(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置であって、
遠位端と前記遠位端から近位方向に間隔をあけて配置された位置センサとを含むカテーテルと、
処理装置と、
を含み、
前記位置センサが位置データを提供し、
前記処理装置が、
前記解剖学的構造の所与の解剖学的データを処理し、
前記解剖学的データ及び前記位置センサの前記位置データに基づいて前記解剖学的構造を通る前記カテーテルの引き戻し経路を検出し、
前記引き戻し経路及び前記位置センサの前記位置データに基づいて前記解剖学的構造内の前記カテーテルの前記遠位端の特定の位置を決定する、装置。
【請求項２】
前記カテーテルの本質的に前記遠位端に配置され、血管内データを提供する血管内データ取得センサを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記処理装置が更に、血管内データを、前記位置センサの前記位置データと及び／又は前記位置センサの前記位置データに基づいて前記解剖学的データと位置合わせする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記所与の解剖学的データを越えて前記引き戻し経路の検出を拡張するために、前記位置データが使用される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
好ましくは前記位置データに基づいて、前記引き戻し経路に対する前記カテーテルの移動に関するフィードバックを提供するフィードバックユニットを更に含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記引き戻し経路が、ユーザ入力によるか又は前記データ取得センサ及び／若しくは前記位置センサの位置により識別される、始点及び／又は終点によって画定される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記装置が、前記位置データに基づいて、前記血管内データ及び前記解剖学的データの同期表示を提示する表示ユニットを更に含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するためのシステムであって、解剖学的データユニットと、請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置とを含み、前記解剖学的データユニットが前記所与の解剖学的データを提供する、システム。
【請求項９】
前記位置センサが電磁センサであるか及び／又は前記解剖学的データユニットがＸ線ユニット、好ましくは血管造影ユニットである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置の作動方法であって、
ａ）撮影装置が、近位部、遠位部、及び前記近位部の端部において両方の部の間に配置された位置センサを含むカテーテルを示す画像データを提供するステップと、
ｂ）前記位置センサが、前記位置センサの位置データを提供するステップと、
ｃ）処理装置が、前記解剖学的構造の所与の解剖学的データを処理するステップと、
ｄ）前記処理装置が、前記位置センサの前記位置データ及び前記解剖学的データに基づいて前記解剖学的構造を通る前記カテーテルの前記近位部の引き戻し経路を検出するステップと、
ｅ）前記処理装置が、前記引き戻し経路及び前記位置センサの前記位置データに基づいて前記解剖学的構造内の前記カテーテルの前記遠位端の特定の位置を決定するステップと、
を含む、装置の作動方法。
【請求項１１】
前記カテーテルは、遠位端と前記遠位端から近位方向に間隔をあけて前記位置センサが配置され、
前記装置の作動方法は、
ａ）前記位置センサが、前記位置センサの位置データを提供するステップと、
ｂ）前記処理装置が、前記位置センサの前記位置データ及び前記解剖学的データに基づいて解剖学的構造を通る前記カテーテルの引き戻し経路を検出するステップと、
ｃ）前記処理装置が、前記引き戻し経路及び前記位置センサの前記位置データに基づいて前記解剖学的構造内の前記カテーテルの前記遠位端の特定の位置を決定するステップと、
を含む、請求項１０に記載の装置の作動方法。
【請求項１２】
前記処理装置が、前記位置センサを解剖学的データユニットと位置合わせするステップと、
前記解剖学的データユニットが、前記解剖学的データを生成するステップと、
前記解剖学的データユニットが、前記解剖学的データを提供するステップと、
を更に含む、請求項１１に記載の装置の作動方法。
【請求項１３】
前記カテーテルは、血管内データを提供する血管内データ取得センサが前記カテーテルの本質的に前記遠位端に配置され、
前記装置の作動方法は、
前記処理装置が、前記血管内データを、前記位置センサの前記位置データと及び／又は前記位置センサの前記位置データに基づいて前記解剖学的データと位置合わせするステップを更に含む、請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の装置の作動方法。
【請求項１４】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、前記処理装置によって実行された時に、請求項１３に記載の装置の作動方法のステップを実行する、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ている、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、解剖学的構造（ａｎａｔｏｍｉｃａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）内のカテーテルの遠位端（ｄｉｓｔａｌ  ｅｎｄ）の特定の位置を決定するための装置及びシステム、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための方法、このような装置を制御するためのコンピュータプログラム要素、並びにこのようなコンピュータプログラム要素を記憶しているコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、冠状動脈疾患（ＣＡＤ）の診断及び処置のために、種々の医療用撮影装置（ｍｅｄｉｃａｌ  ｍｏｄａｌｉｔｙ）の使用が知られている。