(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用撮像の方法において、
患者の体に挿入されたプローブを使用して収集したデータを用いることによって、前記患者の体内の空洞の内壁の解剖学的マップを作成することと、
前記空洞の三次元（３−D）画像を作成することと、
前記解剖学的マップに基づいて前記３−D画像に３−D輪郭を描出することと、
を備え、
前記輪郭の描出が、前記解剖学的マップに基づいてシード点を決めることを含み、
前記輪郭の描出が、前記シード点と前記空洞との間に位置する前記輪郭上の点を特定することを更に含み、
前記輪郭によって境界付けられた閉鎖容積が生成されかつ表示され、ここで、前記３−D画像から抽出される複数のボクセルが、
さまざまな透明度で表示され、
第１の輪郭を変換して第２の輪郭を生成することにより前記閉鎖容積が生成され、その結果、前記閉鎖容積が、前記第１の輪郭と前記第２の輪郭とによって境界付けられるようになる、
方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記閉鎖容積は、少なくとも一方の側で前記輪郭の凸状表面によって境界付けられる空間として前記閉鎖容積が定められることにより生成される、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
遮るもののない体内空洞に対応する前記ボクセルは、透明な状態で表示される、方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか1項に記載の方法において、
組織または他の障害物に対応する前記ボクセルは、暗く不透明に表示される、方法。
【請求項５】
医用撮像のためのシステムにおいて、
少なくとも１つのプローブであって、患者の体内の空洞に挿入されるように、かつ前記空洞の内壁の解剖学的マップを作成するのに使用されるデータを収集するように構成される、プローブと、
プロセッサであって、前記空洞の三次元（３−D）画像を生成するように、かつ前記解剖学的マップに基づいて前記画像に３−D輪郭を描出するように構成される、プロセッサと、
を備え、
前記輪郭の描出が、前記解剖学的マップに基づいてシード点を決めることを含み、
前記輪郭の描出が、前記シード点と前記空洞との間に位置する前記輪郭上の点を同定することを更に含み、
前記輪郭によって境界付けられた閉鎖容積が生成されかつ表示され、ここで、前記３−D画像から抽出される複数のボクセルが、さまざまな透明度で表示され、
第１の輪郭を変換して第２の輪郭を生成することにより前記閉鎖容積が生成され、その結果、前記閉鎖容積が、前記第１の輪郭と前記第２の輪郭とによって境界付けられるようになる、
システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記解剖学的マップは、複数の第１の点であって、各々が、前記プローブを前記内壁と接触させることによって測定された生理学的パラメータと関連付けられる、第１の点を備え、
前記プロセッサは、さらに、前記輪郭に基づく複数の第２の点を前記解剖学的マップに追加するように、かつ前記第１および第２の点の前記生理学的パラメータの分布を示す前記解剖学的マップの像を生成するように構成され、
前記システムは、前記像を示すように構成されたディスプレイを備える、システム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムにおいて、
１つまたは複数の放射器であって、前記第１および第２のプローブの近くに場を生成するように連結される、放射器と、
少なくとも１つの位置センサーであって、前記少なくとも１つのプローブと関連付けられ、かつ前記生成された場に応答して信号を送信するように連結される、位置センサーと、
を備え、
前記プロセッサは、前記信号に応答して前記少なくとも１つのプローブの座標を決定するように構成される、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記検出された場に応答して所与の三次元座標空間における前記少なくとも１つの位置センサーの第１の座標を計算するように、かつ、前記第１の座標に基づいて、前記所与の三次元座標空間における前記３−D画像のピクセルの第２の座標を決定するように、かつ、前記内壁上の１つまたは複数の場所の、前記所与の三次元座標空間における第３の座標を決定するように連結される、システム。
【請求項９】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記空洞は心腔を備え、
前記少なくとも１つのプローブは、前記心腔に挿入されて前記３−D画像および前記解剖学的マップの座標を取得する少なくとも１つのカテーテルを備える、システム。
【請求項１０】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプローブは、前記解剖学的マップを作成するための第１のプローブと、前記３−D画像を取り込むための第２のプローブとを備える、システム。
【請求項１１】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプローブは、超音波トランスデューサと位置センサーとを備え、前記解剖学的マップを作成するため、および前記３−D画像を取り込むための両方に使用される、システム。
【請求項１２】
請求項５記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプローブと前記プロセッサとは、前記３−D画像および前記解剖学的マップの座標の取得のタイミングを、心電図（ECG）信号、内部生成同期信号、および外部供給同期信号からなる信号の群から選択される同期信号に対して同期させるように連結される、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、
前記タイミングは、心臓周期における多数のタイミング時点に同期され、
前記プロセッサは、前記解剖学的マップ、前記超音波画像、および前記輪郭の１つまたは複数の表示を動画像として生成するように構成される、システム。
【請求項１４】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記輪郭の表示であって、超音波撮像、磁気共鳴撮像（MRI）、コンピュータ断層撮像（CT）、およびX線撮像からなるモダリティの群から選択される少なくとも１つの撮像モダリティからのデータの前記輪郭上の分布を示す、前記輪郭の表示を生成するように構成される、システム。
【請求項１５】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記輪郭によって境界付けられる容積を特定するように、かつ３−D撮像モダリティからのボクセルの前記容積内の分布を示す表示を生成するように構成される、システム。
【請求項１６】
医用撮像のためのシステムにおいて、
解剖学的構造体の複数の２−Ｄ画像を取り込むように構成されるプローブと、
プロセッサであって、前記複数の２−Ｄ画像を用いて３−D画像を作成するように、前記３−D画像において輪郭を決定するように、前記輪郭によって境界付けられる閉鎖容積を特定するように、かつ前記容積内に３−D撮像モダリティからのボクセルを示す像を生成するように構成された、プロセッサと、
前記像を表示するように構成されたディスプレイと、
を備え、
前記輪郭の描出が、前記解剖学的マップに基づいてシード点を決めることを含み、
前記輪郭の描出が、前記シード点と前記空洞との間に位置する前記輪郭上の点を同定することを更に含み、
前記輪郭によって境界付けられた前記閉鎖容積が生成されかつ表示され、ここで、前記３−D画像から抽出される複数のボクセルが、
さまざまな透明度で表示され、
第１の輪郭を変換して第２の輪郭を生成することにより前記閉鎖容積が生成され、その結果、前記閉鎖容積が、前記第１の輪郭と前記第２の輪郭とによって境界付けられるようになる、
システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、１つまたは複数の前記ボクセルの、半透明視覚化物を生成するように構成される、システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記輪郭によって境界付けられる臓器の壁部の厚みを示すよう前記像を生成するように構成される、システム。
【請求項１９】
医用撮像のためのコンピュータソフトウェア製品において、
前記製品は、プログラム命令が記憶されるコンピュータ可読媒体を備え、
前記命令がコンピュータによって読み取られると、前記コンピュータは、患者の体内の空洞の三次元（３−D）画像を取得し、前記空洞の内壁の解剖学的マップの座標を決定し、かつ前記解剖学的マップに基づいて前記３−D画像に３−D輪郭を描出し、
