JP2010131385A - 機械的特性に基づくプローブの可視化 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可視化方法には、被験者16体内のプローブ12の長さに沿って配置される複数のポイントにおいて、それぞれの見かけの座標を示す入力値を受信することと、体内のプローブにより想定可能な形状に対するコスト関数を計算するため、見かけの座標に対してプローブの既知の機械的特性モデルを適用することと、が含まれる。コスト関数に対して応答可能なように形状が選択され、その形状に基づきプローブの長さに沿ったポイントの修正座標がもたらされる。続いて、修正座標を用いたプローブの画像が表示される。
【選択図】図1
Description
本出願は、参考として本明細書に組み込まれる米国特許仮出願第61/113,712号(2008年11月12日出願)の利益を主張するものである。
本発明は概して、生体内に置かれた物体位置の検知に関し、具体的には、生体内におけるプローブの位置検知中に経験するアーチファクトの検出と補償に関する。
様々な医療的処置には、センサー、チューブ、カテーテル、投薬装置、及び埋没物などの物体の、体内への設置が含まれる。位置検知システムは、このような物体を追跡するために開発されている。例えば、ビットカンフ(Wittkampf)による米国特許第5,983,126号(この開示は参考として本明細書に組み込まれる)には、カテーテル位置を電気インピーダンス法を用いて検出するシステムが記載される。米国特許出願公開第2006/0173251号(ゴバリ(Govari)ら)、及び同第2007/0038078号(オサドキ(Osadchy))には、プローブ上の電極と体表面上の複数位置との間で体内に電流を流すことによる、プローブの位置検知法が記載される。これらの方法は、プローブ位置の検知に、体内の電気インピーダンスを同様に用いる。
したがって、本発明の実施形態により、被験者体内のプローブの長さに沿って配置される複数のポイントにおいて、それぞれの見かけの座標を示す入力値を受信することと、体内のプローブにより想定可能な形状に対するコスト関数を計算するため、見かけの座標に対してプローブの既知の機械的特性モデルを適用することと、コスト関数に対して応答可能なように形状を選択することと、その形状に基づくプローブの長さに沿ったポイントにおいて修正座標をもたらすことと、修正座標を用いてプローブの画像を表示することと、を含む可視化方法が提供される。
・N−セクション数
・Lk−セクション長(同一である必要はない)、0≦k<N
・Gk(d)−偏向可能なプローブ用の偏向パラメーターdの関数としての回転マトリックス(又は前形状プローブ用の定数マトリックス)、1≦k<N。このマトリックスは、外力が加えられていないとき(すなわち、自由な形状のプローブ)の、セクションkとセクション(k−1)との間の相対回転を表す。
・0≦k<Nの場合のPk−セクションk上の位置検出器のリスト、各位置検出器は、セクションの開始位置からの距離、種類(例えば、ACL電極、SAS又はTAS磁気センサー)、及びその相対重要度(以下に記載されwjモテ゛ル示される、コスト関数計算における重み付け)で表される。各セクションのリストには、ゼロを含む任意の数の位置検出器を含むことができる。
・mj−位置測定値
・mj又ハ−配向測定値(全配向又は方向のみが含まれる場合がある)
・wj msr−測定値の重み
・x0−第1のセクションの開始ポイントの位置(すなわち、図2B中)
・rk−セクションkのセクションk−1に対する配向(0<k<Nのとき)、及び第1のセクションの全体的な配向(k=0のとき)
1.初期の新規重みを計算する
〔実施形態〕
(1) 被験者の体内のプローブの長さに沿って配置される複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す入力値を受信することと、
前記体内の前記プローブにより想定可能な形状に対するコスト関数を計算するために、前記見かけの座標に対して前記プローブの既知の機械的特性モデルを適用することと、
前記コスト関数に対して応答可能なように形状を選択することと、
前記形状に基づく前記プローブの前記長さに沿った前記ポイントの修正座標をもたらすことと、
前記修正座標を用いて前記プローブの画像を表示することと、を含む、可視化方法。
(2) 前記プローブがカテーテルを含み、前記入力値の受信が、前記被験者の心臓内の前記カテーテルの前記見かけの座標の測定値を受信することを含む、実施形態1に記載の方法。
(3) 前記入力値が、位置ベクトル、方向測定値及び全配向測定値からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
(4) 前記入力値の受信が、前記プローブの前記長さに沿って配置される位置検出器からの入力値を受信することを含み、各前記複数のポイントが、位置検出器のそれぞれの位置に対応する、実施形態1に記載の方法。
