JP7126866B2 - 横隔神経刺激の自動検出 - Google Patents

Description

本発明は、医療手技、特に心臓アブレーション手技の分野に関する。

左及び右の横隔神経は、集合的に「横隔神経」として単数形で呼ばれる場合があり、首から横隔膜へと、肺と心臓との間を通って下降している。横隔神経は、呼吸の制御に関与している。

米国特許第８，２６０，４２１号には、ペーシングパルスを心室に送達することを含む、心臓ペーシングシステムの横隔神経刺激を低減させるための方法及び装置が記載されている。経胸腔的インピーダンス信号が感知されると、ペーシングパルスから生じる信号の偏差を使用して、横隔神経刺激を決定することができる。諸方法は、２つ以上のペーシングパルスを心室に送達し、時間的関係を決定することによってペーシングパルスからの横隔神経刺激を検出することを更に含み得る。心臓捕捉をもたらし、横隔神経刺激を低減させるペーシングベクトルを、２つ以上のベクトルから選択することができる。心臓捕捉をもたらし、横隔神経刺激を低減させるペーシング電圧及び／又はパルス幅を選択してもよい。他の実施形態では、心臓捕捉をもたらし、横隔神経刺激を低減させるペーシングパルス幅及びペーシング電圧を、患者の強度－持続時間曲線から選択することができる。

米国特許第８，６１７，２２８号には、組織を処置する方法であって、刺激装置を横隔神経の近位に配置することと、刺激装置で横隔神経を刺激することと、刺激に対する生理学的応答を測定することと、測定された生理学的応答に少なくとも部分的に基づいて生理学的応答閾値を定義することと、催不整脈性の心組織領域の近位に熱処理要素を配置することと、医療装置を用いて心組織領域に熱処理レジメンを適用することと、熱処理レジメン適用中の生理学的パラメータを測定することと、測定された生理学的パラメータをコントローラに伝えることと、コントローラが、測定された生理学的パラメータを定義された生理学的応答閾値と比較することと、コントローラが、測定された生理学的パラメータと定義された生理学的応答閾値との比較に応じて熱処理レジメンを調節することと、を含む方法が記載されている。

米国特許第６，７７２，００８号には、ペーシングパルスの出力にともなう横隔膜又は他の骨格筋の収縮を検出するために加速度計が使用される心リズム管理装置が記載されている。この装置は、横隔膜収縮が検出されるとペーシングパルスエネルギー及び／又はペーシング構成を自動的に調節するように構成され得る。

米国特許第８，９９６，１０８号には、患者の活動を感知し、横隔神経の活性化を検出するためのセンサを含む、植え込み型心臓装置が記載されている。第１のフィルタチャネルは、センサ信号の第１の周波数を減衰させて、第１のフィルタリングされた出力を生成する。第２のフィルタチャネルは、加速度計信号の第２の周波数を減衰させて、第２のフィルタリングされた出力を生成する。第１のフィルタリングされた出力を使用して、患者の活動が評価され、第２のフィルタリングされた出力を使用して、心臓ペーシングによって引き起こされた横隔神経の活性化が検出される。

米国特許出願公開第２０１３／０１０９９９４号には、横隔膜運動閾値を確立することと、患者の腹部の外側表面に横隔膜運動センサを配置することと、横隔神経近位の組織領域に処置レジメンを適用することと、横隔膜運動センサで横隔膜運動値を測定することと、測定された横隔膜運動値を確立された横隔膜運動閾値と比較することと、この比較に応じて警告を発生させることと、を含む、患者の横隔神経機能を監視するためのシステム及び方法が記載されている。

米国特許出願公開第２０１５／００５７５６３号には、横隔神経機能を監視し、心臓アブレーション中の横隔神経傷害を防止するための方法及びシステムが記載されている。このシステムは、横隔神経の近位の標的組織を通して横隔神経に刺激エネルギーを伝達するように動作可能なペーシング装置、並びにＣＭＡＰ信号振幅のベースライン、実時間、及び所定の閾値と経時的な振幅との比較を行うように動作可能な複数の評価電極を含む。処理装置はアブレーションコンソールに接続されていてもよく、処理装置は、アブレーションコンソールによって制御されたアブレーション手技を中断若しくは調節し、かつ／又は、比較が横隔神経傷害を示す場合には、これらの比較のうちの１つに応じてシステム警告を発生させることができる。この方法は、横隔神経に刺激エネルギーを印加することと、刺激エネルギーに応じて横隔膜ＣＭＡＰ信号を記録することと、処理装置によって行われた比較に応じてアブレーション手技を調節すること及び／又はシステム警告を自動的に発生させることと、を含む。

米国特許第９，０３１，６５１号には、心臓のペース調整を行うために心臓ペースを発生させるように構成された心臓パルス発生器と、ペース誘発性横隔神経刺激（ペース誘発性横隔神経刺激とは、電気的心臓ペース信号によって誘発される横隔神経刺激である）の検出に使用するための生理学的信号を感知するように構成されたセンサと、感知された生理学的信号を分析してＰＳ拍動（ＰＳ拍動とは、横隔神経刺激を誘発する心臓ペースである）を検出するように構成された横隔神経刺激検出器と、を含むシステムが記載されている。この検出器は、感知された拍動信号の信号データをＰＳテンプレートと相関させてＰＳ拍動を検出するように構成されていてもよいし、又は、感知された拍動信号の形態的特徴を分析してＰＳ拍動を検出するように構成されていてもよいし、又は、感知された拍動信号の信号データをＰＳテンプレートと相関させることと、感知された拍動信号の形態的特徴を分析することとの両方の組み合わせを使用してＰＳ拍動を検出するように構成されていてもよい。

