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HINTERGRUND
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Diese
Erfindung betrifft ganz allgemein ein medizinisches Bildgebungssystem
und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, die dazu dienen,
dreidimensionale Modelle anatomischer Regionen mit einem interventionellen
Positionsverfolgungssystem durch mit einem Röntgendurchleuchtungssystem
gewonnene Projektionsbilder derselben anatomischen Regionen zur
Deckung zu bringen.
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Während einer
Reihe interventioneller Verfahren zur Verbesserung der Elektrotherapie
am Herzen muss der Arzt Katheter und/oder Elektroden innerhalb der
Herzkammern führen.
Zu den beiden kompliziertesten und am meisten verbreiteten Verfahren
zählen
beispielsweise Vorhofflimmern-(AF = atrial fibrillation)-Ablation
und biventrikuläre
Stimulation.
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Das
häufigste
Herzrhythmusproblem ist das Vorhofflimmern, eine Herzrhythmusstörung, bei
der die Vorhöfe
(oberen Herzkammern) die Kontraktion einstellen, während sie
flimmern. Es wird geschätzt,
dass allein in den USA bei über
2 Million Menschen Vorhofflimmern auftritt. Aktuelle Daten lassen
annehmen, dass dies die am meisten verbreitete Ursache für Klinikeinweisungen
im Zusammenhang mit Herzrhyth musstörungen ist. Für von AF
betroffene Patienten ist die Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten
von Komplikationen wie Schlaganfall und kongestiver Herzinsuffizienz
hoch. Vorzeitige Herzvorhofkontraktionen können als Auslöser wirken
und Anfälle
von AF einleiten. Es wurde nachgewiesen, dass diese vorzeitigen
Herzvorhofkontraktionen überwiegend
in den Pulmonalvenen von dem linken Vorhof her ausgehen. Da seltene
und nicht reproduzierbare vorzeitige Herzvorhofkontraktionen die
Nützlichkeit
einer Ablation von Auslöserorten
begrenzen können, wurden
vielfältige
Chirurgie und Katheter einsetzende Techniken verwendet, um die Pulmonalvenen
von dem linken Vorhof zu isolieren.
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Eine
der chirurgischen Techniken, die verwendet werden, um AF zu behandeln
(abladieren), verwendet Anwendungen von Hochfrequenzwellen, um auf
der Oberfläche
des Herzens nahe der Verbindung zwischen den Pulmonalvenen und dem
linken Vorhof kleine Narben zu erzeugen. Die durch die Hochfrequenzwellen
erzeugten kleinen Narben neigen dazu, die ungleichmäßigen Impulse
von AF anzuhalten, indem diese bewogen werden einen regulären Strompfad
durch das Herz zu folgen. Typischerweise wird ein derartiges chirurgisches
Verfahren mittels einer Brustkorbinzision durchgeführt. Gewöhnlich während einer
Chirurgie, die aus anderen Gründen
am offenen Herzen ausgeführt
wird, z.B. während
einer Herzklappenchirurgie oder Bypass-Chirurgie, benutzen Chirurgen
speziell konstruierte Instrumente, um Hochfrequenzwellen in das
abnormale Gewebe abzustrahlen. Diese Art einer chirurgischen Technik
ist zwar effizient, wenn der Patient aus einem anderen Grund am
offenen Herzen operiert wird, jedoch sind Katheter verwendende Behandlungsmethoden
praktischer, solange für
den Patienten keine sonstigen, eine invasive Chirurgie am offenen
Herzen rechtfertigende Gründe
vorliegen.
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Einer
der Kathetertechniken verwendet, nachdem ein Katheter durch ein
Blutgefäß eingeführt wurde, ein
mittels Fluoroskopie geführtes
Positionieren desselben im linken Vorhof und die Applikation von
Hochfrequenzenergie auf Bereiche, die doppelte Potentiale zeigen,
die annehmen lassen, das dies Stellen sind, die in der Lage sind,
zwischen dem linken Vorhof und den Pulmonalvenen elektrisch zu leiten.
Es wurde ferner nachgewiesen, dass eine Ablation an anderen Stellen,
beispielsweise zwischen der Mitralklappe und den linken Pulmonalvenen
und zwischen den Pulmonalvenen, wie sie während des chirurgischen Eingriffs
durchgeführt wird,
die Erfolgsrate einer AF-Ablation steigern kann. Die dreidimensionale
Rekonstruktion des linken Vorhofs mittels einiger gegenwärtig verfügbarer Technologien,
wobei es dem Arzt nicht möglich
ist, die Pulmonalvenen-Ostia
(Öffnung
dieser Venen in den linken Vorhof hinein) von innen her sichtbar
zu machen, die unterschiedlichen Abmessungen der Pulmonalvenen,
und dementsprechend der Ostia der Pulmonalvenen, und die Schwierigkeit,
die Abbildungs- und
Ablationskatheter aufgrund der komplizierten dreidimensionalen Geometrie der
Orte der Pulmonalvenen-Ostia in diesen Bereichen stabil zu halten,
machen sämtliche
gegenwärtige
Ansätze
für eine
Abbildung und Ablation mittels gegenwärtiger fluoroskopisch geführter Techniken
ziemlich umständlich
und zeitraubend. Wegen dieser Beschränkungen wurde bisher insbesondere
bei Patienten mit dauerhaften Vorhofflimmern ein chirurgische Eingriff
gegenüber
einer Hochfrequenzkatheterablation bevorzugt, und es wird geschätzt, dass
weniger als 20 Prozent der Patienten mit dau erhafter AF, die aufgrund
der AF einer Hochfrequenzablation unterworfen werden, Vorteile aus
diesem Ansatz ziehen.
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Ein
Faktor, der möglicherweise
mit der oben erwähnten
Beschränkung
in Zusammenhang steht, basiert darauf, dass der Anwender ein interventionelles
Instrument gewöhnlich
hauptsächlich
mit Hilfe der Leuchtschirmbilder führt. Eine typische Aufgabe
in einem derartigen Verfahren ist das Setzen eines Katheters an
einer speziellen Position, z.B. an einer der Pulmonalvenen. Diese
anatomischen Strukturen werden von dem Röntgensystem nur vage abgebildet,
da sie gegenüber
den umgebenden anatomischen Strukturen keinen Kontrast aufweisen.
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Dieses
medizinische Ziel wäre
erheblich einfach zu bewältigen,
wenn diese anvisierten anatomischen Strukturen in der exakten anatomische
Weise unabhängig
von den umgebenden anatomischen Strukturen auf dem Leuchtschirmbild
sichtbar wären.
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Eine
weiteres wichtiges Verfahren, wie es oben erwähnt ist, verwendet in der Therapie
von Herzinsuffizienz biventrikuläre
Stimulation. Obwohl die Fortschritte in der Behandlung kongestiver
Herzinsuffizienz (CHF = Congestive Heart Failure) beachtlich sind,
stellt diese Krankheit weltweit immer noch ein großes Problem
auf dem Gesundheitssektor dar. Es wird geschätzt, dass in den USA und Europa
6–7 Million
Menschen an CHF leiden, und bei etwa 1 Million Patienten wird jährlich CHF
diagnostiziert.
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Trotz
wesentlicher Fortschritte in der Behandlung von CHF unter Verwendung
vielfältiger
pharmakologischer Therapien, ist die Lebensqualität von Patienten
mit CHF einge schränkt,
da häufige
Klinikeinweisungen erforderlich sind, und die Herzinsuffizienz eine
verbreitete Todesursache ist. Darüber hinaus ist diese Problematik
mit erheblichen Kosten verbunden.
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Die
normale elektrische Stimulierung im Herzen verwendet ein Stimulation
der als Vorhöfe
bezeichneten oberen Kammern, gefolgt von einer durch den linken
und rechten Schenkel bewirkten simultanen Stimulation sowohl der
rechten als auch der linken unteren Kammer, die als Ventrikeln bezeichnet
werden. Da Patienten mit fortgeschrittener CHF möglicherweise an einer Reizleitungssystemerkrankung
leiden, die möglicherweise
an der Verschlechterung der Herzfunktion beteiligt ist, wurden Stimulierungstherapien
mit dem Ziel eingeführt,
die Herzfunktion zu verbessern. Ein häufig festgestellte Reizleitungsanomalie
ist der Linksschenkelblock (LBBB = Left Bundle Branch Block). In
einer Untersuchung (Xiao HB, et al. mit dem Titel "Differing effects of
right ventricular pacing and LBBB on left ventricular function", Br Heart J 1993;
69: 166–73)
waren 29 % der Patienten mit CHF von LBBB betroffen. Linksschenkelblock
verzögert
den linksventrikulären
Ausstoß aufgrund einer
verzögerten
linksventrikulären
Erregung, da der elektrische Impuls von rechts nach links wandern
muss, was, wie zuvor erwähnt,
anstelle einer simultanen Erregung einer sequentielle hervorruft.
Darüber
hinaus kontrahieren unterschiedliche Regionen der linken Herzkammer
(LV) möglicherweise
unkoordiniert.
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Eine
auch als biventrikuläre
(Bi-V) Stimulation bekannte kardiale Resynchronisation zeigte günstige Ergebnisse
bei Patienten mit CHF und LBBB. Während einer biventrikulären Stimulierung
werden sowohl die rechte als auch die linke Herzkammer (RV, LV)
des Herzens gleichzeitig stimuliert, um die Herzpumpeffizienz zu
steigern. Weiter wurde kürzlich
nachgewiesen, dass auch Patienten, die keine Reizleitungsanomalien
wie LBBB aufweisen, Vorteile aus einer biventrikulären Stimulierung
ziehen können.
