JP2010520004A - 物体内にエネルギーを印加する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、物体内にエネルギーを印加する装置に関する。この装置は、エネルギー印加ユニット８，９を有し、このユニットは、物体内にエネルギーを出力するエネルギー放射要素９、及び前記物体内において位置特定可能であり、前記エネルギー放射要素に結合されるエネルギー貯蔵ユニット８を含んでいる。前記装置はさらに、前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を制御することにより、前記物体内へのエネルギーの印加を制御するエネルギー印加ユニットに結合される電気制御線をさらに有する。本発明はさらに、対応する方法及び対応するコンピュータプログラムにも関する。

Description

本発明は、物体内にエネルギーを印加する装置、方法及びコンピュータプログラムに関する。

国際特許出願公開番号US2003/0204207 A1号は、カテーテルの遠位端に置かれるバッテリー又はコンデンサーからエネルギーを受け取る心臓ペーサー(cardiac pacer)を有するカテーテル装置を開示している。バッテリー又はコンデンサーから前記心臓ペーサーへのエネルギーの伝送は、光学制御線で制御される。この光学制御線による制御は、光学的な経路及び光信号を電気信号に変換する変換装置を必要とする。これら光学及び光学電子機器は、多くの空間を必要とし、その点ではカテーテル内及び心臓内の空間は限られている。従ってカテーテル装置は、かなり大きく、製造が難しく及び取り扱うのが難しい。

本発明の目的は、物体内にエネルギーを印加する装置の大きさを減少させることである。

本発明の第１の態様において、物体内にエネルギーを印加する装置が示され、ここでこの装置は、
−前記物体内にエネルギーを出力するエネルギー放射要素、及び前記物体内において位置特定可能であり、前記エネルギー放射要素に結合されるエネルギー貯蔵ユニットを含んでいるエネルギー印加ユニット、並びに
−前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を制御することにより、前記物体内へのエネルギーの印加を制御する前記エネルギー印加ユニットに結合される電気制御線
を有する。

本発明は、電気制御線が使用される場合、光学的な経路及び光信号を電気信号に変換する変換装置は必要とされないとの考えに基づいている。これが前記装置の大きさを減少させる。

物体内にエネルギーを印加する装置は、例えばカテーテルの遠位端に置かれる電極により、物体内にエネルギーを印加するカテーテル装置である。この物体は、患者の物体、例えば患者の心臓のような器官でもよい。エネルギー放射要素は例えば、物体内にアブレーション又はセンシング目的のエネルギーを出力することができる。この物体は技術的な物体とすることも可能である。

電気制御線は高抵抗性であることが好ましい。この電気制御線が高抵抗性である場合、外部電場がこの電気制御線に電流を誘導しそうになく、ここで誘導電流により引き起こされる起こり得る悪影響は減少する又はもはや存在しない。例えば、磁気共鳴撮像システムが物体内におけるエネルギー放射要素の位置を決める、又は前記エネルギー放射要素及びエネルギー貯蔵ユニットを前記物体内に誘導するのに使用される場合、電磁放射線、特にＲＦ場は、前記電気制御線に少量の電流だけ誘導する又は全く電流を誘導せず、故に前記制御線の局所的加熱のような加熱、及び誘導電流により生じる電磁場による撮像の外乱が減少する又はこれ以上存在しない。

高抵抗性の制御線は、２ｋΩ／ｍよりも大きい、さらに好ましくは５ｋΩ／ｍよりも大きい、さらに好ましくは、１０ｋΩ／ｍよりも大きい抵抗を持つことが好ましく、さらにこの抵抗は２０ｋΩ／ｍよりも大きいことが好ましい。特に、優先的に１から１０ｋＶ／ｍ、さらに好ましくは３から８ｋＶ／ｍ、さらに好ましくは５から６ｋＶ／ｍ、さらに好ましくは５．５ｋＶ／ｍの電場、特に優先的には１．５テスラの磁気共鳴撮像システムである磁気共鳴撮像システムの電場が、優先的に５０ＭＨｚから８０ＭＨｚの周波数、さらに好ましくは５５ＭＨｚから７０ＭＨｚの周波数、さらに好ましくは６０ＭＨｚから６５ＭＨｚの周波数、さらに好ましくは６３ＭＨｚから６４ＭＨｚの周波数、及びさらに好ましくは６３．８６ＭＨｚの周波数で前記制御線に作用する場合、これらの抵抗が好ましい。

