(57)【要約】  本開示は、３次元組織マップを、詳細には心臓組織の線維症マップを生成するシステムおよび方法に関する。血管内装置は、細長い部材と遠位先端とを含む。撮像アセンブリは、細長い部材と統合されて、遠位先端近傍の組織の微細構造の撮像を可能にする。１つまたは複数のナビゲーション電極は、遠位先端にまたは遠位先端の近傍に位置決めされる。電気的マッピングおよび／または焼灼アセンブリも装置と統合され得る。画像は、線維症のレベルに従って特徴づけられ得、画像の対応する決定された位置を用いて、特異な線維症の部分を示す３次元マップが生成され得る。電気的マッピングデータも、線維症マップと統合されて、線維症および電圧の合成マップが生成され得る。【選択図】図１
2020505992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の体内部の組織の、微細構造レベルでのインサイチュ撮像用に構成された血管内装置であって、
近位端と遠位端とを有する細長い部材と、
前記細長い部材の遠位端にまたは遠位端の近傍に配置され、患者の体内部の標的組織への送達のために構成された遠位先端と、
標的組織の微細構造の撮像を提供するように構成された撮像アセンブリであって、前記遠位先端に配置され、前記遠位先端でまたは前記遠位先端の近傍で組織の撮像を可能にするために、１つまたは複数の撮像構成要素を収容するように構成された光学筐体を含む、撮像アセンブリと、
３次元の解剖学的作業空間内の前記遠位先端の位置情報を提供するように構成された、位置測定アセンブリであって、前記遠位先端にまたは前記遠位先端の近傍に配置された１つまたは複数の位置測定構成要素を含む、位置測定アセンブリと
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記位置測定アセンブリが、前記遠位先端に配置された１つまたは複数の位置測定電極を含み、前記１つまたは複数の位置測定電極は、参照電極に対する位置データを提供するように構成された、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、標的組織治療用に前記遠位先端に配置された１つまたは複数の治療構成要素を有する治療アセンブリをさらに備える、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記治療アセンブリが、前記細長い部材を通って延在し、前記遠位先端に動作可能に結合されたエネルギー送達部材を含み、前記エネルギー送達部材は、前記遠位先端でまたは前記遠位先端の近傍で標的組織の焼灼を可能にするために前記遠位先端にエネルギーを送達可能である、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記エネルギー送達部材が、ＲＦエネルギーを前記遠位先端に送達するように構成され、前記遠位先端の少なくとも一部分は、前記ＲＦエネルギーが前記遠位先端を通り標的組織に向かって進むことを可能にするために、ＲＦエネルギーを導く焼灼電極として構成される、装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置において、前記遠位先端での温度測定を可能にするために、前記遠位先端に動作可能に連結された温度センサをさらに備える、装置。
【請求項７】
請求項３に記載の装置において、前記治療アセンブリが、治療薬物、凍結療法剤、または薬剤のうちの１つまたは複数を送達するように構成された、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記撮像アセンブリが、少なくとも約５μｍの深さで、前記標的組織の撮像を提供するように構成された、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記撮像アセンブリが、細胞以下の分解能および／またはマイクロメータ未満の分解能の撮像を提供するように構成された、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、標的組織において１つまたは複数の電気的信号を測定するように構成された電気的アセンブリをさらに備え、前記電気的アセンブリは、前記遠位先端に配置された１つまたは複数の電気的センサを含む、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記遠位先端の少なくとも一部分は、前記遠位先端が電気的信号を測定することを可能にするために、導電性部材に動作可能に結合された電極として構成され、前記導電性部材は、前記細長い部材を通って前記遠位先端へ延在する、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、
前記遠位先端の第１の部分に動作可能に結合された治療アセンブリと、
前記遠位先端の第２の部分に動作可能に結合された電気的アセンブリと
をさらに備え、
前記遠位先端の前記第１の部分は、標的組織にエネルギーを導くことが可能な焼灼電極として構成され、
前記遠位先端の前記第２の部分は、標的組織における電圧の測定が可能である電気的電極として構成された、装置。
【請求項１３】
組織微細構造の３次元マップを生成するように構成されたシステムであって、
細長い部材、遠位先端、および前記遠位先端にまたは前記遠位先端の近傍に配置された１つまたは複数の位置測定構成要素を含む血管内装置であって、
前記遠位先端のまたは前記遠位先端の近傍の標的組織の微細構造撮像を提供し、
前記１つまたは複数の位置測定構成要素を用いて、３次元の解剖学的作業空間内の前記遠位先端の位置を決定するように構成された
血管内装置と、
１つまたは複数のプロセッサ、およびコンピュータ実行可能な命令を格納した１つまたは複数のハードウェア記憶装置を有するコンピュータシステムであって、前記コンピュータ実行可能な命令は、前記コンピュータシステムに、
前記血管内装置によって取得された複数の組織微細構造画像を受信させ、
前記組織微細構造画像の各々の前記３次元の解剖学的作業空間内の位置を決定させて複数の画像位置を取得し、、
組織微細構造属性の示されたレベルに従って、組織微細構造画像の各々を特徴づけさせ、
前記特徴づけられた画像に基づいて、かつ、前記対応する画像位置に基づいて、前記解剖学的作業空間の３次元組織微細構造属性マップを生成させる
ように、前記１つまたは複数のプロセッサによって実行可能であるコンピュータシステムと
を備える、システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、各組織微細構造画像が、画像の空間的規則性、平均的画素輝度、および明領域が明度しきい値に従って決定される明領域の面積率のうちの１つまたは複数を決定することによって、組織微細構造属性の示されたレベルに従って特徴づけられる、システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記コンピュータシステムが、ユーザインタフェース装置をさらに備え、前記コンピュータ実行可能命令は、前記コンピュータシステムに、前記ユーザインタフェース装置上で３次元属性マップをレンダリングさせるようにさらに構成された、システム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記血管内装置は、前記遠位先端が標的組織における電気的測定値を測定することを可能にする電気的アセンブリをさらに備え、前記コンピュータ実行可能命令は、前記コンピュータシステムに、
前記血管内装置によって取得された複数の組織の電気的測定値を受信させ、
