(57)【要約】      （修正有）【課題】生体の器官に挿入された体内プローブの第１座標系における位置を受信することを含む方法を提供する。【解決手段】体内プローブ追跡システムにおける患者の動きの補正に関する。体のＸ線透視画像が受信される。Ｘ線透視画像において体の硬組織を特定することと、Ｘ線透視画像における体の動きが第２座標系において測定される。第１座標系における体内プローブの受信した位置が、第２座標系で特定された動きを用いて補正される。【選択図】図１
2014100567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
生体の器官内に挿入された体内プローブの第１座標系における位置を受信し、前記生体のＸ線透視画像を受信するように構成された、インターフェイスと、
前記Ｘ線透視画像における前記体の動きを第２座標系において測定し、前記第２座標系で特定された動きを使用して、前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置を補正するように構成された、プロセッサと、を含む、装置。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記Ｘ線透視画像における前記体の硬組織を特定し、第１のＸ線透視画像とその後のＸ線透視画像との間で前記硬組織の動きを査定することによって前記動きを測定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記硬組織上の複数のアンカーポイントを定義し、前記第１のＸ線透視画像と前記その後のＸ線透視画像との間での前記アンカーポイントの動きを査定することによって前記動きを査定するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記第２座標系において査定された前記アンカーポイントの動きを、前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置に適用することによって、前記体内プローブの前記受信した位置を補正するように構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセッサが、磁気追跡システムの１つ又は複数のボディパッチセンサーに対する前記第１座標系を定義し、前記Ｘ線透視画像において前記ボディパッチセンサーを特定し、前記特定されたボディパッチセンサーに対する前記第２座標系を定義するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記体上に配置され磁気追跡システムによって検出される１つ又は複数のボディパッチセンサーの動きが既定の閾値を超えていると判定したときに、前記体の前記測定された動きを使用して前記受信した位置を補正するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記インターフェイスが、所与のＸ線透視画像に関して、前記第２座標系において異なる角度で取得された２つ又は３つ以上のＸ線透視サブ画像を受信するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセッサが、前記体の硬組織の第１及び第２の３次元モデルを、それぞれの第１及び第２のＸ線透視画像をもとに構成し、前記硬組織の前記第１の３次元モデルと前記第２の３次元モデルとの間での前記硬組織の動きを測定することによって前記体の動きを測定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記体内プローブの前記受信した位置の補正の精度を改善するために、心臓アンカーポイントの動きを追跡するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
装置であって、
磁気体内プローブ追跡システムと、
Ｘ線透視撮影システムと、
生体の器官に挿入された前記体内プローブの第１座標系における位置を前記磁気体内プローブ追跡システムから受信し、前記Ｘ線透視撮影システムから第２座標系における前記生体のＸ線透視画像を受信し、前記第２座標系における前記Ｘ線透視画像中の前記体の動きを測定し、その特定された動きを使用して前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置を補正するように構成される、患者の動きを補正するシステムと、を備える、装置。
【請求項１１】
方法であって、
生体の器官に挿入された体内プローブの第１座標系における位置を受信することと、
前記体のＸ線透視画像を受信することと、
前記Ｘ線透視画像における前記体の動きを第２座標系において測定することと、
前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置を前記第２座標系において特定された動きを用いて補正することと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記動きを測定することが、前記Ｘ線透視画像において前記体の硬組織を特定すること、及び第１のＸ線透視画像とその後のＸ線透視画像との間で前記硬組織の動きを査定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記動きを査定することが、前記硬組織上の複数のアンカーポイントを定義すること、及び前記第１のＸ線透視画像と前記その後のＸ線透視画像との間で前記アンカーポイントの動きを査定することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