(57)【要約】  【課題】  【解決手段】  オリフィスとルーメンのグラフィカル表示を生成するシステムが提供されている。一のシステムは、座標システム内にカテーテル（１０８）などのプローブと、表面（例えば、心臓内表面）の表示を生成するプロセッサとを具え、プローブの遠位端が表面と関連するオリフィス（例えば、弁又はルーメンの孔）内で横方向に移動する間に、この座標システム内でラインセグメントを規定する。ここで、各ラインセグメントは、プローブの遠位端を表示する。プロセッサは更に、座標システム内で交点を規定する。ここで、各交点は、一のラインセグメントと表面表示の交点を表す。最後に、プロセッサは、この交点に基づいて、例えば、交点周囲にオリフィス表示を形成することによって、オリフィスの表示をグラフィカルに生成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オリフィスを伴う表面を有する生体構造ボディに使用する医療システムにおいて：
既知のジオメトリの遠位セクションを有する細長医療プローブと；
三次元座標システム内で前記表面の表示をグラフィカルに生成し；
前記座標システム内で、各々が前記プローブの遠位端を表すラインセグメントを規定し；
前記座標システム内で、各々が前記ラインセグメントの一つと前記表面表示の交点を表示する交点を規定し；
前記交点に基づいて前記オリフィスの表示をグラフィカルに生成する；
ように構成された一又はそれ以上のプロセッサと；
を具えることを特徴とする医療システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記座標システムが三次元座標システムであることを特徴とする医療システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが：
前記表面の表示をグラフィカルに再生し；
前記座標システム内で、各々が前記ラインセグメントの一つの交点と前記再生されたグラフィカルな表面表示を表示する新しい交点を再度規定し；
前記新しい交点に基づいて前記オリフィスの表示をグラフィカルに再生する；
ように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記プローブが血管内カテーテルを具えることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記プローブの遠位セクションが直線状ジオメトリを有し、前記ラインセグメントが直線状であることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記座標システム内で前記プローブの遠位端に沿って少なくとも２以上の地点を決定することによって各ラインセグメントを規定するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、最も外側の交点をラインでつないでポリゴンを形成することによって、前記オリフィス表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。  
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記交点周囲に楕円を適合させることによって、前記オリフィス表示をグラフィカルに表示するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記生体構造ボディがルーメンであり、前記オリフィスが当該ルーメンの孔であり、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記ラインセグメントに基づいて前記ルーメンの表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記ラインセグメント周囲に前記グラフィカルなルーメン表示を形成することによって前記ルーメンの表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムがさらに、前記表面及びオリフィス表示を表示するように構成された出力デバイスを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
細長の生体構造ルーメンに使用する医療システムにおいて：
既知のジオメトリの遠位セクションを有する細長医療プローブと；
前記プローブの遠位端が前記ルーメン内で移動している間に、座標システム内でラインセグメントを規定し、当該ラインセグメントの各々が前記プローブの遠位端を表示するものであり；
前記ラインセグメントに基づいて前記ルーメンの表示をグラフィカルに生成する；
ように構成された、一又はそれ以上のプロセッサと；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記座標システムが三次元座標システムであることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記プローブが血管内カテーテルであることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記プローブの遠位セクションが、直線状ジオメトリを具え、前記ラインセグメントが直線状であることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記座標システム内で前記プローブの遠位端に沿って少なくとも２以上の地点を決定することによって各ラインセグメントを規定するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記ラインセグメント周辺に前記ルーメン表示を形成することによって、前記ルーメン表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記ルーメンが孔であり、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記孔の表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記ラインセグメントに基づいて前記孔の表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１２に記載のシステムが更に、前記ルーメン表示を表示するように構成した出力デバイスを具えることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
細長生体構造ルーメンに使用する医療システムにおいて：
既知のジオメトリの遠位セクションを有する細長医療プローブと；
前記プローブの遠位端が前記ルーメン内で移動している間に座標システム内でラインセグメントを規定し、当該ラインセグメントの各々が前記プローブの遠位端を表し、当該ラインセグメントが軸上の群に配置されており；
前記ラインセグメント群の中央領域に基づいて最初のディスクを規定し；
前記ラインセグメント群の一又はそれ以上の各近位領域に基づいて一又はそれ以上の近位連続ディスクを規定し；
前記ラインセグメント群の一又はそれ以上の各近位領域に基づいて一又はそれ以上の遠位連続ディスクを規定する；
ように構成された一又はそれ以上のプロセッサと；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記座標システムが三次元座標システムであることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記プローブが血管内カテーテルであることを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記プローブの遠位セクションが、直線状ジオメトリを具え、前記ラインセグメントが直線状であることを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記座標システム内の前記プローブの遠位端に沿って少なくとも二つの地点を決定することによって、各ラインセグメントを規定するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが：
前記ラインセグメントの周囲に境界ボックスを規定すること；及び
前記境界ボックスの中心地点に最も近い最初のラインセグメントの位置決めを行い、ここで、この最初のディスクが前記最初のラインセグメントに沿って方向付けられていること；