前記輪郭の描出が、前記解剖学的マップに基づいてシード点を決めることを含み、
前記輪郭の描出が、前記シード点と前記空洞との間に位置する前記輪郭上の点を同定することを更に含み、
前記輪郭によって境界付けられた閉鎖容積が生成されかつ表示され、ここで、前記３−D画像から抽出される複数のボクセルが、
さまざまな透明度で表示され、
第１の輪郭を変換して第２の輪郭を生成することにより前記閉鎖容積が生成され、その結果、前記閉鎖容積が、前記第１の輪郭と前記第２の輪郭とによって境界付けられるようになる、
コンピュータソフトウェア製品。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は全体として医用撮像システムに関し、特に内部臓器の三次元ビューを構成するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
内部臓器の三次元（３−D）画像は、多くのカテーテルベースの診断的および治療的適用に有用であり、リアルタイム撮像は外科的処置時に広く使用されている。超音波撮像は比較的便利なリアルタイム撮像方式であるが、リアルタイム超音波画像の解像度は、全体としてコンピュータ断層撮像（CT）および磁気共鳴撮像（MRI）等の他の撮像モダリティで得られる解像度ほど良好ではない。
【０００３】
参照してその開示内容を本明細書に組み入れるSheehanらの米国特許第６，１０６，４６６号は、２−D超音波画像から心臓の３−Dモデルを生成するための方法を記載する。解剖学的な場所は２−D画像に手動で特定される。３−Dメッシュが原型的な心臓形状として利用され、該心臓形状が解剖学的な場所と整列させられて３−Dモデルを描出する。
【０００４】
３−D構造体を組織タイプによって分割するための方法が当該技術分野で知られている。参照してその開示内容を本明細書に組み入れるLorensenらの米国特許第４，７５１，６４３号は、構造体のスライスをどのように複数の２−D画像間でつなぐかを決定するための方法を記載する。操作者は表示されるべき組織タイプを特定する輝度（intensity）の閾値を指定する。操作者は、また、構造体の場所を特定する初期のボクセルまたはシードを選択する。参照してその開示内容を本明細書に組み入れるClineらの米国特許第５，１８７，６５８は、３−D画像に現れる際の相対的な組織の輝度に基づき統計的な確率分布を構成することによって内部構造体を分割するための方法を記載する。
【０００５】
参照してその開示内容を本明細書に組み入れるHartleyらの米国特許第５，９０３，６６４号は、左心室等の関心領域（ROI）内のシード点を選択することに基づく分割のための方法を記載する。シード点は、閾値に基づいてシード点と同じ分類を有するROI内の複数の点を含むように展開される。
【０００６】
参照してその開示内容を本明細書に組み入れるAltmannらの米国特許出願公報第２００６／０２５３０２４号は、操作者が１つまたは複数の超音波画像内の関心輪郭に印をつける方法を記載する。解剖学的構造体の３Dモデルは、関心輪郭と、超音波センサーの測定された場所および向き座標とに基づいて構成される。
【０００７】
参照してその開示内容を本明細書に組み入れるPreissらの米国特許出願公報第２００７／００４９８１７号は、３−D画像を、飛び飛びの点を備える心臓マップと位置合わせ（registering）するための方法を記載する。位置合わせは、心臓マップ中の点を取得しながら、瘢痕組織等の機能的または生理学的情報の部位を特定することによって行われる。部位は３−D画像に手動で特定され、マップと３−D画像とは両者に共通の特定された部位に従って位置合わせされる。
【０００８】
参照してその開示内容を本明細書に組み入れるAltmannらの米国特許出願公報第２００７／０１０６１４６号は、電気解剖学的マップおよび３−D超音波画像の取得を同期させ、その後にこれら２つの重ねられた周期運動を表示するための方法およびシステムを開示する。
【０００９】
Strommerの米国特許出願公報第２００２／００４９３７５号は、周期的に動く臓器の画像シーケンスを表示するための方法を記載する。臓器のタイミング信号が検出され、画像検出器を使用して臓器の複数の二次元画像が、異なった場所および向きから取得される。各々の二次元画像は、該画像と対応する画像検出器の場所および向きと、臓器タイミング信号の読取値とに関連付けられる。これらの二次元画像は、臓器運動周期内の周期時点に従ってグループ分けされ、各グループはそれぞれの周期時点と関連付けられた三次元画像を再構成するのに使用される。
【００１０】
位置検出カテーテルを使用する、心臓の３−Dマッピングのための方法は、当該技術分野でよく知られている。例えば、参照してその開示内容を本明細書に組み入れるBen-Haimの米国特許第５，７３８，０９６号は、体内の多数の点と接触させられて解剖学的マップを生成する位置検出プローブを記載する。心臓の表面の電気活動を含む生理学的特質は、また、カテーテルによって取得されることもできる。（かかる電気解剖学的マップの生成は、米国カリフォルニア州、Diamond BarのBiosense Webster社によって製造販売されているCARTO（登録商標）ナビゲーションおよびマッピングシステムを用いて行うこともできる。
【００１１】
参照してその開示内容を本明細書に組み入れるReisfeldの米国特許第６，２２６，５４２号は、心臓マップに基づいて３−Dモデルを生成するための方法を記載する。任意の閉鎖３D湾曲表面は、再構成したマップの点に似せた形状に大まかに調整される。その後、フレキシブルな突き合わせ（matching）ステージが行われて、閉鎖表面が、再構成されている実際の容積の形状に正確に似るようにされる。
【００１２】
いくらかの医用撮像システムは、多数の３−Dモデルを位置合わせするための方法を応用する。例えば、参照してその開示内容を本明細書に組み入れるRobbらの米国特許第５，５６８，３８４号は、多数の３−D画像セットを単一の複合画像に合成するための方法を記載する。１つの画像の変換（transformation）はこの画像を第２の画像と合わせるために行われる。参照してその開示内容を本明細書に組み入れるPackerらの米国特許第６，５５６，６９５号は、磁気共鳴画像が取得され、次に後から取得された電気活性化マップまたは超音波画像と位置合わせされることもできることを示唆する。
【００１３】
心内膜（すなわち、心臓の内表面）の撮像のために超音波カテーテルを使用することもできる。例えば、参照してその開示内容を本明細書に組み入れるGovariの米国特許第６，７１６，１６６号およびGovariらの米国特許第６，７７３，４０２号は、超音波カテーテルで得られた二次元（２−D）画像から体内空洞を再構成するためのシステムを記載する。カテーテルは、また、体内空洞内のカテーテルの座標を決定する位置センサーを備えることもできる。カテーテル内の音響トランスデューサが、空洞の表面から反射される超音波を放出する。各々のトランスデューサから空洞表面までの距離が決定され、距離測定値とカテーテル位置とが組合されてこの空洞の三次元（３−D）形状を再構成する。
【００１４】
参照して本明細書に組み入れる、“Deformable Models in Medical Image Analysis: A Survey”Medical Image Analysis（１：２）、１９９６年６月、第９１−１０８頁、に出ているMcInerneyおよびTerzopoulosによる報告書は、画像データから導き出された制約条件（ボトムアップ）を、解剖学的構造体の場所、寸法、および形状についての先験的な知識（トップダウン）と共に利用することによって、これらの構造体を分割し、突き合わせ、追跡するための、コンピュータ援用医用画像分析技術を記載する。
【００１５】
別の分析技術は、NeubauerおよびWegenkittlによって、参照して本明細書に組み入れる“Analysis of Four-Dimensional Cardiac Data Sets Using Skeleton-Based Segmentation”、コンピューターグラフィックス、視覚化およびコンピュータービジョンに関する中央ヨーロッパにおける第１１回国際会議（the 11th International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision）、University of West Bohemia、Plzen、チェコ共和国、２００３年２月、に記載されている。著者は、心臓周期の間のいくつかの時点で撮られた一連の心臓CT（コンピュータ断層撮像）画像から心臓の部分部分を分割するためのコンピュータ援用方法を記載する。
【００１６】
〔発明の概要〕
