JP2007319691A - モデルに基づく位置測定値の修正 - Google Patents
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Abstract
【課題】インピーダンスに基づく測定技術を用いた場合のプローブの可視化を、プローブまたはカテーテルの表示映像を安定させることで改良すること。
【解決手段】妥当なプローブ形状のモデルおよび照合アルゴリズムを用いて、誤りのあるプローブ映像を、表示器上で実際の形状を呈するように調整する。所与の範囲内の位置変化もモデルに組み込む。見掛けのプローブ位置が、動きの許容範囲を超える場合は、プローブ映像を実際の位置に拘束する。
【選択図】図１
【解決手段】妥当なプローブ形状のモデルおよび照合アルゴリズムを用いて、誤りのあるプローブ映像を、表示器上で実際の形状を呈するように調整する。所与の範囲内の位置変化もモデルに組み込む。見掛けのプローブ位置が、動きの許容範囲を超える場合は、プローブ映像を実際の位置に拘束する。
【選択図】図１
Description
〔発明の分野〕
本発明は、生体内に配置された物体の位置を検知することに関する。より詳細には、本発明は、生体内でのプローブの位置検出時に発生するアーチファクト(artifacts)の検知および補償に関する。
本発明は、生体内に配置された物体の位置を検知することに関する。より詳細には、本発明は、生体内でのプローブの位置検出時に発生するアーチファクト(artifacts)の検知および補償に関する。
〔発明の背景〕
センサー、チューブ、カテーテル、薬液投与装置(dispensing devices)、および、インプラント(implants)などの物体を体内に配置することは、広範な医療処置で行なわれている。しばしば、これらの医療処置の間に、リアルタイム撮像方法を使うことで、物体とその周囲の状態を医師が観察することを補助している。しかし、多くの場合、リアルタイム３次元撮像法は不可能であるか、または、望ましくない。その代わりに、体内物体（internal object）の空間座標をリアルタイムで取得するシステムがしばしば用いられている。
センサー、チューブ、カテーテル、薬液投与装置(dispensing devices)、および、インプラント(implants)などの物体を体内に配置することは、広範な医療処置で行なわれている。しばしば、これらの医療処置の間に、リアルタイム撮像方法を使うことで、物体とその周囲の状態を医師が観察することを補助している。しかし、多くの場合、リアルタイム３次元撮像法は不可能であるか、または、望ましくない。その代わりに、体内物体（internal object）の空間座標をリアルタイムで取得するシステムがしばしば用いられている。
多くのそのような位置検知システムが従来から開発されたり、または考案されたりしてきている。そのうちの幾つかのシステムでは、センサーを、トランスデューサまたはアンテナの形態で体内物体に取り付けることを含んでおり、これらのセンサーは、体外で発生する磁界、電界、または、超音波フィールドを検知することができる。例えば、その開示が参照して本明細書に組み入れられる、ヴィットカンプ(Wittkampf)に付与された米国特許第5,983,126号には、３つのほぼ直交する交流信号を物体に適用するシステムが述べられている。カテーテルは、少なくとも１つの測定電極を備え、カテーテル先端部と基準電極（reference electrode）との間の電圧を検出する。電圧信号は、物体に加えられた３つの直交する電流信号に対応する成分を含み、それに基づいて演算を行って体内のカテーテル先端部の３次元の場所を割り出す。電極間の電圧差を検出するための同様の方法が、その開示が参照して本明細書に組み入れられる、ファイファー(Pfeiffer)に付与された米国特許第5,899,860号に提案されている。これら双方のシステムでは、測定したカテーテル先端部の見掛けの位置と実際の位置との間の不一致を調節するために、別個に較正手順を行なう必要がある。
〔発明の概要〕
プローブまたはカテーテルの位置を割り出すためのインピーダンス測定技術を使った場合、プローブの映像が実際の形状および位置に対応させられないと、急激な変動が起こることがあり、これによって患者のモニターを見ている医師を混乱させてしまうことが分っている。本発明の開示された実施形態によれば、インピーダンスに基づく測定技術を用いた場合のプローブの可視化を、プローブまたはカテーテルの表示映像を安定させることによって改善する。本発明は、電圧に基づくインピーダンスシステム、例えば、アメリカ合衆国ミネソタ州セントポール所在のエンドカーディアル・ソリューションズ社(Endocardial Solutions Inc.)(ESI)製の非接触マッピングシステム(non-contact mapping system)、ならびに、本特許出願の譲受人に譲渡され、その開示が参照して本明細書に組み入れられる、２００５年１月７日に出願された米国特許出願第11/030,934号に述べられているような電流に基づくシステムにおいて、有用である。本発明の実施形態を、他の原理に基づく位置測定システムにも用いることができる。
プローブまたはカテーテルの位置を割り出すためのインピーダンス測定技術を使った場合、プローブの映像が実際の形状および位置に対応させられないと、急激な変動が起こることがあり、これによって患者のモニターを見ている医師を混乱させてしまうことが分っている。本発明の開示された実施形態によれば、インピーダンスに基づく測定技術を用いた場合のプローブの可視化を、プローブまたはカテーテルの表示映像を安定させることによって改善する。本発明は、電圧に基づくインピーダンスシステム、例えば、アメリカ合衆国ミネソタ州セントポール所在のエンドカーディアル・ソリューションズ社(Endocardial Solutions Inc.)(ESI)製の非接触マッピングシステム(non-contact mapping system)、ならびに、本特許出願の譲受人に譲渡され、その開示が参照して本明細書に組み入れられる、２００５年１月７日に出願された米国特許出願第11/030,934号に述べられているような電流に基づくシステムにおいて、有用である。本発明の実施形態を、他の原理に基づく位置測定システムにも用いることができる。
