(57)【要約】  本発明は、心臓の治療すべき範囲の準備された電気解剖学的３Ｄマッピングデータがカテーテル療法の実施中に可視化される心臓における電気生理学的カテーテル療法の視覚的支援方法および装置に関する。カテーテル療法の実施前に断層撮影による３Ｄ画像化法により治療すべき範囲の３Ｄ画像データが検出され、３Ｄ画像データからセグメンテーションによって治療すべき範囲における対象の３Ｄ表面形状が抽出され、電気解剖学的３Ｄマッピングデータと少なくとも３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データとがレジストレーションによって位置正しくかつ寸法正しく関連付けられ、例えばカテーテル療法の実施中に互いに重ね合わされた可視化される。本発明による方法および装置は、心臓における電気生理学的カテーテル療法の実施時における操作者の改善された方位決めを可能にする。
2007503893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓の治療すべき範囲の準備された電気解剖学的３Ｄマッピングデータがカテーテル療法の実施中に可視化される心臓における電気生理学的カテーテル療法の視覚的支援方法において、
カテーテル療法の実施前に断層撮影による３Ｄ画像化法により治療すべき範囲の３Ｄ画像データが検出され、
３Ｄ画像データからセグメンテーションによって治療すべき範囲における対象の３Ｄ表面形状が抽出され、
電気解剖学的３Ｄマッピングデータと少なくとも３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データとがレジストレーションによって位置正しくかつ寸法正しく関連付けられ、互いに重ね合わせて可視化され、
レジストレーションの少なくとも１つの段階において、３Ｄ画像データからの３Ｄ表面形状が３Ｄマッピングデータからの３Ｄ表面形状と少なくともほぼ一致させられることにより、位置正しいかつ寸法正しい関連付けが表面マッチングによって自動的に行なわれる
ことを特徴とする心臓における電気生理学的カテーテル療法の視覚的支援方法。
【請求項２】
治療すべき範囲の３Ｄ画像データがＸ線コンピュータ断層撮影法または磁気共鳴断層撮影法により検出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
治療すべき範囲の３Ｄ画像データが３Ｄ超音波断層撮影法により検出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
位置正しいかつ寸法正しい関連付けが、自動的に、第１段階ではカテーテル療法の実施中に解剖学的な特異点または人工的な標識に基づいて行なわれ、後の第２段階では表面マッチングによって改善されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
３Ｄ画像データの可視化がボリュームレンダリング技術を介して行なわれることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
３Ｄ表面形状の可視化が３Ｄ画像データからポリゴンネットとして行なわれることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項７】
重ね合わせが設定可能な透明度および設定可能なブレンディング係数で行なわれることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
カテーテル療法において使用されたカテーテルと３Ｄ画像データとの間でレジストレーションが行なわれ、カテーテルの少なくとも一部がリアルタイムで少なくとも３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データの表示内に可視化されることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
【請求項９】
カテーテルの少なくとも一部の可視化が時々３Ｄマッピングデータの重ね合わせなしに行なわれることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
３Ｄ画像データの予め設定可能な画素に対するカテーテル先端の瞬時的な距離がその都度算出され、距離が可視化においてコード化されて表示されることを特徴とする請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
距離がカテーテルの可視化のカラーコード化によって表示されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
