(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
侵襲性器具を用いた心臓の侵襲性検査又は処置の視覚的支援装置であって、
ａ）心臓の三次元Ｘ線画像データ（２）を得ることができるＸ線システムと、
ｂ）Ｘ線システムに対し固定した位置測定システムとを備え、この位置測定システムは、Ｘ線システムに固定され無線ビームを送出する少なくとも１つの送信器を用いて、また侵襲性の器具に固定された少なくとも１つの受信器を用いて、器具の送信器に関する位置及び位置合わせせずにＸ線システムに関する位置を検出し、
ｃ）Ｘ線システムが心臓の三次元Ｘ線画像データセット（２）を作成し、
ｄ）位置測定システムが侵襲性の器具の座標を決定し、
ｅ）三次元Ｘ線画像データセット（２）の可視化が、侵襲性の器具の表示のもとに、又は侵襲性の器具の視点から、ディスプレイ上に行われる
心臓の侵襲性検査又は処置の視覚的支援装置において、
検査又は処置の前に、Ｘ線システムとは異なる画像形成システムが、三次元術前画像データセット（１）を取得し、
この三次元術前画像データセット（１）が三次元Ｘ線画像データセット（２）に位置正しくまたディメンジョン正しく割り付けられ、それによって器具の測定された位置が三次元術前画像データセット（１）における座標として用意される
ことを特徴とする心臓の侵襲性検査又は処置の視覚的支援装置。
【請求項２】
検査又は処置の間、前記位置測定システムが侵襲性の器具の座標を決定すること、及び前記三次元Ｘ線画像データセット（２）の可視化が、ディスプレイ上に行われることが繰り返されるか、又は前記Ｘ線システムが心臓の三次元Ｘ線画像データセット（２）を作成することが繰り返されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
三次元Ｘ線画像データセット（２）が心電図ゲーティングの使用のもとに取得されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
三次元Ｘ線画像データセット（２）が特定の心周期相に割り付けられ、Ｘ線システムが他の心周期相に割り付けられている別の三次元Ｘ線画像データセットを作成し、それぞれ可視化が行われ、可視化は空間的又は時間的な連結によってデータの統一した表示を提供することを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
三次元Ｘ線画像データセット（２）の可視化に代えて、又はその可視化に補足して、又は三次元Ｘ線画像データセット（２）の可視化に重ねて、侵襲性の器具の表示のもとに、又は侵襲性の器具の視点から、三次元術前画像データセット（１）の可視化がディスプレイ上に行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
三次元術前画像データセット（１）が心電図ゲーティングを使用して取得され、三次元Ｘ線画像データセット（２）及び三次元術前画像データセット（１）が同じ心周期相に割り付けられる請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
侵襲性の器具に、心臓信号を電気生理学的に検出するための測定装置が設けられ、心臓信号を位置測定システムが電気解剖学的マップに組み立て、そのマップが位置測定システム及び従ってＸ線システムに割り付けられ、マップが各可視化に重ねて又は混ぜて表示されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、侵襲性器具を使用して心臓の侵襲性検査又は処置を視覚的に支援するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この装置に関しては主として、アブレーション・カテーテルを用いたアブレーションの様式に従う処置が問題となる。例えば、心臓の心房細動の治療のために、肺静脈が心房から肺静脈の周りのリング状アブレーションによって電気的に絶縁される。このリング状アブレーションを実施するための処置は極めて複雑である。
【０００３】
心室の運動における不整（心室細動）は、心筋における瘢痕組織によって発生し得る。この瘢痕組織は例えば梗塞の結果として形成される。瘢痕組織における目標への狙いの正確なアブレーションは心室細動を抑制することができる。この場合もアブレーションは実施するのが非常に困難である。というのは目標精度の要件が存在するからである。
【０００４】
従来、アブレーション・カテーテルを用いた心臓の侵襲性処置の視覚的支援のためには２種類の画像データが使用される。
【０００５】
一つは本来の手術前に取得される三次元術前画像データが使用される。この三次元術前画像データにおいては、アブレーションすべき地域を識別することができる。この三次元術前画像データのアブレーション・カテーテルの場所への割付けが困難である。