本発明の一態様では、妥当なプローブ形状を記述するモデルを作成する。典型的には、カテーテル先端部などのプローブは可撓性があり、したがって、所与の範囲の湾曲した形状を呈することができる。プローブの測定した位置および形状は、モデルと相関しており、照合アルゴリズム(matching algorithm)を使って、モデルのトポロジー(model topology)に応じて、プローブの映像が実際の形状を現わしているのかどうかを判断する。プローブの映像を、必要に応じて調整し、モデルが規定する制限条件に合うようにさせる。
本発明の他の態様によれば、体内のプローブは、ある速度以上で移動しないと考えられる(assumed)。インピーダンスの変動により、この最高速度を超えるプローブの見掛けの動きを生じる場合には、プローブ映像を、この最高速度によって限定される位置に拘束することができる。
本発明のさらに他の態様では、カルマンフィルター(Kalman filter)を用いてプローブの位置と形状を事前の測定値に基づいて予測する。モデルの誤差に関する変化および統計を含む形状モデルを、モデル専用のカルマン方程式を用いて、評価プロセスに使用することもできる。例えば、軸の撓みの変化、および、所定の曲率を有する軸を見出す可能性を、モデルの形状評価(shape estimation)に含ませることができる。
本発明の一実施形態は、被検者の体内に挿入されたプローブの位置を測定する方法を提供し、この方法は、体内のプローブの見掛けの位置を求めるステップと、プローブの見掛けの位置と既知の時間でのプローブの事前の位置との間の第１変位値が、所定の制限値を超える第１移動速度に対応することを確定するステップと、新しい位置と事前の位置との間の第２変位値が、所定の制限値より低い第２移動速度に対応するように、見掛けの位置を新しい位置に調整するステップと、新しい位置を表示するステップとによって、行われる。
この方法の一態様によれば、見掛けの位置は、プローブとプローブから離れた複数の場所との間のインピーダンスを測定して決定される。
、
この方法の他の態様によれば、インピーダンスを測定するステップは、プローブ上に配置した少なくとも１つの電極と複数の場所との間に体を通して電流を流すステップと、複数の場所を流れる電流のそれぞれの特性を測定するステップとによって、行われる。
この方法の他の態様によれば、インピーダンスを測定するステップは、プローブ上に配置した少なくとも１つの電極と複数の場所との間に体を通して電流を流すステップと、複数の場所を流れる電流のそれぞれの特性を測定するステップとによって、行われる。
この方法のさらに他の態様では、見掛けの位置を新しい位置に調整するステップは、カルマンフィルターを用いて行なわれる。
本発明の一実施形態は、被検者の体内に挿入されたプローブの位置を測定する方法を提供し、この方法は、プローブがとりうる形状の範囲を含むトポロジーのモデルを維持するステップと、体内のプローブの見掛けの形状を求めるステップと、この見掛けの形状が形状の範囲外であることを確定するステップと、モデルを参照してプローブの実際の形状を求めるステップと、見掛けの形状を実際の形状に調整するステップと、実際の形状を表示するステップとによって、行なわれる。
この方法のさらに他の態様は、プローブの見掛けの位置を、モデルを参照するステップに応じて実際の位置に調整するステップを含む。
本発明の一実施形態は、少なくとも１つのプローブ電極を有するプローブの位置を検出する装置を提供し、このプローブは、被検者の体内に挿入するように構成されている。この装置は、複数の体表電極であって、体表面のそれぞれの場所に固定するように構成された、複数の体表電極と、表示器と、コントローラであって、体内のプローブ電極と体表電極との間に体を通して電流を流すように、体表面と体表電極とに結合するように構成されている、コントローラと、を含む。このコントローラは、体表電極を流れる電流のそれぞれの特性を測定することにより、プローブの位置座標を求めるように作動する。このコントローラは、体内のプローブの見掛けの位置を求めること、プローブの見掛けの位置と既知の時間でのプローブの事前の位置との間の第１変位値が、所定の制限値を超える第１移動速度に対応することを確定すること、新しい位置と事前の位置との間の第２変位値が、所定の制限値より低い第２移動速度に対応するように、プローブの見掛けの位置を新しい位置に調整すること、および、新しい位置を表示器上に表示すること、を行うように作動する。
本発明の一実施形態は、複数のプローブ電極を有するプローブの位置を検出する装置を提供し、このプローブは、被検者の体内に挿入するように構成されている。この装置は、複数の体表電極であって、体表面のそれぞれの場所に固定するように構成された、複数の体表電極と、表示器と、コントローラであって、プローブと体表電極とに結合するように構成されている、コントローラと、を含む。このコントローラは、体内のプローブ電極と体表電極との間に体を通して電流を伝え、体表電極を流れる電流のそれぞれの特性を測定することにより、プローブの位置座標を求めるように構成されている。このコントローラは、プローブがとりうる形状の範囲を含むトポロジーのモデルを維持し、体内のプローブの見掛けの形状を求め、この見掛けの形状が形状の範囲外であることを確定し、モデルを参照してプローブの実際の形状を求め、見掛けの形状を実際の形状に整合させ、実際の形状を表示する。
本発明をさらに良く理解するために、添付の図面とともに読まれるべきである例示により、本発明を詳細に説明するが、図面においては、同一の要素は、同じ参照符号で示す。
〔発明の詳細な説明〕
以下の説明では、本発明の完全な理解のために多くの具体的な詳細を述べる。しかし、それらの具体的な詳細説明なしでも本発明を実施できることは、当業者には明らかであろう。他の場合では、公知の回路、制御ロジック、および、従来のアルゴリズムと処理のためのコンピュータープログラム命令は、本発明を不必要に不明瞭にしないために、示していない。
以下の説明では、本発明の完全な理解のために多くの具体的な詳細を述べる。しかし、それらの具体的な詳細説明なしでも本発明を実施できることは、当業者には明らかであろう。他の場合では、公知の回路、制御ロジック、および、従来のアルゴリズムと処理のためのコンピュータープログラム命令は、本発明を不必要に不明瞭にしないために、示していない。
システムの概要
