(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その近位端で近位部分に隣接しその遠位端で遠位部分に隣接する閉塞部分を有する患者の閉塞管状器官の３Ｄモデルを生成し、前記管状器官を貫通してナビゲートするシステムであって、
撮像放射線送波器および撮像放射線検知器を含み、異なる視点から前記管状器官の複数の２Ｄ画像を取得するための医療用撮像システムと、
前記２Ｄ画像の取得と同時に前記管状器官の活動状態を検出するための器官タイミング信号検知器と、
前記医療用撮像システムに接続される複数のＭＰＳ送信器、前記患者の身体に接続される基準センサ、およびガイドワイヤの先端に接続されるＭＰＳセンサを含み、前記管状器官に沿った複数の位置で、前記管状器官に挿入されるガイドワイヤ先端の位置および配向を決定するための医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）と、
前記医療用撮像システム、前記器官タイミング信号検知器、および前記医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）に接続される閉塞ナビゲーションプロセッサであって、前記視点のそれぞれについて複数の重ねられた２Ｄ画像を生成し、前記それぞれの重ねられた２Ｄ画像が、前記近位部分および前記遠位部分の表示を含み、さらに、前記重ねられた２Ｄ画像中の前記近位部分および前記遠位部分の境界領域を決定し、前記近位部分および前記遠位部分の境界領域の間を補間することによって前記重ねられた２Ｄ画像中の前記閉塞部分の境界領域を決定し、前記重ねられた２Ｄ画像から前記管状器官の３Ｄモデルを生成し、前記近位部分、前記閉塞部分および前記遠位部分を通って進み、前記管状器官内に安全軌道を画定する前記管状器官の３Ｄ中央線を決定する前記閉塞ナビゲーションプロセッサと、を備える前記システム。
【請求項２】
前記閉塞ナビゲーションプロセッサが、前記ガイドワイヤ先端が前記安全軌道から外れている際指示を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記３Ｄ中央線と、前記ＭＰＳセンサの位置および配向の視覚的表示を提供するために前記閉塞ナビゲーションプロセッサに接続されるディスプレイをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ディスプレイが、前記ガイドワイヤ先端が前記安全軌道から外れている際、前記閉
塞ナビゲーションプロセッサによって生成される指示の視覚的表示をさらに提供する、請
求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記器官タイミング信号が、心臓サイクルおよび呼吸による前記管状器官の周期的動きを示す、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
その近位端で近位部分に隣接しその遠位端で遠位部分に隣接する閉塞部分を有する患者の閉塞管状器官の３Ｄモデルを生成し、前記管状器官を貫通してナビゲートするシステムであって、
撮像放射線送波器および撮像放射線検知器を含み、第１および第２の透視画からそれぞれ、前記管状器官の第１および第２の第１注入２Ｄ画像を取得し、前記第１および第２の透視画からそれぞれ、前記管状器官の第１および第２の第２注入２Ｄ画像を取得するための医療用撮像システムと、
前記２Ｄ画像の取得と同時に前記管状器官の活動状態を検出するための器官タイミング信号検知器と、
前記医療用撮像システムに接続される複数のＭＰＳ送信器、前記患者の身体に接続される基準センサ、およびガイドワイヤの先端に接続されるＭＰＳセンサを含み、前記管状器官に沿った複数の位置で、前記管状器官に挿入されるガイドワイヤ先端の位置および配向を決定するための医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）と、
前記医療用撮像システム、前記器官タイミング信号検知器、および前記医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）に接続される閉塞ナビゲーションプロセッサであって、
前記第１の第１注入画像と前記第１の第２注入画像とを組み合わせることによって、前記第１の透視画について第１の重ねられた２Ｄ画像を生成し、また、前記第２の第１注入画像と前記第２の第２注入画像とを組み合わせることによって、前記第２の透視画について第２の重ねられた２Ｄ画像を生成し、前記第１および第２の重ねられた２Ｄ画像のそれぞれが、前記近位部分および前記遠位部分のそれぞれの表示を含み、
さらに、前記第１および第２の重ねられた２Ｄ画像中の前記近位部分および前記遠位部分の各境界領域を決定し、
前記第１および第２の重ねられた２Ｄ画像のそれぞれの前記近位部分および前記遠位部分の前記境界領域の間を補間することによって、前記第１および第２の重ねられた２Ｄ画像のそれぞれについて前記閉塞部分の各境界領域を決定し、
前記第１および第２の重ねられた２Ｄ画像と前記決定された境界領域とから、前記管状器官の３Ｄモデルを生成し、
前記近位部分、前記閉塞部分および前記遠位部分を通って進み、少なくとも前記管状器官の前記閉塞部分内に、安全軌道を画定する前記管状器官の３Ｄ中央線を、前記閉塞部分の境界領域に従って決定する、前記閉塞ナビゲーションプロセッサと、
を備える前記システム。
【請求項７】
前記３Ｄ中央線と、前記ＭＰＳセンサの位置および配向の視覚的表示を提供するために前記閉塞ナビゲーションプロセッサに接続されるディスプレイをさらに備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記重ねられた２Ｄ画像の各々が、器官タイミング信号の同一タイミング地点で取得された前記管状器官の各２Ｄ画像に基づいている、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記閉塞部分の前記決定された境界領域が補間された推定値であり、さらに使用者が補完された境界領域を手動で再形成できるように構成された、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ディスプレイが、前記近位部分と前記遠位部分の境界領域の表示とは異なる表示を有する前記閉塞部分の境界領域を表示するように構成された、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記閉塞部分の表示が、前記近位部分と前記遠位部分の境界領域に用いられる色とは異なる色および前記近位部分と前記遠位部分の境界領域に用いられる線のタイプとは異なる線のタイプからなるグループから選択された表示である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記器官タイミング信号が、心臓サイクルおよび呼吸による前記管状器官の周期的動きを示す、請求項６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は一般に血管治療装置に関し、詳細には閉塞血管を貫通してナビゲートするための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
血管内でのプラーク固着物の堆積は次第に、血管の封鎖または閉塞につながる。結果として生じる狭窄症として知られる欠陥の異常な狭窄が、いくつかの合併症を引き起こす恐れがある。特に冠状動脈の狭窄症は血管、心臓へまたは心臓からの血流を制限し（すなわち虚血）心臓組織の重篤な損傷を引き起こす恐れがある。動脈管腔内でのプラーク形成による動脈壁の肥大および硬化は、アテローム性動脈硬化として知られている。アテローム性動脈硬化は、狭心症、心不全、心筋梗塞（すなわち心臓発作）ならびに卒中および脚の壊疽など多くの冠状動脈疾患および症候群の原因となる。
【０００３】
