(57)【要約】医療器具のナビゲーションのための方法及びシステムであって、少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置を案内する段階と、基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得するように、撮影及び案内システムを使用する段階であって、複数の画像投影は、基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするに十分である、段階とを有する、方法及びシステムを開示している。その方法はまた、基準装置の位置を測定する段階と、モデル化又は再構成画像から演算される基準装置の位置を基準装置の測定された位置と比較することに基づいて、変換行列を表す段階と、医療器具の位置及び変換行列に基づいて、複数の画像投影の少なくとも１つにおいて、医療器具の画像を重ね合わせる段階とを有する。
2009502398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療器具のナビゲーションのための方法であって：
少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置を案内する段階；
前記案内を行い、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得するように、撮影及び案内システムを使用する段階であって、前記複数の画像投影は、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするように十分である、段階；
位置測定システムにより前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を測定する段階；
前記位置測定システムから前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置と、前記モデル化又は再構成画像から演算される前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を比較することに基づいて、変換行列を表す段階；並びに
前記位置測定システムにより測定された医療器具の位置及び前記変換行列に基づいて、前記複数の画像投影の少なくとも１つにおいて、前記医療器具の画像を重ね合わせる段階；
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも３つの基準位置は、高位右心房、冠状静脈洞及びＨＩＳ房室束（ＨＩＳ）のそれぞれに対応する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記位置測定システムにより前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を測定する前記段階は、前記複数の画像投影の前記取得と実質的に同時に行われる、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の動き又は動きの位相を表すデータを取得する段階を更に有する、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記動き又は動きの位相を表すデータを取得する前記段階は、前記複数のＸ線画像投影を前記取得する段階と実質的に同時に行われる、方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、前記動き又は動きの位相は心拍位相に対応する、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、前記動き又は前記動きの位相を表すデータは心電図である、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を前記少なくとも３つの基準位置と比較することに基づいて、変換行列を表す前記段階は、選択された心臓位相について行われる、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記再構成のために用いられる前記複数の画像投影は選択された心臓位相に対応する、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記再構成は、前記複数の画像投影の副集合に基づく、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記複数の画像投影を取得する前記段階は一回行われる、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の前記三次元位置に基づいて、動きについての画像を補償する段階を更に有する、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記補償する段階は：
位置測定システムにより前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の他の三次元位置を測定する段階：
