(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（５）の体内に挿入された医療機器（３）の第１の部分（３ｄ）が前記患者（５）の体内で移動されるときに、前記第１の部分（３ｄ）を追跡する追跡システム（１）であって、前記追跡システム（１）が、
‐ 少なくとも一つの決定時間（ｔｄ）において、前記患者（５）の体に対する前記第１の部分（３ｄ）の位置を決定する決定手段（９）と、
‐ 前記決定時間（ｔｄ）において、前記患者（５）の体の少なくとも一つの部位を示す、前記決定時間（ｔｄ）において前記決定手段（９）によって決定された前記第１の部分（３ｄ）の位置における前記医療機器（３）の前記第１の部分（３ｄ）を表す画像をユーザに表示する手段（１１）と、を備え、
前記決定手段（９）が、
‐ 前記決定時間（ｔｄ）の前の少なくとも一つの取得時間（ｔａ）において、前記患者（５）の体に対する前記医療機器（３）の前記第１の部分（３ｄ）の位置を取得可能なイメージングモジュール（１５）と、
‐ 前記取得時間（ｔａ）と前記決定時間（ｔｄ）の間に、前記患者（５）の体に対する前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）の動きを検出する検出モジュール（１７）と、
‐ 前記イメージングモジュール（１５）によって出力される、前記取得時間（ｔａ）における前記第１の部分（３ｄ）の位置と、前記検出モジュール（１７）によって検出される、前記取得時間（ｔａ）と前記決定時間（ｔｄ）の間の前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）の動きから、前記決定時間（ｔｄ）における前記患者（５）の体に対する前記医療機器（３）の前記第１の部分（３ｄ）の位置を決定可能な決定モジュール（１９）であって、第１および第２の連続する取得時間（ｔａ（ｎ−１））、（ｔａ（ｎ））の間にある複数の連続する決定時間（ｔｄ）の各々において、前記患者（５）の体に対する前記医療機器（３）の前記第１の部分（３ｄ）の位置を、前記イメージングモジュール（１５）によって出力される、前記第１の取得時間（ｔａ（ｎ−１））における前記第１の部分（３ｄ）の位置と、前記検出モジュール（１７）によって検出される、前記第１の取得時間（ｔａ（ｎ−１））と、複数の決定時間（ｔｄ）の各決定時間（ｔｄ）の間の前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）の動きから、決定可能な決定モジュール（１９）と、を備え、
前記検出モジュール（１７）は少なくとも一つの検出器（４０）を備え、
前記検出器（４０）は、ダクト（５２）を含むハウジング（５０）に収容され、
前記ハウジング（５０）は、前記検出器（４０）を囲む第１の部分（５０ａ）と、前記ダクト（５２）を囲む第２の部分（５０ｂ）と、を含むことを特徴とする追跡システム（１）。
【請求項２】
前記検出モジュール（１７）は、前記取得時間（ｔａ）と前記決定時間（ｔｄ）の間の前記患者（５）の体に対する、長手方向における前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）の並進と、長手方向周りの前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）の回転を検出可能なことを特徴とする、請求項１に記載の追跡システム（１）。
【請求項３】
前記検出モジュール（１７）は、前記検出器（４０）に対する前記第２の部分（３ｐ）の動きを検出することを特徴とする、請求項１または２に記載の追跡システム（１）。
【請求項４】
前記ダクト（５２）は、前記医療機器（３）を通すためのダクトであることを特徴とする、請求項１に記載の追跡システム（１）。
【請求項５】
前記第２の部分（５０ｂ）は密封され、前記ダクト（５２）を通過する前記医療機器（３）は、前記第１の部分（５０ａ）から密封可能に隔離されることを特徴とする、請求項４に記載の追跡システム（１）。
【請求項６】
前記第２の部分（５０ｂ）は、前記第１の部分（５０ａ）上に取外し可能に取り付けられることを特徴とする、請求項５に記載の追跡システム（１）。
【請求項７】
前記検出器（４０）は光検出器であることを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の追跡システム（１）。
【請求項８】
前記検出器（４０）は、前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）の領域に入射光ビームを放射することが可能な少なくとも一つの光源（４２）と、前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）によって反射された光ビームを検出することが可能な一つの受光器（４４）と、を備えることを特徴とする、請求項７に記載の追跡システム（１）。
【請求項９】
前記光源（４２）は、前記第２の部分（３ｐ）の前記通過ダクト（５２）を通過中に、前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）の領域に入射光ビームを放射することが可能なことを特徴とする、請求項７および請求項１〜６の何れか１項に記載の追跡システム（１）。
