特開 2015-102551 インピーダンス測定を用いた挿入点から心臓までのカテーテルの追跡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-102551(P2015-102551A)

(43)【公開日】2015年6月4日

(54)【発明の名称】インピーダンス測定を用いた挿入点から心臓までのカテーテルの追跡

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20150508BHJP

   A61B 5/0402 20060101ALN20150508BHJP

   A61B 5/05 20060101ALN20150508BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/00 103R

   G01B7/00 103M

   A61B5/04 310M

   A61B5/05 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-235318(P2014-235318)

(22)【出願日】2014年11月20日

(31)【優先権主張番号】14/086,265

(32)【優先日】2013年11月21日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】511099630

【氏名又は名称】バイオセンス・ウエブスター・（イスラエル）・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ （Ｉｓｒａｅｌ）， Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100088605

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 公延

(74)【代理人】

【識別番号】100130384

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 孝文

(72)【発明者】

【氏名】メイル・バル−タル

【テーマコード（参考）】

2F063

4C027

【Ｆターム（参考）】

2F063AA04

2F063BA29

2F063BB02

2F063BB08

2F063CA34

2F063DD04

2F063DD08

2F063EB24

2F063FA06

2F063GA52

4C027AA06

4C027BB05

4C027KK03

(57)【要約】

【課題】 位置検知の方法及び装置を提供する。
【解決手段】 身体の被験者固有の骨格モデルが作成され、身体内のカテーテルの目的の経路がモデルの中に画定される。プローブが身体に挿入されている間、プローブ中の少なくとも１つの電極と、目的の経路に沿って身体の表面の複数の位置に配置されたそれぞれの導電性ロケーションパッドとの間で、電流を身体に通過させる。複数の位置を通過する電流のそれぞれの特性に基づいて、プローブの位置座標が反復して決定される。実際の経路が目的の経路と一致するかどうかを決定するために、反復して決定された位置座標を用いて、モデルの中に関して、プローブの実際の経路が追跡される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

位置検知の装置であって、
被験者の身体に挿入されるように適合された、少なくとも１つの探査電極を含むプローブと、
前記身体の表面にそれぞれの位置で固着されるように適合された、複数の体表面電極と、
前記少なくとも１つの探査電極と前記複数の体表面電極との間で、電流を前記身体に通過させるために、前記プローブ及び前記体表面電極に連結されるように適合され、前記複数の体表面電極を通過する前記電流のそれぞれの特性を測定することによって、前記プローブの位置座標を反復して決定するように適合された、制御装置と、
プロセッサであって、
前記身体の被験者固有の骨格モデルを作成する工程と、
前記プローブの挿入点から目標まで通じる前記身体内の前記プローブの目的の経路を前記モデルの中に画定する工程と、
前記反復して決定された位置座標を用いて、前記プローブ挿入中に前記プローブの実際の経路を前記モデルの中で追跡する工程と、
前記実際の経路が前記目的の経路と一致するかどうかを決定する工程と、を行うように動作する、プロセッサと、を備える、位置検知の装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの探査電極が複数の電極を含み、電流を通過させることが、前記複数の電極のうちの１つと前記複数の体表面電極のうちの選択されたものとの間に前記電流のそれぞれを通すことを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記体表面電極のうちの少なくとも１つが、複数のロケーションパッドユニットを有するマルチロケーションパッドを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記プローブに配置された磁気センサを更に含み、前記プロセッサが、
前記磁気センサによって生成された信号から追加の位置座標を算出する工程と、
前記位置座標間の相関を前記追加の位置座標で決定する工程と、
前記相関に反応して前記位置座標を精密化する工程と、を行なうように動作する、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

磁気センサを有する手持ち式プローブを更に備え、前記プロセッサが、前記プローブが前記身体のそれぞれの目印に当てられたとき、
前記磁気センサに磁場を印加する工程と、
前記磁場に反応して前記磁気センサから信号を受け取る工程と、
前記信号に反応して前記目印のそれぞれの位置を計算する工程と、
前記目印の前記位置を基準位置として前記モデルの中に含める工程と、を行うように動作する、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記体表面電極が、前記被験者の前記身体とガルバニック接触するように適合された複数のロケーションパッドユニットを有するマルチロケーションパッドを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記ロケーションパッドユニットが、２０〜４０ｍｍの間隔で離間して配置される、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記ロケーションパッドユニットが動作体積を有し、直接隣接するロケーションパッドユニットの前記動作体積が重なり合う、請求項６に記載の装置。

【請求項9】

前記ロケーションパッドユニットが、前記目標の近くで比較的密集して配置され、前記プローブの前記目的の経路に沿った他のところでは、より散在して配置される、請求項６に記載の装置。