米国特許出願公開第２０１０／０２４１１１３号には、寒冷療法手技中に患者の身体内の処置部位へ寒冷療法を送達する遠位処置要素を有する寒冷療法カテーテルと、寒冷療法手技中の寒冷療法の送達を制御するコントローラと、寒冷療法手技中の患者の呼吸パラメータ値を測定し、測定値をコントローラに提供するセンサと、を含む、寒冷療法送達システムが記載されている。このコントローラは、寒冷療法の送達前に呼吸パラメータのベースライン値を決定し、寒冷療法の送達中にベースライン値と比べた呼吸パラメータの変化を検出し、変化が閾値を超える場合には寒冷療法の送達を一時停止することができる。

米国特許第８，４５６，１８２号には、体電極を患者の身体とガルバニック接触させて配置することと、マッピング電極を有するマッピングツールを身体の複数の領域に配置することと、を含む方法が記載されている。この方法は、位置測定システムを使用して複数の領域のそれぞれの異なる位置のマッピングツールを追跡することと、各領域につき、領域内の異なる位置における体電極とマッピング電極との間に、それぞれの較正電流セットを発生させることと、を更に含む。各領域につき、それぞれの較正電流セットと異なる位置との間で、それぞれの関係が導出され、異なるそれぞれの関係及び検査ツールの電流に応じて検査ツールの位置を決定するのに使用される。

本発明のいくつかの実施形態によると、ディスプレイとプロセッサとを含む装置が提供される。プロセッサは、対象の身体に接続された複数の電極のそれぞれを使用して対象の身体内の特定の位置にまでカテーテルを誘導するように構成されている。プロセッサは更に、次いで、特定の対の電極間のインピーダンスを表す信号から、対象の横隔神経が特定の位置においてカテーテルから対象の組織に流されたペーシング電流によって刺激されたことを特定し、更に、特定したことに応じて、ディスプレイ上に出力を発生するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは更に、少なくとも組織にペーシング電流が流されている間、特定の対の電極間に電流を流すことによって信号を取得するように更に構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、
少なくとも組織にペーシング電流が流されている間、特定の対の電極を含む複数の対の電極間にそれぞれの電流を流し、電流が流されている間に対の電極間で測定されたそれぞれのインピーダンスから信号を導出することにより、信号を取得するように構成されている。

いくつかの実施形態では、出力は、特定の位置の組織がアブレーションされるべきではないことを示す警告を含む。

いくつかの実施形態では、電極のうちのいくつかは、対象の前側に接続されており、電極のうちのいくつかは、対象の後側に接続されており、電極の対は、対象の前側に接続された電極のうちの１つと、対象の後側に接続された電極のうちの１つとを含む。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、
カテーテルと電極のそれぞれとの間で示される異なるそれぞれのインピーダンスに応じてカテーテルの位置を確認することと、確認された位置を示す出力を発生することと、を繰り返すことにより、カテーテルを誘導するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、信号の少なくとも一部分における震動パターンを特定することによって、対象の横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、信号の一部分の連続したゼロ交差間の時間が、信号の他の部分と比べてより長いことを特定することによって、震動パターンを特定するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、信号の一部分のピークの振幅が、信号の他の部分と比べてより大きいことを特定することによって、震動パターンを特定するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、震動パターンの周波数が、ペーシング電流が組織に流された周波数に一致していることを特定することによって、横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている。

いくつかの実施形態では、ペーシング電流は、複数の期間に、複数の異なるそれぞれのペーシング周波数で組織に流され、プロセッサは、複数の期間の各期間における震動パターンの周波数が、ペーシング電流が期間に組織に流されたペーシング周波数に一致していることを特定することによって、横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている。

いくつかの実施形態では、ペーシング電流は、複数の期間に組織に流され、プロセッサは、信号の複数の期間に対応する部分の震動パターンを特定するが、信号の他の部分の震動パターンは特定しないことによって、横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている。

本発明のいくつかの実施形態によると、対象の身体に接続された複数の電極のそれぞれを使用して対象の身体内の特定の位置にカテーテルを誘導することを含む方法が更に提供される。本方法は、次いで、特定の対の電極間のインピーダンスを表す信号から、対象の横隔神経が特定の位置においてカテーテルから対象の組織に流されたペーシング電流によって刺激されたことを特定することと、特定したことに応じて出力を発生することと、を更に含む。

本発明は、その実施形態の以下の詳細な説明を図面と併せ読むことによってより深い理解がなされるであろう。

本発明のいくつかの実施形態による、対象の横隔神経を保護しながら対象の組織をアブレーションするためのシステムの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による、横隔神経に対する近接度を特定するための方法の概略図である。

概説
対象に心臓アブレーションを行う際は、対象の横隔神経が損傷しないようにすることが重要である。したがって、本発明の諸実施形態は、横隔神経の位置を特定するための装置及び方法を提供することによって、横隔神経への創傷を防止することに役立つ。

