JP2007061617A - 生理的データを使用した多様式の画像の断片化と位置合わせ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】三次元画像の断片化、および、場所情報のみを使用するのではなく、マップおよび画像中の生理的情報または機能的情報を使用した、画像と電気解剖学的マップとの位置合わせ、を含む、マップを画像と位置合わせするためのシステムおよび方法が提供される。本発明の代表的用途には、心臓の電気解剖学的マップと予め取得されたまたはリアルタイムの三次元画像との位置合わせが含まれる。
【選択図】図2
Description
〔発明の分野〕
本発明は、解剖学的画像処理および電気解剖学的マッピング(mapping)に関するものである。より詳しくは、本発明は、相異なる様式により取得された心臓の画像と電気解剖学的マップとの同期した表示に関するものである。
三次元の幾何学的図形マッピングおよび心内膜表面の再構築の方法は、当技術分野で公知である。例えば、米国特許第5,738,096号(本文献の開示内容は、参照により本明細書に包含される)には、心臓壁の多数の場所にプローブを接触させ、これらの場所のそれぞれにおけるプローブの位置座標を決定することに基づく心内膜のマッピング方法が記述されている。位置座標は組み合わされて、少なくとも心臓の一部のマップを形成する。
本発明の開示された諸実施形態によれば、三次元画像の断片化および、マップにおける生理学的または機能的情報を用い、特定の場所の点と組み合わせて、そのような画像と解剖学的マップとの位置合わせをすることを含む、マップを画像と位置合わせするための代替システムおよび代替方法が提供される。臨床的な状況では、医師は、しばしば、心の中で、相異なる様式からの画像情報を統合する。本発明に係る生理学的データを用いたコンピュータプログラムに基づく位置合わせは精度がより優れ、したがってより迅速である。
以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細について説明する。しかしながら、これらの特定の詳細がなくとも本発明が実施しうることは、当業者にとっては明白であろう。他の例では、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知の回路、制御論理および在来型アルゴリズムならびにプロセスのためのコンピュータプログラム指示の詳細は示されていない。
次に図面に関し、まず、患者の心臓24の画像表示とマッピングのためのシステムであって、本発明の実施形態にもとづく、心臓24に関与する診断手順または治療手順の実行に適するシステム20の図示である図1について説明する。本システムには、医師によって、心臓の房室または血管構造体に経皮的に挿入されるカテーテル28が含まれる。カテーテル28には、一般的には、医師によるカテーテルの操作のためのハンドル29が含まれる。ハンドルの適切なコントロールによって、医師が、所望に応じて、カテーテルの遠位端の操作、位置付けおよび方向付けを行うことができる。
再度図1を参照して、心臓の同期画像(gated images)、例えば、超音波、SPECT、画像、が作成され、カテーテル28の場所データと相関される。同期画像は、もう一つの画像または、冠状動脈洞中への治療装置の配置のために使用される同一または異なるカテーテルの位置と位置合わせできる。適切な位置合わせ技術は、同一出願人による米国特許第6,650,927号に開示されている。本文献は、参照により本明細書に包含される。この技術を次に簡潔に説明する。
再び図1を参照して、三次元画像の作成は、同一出願人による4月26日出願の特許出願第11/115,002号、名称「超音波輪郭再構築技術を使用した三次元の心臓の画像処理(Three−Dimensional Cardiac Imaging Using Ultrasound Contour Reconstruction)」に説明されている。本文献は、参照により本明細書に包含される。本方法の簡単な説明は本発明の理解に役立つであろう。
