(57)【要約】本発明は、インターベンション装置のナビゲーションに関する。特に、本発明は、対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートするシステム、方法、並びにコンピュータプログラムエレメント及びコンピュータ可読媒体に関する。Ｘ線量を最低限に保ちながら拡張された情報を容易に理解可能な態様でユーザへ提供するために、対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートするシステム及び方法が提供され、方法は、ａ）管状構造の関心領域の１つの投影ジオメトリにおいて２次元Ｘ線透視画像データを取得するステップ、ｂ）２次元Ｘ線画像においてインターベンション装置を検出するステップ、ｃ）２次元Ｘ線画像においてインターベンション装置の２次元の位置を決定するステップ、ｄ）管状構造の関心領域の予め取得された３次元データセットとともに少なくとも１つの２次元Ｘ線画像を記録するステップ、ｅ）インターベンション装置の決定された２次元の位置を３次元データセットにおける位置へマッピングするステップ、ｆ）インターベンション装置の位置で管状構造の局所３次元パラメータを取り出すステップ、ｇ）インターベンション装置の決定された３次元の位置と、取り出された局所３次元パラメータとを代表して、ナビゲーション情報を生成するステップ、及びｈ）ナビゲーション情報をユーザへ提供するステップを有する。
2013517012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートするシステムであって：
Ｘ線画像取得装置；
処理ユニット；及び
インターフェース
を有し；
前記Ｘ線画像取得装置は、前記管状構造の関心領域の１つの投影ジオメトリにおいて２次元Ｘ線透視画像データを取得するよう構成され；
前記処理ユニットは、２次元Ｘ線画像において前記インターベンション装置を検出し、前記２次元Ｘ線画像において前記インターベンション装置の２次元の位置を決定し、前記管状構造の前記関心領域の予め取得された３次元データセットとともに少なくとも１つの２次元Ｘ線画像を記録し、前記インターベンション装置の決定された前記２次元の位置を前記３次元データセットにおける位置へマッピングし、前記インターベンション装置の位置で前記管状構造の局所３次元パラメータを取り出し、前記インターベンション装置の決定された３次元の位置と、取り出された前記局所３次元パラメータとを代表して、ナビゲーション情報を生成するよう構成され、
前記インターフェースは、前記ナビゲーション情報をユーザへ提供するよう構成される、
システム。
【請求項２】
前記処理ユニットは、前記ナビゲーション情報をグラフィカルなアドバイス情報に変換し、前記ナビゲーション情報を代表して前記関心領域の取得される画像データを適合させるよう構成され、
適合された前記画像データをユーザに表示するディスプレイが設けられる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記処理ユニットは、前記管状構造の位置付けを決定し、前記管状構造に対して前記インターベンション装置の位置付けを決定するよう構成され、
ディスプレイは、位置付けインジケータを表示するよう適合される、
請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記処理ユニットは、前記インターベンション装置を囲む前記管状構造のセグメントについて最適なビューイング方向を特定し、該最適なビューイング方向に対して前記Ｘ線画像取得装置の現在のビューイング方向の偏差係数を決定し、最適なビューイングのための運動係数を決定するよう構成され、
前記Ｘ線画像取得装置は、最適なビューイングのために前記対象に対して動かされるよう構成される、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートする方法であって：
ａ）前記管状構造の関心領域の１つの投影ジオメトリにおいて２次元Ｘ線透視画像データを取得するステップ；
ｂ）２次元Ｘ線画像において前記インターベンション装置を検出するステップ；
ｃ）前記２次元Ｘ線画像において前記インターベンション装置の２次元の位置を決定するステップ；
ｄ）前記管状構造の前記関心領域の予め取得された３次元データセットとともに少なくとも１つの２次元Ｘ線画像を記録するステップ；
ｅ）前記インターベンション装置の決定された前記２次元の位置を前記３次元データセットにおける位置へマッピングするステップ；
ｆ）前記インターベンション装置の位置で前記管状構造の局所３次元パラメータを取り出すステップ；
ｇ）前記インターベンション装置の決定された３次元の位置と、取り出された前記局所３次元パラメータとを代表して、ナビゲーション情報を生成するステップ；及び
ｈ）前記ナビゲーション情報をユーザへ提供するステップ
を有する方法。
【請求項６】
前記ステップｅ）は、前記管状構造の異なるセグメントごとに確率を計算するステップと、前記管状構造のどのセグメントに前記インターベンション装置が位置しているのかを決定するよう前記異なるセグメントごとの確率からの累積確率を最大化するステップとを有し、
前記累積確率を代表して、情報が前記３次元データセットから空間において収集される、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップｈ）の前に、前記ナビゲーション情報はグラフィカルなアドバイス情報に変換され、
前記ステップｈ）は、前記ナビゲーション情報を代表して前記関心領域の取得される画像データを適合させ、該適合された画像データをユーザに表示するステップを有する、
請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記２次元Ｘ線画像データは、グラフィカルなアドバイス情報を当該２次元Ｘ線画像データと重ね合わせることによって、拡張２次元画像データに変換され、
前記拡張２次元画像データは、ユーザに表示される、
請求項５乃至７のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記予め取得された３次元データセットから３次元画像データが生成され、
前記３次元画像データは、グラフィカルなアドバイス情報を組み込むことによって、拡張３次元画像データに変換され、
前記拡張３次元画像データは、ユーザに表示される、
請求項５乃至７のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップｆ）は、前記管状構造の位置付けを決定するステップを有し、
前記ステップｇ）は、前記管状構造に対して前記インターベンション装置の位置付けを決定するステップを有し、
前記ステップｈ）は、位置付けインジケーションを表示するステップを有する、
請求項５乃至９のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｇ）は、前記インターベンション装置を囲む前記管状構造のセグメントについて最適なビューイング方向を特定するステップと、該最適なビューイング方向に対してＸ線画像取得装置の現在のビューイング方向の偏差係数を決定するステップと、最適なビューイングのための運動係数を決定するステップとを有し、
前記ステップｈ）は、前記Ｘ線画像取得装置を最適なビューイングのために前記対象に対して動かすステップを有する、
請求項５乃至１０のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
