(57)【要約】【課題】位置検出のための方法およびシステムを提供する。【解決手段】この位置検出システムは、被験者の体腔の中に導入されることに適合しているプローブ、を備えている。このプローブは、磁場トランスデューサと、少なくとも１個のプローブ電極と、を含んでいる。制御装置は、上記の磁場トランスデューサを用いて、上記のプローブの位置座標を測定するように、構成されている。この制御装置は上記の少なくとも１個のプローブ電極と被験者の体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスも測定する。測定した位置座標を用いて、上記の制御装置は上記の測定されたインピーダンスを較正する。【選択図】図１
2007021218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出のための方法において、
被験者の体腔の中に、磁場トランスデューサおよび少なくとも１個のプローブ電極を含むプローブ、を導入する処理と、
前記磁場トランスデューサを用いて、前記体腔の中の場所における前記プローブの位置座標を測定する処理と、
前記少なくとも１個のプローブ電極と前記被験者の体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定する処理と、
前記測定した位置座標を用いて、前記測定したインピーダンスを較正する処理と、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記磁場トランスデューサは１個以上のコイルを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記プローブの位置座標を測定する処理は、外部磁場を生成する処理と、前記外部磁場により前記磁場トランスデューサの中に誘発される信号を測定する処理と、を含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記位置座標を測定する処理は、前記磁場トランスデューサに磁場を生成させる処理と、前記磁場により外部磁場センサーの中に誘発される信号を測定する処理と、を含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する処理は、前記少なくとも１個のプローブ電極と１個以上の体表面電極との間において、前記体を通して電流を流す処理と、前記電流に応じて前記インピーダンスを測定する処理と、を含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記体を通して電流を流す処理は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記１個以上の体表面電極との間に一定の電圧を維持する処理を含み、
前記インピーダンスを測定する処理は、前記一定の電圧において、前記電流を測定する処理を含む、
方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、
前記体を通して電流を流す処理は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記１個以上の体表面電極との間に一定の電流を維持する処理を含み、
前記インピーダンスを測定する処理は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記１個以上の体表面電極との間の電圧を測定する処理を含む、
方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する処理は、少なくとも一対の体表面電極を横切って電圧を供給する処理と、前記少なくとも１個のプローブ電極における電圧降下を測定する処理と、を含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
前記位置座標を測定する処理は、前記体腔の中の複数の位置において、前記磁場トランスデューサを用いて、前記位置座標を決定する処理を含み、
前記インピーダンスを測定する処理は、前記複数の位置においてインピーダンスを決定する処理を含み、
前記測定したインピーダンスを較正する処理は、前記複数の位置において決定された位置座標とインピーダンスとを用いて較正マップを生成する処理を含む、
方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記較正マップを生成するために用いられるプローブは、第１のプローブであり、
少なくとも１個の第２のプローブ電極を含む第２のプローブを、前記体腔の中に導入する処理と、
前記少なくとも１個の第２のプローブ電極と体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定する処理と、
前記第２のプローブ電極に関して測定したインピーダンスを、前記較正マップを用いて較正することにより、前記第２のプローブの第２の位置座標を決定する処理と、
をさらに含む、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、
前記プローブは、前記磁場トランスデューサが配置されている基部と、前記少なくとも１個のプローブ電極が配置されている変形可能な部分と、を含み、前記変形可能な部分は、変形されていない時に、既知の形状を有しており、
前記測定したインピーダンスを較正する処理は、前記基部に対する前記変形可能な部分の偏向を決定する処理を含む、
方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記変位を決定する処理は、前記変形可能な部分が変形されていない時に、第１のインピーダンスを測定する処理と、前記変形可能な部分が偏向している時に、第２のインピーダンスを測定する処理と、前記偏向を決定するために、前記第２のインピーダンスを前記第１のインピーダンスに対して比較する処理と、を含む、方法。
【請求項１３】
位置検出システムにおいて、
プローブであって、磁場トランスデューサと少なくとも１個のプローブ電極とを具備し、被験者の体腔の中に導入されるように構成されている、プローブと、
制御装置であって、前記磁場トランスデューサを用いて前記プローブの位置座標を測定し、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記被験者の体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定し、さらに、測定した位置座標を用いて測定したインピーダンスを較正するように、構成されている、制御装置と、