複数の電気的測定値位置を取得するために、前記組織の電気的測定値毎の前記３次元の解剖学的作業空間内の位置を決定させ、
前記電気的測定値およびそれらの対応する位置に基づいて、前記複数の組織の電気的測定値を、前記解剖学的作業空間内のそれらの対応する位置に関連付ける、前記解剖学的作業空間の３次元電気的マップを生成させる
ようにさらに構成された、システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムにおいて、前記コンピュータ実行可能命令が、前記コンピュータシステムに、前記組織微細構造属性マップと前記電気的マップとを合成マップに結合させるようにさらに構成された、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記コンピュータシステムが、ユーザインタフェースをさらに備え、前記コンピュータ実行可能命令は、前記コンピュータシステムに、前記ユーザインタフェース上で前記合成マップをレンダリングするようにさらに構成された、システム。
【請求項１９】
心臓またはその一部分の３次元線維症マップを生成する方法であって、
細長い部材、遠位先端、および前記遠位先端に配置された１つまたは複数の位置測定構成要素を含む血管内装置を提供するステップであって、前記血管内装置が、
前記遠位先端にまたは前記遠位先端の近傍に配置された標的組織の微細構造撮像を提供し、
前記１つまたは複数の位置測定構成要素を用いて、３次元の解剖学的作業空間内の前記遠位先端の位置を決定する
ように構成された、ステップと、
前記血管内装置の前記遠位先端を前記心臓内部の複数の位置に誘導するステップと、
各位置で、前記血管内装置を操作して、１つまたは複数の組織微細構造画像を取得するステップと、
各位置で、前記血管内装置を操作して、前記３次元の解剖学的作業空間内で前記遠位先端の前記位置を決定するステップと、
各組織微細構造画像を、前記解剖学的作業空間内の、その対応する決定された位置に関連付けるステップと、
各組織微細構造画像を、示された線維症のレベルに従って特徴づけるステップと、
前記特徴づけられた画像およびそれらの対応する位置に基づいて、前記解剖学的作業空間の３次元線維症マップを生成するステップと
を含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記心臓が、インサイチュで血液が満たされた鼓動する心臓である、方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法において、前記血管内装置が、前記遠位先端に配置された１つまたは複数の電気的センサをさらに備え、前記方法が、
各位置で、前記血管内装置を操作して、１つまたは複数の電気的測定値を取得するステップと、
各電気的測定値を、前記解剖学的作業空間内の、その対応する決定された位置に関連付けるステップと、
前記取得された電気的測定値およびそれらの対応する位置に基づいて、前記解剖学的作業空間の３次元電気的マップを生成するステップと、
前記電気的マップと前記線維症マップとを結合して合成マップを生成するステップと
をさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０１７年２月１日に提出され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃａｔｈｅｔｅｒｉｚｅｄ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｍａｐｐｉｎｇ  ｏｆ  Ｃａｒｄｉａｃ  Ｔｉｓｓｕｅ」と題された米国仮特許出願第６２／４５３，０２５号の利益および優先権を主張するものであり、その全体が本引用により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]心房細動（「ＡＦ」：ａｔｒｉａｌ  ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ）は、最も一般的な種類の持続性の心臓不整脈であり、我々の社会において大きな疾病負担の原因となる。通常のＡＦ治療には、β遮断剤などの薬剤を用いた速度制御、および血栓塞栓症を防止する抗凝血がある。しかしながら、症状が残る患者にとっては、抗不整脈投薬による律動コントロールおよび／または経カテーテル焼灼術が、一般的に選択される治療の選択肢である。カテーテル焼灼術には、組織領域の選択的破壊、すなわち、組織を加熱するために高周波（「ＲＦ」：ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）エネルギーを印加することによって通常達成される処置がある。いくつかの試行は、カテーテル焼灼術がＡＦ患者に持続的な長期洞律動をもたらし得ることを示唆してきた。それにもかかわらず、焼灼術後のＡＦの再発率は、５０％にもなる。さらに、ＡＦ患者の２０〜４０％は、複数回の焼灼処置を受けることになる。
【０００３】
[0003]ある程度、これらの併発症は、焼灼処置の複雑性によって説明され、焼灼処置は従来、遠隔で、かつ、治療される組織を直接視覚化することなしに実行される。処置の複雑さの減少と、処置結果の評価を進展させた１つの改善は、心内膜電圧マッピングに基づく。電圧マッピングは、組織内のセンチメートル単位での電気伝導への急変を評価することにおいて有効であるが、特定の焼灼が持続可能な傷痕をつくり、一貫して電気伝導を遮断するか否かに関する信頼できる情報を提供することができない。先行する技術的進歩にもかかわらず、焼灼後のＡＦ患者における洞律動の長期的維持は、確認しにくいままである。
【０００４】
[0004]増大するＡＦのリスクは、代謝の、血行力学的、虚血性ストレスへの非順応性の反応として発生する、線維症の形態での心房組織のリモデリングに関連付けられる。線維症は、結合組織、具体的には、細胞外基質、繊維芽細胞、および筋線維芽細胞を含む、結合組織の過剰形成として定義される。ＡＦの症状の発現中、コラーゲン−１およびフィブロネクチン−１を含む細胞外基質タンパク質が、過剰に生成され、心房組織内に放出される。線維症は、心臓組織の機械的特性を著しく変化させる。１つの効果は、線維症が心房の、たとえば、心房ひずみによって定量化される機械的機能を、低下させることである。
【０００５】
[0005]心房線維症の巨視的領域は、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、たとえば、遅延ガドリニウム造影ＭＲＩを用いて、視覚化され得る。しかしながら、診療所が全て、必要かつ比較的高価なＭＲＩ機器を所有しているわけではなく、そのような処置は、高コストを伴う。また、ＭＲＩ撮像が、線維症を巨視的な大きさで検知し得る一方で、線維症の微視的分布や構成への識見は提供しない。
【０００６】
[0006]心室組織の微細構造および線維症の評価用の、１つの確立された臨床ツールは、組織抽出の侵略的処置を必要とする、心内膜心筋生検である。また、この処置は、その高い併発症の発生率により、心房内で極稀に実行される。
【０００７】
