(57)【要約】医師によって使用されるグラフィカルユーザインターフェース上において、患者の解剖学的構造のディスプレイビューを自動的に制御する、システムおよび方法。患者の解剖学的構造のディスプレイビューを自動的に制御する、そのようなシステムおよび方法は、解剖学的構造を対象とする医療手技の間、解剖学的構造に対する医療デバイスの位置を可視化することを促進することができる。ある実装では、本開示のシステムおよび方法は、心臓アブレーション等の医療手技の間、患者の心腔の３次元モデルに対する心臓カテーテルの自動ディスプレイビューを提供する。
2019515754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
患者の心腔の３次元モデルを取得することと、
前記患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信することと、
前記３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定することと、
少なくとも部分的に、前記心腔内のカテーテルの場所、前記心腔内のカテーテルの１つ以上の前の場所、および前記３次元モデルの幾何学的特徴に基づいて、前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューを決定することと、
グラフィカルユーザインターフェース上に、前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示することと
を含む、方法。
【請求項２】
心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信することは、前記カテーテルと前記心腔との間の接触を示す信号を受信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接触を示す信号は、前記カテーテルと前記心腔との間の力を示す信号である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの幾何学的特徴を決定することは、前記３次元モデルにおいて、前記カテーテルの場所に局所的な前記心腔の面積内の表面法線方向を計算することを含む、請求項１−３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの幾何学的特徴を決定することは、前記３次元モデルの最薄方向を決定することを含む、請求項１−４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの幾何学的特徴を決定することは、前記３次元モデルを含有する最小体積を伴う境界ボックスを決定することに基づく、請求項１−５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの幾何学的特徴を決定することは、前記境界ボックスの座標系の各個別の直交ベクトルの方向に前記境界ボックスの正規化された長さを表す３つのスカラー値を生成することと、前記３つのスカラー値の相互比較に基づいて、前記直交ベクトルのうちの１つに対応する方向を選択することとを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記３次元モデルの少なくとも１つの可視化選好を決定することをさらに含み、前記ディスプレイビューを決定することはさらに、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの可視化選好に基づく、請求項１−７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの可視化選好は、前記３次元モデルの好ましい配向を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの可視化選好を決定することは、少なくとも部分的に、受信されたユーザ入力に基づく、請求項８および９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記３次元モデルのディスプレイビューを決定することは、少なくとも部分的に、ある時間周期にわたって受信された場所信号に基づく、請求項１−１０のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１２】
前記カテーテルの場所を示す受信された信号は、時変信号であり、前記カテーテルの場所を示す信号を受信することは、前記時変信号を処理することを含み、前記３次元モデルのディスプレイビューを決定することは、少なくとも部分的に、前記処理され、受信された場所信号に基づく、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記カテーテルの場所を示す前記時変信号を処理することは、前記時変信号を低域通過フィルタリングすることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ディスプレイビューを決定することはさらに、少なくとも部分的に、前記患者の心腔の３次元モデルの形状の分析に基づく、請求項１−１３のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１５】
前記ディスプレイビューを決定することはさらに、少なくとも部分的に、可視化選好に基づく、請求項１−１６のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１６】
前記ディスプレイビューを決定することはさらに、少なくとも部分的に、１つ以上の以前に表示されたビューに基づく、請求項１−１５のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１７】
前記ディスプレイビューを決定することは、ビューウィンドウ上に投影されるような前記３次元モデルのサイズを調節することを含み、前記ディスプレイビューを表示することは、前記調節されたサイズに従って、前記３次元モデルの投影を前記グラフィカルユーザインターフェース上に表示することを含む、請求項１−１６のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１８】
前記ビューウィンドウ上に投影される前記３次元モデルのサイズを調節することは、画像平面上のビューウィンドウのサイズ、前記画像平面と前記３次元モデルの相対的位置、および前記ビューウィンドウと前記３次元モデルの投影のための投影の中心との間の相対的位置のうちの少なくとも１つに基づく、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ビューウィンドウの少なくとも１つの寸法は、前記３次元モデルの投影の寸法の固定倍数に維持される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記寸法は、前記画像平面における前記３次元モデルの投影の最大幅である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ディスプレイビューを決定することは、前記３次元モデルによって画定された軸に対する前記画像平面のピッチを限定することを含む、請求項１７−２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記ディスプレイビューを決定することは、前記３次元モデルによって画定された軸に対する前記ビューウィンドウのロールを限定することを含む、請求項１７−２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも部分的に、前記カテーテルの場所を示す受信された信号に基づいて、前記カテーテルの変位速度を決定することをさらに含み、前記ビューウィンドウ上に投影される前記３次元モデルのサイズを調節することは、少なくとも部分的に、前記カテーテルの前記決定された変位速度に基づく、請求項１７−２２のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項２４】
前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示することは、前記決定されたビューを３次元グラフィカルユーザインターフェース上に表示することを含む、請求項１−２３のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項２５】
前記決定されたビューを前記３次元グラフィカルユーザインターフェース上に表示することは、前記決定されたビューを拡張現実環境内に表示することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記決定されたビューを前記３次元グラフィカルユーザインターフェース上に表示することは、前記決定されたビューを仮想現実環境内に表示することを含む、請求項２４または２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
方法であって、
患者の解剖学的構造の３次元モデルを取得することであって、前記３次元モデルは、画定された表面を含む、ことと、
前記患者の解剖学的構造内のカテーテルの場所を示す信号を受信することと、
少なくとも部分的に、前記解剖学的構造内のカテーテルの場所および前記画定された表面に基づいて、前記解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを決定することと、
グラフィカルユーザインターフェース上に、前記解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを表示することと
を含む、方法。
【請求項２８】
前記３次元モデルの画定された表面は、前記３次元モデルの表面メッシュを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記３次元モデルの画定された表面は、前記解剖学的構造の血液−組織境界を表す、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを決定することは、少なくとも部分的に、前記３次元モデルの画定された表面に対する前記カテーテルの場所に基づく、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを決定することは、少なくとも部分的に、前記３次元モデルの画定された表面の局所的幾何学的特徴に対する前記カテーテルの場所に基づく、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
患者の中空の解剖学的構造の３次元表現を表示する方法であって、前記方法は、
前記患者の中空の解剖学的構造の３次元モデルを取得することと、
前記患者の中空の解剖学的構造内の医療デバイスの場所を示す信号を受信することと、
少なくとも部分的に、前記中空の解剖学的構造内の医療デバイスの場所および前記中空の解剖学的構造内の医療デバイスの１つ以上の前の場所に基づいて、前記中空の解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを決定することと、
グラフィカルユーザインターフェース上に、前記中空の解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを表示することと
を含む、方法。
【請求項３３】
前記３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定することをさらに含み、前記ディスプレイビューを決定することはさらに、少なくとも部分的に、前記３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴に基づく、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記３次元モデルの少なくとも１つの可視化選好を決定することをさらに含み、前記ディスプレイビューを決定することはさらに、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの可視化選好に基づく、請求項３２または３３のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項３５】
患者の心腔の３次元表現を表示する方法であって、前記方法は、
前記患者の心腔の３次元モデルを取得することと、
前記患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信することと、
少なくとも部分的に、前記心腔内のカテーテルの場所および前記心腔内のカテーテルの１つ以上の前の場所に基づいて、前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューの軌道を決定することと、
グラフィカルユーザインターフェース上に、前記決定された軌道に従って、前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示することと
を含む、方法。
【請求項３６】
前記３次元モデルの形状を分析することをさらに含み、前記ディスプレイビューの軌道を決定することはさらに、前記３次元モデルの分析された形状に基づく、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記３次元モデルの形状を分析することは、前記カテーテルの場所に基づいて、前記３次元モデルの局所的部分を分析することを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記３次元モデルの形状を分析することは、前記カテーテルの１つ以上の前の場所に基づいて、前記３次元モデルの局所的特徴を分析することを含む、請求項３６または３７のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項３９】
前記３次元モデルの形状を分析することは、前記３次元モデルの１つ以上の大域的特徴を分析することを含む、請求項３６−３８のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項４０】
１つ以上の可視化選好を取得することをさらに含み、前記ディスプレイビューの軌道を決定することはさらに、前記１つ以上の可視化選好に基づく、請求項３５−３９のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項４１】
前記１つ以上の可視化選好は、前記３次元モデルの好ましい配向を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記ディスプレイビューの軌道を決定することはさらに、１つ以上の以前に表示されたビューに基づく、請求項３５−４１のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項４３】
患者の解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイを制御する方法であって、前記方法は、
前記患者の解剖学的構造の３次元モデルを取得することと、
前記解剖学的構造内の医療デバイスの場所を示す信号を受信することと、
少なくとも部分的に、前記解剖学的構造内の医療デバイスの場所に基づいて、複数のルールから、前記３次元モデルの配向および画像平面の仕様に関するディスプレイルールを選択することと、
少なくとも部分的に、前記ディスプレイルールに基づいて、ｉ）前記３次元モデルの配向およびｉｉ）前記画像平面を規定することと、
グラフィカルユーザインターフェース上で、前記３次元モデルの投影の少なくとも一部を、前記規定された配向において、前記規定された画像平面上に表示することと
を含む、方法。
【請求項４４】
前記ディスプレイルールは、少なくとも部分的に、前記解剖学的構造に対する前記医療デバイスの場所に基づく、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ディスプレイルールはさらに、少なくとも部分的に、前記解剖学的構造に対する前記医療デバイスの１つ以上の前の場所に基づく、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記複数のルールは、局所的ルールおよび大域的ルールを含み、前記局所的ルールは、少なくとも部分的に、前記３次元モデルに対する前記医療デバイスの場所に基づき、前記大域的ルールは、少なくとも部分的に、前記３次元モデルの形状に基づく、請求項４３−４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記ディスプレイルールを選択することは、前記医療デバイスの場所と少なくとも部分的に前記３次元モデルによって画定された禁止領域の比較に基づいて、前記局所的ルール、前記大域的ルール、またはそれらの組み合わせを選択することを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記大域的ルールは、前記医療デバイスの場所が前記禁止領域の境界内にある場合、選択される、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記局所的ルールは、前記医療デバイスの場所が前記禁止領域の境界を越える所定の距離である場合、選択される、請求項４７および４８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記局所的ルールおよび前記大域的ルールの組み合わせは、前記医療デバイスの場所が前記禁止領域に対する所定の遷移距離内にある場合、選択される、請求項４７−４９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