電気解剖学的３Ｄマッピングデータおよび３Ｄ画像データのための１つ又は複数の入力インターフェース（１４，１５）と、
３Ｄ画像データにより検出されたボリューム内に含まれている対象の３Ｄ表面形状を抽出するために３Ｄ画像データのセグメンテーションを行なうセグメンテーションモジュール（１１）と、
セグメンテーションモジュール（１１）に接続され、レジストレーションの少なくとも１つの段階において、３Ｄ画像データからの３Ｄ表面形状と３Ｄマッピングデータからの３Ｄ表面形状との表面マッチングによって、電気解剖学的３Ｄマッピングデータと３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データとの自動的な位置正しいかつ寸法正しい関連付けを行なうレジストレーションモジュール（１２）と、
レジストレーションモジュール（１２）に接続され、３Ｄマッピングデータと少なくとも３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データとを位置正しくかつ寸法正しく互いに重ね合わせて表示装置（６）で可視化するように準備する可視化モジュール（１３）と
を備えることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の方法を実施するための装置。
【請求項１３】
レジストレーションモジュール（１２）は、第１段階では位置正しいかつ寸法正しい関連付けが解剖学的な特異点または人工的な標識に基づいて行なわれ、後の第２段階では３Ｄ画像データからの３Ｄ表面形状と３Ｄマッピングデータからの３Ｄ表面形状との表面マッチングによって改善されるような多段階処理で自動的に位置正しいかつ寸法正しい関連付けを行なうように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
可視化モジュール（１３）は、少なくとも３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データの表示内に使用されたカテーテルの一部をリアルタイムで可視化するように構成されていることを特徴とする請求項１２又は１３記載の装置。
【請求項１５】
３Ｄ画像データの予め設定可能な画素に対するカテーテル先端の瞬時的な距離を算出する計算モジュール（１６）が設けられ、可視化モジュール（１３）は、算出された距離のコード化された表示をリアルタイムで行なうように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
可視化モジュール（１３）は、カテーテルの一部をカラーで可視化するように構成され、カラーは算出された距離に依存して変化することを特徴とする請求項１５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心臓の治療すべき範囲の準備された電気解剖学的３Ｄマッピングデータがカテーテル療法の実施中に可視化される心臓における電気生理学的カテーテル療法の視覚的支援方法および装置に関する。
【０００２】
心臓リズム障害の治療は、高周波電流によるカテーテルアブレーション技術の導入以来、著しく変化した。この技術においてはＸ線監視のもとにアブレーションカテーテルが静脈または動脈を介して心室の１つに挿入され、高周波電流によって、心臓リズム障害をひき起こす組織が焼灼される。カテーテルアブレーションを効果的に実施するための前提は、心室における心臓リズム障害の原因の正確な位置測定にある。この位置測定は電気生理学的検査を介して行なわれる。電気生理学的検査においては、電位が心室に挿入されたマッピングカテーテルにより位置分解されて検出される。従って、この電気生理学的検査いわゆる電気解剖学的マッピングから、モニタで可視化することができる３Ｄマッピングデータが得られる。マッピング機能およびアブレーション機能は多くの場合に１つのカテーテルに一緒にまとめられているので、マッピングカテーテルは同時にアブレーションカテーテルでもある。
【０００３】
米国「Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  Ｉｎｃ．」社のカートシステム（Ｃａｒｔ−Ｓｙｔｅｍ）を用いて実施可能であるような公知の電気解剖学的３Ｄマッピング法は電気磁気的原理に基づく。検査テーブルのもとに僅かの強さの３つの異なる交流磁場が形成される。マッピングカテーテルのカテーテル先端に組み込まれた電気磁気的センサにより、磁場内におけるカテーテル運動によって誘起された電圧変化を測定して、数学的アルゴリズムにより各時点でマッピングカテーテルの位置を算出することができる。同時に電気信号を検出しながらマッピングカテーテルにより心室の心内膜輪郭を逐一走査することよって、電気解剖学的３次元マップが発生し、このマップにおいて電気信号がカラーコード化されて再現される。
