(57)【要約】【課題】解剖学的領域の３Ｄモデルと該領域の投影画像とを位置揃えする。【解決手段】患者２５０の解剖学的領域２５５においてカテーテル２６０を用いる第一のモダリティの第一の画像取得システム１１５が、フルオロスコピィを用いて解剖学的領域の第一の画像を形成するように構成されており、この第一の画像は一組のフルオロスコピィ投影画像１８２を含む。また、第二の異なるモダリティの第二の画像取得システム１１８が、解剖学的領域の３Ｄモデル１８４を生成するように構成されている。解剖学的参照系１１７が第一及び第二の画像取得システムの両方に共通に設けられる。処理回路１７０が、共通の参照系、並びに第一及び第二の画像取得システムの両方におけるカテーテルに関連する識別可能なパラメータに応じて、３Ｄモデルとフルオロスコピィ画像とを位置揃えするための実行可能な命令を処理するように構成されている。【選択図】図１
2006110344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療的侵襲処置に用いられるイメージング・システム（１００）であって、
患者（２５０）の解剖学的領域（２５５）においてカテーテル（２６０）を用いる第一のモダリティの第一の画像取得システム（１１５）であって、フルオロスコピィを用いて前記解剖学的領域（２５５）の第一の画像を形成するように構成されており、該第一の画像は一組のフルオロスコピィ投影画像（１８２）を含んでいる、第一の画像取得システム（１１５）と、
前記解剖学的領域の三次元（３Ｄ）モデル（１８４）を生成するように構成されている第二の異なるモダリティの第二の画像取得システム（１１８）と、
前記第一及び第二の画像取得システム（１１５、１１８）の両方に共通の解剖学的参照系（１１７）と、
該共通の参照系（１１７）、並びに前記第一及び第二の画像取得システム（１１５、１１８）の両方における前記カテーテル（２６０）に関連する識別可能なパラメータに応じて、前記三次元モデル（１８４）と前記フルオロスコピィ画像（１８２）とを位置揃えするための実行可能な命令を処理するように構成されている処理回路（１７０）と、
を備えたイメージング・システム（１００）。
【請求項２】
前記処理回路（１７０）はさらに、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関して前記三次元モデル（１８４）を並進させる並進ファクタを生成し、
選択随意で、前記三次元モデル（１８４）を前記フルオロスコピィ投影画像（１８２）の投影平面に垂直な軸の周りに回転させて、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関する前記三次元モデル（１８４）の拡大縮小を調節する拡大縮小率であって、前記カテーテル（２６０）の識別可能な特徴に依存する拡大縮小率を生成する
ための実行可能な命令を処理するように構成されており、
前記カテーテル（２６０）は、既知の実際の直径を有し、前記処理回路はさらに、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）において前記カテーテル（２６０）の見かけの直径を決定し、前記カテーテル（２６０）の前記見かけの直径を前記カテーテル（２６０）の前記既知の実際の直径と比較し、これに応じて前記フルオロスコピィ画像（１８２）における前記解剖学的領域（２５５）の解剖学的構造の実際の寸法を決定し、前記フルオロスコピィ画像（１８２）における前記解剖学的構造を前記三次元モデル（１８４）における同じ解剖学的構造と一致させ、前記三次元モデル（１８４）における前記同じ解剖学的構造の前記実際の直径と見かけの直径とを比較して、ここから前記第一及び第二の画像取得システム（１１５、１１８）の間での拡大縮小率を生成するための実行可能な命令を処理するように構成されている、
請求項１に記載のイメージング・システム（１００）。
【請求項３】
前記カテーテル（２６０）は、水平面（２６５）と、前記フルオロスコピィ・システム（１１５）の焦点（２７５）及び前記カテーテル（２６０）の投影を結ぶ線との交点により画定される位置において前記解剖学的領域の既知の解剖学的構造に配置され、前記水平面（２６５）は、前記解剖学的参照系（１１７）から前記フルオロスコピィ・システム（１１５）における前記既知の解剖学的構造までの高さｈにより定義され、これにより、前記第一及び第二の画像取得システム（１１５、１１８）における前記カテーテル（２６０）の既知の位置を確定しており、
前記処理回路はさらに、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関して前記三次元モデル（１８４）を並進させる並進ファクタを生成し、
選択随意で、前記三次元モデル（１８４）を前記フルオロスコピィ投影画像（１８２）の投影平面に垂直な軸の周りに回転させ、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関する前記三次元モデル（１８４）の拡大縮小を調節する拡大縮小率であって、前記カテーテル（２６０）の識別可能な特徴に依存する拡大縮小率を生成して、
前記三次元モデル（１８４）における前記カテーテル（２６０）の前記既知の位置及び前記高さｈに応じて前記三次元モデル（１８４）における同じ解剖学的構造の実際の寸法を決定し、前記三次元モデル（１８４）における前記解剖学的構造の前記実際の寸法と見かけの寸法とを比較し、ここから前記第一及び第二の画像取得システム（１１５、１１８）の間の拡大縮小率を生成するための実行可能な命令を処理するように構成されている、
請求項１に記載のイメージング・システム（１００）。
【請求項４】
前記第一の画像取得システム（１１５）はさらに、第二の組のフルオロスコピィ投影画像（１８２）を生成するように構成されており、前記第一及び第二の組の投影画像は、前記解剖学的領域の異なる投影画像を識別可能なように形成するのに十分な角度だけ離隔した少なくとも２回の異なるＸ線投影により生成され、前記カテーテル（２６０）は、前記解剖学的領域（２５５）の既知の解剖学的構造に配置され、
前記処理回路（１７０）はさらに、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関して前記三次元モデル（１８４）を並進させる並進ファクタを生成し、
選択随意で、前記三次元モデル（１８４）を前記フルオロスコピィ投影画像（１８２）の投影平面に垂直な軸の周りに回転させ、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関する前記三次元モデル（１８４）の拡大縮小を調節する拡大縮小率であって、前記カテーテル（２６０）の識別可能な特徴に依存する拡大縮小率を生成し、
三角法アプローチを用いて前記二組の投影画像を解析することにより、寸法ｂを画定するように前記フルオロスコピィ・システム（１１５）の前記焦点に関する前記三次元モデル（１８４）における前記カテーテル（２６０）の位置を決定して、
前記三次元モデル（１８４）における前記カテーテル（２６０）の前記既知の位置及び前記寸法ｂに応じて前記三次元モデル（１８４）における同じ解剖学的構造の実際の寸法を決定し、前記三次元モデル（１８４）における前記解剖学的構造の前記実際の寸法と見かけの寸法とを比較し、ここから前記第一及び第二の画像取得システム（１１５、１１８）の間の拡大縮小率を生成するための実行可能な命令を処理するように構成されている、
請求項１に記載のイメージング・システム（１００）。
【請求項５】
前記患者（２５０）の心臓と信号通信する心電図（ＥＣＧ）（１１２）と、
前記第二の画像取得システム（１１８）からの各々のフレームの心臓周期時相を決定するように、冠状洞に配置されている前記カテーテル（２６０）の移動と前記心電図（１１２）とを同期させるように構成されている患者インタフェイス・ユニット（１１６）と、
をさらに含んでおり、
前記冠状洞でのカテーテル（２６０）の移動を用いて、前記第二の画像取得システム（１１８）からの前記解剖学的構造の再構成と同じ時相での前記三次元モデル（１８４）の位置揃えを可能にする、
