JPH1052410A - 心臓の活動電流の位置決め装置 - Google Patents

心臓の活動電流の位置決め装置

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JPH1052410A
JPH1052410A JP9141655A JP14165597A JPH1052410A JP H1052410 A JPH1052410 A JP H1052410A JP 9141655 A JP9141655 A JP 9141655A JP 14165597 A JP14165597 A JP 14165597A JP H1052410 A JPH1052410 A JP H1052410A
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catheter
unit
heart
position detection
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JP9141655A
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Reinmar Dr Techn Killmann
キルマン ラインマール
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Siemens Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 切除すべき心臓の不整脈組織個所を非侵襲的
に、比較的に小さな被爆線量で迅速に発見することがで
きるような装置を提供することである。 【解決手段】 心臓に固定可能な基準カテーテル（２
２）が、当該基準カテーテルの空間的位置が位置検出ユ
ニット（１４、１６）によって検出可能であるように構
成されており、位置決めユニット（１２）は活動電流を
基準カテーテル（２２）を基準にして位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体の心臓の活動
電流を位置決めする装置であって、電極と、位置検出ユ
ニットと、位置決めユニットとを有し、前記電極は、活
動電流によって形成される、生体の身体表面での電位分
布を検出するためのものであり、前記位置検出ユニット
は、電極の空間的位置を検出するためのものであり、前
記位置決めユニットは、前記電極および位置検出ユニッ
トと接続されており、電位分布および電極の空間的位置
から活動電流を位置決めするためのものである、形式の
位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】心臓リズム障害は心臓病の重大な症候群
である。心臓リズム障害の臨床的に導入された治療法は
心臓の不整脈組織の除去を含む。このために除去カテー
テルが静脈または動脈を介して心房または心室に導入さ
れる。心臓では、不整脈の出発点となる個所が探索され
る。この個所にて、高周波または直流により不整脈組織
の凝固が行われ、不整脈組織が壊死される。この方法は
９０％以上の場合で成功する。
【０００３】除去の際に困難なのは、不整脈組織個所の
発見である。現在のところ心内膜マッピングを行うのが
通常である。その際、心内壁がカテーテル先端に配置さ
れた電極によって走査され、得られた電気図がプロット
される。心臓におけるカテーテルの位置はここではＸ線
透過によって制御される。しかし欠点はＸ線被爆と、Ｘ
線黒区でカテーテルの位置が粗くしか検出されないこと
である。
【０００４】カテーテルの正確な位置決めは、心内位置
検出装置によって行われる。これはＵＳ−ＰＳ５３９１
１９９に記載されている。これによりカテーテル位置を
１ｍｍ以下の誤差で検出することができる。そこに記載
された心内位置検出装置は、送信アンテナを有する、体
外に配置された送信器と、カテーテルの先端に配置され
た受信アンテナからなる。受信アンテナは受信信号を評
価するための受信器と接続されている。さらに心内位置
検出装置は、位置検出可能な基準カテーテルを使用す
る。基準カテーテルは、解剖学的に突出した個所に固定
されており、そのカテーテル先端にも同様に受信アンテ
ナが配置されている。アンテナにより測定された受信信
号から、カテーテルの位置を基準カテーテルを基準にし
て検出することができる。心内位置検出装置を用いて、
すでに前もって発見した個所でのカテーテルの再位置決
めも、Ｘ線コントロールの場合よりも簡単にかつ正確に
行うことができる。
【０００５】心内膜マッピングを短縮するための良好な
結果は、心臓内の不整脈組織個所を前もってまたは粗
く、身体表面電位マッピング（ＢＳＰＭ）、２５６まで
の電極を用いたマルチチャネル心電（ＥＣＧ）測定法に
よって行うことが示している。この方法は例えば、Arne