ここで図面について、本発明の開示された実施形態により構成され、動作する位置検出システム２０を示す図１をまず参照する。システム２０を用いて、被検者２６の心腔２４などの体内腔に挿入されたカテーテル２２などのプローブの位置を測定する。典型的には、カテーテルは、心臓内の電位のマッピング、または、心臓組織の切除などの、診断または治療処置のために使用される。カテーテルまたは他の体内装置は、代替的に、単独で、または、他の治療装置とともに、他の目的に使うことができる。カテーテル２２の遠位先端部（distal tip）は、以下に述べる電極を１つまたは複数含む。これらの電極は、以下に述べるように、カテーテル２２の挿入管を介して制御装置２８内の駆動回路に有線接続されている（connected by wires）。制御装置はケーブル３０を介して体表電極に有線接続され、これら電極は、典型的には、皮膚接着パッチ３２、３４、３６を含む。本発明の代替の実施形態では、体表面上の電極は、皮下のプローブまたは医療専門家３８が操作する手持ち式装置の場合のように、数が異なっていてもよく、また、他の形態をとっていてもよい。パッチ３２、３４、３６は、プローブの近傍で体表面上の都合のよい場所に配置できる。例えば、心臓への適用の場合には、パッチ３２、３４、３６は、典型的には、被検者２６の胸の周りに配置する。パッチの相互または被検者の身体の座標に対する方向については特別な条件はないが、パッチを１箇所に密集させるよりも離間させれば、精度を増すことができる。パッチを固定軸に沿って配置する必要はない。したがって、パッチを医療処置が実施されている状態でできるだけ邪魔にならないように配置できる。制御装置２８は、カテーテル２２とパッチ３２、３４、３６との間で測定したインピーダンスに基づいて、心臓２４内のカテーテル２２の位置座標を求めることができる。制御装置２８は表示器４０を駆動し、体内のカテーテルの位置を表示する。カテーテル２２を使って心臓のマップ４２、例えば、電気的マップを作製でき、この場合、カテーテル上の電極を使って位置検出と心臓組織内に発生する電位の測定とを交互に行なうことができる。カテーテルの位置を、このマップまたは心臓の別の映像に重ねることができる。
ここで図面について、本発明の開示された実施形態により構成され、動作する位置検出システム２０を示す図１をまず参照する。システム２０を用いて、被検者２６の心腔２４などの体内腔に挿入されたカテーテル２２などのプローブの位置を測定する。典型的には、カテーテルは、心臓内の電位のマッピング、または、心臓組織の切除などの、診断または治療処置のために使用される。カテーテルまたは他の体内装置は、代替的に、単独で、または、他の治療装置とともに、他の目的に使うことができる。カテーテル２２の遠位先端部（distal tip）は、以下に述べる電極を１つまたは複数含む。これらの電極は、以下に述べるように、カテーテル２２の挿入管を介して制御装置２８内の駆動回路に有線接続されている（connected by wires）。制御装置はケーブル３０を介して体表電極に有線接続され、これら電極は、典型的には、皮膚接着パッチ３２、３４、３６を含む。本発明の代替の実施形態では、体表面上の電極は、皮下のプローブまたは医療専門家３８が操作する手持ち式装置の場合のように、数が異なっていてもよく、また、他の形態をとっていてもよい。パッチ３２、３４、３６は、プローブの近傍で体表面上の都合のよい場所に配置できる。例えば、心臓への適用の場合には、パッチ３２、３４、３６は、典型的には、被検者２６の胸の周りに配置する。パッチの相互または被検者の身体の座標に対する方向については特別な条件はないが、パッチを１箇所に密集させるよりも離間させれば、精度を増すことができる。パッチを固定軸に沿って配置する必要はない。したがって、パッチを医療処置が実施されている状態でできるだけ邪魔にならないように配置できる。制御装置２８は、カテーテル２２とパッチ３２、３４、３６との間で測定したインピーダンスに基づいて、心臓２４内のカテーテル２２の位置座標を求めることができる。制御装置２８は表示器４０を駆動し、体内のカテーテルの位置を表示する。カテーテル２２を使って心臓のマップ４２、例えば、電気的マップを作製でき、この場合、カテーテル上の電極を使って位置検出と心臓組織内に発生する電位の測定とを交互に行なうことができる。カテーテルの位置を、このマップまたは心臓の別の映像に重ねることができる。
次に図２を参照するが、これは本発明の開示された実施形態により構成され、動作するカテーテル２２（図１）の詳細な概略図である。カテーテル２２上に設けられた電極４４、４６、４８とパッチ３２、３４、３６との間の相互作用が示されている。電極４４、４６、４８は、任意の適当な形状および寸法でよく、電気生理学的検出または切除など他の目的に使用できる。図示の実施形態では、電極４４、４６、４８のそれぞれは、パッチ３２、３４、３６のうちの１つと連絡している。制御装置２８は各カテーテル電極と対応する体表電極との間に電流を流し、その電流を利用して、２つの電極間のインピーダンスを測定する。測定したインピーダンスに基づいて、制御装置２８は、体表電極に対するカテーテルの位置を決定する。代替的には、前述された数よりも多いか、または、少ない数の電極を用いてもよい。例えば、１つのカテーテル電極と複数の体表電極との間で電流を多重化するように、制御装置２８を設定することもできる。他の例としては、精度を上げるために３つ以上の体表電極を使うことができる。
システム２０は、前述の米国特許出願第11/030,934号にさらに詳細に開示されている。本発明の実施形態を本明細書では電流に基づく本測定システムについて述べているが、本発明の原理は、当分野で知られているような他の位置検出システムばかりでなく、他のタイプのインピーダンスに基づく位置検出システムにも等しく適用できる。
図３を参照するが、これは左心室５２、心筋５４、および、心内膜面５６を有する、心臓５０の概略的な断面図を示す。図３は本発明の開示された実施形態により左心室５２内に配置されたカテーテル５８を示す。システム２０（図１）に用いられた位置検出技術について知られている難点は、例えば、プローブ電極の内部身体組織との接触により、突然インピーダンスが変化することである。そのような突然の変動が発生すると、表示器４０（図１）上のプローブのリアルタイム映像の形状または位置が非現実的なものになって現れることがある。図３の例では、カテーテル５８の実際の位置は、図３の左側に示されている。カテーテル先端部６０は、左心室５２の心内膜表面５６に接触している。カテーテル５８の見掛けの位置が図３の右側に示され、カテーテル先端部６０が心筋５４中に異常に深く入っているように示されている。カテーテル５８の遠位部分の形状はまた、通常の実施では予期されないような急激な屈曲部（sharp angulation）６２を含んでいる。本発明は、非現実的な形状または位置が患者のモニター上に現れないようにカテーテル５８の映像を安定化するものである。