記体内プローブの前記受信した位置を補正することが、前記第２座標系において査定された前記アンカーポイントの動きを、前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置に適用することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記位置を受信することが、磁気追跡システムを用いて１つ又は複数のボディパッチセンサーに対して前記第１座標系を定義することを含み、前記Ｘ線透視画像を受信することが、前記Ｘ線透視画像内で前記ボディパッチセンサーを特定すること及び、その特定したボディパッチセンサーに対して前記第２座標系を定義することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記体の前記測定された動きを使用して前記受信した位置を補正することが、前記体の上に配置され磁気追跡システムによって検出される１つ又は複数のボディパッチセンサーの動きが既定の閾値を超えていると判定したときに行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記Ｘ線透視画像を受信することが、所与のＸ線透視画像に関して、前記第２座標系において異なる角度で取得された２つ又は３つ以上のＸ線透視サブ画像を受信することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記体の動きを測定することが、前記体の硬組織の第１及び第２の３次元モデルを、それぞれの第１及び第２のＸ線透視画像をもとに構築すること、及び前記硬組織の前記第１の３次元モデルと前記第２の３次元モデルとの間での前記硬組織の動きを測定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記体内プローブの前記受信された位置の補正における精度を改善するために心臓アンカーポイントの動きを追跡することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね体内プローブ追跡に関し、具体的には体内プローブ追跡の間の患者の動きを補正する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気撮影法によって人体内の医療装置の位置を特定する方法は先行技術において既知である。例えば、参考として本明細書にその開示が組み込まれる米国公開特許出願第２０１１／０１６０５６９号は、多量の生体構造を写像する方法及びシステムを記載している。このシステムは、位置及び／又は形状の制約に応じて医療装置の輪郭を計算し、その輪郭を既知の仮想３Ｄ位置に置き換えるためのプロセスを含む。
【０００３】
参考としてその開示が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１１／００５４３０８号は、像に対する仮想生体構造ランドマークを重ね合わせるシステムを記載している。このシステムは、医療装置に配置された位置センサーの出力に基づいて関心部位内のポイントに関する場所読み取り値を生成する医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）を含む。
【０００４】
参考としてその開示が本明細書に組み込まれる米国特許第７，７０６，８６０号は、医療装置のナビゲーションのための方法及びシステムを記載している。患者の体内で医療装置を移動しながら患者の画像を撮影する。この移動式医療装置の座標系（例えば、３次元座標系）における位置（例えば場所及び／又は配向）が検出され、患者の関係のある組織部位が視野内になるように、その検出された医療装置の位置に基づいて、患者に対する撮影視野の位置が調整される。
【０００５】
参考としてその開示が本明細書に組み込まれる米国特許第４，６６２，３７９号は、冠状動脈のような血管の撮影方法を記載しており、この方法は、標的区域の対向する側面上に及び標的区域を通る複数の角度位置にデュアルエネルギー提供放射線源及び放射線検出器提供する工程を含む。
【０００６】
参考としてその開示が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１０／０１４５１９７号は、超音波プローブを使用して周期運動する物体の運動補正３Ｄ画像を生成する装置及び方法を記載しており、この方法は、その周期運動における実質的に１つの特定の位相で物体を示す少なくとも１つの３Ｄ参照画像を提供する工程と、動いている物体の上で超音波プローブを掃引することによって物体のサブ画像一式を取得する工程と、それらのサブ画像の少なくとも２つ、好ましくは全てを３Ｄ参照画像と位置合わせすることによって少なくとも２つの運動補正されたサブ画像を生成する工程と、その運動補正されたサブ画像をもとに運動補正された３Ｄ画像を再構成する工程と、を含む。この発明は、通信装置、コンピュータプログラム、及びデジタル記憶媒体も目的とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本明細書に記載される本発明の実施形態は、生体の器官内に挿入された体内プローブの第１座標系における位置を受信することを含む方法を提供する。体のＸ線透視画像が受信される。Ｘ線透視画像における体の動きが第２座標系において測定される。第１座標系における体内プローブの受信した位置が、第２座標系で特定された動きを用いて補正される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