【請求項１０】
前記検出器（４０）は、前記患者（５）の体に対して移動可能であり、前記検出モジュール（１７）は、前記患者（５）の体に対する前記検出器（４０）の動きを検出する手段を備えることを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載の追跡システム（１）。
【請求項１１】
前記医療機器（３）の前記第１の部分（３ｄ）が、光学イメージングによって見える少なくとも一つの領域を含み、前記イメージングモジュール（１５）が、前記患者（５）の体に向けて光線を放射することが可能なエミッタ（２３）と、前記患者（５）の体を介して前記エミッタ（２３）によって放射された光線を受光することが可能な検出器（２５）と、を備えることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載の追跡システム（１）。
【請求項１２】
前記検出モジュール（１７）は、前記取得時間（ｔａ）と前記決定時間（ｔｄ）の間に前記患者（５）の体に対する前記医療機器（３）の前記第２の部分（３ｐ）の動きを検出することが可能であり、前記第２の部分（３ｐ）は、前記患者（５）の体の外部にあることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載の追跡システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療機器の第１の部分を追跡するシステムに関し、その部分は患者の体内に挿入されて移動する部分であり、このシステムは、少なくとも一つの決定時間に患者の体に対する第１の部分の位置を決定する手段と、決定時間に患者の体の少なくとも一つの部位と、決定時間に決定手段によって決定された第１の部分の位置における医療機器の第１の部分を示す画像をユーザに表示する手段と、を備えている。
【背景技術】
【０００２】
これは、特に、治療介入中に、患者の血管または体腔内でのカテーテル、ガイド、ニードルまたは内視鏡等の医療機器の動きの案内に用いることができる。治療介入の成功は、特に、患者の体内での医療機器の動きの精度に依存する。
【０００３】
従来、このような機器は、患者の体内での機器の動きを見ることができるスキャナイメージング方法を用いてガイドされる。
【０００４】
これらの方法は、例えば、治療介入前に、患者の血管系の初期画像を取得し、そして、機器が血管系内を移動するとき、機器のこの初期画像の連続画像を重ね合わせることによって実施される。それらの画像は、例えば、毎秒３０枚の頻度で取得される。
【０００５】
血管系の初期画像は、一般に、血管造影用スキャナを用いて取得される。この目的のために、Ｘ線不透過性の造影剤、例えば、ヨード造影剤を予め患者の血管系内に注入しなければならない。治療介入中に、連続画像はスキャナによっても取得され、その機器はＸ線不透過性である。
【０００６】
このような方法は、患者の体に向けてＸ線を繰り返し放射する必要があるため、患者に関してリスクを呈する。
【０００７】
このリスクを最小限にするため、機器が動かされるときに画像が取得される頻度を減らすこと、例えば、毎秒１５または７．５枚まで減らすことが可能である。しかし、この解決策は、医師に提供される画像の品質の低下につながり、特に、ちらつく画像をもたらし、および機器の表示された動きの精度低下をもたらす。
【０００８】
これらの欠点を克服するために、スキャナによって得られた画像を、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）によって得られた画像で置換えることが知られている。しかし、この解決策は、非常にコストがかかることが分かっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は上述した欠点を克服することであり、特に患者の体内での医療機器の動きを高精度に追跡でき、それによって患者に及ぶリスクを最小限に抑え、低コストに押えたシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明の一態様は上述のタイプのシステムであり、前記決定手段が、
‐ 前記決定時間の前の少なくとも一つの取得時間において、前記患者の体に対する前記医療機器の前記第１の部分の位置を取得可能なイメージングモジュールと、
‐ 前記取得時間と前記決定時間の間に、前記患者の体に対する前記医療機器の前記第２の部分の動きを検出するモジュールと、
‐ 前記イメージングモジュールによって出力される、前記取得時間における前記第１の部分の位置と、前記検出モジュールによって検出される、前記取得時間と前記決定時間の間の前記医療機器の前記第２の部分の動きから、前記決定時間における前記患者の体に対する前記医療機器の前記第１の部分の位置を決定可能な決定モジュールと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、その方法は下記特徴の１つまたは複数を有している。