一般的な撮影装置の１つとして、Ｘ線はＣＡＤの診断のため及び介入手順のガイダンスのために使用されている。それにより、Ｘ線画像は、例えば、血管管腔としての解剖学的構造及び介入ツールの輪郭を提供する。血管の内部構造及び機能並びにプラーク／組織特性などについてより多くの情報を収集するために、他の一般的な撮影装置として、血管内超音波診断法（ＩＶＵＳ）、光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）、冠血流予備量比（ＦＦＲ）、近赤外分光（ＮＩＲＳ）などの血管内技術を使用する。
【０００３】
国際出願公開第２００９／０４４３２１Ａ２号では、介入ツールの自動検出及び追跡のための方法を開示している。この方法は、手術前に取得した３Ｄボクセル量の位置合わせされた２Ｄ投影画像データとＸ線画像との差を計算することと、介入ツールを示すためにこれらの差を使用することとを含む。しかしながら、介入ツール、特にカテーテルの検出及び追跡は依然として改善可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を精密かつ容易に決定できるようにする装置を提供するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は独立クレームの主題によって解決され、他の諸実施形態は従属クレームに取り入れられる。以下に記載する本発明の諸態様は、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置及びシステム、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための方法、コンピュータプログラム要素、並びにコンピュータ可読媒体にも適用されることは注目すべきことである。
【０００６】
本発明により、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置が提示される。このカテーテルはガイドワイヤ又は任意のその他の種類の介入ツールである。解剖学的構造は、カテーテルの移動を制約するものであり、血管である。
【０００７】
カテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置は、遠位端と遠位端から近位方向に間隔をあけて配置された位置センサ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｏｒ）とを備えたカテーテルを含む。位置センサは電磁センサである。位置センサは位置データを提供するように構成される。位置センサは、好ましくはカテーテルの遠位端ではなく、それより近位の方でカテーテル内に統合され、カテーテルが先端でそれ自体の自然な可撓性を維持するようになっている。
【０００８】
カテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置は、処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）を更に含む。処理装置は解剖学的構造の所与の解剖学的データを処理するように構成される。所与の解剖学的データは解剖学的構造を記述するものであり、例えば、血管系統（ｖｅｓｓｅｌ  ｔｒｅｅ）の解剖図（ａｎａｔｏｍｙ）である。このデータは、例えば、Ｘ線ユニット、血管造影ユニットなどとして解剖学的データユニットによって提供される。
【０００９】
処理装置は、解剖学的データ及び位置センサの位置データに基づいて解剖学的構造を通るカテーテルの経路を検出し、当該経路及び位置センサの位置データに基づいて解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するように更に構成される。解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置は、経路及び位置センサの位置データに基づいてユーザ入力によって検出することもできる。この経路は、例えば、血管内のカテーテルの引き戻し（ｐｕｌｌｂａｃｋ）経路又は押し込み（ｐｕｓｈｆｏｒｗａｒｄ）経路である。これは、例えば、血管内データを入手するためにカテーテルが血管内を移動する経路にすることができる。
【００１０】
その結果、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置が提供される。カテーテルの遠位端の特定の位置を決定するために、カテーテルの遠位端までの位置センサの正確な距離を把握しなければならない。従って、位置センサの位置は解剖学的構造内の位置データ及びカテーテル上の位置を含む。
【００１１】
この装置は、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を精密かつ容易に決定できるようにするものである。これは、位置センサが遠位端から近位方向に間隔をあけて配置され、位置センサをカテーテル先端に配置する必要はない一方で、達成できる。これにより、カテーテル先端の特定の柔軟性を維持することができ、解剖学的構造の損傷が回避される。
【００１２】
本発明は、例えば、冠状動脈の措置、並びに経路を識別しなければならないか又は識別することができるその他の現場応用に適用することができる。
【００１３】