閉塞した血管の治療は一般に、収縮した血管を物理的に拡張することを目的とする低侵襲性の血管形成治療を包含する。ガイドワイヤに沿ってカテーテルが通過できるように、ガイドワイヤを治療の前に閉塞領域を超えて進めなければならない。ガイドワイヤが封鎖部を超えて配置されると、バルーンまたはステントを有するカテーテルが、ガイドワイヤを超えて血管形成が行われる。一般に、ガイドワイヤをナビゲートするのに医師が使用する閉塞血管の視覚的表示を実現するために、Ｘ線透視検査処置（例えば血管造影）が最初に行われる。血管は通常Ｘ線画像中で識別可能であるので、このような血管のＸ線透視画像は、検査する血管に造影剤を注入することによって入手することができ、血管腔を貫通して流れる造影剤の経路を視覚化することができる。血管が一部のみ閉塞しており、ガイドワイヤの通過が可能な十分な空隙が閉塞領域内にある場合、次いで標的領域にガイドワイヤを進め、方向付けおよび支持するためにガイドワイヤを使用して医療処置を行うことが可能である。しかしながら全閉塞の場合、ガイドワイヤは動脈の閉塞領域を通ってこれを超えて進むことができない。全閉塞は、造影剤が血管の閉塞部分を通って流れないという事実により、血管のこの部分はＸ線透視検査で見ることができないため、医師がＸ線透視検査画像の閉塞動脈の正確な経路を特定することができない。したがって、閉塞部の全長を横切って、動脈内にガイドワイヤを正確にナビゲートするのに必要な最適な操作を決定することは非常に困難である。ガイドワイヤの不適切な操作は、重篤な合併症、および処置の失敗につながる動脈壁の内膜または内膜下層の局部的切開、さらに動脈壁の完全な穿孔を引き起こす恐れがある。したがって、動脈全閉塞の場合の低侵襲医療処置は、部分的閉塞または動脈狭窄と比較してかなり低い成功比率と、高い合併症が起こる比率とを有する。
【０００４】
閉塞血管を通ってガイドワイヤの進行に関する既存の技術は、例えば閉塞部を通るように試みるアテローム切除切開カテーテルを含む。別の知られた技術は、閉塞部の想定経路を基にしてガイドワイヤを閉塞血管に押し込み、全閉塞部の全長を通って止まるように試みることを含む。全閉塞部を通るのに使用されるガイドワイヤは通常剛性を呈し、そこに力が加えられると血管壁を穿孔し、これにより偽管腔を生成することができる。したがって、医師は閉塞血管の実際の経路に従っていることが確実ではないので、このように閉塞部を通ってガイドワイヤを押す力を使用することを躊躇する。閉塞部を超えてガイドワイヤを進めることができない場合、バイパス手術のような高侵襲性の手術が代替として行われることがある。重篤な合併症および患者にとっての外傷となるため、一般にこのような侵襲性治療処置を回避することが好ましい。閉塞部を治療するための他の知られた技術は、レーザ切断、放射線適用、閉塞部を除去する流体の投与を包含する。あるケースでは、ガイドワイヤを中に挿入することができる小さな空洞が閉塞血管中に開放したままであることがある。しかしながら、血管の閉塞部分は実際はＸ線透視検査画像中で識別できないので、通常医師が血管の中央でＣＴＯワイヤ（剛性のワイヤ）を維持することは非常に困難である。
【０００５】
「ドッタリングオーガカテーテルシステム（Ｄｏｔｔｅｒｉｎｇ ａｕｇｅｒ ｃａｔｈｅｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）」という名称のフィッシェル（Ｆｉｓｃｈｅｌｌ）による米国特許第５、４２３、８４６号は、バルーン血管形成またはアテローム切除などの血管開通処置の前に最初の経路を形成するために、人の体内で血管封鎖（すなわち全閉塞）を貫通するためのカテーテルシステムを対象としている。カテーテルシステムは、センタリングカテーテルおよびドッタリングオーガカテーテル（ＤＡＣ）を含む。ＤＡＣは、近位端の鋼管、可撓性カテーテル部、および遠位端の自己タップ式オーガねじを含む。ねじは、鋭利な先端へ向かって先細になる円錐部を有する。鋼管の近位端は、患者の身体の外側に延在する。鋼管の近位端にハンドルが装着されている。センタリングカテーテルは、その遠位端にバルーンを含む。センタリングカテーテルは、ＤＡＣが挿入される中央管腔、およびバルーンを膨張させるために流体が中を通過することができる第２管腔を有する。
【０００６】
患者の動脈内の封鎖を示すために血管造影が行われた後、ガイドワイヤの遠位端が封鎖部の近位面に隣接するまでガイドワイヤが動脈に向けて進められる。次いで、センタリングカテーテルの遠位端が封鎖部の近位面に接触するまでセンタリングカテーテルがガイドワイヤの上に進められる。ガイドワイヤが除去され、センタリングカテーテルのバルーンが膨張することによって、動脈内でセンタリングカテーテルの遠位端がセンタリングされる（およびねじが動脈壁を貫通する可能性を低減する）。動脈のセンタリングカテーテルの位置、および封鎖部の長さを確認するために、センタリングカテーテルの中央管腔内に造影剤が注入される。ＤＡＣの遠位端が封鎖部の近位面に接触するまでＤＡＣがセンタリングカテーテルを通って進められる。ハンドルを介してＤＡＣに回転トルクおよび押す力を同時に加えることによって、封鎖部の長さを超えてオーガねじが進められる。オーガねじが除去され、ＤＡＣが封鎖部を通る経路を形成したことを確認するために、センタリングカテーテルの中央管腔中に造影剤が注入される。別のガイドワイヤがセンタリングカテーテル、および形成された経路を通って進められる。センタリングカテーテルが除去され、バルーン血管形成またはアテローム切除処置が実行される。
【０００７】
「血管封鎖のＲＦ再疎通用ガイドワイヤシステム（Ｇｕｉｄｅ ｗｉｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＲＦ ｒｅｃａｎａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｓｃｕｌａｒ ｂｌｏｃｋａｇｅｓ）」という名称のチャンドラセカラン（Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋａｒａｎ）等による米国特許第６、２１０、４０８号は、患者の血管系内の閉塞血管を再疎通する方法およびシステムを対象としている。システムは、センタリングカテーテル、ガイドワイヤ、および高周波（ＲＦ）発生器を含む。ガイドワイヤは、遠位端にアブレーションチップを含む。センタリングカテーテルは、ガイドワイヤ管腔を有する細長いカテーテル本体およびセンタリング機構（例えば、細長い膨張可能なバルーン）を含む。ガイドワイヤはＲＦ発生器に接続される。ＲＦ発生器はさらに患者の対極板および足踏みスイッチに接続される。
【０００８】
標的組織にＲＦエネルギーを最大限に送達するために患者に対極板（例えば実質的に広い領域を備えたパッド）が装着される。アブレーションチップが全閉塞部に近接して配置されるまで、ガイドワイヤが患者の血管系内に挿入され、これを経由して送られる。センタリング機構（すなわちバルーン）が全閉塞部に隣接して配置されるまで、センタリングカテーテルがガイドワイヤ上に進められる。Ｘ線透視検査によりバルーンがより容易に検出できるように、膨張したバルーン内に造影剤が伝達される。膨張媒体がバルーン内に伝達され、バルーンが血管と確実に接触するまでバルーンを膨張させる。アブレーションチップが閉塞部に接触する際ほぼ中心に配置されるように、バルーンは、血管の中央線に沿ってガイドワイヤを維持する。次いで足踏みスイッチを押下することによってＲＦ発生器が作動し、アブレーションチップにＲＦエネルギーを送達する。放電加工工程を開始するのに十分高い電圧ポテンシャルが生成され、これにより閉塞物質内に包含される液体をイオン化する。イオン化により閉塞物質はプラズマ状態へと変換され、結果として生じる粒状物質は血流に安全に吸収される。放電加工工程の開始後、プラズマ変換を維持するために低電圧ポテンシャルが添加される。ＲＦエネルギーの出力パワーは、アブレーションチップと負荷インピーダンス間の相対的インピーダンスの関数である。閉塞物質を示す負荷インピーダンスに達すると（すなわち、血液または健康な血管組織のインピーダンスを超える）放電加工工程が開始されるように、電圧、インピーダンスおよび電極形状が選択される。アブレーションチップは、アブレーションチップと組織の間の放電を容易にするために、少なくとも１つの非連続の機能（例えば縁部または先端）を含む。ＲＦエネルギーが加えられると、ガイドワイヤは閉塞部の中央を貫通して末端に進められる。センタリングカテーテルは除去され、閉塞部を治療するための治療装置（例えばＰＣＴＡカテーテル）がガイドワイヤ上に導入される。
【０００９】
「管状構造の表示するための方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｔｕｂｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）」という名称のクノプリオック（Ｋｎｏｐｌｉｏｃｈ）等による米国特許第６、６４３、５３３号は、医療撮像システムによって得られる血管画像を表示および分析する方法および装置を対象としている。方法は、患者の体内の血管狭窄を表示し、血管の最小断面を判定するのに使用することができる。方法は、血管の中央線を最初に特定するステップを含む。次のステップは、中央線上の局部的中央地点を選択することを包含する。続くステップは、局部的中央地点に対して垂直な断面を得ること、および断面内の血管の外郭を特定することを包含する。次のステップは、それぞれの体節が局部的中央地点と交差する、外郭を横切る種々の体節の長さを順次測定することを包含する。最短の体節は、すべての計測された測定値から特定される。次のステップは、狭窄を示す撮像面を判定することを包含する。撮像面は、最短の体節および局部的中央地点での中央線の局部的軸接線によって形成される。その後、狭窄を示す血管の断面を示す撮像面が表示される。次いで撮像面に対して画像の取得を行うことができる。例えば、撮像面に対する垂線を照準線、局部的中央地点を標的としてＸ線捕捉を実行することができる。画像のスライスを捕捉するために磁気共鳴（ＭＲ）システムを使用することができ、スライスの場所は、撮像面または選択された距離によって撮像面から転換された別の面である。