本発明の実施の形態は、３−D分割輪郭に沿った３−D画像の自動分割、および分割輪郭に基づく３−Dマップの質向上を含む、三次元（３−D）解剖学的構造体のモデル化のためのシステム、手段、および方法を提供する。本発明のいくらかの実施の形態において、心腔の内表面等の標的構造体の解剖学的マップは、位置検出プローブを用いて取得される。代替的にまたは付加的に、解剖学的マップは、標的構造体を描出するユーザー入力によって組み立てられることもできる。この解剖学的マップに基づいて、３−D超音波画像における３−D分割輪郭が決定される。分割輪郭によって描出された心臓の特定の領域はその後にユーザー入力に基づいて表示されることもできる。
【００１７】
いくらかの実施の形態において、位置検出超音波カテーテルは、解剖学的マップデータと超音波画像の両方を取得するのに使用されることもできる。マップデータの取得および超音波画像の取得は、心臓周期内の単一の時点にゲート制御される（gated）こともでき、または心臓周期内の多数の同期時点にゲート制御されて、特定の分割領域が心臓周期に対応する動きと共に表示されるようにすることもできる。
【００１８】
さらなる実施の形態において、分割輪郭からの点の変換は、解剖学的マップに組み入れられる追加のデータを提供する。さらなるマップデータの取得は、また、表示画像の質が増加的に改善されるように増加的に行われることもできる。
【００１９】
ゆえに、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像の方法において、
患者の体にプローブを挿入し、かつこのプローブを使用してデータを収集することによって、心腔等の体内の空洞の内壁の解剖学的マップを作成することと、
空洞の三次元（３−D）画像を作成することと、
マップに基づいて３−D画像に３−D輪郭を描出することと、
を含む、方法が提供される。
【００２０】
開示される一つの実施の形態において、輪郭を描出することは、解剖学的マップに基づいてシード点を決定することを含む。輪郭を描出することは、シード点と空洞との間に位置される輪郭上の点を特定することを含む。
【００２１】
いくらかの実施の形態において、解剖学的マップを作成することは、空洞にプローブを挿入することと、プローブを内壁の多数の場所と接触させることとを含む。解剖学的マップは、複数の第１の点であって、各々が、内壁と接触するプローブによってもたらされたそれぞれの生理学的パラメータの測定値と関連付けられる、第１の点を含み、本方法は、輪郭に基づく複数の第２の点を解剖学的マップに追加することと、第１および第２の点の生理学的パラメータの分布を示す解剖学的マップの表示を生成することとを含むこともできる。通例、生理学的パラメータは、心臓電気活動、組織特性、温度、および血流量からなるパラメータの群から選択される。
【００２２】
いくらかの実施の形態において、３−D画像を作成することは、プローブ内の超音波トランスデューサを使用して多数の二次元（２−D）超音波画像を取り込み、かつこれらの２−D超音波画像を組み合わせて３−D画像を生成することにより、３−D超音波画像を作成することを含む。解剖学的マップを作成することは、複数の２−D超音波画像にそれぞれの２−D輪郭を描出することと、これらの２−D輪郭を組み合わせて解剖学的マップを制作することとを含むこともできる。
【００２３】
代替的にまたは付加的に、３−D超音波画像を作成することは、所与の３−D座標空間において３−D超音波画像のピクセルの第１の座標を決定することを含み、プローブを空洞の内壁と接触させることは、この所与の３−D座標空間において、内壁上の１つまたは複数の場所の第２の座標を測定することを含む。１つの実施の形態において、解剖学的マップは第１のプローブを使用して作成され、３−D超音波画像は超音波トランスデューサを含む第２のプローブを使用して取り込まれ、第１のプローブは第１の位置センサーを、第２のプローブは第２の位置センサーを、それぞれ含み、本方法は、これらの位置センサーを連結して、生成された場を検出することと、検出された場に応答して第１および第２のプローブの位置を計算することとを含む。開示される一つの実施の形態において、プローブは、超音波トランスデューサと位置センサーとを含み、解剖学的マップを作成するため、および３−D超音波画像を取り込むための両方に使用される。
【００２４】
１つの実施の形態において、本方法は、超音波画像を取り込み、かつ解剖学的マップを作成するタイミングを、心電図（ECG）信号、内部生成同期信号、および外部供給同期信号からなる信号の群から選択される同期信号に対して同期させることを含む。通例、このタイミングは、心臓周期における多数のタイミング時点に同期され、本方法は、解剖学的マップ、超音波画像、および輪郭のうち１つまたは複数の表示を動画像として生成することを含む。
【００２５】
代替的に、３−D画像を取り込むことは、体外超音波プローブを使用して解剖学的構造体をスキャンすることを含む。
【００２６】
開示される一つの実施の形態において、本方法は、輪郭の表示であって、超音波撮像、磁気共鳴撮像（MRI）、コンピュータ断層撮像（CT）、およびX線撮像からなるモダリティの群から選択される少なくとも１つの撮像モダリティからのデータの輪郭上の分布を示す、輪郭の表示を生成することを含む。
【００２７】
別の実施の形態において、本方法は、輪郭によって境界付けられる容積を特定することと、３−D撮像モダリティからのボクセルの、容積内の分布を示す表示を生成することとを含む。
【００２８】
また、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像の方法において、
生理学的パラメータを測定するためのセンサーを含むプローブを体に挿入することと、
プローブを体内の臓器の表面上の複数の第１の点と接触させて、第１の点の各々にて生理学的パラメータを測定することと、
臓器の解剖学的マップであって、複数の第１の点を含みかつ臓器の表面上の生理学的パラメータの分布を表す、解剖学的マップを作成することと、
臓器の三次元（３−D）画像を受信することと、
３−D画像に含まれる輪郭を決定することと、
輪郭に基づいて、第１の点の中に含まれない複数の第２の点を解剖学的マップに追加することと、
を含む、方法が提供される。
【００２９】
通例、第２の点を追加することは、輪郭を解剖学的マップと位置合わせするように変換を加えることを含む。
【００３０】
いくらかの実施の形態において、本方法は、複数の第２の点を解剖学的マップに追加することに応答して解剖学的マップの表示を生成することを含み、表示は、第１および第２の点を含み、臓器の表面上の生理学的パラメータの分布を示す。本方法は、表示を生成することに応答して、プローブを臓器の表面上の複数の補充点と接触させて、補充点の各々にて生理学的パラメータを測定することと、補充点を解剖学的マップに追加することと、この第３の点を含む解剖学的マップの表示を再生成することと、を含むこともできる。
【００３１】
付加的に、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像の方法において、
解剖学的構造体の３−D画像を取り込むことと、
３−D画像に含まれる輪郭を決定することと、
輪郭によって境界付けられる３−D座標空間内の容積を特定することと、
容積内に３−D撮像モダリティからのボクセルを示す像を生成することと、
を含む、方法が提供される。
【００３２】
１つの実施の形態において、ボクセルを示すことは、１つまたは複数のボクセルの半透明視覚化物を生成することを含む。代替的にまたは付加的に、像を生成することは、輪郭によって境界付けられる臓器の壁部の厚みを示すことを含む。
【００３３】
さらに、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像のためのシステムにおいて、
少なくとも１つのプローブであって、患者の体内の空洞に挿入されるように、かつ空洞の内壁の解剖学的マップを作成するのに使用されるデータを収集するように構成される、プローブと、
プロセッサであって、空洞の三次元（３−D）画像を生成するように、かつマップに基づいてこの画像に３−D輪郭を描出するように構成される、プロセッサと、
を含む、システムが提供される。
【００３４】
本システムは、通例、像を示すように構成されたディスプレイを含む。
【００３５】
いくらかの実施の形態において、本システムは、１つまたは複数の放射器であって、第１および第２のプローブの近くに場（fields）を生成するように連結される、放射器と、少なくとも１つの位置センサーであって、少なくとも１つのプローブと関連付けられ、かつ生成された場に応答して信号を送信するように連結される、位置センサーとを含み、プロセッサは、この信号に応答して少なくとも１つのプローブの座標を決定するように構成される。１つの実施の形態において、プロセッサは、検出された場に応答して所与の三次元座標空間における少なくとも１つの位置センサーの第１の座標を計算するように、かつ、第１の座標に基づいて、所与の三次元座標空間における３−D画像のピクセルの第２の座標を決定するように、かつ、内壁上の１つまたは複数の場所の、所与の三次元座標空間における第３の座標を決定するように連結される。