‐ 前記検出モジュールは、前記取得時間と前記決定時間の間の前記患者の体に対する、長手方向における前記医療機器の前記第２の部分の並進と、長手方向周りの前記医療機器の前記第２の部分の回転を検出可能であり、
‐ 前記決定モジュールは、第１および第２の連続する取得時間の間にある複数の連続する決定時間の各々において、前記イメージングモジュールによって出力される、前記第１の取得時間における前記第１の部分の位置と、前記検出モジュールによって検出される、前記第１の取得時間と、複数の決定時間の各決定時間の間の前記医療機器の前記第２の部分の動きから、前記患者の体に対する前記医療機器の前記第１の部分の位置を決定可能であり、
‐ 前記検出モジュールは少なくとも一つの検出器を備え、この検出器に対する前記第２の部分の動きを検出し、
‐ 前記検出器は、前記医療機器を通すためのダクトを含むハウジングに収容され、
‐ 前記ハウジングは、前記検出器を囲む前記第１の部分と、前記通過ダクトを囲む前記第２の部分とを含み、
‐ 前記第２の部分は密封され、前記通過ダクトを通過する前記医療機器は、前記第１の部分から密封可能に隔離され、
‐ 前記第２の部分は、前記第１の部分上に取外し可能に取り付けられ、
‐ 前記検出器は光検出器であり、
‐ 前記検出器は、前記医療機器の前記第２の部分の領域に入射光ビームを放射することが可能な少なくとも一つの光源と、前記医療機器の前記第２の部分によって反射された光ビームを検出することが可能な一つの受光器と、を備え、
‐ 前記光源は、前記第２の部分の前記通過ダクトを通過中に、前記医療機器の前記第２の部分の領域に入射光ビームを放射することが可能であり、
‐ 前記検出器は、前記患者の体に対して移動可能であり、前記検出モジュールは、前記患者の体に対する前記検出器の動きを検出する手段を備え、
‐ 前記医療機器の前記第１の部分が、光学イメージングによって見える少なくとも一つの領域を含み、前記イメージングモジュールが、前記患者の体に向けて光線を放射することが可能なエミッタと、前記患者の体を介して前記エミッタによって放射された光線を受光することが可能な検出器と、を備え、
‐ 前記医療機器の前記第２の部分は患者の体の外にある。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、患者の体内に挿入された医療機器の第１の部分を、それが患者の体内で移動される際に追跡する方法であって、
‐ 少なくとも一つの決定時間に、患者の体に対する前記第１の部分の位置を決定するステップと、
‐ 各決定時間に、患者の体の少なくとも一つの部位と、その決定時間に前記決定手段によって決定された第１の部分の位置における医療機器の第１の部分を示す画像をユーザに表示するステップと、を含む方法であって、その方法は、前記第１の部分の位置の決定が、
‐ 前記決定時間の前の少なくとも一つの取得時間において、患者の体に対する医療機器の第１の部分の位置を取得するステップと、
‐ 前記取得時間と前記決定時間の間に、患者の体に対する医療機器の第２の部分の動きを検出するステップと、
‐ 前記取得時間における第１の部分の位置と、前記取得時間と前記決定時間の間の医療機器の第２の部分の前記動きから、前記決定時間における患者の体に対する医療機器の第１の部分の位置を決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明は、実施例として示されたに過ぎない以下の説明および添付図面の参照によって、より良く理解される。
【図１】図１は、本発明の一実施の形態の追跡システムのブロック図である。
【図２】図２は、図１の追跡システムの例示的な実施態様を示す図である。
【図３】図３は、図２のシステムの一部の概略斜視図である。
【図４】図４は、本発明のシステムによって供給される例示的な画像である。
【図５】図５は、図１のシステムによって実施される追跡方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図３は、本発明の一実施の形態の、患者５の体内での医療機器３の動きを追跡するシステム１を概略的に示している。
【００１５】
医療機器３は、カテーテル、マイクロカテーテルまたはガイド等の、概してチューブ状の柔軟な機器である。
【００１６】
医療機器３は、湾曲可能な長手方向に延び、実質的に円形断面から成る柔軟なチューブである。
【００１７】
医療機器３は、長手方向のねじれに対して剛性がある。したがって、長手方向の周りにこの医療機器３のある部分を回転させると、この医療機器３の全体が、その長手方向周りに回転する。
【００１８】
また、機器３の部分を長手方向に移動させると、機器３の全体が移動する。
【００１９】
この実施の形態において、当該医療機器３はカテーテルであり、本発明のシステム１は、患者５の血管系内でのこのカテーテル３の部分の動きの追跡に用いられる。
【００２０】
カテーテル３は、長さが例えば数十センチメートル〜２メートルあり、その直径は数十ミリメートル〜数ミリメートル、特に０．５ｍｍ〜５ｍｍである。
【００２１】
以下の説明において、カテーテル３の「遠位部（distal section）」３ｄという表現は、患者５の体内に導入されて移動されるカテーテル３の部分を示し、カテーテル３の「近位部（proximal section）」３ｐという表現は、患者５の体の外部に残っているカテーテルの部分を意味するものと理解され、この部分は、患者５の体内で遠位部３ｄを移動させるようにオペレータによって操作される。