前記局所的ルールと前記大域的ルールの相対的加重は、前記カテーテルの場所から前記禁止領域までの距離の関数として変動する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記局所的ルールと前記大域的ルールの相対的加重は、前記医療デバイスの場所から前記禁止領域までの距離の関数として略線形に変動する、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記禁止領域は、少なくとも部分的に、前記３次元モデルによって表される流体の体積の質量中心によって画定される、請求項４７−５２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
前記禁止領域は、前記体積の質量中心を含有する少なくとも１つの平面を中心として略対称である、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記禁止領域は、上下軸を中心として略対称である、請求項４７−５４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５６】
前記禁止領域は、約５度を上回り、かつ約９０度未満の開放角を有する、二重無限直錐である、請求項４７−５５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５７】
前記局所的ルールは、前記医療デバイスの場所に基づいて、局所的方向ベクトルを決定することを含む、請求項４７−５６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５８】
前記局所的方向ベクトルは、少なくとも部分的に、前記医療デバイスの場所に局所的な面積内の３次元モデルの表面に対して法線方向にある方向ベクトルに基づく、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記局所的ルールの選択に基づいて、前記規定された画像平面は、前記局所的方向ベクトルによって画定された軸と垂直な平面である、請求項５７および５８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６０】
前記ディスプレイルールを選択することは、上下軸に対する前記画像平面のピッチを限定することを含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記ディスプレイルールを選択することは、上下軸に対するビューウィンドウのロールを限定することを含み、前記ビューウィンドウは、前記画像平面内にある、請求項５９および６０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６２】
前記規定された画像平面は、前記３次元モデルの表面境界外にある、請求項５９−６１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６３】
前記規定された画像平面は、部分的に、前記局所的方向ベクトルの方向に基づく、請求項５９−６２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６４】
前記３次元モデルの配向を規定することは、前記３次元モデルの基準軸を規定し、前記基準軸と前記３次元モデルによって画定された上下軸とを整合させることを含む、請求項４７−６３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６５】
前記基準軸の所定の好ましい方向を示す入力を受信することをさらに含む、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記基準軸の所定の好ましい方向は、前記解剖学的構造の上位方向である、請求項６４および６５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６７】
前記大域的ルールが選択される場合、前記３次元モデルの配向および前記画像平面を規定することは、前記解剖学的構造の３次元モデルの最薄方向を決定し、前記画像平面を前記最薄方向によって画定された軸と垂直な平面に規定することとを含む、請求項４７−６６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６８】
前記規定された画像平面は、前記３次元モデルの表面境界外にある、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記３次元モデルの投影を前記グラフィカルユーザインターフェース上に表示することは、ズーム倍率を決定することを含む、請求項４７−６８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７０】
前記画像平面内のビューウィンドウの少なくとも１つの寸法は、前記画像平面内の３次元モデルの寸法の固定倍数に維持される、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記ビューウィンドウの幅は、前記画像平面内の３次元モデルの最大寸法に対して固定倍数に維持される、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
少なくとも部分的に、前記医療デバイスの場所を示す前記受信された信号に基づいて、前記医療デバイスの変位速度を決定することをさらに含み、前記ズーム倍率を決定することは、少なくとも部分的に、前記医療デバイスの前記決定された変位速度に基づく、請求項６９−７１のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項７３】
少なくとも部分的に、前記医療デバイスの前記決定された変位速度に基づいて、前記ズーム倍率を決定することは、前記医療デバイスの変位速度が減少するにつれて、前記ズーム倍率を増加させることを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
３次元解剖学的モデルの２次元ビューを制御する方法であって、前記方法は、
患者の解剖学的構造の３次元モデルを生成することと、
グラフィカルユーザインターフェース上に、前記３次元モデルの投影を表示することであって、前記投影は、画像平面のビューウィンドウ上にある、ことと、
前記解剖学的構造内の医療デバイスの場所を示す信号を受信することと、
少なくとも部分的に、前記医療デバイスの場所を示す前記受信された信号に基づいて、前記解剖学的構造内の医療デバイスの変位速度を決定することと、
少なくとも部分的に、前記医療デバイスの前記決定された変位速度に基づいて、ズーム倍率を調節することと
を含む、方法。
【請求項７５】
前記ズーム倍率のインジケーションを前記グラフィカルユーザインターフェース上に表示することをさらに含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記ズーム倍率を調節することは、前記医療デバイスの変位速度の減少に伴って、前記ビューウィンドウのサイズを減少させることを含む、請求項７４および７５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７７】
前記ズーム倍率を調節することは、視野を調節することを含む、請求項７４−７６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７８】
前記ズーム倍率を調節することは、前記画像平面と投影中心との間の距離を調節することを含む、請求項７４−７７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７９】
前記ズーム倍率を調節することは、前記ビューウィンドウおよび前記投影の中心を前記３次元モデルに対して移動させることを含む、請求項７４−７８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８０】
非一過性のコンピュータ可読記憶媒体であって、前記非一過性のコンピュータ可読記憶媒体は、その上に記憶されるコンピュータ実行可能命令を有し、前記コンピュータ実行可能命令は、１つ以上のプロセッサに、
患者の心腔の３次元モデルを取得することと、
前記患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信することと、
前記３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定することと、
少なくとも部分的に、前記心腔内のカテーテルの場所、前記心腔内のカテーテルの１つ以上の前の場所、および前記３次元モデルの幾何学的特徴に基づいて、前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューを決定することと、
グラフィカルユーザインターフェース上に、前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示することと
を行わせる、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項８１】
システムであって、
医療デバイスと、
前記医療デバイスと通信する医療デバイスインターフェースユニットであって、前記医療デバイスインターフェースユニットは、グラフィカルユーザインターフェースと、１つ以上のプロセッサと、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを含み、前記非一過性のコンピュータ可読記憶媒体は、その上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有し、前記コンピュータ実行可能命令は、１つ以上のプロセッサに、
患者の心腔の３次元モデルを取得することと、
前記患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信することと、
前記３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定することと、
少なくとも部分的に、前記心腔内のカテーテルの場所、前記心腔内のカテーテルの１つ以上の前の場所、および前記３次元モデルの幾何学的特徴に基づいて、前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューを決定することと、
グラフィカルユーザインターフェース上に、前記心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示することと
を行わせる、医療デバイスインターフェースユニットと
を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、米国仮出願第６２／３３０，９１０号（出願日２０１６年５月３日）、米国仮出願第６２／３３７，５４１号（出願日２０１６年５月１７日）、米国仮出願第６２／３３８，０６８号（出願日２０１６年５月１８日）、米国仮出願第６２／３５７，６００号（出願日２０１６年７月１日）、米国仮出願第６２／３６７，７６３号（出願日２０１６年７月２８日）に対する優先権を主張するものであり、これらの出願の全内容は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本願はまた、“ＭＥＤＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥ  ＶＩＳＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ”と題された同日に出願された共有に係る米国特許出願（代理人管理番号ＡＦＲＡ−０００４−Ｐ０１）にも関しており、その全内容は、参照により本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００３】
設置または使用が容易に観察可能もしくは実践的ではないとき、３次元モデルが、時として、そのようなデバイスの設置または使用を補助するために使用される。例えば、医療手技では、３次元モデルは、患者の診断または治療の一部として医療デバイスの設置および使用を補助するために使用される。３次元モデルの補助を用いて施行される医療手技の実施例は、異常伝導を中断させ、心臓内のある不整脈を終了させる、病変を形成するための高周波（「ＲＦ」）カテーテルアブレーションの使用である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、解剖学的構造上で実施される医療手技の間、グラフィカルユーザインターフェース上において、患者の解剖学的構造のディスプレイビューを自動的に制御し、例えば、解剖学的構造に対する医療デバイスの位置の可視化を促進する、デバイス、システム、および方法を対象とする。例えば、本開示のデバイス、システム、および方法は、グラフィカルユーザインターフェース上に、例えば、心臓アブレーション等の医療手技の間、患者の心腔の３次元解剖学的モデルに対する心臓カテーテル（例えば、アブレーションカテーテル）の自動ディスプレイビューを提供するために使用されることができる。医療手技の間、３次元解剖学的モデルのディスプレイビューを手動で制御することと比較して、本開示のデバイス、システム、および方法による、自動化された可視化は、医療手技の効率を改良し、加えて、または代替として、手技の間、医師によって使用されるグラフィカルユーザインターフェース上の３次元解剖学的モデルの配向に関して、医師（滅菌野内）と技術者（滅菌野外）との間の通信の必要性を低減させることができることを理解されたい。
【０００５】
一側面によると、方法は、患者の心腔の３次元モデルを取得するステップと、患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップと、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップと、少なくとも部分的に、心腔内のカテーテルの場所、心腔内のカテーテルの１つ以上の前の場所、および３次元モデルの幾何学的特徴に基づいて、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップと、グラフィカルユーザインターフェース上に、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップとを含む。
【０００６】
いくつかの実装では、心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップは、カテーテルと心腔との間の接触を示す信号を受信するステップを含むことができる。例えば、接触を示す信号は、カテーテルと心腔との間の力を示す信号であることができる。
【０００７】
ある実装では、少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップは、３次元モデルにおいて、カテーテルの場所に局所的な心腔の面積内の表面法線方向を計算するステップを含むことができる。
【０００８】
いくつかの実装では、少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップは、３次元モデルの最薄方向を決定するステップを含むことができる。
【０００９】
ある実装では、少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップは、３次元モデルを含有する最小体積を伴う境界ボックスを決定するステップに基づくことができる。例えば、少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップは、境界ボックスの座標系の各個別の直交ベクトルの方向に境界ボックスの正規化された長さを表す３つのスカラー値を生成するステップと、３つのスカラー値の相互比較に基づいて、直交ベクトルのうちの１つに対応する方向を選択するステップとを含むことができる。
【００１０】
いくつかの実装では、本方法はさらに、３次元モデルの少なくとも１つの可視化選好を決定するステップを含むことができ、ディスプレイビューを決定するステップはさらに、少なくとも部分的に、少なくとも１つの可視化選好に基づく。例えば、少なくとも１つの可視化選好は、３次元モデルの好ましい配向を含むことができる。加えて、または代替として、少なくとも１つの可視化選好を決定するステップは、少なくとも部分的に、受信されたユーザ入力に基づく。
【００１１】
ある実装では、３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップは、少なくとも部分的に、ある時間周期にわたって受信された場所信号に基づくことができる。例えば、カテーテルの場所を示す受信された信号は、時変信号であることができ、カテーテルの場所を示す信号を受信するステップは、時変信号を処理するステップを含むことができ、３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップは、少なくとも部分的に、処理され、受信された場所信号に基づくことができる。具体的実施例として、カテーテルの場所を示す時変信号を処理するステップは、時変信号を低域通過フィルタリングするステップを含むことができる。
【００１２】
いくつかの実装では、ディスプレイビューを決定するステップはさらに、少なくとも部分的に、患者の心腔の３次元モデルの形状の分析に基づくことができる。
【００１３】
ある実装では、ディスプレイビューを決定するステップはさらに、少なくとも部分的に、可視化選好に基づくことができる。