いくつかの実施形態では、例えば、組織をアブレーションする前にカテーテルによって対象の組織にペーシング電流が流される。そのような各電流が流れる間及び／又は流れた後、対象の身体に接続された一対以上の電極の間のインピーダンスが測定される。ペーシング電流が横隔神経を刺激する場合、対象の呼吸が震動し始め、したがって測定されるインピーダンスが特徴的な震動パターンを呈するようになる。プロセッサが、このパターンを特定し、それに応じて、横隔神経がカテーテルに近いことを医師に警告するように構成されている。したがって医師は、あらゆる可能性のある横隔神経への損傷を防止するために、組織をアブレーションすることを避けることができる。代替的に又は付加的に、震動パターンが特定された位置をフォローアップ検査のためにタグ付けしてもよい。

有利なことに、いくつかの実施形態では、上述のインピーダンス測定を行うために、アブレーションカテーテルのインピーダンスに基づいた誘導にも使用される電極を利用する。そのような実施形態では、横隔神経の位置を特定するために追加の電極を対象に接続する必要をなくすことができる。更に、任意の追加のセンサ、例えば加速度計、ミオグラフィックセンサ、音響センサ、又は横隔膜の複合運動活動電位（compound motor action potential、ＣＭＡＰ）信号を測定する任意のセンサを使用する必要が一般的にはない。

システムの説明
初めに、本発明のいくつかの実施形態による、対象１４の横隔神経を保護しながら対象の組織をアブレーションするためのシステム１０の概略図である図１を参照する。

システム１０は、アブレーション電極を含む遠位先端部１３を含むアブレーションカテーテル１２を備える。カテーテル１２は、医師１６によって対象１４に挿入される。例えば、カテーテル１２は、挿入点３０を介して対象の脈管構造へと挿入され得、次いで、更に後述されるように、対象の心臓内の特定の位置まで誘導され得る。（言い換えると、遠位先端部１３が特定の位置まで誘導され得る。）その後、更に後述されるように、カテーテル１２は、対象の横隔神経が特定の位置の近くに位置しているかどうかを確認するために使用される。横隔神経が近くにない場合、カテーテル１２（そして特に遠位先端部１３）は、アブレーション電流を組織に流すことにより、その位置における対象の組織をアブレーションする。

システム１０は、対象１４の身体に接続されている複数の電極２８を更に備える。典型的には、電極２８は、例えば対象の皮膚に接着するパッチ２９を介して、対象の身体の外側に接続される。例えば、図１に示される特定の実施形態では、システム１０は６つの電極を備え、その１つのサブセットは電極２８ａ、２８ｂ、及び２８ｃからなり、対象の前側に接続されており、他方のサブセットは電極２８ｄ、２８ｅ、及び２８ｆからなり、対象の後側に接続されている。より具体的には、電極２８ａ．．．ｃは、対象の胸部に接続されており、一方で電極２８ｄ．．．ｆは、対象の胸部の反対側の対象の上背部に接続されている。

上記の内容にかかわらず、概して、システム１０は、任意の好適な配置で対象に接続された、任意の好適な数の電極を備えていてもよいことに留意されたい。例えば、電極のうちのいくつかを、対象の胸部と対象の背部との間の対象の一方の側面に接続し、電極のうちの他のものを、対象の反対側の側面に接続することができる。代替的に又は付加的に、電極２８のうちのいくつかは、対象の身体の内側に接続されてもよい。

電極２８は、典型的には、ケーブル３２及び電気的インターフェース（例えばポート又はソケットなど）によってコンソール１８に接続されており、コンソール１８は、本明細書に記載の技術の実行を容易にする１つ以上のユニットを含む。例えば、コンソール１８は、電極から情報を受信し、この情報に基づいてカテーテルを誘導し、また横隔神経に対するカテーテルの近接度を確認するように構成された、プロセッサ（ＰＲＯＣ）２０を含み得る。コンソール１８は、ペーシング電流を発生させるように構成されたペーシング刺激部２１と、カテーテル１２により対象の組織に流されるＲＦアブレーション信号を発生させるように構成された高周波（ＲＦ）発生器２２とを更に含んでもよい。

典型的には、システム１０は、関連性のある情報を医師１６に表示することによって手技の実行を容易にするように構成されたディスプレイ３４を更に含む。例えば、プロセッサ２０は、例えば、カテーテルの遠位先端部を表すアイコンを対象の解剖学的構造の画像に重ね合わせることにより、ディスプレイ３４にカテーテルの位置を表示させることができる。代替的に又は付加的に、カテーテルの遠位先端部が横隔神経に近いことをプロセッサ２０が確認すると、プロセッサは、医師１６に対して適当な警告をディスプレイ３４に表示させることができる。

上記で言及したように、電極２８は典型的には、インピーダンスに基づく追跡技術、例えば、開示内容が参照により本明細書に援用される米国特許第８，４５６，１８２号及び米国特許出願公開第２０１５／０１４１７９８号に記載の技術を使用して、対象の身体内のカテーテルを誘導するために使用される。そのような技術は、カテーテルと電極のそれぞれとの間で示される異なるそれぞれのインピーダンスに応じて、カテーテル、特にその遠位先端部の位置を確認することと、次いで、確認された位置を示す出力を発生させることと、を繰り返すことを含む。上述のように、そのような出力は、カテーテルの現在位置を医師に示す関連性のあるアイコンをディスプレイ３４上に表示することを含み得る。この出力に基づいて、医師は、カテーテルを所望の位置に導くことができる。

