(57)【要約】画像診断システムは、インターベンション装置（２）のような１以上のサードパーティ対象の形状を見ることによって異なる動作源（心拍、呼吸）の状態を回復し、他の関心のある対象、通常は心腔又は例えば左心房（４）の姿勢を推定することができるようにされる。核心は、異なる動作源が異なる方法でサードパーティ対象の形状を変形し、それによりそれらの動作源のそれぞれの影響は一義的に回復され得る、との想定にある。１以上の動作モデルを用いて、その場合に、異なる要因によって導入される動きが推測され、関心のある生体構造のような他の対象へ伝播され得る。既存の技術と対照的に、このアプローチの重要な利点は、フレームレートに対する結果の依存性の欠如及び、従って、時間遅延なしに関心のある生体構造の位置の推定を生成するその能力である。
2014509895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心のある対象の情報を視覚化する方法であって：
ａ）空間幾何学的データと該空間幾何学的データに対応する機能パラメータ面とを含む、対象の関心領域のナビゲーション前データを供給するステップ；
ｂ）前記関心領域のライブ画像データを取得するステップ；
ｃ）前記ライブ画像データにおいて要素を検出するステップ；
ｄ）前記ナビゲーション前データと前記ライブ画像データとの空間的関係を決定するステップ；
ｅ）前記空間的関係に基づき前記空間幾何学的データにおいて前記検出された要素の位置を決定し、前記機能パラメータ面における所定の関連するロケーション点を計算するステップ；
ｆ）前記機能パラメータ面の視覚化に基づく前記関心領域の簡単化された表面表示と、前記計算された所定の関連するロケーション点を示すマーカとの組み合わせを生成するステップ；及び
ｇ）前記組み合わせをナビゲーションガイダンスとして表示するステップ
を有する方法。
【請求項２】
前記簡単化された表面表示は、展開マップ画像である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記展開マップは、ブルズアイビューである、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記所定の関連するロケーション点は、最近点である、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記要素の検出は、前記ライブ画像データにおいて前記要素の２次元位置を決定することを含み、前記ステップｅ）において前記位置を決定するために、前記決定された２次元位置は、直射ラインによって前記空間幾何学的データにマッピングされる、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｅ）は、前記要素の空間位置を推定するよう、前記空間幾何学的データにおける追跡された位置の逆投射を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記逆投射が前記空間幾何学的データに従って生体構造と交差しない場合に、前記生体構造における最も近い又は統計的に最もありそうな点が使用される、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記空間幾何学的データにおける前記検出された要素から前記機能パラメータ面における前記計算された関連するロケーション点への投射軸が提供され、前記簡単化された表面表示は３次元画像であり、該３次元画像は前記投射軸と整列される、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップｆ）は、ナビゲーション生体構造を前記簡単化された表面表示と組み合わせることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ナビゲーション生体構造は、血管構造の投射を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ナビゲーションガイダンスは、機能パラメータ面情報と、前記関心領域に関する前記要素の３次元位置決め情報とを含む２次元表示である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
関心のある対象の情報を視覚化する装置であって：
−  処理部；
−  インターフェース部；及び
−  表示部
を有し、
前記インターフェース部は、空間幾何学的データと該空間幾何学的データに対応する機能パラメータ面とを含む、対象の関心領域のナビゲーション前データを供給し、且つ、前記関心領域のライブ画像データを供給するよう構成され、
前記処理部は、前記ライブ画像データにおいて要素を検出し、前記ナビゲーション前データと前記ライブ画像データとの空間的関係を決定し、該空間的関係に基づき前記空間幾何学的データにおいて前記検出された要素の位置を決定し、前記機能パラメータ面における所定の関連するロケーション点を計算し、且つ、前記機能パラメータ面の視覚化に基づく前記関心領域の簡単化された表面表示と、前記計算された所定の関連するロケーション点を示すマーカとの組み合わせを生成するよう構成され、
前記表示部は、前記組み合わせをナビゲーションガイダンスとして表示するよう構成される、
装置。
【請求項１３】
関心のある対象の情報を視覚化する画像診断システムであって：
−  請求項１２に記載の装置；及び
−  画像取得手段
を有し、
前記画像取得手段は、前記関心領域の前記ライブ画像データを取得するよう構成される、
画像診断システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置を制御するコンピュータプログラムであって、処理部によって実行される場合に、請求項１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構成されるコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読取可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象の情報を視覚化すること、特に、関心のある対象の情報を視覚化する方法、視覚化する装置、視覚化する画像診断システム、並びにコンピュータプログラム及びコンピュータ読取可能媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象（例えば、患者）の状況に関する情報を視覚化するよう、２次元ライブ画像を術前画像にオーバーレイすることが知られている。術前画像データは、例えば血管構造に関する情報を含み、一方、２次元ライブ画像は、現在の状況に関する情報を提供する。例えば、国際公開第２００８／１０７８１４（Ａ１）号明細書（特許文献１）では、そのような情報をユーザに提供する方法が記載されている。しかし、そのようにして与えられる情報は、例えば心臓血管インターベンショナルガイダンスのための、限られた情報しか提供しない。しかし、例えばインターベンショナル心臓血管プロシージャのための、特に、心臓電気生理学におけるアブレーション及び装置埋込のような複雑なプロシージャのための、新しい試験及び治療プロシージャの発展に伴って、提供される情報に対する需要は常に増えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０７８１４（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって、高められた知覚可能性を確保しながらユーザへ状況特有のデータに加えて空間情報を提供する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、それは、独立請求項において請求される発明によって解消され、更なる実施形態は従属請求項において組み込まれている。
【０００６】
以下で記載される本発明の態様は、関心のある対象の情報を視覚化する装置、関心のある対象の情報を視覚化する画像診断システム、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読取可能媒体にも適用されることに留意すべきである。
【０００７】
本発明の実施例に従って、関心のある対象の情報を視覚化する方法であって：
ａ）空間幾何学的データと該空間幾何学的データに対応する機能パラメータ面とを含む、対象の関心領域のナビゲーション前データを供給するステップ；
ｂ）前記関心領域のライブ画像データを取得するステップ；
ｃ）前記ライブ画像データにおいて要素を検出するステップ；
ｄ）前記ナビゲーション前データと前記ライブ画像データとの空間的関係を決定するステップ；
ｅ）前記空間的関係に基づき前記空間幾何学的データにおいて前記検出された要素の位置を決定し、前記機能パラメータ面における所定の関連するロケーション点を計算するステップ；
ｆ）前記機能パラメータ面の視覚化に基づく前記関心領域の簡単化された表面表示と、前記計算された所定の関連するロケーション点を示すマーカとの組み合わせを生成するステップ；及び
ｇ）前記組み合わせをナビゲーションガイダンスとして表示するステップ
を有する方法が提供される。
【０００８】
本発明の更なる実施例に従って、処理部、インターフェース部及び表示部を有する装置が提供される。
【０００９】
前記インターフェース部は、空間幾何学的データと該空間幾何学的データに対応する機能パラメータ面とを含む、対象の関心領域のナビゲーション前データを供給するよう構成される。前記インターフェース部は更に、前記関心領域のライブ画像データを供給するよう構成される。
【００１０】
前記処理部は、前記ライブ画像データにおいて要素を検出するよう構成される。前記処理部は更に、前記ナビゲーション前データと前記ライブ画像データとの空間的関係を決定するよう構成される。前記処理部はまた、前記空間的関係に基づき前記空間幾何学的データにおいて前記検出された要素の位置を決定し、且つ、前記機能パラメータ面における所定の関連するロケーション点を計算するよう構成される。前記処理部はまた更に、前記機能パラメータ面の視覚化に基づく前記関心領域の簡単化された表面表示と、前記計算された所定の関連するロケーション点を示すマーカとの組み合わせを生成するよう構成される。
【００１１】
前記表示部は、前記組み合わせをナビゲーションガイダンスとして表示するよう構成される。
【００１２】
本発明の更なる実施例に従って、関心のある対象の情報を視覚化する画像診断システムであって、上記の実施例に従う装置と、画像取得手段とを有する画像診断システムが提供される。前記画像取得手段は、前記ライブ画像データを取得するよう構成される。
【００１３】
空間情報及び機能情報の両方を提供することが本発明の要点として考えられ得る。いずれのタイプの情報も、ナビゲーションガイダンスの形で１つの画像において提供される。ユーザの側で複雑な想像力を必要としない速やかな理解を可能にするよう、簡単化された表面表示が選択され、該表示において機能パラメータ面は視覚化され、マーカは現在の状況に関する空間情報を提供する。
【００１４】
本発明のそれらの及び他の態様は、後述される実施例から明らかになり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に従う装置を備える画像診断システムを表す。
【図２】本発明の実施例の基本ステップを概略的に表す。
【図３】更なる実施例の方法ステップを示す。
【図４】更なる実施例の方法ステップを示す。
【図５】更なる実施例の方法ステップを示す。
【図６】更なる実施例の方法ステップを示す。
【図７】更なる実施例の方法ステップを示す。
【図８】更なる実施例の方法ステップを示す。
【図９】本発明の更なる実施例を概略的に記載する。
【図１０】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１１】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１２】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１３】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１４】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１５】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１６】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１７】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１８】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図１９】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【図２０】本発明に従ってユーザへ提供されるナビゲーションガイダンスの実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例について、図面を参照して記載する。
【００１７】
図１は、例えば循環器系ラボラトリで使用される画像診断システム１０を概略的に示す。関心のある対象の情報を視覚化する画像診断システム１０は、画像取得手段１２を有する。例えば、画像取得手段１２は、Ｘ線ビーム１６によって示されているＸ線放射を生成するようＸ線放射源１４を設けられたＸ線画像取得手段である。更に、Ｘ線画像検出モジュール１８が、Ｘ線放射源１４に対向して配置され、それにより、放射プロシージャの間、対象（例えば、患者２０）は、Ｘ線放射源１４と検出モジュール１８との間に位置付けられ得る。更に、テーブル２２が、試験される対象（例えば、患者２０）を受容するよう設けられる。
【００１８】
図示されていないが、他の実施例に従って、画像診断システム１０は、超音波画像取得手段の形で画像取得手段１２を有する。当然、超音波画像取得手段の場合には、Ｘ線放射源１４、Ｘ線ビーム１６、及び画像検出モジュール１８は、超音波を対象（例えば、患者２０）に放射し、反射された超音波を受ける超音波トランスデューサによって置換される。
【００１９】
更なる実施例に従って、画像取得手段１２は、ＭＲ（磁気共鳴画像化（Magnetic  Resonance  Imaging）ＭＲＩ）又はＮＭＲＩ（核磁気共鳴画像化（Nuclear  Magnetic  Resonance  Imaging））によって空間幾何学的データを取得する。当然、ＳＰＥＣＴ（単光子放出型コンピュータ断層撮影（Single  Photon  Emission  Computed  Tomography））又はＰＥＴ（陽電子放出型断層撮影（Positron  Emission  Tomography））等の他の核画像化も実施例において提供される（図示せず。）。
【００２０】
更に、図１の画像診断システム１０は、対象の情報を視覚化する装置２４を有する。装置２４は、処理部２６、インターフェース部２８及び表示部３０を有する。
【００２１】
インターフェース部２８は、対象の関心領域のナビゲーション前データを供給するよう構成される。ナビゲーション前データは、空間幾何学的データと、空間幾何学的データに対応する機能パラメータ面とを含む。インターフェース部２８は更に、関心領域のライブ画像データを供給するよう構成される。