処理装置によって実行される場合に請求項５乃至１１のうちいずれか一項に記載の方法を実行するよう適合される、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のシステムを制御するコンピュータプログラムエレメント。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコンピュータプログラムエレメントを記憶するコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターベンション装置のナビゲーションに関する。特に、本発明は、対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートするシステム、対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートする方法、並びにコンピュータプログラムエレメント及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターベンション装置の場所が対象の外にいるユーザに可視的でない管状構造においてインターベンション装置を使用するために、ユーザは、対象に対する装置の位置に関する情報を提供される。例えば、神経インターベンションの間、装置は、罹患（血）管の治療過程において日常的に使用されている。特定の装置を罹患管セグメントへナビゲートする医師（例えば、神経外科医）を助けるために、装置及び関心領域はＸ線イメージングを用いて視覚化される。例えば、これは２次元Ｘ線投影画像によって達成される。２次元Ｘ線投影画像の欠点は、管の実際の３次元性が失われることである。このことは、例えば管セグメント長、管分岐角度及び管の屈曲等の歪んだ視覚化をもたらす。これは、管を通る装置のナビゲーションを妨げうる。ナビゲーション処理のための情報を適用する例は、所謂ロードマッピング機能である。利用可能な３次元管表現から、Ｘ線装置の現在のビューイング角度に対応する投影画像が生成される。この人為的な投影画像は、次いで、生のＸ線透視画像にオーバーレイされて記録され、装置ナビゲーション中に医師にロードマップを提供する。例えば、欧州特許出願公開第０８０９２１１（Ａ２）号明細書（特許文献１）は、対象の一連の２次元Ｘ線画像を形成及び記憶し、３次元画像を形成し、その３次元画像から関係構造を取り出し、取り出された構造の一連の対称な２次元投影画像を形成し、前記構造は個々のＸ線画像の形成の間にその構造に使用されるのと同じ幾何学的パラメータにより投影される、ことを記載している。更に、対称な投影画像及び処理されたＸ線画像は重ね合わされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０８０９２１１（Ａ２）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、投影ロードマップは依然として、奥行き情報を提供しない管の２次元平面表現である。更に、管のフットプリントのオーバーレイは、可能な限り見やすいままにされるべきインターベンション画像を散乱させる傾向がある。更に、詳細な拡張された情報を提供することは、恒常的な要求である。
【０００５】
従って、容易に理解可能な態様でユーザ（すなわち、オペレータ）に拡張された情報を提供する必要性が存在しうる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例に従って、対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートする方法及びシステムが、独立請求項において更に定義されるように提供される。
【０００７】
本発明の実施例に従って、対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートする方法であって：
ａ）前記管状構造の関心領域の１つの投影ジオメトリにおいて２次元Ｘ線透視画像データを取得するステップ；
ｂ）２次元Ｘ線画像において前記インターベンション装置を検出するステップ；
ｃ）前記２次元Ｘ線画像において前記インターベンション装置の２次元の位置を決定するステップ；
ｄ）前記管状構造の前記関心領域の予め取得された３次元データセットとともに少なくとも１つの２次元Ｘ線画像を記録するステップ；
ｅ）前記インターベンション装置の決定された前記２次元の位置を前記３次元データセットにおける位置へマッピングするステップ；
ｆ）前記インターベンション装置の位置で前記管状構造の局所３次元パラメータを取り出すステップ；
ｇ）前記インターベンション装置の決定された３次元の位置と、取り出された前記局所３次元パラメータとを代表して、ナビゲーション情報を生成するステップ；及び
ｈ）前記ナビゲーション情報をユーザへ提供するステップ
を有する方法が提供される。
【０００８】
利点の１つは、それ自体は如何なる奥行き情報も提供しない１つの投影しかＸ線透視画像のために提供されないとしても、決定された２次元の位置を３次元データセットにおける位置へマッピングすることによって、ユーザに提供されるナビゲーション情報の基礎として必要な３次元情報を得ることが依然として可能である点である。このように、ナビゲーション情報は、例えば装置ナビゲーションを導くようユーザ（例えば、医師）を助けることができる。局所３次元パラメータを取り出すことによって、インターベンション装置は３次元データセット又は３次元ボリュームにおいてポインタとして働く。２次元の情報は２次元Ｘ線透視画像によって取得されるので、ナビゲーション処理中に２次元の装置の位置及び関連する３次元の位置を連続的に追跡するためにそのような画像を連続的に取得して、医師又はユーザにリアルタイムで３次元の情報を伝える可能性を提供することが可能である。
【０００９】
例えば、神経外科医は、例えば患者の頭部における神経に関わる疾患を調べて診断するために、患者に対してＸ線血管造影を行う。例えば、神経外科医は、診断上の回転血管造影スキャンを実行する。このスキャンにより取得される２次元投影画像から、神経管の３次元表現が生成され、それらの神経管は高い屈曲性を示す。この３次元表現は、例えば、２次元血管造影図に基づく診断をサポートするために使用され得る。また、３次元表現は、異なるイメージングシステム（例えば、ＣＴスキャナ）で取得されてよい。患者の治療が必要であるとき、装置は罹患血管セグメントへナビゲートされる。装置の操縦は、Ｘ線透視のガイダンスの下で行われる。既に利用可能な３次元管情報から恩恵を受けるために、３次元ボリュームは装置及び管（例えば、神経管）のフルオロ画像に記録される必要がある。記録は、例えば、Ｘ線システム幾何学情報と、造影剤により改善された神経管のフルオロ画像とを用いることによって、達成され得る。３次元ボリュームは、可能であるがセグメント化される必要はなく、例えば、記録は、２次元フルオロ及び３次元ボリュームにおけるリッジネス（ridgeness）情報を整合させることによって、行われ得る。装置ナビゲーションの間、装置は、フルオロ画像におけるその位置が連続的に知られるように、透視画像において検出及び追跡される。次いで、この位置は、管の記録された３次元表現における一意の位置へ連続的にマッピングされる。次いで、装置の位置を囲む管セグメントの３次元情報は、装置のナビゲーションをサポートするよう神経外科医へ提示され（例えば、画面上に表示され）得る。
【００１０】
本発明は、上述されるように、Ｘ線誘導神経管インターベンションにおいて使用され得る。しかし、本発明は、少なくともある程度Ｘ線不透過装置が使用され且つ関心領域に関する３次元情報が利用可能である何らかのＸ線誘導インターベンションにも適用され得る。
【００１１】
２次元Ｘ線透視画像はただ１つの投影ジオメトリにおいて取得されるので、ナビゲーション情報は、装置の点が管状構造のセグメント内に位置するとの想定が最も高いもっともらしさを有する３次元データセットにおける点の計算された決定に基づく。
【００１２】