SippendsGroenewegen,Hans Spekhorst,Norbert M. van
Hemel,J.Herre Kingma,Richard N.W.Hauer,Michiel J.J
anse & Arend J.Dunning:"Body Surface Mapping of Ec
topic Left and Right Ventricular Activation",Vol.8
2,No.3,September 1990,pp.879-896,およびConrado Gio
rgi,Reginald Nadeau,Pierre Savard,Mohammad Shenas
a,Pierre L.Page & Rene Cardinal:"Bodysurface isopo
tential mapping of the entire QRST complex in the
Wolff-Parkinson-White syndrome. Correlation with t
he location of the accessory pathway",American Hea
rt Journal,Vol.121,No.5,May 1991,pp.1445-1453に記
載されている。前もってまたは粗く位置決めすることの
結果は、概略的な心臓画像（SippensGroenewegen 199
0）または、H.Bruder,B.Scholz & K.Abraham-Fuchs:"Th
e influence of inhomogeneous vulume conductor mode
ls on the ECG and theMCG",Phys.Med.Bio.,Vol.39,199
4,pp.1949-1968に記載されており、磁気共鳴画像にプロ
ットされる。位置決めされた不整脈組織を磁気共鳴画像
にプロットすることは、位置決め方法の適用を前提とす
る。これは例えば、B.Scholz & A.Oppelt:"Probability
Based Dipole Localisation and Individual Localisa
tion Error Calculation in Biomagnetism",Proc.14th
Ann.Int.Conf.IEEE,Eng.Med.Biol.Soc.Paris,1992,pp.1
766-1767に記載されている。ここではまず、電極の位置
が体外位置検出装置により検出される。胸部幾何構造
は、例えば境界要素法を用いたモデリングによってシミ
ュレートされる。電極の位置、記録された測定信号、お
よびモデル化された胸部幾何構造から、不整脈基質の位
置が膨張モデルとインタラクティブ法（例えばLevenber
g-Marquardt-アルゴリズム）またはラスタ法を用いて検
出される。さらに体外位置検出装置によって与えられた
座標系と、磁気共鳴画像がある座標系との間の変換が必
要である。変換の後、次に位置決め結果が磁気共鳴画像
にプロットされる。この方法の欠点は、変換時の不正確
さによる誤差が６から８ｍｍのオーダーであることであ
る。さらに磁気共鳴画像は後で心臓カテーテルの表示に
用いる画像ではない。
【０００６】前記の方法の拡張はペースマッピングとし
て知られている。このペースマッピングでは、不整脈の
下で測定された電位分布を、人工的刺激によってトリガ
された心拍を用いてできるだけ正確にシミュレートする
ことが試みられる。刺激が成功する個所は心不整脈の出
発個所、ひいては除去個所に良好に近似する。
【０００７】Leslie A.Saxon,William G.Stevenson,Gre
gg C.Fonarow,Holly R.Middlekauff,Lawrence A.Yeatma
n,C.Todd Sherman & John S.Child:"Transesophageal E
chocardiography During Radiofrequency Catheter Abl
ation of Ventricular Tachycardia", The Amercan Jou
rnal of Cardiology, Vol.72,September 15,1993,pp.65
8-661には、Ｘ線画像形成に対する択一的手段として、
カテーテル実験での経食道超音波画像の試験的使用が記
載されている。ここでは食道の超音波ゾンデが心臓のご
く近傍に配置され、心臓の超音波断層画像が作成され
る。この方法は、超音波断層画像ではカテーテル位置が
Ｘ線画像よりも正確に検出できるという利点を提供す
る。なぜなら、投影画像だけでなく心臓の断層画像が得
られるからである。
【０００８】カテーテル実験での画像形成改善のための
別の手段は、心内エコーカルディオグラフを使用するこ
とである。ここでは超音波画像形成ヘッドが除去カテー
