JP2024501364A - 体腔医療デバイスの位置特定のための方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】体腔内の医療デバイスの位置を特定するための改善されたシステム及び方法を提供する。【解決手段】体腔内の医療デバイスの位置を特定するためのシステム及び方法において、第１の可撓性の細長い器具は、複数の撮像マーカを含み、及び位置情報センサは、第１の可撓性の細長い器具又は第１の可撓性の細長い器具に対して相対的に移動するように構成された第２の可撓性の細長い器具に配置される。プロセッサは、体腔内に配置された第１の可撓性の細長い器具を含む医用画像において可視である複数の撮像マーカに基づいて基準座標系を確立することと、体腔の複数の位置における診断スキャン又は治療送達情報を第１又は第２の可撓性の細長い器具から受信することと、その情報を撮像マーカと相関させることとを行うように構成される。ディスプレイは、相関された診断スキャン又は治療送達情報及び撮像マーカを含む合成画像を表示するように構成される。【選択図】図２Ｂ
Description
関連出願
本出願は、２０２１年３月１３日に提出された米国仮特許出願第６３／１２２，２３３号明細書；２０２０年１２月７日に提出された米国仮特許出願第６３／１２２，４２４号明細書；２０２０年１２月７日に提出された米国仮特許出願第６３／１２２，４３３号明細書；２０２１年４月１８日に提出された米国仮特許出願第６３／１７６，３４２号明細書；２０２１年４月１８日に提出された米国仮特許出願第６３／１７６，３４１号明細書の利益を主張する。上記の出願の教示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年３月１３日に提出された米国仮特許出願第６３／１２２，２３３号明細書；２０２０年１２月７日に提出された米国仮特許出願第６３／１２２，４２４号明細書；２０２０年１２月７日に提出された米国仮特許出願第６３／１２２，４３３号明細書；２０２１年４月１８日に提出された米国仮特許出願第６３／１７６，３４２号明細書；２０２１年４月１８日に提出された米国仮特許出願第６３／１７６，３４１号明細書の利益を主張する。上記の出願の教示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
冠動脈内撮像は、多くの場合、血管及び狭窄の寸法を正確に測定し、血管の完全性を査定し、病変の形態を特徴付け、経皮的冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）処置を含む体腔処置を補助するために用いられる。複雑な経皮的冠動脈インターベンションの頻度は、血管内神経外科、心臓血管及び末梢動脈疾患を患う患者の余命を延ばし、生活の質を高めることができる介入によってもたらされる臨床的利益のために、近年、着実に増加している。様々な診断及び治療用医療デバイス（例えば、ガイドワイヤ、バルーン、アテレクトミー、砕石術、ステント、画像及び生理診断モダリティ、Ｘ線血管造影及び透視）は、放射線科医、心臓専門医及び血管専門医が患者の血管内を可視化して治療法の決定を案内し、介入処置の実施を行うことを可能にする。多くの場合、造影剤を注入するＸ線透視法は、医師が内血管系内のガイドワイヤに沿って標的病変位置に向けてデバイス（例えば、ステント、ガイドワイヤ及びバルーン）を位置決めするのを案内するために用いられる。
ＰＣＩ処置において、血管アクセスは、典型的には、橈骨動脈、上腕動脈若しくは大腿動脈などの動脈入口点又は静脈穿刺を介して得られる。医師は、入口点から、ガイドワイヤの遠位端が例えば治療すべき病変部を横切るまでガイドワイヤを患者内に進めることにより、心臓、肺、腎臓、脳などの臓器の血管系にアクセスすることができる。ガイドワイヤの位置が確定し、血管造影画像で確認できるように配置された後、ガイドワイヤの近位端に所望の治療及び／又は診断用デバイスを取り付ける。次に、治療用及び／又は診断用デバイスを遠位端に向かって関心対象の特徴部まで前進させる。
臨床状況に応じて、血管内超音波（ＩＶＵＳ）、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）及び冠血流予備量比（ＦＦＲ）デバイスなどの画像及び／又は生理学的プローブを、関心領域における病変位置、病変寸法、プラーク形態及び冠動脈圧を決定するためなど、介入前査定に使用することができる。ＩＶＵＳ、ＯＣＴ、ＦＦＲなどの管腔内診断モダリティは、Ｘ線イメージングのみから得られる情報よりも詳細な血管内腔情報を生成することができ、低侵襲ＰＣＩ処置に広く使用されている。
管腔内デバイスの誘導には、一般に、体腔内のデバイスの移動のライブ表示が必要である。誘導及び位置決めのために現在利用可能な方法は、血管の管腔の経路及び管腔内のデバイスの両方が処置中に連続的に見えるように、リアルタイムのＸ線血管造影画像に基づくものである。血管診断及びデバイスの誘導のためのＸ線画像は、毎秒多くのフレームでＸ線を放射し、造影剤の注入を頻繁に必要とし、これにより臨床医が医療機器の位置を特定して位置決めするのに役立つ血管の可視化が可能になる。このような行為は、患者及び臨床医の両方に対して高い放射線被曝をもたらし、また腎臓に有害な大量の造影剤を患者に送達することになる。
管腔内デバイスの誘導を提供し、体腔内の医療デバイスの位置を特定するための改善されたシステム及び方法に対する必要性が存在する。
体腔内の医療デバイスの位置を特定するためのシステム及び方法が提供される。このようなシステム及び方法は、既存の位置決め方法よりも精度が向上し、臨床医及び患者に対する放射線曝露が低減されることを有利に提供し得る。以下の例示的なシステム及び方法は、一般に、血管内診断スキャン及び放射線不透過性撮像マーカに例示的に関連して記載されるが、本方法及びシステムは、他の管腔内用途に適用され得、Ｘ線以外のモダリティで見える撮像マーカを利用することができる。
体腔内の医療デバイスの位置を特定するためのシステムは、複数の撮像マーカ（例えば、放射線不透過性撮像マーカ）を含む第１の可撓性の細長い器具と、第１の可撓性の細長い器具又は第１の可撓性の細長い器具に対して相対的に移動（例えば、平行に相対的に移動）するように構成された第２の可撓性の細長い器具に配置された位置情報センサとを含む。システムは、プロセッサであって、複数の撮像マーカに基づいて基準座標系を確立することであって、複数の撮像マーカは、体腔内に配置された第１の可撓性の細長い器具を含む医用画像において可視である、確立することと、体腔の複数の位置における診断スキャン又は治療送達情報を第１又は第２の可撓性の細長い器具から受信することと、基準座標系及び位置情報センサによって感知された位置情報に基づいて、複数の位置について診断スキャン又は治療送達情報を撮像マーカと相関させることとを行うように構成されたプロセッサをさらに含む。システムは、相関された診断スキャン又は治療送達情報及び撮像マーカを含む合成画像を表示するように構成されたディスプレイをさらに含む。
プロセッサは、体腔内に配置された第１の可撓性の細長い器具を含む医用画像（例えば、Ｘ線血管造影などのＸ線画像）を受信するようにさらに構成され得る。
位置情報センサは、第１の可撓性の細長い器具に配置され得る。例えば、位置情報センサは、第２の可撓性の細長い器具のエンコーディングマーカを検出するように構成された光学センサなどのセンサであり得る。第１の可撓性の細長い器具は、ガイドワイヤであり得、及び第２の可撓性の細長い器具は、診断又は治療デバイスであり得るか又はそれを含み得る。診断デバイスは、例えば、血管内超音波（ＩＶＵＳ）デバイス若しくは光干渉断層撮影（ＯＣＴ）デバイス、冠血流予備量比（ＦＦＲ）カテーテル、光音響デバイス、内視鏡デバイス、関節鏡デバイス又は生検デバイスであり得る。治療デバイスは、例えば、血管形成デバイス、塞栓デバイス、アブレーションデバイス、薬物送達デバイス、光送達デバイス、アテレクトミーデバイス又は吸引デバイスであり得る。第２の可撓性の細長い器具は、第１の可撓性の細長い器具の上を前進するように構成されたカテーテル又はライナの内周面に配置されたエンコーディングマーカを含み得る。
位置情報センサは、第２の可撓性の細長い器具に配置され得る。例えば、位置情報センサは、第１の可撓性の細長い器具のエンコーディングマーカを検出するように構成されたセンサ（例えば、光学センサ）であり得る。第１の可撓性の細長い器具は、例えば、冠血流予備量比（ＦＦＲ）ワイヤであり得る。
位置情報センサは、第２の可撓性の細長い器具に配置された診断センサであり得る。例えば、第１の可撓性の細長い器具は、診断センサによる検出のための信号を発するように構成された信号エミッタを含み得る。信号エミッタは、超音波変換器、光エミッタ又は診断センサから発信される信号を反射するように構成された信号反射器であり得る。診断スキャン情報を撮像マーカと相関させることは、検出された信号に基づいてコポジション位置を確立することを含み得る。
第１の可撓性の細長い器具は、診断デバイスであり得、及び位置情報センサは、診断デバイスの押し込み距離、引き戻し距離又はそれらの組み合わせを検出するセンサであり得る。診断スキャン情報を撮像マーカと相関させることは、診断デバイスの診断センサの開始位置を、複数の撮像マーカの少なくとも１つに対する診断センサの相対位置に基づいて確立することを含み得る。
第２の可撓性の細長い器具は、少なくとも１つの撮像マーカを含む診断デバイスであり得、及び位置情報センサは、診断デバイスの押し込み距離、引き戻し距離又はそれらの組み合わせを検出するセンサであり得る。診断スキャン情報を医用画像と相関させることは、診断デバイスの少なくとも１つの撮像マーカと、第１の可撓性の細長い器具の複数の撮像マーカの少なくとも１つとの相対位置に基づいて、診断デバイスの診断センサの開始位置を確立することを含み得る。
システムは、第２の可撓性の細長い器具を含み得る。位置情報センサは、第１又は第２の可撓性の細長い器具の遠位部分に配置され得る。基準座標系は、１次元、２次元又は３次元であり得る。例えば、３次元の基準座標系の場合、医用画像を受信することは、体腔内に配置された第１の可撓性の細長い器具を含む少なくとも２つの医用画像を受信することを含み得る。位置情報センサは、単一素子センサであり得る。
システムは、第１及び第２の可撓性の細長い器具の相対的な移動の前進及び後退を検出するように構成された方向センサをさらに含み得る。
合成画像は、複数の血管位置の少なくとも１つに送達される治療の表現をさらに含み得る。合成画像は、医用画像に対する診断又は治療デバイスの位置のシミュレートされた表現を含み得る。シミュレートされた表現は、管腔に対する診断又は治療デバイスの寸法表現を提供することができる。
体腔内の医療デバイスの位置を特定する方法は、体腔内に配置された第１の可撓性器具の複数の撮像マーカに基づいて基準座標系を確立することを含み、撮像マーカは、第１の可撓性の細長い器具を含む医用画像において可視である。本方法は、第１の可撓性の細長い器具又は第１の可撓性の細長い器具に対して相対的に移動（例えば、平行に相対的に移動）するように構成された第２の可撓性の細長い器具から、体腔の複数の位置における診断スキャン又は治療送達情報を受信することをさらに含む。第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方は、位置情報センサを含む。本方法は、基準座標系及び位置情報センサによって感知された位置情報に基づいて、複数の位置について診断スキャン又は治療送達情報を撮像マーカと相関させることをさらに含む。相関された診断スキャン又は治療送達情報及び撮像マーカを含む合成画像が表示される。
任意選択的に、本方法は、体腔内に配置された第１の可撓性の細長い器具を含む医用画像を受信することをさらに含み得る。
位置情報センサは、エンコーディングマーカを検出するように構成されたセンサであり得、及び本方法は、第１及び第２の可撓性の細長い器具の一方のエンコーディングマーキングを検出することをさらに含み得る。
位置情報センサは、第２の可撓性の細長い器具に配置された診断センサであり得、及び本方法は、第１の可撓性の細長い器具によって発せられる信号を検出することをさらに含み得る。診断スキャン情報を撮像マーカと相関させることは、検出された信号に基づいてコポジション位置を確立することを含み得る。
位置情報センサは、診断デバイスの押し込み距離、引き戻し距離又はそれらの組み合わせを検出するセンサであり得、及び第１及び第２の可撓性の細長い器具の一方は、診断デバイスを含み得る。診断スキャン情報を撮像マーカと相関させることは、診断デバイスの診断センサの開始位置を、複数の撮像マーカの少なくとも１つに対する診断センサの相対位置に基づいて確立することを含み得る。
第２の可撓性の細長い器具は、少なくとも１つの撮像マーカを含む診断デバイスであり得、及び診断スキャン情報を撮像マーカと相関させることは、診断デバイスの少なくとも１つの撮像マーカと、第１の可撓性の細長い器具の複数の撮像マーカの少なくとも１つとの相対位置に基づいて、診断デバイスの診断センサの開始位置を確立することを含み得る。
本方法は、第１及び第２の可撓性の細長い器具の相対的な移動の前進及び後退を検出するように構成された方向センサから方向情報を受信することをさらに含み得る。
体腔内の少なくとも２つの可撓性の細長い器具の相対変位を測定するためのシステムは、複数の変位エンコーディングマーカを含む第１の可撓性の細長い器具と、変位エンコーディングマーカから信号を取得するように構成されたエンコーディングセンサを含む第２の可撓性の細長い器具とを含む。エンコーディングセンサは、第２の可撓性の細長い器具の遠位部分に配置され、且つ体腔内に挿入するように構成される。第１及び第２の可撓性の細長い器具は、相対的に移動（例えば、相対的に平行に移動）するように構成される。
エンコーディングセンサと動作可能に配置されたプロセッサは、取得された信号に基づいて、第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位距離を決定するように構成され得る。変位エンコーディングマーカは、第１の可撓性の細長い器具の表面の周りに少なくとも部分的に周方向に配置され、且つ反射媒体を含み得る。反射媒体は、金属、金属合金、磁石、セラミック、架橋ヒドロゲル、フルオロポリマー又はそれらの任意の組み合わせであるか又はそれらを含み得る。表面は、第１の可撓性の細長い器具のカテーテル又はライナの内周面であり得る。代替的に又は追加的に、表面は、第１の可撓性の細長い器具のワイヤの外周面であり得る。
第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方は、診断デバイスを含み得る。診断デバイスは、体腔情報を取得するように構成され得る。プロセッサは、取得された体腔情報と相対変位距離とを相関させるようにさらに構成され得る。体腔情報は、組織密度、温度、圧力、流量、インピーダンス、伝導性又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。
第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方は、複数の放射線不透過性マーキングを含み得る。プロセッサは、複数の放射線不透過性マーキングを含む、体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影画像を受信することと、第１及び第２の可撓性の細長い器具の第１の係合位置をＸ線血管造影画像の複数の放射線不透過性マーキングの少なくとも１つと相関させることと、第１及び第２の可撓性の細長い器具の一方の後続の位置をＸ線血管造影画像の複数の放射線不透過性マーキングの少なくとも１つと相関させることとを行うようにさらに構成され得る。ディスプレイは、放射線不透過性撮像マーカと、後続の位置の指標又は後続の位置で取得された体腔情報とを含む合成画像を表示するように構成され得る。
プロセッサは、第１及び第２の可撓性の細長い器具の一方の後続の位置をＸ線血管造影画像の複数の放射線不透過性マーキングの少なくとも１つと連続的又は周期的に相関させるように構成され得る。ディスプレイは、後続の位置の指標又は後続の位置で取得された体腔情報を有する合成画像を連続的又は周期的に更新するように構成され得る。
システムは、第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方と動作可能に配置された駆動ユニットをさらに含み得る。駆動ユニットは、体腔内で可撓性器具を前進及び／又は後退させるように構成され得る。プロセッサは、取得された信号に基づいて、第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位距離を決定することと、決定された相対変位距離及び標的位置に基づいて、駆動ユニットの制御コマンドを生成することとを行うように構成され得る。
システムは、取得された信号に基づいて、第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位距離を決定するように構成されたプロセッサを含み得る。システムは、ディスプレイをさらに含み得る。ディスプレイは、体腔の表現と、体腔内の第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方の位置の指標とを含む合成画像を表示するように構成され得る。
絶対位置エンコーダシステムは、高反射率及び低反射率の交互に離間されたコードラインを含む位置エンコーダトラックを含む部材と、エンコーダトラックを照明するように構成された光源と、光学検出器とを含む。光学検出器は、部材が光学検出器に隣接し、且つ光学検出器に対して移動しているとき、エンコーダラインを検出するように構成された単一素子光センサを含み、単一素子光センサは、有限の幅の検出領域から反射された光を検出する。位置エンコーダトラックの少なくとも１つのコードラインは、検出領域の有限の幅以上の幅である。位置エンコーダトラックの少なくとも１つのコードラインは、検出領域の有限の幅よりも狭い幅である。光学検出器は、変化する強度を示す光学信号を生成する。システムは、プロセッサであって、光学信号をコード文字に変換することと、コード文字に基づいて部材の絶対位置を測定することとを行うように構成されたプロセッサをさらに含む。
交互に離間されたコードラインは、少なくとも３つの光反射レベルを提供することができる。光学検出器は、位置エンコーダトラックと接触することができる。光学検出器は、第１の管腔内医療器具に配置され得、及び位置エンコーダトラックは、第２の管腔内医療器具に配置され得る。例えば、第１の管腔内医療器具は、ガイドワイヤであり得、及び第２の管腔内医療器具は、カテーテルであり得る。
光学検出器は、管腔内医療器具に着脱可能に結合され、且つ／又はプロセッサを含むユニットに着脱可能に結合され得る。光学検出器は、光源からエンコーダトラックに光を伝送し、且つエンコーダトラックから反射された光を光強度計に伝送するように構成された光ファイバを含み得る。任意選択的に、高反射率及び低反射率の交互に離間されたコードラインは、方向情報を提供するように構成され得る。部材及び光学検出器を収容する構成要素の少なくとも一方は、方向センサをさらに含む。
絶対位置エンコーダシステムは、表面上に刻まれたコードラインを含む位置エンコーダトラックを含む部材と、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）器具又は光読取装置に通信可能に結合された光ファイバを含む光学検出器とを含む。光ファイバの先端は、検出領域に配置され、及び部材が光学検出器に隣接し、且つ光学検出器に対して移動しているとき、各コードラインの刻まれた深さを検出するように構成される。光学検出器は、変化する刻まれた深さを示す光学信号を生成する。システムは、プロセッサであって、光学信号をコード文字に変換することと、コード文字に基づいて部材の絶対位置を測定することとを行うように構成されたプロセッサをさらに含む。
位置エンコーダトラックは、少なくとも３つの異なる深さのコードラインを含み得る。位置エンコーダトラックの表面は、円筒形であり得、及びコードラインは、表面上に周方向に刻まれ得る。光学検出器は、位置エンコーダトラックと接触することができる。例えば、光学検出器は、第１の管腔内医療器具に配置され、及び位置エンコーダトラックは、第２の管腔内医療器具に配置され得る。第１の管腔内医療器具は、カテーテルであり得、及び第２の管腔内医療器具は、ガイドワイヤであり得る。
光学検出器は、管腔内医療器具に着脱可能に結合され、且つ／又はプロセッサを含むユニットに着脱可能に結合され得る。任意選択的に、コードラインは、方向情報を提供するように構成され得る。部材及び光学検出器を収容する構成要素の少なくとも一方は、方向センサをさらに含み得る。
対象に挿入される医療デバイスの絶対位置、運動方向又は運動速度を決定する方法は、絶対位置エンコーダシステムを用いて、部材が光学検出器に対して並進するとき、少なくとも２つの反射強度又は少なくとも２つの刻み深さを含む光学信号を検出することを含み、光学検出器及び部材の少なくとも一方は、医療デバイスに配置される。本方法は、少なくとも２つの反射強度又は少なくとも２つの刻み深さの時間及び持続時間に基づいて、医療デバイスの絶対位置、運動方向又は運動速度を特定することをさらに含む。
ガイドワイヤは、複数の放射線不透過性撮像マーカと、埋め込まれた光ファイバと、ガイドワイヤの遠位部分に配置され、且つ光ファイバに動作可能に結合された単一素子センサとを含む。単一素子センサは、可撓性の細長いデバイスの位置情報エンコーディングを検出するように構成される。
提供されるデバイス、システム及び方法は、一般に、Ｘ線適用に関連して記載され、医用画像は、Ｘ線画像又はビデオ（例えば、Ｘ線血管造影、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像）であり得、撮像マーカは、放射線不透過性撮像マーカであり得る。提供されるデバイス、システム及び方法は、代替的に又は追加的に、他の撮像及び感知モダリティに関連して使用され得る。例えば、医用画像は、磁気共鳴（ＭＲ）由来の血管造影を含む磁気共鳴（ＭＲ）画像であり得、撮像マーカは、ＭＲ可視マーカであり得る。医用画像は、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像又は他の放射性核種由来の画像であり得、撮像マーカは、放射線放出マーカであり得る。医用画像は、超音波画像であり得、撮像マーカは、受動的又は能動的な音響マーカであり得る。医用画像は、光学、熱及び／又は光音響モダリティによって得ることができ、撮像マーカは、そのモダリティによって検出可能又は可視であり得る。医用画像は、少なくとも２種類の撮像モダリティから生成されたハイブリッド画像を含み得る。例えば、方法及びシステムは、マルチモダリティセンサ取得（例えば、ＭＲ／ＰＥＴ）を利用することができるか又はそれを含み得、医用画像は、マルチモダリティ画像であり、撮像マーカは、マルチモダリティ可視マーカである。
上記は、同様の参照文字が異なる図を通して同じ部品を指す添付図面に示される例示的な実施形態のより具体的な以下の記載から明らかになるであろう。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、代わりに実施形態を例示することに重点が置かれている。
例示的な実施形態の記載は、以下の通りである。
体腔内の医療デバイスの位置を特定するためのデバイス、システム及び方法が提供される。そのようなデバイス、システム及び方法は、既存の位置決め方法を上回る向上した精度と、臨床医及び患者に対する放射線被曝の低減とを有利に提供することができる。本明細書に記載される例示的なデバイス、システム及び方法は、経皮的冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）処置に関連して一般に記載されるが、提供されるデバイス及びシステムは、胃腸処置などの他のタイプの管腔内処置に適用されるか又はそれに関連して使用することができる。
血管内診断及び治療送達方法は、関心対象の血管セクションの視覚化を支援するために、Ｘ線血管造影を使用して実行されることが多い。血管内診断スキャンを実行する場合、センサは、血管内で長手方向に移動しながら血管固有の情報（例えば、血管サイズ、組織形態、圧力、密度又は温度）を受信し、各質問セクションで血管固有の情報を記録する。
標準的なＸ線血管造影が、血管の外側から質問された血管の２次元投影を提供する一方で、血管内診断モダリティは血管内腔内から血管に質問し、そのようなモダリティは、内腔／血管セグメントに沿った診断スキャン中に何千もの位置特定データ点を生成することができる。
血管内超音波（ＩＶＵＳ）、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）及び冠血流予備量比（ＦＦＲ）などの血管内査定モダリティの欠点は、Ｘ線血管造影画像上の血管位置を特定し、その位置を血管内診断スキャンからの対応位置に関連付けること及びその逆が困難であることである。さらに、血管内診断スキャン中に得られたカルシウム沈着や圧力変化の大きい場所などの血管の観察結果のいくつかの種類は、Ｘ線血管造影画像上で位置を特定することは、多くの場合に困難である。臨床医は、Ｘ線血管造影画像と血管内縦断診断スキャンの両方で検出可能な特徴（例えば、血管分岐又は重度の血管狭窄）を使用して、対応する場所を精神的に特定することを試みる場合がある。しかしながら、全ての患者に存在する普遍的な特徴はなく、このプロセスは臨床医の技量と経験に左右される。
一部のＸ線装置製造業者は、血管造影処置中の連続監視を提供し、血管診断スキャン中の血管内のデバイス移動は記録される。血管内スキャンからの位置と得られたＸ線血管造影画像上の血管位置との相関をとるために、後処理計算を採用することができる。しかしながら、そのような方法は、臨床医及び患者を高いＸ線放射線レベルにさらし、臨床医にリアルタイムの相関を提供するものではない。さらに、このような方法で３次元血管モデルを生成することは、面倒であり、臨床医のワークフローを混乱させ、不正確な場合がある。
Ｘ線血管造影誘導下で行われる介入処置には、同様の欠点がある。診断用画像情報（例えば、断面図、縦断図及び生理学的指標）が得られると、画像プローブが引き抜かれ、次に、治療用デバイス（例えば、バルーン又はステントを搭載したカテーテル）がＸ線透視誘導下で配備される。Ｘ線血管造影は、体内血管系内のガイドワイヤの位置並びに治療及び／又は診断デバイスの位置を特定するために多くの場合に必要とされるが、これは、入口点と目標位置との間にある程度の移動量があり、デバイスの挿入又は引き戻し中の直線距離追跡が多くの場合に不正確であるからである。
血管内診断スキャンから特定された血管位置をＸ線血管造影画像上の血管位置に相関させる容易な方法が必要である。測定された変位と体内の実際のデバイス変位との間の不一致を低減した、体腔における医療デバイス変位を測定する改良された方法に対する必要性もある。そのような方法は、既存の連続Ｘ線血管造影処置よりも患者及び臨床医への放射線被曝を大幅に低減することもさらに必要である。
体腔内の医療デバイスの位置を特定するための例示的なシステムは、第１の可撓性の細長い器具１１０と、任意選択的に、第１の可撓性の細長い器具に対して平行で相対的な移動を行うように構成された第２の可撓性の細長い器具１１２とを含む。第１の可撓性の細長い器具は、複数の撮像マーカ１３０ａ～１３０ｄを含み、これらは、例えば、放射線不透過性の撮像マーカであり得る。位置情報センサ１２０、１２６が、第１の可撓性の細長い器具１１０に配置され得る。例えば、位置情報センサ１２０は、第１の可撓性の細長い器具の遠位部分において器具上又は器具内に配置され得、及び／又は位置情報センサ１２６は、患者の外に位置したままの器具の近位部分に配置され得る（例えば、任意選択的に器具を前進及び／又は後退させるように構成された駆動ユニットであるか、その構成要素であり得る、押し及び／又は引き戻しセンサ）。代替的に又は追加的に、位置情報センサ１２２が、第２の可撓性の細長い器具に配置され得る。示されるように、第２の可撓性の細長い器具の位置情報センサ１２２は、器具の遠位部分に配置されるが、代替的に近位部分に配置され得る（例えば、センサ１２６と同様の押し及び／又は引き戻しセンサ）。第１の可撓性の細長い器具１１０は、例えば、ガイドワイヤ、診断センサを含むワイヤ（例えば、ＦＦＲワイヤ）、治療デバイスを含むワイヤ（例えば、アテレクトミーワイヤ）であり得る。第２の細長い器具１１２は、例えば、カテーテル（例えば、ＩＶＵＳ又はＯＣＴカテーテル、バルーン送達カテーテル、生検デバイス又は吸引デバイスのカテーテル、内視鏡カテーテル等）であり得る。位置情報センサ１２０、１２２、１２６、システム１００のＦＦＲ、ＩＶＵＳ及びＯＣＴ診断実装形態並びにシステム１００の治療送達実装形態の様々な配置の例は、本明細書のセクション１～４にさらに記載される。