【０００４】
カテーテルの案内に必要な操作者の方位決めは、一般に、従来においては蛍光透視法による可視化を介して行なわれている。電気解剖学的マッピングにおけるマッピングカテーテルの位置は常に既知であるので、この技術の場合、十分に多数の測定点が検出された後には、電気解剖学的マップにおけるカテーテル先端の連続的表示によっても方位決めを行なうことができるので、この段階ではＸ線透視による蛍光透視画像技術を放棄することができる。
【０００５】
従来においてカテーテル案内時に操作者による最適な方位決めができないことは、心臓内でのカテーテルアブレーション実施時における根本的な問題である。カテーテル案内中における形態学的周辺のより正確な表示は、一方ではカテーテルアブレーションにおける精度を高め、他方では電気解剖学的マッピングを実施するための時間も短縮する。更に、多くの場合において電気解剖学的マッピングのためになおも必要なＸ線透視を低減または回避することができ、それによりＸ線被曝量を低減することができる。
【０００６】
カテーテル案内時における操作者の方位決めを改善するために種々の技術が知られている。ある技術の場合、例えば「Ｓｉｅｍｅｎｓ  ＡＧ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ」社から「Ａｃｕｎａｖ」という名のもとに提供されている超音波測定ヘッドを有する特殊なカテーテルが使用されている。周辺およびカテーテルの一部の２次元の超音波検出を介して、焼灼すべき標的組織の部分をカテーテルと共にリアルタイムで可視化することができる。この種のカテーテルの使用は一般に３次元画像情報を供給しない。従って、超音波表示は、例えば、いわゆる投げ縄カテーテルを肺静脈の開口部にセットするために使用されるだけである。投げ縄カテーテルの位置決め後に、投げ縄カテーテルおよびアブレーションカテーテルのＸ線による可視化のもとで肺静脈開口部の周りにおける組織焼灼を行なうことができる。
【０００７】
他の公知の技術においては、肺静脈開口部の範囲における左心房を案内されるカテーテルを介して造影剤がＸ線透視下で投与されることによって、画像化２Ｄ超音波技術の支援なしに投げ縄カテーテルが位置決めされる。この場合に造影剤が広がり、少しの部分が血液とともに肺静脈を介して流れ出る。肺静脈のこの短時間の可視化が開口部における投げ縄カテーテルの位置決めを可能にする。これに続いて、前述の技術におけるようにカテーテルアブレーションを実施することができる。
【０００８】
更に、マッピングカテーテルをまず肺静脈に挿入し、引続いて心房の電気活動性が検出されるまで引き戻すことによって、左心房および肺静脈の電気解剖学的マッピングにより肺静脈の開口部の方位決めを行なう技術が知られている。この位置は標的組織を焼灼しようとする肺静脈開口部の位置に相当する。
【０００９】
本発明の課題は、カテーテル療法、とりわけ電気解剖学的マッピングおよび／またはカテーテルアブレーションの際のカテーテル案内中に改善された方位決めを可能にする心臓における電気生理学的カテーテル療法の視覚的支援方法および装置を提供することにある。
【００１０】
この課題は請求項１および１２による方法および装置によって解決される。方法および装置の有利な実施態様は従属請求項の対象であり、あるいは以下の説明および実施例から引き出すことができる。
【００１１】
本発明による心臓における電気生理学的カテーテル療法、特にカテーテルアブレーションの視覚的支援方法においては、カテーテル療法の実施前にまず、治療すべき範囲の３Ｄ画像データが断層撮影による３Ｄ画像化法により検出される。３Ｄ画像データから、セグメンテーションによって、治療すべき範囲において、対象、特に１つ又は複数の心室または血管の３Ｄ表面形状が抽出される。３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データは、以下においては選択された画像データと呼ばれ、カテーテル療法の実施中に供給された電気解剖学的３Ｄマッピングデータに位置正しくかつ寸法正しく関連付けられる。３Ｄマッピングデータおよび少なくとも選択された３Ｄ画像データは、好ましくはカテーテル療法の実施中に、視覚的表示において位置正しくかつ寸法正しく互いに重ね合わせて可視化される。
【００１２】
