"画像ガイドシステムであって、解剖学的オブジェクトの複数の画像ボリュームを生成するプローブであって、各画像ボリュームは前記解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの個別サブセットである、プローブと、前記解剖学的オブジェクトの前記画像ボリュームを示すイメージングデータを生成するイメージング装置と、前記プローブに取り付けられる位置センサと、座標系内の前記位置センサの追跡をあらわす追跡データを生成する追跡装置と、前記画像ボリュームと前記追跡センサの間の空間関係に関連するキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実行するために前記イメージングデータと前記追跡データに反応するレジストレーション装置とを有し、前記有効性テストがキャリブレーション閾値に対する画像に基づくボリューム運動と追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分のテストを含み、前記画像に基づくボリューム運動が前記イメージングデータから得られる前記座標系内の前記画像ボリュームの画像運動をあらわし、前記追跡に基づくボリューム運動が前記追跡データから得られる前記座標系内の前記画像ボリュームの追跡運動をあらわす、画像ガイドシステム。前記プローブが超音波プローブであり前記イメージング装置が超音波イメージング装置である、請求項1に記載の画像ガイドシステム。前記位置センサが電磁センサであり前記追跡装置が電磁追跡装置である、請求項1に記載の画像ガイドシステム。前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分が前記キャリブレーション閾値未満であることに反応して有効であるとみなされる、請求項1に記載の画像ガイドシステム。前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分が前記キャリブレーション閾値よりも大きいことに反応して無効であるとみなされる、請求項1に記載の画像ガイドシステム。前記画像に基づくボリューム運動が前記座標系内の第2の画像ボリュームの画像位置に対する前記座標系内の第1の画像ボリュームの画像位置の関数として計算される、請求項1に記載の画像ガイドシステム。前記画像に基づくボリューム運動の計算が前記第1の画像ボリュームと前記第2の画像ボリュームの間のレジストレーションを含む、請求項6に記載の画像ガイドシステム。前記画像に基づくボリューム運動の計算が前記第1の画像ボリュームと前記第2の画像ボリュームの前記解剖学的オブジェクトの前記ベースライン画像ボリュームへのレジストレーションを含む、請求項6に記載の画像ガイドシステム。前記画像に基づくボリューム運動の計算が前記座標系内の前記解剖学的オブジェクトの運動に対する補正を含む、請求項6に記載の画像ガイドシステム。前記追跡に基づくボリューム運動が前記追跡データによってあらわされる前記座標系内の第1の画像ボリュームの追跡位置と前記追跡データによってあらわされる前記座標系内の第2の画像ボリュームの追跡位置の関数として計算される、請求項1に記載の画像ガイドシステム。前記追跡に基づくボリューム運動の計算が前記座標系内の前記第1の画像ボリュームの追跡位置、前記座標系内の前記第2の画像ボリュームの追跡位置、及び前記キャリブレーションマトリクスの関数として、前記第1の画像ボリュームと前記第2の画像ボリュームの間のレジストレーション変換を含む、請求項10に記載の画像ガイドシステム。画像ガイドシステムであって、座標系内の解剖学的オブジェクトの複数の画像ボリュームを生成するプローブであって、各画像ボリュームは前記解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの個別サブセットである、プローブと、前記プローブに取り付けられる位置センサと、前記画像ボリュームと前記位置センサの間の空間関係に関連するキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実行するためのレジストレーション装置とを有し、前記有効性テストがキャリブレーション閾値に対する画像に基づくボリューム運動と追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分のテストを含み、前記画像に基づくボリューム運動が前記画像ボリュームから得られる前記座標系内の前記画像ボリュームの画像運動をあらわし、前記追跡に基づくボリューム運動が前記座標系内の前記位置センサの追跡から得られる前記座標系内の前記画像ボリュームの追跡運動をあらわす、画像ガイドシステム。