JP5270365B2 - 電気生理マッピングおよび治療の際の心臓形態可視化のシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本開示は概括的には電気生理現象の際の心臓形態を可視化することにより、マッピングおよび／またはアブレーション・カテーテルの位置を心臓組織上の点に対してリアルタイムで識別し、それによりたとえば頻拍の治療において患者の心臓形態との関係でカテーテルの位置を識別するための方法、システムおよびコンピュータ・ソフトウェア・プロダクトに関する。

頻拍は、電気パルスがその生理的な経路をたどらずに、たとえば心室の一つから心房に戻るフィードバック・ループを生成するような、電気パルスの異常伝導によって（リエントリー型頻拍）、あるいは心室の一方における、たとえば瘢痕組織のまわりのまたは心室の一方における非生理的な循環伝導経路によって、引き起こされることができ、高い心拍数につながる。リエントリー型頻拍または異常伝導経路を封じるには、一般に、リング状またはライン状のアブレーションが要求され、アブレーション経路ギャップをなくすことも要求される。

心臓不整脈の電気生理学的な（EP: electrophysiologic）診断および治療に対する臨床的な注目の度合いが高まっている。頻拍（不正規な心拍構成に伴う脈拍数の不正規な増大）は、卒中または心筋梗塞のリスクを高める小さな血液凝固の主要な源として同定されており、治療を必要とする。頻拍の源は、部位外（誤ったインパルスを生成する局所的な有病心臓組織）であることもあるし、あるいは電気パルスがその生理学的な経路をたどらずに寄生的なフィードバック・ループを生成するリエントリー伝導から帰結する病的に高い心拍数に起因することもある。

心臓マッピングは、心臓内の迷入性の電気経路および電流を位置特定するため、ならびに心臓活動の機械的側面およびその他の側面を診断するために使われる。心臓のマッピングのためにはさまざまな方法および装置が記載されてきた。ラジオ波（RF）アブレーションは、心臓組織をアブレーションして殺し、それにより不整脈を引き起こす異常電気経路を破壊する非伝導性の損傷を生じさせることによって、心臓不整脈を治療するために使われる。RFアブレーションでは、心筋中に損傷を生じさせるためにアブレーション・カテーテルの先端に熱が誘導される。そのようなアブレーションされた瘢痕組織はもはや電気パルスを生成し、輸送することができない。局所的なアブレーションは不規則な局所的源を破壊する一方、リエントリー型頻拍を封じるには、リング状またはライン状のアブレーションが要求される。

図１は、患者の心臓２４の左心房におけるアブレーション手順に関係する位置特定器（localizer）情報の、一般にポンチ絵と称されるものを描いている。心臓組織を通り、リングを形成するラインが、医師がアブレーションによって封鎖を誘導しようとしている位置を示す。

電気生理学的（EP）手順では、マッピングおよび／またはアブレーション・カテーテルの位置を患者の心臓形態との関係で識別するのはしばしば難しい。現在の最新技術では、医師は一般にカテーテルに対する心臓の位置を、心臓のかすかな影から、あるいはX線投影画像上に見える参照カテーテルの位置から判断する。あるいはまた、医師は、カテーテルの位置を必ずしも患者の解剖構造にではないが何らかの基準座標系に関係付ける位置特定器（localizer）システム（たとえば、Biosense WebsterからのCARTO、EnsightからのNavXなど）を使ってもよい。カテーテル上の位置特定器があっても、医師はしばしば、位置特定器システムによって提供される推定位置を検証しようとしてX線透視法を使う。

カテーテル（単数または複数）の推定位置を示すために、X線透視画像の上にセグメンテーションされた心臓解剖構造の外形を重ねることが提案されている。しかしながら、心臓の動き（たとえば間欠的／周期的な心臓の収縮に基づく動き）のため、信頼できるまたは精確な仕方で、インターベンション前画像データからの患者の形態を、X線透視画像の上に重ねることには困難がある。さらに、心臓は胸部に対しても、たとえば横隔膜圧に基づいて、動く。したがって、心臓形態のX線画像上への未補償の重畳は、このインターベンション前体積の、（見えない）心臓の実際の位置との、貧弱なおよび／または信頼できない整列につながる可能性が高い。

