JP2014533545A - ライブ画像と解剖学的構造表示とのペアリング - Google Patents

Abstract

本発明は、解剖学的構造表示とライブ画像とのペアリングに関する。ライブ画像と解剖学的構造表示との強化されたより柔軟なペアリングをもたらすために、解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするよう、解剖学的構造に対する空間関係におけるデバイスの基準投射解剖学的構造画像データが提供され（１００）、画像データは異なる視角からデバイスを示す少なくとも第１及び第２の画像を含む。更に、解剖学的構造基準系を備える解剖学的構造表示が提供される（２００）。解剖学的構造表示は、基準投射解剖学的構造画像データの少なくとも第１及び第２の画像との空間コヒーレンスに導かれる（３００）。解剖学的構造基準系内のデバイスの三次元モデルが投射解剖学的構造画像データから計算される（４００）。デバイスを含む少なくとも１つのライブ画像が提供される（５００）。モデル及び少なくとも１つのライブ画像はライブ画像内に含まれるデバイス情報に基づき位置合わせされる。解剖学的構造表示はモデル及び少なくとも１つのライブ画像の位置合わせに基づき少なくとも１つのライブ画像との空間コヒーレンスに導かれる（７００）。位置合わせされる解剖学的構造は少なくとも１つのライブ画像と組み合わせられる（８００）。

Description

本発明は、解剖学的構造表示をライブ画像（生画像）とペアリングするための装置、解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするための対応する方法、コンピュータプログラム素子、コンピュータ読取可能な媒体、及びデバイスを運転する方法に関する。

Ｘ線撮像システムが手術室環境内で用いられる。例えば、経カテーテル大動脈弁移植（ＴＡＶＩ）は極めて重要な手術であり、その場合、前介入(pre-interventional)又は周囲介入(peri-interventional)データから導出される解剖学的構造表示をライブ画像と位置合わせすること（registration）は大いなる挑戦である。例えば、ＷＯ２０１０／０６７３００Ａ１は、心臓弁交換のための自動ロードマップ化に関し、注入される造影剤を用いて心臓の血管起始部領域のＸ線画像を取得すること、及び血管内に挿入される交換弁を用いて血管起始部領域の最新の蛍光透視画像を取得することを含む。計算ユニットが取得画像内の血管情報を特定し、血管情報データを用いて血管起始部表示のモデルを作る。血管起始部表示と少なくとも１つの蛍光画像との組み合わせによって合成画像が生成される。

解剖学的構造表示とライブ画像との増強されたより柔軟性のあるペアリングをもたらす必要があり得る。

本発明の目的は独立項の主題によって解決され、更なる実施態様は従属項に含められる。

本発明の以下に記載される特徴は、装置（apparatus）、解剖学的構造表示(anatomy representation)をライブ画像（live image）とペアリングするための方法、コンピュータプログラム素子、コンピュータ読取り可能な媒体、及びデバイス（device）を作動させるための方法にも当て嵌まることが記されなければならない。

本発明の１つの特徴によれば、インターフェースユニットと、処理ユニットとを含む、解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするための装置が提供される。インターフェースユニットは、解剖学的構造に対する空間関係においてデバイスの基準投射解剖学的構造画像データ（reference projected-anatomy image data）を提供するように構成される。画像データは、異なる視角からデバイスを示す少なくとも第１及び第２の画像を含む。インターフェースユニットは、デバイスを含む少なくとも１つのライブ画像を提供するようにも構成される。処理ユニットは、解剖学的構造基準系を備える解剖学的構造の表示を提供し、解剖学的構造表示を基準投射解剖学的構造画像データの少なくとも第１及び第２の画像との空間コヒーレンスに導くように構成される。処理ユニットは、投射解剖学的構造画像データから解剖学的構造の基準系内でデバイスの三次元モデルを計算し、ライブ画像内に含まれるデバイス情報に基づきモデル及び少なくとも１つのライブ画像を位置合わせする（register）ようにも構成される。処理ユニットは、モデル及び少なくとも１つのライブ画像の位置合わせに基づき解剖学的構造表示を少なくとも１つのライブ画像との空間コヒーレンスに導き、位置合わせされる解剖学的構造を少なくとも１つのライブ画像と組み合わせるようにも構成される。

更なる例示的な実施態様によれば、装置は、解剖学的構造表示でオーバーレイされてライブ画像を視覚化するよう構成される、ディスプレイユニットを含む。

本発明の第２の特徴によれば、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、上述のような装置とを含む、Ｘ線撮像システムが提供される。Ｘ線源は、Ｘ線検出器に向かってＸ線放射を放射して、関心の物体の領域の少なくとも一部を放射するよう構成される。Ｘ線検出器は、デバイスの基準投射解剖学的構造画像データを提供し、少なくとも１つのライブ画像を提供するよう構成される。

本発明の第３の特徴によれば、解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするための方法が提供され、当該方法は、
ａ）解剖学的構造に対する空間関係においてデバイスの基準投射解剖学的構造画像データを提供するステップであって、画像データは異なる視角からデバイスを示す少なくとも第１及び第２の画像を含むステップと、
ｂ）解剖学的構造基準系を備える解剖学的構造表示を提供するステップと、
ｃ）解剖学的構造表示を基準投射解剖学的構造画像データの少なくとも第１及び第２の画像との空間コヒーレンスに導くステップと、
ｄ）投射解剖学的構造画像データから解剖学的構造基準系内でデバイスの三次元モデルを計算するステップと、
ｅ）デバイスを含む少なくとも１つのライブ画像を提供するステップと、
ｆ）ライブ画像内に含まれるデバイス情報に基づきモデル及び少なくとも１つのライブ画像を位置合わせするステップと、
ｇ）モデル及び少なくとも１つのライブ画像の位置合わせに基づき解剖学的構造表示を少なくとも１つのライブ画像との空間コヒーレンスに導くステップと、
ｈ）位置合わせされる解剖学的構造を少なくとも１つのライブ画像と組み合わせるステップとを含む。

