(57)【要約】【課題】カテーテル処置、特に電気解剖学的マッピング時および／またはカテーテルアブレーション時におけるカテーテル案内中の改善された方位決定を可能にする。【解決手段】カテーテル処置の実施中にＸ線撮像システム（５）により心臓の被治療範囲の２Ｄ透視画像（１３）が撮影され、同時に提供された被治療範囲の電気解剖学的３Ｄマッピングデータと一緒に可視化される、心臓での電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援方法において、２Ｄ透視画像（１３）が３Ｄマッピングデータ（１４）と共に登録され、３Ｄマッピングデータ（１４）が、その都度２Ｄ透視画像（１３）と同じパースペクティブで、２Ｄ透視画像（１３）またはこの２Ｄ透視画像（１３）から導き出された画像内容（１５）と並べてまたは重ねて表示される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カテーテル処置の実施中にＸ線撮像システム（５）により心臓の被治療範囲の２Ｄ透視画像（１３）が撮影され、同時に提供された被治療範囲の電気解剖学的３Ｄマッピングデータと一緒に可視化される、心臓での電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援方法において、
２Ｄ透視画像（１３）が３Ｄマッピングデータ（１４）と共に登録され、３Ｄマッピングデータ（１４）が、その都度２Ｄ透視画像（１３）と同じパースペクティブで、２Ｄ透視画像（１３）またはこの２Ｄ透視画像（１３）から導き出された画像内容（１５）と並べてまたは重ねて表示される
ことを特徴とする電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援方法。
【請求項２】
２Ｄ透視画像（１３）からセグメント化によって被治療範囲における１つ又は複数の対象の輪郭（１５）が抽出され、導き出された画像内容として表示されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
３Ｄマッピングデータ（１４）の表示パースペクティブが対話形式の表示回転によって変更可能であり、対話形式での変更時に、２Ｄ透視画像（１３）を撮影するための撮像システム（５）が、変更されたパースペクティブで２Ｄ透視画像（１３）を撮影するように自動的に駆動されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
登録は、３Ｄマッピングデータ（１４）として検出され２Ｄ透視画像（１３）内で識別可能であるランドマークに基づいて行なわれることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
登録は、３Ｄマッピングデータ（１４）からの被治療範囲の少なくとも一部の３Ｄ表面経過を、２Ｄ透視画像から抽出された被治療範囲の少なくとも一部の輪郭（１５）と少なくともほぼ一致させることによる表面合わせよって行なわれることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項６】
登録は、カテーテル処置の実施中における最初の段階で先ず粗くランドマークに基づいて行なわれ、後の第二段階で、３Ｄマッピングデータ（１４）からの被治療範囲の少なくとも一部の３Ｄ表面経過を、２Ｄ透視画像（１３）から抽出された被治療範囲の少なくとも一部の輪郭（１５）と少なくともほぼ一致させる表面合わせによって細密化されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項７】
撮像システム（５）はカテーテル処置の実施前に全ての設定可能な撮影パースペクティブに関して較正されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
撮像システム（５）はカテーテル処置の実施前に全ての設定可能な撮影パースペクティブに関して較正され、撮像システム（５）に固定接続されている３Ｄ座標系と３Ｄマッピングデータ（１４）が検出される３Ｄ座標系との間の相対的な位置が求められることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項９】
撮像システム（５）はカテーテル処置の実施前に少なくとも２つの異なる撮影パースペクティブに関して較正され、撮像システム（５）に固定接続されている３Ｄ座標系と３Ｄマッピングデータ（１４）が検出される３Ｄ座標系との間の相対的な位置が求められ、２Ｄ透視画像（１３）の撮影が少なくとも２つの較正された撮影パースペクティブのもとでのみ行なわれることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項１０】
登録は較正と求められた相対的な位置とに基づいて自動的に行なわれることを特徴とする請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
３Ｄマッピングデータ（１４）および２Ｄ透視画像（１３）の画像データのための１つ又は複数の入力インターフェースと、