システムは、プロセッサ１０５及びディスプレイ１０７をさらに含む。プロセッサ１０５は、任意選択的に、体腔内に配置された第１の可撓性の細長い器具１１０を含む少なくとも１つの医用画像を受信することができる。追加的に又は代替的に、医用画像は、別個のシステムプロセッサによって受信され、独立して表示され得る。プロセッサは、医用画像において可視である複数の撮像マーカ１３０ａ～ｄに基づいて基準座標系を確立し、第１又は第２の可撓性の細長い器具から、体腔の複数の位置における診断スキャン又は治療送達情報を受信するように構成される。プロセッサは、基準座標系及び位置情報センサによって感知された位置情報に基づいて、診断スキャン又は治療送達情報を複数の位置の撮像マーカと相関させるようにさらに構成される。医用画像は、例えば、Ｘ線血管造影画像などのＸ線画像であり得る。
本明細書で使用される際、「医用画像」という用語は、患者の内部解剖を見るために医用画像システムによって生成される任意の画像を含むことが意図される。医用画像は、例えば、他のイメージングモダリティの中でもとりわけ、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング、核磁気共鳴（ＮＭＲ）イメージング、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、Ｘ線及び陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）から得ることができる。医用画像は、１つ又は複数の静止画像を含み得る。例えば、医用画像は、超音波映像であり得る。
本明細書で使用される際、「Ｘ線画像」という用語は、例えば、Ｘ線血管造影画像、Ｘ線透視画像及びコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を含む、身体を通過するＸ線によって生成される任意の画像を含むことが意図される。「Ｘ線画像」は、１つ又は複数の静止画像を含み得る。例えば、「Ｘ線画像」は、複数の画像を含む血管造影ビデオであり得る。
システム１００は、一般に、放射線不透過性マーキング及びＸ線画像に関して記載されているが、システム１００は、代替的に、例えば、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング、核磁気共鳴（ＮＭＲ）イメージング及び陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）を含む他のイメージングモダリティでの使用を提供することができる。そのようなモダリティの場合、マーキング１３０ａ～ｄは、モダリティ固有のマーカであり得る。例えば、マーキング１３０ａ～ｄは、画像において検出可能又は区別可能な、ＭＲ感受性又はＮＭＲ感受性（例えば、遊離核スピンを有する原子を含む）、電磁感受性、電気機械感受性、光学感受性及び／又は機械感受性材料を含み得る。Ｘ線画像の代わりに、他のモダリティの中でもとりわけ、ＭＲ、ＮＭＲ又はＰＥＴ画像は、診断スキャン又は治療送達情報との相関のためにプロセッサ１０５によって取得され得る。
本明細書で使用される際、「基準座標系」という用語は、第１の可撓性の細長い器具の少なくとも１つの位置（典型的には初期位置）が、医用画像上で可視である撮像マーカに関して登録され、それに基づいて第１又は第２の可撓性の細長い器具のその後の位置が決定される１次元、２次元及び３次元空間基準系を含む。管腔内診断スキャン又は治療介入中の位置決定を提供するために１Ｄ、２Ｄ及び３Ｄ基準座標系を確立する例は、本明細書のセクション１～３にさらに記載される。例えば、１Ｄ基準座標系を確立することは、撮像マーカに関して血管内の可撓性の細長い器具の初期位置を登録することを含み得る。さらなる例では、２Ｄ又は３Ｄ基準座標系を確立することは、１つ又は複数の医用画像（例えば、１つ又は複数のＸ線血管造影画像）における撮像マーカの表現に基づいて、撮像マーカのモデル及び任意選択的に血管内腔のモデルを生成することを含み得る。
本明細書で使用される際、「診断スキャン又は治療送達情報」という用語は、診断スキャン中又は治療介入の送達中に得られるあらゆる情報を含み、例えば、診断センサ又は治療デバイスの位置、診断センサによる読み取り及び診断デバイスによって得られる画像に係る情報を含む。
ディスプレイ１０７は、相関する診断スキャン又は治療送達情報及び撮像マーカを含む合成画像を表示するように構成される。合成画像は、例えば、診断スキャンから得られた画像又はグラフ、例えばＯＣＴ画像又はＦＦＲグラフであり得、その上に撮像マーカの表現が重畳される（例えば、図２Ｂのディスプレイ１２４ｂ、１４０ｂ、図１５、図１６のディスプレイ２４１５を参照されたい）。合成画像は、別の例では、診断又は治療デバイスの位置の表現が重畳されたＸ線画像であり得る（例えば、図２Ｂのディスプレイ３１０、図１５、図１６、図１９のディスプレイ２４５０を参照されたい）。合成画像は、さらなる例では、複数のモダリティからの情報又は複数のデバイス位置の情報が示された画像を含み得る（例えば、図２Ｂのディスプレイ２０、図１５、図１６、図１９、図２５のディスプレイ２４００を参照されたい）。合成画像は、第１及び任意選択的に第２の可撓性の細長いデバイスが配置される体腔の表現と、デバイスの位置の指標とを含み得る（例えば、図１９、図２５）。
本明細書に記載される方法及びシステムは、典型的なＰＣＩ処置と比較して、Ｘ線被曝の大幅な低減を有利に提供することができる。従来のＰＣＩ方法は、デバイスの変位測定及び位置追跡のために、一定のリアルタイム又はほぼリアルタイムのＸ線血管造影及び蛍光透視フィードに依存するだけでなく、ＰＣＩ処置全体を通して適用されるデバイスツールセットの全範囲にわたってリアルタイムの正確な位置相関を提供することができない。したがって、従来の方法は、患者及び／又は臨床医への高レベルの放射線被曝を伴う。さらに、血管造影、診断モダリティ、治療デバイス及び関連する診断測定値間のリアルタイム又はほぼリアルタイムの位置相関の欠如は、多くの場合、追加のＸ線イメージング、対比及び時間をもたらし、それによって放射線被曝がさらに増加し、ＰＣＩ処置の全体を通して戦略決定及び治療結果を損なう。
現在のＰＣＩ処置は、リアルタイム又はほぼリアルタイムの蛍光透視に大きく依存している。画像は、処置中にリアルタイムで撮影されるため、単一のＸ線写真（例えば、骨折のための画像）と比較して、実質的に多量のＸ線放射が必要とされる。皮膚紅斑（約２Ｇｙ）、永久皮膚損傷（約５Ｇｙ）など、患者に関連する組織損傷の被曝閾値が知られている。オペレータの場合、目の水晶体も影響を受けやすく、０．１Ｇｙの急性被曝、５Ｇｙの慢性被曝で白内障のリスクが高まる。癌を含む確率的影響は長い潜伏期を伴い、定量化は困難だが生涯帰属リスクも示される。組織は放射線に敏感であるため、小児や持病のある患者は、ＰＣＩ処置中に放射線安全リスクがより高くなる。血管造影では、血管系を画像化するために放射線不透過性の造影剤を使用する。Ｘ線被曝に加え、患者は放射線不透過性造影剤による副作用（痛み、薬物相互作用、腎不全など）を受ける可能性がある。医師やスタッフにとって、Ｘ線被曝のほか、鉛を張ったエプロンや他の保護具の余分な重さによる整形外科的損傷（例えば、腰の負担）のリスクも存在する。
本明細書に記載の方法及びシステムにより、ＰＣＩ処置を行う際、患者及び／又はオペレータへのＸ線被曝を低減することができる。過剰なＸ線被曝は人体にとって有害であり、癌、脱毛、白内障などの併発症がある。従来のＸ線線量ベースラインは、処置の性質、人的要因、Ｘ線機器、スタッフ線量登録精度などに応じて変化するが、平均して、ベースラインＸ線被曝は、約２０分かかる処置の場合の約３～５Ｇｙ（グレイ）からＰＣＩ処置の場合の約１５Ｇｙの範囲である。本開示の方法は、ＰＣＩ処置中のＸ線「オン」時間を短縮する結果として、全体的なＸ線線量の著しい低減が達成され得るＰＣＩ処置を提供し得る。本明細書に記載の方法のＸ線「オン」時間は、従来のＰＣＩ処置と比較して、最大で１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は９５％低減することができる。本明細書に記載のＰＣＩ方法中に患者が受けるＸ線線量は、約２０分持続するＰＣＩ処置の場合の５００ｍＧｙ未満（約３～５Ｇｙから低減）から複雑な処置の場合の約２Ｇｙ（約１５Ｇｙから低減）の範囲となり得る。ＰＣＩ処置中に患者が受けるＸ線線量は、約５００ｍＧｙ未満、約４００ｍＧｙ未満、約３００ｍＧｙ未満、約２００ｍＧｙ未満又は約１００ｍＧｙ未満であり得る。
１．体腔長手方向の位置特定方法及びシステム
管腔内処置は、典型的には、ユーザ（例えば医師）が、ガイドワイヤ及び追加の血管内デバイスの位置を特定して正しい血管枝に操縦できるように血管を視覚化できるようにするために、多くの場合に造影剤注入を用いてＸ線を使用することを必要とする。造影剤を使用したＸ線は、血管／組織の状態の予備診断スキャンとしても有用であり得る。多くの場合、病態をより厳密に評価するために、他のモダリティ（例えば、血管内ＩＶＵＳ、ＯＣＴ及びＦＦＲ）を伴う追加の診断処置が行われる。カテーテル治療が行われる一般的な手術室では、Ｘ線血管造影画像と他の追加イメージングモダリティが、異なるパーティション内の異なる画面又は大型パネル画面上に表示される。例えば、ＩＶＵＳ、ＦＦＲ又はＯＣＴ画面などの血管内診断モダリティから観察される血管位置は、Ｘ線血管画像と相関がなく、その逆も同様である。
管腔内処置は、典型的には、ユーザ（例えば医師）が、ガイドワイヤ及び追加の血管内デバイスの位置を特定して正しい血管枝に操縦できるように血管を視覚化できるようにするために、多くの場合に造影剤注入を用いてＸ線を使用することを必要とする。造影剤を使用したＸ線は、血管／組織の状態の予備診断スキャンとしても有用であり得る。多くの場合、病態をより厳密に評価するために、他のモダリティ（例えば、血管内ＩＶＵＳ、ＯＣＴ及びＦＦＲ）を伴う追加の診断処置が行われる。カテーテル治療が行われる一般的な手術室では、Ｘ線血管造影画像と他の追加イメージングモダリティが、異なるパーティション内の異なる画面又は大型パネル画面上に表示される。例えば、ＩＶＵＳ、ＦＦＲ又はＯＣＴ画面などの血管内診断モダリティから観察される血管位置は、Ｘ線血管画像と相関がなく、その逆も同様である。
Ｘ線画像上の血管又は体内管腔の特徴部の長さを推定するために、間隔が既知の複数の放射線不透過性マーカを有するガイドワイヤが使用されてきた。しかしながら、そのようなマーカは、ＩＶＵＳ、ＯＣＴ及びＦＦＲなどの他の診断スキャン情報とは相関しない。
通常、血管内診断システムは、ＩＶＵＳシステムなどの超音波変換器、ＯＣＴシステムなどの光学変換器又はＦＦＲシステムなどの圧力変換器から得られる血管診断情報をモータ駆動ユニットなどの変位追跡ユニットと組み合わせて、血管内変位スキャン画像を生成する。診断センサ（例えば、超音波変換器、光学変換器又は圧力センサ）は、リアルタイムのＸ線血管造影の誘導下で血管内に配置される。血管診断スキャン中、何千もの血管診断データポイントが生成され、それぞれが測定された変位ポイントに対応する。しかしながら、センサの位置やセンサによって生成されたデータポイントの位置を定量化するための血管位置基準系が体腔内に存在しないため、各変位ポイントの血管位置は定量化されない。センサがＸ線で検出可能であり、血管内スキャン中のセンサの始点がＸ線血管造影画像で検出されたとしても、血管長スケールの欠如及びＸ線血管造影画像における３次元血管の２次元投影性により、２次元Ｘ線血管画像と、測定した直線距離に関して表示される血管診断スキャン画像との間で血管位置を相関させることも困難である。
戦略的に配置され、血管のＸ線血管造影画像上で見える複数の放射線不透過性マーカを有する可撓性の細長い器具（例えば、可撓性の細長い器具１１０）は、有利には、体腔に沿って固定点を提供し、そこから線形位置基準系を定義することができる。線形位置基準系は、Ｘ線血管造影画像、診断スキャン画像若しくはグラフ及び／又は治療送達デバイス間の位置相関を可能にし得る。可撓性の細長い器具は、体内における追加の可撓性の細長い器具のその後の位置決めが、リアルタイムのＸ線血管造影の有無にかかわらず相関され得るように、体腔内の同位置に留まり得る。
図２Ａは、ＩＶＵＳ及びＦＦＲスキャンを含む典型的な管腔内処置から得られた画像の例示的なディスプレイ１０を示し、合同位置システムの恩恵を受けていない状態である。ディスプレイは、冠動脈のＸ線血管造影画像１１０を含む。血管がＸ線血管造影画像上で検出可能であるように、造影剤、一般的にはヨウ素溶液が、関心対象の血管セクションに注入される。通常、血管の内部に配置されたカテーテルデバイスは、放射線不透過性マーキングがなければ、Ｘ線血管造影画像において明確に検出されない。
ディスプレイ１０は、長手方向のＩＶＵＳ引き戻しスキャンビュー１２４ａをさらに含み、そこから、超音波センサによって得られた寸法的及び形態的な血管の特徴が、身体の外部に配置された引き戻しセンサによって検出されるように、引き戻しスキャン距離に関して表示される。ディスプレイは、血管の断面ＩＶＵＳビュー１３０をさらに含み、ビュー１２４ａの破線１３５における内腔サイズ及び形態を示す。現在のＩＶＵＳ及びＯＣＴシステムは、長手方向ビューに関してユーザによって選択された任意の変位位置で内腔断面ビューを表示できるように装備される。ＩＶＵＳセンサは、引き戻し中に回転し、血管のスキャンされた長さに沿って血管形態の３６０度ビューを生成する。
ディスプレイ１０は、血管の長手方向ＦＦＲ引き戻しスキャンビュー１４０ａをさらに含み、そこから冠血流予備量比（例えば、遠位位置における血管圧力対大動脈圧力の比）が、スキャン距離の長さに対して表示される。
変位スキャン中にＩＶＵＳとＦＲＲから得られる血管内腔情報は、Ｘ線血管造影のみからよりも、関心対象の血管セグメントのより関連性のある診断情報を臨床医に提供する。
ＩＶＵＳ、ＯＣＴ、ＦＦＲ及び他の血管内スキャンモダリティによって生成されるデータセットは、通常、長手方向の引き戻し変位に関して血管情報を登録する。このタイプのデータセットは、線形距離に基づくものであり、３次元の血管曲率情報が欠如している。Ｘ線血管画像が３次元血管の２次元投影であるという事実は、例えば、ビュー１１０、１２４ａ、１３０、１４０ａ間の距離判断を一層困難にする。
長手方向引き戻しスキャンビュー１２４ａ及び１４０ａのみを見ながら、これらのスキャン画像からの位置をＸ線血管造影画像１１０上の血管位置に相関させることは困難である。多くの場合、スキャン開始点が特定されても、Ｘ線血管造影画像の２Ｄ投影効果により、開始点からの距離が規定された造影血管位置を指し示すことは困難である。例えば、破線１３５で示されたＩＶＵＳ血管スキャン位置は、その位置をビュー１１０の造影血管位置に相関させるために使用できる明確な基準を含まない。
同様に、ＦＦＲ比の変化が観察される、破線１４５によって示されるＦＦＲ引き戻しスキャン位置も、Ｘ線造影血管画像１１０に示される位置と相関させることが困難である。
図２Ｂは、合同位置システムの恩恵を受けた、ＩＶＵＳ及びＦＦＲスキャンを含む管腔内処置から得られた画像の例示的なディスプレイ２０を示す。可撓性の細長い器具１１０（図１）などの可撓性の細長い器具が血管内に配置され、その器具の放射線不透過性マーカ３３０の視覚化を含むＸ線血管造影画像３１０が取得される。（Ｘ線血管造影画像によって検出された）血管との関係におけるマーカの位置は、マーカ３１０として長手方向ＩＶＵＳ引き戻しスキャンビュー１２４ｂ上に、マーカ２２０として長手方向ＦＦＲ引き戻しスキャンビュー１４０ｂ上に投影される。
破線１３５で示されたＩＶＵＳ血管スキャン位置は、ここでは破線３３５で示されたＸ線造影血管位置と相関させることができる。ＩＶＵＳ血管断面図１３０が、Ｘ線血管造影ビューの破線３３５の位置にあることは、容易に推測される。
同様に、破線１４５で示されるＦＦＲ引き戻しスキャン位置は、Ｘ線造影血管画像３１０上の破線２４５で示される位置と容易に相関させることができる。
図３は、図２Ｂに示すように、標準診断プロセス２１０と、相関情報を得るための複数のモダリティ間の合同位置測定のためのプロセス２００とを含む方法を示すフロー図である。血管診断スキャン中、診断センサからの血管情報２３０とセンサ変位情報２４０が組み合わされて、血管情報対センサ変位を含むデータセットを生成する（２５０）。その後、データセットは表示される（２９０）（例えば、図２Ａのビュー１２４ａ、１３０、１４０ａ）。表示された画像において、血管診断情報は、センサ変位に対して表示される。いずれのセンサ変位点における血管診断情報も、血管のＸ線血管造影画像上で見られるいずれの血管位置と相関しない。
方法２２０に描写された追加機能により、Ｘ線血管画像上の血管位置に対するセンサ変位点の正確な相関が提供され得る。Ｘ線血管造影画像に対する正確な位置相関を提供するために、画像は、血管長スケール及び血管位置相関点を含み得、これらの両方は、器具１１０（図１）などの可撓性の細長い器具の放射線不透過性マーキングによって提供され得る。特に、Ｘ線血管造影画像は、関心対象の血管の所定の位置に可撓性の細長い器具がある状態で得られる（２６０）。血管内で検出可能な器具の複数のマーカは、血管長さスケールと血管位置相関のための視覚的基準点の両方を提供する。Ｘ線血管造影画像上で可視化されたマーカは血管位置基準として特に有用であるが、これは、Ｘ線血管造影画像が３Ｄ空間における血管セグメントの２Ｄ投影であり、診断画像における線形長さスケールが２Ｄ投影上で見られるような位置に直接変換できないためである。複数のマーカは、診断センサの位置を定量化するために提供することもできる。
複数のマーカに対する診断センサの位置が定量化される（２７０）と、スキャンされた変位セグメントにおける複数のマーカの位置を測定し（２８０）、ディスプレイのための合成画像に投影することができる（２９５）（例えば、図２Ｂのビュー１２４ｂ、１４０ｂ）。
提供される方法２２０は、項目２４０、２６０及び２７０間の順序を指定しない。特定の用途で使用されるデバイス及び器具に依存して、複数の撮像マーカを参照してセンサ位置を定量化する多くの方法が存在する。一般に、センサ位置が複数のマーカの少なくとも１つを参照して定量化されると、スキャンされた長さにおけるセンサ位置は、他の様々な位置について測定することができる。可撓性の細長い器具の配置に依存してセンサ位置を定量化する様々な方法の例を以下に示す。
図４は、診断センサ４２０と放射線不透過性マーカ４３０の両方を含む例示的な可撓性の細長い器具４４０を描写する。デバイス４４０は、例えば、ＦＦＲワイヤであり得る。Ｘ線血管造影画像が得られると、Ｘ線血管造影画像によって検出されるマーカ４３０に対する診断センサ４２０の位置が知られ、それによって最初に定量化され得る。ＦＦＲワイヤ４４０などのデバイスの場合、位置情報センサは、ワイヤの引き戻し距離を検出するセンサ（例えば、センサ１２６、図１）であり得る。
臨床医は、緩和した可能性があるか又は複数の病変を含み得る血管のセクション内の圧力変化をより良く査定するために、多くの場合、ＦＦＲ引き戻しスキャンを行う。引き戻しスキャンは、体外に位置決めされたモータユニットによって実行することができ、このモータユニットは、引き戻し距離（例えば、引き戻しセンサ１２６、図１）及び／又は押し込み距離を記録する。圧力センサ４２０は、ＦＦＲワイヤの可撓性遠位先端部４１０のすぐ近位で、ＦＦＲワイヤの中又は上に配置される。示されるように、放射線不透過性マーカ４３０は、圧力センサの近位に既知の距離で配置される。
Ｘ線血管造影画像が得られるスキャンの引き戻し距離も記録されていれば、引き戻しスキャンに沿った任意の地点で血管とマーカのＸ線血管造影画像を得ることができる。センサに対する放射線不透過性マーカの距離は、既に知られており、固定されたままであるため、Ｘ線血管造影画像が撮影されるときのマーカに対するセンサ位置もしたがって知られており、マーカ位置は、スキャン長さに対して計算されてＦＦＲ診断スキャンディスプレイ上に投影することができる。
デバイス４４０による例示的なワークフローでは、ＦＦＲ診断スキャンの開始前にＸ線血管造影画像を撮影することができ、マーカに対する既知のＦＦＲセンサの位置は、スキャン開始点、すなわちゼロ変位点と一致することができる。スキャンされた長さに対するマーカの位置を測定し、表示することができる。器具上の全てのマーカを引き戻しスキャンディスプレイ上で視覚化できるようにし、且つ最も広い範囲の位置基準を提供するために、Ｘ線血管造影画像が得られる位置は、実質的にセンサの物理的位置が最も遠位にある位置、一般に診断スキャンの開始時における位置であり得る。
図５Ａ及び５Ｂは、可撓性の細長い器具５４０が放射線不透過性マーカ５５０を含み、診断センサ５２０を有する第２の可撓性の細長い器具５１０と共に使用される例示的なシステムを描写する。この例に示されるように、第１の可撓性の細長い器具５４０は、ガイドワイヤである。各マーカの長さ及びマーカ５５０間の間隔は、既知である（例えば、１０ｍｍ）。第２の可撓性の細長い器具５１０は、診断センサ５２０（例えば、ＦＦＲワイヤ）を有する診断デバイスである。
図４に示す例と異なり、複数のマーカ５５０に対する診断センサ５２０の位置は、器具の設計に基づいて測定することができない。診断センサ５２０の近位には、複数の放射線不透過性マーカ５３０が、センサの近くでシャフトに貼付される（例えば、センサは最も遠位のマーカから１ｍｍ離れた位置に配置される）。この例では、診断センサ５２０はＸ線によって検出されず、これはほとんどのタイプの診断センサの場合にそうである。マーカ５３０は、センサに対する各マーカの距離を容易に測定できるように、互いに及びセンサに対して間隔を空けて配置される（例えば、１ｍｍのマーカの長さ及び間隔）。
ガイドワイヤベースのマーカ５５０は、診断機器ベースのマーカ５３０のそれと容易に区別できるように構成される。血管のＸ線血管造影画像５６０が図５Ｂに示されているが、この画像ではガイドワイヤベースのマーカと診断機器ベースのマーカの両方が検出可能である。この例におけるガイドワイヤマーカに対する診断センサの位置が測定され得る（例えば、この例で提供される仮想的なパラメータを使用して、ガイドワイヤ上の最遠位マーカから８ｍｍ強遠位にある）。
この例では、血管基準に使用されるマーカは、ガイドワイヤに貼付され、診断血管内スキャン中に移動する必要はない。診断スキャン中にリアルタイム又はほぼリアルタイムのＸ線血管造影画像を得ることができるが、代わりに、血管位置相関を、記録されたＸ線血管造影画像で実行することができる。
ガイドワイヤベースのマーカは、最初の診断処置の後に、介入デバイスや血管治療デバイスを挿入する場合にも有用である。マーカは、診断処置及び介入処置の両方中に血管内に留まるため、マーカは、介入処置中に診断データとの向上した相関性を提供することができ、任意選択的にリアルタイムのＸ線誘導又は事前に入手したＸ線による誘導のいずれかの下で介入デバイスを所望の血管位置に誘導するためにも使用することができる。
図５Ａの例示的なデバイスでは、位置情報センサは、診断デバイス５１０の引き戻し距離を検出するセンサ（例えば、センサ１２６、図１）であり得る。上述のように、診断スキャン情報をＸ線血管造影画像と相関させることは、診断デバイス５３０の撮像マーカとガイドワイヤの放射線不透過性撮像マーカ５５０の相対位置に基づいて診断センサ５２０の開始位置を確立することに基づき得る。
図６は、可撓性の細長い器具６２０又は６４０が、器具の遠位部分に配置された位置情報センサ６１０又は６６０を含む例示的なシステムを描写する。記載される例では、複数のマーカ６３０及び診断センサ６６０が、異なる可撓性の細長い器具に配置され、Ｘ線血管造影画像によって検出されるマーカに対する診断センサの位置は不明である。
この例では、第１の可撓性の細長い器具は、複数のマーカ６３０を有するガイドワイヤ６２０であり、第２の可撓性の細長い器具６４０に位置する診断センサ６６０によって検出可能なモダリティの信号エミッタ又は変換器６１０を含む。本例に示されるように、第２の細長い器具は、診断カテーテル６４０である。診断カテーテルは、例えば、ＩＶＵＳカテーテル、ＯＣＴカテーテル又はＦＦＲカテーテルであり得る。信号エミッタ６１０は、診断デバイス６４０と連動して、コロケーション情報を提供することができる。
ＩＶＵＳカテーテルの場合、ガイドワイヤ信号変換器６１０は、超音波変換器又は信号反射器であり得る。ＯＣＴカテーテルの場合、ガイドワイヤ信号変換器６１０は、光ファイバベースのエミッタ／レシーバであり得る。
図６に示されるように、信号変換器６１０は、中間の放射線不透過性マーカ６３０ａと一致するようにガイドワイヤ上に配置される。しかしながら、変換器６１０は、ガイドワイヤ６２０の遠位部分に沿った任意の場所に配置することができる。
放射線不透過性マーカ６３０は、それぞれ既知の長さであり得る。例えば、各マーカの長さ及び２つのマーカ間のギャップが１０ｍｍである場合、５つのマーカを示すこの図面では、Ｘ線血管造影画像から見て正確に測定することができる総表示距離は、９０ｍｍである。
診断カテーテル６４０は、例えば、ガイドワイヤの上に挿入され、血管内で前進又は後退するときにガイドワイヤに沿って移動することが許可された回転ＩＶＵＳカテーテル又はＯＣＴカテーテルであり得る。カテーテルガイドワイヤルーメンと多くの場合に呼ばれるカテーテルのオーバーザワイヤスライドレール部分６５０は、診断カテーテル６４０の遠位先端に位置する。ガイドワイヤルーメンは、カテーテルがガイドワイヤに装填され、血管への挿入時にガイドワイヤに追従することを可能にする。示されるように、診断センサ６６０は、診断デバイスの回転コア６７０の遠位端に取り付けられる。診断スキャン中、回転コア６７０は、診断デバイスがモータ駆動ユニットによって引き戻される間に回転し、これによりデバイスの変位も測定され、引き戻し長さに沿った血管の３６０度の診断ビューを生成する。
ＩＶＵＳの場合、診断センサ６６０は、超音波変換器（例えば、５～６０ＭＨｚの範囲で動作する）であり得る。ＯＣＴの場合、診断センサ６６０は光学センサ、例えば、光がカテーテルから垂直に投影されるように光ファイバから光のビームを９０度反射する小型光ミラーであり得る。
診断引き戻しスキャン中、回転コア６７０と変換器６６０は近位方向に移動し、回転毎に血管の断面画像を生成し、これは引き戻し距離と共に登録される。
診断センサ６６０がガイドワイヤ信号変換器６１０のそばを通過するとき、ガイドワイヤ変換器から発せられた信号を診断センサで検出することができるか又はその逆も可能であり（図８を参照されたい）、信号が検出される引き戻し距離を記録することができる。複数のマーカに対するガイドワイヤ変換器６１０の位置は、既知であるため、診断センサ６６０が変換器６１０によって発せられた信号を検出すると、複数のマーカに対する診断センサ６６０の位置が定量化され得る。ガイドワイヤ変換器と診断センサとが隣り合っているときの決定は、信号タイミング及び／又は信号強度に基づいて測定することができる。診断センサ６６０がガイドワイヤ変換器６１０の隣にある診断スキャン変位点が計算されると、診断センサに対する複数の放射線不透過性マーカ６３０の位置が確定され、血管診断スキャン画像に投影することができる。
ガイドワイヤ変換器の発信の強さは、例えば、最も近い数フレームのみが信号を登録するように十分に弱くするように調整することができ、それにより改善された位置精度を提供することができる。しかしながら、このようなアプローチは、引き戻しスキャンが完了した後にこれらの数フレームを検出することの困難性を増大させる可能性がある。代替的に、より多くのフレームにわたって信号をより容易に検出できるように、変換器の発信をより強く調整することができる。しかしながら、このようなアプローチは、位置記録の精度を低下させる結果となり得る。視覚化を促進するか又はガイドワイヤ変換器の発信を組織解剖学の実際の反射信号と区別するために、定義された信号パターンを発することができる。
ガイドワイヤベースの変換器及び診断センサが同じシステムに接続される場合、ガイドワイヤベースの変換器は、純粋にレシーバとして動作し、正確な位置記録のために発信と受信のタイミングを使用するように構成することができる。これにより、診断センサによって得られる画像における画像アーチファクトの発生を有利に回避することができる。最小の時間差を有する信号は、ガイドワイヤ変換器と診断センサとが最も接近している位置の検出を提供することができる。
図６に示されるように、診断センサ６６０は、位置情報センサとして機能することができる。診断スキャン情報をＸ線血管造影画像と相関させることは、診断センサ６６０によって検出可能な信号を発する信号エミッタ６１０に基づいてコポジション位置を確立することを含み得る。信号エミッタは、例えば、超音波変換器、光エミッタ又はセンサ６６０によって検出するためにセンサ６６０によって発せられた信号を反射することができる特性信号反射器であり得る。
図７は、診断センサによる検出のための信号を発するか、又は診断センサから発せられた信号を検出するように構成された信号エミッタ又はレシーバをそれぞれが含む、可撓性の細長い器具の追加の例を描写する。
可撓性の細長い器具７０１ａは、ワイヤの遠位端７０５の近くに配置され、ＩＶＵＳイメージングカテーテルと共に使用するように構成された超音波変換器７１０を含むガイドワイヤ（放射線不透過性マーキングは図７に示されていない）である。可撓性の細長い器具７０１ｂは、ワイヤの遠位端７０５の近くに配置され、ＯＣＴ画像カテーテルと共に使用するように構成された光エミッタ／レシーバ７２０を含むガイドワイヤである。