これらのステップの順序に関して、ステップａ）は、ステップｅ）の前に遂行される。ステップｂ）のためのデータを事前に計算し、或いは他の方法において準備し得る。ステップｃ）のために、ステップａ）及びｂ）は遂行されていなければならない。ステップｄ）は、ステップｃ）の後に遂行されるが、ステップｅ）の前又は後に遂行されてもよい。ステップｆ）のために、ステップｄ）及びｅ）は既に遂行されていなければならない。ステップｈ）は、ステップｇ）が遂行されることを必要とする。ステップｇ）は、ステップｆ）に基づき得る。

更なる例示的な実施態様によれば、少なくとも１つのライブ画像は、任意の視角を有する。

例えば、少なくとも１つのライブ画像の視角は、基準投射画像データの少なくとも第１及び第２の画像の視角と異なる。

更なる例示的な実施態様によれば、基準投射解剖学的構造画像データは造影剤を用いて得られ、前記少なくとも１つのライブ画像は造影剤を用いずに得られる。

更なる例示的な実施態様によれば、上述の方法は、経カテーテル大動脈弁移植（ＴＡＶＩ）中の補助のために使用される。

更なる実施例によれば、空間関係は、解剖学的構造内でのデバイスの係止、即ち、完全に抑制されていないならば、考慮される解剖学的構造部分に対するデバイスの運動が少なくとも極めて最小である状態によって達成される。しかしながら、この解剖学的構造部分は、それ自体患者の体に対する運動内にあり得る。例えば、強制プロトコルが設けられ、それは大動脈撮影画像及びライブ時画像の両方で標的解剖学的構造に空間的に接続される場所におけるデバイスの係止を強制する。

更なる例示的な実施態様によれば、デバイスは、大動脈起始部内に、例えば、大動脈弁の杯状窩（cup）内に係止し得る、ピグテールカテーテル又はその一部である。

更なる例示的な実施態様によれば、解剖学的構造は、その基準系内で（自然の）規則的な運動に晒され、その運動を幾つかの反復的な運動段階に分解可能である。上述の方法は、更に以下のステップを含む。即ち、ステップａ）において、基準投射画像データは、時間に沿う一連の基準投射画像データであり、その幾つかの運動段階中に前記解剖学的構造を含む。ステップｄ）において、デバイスの一連の三次元モデルが時間に沿って計算される。ステップｅ）において、時間に沿う一連のライブ画像が提供される。当該方法は、時間に沿う少なくとも１つの三次元モデルを選択し、且つ同じ運動段階に対応する時間に沿う少なくとも１つのライブ画像を選択する、更なるステップｉ）を更に含む。ステップｆ）において、少なくとも１つの選択される三次元モデルと同じ運動段階に対応する少なくとも１つのライブ画像との間で位置合わせが遂行される。

例えば、その運動は、心臓の鼓動であり得るが、呼吸等であってもよい。よって、例えば、腹部介入において、例えば、主として、そして、もちろん心臓目的のために、呼吸が運動原因である、腹部大動脈瘤内治療において、本発明を用い得る。

本発明の第４の特徴によれば、処理ユニットによって実行されるときに、上述の方法を実施するよう構成されるコンピュータプログラム素子が提供される。

本発明の第５の特徴によれば、その上にコンピュータプログラム素子を記憶させるコンピュータ読取り可能な媒体が提供され、それは処理ユニットによって実行されるときに上述の方法を実施するよう構成される。

本発明の第６の特徴によれば、デバイスを作動させる方法は、以下のステップ、即ち、ａ）上述の方法に従って解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするステップと、ｂ）解剖学的構造表示でオーバーレイされてライブ画像を視覚化するステップとを含む。

解剖学的構造表示は、標識付き解剖学的構造詳細に加えて、測定値、例えば、弁杯状窩、冠状小孔等を含み得る。様々の弁測定値はこの表示の一部であり得、従って、ライブ画像の上にオーバーレイされ得る。

本発明のある特徴によれば、基準画像として異なる視角の下で少なくとも一対の２Ｄ画像を取得することに基づき、ライブ画像を用いて解剖学的構造表示をオーバーレイすることが提供され、ｉ）投射内に見られる３Ｄ解剖学的構造表示のフットプリント、及びｉｉ）参照解剖学的構造との空間関係において配置されるデバイスの投射を特徴とする。オーバーレイは、更に、３Ｄ解剖学的構造表示を幾つかの基準画像と相互位置合わせすることに基づく。この相互位置合わせ結果から並びに投射解剖学的構造画像内に観察されるデバイスのフットプリントから、３Ｄ解剖学的構造表示内でデバイスの３Ｄモデルが計算される。オーバーレイは、更に、少なくとも１つの２Ｄライブ画像を取得すること、及び３Ｄデバイスモデルを位置合わせすることに基づく。従って、この２Ｄライブ画像への付着される解剖学的構造表示の位置合わせは、３Ｄデバイスモデル及びライブデバイスフットプリントの両方からのデバイス情報に基づく。オーバーレイは、解剖学的構造表示の投射をライブ画像の上に正しくオーバーレイし或いは重ね合わせるために或いはその逆のために、この位置合わせの結果を用いることに更に基づく。