２Ｄ透視画像（１３）と３Ｄマッピングデータ（１４）との登録のために構成されている登録モジュール（１７）と、
登録モジュール（１７）に接続されている可視化モジュール（１９）とを備え、
可視化モジュール（１９）は、３Ｄマッピングデータ（１４）を、その都度２Ｄ透視画像（１３）と同じパースペクティブで、２Ｄ透視画像（１３）またはこの２Ｄ透視画像（１３）から導き出された画像内容（１５）と並べて又は重ねて表示装置（４）により可視化するために提供することを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の方法を実施するための装置。
【請求項１２】
心臓の被治療範囲の輪郭（１５）を画像内容として抽出するために、２Ｄ透視画像（１３）をセグメント化するセグメント化モジュール（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
登録モジュール（１７）は、３Ｄマッピングデータ（１４）として検出されて２Ｄ透視画像（１３）内で識別可能であるランドマークに基づく登録のために構成されていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の装置。
【請求項１４】
登録モジュール（１７）は、表面合わせによる登録のために構成されていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の装置。
【請求項１５】
登録モジュール（１７）は多段プロセスで登録するように構成され、多段プロセスでは、登録がカテーテル処置の実施中における最初の段階で先ず粗くランドマークに基づいて行なわれ、後の第二段階で、３Ｄマッピングデータ（１４）からの被治療範囲の少なくとも一部の３Ｄ表面経過を、２Ｄ透視画像（１３）から抽出された被治療範囲の少なくとも一部の輪郭（１５）と少なくともほぼ一致させる表面合わせによって細密化されることを特徴とする請求項１１又は１２記載の装置。
【請求項１６】
登録モジュール（１７）は、撮像システム（５）の較正と、撮像システム（５）に固定接続されている３Ｄ座標系と３Ｄマッピングデータ（１４）が検出される３Ｄ座標系との間の既知の相対的な位置とに基づいて、自動的に登録するように構成されていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の装置。
【請求項１７】
可視化モジュール（１９）は、撮像システム（５）の瞬時撮影位置に依存して３Ｄマッピングデータ（１４）の表示パースペクティブを自動的に調整するように構成されていることを特徴とする請求項１１乃至１６の１つに記載の装置。
【請求項１８】
３Ｄマッピングデータ（１４）の表示を対話形式で回転させる際に変更されたパースペクティブに撮影位置を自動的に合わせるように撮像システム（５）を駆動する制御モジュール（２０）が設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１６の１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カテーテル処置の実施中にＸ線撮像システムにより心臓の被治療範囲の２Ｄ透視画像が撮影され、同時に提供された被治療範囲の電気解剖学的３Ｄマッピングデータと一緒に可視化される、心臓での電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援方法に関する。本発明はこの方法を実施するための装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓リズム障害の治療は、高周波電流によるカテーテルアブレーション技術の導入以来著しく変化した。この技術においてはＸ線監視のもとにアブレーションカテーテルが静脈または動脈を介して心室の１つに挿入され、高周波電流によって心臓リズム障害を惹き起こす組織が除去される。カテーテルアブレーションの効果的な実施のための条件は、心室における心臓リズム障害の原因の正確な位置測定である。この位置測定は電気生理学的検査を介して行なわれる。電気生理学的検査においては電位が心室内に挿入されたマッピングカテーテルにより位置分解されて検出される。従って、この電気生理学的検査すなわち所謂電気解剖学的マッピングから３Ｄマッピングデータが得られ、モニタにおいて可視化される。マッピング機能およびアブレーション機能は、多くの場合に、１つのカテーテルに統合されているので、マッピングカテーテルは同時にアブレーションカテーテルでもある。
【０００３】