【００３６】
開示される一つの実施の形態において、解剖学的構造体は心臓を含み、少なくとも１つのプローブは、心腔に挿入されて３−D画像および解剖学的マップの座標を取得する少なくとも１つのカテーテルを含む。
【００３７】
その上、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像のためのシステムにおいて、
プローブであって、体に挿入され、体内の臓器の表面上の複数の第１の点と接触させられて、第１の点の各々にて生理学的パラメータを測定するように構成された、プローブと、
プロセッサであって、複数の第１の点を含み、かつ臓器の表面上の生理学的パラメータの分布を表す、臓器の解剖学的マップを作成するように、臓器の三次元（３−D）画像を受信するように、３−D画像に含まれる輪郭を決定するように、かつ、輪郭に基づいて、第１の点の中に含まれない複数の第２の点を解剖学的マップに追加するように構成された、プロセッサと、
を含む、システムが提供される。
【００３８】
さらに、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像のためのシステムにおいて、
解剖学的構造体の３−D画像を取り込むように構成されるプローブと、
プロセッサであって、３−D画像において輪郭を決定するように、輪郭によって境界付けられる容積を特定するように、かつ容積内に３−D撮像モダリティからのボクセルを示す像を生成するように構成された、プロセッサと、
像を表示するように構成されたディスプレイと、
を含む、システムが提供される。
【００３９】
また、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像のためのコンピュータソフトウェア製品において、製品は、プログラム命令が記憶されるコンピュータ可読媒体を含み、命令がコンピュータによって読み取られると、コンピュータは、患者の体内の空洞の三次元（３−D）画像を取得し、空洞の内壁の解剖学的マップの座標を決定し、かつマップに基づいて３−D画像に３−D輪郭を描出する、コンピュータソフトウェア製品が提供される。
【００４０】
加えて、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像のためのコンピュータソフトウェア製品において、製品は、プログラム命令が記憶されるコンピュータ可読媒体を含み、命令がコンピュータによって読み取られると、コンピュータは、複数の第１の点を含み、かつ臓器表面上の生理学的パラメータの分布を表す、体内臓器表面の解剖学的マップを作成し、臓器の三次元（３−D）表面描画を受信し、かつ３−D表面描画に基づいて第１の点の中に含まれない複数の第２の点を解剖学的マップに追加する、コンピュータソフトウェア製品が提供される。
【００４１】
さらに、本発明の一つの実施の形態によれば、医用撮像のためのコンピュータソフトウェア製品において、製品は、プログラム命令が記憶されるコンピュータ可読媒体を含み、命令がコンピュータによって読み取られると、コンピュータは、解剖学的構造体の３−D画像を取得し、３−D画像に含まれる輪郭を決定し、輪郭によって境界付けられる３−D座標空間内の容積を特定し、かつ容積内に３−D撮像モダリティからのボクセルを示す像を生成する、コンピュータソフトウェア製品が提供される。
【００４２】
本発明は、以下の本発明の実施の形態の詳細な説明、および添付図面を参酌することで、より完全に理解されるであろう。
【００４３】
〔実施の形態の詳細な説明〕
図１は、本発明の実施の形態による、患者の心臓２２等の標的構造体を撮像およびマッピングするためのシステム２０の略絵画図である。（以下、「標的構造体」の語は、心腔の全体もしくは一部、または他の体内空洞、あるいは特定の壁部、表面、血管、または他の解剖学的特徴部を指すこともある。本明細書で説明する実施の形態は特に心臓の内および心臓周辺の構造体に言及するが、本発明の原理は、同じく、骨、筋肉、ならびに他の臓器および解剖学的構造体の撮像に準用できるものである。）
【００４４】
本システムは、医師により心腔に挿入されるカテーテル２４を備えている。通例、カテーテル２４は位置検出用の超音波プローブであり、該超音波プローブは解剖学的マッピングおよび超音波撮像を含む機能を果たすように構成される。カテーテル２４のマッピングおよび超音波撮像の性能は、上述の米国特許出願公報第２００６／０２５３０２４号、第２００７／００４９８１７号、および第２００７／０１０６１４６号にさらに記載されている。
【００４５】
システム２０の測位（positioning）サブシステムは、場生成コイル２６等の外部放射器セットを備える。場生成コイルの場所は、測位サブシステムの固定した座標空間内に定められる。
【００４６】
コイル２６によって生成された場に基づいて、カテーテル２４の遠位端の近くに位置付けされた位置センサー（図２）は、位置関連の信号を生成し、これらの信号をコンソール２８に送信する。通例コンソールに備えられる測位プロセッサ３０は、位置関連の信号からカテーテル２４の遠位端の場所座標を計算する。本発明の実施の形態において、カテーテルの遠位端は、心臓の内表面上の１つまたは複数の場所と接触させられ、各々の場所の座標は、点マトリックスとしてコンソールで決定され、記憶される。記憶されたマトリックスを、以下、解剖学的マップと呼ぶ。
【００４７】
カテーテル２４は、さらに、超音波エネルギーを生成し、かつ反射した超音波エコーを受信する超音波センサー（図２）を備えている。反射エコーに基づいて、超音波センサーは、コンソール２８内の画像プロセッサ３２に超音波関連の信号を送信する。
【００４８】
画像プロセッサ３２は、通例、超音波センサーの多数の位置および向きからの超音波関連の信号を受信し、これらの信号を処理して、３−D空間において、ボクセル（すなわち、３−Dピクセル）セットを備える３−D超音波画像を再構成する。
【００４９】
画像プロセッサは、輪郭（contour）描出等の、以下により詳細に説明する他の機能を果たすように構成されることもできる。３−D視覚化技術を使用して、画像プロセッサは、また、コンソール２８のディスプレイ３４上に３−D物体（描出された輪郭等の）を表示する。コンソールはインタラクティブであり、医師が、トラックボール３６等のポインティング装置を使用して、表示された項目を制御し、および／またはキーボード３８を用いてコマンドを入力するのを可能にする。
【００５０】
通例、測位および画像プロセッサの機能は、汎用コンピュータを使用して実行され、該汎用コンピュータは、本明細書で説明する機能を遂行するようにソフトウェアがプログラミングされる。このソフトウェアは、例えばネットワークを通じて電子的形態でコンピュータにダウンロードされることもでき、または、代替的に、CD-ROM等の有形の媒体によってコンピュータに供給されることもできる。測位プロセッサおよび画像プロセッサは、別々のコンピュータを使用して、または単一のコンピュータを使用して実行されることもでき、あるいはシステム２０の他のコンピューティング機能と統合されることもできる。付加的にまたは代替的に、測位および画像処理機能の少なくともいくらかは、専用のハードウェアを使用して行われることもできる。
【００５１】
図２は、本発明の実施の形態による、カテーテル２４の遠位端を示す略絵画図である。このカテーテルは、上述の位置センサー４２および超音波センサー４４を備えており、これらのセンサーはそれぞれ位置関連信号および超音波関連信号をワイヤー４６によってコンソール２８に送る。代替的に、コンソール２８は、カテーテル２４内の無線送信器（図示せず）によってこれらの信号を受信することもできる。
【００５２】
いくらかの実施の形態において、カテーテルの遠位端は、診断上のおよび／または治療上の機能を果すための少なくとも１つの電極４８を備える。電極４８は、解剖学的マップの生成中に電位または心臓活性化時間を検出し、それによって電気解剖学的マップを提供するために使用されることもできる。電気解剖学的マップにおいて、標的構造体の場所座標は、対応する電位値と関連付けられる。
【００５３】
代替的な実施の形態において、別々のカテーテルを使用して超音波画像データおよびマップデータを取得することもできる。超音波画像プローブは、また、体外プローブであってもよい。
【００５４】
位置センサー４２は、カテーテル４２の遠位端内の電極４８と超音波センサー４４とに隣接して位置される。通例、位置センサー４２と、電極４８と、超音波センサー４４との間の位置オフセットおよび向きオフセットは、一定であり、超音波センサー４４および電極４８の座標を導き出すために測位プロセッサ３０によって使用される。いくらかの実施の形態において、これらのオフセットは予め較正され、測位プロセッサ３０に記憶される。代替的に、これらのオフセットはカテーテル２４に連結されたメモリー装置に記憶されることもできる。