【００２２】
カテーテル３は、本ケースにおいては、Ｘ線不透過性材料、例えばフッ素重合体等のプラスチックで形成されている。
【００２３】
カテーテル３の遠位部３ｄは、例えば患者５の皮膚に付着したトロカール５８を介して患者５の動脈または静脈に導入される。
【００２４】
システム１は、複数の決定時間ｔｄにおいて、患者５の血管系に対するカテーテルの遠位部３ｄの位置を決定する手段９と、患者５の血管系内でのカテーテル３の動きを表示する手段１１とを備えている。
【００２５】
好ましくは、決定時間ｔｄは一定間隔になっており、カテーテル３の遠位部３ｄの位置は、例えば、毎秒２０〜４０画像、特に毎秒３０画像から成る決定頻度ｆｄで、手段９によって決定されて、表示手段１１によって表示される。
【００２６】
以下、２つの連続する決定時間が、ｔｄ（ｋ−１）およびｔｄ（ｋ）で示される。
【００２７】
手段９は、複数の連続する取得時間ｔａにおいて、患者５の血管系内でカテーテル３が移動されるときのその遠位部３ｄの位置を取得できるイメージングモジュール１５を含んでいる。
【００２８】
取得時間ｔａは、少なくとも一つの決定時間ｔｄが、２つの取得時間ｔａの間の時間である。
【００２９】
好ましくは、取得時間ｔａは一定間隔になっており、カテーテル３の遠位部３ｄの位置は、決定頻度ｆｄよりも低い取得頻度ｆａで、イメージングモジュール１５によって取得される。取得頻度ｆａは、例えば毎秒２〜１０画像から成っている。取得頻度ｆａは、例えば決定頻度ｆｄの約数である。
【００３０】
以下、２つの連続する取得時間は、ｔａ（ｎ−１）およびｔａ（ｎ）で示される。
【００３１】
手段９は、２つの連続する決定時間ｔｄ間のカテーテル３の近位部３ｐの動きを検出するモジュール１７と、各決定時間ｔｄにおいて、カテーテル３の遠位部３ｄの位置を、イメージングモジュール１５によって取得される、各取得時間ｔａにおける遠位部３ｄの位置と、検出モジュール１７によって出力される近位部３ｐの動きから、決定するモジュール１９と、を更に含んでいる。
【００３２】
したがって、カテーテル３の遠位部３ｄの位置が決定される決定時間ｔｄは、この遠位部３ｄの画像が取得される取得時間ｔａだけでなく、２つの連続する取得時間ｔａの間の中間時間も含み、各中間時間におけるカテーテル３の遠位部３ｄの位置は、カテーテル３の近位部３ｐの動きから決定される。
【００３３】
イメージングモジュール１５は、例えばＸ線エミッタ２３と、Ｘ線検出器２５と、エミッタ２３および検出器２５に接続された処理および制御ユニット２７から成るＸ線イメージングシステムを備えている。
【００３４】
Ｘ線エミッタ２３は、例えばＸ線管である。エミッタ２３は、患者５を支持するためのテーブル２４に対向して配置されている。そのエミッタは、各取得時間ｔａにおいて、その支持テーブル上で手足を伸ばしている患者５の方向に、特に、患者５の体の関心領域（region of interest）、すなわちカテーテル３を動かそうとする患者の血管系の領域の方向にＸ線を放射することができる。
【００３５】
Ｘ線検出器２５は、エミッタ２３に対向して配置され、支持テーブルは、エミッタ２３と検出器２５との間に配置されている。
【００３６】
したがって、Ｘ線検出器２５は、患者５の体を通ってエミッタ２３により放射されたＸ線を受取ることができる。カテーテル３は、少なくとも部分的にＸ線不透過性である。
【００３７】
したがって、患者５の血管系内に導入されたとき、カテーテル３がエミッタ２３から受け取るＸ線は、検出器２５に伝えられない。検出器２５は、検出されたＸ線を表す信号を処理および制御ユニット２７に伝送することができる。
【００３８】
ユニット２７は、各取得時間ｔａにおいて、エミッタ２３によるＸ線の放射を命令し、この取得時間ｔａに、検出器２５によって検出されたＸ線を表す信号である、検出器２５によって出力された信号を受信し、それらの信号から、患者５の体のＸ線画像を生成することが可能である。カテーテル３が患者５の血管系内に存在するとき、カテーテル３、特にその遠位部３ｄが、処理および制御ユニット２７によって生成された画像中に現れる。
【００３９】
患者５の血管系は、Ｘ線透過性のため、画像中には現れない。
【００４０】
処理および制御ユニット２７は、各Ｘ線画像上に、患者５の血管系の初期画像を重ね合わせることによって、画像中に血管系とカテーテル３の両方が現れた、患者５の血管系の画像を再構成することができる。この初期画像は、例えば、Ｘ線不透過性の造影剤の患者５の血管系への導入後に、イメージングモジュール１５によって予め取得した画像である。
【００４１】
また、処理および制御ユニット２７は、再構成された画像から、カテーテル３の位置、具体的にはその遠位部３ｄの位置を、取得時間ｔａにおいて、患者５の血管系と関連する基準フレームＲ内で決定することができる。
【００４２】
検出モジュール１７は、患者５に対する、具体的には、患者５の血管系に対するカテーテル３の近位部３ｐの何らかの動きを、２つの連続する決定時間ｔｄの間に検出することができる。
【００４３】