本発明の更なる特徴によれば、２Ｄライブビューと３Ｄ解剖学的構造表示との正確な位置合わせは、デバイス及び解剖学的構造フットプリントの両方を特徴とする幾つかの投射画像に基づく解剖学的構造に対応して配置されるデバイスの３Ｄモデルを計算することによってもたらされる。この３Ｄモデルは、解剖学的構造をデバイスを特徴とするライブ画像と位置合わせするために用いられる。

本発明のある特徴によれば、参照解剖学的構造内に係止するデバイス（即ち、デバイスは係止される）が、幾つかのビューに基づくデバイスモデリング技術と組み合わせられる。方法が２Ｄライブビューとの３Ｄ解剖学的構造表示の正確な位置合わせのために提案され、そこでは、解剖学的構造は見えず、２Ｄ視角は可変である。

換言すれば、本発明のある特徴によれば、解剖学的構造内に係止（ロック）されるデバイスの３Ｄモデルを計算し、その計算は、デバイス及び解剖学的構造フットプリントの両方を特徴とする幾つかの投射画像に基づき、このモデルは、解剖学的構造をデバイス（しかし解剖学的構造ではない）を特徴とし且つ任意の視角の下で取得されるライブ画像と位置合わせするために使用される。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載する実施態様を参照して明らかになり、解明されるであろう。

以下の図面を参照して、本発明の例示的な実施態様を記載する。

本発明の例示的な実施態様に従ったＸ線撮像システムを示す概略図である。 本発明の例示的な実施態様に従った解剖学的構造に対する空間関係におけるデバイスの実施例を示す概略図である。 本発明の例示的な実施態様に従った解剖学的構造表示とライブ画像とのペアリングのための方法の基本ステップを示すフロー図である。 本発明に従った方法の更なる実施例を示すフロー図である。 本発明に従った方法の更なる実施例を示すフロー図である。

以下、本発明は経カテーテル大動脈弁移植（ＴＡＶＩ）用のＸ線撮像システムの脈絡において用いられるものとして例示的に記載される。しかし、肺動脈弁、僧帽弁、及び三尖弁のような、他の種類の心臓弁の交換の脈絡において、或いは、血管内手術、例えば、腹部大動脈瘤のような、他の医療手術の脈絡においても、本発明を用い得る。ＴＡＶＩ介入において、重要な点は、配置前の蛍光透視法の下での移植可能なデバイスの精密な位置決めである。この位置決めを達成するために、弁配置の最適な投影を決定するために（造影剤を用いた）大動脈上血管造影法を遂行し得る。良好なコントラストを特徴とする写真又は画像を選択し、記憶させ、次に、移植前基準画像として用い得る。大動脈起始部（aortic root）内に配置される所謂ピグテールカテーテルを通じてコントラスト注入を達成し得る。正確な位置決めを容易化するために、ロードマップ法又はアウトライン法を用い得る。これはライブ視像（生視像）（例えば、造影剤を用いない蛍光透視法）に解剖学的構造の解剖学的表示（例えば、基準大動脈撮影像から抽出されるような大動脈起始部の輪郭、３Ｄ前介入データから導入される解剖学的モデル、両者の組み合わせ、又は任意の他の適切な表示）を重ね合わせることに存する。次に、この解剖学的構造表示をライブ画像に正しく位置合わせし得る。ライブ画像との連続的な位置合わせプロセスは、しばしばトラッキングと呼ばれる。

例えば、参照解剖学的構造（anatomy referential）と対応して配置されるデバイス、例えば、他の手術理由から必要とされる故に既に存在しているデバイスの存在に頼り、解剖学的構造表示を２Ｄライブデータ（生データ）と位置合わせするための仲介者としてデバイスについての情報を用い得る。これは一般的には極めてかすかに対比される石灰化に頼らずにライブ画像に対する解剖学的構造の位置合わせを可能にするという利点を有し、その良好な視覚化は完全に保証されない。

以下の図面を参照して、本発明の例示的な実施態様を以下に記載する。

図１は、解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするための装置１０を含むＸ線撮像システム５０を例示している。図１はＸ線撮像システム５０の脈絡において装置１０を示しているが、装置１０は独立型（スタンドアローン）装置であってよく、別個に設けられてもよい。Ｘ線撮像システム５０は、図１ではＣアームシステムを参照して示されているが、任意の他のＸ線システムであり得る。

Ｘ線撮像システム５０は、Ｘ線源６０と、Ｘ線検出器７０とを含み得る。Ｘ線源６０は、物体８０の関心の領域の少なくとも一部を放射して、検出器７０に向かってＸ線放射を放射するよう構成される。Ｘ線検出器７０は、デバイスの基準投射解剖学的画像データをもたらし、少なくとも１つのライブ画像をもたらすよう構成される。

Ｘ線撮像システム５０及び装置１０を更に記載する前に、解剖学的構造表示をライブ画像基準構造とペアリングするための方法の実施例を、図３を参照して更に詳細に記載する。

図３では、解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするための方法が記載されており、以下を含む。

第１のステップ１００において、解剖学的構造に対する空間関係においてデバイスの基準投射解剖学的画像データが提供され、画像データは、異なる視角からデバイスを示す第１及び第２の画像を少なくとも含む。

例えば、基準投射画像データは、状況にアクセスするために手術介入において日常的に遂行される一対の大動脈撮影像(aortagram)であり得る。

第２のステップ２００において、解剖学的構造基準系を備える解剖学的構造表示が提供される。

例えば、解剖学的構造表示は、弁及びその周囲を描写し得る。前介入３Ｄデータ組から、例えば、ＣＴスキャンから或いは任意の他の既知の技法に従って、解剖学的構造表示を導出し得る。解剖学的構造表示は、例えば、大動脈起始部の、様々の弁素子の、弁の周りの可能な石炭化のＤＣ表示を含み得るし、或いはそれは他の代替的な又は追加的な詳細を含み得る。その上、その表示は、前介入源及び周囲介入源からの素子を結合もし得る。