によって、前記最初のディスクを規定するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記ラインセグメント群の前記中央、近位側、及び遠位側の領域が、重なり合っていることを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、最も近接した遠位側の隣のディスクの規定に少なくとも部分的に基づいて前記近位側ディスクの各々を規定するように構成されており、最も近接した近位側の隣の遠位ディスクの規定に少なくとも部分的に基づいて前記遠位側のディスクの各々を規定するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記最初のディスクの隣の前記近位側及び遠位側のディスクの方向付けが、前記最初のディスクと同じ方向付けであり、残りの近位側ディスクの各々の方向付けが、前記二つの最も近くにある遠位側の隣のディスクの中心位置によって形成されるベクトルによって規定される方向付けであり、残りの遠位側ディスクの各々の方向付けが、前記二つの最も近くにある近位側の隣のディスクの中心位置によって形成されるベクトルによって規定される方向付けであることを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記近位側ディスクの各々が、前記最も近くにある遠位側の隣のディスクの中心地点から、前記各近位側ディスクの方向ベクトルに沿って所定の距離だけ離れており、前記遠位側ディスクの各々が、前記最も近くにある近位側の隣のディスクの中心地点から所定の距離だけ離れていることを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項２１に記載のシステムにおいて、各ディスクが、平面上の複数のラインセグメントとの少なくとも一の地点を投影することと、この投影した地点周辺に境界ボックスを規定することによって規定される中心位置を有し、前記境界ボックスの中心が、前記各ディスクの中心位置を規定することを特徴とするシステム。
【請求項３２】
請求項３１に記載のシステムにおいて、各ディスクが、前記境界ボックスの中心と前記最も遠い投影地点との間の距離によって規定される半径を有することを特徴とするシステム。
【請求項３３】
請求項３１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、二つの平行な平面を最初の平面から、所定数の地点が前記二つの平面の間に入るまで、等距離に分離するように構成されており、前記地点が、前記ラインセグメントの端部地点と、前記ラインセグメントと前記二つの平面との間の交点とを具え、前記地点数が前記投影された地点であり、前記最初の平面が前記投影された平面であることを特徴とするシステム。
【請求項３４】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記最も近接した近位側及び遠位側の隣のディスクの方向付けに基づいて前記最初の及び続くディスクの各々を再度方向付けするように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項３５】
請求項３４に記載のシステムにおいて、前記最初の及び続くディスクの各々の再方向付けが、前記最も近接した近位側及び遠位側の隣のディスクの各々の方向ベクトルの平均に基づくことを特徴とするシステム。
【請求項３６】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記最初の及び続くディスク上で平滑化機能を実行するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項３７】
請求項３６に記載のシステムにおいて、前記平滑化機能が、前記最初の及び続くディスクの各々を、前記各ディスクと、前記最も近接した近位側及び遠位側の隣のディスクの半径の平均に基づく半径で再度規定するステップと、前記各ディスクと前記最も近接した近位側及び遠位側の隣のディスクの方向ベクトルの平均に基づいて前記最初の及び続くディスクの各々を再度規定するステップと、を具えることを特徴とするシステム。
【請求項３８】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが更に、前記最初の及び続くルーメンディスクの周辺に前記ルーメンの表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項３９】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記ルーメンが孔を有し、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記孔の表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項４０】
請求項３９に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のプロセッサが、前記ラインセグメントに基づいて前記孔の表示をグラフィカルに生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項４１】
請求項２１に記載のシステムが更に、前記ルーメン表示を表示するように構成された出力デバイスを具えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、一般的に医療プローブに関し、特に、生体構造器官又はその他の生体構造内に医療プローブを進めるためのシステムに関する。
【０００２】
発明の背景
三次元空間内で、関心のある位置に対して医療プローブの位置を決定することがしばしば必要であり、あるいは、所望される。介入的心臓電気生理学治療（interventional cardiac electrophysiology therapy）などの数多くの処置において、患者の内部生体構造に対するカテーテル（特に治療用カテーテル）などのプローブの位置を外科医が知ることは重要である。これらの処置において、外科医は、例えば、主要な静脈又は動脈を通って電気生理学マッピングカテーテルを治療するべき心臓内部領域へと進める。次いで、外科医はカテーテルに担持されているマッピングエレメントを心臓組織に接触配置させて、マッピングカテーテルを操作して心臓の内部領域の電気生理学的マップを生成することによって、心臓リズムの障害の源（すなわち、ターゲットである心臓組織）を決定する。ターゲットである心臓組織を同定し、次いで、外科医は切除カテーテル（上述のマッピングカテーテルと同じカテーテルであっても良く、同じカテーテルでなくても良い）を心臓内に進め、このカテーテル先端に担持されている切除エレメントをターゲットである心臓組織近くに配置して、切除エレメントからエネルギィを送ってその組織を切除し、傷を形成し、これによって心臓の障害を治療する。
【０００３】
ある種の進歩した電気生理学的処置においては、オリフィスの周囲、オリフィス内、さもなければオリフィス近傍に傷を作ることが望まれる。例えば、あるカテゴリィの心房細動の治療の一環として、肺静脈（pulmonary veins：ＰＶｓ）の孔の周辺あるいはこの孔内に曲線状の傷と、一又はそれ以上のＰＶｓを僧帽弁輪に連結する直線状の傷とを作ることが所望されることがある。これを作るためには、外科医は切除カテーテルの先端を所望の経路に沿って移動させ、この経路に沿ってゆっくりとカテーテル先端を引っ張りながら切除エネルギィを送出するか、あるいは、この経路に沿って複数の不連続地点にエネルギィを送出することができなくてはならない。いずれの方法も、ＰＶｓの孔や、僧帽弁輪などの生体構造を参照することによって、外科医が正確に制御された状態でこの経路に沿ってカテーテル先端を移動させることができることが重要である。より重要なことは電気生理学的処置を行う間に、ＰＶｓ自体などのターゲットでない領域をうっかり傷つけないようにすることである。このような傷によって、ＰＶｓに狭窄が生じることがある。
【０００４】
伝統的には、関心のある地点に対するカテーテルのナビゲーションは、蛍光透視法を用いて行われている。この場合、放射線不透過性エレメントがカテーテルの遠位端に配置されており、カテーテルが身体を通って送り出されるときに蛍光透視法によってこのエレメントが撮像される。この結果、照射を受けた放射線不透過性エレメントによって表されるとおりにカテーテルの二次元画像が生成され、これによって外科医はカテーテルのおよその位置を決定することができる。しかしながら、カテーテルを配置するに際して蛍光透視法を用いることは、外科医がテーテルと周辺組織を二次元で視覚化できるだけであるという点において、幾分制限がある。更に、蛍光透視法は柔組織は撮像せず、外科医がナビゲーション用の基準として生体構造の特徴を視覚化することを困難にしている。従って、例えば心臓内などの主に柔組織でできている生体構造に対してカテーテルをナビゲーションする目的には、蛍光透視法は次善策である。
【０００５】
この問題に取り組むために、様々なタイプの三次元医療システム（例えば、Boston Scientific Corporation社により商業的に開発され、米国特許第６，２１６，０２７号及び米国特許出願第０９／１２８，３０４号に、「A Dynamically Alterable Three-Dimensional Graphical Model of a Body Region」の名称で記載されている、Realtime Position Management（登録商標）（ＲＰＭ）トラッキングシステムや、Biosense Webster社によって商業的に開発され、米国特許第５，３９１，１９９号に記載されているCARTO EP 医療システム）が開発されているか、又は少なくとも考えられている。これらの医療システムでは、カテーテル又はその一部のグラフィカル表示が、例えば心室などの身体組織の三次元コンピュータ生成表示中にに表示される。身体組織の三次元表示は、例えば、身体組織の上の複数地点にマッピングデバイスを移動させることで、三次元座標システム中に身体組織の内側表面のジオメトリをマッピングすることによって生成される。このデバイスを案内すべき身体組織内の位置は、デバイス上に一又はそれ以上の位置エレメントを配置し、三次元座標システム内でこれらのエレメントの位置を追跡することによって決定される。
【０００６】
