(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓における生理的信号を測定するカテーテルであって、
前記カテーテルの先端部にある構造体を備え、
前記構造体は、
（ｉ）複数のアーム部と、
（ｉｉ）各アーム部に固定された電極と、
（ｉｉｉ）各アーム部に位置づけられ、位置情報を発生する装置と
を備え、
前記複数のアーム部は、前記カテーテルの心臓内への挿入中に前記カテーテルの長軸の近くに位置づけられ、
前記複数のアーム部は、前記構造体が前記心臓内にあるときに前記カテーテルの前記長軸から離れて、個々に広げられ、
前記アーム部は、弾性材料から形成され、前記カテーテルの先端部から先に広がる第１の形態と、前記カテーテルの先端部の外側の上で後方に曲がる第２の形態を有する、
カテーテル。
【請求項２】
前記位置情報を発生する装置は、位置センサーである請求項１記載のカテーテル。
【請求項３】
前記位置センサーは、外部から印加される場に応じて信号を発生する請求項２記載のカテーテル。
【請求項４】
前記外部から印加される場は、磁場である請求項３記載のカテーテル。
【請求項５】
前記位置センサーは、少なくとも１つのコイルを備える請求項２記載のカテーテル。
【請求項６】
前記少なくとも１つのコイルは、位置及び方向の情報を決定するために使用される請求項５記載のカテーテル。
【請求項７】
前記カテーテルは、前記心臓における電気的活性を測定するために使用される請求項２記載のカテーテル。
【請求項８】
前記カテーテルは、前記心臓における電気的活性をマッピングするために使用される請求項７記載のカテーテル。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は医療電気生理システムに関し、さらに詳細には心臓の電気的活性をマッピングするのに使用できる侵襲性医療プローブに関する。
発明の背景
電気物理的センサーを具備する心臓カテーテルは、心臓の電気的活性をマッピングできることが知られている。通常、心内膜での時間変化電位を心臓内の位置の関数として検知し記録して、局所的電気記録図（エレクトログラム）あるいは局所的活性時間をマッピングするために使用する。心臓の筋肉を介する電気インパルスの伝導に要する時間により活性時間は心内膜で逐次異なっている。この電気伝導の方向は、心臓のどの場所でも、共に活性時間のマップに由来する等電活性前面に垂直な活性ベクトルにより従来は示されている。心内膜の任意の点を通る活性前面の伝播速度は速度ベクトルとして示される。
活性前面と伝導場のマッピングは、心臓組織における異常な電気伝播により分かる心室と心房の頻拍と心室と心房の細動のような異常を医師が確認し診断する助けとなる。活性信号伝達の心臓における局所的欠陥は、多くの活性前面、異常濃度あるいは正常値からの速度ベクトルの変化あるいは速度ベクトルのずれのような現象を観察することにより認識することができる。欠陥の位置がそのようなマッピングで認識できれば、その欠陥を除去したり（その欠陥が異常に機能していれば）、可能である限り心臓の正常な機能を元に戻すように治療することができる。
心筋の電気的活性時間のマッピングには、心臓内のセンサーの場所を各計測時間で知ることが必要である。そのようなマッピングは心臓内の１個の可動電極センサーを使用しながら行なうことができる。そのセンサーは固定された外部対照電極に関する活性時間を計測する。しかしながら、この技術では各計測時間での電極位置の決定精度によって制限された低解像度と比較的不十分な精度の写像になる。心臓の自然の動きによって、鼓動により移動する電極の位置の正確な読み取りを維持するのが非常に困難になる。１個の電極を使う電気的活性時間のマッピングは、一般に蛍光透視鏡像で普通行なう必要のあるさらに長い手法であり、そのため望ましくない電離放射線を患者に当てることになる。さらに不整脈の心臓では１カ所の活性時間は連続鼓動間で変化する。
１個の電極マッピングのこれらの欠点のために、多数の発明者が多くの電極を使用して心内膜の異なった場所で電位を同時に計測しすることにより活性時間をより迅速かつ簡便にマッピングする方法を教示している。このことは例えばＰＣＴ特許公報ＷＯ９５／０５７７３号に記載されている。なおこの公報の開示は参考として本明細書に含める。この場合、全電極センサーの位置は普通、蛍光透視像あるいは超音波像により計測時間で決定することができる。しかしながら、これらの位置決定の方法は複雑かつ簡便でなく、比較的不正確であるために、マッピングの精度が制限されることになる。
また米国特許第５，４７１，９８２号と第５，４６５，７１７号は電極バスケットの使用を教示しており、そのバスケットを心室内に挿入し、複数の電極を心内膜の複数の場所に同時に接触するように広げる。なおこの公報の開示も参考として本明細書に含める。次に、全電極での相対的な電気的活性時間を同時に計測し、異常を検出し認識するために使用する。しかしながらこの電極バスケットは心臓内で一旦広げると位置移動を簡単に行なえないため電気的活性ベクトルの高解像度マッピングには制限付きで有効である。さらに、電極の絶対位置を決定するには蛍光透視鏡あるいは手間のかかる望ましくない他の像映法の使用が必要となる。さらに、バスケットカテーテルは心臓では収縮せず、そのためバスケットカテーテルの電極は全周期で心筋の同一部分との接触を維持することができず、そして電極は各周期で心筋に対して同じ位置に戻ることはできない。
例えば、Panescuに与えられた米国特許第５，４８７，３９１号は心臓で広げるための多くの電極プローブを開示している。この多くの電極から受け取った信号は復極の伝播速度を得るために使用される。しかしながらこの特許は基準の外部あるいは心臓固定フレームに対する電極の位置を別個に決定するようにはなっておらず、復極の伝播速度は心臓それ自体よりはプローブから得られる。
１個の電気的生理マッピング電極のスペースでの位置を検出することが、特に１９９５年１月２４日に出願されたＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号、両方のタイトルが「心臓電気機械技術」の１９９６年１月１１日に出願された米国特許出願第６０／００９，７６９号と１９９６年２月１日に出願された米国特許出願第０８／５９５，３６５号、および１９９５年２月２１日発行された米国特許第５，３９１，１９９号に記載されている。これらの全ての開示を参考として本明細書に含める。
米国特許第５，４５０，８４６号は心臓内で簡単に位置を変えるカテーテルを開示している。そのカテーテルはその先端部にアブレーター（融除部材）とその先端部近くにカテーテル外側に整列した複数対の非接触感知電極を具備している。この公報は参考として本明細書に含める。各電極は面するカテーテルの側面近くの小領域の心内膜で発生した局所的な電気記録図信号を感知する。対の電極によって感知される信号で示される活性時間の違いは、アブレーターを配置する際に作業者をガイドするように、カテーテル近くで活性ベクトルの方向を評価するために使用される。しかしながら、この装置を活性ベクトルの高解像度マッピングで使用すると、像映法で実施しなければならないカテーテル先端部の絶対位置を決定する難しさのためと、非接触電気記録図計測の悪い精度のために実用的ではない。
国際特許出願公開第ＷＯ９５／１０２２６号は、心臓の弁周囲に支持されるようにデザインされた、先端部に環を有するカテーテルを記載している。その環は弁組織における電気的活性を計測する電極を備えている。異常な電気的活性を電極の１個の近傍の弁組織において検出すると、異常な活性の部位の組織を除去するように電流が電極に印加される。しかしながら、この発明は当技術で既知の像映方法以外は環と電極の位置を決定する手段を提供しておらず、従って、電気的活性をマッピングするのに有効でなく、また弁以外心臓の領域で有効でない。
Avitallに与えられた米国特許第５，５５５，８８３号はループ状マッピングおよび除去システムを備えたカテーテルを記載している。なおこの公報は参考として本明細書に含める。この特許にはマッピング／除去される心臓表面に対する個々の電極位置を決定するための手段がない。
発明の概要
本発明の目的は、人間の体内の多くのセンサーにより生理信号を同時に計測すると同時に、全てのそのセンサーの少なくとも相対的な位置を同時に正確に計測することを目的とする。
本発明の１つの態様（面）では、センサーがカテーテルに固定され、そのセンサーの場所が、位置と方向の情報を発生するカテーテル内の装置の位置を決定することによって計測される。
本発明の他の目的は、後の診断と治療の目的のため異常な電気伝播の部位を認識するために、心筋の局所的な電気伝播ベクトルを迅速に正確に計測するための方法と装置を提供することである。
本発明の好ましい実施形態では、複数の電極がカテーテルの先端部の構造体に取り付けられる。位置情報を発生するための１個以上の装置が電極近くに配置され、それにより全電極の位置が基準の外部フレームに関連してあるいは心臓に対して決定される。電極によって計測される位置情報と信号は、カテーテルの先端部の構造体の場所での電気的活性ベクトルの方向と大きさを決定するために使用される。
本発明の好ましい実施形態では、カテーテルの先端部の構造体は、少なくとも３個の非同一線上の電極を具備し、それにより電極により構成された平面の電気的活性ベクトルの方向を完全に決定することができる。
本発明の好ましい幾つかの実施形態では、複数の電極がカテーテルの先端部の概ね剛体の環に取り付けられる。位置情報を発生する装置は環に連結され、それにより環の位置と回転方向が決められ、従って、電極全ての場所が決定される。また別に、あるいはさらに、環の幾何学的形状と方角がカテーテルに対して知られている。カテーテルに対する電極の場所が大体決められれば、電極の全ての位置は、カテーテル先端部の決められた位置と方向から決定することができる。さらに、この場合、カテーテル先端部の場所とカテーテルの回転座標だけをその軸周囲に決めれば十分である。
本発明のカテーテルは心室内に挿入されることが好ましい。カテーテルの先端部の環は心内膜と接触して配置され、電気伝播ベクトルは環の場所で計測される。カテーテルの先端部は次にその心内膜の他の場所に繰り返し移され、伝播ベクトル場のマッピングがなされるか、異常の領域が認識される。
この発明に関連して、カテーテルの先端部の環に適用されるように、用語、概ね剛体は、電極による電気生理学的信号の連続計測時に、環の形状とカテーテルの長軸に対するその方角が既知の所定の関係で固定されたままにあることを意味している。その結果、座標情報装置に対する環上の電極の各々の場所が固定されそして知られ、そしてそれにより外部基準フレームに対する電極の全ての場所を、座標情報装置により与えられる場所と座標の情報を使用して決定することができる。しかしながら、電極を所定の場所に保持するように延出可能なバーを使う場合のような個々の電極を心筋に固定する本発明の実施形態では、心筋の収縮の結果として電極が互いに移動する。
概ね剛体の環はカテーテルの挿入と除去のために、計測時その形状を保持するが、環を直線状にあるいは平坦にして、血管のような細いチューブを介してあるいはカテーテルの穴を介して通す。
本発明の好ましい実施形態では、概ね剛体の環がニッケルチタン合金のような弾性、超弾性材料から作られる。カテーテルを体に挿入したり体から外したりするために、環がカテーテルの先端部に近接する狭いスリーブ内で圧縮される。カテーテルの挿入後、環はスリーブから放出され、その所定の形状と位置をとる。
本発明の好ましい実施形態では、概ね剛体の環が弾性材料の平坦なリボン状部材から作られる。環がスリーブから放出された後、環が接触するカテーテルの先端部は同様に平坦であり、環の放出に必要なスロットを有する。従って、環が一旦放出されると、環はカテーテルの軸に対して回転や傾斜が略防止され、心臓内の連続的計測時に環にかけた力で略湾曲も変形もしない。このように環上の電極の位置がカテーテルの先端部に対して所定の関係に維持される。
本発明の他の好ましい実施形態では、環は弾性、超弾性材料の中空部材から作られ、既知の方角でカテーテルの先端部に堅く連結されている。体へあるいは体からのカテーテルの挿入あるいは除去のために、環を、その中空部材の穴内にスタイレット（針金）を挿入することによって直線状にする。
本発明の他の好ましい実施形態では、カテーテルの先端部の環はフレキシブル材料の中空部材から作られ、体へあるいは体からのカテーテルの挿入あるいは取り出しのため、その中空部材の穴内に直線状のスタイレットを挿入することによってその環が直線状になる。直線状のスタイレットを抜去した後、概ね剛体の弾性材料からなり、その先端部が曲がっている第２のスタイレットを挿入する。カテーテルの穴にこの第２のスタイレットを挿入すると、スタイレットの湾曲した先端部分が直線状になり、カテーテルの相対的剛性によりスタイレットが直線状のままとなる。しかしこのスタイレットがカテーテルの先端部の中空でフレキシブルな部分に達すると、スタイレットの弾性によりその先端部分がその湾曲した形状に戻り、したがって、カテーテルの中空でフレキシブルな部分が湾曲し、さらに所定の環状形状になる。