制御装置
図４を参照するが、これは、本発明の開示された実施形態による制御装置２８（図１）の詳細なブロック図である。制御装置２８は、電流供給（driving currents）およびインピーダンス測定用の回路６４を含む。複数の回路のそれぞれは、前述の米国特許出願第11/030,934号により詳しく述べているように、カテーテル電極と体表電極からなる閉ループでカテーテル２０（図１）に電流を流す。インピーダンス測定値は処理装置６６に送られ、この処理装置は、この測定値を用いて体表電極に対するカテーテルの位置座標を算出する。これらの位置座標に基づいて、処理装置６６は、リアルタイム情報を作成する。処理装置６６は、次に、その情報をプローブモデル６８に符号化される予測情報と比較する。この比較に基づいて、リアルタイム情報がモデルの予測および条件に合わせて必要なだけ修正される。あるいは、リアルタイム情報は非常に誤っているので全く無視すべきだと考えてもよい。第１の代替例では、その情報を使って表示器４０上に表示する映像を作成する。
図４を参照するが、これは、本発明の開示された実施形態による制御装置２８（図１）の詳細なブロック図である。制御装置２８は、電流供給（driving currents）およびインピーダンス測定用の回路６４を含む。複数の回路のそれぞれは、前述の米国特許出願第11/030,934号により詳しく述べているように、カテーテル電極と体表電極からなる閉ループでカテーテル２０（図１）に電流を流す。インピーダンス測定値は処理装置６６に送られ、この処理装置は、この測定値を用いて体表電極に対するカテーテルの位置座標を算出する。これらの位置座標に基づいて、処理装置６６は、リアルタイム情報を作成する。処理装置６６は、次に、その情報をプローブモデル６８に符号化される予測情報と比較する。この比較に基づいて、リアルタイム情報がモデルの予測および条件に合わせて必要なだけ修正される。あるいは、リアルタイム情報は非常に誤っているので全く無視すべきだと考えてもよい。第１の代替例では、その情報を使って表示器４０上に表示する映像を作成する。
実施形態１
図４を続けて参照すると、プローブ映像を安定させるための方法がいくつか提供される。本発明の一態様では、プローブモデル６８は、妥当なプローブ形状のカタログを含む。典型的には、カテーテル先端部などのプローブは柔軟であり、このため、所与の範囲の湾曲形状を呈する。トポロジーの現実的な範囲にあるモデル(a model of the realistic range of topologies)を維持することにより、照合アルゴリズムを用いて、プローブの映像を、モデルのトポロジーに応じて現実的な形状を呈するようにさせる。電極の１つについて測定したインピーダンス測定値が、プローブモデル６８内のあり得るプローブ形状の１つ（the one of the possibilities）と整合しない場合は、測定値を廃棄するか、または、修正する。したがって、図３の例では、１つの代替例として、右側の映像は表示されない。あるいは、プローブモデル６８に基づいて修正が適用され、図３の左側に示すように、その修正された映像を表示器４０上に表示する。
図４を続けて参照すると、プローブ映像を安定させるための方法がいくつか提供される。本発明の一態様では、プローブモデル６８は、妥当なプローブ形状のカタログを含む。典型的には、カテーテル先端部などのプローブは柔軟であり、このため、所与の範囲の湾曲形状を呈する。トポロジーの現実的な範囲にあるモデル(a model of the realistic range of topologies)を維持することにより、照合アルゴリズムを用いて、プローブの映像を、モデルのトポロジーに応じて現実的な形状を呈するようにさせる。電極の１つについて測定したインピーダンス測定値が、プローブモデル６８内のあり得るプローブ形状の１つ（the one of the possibilities）と整合しない場合は、測定値を廃棄するか、または、修正する。したがって、図３の例では、１つの代替例として、右側の映像は表示されない。あるいは、プローブモデル６８に基づいて修正が適用され、図３の左側に示すように、その修正された映像を表示器４０上に表示する。
実施形態２
体内のプローブは、ある速度以上で移動しないと考えられる。インピーダンスの変動により、この最高速度を超える見掛けの動きが生じる場合には、プローブ映像を、この最高速度によって限定される位置に拘束することができる。次に図５を参照するが、これは本発明の開示された実施形態により配置されているカテーテルの動きを概略的に示す。カテーテルが、中空の臓器内に配置され、前述のインピーダンス法（impedance methodology）で検出されて、患者のモニターに表示されていると仮定する。カテーテルは、矢印７０で示す下向きの方向に変位されている。時間ｔ0で、カテーテルは、ｙ軸上のｙ0に対応する位置７２に示されている。その後、時間ｔ1では、インピーダンス技術で検出されたカテーテルの見掛けの位置７４は、点線で示されている。この実施形態では、プローブモデル６８は、カテーテルの起こり得る動き（possible movement）を含み、このモデルから、カテーテルはｙ1に対応する位置７６を越えて進むことができなかったと推論できる。そして、カテーテルの位置が、実際にモニターに表示される座標ｙ1を有するように調整される。
体内のプローブは、ある速度以上で移動しないと考えられる。インピーダンスの変動により、この最高速度を超える見掛けの動きが生じる場合には、プローブ映像を、この最高速度によって限定される位置に拘束することができる。次に図５を参照するが、これは本発明の開示された実施形態により配置されているカテーテルの動きを概略的に示す。カテーテルが、中空の臓器内に配置され、前述のインピーダンス法（impedance methodology）で検出されて、患者のモニターに表示されていると仮定する。カテーテルは、矢印７０で示す下向きの方向に変位されている。時間ｔ0で、カテーテルは、ｙ軸上のｙ0に対応する位置７２に示されている。その後、時間ｔ1では、インピーダンス技術で検出されたカテーテルの見掛けの位置７４は、点線で示されている。この実施形態では、プローブモデル６８は、カテーテルの起こり得る動き（possible movement）を含み、このモデルから、カテーテルはｙ1に対応する位置７６を越えて進むことができなかったと推論できる。そして、カテーテルの位置が、実際にモニターに表示される座標ｙ1を有するように調整される。