一例では、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置は、カテーテルの本質的に遠位端に配置され、血管内データを提供するように構成された血管内データ取得センサ（ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  ｄａｔａ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｏｒ）を更に含む。血管内データ取得センサは、血管内超音波診断法（ＩＶＵＳ）、光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）、冠血流予備量比（ＦＦＲ）、近赤外分光（ＮＩＲＳ）などの血管内技術に基づくものである。血管内データ取得センサは血管内撮像センサでもよい。
【００１４】
処理装置は、血管内データを、位置センサの位置データに及び／又は位置センサの位置データに基づいて解剖学的データに位置合わせするように構成される。
【００１５】
模範的にしかも換言すれば、電磁位置センサにより、血管内データ取得センサ及び冠状動脈系統内の血管内取得データの電磁ベースの位置確認が提供される。血管内データ取得センサの位置は、血管内データ取得センサと位置センサとの既定距離に基づいて決定される。位置センサと血管内データ取得センサとは並置されず、厳密に連結されていないので、血管内データ取得センサの位置は、位置センサの位置と血管系統の解剖図の事前知識とに基づいて推論される。それにより、有害なＸ線放射の連続使用なしにカテーテルの追跡と解剖図への関連の血管内取得データの位置合わせが可能になる。
【００１６】
位置データを使用して、所与の解剖学的データ以上に経路の検出を拡張する。模範的にしかも換言すれば、例えば、引き戻し中に位置センサが所与の解剖学的データ、例えば、初期Ｘ線視野から出て、従って、認識された引き戻し経路から出ることは可能である。そうである場合、初期Ｘ線視野の外側に引き戻し経路のトポロジを拡張するために、引き戻し中、位置センサの電磁追跡位置が使用できる。
【００１７】
一例では、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置は、経路に対するカテーテルの移動に関するフィードバックを提供するように構成されたフィードバックユニット（ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｕｎｉｔ）を更に含む。このフィードバックは好ましくは位置データに基づくものである。模範的にしかも換言すれば、このシステムは、例えば、血管内システムに依存する引き戻しプロセスの正しさに関するフィードバック及びガイダンスを提供することができる。好ましくは、血管内システム又はカテーテルの引き戻しの速度及び／又はその他の側面に関する制限が存在する可能性がある。位置センサによる位置追跡に基づいて、例えば、フィードバック、ユーザ警告、及び視覚情報をユーザに与えることができる。特に、引き戻しが手動で実行される場合、引き戻し速度が患者又は血管内データ取得センサの特性に関して高すぎる場合に警告を発することができる。
【００１８】
他の一例では、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置は、血管内データ、位置データ、及び／又は位置データに基づいた解剖学的データの同期表示及び／又は位置合わせ表示を提示するように構成された表示ユニット（ｄｉｓｐｌａｙ  ｕｎｉｔ）を更に含む。換言すれば、血管内データが取得された解剖学的位置がこの時点で把握される。好ましくは、位置センサ及び／又は血管内データ取得センサは解剖学的データにおいて可視状態である。表示ユニットは、フィードバックユニットのフィードバック及びガイダンスを提示するように構成することもできる。
【００１９】
他の一例では、経路は、例えば、表示ユニットによるユーザ入力によるか又はデータ取得センサ及び／又は位置センサの位置により識別される始点、終点、又はその両方によって画定される。
【００２０】
本発明により、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するためのシステムも提示される。これは、解剖学的データユニットと、遠位端と遠位端から近位方向に間隔をあけて配置された位置センサとを含むカテーテルと、処理装置とを含む。
【００２１】
解剖学的データユニットは解剖学的データを提供するように構成される。解剖学的データユニットは、Ｘ線ユニット、血管造影ユニットなどである。
【００２２】
位置センサは位置データを提供するように構成される。位置センサは電磁センサでもよい。
【００２３】
処理装置は、解剖学的データ及び位置センサの位置データに基づいて解剖学的構造を通るカテーテルの経路を検出するように構成される。処理装置は、当該経路及び位置センサの位置データに基づいて解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するように更に構成される。
【００２４】
本発明により、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための方法も提示される。一例では、この方法は、必ずしもこの順序ではないが、
ａ）遠位端と遠位端から近位方向に間隔をあけて配置された位置センサをと含むカテーテルを提供するステップと、
ｂ）位置センサの位置データを提供するステップと、
ｃ）位置センサの位置データ及び所与の解剖学的データに基づいて解剖学的構造を通るカテーテルの経路を検出するステップと、
ｄ）当該経路及び位置センサの位置データに基づいて解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するステップと、
を含む。
【００２５】
この方法ステップの模範的に異なる順序は以下の各図の説明に示されている。
【００２６】
他の一例では、この方法は、必ずしもこの順序ではないが、追加として
−解剖学的データユニットを提供するステップと、
−解剖学的データユニットに位置センサを位置合わせするステップと、
−解剖学的データを生成するステップと、
−解剖学的データを提供するステップと、