心臓内への挿入時にカテーテルの先端部を直線状にする、本発明の好ましい実施形態では、カテーテルの先端部の部分を挿入後、湾曲して環状形状にすると、この部分の先端部はカテーテルの側面のソケットと係合する。蛍光透視鏡あるいは当技術で既知の他の像映法を使用してカテーテルの先端部の環を観察し、その遠位部分の先端部がソケットに係合したことを確認して電気的生理計測を開始する前に環がその所定の形状と方向をとったことが保証される。
また、このタイプの好ましい実施形態では、カテーテルの先端部部分の先端部は第１の電気的接点を備え、カテーテルの側面のソケットは第２の電気的接点を備える。その先端部をソケットに係合すると、第１の電気的接点が第２の電気的接点に近接する。両接点の相互近接を当技術分野における既知方法の電気的計測により計測して先端部がソケットに係合されたことを確認する。
本発明の好ましい実施形態では、電極をカテーテルの先端部で取り付ける構造体は任意の所望の環状断面輪郭（プロフィール）を有しており、また、その構造体は一様でない輪郭形状で形成してもよい。そのような一つの好ましい実施形態では、構造体は、電極を取り付ける剛体性部分とその剛体性部分間の柔軟な弾性部分とを備えている。その柔軟な弾性部分によりその構造体が簡単に潰れて血管を通り、次に、その構造体は心室内で開放されるとその所定の形に回復して計測を行なう。
さらに他の好ましい実施形態では、カテーテルの先端部に取り付ける構造体は多角形、最も好ましくは、シャープな尖端を備えた三角形である。多角形構造体のシャープな尖端が心内膜と接触すると、それらの尖端は心臓組織の小さな割れ目に入るのが普通であり、それにより心臓が自然に動いても計測時その構造体の移動が防止される。なお、電極は尖端に付いているのが好ましい。
本発明の他の好ましい実施形態では、電極をカテーテルの先端部に配置する構造体は多数のアーム部（腕）を有し、そのアーム部に電極を固定する。カテーテルを心臓に挿入する間、アーム部はカテーテルの長い中心軸に平行に近接して保持される。心臓内に一旦入ると、アーム部は所定の既知の角度でカテーテルの長軸から離れて広がる。
本発明のそのような一つの実施形態では、各アーム部は、弾性ジョイントで共に接続された概ね剛体の材料の少なくとも２つの部分から作られる。アーム部はその基端部でカテーテルの先端部に接合される。引き抜きワイヤがカテーテルの穴を通り、そのワイヤを、その先端部で共に接合されているアーム部の先端部に取り付ける。カテーテルを心臓に挿入する間、弾性ジョイントはカテーテルの長い中心軸に直線状で平行にアーム部を保持する傾向がある。アーム部全体が一旦心臓内に入れば、引き抜きワイヤをカテーテルの基端部の方へ引き戻し、それによりアーム部の先端部で引きアーム部がその弾性ジョイントで湾曲する。ジョイントが完全に湾曲するまで引き抜きワイヤを引き戻し、アーム部の先端部をその基端部に極めて近接させ、それによってカテーテルの長い中心軸からアーム部が横に突出する。カテーテルを心臓から外すために、引き抜きワイヤが解除され、そして弾性ジョイントが元の形に直線状になる。
本発明のそのような他の実施形態では、アーム部の先端部に近接する電極を有する概ね剛体のアーム部は、カテーテルを心臓内に挿入する間、カテーテルの穴内に入れられる。カテーテルの先端部が心臓内に一旦挿入されたら、複数アーム部の先端部を、カテーテルの軸周囲に離して配置された小さな半径方向の開口部を通して放出する。アーム部の弾性によりカテーテルの長い中心軸から放射状に離して、しかもカテーテルの先端部に軸方向に遠位にする。
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、カテーテルの先端部の構造体は、電極を固定するバルーンか、他の膨張する（膨らませることができる）構造体である。カテーテルを心臓内に挿入した後、その構造体を膨張し、カテーテルの先端部に対して所定の既知の形と方向をとる。
本発明による幾つかの好ましい実施形態では、位置情報を発生する装置は、１９９５年１月２４日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号に開示されているように、複数のコイルを備えている。この国際特許出願は本出願の譲受人に譲渡され、その開示は参考として本明細書に含める。この装置はカテーテルの先端部に関する６自由度の位置と方向情報を連続的に発生する。このシステムはカテーテルの配置可能な部位に近接する、例えばその先端部近くの複数の非同心コイルを使用する。これらのコイルは外部からかけた磁界に応答する信号を発生し、その信号により６自由度の位置および方向の座標情報の計算が可能になり、それにより心臓内のカテーテルの位置と方向が同時像映の必要もなく例えば蛍光透視鏡あるいは超音波によってわかる。この装置は磁界発生コイルで構成された基準フレームに対して位置情報を発生する。本発明の好ましい実施形態では、Biosense LTD.,Tirat Hacamel、イスラエル、から入手できるCartoシステムがカテーテルの位置を決定するために使用される。
本発明の他の好ましい実施形態は、例えば、Ben-Haimに与えられた米国特許第５，３９１，１９９号と国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９４／０８３５２号に記載されているように３次元位置情報を発生するための１個以上の装置から構成される。その出願は本出願の譲受人に譲渡され、その開示は参考として本明細書に含める。位置情報を発生するための１個以上の装置を、カテーテルに、あるいは電極を有する構造体にその電極に近接して配置する。これらの装置で発生した位置情報は電極の位置を決定するために使用される。
本発明のそのような一つの実施形態では、３次元位置情報を発生するための１個以上の装置は、カテーテル、あるいは、電極を有する構造体の相互間隔を開けた既知の場所に配置され、それにより構造体の電極の位置が決められる。
３次元位置情報を発生させるための上記’５３９号特許出願に開示された装置は１個のコイルを好適に有する。このタイプの装置を備える本発明の好ましい実施形態では、コイルは形がトロイド状でカテーテルの長い中心軸と同軸である。従って、これらの実施形態は、カテーテルが、比較的小さなカテーテル外径を維持しながらトロイド状コイルの中心の開口部を通る１個以上の穴を有する利点がある。
本発明の好ましい幾つかの実施形態では、３次元位置情報を発生させるための上記のような装置が電極に近接してカテーテルに配置され、心臓内のカテーテルの位置を決定するために使用される。１個以上の回転計測装置はカテーテルの先端部の方角を計測する。電極を配置する構造体が電極の位置と方向をカテーテルの先端部に対して見つけるため、計測されたカテーテルの角度方向と共に取り扱われたカテーテルの位置発生装置により発生された位置情報は、心臓にある電極の位置を完全に決定するために十分である。
この実施形態の回転計測装置は当技術で既知の適切なタイプであればよい。例えば、カテーテルの基端部の近傍のシャフトエンコーダーが、その長い中心軸の周囲のカテーテルの回転角度および／又はカテーテルの先端部の曲げ角度を計測するのに使用することができる。本発明の実施形態はカテーテルの通路が比較的直線状である場合に特に有効である。
心臓の電気的活性をマッピングするために使用される本発明の好ましい幾つかの実施形態では、２個のカテーテルが心臓に挿入される。第１のカテーテルは電極を備えた環と上記のように位置情報を発生する装置を具備する。第２のカテーテルは位置情報を発生する装置を具備し、心臓の所定の位置、好ましくは心尖に配置される。従って、この第２のカテーテルにより、心臓に対して概ね剛体の基準フレームを構成することができ、基準フレームに対して第１のカテーテルの位置を決め、それにより、例えば心臓や呼吸による胸の動きによる位置決めのエラーを相殺するとができる。
心臓の電気伝導の欠陥を診断し治療する際に使用するための本発明の好ましい実施形態では、カテーテルの先端部が、欠陥の可能性がある部位の近傍に配置される。この初めの部位で計測された電気インパルスフローベクトルのベクトル方向と大きさに基づいて、カテーテルをその可能性のある欠陥の方へ動かす。カテーテルが欠陥の部位に到達するまでこの手順を繰り返す。この手順で一旦欠陥の位置が認識されたら、当技術で既知の方法でその欠陥の除去あるいは治療を行なうこのが好ましい。
上記好ましい実施形態は心臓の電気的生理信号の計測に関して説明したが、本発明の他の好ましい実施形態を使用して脳や他の生理学的組織での電気信号を計測しマッピングすることができる。
さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、イオンセンサーのような他のセンサーを電極の代わりに使用して局所的な計測を行ない、生理活性の他の面をマッピングする。本発明の幾つかの実施形態の他の目的は、生理組織での活性の伝播に対応するベクトルの大きさと方向を正確に迅速に決定するための方法を提供することである。
本発明の一つの態様では、上記活性情報が被検体の心臓の電気的活性であり、ベクトルが電気的活性信号の局所的なベクトルに対応する。本発明の他の態様では、ベクトルが心臓組織の再分極により生じたイオン電流か、心臓周期の他の要素に関係する電流に対応する。
本発明の他の態様では、活性はイオン活性あるいは筋肉組織の収縮のような機械的活性であり、ベクトルはそれぞれ局所的な電流あるいは等張電流に対応する。
本発明の他の態様では、ベクトルの大きさと方向を複数の既知の場所で決め、場所の関数および／又は時間の関数としてベクトルをマッピングするために使用する。
本発明の好ましい実施形態では、複数の電極を、心内膜の場所に近接する既知の位置に配置する。複数の電極から受け取られた電気的信号はその電極のそれぞれの位置での局所的な活性時間を決定するために使用される。次に局所的な速度ベクトルを電極の位置での局所的な活性時間の相対値にの比較により計算する。
本発明の好ましい実施形態では、複数の電極は少なくとも３個の電極を備える。局所的な速度ベクトルは、各軸が１対の電極によって構成される２本の非平行軸に沿った速度ベクトル成分を見つけることによって決定される。ベクトル演算処理を速度ベクトル成分に適用し局所的な速度ベクトルの方向と大きさがわかる。
本発明の好ましい実施形態では、１対の電極により構成された軸の各々に沿った速度ベクトル成分は、電極間距離を活性時間よって数学的に割ることによって見出される。しかしながら、第１の対の電極間の活性時間の差が概ね０であり、一方、第２の対の電極間の活性時間の差が０でなければ、局所的な速度ベクトルは第１の対の電極によって構成された軸に垂直であることがわかる。電極の全てが概ね同じ活性時間を有すれば、局所的な速度が０であることがわかり、それらの電極が近接する心内膜の場所は、異常と思われる部位、例えば局所的な電気的活性の落ち込みや発生源を含むと決定される。
本発明の好ましい実施形態では、局所的な速度ベクトルは、電極を複数の場所に連続的に配置し、局所的な速度ベクトルを各場所で決定することによって心臓内の複数の場所でマッピングされる。局所的な速度ベクトルのマッピングは心内膜の電気的活性の伝播の欠陥位置を決め、特にその活性の発生源と落ち込みを見つけるために使用されることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態はあるタイプのカテーテルと位置感知装置について記載しているが、本発明の原理は他のタイプのプローブや他の装置、およびプローブに取り付けたセンサーの位置を決定するための、超音波あるいは蛍光透視鏡による像映法のような方法に同様に適用することができる。
また、本発明の原理は、基準の外部フレームに対する計測で使用したセンサーの位置あるいは方向を決めずに局所的な速度ベクトルを計測するために適用することができる。この計測は例えば局所的な伝導欠陥を確認するのに有効である。初めの部位で計測された電気的インパルスフローベクトルのベクトル方向に基づいて、カテーテルを疑わしい欠陥の方へ移動させる。カテーテルが欠陥の部位に到達するまでこの手順を繰り返す。欠陥が一旦上記手順でその場所がわかったら、当技術で既知の方法でその欠陥を除去あるいは治療することが好ましい。
本発明の好ましい実施形態は心内膜での電気的活性の計測とマッピングに関して記載してあるが、本発明の原理は、当技術で知られているように等張電流と損傷電流のような心臓における他の信号の伝播の計測とマッピングに同様に適用されることも考えられる。同様に、脳における電気的活性から生じる信号やイオンセンサーから受け取られた信号などの他の生理信号の計測とマッピングに適用することができる。