【０００６】
アブレーション・カテーテルには、場合によっては別のカテーテルの助けを借りて、通常例えばバイオセンス ウエブスタ（Biosense Webster）のCARTOシステムのような位置測定システムが設けられている。このシステムを用いて、電気解剖学的マップを作ることができ、このマップは基本的に信号受量器の位置に依存した心臓の電気生理学的信号の画像的表示である。
【０００７】
マップもまたアブレーションの際有利に使用することができる。
【０００８】
処置の前に取り込まれた三次元術前画像データ及びマップを同時に利用し得るようにするため、三次元術前画像データと電子解剖学的マップとの位置合わせを実施することができる。ここで位置合わせとは、電気解剖学的3Dマッピングデータが3D画像データに位置正しくまたディメンジョン正しく割り付けられること、即ち座標系が連結されることを意味する。このことは刊行物に記載されている（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
しかしながら、3Dデータを互いに位置正しくまたディメンジョン正しく割り付けることは極めて時間を要する。
【００１０】
位置合わせは、患者の検査領域に挿入される医用カテーテルを検出及び表示するための方法においても使用される（例えば特許文献２参照）。医用カテーテルには位置検出手段が存在し、これは位置検出システムの一部であり、そして位置検出システムの座標系はＸ線Ｃアームを用いて作られる3D構成画像の座標系と位置合わせされる。それによって、モニタ上にカテーテルの先端を3D再構成画像に表示することが可能である。
【００１１】
心臓の処置のための誘導システムが知られており、このシステムにおいては医用カテーテルが誘導システムのためのセンサとして電磁コイルを装備している（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】独国特許出願公開第10340544 A1号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第10210645 A1号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第1504713 A1号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、時間のかかる位置合わせプロセスを少なくとも第１のステップでは迂回することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、本発明によれば、
侵襲性器具を用いた心臓の侵襲性検査又は処置の視覚的支援装置であって、
ａ）心臓の三次元Ｘ線画像データを得ることができるＸ線システムと、
ｂ）Ｘ線システムに対し固定した位置測定システムとを備え、この位置測定システムは、Ｘ線システムに固定され無線ビームを送出する少なくとも１つの送信器を用いて、また侵襲性の器具に固定された少なくとも１つの受信器を用いて、器具の送信器に関する位置及び位置合わせせずにＸ線システムに関する位置を検出し、
ｃ）Ｘ線システムが心臓の三次元Ｘ線画像データセットを作成し、
ｄ）位置測定システムが侵襲性の器具の座標を決定し、
ｅ）三次元Ｘ線画像データセットの可視化が、侵襲性の器具の表示のもとに、又は侵襲性の器具の視点から、ディスプレイ上に行われる
心臓の侵襲性検査又は処置の視覚的支援装置において、
検査又は処置の前に、Ｘ線システムとは異なる画像形成システムが、三次元術前画像データセットを取得し、
この三次元術前画像データセットが三次元Ｘ線画像データセットに位置正しくまたディメンジョン正しく割り付けられ、それによって器具の測定された位置が三次元術前画像データセットにおける座標として用意されることによって解決される（請求項１）。
この視覚的支援装置に関する本発明の実施態様は、次の通りである。
・検査又は処置の間、位置測定システムが侵襲性の器具の座標を決定すること、及び三次元Ｘ線画像データセットの可視化が、ディスプレイ上に行われることが繰り返されるか、又はＸ線システムが心臓の三次元Ｘ線画像データセットを作成することが繰り返される（請求項２）。
・三次元Ｘ線画像データセットが心電図ゲーティングの使用のもとに取得される（請求項３）。
・三次元Ｘ線画像データセットが特定の心周期相に割り付けられ、Ｘ線システムが他の心周期相に割り付けられている別の三次元Ｘ線画像データセットを作成し、それぞれ可視化が行われ、可視化は空間的又は時間的な連結によってデータの統一した表示を提供する（請求項４）。
・検査又は処置の前に、Ｘ線システムとは異なる画像形成システム、特にCTシステム、MRIシステム、超音波システム、PETシステム又はSPECTシステムが、三次元術前画像データセットを取得し、