を含む。
【００２７】
解剖学的データユニットに位置センサを位置合わせするステップは座標系位置合わせに関係するものである。
【００２８】
他の一例では、この方法は、必ずしもこの順序ではないが、追加として
−カテーテルの本質的に遠位端に配置され、血管内データを提供するように構成された血管内データ取得センサを提供するステップと、
−血管内データを、位置センサの位置データに及び／又は位置センサの位置データに基づいて解剖学的データに位置合わせするステップと、
を含む。
【００２９】
解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための方法は、必ずしもこの順序ではないが、
ａ）近位部（ｐｒｏｘｉｍａｌ  ｐａｒｔ）、遠位部（ｄｉｓｔａｌ  ｐａｒｔ）、及び近位部の端部において両方の部の間に配置された位置センサを含むカテーテルを示す画像データを提供するステップと、
ｂ）解剖学的構造内のカテーテル内の位置センサの位置データを提供するステップと、
ｃ）解剖学的データを提供するステップと、
ｄ）位置センサの位置データ及び解剖学的データに基づいて解剖学的構造を通るカテーテルの近位部の経路を検出するステップと、
ｅ）当該経路及び位置センサの位置データに基づいて解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するステップと、
を含んでもよい。
【００３０】
解剖学的構造を通るカテーテルの近位部の経路は、例えば、表示ユニットによるユーザ入力に基づいて検出することもできる。
【００３１】
本発明の他の一例では、このような装置を制御するためのコンピュータプログラム要素であって、処理装置によって実行された時に、上記の方法ステップを実行するように適合されたコンピュータプログラム要素が提示される。
【００３２】
本発明の他の一例では、上記のプログラム要素を記憶しているコンピュータ可読媒体が提示される。
【００３３】
独立クレームによる解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置及びシステム、解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための方法、コンピュータプログラム要素、並びにコンピュータ可読媒体は、特に従属クレームに定義された同様の及び／又は同一の好ましい諸実施形態を有することを理解されたい。本発明の好ましい一実施形態はそれぞれの独立クレームと従属クレームとの任意の組み合わせにできることも更に理解されたい。
【００３４】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載されている諸実施形態から明らかになり、当該諸実施形態に関連して解明される。
【００３５】
添付図面に関連して、本発明の模範的な諸実施形態について以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための装置及びシステムの一実施形態を概略的かつ模範的に示している。
【図２】血管内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための方法の一実施形態を概略的かつ模範的に示している。
【図３】図２による方法の実施形態を異なる例示で示している。
【図４】解剖学的構造内のカテーテルの遠位端の特定の位置を決定するための方法の他の一実施形態を概略的かつ模範的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
血管内撮像技術はプラーク及び血管壁について高解像度の査定を提供するが、生成された画像では３Ｄ空間における特定の血管内画像フレームの位置及び向きを決定することができない。この位置確認問題を解決するために、種々の相互位置合わせ技法が提案されている。
【００３８】
血管内撮像装置は血管の局所的特性に関する情報を提供する。しかし、これは撮像箇所の大域的位置に関する情報を提供できない。この局所データをより大きい血管幾何形態と連結するために、Ｘ線透視データを使用する。Ｘ線画像内で血管内撮像装置の先端を検出して追跡することにより、血管内撮像データを血管幾何形態に位置合わせすることができる。
【００３９】
しかし、このプロセスは簡単明瞭ではない。装置先端の画像ベースの検出は間違っている可能性がある。更に、Ｘ線システムと血管内データセンサとのフレームレートは異なる可能性があり、位置の補間が必要である。最後に、Ｘ線透視中の放射線の放出は患者及びオペレータのどちらにとっても望ましくない。
【００４０】
代替的に、３Ｄ位置情報は電磁（ＥＭ）追跡技術によって入手することができる。ＥＭセンサコイルを医療処置で使用してナビゲーションを支援することができる。装置の遠位端は追跡するのが典型的により重要な装置の部分を構成するので、コイルは典型的に装置の遠位端に位置する。しかし、堅い先端を有するカテーテル又はガイドワイヤは血管に対する損傷を引き起こす可能性があるので、典型的なコイルセンサのサイズ及び剛性は、ＰＣＩ中に冠状動脈をナビゲートするための装置への適用可能性をしばしば排除する。
【００４１】
本発明の模範的な一実施形態により、ＥＭセンサコイルは近接的に（例えば、冠状動脈処置において冠状動脈口に近くなると思われる装置の部分に）配置され、その位置は典型的に装置の遠位端に配置されたプローブからＩＶＵＳデータを取得するために実行される引き戻し中に追跡され、装置の既知の引き戻し経路に基づいて、ＥＭセンサ座標がＩＶＵＳプローブ座標に変換される。それにより、血管内プローブの軌道を使用して、血管系統に血管内データを位置合わせすることができる。
【００４２】
図１は、解剖学的構造（図示せず）内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するための装置１及びシステム２の一実施形態を概略的かつ模範的に示している。この解剖学的構造は血管である。
【００４３】
