(57)【要約】  身体管腔のライブ３Ｄ画像を提供するための方法、システム及びプログラムを提供する。身体管腔内におけるフレキシブルな外科用ツールの３Ｄ形状を、光形状検出を使用して決定する。身体管腔のＸ線画像を撮影する。ここで、身体管腔と外科用ツールの少なくとも一方は放射線不透過である。決定された外科用ツールの３Ｄ形状は、Ｘ線画像に対して登録される。
2014518117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体管腔のライブ３Ｄ画像を提供する方法であって、
前記身体管腔におけるフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を、光形状検出を使用して決定するステップと、
前記身体管腔のＸ線画像を撮影するステップであって、前記身体管腔と前記外科的ツールとのうちの少なくとも一方が放射線不透過である、ステップと、
前記決定された外科的ツールの３Ｄ形状を前記Ｘ線画像に対して登録するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記の登録するステップは、
前記Ｘ線画像における前記ツールの２Ｄ画像をセグメント化することと、
前記ツールの２ＤのＸ線画像のポーズを回復することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｘ線空間における前記ツールの３Ｄ形状を計算するステップと、
前記Ｘ線画像からの特徴を、前記決定された３Ｄ形状に重ね合わせるステップと
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ツールの３Ｄ形状を、重ね合わされたＸ線の特徴とともに表示するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ツールは、造影カテーテルであり、前記のＸ線画像を撮影するステップは、前記カテーテルを通じて造影剤を送り、前記カテーテルを放射性不透過にすることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記身体管腔は、少なくとも１つの血管である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記のＸ線画像を撮影するステップが繰り返され、前記ツールの３Ｄ形状がリアルタイムで決定され、前記ツールの３Ｄ形状が、重ね合わされたＸ線の特徴とともにリアルタイムで表示される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
身体管腔のライブ３Ｄ画像を提供するためのシステムであって、
形状検出センサが中に形成された少なくとも１つの光ファイバが取り付けられる、外科的ツールと、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続され、光源を備えた光モジュールと、
前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続されるＸ線システムと、
前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続される少なくとも１つのメモリと、
前記少なくとも１つのメモリ上にエンコードされた少なくとも１つのプログラム命令と
を備え、前記少なくとも１つのプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能であり、前記少なくとも１つのプロセッサに、
前記光モジュール内の前記光源を使用して前記形状検出センサを調査し、光学形状検出を用いてフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を決定することと、
前記身体管腔のＸ線画像を撮影することであって、前記身体管腔と前記外科的ツールとのうちの少なくとも一方が放射線不透過であることと、
前記決定された外科的ツールの３Ｄ形状を、前記Ｘ線画像に対して登録することと
を実行させる、システム。
【請求項９】
ディスプレイをさらに備え、
前記少なくとも１つのプログラム命令は、前記ツールの３Ｄ形状を前記ディスプレイに表示させるための、前記少なくとも１つのメモリ上にエンコードされたプログラム命令をさらに含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記決定されたツールの３Ｄ形状を登録するためのプログラム命令は、
前記Ｘ線画像における前記ツールの２Ｄ画像をセグメント化させ、
前記ツールの２ＤのＸ線画像のポーズを回復させる
ための、前記少なくとも１つのメモリ上にエンコードされたプログラム命令をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
Ｘ線空間における前記ツールの３Ｄ形状を計算することと、
前記Ｘ線画像からの特徴を、前記決定された３Ｄ形状に重ね合わせることと