第３のステップ３００において、解剖学的構造表示は、基準投射解剖学的画像データの少なくとも第１及び第２の画像との空間的コヒーレンスに導かれる。

例えば、基準投射解剖学的画像データが大動脈撮影像である場合、このステップは、大動脈撮影像と解剖学的構造表示との相互位置合わせを遂行することを含み得る。例えば、解剖学的構造表示を幾つかの基準投射解剖学的画像又は大動脈撮影像と同時に空間的コヒーレンスに導き得る。例えば、これを幾つかの空間的変換Ｔｓ（Ａ→Ｒ）を見出すことによって行い得る。ｓは複数のためであり、それは投射解剖学的構造Ａを３Ｄ解剖学的構造表示Ｒと対応させる。この相互位置合わせタスクにおいて、デバイスは３Ｄ解剖学的構造表示内に必ずしも存在しないので、デバイスは最小に含められ得る。他の基準に加えて、或いは他の基準の代わりに、例えば、２Ｄ投射画像内の造影剤のフットプリントを用い得る。

第４のステップ４００において、解剖学的基準系内のデバイスの三次元モデルが投射解剖学的画像データから計算される。

例えば、モデルは３Ｄ中心線で構成され得るし、この中心線の各地点のために、その地点の周りの楕円形又はパラメトリック断面で構成され得る。そのようなモデルは、カテーテルのような管状デバイスの良好な記載を構成する。そのような中心線を計算することは、あらゆる投射におけるデバイスフットプリントに正しく適合する３Ｄ曲線によって２つ又はそれよりも多くの投射解剖学的画像内の特定数の対応する地点をリンクさせるために、（異なる角形成の下での幾つかの投射によって表示されるので可能な）３Ｄ空間内でそれらの地点を配置するよう、それらの地点を定めることになる。対応する地点は明白に選択されなければならない。これらは、例えば、局所的に最大の曲線の地点である。あらゆる中心線地点のために、楕円形又はパラメトリック断面を計算することを、中心線の場所での各投射画像におけるデバイス幅を見出すことにおいて、そして、楕円形又はパラメトリック断面をそれらの見出される幅に一致させるよう達成し得る。

第５のステップ５００において、デバイスを含む少なくとも１つのライブ画像が提供される。

例えば、２Ｄライブ画像を取得し得る。更に、如何なる視角の下でも２Ｄライブ画像を取得し得る。ライブ画像は、解剖学的構造に対する空間関係においてデバイスを含まなければならない。

第６のステップにおいて、ライブ画像内に含まれるデバイス情報に基づき、モデル及び少なくとも１つのライブ画像が位置合わせされる。

第７のステップにおいて、解剖学的構造表示は、モデル及び少なくとも１つのライブ画像の位置あわせに基づき少なくとも１つのライブ画像との空間対応に導かれる。

例えば、Ｔ（Ｒ→Ｌ）変換の適用後、解剖学的構造表示は、ライブ画像との空間対応に導かれる。

第８のステップにおいて、位置合わせされる解剖学的構造は、少なくとも１つのライブ画像と組み合わせられる。

例えば、これは両方のデータストリームを合流させることを含み得る。この組み合わせの結果は、例えば、位置合わせされる解剖学的構造表示が何らかの方法でオーバーレイされる一連のライブ画像であり得る。例えば、画像平面上に投射されるような弁のアウトラインを視覚化し得る。純然たる解剖学的構成情報に加えて、この表示は、（例えば、投射において線又は平行四辺形、或いは任意の他の適切な形態の表示として見られる）弁平面の図形的表示のような地理的素子を含み得、それは弁精密位置決めの脈絡において有用であり得る。

第１のステップ１００をステップａ）とも呼び、第２のステップ２００をステップｂ）とも呼び、第３のステップ３００をステップｃ）とも呼び、第４のステップ４００をステップｄ）とも呼び、第５のステップ５００をステップｅ）とも呼び、第６のステップ６００をステップｆ）とも呼び、第７のステップ７００をステップｇ）とも呼び、第８のステップ８００をステップｈ）とも呼ぶ。それらのステップの順序については上記を参照。

更なる特徴が点線で図３にも示されている。例えば、方法は３つの異なる段階からのデータに関する。第１の段階９２は、例えば、前に取得した情報を計算し且つ処理することによって解剖学的構造表示が準備される、手続前又は手術前段階であり得る。第２の段階９４は、手続内又は手術内段階であり得る。この第２の段階を、基準投射解剖学的画像が取得される第１の副段階９６と、ライブ画像が取得される第２の副段階９８とに分割し得る。例えば、第１の副段階９６は、造影剤注入段階であり、第２の副段階９８は、造影剤のない最新段階である。これらの機能は、図３に示されているが、追加的な機能として提供されることが記される。よって、それらは上に更に記載された基本機能のための選択肢として提供される。

図４に示されるように、計算ステップ４００は、例えば、入力大動脈撮影像内のデバイス処理４００Ａのような追加的なステップを含み得る。例えば、後続のモデリング４００のための材料を生産するために、基準投射解剖学的画像からのデバイスの情報を処理し得る。例えば、他の技法に加えて或いは他の技法の代替として、ハードセグメント化（デバイスのフットプリント特定）のような技法又はフィルタリング（隆起（ridgeness）、方向）を用い得る。結果として得られる材料は、処理済み脈管撮影像（Processed Angiograms）によって表示され、ｓは複数のためであり、ＰＡｓと呼ぶ。例えば、ステップ４００における解剖学的構造における３Ｄデバイスモデリングは、デバイスの３Ｄモデルを生成するために、解剖宅的構造内で、短いＤＭにおいて、上述の空間変換Ｔｓ（Ａ→Ｒ）のような情報、及び上述のデバイス材料ＰＡｓを用い得る。ステップ２００の解剖学的構造表示をＲとも呼び、ステップ５００のライブ画像をＬと呼ぶ。基準投射解剖学的画像をＡと呼ぶ。