装置１は、遠位端１１と近位部１４内で遠位端１１から間隔をあけて配置された位置センサ１２とを備えたカテーテル１０を含む。位置センサ１２は、この場合、電磁センサ１２である。位置センサ１２は位置データを提供するように構成される。位置センサ１２はカテーテル１０の遠位端１１ではなく、より近位的にカテーテル内に統合され、カテーテル１０が先端で必要な可撓性及び必要な小さい直径を維持するようになっている。
【００４４】
システム２は、装置１の処理装置２０に位置センサの位置情報を提供する電磁（ＥＭ）追跡ユニット（図示せず）を更に含む。
【００４５】
処理装置２０は、解剖学的構造の所与の解剖学的データ、例えば、血管系統の解剖図を処理するように構成される。所与の解剖学的データは、例えば、Ｘ線ユニット、血管造影ユニットなどとして解剖学的データユニット３０によって提供される。
【００４６】
処理装置２０は、解剖学的データ及び位置センサ１２の位置データに基づいて解剖学的構造を通るカテーテル１０の経路を検出し、当該経路、位置センサ１２の位置データ、及び装置特性の（例えば、遠位先端と位置センサとの直線距離の）事前知識に基づいて解剖学的構造内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するように更に構成される。
【００４７】
この経路は、例えば、血管内のカテーテルの引き戻し経路又は押し込み経路であり、引き戻しが好ましい。
【００４８】
その結果、解剖学的構造内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するための装置１が提供される。これは、解剖学的構造内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を精密かつ容易に決定できるようにするものである。これは、位置センサ１２が遠位端１１から近位方向に間隔をあけて配置され、位置センサ１２をカテーテル先端に配置する必要はない一方で、達成できる。これにより、カテーテル先端の特定の柔軟性及び限られた直径を維持することができ、解剖学的構造の損傷が回避される。
【００４９】
装置１は、カテーテル１０の本質的に遠位端１１に配置され、血管内データを提供するように構成された血管内データ取得センサ１３を更に含む。血管内データ取得センサは、この場合、血管内超音波（ＩＶＵＳ）プローブである。処理装置２０は、血管内データを、電磁位置センサ１２の位置データ及び／又は当該位置データに基づいて解剖学的データに位置合わせするように構成される。
【００５０】
その結果、血管内データ取得センサ１３及び例えば冠状動脈系統内の血管内取得データの電磁ベースの位置確認が提供される。血管内データ取得センサ１３の位置は、血管内データ取得センサ１３と電磁位置センサ１２との既定距離に基づいて決定される。位置センサ１２と血管内データ取得センサ１３とはカテーテル１０の構造によってリンクされているので、血管内データ取得センサ１３の位置は、位置センサ１２の位置及び血管系統の解剖図の事前知識に基づいて推論される。それにより、有害なＸ線放射の連続使用なしにカテーテルの追跡と解剖図への関連の血管内取得データの位置合わせとが可能になる。
【００５１】
装置１は、経路に対するカテーテル１０の移動に関するフィードバックを提供するためにフィードバックユニット１６を更に含む。このフィードバックは位置データに基づくものである。このシステムは、例えば、血管内システムに依存する引き戻しプロセスの正しさに関するフィードバック及びガイダンスを提供することができる。カテーテル１０の引き戻しの速度及び／又はその他の側面に関する制限が存在する可能性がある。位置センサ１２による位置追跡に基づいて、例えば、フィードバック、ユーザ警告、及び視覚情報をユーザに与えることができる。特に、引き戻しが手動で実行される場合、引き戻し速度が患者又は血管内データ取得センサ１３の特性に関して高すぎる場合に警告を発することができる。
【００５２】
装置１は、位置データに基づいて、血管内データ、当該位置データ、及び／又は解剖学的データの同期表示を提示するために表示ユニット１７を更に含む。位置センサ１２及び／又は血管内データ取得センサ１３は解剖学的データにおいて可視状態である。表示ユニット１７は、フィードバックユニット１６のフィードバック及びガイダンスも提示する。フィードバックユニット１６は経路に対するカテーテル１０の移動に関するフィードバックを提供する。フィードバックユニット１６は、例えば、血管内システムに依存する引き戻しプロセスの正しさに関するフィードバック及びガイダンスを提供することができる。血管内システム又はカテーテル１０の引き戻しの速度及び／又はその他の側面に関する制限が存在する可能性がある。位置センサ１２による位置追跡に基づいて、例えば、フィードバック、ユーザ警告、及び視覚情報をユーザに与えることができる。特に、引き戻しが手動で実行される場合、引き戻し速度が患者又は血管内データ取得センサ１３の特性に関して高すぎる場合に警告を発することができる。
【００５３】
解剖学的構造内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するためのシステム２は、処理装置２０と、上記のカテーテル１０と、追加的に解剖学的データユニット３０とを含む。解剖学的データユニット３０は、例えば、血管系統の解剖図として、解剖学的構造を記述する解剖学的データを提供する。解剖学的データユニット３０は、例えば、Ｘ線ユニット、血管造影ユニットなどである。
【００５４】
図２は、血管内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するための方法の一実施形態を概略的かつ模範的に示している。この方法は、必ずしもこの順序ではないが、
Ｍ１  遠位端１１と遠位端１１から近位方向に間隔をあけて配置された位置センサ１２とを含むカテーテル１０を提供するステップと、
Ｍ２  位置センサ１２の位置データを提供するステップと、