テルに直接設けられる。これについては、Jean-Claude
Tardiff,Mani A.Vannan,Donald S.Miller,Steven L.Sch
warta & Natesa G.Pandian:"Potential applicationsof
intracardiac echocardiography in interventional e
lectrophysiology",American Heart Jounal,Vol.127,N
o.4,Part 2,April 1994,pp.1090-1094,およびEdward Ch
u,Adam P.Fitzpatrick,Michael C.Chin Krishnankutty
Sudhir,Paul G.Yock,Michael D.Lesh;"Radiofrequency
Catheter Ablation Guided by Intracardiac Echocardi
ography", Circulation, Vol.89,No.3,March 1994,pp.1
301-1305に記載されている。この方法の利点はとりわ
け、除去カテーテルによってすでに処置された壊死を識
別することができ、または心臓の解剖学的構造、例えば
心房中隔を詳細表示することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、切除
すべき心臓の不整脈組織個所を非侵襲的に、比較的に小
さな被爆線量で迅速に発見することができるような装置
を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、心臓に固定可能な基準カテーテルが、当該基準カテ
ーテルの空間的位置が位置検出ユニットによって検出可
能であるように構成されており、位置決めユニットは活
動電流を基準カテーテルを基準にして位置決めするよう
に構成して解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】活動電流を解剖学的にはっきりし
た心臓の既知に点を基準にして位置決めすることによっ
て、心臓の解剖に対して位置決め結果を格段に正確に割
り当てることができる。除去カテーテルを高精度で、位
置決めユニットにより検出された個所にもたらすことが
できる。なぜなら電極の位置が、引き続き切除カテーテ
ルの位置を心内位置測定装置によって検出することがで
きるのと同じ座標系にあり、従って電極の座標系を画像
作成方法の座標系に変換計算する必要がないからであ
る。例えば座標系の原点は基準カテーテルの個所におく
ことができる。座標軸の方法、例えば直交座標系のｘ座
標軸は基準カテーテルの長手軸の方向によって定義する
ことができる。
【００１２】とくに有利な構成では、診断超音波トモグ
ラフ装置が経食道または心内超音波アプリケータを有
し、位置決めユニットと接続されている。この位置決め
ユニットはトモグラフで位置決めされた活動電流を正し
い位置でマークするためのものである。ここで超音波ア
プリケータには位置検出ユニットに所属する、位置決め
可能な送信部または受信部が配置されている。これによ
り位置決めが実行されるのと同じ座標系で超音波アプリ
ケータの位置が既知となる。座標変換による不正確さは
回避され、位置決め結果を高精度で相応のトモグラフに
プロットすることができる。
【００１３】とくに有利な構成では、刺激カテーテルに
位置検出ユニットに所属する、位置決め可能な送信部ま
たは受信部が配置される。B.Scholz & A.Oppel(1992)の
刊行物から、測定されたＥＣＧデータのＳ／Ｎ比に依存
して、位置決め精度をエラー半径によ表すことが公知で
ある。このエラー半径内では所定の確率で実際に、位置
決めされた心活動の個所が存在する。位置検出ユニット
を用いて、刺激カテーテルを心臓の位置決め個所まで導
き、そこでペーシングを実行することができる。ペーシ
ングにより得られたＥＣＧ信号は、自発性心活動から得
られたＥＣＧ信号と同じ位置決め方法で処理される。位
置決めされ、刺激された心活動と、位置検出装置から求
められたペーシングカテーテルの位置との間隔が計算さ
れる。この間隔が、ＥＣＧ信号のＳ／Ｎ比により求めら
れた、位置決め精度に対するエラー半径より大きけれ
ば、位置決めの基礎となるモデル形成が高い確率で不十
分であり、算出される間隔がエラー半径よりも小さくな
るまで相互的に改善しなければならない。このようにし
て、位置決め方法に対して必要なモデル形成が十分な精
度によって行われたか否かが推定される。
【００１４】さらに刺激カテーテルの位置を心内位置検
出装置によって検出すれば、複数の個所での刺激によっ
て身体表面で測定された電位分布での特徴的な点（例え
ば最小電位点）の移動を、カテーテルの移動に関連づけ