【００２２】
処理部２６は、ライブ画像データにおいて要素を検出するよう構成される。処理部２６はまた、ナビゲーション前データとライブ画像データとの空間的関係を決定するよう構成される。処理部２６はまた、決定された空間的関係に基づき、先に検出された要素の位置を空間幾何学的データにおいて決定するとともに、機能パラメータ面における所定の関連するロケーション点を計算するよう構成される。処理部２６はまた更に、機能パラメータ面の視覚化に基づく関心領域の簡単化された表面表示と、先に計算された所定の関連するロケーション点を示すマーカとの組み合わせを生成するよう構成される。
【００２３】
表示部３０は、生成された組み合わせをナビゲーションガイダンスとして表示するよう構成される。
【００２４】
更に、取得手段１２は、ライブ画像データを取得するよう構成される。
【００２５】
取得されたライブ画像データは、次いで、インターフェース部２８へ与えられる。これは、第１の接続線３２によって示されている。インターフェース部２８は、次いで、ライブ画像データを処理部２６へ供給する。これは、第２の接続線３４によって示されている。生成された組み合わせは、処理部２６によって表示部３０へ供給される。これは、第３の接続線３６によって示されている。当然、上記の各部及び各手段の間のデータ接続は無線接続によっても実現可能である。
【００２６】
示されている例は所謂ＣＴ画像取得装置であることが知られる。当然、本発明はまた、図１に示されている円形のガントリに代えてＣ型アームを備えたＣアーム型Ｘ線画像取得装置のような他のタイプのＸ線画像取得手段に係る。
【００２７】
本発明に従うプロシージャについて、図２を参照して以下でより詳細に記載する。
【００２８】
最初に、供給ステップ１１２で、対象２０の関心領域のナビゲーション前データ１１４が供給される。ナビゲーション前データ１１４は、空間幾何学的データ１１６と、空間幾何学的データ１１６に対応する機能パラメータ面１１８とを含む。ここで、語“対応”とは空間対応をいう。
【００２９】
更に、取得ステップ１２０で、関心領域のライブ画像データ１２２が取得される。
【００３０】
検出ステップ１２４で、ライブ画像における要素１２６が検出される。
【００３１】
更に、決定ステップ１２８で、ナビゲーション前データ１１４とライブ画像データ１２２との空間的関係１３０が決定される。
【００３２】
他のステップで、サブステップとして決定ステップ１３２が設けられ、空間幾何学的データ１１６における検出された要素の位置１３４が決定される。この決定は、空間的関係１３０に基づく。更に、計算サブステップ１３６で、機能パラメータ面１１８における所定の関連するロケーション点１３８が計算される。
【００３３】
次いで、生成ステップ１４０で、関心領域の簡単化された表面表示１４４とマーカ１４６との組み合わせ１４２が生成される。簡単化された表面表示１４４は、機能パラメータ面１１８の視覚化に基づく。マーカ１４６は、先に計算された所定の関連するロケーション点１３８を示す。
【００３４】
表示ステップ１４８で、生成された組み合わせがナビゲーションガイダンス１５０として表示される。
【００３５】
図２における上記のステップは、単に例となるステップ順序において示されているにすぎないことが知られる。当然、他のステップ順序も可能である。例えば、ステップｄ）（決定ステップ１２８）はステップｃ）（検出ステップ１２４）の前に実行される。また更に、ステップａ）及びｂ）（供給ステップ１１２及び取得ステップ１２０）は、予めもう一方に登録されている画像データを供給する。そのような場合に、ステップｄ）（決定ステップ１２８）において見られるような空間的関係１３０の決定はもはや必要ではない。
【００３６】
更なる態様に従って、ステップは、所定の時間速度を有して連続的に繰り返されてよい。
【００３７】
上述されたように、空間幾何学的データ１１６は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）によって取得されてよい。
【００３８】
他の態様に従って、空間幾何学的データ１１６は、超音波によって取得される。
【００３９】
更なる態様に従って、空間幾何学的データ１１６は、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）又は核磁気共鳴画像化（ＮＭＲＩ）によって取得される。空間幾何学的データ１１６はまた、単光子放出型コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）又は陽電子放出型断層撮影（ＰＥＴ）等の核画像化によって取得されてもよい。
【００４０】
更なる態様に従って、空間幾何学的データ１１６は、関心領域に関する３次元情報、すなわちボリューム情報を含む。
【００４１】
更なる態様に従って、空間幾何学的データ１１６はまた、時間情報を含む。言い換えると、空間幾何学的データ１１６として、３Ｄ＋ｔ画像データ又は４Ｄ画像データが供給される。
【００４２】
本発明の態様に従って、機能パラメータ面１１８は、以下で図示及び記載されるブルズアイビュー（bull’s-eye  view）を有する。
【００４３】
更なる態様に従って、機能パラメータ面１１８は、３次元メッシュビューを有する。
【００４４】
更なる態様に従って、機能パラメータ面１１８は、対象（すなわち、患者）の解剖学的位置を表す。
【００４５】
更なる態様に従って、機能パラメータ面１１８は、空間幾何学的データ１１６と既知の空間的関係にある。
【００４６】
例えば、空間幾何学的データ１１６及び機能パラメータ面１１８を登録するために、同じ画像診断法が、空間幾何学的データ１１６及び機能パラメータ面１１８を取得するために使用される。
【００４７】
本発明の他の態様に従って、様々な画像診断法が、空間幾何学的データ１１６及び機能パラメータ面１１８を取得するために使用される。
【００４８】
本発明を記載することに関連して、供給ステップ１１２はステップａ）とも呼ばれ、取得ステップ１２０はステップｂ）とも呼ばれ、検出ステップ１２４はステップｃ）とも呼ばれ、決定ステップ１２８はステップｄ）とも呼ばれ、決定ステップ１３２はステップｅ）とも呼ばれ、生成ステップ１４０はステップｆ）とも呼ばれ、表示ステップ１４８はステップｇ）とも呼ばれることが知られる。
【００４９】
本発明の更なる態様に従って、関心のある対象は、管状構造（例えば、血管構造）を有する。例えば、研究の活動領域は、進歩的なガイダンス方法又はインターベンショナル心臓血管プロシージャである。特に、心臓電気生理学（cardiac  electrophysiology）（ＥＰ）におけるアブレーション及び装置埋込のような複雑なプロシージャのために、本発明に従って、予備手続的イメージング情報が登録され、インターベンショナルＸ線画像にオーバーレイされ得る。
【００５０】
本発明の態様に従って、要素（例えば、カテーテル、ガイドワイヤ又はリード）の場所は、アブレーション又はペーサーリード配置のためのターゲットゾーンに関して視覚化される。
【００５１】
更なる態様に従って、供給ステップ１１２の機能パラメータ面１１８及び空間幾何学的データ１１６は夫々、取得ステップ１２０のライブ画像データ１２２に登録される。これは、第１の矢印１５２及び第２の矢印１５４によって示されている（図３）。２種類のデータを登録するステップは更に、第１の矢印１５２及び第２の矢印１５４にオーバーレイされているボックスによって示されている。この箱は、参照符号１５６を付されて破線により表されている。
【００５２】
本発明の態様に従って、心臓検査のために、機能パラメータ面１１８の機能パラメータは、例えば、傷の場所及び負担、機械機能、電気的活性化、かん流／生存率又は他を含むグループの中の少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを有する。機能パラメータはまた、それらから計算されるパラメータの何らかの組み合わせを有することができる。
【００５３】
要素１２６がライブ画像データ１２２において検出される一方、更なる態様に従って、要素１２６は空間幾何学的データ１１６において可視的であってもよい。
【００５４】
ステップｂ）に関して、本発明の態様に従って、ライブ画像データ１２２は２次元画像データ、例えば２次元透視画像を有する。
【００５５】
更なる態様に従って、ライブ画像データ１２２はまた、空間幾何学的データを有する。
【００５６】
ステップｃ）に関して、検出１２４は、ステップｂ）で取得されたライブ画像のシーケンスにおいて要素を追跡することを含む。
【００５７】
本発明の態様に従って、要素１２６は、関心領域のサブボリューム内で（例えば、血管樹のような管状構造内で）動くよう強いられる。これは、サブボリュームが、例えば画像解析によって、取得されたライブ画像データにおいて提供されるような場合に、要素１２６が例えば血管樹としてのそのようなボリューム内にのみ位置付けられ得るという利点を提供する。これは、要素の検出の改善をもたらす。
【００５８】
ステップｄ）に関して、決定１２８は、空間幾何学的データ１１６へのライブ画像データにおける要素の投射マッピング１５８を含んでよい。これは、ステップｂ）からステップａ）への、すなわち、取得ボックス１２０から供給ボックス１１２への矢印１６０と、破線で示されたマッピングボックス１５８とによって示されている（図４）。
【００５９】
更なる態様に従って、ステップｄ）は、空間幾何学的データ１１６及びライブ画像データ１２２を登録することを含む。
【００６０】
更なる態様に従って、ステップｄ）は、ライブ画像データ１２２において決定され且つ空間幾何学的データ１１６において決定された少なくとも３つのマーカ点に基づく２Ｄ−３Ｄ登録を含む（図示せず。）。
【００６１】
更なる態様に従って、ステップｄ）は、画像強度に基づく登録を含む。
【００６２】
更なる態様に従って、空間的関係１３０を決定するステップｄ）は、要素１２６の位置決めを含む。
【００６３】
例えば、空間的関係１３０は、要素１２６を登録することに基づく。
【００６４】
更なる態様に従って、空間的関係１３０は、ランドマークを登録することに基づく。
【００６５】
例えば、空間的関係１３０はまた、空間幾何学的データ１１６及びライブ画像データ１２２を取得するための同じ画像診断法を用いることによって達成されてもよい。
【００６６】
更なる態様に従って、ステップｄ）は、ずれを補正すること、例えば、呼吸又は心臓動作の補償を含む。
【００６７】
更なる態様に従って、空間幾何学的データ１１６が時間情報も含む場合に、空間的関係１３０を決定するために、更には図示されないが、時空間的関係が決定される。
【００６８】
ステップｅ）に関して、更なる態様に従って、所定の関係がユーザによって予め設定されてよい。
【００６９】
更なる態様に従って、この所定の関係は少なくとも１つのパラメータを含む。
【００７０】
本発明の実施例に従って、所定の関連するロケーション点は、最近点である。
【００７１】
図５に示される更なる実施例に従って、ステップｃ）における要素１２６の決定は、ライブ画像データ１２２において要素１２６の２次元位置１６４を決定することを含み、ステップｅ）において位置１３４を決定するために、検出された２次元位置１６４は、直射ライン１６８によって空間幾何学的データ１１６へマッピングされる（１６６）。
【００７２】
更なる態様に従って、位置１３４を決定するために、空間パラメータが取得手段によって供給される。例えば、空間パラメータは、電磁局在性によって又は、異なった観測面を有する１又は２の２次元画像により、与えられる。
【００７３】
更なる態様に従って、ステップｅ）は、ずれを補正すること、例えば、呼吸又は心臓動作の補償を含む。
【００７４】
図６に示される更なる実施例に従って、ステップｅ）は、要素１２６の空間位置１７２を推定するよう、空間幾何学的データ１１６における追跡された位置の逆投射１７０を含む。
【００７５】
例となる態様に従って、これは、逆投射ボックス１７０に出入りする２つの矢印１７４ａ及び１７４ｂによって示されるループ態様において実行され得る。
【００７６】
本発明の実施例に従って、逆投射が空間幾何学的データ１１６に従って生体構造と交差しない場合に、生体構造における最も近い又は統計的に最もありそうな点が使用される（図示せず。）。
【００７７】
更なる実施例に従って、簡単化された表面表示１４４は、展開マップ画像である（展開マップ画像の例は以下で更に記載される。）。
【００７８】
更なる態様に従って、機能パラメータの視覚化は、機能画像データとも呼ばれる。
【００７９】
更なる態様に従って、組み合わせ１４２を生成するために、空間幾何学的データ１１６の３次元画像表示及び決定された３次元位置が平面表示へ前方向にマッピングされる（以下参照）。
【００８０】
更なる態様に従って、表示は、２つの幾何学的次元の他の更なる次元としてカラーコーディング情報を有する２次元マップを含む。
【００８１】
本発明の更なる実施例に従って、空間幾何学的データ１１６における先に検出された要素１２６から機能パラメータ面１１８における先に計算された関連するロケーション点１３８への投射軸が与えられる。更に、簡単化された表面表示１４４は、３次元画像であり、その３次元画像は、投射軸と整列される。
【００８２】
更なる態様に従って、ステップｆ）は、ステップｅ）の決定された位置１３４に基づき展開表示におけるマーカ位置を計算することを含む。
【００８３】
更なる態様に従って、表面表示は、パラメトリック曲面とも呼ばれる。
【００８４】
更なる態様に従って、展開２次元マップは、機能パラメータ面１１８の情報、例えば機能的メッシュをエンコードする。
【００８５】
更なる態様に従って、ステップｆ）は、セグメント化されたメッシュを生成することを含む。
【００８６】
本発明の更なる実施例に従って、上記の展開マップはブルズアイビューである（そのようなブルズアイビューの例として更に以下を参照されたい。）。
【００８７】
更なる態様に従って、簡単化された表面表示１４４は、例えば心臓血管インターベンションの場合における左心房の２次元面マップを有する。
【００８８】
本発明の更なる実施例に従って、ステップｆ）は、ナビゲーション生体構造を簡単化された表面表示１４４と結合することを含む。例えば、図７に示されるように、ステップｆ）は、ナビゲーション生体構造としてステップｂ）で与えられたライブ画像データ１２２を結合することを含む。図７で、これは、取得ボックス１２０から生成ボックス１４０への矢印１７６によって示されている。例えば、ナビゲーション生体構造は、透視２次元画像の形でライブ画像データを有する。
【００８９】
更なる実施例に従って、ナビゲーション生体構造は、血管構造の投射１７８を有する（図８）。
【００９０】
図８に示される態様に従って、投射１７８は、ステップａ）で与えられる空間幾何学的データ１１６をセグメント化又はモデリングすることによって得られる（１８０）。これは、取得ステップ１２０のボックスからセグメント化又はモデリングステップ１８０への矢印１８１によって示されている。このようにして生成された、又は夫々計算された投射１７８は、次いで、生成ボックス１４０へ入力される。これは、ステップｆ）のボックスに入る矢印１８２によって示されている。
【００９１】
本発明の実施例に従って、ナビゲーションガイダンス１５０は、機能パラメータ面情報と、関心領域に関する要素の３次元位置決め情報とを含む２次元表示である。２次元表示の例については、以下を参照されたい。
【００９２】