ここで、心臓の電気解剖学的マップ72、対応する三次元解剖学的画像74、および複合画像75を示す図5について説明する。図5では、電気解剖学的マップ72の一部分の複製部分が、本発明の開示された実施形態にしたがって、解剖学的画像74と位置合わせされている。画像は、上述のようにして取得され、再構築される。図の下部に参照ECG記録76が示されている。電気解剖学的マップ72は、相対的に低い電圧の領域78を示している。心筋の瘢痕と合致する対象の領域80が、解剖学的画像74上に描かれている。心臓の瘢痕組織は、一般的に、領域78によって示されるように、電気解剖学的マップで健康的な組織より低い電圧を示す点で、心筋機能に影響を及ぼす。複合画像は、領域80を領域78と位置合わせすることによって形成される。
本発明の他の一実施形態によれば、画像の断片化のために電位が使用されうる。例えば、心臓の弁の場所および形状は、弁と周囲の心内膜との間の電位の差異に基づいて描かれうる。
本発明の好ましい実施態様は以下の通りである。
(1)被験者の身体中の構造をマッピングするための方法において、
前記構造の三次元画像をとらえるステップであって、前記構造は、前記画像中に現れる解剖学的特徴を有する、ステップと、
前記構造の多数の点で計測された前記構造に関する機能的情報を含む前記構造の三次元マップであって、前記構造の機能的特徴を表すマップ、を含む機能的モデルを発生させる、ステップと、
前記機能的特徴の少なくとも一つを、前記画像中の前記解剖学的特徴の対応する少なくとも一つと自動的に同定することにより、前記画像を前記マップと位置合わせする、ステップと、
前記マップからの前記機能的情報を、前記画像に位置合わせして表示する、ステップと、
を含む、方法。
(2)実施態様1に記載の方法において、
前記プローブを前記構造中に挿入するステップであって、前記プローブが、前記プローブの位置情報と方位情報とを決めるための位置センサーを有するステップ、
をさらに含む、方法。
(3)実施態様2に記載の方法において、
機能的モデルを発生させる前記ステップが、前記プローブを前記構造上の多数の接触点と接触させることにより電気的モデルを発生させ、前記プローブの前記位置センサーを用いて、前記接触点のそれぞれに関連する位置情報と方位情報とを得ることを含む、方法。
(4)実施態様3に記載の方法において、
前記構造が心臓を含み、前記機能的情報が、前記接触点のそれぞれで撮られた局所的心電図の特徴を含む、方法。
(5)実施態様4に記載の方法において、
前記特徴がP波であり、
前記P波が存在するときには、前記接触点の心房の場所を特定し、前記P波が存在しないときには、前記接触点の心室の場所を特定するステップ、をさらに含む、
方法。
前記機能的情報が、前記接触点における電圧の大きさを含む、方法。
(7)実施態様6に記載の方法において、
前記構造が心臓を含み、
前記心臓のある領域の輪郭を描くことにより、前記心臓中の心筋の瘢痕を特定するステップ、をさらに含み、
前記領域中の前記接触点が、前記領域外にある前記接触点より低い電圧を有する、
方法。
(8)実施態様6に記載の方法において、
前記構造が心臓を含み、
前記心臓のある領域の輪郭を描くことにより、前記心臓の弁を特定するステップ、をさらに含み、
前記接触点が、前記領域外にある他の前記接触点の電圧とは異なる電圧を有する、
方法。
(9)実施態様3に記載の方法において、
前記機能的情報が、前記身体の表面と前記接触点のそれぞれとの間のインピーダンスを含む、方法。
(10)実施態様3に記載の方法において、
前記画像が、前記身体の胸部のコンピュータ断層撮影画像であり、当該断層撮影画像は、前記身体の心臓の表示を含む、方法。
複数の表面電極を前記胸部上に配置するステップと、
前記表面電極を用いて心電図計測を実行することによって外部電気的モデルを発生させるステップと
さらに含み、
位置合わせする前記ステップが、前記電気的モデルを前記心臓の前記表示上に外向きに投影し、前記外部電気的モデルを前記心臓の前記表示上に内向きに投影し、前記外部電気的モデルを前記電気的モデルおよび前記心臓の前記表示と位置合わせして配置する、ステップ、をさらに含む、
方法。
(12)実施態様1に記載の方法において、
前記画像が超音波画像である、方法。
(13)実施態様1に記載の方法において、
前記機能的情報が、温度、前記構造中の流体の流速、前記構造の化学的性質または機械的活動である、方法。
(14)被験者の身体中の構造をマッピングするための装置において、
前記構造の三次元画像をとらえるための画像処理装置であって、前記構造が前記画像中に現れる解剖学的特徴を有する、画像処理装置と、
