皮膚インピーダンスの検出
【課題】生体内に挿入したプローブの位置をほぼリアルタイムで検出する装置と方法を提供する。
【解決手段】電流をプローブ上の１つまたはそれ以上の電極と体表面に配置した複数の電極との間に流す。プローブと体表面電極それぞれとの間のインピーダンスを測定し、プローブの三次元位置座標をインピーダンス測定値に基いて求める。電極の剥離ならびに湿度および温度変化による体表面およびその体表面電極との界面のインピーダンス変化の動的補償を行う。この補償により、とりわけ心臓不整脈の治療のための心臓のマッピングまたは組織の切除などの医療処置の精度が向上する。
【解決手段】電流をプローブ上の１つまたはそれ以上の電極と体表面に配置した複数の電極との間に流す。プローブと体表面電極それぞれとの間のインピーダンスを測定し、プローブの三次元位置座標をインピーダンス測定値に基いて求める。電極の剥離ならびに湿度および温度変化による体表面およびその体表面電極との界面のインピーダンス変化の動的補償を行う。この補償により、とりわけ心臓不整脈の治療のための心臓のマッピングまたは組織の切除などの医療処置の精度が向上する。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の背景〕
〔発明の分野〕
本発明は生体内に置かれた物体の位置の検出に関する。特に、本発明はインピーダンス測定により生体内でのプローブの位置検出時に経験するアーティファクトの検出および補償に関する。
〔発明の背景〕
【０００２】
多くの医療処置ではセンサー、チューブ、カテーテル、薬剤投与装置、およびインプラントなどの物体が体内に挿入される。多くの場合、治療処置時にリアルタイム撮像方法でそのような物体および周囲の状態を映像化して医師を支援している。しかしながら、ほとんどの場合リアルタイムの三次元撮像は不可能または望まれていない。代わりに、生体内部の物体のリアルタイム空間座標を得るためのシステムが多く利用されている。
【０００３】
多くのそのような位置検出システムが従来技術で開発されまたは考えられてきた。いくつかのシステムでは、トランスデュサーまたはアンテナをセンサーとして内部物体に取り付け、体外で発生する磁界、電界、または超音波界を検知する。例えば、ウィットカンプ(Wittkampf)に与えられた米国特許第５,６９７,３７７号および第５,９８３,１２６号には、これら特許は参照して本明細書に組込まれるものであるが、３つのほぼ直交する交流信号を被験者(subject)に加えるシステムが記載されている。カテーテルに少なくとも１つの測定電極を取り付け、電圧をカテーテルの先端と基準電極間で検出する。電圧信号はその３つの直交信号に対応する信号成分を有し、それに基いて計算を行って体内における三次元のカテーテル先端位置を測定する。
【０００４】
電極間の差電圧を検出する同様な方法がファイファー(Pfeiffer)に与えられた米国特許第５,８９９,８６０号、パネスク(Panescu)に与えられた米国特許第６,０９５,１５０号、スワンソン(Swanson)に与えられた米国特許第６,４５６,８６４号、およびナルデラ(Nardella)に与えられた米国特許第６，０５０，２６７号および米国特許第５,９４４,０２２号に開示されており、これらすべての特許は参照して本明細書に組込まれる。
【０００５】
〔発明の概要〕
本発明の実施例は、生体内部に置かれたプローブの位置をほぼリアルタイムで効率的に測定する装置および方法を示す。これらの実施例では、プローブに取付けた１つまたは複数の電極と体表面に配置した電極との間に電流を流す。このようにして、プローブと体表面上の各電極との間のインピーダンスを測定し、インピーダンス測定値に基いてプローブの三次元の位置座標を求める。体表面およびその電極との接触面の位置によるインピーダンスの変化を、新規な電極設計および駆動回路を使用して動的に補償する。そのようなインピーダンスの変化は、電極が剥がれ落ちたりする場合は急激であり、または、皮膚の湿度もしくは皮膚の温度の変化による場合は緩やかである。この補償により、とりわけ、心臓不整脈(cardiac arrhythmias)を治療するための心臓のマッピングまたは組織の切除(ablation)等の医療処置の精度が向上する。
【０００６】
本発明は生体内位置検出方法を提供するものであり、その位置検出方法においては、第１電極および第２電極を複数の表面部位のうちの少なくとも１つに配置し、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されており、第１電流を前記第１電極から前記１つの表面部位にある生体の表面を介して前記第２電極に流して局部第１インピーダンスを測定し、少なくとも１つのプローブ電極を有するプローブを体内に挿入し、複数の第２電流を前記プローブ電極と前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方との間に前記複数の表面部位の１つ１つにある生体の表面を介して流し、前記第２電流に対するインピーダンスを測定する。この方法は、前記第１インピーダンスを補償することにより前記第２電流の体内インピーダンスを求めること、および、前記体内インピーダンスに応じて前記プローブの位置座標を測定することで、前記第２インピーダンスに応じてさらに実施される。
【０００７】
本発明方法の一面において、前記電極配置は前記第１電極および前記第２電極を含む電気伝導性表面パッドを前記１つの表面部位に接着して行う。
【０００８】
本発明方法の他の一面において、前記第１インピーダンスの補償は、前記パッドおよび前記１つの表面部位にある前記表面によって生じる前記第２インピーダンスのうちの１つの成分を求め、その成分を前記１つの第２インピーダンスから差引いて行う。
【０００９】
本発明方法のさらに他の一面において、前記第１電流および前記第２電流は交流である。
【００１０】
本発明方法のさらに他の一面によれば、前記第１インピーダンスの測定は前記第１電極を前記第２電極と直列に配置することを含み、第２インピーダンスの測定は前記第１電極を前記第２電極と並列に配置することを含む。
【００１１】
本発明方法のさらに他の一面は局部第１インピーダンスを所定の間隔で繰返し測定することを含む。
【００１２】
本発明方法のさらに他の一面によれば、前記プローブの体内挿入はそのプローブを使用して治療を行うことを含む。
【００１３】
本発明方法のある一面によれば、前記プローブはカテーテルを含み、前記治療は心臓のマッピングを含む。
【００１４】
本発明は、生体内に挿入するように構成された少なくとも１つのプローブ電極を備えたプローブ等の位置を検出する装置を提供する。複数の電気伝導性体表面パッチ(electroconductive body surface patches)を体表面のそれぞれの表面部位に固定する。前記体表面パッチのそれぞれは第１電極および第２電極を有し、前記第２電極は前記第１電極と電気的に絶縁されている。本発明装置は、較正動作モード時には前記第１電極を前記第２電極に直列接続し、検出動作モード時には前記第１電極を前記第２電極に並列接続する電気回路系と、コントローラとを具備し、前記コントローラは前記電気回路系を制御するように動作可能であり、前記プローブおよび体表面パッチと接続するように構成されていて、前記較正動作モード時には第１電気信号をパッチの前記第１電極および第２電極に流し、第２電気信号をそれぞれ生体を介して前記プローブ電極と前記体表面パッチとの間に流す。前記コントローラは前記較正動作モード時には前記体表面の局部電気インピーダンス、および、前記体表面パッチの１つ１つと前記体表面との界面の局部電気インピーダンスを求め、位置検出動作モード時には前記第２電気信号のそれぞれのインピーダンス特性を測定して前記プローブの位置座標を求める。前記第２電気信号のインピーダンス特性は前記局部電気インピーダンスのそれぞれに場合に応じて前記コントローラが調整する。
【００１５】
本発明装置の他の一面によれば、前記コントローラは前記表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電圧を維持し、前記一定電圧で電流を測定してそれぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている。
【００１６】
本発明装置のさらに他の一面によれば、前記コントローラは前記表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電流を維持し、前記一定電流で電圧を測定してそれぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている。