本発明の態様に従って、ナビゲーションガイダンス１５０はまた、ナビゲーション前データ１１４が３Ｄ＋ｔ画像データを有する場合に、時間情報を提供する。
【００９３】
以下で、本発明の実施例は、図９を参照して記載される。画像の左部分では、対象の関心領域のナビゲーション前データ２１４が与えられている。ナビゲーション前データ２１４は空間幾何学的データ２１６を含む。すなわち、言い換えると、ナビゲーション前データ２１４は、関心領域の３次元画像データを有する。例えば、図９に示されている空間幾何学的データ２１６は、例えば心臓血管インターベンションにおいて、３次元の解剖学的情報を提供する。ナビゲーション前データ２１４はまた、空間幾何学的データ２１６に対応する機能パラメータ面２１８を含む。図９に示される実施例として、機能パラメータ面２１８は、機能的メッシュを有する。図に示すように、機能的メッシュは輪郭、すなわち生体構造の３次元形状をたどり、上述されたように機能パラメータに関する更なる情報を提供する。かかる機能パラメータは、例えば、カラーコーディングによって提供される。例えば、目標のエリアは緑で示され、一方、他の面は赤色で示される。当然、これはまた、異なるパターンによって達成されてもよい。
【００９４】
図９の右部分では、関心領域の遠近法の又はわずかに変形されたライブ画像データ２２２が、例えば２次元透視Ｘ線画像の形で、与えられている。透視画像２２２において、要素２２６は可視的であり、従って検出可能である。例えば、要素２２６は、例えば赤点によって示されるガイドワイヤ又はリード先端２２７を有するガイドワイヤである。コードライン２２５によって示されるように、要素２２６は図９において既に検出されている。
【００９５】
更に、ナビゲーション前データ２１４とライブ画像データ２２２との空間的関係も既に決定されている。次いで、先端２２７は、検出された要素２２６の位置２２４が空間幾何学的データ２１６において決定されるように、要素２２６の位置２２４として考えられる。２種類のデータの空間的関係が知られるので、決定はＸ線ジオメトリにおけるライン投射によって達成される。これは、空間幾何学的データ２１６の方向における先端位置２２４からの直接的矢印２３２によって示されている。点２３３によって示されるように、３次元におけるガイドワイヤの位置は、空間幾何学的データ２１６を表している限定的生体構造のメッシュに投射マッピングすることによって達成される。このようにして、検出された要素の位置が空間幾何学的データにおいて決定される。
【００９６】
更に、計算ステップで、機能パラメータ面における所定の関連するロケーション点が計算される。示されている例に従って、所定の関連するロケーション点は、点２３３によって示される検出されたリード位置に対する機能的メッシュ上の最近点２３８であってよい。この計算は矢印２３９によって示されている。
【００９７】
容易に知覚できる情報をユーザに提供することができるために、関心領域の簡単化された表面表示２４４が生成される。示されている例に従って、簡単化された表面表示は所謂ブルズアイ表示である。これはブルズアイプロットとも呼ばれる。そのようなブルズアイ表示は、２次元の、すなわち平面の展開マップにおいて、関心領域の体積情報を示す。空間幾何学的データ２１６において体積を囲む個々の体積部分は、図９の中央にブルズアイプロットで示されるように、多数のセグメント２４５に分けられる。空間幾何学的データ２１６からの表面部分は数符号化されている。更に、フォワードマッピングによって、計算された位置を展開マップ投射に転写することが可能である。簡単化された表面表示２４４から分かるように、数字によって示されたセグメントは符号化されたパターン又はカラーによってもオーバーレイされる。例えば、ターゲットエリアはある所定のパターン２４４ａによって示され、一方、残りは、他の所定の符号化パターン２４４ｂにより符号化される。先に決定ステップにおいて計算された最近点はマーカ２４６により示される。フォワードマッピングは、矢印２４０によって示される。このようにして、組み合わせ２４２が生成され、次いでナビゲーションガイダンスとして表示され得る。
【００９８】
本発明の更なる態様に従って、展開マップ（例えば、ブルズアイビュー）に代えて、簡単化された表面表示のために図１０に示されるような３次元の左心室形状を生成することも可能である。ブルズアイビューに関して使用される参照符号に従って、図１０は、計算された所定の関連するロケーション点を示すマーカ３４６と簡単化された表面表示３４４との組み合わせ３４２を示す。更に、符号化パターン３４４ａによりターゲットエリアを示すことも可能である。
【００９９】
図１１に示される他の例において、左心房は、計算された所定の関連するロケーション点を示したマーカ４４６と、符号化パターン４４４ａにより示されたターゲットエリアとともに、簡単化された表面表示４４４として展開された形で示されている。
【０１００】
他の例に従って、左心房の簡単化された知覚ビューが図１２に示されている。このように、左心房は、マーカ５４６及びターゲットエリア５４４ａとともに、簡単化された表面表示５４４を表す。
【０１０１】
図１２の左心房はまた、図１３に示される展開マップにおいて表示されてもよい。展開マップは、マーカ６４６及びターゲットエリア６４４ａとともに、簡単化された表面表示６４４を表す。
【０１０２】
図１４に示される更なる例に従って、簡単化された表面表示７４４として、左右の心房が、展開された形で示されている。ここでも、マーカ７４６及びターゲットエリア７４４ａが示されている。図１４は、更なる解剖学的情報（例えば、上大静脈７４４ｆ、内部大静脈７４４ｇ、隔壁７４４ｈ、卵円窩７４４ｉ、冠状静脈洞７４４ｊ及び肺静脈７４４ｋ）を伴って左心房７４４ｄ及び右心房７４４ｅの展開マップを示す。
【０１０３】
図１５は、例えば左心室の透視ワイヤフレームの形で、簡単化された表面表示８４４の更なる例を示す。図に示すように、マーカ８４６及びターゲットエリア８４４ａが示されている。更に、参照符号８４４ｃによって示されるワイヤフレームが解剖学的情報によって、例えば血管構造の表示８４４ｂによって、付加されている。
【０１０４】
図１５はまた、本発明の他の態様を示す。本発明の更なる実施例に従って、投射軸が、空間幾何学的データにおける検出された要素から、機能パラメータ面における計算された関連するロケーション点へ設けられる。例えば、この投射軸は、最近点を決定するために使用される。更に、図１５における簡単化された表面表示は３次元画像である。図に示すように、この３次元画像は投射軸と整列される。言い換えると、３次元画像は、視覚化軸が例えば目標表面へのカテーテル／ガイドワイヤ／リードの投射の方向と整列されるように、自動的に方向を合わせられる。そのような方向付けにより、カテーテル／ガイドワイヤ／リードは常に可視的であり、如何なる視差も伴わずに表面の当該投射と重ね合わされる。従って、カテーテル／ガイドワイヤ／リードが表面に関してその目標位置に達したことを確認するのが非常に容易になる。
【０１０５】
図１６は、マーカ９４６、ターゲットエリア９４４ａを示すパターン、及び血管表示９４４ａによる解剖学的情報とともに、同様の簡単化された表面表示９４４を示す。更に、簡単化された表面表示９４４とマーカ９４６との組み合わせがライブ画像、例えば、上記の実施例に従ってライブ画像データ１２２として使用される透視画像９２２にオーバーレイされる。
【０１０６】
更なる実施例に従って、図１５の簡単化された表面表示８４４はまた、図１７に示される展開された形で表示されてよい。簡単化された表面表示１０４４は、計算された所定の関連するロケーション点を示すマーカ１０４６と結合される。更に、符号化パターン１０４４ａによりターゲットエリアを示すことも可能である。図１５に従って、解剖学的構造、例えば血管樹１０４４ｃも示される。
【０１０７】
図１８に示される更なる態様に従って、フルオロ画像１１２２は、例えば図１０に従う左心室の透視図と組み合わされる。このように、左心室の形をとる簡単化された表面表示１１４４はマーカ１１４６と結合される。更に、符号化パターン１１４４ａによりターゲットエリアを示すことも可能である。更に、参照符号１１４４ｃにより示されるように、血管樹も示される。
【０１０８】
図１９に示される更なる実施例に従って、展開マップ１２４４は、マーカ１２４６及び、ターゲットエリア１２４４ａを表す符号化パターンと結合される。更に、血管樹表示１２４４ｃがその結合にオーバーレイされる。図２０に示される更なる例に従って、ブルズビュー１３４４は、マーカ１３４６及びターゲットエリア１３４４ａと結合された簡単化された表面表示を表している。更に、解剖学的情報は、血管樹投射又はモデリング１３４４ｃの形でオーバーレイされる。
【０１０９】
本発明の態様に従って、例えばインターベンショナル心臓血管プロシージャのための進歩的なガイダンス方法に関して、アブレーション又はペーパーリード配置のためのターゲットゾーンに関するカテーテル／ガイドワイヤ／リードの場所の視覚化が提供される。２次元Ｘ線投射への３次元術前表面のオーバーレイ及び登録は、主に隠れた部分及び／又は視差のために、インタロゲーションの実際の部位の十分な理解を可能にするようＸ線イメージング面の度々の姿勢再設定を必要とすることが示されてきた。従って、本発明は、例えば、３次元空間におけるカテーテル位置のより正確な情報を外科医に提供する。利点として、インタロゲーション目標へと３次元でカテーテル／ガイドワイヤ／リードをナビゲートする負担は最小限とされる。
【０１１０】
一態様に従って、本発明は、より容易にインタロゲーション目標を識別してそれに到達するのを助けることができるインターベンショナルガイダンスソフトウェアにおいて具現される。Ｘ線システムの姿勢再設定は、ターゲットゾーンに対するカテーテル／ガイドワイヤ／リードの３次元位置に関する十分な情報を得るために全く必要とされない。
【０１１１】
一態様に従って、３次元領域の２次元投射を表す画像は、例えばカテーテルの先端の計算された位置とともに実時間で生成されて表示される。
【０１１２】
一態様に従って、通常平面天球図を得るために使用されるような他の既知の技術が代替的に使用される。このように、ナビゲーションは、そのような２次元の展開マップ画像において行われる。
【０１１３】
利点として、このアプローチは、複雑な３次元生体構造におけるナビゲーションを簡単にし、非常に効率的に治療目標に到達することを助ける。
【０１１４】
３次元画像が使用される実施例において、方法は、関心領域の登録された３次元画像を供給するステップと、ナビゲーション生体構造に登録される実時間Ｘ線透視２次元画像（この画像は侵襲的機器を示してよい。）を実時間で供給するステップと、実時間で機器の位置を決定／追跡するステップ（これを行うための様々な方法が存在する。例えば、透視画像を分析することによる。）と、前のステップで決定された位置に基づき展開表示における機器のマーカ位置を計算するステップと、計算された位置にあるマーカを含む展開表示を示す画像を表示するステップとを有してよい。
【０１１５】
例えば、２次元の術中Ｘ線投射は、インターベンショナルツール（例えば、カテーテル先端）を提供される。更に、３次元生体構造の術前又は術中の取得が提供され、インターベンショナルツールは例えば冠状動脈を動くよう強いられる。他の態様に従って、これは、３次元（例えば、電磁局在性）における又は、異なる角度での２つのＸ線投射により、カテーテルの位置決めを行うよう、他の方法によって置換されてよい。また更に、診療目標（例えば、左心室）の表面表示が提供され、その上に付加的な情報（例えば、傷の場所及び負担、機械機能、電気的活性化等）が表示されてよい。この表面はまた、展開表示（例えば、ブルズアイビュー）で表示されてよい。
【０１１６】
一態様に従って、カテーテル／ガイドワイヤ／リードが動いている３次元生体構造の及び、ターゲットエリアが定義される表面の登録が、提供される。ナビゲーション生体構造及びパラメトリック曲面が一緒に登録される。同じ画像診断法がそれら２つの要素を取得するために使用される場合（例えば、左心室心内膜及び冠状静脈の両方についてＭＲＩ）、登録は非明示的である。そうでない場合（例えば、冠状静脈についてはＣＴＡ及び左心室心内膜については超音波検査）特定の登録方法が適用される必要がある（例えば、共通のランドマークについて推定される厳格な変換）。代替的に、ナビゲーション生体構造及びパラメトリック曲面の登録は、それらの両方を独立して上記の２次元Ｘ線投射に登録することによって取得され得る。
【０１１７】
他の態様に従って、診療中に使用されるライブイメージングによる上記の解剖学的項目の登録が提供される（例えば、２次元Ｘ線投射又は“フルオロ”）。ナビゲーション生体構造及びターゲットエリアが定義される表面は、別々に又はまとめて、２次元Ｘ線投射に登録される。例えば、２Ｄ−３Ｄ視点登録アプローチに基づく点が使用されてよい。Ｘ線冠状静脈血管造影図の取得後、少なくとも３つのマーカ点が、２次元投射において、静脈分岐部、ＣＳ、血管における急カーブ等の特定の解剖学的場所で決定される。同じ解剖学的点位置は、例えば心臓ＭＲ（ＣＭＲ）から、セグメント化された３次元冠状静脈において決定される。２Ｄ−３Ｄ登録は、例えば、最適化を用いる６自由度（６ＤＯＦ、変換及び回転）登録アプローチを用いて、実行される。ここで、２次元投射における点と投射された３次元ＣＭＲ点との間の二乗距離は、最小限にされる必要がある（投射点距離の最小二乗）：
【０１１８】
【数１】
2014509895.tif 000003
Ｔは、最適化される６ＤＯＦ登録変換である。
【０１１９】
【数２】
2014509895.tif 000004
上記の数２は、Ｘ線血管造影図における選択点の組である。
【０１２０】
【数３】
2014509895.tif 000005
上記の数３は、３次元ＣＭＲ静脈樹における投射及び変換された選択点の組である。Ｘは、Ｘ線投射マトリクスを表す。登録プロセスの間、Ｘ線システムの透視ジオメトリが考慮される必要があり、これは特定の較正ステップから求められ得る。
【０１２１】
他の態様に従って、診療中に使用されるライブ画像におけるカテーテル／ガイドワイヤ／リードの検出又は追跡が提供される。これは、２次元Ｘ線投射内での実時間でのカテーテル先端（又はガイドワイヤ若しくはリード先端）の検出又は追跡を含む。このために、適切なテンプレート相関フィルタが使用され得る。ＣＲＴの具体的な場合に、ガイドワイヤ／ペーサーリードは、冠状静脈系内で追跡され得る。
【０１２２】
他の態様に従って、カテーテル／ガイドワイヤ／リードの３次元局在性が提供される。これは、カテーテル先端がナビゲートするよう強いられるナビゲーション生体構造における追跡された位置の逆投射を含んでよい。Ｘ線ジオメトリにおける追跡点の逆投射を用いて、３次元ナビゲーション生体構造内の（例えば、術前イメージングからの冠状静脈の中心線に沿った）対応する３次元位置が識別され得る。ＣＲＴに関し、冠状静脈系内のガイドワイヤ／リードの３次元における特定の位置は、このようにして決定され得る。逆投射ラインが、例えば２Ｄ−３Ｄ登録誤り又は動きにより、ナビゲーション生体構造と交差しない場合には、限定的生体構造における最も近い（又は統計的に最もありそうな）点が使用され得る。呼吸及び心臓の動きによる変形は、テンプレートに基づく呼吸動作追跡、ＥＣＧゲーティング、又は他の動き補償アプローチにより考慮され得る。
【０１２３】