例えば米国のバイオセンスウェブスタ社（Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  Ｉｎｃ．）のカートシステム（ＣＡＲＴＯ−Ｓｙｓｔｅｍ）、または米国セントポールのエンドカーディアルソリューション社（Ｅｎｄｏｃａｒｄｉａｌ  Ｓｌｕｔｉｏｎ  Ｉｎｃ．）のエンサイト３０００システム（ＥＮＳＩＴＥ  ３０００−Ｓｙｓｔｅｍ）により実施可能であるような公知の電気解剖学的３Ｄマッピング法は電磁式原理に基づいている。検査テーブルの下には僅かの強度の３つの異なる交番磁界が形成される。マッピングカテーテルのカテーテル先端における組込み式電磁センサにより、磁界内でのカテーテル移動によって誘起された電圧変化を測定し、数学的アルゴリズムにより各時点でマッピングカテーテルの位置を算出することができる。マッピングカテーテルによる心室の心内膜輪郭の逐一走査と共に電気信号の同時検出によって、電気信号を色コード化して再現する電気解剖学的３次元マップが作成される。
【０００４】
この種の電気解剖学的３Ｄマッピングシステムのほかに、例えば米国ミネアポリスのメドトロニック社（Ｆａ．Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ）のローカライザシステム（Ｌｏｃａｌｉｓａ−Ｓｙｓｔｅｍ）のような心臓内の位置測定システム（ローカライザシステム）も、カテーテルの位置測定および被検査心室の３Ｄ画像形成に使用される。この種の位置測定システムにより得られるデータも、本特許出願においては３Ｄマッピングデータと呼ばれる。なぜならば、それらは検査範囲の同程度の３Ｄ画像を供給するからである。
【０００５】
アブレーション手順中、カテーテルは、同時に撮影されたＸ線透視画像に基づいて案内されるか、あるいは３Ｄマッピングデータのリアルタイム可視化に基づいて案内される。患者の心臓血管を含めた心臓の解剖学的構造は２Ｄ透視画像内に詳細に写像されない。表示された３Ｄマッピングデータでの方位決定の際にも、これらのデータから発生される心室表面が解剖学的な実状に正確に対応することが保証され得ない。なぜならば、このためには心内膜表面が逐一的に極めて細かく走査されなければならないからである。２Ｄ透視画像の付加的な解剖学的画像情報は確かにマッピング手順中に使用可能であるが、しかしながらそれらの情報は利用できないかあるいは不完全にしか利用できない。なぜならば、マッピングシステムの操作は電気生理学者の完璧な注意が必要であるので、表示された３Ｄマッピングデータと同時に表示された２Ｄ透視画像との間の関係を正確に把握することができないからである。従って、３Ｄマッピングデータの取得時にしばしば治療すべき心室の心内膜表面が発生されるが、その発生された心内膜表面は、心内膜の解剖学的に重要な表面点の走査不足のために、心室の実際の解剖学的構造に近似的にしか対応しない。
【０００６】
更に、コストおよび実用性の理由から多くの場合において、走査された心内膜表面に対する相対的な位置センサを持つアブレーションカテーテルだけがＥＰ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ；電気生理学）マッピングシステムのモニタに可視化されるにすぎない。これに対して、使用された全てのカテーテルの可視化が望ましく、とりわけ、肺静脈隔離時に補助手段として隔離すべき肺静脈の口に固定される輪なわ式カテーテル（Ｌａｓｓｏ  Ｃａｔｈｅｒｔｅｒ）の輪の可視化も望ましい。
【０００７】
発明者エヌ．ラーンほか（Ｎ．Ｒａｈｎ  ｅｔ  ａｌ．）による後日公開される先行の２つの独国特許出願、すなわち第１０３４０５４６．１号および同第１０３４０５４４．５号の明細書によれば、カテーテルアブレーションの実施時における電気生理学医師による方位決定の改善方法が記載されている。この方法では、カテーテル処置前に、検査範囲の心臓の３Ｄ画像データが画像形成モダリティにより作成される。カテーテル処置中、これらの３Ｄ画像データが３Ｄマッピングデータに位置正しく且つ姿勢正しく重ね合わせられるので、観察者は付加的な解剖学的画像情報を使用することができる。もちろん、これは検査実験室において３Ｄ画像形成モダリティの使用可能性を前提とする。更に、この方法の場合にも相応の位置センサを持っているカテーテルしか画像表示内に可視化できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、この問題点から出発して、カテーテル処置、特に電気解剖学的マッピング時および／またはカテーテルアブレーション時におけるカテーテル案内中の改善された方位決定を可能にする、心臓での電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援方法に関する課題は、本発明によれば、冒頭で述べた方法において、２Ｄ透視画像が３Ｄマッピングデータと共に登録され、３Ｄマッピングデータが、その都度２Ｄ透視画像と同じパースペクティブで、２Ｄ透視画像またはこの２Ｄ透視画像から導き出された画像内容と並べてまたは重ねて表示されることによって解決される。
【００１０】
本発明による方法の実施態様は次の通りに列記される。
（１）２Ｄ透視画像からセグメント化によって被治療範囲における１つ又は複数の対象の輪郭が抽出され、導き出された画像内容として表示される。
（２）３Ｄマッピングデータの表示パースペクティブが対話形式の表示回転によって変更可能であり、対話形式での変更時に、２Ｄ透視画像を撮影するための撮像システムが、変更されたパースペクティブで２Ｄ透視画像を撮影するように自動的に駆動される。