これらの医療システムは、これらの生体構造位置近傍にマッピングデバイスを配置することによって、オリフィスと脈管を規定するのに使用することもできる。特に、ユーザは、オリフィス周辺の環状表面の複数の位置にマッピングデバイスの先端を配置することによって、脈管の孔あるいは弁の開口を表わすオリフィスを規定することができる。しかしながら、マッピングデバイスの先端をオリフィスを規定している環状表面に注意深く配置しなければならないので、この処理は、単調で退屈であり、時間がかかる。例えば、マッピングデバイスの先端が実際に、そのオリフィス内に配置されていたり、あるいはオリフィスから非常に遠くにある心臓内表面の一部に配置されているような場合は、結果としてのオリフィスのグラフィカル画像は不正確なものになり、良好に規定されたものではなくなる。ユーザは、マッピングデバイスの先端を脈管の孔を通して配置し、脈管に沿って様々な地点で内皮面に接触させることによって、脈管を規定することもできる。しかしながら、脈管の正確なグラフィカル表示を提供するには数多くの地点が必要であり、マッピングデバイスの先端は細長い生体構造の壁を規定するにはそれほど適していないため、現在の技術を用いて脈管をグラフィカルに構築することは、単調で退屈であり、時間がかかる処理である。
【０００７】
従って、生体構造のオリフィスと脈管をグラフィカルに規定し、表示する改良されたシステムの必要性がある。
【０００８】
発明の概要
本発明の一の実施例によれば、オリフィスのある表面を有する生体構造ボディの表示をグラフィカルに作る医療システムが提供されている。生体構造ボディは、例えば、心室であっても良く、オリフィスは、例えば、肺静脈の孔のうちの一つなどの身体ルーメンの孔、あるいは僧帽弁などの弁であってもよい。医療システムは、例えばプローブのストレートセクションなど、既知のジオメトリの遠位セクションを有する細長の医療プローブ（血管内カテーテルなど）を具える。この医療システムは更に、三次元座標システムなどの座標システム内で、生体構造ボディの表面及びオリフィスの表示をグラフィカルに作るように構成された一又はそれ以上のプロセッサを具える。このシステムは、更に、この表面とオリフィス表示を表示する、選択的な出力デバイスを具えている。
【０００９】
オリフィス表示を生成するに際して、プロセッサは、プローブの遠位端がオリフィス内を移動する間に座標システム内でラインセグメント（プローブの遠位端を表す）を規定するように構成されている。一の実施例では、このラインセグメントは直線状（すなわち、まっすぐ）であるが、ラインセグメントは曲線状であってもよい。別の実施例では、各ラインセグメントは、座標システム内のプローブの遠位端に沿った少なくと二つの地点を決定することによって規定される。プロセッサは、更に、座標システム内の交点を規定するように構成されており、この各交点がラインセグメントのうちの一つと表面表示との交差を表わしており、この交点に基づいてオリフィス表示をグラフィカルに生成する。一の実施例では、このプロセッサは、最も外側の交点を線で結んでポリゴンを形成することによって、オリフィス表示をグラフィカルに生成する。別の実施例では、このプロセッサは、この交点の周囲に楕円を当てはめることによって、オリフィス表示をグラフィカルに生成する。
【００１０】
選択的に、プロセッサは、表面の表示をグラフィカルに再度生成するように構成することができ、座標システム内で新しい交点を再度規定し、各新しい交点が、ラインセグメントの一つと再度生成したグラフィカルな表面の表示との交差を表示し、新しい交点に基づいてオリフィスの表示をグラフィカルに再度生成する。生体構造ボディがルーメンを有しており、オリフィスがこのルーメンの孔である場合、プロセッサは、前記ラインセグメントに基づいてルーメンの表示をグラフィカルに生成することができる。例えば、プロセッサは、ラインセグメントの回りにグラフィカルなルーメン表示を形成することによって、ルーメン表示をグラフィカルに生成することができる。
【００１１】
本発明の別の実施例によれば、血管（例えば、肺静脈）などの細長い生体構造ルーメン表示をグラフィカルに作る別の医療システムが提供されている。この医療システムは、例えば、プローブのストレートセクションなどの、既知のジオメトリの遠位セクションを有する細長の医療プローブ（血管内カテーテルなど）を具える。この医療システムは更に、三次元座標システムなどの座標システム内で、身体ルーメン表示をグラフィカルに作るように構成された一又はそれ以上のプロセッサを具えている。このシステムは、更に、身体ルーメン表示を表示するための選択的な出力デバイスを具えている。
【００１２】
この身体ルーメンの表示を生成するに際して、プロセッサは、プローブの遠位端がルーメン内を移動する間に、座標システム内でラインセグメント（プローブの遠位端を表す）を規定するように構成されている。一の実施例では、このラインセグメントは直線状である（すなわち、まっすぐ）が、このラインセグメントは曲線状であってもよい。別の実施例では、各ラインセグメントが座標システム中でプローブの遠位端に沿って少なくとも二つの地点を決定することによって規定される。ルーメンが孔を有する場合、プロセッサは、選択的に、ラインセグメントに基づいてこの孔の表示をグラフィカルに生成するように構成することができる。プロセッサは更に、ラインセグメントに基づいてルーメン表示をグラフィカルに生成するように構成されている。例えば、一の実施例では、プロセッサは、ラインセグメントの周囲にルーメン表示を形成することによってルーメン表示をグラフィカルに生成する。
【００１３】
より詳細な実施例では、以下のように、プロセッサはラインセグメントに基づいてルーメン表示を生成するように構成されている。プロセッサは、ラインセグメント群の中央領域に基づいて最初のディスクを規定する。一の実施例では、プロセッサは、ラインセグメント周囲に境界ボックスを規定すること、及びこの境界ボックスの中心地点に最も近い最初のラインセグメントの位置を決定することによって最初のディスクを規定する。ここで、最初のディスクは、最初のラインセグメントに沿って方向付けられる。プロセッサは、ラインセグメント群の一又はそれ以上の各近位領域に基づいて一又はそれ以上の近位側の順次のディスクを規定し、ラインセグメント群の一又はそれ以上の各遠位側領域に基づいて一又はそれ以上の遠位側の順次のディスクを規定する。一の実施例では、ラインセグメント群の中央、近位側、及び遠位側領域が重なり合っている。プロセッサは更に、最初のディスク及び順次のディスク周囲のルーメン表示をグラフィカルに生成することができる。
【００１４】
別の実施例では、各近位側ディスクの規定は、少なくとも部分的に最も近い遠位側の隣のディスクの規定に基づいており、各遠位側ディスクの規定は、少なくとも部分的に最も近い近位側の隣のディスクの規定に基づいている。例えば、最初のディスクに隣の近位側及び遠位側ディスクの方向は、最初のディスクと同じ方向であってもよく、残りの各近位側ディスクの方向は、二つの最も近い遠位側の隣のディスクの中央位置によって形成されるベクトルによって規定された方向であってもよく、残りの各遠位側ディスクの方向は、二つの最も近い近位側の隣のディスクの中央位置によって形成されるベクトルによって規定された方向であってもよい。また、各近位側ディスクは、各近位側ディスクの方向ベクトルに沿って、最も近い遠位側の隣のディスクの中心地点から所定の距離だけ離れていても良く、各遠位側ディスクは、各遠位側ディスクの方向ベクトルに沿って、最も近い近位側の隣のディスクの中心地点から所定の距離だけ離れていても良い。
【００１５】
更に別の実施例では、各ディスクは複数のラインセグメントの少なくとも一の地点を一の平面上に投影すること、及びこの投影地点の周囲に境界ボックスを規定することによって規定される中央位置を有する。ここで、境界ボックスの中心は、各ディスクの中央位置を規定する。ディスクの半径は、境界ボックスの中央と最も遠い投影地点の間の距離によって規定することができる。投影地点は、様々な方法のいずれかで決定することができるが、一の実施例では、二つの平行な面が、所定数の地点（ラインセグメントの端部地点と、ラインセグメントと二つの面間の交点を含む）がこの二つの面間に属するまで、最初の平面から等距離に離れている。この場合、これらの面間の地点が投影地点となり、最初の平面が投影面となる。
【００１６】
選択的に、順次ディスクを再規定して、より正確なルーメン表示を提供することができる。例えば、プロセッサは更に、最も近い近位側と遠位側の隣のディスクの方向に基づいて各ディスクを再度方向付けるように構成することができる。一の実施例では、各ディスクの再方向付けは、最も近い近位側と遠位側の隣のディスクの各方向ベクトルの平均値に基づいている。プロセッサは、更に、ディスク上の平滑化機能を実施するように構成することができる。例えば、この平滑化機能は、それぞれのディスクの半径と最も近い近位側と遠位側の隣のディスクの半径の平均に基づいた新しい半径によって各ディスクを再度規定するステップと、各ディスクと、最も近い近位側と遠位側の隣のディスクの方向ベクトルの平均に基づく新しい中心点によって各ディスクを再度規定するステップとを具えていても良い。
【００１７】
本発明のその他の目的と特徴は、添付の図面と共に以下の記載を考慮することによって明らかになる。
【００１８】
図に示す実施例の詳細な説明