更なる態様に従って、他の方法が、カテーテル先端の３次元位置、例えば電磁局在性（ＥＭ局在性）のために又は、異なる角度での２つのＸ線投射により、使用される。この場合に、限定的ナビゲーション生体構造の必要性は存在せず、本発明は、心室のようなより大きい解剖学的領域（ＡＦアブレーションについての左心房又はＶＴアブレーションについての左心室）におけるナビゲーションに適用され得る。
【０１２４】
他の態様に従って、ターゲットエリアが定義される表面上へのカテーテル／ガイドワイヤ／リードの投射が提供される。これは、３次元パラメトリック曲面における目標の場所に対する決定された３次元位置の最近点の計算を含んでよい。ＣＲＴの具体的な場合に、冠状静脈系内の現在の３次元位置からの左心室（ＬＶ）表面（それは不連続なメッシュによって表されているとする。）上の最近点は次の数４によって決定される：
【０１２５】
【数４】
2014509895.tif 000006
【０１２６】
【数５】
2014509895.tif 000007
上記の数５は、静脈系内の３次元点である。
【０１２７】
【数６】
2014509895.tif 000008
上記の数６は、頂点ｉでのＬＶメッシュの３次元座標である。
【０１２８】
他の態様に従って、簡単化されたビュー（展開２次元ビュー又は自動的に方向を合わせられた３次元）におけるカテーテル／ガイドワイヤ／リード及びターゲットエリアの表示が提供される。望ましくは、ナビゲーション生体構造、例えば冠状静脈も同じビューに表示される。
【０１２９】
【数７】
2014509895.tif 000009
【０１３０】
【数８】
2014509895.tif 000010
上記の数７で表されるパラメトリック曲面における上記の数８で表されるカテーテル先端の３次元位置及びその最近点が両方とも利用可能である場合に、最も容易な方法で自動的にナビゲーション情報を表示する新しい方法が提案される。第１の提案は、以下で数９により表される座標が視覚化軸と整列されるように、自動的に３次元ビューを方向付けることである。
【０１３１】
【数９】
2014509895.tif 000011
第２の提案は、以下で数１０により表される表面を展開マップで表示することである。
【０１３２】
【数１０】
2014509895.tif 000012
それにより、マップにおいて表示される情報に関してその位置を直接に見ることが可能である。更に、利用可能である場合に、ナビゲーション生体構造も展開マップの上にオーバーレイされてよく、カテーテル先端についての可能な経路に関する情報を提供する。
【０１３３】
ＣＲＴの具体的な場合に関し、冠状静脈系内の追跡されるガイドワイヤ／リードの位置に対する最近点は、上述されたようにブルズアイプロットにおいて表示される。米国心臓協会によれば、ＬＶは１７個のセグメント、６個の基部、６個の赤道面及び５個の尖セグメントに分割され得る。機能的超音波又はＭＲは、そのようなブルズアイプロットにおける重要な機能情報の視覚化を可能にする。このように、ガイドワイヤ／リードの現在の位置は、ブルズアイにおいて目標スポットに関して実時間で視覚化され得る。ＣＲＴについて、ブルズアイは、実際上、機械的活性化、傷の負担及び電気的活性化等の情報を含むべきである。
【０１３４】
他の態様に従って、本発明は、生体構造及び特定のパラメータ、すなわち、機能、傷の負担、電気的活性化等（例えば、心室頻拍ＶＴアブレーション、幹細胞注入等）に関してカテーテル／ガイドワイヤ／リードの位置を必要とするＣＲＴ又はその他のインターベンショナルプロシージャのために使用され得る。ＶＴアブレーションのために適用される場合に、ブルズアイは、傷の負担及び電気的活性化等の情報を含んでよい。心房細胞アブレーションのために適用される場合に、左心房の２次元表面マップがＬＶブルズアイの代わりに使用されてよく、肺静脈の口を示す。
【０１３５】
本発明の他の実施例（図示せず。）に従って、すなわち、適切なシステムにおいて上記の実施例の１つに従う方法の方法ステップを実行するよう構成されることを特徴と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。
【０１３６】
従って、コンピュータプログラムエレメントはコンピュータユニットに記憶されてよく、更に本発明の実施形態の一部であってよい。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する又はその実行を引き起こすよう構成されてよい。更に、それは、上記の装置の構成要素を動作させるよう構成されてよい。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構成され得る。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、データプロセッサは、本発明の方法を実行するよう装備されてよい。
【０１３７】
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、更新により既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方をカバーする。
【０１３８】
これより先、コンピュータプログラムエレメントは、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。
【０１３９】
本発明の更なる実施例（図示せず。）に従って、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読取可能媒体が与えられる。コンピュータ読取可能媒体には、上述されたようなコンピュータプログラムエレメントが記憶されている。
【０１４０】
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固体状態媒体又は光記憶媒体のような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の電気通信システムを介して、配布されてもよい。
【０１４１】
しかし、コンピュータプログラムはまた、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のために利用可能とする媒体が提供される。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例の１つに従う方法を実行するよう配置される。
【０１４２】
本発明の実施形態は、異なる対象を参照して記載される点が知られる必要がある。特に、幾つかの実施形態は、方法カテゴリの請求項を参照して記載され、一方、他の実施形態は、装置カテゴリの請求項を参照して記載される。しかし、当業者は上記及び下記から、別なふうに知らされない限りは１つの発明カテゴリに属する特徴のいずれかの組み合わせに加えて別の発明カテゴリに関連する特徴の間の如何なる組み合わせも本願により開示されると考えられると推測するであろう。なお、全ての特徴が組み合わされてよく、それらの特徴の単純な足し合わせを超える相乗効果を提供する。
【０１４３】
特許請求の範囲において、語“有する”又は“含む”は、他の要素又はステップを除外せず、冠詞“１つの”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が、特許請求の範囲に挙げられている複数の項目の機能を満たしてよい。特定の手段が相互に異なる請求項において挙げられている単なる事実は、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すものではない。
【０１４４】
（以下、ＰＣＴ規則４．１８に基づく引用補充）
［発明の名称］血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する画像診断システム及び方法
［技術分野］
本発明は、血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する、特に蛍光透視誘導インターベンション（例えば、心房細動アブレーションプロシージャ）に適した画像診断システム及び方法に関する。
【０１４５】
［背景技術］
電気生理学は、Ｘ線蛍光透視誘導の下で心臓の鼓動の機能不全を見つけて治療するために医師が心臓カテーテルを用いるインターベンショナル心臓学の特異的な領域である。難しい電気生理学プロシージャは、心房細動の治療のための無線周波数アブレーションである。電気生理学者は、関心がある全ての場所へのアクセス経路及び生体構造を完璧に知るための特別のトレーニングと、正確な装置を選択してそれらを所望の目標へと操作するための幾らかの練習とを必要とする。患者の生体構造は、例えばＣＴ若しくはＭＲＩによる３Ｄ画像形成装置を用いて、あるいは、まさにインターベンションの開始時に局所的に造影剤を、例えば心房細動に係る肺静脈の心門及び左心房へ、又は心臓再同期療法に係る冠状静脈及び洞へ注入することによって、記録され得る。医師は基本的に、構造情報がもはや可視的でないライブフルオロ画像をナビゲートするようメンタルレジストレーション（mental  registration）を実行しなければならない。心房細動プロシージャに関し、電位測定時にカテーテルの正確な位置を知ることは、細動を引き起こす発生源、例えば変異点又は再入ループを見つけるために重要である。より一層重要なのは、所望のアブレーションパターン（例えば、肺静脈の分離又は左心房におけるルーフラインアブレーション）を実行するためのアブレーション位置の解剖学的マッピングである。
【０１４６】
インターベンショナルツール又は可視的な解剖学的ランドマークのようなサードパーティ対象を追跡することは、関心がある生体構造（例えば、心腔又は冠状静脈洞）がほとんど不可視である場合にそれらの臓器の動きを補償したいならば、インターベンショナルＸ線において必須である。
【０１４７】
しかし、追跡されるインターベンション装置と、電気生理学的インターベンションにとって興味をひく生体構造の部分との間の関係は、複雑でありうる。胸部領域において、例えば、インターベンション装置の動きは主に２つの要因、すなわち、心臓の鼓動及び呼吸動作によって導入される。
【０１４８】
胸部領域ではそれら２つの異なった動作源がそれらの周囲に別なふうに作用するので、それらの動作源を分離する必要があると考えられる。
【０１４９】
異なる周波数バンドを有する動きを生成する異なった動作源の分離のための既知の手段は、一方の動作源から派生する動きを回復するよう追跡対象の全体的な動きにフィルタをかけることに基づく。しかし、フィルタリングは、動き補償の品質を変更する遅延をもたらしうる。更に、フィルタリングの結果は、蛍光透視の画像レートが低下する場合に瞬く間に劣化しうる。
【０１５０】
他の既知の手段は、動作源の１つ（又は複数）の時間モデルを用いることから成る。時間モデルは、次いで、記録された動作に適合される。これは、非常に大きい運動変動性（例えば、心臓又は呼吸動作の不整脈）に対処するにはそれほど柔軟でない。
【０１５１】
［発明の概要］
［発明が解決しようとする課題］
従って、少なくとも２つの異なる動作源によって引き起こされる誘導運動の影響下にある血管に挿入されるインターベンション装置の正確な誘導を支援する関心のある生体構造の画像表示を実施するロバストな画像診断システム及び方法に対する必要性が存在する。ロバスト性は、リズム及びフレームレートの変化に対処すべきである。
【０１５２】
［課題を解決するための手段］
上記の必要性は、独立請求項の対象により満足され得る。本発明の更なる実施形態は、従属請求項において定義される。
【０１５３】
本発明の態様に従って、血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する画像診断システムが提案される。画像診断システムは、次のステップを、望ましくは、もっぱら排他的ではなく、示される順序において、実行するよう構成される：
（ｉ）患者の第１の動作を伴わない時間フレームの間、関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域の第１の画像シーケンスを取得するステップ；
（ｉｉ）取得された前記第１の画像シーケンスにおいて前記インターベンション装置の動きを分析することによって、第２の動作周期の間、前記インターベンション装置の周期的な動きの第１の動作シーケンスを検出するステップ；
（ｉｉｉ）前記第２の動作によってのみ導入される前記インターベンション装置の動作モデルを生成するステップ；
（ｉｖ）前記インターベンション装置の前記第１の動作シーケンスと前記第２の動作との間の関係を定義する演算子を決定するステップ；
（ｉｖ）前記患者の前記関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域のライブ画像を取得するステップ；
（ｖ）前記演算子により前記第２の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを差し引き、前記患者の前記第１の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを決定するステップ；及び
（ｖｉ）前記第１の動作に基づく前記関心のある対象の表示を記録するステップ。
【０１５４】
本発明に従って、例えば心臓の動き及び発汗動作として存在する異なる動作源の状態は、１又は複数のサードパーティ対象として認識されるインターベンション装置の実際の形状を評価し、関心のある他の対象（通常は心腔）の姿勢を関連のある動作に基づき推定することによって、回復される。
【０１５５】
本発明の核心部には、異なる動作源が異なる方法でインターベンション装置の形状を変形させるとの想定があり、それにより、動作に対するそれらの動作源の夫々の影響は一義的に回復され得る。１又は複数の動作モデルを用いて、異なる要因によって導入される動きが次いで推測され、関心のある生体構造のような他の対象へ伝播され得る。既存の技術と対比することによって、本アプローチの重要な利点は、フレームレートに対する結果の依存性の欠如及び、時間遅延なしに関心のある生体構造の位置の推定を生成するその能力である。
【０１５６】
関心のある生体構造領域の第１の組の画像の取得は、一連のその後の２Ｄ画像を提供することができるＸ線画像形成装置によって実施されてよい。インターベンション装置は、インターベンション装置のモデルを定義し且つ第２の動作源によって導入されるインターベンション装置の動きの第１の動作シーケンスを検出するために、Ｘ線画像における認識に適した１又はそれ以上の特徴的な特徴又はランドマークを有してよい。インターベンション装置の動きは周期であってよいが必ずしも周期的でなくてもよい（例えば、心臓の動き）。インターベンション装置のためのモデルの定義は、回帰又は他の適用可能な方法によって実施されてよい。
【０１５７】
インターベンション装置の形状に影響を及ぼす第２の動作源とインターベンション装置自体の状態との間の関係の定義のために、動作モデルの定義は必須である。そのような動作モデルは、第１の動作源の状態に依存するインターベンション装置の位置を表す位置ベクトルを得るために、第１の動作スカラのような第１の動作源ベクトル（例えば、繰り返し発生する動作のラジアン値）を乗じられる行列又はベクトルとして構成されてよい。一般的に、動作モデルは、入力としてインターベンション装置の形状をとり、分析的に又は実験的に決定される関係により位相又は変位を出力する。最も基本的なモードにおいて動作モデルは単一フレームに基づき使用可能であるべきであるから、望ましくは、入力は速度のような導関数であるべきではない。更に、低フレームレートシーケンスにおいて、速度はほとんど推定され得ない。
【０１５８】