したがって、心臓の動きを補償し、心臓解剖構造の外形をX線透視画像（単数または複数）の上に重ねて、臨床的な手順および／または診断を容易にする方法および／またはシステムを提供して、たとえば医師にカテーテルの位置を示すことが望ましい。セグメンテーションされた心臓解剖構造の外形をX線透視画像（単数または複数）の上に重ねて、臨床的な手順および／または診断を容易にすることが特に望ましい。

本稿で述べられるように、本開示は、有利なことに、X線透視画像において見える顕著な画像特徴を使った自動化されたナビゲーション・サポートを使って、心臓組織の形態に対するカテーテル先端の視覚的検出を容易にする。本開示の例示的な実施形態によれば、潜在的な用途の顕著な特徴は、参照カテーテルの一つまたは複数のカテーテル先端が典型的には心臓形態に対する既知の標準的な位置に置かれることを含む。記された顕著な特徴に基づいて、本開示のシステムおよび方法は、解剖学的構造、たとえば心臓形態の、医師によって導入されたインターベンション・デバイス、たとえばアブレーション・カテーテル（単数または複数）との整列を達成することにおいて有効である。

本開示のシステムおよび方法は、有利には、典型的には蛍光X線制御のもとで心カテ室で行われる、電気生理学的インターベンションにおいて用いられてもよい。開示されるシステムおよび方法は、心臓組織のマッピングおよび／またはアブレーションを含む、心臓病学の応用のために特定の用途をもつ。心臓形態をリアルタイムの透視画像に精確かつ信頼できる形で重ねることによって、医師／臨床担当者は、いくつかの臨床上の利点を実感する。そうした利点には、たとえば、リエントリー型頻拍を治療するための不完全なリング状およびライン状アブレーションの試行錯誤的な修正に費やされる時間／労力の削減がある。

開示される方法、システムおよびコンピュータ・ソフトウェア・プロダクトに関連する追加的な特徴、機能および利点は、以下の詳細な記述から、特に付属の図面と一緒に参照したときに明白となるであろう。

当業者が開示される方法、システムおよびコンピュータ・ソフトウェア・プロダクトを作製および使用するのを支援するため、付属の図面が参照される。

まず図２を参照すると、本開示のある例示的な実施形態に基づく、臨床的または診断的な手順、たとえば対象２５の心臓２４における心臓アブレーション治療との関連で、リアルタイム・マッピングのためのマッピング・システム１０の概略的なイラスト的な図が与えられている。システム１０は少なくとも一つのインターベンション・デバイス、たとえば細長いマッピング・プローブ、好ましくはカテーテル３０を含む。これはユーザー２２によって対象の静脈または動脈を通じて、所望の臨床的／解剖学的位置、たとえば心臓のチェンバーまで挿入される。心臓のチェンバーとは、右心室、左心室、右心房または左心房であることができる。カテーテル導入のための技法は当業者にはよく知られている。

図３は、例示的なカテーテルの遠位部分を示す概略的なイラスト的な図である。先述したように、カテーテルは心臓２４中への挿入／位置付けのために患者の静脈系を通じて送られる。カテーテル３０は好ましくは少なくとも一つの位置センサー４０、先端電極４８および一つまたは複数の温度センサー４９を含む。そのすべては好ましくは、カテーテルの遠位先端４４に、またはその近くに固定されている。温度センサー４９はたとえば、一つまたは複数の熱電対および／またはサーミスタを含んでいてもよい。位置センサー４０は一般に、患者の解剖構造内での、たとえば心臓のチェンバー内でのカテーテル４０の位置および配向を決定するために使われる信号を生成または受信する。

例示的なカテーテル３０では、先端電極４８は一般に、心臓組織をアブレーションするために心臓２４に電気信号を加えるよう構成されており、好ましくはさらに、心臓マッピングのような診断目的のために構成されている。あるいはまた、診断目的のためと、心臓組織のアブレーションのためとで別個の電極が設けられてもよい。本開示の例示的な実施形態によれば、固定された位置的および配向的な関係が位置センサー４０、遠位先端４４および先端電極４８の間で確立されてもよい。任意的に、カテーテル３０はさらに、本稿で述べるように個々のカテーテルを識別し、X線投影画像上でのその位置および配向を決定するために、少なくとも一つの追加的な位置センサー（図示せず）および／または電波不透明マーカー（図５の要素３０８参照）を含んでいてもよい。