ることができる。この関係から、目標位置に達するため
に除去カテーテルが必要な方向移動を数値化することが
できる。カテーテルに必要な移動は、例えば不整脈と刺
激の下で測定された電位分布の最小電位の差から得られ
る。
【００１５】
【実施例】本発明を以下、図面に基づき詳細に説明す
る。
【００１６】図１は、人の身体表面２を概略的に示す。
ハッチング領域は心臓３の位置を表す。身体表面２の表
と裏側に電極４が貼り付けられており、心活動または活
動電流によって形成される身体表面の電位を導出する。
これはＥＣＧマッピングを実行するためである。ここで
は２００以上の電極４が使用される。各電極４はリード
線６を介してデータ記録ユニット８と接続されている。
わかりやすくするために、少数のリード線６しか図１に
は示されていない。データ記録ユニット８は増幅器を有
するアナログ部分と、測定信号をデジタル化するための
アナログ/デジタル変換器を有する。デジタル化された
測定信号は次に線路１０を介して、位置決めユニットと
して構成されたワークステーションコンピュータ１２に
伝送される。
【００１７】活動電流を測定された電位値から位置決め
するためには電極４の空間的位置も必要である。このた
めに自由に移動できるプローブピン１４が設けられてお
り、このプローブピンは中央ユニット１６と接続されて
おり、これと共に位置検出ユニットを形成する。位置検
出ユニットは公知の装置、例えばPolhemus Inc.,USA社
の装置であり、空間における位置および配向検出のため
に磁界を利用する。プローブピン１４に配置された３つ
の直交コイル（図示せず）が送信器から放射された磁界
を受信する。送信器は中央ユニット１６に配置されてい
る。記録個所での磁界ベクトルから可動のプローブピン
の空間における位置および配向が、固定の中央ユニット
に対して相対的に検出され、線路２０を介してワークス
テーションコンピュータ１２に出力される。
【００１８】位置検出ユニットにはさらに心内受信部が
配属されており、この心内受信部は心臓に取り付け可能
な基準カテーテル２２に配置されている。基準カテーテ
ル２２は心臓３の解剖学的な特徴個所に固定され、座標
系の位置と方向を定義する。次にこの座標系で活動電流
の位置決めが、例えば冒頭に引用したScholz等の文献に
記載されているように実行される。位置決め結果は心臓
の解剖図にプロットされる。これについては後で説明す
る。
【００１９】位置検出ユニットによって同じように位置
決め可能な手術カテーテルまたはペーシングカテーテル
を位置決めされた心活動の個所におくことができる。次
に心内マッピングを位置決め結果により設定された位置
の周囲でだけさらに実行すればよい。このことは、演算
時間と心内マッピングの際の被爆時間の短縮につなが
る。
【００２０】図２には断面図で、経食道超音波アプリケ
ータ２４の概略が示されている。この超音波アプリケー
タ２４は食道２６で心臓３のごく近傍に配置される。超
音波アプリケータ２４には摺動可能な超音波ヘッド２８
が配置されており、このヘッドには付加的に位置検出ユ
ニットの受信器が取り付けられている。これにより超音
波ヘッド２８の位置を、電極４、基準カテーテル２２お
よび場合によりペーシングカテーテル並びに除去カテー
テルと同じ座標系で検出することができる。基準カテー
テル２２はここでは心房出口を介して心臓３に導かれ、
その中に固定される。超音波ヘッド２８はセクタスキャ
ナとして構成されており、断層面３０に例えば０．５ｍ
ｍ間隔で心臓の断層画像を作成することができる。例え
ば図２には３つの断層面３０が示されている。電位分布
から発見された不整脈組織の位置を相応の超音波断層画
像にプロットすることができる。経食道超音波アプリケ
ータ２４の代わりに、心内アプリケータを使用すること
もできる。この心内アプリケータは位置検出ユニットに
より位置決め可能な受信器を有している。
【００２１】図２はさらに付加的に、静脈出口３１を介
して心臓３に導入されたペーシングカテーテル３２を示
す。ペーシングカテーテルもまた、位置検出ユニットに
より位置決め可能な受信器を有する。これにより刺激に
よって、位置決めされた心活動の精度を推定することが
できる。偏差が許容できない場合には、上に述べたよう
に、位置決めの際に用いるモデルをインタラクティブに
変更し、エラーがＥＣＧ信号のノイズに起因するエラー
領域内にくるようにする。
【００２２】位置決め方法で使用される心臓および胸郭
のモデルを相応に変更しなければならない。位置決めさ
れた心活動周囲の、ノイズに起因するエラー半径の推定
から、引き続き心内マッピングを実行しなければならな
い領域が得られる。心内位置検出装置によっていつで
も、走査された点がまだエラー領域内にあるか、または
すでに外に出ているかを検出することができる。これに