反転動作モデルとしての演算子の決定は、動作モデルの性質及びその次元に依存する都合の良い転置関数によりインターベンション装置の動作モデルを置き換えることによって、実行されてよい。
【０１５９】
関心のある生体構造領域に挿入されるインターベンション装置による関心のある生体構造領域のライブ蛍光透視画像の取得は、左心房のような特定のスポットへ導かれるべきであるインターベンション装置を可視的とするのに必要である。ライブ画像は患者の動きに関する制限なしに取得され得ることが指摘される。
【０１６０】
次のステップで、第１の動作源（例えば、発汗動作）にのみ基づくインターベンション装置の動作モデルは、形状変形が第２の動作源によってのみ導入される第１の学習ステップに従ってインターベンション装置の動きを分析することによって、導かれる。インターベンション装置の形状が第２の動作源及び第１の動作源の両方の影響下でモニタリングされる場合に、第２の動作源によって導入されるインターベンション装置の形状変形は、上記の反転動作モデルとしての演算子の使用下で差し引かれ得る。それにより、第１の動作源とインターベンション装置の動きとの間の関係としての動作モデルが得られる。
【０１６１】
この関係は、特に発汗動作に基づくライブ蛍光透視画像及び関心のある生体構造の予め取得された画像の記録に有用である。これは、例えば左心房の動きが実質的に第２の動作源、特に心臓の動きに依存せず、発汗の影響下で剛体的に動かされるので、有益である。
【０１６２】
様式化された方法において、時間に沿って追跡されるｎｓ個の動作源及びｎｏ個の対象が存在する。夫々の動作源及び対象は、夫々Ｓｉ及びＴｉと示され且つ多次元であってもなくてもよい自身の状態によって、一義的に表される。以下で、対象の状態Ｔｉは、動作源の状態Ｓｉにのみ依存すると仮定される。すなわち：
【０１６３】
【数１１】
2014509895.tif 000013
【０１６４】
【数１２】
2014509895.tif 000014
上記の数１２は動作モデルを表す。更に、この行為は、全ての対象の状態の認識により反転可能であると仮定される。すなわち、夫々の動作源について、下記の数１３のように、演算子が存在する：
【０１６５】
【数１３】
2014509895.tif 000015
関心のある対象の状態Ａは、再びそれがＳｉにのみ依存するとして、下記の数１５によって表される動作モデルを仮定して下記の数１４によって回復される：
【０１６６】
【数１４】
2014509895.tif 000016
【０１６７】
【数１５】
2014509895.tif 000017
関心のある生体構造自体は、その可観測の状態が何とも不十分であり且つ他のインターベンション装置又は他のサードパーティ対象の観測によって増補される必要がある場合に、インターベンション装置において重視されることがあり得る。
【０１６８】
モデルの学習は必ずしも本願に特有ではない。モデルは、例外なく適用可能であっても、あるいは、患者特有の学習を必要してもよい。
【０１６９】
提案される画像診断システムは、潜在的に手術室環境において使用されるＸ線カテーテル検査室システムにおいて適用されてよい。更に、それは、誘導支援が重要である他の状況においても利用されてよい。本発明が使用され得る他の用途は、生検針のようなインターベンショナル機器の位置を確認することが高い関心事項である最小侵襲手術である。
【０１７０】
本発明の更なる態様に従って、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提案され、該コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素は、適切なコンピュータ装置又はプログラム可能システムにおいて実行される場合に、提案される画像診断システムに関して上述された方法ステップを実行するよう構成されることを特徴とする。実際に、そのようなコンピュータプログラムが実行され、且つ、例えば適切なインターフェース、プロセッサ及びメモリを有して、生体構造−血管造影−記録（anatomy-angiogram-registration）、血管造影−蛍光透視−記録（angiogram-fluoroscopy-registration）及び最後に生体構造−蛍光透視−記録（anatomy-fluoroscopy-registration）を提供するその後のデータ処理のための入力としてそれぞれの生体構造表示データ及びＸ線画像データを取得するコンピュータ装置又はプログラム可能システムは、上記の画像診断システムとして動作してよい。
【０１７１】
本発明の更なる態様に従って、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読取可能媒体が提供され、該コンピュータ読取可能媒体は、自身に記憶されている上記のコンピュータプログラムを有する。なお、コンピュータプログラムはまた、ネットワーク上で提供されてよく、かかる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てよい。従って、コンピュータ読取可能媒体は、コンピュータプログラムをダウンロードに使用可能とする媒体であってよい。
【０１７２】
本発明の実施形態の特徴及び利点は、種々の対象に関してここで記載されている点に留意すべきである。特に、幾つかの実施形態は方法タイプの特徴に関して記載され、一方、他の実施形態は装置タイプの特徴に関して記載される。なお、当業者は、上記及び下記から、別なふうに記されない限りは、１タイプの対象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如何な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と推測するであろう。特に、特徴は、それらの特徴の単純な和を超える相乗効果を提供するよう組み合わされ得る。
【０１７３】
［図面の簡単な説明］
［図１］全心周期の間のインターベンション装置の形状変形の概要を示す。  
［図２］所与の相でのインターベンション装置に対する関心のある生体構造の位置を示す。  
［図３］他の相でのインターベンション装置に対する関心のある生体構造の推定される位置を示す。  
［図４］本発明に従う画像診断システムの概要を示す。  
［図５］本発明に従う方法の概略図を示す。
【０１７４】
［発明を実施するための形態］
本発明の先に定義された特徴及び実施形態並びに更なる特徴及び利点は、後述される実施形態の例からも導くことができ、それらの例を参照して説明される。なお、本発明は、そのような実施形態の例に制限されない。本発明について、以降、図面を参照して、より詳細に記載する。
【０１７５】
図は単に図式的であり、実寸ではない。
【０１７６】
図１は、全心周期の間のインターベンション装置の形状変形の概要を示す。インターベンション装置２は、心周期の３つの異なる相φ１、φ２及びφ３について示されている。それらの相のうち２つは、心臓拡張の終わり（ＥｏＤ）及び心臓収縮の終わり（ＥｏＳ）に作動するトリガによって、達成されてよい。インターベンション装置２は、冠状静脈洞の閉塞のために、心筋保護液を分注するために、更に心肺バイパス手術の間冠状静脈洞の圧力をモニタリングするために一般的に使用される冠状静脈洞カテーテル（ＣＳＣ）として実現されてよい。電気生理学用途のために、冠状静脈洞カテーテルは、インターベンション装置の形状が縮められる形状変形のための明確に視認できるランドマークとして使用されるその先端において、電極６を有する。
【０１７７】
図１における３つの異なる形状変形は、患者が発汗動作を行っていない場合に、少なくとも１心周期の間に記録される。心周期のインスタンスは、インターベンション装置２が基本的に繰り返し動作を導く場合に、インターベンション装置２の動きを分析することによって自動的に検出され得る。心周期の間の心臓の状態は、動きが周期的であることから、変数Ｓ∈［０，２π］によって表されてよい。更に、この状態は時間に比例してよい。
【０１７８】
形状変形と心周期との間の関係の決定、すなわち心周期での変位は、発汗動作がインターベンション装置２に剛体的に作用すると推定されるとして、提案されるシステム及び方法にとって重要である。心周期によって導入される形状変形及び発汗動作は重ね合わされ、インターベンション装置の心周期により導入される動きの分離された決定を通じてのみ分けられてよい。インターベンション装置２の形状から状態Ｓを与える演算子Ｈは、例えば、配向、屈曲、又は電極の相対位置等のインターベンション装置２の様々な形状特徴による検出された心周期に対する回帰法によって、決定されてよい。
【０１７９】
電極の３次元位置をそれらの２次元投射から、例えば事前の解剖学的形状及びインターベンション装置の３次元モデルを用いて、得ることが可能である場合に、心周期の間中のインターベンション装置２の状態としての電極６の３次元位置が学習され得る。そうでない場合に、状態は電極６の２次元位置に制限され、モデルは本発明に従う画像診断システムのＣアームが回転されるまでしか有効でない。
【０１８０】
この工程は、インターベンション装置の形状変形と心周期との間の関係を定義する動作モデルが導かれる“学習相”と見なされてよい。それにより、心周期内の位置を知ると、インターベンション装置の形状変形は正確に決定され得る。
【０１８１】
図２において、関心のある生体構造の図式的概観が示されている。ここで、関心のある生体構造は左心房（ＬＡ）４である。２つの主な動作源は、心臓の鼓動（心周期）及び呼吸（発汗動作）に対応する。発汗動作は左心房４及びインターベンション装置２の両方を剛体的に動かし、且つ、心臓の鼓動は左心房４に作用しないと仮定される。これは、アブレーションプロシージャの間の主たる関心領域である左心房４の天井近くでの妥当な想定である。
【０１８２】
左心房４及びインターベンション装置２の配置は時間によって与えられ、画像が取得される。画像が取得されるために、造影剤が、Ｘ線画像取得処理において左心房４を可視的にするために、患者に投与されている。造影剤は、左心房４の生体構造を示し、従って、モデル又は予め獲得された画像は、手動で又は自動的に、オペレータに対してスクリーン上に置かれ得る。インターベンション装置２と同じフレームにおいてモデルを初期化するよう、単一の心臓動作相のみが適切なリンクを作るのに必要とされる。このタスクのための有用な相は、自動的に検出するのが容易な相であり、例えばＥｏＤ及びＥｏＳにおおよそ対応するインターベンション装置のコース上の正確な位置を示す。
【０１８３】
例として、インターベンション装置２は図２において位置φ１を有する。左心房４に対するインターベンション装置２の位置が知られており且つインターベンション装置２の動作モデルが決定されるので、左心房４の位置は、あらゆる発生する心臓相について決定可能である。従って、新しい画像に関してインターベンション装置２の形状が分析され、心臓相が得られる。
【０１８４】
先に学習された動作モデルを用いて、心臓によって導入される動きが決定され得る。次いで、残りの剛体運動はもっぱら発汗動作に起因し、よって、呼吸状態ひいては左心房４の位置を与える。
【０１８５】
その最も簡単な形において、発汗動作は、インターベンション装置２及び左心房４に一様に適用される垂直遷移であると考えられる。従って、インターベンション装置２の残りの遷移は、心臓の鼓動が抽出されると、直接に左心房４のモデルに適用され得る。
【０１８６】
従って、左心房４の画像を取得し、インターベンション装置２の動作モデルを決定した後、造影剤によらない左心房４の位置が発汗動作の間の全ての心周期について決定可能である。左心房４の相対位置は、以前に取得された左心房４の画像又は左心房４のモデルと、図３に表されるインターベンション装置の実際の形状をもたらす蛍光透視画像とを記録し重ね合わせる際に、インターベンション処理を行う人に対して可視的にされ得る。
【０１８７】
それにより、図１において表される学習相からの決定された動作モデルの使用下でのインターベンション装置２の検出された形状は、発汗動作と左心房４の相対位置との間の関係を決定することを可能にする。
【０１８８】
動き補正は更に、心臓相の間にインターベンション装置２の形状８の推定を通じて行われてよい。例えば、インターベンション装置２の実際の形状が図１において表される心周期の相φ３に従う形状に等しい場合に、相φ１での対応するインターベンション装置２の形状は動作モデルを用いて推定されてよい。これは、φ３でのインターベンション装置２の形状からφ１での推定される形状（φ１’と称される。）を指し示す矢印によって示される。次いで、この推定は、図２において示される左心房４の位置を決定するために使用されてよい。
【０１８９】
図４は、本発明に従う画像診断システムの図式的概観を示す。画像診断システム１０は、Ｘ線放射を生成するよう設けられたＸ線放射源１２を備えるＸ線画像取得装置を有する。テーブル１４は、検査される対象を受容するために設けられている。更に、Ｘ線画像検出モジュール１６が、Ｘ線放射源１２の向かい側に位置付けられている。放射プロシージャの間、検査対象はＸ線放射源１２と検出モジュール１６との間に位置付けられる。検出モジュール１６は、Ｘ線画像検出モジュール１６及びＸ線放射源１２の両方へ接続されているデータ処理部１８へデータを送る。データ処理部１８は、例として、検査室内の空間を節約するためにテーブル１４の下に置かれてよい。それは異なる場所に、例えば別の部屋又は別の試験室に置かれてもよいことは明らかである。更に、出力部２０は、例として、ディスプレイを装備され、従って、医療表示システムを操作する人（心臓内科医又は心臓外科医等の医師であってよい。）に対して情報を表示するためにテーブル１４の近くに配置されてよい。望ましくは、ディスプレイは、検査状況に依存して個別の調整を可能にするよう可動に取り付けられる。また、インターフェース部２２が、ユーザによって情報を入力するよう配置されている。
【０１９０】
スタンドアローン型の出力部２０を使用することは必要とされず、出力部２０をデータ処理部１８に含めることも可能であり、オーバーレイ及び結合処理は更なる目的のための適切な出力ポートで行われて提供される。
【０１９１】
基本的に、画像検出モジュール１６は、この対象をＸ線放射にさらすことによって画像を生成する。画像はデータ処理部１８で更に処理される。示される例は所謂Ｃ形Ｘ線画像取得装置であることが知られる。Ｘ線画像取得装置は、Ｃの形をしたアームを有する。検出モジュール１６は、Ｃアームの一方の端部に配置されており、Ｘ線放射源１２は、Ｃアームの反対の端部に位置付けられている。Ｃアームは可動に取り付けられており、テーブル１４の上に位置付けられた関心のある対象の周りを回転可能である。つまり、異なる視野方向を有して画像を取得することが可能である。
【０１９２】
データ処理部１８は、本発明に従う方法を行うよう構成されてよく、よって、血管インターベンションプロシージャにおけるインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供するためのデータ処理部と考えることができ、あるいは、そのようなデータ処理部を有することができる。それにより、データプロセッサ及び望ましくは、インターベンション装置の動作モデル及び関心のある対象のモデルを記憶する記憶手段は、上記の方法の実施例に従って血管インターベンションプロシージャにおけるインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する１つのプログラム要素を導く関連ソフトウェアとともに、提供される。ソフトウェアは、コンピュータ読取可能媒体によって又はネットワークを通じてデータ処理部１８に移動可能であり、完全な新しいオペレーティングシステム又はアップデートとして認識されてよい。