治療すべきもしくは治療された範囲の形態学構造を非常に良好に再現する３Ｄ表面形状と、カテーテル療法の実施中に検出された電気解剖学的３Ｄマッピングデータとを重ね合わせることによって、カテーテル操作者には、カテーテル療法の実施時に公知の視覚的支援方法の場合よりも良好な方位決めおよび正確な細部が伝えられる。重ね合わせた画像表示は例えば監視室もしくは作業室自体におけるモニタで行なうことができる。操作者はモニタにおいてカテーテル療法の実施中に、表示内の解剖学的組織およびその電気生理学的特性をリアルタイムで認識する。これは確実かつ正確な作業法を可能にする。
【００１３】
３Ｄ画像データを検出するために、例えばＸ線コンピュータ断層撮影法、磁気共鳴断層撮影法または３Ｄ超音波画像化法が使用されるとよい。ももちろん、これらの画像化法の組み合わせも可能である。その都度心臓の同じ状態を検出するためには、準備された電気解剖学的３Ｄマッピングデータと同じ心時相で３Ｄ画像撮影を行なうように配慮するだけでよい。これは、画像データおよび電気解剖学的マッピングデータの検出時におけるＥＣＧ（心電図）ゲーティングの公知技術により保証することができる。
【００１４】
検出された３Ｄ画像データのセグメンテーションのために種々の技術を使用することができる。例えば、３Ｄ画像データに含まれる対象、特に血管および／または１つ又は複数の心室の３次元表面形状が、例えば画像化法により得られた全ての２Ｄ断層のセグメンテーションによって行なわれる。この断層ごとのセグメンテーションのほかに、１つまたは複数の心室および／または血管の３Ｄセグメンテーションも可能である。好適なセグメンテーション技術は医用画像データの画像処理の分野において当業者に知られている。
【００１５】
電気解剖学的３Ｄマッピングデータと選択された３Ｄ画像データとの寸法正しいかつ位置正しい関連付け（対応付け）は種々の技術で行なうことができる。１つの技術は、電気解剖学的３Ｄマッピングの表示への３Ｄ表面形状の視覚的マッチングによるそれぞれのデータ間のレジストレーションにある。更に、両データセットにおいて認識可能である人工的な標識または自然の特異点を利用することもできる。レジストレーションのために、治療すべき範囲のほかに隣接範囲も、この隣接範囲が存在するデータに含まれている限り利用することができる。更に、レジストレーション実施時に、以下において標的組織とも呼ぶ焼灼すべき組織またはカテーテル先端の周辺におけるデータに重点を置くことができる。方法および装置の有利な実施態様においては、レジストレーションが、電気解剖学的３Ｄマッピングデータの少ない部分しか存在しない第１段階では人工的な標識または特異点により行なわれ、既に多数の電気解剖学的３Ｄマッピングデータが存在する１つ又は複数の後の段階では表面マッチングによって行なわれる。このようにして、レジストレーションはカテーテル療法中に電気解剖学的３Ｄマッピングデータ数の増大にともなって改善される。
【００１６】
３Ｄ画像データと電気解剖学的３Ｄマッピングデータとを重ね合わせる際、ボリュームレンダリング技術による３Ｄ画像データの表示が行なわれるとよい。他の実施態様においては、３Ｄ表面形状がコンピュータグラフィック分野から知られているポリゴンネットによって表示される。重ね合わせは設定可能な透明度および設定可能なブレンディング係数で行なうことができる。内視鏡透視画像を算出し表示することもできる。電気解剖学的３Ｄマッピングデータはその都度の瞬時カテーテル位置も含むので、時々、他の３Ｄマッピングデータを表示することなくカテーテルの位置だけをリアルタイムで３Ｄ画像データの表示内に可視化することもできる。更に、３Ｄマッピングデータと３Ｄ画像データとの間のレジストレーションに基づいて、３Ｄ画像データの任意の画素に対するカテーテルの距離を算出することができる。これは、カテーテル先端の可視化がカラー表示で行なわれ、カラーは予め設定可能な画素に対する距離、特に標的組織の位置に対する距離に依存して変化する本方法の有利な実施態様を可能にする。
【００１７】
本方法を実施するための本発明による装置は、電気解剖学的３Ｄマッピングデータおよび断層撮影による画像化法により検出された３Ｄ画像データのための１つ又は複数の入力インターフェースを含む。装置は、３Ｄ画像データで検出されたボリューム内に含まれている対象の３Ｄ表面形状を抽出するために３Ｄ画像データのセグメンテーションを行なうセグメンテーションモジュールを有する。このセグメンテーションモジュールには、電気解剖学的３Ｄマッピングデータと３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データとの自動的な位置正しいかつ寸法正しい関連付けを行なうレジストレーションモジュールが接続されている。更に、このレジストレーションモジュールには、３Ｄマッピングデータと少なくとも３Ｄ表面形状を形成する３Ｄ画像データとを位置正しくかつ寸法正しく互いに重ね合わせて表示装置、特にモニタまたはプロジェクタで可視化するように準備する可視化モジュールが接続されている。