前述の実施形態に記述されたモデルを組み合わせて、速度および形態の双方を修正する利点を得ることができる。
操作（Operation）
次に図６を参照するが、これは本発明の開示された実施形態により生体内のプローブの位置測定値を修正するための方法のフローチャートである。最初のステップ７８では、プローブを形成し、身体内の操作領域（operational area）、例えば心臓の左心室に全体として挿入する。プローブのあり得る形状と動きの限界を記述する前述したような適切なモデルを選択して、処理装置にロードする。
次に図６を参照するが、これは本発明の開示された実施形態により生体内のプローブの位置測定値を修正するための方法のフローチャートである。最初のステップ７８では、プローブを形成し、身体内の操作領域（operational area）、例えば心臓の左心室に全体として挿入する。プローブのあり得る形状と動きの限界を記述する前述したような適切なモデルを選択して、処理装置にロードする。
次に、ループを反復実行し、その反復速度(iteration rate)は、表示のリフレッシュ速度と処理装置の処理速度とに関係する。ステップ８０では、システムにより測定された見掛けのプローブ位置を評価する。
処理は次に判定ステップ８２に進み、このステップでは、ステップ８０で測定したプローブの現在位置が、最初のステップ７８で導入したモデルに符号化した動作速度限界（motion rate limitations）に適合しているかどうかを決定する。これは、直前に測定した位置からのプローブの変位量が、現在および過去のプローブ位置の評価の間に経過した時間中に、許容限度（permissible limitations）を超えない場合である。判定ステップ８２の判定が肯定であれば、処理は、後述する判定ステップ８４に進む。
判定ステップ８２の判定が否定であれば、次に、処理は、ステップ８６に進む。プローブの位置が、処理装置により調整されて、それにしたがって、表示される。この調整は、通常、プローブの動きの反対方向で行なわれるので、直前に測定した位置からのプローブの変位量は、モデルの限度（limitations）を超えない。
ステップ８６の実行後、または、判定ステップ８２における判定が否定の場合には、処理は、判定ステップ８４に進み、このステップでは、プローブの現在の形状がモデルに符号化されているあり得るプローブ形状のうちの１つに対応するかどうかを決定する。
判定ステップ８４の判定が肯定であれば、次に、処理は、後述する判定ステップ８８に進む。
判定ステップ８４の判定が否定であれば、次に、処理は、ステップ９０に進む。全般的に、プローブがモデルの形状の１つに一致しなければ、１つまたは複数のインピーダンス測定値が急激に変化しており、これは多くの場合プローブと検査中の内臓の壁、例えば、心内膜との接触により生じる結果である。モデルに基づいて、プローブの位置および形状の調整が処理装置により行なわれ、インピーダンスに関連するアーチファクトを決して見ることがない操作者のために表示される。これは、プローブの見掛けの形状とモデルに符号化されているあり得るプローブ形状（possibilities）との間の位相距離(topological distance)を測定するアルゴリズムにより行なわれる。最短距離を示すあり得るプローブ形状を、プローブの最もあり得る実際の形状（most likely true conformation）として選択する。このあり得るプローブ形状に関連しているのがプローブの実際の位置でのあり得る誤差であり、これを使ってプローブの形状の調整ばかりでなく表示器上のプローブの位置の補償を行なう。例えば、アーチファクトによる曲率が表示器上に現れた場合、これは、プローブが操作者には真直ぐに見えるように、処理装置で修正される。適切な位置の調整も表示される。通常、操作者は、自動調整が処理装置により行なわれたことを、適当な表示によって通知される。いくつかの実施形態では、プローブの実際の形状および位置を予測するために、カルマンフィルターを用いることができる。
例えば、幾何学的またはトポロジカルモデルを使うこともでき、このモデルは、カテーテルの形状、ならびに、基準点に対するカテーテルの全ての部品および特徴点の距離を含んでいる。公知の曲線当てはめ法(curve fitting procedure)、例えば、最小二乗法、最近傍アルゴリズム(nearest neighbors algorithm)を観察されたデータポイントに適用する。モデルを使って、弱いか、または、雑音の多い(noisy)ポイントをモデル予測値で補充する。モデルと一致する、信頼性のあるデータポイントが、直接表示される。
ステップ９０を実行した後、または、判定ステップ８４の判定が肯定の場合、処理は、判定ステップ８８に進み、医療処置が完了したかどうかを決定する。判定ステップ８８の判定が否定であれば、処理は、ステップ８０に戻り、ループをもう１回反復し始める。
判定ステップ８８の判定が肯定であれば、次に、処理は、最終ステップ９２に進む。プローブは体内から取り出され、医療処置が終了する。
処理ステップを、提示を明瞭にするために図６において特定の順序で示した。しかし、ステップのいくつかは異なる順序で実行してもよいことは理解できるであろう。例えば、プローブの動きの変位の評価に先立って、モデルの許容可能なプローブ形状の間での一致（matches between the model of permissible probe conformations）を評価することが望ましい場合がある。
本発明は、本明細書に特に示し説明したことに限定されないことは、当業者には理解されるであろう。本発明の範囲には、従来技術には無く、当業者が前述の記載を読んで想到するであろう本発明の変形および変更ばかりでなく、前述したさまざまな特徴の組み合わせおよびそれらの副次的な組み合わせも含まれる。
〔実施の態様〕