【請求項10】

カテーテル挿入の方法であって、
被験者の身体の被験者固有の骨格モデルを作成する工程と、
プローブの挿入点から目標まで通じる前記身体内の前記プローブの目的の経路を前記モデルの中に画定する工程と、
前記プローブを前記身体に挿入する工程であって、前記プローブは、少なくとも１つの電極を含む、工程と、
前記少なくとも１つの電極と前記身体の表面の複数の位置に配置されたそれぞれの導電性ロケーションパッドとの間で電流を前記身体に通過させる工程であって、前記複数の位置は、前記プローブの前記目的の経路に沿って分布される、工程と、
前記複数の位置を通過する前記電流のそれぞれの特性を測定する工程と、
前記プローブが挿入されている間に、前記測定された特性に反応して前記プローブの位置座標を反復して決定する工程と、
前記反復して決定された位置座標を用いて、前記プローブの実際の経路を前記モデルの中で追跡する工程と、
前記実際の経路が前記目的の経路と一致するかどうかを決定する工程と、を含む、方法。

【請求項11】

前記ロケーションパッドが、２０〜４０ｍｍの間隔で離間して配置される、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ロケーションパッドが動作体積を有し、直接隣接するロケーションパッドの前記動作体積が重なり合う、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記少なくとも１つの電極が複数の電極を含み、電流を通過させる工程が、前記複数の電極のうちの１つと前記身体の前記表面の前記複数の位置のうちの１つとの間で前記電流のそれぞれを通過させることを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

電流を通過させる工程が、導電性パッドを前記複数の位置で前記身体とガルバニック接触させて固着させることと、電流を前記導電性パッドに通過させることと、を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記導電性パッドの少なくとも１つが、複数のロケーションパッドユニットを有するマルチロケーションパッドである、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記プローブの実際の経路を追跡する工程が、前記反復して決定された位置座標を用いて排他的に行なわれる、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

前記プローブの実際の経路を追跡する工程が、別の撮像モダリティを用いて前記身体を撮像することを避けながら行なわれる、請求項１０に記載の方法。

【請求項18】

前記複数の位置が、前記目標の近くで比較的密集して配置され、前記プローブの前記目的の経路に沿った他のところでは、より散在して配置される、請求項１０に記載の方法。

【請求項19】

前記プローブが磁気センサを含み、
前記磁気センサによって生成された信号から追加の位置座標を算出する工程と、
前記位置座標間の相関を前記追加の位置座標で決定する工程と、
前記相関に反応して前記位置座標を精密化する工程と、を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項20】

被験者固有の骨格モデルを作成する工程が、
手持ち式プローブを前記身体のそれぞれの目印に当てることであって、前記手持ち式プローブは磁気センサを有する、当てることと、
前記磁気センサに磁場を印加することと、
前記磁場に反応して前記磁気センサから信号を受け取ることと、
前記信号に反応して前記目印のそれぞれの位置を計算することと、
前記目印の前記位置を基準位置として前記モデルの中に含めることと、を含む、請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体内に置かれた物体の位置を検知することに関する。より具体的には、本発明は、インピーダンス測定を用いたカテーテル追跡システムの改善に関する。

【背景技術】

【0002】

本明細書内で使用する特定の頭字語及び略語の意味については、表１に示す。

【0003】

【表1】

【0004】

広範な医療処置は、身体内に、センサ、チューブ、カテーテル、分配装置、及び移植片のような物体を配置することを伴う。これらの医療処置において、医師が物体及びその周囲を可視化することを支援するためにリアルタイム撮像法がしばしば用いられる。しかしながら、多くの場合、リアルタイム三次元撮像は可能でなく、望ましくもない。代わりに、内部物体の空間座標をリアルタイムで得るためのシステムがしばしば利用される。

【0005】

開示内容が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許第７，７５６，５７６号（Ｌｅｖｉｎ）は、生体内に置かれたプローブの位置をほぼリアルタイムで決定することを説明する。プローブの１つ又は２つ以上の電極と身体の表面に置かれた電極との間で、電流が流される。プローブとそれぞれの体表面電極との間のインピーダンスが測定され、プローブの三次元の位置座標がインピーダンス測定に基づいて決定される。身体の表面、及び身体の表面の電極との接点のインピーダンスを変更するために、動的補償が提供される。

【0006】

開示内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００６／０１７３２５１号（Ｇｏｖａｒｉ ｅｔ ａｌ．）及び同第２００７／００３８０７８号（Ｏｓａｄｃｈｙ）は、プローブの電極と身体の表面の複数の位置との間で、電流を身体に通過させることによって、プローブの位置を検知するインピーダンスに基づいた方法を説明する。

【0007】

インピーダンスに基づいた追跡システムは、カテーテルの挿入部位に用いられる別の追跡システム、例えば、透視検査、又は磁気共鳴撮像法などの撮像モダリティと組み合わせられる場合が多い。