本発明の実施例に従って、対象の管状構造内でインターベンション装置をナビゲートするシステムであって、Ｘ線画像取得装置、処理ユニット、及びインターフェースを有するシステムが提供される。前記Ｘ線画像取得装置は、前記管状構造の関心領域の１つの投影ジオメトリにおいて２次元Ｘ線透視画像データを取得するよう構成される。前記処理ユニットは、２次元Ｘ線画像において前記インターベンション装置を検出し、前記２次元Ｘ線画像において前記インターベンション装置の２次元の位置を決定するよう構成される。前記処理ユニットは、更に、前記管状構造の前記関心領域の予め取得された３次元データセットとともに少なくとも１つの２次元Ｘ線画像を記録し、前記インターベンション装置の決定された前記２次元の位置を前記３次元データセットにおける位置へマッピングするよう構成される。前記処理ユニットは、更に、前記インターベンション装置の位置で前記管状構造の局所３次元パラメータを取り出し、前記インターベンション装置の決定された３次元の位置と、取り出された前記局所３次元パラメータとを代表して、ナビゲーション情報を生成するよう構成される。前記インターフェースは、前記ナビゲーション情報をユーザへ提供するよう構成される。
【００１３】
本発明の実施例に従って、インターベンション装置のナビゲーションは、ユーザ、例えば、医療を行う外科医又はインターベンショナル心臓内科医等の医師を導くことを含む。
【００１４】
本発明の実施例に従って、２次元Ｘ線透視画像データは、同じ投影ジオメトリを有する一連の２つの画像を含む。３次元の位置は、２つの２次元画像においてインターベンション装置の決定された点を取り出すことによって、マッピングされる。
【００１５】
本発明の実施例に従って、装置における点は、３次元空間における単一のラインに対応し、装置における同じ物理的な点は、幾つかのフレームに沿って追随されて、幾つかの時間的に依存した３次元の線を作り出す。
【００１６】
本発明の実施例に従って、同じ装置における所与の時点での幾つかの物理的な点は、幾つかの空間的に依存した３次元の線を作り出すために使用される。
【００１７】
本発明の実施例に従って、両方の方法の組み合わせが提供され、すなわち、装置における複数の物理的な点が時間に沿って追跡される。
【００１８】
本発明の実施例に従って、投影において見られる所与の点へ、すなわち、所与のジオメトリについて、２次元投影点を作り出した一組の可能な３次元の点が存在する。この組は３次元の線である。この線上の全ての点は投影に関与するが、それらの一部しか実際には電波吸収体でない場合において、本発明に従って、それらの吸収性が高い点は２次元投影点の３次元発生点と呼ばれる。
【００１９】
例えば、空間内の線は、潜在的に、例えば幾つかの管において、管状構造の幾つかのセグメントを横断する。更なる点、例えば、時間的又は空間的な異なる点が取得される。よって、曖昧さは、どのセグメント又は管が装置を囲むようもっと高い確率を有するのかを決定することによって、取り除かれる。
【００２０】
本発明の実施例に従って、１つの投影ジオメトリは、モノプレーン（monoplane）Ｘ線透視取得である。
【００２１】
本発明の実施例に従って、装置は、ナビゲーションプロシージャの間中、管状構造のセグメント内にある。
【００２２】
本発明の実施例に従って、装置は、２つの可能な管状構造内にしか位置することができない。更に、決定された装置の線及び管状セグメントの交差の数によって確率は最大限にされる。このとき、前記交差は点に対応する。
【００２３】
本発明の実施例に従って、装置は先端を有し、該先端は、例えば、装置が湾曲して管状セグメントのいずれかの側に対して傾いていない限り、おおよそ管の幅以下の精度を有する管状構造の複雑さにおいて位置を突き止められる。
【００２４】
本発明の実施例に従って、前記先端は、管状セグメントの幅方向内ではなく長さ方向における管状構造の複雑さにおいて位置を突き止められる。
【００２５】
本発明の実施例に従って、インターベンション装置は、少なくとも部分的にＸ線に対して不透過性である。
【００２６】
本発明の実施例に従って、インターベンション装置はガイドワイヤである。
【００２７】
本発明の実施例に従って、インターベンション装置は、バルーン及び位置決めマーカを備えたステント運搬システムのような体内プロテーゼである。このような装置は、心臓又は神経インターベンションにおいて使用される（例えば、神経ステント（Neuro  stents）、流体ダイバータ（flow  diverters）、コイル）。
【００２８】
本発明の実施例に従って、管状構造は（体内の）管（vessels）を有する。
【００２９】
本発明の実施例に従って、ナビゲーションは２次元において提供される。
【００３０】
本発明の実施例に従って、管状構造は、インターベンション装置が例えば疎構造（sparse  structure）を有する管状構造内で囲まれる空間内の少数の位置しか提供しない。
【００３１】
本発明の実施例に従って、３次元データセットは、取得された２次元投影、例えば、Ｘ線血管造影図から生成される。例えば、２次元投影は、回転血管造影スキャンの形で取得される。
【００３２】
本発明の実施例に従って、３次元データセット又は３次元表現は、ＣＴスキャナ、ＭＲＩ、超音波等から取得される。
【００３３】
本発明の実施例に従って、少なくとも１つの２次元Ｘ線画像は、３次元データセットの３次元ボリュームの空間的定位及び位置がＸ線画像における関心領域の管状構造の空間的定位及び位置に対応するように、記録される。
【００３４】
本発明の実施例に従って、記録のために、２次元画像における及び３次元ボリュームにおけるリッジネス情報は整合される。
【００３５】
本発明の実施例に従って、記録のために、Ｘ線システムのジオメトリ情報も使用される。
【００３６】
本発明の実施例に従って、２次元Ｘ線透視画像データは、注入された造影剤により取得される。
【００３７】
本発明の実施例に従って、２次元の装置の位置及び関連する３次元の位置は、ナビゲーション処理の間連続的に追跡され、ナビゲーション情報は、リアルタイムでユーザに提供される。
【００３８】
本発明の実施例に従って、局所３次元パラメータは、インターベンション装置を囲む管状構造の管状セグメントのパラメータを含む。
【００３９】
例えば、管状構造が（体内の）管を有する場合において、局所３次元パラメータは、管直径、管腔面積、セグメント長及び分岐角度のような、定量的冠動脈解析（quantitative  coronary  analysis）（ＱＣＡ）により通常得られる数量を含む。
【００４０】
インターベンションプロシージャのタイプに依存して、３次元パラメータへの追加、また、管状構造の空間における決定された点に関する他の局所パラメータも、ユーザへの追加情報として提供され得る。管壁の特性又は特徴、例えば、石灰化のような組織も、ユーザへの情報として指示又は送信され得る。
【００４１】
本発明の実施例に従って、局所３次元パラメータは、インターベンション装置の近くの管状構造のパラメータを含む。
【００４２】
本発明の実施例に従って、局所３次元パラメータは、インターベンション装置の周囲の空間領域における管状構造のパラメータを含む。
【００４３】
本発明の実施例に従って、空間領域の拡張が予め決定される。
【００４４】
本発明の実施例に従って、前記拡張は、選択された装置に従って予め決定される。
【００４５】
本発明の実施例に従って、前記拡張は、ユーザによって設定される。
【００４６】
本発明の実施例に従って、前記ステップｈ）は、前記ナビゲーション情報をユーザに表示するステップを有する。
【００４７】
本発明の実施例に従って、前記管状構造の局所３次元パラメータは、予め取得された３次元データセットから取り出される。
【００４８】
本発明の実施例に従って、前記ステップｅ）は、前記管状構造の異なるセグメントごとに確率を計算するステップと、前記管状構造のどのセグメントに前記インターベンション装置が位置しているのかを決定するよう前記異なるセグメントごとの確率からの累積確率を最大化するステップとを有する。更に、前記累積確率を代表して、情報が前記３次元データセットから空間において収集される。
【００４９】