を実行させるための、前記少なくとも１つのメモリ上にエンコードされたプログラム命令をさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ツールは造影カテーテルであり、Ｘ線画像を撮影するのに先立って、前記カテーテルを通じて造影剤を送り、前記カテーテルを放射性不透過にする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
エンコードされたプログラム命令を有するコンピュータ読取可能な記憶デバイスを備えたコンピュータプログラム製品であって、
身体管腔におけるフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を、光形状検出を使用して決定するためのプログラム命令と、
前記身体管腔のＸ線画像を撮影するためのプログラム命令であって、前記身体管腔と前記外科的ツールとのうちの少なくとも一方が放射線不透過である、プログラム命令と、
前記決定された外科的ツールの３Ｄ形状を前記Ｘ線画像に対して登録するためのプログラム命令と
を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
前記決定されたツールの３Ｄ形状を登録するためのプログラム命令は、
前記Ｘ線画像における前記ツールの２Ｄ画像をセグメント化するためのプログラム命令と、
前記ツールの２ＤのＸ線画像のポーズを回復するためのプログラム命令と
を含む、請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
Ｘ線空間における前記ツールの３Ｄ形状を計算するためのプログラム命令と、
前記Ｘ線画像からの特徴を、前記決定された３Ｄ形状に重ね合わせるためのプログラム命令と
をさらに備える、請求項１４に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１６】
前記ツールの３Ｄ形状を、重ね合わされたＸ線の特徴とともに表示するためのプログラム命令をさらに備える、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１７】
前記ツールは、造影カテーテルであり、Ｘ線画像を撮影するのに先立って、造影剤が、前記カテーテルを通じて送られて前記カテーテルを放射性不透過にする、請求項１６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１８】
前記Ｘ線画像を撮影するためのプログラム命令を繰り返し、
前記ツールの３Ｄ形状をリアルタイムで決定するためのプログラム命令と、
前記ツールの３Ｄ形状を重ね合わされたＸ線の特徴とともにリアルタイムで表示するためのプログラム命令と
をさらに備えた、請求項１６に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療画像の分野に関し、より具体的には、介入処置中にＸ線画像に対する外科的ツール（ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｔｏｏｌ）カーブの登録を使用してライブ血管造影を提供するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓の介入処置における同時のツール追跡と血管再建は、大きな挑戦である。１つの公知のアプローチは、カテーテルの先端の電磁気（ＥＭ）トラッキングを使用し、以前に実行されたＣＴスキャンから再構築される３Ｄ画像上に、カテーテルの先端の検出された部分をオーバーレイすることである。しかしながら、この手法は、少なくとも部分的に、呼吸や患者の心臓の拍動などの身体機能による動きのために、正確性が制限される。また、ＣＴスキャンは、処置に時間が必要とされるために、リアルタイムでは実行されない。別の公知のアプローチは、ＣＴスキャナを使用する回転コーンビームスキャンを実行して、カテーテルの形状をＸ線上の複数の２Ｄの投影から計算することである。このアプローチは、複数のＸ線及び対応する放射量を必要とし、そしてポーズ間の動きの問題も生じる。
【０００３】
血管造影は、診断及び矯正法において使用するための、患者の冠動脈系の構造的特性及び機能的特性を観察及び測定するためのリアルタイムモダリティである。現在、３Ｄの血管造影を実行するためには、造影カテーテルを関心領域の血管内に配置して、Ｘ線画像を第１の角度で撮って、Ｘ線機器を第２の角度に再配置し、第２のＸ線画像を第２の角度で撮り、これらのＸ線画像から３Ｄ画像を再構築する。しかしながら、この方法では、呼吸や心拍による画像間の動きの問題が生じる。さらに、複数のＸ線が患者及び医療関係者に当たり、放射量が増大する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、Ｘ線画像に対する外科的ツールカーブの登録を使用してライブ３Ｄ血管造影を提供するための方法、システム及びプログラムを提供する。