より具体的には、任意の特定の時間におけるカテーテルの位置を確認するために、既知の振幅の電流がカテーテルの遠位先端部から流され、生じた電圧及び／又は電流が電極のそれぞれで測定される。カテーテルの遠位先端部と電極のそれぞれとの間に存在する、電気を妨げる組織の量が異なるため、これらの電圧及び電流は、電極間で異なる。したがって、プロセッサ２０は、測定された電圧及び／若しくは電流間、又はこれらの電圧及び電流により暗示されるインピーダンス間の比から、カテーテルの位置を導出することができる。

有利なことに、上記の概説で言及したように、カテーテルを誘導するために使用されるものと同じ電極２８を使用して、カテーテルの遠位先端部が横隔神経に近いかどうかを確認することもできる。いくつかの実施形態では、例えば、ペーシング電流が、カテーテルから（例えばその遠位先端部から、例えばアブレーション電極から）対象の組織（例えば心組織）に流される。（典型的にはペーシング刺激部２１が発生させるこれらの電流は、対象の心臓に印加されると対象の心臓のペース調整を行うという点で、「ペーシング」電流と称される。）図２を参照して更に後述されるように、これらの電流が組織に流されている間、一対以上の電極間のインピーダンスを表す信号が取得される。図２を参照して後述されるように、これらの信号から、プロセッサは、対象の横隔神経がペーシング電流によって刺激されたかどうか（かつ／又は現在刺激されているかどうか）を確認する。したがって、電極２８は、カテーテルの誘導及び横隔神経に対する近接度の特定という、少なくとも２つの別々の機能を行う。

概して、プロセッサ２０は、単一のプロセッサとして具現されてもよいし、又は連携してネットワーク化若しくはクラスター化されたプロセッサ群として具現されてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、例えば、１つ又は２つ以上の特定用途向け集積回路（Application-Specific Integrated Circuits、ＡＳＩＣｓ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field-Programmable Gate Arrays、ＦＰＧＡｓ）を使用して、専らハードウェアとして実施される。他の実施形態では、プロセッサは、少なくとも部分的にソフトウェアとして実施される。例えば、プロセッサ２０は、中央演算処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）、ハードドライブ若しくはＣＤ ＲＯＭドライブなどの不揮発性二次記憶装置、ネットワークインターフェース、及び／又は周辺装置を備える、プログラムされたデジタルコンピューティング装置として実施することができる。ソフトウェアプログラムを含むプログラムコード、及び／又はデータは、当該技術分野で知られているように、ＣＰＵによる実行及び処理のためにＲＡＭにロードされ、表示、出力、送信、又は格納のために結果が生成される。プログラムコード及び／又はデータは、例えば、ネットワークを通して電子形式でコンピュータにダウンロードされてもよく、あるいは、代替的に又は付加的に、磁気、光学、若しくは電子メモリなどの非一時的な有形の媒体上に提供及び／又は格納されてもよい。かかるプログラムコード及び／又はデータは、プロセッサに提供されると、本明細書に記載するタスクを行うように構成された、機械若しくは専用コンピュータを与える。

横隔神経に対する近接度の特定
ここで、本発明のいくつかの実施形態による、横隔神経に対する近接度を特定するための技術の模式図である図２を参照する。

上述のように、対象の身体の特定の位置、例えば対象の心臓内の特定の位置までカテーテルを誘導した後、医師はカテーテルを使用してペーシング電流を対象の組織に流す。これらのペーシング電流は、典型的には、電流パルス３８の１つ以上のシリーズ３６を含み、そのようなシリーズの１つが図２の下部に示されている。

典型的には、それぞれの電流パルス３８の大きさは１０ｍＡ未満（例えば、５～１０ｍＡ）であるが、１０～３０ｍＡなど、任意の他の好適な大きさも本開示の範囲内である。各シリーズ３６は任意の好適な持続時間を有し得、連続した電流パルス３８は、互いから任意の好適な時間間隔を空けていてよい。例えば、各シリーズ３６は数秒（例えば５～１０秒）の持続時間を有し、そのシリーズ内の連続した電流パルス３８は互いから２００～６００ｍｓ、例えば２００～３００ｍｓの間隔を空けていてもよい。連続したシリーズ３６は、互いから０．５～３秒などの任意の好適な間隔を空けていてもよい。図２に例示されているように、シリーズ３６における連続した電流パルスを隔てる時間間隔、及び連続したシリーズ３６を隔てる時間間隔は、必ずしも手技の全体を通じて一定である必要はない。

図２（上）は、一対の電極２８間で測定されたインピーダンスを表すインピーダンス信号４０も示している。そのような対の電極は、典型的には、対象の前側に接続されている第１の電極と、対象の後側に接続されている第２の電極とを含む。概して、そのような対の電極間のインピーダンスは、対象の肺内の空気量、並びに対象の呼吸サイクルとともに変化する電極間の距離に応じて変動する。特に、対象が吸息すると、電極間の空気量の増加及び電極間の距離の増加によって電極間のインピーダンスが増加し、反対に、対象が呼息すると、電極間のインピーダンスが減少する。