Während
einer biventrikulären Stimulierung
wird zusätzlich
zu der Standard-Elektrode für
den rechten Herzvorhof und das rechte Ventrikel, die gegenwärtig in
verfügbaren
Defibrillatoren oder Schrittmachern verwendet wird, eine zusätzliche
Elektrode in dem Koronarsinus positioniert. Die zusätzliche
Elektrode wird anschließend
in einen der Zweige des Koronarsinus vorgeschoben, der auf der epikardialen
(äußeren) linksventrikulären Oberfläche aufliegt.
Wenn sich sämtliche
Elektroden an Ort und Stelle befinden, werden die rechts- und linksventrikulären Elektroden
gleichzeitig stimuliert und auf diese Weise eine Synchronisation
mit der Vorhofkontraktion erzielt.
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Es
bestehen jedoch einige Probleme im Zusammenhang mit diesem Ansatz.
Erstens ist diese Vorgehensweise zeitraubend. Zweitens ist ein Platzieren
der LV-Elektrode auf verfügbare
Orte beschränkt,
die geeignete Stimulations- und Erfassungsparameter aufweisen. Und
drittens ist eine Kanülierung
des Koronarsinus aufgrund eines vergrößerten rechten Vorhofs, einer
Drehbewegung des Herzens oder der Anwesenheit der Thebesius-Klappe
(eines Ventils in der Nähe
der Öffnung
des Koronarsinus) möglicherweise
schwierig. Es wurde auch über
Koronarsinusstenose (Okklusion) bei Patienten berichtet, an denen
früher
eine Koronararterien-Bypass-Chirurgie
durchgeführt
wurde, was das Problem weiter erschwert.
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In
den meisten Fällen
kommt es im Zusammenhang mit dem Platzieren der Koronarsinuselektrode
im Laufe des interventionellen Eingriffs zu Problemen. Falls das
Verfahren des Platzierens der Koronarsinuselektrode verworfen wird,
wird der Patient in den Operationssaal zurück gebracht, und die LV-Elektrode
wird epikardial positioniert. Während
dieses Verfahrens wird an der seitlichen Thoraxwand eine Inzision
durchgeführt, und
die Elektrode wird an der Außenseite
der linken Herzkammer platziert.
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Leider
ist auch die epikardiale Platzierung der Elektrode mit vielen Problemen
verbunden, zu denen, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, zählen:
eingeschränkte Sicht
auf den posterolateralen Bereich der linken Herzkammer bei Verwendung
der auch als minimalinvasive Thorakotomie bezeichneten Inzision
der Thoraxwand;
die beschränkte
Anzahl von Platzierungsstellen, die geeignete Stimulations- und
Erfassungsparameter bereitstellen;
das Unvermögen, die
am besten geeignete Position und Platzierung der Elektrode an dem
am besten geeigneten Ort zu identifizieren;
die potentielle
Gefahr einer Beschädigung
der Koronararterien und des venösen
Systems; und
die auf ein oder mehrere der oben erwähnten Beschränkungen
zurückzuführende Schwierigkeit
einer Identifizierung der idealen Stimulationstelle.
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Es
wurde ferner nachgewiesen, dass LV-Stimulierung für sich genommen
ebenso wirkungsvoll wie eine biventrikuläre Stimulierung kann sein.
Allerdings wird in gegenwärtig
verwendeten Techniken aufgrund der instabilen Natur der Koronarsinuselektrode
eine Stimulations- und Messelektrode gewöhnlich in der rechten Herzkammer
angeordnet.
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Kardiale
CT kann eingesetzt werden, um eine Blutwegekarte der Anatomie des
Koronarsinus und des linken Ventrikels zu erzeugen, so dass sich
für eine
Bi-V/LV-Stimulierung
entweder an dem am besten geeigneten Zweig des Koronarsinus, oder
epikardial (von außen
her) an der linksventrikulären
Wand geeignete Stellen für
das Platzieren einer LV-Stimulationselektrode identifizieren lassen.
Mittels CT- oder MR-Bildgebung lassen sich auch Bereiche ohne Blutgefäße und Nerven,
sowie Narbengewebe identifizieren. Diese Verfahren können außerdem verwendet
werden, um die asymmetrische Kontraktion der Herzkammern zu ermitteln
und unterschiedliche Regionen der Herzkammern zu identifizieren,
die sich nicht in einer koordinierten Weise zusammenziehen. Die
Anwesenheit einer auf frühere
Herzanfälle
zurückzuführenden
Vernarbung kann diese unkoordinierte Kontraktion sogar noch verschlimmern.
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Während eines
interventionellen Verfahrens kann der Anwender ein interventionelles
Instrument hauptsächlich
mit Hilfe der Leuchtschirmbilder führen. Allerdings werden strategisch
wichtige anatomische Strukturen, z.B. im Falle einer Planung eines
interventionellen Vorgehens für
AF der linke Vorhof und die Pulmonalvenen, und beispielsweise im
Falle des Planens einer biventrikulären Stimulation der Koronarsinus
und seine Zweige von dem Röntgensystem
nicht ab gebildet, da sie gegenüber
den umgebenden anatomischen Strukturen keinen Kontrast aufweisen.
Dementsprechend wäre
die medizinische interventionelle Aufgabe erheblich leichter zu
bewältigen,
falls diese anvisierte anatomische Struktur auf dem Leuchtschirmbild
sichtbar wäre.
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In
manchen Fällen
kann der Anwender außerdem
ein interventionelles Positionsverfolgungssystem benutzen, bei dem
ein auf einem Katheter basierendes Positionsverfolgungssystem mit
Navigationsfunktionen ausgestattet ist, die in der Lage sind, die
Position des Katheters in einem vorgegebenen Referenzgebiet vorzusehen.
Allerdings werden die durch die Sonde bereitgestellten Navigationsdaten
in dem echten dreidimensionalen Modell nicht wiedergegeben.
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Während vorhandene
medizinische Verfahren unter bestimmten medizinischen Umständen angemessen
und geeignet sein können,
bestehen dennoch wesentliche verfahrensbedingte Beschränkungen.
Um diese Nachteile zu beseitigen besteht daher nach dem Stand der
Technik ein Bedarf nach einem verbesserten Verfahren und einer verbesserten
Vorrichtung, um dreidimensionale Modelle anatomischer Regionen mit
deren Projektionsbildern zur Deckung zu bringen, und die dreidimensionalen
Modelle mit einem interventionellen Positionsverfolgungssystem zur
Deckung zu bringen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung beinhalten ein Bildgebungssystem für den Einsatz in einem medizinischen
interventionellen Verfahren. Ein erstes Bildakquisitionssystem ist
dazu eingerichtet, ein Leuchtschirmbild von ei ner anatomischen Region
zu erzeugen. Ein zweites Bildakquisitionssystem ist dazu eingerichtet,
ein dreidimensionales Modell der anatomischen Region zu erzeugen;
Eine interventionelles Positionsverfolgungssystem, das eine Positionsanzeige
enthält,
ist dazu eingerichtet, um innerhalb der anatomischen Region zu manövrieren.
Ein erstes anatomisches Referenzsystem ist sowohl dem ersten als
auch dem zweiten Bildakquisitionssystem gemein, und ein zweites
anatomisches Referenzsystem ist sowohl dem ersten Bildakquisitionssystem
als auch dem interventionellen Positionsverfolgungssystem gemein.
Ein Verarbeitungsschaltkreis ist dazu eingerichtet, ausführbare Befehle
zu verarbeiten, die dazu dienen, das zweite Bildakquisitionssystem
mit dem ersten Bildakquisitionssystem zur Deckung zu bringen, um
eine erste Überdeckung
zu definieren, das interventionelle Positionsverfolgungssystem mit
dem ersten Bildakquisitionssystem zur Deckung zu bringen, um eine
zweite Überdeckung
zu definieren, und das interventionelle Positionsverfolgungssystem in
Abhängigkeit
von der ersten und zweiten Überdeckung
mit dem zweiten Bildakquisitionssystem zur Deckung zu bringen.
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Andere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung beinhalten ein Verfahren, das dazu dient, ein dreidimensionales
Modell einer anatomischen Region eines Patienten mit einem auf einem
Katheter basierenden Positionsverfolgungssystem zur Deckung zu bringen,
wobei das auf einem Katheter basierende Positionsverfolgungssystem
einen Katheter mit einer Positionsanzeige aufweist. Der die Positionsanzeige
aufweisende Katheter wird innerhalb der anatomischen Region angeordnet,
und es wird ein Leuchtschirmbild von der anatomischen Region erzeugt.
Ferner wird ein dreidimensionales Modell der anatomischen Region
erzeugt. Mittels eines ersten gemeinsamen anatomischen Referenzsystems
und eines dem Katheter zu geordneten unterscheidbaren Parameters
wird das dreidimensionale Modell mit dem Leuchtschirmbild zur Deckung
gebracht, wodurch eine erste Überdeckung
definiert wird. Mittels eines zweiten gemeinsamen anatomischen Referenzsystem
und von der Positionsanzeige ausgegebenen Signalen, die die Position
des Katheters in dem Leuchtschirmbild kennzeichnen, wird das auf
einem Katheter basierende Positionsverfolgungssystem mit dem Leuchtschirmbild
zur Deckung gebracht, wodurch eine zweite Überdeckung definiert wird.