この目的のため、検出モジュール１７は、２つの連続する決定時間ｔｄの間に、一方では、長手方向におけるカテーテル３の並進と対応し、他方においては、長手方向周りのカテーテルの回転と対応する、２つの自由度における、検出器４０に対するカテーテル３の近位部３ｐの相対的動作を検出することができる。
【００４４】
また、検出モジュール１７は、２つの連続する決定時間ｔｄの間に、患者５の血管系と関連する基準フレームＲに対するカテーテル３の近位部３ｐの動きをそこから推定するため、検出器４０によって出力されたデータを処理するユニット４１を備えている。
【００４５】
好ましくは、図２に示されるように、検出器４０は、光検出器である。それは、所定の検出領域４３に向けてレーザビームを放射できるレーザエミッタ４２と、カテーテル３からの反射後に、レーザエミッタ４２によって出力されたレーザ放射を受光して検出することができる受光器４４と、を備えている。
【００４６】
検出領域４３は、カテーテル３の近位部３ｐがオペレータによって動かされるときにそれに沿って通過する経路上に配置される。
【００４７】
レーザエミッタ４２は、例えば、レンズを介して検出領域４３に向けてレーザビームを放射することができるレーザダイオードを備えている。そのため、レーザエミッタ４２によって放射されたレーザビームは、カテーテル３の外壁によって受光されて反射される。
【００４８】
レーザエミッタ４２と、カテーテル３の外壁との間の距離は、例えば２．２〜２．４ｍｍから成る一定距離である。
【００４９】
好ましくは、レーザダイオード４８は赤外線を放射する。
【００５０】
受光器４４は、センサ、例えばＣＭＯＳまたはＣＣＤセンサから成るマトリクスアレイを備えている。受光器４４は、例えば３２×３２のセンサから成るオープンエリアに形成される。これらのセンサは、カテーテル３からの反射後に、レーザエミッタ４２によって出力されたレーザ放射を受取ることができ、この放射を、受光した光の強度を示す電気信号に変換することができる。
【００５１】
したがって、受光器４４は、受光時間ｔｒにおいて、検出領域４３を通過するカテーテル３の部分の画像を、決定頻度ｆｄよりも高い受光頻度ｆｒで取得することができる。受光頻度ｆｒは、例えば毎秒１２５〜１０００画像から成っている。
【００５２】
図２に示されるように、検出器４０は、レーザエミッタ４２と受光器４４を囲み、カテーテル３がダクト５２内に配置され、検出領域４３を通過できるダクト５２を備えるハウジング５０内に収容されている。
【００５３】
したがって、患者５の体内のカテーテル３の遠位部３ｄを動かすためにオペレータによってカテーテル３の近位部３ｐに加えられる動きは、特に検出領域４３において、ダクト５２を介した近位部３ｐの動きを誘発し、それによって、検出器４０が、この近位部３ｐの何らかの動きを感知することを可能にしている。
【００５４】
例えば、図３に示されるように、ハウジング５０は、以下においてセンサ５０ａという、レーザエミッタ４２および受光器４４を囲む第１の部分５０ａと、第１の部分に取外し可能に取り付けられ、以下においてホルダ５０ｂという、ダクト５２を囲む第２の部分５０ｂと、を含んでいる。
【００５５】
好ましくは、ホルダ５０ｂは密封され、その結果、ダクト５２を通過する医療機器は、センサ５０ａから、および特にレーザエミッタ４２および受光器４４から密封可能に離隔されている。
【００５６】
ホルダ５０ｂは、オートクレーブ内で滅菌することができる。
【００５７】
ダクト５２は、レーザエミッタ４２によって出力されたレーザビームを、カテーテル３に向かって通すことができる開口部を備えている。この開口部は、例えばホルダ５０ｂの一つの面内に形成された透明ウィンドウ５３によって形成されている。
【００５８】
ハウジング５０のホルダ５０ｂをセンサ５０ａに対して取外し可能に取り付けることは、ダクト５２に配置される医療機器の種類およびサイズに応じて、様々なホルダ５０ｂを所定のセンサ５０ａに適合させることと、それによって様々な医療機器に対するハウジング５０の適合性を確実にすることを可能にしている。
【００５９】
具体的には、センサ５０ａに対するダクト５２の位置とダクト５２の直径が調節可能なホルダ５０ｂの寸法が、レーザエミッタ４２と、カテーテル３の外壁との間の最適な距離を保証するために、カテーテル３の直径に応じて選択される。
【００６０】
したがって、ダクト５２の内径は、レーザエミッタ４２と、カテーテル３の外壁との間の所望の距離を保証するために、カテーテル３の外径に応じて選択され、その距離は、例えば２．２〜２．４ｍｍから成っている。
【００６１】
また、ホルダ５０ｂは、カテーテル３がそれを介して血管系に導入される医療機器、本ケースにおいてはトロカール５８にハウジング５０を取り付けることができる第１の外部コネクタ５６ａと、止血弁に、または従来の利用時には、既にトロカール５８に取り付けられた別の装置にハウジング５０を取り付けることができる第２の外部コネクタ５６ｂと、を備えている。
【００６２】
センサ５０ａとホルダ５０ｂは、固定手段、例えばねじ５９によって互いに取り付けられている。
【００６３】