（３）登録は、３Ｄマッピングデータとして検出され２Ｄ透視画像内で識別可能であるランドマークに基づいて行なわれる。
（４）登録は、３Ｄマッピングデータからの被治療範囲、特に心室の少なくとも一部の３Ｄ表面経過を、２Ｄ透視画像から抽出された被治療範囲の少なくとも一部の輪郭と少なくともほぼ一致させることによる表面合わせよって行なわれる。
（５）登録は、カテーテル処置の実施中における最初の段階で先ず粗くランドマークに基づいて行なわれ、後の第二段階で、３Ｄマッピングデータからの被治療範囲、特に心室の少なくとも一部の３Ｄ表面経過を、２Ｄ透視画像から抽出された被治療範囲の少なくとも一部の輪郭と少なくともほぼ一致させる表面合わせによって細密化される。
（６）撮像システムはカテーテル処置の実施前に全ての設定可能な撮影パースペクティブに関して較正される。
（７）撮像システムはカテーテル処置の実施前に全ての設定可能な撮影パースペクティブに関して較正され、撮像システムに固定接続されている３Ｄ座標系と３Ｄマッピングデータが検出される３Ｄ座標系との間の相対的な位置が求められる。
（８）撮像システムはカテーテル処置の実施前に少なくとも２つの異なる撮影パースペクティブに関して較正され、撮像システムに固定接続されている３Ｄ座標系と３Ｄマッピングデータが検出される３Ｄ座標系との間の相対的な位置が求められ、２Ｄ透視画像の撮影が少なくとも２つの較正された撮影パースペクティブのもとでのみ行なわれる。
（９）登録は較正と求められた相対的な位置とに基づいて自動的に行なわれる。
【００１１】
電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援装置に関する課題は、本発明によれば、３Ｄマッピングデータおよび２Ｄ透視画像の画像データのための１つ又は複数の入力インターフェースと、２Ｄ透視画像と３Ｄマッピングデータとの登録のために構成されている登録モジュールと、登録モジュールに接続されている可視化モジュールとを備え、可視化モジュールは、３Ｄマッピングデータを、その都度２Ｄ透視画像と同じパースペクティブで、２Ｄ透視画像またはこの２Ｄ透視画像から導き出された画像内容と並べて又は重ねて表示装置により可視化するために提供することによって解決される。
【００１２】
電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援装置の実施態様は次の通り列記される。
（１０）心臓の被治療範囲の輪郭を画像内容として抽出するために、２Ｄ透視画像をセグメント化するセグメント化モジュールが設けられている。
（１２）登録モジュールは、３Ｄマッピングデータとして検出されて２Ｄ透視画像内で識別可能であるランドマークに基づく登録のために構成されている。
（１３）登録モジュールは、表面合わせによる登録のために構成されている。
（１４）登録モジュールは多段プロセスで登録するように構成され、多段プロセスでは、登録がカテーテル処置の実施中における最初の段階で先ず粗くランドマークに基づいて行なわれ、後の第二段階で、３Ｄマッピングデータからの被治療範囲、特に心室の少なくとも一部の３Ｄ表面経過を、２Ｄ透視画像から抽出された被治療範囲の少なくとも一部の輪郭と少なくともほぼ一致させる表面合わせによって細密化される。
（１５）登録モジュールは、撮像システムの較正と、撮像システムに固定接続されている３Ｄ座標系と３Ｄマッピングデータが検出される３Ｄ座標系との間の既知の相対的な位置とに基づいて、自動的に登録するように構成されている。
（１６）可視化モジュールは、撮像システムの瞬時撮影位置に依存して３Ｄマッピングデータの表示パースペクティブを自動的に調整するように構成されている。
（１７）３Ｄマッピングデータの表示を対話形式で回転させる際に変更されたパースペクティブに撮影位置を自動的に合わせるように撮像システムを駆動する制御モジュールが設けられている。
【００１３】
心臓での電気生理学的カテーテル処置の視覚的支援方法において、カテーテル処置の実施中にＸ線撮像システムにより心臓つまり心室の被治療範囲の２Ｄ透視画像が撮影され、同時に提供された被治療範囲の電気解剖学的３Ｄマッピングデータと一緒に可視化される。本発明によれば、２Ｄ透視画像が３Ｄマッピングデータと共に登録され、３Ｄマッピングデータが、その都度２Ｄ透視画像と同じパースペクティブ（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ）で、２Ｄ透視画像またはこの２Ｄ透視画像から導き出された画像内容と並べてまたは重ねて表示される。なお、「同じパースペクティブ（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ）」とは、同じマッピングパースペクティブ、すなわち同じ尺度および同じビュー方向であると理解すべきである。３Ｄマッピングデータは、電気解剖学的３Ｄマッピングシステムまたは心臓内位置測定システムにより得ることができる。２Ｄ透視画像の記録のために、検査範囲への改善された接近性によりこの種のカテーテル処置に特に適したモノまたはバイプランのＣアームシステムを使用すると好ましい。