図１を参照すると、本発明によって構成した例示的な医療システム１００が示されている。医療システム１００は、カテーテルを用いて心臓１０（図２に示す）をマッピングし治療するのに特に適している。しかしながら、身体ルーメン及び／又はオリフィス（弁とルーメン孔など）を伴うその他の内部中空生体構造を治療する、診断する、あるいはグラフィカルに再構築するのに使用することができ、カテーテル以外の医療デバイスと共に使用できることは自明である。ここに述べる特定の方法においては、医療システム１００は、図２に示すように左心房１２の心臓内表面２０と、僧帽弁１４と、肺静脈１８の孔をグラフィカルに再構築するのに使用されている。
【００１９】
医療システム１００は、一般的に、（１）心臓１０内の組織をマッピングし切除するマッピング／切除サブシステム１０２と；（２）マッピングデータとプローブの動きを三次元座標システム内に登録する位置決定サブシステム１０４と；（３）三次元座標システム内での、心臓１０及び関連する生体構造と、マッピングデータと、プローブのグラフィックスを生成し表示するように構成されたグラフィカルユーザインターフェース１０６と；を具える。なお、図１に示す要素は機能的であり、いずれかの方法でこれらの機能を実行する構造を限定することを意味するものではない。例えば、いくつかの機能ブロックは、単一のデバイス内で実施することができ、あるいは機能ブロックの一つを多数のデバイス中で実施することができる。また、この機能は、ハードウエア、ソフトウエア又はファームウエアで実行することができる。
【００２０】
Ｉ．マッピング／切除サブシステム
マッピング／切除サブシステム１０２は、例えば変行伝導経路など、ターゲット組織部位を同定し治療するように構成されている。この目的のために、マッピング／切除サブシステム１０２は、マッピング／切除カテーテル１０８、マッピングプロセッサ１１０、及び無線周波数（ＲＦ）発生器１１２を具える。図３に更に示すように、マッピング／切除カテーテル１０８は、細長カテーテル部材１１４と、カテーテル部材１１４の遠位端に担持された複数の電極１１６（この場合は４つ）と、細長部材１１４の近位端に設けたハンドル１１８と、を具える。カテーテル部材１１４上の４つの電極１１６はすべて、心筋組織中の電気信号を検出してターゲット部位を順次同定するように構成されている。カテーテル部材１１４の遠位先端１２０の電極１１６も、切除電極として使用して、ターゲット部位近傍に配置されて動作するときにターゲット部位に切除エネルギィを提供するように構成されている。ハンドル１１８は、マッピングプロセッサ１１０とＲＦ発生器１１２を電気的に接続する電気コネクタ（図示せず）を具える。
【００２１】
カテーテル部材１１４の遠位端は、外力がかからない状態で予め形作られた既知のジオメトリを取る硬性あるいは半硬性セクション１１５を具える。特に、カテーテル部材１１４の予め形作られたカテーテルセクション１１５は、脈管構造内を心臓１０に進むときはいくらかフレキシブルであるが、心臓１０の室内及び心臓弁や脈管の孔などの関連する生体構造内に進むと予め形作られたジオメトリを維持する。図に示す実施例では、予め形付けられたカテーテルセクション１１５はまっすぐであるが、きちんと規定されているのであれば曲線ジオメトリを用いてもよい。
【００２２】
図１に戻ると、マッピングプロセッサ１１０は、電極１１６から得た電気信号から始動時間と電圧配分を取り出して、心臓内の不規則な電気信号を決定するように構成されている。この信号は、次いで、マップとしてグラフィカルに表示することができる。心臓１０内組織のマッピングはこの分野においてよく知られており、従って簡潔にするためにマッピングプロセッサ１１０については更に詳細に説明しない。電気生理学的マッピングに関する更なる詳細は、米国特許第５，４８５，８４９号、第５，４９４，０４２号、第５，８３３，６２１号、及び第６，１０１，４０９号に記載されている。
【００２３】
ＲＦ発生器１１２は、制御された態様で切除エネルギィを切除電極（すなわち、最も遠位側の電極１１６）へ送出して、マッピングプロセッサ１１０で同定した部位を切除するように構成されている。代替的に、例えば、マイクロ波発生器、音波発生器、凍結融解壊死治療発生器、及びレーザ又はその他の光発生器など、ＲＦ発生器１１２以外の別のタイプの切除源を使用しても良い。心臓内の組織の切除は、この分野では良く知られており、従って簡潔にするためにＲＦ発生器１１２については更に詳細に説明しない。ＲＦ発生器に関する更なる詳細は、米国特許第５，３８３，８７４号に記載されている。
【００２４】
なお、その他のタイプのマッピング／切除カテーテルを医療システム１００中に使用することができる。例えば、各々に複数の専用マッピング電極を担持させた弾性スプラインでできたバスケット構造を有するカテーテルを使用することができる。このカテーテルを心室内に配置して、弾性スプラインが心臓の心臓内表面に適合し、これによってマッピング電極をキャビティの心臓内表面全体に沿って配置し分布させて十分なマッピングを行うようにすることができる。カテーテルは、また、マッピング電極によって同定された切除部位に接触させて進めることができる移動切除電極を有していても良い。あるいは、専用の切除電極を有する別の切除カテーテルを使用しても良い。
【００２５】
II．位置決定サブシステム
図１を参照すると、位置決定サブシステム１０４は、複数の位置エレメント１２２と、複数の基準エレメント１２４と、基準エレメント１２４と位置エレメント１２２に接続されたコントローラ／プロセッサ１２６を具える。図３に示すように、位置エレメント１２２（ここでは３つ）は、マッピング／切除カテーテル１０８の遠位端に担持されている。有意に、位置エレメント１２２のうちの二つがカテーテルのストレートセクション１１５上に配置されている。位置エレメント１２２は、マッピング／切除カテーテル１０８によって担持されているが、代替的に、例えば、マッピング／切除カテーテルがバスケット構造の形をとる場合には、位置エレメント１２２は予め形作られた遠位端を有する別のデバイスの上に配置されていても良い。
【００２６】
図４に示すように、少なくともいくつかの基準エレメント１２４が、基準カテーテル１２８に担持されている。マッピング／切除カテーテルと同様に、基準カテーテル１２８は、細長カテーテル部材１３０と、この細長部材１３０の近位端に設けられたハンドル１３２とを具える。基準カテーテル１２８の遠位端は、選択的に、複数の電極（図示せず）を具えていてもよく、例えば、マッピング機能を伴う基準カテーテル１２８を提供することができる。基準カテーテル１２８は、心臓１０の選択された領域内に固定されて、以下に更に述べるように、内部三次元座標システムを設定することができる。代替的に、例えば患者の皮膚に基準エレメント１２４を固定するなど、患者の身体の外に配置して、外部三次元座標システムを設定することができる。
【００２７】
いずれの場合も、コントローラ／プロセッサ１２６は、スペースを空けて配置されている基準エレメント１２４間に送信される信号を制御し処理することによって三次元座標システムを設定することができる。本質的に、三次元座標システムは、全ての空間的測定を行う絶対的フレームワークを提供するものである。コントローラ／プロセッサ１２６は、この座標システム内で、位置エレメント１２２の位置座標を決定することができ、従って、マッピング／切除カテーテル１０８の遠位端を決定することができる。以下に更に詳細に説明するように、この位置情報は最終的に、心臓１０の弁及び脈管の孔と同様に、心臓１０の室をグラフィカルに再構築するのに使用することができる。図２に示す場合において、左心房１２、僧帽弁１４、肺静脈１６、及び肺静脈１６の孔１８がグラフィカルに再構築されている。位置情報は最終的に、マッピング／切除カテーテル１０８（いずれかの基準カテーテル１２８と同様に）の遠位端をグラフィカルに再構築して、マッピングプロセッサ１１０から得たマッピングデータと協働して、心室、心臓弁、脈管の孔内のマッピング／切除カテーテル１０８の移動を追跡し、電気生理学的マップを生成するのに使用される。
【００２８】
図に示す実施例では、位置決定サブシステム１０４は、超音波三角測量の原理を使用して、マッピング／切除カテーテル１０８によって担持されている位置エレメント１２２の座標を決定する。この場合、この位置エレメントと基準エレメント１２２、１２４は、超音波トランスデューサの形を取っている。位置エレメント１２２の座標は、基準エレメント１２４を三次元空間に配置することによって設定した内部基準フレーム中で決定することができる。例えば、座標システムの第１の二つのディメンションが、心臓１０の冠状静脈洞（ＣＳ）（図示せず）内に基準カテーテル１２８を置くことによって提供され、これによって、その基準エレメント１２４を二次元平面に配置する。心臓１０の右心室（ＲＶ）アペックス（図示せず）内に別の基準カテーテル１２８を配置することによって、第３のディメンションを提供して、二次元平面から離して基準エレメント１２４を配置することができる。特に、三つのディメンションを提供するには４つの基準エレメント１２４が必要なだけである。残りの基準エレメント１２４のいずれかを使用して、三角測量プロセスの精度を改善することができる。
【００２９】
コントローラ／プロセッサ１２６を操作して、各基準エレメント１２４を通じて超音波パルス（例えば５００ＫＨｚのパルス）をシーケンシャルに送信して、位置エレメント１２２とその他の基準エレメント１２４における各送信パルスと受信パルスの間の時間遅れを測定することができる。次いで、コントローラ／プロセッサ１２６が、超音波パルスの「フライト時間」と、速度を用いて、各基準エレメント１２４と、残りの基準エレメント１２４と位置エレメント１２２間の相対距離を計算する。ｄ＝ｖｔとして距離情報を計算することができる。ここで、ｄは送信機と受信機間の距離、ｖは媒体（たとえば血液）内での超音波信号の速度、及び、ｔはその時間遅れである。距離の計算を単純にするために、超音波パルスの速度は一定であると仮定することができる。この仮定は、基準エレメント１２４が身体内に配置されている場合には、通常、わずかなエラーが生じるだけである。なぜなら、超音波伝達の速度は、身体組織と血液中では略同じであるためである。