図２をさらに参照すると、本開示のある例示的な実施形態では、マッピング・システム１０はディスプレイ・モニタ５２、撮像システム３９およびコンソール２０を含む。典型的には位置特定システム制御ユニット３６、アブレーション・パワー発生器３８、接続ボックス３２、心電図（ECG）記録および／または監視システム３４ならびにコンピュータ５０がシステム１０に、たとえば（全体的または部分的に）コンソール２０との関連で、含まれる。コンピュータ５０は一般に、本稿で記載される処理機能を実行するよう適応された適切な処理機能および／または信号処理回路を含む。コンピュータ５０が必要な処理機能をローカルに実行することが考えられているが、処理機能および／またはプログラミングおよび／またはデータ関係の資源にアクセスするためにネットワーク接続されたコンピュータ・システム、たとえばイントラネット、エクストラネットなどが用いられてもよいことも考えられている。

こうして、本開示の例示的な諸実施形態によれば、コンピュータ５０は、ここに記載される処理機能および通信を実行するためのソフトウェアおよび／またはハードウェアをもってプログラムされる。ソフトウェアは電子的な形で、たとえばネットワークを通じて、コンピュータにダウンロードされてもよいし、あるいはそのようなソフトウェアは代替的に、コンピュータ５０に関連する処理ユニット（単数または複数）によるアクセスおよび／または使用のために、磁気もしくは光学式媒体またはその他の不揮発性メモリのような可触的な媒体上で提供されてもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータ５０は汎用コンピュータの形をとる。

システム１０の前記例示的な実施形態では、接続ボックス３２は好ましくは、（ａ）導線および温度センサー信号をカテーテル３０からアブレーション・パワー発生器３８に、（ｂ）位置センサー情報をカテーテル３０のセンサー４０から位置特定システム制御ユニット３６に、（ｃ）先端電極４８によって生成された診断電極信号をECGモニタ３４に、経路制御する。代替的または追加的に、接続ボックス３２は、これらの信号の一つまたは複数をコンピュータ５０に（そして拡張により付随するネットワークに）直接的に経路制御してもよい。ECGモニタ３４は好ましくは、一つまたは複数の体表電極からの信号を受信するためにも結合され、それによりECG同期信号をコンピュータ５０に付随する処理ユニット（単数または複数）に与える。

撮像システム３９はさらに、撮像システム３９からの画像（または撮像信号）を受信および処理するコンピュータ５０に動作的に接続されている。ある例示的な実施形態では、撮像システム３９は蛍光X線システムである。しかしながら、開示されるシステムおよび方法に基づく使用のためには他の撮像モダリティも考えられている。それに含まれるものとしては、これに限られないが、MRI、心臓エコー法、CT、あるいはインターベンション・デバイスたとえばカテーテルの現在位置を、関連する解剖学的構造（単数または複数）たとえば心臓組織とともに捕捉する瞬時画像を提供するのに好適な他の任意のモダリティがある。

開示されるシステムには典型的には位置特定システム１１が付随している。位置特定システム１１は一般に、一組の外部放射器２８、カテーテル３０の位置センサーおよび位置特定システム制御ユニット３６を含む。当業者には明白であろうように、一つまたは複数の追加的な位置センサーが用いられてもよい。そのような追加的な位置センサーも典型的には位置特定システム１１と通信する。外部放射器２８は一般に、対象２５の外部の各位置に位置され、位置センサー４０によって感知される電磁場などの場を生成するよう適応される。こうして、位置センサー４０は有利には放射器２８によって生成される場を検出し、感知された場のデータに基づいて、位置特定システム制御ユニット３６による位置センサー４０の位置座標の計算を容易にする。あるいはまた、位置センサー４０が場を生成するよう構成され、適応されており、生成された場が今度は外部放射器２８によって検出されてもよい。

開示されるシステムおよび方法のいくつかの例示的な適用については、典型的には対象の体の外部に取り付けられた外的にあてがわれる参照パッチ上、あるいは内部的に位置されるカテーテル上に参照位置センサーがあり、解剖学的な構造、たとえば心臓２４に対して概略固定位置に維持される。カテーテル３０の位置を、参照カテーテルの位置と比較することによって、カテーテル３０の座標が解剖学的構造、たとえば心臓に対して、そのような解剖学的構造の潜在的な相対運動に関わりなく、精確に決定される。実際、本開示のある例示的な実施形態では、ECG３４および追加的な呼吸センサー機能が、心拍および呼吸動きの補償を生成するために使われるデータを生成する。これについてはのちにさらに論じる。