前記２次元の位置を前記３次元データセットにマッピングするために、あるいは、言い換えると、前記２次元の位置について３次元の位置を見つけるために、前記２次元の位置のための可能性又は確率は、前記２次元の位置を前記３次元データセットにおけるラインに変換することによって、計算される。次いで、前記ラインに沿った点が実際の３次元の位置である確率又は可能性は、前記３次元データセットにおいて定義される管状セグメントの１つと一致しているように前記ラインに沿った可能な位置を減らすことによって、計算される。当然に、これは、装置が適合することができる多数の様々なセグメントをもたらす。例えば、これが時間において追随される場合に、複数の管についての確率は最大化されて、累積確率をもたらす。
【００５０】
言い換えると、複数の確率計算ループを含む多数の計算ステップ又はプロシージャは、実際の３次元の位置を表すよう幾何学的情報に最大化された確率を提供する。
【００５１】
本発明の実施例に従って、Ｘ線透視の下で点毎に（point-wise）可視的である装置は、時間的に２つの異なる点として検出される。そして、前記ステップｅ）において、確率は、前記管状構造の多数のセグメントにおいて位置決めされるべき点について計算され、それらの確率はセグメントの数を減らすよう最大化される。更に、最も高い確率を有するセグメントは、装置を囲んでいると決定される。
【００５２】
本発明の実施例に従って、前記ステップｈ）の前に、前記ナビゲーション情報はグラフィカルなアドバイス情報に変換される。更に、前記ステップｈ）は、前記ナビゲーション情報を代表して前記関心領域の取得される画像データを適合させ、該適合された画像データをユーザに表示するステップを有する。
【００５３】
本発明の実施例に従って、前記２次元Ｘ線画像データは、グラフィカルなアドバイス情報を当該２次元Ｘ線画像データと重ね合わせることによって、拡張２次元画像データに変換され、前記拡張２次元画像データは、ユーザに表示される。
【００５４】
本発明の実施例に従って、前記ナビゲーション情報は、前記取得された２次元Ｘ線画像を表示している間にユーザに提供される。
【００５５】
本発明の実施例に従って、３次元情報は、２次元画像において示される。
【００５６】
本発明の実施例に従って、３次元画像データは、前記予め取得された３次元データセットから生成され、前記３次元画像データは、グラフィカルなアドバイス情報を組み込むことによって、拡張３次元画像データに変換される。更に、前記拡張３次元画像データは、ユーザに表示される。
【００５７】
本発明の実施例に従って、前記ステップｆ）は、前記管状構造の位置付けを決定するステップを有し、前記ステップｇ）は、前記管状構造に対して前記インターベンション装置の位置付けを決定するステップを有し、前記ステップｈ）は、位置付けインジケーションを表示するステップを有する。
【００５８】
例えば、管樹を通ってカテーテル又はワイヤ先端を導いているとき、特に、強い面外の屈曲又は複雑なねじれに直面した場合に、３次元において局所的な管形状の望ましい認知を得ることが重要である。通常の３次元ロードマッピング技術は、Ｘ線フルオロ面において望ましい投影ロードマップを提供するが、奥行き情報を有さず、あるいは、少なくとも、奥行き方向に及ぶとほとんど情報を与えない。装置を３次元で再構成された管樹に逆投影する場合、欠点は、これが再構成された若干人為的なビューイングモードを参照することを必要とする点である。他の深刻な問題は、３次元データ及び２次元投影ライブビューが極めて容易に又は自然に融合しない点である。極めて簡単な奥行きインジケーション（例えば、方位ベクトル）を提供することによって、装置位置で、３次元データへのポインタとして装置のこれを用いることは、容易に生画像と融合され得る視覚化をもたらし、透視プレーンを散乱させない。よって、透視プレーンは、可能な限り明快且つ一義的なままであることができる。他の利点は、先に述べられた装置追跡及び記録ステップは別として、実際のセグメンテーションを必要としない３次元データから位置付け情報を容易に得られる点である。これは、システムにおいて必要とされる消費電力及び時間に関して利点を提供する。
【００５９】
本発明の実施例に従って、位置付けインジケータは、前記管状構造の奥行きを示す奥行きインジケータである。
【００６０】
本発明の実施例に従って、位置付けインジケータは、方位ベクトルである。
【００６１】
本発明の実施例に従って、前記ナビゲーション情報は、前記管状構造に関する情報、例えば、直径、管腔面積、セグメント長、分岐位置及び分岐角度のグループの中の１又は複数を含む。
【００６２】
本発明の実施例に従って、それらの管パラメータは、前記管状構造及び周囲の構造をセグメント化することによって、得られる。
【００６３】
本発明の実施例に従って、セグメンテーションは、前もって３次元データセット又は３次元ボリュームにより実行される。
【００６４】
本発明の実施例に従って、セグメンテーションは、局所的な自動管状構造セグメンテーションのためのトリガとして３次元データセットにおける装置の位置を用いて、スポットに対して実行される。
【００６５】
本発明の実施例に従って、前記ステップｇ）は、前記管状構造の決定された３次元パラメータを幾何学的情報に変換するステップを有し、前記ステップｈ）は、前記幾何学的情報を表示するステップを有する。
【００６６】
本発明の実施例に従って、前記ステップｇ）は、前記インターベンション装置を囲む前記管状構造のセグメントについて最適なビューイング方向を特定するステップと、該最適なビューイング方向に対してＸ線画像取得装置の現在のビューイング方向の偏差係数を決定するステップと、最適なビューイングのための運動係数を決定するステップとを有し、前記ステップｈ）は、前記Ｘ線画像取得装置を最適なビューイングのために前記対象に対して動かすステップを有する。
【００６７】
例えば血管構造を通ってナビゲートされている装置の最適なビュー角度を有することは、全く又は少なくとも最低限の数しか管が重なり合わない最低限に短縮された又は短縮されていないビューにより、ユーザの側での誤った解釈の可能性を減らす。例えば、Ｃアーム（C-arm）の場合に、Ｃアームは、最適なビューのためにオペレータによって手動で位置付けられる必要がある。これは、ユーザによる完全な集中、更には経験を必要とする。これは、インターベンションプロシージャの存続期間に対して、更なる欠点を有する。例えば、導出される最適なビューイング角度は、装置によって指示される管セグメントの最適なビューイング角度へとＸ線システムのＣアーク（C-arc）を向けるために使用され得る。その場合に、これは、ユーザへの情報が最適化された方法において提示されうるので、すなわち、より良く検出可能な且つより容易に読むことができる画像情報のために、インターベンションプロシージャを容易にしうる。また、このことは、ユーザがより短時間に情報を理解することができるので、ユーザの負担を軽減することを意味し、よって、特定の経済的な利益を与える。
【００６８】
例えば、関心領域へと神経管を通ってガイドワイヤをナビゲートするとき、ガイドワイヤ先端はポインタとして使用され得る。ナビゲーションプロセスの間、Ｃアークは、先端が前進する管セグメントの最適なビューイング角度により実時間において導かれ得る。そのようにして、例えば、装置の望ましいビューは保たれ、一方、患者線量は低減され得る。
【００６９】
本発明の実施例に従って、最適なビューイング方向は、前記管状構造に対する当該インターベンション装置の決定された３次元の位置について特定される。
【００７０】
本発明の実施例に従って、Ｘ線イメージング装置及び対象は、更なる２次元Ｘ線透視画像データを得るために、決定された運動係数に従って互いに対して動かされる。
【００７１】
本発明の実施例に従って、Ｘ線イメージング装置は、最適なビューイング角度に向けられる。
【００７２】