Mittels der ersten Überdeckung
und der zweiten Überdeckung
wird das dreidimensionale Modell mit dem auf einem Katheter basierenden
Positionsverfolgungssystem zur Deckung gebracht.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung beinhalten ein Softwareprodukt, das dazu dient, ein
dreidimensionales Modell einer anatomischen Region eines Patienten
mit einem auf einem Katheter basierenden Positionsverfolgungssystem
zur Deckung zu bringen, wobei das auf einem Katheter basierende
Positionsverfolgungssystem einen Katheter mit einer Positionsanzeige
aufweist. Das Produkt enthält
ein durch einen Verarbeitungsschaltkreis auslesbares Speichermedium,
das Befehle für
eine Ausführung
durch den Verarbeitungsschaltkreis speichert, um einige oder sämtliche
Abschnitte des oben erwähnten
Verfahrens auszuführen.
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Noch
weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung beinhalten ein Softwareprodukt, das dazu dient, ein dreidimensionales
Modell einer anatomischen Region eines Patienten mit dessen anhand
eines interventionellen Röntgendurchleuchtungssystems
gewonnenen Projektionsbildern zur Deckung zu bringen. Das Produkt enthält ein durch
einen Verarbeitungsschaltkreis auslesbares Speichermedium, das Befehle für eine Ausführung durch
den Verarbeitungsschaltkreis speichert, um einige oder sämtliche
Abschnitte des oben erwähnten Verfahrens
auszuführen,
und um die Einführung
einer Katheterlieferungsvorrichtung in den interessierenden anatomischen
Bereich zu überwachen,
wobei die Katheterlieferungsvorrichtung über das zur Deckung gebrachte
Modell zu einem interessierenden anatomischen Ort navigiert wird,
und die Katheterlieferungsvorrichtung verwendet wird, um eine Therapie
zu liefern.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird nun auf die Figuren eingegangen, die Ausführungsbeispiele zeigen, und
in denen gleichartige Elemente mit denselben Bezugsnummern versehen
sind:
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1 veranschaulicht
ein verallgemeinertes Schema eines Bildgebungssystems für den Einsatz
in einem medizinischen interventionellen Verfahren;
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2 veranschaulicht
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts des Systems nach 1;
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3 veranschaulicht
ein verallgemeinertes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verwirklichung
eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung mittels des Bildgebungssystems nach 1;
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4A,
B und C veranschaulichen ein exemplarisches Zurdeckungbringen, d.h.
Ausrichten eines dreidimensionalen Modells mit einem Leuchtschirmbild,
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5A,
B, C, D, E und F veranschaulichen eine Gültigkeitsprüfung des Ausrichtvorgangs,
ausgeführt gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 veranschaulicht
ein verallgemeinertes Flussdiagramm eines Ausrichtvorgangs gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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7 veranschaulicht einen exemplarischen
Katheter für
eine Verwendung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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8 veranschaulicht
eine Wahrscheinlichkeitsregion für
eine Verwendung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Durch
Nutzen der Fähigkeit
der CT zu einer dreidimensionalen Bildgebung, und indem diese Bilder
mit Projektionsbildern des Röntgendurchleuchtungssystems
zur Deckung gebracht werden, lassen sich Pulmonalvenen und andere
im Zusammenhang mit dem Auslösen
und Aufrechterhalten von AF stehende Bereiche exakt und bequem identifizieren,
was die mit einem Katheterverfahren zu erzielende Erfolgsrate verbessert.
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Hier
offenbarte Ausführungsbeispiele
der Erfindung schaffen ferner ein System und Verfahren, durch die
sich dreidimensionale Modelle anatomischer Strukturen, z.B. der
Koronarsinus und die linke Herzkammer, mit Projektionsbil bern des
Röntgendurchleuchtungssystems
zur Deckung bringen lassen, wodurch ermöglicht wird, die Stimulationselektroden
zu navigieren und an der am besten geeigneten Stelle zu platzieren.
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Durch
ein Zurdeckungbringen des Positionsverfolgungssystems in dem Referenzgebiet
des interventionellen Röntgendurchleuchtungssystems
sollte sich die Erfolgsrate einer Kathetertechnik verwendenden AF-Ablation
verbessern lassen, und ein Navigieren der LV-Elektrode zu der am
besten geeigneten Stelle sollte eine Verbesserung der Effizienz
einer biventrikulären
oder LV-Stimulierung begünstigen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung benutzen das Referenzgebiet der Projektionsbilder
des interventionellen Röntgendurchleuchtungssystems,
um das Positionsverfolgungssystem in dem Referenzgebiet des interventionellen
Systems zur Deckung zu bringen. Dies wird erreicht, nachdem das
dreidimensionale Modell des interessierenden anatomischen Bereichs
mit dem interventionellen Röntgendurchleuchtungssystem
zur Deckung gebracht wurde. Ein Zurdeckungbringen des dreidimensionalen
interessierenden anatomischen Bereichs, der anhand einer Bildgebungsvorrichtung,
beispielsweise eines CT-Scanners gewonnen wurde, wird mit dem Röntgendurchleuchtungssystem
unter Verwendung eines Instruments, beispielsweise eines Katheters
oder einer Elektrode durchgeführt,
die durch einen Arzt in einem Bereich der anatomischen Region, z.B. dem
Koronarsinus oder der rechten Herzkammer platziert wird. Eine detaillierte
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung wird hier mit Bezug auf die unterschiedlichen Figuren
anhand von Beispielen und ohne Beschränkung vorgelegt.
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1 veranschaulicht
ein verallgemeinertes Schema eines Bildgebungssystems 100,
beispielsweise für
den Einsatz in einem medizinischen interventionellen Verfahren,
z.B. in einem AF-Ablationsverfahren oder in einem biventrikulären Verfahren.
In einem Ausführungsbeispiel
gehören
zu dem Bildgebungssystem 100: eine Bildgebungsvorrichtung 110,
um kardiale Bilddaten, beispielsweise Bilddaten des linken Vorhofs
und des Koronarsinus zu erzeugen, ein Datenakquisitionssystem 120,
um die kardialen Bilddaten von der Bildgebungsvorrichtung 110 zu
akquirieren, eine Akquisitionsdatenbank 130 zum Speichern
der von dem Datenakquisitionssystem 120 ausgegebenen kardialen
Bilddaten, ein Bilderzeugungssystem 140, um anhand der
in der Akquisitionsdatenbank 130 gespeicherten kardialen
Bilddaten ein betrachtbares Bild zu erzeugen, eine Bilddatenbank 150,
um das von dem Bilderzeugungssystem 140 erzeugte, betrachtbare
Bild zu speichern, ein Anwenderschnittstellensystem 160,
um die Bildgebungsvorrichtung 110 und die kardialen Bilddaten
und das betrachtbare Bild in den Datenbanken 130, 150,
die in einer Datenbank zusammengeführt sein können, zu verwalten, und ein
Verarbeitungssystem 180, das dazu dient, das in der Datenbank 150 gespeicherte
betrachtbare Bild zu analysieren und wiederzugeben, und das auf
das Anwenderschnittstellensystem 160 anspricht. Die Verarbeitungssoftware
in dem Verarbeitungssystem 180 enthält Befehle und ist daher dazu
eingerichtet, um Daten und Displaybilder zu analysieren, wodurch
das Verarbeitungssystem 180 von einem allgemeinen Prozessor
zu einem spezialisierten Prozessor umgewandelt wird. Gescannte Daten,
die sich in ein betrachtbares Bild konvertieren lassen, werden hier
als Bilddaten bezeichnet.
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Systemkommunikationsverbindungen 210, 212, 216, 218 und
Datenbankkommunikationsverbindungen 220, 222 stellen ein
Mittel für
die Signalübertragung
zwischen den Systemen 110, 120, 140, 160, 180 und den
Datenbanken 130, 150 bereit. Die Kommunikationsverbindungen 210–222 können festverdrahtet
oder drahtlos sein. Das Anwenderschnittstellensystem 160 kann
ein eigenständiger
Eingabe/Ausgabe-Terminal oder ein Rechner sein, der Befehle in vielfältigen Maschinensprachen
für die
Verwendung auf vielfältigen Rechnerplattformen
enthält;
beispielsweise sind dies, jedoch ohne darauf beschränken zu
wollen, auf DOSTM basierende Rechnersysteme,
auf AppleTM basierende Rechnersysteme, auf
WindowsTM basierende Rechnersysteme, auf
HTML basierende Rechnersysteme, auf spezialisierte Programmiersprachen
basierende Rechnersysteme, oder dergleichen.
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Das
Anwenderschnittstellensystem 160 enthält einen Prozessor 170,
beispielsweise einen Mikroprozessor (MP) oder einen beliebigen sonstigen
für die
hier offenbarten Zwecke geeigneten Verarbeitungsschaltkreis, der
dazu dient: die Bildgebungsvorrichtung 110 zu steuern,
die Datenakquisitions- und Bilderzeugungssysteme 120, 140 zu
steuern, die Daten in den Akquisitions- und Bilddatenbanken 130, 150 zu
verarbeiten und zu verwalten, und die Verarbeitung in dem Verarbeitungssystem 180 zu
steuern. Zu dem Anwenderschnittstellensystem 160 gehören ferner:
ein Arbeitsspeicher 200, der spezielle Befehle enthält, die
sich auf medizinische Scanvorgänge
beziehen, Anwendereingabemittel, beispielsweise eine Tastatur 162,
und Anwenderausgabemittel, beispielsweise Displays 164, 166.