【００１７】
本発明装置のさらに他の一面によれば、前記プローブは被験者(subject)の治療を行うように構成されている。
【００１８】
本発明装置のさらに他の一面によれば、前記体表面パッチは前記体表面に接触する接着層を有する。
【００１９】
本発明装置のさらに他の一面においては、前記コントローラはインターバルタイマー(interval timer)により計時した時間間隔に応じて前記較正動作モードと前記検出動作モードとを交互に行うように動作する。
【００２０】
本発明は、例証として作成された本発明の詳細な記述を後続の図面と共に読むことで、よりよく理解される。図面では、類似の構成要素に対しては類似の参照符号を付与している。
【００２１】
〔発明の詳細な説明〕
以下の記述において、本発明の十分な理解を得るために多くの具体的な詳細説明がなされている。しかし、それらの具体的な詳細がなくとも本発明が実施可能であることは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明が不必要に曖昧になるのを避けるため周知の回路、制御ロジック、および従来のアルゴリズムと処理のためのコンピュータプログラム指令の詳細を細かく示していない。
【００２２】
システム概要
最初に図１を参照すると、位置検出システム２０が図示されており、このシステムは本発明の一実施例により構成され動作する。システム２０は、被験者２６の心臓２４の心房のような体腔に挿入するカテーテル２２などのプローブの位置を測定するのに使用する。通常、カテーテルは心臓内の電位のマッピングまたは心臓組織の切除などの診断または治療処置に用いる。カテーテルまたは他の体内挿入装置は他の目的でそれ自体または他の治療装置と組合わせて使用もできる。
【００２３】
カテーテル２２の遠位端には以下に述べる電極を１つまたは複数取付けてある。これらの電極は以下に述べるようにカテーテル２２の挿入管に通したワイヤで制御装置２８内の駆動回路に接続されている。制御装置はケーブル３０に通したワイヤで体表面電極に接続されていて、その体表面電極は通常接着性の電気伝導性体表面パッチ３２，３４，３６に組込まれている。パッチ３２，３４，３６はプローブ近辺の体表面上の適宜な位置に配置すればよい。例えば、心臓に適用する場合は、パッチ３２，３４，３６は通常被験者２６の胸部のまわりに配置される。
【００２４】
通常、パッチ３２，３４，３６は体の外表面上に配されるが、いくつかの適用例では、それらのいくつか、または全部を内表面上に配置できる。パッチ同士または被験者の体の座標に対するパッチの配向については特別な条件はないが、パッチを一箇所に集めるのではなく間隔をおいて配置すればより正確さが増すことになる。パッチを固定した軸に沿って配置する必要はない。従って、パッチは実行中の医療処置にできるだけ邪魔にならないように配置できる。制御装置２８は心臓２４内のカテーテル２２の位置座標を、カテーテル２２とパッチ３２，３４，３６との間で測定した調整ずみのインピーダンスに基いて求める。インピーダンスの調整の詳細については以下に述べる。制御装置は表示装置４０を駆動し、この表示装置は体内のカテーテルの位置を表示する。カテーテル２２は心臓のマップ(map)４２、例えば電気的なマップに使用でき、カテーテル上の電極は位置検出および心臓組織内に生じた電気インピーダンスの測定を交互に行うよう使用する。カテーテルの位置はこのマップまたは心臓の他の映像に重ね合せて表示できる。
【００２５】
次に図２はカテーテル２２(図１)の詳細模式図であり、カテーテルは本発明の一実施例に基いて構成され動作をおこなう。カテーテル２２上に配置された電極４４，４６，４８とパッチ３２，３４，３６との間の相互作用が示されている。電極４４，４６，４８は適当な形状および寸法でよく、また電気生理学的検出または組織の切除などの他の目的にも用いることができる。図示の例では、電極４４，４６，４８のそれぞれはパッチ３２，３４，３６(図１)のすべてに連通している。制御装置２８(図１)は各カテーテル電極とすべての体表面電極との間に電流を流し、その電流を使ってカテーテル電極とパッチ３２、３４、３６との間のインピーダンスを測定する。この測定インピーダンスに基いて、制御装置２８が体表面電極に対するカテーテルの位置を求める。あるいは、より多数またはより少数の電極を用いてもよい。例えば、制御装置２８を１つのカテーテル電極と複数の体表面電極との間の電流を多重化するように設定してもよい。他の例としては、４つ以上の体表面電極を用いて精度を上げてもよい。
【００２６】
次に図３は本発明の一実施例に基くシステム２０(図１)の構成要素を示すブロック図である。上述の制御装置２８は電流供給およびインピーダンス測定のための回路系を有する。３つの回路５０，５２，５４のそれぞれはカテーテル電極およびパッチ３２，４３，３６の生体接触面からなる閉ループに電流を流す。具体的には、回路５０は電極４４とパッチ３２，３４，３６の間に在る体組織５８に電流を流し、回路５２は電極４６とパッチ３２，３４，３６の間に在る体組織６０に電流を流し、回路５４は電極４８とパッチ３２，３４，３６の間に在る体組織６２に電流を流す。これら駆動回路により発生した電流はそれぞれ回路５０，５２，５４を異なる周波数で動作するよう設定することで弁別しうる。
【００２７】
各回路５０，５２，５４は体組織５８，６０，６２を通るそれぞれのループ内の電気的インピーダンスを測定する。これらのインピーダンス測定値はコントローラまたは処理装置５６へ送られ、その測定値を用いて体表面電極に対するカテーテルの位置座標を算出する。これらの位置座標に基いて、処理装置５６は上述したように表示装置４０に表示されるリアルタイムの情報を発生する。
【００２８】
本発明の一実施例では、回路５０，５２，５４は定電圧信号を発生する。回路５０，５２，５４はそれぞれのループを流れる電流を測定してインピーダンスを求め、これらのインピーダンス値を利用して上述の位置座標を算出する。
【００２９】
本発明の第２の実施例では、回路５０，５２，５４は定電流信号を発生する。従って、電流ドライバーの電圧は処理装置５６により測定されてインピーダンスを求め、これらのインピーダンス値を利用して位置座標を算出する。
【００３０】
上述の２つの実施例のいずれにおいても、測定したインピーダンスは電極およびパッチ間の距離に比例する。これらの距離を利用してカテーテルの先端位置を、例えば米国特許第５,４４３,４８９号およびベン‐ハイム(Ben-Haim)等によるPCT特許公報ＷＯ９６／０５７６８に記載の周知な方法によって三角測量できる。これらの先行文献は参照して本明細書に組込まれる。この場合、最初の基準測定を既知の解剖学的(anatomical)位置(例えば、心臓内の目標位置)にあるカテーテル、または既知の位置にある別の基準カテーテルを用いて行ってインピーダンススケールを較正することで測定精度をさらに上げることができる。
【００３１】
システム２０(図１)はカテーテルを用いて不整脈のような心臓の状態の診断または治療に使用できる、このシステムは本発明の一実施例を示している。システム２０はまた血管形成(angioplasty)またはアテローム切除(atherectomy)を伴うかもしれない血管内疾患(intravascular ailments)の診断または治療にも使用できる。システム２０の原理はまた、必要な変更を加えて、脳、脊柱、骨格関節(skeletal joints)、膀胱、消化管(gastrointestinal tract)、前立腺(prostrate)および子宮(uterus)などの他の身体構造の診断または治療用の位置検出システムにも準用できる。
【００３２】
体表面パッチ
次に図４は電気伝導性体表面パッチ７０とそれに関連して位置検出動作用に構成された回路系を示す概略図である。体表面パッチ７０はパッチ３２、３４、３６(図１)のうちの１つまたは複数として使われる。普通、すべてのパッチ３２、３４、３６は体表面パッチ７０の例として挙げたものである。上述のインピーダンス測定を正確に行うために、体表面のインピーダンス、例えば皮膚のインピーダンスのベースラインが必要である。体表面パッチ７０を本発明に基いて使用すれば、体表面インピーダンスの変化によるカテーテル２２(図１)の位置測定への影響を減らすことができる。
【００３３】