前記位置測定システムから前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置と、前記モデル化又は再構成画像から演算される前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の前記他の三次元位置を比較することに基づいて、第２変換行列を表す段階；並びに
前記位置測定システムにより測定された前記位置及び前記変換行列に基づいて、前記複数の画像投影の少なくとも１つにおいて、前記医療器具の画像を重ね合わせる段階；
を有する方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、前記補償する段階は：
位置測定システムにより前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の他の三次元位置を測定する段階：
前記位置測定システムから前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の前記他の三次元位置と、前記位置測定システムからの前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の前記三次元位置を比較することに基づいて、第３変換行列を表す段階；並びに
前記変換行列、前記第３変換行列及び前記位置測定システムにより測定された前記位置に基づいて、前記複数の画像投影の少なくとも１つにおいて、前記医療器具の画像を重ね合わせる段階；
を有する方法。
【請求項１５】
医療器具のナビゲーションのためのシステムであって：
少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置；
前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得する撮影システムであって、前記複数の画像投影は、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするように十分である、撮影システム；
前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を表すデータを与える位置測定システム；並びに
前記撮影システム及び前記位置測定システムと動作可能であるように連結されている制御器であって、前記制御器は、前記モデル化又は再構成画像から演算された前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を、前記位置測定システムからの前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の前記三次元位置と比較することに基づいて、変換行列を表す、制御器；  
を有するシステムであり、
前記制御器は更に、前記位置測定システムにより測定される前記医療器具の位置及び前記変換行列に基づいて、前記複数の画像投影の少なくとも１つにおいて前記医療器具の画像を重ね合わせる；
システム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のシステムであって、前記少なくとも３つの基準位置は、高位右心房、冠状静脈洞及びＨＩＳ房室束（ＨＩＳ）のそれぞれに対応する、システム。
【請求項１７】
請求項１３に記載のシステムであって、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の動き又は動きの位相を表すデータを取得するためのシステムを更に有する、システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のシステムであって、前記取得するデータは前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の動き又は動きの位相を表す、システム。
【請求項１９】
請求項１５に記載のシステムであって、前記動き又は動きの位相は心拍位相に対応する、システム。
【請求項２０】
請求項１５に記載のシステムであって、前記動き又は前記動きの位相を表すデータは心電図である、システム。
【請求項２１】
請求項１３に記載のシステムであって、前記再構成のために用いられる前記複数の画像投影は選択された心臓位相に対応する、システム。
【請求項２２】
請求項１３に記載のシステムであって、前記複数の画像投影の前記取得は一回行われる、システム。
【請求項２３】
請求項１３に記載のシステムであって、前記使用すること、測定すること、表すこと及び重ね合わせることがそれぞれ、行われる、システム。
【請求項２４】
請求項１３に記載のシステムであって、前記位置測定システムは、インピーダンスに基づくシステム又は電磁的定位化システムの少なくとも一である、システム。
【請求項２５】
医療器具のナビゲーションのためのシステムであって：
少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置を案内するための手段；
前記案内を行い、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得するように、撮影及び案内システムを使用するための手段であって、前記複数の画像投影は、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするように十分である、手段；