より心内膜マッピングに対する領域が制限される。この
ことは演算時間および被爆時間の短縮につながる。
【００２３】前記の位置検出ユニットでは送信器が固定
の中央ユニット１２に、受信器がプローブピン１４とカ
テーテルに配置されている。しかし複数の可動の送信器
と固定の受信器を備えた位置検出ユニットを使用するこ
とも可能である。この場合、プローブピン１４とカテー
テルにそれぞれ１つの送信器が配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】位置決め可能な基準カテーテルを有する、活動
電流の位置決め装置のブロック回路図である。
【図２】経食道超音波アプリケータの概略図である。
【符号の説明】
２ 身体表面 ３ 心臓 ４ 電極 ６ リード線 ８ データ記録ユニット １０ 線路 １２ ワークステーションコンピュータ １４ プローブピン １６ 中央ユニット ２２ 基準カテーテル ２４ 経食道超音波アプリケータ ２６ 食道 ２８ 超音波ヘッド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 生体の心臓の活動電流を位置決めする装
    置であって、 電極（４）と、位置検出ユニット（１４、１６）と、位
    置決めユニット（１２）とを有し、 前記電極（４）は、活動電流によって形成される、生体
    の身体表面での電位分布を検出するためのものであり、 前記位置検出ユニット（１４、１６）は、電極（４）の
    空間的位置を検出するためのものであり、 前記位置決めユニット（１２）は、前記電極（４）およ
    び位置検出ユニット（１４、１６）と接続されており、
    電位分布および電極（４）の空間的位置から活動電流を
    位置決めするためのものである、形式の位置決め装置に
    おいて、 心臓に固定可能な基準カテーテル（２２）が、当該基準
    カテーテルの空間的位置が位置検出ユニット（１４、１
    ６）によって検出可能であるように構成されており、 位置決めユニット（１２）は活動電流を基準カテーテル
    （２２）を基準にして位置決めする、ことを特徴とする
    位置決め装置。
  2. 【請求項２】 位置検出ユニットは、中央ユニット（１
    ６）とプローブピン（１４）とを有しており、 該プローブピンは、中央ユニットと作用接続しており、
    該中央ユニットにより位置決め可能であり、かつ可動に
    構成されている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 基準カテーテル（２２）には、位置検出
    ユニットに所属し、位置決め可能である送信部または受
    信部が配置されている、請求項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】 経食道または心内超音波アプリケータ
    （２４）を有する診断超音波トモグラフ装置が位置決め
    ユニットと接続されており、位置決めされた活動電流を
    トモグラフに正しい位置でマーキングし、 超音波アプリケータには、位置検出ユニットに所属する
    位置決め可能な送信部または受信部が配置されている、
    請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】 刺激カテーテル（３２）には、位置検出
    ユニットに所属し、位置決め可能な送信部または受信部
    が配置されており、 当該送信部または受信部を用いて、位置決めの際に使用
    される身体モデルの精度を推定することができる、請求
    項１から４までのいずれか１項記載の装置。
JP9141655A 1996-05-31 1997-05-30 心臓の活動電流の位置決め装置 Withdrawn JPH1052410A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19622078A DE19622078A1 (de) 1996-05-31 1996-05-31 Vorrichtung zum Lokalisieren von Aktionsströmen im Herzen
DE19622078.5 1996-05-31

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JPH1052410A true JPH1052410A (ja) 1998-02-24

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JP (1) JPH1052410A (ja)
DE (1) DE19622078A1 (ja)

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