[0007]したがって、心臓組織の撮像を微細構造スケールで可能にする装置および方法への、長年にわたる現在も続く必要性が存在する。標的となる心臓組織の焼灼を提供し、焼灼処置中の焼灼効果を評価する装置および方法も必要とされている。そのような前進は、結果を有益に向上させ、疾病負担を低減することになる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]本開示は、患者の体内組織の微小構造レベルにおける、インサイチュ撮像用の装置、システム、および方法に関する。ある実施形態では、血管内装置は、近位端と遠位端とを有する細長い部材を含む。遠位先端は、遠位端にまたは遠位端の近傍に配置される。血管内装置は、遠位先端が患者の体内の標的組織（たとえば、心臓組織）に送達され得るように構成される。血管内装置は、撮像アセンブリを含む。撮像アセンブリは、遠位先端でまたは遠位先端の近傍で組織の撮像を可能にするために、１つまたは複数の撮像構成要素を収容するように構成された、遠位先端に配置された光学筐体を含む。血管内装置は、位置測定アセンブリをさらに含む。位置測定アセンブリは、遠位先端にまたは遠位先端の近傍に配置された１つまたは複数の位置測定構成要素を含み、位置測定アセンブリは、３次元の解剖学的作業空間内の遠位先端の位置情報を提供するように構成される。
【０００９】
[0009]いくつかの実施形態では、位置測定アセンブリは、遠位先端に配置された１つまたは複数の位置測定電極を含む。１つまたは複数の位置測定電極は、参照電極に対する位置測定データの生成を可能にするために、参照電極に通信可能に結合され得る。
【００１０】
[0010]いくつかの実施形態では、血管内装置は、標的組織治療用に遠位先端に配置された１つまたは複数の治療構成要素を有する治療アセンブリをさらに含む。治療アセンブリは、たとえば、遠位先端へエネルギーの送達を可能にする１つまたは複数のエネルギー送達構成要素を含み得る。遠位先端へ送達されるエネルギーは、遠位先端でまたは遠位先端の近傍で標的組織を焼灼するために使用され得る。いくつかの実施形態は、細長い部材を通って延在し、遠位先端に動作可能に結合された、エネルギー送達部材を含む。エネルギー送達部材は、たとえば、ＲＦエネルギーを遠位先端に送達するように構成され得る。他の治療アセンブリは、追加的にまたは代替的に、治療薬物（たとえば、アルコール）、凍結療法剤、または薬剤のうちの１つまたは複数を送達するように構成され得る。
【００１１】
[0011]好ましい実施形態では、撮像アセンブリは、細胞以下の分解能および／またはマイクロメータ未満の分解能で、標的組織の撮像を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、撮像アセンブリは、光ファイバ共焦点顕微鏡（ＦＣＭ）システム（たとえば、少なくとも約５μｍの深さで標的組織の撮像を提供することが可能である）として配設される。
【００１２】
[0012]ある実施形態では、血管内装置は、標的組織における１つまたは複数の電気的測定値（たとえば、電圧）を測定するように構成された、電気的アセンブリをさらに含む。電気的アセンブリは、遠位先端に配置された１つまたは複数の電気的センサを含み得る。たとえば、遠位先端の少なくとも一部分は、電極として構成され得、電極は、細長い部材を通って遠位先端へ延在する、導電性部材に動作可能に結合され得る。
【００１３】
[0013]いくつかの実施形態では、遠位先端は、互いに電気的に絶縁された分離部分を含む。たとえば、第１の部分は、治療アセンブリに動作可能に結合され、標的組織へエネルギーを送達可能な焼灼電極として動作するように構成され得、第２の部分は、電気的アセンブリに動作可能に結合され、標的組織における電圧の測定が可能な電気的電極として動作するように構成され得る。
【００１４】
[0014]本明細書で説明される血管内装置は、１つまたは複数の組織微細構造属性の３次元マップを生成するように構成されたシステムの構成要素としてさらに含まれ得る。ある実施形態では、そのようなシステムは、本明細書で説明されるような血管内装置、および血管内装置によって取得された複数の組織微細構造画像を受信し、複数の画像位置を取得するために、組織微細構造画像の各々の３次元の解剖学的作業空間内の位置を決定し、組織微細構造属性の示されたレベルに従って、組織微細構造画像の各々を特徴づけ、特徴づけられた画像に基づいて、かつ、対応する画像位置に基づいて、解剖学的作業空間の３次元組織微細構造属性マップを生成するように構成された、コンピュータシステムを含む。
【００１５】
[0015]各組織微細構造画像は、画像の空間的規則性、平均的画素輝度、および明領域が明度しきい値に従って決定される明領域の面積率のうちの１つまたは複数を決定することによって、組織微細構造属性（たとえば、線維症）の示されたレベルに従って特徴づけられ得る。
【００１６】
[0016]いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、血管内装置によって取得された複数の組織の電気的測定値を受信し、複数の電気的測定値位置を取得するために、組織の電気的測定値毎の３次元の解剖学的作業空間内の位置を決定し、電気的測定値およびそれらの対応する位置に基づいて、複数の組織の電気的測定値を、解剖学的作業空間内のそれらの対応する位置に関連付ける、解剖学的作業空間の３次元の電気的マップを生成するように、さらに構成される。組織微細構造属性マップと電気的マップとは、合成マップに結合され得る。
【００１７】
[0017]いくつかの実施形態では、システムは、ユーザインタフェース装置をさらに含み、コンピュータシステムは、ユーザインタフェース装置上で、３次元属性マップおよび／または合成マップをレンダリングするように構成される。
【００１８】
[0018]ある実施形態では、３次元組織属性マップを生成する方法は、本明細書で説明されるような血管内装置を提供するステップと、血管内装置の遠位先端を複数の組織位置（たとえば、心臓内部の複数の位置）に誘導するステップと、各位置で、血管内装置を操作して、１つまたは複数の組織微細構造画像を取得するステップと、各位置で、血管内装置を操作して、３次元の解剖学的作業空間内での遠位先端の位置を決定するステップと、各組織微細構造画像を、解剖学的作業空間内の、その対応する決定された位置に関連付けるステップと、各組織微細構造画像を、示された属性（たとえば、線維症）のレベルに従って特徴づけるステップと、特徴づけられた画像およびそれらの対応する位置に基づいて、解剖学的作業空間の３次元マップ（たとえば、線維症マップ）を生成するステップとを含む。ある実施態様では、方法は、血液が満たされた鼓動する心臓内で、インサイチュで実行され得る。
【００１９】
[0019]方法は、各位置で、上記血管内装置を操作して、１つまたは複数の電気的測定値を取得するステップと、各電気的測定値を、解剖学的作業空間内の、その対応する決定された位置に関連付けるステップと、取得された電気的測定値およびそれらの対応する位置に基づいて、解剖学的作業空間の３次元電気的マップを生成するステップと、電気的マップと微細構造属性マップ（たとえば、線維症マップ）とを結合して合成マップを生成するステップとをさらに含み得る。
【００２０】
[0020]本発明の上述した利点および特徴ならびに他の利点および特徴が獲得され得る様式を説明するために、上で簡潔に説明された本発明のさらに個別の説明が、添付の図面で説明されるその特定の実施形態を参照することによって示される。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態を示すにすぎず、それゆえ、その範囲を限定するものととみなされるべきではないことを理解することにより、本発明は、添付の図面の使用による付加的な特異性および詳細とともに示され説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】[0021]組織微細構造画像および対応する位置を取得し、撮像組織の３次元マップを生成する例示的システムの概要図である。
【図２】[0022]図１で示した細長い部材の遠位部分の詳細図である。
