的であり得、例えば、振幅（電圧）および時間が無秩序ではない。図４Ｄおよび図４Ｆに示されるように、第２の信号対は、高い変動性の係数（低い規則性の指数）を有することができる。換言すると、第２の信号対の中の信号は、不規則、または第１の信号対の中の信号よりも高い変動性であり得、例えば、振幅（電圧）および／または時間（オフセット）が無秩序である。したがって、複雑な調律障害の発生源は、第１の信号対から第２の信号対の方向へ、より高い変動性の方向にあると決定することができる。
【００６２】
図５は、心調律障害の発生源を識別するように周期的な反復活性および／または変動性を決定する方法例５００を図示する、フローチャートである。本方法は、動作５０２から始まる。動作５０４、５０６では、信号対を表す、一対の心臓信号が、複数の心臓信号から選択される。具体的には、動作５０４では、第１の（分析）信号が複数の信号から選択され、動作５０６では、第２の異なる（参照）信号が複数の信号から選択される。本明細書で説明されるように、６４、１２８、または別の数の信号があり得る。信号は、図１の信号処理デバイス１１４を介して処理されるＥＣＧ信号であり得る。
【００６３】
動作５０８では、選択された信号対の第２の心臓信号に関する第１の心臓信号の処理に関し、時点が選択される。動作５１０では、時点を使用して、関係特性を計算することができる。この特性は、データベース１１８の中等に記憶することができる。特性は、時点間の関係を識別することができる。いくつかの実施形態では、各信号の導関数を選択された時点で決定することができる。具体的には、選択された信号対の第２の心臓信号に対する第１の心臓信号の座標対を定義するように、第１の心臓信号の導関数を、選択された時点での第２の心臓信号の導関数に対して処理することができる。
【００６４】
動作５１２では、全ての時点が選択された信号対について処理されたかどうかに関して決定が行われる。全ての時点が処理されていないと決定される場合、本方法は、全ての時点が処理されるまで動作５０８−５１２を行い続ける。全ての時点が処理されたと決定される場合、方法５００は、動作５１４で継続する。
【００６５】
動作５１４では、例えば、関係特性を使用して、変動性の指数または係数（あるいは規則性の指数）が、選択された信号対の中の信号間で計算される。標準偏差分析、周波数分析、エントロピー分析、相互相関分析、ランダム性分析、モンテカルロシミュレーション方法、カオスの定量化、および／または他の複雑な統計分析、ならびにそれらの種々の組み合わせ等の本明細書で説明される種々の技法を使用することができる。動作５１６では、全ての所望の第２の（参照）信号が、選択された第１の（分析）信号に関して使用されたかどうかが決定される。全ての所望の第２の信号が使用されていないと決定される場合、方法５００は、全ての所望の第２の信号が第１の選択された信号に関して使用されるまで、動作５０６−５１６で継続する。いくつかの実施形態では、図４に示されるように複数のループを生成するように、複数の時点での異なる信号対の全ての第２の（参照）心臓信号に対する第１の（分析）心臓信号の処理に関連付けられる座標対をプロットし、接続することができる。他の実施形態では、変動性の係数（または規則性の指数）を（例えば、データベース１１８の中に）行列として記憶することができる。
【００６６】
全ての所望の第２の信号が処理されたと決定される場合、方法５００は、全ての所望の第１の（分析）信号が使用されたかどうかが決定される、動作５１８で継続する。全ての所望の第１の信号が使用されていないと決定される場合、方法５００は、全ての所望の第１の信号が使用されるまで動作５０４−５１６で継続する。
【００６７】
動作５２０では、複数の第１および複数の第２の信号が使用されたかどうかが決定される。複数の信号が使用されなかったと決定される場合には、動作５２２で、変動性の係数（または規則性の指数）を、選択された第１および第２の信号、すなわち、選択された信号対について返信することができる。しかしながら、複数の第１の信号および複数の第２の信号（すなわち、複数の信号対）が使用されたと決定される場合には、動作５２４で、変動性の係数の行列（または規則性の指数の行列）を、第１および第２の信号の各信号対についてプロットすることができる（図７のプロットを参照）。いくつかの実施形態では、変動性の係数（または規則性の指数）をメモリに維持し、および／またはデータベース１１８に記憶することができる。図６および７を参照して本明細書で説明されるように、異なる色を使用して、１つ以上の閾値を超える１つ以上の変動性の係数（または規則性の指数）を示すか、または識別することができる。本明細書で説明されるように、変動性の係数（または規則性の指数）の上位パーセンタイル値（例えば、最高５位のパーセンタイル値）を示すために、閾値を使用することができる。本方法は、動作５２６で終了する。
【００６８】
図６Ａ−６Ｅは、心調律障害の発生源（部位）の移動例および患者において心調律障害のそのような発生源を識別するための変動性の係数（または規則性の指数）の使用を図示する。具体的には、図６Ａ−６Ｅは、変動性の係数（または規則性の指数）によって識別されるように、純粋にＡＦの発生源での切除による終了とともに、心房細動（ＡＦ）を示す。図６Ａでは、活性化時間の輪郭（例えば、等時線）を使用して、ＡＦ中の左心房の回転発生源が、従来的に可視化されている。図６Ｂは、ＡＦ発生源が図６Ａの移動の軌跡によって示される小さい領域の中で移動する（前進する）ことを示す。