例えば、これは以下のアプローチを含み得る。
− 先ず、例えば、各Ｔｓ（Ａ→Ｒ）への別個の適用を通じて、各投射解剖学的画像を３Ｄ解剖学的構造表示と整列させること。
− 次に、３Ｄモデリングを実現し得る。

例えば、３Ｄモデルを実現することは、以下の１つ又はそれよりも多くを含み得る。
− 投射において見られるようなデバイス中心線の空間内の背面投射。
− それらの背面投射によって生成される表面の交差部での３Ｄ線の計算。
− 投射においてデバイスフットプリントと一致する３Ｄパラメトリック区画の適合。

図４にも示されるように、位置合わせステップ６００は、例えば、ライブ画像におけるデバイス処理６００Ａのような追加的なステップを含み得る。例えば、後続の位置合わせ６００のための材料を生成するために、ライブ画像からのデバイスの情報を処理し得る。例えば、そのようなデバイス処理６００Ａのために、他の技法に加えて或いは他の技法の代替として、ハードセグメント化（デバイスのフットプリント特定）又はフィルタリング（隆起、方向）を用い得る。結果として得られる材料は、ＰＬと呼ぶ処理済みライブ画像（Processed Live Image）によって表示される。

モデル及び少なくとも１つのライブ画像６００を位置合わせすることは、デバイスに基づく２Ｄ−３Ｄ位置合わせを含み得る。例えば、デバイスに由来する材料、参照解剖学的構造内で計算されるデバイスモデルＤＭに依存することは、ライブ画像のデバイスフットプリントＰＬとの対応に導かれる。結果的に、２Ｄ−３Ｄ位置合わせは、ライブ取得パラメータから既知の、選択されるライブ平面の上へのデバイスモデルの投射の周りの開始研究地点から利益を得る。位置合わせステップ６００は、ライブ画像中のデバイスをデバイスモデルとリンクさせ、結果的に、解剖学的構造表示とリンクさせる、Ｔ（Ｒ→Ｌ）変換を生成することを含み得る。

上述の実施例は、解剖学的構造と既に空間関係にあるデバイスについての情報を有利に利用する画像ペアリングのための技法に関することが記される。デバイスは、介入脈絡に関連して他の理由のために既に存在しているのが普通である。方法自体の一部を形成しないが、この事実は破線ブロック０によって図３中に概略的に示される。

例えば、解剖学的構造内でのデバイスの係止、即ち、もし完全に抑制されないならば、考慮される解剖学的構造部分に対するデバイスの移動が少なくとも極めて最小である状態によって、空間関係を達成し得る。

例えば、強制プロトコルが提供される。この所謂方法ステップの入口は、標的解剖学的構造（例えば、弁及び大動脈起始部）に空間的に緊密に接続される場所内のデバイス（典型的には、ピグテールカテーテル又は任意の介入関連放射線不透過性デバイス）の係止を大動脈撮影時及びライブ時の両方で強制することに存する本発明の１つの特徴を象徴的に表す。弁洞（図２）は、典型的にはそのような係止が直ちに達成される解剖学的な場所である。実際には、このスポットは、ピグテールの「駐車」のために既に用いられている（図３）。デバイスは、弁の最終配置まで、所定の場所に留まり得る。デバイス留置に直面することを望まないならば、弁の最終配置で、デバイスは取り除かれなければならない。しかし、これはデバイスが完全精密配置段階中に置かれたままの状態でいることを意味する。

上述の方法を参照すると、大動脈撮影像及びライブ像を得るとき、基準デバイスは、標的解剖学的構造、例えば、弁及び大動脈起始部に空間的に緊密に接続される場所に配置される如何なる介入関連放射線不透過性デバイスであってもよい。

例えば、デバイスは、本方法がＴＡＶＩの脈絡において使用されるときのように、図２に示されるようなピグテールカテーテル２であり得る。図２に例示的に示されるように、ピグテールカテーテル２を弁洞の１つに固定し得る。弁洞は、典型的には、デバイスのそのような安定的な位置決めを直ちに達成し得る解剖学的場所である。何故ならば、このスポットは、普通、ピグテールの駐車のために使用されるからである。そのようなデバイスは、弁最終配置まで、所定の場所に留まり得る。然る後、如何なる留置をも避けるために、それを取り除き得る。これは、そのようなデバイスが、例えば、弁配置段階の全時間の間に同じ場所に留まり得ることを意味する。その上、前の記載では「デバイス」という用語が使用されたが、「デバイス」という用語が述べられるときにはいつでも、これは正に全デバイスを指すが、デバイスの一部だけも指し得ることが理解されよう。例えば、解剖学的構造に対して注入カテーテルの先端のみを適切に配置し得る。その上、デバイスは、解剖学的構造から独立して移動するデバイスでもあり得る。この場合には、解剖学的構造とコヒーレンスに移動するデバイスの部分のみを、上述のデバイスモデリング、デバイス処理、デバイスに基づく位置合わせ、及びデバイスの一部のみを含み得る任意の他のステップのために考慮し得る。

図２は大動脈起始部洞内のカテーテルの実施例を示しているが、デバイスは、他のデバイスであり得るし、参照解剖学的構造は、デバイスとの空間関係の構築に適した任意の他の解剖学的構造であり得る。