好ましい実施例において、前記装置はさらに、前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を制御することにより、前記物体内へのエネルギーの印加を制御する電気制御線を介して前記エネルギー印加ユニットと結合される制御ユニットを有する。この制御ユニットは、前記制御線を介して依然としてエネルギー印加ユニットと結合されている限り、任意の場所に置かれることができる。優先的には、前記制御ユニットは、物体の外に置かれ、物体内にエネルギーを印加する装置が前記物体内に必要とする空間はさらに減少する。従って、優先的には、前記エネルギー印加ユニット及び前記エネルギー貯蔵ユニットは、この装置の遠位端に置かれ、制御ユニットは優先的にこの装置の近位端に置かれる。例えば、物体内にエネルギーを印加する装置は、例えば患者の器官内にエネルギーを印加するカテーテル装置である場合、前記エネルギー印加ユニット及び前記エネルギー貯蔵ユニットは優先的にカテーテルの遠位端に置かれ、前記制御ユニットは優先的にカテーテルの近位端に置かれる。

前記エネルギー印加ユニットはさらに、（ａ）スイッチを制御するための制御線と、及び（ｂ）前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を切り換えるために、前記エネルギー放射要素と前記エネルギー貯蔵ユニットとの間に、結合される前記スイッチを有することが好ましい。これは、僅かな技術的努力で、夫々の印加に必要な周波数及びエネルギー量を用いて前記エネルギーの印加を切り換えることを可能にする。

前記装置は、エネルギー印加ユニット、エネルギー貯蔵ユニット及び電気制御線を物体内に誘導するカテーテルを有することがさらに好ましい。これは、前記エネルギー印加ユニット、前記エネルギー貯蔵ユニット及び少なくとも電気制御線の一部を物体に、例えば患者の心臓のような患者の器官に挿入することを可能にする。

前記エネルギー貯蔵ユニットは優先的に充電式である。これは、エネルギー貯蔵ユニット、及び故に前記エネルギー貯蔵ユニットの入れ替えを必要せずに、長時間物体内にエネルギーを印加する装置を使用することを可能にする。

前記装置はさらに充電線を有することが好ましく、これら充電線はエネルギー貯蔵ユニットに接続されると共に、このエネルギー貯蔵ユニットを充電するための充電ユニットに結合可能である。この充電ユニットは、任意の場所に置かれることができる。優先的に、使用時にこの充電ユニットは、物体の外に置かれる。従って、前記エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー印加ユニットにより充電されることができる一方、エネルギー貯蔵ユニット及び少なくとも電気制御線の一部は前記物体内に残すことができる。この場合、前記装置は優先的に、前記エネルギー印加ユニット、エネルギー貯蔵ユニット、少なくとも電気制御線の一部、及び少なくとも充電線の一部を前記物体に誘導するためのカテーテルを有する。

前記充電線は、この充電線に誘導される電流により生じる影響を減らす又は削除するために、優先的に高抵抗性である。前記充電線は優先的に、前記制御線と同じ抵抗を持つ。

前記装置はさらに、前記エネルギー放射要素、前記エネルギー貯蔵ユニット及び前記スイッチの少なくとも１つを監視する磁気共鳴撮像システムである監視ユニットを有するのが好ましい。これは、エネルギー放射要素、エネルギー貯蔵ユニット及びスイッチの少なくとも１つ、特にエネルギー放射要素、エネルギー貯蔵ユニット及びスイッチの位置を監視することを可能にし、例えばここで位置決めは、監視結果を用いて訂正される。