【0008】

別のアプローチでは、開示内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第２００７／００１６００７号（Ｇｏｖａｒｉ ｅｔ ａｌ．）は、磁気ベースとインピーダンスベースとの複合型の位置検知システムを説明する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0009】

２つの別個の追跡システムを用いるのではなく、本発明の実施形態は、挿入点から手術部位までにわたる体積に沿ってカテーテルを追跡するために、１つの強化されたインピーダンス測定システムに依存する。複数の導電性の体表面パッドは、心臓の部位のパッドに加えて、典型的には鼠径部、又は頚動脈に沿ってでもよい挿入の部位で、患者に取り付けられる。後者は、心臓自体の内部のカテーテルの追跡を助ける。パッドはすべて、プロセッサによって動作される、強化された有効電流位置（ＡＣＬ）システムに接続される。

【0010】

被験者の身体の被験者固有の骨格モデルを作成すること、プローブの挿入点から目標まで通じる身体内のプローブの目的の経路をモデルの中に画定すること、及び身体にプローブを挿入すること、によって行われる、本発明の実施形態によるカテーテル挿入の方法が提供される。方法は更に、プローブ中の少なくとも１つの電極と身体の表面の複数の位置に配置されたそれぞれの導電性ロケーションパッドとの間で電流を身体に通過させることによって行われ、複数の位置は、プローブの目的の経路に沿って分布される。方法は更に、複数の位置を通過する電流のそれぞれの特性を測定すること、及びプローブが挿入されている間に、測定された特性に反応してプローブの位置座標を反復して決定すること、によって行われる。方法は更に、反復して決定された位置座標を用いて、プローブの実際の経路をモデル中で追跡すること、及び実際の経路が目的の経路と一致するかどうかを決定すること、によって行われる。

【0011】

方法の態様によれば、ロケーションパッドは、２０〜４０ｍｍの間隔で離間して配置される。

【0012】

方法の別の態様によれば、直接隣接するロケーションパッドの動作体積は重なり合う。

【0013】

方法の更に別の態様によれば、少なくとも１つの電極は複数の電極を含み、電流を通過させることは、複数の電極のうちの１つと身体の表面の複数の位置のうちの１つとの間で電流のそれぞれを通過させることを含む。

【0014】

方法の更に別の態様によれば、電流を通過させることは、導電性パッドを複数の位置で身体とガルバニック接触させて固着させること、及び電流を導電性パッドに通過させることを含む。

【0015】

方法の別の態様によれば、導電性パッドの少なくとも１つは、複数のロケーションパッドユニットを有するマルチロケーションパッドである。

【0016】

方法の更なる態様によれば、プローブの実際の経路を追跡することは、反復して決定された位置座標を用いて排他的に行なわれる。

【0017】

方法の更に別の態様によれば、プローブの実際の経路を追跡することは、別の撮像モダリティを用いて身体を撮像することを避けながら行なわれる。

【0018】

方法の１つの態様によれば、複数の位置は、目標の近くで比較的密集して配置され、プローブの目的の経路に沿った他のところでは、より散在して配置される。

【0019】

方法の別の態様では、プローブは磁気センサを含み、磁気センサによって生成された信号から追加の位置座標を算出すること、位置座標間の相関を追加の位置座標で決定すること、及び相関に反応して位置座標を精密化すること、によって行われる。

【0020】

方法の更なる態様によれば、被験者固有の骨格モデルを作成することは、手持ち式プローブを身体のそれぞれの目印に当てることであって、その手持ち式プローブは磁気センサを有する、当てること、磁気センサに磁場を印加すること、磁場に反応して磁気センサから信号を受け取ること、信号に反応して目印のそれぞれの位置を計算すること、及び目印の位置を基準位置としてモデルの中に含めること、を含む。

【0021】

本発明の実施形態によれば、被験者の身体に挿入されるように適合された、少なくとも１つの探査電極を有するプローブ、身体の表面にそれぞれの位置で固着されるように適合された、複数の体表面電極、少なくとも１つの探査電極と複数の体表面電極との間で、電流を身体に通過させるために、プローブ及び体表面電極に連結されるように適合され、複数の体表面電極を通過する電流のそれぞれの特性を測定することによって、プローブの位置座標を反復して決定するように動作する、制御装置、並びに、身体の被験者固有の骨格モデルを作成する工程、プローブの挿入点から目標まで通じる身体内のプローブの目的の経路をモデルの中に画定する工程、反復して決定された位置座標を用いて、プローブ挿入中にプローブの実際の経路をモデルの中で追跡する工程、及び実際の経路が目的の経路と一致するかどうかを決定する工程を行なうように動作する、プロセッサ、を備える位置検知の装置が更に提供される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本発明をより深く理解するため、発明の詳細な説明を実例として参照するが、発明の詳細な説明は、同様の要素に同様の参照番号を付した以下の図面と併せ読むべきものである。