もちろん、ＴＡＶＩの脈絡において記載されるものを、心臓内用途一般（即ち、ＡＦ介入のＰＦＯ閉塞）のような他の介入Ｘ線脈絡において、或いは介入腫瘍学において、或いは例えば３Ｄ解剖学的構造表示がＸ線画像と位置合わせされるべき任意の介入において用い得る。既述の方法をＸ線Cathlabシステムにおいて、例えば、手術室環境において適用し得る。それをＥＰ又は器質的心疾患又は血管介入のような他の状況においても適用し得る。

しかしながら、上記実施例は介入Ｘ線の脈絡における可能な使用に関するが、既述の方法は、解剖学的構造表示とライブ画像とのペアリングのために使用される情報取得及び処理に関するに過ぎない。よって、方法自体のステップは、解剖学的構造内でのデバイスの如何なる操作をも必要とせず、既述の撮像方法は、実施されるためにそれ自体において如何なる外科的ステップを必要としない。方法を潜在的に有利な方法において使用し得る、外科的介入の過程においても使用し得るという事実は、既述の撮像方法が、それ自体、類似の画像処理が有利であり得る様々の他の異なる脈絡において用いられることを排除しない。

更なる実施例によれば、少なくとも１つの生画像は、任意の視角を有する。これは、追加的なＸ線投与、追加的な造影剤、及び作業の流れの中断を要求する対比注入脈管撮影像の新たな特別な取得に頼らずに、任意のライブ視角変化に立ち向かう利点をもたらす。例えば、少なくとも１つのライブ画像の視角は、基準投射画像データの少なくとも第１及び第２の画像の視角と異なる。

よって、上述のデバイスに基づく解剖学的構造表示対ライブデータ位置合わせプロセスは、新しい特別な取得に頼ることなく、作業の流れの中断なく、ライブ視角変化に立ち向かい得る。

例えば、基準投射解剖学的画像データは造影剤を用いて得られ、少なくとも１つのライブ画像は造影剤を用いずに得られる。

上述の方法は、例えば、経カテーテル大動脈弁移植（ＴＡＶＩ）中の補助のために用いられる。

本方法の更なる実施例では、例えば、本発明が１つのライブ画像に対して達成する原理に基づき基準投射解剖学的画像及びライブ画像を取得することがライブ画像の連続に対しても達成し得るときに、一時的な特徴が導入される。

図５に示される更なる実施例によれば、解剖学的構造はその基準系内の（自然な）規則的な運動に晒され、その運動は幾つかの反復的な運動段階に分解され得る。その方法は、以下を更に含み得る。即ち、ステップａ）において、基準投射画像データは、時間に沿う一連１１０の基準投射画像データであり、その幾つかの運動段階の間に解剖学的構造を含む。ステップｄ）において、時間に沿うデバイスの一連４１０の三次元モデルが計算される。ステップｅ）において、時間に沿う一連５１０のライブ画像が提供される。その方法は、同じ運動段階に対応するステップｉ）、即ち、時間に沿う少なくとも１つの三次元モデル及び時間に沿う少なくとも１つのライブ画像を選択すること９００を更に含む。ステップｆ）において、少なくとも１つの選択される三次元モデルと同じ運動段階に対応する少なくとも１つのライブ画像との間で位置合わせ６１０が遂行される。選択ステップ９００は、時間に沿うそれぞれの三次元モデルを選択する第１の選択するサブステップ９１０と、時間に沿うそれぞれの少なくとも１つのライブ画像を選択する第２の選択するサブステップ９２０とのための、共通の枠で示される。

例えば、運動段階は、心臓段階である。

例えば、タイミング又はゲーティングステップ１０００において、時間又はゲーティング信号１０１０が、基準投射解剖学的画像連続１１０及び時間に沿う一連５１０のライブ画像に提供される。破線矢印１０２０は、選択するサブステップが、同じ時間又はゲーティング信号を指すことを示している。ゲーティング信号は、心臓段階に関し得る。

例えば、解剖学的構造が心臓の鼓動のような周期的な運動に晒されるならば、１つだけの３Ｄデバイスモデルを作り出すことの代わりに、４Ｄデバイスモデルを作り出し得る。例えば、対応する周期をカバーする２つの完全投射解剖学的構造連続の使用を通じて、時間に沿う幾つかの３Ｄモデルを用いて、４Ｄデバイスモデルを作り出し得る。

期間は、例えば、心臓周期であり得る。

例えば、取得される投射会合学的構造画像のペアリングに基づき、４Ｄデバイスモデルを作り出し得る。正しい３Ｄモデルとのライブ画像の適切なペアリングを通じて、ライブ画像との解剖学的構造の位置合わせを取得し得る。例えば、上述のように、時間−対応に基づき、適切なペアリングを取得し得る。

例えば、同じ心臓段階を有することによって、時間−対応を表し得る。例えば、ＥＣＧゲーティング又は任意の端お既知の技法のような１つ又はそれよりも多くの技法に従って、心臓段階を決定し得る。

例えば、デバイスがフルスキャン中の解剖学的構造に対して同じ空間関係を維持しながら、介入（周囲介入）中に３Ｄ／４Ｄ解剖学的構造表示を生成するために、造影剤注入を伴う回転スキャンを用い得る。この場合には、上述の方法に従って用いられるべき３Ｄ又は４Ｄデバイスモデルを、代替的には、幾つかの余分な投射解剖学的画像に頼らることなく、そのような解剖学的構造表示から直接的に導出し得る。