【００１４】
いくつかの実装では、ディスプレイビューを決定するステップはさらに、少なくとも部分的に、１つ以上の以前に表示されたビューに基づくことができる。
【００１５】
ある実装では、ディスプレイビューを決定するステップは、ビューウィンドウ上に投影されるような３次元モデルのサイズを調節するステップを含むことができ、ディスプレイビューを表示するステップは、調節されたサイズに従って、３次元モデルの投影をグラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップを含むことができる。例えば、ビューウィンドウ上に投影される３次元モデルのサイズを調節するステップは、画像平面上のビューウィンドウのサイズ、画像平面と３次元モデルの相対的位置、およびビューウィンドウと３次元モデルの投影のための投影中心との間の相対的位置のうちの少なくとも１つに基づくことができる。加えて、または代替として、ビューウィンドウの少なくとも１つの寸法は、３次元モデルの投影の寸法の固定倍数に維持されることができる。例えば、寸法は、画像平面における３次元モデルの投影の最大幅である。さらに、または代替として、ディスプレイビューを決定するステップは、３次元モデルによって画定された軸に対する画像平面のピッチを限定するステップを含むことができる。なおもさらに、または代替として、ディスプレイビューを決定するステップは、３次元モデルによって画定された軸に対するビューウィンドウのロールを限定するステップを含むことができる。ある事例では、本方法はさらに、少なくとも部分的に、カテーテルの場所を示す受信された信号に基づいて、カテーテルの変位速度を決定するステップを含むことができ、ビューウィンドウ上に投影される３次元モデルのサイズを調節するステップは、少なくとも部分的に、カテーテルの決定された変位速度に基づくことができる。
【００１６】
いくつかの実装では、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップは、決定されたビューを３次元グラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップを含むことができる。例えば、決定されたビューを３次元グラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップは、決定されたビューを拡張現実環境内に表示するステップを含むことができる。加えて、または代替として、決定されたビューを３次元グラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップは、決定されたビューを仮想現実環境内に表示するステップを含むことができる。
【００１７】
別の側面によると、方法は、患者の解剖学的構造の３次元モデルを取得するステップであって、３次元モデルは、画定された表面を含む、ステップと、患者の解剖学的構造内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップと、少なくとも部分的に、解剖学的構造内のカテーテルの場所および画定された表面に基づいて、解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップと、グラフィカルユーザインターフェース上に、解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップとを含む。
【００１８】
いくつかの実装では、３次元モデルの画定された表面は、３次元モデルの表面メッシュを含むことができる。
【００１９】
ある実装では、３次元モデルの画定された表面は、解剖学的構造の血液−組織境界を表すことができる。
【００２０】
いくつかの実装では、解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップは、少なくとも部分的に、３次元モデルの画定された表面に対するカテーテルの場所に基づくことができる。例えば、解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップは、少なくとも部分的に、３次元モデルの画定された表面の局所的幾何学的特徴に対するカテーテルの場所に基づくことができる。
【００２１】
さらに別の側面によると、患者の中空の解剖学的構造の３次元表現を表示する方法は、患者の中空の解剖学的構造３次元モデルを取得するステップと、患者の中空の解剖学的構造内の医療デバイスの場所を示す信号を受信するステップと、少なくとも部分的に、中空の解剖学的構造内の医療デバイスの場所および中空の解剖学的構造内の医療デバイスの１つ以上の前の場所に基づいて、中空の解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップと、グラフィカルユーザインターフェース上に、中空の解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップとを含む。
【００２２】
ある実装では、本方法はさらに、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップを含むことができ、ディスプレイビューを決定するステップはさらに、少なくとも部分的に、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴に基づくことができる。
【００２３】
いくつかの実装では、本方法はさらに、３次元モデルの少なくとも１つの可視化選好を決定するステップを含むことができ、ディスプレイビューを決定するステップはさらに、少なくとも部分的に、少なくとも１つの可視化選好に基づくことができる。
【００２４】
なおも別の側面によると、患者の心腔の３次元表現を表示する方法は、患者の心腔の３次元モデルを取得するステップと、患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップと、少なくとも部分的に、心腔内のカテーテルの場所および心腔内のカテーテルの１つ以上の前の場所に基づいて、心腔の３次元モデルのディスプレイビューの軌道を決定するステップと、グラフィカルユーザインターフェース上に、決定された軌道に従って、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップとを含む。
【００２５】
いくつかの実装では、本方法はさらに、３次元モデルの形状を分析するステップを含み、ディスプレイビューの軌道を決定するステップはさらに、３次元モデルの分析された形状に基づくことができる。例えば、３次元モデルの形状を分析するステップは、カテーテルの場所に基づいて、３次元モデルの局所的部分を分析するステップを含むことができる。加えて、または代替として、３次元モデルの形状を分析するステップは、カテーテルの１つ以上の前の場所に基づいて、３次元モデルの局所的特徴を分析するステップを含むことができる。加えて、または代替として、３次元モデルの形状を分析するステップは、３次元モデルの１つ以上の大域的特徴を分析するステップを含むことができる。
【００２６】
いくつかの実装では、本方法はさらに、１つ以上の可視化選好を取得するステップを含むことができ、ディスプレイビューの軌道を決定するステップはさらに、１つ以上の可視化選好に基づくことができる。例えば、１つ以上の可視化選好は、３次元モデルの好ましい配向を含むことができる。
【００２７】
ある実装では、ディスプレイビューの軌道を決定するステップはさらに、１つ以上の以前に表示されたビューに基づくことができる。
【００２８】
なおも別の側面によると、患者の解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイを制御する方法は、患者の解剖学的構造の３次元モデルを取得するステップと、解剖学的構造内の医療デバイスの場所を示す信号を受信するステップと、少なくとも部分的に、解剖学的構造内の医療デバイスの場所に基づいて、複数のルールから、３次元モデルの配向および画像平面の仕様に関するディスプレイルールを選択するステップと、少なくとも部分的に、ディスプレイルールに基づいて、ｉ）３次元モデルの配向およびｉｉ）画像平面を規定するステップと、グラフィカルユーザインターフェース上で、３次元モデルの投影の少なくとも一部を、規定された配向において、規定された画像平面上に表示するステップとを含む。
【００２９】
ある実装では、ディスプレイルールは、少なくとも部分的に、解剖学的構造に対する医療デバイスの場所に基づくことができる。加えて、または代替として、ディスプレイルールはさらに、少なくとも部分的に、解剖学的構造に対する医療デバイスの１つ以上の前の場所に基づくことができる。
【００３０】
いくつかの実装では、複数のルールは、局所的ルールおよび大域的ルールを含むことができ、局所的ルールは、少なくとも部分的に、３次元モデルに対する医療デバイスの場所に基づくことができ、大域的ルールは、少なくとも部分的に、３次元モデルの形状に基づくことができる。例えば、ディスプレイルールを選択するステップは、医療デバイスの場所と少なくとも部分的に３次元モデルによって画定された禁止領域の比較に基づいて、局所的ルール、大域的ルール、またはそれらの組み合わせを選択するステップを含むことができる。大域的ルールは、医療デバイスの場所が禁止領域の境界内にある場合、選択されることができる。加えて、または代替として、局所的ルールは、医療デバイスの場所が禁止領域の境界を越える所定の距離である場合、選択される。ある事例では、局所的ルールおよび大域的ルールの組み合わせは、医療デバイスの場所が禁止領域に対する所定の遷移距離内にある場合、選択されることができる。例えば、局所的ルールと大域的ルールの相対的加重は、カテーテルの場所から禁止領域までの距離の関数として変動する（例えば、略線形に）ことができる。
【００３１】
ある実装では、禁止領域は、少なくとも部分的に、３次元モデルによって表される流体の体積の質量中心によって画定されることができる。加えて、または代替として、禁止領域は、体積の質量中心を含有する少なくとも１つの平面を中心として略対称であることができる。
【００３２】
いくつかの実装では、禁止領域は、上下軸を中心として略対称であることができる。
【００３３】
いくつかの実装では、禁止領域は、約５度を上回り、かつ約９０度未満の開放角を有する、二重無限直錐であることができる。
【００３４】
ある実装では、局所的ルールは、医療デバイスの場所に基づいて、局所的方向ベクトルを決定するステップを含むことができる。例えば、局所的方向ベクトルは、少なくとも部分的に、医療デバイスの場所に局所的な面積内の３次元モデルの表面に対して法線方向にある方向ベクトルに基づくことができる。加えて、または代替として、局所的ルールの選択に基づいて、規定された画像平面は、局所的方向ベクトルによって画定された軸と垂直な平面であることができる。さらに、または代わりに、ディスプレイルールを選択するステップは、上下軸に対する画像平面のピッチを限定するステップを含むことができる。なおもさらに、または代替として、ディスプレイルールを選択するステップは、上下軸に対するビューウィンドウのロールを限定するステップを含むことができ、ビューウィンドウは、画像平面内にある。
【００３５】
ある実装では、規定された画像平面は、３次元モデルの表面境界外にあることができる。
【００３６】
いくつかの実装では、規定された画像平面は、部分的に、局所的方向ベクトルの方向に基づくことができる。
【００３７】
ある実装では、３次元モデルの配向を規定するステップは、３次元モデルの基準軸を規定し、基準軸と３次元モデルによって画定された上下軸を整合させるステップを含むことができる。例えば、本方法はさらに、基準軸の所定の好ましい方向を示す入力を受信するステップを含むことができる。例えば、基準軸の所定の好ましい方向は、解剖学的構造の上位方向である。
【００３８】
いくつかの実装では、大域的ルールが選択される場合、３次元モデルの配向および画像平面を規定するステップは、解剖学的構造の３次元モデルの最薄方向を決定し、画像平面を最薄方向によって画定された軸と垂直な平面に規定するステップを含むことができる。例えば、規定された画像平面は、３次元モデルの表面境界外にある。
【００３９】
ある実装では、３次元モデルの投影をグラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップは、ズーム倍率を決定するステップを含むことができる。例えば、画像平面内のビューウィンドウの少なくとも１つの寸法は、画像平面内の３次元モデルの寸法の固定倍数に維持されることができる。加えて、または代替として、ビューウィンドウの幅は、画像平面内の３次元モデルの最大寸法に対して固定倍数に維持されることができる。ある事例では、本方法はさらに、少なくとも部分的に、医療デバイスの場所を示す受信された信号に基づいて、医療デバイスの変位速度を決定するステップを含むことができ、ズーム倍率を決定するステップは、少なくとも部分的に、医療デバイスの決定された変位速度に基づくことができる。例えば、少なくとも部分的に、医療デバイスの決定された変位速度に基づいて、ズーム倍率を決定するステップは、医療デバイスの変位速度が減少するにつれて、ズーム倍率を増加させるステップを含むことができる。
【００４０】
別の側面によると、３次元解剖学的モデルの２次元ビューを制御する方法は、患者の解剖学的構造の３次元モデルを生成するステップと、（例えば、グラフィカルユーザインターフェース上に）３次元モデルの投影を表示するステップであって、投影は、画像平面のビューウィンドウ上にある、ステップと、解剖学的構造内の医療デバイスの場所を示す信号を受信するステップと、少なくとも部分的に、医療デバイスの場所を示す受信された信号に基づいて、解剖学的構造内の医療デバイスの変位速度を決定するステップと、少なくとも部分的に、医療デバイスの決定された変位速度に基づいて、ズーム倍率を調節するステップとを含むことができる。
【００４１】
いくつかの実装では、本方法はさらに、ズーム倍率のインジケーションをグラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップを含むことができる。
【００４２】
いくつかの実装では、ズーム倍率を調節するステップは、医療デバイスの変位速度の減少に伴って、ビューウィンドウのサイズを減少させるステップを含むことができる。
【００４３】
ある実装では、ズーム倍率を調節するステップは、視野を調節するステップを含むことができる。
【００４４】
いくつかの実装では、ズーム倍率を調節するステップは、画像平面と投影の中心との間の距離を調節するステップを含むことができる。
【００４５】
ある実装では、ズーム倍率を調節するステップは、ビューウィンドウおよび投影の中心を３次元モデルに対して移動させるステップを含むことができる。
【００４６】
なおも別の側面によると、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサに、患者の心腔の３次元モデルを取得させ、患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信させ、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定させ、少なくとも部分的に、心腔内のカテーテルの場所、心腔内のカテーテルの１つ以上の前の場所、および３次元モデルの幾何学的特徴に基づいて、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを決定させ、グラフィカルユーザインターフェース上に、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示させるためのその上に記憶されるコンピュータ実行可能命令を有する。
【００４７】
さらに別の側面によると、システムは、医療デバイスと、医療デバイスと通信する、医療デバイスインターフェースユニットとを含む。医療デバイスインターフェースユニットは、グラフィカルユーザインターフェースと、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプロセッサに、患者の心腔の３次元モデルを取得させ、患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信させ、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定させ、少なくとも部分的に、心腔内のカテーテルの場所、心腔内のカテーテルの１つ以上の前の場所、および３次元モデルの幾何学的特徴に基づいて、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを決定させ、グラフィカルユーザインターフェース上に、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示させるためのその上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有する、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを含む。
【００４８】
実装は、以下の利点のうちの１つ以上のものを含むことができる。
【００４９】
ある実装では、３次元モデルのディスプレイビューは、少なくとも部分的に、心腔内の受信されたカテーテルの場所および１つ以上の以前に心腔内の受信されたカテーテルの場所に基づくことができる。１つ以上の以前に受信されたカテーテルの場所に基づいて、ディスプレイビューを決定するステップは、例えば、医療手技の一部として３次元モデルの表現に依拠する、医師を混乱または別様に邪魔し得る、急および／または大遷移の尤度を低減させることができる。加えて、または代替として、１つ以上の以前に受信されたカテーテルの場所に基づいて、ディスプレイビューを決定するステップは、そうでなければ、カテーテル場所に基づいて、自動化された３次元モデルの表現に出現し得る、動揺を低減または排除さえすることができる。