【図３】[0023]撮像アセンブリの一部として装置の遠位部分に含まれ得る例示的なレンズ配置を示す図である。
【図４】[0024]多様な遠位先端構成を示す図である。
【図５】多様な遠位先端構成を示す図である。
【図６】多様な遠位先端構成を示す図である。
【図７】多様な遠位先端構成を示す図である。
【図８】多様な遠位先端構成を示す図である。
【図９】多様な遠位先端構成を示す図である。
【図１０】[0025]装置の遠位先端を標的の心臓領域に送達する例示的な経カテーテル手法を示す図である。
【図１１Ａ】[0026]必ずしも撮像のトリガの実行または心臓のサイクルに基づいた測定値に依存することなく、血液が満たされた鼓動する心臓内での施術を有利に可能にするために、装置の遠位先端を標的の接点に対して固定することを示す図である。
【図１１Ｂ】必ずしも撮像のトリガの実行または心臓のサイクルに基づいた測定値に依存することなく、血液が満たされた鼓動する心臓内での施術を有利に可能にするために、装置の遠位先端を標的の接点に対して固定することを示す図である。
【図１１Ｃ】必ずしも撮像のトリガの実行または心臓のサイクルに基づいた測定値に依存することなく、血液が満たされた鼓動する心臓内での施術を有利に可能にするために、装置の遠位先端を標的の接点に対して固定することを示す図である。
【図１２】[0027]３次元組織マップを生成する例示的方法を示す図である。
【図１３】[0028]図１３Ａは、３次元線維症マップの例示的なレンダリングを示す図である。図１３Ｂは、３次元線維症マップの例示的なレンダリングを示す図である。
【図１４】[0029]図１４Ａは、点マップレンダリングから「熱マップ」型のレンダリングを生成する補間プロセスを示す図である。図１４Ｂは、点マップレンダリングから「熱マップ」型のレンダリングを生成する補間プロセスを示す図である。
【図１５】[0030]図１５Ａは、線維症マップおよび電圧マップの両方を結合した多様な合成マップを示す図である。図１５Ｂは、線維症マップおよび電圧マップの両方を結合した多様な合成マップを示す図である。図１５Ｃは、線維症マップおよび電圧マップの両方を結合した多様な合成マップを示す図である。
【図１６】図１６Ａは、線維症マップおよび電圧マップの両方を結合した多様な合成マップを示す図である。図１６Ｂは、線維症マップおよび電圧マップの両方を結合した多様な合成マップを示す図である。図１６Ｃは、線維症マップおよび電圧マップの両方を結合した多様な合成マップを示す図である。
【図１７】[0031]図１７Ａは、統合された撮像／焼灼カテーテルを用いた焦点ＲＦ焼灼による例示的なリアルタイムＦＣＭプロセスからの画像および関連データを示す図である。図１７Ｂは、統合された撮像／焼灼カテーテルを用いた焦点ＲＦ焼灼による例示的なリアルタイムＦＣＭプロセスからの画像および関連データを示す図である。図１７Ｃは、統合された撮像／焼灼カテーテルを用いた焦点ＲＦ焼灼による例示的なリアルタイムＦＣＭプロセスからの画像および関連データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
導入
[0032]本開示は、心臓組織を微細構造レベルで視覚化する装置および方法に関する。ある実施形態は、標的の心臓組織微細構造のリアルタイム撮像を提供するように構成される。本明細書で説明される実施形態は、撮像および位置測定データを提供するように構成された血管内装置（たとえば、カテーテル）を含む。たとえば、そのような血管内装置は、撮像アセンブリおよび位置測定アセンブリを含み得る。撮像アセンブリは、装置が心臓組織微細構造の画像を取得することを可能にする特徴を有し、位置測定アセンブリは、標的の組織内の対応する位置を決定する特徴を有する。
【００２３】
[0033]使用中、収集された画像および位置データは、標的の心腔の３次元線維症マップを生成するために結合され得る。たとえば、装置の遠位先端は、複数の画像が複数の位置（位置測定アセンブリを用いて決定される）で取得される（撮像アセンブリを用いて）、標的の心腔へと送られ得る。各画像は、示される線維症の程度に従って特徴づけられ得る。心腔の３次元線維症マップは、その時、特徴づけられた画像およびそれらの対応する画像位置に基づいて生成され得る。線維症マップは、線維症を診断し、治療する線維症に目標設定し、治療選択肢を提供し、治療を観察する最中の実務者を大いに支援し得る。
【００２４】
[0034]本明細書で説明するある実施形態は、標的組織を微小構造レベルで視覚化するように構成される。本開示で使用されるように、撮像のこのレベルは、組織および細胞レベルの詳細（たとえば、サブマイクロメータの分解能）を示すことを可能にする細胞以下の分解能などでの、細胞および組織微小構造レベルでの標的組織の視覚化を含む。たとえば、本明細書で説明されるある装置は、微小構造異常および／または細胞レベル治療応答を視覚化することが可能である。好ましい実施形態は、そのような高レベル分解能用に構成されるが、他の実施形態は、そのような詳細な分解能を提供することを必ずしも必要としない。たとえば、いくつかの実施形態は、サブミリメートルの分解能および／または通常のＭＲＩ処置の分解能よりは高いが、好ましい細胞以下の分解能よりは低い分解能に限定され得る。
【００２５】
[0035]本開示を通して、特定の例が、左心房内の心臓組織を撮像する、治療する、および／またはマッピングするという状況で提供されるが、説明される構成要素および形体は、他の標的心腔でまたは他の心臓の外の解剖学的位置でまでも、さらに利用され得ることが理解されよう。たとえば、本明細書で説明される実施形態を用いて標的にされ得る他の内部組織は、肺の、胃腸の、泌尿婦人科の、内分泌の、神経の、および血管の組織を含む。標的組織が位置決めされる解剖学的領域は、本明細書では「解剖学的作業空間」と称される。ある実施形態は、血液が満たされた鼓動する心臓内での撮像、治療、および／またはマッピングすることが有益に可能であるが、実施形態が、心臓がこの状態にある実施態様に必ずしも全て限定されない。たとえば、本明細書で説明される特徴および実施形態は、心臓がバイパス状態で、またはそうでなければ抑えられた状態で活用され得る。
【００２６】
[0036]撮像に関する特徴を説明する場合、下記の例の多くは、共焦点顕微鏡検査を活用する。しかしながら、他の撮像方法が、追加でまたは別法として活用され得ることが、理解されよう。たとえば、いくつかの実施形態は、共焦点顕微鏡検査に加えてまたは代替として、蛍光顕微鏡検査、多光子画像法、光干渉断層計、ハイパースペクトル撮像、他の細胞以下の分解能の光学撮像システム、およびそれらの組合せに向けて構成される。撮像アセンブリの構成要素は、したがって、所望の撮像様式を可能にするために必要に応じて置換され、または調整され得る。
【００２７】
[0037]その上、本明細書で説明されるある実施形態は、標的の心臓組織を治療するように構成された治療アセンブリを含む。多くの例では、治療アセンブリは、焼灼アセンブリとして示され説明される。典型的には、焼灼構成要素は、標的の細胞および組織を死滅させるために十分な熱を発生するためにＲＦエネルギーを利用する。しかしながら、他の治療方法が、追加でまたは別法として活用され得ることが、理解されよう。たとえば、いくつかの実施形態では、治療アセンブリは、直接熱または他の形態のエネルギー、凍結療法剤、アルコール、他の細胞を死滅させる作用物質、またはそれらの組合せを適用するように構成され得る。いくつかの実施形態は、付加的にまたは別法として、細胞毒素、抗線維化薬剤、抗炎症薬剤、イオンチャンネル遮断剤および活性剤、サイトカイン、他の薬剤、またはそれらの組合せなどの、１つまたは複数の有益な治療作用物質または薬剤を送達するように構成され得る。