【００５５】
一般に、超音波画像と位置測定の両方は、体表面心電図（ECG）信号または心内電位図に対してデータ取得をゲート制御することにより、心臓周期と同期される。心臓の特徴部は、心臓の周期的な収縮および弛緩中に形状および位置を変えるので、撮像の全プロセスは、しばしば、この周期に関して単一の引き金またはタイミング時点で行われる。代替的に、データ取得を心臓サイクルの多数のタイミング時点にゲート制御し、動画像が表示されるようにすることもできる。いくらかの実施の形態において、さまざまな組織の特性（例えば、密度または平滑性）、温度、および血流量等の、超音波センサーによって測定され得る追加のパラメータもECG信号に同期される。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態による、標的構造体のマッピングおよび撮像のためのプロセス５０を略図的に示すフローチャートである。
【００５７】
データ取得ステップ５２で、医師はカテーテル２４を操作して、標的構造体の超音波画像データおよび解剖学的マップデータを取得する。超音波画像は、少なくとも３つの解剖学的構造体に対応する特徴部を備える。これらは、まず第１に、心腔、血管、または弁等の、カテーテル２４がその中に位置付けされる内部容積、第２に、通例別個の内表面および外表面を有し、内表面が内部容積を境界付ける壁部、そして、第３に、第２の心腔または体内臓器等の、追加の解剖学的構造体に対応する外部容積である。解剖学的マップデータは、カテーテルを壁部の内表面上の多数の点と接触させる電気解剖学的マッピング等の接触マッピングによって取得されることもできる。代替的にまたは付加的に、解剖学的データは、下に図４Ｂ〜４Ｄで図示するように、システム２０のユーザーによって描出されることもできる。
【００５８】
上述のように、超音波画像データおよび解剖学的マップデータの取得は、心臓周期内の単一のタイミング時点に、または多数のタイミング時点に同期される。
【００５９】
シード（seed）生成ステップ５４で、画像プロセッサは、自動的に解剖学的マップから１つまたは複数のシード点を生成する。シード点は、マップに含まれる特定の点であってもよく、またはいくつかの測定された点から内挿および／または外挿によって決定されることもできる。１つの実施の形態において、表面は、解剖学的マップにおける点の最少二乗多項式適合（polynomial least-squares fit）によって生成されることもでき、単一のシード点がこの表面の中点として決定される。代替的に、シード点はシステム２０のユーザーによって選ばれることもできる。
【００６０】
次に、輪郭検出ステップ５６で、超音波画像内の輪郭が、シード点に基づいて検出され、描出される。例示の実施の形態において、輪郭は、内部区画と外部区画との間で画像を分割する特徴部に対応する３−D表面である。通例、輪郭は内部区画を境界付ける壁部の内表面に対応する。
【００６１】
輪郭検出および描出は、シード点に基礎を置き、以下に（図４Ｅ）略図的に図示される。検出は、エッジ検出法、相関法、動き検出法、および当該技術分野で知られている他の方法を含むこともできる。周知のエッジ検出法は、F.J. Canny著の「A Computational Approach to Edge Detection」、IEEE Trans PAMI、８（６）：第６７９−６９８頁、１９８６年に記載されたキャニー（Canny）エッジ検出法である。キャニーエッジ検出に基づく、この文脈において使用することもできる改善された方法は、２００７年５月１日出願の、本特許出願の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６０／９１５，１５２号に記載されている。この米国仮特許出願の開示内容は参照して本明細書に組み入れる。
【００６２】
上述の米国特許第５，９０３，６６４号および米国特許出願公報第２００６／０２５３０２４号に記載された分割法等の分割法と異なり、ステップ５４で決定されるシード点は、解剖学的マップに基づいて自動的に決定される。さらに、ステップ５６で行われる輪郭検出は、空洞壁の内表面が超音波画像に現れる場合、該内表面の外側のシード点に基礎を置くこともできる。解剖学的マップにおける点、したがってシード点も、位置座標取得中にカテーテルが壁部に加える圧力に起因して内壁を越えて位置されることもある。
【００６３】
ステップ５６の出力は、最初の超音波３−D画像を分割する１つまたは複数の輪郭を定める三次元のマトリックスである。代替的に、輪郭はパラメータ方程式を使用して定められることもできる。
【００６４】
一たび輪郭が上記ステップにより決定されると、輪郭は、以下に説明する、超音波画像および解剖学的マップを視覚化する次のステップに付されることもできる。
【００６５】
マップ向上ステップ６０で、ステップ５２で取得された解剖学的マップの解像度は、輪郭から抽出された点を用いて向上される。図３に示されるように、ステップ６０は３つのサブステップを備える。サブステップ６２で、ステップ５６で決定された輪郭は、図６Ｂに関して以下にさらに説明するように、３−D座標空間において電気解剖学的マップ内の点と整列するように変換される。１つの実施の形態において、輪郭の変換は最少二乗最良適合（least-squares best-fit）アルゴリズムに基づいて行われる。
【００６６】
その後、点抽出サブステップ６４で、輪郭の点が、変換された輪郭から抽出され、解剖学的マップに追加され、それによってマップの密度を向上させる。輪郭の点の抽出は、以下に図６Cに示すように、所与の密度の２−Dグリッドを輪郭の表面に投影し、グリッドの交点の点を抽出することによって自動的に行われることもできる。
【００６７】
解剖学的マップを向上させるのに使用されるデータ点は、また、上述の方法によって導き出された輪郭以外の３−D画像源から抽出されることもできる。例えば、背景に記載された米国特許出願公報第２００７／００４９８１７号の方法による、解剖学的マップと位置合わせされる３−D解剖学的表面も、解剖学的マップに追加され得る点源を提供することができる。
【００６８】
上述のように、解剖学的マップは全体として電気解剖学的マップであるが、代替的にまたは付加的に、マップは、組織や温度の特性等の他の生理学的パラメータを備えることもできる。サブステップ６６で、抽出された輪郭点の座標を含む、質が向上されたマップの像が表示される。生理学的パラメータは、追加された輪郭点に関し、最初のマップデータからパラメータ値を内挿および／または外挿することによって見積もられることもできる。像は、コンソールディスプレイの２−D面への３−Dデータの投影を含む３−D視覚化法を使用して全体として３−D画像として表示される。通例、表示画像は、多数の視点から眺められるように回転されることもできる。
【００６９】
輪郭表示ステップ６７で、ステップ５６で決定された輪郭が、上述の３−D視覚化法を使用して、表示される。解剖学的マップからの生理学的パラメータを輪郭の表面上に内挿および／または外挿して、図７を参照して以下にさらに説明するように、パラメータ値を示す強調表示と共に輪郭を表示することもできる。強調表示は、着色または陰影付け等のさまざまな手段によって示すこともできる。
【００７０】
輪郭表面の類似の強調表示を使用して、３−D超音波画像からの画像データ（すなわち、ボクセル）を表示することもできる。輪郭表面の各々の点は、３−D画像中の対応する座標におけるボクセルの値に従って強調表示されることもできる。輪郭は、また、磁気共鳴撮像（MRI）、コンピュータ断層撮像（CT）、またはX線撮像を含む他の源から抽出された３−D画像データに基づいて強調表示されることもできる。輪郭は、また、所与の半径方向オフセットによって変換されることもでき、３−D画像データ強調表示は、たまねぎの皮をさまざまな深度で眺めるのに似て、オフセット座標に従って表示されることもできる。
【００７１】
図８Ａおよび８Ｂに関して以下に説明するさらなる実施の形態において、画像プロセッサは、輪郭に基づいて、表面ではなく、閉鎖容積を生成することもできる。閉鎖容積内で、３−D画像源から抽出されたボクセルをさまざまな透明度で表示して、遮るもののない体内空洞に対応するボクセルは透明に見え、組織または他の障害物に対応するボクセルは比較的暗く、不透明に見えるようにすることもできる。
【００７２】
補充取得ステップ６８で、追加のマップ点がカテーテル２４を用いて測定され、解剖学的マップに追加されて、それによってマップ密度が増加される。
【００７３】
プロセス５０をリアルタイムで繰り返し行って、新たに取得されたデータ、および新たに取得されたデータに基礎を置くその後の計算に基づいて表示画像がアップデートされるようにすることもできる。
【００７４】