位置特定システム制御ユニット３６は、位置センサー４０から（または、位置センサー４０がエネルギー場を生成する場合には外的な放射器２８から）信号を受信し、センサー４０およびカテーテル３０の位置を計算し、コンピュータ５０に位置情報および該位置情報に関係するエネルギー線量情報（のちに述べるように、アブレーション・パワー発生器３８から受領される）を送信する。位置特定システム制御ユニット３６は好ましくは、臨床的または診断的な手順の間、位置情報（およびエネルギー線量情報）を本質的には連続的に生成し、送信する。

アブレーション・パワー発生器３８は好ましくは、アブレーションを実行するために先端電極４８によって使用されるパワーを発生させる。好ましくは、アブレーション・パワー発生器は、RFアブレーションを実行するためのRFパワーを発生させる。代替的または追加的に、アブレーション・パワー発生器は、たとえばレーザー・アブレーションまたは超音波アブレーションといった他のアブレーション技法によってアブレーションを誘導する。好ましくは、心臓マップ上で好適でないアブレーションされた領域を識別するのを容易にするために、好適なフィードバック技法が適用される。これについてはのちにより十全に論じる。

本開示の例示的な実施形態によれば、アブレーション・パワー発生器３８は、先端を約50°Cから約65°Cまでの間の一定温度に維持するための適切な電流レベルの送達を許容するフィードバック・システムを含む。アブレーション・パワー発生器３８は典型的には、一定の先端温度を維持するために必要とされる電流に関係した電流情報をコンピュータ５０に、たとえばシリアル通信線を通じて、送信する。アブレーション・パワー発生器は好ましくは持続電流レベル、すなわちアブレーション先端を、本質的には連続的に所望の温度範囲内に維持するために要求される電流レベルを測定し、送信する。

代替的に、本開示によれば、以前の心臓手順の際に生成された心臓マップが使用されてもよい。ある例示的な実施形態では、患者の心臓の解剖構造に適合された心臓マップが、撮像モダリティ（たとえば、X線透視法、MRI、心臓エコー法、CT、単一光子計算機断層撮影（SPECT）または陽電子放出断層撮影（PET））のような別の源から取得され、リアルタイムX線画像に融合された／重ねられた心臓マップを定義する変換されたインターベンション前データ・ボリューム・セットの画像上で、カテーテルの位置が視覚化されてもよい。これについてはのちにより十全に論じる。

図４は、本開示のある例示的な実施形態に基づく、臨床的または診断的な手順、たとえばEP手順の間の、患者の関心領域（たとえば心臓の形態）に対するカテーテル位置を決定する方法を概略的に示すフローチャート２００である。ブロック２１０では、複数の参照カテーテルに対応するカテーテル先端４４がそれぞれ、たとえば心臓組織に対して既知の解剖学的位置に置かれる。心臓病学の用途では、参照カテーテルのカテーテル先端４４は、X線透視画像において見えるので、一般に、心臓内の既知の標準的な位置に置かれる。当該体積の解剖学的構造、たとえば（見えない）心臓との整列は、ブロック２２０で開始される。ここでは、前記複数の参照カテーテル先端４４のそれぞれの各位置が、インターベンション前データ・ボリュームにおいて（一度）識別される。インターベンション前データ・ボリュームは、たとえば3D CTスキャンまたはMRI撮像手順に基づく以前に取得された画像から導出される。

X線透視画像のストレートな前処理（形態論的なフィルタリング［morphological filtering］またはスライディング時間最大減算［sliding time maximum subtraction］のいずれかによる背景除去）ののち、前処理された画像は、カテーテル先端４４および近くに位置するマーカーを表すフィルタと相関付けされる。このフィルタは先験的に選ばれるか、あるいは関心のあるインターベンションに先立って取得しておいた、カテーテルの乱されていない「純粋な」X線投影画像から導出される。相関結果の極大値がマーカーおよび先端の候補として説明される。

先端４４およびマーカーは通例、ライン状に配列されており、離れすぎ（たとえば、マーカーの一つのラインに属すことができない）でもなく、近すぎ（たとえば、前方短縮［foreshortening］のため不安定な推定）でもない候補の対はすべて、ハフ（Hough）変換される。これは、その二つの候補を通る対応する直線がハフ領域で表現されることを意味する。ハフ領域における各項目は、環状に分布したクラスターを形成し、これが、本質的に同じ位置にあるが異なる配向をもつ二つのマーカー線の間の弁別を許容する。