【０１９３】
図５において明らかになるように、本発明に従う方法は：
（ｉ）患者の第１の動作を伴わない時間フレームの間、関心のある血管領域に挿入されるインターベンション装置２を含む前記関心のある血管領域の第１の画像シーケンスを取得するステップ２４；
（ｉｉ）取得された前記第１の画像シーケンスにおいてインターベンション装置２の動きを分析することによって、第２の動作周期の間、インターベンション装置２の周期的な動きの第１の動作シーケンスを検出するステップ２６；
（ｉｉｉ）前記第２の動作によってのみ導入されるインターベンション装置２の動作モデルを生成するステップ２８；
（ｉｖ）インターベンション装置２の前記第１の動作シーケンスと前記第２の動作との間の関係を定義する演算子を決定するステップ３０；
（ｉｖ）前記関心のある血管領域に挿入されるインターベンション装置２を含む前記関心のある血管領域のライブ画像を取得するステップ３２；
（ｖ）前記演算子により前記第２の動作によって導入されるインターベンション装置２の動きを差し引き、前記第１の動作によって導入されるインターベンション装置２の動きを決定するステップ３４；及び
（ｖｉ）前記第１の動作に基づく前記関心のある対象の表示を記録するステップ３６
を有する。
【０１９４】
ライブ画像は患者の動きに対する制限なしに取得され得ることが指摘される。
【０１９５】
関心のある対象の記録された表示は、更に、取得されたライブ画像に重ね合わされ（ステップ３８）、表示される（ステップ４０）。
【０１９６】
最後に、ここで、語“有する”は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞“１つの”は複数個を除外しない点に留意すべきである。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に挙げられている複数の項目の機能を満足してよい。ある手段が相互に異なる請求項において挙げら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すものではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限すると解されるべきではない。
【０１９７】
［符号の説明］
２    インターベンション装置
４    左心房（ＬＡ）
６    電極
８    形状
１０  画像診断システム
１２  Ｘ線放射源
１４  テーブル
１６  検出モジュール
１８  データ処理部
２０  スタンドアローン型の出力部
２２  インターフェース部
２４  第１の画像シーケンスを取得するステップ
２６  第１の動作シーケンスを検出するステップ
２８  動作モデルを生成するステップ
３０  演算子を決定するステップ
３２  ライブ画像を取得するステップ
３４  インターベンション装置の動きを差し引くステップ
３６  関心のある対象の表示を記録するステップ
３８  重ね合わせるステップ
４０  表示するステップ。
【０１９８】
［特許請求の範囲］
［請求項１］
関心のある対象の位置が少なくとも第１の動作源に依存している関心領域における血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する画像診断システムであって：
（ｉ）患者の第１の動作を伴わない時間フレームの間、関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域の第１の画像シーケンスを取得し；
（ｉｉ）取得された前記第１の画像シーケンスにおいて前記インターベンション装置の動きを分析することによって、第２の動作周期の間、前記インターベンション装置の周期的な動きの第１の動作シーケンスを検出し；
（ｉｉｉ）前記第２の動作によってのみ導入される前記インターベンション装置の動作モデルを生成し；
（ｉｖ）前記インターベンション装置の前記第１の動作シーケンスと前記第２の動作との間の関係を定義する演算子を決定し；
（ｉｖ）前記患者の前記関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域のライブ画像を取得し；
（ｖ）前記演算子により前記第２の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを差し引き、前記患者の前記第１の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを決定し；且つ
（ｖｉ）前記第１の動作に基づく前記関心のある対象の表示を記録する
よう構成される画像診断システム。  
［請求項２］
前記第１の運動シーケンスは発汗動作である、
請求項１に記載の画像診断システム。  
［請求項３］
前記第２の動作源は心臓の動きである、
請求項１又は２に記載の画像診断システム。  
［請求項４］
前記関心領域は、大動脈起始部の周囲領域である、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の画像診断システム。  
［請求項５］
前記関心のある対象は左心房である、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の画像診断システム。  
［請求項６］
前記関心のある対象の表示を前記ライブ画像に重ね合わせ、結果として得られる画像をスクリーンに表示する
よう更に構成される請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の画像診断システム。  
［請求項７］
関心のある対象の位置が少なくとも第１の動作源に依存している関心領域における血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する方法であって：
（ｉ）患者の第１の動作を伴わない時間フレームの間、関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域の第１の画像シーケンスを取得するステップ；
（ｉｉ）取得された前記第１の画像シーケンスにおいて前記インターベンション装置の動きを分析することによって、第２の動作周期の間、前記インターベンション装置の周期的な動きの第１の動作シーケンスを検出するステップ；
（ｉｉｉ）前記第２の動作によってのみ導入される前記インターベンション装置の動作モデルを生成するステップ；
（ｉｖ）前記インターベンション装置の前記第１の動作シーケンスと前記第２の動作との間の関係を定義する演算子を決定するステップ；
（ｉｖ）前記患者の前記関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域のライブ画像を取得するステップ；
（ｖ）前記演算子により前記第２の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを差し引き、前記患者の前記第１の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを決定するステップ；及び
（ｖｉ）前記第１の動作に基づく前記関心のある対象の表示を記録するステップ
を有する方法。  
［請求項８］
血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供するデータ処理ユニットであって、請求項７に記載の方法を実行するよう構成されるデータプロセッサを有するデータ処理ユニット。  
［請求項９］
血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供するコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取可能な媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、データ処理ユニットによって実行される場合に、請求項７に記載の方法を制御するよう構成される、
コンピュータ読取可能な媒体。  
［請求項１０］
血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供するプログラム要素であって、
データ処理ユニットによって実行される場合に、請求項７に記載の方法を制御するよう構成されるプログラム要素。
【図１】
2014509895.tif 000018
【図２】
2014509895.tif 000019
【図３】
2014509895.tif 000020
【図４】
2014509895.tif 000021
【図５】
2014509895.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月3日(2013.9.3)
【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】
関心のある対象の位置が少なくとも第１の動作源に依存している関心領域における血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する画像診断システムであって：
（ｉ）患者の第１の動作を伴わない時間フレームの間、関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域の第１の画像シーケンスを取得し；
（ｉｉ）取得された前記第１の画像シーケンスにおいて前記インターベンション装置の動きを分析することによって、第２の動作周期の間、前記インターベンション装置の周期的な動きの第１の動作シーケンスを検出し；
（ｉｉｉ）前記第２の動作によってのみ導入される前記インターベンション装置の動作モデルを生成し；
（ｉｖ）前記インターベンション装置の前記第１の動作シーケンスと前記第２の動作との間の関係を定義する演算子を決定し；
（ｉｖ）前記患者の前記関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域のライブ画像を取得し；
（ｖ）前記演算子により前記第２の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを差し引き、前記患者の前記第１の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを決定し；且つ
（ｖｉ）前記第１の動作に基づく前記関心のある対象の表示を記録する
よう構成される画像診断システム。
【請求項２】
前記第１の運動シーケンスは呼吸動作である、
請求項１に記載の画像診断システム。
【請求項３】
前記第２の動作源は心臓の動きである、
請求項１又は２に記載の画像診断システム。
【請求項４】
前記関心領域は、大動脈起始部の周囲領域である、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の画像診断システム。
【請求項５】
前記関心のある対象は左心房である、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の画像診断システム。
【請求項６】
前記関心のある対象の表示を前記ライブ画像に重ね合わせ、結果として得られる画像をスクリーンに表示する
よう更に構成される請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の画像診断システム。
【請求項７】
関心のある対象の位置が少なくとも第１の動作源に依存している関心領域における血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する方法であって：
（ｉ）患者の第１の動作を伴わない時間フレームの間、関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域の第１の画像シーケンスを取得するステップ；
（ｉｉ）取得された前記第１の画像シーケンスにおいて前記インターベンション装置の動きを分析することによって、第２の動作周期の間、前記インターベンション装置の周期的な動きの第１の動作シーケンスを検出するステップ；
（ｉｉｉ）前記第２の動作によってのみ導入される前記インターベンション装置の動作モデルを生成するステップ；
（ｉｖ）前記インターベンション装置の前記第１の動作シーケンスと前記第２の動作との間の関係を定義する演算子を決定するステップ；
（ｉｖ）前記患者の前記関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域のライブ画像を取得するステップ；
（ｖ）前記演算子により前記第２の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを差し引き、前記患者の前記第１の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを決定するステップ；及び
（ｖｉ）前記第１の動作に基づく前記関心のある対象の表示を記録するステップ
を有する方法。
【請求項８】
血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供するデータ処理ユニットであって、請求項７に記載の方法を実行するよう構成されるデータプロセッサを有するデータ処理ユニット。
【請求項９】
血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供するコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取可能な媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、データ処理ユニットによって実行される場合に、請求項７に記載の方法を制御するよう構成される、
コンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１０】
血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供するプログラム要素であって、
データ処理ユニットによって実行される場合に、請求項７に記載の方法を制御するよう構成されるプログラム要素。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
本発明に従って、例えば心臓の動き及び呼吸動作として存在する異なる動作源の状態は、１又は複数のサードパーティ対象として認識されるインターベンション装置の実際の形状を評価し、関心のある他の対象（通常は心腔）の姿勢を関連のある動作に基づき推定することによって、回復される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６０】
次のステップで、第１の動作源（例えば、呼吸動作）にのみ基づくインターベンション装置の動作モデルは、形状変形が第２の動作源によってのみ導入される第１の学習ステップに従ってインターベンション装置の動きを分析することによって、導かれる。インターベンション装置の形状が第２の動作源及び第１の動作源の両方の影響下でモニタリングされる場合に、第２の動作源によって導入されるインターベンション装置の形状変形は、上記の反転動作モデルとしての演算子の使用下で差し引かれ得る。それにより、第１の動作源とインターベンション装置の動きとの間の関係としての動作モデルが得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６１】