エネルギーを物体に印加する装置は、物体内におけるエネルギー印加ユニットの位置を監視するための監視システムも有することが可能である。この監視ユニットは例えば、磁気共鳴撮像システム、ＣＴシステム又は超音波撮像システムである。

本発明の他の態様において、物体内にエネルギーを印加する方法が示され、この方法は、以下のステップ
−前記物体内においてエネルギー放射要素及び前記エネルギー放射要素に結合されるエネルギー貯蔵ユニットを位置特定する、及び前記エネルギー放射要素により前記物体内にエネルギーを出力することにより、前記物体内にエネルギーを印加するステップ
を有し、ここで、前記物体内へのエネルギーの印加は、前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を電気制御線で制御することにより制御される。

本発明の他の態様において、物体内にエネルギーを印加するためのコンピュータプログラムが示され、ここでコンピュータプログラムは、このコンピュータプログラムが前記装置を制御するコンピュータ上で実行されるとき、以下のステップ
−前記物体内においてエネルギー放射要素及び前記エネルギー放射要素に結合されるエネルギー貯蔵ユニットを位置特定する、及び前記エネルギー放射要素により前記物体内にエネルギーを出力することにより、前記物体内にエネルギーを印加するステップ、並びに
−前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を電気制御線で制御することにより前記物体内へのエネルギーの印加を電気的に制御するステップ
を前記装置に実行させるプログラムコード手段を有する。

請求項１の装置、請求項９の方法及び請求項１０のコンピュータプログラムは、従属請求項に規定されるのと同様及び／又は同一の好ましい実施例を持つと理解される。本発明の好ましい実施例は、前記従属請求項の如何なる組み合わせも可能であると理解される。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施例から明らかであると共に、これら実施例を参照して説明される。

物体内にエネルギーを印加する装置の実施例を図示する。 物体内にエネルギーを印加する装置のカテーテルの遠位端を詳細に図示する。 物体内にエネルギーを印加する装置の他の実施例を図示する。 物体内にエネルギーを印加する装置の前記他の実施例のカテーテルの遠位端を図示する。 物体内にエネルギーを印加する方法の実施例を説明するフローチャートを示す。

図１は、物体内にエネルギーを印加する装置を図示し、この装置は本実施例ではカテーテル装置１である。このカテーテル装置１は、遠位端１５及び近位端１６を持つカテーテル４を有する。このカテーテルの前記遠位端は、図２において詳細に図示される。カテーテル４の遠位端１５に、物体２、３内にエネルギーを出力するための２つのエネルギー放射要素９及びエネルギー貯蔵ユニット８が置かれている。本実施例において、前記エネルギー放射要素９は、特にセンシング又はアブレーション処置のためのエネルギー放射電極である。エネルギー貯蔵ユニット８は、本実施例ではバッテリーである。本実施例において、エネルギー放射要素は、ペーシング電極である。前記エネルギー放射要素９は、スイッチ１０を介して前記エネルギー貯蔵ユニット８に結合される。このスイッチ１０は、電気制御線１２を介して制御ユニット６に結合される。本実施例において、制御ユニット６は、物体２、３の外においてカテーテル４の近位端に置かれる。電気制御線１２は、物体２、３の外にある前記制御ユニット６へ届くのに確実に十分な長さであるべきである。この電気制御線の長さは、図２において破線で描かれている。

物体２、３は、本実施例において、患者２の心臓３である。従って、図１に示される状況において、エネルギー放射要素９、エネルギー貯蔵ユニット８及びスイッチ１０を含む前記カテーテル４の遠位端１５が患者２の心臓３に挿入されている。患者２は患者台５の上に置かれている。前記装置１はさらに、エネルギー放射要素９、エネルギー貯蔵ユニット８及びスイッチ１０の少なくとも１つを監視するための監視ユニット７を有する。本実施例において、前記監視ユニット７は、磁気共鳴撮像システムである。