を備えている、位置検出システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記外部磁場トランスデューサは、１個以上のコイルを含む、システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
外部磁場を発生するように構成されている外部磁場発生装置を備えており、前記外部磁場は前記磁場トランスデューサに位置信号を発生させ、
前記制御装置は、前記位置信号を受信して処理することにより、前記プローブの位置座標を測定するように構成されている、
システム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記磁場トランスデューサは、磁場を発生するように構成されており、
前記システムは、前記磁場に応じて、位置信号を発生するように構成された外部磁場センサーをさらに備えており、
前記制御装置は、前記位置信号を受信して処理することにより、前記プローブの位置座標を測定するように構成されている、
システム。
【請求項１７】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記１個以上の箇所における体表面電極との間に電流を流し、前記電流に応じて、前記インピーダンスを測定するように、構成されている、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記体表面電極との間に、一定の電圧を維持し、前記一定の電圧において前記電流を測定するように、構成されている、システム。
【請求項１９】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記体表面電極との間に、一定の電流を維持し、前記少なくとも１個のプローブ電極と体表面電極との間の電圧を測定するように、構成されている、システム。
【請求項２０】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記１個以上の箇所における少なくとも一対の体表面電極を横切って電圧を供給し、前記少なくとも１個のプローブ電極における電圧降下を検出することにより前記インピーダンスを測定するように、構成されている、システム。
【請求項２１】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記体腔の中の複数の場所において、前記磁場トランスデューサを用いて、位置座標を決定し、前記複数の場所における前記インピーダンスを決定し、さらに、前記複数の場所における前記インピーダンスを決定する較正マップを生成するように、構成されている、システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記較正マップを生成するために用いられるプローブは、第１のプローブであり、
前記システムは、少なくとも１個の第２のプローブ電極を含み、前記体腔の中に導入されるように構成されている第２のプローブ、をさらに備えており、
前記制御装置は、前記少なくとも１個の第２のプローブ電極と前記体表面上の１個以上の箇所との間の前記インピーダンスを測定し、前記較正マップを用いて、前記第２のプローブ電極に関して測定されたインピーダンスを較正することにより、前記第２のプローブの第２の位置座標を決定するように、構成されている、
システム。
【請求項２３】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記プローブは、前記少なくとも１個のプローブ電極が配置されている変形可能な部分と、前記磁場トランスデューサが配置されている基部と、を含み、前記変形可能な部分は、変形されていない時に、既知の形状を有しており、
前記制御装置は、前記測定されたインピーダンスを較正することにより、前記基部に対する前記変形可能な部分の偏向を決定するように、構成されている、
システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記変形可能な部分が変形されていない時に、第１のインピーダンスを測定し、前記変形可能な部分が偏向している時に、第２のインピーダンスを測定し、さらに、前記第２のインピーダンスを前記第１のインピーダンスに対して比較することにより、前記プローブの偏向を決定するように、構成されている、システム。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は、一般に、生体内に置かれた物体の位置を検出することに関連しており、特に、インピーダンスに基く位置センサーのための正確な基準を設けることに関連している。
【０００２】
〔発明の背景〕
センサー、管、カテーテル、分配装置、および移植片等のような、体内の物体の位置を追跡することは、多くの医療処置において必要とされている。このような体内の物体の位置を決めるための、十分に確立された高精度なシステムが、磁場の検出に基いて、開発されている。これらのシステムは、外部において発生された磁場の相対的な強度を測定して、これらの測定値から体内の物体の位置を導出するために、その物体に固定されているセンサーを利用している。このような磁気に基く位置検出のための方法は、例えば、ベン−ハイム（Ben-Haim）に発行されている米国特許第５，３９１，１９９号、同５，４４３，４８９号および同６，７８８，９６７号、ベン−ハイム（Ben-Haim）他に発行されている米国特許第６，６９０，９６３号、アッカー（Acker）他に発行されている米国特許第５，５５８，０９１号、アッシェ（Ashe）に発行されている米国特許第６，１７２，４９９号、およびゴバリ（Govari）に発行されている米国特許第６，１７７，７９２号、において開示されており、これらの開示の全ては参照により本明細書に組み入れられている。
【０００３】
また、インピーダンスに基く測定を利用している位置感知システムも開発されている。このようなシステムにおいては、インピーダンスは、体内の物体に固定されている電極と、その体の表面に配置されている電極との間において、測定される。その後、これらのシステムは、インピーダンスの測定値から、体内の物体の位置を導出する。このようなインピーダンスに基く位置検出のための方法は、例えば、ウイットカンプ（Wittkampf）に発行されている米国特許第５，９８３，１２６号、スワンソン（Swanson）に発行されている米国特許第６，４５６，８６４号、およびナルデラ（Nardella）に発行されている米国特許第５，９４４，０２２号、において開示されており、これらの開示の全ては参照により本明細書に組み入れられている。