いくつかの実施形態では、動きを測定することは、Ｘ線透視画像において体の硬組織を特定すること、及び第１のＸ線透視画像とその後のＸ線透視画像との間でその硬組織の動きを査定すること含む。他の実施形態では、動きを査定することは、硬組織の複数のアンカーポイントを定めること、及び第１のＸ線透視画像とその後のＸ線透視画像との間でそれらのアンカーポイントの動きを査定することを含む。更に他の実施形態では、体内プローブの受信した位置を補正することは、第２座標系において評価されたアンカーポイントの動きを、第１座標系における体内プローブの受信した位置に適用することを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、位置を受信することは、磁気追跡システムを用いて１つ又は複数のボディパッチセンサーに対して第１座標系を定義することを含み、Ｘ線透視画像を受信することは、Ｘ線透視画像内でボディパッチセンサーを特定すること及び、その特定したボディパッチセンサーに対して第２座標系を定義することを含む。他の実施形態では、測定された体の動きを使用して受信した位置を補正することは、体に配置され磁気追跡システムで検出される１つ又は複数のボディパッチセンサーの動きが既定の閾値を超えていることを決定したときに行われる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、Ｘ線透視画像を受信することは、所与の１つのＸ線透視画像に関して、第２座標系で異なる角度で取得した２つ又は３つ以上のＸ線透視サブ画像を受信することを含む。他の実施形態では、体の動きを測定することは、体の硬組織の第１及び第２の３次元モデルをそれぞれの第１及び第２のＸ線透視画像をもとに構成すること、及びその硬組織の第１の３次元モデルと第２の３次元モデルとの間でのその硬組織の動きを測定することを含む。更に他の実施形態では、この方法は、体内プローブの受信した位置の補正における精度を改善するために心臓アンカーポイントの動きを追跡することも含む。
【００１１】
追加的に、本発明の実施形態に基づいて、インターフェイス及びプロセッサを含む機器が提供される。このインターフェイスは、生体の器官内に挿入された体内プローブの位置を第１座標系において受信し、生体のＸ線透視画像を受信するように構成される。このプロセッサは、それらのＸ線透視画像における体の動きを第２座標系において測定し、第２座標系で特定された動きを使用して、第１座標系で体内プローブの受信した位置を補正するように構成される。
【００１２】
本発明の一実施形態に基づいて、磁気体内プローブ追跡システムと、Ｘ線透視撮影システムと、患者の動きを補正するシステムとを含む機器も提供される。この患者の動きを補正するシステムは、生体の器官に挿入された体内プローブの第１座標系における位置を磁気体内プローブ追跡システムから受信し、Ｘ線透視撮影システムから第２座標系における生体のＸ線透視画像を受信し、そのＸ線透視画像内の第２座標系における体の動きを測定し、第１座標系における体内プローブの受信した位置を、その特定された動きを使用して補正するように構成される。
【００１３】
本発明は、以下の実施形態の詳細な説明を、それら図面と総合すれば、より十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に基づく、体内プローブ追跡システムの概略描写図。
【図２】本発明の一実施形態に基づく、体内プローブ追跡システムを概略的に示すブロック図。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に基づく、体内プローブ追跡システムで使用される硬組織の並進及び回転を示す図。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に基づく、体内プローブ追跡システムで使用される硬組織の並進及び回転を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に基づく、体内プローブ追跡システムで患者の動きを補正するための方法を概略的に示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
概論
本明細書に記載される本発明の実施形態は、生体の器官又は空洞内でのカテーテルのような体内プローブの追跡の間の患者の動きを補正するための改善された方法及びシステムを提供する。
【００１６】
例示的実施形態では、体内におけるナビゲーションの間にカテーテルの遠位先端の位置を追跡する磁気追跡システム（ＭＴＳ）を、患者の体表面に配置されたボディパッチプローブとともに使用し、この患者の位置も、ＭＴＳによって追跡する。ＭＴＳはボディパッチプローブの位置を測定し、次いで、カテーテルの遠位先端の位置測定のための参照フレームとしてそれらプローブの位置を使用する。
【００１７】
この手順の間に患者が動いた場合、ボディパッチプローブによって定義されたＭＴＳ参照フレームは変位し、カテーテルの遠位先端の場所の測定値は不正確なものとなる。ＭＴＳ参照フレームは、ボディプローブの測定値を追跡することによって補正され得る。しかし、患者の動きが過剰であると、ＭＴＳはそれを補正することができない。原則的には、その動きの補正のためにＭＴＳの参照フレームを再較正することは可能である。しかし、再較正サイクルは時間がかかり、手順を混乱させる。
【００１８】
本明細書に記載の方法及びシステムは、Ｘ線透視撮影システム（ＦＩＳ）によって取得したＸ線透視画像を処理することによって患者の動きを補正する。例示的実施形態では、患者の動きがＭＴＳの動きの閾値を超えた場合、患者の動きを補正するシステム（ＰＭＣＳ）が連続Ｘ線透視画像を使用して、例えば胸郭の骨のような硬組織の動きを検出することによって患者の動きを測定する。
