JP2007537816A - 被検体の構造体をマッピングする医療撮像システム - Google Patents

Abstract

本発明は、被検体の構造体（３）に接触する複数の点（Ｐ_１、Ｐ_２、…、Ｐ_Ｍ）で複数の作用を及ぼす医療器具（４）を導く医療撮像システムに関する。この医療撮像システムは、構造体（３）の複数の３次元画像データセット（３ＤＩＳ（ｔ_１）、３ＤＩＳ（ｔ_２）、…、３ＤＩＳ（ｔ））を取得する取得手段、複数の点（Ｐ_ｊ）の１つを複数の３次元画像データセット（３ＤＩＳ（ｔ_ｉ））の１つに関連付ける手段（９）、複数の３次元画像データセットから参照３次元画像データセット（３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ））を計算する手段（１０）、上記の複数の点の中の複数の３次元画像データセット（３ＤＩＳ（ｔ_ｉ））の上記１つに関連付けられた点（Ｐ_ｊ）への変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を定める手段（１１）、及び変換された点（ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊ）を可視化する手段（１３）を有する。

Description

本発明は、医療器具及び３次元撮像を用いて被検体の構造体をマッピングする医療撮像システムに関する。本発明はまた上記の医療撮像システムで用いられる方法に関する。

本発明は人体器官、特に心臓への侵襲的医療器具の配置及び操作を導くために用いられる。

侵襲的医療器具が患者の体内に導かれなければならない臨床応用が広く普及しつつある。とりわけ、心臓病の治療のための低侵襲法への関心の高まりにより、医師が心臓の内部又は外部の所定位置に医療器具を導くことを可能にする方法及び装置の開発が必要となっている。例えば電気生理学では、カテーテルを心室又は心房壁の複数箇所に導いて、電気パルスを測定したり、壁組織を焼いたりすることが必要である。

被検体の構造体をマッピングする方法及びシステムが特許文献１に開示されている。構造体の３次元画像データセットが捕捉される。構造体の３次元幾何学マップが構造体に挿入された医療器具を用いて以下のように生成される。すなわち、位置センサを具備する医療器具が構造体の多数の位置で構造体と接触させられ、３次元幾何学マップに整合される。３次元画像データセットは、３次元画像データセット内の複数の画像点の各々が３次元幾何学マップ内の対応する点に関連付けられるように、マップに整合される。３次元画像データセットから直接届けられ、あるいは得られる診断情報がマップの対応点に表示されるように、３次元幾何学マップが表示される。３次元画像データセットは、例えば、構造体内の血流に関する。

上記方法は、３次元データセットによって提供される診断情報がマッピングされ得る、医療器具によって得られる位置から、構造体の３次元幾何学フレームモデルを生成するための解法をもたらす。医療器具の位置は、構造体の幾何学形状が構築可能なように選定されなければならない。組み合わせられた診断情報と幾何学情報とに基づいて、カテーテルを操作するユーザは治療を要する構造体の領域、例えば心臓、を特定し且つ可視化することができる。上記方法の欠点は、医療器具の２つの連続する測定間に構造体が動いている可能性があることが考慮されない点である。故に、得られた３次元マップは正確とは言えない。
欧州特許出願公開第１１８２６１９号明細書

本発明は、被検体の構造体のより正確な３次元マップを生成するシステムを提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の実施形態に従った医療撮像システムは、被検体の構造体の複数の３次元画像データセットを取得する取得手段、
前記構造体に接触する複数の点で複数の作用を及ぼす医療器具、
前記複数の点の１つを前記複数の３次元画像データセットの１つに関連付ける手段、
前記複数の３次元画像データセットから参照３次元画像データセットを計算する手段、
前記複数の３次元画像データセットの前記１つを前記参照３次元画像データセットに整合させるマッチング変換を定める手段、
前記複数の点の中の前記３次元画像データセットの前記１つに関連付けられた点に前記マッチング変換を適用する手段、及び
変換された点を可視化する手段、
を有する。

本発明により、例えば心臓腔などの人体構造がその構造体の内部に配置された医療器具を用いて内側から探査されるとともに、３次元画像取得手段を用いて外側からも探査される。

例えば、超音波プローブを用いて３次元超音波画像データセットを取得するなど、取得手段はその構造体の複数の３次元画像データセットを連続的に取得するように適応される。例えばＣＴ又はＸ線等の、超音波以外の撮像手段が同様に用いられてもよい。超音波撮像の利点は、それが構造壁や血管を示すことである。複数の３次元画像データセットを取得することの利点は、それらのデータセットが構造体の時間変化を示すことである。実際、例えば心臓のような人体構造は心サイクル中の収縮によって移動し、且つ形状を変えることが予期される。