【００１０】
「閉塞もしくは狭窄を横断するためのガイドワイヤ（Ｇｕｉｄｅｗｉｒｅ ｆｏｒ ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｏｃｃｌｕｓｉｏｎｓ ｏｒ ｓｔｅｎｏｓｉｓ）」という名称のノリエガ（Ｎｏｒｉｅｇａ）等による米国特許第６、８２４、５５０号は、身体管腔内の狭窄、部分閉塞または全閉塞を横断するシステムおよび方法を対象としている。システムは、中空ガイドワイヤ、駆動シャフト、筐体および駆動モータを含む。駆動シャフトは、ガイドワイヤの軸方向通路内に可動式に延在する。駆動モータは駆動シャフトに接続される。駆動モータはさらに、制御システムおよび電源に電気接続される。ガイドワイヤの近位端は、入力装置に装着される筐体に接続される。入力装置は、駆動シャフトの回転および軸方向の動きを制御する。駆動シャフトの遠位端は、成形された外形を有する。形状は、貫通する閉塞のタイプによって最適に形成されてよい。遠位先端は、駆動シャフトの回転が、ガイドワイヤの遠位端の半径より大きい、これと同一、またはこれより小さい経路半径を形成するように、ガイドワイヤの長手軸から成形または偏向されてよい。
【００１１】
使用者は、身体管腔に沿って標的部位に中空ガイドワイヤを進める。使用者は、駆動モータを作動して軸方向に後退した位置から軸方向に伸張した位置へ駆動シャフトを回転させ進め、これにより閉塞部を通る経路を形成する。使用者はまた、駆動シャフトを低速回転させるために手動で回転させてよい。遠位先端が回転する際、遠位先端は標的部位で凝血塊を分解し、身体管腔の壁から凝血塊を分離する。使用者は、分解した凝血塊をガイドワイヤの作動チャネルを通って吸い出す、または分解した凝血塊を溶かすために血栓溶解流体を送り込むことができる。ガイドワイヤはさらに標的部位を吸い出す、または中に治療用または診断用物質を注入するために、注入または吸出しカテーテルなどのアクセスまたは支持システムを含んでよい。また、閉塞部の経路内にまたはこれに隣接してアテローム切除装置を進めるために中空ガイドワイヤを使用することができる。駆動シャフトの遠位部分は、Ｘ線透視検査によって医師が駆動シャフトの位置をたどることができるように、Ｘ線不透過性であってよい。
【００１２】
「磁気誘導アテローム切除（Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｇｕｉｄｅｄ  ａｔｈｅｒｅｃｔｏｍｙ）」という名称のホール（Ｈａｌｌ）等による米国特許第６、９１１、０２６号は、全閉塞動脈血管系を治療する磁気誘導カテーテルを対象としている。エネルギー源は、カテーテルの遠位先端に接続される。カテーテルの遠位先端は、磁気的な作動要素を含む。カテーテルは、ガイドワイヤおよびシースを介して治療部位に誘導され、これも磁気的要素を含む。カテーテルは、双極または単極構造の高周波源によって加熱される熱カテーテルであってよい。あるいはカテーテルは抵抗加熱またはレーザ加熱される。カテーテルは、閉塞部を視覚化し位置を特定するために（例えば、超音波画像診断法または蛍光分光法を使用して）撮像ワイヤが中に挿入される管腔を含んでよい。シースとカテーテル本体の間に造影剤を注入し、患者の体内でのカテーテルを見ることができるようにしてよい。温度分布を調整するためにカテーテル先端に冷却流体を注入してよい。
【００１３】
患者は、術前スキャン（例えばＭＲＩ、ＣＴ、超音波撮像などを使用して）を受け、術前データがワークステーションコンソールに書き込まれる。治療中、Ｘ線装置が、患者のリアルタイムの２方向Ｘ線データをワークステーションに提供する。カテーテルは、術前スキャンデータとリアルタイムスキャンデータを合成させる基準マーカーを含む。医師は、ワークステーション上で治療部位の位置を選択することができ、ワークステーションは、選択位置にカテーテルをナビゲートするのに必要な磁場および傾度を計算する。外部磁石がカテーテル先端に磁力を生成し、付加される磁場および傾度が、先端の方向を選択位置へ向けて配向させる。医師（またはロボット要素）は、ガイドワイヤおよびシースを進めるためにカテーテルの近位端を押す。先端の磁気的配向を伴う物理的移動が、カテーテルを選択位置に配置するように機能する。
【００１４】
開示の技術は、図面と組み合わせて以下の詳細な説明からより完全に理解され、認識されるであろう。
【発明の開示】
【００１５】
開示の技術は、閉塞管状器官の３次元（３Ｄ）モデル、３Ｄモデルに登録される医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）、およびＭＰＳ使用可能なガイドワイヤを採用することによって、閉塞管状器官を貫通してナビゲートする方法およびシステムを提供することにより、従来技術の欠点を克服する。閉塞血管の３Ｄモデルは、例えば異なる視点から血管の複数の２次元（２Ｄ）画像を取得し、そこから３Ｄモデルを再構築することによって生成される。２Ｄ画像は血管の近位部分および遠位部分の表示を含むが、閉塞部分の表示は含まない（中を血液が流れていないため）。血管全体の表示は、それぞれ血管の別の部分の表示を含む２つの２ＤＸ線透視検査画像を重ねることによって得ることができる。画像処理技術を採用することによって、重ねられた２Ｄ画像中に近位部分と遠位部分との境界領域が特定される。取得した画像中で、閉塞部分の境界領域を特定することはできない。したがって、閉塞部分の境界領域の推定値を判定するために近位部分と遠位部分との境界領域が補間される。生成された３Ｄモデルは次いで、血管の近位部分、閉塞部分および遠位部分の表示を含む。血管の３Ｄ中央線は、近位部分、閉塞部分および遠位部分を通り３Ｄモデル中に決定される。
【００１６】
遠位先端に医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）センサを搭載したガイドワイヤが血管内に挿入される。ガイドワイヤの遠位先端の位置決めおよび配向は、血管に沿った複数の位置でＭＰＳによって決定される。３ＤモデルはＭＰＳ３Ｄ座標系に登録される。ガイドワイヤ先端は、閉塞部分の一端に接近する。ガイドワイヤ先端は、３Ｄ中央線によって画定される安全な軌道に沿って閉塞部分を貫通してナビゲートされる。ガイドワイヤ先端が安全な軌道から外れた場合、リアルタイム指示が生成され、ガイドワイヤの経路が安全でない恐れがあり、安全な軌道に位置合わせするように調整するか、またはガイドワイヤのさらなる進行を中止するべきであることをガイドワイヤを進める使用者に通知する。ガイドワイヤ先端が閉塞部分を超えて配置されると、バルーンまたはステントを含むカテーテルをガイドワイヤを超えて進めることができ、血管形成が実行されうる。
【００１７】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開番号２００５−０１９７５５７Ａ１に記載されるように、ガイドワイヤの進行は、人が操作する代わりに、ロボットシステム、またはロボットシステムと人の使用者との組み合わせによって実行されてよいことに留意されたい。さらに、３Ｄモデルは、３ＤＣＴ、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、３Ｄ超音波法等などの他の知られた方法を採用することによって入手できることに留意されたい。このような３Ｄモデルを使用する場合、３Ｄモデルは、３Ｄ中央線または軌道を生成するために細分化されＭＰＳ座標系に登録される。
【００１８】
用語「管状器官」は、血管、動脈、心臓腔（例えば心房、心室など）などの伸張した管状形状を有する身体器官を称する。したがって管状器官、血管、動脈などの用語は互換性がある。用語「境界領域」は、取得された２Ｄ画像中に現れる際の血管壁を表す領域を称する。用語「使用者」は、医師、ロボットなど記載の医療処置を行う人を称する。用語「カテーテル」は、誘導測定カテーテル（ＧＭＣ）、診断カテーテル（例えば超音波撮像カテーテル）または治療用カテーテル（例えばステントカテーテルまたはアブレーションカテーテル）などの管状器官に挿入されるように適合された医療用カテーテルを称する。
【００１９】