本発明の実施例に従って、Ｘ線イメージング装置はＣアームであり、最適なビューイング方向に関し、回転又はビューイング角度は、決定された運動係数として決定され、前記Ｃアームは、更なる２次元Ｘ線透視画像データを得るためにビューイング角度に従って回転される。
【００７３】
本発明の実施例に従って、最適なビューイング方向において、装置の位置の場所での前記管状構造の短縮は最小限である。
【００７４】
本発明の実施例に従って、最適なビューイング方向において、装置の１の場所での前記管状構造の重なり合いは最小限である。
【００７５】
本発明の実施例に従って、最適なビューイング方向において、患者及び／又は臨床スタッフへのＸ線量は最小限である。
【００７６】
本発明の実施例に従って、最適なビューイング角度は、パラメータがインターベンションプロシージャの相に依存して異なる重み付けをされている異なったパラメータによって、定義される。
【００７７】
本発明の実施例に従って、ガイドワイヤのナビゲーションの間、線量パラメータは最大の重みを有し、一方、病変治療の間、短縮及び重なり合いは最大の重みを有する。
【００７８】
本発明に従うシステムの実施例に従って、前記処理ユニットは、前記ナビゲーション情報をグラフィカルなアドバイス情報に変換するよう構成される。前記処理ユニットは、また、前記ナビゲーション情報を代表して前記関心領域の取得される画像データを適合させるよう構成される。ディスプレイが前記インターフェースに接続され、前記ディスプレイは、適合された前記画像データをユーザに表示するよう構成される。
【００７９】
本発明の実施例に従って、前記処理ユニットは、前記グラフィカルなアドバイス情報を２次元Ｘ線画像データと重ね合わせることによって、前記２次元Ｘ線画像データを拡張２次元画像データに変換するよう構成される。前記ディスプレイは、前記拡張２次元画像データを表示するよう構成される。
【００８０】
本発明の実施例に従って、前記処理ユニットは、予め取得された３次元データセットから３次元画像データを生成し、該３次元画像データを、前記グラフィカルなアドバイス情報を一体化することによって、拡張３次元画像データに変換するよう構成される。
【００８１】
本発明の実施例に従って、前記処理ユニットは、前記管状構造の位置付けを決定し、前記管状構造に対して前記インターベンション装置の位置付けを決定するよう構成される。前記ディスプレイは、位置付けインジケータを表示するよう配置される。
【００８２】
本発明の実施例に従って、前記処理ユニットは、前記インターベンション装置を囲む前記管状構造のセグメントについて最適なビューイング方向を特定し、該最適なビューイング方向に対して前記Ｘ線画像取得装置の現在のビューイング方向の偏差係数を決定するよう構成される。前記処理ユニットは、更に、最適なビューイングのための運動係数を決定するよう構成される。前記Ｘ線画像取得装置は、最適なビューイングのために前記対象に対して動かされるよう構成される。
【００８３】
本発明の他の実施例において、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラムエレメントであって、適切なシステムにおいて上記の実施形態のいずれか１つに従う方法の方法ステップを実行するよう適合されることを特徴するコンピュータプログラム又はコンピュータプログラムエレメントが提供される。
【００８４】
従って、前記コンピュータプログラムエレメントは、やはり本発明の実施形態の一部であってよいコンピュータユニットにおいて記憶されてよい。このコンピュータユニットは、上記の方法のステップを実行し又は該実行を引き起こすよう適合されてよい。更に、それは、上記の装置の構成要素を動作させるよう適合されてよい。前記コンピュータユニットは、自動的に動作するよう及び／又はユーザの命令を実行するよう適合され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされてよい。よって、データプロセッサが、本発明の方法を実行するよう装備されてよい。
【００８５】
本発明のこの実施例は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム、及びアップデートによって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムとするコンピュータプログラムの両方をカバーする。
【００８６】
更に、コンピュータプログラムエレメントも、上記の方法の実施例のプロシージャを満足する全ての必要なステップを提供することができる。
【００８７】
本発明の更なる実施例に従って、コンピュータ可読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）であって、上記のコンピュータプログラムエレメントを記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。
【００８８】
なお、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワーク上で提供されてもよく、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされ得る。本発明の更なる実施例に従って、コンピュータプログラムエレメントをダウンロードに適用可能とする媒体が提供され、該コンピュータプログラムエレメントは、本発明の上記の実施形態のいずれか１つに従う方法を実行するよう配置される。
【００８９】
留意すべきは、本発明の実施形態は種々の対象を参照して記載される点である。特に、幾つかの実施形態は方法の請求項を参照して記載され、一方、他の実施形態は装置の請求項を参照して記載される。しかし、上記の及び下記の説明から当業者に明らかなように、特に記されない限り、１の対象カテゴリに属する特徴のあらゆる組み合わせに加えて、別の対象に関する特徴の間のあらゆる組み合わせも本願により開示されていると見なされる。なお、全ての特徴は、特徴の簡単な積み上げよりも多い相乗効果を提供するよう組み合わされ得る。
【００９０】
留意すべきは、本発明の実施例は種々の対象を参照して記載される点である。特に、特に、幾つかの実施形態は装置の請求項を参照して記載され、一方、他の実施形態は方法の請求項を参照して記載される。しかし、上記の及び下記の説明から当業者に明らかなように、特に記されない限り、１の対象カテゴリに属する特徴のあらゆる組み合わせに加えて、別の対象に関する特徴の間、特に、装置のクレームの特徴と方法の請求項の特徴との間のあらゆる組み合わせも本願により開示されていると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に従うインターベンション装置をナビゲートするシステムを図式的に示す。
【図２】本発明に従うインターベンション装置をナビゲートする方法の基本ステップを図式的に示す。
【図３】図２の方法の更なる実施例の更なるサブステップを図式的に示す。
【図４】図２の方法の更なるサブステップを図式的に示す。
【図５】図２の方法の更なる実施例の更なるサブステップを図式的に示す。
【図６】図２の方法の更なる実施例を図式的に示す。
【図７】図２の方法の更なる実施形態の更なるサブステップを図式的に示す。
【図８】検出された装置とともに、取得された２次元Ｘ線透視画像を図式的に示す。
【図９】装置プレーンに対して図８の装置を含む画像プレーンを図式的に示す。
【図１０】ユーザに提供されるナビゲーション情報の一実施例を含む拡張２次元Ｘ線画像を示す。
【図１１】ユーザに提供されるナビゲーション情報の更なる実施例を図式的に示す。
【図１２】ユーザに提供されるナビゲーション情報の更なる実施例を図式的に示す。
【図１３】ユーザに提供されるナビゲーション情報の更なる実施例を図式的に示す。
【図１４】より良い理解のために、図８に示されるＸ線画像の略図に代えて、実際のＸ線画像を示す。
【図１５】より良い理解のために、図１０に示されるＸ線画像の略図に代えて、実際のＸ線画像を示す。