医療器具は、それが接触する構造壁の複数の配置点にて、例えば電気的活動を測定したり、組織を焼いたりなど複数の作用を及ぼすように適合される。第１の場合は構造壁を完全、且つ均一にマッピングすることを目的とする。第２の場合は構造壁の所望の点に正確に到達することを目的とする。これらの機能は医療器具によって所定期間内に連続的に実行される。

関連付ける手段は点を３次元画像データセットに関連付けることを意図するものである。有利には、時点ｔにて及ぼされる作用に対応する点は同一の時点、又は時点ｔに非常に近い時点で取得された３次元画像データセットに関連付けられる。利点は、関連付けられた３次元画像データセットによって、その作用が医療器具により及ぼされた瞬間における構造体の背景について情報が得られることである。

複数の３次元画像データセットから参照３次元画像データセットを計算する手段は、例えば取得された３次元画像データセットの最後の２つの組み合わせから、参照３次元画像データセットを得るように意図される。また、参照３次元画像データセットは単純に、複数の３次元画像データセットの内の１つの３次元画像データセットとして選択されてもよい。

少なくとも１つの点と関連付けられた３次元画像データセットの各々に対し、この３次元画像データセットを参照画像データセットに整合させるための変換が定められる。このような処理が、別の３次元画像データセットに関連付けられた点に対して、別の変換を用いて繰り返される。こうして、これら変換された点が参照３次元画像データセットに対して整合される。

そして、変換された点を可視化し、それにより構造体のマップを形成するように可視化手段が適応される。このようなマップは、例えば測定値や組織が焼かれたことの指標などの、及ぼされた作用の結果を各作用点に有する。

故に、適合された変換が各点に適用され、参照画像データセットの取得と関連付けられた３次元画像データセットの取得との間の時間に構造体によって為される変形又は動きを補償するので、本発明により得られるマップはより正確となる。

有利には、変換された点を可視化する手段は補助手段を有し、その補助手段は、最新の３次元画像データセットに対して定められたマッチング変換による変換後に、参照３次元画像データセット、又は時点ｔにて取得された最新の３次元画像データセットの何れかに被変換点が重ね合わされた表示を生成する。第１の利点は、このような重ね合わせはユーザが周辺の解剖学的構造と関連させて作用点を配置する助けとなり得ることである。別の利点は、この表示はユーザが次の作用を何処で及ぼすかを決める助けとなり得ることである。

本発明の第１実施形態では、参照画像データセットは固定の３次元画像データセット、例えば時点ｔ１に取得された３次元画像データセット、として選択される。換言すれば、固定のマップが生成され、新たな点の各々はこの固定の参照に対して整合される。利点は、新たな点がマップに現れるとき、以前に処理された点は変更されることなくそのまま残されるため、マップを読み取るのが容易なことである。

本発明の第２実施形態では、参照画像データセットは現時点ｔで取得された最新の３次元画像データセットとして選択される。この場合、最新情報を採り入れ、構造体と共に移動するマップが得られる。利点は、可視化されたマップは現時点ｔにおける実状態の体内構造に対応することである。生成されたマップはまた、構造体と共に移動するので、より実際的なものとなる。

本発明の第３実施形態では、参照画像データセットに幾何学変換が適用される。この幾何学変換の目的は、例えば、構造体及びその結果としてのマップが、ユーザが精通した所定の方向で可視化されることを確実にすることである。利点は、このように幾何学的に変換されたマップはユーザによる解釈が一層容易なことである。

本発明の第４実施形態では、可視化手段は医療器具からの関心領域の見た目が得られるように適合される。本発明のこの第４実施形態の第１の利点は医療器具付近の拡大像が得られることであり、それにより関心領域の可視化が向上される。第２の利点は、このような見た目によって構造体の別の透視図が得られることである。故に、上記の表示と組み合わせると、このような見た目はユーザが医療器具を用いる行為を行う次の位置をより迅速、且つ効率的に定める助けとなる。