【００５０】
いくつかの実装では、３次元モデルのディスプレイビューは、少なくとも部分的に、解剖学的構造内の受信されたカテーテルの場所および３次元モデルの画定された表面に基づくことができる。受信されたカテーテルの場所および３次元モデルの画定された表面に基づいて、ディスプレイビューを決定するステップは、例えば、カテーテルが解剖学的構造を通して移動するにつれて、３次元モデルの容認可能ビューを提供することを促進することができる。具体的実施例として、受信されたカテーテルの場所および３次元モデルの画定された表面に基づいて、ディスプレイビューを決定するステップは、少なくとも、受信されたカテーテルの場所および３次元モデルの画定された表面に基づくディスプレイビューが、解剖学的構造の表面に対するカテーテルの視認を促進することができるため、カテーテル位置単独から導出される３次元モデルのビューから判別可能であろうものより多くの情報を提供することができる。表面に対する医療デバイスのそのようなビューの自動化された生成は、特に、解剖学的構造の表面上で実施される医療手技において有利であり得ることを理解されたい。すなわち、一般に、医療デバイスの場所および解剖学的構造の表面の両方を考慮する、３次元モデルの視点を提供することは、診断および／または治療されるべき解剖学的表面の所望の面積に沿った医師によるカテーテルの適切な設置を促進することができる。
【００５１】
いくつかの実装では、３次元モデルのディスプレイビュー（例えば、画像平面内に画定されたビューウィンドウ）は、少なくとも部分的に、カテーテルの変位速度に基づくことができる。カテーテルの変位速度に基づくディスプレイビューに対するそのような変化は、直感的変化を３次元モデルの表現に提供することを促進することができることを理解されたい。そのような直感的変化は、例えば、医療手技の間、３次元モデルの表現の手動調節の必要性を低減させることができる。
【００５２】
他の側面、特徴、および利点は、説明および図面ならびに請求項から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、医療処置の間のシステムの略図であって、システムは、カテーテルと、カテーテルインターフェースユニットのグラフィカルユーザインターフェースとを含む。
【００５４】
【図２】図２は、図１のアブレーションシステムのアブレーションカテーテルの斜視図である。
【００５５】
【図３】図３は、アブレーション治療の間、患者の心腔内の図２のアブレーションカテーテルの先端区分の略図である。
【００５６】
【図４】図４は、図３のアブレーション治療の間、患者の心腔の３次元モデルの投影を表示する図１のグラフィカルユーザインターフェースの略図であって、３次元モデルは、図１のカテーテルインターフェースユニットの記憶媒体上に記憶される。
【００５７】
【図５】図５は、図１のグラフィカルユーザインターフェース上に表示されるディスプレイビュー上への図４の３次元モデルの投影の略図である。
【００５８】
【図６】図６は、図４の３次元モデルを図１のグラフィカルユーザインターフェース上に表示する例示的プロセスのフローチャートである。
【００５９】
【図７】図７は、受信されたカテーテルの場所に局所的な３次元モデルの面積内の表面法線方向の略図である。
【００６０】
【図８】図８は、３次元モデルの境界ボックス分析の略図である。
【００６１】
【図９】図９は、図４の３次元モデルを図１のグラフィカルユーザインターフェース上に表示する例示的プロセスのフローチャートである。
【００６２】
【図１０】図１０は、患者の解剖学的構造の３次元モデルを表示する例示的プロセスのフローチャートである。
【００６３】
【図１１】図１１は、図２のアブレーションカテーテルの先端区分の場所の略図であって、場所は、図４および５の３次元モデルに対して示される。
【００６４】
【図１２】図１２は、図１のグラフィカルユーザインターフェースのビューウィンドウのサイズを制御する例示的プロセスのフローチャートである。
【００６５】
種々の図面における同様の参照記号は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
本開示は、概して、患者の解剖学的構造上で実施される医療手技の間、グラフィカルユーザインターフェース（例えば、医師または他の医療人員によって使用される）上で、患者の解剖学的構造のディスプレイビューを制御する、デバイス、システム、および方法を対象とする。例えば、本開示のデバイス、システム、および方法は、解剖学的構造上で実施される医療手技の間、医療デバイスの位置を可視化するために使用されることができる。非限定的実施例として、説明の明確化のために、本開示のデバイス、システム、および方法は、心臓不整脈の治療と関連付けられた診断および／またはアブレーション治療の一部として、心腔の中に挿入される心臓カテーテルの可視化に関して説明される。しかしながら、別様に規定されない限り、本開示のデバイス、システム、および方法は、医療手技への直接視覚的アクセスが、非実践的であって、および／または解剖学的構造のモデルの使用によって改良され得る、患者の中空の解剖学的構造上で実施される手技等の種々の異なる医療手技のいずれかのために使用されることができることを理解されたい。例えば、本開示のデバイス、システム、および方法は、加えて、または代替として、介入呼吸器学、脳外科手術、および／または洞外科手術（例えば、副鼻腔手術）において使用されることができる。
【００６７】
本明細書で使用されるように、用語「医師」は、医療手技を実施または補助し得る、任意のタイプの医療人員を含むと見なされるべきである。
【００６８】
本明細書で使用されるように、用語「患者」は、医療手技が実施されるヒトを含む、任意の哺乳類を含むと見なされるべきである。
【００６９】
図１は、患者１０２上で実施される心臓治療（例えば、アブレーション治療）の間のシステム１００の略図である。システム１００は、延在ケーブル１０６を介して、カテーテルインターフェースユニット１０８に接続される、カテーテル１０４を含むことができる。カテーテルインターフェースユニット１０８は、処理ユニット１０９（例えば、１つ以上のプロセッサ）と、グラフィカルユーザインターフェース１１０と、記憶媒体１１３とを含むことができる。グラフィカルユーザインターフェース１１０および記憶媒体１１３は、処理ユニット１０９と電気通信（例えば、有線通信および／または無線通信）することができる。
【００７０】
マッピングシステム１１２、記録システム１１１、潅注ポンプ１１４、および発生器１１６のうちの１つ以上のものは、カテーテルインターフェースユニット１０８に接続されることができる。潅注ポンプ１１４はまた、流体ライン１１５を介して、カテーテル１０４に除去可能かつ流動的に接続される。発生器１１６はまた、ワイヤ１１７を介して、患者１０２の皮膚に取り付けられる帰還電極１１８に接続されることができる。
【００７１】
記録システム１１１は、手技全体を通してならびに治療前または後に使用されることができる。マッピングシステム１１２は、手技に先立って、またはその間、患者１０２の心臓組織をマッピングし、アブレーション手技の場合、アブレーションを要求する心臓組織の領域または複数の領域を決定するために使用されることができる。以下にさらに詳細に説明されるように、グラフィカルユーザインターフェース１１０は、例えば、患者１０２の心腔内のカテーテル１０４の場所に基づいて自動的に変化するディスプレイを用いて、患者１０２の心腔の３次元モデルを表示することによって、患者１０２の心臓組織の診断および／または治療の一部として使用されることができる。患者の心腔の３次元表現のディスプレイの手動制御を要求するシステムと比較して、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に、患者１０２の心腔内のカテーテル１０４の場所に基づいて、３次元表現を表示することは、心腔の有用なビューを取得するために要求される複雑性および時間を低減させることができる。
【００７２】
図１−４を参照すると、カテーテル１０４は、ハンドル１２０と、カテーテルシャフト１２２と、先端区分１２４とを含むことができる。カテーテルシャフト１２２は、ハンドル１２０に固着される近位部分１２６と、先端区分１２４に結合される遠位部分１２８とを含むことができる。
【００７３】
先端区分１２４は、治療、診断、または両方の目的のために、組織に直接または間接的に係合し、したがって、当技術分野において公知の組織とのあらゆる様式およびタイプの接触および／または非接触相互作用を含み得る、カテーテル１０４の任意の部分を含むことができる。例えば、先端区分１２４は、組織とのエネルギー相互作用（例えば、電気エネルギー、超音波エネルギー、光エネルギー、および任意のそれらの組み合わせ）および／または化学相互作用の形態における組織との接触および／または非接触相互作用を含むことができる。したがって、例えば、先端区分１２４は、任意の数の治療および／または診断手技の一部として、エネルギー（例えば、電気エネルギー）を心腔内の組織に送達することができる。ある実装では、先端区分１２４から組織へのエネルギーのそのような送達は、先端区分１２４と組織との間の直接接触を通して行われることができる。先端区分１２４は、接触を通してエネルギーを組織に送達するものとして説明されるが、そのような説明は、ここでは、説明の明確化のために提供され、本開示のシステムおよび方法は、組織に係合しないカテーテル１０４の遠位端部分および／または他のタイプのエネルギーを送達するカテーテル１０４の遠位端部分を含む、カテーテル１０４の任意の数および様式の設計を使用して実装されることができることを理解されたい。
【００７４】
カテーテル１０４はさらに、カテーテルシャフト１２２の遠位部分１２８に沿って位置付けられる、磁気位置センサ１３０を含むことができる。磁気位置センサ１３０は、当技術分野において周知の種々の磁気位置センサのいずれかであることができ、遠位部分１２８に沿って任意の点に位置付けられることができることを理解されたい。磁気位置センサ１３０は、例えば、磁場発生器から発出する信号を検出する、１つ以上のコイルを含むことができる。実施例として、５または６自由度を伴って位置を決定するための１つ以上のコイルが、使用されることができる。磁気位置センサ１３０によって検出された磁場は、例えば、単層内の磁場を感知するための磁気センサの使用および磁気位置センサ１３０の場所を決定するためのルックアップテーブルの使用に基づく方法等の当技術分野において一般に公知の１つ以上の方法に従って、カテーテルシャフト１２２の遠位部分１２８の位置を決定するために使用されることができる。故に、先端区分１２４は、磁気位置センサ１３０に対して既知の固定関係において、カテーテルシャフト１２２の遠位部分１２８に結合されるため、磁気位置センサ１３０はまた、先端区分１２４の場所を提供することができる。先端区分１２４の場所は、磁気位置感知に基づいて決定されるように説明されるが、他の位置感知方法も、加えて、または代替として、使用されることができる。例えば、先端区分１２４の場所は、加えて、または代替として、インピーダンス、超音波、および／または撮像（例えば、リアルタイムＭＲＩまたは蛍光透視法）に基づくことができる。
【００７５】
患者１０２の心腔１３２の３次元モデル１３４が、心腔１３２内のカテーテル１０４の先端区分１２４の既知の位置に基づいて（例えば、アブレーション治療の適用に先立って）、および／または手技に先立って、またはその間に入手された心腔の画像に基づいて、構築されることができる。３次元モデル１３４は、例えば、心腔１３２の解剖学的モデルであって、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示されることができる。ある実装では、グラフィカルユーザインターフェース１１０は、２次元であることができ、３次元モデル１３４の２次元表現が、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に投影されることができる。しかしながら、グラフィカルユーザインターフェース１１０は、加えて、または代替として、例えば、拡張現実環境および／または仮想現実環境を含む、３次元ディスプレイを含むことができることを理解されたい。さらに、先端区分１２４の位置は、既知であるため、心腔１３２の表面１３３に対する先端区分１２４の位置もまた、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示されることができる。
【００７６】
使用時、カテーテル１０４の先端区分１２４は、患者１０２の心腔１３２の中に挿入されることができる。カテーテルインターフェースユニット１０８によって磁気位置センサ１３０から受信された信号（受信された信号は、先端区分１２４の場所を決定するために使用される）に基づいて、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示される３次元モデル１３４のビューは、心腔１３２内の先端区分１２４の移動に応答して、自動的に変化することができる。例えば、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示される３次元モデル１３４の配向は、心腔１３２の表面１３３に対する先端区分１２４の場所（例えば、場所の変化）に基づいて、更新されることができる。加えて、または代替として、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示される３次元モデル１３４のサイズは、更新されることができる（例えば、先端区分１２４の場所変化の速度に基づいて）。グラフィカルユーザインターフェース１１０上への３次元モデル１３４の表示は、心腔１３２内の先端区分１２４の場所に応答し得るため、３次元モデル１３４のディスプレイは、医師がハンドル１２０を操作し、カテーテルシャフト１２２の遠位部分１２８を偏向させ、カテーテル１０４の先端区分１２４を患者１０２の心腔内の所望の診断および／または治療場所に対して移動させるにつれて、自動的に調節されることができる。
【００７７】
例示的治療では、先端区分１２４は、心腔１３２の表面１３３と接触するように設置されることができ、ＲＦエネルギーが、先端区分１２４から心腔１３２の表面１３３に指向され、表面１３３に対してある深度において組織をアブレートすることができる。心腔の表面１３３に沿って先端区分１２４によって作成されたそのようなアブレーションは、例えば、本条件を用いて、患者における心臓不整脈を治療することができる。しかしながら、心腔１３２の表面１３３に沿って先端区分１２４を使用して作成されたアブレーションの有効性は、アブレーションの場所に依存し得る。故に、本明細書に説明される方法に従って、心腔の３次元モデル１３４のディスプレイビューを自動的に調節することは、心臓の効率的かつ効果的マッピングおよび／または心臓不整脈を治療するためのアブレーション治療の効率的かつ効果的送達のために有用であり得る。
【００７８】
心腔１３２の３次元モデル１３４は、処理ユニット１０９によって３次元モデル１３４のディスプレイビュー１３６をグラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示するために実行可能な命令とともに、記憶媒体１１１上に記憶される。記憶媒体１１１上に記憶され、処理ユニット１０９によって３次元モデル１３４のディスプレイビューを表示するために実行可能な命令は、例えば、ｗｗｗ．ｖｔｋ．ｏｒｇにおいて利用可能なオープンソース３ＤコンピュータグラフィックツールキットであるＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｏｏｌｋｉｔを使用して構築される、アプリケーションであることができる。
【００７９】
図５は、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示されるビューウィンドウ１３８上に投影される、３次元モデル１３４のディスプレイビュー１３６の略図である。３次元モデル１３４は、記憶媒体１１１（図１）等のメモリ内に記憶されることができることを理解されたい。さらに、３次元モデル１３４の投影は、処理ユニット１０９（図１）が記憶媒体１１１（図１）上に記憶されるコンピュータ実行可能命令を実行することによって施行されることができることを理解されたい。
【００８０】
図４および５を参照すると、グラフィカルユーザインターフェース１１０が２次元ディスプレイである事例では、３次元モデル１３４は、画像平面１４０のビューウィンドウ１３８に投影され、投影中心１４１を有する画像を形成することができる。画像平面１４０は、グラフィカルユーザインターフェース１１０の２次元ディスプレイの平面に対応することができ、ビューウィンドウ１３８は、グラフィカルユーザインターフェース１１０の２次元ディスプレイの視野に対応することができ、投影中心１４１は、グラフィカルユーザインターフェース１１０上の画像を視認しているユーザの視点に対応することができる。故に、３次元モデル１３４のディスプレイビュー１３６をビューウィンドウ１３８上に投影させることによって形成される画像は、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示される具体的３次元モデル１３４の配向に対応することができる。
【００８１】