【０００４】
インピーダンスに基く位置検出は、一般に、磁場に基く位置検出よりも、実施するために費用がかからない。電気生理学的なマッピングおよびアブレーションにおいて用いられているカテーテル等のような、多くの標準的なカテーテルは、インピーダンス測定のために利用できる電極を既に組み込んでいる。しかしながら、部分的に、身体における非線形的なインピーダンスにより、インピーダンスに基く位置検出は、磁気に基く方法ほど、正確ではない。
【０００５】
開示が参照により本明細書に組み入れられている、ギルボア（Gilboa）に発行されている米国特許第６，５７４，４９８号は、画像化装置に対する患者の位置および配向を決定するための電磁気学的な技法に依存していると共に、患者の体に対するプローブの位置および配向を決定するための、超音波または電気的なインピーダンスの検出等のような、別の技法を用いている体内運行の方法、を記載している。この方法は、一次座標系と二次座標系とに対するプローブの位置および配向を決定する処理と、二次座標系から一次座標系への変換を決定する処理と、を含んでいる。
【０００６】
開示が参照により本明細書に組み入れられている、ファイファー（Pfeiffer）他に発行されている米国特許第５，８９９，８６０号は、患者の体内におけるカテーテルの位置を決定するための方法、を記載している。この場合に、カテーテルと遠隔位置の場所との間に送られる位置信号により、そのカテーテルの位置が決定されるのと同時に、カテーテルに体腔の中の既知の移動を行なわせることにより、補正関数が決定される。これにより、それぞれの位置信号から導出される、その後のカテーテルの位置は、この補正関数に従って補正される。
【０００７】
現在において入手可能な磁気に基く位置検出システムは、バイオセンス−ウェブスター（Biosense-Webster）（ダイアモンド・バー、カリフォルニア州）（Diamond Bar, CA）からの、カルト（CARTO）（商標）ＥＰ・ナビゲーション・アンド・アブレーション・システム（CARTO(TM) EP Navigation and Ablation System）およびラッソ（LASSO）（商標）サーキュラー・マッピング・カテーテル（LASSO(TM) Circular Mapping Catheter）等のような、適当な製品、を含む。
【０００８】
〔発明の概要〕
本発明の実施形態はハイブリッドの位置検出のシステムおよび方法を提供しており、これらのシステムおよび方法は、磁気的および電気的な位置検出技法を組み合わせている。これらのシステムにおいて、磁気位置センサーは、正確さに劣る電気的なインピーダンスに基く測定値を較正するための、正確な位置基準、を与える。この目的のために、磁気位置センサーと１個以上の電極とを備えている、カテーテル等のような、ハイブリッド・プローブが、磁気の位置測定値をインピーダンスに基く測定値に関連づけるために、用いられている。この種のシステムは、多数の磁気位置センサーの必要性を軽減し、したがって、高精度の磁気位置検出と低コストのインピーダンスに基く検出との両方から恩恵を受ける。
【０００９】
本発明の一部の実施形態において、上記のハイブリッド・カテーテルは、心臓の一室等のような、体腔の中に置かれる。さらに、外部から供給される磁場が磁場センサーにより測定され、カテーテルの正確な位置座標が導出される。さらに、体表面の電極からの電流または電圧も供給され、その体表面の電極とカテーテルの電極との間のインピーダンスが測定される。このような二重の位置測定は、較正マップを生成して、上記のインピーダンスの測定値を、磁場センサーにより確かめられた位置座標に関連づけるために、体腔内の多数の場所において繰り返される。
【００１０】
その後、診断または治療の機能を有する追加のカテーテルを上記の体腔の中に導入できる。これらの追加のカテーテルは、ハイブリッド・カテーテルと同時に導入してもよく、さらに／または、ハイブリッド・カテーテルの身体からの除去に続いて導入することも可能である。これらの追加のカテーテルはまた、ハイブリッド・カテーテルの電極と同様の電極も組み込んでいるが、磁場センサーを含んでいる必要はない。これにより、これらの追加のカテーテルにおける電極から得たインピーダンスの測定値は、これらの追加のカテーテルの正確な位置座標を決定するために、上記の較正マップに関連づけられる。
【００１１】
本発明の別の実施形態において、上記のハイブリッド・カテーテルは、そのカテーテルの遠位側端部における投げ縄等のような、変形可能な部分を含んでおり、この変形可能な部分において電極を伴っている。これにより、カテーテルが既知の形態において（すなわち、形状が変形されない時に）安定に保持されている間に、磁気およびインピーダンスに基く両方の測定値が得られる。すなわち、この形態においては、それぞれの電極の位置は、磁気センサーに対して、予め、分かっている。それゆえ、これらの電極の位置は、磁気的な位置測定に基いて分かり、これらの既知の位置は、それぞれの電極において得られるインピーダンスの測定値を較正するために、用いることができる。さらに、上記のカテーテルがその後に、医療処置中において、変形されると、それぞれの較正された位置からの電極位置におけるわずかな偏向は、インピーダンスに基く方法により、比較的に正確に測定できる。
【００１２】
それゆえ、本発明の実施形態によれば、位置検出のための方法において、
磁場トランスデューサと少なくとも１個のプローブ電極とを含む、プローブを、被験者の体腔の中に、導入する処理と、
上記の磁場トランスデューサを用いて、上記の体内腔の中のある場所における上記プローブの位置座標を測定する処理と、
上記の少なくとも１個のプローブ電極と上記被験者の体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定する処理と、
上記の測定された位置座標を用いて、上記の測定されたインピーダンスを較正する処理と、を含む、方法が提供されている。
【００１３】
一般的に、上記の磁場トランスデューサは１個以上のコイルを含んでいる。
【００１４】
一般的に、上記のプローブの位置座標を測定する処理は、外部磁場を発生させる処理と、その外部磁場により、上記の磁場トランスデューサの中に誘発される信号を測定する処理と、を含んでいる。
【００１５】