【００１９】
ＰＭＣＳは、典型的には、ＭＴＳからのカテーテルの遠位先端の位置及びボディパッチの位置と、ＦＩＳからの患者のＸ線透視画像との両方を受信する。ＰＭＣＳのプロセッサは、第１のＸ線透視画像の硬組織上のランドマークにアンカーポイントを割り当て、それらのアンカーポイントの位置を１つ又は複数の連続Ｘ線透視画像上で測定するように構成される。患者の動きは、典型的には、割り当てられたアンカーポイントの動きの並進ベクトル及び回転を計算することによって測定される。次いで、その並進及び回転を適用してＭＴＳの参照フレームを再同期化し、ＭＴＳの再較正サイクルを必要とせずにカテーテルの追跡の精度を回復する。
【００２０】
システムの説明
図１は、本発明の一実施形態に基づく、体内プローブ追跡システム１０の概略描写図である。カテーテル１５はカテーテル磁気追跡システム（ＭＴＳ）２０に接続され、ガーニー１９に横になっている患者の生体１７内に経皮挿入される。カテーテル１５は、ヒトの心臓２８のような器官に誘導される遠位先端２４に磁気位置センサー２２を備える。
【００２１】
１つ又は複数の磁気スキンパッチプローブセンサー３２を患者の体１７の表面に取り付けてＭＴＳ  ２０に接続する。１つ又は複数の磁場発生器２６が患者の体を通して磁場を生成し、カテーテルセンサー２２及び、通常は患者の背中に配置されるボディパッチセンサー３２に信号を誘導する。ＭＴＳ  ２０は誘導された信号を使用してカテーテル遠位先端のセンサー２２の位置を追跡し、位置決めする。追跡されるカテーテル遠位先端の位置は、通常、オペレータ７０に対して出力ディスプレイモニター５０に表示される。
【００２２】
カテーテル位置センサー２２は、通常、１つ又は複数のミニコイルセンサーを備える。ＣＡＲＴＯシステム（カリフォルニア州Ｄｉａｍｏｎｄ  ＢａｒのＢｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ）のような磁気追跡システムに使用される三軸センサー（ＴＡＳ）では、３つのコイルがカテーテルの遠位先端に直交に構成されて、センサーコイルにおける誘導電気信号を使用して遠位先端での局所ベクトル磁場を測定するために、磁場に応答して受信信号を生成する。他のシステムでは、センサー２２は図１に示すように１つのコイルを備える単軸センサー（ＳＡＳ）として構成される場合がある。同様に、ボディパッチセンサー３２も同様のコイルを備える場合がある。
【００２３】
ＭＴＳは、磁場発生器２６に対するカテーテルの遠位先端を追跡するために、典型的には、本明細書でカテーテル参照フレーム又はヒト座標系とも呼ばれる第１座標系を割り当てる。ＭＴＳは第２の座標系を割り当てる。ＭＴＳは、磁場発生器２６に対してのボディパッチセンサー３２の位置をモニタリングするための別の参照フレーム（本明細書で患者参照フレーム又はセンサー座標系として記述される）を割り当てる。ボディパッチセンサー３２は、上述のＣＡＲＴＯシステムで使用されるようにバックパッチセンサーとも呼ばれる場合がある。患者に対するカテーテルの位置を表示するために、ＭＴＳは典型的には２つの参照フレームを互いに位置合わせする。
【００２４】
ＭＴＳ  ２０の動作の間に患者１７がガーニー１９上で（したがって、磁場発生器２６に対して）動くと、ボディパッチセンサー３２の位置の変化によって検出されるにつれてカテーテルの参照フレームが変位し、その結果、測定された変化によって患者の参照フレームにおける更新がされなくてはならない。そうでなければ、カテーテル遠位先端２４の測定位置はもはや正確ではあり得ない。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ＭＴＳ  ２０に接続された患者の動きを補正するシステム３０は患者の動きをモニタリングし、患者の参照フレームとカテーテルの参照フレームを再同期化するように構成される。ＭＴＳは患者の参照フレームとカテーテルの参照フレームの両方を測定するので、それらの２つの参照フレームは互いに機能的に関連があり、事実、同じフレームであり得る。本明細書では、「ＭＴＳ参照フレーム」という用語は、患者参照フレーム又はカテーテル参照フレーム、若しくはそれらの両方のいずれかを指す用語として、互換的に使用され得る。ＭＴＳ参照フレームは、本明細書では第１座標系とも呼ばれる。
【００２６】
ＭＴＳ  ２０は、患者の動きによるシステムの「可動部の限界（movement envelope）」内の患者の参照フレームにおける小さい変化を許容することができる。しかし、患者の動きがＭＴＳの動きの限界を超えることにより既定の閾値を超えると、ＭＴＳはもはやそれを補正できなくなる。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態では、患者の動きが既定の閾値を超えてＭＴＳの可動部の限界枠外（movement envelope window）になったことを患者の動きを補正するシステム３０が検出すると、次いで、Ｘ線透視撮影システム（ＦＩＳ）４０からの測定値がＭＴＳとともに使用されて、ＭＴＳの較正サイクルを必要とせずに、上述のようにＭＴＳ参照フレームを再同期化する。
【００２８】
まず、ＦＩＳでは不透明であるボディパッチセンサー３２が患者の体表面に置かれる際にＭＴＳ  ２０が最初に較正されたときに、患者の上に装着されたＸ線透視検出器４２によって第１のＸ線透視画像も取得される。第１のＸ線透視画像はボディパッチセンサー３２と、心臓２８内のカテーテルと、患者の硬組織とを含む。心臓の手技では、通常、硬組織は胸郭、胸骨、又は患者の背骨を含む。