グラフィカルユーザインターフェース１１０上のビューウィンドウ１３８上に３次元モデル１３４の投影の基礎を形成する、ディスプレイビュー１３６の１つ以上の特徴（例えば、視点およびサイズ）は、少なくとも、３次元モデル１３４に対する画像平面１４０の位置、画像平面１４０上のビューウィンドウ１３６のサイズ、およびビューウィンドウ１３６と投影中心１４１との間の距離の関数であることができる。例えば、画像平面１４０の移動は、ディスプレイビューの対応する移動をもたらすことができる。先端区分１２４が、心腔１３２内で移動されるにつれて、画像平面１４０の位置（例えば、平行移動、配向、または両方）は、３次元モデル１３４に対して変化することができ、および／または画像平面１４０上のビューウィンドウ１３６のサイズは、変化し、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示される３次元モデル１３４のディスプレイビュー１３６の視点、場所、およびサイズのうちの１つ以上のものの対応する変化をもたらすことができる。加えて、または代替として、先端区分１２４が、心腔１３２内で移動されるにつれて、投影中心１４１の位置は、変化し、グラフィカルユーザインターフェース１１０上に表示される３次元モデル１３４のディスプレイビュー１３６の視点、場所、およびサイズのうちの１つ以上のものの対応する変化をもたらすことができる。
【００８２】
記憶媒体１１１（図１）上に記憶されるコンピュータ実行可能命令は、処理ユニット１０９（図１）に、以下の例示的方法のうちの１つ以上のものに従って、３次元モデル１３４をグラフィカルユーザインターフェース１１０上のディスプレイビュー１３６上に表示させることができる。別様に示されない、または文脈から明白とならない限り、以下の例示的方法はそれぞれ、システム１００（図１）および／またはその１つ以上の構成要素を使用して実装されることができる。
【００８３】
ここで図６を参照すると、患者の心腔の３次元表現を表示する例示的方法１６０は、患者の心腔の３次元モデルを取得するステップ１６２と、患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップ１６４と、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップ１６５と、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップ１６６と、（例えば、図１に示されるグラフィカルユーザインターフェース１１０等のグラフィカルユーザインターフェース上に）心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップ１６８とを含むことができる。以下により詳細に説明されるように、３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップ１６６は、受信１６４されたカテーテルの場所、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴、および１つ以上の以前に受信された心腔内のカテーテルの場所のうちの１つ以上のものに基づくことができる。心腔の文脈において以下に説明されるが、例示的方法１６０は、例えば、それを通してカテーテルが通過され得る（例えば、診断、治療、または両方の目的のために）、患者の脳、肺、洞、および／または他の中空の解剖学的構造等の患者の他の解剖学的構造の３次元表現を表示するように施行されることができることを理解されたい。
【００８４】
一般に、心腔の３次元モデルを取得するステップ１６２は、３次元モデルのディスプレイが制御される手技に先立って、心腔の３次元モデルを受信および／または決定するステップを含むことができる。
【００８５】
心腔の３次元モデルを取得するステップ１６２は、例えば、心腔内のカテーテルの複数の場所を受信し、受信されたカテーテルの訪問場所を既知の座標系上にマッピングするステップを含むことができる。そのような実装では、訪問場所の境界は、心腔内の血液−組織境界を表すことができる。複数の受信された場所は、例示的方法１６０の一部として使用されるカテーテルおよび／または別のカテーテル（例えば、前の手技の一部として使用される）からのものであることができる。
【００８６】
ある実装では、心腔の３次元モデルを取得するステップ１６２は、信号をカテーテルの遠位部分に沿って配置される磁気センサ（例えば、上記に説明される磁気センサ１３０等）から受信し、受信された磁気センサ信号から決定されたカテーテル場所に基づいて、３次元モデルを構築するステップを含むことができる。加えて、または代替として、受信されたカテーテルの複数の場所は、カテーテルのインピーダンス、超音波、撮像（例えば、蛍光透視法）、および／またはカテーテル位置を決定する他の公知の方法に基づいて決定されることができる。
【００８７】
いくつかの実装では、心腔の３次元モデルを取得するステップ１６２は、心腔の１つ以上の画像（例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）画像、または両方）を受信し、画像と磁気位置センサまたは他の追跡センサの座標系を位置合わせするステップを含むことができる。これらの画像は、例えば、手技に先立って、入手されることができる。しかしながら、これらの画像は、加えて、または代替として、リアルタイムで（例えば、回転血管造影を使用して）入手されることができることを理解されたい。
【００８８】
一般に、心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップ１６４は、本明細書に説明される方法のいずれかに従って、カテーテルの場所を示す信号を受信するステップを含むことができる。ある事例では、心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップ１６４は、カテーテルと心腔との間の接触を示す（例えば、力を示す）信号を受信するステップを含むことができる。さらに、本明細書で使用されるように、カテーテルの場所は、カテーテルの先端区分（例えば、図２のカテーテル１０４の先端区分１２４）の場所を指す。しかしながら、カテーテルの場所は、心腔内のカテーテルの任意の所定の部分の場所を含むことができることを理解されたい。
【００８９】
心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップ１６４は、ある時間周期にわたって信号を受信するステップを含むことができる。具体的実施例として、カテーテルの場所を示す信号は、時変信号であることができる。ある時間周期にわたって受信された時変信号に基づいて、ディスプレイビューを決定１６６することによって、決定１６６されたディスプレイビューは、１つ以上の以前に受信されたカテーテルの場所に基づくことができる。さらなる説明として、１つ以上の以前に受信された場所は、本明細書で使用されるように、決定１６６されたディスプレイビューと関連付けられた現在の時間ステップに先立って受信された１つ以上のカテーテルの場所を含むと理解されるべきである。例えば、時変の受信１６４された信号は、処理されることができる（例えば、時変信号を低域通過フィルタリングすることによって）。決定１６６されたディスプレイビューは、処理された時変信号に基づくことができ、したがって、１つ以上の以前に受信されたカテーテルの場所に基づくことができる。加えて、または代替として、ディスプレイビューは、時変の受信１６４された信号に基づくことができ、ディスプレイビュー自体は、決定１６６されたディスプレイビューが、１つ以上の前のディスプレイビューに基づき、したがって、１つ以上の以前に受信されたカテーテルの場所に基づき得るように、処理されることができる（例えば、ディスプレイビューを低域通過フィルタリングすることによって）。ある実装では、時変の受信１６４された信号および／または決定１６６されたディスプレイビューを処理するためのパラメータは、カテーテルによって移動される距離に伴って変動することができる。
【００９０】
時変信号を処理するステップは、例えば、グラフィカルユーザインターフェース上のディスプレイビューの改良された知覚のために有用であり得る。例えば、受信されたカテーテル場所の時変信号を処理するステップは、カテーテルの場所の変化に対応するディスプレイビュー内の変化を平滑化することができる。そのような平滑化を通して、結果として生じる決定１６６されたディスプレイビューは、未処理時変信号に基づいて更新されたディスプレイビューと比較して、より安定である（例えば、揺れが少ない）ことができる。故に、時変信号を処理するステップは、カテーテル位置の変化に合わせるために十分に高速であるが、カテーテルを位置付けるための３次元モデルの医師の使用に干渉する可能性がより高い、ディスプレイビューに対する大変化および／または多くの小高速変化を回避するために十分に低速の両方である、率で変化を決定１６６されたディスプレイビューにもたらすために有用であり得る。
【００９１】
３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップ１６５は、以下にさらに詳細に説明される、種々の異なる決定のうちの任意の１つ以上のものを含む。したがって、例えば、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップ１６５は、受信１６４されたカテーテルの場所に局所的な心腔の面積内の表面法線方向を決定するステップを含むことができる。加えて、または代替として、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップ１６５は、３次元モデルの最薄方向を決定するステップを含むことができる。さらに、または代わりに、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴を決定するステップ１６５は、３次元モデルを含有する最小体積を伴う境界ボックスを決定するステップに基づくことができる。少なくとも１つの幾何学的特徴のこれらの決定はそれぞれ、ディスプレイビューの決定１６６に関して以下に記載される。
【００９２】
一般に、３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップ１６６は、心腔内の１つ以上の以前に受信されたカテーテルの場所に基づくことができる。ある実装では、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、１つ以上の以前に表示されたビューに基づくことができる。例えば、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、３次元モデルを使用して、カテーテルを位置付ける医師を邪魔する可能性が高い、ある遷移を制約する（例えば、低減または防止する）、以下にさらに詳細に説明されるルールのいずれか等の１つ以上のルール（例えば、ルールの階層）を含むことができる。ある実装では、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、決定１６６されたビューが３次元モデルの垂直軸に沿って所定の閾値を上回って（例えば、約５度を上回って）以前に表示されたビュー（例えば、直前に表示されたビュー）に対して回転されないように防止する、ルールを含むことができる。加えて、または代替として、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、決定１６６されたビューの回転を１つ以上の回転方向に限定する、ルールを含むことができる。例えば、決定１６６されたビューのロールおよびピッチのうちの１つ以上のものは、所定のルールに従って限定されることができる。
【００９３】
ある実装では、ディスプレイビューの決定１６６は、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴の決定１６５に基づくことができる。３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴に基づいてディスプレイビューを決定するステップ１６６は、例えば、解剖学的構造の表面における組織上で実施される医療手技の間、有用なビューを提供することができ、加えて、または代替として、そのような医療手技の間、カテーテルと組織との間の係合角度（軸方向または側方）の変動を考慮することができる。本タイプの例示的医療手技は、エネルギーを心腔の表面に送達し、病変を作成するステップを含み、その間、概して、表面に向かうカテーテルの視点からではなく、カテーテルに面した表面の視点からカテーテルを視認することが望ましく、さらに、または代替として、カテーテルと組織との間の係合角度の変動を自動的に補償する、ディスプレイビューを有することが望ましい。
【００９４】
例えば、以下により詳細に説明されるように、幾何学的特徴は、カテーテルの近傍の３次元モデルの局所的幾何学的特徴であることができ、決定１６６されたディスプレイビューは、本局所的幾何学的特徴に対して配向されることができる。また、以下により詳細に説明される、別の実施例として、幾何学的特徴は、心腔の大域的幾何学的特徴（例えば、３次元モデルの全体的形状）であることができ、決定１６６されたディスプレイビューは、本大域的幾何学的特徴に対して配向されることができる。さらに、決定１６６されたディスプレイビューは、少なくとも部分的に、局所的幾何学的特徴および大域的幾何学的特徴に基づいて、受信１６２されたカテーテルの場所およびルールの階層に従って決定されることができる。
【００９５】
ここで図６および７を参照すると、少なくとも１つの幾何学的特徴は、受信されたカテーテルの場所に局所的な３次元モデルの面積内の表面法線方向Ｎであることができる。例えば、表面法線方向Ｎは、受信されたカテーテルの場所からの閾値距離内の３次元モデルの表面要素１７２の個別の法線ベクトル１７０の加重和であることができる。例えば、閾値距離は、受信されたカテーテルの場所に最も近い３次元モデルの表面メッシュ上の点から約１ｃｍ半径未満であることができる。閾値距離の下限は、少なくとも１つの法線ベクトルを含む、有限サイズであることを理解されたい。
【００９６】
一般に、表面法線方向Ｎは、受信されたカテーテルの場所の関数であるため、表面法線方向Ｎは、カテーテルが、心腔の表面に対して、したがって、心腔の３次元モデル内に表される表面に対して移動するにつれて変化する。さらに、表面法線方向Ｎは、受信されたカテーテルの場所の近傍内の局所的特徴の関数であるため、表面法線方向Ｎに基づいてディスプレイビューを決定するステップ１６６は、ディスプレイビューを受信されたカテーテルの場所の近傍内のモデルの最も顕著な特徴に向かって自動的に配向することを促進することができる。例えば、決定１６６された３次元モデルのディスプレイビューは、表面法線方向Ｎに対して固定角度（例えば、垂直または平行）で配向されることができる。
【００９７】
表面法線方向Ｎに及ぼす局所的幾何学形状の影響は、表面法線方向Ｎをディスプレイビューを決定１６６するために有用なパラメータにし得るが、ある局所的幾何学形状に対応する面法線方向Ｎは、決定１６６されたディスプレイビューの基礎を成すために好適ではない場合がある。例えば、ある局所的幾何学形状の表面法線方向Ｎは、決定１６６されたディスプレイビューのための１つ以上のルールに違反するディスプレイビューを生産するであろう、方向に延在し得る。故に、表面法線方向Ｎは、決定１６６されたディスプレイビューが３次元モデルの局所的幾何学的特徴または大域的幾何学的特徴に基づくかどうかを決定するための少なくとも１つの要因として使用されることができる。一実施例として、決定１６６されたディスプレイビューは、表面法線ベクトルＮと垂直な方向が決定１６６されたディスプレイビューのために不適切である（例えば、１つ以上の所定のディスプレイルールに違反する）とき、３次元モデルの大域的幾何学的特徴に基づくことができる。
【００９８】
ここで図６および８を参照すると、３次元モデル１３４の最薄方向１７４は、ディスプレイビューを決定１６６するために使用され得る、３次元モデルの大域的幾何学的特徴の実施例である。ある心腔等のある解剖学的構造に関して、３次元モデルの最薄方向は、一般に、少なくとも３次元モデルに対するコンテキストを提供する、方向である。故に、最薄方向を識別し、決定１６６されたディスプレイビューの視点が他の２つの方向と平行であるように、最薄方向と垂直な画像平面を規定することが有利であり得、これは、より多くのコンテキスト（例えば、解剖学的目印等の形態で）を医師に提供することができる。
【００９９】
いくつかの実装では、境界ボックス分析が、最薄方向１７４を決定するために使用されることができる。例えば、３次元モデル１３４を含有する、最小体積を伴う境界ボックス１７６が、決定されることができる。境界ボックス１７６は、３次元座標系１７８を画定する。境界ボックス１７６の最薄方向１７４、したがって、３次元モデル１３４の最薄方向は、３次元座標系１７８の各寸法における境界ボックス１７６の長さに基づいて決定されることができる。例えば、境界ボックス１７６の最薄方向１７４は、３次元座標系１７８内の各個別の直交ベクトルの方向における境界ボックスの正規化された長さを表す３つのスカラー値を生成し、３つのスカラー値を相互に比較し、直交ベクトルの１つ（例えば、最短）に対応する方向を選択することによって決定されることができる。
【０１００】
決定１６６されたディスプレイビューは、例えば、最薄方向１７４と平行であることができる。しかしながら、３次元モデル１３４は、最薄方向１７４に沿って２つの側を有し得ることを理解されたい。故に、以下により詳細に説明されるように、決定１６６されたディスプレイビューは、最薄方向１７４と平行であって、さらに、３次元モデル１３４の可視化選好に従って決定されることができる。
【０１０１】