位置測定システムにより前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を測定するための手段；
前記測定のための手段から前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置と、前記モデル化又は再構成画像から演算される前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を比較することに基づいて、変換行列を表すための手段；並びに
前記測定のための手段により測定された医療器具の位置及び前記変換行列に基づいて、前記複数の画像投影の少なくとも１つにおいて、前記医療器具の画像を重ね合わせるための手段；
を有するシステム。
【請求項２６】
機械読み取り可能コンピュータプログラムコードによりエンコードされる記憶媒体であって、前記コードは、コンピュータが医療器具のナビゲーションのための方法を実行するようにするための指令を有する、記憶媒体であって、前記方法は：
少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置を案内する段階；
前記案内を行い、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得するように、撮影及び案内システムを使用する段階であって、前記複数の画像投影は、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするように十分である、段階；
位置測定システムにより前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を測定する段階；
前記位置測定システムから前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置と、前記モデル化又は再構成画像から演算される前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を比較することに基づいて、変換行列を表す段階；並びに
前記位置測定システムにより測定された医療器具の位置及び前記変換行列に基づいて、前記複数の画像投影の少なくとも１つにおいて、前記医療器具の画像を重ね合わせる段階；
を有する、記憶媒体。
【請求項２７】
コンピュータデータ信号であって、外コンピュータデータ信号はコンピュータが医療器具のナビゲーションのための方法を実行するようにするための指令を有する、コンピュータデータ信号であって、前記方法は：
少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置を案内する段階；
前記案内を行い、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得するように、撮影及び案内システムを使用する段階であって、前記複数の画像投影は、前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするように十分である、段階；
位置測定システムにより前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を測定する段階；
前記位置測定システムから前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置と、前記モデル化又は再構成画像から演算される前記少なくとも３つの基準位置に備えられる前記少なくとも３つの基準装置の三次元位置を比較することに基づいて、変換行列を表す段階；並びに
前記位置測定システムにより測定された医療器具の位置及び前記変換行列に基づいて、前記複数の画像投影の少なくとも１つにおいて、前記医療器具の画像を重ね合わせる段階；
を有する、コンピュータデータ信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、介入前撮影を伴わない実験室向けの介入式三次元カテーテルナビゲーションのための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここでは、Ｘ線システムを用いて透視的に観測される。冠動脈疾患において、従来、造影剤は、Ｘ線透視画像における血管プロファイルを示すために、局所的に適用される。例えば、ＰＴＣＡ（経皮経管冠動脈形成術）のような今日の治療法の過程において、カテーテルは、目的領域、例えば、患者の心臓における狭窄部分に押し込まれ、その位置は、Ｘ線透視を用いて順次、モニタされる。このことは、Ｘ線透視が、患者の解剖学的構造を示すばかりでなく、目的領域にカテーテルをナビゲートするために用いられる。それ故、患者及びスタッフは、ナビゲーションのみのために供されるＸ線の余計な線量を必要とする。
【０００３】