【００２９】
Ｘ線透視画像は、例えば単一のＸ線透視画像の「スナップショット」など、１つ又は複数のＸ線透視サブ画像から構成される完全な３次元画像モデルを含むことができる。典型的には、例示的実施形態のようにＣＡＲＴＯシステムにおいて、第１のＸ線透視画像は、例えば左斜め前方（ＬＡＯ）と右斜め前方（ＲＡＯ）などの２つの異なった角度からの１対の画像を含み、それらがともになって、硬組織を含む被撮影体積の３次元復元を可能にする。
【００３０】
オペレータ７０は、ＭＴＳからの画像又は例えば心電図信号などの心臓信号及びその心臓手技に関してのオペレータのための他の情報とともに、それらの画像を出力ディスプレイモニター５０上で見ることができる。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態に基づく追跡システム１０を概略的に図示したブロック図である。体内プローブ追跡システム１０は、患者の動きを補正するシステム３０を備える。補正システム３０は、ＦＩＳ／ＭＴＳインターフェイス３４及びプロセッサ３６を更に備える。インターフェイス３４は、ＭＴＳ  ２０からのカテーテル及び体表面プローブ位置の測定データ及びＦＩＳ  ４０からのＸ線透視画像を受信すなわち取得するように構成される。ＭＴＳ  ２０及びＦＩＳ  ４０の両方からの情報は、オペレータ出力ディスプレイ５０で観察することができる。プロセッサ３６は、情報を中継してＭＴＳ  ２０及びＦＩＳ  ４０に戻すことも可能である。図２のブロック図で、カテーテル検出器２２及びスキンパッチ検出器３２はＭＴＳ  ２０への信号入力であり、一方、Ｘ線透視検出器４２は受信したＸ線透視画像データをＦＩＳ  ４０に提供する。
【００３２】
図１及び２に示されるシステム及びＰＭＣＳ構成は、純粋に概念的な明確性のために示した例示的な構成である。代替的な実施形態では、他の任意の適当な構成を用いることができる。システム３０のいくつかの要素は、ハードウェアに、例えば１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は書き換え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）に実装されてもよい。それに加えてあるいはそれに代えて、システム３０のいくつかの要素は、ソフトウェアを使用して、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを使用して実装され得る。いくつかの実施形態において、プロセッサ３６は汎用コンピュータを備え、その汎用コンピュータは、本明細書で説明する機能を実行するようにソフトウェアでプログラムされるものである。そのソフトウェアは、例えば、ネットワークを介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、それに代わって若しくはそれに加えて、磁気的、光学的、又は電子的メモリーなどの非一時的な有形のメディア上に提供及び／又は記憶されてもよい。
【００３３】
最初に、プロセッサ３６は、第１のＸ線透視画像からのボディパッチセンサー３２の位置を使用して、参照画像フレームとも呼ばれる第２座標系を定義する。典型的には、プロセッサ３６は、例えば前述のＬＡＯ及びＲＡＯ画像などの第１のＸ線透視画像においてボディパッチセンサーの位置を識別する。この識別を用いて、プロセッサ３６は第１の画像（第２座標系）をＭＴＳ参照フレーム（第１座標系）と位置合わせすることができる。
【００３４】
患者の動きが既定の閾値を超え、ＭＴＳの可動部の限界枠外になったことをプロセッサ３６が検出した場合、その後のＸ線透視画像がＦＩＳ  ４０によって取得され、インターフェイス３４を介してプロセッサ３６に提供される。次いで、以下に説明するように、プロセッサ３６は第１のＸ線透視画像とその後のＸ線透視画像における硬組織の位置を比較することにより患者の動きをＦＩＳデータから測定する。次いで、プロセッサ３６は、（第２座標系で測定された）患者の動きを補正するために（第１座標系における）ＭＴＳの位置測定値を補正する。
【００３５】
図３Ａ及び３Ｂは、本発明の一実施形態に基づく、体内プローブ追跡システムで使用される硬組織の並進及び回転を示す図である。本発明の文脈では、用語「硬組織」は、機械的に剛性であって可撓性でない、例えば骨のようなタイプの組織を指す。異なるＸ線透視画像間でのそのような硬組織の位置における変化は、したがって、患者の動きを示すものである。硬組織は通常、１つのまとまりとして動き、したがって、その動きは比較的単純に識別及び測定される。
【００３６】
プロセッサ３６は、Ｐ１及びＰ２のような硬組織上の第１のアンカーポイントセットを第１画像に割り当てる。この例では、図３Ａに示すように、硬組織は、心臓手技が行われる患者１７の胸部内の胸郭７５を含む。アンカーポイントＰ１及びＰ２は、患者の動きを補正するシステム３０によって、デカルト座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点８０を基準とする。
【００３７】