一部の実施形態において、上記の位置座標を測定する処理は、上記の磁場トランスデューサに磁場を発生させる処理と、その磁場により、外部磁場センサーの中に誘発される信号を測定する処理と、を含む。
【００１６】
さらに別の実施形態において、上記のインピーダンスを測定する処理は、上記の少なくとも１個のプローブ電極と１個以上の体表面電極との間の体を通して電流を流す処理と、その電流に応じて、インピーダンスを測定する処理と、を含む。一般的に、上記の体を通して電流を流す処理は、上記の少なくとも１個のプローブ電極と１個以上の体表面電極との間に一定の電圧を維持する処理、を含み、上記のインピーダンスを測定する処理は、その一定の電圧において上記の電流を測定する処理、を含む。さらに別の実施形態においては、上記の体を通して電流を流す処理は、上記の少なくとも１個のプローブ電極と上記の１個以上の体表面電極との間に一定の電流を維持する処理、を含み、上記のインピーダンスを測定する処理は、上記の少なくとも１個のプローブ電極と上記の１個以上の体表面電極との間の電圧を測定する処理、を含む。
【００１７】
一般的に、インピーダンスを測定する処理は、少なくとも一対の体表面電極を横切って(across)、電圧を供給する処理と、少なくとも一つのプローブ電極における電圧降下を測定する処理と、を含む。
【００１８】
一般的に、上記の位置座標を測定する処理は、体腔内の複数の場所において、磁気トランスデューサを用いて、位置座標を決定する処理、を含み、上記のインピーダンスを測定する処理は、上記複数の場所においてインピーダンスを決定する処理、を含み、これらの測定したインピーダンスを較正する処理は、上記の位置座標と複数の場所において決定したインピーダンスを用いて、較正マップを生成する処理、を含む。さらに別の実施形態において、上記の較正マップを生成するために用いられるプローブは第１のプローブであり、上記の方法は、さらに、
少なくとも１個の第２のプローブ電極を含む第２のプローブを、上記の体腔の中に導入する処理と、
上記の少なくとも１個の第２のプローブ電極と体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定する処理と、
上記の較正マップを用いて上記の第２のプローブ電極に関して測定したインピーダンスを較正することにより、上記の第２のプローブの第２の位置座標を決定する処理と、を含む。
【００１９】
一般的に、上記のプローブは、上記の磁場トランスデューサが配置されている基部と、上記の少なくとも１個のプローブ電極が配置されている変形可能な部分と、を含み、この変形可能な部分は、変形されていない時に、既知の形状を有しており、上記の測定したインピーダンスを較正する処理は、上記の基部に対する上記の変形可能な部分の偏向を決定する処理、を含む。さらに別の実施形態において、上記の変位を決定する処理は、上記の変形可能な部分が変形されていない時に、第１のインピーダンスを測定する処理と、その変形可能な部分が偏向している時に、第２のインピーダンスを測定する処理と、その偏向を決定するために、その第２のインピーダンスを上記の第１のインピーダンスに対して比較する処理と、を含む。
【００２０】
また、本発明の実施形態によれば、位置検出システムにおいて、
磁場トランスデューサと少なくとも１個のプローブ電極とを有していて、被験者の体腔の中に導入されることに適合している、プローブと、
上記の磁場トランスデューサを用いて上記のプローブの位置座標を測定し、上記の少なくとも１個のプローブ電極と上記被験者の体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定し、さらに、測定した位置座標を用いて測定したインピーダンスを較正するように、構成されている制御装置と、を備えている、位置検出システム、も提供されている。
【００２１】
一部の実施形態において、上記のシステムは、外部磁場を発生することに適合している外部磁場発生装置、を含み、この外部磁場は、上記の磁場トランスデューサに、位置信号を発生させ、上記の制御装置は、その位置信号を受信して処理することにより、上記のプローブの位置座標を測定するように構成されている。
【００２２】
一般的に、上記の磁場トランスデューサは磁場を発生することに適合しており、上記のシステムは、さらに、その磁場に応じて、位置信号を発生すること、に適合している外部磁場センサー、を備えている。上記の制御装置は、上記の位置信号を受信して処理することにより、上記のプローブの位置座標を測定するように構成されている。
【００２３】
一部の実施形態において、上記の制御装置は、上記の少なくとも１個のプローブ電極と上記の１個以上の箇所における体表面電極との間に、電流を流して、その電流に応じて、インピーダンスを測定するように、構成されている。さらに別の実施形態において、上記の制御装置は、上記の少なくとも１個のプローブ電極と上記の体表面電極との間に、一定の電圧を維持して、その一定の電圧において電流を測定するように、構成されている。さらに別の実施形態において、上記の制御装置は、上記の少なくとも１個のプローブ電極と上記の体表面電極との間に、一定の電流を維持して、その少なくとも１個のプローブ電極と体表面電極との間の電圧を測定するように、構成されている。
【００２４】
一般的に、上記の制御装置は、上記の１個以上の箇所において少なくとも一対の体表面電極をまたいで電圧を供給して、上記の少なくとも１個のプローブ電極における電圧降下を検出することによりインピーダンスを測定するように、構成されている。
【００２５】
一部の実施形態において、上記の制御装置は、上記の体腔の中の複数の場所において、上記の磁場トランスデューサを用いて、位置座標を決定し、これらの複数の場所におけるインピーダンスを決定し、さらに、これらの複数の場所におけるインピーダンスを決定する較正マップを生成するように、構成されている。一般的に、上記の較正マップを生成するために用いられるプローブは第１のプローブであり、上記のシステムは、さらに、少なくとも１個の第２のプローブ電極を含んでいて上記の体腔の中に導入されることに適合している第２のプローブ、を備えており、上記の制御装置は、上記の少なくとも１個の第２のプローブ電極と体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定し、上記の較正マップを用いて、第２のプローブ電極に関して測定されたインピーダンスを較正することにより、上記の第２のプローブの第２の位置座標を決定するように、構成されている。
【００２６】