【００１４】
撮影された２Ｄ透視画像と３Ｄマッピングデータとの登録および同じパースペクティブでの共通表示によって、電気生理学についての両表示間の関係が一目で認識可能である。これは、その都度の２Ｄ透視画像表示の隣に単独表示された３Ｄマッピングデータ表示に当てはまるが、しかしながら両画像の重ね表示の場合には尚更のことである。重ね表示の場合、観察者はマッピングシステムによりまだ十分に検出されていない範囲を即座に認識することができる。本発明方法の他の利点は、２Ｄ透視画像において全てのカテーテルおよびそれに存在する部分のその都度の瞬時位置も認識可能であることにある。
【００１５】
同じ表示パースペクティブは、本発明方法の１つの構成では、Ｘ線撮像システムの予め与えられた位置において、または予め与えられた２Ｄ透視画像において、３Ｄマッピングデータの表示が、同じパースペクティブを示すように回転させられることによって得られる。代替としての構成では、表示が使用者によって３Ｄマッピングデータの対話形式での回転により選択され、２Ｄ透視画像が同じパースペクティブで撮影されるように撮像システムが駆動される。３Ｄマッピングデータの記録および２Ｄ透視画像の撮影は、心臓運動に起因する不正確さを避けるために、同じ心周期時相において行なわれると好ましい。この心周期時相に関する同期化は、撮像システム並びにマッピングシステムが同じＥＣＧトリガユニットによって作動させられることによって達成される。
【００１６】
従って、本発明方法を実施するための装置は、３Ｄマッピングデータおよび２Ｄ透視画像の画像データを入力するための１つ又は複数の入力インターフェースと、２Ｄ透視画像と３Ｄマッピングデーとの登録のための登録モジュールと、登録モジュールに接続されている可視化モジュールとを含む。この可視化モジュールは、同じパースペクティブ下の３Ｄマッピングデータとその都度の２Ｄ透視画像とを並べて又は重ねて同時に可視化するための出力データを表示装置、特にモニタに表示するために提供する。この装置はマッピングシステムもしくは撮像システムの構成部分として構成されていてもよいし、あるいは独立の装置として構成されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下において、本発明方法およびそれに基づいて動作する装置を図面を参照しながら実施例に基づいて更に詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明方法を実施するためのＸ線画像システムおよびＥＰマッピングシステムの共通のトリガ機能の例を示す。
【００１９】
図２は本発明方法による２Ｄ／３Ｄ登録時に必要なパラメータの具体例を示す。
【００２０】
図３は本発明方法の一実施形態による登録の方法経過の例を示す。
【００２１】
図４はＥＰマッピングシステムによる表面点の撮影によるランドマーク対の検出の具体例を示す。
【００２２】
図５は３Ｄマッピングデータと２Ｄ透視画像もしくはこの２Ｄ透視画像から導き出された画像内容との重ね合わせの２つの例を示す。
【００２３】
図６は撮像システムの状態に依存した３Ｄマッピングデータの表示変化の例を示す。
【００２４】
図７は３Ｄマッピングデータの表示の対話式変更における撮像システムの制御例を示す。
【００２５】
図１は３Ｄマッピングデータのための撮影ユニット２を備えたＥＰマッピングシステム１の一部を概略的に示す。撮影ユニット２は収集されたデータを画面４に表示するための評価・画像処理ユニット３に接続されている。更に、Ｘ線システム５がＣアームシステムとして示され、このシステムは２Ｄ透視画像を提供するための画像システム６を有する。Ｃアームシステム５はＸ線源８ａとＸ線検出器８ｂとを備えたＣアーム７を含む。Ｃアーム７は公知の如く複数の軸線を中心に回転可能に構成されている。本例ではカテーテル処置中に患者からＥＣＧ記録システム９により心電図（ＥＣＧ）が記録される。ＥＣＧ記録システム９はトリガ出力１０を有する。トリガ出力１０は、Ｘ線システム５の画像システム６のトリガ入力１１と、ＥＰマッピングシステム１の撮影ユニット２のトリガ入力１１とに接続されている。このＥＣＧトリガ機能は、図の下部において枠内に示されたＥＣＧにて明示されているように、それぞれ心周期の予め与えられた時相で３Ｄマッピングデータと２Ｄ透視画像とを記録することを可能にする。このようにして、心臓運動による画像記録もしくは画像表示の障害が避けられる。
【００２６】