外科的ツールの形状は、光形状検出（ＯＳＳ：ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｈａｐｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ）によって決定され、このツール内に、複数の光センサ又は検出体或いはその連続体を有する少なくとも１つの縦方向の光ファイバは、ファイバブラッグ格子又はレーリー散乱など、ツール内に配置される散乱源を有する光ファイバコアを備える。散乱源は、ファイバ内の局所歪みに応じて、反射光の波長をシフトする。ＯＳＳは、例えば、後方散乱、光ファイバ力検出、ファイバ位置センサ、ファイバブラッグ格子又はレーリー散乱などを使用した、ファイバ内の１つ又は複数のセクションにおける変化の検知からの検出又は位置特定を含め、形状検出又は一般には位置特定のためにファイバ光学を含むことが理解される。光コンソールは、センサを調べて反射光を検知する。プロセッサは、センサの長さに沿った局所曲率（ｌｏｃａｌ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を、反射した波長のシフトから計算し、ツールの３次元の形状を決定する。Ｘ線画像は、ツールが配置された領域において撮影され、ツールの３Ｄ形状は、２Ｄのセグメント化された画像に登録される。３Ｄレンダリングは、２Ｄ画像及び３Ｄ形状から作成される。
【０００５】
一実施形態によると、身体管腔（ｂｏｄｙ  ｌｕｍｅｎ）のライブ３Ｄ画像を提供するための方法が提供される。本方法は、光形状検出を使用して、身体管腔におけるフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を決定することを含む。身体管腔のＸ線画像を撮影するが、ここで身体管腔と外科的ツールのうちの少なくとも一方は放射線不透過性である。決定された外科的ツールの３Ｄの形状はＸ線画像に対して登録される。
【０００６】
一実施形態において、上記の登録するステップは、Ｘ線画像内のツールの２Ｄイメージをセグメント化することと、ツールの２ＤのＸ線画像のポーズを回復することとを含む。セグメント化は、任意の適切な技術を使用して実行され、ツールに対応する１組の座標ペアを提供する。ポーズの回復を、ＩＣＰ（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｃｌｏｓｅｄ  ｐｏｉｎｔ）、Ｒｏｓｅｎｈａｈｎアプローチなどの任意の適切な方法を用いて実行することができる。
【０００７】
本発明の一実施形態によると、方法はさらに、Ｘ線空間における３Ｄツール形状を計算することと、Ｘ線画像からの特徴を決定された３Ｄ形状に重ね合わせることとを含むことができる。３Ｄツール形状は次いで、重ね合わされたＸ線特徴とともにディスプレイ上に表示される。
【０００８】
一実施形態によると、ツールは、造影カテーテルであり、Ｘ線画像を撮影するステップは、カテーテルを通じて造影剤を送り、カテーテルを放射線不透過にすることを含む。
【０００９】
一実施形態によると、身体管腔は、少なくとも１つの血管である。重ね合わされたＸ線特徴とともに表示される３Ｄツール形状は、血管造影図である。
【００１０】
一実施形態によると、Ｘ線画像を撮影するステップは繰り返され、３Ｄツール形状はリアルタイムで決定され、重ね合わされたＸ線特徴とともに３Ｄツール形状は、リアルタイムで表示される。
【００１１】
一実施形態によると、身体管腔のライブ３Ｄ画像を提供するためのシステムが提供される。本システムは、形状検出センサが中に形成される少なくとも１つの光ファイバが取り付けられる、外科的ツールを備える。少なくとも１つのプロセッサも提供される。光モジュールは、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続され、光源を備える。Ｘ線システムが少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続される。少なくとも１つのメモリも少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続される。少なくとも１つのメモリ上に少なくとも１つのプログラム命令がエンコードされる。少なくとも１つのプログラム命令は、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能であり、少なくとも１つのプロセッサに、光モジュール内の光源を使用して形状検出センサを調べて、光学形状検出を用いてフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を決定することと、身体管腔のＸ線画像を撮影することであって、身体管腔と外科的ツールとのうちの少なくとも一方が放射線不透過であることと、決定された外科的ツールの３Ｄ形状を、Ｘ線画像に対して登録することとを実行させる。
【００１２】