Ｍ３  位置センサ１２の位置データ及び所与の解剖学的データに基づいて血管を通るカテーテル１０の経路を検出するステップと、
Ｍ４  当該経路及び位置センサ１２の位置データに基づいて血管内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するステップと、
Ｍ５  カテーテル１０の本質的に遠位端１１に配置され、血管内データを提供するように構成された血管内データ取得センサ１３を提供するステップと、
Ｍ６  血管内データを、位置センサ１２の位置データに及び／又は当該位置センサ１２の位置データに基づいて解剖学的データに位置合わせするステップと、
を含む。
【００５５】
血管を通るカテーテルの経路はユーザ入力に基づいて検出することもできる。上記のように、示されている方法ステップの順序は必須のものではなく、時間的経過を反映していない。例えば、ステップＭ５の血管内データ取得センサ１３はステップＭ１で提供されるカテーテル１０に付加される。血管内データの提供はステップＭ６から始まり、引き戻し中に継続的に行われるだろう。
【００５６】
所与の解剖学的データに関して、この方法は、必ずしもこの順序ではないが、
Ｍ３１  解剖学的データユニット３０を提供するステップと、
Ｍ３２  解剖学的データユニット３０に位置センサ１２を位置合わせするステップと、
Ｍ３３  解剖学的データを生成するステップと、
Ｍ３４  解剖学的データを提供するステップと、
という他の任意選択のステップを含む。
【００５７】
図２及び図３に関連してこの方法について以下に更に説明する。図３は、図２による方法の実施形態を異なる例示で示している。図３ａでは、カテーテル１０は、例えば、Ｘ線画像により提示されるように血管系統の血管１５内に示されている。このカテーテルは遠位端１１と位置センサ１２と血管内データ取得センサ１３とを含む。血管内データ取得センサ１３はその初期位置に示されている。位置センサ１２は以下に説明するように追跡される。
【００５８】
方法ステップＭ１により、カテーテル１０を提供する。カテーテル１０は位置センサ１２として電磁（ＥＭ）コイルセンサ１２を有する。ＥＭセンサ１２は方法ステップＭ２により位置データを提供する。
【００５９】
任意選択の方法ステップＭ５により、カテーテル１０の本質的に遠位端１１に配置され、血管内データを提供するように構成された血管内データ取得センサ１３をカテーテル１０に提供する。血管内データ取得センサ１３は模範的にカテーテルの先端に位置するＩＶＵＳプローブ１３であり、ＩＶＵＳプローブ１３とより近位に位置するＥＭセンサ１２との間には特定の距離がある。この距離は、カテーテルに沿った直線距離であり、カテーテルの構造／幾何形態に依存し、先験的に知られている。
【００６０】
近位のＥＭセンサ１２は、ＩＶＵＳセンサ１３が冠状動脈系統内で必要な深さにある間に冠状動脈口より遠くに（例えば、上行大動脈内に）位置することがないように配置されている。ＩＶＵＳプローブ１３は血管内データを提供する。これは一例としてのみ理解すべきである。カテーテル１０は、ＩＶＵＳセンサ１３により撮像しなければならないが、ＥＭセンサ１２の剛性又は厚さによって損傷する可能性のある小さい血管にＥＭセンサ１２が入る必要がないように設計される。
【００６１】
その結果、カテーテルは血管内撮像中に３Ｄ位置情報を提供する。
【００６２】
図３ｂでは、血管１５を通るカテーテル１０の引き戻し経路１４が示されている。ＥＭセンサ１２の位置は追跡され、ＩＶＵＳセンサ１３の位置は以下に説明するように推論される。
【００６３】
方法ステップＭ３により、位置センサ１２の位置データ及び所与の解剖学的データに基づいて血管１５を通るカテーテル１０の経路を検出又は識別する。経路の検出は、ユーザがカテーテルの先端を手動で指示する必要があるか又はアルゴリズムにより画像処理に基づいて自動的に先端を検出する必要がある。また、ユーザがクリックし、それにより解剖学的データ内で引き戻し経路の開始及び終了を指示するということで血管を通るカテーテルの経路を検出することもでき、その場合、中間の血管は引き戻し経路として検出される。この場合、解剖学的データとして、対照識別させた血管造影法により冠状動脈系統が検出される。この経路は血管１５を通るカテーテル１０の引き戻し経路である。引き戻し経路は、所与の解剖学的データとしての血管系統情報（ロードマップ）及び位置センサ１２の位置データとしてのカテーテル位置に基づいて検出される。
【００６４】
解剖学的データは、例えば、解剖学的データユニット３０が提供され（ステップＭ３１）、位置センサ１２が解剖学的データユニット３０に位置合わせされ（ステップＭ３２）、解剖学的データが生成され（ステップＭ３３）、解剖学的データが提供される（ステップＭ３４）ということで「与えられる」ものである。
【００６５】
図３ｃでは、カテーテル１０は引き戻し経路１４上で血管１５を通って引き戻される。ＥＭセンサ１２の位置は追跡され、ＩＶＵＳセンサ１３の位置は推論される。この位置は、位置センサ１２の位置を把握し、引き戻し経路を把握し、位置センサ１２とカテーテルの先端との直線距離を引き戻し経路の３Ｄ形状と突き合わせることによって推論される。図３ｄでは、カテーテル１０は引き戻された位置に示されている。ＥＭセンサ１２の位置はこの場合も又は依然として追跡され、ＩＶＵＳセンサ１３の位置は推論又は推定される。ＩＶＵＳセンサ１３の現在位置はＸ線画像内で図３ａと同じように示される。
【００６６】
方法ステップＭ４により、当該経路及び位置センサ１２の位置データに基づいて血管内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定する。この場合、好ましくは、ＥＭセンサ１２から入手した３Ｄ位置情報を使用して、前に識別された引き戻し経路１４に沿って血管系統上で血管内撮像センサ１３の位置を特定する。
【００６７】