【００３０】
コントローラ／プロセッサ１２６は、次いで、基準エレメント１２４間の距離を三角測量することによって三次元座標システムを設定し、基準エレメント１２４と位置エレメント１２２間の距離を三角測量することによってこの座標システム内の各位置エレメント１２２の位置を決定する。三次元座標システム内での超音波トランスデューサの位置決定に関する更なる詳細は、１９９８年８月３日に出願された、米国特許第６，４９０，４７４号及び米国特許出願番号第０９／１２８，３０４号に記載されている。
【００３１】
なお、三次元座標システム内のカテーテルの位置を決定するその他の手段がある。例えば、米国特許第５，３９１，１９９号に開示された磁気追跡技術などである。
【００３２】
III．グラフィカルユーザインターフェース
図１を参照すると、グラフィカルユーザインターフェース１０６は、グラフィカルプロセッサ１３４と、ユーザ入力デバイス１３６と、出力デバイス１３８（及び、特に、モニタ）を具える。グラフィカルプロセッサ１３４は、内部生体構造の表面（この場合、心臓１０の左心房１２内の心臓内表面２０）の表示をコンピュータで生成したグラフィカル表示２０’の形で生成するように構成されている。この表示は、従って、図５に示すようにモニタ１３８上の３−Ｄディスプレイウインドウ１４４内に表示される。三次元グラフィカルプロセッサ１３４は、マッピング／切除カテーテル１０８が内部生体構造のキャビティ内を動きまわるときにグローバル座標システム内の位置エレメント１２２の位置を位置決定サブシステム１０４から取得することによってこれを行い、表面表示２０’（特に、生体構造シェル）をカテーテル１０８の遠位先端位置に変形する。この位置は、位置エレメント１２２が取得した位置とカテーテル１０８の既知のジオメトリとから推定される。以下にさらに詳細に説明するように、表面表示２０’は、内部地点（すなわち、カテーテル１０８の遠位端が左心房１２内をぐるっと移動する間に、例えば各心臓に付き一回、周期的に取得した地点）を含むように初期変形し、次いで、表面地点（すなわち、カテーテルの遠位先端１２０が左心房の心臓内表面２０に接触しているときの指定した時間に取った地点）を含むように更に正確にする。左心房１２内の心臓内表面２０のみが図５において再構築されているが、心臓１０の別の室（右心房及び左右の心室）で、各室内でカテーテル１０８の遠位端を移動させることによって、内側地点と表面地点を取得して、同様にグラフィカルに再構築することができる。
【００３３】
グラフィカルプロセッサ１３４は、また、心臓１０に関連するオリフィス（この場合、僧帽弁１４とＰＶ孔１６）及び脈管（この場合ＰＶ１８）の表示を、設定した座標システム内のコンピュータで生成したグラフィカル表示１４’、１６’、及び１８’の形で生成するように構成されている。この表示は、次いで、図５に示すようにモニタ１３８上の３−Ｄディスプレイウインドウ１４４内に表示される。三次元グラフィカルプロセッサ１３４は、マッピング／切除カテーテル１０８の遠位端がオリフィス及び脈管内を動き回っているときに位置決定サブシステム１０４から座標システム内の位置エレメント１２２の位置を取得することによってこれを行い、ストレートラインセグメント２００を生成する。各セグメントは、カテーテル１０８上の最も遠位側の二つの位置エレメント１２２の位置を結ぶことによって計算される。これらの二つの位置エレメント１２２は、カテーテルのストレートセクション１１５の上に配置されているので、各ラインセグメント２００は、オリフィスと脈管内の異なる位置におけるカテーテル１０８の遠位端を表わす。特に、代わりにカテーテル１０８が曲線セクションなどの異なる予め形付けられたセクションを有する場合、ラインセグメントは曲線状に予め形付けられたセクションに合致した曲線状になる。しかしながら、カテーテルのストレートセクションのジオメトリをより容易かつ正確に表示することができ、オリフィスと脈管のグラフィカル表示を、ストレートラインセグメントに基づいてより容易かつ正確に生成することができる（以下により詳細に説明するように）ので、予め形付けられたカテーテルセクションと関連するラインセグメントは、ストレートであることが好ましい。
【００３４】
図５に示すように、いくつかのラインセグメント２００（１）は完全に表面表示２０’の内側（カテーテルのストレートセクション１１５が心房１２内に完全に位置しているときに形成された）にあり、いくつかのラインセグメント２００（２）は、グラフィカル僧帽弁とＰＶ孔の表示１４’、１６’（カテーテルのストレートセクション１１５が僧帽弁１４とＰＶ孔１６内に挿入されたときに形成された）内にあり、いくつかのラインセグメント２００（３）は、グラフィカルＰＶ表示１８’（カテーテルのストレートセクション１１５が肺静脈１８内に完全に挿入されたときに形成された）内にある。以下により詳細に説明するように、グラフィカルプロセッサ１３４は、グラフィカルな僧帽弁とＰＶ孔の表示１６’、１８’をラインセグメント２００（２）に適合させる。このようにして、僧帽弁１４とＰＶ孔１６をカテーテルの遠位先端１２０に注意深く、長く接触させることによって、オリフィスの正確な表示をグラフィカルに生成する必要性が回避される。以下に更に詳細に説明するように、グラフィカルプロセッサ１３４は、グラフィカルＰＶ表示１８’をラインセグメント２００（３）に適合させる。特に、ラインセグメント２００は、個々の地点より多くの情報を提供するので、カテーテル１０８によってＰＶ１８内で行う必要のある測定数が低減される。
【００３５】
生体構造のグラフィカル表示を生成することに加えて、グラフィカルプロセッサ１３４は、設定した座標システム内でマッピング／切除カテーテル１０８のグラフィカル表示１０８’を生成するように構成されており、この表示は次いで、図５に示すように、３Ｄディスプレイウインドウ１４４においてグラフィカル心臓表示１０’に重畳される。グラフィカルプロセッサ１３４は、カテーテル１０８の予め保存されているグラフィカルモデルからグラフィカルカテーテルモデル１０８’を生成することができる。これは、カテーテル１０８によって担持されている位置エレメント１２２の計算された位置座標に従って変形することができる。図に示す実施例では、グラフィカルカテーテル表示１０８’は、リアルタイムで動的に生成される。すなわち、カテーテル表示１０８’は、連続的な時間ピリオド（例えば、各鼓動につき１回）でグラフィカルに発生し、実際のカテーテル１０８が心室内で移動して折れるときには、表示も移動して折れる。グラフィカルプロセッサ１３４は、選択的に、基準カテーテル１２８（図示せず）のグラフィカル表示をリアルタイムで生成するように構成することができる。
【００３６】
グラフィカルプロセッサ１３４は、また、設定した座標システム内で電気活性マップ１４６を生成するように構成されており、このマップは次いで、図５に示すように、３Ｄディスプレイウインドウ１４４内でグラフィカル心臓表示１０’の上に重畳される。グラフィカルプロセッサ１３４は、マッピング／切除サブシステム１０２から得た電気活性情報と、位置決定サブシステム１０４から得た位置エレメント１２２の位置から幾何学的に取り出したマッピング電極１１６の位置に基づいて電気活性マップ１４６を作ることができる。この電気活性マップは、順次の切除処理を提供するために対象となる部位、例えば電気生理学的記録及び切除部位などを表示して、等時分布図あるいは等電位分布図の形で提供することができる。電気活性情報も、３Ｄディスプレイウインドウ１４４と別に表示することができる。
【００３７】
心室、カテーテル及び電気活性マップを三次元環境内でグラフィカルに生成することに関する更なる詳細は、米国特許第６，４９０，４７４号及び１９９８年８月３日に出願した米国特許出願第０９／１２８，３０４号に見ることができる。
【００３８】
ユーザ入力デバイス１３６によって、ユーザはモニタ１３８上に表示されたグラフィックスと相互に作用することができる。このデバイスは、標準的なキーボード１４０と、マウスなどのグラフィカルポインティングデバイス１４２を具える。グラフィカルプロセッサ１３４は、３Ｄディスプレイウインドウ１４４内でこのグラフィックスを操作することによって、ユーザ入力デバイス１３６に応答する。一例として、ユーザは、三次元内で３Ｄディスプレイウインドウ１４４を回転させて、マウス１４２を使用して操作ボックス１４８内の適宜のアイコンをクリックすることによって、ウインド１５５へあるいはウインド１５５から「ズーム」させることができる。ユーザは、また、マウス１４２を使用して方向付ボックス１５０内の適宜のアイコンを選択することによって、前後（ＡＰ）、横、右前斜め（ＲＡＯ）、あるいは左前斜め（ＬＡＯ）といった、蛍光透視法で使用される標準的な方向の一つを選択することができる。ユーザは、また、マウス１４２を使用してリアルタイムボックス１５２内の適宜のアイコンをチェックすることによって、いずれかのカテーテルを選択してリアルタイムで表示することができる。
【００３９】