【００１８】
装置の個々のモジュールは、種々の構成で、以下に示された本方法の種々の実施態様を実施するように相応に構成されている。
【００１９】
以下において、図面を参照しながら本発明による方法および装置を更に詳細に説明する。このために図は本発明による方法の実施時における個々のステップおよび装置のモジュールを示す。
【００２０】
本発明による方法では、第１のステップ１において、治療すべき範囲、特に治療すべき心室の３Ｄ画像データの検出が行なわれる。この３Ｄ画像データの検出時には、後のレジストレーションのために心臓の大部分が含められるとよい。３Ｄ画像データの検出は、例えばＸ線コンピュータ断層撮影法、磁気共鳴断層撮影法または３Ｄ超音波技術のような断層撮影による３Ｄ画像化法により行なわれる。３Ｄ画像データの検出時には、後で電気解剖学的３Ｄマッピングデータも供給されるのと同じ心時相でその都度これらの画像データを検出するように配慮すべきである。これは、画像検出と３Ｄマッピングデータ検出とのＥＣＧ（心電図）ゲーティングによって、例えばＲＲインターバルのパーセント値もしくはＲ波の前または後の固定の時間間隔への関連付けによって保証される。
【００２１】
本方法の実施時には、カテーテル療法の期間中に電気解剖学的に測定される心室の高分解能の画像データを検出することが重要である。従って、３Ｄ画像データの検出のためにテストボーラスまたはボーラス追跡に関連した造影剤を使用すると好ましい。
【００２２】
第２のステップにおいて、３Ｄ画像データに含まれる血管および心室の３Ｄ表面形状を抽出するために３Ｄ画像データのセグメンテーション２が行なわれる。このセグメンテーションは、一方では重ね合わせの画像表示におけるこれらの対象の表面形状を後に表示するのに必要であり、他方では有利な構成において３Ｄマッピングデータへの位置正しいかつ寸法正しい関連付け（対応付け）に必要である。
【００２３】
セグメンテーションは本発明による装置１０のセグメンテーションモジュール１１において行なわれる。このセグメンテーションモジュール１１は、相応の入力インターフェース１４を介して、検出された３Ｄ画像データを得る。同じようにして装置１０は、同じまたは他のインターフェース１５を介して、３Ｄマッピングデータを一般に電気生理学的カテーテル療法中に連続的に供給される。
【００２４】
電気生理学的方法は一般に心室の１つにおいて行なわれる。以下において、心室とは心室のことでもあり心房のことでもあると理解される。この治療すべき室に加えて、他の室または血管を電気解剖学的に測定することも可能である。他の室または血管とは、例えば右心房、そして左心房における肺静脈でのカテーテルアブレーションのための大動脈である。この場合に電気解剖学的３Ｄマッピングデータは１つまたは複数の心室および／または心臓血管を含む。
【００２５】
３Ｄ画像データのセグメンテーションは、電気解剖学的３Ｄマッピングデータによって表される全ての表面を得るために、同じようにして、例えば大動脈または肺動脈のような１つ又は複数の心室および／または心臓血管に適用することができる。表面マッチングによるレジストレーションのために、もちろん、表面全体もしくは治療すべき心室の表面全体をセグメント化することは必要でない。このためには、むしろ、レジストレーションのための表面マッチングを実施することができる幾つかの表面点によって、心室の関心領域、例えば左心房の表面の表示または心臓血管、例えば肺動脈の関心領域の表面の表示を得ることで十分である。しかしながら、他の観点では、より大きな範囲を、特に他の心室または血管をレジストレーションのために含めると有利である。
【００２６】
治療すべき心室（または他の室または心臓血管）のセグメンテーションは、個々の断層における２Ｄセグメンテーションの形で行なうことができる。画像化法によって得た心室の全ての断層の全自動セグメンテーションを行なうことが可能である。この代替として、１つ又は複数の断層を対話式で操作者によってセグメント化し、そしてそれに続くそれぞれの断層を既にセグメント化した断層の予備知識に基づいて自動的にセグメント化してもよい。個々の断層の対話式セグメンテーションは、例えば活性輪郭技術のような半自動技術によっても支援することができる。全ての個別断層のセグメンテーション後に心室の３Ｄ表面形状を再構成することができる。
【００２７】