また、ハウジング５０は、検出器４０によって捕捉されたデータを処理ユニット４１に伝送できる通信インタフェース６０を備えている。好ましくは、このインタフェース６０は無線インタフェースであり、例えば無線周波数エミッタである。
【００６４】
好ましくは、検出器４０は、ハウジング内に含まれているバッテリー６２によって電力が供給される。したがって、ハウジング５０は、有線接続により電源または処理ユニット４１に接続されることなく用いることができる。
【００６５】
ハウジング５０は、好ましくは焼結ポリアミドからなり、それをオートクレーブで処理できるようになっている。
【００６６】
処理ユニット４１は、受光器４４によって取得された画像を表す信号をこの受光器４４から受け取り、２つの連続する決定時間ｔｄの間の、検出器４０と関連する基準フレームＲ’内における、カテーテル３の近位部３ｐの相対的動きを決定するために、それらの画像を解析することができる。
【００６７】
公知の方法において、この解析は、受光器４４によって連続的に撮影された２つの画像の相関関係を決定することによって実行される。この相関関係は、２つの受光時間ｔｒ間の上述した２つの自由度における検出器４０に対するカテーテル３の近位部３ｐの相対的動きを検出可能にしている。
【００６８】
処理ユニット４１は、２つの連続する決定時間ｔｄの間にある受光時間ｔｒの間に検出された動きを構成することにより、２つの連続する決定時間ｔｄの間の検出器４０と関連する基準フレームＲ’におけるカテーテル３の近位部３ｐの相対的動きを推定することができる。
【００６９】
また、処理ユニット４１は、検出器４０の基準フレームＲ’における近位部３ｐの相対的動きから、患者５の血管系の基準フレームＲにおけるカテーテル３の近位部３ｐの相対的動きを決定することができる。
【００７０】
図２および図３に示される実施の形態において、ハウジング５０は、それ自体が患者５の皮膚に付着しているトロカール５８に取り付けられている。そのため、ハウジング５０と検出器４０は、患者５の血管系に対して一定の位置を占めている。そのため、患者５の血管系の基準フレームＲにおけるカテーテル３の近位部３ｐの相対的動きは、検出器４０の基準フレームＲ’における近位部３ｐの相対的動きと同一である。
【００７１】
受光器４４は、例えば１２００ドット／インチ、すなわち４８ドット／ミリメートルの解像度を有し、それにより、カテーテル３の近位部３ｐの並進および回転動作を正確に感知することができる。
【００７２】
例えば、動きの検出可能な最高速度は１００〜１０００ｍｍ／ｓから成り、特に３７８ｍｍ／ｓに等しい。
【００７３】
遠位部３ｄの位置を決定するモジュール１９は、イメージングモジュール１５および検出モジュール１７と接続されている。
【００７４】
モジュール１９は、各決定時間ｔｄにおけるカテーテル３の遠位部３ｄの位置を、イメージングモジュール１５によって取得される、各取得時間ｔａにおける遠位部３ｄの位置、および検出モジュール１７によって出力される、２つの決定時間ｔｄ間のカテーテル３の近位部３ｐの動きから決定することができる。
【００７５】
そのため、モジュール１９は、２つの連続する決定時間ｔｄ（ｋ−１）、ｔｄ（ｋ）間でのカテーテル３の近位部３ｐの動きと、患者５の血管系のマップから、２つの決定時間ｔｄ（ｋ−１）、ｔｄ（ｋ）間での患者５の血管系内でのカテーテル３の遠位部３ｄの動きを推定することができる。
【００７６】
患者５の血管系のマップは、例えば、イメージングモジュール１５によって取得される、患者５の血管系の初期画像から、モジュール１９によって事前に決定される。
【００７７】
好ましくは、各取得時間ｔａにおいて、遠位部３ｄの決定された位置は、イメージングモジュール１５によって取得される、遠位部３ｄの位置である。また、取得時間ｔａとは異なる各決定時間ｔｄ（ｋ）において、遠位部３ｄの位置が、すぐ前の決定時間ｔｄ（ｋ−１）における遠位部３ｄの位置と、時間ｔｄ（ｋ−１）、ｔｄ（ｋ）間の遠位部３ｄの動きの推定から決定される。
【００７８】
したがって、モジュール１９は、決定時間ｔｄにおけるカテーテル３の遠位部３ｄの連続する位置を、検出モジュール１７よって出力される近位部３ｐの動きから決定することができ、イメージングモジュール１５によって取得された位置に基づいて、各取得時間ｔａにおける遠位部３ｄの位置をリセットすることができる。
【００７９】
この周期的リセットは、例えば検出モジュール１７によって決定された位置の精度の誤差を補正できる。
【００８０】
表示手段１１は、決定時間ｔｄにおけるカテーテル３の遠位部３ｄの連続する位置をモジュール１９から受け取ることができ、各決定時間ｔｄにおいて、患者５の血管系と、この決定時間ｔｄにおける血管系に対するカテーテル３の位置、具体的には遠位部３ｄの位置を示す画像を医師に対して表示することができる表示装置６８を備えている。このような画像の実例を図４に示した。この画像は、患者５の血管系を表すものを含み、その上に、カテーテル３の遠位部３ｄを表すものが重ね合わされている。
【００８１】
図２に示されるように、一実施の形態において、遠位部３ｄの位置を決定する処理および制御ユニット２７、処理ユニット４１およびモジュール１９は、コンピュータ７２によって実行されるアプリケーションである。
【００８２】