マウス１４２を用いて、ユーザは表面表示２０’上の適宜の位置にカーソル１５６をおいてクリックすることによって、心臓モデル上の対象となる生体構造領域をマークすることもできる。図に示す実施例では、ユーザは、心臓内表面表示２０’をポイントマーキング２０２かあるいはラインマーキング２０４のいずれかによって（直線状にあるいは曲線状に）マークすることができる。例えば、ユーザが対象となる生体構造領域にポイントマーキング２０２を置きたいと望む場合、マーキングボックス１５４内の適宜のアイコンをクリックして、表面表示２０’上の選択された領域にカーソル１５６を移動させてマウス１４２をクリックすることによって、表面表示２０’をマークすることができる。表面表示２０’は、同じ方法で、追加のポイントマーキング１５８を用いてマークすることもできる。ユーザが、ラインマーキング２０４を対象となる生体構造領域に配置することを望む場合、マーキングボックス１５４の適宜のアイコンをクリックして、ユーザはマウス１４２をクリックして、カーソル１５６を引っぱることによって、表面表示２０’をマークすることができる。曲線の場合は、ラインマーキング２０４を開くか、閉じるかすればよい。ユーザは、マーキングボックス１５４内の適宜のアイコンをクリックして、マウス１４２をクリックしながらカーソル１５６をマーク２０２／２０４の上に移動させることによって、表面表示２０’からマーク２０２／２０４を消去することもできる。
【００４０】
又、ユーザは、グラフィカルプロセッサ１３４が「能動的な室の変形（passive chamber deformation）」を実行するかどうかを選択することができる。これは、表面表示２０’を外側に変形させて、連続的な時間ピリオド（例えば、心臓の鼓動ごと）又はユーザによって指定されたときにカテーテル１０８によって得た表面地点（好ましくは、心臓内表面２０の上のどこか）に生体構造シェルを変形させる「スナップ変形」に、カテーテル１０８から得た外側にあるインテリア地点を含めるようにする。ユーザは、マウス１４２を用いて「Passive Deformation」アイコン１５６をクリックして、グラフィカルプロセッサ１３４が、カテーテル１０８の遠位端が心臓１０の左心房１２内で移動するときに能動的な室の変形の実行を促進することができる。あるいは、マウス１４２を用いて「Snap Deformation」アイコン１５８をクリックして、グラフィカルプロセッサ１３４が、カテーテルの遠位先端１２０が左心房１２の心臓内表面２０と接触して配置されるごとに、スナップ変形の実行を促進することができる。
【００４１】
マウス１４２を使用して、ユーザはグラフィックプロセッサ１３４に、上述した僧帽弁、ＰＶの孔、ＰＶ表示１４、１６、１８などの、オリフィスと脈管の表示をグラフィカルに生成させることができる。特に、ユーザは、マウス１４２を用いて「Orifice Creation」アイコン１６２又は「Vessel Creation」アイコン１６４のどちらかをクリックして、グラフィカルプロセッサ１３４が、カテーテルのストレートセクション１１５が連続的な時間ピリオド（例えば鼓動ごと）の間に移動するときに、ラインセグメント１２０をグラフィカルに生成するのを促進することができる。「Orifice Creation」アイコン１６０がクリックされると、グラフィカルプロセッサ１３４も表面表示２０’と交差しているラインセグメント２００の周囲のオリフィス（例えば、僧帽弁１４又はＰＶ孔１６）の表示をグラフィカルに生成するように促進される。「Vessel Creation」アイコン１６２がクリックされると、グラフィカルプロセッサ１３４が表面表示２０’と交差しているラインセグメント２００の周囲のオリフィス（例えば、ＰＶ孔１６）の表示をグラフィカルに生成することが促進され、表面表示２０’と交差するかあるいは完全に表面表示２０’の外にあるラインセグメント２００の周囲に、脈管の表示（例えば、ＰＶ１８）をグラフィカルに生成するように促進される。ユーザはまた、「Erase Line Segment」アイコン１６４をクリックして、マウス１４２をクリックしながらカーソル１５６を各ラインセグメント２００の上に移動させることによって、間違って書かれたラインセグメント２００、あるいはユーザが、オリフィス及び／又は脈管表示をグラフィカルに生成するときにグラフィカルプロセッサ１３４に考えさせたくないラインセグメント２００を消去することもできる。
【００４２】
医療システム１００の構造を述べてきたが、システム１００を用いて、典型的には心房細動に関連するものなど、心臓１０内に変行伝導経路を配置して処置する一の方法について、図６を参照して述べる。まず、蛍光透視法の下で、基準カテーテル１２８を静脈を介して心臓１０、特に、環状静脈洞（ＣＳ）及び右心室（ＲＶ）アペックス内に導入し、基準エレメント１２４が三次元構成内で固定されるようにする（ステップ３００）。基準カテーテル１２８を導入する間に、位置決定サブシステム１０４を操作して、基準エレメント１２４間で信号を送信し、基準カテーテル１２８の遠位端の位置を決定し、モニタ１３８上の３Ｄディスプレイウインドウ１４４にグラフィカルに表示することができる。次いで、蛍光透視法の下でマッピング／切除カテーテル１０８を心臓１０の左心房１２内に導入する（ステップ３０２）。もちろん、カテーテル１０８は、例えば、治療するべき疾患が心室の頻脈である場合などは、左心室などの心臓１０のその他の室内に導入することができる。カテーテル１０８を導入する間に、位置決定サブシステム１０４を操作して、基準電極１２４と位置電極１２２間で信号を送信して、カテーテル１０８の遠位端の位置を決定し、３Ｄディスプレイウインドウ１４４内にグラフィカルに表示することができる。
【００４３】
グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、「Passive Deformation」モードで操作され、カテーテルの遠位先端１２０の位置が決定されるときにカテーテル１０８が心臓１０の選択した室内をぐるっと移動する（ステップ３０４）。この結果、グラフィカルプロセッサ１３４が通常球形で開始する表面表示２０’を生成し、それを変形して、心臓内表面表示２０’の外側のカテーテル１０８によって得られるインテリア生体構造地点を含める。グラフィカルプロセッサ１３４は次いで、表面表示２０’をより正確なものにする「Snap Deformation」モードで操作される。この場合、カテーテル１０８の遠位先端は、心臓内表面２０の選択された領域の反対側に位置し、グラフィカルプロセッサ１３４が表面表示２０’をカテーテルの遠位先端１２０によって得られる表面地点に変形することができるようにする（ステップ３０６）。Passive DeformationとSnap Deformationの両モードにおける変形を行う間、表面表示２０’は、モニタ１３８上の３Ｄディスプレイウインドウ１４４内に表示される。
【００４４】
次いで、グラフィカルプロセッサ１３４を「Orifice Generation」モードで操作して、心臓１０内の選択したオリフィス、この場合は僧帽弁１４の表示を生成する（ステップ３０８）。特に、図７を更に参照すると、グラフィカルプロセッサ１３４は、この場合は僧帽弁１４であるオリフィス内でカテーテルのストレートセクション１１５が横方向にぐるっと移動するときに、カテーテルのストレートセクション１１５を表すラインセグメント（符号Ｌで表す）を得る（ステップ４００）。表面表示（符号Ｓで表す）と交差する（図８参照）各ラインセグメントＬについて、グラフィカルプロセッサ１３４が設定した座標システム内で対応する交点ＰＸ（図９参照）の位置を決定する（ステップ４０２）。
【００４５】
グラフィカルプロセッサ１３４は、交点ＰＸ群周辺にオリフィス表示Ｏを生成する（ステップ４０４）。これは、様々な方法で行うことができるが、図に示す実施例では、わずかな交点ＰＸ（例えば５つ以下）のみが可能な場合に楕円フィットを行っている。従ってより多くのラインセグメントＬが、交点ＰＸが得られた時は、オリフィス表示Ｏを、図９に示すように、例えば、最も外側の交点ＰＸを線でつなぐことによって更に正確にすることができる。従って、より多くのラインセグメントＬが得られるほど、よりスムーズで現実的なグラフィカルオリフィス表示Ｏとなることは明らかである。なお、ラインセグメントＬは、表面表示Ｓに、ラインセグメントが表面表示Ｓをある程度横切るように交差していればよく、実際に表面表示Ｓと接触しなければならないわけではない。特に、第１に作られたラインセグメントＬは、表面表示Ｓに触れるであろうが、オリフィスＯがグラフィカルに生成されると、続くラインセグメントＬは、実際に表面表示Ｓに触れることなく、表面表示Ｓを横切ることがある。
【００４６】
図６を参照すると、グラフィカルプロセッサ１３４を「Vessel Generation」モードで操作して、心臓１０内の選択した脈管と関連する孔、この場合ＰＶｓ１８とＰＶ孔１６の表示を生成する（ステップ３１０）。特に、図１０を更に参照すると、グラフィカルプロセッサ１３４は、カテーテルのストレートセクション１１５が選択されたオリフィスと脈管、この場合はＰＶ孔１６とＰＶｓ１８内でぐるっと移動しているときにカテーテルのストレートセクション１１５を表示するラインセグメントＬを得る（ステップ４０６）。グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、図１１に示すように、表面表示Ｓの外側に少なくとも部分的に延在しているラインセグメントＬ（これらのラインセグメントＬは両方とも交差しており、完全に表面表示Ｓの外側にある）の周囲に脈管表示Ｖを生成する（ステップ４０８）。グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、脈管表示Ｖが表面表示Ｓと交差する位置にオリフィス表示Ｏを生成する（ステップ４１０）。