一実施形態によると、上述のシステムは、ディスプレイをさらに備え、少なくとも１つのプログラム命令は、ツールの３Ｄ形状をディスプレイに表示させるための、少なくとも１つのメモリ上にエンコードされたプログラム命令をさらに含む。
【００１３】
一実施形態によると、決定されたツールの３Ｄ形状を登録するためのプログラム命令は、Ｘ線画像におけるツールの２Ｄ画像をセグメント化させ、ツールの２ＤのＸ線画像のポーズを回復させるための、少なくとも１つのメモリ上にエンコードされたプログラム命令をさらに含む。
【００１４】
一実施形態によると、プログラム命令は、Ｘ線空間におけるツールの３Ｄ形状を計算することと、Ｘ線画像からの特徴を、決定された３Ｄ形状に重ね合わせることとを行うための、少なくとも１つのメモリ上にエンコードされたプログラム命令をさらに含む。
【００１５】
一実施形態によると、ツールは造影カテーテルであり、Ｘ線画像を撮影するのに先立って、カテーテルを通じて造影剤を送り、カテーテルを放射性不透過にする。
【００１６】
一実施形態によると、プログラム命令を有するコンピュータプログラムが提供される。上記コンピュータプログラムは、身体管腔におけるフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を、光形状検出を使用して決定するためのプログラム命令と、身体管腔のＸ線画像を撮影するためのプログラム命令であって、身体管腔と前記外科的ツールとのうちの少なくとも一方が放射線不透過である、プログラム命令と、決定された外科的ツールの３Ｄ形状をＸ線画像に対して登録するためのプログラム命令とを備える。
【００１７】
一実施形態によると、決定されたツールの３Ｄ形状を登録するためのプログラム命令は、Ｘ線画像におけるツールの２Ｄ画像をセグメント化するためのプログラム命令と、ツールの２ＤのＸ線画像のポーズを回復するためのプログラム命令とを含む。
【００１８】
一実施形態によると、上記コンピュータプログラムは、有形のコンピュータ読取可能記憶デバイスにエンコードされた、Ｘ線空間におけるツールの３Ｄ形状を計算するためのプログラム命令と、Ｘ線画像からの特徴を、決定された３Ｄ形状に重ね合わせるためのプログラム命令をさらに備える。
【００１９】
一実施形態によると、上記コンピュータプログラムは、有形のコンピュータ読取可能記憶デバイスにエンコードされた、重ね合わされたＸ線の特徴とともにツールの３Ｄ形状を表示するためのプログラム命令をさらに備える。
【００２０】
一実施形態によると、Ｘ線画像を撮影するプログラム命令は繰り返し実行され、上記コンピュータプログラムは、ツールの３Ｄ形状をリアルタイムで決定するためのプログラム命令と、ツールの３Ｄ形状を重ね合わされたＸ線の特徴とともにリアルタイムで表示するためのプログラム命令とをさらに備える。
【００２１】
本発明の特徴及び利点は、好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を、添付の図面とともに読むと、より明確に理解されよう。図面には以下の図が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態において使用される画像システムの等角図である。
【図２】本発明の実施形態にしたがって、Ｘ線画像に対する外科的ツールのカーブの登録を使用してライブ３Ｄ血管造影を提供するのに使用するため、光形状検出用に構成された外科的ツールの側面図である。
【図３】線Ａ−Ａで撮影された図２の外科的ツールの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にしたがって、Ｘ線画像に対する外科的ツールのカーブの登録を使用する、ライブ３Ｄ血管造影のシステムを示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態にしたがって、Ｘ線画像に対する外科的ツールのカーブの登録を使用する、ライブ３Ｄ血管造影の方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、Ｘ線画像に対する外科的ツールのカーブの登録を使用してライブ３Ｄ血管造影を提供するための方法、システム及びプログラムを提供する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態にしたがってＸ線画像に対する外科的ツールのカーブの登録を使用してライブ３Ｄ血管造影を提供するのに使用される画像システムを示す。画像システムは、テーブル１０の上で患者のＸ線の画像を撮影するために配置されたＸ線機器３００を備える。汎用コンピュータなどの処理システム１００は、Ｘ線機器に動作可能に接続され、Ｘ線機器３００からのＸ線画像を処理する。処理された画像はディスプレイ１４０に提示される。
【００２５】
フレキシブルな外科的ツール２２０は、光形状検出（ＯＳＳ）用に構成される。一実施形態によると、外科的ツール２２０の形状は、光形状検出（ＯＳＳ）によって決定され、このツール内では、図２及び図３に示されるような、少なくとも１つの縦方向の光ファイバ２２２が、ファイバブラッグ格子又はレーリー散乱など、ツール内に配置される散乱源を有する光ファイバコアを備える複数の光センサ２２４に適合される。散乱源は、格子内の局所歪みに応じて、反射光の波長をシフトする。光コンソール２１０は、センサ２２４を調べて、反射光を検知する。