本発明のこれら及び他の態様は以下で説明される実施形態及び添付図面を参照することにより明らかとなるであろう。

本発明は、医療器具及び３次元撮像を用いて被検体の構造体をマッピングするシステムに関する。ここでは、心臓の電気的活動を測定したり病気組織を焼いたりするために、例えば左心室又は右心房といった心臓腔に導入された電気生理学カテーテルを適用することを用いて、以下、本発明に従ったシステムについてより詳細に説明する。

しかしながら、本発明は電気生理学処置に限定されるものではなく、例えば針のような他の如何なる医療器具をも被検体に導くために、より一般的に使用可能なものである。

図１の概略図は、患者１が患者台２に配置された様子を示しており、患者１の表象的に表された心臓３は体内に導入されたカテーテルを用いて治療に掛けられている。本発明に従ったシステムは、構造の複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）、３ＤＩＳ（ｔ_２）、…、３ＤＩＳ（ｔ）を取得する手段５を有している。以下では、複数の３次元画像データセットは超音波プローブ６で取得された複数の超音波画像データセットとする。なお、超音波プローブ６は被検体に接して配置され、例えばベルト７又は定位アーム等の固定手段で固定されている。しかしながら、本発明は超音波取得手段に限定されるものではなく、ＣＴ、ＭＲＩ又はＸ線取得手段も同様に用いられ得る。

有利には、その時点の３次元画像データセットが得られるように３次元取得手段５が適応される。例えば、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）、３ＤＩＳ（ｔ_２）、…、３ＤＩＳ（ｔ）は心サイクルの所定の相にて取得される。しかしながら、同様に、それらのデータセットは心サイクルの如何なる相で取得されてもよい。

複数の３次元画像データセットはメモリ６に記憶される。

本発明に従ったシステムは、構造３の内部を導かれ、その構造に接する複数の配置点Ｐ_１、Ｐ_２、…、Ｐ_Ｍで複数の作用を及ぼす医療器具４を有している。ここで、Ｍは整数である。それら複数の作用は制御器８によって制御され、この複数作用の結果はメモリ８に記憶される。

本発明に従ったシステムはさらに、関連付け手段９、定義手段１１、適用手段１２及び可視化手段１３を有している。関連付け手段９は、複数の配置点Ｐ_ｊの１つを複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）の１つと関連付け、この複数の３次元画像データセットから参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）を計算する。定義手段１１は、複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）の該１つを参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に整合するためのマッチング変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を定める。適用手段１２は複数の配置点の中の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）の該１つと関連付けられた点Ｐ_ｊにマッチング変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を適用する。可視化手段１３は変換された点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊを表示手段１４により可視化する。

本発明に従って、医療器具４は、構造体の内壁の配置点Ｐ_ｊに接触させられたときに、例えば電気的活動を測定したり組織を焼いたり等の作用Ａ_ｊを及ぼすように適応された先端部を有している。電気生理学処置に特有の場合、カテーテル４のこの先端部はチップ（ｔｉｐ）と呼ばれる。有利には、制御器８はカテーテルのチップ位置を特定するための補助手段を有し、補助手段は医療器具が接触している配置点の正確な位置を与える。第１の変形例では、医療器具４は、上述のように超音波プローブ６の位置を特定する、例えばＲＦコイル等のアクティブ位置特定器を備える。チップは、３次元超音波画像データセットの具体的特徴を残す、音波を発生する小さくて薄い部分である。第２の変形例では、チップ位置を特定する補助手段は有利には、比較的一様な背景内の高コントラストな斑点形状又は細長い形状を強調する当業者に周知の画像処理技術を用いる。

故に、チップ位置を特定する補助手段は、時点ｔ_ｊでの医療器具４の接触点位置Ｐ_ｊ＝（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ，ｚ_ｊ）、及び構造３の内壁位置を提供するように適応される。第１の変形例では、そのような位置はある固定座標系、例えば臨床診療室の座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）、で直接的に表現される。第２の変形例では、そのような位置は、先ず超音波プローブ６のローカル座標系（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）で表現された後、当業者に周知の変換手段によって臨床診療室の座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）内の座標に変換される。

システムは複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）、３ＤＩＳ（ｔ_２）、…、３ＤＩＳ（ｔ）からの１つの３次元画像データセットに配置点Ｐ_ｊを関連付ける関連付け手段９を有している。ここで、ｊは整数である。有利には、時点ｔ_ｊで及ぼされる作用Ａ_ｊに対応する配置点Ｐ_ｊは、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）乃至３ＤＩＳ（ｔ）の取得時間の中でｔ_ｊに最も近い時点である時点ｔ_ｉに取得された３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）に関連付けられる。