患者がガーニーの上で横方向に動いた場合、図３Ａに示すように、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点は、新しく並進ベクトルによって定義される座標系（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）の原点８５に変位する。並進ベクトルはアンカーポイントＰ１及びＰ２を、座標系（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）において硬組織の並進したアンカーポイントＰ’１及びＰ’２と関連させるためにも使用することができる。換言すると、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）はどちらも、並進ベクトルによって定義される座標変換を伴う第２の（画像）座標系を表している。
【００３８】
同様に、患者の動きがガーニー上に横たえている間の脊椎を通る軸の周囲の回転である場合、座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点８０は、回転された座標系（Ｘ”，Ｙ”，Ｚ”）と同じまま維持され、Ｚ”＝Ｚである。体の回転は、図３Ｂに示すように回転した座標系でのＸ”，Ｙ”軸に対するＸ，Ｙ軸の回転角θとして表すことができる。同様に、回転θも、ＦＩＳ  ４０によって測定される硬組織でアンカーポイントＰ１及びＰ２を回転後のアンカーポイントＰ”１及びＰ”２と関連させるために使用することができる。換言すると、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び（Ｘ”，Ｙ”，Ｚ”）はどちらも、回転角θによって定義される座標変換を伴う第２の画像の座標系を表している。同様な回転を第２座標系の他の軸に対して測定し、回転ベクトルを生成することができる。
【００３９】
ガーニー上の患者の動きは、通常、硬組織の並進ベクトル及び回転ベクトルによって定義される座標変換を用いる（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の並進及び回転の両方の動作の重ね合わせである。次いで、プロセッサ３６はこのデータを中継して第２座標系からＭＴＳ  ２０に戻し、ＭＴＳ  ２０は変換ベクトル及び回転によって定義される座標変換を第１（ＭＴＳ）座標系に適用して、ＭＴＳ参照フレームを、ＦＩＳフレームから計算された患者の動きと再同期化する。この補正は、ＭＴＳを再較正する必要なしに、ＭＴＳによる治療手技の間の患者の体内のカテーテルの遠位先端の測定された位置の精度を回復する。
【００４０】
硬組織のＸ線透視画像は、オペレータ７０による分析のための生体構造の３次元（３Ｄ）モデルを生成するために、連続して受信される２つ又は３つ以上のＸ線透視サブ画像を通常は含む。アンカーポイントは、胸郭の骨の関節、曲がり部、又は接合部などの生体構造の様々なランドマークの硬組織に置かれ、次いでそれらは、並進及び回転の後、システム３０によって画像から容易に識別され得る。通常、デジタルＸ線透視画像処理法を使用してランドマークを解像する。
【００４１】
いくつかの実施形態では、アンカーポイントの第１セットは、受信又は取得された異なる角度での２つのＸ線透視サブ画像によって構成される硬組織の第１のＸ線透視３次元モデル上で定義される。その後の第２のＸ線透視３次元モデルは、受信又は取得された異なる角度での２つのサブ画像を含み、それに基づいてアンカーポイントの第２セットが定義される。回転及び並進ベクトルは、第１セットと第２セットの間での位置アンカーポイントの変化から計算される。
【００４２】
他の実施形態では、システム１０は、硬組織の最初の３次元（３Ｄ）Ｘ線透視モデルを生成し、単一のＸ線透視画像を適用して再構築した３Ｄモデルを生成するように構成され得る。硬組織の第１の３Ｄ再構成は、第１のアンカーポイントセットが定義された第１の単一のＸ線透視画像をもとに行うことができる。硬組織の第２の３Ｄ再構成は、第２のアンカーポイントセットが定義された、第２の後続の単一のＸ線透視画像をもとに行うことができる。回転及び並進ベクトルは第１セットと第２セットとの間の位置アンカーポイントの変化をもとに計算され、その後、カテーテルの遠位先端の位置測定値におけるガーニー上の患者の動きを補正するために、それらがＭＴＳ参照フレームに適用される。
【００４３】
図３Ａ及び３Ｂに示す実施形態は純粋に概念を明瞭にするためのものであり、本発明の実施形態を制限することが目的ではない。例えば、ＰＭＣＳ  ３０は、Ｐ１及びＰ２に加えて、硬組織に１つ又は複数のアンカーポイントを画定することができる。図示したような並進ベクトル及び回転に加えて、ＦＩＳ画像座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で動作する任意の好適な座標変換をＰＭＣＳ  ３０によって適用して、患者の動きに関するＭＴＳ参照フレームを補正することができる。画像参照フレーム（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用するＦＩＳは、患者の動きを測定するために胸郭上のポイントに加えて任意の好適な硬組織ランドマークを含むことができる。
【００４４】
図４は、本発明の実施形態に基づく、体内プローブ追跡システム１０によって患者の動きを補正するための方法を概略的に示すフローチャートである。第１の取得工程１００で、ＦＩＳ／ＭＴＳインターフェイス３４は患者の体１７におけるカテーテル１５の遠位端２４の位置を磁気追跡システム（ＭＴＳ）から取得する。第２の取得工程１１０で、ＦＩＳ／ＭＴＳインターフェイス３４は患者の体１７の表面のスキンパッチプローブセンサー３２の位置をＭＴＳから取得する。第１の計算工程１２０で、プロセッサ３６は遠位先端の位置及びスキンパッチの位置のＭＴＳ参照フレームを計算する。第１座標系を用いて表すことができるＭＴＳ参照フレームは、２つの依存する患者及びカテーテル参照フレームを関連させることができる、又は前述のフレームの１つと同じであり得る。