次に図１、２Ａ、２Ｂおよび２Ｃを参照する。図１は、開示の技術が適用された閉塞動脈を有する全体を１００で示す心臓の３Ｄモデルの概略図である。図２Ａは、図１の心臓の閉塞動脈の近位部分および遠位部分の表示を含む全体を１０２で示す閉塞領域の重ねられた詳細な２Ｄ画像である。図２Ｂは、図１の心臓の閉塞動脈の近位部分の表示を含む、図２Ａの領域の閉塞領域の第１注入２Ｄ画像である。図２Ｃは、図１の心臓の閉塞動脈の遠位部分の表示を含む、図２Ａの閉塞領域の第２注入２Ｄ画像である。図２Ａの重ねられた画像は、図２Ｂおよび２Ｃの画像のような心臓１００の閉塞動脈の別の部分の表示をそれぞれ含む２つの２Ｄ画像（例えばＸ線透視検査の血管造影によって得られる）を組み合わせることによって生成することができる。心臓１００は、閉塞動脈１０４、非封鎖動脈１０６および正常なバイパス１０８を含む。心臓１００は、閉塞動脈１０４の閉塞部分を中に有する閉塞領域１０２を有する。図２Ａを参照すると、閉塞領域１０２は、その近位端で近位部分１１０に、およびその遠位端で遠位部分１１２に近接する閉塞部分１１４を含む動脈１０４の一部を中に有する。閉塞部分１１４はこのように封鎖されているので、中を血液が流れることができない（すなわち、９０％から１００％の閉塞）。このような病状はまた慢性閉塞（ＣＴＯ）と称され、通常、血管内の血流のプラーク堆積物の蓄積によって生じる。Ｘ線透視検査の血管造影によって得られる閉塞領域１０２の重ねられた画像ではこの部分を見ることができないにも関わらず、心臓１００を治療する医師は、閉塞部分１１４の存在を認識する。正常なバイパス１０８は微小な血管（共側性血管）から成り、非封鎖バイパス１０６から閉塞動脈１０４の遠位部分１１２へ血液が流れるようにする。正常なバイパス１０８の血管は、血管新成（すなわち、既存の血管から新しい血管を形成すること）によって生成される。正常なバイパス１０８の血管は、例えば心臓の左前下行枝（ＬＡＤ）の遠位部と、または右冠状動脈（ＲＣＡ）と閉塞動脈１０４を結合することができる。
【００２０】
異なる視点から、閉塞領域１０２の複数の２Ｄ画像が取得される。例示の医療処置では、閉塞動脈１０４に第１のＸ線透視検査の造影剤が投与され近位部分１１０を貫通して閉塞部分１１４に接近する際、心臓１００の血管造影図が取得される。図２Ｂを参照すると、第１注入の後、Ｘ線透視検査の造影剤が存在する心臓１００の血管を示す閉塞領域１０２の第１注入２Ｄ画像１０３が第１透視画から取得される。放射線送波器が患者の身体の片側に配置され、放射線検知器が身体の反対側に配置される際、第１注入２Ｄ画像１０３が得られる。撮像放射線送波器および放射線検知器は、文字「Ｃ」（すなわちＣ型アーム）の形状を持つ単一の撮像装置に組み込むことができる。撮像放射線送波器と放射線検知器の間に引かれる線は、撮像装置の光学軸を画定する。用語「視点」は本明細書で使用される際、撮像装置の光学軸の空間的配向（すなわちベクトル方向）に関係する（すなわち、患者に対する光学軸の角度）。
【００２１】
Ｘ線透視検査の造影剤が存在する領域（すなわち血液が流れる場所）は、取得画像中で造影剤がない領域より暗く現れる。したがって、近位部分１１０は第１注入２Ｄ画像１０３中で識別できる。閉塞部分１１４の中を血液が流れることができないので、閉塞部分１１４は第１注入２Ｄ画像１０３中で識別できない。同様に、血液は遠位部分１１２を通って流れることができないので、これは第１注入２Ｄ画像１０３中で識別できない。しかしながら、正常なバイパス１０８のような正常バイパス（図示せず）によって、近位部分１１０を流れる血液を遠位部分１１２に到達させることができる。このような正常バイパスが存在する場合、遠位部分１１２は次いで、第１注入２Ｄ画像中で識別可能になる。心臓１００の血管の３Ｄモデルの判定を可能にするために、第１注入の後少なくとも別の２Ｄ画像が別の視点から取得される。第１透視画と他の視点の差（すなわち、両方の透視画における光学軸のベクトル方向の角度の差）は少なくとも３０°である。好ましくは、上記の視点間の差はおよそ９０°である。
【００２２】
遠位部分１１２が第１注入２Ｄ画像中で識別できない場合、非封鎖動脈１０６内に第２の対側性Ｘ線透視検査の造影剤が投与される。非封鎖動脈１０６を通って流れる血液は、正常なバイパス１０８を通って流れ遠位部分１１２に到達することができる。図２Cを参照すると、第２注入の後、心臓１００の血管内のＸ線透視検査の造影剤の存在を示す閉塞領域１０２の第２注入２Ｄ画像１０５が第１視点から取得される。この画像において、正常なバイパス１０８から到達する、Ｘ線透視検査の造影剤を包含する血液が中を流れるので遠位部分１１２は識別可能である。近位部分１１０は、第２注入の後、中をＸ線透視検査の造影剤が流れないため、第２注入２Ｄ画像１０５において識別できない。第１注入と同様に、第２注入の後、第２視点から別の２Ｄ画像が取得される。第１造影剤注入に続いて２Ｄ画像が取得される視点は、第２造影剤注入に続いて２Ｄ画像が取得される視点とほぼ同一であることに留意されたい。本明細書に記載の医療処置を行う人は、閉塞動脈１０４における封鎖の度合いに関する事前の知識を有してよい（例えば、以前の医療撮像などを基にした）ことに留意されたい。この場合医療処置を行う人は、第１注入２Ｄ画像を分析せずに第２注入２Ｄ画像を取得する（すなわち、第１注入２Ｄ画像の結果に拘わらない、無条件な第２注入２Ｄ画像の取得）ために第２造影剤を施し撮像装置を使用してよい。
【００２３】
検査される管状器官は、２Ｄ画像の取得中に動くことがある。より詳細には、管状器官が閉塞動脈１０４などの冠状動脈である場合、管状器官は、中を流れる圧縮された血流によって生じる心臓サイクルおよび呼吸による周期的な動きを伴う。したがって、各造影剤注入２Ｄ画像は、それと同時に取得される（すなわち同期化）それぞれの器官タイミング信号（すなわちＥＣＧおよび呼吸データ）と共に取得される。したがって、取得された各２Ｄ画像は、心臓サイクル、呼吸サイクル、または両方(すなわち時間標識）の特定の地点に関連する器官タイミング信号読み取り値に関連する。器官タイミング信号は、身体表面電極に適合された心電図（ＥＣＧ）検知器によって検出することができる。呼吸サイクルは例えば、患者の身体に装着されるＭＰＳ基準センサ、またはセンサセットによって検出することができる。
【００２４】
近位部分１１０および遠位部分１１２が共に造影剤注入後取得される画像中で識別可能になると、画像は、使用されるそれぞれの視点について重ねられた画像を形成するために結合される（例えば第１注入２Ｄ画像１０３および第２注入２Ｄ画像１０５）。重ねられた画像のそれぞれは、閉塞部分１１４の両端の表示を含む。例えばそれぞれの造影剤注入について２つの異なる視点から２つの画像が取得される場合、次いで２つの重ねられた画像が得られる。
【００２５】
次に図３Ａおよび３Ｂを参照する。図３Ａは開示の技術の別の実施形態による、近位部分と遠位部分との境界領域が提示されている図1の閉塞領域の重ねられた２Ｄ画像である。図３Ｂは、閉塞部分の境界領域が付加的に提示されている図３Ａの画像である。以下の記載は単一の重ねられた２Ｄ画像に関する。しかしながら、記載の方法はＸ線透視検査の造影剤注入後取得される画像から得られるそれぞれの重ねられた２Ｄ画像に対して実行される。
【００２６】
重ねられた画像に現れる近位部分１１０の境界領域１１６および遠位部分１１２の境界領域１１８は、画像処理技術を使用することによって判定される。例えば画像処理技術は、隣接領域と異なる特性を有する画像中の特定の部分または領域を判定する縁部検出または分割を含むことができる。重ねられた画像における近位部分１１０および遠位部分１１２を示す領域は、周辺領域（すなわちＸ線透視検査の造影剤のない場所）より暗く現れることから、それらの周辺領域に対して特定される。閉塞領域１０２の重ねられた画像を使用者（例えば医師）に表示することができる。表示は、重ねられた画像での境界領域１１６および境界領域１１８の表示を含む。判定された境界領域が表示画像中の識別可能な境界領域に適合しないように見える場合、使用者は次いでそれらを観察し調整する。
【００２７】
図３Ｂを参照すると、境界領域１１６と境界領域１１８の間の補間により、点線で示される閉塞部分１１４の境界領域１２０の推定値が提供される。この補間は、重ねられた画像の画像処理よって（例えば画像処理プロセッサによって）、または使用者による手動で実行することができる(例えば使用者入力モジュールによって）。閉塞領域１０２の重ねられた画像が使用者に表示される際、境界領域１２０は、境界領域１１６および境界領域１１８の表示と異なった表示で表示されてよい（例えば異なる色、異なる線のタイプなどによって）。境界領域の補間が画像処理プロセッサによって実行される場合、使用者は次いで閉塞部分１１４の補間された境界領域１２０を検査し必要であればそれを調整することができる。
【００２８】