前記画像処理装置にリンクしたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記構造の多数の点で計測された前記構造に関する機能的情報を含む前記構造の三次元マップを含む機能的モデルを発生させるために作動し、前記マップは、前記構造の機能的特徴を表し、前記プロセッサは、前記機能的特徴の少なくとも一つを、前記画像中の前記解剖学的特徴の対応する少なくとも一つと自動的に同定することにより、前記画像を前記マップと位置合わせするように作動する、プロセッサと、
前記プロセッサにリンクした表示装置であって、前記マップからの前記機能的情報を前記画像に位置合わせして表示するための、表示装置と、
を含む、装置。
(15)実施態様14に記載の装置において、
前記プロセッサにリンクし、前記構造中に挿入するよう構成されたプローブであって、前記プローブが、前記プローブの位置情報および方位情報を決めるための位置センサーを有する、プローブ、
をさらに含む、装置。
前記プローブが前記構造上の多数の接触点と接触しているときには、前記機能的モデルが電気的モデルを含み、前記プローブの前記位置センサーに応答して、前記プロセッサが、前記接触点のそれぞれに関連する位置情報および方位情報を得るように作動する、装置。
(17)実施態様16に記載の装置において、
前記構造が心臓を含み、
前記機能的情報が、前記接触点のそれぞれにおいて撮られた局所的心電図の特徴を含む、
装置。
(18)実施態様16に記載の装置において、
前記機能的情報が、前記接触点における電圧の大きさを含む、装置。
(19)実施態様16に記載の装置において、
前記機能的情報が、前記身体の表面と前記接触点のそれぞれとの間のインピーダンスをさらに含む、装置。
(20)実施態様16に記載の装置において、
前記画像が、前記身体の胸部のコンピュータ断層撮影画像であり、当該断層撮影画像は、前記身体の心臓の表示を含む、装置。
前記画像が超音波画像である、装置。
(22)実施態様14に記載の装置において、
前記機能的情報が、温度、前記構造中の流体の流速、前記構造の化学的性質または機械的活動である、装置。
Claims (22)
- 被験者の身体中の構造をマッピングするための方法において、
前記構造の三次元画像をとらえるステップであって、前記構造は、前記画像中に現れる解剖学的特徴を有する、ステップと、
前記構造の多数の点で計測された前記構造に関する機能的情報を含む前記構造の三次元マップであって、前記構造の機能的特徴を表すマップ、を含む機能的モデルを発生させる、ステップと、
前記機能的特徴の少なくとも一つを、前記画像中の前記解剖学的特徴の対応する少なくとも一つと自動的に同定することにより、前記画像を前記マップと位置合わせする、ステップと、
前記マップからの前記機能的情報を、前記画像に位置合わせして表示する、ステップと、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記プローブを前記構造中に挿入するステップであって、前記プローブが、前記プローブの位置情報と方位情報とを決めるための位置センサーを有するステップ、
をさらに含む、方法。 - 請求項2に記載の方法において、
機能的モデルを発生させる前記ステップが、前記プローブを前記構造上の多数の接触点と接触させることにより電気的モデルを発生させ、前記プローブの前記位置センサーを用いて、前記接触点のそれぞれに関連する位置情報と方位情報とを得ることを含む、方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記構造が心臓を含み、前記機能的情報が、前記接触点のそれぞれで撮られた局所的心電図の特徴を含む、方法。 - 請求項4に記載の方法において、
前記特徴がP波であり、
前記P波が存在するときには、前記接触点の心房の場所を特定し、前記P波が存在しないときには、前記接触点の心室の場所を特定するステップ、をさらに含む、
方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記機能的情報が、前記接触点における電圧の大きさを含む、方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記構造が心臓を含み、
前記心臓のある領域の輪郭を描くことにより、前記心臓中の心筋の瘢痕を特定するステップ、をさらに含み、