In einem Ausführungsbeispiel
kann das Schnittstellensystem 160 und das Verarbeitungssystem 180 integral
eingerichtet sein. Das Display 164 kann für Untersuchungsanleitungen eingerichtet
sein und das Display 166 kann für eine Visualisierung eingerichtet
sein. Alternativ können
die Displays 164 und 166 in einem Display in tegriert
sein. Die Untersuchungsanleitungen beinhalten derartige Eingabeparameter
wie: CT-Scan- oder Scanbereichssteuerung, Röntgensystemsteuerung, Datenakquisitionssteuerung
und dergleichen. Das Anwenderschnittstellensystem 160 kann
auch während
einer aktuellen interventionellen Prozedur verwendet werden, um
auf dem Display, wie weiter unten erläutert, sowohl Leuchtschirmbilder als
auch dreidimensionale CT-Bilder wiederzugeben. Während einer aktuellen interventionellen
Prozedur nimmt der Datenzugangspunkt 205 von einer medizinischen
Sonde, beispielsweise einem Katheter 260, Daten entgegen,
was eine Analyse der Daten während
der aktuellen interventionellen Prozedur in Echtzeit ermöglicht.
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Die
Bildgebungsvorrichtung 110 enthält einen Elektrokaridogramm-(EKG)-Monitor 112 der
R-Scheitelpunktereignisse 114, die im Allgemeinen den Beginn
eines Herzzyklus beschreiben, über
eine Schnittstellenplatine 116 an einen Scanner 118,
beispielsweise einen CT-Scanner, ausgibt, ein Röntgendurchleuchtungssystem 115 und
eine Patientenliege 117. Der Scanner 118 und das
Röntgendurchleuchtungssystem 115 sind alternativ
hier als Bildakquisitionssysteme bezeichnet. Die Schnittstellenplatine 116 ermöglicht eine
Synchronisation zwischen den Scannerdaten und den EKG-Monitordaten. Alternativ
kann die Schnittstellenplatine 116 dafür eingesetzt werden, um den
EKG-Monitor 112 mit dem Scanner 118 zu verbinden.
Ein Beispiel einer Schnittstellenplatine 116 ist eine Gantryschnittstellenplatine.
Ein exemplarischer Scanner 118 ist ein kardiales Computertomographie-(CT)-System
das kardiale Bildgebung unterstützt,
EKG-zeitgefilterte Rekonstruktion gefolgt von einer Segmentationsrekonstruktion
dreidimensionaler Modelle (in der diastolischen Phase) ermöglicht ein
Bildgebung des Herzens, die frei von Bewegung ist. Während des
Sinusrhythmus wird bei 75 % des Herzzyklus (in der Diastole) eine
Segmentationsrekonstruktion durchgeführt. Eine Phasenposition wird
bei etwa 45 % des Herzzyklus ausgewählte, wo sich der Patient im
Zustand des Vorhofflimmerns befindet. Diese Phase wird gewählt, da
die R-R-Intervalle kürzer
sind. Allerdings dient der dargestellte Scanner 118 lediglich als
Beispiel zur Veranschaulichung; es können auch andere aus dem Stand
der Technik bekannte Bildgebungssysteme verwendet werden. Zu Beispiele
anderer Bildgebungssysteme gehören,
ohne darauf beschränkten
zu wollen, Röntgensysteme
(einschließlich
sowohl herkömmliche
als auch digitale oder digitalisierte Bildgebungssysteme), Magnetresonanz-(MR)-Systeme,
Positronenemissionstomographie-(PET)-Systeme, Ultraschallsysteme,
nuklearmedizinische Systeme und dreidimensionale Röntgendurchleuchtungssysteme. Die
Bildgebungsvorrichtung 110 kann für die Verwendung, wie sie hier
offenbart ist, sowohl einen Scanner 118 als auch ein Röntgendurchleuchtungssystem 115 aufweisen,
oder das Bildgebungssystem 100 kann zwei Bildgebungsvorrichtungen 110, 110' enthalten,
wobei die Bildgebungsvorrichtung 110 einen CT-Scanner 118 enthält, und
die Bildgebungsvorrichtung 110' ein Röntgendurchleuchtungssystem 115 aufweist.
Das Röntgendurchleuchtungssystem 115 wird
im Vorliegenden auch als ein interventionelles System oder ein erstes
Bildakquisitionssystem bezeichnet, und der CT-Scanner 118 wird
hier auch als ein 3D-Modellsystem
oder ein zweites Bildakquisitionssystem bezeichnet.
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2 veranschaulicht
ein interventionelles System 115, in dem an einem auf einer
Liege 117 angeordneten Patienten 250 ein Katheter 260 innerhalb
einer anatomischen Region 255, beispielsweise dem Koronarsinus
im Herzen des Pa tienten, platziert wird. In einem Ausführungsbeispiel
wird der Katheter 260 bei einer bekannten anatomischen
Struktur in der anatomischen Region (beispielsweise dem Koronarsinus
bei dem Herzen) an einer Stelle positioniert, die durch den Schnittpunkt
einer horizontalen Ebene 265 und der Geraden 270 definiert
ist, die den Brennpunkt 275 der Röntgenstrahlenquelle 280 des
Röntgendurchleuchtungssystems 115 mit
der Projektion des Katheters 260 verbindet. Andere anatomische
Regionen können
eine Herzkammer, z.B. die rechte Herzkammer im Falle einer Stimulations/Defibrillationselektrode
in einer biventrikulären
Stimulation, oder beispielsweise eine Pulmonalvene einschließen, und
weitere anatomische Strukturen können
beispielsweise eine Mitralklappe, Pulmonalvenen-Ostia, einen Verbindungsknoten in einen
der Vorhöfe
oder einen Verbindungsknoten in einer Herzkammer umfassen. Es ist
allerdings nicht beabsichtigt, Ausführungsbeispiele der Erfindung
lediglich auf jene anatomischen Regionen und Strukturen zu beschränken, die
hier offenbart sind. In einem Ausführungsbeispiel ist die Position
der horizontalen Ebene 265 durch eine Höhe h definiert, in der die
bekannte anatomische Struktur (Koronarsinus) in der anatomischen
Region (Herz) 255 über dem
anatomischen Referenzsystem (Liege) 117 angeordnet ist.
Auf diese Weise kann eine bekannte Position des Katheters 260 in
dem Röntgendurchleuchtungssystem 115 und
in dem 3D-Modellsystem 118 festgestellt werden.
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Mit
nochmaligem Bezug auf 1 verfügt die Bildgebungsvorrichtung 110 ferner über Fähigkeiten
einer EKG-zeitgefilterten
Akquisition oder Bildrekonstruktion 135, um das Herz gewöhnlich in
seiner diastolischen Phase frei von Bewegung abzubilden. Die Schnittstelle
mit dem EKG-Monitor 112 ermöglicht eine Akquisition der
kardialen elektrischen Impulse in Echtzeit und erlaubt eine zeitgefilterte
Akquisition oder retrospektive Rekonstruktion der akquirierten Daten.
Wie zuvor erwähnt,
könnte
diese während
des Sinusrhythmus beispielsweise bei 75 % und aufgrund kürzerer R-R-Intervalle während des
Vorhofflimmerns bei etwa 45 % erfolgen. Dies ermöglicht eine Eliminierung der
kardialen Bewegung, dadurch, dass das Herz in derselben Phase der
Diastole abgebildet wird. Die akquirierten Daten können in
einer Datenbank gespeichert werden oder eingesetzt werden, um das
gewünschte
Bild mittels eines oder mehrerer für die Bildgebung optimierter
Protokolle zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel wird der von
dem Bilderzeugungssystem 140 stammende Bilddatenstrom für eine Wiedergabe
und Visualisierung über
ein Verbindungselement 212 an das Anwenderschnittstellensystem 160,
und über
eine Kommunikationsverbindung 216 an das Verarbeitungssystem 180 übermittelt.
Die von der Software in dem Anwenderschnittstellensystem 160 verwendeten
Bilddaten für
die Untersuchungsanleitungen und für die Visualisierung können in
der Bilddatenbank 150 gespeichert werden. Die Bildgebungsdaten
können
in einem Archiv 167 gespeichert, auf einem Film 168 festgehalten,
und/oder für
eine Analyse und Durchsicht, die eine dreidimensionale Nachverarbeitung
einschließt, über ein
Netzwerk 169 an das Verarbeitungssystem 180 übermittelt
werden. Das 3D-Modellbild 184 und das Leuchtschirmbild 182 können jedes
für sich
oder kombiniert auf einem Display 186 betrachtet werden.
Im Falle einer AF-Planung ermöglicht
eine Nachverarbeitungssoftware in dem Verarbeitungssystem 180 detaillierte
dreidimensionale und endokardiale Ansichten des linken Vorhofs und
der Pulmonalvenen. Diese und sonstige Bilder können gespeichert und während des
interventionellen Eingriffs betrachtet werden.
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Die
Bildgebungsvorrichtung 110 enthält ferner Schaltungen zum Akquirieren
von Bilddaten und zum Transformieren der Daten in ein brauchbares
Format, das anschließend
verarbeitet wird, um ein rekonstruiertes Bild interessierender Merkmale
zu erzeugen, die im Innern des Patienten vorliegen. Der Bilddatenakquisitions-
und verarbeitungsschaltkreis wird häufig unabhängig vom Typ des Bildgebungssystem
als ein "Scanner" bezeichnet, da häufig gewisse
Formen eines physikalischen oder elektronischen Scannens in dem
Bildgebungsvorgang vorkommen. Die speziellen Systemkomponenten und
zugehörigen
Schaltungen unterscheiden sich von Bildgebungssystem zu Bildgebungsystem
aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die Physik und die
Datenverarbeitung der verschiedenen Systeme erheblich. Allerdings
wird es als Vorteil angesehen werden, dass die vorliegende Erfindung
unabhängig
von der Wahl eines speziellen Bildgebungssystem verwendet werden
kann.