【図1】本発明の実施形態による、位置追跡システムの概略的な絵図である。

【図2】本発明の実施形態による、図１に示されるカテーテルの遠位セグメントの概略図である。

【図3】本発明の実施形態による、マルチロケーションパッドの拡大図である。

【図4】本発明の実施形態による、図１に示されるシステムで用いられてもよい手持ち式プローブを図示する。

【図5】本発明の代替実施形態による、図１に示されるカテーテルの遠位セグメントの概略図である。

【図6】本発明の実施形態による、スクリーン表示の被験者の骨格モデルの合成概略図である。

【図7】本発明の実施形態による、骨格モデルのスクリーン表示を含む合成図である。

【図8】本発明の実施形態による骨格モデルのスクリーン表示である。

【図9】本発明の実施形態による、図８に示されるモデルの胸郭部位のスクリーン表示である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下の説明では、本発明の様々な原理の深い理解を与えるため、多くの具体的な詳細について記載する。しかしながら、これらの詳細は、必ずしも、本発明の実施のために常にすべてが必要とされるものではない点は当業者には明らかであろう。この場合、一般的な概念を不要に曖昧にすることのないよう、周知の回路、制御論理、並びに従来のアルゴリズム及び処理に対するコンピュータプログラム命令の詳細については詳しく示していない。

【0024】

システムの説明
ここで図面を参照し、まず図１を参照すると、本発明の実施形態による位置追跡システム１０の略図的な描図である。システム１０のインピーダンスに基づいた位置追跡は、被験者１４の心腔などの内部の体腔の中にカテーテル１２を挿入することにより行なわれる。典型的には、カテーテル１２は、医師１６によって行なわれる、心臓の電位のマッピング、又は心臓組織のアブレーションなどの、診断処置又は治療処置に使用される。あるいは、カテーテル１２、又は他の体内器具は、それ自体で又は他の治療器具と一緒に、他の用途に使用されてもよい。医療処置に関連するプロセッサ及び回路は、制御装置１８内にある。

【0025】

ここで図２を参照すると、図２は、本発明の実施形態による、カテーテル１２（図１）の遠位セグメントの概略図である。遠位セグメント２０は、１つ又は２つ以上の電極２２、２４、２６を含む。電極は、任意の好適な形状及び寸法であってもよく、電気生理学的検知又はアブレーション用など他の用途にも用いられてもよい。電極は、制御装置１８（図１）のドライバ及び測定回路に接続される。

【0026】

図１に戻って、システム１０内の追跡サブシステムは、有効電流位置確認サブシステムであり、ここで、粘着皮膚パッド２８などの複数の体表面電極が、体表面、例えば、被験者１４の皮膚に連結される。パッド２８は、被験者１４の身体の表面とガルバニック接触しており、そこから身体の表面の電流を受け取る。パッド２８は、医療処置に適切である体表面の任意の都合の良い位置に置かれてもよい。典型的には、皮膚パッドは、離間して配置されるが、挿入点３０から目標を覆う部位まで延びる経路に概ね沿って分布されるべきである。例えば、心臓への応用では、パッド２８は、鼠径部から胸部まで被験者１４の身体に沿って置かれてもよく、胸部では、心臓の高分解能を提供するために、集中している、すなわち、数が増え、より接近して間隔が置かれる。個々のロケーションパッドを採用する本発明の実施形態では、「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｋｉｎ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ」という名称の本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００７／００６０８３２号に説明されるロケーションパッドを、パッド２８として用いることができ、その開示内容は参照により本明細書に組込まれる。

【0027】

心臓への応用では、導入中にカテーテルの目的の経路に沿って、パッド２８を２０〜４０ｍｍの間隔で位置決めすることで、操作者をガイドするために十分に実用的な分解能を提供する。必要に応じて、ロケーションパッドは、例えば、腎動脈又は静脈、頸部の大血管、並びに上腕動脈及び静脈など適宜、経路から望ましくない逸脱が生じる可能性がある血管の経路に沿って位置決めされてもよい。

【0028】

パッド２８はまた、制御装置１８に、例えば、ケーブル３２を経由して連結される。制御装置１８は、カテーテル１２と各パッド２８との間で測定され、パッド２８からの信号に基づいて報告された電流に基づいて、被験者１４の身体内のカテーテル１２の位置座標を決定する。制御装置１８は、被験者１４の身体内のカテーテルの位置を示すモニター３４を駆動する。心臓への応用では、カテーテル１２は、心臓の電気解剖学的マップを生成するために用いられてもよく、カテーテル１２の表示された位置は、そのマップ上に、又は心臓の別の画像上に、重ね合わされてもよい。