請求項１に記載のイメージング・システム（１００）。
【請求項６】
患者（２５０）の解剖学的領域（２５５）の三次元（３Ｄ）モデル（１８４）と、侵襲型フルオロスコピィ・システム（１１５）からの前記解剖学的領域（２５５）の投影画像とを位置揃えする方法であって、
前記フルオロスコピィ・システム（１１５）から、カテーテル（２６０）を含む前記解剖学的領域（２５５）のフルオロスコピィ画像（１８２）を形成するステップと、
異なるモダリティの第二の画像取得システム（１１８）から、前記解剖学的領域（２５５）の三次元モデル（１８４）を生成するステップと、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）及び前記三次元モデル（１８４）を共通の解剖学的参照系（１１７）に関して解析するステップと、
前記共通の参照系（１１７）、並びに前記フルオロスコピィ・システム（１１５）及び前記第二の画像取得システム（１１８）の両方における前記カテーテル（２６０）に関連する識別可能なパラメータに応じて、前記三次元モデル（１８４）と前記フルオロスコピィ画像（１８２）とを位置揃えするステップと、
を備えた方法。
【請求項７】
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関して前記三次元モデル（１８４）を並進させる並進ファクタを生成するステップと、
選択随意で、前記三次元モデル（１８４）を前記フルオロスコピィ投影画像（１８２）の投影平面に垂直な軸の周りに回転させるステップと、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関する前記三次元モデル（１８４）の拡大縮小を調節する拡大縮小率であって、前記カテーテル（２６０）の識別可能な特徴に依存する拡大縮小率を生成するステップと、をさらに含んでおり、
前記カテーテル（２６０）は、既知の実際の直径を有し、前記拡大縮小率を生成するステップは、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）において前記カテーテル（２６０）の見かけの直径を決定するステップと、前記カテーテル（２６０）の前記見かけの直径を前記カテーテル（２６０）の前記既知の実際の直径と比較するステップと、これに応じて前記フルオロスコピィ画像（１８２）における前記解剖学的領域（２５５）の解剖学的構造の実際の寸法を決定するステップと、前記フルオロスコピィ画像（１８２）における前記解剖学的構造を前記三次元モデル（１８４）における同じ解剖学的構造と一致させるステップと、前記三次元モデル（１８４）における前記同じ解剖学的構造の前記実際の直径と見かけの直径とを比較するステップと、ここから前記フルオロスコピィ・システム（１１５）と前記第二の画像取得システム（１１８）との間の拡大縮小率を決定するステップと、
を含んでいる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関して前記三次元モデル（１８４）を並進させる並進ファクタを生成するステップと、
選択随意で、前記三次元モデル（１８４）を前記フルオロスコピィ投影画像（１８２）の投影平面に垂直な軸の周りに回転させるステップと、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関する前記三次元モデル（１８４）の拡大縮小を調節する拡大縮小率であって、前記カテーテル（２６０）の識別可能な特徴に依存する拡大縮小率を生成するステップと、をさらに含んでおり、
前記カテーテル（２６０）は、水平面（２６５）と、前記フルオロスコピィ・システム（１１５）の焦点（２７５）及び前記カテーテル（２６０）の投影を結ぶ線との交点により画定される位置において前記解剖学的領域（２５５）の既知の解剖学的構造に配置され、前記水平面（２６５）は、前記解剖学的参照系（１１７）から前記フルオロスコピィ・システム（１１５）における前記既知の解剖学的構造までの高さｈにより定義され、これにより、前記第一及び第二の画像取得システム（１１５、１１８）における前記カテーテル（２６０）の既知の位置を確定しており、
前記拡大縮小率を生成するステップは、
前記三次元モデル（１８４）における前記カテーテル（２６０）の前記既知の位置及び前記高さｈに応じて前記三次元モデル（１８４）における同じ解剖学的構造の実際の寸法を決定するステップと、前記三次元モデル（１８４）における前記解剖学的構造の前記実際の寸法と見かけの寸法とを比較するステップと、ここから前記フルオロスコピィ・システム（１１５）と第二の画像取得システム（１１８）との間の拡大縮小率を生成するステップと、
を含んでいる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関して前記三次元モデル（１８４）を並進させる並進ファクタを生成するステップと、
選択随意で、前記三次元モデル（１８４）を、前記フルオロスコピィ投影画像（１８２）の投影平面に垂直な軸の周りに回転させるステップと、
前記フルオロスコピィ画像（１８２）に関する前記三次元モデル（１８４）の拡大縮小を調節する拡大縮小率であって、前記カテーテル（２６０）の識別可能な特徴に依存する拡大縮小率を生成するステップと、
前記解剖学的領域（２５５）の第二のフルオロスコピィ画像（１８２）を生成するステップであって、前記第一及び第二のフルオロスコピィ画像は、前記解剖学的領域の異なる組の投影画像を識別可能なように形成するのに十分な角度だけ離隔した少なくとも２回の異なるＸ線投影により生成され、前記カテーテル（２６０）は、前記解剖学的領域（２５５）の既知の解剖学的構造に配置される、生成するステップと、
三角法アプローチを用いて前記二組の投影画像を解析することにより、寸法ｂを画定するように前記フルオロスコピィ・システム（１１５）の前記焦点に関する前記三次元モデル（１８４）における前記カテーテル（２６０）の位置を決定するステップと、
前記三次元モデル（１８４）における前記カテーテル（２６０）の前記既知の位置及び前記寸法ｂに応じて前記三次元モデル（１８４）における同じ解剖学的構造の実際の寸法を決定し、前記三次元モデル（１８４）における前記解剖学的構造の前記実際の寸法と見かけの寸法とを比較し、ここから前記フルオロスコピィ・システム（１１５）と前記第二の画像取得システム（１１８）との間の拡大縮小率を生成するステップと、
をさらに含んでいる請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記位置揃えするステップは、
前記解剖学的領域（２５５）の周期的運動と同期して前記三次元モデル（１８４）と前記フルオロスコピィ画像（１８２）とを位置揃えするステップ
を含んでおり、
前記解剖学的領域（２５５）は心臓を含んでおり、前記解剖学的領域（２５５）の前記周期的運動は心搏を含んでいる、
請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、医用イメージング・システムに関し、さらに具体的には、解剖学的領域の三次元（３Ｄ）モデルと該領域の投影画像とを位置揃えする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓の電気療法の改善に関わる多くの侵襲処置時に、医師は心空間の内部でカテーテル及び／又はリードを操作しなければならない。最も複雑で且つ一般的な二つの処置の例として、心房細動（ＡＦ）アブレーション及び両室ペーシングがある。
【０００３】
心房細動とは、心房（心臓の上側の空間）が細動を生じたため収縮を停止する不整脈であって、心律動の問題の最も一般的なものである。米国のみで、推定で２００万人を超える患者が心房細動を有する。現在のデータは、心房細動が不整脈関連の入院の最も一般的な理由であることを示唆している。ＡＦを有する患者では、卒中及び鬱血性心不全のような合併症の発生率が高い傾向にある。心房性期外収縮がＡＦの引き金として作用して、発作を起こし得る。これらの心房性期外収縮は主に、左房を起点として肺静脈に生ずることが示されている。心房性期外収縮は頻繁には起こらずまた再現性もないことから引き金部位のアブレーションの利用を制限する場合があるため、左房から肺静脈を切り離すために多様な外科的手法及びカテーテル手法が用いられている。