最薄方向１７４は、大域的幾何学的特徴の一実施例として説明されたが、他のタイプの幾何学的特徴も、加えて、または代替として、使用されることができる。例えば、主成分分析が、３次元モデル１３４に適用されることができる。一般に、そのような主成分分析は、３次元モデル１３４に対応する心腔および／または表面の質量の配向を識別することを促進することができる。したがって、大域的幾何学的特徴を識別するための境界ボックスアプローチと比較して、主成分分析は、広範ではあるが、３次元モデル１３４の顕著な特徴に対応しない、３次元モデル１３４の幾何学的特徴による歪曲を殆ど受け得ない。
【０１０２】
主成分分析が３次元モデル１３４の大域的幾何学的特徴を識別するために使用される実装では、決定１６６されたディスプレイビューは、心腔および／または表面の大部分の質量を表す方向と平行であることができる。本配向は、医師に有用なコンテキスト情報を提供する可能性が最も高い３次元モデルのビュー１３４を提供するために有利であり得ることを理解されたい。
【０１０３】
ある事例では、心腔の３次元モデル１３４は、実質的に明確に異なる大域的幾何学的特徴（例えば、境界ボックス分析および／または主成分分析を使用して決定された大域的幾何学的特徴等）を有していない場合がある。本明細書で使用されるように、実質的に明確に異なる大域的幾何学的特徴は、他の大域的幾何学的特徴を閾値量だけ超える特徴を含むことができる。したがって、例えば、３次元モデル１３４は、例えば、境界ボックス分析および／または主成分分析が、略等しい大きさを伴う３つの直交ベクトルを生産するように、略対称（例えば、球状）であることができる。そのような事例では、決定１６６されたディスプレイビューは、例えば、本明細書に説明される方法のいずれかに従う面法線方向に基づいて、３次元モデル１３４の局所的幾何学的特徴に基づいて決定された方向に配向されることができる。
【０１０４】
ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、受信１６４されたカテーテルの場所および１つ以上の以前に心腔内の受信されたカテーテルの場所に基づくように説明され、他の実装も、加えて、または代替として、可能性として考えられる。例えば、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、解剖学的構造内の受信されたカテーテルの場所および３次元モデルの画定された表面に基づくことができる。具体的実施例として、３次元モデルのディスプレイビューを決定するステップ１６６は、受信された３次元モデルの画定された表面に対する（例えば、本明細書に説明される局所的幾何学的特徴のうちの任意の１つ以上のもの等の３次元モデルの画定された表面の局所的幾何学的特徴に対する）カテーテルの場所に基づくことができる。
【０１０５】
３次元モデルの画定された表面は、例えば、解剖学的構造の血液−組織境界を表すことができる。加えて、または代替として、画定された表面は、３次元モデルの表面メッシュを含むことができる。表面メッシュは、当技術分野において周知であって、例えば、カテーテルによって訪問された場所によって形成される境界に基づく方法を含む、種々の異なる方法のいずれかに従って決定されることができる。表面メッシュはまた、または代わりに、ＣＴ、ＭＲＩ、または他の撮像モダリティからの立体データセット等の立体データセットから決定されることができる。そのような実装では、セグメント化が、血液−組織境界を識別するために実施されることができ、表面メッシュは、その境界に適合されることができる。
【０１０６】
ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴に基づくように説明されたが、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、加えて、または代替として、カテーテルと組織との間の接触の受信されたインジケーションに基づくことができることを理解されたい。受信された接触のインジケーションは、例えば、カテーテル先端に沿って配置され、当技術分野において周知の種々の異なる構成のいずれかの力センサから受信されることができる。
【０１０７】
受信された接触のインジケーションに基づいて決定１６６されたディスプレイビューは、受信された接触のインジケーションに対する所定の配向であることができる。実施例として、ディスプレイビューは、受信された接触のインジケーションに対応する力ベクトルと反対であることができる。別の非排他的実施例として、ディスプレイビューは、そのような力ベクトルに直交することができる。
【０１０８】
決定１６６されたディスプレイビューは、例えば、受信された接触のインジケーションのみに基づくことができる。したがって、例示的実装では、決定１６６されたディスプレイビューは、カテーテルが組織と接触していない間、一定のままであることができる。本例示的実装を継続すると、カテーテルと組織の再係合の検出に応じて（例えば、新しい受信された接触のインジケーションを通して）、決定１６６されたディスプレイビューは、更新されることができる。
【０１０９】
加えて、または代替として、決定１６６されたディスプレイビューは、受信された接触のインジケーションと受信１６４されたカテーテルの場所に局所的な面法線Ｎの組み合わせに基づくことができる。例えば、決定１６６されたディスプレイビューは、受信された接触のインジケーションが存在するとき、受信された接触のインジケーションに基づき、受信された接触のインジケーションが存在しないとき（例えば、カテーテルが組織と接触していないとき）、面法線Ｎに基づくことができる。さらに、または代わりに、受信された接触のインジケーションに基づいて決定１６６されたディスプレイビューは、所定の基準に基づいて、ディスプレイビューを面法線Ｎに基づいて上書きすることができる。
【０１１０】
ある実装では、受信された接触のインジケーションに基づいて決定１６６されたディスプレイビューと面法線Ｎに基づいて決定１６６されたディスプレイビューの比較は、３次元モデル、受信１６４されたカテーテルの場所、または両方に対する有用な洞察を提供することができる。例えば、受信された接触のインジケーションに基づいて決定１６６されたディスプレイビューと１つ以上の局所的幾何学的特徴に基づいて決定１６６されたディスプレイビューの比較は、３次元モデルおよび受信１６４されたカテーテルの場所がその物理的類似物に対応する近似度のインジケーションを提供することができる。より具体的には、受信された接触のインジケーションに基づくディスプレイビューは、３次元モデルおよびカテーテル位置がその物理的類似物に合致するときの１つ以上の局所的幾何学的特徴に基づくディスプレイビューに略相当することができる。故に、受信された接触のインジケーションに基づくディスプレイビューと１つ以上の局所的幾何学的特徴に基づくディスプレイビューの差異は、例えば、３次元モデル、受信１６４されたカテーテルの場所、またはそれらの組み合わせを更新するために有用であり得ることを理解されたい。
【０１１１】
ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、生体構造（例えば、３次元モデルの少なくとも１つの幾何学的特徴）に基づき、および／または受信された接触のインジケーションに基づくように説明されたが、より一般的には、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、カテーテルに最も近い表面上の点を決定するための本明細書に説明される任意の１つ以上の方法に基づくことができることを理解されたい。
【０１１２】
実施例として、決定１６６されたディスプレイビューは、加えて、または代替として、カテーテルに沿って配置される１つ以上の個別のセンサ（例えば、電極）と関連付けられた１つ以上の電気信号の変化（例えば、インピーダンスの変化）に基づくことができる。そのような実装では、電気信号の変化は、接触のインジケーションであることができる。本実施例を継続すると、複数の異なるセンサと関連付けられた１つ以上の電気信号の変化は、接触ならびに接触方向を示すことができる。
【０１１３】
別の実施例として、決定１６６されたディスプレイビューは、加えて、または代替として、組織を検出し得る、撮像モダリティに基づくことができる。例えば、１つ以上の超音波変換器が、カテーテル上に嵌合され、カテーテルに最も近い表面上の点に関するフィードバックを提供することができる。そのような構成では、カテーテルに最も近い表面上の点は、超音波画像から視覚的または自動的に判別可能であることができる。
【０１１４】
ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、局所的幾何学的特徴および／または大域的幾何学的特徴に基づくことができ、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、加えて、または代替として、３次元モデルを表示するための少なくとも１つの可視化選好に基づくことができる。例えば、局所的幾何学的特徴および大域的幾何学的特徴に基づく階層等のルールベースの階層はさらに、少なくとも１つの可視化選好に基づくことができる。
【０１１５】
本明細書で使用されるように、用語「可視化選好」は、広義には、直接、局所的幾何学的特徴または大域的幾何学的特徴に基づかない、ディスプレイルールを含むように定義されると理解されるべきである。例えば、可視化選好は、事前決定される（例えば、受信されたユーザ入力を通して）、および／または、３次元モデルの前のディスプレイビューに基づいて決定されることができる。一般に、可視化選好は、決定１６６されたディスプレイビューが、容認不可能である、および／または医師が３次元モデルを使用して、心腔内のカテーテルを移動させることを要求する手技を可視化することを邪魔するであろう、尤度を低減させることができる。
【０１１６】
３次元モデル１３４の最薄方向１７４に基づいてディスプレイビューを決定するステップ１６６の実施例に戻ると、ディスプレイビューを決定するステップ１６６はさらに、３次元モデル１３４の２つの可能性として考えられる側のうち、３次元モデル１３４の以前に表示されたビュー（例えば、直前に表示されたビュー）に最も近い３次元モデル１３４の側を表示させることが好ましいという、可視化選好を含むことができる。すなわち、本可視化選好が、ルールの階層内の別のルールによって上書きされない限り、ディスプレイビューは、最薄方向１７４と垂直に、３次元モデル１３４の以前に表示されたビューに最も近い３次元モデル１３４の側に沿って配向されるであろう。そのようなディスプレイルールは、例えば、決定１６６されたディスプレイビューが、医師が手技を実施することを邪魔するであろうディスプレイビューの容認不可能な大変化をもたらすであろう、尤度を低減させることができる。
【０１１７】
ディスプレイビューを決定するステップ１６６はさらに、または代わりに、少なくとも部分的に、３次元モデルの好ましい配向を含む、可視化選好に基づくことができる。例えば、好ましい配向は、可視化技法（例えば、Ｘ線）を使用して取得される配向と類似または同一の配向であることができる。そのような好ましい配向は、例えば、３次元モデルの予期または精通配向を医師に提示するために有用であり得る。
【０１１８】
ある実装では、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、少なくとも部分的に、受信されたユーザ入力を含む、可視化選好に基づくことができる。例えば、医師は、外部デバイス（例えば、キーボード、マウス、および／またはグラフィカルユーザインターフェース）を通して入力を提供し、医師の選好に従って、可視化選好を規定することができる。ある実装では、本入力は、手技の前に、医師によって提供されることができる。いくつかの実装では、本入力は、手技の間、医師によって提供されることができる。
【０１１９】
ディスプレイビューを決定するステップ１６６はさらに、または代替として、少なくとも部分的に、幾何学的特徴（例えば、大域的幾何学的特徴）と少なくとも１つの可視化選好の相対的配向に基づくことができる。実施例として、決定１６６されたディスプレイビューは、可視化選好を組み込むディスプレイビューにスナッピングすることに基づくことができる。これは、例えば、大域的幾何学的特徴に基づくディスプレイビューが、２つの可能性として考えられるディスプレイビュー（例えば、３次元モデルの両側）をもたらし、決定１６６されたディスプレイビューが、２つの可能性として考えられるディスプレイビューから、以前に表示されたディスプレイビューに最も近いディスプレイビューを選択するステップを含む、実装を検討することによって理解されることができる。したがって、ある事例では、少なくとも部分的に、幾何学的特徴と可視化選好の相対的配向に基づいて、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、有利には、３次元モデルを手技の一部として使用する医師を混乱させる尤度を低減させることができる。
【０１２０】
ここで図５および６を参照すると、ディスプレイビューを表示するステップ１６８は、３次元モデルのディスプレイビューの２次元ディスプレイを表示するステップを含むことができる。例えば、ディスプレイビュー１３６は、３次元モデル１３４を画像平面１４０内に画定されたビューウィンドウ１３８上に投影させるための基礎を形成することができ、これは、グラフィカルユーザインターフェース（例えば、図４におけるグラフィカルユーザインターフェース１１０）に対応することができる。
【０１２１】
ある実装では、ディスプレイビューを決定するステップ１６６は、ビューウィンドウ上に投影されるような３次元モデルのサイズを調節するステップを含むことができ、ディスプレイビューを表示するステップ１６８は、決定されたサイズに従って、３次元モデルの投影をグラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップを含むことができる。例えば、ビューウィンドウ上に投影される３次元モデルのサイズを調節するステップは、画像平面上のビューウィンドウのサイズ、画像平面と３次元モデルの相対的位置、およびビューウィンドウと３次元モデルのための投影の中心との間の相対的位置に基づくことができる。一般に、これらのパラメータのうちの任意の１つ以上のものは、ビューウィンドウ上への３次元モデルの投影の具体的サイズを達成するように変動されることができることを理解されたい。本明細書で使用されるように、ビューウィンドウ上への３次元モデルの投影のサイズは、ズーム倍率とも称される。
【０１２２】
例えば、ビューウィンドウ１３８の少なくとも１つの寸法（例えば、幅、高さ、または両方）は、画像平面１４０上に投影された３次元モデルの寸法（例えば、最大幅、最大高、最大厚）の固定パーセンテージであることができる。本パーセンテージまたは倍数は、ある事例では、ビューウィンドウ上の３次元モデルの決定されたディスプレイビューの投影より約２０〜３０パーセント大きくあることができる。しかしながら、他のパーセンテージまたは倍数も、加えて、または代替として、可能性として考えられることが、容易に理解されるはずである。
【０１２３】
ビューウィンドウ１３８の少なくとも１つの寸法が３次元モデルの投影の寸法より固定パーセンテージ大きい実装は、例えば、医師に表示１６８される３次元モデルのディスプレイビューのためのコンテキストを提供するために有用であり得る。すなわち、３次元モデルの最大寸法がビューウィンドウの寸法未満であるように、３次元モデルのディスプレイビューを表示１６８することによって、３次元モデルの１つ以上の境界が、グラフィカルユーザインターフェース上に表示１６８されることができる。そのような可視境界は、ある事例では、表示１６８される３次元モデルの配向に関する医師に対する視覚的キューとしての役割を果たすことができる。
【０１２４】
いくつかの実装では、３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップ１６８は、カテーテルの変位速度に基づくことができる。カテーテルの変位速度は、例えば、時間の関数として受信されたカテーテルの場所の変化に基づいて、決定されることができることを理解されたい。変位速度が時変信号であり得ることを前提として、さらに、変位速度に基づくように本明細書に説明される方法のいずれも、変位速度をフィルタリング（例えば、低域通過フィルタリング）するステップを含むことができることが理解されるはずである。
【０１２５】
一般に、３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップ１６８は、カテーテルの変位速度が変化するにつれて、ビューウィンドウ上、したがって、グラフィカルユーザインターフェース上の３次元モデルのサイズを変化させるステップを含むことができる。いくつかの実装では、ディスプレイビューを表示するステップ１６８は、カテーテルの変位速度の逆関数として、ビューウィンドウ上の３次元モデルの投影のサイズを変化させるステップを含むことができる。例えば、カテーテルの変位速度が比較的に高い事例では、視認平面上の３次元モデルのサイズは、高速変化が、カテーテルの変位の高速変化に応答して、３次元モデルのディスプレイ１６８に成され得るように、比較的に小さくされることができる。本実施例を継続すると、カテーテルの変位が比較的に小さい、したがって、表示１６８されるビューの更新もまた比較的に低速である事例では、視認平面上の３次元モデルのサイズは、比較的に大きくあり得る。これは、例えば、カテーテルをゆっくりと移動させ、３次元モデル１３４において着目面積を観察し得る医師による、３次元モデルの具体的面積の観察を促進するために有用であり得る。
【０１２６】