図２は、電流パルス３８のうちの少なくともいくつかが横隔神経を刺激するようにカテーテルの遠位先端部が横隔神経に近い状況を例示している。横隔神経の刺激に起因して、インピーダンス信号４０には、異なるそれぞれの時間間隔中に取得された３つの明確に異なる部分、すなわち、電流パルス３８の印加前に得られた第１の正常呼吸部分４２ａ、電流パルス３８の印加後に得られた第２の正常呼吸部分４２ｂ、及び電流パルス３８の印加中に得られた異常呼吸部分４４が含まれる。異常呼吸部分４４は、電流パルス３８が印加されるおよその時間に信号中に現れる複数のスパイク４６を含む。（異常呼吸部分４４の始まりで最初の電流パルスが印加された時間に、大きな初期スパイク４６を観察することができる。）スパイク４６のそれぞれは、横隔神経の刺激により生じた呼吸の震動を示す。特に、横隔神経の刺激により、少量の空気が急速に吸入され、インピーダンスの急速なわずかな増加が生じ、次いで少量の空気が急速に吐出され、インピーダンスの急速なわずかな減少が生じる。したがって、異常呼吸部分４４は、スパイク４６の連続によって示される震動パターンを呈するということができる。本発明のいくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、この震動パターンを特定することにより、対象の横隔神経が刺激されたことを特定する。

典型的には、プロセッサは、インピーダンス信号４０の震動パターンを直接的に探すわけではない。むしろ、プロセッサはまず、インピーダンス信号４０を前処理して、例えば図２の中央に示される前処理済みインピーダンス信号４８を生じ、次いで、前処理済みインピーダンス信号４８の震動パターンを探す。例えば、前処理済みインピーダンス信号４８は、インピーダンス信号４０に帯域フィルタを適用することによって得られる、インピーダンス信号４０のフィルタリングされたバージョンであってもよい。（そのようなフィルタは、例えば、０．２Ｈｚ未満又は１Ｈｚ超の周波数をフィルタ除去するものでよい。）低周波数の除去は、前処理済みインピーダンス信号４８がゼロのベースライン値付近で振動するように、正常な呼吸から生じる信号の低速の変化を除去するのに役立つ。高周波数の除去は、信号からノイズを除去するのに役立つ。

前処理済みインピーダンス信号４８の計算後、プロセッサは、この信号における震動パターンを特定する。いくつかの実施形態では、前処理済みインピーダンス信号４８の他の部分と比べて長い、前処理済みインピーダンス信号４８の異常呼吸部分４４の連続したゼロ交差間の時間量ｔ１を特定することにより、震動パターンが特定される。代替的に又は付加的に、プロセッサは、信号の他の部分と比べて大きい、異常呼吸部分４４のピーク５０の振幅を特定することによって、震動パターンを特定してもよい。

いくつかの実施形態では、プロセッサは更に、特定された震動パターンの周波数を計算し、この周波数が、ペーシング電流が組織に流された周波数に一致するかどうか（すなわち、その所与のオフセット内であるかどうか）を確認する。そのような一致性をプロセッサが特定した場合、プロセッサは、横隔神経が刺激されたことを、より高い信頼度で特定することができる。例えば、電流パルス３８が特定の周波数（例えば、連続した電流パルス間の３００ｍｓの間隔に相当する３３３Ｈｚ）で印加された場合、プロセッサは、振幅のより大きいピーク５０に先行するゼロ交差がおよそ同じ周波数で生じることを確認することができる。代替的に又は付加的に、複数の電流パルスシリーズ３６が印加された場合、プロセッサは、震動パターンが、信号のうちシリーズ３６が印加された期間に一致する部分で生じるが、連続したシリーズ間の「静かな」期間中には生じないことを確認し得る。

いくつかの実施形態では、ペーシング電流は、複数の期間中に、複数の異なるそれぞれのペーシング周波数で組織に流される。例えば、電流パルス３８の周波数は、複数の電流パルスシリーズ３６にわたって異なっていてもよく、かつ／又は、シリーズ３６が組織に流される周波数は、複数の期間にわたって異なっていてもよい。プロセッサは、次いで、複数の期間のそれぞれの間の震動の周波数が、ペーシング電流が当該期間中に組織に流されたペーシング周波数と一致する（すなわち、その所与のオフセット内である）ことを特定することにより、横隔神経の刺激を特定することができる。

例えば、第１の期間中、３３３Ｈｚの周波数を有する第１の電流パルスシリーズ３６を組織に流すことができる。次に、第２の期間中、５００Ｈｚ（連続した電流パルス間の２００ｍｓの間隔に相当）の周波数を有する第２の電流パルスシリーズ３６を組織に流すことができる。プロセッサは、次いで、第１の期間中のおよそ３３３Ｈｚの震動周波数、及び第２の期間中のおよそ５００Ｈｚの震動周波数を特定することにより、横隔神経が刺激されたことを確かめることができる。

図２に示される例において、インピーダンス信号４０及び前処理済みインピーダンス信号４８により得られる値は、インピーダンス実際値（例えばオームの単位で記載されたもの）である。しかしながら、本明細書及び特許請求の範囲の文脈において、電圧又は電流の値を有する信号は、信号４０及び４８が代替的に電圧又は電流の値を有し得るように、対の電極間のインピーダンスを表す場合もあることに留意されたい。（しかしながら、電流はインピーダンスに反比例するため、電流信号は、各スパイク４６が急速なわずかな低下を含み、急速なわずかな増加が続くという意味で、上述の様式とは反対の様式で震動する。）