同じく示されているように、位置データを使用して、所与の解剖学的データ以上に経路の検出を拡張してもよい。引き戻し中に位置センサは、所与の解剖学的データ、この場合は初期Ｘ線視野から出て、従って、認識された引き戻し経路から出る。その場合、位置センサの電磁追跡位置を使用して、引き戻し中に初期Ｘ線視野の外側に引き戻し経路のトポロジを拡張することができる。これは、既知の解剖図の外側のカテーテル１０の経路がＥＭ位置センサ１２の軌道と実質的に同等であるという仮定に基づくものである。
【００６８】
上記のように、任意選択のステップＭ５により、血管内データ取得センサ１３をカテーテル１０の遠位端１１に配置し、血管内データを提供するように構成する。任意選択のステップＭ６により、位置センサ１２の位置データに基づいて、位置センサ１２の位置データに血管内データを位置合わせする。換言すれば、位置情報又は位置特定情報と取得した血管内データとを併合する。また、位置センサ１２の位置データに基づいて、解剖学的データに血管内データを位置合わせすることも可能である。
【００６９】
カテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するための方法の諸ステップが、以下にもう一度説明されるが、より詳細な実施形態で説明される。
【００７０】
位置センサ１２は解剖学的データユニット３０に位置合わせされ、換言すれば、ＥＭ感知ユニットの座標系が解剖学的データの座標系及び／又はＸ線システム３０の座標系に位置合わせされる。
【００７１】
血管内データ取得のために、血管内データ取得センサ１３を備えたカテーテル１０が、例えば、冠状動脈内の病変の遠位位置まで進められる。
【００７２】
例えば、造影剤及び大量照射線量画像を使用することにより解剖学的データが生成され、冠状動脈を認識できる血管造影図が生成されるようになっている。この血管造影画像を使用して、引き戻し経路１４を識別する。その後、引き戻し中にこの画像を使用して、血管内センサ１３の追跡位置を示し、その結果、引き戻しプロセスに関する視覚フィードバックを提供することができる。血管造影画像は、静的なもの（単一フレーム）又は心臓の動きが可視状態である動的なものにすることができる。
【００７３】
引き戻し経路１４を見つけるために、ＩＶＵＳプローブ１３（近位）とＥＭセンサ１２（遠位）とはどちらもＸ線画像上で可視状態である。引き戻し経路の識別はユーザ入力（ユーザが引き戻し血管の開始と終了をクリックする）に基づいて行うことができる。或いは、画像ベースで又はＥＭセンサ１２の追跡座標に基づいてＩＶＵＳプローブ１３及びＥＭセンサ１２を検出することも可能である。換言すれば、Ｘ線画像が造影剤を含む血管造影図である場合、センサ１２及び１３は可視状態ではなく、ユーザはクリックして識別する必要がある。これに反して、画像ベースの検出が行われる場合、血管造影図に加えて、造影剤を含まないＸ線画像が使用されるので、センサ１２及び１３は可視状態である。これらの位置に基づいて、引き戻し経路１４が識別される。
【００７４】
カテーテルの引き戻しは、ＥＭセンサ１２が追跡されている間に（自動又は手動で）実行される。ＥＭセンサ１２の移動を使用して、前に識別された引き戻し経路１４及びカテーテル幾何形態の事前知識に基づいて遠位端１１の位置を推論する。引き戻し中にカテーテル１０の先端を（Ｘ線を使用して又は使用せずに）可視化することができ、３Ｄ追跡位置を記憶することができる。ＥＭ座標とＩＶＵＳ座標との変換の正確さを増すためにマークしたＩＶＵＳ位置（開始及び終了）を使用するために、引き戻しの終了時にＩＶＵＳプローブ１３をもう一度検出することができる（例えば、ユーザ入力又はプローブ検出アルゴリズム）。
【００７５】
冠状動脈系統のどこでＩＶＵＳ画像が生成されるかを示すために、ＩＶＵＳ及びＸ線の同期表示を作成することができる。このために、追跡したＥＭ位置及び記憶したＥＭ位置を血管内データ（即ち、ＩＶＵＳフレーム）と相関させなければならない。
【００７６】
冠状動脈上の推論したＩＶＵＳプローブ位置を可視化するために、インジケータ（即ち、マーカー）を使用することができる。このフェーズのために、冠状動脈系統に対して血管内データを可視化するための手段、それを通って走査するための手段、臨床的に関連のある特徴の測定、データ解析、及び検出を実行するための手段が提供される。更に、解剖学的データと位置データとの時刻同期が必要である。解剖学的構造が措置中に移動する可能性がある場合、この移動は適切に考慮に入れなければならない。例として、解剖学的データが事前取得データであり、従って、静的であり、リアルタイムで取得されない場合、カテーテルの位置を静的な事前取得解剖図情報に適切に関連付けることができるように、カテーテルの移動ではなく解剖図の移動を参照する位置センサの移動成分をフィルタ処理／補償しなければならない。解剖学的データが動的及び／又は生であり、従って、解剖図の移動を反映している場合、位置データと解剖学的データとの時刻同期は、データの正確な解釈を保証するのに十分なものでなければならない。
【００７７】
本発明は、ＩＶＵＳ取得以外の任意の血管内データ取得にも適用することができる。冠状動脈の措置に加えて、本発明は、経路を識別できる任意のその他の現場応用にも適用することができる。
【００７８】
本発明は、血管内技術が使用されている画像誘導処置に使用することができる。図４は、解剖学的構造内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するための方法の一実施形態を概略的かつ模範的に示している。この方法は、必ずしもこの順序ではないが、
Ｓ１  近位部１４、遠位部、及び近位部１４の端部において両方の部の間に配置された位置センサ１２を含むカテーテル１０を示す画像データを提供するステップと、
Ｓ２  解剖学的構造内のカテーテル１０内の位置センサ１２の位置データを提供するステップと、
Ｓ３  解剖学的データを提供するステップと、
Ｓ４  位置センサ１２の位置データ及び解剖学的データに基づいて解剖学的構造を通るカテーテル１０の近位部１４の経路を検出するステップと、