本発明の他の態様は、体の導管内に安全に簡単に挿入できるソフト先端部カテーテルに関する。本発明のこのカテーテルはカテーテルの先端部から遠位に延出する弾性キャップ部材を有するのが好ましい。この弾性キャップ部材は、ソフトで滑らかな外面を備えた少なくとも１個の遠位に延出する弾性ローブのタフトを備えている。このタフトはゴム、ラテックスあるいはシリコーンゴムなどのエラストマー材料で構成されるのが好ましい。このキャップはカテーテルに取り付けられ、カテーテル材料の延長部として形成される。
少なくとも１個のセンサーが弾性キャップ部材に、好ましくは少なくとも１個のローブに固定されることが好ましい。このセンサーは、例えば腫瘍の位置と方向を決めたり、あるいは心筋の収縮時間などの心臓の適切な機能を決めたり、あるいは心筋の活性信号を感知したりするのに有効な全てのタイプのセンサーでよい。各ローブはそのローブを心筋に固定するための器具、例えば延出可能な針状突起、外部真空ポンプに取り付けられた穴あるいはローブの外面のバンプを有しており、心筋の局所的な凹凸に関係する。
カテーテルが体導管中に遠位方向に挿入されると、弾性キャップ部材とそのローブがカテーテルの先端部で弾力で逆になる。弾性キャップ部材が弾力で逆になることによってカテーテルが導管内に非常に挿入し易くなり、高度な挿入安全性が与えられ、それにより導管の内面をカテーテルがこする可能性が概ね無くなる。キャップとローブは、それらがカテーテルの遠位運動としてある障害物と衝突してもまた逆になる。この弾性キャップ部材により、体組織の内面を偶然刺したり、こすったりあるいは損傷を与えたりすることが概ね防止される。
本発明の好ましい実施形態では、カテーテルはタフトの底部にカテーテル先端部の位置を決定するための位置センサーを有する。タフトのセンサーの各々は位置センサーに対する既知の位置を有するのが好ましい。従って、位置センサーが位置と方向情報の双方を与えれば、センサー全ての相対的な位置を決定することができる。本発明の好ましい実施形態では、底部に対するタフトの小さな位置変化（例えば前向きの力の結果として）がタフトの相対的な位置を概ね変えないように、タフトが配置される。
本発明の好ましい実施形態では、タフト間にはシャープな角も割れ目もなく、血液がそこに集まらず凝固もしない。
従って、本発明の好ましい実施形態により、概ね剛体の形態を有する構造体と、その構造体上の概ね固定の位置に配置され、生理的活性に応じて信号を発生する複数の生理センサーと、上記形態における構造体上の生理センサーの位置を示す位置信号を発生する１個以上の装置とから成る被検体に挿入するための細長いプローブ装置が提供される。
この細長いプローブは、好ましくは弾性材料あるいはより好ましくは超弾性材料からなる構造体はプローブの先端部に対してその概ね剛体の形態にある既知の形状と方向を有する、被検体に挿入される先端部を備えることが好ましい。
その構造体は概ね剛体の形態の環状形状であり、センサーはその環状構造体の周囲に互いに離間して配置されていることが好ましい。その構造体は環状形状に形成した平坦片状部材から構成してもよい。
また、その構造体は中空チューブから構成するのが好ましい。中空チューブはフレキシブル材料から形成され、構造体が、さらに中空チューブの中心に挿入可能であり、そのチューブを湾曲形状にする湾曲したスタイレットから構成されることが好ましい。
また、その構造体は概ね剛体の形態において多角形状、好ましくは三角形状である。センサーは概ね剛体の形態にある構造体の頂点の近傍にあるのが好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、その構造体が複数のアーム部を備えており、その構造体が概ね剛体の形態にある時に、アーム部が細長いプローブの長手方向に平行な軸に対して放射状外側に広がる。
アーム部が弾性ジョイントにより連結される概ね剛体のセグメント部から構成されていることが好ましい。
また、細長いプローブはその表面内に相互に離間する放射状の開口部から構成される。
本発明の他の好ましい実施形態では、構造体は膨張可能な要素、好ましくはバルーンから構成されている。その膨張可能な要素の膨張によって構造体が概ね剛体の形態をとる。その構造体はフレキシブルな（柔軟性のある）非延伸性ワイヤから構成されることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態は、構造体が概ね剛体の形態にある時に、構造体上のセンサーの位置が一平面とその平面に垂直な第１の軸を決定し、細長いプローブがその長手方向に平行な第２の軸を決定する。第１の軸が第２の軸に対して概ね平行か、あるいは第２の軸に概ね垂直であるのが好ましい。
本発明の幾つかの好ましい実施形態では、構造体は比較的細くて長くなる第２の形態を有する。その構造体が比較的細くて長い形態にある場合、その構造体が細長いプローブの長手方向によって定まる軸に概ね平行な軸を有することが好ましい。
概ね剛体の形態にある構造体が環状形状を有する本発明の好ましい実施形態では、細長いプローブが中央キャビティを定める外部シースからなり、環状構造体が中央キャビティ内に引き込まれて圧縮されることにより細長い形態になるように構成されていることが好ましい。
構造体が中空チューブからなる本発明の好ましい実施形態では、直線状のスタイレットが、中空チューブの中心に挿入可能であって、その中空チューブを直線状の形状にすることが好ましい。その構造体は先端部を備え、細長いプローブがその一側面内にソケットを備えており、その構造体が概ね剛体の環状形状の形態をとる時に、構造体の先端部がソケットに係合することが好ましい。その構造体が第１の電気的接点を備えており、カテーテルの一側面内のソケットが第２の電気的接点を備えており、上記先端部とソケットとの係合を確認するために第１と第２の電気的接点の間の接触が計測されることがより好ましい。
概ね剛体のセグメント部からなるアーム部とフレキシブルジョイントを構成する本発明の好ましい実施形態では、そのジョイントを直線状にすることによって、そのセグメント部が、細長いプローブの長手方向に平行な軸に概ね平行に整合する状態を維持する。
構造体が、その表面の開口部を介して細長いプローブから突出するアーム部を備える本発明の好ましい実施形態では、そのプローブはさらに１個以上の穴を有しており、構造体は、アーム部が上記１個以上の穴の中に保持される第２の形態を有している。
本発明の好ましい実施形態はさらに、１個以上の位置信号発生装置の少なくとも１個が概ね剛体の形態におけるその構造体の位置に対して既知の関係に固定される。１個以上の位置信号発生装置の少なくとも１個は細長いプローブの先端部に固定されていることが好ましい。
この位置信号発生装置は１個以上のコイルからなり、そのコイルが外部から印加される磁界に応じて位置信号を発生することが好ましい。コイルの少なくとも１個が細長いプローブの長手方向で定められる軸と同心状にあることが好ましい。
１個以上の位置信号発生装置は６自由度の位置および方向の情報を発生することが好ましい。また、１個以上の位置信号発生装置は、相互に離間する関係に配置された３次元位置情報を発生する少なくとも２個の装置から構成される。１個以上の位置信号発生装置はセンサーの各々に関連している。
また、１個以上の位置発生装置は３次元の位置信号を発生する少なくとも１個の装置と、方角信号を発生する少なくとも１個の装置とから構成することができる。方角信号を発生する少なくとも１個の装置が回転計測装置であることが好ましい。この回転計測装置は、カテーテルの長さ方向により定まる軸の周りのカテーテルの回転に関する情報を発生することができる。またあるいはさらに、この回転計測装置は、カテーテルの先端部の偏向に関する情報を発生することができる。
本発明の好ましい実施形態はセンサーが心内膜における電気的インパルスを検出するように構成され、そのセンサーは心内膜に接触配置するように構成された電極であることが好ましい。
また、センサーは脳内の電気的信号を検出するように構成されてもよく、あるいはそのセンサーはイオンセンサーでもよい。
本発明の好ましい実施形態はさらに、プローブから位置信号を受け取って処理することにより生理センサーの位置を決定する信号処理回路から構成されている。また、この信号処理回路は生理活性に関するベクトルを計測するように構成されている。
本発明の好ましい実施形態によれば、生理活性に応じて信号を発生する複数の生理センサーからなる被検体に挿入するための細長いプローブと、その細長いプローブから生理信号を受け取って処理することにより生理活性に関するベクトルを計測するための信号処理回路とからなる生理活性計測装置が提供される。
本発明の他の好ましい実施形態によれば、上記のように心内膜における電気的インパルスを検出するように構成された細長いプローブ装置と、さらに心臓における電気的に活性なベクト計測する信号処理回路とから構成される生理活性計測装置が提供される。
さらに本発明の好ましい他の実施形態によれば、上記のように心内膜における電気的インパルスを検出するように構成された第１の細長いプローブと、人体に挿入される先端部を有する第２の細長いプローブと、その第２の細長いプローブの３次元的位置を指示する位置信号を発生する装置とからなる装置が提供される。上記第２の細長いプローブが心室内に概ね固定されるように構成されており、その第２の細長いプローブの先端部の位置を指示する装置により発生される位置信号が上記構造体の位置と方向を決定するための基準フレームを決定することが好ましい。第２プローブは心尖の近傍概ね固定されるように構成されているものが好ましい。
本発明の好ましい実施形態によれば、
先端部とその先端部に接続する概ね剛体の形態を有する構造体とを備え、その構造体の既知の位置に複数のセンサーが固定されているカテーテルを心室内に挿入してセンサーを心内膜における一定の場所に接触させる工程と、
上記複数のセンサーにおいて心内膜の電気的活性を指示する電気的信号を受け取る工程と、
上記センサーに対して既知の関係に固定された１個以上の位置情報発生装置により発生される位置情報を用いて上記センサーのそれぞれの位置を決定する工程とからなる心内膜における電気的活性をマッピングするための方法が提供されている。
さらに、本発明の他の好ましい実施形態によれば、
先端部とその先端部に接続する概ね剛体の形態を有する構造体とを備え、その構造体の既知の位置に複数のセンサーが固定されているカテーテルを心室内に挿入してセンサーを心内膜における一定の場所に接触させる工程と、
先端部とその先端部に接続して３次元位置情報を発生する装置とを備える第２のカテーテルを心室内に挿入してその第２のカテーテルの先端部を心室内の既知の所定の位置に固定する工程と、
上記複数のセンサーにおいて心内膜の電気的活性を指示する電気的信号を受け取る工程と、
上記センサーに対して既知の関係に固定された１個以上の位置情報発生装置により発生される位置情報を用いて上記第２のカテーテルにより定まる基準フレームに対応するそれぞれの位置を決定する工程とからなる心内膜における電気的活性をマッピングするための方法が提供されている。
上記方法のいずれでも、構造体がその構造体を血管内に挿通することにより心室内に挿入され、その挿入の間に、構造体が細くて長い状態になって血管内に容易に挿通できるように第２の形態をとることが好ましい。
上記方法による電気的信号および位置信号は上記心内膜における一定の場所における活性ベクトルを決定するために用いられることが好ましい。このベクトルは電気的信号の活性時間を計測することにより決定されることが好ましい。
さらに、１個以上の位置情報発生装置は上記構造体の位置および方向を計測することが好ましい。
本発明の好ましい実施形態はセンサーが双極電極として一体に連結しており、ベクトルがその双極電極から受け取られる電気的信号信号の振幅を計測することにより決定されることを提供する。
本発明の好ましい実施形態はさらに、心内膜からの電気的信号を受け取り、心臓内の複数の場所におけるセンサーのそれぞれの位置を決定することにより活性ベクトルをマッピングすることが提供される。心臓内の電気的インパルスの伝播方向を複数の場所において繰り返して計測することにより心臓の電気伝導における欠陥の場所を決定することが好ましい。
本発明の好ましい実施形態によれば、さらに、管状体部分と、その管状体部分の先端部分から延出する少なくとも１個の弾性部材とからなり、その少なくとも１個の弾性部材が上記管状体部分の先端部の外側に湾曲して管状体部分の先端部から延出するように構成されている人体導管中に挿入可能なカテーテルが提供される。
上記少なくとも１個の弾性部材がカテーテルの先端部の導管内における移動の間に、上記管状体部分の先端部から外側に湾曲して、カテーテルの基端部の導管内における移動の間に管状体部分の先端部から延出するように構成されていることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、上記少なくとも１個の弾性部材が管状体部分から延出しない休止位置を有している。