図３は、物体内にエネルギーを印加するための装置１０１のもう１つの実施例を図示する。図１に示された要素に類似している要素は、同様の参照番号により示され、以下において再び詳細に説明されることはない。

前記装置１０１は、制御及び充電装置１４を有し、この装置１４は制御ユニット６及び充電ユニット１１を含んでいる。前記制御及び充電装置１４は、前記カテーテル４に結合される、特に、図４に図示されるように、前記制御ユニット６は電気制御線１２に結合され、前記充電ユニット１１は電気制御線１３に結合されている。

前記カテーテル４の近位端１１５が図４に図示される。

図４に示される実施例において、エネルギー貯蔵ユニット８は、充電線１３を介して前記充電ユニット１１に結合される。本実施例において、前記充電ユニット１１は、物体２、３の外に置かれ、故に前記充電線１３は十分に長くなければならない。この大きな長さは、図４において破線で概略的に描かれている。

エネルギー放射要素９、エネルギー貯蔵ユニット８及びスイッチ１０は、電気制御線を介して制御ユニットにより制御可能であるエネルギー印加ユニットを形成する。

以下において、物体内にエネルギーを印加する方法の実施例が図５に示されるフローチャートに関して説明される。

ステップ２０１において、カテーテル４の遠位端１５、１１５が物体２、３内、すなわち本実施例において患者２の心臓３内に置かれる。特に、エネルギー放射要素９は、エネルギーが印加されるべき物体２、３内の所望の位置に置かれる。

ステップ２０２において、エネルギー放射要素が置かれた場所において、このエネルギー放射要素によりエネルギーが出力され、ここでエネルギーの放射、すなわち物体内へのエネルギーの印加は、エネルギー貯蔵ユニット８からエネルギー放射要素９へのエネルギーの伝送を電気制御線１２で制御することにより制御される。本実施例において、スイッチ１０は、前記エネルギー貯蔵ユニット８からエネルギー放射要素９へのエネルギーの伝送を制御するための前記電気制御線１２を介して、前記制御ユニット６により制御される。

図３に示される実施例において、エネルギー貯蔵ユニット８は、このエネルギー貯蔵ユニット８を充電線１３を介して充電ユニット１１と接続することにより充電されることができる。前記充電線１３は、優先的には高抵抗性の線であり、故に前記エネルギー放射要素９の位置が磁気共鳴撮像システム７により未だ監視されていたとしても、前記エネルギー貯蔵ユニット８は充電されることができる。従って、前記エネルギー貯蔵ユニット８は、例えば電気生理学的インターベンション中に充電されることができる。

さらに、前記電気制御線は、前記エネルギー放射要素９及びエネルギー貯蔵ユニット８が物体２、３内に未だ置かれている間、磁気共鳴撮像を可能にするために優先的に高抵抗性である。

前記電気生理学的インターベンション中に、前記物体内に置かれたカテーテルの先端にある前記エネルギー印加ユニットへの電気的接続は、磁気共鳴撮像システムの動作周波数で共鳴を起こさない、及び故に印加したＲＦ場に対するアンテナとして機能することができず、これらが過剰な加熱となるので、高抵抗性の線の使用はＲＦ加熱の危険が伴わない磁気共鳴誘導下の電気生理学的インターベンションを行うことを可能にする。前記エネルギー放射要素は特に心臓ペーシング電極である。

物体内に印加されなければならないエネルギーは、エネルギー放射要素に隣接するエネルギー貯蔵ユニットに貯蔵されるので、優先的に前記物体の外、すなわちカテーテルの近位端において制御ユニットにつながる電気制御線は、前記スイッチを制御するだけで十分であり、故に高抵抗性の電気的接続とすることができる。

前記エネルギー貯蔵ユニットは、コンデンサー、バッテリー又は蓄電池であり、好ましくは小型化したリチウムイオン(Li-ion)又はリチウムポリマー(Li-polymer)バッテリーとすることが可能であり、これは優先的にカテーテルの遠位管腔(distal lumen)に嵌合する。幾つかの通電ユニット、例えばコンデンサー、バッテリー及び／又は蓄電池は、物体内に印加される可能な電圧、すなわちエネルギーを増大させるために、直列に接続されることができる。