それぞれの造影剤注入について、少なくとも２つの異なる視点から少なくとも２つの画像が取得されるので、少なくとも2つの重ねられた画像が得られる。従来技術に知られた方法によって、少なくとも２つの重ねられた画像を使用して閉塞領域１０２の３次元モデル（３Ｄ）が生成される。３Ｄモデルは、近位部分１１０および遠位部分１１２の両方の表示を含む。３Ｄモデルが異なる視点から取得される多数の画像を使用して生成される場合、次いで３Ｄモデルはより正確になり、撮像された身体領域（例えば図1の心臓１００）の血管の更なる詳細を含むことができる。
【００２９】
開示の技術の別の実施形態によると、閉塞血管の３Ｄモデルは、４回のＸ線透視検査の造影剤を採用することによって生成することができる。図１および２をさらに参照すると、第１造影剤が閉塞動脈１０４に投与され、続いて第１視点から動脈１０４の近位部分１１０の第１画像が取得される。第２造影剤が非封鎖動脈１０６に投与され、続いて第１視点から動脈１０４の遠位部分１１２の第１画像が取得される。第３造影剤が閉塞動脈１０４に投与され、続いて第２視点（例えば第１視点に対して垂直の）から動脈１０４の近位部分１１０の第２画像が取得される。４回目の造影剤が非封鎖動脈１０６に投与され、続いて第２視点から遠位部分１１２の第２画像が取得される。2つの重ねられた画像は、それぞれの視点から取得される重ねられた２Ｄ画像によって得られる。それぞれの重ねられた２Ｄ画像は、近位部分１１０および遠位部分１１２の両方の表示を含む。上記のように、これらの部分の境界領域の判定、および閉塞部分１１４の境界領域の補間を実行することができる。続いて、従来技術で知られた方法によって２つの重ねられた画像を使用して閉塞領域１０２の３Ｄモデルが決定される。
【００３０】
開示の技術の別の実施形態によると、閉塞血管の３Ｄモデルは、一方が近位部分で他方が遠位部分である２つの３Ｄモデルを重ねることによって生成することができる。これは、４回のＸ線透視検査の造影剤、および異なる視点からそれぞれ取得される４つの２Ｄ画像を採用することによって実行することができる。図１および２をさらに参照すると、第１造影剤が閉塞動脈１０４に投与され、続いて第１視点から動脈１０４の近位部分１１０の第１画像が取得される。第２造影剤が非封鎖動脈１０６に投与され、続いて第２視点から動脈１０４の遠位部分１１２の第１画像が取得される。第３造影剤が閉塞動脈１０４に投与され、続いて第３視点（例えば第１視点に対して垂直の）から動脈１０４の近位部分１１０の第２画像が取得される。４回目の造影剤が非封鎖動脈１０６に投与され、続いて第４視点（例えば第２視点に対して垂直の）から遠位部分１１２の第２画像が取得される。
【００３１】
それらの表示を含む２Ｄ画像（すなわち閉塞動脈１０４に造影剤が投与された後取得される２Ｄ画像）を使用して、近位部分１１０の第１の３Ｄモデルが生成される。それらの表示を含む２Ｄ画像（すなわち非封鎖動脈１０６に造影剤が投与された後取得される２Ｄ画像）を使用して、遠位部分１１２の第２の３Ｄモデルが生成される。近位部分１１０の第１の３Ｄモデルおよび遠位部分１１２の第２の３Ｄモデルを組み合わせることによって、閉塞領域１０２の完全な３Ｄモデルが生成される。当業者に知られた画像処理技術によって完全な３Ｄモデルに対して近位部分１１０および遠位部分１１２の境界領域の決定、および閉塞部分１１４の境界領域の補間が実行される。閉塞部分の境界領域は、閉塞部分が実質的に蛇行性でないと想定して決定される。
【００３２】
次に図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃを参照する。図８Ａは、開示の技術の別の実施形態による近位３Ｄ安全軌道を含む、図１の心臓の閉塞領域の拡大図である。図８Ｂは、遠位３Ｄ安全軌道を含む、図１の心臓の閉塞領域の拡大図である。図８Ｃは、近位３Ｄ安全軌道、遠位３Ｄ安全軌道および封鎖３Ｄ安全軌道を含む、図１の心臓の閉塞領域の拡大図である。第１誘導測定カテーテル（ＧＭＣ、図示せず）が、近位部分１１０から閉塞部分１１４に接近しながら閉塞動脈１０４に挿入される。第１ＧＭＣ先端が近位部分１１０内を閉塞部分１１４に向かって進む際、それぞれのＧＭＣ関連装置（図示せず）が、近位部分１１０に沿った複数の位置（図示せず）における第１ＧＭＣ先端の３Ｄ位置および配向を決定する。ＧＭＣ関連装置はこれにより、第１ＧＭＣ先端が近位部分１１０内を通過する連続する近位３Ｄ安全軌道２５０を決定する。ＧＭＣ関連装置は、例えば第１ＧＭＣがその先端にＭＰＳセンサを装備するＭＰＳであってよい（すなわち、図５を参照して以下の本明細書に記載されるシステムのＭＰＳおよびＭＰＳセンサと同様に）。同様に、第２ＧＭＣ（図示せず）が、遠位部分１１２から閉塞部分１１４に接近しながら閉塞動脈１０４に挿入される。第２ＧＭＣ先端が遠位部分１１２内を閉塞部分１１４に向かって進む際、それぞれのＧＭＣ関連装置が、遠位部分１１２に沿った複数の位置（図示せず）における第２ＧＭＣ先端の３Ｄ位置および配向を決定する。ＧＭＣ関連装置はしたがって、第２ＧＭＣ先端が遠位部分１１２内で通過する連続する遠位３Ｄ安全軌道２５２を決定する。第１ＧＭＣも第２ＧＭＣも閉塞部分１１４内を通過しないため、近位３Ｄ安全軌道２５０および遠位３Ｄ安全軌道２５２は交差しない。近位３Ｄ安全軌道２５０と遠位３Ｄ安全軌道２５２間の補間によって、閉塞３Ｄ安全軌道２５４を次いで決定することができる。近位、遠位および閉塞３Ｄ安全軌道（それぞれ２５０、２５２および２５４）は閉塞動脈１０４の３Ｄモデル（例えば図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃを参照して記載される３Ｄモデル）に重ねることができる。このように本明細書に記載の医療処置を行う人に、閉塞部分内の付加的安全軌道情報が与えられる。近位３Ｄ安全軌道２５０および遠位３Ｄ安全軌道２５２は第１および第２ＧＭＣがこれらに沿って進む実際の軌道を示すので、付加的安全軌道情報はより信頼できると考えられる。これらの実際の軌道は、動脈に穿孔したり他の動脈損傷を引き起こすことなく、ＧＭＣが既にこれらに沿って進んだことから安全なものと考えてよい。
【００３３】
次に図４Ａ，４Ｂおよび４Ｃを参照する。図４Ａは、開示の技術の別の実施形態による、図１の閉塞動脈１０４と同様の全体を１２２で示す血管の３Ｄモデルの概略図である。図４Ｂは、ＭＰＳセンサの位置、および３Ｄモデルの中央線に整列された配向の表示を含む、図４Ａの３Ｄモデルの概略図である。図４Ｃは、ＭＰＳセンサの位置、および３Ｄモデルの中央線から外れた配向の表示を含む、図４Ａの３Ｄモデルの概略図である。３Ｄモデル１２２は、閉塞血管の近位部分、閉塞部分および遠位部分の境界領域の決定後に生成される（例えば２つの異なる視点から取得される血管の２Ｄ画像を使用して）。３Ｄモデル１２２は、血管壁１２４および再構築された３Ｄ中央線１２６を含む。再構築された３Ｄ中央線１２６は、閉塞血管の境界領域によって生成された血管の実際の中央線の推定値である。再構築された３Ｄ中央線１２６は、取得画像中に現れる血管全体について決定され、閉塞血管の近位部分、閉塞部分および遠位部分を通って進む。
【００３４】
医療処置が閉塞血管に対して実行される際、ガイドワイヤが血管に挿入され閉塞部分を通って進む。ガイドワイヤ先端による動脈の局所的切開または心臓への穿孔のリスクを回避するために、ガイドワイヤは３Ｄ中央線１２６に沿って閉塞部分の中央を通って進められるべきである。したがって３Ｄ中央線１２６は、ガイドワイヤが中を進むべき３Ｄ安全軌道を示す。図２Ａを参照すると、ガイドワイヤは、まず近位部分１１０を貫通してその近位端から閉塞部分１１４に達することができる。あるいはガイドワイヤは、まず遠位部分１１２を貫通してその遠位端から１１４に達することができる。
【００３５】
図４Ｂを参照すると、ガイドワイヤが血管に挿入される。ガイドワイヤは、その遠位先端にＭＰＳセンサを搭載する。ＭＰＳセンサの３Ｄ位置および３Ｄ配向は、患者の身体の外にあるＭＰＳを使用して血管内部にガイドワイヤが進む際、血管に沿った複数の位置で決定される。３Ｄモデル１２２はＭＰＳの３Ｄ座標系に登録される。ガイドワイヤは閉塞部分（図示せず）の端部に到達し、血管の閉塞部分を貫通して進められる（図２Ａの閉塞部分１１４と同様に）。３Ｄモデル１２２に対して、ＭＰＳセンサ１２８およびＭＰＳセンサ配向１３０の表示が提示される。ＭＰＳセンサ位置１２８は、ＭＰＳセンサが血管内の３Ｄ中央線１２６上に位置することを示す。ＭＰＳセンサ配向１３０は、３Ｄ中央線１２６と整列するようにＭＰＳセンサが血管内で進められることを示す。
【００３６】