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Die
Daten werden von der Bildgebungsvorrichtung 110 an das
Subsystem 230 ausgegeben, das Software enthält, um in
dem Datenakquisitionssystem 120 eine Datenakquisition und
in dem Bilderzeugungssystem 140 eine Bilderzeugung durchzuführen. Die
Steuerung der Daten erfolgt entweder durch das Anwenderschnittstellensystem 160 oder
innerhalb des Subsystems 230 über eine Kommunikationsverbindung 212.
Die von der Bildgebungsvorrichtung 110 ausgegebenen Daten,
zu denen R-Scheitelpunktereignisse 114 gehören, werden
in der Akquisitionsdatenbank 130 gespeichert. Die Datenakquisition
in dem System 120 wird gemäß einem oder mehreren Akquisitionsprotokollen
durchgeführt,
die für
eine Bildgebung am Herzen und insbesondere am rechten Vorhof und/oder
Koronarsinus optimiert sind.
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In
einem Ausführungsbeispiel
werden die dreidimensionalen Bilddaten des Vorhofs unter Verwendung eines
für den
linken Vorhof optimierten Protokolls erzeugt, beispielsweise eines
Koronararterienbildgebungsprotokolls oder CardEP-Protokolls. Zu in diesen Protokollen
verwendeten exemplarischen Parametern gehören Gantryperioden von 0,5
Sekunden mit Spiralganghöhenfaktoren
von 0,375, 120 kV, 250 Milliampere und 0,625 oder 1,25 mm (Millimeter)
Schichtbilddicke. Diese Funktionen können mit im Handel erhältlichen,
serienmäßig erstellten
Softwaretools ausgeführt
werden, beispielsweise mittels hochentwickelter Gefäßanalyse (AVP
= Advanced Vessel Analysis) oder CardEP. Nachdem die oben erwähnten Tools
auf die Bilddaten angewandt wurden, kann an diesen eine weitere
Verarbeitung vorgenommen werden, beispielsweise Schwellwertoperation,
Floater-Filterung und Grobsieben. Diese Prozesse werden verwendet,
um die Bilder aufzubessern, und können automatisiert werden.
Automatisierte Prozesse können
von dem Anwender Warteschlangen abverlangen, da der Anwender durch
die Bedienungssoftware schrittweise durch das Verfahren geführt wird.
Anschließend
an den Bildsäuberungsvorgang
werden die übrigen
kardialen Kammern eliminiert und lediglich der linke Vorhof wird
sichtbar gemacht. Danach lässt
sich ein detailliertes 3D-Bild
des linken Vorhofs und der Pulmonalvenen erzeugen. Die dreidimensionale
und endokardiale (d.h. von innen genommenen) Ansichten werden durch
Volumenrenderingtechniken mittels einer Vielfalt von im Handel erhältlichen
Softwarepakete zum Volumenrendern, beispielsweise VR und Cardiac
Image Quality (CARDIQ) visualisiert. Sobald die 3D-Bilder erzeugt
sind, ist die Geometrie des dreidimensionalen Modells mit jener
des Röntgendurchleuchtungssystems zur
Deckung zu bringen.
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Zurdeckungbringen
bezeichnet das Verfahren eines fluchtenden Ausrichtens von Bildern. "Intra-subject Multimodality
Registration" bezeichnet
ein Zurdeckungbringen zweier unterschiedlicher Verfahren in demselben
Patienten. Die Anzahl von Parametern, die erforderlich sind, um
eine Transformation (Überdeckung/Zurdeckungbringen)
zu beschreiben wird im vorliegenden als Anzahl der "Freiheitsgrade" bezeichnet. Voraussetzend
wird angenommen, dass sich das dreidimensionale Modell wie ein starrer
Körper
verhält,
da die Anatomie der anatomischen Struktur, die zur Deckung gebracht
wird, sich nicht erheblich verändert
hat. In diesem Fall werden 3 Translations- und 3 Rotationsfreiheitsgrade,
d.h. zusammen 6 Freiheitsgrade, eine erfolgreiche Überdeckung
ermöglichen.
Jede für
das Zurdeckungbringen verwendete Vorrichtung muss im Sinne einer
Annäherung
an die Abmessung des anatomischen dreidimensionalen Modells kalibriert
werden. Dies erfordert 3 zusätzliche
Freiheitsgrade, was einem "maßstäblichen
Anpassen" in jeder
Richtung gleichkommt. Falls sich ein Satz von entsprechenden anatomischen
Orientierungspunkten (Bezugsmarken) x und y identifizieren lässt, ist
es möglich,
das Zurdeckungbringen zu beeinflussen, indem eine Transformation
gewählt
wird, die diese Bereiche fluchtend anordnet. Jede in der Vorrichtung
verwendete Ansicht wird als das Koordinatensystem bezeichnet, das
einen Raum in der Ansicht definieren wird. Ein erfolgreiches Zurdeckungbringen
wird beispielsweise die Bestimmung einer Transformation zwischen
den Bezugspunkten in einem Raum (X) der einen Ansicht beispielsweise
mit jenen eines weiteren Raums (Y) einbeziehen. Ein erfolgreiches
Zurdeckungbringen wird ein Bestimmen einer Transformation T zwischen
Bezugspunkten in dem "X"-Raum mit jenen in dem "Y"-Raum
einbeziehen, der den Fehler T (x) – y minimiert, wobei T (x)
= Ry + t ist, R die Rotation ist, und t die Translation ist.
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Eine
Transformationsmatrix definiert, wie Punkte eines räumlichen
Koordinatensystems in ein anderes räumliches Koordinatensystem
abzubilden sind. Durch Identifizieren der Inhalte der Transformationsmatrix
lassen sich einige Standardoperationen, beispielsweise Rotation,
Translation und Skalierung ausführen.
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Ein
Identifizieren und fluchtendes Ausrichten anatomischer Orientierungspunkte
in zwei räumlichen Koordinatensystemen,
um ein erfolgreiches Zurdeckungbringen zu erreichen, kann mit nicht
unerheblichen Problemen verbunden sein. Anstelle eines fluchtenden
Ausrichtens anatomischer Strukturen, verwendet ein einzigartiges
Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Zurdeckungbringen, das ausgeführt wird,
indem die anatomischen Strukturen fluchtend mit einem Instrument
ausgerichtet werden, das durch den Arzt in der anatomischen Struktur
platziert wurde. Während
auch andere Instrumente, beispielsweise eine Elektrode, in einer
anatomischen Struktur, z.B. im Falle einer biventrikulären Stimulation
in der rechten Herzkammer, platziert werden können, verwendet das hier offenbarte
Ausführungsbeispiel
einen in dem Koronarsinus gesetzten Katheter.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet ein Zurdeckungbringen des Leuchtschirmbilds
mit dem dreidimensionalen Modell der anatomischen Struktur. Wie
in den im Einzelnen weiter unten erörterten 4A, B
und C abgebildet, ist der in dem Koronarsinus positionierte Koronarsinuskatheter
deutlich auf dem röntgenologischen
Projektionsbild zu erkennen. Das Leuchtschirmbild kann auch als ein
interventionelles System verwendet werden, um den Abbildungs- und
Ablationskatheter und/oder die Stimulationselektrode zu orten, während diese
zu der geeigneten Stelle navigiert werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung bezieht die Verwendung der Bewegung des Koronarsinuskatheters
ein, um die Phase der Herzbewegung zu ermitteln. Neben einem Bewerten
der kontinuierlichen Bewegung der Kammer, z.B. des linken Vorhofs,
kann die Bewegung des Katheters ferner genutzt werden, um ein Zurdeckungbringen
derselben Phase der Diastole (beispielsweise bei 75 % des Herzzyklus)
durchzuführen,
wo das CT-Bild rekonstruiert wird.
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5A,
B, C, D, E und F wurden für
eine Gültigkeitsprüfung des
Ausrichtvorgangs verwendet, der gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung mittels der Injektion von Kontrastmittel in eine der
Pulmonalvenen ausgeführt
wurde. Wie zu sehen, veranschaulichen 5A, B,
C, D, E und F die Injektion eines Kontrastmittels in die rechte
obere Pulmonalvene (RSPV = Right Superior Pulmonary Vein) durch
eine in die RSPV gesetzte Hülse.
Das Kontrastmittel wird injiziert, nachdem das Zurdeckungbringen
vollendet ist, um die Genauigkeit der Überdeckung zu bewerten. In 5A ist
kein Kontrastmittel vorhanden, während 5B die
Injektion des Kontrastmittels zeigt, gefolgt von einem allmählichen
Auswaschen, wie in den nachfolgenden 5C, D
und E gezeigt. In 5F ist kein Kontrastmittel mehr
zu sehen, was annehmen lässt,
dass dieses vollständig ausgewaschen
ist. Ohne eine spezielle Erläuterung
ist nachgewiesen, dass die mit Kontrastmittel gefüllte RSPV
die auf dem zur Deckung gebrachten CT-Bild gezeigte RSPV ausgezeichnet überdeckt,
was eine genaue Überdeckung
annehmen lässt.
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Das
Bilderzeugungsmodell des Röntgendurchleuchtungssystems
ist eine konische Projektion. Die Position der Mitte der Projektion
und die Position der Bildgebungsebene sind in Bezug auf ein anatomisches
Referenzsystems, beispielsweise die Patientenliege 117,
grundsätzlich
gut beschrieben. Dieses anatomische Referenzsystem 117 ist
kohärent
mit jenem, das zum Positionieren des dreidimensionalen Modells verwendet wurde,
das anhand des CT-Systems 118 erhalten wurde.