前記プローブが超音波プローブであり前記位置センサが電磁センサである、請求項12に記載の画像ガイドシステム。前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分が前記キャリブレーション閾値未満であることに反応して有効であるとみなされる、請求項12に記載の画像ガイドシステム。前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分が前記キャリブレーション閾値よりも大きいことに反応して無効であるとみなされる、請求項12に記載の画像ガイドシステム。画像ガイド法であって、解剖学的オブジェクトの複数の画像ボリュームを生成するためにプローブを操作するステップであって、各画像ボリュームは前記解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの個別サブセットである、ステップと、座標系内の位置センサを追跡するステップであって、前記位置センサは前記プローブに取り付けられるステップと、前記画像ボリュームと前記位置センサの間の空間関係に関連するキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実行するステップと、を有し、前記有効性テストがキャリブレーション閾値に対する画像に基づくボリューム運動と追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分のテストを含み、前記画像に基づくボリューム運動が前記画像ボリュームから得られる前記座標系内の前記画像ボリュームの画像運動をあらわし、前記追跡に基づくボリューム運動が前記位置センサの追跡から得られる前記座標系内の前記画像ボリュームの追跡運動をあらわす、画像ガイド法。前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分が前記キャリブレーション閾値未満であることに反応して有効であるとみなされる、請求項16に記載の画像ガイド法。前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分が前記キャリブレーション閾値よりも大きいことに反応して無効であるとみなされる、請求項16に記載の画像ガイド法。前記画像に基づくボリューム運動が前記座標系内の第2の画像ボリュームの画像位置に対する前記座標系内の第1の画像ボリュームの画像位置の関数として計算される、請求項16に記載の画像ガイド法。前記追跡に基づく画像運動が前記座標系内の第1の画像ボリュームの追跡位置と前記座標系内の第2の画像ボリュームの追跡位置の関数として計算される、請求項1に記載の画像ガイドシステム。しかしながら、3DTEEプローブのEM追跡は、a臨床環境における予想外のEM場の歪み例えばX線ガントリ若しくは手術道具からの歪み、b3DTEEプローブに対するEM位置センサの偶発的物理的運動、及びcEM位置センサの1つ以上の部分的故障を含む様々な理由のために不正確になり得る。3DTEEプローブは複雑で高度な心臓手術のために使用されることが期待されるので、3DTEEプローブとEM位置センサ間のキャリブレーションを維持することが重要である。特に、不正確なキャリブレーションは超音波ボリュームの不正確な動き推定につながり、手術道具の不正確なガイダンスにつながり得る。この問題はますます多くのモジュールが互いに適合するますます高度なインターベンションガイダンスシステムが開発されるにつれて、特に重要になる。従ってバックグラウンドにおいて手術中ずっとインターベンションガイダンスシステムの精度と有効性を連続的に観察することができる自動技術が必要である。本発明は外科手術例えば心臓手術中のプローブ例えば3DTEEプローブの術中品質管理を提供する。プローブによって視覚化されている画像を使用するキャリブレーション法を用いて、本発明はプローブに関連するキャリブレーションマトリクスの有効性を連続的にテストする。任意の点においてキャリブレーションマトリクスが何らかの理由で無効になる場合、警告サインがシステムによってあげられ得る。これは心臓専門医が問題を解決するか、若しくは別の手術に切り替えることを助け得る。これは心臓専門医にとって全システム仮定が有効であることを確認し、ナビゲーション/ガイダンスシステムにおける信頼性を増す簡便な方法である。