この三次元術前画像データセットが三次元Ｘ線画像データセットに位置正しくまたディメンジョン正しく割り付けられ、それによって器具の測定された位置が三次元術前画像データセットにおける座標として用意され、
三次元Ｘ線画像データセットの可視化に代えて、又はその可視化に補足して、又は三次元Ｘ線画像データセットの可視化に重ねて、侵襲性の器具の表示のもとに、又は侵襲性の器具の視点から、三次元術前画像データセットの可視化がディスプレイ上に行われる（請求項５）。
・三次元術前画像データセットが心電図ゲーティングを使用して取得され、三次元Ｘ線画像データセット及び三次元術前画像データセットが同じ心周期相に割り付けられる（請求項６）。
・侵襲性の器具に、心臓信号を電気生理学的に検出するための測定装置が設けられ、心臓信号を位置測定システムが電気解剖学的マップに組み立て、そのマップが位置測定システム及び従ってＸ線システムに割り付けられ、マップが各可視化に重ねて又は混ぜて表示される（請求項７）。
本発明によれば、
侵襲性器具を用いた心臓の侵襲性検査又は処置の視覚的支援装置であって、
ａ）三次元超音波画像データを得るための超音波画像形成システムを備え、この超音波画像形成システムは患者の体内に挿入することができる二次元画像データを供給する超音波変換器を含み、超音波変換器には超音波変換器の位置を確定するための無線受信器が設けられ、この無線受信器は無線送信器の無線信号を受信し三次元超音波画像データの第３の次元に関する情報を入手し、
ｂ）超音波画像形成システムの無線送信器又はこの送信器に固定して存在する別の無線送信器を含む位置測定システムを備え、侵襲性の器具に固定された受信器は、位置測定システムによって侵襲性の器具の超音波画像座標に関する座標が位置合わせせずに検出可能なものであり、
ｃ）患者体内に挿入された超音波変換器が三次元超音波画像データセットを作成し、
ｄ）患者体内に挿入されている侵襲性の器具の座標を位置測定システムが決定し、
ｅ）三次元超音波画像データセットの可視化が、侵襲性の器具の表示のもとに又は侵襲性の器具の視点からディスプレイ上に行われる
心臓の侵襲性検査又は処置の視覚的支援装置において、
侵襲性の器具に、心臓信号の電気生理学的検出のための測定装置が設けられ、心臓信号が位置測定システムの使用のもとに、位置測定システム及び従ってＸ線システムに固く割り付けられている座標と共に電気解剖学的マップに組み立てられ、マップが可視化に重ねるか混ぜて表示される心臓の侵襲性検査又は処置の視覚的支援装置も提案される。
【００１４】
本発明による上述の装置は、三次元画像データが取得され、その座標は位置測定システムに関して既に始めから既知である点で共通している。Ｘ線システムを使用する場合には、位置測定システムの送信コイルがＸ線システムに動かないように固定される。超音波画像形成システムを使用する場合には、同じ送信コイルが超音波変換器の位置測定のためにも使用されるか又は少なくとも他の送信コイルに対し固定されているような送信コイルが使用される。Ｘ線システム又は超音波画像形成システムを用いて取得されるデータの座標が始めから知られているため、侵襲性の器具の座標は位置測定システムを用いて決定することができ、それから三次元画像データセット（Ｘ線画像データセット又は超音波画像データセット）内に、侵襲性の器具の特に象徴的な表示のもとに、又は侵襲性の器具の視点から可視化することができる。
【００１５】
従って、器具を用いて心臓の侵襲性補助又は検査の視覚的支援のための本発明による装置は、
ａ）心臓の三次元Ｘ線画像データを得ることができるＸ線システムと、
ｂ）Ｘ線システムに対し固定して位置測定システムとを備え、この位置測定システムは、Ｘ線システムに固定され無線ビームを送出する送信器を用いて、また侵襲性の器具に固定された受信器を用いて送信器に関してまた従って位置合わせせずにＸ線システムに関して器具の位置を検出し得るように構成され、
ｃ）Ｘ線システムが心臓の三次元Ｘ線画像データセットを作成し、
ｄ）位置測定システムが侵襲性の器具の座標を決定し、
ｅ）侵襲性の器具の（特に象徴的な）表示のもとに、又は侵襲性の器具の視点から、ディスプレイ上に三次元Ｘ線画像データセットの可視化が行われる。
【００１６】
検査又は処置の間に、位置測定システムが侵襲性の器具の座標を決定すること、及び侵襲性の器具の（特に象徴的な）表示のもとに、又は侵襲性の器具の視点から、ディスプレイ上に三次元Ｘ線画像データセットの可視化が行われることを繰り返すことができるのが有利である。即ち可視化は侵襲性の器具（アブレーション・カテーテル）に追従される。それによって医師は処置を実施する際可視化により最大限の利益を得る。
【００１７】
Ｘ線システムが心臓の三次元Ｘ線画像データセットを作成することも、心臓の三次元表示を実現するため、必要な場合には繰り返すことができる。
【００１８】