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Unter
der Annahme, dass eine bedienenden Fachkraft während des Positionierens des
Patienten in den beiden Akquisitionssystemen, d. h. in dem Röntgendurchleuchtungssystem 115 und
in dem CT-System 118, nach einem bestehenden Protokoll
vorgeht, kann davon ausgegangen werden, dass das anatomische Referenzsystem 117 den
beiden Akquisitionssystemen insbesondere mit Blick auf eine Orientierung
gemein ist, d. h. eine Rotation zwischen den beiden Referenzsystemen
kann als vernachlässigbar
angesehen werden.
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Während des
interventionellen AF-Verfahrens wird routinemäßig ein von der oberen Hohlvene
(SVC) ausgehender Koronarsinuskatheter gesetzt. Wie zuvor erwähnt, und
um die Überdeckung
des 3D-Modellbild 184 mit dem Leuchtschirmbild 182 zu
erreichen, wird ein (in 4 vor Ort
dargestellter) Katheter 260 während des Betriebs eines Röntgendurchleuchtungssystems 115 verwendet,
das nun mit Bezug auf 3 in Verbindung mit 1 und 2 beschrieben
wird. Als ein wichtiger Nebenaspekt sollte jedoch beachtet werden, dass
die geometrische Struktur des Katheters 260 möglicherweise
nicht ausreichend kontrastreich ist, um ein vollständiges Zurdeckungbringen
der beiden Modalitäten
zu ermöglichen, ohne
hier offenbarte Ausführungsbeispiele
der Erfindung zu verwenden. Beispielsweise, und im Falle einer koronaren
Bildgebung, ist ein Skalierungsfaktor, der lediglich anhand der
bestehenden Beziehung zwischen der oberen oder unteren Hohlvene (SVC,
IVC) und dem Koronarsinus (CS) in Verbindung mit dem innerhalb des
CS befindlichen Katheters 260 berechnet wurde, möglicherweise
für ein
exaktes Zurdeckungbringen nicht ausreichend genau.
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4A zeigt
das mittels einer CT-Bildgebung und Segmentation in einer anteroposterioren
(AP) Ansicht erlangte dreidimensionale Modell des linken Vorhofs.
In 4B ist ein mittels eines Röntgendurchleuchtungssystems
gewonnenes Projektionsbild des Herzens abgebildet, wobei durch den
Arzt an unterschiedlichen Orten mehrere Katheter, einschließlich des
Koronarsinuskatheters gesetzt sind. Wie zu erkennen ist, sind wenig
oder überhaupt
keine Kontrastunterschiede zwischen den unterschiedlichen Strukturen
in dem Leuchtschirmbild vorhanden. In 4C ist
ein Bild dargestellt, das mittels des dreidimensionalen Modells
des linken Vorhofs und des durch die Röntgendurchleuchtung erlangten
Projektionsbilds zur Deckung gebracht ist. Zusammenfassend bezugnehmend
auf 4A, B und C, die sämtliche in einer anteroposterioren
Ansicht abgebildet sind, ist der Katheter 260 in dem Koronarsinus
gesetzt (CS-Katheter), der Appendix des linken Herzvorhofs mit LAA
(Left Atrial Appendage) bezeichnet, die rechte obere Pulmonalvene
mit RSPV (Right Superior Pulmonary Vein) bezeichnet, die linke obere
Pulmonalvene mit LSPV (LSPV) bezeichnet, und der Mitralklappenringspalt
mit MV (Mitral Valve) bezeichnet.
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3 veranschaulicht
ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens 300,
das dazu dient, ein 3D- Modellbild 184 mit
einem Leuchtschirmbild 182 zur Deckung zu bringen, wobei
ein Röntgendurchleuchtungssystem 115 verwendet
wird, um 2D-Leuchtschirmbilder (beispielsweise Röntgenprojektionsbilder) 182 zu erzeugen
und ein CT-System 118 verwendet wird, um 3D-Modellbilder 184 zu
erzeugen. Vor einer Bildakquirierung wird der Katheter 260 mittels
bekannter Techniken in einer anatomischen Struktur (beispielsweise
den Koronarsinus) einer anatomischen Region (beispielsweise des
Herzens) 255 des Patienten 250 angeordnet. Während der
Akquisition der Bilder 182, 184 wird ein gemeinsames
anatomisches Referenzsystem (beispielsweise die Patientenliege) 117 verwendet,
wodurch zwischen den beiden Bildgebungssystemen 115, 118 ein Bezugsglied
errichtet wird. Nach der Bildakquirierung verarbeitet 305 ein
Verarbeitungsschaltkreis 170 die Bilddaten 182, 184 in
einer weiter unten detaillierter beschriebenen Weise so, dass das
dreidimensionale Modell 184 im Ergebnis mit dem Leuchtschirmbild 182 zur
Deckung gebracht wird 310. Im Allgemeinen nutzt der Verarbeitungsschaltkreis 170 das
gemeinsame Referenzsystem 117, um bekannte, jedes der Bildakquisitionssysteme 115, 118 betreffende
geometrische Daten zu verknüpfen,
und verwendet dem Katheter 260 zugeordnete unterscheidbare
Parameter, die sich sowohl dem ersten als auch dem zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 entnehmen
lassen, um die beiden Bilder 182, 184 zur Deckung
zu bringen.
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Während der
Verarbeitungsphase 305 wird vor dem tatsächlichen
Vorgang des Zurdeckungbringens 310 eine Vorverarbeitung 315 und 320 an
den Bildern 182 bzw. 184 durchgeführt. Während der
Vorverarbeitung 315 werden die Röntgenprojektionsbilder 182 analysiert 325, 330,
um die Wahrscheinlichkeit zu ermitteln, mit der das aufscheinende
Katheterbild tatsächlich
den Katheter 260 darstellt, und um anhand der bekannten Ist-Abmessung
des Katheter, wie sie vor dem Einführen in den Patient 250 gemessen
wurde, und der aufscheinenden Katheterabmessung, wie sie anhand
des Leuchtschirmbilds 182 gemessen wird oder aus diesem
entnommen wird, einen Vergrößerungsfaktor λ für das Leuchtschirmbild 182 zu
ermitteln.
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Eine
Vorverarbeitung 320 verfolgt beide Pfade 335, 340,
wobei sich Pfad 335 auf die Verarbeitung der anatomischen
Strukturen in dem für
die Überdeckung
verwendeten CT-Modell
bezieht, und Pfad 340 sich auf die Verarbeitung der klinischen
Struktur bezieht, die nach dem Zurdeckungbringen angezeigt werden
soll. In Übereinstimmung
mit Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist wenigstens ein Katheter in der oberen Hohlvene SCV
(Superior Vena Cava) und/oder in dem Koronarsinus CS (Coronary Sinus)
angeordnet. Auf beiden Pfaden 335, 340 führt die
Vorverarbeitung 320 mit Blick auf die anhand des Leuchtschirmbilds 182 unterscheidbare
Geometrie an dem dreidimensionalen Modell 184 eine Parallelprojektionsoperation 355 durch,
wodurch das dreidimensionale Modell 184 bezüglich des
Leuchtschirmbilds 182 genau ausgerichtet wird. In Block 360 wird
das Bild 184 verarbeitet, um den Pfad des Katheters 260 in
dem einen oder den mehreren interessierenden Blutgefäßen, z.B.
der SVC oder dem Koronarsinus festzulegen. In Block 365 wird
das Ergebnis der in Schritt 325 und 330 durchgeführten Verarbeitung
verwendet, um die Bilder 182 mit dem Pfad 360 zur
Deckung zu bringen. Als Ergebnis dieser Überdeckung wird eine Transformation
identifiziert, die die Bilder 184 und die Bilder 182 verknüpft.
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In
Block 310 verwendet der Ausrichtvorgang ein Erzeugen sowohl
eines Translationsfaktors (x, y), der dazu dient, das dreidimensionale
Modell 184 relativ zu dem Leuchtschirmbild 182 parallel
zu verschieben, als auch einen Skalierungsfaktor λ, um den
Maßstab
des 3D-Modells 184 bezüglich
des Leuchtschirmbilds 182 einzustellen. Der Translationsfaktor
ist einfach zu erhalten und verwendet bekannte Techniken und Verarbeitungen,
beispielsweise ein fluchtendes Ausrichten der Mittelpunkte gemeinsamer
anatomischer Strukturen. Grundsätzlich
lässt sich
mittels dem Verfahren einer fluchtenden Ausrichtung auch eine Rotation
entlang einer Achse senkrecht zu der Projektionsebene kompensieren.
Allerdings ist der Skalierungsfaktor komplizierter und wird im Folgenden
anhand alternativer Beispiele beschrieben. Im Allgemein hängt der
Skalierungsfaktor jedoch von bekannten Daten ab, die von dem gemeinsamen
anatomischen Referenzsystem 117 und unterscheidbaren Merkmalen
des Katheters 260 stammen.
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel
wird der aufscheinende Durchmesser des Katheters 260 in
dem Leuchtschirmbild 182 bestimmt und anschließend mit
dem bekannten Ist-Durchmesser
des Katheters 260 verglichen. Anhand dieser Daten lässt sich
die Ist-Abmessung einer anatomischen Struktur in der anatomischen Region 255 in
dem Leuchtschirmbild 182 ermitteln. Die anatomische Struktur
in dem Leuchtschirmbild 182 wird anschließend mit
derselben anatomischen Struktur in dem dreidimensionalen Modell 184 zur
Deckung gebracht, wobei nun die Ist-Abmessungen mit den aufscheinenden
Abmessungen derselben anatomischen Struktur in dem dreidimensionalen
Modell 184 verglichen werden können. Anhand dieses Vergleichs
kann ein Skalierungsfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 berechnet
werden.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
wird der Katheter 260 bei einer bekannten anatomischen
Struktur in der anatomischen Region 255 an einer Stelle
angeordnet, die durch den Schnittpunkt einer horizontalen Ebene 265 und
der Geraden 270 definiert ist, die den Brennpunkt 275 des
Röntgendurchleuchtungssystems 115 mit
der Projektion des Katheters 260 in dem Leuchtschirmbild 182 verbindet.