【００２６】
一実施形態によると、外科的ツール２２０は、造影カテーテル２２１である。造影カテーテルは、フレキシブルな中空間であり、関心領域へと開かれているその中空を通じて、血管の形状に従って造影剤を送り、その結果、Ｘ線画像上で見えるようになる。造影カテーテルを使用して、閉塞の検出や血管造影のためなどに、血管を可視化して、経時的な造影剤の移動又は消失などにより血液の流れを判断し、さらには他の構造的特性及び機能的特性を観察することができる。
【００２７】
少なくとも１つのファイバ２２２を、カテーテル２２１に長手方向に固定することができる。光ファイバを、接着剤、縫合又は任意の他の適切な添付技術によって、カテーテルの外壁に取り付けることができる。あるいはまた、光ファイバは、任意の適切な技術を使用して、カテーテルの内部に固定されるか、その壁の中に固定されてもよい。１つの光ファイバ２２２を用いているが、代わりに複数のファイバを用いてもよく、図３に示されるような単一の放射状の空間にすることができる。
【００２８】
光コンソール２１０は、センサ２２４の調査（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ）を制御し、センサ２２４の位置に対応する時間間隔で、反射光の反射波長におけるシフトから３Ｄ空間における各センサ２２４の局所曲率を計算するためにプロセッサ２１１を備えることができる。プロセッサ２１１は、外科的ツール２２０の３Ｄ形状を、局所曲率から計算することもできる。あるいはまた、調査制御及び上記計算のうちの１つ又は複数を、処理システム１００においてプロセッサ１１０によって実行することができる。３Ｄ形状を、３つの座標（ｘ，ｙ，ｚ）の組として格納することができる。
【００２９】
本発明の一実施形態にしたがって、Ｘ線画像に対する外科的ツールのカーブの登録を使用するライブ３Ｄ血管造影を提供するためのシステムが図４に示されている。このシステムは、プロセッサ１１０、メモリ１２０、ディスプレイ１４０、Ｘ線システム３００及び光形状検出システム２００を備える。
【００３０】
プロセッサ１１０は、メモリ１２０に動作可能に接続される。一実施形態によると、プロセッサ１１０及びメモリ１２０は、バス１３０を通じて接続される。プロセッサ１１０は、１つ又は複数のマイクロプロセッサなど、プログラム命令を実行することが可能な任意のデバイスとすることができる。メモリは、取り外し可能ディスク、ハードドライブ、ＣＤ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）など、任意の揮発性又は非揮発性のメモリデバイスとすることができる。さらに、プロセッサ１１０は、汎用コンピュータ内に具現化することができる。
【００３１】
ディスプレイ１４０もプロセッサ１１０に動作可能に接続される。ディスプレイは、医療画像を提示することが可能なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を提示するのに適した任意のモニタ、スクリーンなどとすることができる。
【００３２】
Ｘ線システム３００はプロセッサ１１０に動作可能に接続される。Ｘ線システムは、解剖学的特徴のＸ線画像を作成する処理のために、Ｘ線画像データをプロセッサ１１０に提供する。Ｘ線画像は次いで、ディスプレイ１４０に提示される。
【００３３】
メモリ１２０は、Ｘ線システム３００からのＸ線画像を処理するのに、プロセッサ１１０によって実行可能なプログラム命令１２２をエンコードする。ディスプレイ１４０における提示のためにＸ線画像を処理するプログラム命令１２２に加えて、２ＤのＸ線画像の、ツール２２０の形状の３Ｄの画像空間への登録を実行するプログラム命令１２４も提供される。
【００３４】
登録のプログラム命令１２４は、セグメンテーションを使用して、造影剤により２ＤのＸ線画像内の血管又は外科的ツール２２０の位置を示すのに、プロセッサ１１０によって実行可能なセグメンテーションのプログラム命令１２５を備える。すなわち、位置プログラム命令１２５は、２ＤのＸ線画像フレーム内における血管又は（血管に沿った）ツール２２０の場所を示す。位置又はセグメンテーションプログラム命令１２５は、Ｘ線画像において高コントラストの画像セグメントの中心の位置を決定するのに適した任意のセグメンテーションプログラムを使用することができる。これらのセグメンテーションプログラムは、当技術分野において周知であり、本出願ではさらに詳細には説明しないこととする。位置プログラム命令１２５は、登録プログラム１２４の一部としてもよく、或いは登録プログラム１２４により呼び出し可能な別個のプログラム又はモジュールとしてもよい。
【００３５】