介入手順の精度を改善するために、基本的な解剖学的構造に対して位置合わせされる三次元カテーテルの定位化は、特に、心内膜の処置について評価されるものである。市販の三次元定位化システムは高価であり、しばしば、専用のカテーテルを必要とし、カテーテル定位化情報のみを与える。有効であるようにするためには、解剖学的情報が付加されなければならず、解剖学的座標とカテーテルの座標との間の位置合わせが必要である。今日、解剖学的情報は、通常、介入前ＣＴ又はＭＲＩ走査の間に与えられ、その走査は付加的手順を必要とし、費用が掛かる。更に、介入前走査を用いる場合、解剖学的データは、介入の日の解剖学的構造を正確に要求しない。更に、異なる撮影モダリティにより取得されるデータは、費用、時間及び複雑性を付加する案内のために用いられる実際の撮影情報に対して位置合わせされなければならない。
【０００４】
残念ながら、上記の制限は、今日、肺静脈隔離（ＰＶＩ）又は心室性頻脈（ＶＴ）等のより複雑なアブレーション手順に対して３Ｄナビゲーション／定位化技術の適用を制約している。上室性頻拍症（ＳＶＴ）のアベレーション及び両室ペースメーカー（ＢｉＶ）埋め込み、低コスト実験室向け解決方法等の複雑性の小さい手順の、今日の精度、効率及び有効性を改善することが必要である。
【０００５】
国際公開第２００４／０６０１５７号パンフレットにおいては、カテーテルの血管内又は心内膜ナビゲーションのための方法及び構成について記載されている。Ｘ線透視装置を用いて、先ず、２Ｄ画像の画像データベースが生成され、その場合、２Ｄ画像（Ｉ）が撮影されると同時に、関連心拍位相が、ＥＣＧを用いて記録される。カテーテルの介入の間、カテーテルの位置が、位置測定ユニットにより測定され、同時に、ＥＣＧ及び呼吸運動に依存する信号が記録される。測定されるカテーテルの現在の空間的位置は、その場合、心拍位相に関して、恐らくまた、呼吸位相に関して対応する画像データベースの２Ｄ画像に関連し、その２Ｄ画像において、カテーテルの位置が表されることが可能である。この方法は、その案内についての２Ｄ情報のみを用いる一方、２ＤのＸ線投影空間と定位化システム空間との間の位置合わせを行うための手段を尚も、必要とする。
【０００６】
それ故、高価な介入前撮影及び／又は位置合わせの必要のない３Ｄナビゲーションのための実験室向け介入方法が、改善された精度、効率及び有効性を有する複雑性の低い手順に介入手順の適用を広げるために必要である。
【０００７】
Ｘ線座標システムとカテーテル定位化システムとの間の位置合わせのために、Ｘ線定位化システム及びカテーテル定位化座標システムにおいて同時に測定される基準カテーテルにおける心内膜の電極の三次元（３Ｄ）位置を用いる方法及びシステムが、ここで、１つ又はそれ以上の例示としての実施形態において開示されている。それらの３Ｄ位置は、位置合わせ、歪み補正のために、及び３Ｄナビゲーションについての基準点として用いられる。
【特許文献１】国際公開第２００４／０６０１５７号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の例示としての実施形態にしたがって、ここで、医療器具のナビゲーションについての方法が開示される。その方法は：少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準照装置を案内する段階；並びに、前記案内を行い、それらの少なくとも３つの基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得するように、撮影及び案内システムを用いる段階であって、それらの複数の画像投影は、少なくとも３つの基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするように十分である、段階；を有する。その方法はまた、位置測定システムにより少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置の三次元位置を測定する段階；位置測定システムから少なくとも３つの基準装置の三次元位置と、モデル化又は再構成画像から演算される少なくとも３つの基準装置の三次元位置を比較することに基づいて、変換行列を表す段階；並びに、その変換行列に基づく、複数の画像投影の少なくとも１つにおける医療器具の画像と、位置測定システムにより測定された医療器具の位置とを重ね合わせる段階；を有する。
【０００９】
ここでは、例示としての実施形態において、医療器具のナビゲーションのためのシステムがまた、開示されている。そのシステムは、少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置；及び、それらの少なくとも３つの基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得する撮影システムであって、それらの複数の画像投影は、少なくとも３つの基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするように十分である、撮影システム；を有する。そのシステムはまた、少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置の三次元位置を表すデータを与える位置測定システム；撮影システム及び位置測定システムと動作可能であるように連結している制御器であって、モデル化または再構成画像から演算された少なくとも３つの基準装置の三次元位置を、位置測定システムからの少なくとも３つの基準装置の三次元位置と比較することに基づいて、変換行列を表す、制御器であり、更に、その変換行列及び位置測定システムにより測定された医療器具の位置に基づいて、複数の画像投影の少なくとも１つにおいて医療器具の画像を重ね合わせる、制御器；を有する。