Im vorliegenden Fall ist die horizontale Ebene 265 durch
eine Höhe
h oberhalb des anatomischen Referenzsystems 117 gegenüber der bekannten
anatomischen Struktur in dem Röntgendurchleuchtungssystem 115 definiert,
durch die eine bekannte Position des Katheters 260 in dem
Röntgendurchleuchtungssystem 115 und
in dem CT-System 118 bezüglich des anatomischen Referenzsystems 117 festgelegt
wird. Mit Kenntnis des Ortes des Katheters 260 in dem dreidimensionalen
Modell 184 und der Ist- und der aufscheinenden Abmessungen
für die
Höhe h
in dem dreidimensionalen Modell 184 lässt sich die Ist-Abmessung derselben
anatomischen Struktur in dem dreidimensionalen Modell 184 wie
derjenigen in dem Leuchtschirmbild 182 ermitteln. Durch
Vergleichen der Ist- mit den aufscheinenden Abmessungen der anatomischen
Struktur in dem dreidimensionalen Modell 184 kann ein Skalierungsfaktor
zwischen dem ersten und zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 berechnet
werden.
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel
wird das Röntgendurchleuchtungssystem 115 verwendet,
um einen ersten und einen zweiten Satz von Röntgenprojektionsbildern hervorzubringen,
die mittels mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenprojektionen erzeugt sind,
die um einen Winkel getrennt sind, der ausreicht, um deutlich unterschiedliche
Projektionsbilder der anatomischen Region 255 zu erzielen.
Im vorliegenden Fall, wie in weiteren Ausführungsbeispie len, wird der
Katheter 260 bei einer bekannten anatomischen Struktur
in der anatomischen Region 255 angeordnet. Durch eine Analyse
der beiden Sätze
von Projektionsbildern unter Verwendung eines bekannten Triangulationsansatzes
lässt sich
die Position des Katheters 260 in dem dreidimensionalen
Modell 184 bezüglich
des Brennpunkts 275 der Röntgenstrahlenquelle 280 des
Röntgendurchleuchtungssystems 115 ermitteln,
wodurch eine Abmessung b definiert ist, die eine bekannte Position
des Katheters 260 in dem Röntgendurchleuchtungssystem 115 und
in dem CT-System 118 bezüglich des Brennpunkts 275 festlegt.
Mit Kenntnis des Ortes des Katheters 260 in dem dreidimensionalen
Modell 184 und der Ist- und
der aufscheinenden Abmessungen für
die Abmessung b in dem dreidimensionalen Modell 184 lässt sich
die Ist-Abmessung
derselben anatomischen Struktur in dem dreidimensionalen Modell 184 wie
derjenigen in dem Leuchtschirmbild 182 ermitteln. Durch
Vergleichen der Ist- und der aufscheinenden Abmessungen der anatomischen
Struktur in dem dreidimensionalen Modell 184 kann ein Skalierungsfaktor
zwischen dem ersten und zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 berechnet
werden.
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Während hier
offenbarte Ausführungsbeispiele
sich auf die Abmessung des Katheters 260 für Skalierungszwecke
beziehen, wird es als Vorteil angesehen werden, dass auch andere
erfassbare Merkmale für
eine Skalierung verwendet werden können, beispielsweise der zwischen
den Elektroden vorhandene Abstand an dem Katheter 260.
Dementsprechend sollen Ausführungsbeispiele
der Erfindung für
Skalierungszwecke nicht allein auf einen Bezug auf die Abmessung
des Katheters 260 beschränkt sein.
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Um
ein auf die zyklische Bewegung des Herzens oder einer sonstigen
interessierenden anatomischen Region 255 zurückzuführendes
mögliches
Verwackeln des zur Deckung gebrachten Bildes des dreidimensionalen
Modells 184 zu vermeiden, kann der Verarbeitungsschaltkreis 170 auf
zusätzliche
ausführbare
Befehle reagieren, die dazu dienen, das dreidimensionale Modell 184 mit
dem Leuchtschirmbild 182 in Synchronisation mit der zyklischen
Bewegung der anatomischen Region 255, d. h. in Synchronisation
mit der zyklischen Bewegung eines Herzschlags, zur Deckung zu bringen.
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Nachdem
die Überdeckung
des dreidimensionalen Modells 184 mit dem Leuchtschirmbild 182 errichtet
ist, wird nun auf 6 eingegangen, die ein verallgemeinertes
Flussdiagramm eines Überdeckungsverfahrens 400 veranschaulicht,
das dazu dient, das dreidimensionale Modell 184 der anatomischen
Region 255 des Patienten 250 mit einem auf einem
Katheter basierenden Positionsverfolgungssystem 405, wie
es am besten in 7 zu sehen ist, zur
Deckung zu bringen. In 6 wird die Überdeckung des dreidimensionalen
Modells 184 mit dem Leuchtschirmbild 182 als eine
erste Überdeckung
R1 bezeichnet, und die Überdeckung
des auf einem Katheter basierenden Positionsverfolgungssystems 405 mit
dem Leuchtschirmbild 182 als eine zweite Überdeckung
R2 bezeichnet. Das auf einem Katheter basierende Positionsverfolgungssystem 405 wird
im Allgemeinen als ein interventionelles Positionsverfolgungssystem
bezeichnet, da es einen Katheter aufweisen kann oder auch nicht.
Beispielsweise kann das Positionsverfolgungssystem 405 eine
Stimulations- und/oder Defibrillationselektrode
enthalten. In einem Ausführungsbeispiel
enthält
das auf einem Katheter basierende Positionsverfolgungssystem (Positionsverfolgungssystem) 405 einen
Katheter 260, der eine Positionsanzeige 410 und
eine Ablationselektrode 415 aufweist. Die Positionsanzeige 410 kann
auf einer Miniaturspule, drei miniaturisierten Orthogonalspulen
oder einer beliebigen sonstigen Positionsanzeigevorrichtung basieren,
die geeignet ist, um Signale zu erzeugen, die ihre Koordinaten bezüglich eines
definierten zweiten anatomischen Referenzsystems 420 kennzeichnen
(wobei ein anatomisches Referenzsystem (Liege) 117 als
eine erstes anatomisches Referenzsystem bezeichnet wird). In einem
Ausführungsbeispiel
ist das zweite anatomische Referenzsystem 420 ein Koordinatensystem,
das sowohl dem Positionsverfolgungssystem 405 als auch
dem Leuchtschirmbild 182 des Röntgendurchleuchtungssystems 115 gemein
ist. Von der Positionsanzeige 410 ausgegebene Signale werden über eine
Katheterelektrode 262, eine Kommunikationsverbindung 218 oder
die Kommunikationsverbindungen 210 und 212 an
den Verarbeitungsschaltkreis 170 übermittelt. Durch Verwenden
des (zweiten) gemeinsamen anatomischen Referenzsystems 420 und
der von der Positionsanzeige 410 stammenden Signale ist
der Verarbeitungsschaltkreis 170, der geeignet konfiguriert
ist, um passend codierte Befehle auszuführen, in der Lage, das auf
einem Katheter basierende Positionsverfolgungssystem 405 mit dem
Leuchtschirmbild 182 und dem Röntgendurchleuchtungssystem 115 zur
Deckung zu bringen.
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Zusätzlich zu
den zuvor erörterten
Techniken, die dazu dienen, das dreidimensionale Modell 184 mit dem
Leuchtschirmbild 182 zur Deckung zu bringen, ist der Verarbeitungsschaltkreis 170 außerdem konfiguriert,
um ausführbare
Befehle zum Aufzeichnen der Position einer ersten Position des Katheters 260 in
dem Leuchtschirmbild 182 zu verarbeiten und in Antwort
auf von der Positionsanzeige 410 ausgegebene Signale die
entsprechenden Koordinaten des Katheters 260 an der ersten
Position aufzuzeichnen. Indem anschlie ßend die Positionsdaten mit
den Koordinatendaten zur Deckung gebracht werden, lässt sich
die Positionsanzeige 410 mit dem Leuchtschirmbild 182 zur
Deckung bringen. Ganz allgemein verlangt eine genaue Überdeckung
des auf einem Katheter basierenden Positionsverfolgungssystems 405 mit
dem Röntgendurchleuchtungssystem 115 wenigstens
drei der Positionsanzeige 410 zugeordnete Datenpunkte,
wobei jede Bildposition und entsprechende Koordinatenposition aufgezeichnet
wird. Allerdings ist ein Ausführungsbeispiel
eines Verarbeitungsschaltkreises 170 mit Blick auf eine
verbesserte Genauigkeit dazu eingerichtet, mehrere der Positionsanzeige 410 zugeordnete
Datenpunkte zur Deckung zu bringen.
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Aufgrund
von Systemvariablen sind die von der Positionsanzeige 410 ausgegebenen
Positionssignale möglicherweise
nicht in der Lage, genaue Koordinaten für die Position der Positionsanzeige 410,
sondern statt dessen lediglich einen Näherungswert für die Koordinaten
zur Verfügung
zu stellen. Zwar ist der Näherungswert
möglicherweise
sehr gut, stellt jedoch nichtsdestoweniger nur eine Näherung dar.