Ｓ５  当該経路及び位置センサ１２の位置データに基づいて解剖学的構造内のカテーテル１０の遠位端１１の特定の位置を決定するステップと、
を含む。
【００７９】
少なくともステップＳ１〜Ｓ３の順序は任意であり、これらのステップは、例えば、同時に実行することもできる。
【００８０】
本発明のもう１つの模範的な実施形態では、適切なシステム上で前述の諸実施形態のうちの１つによる方法の方法ステップを実行するように適合されることによって特徴付けられ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要素が提供される。
【００８１】
従って、このコンピュータプログラム要素は、同じく本発明の一実施形態の一部であるコンピュータユニット上に記憶される。このコンピューティングユニットは、上記の方法の諸ステップを実行するか又はその実行を誘起するように適合される。その上、これは、上記の装置のコンポーネントを操作するように適合される。このコンピューティングユニットは、自動的に動作するか及び／又はユーザの命令を実行するように適合させることができる。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内にロードされる。従って、データプロセッサは本発明の方法を実行するように装備される。
【００８２】
本発明のこの模範的な実施形態は、当初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、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化させるコンピュータプログラムとの両方を対象として含む。
【００８３】
更に、このコンピュータプログラム要素は、上記の方法の模範的な一実施形態の手順を遂行するためにすべての必要なステップを提供することができる。
【００８４】
本発明の他の模範的な一実施形態により、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提示され、このコンピュータ可読媒体はそれに記憶されたコンピュータプログラム要素を有し、当該コンピュータプログラム要素は前述の項によって記述されている。
【００８５】
コンピュータプログラムは、その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学記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上で記憶及び／又は配布されるが、インターネット或いはその他の有線又は無線通信システムなどを介してその他の形式で配布される場合もある。
【００８６】
しかし、このコンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブなどのネットワークにより提示される場合もあり、こ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することができる。本発明の他の模範的な一実施形態により、コンピュータプログラム要素をダウンロードに使用可能な状態にするための媒体が提供され、当該コンピュータプログラム要素は本発明の前述の諸実施形態のうちの１つによる方法を実行するように準備される。
【００８７】
本発明の諸実施形態が種々の主題に関連して記載されていることに留意しなければならない。特に、幾つかの実施形態は方法タイプのクレームに関連して記載され、その他の実施形態は装置タイプのクレームに関連して記載されている。しかし、当業者であれば、他の通知がない限り、あるタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴同士の任意の組み合わせも本出願とともに開示されるものと見なされることを、上記及び以下の説明から推測するであろう。しかし、すべての特徴を組み合わせると、その特徴の単純な累積以上の共働効果を提供することができる。
【００８８】
本発明は図面及び上記の説明において詳細に例示され記載されているが、このような例示及び説明は制限的ではなく例証となるもの又は模範的なものと見なすべきである。本発明は開示されている諸実施形態に限定されない。開示されている諸実施形態以外の変形例は、図面、開示内容、及び従属クレームの検討により、請求されている発明を実践する際に当業者が理解し実行できるものである。
【００８９】
特許請求の範囲では、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語はその他の要素又はステップを除外せず、「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞は複数であることを除外しない。単一のプロセッサ又はその他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されている幾つかの項目の機能を遂行する。特定の手段が互いに異なる従属クレームに列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲内の参照符号は範囲を限定するものと解釈してはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ）】
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【図３ｂ）】
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【図３ｃ）】
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【図３ｄ）】
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【図４】
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