加えて、または、あるいは、上記のプローブは、上記の少なくとも１個のプローブ電極が配置されている変形可能な部分と、磁場トランスデューサが配置されている基部と、を含み、この変形可能な部分は、変形されていない時に、既知の形状を有しており、上記の制御装置は、上記の測定されたインピーダンスを較正することにより、上記の基部に対する上記の変形可能な部分の偏向を決定するように、構成されている。さらに別の実施形態において、上記の制御装置は、上記の変形可能な部分が変形されていない時に、第１のインピーダンスを測定して、その変形可能な部分が偏向している時に、第２のインピーダンスを測定し、さらに、この第２のインピーダンスを上記の第１のインピーダンスに対して比較することにより、上記のプローブの偏向を決定するように、構成されている。
【００２７】
本発明は、以下の、図面と共に行なわれている、その実施形態の詳細な説明により、さらに完全に理解されるであろう。
【００２８】
〔実施形態の詳細な説明〕
図１は、本発明の実施形態による、磁場位置センサー２２と、多数のカテーテル電極３０，３２および３４と、を備えている、ハイブリッド・カテーテル２０、の遠位側端部を示している概略的な詳細図である。
【００２９】
磁場センサー２２は３個の直交コイル２４，２６および２８を備えており、これらのコイルは、「発明の背景」において引用されている特許において記載されているような、６種類の位置および配向の次元において、カテーテル２０の座標を決定するために、用いることができる。あるいは、磁場センサー２２は１個または２個のコイルあるいはそれ以上の数のコイル、または、ホール効果装置またはその他のアンテナ等のような、コイル以外の磁場センサー、を含んでいてもよい。本特許出願の内容において、さらに、特許請求の範囲の各請求項において、上記のようなコイルおよびその他のセンサーは、一般に、磁場トランスデューサとして呼ばれており、一般に、磁場を検知するか、磁場を発生するために、用いることができる。
【００３０】
電極３０，３２および３４は任意の適当な形状および大きさであってよく、電気生理学的な検出またはアブレーションのため等のような、他の目的のためにも使うことができる。
【００３１】
本発明の実施形態において、カテーテル２０の遠位側端部は柔軟であって、電極３０，３２および３４の１つ以上の位置を、磁場センサー２２の位置に対して偏向させることが可能である。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態による、ハイブリッド・カテーテル２０を使用している、位置検出システム３６の概略的で絵画的な説明図である。このシステム３６は、カテーテル２０の位置および形状を決定するために用いることができ、以下において説明されているように、カテーテル２０により行なわれた測定から、較正マップを生成するために用いることも可能である。この較正マップは、電極を有しているが磁場センサーを持っていなくてもよい追加の侵襲性の医療装置の、後続の位置検出のために、用いることができる。
【００３３】
この実施形態において、カテーテル２０は、被験者４０の心臓３８の一室の中における侵襲性の処置において、用いられている。あるいは、位置検出システム３６は、他の体腔の中において、カテーテル２０のような、ハイブリッド・プローブを伴って、使用することも可能である。被験者４０は、例えば、磁場発生コイル４２を収容しているパッドを被験者の下に置くことにより、発生される磁場の中に配置されている。これらのコイル４２により発生された磁場は、それぞれの磁場の中におけるセンサー２２のコイル２４，２６および２８の位置および配向を示す、電気的な信号を、それぞれのコイル２４，２６および２８の中に、発生させる。これらの信号は制御装置４４に送られ、この制御装置４４はそれぞれの信号を分析して、カテーテル２０の座標を決定する。あるいは、磁場センサー２２の中の各コイルは、コイル４２により検出される磁場を発生するように、駆動することも可能である。
【００３４】
制御装置４４は、プロセッサ、一般的には、適当な信号処理回路を伴うコンピュータ、を含んでいる。このプロセッサはコンソール５２を駆動するために連結されており、このコンソール５２は、カテーテル２０の場所の視覚表示装置５４も備えていてよい。
【００３５】
電極３０，３２および３４は、制御装置４４の中のインピーダンス測定回路に、カテーテル２０の挿入管を通して、電線により接続されている。さらに、制御装置は、体表面電極に、電線により接続されており、これらの体表面電極は、一般的に、接着性の皮膚パッチ４６，４８および５０、を構成している。これらのパッチ４６，４８および５０は、プローブの近傍における、体表面上の任意の好都合な場所に、配置できる。また、本発明の別の実施形態においては、上記の体表面上の電極は数を変更することができ、医療の専門家５６により操作される皮下プローブまたは手持ち式の装置等のような、別の形態を採ることも可能である。
【００３６】
本発明の実施形態において、各表面パッチと電極３０，３２および３４との間のインピーダンスは、本発明の譲受人に譲渡されていて、参照により本明細書に組み入れられている、ゴバリ（Govari）他により、「カレント−ベースド・インピーダンス・メジュアメント（Current-based Impedance Measurement）」を発明の名称として、２００５年１月７日に出願されている、米国特許出願第１１／０３０，９３４号において記載されている方法に従って、測定される。制御装置４４は、それぞれがカテーテル電極を構成している１個以上の電気回路と、それぞれの体表面電極と、介在する体組織とを通して、電流を流す。オームの法則により、それぞれの回路の中の電極とパッチとの間のインピーダンスは、その回路を通って流れる電流で割った、各電極の間の電圧、に等しい。
【００３７】
本発明の別の実施形態において、電圧は、上述のウィットカンプ（Wittkampf）に発行されている米国特許第５，９８３，１２６号において記載されているように、各対の体表面電極をまたいで供給することが可能である。この場合に、各カテーテル電極におけるそれぞれの電圧降下が、相対的なインピーダンスを決定するために、測定される。
【００３８】