血管を通ってガイドワイヤを進める処置の間、３Ｄモデル１２２が使用者に表示される。ＭＰＳセンサ配向１３０が安全軌道と整列すると、ＭＰＳセンサ配向１３０または３Ｄ中央線１２６は次いで、正の関連方法で(例えば緑色記号、または緑色に着色された中央線を使用して）表示され、ガイドワイヤが閉塞部の中央を通り安全軌道に沿って進められることを使用者に示し、動脈の局所的切開または心臓への穿孔のリスクを最小限にする。
【００３７】
図４Ｃを参照すると、ガイドワイヤはさらに閉塞血管内に進められる。ＭＰＳセンサ位置１３２は安全軌道上に配置されている。ＭＰＳセンサ配向１３４は、３Ｄ中央線１２６に画定される安全軌道から外れている。このような場合、ガイドワイヤ先端をさらに進めると、動脈の局所的切開または血管の穿孔を引き起こす恐れがある。このような事態を回避するために、ガイドワイヤが安全軌道から外れていることを使用者に示す通知が生成される。例えばＭＰＳセンサ配向１３４または３Ｄ中央線１２６を負の関連方法（例えば赤色信号、または赤色に着色された中央線を使用して）で表示することや、音声警告アラームを鳴らすことなどができる。この通知が使用者に届くと、彼女はガイドワイヤが安全軌道に沿って進むようにガイドワイヤの配向を調節することができる。
【００３８】
開示の技術の別の実施形態によると、術前ＣＴスキャンを採用することによって閉塞領域のコンピューター断層撮影（ＣＴ）３Ｄを得ることができる。ＣＴによる３Ｄモデルは、Ｘ線透視検査の造影剤注入後生成される３Ｄモデルに登録することができる。ＣＴによる３Ｄモデルは、比較的多数の２Ｄ画像（例えば６４視点から取得される）から生成されるため、閉塞領域の付加的詳細（取得される３Ｄモデルと相対して）を含むことができる。このような付加的詳細は、例えば閉塞部分の長さ、閉塞部分の幅、閉塞部分の蛇行部などであってよい。これら付加的詳細は、取得された３Ｄモデルを強化するために、ＣＴによる３Ｄモデルとの比較後、取得された３Ｄモデルに重ねることができる。
【００３９】
次に開示の技術の別の実施形態によって構築され作動可能であり、全体を１５０で示す、閉塞した管状器官の３Ｄモデルを生成し管状器官の閉塞部を貫通してナビゲートするシステムの概略図である図５を参照する。システム１５０は、医療用撮像システム１６８、医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）１７４、器官タイミング信号検知器１７６、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８、ガイドワイヤ１５６、ディスプレイ１７２およびテーブル１５４を含む。医療用撮像システム１６８は、撮像放射線送波器１７０および撮像放射線検知器１６６を含む。医療用位置決めシステム１７４は、ＭＰＳ送信器１６０、１６２および１６４と、基準センサ１８０と、ＭＰＳセンサ（図示せず）とを含む。医療用撮像システム１６８は、撮像放射線送波器１７０がＸ線源であり、撮像放射線検知器１６６がＸ線検知器(例えばフィルム）であるＸ線撮像システムであってよい。医療用撮像システム１６８は、全体的に文字「Ｃ」の形状（すなわちＣ型アーム）を有してよい。放射線送波器１７０と放射線検知器１６６の間に引かれる線（図示せず）は、医療用撮像システム１６８の光学軸を画定する。用語「視点」は本明細書で使用される際、撮像装置１６８の光学軸の空間的配向（すなわちベクトル方向）に関係する（すなわち、患者１５２に対する光学軸の角度）。
【００４０】
閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は、器官タイミング信号検知器１７６、撮像放射線検知器１６６、ＭＰＳ１７４およびディスプレイ１７２に接続される。ＭＰＳ１７４は、ガイドワイヤ１５６に接続される。ＭＰＳセンサ（図示せず）は、ガイドワイヤ１５６の遠位端１５８に搭載される。ＭＰＳ送信器１６０、１６２および１６４は、撮像放射線検知器１６６に接続される。患者１５２はテーブル１５４上に配置される。患者１５２は、例えば閉塞心臓動脈など図１の閉塞動脈１０４と同様の閉塞管状器官（図示せず）を呈する。ＭＰＳ１７４は、ＭＰＳ送信器１６０、１６２および１６４と、基準センサ１８０とに対して、３Ｄ座標系（以後ＭＰＳ座標系）における閉塞管状器官に沿った複数の位置でのＭＰＳセンサの位置および配向を決定する。
【００４１】
例えば医師によって、第１Ｘ線透視検査の造影剤が閉塞管状器官に投与される。医療用撮像システム１６８は、複数の異なる視点から管状器官の複数の第１注入２Ｄ画像を取得する。複数の視点間の差は(すなわち、各視点の光学軸のベクトル方向間の角度差）、少なくとも３０°である。好ましくは、視点間の差はおよそ９０°である。２Ｄ画像の取得と同時に器官タイミング信号検知器１７６は、管状器官の活動状態を検出する。したがって、それぞれの２Ｄ画像は、器官タイミング信号読み取り値と関連する。器官タイミング信号は、患者１５２の上(例えばその腹部上）に配置される複数の身体表面電極１５７に適合した心電図（ＥＣＧ）検知器によって検出することができる。管状器官の閉塞部分により血液が中を流れることができないので、閉塞部分および遠位部分は、第１注入２Ｄ画像中に現れない。しかしながら、正常なバイパスは、近位部分に流れる血液を遠位部分に到達させることができる。このような正常バイパスが存在する場合、遠位部分は第１注入２Ｄ画像中に現れる（図２Ｂ参照）。このような正常バイパスが存在しない場合、遠位部分は第１注入２Ｄ画像中に現れないので、次いで第２の対側性の造影剤が投与される（すなわち、別の血管内に）。他の血管を通って流れる血液は、対側性の正常バイパスを通って流れ遠位部分に到達することができる。第２注入後医療用撮像システム１６８は、患者１５２の心臓の血管におけるＸ線透視検査の造影剤の存在を示す異なる視点から閉塞領域の複数の第２注入２Ｄ画像を取得する（図２Ｃ参照）。Ｘ線透視検査の造影剤を包含する血液が中を流れるので、これらの画像中に遠位部分を見ることができる。第２注入によるＸ線透視検査の造影剤が中を流れないので、これらの画像中に近位部分は現れない。システム１５０の使用者(例えば医師）は、閉塞血管における封鎖の度合いに関する事前の知識(例えば以前の医療用撮像などを基にした）を有してよいことに留意されたい。この場合、医師は第１注入２Ｄ画像を分析せずに、第２注入２Ｄ画像を取得するために第２造影剤を投与し、医療用撮像システム１６８を使用してよい（すなわち、第１注入２Ｄ画像の結果に拘わらず、無条件に第２注入２Ｄ画像を取得する、）。
【００４２】
第１注入および第２注入２Ｄ画像それぞれの組は、単一の重ねられた画像を形成するために結合されるので、これら第１注入および第２注入２Ｄ画像は、器官タイミングサイクルの同一タイミング地点で取得されなければならない。ビデオ画像が採用される場合、一連の重ねられた画像はシステム１５０の使用者に連続して繰り返し表示される（すなわち管状器官の反復する周期的動き）。したがって、ビデオの一連の画像が管状器官の周期的動きを正確に表すように、表示の重ねられた各画像は器官タイミングサイクルのそれぞれのタイミング地点に現れる。
【００４３】
医療用撮像システム１６８は、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８に２Ｄ画像を提供する。近位部分および遠位部分が共に取得画像中に現れる場合、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は画像を結合し、各視点について重ねられた２Ｄ画像を生成する。重ねられた２Ｄ画像のそれぞれは、検査する管状器官の閉塞部分の両端の表示を含む。例えば、２つの異なる視点からそれぞれの造影剤注入について２つの画像が取得される場合、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は次いで２つの重ねられた２Ｄ画像を生成することができる。
【００４４】
画像処理技術を使用して、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は重ねられた各２Ｄ画像中に管状器官の近位部分と遠位部分との境界領域を検出する。閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は、遠位と近位部分の境界領域の間を補間し閉塞部分の境界領域の推定値を提供する。システム１５０の使用者（例えば医師）は、閉塞部分の補間された境界領域を観察し、補間された境界領域を手動で再形成してよい(例えば必然的調整のために）。例えば使用者は、彼女が閉塞部分の実際の蛇行部に関して事前の知識を有している場合、補間された境界領域の蛇行部を変えることができる。あるいはシステム１５０の使用者は、遠位と近位部分の境界領域の間を手動で接合してよい（すなわち手動補間）。例えば使用者は、入力モジュール（図示せず）を介して適合部を見ながら遠位部分と近位部分の間に接続線を引くことによって、閉塞部分の境界領域を示すことができる。ディスプレイ１７２は、近位部分と遠位部分の境界領域の表示とは異なる表示を有する閉塞部分の境界領域を表示することができる（例えば異なる色、異なる線のタイプなどによって）。