故に、図２を参照すると、配置点Ｐ_１、Ｐ_２は３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）に、配置点Ｐ_３は３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_２）に、配置点Ｐ_４、Ｐ_５は３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_３）に、配置点Ｐ_６は３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_４）に関連付けられる。

利点は関連付けられた３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）はその作用が配置点Ｐ_ｊで及ぼされた時点ｔ_ｊでの構造３の状態を表すのに考慮され得ることである。１つの３次元画像データセットに２つ以上の位置が関連付けられてもよい。

手段１０は、参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）を得るためのものである。例えば、参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）は、特にｔ−１／２に近い時点に取得された配置点が存在する場合、取得された３次元画像データセットの最後の２つ３ＤＩＳ（ｔ−１）及び３ＤＩＳ（ｔ）を結合させることによって構築される。参照３次元画像データセットはまた単純に、複数の３次元画像データセットからの１つの３次元画像データセットとして、例えば、時点ｔ_１に取得された最初の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）として、又は時点ｔに取得された最新の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ）として、選択されることも可能である。以下では、参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）は時点ｔ_Ｒにて取得されたものと仮定する。ここで、Ｒはｉとは異なる演繹的（ｐｒｉｏｒｉ）な整数である。時点ｔ_Ｒとｔ_ｉとの間に超音波プローブ６と構造体３との双方が移動している場合がある。

図３を参照して、システムはさらに、複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）を臨床診療室の固定座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）で参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に整合するための変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を定める定義手段１１を有している。

図３を参照して、本発明に従ったシステムは有利には、超音波プローブ６の位置をその超音波プローブに関する座標の固定座標系、例えば臨床診療室の座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）、で特定する手段を有する。

このような位置の特定は、例えば、超音波プローブ６に配置された当業者に周知のアクティブ位置特定器に基づく。例えばＲＦコイルであるアクティブ位置特定器は、被検体の下方に置かれ、例えば患者台２に一体化された、ＲＦ受信ユニットにＲＦ信号を送信するように意図される。ＲＦ受信ユニットは、臨床診療室の座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）における超音波プローブ６の位置を測定する測定手段に受信信号を送信する。アクティブ位置特定器は超音波プローブ６の位置及び向きを正確に測定しなければならない。さらに、発光ダイオードに基づく光学式位置特定器も同様に使用可能である。このような位置特定の第１の利点は、それが非常に正確なことである。第２の利点は、それが実時間で実行され、それ故に必要であれば臨床処置中に作動させられ得ることである。

既述のように、超音波プローブ６は例えば呼吸運動等の患者の外部運動によって臨床診療中に動きやすい。故に、超音波プローブ６の位置特定手段は時点ｔ_ｉでの超音波プローブ６の位置特定を実現し、それにより座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）において時点ｔ_ｉで取得された３次元画像データセットの位置が同時に特定される。このような位置特定は、座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）における超音波プローブ６及び３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）の位置及び向きを完全に定め、また、例えば点Ｏ’と３つの直交ベクトルであるベクトルＯ’Ｘ’、ベクトルＯ’Ｙ’、ベクトルＯ’Ｚ’の座標を有するものである。

有利には、ローカルな座標系（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）（ｔ）が時点ｔでの超音波プローブ６に結び付けられる。このような座標系（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）（ｔ）は、特に、３次元画像データセット内で、例えば医療器具４又は構造体３等の関心構造の位置を特定するのに有用である。このようなローカル座標系は３次元画像データセットとともに移動する。故に、臨床診療室の座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）にて、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）に結び付けられたローカル座標系（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）（ｔ_ｉ）の位置特定Ｌｏｃ（ｔ_ｉ）と、参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に結び付けられたローカル座標系（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）（ｔ_Ｒ）の位置特定Ｌｏｃ（ｔ_Ｒ）とが提供される。その結果、位置特定Ｌｏｃ（ｔ_ｉ）とＬｏｃ（ｔ_Ｒ）とを整合させる第１の変換Ｔｒ（ｔ_ｉ）が、変換を定める定義手段１１によって座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）において定められ得る。

有利には、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）を参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に整合させるマッチング変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を定める定義手段１１は、超音波プローブ６のローカル座標系（Ｏ，ｘ’，ｙ’，ｚ’）（ｔ_ｉ）及び（Ｏ，ｘ’，ｙ’，ｚ’）（ｔ_Ｒ）の双方内で構造体３を分割する補助手段を有する。