上述のように、表示画像は、データ取得が心臓周期内の単一のタイミング時点に同期されれば、比較的固定して見える。多数のタイミング時点が選ばれれば、超音波画像データおよび解剖学的マップデータの取得は、各々のタイミング時点に同期され、別個のシード点および輪郭が、通例、同期されたデータセットごとに決定される。輪郭描出は、また、心臓周期内の一時点での輪郭を決定し、この決定された輪郭を周期内の次のタイミング時点における対応する輪郭を見つけるための自動プロセスの一部として使用することによって、行うこともできる。
【００７５】
図４〜８は、本発明の実施の形態による、上述のモデル化法の態様を視覚的に明示するイメージの略図である。
【００７６】
図４Ａ〜４Ｆは、解剖学的マップから導き出されたシード点に基づいて輪郭が描出される、ステップ５２〜５６の絵画図を提供する。図４Ａにおいて、カテーテル２４は心臓２２の右心房７０に挿入され、右心房ならびに左心房７２の２−D画像を取り込む。図４Ｂはこれらの画像の１つを示す（輝度スケールは見た目の明瞭さのために逆転されており、そのため左心房の内部はライトグレーであり、一方、心臓のより反射的な壁部はダークグレーである）。システム２０の操作者は、左心房の内表面のアウトライン７４を、それが画像に現れるとおりに描出する。操作者は、例えば、マウスまたは他のポインティング装置を使用してカーソル７５を画面上で操作することによって、このアウトラインをトレースすることもできる。
【００７７】
図４Ｃおよび４Ｄは、左心房７２の容積に重ね合わされたユーザー描出アウトラインを示す。各々のアウトラインは、異なった２−D画像から得られており、この２−D画像は、取り込まれたときにカテーテル２４の場所および向きによって決定された場所および向きを有する。この種の十分なアウトラインが描出されると、これらのアウトラインは、左心房の内輪郭７６の解剖学的マップを定める。代替的に、上述のように、類似の形状のマップは、接触マッピングによって、例えば左心房自体の中にカテーテルを入れ、左心房の実際の内表面上の多数の点と接触させることによって、生成されることもできる。この場合、解剖学的マップは電気的データを含むこともできる。
【００７８】
プロセッサ３２は、図４Ｅに図示するように、左心房を包含する容積７８中に内輪郭７６を配置する。この輪郭上のマップ点に基づいて、上述のステップ５４で説明したように、シード点８０が生成される。１つの実施の形態において、シード点は、解剖学的マップ点から生成される輪郭７６の中心として決定される。生成された表面は、通例、当該技術分野で知られている表面生成法を使用してユーザーにより描出され、またはカテーテルによってマッピングされたアウトライン上の点に適合する関数である。ステップ５４に関して上述したように、解剖学的マップにおける点は、カテーテルが、位置座標取得中に左心房の壁部に加える圧力に起因して、該壁部の実際の内表面を越えて位置することもある。
【００７９】
プロセッサ３２は、シード点８０、およびステップ５２で収集された３−D超音波画像データ内の実際のエッジに対して、輪郭７６を三次元で操作する。本発明の実施の形態において、エッジ検出アルゴリズムは、内壁表面に対応する輪郭を検出するように実行される。（この目的のために使用することもできる方法は、例えば、上述の米国仮特許出願第６０／９１５，１５２号に記載されている。）図示のように、検出線がシード点８０から容積７８の壁部の方向に展開される。輪郭点は、上述のキャニーエッジ検出法または他の類似のアルゴリズムにより、閾値と合致する輝度変動値のボクセルセットと検出線が交差するときに、検出される。
【００８０】
図４Ｆは、３−D輪郭７６に基づいて描出される左心房７２の輪郭を示す。輪郭描出は三次元で進行し、それによって超音波画像の３−D空間に輪郭が生成される。先に述べたように、類似の種類の３−D輪郭は、この実施例で示すようなユーザー描出アウトラインに基づくマップからでなく、３−D電気解剖学的マップから出発して生成されることもできる。
【００８１】
図５Ａおよび５Ｂは、心臓周期内の２つの別個のタイミング時点についての超音波画像および描出輪郭の２−Dスライスを示す。図５Ａは、心臓周期のピーク収縮に対応するタイミング時点１０２に、データ取得がゲート制御されたときの画像を示す。図５Ｂにおいて、データ取得は、心臓周期の拡張期中のタイミング時点１０４に、ゲート制御された。上述のように、解剖学的マップデータは、また、解剖学的マップデータおよび超音波データが各々のタイミング時点について同期されるように、各々のタイミング時点で取得される。その結果、それぞれ輪郭１０６および輪郭１０８である別個の輪郭が、それぞれのタイミング時点１０２および１０４について生成されることもできる。
【００８２】
図６Ａ〜６Ｃは、上述のマップ向上ステップ６０の絵画図を提供する。図６Ａは、マップ点１１２と重ねられた３−D輪郭１１０を示す。輪郭１１０は、輪郭９６の生成に関して上述したように生成されることもでき、または当該技術分野で知られている他の手段によって提供されることもできる。マップ点は、輪郭の解像度に対して通例低密度の点を有する解剖学的マップに含まれる。
【００８３】
図６Ｂは、上述のサブステップ６２により、輪郭１１０の新たな座標への変換によって生成された輪郭１１４を示す。
【００８４】
図６Ｃは、上述の点抽出サブステップ６４の視覚化物を提供する。さまざまな固定グリッド法またはフレキシブルグリッド法を適用して、解剖学的マップに追加される点１１８を輪郭１１４において決定することもできる。１つの実施の形態において、ワイヤーメッシュ１１６が輪郭１１４に基づいて定められ、メッシュの交点が、点１１８を決定するために使用される。表面は、その後、最初のマップ点１１２および追加の点１１８を備える解剖学的マップから生成されることもできる。表面は、電位等の解剖学的マップに含まれる生理学的パラメータにより、着色されまたは陰影付けられることもできる。
【００８５】
図７は、上述の輪郭表示ステップ６７の絵画図を提供する。解剖学的マップからの生理学的パラメータの値は、輪郭表面１２０上に内挿および／または外挿される。強調表示はこの図においてテキスト符号１２２を使用して示されているが、強調表示は通例、着色または陰影付け等の他の手段によって表される。
【００８６】
強調表示は、代替的に、３−D画像データに基礎を置くこともできる。輪郭表面上の各々の点は３−D超音波画像中のボクセルに対応するので、各々の輪郭表面点は、対応するボクセルの値に従って強調表示されることもできる。輪郭は、また、MRI、CTまたはX線撮像を含む他の源から導き出される３−D画像中の対応するボクセルに基づいて、これらの画像の座標を、当該技術分野で知られている画像位置合わせ法を使用して、輪郭と位置合わせした後に、強調表示されることもできる。
【００８７】
いくらかの実施の形態において、医師は、３−D画像からのボクセルを、輪郭から所与のオフセットにて眺めるために、輪郭オフセットを指定することもできる。オフセットの指定は、上述の仕方で３−D画像データに基づき強調表示されることもできる変換輪郭を生成する。
【００８８】
図８Ａおよび８Ｂは、輪郭によって境界付けられた閉鎖容積が生成され、かつ表示される、輪郭表示ステップ６７の追加的な態様を図示する。閉鎖容積を生成する２つの方法がそれぞれ図８Ａおよび８Ｂに例示されている。説明のために、これらの図は、図４Ｄに示した図に基づく二次元の輪郭を表している。
【００８９】
図８Ａは、第１の輪郭１３０を変換して第２の輪郭１３２を生成し、閉鎖容積がこれらの２つの輪郭によって境界付けられるようにすることに基づく閉鎖容積の生成を図示する。１つの実施の形態において、変換は、第１の輪郭上の各々の点が半径方向に、カテーテル表示器の場所によって定められる設定距離だけ変換されるように、実行される。閉鎖容積１３４は２つの輪郭の間に定められ、それによって実質的に所与の厚みを備えた輪郭が提供される。
【００９０】
図８Ｂは、閉鎖容積１３８が、少なくとも一方の側で輪郭の凸状表面によって境界付けられる空間として定められる、閉鎖容積の代替的な生成方法を図示する。輪郭それ自体が閉鎖表面でなく、図に示されているように開放エッジを有するのであれば、開放エッジの点をつなぐ表面を生成し、それによって該容積を閉鎖することもできる。
【００９１】
生成された閉鎖容積内で、３−D超音波画像等の３−D画像源から抽出されたボクセルは、さまざまな透明度で表示されることもできる。遮るもののない体内空洞に対応するボクセルは透明として表示され、障害物１４０等の組織または他の障害物に対応するボクセルは比較的暗く不透明に表示される。
【００９２】
上述の実施の形態は、具体的には、心臓カテーテル等の侵襲的なプローブを使用する超音波撮像に関するが、本発明の原理は、また、測位センサーが取り付けられた他の外部または内部超音波プローブ（経胸腔プローブ等）を使用して臓器の３−Dモデルを再構成するのに適用されることもできる。付加的にまたは代替的に、上述のように、開示された方法は、心臓以外の臓器の３−Dモデル化のために、またMRI、CT、およびX線撮像を含む超音波以外の撮像法から導き出された３−D画像を使用するために、使用されることもできる。さらに付加的にまたは代替的に、上述のように、組織の厚みおよび温度等の他の診断または治療情報が、電気活動オーバーレイのかたちで３−Dモデルに重ねられることもできる。３−Dモデルは、また、焼灼カテーテル等の他の診断器具または手術器具と共に、ならびに心房中隔欠損閉鎖処置、脊椎手術、および特に最小侵襲性処置等の他の処置と関連して、使用されることもできる。