体表面パッチ７０は接着性電極パッドで、接着層７８により体表面７６に接着される２つの電気的に絶縁された体表面電極７２、７４を有している。電極７２、７４は絶縁部材８０により分離されている。上述したように、カテーテル２２(図２)は電流を被験者の体を介して電極７２、７４に流す。二重ワイヤ８２、８４はそれぞれの電極７２、７４から処理装置５６およびドライバー８６に電流を送る。ドライバー８６は回路５０、５２、５４(図３)のそれぞれにおけるAC電圧または電流源でよい。または、ドライバー８６は他の電源でもよい。カテーテル２２の位置を検知しているときは、ワイヤ８２、８４はスイッチ８８により電気的に相互接続されて、図４に示すように電極７２、７４がドライバー８６に並列に接続される。アメリカ合衆国コロラド州、８０３０１-３２９９、ボウルダー、ロングバゥ・ドライブ５９２０所在のバレイラブ(Valleylab, 5920 Longbow Drive, Boulder, Colorado 80301-3299)が市販しているＲＥＭポリヘシブ(REM PolyHesive)（商標）II患者側リターン電極(Patient Return Electrodes)が体表面パッチ７０として使用するのに適している。
【００３４】
ドライバー８６から見た全インピーダンスZは体表面および体表面と体表面パッチ７０との界面の局部電気インピーダンスZlocalと、カテーテル２２および体表面７６の間の体内インピーダンスZbとの和である。局部電気インピーダンスZlocalの成分は電極７２および体表面７６のインピーダンスZs1、ならびに並列な電極７４および体表面７６のインピーダンスZs2である。
【数１】
【００３５】
処理装置５６で算出した全インピーダンスZは次式で近似できる。
【数２】
この動作モードにおいては、体表面パッチ７０は従来の単一構造の体表面電極として機能する。
【００３６】
次に図５は体表面パッチ７０と較正動作モード用に構成した関連回路系を示す概略図である。図５は図４と類似である。しかしながら、カテーテル２２はここではスイッチ９０によりドライバー８６から切離されている。スイッチ８８は電極７２、７４をドライバー８６に直列に接続している。したがって、ドライバー８６はインピーダンスZs1とZs2が並列である較正インピーダンスZcalを生じる。処理装置５６は次のようにZcal計算する。
【数３】
【００３７】
【数４】
および、
【数５】
【００３８】
処理装置５６は、スイッチ９０、８８を図４の状態と図５の状態との間で切換えるための適当な間隔計時回路系またはソフトウエアを有している。
【００３９】
必要ならば、もし順次測定された較正インピーダンスZcalの変化が閾値以上になったときは、警報を発するようにしてもよい。そのような変化は電極の剥離または断線を示し、いずれにしても補償後であってもそれぞれの身体インピーダンス測定の信頼性を損なうものである。
【００４０】
動作
次に図６は、本発明の開示した実施例に基いてインピーダンス測定を利用して生体内のプローブの位置を検知するために体表面インピーダンスを検出する方法を示すフローチャートである。このプロセスの各ステップを提示を分かり易くするために図６において一定の順序で示している。しかし、ステップの多くは平行、非同期または別の順序で行えることは明らかである。
【００４１】
最初のステップ９２では、二重電極体表面パッドを、図４および図５に関して上述したように、被験者の体表面の通常挿入し写像されるプローブの位置の近くの都合のよいところに定置する。
【００４２】
次に、ステップ９４で体表面パッドの１つを選択する。
【００４３】
次に、ステップ９６で選択した体表面パッドの電極を図５に示す直列回路として接続する。試験電流を一方の電極から被験者の皮膚または他の体表面を介して他方の電極に流す。ベースラインインピーダンスを測定し記憶しておく。
【００４４】
ここで制御は判定ステップ９８に進み、さらに他の体表面パッドもテストすべきかどうかを調べる。判定ステップ９８の判定がYesならば、制御はステップ９４に戻る。
【００４５】
判定ステップ９８の判定がNoであれば、制御はステップ１００に進む。プローブを構成し体の動作領域、例えば被験者の心臓の左心室に挿入する。
【００４６】
次に、ステップ１０２で間隔計時タイマーをセットする。このタイマーの目的は時間間隔を設定することで、その時間間隔毎にステップ９４、ステップ９６および判定ステップ９８で行ったインピーダンス測定が繰返される。この時間間隔の長さは重要ではない。しかし、時間間隔が長すぎると、その間に発生する１つまたはそれ以上の体表面インピーダンスの変化によりプローブの位置検出に誤差を生じかねない。もし間隔が短すぎると、体表面パッドのテスト中に生じたシステム負荷(system overhead)がプローブの位置測定ができる回数を制限する可能性がある。約１秒の間隔が実用的であることが分かっている。
【００４７】
次に、ステップ１０４で体表面パッドを図４に示すように構成して体内のプローブの位置をマップして、プローブと体表面パッドとの間のインピーダンスを測定し、そして上述したように三角測量を行う。三角測量の計算に利用するインピーダンスを測定するときに、各隊表面パッドの局部インピーダンスの記憶値をプローブと体表面との間の実際の体内インピーダンスを求めるために全インピーダンス値から差引く。このようにして、体表面インピーダンスの変化の影響を取除く。これによりプローブ位置の測定精度が向上する。
【００４８】
ここで制御は判定ステップ１０６に進み、ステップ１０２で設定したタイマーが終了したかどうかを調べる。もし判定ステップ１０６の判定がNoであれば、制御はステップ１０４に戻り、プローブ位置の決定を更新する。
【００４９】
もし判定ステップ１０６の判定がYesならば、体表面インピーダンスを新たに測定することになる。制御はステップ１０８、ステップ１１０および判定ステップ１１２からなる一連のステップに進む。これらのステップはそれぞれステップ９４、ステップ９６およびステップ９８と同様に行われ、簡略にするためその詳細は再記しない。判定ステップ１１２の判定が一連のステップの終了を示すと、制御はステップ１０２に戻り、間隔計時タイマーをリセットする。ここでプローブの位置座標は、上述したように更新された体表面インピーダンスを補償することにより求められる。
【００５０】
本発明はここに示し説明したことに限定されないことは当業者には理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲には、これまでの記述から当業者であれば想到するであろう、従来技術にはない本発明の変更および変形のみならず、上述した様々の特徴の組合わせまたは部分的な組合わせも含まれる。
【００５１】
〔実施の態様〕
（１）生体内の位置検出方法であって、前記生体が表面および前記表面上にある複数の表面部位を有する、方法において、
第１電極および第２電極を、前記複数の表面部位の１つに配置するステップであって、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されている、ステップと、
前記１つの表面部位にある前記生体の前記表面を介して、前記第１電極から前記第２電極へ第１電流を流すことにより、局部第１インピーダンスを測定するステップと、
少なくとも１つのプローブ電極を有するプローブを、前記生体内に挿入するステップと、
前記複数の表面部位のそれぞれにある前記生体の前記表面を介して、前記プローブ電極と前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との間に複数の第２電流を流すステップと、
前記第２電流に対する第２インピーダンスを測定するステップと、
前記第２インピーダンスに応じて、前記第１インピーダンスを補償することにより前記第２電流の体内インピーダンスを測定するステップと、
前記体内インピーダンスに応じて前記プローブの位置座標を求めるステップと、
を含む、方法。
（２）実施の態様１に記載の方法において、
前記第１電極および前記第２電極を配置するステップは、前記第１電極および前記第２電極を含む電気伝導性接着パッドを前記１つの表面部位に接着することにより行われる、方法。
（３）実施の態様２に記載の方法において、
前記第１インピーダンスを補償するステップは、前記パッドおよび前記１つの表面部位にある前記体表面によって生じる前記第２インピーダンスのうちの１つの成分を求め、前記成分を前記１つの第２インピーダンスから差引くことにより行われる、方法。
（４）実施の態様１に記載の方法において、
前記第１電流および前記第２電流は交流である、方法。
（５）実施の態様１に記載の方法において、
前記第１インピーダンスを測定するステップは、前記第１電極を前記第２電極に直列回路として接続するステップを含み、
前記第２インピーダンスを測定するステップは、前記第１電極を前記第２電極に対し並列回路として接続するステップを含む、
方法。
（６）実施の態様１に記載の方法において、
局部第１インピーダンスを所定の時間間隔で繰返し測定するステップをさらに含む、方法。