本発明は、新種の技術が、例えば独国特許第102004048209 B3号明細書に記載されているような心臓の三次元描出を可能にすることで利益を得る。
【００１９】
その際三次元Ｘ線画像データセットは心電図ゲーティング（Gating）を使用して取得される。心電図ゲーティングにおいては、時間的にはＸ線画像の取得時に心電図が取られる。どの心周期相においてどのＸ線画像が取得されるかが確認される。Ｘ線画像は従って特定の心周期相に割り付けられ、その際場合によっては個々のＸ線画像は、他の心周期相上への描出を可能にするため計算によって修正することができる。
【００２０】
本発明の有利な実施形態においては、三次元Ｘ線画像データセットは特定の心周期相に割り付けられ、Ｘ線システムを用いて他の心周期相に割り付けられる別の三次元Ｘ線画像データセットが作られる。そうしてそれぞれ可視化が行われ、その際可視化は特に空間的又は時間的な連結によってデータの統一のある表示を提供する。例えば複数のディスプレイ上に順次それぞれ、ディスプレイごとに特定の心周期相に対応する画像データセットの二次元的可視化を行うことができる。特に三次元画像データセットの「内視鏡ビュー」表示の場合には、種々の心周期相に割り付けられる種々の画像をディスプレイ上に時間的に順次表示することも考えられる（例えばオッシロ表示）。
【００２１】
本発明によれば、取得された画像データを3Dマッピングデータと処置前に位置合わせしなければならないのを回避するため、三次元Ｘ線画像データが取得される。このことは、検査又は処置前にＸ線システムとは異なる画像形成システム（例えばコンピュータ断層撮影（CT）システム、核スピン画像(MRI)システム、超音波システム、陽電子放出断層撮影(PET)システム、又は単光子放出コンピュータ断層撮影(SPECT)システム）を用いて三次元術前画像データセットが取得される実施形態と対立するものではない。この術前画像データセットはＸ線画像データセットに位置正しくまたディメンジョン正しく割り付けられることができ（従ってＸ線画像データセットと位置合わせされる）、それによって器具の測定された位置が座標として術前画像データセット内に用意される。Ｘ線画像データセットの可視化の代わりに、又はその可視化に補足して、又はＸ線画像データセットの可視化に重ねて、術前画像データセットの可視化を、侵襲性の器具の好適には象徴的な表示のもとに、又は侵襲性の器具の視点から（例えば内視鏡ビュー）ディスプレイ上に行うことができる。この実施形態の場合、術前画像データセットは位置正しくまたディメンジョン正しくマピング画像データセットには割り付けられずに、Ｘ線画像データセットに割り付けられる。描出における類似性に基づき、このことはマッピングへの相応の割付けよりも著しく簡単化されたステップである。
【００２２】
術前画像データセットも、心電図ゲーティングの使用のもとに取得することができ、その際Ｘ線画像データセットと術前画像データセットとは好ましくは同じ心周期相に割り付けられているべきである。こうすれば画像がより容易に互いに割付け可能である。
【００２３】
Ｘ線画像データセット並びにＸ線画像データセットに対し位置正しくまたディメンジョン正しい割付けに従う術前画像データセットは、位置測定システムに対する既知の関係にあるから、可視化の際マッピング描出も加えることができる。このことは、侵襲性の器具に心臓信号の電気生理学的検出のための測定装置が設けられていることを意味し、その際測定装置は心臓信号を位置測定システムを使用して位置測定システム及び従ってＸ線システムに固く割り付けられている座標と共に電気解剖学的マップに組み立てさせ、その際これらのマップは各可視化（従ってＸ線画像データセット、又は術前画像データセット、又はこれら両者の重ね置きの可視化）に重ね置きされるか又は混ぜられて表示される。
【００２４】
ここで何度か述べた画像の重ね置きにおいては、従来技術に従う重ね置き技術が使用される。特に重ね置きは、使用者が使用者入力を介して２つの表示形式の間で交換することができるように行われ、その際１つの表示形式はもっと前に第１の重ねられた画像に基づき、別の表示形式は第２の重ねられた画像に基づく。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に本発明の優れた実施例を図面に基づき説明する。
【実施例】
【００２６】