(5) 前記位置検出器が、インピーダンス測定電極、1軸磁気センサー及び3軸磁気センサーからなる群から選択される、実施形態4に記載の方法。
(6) 前記プローブの前記既知の機械的特性モデルが、
前記プローブの複数のセクションと、
各前記セクションの長さと、
前のセクションに対する前記各セクションの相対回転を定義する回転マトリックスと、
各前記複数のポイントの前記プローブ上の位置と、を含む、実施形態1に記載の方法。
(7) 前記回転マトリックスが、前記プローブの1つ以上の偏向パラメーターの関数を含む、実施形態6に記載の方法。
(8) 前記コスト関数が、
前記プローブの自由形状からの逸脱を表わす固有エネルギースコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の位置誤差を表わす位置誤差スコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の配向誤差を表わす配向誤差スコアを算出すること、並びに、
前記固有エネルギースコア、前記位置誤差スコア及び前記配向誤差スコアの加重平均として前記コスト関数を算出すること、により計算される、実施形態1に記載の方法。
(9) 周辺機器制御用コンピュータープログラム製品であって、
共に具現されたコンピューターが使えるコードを有するコンピューターが使える媒体、を含み、前記コンピューターが使えるプログラムコードが、
被験者の体内のプローブの長さに沿って配置される複数のポイントの、それぞれ見かけの座標を示す入力値を受信するよう構成されたコンピューターが使えるコードと、
前記体内の前記プローブにより想定可能な形状に対するコスト関数を計算するために、前記見かけの座標に対して前記プローブの既知の機械的特性モデルを適用するよう構成されたコンピューターが使えるコードと、
前記コスト関数に対して応答可能なように形状を選択するよう構成されたコンピューターが使えるコードと、
前記形状に基づく前記プローブの前記長さに沿った前記ポイントの修正座標をもたらすよう構成されたコンピューターが使えるコードと、
前記修正座標を用いて前記プローブの画像を表示するよう構成されたコンピューターが使えるコードと、を含む、コンピュータープログラム製品。
(10) 前記プローブがカテーテルを含み、前記入力値の受信が、前記被験者の心臓内の前記カテーテルの前記見かけの座標の測定値を受信することを含む、実施形態9に記載のコンピュータープログラム製品。
(11) 前記入力値が、位置ベクトル、方向測定値及び全配向測定値からなる群から選択される、実施形態9に記載のコンピュータープログラム製品。
(12) 前記入力値の受信が、前記プローブの前記長さに沿って配置される位置検出器からの入力値を受信することを含み、各前記複数のポイントが、位置検出器のそれぞれの位置に対応する、実施形態に記載のコンピュータープログラム製品。
(13) 前記位置検出器が、インピーダンス測定電極、1軸磁気センサー及び3軸磁気センサーからなる群から選択される、実施形態12に記載のコンピュータープログラム製品。
(14) 前記プローブの前記既知の機械的特性モデルが、
前記プローブの複数のセクションと、
各前記セクションの長さと、
前のセクションに対する前記各セクションの相対回転を定義する回転マトリックスと、
各前記複数のポイントの前記プローブ上の位置と、を含む、実施形態9に記載のコンピュータープログラム製品。
(15) 前記回転マトリックスが、前記プローブの1つ以上の偏向パラメーターの関数を含む、実施形態14に記載のコンピュータープログラム製品。
(16) 前記コスト関数が、
前記プローブの自由形状からの逸脱を表わす固有エネルギースコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の位置誤差を表わす位置誤差スコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の配向誤差を表わす配向誤差スコアを算出すること、並びに、
前記固有エネルギースコア、前記位置誤差スコア及び前記配向誤差スコアの加重平均として前記コスト関数を算出すること、により計算される、実施形態9に記載のコンピュータープログラム製品。
(17) 被験者の体内のプローブの長さに沿って配置される複数のポイントの、それぞれの見かけの座標を示す入力値を受信するよう構成されたインターフェイスと、
プロセッサであって、
前記インターフェイスからの前記入力値を受信し、
前記体内の前記プローブにより想定可能な形状に対するコスト関数を計算するために、前記見かけの座標に対して前記プローブの既知の機械的特性モデルを適用し、
前記コスト関数に対して応答可能なように形状を選択し、
前記形状に基づく前記プローブの前記長さに沿った前記複数の位置検出器の修正座標をもたらすよう構成された、
プロセッサと、を含む、プローブ可視化装置。
(18) ディスプレイを含み、前記プロセッサが、前記修正座標を用いて前記プローブの画像を前記ディスプレイ上に表示するよう結合される、実施形態17に記載の装置。