登録プログラム命令１２４はさらに、Ｘ線ソースに対して３Ｄツール形状のポーズを回復するのに、プロセッサ１１０によって実行可能なポーズ回復プログラム命令１２６を備える。ポーズは、ツールの６つの自由度（３つの並進：ｘ、ｙ、ｚ方向の並進と、３つの回転：ｘ、ｙ、ｚ軸に対する回転）を決定する行列によって表されることが可能である。公知の３Ｄ形状、及びその形状の公知の２Ｄ投影により、ポーズ回復行列を、Ｒｅｓｅｎｈａｈｎ法、ＩＣＰ法、又はＩＣＰ法とプロクラステス法の組み合わせなどの複数の公知の方法のいずれかを使用して計算することができる。
【００３６】
登録プログラム命令１２４は次いで、ポーズ回復行列を使用してＸ線空間における３Ｄのカーブを計算し、３Ｄ形状を２ＤのＸ線空間に登録する。すなわち、２ＤのＸ線画像における形状の各ボクセルは、ポーズ回復行列を使用して３つの座標位置に変換される。
【００３７】
一実施形態によると、対応プログラム命令１２８もメモリ１２０にエンコードされる。対応プログラム１２８は、プロセッサ１１０によって実行され、回復行列を使用して、２ＤのＸ線画像からの特徴を、ツール／血管の形状の３Ｄ表現に重ね合わせる。対応プログラムを、登録プログラムが格納されているのと同じメモリに格納してもよく、異なるメモリに格納しても良い。また、対応プログラム命令１２８は、登録プログラム命令１２４の一部とすることもできる。
【００３８】
対応プログラム１２８はさらに、プロセッサ１１０によって実行され、重ね合わされた特徴とともに３Ｄツール形状をディスプレイ１４０上に表示する命令を含む。
【００３９】
図５は、本発明の一実施形態にしたがって、Ｘ線画像に対する外科的ツールのカーブの登録を使用する、ライブ３Ｄ血管造影の方法のブロック図である。以下の説明では、血管での処置について議論するが、本発明は、この実施例には限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明を、任意の身体管腔の処置において実施することができる。さらに、以下の説明は、カテーテルについて議論するが、身体管腔の形状に適したツールである限り、他の外科的ツールを用いることも可能であることを理解されたい。
【００４０】
医師は、取り付けられた光形状検出センサ２２４を有する造影カテーテル２２１を、患者の欠陥の関心領域へと進める。カテーテル２２１は、血管の形状に従う。ＯＳＳシステム２００は、カテーテル２２１の形状を決定する。カテーテル２２１の形状は、該カテーテル２２１が配置される血管の形状でもある（ステップ５１０）。
【００４１】
医師は、放射線不透過なカテーテル（又は血管）をレンダリングために、カテーテル２２１を通じて造影剤を注入し、その結果、カテーテルはＸ線画像上で可視になるため、医師は、カテーテル２２１（又は血管）を示すＸ線画像を撮影する（ステップ５２０）。代替的な実施形態において、カテーテル又は他の外科的ツール自体が放射線不透過であり、この場合、造影剤は必要とされない。
【００４２】
プロセッサ１１０は、セグメンテーションプログラム命令１２５を使用して、Ｘ線画像内のカテーテル２２１（又は血管）をセグメント化し（ステップ５３０）、２ＤのＸ線空間内の血管の位置を決めて、カテーテル２２１の２Ｄの形状を決定する。すなわち、カテーテルの２Ｄの投影は、Ｘ線画像の平面上である。２Ｄの形状は、２ＤのＸ線空間における形状を備えるボクセルに対応する複数の（ｘ，ｙ）座標のペアとして格納される。セグメンテーションプログラム命令１２５は、臨床的に着目するカテーテル／血管の局所的なプロパティ（例えば、厚さ、明るさなど）も決定し、保存することに留意されたい。例えば、厚さを、血管の閉塞の指標として使用することができる。
【００４３】
ポーズ回復プログラム命令１２６は、Ｘ線ソースに対してカテーテル／血管のポーズを回復する（ステップ５４０）。すなわち、ポーズ回復プログラム命令１２６は、回復行列（Ｘ線空間におけるカテーテル／血管の場所（位置及び方向）を定義する３つの並進及び３つの回転）を決定する。
【００４４】
回帰プログラム命令１２４は次いで、ポーズ回復行列を使用してＸ線空間における３Ｄカーブを計算し、２ＤのＸ線空間に対する３Ｄ形状を登録する（ステップ５５０）。すなわち、２ＤのＸ線画像上のツールの形状の各ボクセルを、ポーズ回復行列を使用して３つの座標位置（Ｘ線ソースからの距離である第３の座標）に変換し、３Ｄ形状を再構築する。
【００４５】
対応プログラム命令１２８はプロセッサ１１０によって実行され、回復行列を使用して、２ＤのＸ線画像からの特徴を、ツール／血管の形状の３Ｄ表現に重ね合わせる（ステップ５６０）。例えば、ツール／血管の厚さを、Ｘ線画像のセグメンテーションから計算し、ツール／血管の３Ｄ表現上に重ね合わせる。対応プログラムを、登録プログラムと同じメモリに格納してもよく、異なるメモリに格納してもよい。また、対応プログラム１２８は、登録プログラム命令１２４の一部としてもよい。
【００４６】
対応プログラム命令１２８はプロセッサ１１０によって実行され、ツール／血管の３Ｄ形状を、２ＤのＸ線から３Ｄの血管造影図としてその上に重ね合わされた特徴とともに表示する（ステップ５７０）。
【００４７】