【0029】

ＡＣＬサブシステムの体表面電極は、ボタン電極、針電極、皮下プローブ、又は図１に示されるパッドなど、当該技術分野において周知の任意のタイプの体電極であってもよい。

【0030】

追加的に、又は代わりに、１つ又は２つ以上の内部の体電極（図示せず）は、被験者１４の身体とガルバニック接触して、身体内で位置決めされてもよい。制御装置１８は、内部の体電極を通過する電流をモニターする。

【0031】

いずれの場合でも、カテーテルとＡＣＬサブシステムの電極との間を通る電流のそれぞれの特性が測定され、カテーテルの位置座標は、測定された特性に反応して決定される。

【0032】

ＡＣＬサブシステムの動作の詳細は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，８６９，８６５号（Ｇｏｖａｒｉ ｅｔ ａｌ．）及び米国特許第８，４５６，１８２号（Ｂａｒ−Ｔａｌ ｅｔ ａｌ．）に説明され、それらの開示内容は参照により本明細書に組込まれる。要約すると、関心部位の異なる位置で、体電極とカテーテルとの間にそれぞれの組の較正電流が生成される。それぞれの組の較正電流と、異なる位置との間で、そのような部位のそれぞれに、それぞれの関係が導き出され、異なるそれぞれの関係、及び検査ツールの電流に反応して、検査ツールの位置を決定するのに使用される。較正手順、及びある要因、例えば、位置変動、呼吸、及び心拍などの補償がある。ＡＣＬシステムを具現化する１つの市販製品は、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．（３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ，Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ，ＣＡ ９１７６５）より入手可能な、ＣＡＲＴＯ（登録商標）３システムである。このシステムは、本明細書に記載される本発明の原理を具現化するように、当業者によって変更されることができる。

【0033】

動作
ここで図３を参照すると、図３は、本発明の実施形態による、マルチロケーションパッド３６の概略図である。挿入中にカテーテル３８の遠位端を追跡する１つの方法は、マルチロケーションパッド３６を採用する。マルチロケーションパッド３６の有用な動作体積が心臓４０を含むように、マルチロケーションパッド３６が患者に対して配置される。そのような状態は、動作体積Ｖ１ ４４を有するパッドユニットＰ１ ４２に一致し、心臓４０を含む。プロセッサ４６は、マルチロケーションパッド３６を動作する。動作体積Ｖ２ ４８及び動作体積Ｖ３ ５０は、患者の身体内に導入されるカテーテルが進む経路に沿った領域を含む。動作体積Ｖ２ ４８及び動作体積Ｖ３ ５０はそれぞれ、パッドユニットＰ２ ５２及びパッドユニットＰ３ ５４の有効範囲に一致する。

【0034】

マルチロケーションパッド３６に好適な導電素子は、上述の米国特許出願公開第２００７／００６０８３２号に開示される。

【0035】

マルチロケーションパッド３６のパッドユニットは、カテーテル３８の遠位端の予期される経路を含む、重なり合う動作体積を有するように配置される。３つの体積が図３に示されるが、任意の数の体積が使用されてもよい。パッドユニットは更に、図３に示されるように、物理的に一緒に接続され、１つの大きな構造を形成してもよい。重なり合うパッドユニットを用いることで、初期較正が行われ、体積Ｖ１ ４４、Ｖ２ ４８、Ｖ３ ５０がレジスタされると、更なるレジスタは必要としない。較正は、以下に説明するように、既知の基準点を確立し、解剖学的画像モデルに基準点をレジスタすることによって、遂行することができる。図３に従って構成されるとき、ＡＣＬサブシステムによって提供された位置情報は、挿入中に、他の撮像モダリティ、例えば、透視検査又は超音波に頼ることなく、カテーテル３８の追跡を可能にするのに十分である。

【0036】

これらの位置決め点は、上述のＣＡＲＴＯシステムの能力を用いて、患者固有の骨格の枠組み又はモデルを組み立てるために用いられる。モデルが確立されると、血管及び心臓などの内部構造がモデルに加えられ、被験者が男性か女性かによる精度の調整が行われる。

【0037】

挿入中に、ＡＣＬサブシステムは、パッドユニットのうちの選択されたユニットから、特に、その動作体積がカテーテル３８の遠位端の現在の位置を含む、又はそれに比較的近いものから、誘導されたデータを処理してもよい。より離れたパッドユニットは、それらの動作体積の中又は近くに遠位端が到達するまで、無視される又は非活動化されることができる。あるいは、パッドユニットは、ＡＣＬサブシステムのプロセッサの制御下で、カテーテル３８の通過中に、ＡＣＬサブシステムから選択的に接続及び切断されてもよい。