【０００４】
ＡＦの治療（アブレーション）に用いられる外科的手法の一つは、肺静脈と左房との間の接合部の近くの心臓表面に無線周波数波を当てて小瘢痕を形成するものである。無線周波数波によって形成される小瘢痕は、心房細動の迷走性インパルスを、心臓を通る正常な電気的通路に沿わせることにより停止させるのに役立つ。典型的には、この形式の外科的処置は、開胸によって行なわれる。外科医は、典型的には例えば弁手術又はバイパス手術のような他の理由のために行なわれる開心術の間に、特別に設計された器具を用いて無線周波数波を異常組織に送達する。この形式の外科的手法は患者が他の理由で開心術を受けている場合には実効的であるが、患者が他の理由での侵襲的な開心術を必要としていない場合にはカテーテルに関連する治療方法の方が実際的である。
【０００５】
カテーテル手法の一つは、カテーテルを血管に通した後に左房にフルオロスコピィ・ガイド式で配置し、左房と肺静脈との間での伝導が可能な部位を示唆する二重電位を呈する区域に無線周波数エネルギを当てるものである。また、侵襲的外科処置時に行なわれているように、僧帽弁と左肺静脈との間、及び肺静脈同士の間のような他の部位でのアブレーションが、ＡＦアブレーションの成功率を高め得ることも判明している。しかしながら、現状で利用可能な幾つかの技術を用いた左房の三次元再構成、内部から肺静脈口（これらの静脈の左房への開口）を視覚化するのは医師には不可能であること、肺静脈の太さが区々であり従って肺静脈口の大きさが区々であること、マッピング・カテーテル及びアブレーション・カテーテルを肺静脈口部位に安定して保持することはこれらの区域の３Ｄ幾何学的構成が複雑であるため困難であること等の全てのため、フルオロスコピィ・ガイド式手法を用いたマッピング及びアブレーションへの現状のアプローチは幾分煩雑で時間が掛かるものとなっている。これらの制限のため、永続性の心房細動を有する患者では特に、無線周波数カテーテル・アブレーションよりも手術の方が好まれており、ＡＦのための無線周波数アブレーションを受ける永続性のＡＦを有する患者のうちこのアプローチの利益を享受するのは２０％未満であると推定されている。
【０００６】
上述の制限に関連し得る一要因は、操作者が典型的には、フルオロスコピィ画像を主に用いて侵襲型器具をガイドすることである。かかる手順での典型的な作業は、特定位置例えば肺静脈の１本へのカテーテルの配置である。これらの解剖学的構造は、周囲の解剖学的構造に対してコントラストを呈しないためＸ線システムでは十分に描写されない。
【０００７】
これらの目標解剖学的構造を周囲の解剖学的構造から分離させて正確な解剖学的態様でのフルオロスコピィ画像において観察することができれば、医療作業は遥かに容易になろう。
【０００８】
もう一つの重要な処置は、前述のように、心不全の治療において両室ペーシングを行なうものである。鬱血性心不全（ＣＨＦ）の管理のかなりの進歩にも拘わらず、ＣＨＦは依然として世界的に主要な健康問題である。推定によれば、欧米では６００万人〜７００万人がＣＨＦを有し、毎年約１００万人の患者がＣＨＦであると診断されている。
【０００９】
様々な薬物治療を用いたＣＨＦの治療の著しい進歩にも拘わらず、ＣＨＦを有する患者の「生活の質」は、頻繁に通院しなければならないため低く、また心不全は一般的な死因となる。加えて、この問題に伴う経費は著しく高い。
【００１０】
心臓の正常な電気的活動は、心房と呼ばれる上部空間の活動に続いて、左脚及び右脚によって心室と呼ばれる右及び左の下部空間の両方が同時に活性化するものである。ＣＨＦが進行した患者は伝導系疾患を有する場合があり、この疾患は心機能を悪化させるのに一役買う虞があるので、心機能の改善を図るためにペーシング療法が導入されている。しばしば注目される一つの伝導異常は左脚ブロック（ＬＢＢＢ）である。一研究（Xiao HB, et al. Differing effects of right ventricular pacing and LBBB on left ventricular function.  Br Heart J 1993; 69:166-73）では、ＣＨＦ患者の２９％がＬＢＢＢを有していた。左脚ブロックでは、電気インパルスが右側から左側に移動しなければならず左室の活性化が遅れるため左室拍出が遅れ、前述のように同時に活性化しないで継起的な活性化となる。加えて、左室（ＬＶ）の様々な領域が協調した態様で収縮しない場合もある。
【００１１】
両室（Ｂｉ−Ｖ）ペーシングとしても知られる心臓同期回復は、ＣＨＦ及びＬＢＢＢを有する患者に有利な結果を齎すことが示されている。Ｂｉ−Ｖペーシング時には、心臓の右室及び左室（ＲＶ、ＬＶ）の両方が同時にペーシングされて、心臓のポンプ作用の効率を高める。また、近年になって、ＬＢＢＢのような伝導系異常を有しない患者でも患者によってはＢｉ−Ｖペーシングの利益を享受し得ることが示された。Ｂｉ−Ｖペーシング時には、現在利用可能な除細動器又はペースメーカーに用いられている標準的な右房及び右室リードに加えて、冠状洞に追加のリードを配置する。次いで、この追加のリードを心外左室表面（外面）の上に位置する冠状洞の枝の１本に進める。一旦、リードの全てが所定位置に配置されたら、右室リード及び左室リードを同時にペーシングし、このようにして心房収縮との同期を達成する。
【００１２】
しかしながら、このアプローチには幾つかの問題がある。第一に、この形式の処置には長時間が掛かる。第二に、ＬＶリードを配置する位置は、妥当なペーシング・パラメータ及び感知パラメータを与えるのに利用可能な部位に限られる。第三に、冠状洞にカニューレを挿入するのは、右房の拡張、心臓の回転、又はテベシウス弁（冠状洞の開口に近い弁）の存在の結果として困難である場合がある。また、以前に冠状動脈バイパス手術を行なった患者において冠状洞狭窄（閉塞）が報告されており、問題をさらに複雑化している。
【００１３】
殆どの例で、冠状洞リードの配置に関わる問題は、侵襲処置の時点で識別される。冠状洞リード配置処置を断念する場合には、患者を手術室に帰して、ＬＶリードを心外に配置する。この処置時には、側胸壁を切開して左室の外側にリードを配置する。
【００１４】
残念ながら、心外リード配置にも多くの問題があり、うち幾つかを挙げると、限定しないが次の通りである。すなわち、
ミニ開胸とも呼ばれる胸壁の切開を用いると左室の後側域の視野が限定されること、
妥当なペーシング・パラメータ及び感知パラメータを与える配置部位の数が限定されていること、
最適な位置を識別し、最適な部位へのリードの配置を識別するのが不可能であること、
冠動脈及び静脈系に損傷を与える潜在的危険性があること、並びに
以上の制限の１又は複数の結果として理想的なペーシング部位を識別するのが困難であること等である。
【００１５】
また、ＬＶペーシング単独でもＢｉ−Ｖペーシングと同程度には実効的である場合があることが示されている。しかしながら、冠状洞リードは性質が不安定であるため、ペーシング及び感知用リードは、現状で用いられている手法では右室に配置されるのが通例である。
【００１６】
冠状洞の最適な枝への配置又は心外（外部）からの左室壁への配置のいずれかでのＢｉ−Ｖ／ＬＶペーシング用のＬＶペーシング・リードの配置に適した部位を識別し得るように冠状洞及び左室の解剖学的構造のロードマップを作成するために、心臓ＣＴを用いることができる。ＣＴ撮像又はＭＲ撮像はまた、血管及び神経、並びに瘢痕組織の存在しない区域を識別することができる。また、これらのモダリティを用いて、心室の非対称な収縮を決定したり、協調した態様で収縮しない心室の様々な領域を識別したりすることもできる。以前の心臓発作による瘢痕が存在すると、この非強調型の収縮がさらに悪化する場合がある。