超音波変換器は、典型的には、そのほとんどが圧電材料で作られ、その性質上、信号エミッタ及び信号レシーバの両方として機能することができる。ＩＶＵＳカテーテルは、体内の意図された使用場所（例えば、冠動脈血管、末梢血管、心臓内での適用など）及び血管サイズに応じて、異なる周波数で動作する変換器を含む。例えば、ＩＶＵＳカテーテルは、大きい体腔のための約９ＭＨｚから小さい体腔のための約６０ＭＨｚの範囲で動作する変換器を含み得る。異なるサイズの血管／内腔にアクセスするために、異なる直径のガイドワイヤも利用可能である。異なる中心周波数を持つ変換器は、異なるイメージングカテーテルの周波数やガイドワイヤの直径に合うように使用することができる。例えば、ＰＺＴ材料で作られた５０ＭＨｚの超音波変換器は、約３０～５０ミクロンの厚さにすることができる。このような変換器は、ガイドワイヤの強度及び物理的特性に影響を与えることなく、例えば、約３００～４００ミクロンの直径を有するガイドワイヤの上又は中に配置することができる。
このように構成された超音波変換器は、ガイドワイヤの長さに垂直な方向に３６０度信号を発信／受信することができ、信号が狭い平面内で伝搬するように設計することができる。
光エミッタ／レシーバ７２０は、ガイドワイヤ内に配置された光ファイバ７３５から出る光を反射するための小型円錐ミラー７３０を含み得、光を受けて光ファイバに向けることができる。光学信号の生成及び受信は、光源及びセンサを備えるハブ（例えば、図１３Ａ、図１８及び図３７のハブ２４０を参照されたい）など、光ファイバの近位端で行うことができる。図７に示される例では、円錐形反射ミラー７３０がファイバの遠位端に取り付けられ、ガイドワイヤの長さに垂直な光の３６０度発光を提供することができる。
ガイドワイヤ上又はガイドワイヤ内に取り付けられた変換器（超音波変換器又は光学変換器のいずれかであり、そのいずれもエミッタ及びレシーバの両方として機能することができる）を用いて、診断デバイスの位置記録を、エミッションモード又はレシーブモードのいずれか又はその組み合わせにおいて実行することができる。エミッションモードで動作している間、ガイドワイヤ変換器によって発せられた信号は、位置記録のために診断スキャンカテーテルのセンサによって検出され得る。レシーブモードで動作している間、ガイドワイヤ変換器は、スキャニングカテーテルから発せられた信号（例えば、音響信号又は光学信号のいずれか）を捕捉することができる。ガイドワイヤ変換器によって発せられる信号は、正確な位置記録を提供し、診断信号への干渉を低減するために、時間を設定することができる。
図８は、診断引き戻しスキャン中に生成された血管の血管内超音波画像の軸方向断面図上のガイドワイヤ変換器発信信号のシミュレーションを示す。
ＩＶＵＳイメージング変換器は、通常５０００Ｈｚ以上の高いパルスレートで動作することができる。イメージング変換器の１回転の中で、数百のパルスが発せられ得る。各回転で、各パルスから受信された信号がプロセッサによって合成され、血管の単一の断面図が生成される。示されるように、暗い中央の穴８１０は、カテーテルの位置を示している。白いセクション８２０は、より多くの音響反射を有する血管組織を示し、より暗いセクション８３０は、血液又は流体を有し、より少ない音響反射を有する血管の内腔を示す。これらの２つの領域間の境界は、血管壁の内面を示す。内皮、内膜及び外膜などの正常な血管の他の特徴又はカルシウム沈着、線維性病変及び脂肪性病変などの疾患の特徴も、よく訓練された医師によって検出及び測定することができる。
高レートで発せられるガイドワイヤ変換器からのパルス信号８４０は、イメージング変換器がガイドワイヤ変換器のそばを通過する（同位置にある）ときに検出され、フレーム内で見ることができる。音響波は、水や軟組織内を約１，５００，０００ｍｍ／ｓで進行する。ガイドワイヤ変換器は例えば１，５００，０００Ｈｚでパルスを発し、パルス信号はＩＶＵＳ画像上で画像の中心から深さ１ｍｍごとに検出することが可能である。例えば深さ１０ｍｍの設定の血管内断面画像では、約９～１０個の明るい同心円状の湾曲した白線セグメントを示すことができ、これは通常の液体や組織の反射から容易に区別することができる。ガイドワイヤ変換器のエミッタパルスレートは、識別を容易にするために信号をより密集させるか又はより密集させないように適合させることができる。ガイドワイヤの発信強度は、検出可能であるがＩＶＵＳセンサからの反射組織信号と著しく干渉しないように適合させることもできる。これらのフレームが観察されるカテーテルの変位は、ＩＶＵＳ変換器がガイドワイヤ上の信号変換器の隣に位置する変位位置として記録することができる。
図９Ａ及び９Ｂは、可撓性の細長い器具のための放射線不透過性マーキングの２つの例を示す。複数のマーカの少なくとも１つのマーカは、Ｘ線血管造影ディスプレイと診断引き戻しスキャンディスプレイとの間の改善された血管位置基準を提供するために独立して区別することができる。図９Ａに示されるように、ガイドワイヤなどの可撓性の細長い器具９１０は、５つのマーカを含み、第２及び第４のマーカ９３０は、第１、第３及び第５のマーカ９４０から特徴的な視覚的外観を有する。特徴的なマーカは、マーカを数えることなく、診断画像とＸ線血管造影画像との間の視覚的相関を容易にすることを提供し得る。図９Ｂに示されるように、可撓性の細長い器具９２０は、ワイヤの中間部分において、より細かいスケーリングとより正確な基準とをユーザに提供するために使用することができる３つのより短いマーカ９３５を含む。少なくとも１つの一意に識別可能な撮像マーカを有することは、可撓性の細長い器具の複数の撮像マーカの全てがＸ線画像の視野内にない場合、撮像マーカのシーケンスを測定するのに特に役立ち得る。
図１０は、図４に示すような、複数のマーカを有するＦＦＲワイヤを含む例示的な冠動脈介入処置のフローチャートである。ＦＦＲ診断処置は、典型的には、ガイドカテーテルの遠位端で圧力出力を大動脈圧で正規化した後、ＦＦＲワイヤを関心対象の冠動脈に挿入することから始まる（１０１０）。血管内に配置されたＦＦＲワイヤ上の複数のマーカの位置は、Ｘ線血管造影画像又はビデオ内で検出される（１０２０）。圧力センサの位置が撮像マーカに関して登録され（１０３０）、これは、血管内のマーカの血管造影画像又はショートビデオが検出されると、プロセッサによって自動的に実行され得る。ＦＦＲ引き戻しスキャンが開始され、ＦＦＲ読み取り値対センサ引き戻し距離が記録される（１０４０）。引き戻しスキャンが完了すると、複数のマーカの位置がディスプレイに投影された引き戻しディスプレイを生成することができる（１０５０）。例えば、図２Ｂのビュー１４０ｂに示すような合成画像を生成して表示することができる。臨床医は、Ｘ線血管造影画像又はビデオ及び血管内スキャンディスプレイの両方に位置する表示されたマーカを使用して、両方のイメージングモダリティを使用して血管の特徴を相関させることができる（１０６０）。図１０に示す処置は、マーカがＩＶＵＳ又はＯＣＴカテーテル又はワイヤに配置されるＩＶＵＳ及びＯＣＴスキャンにも使用することができる。
図１１は、図６に示すような複数のマーカと信号エミッタとを有するガイドワイヤとＩＶＵＳカテーテルとを含む例示的な冠動脈インターベンション処置のフローチャートである。ＩＶＵＳ診断処置は、ガイドワイヤを関心対象の血管に挿入することから始まり、次いで、ＩＶＵＳカテーテルをワイヤの上から血管の位置まで挿入する（１１１０）。血管内に配置されたガイドワイヤ上の複数のマーカの位置は、Ｘ線血管造影画像又はビデオ内で検出される（１１２０）。ガイドワイヤがＩＶＵＳシステムに機能的に接続されるかどうかに応じて、ガイドワイヤ変換器をエミッションモード又はレシーブモードのいずれかに設定することができ（１１３０）、ＩＶＵＳ血管内画像スキャンが実行される（１１４０）。ＩＶＵＳセンサがガイドワイヤ変換器と同位置にある場合、ＩＶＵＳセンサの位置が登録される（１１５０）。
ガイドワイヤがＩＶＵＳシステムに接続されていない場合、ガイドワイヤ変換器のエミッションモードを使用することができる。ガイドワイヤ変換器によって発せられたパルスは、ＩＶＵＳセンサによって受信され、図８に示すように、ＩＶＵＳ画像上に表示され得る。ＩＶＵＳ画像に基づいて、ユーザは、ガイドワイヤ変換器に最も近いＩＶＵＳセンサの位置を手動で測定し、その位置をシステムに入力することができる。代替的に、ＩＶＵＳ画像間のガイドワイヤ変換器パルスの検出は、自動化されてプロセッサによって実行され得る。
ガイドワイヤがＩＶＵＳシステムに信号によって接続される場合、ガイドワイヤ変換器のレシーブモードを使用することができる。ＩＶＵＳセンサによって発せられたパルスはガイドワイヤ変換器によって受信され、そこからガイドワイヤ変換器に最も近いＩＶＵＳセンサの引き戻し位置を測定し、ＩＶＵＳシステムによって自動的に登録することができる。この例では、信号強度若しくはタイミングのいずれか又は両方を使用して、ＩＶＵＳセンサがガイドワイヤ変換器に最も近い位置を計算することができる。
ＩＶＵＳセンサがガイドワイヤ変換器を横切る位置が測定されると、ガイドワイヤ変換器に対するマーカ位置が既知であるため、ＩＶＵＳ変換器に対するマーカ位置を決定することができ、マーカ位置をＩＶＵＳ引き戻しスキャンディスプレイ上に投影することができる（１１６０）。例えば、図２Ｂのビュー１２４ｂに示すような合成画像を生成して表示することができる。臨床医は、Ｘ線血管造影画像又はビデオ及びＩＶＵＳ引き戻しスキャンディスプレイの両方に位置する表示されたマーカを使用して、両方のイメージングモダリティを使用して血管特徴を相関させることができる（１１７０）。
血管診断スキャンディスプレイ上の撮像マーカの投影位置が、Ｘ線血管造影画像上で捕捉されたのと同じ血管位置を表すためには、診断スキャンの開始点の位置（すなわち診断センサが変位点ゼロにあるとき）を、Ｘ線血管造影画像上で捕捉された複数のマーカを参照して定量化する（「点ゼロ位置」と呼ぶ）ことができる。例えば、第１の体腔位置は、診断データが収集される各体腔点の距離が第１の体腔位置に関して決定され得るように定量化することができる。この関係は、ＤＲ＝ＦＲ＋ＤＦのように表すことができ、ここで、ＤＲは、診断センサの位置から基準点までの距離であり、ＦＲは、第１の体腔の位置から基準点までの距離であり、ＤＦは、診断センサの位置から第１の体腔の位置までの距離である。
ＤＦは、ＤＦ＝ＯＦ＋ＡＤのように表すことができ、ここで、ＯＦは、センサの開始点（原点）から第１の体腔位置までの距離であり、ＡＤは、ゼロで原点から始まる診断センサの絶対変位である。
２つの式を組み合わせることで、ＤＲ＝ＦＲ＋ＯＦ＋ＡＤが得られる。点ゼロ位置の定量化は、診断スキャン前、その間又はその後に起こり得る。例えば、点ゼロ位置は、（例えば、図６～８のデバイスに関して記載したような）可撓性の細長い器具の検出された同位置から決定することができる。診断器具上の診断センサの変位は、血管スキャン中に患者の体外に配置されたモータ駆動ユニットによって作動させ、追跡することができる。代替的に又は追加的に、センサの移動は、血管内の位置を連続的に監視することにより、Ｘ線装置によって追跡することができる。代替的に又は追加的に、センサの移動は、本明細書の第３セクション及び第４セクションでさらに記載するように、可撓性の細長い器具に配置されたエンコーディングによって追跡することができる。
引き戻し血管内スキャン中、引き戻し距離（すなわちスキャン中の変換器の位置）は、連続的に記録することができる。このような変位検出機構は、診断センサ及び複数の撮像マーカが同じ可撓性の細長い管腔内器具に配置される場合に使用することができる。センサに対する撮像マーカの位置は、一般に、血管及び撮像マーカのＸ線血管造影画像が取得される前に知られている。これは、可撓性の細長い管腔内器具の設計によって達成することができる。そのような実施の一例は、圧力センサの近くの、ワイヤの遠位部分に位置決めされた複数の放射線不透過性撮像マーカを含むＦＦＲワイヤである。したがって、圧力センサに対する複数の撮像マーカの相対的な位置は、血管及びマーカのＸ線血管造影画像が得られた時点で既に知られている。マーカは、Ｘ線血管造影画像が撮影された地点に対する相対位置が、可撓性の細長い管腔内器具のセンサに対する物理的な撮像マーカ位置と同じになるように、長手方向の血管スキャンに投影され得る。このように表示されると、血管スキャン上の投影された撮像マーカ位置は、Ｘ線血管造影画像によって検出された血管に対するマーカ位置を表す。変位検出機構として引き戻し距離計算を使用することの１つの欠点は、診断器具及び撮像マーカを備える可撓性の細長い器具が、Ｘ線血管造影画像が得られた地点から移動したため、診断スキャンからの血管特徴をリアルタイムのＸ線血管造影画像と一般に相関させることができないことである。さらに、血管内スキャンが完了すると、診断スキャン器具は通常、患者から取り外され、血管内スキャンから特定された血管セグメントを治療するために、血管形成術用バルーンやステントなどの他の治療デバイスが挿入される。リアルタイムのＸ線血管造影の有無にかかわらず、臨床医が治療デバイスを関心対象の血管位置に誘導するのに役立つように、撮像マーカが血管位置に留まることは有益であり得る。このように、撮像マーカが、ガイドワイヤなど、ＰＣＴ処置全体を通して血管内の所定の位置に留まることができる細長い器具に配置されることは有益であり得る。
ＩＶＵＳやＯＣＴカテーテルなどの診断器具は、血管内に位置決めされたガイドワイヤに沿って移動することができる。他のカテーテルがガイドワイヤに沿って移動する間、ガイドワイヤは移動する必要はない。診断処置の後、ガイドワイヤを血管内の所定の位置に残し、他のカテーテルデバイスに使用させることができる。ガイドワイヤに沿って他のデバイスを挿入し前進させる際、ガイドワイヤに配置されたマーカが、血管内スキャンから観察された血管の特徴に他のデバイスを誘導するのに役立ち得る。これは、マーカが、他のデバイスをライブＸ線上の血管位置に誘導するのに役立つだけでなく、例えばライブＸ線から血管内スキャン画像に遡ってその位置を相関させることにより、別のデバイスを長手方向の血管スキャン画像に表示される位置に誘導するのにも役立ち得るため、特に有用である。血管内のガイドワイヤの位置が移動した状況では、枝などの解剖学的な血管ランドマークを使用するのみでガイドワイヤを元のＸ線キャプチャ画像のような位置に戻すように再位置決めすることが容易であり得る。
診断センサに対する撮像マーカの位置が知られていないが、得られたＸ線血管造影画像から測定できる場合、初期測定を伴う変位計算機構を使用することができる。このようなタイプの実践の一例は、遠位部分に貼付された複数の撮像マーカを含むガイドワイヤに沿って血管内に位置決めされるＩＶＵＳカテーテルである。Ｘ線血管造影画像が得られると、ＩＶＵＳの放射線不透過性撮像マーカもＸ線血管造影画像上で検出可能であるように、ＩＶＵＳ変換器の近傍又はそれ自体に放射線不透過性撮像マーカを貼付することができる。複数の撮像マーカのそれぞれとガイドワイヤの各撮像マーカ寸法との間の距離が知られているため、Ｘ線血管造影画像によって記録されるガイドワイヤ上の複数の撮像マーカに対するＩＶＵＳ変換器の相対位置は、撮像処理アルゴリズムを使用して自動的に、又は訓練されたオペレータによって手動で測定することができる。
診断センサに対する撮像マーカの位置が知られていないが、血管内引き戻しスキャン中に測定できる場合、少なくとも１つの同位置判定を含む変位計算機構を使用することができる。ＩＶＵＳやＯＣＴなどの診断機器には、それぞれ血管診断のための超音波センサと光学センサが含まれている。圧電材料で作られた超音波センサは、信号エミッタ及びレシーバの両方として機能することができる。光ファイバケーブルを使用した光センサもエミッタ及びレシーバの両方として機能するように構成することができる。この記載では、ＩＶＵＳセンサとＯＣＴセンサの両方を診断センサと呼ぶことにする。信号変換器は、複数の撮像マーカを備えるガイドワイヤセグメントの近傍又は内部の位置でガイドワイヤに装着されるように適合させることができる。この適応により、マーカに対するガイドワイヤに取り付けられた信号変換器の位置は、既知で固定される。ガイドワイヤに取り付けられた変換器と診断センサからの信号は、センサが血管内のある位置で互いに隣接して整列されたときに登録することができる。ガイドワイヤに取り付けられた変換器によって発せられた信号は、診断センサによって受信され、血管の引き戻しスキャン上に表示されることもある。信号が受信された引き戻しスキャン上の位置は、ガイドワイヤに取り付けられた変換器と診断センサとが整列された位置であると判定することができる。ガイドワイヤをベースとする信号変換器が診断機器システムに接続される場合、撮像処理装置によって整列の位置をさらに正確に測定することができる。整列位置の測定には、信号パターンとタイミングの両方を使用することができる。ガイドワイヤ変換器が診断センサと整列された時点で、診断センサに対するガイドワイヤマーカの位置を測定することができる。診断センサのスキャン距離が追跡されるため、Ｘ線血管造影画像が撮影された瞬間のセンサに対する複数のマーカの位置は、したがって、診断センサの移動距離から算出することができる。
２．符号化方法及びシステム
体腔診断モダリティでは、診断デバイスが体腔長さを通してスキャンし、密接に間隔を置いた変位点で体腔情報を生成することが多くの場合に要求される。現在利用可能なシステムのほとんどにおいて、診断デバイスの変位は、患者の外部に置かれたモータ駆動ユニットによって作動され、変位の追跡も体腔の外部で行われる。モータ駆動ユニットによって推定される診断デバイスの測定された変位と、体腔内の実際のセンサの変位との間に大きい相違があり得る。移動する医療器具とガイドカテーテルとの直径の違いや、固有の血管弾力性の影響により、相違が生じることがある。治療デバイス（例えば、血管形成術用バルーン、カッティングバルーン、ステント）のサイズを適切に選択するためには、血管の特徴を正確に長さ測定することが必要とされ得る。診断センサの変位の移動を追跡するために常時Ｘ線血管造影を使用することができるが、この方法は、患者及び／又はオペレータを高レベルのＸ線放射に曝す。
体腔診断モダリティでは、診断デバイスが体腔長さを通してスキャンし、密接に間隔を置いた変位点で体腔情報を生成することが多くの場合に要求される。現在利用可能なシステムのほとんどにおいて、診断デバイスの変位は、患者の外部に置かれたモータ駆動ユニットによって作動され、変位の追跡も体腔の外部で行われる。モータ駆動ユニットによって推定される診断デバイスの測定された変位と、体腔内の実際のセンサの変位との間に大きい相違があり得る。移動する医療器具とガイドカテーテルとの直径の違いや、固有の血管弾力性の影響により、相違が生じることがある。治療デバイス（例えば、血管形成術用バルーン、カッティングバルーン、ステント）のサイズを適切に選択するためには、血管の特徴を正確に長さ測定することが必要とされ得る。診断センサの変位の移動を追跡するために常時Ｘ線血管造影を使用することができるが、この方法は、患者及び／又はオペレータを高レベルのＸ線放射に曝す。
Ｘ線血管造影から得られるよりも血管内腔に関するより詳細な情報を提供する血管管腔内診断処置が実施されると、管腔内診断情報に基づいて治療の決定が行われることが多い。治療決定は、病変の血管内の正確な位置に基づいて行われ得る。一般的に、その後の治療処置は、Ｘ線撮像のみで誘導される。Ｘ線画像と管腔内診断画像との間の血管位置相関の利点があっても、診断画像上で特定された関心対象の血管位置に診断及び／又は治療デバイスを位置決めすることを促進するために、血管内腔の内部で動く治療デバイスの位置は、予め生成した管腔内診断画像上でリアルタイム又はほぼリアルタイムで直接視覚化されることが望ましいことがある。いくつかの例では、臨床医は、ＰＣＩ中の誘導される治療及び／又は診断デバイスの測定精度の向上を試みるように対応する位置の特定を促進するために、血管分岐又は重度の狭窄など、Ｘ線及び管腔内診断スキャンの両方で可視である特徴を使用することができる。
管腔内診断スキャンを実行する場合、診断センサは、血管セグメント内で長手方向に移動しながら血管固有の情報（例えば、血管サイズ、組織形態、圧力、温度など）を受信し、取得した血管情報データとセンサ変位の両方が記録されて相関される。
結果として得られるデータセットは、変位点と、変位点のそれぞれにおける収集された血管情報とのペアデータを含む（例えば、図２Ａに示すように）。データセットはプロセッサに出力され、数値及び／又は代表的なグラフの形態でスクリーンに表示することができる。
標準的なＸ線血管造影は血管の外側から血管の２Ｄ投影を提示するが、血管内査定モダリティは血管内腔から血管を査定し、診断スキャン中に何千もの変位点で血管内腔情報を生成することができる。
Ｘ線血管造影と診断及び／又は治療デバイスの位置との間のより正確な位置相関を提供するために、血管内のより正確なデバイス追跡を提供するシステム及び方法が記載される。
例えば、位置情報センサ（例えば、センサ１２０、１２２）は、２つの可撓性の細長い器具の一方に配置され、２つの可撓性の細長い器具の他方に配置されたエンコーディングマーカを検出するように構成され得る。エンコーディングマーカは、血管内の関心対象の位置での正確さを提供するために、可撓性の細長い器具の遠位部分に配置され、検出され得る。２つの可撓性の細長い器具の１つは、Ｘ線画像との相関を提供するための撮像マーカをさらに含み得る。
図１２Ａに示されるように、第１の可撓性の細長い器具２１１０は、可撓性の細長い器具の遠位部分に取り付けられた光学エンコーディングセンサ２１２０を有するガイドワイヤ（ガイドワイヤ撮像マーカは、明確にするために図１２に示されていない）であり得る。ガイドワイヤは、図１２Ｂに示されるように、体腔内に挿入されたときに体腔形態情報を生成することができるフェーズドアレイＩＶＵＳカテーテルである第２の可撓性の細長い器具２１３０と組み合わせて使用される。しかしながら、ガイドワイヤに対するカテーテルの変位を測定してプロセッサ／コンピュータに出力することができるように、任意のカテーテルをこのようなガイドワイヤと共に使用するように構成することができる。変位情報は、各診断点で得られる診断体腔情報と相関させることができる。フェーズドアレイＩＶＵＳカテーテル２１３０は、その遠位先端付近に貼付されたフェーズドアレイ音響変換器２１４０を含む。カテーテルは、１つ又は複数の変位エンコーディングマーカを有する部分と、変位エンコーディングマーカを有しない部分とを含み、これらは任意に周期的な順序となるように構成され得る。ＩＶＵＳカテーテルのモノレール部分２１３５は、光学的リニアエンコーディングでマーキングされたライナ２１５０を含む。ライナ２１５０は、カテーテルがガイドワイヤ２１１０上を横断するとき、光学エンコーディングがセンサ２１２０によって検出されるように、ＩＶＵＳカテーテルのモノレール部分内に配置することができる。
図１２Ａにさらに示されるように、変位信号は、光ファイバ２１６０を介して伝送され得る。ガイドワイヤ２１１０は、例えば、ファイバからの光をアパーチャ２１７２に向かって逸らし、エンコーディングマーカからアパーチャ２１７２に反射して戻ってくる光を、光ファイバを下って光強度計に逸らすように構成された反射コーティングを有する４５度研磨ファイバ終端２１７０を含み得る。エンコーディングセンサ２１２０は、モノレールライナの内径面からのエンコーディング信号を検出し、その信号を信号プロセッサに送信して変位情報に変換させる。簡略化した例示的な実践において、ガイドワイヤとカテーテルとの間に相対的な移動がある場合、光学エンコーディングセンサは、指定された間隔で異なる反射率のエンコーディングマーキングによる反射光強度の変化を検出することができる。プロセッサ（例えば、プロセッサ１０５、代替的に計算ユニットと呼ばれる）は、信号強度の変化をカウントするように構成され得、そこからＩＶＵＳカテーテルとガイドワイヤとの間の変位が確立され得る。
任意選択的に、変位エンコーディングマーカ２１５２ａ～ｃのそれぞれは、光学変換器２１２０からの白色光照明及びＲＧＢ感受性又はグレースケール感受性検出器（例えば、センサ２２６０、図１３）と、異なる色（例えば、赤、緑、青（ＲＧＢ））又は異なるグレースケール強度を含み得る。このような実装形態は、異なる反射信号の時間パターンを提供するという利点を有し、これにより自動方向検出を可能にすることができる。
カテーテル２１３０は等速で変位させることができ、それにより各エンコーディングマーカ間の距離／時間及び／又は選択されたエンコーディングマーカの反射率の両方をラベル付き変位検出に使用することができる。このような実装形態では、開始位置からの変位は、エンコードと連動してラベル付けすることができ、それにより、センサと、変位エンコーディングマーカを含む可撓性の細長い器具との間の変位距離を測定するために特定の数のエンコーディングマーカを数える必要性をなくす。
上記の例では、エンコーディングセンサは（第１の可撓性の細長い器具としての）ガイドワイヤ上又はガイドワイヤ内に配置され、エンコーディングマーカは（第２の可撓性の細長い器具としての）カテーテル内でカテーテルガイドワイヤルーメンライナ上又は内に配置される。しかしながら、エンコーディングセンサ及びエンコーディングマーカの位置は、様々であり得る。例えば、２つの可撓性の細長い器具間の移動は相対的であるため、ガイドワイヤが線形エンコーディングを提供するように構成され、カテーテルがエンコーディング信号を検出することができる光学センサを含むように構成される場合、同等の測定値を得ることができる。
図１３Ａ～Ｃは、光ファイバベースの線形エンコーディングとエンコーディング検出器とを含む別の例示的システム２２００を示す。光ビームは、その近位端２２１２で任意選択の取り外し可能な接続部２２１０を介して、ガイドワイヤ又は任意のカテーテルベースのデバイスなどの可撓性の細長い器具２２００の中又は上に構築された光ファイバ２２７０に入力することができる。光ビームは、身体の外部に配置された光源２２２０を起源とし得る。身体の外部に留まることができるシステムの構成要素は、２２２５で示されており、これは、挿入のために最小限のプロファイルを維持するために、可撓性の細長い器具を有利に提供し得る。光源２２００からの光は、光ファイバ２２３０を経由して、光スプリッタ２２４０に、取り外し可能な接続部２２１０に、そして器具２２００に伝送され得る。光は、光学エンコーディングセンサ開口部２２９０でファイバ２２７０から投影され、カテーテル又はカテーテルライナ２２５２のエンコーディングマーキング２２５０から反射された光は、ファイバ２２７０に再び入り、光スプリッタ２２４０を経て、ファイバ２２８０を通って、光強度計２２６０に伝送され得る。光リーダ２２９０とエンコーディングマーキング２２５０との間の相対的な移動による強度の変化は、図１３Ｂのグラフ２２０５に示されるように、信号プロセッサ（例えば、プロセッサ１０５）によって追跡され、図１３Ｂのグラフ２２１５に示されるように、ガイドワイヤとカテーテルデバイスとの間の相対変位に変換され得る。任意選択的に、変換器は光源を含み得る。光源は、例えば、レーザ又は発光ダイオードであり得る。任意選択的に、光源は、代わりに、ガイドワイヤ内に位置決めされ得る。光源は、エンコーディングに応じて、好ましい波長の単色又は多波長であり得る。赤外域の長波長は、血液又は他の体液によるなどの潜在的な汚染による影響を受けにくくすることができる。
エンコーディングマーキング２２５０からの反射光は、ファイバ２２７０を通して伝送され、光スプリッタ２２４０によって分割され得る。反射光の少なくとも一部は、ファイバ２２８０を通して光強度計２２６０に送られる。
光ファイバは、全体の直径が６５ミクロンの５０ミクロンのコア（Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｐｈｏｅｎｉｘ，ＡＺ））で得ることができ、これはガイドワイヤ又はカテーテルデバイスの内部に位置決めするのに十分に小さい。可撓性の細長い器具の中又は上に配置された光ファイバは、約２０ミクロン～約１０００ミクロンの範囲の直径を有し得る。
発せられた光は、高速移動中にエイリアシングを生じないように、連続的又は急速にパルス化することができる。器具２２５２上のエンコーディングは、図１３Ａのエンコーディングマーカ２２５０で示されるように、２つの反射率の領域を含み得る。いくつかの領域では、２つの反射率の領域は、例えば、黒／白、赤／青、緑／赤、黒／灰又は青／緑であり得る。図１３Ａは、ガイドワイヤ２２００を、統合された光ファイバと、エンコーディングマーカを有するカテーテル部分とを有するものとして示しているが、変位エンコーディングマーカは、代わりに、ガイドワイヤの外径上にあるように構成され得、エンコーディングセンサは、カテーテルのガイドワイヤ内腔の内径上に位置し得るか又はその逆である。エンコーディングマーカとセンサの相対位置に関する複数の利用可能なバリエーションは、１つの可撓性の細長い器具が光ファイバ通路を提供することができない場合に柔軟性を提供する。
反射率エンコーディングマーカから経時的に測定された反射強度信号は、図１３Ｂの例示的なグラフ２２０５に示すように、二値化することができる。プロセッサは、ピークと谷（例えば、二次導関数、それぞれ正又は負）をカウントして、光学的リーダがエンコードされた表面に沿って移動した距離を測定することができる。図１３Ｂの例示的なグラフ２２１５に示されるように、経時的な変位が計算及び／又は表示され得る。