このため、コンピュータ７２は、プロセッサ７８と、一つ以上の記憶装置８０と、ヒューマンマシンインタフェース手段８２と、インタフェース手段８４と、を備えている。
【００８３】
記憶装置８０は、プロセッサ７８によって実行されるアプリケーション、特に、処理および制御ユニット２７および／または処理ユニット４１および／またはモジュール１９によって実行される機能に対応するアプリケーションを含む様々な記憶領域を備えている。また、記憶装置８０は、患者５の血管系に関するデータ、特に、イメージングモジュール１５によって取得される患者５の血管系の初期画像と、この初期画像からモジュール１９によって決定される血管系のマップと、を含んでいる。
【００８４】
プロセッサ７８は、記憶装置８０に含まれるアプリケーション、特に、従来使用可能な情報技術システムを可能にするオペレーティングシステムを実行するのに適している。
【００８５】
コンピュータ７２は、イメージングモジュール１５のエミッタ２３および検出器２５、および検出モジュール１７の検出器４０と、インタフェース手段８４を介してデータをやり取りすることができる。具体的には、インタフェース手段８４は、ハウジング５０の通信インタフェース６０とデータをやり取りすることができる無線エミッタ／レシーバを備えている。
【００８６】
ヒューマンマシンインタフェース手段８２は、システム１をパラメータ化するための情報をオペレータが入力することを可能にする手段８４と、表示装置６８と、を備えている。具体的には、インタフェース手段８２は、カテーテルの遠位部３ｄの位置がイメージングモジュール１５によって取得される頻度ｆａをユーザが定義することを可能にしている。
【００８７】
次に、治療介入中にカテーテル３の遠位部を追跡するシステム１を用いた本発明の方法の例示的な実施態様を、図５を参照して説明する。
【００８８】
この方法は、Ｘ線不透過性の造影剤が患者５の血管系に導入された後、患者５の血管系の初期画像がイメージングモジュール１５によって取得される最初のステップ１００を含んでいる。
【００８９】
また、最初のステップ１００において、初期画像がモジュール１９に伝送され、そのモジュールが、この初期画像から患者５の血管系のマップを決定する。
【００９０】
そして、血管系の初期画像とマップは、コンピュータ７２の記憶装置８０に格納される。
【００９１】
次に、ステップ１０２において、例えば、医師によって、患者５の皮膚を介して血管系の静脈または動脈にトロカール５８が導入され、このトロカール５８を患者５の皮膚に付着させることによって治療介入が開始される。次いで、ハウジング５０が、外部コネクタ５６をトロカール５８に固定することによって固定され、カテーテル３の遠位部３ｄが、ハウジング５０のダクト５２およびトロカール５８を介して患者５の血管系に導入される。
【００９２】
次に、カテーテル３の遠位部３ｄが、例えばカテーテル３の近位部３ｐを動かすオペレータにより、具体的には近位部３ｐを患者５の体に向かって移動および／またはカテーテル３の長手方向周りに近位部３ｐを回転させることにより、患者５の血管系内に移動される。
【００９３】
血管系内でのカテーテル３の遠位部３ｄの動きは、繰り返し実行される以下のステップにより、システム１によって追跡され、医師に対して表示される。
【００９４】
取得時間ｔａ（ｎ）に実施される取得ステップ１０６において、イメージングモジュール１５は、患者５の血管系内でのカテーテル３の遠位部３ｄの位置を取得する。
【００９５】
このため、段階１０８において、Ｘ線エミッタ２３は、取得時間ｔａ（ｎ）に、患者５の体の関心領域の方向にＸ線を放射し、その領域内で、処理および制御ユニット２７からのコマンド信号に応じてカテーテル３が動かされる。
【００９６】
Ｘ線は、患者５の体を通過した後、検出器２５によって受光される。そして、検出器２５は、検出されたＸ線を示す電気信号を処理および制御ユニット２７に伝送する。
【００９７】
ユニット２７は、それらの信号から患者５の体のＸ線画像を生成し、その中にカテーテル３の遠位部３ｄが見える。
【００９８】
次に、処理および制御ユニット２７は、血管系とカテーテル３の両方が見える画像を形成するために、このようにして生成されたＸ線画像を、患者５の血管系の初期画像上に重ね合わせる。
【００９９】
また、ユニット２７は、取得時間ｔａにおいて、患者５の血管系の基準フレームＲ内でのカテーテル３の位置と、特にその遠位部３ｄの位置を、再構成された画像から決定し、この位置をモジュール１９に伝送する。
【０１００】
表示段階１１０において、モジュール１９は、この位置を表示手段１１に伝送し、表示手段１１は、患者５の血管系と、血管系内でのカテーテル３の遠位部３ｄの両方を示す画像を医師に表示する。
【０１０１】
取得ステップ１０６は、その後、次の取得時間ｔａ（ｎ＋１）において繰り返される。
【０１０２】
これらの取得時間ｔａ（ｎ）、ｔａ（ｎ＋１）間にある各決定時間ｔｄ（ｋ）において、カテーテル３の遠位部３ｄの位置が、複数の検出ステップ１２０、１２１において、検出モジュール１７によって検出される、カテーテル３の近位部３ｐの動きから決定される。
【０１０３】
このようにして、検出ステップ１２１は、各決定時間ｔｄ（ｋ）において、遠位部３ｄの位置を決定するために繰り返される。