典型的には、ペーシング電流の印加中及び／又は後に、プロセッサは、複数の電極２８の対の間で（後述のように）測定されたそれぞれのインピーダンス信号を反復処理し、これらの信号のそれぞれにおける震動パターンの特定を試みる。信号のうちの少なくとも１つで震動パターンが特定されれば、プロセッサは、横隔神経が刺激されたことを特定し、それに応じて、カテーテルの現在位置でアブレーションが行われるべきではないことを示す警告などの出力をディスプレイ３４（図１）上に発生する。代替的に又は付加的に、プロセッサは、横隔神経が刺激されたことを示す音声出力などの任意の他の種類の出力を発生させてもよい。

例えば、図１に示される電極の構成を参照すると、プロセッサは、一対の向かい合った外部電極間で測定された各インピーダンスを確認してもよい。すなわち、プロセッサは、（ｉ）第１の対の電極２８ａ及び２８ｄ、（ｉｉ）第２の対の電極２８ｂ及び２８ｅ、並びに（ｉｉｉ）第３の対の電極２８ｃ及び２８ｆの間のインピーダンスを確認してもよい。代替的に、プロセッサは、前側の電極２８ａ、２８ｂ、及び２８ｃと、後側の電極２８ｄ、２８ｅ、及び２８ｆとの間の９個（３×３）のインピーダンスにわたって反復処理してもよい。代替的に、プロセッサは、１５対の外部電極間の１５個（（６×５）／２）のインピーダンスにわたって反復処理してもよい。これらの信号のうちのいずれかが横隔神経の刺激を示す場合、プロセッサは適切な出力を発生することができる。

インピーダンスの測定
所与の対の外部電極の間のインピーダンスは、次の２つの異なる条件群下で測定することができる。
（ｉ）１つの条件群は、所与の外部電極２８ｉから流されるあらゆる電流が、他の外部電極の全てに分配されるものである。この条件群下では、外部電極２８ｉと別の外部電極２８ｊとの間で測定されたインピーダンスは、Ｚ_ｉｊの表記によって示される。例えば、Ｚ_ａｂは、電極２８ａからの電流が電極２８ｂ．．．ｆの全てに流れる場合に電極２８ａと２８ｂとの間で測定されるインピーダンスを示す。
（ｉｉ）別の条件群は、所与の外部電極２８ｉから流されるあらゆる電流が、他の外部電極２８ｊの１つのみに流れるものである。この条件群下では、外部電極２８ｉと２８ｊとの間で測定されたインピーダンスは、Ｑ_ｉｊの表記によって表される。例えば、Ｑ_ａｂは、電極２８ａからの電流が全て電極２８ｂに流れる場合に電極２８ａと２８ｂとの間で測定されるインピーダンスを示す。

いくつかの実施形態では、インピーダンスＺ_ｉｊが、信号４０のために使用される。そのような実施形態では、プロセッサは、少なくともペーシング電流が組織に流される間に、（例えば、適切な制御信号を電極に送信することによって）異なる対の電極の間にそれぞれの電流を通す。これらの電流は、異なるそれぞれの周波数で同時に流すことができ、それぞれのインピーダンスＺ_ｉｊを測定するために使用される。プロセッサは、次いで、上述のように、これらの信号のうちのいずれかの（例えば、適切な前処理後の）震動パターンを確認することができる。

例えば、インピーダンスＺ_ａｂ、Ｚ_ａｃなどを測定するために、プロセッサは、電極２８ａから電流を流し、次いで、電極２８ｂ．．．ｆにおけるそれぞれのボルトメータ及びアンメータから、これらの電極において測定されたそれぞれの電圧及び電流を受信することができる。プロセッサは、次いで、これらの測定値からインピーダンスを導出することができる。例えば、Ｚ_ａｂを導出するために、プロセッサは、（電極２８ａのものと相対的に）電極２８ｂで測定された電圧を電極２８ｂで測定された電流で除してもよい。同様に、インピーダンスＺ_ｂａ、Ｚ_ｂｃなどを測定するために、プロセッサは、電極２８ｂから電流を流し、電極２８ａ及び２８ｃ．．．ｆで測定される、生じた電圧及び電流からインピーダンスを導出することができる。

他の実施形態では、インピーダンスＱ_ｉｊが、信号４０のために使用される。典型的には、そのような実施形態では、インピーダンスＱ_ｉｊは、第２の条件群下で直接的に測定されない。むしろ、インピーダンスＱ_ｉｊは、上述の第１の条件群下で測定され得るインピーダンスＺ_ｉｊから導出される。例えば、インピーダンスＱ_ｉｊは、次の方法によって計算することができる。
（ｉ）各対の電極２８ｉ及び２８ｊについてＺ_ｉｊを測定する。
（ｉｉ）要素

（ここでＮは電極の総数である）でＮ×Ｂ行列Ｓを定義する。
（ｉｉｉ）Ｓのムーア－ペンローズ一般逆行列であるＲを計算する。
（ｉｖ）式Ｑ_ｉｊ＝Ｒ_ｉｉ＋Ｒ_ｊｊ－Ｒ_ｉｊ－Ｒ_ｊｉにより各インピーダンスＱ_ｉｊを計算する。

本開示は、主に心臓アブレーションの文脈において横隔神経の位置を特定することに関するが、本明細書に記載の技術は、いかなる関連性のある文脈で横隔神経の位置を特定するために使用されてもよいことに留意されたい。例えば、場合により、医師は、横隔神経への意図されない傷害の防止を助けるために、物質（例えば麻酔薬など）を対象に注射する前に、対象の横隔神経の位置を特定することを望むことがある。