(19) 前記プローブがカテーテルを含み、前記入力値が、前記被験者の心臓内の前記カテーテルの前記見かけの座標の測定値を含む、実施形態17に記載の装置。
(20) 前記入力値が、位置ベクトル、方向測定値及び全配向測定値からなる群から選択される、実施形態17に記載の装置。
(21) 前記プローブが、前記プローブの前記長さに沿って配置される位置検出器を含み、各前記複数のポイントが位置検出器のそれぞれの位置に対応する、実施形態17に記載の装置。
(22) 前記位置検出器が、インピーダンス測定電極、1軸磁気センサー及び3軸磁気センサーからなる群から選択される、実施形態21に記載の装置。
(23) 前記プローブの前記既知の機械的特性モデルが、
前記プローブの複数のセクションと、
各前記セクションの長さと、
前のセクションに対する前記各セクションの相対回転を定義する回転マトリックスと、
各前記複数のポイントの前記プローブ上の位置と、を含む、実施形態17に記載の装置。
(24) 前記回転マトリックスが、前記プローブの1つ以上の偏向パラメーターの関数を含む、実施形態23に記載の装置。
(25) 前記コスト関数が、
前記プローブの自由形状からの逸脱を表わす固有エネルギースコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の位置誤差を表わす位置誤差スコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の配向誤差を表わす配向誤差スコアを算出すること、並びに、
前記固有エネルギースコア、前記位置誤差スコア及び前記配向誤差スコアの加重平均として前記コスト関数を算出すること、により計算される、実施形態17に記載の装置。
Claims (25)
- 被験者の体内のプローブの長さに沿って配置される複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す入力値を受信することと、
前記体内の前記プローブにより想定可能な形状に対するコスト関数を計算するために、前記見かけの座標に対して前記プローブの既知の機械的特性モデルを適用することと、
前記コスト関数に対して応答可能なように形状を選択することと、
前記形状に基づく前記プローブの前記長さに沿った前記ポイントの修正座標をもたらすことと、
前記修正座標を用いて前記プローブの画像を表示することと、を含む、可視化方法。 - 前記プローブがカテーテルを含み、前記入力値の受信が、前記被験者の心臓内の前記カテーテルの前記見かけの座標の測定値を受信することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記入力値が、位置ベクトル、方向測定値及び全配向測定値からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記入力値の受信が、前記プローブの前記長さに沿って配置される位置検出器からの入力値を受信することを含み、各前記複数のポイントが、位置検出器のそれぞれの位置に対応する、請求項1に記載の方法。
- 前記位置検出器が、インピーダンス測定電極、1軸磁気センサー及び3軸磁気センサーからなる群から選択される、請求項4に記載の方法。
- 前記プローブの前記既知の機械的特性モデルが、
前記プローブの複数のセクションと、
各前記セクションの長さと、
前のセクションに対する前記各セクションの相対回転を定義する回転マトリックスと、
各前記複数のポイントの前記プローブ上の位置と、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記回転マトリックスが、前記プローブの1つ以上の偏向パラメーターの関数を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記コスト関数が、
前記プローブの自由形状からの逸脱を表わす固有エネルギースコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の位置誤差を表わす位置誤差スコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の配向誤差を表わす配向誤差スコアを算出すること、並びに、
前記固有エネルギースコア、前記位置誤差スコア及び前記配向誤差スコアの加重平均として前記コスト関数を算出すること、により計算される、請求項1に記載の方法。 - 周辺機器制御用コンピュータープログラム製品であって、
共に具現されたコンピューターが使えるコードを有するコンピューターが使える媒体、を含み、前記コンピューターが使えるプログラムコードが、
被験者の体内のプローブの長さに沿って配置される複数のポイントの、それぞれ見かけの座標を示す入力値を受信するよう構成されたコンピューターが使えるコードと、
前記体内の前記プローブにより想定可能な形状に対するコスト関数を計算するために、前記見かけの座標に対して前記プローブの既知の機械的特性モデルを適用するよう構成されたコンピューターが使えるコードと、