【0038】

第１の代替実施形態
図１を再び参照すると、ＡＣＬサブシステムの精度を更に改善するために、電磁センサを収容している外部の手持ち式プローブ５６が、制御装置１８に接続される。システム１０、例えば、ＣＡＲＴＯシステムは、磁気センサが磁場にさらされるときの磁気センサからの読み取りに基づいた、周知の磁気位置追跡能力（ＥＭ追跡）を有する。

【0039】

次に図４を参照すると、図４は、本発明の実施形態による、図１に示されるシステムで用いられてもよい手持ち式プローブ５８の概略図である。プローブ５８は、近位端に、使用者によって掴まれるハンドル６０を有する。遠位部分６２は、磁気センサ６４を含み、それは、上述の米国特許第８，４５６，１８２号、又は本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００９／０２２１９０７号に説明されたセンサであり得、開示内容は参照により本明細書に組込まれる。プローブ５８は、制御装置１８と無線で通信してもよく、又は、図４に示されるように、ケーブル６６を用いて通信してもよい。

【0040】

手持ち式プローブ５６は、既知の患者固有の解剖学的目印と一致する位置決め点を確立するために用いられる。手持ち式プローブ５６は、膝、肋骨、又は、身体の他の特異的な部分などの特定の位置決め点で、被験者１４の皮膚に接触されてもよい。そのようなポイントにおける磁気センサ６４の位置は、上述のＣＡＲＴＯシステムなどの磁気追跡システムを有するシステム１０の実施形態によって、追跡及び記録されることができる。無線ポジションセンサを用いて位置決め点を確立するための技法は、米国特許出願公開第２００８／０２９４２５８号に教示され、その開示内容は参照により本明細書に組込まれる。これらの技法は、ＡＣＬの既知の患者固有の解剖学的基準点を確認することによって、必要に応じて、ＡＣＬサブシステムの精度を高めるために準用してもよい。

【0041】

第２の代替実施形態
ここで図５を参照すると、図５は、本発明の代替実施形態による、カテーテル１２（図１）の遠位セグメントの概略図である。ここで、遠位セグメント６８は、磁気センサ７０を収容しており、それは上述の米国特許第８，４５６，１８２号に説明されるセンサであり得る。

【0042】

システム１０（図１）、例えば、ＣＡＲＴＯシステムは、磁気センサ７０からの読み取りに基づく、周知の磁気位置追跡能力（ＥＭ追跡）を有する。上述されるような強化されたＡＣＬサブシステムの精度は、マルチロケーションパッド３６（図３）から得られたインピーダンス測定を、磁気センサ７０によって提供された追加の位置情報と相関させることにより改善される。ＡＣＬサブシステムは、磁気センサ７０によって供給されたデータから計算された位置に一致するように、較正される、又は学習させてもよい。ＥＭ追跡システムは、カテーテル先端の位置及び配向をそれぞれ、およそ１ｍｍ及び１度の精度で、典型的には提供する。ＥＭ追跡システムを用いるＡＣＬサブシステムの較正は、上述の米国特許第８，４５６，１８２号に説明される。前述の実施形態と同様に、この実施形態のシステム１０の精度は、他の撮像モダリティに頼ることなく、カテーテル１２の導入を可能にするのに十分である。

【0043】

第３の代替実施形態
この実施形態では、図３に示されるマルチロケーションパッド３６は除外される。その代わりに、図１に示されているように、個々のパッドが身体の表面に置かれる。パッド２８は、インピーダンスによって計算される位置測定が精密さをあまり必要としない挿入領域の上に、比較的散在して分布される。パッドは、精度がより重要である心臓部位に、比較的数多く密集して配置される。例えば、心臓上のパッドの密度は、心臓から離れたパッドの密度の２〜３回が好適である。

【実施例】

【0044】

ここで図６を参照すると、図６は、本発明の実施形態によって生成された、被験者７４の骨格モデル７２及びスクリーン表示装置７６の合成概略図である。ディスプレイ７６は、ＡＣＬサブシステムに接続される。しかしながら、ロケーションパッドは明瞭に示すために省略してある。手持ち式プローブ５６は、多くの解剖学的目印、すなわち、右肋骨縁７８、左肋骨縁８０、右前腸骨棘８２、左前腸骨棘８４、右膝蓋骨８６、及び左膝蓋骨８８がレジスタされている。これらの目印はそれぞれ、ディスプレイ７６上のグラフィック表示９０、９２、９４、９６、９８、１００に相当する。示された目印は代表的なものであり、特定の医療処置の必要に応じて、他の目印が加えられてもよい。心電図トレース１０２は、ディスプレイ１０４の下方部分に現われる。