【００２８】
[0038]本明細書で用いられる、用語「略」、「約」、および「実質的に」は、やはり所望の機能を実行するまたは所望の結果を達成する、所定の量または状態に近い量または状態を表す。たとえば、用語「略」、「約」、および「実質的に」は、所定の量または状態から１０％未満、または５％未満、または１％未満、または０．１％未満、または０．０１％未満で偏移する量または状態を参照し得る。
【００２９】
[0039]また、用語「において」は、位置的関係の文脈で使用される場合、直接的に同じ場所を占めるまたは２つ以上の構成要素が互いに「近い」関係を表す。たとえば、そうでないことに明示しない限り、構成要素が遠位先端「において」存在すると説明される場合、構成要素は、先端の正に遠位端と正確に同じ場所を占める必要はないが、遠位先端近くにあり得る（たとえば、約１から３ｃｍ以内またはそうでなければその意図された機能を提供するために十分近い）。
【００３０】
システムの概要
[0040]図１は、心腔を、視覚化された心臓組織微細構造に従ってマッピングするように構成された、例示的な血管内システム１００を示す。血管内システム１００のある実施形態は、標的の心臓組織を治療し、および／または組織の電気的な活性（たとえば、電圧レベル）を決定し、マッピングするようにさらに構成され得る。図示されている実施形態は、制御ハンドル１０４および遠位先端１０６に連結された近位端を有する細長い部材１０２（たとえば、カテーテル）を含む。細長い部材１０２は、１つまたは複数の制御導ワイヤの張力を調整することによって、または当技術分野で知られている他のステアリング可能なカテーテルの構成要素を用いることによって、操作されるステアリング可能なシースを含み得る。
【００３１】
[0041]図示されているシステム１００は、撮像モジュール１１０と、遠位先端１０６に配置された１つまたは複数の撮像構成要素（以下により詳細に説明する）と、遠位先端１０６に延伸し、１つまたは複数の撮像構成要素に動作可能に結合された光伝送部材１０８とを備える、撮像アセンブリを含む。撮像モジュール１１０は、１つまたは複数の光源構成要素および１つまたは複数の光検出器構成要素を含む。たとえば、撮像モジュール１１０は、光伝送部材１０８を通して遠位先端１０６へと伝送する所望の波長の光を選択的に生成するように構成され得る。光伝送部材１０８は、細長い部材１０２を通り遠位先端１０６へと延在する。いくつかの実施形態では、光伝送部材１０８は、撮像モジュール１１０から遠位先端１０６へと光を伝送すること、および／または遠位先端１０６から撮像モジュール１１０へ光を伝送することが可能な、光ファイバの束である。いくつかの実施形態では、撮像アセンブリは、光ファイバ共焦点顕微鏡（ＦＣＭ）システムとして構成される。
【００３２】
[0042]図示されているシステム１００は、治療アセンブリをさらに含む。この具体的な実施形態では、治療アセンブリは、焼灼治療モジュール１１４と、遠位先端１０６に配置された１つまたは複数の治療構成要素と、遠位先端１０６へと延伸し、１つまたは複数の治療構成要素に動作可能に結合されたエネルギー送達部材１１２とを備える。図示されている実施形態では、焼灼治療モジュール１１４は、ＲＦエネルギーを生成可能であり、ＲＦエネルギーをエネルギー送達部材１１２に送達可能である。エネルギー送達部材１１２は、ＲＦエネルギーを遠位先端１０６に送達することを可能にするために、細長い部材に通信可能に結合される。使用中、遠位先端１０６は、標的組織にまたはその近傍に位置決めされ、送達されたＲＦエネルギーが標的組織を十分に加熱し、細胞の死滅をもたらす。アクチュエータ１１３（たとえば、足踏み制御）が、焼灼治療モジュール１１４の選択的活性を提供するために、含まれ得る。
【００３３】
[0043]上述のように、他の実施形態は、付加的にまたは別法として、他の治療様式を含み得る。たとえば、いくつかの実施形態は、冷凍療法、化学療法（たとえば、アルコール）、薬剤送達、またはそれらの組合せを提供するように構成された１つまたは複数の治療構成要素を含み得る。治療アセンブリは、１つまたは複数の作用物質が遠位先端１０６に送達されることを可能にするために、細長い部材を通って延伸する管腔を含み得る。送達され得る薬剤作用物質は、たとえば、細胞毒素、抗線維化薬剤、抗炎症薬剤、イオンチャンネル遮断剤および活性剤、およびサイトカインを含む。
【００３４】
[0044]図示されているシステム１００は、電気的モジュール１２０と、遠位先端１０６に配置された１つまたは複数の電気的センサと、遠位先端１０６に延伸し、１つまたは複数の電気的センサに動作可能に結合された導電性部材１１６とを備える、電気的アセンブリをさらに含む。この具体的な実施形態では、遠位先端１０６の１つまたは複数の電極が、以下により詳細に説明するように、標的組織の電気的測定値を可能にする。電気的アセンブリは、標的組織からの電気的信号を記録するように構成される。心臓組織内の電気的信号は、伝導経路および／または細胞機能障害の領域に相関させられ得る。電気的信号測定値は、電位（すなわち、電圧）、インピーダンス、コンダクタンス、抵抗、などを含み得る。図示されている実施形態では、電気的測定値は、導電性部材１１６を通って送達され得る。１つまたは複数の信号送信機（たとえば、アンテナおよび／または他の送達手段）および対応する受信機などの、他の通信の無線手段が、付加的にまたは別法として用いられ得る。
【００３５】
[0045]センサ部材１１８が、細長い部材１０２を通り、遠位先端１０６へと延伸することがさらに示されている。センサ部材１１８は、本図では電気的モジュール１２０に結合されているように示されているが、他のセンサ部材が、付加的にまたは別法としてシステム１００の他のモジュールに結合されていてもよい。センサ部材は、温度、気圧、酸素レベル，ｐＨ、または他の所望の測定値などの、遠位先端１０６の環境に関する測定値を提供し得る。いくつかの実施形態では、センサ部材は、サーミスタ、熱電対、または他の当技術分野で知られている好適な温度センサである。
【００３６】
[0046]システム１００は、位置測定モジュール１４０と、位置測定接続部材１４２と、遠位先端１０６に配置された１つまたは複数の位置測定構成要素とを備える、位置測定アセンブリをさらに含む。この実施形態では、位置測定構成要素は、位置測定電極である（以下にさらに詳細に説明する）。位置測定アセンブリは、３次元作業空間内の遠位先端１０６の位置を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、位置測定モジュール１４０は、遠位先端１０６の位置測定電極が移動するのに対して、固定された基準位置に留まることが意図される、参照電極を含む。位置測定モジュール１４０の参照電極と、遠位先端１０６の位置測定電極との間の位置的関係は、それにより、遠位先端１０６の３次元位置の決定を可能にする。他の位置測定アセンブリの実施形態は、電極位置測定構成要素に加えてまたは別法として、磁気的構成要素、光ファイバ構成要素、および／または遠位先端１０６の位置測定を提供可能な他の構成要素を含み得る。
【００３７】