【特許文献１】米国特許第５４３１６８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
既存の医療的処置は、幾つかの医療的条件には適しているかも知れないが、処置上の制限は依然として存在する。従って、当技術分野では、これらの欠点を克服するように解剖学的領域の３Ｄモデルと該解剖学的領域の投影画像とを位置揃えする改善された方法及び装置が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の実施形態は、医療的侵襲処置に用いられるイメージング・システムを含む。患者の解剖学的領域においてカテーテルを用いる第一のモダリティの第一の画像取得システムが、フルオロスコピィを用いて解剖学的領域の第一の画像を形成するように構成されており、この第一の画像は一組のフルオロスコピィ投影画像を含む。また、第二の異なるモダリティの第二の画像取得システムが、この解剖学的領域の３Ｄモデルを生成するように構成されている。解剖学的参照系が第一及び第二の画像取得システムの両方に共通に設けられる。処理回路が、共通の参照系、並びに第一及び第二の画像取得システムの両方におけるカテーテルに関連する識別可能なパラメータに応じて、３Ｄモデルとフルオロスコピィ画像とを位置揃えするための実行可能な命令を処理するように構成されている。
【００１９】
本発明の他の実施形態は、患者の解剖学的領域の３Ｄモデルと、侵襲型フルオロスコピィ・システムから得られる該解剖学的領域の投影画像とを位置揃えする方法を含む。カテーテルを含む解剖学的領域のフルオロスコピィ画像が、フルオロスコピィ・システムから生成される。この解剖学的領域の３Ｄモデルが、異なるモダリティの第二の画像取得システムから生成される。フルオロスコピィ画像及び３Ｄモデルは、共通の解剖学的参照系に関して解析されて、共通の参照系、並びにフルオロスコピィ・システム及び第二の画像取得システムにおけるカテーテルに関連する識別可能なパラメータに応じて、３Ｄモデルがフルオロスコピィ画像と位置揃えされる。
【００２０】
本発明のさらに他の実施形態は、患者の解剖学的領域の３Ｄモデルと侵襲型フルオロスコピィ・システムから得られる該解剖学的領域の投影画像とを位置揃えするためのコンピュータ・プログラム・プロダクトを含む。このプロダクトは、処理回路によって読み取り可能な記憶媒体を含んでおり、この記憶媒体は上述の方法の幾つかの部分又は全ての部分を実行する処理回路によって実行される命令を記憶している。
【００２１】
以下、例示的な実施形態である図面を参照する。図面では、類似の構成要素には類似の参照番号を付す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
ＣＴの撮像能力を用いてこれらの画像とＸ線フルオロスコピィ画像とを位置揃えすることにより、肺静脈とＡＦを開始して持続することに関わるその他区域とをさらに正確に且つ容易に切り離すことができ、これにより無線周波数カテーテル処置による成功率を高めることができる。
【００２３】
本書に開示する本発明の実施形態はまた、例えば冠状洞及び左室のような解剖学的構造の３Ｄモデルをフルオロスコピィ画像と位置揃えすることのできるシステム及び方法を提供し、これにより、ペーシング・リード及び／又は除細動リードの進路を誘導して最適な部位に配置することができ、このことがＢｉ−Ｖペーシング又はＬＶペーシングの実効性を高める支援となる。
【００２４】
本発明のさらに他の実施形態は、冠状洞に配置されたカテーテルの移動を用いて適当な位置揃えを支援すると共に、心空間の３Ｄモデルの運動を決定してカテーテル移動と同期させることを含む。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、画像の位置揃えは、２種のモダリティによって描出された解剖学的構造を整列させるのではなく、解剖学的構造と、解剖学的構造内に医師によって配置された器具と整列させることにより行なう。実施形態の一例では、器具は、冠状洞に配置され得るカテーテル、又は例えば右室のような心空間の一つに配置され得るリードである。本発明のもう一つの観点は、冠状洞でのカテーテルの移動を用いて心臓の運動を決定すると共に、計算機式断層写真法（ＣＴ）をセグメント分割して解剖学的構造の３Ｄモデルを再構成するのと同じ時相で解剖学的構造を位置揃えするものである。
【００２６】
以下、幾つかの図面を参照しながら、制限ではなく例示のために本発明の実施形態の詳細な説明を掲げる。
【００２７】
図１は、例えば心房細動アブレーション処置又は両室処置のような医療的侵襲処置に用いられるイメージング・システム１００の全体的な模式図である。一実施形態において、イメージング・システム１００は、例えば左房及び冠状洞の画像データのような心画像データを生成する撮像装置１１０と、撮像装置１１０から心画像データを取得するデータ取得システム１２０と、データ取得システム１２０からの心画像データを記憶する取得データベース１３０と、取得データベース１３０に記憶されている心画像データから可視画像を形成する画像形成システム１４０と、画像形成システム１４０からの可視画像を記憶する画像データベース１５０と、撮像装置１１０、並びにデータベース１３０及び１５０（一つのデータベースとして結合されていてもよい）内の心画像データ及び可視画像を管理する操作者インタフェイス・システム１６０と、操作者インタフェイス・システム１６０に応答してデータベース１５０内の可視画像を解析して表示する処理システム１８０とを含んでいる。処理システム１８０内の処理ソフトウェアは、データを解析して画像を表示する命令を含んでおり、従ってそのように構成されており、これにより処理システム１８０を汎用プロセッサから特化型プロセッサへ変換している。可視画像に変換可能な走査データを本書では画像データと呼ぶ。
【００２８】
システム通信リンク２１０、２１２、２１６及び２１８、並びにデータベース通信リンク２２０及び２２２が、システム１１０、１２０、１４０、１６０及び１８０、並びにデータベース１３０及び１５０の相互の信号通信の手段を提供している。通信リンク２１０〜２２２は結線されていてもよいし無線であってもよい。操作者インタフェイス・システム１６０は、スタンドアロン型の入出力端末であってもよいし、或いは限定しないが例えばＤＯＳ（商標）方式コンピュータ・システム、Ａｐｐｌｅ（商標）方式コンピュータ・システム、Ｗｉｎｄｏｗｓ（商標）方式コンピュータ・システム、ＨＴＭＬ方式コンピュータ・システム、又は特化型プログラム言語方式のコンピュータ・システム等のような多様なコンピュータ・プラットフォームで用いられる多様なコンピュータ言語で書かれた命令を含むコンピュータであってもよい。
【００２９】
操作者インタフェイス・システム１６０は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰ）、又は本書に開示する目的に適したその他任意の処理回路のようなプロセッサ１７０を含んでおり、撮像装置１１０を管理し、データ取得システム１２０及び画像形成システム１４０を管理し、取得データベース１３０及び画像データベース１５０内の情報を処理すると共に管理し、且つ処理システム１８０での処理を管理する。操作者インタフェイス・システム１６０はまた、医療的走査手順に関連する特定の命令を含んでいるメモリ２００と、例えばキーボード１６２のような利用者入力手段と、例えば表示器１６４及び１６６のような利用者出力手段とを含んでいる。一実施形態では、インタフェイス・システム１６０と処理システム１８０とを一体型に構成してもよい。また、表示器１６４を検査設定向けとし、表示器１６６を視覚表示向けとして構成してよい。代替的には、表示器１６４及び１６６を一つの表示器に一体化してもよい。検査設定は、ＣＴ走査若しくは走査制御領域、フルオロスコピィ・システム制御、及びデータ取得制御等のような入力パラメータを含んでいる。また、操作者インタフェイス・システム１６０を実際の侵襲処置時に用いて、フルオロスコピィ画像及び３Ｄ画像の両方を表示してもよい。このことについては後述する。実際の医療的侵襲処置時に、データ・ポート２０５が例えばカテーテルのような医用プローブからの情報を受け取って、これにより実際の侵襲処置時の実時間態様でのデータ解析を可能にする。