セグメンテーションは、公知の３Ｄセグメンテーション技術により、治療すべき心室（または他の室または心臓血管）の３Ｄセグメンテーションとして行なうこともできる。この種の３Ｄセグメンテーション技術の例が閾値技術またはリージョングローイング技術である。これらの全自動３Ｄセグメンテーションアルゴリズムが個々のケースにおいて信頼性をもって動作しない場合には、例えばグレー閾値または空間ブロッカーを予め与えることができるようにするために、操作者のために対話式の入力が準備されるとよい。
【００２８】
セグメンテーションから得られた対象の３Ｄ表面形状はレジストレーションモジュール１２に導かれる。レジストレーションモジュール１２においては、ステップ３において準備された３Ｄマッピングデータに３Ｄ画像データもしくはこれから得られた３Ｄ表面形状データを位置正しくかつ寸法正しく関連付けることが行なわれる。３Ｄマッピングデータはマッピングカテーテルを介して得られる。マッピングカテーテルはカテーテル先端に組み込まれた６Ｄ位置センサを介して治療すべき心室の表面点の３Ｄ座標を供給する。この種のカテーテルはカテーテルアブレーションもしくは電気解剖学的マッピングの従来技術から知られている。カテーテルは操作者によって静脈もしくは動脈を介してそれぞれの心室に挿入される。カテーテルの案内ならびに３Ｄマッピングデータの検出は本発明による方法の構成部分ではない。カテーテルアブレーション中もしくは治療すべき心室の電気解剖学的測定中に、時間が経過するうちにますます多くの表面点がマッピングデータに加わっていく。これらの表面点は心室の形態学的構造の再構成のために、すなわちその構造の可視化に使用される。このようにして時間が経過するうちに、治療すべき心室のますます詳細化された画像が電気解剖学的３Ｄマッピングデータから生じる。
【００２９】
この場合に、カテーテルアブレーションの実施前に、他の室および血管、例えば肺動脈開口部でのカテーテルアブレーションの場合における大動脈を有する右心室の完全な解剖学的表面を電気解剖学的に検出して再構成することもできる。これらの電気解剖学的３Ｄマッピングデータは、カテーテルアブレーションの実施前に既に準備され、後のレジストレーションに役立てられる。
【００３０】
レジストレーションモジュール１２におけるレジストレーションステップ４では、位置正しい関連付けのほかに３Ｄ画像データと３Ｄマッピングデータとの寸法マッチングも行なわれる。これは、心室もしくはその表面の３Ｄ画像データを、３Ｄマッピングデータからの心室の相応の可視化と、同じ位置、方位、スケーリングおよび形状でできるだけ正確に重ね合わせるために必要である。このために、一般に、３Ｄ画像データまたは３Ｄマッピングデータの変換が必要であり、この変換は３つの並進自由度、３つの回転自由度、３つのスケーリング自由度および／または変形のための多数のベクトルを含むとよい。
【００３１】
第１の構成ではレジストレーションが視覚的マッチングによって行なわれる。このために操作者は、表示された心室の位置、方位、スケーリングおよび／または形状が、両表示、すなわち３Ｄ画像データに基づく表示と３Ｄマッピングデータに基づく表示とにおいて一致するまで可視化されたデータを変化させる。視覚的マッチングは適切なグラフィックユーザインターフェース９を介して行なわれる。
【００３２】
更に、レジストレーションのために人工的な標識を使用することができる。例えば、１つの構成では、３Ｄ画像データの検出前に人工的な標識が患者の胸部に固定される。これらの標識は後で行なわれる全てのカテーテル療法の期間中に同じ位置に固定されたままである。正しいレジストレーション、すなわちマッピングデータへの画像データの正しい関連付けを達成するために、これらの標識は少なくとも３つ必要である。この場合に、３Ｄ画像データにおいて認識可能であるとともにマッピングシステムの位置センサによっても識別可能である標識が使用されなければならない。
【００３３】
レジストレーションの他の構成では、全世界的な解剖学的標識、すなわち治療すべき範囲またはその周辺の自然の特異点がレジストレーションに使用される。これらの特異点は、３Ｄ画像データにおいて識別可能であり、かつとりわけマッピングカテーテルにより蛍光透視法による画像化技術の使用のもとに接近されなければならない。この種の特異点は例えば上大動脈および下大動脈または冠状静脈洞の開口部である。特異点は自動的に３Ｄ画像データおよび３Ｄマッピングデータにおいて検出することができるので、これらのデータの位置正しいかつ寸法正しい関連付けを算出することができる。
【００３４】
付加的に、マッピングカテーテルの位置と３Ｄ画像データとの間のレジストレーションもこの種の標識または特異点を介して行なうことができる。このレジストレーションによって３Ｄ画像データ内におけるマッピングカテーテルの位置の可視化が可能にされる。