（７）実施の態様１に記載の方法において、
前記プローブを挿入するステップは、前記プローブを使用して前記生体に治療を施すステップを含む、方法。
（８）実施の態様７に記載の方法において、
前記プローブはカテーテルを含み、
前記治療を施すステップは、前記生体の心臓をマッピングするステップを含む、
方法。
（９）位置検出用装置において、
プローブであって、前記プローブは少なくとも１つのプローブ電極を有し、かつ、被験者の生体内に挿入するように構成されており、前記生体は体表面を有する、プローブと、
複数の電気導電性体表面パッチであって、前記体表面パッチは前記体表面のそれぞれの表面部位に固定するように構成され、かつ、それぞれ第１電極および第２電極を有し、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されている、体表面パッチと、
較正動作モードでは前記第１電極を前記第２電極に直列回路として接続し、位置検出動作モードでは前記第１電極を前記第２電極に対し並列回路として接続する電気回路系と、
コントローラであって、前記コントローラは、前記電気回路系を制御するように動作可能であり、かつ、前記プローブおよび前記体表面パッチと接続するよう構成されており、前記較正動作モードでは第１電気信号を前記体表面パッチの前記第１電極および第２電極に流し、第２電気信号をそれぞれ前記生体を介して前記プローブ電極と前記体表面パッチとの間に流し、前記コントローラが、前記較正動作モードでは前記体表面および前記体表面と前記体表面パッチとの界面の局部電気インピーダンスを求め、前記位置検出動作モードでは前記第２電気信号のそれぞれのインピーダンス特性を測定して前記プローブの位置座標を求め、前記第２電気信号の前記インピーダンス特性を前記局部電気インピーダンスのそれぞれの場合に応じて調整するように動作可能である、コントローラと、
を有する、装置。
（１０）実施の態様９に記載の装置において、
前記コントローラは前記体表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電圧を維持し、前記一定電圧で電流を測定して前記それぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている、装置。
（１１）実施の態様９に記載の装置において、
前記コントローラは前記体表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電流を維持し、前記一定電流で電圧を測定して前記それぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている、装置。
（１２）実施の態様９に記載の装置において、
前記プローブは前記被験者の治療を行うように構成されている、装置。
（１３）実施の態様９に記載の装置において、
前記体表面パッチは前記体表面に接触する接着層を有する、装置。
（１４）実施の態様９に記載の装置において、
タイマーをさらに有し、
前記コントローラは前記タイマーにより計時した時間間隔に応じて前記較正動作モードと前記検出動作モードとを交互に行うように動作する、
装置。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の開示された実施例に基いて構成し動作する位置検出システムを示す図。
【図２】本発明の開示された実施例に基いて構成し動作する図１に示す位置検出システムに使用するカテーテルの概略図。
【図３】本発明の開示された実施例に基いて構成し動作する図１に示す位置検出システムの電気回路系および制御装置を示すブロック図。
【図４】本発明の開示された実施例に基いて位置検出動作モード用に構成された電気伝導性体表面パッチとそれに関連する電気回路系を示す概略図。
【図５】本発明の開示された実施例に基いて較正動作モード用に構成された図４の電気伝導性体表面パッチと電気回路系を示す概略図。
【図６】本発明の開示された実施例に基いて生体の体表面インピーダンスを検出する方法を示すフローチャート。
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の背景〕
〔発明の分野〕
本発明は生体内に置かれた物体の位置の検出に関する。特に、本発明はインピーダンス測定により生体内でのプローブの位置検出時に経験するアーティファクトの検出および補償に関する。
〔発明の背景〕
【０００２】
多くの医療処置ではセンサー、チューブ、カテーテル、薬剤投与装置、およびインプラントなどの物体が体内に挿入される。多くの場合、治療処置時にリアルタイム撮像方法でそのような物体および周囲の状態を映像化して医師を支援している。しかしながら、ほとんどの場合リアルタイムの三次元撮像は不可能または望まれていない。代わりに、生体内部の物体のリアルタイム空間座標を得るためのシステムが多く利用されている。
【０００３】
多くのそのような位置検出システムが従来技術で開発されまたは考えられてきた。いくつかのシステムでは、トランスデュサーまたはアンテナをセンサーとして内部物体に取り付け、体外で発生する磁界、電界、または超音波界を検知する。例えば、ウィットカンプ(Wittkampf)に与えられた米国特許第５,６９７,３７７号および第５,９８３,１２６号には、これら特許は参照して本明細書に組込まれるものであるが、３つのほぼ直交する交流信号を被験者(subject)に加えるシステムが記載されている。カテーテルに少なくとも１つの測定電極を取り付け、電圧をカテーテルの先端と基準電極間で検出する。電圧信号はその３つの直交信号に対応する信号成分を有し、それに基いて計算を行って体内における三次元のカテーテル先端位置を測定する。
【０００４】
電極間の差電圧を検出する同様な方法がファイファー(Pfeiffer)に与えられた米国特許第５,８９９,８６０号、パネスク(Panescu)に与えられた米国特許第６,０９５,１５０号、スワンソン(Swanson)に与えられた米国特許第６,４５６,８６４号、およびナルデラ(Nardella)に与えられた米国特許第６，０５０，２６７号および米国特許第５,９４４,０２２号に開示されており、これらすべての特許は参照して本明細書に組込まれる。
【０００５】
〔発明の概要〕
本発明の実施例は、生体内部に置かれたプローブの位置をほぼリアルタイムで効率的に測定する装置および方法を示す。これらの実施例では、プローブに取付けた１つまたは複数の電極と体表面に配置した電極との間に電流を流す。このようにして、プローブと体表面上の各電極との間のインピーダンスを測定し、インピーダンス測定値に基いてプローブの三次元の位置座標を求める。体表面およびその電極との接触面の位置によるインピーダンスの変化を、新規な電極設計および駆動回路を使用して動的に補償する。そのようなインピーダンスの変化は、電極が剥がれ落ちたりする場合は急激であり、または、皮膚の湿度もしくは皮膚の温度の変化による場合は緩やかである。この補償により、とりわけ、心臓不整脈(cardiac arrhythmias)を治療するための心臓のマッピングまたは組織の切除(ablation)等の医療処置の精度が向上する。
【０００６】
本発明は生体内位置検出方法を提供するものであり、その位置検出方法においては、第１電極および第２電極を複数の表面部位のうちの少なくとも１つに配置し、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されており、第１電流を前記第１電極から前記１つの表面部位にある生体の表面を介して前記第２電極に流して局部第１インピーダンスを測定し、少なくとも１つのプローブ電極を有するプローブを体内に挿入し、複数の第２電流を前記プローブ電極と前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方との間に前記複数の表面部位の１つ１つにある生体の表面を介して流し、前記第２電流に対するインピーダンスを測定する。この方法は、前記第１インピーダンスを補償することにより前記第２電流の体内インピーダンスを求めること、および、前記体内インピーダンスに応じて前記プローブの位置座標を測定することで、前記第２インピーダンスに応じてさらに実施される。
【０００７】
本発明方法の一面において、前記電極配置は前記第１電極および前記第２電極を含む電気伝導性表面パッドを前記１つの表面部位に接着して行う。
【０００８】
本発明方法の他の一面において、前記第１インピーダンスの補償は、前記パッドおよび前記１つの表面部位にある前記表面によって生じる前記第２インピーダンスのうちの１つの成分を求め、その成分を前記１つの第２インピーダンスから差引いて行う。