【００３０】
撮像装置１１０は、一般に心サイクルの開始を画定するＲピーク事象１１４をインタフェイス・ボード（患者インタフェイス・ユニット）１１６を介して例えばＣＴスキャナのようなスキャナ１１８へ出力する心電図（ＥＫＧ）モニタ１１２と、フルオロスコピィ・システム１１５と、患者テーブル１１７とを含んでいる。スキャナ１１８及びフルオロスコピィ・システム１１５を本書では画像取得システムと代替的に呼ぶ。インタフェイス・ボード１１６は、スキャナ・データとＥＫＧモニタ・データとの間の同期を可能にする。代替的には、インタフェイス・ボード１１６を用いてＥＫＧモニタ１１２をスキャナ１１８に結合させてもよい。インタフェイス・ボード１１６の一例はガントリ・インタフェイス・ボードである。スキャナ１１８の一例は、心撮像をサポートした心臓計算機式断層写真法（ＣＴ）システムである。ＥＣＧゲート式再構成に続いて３Ｄモデルのセグメント分割再構成を行なう（拡張相において）と、運動していない状態の心臓の撮像が可能になる。洞調律の間には、セグメント分割再構成は心サイクルの７５％の時点（拡張期）で行なわれる。時相位置は、患者が心房細動を起こしている場合には心サイクルの４５％の近くに選択される。この時相は、Ｒ−Ｒ区間が相対的に短いため選択されている。但し、図示のスキャナ１１８は例示目的のみのものであって、当技術分野で公知のその他イメージング・システムを用いてもよい。他のイメージング・システムの例としては、限定しないが、Ｘ線システム（従来のイメージング・システム及びディジタル又はディジタル化イメージング・システムの両方を含む）、磁気共鳴（ＭＲ）システム、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）システム、超音波システム、核医学システム及び３Ｄフルオロスコピィ・システム等がある。撮像装置１１０は、本書に開示するようにして用いられるスキャナ１１８及びフルオロスコピィ・システム１１５の両方を有していてもよいし、或いはイメージング・システム１００が２台の撮像装置１１０及び１１０′を有していてもよく、この場合には撮像装置１１０がＣＴスキャナ１１８を有し、撮像装置１１０′がフルオロスコピィ・システム１１５を有する。フルオロスコピィ・システム１１５は本書では侵襲型システム又は第一の画像取得システムとも呼ばれ、ＣＴスキャナ１１８は本書では３Ｄモデル・システム又は第二の画像取得システムとも呼ばれる。
【００３１】
図２は、侵襲型システム１１５を示しており、テーブル１１７に載置されている患者２５０の例えば心臓の冠状洞のような解剖学的領域２５５の内部に、カテーテル２６０が配置されている。一実施形態では、カテーテル２６０は、解剖学的領域に位置する既知の解剖学的構造（心臓の冠状洞等）に配置され、この解剖学構造は、水平面２６５と、フルオロスコピィ・システム１１５のＸ線源２８０の焦点２７５及びカテーテル２６０の投影を結ぶ線２７０との交点によって画定される位置にある。他の解剖学的領域としては、両室ペーシングにおけるペーシング／除細動リードのための右室のような心空間、又は例えば肺静脈等があり、他の解剖学的構造としては、例えば僧帽弁、肺静脈口、心房への接合点、又は心室への接合点等がある。但し、本発明の実施形態は、本書に開示した解剖学的領域及び解剖学的構造のみに限定されないものとする。実施形態の一例では、水平面２６５の位置は、解剖学的参照系（テーブル）１１７から解剖学的領域（心臓）２５５にある既知の解剖学的構造（冠状洞）までの高さｈによって定義される。この態様で、フルオロスコピィ・システム１１５及び３Ｄモデル・システム１１８におけるカテーテル２６０の既知の位置を確定することができる。
【００３２】
図１に戻り、撮像装置１１０はまた、運動していない心臓、典型的には心拡張相での心臓を撮像するためのＥＫＧゲート式取得能力又は画像再構成１３５能力を含んでいる。ＥＫＧモニタ１１２と接続することにより、心臓の電気インパルスの実時間取得が可能になり、またゲート式取得又は取得されたデータの遡行的再構成が可能になる。前述したように、再構成は、例えば洞調律の間には７５％、また心房細動の間にはＲ−Ｒ間隔が短くなるので約４５％とすることができる。これにより、同じ心拡張相で心臓を撮像することにより心臓の運動の消去が可能になる。取得されたデータは、データベースに記憶されてもよいし、或いは撮像のために最適化された１又は複数のプロトコルを用いることにより所要の画像を形成するのに用いられてもよい。一実施形態では、画像形成システム１４０からの画像データ・ストリームはリンク２１２を介して操作者インタフェイス・システム１６０へ伝達されて表示及び視覚化され、また通信リンク２１６を介して処理システム１８０へ伝達される。検査処方及び視覚化のために操作者インタフェイス・システム１６０においてソフトウェアによって用いられる画像データは、画像データベース１５０に記憶され得る。撮像データは、参照番号１６７で保管されてもよいし、フィルム１６８に印刷されてもよいし、且つ／又は３Ｄ後処理を含めた解析及び検討のためにネットワーク１６９を介して処理システム１８０へ送られてもよい。３Ｄモデル画像１８４及びフルオロスコピィ画像１８２は表示器１８６上で単独でも組み合わせても観察され得る。ＡＦ計画の場合には、処理システム１８０の後処理ソフトウェアが、左房及び肺静脈の詳細な３Ｄ像及び心内像を形成することができる。これらの画像及び他の画像は、記憶されてもよいし、侵襲処置の時点で観察されてもよい。
【００３３】
撮像装置１１０はさらに、画像データを取得し、このデータを利用可能な形態へ変換した後に処理して、患者の体内の関心のある諸特徴の再構成画像を形成するサーキットリを含んでいる。撮像工程ではしばしば何らかの種類の物理的走査又は電子的走査が行なわれることから、イメージング・システムの形式を問わず、画像データ取得及び処理サーキットリをしばしば「スキャナ」と呼ぶ。システムが異なれば物理的構成及びデータ処理の要件も異なるため、システム及び関連サーキットリの具体的な構成要素は、イメージング・システム間で大幅に異なっている。しかしながら、具体的なイメージング・システムの選択を問わず本発明を適用し得ることは理解されよう。
【００３４】
データは、撮像装置１１０から、データ取得システム１２０においてデータ取得を、また画像形成システム１４０において画像形成を実行するソフトウェアを含むサブシステム２３０へ出力される。データ制御は、操作者インタフェイス・システム１６０によって供給されるか、或いは通信リンク２１２を介してサブシステム２３０内部で供給される。撮像装置１１０から出力されたＲピーク事象１１４を含めたデータは、取得データベース１３０に記憶される。システム１２０でのデータ取得は、心撮像、明確に述べると、右房及び／又は冠状洞の撮像に最適化された１以上の取得プロトコルに従って実行される。
【００３５】