加えて、または代替として、ディスプレイビューと関連付けられたズーム倍率を表示するステップ１６８は、接触のインジケーションを含む、受信１６４されたカテーテル場所に基づくことができる。すなわち、接触のインジケーションの受信に応じて、ズーム倍率は、増加され、医師に接触の面積のより詳細図を提供することができる。ある事例では、接触のインジケーションは、力のインジケーションを含むことができ、ズーム倍率は、力のインジケーションに基づいて、増加または減少されることができる。実施例として、ズーム倍率は、力のインジケーションに応答して増加されることができる（例えば、ズーム倍率は、力の増加に伴って増加する）。
【０１２７】
決定１６６された３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップ１６８は、２次元ディスプレイに関して説明されたが、本明細書に説明される方法は、加えて、または代替として、他のタイプのディスプレイにも適用可能であることを理解されたい。例えば、３次元グラフィカルユーザインターフェースに対して決定１６６された３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップ１６８のあらゆる様式および方法が、本開示の範囲内である。決定１６６された３次元モデルのディスプレイビューが表示１６８され得る、そのような３次元ディスプレイの実施例は、拡張現実環境および仮想現実環境のうちの１つ以上のものを含むことができる。
【０１２８】
ここで図９を参照すると、患者の心腔の３次元表現を表示する例示的方法１９０は、患者の心腔の３次元モデルを取得するステップ１９２と、患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップ１９４と、心腔の３次元モデルのディスプレイビューの軌道を決定するステップ１９６と、決定された軌道に従って、心腔の３次元モデルのディスプレイビューをグラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップ１９８とを含むことができる。３次元モデルのディスプレイビューの軌道を決定するステップ１９６は、少なくとも部分的に、受信１９４されたカテーテルの場所および心腔内の１つ以上の以前に受信されたカテーテルの場所に基づくことができる。心腔の文脈において以下に説明されるが、例示的方法１９０は、例えば、それを通してカテーテルが診断および／または治療目的のために通過され得る、患者の脳、肺、洞、および／または他の中空の解剖学的構造等の他の患者の解剖学的構造の３次元モデルを表示するために施行されることができることを理解されたい。
【０１２９】
患者の心腔の３次元モデルを取得するステップ１９２は、本明細書に説明される３次元モデルを取得する任意の１つ以上の方法を含むことができる。したがって、例えば、３次元モデルを取得するステップ１９２は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものに従って、心腔内の複数のカテーテルの場所を受信し、受信された場所をマッピングするステップを含むことができる。加えて、または代替として、心腔の３次元モデルを取得するステップ１９２は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものに従って、心腔の１つ以上のデータセットを受信し、随意に、それらをセグメント化し、表面メッシュを形成し、データセットと座標系を位置合わせするステップを含むことができる。
【０１３０】
患者の心腔内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップ１９４は、本明細書に説明されるそのような信号を受信する方法のうちの任意の１つ以上のものを含むことができる。故に、受信１９４された信号は、磁気位置センサ（例えば、上記に説明される磁気位置センサ１３０）に基づいて、信号を含むことができる。さらに、または代替として、受信１９４された信号は、例えば、磁気位置センサからの信号等の時変信号を含む、またはそこから導出されることができる。
【０１３１】
ディスプレイビューの軌道を決定するステップ１９６は、一般に、受信１９４されたカテーテルの場所および心腔内の１つ以上の以前に受信されたカテーテルの場所に基づくことができる。例えば、ディスプレイビューの軌道を決定するステップ１９６は、ある時間周期にわたる時変の受信１９４された信号に基づくことができる。ディスプレイビューの軌道を決定するステップ１９６の実施例は、したがって、ある時間周期にわたって受信１９４された時変信号に基づいて、時変信号および／またはディスプレイビューを処理（例えば、低域通過フィルタリング）するステップを含むことができる。
【０１３２】
ある時間周期にわたって受信１９４された時変信号に基づいて決定されたディスプレイビューを処理するステップは、ディスプレイビューの軌道をもたらすことができる。加えて、または代替として、ディスプレイビューの軌道を決定するステップ１９６は、１つ以上の以前に表示されたビューに基づくことができる。したがって、本明細書で使用されるように、ディスプレイビューの軌道は、次のディスプレイビューが傾向情報に基づいて決定され得るように、ディスプレイビューに関連する傾向情報を含むと理解されるべきである。少なくとも本理由から、当業者は、カテーテル場所を示す未処理信号に基づくディスプレイビューと比較して、ディスプレイビューの決定１９６された軌道が、３次元モデルのより安定化されたディスプレイの基礎として使用されることができることを理解するであろう。本明細書で使用されるように、３次元モデルの安定化されたディスプレイは、非安定化ディスプレイまたは準安定化ディスプレイと比較して、より少なくかつあまり高速ではない変化を呈し、したがって、殆ど揺れがなく出現するものである。
【０１３３】
ある実装では、ディスプレイビューの軌道を決定するステップ１９６は、３次元モデルの分析された形状に基づくことができる。例えば、３次元モデルの分析は、カテーテルの現在の場所を示す受信１９４された信号に局所的な３次元モデルの一部を分析するステップを含むことができる。３次元モデルの本局所的分析は、いくつかの事例では、３次元モデルの局所的特徴を分析するステップを含むことができる。加えて、または代替として、３次元モデルの分析は、３次元モデルの１つ以上の大域的特徴を分析するステップを含むことができる。３次元モデルの局所的および／または大域的特徴に基づく分析は、本明細書に説明される局所的および／または大域的特徴に基づく分析のうちの任意の１つ以上のものを含むことができることを理解されたい。
【０１３４】
いくつかの実装では、ディスプレイビューの軌道を決定するステップ１９６は、１つ以上の可視化選好に基づくことができる。例示的可視化選好は、本明細書に説明される可視化選好のうちの任意の１つ以上のものを含み、したがって、３次元モデルの好ましい配向を含んでもよい。
【０１３５】
心腔の３次元モデルのディスプレイビューをグラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップ１９８は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものに基づくことができる。実施例として、心腔の３次元モデルのディスプレイビューを表示するステップ１９８は、３次元モデルを画像平面内に画定された視認平面上に投影させるステップを含むことができる。本投影における３次元モデルの配向は、ディスプレイビューの決定１９６された軌道に基づくことができることを理解されたい。
【０１３６】
ここで図１０を参照すると、患者の解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイを制御する例示的方法２００は、患者の解剖学的構造の３次元モデルを取得するステップ２０２と、解剖学的構造内の医療デバイスの場所を示す信号を受信するステップ２０４と、３次元モデルの配向および画像平面の仕様に関する、ディスプレイルールを複数のディスプレイルールから選択するステップ２０６と、画像平面を規定するステップ２０８ａと、３次元モデルの配向を規定するステップ２０８ｂと、３次元モデルの投影の少なくとも一部（例えば、規定された配向において、規定された画像平面上に）をグラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップ２１０とを含むことができる。解剖学的構造の実施例は、限定ではないが、それを通してカテーテルが診断および／または治療目的のために通過され得る、患者の心腔、脳、肺、洞、および／または他の中空の解剖学的構造を含むことができる。以下により詳細に説明されるように、画像平面を規定するステップ２０８ａおよび／または３次元モデルの配向を規定するステップ２０８ｂは、少なくとも部分的に、選択２０６されたディスプレイルールに基づくことができる。
【０１３７】
３次元モデルを取得するステップ２０２は、本明細書に説明される３次元モデルを取得する任意の１つ以上の方法を含むことができる。実施例として、３次元モデルを取得するステップ２０２は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものに従って、解剖学的構造内の複数の医療デバイスの場所（例えば、本明細書に説明される医療デバイスのうちの任意の１つ以上のもの）を受信し、受信された訪問場所をマッピングするステップを含むことができる。さらに、または代わりに、解剖学的構造の３次元モデルを取得するステップ２０２は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものに従って、解剖学的構造の１つ以上の画像を受信し、画像と座標系を位置合わせするステップを含むことができる。
【０１３８】
患者の解剖学的構造内のカテーテルの場所を示す信号を受信するステップ２０４は、本明細書に説明されるそのような信号を受信する方法のうちの任意の１つ以上のものを含むことができる。故に、受信２０４された信号は、磁気位置センサ（例えば、上記に説明される磁気位置センサ１３０）に基づく信号を含むことができる。加えて、または代替として、受信２０４された信号は、時変信号を含むことができる。
【０１３９】
ディスプレイルールを選択するステップ２０６は、一般に、ディスプレイルールを複数のディスプレイルールから選択するステップを含むことができる。複数のディスプレイルールは、所定のディスプレイルールおよび／または医師の選好の入力に基づくディスプレイルールを含むことができる。選択２０６されたディスプレイルールは、以下により詳細に説明されるように、３次元モデルの投影をグラフィカルユーザインターフェース上に表示２１０するために、３次元モデルおよび画像平面の配向のための基礎を形成することができる。故に、本明細書に説明されるディスプレイルールの任意の階層は、医療手技の間、解剖学的構造の３次元モデルのディスプレイの自動化された制御を達成する、一例として提供され、限定ではないことを理解されたい。さらに、複数のディスプレイルールからのディスプレイルールの選択２０６は、医療手技の過程にわたって、医療手技の間に要求される３次元モデルの手動調節の量を低減させ、したがって、医師からの注意を殆ど要求せず、医療手技の効率を改良することができることを理解されたい。
【０１４０】
ディスプレイルールを選択するステップ２０６は、少なくとも部分的に、解剖学的構造に対する受信された医療デバイスの場所に基づくことができる。一般に、ディスプレイルールを選択するステップ２０６は、適用可能なディスプレイルールが、受信された医療デバイスの場所に基づく、または少なくとも部分的に、３次元モデルの形状に基づくかどうかを決定するステップを含むことができる。より具体的には、局所的ディスプレイルールは、少なくとも部分的に、３次元モデルに対する受信された医療デバイスの場所に基づくことができ、大域的ディスプレイルールは、少なくとも部分的に、３次元モデルの形状に基づくことができる。そのような事例では、ディスプレイルールを選択するステップ２０６は、受信されたカテーテルの場所に基づいて、局所的ディスプレイルールが不適切ではない限り、局所的ディスプレイルールを選定するステップを含むことができ、不適切である場合、大域的ディスプレイルールが、選定される。局所的ディスプレイルールおよび大域的ディスプレイルールは、本明細書に説明される局所的ディスプレイルールおよび大域的ディスプレイルールのうちの任意の１つ以上のものであることができる。
【０１４１】
ここで図１０および１１を参照すると、ディスプレイルールを選択するステップ２０６の例示的方法が、明確化のために、心腔１３２の３次元モデル１３４に対するカテーテル１０４の先端区分１２４の場所２１２の略図に関して説明される。しかしながら、ディスプレイルールを選択するステップ２０６のこれらの例示的方法は、加えて、または代替として、他のタイプの医療デバイス、３次元モデル、および／または解剖学的構造にも適用可能であることができることを理解されたい。
【０１４２】
空間基準２１４は、３次元モデル１３４に対して画定されることができる。ある実装では、空間基準２１４は、基準軸（例えば、ユーザによって規定される）を含むことができる。そのような実装では、空間基準２１４は、３次元モデルによって画定された上下軸と整合されることができる。上下軸と整合される空間基準２１４は、実施例として、優先的に、３次元モデル１３４を上下方向に配向するステップを促進することができる（例えば、３次元モデルの投影は、ビューウィンドウ上の「上」方向に配向される）。これは、ある実装では、３次元モデル１３４を他のタイプの診断撮像（例えば、Ｘ線）と一貫したビューに従って表示２１０するために有利であり得る。
【０１４３】
加えて、または代替として、空間基準２１４は、ユーザ入力（例えば、キーボード、マウス、およびグラフィカルユーザインターフェースのうちの１つ以上のものから受信される）を含むことができる。一例として、限定ではなく、ユーザ入力は、基準軸の所定の好ましい場所および／または方向のインジケーションを含むことができる。
【０１４４】
カテーテル１０４の先端区分１２４の場所２１２は、少なくとも部分的に、カテーテル１０４の先端区分１２４の場所を示す受信２０４された信号に基づくことができる。当業者は、したがって、選択２０６されたディスプレイルールが、治療の間、先端区分１２４の場所２１２が変化するにつれて変化し得ることを理解するであろう。ディスプレイルールの選択２０６のそのような変化は、３次元モデル１３４の投影のディスプレイ２１０を自動的に更新し、医師に３次元モデルの有益なビューを提供することを促進することができる。３次元モデルの有益なビューは、一例として、限定ではなく、比較的に明確であって、予期される配向にあって（例えば、患者の解剖学的姿勢と一貫する）、および／または医師に３次元モデル１３４に対する先端区分１２４の場所２１２に関するコンテキストを提供する、ビューを含むことができる。
【０１４５】
局所的方向ベクトル２１６は、受信２０４されたカテーテル２０４の場所を示す信号に基づいて、決定されることができる。ある実装では、局所的方向ベクトル２１６は、受信２０４されたカテーテル１０４の場所から生じることができる。したがって、そのような実装では、局所的方向ベクトル２１６は、カテーテル２０４から離れる方向に、３次元モデル１３４の表面に向かって指し得る。
【０１４６】
一般に、ディスプレイルールを選択するステップ２０６は、カテーテルの場所２１２と少なくとも部分的に３次元モデルによって画定された禁止領域２１８を比較するステップを含むことができる。少なくとも部分的に、本比較に基づいて、局所的ルールまたは大域的ルールが、選択されることができる。比較が局所的ルールと大域的ルールとの間の切替をもたらす事例では、遷移は、漸次的遷移であって、グラフィカルユーザインターフェース上のディスプレイビューの平滑遷移を促進することができる。禁止領域２１８は、局所的ディスプレイルールを選択するステップが、医師に非有益および／または混乱させるものとして容認不可能である尤度増加を有する、ビューまたはビューの集合をもたらし得る、カテーテルの場所２１２または場所２１２の集合を表すことを理解されたい。とりわけ、禁止領域２１８に対応するそのような非有益および／または混乱させるビューの一実施例は、直接空間基準２１４に沿った（例えば、上下軸に沿った）３次元モデル１３４のビューである。
【０１４７】
局所的方向ベクトル２１６は、少なくとも部分的に、受信２０４されたカテーテル１０４の場所に局所的な面積内の３次元モデル１３４の表面に対して法線方向にある方向ベクトルに基づくことができる。例えば、局所的方向ベクトル２１６は、少なくとも部分的に、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものに従って決定された面法線方向に基づくことができる。故に、局所的方向ベクトル２１６は、受信２０４されたカテーテル１０４の場所に局所的な面積内の３次元モデル１３４の表面に対して法線方向にある方向ベクトルの加重和であることができる。
【０１４８】
禁止領域２１８は、少なくとも部分的に、３次元モデル１３４によって画定されることができる。例えば、禁止領域２１８は、少なくとも部分的に、３次元モデルによって表される流体の体積の質量中心によって画定されることができる。具体的実施例として、禁止領域２１８は、質量中心を含有する少なくとも１つの平面を中心として略対称であることができる。加えて、または代替として、禁止領域２１８は、空間基準２１４を中心として（例えば、上下軸を中心として）略対称であることができる。
【０１４９】
ある実装では、禁止領域２１８は、二重無限直錐を含むことができる。本明細書で使用されるように、用語「二重無限直錐」は、頂点間に設置された２つの直円錐（例えば、同一サイズ）を含む。二重無限直錐の各円錐の開放角は、約５度を上回り、かつ約９０度未満であることができる。二重無限直錐の各円錐の底辺は、例えば、空間基準２１４が基準軸を含む実装では、基準軸と垂直であることができる。いくつかの実装では、２つの直円錐の頂点は、３次元モデルによって表される流体の体積の質量中心にある。