電気制御線が高抵抗性である場合、エネルギーは、制御される方法で物体内に印加されることができるのに対し、エネルギー放射要素の位置は、磁気共鳴撮像システムにより監視される、すなわち監視用のＸ線システムは必要ない。ここで優先的には患者である物体に照射される放射線及びさらに造影剤の投与量が避けられる。高抵抗性の電気制御線及び優先的に高抵抗性の充電線の使用は、通常の電気生理学的器具及び装置の固有の安全性リスクを克服し、故に磁気共鳴誘導される電気生理学的インターベンションに対する磁気共鳴の安全な経カテーテルの心内膜ペーシングの解決法を提供する。

物体内にエネルギーを印加する装置が電気生理学的心臓アプリケーションのためのカテーテル装置である場合、並びに前記エネルギー放射要素がペーシング電極である場合、ペーシング信号は、優先的には１から１０ｍｓのパルス長であり、０．６から６Ｈｚの繰り返し率である、優先的には１から３０ｍＡの電流パルスからなる。およそ１０００パルスに必要なエネルギーは、一般にペースメーカーに使用されるように２．８Ｖの好ましい電圧が仮定される場合、優先的に約１Ｗｓである。優先的には、前記エネルギー貯蔵ユニットは、カテーテルの遠位端でのカテーテルの先端の小さな管腔（数立方ミリメートル）に約１Ｗｓ貯蔵することができる。

既に上述したように、エネルギー貯蔵ユニットは、単一又はリチウムイオン及びリチウムポリマーバッテリー並びに蓄電池の組み合わせとすることができる。特に、携帯電話、デジタルカメラ及びビデオカメラのような手持ち式の装置に使用されるバッテリー及び蓄電池は、優先的にこれらバッテリー及び蓄電池がカテーテルの先端の小さな管腔に嵌合するのに十分な小ささである場合、使用されることができる。一般にペースメーカーに使用されるリチウムイオンバッテリーは、優先的にそれらのサイズがカテーテルの先端の小さな管腔に嵌合するのに十分な小ささである場合、使用されることができる。例えば、Sience 12 May 2006:Vol. 312. No.5775, pp.885-888におけるKi Tae Nam他著の"Virus-Enabled Synthesis and Assembly of Nanowires for Lithium Ion Battery Electrodes"に開示されるような薄膜で、柔軟な、ナノスケールのリチウムイオンバッテリーもエネルギー貯蔵ユニットとして使用されることができる。優先的に、前記エネルギー貯蔵ユニットは、一般に外部のペーシング電源用である、４０Ｖまでの電圧を供給するように、１つ又は組み合わせたバッテリーを有する。

好ましい実施例において、物体内にエネルギーを印加する装置が患者、特に患者の心臓内にエネルギーを印加するのに使用されていたとしても、本発明は、患者内へのエネルギーの印加、特に心臓内への印加に限定されない。患者の他の器官内に又は技術的な物体の管腔内にエネルギーが印加されることも可能である。

本発明が物体内における前記エネルギー放射要素の位置を監視する監視ユニットを有すると記載されていたとしても、本発明は、監視ユニットを有する、物体内にエネルギーを印加する装置に限定されない。さらに、監視ユニットが存在する場合、この監視ユニットが磁気共鳴撮像システムでなくてもよい。さらに、物体内における前記エネルギー放射要素の位置を監視する他の監視ユニット、例えばＸ線投影システムのようなＸ線撮像システムが使用されることもできる。

図２及び図４において、カテーテル内に数個の部品しか示されてなくても、カテーテルがもっと多くの構成要素、特に例えばカテーテルの先端にある電極への誘導ワイヤ、追加のワイヤ又はこのカテーテルの先端に低温流体を送達するための特別の管腔としてカテーテル内において一般に使用される構成要素も有することができる。