当業者であれば、本発明が上記で具体的に図示及び記載されたものに限定されない点を理解するであろう。むしろ、本発明の実施形態の範囲は、上述した様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせ、並びに上記の説明を読むことで当業者には想到されるであろう、従来技術には見られない特徴の変形例及び改変例をも含むものである。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部とみなすものとする。

〔実施の態様〕
（１） ディスプレイと、
プロセッサであって、
対象の身体に接続された複数の電極のそれぞれを使用して前記対象の前記身体内の特定の位置にまでカテーテルを誘導し、
次いで、特定の対の前記電極間のインピーダンスを表す信号から、前記対象の横隔神経が前記特定の位置において前記カテーテルから前記対象の組織に流されたペーシング電流によって刺激されたことを特定し、更に、
前記特定したことに応じて、前記ディスプレイ上に出力を発生するように構成された、プロセッサと、
を備える、装置。
（２） 前記プロセッサは、少なくとも前記組織に前記ペーシング電流が流されている間、前記特定の対の前記電極間に電流を流すことによって前記信号を取得するように更に構成されている、実施態様１に記載の装置。
（３） 前記プロセッサは、
少なくとも前記組織に前記ペーシング電流が流されている間、前記特定の対の前記電極を含む複数の対の前記電極間にそれぞれの電流を流し、
前記電流が流されている間に前記対の前記電極間で測定されたそれぞれのインピーダンスから前記信号を導出することにより、前記信号を取得するように構成されている、実施態様２に記載の装置。
（４） 前記出力は、前記特定の位置の前記組織がアブレーションされるべきではないことを示す警告を含む、実施態様１に記載の装置。
（５） 前記電極のうちのいくつかが前記対象の前側に接続され、前記電極のうちのいくつかが前記対象の後側に接続され、
前記対の前記電極が、前記対象の前記前側に接続された前記電極のうちの１つと、前記対象の前記後側に接続された前記電極のうちの１つとを含む、実施態様１に記載の装置。

（６） 前記プロセッサは、
前記カテーテルと前記電極のそれぞれとの間で示される異なるそれぞれのインピーダンスに応じて前記カテーテルの位置を確認することと、
前記確認された位置を示す出力を発生することと、を繰り返すことにより、前記カテーテルを誘導するように構成されている、実施態様１に記載の装置。
（７） 前記プロセッサは、前記信号の少なくとも一部分における震動パターンを特定することによって前記対象の前記横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている、実施態様１に記載の装置。
（８） 前記プロセッサは、前記信号の前記一部分の連続したゼロ交差間の時間が、前記信号の他の部分と比べてより長いことを特定することによって、前記震動パターンを特定するように構成されている、実施態様７に記載の装置。
（９） 前記プロセッサは、前記信号の前記一部分のピークの振幅が、前記信号の他の部分と比べてより大きいことを特定することによって、前記震動パターンを特定するように構成されている、実施態様７に記載の装置。
（１０） 前記プロセッサは、前記震動パターンの周波数が、前記ペーシング電流が前記組織に流された周波数に一致していることを特定することによって前記横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている、実施態様７に記載の装置。

（１１） 前記ペーシング電流が、複数の期間に、複数の異なるそれぞれのペーシング周波数で前記組織に流され、
前記プロセッサは、前記複数の期間の各期間における前記震動パターンの周波数が、前記ペーシング電流が前記期間に前記組織に流された前記ペーシング周波数に一致していることを特定することによって前記横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている、実施態様１０に記載の装置。
（１２） 前記ペーシング電流が複数の期間に前記組織に流され、
前記プロセッサは、前記信号の前記複数の期間に対応する部分の前記震動パターンを特定するが、前記信号の他の部分の震動パターンは特定しないことによって、前記横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている、実施態様７に記載の装置。
（１３） 対象の身体に接続された複数の電極のそれぞれを使用して前記対象の前記身体内の特定の位置にカテーテルを誘導することと、
次いで、特定の対の前記電極間のインピーダンスを表す信号から、前記対象の横隔神経が前記特定の位置において前記カテーテルから前記対象の組織に流されたペーシング電流によって刺激されたことを特定することと、
前記特定したことに応じて、出力を発生することと、を含む、方法。
（１４） 少なくとも前記組織に前記ペーシング電流が流されている間、前記特定の対の前記電極間に電流を流すことによって前記信号を取得することを更に含む、実施態様１３に記載の方法。
（１５） 前記信号を取得することは、
少なくとも前記組織に前記ペーシング電流が流されている間、前記特定の対の前記電極を含む複数の対の前記電極間にそれぞれの電流を流すことと、
前記電流が流されている間に前記対の前記電極間のそれぞれのインピーダンスを測定することと、
前記それぞれのインピーダンスから前記信号を導出することと、を含む、実施態様１４に記載の方法。