本発明の一実施形態によると、２つ又はそれ以上のＸ線画像が、同じポーズで所定の時間間隔で撮影される。双方のＸ線は、それらのそれぞれの３Ｄツール／血管の形状に対して登録され、これらは、患者の心臓の拍動により、互いに対して置き換えられる。３Ｄツール／血管の形状に対する造影剤の移動を測定することにより、血液の流れを決定することができる。
【００４８】
別の実施形態によると、複数の３Ｄの血管造影図をまとめて、大きな血管造影図を作成してもよい。
【００４９】
一実施形態によると、ツール／血管の３Ｄの可視化を介入処置のリアルタイムの誘導に使用してもよい。
【００５０】
本発明は、有形の媒体上にエンコードされるプログラム命令の形式をとることができる。したがって、本発明は、全体としてハードウェアの実施形態とすることができ、或いはハードウェア及びソフトウェア要素の双方を含む実施形態とすることもできる。例示的な実施形態において、本発明は、限定ではないが、ファームウェア、常住ソフトウェア、マイクロコードなどを含むソフトウェアにおいて実装される。
【００５１】
さらに、本発明は、コンピュータ又は任意の命令実行システム若しくはデバイスによる使用、或いはこれらとの関連での使用のためのプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能な媒体又はコンピュータ読取可能な媒体からアクセス可能な、非揮発性のコンピュータプログラム製品の形式をとることができる。この説明の目的で、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取可能媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって使用するか、これらとの関連で使用するためのプログラムを含む、又は格納することができる、任意の装置とすることができる。
【００５２】
前述の方法を、コンピュータなどのマシンによって実行されると方法のステップを実行するマシン実行可能な命令のプログラムを有するマシン読取可能媒体を備えるプログラム製品によって、実現することができる。プログラムは、様々な公知のマシン読取可能な媒体のいずれかに格納することができ、そのような媒体には、限定ではないが、コンパクトディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＵＳＢメモリデバイスなどが含まれる。
【００５３】
媒体は、電子、磁気、光、電磁気、赤外線又は半導体システム（又は装置若しくはデバイス）とすることができる。コンピュータ読取可能な媒体の例には、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、剛性磁気ディスク、及び光ディスクなどが含まれる。光ディスクの現在の例には、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ＣＤ−Ｒ／Ｗ及びＤＶＤが含まれる。
【００５４】
以上の説明及び添付の図面は、例示であることが意図されており、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の全範囲に対する均等な変形及び構成を包含するように意図されている。
【図１】
2014518117.tif 000003
【図２】
2014518117.tif 000004
【図３】
2014518117.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月7日(2014.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体管腔のライブ３Ｄ画像を提供する方法であって、
前記身体管腔におけるフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を、光形状検出を使用して決定するステップと、
前記身体管腔のＸ線画像を撮影するステップであって、前記身体管腔と前記外科的ツールとのうちの少なくとも一方が放射線不透過である、ステップと、
前記Ｘ線画像における前記ツールの２Ｄ投影をセグメント化するステップと、
前記決定された３Ｄ形状と前記セグメント化された２Ｄ投影とを使用してポーズ回復行列を計算するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
Ｘ線空間における前記ツールの３Ｄ形状を計算するステップと、