【００１０】
更に、ここでは、他の例示としての実施形態において、医療器具のナビゲーションのためのシステムについて開示されている。そのシステムは：少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置を案内するための手段；案内を行うように、及び少なくとも３つの基準装置を有する所望の解剖学的構造に対応する複数の画像投影を取得するように、撮影及び案内システムを用いるための手段であって、それらの複数の画像投影は、少なくとも３つの基準装置に対応する三次元モデル化又は再構成画像を生成することを可能にするために十分である、手段；並びに、少なくとも３つの基準位置に備えられる少なくとも３つの基準装置の三次元位置を測定するための手段；を有する。そのシステムはまた、モデル化又は再構成画像から演算された少なくとも３つの基準装置の三次元位置を、測定するための手段からの少なくとも３つの基準装置の三次元位置と比較することに基づいて、変換行列を表すための手段；を有する。
【００１１】
また、ここでは、他の例示としての実施形態において、機械読み取り可能コンピュータプログラムにより符号化される記憶媒体であって、符号は、コンピュータが医療器具のナビゲーションのための上記の方法を実施するようにするための指令を有する、記憶媒体について開示している。
【００１２】
更に、他の例示としての実施形態において、ここでは、コンピュータデータ信号であって、コンピュータが医療器具のナビゲーションのための上記の方法を実施するようにするための指令を有する、コンピュー手データ信号について開示している。
【００１３】
開示されているシステム及び方法に関連する付加的特徴、機能及び有利点については、特に、添付図に関連付けてみるとき、以下の詳細説明から理解できる。
【００１４】
開示されている実施形態の作製及び使用において、当業者を支援するように、参照番号が添付図に付けられ、同じ参照番号は同じものに付けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ここで説明するように、本発明の開示内容は、有利であることに、Ｘ線システムとカテーテル定位化システムとの間の位置合わせのために、Ｘ線座標システム及びカテーテル定位化座標システムにおいて同時に測定される基準カテーテルにおける心内膜電極の三次元（３Ｄ）位置の定位化を可能にする及び容易にする。それらの３Ｄ位置は、位置合わせ、歪み補正のため及び３Ｄナビゲーションのための基準点として用いられる。
【００１６】
本発明は、種々の種類の３Ｄ／４Ｄ（心拍位相を伴う３Ｄ）撮影のアプリケーションのために利用されることが可能である。本発明の好適な実施形態については、例示として、電気生理学的介入のために用いられるＸ線撮影に対して適用可能であるため、ここで説明されている。Ｘ線撮影及び介入を例示として言及して、好適な実施形態について図示して説明する一方、本発明はＸ線撮影又は介入のみに限定されるものではなく、撮影システム及び装置に適用されることが可能であることを当業者は理解できるであろう。
【００１７】
特定のセンサ及び専門用語が例示としての実施形態を記載するために挙げられる一方、そのようなセンサは、単に例示であり、限定的なものではないことが更に理解できるであろう。多くの変形、置き換え及び等価なものが可能であることが、ここでの開示を検討することにより、当業者は理解することができるであろう。
【００１８】
例示としての実施形態においては、Ｘ線画像座標システムとカテーテル定位化システムとの間の位置合わせを容易にするための方法及びシステムについて開示している。一実施形態においては、複数の基準カテーテルにおける心内膜電極の３Ｄ位置がＸ線蛍光座標撮影システム及びカテーテル定位化座標システムにおいて同時に測定される。その場合、変換行列が、変換を数値化するように、それにより、一のシステムから他のシステムへの測定の位置位置合わせを数値化するように演算される。更に、例示としての実施形態においては、３Ｄ位置がまた、３Ｄナビゲーションについて基準点として及び歪み補償のために用いられる。
【００１９】
ここで、図１を参照するに、本発明の例示としての実施形態にしたがって、システムはについて説明する。システム１０は、第１端部に備えられているＸ線管１６と、他端部に備えられているＸ線装置、例えば、画像インテンシファイアとを有するＣ字型アーム１４を有するＸ線装置１２を有する。そのようなＸ線装置１２は、異なるＸ線位置から、テーブル２２上に横たえられている患者２０のＸ線投影画像を生成するために適切である。このために、Ｃ字型アーム１４の位置は種々の方向に変えられることが可能であり、Ｃ字型アーム１４はまた、図示しているＸ、Ｚ及びＹ（図示せず）である空間における３つの軸の周りにおいて回転可能であるように構成されている。Ｃ字型アーム１４は、レールシステム３０の水平方向において移動可能である支持装置２４、ピボット２６及びスライド２８を介して天井に取り付けられることが可能である。異なるＸ線位置からの投影の取得及びデータ取得のためのそれらの動きの制御は、制御ユニット５０により実行される。
【００２０】