【００３５】
３Ｄ画像データと３Ｄマッピングデータとのレジストレーションのために、これらのデータに基づいて表示された表面の解剖学的マッチングが可能である。治療すべき心室のセグメンテーション後に、心室の３Ｄマッピングデータによって得られた表面輪郭への、心室の抽出された表面輪郭の自動的なマッチングが行なわれる。３Ｄ画像データと３Ｄマッピングデータとから得られた表面輪郭の形状に差がある場合には、相互のマッチングを改善するために、３Ｄ画像データからの表面輪郭に対してまたは３Ｄマッピングデータからの表面輪郭に対して変形マッチングアルゴリズムを適用するとよい。
【００３６】
表面マッチングは、例えばマッピングデータの表面点と３Ｄ画像データから抽出された３Ｄ表面輪郭の表面点との間の点間隔の最小化によって行なうことができる（点対点のマッチング）。代替として、マッチングは、マッピングデータの表面点と３Ｄ画像データの補間された表面点との間の点間隔の最小化によっても行なうことができる（表面対点のマッチング）。
【００３７】
表面マッチングの実施のためには、３Ｄマッピングデータによる治療すべき心室の良好な表面表示が必要である。しかし、これらのデータは一般に長い時間にわたって収集され、すなわちカテーテルアブレーションの開始時に僅かな電気解剖学的３Ｄマッピングデータしか利用できないので、レジストレーションの多段階処理を行なうと好ましい。この場合に初めの第１段階では標識によるレジストレーションが行なわれる。レジストレーションの精度は方法の経過において第２段階での表面マッチングによって改善される。もちろん、マッピング点の個数増加にともなって表面マッチングの更なる段階が実行され、それによって場合によっては精度の更なる向上が可能になる。相応に良好な表面表示での表面マッチングによるレジストレーションは、解剖学的な特異点または人工的な標識によるレジストレーションよりも正確であるので、この多段階レジストレーションは有利であるが、しかしマッピングデータによる良好な表面表示は方法の後の過程でやっと得られる。
【００３８】
初めの第１段階においては、標識によるレジストレーションと表面マッチングによるレジストレーションとの組み合わせを行なうこともできる。例えば、左心房のレジストレーションは、血管表面の表面マッチング、例えば肺動脈の表面マッチングによって、かつ付加的に右心房の解剖学的特異点、例えば冠状動脈洞または下大動脈または上大動脈の開口部に基づいて行なうことができる。
【００３９】
表面マッチングによる他のレジストレーションは、治療すべき心室の表面がマッチングに利用されるのではなく、むしろ既にカテーテル療法の開始前に電気解剖学的に測定された他の心室の表面が利用されることにある。これは、例えば、左心房の肺静脈隔離（ＰＶＩ）の前で測定された右心房であってよい。この場合に測定はもちろん十分な個数の表面点により行なわれるべきである。この心室のために結果として生じるマッチングパラメータはカテーテルアブレーション中に得られたデータに適用することができる。
【００４０】
上述の実施例においては、表面マッチングは点対点のマッチングまたは表面対点のマッチングとして実現された。治療すべき心室の特定の小領域でカテーテルアブレーション処置が行なわれるので、この関心領域における表面マッチングは、マッピング点の高い密度に基づいて治療すべき心室の他の領域におけるよりも精密な結果をもたらす。関心領域内、例えばＰＶＩの場合における肺静脈の周りの領域内にある表面点の高い重み付けによって、この領域においては心室の他の領域におけるよりも良好な空間的マッチングが達成される。関心領域は、例えばグラフィックユーザインターフェースでの使用者の相応の入力によって決定することができる。
【００４１】
この解剖学的関心領域のほかに、局所的な表面マッチングを行なうために、移動するカテーテルの直接的周辺もしくはカテーテルの既知の位置における表面点も利用することができる。これらの点の高い重み付けは、カテーテル先端の周りにおいて、治療すべき心室の他の領域におけるよりも良好な局所的マッチングを生じる。しかしながら、この方法は、表面マッチングをカテーテル移動中に連続的に更新するために、カテーテル治療中にリアルタイムのレジストレーションを必要とする。
【００４２】
３Ｄマッピングデータと３Ｄ画像データとの間のレジストレーションの後に、ステップ５において、可視化モジュール１３で、重ね合わされたデータの可視化のために位置正しいかつ寸法正しい重ね合わせが行なわれる。図には破線矢印により、既述の如き多段階処理によるカテーテルアブレーション過程におけるレジストレーションもしくは重ね合わせの改善が示されている。