図４を参照して、その補助手段は３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）内の上記構造体の第１の表面Ｓ１（ｔ_ｉ）と、参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）内の上記構造体の第２の表面Ｓ１（ｔ_Ｒ）とを分割するように適応されている。第１の表面Ｓ１（ｔ_ｉ）の１組の点が与えられると、例えば当業者に周知の反復最近点アルゴリズム（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いて、参照３次元画像データセット内で使用するための対応する第２の組の点が探索される。変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を定める定義手段は、第１及び第２の組の点Ｓ１（ｔ_ｉ）、Ｓ１（ｔ_Ｒ）間の平均二乗誤差を最小とする第２の変換Ｔｒ’（ｔ_ｉ）を、例えば変換ファミリーから、探すように適応される。有利には、整合精度を上げるために曲率測定Ｃ１（ｔ_ｉ）、Ｃ１（ｔ_Ｒ）のような更なる機能が用いられてもよい。そして、第２の変換Ｔｒ’（ｔ_ｉ）が第１の表面Ｓ１（ｔ_ｉ）の全ての点に適用される。

医療器具４は、構造体３に対して移動している場合があるので、整合変換を導出するこのような処理に干渉してはならない。

故に、変換ＴＲ（ｔ_ｉ）は図４に示されるように、時点ｔ_ｉでの座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）における超音波プローブ６のローカル座標系（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）（ｔ_ｉ）の位置特定Ｌｏｃ（ｔ_ｉ）を、時間ｔ_Ｒでの超音波プローブ６のローカル座標系（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）（ｔ_Ｒ）の位置特定Ｌｏｃ（ｔ_Ｒ）に整合させる第１の変換Ｔｒ（ｔ_ｉ）と、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）内の構造体３を参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）内の構造体３に整合させる第２の変換Ｔｒ’（ｔ_ｉ）と、に分解されてもよい。

このように、適応された変換ＴＲ（ｔ_ｉ）は、関連付けられた配置点Ｐ_ｊを有する各３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）に対して定義される。故に、複数の変換が臨床診療中に定められる。

そして、図５に示されるように、定められた変換ＴＲ（ｔ_ｉ）が手段１２によって３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）に関連付けられた配置点Ｐ_ｊに適用される。このようにして、変換された配置点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊが得られ、参照画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に対して整合される。

本発明に従ったシステムは最後に、複数の変換を適用することにより得られた複数の変換された配置点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊを可視化する手段１３を有する。

図６に示されるように、複数の変換された配置点は構造体３のマップＭを形成し、マップＭでは、例えば測定値又は組織が焼かれたことの指標等の、作用Ａ_ｊが及ぼした結果が変換された各配置点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊに与えられる。このマップは参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に対して整合される。なぜなら、このマップを形成する複数の配置点Ｐ_１、Ｐ_２、…、Ｐ_Ｍは、この参照画像データセットに対して適応された変換によって整合されているからである。

マップＭは表示手段１４によって表示される。

図７に示される本発明の第１実施形態では、参照３次元画像データセットＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊは、例えば時点ｔ_１で取得された第１の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）等の、固定の３次元画像データセットである。故に、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）に関連する配置点Ｐ_ｊは、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）を参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に整合する変換ＴＲ（ｔ_ｉ）によって、被変換点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊに先ず変換された後、可視化手段１３によって可視化される。

第１の変形例では、上述の被変換点を可視化する手段１３は、図７に示されるようにその被変換点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊが上述の参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に重ね合わされた表示Ｒを生成する補助手段を有する。

故に、可視化手段１３から提供された表示Ｒは固定された解剖学的構造の背景を有し、その上に変換された配置点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊが連続的に重ね合わされる。図７に示されるように、医療器具の位置は演繹的に更新されない。

有利には、システムはさらに、例えば当業者に周知の画像処理技術に基づく検出手段を用いて、参照３次元画像データセットから医療器具４を除外する手段を有する。

このような表示の第１の利点は、各配置点Ｐ_ｊに単一の変換ＴＲ（ｔ_ｉ）が適用されるので、その表示が簡易な方法で得られることである。第２の利点は、新たな配置点が表示Ｒに現れるとき、以前に処理された点は変更されることなくそのまま残されるため、その表示を読み取るのが容易なことである。