前記Ｘ線画像からの特徴を、前記決定された３Ｄ形状に重ね合わせるステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ツールの３Ｄ形状を、重ね合わされたＸ線の特徴とともに表示するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ツールは、造影カテーテルであり、前記のＸ線画像を撮影するステップは、前記カテーテルを通じて造影剤を送り、前記カテーテルを放射性不透過にすることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記身体管腔は、少なくとも１つの血管である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記のＸ線画像を撮影するステップが繰り返され、前記ツールの３Ｄ形状がリアルタイムで決定され、前記ツールの３Ｄ形状が、重ね合わされたＸ線の特徴とともにリアルタイムで表示される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
身体管腔のライブ３Ｄ画像を提供するためのシステムであって、
形状検出センサが中に形成された少なくとも１つの光ファイバが取り付けられる、外科的ツールと、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続され、光源を備えた光モジュールと、
前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続されるＸ線システムと、
前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続される少なくとも１つのメモリと、
前記少なくとも１つのメモリ上にエンコードされた少なくとも１つのプログラム命令と
を備え、前記少なくとも１つのプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能であり、前記少なくとも１つのプロセッサに、
前記光モジュール内の前記光源を使用して前記形状検出センサを調査し、光学形状検出を用いてフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を決定することと、
前記身体管腔のＸ線画像を撮影することであって、前記身体管腔と前記外科的ツールとのうちの少なくとも一方が放射線不透過であることと、
前記Ｘ線画像における前記ツールの２Ｄ投影をセグメント化することと、
前記決定された３Ｄ形状と前記セグメント化された２Ｄ投影とを使用してポーズ回復行列を計算することと
を実行させる、システム。
【請求項８】
ディスプレイをさらに備え、
前記少なくとも１つのプログラム命令は、前記ツールの３Ｄ形状を前記ディスプレイに表示させるための、前記少なくとも１つのメモリ上にエンコードされたプログラム命令をさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
Ｘ線空間における前記ツールの３Ｄ形状を計算することと、
前記Ｘ線画像からの特徴を、前記決定された３Ｄ形状に重ね合わせることと
を実行させるための、前記少なくとも１つのメモリ上にエンコードされたプログラム命令をさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ツールは造影カテーテルであり、Ｘ線画像を撮影するのに先立って、前記カテーテルを通じて造影剤を送り、前記カテーテルを放射性不透過にする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
コンピュータに、
身体管腔におけるフレキシブルな外科的ツールの３Ｄ形状を、光形状検出を使用して決定することと、
前記身体管腔のＸ線画像を撮影することであって、前記身体管腔と前記外科的ツールとのうちの少なくとも一方が放射線不透過であることと、
前記Ｘ線画像における前記ツールの２Ｄ投影をセグメント化することと、
前記決定された３Ｄ形状と前記セグメント化された２Ｄ投影とを使用してポーズ回復行列を計算することと
を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項１２】
コンピュータに、
Ｘ線空間における前記ツールの３Ｄ形状を計算することと、
前記Ｘ線画像からの特徴を、前記決定された３Ｄ形状に重ね合わせることと
をさらに実行させる、請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
コンピュータに、前記ツールの３Ｄ形状を、重ね合わされたＸ線の特徴とともに表示することをさらに実行させる、請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
前記ツールは、造影カテーテルであり、Ｘ線画像を撮影するのに先立って、造影剤が、前記カテーテルを通じて送られて前記カテーテルを放射性不透過にする、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
前記Ｘ線画像を撮影することを繰り返し、コンピュータに、
前記ツールの３Ｄ形状をリアルタイムで決定することと、
前記ツールの３Ｄ形状を重ね合わされたＸ線の特徴とともにリアルタイムで表示することと
をさらに実行させる、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2014518117.tif 000008
2014518117.tif 000009