【００４５】
第３の取得工程１３０で、ＦＩＳ／ＭＴＳインターフェイス３４は、患者の硬組織７８の画像及びスキンパッチの位置をＸ線透視撮影システム４０（ＦＩＳ）から取得する。定義工程１４０では、プロセッサ３６は、第２座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対する硬組織のアンカーポイント、例えば図３Ａ及び３Ｂに示したような参照画像フレーム、を定義する。
【００４６】
第１決定工程１５０で、手技の間のガーニー上の患者の動きによってスキンパッチプローブの位置が既定の閾値を超えて例えば可動部の限界枠外に動かなかったことをＭＴＳが検出した場合、患者の動きを補正するシステム３０は第１再同期化工程１６０でＭＴＳ参照フレームをスキンパッチの動きと再同期化する。次に、システムは第１取得工程１００での患者の動きのモニタリングを続ける。
【００４７】
決定工程１５０で患者が既定閾値を超えて動いた場合、ＦＩＳ  ４０は第４取得工程１７０で後続のＸ線透視画像１７０を取得する。第２計算工程１８０で、プロセッサ３６は、図３Ａ及び３Ｂに示すように患者の連続Ｘ線透視画像間の硬組織の並進ベクトル及び回転を計算する。連続Ｘ線透視画像間のアンカーポイントの動きを使用して、ＦＩＳ参照フレームにおける硬組織の並進ベクトル及び回転を計算する。第２同期化工程１９０で、患者の動きを補正するシステム３０は、ＭＴＳ参照フレームの並進ベクトル及び回転を適用することによってＭＴＳ参照フレームとＦＩＳ参照フレームを再同期化する。換言すると、計算されたＦＩＳ参照フレームからの硬組織の並進ベクトル及び回転をＭＴＳ参照フレームに適用することによって、ガーニー上の患者の動きに対するＭＴＳによるカテーテル遠位先端の位置測定値を補正する。
【００４８】
第２決定工程２００で、体内プローブ追跡システム１０が治療手技は完了したと評価した場合、終了工程２１０で手技が終了する。そうでない場合、患者の動き補正するシステム３０は第１取得工程１００で患者の動きのモニタリングを続ける。
【００４９】
ＰＭＣＳにおける遠位先端の位置測定値の精度を更に改善するために、図３Ａ及び３Ｂに示す骨格硬組織で定義されたアンカーポイントに加えて心臓自体の複数のアンカーポイントを定義することによって、心臓のより正確な位置測定値を得ることができる。たとえ患者の動きが小さい場合でも、患者の動きによるＭＴＳ参照フレームの再同期化の間の精度を改善するために、プロセッサ３６は（ボディパッチの位置に加えて）心臓のアンカーポイントの動きの追跡を使用することができる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、心臓のアンカーポイントは、例えば右心室尖部（ＲＶＡ）及び左心房肺静脈などの心臓の周知のランドマークにカテーテルの遠位先端の位置が位置づけられている間に画定することができる。他の実施形態では、Ｘ線透視画像で識別された左心室の頂点（ＬＶＡ）及び心臓弁などの心臓の解剖学的ポイントから追加的な心臓アンカーポイントを得ることができる。
【００５１】
あるいは、より正確なカテーテル位置測定値は、追加の心臓アンカーポイントを識別するために使用される他の画像化技術から得ることができる。いくつかの実施形態では、回転血管造影によって生成された画像からの心臓の解剖学的ランドマーク構造から識別される心臓のアンカーポイントがプロセッサ３６によって定義される場合がある。他の実施形態では、超音波カテーテル経食道心エコー検査（ＴＥＥ）によって生成された超音波画像からの心臓の解剖学的ランドマーク構造から識別される心臓のアンカーポイントがプロセッサ３６によって定義される場合がある。本明細書に記載の実施形態は心臓手技でのカテーテルの位置の追跡に主に対処しているが、本明細書に記載の方法及びシステムは、例えば尿路の膀胱における又は胃におけるカテーテル追跡など、他の用途にも使用することが可能である。
【００５２】
したがって、上述の実施形態は一例として引用したものであり、また本発明は上記に具体的に図示及び記載したものに限定されないことは認識されるであろう。むしろ本発明の範囲には、上記に述べた様々な特徴の組み合わせ及び下位の組み合わせ、並びに上記の説明を読むことによって当業者には想到されるであろう、先行技術において開示されていない変形例及び改変例も含まれるものである。参照により本特許出願に組み込まれる文書は、組み込まれた文書内の用語が、本明細書で明示的又は暗黙的に行われる定義と相反するように定義される場合を除き、本出願の一体部分と見なされるべきであり、本明細書における定義のみが検討されるべきである。
【００５３】
〔実施の態様〕
（１）  方法であって、
生体の器官に挿入された体内プローブの第１座標系における位置を受信することと、
前記体のＸ線透視画像を受信することと、
前記Ｘ線透視画像における前記体の動きを第２座標系において測定することと、
前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置を前記第２座標系において特定された動きを用いて補正することと、を含む、方法。
（２）  前記動きを測定することが、前記Ｘ線透視画像において前記体の硬組織を特定すること、及び第１のＸ線透視画像とその後のＸ線透視画像との間で前記硬組織の動きを査定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  前記動きを査定することが、前記硬組織上の複数のアンカーポイントを定義すること、及び前記第１のＸ線透視画像と前記その後のＸ線透視画像との間で前記アンカーポイントの動きを査定することを含む、実施態様２に記載の方法。