実施形態の一例では、心房の３Ｄ画像データは、例えば冠動脈撮像プロトコル又はＣａｒｄＥＰプロトコルのような左房について最適化されたプロトコルを用いて生成される。これらのプロトコルに用いられるパラメータの例としては、螺旋ピッチ・ファクタを０．３７５としてガントリ周期を０．５秒とし、１２０キロボルト、２５０ミリアンペア、及びスライス厚を０．６２５ｍｍ（ミリメートル）又は１．２５ｍｍとするものである。これらの作用は、例えばＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｖｅｓｓｅｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＡＶＰ）又はＣａｒｄＥＰのような市販の既成ソフトウェア・ツールで実行することができる。上述のツールを画像データに適用した後に、例えば閾値処理、フロータ・フィルタリング（ｆｌｏａｔｅｒ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）及びスカルピング（ｓｃａｌｐｉｎｇ）のようなさらなる処理を施すことができる。これらの工程は画像を鮮明にするのに用いられ、自動化することができる。自動化された工程は、操作者が操作用ソフトウェアによって段階的に工程を実行するのに伴って操作者からの指示を要求してもよい。画像の鮮明化工程の後に、残りの心空間を消去して左房のみを視覚化する。すると、左房及び肺静脈の詳細な３Ｄ画像を作成することができる。３Ｄ像及び心内像（内部から見た像）は、例えばＶＲ及びＣａｒｄｉａｃ  Ｉｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙ（ＣＡＲＤＩＱ）のような多様な市販のボリューム・レンダリング用ソフトウェア・パッケージを用いたボリューム・レンダリング手法を用いて視覚化される。一旦、３Ｄ画像が作成されたら、３Ｄモデル幾何学的構成をフルオロスコピィ・システムの幾何学的構成と位置揃えする必要がある。
【００３６】
位置揃えとは、画像を整列させる工程である。被検体内マルチ・モダリティ位置揃えとは、同じ患者における２種の異なるモダリティの位置揃えである。変換（位置揃え）を記述するのに必要なパラメータの数を、ここでは「自由度」の数と呼ぶ。位置揃えされる解剖学的構造の解剖学的構成が著しく変化することはないので、３Ｄモデルは剛体として挙動すると仮定する。この場合には、３種の並進及び３種の回転で自由度は６となり、これにより位置揃えに成功する。また、位置揃えに用いられる各々の装置を、解剖学的３Ｄモデルの寸法を近似するように較正する必要がある。これにより、各々の方向での「拡大縮小（スケーリング）」に相当する３種の追加自由度が必要になる。一組の対応する解剖学的標認点（基準点）ｘ及びｙを識別することができれば、これらの区域を整列させる変換を選択することにより位置揃えに作用させることができる。用いられている装置での各々の像を座標系と呼び、この座標系が当該像での空間を定義する。位置揃えに成功するためには、例えば一つの像の一つの空間（Ｘ）での基準点ともう一つの空間（Ｙ）での基準点との間の変換の決定が必要である。位置揃えに成功するためには、「Ｘ」空間の基準点と「Ｙ」空間の基準点との間で誤差Ｔ（ｘ）−ｙを最小化する変換Ｔの決定が必要であり、ここでＴ（ｘ）＝Ｒｙ＋ｔであり、Ｒは回転であり、ｔは並進である。
【００３７】
変換行列が、一つの座標空間からもう一つの座標空間へ点を如何にして写像するかを定義する。変換行列の内容を指定することにより、回転、並進及び拡大縮小を含めた幾つかの標準的な操作を実行することができる。
【００３８】
位置揃えに成功するために二つの座標空間における解剖学的標認点を識別して整列させることが著しく困難な場合がある。解剖学的構造を整列させる代わりに、本発明の独自の特徴は、解剖学的構造と医師によって解剖学的構造に配置された器具とを整列させることにより行なわれる位置揃えに関わる。例えば両室ペーシングの場合にはリードのような他の器具も右室のような解剖学的構造に配置することができるが、本書に開示する実施形態では、冠状洞に配置されたカテーテルを用いる。
【００３９】
本発明のもう一つの実施形態は、フルオロスコピィ画像と解剖学的構造の３Ｄモデルとの位置揃えを行なうものである。後に改めて詳述するが、図４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、冠状洞に配置された冠状洞カテーテルをフルオロスコピィ投影画像で明瞭に観察することができる。また、フルオロスコピィ画像を侵襲型システムとして用いて、マッピング及びアブレーション用カテーテル、並びに／又はペーシング・リードが適当な部位までの進路を誘導されているときにその位置を確認することができる。本発明のさらに他の実施形態では、冠状洞カテーテルの移動を用いて心臓運動の時相を決定する。左房のような心空間の連続的な運動を評価することとは別に、カテーテルの移動を用いて、ＣＴ画像を再構成する同じ心拡張相（例えば心サイクルの７５％）の位置揃えを実行することもできる。
【００４０】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）は、本発明の実施形態に従って実行される位置揃え工程の有効性を肺静脈の１本への造影剤の注入によって確認するために用いられたものである。図示のように、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）は、右上肺静脈（ＲＳＰＶ）に配置されたシースを介したＲＳＰＶでの造影剤の注入を示している。造影剤は位置揃えが完了した後に、位置揃えの正確さを評価するために注入される。図５（Ａ）では造影剤は存在しておらず、図５（Ｂ）は造影剤の注入を示し、この後に、続く図５（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように次第に流し去られている。図５（Ｆ）では、造影剤は最早観察されず、造影剤が完全に流し去られたことを示している。詳細には立ち入らないが、造影剤で満たされたＲＳＰＶは、位置揃えされたＣＴ画像に示されるＲＳＰＶにうまく重ね合わされて、正確な位置揃えを示唆していることが実証された。
【００４１】
フルオロスコピィ・システムの画像形成モデルは円錐投影である。投影の中心の位置及び撮像平面の位置は原則として、例えば患者テーブル１１７のような解剖学的参照系に関して十分に記述される。この解剖学的参照系１１７は、ＣＴシステム１１８から得られる３Ｄモデルを配置するのに用いられるものと整合している。
【００４２】
２種の取得システムすなわちフルオロスコピィ・システム１１５及びＣＴシステム１１８における患者の配置時に、確定されたプロトコルに操作技師が従うものと想定すると、解剖学的参照系１１７は、特に配向について両方の取得システムに共通であると考えることができ、すなわち二つの参照系の間での回転は無視できるものと考えてよい。
【００４３】
前述のように、３Ｄモデル画像１８４とフルオロスコピィ画像１８２との位置揃えを行なうために、カテーテル２６０（図４でその場に図示されている）をフルオロスコピィ・システム１１５の動作中に用いる。以下、このことについて、図１及び図２と併せて図３を参照して述べる。但し、重要な追記として、カテーテル２６０の幾何学的構造は、本書に開示する本発明の実施形態を用いずに２種のモダリティの完全な位置揃えを可能にするためには十分に内容が豊富でない場合があることを特記しておく。例えば、冠血管撮像の場合に、上大静脈又は下大静脈（ＳＶＣ、ＩＶＣ）と冠状洞（ＣＳ）との間の確立された関係だけをＣＳ内部のカテーテル２６０と共に用いて算出される拡大縮小率は、正確な位置揃えのためには十分に厳密であるとは言えない。
【００４４】
図４（Ａ）では、体前後（ＡＰ）像においてＣＴ撮像及びセグメント分割を用いて得られる左房の３Ｄモデルを示す。図４（Ｂ）では、フルオロスコピィ・システムを用いて得られる心臓の投影画像を示しており、ここでは冠状洞カテーテルを含めた多数のカテーテルが医師によって様々な位置に配置されている。図から分かるように、フルオロスコピィ画像では異なる構造同士の間には殆ど又は全くコントラスト差が存在しない。図４（Ｃ）では、左房の３Ｄモデルとフルオロスコピィを用いた投影画像とを用いた位置揃え後の画像が示されている。全て体前後像として示されている図４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を併せて参照すると、カテーテル２６０は冠状洞に配置されており（ＣＳカテーテル）、左心耳はＬＡＡ、右上肺静脈はＲＳＰＶ、左上肺静脈はＬＳＰＶ及び僧帽弁輪はＭＶと示されている。
【００４５】