解剖学的構造表示は、３Ｄ＋時間、例えば、幾つかの心臓段階、例えば、１０段階に対応する幾つかの量を生成するＣＴ心臓スキャンであり得る。脈管撮影像とライブ画像とのペアリング（ステップ９００）を参照して記載されたものは、右解剖学的構造表示と右脈動撮影像とのペアリングのためにも提供され得る。よって、ステップ９００は、解剖学的構造表示にも対処する。例えば、解剖学的構造表示は脈動撮影像とペア（対）にされ、脈動撮影像はライブ画像とペア（対）にされる。

図３に示される方法の機能を図４及び図５に示される両方の実施例と組み合わせ得ることが勿論であることが記される。

上述のように、図１は、本発明に従った装置１０を例示している。解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするための装置１０は、インターフェースユニット２０と、処理ユニット３０とを含む。インターフェースユニット２０は、解剖学的構造に対する空間関係においてデバイスの基準投射解剖学的構造表示画像データを提供するよう構成される。画像データは、異なる視角からデバイスを示す少なくとも第１及び第２の画像を含む。インターフェースユニット２０は、デバイスを含む少なくとも１つのライブ画像を提供するよう更に構成される。処理ユニット３０は、解剖学的構造基準系との解剖学的構造の表示を提供し、そして、解剖学的構造表示を基準投射解剖学的画像データの少なくとも第１及び第２の画像との空間コヒーレンスに導くよう構成される。処理ユニット３０は、投射解剖学的構造画像データから解剖学的構造基準系内のデバイスの三次元モデルを計算し、そして、ライブ画像内に含まれるデバイス情報に基づきモデルと少なくとも１つのライブ画像とを位置合わせするようにも構成される。処理ユニット３０は、モデルと少なくとも１つのライブ画像との位置合わせに基づき、解剖学的構造表示を少なくとも１つのライブ画像との空間対応に導き、そして、位置合わせされる解剖学的構造を少なくとも１つのライブ画像と組み合わせるよう更に構成される。

更なる実施例によれば、装置１０は、解剖学的構造表示にオーバーレイされ或いは他の方法において解剖学的構造と組み合わせられてライブ画像を視覚化するよう構成されるディスプレイユニット４０を含む。

本発明の第２の特徴によれば、上述の装置１０を含むＸ線撮像システム５０が提供される。

本発明の方法を参照して提供された全ての実施例及び説明をここで反復することなく、本発明の装置１０及びシステム５０は上述の方法を実施するために配置されるように意図されていることが理解されよう。よって、上述の実施例及び説明の全ては、方法を参照して先ず提供されたが、装置１０及びＸ線システム５０によっても実施されるように意図されている。例えば、適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを用いて、これを達成し得る。

よって、本発明の更なる実施例によれば、コンピュータプログラム素子が提供され、それは、処理ユニットによって実行されるとき、上述の方法を実施するように構成される。

本発明の更なる実施例によれば、その上にプログラム素子が記憶させられるコンピュータ読取り可能な媒体が提供され、それは処理ユニットによって実行されるとき、上述の方法を実施するように構成される。

（図示しない）本発明の更なる実施例によれば、ａ）上述の方法に従って解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするステップと、ｂ）解剖学的構造表示でオーバーレイされるライブ画像を視角するステップとを含む、デバイスを作動させる方法が提供される。

コンピュータプログラム素子をコンピュータユニットの上に記憶させてもよく、それは本発明の実施態様の一部であり得る。この計算ユニットは、上述の方法のステップを遂行し或いは遂行を誘導するよう構成され得る。その上、それは上述の装置の構成部品を作動させるよう構成され得る。計算ユニットは、自動的に作動し且つ／或いはユーザの命令を実行するよう構成され得る。コンピュータプログラムをデータプロセッサの作業メモリ内にロードし得る。よって、本発明の方法を実施するようデータプロセッサを備え得る。

本発明のこの例示的な実施態様は、最初から本発明を用いるコンピュータプログラムとアップデートを用いて既存のプログラムを本発明を用いるプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方をカバーする。

更に、コンピュータプログラム素子は、上述のような方法の例示的な実施態様の手順を充足するために全ての必要なステップを提供し得てもよい。

本発明の更なる例示的な実施態様によれば、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読取り可能な媒体が提示され、コンピュータ読取り可能な媒体は、その上に記憶されるコンピュータプログラム素子を有し、そのコンピュータプログラム素子は、先行する区画によって記載される。

他のハードウェアと共に提供され或いは他のハードウェアの一部として提供される光記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体の上にコンピュータプログラムを記憶させ且つ／或いは配置させ得るが、他の形態において、例えば、インターネット或いは他の有線又は無線の通信システムを介しても配置させ得る。

しかしながら、コンピュータプログラムをワールドワイドウェブのようなネットワークの上でも提示し得るし、そのようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリ内にダウンロードし得る。本発明の更なる例示的な実施態様によれば、コンピュータプログラム素子をダウンロードのために利用可能にするための媒体が提供され、そのコンピュータプログラム素子は、本発明の前述の実施態様のうちの１つに従った方法を遂行するよう配置される。

本発明の実施態様は異なる主題に関連して記載されていることが記されなければならない。具体的には、一部の実施態様は方法の種類の請求項に関連して記載されているのに対し、他の実施態様は装置の種類の請求項に関連して記載されている。しかしながら、当業者は、上述の及び以下の記載から、特段の断りのない限り、１つの種類の主題に属する機能の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する機能の間の任意の組み合わせも本出願で開示されていると考えられることを推断するであろう。しかしながら、全ての機能を組み合わせて、それらの機能の単なる総和よりも多くのシナジー効果をもたらし得る。

本発明を図面に例示し且つ上述の記載中に詳細に記載したが、そのような例示及び記載は例示的又は例証的であると考えられるべきであり、制限的であると考えられるべきでない。本発明は開示の実施態様に限定されない。請求項に係る発明を実施する当業者は、図面、開示、及び従属項の研究から、開示の実施態様に対する他の変形を理解し且つ行い得る。