【０００９】
本発明方法のさらに他の一面において、前記第１電流および前記第２電流は交流である。
【００１０】
本発明方法のさらに他の一面によれば、前記第１インピーダンスの測定は前記第１電極を前記第２電極と直列に配置することを含み、第２インピーダンスの測定は前記第１電極を前記第２電極と並列に配置することを含む。
【００１１】
本発明方法のさらに他の一面は局部第１インピーダンスを所定の間隔で繰返し測定することを含む。
【００１２】
本発明方法のさらに他の一面によれば、前記プローブの体内挿入はそのプローブを使用して治療を行うことを含む。
【００１３】
本発明方法のある一面によれば、前記プローブはカテーテルを含み、前記治療は心臓のマッピングを含む。
【００１４】
本発明は、生体内に挿入するように構成された少なくとも１つのプローブ電極を備えたプローブ等の位置を検出する装置を提供する。複数の電気伝導性体表面パッチ(electroconductive body surface patches)を体表面のそれぞれの表面部位に固定する。前記体表面パッチのそれぞれは第１電極および第２電極を有し、前記第２電極は前記第１電極と電気的に絶縁されている。本発明装置は、較正動作モード時には前記第１電極を前記第２電極に直列接続し、検出動作モード時には前記第１電極を前記第２電極に並列接続する電気回路系と、コントローラとを具備し、前記コントローラは前記電気回路系を制御するように動作可能であり、前記プローブおよび体表面パッチと接続するように構成されていて、前記較正動作モード時には第１電気信号をパッチの前記第１電極および第２電極に流し、第２電気信号をそれぞれ生体を介して前記プローブ電極と前記体表面パッチとの間に流す。前記コントローラは前記較正動作モード時には前記体表面の局部電気インピーダンス、および、前記体表面パッチの１つ１つと前記体表面との界面の局部電気インピーダンスを求め、位置検出動作モード時には前記第２電気信号のそれぞれのインピーダンス特性を測定して前記プローブの位置座標を求める。前記第２電気信号のインピーダンス特性は前記局部電気インピーダンスのそれぞれに場合に応じて前記コントローラが調整する。
【００１５】
本発明装置の他の一面によれば、前記コントローラは前記表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電圧を維持し、前記一定電圧で電流を測定してそれぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている。
【００１６】
本発明装置のさらに他の一面によれば、前記コントローラは前記表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電流を維持し、前記一定電流で電圧を測定してそれぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている。
【００１７】
本発明装置のさらに他の一面によれば、前記プローブは被験者(subject)の治療を行うように構成されている。
【００１８】
本発明装置のさらに他の一面によれば、前記体表面パッチは前記体表面に接触する接着層を有する。
【００１９】
本発明装置のさらに他の一面においては、前記コントローラはインターバルタイマー(interval timer)により計時した時間間隔に応じて前記較正動作モードと前記検出動作モードとを交互に行うように動作する。
【００２０】
本発明は、例証として作成された本発明の詳細な記述を後続の図面と共に読むことで、よりよく理解される。図面では、類似の構成要素に対しては類似の参照符号を付与している。
【００２１】
〔発明の詳細な説明〕
以下の記述において、本発明の十分な理解を得るために多くの具体的な詳細説明がなされている。しかし、それらの具体的な詳細がなくとも本発明が実施可能であることは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明が不必要に曖昧になるのを避けるため周知の回路、制御ロジック、および従来のアルゴリズムと処理のためのコンピュータプログラム指令の詳細を細かく示していない。
【００２２】
システム概要
最初に図１を参照すると、位置検出システム２０が図示されており、このシステムは本発明の一実施例により構成され動作する。システム２０は、被験者２６の心臓２４の心房のような体腔に挿入するカテーテル２２などのプローブの位置を測定するのに使用する。通常、カテーテルは心臓内の電位のマッピングまたは心臓組織の切除などの診断または治療処置に用いる。カテーテルまたは他の体内挿入装置は他の目的でそれ自体または他の治療装置と組合わせて使用もできる。
【００２３】
カテーテル２２の遠位端には以下に述べる電極を１つまたは複数取付けてある。これらの電極は以下に述べるようにカテーテル２２の挿入管に通したワイヤで制御装置２８内の駆動回路に接続されている。制御装置はケーブル３０に通したワイヤで体表面電極に接続されていて、その体表面電極は通常接着性の電気伝導性体表面パッチ３２，３４，３６に組込まれている。パッチ３２，３４，３６はプローブ近辺の体表面上の適宜な位置に配置すればよい。例えば、心臓に適用する場合は、パッチ３２，３４，３６は通常被験者２６の胸部のまわりに配置される。
【００２４】
通常、パッチ３２，３４，３６は体の外表面上に配されるが、いくつかの適用例では、それらのいくつか、または全部を内表面上に配置できる。パッチ同士または被験者の体の座標に対するパッチの配向については特別な条件はないが、パッチを一箇所に集めるのではなく間隔をおいて配置すればより正確さが増すことになる。パッチを固定した軸に沿って配置する必要はない。従って、パッチは実行中の医療処置にできるだけ邪魔にならないように配置できる。制御装置２８は心臓２４内のカテーテル２２の位置座標を、カテーテル２２とパッチ３２，３４，３６との間で測定した調整ずみのインピーダンスに基いて求める。インピーダンスの調整の詳細については以下に述べる。制御装置は表示装置４０を駆動し、この表示装置は体内のカテーテルの位置を表示する。カテーテル２２は心臓のマップ(map)４２、例えば電気的なマップに使用でき、カテーテル上の電極は位置検出および心臓組織内に生じた電気インピーダンスの測定を交互に行うよう使用する。カテーテルの位置はこのマップまたは心臓の他の映像に重ね合せて表示できる。
【００２５】
次に図２はカテーテル２２(図１)の詳細模式図であり、カテーテルは本発明の一実施例に基いて構成され動作をおこなう。カテーテル２２上に配置された電極４４，４６，４８とパッチ３２，３４，３６との間の相互作用が示されている。電極４４，４６，４８は適当な形状および寸法でよく、また電気生理学的検出または組織の切除などの他の目的にも用いることができる。図示の例では、電極４４，４６，４８のそれぞれはパッチ３２，３４，３６(図１)のすべてに連通している。制御装置２８(図１)は各カテーテル電極とすべての体表面電極との間に電流を流し、その電流を使ってカテーテル電極とパッチ３２、３４、３６との間のインピーダンスを測定する。この測定インピーダンスに基いて、制御装置２８が体表面電極に対するカテーテルの位置を求める。あるいは、より多数またはより少数の電極を用いてもよい。例えば、制御装置２８を１つのカテーテル電極と複数の体表面電極との間の電流を多重化するように設定してもよい。他の例としては、４つ以上の体表面電極を用いて精度を上げてもよい。
【００２６】
次に図３は本発明の一実施例に基くシステム２０(図１)の構成要素を示すブロック図である。上述の制御装置２８は電流供給およびインピーダンス測定のための回路系を有する。３つの回路５０，５２，５４のそれぞれはカテーテル電極およびパッチ３２，４３，３６の生体接触面からなる閉ループに電流を流す。具体的には、回路５０は電極４４とパッチ３２，３４，３６の間に在る体組織５８に電流を流し、回路５２は電極４６とパッチ３２，３４，３６の間に在る体組織６０に電流を流し、回路５４は電極４８とパッチ３２，３４，３６の間に在る体組織６２に電流を流す。これら駆動回路により発生した電流はそれぞれ回路５０，５２，５４を異なる周波数で動作するよう設定することで弁別しうる。
【００２７】
各回路５０，５２，５４は体組織５８，６０，６２を通るそれぞれのループ内の電気的インピーダンスを測定する。これらのインピーダンス測定値はコントローラまたは処理装置５６へ送られ、その測定値を用いて体表面電極に対するカテーテルの位置座標を算出する。これらの位置座標に基いて、処理装置５６は上述したように表示装置４０に表示されるリアルタイムの情報を発生する。
【００２８】