図１３Ａに示されるように、エンコーディングマーカは、器具２２５２の長さに沿って一定の密度で現れる。しかしながら、エンコーディングは、各領域が、例えば遠位領域又は近位領域においてエンコーディングマーカの異なる密度を有する複数の領域を含み得る。代替的に又は追加的に、エンコーディングは、方向の表示を提供するために、異なる密度のマーカを含み得る。
３反射率エンコーディングは、図１３Ｃの機器２２２５に示されている。示されるように、マーカ２２２６、２２２７及び２２２８は、異なるグレースケール密度を有する。一方向の３反射率エンコーディングからの経時的な反射光強度信号は、例示的なグラフ２２３５に示されている。器具が反対方向に移動する場合、グラフ２２３５の形状は逆転する。３反射率エンコーディングは、有利なことに、ガイドワイヤとカテーテルとの間の相対的な移動の方向情報を提供することができる。したがって、ユーザは、変位プロセスの開始時に移動方向を手動で入力する必要がない。
エンコーディングマーキングは、可撓性の細長い器具の外径面又は内径面のいずれかに位置決めすることができる。任意選択的に、外径面の変位エンコーディングマーカは、選択された反射率の第１の顔料を含み得、内径面のエンコーディングマーカは、異なる選択された反射率の第２の顔料を含み得る。異なる反射率の顔料は、異なる反射率プロファイルをもたらすことができる。
変位エンコーディングマーカは、異なる深さのマイクロ溝がエンコーディング面に提供されるようにレーザ彫刻を含み得る。例えば、より深い溝は、より浅い溝と比較して、減少した反射強度をもたらすことができる。
エンコーディングマーカを形成するための１つの選択肢は、陽極酸化された金属面の暗い酸化層をレーザで除去することである。エンコーディングマーカを形成する別の選択肢は、エンコーディング面に異なる顔料（例えば、赤、緑、青）の輪を描くことでもある。変位エンコーディングマーカ及びエンコーディングセンサは、光学的、容量性、誘導性、抵抗性、電磁気的、圧電性又は磁気的な特性に基づき得る。
一般に、ガイドワイヤの外径とカテーテルガイドワイヤルーメンの内径との間の隙間は小さく、通常５０ミクロン未満であるため、血液によるエンコーディング面又は光リーダの汚染は最小限の懸念である。
図１４は、光ファイバベースの線形エンコーディングとエンコーディング検出器とを含む別の例示的なシステム２３００を描写する。示されるように、第１の可撓性の細長い器具２３１０は、デバイスの遠位部分に血圧センサ２３２０を有し、光学エンコーディング２３４０でマーキングされるセクションを有するＦＦＲワイヤである。放射線不透過性マーキングも器具２３１０に含まれ得る（明瞭化のために図１４には示されていない）。第２の可撓性の細長い器具２３５０は、そのガイドワイヤルーメン２３０７の内面に取り付けられ、ガイドワイヤが挿入されたときにガイドワイヤに面する光学エンコーディングセンサ２３０８を有するエンコーディング読み取りカテーテル２３０６を含む。
読み取りカテーテル２３０６は、血流の中断を最小限にするために、短くて低プロファイルのオーバーザワイヤセクション２３１２並びに光エミッタ及び光強度計２３９２と信号プロセッサ２３９４とを含むサブシステム２３９０に接続される光ファイバ２３８０を含む長いシャフトセクション２３７０で構成することができる。システム２３００は、グラフ２３０５に示すように、ＦＦＲ比対変位距離を表示するように構成されたディスプレイ２３９６をさらに含み得る。
ＦＦＲワイヤ２３１０を最初に冠動脈血管に挿入し、関心対象の位置まで前進させることができる。次に、ＦＦＲワイヤを覆うように読み取りマイクロカテーテル２３０６を挿入し、エンコーディングセンサ２３０８が関心対象の位置の近くのＦＦＲワイヤ上のエンコーディングマーカ２３４０を含む領域に到達するまでＦＦＲワイヤに沿わせることができる。マイクロカテーテルは、血管に対して静止した状態で保持することができる。ＦＦＲ診断血管スキャン中、血圧読取値を取得しながらＦＦＲワイヤを冠動脈内で引き戻し、エンコーディングセンサがエンコーディング信号を信号プロセッサに供給し、信号プロセッサは、エンコーディング信号を距離変位に翻訳する。例えば、読み取りカテーテルは、冠動脈口のすぐ近位にある冠動脈血管の位置で静止した状態で保持することができ、これにより、冠動脈血流に対する最小限の妨害を提供することができる。
従来の方法では、ＦＦＲの引き戻し距離は、体外のモータ駆動ユニットによって測定されるか、又はＦＦＲワイヤの移動を連続的に監視するためにＸ線血管造影によって追跡される。体外にモータ駆動ユニットを配置すると、ＦＦＲワイヤとガイドカテーテルとの間のサイズ差及び／又は複数の蛇行したターンによって生じるワイヤ移動の弛み並びにデバイスが冠動脈に達するまでの長い経路に起因して、大きい測定不一致が生じることがある。連続Ｘ線血管造影法を用いてＦＦＲワイヤの移動を追跡することは、臨床医及び／又は患者へのＸ線放射量が高くなる可能性がある。一般に、ＦＦＲ処置は、正確なＦＦＲ値を決定するために心拍圧を平均化する必要があるため、引き戻し速度が速すぎないようにする必要がある。１ｍｍ未満の引き戻し距離分解能で正確なＦＦＲ値を得るために、例えば、患者の心拍数が６０拍／秒の場合、ワイヤの引き戻し速度は、約１ｍｍ／秒に制限される。１ｍｍ／秒では、９０ｍｍの引き戻し距離を完了するのに９０秒かかり、これは９０秒の連続Ｘ線曝露に相当する。
本明細書に記載のシステム及び方法は、臨床医が、過剰なＸ線放射被曝を懸念することなく、高い引き戻し距離分解能で正確な位置で正確なＦＦＲ圧力測定値を得ることを可能にし得る。記載された方法は、正確な引き戻し距離測定を維持しながら、任意の血管地点での読取値を再査定するためにＦＦＲワイヤを再び前進させることも提供し得る。例えば、ＦＦＲワイヤを（引っ張るのではなく）押すことができ、エンコーディングマーカを使用して測定された変位は、正確な位置情報を提供することができる。
図１５は、治療デバイスの位置決定を提供する例示的なシステム２４００を示す。示されるように、第１の可撓性の細長い器具２４３０は、関心対象の位置で血管内腔２４２０に位置決めされた複数の放射線不透過性撮像マーカ２４６０を有するガイドワイヤである。第２の可撓性の細長い器具２４１０は、血管形成術用バルーン２４００が装着されたカテーテルである。
放射線不透過性撮像マーカ２４６０のそれぞれの長さ及び撮像マーカのそれぞれの間の距離は、既知である。血管形成術用バルーン２４００の位置は、複数の放射線不透過性マーカ２４６０を捕捉する血管内腔の血管造影Ｘ線画像２４５０の描写において、血管マーキング２４４０と相対的に測定され得る。血管造影画像２４５０はリアルタイム画像である必要はなく、Ｘ線撮像装置は、画像２４５０に対するバルーン２４００の位置を決定するためにオンになってＸ線を放射している必要はない。血管造影画像２４５０は、複数の撮像マーカ２４６０と血管２４２０の両方が画像内で識別できるように、血管２４２０にガイドワイヤ２４３０を挿入した状態で取得することができる。任意選択的に、複数のＸ線血管造影体腔画像を、ガイドワイヤが同じ体腔位置に留まったまま、異なる角度から得ることができ、これは、以下にさらに記載するように、血管及び血管内の器具の３Ｄモデリングを有利に提供することができる。
血管形成術用バルーンカテーテル２４１０は、選択された距離でバルーンの近位に位置決めされた光学エンコーディング２４７０を含む。エンコーディングセンサ２４８０は、ガイドワイヤに貼付されるか又はそれに含まれ、複数の撮像マーカ２４６０から選択された距離にある。したがって、エンコーディングセンサ２４８０が血管形成カテーテル上のエンコーディング２４７０と最初に係合するとき、カテーテル上の血管形成術用バルーンと、ガイドワイヤ上の複数のマーカとの間の相対的な位置が知られ得る。この位置は、図に示すように、第１の係合位置と呼ばれる。Ｘ線画像２４５０に現れる短い線２４９０は、バルーンカテーテルがガイドワイヤとの係合位置にあるときのバルーンの遠位端の位置を描写している。血管に沿った複数の撮像マーカの位置が画像内で特定された状態で血管の血管造影画像が得られると、第１の係合位置における血管内の血管形成術用バルーンの位置が測定され得る。血管形成術用バルーンの血管位置は、エンコーディングセンサが血管形成術用バルーンカテーテルのエンコードされた領域内に留まっていれば、その後も継続して測定可能である。血管内の血管形成術用バルーンの位置は、例えば、ディスプレイ２４１５によって示されるように線形様式でリアルタイムに表示することができ、血管のマーキング２４４０の模擬描写は、マーキング２４２５として現れ、バルーン２４００の模擬描写は、バルーン２４３５として現れる。バルーン２４００の表現は、その全体的な位置の真の表示を表すために、血管の胴部に関して寸法的にスケーリングされ得る。
エンコーディングセンサ２４８０がエンコーディング２４７０の範囲外に移動した場合、エンコーディングセンサがエンコード領域と再係合するとき、バルーンの位置を再取得することができる。バルーンは、エンコーディングセンサがエンコード領域の長さ内にあるとき、複数の放射線不透過性撮像マーカの長さ内にとどまり、複数の撮像マーカが血管位置相関のための補助として提供できる範囲を最大化することができる。
複数の撮像マーカの位置に対する血管形成術用バルーン位置の追跡及び表示がリアルタイム又はほぼリアルタイムで行われる場合、撮像マーカは、放射線被曝を低減するためにリアルタイムＸ線撮像を使用するのではなく、そのナビゲーション用に血管造影における血管画像中のバルーン位置を相関させるために使用することができる。
図１６は、識別された血管狭窄位置２５３０まで血管内を移動するときに血管形成術用バルーンのリアルタイム誘導を提供するために図１５のシステムを使用する例示的なディスプレイ２５００を示す。模擬バルーン２５４０によって表されるバルーンのリアルタイム位置は、ＩＶＵＳカテーテル及びガイドワイヤの配置を使用して先に得られた診断ＩＶＵＳスキャン画像２５２０に表示される。
図１６に示す例では、第１の可撓性の細長い器具は、（例えば、図１２Ｂに示すように）超音波変換器から選択された距離に位置する１つ又は複数の変位エンコーディングマーカを含むＩＶＵＳカテーテルである。第２の可撓性の細長い器具は、（例えば、図１２Ａに示すように）Ｘ線血管造影によって検出可能な複数の放射線不透過性撮像マーカと、複数のマーカに対して選択された距離に位置決めされたエンコーディングセンサとを含むガイドワイヤである。挿入されたガイドワイヤを有する血管２５１０のＸ線血管造影画像で検出された撮像マーカ位置２５５０は、ＩＶＵＳスキャン画像２５２０に投影して模擬マーキング２５７０として表示することもできる。
この例では、ＩＶＵＳ診断処置は、血管狭窄位置２５３０の特定を提供することができ、それに基づいて、血管形成術用バルーンを配置するための治療決定がなされ得る。ＩＶＵＳ処置の後、ＩＶＵＳカテーテルは除去され得るが、複数の放射線不透過性撮像マーカを有するガイドワイヤは、血管内の所定の位置に残される。その後、血管形成術用バルーンを同じガイドワイヤを介して血管内に挿入し、前進させることができる。血管形成術用バルーンカテーテルが第１の係合位置まで進められると、バルーンの位置を測定することができ、バルーンの模擬表現２５４０を変位軸上で先に得られたＩＶＵＳスキャン画像にリアルタイムで投影することができる。模擬バルーン２５４０の長さは、実際に使用されるバルーンの長さに基づき得る。
バルーンが血管内で遠位に進むと、リアルタイム表示は、模擬バルーンがＩＶＵＳスキャン画像内で右から左に、狭窄部２５３０に向かって移動していることを示すことができる。ここに示す診断用ＩＶＵＳスキャン画像では、バルーンの遠位端は第２のマーキングの近くにあり、これは血管造影血管画像における位置２５６０と相関する。ディスプレイは、血管造影血管画像２５１０又はバルーン位置２５６０内の又は上に投影された表示をさらに含み得る。
任意選択的に、異なる画角からの複数の血管造影画像が得られた場合、血管位置の異なる画角を提供するために、診断用ＩＶＵＳスキャン画像と共に複数の血管造影画像を表示することができる。
例えば３Ｄディスプレイ及び／又は内腔ビューディスプレイを含む血管内腔の高度なレンダリングは、血管内腔診断用スキャン画像及び／又はＸ線血管造影画像のいずれかに基づいて生成することができる。撮像マーキングの位置及び診断デバイスの位置は、このようなディスプレイにおいて投影され得る。
図１７は、例えば図１１～１６に示すようなシステムを用いてマーカ誘導型デバイスナビゲーションで治療を提供する方法２６１５と並んで、ライブでＸ線誘導型デバイスナビゲーションを伴う標準的な治療提供プロセスを含む方法２６１０を描写する流れ図である。非複雑化ＩＶＵＳ及び／又はＯＣＴ誘導型ＰＣＩ処置のための標準的な治療提供ワークフローにおいて、Ｘ線撮像は血管内誘導のための主要手段として使用される。対照的に、本明細書に記載のデバイスを使用するワークフローは、最初の血管造影血管検査２６２５及びガイドワイヤ挿入２６３５が行われた後、Ｘ線撮像なしで実行することができる。図１７の灰色の網掛けのボックスは、Ｘ線血管造影誘導及び造影剤注入を伴うステップを示す。図に見えるように、現在の標準的なワークフロー２６１０におけるＸ線及び造影剤注入を伴う５つのステップ（すなわちステップ２６２０、２６３０、２６４０、２６６０及び２６８０）のうち、３つを本明細書に記載の管腔内デバイスベースの誘導方法で置き換えることができ（すなわちステップ２６４０、２６６０及び２６８０）、それによってＸ線曝露を伴う処置ステップ数を５から２に減少する。
現在、標準的なＰＣＩワークフローでは、介入を必要とする冠動脈枝を特定するために血管の血管造影検査が行われ（２６２０）、続いて特定された冠動脈枝にガイドワイヤを挿入する（２６３０）。両方の処置ステップ（２６２０、２６３０）は、血管造影Ｘ線撮像及び誘導の下で実行される。ガイドワイヤが適所に配置されると、血管のより詳細な検査のために診断デバイス（例えば、ＩＶＵＳ、ＯＣＴ及び／又はＦＦＲデバイス）が挿入される。診断デバイスの挿入及び配置（２６４０）は、リアルタイムのＸ線誘導を用いて行われる。診断デバイスが所望の血管位置に位置決めされると、血管内腔診断スキャンが実行され（２６５０）、治療のための血管位置が測定され得る。その後、診断デバイスは、治療デバイスをガイドワイヤ上に挿入できるように、血管から取り除かれる。
治療デバイスの挿入及び配置（２６６０）は、リアルタイムＸ線血管造影により、特定された血管の位置まで誘導される。診断スキャン画像から特定された血管位置を血管造影Ｘ線血管画像に相関させることができなければ、Ｘ線画像における標的血管位置が推定される。治療デバイスを選択された位置に配置する精度は、臨床医の経験や訓練に大きく依存する。治療デバイスが標的位置に配置されると、バルーン膨張、ステント拡張などの標準的な治療処置を、Ｘ線血管造影なしに実行することができる（２６７０）。治療の実行後、治療の有効性を確認するために診断デバイスを任意選択的に再挿入することができる（２６８０）。
これに対して、ガイドワイヤに基づく位置測定法では、血管造影血管検査（２６２５）及びガイドワイヤの挿入（２６３５）の後、Ｘ線をオフにした状態で治療デバイスの誘導を行うことができる。図１７に示すように、血管内診断デバイスの挿入（２６４５）、血管査定（２６５５）、治療デバイスの挿入（２６６５）、治療（２６７５）及び任意選択的に治療効果を確認するための診断デバイスの再挿入（２６８５）をＸ線無しで行うことができる。さらに、治療の血管位置は、標的部位が特定された血管診断スキャン画像に投影することができ、血管造影Ｘ線画像における位置の推定を提供し、その結果、血管内により正確な治療デバイスの配置が可能となる。さらになお、本開示のガイドワイヤに基づく位置測定法は、治療を確認するためにＸ線機器を使用することなく、診断デバイスを治療された標的血管部位に誘導して戻すことができる。任意選択的に、治療デバイスの位置精度を検証するために、短時間のＸ線血管造影を使用することができる。しかしながら、Ｘ線放射時間は、最小であり得、撮像マーカがＸ線画像で検出可能であるため、検証は、追加の造影剤注入なしで実行することができる。
３．マルチモダリティ撮像コロケーションシステム及び方法
効果的、効率的、安全且つコストに配慮した方法で血管内介入の臨床決定及び結果を最適化するために、複雑な経皮的インターベンション処置中に複数の診断及び治療デバイス及びシステム間で、コロケーションに基づく正確でリアルタイムの位置検出を実行することができる。このような誘導処置のための方法、システム及びワークフローが本明細書に記載される。
効果的、効率的、安全且つコストに配慮した方法で血管内介入の臨床決定及び結果を最適化するために、複雑な経皮的インターベンション処置中に複数の診断及び治療デバイス及びシステム間で、コロケーションに基づく正確でリアルタイムの位置検出を実行することができる。このような誘導処置のための方法、システム及びワークフローが本明細書に記載される。
オペレータ及び／又は患者にとってより良い臨床的決定、結果及び安全性をもたらす血管内介入方法が提供される。位置感知を備えた可撓性の細長い器具は、ガイドワイヤと診断又は治療デバイスとのリアルタイムのポジションコロケーションを提供することができる。本明細書に記載の方法は、オペレータ（例えば、技術者又は医師）が、放射線被曝を最小限に抑えながら、各処置ステップ中にリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像カスタマイズ及び柔軟性を得ることを可能にする。
提供される方法及びシステムは、管腔内デバイス、デバイスの位置の基準として機能する既知の間隔及び寸法の複数の撮像マーカを有する可撓性の細長い器具及び変位感知能力を有する同じ又は異なる可撓性の細長い器具を含む例によって以下に記載される。例は、介入型心臓病学カテーテル検査室に関連して記載される。データの取得及び処理、位置検出、通信及び複数のモダリティディスプレイ間のリアルタイムのコロケーションは、Ｘ線血管造影画像、ＩＶＵＳ及びＯＣＴなどの診断用血管内画像、ＦＦＲ及びｉＦＲなどの生理プローブ並びにガイドワイヤ（例えば、ガイドワイヤ１１０、２１１０、２２１０、２３１０）上に取り付けられるバルーンカテーテル及びステントなどの治療デバイスを介して例として記載されている。
コロケーション情報は、第１の可撓性の細長い器具（例えば、ガイドワイヤ）に対する第２の可撓性の細長い器具（例えば、治療及び／又は診断デバイス）の位置に関して、以下の方法によって得ることができ、方法は、変換器（例えば、超音波又は光の、エミッタ及び検出器）を含む治療及び／又は診断デバイスと、複数の放射線不透過性マーカ及び変換器又はセンサを含む可撓性の細長い器具との使用を含み、（ａ）第１の可撓性の細長い器具は、最初に体腔内に挿入され、（ｂ）治療及び／若しくは診断デバイス又は治療及び／若しくは診断デバイスを含むカテーテルは、可撓性の細長い器具をガイドワイヤとして使用して体腔内に挿入され、（ｃ）治療及び／又は診断デバイスの変換器は、押し込みモード又は引き戻しモードにおいて、複数の放射線不透過性マーカを越えて横断し、（ｄ）治療及び／又は診断デバイスの変換器は、信号（例えば、超音波又は光）を発し、（ｅ）第１の可撓性の細長い器具の変換器又はセンサは、治療及び／又は診断デバイスの変換器から発せられた信号を検出し、（ｆ）第１の可撓性の細長い器具の変換器又はセンサは、計算ユニットに信号を送信し、その信号は、検出された信号の時間、強度及び／又はパターンに関する情報を含み、（ｇ）計算ユニットは、変換器から送信された信号を、第１の可撓性の細長い器具上の放射線不透過性マーカの少なくとも１つに対する治療及び／又は診断デバイスの予め選択された位置の予想信号情報と比較する。任意選択的に、本方法は、以下をさらに含む：（ｈ）計算ユニットが、体腔の第２の撮像方法（Ｘ線撮像を含むか又は除外し得る）から情報を受信し、（ｉ）計算ユニットが、体腔と治療及び／又は診断デバイス及び／又は可撓性の細長い器具の予想相対位置を重ね合わせ、（ｊ）計算ユニットが、体腔内の治療及び／又は診断デバイス及び／又は可撓性の細長い器具の重ね合わせた予想相対位置を示す信号をディスプレイに送信する。第１の可撓性の細長い器具に対する治療及び／又は診断デバイスの位置に関するコロケーション情報の取得は、選択された間隔で（例えば、引き戻し又は押し込み中の変位の単位ごとに）繰り返すことができる。
ここで、カテーテル検査室で使用される基準統合システム３１０５及び関連装置の形態で、提供される方法を実施するための例示的なシステムを示す図１８を参照する。基準統合システム３１０５は、以下のいずれかのためのサブシステムを含み得る：（１）患者内に配置された可撓性の細長い器具でリアルタイム又はほぼリアルタイムの血管造影情報を受信し、血管造影情報を処理して、対応する内腔画像に重ねるために可撓性の細長い器具上の複数の放射線不透過性マーカの２Ｄ及び／又は３Ｄモデルを確立するため；（２）デバイス位置取得システム（例えば、システム１００など、第１及び／又は第２の可撓性の細長い器具に配置されたセンサ及び標識マーカを含むシステム）から治療／診断デバイスのリアルタイム又はほぼリアルタイムの位置及び／又は変位情報を受信し、位置／変位情報を複数の放射線不透過性マーカの２Ｄ及び／又は３Ｄモデルと統合し、リアルタイム又はほぼリアルタイムのデバイス位置イラスト及び２Ｄ及び／又は３Ｄモデルとの重ね合わせを生成し、放射線不透過性マーカの２Ｄ／３Ｄモデル及び対応する内腔画像、シミュレートされたデバイスイラスト、診断及び治療システムデータ及び血管造影データのいずれかの間でリアルタイム又はほぼリアルタイムのデータ統合を介して位置相関ディスプレイを生成するため；（３）Ｘ線撮像、デバイス位置取得システムデータ、モデリングデータ及び位置相関ディスプレイデータのためのデータストレージを提供するため；及び（４）身体画像システム（例えば、Ｘ線血管造影システム）、治療及び／又は診断システム、センサ、データストレージ、ディスプレイ、オペレータ／医師インターフェース並びにローカル及び／又は外部コンピュータネットワークシステムとの双方向データ通信を提供するため。
図１８に示されるように、患者３１０１は、血管造影テーブル３１０２の上に位置決めされる。血管造影テーブル３１０２は、テーブル３１０２上の患者３１０１に関連して操作位置にセットアップされたＸ線システム３１０３（例えば、血管造影／蛍光透視装置を含む）の位置決めに十分な空間を提供するように配置される。Ｘ線システム３１０３により、患者の血管内の造影剤の流れが存在する状態でＸ線撮像データを様々な投影で取得し、関心対象の病変を査定することができる。患者３１０１の管腔（例えば冠動脈などの血管）にガイドワイヤ３１０４が挿入される。Ｘ線システム３１０３は、ガイドワイヤの挿入中、標的となる血管に造影剤の流れがない状態で、ガイドワイヤのリアルタイム又はほぼリアルタイムの蛍光透視画像を取得する。関心対象の病変部３２１０（図１９）に対応するガイドワイヤ３１０４の最終位置が測定される。ガイドワイヤが血管内にある状態で、１つ又は複数の血管造影投影からの１つ又は複数の血管造影画像及び／又は蛍光透視画像が、造影剤の流れの有無にかかわらず撮影され得る。血管造影／蛍光透視画像は、インターフェース３１１１を介してカテーテル検査室内のローカルデータストレージ３１０６に接続される血管造影データストレージ３１０８に、ユーザが選択したネイティブバイナリ形式やＤＩＣＯＭ形式などの種々の形式で最適にアーカイブされる。この例の治療及び／又は診断システムは、デバイスの変位を測定するためにその遠位端に線形エンコーディングリーダ（例えば、センサ１２０、２１２０、２２９０）を備えることができるガイドワイヤ３１０４と、ガイドワイヤの近位端に取り付けられ、デバイス変位信号を電気信号に変換するハブ３１０９と呼ばれる電子デバイスと、基準統合システム３１０５のインターフェース３１１０とを備える。ガイドワイヤ３１０４によって取得された治療及び／又は診断デバイスの位置決めデータは、ハブ３１０９からインターフェース３１１０を介して基準統合システム３１０５にストリーミングされる。
管腔内の治療及び／又は診断デバイスの変位は、ガイドワイヤの線形エンコーディングリーダを介して測定することができる。代替的に又は追加的に、管腔内の治療及び／又は診断デバイスの変位は、診断及び／又は治療システムを介して（例えば、引き戻しセンサ１２６を介して）測定することができる。変位データは、基準統合システム３１０５とインターフェース３１２５を介して接続された、診断及び／又は治療システムデータ３１３０の一部である。代替的に又は追加的に、管腔内の治療及び／又は診断デバイスの変位は、Ｘ線システム３１０３を介して測定することができる。このような変位データは、インターフェース３１１５を介して、血管造影データストレージ３１０８から基準統合システム３１０５と接続される。基準統合システム３１０５は、それぞれ、インターフェース３１１５、３１２０、３１２５及び３１４５を介して、血管造影データストレージ３１０８、データストレージ３１０６、診断及び／又は治療システムデータ３１３０及びＩＴインフラストラクチャ３１４０に接続される。ディスプレイ３１０７は、データ出力の視覚化のため及びオペレータ／医師インターフェースを提供するために、それぞれ、インターフェース３１５０及び３１５１を介して、基準統合システム３１０５及びＸ線システム３１０３の両方に接続することができる。
ガイドワイヤの少なくとも１つの投影角度下の少なくとも１つの血管造影画像に基づいて、図２０に関してさらに記載するように、ガイドワイヤに基づくモデリングが実行され得る。
通信及び保存
ガイドワイヤが体腔内の所望の位置に配備された後、基準統合システム３１０５は、インターフェース３１１５を介してＤＩＣＯＭ－ＲＴＶ（リアルタイムＤＩＣＯＭ）によるなどして血管造影データストレージ３１０８から１つ又は複数の血管造影／蛍光透視画像を電子又は無線通信によって受け取り、画像を保存し得る（３３３０）。
ガイドワイヤが体腔内の所望の位置に配備された後、基準統合システム３１０５は、インターフェース３１１５を介してＤＩＣＯＭ－ＲＴＶ（リアルタイムＤＩＣＯＭ）によるなどして血管造影データストレージ３１０８から１つ又は複数の血管造影／蛍光透視画像を電子又は無線通信によって受け取り、画像を保存し得る（３３３０）。
前処理
血管造影／蛍光透視画像の前処理は、エッジを保存しながら画像からノイズを除去するために実行することができる（３３２０）。このステップでは、入力画像は、例えば、２Ｄカーネル又は異方性フィルタでフィルタリングされ得る。前処理後の出力画像は、セグメンテーションステージ（３３２５）に送られる。
血管造影／蛍光透視画像の前処理は、エッジを保存しながら画像からノイズを除去するために実行することができる（３３２０）。このステップでは、入力画像は、例えば、２Ｄカーネル又は異方性フィルタでフィルタリングされ得る。前処理後の出力画像は、セグメンテーションステージ（３３２５）に送られる。
関心領域（ＲＯＩ）の検出
関心対象の特徴（例えば、放射線不透過性マーカ、血管内腔の境界）は、画像の残りの部分から分離することができ、特徴を表す接続された領域を形成することができる（３３３５）。このステップでは、フィルタ（例えば、トップハット（Ｔｏｐ－ｈａｔ）、キャニー（Ｃａｎｎｙ）フィルタ、ガボール（Ｇａｂｏｒ）フィルタ、位相一致ベースフィルタを含み得る）を使用してエッジを強調及び検出し、次いで領域検出アルゴリズムを使用して背景から関心領域を分離することができる。
関心対象の特徴（例えば、放射線不透過性マーカ、血管内腔の境界）は、画像の残りの部分から分離することができ、特徴を表す接続された領域を形成することができる（３３３５）。このステップでは、フィルタ（例えば、トップハット（Ｔｏｐ－ｈａｔ）、キャニー（Ｃａｎｎｙ）フィルタ、ガボール（Ｇａｂｏｒ）フィルタ、位相一致ベースフィルタを含み得る）を使用してエッジを強調及び検出し、次いで領域検出アルゴリズムを使用して背景から関心領域を分離することができる。
輪郭の検出
例えばアクティブスネークアルゴリズムを用いて、ガイドワイヤの外形を検出することができる（３３４０Ａ）。
例えばアクティブスネークアルゴリズムを用いて、ガイドワイヤの外形を検出することができる（３３４０Ａ）。
自動閾値処理
自動閾値処理を行い（３３４０Ｂ）、画像成分を放射線不透過性マーカ、内腔境界及び背景の３つのクラスの１つに分類することができる。閾値は、例えば、２Ｄマルチレベル大津法で算出することができる。
自動閾値処理を行い（３３４０Ｂ）、画像成分を放射線不透過性マーカ、内腔境界及び背景の３つのクラスの１つに分類することができる。閾値は、例えば、２Ｄマルチレベル大津法で算出することができる。
分類
関心領域（３３３５）及び自動閾値処理（３３４０Ｂ）ステップからの画像は、分類（３３５０）のために組み合わせることができる。分類は、関心対象の対象物（例えば、マーカ、内腔境界）を背景から分離することができる。領域アルゴリズムは、関心対象の対象物に属する分類されたピクセルを接続された領域に連結するために使用することができる。連結の程度を向上させるために、制約（既知の寸法及び／又は放射線不透過性マーカの間隔など）を適用することができる。
関心領域（３３３５）及び自動閾値処理（３３４０Ｂ）ステップからの画像は、分類（３３５０）のために組み合わせることができる。分類は、関心対象の対象物（例えば、マーカ、内腔境界）を背景から分離することができる。領域アルゴリズムは、関心対象の対象物に属する分類されたピクセルを接続された領域に連結するために使用することができる。連結の程度を向上させるために、制約（既知の寸法及び／又は放射線不透過性マーカの間隔など）を適用することができる。