前記コスト関数に対して応答可能なように形状を選択するよう構成されたコンピューターが使えるコードと、
前記形状に基づく前記プローブの前記長さに沿った前記ポイントの修正座標をもたらすよう構成されたコンピューターが使えるコードと、
前記修正座標を用いて前記プローブの画像を表示するよう構成されたコンピューターが使えるコードと、を含む、コンピュータープログラム製品。 - 前記プローブがカテーテルを含み、前記入力値の受信が、前記被験者の心臓内の前記カテーテルの前記見かけの座標の測定値を受信することを含む、請求項9に記載のコンピュータープログラム製品。
- 前記入力値が、位置ベクトル、方向測定値及び全配向測定値からなる群から選択される、請求項9に記載のコンピュータープログラム製品。
- 前記入力値の受信が、前記プローブの前記長さに沿って配置される位置検出器からの入力値を受信することを含み、各前記複数のポイントが、位置検出器のそれぞれの位置に対応する、請求項9に記載のコンピュータープログラム製品。
- 前記位置検出器が、インピーダンス測定電極、1軸磁気センサー及び3軸磁気センサーからなる群から選択される、請求項12に記載のコンピュータープログラム製品。
- 前記プローブの前記既知の機械的特性モデルが、
前記プローブの複数のセクションと、
各前記セクションの長さと、
前のセクションに対する前記各セクションの相対回転を定義する回転マトリックスと、
各前記複数のポイントの前記プローブ上の位置と、を含む、請求項9に記載のコンピュータープログラム製品。 - 前記回転マトリックスが、前記プローブの1つ以上の偏向パラメーターの関数を含む、請求項14に記載のコンピュータープログラム製品。
- 前記コスト関数が、
前記プローブの自由形状からの逸脱を表わす固有エネルギースコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の位置誤差を表わす位置誤差スコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の配向誤差を表わす配向誤差スコアを算出すること、並びに、
前記固有エネルギースコア、前記位置誤差スコア及び前記配向誤差スコアの加重平均として前記コスト関数を算出すること、により計算される、請求項9に記載のコンピュータープログラム製品。 - 被験者の体内のプローブの長さに沿って配置される複数のポイントの、それぞれの見かけの座標を示す入力値を受信するよう構成されたインターフェイスと、
プロセッサであって、
前記インターフェイスからの前記入力値を受信し、
前記体内の前記プローブにより想定可能な形状に対するコスト関数を計算するために、前記見かけの座標に対して前記プローブの既知の機械的特性モデルを適用し、
前記コスト関数に対して応答可能なように形状を選択し、
前記形状に基づく前記プローブの前記長さに沿った前記複数の位置検出器の修正座標をもたらすよう構成された、
プロセッサと、を含む、プローブ可視化装置。 - ディスプレイを含み、前記プロセッサが、前記修正座標を用いて前記プローブの画像を前記ディスプレイ上に表示するよう結合される、請求項17に記載の装置。
- 前記プローブがカテーテルを含み、前記入力値が、前記被験者の心臓内の前記カテーテルの前記見かけの座標の測定値を含む、請求項17に記載の装置。
- 前記入力値が、位置ベクトル、方向測定値及び全配向測定値からなる群から選択される、請求項17に記載の装置。
- 前記プローブが、前記プローブの前記長さに沿って配置される位置検出器を含み、各前記複数のポイントが位置検出器のそれぞれの位置に対応する、請求項17に記載の装置。
- 前記位置検出器が、インピーダンス測定電極、1軸磁気センサー及び3軸磁気センサーからなる群から選択される、請求項21に記載の装置。
- 前記プローブの前記既知の機械的特性モデルが、
前記プローブの複数のセクションと、
各前記セクションの長さと、
前のセクションに対する前記各セクションの相対回転を定義する回転マトリックスと、
各前記複数のポイントの前記プローブ上の位置と、を含む、請求項17に記載の装置。 - 前記回転マトリックスが、前記プローブの1つ以上の偏向パラメーターの関数を含む、請求項23に記載の装置。
- 前記コスト関数が、
前記プローブの自由形状からの逸脱を表わす固有エネルギースコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の位置誤差を表わす位置誤差スコアを算出すること、
前記プローブの前記既知の機械的特性モデルと、前記プローブの前記長さに沿って配置される前記複数のポイントのそれぞれの見かけの座標を示す前記入力値との間の配向誤差を表わす配向誤差スコアを算出すること、並びに、
前記固有エネルギースコア、前記位置誤差スコア及び前記配向誤差スコアの加重平均として前記コスト関数を算出すること、により計算される、請求項17に記載の装置。
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