この関係は、特に呼吸動作に基づくライブ蛍光透視画像及び関心のある生体構造の予め取得された画像の記録に有用である。これは、例えば左心房の動きが実質的に第２の動作源、特に心臓の動きに依存せず、呼吸の影響下で剛体的に動かされるので、有益である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７７】
図１における３つの異なる形状変形は、患者が呼吸動作を行っていない場合に、少なくとも１心周期の間に記録される。心周期のインスタンスは、インターベンション装置２が基本的に繰り返し動作を導く場合に、インターベンション装置２の動きを分析することによって自動的に検出され得る。心周期の間の心臓の状態は、動きが周期的であることから、変数Ｓ∈［０，２π］によって表されてよい。更に、この状態は時間に比例してよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７８】
形状変形と心周期との間の関係の決定、すなわち心周期での変位は、呼吸動作がインターベンション装置２に剛体的に作用すると推定されるとして、提案されるシステム及び方法にとって重要である。心周期によって導入される形状変形及び呼吸動作は重ね合わされ、インターベンション装置の心周期により導入される動きの分離された決定を通じてのみ分けられてよい。インターベンション装置２の形状から状態Ｓを与える演算子Ｈは、例えば、配向、屈曲、又は電極の相対位置等のインターベンション装置２の様々な形状特徴による検出された心周期に対する回帰法によって、決定されてよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８１】
図２において、関心のある生体構造の図式的概観が示されている。ここで、関心のある生体構造は左心房（ＬＡ）４である。２つの主な動作源は、心臓の鼓動（心周期）及び呼吸（呼吸動作）に対応する。呼吸動作は左心房４及びインターベンション装置２の両方を剛体的に動かし、且つ、心臓の鼓動は左心房４に作用しないと仮定される。これは、アブレーションプロシージャの間の主たる関心領域である左心房４の天井近くでの妥当な想定である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８４】
先に学習された動作モデルを用いて、心臓によって導入される動きが決定され得る。次いで、残りの剛体運動はもっぱら呼吸動作に起因し、よって、呼吸状態ひいては左心房４の位置を与える。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８５】
その最も簡単な形において、呼吸動作は、インターベンション装置２及び左心房４に一様に適用される垂直遷移であると考えられる。従って、インターベンション装置２の残りの遷移は、心臓の鼓動が抽出されると、直接に左心房４のモデルに適用され得る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８６】
従って、左心房４の画像を取得し、インターベンション装置２の動作モデルを決定した後、造影剤によらない左心房４の位置が呼吸動作の間の全ての心周期について決定可能である。左心房４の相対位置は、以前に取得された左心房４の画像又は左心房４のモデルと、図３に表されるインターベンション装置の実際の形状をもたらす蛍光透視画像とを記録し重ね合わせる際に、インターベンション処理を行う人に対して可視的にされ得る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８７】
それにより、図１において表される学習相からの決定された動作モデルの使用下でのインターベンション装置２の検出された形状は、呼吸動作と左心房４の相対位置との間の関係を決定することを可能にする。
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月20日(2014.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する、特に蛍光透視誘導インターベンション（例えば、心房細動アブレーションプロシージャ）に適した画像診断システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気生理学は、Ｘ線蛍光透視誘導の下で心臓の鼓動の機能不全を見つけて治療するために医師が心臓カテーテルを用いるインターベンショナル心臓学の特異的な領域である。難しい電気生理学プロシージャは、心房細動の治療のための無線周波数アブレーションである。電気生理学者は、関心がある全ての場所へのアクセス経路及び生体構造を完璧に知るための特別のトレーニングと、正確な装置を選択してそれらを所望の目標へと操作するための幾らかの練習とを必要とする。患者の生体構造は、例えばＣＴ若しくはＭＲＩによる３Ｄ画像形成装置を用いて、あるいは、まさにインターベンションの開始時に局所的に造影剤を、例えば心房細動に係る肺静脈の心門及び左心房へ、又は心臓再同期療法に係る冠状静脈及び洞へ注入することによって、記録され得る。医師は基本的に、構造情報がもはや可視的でないライブフルオロ画像をナビゲートするようメンタルレジストレーション（mental  registration）を実行しなければならない。心房細動プロシージャに関し、電位測定時にカテーテルの正確な位置を知ることは、細動を引き起こす発生源、例えば変異点又は再入ループを見つけるために重要である。より一層重要なのは、所望のアブレーションパターン（例えば、肺静脈の分離又は左心房におけるルーフラインアブレーション）を実行するためのアブレーション位置の解剖学的マッピングである。
【０００３】
インターベンショナルツール又は可視的な解剖学的ランドマークのようなサードパーティ対象を追跡することは、関心がある生体構造（例えば、心腔又は冠状静脈洞）がほとんど不可視である場合にそれらの臓器の動きを補償したいならば、インターベンショナルＸ線において必須である。
【０００４】
しかし、追跡されるインターベンション装置と、電気生理学的インターベンションにとって興味をひく生体構造の部分との間の関係は、複雑でありうる。胸部領域において、例えば、インターベンション装置の動きは主に２つの要因、すなわち、心臓の鼓動及び呼吸動作によって導入される。
【０００５】
胸部領域ではそれら２つの異なった動作源がそれらの周囲に別なふうに作用するので、それらの動作源を分離する必要があると考えられる。
【０００６】
異なる周波数バンドを有する動きを生成する異なった動作源の分離のための既知の手段は、一方の動作源から派生する動きを回復するよう追跡対象の全体的な動きにフィルタをかけることに基づく。しかし、フィルタリングは、動き補償の品質を変更する遅延をもたらしうる。更に、フィルタリングの結果は、蛍光透視の画像レートが低下する場合に瞬く間に劣化しうる。
【０００７】
他の既知の手段は、動作源の１つ（又は複数）の時間モデルを用いることから成る。時間モデルは、次いで、記録された動作に適合される。これは、非常に大きい運動変動性（例えば、心臓又は呼吸動作の不整脈）に対処するにはそれほど柔軟でない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、少なくとも２つの異なる動作源によって引き起こされる誘導運動の影響下にある血管に挿入されるインターベンション装置の正確な誘導を支援する関心のある生体構造の画像表示を実施するロバストな画像診断システム及び方法に対する必要性が存在する。ロバスト性は、リズム及びフレームレートの変化に対処すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の必要性は、独立請求項の対象により満足され得る。本発明の更なる実施形態は、従属請求項において定義される。
【００１０】
本発明の態様に従って、血管インターベンションプロシージャにおいてインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する画像診断システムが提案される。画像診断システムは、次のステップを、望ましくは、もっぱら排他的ではなく、示される順序において、実行するよう構成される：
（ｉ）患者の第１の動作を伴わない時間フレームの間、関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域の第１の画像シーケンスを取得するステップ；
（ｉｉ）取得された前記第１の画像シーケンスにおいて前記インターベンション装置の動きを分析することによって、第２の動作周期の間、前記インターベンション装置の周期的な動きの第１の動作シーケンスを検出するステップ；
（ｉｉｉ）前記第２の動作によってのみ導入される前記インターベンション装置の動作モデルを生成するステップ；
（ｉｖ）前記インターベンション装置の前記第１の動作シーケンスと前記第２の動作との間の関係を定義する演算子を決定するステップ；
（ｉｖ）前記患者の前記関心のある血管領域に挿入される前記インターベンション装置を含む前記関心のある血管領域のライブ画像を取得するステップ；
（ｖ）前記演算子により前記第２の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを差し引き、前記患者の前記第１の動作によって導入される前記インターベンション装置の動きを決定するステップ；及び
（ｖｉ）前記第１の動作に基づく前記関心のある対象の表示を記録するステップ。
【００１１】
本発明に従って、例えば心臓の動き及び呼吸動作として存在する異なる動作源の状態は、１又は複数のサードパーティ対象として認識されるインターベンション装置の実際の形状を評価し、関心のある他の対象（通常は心腔）の姿勢を関連のある動作に基づき推定することによって、回復される。
【００１２】
本発明の核心部には、異なる動作源が異なる方法でインターベンション装置の形状を変形させるとの想定があり、それにより、動作に対するそれらの動作源の夫々の影響は一義的に回復され得る。１又は複数の動作モデルを用いて、異なる要因によって導入される動きが次いで推測され、関心のある生体構造のような他の対象へ伝播され得る。既存の技術と対比することによって、本アプローチの重要な利点は、フレームレートに対する結果の依存性の欠如及び、時間遅延なしに関心のある生体構造の位置の推定を生成するその能力である。
【００１３】
関心のある生体構造領域の第１の組の画像の取得は、一連のその後の２Ｄ画像を提供することができるＸ線画像形成装置によって実施されてよい。インターベンション装置は、インターベンション装置のモデルを定義し且つ第２の動作源によって導入されるインターベンション装置の動きの第１の動作シーケンスを検出するために、Ｘ線画像における認識に適した１又はそれ以上の特徴的な特徴又はランドマークを有してよい。インターベンション装置の動きは周期であってよいが必ずしも周期的でなくてもよい（例えば、心臓の動き）。インターベンション装置のためのモデルの定義は、回帰又は他の適用可能な方法によって実施されてよい。
【００１４】
インターベンション装置の形状に影響を及ぼす第２の動作源とインターベンション装置自体の状態との間の関係の定義のために、動作モデルの定義は必須である。そのような動作モデルは、第１の動作源の状態に依存するインターベンション装置の位置を表す位置ベクトルを得るために、第１の動作スカラのような第１の動作源ベクトル（例えば、繰り返し発生する動作のラジアン値）を乗じられる行列又はベクトルとして構成されてよい。一般的に、動作モデルは、入力としてインターベンション装置の形状をとり、分析的に又は実験的に決定される関係により位相又は変位を出力する。最も基本的なモードにおいて動作モデルは単一フレームに基づき使用可能であるべきであるから、望ましくは、入力は速度のような導関数であるべきではない。更に、低フレームレートシーケンスにおいて、速度はほとんど推定され得ない。
【００１５】
反転動作モデルとしての演算子の決定は、動作モデルの性質及びその次元に依存する都合の良い転置関数によりインターベンション装置の動作モデルを置き換えることによって、実行されてよい。
【００１６】
関心のある生体構造領域に挿入されるインターベンション装置による関心のある生体構造領域のライブ蛍光透視画像の取得は、左心房のような特定のスポットへ導かれるべきであるインターベンション装置を可視的とするのに必要である。ライブ画像は患者の動きに関する制限なしに取得され得ることが指摘される。
【００１７】
次のステップで、第１の動作源（例えば、呼吸動作）にのみ基づくインターベンション装置の動作モデルは、形状変形が第２の動作源によってのみ導入される第１の学習ステップに従ってインターベンション装置の動きを分析することによって、導かれる。インターベンション装置の形状が第２の動作源及び第１の動作源の両方の影響下でモニタリングされる場合に、第２の動作源によって導入されるインターベンション装置の形状変形は、上記の反転動作モデルとしての演算子の使用下で差し引かれ得る。それにより、第１の動作源とインターベンション装置の動きとの間の関係としての動作モデルが得られる。
【００１８】
この関係は、特に呼吸動作に基づくライブ蛍光透視画像及び関心のある生体構造の予め取得された画像の記録に有用である。これは、例えば左心房の動きが実質的に第２の動作源、特に心臓の動きに依存せず、呼吸の影響下で剛体的に動かされるので、有益である。
【００１９】
様式化された方法において、時間に沿って追跡されるｎｓ個の動作源及びｎｏ個の対象が存在する。夫々の動作源及び対象は、夫々Ｓｉ及びＴｉと示され且つ多次元であってもなくてもよい自身の状態によって、一義的に表される。以下で、対象の状態Ｔｉは、動作源の状態Ｓｉにのみ依存すると仮定される。すなわち：
【００２０】
【数１】
2014509895.tif 000023
【００２１】
【数２】
2014509895.tif 000024
上記の数２は動作モデルを表す。更に、この行為は、全ての対象の状態の認識により反転可能であると仮定される。すなわち、夫々の動作源について、下記の数３のように、演算子が存在する：
【００２２】
【数３】
2014509895.tif 000025
関心のある対象の状態Ａは、再びそれがＳｉにのみ依存するとして、下記の数５によって表される動作モデルを仮定して下記の数４によって回復される：
【００２３】
【数４】
2014509895.tif 000026
【００２４】
【数５】
2014509895.tif 000027
関心のある生体構造自体は、その可観測の状態が何とも不十分であり且つ他のインターベンション装置又は他のサードパーティ対象の観測によって増補される必要がある場合に、インターベンション装置において重視されることがあり得る。
【００２５】
モデルの学習は必ずしも本願に特有ではない。モデルは、例外なく適用可能であっても、あるいは、患者特有の学習を必要してもよい。
【００２６】
提案される画像診断システムは、潜在的に手術室環境において使用されるＸ線カテーテル検査室システムにおいて適用されてよい。更に、それは、誘導支援が重要である他の状況においても利用されてよい。本発明が使用され得る他の用途は、生検針のようなインターベンショナル機器の位置を確認することが高い関心事項である最小侵襲手術である。
【００２７】