In einem solchen Fall kann ein Ausführungsbeispiel des Verarbeitungsschaltkreises 170 dazu
eingerichtet sein, eine Wahrscheinlichkeitsfunktion zu berechnen,
die die Wahrscheinlichkeit des Katheters 260 oder insbesondere
der Positionsanzeige 410 kennzeichnet, die sich bei den
Koordinaten befindet, die durch die von der Positionsanzeige 410 ausgegebenen
Signale angezeigt wird. Eine exemplarische Wahrscheinlichkeitsfunktion
ist in 8 als ein Kugeloberflächenausschnitt 425 veranschaulicht,
der eine Wahrscheinlichkeitsregion definiert, die eine Region in dem
Leuchtschirmbild 182 und dem zur Deckung zu bringenden
dreidimensionalen Modell 184 repräsentiert, in der mit hoher
Wahrscheinlichkeit die Spitze des Katheters 260 angeordnt
ist. Während 8 die während 8 die
x-, y- und z-Positionsverteilungsfunktionen 430, 435 und 440 als
glockenförmige
Normalverteilungsfunktionen veranschaulicht, ist es klar, dass diese
Form lediglich als Beispiel dient, und dass diese daher durch eine
beliebige andere Verteilungsfunktion ersetzt werden kann. Im vorliegenden
Fall kann der Verarbeitungsschaltkreis 170 programmiert
sein, eine Wahrscheinlichkeitsfunktion zu berechnen, die die Wahrscheinlichkeit kennzeichnet,
mit der sich die Stimulations- und/oder Defibrillationselektrode
bei den Koordinaten befindet, die durch die von der Positionsanzeige
ausgegebenen Signale angezeigt wird, und die Wahrscheinlichkeitsfunktion
auf das dreidimensionale Modell anzuwenden, um eine Wahrscheinlichkeitsregion
zu definieren, die eine Region in dem dreidimensionalen Modell repräsentiert,
in der die Elektrode wahrscheinlich angeordnet ist.
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Während Ausführungsbeispiele
der Erfindung ein Herz als eine exemplarische anatomische Region offenbaren,
ist es klar, dass die Erfindung nicht in dieser weise beschränkt ist,
und dass der Schutzumfang der Erfindung auch andere interessierende
anatomische Regionen innerhalb des Patienten einschließt. Während Ausführungsbeispiele
der Erfindung einen Koronarsinus als eine exemplarische anatomische
Struktur innerhalb einer anatomischen Region offenbaren, ist es
klar, dass die Erfindung nicht in dieser Weise beschränkt ist,
und dass der Schutzumfang der Erfindung andere anatomische Strukturen
innerhalb einer anatomischen Region einschließt. Während Ausführungsbeispiele der Erfindung
einen innerhalb des Patienten angeordneten Katheter offenbaren,
ist es klar, dass die Erfindung nicht in dieser Weise beschränkt ist,
und dass der Schutzumfang der Erfindung andere Vorrichtungen einschließt, die
sich mittels Röntgenstrahlung
und CT unterscheiden lassen, beispielsweise eine Stimulations- und/oder
Defibrillationselektrode.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann in Form von rechnergestützten Verfahren und Vorrichtungen
zum Verwirklichen jener Verfahren durchgeführt sein. Die vorliegende Erfindung
kann ferner in Form eines Softwareprodukts verwirklicht sein, das
Computerprogammcode aufweist, der Befehle enthält, die in einem materiellen
Medien, z.B. Disketten, CD-ROMs, Festplatten, USB-(universelle serielle
Bus)-Laufwerken oder in einem beliebiges sonstigen von einem Rechner
auslesbaren Speichermedium verkörpert
sind, wobei der Rechner, wenn der Computerprogammcode in einen Rechner
geladen und durch diesen ausgeführt
wird, zu einer Vorrichtung zur praktischen Verwirklichung der Erfindung
wird. Die vorliegende Erfindung kann ferner in Form eines Computerprogammcodes
verwirklicht sein, der beispielsweise auf einem Speichermedium gespeichert,
in einen Rechner geladen und/oder durch diesen ausgeführt, oder über irgendein Übertragungsmedium, z.B.
eine elektrische Verdrahtung oder Verkabelung, durch Glasfaseroptik
oder mittels elektromagnetischer Strahlung übermittelt wird, wobei der
Rechner, wenn der Computerprogammcode in einen Rechner geladen und
durch diesen ausgeführt
wird, eine Vorrichtung zur praktischen Verwirklichung der Erfindung
wird. Wenn die Computerprogammcodesegmente auf einem für allgemeine
Aufgaben ausgelegten Mikroprozessor durchgeführt werden, konfigurieren sie
den Mikroprozessor dazu, spezielle Logikschaltungen hervorzubringen.
Der technische Effekt der ausführbaren
Befehle basiert darauf, dass ein dreidimensionales Modell mit einem Leuchtschirmbild
zur Deckung gebracht wird, um mindestens den Zweck zu erfüllen, in
einem medizinischen interventionellen Verfahren von Vorteil zu sein.
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Wie
offenbart, können
einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung einige der folgenden Vorteile aufweisen: die Verfügbarkeit
einer CT-Fluoro-Überdeckungstechnik,
die es ermöglicht,
Stimulationselektroden zu navigieren und an der am besten geeigneten
Stelle anzuordnen, um dadurch die Effizienz einer biventrikulären Stimulation
oder einer Stimulation der linken Herzkammer zu verbessern; die
Verfügbarkeit
einer CT-Fluoro-Überdeckungstechnik,
die die Position des Koronarsinus auf dem dreidimensionalen Modell
zeigen wird, wodurch die Notwendigkeit eliminiert wird im Falle
einer biventrikulären
Stimulation, vor einer Implantation der Koronarsinuselektrode eine
Koronarsinus-Angiographie durchzuführen; die Fähigkeit, den Koronarsinuskatheter
bei einer AF-Ablation für
eine kontinuierliche Überdeckung
zu verwenden; die Fähigkeit,
für eine
vorgegebene Orientierung des interventionellen Systems automatisch
eine Projektion des dreidimensionalen Modells zu erzeugen, das dem
durch das interventionelle System erzeugten Bild geometrisch nahe
kommt; die Fähigkeit
die Daten, die anhand eines dreidimensionalen Modells erhalten wurden,
das mittels eines Scanners erzeugt wurde, mit den live in Echtzeit
durch Leuchtschirmbildgebung erzeugten Daten zusammenzuführen; die Verfügbarkeit
einer Technik, die eine Visualisierung der wahren dreidimensionalen
Geometrie der unterschiedlichen Pulmonalvenen- linken Herzvorhof-Verbindungs-
und anderer strategischer Bereiche in den Vorhöfen ermöglichen wird, indem die Bildgebungsfähigkeiten
der CT genutzt werden, und, was noch wichtiger ist, diese Bilder
mit Röntgendurchleuchtung
zur Deckung gebracht werden, um es zu erleichtern, die Pulmonalvenen und
diese Bereiche, die AF auslösen
und aufrechterhalten, gezielter und einfacher zu isolieren; und
die Fähigkeit,
die Bewegung eines Katheters während
ei nes interventionellen Vorgehens in Echtzeit genau und fortlaufend
zu verfolgen.
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Außerdem können Ausführungsbeispiele
der Erfindung dafür
eingesetzt werden, ein Lieferungssystem zu navigieren, beispielsweise
einen Katheter oder eine (im Allgemeinen als der Katheter
260 dargestellte) Hülsenvorrichtung
für andere
Formen von Therapien, z.B. Setzen eines Stents bei einer Koronararterienerkrankung,
bedarfsgemäßes Liefern
von Zellen, Genen oder anderen Formen von Therapien zu den geeigneten Stellen.
Im vorliegenden Fall kann der Verarbeitungsschaltkreis
170 programmiert
sein, um anhand des Röntgendurchleuchtungssystems
ein Leuchtschirmbild der anatomischen Region zu erzeugen, wobei
in die anatomische Region ein Katheter gesetzt ist, Erzeugen eines
dreidimensionalen Modells der anatomischen Region, die von dem zweiten
Bildakquisitionssystem mit einer unterschiedlichen Modalität erhalten
wurde, Analysieren des Leuchtschirmbilds und des dreidimensionalen
Modells bezüglich
eines gemeinsamen anatomischen Referenzsystems, Überwachen der Einführung einer
Katheterlieferungsvorrichtung in den interessierenden anatomischen
Bereich, Navigieren der Katheterlieferungsvorrichtung über das
zur Deckung gebrachte Modell zu einer interessierenden anatomischen
Stelle und Verwenden der Katheterlieferungsvorrichtung, um eine
Therapie zu liefern. Während
die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass an deren Elementen
vielfältige Änderungen
vorgenommen werden können
und die Beispiele durch äquivalente
Ausführungen
substituiert werden können,
ohne dass der Schutzumfang der Erfindung berührt ist. Darüber hinaus
können
viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine besondere Situation
oder ein spezielles Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne
von dem hauptsächlichen Gegenstand
der Erfindung abzuweichen. Es ist dementsprechend nicht beabsichtigt,
die Erfindung auf das offenbarte spezielle Ausführungsbeispiel als die beste
oder einzige Weise zu beschränken,
die in Erwägung
gezogen wird, um die vorliegende Erfindung auszuführen, vielmehr
soll die Erfindung sämtliche
Ausführungsbeispiele
einbeziehen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Darüber
hinaus ist mit der Verwendung der Begriffe erste, zweite, usw. nicht
eine Reihenfolge oder ein Vorrang festgelegt, vielmehr werden die
Begriffe erste, zweite, usw. verwendet, um ein Element von einem
anderen zu unterscheiden. Außerdem
bedeutet die Verwendung der Begriffe ein, eine, usw. keine Beschränkung der
Menge, sondern bezeichnet vielmehr die Anwesenheit von mindestens
einem der betreffenden Elemente. TEILELISTE