前記領域中の前記接触点が、前記領域外にある前記接触点より低い電圧を有する、
方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記構造が心臓を含み、
前記心臓のある領域の輪郭を描くことにより、前記心臓の弁を特定するステップ、をさらに含み、
前記接触点が、前記領域外にある他の前記接触点の電圧とは異なる電圧を有する、
方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記機能的情報が、前記身体の表面と前記接触点のそれぞれとの間のインピーダンスを含む、方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記画像が、前記身体の胸部のコンピュータ断層撮影画像であり、当該断層撮影画像は、前記身体の心臓の表示を含む、方法。 - 請求項10に記載の方法において、
複数の表面電極を前記胸部上に配置するステップと、
前記表面電極を用いて心電図計測を実行することによって外部電気的モデルを発生させるステップと、
をさらに含み、
位置合わせする前記ステップが、前記電気的モデルを前記心臓の前記表示上に外向きに投影し、前記外部電気的モデルを前記心臓の前記表示上に内向きに投影し、前記外部電気的モデルを前記電気的モデルおよび前記心臓の前記表示と位置合わせして配置する、ステップ、をさらに含む、
方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記画像が超音波画像である、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記機能的情報が、温度、前記構造中の流体の流速、前記構造の化学的性質または機械的活動である、方法。 - 被験者の身体中の構造をマッピングするための装置において、
前記構造の三次元画像をとらえるための画像処理装置であって、前記構造が前記画像中に現れる解剖学的特徴を有する、画像処理装置と、
前記画像処理装置にリンクしたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記構造の多数の点で計測された前記構造に関する機能的情報を含む前記構造の三次元マップを含む機能的モデルを発生させるために作動し、前記マップは、前記構造の機能的特徴を表し、前記プロセッサは、前記機能的特徴の少なくとも一つを、前記画像中の前記解剖学的特徴の対応する少なくとも一つと自動的に同定することにより、前記画像を前記マップと位置合わせするように作動する、プロセッサと、
前記プロセッサにリンクした表示装置であって、前記マップからの前記機能的情報を前記画像に位置合わせして表示するための、表示装置と、
を含む、装置。 - 請求項14に記載の装置において、
前記プロセッサにリンクし、前記構造中に挿入するよう構成されたプローブであって、前記プローブが、前記プローブの位置情報および方位情報を決めるための位置センサーを有する、プローブ、
をさらに含む、装置。 - 請求項15に記載の装置において、
前記プローブが前記構造上の多数の接触点と接触しているときには、前記機能的モデルが電気的モデルを含み、前記プローブの前記位置センサーに応答して、前記プロセッサが、前記接触点のそれぞれに関連する位置情報および方位情報を得るように作動する、装置。 - 請求項16に記載の装置において、
前記構造が心臓を含み、
前記機能的情報が、前記接触点のそれぞれにおいて撮られた局所的心電図の特徴を含む、
装置。 - 請求項16に記載の装置において、
前記機能的情報が、前記接触点における電圧の大きさを含む、装置。 - 請求項16に記載の装置において、
前記機能的情報が、前記身体の表面と前記接触点のそれぞれとの間のインピーダンスをさらに含む、装置。 - 請求項16に記載の装置において、
前記画像が、前記身体の胸部のコンピュータ断層撮影画像であり、当該断層撮影画像は、前記身体の心臓の表示を含む、装置。 - 請求項14に記載の装置において、
前記画像が超音波画像である、装置。 - 請求項14に記載の装置において、
前記機能的情報が、温度、前記構造中の流体の流速、前記構造の化学的性質または機械的活動である、装置。
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