ハフ領域におけるクラスタリングは典型的には、従来式のk平均アルゴリズムを使って執り行われるが、他の教科書的なクラスタリング方法を使って執り行うこともできる。ひとたびクラスターが認識されると、一本の線を形成する候補の端点が識別され、その等方性に関して試験される。カテーテル先端４４は、カテーテルの第一のマーカーよりずっと非等方的であり、よって簡単に識別できる。代替的または追加的に、線の配向および先端４４の相対位置は、以前の諸画像から伝搬されることができる。

ブロック２３０では、参照カテーテル先端４４の位置がセグメンテーションされ、X線透視法のフレーム画像（リアルタイム）においてそれぞれの位置について座標を割り当てられる。インターベンション前のボリューム・データ・セット（たとえば、先行するMRIまたはCT撮像手順からのもの）が、注釈付けされたモデル（annotated model）を使ってセグメンテーションされる。これらの注釈は、参照カテーテルのあらゆる共通位置を含む。セグメンテーションのプロセスにおいて、前記モデルは測定されたデータに合うよう変形され、注釈付けされた点は患者データ・セット中のそれぞれの位置に自動的に動かされる。あるいはまた、目標の参照カテーテル位置が、医師、臨床担当者または他の臨床人員によってボリューム・データ・セット中でマークされることもできる。

ブロック２４０において、参照カテーテル先端４４のそれぞれの位置を3D座標から変換する、幾何学的変換が計算される。この幾何学的変換は、ボリューム全体の投影が3D座標を蛍光X線フレーム（リアルタイム）に合う2D座標に変換するような仕方で変換するものである。この原理のある簡単な実装は、推定された参照カテーテル位置に合わせるために、患者の解剖学的構造（たとえば心臓の形態）の一つの静的なセグメンテーション結果の剛体変換のみが可能であるという条件に依拠する。解剖学的な動きに起因する、たとえば心拍の動きに基づくアーチファクトを回避するため、カテーテルの動きは低域通過フィルタ処理される。

より巧妙な方式は、解剖学的構造、たとえば心臓の4D（たとえば3D＋時間）モデルを使ってもよい。該モデルは、当該解剖学的構造のいくつかの再構成、たとえば種々の収縮状態にある心臓から導出されたものである。この場合、ECG信号が正しい収縮状態を与え、次いで剛体変換を使って各モデルがあてはめられる。

ブロック２５０では、変換されたインターベンション前データ・ボリュームおよびX線透視法フレームの融合されたまたは重ねられた画像がモニタ５２上に表示される。このようにして、ユーザー、臨床担当者および／またはインターベンション実施者２２は、関心のあるカテーテルの位置を、位置特定器システムによって使用される何らかの座標系に関係付けるのではなく、患者の解剖構造（たとえば2D心臓形態）に対して検証できる。融合されたまたは重ねられた画像データは適宜、印刷されてもよいし、ディスク上に記憶されてもよいし、あるいは病院スタッフによる将来の参照用に他の形で保持されてもよい。

本開示の例示的な実施形態では、セグメンテーションされた心臓解剖構造外形が、蛍光X線画像の上に重ねられて、ユーザー、臨床担当者またはインターベンション実施者２２に、関心のあるカテーテルが患者の解剖構造（たとえば心臓）に対してどこに位置しているかのよりよい指標を与える。図５は、セグメンテーションされた心臓解剖構造外形を、X線透視画像３００に重ねるまたは融合する前の、X線透視画像３００である。画像３００は、患者の皮膚に取り付けられた、心臓２４直近の複数のECGリード線３０２を示している。心房の一方における参照EPカテーテル３０４は、三つの見えているカテーテル３０６、すなわち暗いベンド構造のうちの中央のものである。このカテーテル３０４は、解剖学的なランドマーク、たとえば冠状静脈洞に位置されている。下のEPカテーテル３０６は、左心室内で尖端近くに現れている。このカテーテル上に、電波不透明なマーカー・リング３０８が容易に見て取れる。上のカテーテル３０６は、図では、心臓の心房の一方に位置されている。肺を腹部器官から隔てる横隔膜３１０が画像３００の右下に見えており、患者の体を画定する長軸に沿って心臓を動かす呼吸インテイクの深さを決定するための一つの可能な源である。画像３００は、明るい肺組織からより暗い腹部組織への弧状の遷移を示している。さらに、画像３００は、脊椎およびいくつかの肋骨を描いているが、これらは本開示の目的のためには関心がない。