一般的に、システム２０は、単純化のために図面において示されていない、別の要素、を含んでいる。例えば、システム２０は、１個以上の体表面電極から信号を受け取って制御装置４４にＥＣＧ同期信号を供給するように、連結されている、ＥＣＧモニター、を含むことができる。このシステムはまた、被験者の体の外部に取り付けられる外部供給型の基準パッチにおいて、あるいは、心臓３８の中に挿入されてその心臓に対して固定された位置に維持される内部配置型のカテーテルにおいて、基準位置センサーを含んでいてもよい。このようにして、カテーテル２０の位置を基準カテーテルの位置に対して比較することにより、このカテーテル２０の座標は、心臓の動きに無関係に、その心臓に対して正確に決定される。あるいは、別の適当な方法を、心臓の動きを補正するために、用いることも可能である。
【００３９】
図３は、本発明の実施形態に従って、較正マップの生成中に、心臓３８の一室の中に位置決めされているハイブリッド・カテーテル２０の、概略的で、絵画的な説明図である。磁場センサー２２から受け取られる信号は、多数の場所におけるカテーテルの位置および配向を算出するために、特に、磁気座標の測定値およびセンサー２２に対する各電極の既知の変位に基いて、それらの場所における電極３０，３２および３４の位置座標を導出するために、用いられる。さらに、インピーダンスの測定も、異なるカテーテルの場所における電極３０，３２および３４に対して行なわれ、これらの測定値は、磁気的な位置測定により決定される場合の電極の位置に対して相関づけられる。このようにして、較正マップは生成される。
【００４０】
図４は第２のカテーテル５８の、概略的で、絵画的な説明図であり、このカテーテル５８は、本発明の実施形態に従って、較正マップの生成中または生成後に、心臓３８の中に挿入される。この場合に、カテーテル５８が心臓の一室を通して移動する際に、このカテーテル上の電極６０，６２および６４において得られるインピーダンスの測定値が、較正マップにおける既知の位置において既に記録されているインピーダンスの測定値に対して、関連づけられる。このようにして、カテーテル５８の座標は、被験者の体のインピーダンスにおける変動および非線形性にかかわらず、正確に決定される。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態による、図３および図４において示されているような、較正マップを生成して適用するための方法、を示しているフローチャートである。初めの工程６６において、カテーテル２０等のような、ハイブリッド・カテーテルが心臓の一室の中に（あるいは、適宜に、他の体腔の中に）挿入される。次に、磁気測定工程６８において、磁場センサーが、カテーテルの位置座標を決定し、これにより各カテーテル電極の特定の位置を見つけ出すために、用いられる。その後、これらのカテーテル電極におけるインピーダンスの測定値が、インピーダンス測定工程７０において、得られる。次に、相関工程７２において、上記のインピーダンスの測定値が、工程６８において決定された各電極の位置に対して、関連づけられる。
【００４２】
その後、決定工程７４において、後続の処置の必要性に基いて、較正マップのための十分なデータが集められたか否かについて、決定が行なわれる。さらにデータが必要とされる場合には、上記のハイブリッド・カテーテルは心臓の一室の中の新しい位置に移動し、位置決め工程７６において、工程６８〜７４が繰り返される。実際には、工程６８および７０は連続的に行なわれるので、マッピングする体腔の異なる部分を通してカテーテルを徐々に動かしながら、工程６６〜７６を連続的なプロセスにおいて行なうことも可能である。
【００４３】
一方、十分なデータが集められると、較正マップが、マッピング工程７８において、生成される。一般的に、この較正マップは、磁気検出により決定された、座標の格子を含み、（体表面電極のそれぞれに対するか、体表面電極の各対に対する）一組のインピーダンスの測定値がこの格子の各点において記録されている。あるいは、インピーダンスの測定値のそれぞれの組に対応する実際の較正された位置座標を、上記のマップが示すように、上記の格子を逆にすることも可能である。
【００４４】
較正マップが完成すると、カテーテル５８および／または他の侵襲性の医療装置は、挿入工程８０において、体腔の中に挿入される。この第２のカテーテルは、インピーダンスを測定するために使用できる電極を備えているが、このカテーテルは、一般的に、磁場センサーを有していない。次に、第２のインピーダンス測定工程８２において、上記第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。その後、位置検出工程８４において、較正マップに対して、測定したインピーダンスを比較することにより、上記のカテーテル電極の位置座標が決定される。さらに、これらの電極の位置に基いて、上記第２のカテーテルの他の要素の位置も決定できるようになる。
【００４５】
図５において示されているように、工程８２および８４は、処置が完了工程８６において終了していることが決定されるまで、カテーテル５８を継続的に追跡するために、繰り返すことができる。
【００４６】
図６は、本発明の別の実施形態による、ハイブリッド・カテーテル８８の絵画的な説明図である。このハイブリッド・カテーテル８８は、屈曲点９６まで伸びている比較的に剛性の基部９０、を有しており、この点９６から先に、変形可能な柔軟な部分９２をさらに有している。この部分９２は既知の固定された長さを有しており、体腔内において圧力を受ける時に、一般的に、ねじれるが伸ばすことのできない材料、を含んでいる。一般的に、部分９２は、この部分に全く力が加えられない時には、所定の形態を採るが、力が加わると、その所定の形態から偏向するように、十分に弾性である。
【００４７】
図面において示されている実施形態において、ハイブリッド・カテーテル８８は投げ縄の形状を有しており、この形状は、左心房の中の肺静脈の口の周囲の領域を、周方向にマッピングおよびアブレーションするために、適している。この種のカテーテルは、例えば、本発明の譲受人に譲渡されていて、参照により本明細書に組み入れられている、「ラッソ・フォー・プルモナリー・ベイン・マッピング・アンド・アブレーション（Lasso for Pulmonary Vein Mapping and Ablation）」を発明の名称として、２００３年７月２９日に出願されている、米国特許出願第１０／６２９，６６１号において、記載されている。あるいは、このカテーテルに関連して記載されている本発明の態様は、バスケット・カテーテル等のような、別の種類の偏向可能なカテーテル、にも適用できる。
【００４８】
磁気センサー９４は、点９６の近くのカテーテル８８の剛性の部分９０に固定されている。また、１個以上の電極９８がこのカテーテルの柔軟な部分９２に配置されている。電極９８は、上述のように、インピーダンスを測定するために、適合している。加えて、電極９８の一部または全部は、体組織の電気特性を検出するか、アブレーションを行なう等のような、付加的な機能を実行することにも適合できる。