【００４７】
一連の脈管構造ディスクＶＤをグラフィカルに生成する（図１６に示す）ことと、これらのディスクにグラフィカル脈管表面を乗せることによって脈管表示Ｖを生成する一の詳細な方法を説明する。図１２を参照すると、グラフィカルプロセッサ１３４は、まず、通常ラインセグメント群の中央にある最初の脈管ディスクＶＤ０を規定する（図１６参照）。特に、グラフィカルプロセッサ１３４は、表面表示Ｓの外側に少なくとも部分的に延在している全てのラインセグメントＬ（図１３参照）の周囲に境界ボックスＢを規定する（ステップ５００）。次いでグラフィカルプロセッサ１３４は、境界ボックスｂの中心地点ｂ０に最も近い最初のラインセグメントｌ０を決定する（ステップ５０２）。図１４に示すように、グラフィカルプロセッサ１３４は、前記最初のラインセグメントｌ０の中心地点を通って延在し、最初のラインセグメントｌ０によって規定される単位ベクトルｖ０に直交する方向に延びる中心面Ｐ０を規定する（ステップ５０４）。
【００４８】
グラフィカルプロセッサ１３４は次いで、平行な面Ｐ−とＰ＋を中央面Ｐ０から反対方向に、ラインセグメント上の所定数の地点ｐ（ラインセグメントＬの端部地点とラインセグメントと平行面Ｐ−とＰ＋との間の全ての交差地点によって規定される）が平行な面Ｐ−とＰ＋間に位置するまで、等間隔に分離する（ステップ５０６）。平行な面Ｐ−とＰ＋内に位置する必要がある地点ｐの所定数は、脈管表示Ｖを生成することができるラインセグメントＬの総数（すなわち、表面表示Ｓと交差するか、あるいは表面表示Ｓの完全に外側にあるラインセグメントＬの数）によって決まる。図に示す方法では、ラインセグメントＬの総数が１２以下であれば、平行な面Ｐ−とＰ＋が二つの地点ｐがその中に位置するまで移動する。ラインセグメントＬの総数が１２かそれより多い場合は、平行な面Ｐ−とＰ＋は１０個の地点ｐがその中に位置するまで移動する。平行な面Ｐ−とＰ＋が必要な距離だけ分離された後に、グラフィカルプロセッサ１３４は、図１５に示すように、ラインセグメント地点ｐを中心面Ｐに、最初の単位ベクトルｖ０に沿って投影する（ステップ５０８）。次いで、グラフィカルプロセッサ１３４は、投影された地点ｐの周囲に境界ボックスｂを規定して（ステップ５１０）、境界ボックスｂの中心地点ｃ０を決定し（ステップ５１２）、この中心地点ｃ０と最も遠くに投影された地点ｐとの間の距離ｒｍａｘを決定する（ステップ５１４）。図１６に示すように、グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、最初の脈管ディスクＶＤ０を三次元座標システム内に規定する。このディスクは、境界ボックスｂの中心地点ｃ０に位置し、単位ベクトルｖ０と同じ方向に方向付けされており、距離ｒｍａｘと同じ半径を有する（ステップ５１６）。
【００４９】
最初の脈管ディスクＶＤ０が規定された後、グラフィカルプロセッサ１３４は、図１６に示すように、続く脈管ディスクＶＤ、特に、最初の脈管ディスクＶＤ０から近位側に延在する近位側脈管ディスクＶＤｐと、最初の脈管ディスクＶＤ０から遠位側に延在する遠位側脈管ディスクＶＤｄを規定する。
【００５０】
続く近位側脈管ディスクＶＤｐを規定するに当たって、グラフィカルプロセッサ１３４はまず、第１の近位側脈管ディスクＶＤｐ１（すなわち、最初の脈管ディスクＶＤ０のすぐ隣にある近位側脈管ディスク）を規定する。特に、グラフィカルプロセッサ１３４は、図１７に示すように、まず、最初の脈管ディスクＶＤ０の単位ベクトルｖ０に直交する方向に方向付けられており、単位ベクトルｖ０に沿って、最初の脈管ディスクＶＤ０の中心地点ｃ０から所定の距離（例えば、５ｍｍ）近位側にスペースを空けた中心面Ｐｐ１を規定する（ステップ５１８）。図に見られるように、新しい中心面Ｐｐ１は、ラインセグメントＬに沿ったより多くの近位側地点においても、以前の中心面Ｐ０によって交差されている同じラインセグメントＬのいくつかと交差することがある。グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、以前に最初の脈管ディスクＶＤ０を規定するのに使用したのと同じ平行面方法論を用いて、新たに規定した中心面Ｐｐ１に基づいて三次元座標システム内に第１の近位側脈管ディスクＶＤｐ１を規定する（ステップ５２０）。
【００５１】
グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、ラインセグメント群の各近位側セクションに適応するように残りの近位側脈管セグメントＬを規定する。特に、グラフィカルプロセッサ１３４は、最初に、二つの最も近接する遠位側の隣りの脈管ディスクＶＤｐｎ−１、ＶＤｐｎ−２の中心地点ｃｐｎ−１、ｃｐｎ−２を通る単位ベクトルｖｐｎを規定する（図１７参照）（ステップ５２２）。特に、現在規定されている近位側脈管ディスクＶＤｐが第２の近位側脈管ディスクＶＤｐ２である場合、二つの最も近接する遠位側の隣の脈管ディスクＶＤは、第１の近位側脈管ディスクＶＤｐ１と最初の脈管ディスクＶＤ０となり、一方、現在規定されている近位側脈管ディスクＶＤｐが第３の、あるいはそれ以降の近位側脈管ディスクＶＤｐである場合は、二つの最も近接する遠位側の隣の脈管ディスクＶＤは、両方とも近位側脈管ディスクＶＤｐとなるであろう。
【００５２】
グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、図１７に示すように、単位ベクトルｖｎに直交する方向に方向付けられており、単位ベクトルｖｐｎに沿って最も近い隣の近位側脈管ディスクＶＤｐｎ−１の中心地点ｃｐｎ−１から所定の距離（例えば、５ｍｍ）近位側にスペースを空けた中心面Ｐｐｎを規定する（ステップ５２４）。次いで、グラフィカルプロセッサ１３４は、最初の脈管ディスクＶＤ０を規定するのに以前に使用したのと同じ平行面方法論を用いて新しい中心面Ｐｐｎに基づいて三次元座標システム内に次の近位側脈管ディスクＶＤｐｎを規定する（ステップ５２６）。所定数以下のラインセグメントＬ（すなわち、５以下）が、次に規定された中心面Ｐｐｎの近位側に位置するまで、ステップ５２２−５２６を繰り返す（ステップ５２８）。
【００５３】
続く遠位側脈管ディスクＶＤｄを規定するに当たって、グラフィカルプロセッサ１３４はまず、第１の遠位側脈管ディスクＶＤｄ１ｂ（すなわち、最初の脈管ディスクＶＤ０のすぐ隣にある遠位側脈管ディスクＶＤ）を規定する。特に、グラフィカルプロセッサ１３４は、図１７に示すように、まず、最初の脈管ディスクＶＤ０の単位ベクトルｖ０に直交する方向に方向付けられており、単位ベクトルｖ０に沿って、最初の脈管ディスクＶＤ０の中心地点ｃ０から所定の距離（例えば、５ｍｍ）遠位側にスペースを空けた中心面Ｐｄ１を規定する（ステップ５３０）。図に見られるように、新しい中心面Ｐｄ１は、ラインセグメントＬに沿ったより多くの遠位側地点においても、以前の中心面Ｐ０によって交差されている同じラインセグメントＬのいくつかと交差することがある。グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、以前に最初の脈管ディスクＶＤ０を規定するのに使用したのと同じ平行面方法論を用いて、新たに規定した中心面Ｐｄ１に基づいて三次元座標システム内に第１の遠位側脈管ディスクＶＤｄ１を規定する（ステップ５３２）。
【００５４】
グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、ラインセグメント群の各遠位側セクションに適応するように残りの遠位側脈管セグメントＬを規定する。特に、グラフィカルプロセッサ１３４は、最初に、二つの最も近接する近位側の隣の脈管ディスクＶＤｄｎ−１、ＶＤｄｎ−２の中心地点ｃｄｎ−１、ｃｄｎ−２を通る単位ベクトルｖｎを規定する（図１７参照）（ステップ５３４）。特に、現在規定されている遠位側脈管ディスクＶＤｄが第２の遠位側脈管ディスクＶＤｄ２である場合、二つの最も近接する近位側の隣の脈管ディスクＶＤは、第１の遠位側脈管ディスクＶＤｄ１と最初の脈管ディスクＶＤ０となり、一方、現在規定されている遠位側脈管ディスクＶＤｄが第３の、あるいはそれ以降の遠位側脈管ディスクＶＤｄである場合は、二つの最も近接する遠位側の隣の脈管ディスクＶＤは、両方とも遠位側脈管ディスクＶＤｄとなるであろう。
【００５５】
グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、図１７に示すように、単位ベクトルｖｄｎに直交する方向に方向付けられており、単位ベクトルｖｄｎに沿って最も近い隣の遠位側脈管ディスクＶＤｄの中心地点ｃｄｎ−１から所定の距離（例えば、５ｍｍ）遠位側にスペースを空けた中心面Ｐｄｎを規定する（ステップ５３６）。次いで、グラフィカルプロセッサ１３４は、最初の脈管ディスクＶＤ０を規定するのに以前に使用したのと同じ平行面方法論を用いて新しい中心面Ｐｄｎに基づいて三次元座標システム内に次の遠位側脈管ディスクＶＤｄｎを規定する（ステップ５３８）。所定数以下のラインセグメントＬ（すなわち、５以下）が、次に規定された中心面Ｐｄｎの遠位側に位置するまで、ステップ５３４−５３８を繰り返す（ステップ５４２）。
【００５６】