【００４３】
例えばモニタ６で行なわれる重ね合わせの可視化のために種々の技術が使用される。例えば１つの構成においては、３Ｄ画像データつまり治療すべき心室の可視化はボリュームレンダリング技術（ＶＲＴ）により行なわれる。ボリュームレンダリング技術により可視化された画像データは、位置分解して電気的活性度を示すとともにカテーテルの瞬時位置も示す完全な３Ｄマッピングデータと重ね合わせることができる。両部分画像、すなわち３Ｄ画像データからの部分画像および３Ｄマッピングデータからの部分画像の透明度は、重ね合わせのブレンディング係数と同様に、解剖学的構造特性の可視化、電気生理学的特性の可視化あるいは両特性の適切な同時可視化を得るために、操作者によって変化させることができる。３Ｄマッピングデータの可視化がマッピングカテーテルの位置および方位の可視化を含んでいるので、３Ｄ画像データに時々マッピングカテーテルの位置および方位の表示だけを重ね合わせることも可能である。
【００４４】
他の構成では、３Ｄ画像データから抽出した表面を、表面ハッチングをつけた表示として可視化することもできるし、あるいは三角測量に基づいてポリゴンネットとして可視化することもできる。ポリゴンネットは、ポリゴンネットによって表された解剖学的構造および３Ｄマッピングデータによって表された電気生理学的特性を同時に可視化するために、３Ｄマッピングデータと一緒に表示される。この場合にも、表面を表すポリゴンネットと一緒に時々マッピングカテーテルの位置および方位だけを表示することができる。
【００４５】
他の構成においては、検出されたデータから内視鏡透視画像が同様に算出され、解剖学的３Ｄ画像データと電気生理学的３Ｄマッピングデータとの重ね合わせによって可視化される。カテーテル先端の視線角度からのこの内視鏡透視画像によって、カテーテルは操作者によって同様に相応の解剖学的または電気生理学的な位置、例えば肺静脈の開口部へ案内され得る。
【００４６】
更に、予め決められた領域に対するカテーテル先端の距離を可視化するために、検出されたデータを利用することもできる。３Ｄマッピングデータと３Ｄ画像データとの間のレジストレーションの際に、またはマッピングカテーテルの位置と３Ｄ画像データとの間のレジストレーションの際に、マッピングカテーテルと３Ｄ画像データとの間の空間的関係が得られるので、常に、３Ｄ画像の予め設定可能な画素に対するカテーテル先端の距離を知ることができる。このレジストレーションによって、３Ｄ画像データの表示内においてマッピングカテーテルを電気生理学的なデータの表示なしにも示し、同時に上記距離を示すことができる。例えば標的組織に対するカテーテル先端の距離を表示内にリアルタイムで可視化することができる。この可視化は例えば距離のカラーコード化と共にカテーテルのカラー表示によって行なうとよい。カテーテルのカラー表示はアブレーション処置の計画および監視に使用することができる。更に、マッピングカテーテルと３Ｄ画像データとの間のレジストレーションに基づいて、焼灼個所の位置を画像データと一緒に記憶することもできる。記憶された位置はドキュメンテーション目的ならびに後続のアブレーション処置の計画および監視に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による方法の実施時における個々のステップおよび装置のモジュールを示す図
【符号の説明】
【００４８】
１        ３Ｄ画像データ検出ステップ
２        セグメンテーションステップ
３        ３Ｄマッピングデータの準備
４        レジストレーションステップ
５        可視化ステップ
６        モニタ
７        透明度／ブレンディング係数
８        距離算出ステップ
９        グラフィックユーザインターフェース
１０        本発明による装置
１１        セグメンテーションモジュール
１２        レジストレーションモジュール
１３        可視化モジュール
１４        入力インターフェース
１５        他のインターフェース
１６        計算モジュール
【図１】
2007503893.tif 000003
【国際調査報告】
2007503893.tif 000004
2007503893.tif 000005
2007503893.tif 000006
2007503893.tif 000007
2007503893.tif 000008
2007503893.tif 000009
2007503893.tif 000010
2007503893.tif 000011