開示される実施例に対する他の変形例は、当業者により、並びに図面、明細書及び特許請求の範囲の考察から請求される本発明を実施することにより理解及びもたらすことができる。

本発明が図面及び上述した記載において詳細に説明及び記載されたのに対し、このような説明及び記載は、説明的又は例示的であると考えられるべきであり、制限的とは考えない。本発明は開示された実施例に制限されない。

請求項において、"有する"という用語は、他の要素及びステップを排除するものではなく、複数で表現していないことが、それ複数あることを排除するものではない。

ある手段が互いに異なる請求項に挙げられているという事実は、これら方法の組み合わせが有利に用いられないことを示しているのではない。

コンピュータプログラムは、例えば光学記憶媒体又は他のハードウェアと一緒に又はその一部として供給される固体媒体のような適切な媒体に記憶／配信されてもよいが、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して他の形式で配信されてもよい。

請求項における如何なる参照符号も前記請求の範囲を制限するとは考えるべきではない。

Claims (11)

1. 物体内にエネルギーを印加する装置において、
   前記物体内にエネルギーを出力するエネルギー放射要素、及び前記物体内において位置特定可能であり、前記エネルギー放射要素に結合されるエネルギー貯蔵ユニットを含んでいるエネルギー印加ユニット、並びに
   前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を制御することにより、前記物体内へのエネルギーの印加を制御する前記エネルギー印加ユニットに結合される電気制御線
   を有する装置。
2. 前記電気制御線は高抵抗性である請求項１に記載の装置。
3. 前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を制御することにより、前記物体内へのエネルギーの印加を制御する前記電気制御線を介して前記エネルギー印加ユニットと結合される制御ユニットをさらに有する請求項１に記載の装置。
4. 前記エネルギー印加ユニットはさらに、
   （ａ）スイッチを制御するための前記制御線と、及び
   （ｂ）前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を切り換えるために、前記エネルギー放射要素と前記エネルギー貯蔵ユニットとの間に
   結合される前記スイッチを有する請求項１に記載の装置。
5. 前記エネルギー印加ユニット、前記エネルギー貯蔵ユニット及び前記電気制御線を前記物体内に誘導するためのカテーテルを有する請求項１に記載の装置。
6. 前記エネルギー貯蔵ユニットは充電可能である請求項１に記載の装置。
7. 前記エネルギー貯蔵ユニットに接続される、及び前記エネルギー貯蔵ユニットを充電するための充電ユニットに結合可能である充電線をさらに有する請求項６に記載の装置。
8. 前記充電線は高抵抗性である請求項７に記載の装置。
9. 前記エネルギー放射要素、前記エネルギー貯蔵ユニット及び前記スイッチの少なくとも１つを監視するための磁気共鳴撮像システムである監視ユニットをさらに有する請求項１に記載の装置。
10. 物体内にエネルギーを印加する方法において、
    前記物体内においてエネルギー放射要素及び前記エネルギー放射要素に結合されるエネルギー貯蔵ユニットを位置特定する、及び
    前記エネルギー放射要素により前記物体内にエネルギーを出力する
    ことにより、前記物体内にエネルギーを印加するステップ、
    を有し、前記物体内へのエネルギーの印加は、前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を電子制御線で制御することにより制御される方法。
11. 物体内にエネルギーを印加するためのコンピュータプログラムにおいて、
    前記コンピュータプログラムが請求項１に記載の装置上で実行されるとき、
    前記物体内においてエネルギー放射要素及び前記エネルギー放射要素に結合されるエネルギー貯蔵ユニットを位置特定する、及び
    前記エネルギー放射要素により前記物体内にエネルギーを出力する
    ことにより、前記物体内にエネルギーを印加するステップ、並びに
    前記エネルギー貯蔵ユニットから前記エネルギー放射要素へのエネルギーの伝送を電気制御線で制御することにより前記物体内へのエネルギーの印加を電気的に制御するステップ
    を前記装置に実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。

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