領域構築
ガイドワイヤと内腔境界を表す領域を形成するために、侵食や拡張などの形態学的操作を行うことができる（３３６０）。背景を除去することができる。
ガイドワイヤと内腔境界を表す領域を形成するために、侵食や拡張などの形態学的操作を行うことができる（３３６０）。背景を除去することができる。
中心線の検出とモデリング
血管内腔の中心線及び／又はマーカの各セグメントを検出することができる（３３７０）。例えば、ヘッセ行列アルゴリズムを使用して、線分を検出することができる。マーカ決定（３３６１）における出力に応じて、マーカに対するパラメトリックモデリング（３３８０）又は内腔壁に対するスプラインモデリング（３３７０Ａ）のいずれかを介して中心線モデルを確立することができる。スプラインフィッティング（３３７０Ａ）を用いて血管内腔の２つの境界線を近似し、その後、血管に沿って予め測定された位置で血管内腔の幅（直径）（３３７０Ｂ）を計算することができる。幅の値は保存することができる。複数のビューが利用可能な場合、各ビューについて幅を計算し、保存することができる。パラメトリックモデリング（３３８０）は、ハフ変換を使用して、マーカセグメントのそれぞれの中心線に対するパラメトリック式を決定することを含み得る。その結果、放射線不透過性マーカ及び／又は血管内腔の２Ｄモデルを、計算された形状及び寸法で確立することができる（３３８５）。モデリング（３３８２）は、２Ｄモデル、３Ｄモデル又はその両方を提供することができる。任意選択的に、２つ以上の既知の投影からの画像が利用可能な場合（３３８１）、上記の処理（３３２０～３３８０）を各画像に適用して、マーカセグメント及び／又は内腔の２Ｄモデルを生成し、これを処理（３３９０）して３Ｄモデル（３３９５）を構築することが可能である。２Ｄ画像から３Ｄモデルを再構成する処理（３３９０）は、直接線形変換（ＤＬＴ）による再構成など、本明細書においてさらに記載するように実行することができる。
血管内腔の中心線及び／又はマーカの各セグメントを検出することができる（３３７０）。例えば、ヘッセ行列アルゴリズムを使用して、線分を検出することができる。マーカ決定（３３６１）における出力に応じて、マーカに対するパラメトリックモデリング（３３８０）又は内腔壁に対するスプラインモデリング（３３７０Ａ）のいずれかを介して中心線モデルを確立することができる。スプラインフィッティング（３３７０Ａ）を用いて血管内腔の２つの境界線を近似し、その後、血管に沿って予め測定された位置で血管内腔の幅（直径）（３３７０Ｂ）を計算することができる。幅の値は保存することができる。複数のビューが利用可能な場合、各ビューについて幅を計算し、保存することができる。パラメトリックモデリング（３３８０）は、ハフ変換を使用して、マーカセグメントのそれぞれの中心線に対するパラメトリック式を決定することを含み得る。その結果、放射線不透過性マーカ及び／又は血管内腔の２Ｄモデルを、計算された形状及び寸法で確立することができる（３３８５）。モデリング（３３８２）は、２Ｄモデル、３Ｄモデル又はその両方を提供することができる。任意選択的に、２つ以上の既知の投影からの画像が利用可能な場合（３３８１）、上記の処理（３３２０～３３８０）を各画像に適用して、マーカセグメント及び／又は内腔の２Ｄモデルを生成し、これを処理（３３９０）して３Ｄモデル（３３９５）を構築することが可能である。２Ｄ画像から３Ｄモデルを再構成する処理（３３９０）は、直接線形変換（ＤＬＴ）による再構成など、本明細書においてさらに記載するように実行することができる。
図２１に示すように、点Ｐは、点Ｐ１及びＰ２において２つの画像平面ＵＬＶＬ及びＵＲＶＲに投影することができる。Ｐの位置である投影線
の交点を求めることができる。
上記の問題を解くために、ＤＬＴ（直接線形変換）を用いることができる。投影座標は、以下の等式で記述することができる。
記号Ｌ１～Ｌ１１は、ＤＬＴパラメータである。（ｕ，ｖ）が分かっているため、パラメータ（Ｌ１，Ｌ１１）を測定すれば、対象座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出することができる。線形数学では、（Ｌ１，Ｌ１１）を解くために少なくとも６点が必要である。代表的な一実施形態では、Ｎ点を取得したと仮定すると、Ｌの行列式は、以下の式を用いて組み立てることができる。
式（３）は、以下のように表記される。
Ｆ（２Ｎ，１１）Ｌ（１１，１）＝ｇ（２Ｎ，１） （４）
Ｆ（２Ｎ，１１）Ｌ（１１，１）＝ｇ（２Ｎ，１） （４）
Ｒ（右）投影（Ｐ２）についても同様の行列式を書くことができる。
式（４）を解くと、擬似逆行法（又はＳＶＤ分解）により、Ｌ（左）（同様にＲ）の解を求めることができ、例えば、
Ｌ＝（ＦＴＦ）－１ＦＴｇ （５）
である。Ｌ及びＲが解ければ、対象空間における点の座標は、以下から計算することができる。
Ｌ＝（ＦＴＦ）－１ＦＴｇ （５）
である。Ｌ及びＲが解ければ、対象空間における点の座標は、以下から計算することができる。
式（６）の左行列は、正方ではないため、分解又は擬似逆行して、対象座標空間における（ｘ，ｙ，ｚ）を解くことができる。
各セグメントから少なくとも２点を選択することができる（例えば、放射線不透過性マーカをセグメントとする）。各セグメントからの点を連結してセグメントの線断面モデルを形成し、多項式フィッティングを用いて任意の２つのマーカ間の空間を推定することができる。
任意選択的に、機械学習モデルをトレーニングし、セグメンテーションのための推論を行うことができる。機械学習モデルは、ステップ３３２０～３３６０を置き換えることができる。例えば、医用画像の効果的なセグメンテーションモデルである機械学習アルゴリズムＵ－ｎｅｔを使用することができる。
本明細書に記載の３Ｄモデリング方法を使用する場合、Ｐの位置に関する測定誤差に起因する画像ぼやけを低減することができる。位置ＵＬ、ＶＬ、ＵＲ及びＶＲはそれぞれ、位置測定の誤差の程度、σＵＬ、σＶＬ、σＵＲ及びσＶＲを含む。異なる角度で各位置測定の誤差を比較することにより、当技術分野で知られている標準的な誤差測定低減方法を位置に適用して、Ｐの測定における誤差の程度を低減し、それによってより明確な画像をもたらすことができる。
体腔をモデル化するために、幅を使用してストライプモデル（２Ｄ）を生成することができる。同じ位置に対応する幅を測定し（又は補間し）、血管の管状モデル（３Ｄ）を生成するために使用することができる。
ＭＬ（機械学習）トレーニングのためのガイドワイヤマーカのラベル付けは、任意選択的に実施することができる。ガイドワイヤマーカに関するＭＬ訓練は、転位データに基づいてガイドワイヤの相対位置を調整するアルゴリズムを介してガイドワイヤマーカを処理するプロセスを含み得る。マーキングされたガイドワイヤマーカは、患者内のガイドワイヤのモデルを構築するために使用することができる。ＭＬモデルは、ガイドワイヤモデルを生成するために使用することができる。
デバイスがガイドワイヤと平行に移動している場合、ガイドワイヤ上のその位置を追跡し、リアルタイムでユーザに提示することができる。診断デバイスが使用される場合、それらのモダリティデータ（例えば、画像又は波形を含み得る）は、治療及び／又は診断デバイスの位置に応じて共同登録することができ、同じ位置からのマルチモダリティデータを提示することができる。データ処理及び位置相関３５００の方法は、図２２に示されている。
デバイスの移動（３５８０）及び追跡（３５１０）
治療及び／又は診断デバイスがガイドワイヤ（３５８０）と平行に移動するとき、線形変位エンコーディングマーカ（例えば、マーカ２２５０、２３４０、２４７０）によって変調された信号は、センサ（例えば、センサ２２９０、２３０８、２４８０）によって生成され得、信号が伝達される（３５４０）。信号をサンプリングして変調し（３５５０）、その後、コンディショニングされデジタル化された信号をデコードし（３５６０）、その後、デバイスの変位をエンコーディングに対して計算することができる（３５７０）。デバイス変位計算は、線形エンコーディング信号に基づき得、デバイス位置計算は、変位エンコーディングマーカと放射線不透過性マーカのいずれかとの間の線形距離（又は寸法）の既知の関係に基づき得る。計算は、ガイドワイヤ上の治療及び／又は診断デバイスの１Ｄ線形座標と、距離のタイムスタンプ（その対応する変調信号が受信された時間）とにさらに基づき得る。計算は、データが基準統合システム３１０５（図１８）に送信される前に実行することができる。基準統合システム３１０５は、１Ｄ線形座標とガイドワイヤの２Ｄ／３Ｄモデルとを用いて、治療及び／又は診断デバイスの２Ｄ／３Ｄ座標を計算することができる。上述の開示された線形エンコーディングシステム及び方法は、変位及び位置が決定され得る方法の一例であることに留意されたい。位置の基準がガイドワイヤ上の放射線不透過性マーカとされ、ガイドワイヤの２Ｄ／３Ｄモデル上で追跡されるように基準統合システム３１０５によって受信され得ることを条件に、任意のソース（例えば、引き戻しセンサ、エンコーディングセンサ等）から受信したデバイス位置情報を用いることができる。
治療及び／又は診断デバイスがガイドワイヤ（３５８０）と平行に移動するとき、線形変位エンコーディングマーカ（例えば、マーカ２２５０、２３４０、２４７０）によって変調された信号は、センサ（例えば、センサ２２９０、２３０８、２４８０）によって生成され得、信号が伝達される（３５４０）。信号をサンプリングして変調し（３５５０）、その後、コンディショニングされデジタル化された信号をデコードし（３５６０）、その後、デバイスの変位をエンコーディングに対して計算することができる（３５７０）。デバイス変位計算は、線形エンコーディング信号に基づき得、デバイス位置計算は、変位エンコーディングマーカと放射線不透過性マーカのいずれかとの間の線形距離（又は寸法）の既知の関係に基づき得る。計算は、ガイドワイヤ上の治療及び／又は診断デバイスの１Ｄ線形座標と、距離のタイムスタンプ（その対応する変調信号が受信された時間）とにさらに基づき得る。計算は、データが基準統合システム３１０５（図１８）に送信される前に実行することができる。基準統合システム３１０５は、１Ｄ線形座標とガイドワイヤの２Ｄ／３Ｄモデルとを用いて、治療及び／又は診断デバイスの２Ｄ／３Ｄ座標を計算することができる。上述の開示された線形エンコーディングシステム及び方法は、変位及び位置が決定され得る方法の一例であることに留意されたい。位置の基準がガイドワイヤ上の放射線不透過性マーカとされ、ガイドワイヤの２Ｄ／３Ｄモデル上で追跡されるように基準統合システム３１０５によって受信され得ることを条件に、任意のソース（例えば、引き戻しセンサ、エンコーディングセンサ等）から受信したデバイス位置情報を用いることができる。
位置相関（３５２０）
図１８の診断及び／又は治療システムデータ３１３０に関して示されるように、１つ又は複数の画像（又は生理学信号若しくは治療デバイス信号）を他のシステムから取得することができる。画像（又は生理学信号若しくは治療デバイス信号）は、タイムスタンプを付け、最も近い時間インスタンスで取得された位置データと相関させることができる。任意選択的に、精度を向上させるために、システム遅延を考慮することができる。診断／治療データは、放射線不透過性マーカ２Ｄ／３Ｄモデル上の対応する位置とさらに相関させることができる。
図１８の診断及び／又は治療システムデータ３１３０に関して示されるように、１つ又は複数の画像（又は生理学信号若しくは治療デバイス信号）を他のシステムから取得することができる。画像（又は生理学信号若しくは治療デバイス信号）は、タイムスタンプを付け、最も近い時間インスタンスで取得された位置データと相関させることができる。任意選択的に、精度を向上させるために、システム遅延を考慮することができる。診断／治療データは、放射線不透過性マーカ２Ｄ／３Ｄモデル上の対応する位置とさらに相関させることができる。
プレゼンテーション（３５３０）
図２２に示されるように、１つ又は複数の模擬デバイス画像は、ディスプレイ（３５３０）のためにガイドワイヤモデルにリアルタイムで重ね合わせることができる（例えば、図２Ｂ、１４、１５、１６の例示的なディスプレイで示されるように）。オペレータは、ガイドワイヤマーカモデル上の任意の位置で、リアルタイム又はほぼリアルタイムの診断情報を見ることを選択できる。任意選択的に、オペレータは、リアルタイム又はほぼリアルタイムで表示パラメータ（例えば、拡大、縮小、回転）を操作することができる。図２２は、１つ又は複数の模擬デバイス画像をガイドワイヤマーカモデル上に変換するための全体的なデータ処理方法を描写する。
図２２に示されるように、１つ又は複数の模擬デバイス画像は、ディスプレイ（３５３０）のためにガイドワイヤモデルにリアルタイムで重ね合わせることができる（例えば、図２Ｂ、１４、１５、１６の例示的なディスプレイで示されるように）。オペレータは、ガイドワイヤマーカモデル上の任意の位置で、リアルタイム又はほぼリアルタイムの診断情報を見ることを選択できる。任意選択的に、オペレータは、リアルタイム又はほぼリアルタイムで表示パラメータ（例えば、拡大、縮小、回転）を操作することができる。図２２は、１つ又は複数の模擬デバイス画像をガイドワイヤマーカモデル上に変換するための全体的なデータ処理方法を描写する。
距離測定値を伴う視覚的なリアルタイム又はほぼリアルタイムのイラストの形態のデバイス位置追跡は、図１９に示す例示的な合成血管造影画像に示されるように、血管造影血管撮像と統合することができる。収縮した送達バルーン上のステントなどのデバイスが、マーカ３２３０を有するガイドワイヤ３２２０と平行に移動している間、移動距離データを、ガイドワイヤ３２２０から基準統合システム３１０５に伝達することができる。移動データを受信すると、上述のように、距離測定値をリアルタイムで計算し表示することができる。治療及び／又は診断デバイスのイラスト３２４０（又はその位置を表すイラスト）は、治療及び／又は診断デバイスのリアルタイム位置に応じて、合成血管造影画像３２５０に同時に重ね合わせることができる。他の計算されたデータと共に距離を表示することができる（例えば、ディスプレイ１０７、３１０７）。正確な位置のコロケーションを有する血管造影画像に重ね合わせられた治療及び／又は診断デバイスのイラスト３２４０は、不活性な透視検査中の視覚表現及びナビゲーションとして機能することができる。治療及び／又は診断デバイスのイラストの位置及び関連する測定値は、処置中、基準統合システム３１０５によって連続的又は定期的に更新することができる。
複雑な経皮的心臓病学インターベンショナル（ＰＣＩ）撮像を例として、関連する複数の診断及び／又は治療デバイス位置のコロケーション及び表示を含む、誘導付き処置３６００のワークフローが図２３に示されている。Ｘ線体外撮像は、カテーテル検査室環境における心臓病学介入ワークフローで典型的に使用される。Ｘ線介入的画像誘導システムの例としては、Ｉｎｎｏｖａ（商標）ＩＧＳ（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）がある。従来のＸ線介入的画像誘導システムによる標準的なＸ線撮像査定プロセスを介して血管内関心領域を特定した後、標準的なＰＣＩワークフローに従って、複数の放射線不透過性マーカ（及び任意選択的に、遠位端の埋め込みエンコーディングセンサ）を有するガイドワイヤを前進させて、ライブＸ線撮像下で関心領域に据えることができる（３６１０）。造影剤が検査される血管系を移動する間、所望の撮像方向（投影）において蛍光透視撮像を作動させることができる。複数の放射線不透過性マーカを有するガイドワイヤと、同様の放射線濃度を有する管腔組織の境界の両方を描写することができる。血管系の治療すべき領域における内腔と複数の放射線不透過性マーカを有するガイドワイヤの両方を含む蛍光透視画像は、１つ又は複数の異なる投影角度で捕捉及び記録することができる。ステップ３６１０で得られた撮像情報は、処理及びガイドワイヤモデリングのために基準統合システム３１０５に転送することができる（３６２０）。特に、複数の放射線不透過性マーカを介した２Ｄ及び／又は３Ｄガイドワイヤモデリングは、図２０及び２１に示すプロセスステップを通じて実施することができる。対応する２Ｄ及び／又は３Ｄの血管セグメントモデルも確立することができる。ガイドワイヤモデリングデータは、対応するＸ線画像と重ね合わせ、最適な合成画像（例えば、図１９に示すような）を形成することができる（３６３０）。複数のマーカの既知の寸法及び間隔により、ユーザの選択による基準点に対する血管に沿った線形距離スケールを合成画像上に確立することができ、例えばブームディスプレイ（例えば、ディスプレイ３１０７）上に表示することができる。
プロセス３６００の治療デバイス送達フェーズに関して、例えば、バルーン拡張カテーテルを送達することができる。バルーン拡張カテーテルの例は、Ｃｏｙｏｔｅ（商標）バルーン拡張カテーテル（Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）である。合成画像が表示されたままの状態で、Ｘ線システムを非活性に切り換えることができる。バルーンカテーテルは、ガイドワイヤの近位端から遠位端まで進められ、例えば、バルーンカテーテルシャフト内の光学マーカがガイドワイヤ上の光学センサによって検出されると、バルーンカテーテルの位置感知が作動され得る（３６４０）。バルーンがガイドワイヤに沿って移動するとき、その光学マーカがガイドワイヤ上の光学センサを通過し、ガイドワイヤセンサによる光学信号の発信及び受信を介して、カテーテルに対するバルーンの位置を検出することができる。受信された信号は、ガイドワイヤの内部を通る光ファイバを介して、ガイドワイヤの近位端の信号処理構成要素（例えばハブ３１０９）に伝送することができる。光学信号は、ハブ３１０９で電気信号に変換することができる。その後、データは、ハブ３１０９から基準統合システム３１０５に（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又は有線接続を介して）伝送され得る。
バルーンの既知の寸法及びバルーンカテーテルの既知の埋め込み光学マーカシーケンスに基づいて、バルーンの移動距離を電気信号からデコードして、線形変位値を得ることができる。合成画像上で予め確立されたガイドワイヤ放射線不透過性マーカ座標系と、既知の開始点と終了点を有するバルーン変位測定により、バルーンカテーテルの位置は、合成画像上でリアルタイム及び／又はほぼリアルタイムで計算及び特定することができる（３６５０）。バルーンカテーテルの表現又はイラスト（例えば、イラスト３２４０）は、２Ｄ／３Ｄガイドワイヤモデル上でスケーリングされた実寸で、バルーンカテーテルの位置に対応するように生成することも可能である。バルーンカテーテルイラスト３２４０は、Ｘ線が非活性である間、リアルタイム又はほぼリアルタイムのバルーン位置を表すために、合成画像上に重ね合わせて表示することができる。バルーン変位測定値、ユーザの選択によるバルーンから標的血管位置までの距離及びデバイスの移動を表すイラストは、Ｘ線が非活性な状態にある間に更新することができる。基準統合システム３１０５は、任意選択的に、バルーンが標的位置に到達したときにオペレータ／医師に信号を送ることができる（３６６０）。標的とする治療部位に到達した後、任意選択的に、ライブＸ線画像キャプチャによるバルーン展開前に位置確認（３６７０）を実行することができる。ライブＸ線画像データは、基準統合システム３１０５によって受信することができる。バルーンのライブ位置情報は、予め確立されたガイドワイヤ及び管腔の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルと統合することができる。バルーンイラストの位置及び関連する位置情報は、必要に応じて、リアルタイム又はほぼリアルタイムで調整することができる。更新されたバルーンイラストは、他の更新された位置情報とのみ、ユーザの選択によりＸ線画像に重ね合わせ、表示することができる。任意選択的に、位置確認（３６７０）は、ガイドワイヤ上のバルーンの前進中、ユーザの好みに従って複数回又はいつでも実行することができる。バルーン展開は、標的とする治療部位へのバルーン到着後且つ任意選択的に位置確認後に実施される（３６８０）。バルーンの位置とイラストを含む合成撮像データは、基準統合システム３１０５により、ワークフロー３６００全体を通して、リアルタイム又はほぼリアルタイムで処理及び更新し、記録し、保存することができる。
Ｘ線システム画像がある投影に存在する状況において、それは位置確認（３６７０）が実行されると初期角度から変化する。基準統合システム３１０５は、新しいＸ線画像及び投影に基づいて２Ｄガイドワイヤモデルを更新するために、上述の同じ処置に従うことができる。以前のモデルが３Ｄである場合、モデルは、所望の投影において２Ｄモデルを生成して表示することができる。新しい投影の下での関連するデバイス位置及び距離情報もそれに応じて更新され、表示され得る。管腔内デバイス（例えば、バルーンカテーテル、診断デバイス）のイラストは、Ｘ線を不活性に保ちながらデバイスが所望の場所に移動するときにそれに応じて調整することができる。
血管内撮像及び／又は生理学的査定は、さらなる内腔査定及び治療方針決定のために、診断処置の一部として多くの場合に実施される。誘導付き診断処置３７００のワークフローを図２４に示す。誘導付き処置３７００は、治療送達前（例えば、バルーン送達前、ステップ３６４０前）及び／又は治療送達後（例えば、バルーン送達後、ステップ３６８０の後）に実行することができる。図２４のワークフロー３７００は、治療を確認するために送達される管腔内診断ＩＶＵＳ撮像プローブを有する例示的な実装形態に関して記載される。このような処置に使用するためのＩＶＵＳカテーテルの例は、Ｃｏｒｅ Ｍｏｂｉｌｅスタンドアロンシステム（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）とペアにされたＥａｇｌｅ Ｅｙｅ Ｐｌａｔｉｎｕｍである。
例えば、ワークフロー３６００に関して記載したようなバルーン拡張及び回収プロセスの完了後、オペレータ／医師は、ＩＶＵＳ撮像センサが標的とする確立された合成血管造影画像から所望の管腔位置を選択することができる（３７１０）。この例では、前のワークフローからのバルーン拡張位置がＩＶＵＳ撮像標的である。ＩＶＵＳカテーテルのシャフトに埋め込まれた光学マーカにより、ガイドワイヤセンサに対するカテーテルの変位が検出され得る。図２３の３６４０、３６５０、３６６０及び３６７０で記載したのと同じ距離感知、位置追跡、目的地到着及び位置確認プロセスの下で、ＩＶＵＳ撮像センサは所望の内腔位置に置かれ（３７２０）、カテーテル引き戻しの開始点が確立される。Ｘ線が非活性な状態で、ＩＶＵＳ撮像センサは、標準的なＩＶＵＳ撮像手順に従って引き戻される（３７３０）。例えば、引き戻しは、オペレータ／医師によって手動で、又は自動引き戻しデバイスによって自動的に実行することができる。ＩＶＵＳカテーテルの引き戻し移動は、ＩＶＵＳ光学マーカに応答して生成されるガイドワイヤの光学センサによって内腔内で検出することができる。光は電気信号に変換され、ハブ３１０９を介して基準統合システム３１０５に伝送され得る。ＩＶＵＳ撮像センサ位置追跡は、ガイドワイヤの予め確立された２Ｄ／３Ｄモデルとの変位データ統合を介して算出することができる（３７４０）。撮像センサ位置及び関連する位置情報は、Ｘ線が非活性である間、リアルタイム又はほぼリアルタイムで合成血管造影画像に重ね合わせて表示することができる（３７５０）。
図２５は、異なるシステム及び／又はデバイス間の、同時且つＸ線が非活性である間の、コロケーション及びディスプレイ３８００（ステップ３７４０、３７５０の出力を示す）の一例を示す。ガイドワイヤ上の複数のマーカの既知の寸法及び間隔により、ユーザの選択による基準点に対する血管に沿った線形距離スケールを、合成Ｘ線血管造影画像３８１０上及び３Ｄガイドワイヤ及び管腔モデル３８２０上に確立することができ、３Ｄモデル上に複数の放射線不透過性マーカ３８３０が示されている。ＩＶＵＳカテーテルを含む例示的な実装形態を続けると、引き戻し前のＩＶＵＳ撮像センサの初期位置３８０１は、撮像センサ位置確認ステップから得ることができる。変位と関連する終点３８０５に基づき、撮像センサ位置追跡を確立することができる。撮像センサは、引き戻し中にＩＶＵＳ断面図３８４０と長手方向の図３８５０の両方を生成しているため、撮像センサのイラストと共にガイドワイヤマーカの軌跡は、確立した座標系に基づいてＩＶＵＳ長手方向図に重ね合わされる。Ｘ線が非活性である間、撮像センサ位置及び関連する直線距離情報をＩＶＵＳ長手方向図３８５０に表示することができる。さらに、前のステップからのバルーン拡張位置セグメント３８６０は、ＩＶＵＳ長手方向図に正確にコロケーションされ、重ね合わせることができる。Ｘ線合成画像、ガイドワイヤモデル及びＩＶＵＳ長手方向図は、ユーザの選択に従って、任意のＸ線投影角度及び／又はＩＶＵＳ長手方向視野角度から表示することができる。対応するデバイス位置、管腔位置情報及び／又は前述の例示的なワークフローから得られる位置情報は、撮像センサが引き戻される際、リアルタイム若しくはほぼリアルタイムで又は同時に正確にコロケーションに配置され、表示され得る。撮像カテーテルの近位端から又はライブＸ線を介して測定される現在の引き戻し距離と異なり、管腔内のデバイスの遠位端でガイドワイヤ光学センサによって検出される撮像センサの移動は、正確なデバイス位置及び変位を示し、これにより現在の引き戻し方法から生じる測定不正確性を排除することができる。さらに、ガイドワイヤによって提供される正確な変位測定は、ライブＸ線に依存しないため、現在の処置では達成できない柔軟でカスタマイズ可能なＩＶＵＳ撮像ワークフローをオペレータ／医師に提供する。Ｘ線が非活性であり続けるため、ユーザは記録された撮像とコロケーション情報を用いてＩＶＵＳ撮像プロセスを完了することができる。ユーザは、選択したＯＣＴ及び／又はＦＦＲ／ｉＦＲなどの他の管腔内診断デバイスにおいて、同じワークフローを適用することができる。
さらなる例において、図２６に描写されたワークフロー３９００の例で記載したように、ステント処置及び関連するＩＶＵＳ撮像後評価を実行することができる。このような処置で使用するためのステントの例は、Ｓｙｎｅｒｇｙ（商標）ステント（Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）である。標的血管の位置は、図２５に示すように、合成Ｘ線画像３８１０及び／又はＩＶＵＳ長手方向図３８５０上でオペレータ／医師によって特定することができる。Ｘ線システムが非活性の状態で、オペレータ／医師は、図２３に関して記載したのと同様のワークフローに従って、所望の管腔位置にステントバルーンカテーテルを送達することができる（３９１０）。ステントバルーンカテーテルの位置が、Ｘ線システムが非活性な状態でガイドワイヤ上の位置センサによって検出されると、その位置及び関連する線形変位測定値は、先に得られたように（図２４及び図２５）、合成Ｘ線画像及び合成ＩＶＵＳ長手方向図上に、リアルタイム又はほぼリアルタイムで、任意選択的にステント位置イラストと共に、コロケーションに配置して表示することができる（３９２０）。基準統合システム３１０５は、ステント位置確認中に２Ｄ／３Ｄガイドワイヤモデルを介してステントの位置を更新し得る（３９３０）。データ受信、モデル計算、コロケーション統合及び表示を含む対応するデータ処理を実行することができる（３９４０）。ステント展開中及び／又は展開後（３９５０）、Ｘ線画像を撮影してステント展開を評価し、その後、ＩＶＵＳ画像によるステント並置及び血管評価を行うことができる（３９６０）。Ｘ線画像、ＩＶＵＳ画像及びデバイス位置内で示される血管位置は、２Ｄ／３Ｄガイドワイヤモデルを介して正確にコロケーションに配置することができるため、複数のモダリティ間の相互評価は、任意の診断及び／又は治療処置前、その間及び／又はその後に実行することができる。
一例として、ステントセグメント３８７０を展開することができ、図２５に示すように、位置３８７５は、ＩＶＵＳ画像の管腔位置及びバルーン拡張セグメント３８６０とコロケーションに配置され得る。この統合された形式は、使いやすさを提供し、以前は利用できなかった新規の臨床的洞察を導入することができる。さらに、記載したこの複雑な経皮的インターベンション処置は、ユーザ、患者及び動作環境に対する最小限の放射線被曝で、柔軟性の向上及びカスタマイズ可能なワークフローを提供することができる。
図２７及び図２８は、標準的なＰＣＩ処置３１０００（図２７）及び上述のような合コロケーションシステムの利点を有するＰＣＩ処置３１１００（図２８）のワークフローの比較要約を描写する。
図２７は、代表的な標準的な現在の方法３１０００として、複雑な経皮的インターベンショナル心臓病学処置を示す。関心領域を最終決定した後、標準的な血管造影査定により、ガイドワイヤが前に進められ、関心領域に据えられる（３１０１０）。ライブＸ線撮像可視化により、ＩＶＵＳ撮像、ＯＣＴ及び／又はＦＦＲなどの冠動脈内診断が実行される（３１０２０）。各モダリティシステムに独立して表示されたＸ線画像や診断データを見ながら、オペレータ／医師がデータを精神的に統合し、治療方針を決定する。高度にオペレータに依存した治療の決定に基づき、治療デバイス（例えば、バルーン又はステント）が、ライブＸ線の誘導の下で、ほぼ標的位置に送達される（３１０３０）。治療後の評価が、臨床的有効性と潜在的リスクを査定するために行われる（３１０４０）。特に、撮像デバイス及び／又は生理学デバイスは、ライブＸ線誘導の下で治療された位置に再び送達される。オペレータ／医師は、関心対象の各推定管腔位置について、治療データをステント留置後評価データと精神的に統合する。