【００４９】
上記のカテーテル８８が、外力が加えられていない初期の位置において保持されている時に、磁気センサー９４により行なわれる位置測定は、電極９８のそれぞれの位置を含む、全体のカテーテルの長さの位置を決定するために使用できる。この初期の位置において、インピーダンスの測定値も、これらのインピーダンスの測定値を較正するために、それぞれの電極において測定される。
【００５０】
次に、柔軟な部分９２に力が加えられると、この部分は変形し、これにより、電極はそれぞれの較正された位置から偏向する。それぞれの電極の偏向は比較的に小さいので、インピーダンスの測定値は、その初期の位置からのそれぞれの電極の移動量を比較的に正確に決定するために、使用できる。それぞれの電極の位置、したがって、カテーテル８８の形状は、１個のみの磁場センサーしか用いられていなくても、このようにして、正確に決定できる。
【００５１】
システム３６は、当該システム３６が、不整脈等のような、心臓の状況の診断または治療のためのカテーテルに基く処置において使用できるように、本発明の実施形態を表現している。ただし、このシステム３６は、血管形成術またはアテレクトミーを含んでもよい、脈管内の病気の診断または治療においても、使用できる。また、このシステム３６の原理は、必要な変更を加えて、脳、脊椎、骨格の関節、膀胱、胃腸管、前立腺、および子宮等のような、他の体の構造の診断および／または治療のための、位置検出システムにおいても、適用可能である。
【００５２】
したがって、上述の実施形態は例としてあげられていること、および、本発明が、特定的に図示されていて上記において説明されているもの、に限定されないということ、が認められるであろう。むしろ、本発明の範囲は、上記において説明されている種々の特徴の組み合わせとその類似の組み合わせの両方、ならびに、上記の説明を読めば当業者には想到されると考えられ、先行技術には開示されていない、これらの変形例および変更例、を含む。
【００５３】
〔実施の態様〕
（１）位置検出のための方法において、
被験者の体腔の中に、磁場トランスデューサおよび少なくとも１個のプローブ電極を含むプローブ、を導入する処理と、
前記磁場トランスデューサを用いて、前記体腔の中の場所における前記プローブの位置座標を測定する処理と、
前記少なくとも１個のプローブ電極と前記被験者の体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定する処理と、
前記測定した位置座標を用いて、前記測定したインピーダンスを較正する処理と、
を含む、方法。
（２）実施態様１に記載の方法において、
前記磁場トランスデューサは１個以上のコイルを含む、方法。
（３）実施態様１に記載の方法において、
前記プローブの位置座標を測定する処理は、外部磁場を生成する処理と、前記外部磁場により前記磁場トランスデューサの中に誘発される信号を測定する処理と、を含む、方法。
（４）実施態様１に記載の方法において、
前記位置座標を測定する処理は、前記磁場トランスデューサに磁場を生成させる処理と、前記磁場により外部磁場センサーの中に誘発される信号を測定する処理と、を含む、方法。
（５）実施態様１に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する処理は、前記少なくとも１個のプローブ電極と１個以上の体表面電極との間において、前記体を通して電流を流す処理と、前記電流に応じて前記インピーダンスを測定する処理と、を含む、方法。
【００５４】
（６）実施態様５に記載の方法において、
前記体を通して電流を流す処理は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記１個以上の体表面電極との間に一定の電圧を維持する処理を含み、
前記インピーダンスを測定する処理は、前記一定の電圧において、前記電流を測定する処理を含む、
方法。
（７）実施態様５に記載の方法において、
前記体を通して電流を流す処理は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記１個以上の体表面電極との間に一定の電流を維持する処理を含み、
前記インピーダンスを測定する処理は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記１個以上の体表面電極との間の電圧を測定する処理を含む、
方法。
（８）実施態様１に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する処理は、少なくとも一対の体表面電極を横切って電圧を供給する処理と、前記少なくとも１個のプローブ電極における電圧降下を測定する処理と、を含む、方法。
（９）実施態様１に記載の方法において、
前記位置座標を測定する処理は、前記体腔の中の複数の位置において、前記磁場トランスデューサを用いて、前記位置座標を決定する処理を含み、
前記インピーダンスを測定する処理は、前記複数の位置においてインピーダンスを決定する処理を含み、
前記測定したインピーダンスを較正する処理は、前記複数の位置において決定された位置座標とインピーダンスとを用いて較正マップを生成する処理を含む、
方法。
（１０）実施態様９に記載の方法において、
前記較正マップを生成するために用いられるプローブは、第１のプローブであり、
少なくとも１個の第２のプローブ電極を含む第２のプローブを、前記体腔の中に導入する処理と、
前記少なくとも１個の第２のプローブ電極と体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定する処理と、
前記第２のプローブ電極に関して測定したインピーダンスを、前記較正マップを用いて較正することにより、前記第２のプローブの第２の位置座標を決定する処理と、
をさらに含む、方法。
【００５５】
（１１）実施態様１に記載の方法において、
前記プローブは、前記磁場トランスデューサが配置されている基部と、前記少なくとも１個のプローブ電極が配置されている変形可能な部分と、を含み、前記変形可能な部分は、変形されていない時に、既知の形状を有しており、
前記測定したインピーダンスを較正する処理は、前記基部に対する前記変形可能な部分の偏向を決定する処理を含む、
方法。
（１２）実施態様１１に記載の方法において、