心電図（ＥＣＧ）測定システム４０は、システム１０の一部としてＸ線装置１２を備えている。例示としての実施形態においては、ＥＣＧ測定システム４０は、制御ユニット５０と接続されている。好適には、患者２０のＥＣＧは、心拍位相の決定を容易にするようにＸ線データ取得の間に測定され、記録される。例示としての実施形態においては、心拍位相情報が、Ｘ線投影データを区分化する及び区別するように用いられる。例示としての実施形態については、心拍位相を確認するようにＥＣＧの測定に関連して説明されているが、他の方法も可能であることが理解できるであろう。例えば、心拍位相及び／又は投影データ区分化は、Ｘ線データのみ、他のパラメータ又は付加的な検知データに基づいて得られることが可能である。
【００２１】
制御ユニット５０はＸ線装置１２を制御し、画像捕捉を容易にし、画像再構成を容易にするための機能及び処理を備えている。制御ユニット５０は、演算ユニット５２において処理されるように、取得されルデータ（Ｘ線画像、位置データ等を有するが、それらに限定されない）を受け入れる。演算ユニット５２はまた、制御ユニット５０と一体化されることが可能である。種々の画像は、介入の間に医師を支援するように、モニタ５４に表示されることが可能である。
【００２２】
演算ばかりでなく、上記の機能及び好ましい処理（例えば、Ｘ線制御、画像再構成等）を実行するように、制御ユニット５０、演算ユニット５２、モニタ５４、再構成ユニット５６等は、上記の少なくとも１つを有する組み合わせばかりでなく、処理器、コンピュータ、メモリ、記憶装置、登録器、タイミング、インタラプト、通信インタフェース、入力／出力信号インタフェース等を有するが、それらに限定されるものではない。例えば、制御ユニット５０、演算ユニット５２、モニタ５４、再構成ユニット５６等は、Ｘ線投影の生成及び任意の３Ｄ／４Ｄ画像の再構成を容易にするように、必要に応じて、Ｘ線信号の適切なサンプリング、変換、取得又は生成を可能にするように、信号インタフェースを有することが可能である。制御ユニット５０、演算ユニット５２、モニタ５４、再構成ユニット５６等の更なる特徴については、ここで、十分に説明している。
【００２３】
図示しているＸ線装置１２は、例示としての実施形態においては、介入と同時の瞬間に及び／又はその瞬間の前に、異なるＸ線位置から一連のＸ線投影画像を生成するために適切である。Ｘ線投影画像から、三次元画像データの集合、三次元再構成画像、必要に応じて、Ｘ線スライス画像が生成されることが可能である。例示としての実施形態においては、取得された投影は演算ユニット５２に、その場合、任意に、投影からそれぞれの再構成画像を形成する再構成ユニットに適用される。結果として得られる２Ｄ投影及び３Ｄ画像は、モニタ５４に表示されることが可能である。最終的には、三次元画像データの集合、三次元再構成画像、Ｘ線投影画像等は、記憶ユニット５８に保存され、記憶されることが可能である。
【００２４】
図１を継続して参照するに、ここで説明しているシステム及び方法の例示としての実施形態は、カテーテルの実験室の既存のＸ線撮影装置を用いて、低いＸ線ドーズ量による心臓又は他の血管内介入の間のカテーテルのナビゲーションを容易にする。更に、１つ又はそれ以上の例示としての実施形態は、患者の体内に挿入された器具を追跡するための構成に関するものである。
【００２５】
システム１０はまた、以下、プローブ３４と称せられる複数の基準装置及び患者２０の体内に挿入されている器具３２の空間的位置を測定するための位置測定ユニット６０を有する。好適には、プローブ３４のための電極を有する何れかの規格品カテーテルを用いることが可能である位置測定ユニット６０が用いられる。それらのシステムの一部は、インピーダンス測定に基づく定位化技術を用いる。他のシステムは電磁式検知を用いる。しかしながら、それらのシステムは、カテーテルの定位化について満足する一方、専用のカテーテルを必要とする。そのようなシステムにおいては、位置測定ユニット６０は、（変調された）電磁場を送信するための送信器と、また、それらの電磁場を受信するための受信器６４とを有することが可能であるが、それらに限定されるものではない。
【００２６】
上記の少なくとも１つを有する組み合わせばかりでなく、針、カテーテル３６、ガイドワイヤ、１つ又はそれ以上のプローブ３４等を有する医療装置３２が、生検又は介入処理の間等に、患者２０の体内に案内されることが可能である。患者２０の検査領域の２Ｄ投影及び、任意の三次元画像データの集合に関連する医療機器３２の位置は、位置測定システム（図示せず）により取得され、測定され、例示としての実施形態にしたがって、２Ｄ投影に、任意に、再構成された３Ｄ／４Ｄ画像において重ね合わされることが可能である。
【００２７】
システム１０は、例えば、国際公開第２００４０６０１５７号パンフレットに記載されている位置測定システム等の位置測定ユニットを有し、その特許文献の内容の援用により、本明細書の説明の一部を代替する。位置測定ユニット６０は、カテーテル３６の先端（例えば、プローブ３４）の空間的位置の決定を、固定座標システムの患者２０において、少なくとも３つの基準プローブ３４の位置に基づいて、可能にする。
【００２８】