[0047]光伝送部材１０８、エネルギー送達部材１１２、導電性部材１１６、センサ部材１１８、および位置測定接続部材１４２が、ハンドル１０４内を通過し、細長い部材１０２を通り、遠位先端１０６へと通るように示されているが、それらは、１つの一体化された部品として構成される必要はなく、１つまたは複数の前述の部材は、複数の部分を含み得ることが、理解されよう。たとえば、１つの部分は、ハンドル１０４で、および／またはシステム１００内の他の位置で、ピン、プラグ、または他の接続子で別の部分に接続され得る。また、図示されている実施形態は、多様なモジュール１１０、１１４、１２０、１２２、１４０、および遠位先端１０６間の「有線の」接続を示す。しかしながら、他の実施形態では、モジュール１１０、１１４、１２０、１２２、および１４０のうちの１つまたは複数は、アンテナまたは他の無線通信構成要素などを介する遠隔操作または「無線の」接続を用いて、遠位先端１０６に動作可能に結合され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、撮像アセンブリは、遠位先端１０６にカメラを備え、カメラは、撮像モジュール１１０に、有線および／または無線接続を介して通信可能に結合され得る。別の例では、電圧または他の電気的信号は、遠位先端から１つまたは複数のアンテナを介して患者の体の外に配置された受信機に中継され得る。
【００３８】
[0048]図示されているシステム１００は、１つまたは複数の撮像モジュール１１０と、治療モジュール１１４と、電気的モジュール１２０と、位置測定モジュール１４０とに、通信可能に結合されたコンピュータシステム１２２をさらに含む。モジュールは、本図では、物理的に分離されたユニットとして示されているが、１つまたは複数の図示されているモジュールは、互いにおよび／またはコンピュータシステム１２２と結合されおよび／または一体化され得ることが理解されよう。その上、いくつかの実施形態は、１つまたは複数の図示されているモジュールを除外し得、全ての実施形態は、システム１００の図示されている構成要素の全てを必ずしも含まない。たとえば、いくつかの実施形態は、治療アセンブリおよび／または電気的アセンブリを除外し得る。
【００３９】
遠位先端実施形態
[0049]図２は、図１の細長い部材１０２の遠位部分の詳細図を示す。外側シース１２４が、内側の光伝送部材１０８が視認し得るように、部分的切断図で示されている。光伝送部材１０８は、この特定の実施形態では、光ファイバ束として構成されている。説明する実施形態で用いられる通常の光ファイバ束は、１０，０００から１００，０００のファイバからなり、約１．２から２．４ｍｍの束全体の直径を有するが、代替実施形態は、個別の用途ニーズまたは嗜好に基づいて異なる光ファイバ構成を利用し得る。たとえば、いくつかの実施形態は、約０．２から５ｍｍの束全体の直径を有し得る。
【００４０】
[0050]図示されている装置は、３次元作業空間内の相対位置情報を提供するように構成された、１つまたは複数の位置測定電極１２６を含む。目下の好ましい実施形態では、位置測定電極１２６は、細長い部材１０２の周りの円周に配置されたリング状電極として構成される。他の実施形態は、付加的にまたは別法として、線状（非円形状）電極などの異なる電極形状を含み得る。
【００４１】
[0051]光学筐体１２８は、遠位先端１０６の近傍にさらに配置される。光学筐体１２８は、撮像アセンブリの動作を可能にするまたは拡張する、１つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、図３に示すように、図示されている光学筐体１２８は、１つまたは複数のレンズ１３０を含む。光学筐体１２８は、付加的にまたは別法として、アパーチャ、画像センサ、光検出器、他のレンズ構成などの、その他の撮像構成要素を含み得る。いくつかの実施形態は、光学筐体１２８内部に完全なカメラシステムを含み得る（たとえば、光伝送部材１０８を除外し得る）。そのようなカメラシステムは、捕獲画像データを、アンテナおよび／または近接して延在する配線を介して、交信するように構成され得る。しかしながら、目下の好ましい実施形態は、光伝送部材１０８を利用する。
【００４２】
[0052]図示されているレンズ１３０は、光伝送部材１０８を介して送達される光を、標的組織内部の所望の領域または深さに集束させることを可能にする。たとえば、レンズ１３０および撮像アセンブリの他の構成要素は、標的組織の表面下約２５から２００μｍの範囲内の共焦点深度と共に、少なくとも約５μｍの焦点深度を提供するように構成され得る（たとえば、通常の蛍光共焦点撮像）。多光子またはハイパースペクトル撮像などの他の撮像様式は、より大きな深さでの撮像を可能にし得る。心臓内部での実施態様では、撮像アセンブリは、心内膜下心筋層を視覚化するように構成され得る。示したように、レンズ１３０は、光学筐体１２８の長手方向軸に平行な共通長手方向軸に方向を合わせられ得る。
【００４３】
[0053]遠位先端１０６、光学筐体１２８、および位置測定電極１２６は、本明細書ではまとめて「先端構造」と称され得る。代替実施形態は、これらの構成要素を図２に示すのと異なる仕方で配置し得る。たとえば、いくつかの実施形態は、光学筐体１２８を位置測定電極１２６の遠位でなく位置測定電極１２６の近位に配置し得る。いくつかの実施形態は、光学筐体１２８を除外し得る。たとえば、利用される個別の撮像様式により、いくつかの実施形態は、レンズ１３０を必要としないこともあり、それにより光学筐体１２８を除外し得る。
【００４４】
[0054]図４は、遠位先端１０６の詳細図を示し、組織近傍の撮像を可能にするために光が通過し得るアパーチャ１３６を示す。遠位先端１０６は、任意の好適な医療用の材料から形成され得る。焼灼および／または電気的信号測定値を提供するように構成される実施形態では、しかしながら、遠位先端１０６は、金属または他の好適な導電性の材料からなる、またはそれらで形成される（たとえば、金、白金、ステンレス鋼、銀−塩化銀、それらの組合せなど）。示したように、エネルギー送達部材１１２または導電性部材１１６は、それぞれ焼灼機能または電気的信号機能を提供するために、遠位先端１０６に動作可能に結合され得る。遠位先端１０６が１つの一体化された部品として形成される場合、それが同時に、焼灼電極および電気的信号測定電極の両方として機能させることは、各電極を絶縁分離することなしに、通常不可能である。図５から９を用いて以下に示した他の遠位先端の実施形態は、撮像および位置測定を治療（たとえば、焼灼）および電気的マッピングと結合されることを可能にする特徴を含む。以下の遠位先端の実施形態の任意のものは、図１から３で示した他のシステム構成要素と共に利用され得る。
【００４５】
[0055]図５は、第１の部分２３２と第２の部分２３４とを含む遠位先端２０６の詳細図を示す。第１の部分２３２および第２の部分２３４は、互いに好適に絶縁され、異なる材料から形成され、および／またはそうでなければ分離機能を可能にするように構成され得る。たとえば、第１の部分２３２は、焼灼するように構成され得、一方、第２の部分２３４は、電気的信号を読み出すように構成され、またはその逆もあり得る。示したように、第２の部分２３４は、第１の部分２３２の内部に円周状に配置される。アパーチャ２３６は、先端２０６を通した光の通過を可能として、撮像を可能にする。
【００４６】
[0056]図６は、第１の部分３３２と、第１の部分３３２の外周内部に円周状に配設された、複数の第２の部分３３４とを含む、遠位先端３０６の詳細図を示す。図５で示した実施形態と同様に、第１の部分３３２は、第１の種類の電極として機能し、一方、第２の部分３３４は、別の種類として機能する。たとえば、第１の部分３３２は、焼灼するように構成され得、一方、第２の部分３３４は、電気的信号を読み出すように構成され、またはその逆もあり得る。アパーチャ３３６は、先端３０６を通した光の通過を可能として、撮像を可能にする。
【００４７】