本発明の一実施例では、回路５０，５２，５４は定電圧信号を発生する。回路５０，５２，５４はそれぞれのループを流れる電流を測定してインピーダンスを求め、これらのインピーダンス値を利用して上述の位置座標を算出する。
【００２９】
本発明の第２の実施例では、回路５０，５２，５４は定電流信号を発生する。従って、電流ドライバーの電圧は処理装置５６により測定されてインピーダンスを求め、これらのインピーダンス値を利用して位置座標を算出する。
【００３０】
上述の２つの実施例のいずれにおいても、測定したインピーダンスは電極およびパッチ間の距離に比例する。これらの距離を利用してカテーテルの先端位置を、例えば米国特許第５,４４３,４８９号およびベン‐ハイム(Ben-Haim)等によるPCT特許公報ＷＯ９６／０５７６８に記載の周知な方法によって三角測量できる。これらの先行文献は参照して本明細書に組込まれる。この場合、最初の基準測定を既知の解剖学的(anatomical)位置(例えば、心臓内の目標位置)にあるカテーテル、または既知の位置にある別の基準カテーテルを用いて行ってインピーダンススケールを較正することで測定精度をさらに上げることができる。
【００３１】
システム２０(図１)はカテーテルを用いて不整脈のような心臓の状態の診断または治療に使用できる、このシステムは本発明の一実施例を示している。システム２０はまた血管形成(angioplasty)またはアテローム切除(atherectomy)を伴うかもしれない血管内疾患(intravascular ailments)の診断または治療にも使用できる。システム２０の原理はまた、必要な変更を加えて、脳、脊柱、骨格関節(skeletal joints)、膀胱、消化管(gastrointestinal tract)、前立腺(prostrate)および子宮(uterus)などの他の身体構造の診断または治療用の位置検出システムにも準用できる。
【００３２】
体表面パッチ
次に図４は電気伝導性体表面パッチ７０とそれに関連して位置検出動作用に構成された回路系を示す概略図である。体表面パッチ７０はパッチ３２、３４、３６(図１)のうちの１つまたは複数として使われる。普通、すべてのパッチ３２、３４、３６は体表面パッチ７０の例として挙げたものである。上述のインピーダンス測定を正確に行うために、体表面のインピーダンス、例えば皮膚のインピーダンスのベースラインが必要である。体表面パッチ７０を本発明に基いて使用すれば、体表面インピーダンスの変化によるカテーテル２２(図１)の位置測定への影響を減らすことができる。
【００３３】
体表面パッチ７０は接着性電極パッドで、接着層７８により体表面７６に接着される２つの電気的に絶縁された体表面電極７２、７４を有している。電極７２、７４は絶縁部材８０により分離されている。上述したように、カテーテル２２(図２)は電流を被験者の体を介して電極７２、７４に流す。二重ワイヤ８２、８４はそれぞれの電極７２、７４から処理装置５６およびドライバー８６に電流を送る。ドライバー８６は回路５０、５２、５４(図３)のそれぞれにおけるAC電圧または電流源でよい。または、ドライバー８６は他の電源でもよい。カテーテル２２の位置を検知しているときは、ワイヤ８２、８４はスイッチ８８により電気的に相互接続されて、図４に示すように電極７２、７４がドライバー８６に並列に接続される。アメリカ合衆国コロラド州、８０３０１-３２９９、ボウルダー、ロングバゥ・ドライブ５９２０所在のバレイラブ(Valleylab, 5920 Longbow Drive, Boulder, Colorado 80301-3299)が市販しているＲＥＭポリヘシブ(REM PolyHesive)（商標）II患者側リターン電極(Patient Return Electrodes)が体表面パッチ７０として使用するのに適している。
【００３４】
ドライバー８６から見た全インピーダンスZは体表面および体表面と体表面パッチ７０との界面の局部電気インピーダンスZlocalと、カテーテル２２および体表面７６の間の体内インピーダンスZbとの和である。局部電気インピーダンスZlocalの成分は電極７２および体表面７６のインピーダンスZs1、ならびに並列な電極７４および体表面７６のインピーダンスZs2である。
【数１】
【００３５】
処理装置５６で算出した全インピーダンスZは次式で近似できる。
【数２】
この動作モードにおいては、体表面パッチ７０は従来の単一構造の体表面電極として機能する。
【００３６】
次に図５は体表面パッチ７０と較正動作モード用に構成した関連回路系を示す概略図である。図５は図４と類似である。しかしながら、カテーテル２２はここではスイッチ９０によりドライバー８６から切離されている。スイッチ８８は電極７２、７４をドライバー８６に直列に接続している。したがって、ドライバー８６はインピーダンスZs1とZs2が並列である較正インピーダンスZcalを生じる。処理装置５６は次のようにZcal計算する。
【数３】
【００３７】
【数４】
および、
【数５】
【００３８】
処理装置５６は、スイッチ９０、８８を図４の状態と図５の状態との間で切換えるための適当な間隔計時回路系またはソフトウエアを有している。
【００３９】
必要ならば、もし順次測定された較正インピーダンスZcalの変化が閾値以上になったときは、警報を発するようにしてもよい。そのような変化は電極の剥離または断線を示し、いずれにしても補償後であってもそれぞれの身体インピーダンス測定の信頼性を損なうものである。
【００４０】
動作
次に図６は、本発明の開示した実施例に基いてインピーダンス測定を利用して生体内のプローブの位置を検知するために体表面インピーダンスを検出する方法を示すフローチャートである。このプロセスの各ステップを提示を分かり易くするために図６において一定の順序で示している。しかし、ステップの多くは平行、非同期または別の順序で行えることは明らかである。
【００４１】
最初のステップ９２では、二重電極体表面パッドを、図４および図５に関して上述したように、被験者の体表面の通常挿入し写像されるプローブの位置の近くの都合のよいところに定置する。
【００４２】
次に、ステップ９４で体表面パッドの１つを選択する。
【００４３】
次に、ステップ９６で選択した体表面パッドの電極を図５に示す直列回路として接続する。試験電流を一方の電極から被験者の皮膚または他の体表面を介して他方の電極に流す。ベースラインインピーダンスを測定し記憶しておく。
【００４４】
ここで制御は判定ステップ９８に進み、さらに他の体表面パッドもテストすべきかどうかを調べる。判定ステップ９８の判定がYesならば、制御はステップ９４に戻る。
【００４５】
判定ステップ９８の判定がNoであれば、制御はステップ１００に進む。プローブを構成し体の動作領域、例えば被験者の心臓の左心室に挿入する。
【００４６】
次に、ステップ１０２で間隔計時タイマーをセットする。このタイマーの目的は時間間隔を設定することで、その時間間隔毎にステップ９４、ステップ９６および判定ステップ９８で行ったインピーダンス測定が繰返される。この時間間隔の長さは重要ではない。しかし、時間間隔が長すぎると、その間に発生する１つまたはそれ以上の体表面インピーダンスの変化によりプローブの位置検出に誤差を生じかねない。もし間隔が短すぎると、体表面パッドのテスト中に生じたシステム負荷(system overhead)がプローブの位置測定ができる回数を制限する可能性がある。約１秒の間隔が実用的であることが分かっている。
【００４７】
次に、ステップ１０４で体表面パッドを図４に示すように構成して体内のプローブの位置をマップして、プローブと体表面パッドとの間のインピーダンスを測定し、そして上述したように三角測量を行う。三角測量の計算に利用するインピーダンスを測定するときに、各隊表面パッドの局部インピーダンスの記憶値をプローブと体表面との間の実際の体内インピーダンスを求めるために全インピーダンス値から差引く。このようにして、体表面インピーダンスの変化の影響を取除く。これによりプローブ位置の測定精度が向上する。
【００４８】
ここで制御は判定ステップ１０６に進み、ステップ１０２で設定したタイマーが終了したかどうかを調べる。もし判定ステップ１０６の判定がNoであれば、制御はステップ１０４に戻り、プローブ位置の決定を更新する。
【００４９】
もし判定ステップ１０６の判定がYesならば、体表面インピーダンスを新たに測定することになる。制御はステップ１０８、ステップ１１０および判定ステップ１１２からなる一連のステップに進む。これらのステップはそれぞれステップ９４、ステップ９６およびステップ９８と同様に行われ、簡略にするためその詳細は再記しない。判定ステップ１１２の判定が一連のステップの終了を示すと、制御はステップ１０２に戻り、間隔計時タイマーをリセットする。ここでプローブの位置座標は、上述したように更新された体表面インピーダンスを補償することにより求められる。