【図１６】より良い理解のために、図１１に示されるＸ線画像の略図に代えて、実際のＸ線画像を示す。
【図１７】より良い理解のために、図１２に示されるＸ線画像の略図に代えて、実際のＸ線画像を示す。
【図１８】より良い理解のために、図１３に示されるＸ線画像の略図に代えて、実際のＸ線画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００９２】
本発明の上記の態様並びに更なる態様、特徴及び利点も、以下で記載される実施形態の例から導き出され得る。更に、それらは、実施形態の例を参照して説明される。なお、本発明は、記載される例に制限されない。以下、本発明は、図面を参照してより詳細に記載される。
【００９３】
図１は、対象（例えば、患者１３）の管状構造内でインターベンション装置１２をナビゲートするシステム１０を図式的に示す。一例として、インターベンション装置は、経皮冠動脈インターベンションのためのガイドワイヤである。ガイドワイヤは、参照符号１４により示されるがそれ以上は示されない先端を有する。システム１０は、Ｘ線放射を発生させるよう設けられたＸ線放射源１８を備えるＸ線画像取得装置１６を有する。台２０は、検査される対象（例えば、患者１３）を受容するよう設けられている。更に、Ｘ線画像取得装置１６は、Ｘ線放射源１８の反対側に位置付けられた検出モジュール２２を有する。すなわち、回転プロシージャの間、対象、すなわち患者１３は、Ｘ線放射源１８と検出モジュール２２との間に位置付けられる。検出モジュール２２は、ケーブル接続２６によってＸ線画像取得装置１６に接続されている制御ユニット又は処理ユニット２４へデータを送信している。当然、ケーブル接続２６は、無線接続の形においても設けられ得る（図示せず。）。インターベンション装置１２はインターフェース２８に接続されているが、この接続は図１には示されておらず、有線又は無線接続のどちらでも実施され得る。インターフェース２８は、夫々接続２９及び３０によって、処理ユニット２４及びＸ線画像取得装置１６に接続されている。更に、ディスプレイ３２が処理ユニット２４に接続されている。
【００９４】
Ｘ線画像取得装置１６は、Ｘ線源１８及び検出モジュール２２がＣアーム３３の対向する側に配置されている所謂Ｃ型Ｘ線画像取得装置として提供される。Ｃアームは、Ｚ軸として示された水平軸の周りを回転可能な態様で取り付けられている。Ｃアームは、更に、矢印３４によって示された円形又は半円形において回転可能である。更に、示されている例に従って、Ｃアーム３３は、天井４０からぶら下がっている支持体３６に取り付けられている。よって、Ｘ線画像は、患者１３の異なる関心領域の異なる方向から取得され得る。
【００９５】
インターフェース装置２８は、ユーザによって情報を入力するよう配置される。
【００９６】
留意すべきは、例はＣ型Ｘ線画像取得装置として示されているが、本発明は、例えばＣＴシステムのような他のタイプのＸ線画像取得装置にも関連する。当然、Ｘ線源として、図１に示されるものに比べてより一層簡単なＣアーム装置が使用されてよい。
【００９７】
Ｘ線画像取得装置１６は、管状構造の関心領域、図示される場合においては、患者１３の関心領域の１つの投影ジオメトリにおいて２次元Ｘ線透視画像データを取得するよう構成される。
【００９８】
処理ユニット２４は、２次元Ｘ線画像においてインターベンション装置１２を検出し、２次元Ｘ線画像においてインターベンション装置１２の２次元の位置を決定するよう構成される。処理ユニット２４は、更に、患者１３の関心領域の予め取得された３次元データセットとともに少なくとも１つの２次元Ｘ線画像を記録するよう構成される。
【００９９】
予め取得された３次元データセットは、処理ユニット２４のメモリ（図示せず。）に記憶されている。
【０１００】
処理ユニット２４は、更に、インターベンション装置１２の決定された２次元の位置を３次元データセットにおける位置にマッピングし、インターベンション装置１２の位置で管状構造、例えば、患者１３の管状構造の局所３次元パラメータを取り出すよう構成される。処理ユニット２４は、更に、インターベンション装置１２の決定された３次元の位置と、取り出された局所３次元パラメータとを代表して、ナビゲーション情報を生成するよう構成される。
【０１０１】
インターフェース２８は、ナビゲーション情報をユーザに提供するよう構成される。
【０１０２】
上記のシステム１０とともに使用される本発明に従うプロシージャについては、以下でより詳細に記載する。
【０１０３】
図１から明らかなように、対象の管状構造、例えば、患者１３の管構造内でインターベンション装置１２をナビゲートする方法は、次のステップを有する。第１に、取得ステップ１１２で、２次元Ｘ線透視画像データ１１３が、管状構造の関心領域の１つの投影ジオメトリにおいて取得される。第２に、検出ステップ１１４で、インターベンション装置１２が、取得ステップ１１２で取得された２次元Ｘ線画像において検出される。次いで、決定ステップ１１６で、インターベンション装置１２の２次元の位置が、２次元Ｘ線画像において決定される。次に、記録ステップ１１８で、少なくとも１つの２次元Ｘ線画像が、管状構造の関心領域の（ステップ１２０で）予め取得された３次元データセット１２１とともに記録される。次に、マッピングステップ１２２で、インターベンション装置１２の決定された２次元の位置が、３次元データセット１２１における位置へマッピングされる。次に、取得ステップ１２４で、管状構造の局所３次元パラメータ１２５が、インターベンション装置１２の位置で取り出される。更に、生成ステップ１２６で、ナビゲーション情報１２７が、インターベンション装置１２の決定された３次元の位置と、取り出された局所３次元パラメータ１２５とを代表して、生成される。次いで、提供ステップ１２８で、ナビゲーション情報１２７はユーザに提供される。
【０１０４】
例えば、インターベンション装置１２をナビゲートすることは、医療を行うユーザ（例えば、外科医等の医師）を導くことを含む。
【０１０５】
例えば、２次元Ｘ線透視画像データ１１３は、同じ投影ジオメトリを有する一連の２つの画像を含む。３次元の位置は、２つの２次元画像においてインターベンション装置１２の決定された位置を取り出すことによって、マッピングステップ１２２でマッピングされる。
【０１０６】
一例として、投影におけるインターベンション装置１２上の１つの点は、３次元空間におけるラインに対応し、装置１２は、２つの投影の間を、例えば２つのＸ線透視画像の間に、動く。空間におけるラインは、潜在的に、管状構造の複数のセグメント（例えば、患者１３の（血）管）において位置付けられてよい。より多くの点が取得される場合に、例えば、時間的又は空間的に、あいまいさは、どのセグメント又は管が装置１２を囲む最も高い確率を有するのかを決定することによって、取り除かれる（更に詳細には図示せず。）。
【０１０７】
一例として、１つの投影ジオメトリは、モノプレーンＸ線透視取得である。
【０１０８】
実施例に従って、インターベンション装置１２は、ナビゲーションプロシージャの間中、管状構造のセグメント内にあることが知られる。従って、装置１２は、数個の可能な管セグメント内にのみあることができる。例えば、確率は、決定された装置起源の３次元ラインと管セグメントとの交点の数によって最大化され、それらの交点は点に対応する。
【０１０９】
装置１２は先端を有し、その先端は、装置１２が湾曲しており且つ管セグメントのいずれか一方の側に対して傾いている場合を除いて、おおよそ管の幅以下の精度を有する管構造の複雑さにおいて位置を突き止められる。先端は、管セグメントの幅方向内ではなく、長さ方向における管状構造の複雑さにおいて位置を突き止められる。
【０１１０】