（１）被検者の体内に挿入したプローブの位置を測定する方法において、
前記体内の前記プローブの見掛けの位置を求めるステップと、
前記プローブの前記見掛けの位置と既知の時間での前記プローブの事前の位置との間の第１変位値が、所定の制限値を超える第１移動速度に対応することを確定するステップと、
新しい位置と前記事前の位置との間の第２変位値が、前記所定の制限値より低い第２移動速度に対応するように、前記見掛けの位置を前記新しい位置に調整するステップと、
前記新しい位置を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、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記プローブから離れた複数の場所との間のインピーダンスを測定して決定される、方法。
（３）実施態様２に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する前記ステップは、
前記プローブ上に配置した少なくとも１つの電極と前記複数の場所との間に前記体を通して電流を流すステップと、
前記複数の前記場所を流れる電流のそれぞれの特性を測定するステップと、
を行なうこと、を含む、
方法。
（４）実施態様１に記載の方法において、
前記見掛けの位置を新しい位置に調整する前記ステップは、カルマンフィルターを用いて行われる、方法。
（１）被検者の体内に挿入したプローブの位置を測定する方法において、
前記体内の前記プローブの見掛けの位置を求めるステップと、
前記プローブの前記見掛けの位置と既知の時間での前記プローブの事前の位置との間の第１変位値が、所定の制限値を超える第１移動速度に対応することを確定するステップと、
新しい位置と前記事前の位置との間の第２変位値が、前記所定の制限値より低い第２移動速度に対応するように、前記見掛けの位置を前記新しい位置に調整するステップと、
前記新しい位置を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、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記プローブから離れた複数の場所との間のインピーダンスを測定して決定される、方法。
（３）実施態様２に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する前記ステップは、
前記プローブ上に配置した少なくとも１つの電極と前記複数の場所との間に前記体を通して電流を流すステップと、
前記複数の前記場所を流れる電流のそれぞれの特性を測定するステップと、
を行なうこと、を含む、
方法。
（４）実施態様１に記載の方法において、
前記見掛けの位置を新しい位置に調整する前記ステップは、カルマンフィルターを用いて行われる、方法。
（５）被検者の体内に挿入されたプローブの位置を測定する方法において、
前記プローブがとりうる形状の範囲を含むトポロジーのモデルを維持するステップと、
前記体内の前記プローブの見掛けの形状を求めるステップと、
前記見掛けの形状が前記範囲外であることを確定するステップと、
前記モデルを参照して前記プローブの実際の形状を求めるステップと、
前記見掛けの形状を前記実際の形状に調整するステップと、
前記実際の形状を表示するステップと、
を含む、方法。
（６）実施態様５に記載の方法において、
前記プローブの前記見掛けの位置を、前記モデルを参照する前記ステップに応じて、実際の位置に調整するステップ、
をさらに含む、方法。
（７）実施態様６に記載の方法において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記プローブから離れた複数の場所との間のインピーダンスを測定して決定される、方法。
（８）実施態様７に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する前記ステップは、
前記プローブ上に配置した少なくとも１つの電極と前記複数の場所との間に前記体を通して電流を流すステップと、
前記複数の前記場所を流れる電流のそれぞれの特性を測定するステップと、
を行なうこと、を含む、
方法。
（９）実施態様５に記載の方法において、
前記見掛けの位置を新しい位置に調整する前記ステップは、カルマンフィルターを用いて行われる、方法。
前記プローブがとりうる形状の範囲を含むトポロジーのモデルを維持するステップと、
前記体内の前記プローブの見掛けの形状を求めるステップと、
前記見掛けの形状が前記範囲外であることを確定するステップと、
前記モデルを参照して前記プローブの実際の形状を求めるステップと、
前記見掛けの形状を前記実際の形状に調整するステップと、
前記実際の形状を表示するステップと、
を含む、方法。
（６）実施態様５に記載の方法において、
前記プローブの前記見掛けの位置を、前記モデルを参照する前記ステップに応じて、実際の位置に調整するステップ、
をさらに含む、方法。
（７）実施態様６に記載の方法において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記プローブから離れた複数の場所との間のインピーダンスを測定して決定される、方法。
（８）実施態様７に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する前記ステップは、
前記プローブ上に配置した少なくとも１つの電極と前記複数の場所との間に前記体を通して電流を流すステップと、
前記複数の前記場所を流れる電流のそれぞれの特性を測定するステップと、
を行なうこと、を含む、
方法。
（９）実施態様５に記載の方法において、
前記見掛けの位置を新しい位置に調整する前記ステップは、カルマンフィルターを用いて行われる、方法。
（１０）位置検出装置において、
少なくとも１つのプローブ電極を含むプローブであって、被検者の体内に挿入するように構成されている、プローブと、
複数の体表電極であって、前記体の表面のそれぞれの場所に固定するように構成された、複数の体表電極と、
表示器と、
コントローラであって、
前記体内の前記プローブ電極と前記体表電極との間に前記体を通して電流を流すように、かつ、前記体表電極を流れる電流のそれぞれの特性を測定することにより前記プローブの位置座標を求めるように、前記体表面と前記体表電極とに結合するように構成されており、
前記コントローラは、