本発明の好ましい実施形態では、上記少なくとも１個の弾性部材が管状体部分の先端部に取り付けた複数の弾性部材から構成される。その複数の弾性部材は前記カテーテルの長手方向の軸の周りに概ね対称的に配置されていることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、上記少なくとも１個の弾性部材は管状体部分の先端部に取り付けたキャップ部材から構成される。そのキャップ部材は弾性部材の基端部から延出し上記管状体部分の先端部に取り付け可能なスリーブから構成されており、少なくとも１個の放射状のくぼみがそのスリーブと弾性部材との間の接合点に形成されていることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、上記少なくとも１個の弾性部材はエラストマー材料から構成されている。
カテーテルは上記少なくとも１個の弾性部材から突出する少なくとも１個の隆起部材から構成されるのが好ましく、前記隆起部材に固定された少なくとも１個のセンサーを有するのが好ましい。
上記カテーテルは前記隆起部材に固定された少なくとも１個のセンサーから構成されることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、上記少なくとも１個のセンサーは位置センサ、ー６自由度の位置および方向センサー、単極電極、双極電極、ストレインゲージおよび生理活性センサーからなる群から選択される。
本発明の好ましい実施形態によればさらに、
生体組織に、請求項７２ないし７４のいずれかに記載の少なくとも１個のセンサーを有するカテーテルを挿入する工程と、
前記センサーの各々によって上記生体組織の生理活性を感知する工程とからなる生体内組織の生理活性を感知する方法が提供される。
上記複数のセンサーは生理活性を略同時に感知することが好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、上記生理活性が上記組織の移動、心筋収縮時間、心筋活性信号および流体流速からなる群から選択される。
本発明の好ましい実施形態によればさらに、生体組織における一定の場所の生理活性に関連する速度を決定するための方法において、
上記生体組織内の一定の場所の近傍の複数の既知の位置における生理活性を指示する信号を受け取る工程と、
上記複数の既知の位置から受け取った信号を用いてその複数の場所の各々におけるそれぞれ固有の活性時間を計測する工程と、
２本の非平行軸に沿った速度成分ベクトルを計算する工程とから成り、その速度成分ベクトルが上記既知の位置と計測された活性時間により決定され、さらに、
その速度成分ベクトルをベクトル演算処理して上記一定の場所における流速を決定する工程とからなる方法が提供される。
本発明の好ましい実施形態では、非平行軸の各々が既知の位置のそれぞれの対により決定される。上記速度成分ベクトルの各々が、速度成分ベクトルの各軸を決定する既知の位置の対の間の距離を、その既知の位置の間の固有の活性時間の差で数学的に割ることによって決定されることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、上記複数の位置の中で他の位置の固有の時間とは実質的に等しくない固有の時間を有する１個の位置を見つけ出す工程を有する。この方法は上記他の位置の固有の時間とは実質的に等しくない固有の時間を有する１個の位置を速度成分ベクトルを計算するための基準点とする工程を有することが好ましい。上記非平行軸の両方を上記基準点を通過するように選ぶことは好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、上記複数の位置の全てが略等しい固有の時間を有していることがわかった時点で、その場所を異常の可能部位として認識する工程を有する。この方法は基準の外部フレームに対する上記場所の座標を決定する工程を有することが好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、上記信号が複数の既知のそれぞれの場所における複数の電極により受け取られる電気的信号である。
この方法は上記電極をカテーテルの先端部に固定する工程と、そのカテーテルを被検体の心室に挿入する工程とからなり、上記速度が心膜内における局所的な電気的活性速度であることが好ましい。この方法は上記速度を決定する場所の近傍において上記電極を心内膜に接触させる工程を有することが好ましい。本発明の好ましい実施形態では、その速度がイオン電流の計測によって決定される。
本発明の好ましい実施形態では、上記電極を脳内の一定の場所の近傍に運ぶ工程からなり、上記速度が被検体の脳内における局所的な電気的活性速度である。
本発明の好ましい実施形態によれば、上記方法に従って、生体組織内における複数の既知の場所の速度を決定する工程と、それぞれの既知の場所における関数として決定された速度を記録する工程とからなる。
【図面の簡単な説明】
この発明は、次の実施の形態の詳細な説明によって、図面を参照して、より完全に理解されるであろう。
第１図  この発明の好適な実施の形態におけるカテーテルの概念図である。
第２図  この発明の好適な実施の形態における図１のカテーテルを具体化したシステムの概略図である。
第３図  この発明の動作を理解するための、異なる位置における電気信号を示す、図１のカテーテルの部分概略図である。
第４Ａ図  この発明の好適な実施の形態における、電極を取りつけたカテーテルを備えたシステムの概略斜視図である。
第４Ｂ図，第４Ｃ図，第４Ｄ図  この発明の好適な実施の形態における伝導速度の計算手順を示す概略図である。
第５図  この発明の好適な実施の形態における、図４Ｂから図４Ｄのベクトルの大きさと方向を決定する方法を概略的に説明するフローチャートである。
第６Ａ図  この発明の好適な実施の形態における、患者体内への挿入及び抜出に適した形状のカテーテルの断面図である。
第６Ｂ図  体内の電気生理学的計測に適した、図６Ａのカテーテルにおける他の形状の断面図である。
第７図  図６Ｂのカテーテルの３次元的な図である。
第８Ａ図  この発明の他の好適な実施の形態における、患者体内への挿入及び抜出に適した形状のカテーテルの断面図である。
第８Ｂ図  体内の電気生理学的計測に適した、図８Ａのカテーテルにおける他の形状の断面図である。
第８Ｃ図  体内の電気生理学的計測に適した、図８Ａのカテーテルにおける他の形状とは異なるカテーテルの斜視図である。
第９図  この発明の他の好適な実施の形態における、体内の電気生理学的計測に適した形状のカテーテルの断面図である。
第１０Ａ図  この発明のさらに他の好適な実施の形態における、閉鎖形状から開放形状への変化を示すカテーテルの斜視図である。
第１０Ｂ図  体内への挿入及び抜出が容易な閉鎖形状を示す、図１０Ａのカテーテルの斜視図である。
第１０Ｃ図  体内の電気生理学的計測に適した開放形状を示す、図１０Ａのカテーテルの斜視図である。
第１１Ａ図  この発明のさらに他の好適な実施の形態における、体内への挿入及び抜出が容易な閉鎖形状を示すカテーテルの概略断面図である。
第１１Ｂ図  体内の電気生理学的計測に適した開放形状を示す図１１Ａのカテーテルの斜視図である。
第１２Ａ図  この発明のさらに他の好適な実施の形態における、体内への挿入及び抜出が容易な崩壊形状を示すカテーテルの概略図である。
第１２Ｂ図  体内の電気生理学的計測に適した展開形状を示す図１２Ａのカテーテルの概略図である。
第１３Ａ図  この発明のさらに他の好適な実施の形態における、体内への挿入及び抜出が容易な崩壊形状を示すカテーテルの概略図である。
第１３Ｂ図  体内の電気生理学的計測に適した展開形状を示す図１３Ａのカテーテルの概略図である。
第１４Ａ図  この発明の好適な実施の形態における、取付、組立及び操作可能なカテーテルの簡略絵画図である。
第１４Ｂ図  図１４Ａのカテーテルの先端正面図である。
第１５図  人体導管への図１４のカテーテルの挿入を示す簡略絵画図である。
第１６図  この発明の好適な実施の形態における、体内器官組織の生理活性を感知する図１４のカテーテルの使用を示す簡略絵画図である。
第１７図  この発明の好適な実施の形態における、制御ハンドル付きのカテーテルの概略図である。
第１８Ａ図，第１８Ｂ図  この発明の好適な実施の形態における操作メカニズムを示す。
発明の好適な実施の形態の詳細な説明
図１は、本発明の好適な実施の形態におけるカテーテル２０の先端部の概念図を示す。カテーテルは、外側の鞘もしくはスリーブ２２とカテーテルの先端の概ね剛体であるリング２４からなる。複数のセンサー電極26、28及び３０は、リング２４が心内膜のような生体組織に相対した場合、電極がその組織からの電気信号を受信するよう、リング２４に固定されている。この信号は伝導線３１により、鞘２２の内側を通って図示していない信号処理装置へ伝達される。
これらの電極２６、２８及び３０の各種態様と、心臓の電気生理学的計測のための信号処理工学については従来から公知技術であり、それ自体本発明の一部を形成するものではない。本発明は、これらのうち計測に適切な態様であればどの態様を採用してもよい。
さらに、本発明の好適な実施の形態における図１の概略図に示した電極は３個であるが、電気生理学的計測の精度を高めるよう多数の電極がリング２４に設けられることが好ましい。また、本発明の他の好適な実施の形態において、リング２４もしくはカテーテル２０の他の先端形状は、２個の電極で形成されていてもよい。この場合、２個の電極は、その位置のベクトル方向を一括して決定する複合連続計測のために組織上の位置を連続的に移動できるものである。
以上説明したように、本発明の好適な実施の形態において、図１で示した電極２６、２８及び３０は、接触する生体組織の速度ベクトルの方向の決定において３個あれば十分である。しかしながら、本発明の他の好適な実施の形態としては、より多くの電極がリング２４に取り付けられていてもよい。このような実施の形態においては、例えば、より高い精度でベクトルを決定するため、もしくは組織の病状によって変則的に計測するために、多数の電極によって得られた追加的なデータが用いられる。
カテーテル２０は、６自由度の位置及び方向の座標情報を生成する装置３２を備える。このような座標情報装置３２は、伝導線３３を介して電気信号を信号処理装置（図示せず）に供給し、基準の外部フレームに関して、この装置３２の6種の分析位置及び方角座標を決定する。本発明の好適な実施の形態において、カテーテル２０が柔軟性をもつ場合、座標情報装置３２は、リング２４に取りつけられ、もしくはカテーテルの先端部に隣接して配置されるので、リング２４の位置及び方向は装置３２に対して認識される。また、神経外科で使用する剛性カテーテルを用いた本発明の好適な実施の形態において、例えば、座標情報装置は先端部の近傍に配置されることが適切であるが、カテーテルの長さ方向に沿った場所ならどこでも配置できる。ここで、発明の内容において表現される、概ね剛体の、という用語はカテーテル２０の先端部におけるリング２４については、リングの形状もしくは座標情報装置３２に関する方角が、電気生理学的信号の計測を継続する間実質的に変更しないことを意味する。従って、座標情報装置３２に関するリング上の各電極の位置は、概ね一定であり、このように外部基準フレームに関する全ての電極の位置は、座標情報装置によって得られる位置及び方向の情報を用いて決定される。しかしながら、カテーテルの体内への挿入及び抜出の間、この関係が維持される訳ではない。本発明の好適な実施の形態において、図２の概略図に示すように、カテーテル２０は生理活性をマッピングするシステムの一部として使用される。外科医２１は、切開手術によって患者２５の心臓２３の小室にカテーテル２０を挿入するため、リング２４は電極（図示せず）及び座標情報装置３２と共にその小室の内部へ送られる。典型的な位置決め装置として、本発明の出願代理人により１９９５年１月２４日提出の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号、もしくは米国特許第５３９１１９９号に開示されているが、この装置３２は、診察台２９に固定された磁場発生コイル２７により発生され外部に供給される磁場に応じて位置信号を発生する。カテーテル２０は、伝導線３１及び３３（図１参照）を含むケーブル３７を介して隣接端で信号処理電子回路３９に接続される。この磁場発生コイル２７は、同様にケーブル４１を介して、駆動回路４３に接続される。これらの信号処理電子回路３９及び駆動回路４３は、これらの動作を制御し信号を受信する、モニタースクリーン５３に接続されたコンピューター５１に接続される。
心臓の電気的活性をマッピングするため、外科医２１は心内膜５５上の一点にリング２４を持ってくるようカテーテル２０を操作する。信号処理電子回路３９は、座標情報装置３２により発生した位置信号と電極２６、２８及び３０で受けた電気信号を受信し、これを処理し、コンピューター５１へこれらの信号を送る。コンピューター５１は、図３を参照して以下に説明するごとく、この処理信号を使って電極２６、２８及び３０の位置を決定し、局所的な電気的活性ベクトル３８を計算する。外科医は、心内膜５５上の他の複数の点にリング２４を移動するようカテーテルを操作し、以上の手順を各点毎に繰り返す。コンピューター５１は、モニタースクリーン５３上の他の有益なデータと共に表示されるベクトル３８のマップを生成するために、複数のポイントで受け取った信号を利用する。このマップは、従来技術で知られる方法によって蓄えられかつ記録される。