前記変位を決定する処理は、前記変形可能な部分が変形されていない時に、第１のインピーダンスを測定する処理と、前記変形可能な部分が偏向している時に、第２のインピーダンスを測定する処理と、前記偏向を決定するために、前記第２のインピーダンスを前記第１のインピーダンスに対して比較する処理と、を含む、方法。
（１３）位置検出システムにおいて、
プローブであって、磁場トランスデューサと少なくとも１個のプローブ電極とを具備し、被験者の体腔の中に導入されるように構成されている、プローブと、
制御装置であって、前記磁場トランスデューサを用いて前記プローブの位置座標を測定し、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記被験者の体表面上の１個以上の箇所との間のインピーダンスを測定し、さらに、測定した位置座標を用いて測定したインピーダンスを較正するように、構成されている、制御装置と、
を備えている、位置検出システム。
（１４）実施態様１３に記載のシステムにおいて、
前記外部磁場トランスデューサは、１個以上のコイルを含む、システム。
（１５）実施態様１３に記載のシステムにおいて、
外部磁場を発生するように構成されている外部磁場発生装置を備えており、前記外部磁場は前記磁場トランスデューサに位置信号を発生させ、
前記制御装置は、前記位置信号を受信して処理することにより、前記プローブの位置座標を測定するように構成されている、
システム。
【００５６】
（１６）実施態様１３に記載のシステムにおいて、
前記磁場トランスデューサは、磁場を発生するように構成されており、
前記システムは、前記磁場に応じて、位置信号を発生するように構成された外部磁場センサーをさらに備えており、
前記制御装置は、前記位置信号を受信して処理することにより、前記プローブの位置座標を測定するように構成されている、
システム。
（１７）実施態様１３に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記１個以上の箇所における体表面電極との間に電流を流し、前記電流に応じて、前記インピーダンスを測定するように、構成されている、システム。
（１８）実施態様１７に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記体表面電極との間に、一定の電圧を維持し、前記一定の電圧において前記電流を測定するように、構成されている、システム。
（１９）実施態様１７に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記少なくとも１個のプローブ電極と前記体表面電極との間に、電流を維持し、前記少なくとも１個のプローブ電極と体表面電極との間の電圧を測定するように、構成されている、システム。
（２０）実施態様１３に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記１個以上の箇所における少なくとも一対の体表面電極を横切って電圧を供給し、前記少なくとも１個のプローブ電極における電圧降下を検出することにより前記インピーダンスを測定するように、構成されている、システム。
【００５７】
（２１）実施態様１３に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記体腔の中の複数の場所において、前記磁場トランスデューサを用いて、位置座標を決定し、前記複数の場所における前記インピーダンスを決定し、さらに、前記複数の場所における前記インピーダンスを決定する較正マップを生成するように、構成されている、システム。
（２２）実施態様２１に記載のシステムにおいて、
前記較正マップを生成するために用いられるプローブは、第１のプローブであり、
前記システムは、少なくとも１個の第２のプローブ電極を含み、前記体腔の中に導入されるように構成されている第２のプローブ、をさらに備えており、
前記制御装置は、前記少なくとも１個の第２のプローブ電極と前記体表面上の１個以上の箇所との間の前記インピーダンスを測定し、前記較正マップを用いて、前記第２のプローブ電極に関して測定されたインピーダンスを較正することにより、前記第２のプローブの第２の位置座標を決定するように、構成されている、
システム。
（２３）実施態様１３に記載のシステムにおいて、
前記プローブは、前記少なくとも１個のプローブ電極が配置されている変形可能な部分と、前記磁場トランスデューサが配置されている基部と、を含み、前記変形可能な部分は、変形されていない時に、既知の形状を有しており、
前記制御装置は、前記測定されたインピーダンスを較正することにより、前記基部に対する前記変形可能な部分の偏向を決定するように、構成されている、
システム。
（２４）実施態様２３に記載のシステムにおいて、
前記制御装置は、前記変形可能な部分が変形されていない時に、第１のインピーダンスを測定し、前記変形可能な部分が偏向している時に、第２のインピーダンスを測定し、さらに、前記第２のインピーダンスを前記第１のインピーダンスに対して比較することにより、前記プローブの偏向を決定するように、構成されている、システム。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態による、磁場位置センサーおよび多数の電極を備えているハイブリッド・カテーテルの、遠位側端部、を示している、概略図である。
【図２】本発明の実施形態に従って、ハイブリッド・カテーテルを利用している位置検出システムの、概略的で絵画的な説明図である。
【図３】心臓の一室の中における、ハイブリッド・カテーテルの、概略的で絵画的な切取内部図であり、このハイブリッド・カテーテルは、本発明の実施形態に従って、較正マップを生成するために用いられている。
【図４】本発明の実施形態に従って、較正マッピング処理に続いて、心臓の一室の中に置かれている第２のカテーテルの、概略的で絵画的な切取内部図である。
【図５】本発明の実施形態に従って、較正マップを生成して適用するための方法、を概略的に説明しているフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施形態による、ハイブリッド・カテーテルの、概略的で絵画的な説明図である。
【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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【外国語明細書】
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