[0057]図７は、第１の部分４３２と、第１の部分４３２の外周外側に配設された、複数の第２の部分４３４とを含む、遠位先端４０６の詳細図を示す。図５および６の実施形態と同様に、第１の部分４３２および第２の部分４３４は、分離機能を提供するように構成され得る。たとえば、第１の部分４３２は、焼灼するように構成され得、一方、第２の部分４３４は、電気的信号を読み出すように構成され、またはその逆もあり得る。アパーチャ４３６は、光を、先端４０６を通過させ、撮像を可能にする。
【００４８】
[0058]図８は、第１の部分５３２と、実質的に長手方向軸に沿って延伸する境界５３３によって分離される、第２の部分５３４とを含む、遠位先端５０６の詳細図を示す。いくつかの実施形態では、境界５３３は、電気的絶縁性材料から形成され、第１の部分５３２を第２の部分５３４から好適に絶縁する。図５から７の実施形態と同様に、第１の部分５３２および第２の部分５３４は、異なる機能を有し得る。たとえば、片方は、焼灼するように構成され得るが、もう一方は、電気的信号を読み出すように構成される。アパーチャ５３６は、光を通過させ、撮像を可能にする。
【００４９】
[0059]図９は、図８の実施形態に類似した、遠位先端６０６の実施形態の正面図を示す。２つの部分でなく、図示されている実施形態は、境界６３３によって分離されている、第１の部分６３２、第２の部分６３４、および第３の部分６３８を含む。３つの部分の各々は、異なる機能を提供するように構成され得る。たとえば、１つが焼灼用に、もう１つが電気的信号読み出し用に、もう１つが位置測定提供用に、構成され得る。他の実施形態と同様に、アパーチャ６３６は、光を通過させ、撮像を可能にする。他の実施形態は、所望されるようなまたは個別の用途ニーズに従った、他の遠位先端の機能を提供するために、３つより多い異なる種類の遠位先端を含み得る。
【００５０】
経カテーテル手法
[0060]図１０は、標的の内部組織が心臓組織である実施態様における、細長い部材の遠位先端を標的の内部組織に送達するための、１つの例示の方法である、遠位先端１０６を標的の心臓組織に送達するための、例示的な経カテーテル手法を示す。図示した実施例は、心臓２０の左心房５０に至るための、経大腿、経中隔の手法を示す。他の実施態様は、他の好適な経カテーテル手法を利用し得る、および／または心臓の他の部分を標的とし得る。たとえば、細長い部材１０２は、経肺尖、経橈骨動脈、または経頸静脈の手法により挿入され得る、および／または遠位先端１０６は、任意の他の心腔または心臓組織近傍に導かれ得る。
【００５１】
[0061]図示されている手法では、遠位先端１０６は、下大静脈を通り右心房４０内に送られている。遠位先端１０６は、次に、隔壁３０を通過し、標的組織１０にまたはその近傍に位置づけられ得る、左心房５０内に進む。デバイス１００は、血液が満たされた鼓動する心臓内で、インサイチュで有益に利用され得る。
【００５２】
[0062]遠位先端１０６が標的組織１０にまたはその近傍に位置決めされたあと、装置は、心筋の画像を取得するために、解剖学的環境（たとえば、温度、ｐＨ、など）に関する電気的信号および／もしくは他の測定値を測定するために、遠位先端１０６の３次元位置を決定するために、ならびに／または標的組織１０を治療する（たとえば、焼灼する）ために、操作され得る。遠位先端１０６は、次に、撮像し、治療し、電気的信号および／もしくは他の環境測定値を測定し、ならびに／または位置を決定するために、心臓内部の別の位置に移動され得る。これは、装置が所望の数の位置で操作されるまで、繰り返され得る。もたらされる線維症のおよび／または電気的マップは、測定位置の数が増加するので、より高い分解能および／またはより大きな広がりを有することになる。約５０から１００の範囲の異なる位置で採取された測定値または画像は、通常十分となるが、個別の用途ニーズにより、より少ないまたはより多くのものが用いられ得る。
【００５３】
[0063]図１１Ａ〜１１Ｃは、標的組織との効果的な接触を提供する、細長い部材１０２の有益な特徴を示す。図１１Ａは、左心房５０内の接触点７０に対して位置決めされた細長い部材１０２の遠位先端１０６を示す。心臓２０は、心房４０、５０が収縮させられ、心室６０が膨張させられる、心室拡張期にある。図１１Ｂおよび１１Ｃは、心房４０、５０が膨張させられ、心室６０が収縮させられる、心室収縮期にある心臓２０を示す。鼓動する心臓は、心室拡張期と心室収縮期との間を移動するので、意図された接点７０に対して適切な位置で、遠位先端１０６を維持することが困難になり得る。たとえば、図１１Ａでは、遠位先端１０６が接点７０と接触した状態で示されたが、図１１Ｂでは、心臓２０が心室収縮期に移行し、接点７０は、遠位先端１０６から離れるように拡張するときが示されている。
【００５４】
[0064]有利なことに、細長い部材１０２の遠位部分（すなわち、遠位端から少なくとも２ｃｍ延びる部分）が、適切な可撓性プロフィールを備えて構成される場合、かつ、適度の遠位方向の軸方向力および／または手動による反り（たとえば、制御ハンドル１０４を用いた）が細長い部材１０２に適用された場合、遠位先端１０６は、心臓のサイクルの間中接点７０との接触を維持可能であることが分かっていた。それゆえ、図１１Ｂに示すように、組織動作の間、接点７０との接触を失わずに、遠位先端１０６は、図１１Ｃに示すように、接点７０との接触を維持可能である。細長い部材の遠位部分が約１．２から１．４ｍｍの直径（シースを含まず）および約２から６Ｎ／ｍ（またはより好ましくは約２．５から５Ｎ／ｍまたは約３．０から４．５Ｎ／ｍ）の剛性を有する典型的な実施形態では、この利益が提供されるために必要な軸方向力は、約０．１３重量グラム（ｇｒａｍ  ｆｏｕｒｃｅ）より大きく、しかし決して接触組織への外傷の原因にならない程度の大きさである。
【００５５】
組織マップの生成方法
[0065]図１２は、組織マップを生成する例示的な方法７００を示す。図１２で示した具体的な例では、組織マップは、標的の心腔の３次元マップである。図１から１１Ｃについて上述したシステムまたは装置の実施形態の任意のもの、またはそれらの組合せは、方法７００を実行するために利用され得る。
【００５６】
[0066]方法７００は、心腔内部でカテーテル先端を位置決めするステップ７０２を含む。カテーテル先端が、第１の組織位置に位置決めされたあと、装置は、第１の場所で組織微細構造の１つまたは複数の画像を取得し（ステップ７０４）、３次元作業空間内の遠位先端の位置を決定する（ステップ７０６）ために用いられ得る。
【００５７】
[0067]図示されている方法７００は、決定された位置（ステップ７０６からの）を第１の組織位置で取得された１つまたは複数の画像と関連付けるステップをさらに含み、それにより決定された画像位置を提供する（ステップ７０８）。カテーテル先端を位置決めするステップ（ステップ７０２）と、組織微細構造の１つまたは複数の画像を取得するステップ（ステップ７０４）と、３次元空間内の先端位置を決定するステップ（ステップ７０６）と、決定された位置と取得された画像を関連付けるステップ（ステップ７０８）とが、次に、別の決定された組織位置で追加の画像を取得するために繰り返され得る。
【００５８】
[0068]方法７００は、取得された組織微細構造画像を線維症レベルに従って特徴づけるステップをさらに含む（ステップ７１０）。このステップは、撮像プロセスの間中断続的に（たとえば、各画像が取得されたあとおよび／または各画像位置が決定されたあと）またはバッチで（たとえば、いくつかのまたはいっそう全ての画像が取得されたあと）実行され得る。他の実施形態は、付加的にまたは別法として、取得された画像を、１つまたは複数の他の組織微細構造の属性に従って、特徴づけ得る。たとえば、画像は、細胞サイズ、細胞の規則性、組織の規則性、染料の取り込み（たとえば、示される蛍光または輝度によって示されるような）、他の組織微細構造の属性、およびそれらの組合せに従って、特徴づけられ得る。