好ましくは、座標情報装置３２による計測は、概ね心臓の周期に同期して、例えば心臓の動きによって電極２６、２８及び３０の位置を決定する際に生じるエラーを排除するため、心拡張期にその全てを行なう。しかしながら、これらの電極は、心臓周期の全ての期間中、外科医が除去するまで心内膜に隣接した位置に固定されたままである。
本発明の動作は、リング２４が心内膜と接触するように配置された場合に、リング２４、電極２６、２８及び３０、一般に電極２６、２８及び３０からそれぞれ受信される電位記録信号３４、３５及び３６を示す図３を参照することにより一層理解されるであろう。これらの電位記録信号３４、３５及び３６は、説明目的のためだけに概略的に示されている。これらに示す信号に対して、ベクトル３８は、リング２４の位置における心内膜の電気的活性ベクトルの方向を示す。
ベクトルに示されるように、図中３４、３５及び３６で示す鋭い電気的インパルスのピークが、まず時間ｔ１で電極２６に伝わり、続いて時間ｔ２で電極２８に伝播し、最後に時間ｔ３で電極３０に到達する。一般的には、このような心電図波形のＱＲＳ部に見られる鋭い電気的インパルスのピークは、収縮を誘導するための心筋を介して伝播する。
各電極の信号ピークの到着時間についての相対的な時間は、このようにリング２４に関してベクトルの大きさと方向を決定するために利用される。図３においては、特に、電極２６及び２８間での信号ピークの時間差τ２＝ｔ２−ｔ１は電極２６及び３０間での信号ピークの時間差τ３＝ｔ３−ｔ１の概ね２倍である。この時間的な計測は、電極２６の正面を通過する電気的活性波形が電極２８に到達する２倍の時間で電極３０に到達することを示し、このようにベクトルは電極２６の位置から電極３０の方向へ向けられる。もし、比率τ２/τ３が2倍より小さければ、ベクトルは、図３に示す方向に関して時計周りになり、この比率が２倍より大きければ、ベクトルは、反時計周りになる。
以上に示した本発明の実施例及びここで開示した好適な実施の形態は、特に３個の電極及びこれらから受信した信号について述べたが、本発明の好適な実施の形態において、４個以上の電極を設けてもよい。数多くの電極によって得られる追加的な到着時間データは、より高精度でベクトルの方向を決定できる。
本発明の他の好適な実施の形態は、２個の電極だけで構成することができ、この場合、一度の計測で総合的にベクトルの方向を決定し、また複数の継続した計測は、高精度でベクトルの方向を決定するために利用できる。しかしながら、カテーテルの先端部は少なくとも３個の非同一直線上の電極から構成され、図３に示すようにベクトルが完全に決定される。
図３において、各信号３４、３５及び３６の振幅は、心内膜の一定の位置においてはほぼ等しく、特に、心臓の異常領域の近傍では信号の相対的な振幅がばらつき、これらの振幅のばらつきは異常の位置決めと診断に役立つ。
例えば、電極２６及び２８のような一対の電極は、双極電極として作用するように連結される。この場合、信号処理装置は、例えば電極間の局所的な電気的活性に対応する電極２６と電極２８の間の電位差を検出する。この例において、もし局所的な電気的活性ベクトルの方向が、電極２８に対して電極２６から向けられた大きな成分を持つ場合、これらの電極間で計測される双極信号は相対的に大きな振幅を持つ。もし、このベクトルが電極２６に対して電極２８から向けられた大きな成分を持つ場合、前述の場合とは逆の状況であるが、この双極信号もまた相対的に大きな振幅を持つ。しかしながら、もしベクトルが電極２６及び２８の電極を通る軸に垂直な方向を指し示す場合、この双極信号の振幅は相対的に小さいかもしくは０となる。
どの方向のベクトルについても、一対の電極を通る軸に平行及び垂直な成分に分解することができ、これらの電極間の双極信号の振幅は、平行成分の相対的な振幅に比例する。このように、時間について双極信号の範囲を積分することで、また２個以上の対の電極から得られる積分信号を比較することで、信号ピークの到着時間よりもむしろ相対的な振幅を利用して局所的な電気的活性ベクトルの方向が決定される。
カテーテル２０の先端部及び座標情報装置３２に関してリング２４の位置及び方向が既知であるので、ベクトルは基準の外部フレームに関して決定される。この基準の外部フレームは、以下に詳細に述べる方法により心筋に関して概ね固定されていることが好ましい。カテーテル先端の心臓内部の位置の移動、及び信号３４、３５及び３６の計測の繰り返しにより、心内膜の表面上の位置の関数としてのベクトルのマップが簡便に作成される。
本発明の好適な実施の形態において、伝導速度を決定する他の方法は、局所的な活性領域（図４Ｃ中のＩＳで示す）の等時線に垂直な速度ベクトルを計算することである。図４Ａは、カテーテル２２０の先端部の構造２４０を示し、これは図１０Ａから１０Ｃの構造と同様である。このカテーテル２２０の先端部の構造２４０は、相対的な位置に電極２２６、２２８及び２３０が設けられた複数のアーム部２４２より成る。好ましくは、この電極は、被検体の心臓の心内膜に接触して位置することで、心内膜における電位差に応じて局所的な心電図を作成する。これらの信号は、好ましくはアーム部２４２及びカテーテル２２０を介して、各電極の相対的な位置で局所的な活性時間を決定する信号を処理するための信号処理装置２４８へ伝えられる。
本発明の好適な実施の形態に関して、カテーテル２２０は有益なものと理解され、このことは図４Ａに示す本発明の好適な実施の形態について速度決定の方法の説明で明らかである。以下に示す本発明の方法は、上記のような生体組織に接触して配置される、公知の電極の位置決めを可能にする構成の他の方式に関しても同様に用いることができる。
デカルト座標フレーム２４４は、カテーテル及び電極の位置により、Ｚ軸はカテーテルの長軸に沿って、Ｙ軸は電極２２６を通りかつＺ軸に垂直に、Ｘ軸はＹ軸及びＺ軸の両方に垂直になるように定義される。この電極２２６、２２８及び２３０は、以下の説明を明瞭にするために、それぞれ座標系２４４の図中におけるＡ、Ｂ及びＣで示す。
図４Ａに示すように、装置２３２によって生成される位置指示信号は、磁場を発生する外部ラジエーターコイル２７で画定される図４中のＫ、Ｌ及びＭから成る基準フレーム２５０に関するカテーテルの位置及び方向の座標を計算するために、これらの信号を使用する位置センサー２４６に送られる。
好ましくは、フレーム２４４の原点の位置及び方向は、計測の開始及び電気的活性のマッピングに先だって、フレーム２５０に関して対応させる。この対応を行なうため、カテーテル２２０の先端部は既知の位置に配置され方向付けされるので、座標フレーム２４４のＸ、Ｙ及びＺ軸は実質的に座標フレーム２５０のＫ、Ｌ及びＭのそれぞれに配置される。位置センサー２４６によって計算される、カテーテル２２０の位置及び方向の座標は、計測及びマッピングの間、カテーテルの位置及び方向座標の計算において０基準点として実質的に記録されかつ利用される。好ましくは、少なくとも一つの電極が基準電極として選択され、軸Ｋ、Ｌ及びＭの一つに配置される。フレーム２５０を使用する代わりに、局所的な基準フレームを心臓に繋ぐものとして、ここで述べるように使用してもよい。
図４Ｂから図４Ｄ及び図５は、本発明の好適な実施の形態における、カテーテル２０もしくは同様の器具を用いて、心内膜における時間の関数としての電気的活性の速度ベクトルをマッピングするための方法を示す。図５は、この方法のフローチャートで、図４Ｂから図４Ｄは、電極２２６、２２８及び２３０の概要的な方法を示す。まず、カテーテルが心内膜の位置に接触させられ、次に、電極２２６、２２８及び２３０の相対的な位置及び心内膜の相対的な位置に応じて、位置Ａ、Ｂ及びＣが決定される。ここで説明した本発明の好適な実施の形態において、Ａ、Ｂ及びＣの決定のためには、カテーテル２０の先端部の位置及び方向を決定することで十分であると理解できる。
次に、局所的な電気的活性時間τＡ、τＢ及びτＣが、信号処理装置４８によりそれぞれの電極の位置に関して計測される。図３を参照した上記説明のように、電気的活性時間の計測は、電極から受信する心電図における検知された鋭いピークであり、これによって局所的な組織が復極する相対的な時間が決定される。
この複極時間は、例えば双極電極として動作するように電極２２６及び２２８のような電極対を連結することにより、このような双極電極によって決定される。この場合、信号処理装置は、例えば電極間の局所的な電気的活性に概ね対応するように、電極２２６及び２２８間の電位差を検出する。この例において、もし局所的な速度ベクトルが電極２８に対して電極２６から向けられた大きな成分を持つ場合、これらの電極間で計測された双極信号は相対的に大きな振幅を持つ。
本発明の好適な実施の形態において、各電極２６、２８及び３０は２つの別個の電極から成る双極電極である。
局所的な電気的活性時間が他の２つの電極とは等しくない電極２２６，２２８及び２３０の１つを認識するよう局所的な電気的活性時間が比較される。こうした電極を見い出すことが出来ない場合，即ち，３個の電極全ての局所的な活性時間が等しいか又は計測不能の場合は、局所的な活性速度ベクトルＶが０であるものと決定され，カテーテルが接触する心内膜内の場所が例えば電気的な活性源又はシンク等，病理的に疑われる場所として認識される。本発明の好適実施態様においては，カテーテル２２０は好適には心内膜内の新しい場所へ移動される。この場所は従前の場所から短い距離の場所にある。従って、新しい場所と従前の場所にマッピングされている心内膜内の実質的重なりが存在する。従って，その従前の場所が源，シンク又はおそらくは死滅した腫瘍組織であるか否かを認識することが出来る。こうした正確な再位置付けは位置検出装置２３２を使用して可能とされることが理解されよう。
本発明の他の好適実施態様においては，速度マップは手術又は（単一点の場合も）切除（単一点の場合も）等の医療処置の後及び／又は異なる間隔方法が求められた後で繰り返される。従って，伝導速度でのこうした方法の効果が容易に決定される。異常伝導の１つの効果は伝導速度が時間と共に変化することから，こうした一時的にに繰り返されるマッピングは不整脈の進展評価の目的に使用可能である。その上，減極電位のベクトルは心拍中に変化する。心臓内の単一場所においてもこのベクトルの計測により心臓の機能に関する多くの情報が提供出来る。カテーテル内に４個の非共面電極が提供されれば，心臓の３次元電位ベクトルを決定出来る。
以下に続く説明（図４Ｃと図４Ｄ）においては，最新の活性時間τmaxを生じることが判明した電極は「ｃ」の印が付けられ，最古活性時間τminを有する電極には「ｄ」の印が付けられ，中間活性時間τbetweenを有する電極には「ｂ」の印が付けられる。
「ａ」の点は電極「ｂ」と同じ活性時間を有する「ｃ」及び「ｄ」を接続するライン上の（演算した）場所を示す。局所的等発震時線は全て点「ａ」と点「ｂ」を接続するライン「ａｂ」と平行であるものと仮定される。明らかに，電極２２６，２２８及び２３０の間の距離が減少すると，方法の精度が高まるのに伴い，この仮定の有用性が増加する。
２つの電極が（ε内の）同じ活性時間を有することが判明した場合は，局所的等発震時線が２つの電極を結ぶラインと全て平行であるものと仮定され，速度ベクトルは接続ラインに直角となる。
ここでベクトルＶが図４Ｃに示された以下の方法を基に演算される。速度ベクトルＶがライン「ａｂ」に対して直角となるよう点「ａ」と「ｂ」を接続するライン「ａｂ」上に点「ｐ」が位置決めされる。ベクトル演算を使用する。
0004027976.tif 000002
ベクトルに基づく演算法では，Ａ，Ｂ及びＣは（基準フレーム２４４または２５０における）電極のベクトル座標であり，ベクトルＡ，Ｂ及びＣと称している。
心内膜内の時間の関数として電気的な活性のベクトル速度Ｖをマッピングする本発明の好適実施態様による本方法はカテーテル２０又は同様の装置を使用する。最初にカテーテルは心内膜内の一定の場所に接触させ，電極２２６，２２８及び２３０の個々の位置に対応するベクトルＡ，Ｂ及びＣが決定される。図４Ａを参照して説明する本発明の好適実施態様によれば，ベクトルＡ，Ｂ及びＣを決定するには、カテーテル２２０の遠位端の位置と方向を決定すれば十分であることが理解されよう。
次に，電極の個々の位置における信号処理装置４８により局所的な電気的活性時間τA,τB及びτCがそれぞれ計測される。例えば，電極から受信された電気記録信号における急峻なピーク値を検出し，図３を参照して先に説明されたように局所的な組織が減極する相対的時間を決定することにより当技術での方法に従って電気的活性時間の計測が行われる。