より具体的には、本発明はプローブ例えば3DTEEプローブから収集される画像ボリュームとプローブに取り付けられる位置センサ例えばEM位置センサから収集される追跡データの間のキャリブレーションマトリクスを観察するボリューム運動に基づく方法を提供する。ボリューム運動は2つのソース、a画像ボリュームの画像運動及びb画像ボリュームの追跡運動から測定される。本発明の一形態はプローブ例えば3DTEEプローブ、イメージング装置例えば超音波イメージング装置、プローブに取り付けられる位置センサ例えば電磁センサ、追跡装置例えば電磁追跡装置及び画像ガイド装置を利用する画像ガイドシステムである。作動中、プローブは解剖学的オブジェクト例えば心臓の画像ボリュームを生成し、各画像ボリュームは解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリューム例えば心臓のフルUSボリュームスキャン、心臓の磁気共鳴イメージング、心臓のコンピュータ断層撮影若しくはセグメント化心臓モデルの個別サブセットであり、イメージング装置は解剖学的オブジェクトの画像ボリュームを示すイメージングデータを生成する。プローブが画像ボリュームを生成すると、追跡装置が座標系内の位置センサを追跡し、追跡装置は位置センサの追跡を示す追跡データを生成する。レジストレーション装置は画像ボリュームと位置センサの間の空間関係に関連するキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実行するためにイメージング装置からのイメージングデータと追跡装置からの追跡データを受信する。有効性テストはキャリブレーション閾値に対する画像に基づくボリューム運動と追跡に基づくボリューム運動の間の絶対微分のテストを含む。画像に基づくボリューム運動はイメージングデータから得られる座標系内の画像ボリュームの画像運動をあらわし、追跡に基づくボリューム運動は追跡データから得られる座標系内の画像ボリュームの追跡運動をあらわす。本発明の前述の形態とその他の形態、並びに本発明の様々な特徴と利点は、添付の図面と併せて読まれる本発明の様々な実施形態例の以下の詳細な説明からさらに明らかとなる。詳細な説明と図面は限定ではなく単に本発明の例示であり、本発明の範囲は添付の請求項とその均等物によって定義される。前述の通り、本発明はプローブ例えば3DTEEプローブから収集される画像ボリュームとプローブに取り付けられる位置センサ例えばEM位置センサの間のキャリブレーションマトリクスを有効化する、運動に基づく方法を提供する。図1‐9の以下の記載から当業者によって理解される通り、画像ボリューム運動は2つのソース、a画像ボリュームの画像運動及びb画像ボリュームの追跡運動から測定される。図1はイメージングシステム、追跡システム、及びレジストレーション装置40を利用する画像ガイドシステムを図示する。本発明の目的のために、イメージングシステムは本明細書において、座標系内の解剖学的オブジェクト例えば心臓10の画像ボリュームを生成するために構造的に構成されるプローブ20と画像ボリュームを処理するために構造的に構成されるイメージング装置21を含む任意のシステムと広く定義される。イメージングシステムの例は、いかなる種類の超音波イメージングシステム、特に3DTEEプローブを利用するものを含むが、これに限定されない。一実施形態において、PhilipsHealthcareによって市販されているiEEEインテリジェントエコーシステムが超音波イメージングシステムとして機能し得る。本発明の目的のために、追跡システムは本明細書において、プローブ20に取り付けられる1つ以上の位置センサ30と座標系内の複数の位置センサ30を追跡するために構造的に構成される追跡装置31を含む任意のシステムと広く定義される。追跡システムの例は、いかなる種類の電磁追跡システムといかなる種類の光学追跡システムも含むが、これに限定されない。一実施形態において、NDIによって市販されているAurora登録商標電磁追跡システムが電磁追跡システムとして機能し得る。本発明の目的のために、レジストレーション装置40は本明細書において、イメージングデータ22によって示され、追跡データ32によって示される通りプローブ30によって追跡される画像ボリュームを、解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリューム例えば心臓10のフルUSボリューム、心臓10のMRIスキャン、心臓10のCTスキャン若しくは心臓10のセグメント化モデルへレジストレーションするために構造的に構成される任意の装置と広く定義される。