マスク重畳（mask overlays）、すなわち変換されたインターベンション前データ・ボリュームとリアルタイムの蛍光X線画像の取得との混合を使うことにより、心臓形態に対するカテーテルの現在位置が呈示されることができ、それにより、関心領域へのカテーテルの案内が、心臓解剖構造のリアルタイム画像によって案内され、したがって簡単に達成可能である。こうして、図６を参照すると、X線透視画像６０４上に重ねられた心臓形態６０２の例示的な融合されたまたは重ねられた画像６００が与えられている。図６の例示的な融合されたまたは重ねられた画像６００からすぐ明白なように、開示されるシステムおよび方法によって提供される組み合わされたX線透視画像および解剖学的画像に与えられるとき、臨床担当者または他のシステム・ユーザーは、臨床的および／または診断的な手順を実行するためによりよい装備を与えられる。

再び図２を参照するに、本発明の一つの提案される実施形態は、コンピュータ５０内で概括的に１００で描かれている、ワークステーションまたはコンソール２０、たとえばEPワークステーションに統合されているソフトウェア・モジュールを含む。そのようなワークステーションは一般に、臨床的または診断的手順、たとえばEP手順のための中央制御および表示ユニットとして機能し、EP固有のECG信号、X線および位置特定器情報を組み合わせるよう適応されている。ソフトウェア・モジュール１００は、解剖学的な関心構造、たとえば心臓形態のインターベンション前のデータ・ボリューム・セットを、EPマッピングおよび治療の際に、解剖学的構造、たとえば心臓を視覚化するためのX線画像の該解剖学的構造、たとえば見えない心臓と整列させるべく、受領する。ソフトウェア・モジュール１００はコンピュータ５０に、インターベンション前データ・ボリューム・セットにおいて参照カテーテルの位置を自動的に同定する（一度）よう命令する。ソフトウェア・モジュール１００はコンピュータ５０にさらに、自動的に参照カテーテル先端をセグメンテーションして、X線透視フレーム（リアルタイム）においてその位置にそれぞれの座標を割り当てるよう命令する。その後、ソフトウェア・モジュール１００はコンピュータ５０に、参照カテーテルの3D座標位置を変換する幾何学的変換を自動的に計算するよう命令する。該幾何学的変換は、ボリューム全体の投影が、X線透視法の投影に合う2D座標を与えるような仕方で変換するものである。これらのステップを実行したのち、ソフトウェア・モジュール１００はコンピュータ５０に、インターベンション前データ・ボリューム・セットおよびX線画像の融合されたまたは重ねられた画像を表示するよう命令する。

ソフトウェア・モジュール１００を組み込んでいる高度で専用のEPラボ設備の潜在力は、著しい臨床的および診断的な恩恵をもたらす。たとえば、インターベンション前データ・ボリュームからの心臓の形態の補償された重畳は、リアルタイムのX線透視画像における（見えない）心臓の実際の位置との整列を与える。この重畳の一つの利点は、EPマッピングおよび心臓血管治療の際の関心のあるカテーテルのリアルタイムでの位置付け検証を含む。

ここに記載される例示的な実施形態に基づくEPワークステーションはどんな専用EPラボに組み込んでもよい。たとえば、さまざまなハードウェアを制御し、組み合わせる目標ハードウェア（たとえば、X線撮像器、EP ECG取得、アブレーション・カテーテル制御および位置特定器システム）である。本発明はまた、そのようなワークステーションのためのソフトウェア・パッケージにも、たとえばアクセサリ・モジュールなどとして、簡単に含められる。

まとめると、開示されるシステム、方法およびコンピュータ・ソフトウェア・プロダクトは、診断的な手順に携わる臨床担当者およびヘルスケア人員、特にX線透視法に際して視覚化された実際の解剖学的構造（単数または複数）、たとえば心臓形態に対する関心のあるカテーテルの位置を検証する時間を削減したい医師に、著しい恩恵を提供する。さらに、心拍および／または呼吸の動きの補償がECGおよび呼吸の深さについての情報を使って提供される場合には、補償されたインターベンション前データ・ボリュームの重畳が簡単にされる。このようにして、心臓および／または呼吸のサイクルの間の任意の時点において、関心のあるカテーテルの位置が精確に視覚化されることができる。対照的に、位置特定器情報の現行の使用は、何らかの基準座標系に対してカテーテルの位置を提供するものの、必ずしも患者の解剖構造に対してではない。