言うまでもなく、しかし、インターベンション装置１２は、Ｘ線画像において検出され得るように、少なくとも部分的にＸ線に対して不透過性である。例えば、インターベンション装置１２はガイドワイヤである。他の例として、インターベンション装置１２は、生検針を有することができ、あるいは、インターベンション装置１２は、狭窄又は動脈瘤の治療のためのバルーン及びステントシステムである。それはまた、コイル又は分流器であってよい。それは、あらゆる種類の体内プロテーゼ、ステアリング装置、体内プロテクションシステム又は測定装置であってよい。
【０１１１】
一般的に、（血）管構造のような管状構造は、インターベンション装置１２が管状構造内に封入されるための空間内の数カ所の場所を提供するように疎構造を有する。
【０１１２】
３次元データセット１２１は、例えば、取得された２次元投影（例えば、Ｘ線血管造影図）から生成される。例えば、３次元データセットを生成するための２次元投影は、回転血管造影スキャンの形で取得される。
【０１１３】
他の実施例（更に図示せず。）に従って、３次元データセット又は３次元表現は、ＣＴスキャナ、ＭＲＩシステム、超音波システム等から取得される。
【０１１４】
記録ステップ１１８で、少なくとも１つの２次元Ｘ線画像は、３次元データセット１２１の３次元ボリュームの空間的定位及び位置がＸ線放射における関心のある対象の管状構造の空間的定位及び位置に対応するように、記録される。例えば、記録のために、２次元画像及び３次元ボリュームの夫々におけるリッジネス情報が整合される。弱動（weak  motions）の場合において、例えば、神経インターベンションの場合において、幾何学情報のみがこの記録プロセスのために使用され得る。
【０１１５】
本発明に従う方法は、実施例に従って、２次元の装置位置及び関連する３次元の位置がナビゲーションプロセスの間連続して追跡され、ナビゲーション情報１２７が（ステップ１２８で）実時間においてユーザに提供されるという利点を提供する。
【０１１６】
例えば、局所３次元パラメータ１２５は、インターベンション装置１２を囲む管状構造の管セグメントのパラメータを含む。
【０１１７】
例えば、これは、インターベンション装置１２の近傍、すなわち言い換えると、インターベンション装置１２の周囲の空間領域を参照する。例えば、空間領域の拡張は、例えば、選択された装置又はユーザによる設定に従って、予め決定される。
【０１１８】
上記の方法の他の実施例に従って、マッピングステップ１２２は、図３に示されるように、管状構造の異なるセグメントごとに確率が計算される計算ステップ１３０を有する。次いで、最大化ステップ１３２で、累積確率が、管状構造のどのセグメントにおいて装置が位置付けられる可能性があるのかを決定するよう、異なる確率から最大化される。更に、累積確率を代表して、情報が、ステップ１３６で、３次元データセット１２１から空間において集められる。
【０１１９】
一例として（更に詳細には図示せず。）、Ｘ線透視の下で点毎に可視的である装置は、時間的に２つの異なる点として検出される。この実施例に従って、マッピングステップ１２２において、管状構造の多数のセグメントにおいて位置付けられる点について確率が計算され、それらの確率はセグメントの数を減らすよう最大化され、最も高い確率を有するセグメントが装置を囲んでいると決定される。
【０１２０】
図４に表される更なる実施例に従って、提供ステップ１２８の前に、ナビゲーション情報１２７は、ステップ１３８で、グラフィカルなアドバイス情報１４０に変換される。提供ステップ１２８は、ナビゲーション情報１２７を代表して関心領域の取得された画像データを適合させるステップ１４２と、そのようにして適合された画像データをユーザに表示するステップ１４４とを有する。
【０１２１】
図５に表される一例に従って、２次元Ｘ線画像データ１１３は、グラフィカルなアドバイス情報１４０を２次元Ｘ線画像データ１１３と重ね合わせることによって、拡張２次元画像データ１４３ａに変換され、その拡張２次元画像データ１４３ａは、ステップ１４４でユーザに表示される。
【０１２２】
他の実施例に従って、３次元画像データは、予め取得された３次元データセット１２１から生成され、そのようにして生成された３次元画像データは、グラフィカルなアドバイス情報１４０を一体化することによって、拡張３次元画像データ１４３ｂに変換される。拡張３次元画像データ１４３ｂは、ステップ１４４でユーザに表示される（同じく図５を参照。）。
【０１２３】
図６に示される更なる実施例に従って、取得ステップ１２４は、周囲の管状構造の位置付けを決定するステップ１４８を有する。生成ステップ１２６は、周囲の管状構造に対して装置１２の位置付けを決定するステップ１５０を有する。更に、提供ステップ１２８は、位置付けインジケータ１５４を表示するステップ１５２を有する。
【０１２４】
例えば、位置付けインジケータ１５４は、管状構造の奥行きを示す奥行きインジケータである。
【０１２５】
更なる例として、位置付けインジケータ１５４は、方位ベクトルである。
【０１２６】
図７に示される本発明に従う方法の更なる実施例に従って、生成ステップ１２６は、インターベンション装置１２を囲む管状構造のセグメントについて最適なビューイング方向１５８を特定するステップ１５６を有する。次いで、決定ステップ１６０で、最適なビューイング方向１５８に対するＸ線イメージング装置１６の現在のビューイング方向の偏差係数１６２が決定される。次に、他の決定ステップ１６４で、運動係数１６６が最適なビューイングのために決定される。提供ステップ１２８は、最適なビューイングのためにＸ線イメージング装置１６を動かすステップ１６８を有する。
【０１２７】
例えば、最適なビューイング方向１５８は、管状構造に対するインターベンション装置１２の決定された３次元の位置について特定される。
【０１２８】
例えば、Ｘ線イメージング装置１６及び患者１３である対象は、更なる２次元Ｘ線透視画像データを取得するよう、決定された運動係数に従って互いに対して動かされる。例えば、Ｃアームを使用する場合に、Ｃアームは、回転運動を提供し、台２０は、長手方向における動きを提供するよう長手方向において可動である。当然、台２０は、システムに全ての方向における動作可能性を提供するよう、長手方向に直交する方向においても可動であってよい。
【０１２９】
最適なビューイング方向において、装置の位置の場所での管状構造の短縮は最小限である。他の例に従って、最適なビューイング方向において、装置の位置の場所での管状構造の重なり合いは最小限である。
【０１３０】
当然に上記の実施形態と組み合わされ得る更なる実施例に従って、最適なビューイング方向において、患者及び／又は臨床スタッフに対するＸ線量は最小限である。
【０１３１】
実施例に従って（更に図示せず。）、最適なビューイング角度は、パラメータがインターベンションプロシージャの相に依存して異なる重み付けをされている異なったパラメータによって、定義される。例えば、ガイドワイヤのナビゲーションの間、線量パラメータは最大の重みを有し、一方、病変治療の間、短縮及び重なり合いは最大の重みを有する。
【０１３２】
更に、図１０乃至１２は、ステップ１２８でユーザに提供されるナビゲーション情報の様々な例を図式的に示す。
【０１３３】
図８は、装置先端２１４が検出されてグラフィカルマーカにより示される装置１２２を含む取得された２次元Ｘ線画像２１３を図式的に示す。Ｘ線画像は、対象（例えば、患者１３）に関する解剖学的情報を示す。明らかなように、Ｘ線画像は、管状構造（すなわち、（血）管構造２１５）の一部を示す。プロシージャのタイプに依存して、先端は、最良の認知性を提供するならば何であっても、白色、カラー又は破線において示されてもよい。
【０１３４】