このために、キャリブレーションマトリクスは位置センサ30を追跡するための座標系内の画像ボリュームにおけるボクセルの座標を変換する変換としてレジストレーション装置40によって利用され、レジストレーション装置40のキャリブレーションモニタ41はキャリブレーションマトリクスの有効性をテストするためにイメージングデータ22と追跡データ32を処理する。キャリブレーションマトリクスの理解を容易にするために、図2は座標系11例えば追跡座標系内の解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリューム12例えば心臓のフルUSボリュームスキャン、心臓のMRIスキャン、心臓のCTスキャン若しくはセグメント化心臓モデルを図示する。プローブ20図1はボリューム画像13iとボリューム画像13jを連続的に生成するように操作され、位置センサ30図1はボリューム画像13がプローブ20によって生成される際に座標系11内で追跡される。実際には、ボリューム画像13は重なり得るが、各個々のボリューム画像13を明確に示す目的で図2において分離される。キャリブレーションマトリクスは画像ボリューム13におけるボクセルの座標を座標系11に変換する変換を与える。これは画像ボリューム13が画像再構成目的のために座標系にマップされることを可能にする。しかしながら、キャリブレーションマトリクスは例えば予想外の場の歪み、プローブ20に対する位置センサ30の偶発的物理的運動、及び位置センサ30の部分的故障など、様々な理由のために不正確になり得る。キャリブレーションマトリクスの有効性をテストするために、キャリブレーションモニタ41は2つのソースからの画像ボリューム13間の動き14を測定する。第1のソースは画像ボリューム13の画像運動であり、第2のソースは画像ボリューム13の追跡運動である。図3‐9の記載は本発明にかかるキャリブレーションマトリクスの有効性テストのより詳細な説明を与えるために本明細書で提供される。図3は画像ガイドシステムの様々な動作状態例を図示する。具体的に、システムの画像レジストレーション状態50は最初にレジストレーション装置40による解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームとキャリブレーションマトリクス51の収集を含む。実際には、キャリブレーションマトリクス51は当業者によって周知の通り、幾何学ファントムに基づくキャリブレーション法、画像レジストレーションに基づくキャリブレーション法、若しくは動きに基づくキャリブレーション法によって生成され得る。システムは状態50から、プローブ20図1を介して解剖学的オブジェクト例えば心臓10のN個のボリューム画像61を生成するためのボリュームイメージング状態60と、位置センサ30図1を介して追跡信号71をN回読み取るためのセンサ追跡状態70の両方へ移動し、追跡信号71の各読み取りは生成された画像ボリューム61に対応する。キャリブレーションマトリクス51の精度は追跡信号71を介して座標系内の各画像ボリューム61の位置を決めるために必須である。従って、キャリブレーション有効化状態80はキャリブレーションマトリクスの有効性を確認するために画像ボリューム61と追跡信号71を利用する。具体的には、状態80はシステムが有効キャリブレーションマトリクスに対して状態50‐80間のループにおいて動作するのを促進し、反対に、状態80は無効キャリブレーションマトリクスを考慮してキャリブレーション警告状態90へ進む。状態80は図4‐9の記載と関連して本明細書でさらに説明される通りキャリブレーションモニタ41によって実行されるキャリブレーションマトリクス有効性テスト法によって実施される。図4はキャリブレーションマトリクス有効性テスト法の一実施形態をあらわすフローチャート100を図示する。フローチャート100のステージS101は画像に基づくボリューム運動VMIBのキャリブレーションモニタ41による計算を包含し、フローチャート100のステージS102は追跡に基づくボリューム運動VMTBのキャリブレーションモニタ41による計算を包含する。本発明の目的のために、画像に基づくボリューム運動VMIBは本明細書において、画像ボリューム61のイメージングデータ22図1から得られる座標系例えば図2に図示の座標系11内の解剖学的オブジェクトの画像ボリューム61図3間の任意の運動と広く定義され、追跡に基づくボリューム運動VMTBは本明細書において、追跡データ32図1から得られる座標系内の解剖学的オブジェクトの画像ボリューム61間の任意の運動と広く定義される。