なお、図１２に示す方法は全ての近位側脈管ディスクＶＤｐを遠位側脈管ディクスＶＤｄを規定する前に規定するものとして説明したが、近位側脈管ディスクＶＤｐを規定する前に全ての遠位側脈管ディスクＶＤｄを規定することもできる。あるいは、近位側及び遠位側のそれぞれの脈管ディスクＶＤを交互に規定するようにしても良い。近位側脈管ディスクＶＤｐが最初の脈管ディスクＶＤ０から近位方向においてシーケンシャルに規定されるべきであり、遠位側脈管ディスクＶＤｄが最初の脈管ディスクＶＤ０から遠位方向においてシーケンシャルに規定されるべきであることが重要である。
【００５７】
全ての脈管ディスクＶＤを最初に規定した後、二つの最も近接する隣の脈管ディスクＶＤに関連する平均単位ベクトルｖｎ（すなわち、最も近くにある近位側の隣の脈管ディスクＶＤと最も近くにある遠位側の隣の脈管ディスクＶＤ）を計算することによって、各脈管ディスクＶＤに関連する中心面Ｐを再規定し、次いで、平均したベクトルｖｎに直交する各中心面Ｐを再度方向付ける（ステップ５４２）。グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、最初の脈管ディスクＶＤ０を規定するのに以前に使用したのと同じ平行面方法論を用いて、各再度方向付けられた中心面Ｐに基づいて三次元座標システム中で各脈管ディスクＶＤを再規定する（ステップ５４４）。
【００５８】
次いで、グラフィカルプロセッサ１３４は、中心地点ｃと半径ｒｍａｘに連続性の要求を適用することによって脈管ディスクＶＤをスムーズにする。特に、各脈管ディスクＶＤの中心地点ｃと半径ｒｍａｘを、各脈管ディスクＶＤの中心地点ｃと半径ｒｍａｘと、最も近接する近位側の隣の脈管ディスクＶＤと、最も近接する遠位側の隣の脈管ディスクＶＤとの平均を取ることによって、再規定する（ステップ５４６）。最後に、グラフィカルな脈管面Ｖ（図１６に、仮想線で示す）を、心臓内表面表示Ｓから最も遠位側の脈管ディスクＶＤまで、脈管ディスクＶＤの上に適用する（ステップ５４８）。
【００５９】
表面表示のグラフィカルな再生；
なお、好ましい方法において、オリフィス及び脈管のグラフィカルな生成プロセスを、心臓内表面の最終的なグラフィカルな生成に続いて実行するものとして説明したが、心臓内表面生成はオリフィスと脈管のグラフィカル生成プロセスに着手する前に仕上げる必要はない。例えば、オリフィス及び脈管のグラフィカルな生成プロセスは、心臓内表面表示が変更される（追加のラインセグメントを規定して、あるいは規定することなく）度に行うことができる。オリフィスのグラフィカルな生成（「Orifice Generation」モードで、あるいは「Vessel Generation」モードで）の場合、心臓内表面表示が変更された後、あるいは再規定された後、すでに存在するラインセグメントが別の地点で心臓内表面と交差する。従って、座標システム内の新しい交差地点が次いで規定され、各々の地点は、ラインセグメントの一つとの交差と再度生成された表面のグラフィカルな表示を表す。オリフィスの表示は、新しい交差地点に基づいて再生することができる。
【００６０】
図１０を参照すると、グラフィカルな脈管表示Ｖが一旦生成されると、グラフィカルプロセッサ１３４は、脈管表示Ｖと心臓内表面表示Ｓとの間の交点においてオリフィスＯのグラフィカル表示（図１６参照）を生成する。特に、図１８を参照すると、グラフィカルプロセッサ１３４は、表面のグラフィカル表示Ｓを通る脈管のグラフィカル表示Ｖの周辺から近位側に延在するラインセグメント（図示せず）を規定する（ステップ５５０）。代替的に、脈管のグラフィカル表示Ｖに基づいてラインセグメントを生成するよりは、グラフィカルプロセッサ１３４は、図７に示すステップ４００で述べたのと同じ方法で、カテーテルのストレートセクション１１５がオリフィス内をぐるっと移動するときに、ラインセグメントを得ることができる。いずれの場合でも、グラフィカルプロセッサ１３４は、次いで、表面表示Ｓを伴うこれらのラインセグメントの交差によってできた交差地点ＰＸの位置を決定し（ステップ５５２）、次いで、交差地点ＰＸ群の周囲にオリフィス表示Ｏを生成する（ステップ５５４）。ステップ５５２と５５４は、図７，８及び９を参照してステップ４０２と４０４が実行されるのと同じ方法で行うことができる。
【００６１】
図６を参照すると、心臓内表面、僧帽弁、ＰＶ孔、及びＰＶのグラフィカルな表示２０’，１４’、１６’及び１８’が一旦生成されると（図５参照）、次いでマッピングプロセッサ１１０をマッピング／切除カテーテル１０８を用いて操作して心臓１０の左心房１２内の電気活性を記録し、そこからマッピングデータを取り出す。グラフィカルプロセッサ１３４は、このマッピングデータを得て、電気活性マップ１４６を生成する。このマップは、次いで心臓内表面表示２０’の上に３Ｄディスプレイウインドウ１４４（図５参照）に表示される（ステップ３１２）。
【００６２】
変行伝導領域が同定されると、ユーザは次いでマウス１４２を用いて、例えば、ＰＶ孔１６の周囲の心臓内表面２０のターゲット切除領域（図５参照）上にマーキング２０２、２０４をグラフィカルに生成し、僧帽弁１４へ下降させる（ステップ３１４）。特に、僧帽弁、ＰＶ孔、及びＰＶ表示１４’、１６’、１８’の表示は、マーキング２０２、２０４を生成するときに有用な基準を提供する。マッピング／切除カテーテル１０８の遠位先端１２０は、次いで、ターゲット組織のマークに接触するように配置され、ＲＦ発生器１１２を操作してマークの上に治療上の病変部を作る（ステップ３１６）。ターゲット組織マークが地点マーキング２０２であるか、あるいは一連の地点マーキング２０２である場合は、この病変部はスポット病変部の形を取る。ターゲット組織マークがラインマーキング２０４であれば、病変部は直線的あるいは曲線的な病変部の形を取る。切除プロセスが完了すると、マッピングプロセッサ１１０を再び操作して、心臓内表面表示２０’の上に３Ｄディスプレイウインドウ１４４に表示するために、マッピングデータを再度得て、電気活性マップ１４６を再生し、心臓の病気を確実に成功裏に治療することができる（ステップ３１８）。追加の変行伝導経路が見つかった場合、マーキングと切除ステップを繰り返すことができる（ステップ３２０）。変行伝導経路が見つからなかった場合は、次いで基準カテーテル１２８とマッピング／切除カテーテル１０８を心臓１０から取り出すことができる（ステップ３２２）。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
図面は、本発明の実施例とデザインと有用性を示すものであり、同じ要素には共通の符号が付されている。
【図１】図１は、本発明によって構成された医療システムの一実施例の機能ブロック図である。
【図２】図２は、心臓の左心房内に配置したマッピング／切除カテーテルを示す図である。
【図３】図３は、図１の医療システム中に使用されているマッピング／切除カテーテルの平面図である。
【図４】図４は、図１の医療システムに使用されている基準カテーテルの平面図である。
【図５】図５は、図３のマッピング／切除カテーテルと、図２の左心房の心臓内表面と、重畳した電気活性マップとをグラフィカル表示するモニタの正面図である。
【図６】図６は、図１の医療システムを用いて、心房細動の一つの診断及び治療方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図１の医療システムを用いてオリフィスの表示をグラフィカルに生成する一の方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、心臓内表面のグラフィカル表示によって規定したラインセグメントの交差を示す側面図である。
【図９】図９は、図８のラインセグメントと面の表示との交差によって生じる交点周囲のオリフィス表示のグラフィカルな生成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、図１の医療システムを用いて脈管と関連する孔の表示をグラフィカルに生成する一の方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、脈管のグラフィカル表示内の規定されたラインセグメントの配置を示す側面図である。
【図１２】図１２は、図１の医療システムを用いて脈管の表示をグラフィカルに生成する詳細な方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、脈管内に配置したラインセグメント周囲に規定した最初の境界ボックスの斜視図である。
【図１４】図１４は、中心面の上に投影するべき選択した地点に平行な面の分離を示す図である。
【図１５】図１５は、最初の脈管ディスクを規定するための図１４の投影地点の使用を示す図である。
【図１６】図１６は、脈管のグラフィカル表示を生成するために使用した一連の脈管ディスクを示す斜視図である。
【図１７】図１７は、順次の脈管ディスクを方向付けるための、先行する脈管ディスクに関連するベクトルの使用を示す図である。
【図１８】図１８は、図１の医療システムを用いて脈管の孔の表示をグラフィカルに生成する詳細な方法を示すフローチャートである。
【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１２−１】
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【図１２−２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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