次に，局所的な電気的活性時間が他の２つの電極の電気的活性時間と等しくない電極２２６，２２８及び２３０の１つを認識する目的から局所的な電気的活性時間が比較される。こうした電極を見い出すことが出来ない場合は，即ち，３個全ての電極の局所的活性時間が等しいか又は計測不能である場合は，局所的活性速度ベクトルＶが０であると決定され，カテーテルが接触する心内膜内の場所は例えば電気的活性の源又はシンクとして病変の予測される場所として認められることになる。
以下の説明では，本出願人は電極２２６が電極２２８及び２３０の電気的活性時間とは異なる局所的な電気的活性時間を有することが見い出し，従って，ベクトルＶの決定に対する基準点として捕らえるものと仮定する。しかしながら，以下に説明する方法は、電極２２８又は電極２３０のいずれか一方がこうして見い出され，基準電極として採られる場合は、同等に適用可能であることが理解されよう。
ベクトルＶがここで以下の式に基付き演算される。速度成分ベクトルＰBとＰCは計測された電極の位置と局所的な電気的活性時間を基に決定される。
0004027976.tif 000003
τB＝τCであれば，ベクトルＰCBはそれぞれ電極２２４及び２２６の位置にそれぞれ対応している点Ｂ及びＣを通過する軸線に対して直角となることが式（１０）から理解されよう。
この第２のベクトルに基付く方法を使用する１つの利点はその簡略性にある。他の利点は電極面がカテーテルに対して直角になる必要が無い点にある。別の利点は速度が明確に決定される点にある。その決定された速度ベクトルは、内部フレームと外部フレームが式（８）−（１２）の演算時にその両者間の変換が消去されるので，カテーテルではなく心臓の座標内にあることに注目すべきである。
次にカテーテル２０は他の場所へ移動され，心内膜内の場所の関数としてベクトルＶのマップを発生するよう先に述べた方法が数回にわたり繰り返される。好適には，このマップは特に活性の源及びシンクを見い出す目的上，心内膜内の電気的活性の伝播における欠陥場所の決定目的に使用される。更に，このマップは数時間に亘る局所的活性速度の変化を認識するよう以前の発生マップと比較可能とされる。
本発明の好適実施態様においては，リング２４は弾性材料で作成されている。患者の血管を介して心室内に至るカテーテルを挿入するとき，このリングは血管を介して容易に通過するよう細長い形状に潰される。図６Ａに模式的に示されている好適実施態様においては，こうした挿入時に，リングはカテーテル・シース２２内側に含まれている。このリングは剛性のある押し部材４０に接続され，この押し部材はカテーテルの全長に渡って延在している。位置情報装置３２もリング２４に近い位置にある押し部材４０に接続される。
図６Ｂに示されるように，カテーテルの遠位端が心室内側に一旦位置決めされると，圧力が押し部材４０上に加えられ，リング２４はカテーテルの遠位端の表面４３内のスロット４２を介して排出される。次にリングの弾性によりリングはその所望の好適には円形形状を呈し，これが表面４３に接触するようになる。位置情報装置３２が同時にシース２２内側のカテーテル２０の遠位端に隣接するその所望位置を呈する。代替的に，座標情報装置３２は押し部材４０の運動の影響を受けないシース２２内の一定位置に固定可能である。
好適には，リング２４はNiTi等の弾性のある超弾性材料で形成される。こうした材料はその材料部片が或る臨界温度以上に加熱されると、それが所望の形状に曲げられるか又は形成可能とするような特性を備えている。この形状に保持されている材料がその冷却中に臨界温度を下回る値迄冷却されると，この材料は引き続き弾力的にその所定形状を保持する。従って，十分な力の付与によりこの部片は圧縮されるか又は曲げられるが，その力を一旦除去すると，この超弾性材料は弾力的にその所定の形状、本例の場合は，リングの形態に弾力的に戻る。
カテーテルを心臓から引き出す場合には，押し部材４０が後方に引き戻され，かくしてリング２４をスロット４２を介して引き戻し，再び図６Ａに示された形状を採るようになる。
本発明の好適実施態様における図６Ａと図６Ｂの好適実施態様の斜視図である図７に示されているように，リング２４はリング形状に曲げられる材料の平坦な片体で形成される。リングが一旦そのカテーテルから排出されると，その弾性によりカテーテルはカテーテルの軸線４５に対して既知の角度方向でリングを保持し，図７に示されるように軸線４５の周りでψで示される方向の回転を阻止するようスロット４２の縁部に対してリングを保持する。リング材料の平坦な形状は軸線４５に対してθで示された上下方向の傾斜を防止する。リングの平坦面は又，カテーテルの遠位端の平坦面４３に対して支承し，かくして軸線４５に対するφで示される側部対側部への方向におけるリングのぐらつきを防止する。従って，リング２４の幾何学的形状と次元は既知であり，その上，カテーテルの軸線４５に対する角度方向は実質的に固定されているので，リング上での電極の位置は座標情報装置３２により６次元位置と方向データから決定可能である。
好適には，電極２６，２８及び３０は延在し，更に好適にはリング２４の下方又は縁部の周りに延在する。
図８Ａと図８Ｂに示された本発明の他の好適実施態様においては，電極２６，２８，３０は遠位端で閉じられているチューブ等の実質的に剛性のある材料の中空部分で形成されたリング４４に取り付けてある。このリングはカテーテル２０の遠位端に堅固に接続されるので，その幾何学的形状とカテーテルの軸線に対する角度方向が判る。リング４４は又，その遠位端近くに座標情報装置３２を含んでいる。代替的に，装置３２はカテーテル２０内に配置することが出来る。
カテーテルを患者の血管を介して挿入し，心臓内に挿入する場合には，スタイレット４６がカテーテルの基端部からカテーテルシース２２を介してそのリング４４の形成材料となっているチューブの内腔内に挿入され，かくしてそのリングを図８Ａに示されるように真っ直ぐにする。スタイレット４６の遠位端のみが実質的に剛性をもち，ワイヤーの残りの長さ部分は心臓からのカテーテルの挿入及び除去の場合にリング４４の中空中心に向かって押し込み可能にするのに十分剛性のある状態にある限りにおいて可撓性があるものとなる。
カテーテルの遠位端が一旦心室内側になると，スタイレット４６が引き出され，リング４４は図８Ｂに示されるようにその所定の円形形状及び方向を呈することになる。
図８Ｃに示されて本発明の他の好適実施態様においては，リング４４はスタイレット４６が引き出される際、リングが側部方向に捩じれる様な形状にされているので，リングの軸線は実質的にカテーテル２０の長手方向軸線に対して平行となっている。リング４４のこの捩じれた方向において，リングに取り付けられた（非図示の）電極２６，２８及び３０は一層容易にその心内膜に接触可能とされる。
本発明の更に他の同様の好適実施態様においては，カテーテルの遠位端にあるリング４４が可撓性材料の中空部分で形成されている。被検体に対するカテーテルの挿入若しくは除去の場合，この中空部分は中空部分の内腔への直線状スタイレット４６の挿入により真っ直ぐにされる。カテーテルを心臓内に挿入した後，この直線状のスタイレットが引き出され，実質的に剛性のある材料で形成されている且つ遠位端に曲がった部分を含む（図面に示されていない）第２ののスタイレットが挿入される。カテーテルの内腔を介してこの第２のスタイレットを挿入する場合，スタイレットの曲がった遠位端が直線状にされ，カテーテルの相対的堅固性によりこのスタイレットはそれがカテーテルを貫通する際直線状にとどまるようにされる。しかしながら，このスタイレットがカテーテルの遠位端において中空の可撓性部分４４に到達すると，このスタイレットの弾性によりその遠位端部分はその曲がった形状を呈するようになり，従って，カテーテルの中空で可撓的な部分が十分その所望のリング形状内へと曲がるようにされる。
カテーテルの遠位端が心臓内への挿入中に真っ直ぐにされるようにした本発明のこの好適実施態様においては，カテーテル２０の遠位端における部分が図７に示されるように挿入後にリング４４内に曲げられる際，リング部分の遠位先端部４７がカテーテル側部にあるソケット４９と係合する。当技術で公知の画像処理における透視診断方法又は他の方法をカテーテルの遠位端におけるリング４４の観察に用い、遠位端の遠位先端部４７がソケット４９と係合したことを確認する。これにより、そのリングが電気物理的計測開始前にその所望の形状と方向を呈することを確実にしている。
代替的に，この形式のいくつかの好適実施態様においては，カテーテルの遠位部分の遠位先端部４７が図面に示されていない第１の電気接点を含み，カテーテルの側部におけるソケット４９がこれも同様に図示されていない第２のの電気接点を含む。遠位先端部４７がソケット４９と係合する際，その第１のの電気接点は第２のの電気接点に近接する状態にされる。接点の相互の近接はその遠位先端部がソケットと係合したことを確認する目的で当技術で公知の方法を使用して電気的に計測される。
平坦な又は丸くなった横断面プロフィールを有するリングを参照して前述の好適実施態様について説明して来たが，本発明の他の好適実施態様は他の幾何学的形状及び／又は電極の設置に適した横断面プロフィールを有する構造を含むことが可能であることが理解されよう。その構造の横断面プロフィールは均一ではない。更に，電極は滑らかな外面を有するリングに対して外部的に取り付けられるものとして図面に示されているが，本発明の他の好適実施態様においては，これらのリングは電極又は他のセンサーを挿入する切り欠きを含むことが出来る。
本発明のこうした好適な１実施態様においては，電極は剛性があり可撓性のある弾性的部分を含む構造の上に設置される。カテーテルの挿入及び除去に対しては，電極が設置される構造を狭い形状に潰すよう可撓性部分が曲がる。しかしながら，これらの部分の弾性により構造体は開き，心臓内において１回計測を行う。
カテーテル及び座標情報を発生する１個以上の装置が電極全ての場所の決定を可能にするような構成にされている限り、所望の幾何学的構造を本発明に従って電極設置用に使用出来る。例えば，３次元場所情報を発生する多数の装置を含む本発明の好適実施態様においては，こうした１つの装置が各電極に隣接して設置されるので，電極を保持している構造の角度位置の明瞭な決定を行う必要がない。
本発明の多くの好適実施態様においては，カテーテルの遠位端部に電極が設置される構造は多角形であり，最も好適には三角形である。多角形構造の頂点が心臓内膜に接触される際，これらの頂点は典型的には心臓組織内の小さな割れ目に入り，こうしてその構造が心臓自体の通常の運動にも拘わらず計測中に移動するのを防止する。好適には，電極はその頂点において又はその頂点付近に取り付けられる。
図１０Ａ，図１０Ｂ及び図１０Ｃに示された本発明の他の好適実施態様においては，カテーテルの遠位端部にある構造６０は多数のアーム６２，６４及び６６を含む。電極２６，２８，３０は個々のアームに取り付けられている。図１０Ａに最も明瞭に示されるように，アーム６２は弾性ジョイント７２により接合されている２個の実質的に剛性のある部分６８及び７０を含む。そこに外部的力が加えられない場合，図１０Ｂに示されるように実質的に同一直線上の相互整合を部分６８及び７０が維持するような方法でジョイントが形成される。（簡略化の目的上，部分６８及び７０並びにジョイント７２は図１０Ａにおいてはアーム６２に関してのみ印が付けられているが，アーム６４及び６６も同様に構成されることが理解されよう。）アームはその基端部においてカテーテル２０の遠位端に接合されている。アームの遠位端は共に可撓性ジョイント７４の場所で接合される。引っ張りワイヤ７６もその遠位端においてジョイント７４に接続され，カテーテル２０の内腔を介して（非図示の）基端部に至る。
図１０Ｂに示されるように，心臓内へのカテーテル２０の挿入若しくは心臓からの除去の際に，引っ張りワイヤ７６は解放され，ジョイント７２の弾性により部分６８及び７０はカテーテルの長手方向中央軸線４５に対して平行状態で実質的に同一直線上の相互整合を維持する。カテーテルが一旦心臓内に挿入されると，引っ張りワイヤ７６はカテーテル２０の基端部に向かって引っ張り戻され，近位方向に向けられた力を可撓性ジョイント７４上に与え，かくして図１０Ａに示されるように弾性ジョイント７２を撓ませる。
図１０Ｃに示されように，引っ張りワイヤ７６が完全にカテーテル内に引き込まれる際，ジョイント７２はその初期位置（即ち図１１Ｂに示された位置）に対してほぼ１８０°撓む。部分６８及び７０は実質的に平行な相互整合関係にて相互に隣接する位置を呈し，カテーテル軸線４５から半径方向外方向に向かってほぼその軸線４５に対して直角に延在する。この構成において，電極２６，２８及び３０は電気的電位の計測のため心内膜と接触状態にされよう。（図１０Ａ，図１０Ｂ及び図１０Ｃに非図示の）座標情報を発生する１個以上の装置を構造６０又はカテーテル２０の遠位端に隣接して固定することが出来よう。