【００６９】
図６Ｃでは、変動性の係数（規則性の指数）が、低い変動性または高い規則性（より暖色）の隣接領域に対し、それらによって包囲されている、高い変動性または低い規則性（矢印によって示される寒色）の領域を図示する。この領域は、ＡＦの発生源であり、図６Ａの回転発生源と正確に一致する。図６Ｃの患者特有の幾何学形状で示されるように、ＡＦの発生源は、低い左心房の中にある。図６Ｄでは、低い変動性または高い規則性の領域によって包囲されている、高い変動性または低い規則性の領域（すなわち、図６Ａの回転発生源）での切除後１分以内までの洞律動の終了とともに、電極信号がＡＦ中に示されている（ＥＣＧリードａＶＦ、および切除カテーテルにおける電極、冠状静脈洞）。図６Ｅでは、洞律動の等時線マップが、参照された患者について示されている。この患者は、埋込心臓モニタ上でＡＦがないままである（スケールバー＝１ｃｍ）。
【００７０】
図７は、心調律障害の発生源を識別する規則性の指数のプロット例を図示する。
【００７１】
処理される各信号の変動性の係数（規則性の指数）のプロット例は、サブプロットのグリッドとして生成することができ、各サブプロットは、異なる第１の（分析）信号、および第１の信号に対して処理される全ての第２の（参照）信号を使用して、変動性の係数（規則性の指数）を示す。その後、プロット例は、サブプロットの組み合わせとして生成することができる。プロット例は、他の信号との近似空間関係で各信号を配列する。信号対の変動性の係数（規則性の指数）の値を表す色が、各センサ場所でピクセルに割り当てられる。例えば、より低い変動性の係数（より高い規則性の指数）を赤色でコード化することができる一方で、より高い変動性の係数（より低い規則性の指数）を青色でコード化することができる。次いで、各第１の（分析）信号のサブプロットを、他の処理された第１の（分析）信号とともに、その第１の信号の空間的場所を表す、より大きいプロット例の中へ配置することができ、図７に示されるような８×８プロットを作成する。
【００７２】
図７に示されるように、高い変動性または低い規則性（寒色）の中心領域を包囲する、低い変動性または高い規則性（暖色）の領域を決定することができる。黒い矢印は、成功した切除の部位を示す。したがって、心調律障害の発生源を排除する切除のために、低い変動性（高い規則性）の領域によって包囲されている、高い変動性（低い規則性）の領域を決定することができる。
【００７３】
図８は、汎用コンピュータシステム８００の例証的実施形態のブロック図である。コンピュータシステム８００は、図１の信号処理デバイス１１４およびコンピュータデバイス１１６であり得る。コンピュータシステム８００は、コンピュータシステム８００に、本明細書で開示される方法またはコンピュータベースの機能のうちのいずれか１つ以上を果たさせるように実行することができる、一組の命令を含むことができる。コンピュータシステム８００、またはその任意の部分は、独立型デバイスとして動作し得るか、または、例えば、ネットワークあるいは他の接続を使用して、他のコンピュータシステムまたは周辺デバイスに接続され得る。例えば、コンピュータシステム８００は、信号処理デバイス１１４および分析データベース１１８に動作可能に接続され得る。
【００７４】
図１−７に関して説明されるような動作では、治療が有効であり得る患者を識別するため、ならびに心臓の識別された発生源の少なくとも一部分への切除、電気エネルギー、機械エネルギー、薬剤、細胞、遺伝子、および生物剤のうちの１つ以上の送達を含むことができる、そのような治療の誘導に役立つために、本明細書で説明されるような心調律障害の発生源の識別を使用することができる。
【００７５】
コンピュータシステム８００はまた、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイルデバイス、パームトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、通信デバイス、制御システム、ウェブアプライアンス、またはそのマシンによって講じられる措置を特定する一組の命令を（連続的または別様に）実行することが可能な任意の他のマシン等の種々のデバイスとして実装され、またはそれに組み込まれ得る。さらに、単一のコンピュータシステム８００が図示されているが、「システム」という用語はまた、１つ以上のコンピュータ機能を果たすように、一組または複数組の命令を個別に、または合同で実行する、システムまたはサブシステムの任意の集合を含むように解釈されるものとする。
【００７６】