図３は、３Ｄモデル画像１８４とフルオロスコピィ画像１８２とを位置揃えする例示的な方法３００の流れ図を示し、この方法ではフルオロスコピィ・システム１１５を用いて２Ｄフルオロスコピィ画像（Ｘ線投影画像等）１８２を形成し、ＣＴシステム１１８を用いて３Ｄモデル画像１８４を形成する。画像取得の前に、公知の手法を用いてカテーテル２６０を患者２５０の解剖学的領域（心臓等）２５５の解剖学的構造（冠状洞等）に配置する。画像１８２、１８４の取得時に、共通の解剖学的参照系（患者テーブル等）１１７を用い、これにより２台のイメージング・システム１１５、１１８の間の参照結合を確立する。画像取得の後に、処理回路１７０は、後に改めて述べるように、３Ｄモデル１８４がフルオロスコピィ画像１８２と位置揃えされる（ブロック３１０）ような態様で画像データ１８２、１８４を処理する（ブロック３０５）。一般的には、処理回路１７０は、共通の参照系１１７を用いて、各々の画像取得システム１１５、１１８に関連する既知の幾何学的情報をこれらのシステムの間で結び付けると共に、２枚の画像１８２、１８４を位置揃えするためには第一及び第二の画像取得システム１１５、１１８の両方から入手可能なカテーテル２６０に関連する識別可能なパラメータを用いる。
【００４６】
処理段階３０５の間には、それぞれ画像１８２、１８４に対する前処理３１５、３２０が実際の位置揃え工程３１０に先立って行なわれる。前処理３１５の間に、Ｘ線投影画像１８２を解析して（ブロック３２５、３３０）、見かけのカテーテル画像が実際にカテーテル２６０である確率を決定すると共に、患者２５０への挿入前に測定された既知のカテーテルの実際の寸法及びＸ線画像１８２から測定されたカテーテルの見かけの寸法に基づいてＸ線画像１８２についての拡大率λを決定する。
【００４７】
前処理３２０は、位置揃えに用いられるＣＴモデルにおける解剖学的構造の処理に関わる経路３３５、及び位置揃えに続いて表示させたい臨床的構造の処理に関わる経路３４０の両方を辿る。本発明の実施形態によれば、少なくとも１個のカテーテルを上大動脈ＳＣＶ及び／又は冠状洞ＣＳに配置する。経路３３５、３４０のいずれでも、前処理３２０はフルオロスコピィ画像１８２から識別可能な幾何学的構成に関して３Ｄモデル１８４に対し平行投影演算３５５を実行し、これにより、３Ｄモデル１８４をフルオロスコピィ画像１８２に関して適正に配向させる。ブロック３６０では、画像１８４を処理して、ＳＶＣ又は冠状洞のような関心のある血管（１又は複数）内でのカテーテル２６０の通路を確定する。ブロック３６５では、ブロック３２５及び３３０において行なわれた処理の結果を用いて画像１８２を通路３６０と位置揃えする。この位置揃えの結果として、画像１８４と画像１８２とを結び付ける変換を求めることができる。
【００４８】
ブロック３１０において、位置揃え工程は、３Ｄモデル１８４をフルオロスコピィ画像１８２に関して並進させる並進ファクタ（ｘ，ｙ）、及び３Ｄモデル１８４のフルオロスコピィ画像１８２に関する拡大縮小を調節する拡大縮小率λの両方を生成する。並進ファクタは単純で、例えば共通の解剖学的構造の中心を整列させる等の公知の手法及び工程を用いる。原則として、この整列方法はまた、投影平面に垂直な軸を中心とした回転を補償することもできる。しかしながら、拡大縮小率はそれほど単純でないので、代替的な実例によって以下で説明する。但し、一般的には、拡大縮小率は、共通の解剖学的参照系１１７及びカテーテル２６０の識別可能な特徴からの既知の情報に依存する。
【００４９】
第一の実施形態では、フルオロスコピィ画像１８２でのカテーテル２６０の見かけの直径を決定し、次いでカテーテル２６０の既知の実際の直径と比較する。この情報から、フルオロスコピィ画像１８２での解剖学的領域２５５の解剖学的構造の実際の寸法を決定することができる。次いで、フルオロスコピィ画像１８２での解剖学的構造を３Ｄモデル１８４での同じ解剖学的構造と一致させると、３Ｄモデル１８４における同じ解剖学的構造の実際の寸法と見かけの寸法とを比較することができる。この比較から、第一及び第二の画像取得システム１１５、１１８の間での拡大縮小率を確定することができる。
【００５０】
第二の実施形態では、カテーテル２６０を、水平面２６５と、フルオロスコピィ・システム１１５の焦点２７５及びフルオロスコピィ画像１８２でのカテーテル２６０の投影を結ぶ線２７０との交点によって画定される位置において解剖学的領域２５５の既知の解剖学的構造に配置する。ここで、水平面２６５は、フルオロスコピィ・システム１１５において解剖学的参照系１１７から既知の解剖学的構造までの高さｈによって定義され、フルオロスコピィ・システム１１５及びＣＴシステム１１８におけるカテーテル２６０の解剖学的参照系１１７に対する既知の位置を確定する。３Ｄモデル１８４でのカテーテル２６０の位置、並びに３Ｄモデル１８４における高さｈでの実際の寸法及び見かけの寸法を知ることにより、フルオロスコピィ画像１８２でのものと同じ３Ｄモデル１８４での解剖学的構造の実際の寸法を決定することができる。３Ｄモデル１８４での解剖学的構造の実際の寸法と見かけの寸法とを比較することにより、第一及び第二の画像取得システム１１５、１１８の間での拡大縮小率を確定することができる。
【００５１】
第三の実施形態では、フルオロスコピィ・システム１１５を用いて第一及び第二の組のフルオロスコピィ投影画像を生成する。これらの画像の組は、解剖学的領域２５５の異なる投影画像を識別可能に生成するのに十分な角度で離隔した少なくとも２回の異なるＸ線投影を用いて生成される。ここでは、他の実施形態と同様に、カテーテル２６０を解剖学的領域２５５の既知の解剖学的構造に配置する。公知の三角法アプローチを用いてこれら二組の投影画像を解析することにより、フルオロスコピィ・システム１１５のＸ線源２８０の焦点２７５に関する３Ｄモデル１８４におけるカテーテル２６０の位置を決定することができ、これにより、フルオロスコピィ・システム１１５及びＣＴシステム１１８での焦点２７５に対するカテーテル２６０の既知位置を確定する寸法ｂを定義する。３Ｄモデル１８４におけるカテーテル２６０の位置、並びに３Ｄモデル１８４における寸法ｂについての実際の寸法及び見かけの寸法を知ることにより、フルオロスコピィ画像１８２でのものと同じ３Ｄモデル１８４での解剖学的構造の実際の寸法を決定することができる。３Ｄモデル１８４での解剖学的構造の実際の寸法と見かけの寸法とを比較することにより、第一及び第二の画像取得システム１１５、１１８の間での拡大縮小率を確定することができる。
【００５２】
本書に開示した例示的な実施形態では、拡大縮小目的のためにカテーテル２６０の寸法を参照しているが、例えばカテーテル２６０での電極間距離のような他の可測の特徴を拡大縮小に用いてもよいことが認められよう。従って、本発明の実施形態は、拡大縮小目的でのカテーテル２６０の参照のみに限定されない。
【００５３】
心臓又は他の関心のある解剖学的領域２５５の周期的運動による３Ｄモデル１８４の位置揃え後の画像でのブレの可能性を回避するために、処理回路１７０は、解剖学的領域２５５の周期的運動と同期してすなわち心搏の周期的運動と同期して３Ｄモデル１８４とフルオロスコピィ画像１８２とを位置揃えする付加的な実行可能な命令に応答するようにすることができる。
【００５４】
本発明の実施形態は、例示的な解剖学的領域として心臓を開示しているが、本発明はこのように限定されている訳ではなく、本発明の範囲は患者の体内のその他の関心のある解剖学的領域を包含することを認められよう。また、本発明の実施形態は解剖学的領域の内部の解剖学的構造の例として冠状洞を開示しているが、本発明はこのように限定されている訳ではなく、本発明の範囲は解剖学的領域の内部のその他解剖学的構造を包含することを認められよう。さらに、本発明の実施形態は患者の体内に配置されるカテーテルを開示しているが、本発明はこのように限定されている訳ではなく、本発明の範囲は例えばペーシング・リードのようにＸ線及びＣＴを介して識別可能な他の装置を包含することを認められよう。
【００５５】