【００５９】
[0069]線維症の特徴づけは、１つまたは複数のコンピュータ実行画像処理技術を用いて実現され得る。いくつかの実施形態では、画像によって示される線維症のレベルは、所定の領域または視野の平均画素輝度を測定することによって、決定される。ＦＣＭでは、線維化心臓組織は、正常で健全な心臓組織に対してより明るく現れることになる。したがって、より高い画像内の明領域の面積率は、より高い線維症レベルに対応する。付加的にまたは別法として、画像内の線維症レベルは、画像の空間的規則性を測定することによって、決定され得る。健全な心筋は、筋肉の細胞および毛細血管の規則的な横紋のある配置を示すが、一方、線維化した、負傷した、または焼灼された心筋は、より少ない横紋および規則性を有することになる。このことは、撮像プロセス中に利用される蛍光染料が、線維化組織および損傷細胞内により容易に拡散し、蛍光信号をより均一に分布させるために発生すると考えられている。このプロセスは、下記の実施例の項でより詳細に説明する。
【００６０】
[0070]方法７００は、選択された組織位置毎に、１つまたは複数の電気的信号を決定するステップ（ステップ７１４）と、対応する電気的信号の位置を決定するために、決定された先端位置を１つまたは複数の電気的信号に関連付けるステップ（ステップ７１６）との並行したステップを任意選択でさらに含む。これは、たとえば、心腔内の複数の組織位置に沿ったマッピング電圧を含み得る。
【００６１】
[0071]方法７００は、心腔の３次元マップを、特徴づけられた画像および対応する画像位置に基づいて、および／または決定された電気的信号および対応する電気的信号の位置に基づいて、生成するステップをさらに含む（ステップ７１２）。多様なレンダリング方式が、３次元マップをレンダリングするために用いられ得る。方法７００は、生成されたマップに基づいて、心腔内部の標的組織を診断しおよび／または治療するステップをさらに含み得る（ステップ７１８）。たとえば、候補組織は、取得された画像および／または電気的信号データに基づいて、インサイチュでかつリアルタイムで、焼灼され、または他の方法で治療され得る。いくつかの実施形態では、組織は、治療効果を評価するために、治療に続いて撮像されおよび／または電気的に測定され得る。
【００６２】
組織マップレンダリング
[0072]図１３Ａおよび１３Ｂは、３次元線維症マップの一例を示す。図１３Ａに示すように、撮像された位置は、３次元空間内部の異なる点としてレンダリングされる。図１３Ｂに示すように、決定された位置に応じた取得された組織微細構造画像は、線維症レベルに従って特徴づけられる。この具体的な例では、画像は、「正常組織」（白色点で示した）、「線維化組織」（黒色点で示した）、または中位のもしくは中間の組織（斜線点で示した）として、離散的に特徴づけられる。撮像された位置は、それゆえ、各点が、正常組織、線維化組織、または中間組織の点に相当するように、３次元マップ上でレンダリングされる。
【００６３】
[0073]当然、代替実施形態は、３つのカテゴリーより多い粒度を用いて特徴づけることによる、または各画像をスペクトルに沿った線維症「スコア」に割り当てるなどの、非離散的方法での特徴づけによって、簡潔な２進特徴づけ方式を用いて、撮像された位置を特徴づけ得る。差分レンダリングは、色差、質感差、陰影差、明度差、グリフ、または他の好適な差分レンダリング技術に基づき得る。
【００６４】
[0074]図１４Ａおよび１４Ｂは、撮像された位置間の領域が撮像された位置間を補間することによってレンダリングされる、代替のレンダリング方式を示す。図１４Ａで示した離散的点レンダリングは、好適な補間アルゴリズムを用いて、図１４Ｂで示した「熱マップ」様式のレンダリングに転換され得る。当技術分野で知られている他の好適なデータレンダリング方式も、３次元マップをレンダリングするために利用され得る。
【００６５】
[0075]図１５Ａから１５Ｃは、マッピングされた電圧測定点（図１５Ａで示した）を線維症マップ（図１５Ｂで示した）と組み合わせることによる、例示的な合成マップ（図１５Ｃで示した）の生成を示す。この例では、線維症マップは、熱マップとしてレンダリングされ、一方で、電圧測定値が、点の色差が異なる電圧測定値を反映するマップ上の点として上載せられる。図１６Ａから１６Ｃは、線維症測定点（図１６Ａで示した）を電圧マップ（図１６Ｂで示した）と組み合わせることによる、合成マップ（図１６Ｃで示した）の生成を同様に示す。この例では、電圧マップは、熱マップとしてレンダリングされ、一方で、線維症測定値が、マップ上の点として上載せられる。他の合成マップが、異なるデータ種類毎に、異なる透明性レベル、異なる色方式、および／または異なる強調表示効果を利用することなどによって、当技術分野で知られている別の上載せおよび／またはレンダリング方式を利用し得る。
【００６６】
実施例
[0076]本発明者らは、統合された撮像かつ焼灼カテーテルを用いた焦点ＲＦ焼灼の間、リアルタイムＦＣＭを実行した。統合カテーテルは、イヌの鼓動する心臓の左心房内部の、多様な領域の心内膜表面上に位置決めされた。フルオレセインナトリウムの静脈注射に続いて、組織温度６０〜８０℃を発生させるために、ＲＦエネルギーが３０Ｗの最高出力で８秒間印加されたとき、心内膜下心筋層の連続した画像配列を取得した。
【００６７】
[0077]統合カテーテルを用いた焼灼の間に取得された、左心房の心内膜下心筋層の代表的な結果を、図１７Ａに示した。焼灼の前に、働いている心筋の規則的な横紋のある配列が、画像内で明白であった（０秒、パネルＡ）。加えて、画像領域での筋細胞短縮が視認された。対照的に、特徴的な横紋および細胞短縮は、焼灼の間に徐々に少なくなった（それぞれ３および６秒でパネルＢおよびＣ）。
【００６８】
[0078]本発明者らは、横紋の減少を、細胞膜の熱による孔／穿孔の結果として、蛍光染料の細胞間の空間から細胞内部への拡散によって説明する。膜損傷の結果が、細胞死滅である。本発明者らのデータは、蛍光信号が横紋状からより均一な分布へと移行するとき、我々が細胞死滅を識別可能であることを示唆する。
【００６９】
[0079]画像処理技術が、細胞および組織の損傷を、これらの画像配列から定量的に特徴づけるために使用された。図１７Ｂは、図１７Ａの画像のフーリエ解析からの比輝度分布ｖｓ配向角を示す。焼灼の前に取得された画像（０秒、図１７ＡのパネルＡ）は、より均一な分布を示す、焼灼の間に取得されたそれらの画像（それぞれ、３および６秒で図１７ＡのパネルＢおよびＣ）と比較して、その輝度分布内でより顕著なピークを示す。本発明者らは、配列の全ての画像のピーク性を、横紋の空間的規則性の測定値として定量化した（図１７Ｃ、水平の「焼灼」線は焼灼時間帯を表す）。本発明者らは、焼灼に関連付けられる空間的規則性の減衰を観察した。
【００７０】
[0080]示したように、少なくとも約４０％または少なくとも約５０％の空間的規則性は、概して健全な組織と相関関係にあって、一方、約３０％未満のまたは約２０％未満の空間的規則性は、死滅しつつある損傷した組織と相関関係にあった。他のしきい値レベル（たとえば、他のヒストグラムで導出されたしきい値）は、適切な所与の別個の組織の特徴および／または適用要件として用いられ得る。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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