図１１Ａ及び図１１Ｂに示された本発明の他の好適実施態様においては，電極２６，２８及び３０はそれぞれ実質的に剛性のあるアーム８０，８２及び８４の遠位端に隣接して且つその遠位端に整合して固定される。図１１Ａに示されるように，カテーテル２０の心臓内への挿入若しくは心臓内からの除去の際に，アームはカテーテルの個々の内腔８５，８６及び８７内側に含まれ，ここでアームの遠位端はそれぞれカテーテルのシース２２内の小さい半径方向開口部８８，９０及び９２に隣接している。座標情報を発生する装置３２はカテーテルの遠位端に隣接している。
カテーテル２０が一旦心臓内に挿入されると，アーム８０，８２及び８４が図１１Ｂに示されるように個々の半径方向開口部を介して押し出される。アームの弾性により電極２６，２８及び３０はカテーテルの遠位端に対して遠位であり，相互にその長い中央軸線４５の周りで離間配置される所定位置を呈する。
カテーテルの撓みにも拘わらず，カテーテルを一部血管の曲がり部分を介して滑らかに押すことは困難なことがある。特に，カテーテルの遠位端は血管の内側面をこするか又は削り，カテーテルの挿入を困難にするだけでなく，おそらくは血管に対する損傷を生ぜしめよう。カテーテルの遠位端が心臓の心室等の器官に入った後も損傷する他の可能性がある。遠位端は通常薄いので，器官の内壁を不慮に壊したり，削ったり又は他の方法で損傷を与えることがないよう注意を払わなければならない。
他の問題は，カテーテルの先端部に形成される裂け目又は鋭い角部に血栓が形成される可能性に関するものである。
これらの諸問題に対する１つの解決策はカテーテルに柔らかくて滑らかな先端部を設けることである。本発明の好適実施態様においては，カテーテルの遠位端において電極を固定する構造がバルーン等の膨張可能な要素に接続される。カテーテルが心臓内に挿入された後，この膨張可能な素子は膨張し，その構造体をカテーテルの遠位端に対して所定の既知形状及び方向を呈するようにさせる。
従って，図１２Ａ及び図１２Ｂに示された本発明の好適実施態様においては，カテーテル２０はカテーテルの遠位端にバルーン９３を含み，電極２６，２８及び３０はバルーンの表面に取り付けられる。電極はバルーンに機械的に取り付け可能か又は電極は当技術で公知の電気メッキ又はコーティング等の方法を使用してバルーンの表面上に化学的に付着可能である。バルーン９３はワイヤ・バスケット構造９４を含んで，それを保護し，この構造９４は典型的には電極２６，２８及び３０に接続された横方向ワイヤ９５及び軸方向ワイヤ９６を含む。ワイヤ９５及び９６は可撓性があるので，これらのワイヤは自由に曲げることが出来るが，延長不能であり，即ち，その長さはそこに引っ張り及び伸長力が加えられると，実質的に一定状態にとどまる。軸方向ワイヤ９６はその基端部においてアンカー９７に接続され，このアンカー９７は逆に座標情報を発生する装置３２に接続される。
図１２Ａに示されるように，心臓内へのカテーテル２０の挿入中に，バルーン９３が収縮し，かくしてワイヤ９５及び９６が曲げられ，そのため，バスケット構造９４が潰れて狭い細長い形状になる。
次に，カテーテルが図１２Ｂに示されるように一旦心臓の心室内に入ると，バルーン９３は（図面に非図示の）カテーテルの口腔を介してその内部に流体を注入する等等の当技術で公知の方法により膨張する。バルーン９３の膨張によりバスケット構造９４は膨張し，実質的に剛性のある状態となる。バルーンが完全に膨張すると，ワイヤ９５及び９６が引っ張られてピンとした状態となり，そのため電極２６，２８及び３０はワイヤ９５及び９６の長さに依って決定されるように相互に対して及びアンカー９７に対して既知の位置を呈することになる。ワイヤは伸長不能であるので，ワイヤを真っ直ぐにするのに必要とされる寸法を越えて付加的にバルーン９３を膨張させると、電極の相対的位置に対しての影響は無いことになる。被検体からのカテーテルの除去に対してバルーン９３が再び収縮する。
図１３Ａと図１３Ｂに示された本発明の他の好適実施態様においては，カテーテル２０はその遠位端にバルーン９３及びコラプシブル構造９８を含む。構造９８にはバルーン９３内側に含まれる実質的に剛性のある軸方向部材９９と外側面においてバルーンに接続された複数個の半径方向部材１０１が含まれている。半径方向部材１０１はジョイント１０３を含む。これにより図１３Ａに示されるようにバルーンが収縮する際，半径方向部材は折り畳まれ，構造９８は被検体内への挿入を容易にするよう細長い狭い形状を呈する。電極２６，２８及び３０は半径方向部材１０１の遠位端に固定されている。軸方向部材９９はその基端部においてアンカー９７に固定され，このアンカー９７は逆に座標情報を発生する装置３２に接続されている。構造９８は更に可撓性の非延在性ワイヤ１０５を含み，各ワイヤ１０５はそれぞれ基端部において軸方向部材９９又はアンカー９７上の点に取り付けられ，その遠位端において個々の半径方向部材１０１の遠位端に隣接する点に取り付けられる。
図１３Ｂに示されるように，カテーテル２０が心臓内に挿入された後，バルーン９３が膨張し，かくしてジョイント１０３が真っ直ぐにされるので，半径方向部材は軸方向部材９９により定められた中央軸線から半径方向外方向に延在する。バルーンが完全に膨張すると，ワイヤ１０５がピンと引っ張られ，かくしてジョイント１０３が所望の状態以上に曲げられるのを抑制する。従って，構造９８は実質的に剛性のある状態になるので，電極２６，２８及び３０は構造により決定されるように相互に対して及びアンカー９７に対して既知の位置を呈することになる。ワイヤは非延在型であるので，ワイヤを真っ直ぐにするのに必要とされる寸法以上にバルーン９３が付加的に膨張すると、電極の相対的位置に対しては影響しなくなる。
バルーン上に取り付けられた電極は３個の単電極，３個の双電極，電極ラインを含む所望の構成にすることが出来ることを理解すべきである。その上，バルーン／構造はバルーン／構造の膨張した形態の適切な設計により僧帽弁付近等の特定の被検体構造に対して適合するようになっている。
カテーテル３１０及びこのカテーテルに取り付けられ，本発明の好適実施態様に従って構成され且つ作動するカバリング３１２を示している図１４Ａをここで参照する。
カテーテル３１０は被検体の血管内に挿入されるのに適したカテーテルの公知の形式のものにすることが出来，好適には遠位端３１６を有する管状本体部分３１４を含む。
カバリング３１２は好適には遠位端３１６から延出する弾性キャップ部材３２０を含む。弾性キャップ３２０は好適には柔らかくて滑らかな外面を有する延出する弾性ローブ３２２の房を含む。弾性キャップ部材３２０は好適にはゴム又はラテックス等のエラストマー状材料で構成される。ローブ３２２は好適にはカテーテル３１０の長手方向軸線３２４の周りで実質的に対照的に配列されるのが好ましい。図１４Ａは軸線３２４の周りで実質的に相互に１２０°離間配置された３個のロープ３２２を図解している。カバリング３１２は代替的に単一の軸線のずれたローブのみを含む他の個数のローブ３２２を含み得ることが理解されよう。
好適にはスリーブ３２６は弾性キャップ部材３２０の基端部３２８から延在し，カテーテルの遠位端３１６上に緩く嵌合する。少なくとも１つの半径方向ディンプル３３０が好適にはスリーブ３２６と弾性キャップ部材３２０の間の接合部に形成される。本発明の１態様によれば，ローブの一部分を収容する容積を提供することで半径方向ディンプル３３０はローブが後方向に曲がるのを容易にすると共にキャップに応力がかからない状態で鋭い曲げ角度を可能とする。本発明の第２の態様によれば，ディンプルはカバリング３１２とカテーテル３１０の間の接続を強化する。
好適には少なくとも１つのセンサー３３２が弾性キャップ部材３２０に固定される。図１０Ａで理解されるように，最も好適には１個以上のセンサー３３２が各ローブ３２２内側に埋設される。センサー３３２は生理的活性を検出するのに有用な任意の形式のセンサーに出来る。センサー３３２は局所的活性時間等の局所的な電気的活性を決定するのに有用な単電極又は双電極を含むことが出来る。代替的に又は付加的に，センサー３３２は筋肉の収縮を決定するのに有用な歪計を含むことが出来る。センサー３３２は好適にはセンサー３３２と共にローブ３２２内に埋設されるワイヤ３３４に依って（非図示の）センサー処理機器とワイヤに依る連通状態にすることが出来る。代替的に，センサー３３２は（非図示の）センサー処理機器に対してワイヤ・レス送信することが出来る。
本発明の好適実施態様においては，センサー３３２の相対的位置を一層正確に決定するよう好適にはセンサー３３２の近くでローブ３２２内に（非図示の）位置センサーが埋設される。
電気生理的マッピングの一態様ではセンサー３３２が心拍中に心筋に沿って滑らないよう保証している。図１４Ａに示されるように，弾性キャップ部材２０のローブ３２２から突出する少なくとも１つのバンプ３３６を設けることが出来る。ローブ３２２の全て又はその一部分には１個以上のバンプ３３６を設けることが出来る。バンプ３３６には好適には一体的にローブ３２２が形成される。本発明の好適実施態様によれば，バンプ３３６は内部に１個以上のセンサー３３２を含むことが出来る。ローブ３２２はバンプ３３６の内側に１つのセンサー３３２を，又，バンプ３３６の外側に他のセンサー３３２を有することが出来る。バンプ３３６は又，センサー３３２の組織接触と検出能力を高めるよう作用可能である。特に，ほとんどの検出方法における最良の結果を得るため，心筋の表面上での接点位置にセンサーからの経路を設けることが理解される。バンプの端部に至る伝導経路になり得るこの経路の性状は実施されている経路の性状に依存している。
図１４Ｂはカテーテル３１０の正面図を示す。この実施態様における鋭角の欠落が理解されるべきである。本発明の好適実施態様においては，内腔に対する少なくとも１つの開口部３３３が各ローブ３２２に形成される。こうした内腔はローブを心筋に取り付ける伸長可能なバーブを提供する目的で使用可能である。代替的に，こうした内腔は吸引をにより係止状態を提供するよう真空ポンプに接続可能である。更に代替的に，こうした内腔はセンサー３３２の領域に対して洗浄作用をもたらす目的に使用可能である。好適にはバーブ及び吸引等の係止手段はセンサー３３２が心筋と良好な接触状態にある後にのみ適用される。接触の質は好適には電気的活性信号及び／又はセンサー３３２からのインピーダンス信号を使用して決定される。
本発明の他の好適実施態様においては，キャップ３２０にローブ３２２の相対的位置の指示を発生するセンサー３３５が含まれる。センサー３３５はローブ３２２が相互に対して及び／又はカテーテル３１０に対して移動する際ＡＣ信号を発生する歪計にすることが出来る。代替的に，センサー３３５は光ファイバー曲げセンサーにすることが出来る。本発明の１好適実施態様においては，ローブ３２２の各ローブは埋設されたセンサー３３５を備えている。代替的に，ローブ３２２は全て単一センサーに接続されている。本発明の１好適実施態様においては，局所的収縮時間がセンサー３３５で発生された信号を基に決定される。２進数情報（一定の歪み／歪みの変化）は当該運動の設定を決定するのに十分であることを理解すべきである。しかしながら，好適には，センサー３３５からの信号の解像度はローブ３２２とキャップ３２０の相対的位置を決定するのに十分である。
本発明の好適実施態様においては，位置センサーが伴わなくとも局所的電気機械的マッピングが行われる。こうしたマッピングの１つの形式は電気的活性と筋肉の収縮の相対的タイミングが比較されるような活性力マッピングである。更に，こうした歪計は本明細書で説明した多電極の実施態様の任意の実施態様において使用可能である。
矢印３４２で示された遠位方向での被検体血管３４０内にカテーテル３１０を挿入することを図解している図１５をここで参照する。血管３４０内のカテーテル３１０の遠位方向での運動中にカテーテル３１０の遠位端３１６上で弾性キャップ部材３２０及び／又はそのローブ３２２が弾性的に反転される。ローブ３２２は血管３４０内にカテーテル３１０を挿入するのに先立ち弾力的に反転可能である。代替的に，ローブ３２２はローブが血管３４０内の妨害物を打撃する際反転される。その妨害物が小さい場合はカテーテル３１０はその傍を滑動する。しかしながら，その妨害物が大きい場合は，ローブ３２２及び／又はキャップ３２０は圧力により曲げ戻されるので，結果的に生じる流線形の先端部がその妨害物を簡単に通過して滑動する。弾性チャップ部材３２０の弾性的反転は血管３４０内へのカテーテル３１０の挿入を極めて容易にすると共に高度の挿入安全性をもたらし，かくして血管３４０の内面を削るカテーテル３１０の可能性を実質的に無くすものである。半径方向ディンプル３３０があるので，ローブ３２２の反転状態においては材料の蓄積又は房状物形成が実質的に無くなる。
血管３４０内でのカテーテル３１０の近位方向での運動が生じると，弾性キャップ部材３２０が再び非反転状態となり，全体的に図１４Ａに示された経路に戻る。代替的に，本発明の或る実施態様においては，キャップ３２０は例えば心臓に入る際血管３４０により妨害を受けない場合その前の形状（図１４Ａ）に戻る。
カテーテル３１０が被検体から取り出される際，ローブ３２２はその取り出しに対して妨害とならない流線形状を形成することに注意すべきである。