本発明方法の実施のために、２Ｄ透視画像と３Ｄマッピングデータとの２Ｄ−３Ｄ登録が必要である。この登録は、図１に概略的に示されている本発明装置の登録モジュール１７を用いた公知の登録法（レジスタリング）によって行なうことができる。この本発明装置は、本例では、３Ｄマッピングデータ１４と２Ｄ透視画像１３の画像データとを入力するためのインターフェース１６と、２Ｄ透視画像１３と３Ｄマッピングデータ１４との登録のための登録モジュール１７と、登録モジュール１７に接続されている可視化モジュール１９とを含む。可視化モジュール１９は、同じパースペクティブで３Ｄマッピングデータ１４とその都度の２Ｄ透視画像１３とを並べてまたは重ねて同時に可視化するための出力データをモニタ４に表示するために提供する。登録モジュール１７の構成部分として、本例では、セグメント化モジュール１８も存在することが分かる。セグメント化モジュール１８は心室壁の輪郭を透視画像１３から抽出することができる。本発明装置は、マッピングシステムの構成部分として、撮像システムの構成部分として構成することができ、あるいは独立の装置として構成することもできる。
【００２７】
２Ｄ−３Ｄ登録の結果はその都度１つの投影マトリックスであり、このマトリックスにより２Ｄ透視画像の各画素に３Ｄマッピングデータの１つの３Ｄ点を正確に割り付けることができる。従って、この投影マトリックスは、３Ｄマッピングデータを２Ｄ透視画像と同じ位置および方位で可視化し、必要ならば両可視化画像を重ねるために使用することができる。
【００２８】
図２は２Ｄ−３Ｄ登録の関係を示す。本例では投影マトリックスＰの１１個の自由度が評価されなければならない。この１１個の自由度は、可能なＣアーム位置のそれぞれに関する５つの内部パラメータと、３Ｄマッピングシステムの座標系とＸ線画像システムの座標系との対応関係に関する６つの外部パラメータとに相当する。従って、この投影マトリックスＰは、画像システムのための較正マトリックスＫ、回転マトリックスＲ並びに並進マトリックスＴから構成される。
【００２９】
【数１】
2005312962.tif 000003
【００３０】
図２には、３Ｄマッピングデータの代表としての直方体を２Ｄ透視画像の代表としての２次元画像へパースペクティブマッピングする例が示されている。直方体内部の球形ボリュームが投影によって２Ｄ画像内に円として現われている。マッピングは投影マトリックスＰによって算出される。
【００３１】
ＥＰマッピングシステムによりやっと僅かな表面点が検出されたばかりのマッピング過程の開始時においては、ランドマークに基づく登録を優先させるべきである。なぜならば、３Ｄマッピングデータの表面がまだ不十分にしか表示されていないからである。マッピングデータの十分に多くの表面点が存在し、マッピングデータの表面が十分に良好に表示されるようになった後に、表面に基づく登録が使用されるとよい。先行するランドマークに基づく登録の結果は、表面に基づく登録のための大まかな最初の開始値として使用することができる。この進行形式は図３に示されている。
【００３２】
手順の枠内において患者の動きが発生したとき、投影マトリックスの再計算が必要である。この再計算は、新たなランドマークに基づく又は表面に基づく２Ｄ−３Ｄ登録を介して行なうことができる。代替として、投影マトリックスの再計算に必要な並進パラメータおよび回転パラメータを患者に取付けられた位置および方位センサによって検出してもよい。
【００３３】
原理的にはＣアーム回転または患者テーブル移動の際にも投影マトリックスの再計算が必要である。この再計算も新たなランドマークに基づく又は表面に基づく２Ｄ−３Ｄ登録を介して行なうことができる。代替として、この場合にも、投影マトリックスの再計算に必要な並進パラメータおよび回転パラメータを患者およびＣアームに取付けられた位置および方位センサによって検出してもよい。
【００３４】
ランドマークに基づく２Ｄ−３Ｄ登録の場合、少なくとも４つのランドマークが、治療すべき心室の直ぐ周囲にまたは心室内に直接にカテーテルによりもたらされ、このようにして２Ｄ透視画像においても３Ｄマッピングデータにおいても識別される。カテーテルの位置が２Ｄ透視画像においてパターン認識アルゴリズムにより自動的に検出可能である場合、ランドマークの識別は、その都度専ら、表面点の撮影によるＥＰマッピングシステムでの使用者対話形式によって行なわれる。これは、マッピングカテーテル１２の先端位置を２Ｄ透視画像１３内に示す図４から明白である。このカテーテル１２によりランドマークが動かされる場合、このランドマークの位置がＥＰマッピングシステム１により検出されるのとちょうど同じときに、カテーテル先端の位置がパターン認識法により２Ｄ透視画像１３内で識別される。この位置は矢印で示されているようにＥＰマッピングシステム１に伝達される。従って、ＥＰマッピングシステムによるランドマークの３Ｄ位置の取得により、同時に２Ｄ透視画像内の２Ｄ位置が記憶される。３Ｄマッピングデータにおいても２Ｄ透視画像においても４つの対応するランドマークが識別された後、自動的に投影マトリックスが決定される。この投影マトリックスにより、２Ｄ透視画像の各画素に正確に３Ｄマッピングデータの３Ｄ点を割り付けることができる。カテーテル検出は、これが自動的に可能でない場合、もちろん２Ｄ透視画像において対話形式にて使用者によって行なうこともできる。
【００３５】
基本的には、登録のためのランドマークとして、例えば上大静脈、下大静脈、冠静脈洞、右心房における三尖弁または４つの肺静脈並びに左心房における僧帽弁のような解剖学的に良好に識別可能な点が利用される。