本発明の一実施形態は、コンピュータで具現化された工程及びこれらの工程を実施する装置の形態で実現することができる。本発明はまた、フレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハード・ドライブ、ＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓ）ドライブ、又はその他任意のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体のような実態の媒体として具現化される命令を含むコンピュータ・プログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム・プロダクトの形態で具現化されてもよく、ここで、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コンピュータによって実行される場合には、コンピュータが本発明を実施する装置となる。本発明はまた、例えば記憶媒体に記憶されるか、コンピュータにロードされ且つ／若しくはコンピュータによって実行されるか、又は電気的配線やケーブル配線、光ファイバ若しくは電磁線のような何らかの伝送媒体を介して伝送されるかを問わず、コンピュータ・プログラム・コードの形態で具現化されてもよく、ここで、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コンピュータによって実行される場合には、コンピュータが本発明を実施する装置となる。汎用マイクロプロセッサで具現化されるときには、コンピュータ・プログラム・コードの複数のセグメントがマイクロプロセッサを構成して、特定の論理回路を形成する。実行可能な命令の技術的効果は、少なくとも医療的侵襲処置を支援する目的で３Ｄモデルとフルオロスコピィ画像とを整列させることにある。
【００５６】
開示したように、本発明の幾つかの実施形態は、以下の利点の幾つかを含み得る。すなわち、ペーシング・リードの進路を誘導して最適な部位に配置することを可能にするＣＴ−フルオロ位置揃え手法を利用可能にして、これにより両室又は左室ペーシングの実効性を高めること、３Ｄモデル上で冠状洞の位置を示すＣＴ−フルオロ位置揃え手法を利用可能にして、これにより両室ペーシングの際に冠状洞リードの植え込みに先立って冠状洞アンジオグラフィ法を実行する必要性をなくすこと、心房細動アブレーションにおいて右室リードを利用可能にして連続的に位置揃えを行なうこと、侵襲型システムの所与の配向について、侵襲型システムによって形成される画像に幾何学的に近い３Ｄモデルの投影を自動的に生成するのを可能にすること、スキャナを用いて生成された３Ｄモデルからから得られた情報とフルオロスコピィ撮像によって与えられる実時間ライブ情報とを合成するのを可能にすること、並びにＣＴの撮像能力を用いることにより、またさらに重要なこととしてこれらの画像とＸ線フルオロスコピィとを位置揃えすることにより、様々な肺静脈−左房接合部及び他の心房内の戦略的区域の真の３Ｄ幾何学的構成の視覚化を可能にする手法を利用可能にして、肺静脈とＡＦを開始して持続する区域とをさらに精密且つ容易に切り離すことを支援すること等がある。
【００５７】
例示的な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形を施し、また本発明の諸要素に代えて均等構成を置換し得ることを理解されよう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱せずに多数の改変を施して、具体的な状況又は材料を本発明の教示に合わせて構成することもできる。従って、本発明は、本発明を実施するのに想到される最良且つ唯一の態様として開示した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に属するすべての実施形態を包含するものとする。さらに、「第一」、「第二」等の用語を用いたが、何らかの順序又は重要性の序列を表わすものではなく、一つの要素を他の要素と識別するために用いている。さらに、単数不定冠詞を用いたが、量の制限を表わすものではなく、参照されている項目が少なくとも一つ存在することを示している。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】医療的侵襲処置に用いられるイメージング・システムの全体的な概略図である。
【図２】図１のシステムの一部の拡大図である。
【図３】図１のイメージング・システムを用いて本発明の実施形態を具現化する工程の全体的な流れ図である。
【図４（Ａ）】本発明の一実施形態による３Ｄモデルとフルオロスコピィ画像との位置揃え例を示す図である。
【図４（Ｂ）】本発明の一実施形態による３Ｄモデルとフルオロスコピィ画像との位置揃え例を示す図である。
【図４（Ｃ）】本発明の一実施形態による３Ｄモデルとフルオロスコピィ画像との位置揃え例を示す図である。
【図５（Ａ）】本発明の一実施形態に従って実行される位置揃え工程の有効性を示す図である。
【図５（Ｂ）】本発明の一実施形態に従って実行される位置揃え工程の有効性を示す図である。
【図５（Ｃ）】本発明の一実施形態に従って実行される位置揃え工程の有効性を示す図である。
【図５（Ｄ）】本発明の一実施形態に従って実行される位置揃え工程の有効性を示す図である。
【図５（Ｅ）】本発明の一実施形態に従って実行される位置揃え工程の有効性を示す図である。
【図５（Ｆ）】本発明の一実施形態に従って実行される位置揃え工程の有効性を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  イメージング・システム
１１０、１１０′  撮像装置
１１２  心電図（ＥＫＧ）モニタ
１１４  Ｒピーク事象
１１５  フルオロスコピィ・システム
１１６  インタフェイス・ボード
１１７  患者テーブル
１１８  スキャナ
１２０  データ取得システム
１３０  取得データベース
１３５  ＥＫＧ（心電図）ゲート式取得及び画像再構成
１４０  画像形成システム
１５０  画像データベース
１６０  操作者インタフェイス・システム
１６２  キーボード
１６４、１６６、１８６  表示器
１６７  アーカイブ
１６８  フィルム
１６９  ネットワーク
１７０  プロセッサ
１８０  処理システム
１８２  フルオロスコピィ画像
１８４  ３Ｄモデル画像
１８６  表示器
２００  メモリ
２０５  データ・ポート
２１０、２１２、２１６、２１８  システム通信リンク
２２０、２２２  データベース通信リンク
２３０  サブシステム
２５０  患者
２５５  解剖学的領域
２６０  カテーテル
２６５  水平面
２７０  線
２７５  焦点
２８０  Ｘ線源
３００  ３Ｄモデル画像とフルオロスコピィ画像とを位置揃えする方法
３０５  処理段階
３１０  位置揃え工程
３１５、３２０  前処理
３３５  位置揃えに用いられるＣＴモデルにおける解剖学的構造の処理に関わる経路
３４０  位置揃えに続いて表示させたい臨床的構造の処理に関わる経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
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【図５（Ａ）】
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【図５（Ｂ）】
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【図５（Ｃ）】
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【図５（Ｄ）】
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【図５（Ｅ）】
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【図５（Ｆ）】
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