前記体内の前記プローブの見掛けの位置を求めること、
前記プローブの前記見掛けの位置と既知の時間での前記プローブの事前の位置との間の第１変位値が、所定の制限値を超える第１移動速度に対応することを確定すること、
新しい位置と前記事前の位置との間の第２変位値が、前記所定の制限値より低い第２移動速度に対応するように、前記プローブの前記見掛けの位置を前記新しい位置に調整すること、および、
前記新しい位置を前記表示器上に表示すること、
を行うように作動する、
コントローラと、
を含む、装置。
（１１）実施態様１０に記載の装置において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記場所との間のインピーダンスを測定することで決定される、装置。
（１２）実施態様１１に記載の装置において、
前記インピーダンスを測定することは、前記場所を流れる前記電流の前記それぞれの特性を測定することを含む、装置。
（１３）実施態様１０に記載の装置において、
前記コントローラは、カルマンフィルターをさらに含む、装置。
少なくとも１つのプローブ電極を含むプローブであって、被検者の体内に挿入するように構成されている、プローブと、
複数の体表電極であって、前記体の表面のそれぞれの場所に固定するように構成された、複数の体表電極と、
表示器と、
コントローラであって、
前記体内の前記プローブ電極と前記体表電極との間に前記体を通して電流を流すように、かつ、前記体表電極を流れる電流のそれぞれの特性を測定することにより前記プローブの位置座標を求めるように、前記体表面と前記体表電極とに結合するように構成されており、
前記コントローラは、
前記体内の前記プローブの見掛けの位置を求めること、
前記プローブの前記見掛けの位置と既知の時間での前記プローブの事前の位置との間の第１変位値が、所定の制限値を超える第１移動速度に対応することを確定すること、
新しい位置と前記事前の位置との間の第２変位値が、前記所定の制限値より低い第２移動速度に対応するように、前記プローブの前記見掛けの位置を前記新しい位置に調整すること、および、
前記新しい位置を前記表示器上に表示すること、
を行うように作動する、
コントローラと、
を含む、装置。
（１１）実施態様１０に記載の装置において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記場所との間のインピーダンスを測定することで決定される、装置。
（１２）実施態様１１に記載の装置において、
前記インピーダンスを測定することは、前記場所を流れる前記電流の前記それぞれの特性を測定することを含む、装置。
（１３）実施態様１０に記載の装置において、
前記コントローラは、カルマンフィルターをさらに含む、装置。
（１４）位置検出装置において、
複数のプローブ電極を含むプローブであって、被検者の体内に挿入するように構成されている、プローブと、
複数の体表電極であって、前記体の表面のそれぞれの場所に固定するように構成された、複数の体表電極と、
表示器と、
コントローラであって、
前記体内の前記プローブ電極と前記体表電極との間に前記体を通して電流を流すように、かつ、前記体表電極を流れる電流のそれぞれの特性を測定することにより前記プローブの位置座標を求めるように、前記体表面と前記体表電極とに結合するように構成されており、
前記コントローラは、
前記プローブがとりうる範囲の形状を含むトポロジーのモデルを維持するステップ、
前記体内の前記プローブの見掛けの形状を求めるステップ、
前記見掛けの形状が前記範囲外であることを確定するステップ、
前記モデルを参照して前記プローブの実際の形状を求めるステップ、
前記見掛けの形状を前記実際の形状に調整するステップ、および、
前記実際の形状を表示するステップ、
を行うように作動する、
コントローラと、
を含む、装置。
（１５）実施態様１４に記載の装置において、
前記プローブの前記見掛けの位置を、前記モデルを参照する前記ステップに応じて、前記実際の位置に調整するステップ、
をさらに含む、装置。
（１６）実施態様１５に記載の装置において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記場所との間のインピーダンスを測定することで決定される、装置。
（１７）実施態様１６に記載の装置において、
前記インピーダンスを測定することは、前記場所を流れる前記電流のそれぞれの特性を測定することを含む、装置。
（１８）実施態様１４に記載の装置において、
前記見掛けの形状を調整する前記ステップは、カルマンフィルターを使って行われる、装置。
複数のプローブ電極を含むプローブであって、被検者の体内に挿入するように構成されている、プローブと、
複数の体表電極であって、前記体の表面のそれぞれの場所に固定するように構成された、複数の体表電極と、
表示器と、
コントローラであって、
前記体内の前記プローブ電極と前記体表電極との間に前記体を通して電流を流すように、かつ、前記体表電極を流れる電流のそれぞれの特性を測定することにより前記プローブの位置座標を求めるように、前記体表面と前記体表電極とに結合するように構成されており、
前記コントローラは、
前記プローブがとりうる範囲の形状を含むトポロジーのモデルを維持するステップ、
前記体内の前記プローブの見掛けの形状を求めるステップ、
前記見掛けの形状が前記範囲外であることを確定するステップ、
前記モデルを参照して前記プローブの実際の形状を求めるステップ、
前記見掛けの形状を前記実際の形状に調整するステップ、および、
前記実際の形状を表示するステップ、
を行うように作動する、
コントローラと、
を含む、装置。
（１５）実施態様１４に記載の装置において、
前記プローブの前記見掛けの位置を、前記モデルを参照する前記ステップに応じて、前記実際の位置に調整するステップ、
をさらに含む、装置。
（１６）実施態様１５に記載の装置において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記場所との間のインピーダンスを測定することで決定される、装置。
（１７）実施態様１６に記載の装置において、
前記インピーダンスを測定することは、前記場所を流れる前記電流のそれぞれの特性を測定することを含む、装置。
（１８）実施態様１４に記載の装置において、
前記見掛けの形状を調整する前記ステップは、カルマンフィルターを使って行われる、装置。