請求項において、「含む」という用語は他の素子又はステップを排除せず、単数形の使用は複数形を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に引用される幾つかの品目の機能を充足し得る。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用し得ないことを示さない。請求項中の如何なる参照符号も、請求項の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

Claims (13)

1. 解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするための装置であって、
   インターフェースユニットと、
   処理ユニットとを含み、
   前記インターフェースユニットは、解剖学的構造に対する空間関係においてデバイスの基準投射解剖学的構造画像データを提供し、且つ前記デバイスを含む少なくとも１つのライブ画像を提供するよう構成され、前記画像データは、異なる視角から前記デバイスを示す少なくとも第１及び第２の画像を含み、
   前記処理ユニットは、解剖学的構造基準系を備える解剖学的構造の表示を提供し、該解剖学的構造表示を前記基準投射解剖学的構造画像データの前記少なくとも第１及び第２の画像との空間コヒーレンスに導き、前記投射解剖学的構造画像データから前記解剖学的構造基準系内で前記デバイスの三次元モデルを計算し、前記ライブ画像内に含まれる前記デバイス情報に基づき前記モデル及び前記少なくとも１つのライブ画像を位置合わせし、前記モデル及び前記少なくとも１つのライブ画像の前記位置合わせに基づき前記解剖学的構造表示を前記少なくとも１つのライブ画像との空間コヒーレンスに導き、且つ前記位置合わせされる解剖学的構造を前記少なくとも１つのライブ画像と組み合わせるよう構成される、
   装置。
2. 当該装置は、ディスプレイユニットを更に含み、該ディスプレイユニットは、前記解剖学的構造表示でオーバーレイされてライブ画像を視覚化するよう構成される、請求項１に記載の装置。
3. Ｘ線源と、
   Ｘ線検出器と、
   請求項１又は２に記載の装置とを含み、
   前記Ｘ線源は、前記Ｘ線検出器に向かってＸ線放射を放射して、関心の物体の領域の少なくとも一部を放射するよう構成され、
   前記Ｘ線検出器は、前記デバイスの前記基準投射解剖学的構造画像データを提供し、且つ前記少なくとも１つのライブ画像を提供するよう構成される、
   Ｘ線撮像システム。
4. 解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするための方法であって、
   ａ）解剖学的構造に対する空間関係においてデバイスの基準投射解剖学的構造画像データを提供するステップであって、該画像データは異なる視角から前記デバイスを示す少なくとも第１及び第２の画像を含むステップと、
   ｂ）解剖学的構造基準系を備える解剖学的構造表示を提供するステップと、
   ｃ）前記解剖学的構造表示を前記基準投射解剖学的構造画像データの前記少なくとも第１及び第２の画像との空間コヒーレンスに導くステップと、
   ｄ）前記投射解剖学的構造画像データから前記解剖学的構造基準系内で前記デバイスの三次元モデルを計算するステップと、
   ｅ）前記デバイスを含む少なくとも１つのライブ画像を提供するステップと、
   ｆ）前記ライブ画像内に含まれる前記デバイス情報に基づき前記モデル及び前記少なくとも１つのライブ画像を位置合わせするステップと、
   ｇ）前記モデル及び前記少なくとも１つのライブ画像の前記位置合わせに基づき前記解剖学的構造表示を前記少なくとも１つのライブ画像との空間コヒーレンスに導くステップと、
   ｈ）前記位置合わせされる解剖学的構造を前記少なくとも１つのライブ画像と組み合わせるステップとを含む、
   方法。
5. 前記少なくとも１つのライブ画像は、任意の視角を有する、請求項４に記載の方法。
6. 前記基準投射解剖学的構造画像データは、造影剤を用いて得られ、前記少なくとも１つのライブ画像は、造影剤を用いずに得られる、請求項４又は５に記載の方法。
7. 当該方法は、経カテーテル大動脈弁移植（ＴＡＶＩ）中の補助のために使用される、請求項４乃至６のうちのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記デバイスは、ピグテールカテーテル又はその一部である、請求項４乃至７のうちのいずれか１項に記載の方法。
9. 前記解剖学的構造は、その基準系内で（自然の）規則的な運動に晒され、該運動を幾つかの反復的な運動段階に分解可能である、請求項４乃至８のうちのいずれか１項に記載の方法。
10. ステップａ）において、前記基準投射画像データは、時間に沿う一連の基準投射画像データであり、その幾つかの運動段階中に前記解剖学的構造を含み、
    ステップｄ）において、前記デバイスの一連の三次元モデルが時間に沿って計算され、
    ステップｅ）において、時間に沿う一連のライブ画像が提供され、
    当該方法は、時間に沿う少なくとも１つの三次元モデルを選択し、且つ同じ運動段階に対応する時間に沿う少なくとも１つのライブ画像を選択する、更なるステップｉ）を更に含み、
    ステップｆ）において、前記少なくとも１つの選択される三次元モデルと同じ運動段階に対応する少なくとも１つのライブ画像との間で位置合わせが遂行される。
11. 処理ユニットによって実行されるときに、請求項４乃至９のうちのいずれか１項に記載の方法を実施するよう構成されるコンピュータプログラム素子。
12. 請求項１０に記載のコンピュータプログラム素子をその上に記憶させるコンピュータ読取り可能な媒体。
13. デバイスを作動させる方法であって、
    ａ）請求項３乃至９のうちのいずれか１項に記載の方法に従って解剖学的構造表示をライブ画像とペアリングするステップと、
    ｂ）前記解剖学的構造表示でオーバーレイされてライブ画像を視覚化するステップとを含む、
    方法。

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