【００９３】
したがって、上述の実施の形態は一例として挙げられたものであり、本発明が特に先に図示し説明した発明に限定されるものでないことが認識されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、先に説明したさまざまな特徴のコンビネーションおよびサブコンビネーション、ならびに先の説明を読むことによって当業者に想到され、かつ先行技術には開示されていない、先に説明したさまざまな特徴の変更例および修正例を含むものである。
【００９４】
〔実施の態様〕
（１）  医用撮像の方法において、
患者の体にプローブを挿入し、かつ前記プローブを使用してデータを収集することによって、前記体内の空洞の内壁の解剖学的マップを作成することと、
前記空洞の三次元（３−D）画像を作成することと、
前記マップに基づいて前記３−D画像に３−D輪郭を描出することと、
を備える、方法。
（２）  実施態様１に記載の方法において、
前記輪郭を描出することは、前記解剖学的マップに基づいてシード点を決定することを備える、方法。
（３）  実施態様２に記載の方法において、
前記輪郭を描出することは、前記シード点と前記空洞との間に位置される前記輪郭上の点を特定することを備える、方法。
（４）  実施態様１に記載の方法において、
前記解剖学的マップを作成することは、前記空洞に前記プローブを挿入することと、前記プローブを前記内壁の多数の場所と接触させることとを備える、方法。
（５）  実施態様４に記載の方法において、
前記解剖学的マップは、複数の第１の点であって、各々が、前記内壁と接触する前記プローブによってもたらされたそれぞれの生理学的パラメータの測定値と関連付けられる、第１の点を備え、
前記方法は、前記輪郭に基づく複数の第２の点を前記解剖学的マップに追加することと、前記第１および第２の点の前記生理学的パラメータの分布を示す前記解剖学的マップの表示を生成することとを備える、方法。
【００９５】
（６）  実施態様５に記載の方法において、
前記生理学的パラメータは、心臓電気活動、組織特性、温度、および血流量からなるパラメータの群から選択される、方法。
（７）  実施態様１に記載の方法において、
前記３−D画像を作成することは、３−D超音波画像を作成することを備える、方法。
（８）  実施態様７に記載の方法において、
前記３−D超音波画像を作成することは、前記プローブ内の超音波トランスデューサを使用して多数の二次元（２−D）超音波画像を取り込むことと、前記２−D超音波画像を組み合わせて前記３−D画像を生成することとを備える、方法。
（９）  実施態様８に記載の方法において、
前記解剖学的マップを作成することは、複数の前記２−D超音波画像にそれぞれの２−D輪郭を描出することと、前記２−D輪郭を組み合わせて前記解剖学的マップを制作することとを備える、方法。
（１０）  実施態様７に記載の方法において、
前記３−D超音波画像を作成することは、所与の３−D座標空間において前記３−D超音波画像のピクセルの第１の座標を決定することを備え、
前記プローブを前記空洞の前記内壁と接触させることは、前記所与の３−D座標空間において、前記内壁上の１つまたは複数の場所の第２の座標を測定することを備える、方法。
【００９６】
（１１）  実施態様１０に記載の方法において、
前記解剖学的マップは、第１のプローブを使用して作成され、
前記３−D超音波画像は、超音波トランスデューサを備える第２のプローブを使用して取り込まれ、
前記第１のプローブは第１の位置センサーを、前記第２のプローブは第２の位置センサーを、それぞれ備え、
前記方法は、前記位置センサーを連結して、生成された場を検出することと、検出された前記場に応答して前記第１および第２のプローブの位置を計算することとを備える、方法。
（１２）  実施態様１０に記載の方法において、
前記プローブは、超音波トランスデューサと位置センサーとを備え、前記解剖学的マップを作成するため、および前記３−D超音波画像を取り込むための両方に使用される、方法。
（１３）  実施態様１に記載の方法において、
前記超音波画像を取り込み、かつ前記解剖学的マップを作成するタイミングを、心電図（ECG）信号、内部生成同期信号、および外部供給同期信号からなる信号の群から選択される同期信号に対して同期させることを備える、方法。
（１４）  実施態様１３に記載の方法において、
前記タイミングは、心臓周期における多数のタイミング時点に同期され、
前記方法は、前記解剖学的マップ、前記超音波画像、および前記輪郭のうち１つまたは複数の表示を動画像として生成することを備える、方法。
（１５）  実施態様１に記載の方法において、
前記３−D画像を取り込むことは、体外超音波プローブを使用して解剖学的構造体をスキャンすることを備える、方法。
【００９７】
（１６）  実施態様１に記載の方法において、
前記輪郭の表示を生成することであって、前記輪郭の表示は、超音波撮像、磁気共鳴撮像（MRI）、コンピュータ断層撮像（CT）、およびX線撮像からなるモダリティの群から選択される少なくとも１つの撮像モダリティからのデータの前記輪郭上の分布を示す、前記輪郭の表示を生成することを備える、方法。
（１７）  実施態様１に記載の方法において、
前記輪郭によって境界付けられる容積を特定することと、３−D撮像モダリティからのボクセルの、前記容積内の分布を示す表示を生成することとを備える、方法。
（１８）  実施態様１に記載の方法において、
前記空洞は心腔である、方法。
（１９）  医用撮像の方法において、
生理学的パラメータを測定するためのセンサーを備えるプローブを体に挿入することと、
前記プローブを前記体内の臓器の表面上の複数の第１の点と接触させて、前記第１の点の各々にて前記生理学的パラメータを測定することと、
前記臓器の解剖学的マップであって、前記複数の第１の点を備えかつ前記臓器の前記表面上の前記生理学的パラメータの分布を表す、解剖学的マップを作成することと、
前記臓器の三次元（３−D）画像を受信することと、
前記３−D画像に含まれる輪郭を決定することと、
前記輪郭に基づいて、前記第１の点の中に含まれない複数の第２の点を前記解剖学的マップに追加することと、
を備える、方法。
（２０）  実施態様１９に記載の方法において、
前記第２の点を追加することは、前記輪郭を前記解剖学的マップと位置合わせするように変換を加えることを備える、方法。
【００９８】
（２１）  実施態様１９に記載の方法において、
前記複数の第２の点を前記解剖学的マップに追加することに応答して前記解剖学的マップの表示を生成することを備え、
前記表示は、前記第１および第２の点を備え、前記臓器の前記表面上の前記生理学的パラメータの前記分布を示す、方法。
（２２）  実施態様２１に記載の方法において、
前記表示を生成することに応答して、前記プローブを前記臓器の前記表面上の複数の補充点と接触させて、前記補充点の各々にて前記生理学的パラメータを測定することと、前記補充点を前記解剖学的マップに追加することと、前記第３の点を含む前記解剖学的マップの前記表示を再生成することとを備える、方法。
（２３）  医用撮像の方法において、
解剖学的構造体の３−D画像を取り込むことと、
前記３−D画像に含まれる輪郭を決定することと、
前記輪郭によって境界付けられる３−D座標空間内の容積を特定することと、
前記容積内に３−D撮像モダリティからのボクセルを示す像を生成することと、
を備える、方法。
（２４）  実施態様２３に記載の方法において、
前記ボクセルを示すことは、１つまたは複数の前記ボクセルの、半透明視覚化物を生成することを備える、方法。
（２５）  実施態様２３に記載の方法において、
前記像を生成することは、前記輪郭によって境界付けられる臓器の壁部の厚みを示すことを備える、方法。
【００９９】
（２６）  医用撮像のためのシステムにおいて、
少なくとも１つのプローブであって、患者の体内の空洞に挿入されるように、かつ前記空洞の内壁の解剖学的マップを作成するのに使用されるデータを収集するように構成される、プローブと、
プロセッサであって、前記空洞の三次元（３−D）画像を生成するように、かつ前記マップに基づいて前記画像に３−D輪郭を描出するように構成される、プロセッサと、
を備える、システム。
（２７）  実施態様２６に記載のシステムにおいて、
前記解剖学的マップは、複数の第１の点であって、各々が、前記プローブを前記内壁と接触させることによって測定された生理学的パラメータと関連付けられる、第１の点を備え、