【００３６】
治療すべき心室の輪郭を２Ｄ透視画像から抽出できる場合、この輪郭点と３Ｄマッピングデータの検出された表面点との登録が行なわれ、このようにして投影マトリックスのパラメータを求めることができる。心室の輪郭を純粋なＸ線透視画像から実際上抽出することはコントラストが十分でないために可能ではないので、輪郭を決定するために造影剤注入直後にＸ線撮像が行なわれるのがよい。造影剤注入は、治療すべき心室の一部もしくは供給または排出の血管を含めた心室全体の高コントラストでの撮像を可能にする。例えば、分岐した肺静脈を含めた左心房の一部のみを造影剤注入後のＸ線撮像により可視化することができ、あるいはしかし４つの肺静脈基部を含めた左心房全体に造影剤を投与し相応の輪郭を２Ｄ透視画像から抽出ことができる。
【００３７】
表面に基づく登録、特にこの場合に使用された点ごとの登録の場合、登録を行なうためには治療すべき心室の構造上重要な部分で十分である。従って、血管を含めた心室の心内膜の輪郭全体ではなく、輪郭の任意の部分範囲が２Ｄ透視画像から抽出されるだけでよい。
【００３８】
本発明方法において使用可能であるような他の非常に有利な登録技術は、全てのＣアーム位置および方位のオフライン較正による投影マトリックスの内部パラメータの算出にある。投影マトリックスにおけるこれらの５つの内部パラメータは、一度だけまたは必要なときに繰返して較正によって得ることができる。較正はＸ線マークを有する適切な較正ファントムを用いて行なうことができる。較正実施後にはあらゆる可能なＣアーム位置および方位についての内部パラメータが既知であるので、引続いて、マッピングシステムの３Ｄ座標系とＣアームシステムの３Ｄ座標系との間の関係を記述する６つの外部パラメータを決定するために、ランドマークまたは表面に基づく一度だけの登録で十分である。従って、この初期較正によって各Ｃアーム移動後における投影マトリックスの全部で１１個の自由度の新たな評価が回避される。
【００３９】
本発明方法により可能な特に好ましい構成では、投影マトリックスの内部パラメータおよび外部パラメータは、全てのＣアーム位置および方位のオフライン較正と、ＥＰマッピングシステムの３Ｄ座標系とＣアームシステムの３Ｄ座標系との間の固定関係の付加的な算出とによって予め求められる。例えばＣＡＲＴＯ−ＥＰマッピングシステムを使用する場合、両３Ｄ座標系の間の関係は、アンダーテーブル送信コイルの幾何学的配置が検出され、それからＣＡＲＴＯシステムの３Ｄ座標系とＣアームシステムの３Ｄ座標系との間の変換が計算されることによって求めることができる。上述のＥＰマッピングシステムでは普通であるように患者でのＥＰ手順中に基準位置センサおよび方位センサを付加的に使用する場合、基準センサの位置および方位の情報も変換に考慮することができる。
【００４０】
上記のＣアームオフライン較正およびＥＰマッピングシステムの３Ｄ座標系とＣアームシステムの３Ｄ座標系との間の固定関係は、その都度における瞬間的なＣアームの位置および方位の取得後に、使用者対話形式なしでの投影マトリックスにおける１１個の自由度の決定を可能にする。従って、この場合には２Ｄ−３Ｄ登録を計算ユニットによってＥＰ手順中に使用者動作なしに完全自動で行なうことができる。
【００４１】
上述の登録によって、ＥＰマッピングシステムのモニタで３Ｄマッピングデータと一緒に２Ｄ透視画像を可視化することが、同じ方位においてサイドバイサイド（隣り合わせ）可視化として、又はオーバラップ（重ね合わせ）可視化として可能である。同じ方位は３Ｄマッピングデータへの投影マトリックスの適用によって得られる。この３Ｄマッピングデータの方位は、２Ｄ透視画像の撮影ビュー方向に一致するように変えられる。このようにして得られた重ね合わせの画像表示は図５の左部分に例として示されている。３Ｄマッピングデータの表面点１４は２Ｄ透視画像１３に背景として置かれている。この２Ｄ透視画像１３においては造影剤注入後に分岐を含めた左の下肺静脈を識別することができる。このようにして使用者は、Ｘ線画像において見える肺静脈の周りにおいて、この範囲の解剖学的構造を正確に表示するためになおも他の表面点がＥＰマッピングシステムにより検出されるべきかどうかを直接に決定することができる。
【００４２】
治療すべき心室の輪郭が例えば造影剤注入後に２Ｄ透視画像から抽出可能である場合、図５の右側に示されているように、２Ｄ透視画像の輪郭１５だけを３Ｄマッピングデータ１４の可視化に重ね合わせることができる。この場合にも３Ｄマッピングデータの３Ｄ表面点１４を認識することができる。この３Ｄ表面点１４に２つの肺静脈を含めた左心房の抽出された輪郭１５が重ね合わされる。背景として置かれた左心房の輪郭１５によって使用者は解剖学的構造を実際に即した輪郭に従って検出するためになおも他の表面点をＥＰマッピングシステムにより検出すべきかどうかを決定することができる。
【００４３】