ここで図２Ａ及び２Ｂを参照するに、本発明の例示としての実施形態について、上室性頻拍症（ＳＶＴ）切除処置の分野に対する例示として説明している。ＳＬＶ処置においては、３つの基準プローブ３４は、図２Ａに示すように、高位右心房（ＨＲＡ）、ＨＩＳ房室束（ＨＩＳ）及び冠状静脈洞（ＣＳ）の既知の受け付けた位置において位置付けられる。例示としての実施形態にしたがったカテーテルのナビゲーションのための方法及びシステムは、下記のように、そして図３及び４を参照して実行される。
【００２９】
図４は、カテーテルのナビゲーションの例示としての方法１００のフロー図を示している。その処置は、２Ｄにおけるナビゲーション、３Ｄにおけるナビゲーション又はそれらの両方におけるナビゲーションを用いる、一般に、参照番号１２０で示される介入案内に従って、Ｘ線システムとカテーテル／装置定位化座標システムとの間で、一般に、参照番号１１０で示される位置合わせから開始される。
【００３０】
処置ブロック１１２に示している例示としての実施形態においては、位置合わせは、複数の基準器具、例えば、Ｘ線透視案内に含まれるが、それに限定されない、従来の案内の下で選択された基準位置において、複数の基準器具、カテーテル／プローブ／装置等の案内により開始される。上記のように、例示としての一実施形態においては、遠心端におけるプローブ３４を有する３つの基準カテーテル３６が用いられ、高位右心房（ＨＲＡ）、ＨＩＳ房室束（ＨＩＳ）及び冠状静脈洞（ＣＳ）に位置付けられるが、基準カテーテル３６及びプローブ３４の他の数及び位置を採用することが可能である。例えば、好適には、少なくとも３つのプローブ３４を有する単独の基準カテーテル３６が用いられる。処置ブロック１１４において、位置合わせ１００は、投影データの取得により、この実施例においては、基準カテーテル３６及びプローブ３４の３Ｄ再構成を可能にする且つ容易にするに十分であるＸ線透視により継続される。同時に、基準カテーテル３６及びプローブ３４の位置が、位置測定システム６０、例えば、カテーテル／装置定位化システムにより測定される。この投影データは、異なる投影方位において、回転データ取得によるか又は、少なくとも２つの、後続して得られる一連の投影画像によって得られることが可能である。図２Ｂは、例示としての実施形態にしたがったＸ線投影データからの基準カテーテルの再構成を示している。
【００３１】
図４を継続して参照するに、処置ブロック１１６において、再構成１１０は、画像再構成又はモデリング技術によって、３Ｄ基準点の演算により継続される。図３は、この再構成の実施例を示している。基準カテーテル３６は単独の電極／プローブ３４より多くを有することが可能であり、それ故、３Ｄの点の数は、必要に応じて、用いられることが可能であることに留意する必要がある。厳密な又は非厳密な変換行列が、その場合、再構成されたＸ線投影データから演算される３Ｄ位置と、処置ブロック１１８において示されている位置測定システム６０により測定される３Ｄ位置との間において演算される。この変換行列は、２ＤのＸ線投影データに又は、任意に、３Ｄ再構成／変調画像に位置測定システムにより測定された位置を変換するように、又は、必要に応じて、その逆に変換するように、並進、回転、スケーリング、歪み補正等を含む必要な変換を備えることが可能であるが、それらに限定されるものではない。
【００３２】
図４を参照して、方法１００を継続するに、一旦、位置合わせ１１０が完了し、変換データが認識されると、その方法１００は、介入案内１２０により継続される。介入案内１２０は、複数の異なる変化において実施されることが可能である。全てのモードにおいて、アクティブなカテーテル３８（例えば、実際のアブレーションカテーテル、ペースメーカーリード等）が、装置の定位化を容易にするように、位置測定システム６０により追跡される。更に、上記の変換データに基づく、例示としての一実施形態においては、測定された位置は、前に捕捉された２Ｄ投影、異なる投影方向における複数の投影、又は、処置ブロック１２２に示す２Ｄにおける有効なナビゲーションに対して実行される回転撮影から外れた同じ心拍位相に対応する全ての投影にさえ、重ねられることが可能である。例えば、図３は、前に取得された投影画像に重ねられた器具３２の測定位置を示している。任意に、３Ｄにおけるナビゲーションが、３Ｄの基準位置に対して視覚化されるカテーテル／装置の測定位置を有することにより、処置ブロック１２４に示すように達成されることが可能である。解剖学的情報を与えるように、カテーテル／装置の３Ｄの情報が、投影画像にフォーカシングされるように表示されることが可能である。
【００３３】
両方の方法において、その視覚化は、好適には、カテーテル測定が異なる心拍位相において得られる時相の表示におけるエラーを受け付けて、基準と同じ心拍位相において実施される、又は連続して更新される。有利であることに、時相から外れた測定は、好適には、光学式表示器（例えば、異なる表示されるカテーテルの色）、報知等により示される。
【００３４】
更には、基準点推定のために単独の３Ｄの位置を用いることに代わる他の例示としての実施形態においては、４Ｄ再構成（即ち、異なる心拍位相における３Ｄ）が、Ｘ線定位化空間とカテーテル／装置定位化空間との間の４Ｄ（３Ｄプラス心拍位相）変換を与える入力として用いられることが可能である。
【００３５】
更に、２Ｄの静的Ｘ線投影を用いることに代えて、複数の心拍位相から外れて選択された投影が用いられることが可能であり、それにより、半４Ｄナビゲーションシステムを備えることが可能である。