フローチャート100のステージS103はキャリブレーション閾値CTに対する画像に基づくボリューム運動VMIBと追跡に基づくボリューム運動VMTBの間の絶対微分のテストを包含する。絶対微分がキャリブレーション閾値CT未満である場合、フローチャート100のステージS104は画像ボリューム61の連続生成を促進するキャリブレーションマトリクスの有効化を包含する。反対に、絶対微分がキャリブレーション閾値CT未満でない場合、フローチャート100のステージS105は画像ボリューム61の推定歪み若しくは不正確さに関する警告を促進するキャリブレーションマトリクスの無効化を包含する。ステージS104とS105の一実施形態例において、リアルタイムキャリブレーションアラームは画像ボリューム61が有効キャリブレーションマトリクスで生成されているときに解除され、キャリブレーションマトリクスの無効化のときに画像ボリューム61の推定歪み若しくは不正確さへの警告として起動される。S105の一実施形態例において、解剖学的オブジェクトの領域マップが、領域マップに関連する画像ボリューム61の推定歪み若しくは不正確さへの警告として表示される。ステージS104とS105の別の実施形態例において、解剖学的オブジェクトのマップが表示され、それによって、無効キャリブレーションマトリクスに関連するマップの複数の領域が無効な複数の領域に関連する画像ボリューム61の推定歪み若しくは不正確さの警告を与えるための手段として有効キャリブレーションマトリクスに関連するマップの複数の領域から区別される。図5はステージS101図4中に実行され得る画像に基づくボリューム運動計算法をあらわすフローチャート110を図示する。この方法は画像ボリュームのペアi,j例えば図3に図示の画像ボリューム13の処理を含む。具体的に、フローチャート110のステージS111は座標系例えば図3に図示の系11内の画像ボリューム61aと画像ボリューム61bの位置の決定を包含し、フローチャート110のステージS112は解剖学的オブジェクト例えば心臓10の動きのモデル化を考慮して画像ボリューム61aと61bの決定された位置の動き補正を包含する。ステージS111図5の一実施形態において、図6Aに図示の通りフローチャート120は既知の画像に基づく剛体rigid若しくは非剛体deformableレジストレーションと既知の最適化メトリクス例えば相互情報量、相互相関などを介して画像ボリューム61a及び61bのペアi,jの画像に基づくレジストレーションを包含する。フローチャート120はさらに座標系内の画像ボリューム61bの位置VLjiに対する座標系内の画像ボリューム61aの位置VLiiを決定するための画像ボリューム61a及び61bのレジストレーションの利用を包含するステージS122を含む。ステージS111図5の代替的な実施形態において、図6Bに図示のフローチャート130は解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリューム62例えばフルUS画像、MRI画像、CT画像若しくは解剖学的オブジェクトのセグメント化モデルへの画像ボリューム61a及び61bのペアi,jの画像に基づくレジストレーションを包含するステージS131を含む。これらのレジストレーションは画像に基づく剛体若しくは非剛体レジストレーション及び既知の最適化メトリクス例えば相互情報量、相互相関などを介して実行され得る。フローチャート130はさらに座標系内のベースライン画像ボリューム62に対する画像ボリューム61aの位置VLiiを決めるためのベースライン画像ボリューム62への画像ボリューム61aのレジストレーションの利用を包含するステージS132を含む。同様に、画像ボリューム61bのベースライン画像ボリューム62へのレジストレーションが、座標系内のベースライン画像ボリューム62に対する画像ボリューム61bの位置VLjiを決めるために利用される。これは座標系内の画像ボリューム61bの位置VLjiに対する画像ボリューム61aの位置VLiiの決定を容易にする。ステージS112図5の一実施形態において、図7に図示の通りフローチャート140は座標系内の解剖学的オブジェクトの動きの予測を包含するステージS141を含む。例えば、解剖学的オブジェクトが心臓10である場合、既知の学習アルゴリズムは座標系内の心臓10の動きを予測するために心臓位相に対する心電図信号82、呼吸位相に対する胸部ベルト信号83、及び任意の他の追加検知信号を利用する。フローチャート140はさらに解剖学的オブジェクトの予測運動を介する画像ボリューム61a及び61bの動き補正を含む品質画像管理を包含するステージS142を含む。