図８で図示されるように、コンピュータシステム８００は、プロセッサ８０２、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、または両方を含み得る。また、コンピュータシステム８００は、バス８２６を介して相互と通信することができる、メインメモリ８０４と、スタティックメモリ８０６とを含み得る。示されるように、コンピュータシステム８００はさらに、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、フラットパネルディスプレイ、ソリッドステートディスプレイ、または陰極線管（ＣＲＴ）等のビデオ表示ユニット８１０を含み得る。加えて、コンピュータシステム８００は、キーボード等の入力デバイス８１２と、マウス等のカーソル制御デバイス８１４とを含み得る。コンピュータシステム８００はまた、ディスクドライブユニット８１６と、スピーカまたはリモートコントロール等の信号生成デバイス８２２と、ネットワークインターフェースデバイス８０８とを含むこともできる。
【００７７】
図８で描写されるような特定の実施形態では、ディスクドライブユニット８１６は、１組以上の命令８２０、例えば、ソフトウェアを組み込むことができる、コンピュータ読み取り可能な媒体８１８を含み得る。さらに、命令８２０は、本明細書で説明されるような方法または論理のうちの１つ以上を具現化し得る。特定の実施形態では、命令８２０は、コンピュータシステム８００による実行中に、完全に、または少なくとも部分的に、メインメモリ８０４、スタティックメモリ８０６内に、および／またはプロセッサ８０２内に存在し得る。メインメモリ８０４およびプロセッサ８０２もまた、コンピュータ読み取り可能な媒体を含み得る。
【００７８】
代替実施形態では、本明細書で説明される方法のうちの１つ以上を実装するように、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理アレイ、および他のハードウェアデバイス等の専用ハードウェア実装を構築することができる。種々の実施形態の装置およびシステムを含み得る、アプリケーションは、種々の電子機器およびコンピュータシステムを広く含むことができる。本明細書で説明される１つ以上の実施形態は、モジュールの間で、およびそれらを通して伝達することができる、関連制御およびデータ信号とともに、２つ以上の相互接続されたハードウェアモジュールまたはデバイスを使用して、または特定用途向け集積回路の複数部分として、機能を実装し得る。したがって、本システムは、ソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェア実装を包含する。
【００７９】
種々の実施形態によると、本明細書で説明される方法は、プロセッサ読み取り可能な媒体で有形に具現化されるソフトウェアプログラムによって実装され得、かつプロセッサによって実行され得る。さらに、例示的な限定されていない実施形態では、実装は、分散処理、構成要素／オブジェクト分散処理、および並列処理を含むことができる。代替として、本明細書で説明されるような方法または機能性のうちの１つ以上を実装するように、仮想コンピュータシステム処理を構築することができる。
【００８０】
また、ネットワーク８２４に接続されたデバイスが、ネットワーク８２４を経由して音声、ビデオ、またはデータを伝達することができるように、コンピュータ読み取り可能な媒体は、命令８２０を含むか、または伝搬信号に応答して命令８２０を受信して実行することも考慮される。
【００８１】
さらに、命令８２０は、ネットワークインターフェースデバイス８０８を介して、ネットワーク８２４を経由して伝送または受信され得る。
【００８２】
コンピュータ読み取り可能な媒体は、単一の媒体であることが示されているが、「コンピュータ読み取り可能な媒体」という用語は、１組以上の命令を記憶する、集中または分散データベース、および／または関連キャッシュおよびサーバ等の単一の媒体または複数の媒体を含む。「コンピュータ読み取り可能な媒体」という用語はまた、プロセッサによる実行のための、またはコンピュータシステムに本明細書で開示される方法または動作のうちのいずれか１つ以上を行わせる、一組の命令を記憶、符号化、または搬送することが可能である任意の媒体を含むものとする。
【００８３】
特定の非限定的な実施形態例では、コンピュータ読み取り可能な媒体は、１つ以上の不揮発性読み取り専用メモリを格納する、メモリカードまたは他のパッケージ等のソリッドステートメモリを含むことができる。さらに、コンピュータ読み取り可能な媒体は、ランダムアクセスメモリまたは他の揮発性書き換え可能メモリであり得る。加えて、コンピュータ読み取り可能な媒体は、伝送媒体を経由して伝達される信号等の搬送波信号を捕捉するように、ディスクまたはテープまたは他の記憶デバイス等の磁気光学または光学媒体を含むことができる。Ｅメールへのデジタルファイル添付、または他の内蔵型情報アーカイブあるいは一組のアーカイブが、有形記憶媒体と同等である配布媒体と見なされ得る。したがって、データまたは命令が記憶され得る、コンピュータ読み取り可能な媒体または配布媒体、ならびに他の同等物および後継媒体のうちのいずれか１つ以上が、本明細書に含まれる。
【００８４】
種々の実施形態によると、本明細書で説明される方法は、コンピュータプロセッサ上で作動する１つ以上のソフトウェアプログラムとして実装され得る。本明細書で説明される方法を実装するように、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理アレイ、および他のハードウェアデバイスを含むが、それらに限定されない、専用ハードウェア実装を同様に構築することができる。さらに、本明細書で説明される方法を実装するように、分散処理または構成要素／オブジェクト分散処理、並列処理、または仮想マシン処理を含むが、それらに限定されない、代替的なソフトウェア実装も構築することができる。