【００４５】
閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は、重ねられた２Ｄ画像を使用して管状器官の３Ｄモデル１８２を生成する。閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８はさらに、３Ｄモデル１８２によって管状器官の３Ｄ中央線１８４の推定値を決定する。３Ｄ中央線１８４は、閉塞管状器官の近位部分、閉塞部分、遠位部分内を通る。ディスプレイ１７２は、３Ｄモデル１８２の視覚的表示および管状器官の３Ｄ中央線１８４の視覚的表示を提供する。ディスプレイ１７２はさらに、重ねられた画像など管状器官の２Ｄ画像に対して重ねられた３Ｄモデルを表示することができる。閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は、ＭＰＳ１７４のＭＰＳ座標系に３Ｄモデル１８２を登録する。ディスプレイ１７２は、３Ｄモデル１８２に対するＭＰＳセンサの位置および配向１８６の視覚的表示を提供する。
【００４６】
システム１５０の使用者は管状器官にガイドワイヤ１５６を挿入し、その閉塞部分に向けてこれを進める。ガイドワイヤ遠位先端１５８による局所的切開または心臓の穿孔のリスクを回避するために、システム１５０の使用者は、閉塞部分の中央線から外れることなく、ガイドワイヤ１５６を進めるべきである（すなわち、３Ｄ中央線１８４に沿って)。したがって３Ｄ中央線１８４は、ガイドワイヤ遠位先端１５８が進むべき安全な軌道を表示する。
【００４７】
システム１５０の使用者は、検査する管状器官内にさらにガイドワイヤ１５６を進める。遠位先端１５８が３Ｄ中央線１８４に沿って進行する際、ディスプレイ１７２は、正の関連方法による（例えば緑色の矢印または第１の所定の可聴音を使用して）ＭＰＳセンサ位置および配向１８６の視覚的表示を提供する。この方法において、使用者は閉塞部の中央を通ってガイドワイヤを進めることが安全であると確信し、局所的切開または心臓の穿孔のリスクを最小限にする。
【００４８】
ガイドワイヤ１５６が安全軌道から外れ、使用者がガイドワイヤ遠位先端１５８をさらに進める場合、ガイドワイヤ遠位先端１５８は次いで、管状器官の局所的切開または穿孔を引き起こす恐れがある。このような事態を回避するために、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８が指示を生成し、ガイドワイヤ遠位先端１５８が安全軌道から外れていることを使用者に知らせる。例えばディスプレイ１７２が負の関連方法によって（例えば赤い矢印を使用して）ＭＰＳセンサの位置および配向１８６の視覚的表示を提供することや、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８が音による通知警告音を生成することなどが可能である。指示が使用者に届くと、彼女はガイドワイヤ遠位先端１５８を安全軌道と整列させる、またはガイドワイヤの進行を止めるためにガイドワイヤ遠位先端１５８の配向を調節することができる。
【００４９】
開示の技術の別の実施形態によって、システム１５０の使用者はガイドワイヤを進め、医療用撮像装置（ＭＰＳを使用せずに）を使用してガイドワイヤ遠位先端を観察する。医療用撮像システムは、閉塞管状器官に加えその中にガイドワイヤの遠位先端を見ることができる画像を生成する。使用者は、閉塞ナビゲーションプロセッサによって再構築される３Ｄ中央線（すなわち安全軌道）に沿ってガイドワイヤの遠位先端を進める。医療用撮像システムによって生成される画像は２Ｄ画像なので、閉塞ナビゲーションプロセッサは、管状器官の３Ｄモデルに２Ｄ画像を投影するための画像処理技術を採用する。本実施形態によると、ガイドワイヤの遠位先端はＭＰＳセンサを装備せず、使用者は、医療用撮像システムの画像中に現れる際の遠位先端位置にしたがって、管状器官を貫通して遠位先端をナビゲートする。
【００５０】
ガイドワイヤ遠位先端１５８が閉塞管状器官の遠位部分に達すると、使用者は次いで閉塞血管を治療するためにガイドワイヤ上にカテーテルを進めることができる。このようなカテーテルは、誘導測定カテーテル（ＧＭＣ）、診断カテーテル（例えば超音波撮像カテーテル）またはアブレーションカテーテルであってよい。例えば使用者は、閉塞血管を拡張するために、血管にバルーンカテーテルを挿入し閉塞部分内でバルーンを膨張させることによって血管形成を行うことができる。
【００５１】
開示の技術の別の実施形態によって、パラレルワイヤ技術を閉塞管状器官に適用することができる。使用者がガイドワイヤを管状器官に挿入する際、通常閉塞部分の内膜下の空隙にガイドワイヤが偽腔を形成することができる。パラレルワイヤ技術によって、次いでガイドワイヤが偽腔内に残され、第２ガイドワイヤ（図示せず）が第１ガイドワイヤに沿って管状器官に挿入される。第２ガイドワイヤは通常第１ガイドワイヤと異なる形状を有する。第２ガイドワイヤは第１ガイドワイヤが形成した偽腔には進入せず、閉塞管状器官の本来の閉塞管腔（すなわち最終的に閉塞部分の遠位端に導く管腔）を見つけようとする。したがって第１ガイドワイヤは偽腔を示すランドマークとして作用する。両ガイドワイヤは、その遠位先端にＭＰＳセンサを搭載する。したがって、第１ワイヤの進行痕跡は知られており(すなわちそれぞれのＭＰＳセンサのＭＰＳ読取値によって）、使用者に表示することができる。第２ガイドワイヤを挿入する際、次いで使用者は偽腔の経路を明確に観察し、第２ガイドワイヤを異なる経路に沿って進め真腔を見つけようと試みることができる。
【００５２】
次に開示の技術の別の実施形態による、閉塞管状器官の３Ｄ次元（３Ｄ）モデルを生成する方法の概略図である図６を参照する。管状器官は、その近位端で近位部分に隣接しその遠位端で遠位部分に隣接する閉塞部分を有する。処置２００において、第１造影剤が管状器官に投与し、第１造影剤が閉塞部分の第１端部に接近する。図２Ａおよび５を参照すると、医師は、患者１５２の管状器官（閉塞動脈１０４など）に第１Ｘ線透視検査の造影剤を投与する。Ｘ線透視検査の造影剤は近位部分１１０を貫通して閉塞部分１１４に接近する。
【００５３】
処置２０２において、異なる視点から管状器官の複数の第１注入２Ｄ画像が取得される。画像はさらに、それぞれの器官タイミング信号読取値と共に取得される。図２Ｂおよび５を参照すると、医療用撮像システム１６８は、第１造影剤注入後異なる視点角度から管状器官の複数の第１注入２Ｄ画像を取得する。第１注入２Ｄ画像１０３は、第１造影剤注入後心臓１００の血管内にＸ線透視検査の造影剤が存在することを示す。第１注入２Ｄ画像の取得と同時に、器官タイミング信号検知器１７６が管状器官の活動状態を検出する。したがって、それぞれ取得された２Ｄ画像は器官タイミング信号読取値に関連する。器官タイミング信号は、患者１５２の上に配置された身体表面電極に適合する心電図（ＥＣＧ）検知器によって検出することができる。
【００５４】
遠位部分が第１注入２Ｄ画像中で識別できない場合、次いで図６に記載される方法は、処置２０２から処置２０４を続ける。処置２０４において、第２造影剤が管状器官に投与され、第２造影剤が閉塞部分の他端に接近する。図２Ａ、２Ｃおよび５を参照すると、遠位部分１１２が第１注入２Ｄ画像中で識別できない場合、医師は次いで、第２の対側性のＸ線透視検査の造影剤を非封鎖動脈１０６に投与する。非封鎖動脈１０６内を流れる血液は、正常なバイパス１０８を通って流れ遠位部分１１２に達することができる。
【００５５】
処置２０６において、異なる視点から管状器官の複数の第２注入２Ｄ画像が取得される。画像はさらにそれぞれの器官タイミング信号読取値と共に取得される。図５を参照すると、医療用撮像システム１６８は、第２造影剤注入後異なる視点から管状器官の複数の第２注入２Ｄ画像を取得する。図２Ｃを参照すると、第２注入２Ｄ画像１０５は、第２造影剤注入後心臓１００の血管内にＸ線透視検査の造影剤が存在することを示す。２Ｄ画像１０５において、遠位部分１１２は見ることができるが近位部分１１０は見ることができない。第２注入２Ｄ画像の取得と同時に、器官タイミング信号検知器１７６が管状器官の活動状態を検出する。したがってそれぞれ取得された２Ｄ画像は、器官タイミング信号読取値に関連する。
【００５６】