有利なことに、本開示の実施形態は、本システム、方法およびコンピュータ・ソフトウェアのユーザーが、手順の間にリアルタイムで、X線透視画像上に重ねられた心臓の形態の2D表現に対して関心のあるカテーテルの位置を決定することを可能にする。結果として、関心のあるカテーテルの位置検証がより迅速に確かめられ、よって、たとえば過剰な心臓組織の不要なアブレーションなしに、より完全な非伝導性の損傷が典型的に形成されることを許容する。

本開示の方法、システムおよびソフトウェア・プロダクトについてその例示的な実施形態を参照して記載してきたが、本開示はそのような例示的な実施形態に限定されない。むしろ、ここに開示される方法、システムおよびソフトウェア・プロダクトは、本願の精神または範囲から外れることなく、多様な修正、向上および／または変形を受けることができる。たとえば、開示されるシステムおよび方法は、多様な臨床的および診断的な場面、たとえば生体条件で幹細胞および幹細胞含有治療を注入するおよび／または位置させるための手順において、格別の有用性を見出すことがありうる。したがって、本開示は、付属の特許請求の範囲内のそのような修正、向上および／または変形を具現し、包含するものである。

患者の心臓の左心房のいわゆるポンチ絵において意図されるアブレーション経路を描いた図である。 本開示のある例示的な実施形態に基づく、心臓における心臓アブレーション治療のリアルタイム・マッピングのためのシステムの概略的なイラスト的な図である。 本開示のある例示的な実施形態に基づく、図２のシステムで使われる例示的なカテーテルの遠位部分の概略的なイラスト的な図である。 本開示のある例示的な実施形態に基づく、患者の関心領域（たとえば心臓のチェンバー）に対するカテーテル位置を決定するための方法を概略的に示すフローチャートである。 患者の解剖学的構造に対して位置付けされた複数のカテーテル先端とともにX線透視画像の可視化を示す図である。 本開示のある例示的な実施形態に基づく、心臓組織に対してカテーテル先端を視覚的に位置特定する、X線透視画像上に重ねられた、変換されたインターベンション前体積の融合された視覚化の図である。

Claims (20)