図２８は、提供されたデバイス及びシステムを使用する１つの代表的な方法３１１００のワークフローを示し、ここでは、図２７で記載した方法に対する利点も記載される。提供されるリアルタイム又はほぼリアルタイムのデバイスコロケーション感知システム及び方法は、複雑な経皮的インターベンション処置の各ステップを高度に統合することを可能にし、Ｘ線血管造影及び蛍光透視への依存を最小限にし、それによりオペレータ／医師及び／又は患者へのＸ線曝露を低減する。Ｘ線血管造影下での初期査定（３１１１０）の後、ライブＸ線誘導は任意選択となり、診断処置（３１１２０）、治療デバイスの送達及び展開（３１１３０）並びに治療後の評価（３１１４０）は、ライブＸ線なしで実行することができる。したがって、放射線曝露を大幅に低減することができる。さらに、正確なリアルタイムのセンサ位置（及び所与の位置に対する関連する測定値／撮像）を決定し、ユーザに提供することができる。なおもさらに、複数のシステム（例えば、Ｘ線画像、診断画像、生理学的査定及び治療デバイスの展開）間の正確なコロケーションを提供することができる。したがって、正確で相関のある包括的な臨床情報の完全な一揃いを医師に提供し、ＰＣＩ処置を通してリアルタイムで治療方針、治療展開及び臨床評価を最適化することができる。意思決定のためのリアルタイム又はほぼリアルタイムのコロケーション、的確な送達及び展開並びに最小のＸ線放射曝露は、図２７に記載された現在の標準的なＰＣＩ方法に対する提供された方法の利点の一部である。リアルタイム又はほぼリアルタイムのコロケーションは、管腔内介入処置に関するこれまでに満たされていないオペレータ／医師のニーズに対する解決策も提供する。
本明細書に記載のシステムは、最小限の放射線で、データ取得、モデリング、処置誘導、精密管腔位置相関及び位置情報表示を提供することができる。基準統合システム３１０５は、図２９に示されるように、（１）通信及びストレージサブシステム（３１２３０）、（２）データ処理及び位置相関サブシステム（３１２４０）、及び（３）ユーザインターフェース及びディスプレイ（３１２５０）という複数のサブシステムを含み得る。
通信及びストレージサブシステム（３１２３０）は、外部データストリーム３１１０、３１４５、３１１５、３１２５とインターフェースし、システムメモリバンクに生データを保存し、内部データストリーム３１２３５を提供し、データ処理及び位置相関サブシステム（３１２４０）がデータの異なるストリームにアクセスし、処理したデータをシステムメモリバンクに保存し、必要に応じて外部ストレージとインターフェースすることを可能にする。
デバイス位置データインターフェース（３１１０）は、位置情報入力（３１２２０）を取得し、データ処理及び位置相関サブシステム（３１２４０）による処理のためにシステムメモリバンクに対応するデータを保存するために、ガイドワイヤ、治療デバイス及び／又は診断デバイスとインターフェースすることができる。
コンピュータネットワークシステムインターフェース（３１４５）は、サブシステム３１２４０及び３１２５０における信号処理のための情報を含むデータをローカル及び／又は外部ネットワークストレージシステムから送信及び／又は受信することができる。データは、リアルタイム又はほぼリアルタイムであり、ＥＣＧ（心電図）、ドップラー、ＦＦＲ（冠血流予備量比）、ＦＦＲ－ＣＴ（冠血流予備量比－コンピュータ断層撮影）、ＩＶＵＳ（血管内超音波）、ＯＣＴ（光干渉断層撮影）などであるが、これらに限定されない異なる処置及び／又はステップから取得することができる。コンピュータネットワークシステムインターフェース（３１４５）は、他の治療及び／又は診断システムからのさらなるデータ処理のために、メモリバンクからローカル及び／又は外部ストレージシステムへの生データ及び最終処理データの保存を提供することができる。
血管造影データストレージインターフェース（３１１５）は、血管造影データストレージ（３１０８）とインターフェースし、リアルタイム及び／又はほぼリアルタイムの血管造影データを取得し、データ処理及び位置相関サブシステム（３１２４０）による処理のためにデータをシステムメモリバンクに保存することができる。
診断及び／又は治療システムデータインターフェース（３１２５）は、ＥＣＧ（心電図）、ドップラー、ＦＦＲ（冠血流予備量比）、ＦＦＲ－ＣＴ（冠血流予備量比－コンピュータ断層撮影）、ＩＶＵＳ（血管内超音波）及びＯＣＴ（光干渉断層撮影）などであるが、これらに限定されない診断及び／又は治療システム（３１３０）からの診断及び治療情報に処置前、その間及びその後にアクセスすることができる。診断及び／又は治療システムデータインターフェース（３１２５）は、カテーテル引き戻し距離（すなわち診断／治療システムの一部としての装置を介してカテーテルの近位端で得られるもの）などであるが、これに限定されない、診断及び治療システム及びデバイスの構成に固有である治療及び／又は診断デバイス位置データ又はその一部にアクセスすることもできる。
データ処理／位置相関サブシステム（３１２４０）は、いくつかの機能を果たすことができる。放射線不透過性マーカの画像を含む血管造影情報（３１１５）から、サブシステムは、寸法情報及び管腔に対する相対位置を有する管腔内の可撓性の細長い器具の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルを確立することができる。サブシステム（３１２４０）は、インターフェース（３１２３５）を介して、デバイス位置データ（３１２２０）、診断及び／又は治療システムデータ（３１３０）並びに通信及びストレージ（３１２３０）のいずれかから、治療及び／又は診断デバイスに係る位置及び／又は変位情報をリアルタイム又はほぼリアルタイムで受け取ることができる。サブシステム（３１２４０）は、位置データを可撓性の細長い器具の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルと統合し、２Ｄ及び／又は３Ｄモデルとのイラストの重ね合わせを含む、リアルタイム又はほぼリアルタイムのデバイス位置イラストを生成し得る。サブシステム（３１２４０）は、２Ｄ／３Ｄモデル、シミュレートされたデバイスイラスト、診断及び治療システムデータ並びに血管造影データ間のリアルタイム又はほぼリアルタイムのデータ統合を介して位置相関表示データを生成することもできる。サブシステム（３１２４０）は、ユーザインターフェース及びディスプレイサブシステム（３１２５０）を介して、２Ｄ／３Ｄ、関心対象の投影、任意の位置でのデバイス信号による視野角及び／又は他の実行要求など、オペレータ／医師が選択した表示オプションの入力及び処理も提供することができる。
内部データインターフェース（３１２３５）は、通信及びストレージサブシステム（３１２３０）とデータ処理／位置相関サブシステム（３１２４０）との間のインターフェースとして機能し得る。デバイス位置データインターフェース（３１１０）、コンピュータネットワークシステムインターフェース（３１４５）、血管造影データストレージインターフェース（３１１５）及び診断及び／又は治療システムデータインターフェース（３１２５）からのデータを含み得る生データは、サブシステム（３１２３０）内のローカルメモリバンクに存在することができる。
データ処理／位置相関サブシステム（３１２４０）は、インターフェース（３１２３５）を介して生データにアクセスすることができる。サブシステム（３１２４０）からの処理されたデータは、インターフェース３１２３５を通してサブシステム（３１２３０）内のメモリバンクに保存することができる。
ユーザインターフェース及びディスプレイサブシステム（３１２５０）は、データ処理／位置相関サブシステム（３１２４０）からの処理されたデータ（３１２４５）を、ユーザインターフェースデバイス（３１２１０）からのユーザインターフェースデータ入力（３１２１１）に基づくグラフ表現においてなど、ディスプレイシステム（３１０７）による表示のための適切な形式（３１５０）で配置できる。オペレータ／医師インターフェース入力は、ディスプレイシステム（３１０７）へのディスプレイデータ（３１５０）に埋め込むことができるか、又は分離したディスプレイ及び制御としてユーザインターフェース（３１２１０）へのオペレータ／医師インターフェースデータ（３１２１１）に埋め込むことができる。
提供されるシステム及び方法は、体腔のための任意の介入処置に適用することができる。任意選択的に、ＧＵＩは、管腔位置相関ディスプレイをサードパーティの診断及び治療システムとインターフェースするために提供することを含む、実行のためのコマンド制御を介してオペレータが基準統合システム３１０５と対話することを可能にする構成要素又は制御を有する基準統合システム３１０５上にレンダリングすることができる。可視化表示システム（例えば、ディスプレイ３１０７）の形態は様々であり得、例えばモニタ、モバイルデバイス、ウェアラブルデバイス及びＡＲ／ＶＲヘッド取り付け型デバイスであり得るか又はそれらを含み得る。オペレータ／医師インターフェース３１２１０におけるオペレータ／医師からの入力は、コンピュータ、モニタ付きサーバ、ホストワークステーション、モニタ付きコントローラ及びサードパーティシステムのオペレータ／医師インターフェースなどの電子デバイスを介して実行することができる。Ｉ／Ｏは、処置制御、データレンダリング及び視覚表示、データストレージ及び基本データプロセス機能のために基準統合システム３１０５と通信するための、キーボード、ジョイスティック、マウス、タッチディスプレイ、投影デバイス、マイク、任意の消費者及び／又はウェアラブル電子機器、例えば、携帯電話、ＡＲヘッドウェア、ポインティングデバイス及びオーディオフィードバックを含み得る。このような接続機構は、誘導される処置を通して、リアルタイム又はほぼリアルタイムの管腔位置相関及び関連するデータ処理ステップに関する十分なカスタマイズの柔軟性を備えた使いやすいワークフローをユーザに提供し得る。図２９に示すような基準統合システム３１０５とのインターフェース接続３１１０、３１４５、３１２５、３１２１１、３１５０及び３１１５は、ケーブル、セルネットワーク（４Ｇ、５Ｇ）、ローカル及び又は広域ネットワーク（ＬＡＮ及びＷＡＮ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク又は無線などの様々な接続機構を介して確立することができる。
ＭＬ方法は、体腔内のカテーテルのモデルを開発するための曲線フィッティング技法をさらに含み得る。曲線フィッティングは、手動で行うこともできるし、完全自動化又は半自動化することもできる。例えば、１枚のＸ線画像上で、ガイドワイヤマーカとして、ガイドワイヤに沿って３～１６個の境界点を選択することができる。境界点の配置後、三次スプライン補間技術を使用して、各境界点間の曲線を適合させることができる。曲線は、以下の式を満たし得る。
Ｓｎ（ｘ）＝ａｎｘ３＋ｂｎｘ２＋ｃｎｘ＋ｄｎ （７）
Ｓｎ（ｘ）＝ａｎｘ３＋ｂｎｘ２＋ｃｎｘ＋ｄｎ （７）
ｎ個の式の連立方程式を解くことによって（ここで、ｎは、（手動又は自動で）選択された境界点の数である）、カテーテルの長さ（すなわち治療及び／又は診断デバイスの近位端から遠位端までの距離）に対して三次スプライン曲線を得ることができる。
「境界点」は、画像特徴のエッジ又は画像特徴の中心線から選択することができる。画像エッジは、画像の明るさが急激に変化する場所又は不連続性を有する場所を検出する方法を含む、当技術分野で既知の方法によって確認することができる。
任意選択的に、診断及び／又は治療デバイスは、事前に測定されたモデリングデータをさらに含み得、これは、計算ユニット（例えば、基準統合システム３１０５）に伝送され得る。ＰＣＩ処置に典型的な診断デバイスが上記の例で記載されているが、診断デバイスは、３Ｄ ＭＲＩ又はＣＴなど、別のモダリティのものであり得る。事前に測定されたモデリングデータは、患者のＭＲＩ、ＣＴ又はＸ線血管造影データに基づいて、３Ｄ ＭＲＩ（磁気共鳴画像）及び／又はＣＴ（コンピュータ断層撮影）を用いて以前に画像化された患者の体腔について予想されるものである距離信号情報を含み得る。
任意選択的に、第１の可撓性の細長い器具と第２の可撓性の細長い器具の相対位置は、複数のセンサから測定することができ、第１のセンサは可撓性の細長い器具の一方にあり（例えば、センサ１２０）、第２のセンサは患者の身体の外にあり（例えば、センサ１２６）、可撓性の細長い器具の他方に接続される。患者の身体の外側にあるセンサは、例えば、ロボットアームの一部又はモータ駆動位置ユニットであり得る。遠位端と近位端で行われる変位測定が大きく異なる可能性がある脳内などの超蛇行性の体腔内では、２つのセンサが有用であり得る。体腔内の相対的なコロケーション識別は、複数の撮像マーカに対する正確な変位を提供し、そのようなデータは、２つの可撓性の細長い器具の１つを進めるためにロボットアームを誘導することを支援するために通信され得る。
４．位置エンコーディングと単一素子検出器
可撓性の細長い器具は、管腔内処置中に位置情報を提供するために、他方の可撓性の細長い器具上のエンコーディングを検出する単一素子センサを含み得る。エンコーディングは、絶対位置検出を提供するように構成された単一のコードトラックであり得る。このような構成は、管腔内器具上で又は管腔内器具と共に使用するのに適したコンパクトな形態を提供することにより、例えば経皮的インターベンション処置で使用される器具の位置検出を有利に提供し得る。
可撓性の細長い器具は、管腔内処置中に位置情報を提供するために、他方の可撓性の細長い器具上のエンコーディングを検出する単一素子センサを含み得る。エンコーディングは、絶対位置検出を提供するように構成された単一のコードトラックであり得る。このような構成は、管腔内器具上で又は管腔内器具と共に使用するのに適したコンパクトな形態を提供することにより、例えば経皮的インターベンション処置で使用される器具の位置検出を有利に提供し得る。
絶対位置エンコーディングは、通常、異なる幅のコードラインのシーケンスを使用し、これらは異なる位置に対して一意である。例えば、一般的なバイナリ位置コードでは、位置を表すコードシーケンスには、桁区切り文字、「０」文字、「１」文字、位置セグメント区切り文字の４つのコード文字が必要である。定速運動では、桁区切りに代えて持続時間を使用することができる。擬似ランダムシーケンスバイナリ位置コードの場合、追加された各桁からのシーケンス変化が新しい位置を表すことができるため、位置セグメント区切り文字は必要ない場合がある。要するに、既存の方法で行われる絶対位置エンコーディングでは、少なくとも３つのコード文字が必要である。
単一コードトラック、絶対位置、バイナリエンコーディングのための現在の技術は、一般に、コードマーク幅のシーケンスを検出するためにアレイ型センサを使用する。アレイ型センサは、少なくとも１つの方向でコードラインの画像を取り込み、それによって各コードラインの幅を決定することができる多数の感光素子、すなわちピクセルを含む。
ある状況では、コードトラックと検出器との間の相対的な移動の速度が一定である場合、所与の信号レベルの持続に基づいてコードラインの幅を計算することができるため、単一感知素子検出器を使用することができる。コードトラックとコード検出器との間の移動がランダムである場合、コードライン幅を決定するために持続時間を使用することができない。
血管内医療デバイスの多くは、血管内に位置決めされ移動できるような小さいプロファイルを有する。アレイ型センサとその関連配線は、これらのデバイス内又はデバイス上に適合しない。さらに、これらのデバイスが使用される場合、体腔内でのそれらの移動速度は通常一定ではなく、予測することができない。介入的医療処置において、管腔内診断デバイス又は治療デバイスの体腔内における位置を正確に把握することが重要である場合がある。そのため、小型でありながらランダムな移動で正確なコーディング情報を提供するというニーズを満たすことができる絶対位置エンコーディングシステムに対するニーズがある。これらのデバイスに組み込まれた位置エンコーダは、非常に小型で、配線アクセスのための限られたスペースに対応することができる。
図３０は、一般的に使用されている、マルチチャネル絶対位置エンコーディングシステム４１００を示す。４トラック４チャネルエンコーディングストリップ４１１０は、１６ポジションの４ビットバイナリ信号を提供する。検出器４１２０は、４つの感知素子４１２５を含み、各感知素子は、出力４１３０に示すように、それぞれのコードトラックからの信号出力を生成する。この例では、白のマーキングはコード文字０を表し、黒のマーキングはコード文字１を表す。４ビット２進数列の４コード文字が同時に生成される。
図３１は、絶対位置エンコーディングのために一般的に使用されるアレイ型センサ４２００を示す。光源４２１０は、コードトラック４２２０を照らす。光源４２１０からの光は、コードトラックで反射され、光学レンズ４２３０を通過し、アレイ型センサ４２４０に集束される。アレイセンサ４２４０は、複数の感知素子、すなわちピクセルを含む。一般的なアレイ型センサは、例えば、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサで構成することができる。アレイは、移動方向に配向されたリニアアレイ又は数千のピクセルを含み得る２次元アレイのいずれかでもあり得る。コードラインの間隔情報は、アレイセンサによって捕捉され、コンピュータプロセッサに伝達される。
絶対位置の決定を提供することができる単一素子センサとエンコーディング方法を有する検出器の例が提供される。検出器は、ランダムな速度での移動も許容することができる。単一感知素子センサを用いると、検出器は、管腔内デバイスに構築されるのに十分に小さくすることができる。時間情報に基づくのではなく、反射光強度に基づくコードライン幅の判定を採用することができる。その結果、移動速度の変動に影響されることなく、コードライン幅の判定を行うことができる。
本明細書において、「単一素子センサ」又は「単一感知素子センサ」という用語は、非アレイセンサを意味する。「単一素子センサ」は、単一の出力信号を提供する単一ピクセルセンサ又は複数ピクセルセンサであり得る。
図３２Ａ～Ｂは、単一感知素子センサを有するシステム４３００ａ、４３００ｂの２つの例を示す。図３２Ａに示されるように、コードトラック４３１０は、光源４３２０によって照らされる。照明には任意のタイプの光源を使用することができる。光はコードトラック４３１０上に投影され、コードトラック４３１０と検出器４３６０との間の移動方向に有限の幅４３５０を有する有限の照明領域４３５２を照らす。コードトラック４３１０からの反射光は、単一ピクセルセンサとも呼ばれる単一感知素子センサであるセンサ４３７０によって捕捉される。任意選択的に、複数の感知素子又はピクセルを使用することができるが、各感知素子又はピクセルは個別の出力を提供せず、むしろ感知は、個々のピクセルの位置情報が捕捉されないように、単一の出力又は単一のチャネルに結合される。
図３２Ｂに示されるように、検出器４３６２は、光源４３１６からの光を伝送する光ファイバ４３１５を含む。反射面４３２５は、反射性コーティングを有するファイバ４３１５の４５度の研磨された端面として示される。コーティングは、例えば、アルミニウム、銀、クロム、金、白金などの多数の材料から作ることができ、これらは、例えば、真空蒸着によって表面に適用することができる。光は、反射面４３２５によって反射され、窓４３６５を出て、コードトラック４３１０上の有限の照明領域４３３５を照らす。有限の領域４３３５は、移動方向に有限の幅４３５５を有する。コードトラック４３１０からの反射光の一部は、窓４３６５に再び入り、光ファイバを辿って光センサに至る（例えば、図３６を参照されたい）。光ファイバは、光源からの光を伝送してコードトラックを照明し、コードトラックからの反射光を光センサに伝送することができる。
図３３は、コードラインの幅に基づいて異なるコード文字を認識するために、単一の感知素子センサを使用する動作の主要部を示す概略図４０である。コードラインを通過する検出器によって提供されるような例示的な感光領域４４１０、４４２０、４４３０、４４４０を有するコードトラック４４００が示される。単一の感知素子は、コードトラック上の、センサ素子に隣接する有限の領域に対して感度を有し得る。このような有限の領域は、本明細書では感光領域と呼ばれる。感光領域の外側にあるコードマーキングは、感知素子によって検出されない。感光領域は、コードトラック上の有限の領域又はセンサ素子のサイズによって制限される領域若しくは光が感知素子に到達できるコードトラック上の領域を定義する感知素子とコードトラックとの間に配置されたマスク又は窓のサイズによって制限される領域を照らすことによって作ることができる。
高反射面又は低反射面のいずれかのマーキング幅が感光領域（４４３０、４４４０）と同じかそれよりも広い場合、それぞれフルハイ信号及びフルロー信号が生成される。また、フルハイ信号やフルロー信号を生成するよりも広いコードラインは、センサによる出力信号レベルを変化させない。
マーキング幅が感光領域（４４１０、４４２０）を完全にカバーしない場合、部分信号が生成される。異なる信号レベルを生成するように異なるマーキング幅を較正すると、信号レベルを使用して、信号を生成したマーキング幅を決定することができ、異なるマーキング幅を使用して、異なるコード文字を表現することができる。４４１０、４４２０、４４３０及び４４４０によって示される感光領域の例は、ほぼ円形であるが、感光領域の形状は、光／センサの設計及び使用状況に応じて変更できることが理解される。
グラフ４４５０は、全幅、１／２全幅、１／４全幅、１／８全幅の高反射率コードラインが円形感光領域を通過する場合及びそのコードラインの両脇に全幅低反射率コードラインがある場合の光強度プロファイル変化の理論計算を表示する。
４ビットコードトラックのセクション４４６０は、例えば、３つの位置セグメント４４７０、４４８０及び４４９０を含む。セクション４４６０において、最も幅の広い高反射率コードライン（例えば、コードライン４４６２）は、位置セグメント区切りコード文字を表す。低反射率コードライン（例えば、コードライン４４６４）は、桁区切りコード文字を表す。最も狭く、中間の高反射率のコードラインは、それぞれバイナリコード文字“０”及び“１”を表す。検出器がコードトラックを通過すると、反射光強度信号４４９５が生じる。４ビット位置コード０１１０、０１１１及び１０００は、コードトラック上の３つの固有の隣接位置を表す。
例示的なセクション４４６０は、位置エンコーディングのための４つの信号レベルを含むバイナリ位置コードを提供する。擬似ランダムシーケンスコードなどのいくつかのエンコーディングアルゴリズムでは、３つの信号レベルが十分であり得る。
図３４は、４ビットコードトラックと単一素子センサを有するエンコーディング検出器との間のランダムな移動からのデコードされた位置対時間の結果を示している。コードトラックからの反射光強度信号４５１０が、移動からの位置対時間プロット４５２０に隣接して示されている。この例で示されるように、ランダムな移動は、４つの方向転換を含み、これは、先行する隣接するコードシーケンスとの比較に基づいて決定することができる。
図３５Ａ～Ｆは、位置、運動の方向及び運動の速度を含む絶対位置情報を提供する信号を生成することができる単一感知素子センサを有するシステムのさらなる例を示す。システム５３００ａ、５３００ｂ、５３００ｃは、４ビットシーケンスの絶対位置バイナリエンコーディングを提供することができるコードトラック構築の３つの異なる実装を示すものである。システムは、本明細書で「ＯＣＴベースの位置エンコーディング」と呼ばれるものを利用することができ、コードラインの刻み深さは、光学検出器によって検出可能である。センサは、単一の光ファイバの一部を含み得、その光ファイバを通して光がソースからコードトラックに伝送され、その光ファイバを通して反射光がコードトラックから光学検出器に伝送される。記載した例は、４ビットシーケンスによるエンコーディングを提供するが、擬似ランダムシーケンスなどの他のタイプのバイナリエンコーディングを、代替的に、ＯＣＴベースの位置エンコーディングによって提供することができ、エンコーディングされるべき位置の数によって決定することができる任意の数のビットシーケンス長を提供することもできる。
図３５Ｂは、図３５Ａに示されるシステム５３００ａによって検出されるような例示的な反射信号を示している。反射信号は、センサ５３１２から、刻まれたコードラインが光ファイバからのビーム幅よりも広いコードトラック５３１０への単一パルス発光から検出されたものである。光は、光ファイバ５３６０によって伝送され、（示されるように、例えば、４５度の研磨された端面５３７０によって９０度で）反射され、光学窓５３５０を通って、コードトラック５３１０に向かう。コードトラックは、外面５３２０、浅い深さの刻まれたコードライン５３３０、中間の深さの刻まれたコードライン５３４０及び深い刻まれたコードライン５３４２を有する。センサ５３１２が相対的な移動中にコードトラック５３１０から一定の距離に維持されるとき、ライン５３２０、５３３０、５３４０及び５３４２からの反射光信号は、図３５Ｂにおいてそれぞれ信号５３１５、５３２５、５３３５及び５３４５で示されるようになる。
一例として、信号５３１５がビット区切りコード文字を表し、５３２５が「０」コード文字を表し、５３３５が「１」コード文字を表し、５３４５が位置セグメント区切りを表すように、コーディングアルゴリズムを割り当てることができる。このように割り当てられた場合、５３１０に刻まれたコードラインは、図示の例では、バイナリシーケンス０，０，１，１を表す。
図３５Ｃ～Ｄは、別の例示的な実装形態を示している。図３５Ｃのコードトラック５３１３は、半透明コーティング層５３８０が適用されることにより、図３５Ａのコードトラック５３１０と異なる。半透明な層は、センサからの光を反射して信号ピークを生成することもできる。その結果、光が表面５３１３、浅いコードライン５３２３、中間深さのコードライン５３４３及び深いコードライン５３４６から反射されると、各ラインがそれ自体のピーク（図３５Ｄの信号５３１８、５３２７、５３３７、５３４７に示すように）を生成するだけでなく、半透明コーティング層５３８０からの追加ピーク５３１７が生成される。この実装形態の利点は、センサ５３１２がコードトラック５３１３から一定の距離に維持される必要がないことである。２つの信号ピーク間の距離は、センサ５３１２とコードトラック５３１３との間の距離に影響されず、コードラインごとに一意に異なることができる。したがって、距離は、異なるコード文字を表現するためにも使用することができる。
３５Ｅ～Ｆは、別の例示的な実装形態を示している。コードトラック５３９０は、刻まれたコードラインが光ビーム幅よりも狭いという点で、図３５Ａに示したコードトラック５３１０と異なる。光ビーム５３９５がコードトラック面５３２８で反射されると、反射信号５３１９に単一のピークが生じる。しかしながら、光がコードラインから反射されるとき、ビームの一部が隣接する表面５３２８から反射され、ビームの一部がコードラインから反射され、２つのピークが発生する。２つのピーク間の距離は、刻まれたコードラインの深さに比例し得る。信号５３２９、５３３９及び５３４９は、それぞれ、コードライン５３３８、５３４８及び５３４９からの反射信号である。この例では、４つの異なる反射信号を使用して、４つの異なるコード文字を表現することができる。
図３６は、ガイドワイヤ管腔４６２０を有するモノレールカテーテルと医療用ガイドワイヤ４６３０とを含む介入医療デバイスシステムに構築された光ファイバベース検出器４６００を示す。ここでは、モノレールカテーテルの遠位部分４６５０のみが示されている。ガイドワイヤ管腔の内面にある窓４６４０は、光ファイバ４６７０の反射端面４６６０からの光を反射させて、ガイドワイヤ４６３０のコード化表面４６８０に照射することができる。モノレールカテーテルがガイドワイヤ４６３０に対して相対的に移動しているとき又はその逆のとき、光ファイバ４６７０によって運ばれる光は、窓４６６０から投影され、窓４６６０を通ってファイバ４６７０に反射し戻されて光メータに戻され得る。コード化されたガイドワイヤ面４６８０からの光強度変調対時間を記録し、プロセッサによって分析することができ、次にこれを使用して、ガイドワイヤ４６３０に対するモノレールカテーテルの遠位部分４６５０の位置を計算することができる。
任意選択的に、検出器４６００は、ガイドワイヤ４６３０（又は他のタイプの可撓性の細長い器具）の方向情報を提供するように構成された追加のセンサ４６４５を含み得る。例えば、方向センサ４６４５は、ガイドワイヤの前進を示す加算信号及び／又は後退を示す減算信号を提供するように構成された力ゲージであり得る。システムに方向センサを含めることは、方向情報を提供しないエンコーディングで方向情報を提供することができるか、又は方向性エンコーディングと組み合わせて使用することができる。方向センサは、絶対位置エンコーディング以外の位置エンコーディングが提供されるシステムに含めることができる。示されるように、方向センサ４６４５は、可撓性の細長い器具の遠位部分に配置されるものとして示されるが、方向センサは代わりに可撓性の細長い器具の近位部分（例えば、引き戻し若しくは押し込みセンサ又はその近く、例えばセンサ１２６又はその近く、図１を参照されたい）に配置することができる。