【０１５０】
禁止領域２１８が二重無限直錐を含む実装では、カテーテルの場所２１２と禁止領域２１８を比較するステップは、カテーテルの場所２１２が二重無限直錐の極大部分のいずれか内にあるかどうかを決定するステップを含む。本実施例を継続すると、ディスプレイルールを選択するステップ２０６は、カテーテルの場所２１２が二重無限直錐内にあるかどうかに基づいて、局所的ルールまたは大域的ルールを選択するステップを含むことができる。例えば、大域的ルールは、カテーテルの場所２１２が禁止領域２１８の境界内である場合、選択２０６されることができる。加えて、または代替として、局所的ルールは、カテーテルの場所２１２が禁止領域の境界を所定の距離越える場合、選択２０６されることができる。本所定の距離は、例えば、カテーテルの場所２１２が遷移距離内にある場合、局所的ルールおよび大域的ルールの組み合わせが選択される、遷移領域であることができる。そのような組み合わせは、例えば、カテーテルの場所２１２を禁止領域２１８の内外に移動させることから生じる平滑遷移を生産するために有用であり得る。実施例として、局所的ルールと大域的ルールの相対的加重は、カテーテルの場所２１２から禁止領域２１８までの距離の関数として変動されることができる（例えば、略線形に）。
【０１５１】
二重無限直錐を含む、禁止領域２１８は、例えば、複数の方向における対称に基づいて、ルール階層を実装するために有利であり得る。加えて、または代替として、二重無限直錐は、カテーテル１０４の視点から３次元モデルを表示するために有利であり得る。禁止領域２１８は、二重無限直錐を含むように説明されるが、禁止領域２１８の他の形状も、加えて、または代替として、可能性として考えられることを理解されたい。例えば、ある解剖学的構造に関して、禁止領域２１８は、単一円錐形、円筒形、および／または球形として適切に成形されることができる。
【０１５２】
局所的ルールが、ディスプレイルールとして選択２０６される場合、規定２０８ａされた画像平面は、局所的方向ベクトル２１６によって画定された軸と垂直であることができる。画像平面は、例えば、本明細書に説明される画像平面のうちの任意の１つ以上のものであることができる。したがって、画像平面は、本明細書に説明される任意の１つ以上のグラフィカルユーザインターフェースの２次元ディスプレイの平面に対応する平面であることができる。加えて、または代替として、局所的ルールが、選択２０６される場合、軸（例えば、空間基準２１４）に対する画像平面のピッチは、所定の量だけ限定されることができる。さらに、または代わりに、局所的ルールが、選択２０６される場合、ビューウィンドウのロールは、軸（例えば、空間基準２１４）に対する所定の量だけ限定されることができる。
【０１５３】
局所的ルールが選択２０６されたディスプレイルールである実装を継続すると、規定２０８ａされた画像平面は、３次元モデル１３４の表面境界外にあることができる。３次元モデル１３４に対する画像平面のそのような位置は、例えば、コンテキストを３次元モデルの表示２１０される投影に提供するために有用であり得る。そのようなコンテキストは、３次元モデル１３４において解剖学的特徴を識別する医師の能力を促進し、いくつかの事例では、カテーテル１０４を心腔内に位置付けることを促進することができる。
【０１５４】
さらに、局所的ルールがディスプレイルールとして選択２０６される実装を継続すると、規定２０８ａされた画像平面は、部分的に、局所的方向ベクトル２１６の方向に基づくことができる。より具体的には、規定２０８ａされた画像平面は、局所的方向ベクトル２１８と垂直であることができる。例えば、規定２０８ａされた画像平面は、表示２１０される３次元モデル１３４の投影の視点がカテーテル１０４の先端区分１２４の視点からであるように、局所的方向ベクトル２１６に対して位置付けられることができる。局所的方向ベクトル２１６に対する規定２０８ａされた画像平面のそのような位置は、カテーテル１０４の先端区分１２４の視点からの解剖学的構造の３次元モデル１３４の視認を促進することができる。そのような視点は、医師がカテーテル１０４の先端区分１２４を解剖学的構造内で操作するための直感的座標系を提供するために有利であり得ることを理解されたい。
【０１５５】
局所的ルールが、ディスプレイルールとして選択２０６される場合、３次元モデル１３４の配向を規定するステップ２０８ｂは、所定の好ましい方向に延在するように３次元モデル１３４の一部を配向するステップを含むことができる。実施例として、空間基準２１４が３次元モデル１３４の上下軸である実装では、３次元モデル１３４の配向を規定するステップ２０８ｂは、３次元モデル１３４の上位部分を上下軸の上位方向に配向するステップを含むことができる。本好ましい配向は、医師に３次元モデル１３４において表される解剖学的構造の精通配向を提供するために便宜的であり得る。加えて、または代替として、３次元モデル１３４の部分および／または所定の好ましい方向は、本明細書に説明される入力デバイスのうちの任意の１つ以上のものを通して入力として受信されることができる。使用時、これらの入力は、３次元モデル１３４によって表される解剖学的構造のカスタマイズされたビューを作成するために有用であり得ることを理解されたい。本タイプのカスタマイズは、例えば、医師に、医師の選好に対応し、および／または特定の医療手技によって必須である、具体的ビューを提供するために有用であり得る。
【０１５６】
大域的ルールが、ディスプレイルールとして選択２０６される場合、画像平面を規定するステップ２０８ａおよび／または３次元モデル１３４の配向を規定するステップ２０８ｂは、解剖学的構造の３次元モデル１３４の最薄方向を決定するステップを含むことができる。３次元モデル１３４の最薄方向のそのような決定は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものを含むことができることを理解されたい。例えば、３次元モデル１３４の最薄方向の決定は、主成分分析および／または境界ボックス分析に基づくことができる。
【０１５７】
大域的ルールがディスプレイルールとして選択２０６される実装を継続すると、画像平面を規定するステップ２０８ａは、画像平面を３次元モデル１３４における最薄方向によって画定された軸および／または質量の最少量を表す方向によって画定された軸と垂直な平面に規定するステップ２０８ａを含むことができる。故に、そのような実装では、画像平面は、３次元モデル１３４の座標系の他の方向と平行であることができる。３次元モデルにおける最薄方向および／または質量の最少量を表す方向は、概して、医師に３次元モデル１３４に関する最少量のコンテキストを提供する方向であるため、座標系内の他の方向のうちの１つと平行な画像平面を規定するステップ２０８ａは、医師に３次元モデル１３４に関するコンテキストを提供するために有利であり得る。さらに、または代替として、規定２０８ａされた画像平面は、３次元モデル１３４の表面境界外にあることができ、これは、付加的または代替コンテキストを医師に提供するために有用であり得る。
【０１５８】
さらに、大域的ルールがディスプレイルールとして選択２０６される実装を継続すると、３次元モデル１３４の配向を規定するステップ２０８ｂは、３次元モデル１３４の一部を空間基準２１４に対する好ましい方向に配向するステップを含むことができる。そのような配向は、３次元モデル１３４を配向するための本明細書に説明される任意の１つ以上の方法を含むことができる。故に、３次元モデル１３４の部分および／または好ましい方向は、事前決定されることができる（例えば、本明細書に説明される入力デバイスのうちの任意の１つ以上のものに従って受信された入力に基づいて）ことを理解されたい。
【０１５９】
３次元モデル１３４の投影をグラフィカルユーザインターフェース上に表示するステップ２１０は、本明細書に説明される方法のうちの１つ以上のものに従って施行されることができる。例えば、３次元モデル１３４の投影を表示するステップ２１０は、ズーム倍率を決定するステップを含むことができる。別の非排他的実施例として、ビューウィンドウの少なくとも１つの寸法は、画像平面内の３次元モデル１３４の寸法の固定倍数に維持されることができる。
【０１６０】
ある実装では、ズーム倍率は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものに従って、少なくとも部分的に、医療デバイスの決定された変位速度に基づくことができる。例示的実装では、したがって、ズーム倍率は、カテーテル１０４の変位速度が減少するにつれて増加することができる。
【０１６１】
ここで図１２を参照すると、３次元解剖学的モデルの２次元ビューを制御する例示的方法２２０は、患者の解剖学的構造の３次元モデルを生成するステップ２２２と、３次元モデルの投影を画像平面のビューウィンドウ上に表示するステップ２２４（例えば、グラフィカルユーザインターフェース上に）と、解剖学的構造内の医療デバイスの場所を示す信号を受信するステップ２２６と、解剖学的構造内の医療デバイスの変位速度を決定するステップ２２８と、少なくとも部分的に、医療デバイスの決定された変位速度に基づいて、ズーム倍率を調節するステップ２３０とを含むことができる。例示的方法２２０は、本明細書に説明されるデバイスおよびシステムのうちの任意の１つ以上のものを使用して施行されることができ、種々の異なる医療手技のいずれかの間、種々の異なる医療デバイスのいずれかの可視化にも適用可能であることができる。さらに、または代わりに、患者の解剖学的構造は、本明細書に説明される任意の解剖学的構造であることができ、実施例は、それを通してカテーテルが移動され得る、心腔、肺、脳、洞、および／または任意の解剖学的構造を含む。
【０１６２】
患者の解剖学的構造の３次元モデルを生成するステップ２２２は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものを含むことができる。したがって、例えば、３次元モデルを生成するステップ２２２は、受信された医療デバイスの場所に基づく方法を含むと理解されるべきである。
【０１６３】
３次元モデルの投影を画像平面のビューウィンドウ上に表示するステップ２２４は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものを含むことができる。同様に、医療デバイスの場所を示す信号を受信するステップ２２６は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものを含むことができる。したがって、３次元モデルの投影を表示するステップ２２４および／または医療デバイスの場所を示す信号を受信するステップ２２６の実施例は、図４および５に関して説明される方法を含むことができる。
【０１６４】
解剖学的構造内の医療デバイスの変位速度を決定するステップ２２８は、少なくとも部分的に、受信２２６された医療デバイスの場所に基づくことができる。加えて、または代替として、医療デバイスの速度を決定するステップ２２８は、本明細書に説明される方法のうちの任意の１つ以上のものを含むことができる。
【０１６５】
ズーム倍率を調節するステップ２３０は、本明細書に説明される方法のいずれかを含むことができる。実施例として、ズーム倍率を調節するステップ２３０は、医療デバイスの変位速度の減少に伴って、ビューウィンドウのサイズを減少させるステップを含むことができる。付加的または代替実施例として、ズーム倍率を調節するステップ２３０は、視野を調節するステップを含むことができる。ある実装では、視野は、変位速度が減少するにつれて減少することができる。いくつかの実装では、ズーム倍率を調節するステップ２３０は、画像平面と投影の中心との間の距離を調節するステップを含むことができる。加えて、または代替として、ズーム倍率を調節するステップ２３０は、ビューウィンドウおよび投影の中心（例えば、ともに）を３次元モデルに対して移動させるステップを含むことができる。より一般的には、ズーム倍率を調節するステップ２３０は、グラフィカルユーザインターフェース上への３次元モデルの投影のサイズを変化させる、任意の１つ以上の調節を含むことができる。
【０１６６】
前述のシステム、デバイス、方法、プロセス、および同等物は、ハードウェア、ソフトウェア、または特定の用途に好適なこれらの任意の組み合わせにおいて実現されてもよい。ハードウェアは、汎用コンピュータおよび／または専用コンピューティングデバイスを含んでもよい。これは、内部および／または外部メモリとともに、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、内蔵マイクロコントローラ、プログラマブルデジタル信号プロセッサまたは他のプログラマブルデバイスまたは処理回路内における実現を含む。これはまた、または代わりに、１つ以上の特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイ論理構成要素、または電子信号を処理するように構成され得る、任意の他のデバイスまたはデバイスを含んでもよい。
【０１６７】
さらに、上記に説明されるプロセスまたはデバイスの実現は、記憶、コンパイル、または解釈され、前述のデバイス、ならびにプロセッサ、プロセッサアーキテクチャ、または異なるハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせの異種組み合わせのうちの１つ上で起動され得る、Ｃ等の構造化されたプログラミング言語、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語、または任意の他の高レベルまたは低レベルプログラミング言語（アセンブリ言語、ハードウェア記述言語、およびデータベースプログラミング言語および技術を含む）を使用して作成されたコンピュータ実行可能コードを含んでもよいことを理解されたい。別の側面では、本方法は、そのステップを実施するシステム内で具現化されてもよく、いくつかの方法において、デバイスを横断して分散されてもよい。同時に、処理は、上記に説明される種々のシステム等のデバイスを横断して分散されてもよい、または機能性は全て、専用独立型デバイスまたは他のハードウェアの中に統合されてもよい。別の側面では、上記に説明されるプロセスと関連付けられたステップを実施するための手段は、上記に説明されるハードウェアおよび／またはソフトウェアのいずれかを含んでもよい。全てのそのような順列および組み合わせは、本開示の範囲内にあると意図される。
【０１６８】
本明細書に開示される実施形態は、１つ以上のコンピューティングデバイス上で実行すると、そのステップの任意および／または全てを実施する、コンピュータ実行可能コードまたはコンピュータ使用可能コードを備える、コンピュータプログラム製品を含んでもよい。コードは、非一過性方式において、コンピュータメモリ内に記憶されてもよく、これは、プログラムが実行するメモリ（プロセッサと関連付けられたランダムアクセスメモリ等）、またはディスクドライブ、フラッシュメモリまたは任意の他の光学、電磁、磁気、赤外線または他のデバイスまたはデバイスの組み合わせ等の記憶デバイスであってもよい。
【０１６９】
別の側面では、上記に説明されるシステムおよび方法のいずれかは、コンピュータ実行可能コードを搬送する任意の好適な伝送または伝搬媒体および／またはそこへの任意の入力またはそこからの出力において具現化されてもよい。
【０１７０】
上記に説明されるデバイス、システム、および方法は、一例として記載され、限定ではないことを理解されたい。そうではないことの明示的指示がない限り、開示されるステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、修正、補完、省略、および／または並替されてもよい。多数の変形例、追加、省略、および他の修正は、当業者に明白となるであろう。加えて、上記の説明および図面における方法ステップの順序または提示は、特定の順序が明示的に要求される、または別様に文脈から明白にならない限り、列挙されるステップを実施する本順序を要求することを意図するものではない。
【０１７１】
本明細書に説明される実装の方法ステップは、異なる意味が明示的に提供される、または別様に文脈から明白にならない限り、そのような方法ステップを以下の請求項の特許性と一貫して実施させる任意の好適な方法を含むことが意図される。したがって、例えば、Ｘのステップを実施することは、遠隔ユーザ、遠隔処理リソース（例えば、サーバまたはクラウドコンピュータ）、または機械等の別の当事者に、Ｘのステップを実施させるための任意の好適な方法を含む。同様に、ステップＸ、Ｙ、およびＺを実施することは、そのような他の個人またはリソースの任意の組み合わせに、ステップＸ、Ｙ、およびＺを実施させ、そのようなステップの利点を取得するように指示または制御する任意の方法を含んでもよい。したがって、本明細書に説明される実装の方法ステップは、１つ以上の他の当事者またはエンティティに、異なる意味が明示的に提供される、または別様に文脈から明白にならない限り、以下の請求項の特許性と一貫してステップを実施させる任意の好適な方法を含むことが意図される。そのような当事者またはエンティティは、任意の他の当事者またはエンティティの指示または制御下にある必要はなく、特定の管轄権内に位置する必要もない。
【０１７２】
したがって、特定の実施形態が、図示および説明されたが、形態および詳細における種々の変更および修正が、本開示の精神および範囲から逸脱することなくその中に行われてもよく、以下の請求項によって定義された本発明の一部を形成することが意図されることが、当業者に明白となるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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