図は種々の画像形成法による撮像における座標系間の空間的関係を示すものである。図は、心臓の処置（例えばアブレーション）を支援するための情報を得るための３つの異なるシステムを示す。本来の処置の前に、コンピュータ断層撮影（CT）又は核スピン(MR)を用いて三次元術前画像データセット１が取得される。座標系は差し当たり他の座標系とは関連していない。さらに、処置の前又は処置の際、心臓の三次元Ｘ線画像データセットが、例えば独国特許第102004048209 B3号明細書に記載されているような技術により取得される。三次元Ｘ線画像データセット２の座標系と患者が存在するＸ線台３との関係は、Ｘ線システムの内部較正によって既知である。心臓の処置は、とりわけカテーテル、例えばアブレーション・カテーテルを用いて行われる。カテーテルの位置の測定のために位置測定システムが使用される。位置測定システムは固定部分、即ちＸ線台３に固定して配置された送信コイル、並びにカテーテル上の患者参照電極にある受信器を含む。言い換えれば、位置測定システムとＸ線システムとの間の関係は、位置測定システム・送信コイルのＸ線システムの座標系に関する較正によって既知である。位置測定システムの内部において、送信器から受信器への座標変換が行われる。位置測定システムの可動部分を用いて、3Dマッピング表示が作られる。この表示は患者参照電極による電気生理学的測定に基づき、これら参照電極はマッピング表示における電極の測定された場所に割り付けられる。
【００２７】
いまただ１つの必要な割付けステップとして、3D術前画像データ１の3DＸ線画像データ２に対する画像又は表面に基づく3D-3D割付けが行われる。この割付けの枠組みにおいて、3D術前画像データセットと3DＸ線画像データセットとの座標系が互いにどのように描出されるべきかを確認するため、類似性尺度が使用される。
【００２８】
この割付けが１回行われていると、3D術前画像データセットの位置測定システムに対する個別の3D-3D割付けは必要ではない（破線矢印参照）。3DＸ線画像データの座標系のＸ線台に対する関係と位置測定システムの座標系のＸ線台に対する関係がそれぞれ既知であることによって、3D術前画像データセットの3DＸ線画像データセットに対する割付けにより、3D術前画像データセットのＸ線台及び従って位置測定システムに対する関係も既知である。
【００２９】
本発明は、三次元Ｘ線画像データセット２が取得され、その関係が位置測定システムに対し固定であり、その際3DＸ線画像データが、術前に取り込まれたデータ１に対する割付けを比較的簡単に実行することを可能にすることに基づく。何故なら、画像上の対応する構造が識別でき、その結果従来技術におけるような術前データの位置測定システムに対する時間のかかる割付けが行われないからである。
【００３０】
両三次元画像データセット１、２及び位置測定システム、従って3Dマッピングデータについての関係が既知であることによって、両画像データセット及びマッピングデータは任意の組み合わせでＸ線画像上に共通に可視化することができる。そうして、位置測定されたカテーテルを、三次元Ｘ線画像データへ又は三次元の術前に取得されたデータへ挿入することが可能である。また、マッピングデータを他の画像データと共に重ねられて表示することもできる。重ね置きされた表示は、例えば、術前に取得されたデータが示され、その中へアブレーション・カテーテルの位置が表示されるようにすることができる。マウス又はキーの操作によって表示を3Dマッピングデータの表示に変更することができる。
【００３１】
従ってアブレーション・カテーテルを操作するオペレータは、極めて多様な表示の可能性を提供することができ、その際オペレータが一方では画像データを、他方では位置測定システムによりカテーテルの位置を得ることが重要である。従ってオペレータは操作中カテーテルがどこに存在するかを画像データにおいて確認することができる。位置測定システムによって、アブレーション・カテーテルの新しい実際の位置が定期的に検出される。可視化は相応に追従できる。即ちアブレーション・カテーテルの挿入の間、三次元画像データの表示も移動し、その結果処置を実施する医師はいわば仮想世界の中で、アブレーションをできるだけ目標への狙いを正確に実施するため情報を得ることができる。このことは、肺静脈が正確に規定された場所において除去されなければならない心房細動の処置において、並びに瘢痕組織の近傍又は瘢痕組織に沿って除去されなければならない心室細動の処置において有益である。後者の場合、画像データセット１は巧みな方法で、瘢痕が描出されるように選択される。瘢痕は必ずしも3DＸ線画像において見ることができなければならないものではない。何故なら画像又は表面に基づく3D-3D割付けはまた十分に正確であるからである。瘢痕はディスプレイ上に可視化することができ、カテーテルを目標を狙って正確に導くことができる。
【００３２】
本発明は従って特定のアブレーションプロセスにおいて従来得られなかった精密さを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の種々の画像形成法による撮像における座標系間の空間的関係の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  三次元術前画像データセット
２  三次元Ｘ線画像データセット
３  Ｘ線台
【図１】
0005561890.tif 000002