【0045】

ここで図７を参照すると、図７は、本発明の実施形態による骨格モデルのスクリーン表示１０４を含む合成図である。基準骨格モデル１０６から得た内部解剖学的構造が、被験者７４の患者固有のモデル１０８の上にマッピングされる（図６）。特に画像モデル１０８に示されるのは、大動脈１１０、下大静脈１１２、及び心臓１１４である。胸骨上のくぼみ１１６及び鎖骨１１８、１２０の、追加の解剖学的目印が提供されている。

【0046】

ここで図８を参照すると、図８は、本発明の実施形態による骨格モデルのスクリーン表示１２２である。患者固有のモデル１２４は、左下に示される。カテーテル１２８のシース１２６は、左大腿静脈を経由するアプローチを用いて挿入された。モデル１２４の腹部領域の拡大表示は、スクリーン表示１２２の最も大きな部分を占め、下大静脈１３２に位置するカテーテル１２８の遠位端を表わすアイコン１３０を含む。アイコン１３０に示されるように、カテーテル１２８の遠位端は、マッピング電極１３４を含んでもよい。

【0047】

ここで図９を参照すると、図９は、図８に描写されるカテーテル挿入手技の進行を示す、本発明の実施形態によるモデル１２４（図８）の胸郭部位のスクリーン表示１３６である。カテーテル１２８（図８）は胸郭に進み、心臓１１４の右心房に入るところである。カテーテル１２８の遠位端のマッピング電極１３４は、電気活動を検知した。このイベントは、ディスプレイ１３６上に第２の心電図トレース１３８が出現することによって映し出される。ＣＡＲＴＯシステムは、イベントを認識し、下静脈−右心房接合部として、マッピング電極１３４の位置を特定する。モデル１２４は、患者の解剖学的構造をより正確に表わすために、この目印の識別に反応して自動的に調節されてもよい。

【0048】

同様に、カテーテルが上大静脈を通して導入される手技において、トレース１３８の出現は、マッピング電極１３４が上大静脈−右心房接合部に達したことを示す。

【0049】

図８及び図９に示されるカテーテル１２８の動きは、本明細書で説明するロケーションパッドの追加によって強化されたＡＣＬサブシステムによって提供された情報を用いて追跡される。ＡＣＬサブシステムによって提供された情報は更に、システム１０（図１）の他のモジュールで、例えば、ＣＡＲＴＯシステムの素子によって、処理される。情報は１〜３ｍｍ内で十分に正確であり、他の撮像モダリティ、例えば、透視検査、磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）、又は超音波検査に頼ることなく、ＡＣＬサブシステムを用いてカテーテルを心臓の中に通す際に操作者をガイドするのに十分である。例えば、本明細書による強化されたＡＣＬサブシステムは、カテーテルが分岐血管に逸脱するのを、操作者によって検出される、又は自動的に検出されることを可能にする。後者の場合、システム１０は操作者に警告を出す。

【0050】

当業者であれば、本発明は、上記に具体的に示し、説明したものに限定されない点は認識されるところであろう。むしろ、本発明の範囲は、上記に述べた異なる特性の組み合わせ及び一部の組み合わせ、並びに上記の説明文を読むことで当業者には想到されるであろう、先行技術ではない変形及び改変をも含むものである。

【0051】

〔実施の態様〕
（１） カテーテル挿入の方法であって、
被験者の身体の被験者固有の骨格モデルを作成する工程と、
プローブの挿入点から目標まで通じる前記身体内の前記プローブの目的の経路を前記モデルの中に画定する工程と、
前記プローブを前記身体に挿入する工程であって、前記プローブは、少なくとも１つの電極を含む、工程と、
前記少なくとも１つの電極と前記身体の表面の複数の位置に配置されたそれぞれの導電性ロケーションパッドとの間で電流を前記身体に通過させる工程であって、前記複数の位置は、前記プローブの前記目的の経路に沿って分布される、工程と、
前記複数の位置を通過する前記電流のそれぞれの特性を測定する工程と、
前記プローブが挿入されている間に、前記測定された特性に反応して前記プローブの位置座標を反復して決定する工程と、
前記反復して決定された位置座標を用いて、前記プローブの実際の経路を前記モデルの中で追跡する工程と、
前記実際の経路が前記目的の経路と一致するかどうかを決定する工程と、を含む、方法。
（２） 前記ロケーションパッドが、２０〜４０ｍｍの間隔で離間して配置される、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記ロケーションパッドが動作体積を有し、直接隣接するロケーションパッドの前記動作体積が重なり合う、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記少なくとも１つの電極が複数の電極を含み、電流を通過させる工程が、前記複数の電極のうちの１つと前記身体の前記表面の前記複数の位置のうちの１つとの間で前記電流のそれぞれを通過させることを含む、実施態様１に記載の方法。
（５） 電流を通過させる工程が、導電性パッドを前記複数の位置で前記身体とガルバニック接触させて固着させることと、電流を前記導電性パッドに通過させることと、を含む、実施態様１に記載の方法。