組み合わされた可視化を有する現在の２Ｄ透視画像の撮影方向のビューとは異なる３Ｄマッピングデータのビューも表示させようとする場合、これらの表示のそれぞれについて、相応のパースペクティブのもとでの２Ｄ透視画像の付加的な撮影、並びにその２Ｄ透視画像と３Ｄマッピングデータとの２Ｄ−３Ｄ登録が必要である。実際には、例えばビュー方向が６０°異なる２つのＸ線撮影を使用し、これらの両優先方向をそれぞれ１度だけ３Ｄマトリックスデータと共に登録することで十分である。Ｃアームは、新たな登録が必要となることなく、例えば自動的にこれらの両優先方向の間で往復させられてもよい。もちろん、同様にバイプランＣアームシステムを使用し、両Ｃアーム撮影システムのそれぞれについて２Ｄ−３Ｄ登録を行なうことも可能である。
【００４４】
もちろん、それぞれの画像は必ずＥＰマッピングシステムのモニタで可視化しなければならないというわけではなく、独立の表示装置またはＸ線システムのモニタに表示することもできる。
【００４５】
本発明方法および装置の有利な構成においては、現在のＣアーム位置のための現在の２Ｄ−３Ｄ登録の後に、ＥＰマッピングシステムが、３Ｄマッピングデータの可視化の方位をリアルタイムでＣアーム７の現在の方位に合わせるモードに投入される。従って、可視化はＣアームの移動によって回転する。このために、ハードウェアインターフェース２１、例えばイーサネット（登録商標）インターフェースを介して、Ｘ線システム５のＣアーム７の位置パラメータが可視化ユニット１９を介してＥＰマッピングシステム１に伝達される。ＥＰマッピングシステム１において、３Ｄマッピングデータの可視化のための方位が、同じパースペクティブの獲得のために、Ｃアーム７の瞬時位置に依存して変えられる。この同期化の原理は図６の左側にＣアーム位置の変化が示されていることによって示されている。この位置変化は、図の右側の部分において分かるように、モニタ４への３Ｄマッピングデータ１４の表示に方位の変化を生じさせる。
【００４６】
本発明方法および装置の他の構成では、モニタ４における３Ｄマッピングデータの可視化が対話形式で回転によって変えられる。現在のＣアーム位置のための当面の２Ｄ−３Ｄ登録の後に、ＥＰマッピングシステムが、３Ｄマッピングデータの可視化の方位変化がＣアーム７の回転を生じるモードに投入される。これは相応の制御モジュール２０により行なわれる。Ｃアーム７は、撮影の際に２Ｄ透視画像が３Ｄマッピングデータの可視化の現在方位に一致する位置へ移動される。従って、Ｃアーム７は３Ｄマッピングデータの可視化における対話形式の回転と同じに移動する。このために、ハードウェアインターフェース２１を介して３Ｄマッピングデータの現在方位のパラメータがＥＰマッピングシステム１から制御モジュール２０に伝達される。制御モジュール２０は、Ｃアーム７が３Ｄマッピングデータの方位に応じて移動されるようにＸ線システム５を駆動する。この同期化の原理が図７に示されている。モニタ４における３Ｄマッピングデータ１４の表示の方位の対話式変更によって、Ｃアーム７は、記録された２Ｄ透視画像が３Ｄマッピングデータの変更された表示と同じパースペクティブに一致するような新しい位置および方位へ移動させられる。このようにして各時点の２Ｄ透視画像の撮影時にパースペクティブ的に正しい表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明方法を実施するためのＸ線画像システムおよびＥＰマッピングシステムの共通のトリガ機能の例を示す概略図
【図２】本発明方法による２Ｄ／３Ｄ登録時に必要なパラメータを示す説明図
【図３】本発明方法の一実施形態による登録の方法経過の例を示すフローチャート
【図４】ＥＰマッピングシステムによる表面点の撮影によるランドマーク対の検出を示す説明図
【図５】３Ｄマッピングデータと２Ｄ透視画像またはこの２Ｄ透視画像から導き出される画像内容との重ね合わせの２つの例を示す説明図
【図６】撮像システムの状態に依存した３Ｄマッピングデータの表示変化の例を示す説明図
【図７】３Ｄマッピングデータの表示の対話式変更における撮像システムの制御例を示す説明図
【符号の説明】
【００４８】
１        ＥＰマッピングシステム
２        撮影ユニット
３        画像処理ユニット
４        画面
５        Ｘ線システム
６        画像システム
７        Ｃアーム
８ａ      Ｘ線源
８ｂ      Ｘ線検出器
９        ＥＣＧ記録システム
１０        トリガ出力
１１        トリガ入力
１２        マッピングカテーテル
１３        ２Ｄ透視画像
１４        ３Ｄマッピングデータの表面点
１５        ２Ｄ透視画像の輪郭
１６        インターフェース
１７        登録モジュール
１８        セグメント化モジュール
１９        可視化モジュール
２０        制御モジュール
２１        ハードウェアインターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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