解剖学的オブジェクトが心臓10である一実施形態において、ECG信号82を介して心臓10の拡張期に対応する画像ボリューム61は品質管理目的でステージS113図5によって独占的に利用され、ステージS103図4はこれらの選択された画像ボリューム61のボリューム運動のみを処理する。この選択は呼吸運動が最小限であると仮定することに留意されたい。代替的な実施形態において、呼吸位相と心臓位相が同じサイクルに戻るときの時間間隔における画像ボリューム61が、品質管理目的でステージS113図5によって独占的に利用され、ステージS103図4はこれらの選択された画像ボリューム61のボリューム運動のみを処理する。図5に戻って参照すると、フローチャート110のステージS113は当該技術分野で既知の通り座標系内の画像ボリューム61bの位置VLjiに対する座標系内の画像ボリューム61aの位置VLiiの関数として画像に基づくボリューム運動VMIBの計算を包含する。計算される画像に基づくボリューム運動VMIBはキャリブレーションマトリクスのテスト中にステージS103図4によって実施される。図8はステージS102図4中に実行され得る追跡に基づくボリューム運動計算法をあらわすフローチャート150を図示する。フローチャート150のステージS151は当該技術分野で既知の通り追跡信号71aとキャリブレーションマトリクス51を介する座標系内の画像ボリューム61aの位置VLitの決定を包含する。画像ボリューム61aの決定された位置VLitは解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの位置で確認され得る。フローチャート150のステージS152は当該技術分野で既知の通り追跡信号71bとキャリブレーションマトリクス51を介する座標系内の画像ボリューム61bの位置VLjtの決定を包含する。画像ボリューム61bの決定された位置VLjtは解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの位置で確認され得る。フローチャート150のステージS153は当該技術分野で既知の通り座標系内のボリューム61bの位置VLjtに対する座標系内の画像ボリューム61aの位置VLitの関数として追跡に基づくボリューム運動VMTBの計算を包含する。一実施形態において、画像ボリューム61aの位置VLit、ボリューム61bの位置VLjt、及びキャリブレーションマトリクス51に基づく画像ボリューム61a及び61bの間のレジストレーション変換が、ステージS153中に当該技術分野で既知の通り実行され得る。この計算された追跡に基づくボリューム運動VMTBはキャリブレーションマトリクスのテスト中にステージS103図4によって実施される。図9は本発明のキャリブレーション閾値計算法をあらわすフローチャート160を図示する。フローチャート160のステージS161はキャリブレーションマトリクスの可能精度マージンの計算を包含する。一実施形態において、追跡システムに関連するランダム誤差情報54、術前キャリブレーションプロセスに関連する既知の統計的精度データ55、及び画像レジストレーション精度データ56が可能精度マージンを計算する際に利用され得る。フローチャート160のステージS162は計算された可能精度マージンとシステムの応用に関連する所望精度マージンの関数としてキャリブレーション閾値CLの計算を包含する。図1‐9の説明から、当業者はさらに本発明に従って任意の用途のためのキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実施する方法について理解する。実際には、キャリブレーションマトリクス41はソフトウェア、ファームウェア、及び/又はハードウェアとして実施され得る。さらに、実際には任意の数のイメージング装置21、追跡装置31、及びレジストレーション装置40が単一装置に組み込まれ得る。本発明の様々な実施形態例が図示され記載されているが、本明細書に記載の本発明の実施形態例は例示であり、様々な変更と修正がなされ、均等物が本発明の真の範囲から逸脱することなくその要素と置き換えられ得ることが当業者に理解される。加えて、本発明の教示をその中心範囲から逸脱することなく適合させる多くの変更がなされ得る。従って、本発明は本発明を実行するために考慮された最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の請求項の範囲内にある全実施形態を含むことが意図される。"