本発明の更なる態様に従って、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提案され、該コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素は、適切なコンピュータ装置又はプログラム可能システムにおいて実行される場合に、提案される画像診断システムに関して上述された方法ステップを実行するよう構成されることを特徴とする。実際に、そのようなコンピュータプログラムが実行され、且つ、例えば適切なインターフェース、プロセッサ及びメモリを有して、生体構造−血管造影−記録（anatomy-angiogram-registration）、血管造影−蛍光透視−記録（angiogram-fluoroscopy-registration）及び最後に生体構造−蛍光透視−記録（anatomy-fluoroscopy-registration）を提供するその後のデータ処理のための入力としてそれぞれの生体構造表示データ及びＸ線画像データを取得するコンピュータ装置又はプログラム可能システムは、上記の画像診断システムとして動作してよい。
【００２８】
本発明の更なる態様に従って、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読取可能媒体が提供され、該コンピュータ読取可能媒体は、自身に記憶されている上記のコンピュータプログラムを有する。なお、コンピュータプログラムはまた、ネットワーク上で提供されてよく、かかる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てよい。従って、コンピュータ読取可能媒体は、コンピュータプログラムをダウンロードに使用可能とする媒体であってよい。
【００２９】
本発明の実施形態の特徴及び利点は、種々の対象に関してここで記載されている点に留意すべきである。特に、幾つかの実施形態は方法タイプの特徴に関して記載され、一方、他の実施形態は装置タイプの特徴に関して記載される。なお、当業者は、上記及び下記から、別なふうに記されない限りは、１タイプの対象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如何な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と推測するであろう。特に、特徴は、それらの特徴の単純な和を超える相乗効果を提供するよう組み合わされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】全心周期の間のインターベンション装置の形状変形の概要を示す。
【図２】所与の相でのインターベンション装置に対する関心のある生体構造の位置を示す。
【図３】他の相でのインターベンション装置に対する関心のある生体構造の推定される位置を示す。
【図４】本発明に従う画像診断システムの概要を示す。
【図５】本発明に従う方法の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の先に定義された特徴及び実施形態並びに更なる特徴及び利点は、後述される実施形態の例からも導くことができ、それらの例を参照して説明される。なお、本発明は、そのような実施形態の例に制限されない。本発明について、以降、図面を参照して、より詳細に記載する。
【００３２】
図は単に図式的であり、実寸ではない。
【００３３】
図１は、全心周期の間のインターベンション装置の形状変形の概要を示す。インターベンション装置２は、心周期の３つの異なる相φ１、φ２及びφ３について示されている。それらの相のうち２つは、心臓拡張の終わり（ＥｏＤ）及び心臓収縮の終わり（ＥｏＳ）に作動するトリガによって、達成されてよい。インターベンション装置２は、冠状静脈洞の閉塞のために、心筋保護液を分注するために、更に心肺バイパス手術の間冠状静脈洞の圧力をモニタリングするために一般的に使用される冠状静脈洞カテーテル（ＣＳＣ）として実現されてよい。電気生理学用途のために、冠状静脈洞カテーテルは、インターベンション装置の形状が縮められる形状変形のための明確に視認できるランドマークとして使用されるその先端において、電極６を有する。
【００３４】
図１における３つの異なる形状変形は、患者が呼吸動作を行っていない場合に、少なくとも１心周期の間に記録される。心周期のインスタンスは、インターベンション装置２が基本的に繰り返し動作を導く場合に、インターベンション装置２の動きを分析することによって自動的に検出され得る。心周期の間の心臓の状態は、動きが周期的であることから、変数Ｓ∈［０，２π］によって表されてよい。更に、この状態は時間に比例してよい。
【００３５】
形状変形と心周期との間の関係の決定、すなわち心周期での変位は、呼吸動作がインターベンション装置２に剛体的に作用すると推定されるとして、提案されるシステム及び方法にとって重要である。心周期によって導入される形状変形及び呼吸動作は重ね合わされ、インターベンション装置の心周期により導入される動きの分離された決定を通じてのみ分けられてよい。インターベンション装置２の形状から状態Ｓを与える演算子Ｈは、例えば、配向、屈曲、又は電極の相対位置等のインターベンション装置２の様々な形状特徴による検出された心周期に対する回帰法によって、決定されてよい。
【００３６】
電極の３次元位置をそれらの２次元投射から、例えば事前の解剖学的形状及びインターベンション装置の３次元モデルを用いて、得ることが可能である場合に、心周期の間中のインターベンション装置２の状態としての電極６の３次元位置が学習され得る。そうでない場合に、状態は電極６の２次元位置に制限され、モデルは本発明に従う画像診断システムのＣアームが回転されるまでしか有効でない。
【００３７】
この工程は、インターベンション装置の形状変形と心周期との間の関係を定義する動作モデルが導かれる“学習相”と見なされてよい。それにより、心周期内の位置を知ると、インターベンション装置の形状変形は正確に決定され得る。
【００３８】
図２において、関心のある生体構造の図式的概観が示されている。ここで、関心のある生体構造は左心房（ＬＡ）４である。２つの主な動作源は、心臓の鼓動（心周期）及び呼吸（呼吸動作）に対応する。呼吸動作は左心房４及びインターベンション装置２の両方を剛体的に動かし、且つ、心臓の鼓動は左心房４に作用しないと仮定される。これは、アブレーションプロシージャの間の主たる関心領域である左心房４の天井近くでの妥当な想定である。
【００３９】
左心房４及びインターベンション装置２の配置は時間によって与えられ、画像が取得される。画像が取得されるために、造影剤が、Ｘ線画像取得処理において左心房４を可視的にするために、患者に投与されている。造影剤は、左心房４の生体構造を示し、従って、モデル又は予め獲得された画像は、手動で又は自動的に、オペレータに対してスクリーン上に置かれ得る。インターベンション装置２と同じフレームにおいてモデルを初期化するよう、単一の心臓動作相のみが適切なリンクを作るのに必要とされる。このタスクのための有用な相は、自動的に検出するのが容易な相であり、例えばＥｏＤ及びＥｏＳにおおよそ対応するインターベンション装置のコース上の正確な位置を示す。
【００４０】
例として、インターベンション装置２は図２において位置φ１を有する。左心房４に対するインターベンション装置２の位置が知られており且つインターベンション装置２の動作モデルが決定されるので、左心房４の位置は、あらゆる発生する心臓相について決定可能である。従って、新しい画像に関してインターベンション装置２の形状が分析され、心臓相が得られる。
【００４１】
先に学習された動作モデルを用いて、心臓によって導入される動きが決定され得る。次いで、残りの剛体運動はもっぱら呼吸動作に起因し、よって、呼吸状態ひいては左心房４の位置を与える。
【００４２】
その最も簡単な形において、呼吸動作は、インターベンション装置２及び左心房４に一様に適用される垂直遷移であると考えられる。従って、インターベンション装置２の残りの遷移は、心臓の鼓動が抽出されると、直接に左心房４のモデルに適用され得る。
【００４３】
従って、左心房４の画像を取得し、インターベンション装置２の動作モデルを決定した後、造影剤によらない左心房４の位置が呼吸動作の間の全ての心周期について決定可能である。左心房４の相対位置は、以前に取得された左心房４の画像又は左心房４のモデルと、図３に表されるインターベンション装置の実際の形状をもたらす蛍光透視画像とを記録し重ね合わせる際に、インターベンション処理を行う人に対して可視的にされ得る。
【００４４】
それにより、図１において表される学習相からの決定された動作モデルの使用下でのインターベンション装置２の検出された形状は、呼吸動作と左心房４の相対位置との間の関係を決定することを可能にする。
【００４５】
動き補正は更に、心臓相の間にインターベンション装置２の形状８の推定を通じて行われてよい。例えば、インターベンション装置２の実際の形状が図１において表される心周期の相φ３に従う形状に等しい場合に、相φ１での対応するインターベンション装置２の形状は動作モデルを用いて推定されてよい。これは、φ３でのインターベンション装置２の形状からφ１での推定される形状（φ１’と称される。）を指し示す矢印によって示される。次いで、この推定は、図２において示される左心房４の位置を決定するために使用されてよい。
【００４６】
図４は、本発明に従う画像診断システムの図式的概観を示す。画像診断システム１０は、Ｘ線放射を生成するよう設けられたＸ線放射源１２を備えるＸ線画像取得装置を有する。テーブル１４は、検査される対象を受容するために設けられている。更に、Ｘ線画像検出モジュール１６が、Ｘ線放射源１２の向かい側に位置付けられている。放射プロシージャの間、検査対象はＸ線放射源１２と検出モジュール１６との間に位置付けられる。検出モジュール１６は、Ｘ線画像検出モジュール１６及びＸ線放射源１２の両方へ接続されているデータ処理部１８へデータを送る。データ処理部１８は、例として、検査室内の空間を節約するためにテーブル１４の下に置かれてよい。それは異なる場所に、例えば別の部屋又は別の試験室に置かれてもよいことは明らかである。更に、出力部２０は、例として、ディスプレイを装備され、従って、医療表示システムを操作する人（心臓内科医又は心臓外科医等の医師であってよい。）に対して情報を表示するためにテーブル１４の近くに配置されてよい。望ましくは、ディスプレイは、検査状況に依存して個別の調整を可能にするよう可動に取り付けられる。また、インターフェース部２２が、ユーザによって情報を入力するよう配置されている。
【００４７】
スタンドアローン型の出力部２０を使用することは必要とされず、出力部２０をデータ処理部１８に含めることも可能であり、オーバーレイ及び結合処理は更なる目的のための適切な出力ポートで行われて提供される。
【００４８】
基本的に、画像検出モジュール１６は、この対象をＸ線放射にさらすことによって画像を生成する。画像はデータ処理部１８で更に処理される。示される例は所謂Ｃ形Ｘ線画像取得装置であることが知られる。Ｘ線画像取得装置は、Ｃの形をしたアームを有する。検出モジュール１６は、Ｃアームの一方の端部に配置されており、Ｘ線放射源１２は、Ｃアームの反対の端部に位置付けられている。Ｃアームは可動に取り付けられており、テーブル１４の上に位置付けられた関心のある対象の周りを回転可能である。つまり、異なる視野方向を有して画像を取得することが可能である。
【００４９】
データ処理部１８は、本発明に従う方法を行うよう構成されてよく、よって、血管インターベンションプロシージャにおけるインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供するためのデータ処理部と考えることができ、あるいは、そのようなデータ処理部を有することができる。それにより、データプロセッサ及び望ましくは、インターベンション装置の動作モデル及び関心のある対象のモデルを記憶する記憶手段は、上記の方法の実施例に従って血管インターベンションプロシージャにおけるインターベンション装置の正確な誘導を支援する画像表示を提供する１つのプログラム要素を導く関連ソフトウェアとともに、提供される。ソフトウェアは、コンピュータ読取可能媒体によって又はネットワークを通じてデータ処理部１８に移動可能であり、完全な新しいオペレーティングシステム又はアップデートとして認識されてよい。
【００５０】
図５において明らかになるように、本発明に従う方法は：
（ｉ）患者の第１の動作を伴わない時間フレームの間、関心のある血管領域に挿入されるインターベンション装置２を含む前記関心のある血管領域の第１の画像シーケンスを取得するステップ２４；
（ｉｉ）取得された前記第１の画像シーケンスにおいてインターベンション装置２の動きを分析することによって、第２の動作周期の間、インターベンション装置２の周期的な動きの第１の動作シーケンスを検出するステップ２６；
（ｉｉｉ）前記第２の動作によってのみ導入されるインターベンション装置２の動作モデルを生成するステップ２８；
（ｉｖ）インターベンション装置２の前記第１の動作シーケンスと前記第２の動作との間の関係を定義する演算子を決定するステップ３０；
（ｉｖ）前記関心のある血管領域に挿入されるインターベンション装置２を含む前記関心のある血管領域のライブ画像を取得するステップ３２；
（ｖ）前記演算子により前記第２の動作によって導入されるインターベンション装置２の動きを差し引き、前記第１の動作によって導入されるインターベンション装置２の動きを決定するステップ３４；及び
（ｖｉ）前記第１の動作に基づく前記関心のある対象の表示を記録するステップ３６
を有する。
【００５１】
ライブ画像は患者の動きに対する制限なしに取得され得ることが指摘される。
【００５２】
関心のある対象の記録された表示は、更に、取得されたライブ画像に重ね合わされ（ステップ３８）、表示される（ステップ４０）。
【００５３】
最後に、ここで、語“有する”は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞“１つの”は複数個を除外しない点に留意すべきである。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に挙げられている複数の項目の機能を満足してよい。ある手段が相互に異なる請求項において挙げら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すものではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限すると解されるべきではない。
【符号の説明】
【００５４】
２    インターベンション装置
４    左心房（ＬＡ）
６    電極
８    形状
１０  画像診断システム
１２  Ｘ線放射源
１４  テーブル
１６  検出モジュール
１８  データ処理部
２０  スタンドアローン型の出力部
２２  インターフェース部
２４  第１の画像シーケンスを取得するステップ
２６  第１の動作シーケンスを検出するステップ
２８  動作モデルを生成するステップ
３０  演算子を決定するステップ
３２  ライブ画像を取得するステップ
３４  インターベンション装置の動きを差し引くステップ
３６  関心のある対象の表示を記録するステップ
３８  重ね合わせるステップ
４０  表示するステップ
【国際調査報告】
2014509895.tif 000028
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