第２の変形例では、本発明に従った医療撮像システムはさらに、上述の変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）に適用する手段を有する。変換された３次元画像データセットＴＲ（ｔ_ｉ）３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）が得られ、それは時点ｔ_ｉにおける表示Ｒ（ｔ_ｉ）を生成するために用いられる。故に、時点ｔ_ｉにおける表示Ｒ（ｔ_ｉ）は、３次元画像データセットＴＲ（ｔ_ｉ）（３ＤＩＳ（ｔ_ｉ））に重ね合わされた変換中の配置点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊとそれ以前に変換された点とを示すものである。第１の利点は、表示Ｒにおいて医療器具４と構造体３との双方が更新されることである。故に、画像データによって形成される解剖学的構造の背景が最新のものとなる。さらに、変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）に適用することにより、参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に対する構造体３の如何なる動きも補償される。その結果、医療器具を次の目標点まで導くことが容易になるという第２の利点が得られる。

図８に示される本発明の第２実施形態では、参照画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）は、例えば最新の３次元画像データセットとしてなど、現時点ｔで取得された３次元画像データセットとして選択される。この場合、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ）に関連付けられる新たな配置点Ｐ_ｊは、それが関連付けられるそのときの３次元画像データセットに対応するので、如何なる変換も受けることなく参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ）に重ね合わされる。この場合、先に取得されて、時点ｔ−１での表示Ｒ（ｔ−１）を形成するように先の参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ−１）に重ね合わされていた全ての配置点が、その表示が更新され得るように、時点ｔでの参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ）に対して整合される必要がある。

第１の変形例では、図８に示されるように、先に取得されて、先の参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ−１）に重ね合わされていた配置点の全てが、時点ｔ−１での参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ−１）を時点ｔでの参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ）に整合する同一の更新変換ＴＲ_ｕｐ（ｔ）によって、被変換点ＴＲ_ｕｐ（ｔ）Ｐ_１、ＴＲ_ｕｐ（ｔ）Ｐ_２、ＴＲ_ｕｐ（ｔ）Ｐ_３、ＴＲ_ｕｐ（ｔ）Ｐ_４及びＴＲ_ｕｐ（ｔ）Ｐ_５に変換される。

その結果、本発明の第２実施形態に従って、時点ｔ_ｊで取得された配置点Ｐ_ｊは、時点ｔ−１、ｔ、ｔ＋１での一連の連続的な更新変換ＴＲ_ｕｐを有するグローバル変換ＴＲ（ｔ_ｉ）によって変換される。故に、時点ｔ−１で取得された点Ｐ_ｊは時点ｔにて被変換点ＴＲ_ｕｐ（ｔ）Ｐ_ｊに変換され、それはさらに時点ｔ＋１にて更新変換ＴＲ_ｕｐ（ｔ＋１）によって変換されるなど、次々に変換される。

第１の利点は現時点ｔにて可視化された表示Ｒ（ｔ）は体内の構造体の最新の状態に対応することである。また、生成された配置点のマップはより実際的になる。第２の利点は必要な計算量が妥当なことである。

第２の変形例では、時点ｔ_ｊで取得され３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）に関連付けられた配置点Ｐ_ｊは、複数の変換ＴＲ_ｉ（ｔ_ｊ＋１）、…、ＴＲ_ｉ（ｔ）によって連続的に変換される。配置点Ｐ_ｊは時点ｔにて、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）を参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ）に整合する変換ＴＲ_ｉ（ｔ）によって被変換点ＴＲ_ｉ（ｔ）Ｐ_ｊに変換される。同一の配置点Ｐ_ｊはさらに時点ｔ＋１にて、３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）を参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ＋１）に整合する変換ＴＲ_ｉ（ｔ＋１）によって被変換点ＴＲ_ｉ（ｔ＋１）Ｐｊに変換されるなど、次々に変換される。利点は連続的な変換による誤差が蓄積しないことである。

本発明の第３実施形態では、参照画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）は幾何学変換によって変換される。このような幾何学変換の目的は、例えば、構造体及びその結果としての表示が、ユーザが精通した方法でユーザによって確実に可視化されることである。例えば、このような幾何学変換は、構造体を３次元画像データセットの中心に配置するものであってもよいし、構造体を所望の方向に向けるものであってもよい。図９に示されるように、構造体３の方向軸ＯＡは当業者に既知の画像処理技術を用いて参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）内で検出されてもよい。そして、構造体３に適用されるとその構造体を所望の位置及び向きに配置することになる幾何学変換ＧＴが定められる。このような幾何学変換は被変換配置点に、それら配置点が参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に重ね合わされる前に適用されなければならない。利点は、このように幾何学的に変換された表示はユーザによる解釈が一層容易なことである。