【０１０４】
検出ステップ１２１は、モジュール１７が決定時間ｔｄ（ｋ−１）、ｔｄ（ｋ）間に患者５の血管系に対するカテーテル３の近位部３ｐの動きを検出する検出段階１２２を含んでいる。ステップ１２０の最初の繰り返しにおいて、ｔｄ（ｋ−１）は、取得時間ｔａ（ｎ）に一致する。
【０１０５】
段階１２２において、動作検出器４０は、２つの時間ｔｄ（ｋ−１）、ｔｄ（ｋ）間の、検出器４０に対する長手方向周りのカテーテルの近位部３ｐの回転動作と、その長手方向における近位部３ｐのカテーテルの並進運動と、を決定する。
【０１０６】
このため、レーザエミッタ４２は、カテーテル３がそこを通って動く検出領域４３に向かってレーザビームを放射する。カテーテル３の外壁によって反射されたレーザビームは、受光器４４によって受光される。
【０１０７】
受光器４４は、このようにして、決定時間ｔｄ（ｋ−１）、ｔｄ（ｋ）間の複数の受光時間ｔｒにおいて、検出領域４３を通過するカテーテル３の部分の画像を取得して、この情報を無線通信インタフェース６０によって処理ユニット４１に伝送する。
【０１０８】
処理ユニット４１は、これらの画像を解析し、決定時間ｔｄ（ｋ−１）、ｔｄ（ｋ）間の検出器４０に対する、カテーテル３の近位部３ｐの相対的な並進運動および回転運動を決定し、それから患者５の血管系の基準フレームＲ内でのカテーテル３の近位部３ｐの相対的動きを推定し、この情報をモジュール１９に伝送する。
【０１０９】
検出段階１２２の後に段階１２４が続き、モジュール１９が、決定時間ｔｄ（ｋ）において、カテーテル３の遠位部３ｄの位置を、決定時間ｔｄ（ｋ−１）における遠位部３ｄの位置と、決定時間ｔｄ（ｋ）、ｔｄ（ｋ−１）間のカテーテル３の近位部３ｐの動きから決定する。
【０１１０】
これを行うため、モジュール１９は、時間ｔｄ（ｋ）、ｔｄ（ｋ−１）間でのカテーテル３の近位部３ｐの動きと、記憶装置８０に格納された血管系のマップから、時間ｔｄ（ｋ）、ｔｄ（ｋ−１）間の患者５の血管系内でのカテーテル３の遠位部３ｄの動きを決定する。
【０１１１】
次に、モジュール１９は、時間ｔｄ（ｋ）における遠位部３ｄの位置を、時間ｔｄ（ｋ−１）における遠位部の位置と、時間ｔｄ（ｋ−１）、ｔｄ（ｋ）間の遠位部３ｄの動きの推定から決定する。
【０１１２】
表示段階１２６において、モジュール１９は、この位置を表示手段１１に伝送し、表示手段１１は、患者５の血管系と、血管系内のカテーテル３の両方を示す画像を医師に表示する。
【０１１３】
このようにして、本発明のシステムおよび方法は、患者５の体に向けるＸ線の放射の頻度を減らし、それに伴って患者５が曝されるリスクを減少しながら、医師が、患者５の血管系内で操作するカテーテルの動きを示すこれらの画像を、その医師に表示することを可能にしている。
【０１１４】
また、本発明のシステムは、低コストであるという利点がある。
【０１１５】
また、ハウジング５０は小型化され、それによって、特に治療介入中の操作が容易になる。
【０１１６】
上述した例示的な実施の形態は非限定的である。
【０１１７】
具体的には、本発明のシステムは、患者の体内での複数の医療機器の動きの追跡、例えば、カテーテルと、そのカテーテル内に挿入されて移動されるマイクロカテーテルの動きを追跡するのに用いてもよい。
【０１１８】
システム１は、各々が別の医療機器に対する、または患者の体に対する、関連する医療機器の相対的動きが決定できる複数の検出器４０を含んでいる。
【０１１９】
各検出器４０は、患者の体に対して固定保持、または移動可能なハウジング５０に収容されている。
【０１２０】
患者の体に対する各医療機器の動きは、ハウジングに収容されている検出器４０によって決定される、関連するハウジング５０に対するこの医療機器の動きと、関連するハウジング５０の動きの合成によって決定される。
【０１２１】
例えば、カテーテルと、そのカテーテル内に挿入されて移動されるマイクロカテーテルの動きを追跡するために、そのシステムは、カテーテルと結合され、患者の体に対して固定保持された第１のハウジングと、マイクロカテーテルと結合され、カテーテルに対して固定保持された第２のハウジングと、を備えている。
【０１２２】
第１のハウジングは、患者の体に対するカテーテルの動きを決定可能にしている。
【０１２３】
第２のハウジングは、第２のハウジングに対するマイクロカテーテルの動きと、それに伴うカテーテルに対するこのマイクロカテーテルの動き、とを決定可能にしている。そして、患者の体に対するカテーテルの動きは、カテーテルに対するマイクロカテーテルの動きと、患者の体に対するカテーテルの動きの合成によって決定される。
【０１２４】
また、一つの変形例によれば、検出器４０と処理ユニットは、有線リンクによって接続され、検出器４０によって捕捉されたデータは、この有線リンクを介して処理ユニット４１に伝送される。
【０１２５】
当然のことながら、他の実施の形態を想定してもよく、上述した実施の形態および変形例の技術的特徴を一緒に組合せてもよい。
【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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