【００３６】
他の代替の実施形態は、操作可能なカテーテルの位置のＸ線投影の解剖学的データへの他の変換の略リアルタイムの演算について上記のように生成される、予め演算された変換行列と、位置測定システム６０により連続的に測定された基準プローブの３Ｄ位置とを用いる。この方法は、患者の動き（呼吸運動を含む）について、基準位置の数が非厳密な変換を与えるように十分に多い場合の心運動についてさえ、実質的にリアルタイムの補正を可能にする。
【００３７】
他の代替の実施形態においては、４Ｄ変換が、静的基準におけるカテーテルの動きの視覚化のために基準座標システムに測定されたカテーテルの位置を変化するように用いられることが可能である。そのような方法は介入手順の精度、効率及び有効性を改善する一方、介入手順の間のＸ線ドーズを減少させる。
【００３８】
要約すると、開示している本発明は、有利であることに、特に、心室構造の介入手順の、そして特に、上室性頻拍症の処置のような複雑でないアブレーション手順についての案内を可能にし、容易にする。更に、開示している本発明は、少数の投影からのそのような案内を可能にし且つ容易にし、低ドーズの２Ｄ介入、３Ｄ再構成の介入、又は４Ｄ（例えば、心拍位相を伴う３Ｄ）さえ、もたらす。開示しているシステム及び方法は、電気生理学的介入の間の案内及びナビゲーションのためのカテーテルナビゲーションシステム、２Ｄ投影、又は３Ｄ／４Ｄ再構成に依存して、オペレータ、特に、医師に対して重要な有利点を与える。開示しているシステム及び方法の付加的な有利点は、位置合わせが、低い患者へのドーズ量をもたらすＸ線投影の小さい集合に基づいて実行されることである。
【００３９】
上記の複数の実施形態において説明しているシステム及び方法は、介入方法の導入を有利に可能にする及び容易にするシステム及び方法を与える。更に、開示している本発明は、それらの処理を実行するための、コンピュータにより実行される処理及び装置の形で実施されることが可能である。本発明はまた、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク又は何れかの他のコンピュータ読み出し可能記憶媒体等の有形の媒体５８において実施される指令を有するコンピュータプログラムコードの形で実施されることが可能であり、コンピュータプログラムコードがコンピュータにロードされて、実行されるとき、そのコンピュータは本発明を実行するための装置になる。本発明はまた、例えば、記憶媒体に記憶される、コンピュータにロードされる及び／又はコンピュータにより実行される、コンピュータプログラムコードの形で、又は、ある送信媒体において、例えば、光ファイバを介して又は電磁放射線を介して電気配線又はケーブルにおいて搬送波を変調する、送信されたデータ信号として、実施されることが可能であり、コンピュータプログラムコードがコンピュータにロードされ、コンピュータにより実行されるとき、そのコンピュータは本発明を実行するための装置になる。汎用目的のマイクロプロセッサにおいて実行されるとき、コンピュータプログラムコードセグメントは、マイクロプロセッサが特定の論理回路を生成するようにする。
【００４０】
同じアイテムを表す“第１”、“第２”又は他の表現の使用は、特に断り書きがない限り、何れかの特定の順序を指定する又は意味するものではない。同様に、単数表現又は他の類似する表現は、特に断り書きがない限り、“１つ又はそれ以上”の意味を有することが意図されている。
【００４１】
本発明については、例示としての実施形態を参照して説明しているが、本発明はそのような例示としての実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形が可能であり、等価のものと置き換えることが可能であることが、当業者は理解できるであろう。更に、種々の修正、改善及び／又は変形が、本発明の主旨又は範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して、特定の状態又は材料を適合させることが可能である。それ故、本発明は、本発明を実行するために検討された最良のものとして開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、同時提出の特許請求の範囲における範囲内に入る全ての実施形態を包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の例示としての実施形態にしたがったＸ線撮影システムを示す図である。
【図２Ａ】高位右心房（ＨＲＡ）、ＨＩＳ房室束（ＨＩＳ）及び冠状静脈洞（ＣＳ）のような既知の受け付けられた位置における基準カテーテルの定位化を示す図である。
【図２Ｂ】例示としての実施形態にしたがったＸ線投影データからの基準カテーテルの再構成を示す図である。
【図３】例示としての実施形態にしたがった、予め取得された投影画像における器具の測定された位置の重ね合わせを示す図である。
【図４】カテーテルのナビゲーションの方法の例示としての実施形態にしたがったフロー図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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