Claims (18)
- 被検者の体内に挿入したプローブの位置を測定する方法において、
前記体内の前記プローブの見掛けの位置を求めるステップと、
前記プローブの前記見掛けの位置と既知の時間での前記プローブの事前の位置との間の第１変位値が、所定の制限値を超える第１移動速度に対応することを確定するステップと、
新しい位置と前記事前の位置との間の第２変位値が、前記所定の制限値より低い第２移動速度に対応するように、前記見掛けの位置を前記新しい位置に調整するステップと、
前記新しい位置を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、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記プローブから離れた複数の場所との間のインピーダンスを測定して決定される、方法。 - 請求項２に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する前記ステップは、
前記プローブ上に配置した少なくとも１つの電極と前記複数の場所との間に前記体を通して電流を流すステップと、
前記複数の前記場所を流れる電流のそれぞれの特性を測定するステップと、
を行なうこと、を含む、
方法。 - 請求項１に記載の方法において、
前記見掛けの位置を新しい位置に調整する前記ステップは、カルマンフィルターを用いて行われる、方法。 - 被検者の体内に挿入されたプローブの位置を測定する方法において、
前記プローブがとりうる形状の範囲を含むトポロジーのモデルを維持するステップと、
前記体内の前記プローブの見掛けの形状を求めるステップと、
前記見掛けの形状が前記範囲外であることを確定するステップと、
前記モデルを参照して前記プローブの実際の形状を求めるステップと、
前記見掛けの形状を前記実際の形状に調整するステップと、
前記実際の形状を表示するステップと、
を含む、方法。 - 請求項５に記載の方法において、
前記プローブの前記見掛けの位置を、前記モデルを参照する前記ステップに応じて、実際の位置に調整するステップ、
をさらに含む、方法。 - 請求項６に記載の方法において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記プローブから離れた複数の場所との間のインピーダンスを測定して決定される、方法。 - 請求項７に記載の方法において、
前記インピーダンスを測定する前記ステップは、
前記プローブ上に配置した少なくとも１つの電極と前記複数の場所との間に前記体を通して電流を流すステップと、
前記複数の前記場所を流れる電流のそれぞれの特性を測定するステップと、
を行なうこと、を含む、
方法。 - 請求項５に記載の方法において、
前記見掛けの位置を新しい位置に調整する前記ステップは、カルマンフィルターを用いて行われる、方法。 - 位置検出装置において、
少なくとも１つのプローブ電極を含むプローブであって、被検者の体内に挿入するように構成されている、プローブと、
複数の体表電極であって、前記体の表面のそれぞれの場所に固定するように構成された、複数の体表電極と、
表示器と、
コントローラであって、
前記体内の前記プローブ電極と前記体表電極との間に前記体を通して電流を流すように、かつ、前記体表電極を流れる電流のそれぞれの特性を測定することにより前記プローブの位置座標を求めるように、前記体表面と前記体表電極とに結合するように構成されており、
前記コントローラは、
前記体内の前記プローブの見掛けの位置を求めること、
前記プローブの前記見掛けの位置と既知の時間での前記プローブの事前の位置との間の第１変位値が、所定の制限値を超える第１移動速度に対応することを確定すること、
新しい位置と前記事前の位置との間の第２変位値が、前記所定の制限値より低い第２移動速度に対応するように、前記プローブの前記見掛けの位置を前記新しい位置に調整すること、および、
前記新しい位置を前記表示器上に表示すること、
を行うように作動する、
コントローラと、
を含む、装置。 - 請求項１０に記載の装置において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記場所との間のインピーダンスを測定することで決定される、装置。 - 請求項１１に記載の装置において、
前記インピーダンスを測定することは、前記場所を流れる前記電流の前記それぞれの特性を測定することを含む、装置。 - 請求項１０に記載の装置において、
前記コントローラは、カルマンフィルターをさらに含む、装置。 - 位置検出装置において、
複数のプローブ電極を含むプローブであって、被検者の体内に挿入するように構成されている、プローブと、
複数の体表電極であって、前記体の表面のそれぞれの場所に固定するように構成された、複数の体表電極と、
表示器と、
コントローラであって、
前記体内の前記プローブ電極と前記体表電極との間に前記体を通して電流を流すように、かつ、前記体表電極を流れる電流のそれぞれの特性を測定することにより前記プローブの位置座標を求めるように、前記体表面と前記体表電極とに結合するように構成されており、
前記コントローラは、
前記プローブがとりうる範囲の形状を含むトポロジーのモデルを維持するステップ、
前記体内の前記プローブの見掛けの形状を求めるステップ、
前記見掛けの形状が前記範囲外であることを確定するステップ、
前記モデルを参照して前記プローブの実際の形状を求めるステップ、
前記見掛けの形状を前記実際の形状に調整するステップ、および、
前記実際の形状を表示するステップ、
を行うように作動する、
コントローラと、
を含む、装置。 - 請求項１４に記載の装置において、
前記プローブの前記見掛けの位置を、前記モデルを参照する前記ステップに応じて、前記実際の位置に調整するステップ、
をさらに含む、装置。 - 請求項１５に記載の装置において、
前記見掛けの位置は、前記プローブと前記場所との間のインピーダンスを測定することで決定される、装置。 - 請求項１６に記載の装置において、
前記インピーダンスを測定することは、前記場所を流れる前記電流のそれぞれの特性を測定することを含む、装置。 - 請求項１４に記載の装置において、
前記見掛けの形状を調整する前記ステップは、カルマンフィルターを使って行われる、装置。
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