【００８５】
また、開示される方法を実装するソフトウェアは、随意に、ディスクまたはテープ等の磁気媒体、ディスク等の磁気光学または光学媒体、あるいは１つ以上の読み取り専用（不揮発性）メモリ、ランダムアクセスメモリ、または他の書き換え可能（揮発性）メモリを格納するメモリカードまたは他のパッケージ等のソリッドステート媒体等の有形媒体上に記憶され得ることにも留意されたい。ソフトウェアはまた、コンピュータ命令を含有する信号を利用し得る。Ｅメールへのデジタルファイル添付、または他の内蔵型情報アーカイブあるいは一組のアーカイブが、有形記憶媒体と同等である配布媒体と見なされる。したがって、本明細書のソフトウェア実装が記憶され得る、本明細書で記載されるような有形記憶媒体または配布媒体、ならびに他の同等物および後継媒体が、本明細書に含まれる。
【００８６】
したがって、生物学的調律障害の発生源（または複数の発生源）を識別するシステムおよび方法が説明されている。具体的実施形態例が説明されているが、本発明のより広い範囲から逸脱することなく、種々の修正および変更がこれらの実施形態に行われてもよいことが明白となるであろう。したがって、本明細書および図面は、制限的よりむしろ例証的な意味で見なされるものである。その一部を形成する添付図面は、限定ではなく例証として、主題が実践され得る具体的実施形態を示す。例証される実施形態は、当業者が本明細書で開示される教示を実装することを可能にするように、十分詳細に説明される。本開示の範囲から逸脱することなく、構造および論理的置換および変更が行われ得るように、他の実施形態が利用され、そこから導出され得る。したがって、本発明を実施するための形態は、限定的な意味で解釈されるものではなく、種々の実施形態の範囲は、添付の請求項が享有できる同等物の全範囲とともに、そのような請求項のみによって定義される。
【００８７】
本発明の主題のそのような実施形態は、１つよりも多くが実際に開示される場合に、本願の範囲をいずれか１つの発明または発明の概念に自発的に限定するように意図することなく、便宜のためだけに、「発明」という用語によって、個別および／または集合的に本明細書で参照され得る。したがって、具体的実施形態が本明細書で例証および説明されているが、同一の目的を達成するように計算される任意の配列が、示される具体的実施形態に置換され得ることを理解されたい。本開示は、種々の実施形態のありとあらゆる適合または変形例を対象とすることを目的としている。上記の実施形態のうちのいずれか、および本明細書で具体的に説明されていない他の実施形態の組み合わせが、使用され得、本明細書で完全に考慮される。
【００８８】
要約は、３７  Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７２（ｂ）に準拠するように提供され、読者が技術的開示の本質および要旨を迅速に確認することを可能にするであろう。これは、請求項の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないであろうという理解とともに思量される。
【００８９】
実施形態の先述の説明では、本開示を簡素化する目的で、種々の特徴が単一の実施形態でともにグループ化される。本開示の方法は、請求された実施形態が各請求項で明示的に記載されるよりも多くの特徴を有することを反映するものとして、解釈されるものではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、本発明の主題は、単一の開示される実施形態の全てに満たない特徴にある。したがって、以下の請求項は、本明細書で発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態例として独立する。
【図２】
2015504701.tif 000003
【図３Ａ】
2015504701.tif 000004
【図３Ｂ】
2015504701.tif 000005
【図１】
2015504701.tif 000006
【図４−１】
2015504701.tif 000007
【図４−２】
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【図５】
2015504701.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2015504701.tif 000011
【図６Ｃ】
2015504701.tif 000012
【図６Ｄ】
2015504701.tif 000013
【図６Ｅ】
2015504701.tif 000014
【図７】
2015504701.tif 000015
【図８】
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【国際調査報告】
2015504701.tif 000017
2015504701.tif 000018
2015504701.tif 000019