より良い理解のために、図９は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって示される幾何座標系において画像プレーン２１３ｐの斜視図を図式的に示す。画像２１３が取得される画像プレーン２１３ｐは、Ｘ軸及びＹ軸によって定義される。言い換えると、画像２１３は、図９におけるいくらか傾斜したビューの下で、言わば上からのビューである。画像プレーン２１３ｐにおいて見られる装置先端２１４は、破線２１４ｐにより示されている。装置先端２１４は、装置プレーン２１６ｐとして定義されるプレーンにおいて位置付けられる。装置プレーン２１６ｐは、画像における奥行きを示すＺ軸と、Ｏで始まるベクトル２１８とによって、定義される。Ｏは、画像プレーン２１３ｐにおける装置先端２１４の開始点であり、ベクトル２１８は、先端２１４の前部を含む水平プレーン２１３ｐにおいて配置されるラインとしてＭに向けられている。実際の装置は、ライン２２０によって示される。明らかなように、ライン２１４ｐは、投影における先端とその実際の奥行き座標における先端とを接続する接続ライン２１９によって示される水平プレーン２１３ｐにおける装置先端ライン２２０の投影である。装置先端２１４の奥行きベクトルは、ベクトル２２２によって示される。
【０１３５】
装置プレーン２１６ｐは、患者１３に対して装置１２を動かす場合に、装置に追随する。
【０１３６】
装置先端２１４の奥行き方向のこの情報は、ナビゲーション情報がユーザに提供する基準として働く。
【０１３７】
装置２１２を導くために奥行き情報をユーザに提供するよう、図１０は、２次元Ｘ線画像２１３が、画像プレーン２１３ｐにおいて配置される湾曲した２次元画像２２４へと歪められる実施例を示す。湾曲画像２２４は、変形又は湾曲した態様においてのみ現実世界の画像と同じ情報を臨床医学者に提供し、よって、２次元画像において使用されるグラフィカル手段を残すことなしに空間又は３次元配置の印象を与える。座標系ＸＹＺ、画像プレーンのインジケーション及び装置プレーンのインジケーションは、奥行きベクトル２２２とともに装置先端２１４の位置付けの望ましい印象を提供する。従って、図１０は、拡張された２次元画像２２３をナビゲーション情報として示す。
【０１３８】
より一層望ましい情報認知が、２次元画像のレイヤに一定の不透明性を適用する場合に達成され得る（図示せず。）。その場合に、画像プレーンから上を向く装置と下を向く装置（図１０）との間で、より良い区別が可能である。
【０１３９】
更なる実施例に従って（図示せず。）、座標系、画像プレーン及び装置プレーン並びに装置先端及び奥行きベクトルのために、色が使用される。
【０１４０】
他の実施例が図１１に示されている。装置先端３１４は、取得された２次元Ｘ線フルオロ画像３１３において検出され、例えば、白色ラインによって示される。当然、カラーディスプレイでは、装置先端はカラーで、例えば、赤色で示されてよい。図９の座標系の縮小版、すなわち、ピクトグラム３２１が画像３１３内に示されており、拡張された２次元画像３２３を提供する。画像プレーンに対する装置の実際の位置付けは、ナビゲーション情報として働く奥行きベクトル３２２により示される。
【０１４１】
他の実施例が図１２に示されている。３次元座標系に代えて、更に縮小されたピクトグラム４２１がＸ線画像４１３において示されており、ピクトグラム４２１は、画像プレーン内でＺ軸及び軸Ｏ−Ｍを有する。すなわち、ビューは、画像プレーン自体に対して垂直である。このナビゲーション情報は２次元Ｘ線画像４１３内に示され、装置先端は検出されて白色マーカライン４１４により示されている。当然、装置先端はカラーで表示されてもよい。装置先端の奥行き座標は、縮小されたグラフィカル座標系に関して奥行きベクトル４２２によって示される。従って、拡張された２次元画像４２３がユーザに提供される。
【０１４２】
他の実施例が図１３に示されている。装置先端は、色分けされたマーカ５１４により示される。色分けは、例えば、ヨハネス・イッテン又はフィリップ・オットー・ルンゲから知られるような色空間に関連している。基本的に、色のスペクトルは、球の表層部分に関連付けられている。よって、決定された位置付けに従って空間において配置される方向ベクトル又は方位ベクトルは、異なる色を有する異なる部分を指し示す。従って、上記の奥行きベクトルは、その方向に依存して色により置換される。一実施例において、色は、画像プレーンに対して垂直なプレーン内のベクトル方向のみを参照する。他の実施例において、色は水平角も考慮し、それは当然に画像において可視的である。理解を容易にするために、色分けされた球又は帯状に色分けされた空間５２０が、２次元Ｘ線画像５１３内でピクトグラムとして示されている。空間における位置付けは、装置先端５１４が示されている色を指し示す矢印５２２により示される。従って、拡張された２次元画像５２３がユーザに提供される。
【０１４３】
上記の縮減された実施例に従って、装置方向は既に投影において知られているので、［−π／２，＋π／２］の簡単な色分けが提供される。一例として、カラーバーが提供され、先端は夫々の色により直接彩色される。
【０１４４】
他の実施例として、しかし更には示されないが、３次元画像データは、予め取得された３次元データセットから生成される。３次元画像データは、拡張された２次元Ｘ線画像について上述されたのと同様にグラフィカルなアドバイス情報を一体化することによって、拡張３次元画像データに変換される。
【０１４５】
更なる実施例に従って（更に図示せず。）、上記の例のうち１つは、更なる又はより詳細なナビゲーション情報のためにカラーで提供される。
【０１４６】
本発明に従うシステム及び方法を提供することによって、ユーザは、グラフィカルな態様において、すなわち、大部分の臨床医学者が馴染みのある２次元Ｘ線透視画像において、容易に理解できるナビゲーション情報を提供される。このように、ユーザは、自身が信頼したいと望む現実世界の情報、すなわち、実際のＸ線透視画像において提供される情報を、管状構造内でのインターベンション装置の操縦又はナビゲーションを容易にする付加的なナビゲーション情報とともに提供される。
【０１４７】
図１４乃至１８は夫々、より良い理解のために、図８、１０、１１及び１２に示されるＸ線画像の略図に代えて、実際のＸ線画像を示す。より良い視認性のために、装置先端は図１４において白色ラインにより示されている。
【０１４８】
本発明は図面及び上記の説明において詳細に図示及び記載されてきたが、それらの図示及び記載は単なる例示であり限定ではない。本発明は、開示されている実施形態に制限されない。開示されている実施形態に対する他の変形は、図面、本開示及び従属請求項の検討から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解及び実施され得る。
【０１４９】
特許請求の範囲において、語「有する」、「含む」は他の要素又はステップを除外せず、冠詞「１つの」、「１の」は複数個を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲において列挙されている複数の事項の機能を満足してよい。特定手段が相互に異なる従属請求項において列挙されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示さない。
【０１５０】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体において記憶及び／又は配布されてよいが、他の形態において、例えば、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して、配布されてもよい。
【０１５１】
特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、適用範囲を制限するものとして解されるべきではない。
【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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【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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