本発明の第４実施形態では、可視化手段１２は医療器具４からの関心領域の見た目が得られるように適応される。図１０Ａ及び１０Ｂに示されるように、このような見た目は例えば以下のようにして生成される。すなわち、参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）内の、医療器具４の先端を含み且つ医療器具と垂直な平面Ｐ１を選ぶことによって生成される。これは、この平面Ｐ１を中心とする３次元画像データセットの平板（ｓｌａｂ）Ｓｂを定めることによって実現される。可視化手段１２は有利には、この関心領域に対応する被変換配置点が重ね合わされた、この平板の３次元にレンダリングされた見た目を生成する補助手段を有する。本発明のこの第４実施形態の第１の利点は医療器具４の付近の拡大像を提供し得ることであり、それにより関心領域の可視化が向上される。第２の利点は、このような見た目によって構造体３の別の透視図が得られることである。故に、上記の表示と組み合わせると、このような見た目はユーザが医療器具４を用いた処置を行う次の位置をより迅速、且つ効率的に定める助けとなる。特に、左心房の肺静脈の入口付近は非常に関心ある領域である。なぜなら、この入口付近はこの関心領域の組織を焼く必要がある心疾患の一因だからである。図１０Ａ及び１０Ｂに示されるように、肺静脈付近の見た目は、ユーザが医療器具を用いた行為を行う次の位置を決定する助けとなりやすい。

本発明はまた、医療器具及び３次元撮像を用いて被検体の構造体をマッピングする方法に関する。図１１に示されるように、当該方法は以下のステップ、すなわち：
― 被検体の構造体３の複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）、３ＤＩＳ（ｔ_２）、…、３ＤＩＳ（ｔ）を取得するステップ２０、
― 構造体３に接触する複数の点Ｐ_１、Ｐ_２、…、Ｐ_Ｍで複数の作用を及ぼすステップ２１、
― 複数の点Ｐ_ｊの１つを複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）、３ＤＩＳ（ｔ_２）、…、３ＤＩＳ（ｔ）の１つに関連付けるステップ２２、
― 複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_１）、３ＤＩＳ（ｔ_２）、…、３ＤＩＳ（ｔ）から参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）を計算するステップ２３、
― 複数の３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）の１つを該複数の３次元画像データセットに含まれる参照３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_Ｒ）に整合させるマッチング変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を定めるステップ２４、
― マッチング変換ＴＲ（ｔ_ｉ）を複数の点Ｐ_１、Ｐ_２、…、Ｐ_Ｍの３次元画像データセット３ＤＩＳ（ｔ_ｉ）の前記１つに関連付けられた点Ｐ_ｊに適用するステップ２５、
― 変換された点ＴＲ（ｔ_ｉ）Ｐ_ｊを可視化するステップ２６
を有する。

図面及びそれに関する上述の記載は本発明を例示するものであり、限定するものではない。添付の請求項の範囲内にある多数の変形例が存在することは明らかである。ハードウェア若しくはソフトウェア、又はそれら双方の品目から成る手段によって種々の機能を実現する多数の手法が存在する。この点で、図面は概略的なものであり、その各々は本発明の取り得る一実施形態のみを表すものである。故に、図面は別個の機能を別個のブロックで示しているが、これは決して、単一のハードウェア又はソフトウェアの品目が幾つかの機能を果たすことを排除するものではないし、単一の機能がハードウェア若しくはソフトウェア又はそれら双方の品目の集合体によって果たされることを排除するものでもない。

請求項における動詞“有する”及びその活用形の使用は、請求項に記載された要素又はステップ以外の要素又はステップが存在することを排除するものではない。また、要素又はステップの冠詞“ある（ａ又はａｎ）”の使用は、そのような要素又はステップが複数存在することを排除するものではない。