遠位部分が第１注入２Ｄ画像中で識別できない場合、次いで図６に記載される方法は、処置２０２から処置２０８を続ける。処置２０８において、それぞれの造影剤注入後複数の取得された２Ｄ画像から複数の重ねられた２Ｄ画像が生成される。重ねられた２Ｄ画像は、近位部分および遠位部分の表示を含む。図５、２Ｂおよび２Ｃを参照すると、医療用撮像システム１６８は、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８に対して第１注入および第２注入２Ｄ画像（第１注入２Ｄ画像１０３および第２注入２Ｄ画像１０５など）を提供する。近位部分および遠位部が共に取得される画像中に現れると、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は、画像を結合し、それぞれの視点について重ねられた２Ｄ画像（図２Ａの２Ｄ画像など）を生成する。それぞれの重ねられた２Ｄ画像は、検査される管状器官の閉塞部分の両端の表示を含む。
【００５７】
処置２１０において、近位部分と遠位部分との境界領域が重ねられた２Ｄ画像内で決定される。図３Ａおよび５を参照すると、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は、画像処理技術を使用して、重ねられた２Ｄ画像それぞれの管状器官の近位部分（近位部分１１０の境界領域１１６など）および遠位部分（遠位部分１１２の境界領域１１８など）の境界領域を検出する。
【００５８】
処置２１２において、近位部分と遠位部分の境界領域の間を補間することによって、重ねられた２Ｄ画像中に閉塞部の境界領域が決定される。図３Ｂおよび５を参照すると、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８が遠位部分と近位部分の境界領域を補間し、閉塞部分の境界領域（閉塞部分１１４の境界領域１２０など）の推定値を提供する。あるいは、システム１５０の使用者は、遠位部分と近位部分の境界領域の間を手動で接合することができる(すなわち手動補間）。例えば使用者は、入力モジュール（図示せず）を介して適合部を見ながら、遠位部分と近位部分の間に接続線を引くことによって閉塞部分の境界領域を示すことができる。
【００５９】
処置２１４において、管状器官の３Ｄモデルは、重ねられた２Ｄ画像および決定された境界領域から生成される。図５を参照すると、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は、重ねられた２Ｄ画像を使用して管状器官の３Ｄモデル１８２を生成する。
【００６０】
処置２１６において、近位部分、閉塞部分および遠位部分を通って進む管状器官の３Ｄ中央線が決定される。図５を参照すると、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８はさらに３Ｄモデル１８２によって管状器官の３Ｄ中央線１８４に関する推定値を決定する。３Ｄ中央線１８４は、閉塞管状器官の近位部分、閉塞部分および遠位部分を貫通して進む。
【００６１】
次に、開示の技術の別の実施形態によって管状器官を貫通してナビゲートする方法の概略図である図７を参照する。管状器官は、その近位端で近位部分に隣接しその遠位端で遠位部分に隣接する閉塞部分を有する。処理２３０において、管状器官の３Ｄモデルが生成される。３Ｄモデルは、近位部分、閉塞部分および遠位部分を貫通して進む３Ｄ中央線を含む。図５を参照すると、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８は、管状器官の３Ｄモデル１８２を生成する。閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８はさらに、３Ｄモデル１８２によって管状器官の３Ｄ中央線１８４に関する推定値を決定する。３Ｄ中央線１８４は、閉塞管状器官の近位部分、閉塞部分および遠位部分を通って進む。
【００６２】
処置２３２において、管状器官に挿入されるガイドワイヤ先端の位置および配向は、ガイドワイヤの遠位先端に搭載されるＭＰＳセンサを採用することにより、管状器官に沿った複数の位置で決定される。図５を参照すると、ガイドワイヤ１５６は管状器官に挿入され、その閉塞部分に接近する。ＭＰＳ１７４は、検査される管状器官に対して、ＭＰＳ送信器１６０、１６２および１６４と、基準センサ１８０とによって画定されるＭＰＳ座標系に対して、遠位先端１５８に搭載されるＭＰＳセンサの位置および配向を決定する。
【００６３】
開示の技術の別の実施形態によると、システム１５０の使用者はガイドワイヤを進め、医療用撮像システム（ＭＰＳを使用しない）を使用してガイドワイヤ遠位先端を観察する。医療用撮像システムは、閉塞管状器官に加えてガイドワイヤを見ることができる画像を生成する。使用者は、閉塞ナビゲーションプロセッサによって再構築される３Ｄ中央線（すなわち安全軌道）に沿ってガイドワイヤの遠位先端を進める。医療用撮像システムによって生成される画像は２Ｄ画像なので、閉塞ナビゲーションプロセッサは、管状器官の３Ｄモデルに２Ｄ画像を投影するための画像処理技術を採用する。本実施形態によると、ガイドワイヤの遠位先端はＭＰＳセンサを装備せず、使用者は、医療用撮像システムの画像中に現れる際の遠位先端位置によって、管状器官を貫通して遠位先端をナビゲートする。
【００６４】
処置２３４において、ガイドワイヤは閉塞部分を通って進められ、ガイドワイヤ先端は３Ｄ中央線によって画定される安全軌道に沿ってナビゲートされる。図５を参照すると、システム１５０の使用者（例えば医師、ロボットアームなど）は、３Ｄ中央線１８４に画定される安全軌道に沿って検査する管状器官内にガイドワイヤ１５６をさらに進める。あるいはガイドワイヤはＭＰＳセンサを装備せず、システム１５０の使用者は医療用撮像システムによって生成される画像中に現れる遠位先端によって、ガイドワイヤの遠位先端をナビゲートする。
【００６５】
処置２３６において、ガイドワイヤ先端が安全軌道から外れた場合、指示が生成される。図５を参照すると、ガイドワイヤ１５６が安全軌道から外れ、使用者がガイドワイヤ遠位先端１５８をさらに進める場合、ガイドワイヤ遠位先端１５８が次いで、管状器官壁の局所的切開または穿孔を引き起こす恐れがある。このような切開または穿孔を回避するために、閉塞ナビゲーションプロセッサが指示を生成し、ガイドワイヤ遠位先端１５８が安全軌道から外れていることを使用者に知らせる。例えばディスプレイ１７２が負の関連通知によって（例えば赤い矢印を使用して）ＭＰＳセンサの位置および配向１８６の視覚的表示を提供することや、閉塞ナビゲーションプロセッサ１７８が音による通知警告音を生成することなどが可能である。
【００６６】
当業者は、開示の技術が上記に詳細に示され記載されるものに限定されないことを理解するであろう。むしろ開示の技術の範囲は、上述の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】開示の技術が適用される閉塞動脈を有し全体を１００で示す心臓の３Ｄモデルの概略図である。
【図２Ａ】図１の心臓の閉塞動脈の近位部分および遠位部分の表示を含む、全体を１０２で示す閉塞領域の詳細な重ねられた２Ｄ画像の図である。
【図２Ｂ】図１の心臓の閉塞動脈の近位部分の表示を含む、図２Ａの閉塞領域の第１注入２Ｄ画像の図である。
【図２Ｃ】図１の心臓の閉塞動脈の遠位部分の表示を含む、図２Ａの閉塞領域の第２注入２Ｄ画像の図である。
【図３Ａ】開示の技術の別の実施形態による近位部分と遠位部分の境界領域が提示されている図１の閉塞領域の重ねられた２Ｄ画像の図である。
【図３Ｂ】閉塞部分の境界領域がさらに提示されている図３Ａの画像の図である。
【図４Ａ】開示の技術の別の実施形態による、図１の閉塞動脈と同様の全体を１２２で示す血管の３Ｄモデルの概略図である。
【図４Ｂ】ＭＰＳセンサ位置、および３Ｄモデルの３Ｄ中央線と整列する配向の表示を含む、図４Ａの３Ｄモデルの概略図である。
【図４Ｃ】ＭＰＳセンサ位置、および３Ｄモデルの３Ｄ中央線から外れている配向の表示を含む、図４Ａの３Ｄモデルの概略図である。
【図５】閉塞管状器官の３Ｄモデルを生成し、管状器官の閉塞部を通ってナビゲートする開示の技術の別の実施形態によって構築され作動可能な全体が１５０で示されるシステムの概略図である。
【図６】開示の技術の別の実施形態による、閉塞管状器官の３次元（３Ｄ）モデルを生成する方法の概略図である。
【図７】開示の技術の別の実施形態による、管状器官を貫通してナビゲートする方法の概略図である。
【図８Ａ】開示の技術の別の実施形態による近位３Ｄ安全軌道を含む、図1の心臓の閉塞領域の拡大図である。
【図８Ｂ】遠位３Ｄ安全軌道を含む、図1の心臓の閉塞領域の拡大図である。
【図８Ｃ】近位３Ｄ安全軌道、遠位３Ｄ安全軌道および閉塞３Ｄ安全軌道を含む、図1の心臓の閉塞領域の拡大図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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