【0052】

（６） 前記導電性パッドの少なくとも１つが、複数のロケーションパッドユニットを有するマルチロケーションパッドである、実施態様５に記載の方法。
（７） 前記プローブの実際の経路を追跡する工程が、前記反復して決定された位置座標を用いて排他的に行なわれる、実施態様１に記載の方法。
（８） 前記プローブの実際の経路を追跡する工程が、別の撮像モダリティを用いて前記身体を撮像することを避けながら行なわれる、実施態様１に記載の方法。
（９） 前記複数の位置が、前記目標の近くで比較的密集して配置され、前記プローブの前記目的の経路に沿った他のところでは、より散在して配置される、実施態様１に記載の方法。
（１０） 前記プローブが磁気センサを含み、
前記磁気センサによって生成された信号から追加の位置座標を算出する工程と、
前記位置座標間の相関を前記追加の位置座標で決定する工程と、
前記相関に反応して前記位置座標を精密化する工程と、を更に含む、実施態様１に記載の方法。

【0053】

（１１） 被験者固有の骨格モデルを作成する工程が、
手持ち式プローブを前記身体のそれぞれの目印に当てることであって、前記手持ち式プローブは磁気センサを有する、当てることと、
前記磁気センサに磁場を印加することと、
前記磁場に反応して前記磁気センサから信号を受け取ることと、
前記信号に反応して前記目印のそれぞれの位置を計算することと、
前記目印の前記位置を基準位置として前記モデルの中に含めることと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（１２） 位置検知の装置であって、
被験者の身体に挿入されるように適合された、少なくとも１つの探査電極を含むプローブと、
前記身体の表面にそれぞれの位置で固着されるように適合された、複数の体表面電極と、
前記少なくとも１つの探査電極と前記複数の体表面電極との間で、電流を前記身体に通過させるために、前記プローブ及び前記体表面電極に連結されるように適合され、前記複数の体表面電極を通過する前記電流のそれぞれの特性を測定することによって、前記プローブの位置座標を反復して決定するように適合された、制御装置と、
プロセッサであって、
前記身体の被験者固有の骨格モデルを作成する工程と、
前記プローブの挿入点から目標まで通じる前記身体内の前記プローブの目的の経路を前記モデルの中に画定する工程と、
前記反復して決定された位置座標を用いて、前記プローブ挿入中に前記プローブの実際の経路を前記モデルの中で追跡する工程と、
前記実際の経路が前記目的の経路と一致するかどうかを決定する工程と、を行うように動作する、プロセッサと、を備える、位置検知の装置。
（１３） 前記少なくとも１つの探査電極が複数の電極を含み、電流を通過させることが、前記複数の電極のうちの１つと前記複数の体表面電極のうちの選択されたものとの間に前記電流のそれぞれを通すことを含む、実施態様１２に記載の装置。
（１４） 前記体表面電極のうちの少なくとも１つが、複数のロケーションパッドユニットを有するマルチロケーションパッドを含む、実施態様１２に記載の装置。
（１５） 前記プローブに配置された磁気センサを更に含み、前記プロセッサが、
前記磁気センサによって生成された信号から追加の位置座標を算出する工程と、
前記位置座標間の相関を前記追加の位置座標で決定する工程と、
前記相関に反応して前記位置座標を精密化する工程と、を行なうように動作する、実施態様１２に記載の装置。

【0054】

（１６） 磁気センサを有する手持ち式プローブを更に備え、前記プロセッサが、前記プローブが前記身体のそれぞれの目印に当てられたとき、
前記磁気センサに磁場を印加する工程と、
前記磁場に反応して前記磁気センサから信号を受け取る工程と、
前記信号に反応して前記目印のそれぞれの位置を計算する工程と、
前記目印の前記位置を基準位置として前記モデルの中に含める工程と、を行うように動作する、実施態様１２に記載の装置。
（１７） 前記体表面電極が、前記被験者の前記身体とガルバニック接触するように適合された複数のロケーションパッドユニットを有するマルチロケーションパッドを含む、実施態様１２に記載の装置。
（１８） 前記ロケーションパッドユニットが、２０〜４０ｍｍの間隔で離間して配置される、実施態様１７に記載の装置。
（１９） 前記ロケーションパッドユニットが動作体積を有し、直接隣接するロケーションパッドユニットの前記動作体積が重なり合う、実施態様１７に記載の装置。
（２０） 前記ロケーションパッドユニットが、前記目標の近くで比較的密集して配置され、前記プローブの前記目的の経路に沿った他のところでは、より散在して配置される、実施態様１７に記載の装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】

2015102551000001.pdf