本発明に従ったシステムを示す概略図である。 本発明に従った結合手段を示す概略図である。 本発明に従った、３次元画像データセットの位置特定手段を示す概略図である。 本発明に従った、変換を定義する手段を示す概略図である。 本発明に従った、３次元画像データセットに定義された変換をその３次元データセットに関連付けられた点に適用する手段を示す概略図である。 本発明に従った、可視化手段によって提供されたマップを示す概略図である。 本発明の第１実施形態に従った、被変換点が参照３次元画像データセットに重ね合わされた様子を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に従った、被変換点が参照３次元画像データセットに重ね合わされた様子を示す概略図である。 本発明の第３実施形態に従った、参照３次元画像データセットに幾何学変換を適用する手段を示す概略図である。 本発明の第４実施形態に従って可視化手段によって提供された、医療器具からの関心領域の見た目を示す概略図である。 本発明の第４実施形態に従って可視化手段によって提供された、医療器具からの関心領域の見た目を示す概略図である。 本発明に従った方法を示す概略図である。

Claims (16)

1. 複数の時点ｔ_１、ｔ_２、…、ｔで被検体の構造体の複数の３次元画像データセットを取得する取得手段、
   前記構造体に接触する複数の点で複数の作用を及ぼす医療器具、
   前記複数の点の１つを前記複数の３次元画像データセットの１つに関連付ける手段、
   前記複数の３次元画像データセットから参照３次元画像データセットを計算する手段、
   前記複数の３次元画像データセットの前記１つを前記参照３次元画像データセットに整合させるマッチング変換を定める手段、
   前記複数の点の中の前記複数の３次元画像データセットの前記１つに関連付けられた点に前記マッチング変換を適用する手段、及び
   変換された点を可視化する手段、
   を有する医療撮像システム。
2. 前記参照画像データセットが固定の３次元画像データセットである、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
3. 前記参照画像データセットが最新の３次元画像データセットである、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
4. 変換された点を可視化する前記手段が、該変換された点が前記参照３次元画像データセットに重ね合わされた表示を生成する補助手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
5. 最新の前記３次元画像データセットに最新の前記マッチング変換を適用する手段を有し、且つ変換された点を可視化する前記手段が、該変換された点が変換された最新の３次元画像データセットに重ね合わされた表示を生成する補助手段を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の医療撮像システム。
6. 変換された点を可視化する前記手段が、前記医療器具の先端を含む平面に垂直な、該医療器具からの関心領域の見た目を生成する補助手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
7. 固定座標系における前記複数の点の位置を特定する手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
8. 固定座標系における前記複数の３次元画像データセットの位置を特定する手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
9. 前記参照画像データセットが幾何学変換に掛けられたものである、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
10. 前記変換が、前記複数の３次元画像データセットの前記１つのローカル座標系を前記参照３次元画像データセットの参照ローカル座標系に前記固定座標系内で整合させる第１変換と、前記複数の３次元画像データセットの該１つの前記構造体の位置を前記参照３次元画像データセットの前記構造体の参照位置に、前記３次元画像データセットの整合された前記ローカル座標系内で整合させる第２変換とを有する、ことを特徴とする請求項８に記載の医療撮像システム。
11. 前記変換が、時点ｔ−１で取得された先行の参照３次元画像データセットの変換された点の位置を、時点ｔで取得された最新の参照３次元画像データセットの位置に変換する連続的な更新変換を有する、ことを特徴とする請求項３に記載の医療撮像システム。
12. 前記参照３次元画像データセットが最新の３次元画像データセットで置換されたとき、前記複数の３次元画像データセットの前記１つを該最新の３次元画像データセットに整合させる新たな変換が、前記複数の３次元画像データセットの該１つに関連する点に適用される、ことを特徴とする請求項３に記載の医療撮像システム。
13. 前記構造体が心臓であり、且つ前記医療器具が電気生理学カテーテルである、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
14. 前記関連付ける手段が、時点ｔ_ｊで取得された点を時点ｔ_ｊに近い時点ｔ_ｉで取得された３次元画像データセットに関連付けるように適応されている、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
15. 前記取得手段が、前記被検体に配置された超音波プローブを用いて複数の３次元超音波画像データセットを取得するように意図されている、ことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
16. 被検体の構造体の複数の３次元画像データセットを取得するステップ、
    前記構造体に接触する複数の配置点で複数の作用を及ぼすステップ、
    前記複数の点の１つを前記複数の３次元画像データセットの１つに関連付けるステップ、
    前記複数の３次元画像データセットから参照３次元画像データセットを計算するステップ、
    前記複数の３次元画像データセットの１つを前記参照３次元画像データセットに整合させるマッチング変換を定めるステップ、
    前記複数の配置点の中の前記複数の３次元画像データセットの前記１つに関連付けられた配置点に前記マッチング変換を適用するステップ、及び
    変換された点を可視化するステップ、
    を有する医療撮像方法。

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