（４）  前記体内プローブの前記受信した位置を補正することが、前記第２座標系において査定された前記アンカーポイントの動きを、前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置に適用することを含む、実施態様３に記載の方法。
（５）  前記位置を受信することが、磁気追跡システムを用いて１つ又は複数のボディパッチセンサーに対して前記第１座標系を定義することを含み、前記Ｘ線透視画像を受信することが、前記Ｘ線透視画像内で前記ボディパッチセンサーを特定すること及び、その特定したボディパッチセンサーに対して前記第２座標系を定義することを含む、実施態様１に記載の方法。
【００５４】
（６）  前記体の前記測定された動きを使用して前記受信した位置を補正することが、前記体の上に配置され磁気追跡システムによって検出される１つ又は複数のボディパッチセンサーの動きが既定の閾値を超えていると判定したときに行われる、実施態様１に記載の方法。
（７）  前記Ｘ線透視画像を受信することが、所与のＸ線透視画像に関して、前記第２座標系において異なる角度で取得された２つ又は３つ以上のＸ線透視サブ画像を受信することを含む、実施態様１に記載の方法。
（８）  前記体の動きを測定することが、前記体の硬組織の第１及び第２の３次元モデルを、それぞれの第１及び第２のＸ線透視画像をもとに構築すること、及び前記硬組織の前記第１の３次元モデルと前記第２の３次元モデルとの間での前記硬組織の動きを測定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（９）  前記体内プローブの前記受信された位置の補正における精度を改善するために心臓アンカーポイントの動きを追跡することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１０）  装置であって、
生体の器官内に挿入された体内プローブの第１座標系における位置を受信し、前記生体のＸ線透視画像を受信するように構成された、インターフェイスと、
前記Ｘ線透視画像における前記体の動きを第２座標系において測定し、前記第２座標系で特定された動きを使用して、前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置を補正するように構成された、プロセッサと、を含む、装置。
【００５５】
（１１）  前記プロセッサが、前記Ｘ線透視画像における前記体の硬組織を特定し、第１のＸ線透視画像とその後のＸ線透視画像との間で前記硬組織の動きを査定することによって前記動きを測定するように構成される、実施態様１０に記載の装置。
（１２）  前記プロセッサが、前記硬組織上の複数のアンカーポイントを定義し、前記第１のＸ線透視画像と前記その後のＸ線透視画像との間での前記アンカーポイントの動きを査定することによって前記動きを査定するように構成される、実施態様１１に記載の装置。
（１３）  前記プロセッサが、前記第２座標系において査定された前記アンカーポイントの動きを、前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置に適用することによって、前記体内プローブの前記受信した位置を補正するように構成される、実施態様１２に記載の装置。
（１４）  前記プロセッサが、磁気追跡システムの１つ又は複数のボディパッチセンサーに対する前記第１座標系を定義し、前記Ｘ線透視画像において前記ボディパッチセンサーを特定し、前記特定されたボディパッチセンサーに対する前記第２座標系を定義するように構成される、実施態様１０に記載の装置。
（１５）  前記プロセッサが、前記体上に配置され磁気追跡システムによって検出される１つ又は複数のボディパッチセンサーの動きが既定の閾値を超えていると判定したときに、前記体の前記測定された動きを使用して前記受信した位置を補正するように構成される、実施態様１０に記載の装置。
【００５６】
（１６）  前記インターフェイスが、所与のＸ線透視画像に関して、前記第２座標系において異なる角度で取得された２つ又は３つ以上のＸ線透視サブ画像を受信するように構成される、実施態様１０に記載の装置。
（１７）  前記プロセッサが、前記体の硬組織の第１及び第２の３次元モデルを、それぞれの第１及び第２のＸ線透視画像をもとに構成し、前記硬組織の前記第１の３次元モデルと前記第２の３次元モデルとの間での前記硬組織の動きを測定することによって前記体の動きを測定するように構成される、実施態様１０に記載の装置。
（１８）  前記プロセッサが、前記体内プローブの前記受信した位置の補正の精度を改善するために、心臓アンカーポイントの動きを追跡するように構成される、実施態様１０に記載の装置。
（１９）  装置であって、
磁気体内プローブ追跡システムと、
Ｘ線透視撮影システムと、
生体の器官に挿入された前記体内プローブの第１座標系における位置を前記磁気体内プローブ追跡システムから受信し、前記Ｘ線透視撮影システムから第２座標系における前記生体のＸ線透視画像を受信し、前記第２座標系における前記Ｘ線透視画像中の前記体の動きを測定し、その特定された動きを使用して前記第１座標系における前記体内プローブの前記受信した位置を補正するように構成される、患者の動きを補正するシステムと、を備える、装置。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【外国語明細書】
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