本発明の好適実施態様に従って被検体器官内側の組織の生理学的活性を検出する目的でカテーテル３１０を使用することを示している図１６をここで参照する。図１６において，図示の被検体器官は心臓であるが，本発明は他の被検体器官に対しても同様に実施可能であることが理解されよう。マッピングされる器官が脳である場合は，脳の組織は導管の組織より更に弱く，破裂し易いので，一層可撓性のあるローブを使用するのが好適である。
カテーテル３１０は典型的には大動脈弁を介して心臓の左心室等の検体器官内に挿入される。カテーテル３１０はセンサー３３２が心内膜等の組織と接触するよう挿入される。センサーの形式に応じて，センサー３３２は実際にその組織に接触させずに組織に近接する状態で設定すれば十分である。弾性キャップ部材３２０はその横断面積が広いことが原因で実質的には左心室の内壁を誤って破壊し，削り又は他の方法で損傷を与えることを実質的に防止するものである。次にセンサー３３２はその組織の生理的活性を検出する。センサー３３２は生理的活性を実質的に同時的に又は代替的には１回に一度検出することが出来る。センサー３３２は例えば，その組織の運動，心筋の収縮期又は心筋の活性信号を検出することが出来る。この様にして，心臓の筋肉の活性信号に対する心臓の筋肉の相対的収縮期を決定することが出来る。別の事例として，センサー３３２はその組織内又はその組織付近における流体流の速度を検出出来る。本発明の好適実施態様においては，カテーテル３１０は少なくとも４個の非共役面圧力センサーを含み，そのため，真の３次元圧力勾配を演算出来る。こうした圧力は当技術で知られているように，容易に速度ベクトルに変換可能である。
本発明の多くの好適実施態様においては，座標情報３２を発生する装置は６次元位置と方向の情報を発生する。図２を参照して先に注記したように，装置３２は例えば本願の譲受人に譲渡されて開示内容については本明細書において参考として導入してある１９９５年１月２４日に提出された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号に述べられた如き複数個のコイルを含むことが出来る。この装置の好適実施態様では，複数個の非同心型コイルを使用している。これらのコイルは、カテーテル２０内の位置付け可能な場所に隣接して（図面に非図示の）例えば，リング２４または４４等の、遠位端付近、又はリング２４又は４４等の電極２６，２８及び３０の設置される構造上に隣接する。これらのコイルは６個の位置と方向に関する座標の演算を可能にする外部的に適用された磁場に応答して信号を発生するので，心臓内のカテーテルの場所と方向は例えば光透視法と超音波による同時画像処理を必要とせずに判明する。装置３２は外部基準フレームに固定される電磁場発生コイル２７で定められる外部基準フレームに対する座標情報を発生する。
本発明の他の好適実施態様は例えば，本願の譲受人に譲渡されてその開示内容が本明細書中に参考として導入してあるベン・ハイム(Ben-Haim)の米国特許第５３９１１９９号及び国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９４／０８３５２号に述べられたように３次元場所情報を発生する１個以上の装置を含む。場所情報を発生する１個以上の装置はカテーテル内又は電極２６，２８及び３０付近の電極を含む構造内に設置される。これらの装置で発生される個々の場所情報は電極の位置を決定する目的に使用される。
本発明のこうした１実施態様においては，３次元場所情報を発生する２個以上の装置がカテーテル内又は電極を含む構造内の既知の相互に離間配置された場所に設置され，かくして構造内の電極の位置を決定出来るようにする。
前述した’５３９特許出願に開示された３次元場所情報を発生する装置は好適にはカテーテル２０内に単一コイルを含む。この形式の装置を含む本発明の好適実施態様においては，コイルは形状がトロイダルであり，カテーテルの長い中心軸線と同軸になっている。従って，これらの実施態様は比較的小さいカテーテルの外部直径を維持する間にトロイド状コイルの中心における開口部を貫通する１個以上の内腔をカテーテルが有するという利点を備えている。
本発明の多くの好適実施態様においては，３次元場所情報を発生する装置が電極に隣接してカテーテル内に設置され，心臓内側のカテーテルの場所を決定する目的に使用される一方，１個以上の回転計測装置がカテーテルの角度方向を計測する。回転計測装置は例えばカテーテルの基端部に隣接している軸エンコーダー装置等の当技術で公知の適切な形式のものにすることが出来る。
例えば，図１７に示された本発明の好適実施態様においては，カテーテル２０はその遠位端においてその電極２６，２８及び３０が固定される実質的に剛性のあるリング２４を含む。カテーテルは更に３次元場所情報を発生する装置１０１を含み，この装置は好適にはカテーテル２０の長い中央軸線４５と同軸になったコイルを含む。当技術で公知の形式になっている先端部偏向装置１０２はカテーテルの遠位端をステアリング・ワイヤ１０４の制御の下にリング２４で定められた面内で側部対側部へ撓ませる。
カテーテル２０のオペレーターはカテーテルの基端部においてハンドル１０６を使用することによりカテーテルの運動を制御する。ハンドル１０６には第１のの制御ノブ１０８が含まれ，このノブ１０８はドラムを介してステアリング・ワイヤ１０４に接続され，かくして先端部偏向装置１０２，カテーテルのその長い中央軸線４５の周りでの回転を制御する第２の制御ノブ１１０を制御する。軸エンコーダー１１２及び１１４がそれぞれノブ１０８及び１１０に接続され，カテーテルの先端部偏向と回転角度に関する情報を発生する。リング２４内における電極２６，２８及び３０の位置はカテーテルの遠位端に対して既知であるので，軸エンコーダー１１２及び１１４で発生される情報から決定されるカテーテルの回転角度と偏向と併せて採られる装置１０１で発生される場所情報は既知の開始位置に対する相対的な心臓内のリング２４の場所と方向を追随するのに十分である。所望ならば，開始位置は当技術で公知の透視診断法又は他の画像処理技術で明確に出来る。
図１８Ａと図１８Ｂは本発明の好適実施態様に依るカテーテル４３２用のカテーテル・ステアリング機構を示している。点線で示された当該機構には平坦な可撓性の弾性部材４１６に取り付けられた締め付け具４２０が含まれる。部材４１６の遠位端は螺旋状にコイル状にされ，これを介してループ４３０が螺合される。ループ４３０は引っ張りワイヤ４１２の遠位端に形成され，これは引っ張られた際可撓性部材４１６を曲げ，かくしてカテーテル４３２の先端部を曲げる。部材４１６は平坦であるので，矢印４３４に沿ってその面に直角の好適な曲げ面を備えている。引っ張りワイヤ４１２の基端部は好適には軸４１４の上に巻かれるので軸４１４が回転されると引っ張りワイヤ４１２は回転方向に基付いて引っ張られるか又は緩くされる。引っ張りワイヤ４１２は好適にはケブラー（Kevlar）で形成される。
図１８Ｂに一層明瞭に示されるように，ループ４３０はカテーテル４２３の内側ワイヤ４２８を包囲している。ワイヤ４２８は通常，センサー信号をカテーテル４３２の遠位端にあるセンサー及び／又は電極と位置センサーに対して且つそのセンサーから送信する。複数個のスペーサー４２２が部材４１６を引っ張りワイヤ４１２から分離するので，これらのワイヤは共にからまることが無い。ワイヤ４２８はカテーテル４３２のバルクを満たすので，スペーサー４２２は可撓性があるが（弾性の無い）ものと出来，又，好適にはケブラー（Kevlar）で形成されることに注目すべきである。
図２に示された好適実施態様においては，作動テーブル２９に固定された場発生コイル２７は位置情報発生装置３２のそれに対する相対的位置が決定される外部基準フレームを定める。しかしながら，本発明の他の好適実施態様においては，例えば，本願の譲受人に譲渡されて開示内容が参考として本明細書に導入してある米国特許第５３９１１９９号及び１９９６年１月１１日に提出された米国特許出願６０／００９７６９で説明されているように，外部基準フレームが心臓の筋肉に対して相対的に定められ且つ固定される。これらの開示内容はそれぞれ座標情報を発生する装置を含む２つのカテーテルを使用した心臓の内部をマッピングする装置と方法を開示している。カテーテルの一方が好適には心臓の頂点において心臓内の実質的に所定の固定された場所に位置付けられ，基準カテーテルとして作用する。基準フレームを心臓に固定することにより心臓と胸の運動に起因して生じる心臓のマッピングにおけるエラーが低減化される。
従って，本発明の好適実施態様においては、心臓１２０内に２個のカテーテルが挿入される。前述のように第１のカテーテル２０には電極２６，２８及び３０並びに座標情報発生装置３２をその遠位端に備えたリング２４を含む。第２ののカテーテルもその遠位端に隣接して座標情報発生装置を含み，好適には心臓の頂点において心臓の心室内の所定の実質的に固定された場所に位置決めされる。従って，第２のカテーテルは第１のカテーテルの相対的位置が決定されるその心臓に関連して実質的に固定される基準フレームを定める。
この好適実施態様は心臓と胸の運動に起因して発生する心臓における電気的インパルスの進展をマッピングする際の誤差が回避され，その上，活性ベクトルＶ等の電気的進展ベクトルを米国特許第５３９１１９９号及び１９９６年１月１１日に提出された米国特許出願６０／００９７６９に従って発生された心臓の内部の正確なマップに対して相対的にマッピング可能である。第２のカテーテルで定められる基準フレームもオペレーターが同時的な光透視法又は他の画像処理を必要とせずに心臓の内部の周りにおける第１のカテーテルをナビゲート出来るようにする。
しかしながら，本発明の多くの好適実施態様においては，超音波法又はＸ線画像形成方法を使用して第１の及び／又は第２のカテーテルの心臓に対する相対的位置を決定し，心臓内の電気的インパルスの進展のマッピングにおける基準点を明確にすることが出来る。本例の場合，画像を処理するカテーテルは適切な無線不透明若しくは超音波反射マーカーを含まねばならない。
本発明の他の好適実施態様においては，座標情報装置３２に対する基準フレームを提供する場発生コイルが外部的に患者の被検体に固定される。位置検出は外部の電気的心電図信号と同期化されので，その位置は常時心拍における同じ点にて検出され，カテーテルの検出された位置における心臓の運動の影響が中和化される。
こうした多くの好適実施態様においては，バイオ・インピーダンス計測等の当技術で公知の方法を使用してその患者の呼吸に基付く胸部の運動も検出される。位置検出は例えば最大呼気においてのみ及びその直後に又は呼気の最後にのみ座標情報装置３２から信号を受信して呼吸サイクルと同期化され，全体的にこうした運動の結果として生じる可能性のある位置計測におけるエラーを無くすようにしている。
心臓における電気生理的信号の計測を参照して前掲の好適実施態様について説明して来たが，脳又は他の生理学的構造における電気信号の計測とマッピング作成のため本発明の他の好適実施態様も使用可能である。
更に，本発明の他の好適実施態様においては、イオン・センサー等の他のセンサーも局部化された計測と生理学的活性の他の態様のマッピング処理目的に電極の代わりとして使用可能である。
本発明の好適実施態様においては，心臓の電気的導電状態における欠陥を診断して処置する目的からカテーテルの遠位端がその欠陥部分の疑われる場所に近接して設置される。この初期の場所において計測された電気的進展ベクトルのベクトル方向とその大きさを基に，カテーテルは次にその疑われている欠陥場所に向かって移動される。この方法はカテーテルがその欠陥の実際の場所に到達する迄繰り返される。好適には，その欠陥が前掲の方法で一旦位置決めされると，当技術で公知の方法により切除されるか又は他の方法で処理される。この方法はカテーテルの外側の基準フレームを参照せずに実施可能でもある。
本発明の多くの好適実施態様においては，不整脈及び病理学的心臓の状況が前述した方法に依る速度ベクトルの決定と同時的に当技術で公知の方法を使用して検出される。各速度ベクトルはベクトルの決定のため使用された電気的画像信号が受信された時点に生じる心臓の不整脈又は事象（又は通常の心拍）の形式に従って好適にはコンピュータ５１又は他の電子データ記憶装置により分類され記憶される。特定の不整脈又は事象に関連あるものとして分類された記憶されているベクトルは次にその不整脈又は事象の特性である心臓内における電気的活性の進展におけるマッピングを発生するのに使用される。例えば，こうしたマッピングは多数の活性前部が単一のＲ−Ｒ心拍インターバル中に心臓における場所を通過する場合を含めて特定の不整脈と関連ある活性前部の異常な進展の検出に対して有用である。
前述した好適実施態様は一例として引用したものであり，本発明の完全な範囲は請求の範囲に依ってのみ制限されることが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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