【００５０】
本発明はここに示し説明したことに限定されないことは当業者には理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲には、これまでの記述から当業者であれば想到するであろう、従来技術にはない本発明の変更および変形のみならず、上述した様々の特徴の組合わせまたは部分的な組合わせも含まれる。
【００５１】
〔実施の態様〕
（１）生体内の位置検出方法であって、前記生体が表面および前記表面上にある複数の表面部位を有する、方法において、
第１電極および第２電極を、前記複数の表面部位の１つに配置するステップであって、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されている、ステップと、
前記１つの表面部位にある前記生体の前記表面を介して、前記第１電極から前記第２電極へ第１電流を流すことにより、局部第１インピーダンスを測定するステップと、
少なくとも１つのプローブ電極を有するプローブを、前記生体内に挿入するステップと、
前記複数の表面部位のそれぞれにある前記生体の前記表面を介して、前記プローブ電極と前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との間に複数の第２電流を流すステップと、
前記第２電流に対する第２インピーダンスを測定するステップと、
前記第２インピーダンスに応じて、前記第１インピーダンスを補償することにより前記第２電流の体内インピーダンスを測定するステップと、
前記体内インピーダンスに応じて前記プローブの位置座標を求めるステップと、
を含む、方法。
（２）実施の態様１に記載の方法において、
前記第１電極および前記第２電極を配置するステップは、前記第１電極および前記第２電極を含む電気伝導性接着パッドを前記１つの表面部位に接着することにより行われる、方法。
（３）実施の態様２に記載の方法において、
前記第１インピーダンスを補償するステップは、前記パッドおよび前記１つの表面部位にある前記体表面によって生じる前記第２インピーダンスのうちの１つの成分を求め、前記成分を前記１つの第２インピーダンスから差引くことにより行われる、方法。
（４）実施の態様１に記載の方法において、
前記第１電流および前記第２電流は交流である、方法。
（５）実施の態様１に記載の方法において、
前記第１インピーダンスを測定するステップは、前記第１電極を前記第２電極に直列回路として接続するステップを含み、
前記第２インピーダンスを測定するステップは、前記第１電極を前記第２電極に対し並列回路として接続するステップを含む、
方法。
（６）実施の態様１に記載の方法において、
局部第１インピーダンスを所定の時間間隔で繰返し測定するステップをさらに含む、方法。
（７）実施の態様１に記載の方法において、
前記プローブを挿入するステップは、前記プローブを使用して前記生体に治療を施すステップを含む、方法。
（８）実施の態様７に記載の方法において、
前記プローブはカテーテルを含み、
前記治療を施すステップは、前記生体の心臓をマッピングするステップを含む、
方法。
（９）位置検出用装置において、
プローブであって、前記プローブは少なくとも１つのプローブ電極を有し、かつ、被験者の生体内に挿入するように構成されており、前記生体は体表面を有する、プローブと、
複数の電気導電性体表面パッチであって、前記体表面パッチは前記体表面のそれぞれの表面部位に固定するように構成され、かつ、それぞれ第１電極および第２電極を有し、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されている、体表面パッチと、
較正動作モードでは前記第１電極を前記第２電極に直列回路として接続し、位置検出動作モードでは前記第１電極を前記第２電極に対し並列回路として接続する電気回路系と、
コントローラであって、前記コントローラは、前記電気回路系を制御するように動作可能であり、かつ、前記プローブおよび前記体表面パッチと接続するよう構成されており、前記較正動作モードでは第１電気信号を前記体表面パッチの前記第１電極および第２電極に流し、第２電気信号をそれぞれ前記生体を介して前記プローブ電極と前記体表面パッチとの間に流し、前記コントローラが、前記較正動作モードでは前記体表面および前記体表面と前記体表面パッチとの界面の局部電気インピーダンスを求め、前記位置検出動作モードでは前記第２電気信号のそれぞれのインピーダンス特性を測定して前記プローブの位置座標を求め、前記第２電気信号の前記インピーダンス特性を前記局部電気インピーダンスのそれぞれの場合に応じて調整するように動作可能である、コントローラと、
を有する、装置。
（１０）実施の態様９に記載の装置において、
前記コントローラは前記体表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電圧を維持し、前記一定電圧で電流を測定して前記それぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている、装置。
（１１）実施の態様９に記載の装置において、
前記コントローラは前記体表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電流を維持し、前記一定電流で電圧を測定して前記それぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている、装置。
（１２）実施の態様９に記載の装置において、
前記プローブは前記被験者の治療を行うように構成されている、装置。
（１３）実施の態様９に記載の装置において、
前記体表面パッチは前記体表面に接触する接着層を有する、装置。
（１４）実施の態様９に記載の装置において、
タイマーをさらに有し、
前記コントローラは前記タイマーにより計時した時間間隔に応じて前記較正動作モードと前記検出動作モードとを交互に行うように動作する、
装置。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の開示された実施例に基いて構成し動作する位置検出システムを示す図。
【図２】本発明の開示された実施例に基いて構成し動作する図１に示す位置検出システムに使用するカテーテルの概略図。
【図３】本発明の開示された実施例に基いて構成し動作する図１に示す位置検出システムの電気回路系および制御装置を示すブロック図。
【図４】本発明の開示された実施例に基いて位置検出動作モード用に構成された電気伝導性体表面パッチとそれに関連する電気回路系を示す概略図。
【図５】本発明の開示された実施例に基いて較正動作モード用に構成された図４の電気伝導性体表面パッチと電気回路系を示す概略図。
【図６】本発明の開示された実施例に基いて生体の体表面インピーダンスを検出する方法を示すフローチャート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内の位置検出方法であって、前記生体が表面および前記表面上にある複数の表面部位を有する、方法において、
第１電極および第２電極を、前記複数の表面部位の１つに配置するステップであって、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されている、ステップと、
前記１つの表面部位にある前記生体の前記表面を介して、前記第１電極から前記第２電極へ第１電流を流すことにより、局部第１インピーダンスを測定するステップと、
少なくとも１つのプローブ電極を有するプローブを、前記生体内に挿入するステップと、
前記複数の表面部位のそれぞれにある前記生体の前記表面を介して、前記プローブ電極と前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との間に複数の第２電流を流すステップと、
前記第２電流に対する第２インピーダンスを測定するステップと、
前記第２インピーダンスに応じて、前記第１インピーダンスを補償することにより前記第２電流の体内インピーダンスを測定するステップと、
前記体内インピーダンスに応じて前記プローブの位置座標を求めるステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
位置検出用装置において、
プローブであって、前記プローブは少なくとも１つのプローブ電極を有し、かつ、被験者の体内に挿入するように構成されており、前記生体は体表面を有する、プローブと、