（１６） 前記出力を発生することは、前記特定の位置の前記組織がアブレーションされるべきではないことを示す警告を表示することを含む、実施態様１３に記載の方法。
（１７） 前記電極のうちのいくつかが前記対象の前側に接続され、前記電極のうちのいくつかが前記対象の後側に接続され、
前記対の前記電極が、前記対象の前記前側に接続された前記電極のうちの１つと、前記対象の前記後側に接続された前記電極のうちの１つとを含む、実施態様１３に記載の方法。
（１８） 前記カテーテルを誘導することは、
前記カテーテルと前記電極のそれぞれとの間で示される異なるそれぞれのインピーダンスに応じて前記カテーテルの位置を確認することと、
前記確認された位置を示す出力を発生することと、
を繰り返すことを含む、実施態様１３に記載の方法。
（１９） 前記対象の横隔神経が刺激されたことを特定することは、前記信号の少なくとも一部分における震動パターンを特定することによって前記対象の前記横隔神経が刺激されたことを特定することを含む、実施態様１３に記載の方法。
（２０） 前記信号の前記震動パターンを特定することは、前記信号の前記一部分の連続したゼロ交差間の時間が、前記信号の他の部分と比べてより長いことを特定することによって、前記信号の前記震動パターンを特定することを含む、実施態様１９に記載の方法。

（２１） 前記信号の前記震動パターンを特定することは、前記信号の前記一部分のピークの振幅が、前記信号の他の部分と比べてより大きいことを特定することによって、前記信号の前記震動パターンを特定することを含む、実施態様１９に記載の方法。
（２２） 前記横隔神経が刺激されたことを特定することは、前記震動パターンの周波数が、前記ペーシング電流が前記組織に流された周波数に一致していることを特定することによって前記横隔神経が刺激されたことを特定することを含む、実施態様１９に記載の方法。
（２３） 前記ペーシング電流が、複数の期間に、複数の異なるそれぞれのペーシング周波数で前記組織に流され、
前記横隔神経が刺激されたことを特定することは、前記複数の期間の各期間における前記震動パターンの周波数が、前記ペーシング電流が前記期間に前記組織に流された前記ペーシング周波数に一致していることを特定することによって前記横隔神経が刺激されたことを特定することを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記ペーシング電流が複数の期間に前記組織に流され、
前記横隔神経が刺激されたことを特定することは、前記信号の前記複数の期間に対応する部分の前記震動パターンを特定するが、前記信号の他の部分の震動パターンは特定しないことによって、前記横隔神経が刺激されたことを特定することを含む、実施態様１９に記載の方法。

Claims (10)

1. ディスプレイと、
   プロセッサであって、
   対象の身体に接続された複数の電極のそれぞれを使用して前記対象の前記身体内の特定の位置にまでカテーテルを誘導し、
   次いで、特定の対の前記電極間のインピーダンスを表す信号から、前記対象の横隔神経が前記特定の位置において前記カテーテルから前記対象の組織に流されたペーシング電流によって刺激されたことを特定し、更に、
   前記特定したことに応じて、前記ディスプレイ上に出力を発生するように構成された、プロセッサと、
   を備え、
   前記電極のうちのいくつかが前記対象の前側における胸部に接続され、前記電極のうちのいくつかが前記対象の後側における上背部に接続され、
   前記対の前記電極が、前記対象の前記前側に接続された前記電極のうちの１つと、前記対象の前記後側に接続された前記電極のうちの１つとを含み、
   前記プロセッサは、前記信号の少なくとも一部分におけるスパイクの連続によって示される震動パターンを特定することによって前記対象の前記横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている、装置。
2. 前記プロセッサは、少なくとも前記組織に前記ペーシング電流が流されている間、前記特定の対の前記電極間に電流を流すことによって前記信号を取得するように更に構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記プロセッサは、
   少なくとも前記組織に前記ペーシング電流が流されている間、前記特定の対の前記電極を含む複数の対の前記電極間にそれぞれの電流を流し、
   前記電流が流されている間に前記対の前記電極間で測定されたそれぞれのインピーダンスから前記信号を導出することにより、前記信号を取得するように構成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記出力は、前記特定の位置の前記組織がアブレーションされるべきではないことを示す警告を含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記プロセッサは、
   前記カテーテルと前記電極のそれぞれとの間で示される異なるそれぞれのインピーダンスに応じて前記カテーテルの位置を確認することと、
   前記確認された位置を示す出力を発生することと、を繰り返すことにより、前記カテーテルを誘導するように構成されている、請求項１に記載の装置。
6. 前記プロセッサは、前記信号の前記一部分の連続したゼロ交差間の時間が、前記信号の他の部分と比べてより長いことを特定することによって、前記震動パターンを特定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
7. 前記プロセッサは、前記信号の前記一部分のピークの振幅が、前記信号の他の部分と比べてより大きいことを特定することによって、前記震動パターンを特定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
8. 前記プロセッサは、前記震動パターンの周波数が、前記ペーシング電流が前記組織に流された周波数に一致していることを特定することによって前記横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
9. 前記ペーシング電流が、複数の期間に、複数の異なるそれぞれのペーシング周波数で前記組織に流され、
   前記プロセッサは、前記複数の期間の各期間における前記震動パターンの周波数が、前記ペーシング電流が前記期間に前記組織に流された前記ペーシング周波数に一致していることを特定することによって前記横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記ペーシング電流が複数の期間に前記組織に流され、
    前記プロセッサは、前記信号の前記複数の期間に対応する部分の前記震動パターンを特定するが、前記信号の他の部分の震動パターンが生じていないことを確認することによって、前記横隔神経が刺激されたことを特定するように構成されている、請求項１に記載の装置。

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