前記プロセッサは、さらに、前記輪郭に基づく複数の第２の点を前記解剖学的マップに追加するように、かつ前記第１および第２の点の前記生理学的パラメータの分布を示す前記解剖学的マップの像を生成するように構成され、
前記システムは、前記像を示すように構成されたディスプレイを備える、システム。
（２８）  実施態様２６に記載のシステムにおいて、
１つまたは複数の放射器であって、前記第１および第２のプローブの近くに場を生成するように連結される、放射器と、
少なくとも１つの位置センサーであって、前記少なくとも１つのプローブと関連付けられ、かつ前記生成された場に応答して信号を送信するように連結される、位置センサーと、
を備え、
前記プロセッサは、前記信号に応答して前記少なくとも１つのプローブの座標を決定するように構成される、システム。
（２９）  実施態様２８に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記検出された場に応答して所与の三次元座標空間における前記少なくとも１つの位置センサーの第１の座標を計算するように、かつ、前記第１の座標に基づいて、前記所与の三次元座標空間における前記３−D画像のピクセルの第２の座標を決定するように、かつ、前記内壁上の１つまたは複数の場所の、前記所与の三次元座標空間における第３の座標を決定するように連結される、システム。
（３０）  実施態様２６に記載のシステムにおいて、
前記空洞は心腔を備え、
前記少なくとも１つのプローブは、前記心腔に挿入されて前記３−D画像および前記解剖学的マップの座標を取得する少なくとも１つのカテーテルを備える、システム。
【０１００】
（３１）  実施態様２６に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプローブは、前記解剖学的マップを作成するための第１のプローブと、前記３−D画像を取り込むための第２のプローブとを備える、システム。
（３２）  実施態様２６に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプローブは、超音波トランスデューサと位置センサーとを備え、前記解剖学的マップを作成するため、および前記３−D画像を取り込むための両方に使用される、システム。
（３３）  実施態様２６に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのプローブと前記プロセッサとは、前記３−D画像および前記解剖学的マップの座標の取得のタイミングを、心電図（ECG）信号、内部生成同期信号、および外部供給同期信号からなる信号の群から選択される同期信号に対して同期させるように連結される、システム。
（３４）  実施態様３３に記載のシステムにおいて、
前記タイミングは、心臓周期における多数のタイミング時点に同期され、
前記プロセッサは、前記解剖学的マップ、前記超音波画像、および前記輪郭の１つまたは複数の表示を動画像として生成するように構成される、システム。
（３５）  実施態様２６に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記輪郭の表示であって、超音波撮像、磁気共鳴撮像（MRI）、コンピュータ断層撮像（CT）、およびX線撮像からなるモダリティの群から選択される少なくとも１つの撮像モダリティからのデータの前記輪郭上の分布を示す、前記輪郭の表示を生成するように構成される、システム。
【０１０１】
（３６）  実施態様２６に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記輪郭によって境界付けられる容積を特定するように、かつ３−D撮像モダリティからのボクセルの前記容積内の分布を示す表示を生成するように構成される、システム。
（３７）  医用撮像のためのシステムにおいて、
プローブであって、体に挿入され、前記体内の臓器の表面上の複数の第１の点と接触させられて、前記第１の点の各々にて生理学的パラメータを測定するように構成された、プローブと、
プロセッサであって、前記複数の第１の点を備え、かつ前記臓器の前記表面上の前記生理学的パラメータの分布を表す、前記臓器の解剖学的マップを作成するように、前記臓器の三次元（３−D）画像を受信するように、前記３−D画像に含まれる輪郭を決定するように、かつ、前記輪郭に基づいて、前記第１の点の中に含まれない複数の第２の点を前記解剖学的マップに追加するように構成された、プロセッサと、
を備える、システム。
（３８）  実施態様３７に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記輪郭を前記解剖学的マップと位置合わせするよう変換を加えることによって前記第２の点を追加するように構成される、システム。
（３９）  実施態様３７に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記複数の第２の点を前記解剖学的マップに追加することに応答して前記解剖学的マップの表示を生成するように構成され、
前記表示は、前記第１および第２の点を備え、前記臓器表面上の前記生理学的パラメータの分布を示す、システム。
（４０）  医用撮像のためのシステムにおいて、
解剖学的構造体の３−D画像を取り込むように構成されるプローブと、
プロセッサであって、前記３−D画像において輪郭を決定するように、前記輪郭によって境界付けられる容積を特定するように、かつ前記容積内に３−D撮像モダリティからのボクセルを示す像を生成するように構成された、プロセッサと、
前記像を表示するように構成されたディスプレイと、
を備える、システム。
【０１０２】
（４１）  実施態様４０に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、１つまたは複数の前記ボクセルの、半透明視覚化物を生成するように構成される、システム。
（４２）  実施態様４０に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記輪郭によって境界付けられる臓器の壁部の厚みを示すよう前記像を生成するように構成される、システム。
（４３）  医用撮像のためのコンピュータソフトウェア製品において、
前記製品は、プログラム命令が記憶されるコンピュータ可読媒体を備え、
前記命令がコンピュータによって読み取られると、前記コンピュータは、患者の体内の空洞の三次元（３−D）画像を取得し、前記空洞の内壁の解剖学的マップの座標を決定し、かつ前記マップに基づいて前記３−D画像に３−D輪郭を描出する、コンピュータソフトウェア製品。
（４４）  医用撮像のためのコンピュータソフトウェア製品において、
前記製品は、プログラム命令が記憶されるコンピュータ可読媒体を備え、
前記命令がコンピュータによって読み取られると、前記コンピュータは、複数の第１の点を備え、かつ前記臓器表面上の生理学的パラメータの分布を表す、体内臓器表面の解剖学的マップを作成し、前記臓器の三次元（３−D）表面描画を受信し、かつ前記３−D表面描画に基づいて前記第１の点の中に含まれない複数の第２の点を前記解剖学的マップに追加する、コンピュータソフトウェア製品。
（４５）  医用撮像のためのコンピュータソフトウェア製品において、
前記製品は、プログラム命令が記憶されるコンピュータ可読媒体を備え、
前記命令がコンピュータによって読み取られると、前記コンピュータは、解剖学的構造体の３−D画像を取得し、前記３−D画像に含まれる輪郭を決定し、前記輪郭によって境界付けられる３−D座標空間内の容積を特定し、かつ前記容積内に３−D撮像モダリティからのボクセルを示す像を生成する、コンピュータソフトウェア製品。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施の形態による心臓マッピングおよび撮像のためのシステムの略絵画図である
【図２】本発明の実施の形態によるカテーテルの略切欠き図である。
【図３】本発明の実施の形態による心臓マッピングおよび撮像のための方法を略図的に示すフローチャートである。
【図４】図４Ａ〜４Ｆは、本発明の実施の形態による心臓マッピングおよび撮像のための方法を視覚的に明示する画像である。
【図５】図５Ａ〜５Ｂは、本発明の実施の形態による心臓マッピングおよび撮像のための方法を視覚的に明示する画像である。
【図６】図６Ａ〜６Ｃは、本発明の実施の形態による心臓マッピングおよび撮像のための方法を視覚的に明示する画像である。
【図７】本発明の実施の形態による心臓マッピングおよび撮像のための方法を視覚的に明示する画像である。
【図８】図８Ａ〜８Ｂは、本発明の実施の形態による心臓マッピングおよび撮像のための方法を視覚的に明示する画像である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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