複数の電気導電性体表面パッチであって、前記体表面パッチは前記体表面のそれぞれの表面部位に固定するように構成され、かつ、それぞれ第１電極および第２電極を有し、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されている、体表面パッチと、
較正動作モードでは前記第１電極を前記第２電極に直列回路として接続し、位置検出動作モードでは前記第１電極を前記第２電極に対し並列回路として接続する電気回路系と、
コントローラであって、前記コントローラは、前記電気回路系を制御するように動作可能であり、かつ、前記プローブおよび前記体表面パッチと接続するよう構成されており、前記較正動作モードでは第１電気信号を前記体表面パッチの前記第１電極および第２電極に流し、第２電気信号をそれぞれ前記生体を介して前記プローブ電極と前記体表面パッチとの間に流し、前記コントローラが、前記較正動作モードでは前記体表面および前記体表面と前記体表面パッチとの界面の局部電気インピーダンスを求め、前記位置検出動作モードでは前記第２電気信号のそれぞれのインピーダンス特性を測定して前記プローブの位置座標を求め、前記第２電気信号の前記インピーダンス特性を前記局部電気インピーダンスのそれぞれの場合に応じて調整するように動作可能である、コントローラと、
を有する、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記コントローラは前記表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電圧を維持し、前記一定電圧で電流を測定して前記それぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている、装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、
前記コントローラは前記表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電流を維持し、前記一定電流で電圧を測定して前記それぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている、装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置において、
前記プローブは前記被験者の治療を行うように構成されている、装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置において、
前記体表面パッチは前記体表面に接触する接着層を有する、装置。
【請求項７】
請求項２に記載の装置において、
タイマーをさらに有し、
前記コントローラは前記タイマーにより計時した時間間隔に応じて前記較正動作モードと前記検出動作モードとを交互に行うように動作する、
装置。
【請求項１】
生体内の位置検出方法であって、前記生体が表面および前記表面上にある複数の表面部位を有する、方法において、
第１電極および第２電極を、前記複数の表面部位の１つに配置するステップであって、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されている、ステップと、
前記１つの表面部位にある前記生体の前記表面を介して、前記第１電極から前記第２電極へ第１電流を流すことにより、局部第１インピーダンスを測定するステップと、
少なくとも１つのプローブ電極を有するプローブを、前記生体内に挿入するステップと、
前記複数の表面部位のそれぞれにある前記生体の前記表面を介して、前記プローブ電極と前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との間に複数の第２電流を流すステップと、
前記第２電流に対する第２インピーダンスを測定するステップと、
前記第２インピーダンスに応じて、前記第１インピーダンスを補償することにより前記第２電流の体内インピーダンスを測定するステップと、
前記体内インピーダンスに応じて前記プローブの位置座標を求めるステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
位置検出用装置において、
プローブであって、前記プローブは少なくとも１つのプローブ電極を有し、かつ、被験者の体内に挿入するように構成されており、前記生体は体表面を有する、プローブと、
複数の電気導電性体表面パッチであって、前記体表面パッチは前記体表面のそれぞれの表面部位に固定するように構成され、かつ、それぞれ第１電極および第２電極を有し、前記第２電極は前記第１電極とは電気的に絶縁されている、体表面パッチと、
較正動作モードでは前記第１電極を前記第２電極に直列回路として接続し、位置検出動作モードでは前記第１電極を前記第２電極に対し並列回路として接続する電気回路系と、
コントローラであって、前記コントローラは、前記電気回路系を制御するように動作可能であり、かつ、前記プローブおよび前記体表面パッチと接続するよう構成されており、前記較正動作モードでは第１電気信号を前記体表面パッチの前記第１電極および第２電極に流し、第２電気信号をそれぞれ前記生体を介して前記プローブ電極と前記体表面パッチとの間に流し、前記コントローラが、前記較正動作モードでは前記体表面および前記体表面と前記体表面パッチとの界面の局部電気インピーダンスを求め、前記位置検出動作モードでは前記第２電気信号のそれぞれのインピーダンス特性を測定して前記プローブの位置座標を求め、前記第２電気信号の前記インピーダンス特性を前記局部電気インピーダンスのそれぞれの場合に応じて調整するように動作可能である、コントローラと、
を有する、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記コントローラは前記表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電圧を維持し、前記一定電圧で電流を測定して前記それぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている、装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、
前記コントローラは前記表面部位のそれぞれと前記プローブ電極との間で一定電流を維持し、前記一定電流で電圧を測定して前記それぞれのインピーダンス特性を測定するように構成されている、装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置において、
前記プローブは前記被験者の治療を行うように構成されている、装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置において、
前記体表面パッチは前記体表面に接触する接着層を有する、装置。
【請求項７】
請求項２に記載の装置において、
タイマーをさらに有し、
前記コントローラは前記タイマーにより計時した時間間隔に応じて前記較正動作モードと前記検出動作モードとを交互に行うように動作する、
装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−６１６１２（Ｐ２００７−６１６１２Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−２２９６１４（Ｐ２００６−２２９６１４）
【出願日】平成１８年８月２５日（２００６．８．２５）
【出願人】（５００５２０８４６）バイオセンス・ウェブスター・インコーポレイテッド (75)
【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ， Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９１７６５， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２９６１４（Ｐ２００６−２２９６１４）
【出願日】平成１８年８月２５日（２００６．８．２５）
【出願人】（５００５２０８４６）バイオセンス・ウェブスター・インコーポレイテッド (75)
【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ， Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９１７６５， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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