1. 患者の関心領域に対するカテーテルの位置を表示する装置の制御方法であって：
   データ・ボリューム受領手段がインターベンション前データ・ボリュームを受領する段階と；
   X線画像受領手段がX線画像を受領する段階と；
   識別手段が前記インターベンション前データ・ボリュームにおいて複数の参照カテーテル先端の位置を識別する段階であって、前記複数の参照カテーテル先端の各カテーテル先端は、患者の体の中の既知の位置に位置され、各カテーテル先端は、複数の参照カテーテルのうちの一つに対応する、段階と；
   セグメンテーション手段が前記X線画像において、前記複数の参照カテーテル先端をセグメンテーションして、それらの各位置に座標を割り当てる段階と；
   計算手段が前記インターベンション前データ・ボリュームにおける前記複数の参照カテーテル先端のそれぞれの、3D座標として与えられた位置を、前記ボリュームを通じた投影が前記X線画像の2D座標に合う2D座標に対応する2D座標を与えるような仕方で、変換する幾何学的な変換を計算する段階と；
   表示手段が前記幾何学的な変換によって変換された前記インターベンション前データ・ボリュームおよび前記X線画像の融合されたまたは重ねられた画像の一つを表示する段階とを有する、
   方法。
2. 前記X線画像がX線透視画像である、請求項１記載の方法。
3. 前記インターベンション前データ・ボリュームが、以前に取得された3D CTスキャンおよびMRI画像のうちの少なくとも一つから導かれる、請求項１記載の方法。
4. X線画像において、前記複数の参照カテーテル先端をセグメンテーションしてそれらの各位置に座標を割り当てる前記段階が、注釈付けされたモデルを使うことを含む、請求項１記載の方法。
5. 前記注釈付けされたモデルが、前記複数の参照カテーテルのすべての共通位置を含む、請求項４記載の方法。
6. 注釈付けモデルを使うことが：
   前記モデルを、測定されたデータに合うよう変形し；
   注釈付けされた点を患者データ・セット中の各位置に移動させることを含む、
   請求項４記載の方法。
7. 前記複数の参照カテーテルのそれぞれの位置が、前記インターベンション前データ・ボリューム中でユーザーによってマークされている、請求項４記載の方法。
8. 前記幾何学的な変換を計算する前記段階が、前記患者の関心領域の形態の、一つの静的なセグメンテーション結果を、前記複数の参照カテーテルのそれぞれの識別された位置に合うようにする剛体変換を含む、請求項１記載の方法。
9. フィルタ処理手段が前記関心領域の動きに起因する画像アーチファクトを回避するために前記カテーテルの位置を低域通過フィルタ処理する段階をさらに有する、請求項１記載の方法。
10. 前記関心領域が心臓の形態を含む、請求項１記載の方法。
11. 前記変換が、それぞれ心拍および呼吸に起因する前記カテーテルの動きに関する、それぞれ心電図および呼吸センサーからの情報を使う、呼吸インテイクの深さおよび心臓サイクルでの位相のうちの少なくとも一つに対応するための剛体変換を含む、請求項１記載の方法。
12. 前記インターベンション手順が電気生理学的な手順を含む、請求項１記載の方法。
13. 体の関心領域を撮像し、関心対象カテーテルを可視化する撮像システムであって：
    マッピングおよびアブレーションのうちの少なくとも一方のために構成された関心対象カテーテルと；
    それぞれカテーテル先端を有する複数の参照カテーテルであって、前記複数の参照カテーテル先端の各カテーテル先端は、患者の体の中の体の関心領域の既知の位置に位置され、各カテーテル先端は、複数の参照カテーテルのうちの一つに対応する、複数の参照カテーテルと；
    前記関心対象カテーテルおよび前記複数の参照カテーテルに結合された画像処理ユニットであって：
    インターベンション前データ・ボリュームにおいて前記複数の参照カテーテル先端のそれぞれの個別的な位置を識別し、
    X線画像において、前記複数の参照カテーテル先端をセグメンテーションして、それらの各位置に座標を割り当て、
    前記インターベンション前データ・ボリュームにおける前記複数の参照カテーテル先端のそれぞれの、3D座標として与えられた位置を、前記ボリュームを通じた投影が前記X線画像の2D座標に合う2D座標に対応する2D座標を与えるような仕方で、変換する幾何学的な変換を計算するよう構成されている画像処理ユニットと；
    前記幾何学的な変換によって変換された前記インターベンション前データ・ボリュームおよび前記X線画像の融合されたまたは重ねられた画像の一つを表示する、前記画像処理ユニットに結合された表示手段とを有する、
    システム。
14. 前記X線画像がX線透視画像である、請求項１３記載のシステム。
15. 前記インターベンション前データ・ボリュームが、以前に取得された3D CTスキャンおよびMRI画像のうちの少なくとも一つから導かれる、請求項１３記載のシステム。
16. 前記関心領域が心臓の形態を含む、請求項１３記載のシステム。
17. 手順の間に対象の関心領域にある関心対象カテーテルを位置特定するためのコンピュータ・プログラムであって、コンピュータ可読媒体に記憶されたプログラム命令を有しており、該命令は、コンピュータによって読み込まれたときに、該コンピュータをして：
    インターベンション前データ・ボリュームを受領する段階と；
    X線画像を受領する段階と；
    前記インターベンション前データ・ボリュームにおいて複数の参照カテーテル先端の位置を識別する段階であって、前記複数の参照カテーテル先端の各カテーテル先端は、患者の体の中の既知の位置に位置され、各カテーテル先端は、複数の参照カテーテルのうちの一つに対応する、段階と；
    前記X線画像において、前記複数の参照カテーテル先端をセグメンテーションして、それらの各位置に座標を割り当てる段階と；
    前記インターベンション前データ・ボリュームにおける前記複数の参照カテーテル先端のそれぞれの、3D座標として与えられた位置を、前記ボリュームを通じた投影が前記X線画像の2D座標に合う2D座標に対応する2D座標を与えるような仕方で、変換する幾何学的な変換を計算する段階と；
    前記幾何学的な変換によって変換された前記インターベンション前データ・ボリュームおよび前記X線画像の融合されたまたは重ねられた画像の一つを表示する段階とを実行させる、
    コンピュータ・プログラム。
18. 前記X線画像がX線透視画像である、請求項１７記載のコンピュータ・プログラム。
19. 前記インターベンション前データ・ボリュームが、以前に取得された3D CTスキャンおよびMRI画像のうちの少なくとも一つから導かれる、請求項１７記載のコンピュータ・プログラム。
20. 前記関心領域が心臓の形態を含む、請求項１７記載のコンピュータ・プログラム。
    

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