図３７は、例示的な光ファイバベースのシステムを示し、システムを通る光の通過を示す。光学システムボックス４７００は、光ファイバ４７４０に導入するための光ビームを提供する光源４７３０を含む。光源は、ＬＥＤ源若しくはレーザ源又は十分な照明パワーを有する任意の他のタイプの光源であり得ることが理解される。ＯＣＴベースの位置エンコーディングが使用される場合、光源は、ＯＣＴ光源であり得る。時間領域ＯＣＴ光源は、典型的には、単色光を提供する。周波数領域ＯＣＴ光源は、典型的には、多色光を提供する。
光ファイバ４７４０は、光戻りファイバ４７５０との結合を提供する光ファイバカプラ４７６０に接続することができる。光ファイバカプラ４７６０は、例えば、２×２ファイバカプラであり得る。光戻りファイバ７５０は、反射光を検出器４７７５（例えば、光強度計又はＯＣＴ検出器などの光学検出器）に伝送することができる。光源４７３０によって発せられた光は、カプラ４７６０を通過して、光ファイバコネクタ４７８０、例えば、光学システムボックス４７００の表面に取り付けられたコネクタに伝送され得る。
可撓性の細長い器具４７９０（例えば、モノレールカテーテル、ガイドワイヤ）は、その近位端に、光コネクタ４７８０に着脱可能に接続できる光ファイバコネクタ４７８５を含み得る。可撓性の細長い器具４７９０は、コネクタ４７８５から、エンコーディング検出器センサとして機能し得る光学窓（例えば、窓４６４０）を含む器具の遠位部分４７６５に光を通す内蔵型又は取付け型の光ファイバ（例えば、図３６のファイバ４６７０、図１３Ａのファイバ２２７０）を含む。反射光は、光学窓６４０によって収集され、ファイバ４７９０を通して伝送され、コネクタ４７８０及び光ファイバカプラ４７６０に戻される。カプラ４７６０を通して、反射光の少なくとも一部を分割し、光戻りファイバ４７５０を通過して検出器４７７５に入ることを許可することができる。検出器４７７５で収集された光は、測定された強度信号及び／又は深さプロファイル信号を提供することができ、これらは次にデータ取得プロセッサに提供され、コード文字に変換され得る。
図３２～３５に示す例示的なシステム及び方法は、４ビット位置コードを提供するものとして示されているが、コードトラック及びエンコーディングアルゴリズムは、所与の位置コードに対して任意の数のビットを提供し利用することができる。方向判定を提供することもできる６ビット又は７ビット位置エンコーディングの例を図３８及び３９に示す。６ビットコードは、最大６４個の一意の位置を定義することができ、７ビットコードは、最大１２８個の一意の位置を定義することができる。
図３８に示されるように、例示的なコードセクション４８００は、黒（又は低反射率）区切りバー４８０２、白（又は高反射率）区切りバー４８０４、黒（又は低反射率）文字バー４８０６、白（又は高反射率）文字ギャップ４８０８、４８１０のそれぞれのいくつかを含む。示されるように、文字ギャップ４８０８は「０」文字を定義し、文字ギャップ４８１０は「１」文字を定義する。示されるように、７ビットが提供され、「０１０００１」をコーディングする。６ビットのコーディングでは、１つ少ない文字が提供され得る。
バー４８０２、４８０４、４８０６、４８０８、４８１０のそれぞれの幅は、（例えば、反射コーティング、刻みの深さなどによって）コードが適用される機器のサイズ及び検出のための光ファイバ／窓のサイズに応じて変化し得る。例えば、それぞれの幅である。
コードバー４８０２、４８０４、４８０６、４８０８、４８１０は、約２０μｍ～約１０００μｍの幅を有し得る。例えば、小型ファイバ用途では、幅は、約３０μｍ～約２００μｍであり得、大型ファイバ用途では、幅は、約５０μｍ～約５００μｍであり得る。大型ファイバ用途では、一例として、黒区切りバー４８０２は、約５００μｍの幅を有し、白区切りバー４８０４は、約２５０μｍの幅を有し、黒文字バー４８０６は、約１００μｍの幅を有し、文字ギャップ４８０８は、約５６μｍの幅を有し、文字ギャップ４８１０は、約１６０μｍの幅を有し得る。小型ファイバ用途では、一例として、黒区切りバー４８０２は、約１７０μｍの幅を有し、白区切りバー４８０４は、約１０５μｍの幅を有し、黒文字バー４８０６は、約４２μｍの幅を有し、文字ギャップ４８０８は、約３２μｍの幅を有し、文字ギャップ４８１０は、約６８μｍの幅を有し得る。
図３８に示す例示的な構成を使用して定義されるようなエンコーディングから生成される例示的な信号が、図３９に示される。図に見られるように、前進「０」及び前進「１」は、後退「１」及び後退「０」と区別可能であり、移動方向の変化は明確に検出可能である。
５．定義及び例
本明細書で使用する場合、「患者」又は「それを必要とする患者」という用語は、ヒトだけでなく、非ヒト動物、例えば、限定されないが、ブタ、ネコ、イヌ及びウマを含む家畜哺乳類も指す。提供されるシステム及び方法は、ヒトの撮像に限定されるものではなく、獣医学の撮像にも適用可能である。
本明細書で使用する場合、「患者」又は「それを必要とする患者」という用語は、ヒトだけでなく、非ヒト動物、例えば、限定されないが、ブタ、ネコ、イヌ及びウマを含む家畜哺乳類も指す。提供されるシステム及び方法は、ヒトの撮像に限定されるものではなく、獣医学の撮像にも適用可能である。
本明細書で使用する場合、「体腔」という用語は、患者内の管状構造又は空洞構造の内部空間を指す。例えば、体腔は、血液が流れる動脈、静脈又は毛細血管（「血管」とも称される）であり得る。体腔は、結腸、頭蓋血管系、子宮（ｕｔｅｒｕｓ）、子宮（ｗｏｍｂ）、肺、気管路、外耳道、膀胱、尿道路又は子宮管であり得る。
本明細書で使用する場合、構成要素又はデバイスの「遠位端」という用語は、ユーザの手（例えば、ＰＣＩを施す医師）から最も遠い端を意味すると理解され、「近位端」は、ユーザの手に最も近い端を意味すると理解されるものと理解される。同様に、本出願では、「遠位方向」は挿入方向を意味すると理解され、「近位方向」は挿入方向と反対方向を意味すると理解される。
本明細書で使用する場合、「可撓性の細長い器具」という用語は、皮膚及び組織を通る小さい穿刺を介したアクセス又はオリフィスを介したアクセスを通じて体腔の内部で使用するように適合された医療器具を指す。医療器具は、柔軟性を付与するために多くの場合に細長くされ、体腔の奥深くへのアクセスを可能にするために任意選択的に潤滑性を持たせることができる。１つよりも多い可撓性の細長い器具を管腔内処置に使用することができ、この場合、複数の可撓性の細長い器具は、本明細書では第１の可撓性の細長い器具及び第２の可撓性の細長い器具と称される。
「第１」及び「第２」などの用語並びに他の数値用語は、本明細書で使用される場合、文脈によって明確に示されない限り、順序又は順番を意味するものではない。例えば、「第１の可撓性の細長い器具」及び「第２の可撓性の細長い器具」は、一方の可撓性の細長い器具が別の可撓性の細長い器具の前に又は一次的に体腔に挿入されることを指すことを意図していない。
本明細書において「可撓性の細長い管腔内器具」と代替的に称される可撓性の細長い器具は、標的位置にアクセスするために体腔の内部を移動するように適合され得る。可撓性の細長い器具は、ガイドワイヤであり得、且つ／又は体腔の内部で治療機能及び／又は診断機能を実行するセクションを備えることができる。例えば、少なくとも２つの可撓性の細長い器具を管腔内処置に使用することができ、第１の可撓性の細長い器具は、ガイドワイヤ又はカテーテルであり、及び第２の可撓性の細長い器具は、診断及び／又は治療デバイス又は診断／治療デバイスのカテーテルである。さらなる例では、２つ以上の可撓性の細長い器具が管腔内処置において使用される場合、第１の可撓性の細長い器具は、第２の可撓性の細長い器具が通過できるオリフィスを備え得る。第１の可撓性の細長い器具は中心軸を備えることができ、第２の可撓性の細長い器具の中心軸は、例えば、第１の可撓性の細長い器具の一部又は全部が体腔内に位置決めされている間、第１の細長い器具の中心軸と平行又はほぼ平行に進むことができる。可撓性の細長い器具がカテーテルである場合、ガイドワイヤなどの別の可撓性の細長い器具の上をそれと平行に移動するための少なくとも１つの内腔をさらに備えることができる。
可撓性の細長い器具は、センサと、複数の放射線不透過性マーカとを備えるガイドワイヤであり得る。センサは、別のデバイス上の１つ又は複数の変位エンコーディングマーカを検出するセンサ及び／又はコロケーション位置決定のために診断デバイスからの信号を検出するセンサなどの位置情報センサであり得る。センサの機能モダリティは、光学的、磁気的又は静電容量的なものであり得る。
例示的な構成では、第１の可撓性の細長い器具（例えば、ガイドワイヤ）は、マーカエンコーディングリーダとして機能するセンサを備え、第２の可撓性の細長い器具（例えば、カテーテル）は、変位エンコーディングマーカを備える（例えば、第２の可撓性の細長い器具がガイドワイヤに沿って移動するとき、センサとインターフェースする第２の可撓性の細長い器具に配置された刻まれたマーキング又は熱収縮性チューブであって、第２の可撓性の細長い器具が挿入された後に前記チューブを収縮するのに十分な熱が加えられる熱収縮性チューブ）。第２の可撓性の細長い器具が第１の可撓性の細長い器具と平行に移動しているとき、センサが変位エンコーディングマーカを読むことにより、第１の可撓性の細長い器具と第２の可撓性の細長い器具の相対変位は計測可能である。複数の放射線不透過性マーカが第１の可撓性の細長い器具（例えば、ガイドワイヤ）上に配置される場合、放射線不透過性マーカは、Ｘ線血管造影画像によって検出される基準座標系として機能し得、その結果、座標系に対する第２の可撓性の細長い器具の位置はリアルタイム又はほぼリアルタイムで測定することができる。第２の可撓性の細長い器具は、治療及び／又は診断デバイスであり得る。
可撓性の細長い器具は、少なくとも部分的に、１つ又は複数の剛性部分又は構成要素を備えることができる。例えば、可撓性の細長い器具は、診断サンプルを得るか又は治療の送達を提供するために剛性針又は他の剛性構造を含み得る生検デバイス又は吸引デバイスを含むか又はその移動を提供することができる。
本明細書で使用する場合、「治療及び／又は診断デバイス」という用語は、体腔の内部にあるときに機能を実行するように適合された、可撓性の細長い管腔内器具の領域を指す。可撓性の細長い管腔内器具の治療及び／又は診断デバイスの例としては、ステント、バルーン、アブレーションチップ、電極、超音波撮像変換器、圧力センサ及び光干渉断層撮影発光チップが挙げられる。
本明細書で使用する場合、「診断デバイス」又は「診断システム」という用語は、患者の疾患又は病状を検出、分析及び／又は測定するために、身体の内部及び外部の両方又はいずれか一方での介入処置を含む医療処置中に使用される、能動的又は受動的な医療機器、医療システム、器具若しくはその構成要素、装置又は物体を指す。診断デバイスは、例えば、管腔の温度、圧力、伝導性、密度、血流速度、酸素レベル又は組織形態を測定することができる。提供される方法及びシステムと共に使用することができる診断デバイスの例としては、血管内超音波（ＩＶＵＳ）デバイス、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）デバイス、光音響感知デバイス、冠血流予備量比（ＦＦＲ）デバイス、内視鏡デバイス、関節鏡デバイス、生検デバイス並びに組織組成、物理特性、生理特性及び／又は解剖の分子特性を測定するよう構成されたセンサを含む他のデバイスが挙げられる。
本明細書で使用する場合、「治療デバイス」又は「治療システム」という用語は、患者の疾患又は病状の治療のための、且つ疾患若しくは病状の予防、疾患若しくは病状からの改善又は健康の維持若しくは回復における、介入処置を含む医療処置中に使用される、能動的又は受動的な医療機器、医療システム、器具若しくはその構成要素、装置又は物体を指す。提供される方法及びシステムと共に使用され得る治療デバイスの例には、血管形成デバイス、ステント、塞栓デバイス、アテレクトミーデバイス、アブレーションデバイス、薬剤送達デバイス、光送達デバイス、吸引デバイス及び機械的又は物理的介入、化学的介入又はエネルギー送達介入を提供できる他のデバイスが挙げられる。
治療及び／又は診断デバイスは、１つ又は複数のセンサを含み得る。センサは、超音波変換器（ＩＶＵＳ用）、光学的光エミッタ／レシーバ（ＯＣＴ用）、圧力センサ（ＦＦＲ用）であり得る。センサは、可撓性の細長い器具（例えば、カテーテル又はガイドワイヤ）の構成要素であるように（例えば、それに取り付ける又は貼付することによって）構成することができる。治療及び／又は診断デバイスは、ＩＶＵＳ、ＯＣＴ、ＦＦＲ又はｉＦＲを含むか又は除外し得る。
本明細書に記載されたシステム及び方法と共に使用するのに適したＩＶＵＳ撮像器具の例は、Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｏｌａｒｉｓ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ（Ｖｏｌｃａｎｏ）Ｓ５、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ Ｓ５ｉ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ＣＯＲＥ Ｍｏｂｉｌｅ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ＳｙｎｃＶｉｓｉｏｎ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ＩｎｔｒａＳｉｇｈｔ及びＡＣＩＳＴ ＨＤｉを含む。本明細書に記載されたシステム及び方法と共に使用するためのＯＣＴ撮像器具の例は、Ａｂｂｏｔｔ（Ｓｔ．Ｊｕｄｅ）ＯＰＴＩＳ、Ｔｅｒｕｍｏ Ｌｕｎａｗａｖｅ及びＴｅｒｕｍｏ ＦａｓｔＶｉｅｗを含む。本明細書に記載された方法が実行され得る心臓病学撮像器具は、前述のＯＣＴ又はＩＶＵＳ撮像器具及び並びにＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ａｖｖｉｇｏ、Ａｂｂｏｔｔ Ｒａｄｉａｎａｌｙｚｅｒ Ｘｐｒｅｓｓ、Ａｂｂｏｔｔ ＱＵＡＮＴＩＥＮ、Ａｂｂｏｔｔ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｗｉｒｅ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ、ＡＣＩＳＴ ＲＸＩ、ＯｐＳｅｎｓ Ｏｐｔｏｗｉｒｅ及びＣｏｎａｖｉ Ｎｏｖａｓｉｇｈｔ Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｙｓｔｅｍのいずれかを含むか又は除外し得る。
診断及び／又は治療デバイスは、ガイドワイヤ、マイクロカテーテル、血栓除去カテーテル、操縦可能カテーテル、バルーンカテーテル、デバイス送達カテーテル、心臓カテーテル、腎臓カテーテル、泌尿器カテーテル、腫瘍用カテーテル、ロボットカテーテル／ガイドワイヤ、生検デバイス、アテレクトミーデバイス（末梢動脈疾患用カテーテルを含むか又は排除し得る）、結石破砕デバイス、神経調節デバイスであり得る。心臓カテーテルは、高周波アブレーションカテーテル、マッピングカテーテル、経皮経管血管形成術（ＰＴＡ）カテーテル、塞栓防止デバイス、慢性完全閉塞デバイス、注入カテーテル、スネア、支持カテーテル、熱希釈カテーテル及び弁切開器を含み得るか又は排除し得る。診断及び／又は治療デバイスは、血流がある又はない体腔で使用されるように構成され得る。
本明細書で使用する場合、「診断スキャン」又は「体腔情報スキャン」又は「血管変位スキャン」という用語は、診断デバイスを使用して体腔の一部又は全部を撮像又は査定することを指す。診断スキャンは、体腔を横切る選択された位置で、圧力、温度、密度、伝導性、誘導係数、組織形態等のいずれかを測定することができる。
本明細書で使用する場合、「放射線不透過性」という用語は、電磁スペクトルの電波からＸ線部分までの不透過性を指す。放射線不透過性構成要素は、Ｘ線で見たときにコントラストとして機能する。放射線不透過性材料は、例えば、チタン、白金、金、パラジウム、タングステン、バリウム、酸化ジルコニウム又は２０２０年１０月１日の時点でＡＳＴＭ Ｆ６４０ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒａｄｉｏｐａｃｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｓｅによって特定されたいずれかの材料から作ることができる。
本明細書で使用する場合、「ＩＶＵＳ」という用語は、血管内超音波を使用して組織を撮像する方法を指す。ＩＶＵＳ法は、治療及び／又は診断デバイスの遠位端に取り付けられた超音波プローブを含むデバイスの使用を含み得る。治療及び／又は診断デバイスの近位端は、コンピュータに（有線又は無線で）接続することができる。Ｘ線血管造影は、体外から体腔を可視化し、ガイドワイヤに沿って移動し体腔から内部を撮像するＩＶＵＳカテーテルを医師がナビゲートするのを案内するために用いられる。ＩＶＵＳのデータ解析方法は、例えば、米国特許第４，７９４，９３１号明細書、同第５，０００，１８５号明細書及び同第５，３１３，９４９号明細書；米国特許第５，２４３，９８８号明細書及び同第５，３５３，７９８号明細書；米国特許第４，９５１，６７７号明細書；米国特許第５，０９５，９１１号明細書、米国特許第４，８４１，９７７号明細書、米国特許第５，３７３，８４９号明細書、米国特許第５，１７６，１４１号明細書、米国特許第５，２４０，００３号明細書、米国特許第５，３７５，６０２号明細書、米国特許第５，３７３，８４５号明細書、米国特許第５，４５３，５７５号明細書及び米国特許第５，１３５，４８６号明細書に記載されており、これらの教示は、参照により本明細書に組み込まれる。
ＩＶＵＳカテーテルは、変換器を備える可撓性の細長い器具に沿って移動することができ、可撓性の細長い器具は、距離信号情報を計算ユニットに送信して変位情報を生成することができる。ＩＶＵＳシステムが計算ユニットを含むか又はそれとインターフェースする場合、可撓性の細長い器具は、距離信号情報をＩＶＵＳシステムに送信して変位情報を生成することができる。ＩＶＵＳ法において、第２の可撓性の細長い器具は、複数の放射線不透過性マーカとセンサとを備えるカテーテルであり得る。カテーテルは、体腔内を移動可能なＩＶＵＳカテーテルであり得る。ＩＶＵＳカテーテルは、患者の体外で、カテーテルの近位端に接続されたモータ駆動装置をさらに備えることができる。ＩＶＵＳカテーテルの引き戻しを行う前に、オペレータ／医師は、体腔と体腔内の放射線不透過性マーカの両方を捕捉するＸ線画像を撮影し、それによりＸ線によって捕捉される体腔画像を参照して複数の放射線不透過性マーカ間の関係を確立することができる。引き戻し中、ＩＶＵＳ変換器の移動距離は、カテーテルの近位端、体外にあるモータ駆動装置引き戻しデバイスによって測定することができる。モータ駆動位置はＩＶＵＳ変換器の位置を決定することができ、ＩＶＵＳ変換器の位置と撮像マーカとの関係は、変換器及び撮像マーカが既知の距離で同じカテーテル上に配置されることに基づいて確立することができる。モータ駆動装置からの移動変位は、複数の撮像マーカを含む捕捉されたＸ線画像を基準として引き戻しスキャン中のＩＶＵＳ変換器の位置を特定するために計算ユニットに入力することができる。任意選択的に、Ｘ線撮像は、処置の開始時に適用され、その後、複数の放射線不透過性マーカのプロファイルを含む１つのＸ線画像の取得後にオフにされ得る。第２の可撓性の細長い器具は、ロボットアームに取り付けられたＩＶＵＳカテーテルであり得る。第２の可撓性の細長い器具は、ＩＶＵＳ、ＯＣＴ、治療カテーテル（幽門洞切除術又はＩｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌの手術用アーム又は肺プローブ又はＳｉｅｍｅｎｓのＣｏｒｉｎｄｕｓ血管ロボットプラットフォームを含むか又は除外し得る）から選択することができる。変位は、第２の可撓性の細長い器具に接続されたロボットシステム上のモータ駆動装置によって測定することができる。
本明細書で使用する場合、「ＯＣＴ」（光干渉断層撮影）という用語は、光散乱媒体（例えば、生体組織）内から３次元画像を（例えば、ミクロン分解能で）取得するように構成された発光プローブを使用する医療撮像方法を指す。一般に、ＯＣＴ法は、標的組織を撮像するために、撮像デバイスに光ビームを送達する光源を含む。ＯＣＴ光源は、広範な波長スペクトルから選択することができか、又は限られた波長スペクトル（例えば、近赤外光）を提供することができる。ＯＣＴ光源は、パルス状持続時間又は連続波として適用することができる。好適なＯＣＴ光源の例としては、ダイオード、ダイオードアレイ、半導体レーザ、超短パルスレーザ及びスーパーコンティニューム光源が挙げられる。ＯＣＴ光源はフィルタリングすることができ、ＯＣＴシステムは、任意選択的に、オペレータが増幅される光の波長を選択することを可能にし得る。医療用途で一般的に使用される波長には、例えば約８００ｎｍ～約１７００ｎｍの組織浸透のための近赤外光が含まれる。ＯＣＴシステム及び方法には、米国特許第８，１０８，０３０号明細書、米国特許第８，９８９，８４９号明細書、米国特許第８，５３１，６７６号明細書、米国特許第１０，２１９，７８０号明細書、米国特許第８，１２５，６４８号明細書、米国特許第７，９２９，１４８号明細書、米国特許第７，４７４，４０７号明細書、米国特許第５，３２１，５０１号明細書及び米国特許第９，０４６，３３９号明細書に記載されており、これらの教示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用する場合、「血管造影」という用語は、患者の血管系の構造を特定するために、Ｘ線血管造影撮像、典型的には蛍光透視及び患者への放射線不透過性造影剤注入の組み合わせを含む医療撮像法を指す。リアルタイム血管系画像は、オペレータ／医師がガイドワイヤ又は挿入されたデバイスの操作をリアルタイム又は最小のラグタイムで見ることができるように、ＰＣＩ処置中にモニタ上に表示することができる。表示された画像（すなわち血管造影）は、ソフトウェアで処理してコンピュータに表示され得るか、又は画像は、可視蛍光物質と組み合わせたシンチレーション表面の閉回路画像であり得る。
本明細書で使用する場合、「ＦＦＲ」、すなわち「冠血流予備量比」という用語は、当技術分野におけるその意味を指し、体腔を横切る血圧差を測定する方法を含み、ここで、体腔は、冠動脈である。血圧差は狭窄に起因し得る。ＦＦＲ法は、典型的には、圧力、温度及び／又は血流を測定するための圧力変換器を含む可撓性の細長い器具の使用を含む。ＦＦＲは、典型的には、患者が最大血流（充血）を有するように誘導されたときに実行される。最大血流は、患者に血管拡張剤を投与することによって達成することができる。可撓性の細長い器具が引き戻され（例えば、「引き戻し」スキャンのように）、体腔を横切る圧力が記録される。ＦＦＲは、血管の正常な最大流量（ｐ＿ａ）に対する狭窄病変の遠位の最大血流量（ｐ＿ｄ）の比として、以下により提供されるように測定され得る：ＦＦＲ＝｛ｐ＿｛ｄ｝｝／｛ｐ＿｛ａ｝｝。
本明細書で使用する場合、「ｉＦＲ」、すなわち「瞬時血流予備量比」という用語は、当技術分野におけるその意味を指し、体腔を横切る血圧差を測定する方法を含む。体腔は冠動脈であり得、本方法は患者に血管拡張剤を投与する必要はない。ｉＦＲでは、圧力変換器を含む可撓性の細長い器具が、狭窄病変の遠位点に位置決めされる。ｉＦＲでは、「無波動期」として知られる拡張期に、冠動脈遠位部圧（Ｐｄ）と大動脈流出路内圧（Ｐａ）の比を算出する。この時間枠中、これらの測定を複雑にする血流を完了することは無視できる。
本明細書で使用する場合、「ステント」という用語は、通路を開いた状態に保つために体腔に配置されるチューブを指す。ステントは、例えば、冠動脈疾患を治療するために冠動脈管腔に、脳血管疾患を治療するために脳血管管腔に、末梢疾患を治療するために末梢管腔に、尿管疾患を治療するために尿管腔に、且つ胃腸管疾患を治療するために胃腸管腔に配置することができる。
本明細書で使用する場合、「リアルタイム又はほぼリアルタイム」という用語は、現在時刻に事象が発生すること又はシステム構成要素の回路における待ち時間のためにある時間だけ遅延することを意味する。ほぼリアルタイムの事象とは、電子的又は無線的なデータの転送の遅延がなければ、リアルタイムに存在するであろう事象である。データ転送の遅延は、例えば、１ナノ秒～１秒の範囲であり得、その間のあらゆる時間間隔を含む。
複数の変位エンコーディングマーカに対するセンサの位置は、センサが複数のエンコーディングマーカに対して相対的に移動する時間及び速度の関数によって測定することができる。
本明細書で使用する場合、「線形位置」という用語は、体腔の経路に従って測定される、体腔内の２つの物体又は２つの識別された領域間の距離を指す。したがって、線の形状は、直線又は曲線であり得る。曲線的な線は、複数の曲線を含み得る。「線形位置」という用語は、２つの選択された物体又は２つの識別された領域間の距離を指す「線形距離」という用語と区別するために使用される。
本明細書で使用する場合、「体腔基準点」という用語は、体腔及び可撓性の細長い器具の体外画像又は血管造影画像が得られたとき、複数の撮像マーカを有し体腔の内部に位置決めされた可撓性の細長い器具上の位置と一致する体腔位置を指す。可撓性の細長い器具上の位置は、複数の撮像マーカへの距離が既知である。この場所は、撮像マーカ自体と一致することができる（例えば、診断センサが複数の画像マーカと同じ可撓性の細長い器具上にあり、したがって、図４に示す例のように、診断センサの位置が撮像マーカに対して知られている場合；又は診断センサ及び複数の撮像マーカが異なる可撓性の細長い器具上にあるが、図５Ａ～５Ｂの例のように画像マーカに対する診断センサ位置が血管造影画像から決定される場合）。代替的に、位置は、図６に示す例のように、診断センサなどの別の変換器がその隣にあるか又はそれと一致するときを決定するために使用される信号変換器の位置であり得る。
本明細書で使用する場合、「体腔診断スキャン」という用語は、体腔内を変位しながら体腔情報を取得する体腔診断センサによって実行されるスキャンを指す。取得された体腔情報は、測定された変位と相関させることができる。
本明細書で使用する場合、「撮像マーカ」という用語は、可撓性の細長い器具上に位置する有限の長さのセグメントを指し、これは外部の身体撮像装置によって見たときに「マーカなし」のセクションと視覚的に区別可能である。Ｘ線撮像装置のためのカテーテルやガイドワイヤに設けられる撮像マーカの例は、本来のカテーテルやガイドワイヤの材料よりも多くのＸ線を遮断する重い元素で作られた放射線不透過性マーカである。撮像マーカは、Ｘ線血管造影と診断センサの両方により、同時に又は異なる時間に検出可能である。撮像マーカは、ＭＲ及び／又はＮＭＲ感受性（例えば、遊離核スピンを有する原子を含む）、電磁的感受性、電気機械的感受性、光学的感受性及び／又は機械的感受性であり得る。撮像マーカは、超音波感受性（例えば、ヒトの血液の音響インピーダンスと異なる音響インピーダンスを有する薬剤で満たされた帯域を備える）であり得る。撮像マーカは、１つ又は複数の撮像モダリティで検出可能であり得る。例えば、撮像マーカは、ＭＲＩ及び蛍光透視下での可視化を可能にするナノ粒子を含み得る（例えば、ＥｍｅｒｙＧｌｉｄｅ（登録商標）ワイヤ（Ｂ．Ｂｒａｕｎ Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．））。
第１の可撓性の細長い器具上の複数の撮像マーカ（例えば、放射線不透過性マーカ）は、標的（例えば、第２の可撓性の細長い器具に配置されたセンサ）の位置を定量化するための座標系の基礎として機能し得る。複数の撮像マーカに対する標的の変位又は移動（Δｘ）が変位計算機構によって検出されると、標的の位置が座標系に確立され得る。変位計算機構は、引き戻し時間、エンコーディングマーカの読み取り又はそれらの組み合わせに基づき得る。
本明細書で使用する場合、「変位」という用語は、基準位置をゼロとして使用して、ゼロから開始した絶対値を指す。基準位置は、１つ又は複数の可撓性の細長い器具のその後の位置を決定するための２Ｄ又は３Ｄ基準座標系の基礎として機能し得る。変位は、例えば、変位エンコーディングマーカから、以下の式を用いて計算することができる：位置＝変位＋オフセット。オフセットは、デバイスの出発点から、選択された変位エンコーディングマーカまでの距離又はエンコーディングマーカ間の点までの距離である。代替的に又は追加的に、変位は、引き戻しタイムスタンプに基づいて引き戻し速度を計算することにより、基準位置に対して測定することができる。ＩＶＵＳ法では、典型的な引き戻し速度は毎秒０．５～１ｍｍで変化し得る。ＯＣＴ法では、典型的な引き戻し速度は毎秒２０ｍｍであり、引き戻し長さは約５０ｍｍである。非限定的な例として、引き戻し速度が毎秒１ｍｍであり、引き戻しが５０秒間実行される場合、変位距離は約５０ｍｍであると計算することができる。
診断デバイス（例えば、診断デバイスを有する可撓性の細長い器具）は、変位センサ、変位エンコーディングマーカ又はその両方を含み得る。これとは別に、ガイドワイヤは、変位エンコーディングマーカ、変位センサ又はその両方を含み得る。変位センサは、変位を測定できるように、センサに対する１つ若しくは複数のエンコーディングマーカの相対的な移動又はセンサが基準位置に対して可撓性の細長い器具に沿って移動した距離を検出することができる。センサは、光学センサ、電気センサ、電磁センサ、機械センサ、圧力センサ、化学的選択センサ及び／又は音波センサであり得る。変位センサは、任意選択的に、エンコーディングマーカの相対位置を検出することができる。センサは、例えば、電磁（例えば、インダクタンス、抵抗、電圧）、光、超音波又は圧力信号を送信及び／又は受信するように選択された変換器であり得る。
エンコーディングマーカを使用して変位が測定されるシステム及び方法において、エンコーディングマーカは、可撓性の細長い器具とは別のスリーブ上にあるように構成され得る。スリーブは、可撓性の細長い器具の軸心と平行に、又は軸心を共有するように位置決めすることができ、可撓性の細長い器具の長さに沿って移動するように構成することができる。例えば、スリーブは、熱収縮チューブを含み得、その結果、スリーブは、熱を加えると、可撓性の細長い器具の周囲で収縮する。スリーブの変位エンコーディング要素の形状は、「ジグザグ」パターンであり得、その結果、熱収縮チューブが加熱されると「ジグザグ」の周期性が減少するが、エンコーディング要素は、可撓性の細長い器具の単位面積あたりの密度が高くなる。代替的に、エンコーディングマーカは、可撓性の細長い器具上にあり、スリーブによって囲まれるように構成することもできる。
可撓性の細長い器具は、一般に、近位端と、遠位端と、可撓性の細長い器具の周囲に周方向又は部分的に位置決めされたセンサ及び複数の要素の少なくとも１つとを含み得る。可撓性の細長い器具の上又は中に配置されたセンサは、体腔に挿入するように成形され適合され得る。要素は、撮像マーカ、変位エンコーディングマーカ又はその両方であり得る。複数の要素は、独立して、互いから選択された距離、選択された寸法（例えば、幅）及び／又は選択された形状であり得る。要素の幅は、０．０１ｍｍ～３ｃｍの範囲であり得る。要素の数は、２～５００の範囲であり得る。要素の数は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９又は１００であり得る。任意選択的に、要素は、チェックサムを提供することができる － 例えば、３つの連続する要素の幅は、４つの連続する要素の幅に等しくてもよい。
本明細書で使用する場合、「変位エンコーディング」という用語は、可撓性の細長い器具上に選択された距離間隔で位置決めされた複数のエンコーディング要素（「エンコーディングマーカ」とも呼ばれる）を含む、可撓性の細長い器具の領域を指す。エンコーディング要素は、エンコーディングセンサによって検出可能である。
本明細書で使用する場合、「エンコーディングセンサ」という用語は、変位エンコーディングを検出又は測定することができるデバイスを指す。変位エンコーディングは、第１の可撓性の細長い器具上に位置するように位置決めされ得、エンコーディングセンサは、第２の可撓性の細長い器具上に位置するように位置決めされ得る。エンコーディングセンサが変位エンコーディングに近接しているとき、エンコーディングセンサは、１つ又は複数のエンコーディング要素を検出することができる。エンコーディングセンサは、例えば、物理的信号を送信及び／又は受信できる変換器を備えることができる。物理的信号は、光学的、電気的、磁気的、誘導的又は静電容量的であり得る。エンコーディングセンサが第１の可撓性の細長い器具に近接し、第１の可撓性の細長い器具と平行な方向に移動するときに第２の可撓性の細長い器具上のエンコーディングセンサによって生成される信号の変動は、第１の可撓性の細長い器具上のエンコードされたセクションに対する第２の可撓性の細長い器具上のエンコーディングセンサの相対変位の測定に使用することができる。
６．コンピュータに実装されたシステム
本明細書で提供されるシステム及び方法は、一般に、体腔内の診断及び／又は治療デバイスの位置を予測するのに有用である。本方法は、１つ又は複数のコンピュータネットワークを介してアクセス可能なコンピュータサーバ上で実施することができる。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のコンピュータネットワークは、コンピュータサーバとインターフェースすることができる。方法が実施されるコンピュータサーバは、原則として、計算を実行し、必要なデータを保存することができる任意のコンピューティングシステム又はアーキテクチャであり得る。このようなシステムの正確な仕様は、技術の成長及びペースと共に変化し得るため、本明細書に記載された例示的なコンピュータシステム及び構成要素は、限定的なものと見なされるべきではない。システムは、典型的には、記憶空間、メモリ、１つ又は複数のプロセッサ及び１つ又は複数の入力／出力デバイスを含む。本明細書で使用される場合、「プロセッサ」という用語は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）を含むものなど、任意の処理デバイスを含むことを意図していることが理解されるであろう。本明細書で使用される場合、「メモリ」という用語は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等などのプロセッサ又はＣＰＵに関連するメモリを含むことを意図している。さらに、本明細書で使用される場合、「入力／出力デバイス」又は「Ｉ／Ｏデバイス」という用語は、例えば、クエリを行うため及び／又は処理ユニットにデータを入力するための１つ又は複数の入力デバイス、例えばキーボード及び／又は処理ユニットに関連するクエリ結果及び／又は他の結果を提示するための１つ又は複数の出力デバイス、例えばディスプレイ及び／又はプリンタを含むことを目的としている。Ｉ／Ｏデバイスは、クエリがそこから受信され、結果が１つ又は複数のクライアントコンピュータに向けられる、ネットワークへの接続でもあり得る。「プロセッサ」という用語は、１つ又は複数の処理デバイスも指し得ることを理解されたい。コンピュータクラスタ上又はマルチプロセッサコンピュータサーバ内の他の処理デバイスは、処理デバイスに関連する要素を共有し得る。したがって、本明細書に記載されるような本発明の方法論を実行するための命令又はコードを含むソフトウェアコンポーネントは、関連するメモリ又はストレージデバイス（例えば、ＲＯＭ、固定又は取り外し可能メモリ）の１つ又は複数に記憶され、利用する準備ができたら、一部又は全部をメモリ（例えば、ＲＡＭ）にロードしてＣＰＵによって実行することができる。ストレージは、プログラムコード、ゲノム配列のデータベース等を記憶するためにさらに利用され得る。ストレージは、従来のハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ又は超高速ディスクアレイを含むコンピュータストレージの任意の適切な形態であり得る。いくつかの実施形態では、ストレージは、コンピューティングクラスタを含む複数の同様のコンピュータサーバに動作可能に接続され得るネットワーク取り付け型ストレージを含む。
本明細書で提供されるシステム及び方法は、一般に、体腔内の診断及び／又は治療デバイスの位置を予測するのに有用である。本方法は、１つ又は複数のコンピュータネットワークを介してアクセス可能なコンピュータサーバ上で実施することができる。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のコンピュータネットワークは、コンピュータサーバとインターフェースすることができる。方法が実施されるコンピュータサーバは、原則として、計算を実行し、必要なデータを保存することができる任意のコンピューティングシステム又はアーキテクチャであり得る。このようなシステムの正確な仕様は、技術の成長及びペースと共に変化し得るため、本明細書に記載された例示的なコンピュータシステム及び構成要素は、限定的なものと見なされるべきではない。システムは、典型的には、記憶空間、メモリ、１つ又は複数のプロセッサ及び１つ又は複数の入力／出力デバイスを含む。本明細書で使用される場合、「プロセッサ」という用語は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）を含むものなど、任意の処理デバイスを含むことを意図していることが理解されるであろう。本明細書で使用される場合、「メモリ」という用語は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等などのプロセッサ又はＣＰＵに関連するメモリを含むことを意図している。さらに、本明細書で使用される場合、「入力／出力デバイス」又は「Ｉ／Ｏデバイス」という用語は、例えば、クエリを行うため及び／又は処理ユニットにデータを入力するための１つ又は複数の入力デバイス、例えばキーボード及び／又は処理ユニットに関連するクエリ結果及び／又は他の結果を提示するための１つ又は複数の出力デバイス、例えばディスプレイ及び／又はプリンタを含むことを目的としている。Ｉ／Ｏデバイスは、クエリがそこから受信され、結果が１つ又は複数のクライアントコンピュータに向けられる、ネットワークへの接続でもあり得る。「プロセッサ」という用語は、１つ又は複数の処理デバイスも指し得ることを理解されたい。コンピュータクラスタ上又はマルチプロセッサコンピュータサーバ内の他の処理デバイスは、処理デバイスに関連する要素を共有し得る。したがって、本明細書に記載されるような本発明の方法論を実行するための命令又はコードを含むソフトウェアコンポーネントは、関連するメモリ又はストレージデバイス（例えば、ＲＯＭ、固定又は取り外し可能メモリ）の１つ又は複数に記憶され、利用する準備ができたら、一部又は全部をメモリ（例えば、ＲＡＭ）にロードしてＣＰＵによって実行することができる。ストレージは、プログラムコード、ゲノム配列のデータベース等を記憶するためにさらに利用され得る。ストレージは、従来のハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ又は超高速ディスクアレイを含むコンピュータストレージの任意の適切な形態であり得る。いくつかの実施形態では、ストレージは、コンピューティングクラスタを含む複数の同様のコンピュータサーバに動作可能に接続され得るネットワーク取り付け型ストレージを含む。
データは、リアルタイム又はほぼリアルタイムであり得、且つ／又はＥＣＧ（心電図）、ドップラー、ＦＦＲ（冠血流予備量比）、ＦＦＲ－ＣＴ（冠血流予備量比－コンピュータ断層撮影）、ＩＶＵＳ（血管内超音波）及びＯＣＴ（光干渉断層撮影）などであるが、これらに限定されない異なる処置及び／又はステップから取得されたデータであり得る。コンピュータシステムは、他の治療及び／又は診断器具からのさらなるデータ処理のために、メモリバンクから生データ及び最終処理済みデータをローカル及び／又は外部ストレージシステムに保存することもできる。
本発明のシステム及び方法は、体腔に対する任意の介入処置に適用することができる。体腔は、血管、リンパ系及び神経系の脈管、小腸、大腸、胃、食道、結腸、膵管、胆管、肝管の内腔を含む胃腸管の様々な構造、精管、子宮及び卵管を含む生殖管の内腔、尿集合管、腎尿管、尿管及び膀胱を含む尿路の構造並びに副鼻腔、耳下腺、気管、気管支及び肺を含む頭部及び首及び肺系の構造を含むか又は除外し得る。
本明細書に記載の方法は、コンピュータ上で実行することができ、このコンピュータは、方法を実行するための命令のセットを含む非一過性メモリを含むか又は除外し得る。本明細書に記載のシステムは、コンピュータと、プログラマブルプロセッサによって実行されると、プログラマブルプロセッサに本明細書に記載の選択された方法を含む動作を実行させる命令を記憶する少なくとも１つの非一過性の機械可読媒体とを含み得る。
本開示のコンピュータシステムは、可視化ディスプレイを含み得る。可視化ディスプレイシステムの形態は、モニタ、モバイルデバイス、ウェアラブルデバイス及びＡＲ／ＶＲヘッド取り付け型デバイスなど様々であり得るが、これらに限定されない。オペレータ／医師からの入力は、コンピュータ、モニタ付きサーバ、ホストワークステーション、モニタ付きコントローラ又はサードパーティシステムのオペレータ／医師インターフェースなどの電子デバイスを介して実行される。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、ボクセルを使用する可撓性の細長い器具を含む体腔の２Ｄ描写を含み得る。
本明細書に記載される式及び方法は、コンピュータプロセッサ上で実行することができる。本明細書に記載の式及び方法を含むコンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、汎用コンピュータマイクロプロセッサ、特殊用途マイクロプロセッサ及びそれらの組み合わせを含むか又は除外し得る。プロセッサは、読み取り専用メモリ又はランダムアクセスメモリ又はその両方から命令及びデータを受信する。コンピュータは、命令を実行するためのプロセッサと、命令及びデータを記憶するための１つ又は複数のメモリデバイスとを含む。いくつかの実施形態では、コンピュータは、データを記憶するための１つ又は複数の大容量ストレージデバイス、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク又は光ディスクを含む又はそれからデータを受信するか、それにデータを転送するか、又はその両方を実行するように動作可能に結合される。コンピュータプログラム命令及びデータを具現化するのに適した情報キャリアは、例として半導体メモリデバイス、（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＮＡＮＤベースのフラッシュメモリ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）及び他のフラッシュメモリデバイス）；磁気ディスク、（例えば、内部ハードディスク又はリムーバブルディスク）；光磁気ディスク；及び光ディスク（例えば、ＣＤディスク及びＤＶＤディスク）を含む不揮発性メモリのすべての形式を含む。いくつかの実施形態では、プロセッサ及びメモリは、特殊用途の論理回路によって補足され得るか、又は特殊用途の論理回路に組み込まれ得る。
コンピュータには、オペレータ／医師との対話を可能にするためのＩ／Ｏ（入出力）デバイスがさらに含まれ得る。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏデバイスは、オペレータ／医師に情報を表示するためのＣＲＴ、ＬＣＤ、ＬＥＤ又はプロジェクションデバイスと、オペレータ／医師がコンピュータに入力を提供できるキーボード及びポインティングデバイスなどの入力又は出力デバイス（例えば、マウス又はトラックボール、仮想現実ゴーグル、ウェアラブルタッチパッド及び指装着型ポインティングデバイス）とを含むか又は除外し得る。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏデバイスは、感覚フィードバック、（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック又は触覚フィードバック）を介してオペレータ／医師からコンピュータに情報を送信することができ、オペレータ／医師からの入力は、音響、音声又は触覚入力を含む任意の形態で受信することができる。いくつかの実施形態では、計算ユニットは、電子接続又は無線接続から選択される方法により、ディスプレイ、入出力デバイス又はその両方に接続することができる。無線接続は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（産業、科学、医療用無線帯域である２．４０２ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚのＵＨＦ電波を使用して、固定デバイスとモバイルデバイスとの間で短距離のデータ交換に使用される無線技術規格）、ＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ ８０２．１１規格）若しくは３Ｇ、４Ｇ、５Ｇなどのセルラーネットワーク又はそれらの組み合わせであり得る。
本明細書に記載のコンピュータは、バックエンド構成要素（例えば、データサーバ）、ミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバ）、フロントエンド構成要素（例えば、医師／オペレータが本明細書に記載の患者事項の実装形態と相互作用することができる、グラフィカルなオペレータ／医師インターフェース又はＷｅｂブラウザを有するクライアントコンピュータ）又はこれらの任意の組み合わせをさらに含むコンピューティングシステムをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、コンピュータシステムの構成要素は、デジタルデータ通信の任意の形態又は媒体、例えば、通信ネットワークにより、ネットワークを介して相互接続され得る。いくつかの実施形態では、通信ネットワークは、セルネットワーク（３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ）、パーソナルエリアネットワーク（赤外線、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及び超広帯域又はＵＷＢなどの無線並びにＵＳＢ又はＦｉｒｅＷｉｒｅなどの有線接続）、ローカルエリアネットワーク（イーサネット（ＩＥＥＥ ８０２．３）及びＷｉ－Ｆｉ／ＷＬＡＮ（ＩＥＥＥ ８０２．１１）などのＬＡＮ）及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、例えばインターネットを含む又は排除することができる。
本明細書に記載の式及び方法は、データ処理装置（例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ又は複数のコンピュータ）による実行又はその動作を制御するために、情報キャリア（例えば、非一過性のコンピュータ可読媒体）において明白に具体化された１つ又は複数のコンピュータプログラムをさらに含むコンピュータシステムで実行することができる。いくつかの実施形態において、コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリ、マクロ又はコードとも呼ばれる）は、コンパイル又はインタープリタ型言語（例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐｅｒｌ、機械語、アセンブリ、Ｃ＃、Ｐｙｔｈｏｎ、ＭａｔＬａｂ）を含む任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、それは、スタンドアロンプログラムとして又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン又はコンピューティング環境での使用に適した他のユニットとしてなど、任意の形式で展開することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、限定されないが、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｐｅｒｌ、Ｊａｖａ、ＡｃｔｉｖｅＸ、ＨＴＭＬ５、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、機械語、アセンブリ、Ｐｙｔｈｏｎ、ＭａｔＬａｂ又はＪａｖａＳｃｒｉｐｔを含む当技術分野で周知のプログラミング言語を含み得る。いくつかの実施形態では、Ｃ＋＋プログラミング言語を使用する場合、コンピュータプログラムは、以下のツールを含むか又は除外し得る：体積データ可視化のための強力な可視化ツールキット（ＶＴＫ）ライブラリ（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｖｔｋ．ｏｒｇ／）、医療ボリュームセグメント化のための異なるアルゴリズムの実施のためのＩｎｓｉｇｈｔ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｔｏｏｌｋｉｔ（ＩＴＫ）（ｈｔｔｐｓ：／／ｉｔｋ．ｏｒｇ／）、Ｑｔ－ＧＵＩ用ライブラリ（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｑｔ．ｉｏ／）、ＶＴＫ及びＣＴＫで使用するためのオペレータ／医師インタラクション要素のためのＣｏｍｍｏｎ Ｔｏｏｌ Ｋｉｔ（ＣＴＫ）（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｏｍｍｏｎｔｋ．ｏｒｇ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ／Ｍａｉｎ＿Ｐａｇｅ）、ＤＩＣＯＭファイルで機能するためのＧｒａｓｓｒｏｏｔｓ ＤＩＣＯＭ（ＧＤＣＭ）ライブラリ（ｈｔｔｐｓ：／／ｓｏｕｒｃｅｆｏｒｇｅ．ｎｅｔ／ｐｒｏｊｅｃｔｓ／ｇｄｃｍ／）、測定ユニットに関する情報を使用するための型安全な次元解析のためのＢｏｏｓｔ。前述のウェブサイトはすべて、２０２０年１１月１日現在である（Ｗａｙｂａｃｋ Ｍａｃｈｉｎｅで確認可能）。
本明細書に記載された主題の１つ又は複数の態様又は特徴は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア及び／又はそれらの組み合わせにおいて実現することができる。これらの様々な態様又は特徴は、特殊目的又は汎用目的であり得、ストレージシステムからデータ及び命令を受信し、ストレージシステムにデータ及び命令を送信するように結合された少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサ、少なくとも１つの入力デバイス並びに少なくとも１つの出力デバイスを含むプログラム可能システム上で実行可能及び／又は解釈可能である１つ又は複数のコンピュータプログラムにおける実施を含み得る。
プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、コンポーネント又はコードとも呼ばれ得るこれらのコンピュータプログラムは、プログラマブルプロセッサのための機械命令を含み、高レベルの手続き型言語、オブジェクト指向プログラミング言語、関数プログラミング言語、論理プログラミング言語及び／又はアセンブリ／機械言語で実装することができる。本明細書で使用する場合、「機械可読媒体」という用語は、機械可読信号として機械命令を受信する機械可読媒体を含む、機械命令及び／又はデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、例えば磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）などの任意のコンピュータプログラム製品、装置及び／又はデバイスを指す。「機械可読信号」という用語は、機械命令及び／又はデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される任意の信号を指す。機械可読媒体は、例えば、非一過性のソリッドステートメモリ又は磁気ハードドライブ又は任意の同等のストレージ媒体のように、そのような機械命令を非一過性に記憶することができる。機械可読媒体は、代替的又は追加的に、例えば、１つ又は複数の物理的プロセッサコアに関連するプロセッサキャッシュ又は他のランダムアクセスメモリのように、一過性の方法でそのような機械命令を記憶することができる。
いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、１つのサイトにおける１つのコンピュータ又は複数のコンピュータ若しくは処理ユニットで実行されるように展開することができるか、又は複数のサイトに分散して通信ネットワークによって相互接続されるように展開することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される式及び方法を実行するために使用されるコンピュータプログラムは、ファイルを書き込むことをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、ファイルは、デジタルファイル、（例えば、ハードドライブ、ＳＳＤ、ＣＤ又は他の有形の非一過性の媒体に格納される）であり得る。ファイルは、サーバからクライアントに送信されるパケットとして、通信ネットワークを介してあるデバイスから別のデバイスに送信することができる。
ファイルを書き込むことは、例えば、読み取り／書き込みヘッドによって粒子（例えば、正味の電荷又は双極子モーメントを有する）を追加、除去又は再配列して、磁化のパターンにすることにより、有形で非一過性のコンピュータ可読媒体を変換することを含み得、パターンはその後、ユーザが望む、ユーザに役立つ情報の新しいコロケーションを表す。いくつかの実施形態では、書き込みは、磁気読み取り／書き込みデバイスが新しい有用な情報のコロケーションを読み取ることができるように、特定の特性を有する有形で非一過性のコンピュータ可読媒体における材料の物理的変換を含む。いくつかの実施形態では、ファイルの書き込みは、ＮＡＮＤフラッシュメモリなどのフラッシュメモリを使用し、フローティングゲートトランジスタを含むメモリセルのアレイに情報を格納することを含む。ファイルを書き込む方法は、当技術分野でよく知られており、例えばソフトウェア又はプログラミング言語からプログラムによって自動的に呼び出すことができる。
関連するインターフェースを備える本システムにおける上述の電子デバイス及び／又はコンポーネントのいずれも、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＯＳ（例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ、Ｗｉｎｄｏｗｓ ８、Ｗｉｎｄｏｗｓ １０、Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｅｒｖｅｒ等）、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ、Ｍａｃ ＯＳ、ｉＯＳ、Ａｎｄｒｏｉｄ、Ｃｈｒｏｍｅ ＯＳ、Ｕｎｉｘ、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、ＶｘＷｏｒｋｓ又は他の適切なオペレーションシステムなどのオペレーティングシステムソフトウェアによって制御及び／又は調整することができる。他の実施形態では、前記電子機器は、独自のオペレーティングシステムによって制御することができる。他のシステム及び／又はデバイスの中でも、従来のオペレーティングシステムは、実行のためにシステムプロセスを制御及びスケジュールし、メモリ管理を行い、ファイルシステム、ネットワーキング、Ｉ／Ｏサービスを提供し、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）などのユーザインターフェース機能を提供する。
７．例示的な実施形態
Ａ１．体腔位置を測定し、各体腔位置で診断デバイスから得られた情報を表示するためのシステムであって、体腔位置情報を取得し、表示情報を生成するように構成されたコンピュータプロセッサと、ディスプレイとを備え、コンピュータプロセッサは、体腔の中の挿入された可撓性の細長い管腔内器具と、管腔内器具上にあるように構成された複数の撮像マーカとを含む体腔の少なくとも１つのＸ線造影画像を取得するようにさらに構成され、その結果、体腔及び１つ又は複数の撮像マーカの両方が検出可能であり、任意選択的に、コンピュータプロセッサは、開始点からの選択された距離によって定められる少なくとも１つの位置の診断デバイスからの体腔診断情報を含む体腔診断スキャンデータを取得するようにさらに構成され、任意選択的に、コンピュータプロセッサは、体腔のＸ線血管造影画像から特定された複数の撮像マーカによって定められる少なくとも１つの体腔基準点の位置を取得するようにさらに構成され、その結果、基準点と複数の撮像マーカの２つ以上との間の線形距離が認識され、任意選択的に、コンピュータプロセッサは、開始点の位置を取得するようにさらに構成され、これは、開始点と体腔基準点との間の距離であり、任意選択的に、コンピュータプロセッサは、少なくとも１つの診断点の位置を計算し、複数の撮像マーカに対する少なくとも１つの診断点の相対位置を特定し、複数の撮像マーカを参照して診断位置及び関連する診断情報を表示する、システム。
Ａ１．体腔位置を測定し、各体腔位置で診断デバイスから得られた情報を表示するためのシステムであって、体腔位置情報を取得し、表示情報を生成するように構成されたコンピュータプロセッサと、ディスプレイとを備え、コンピュータプロセッサは、体腔の中の挿入された可撓性の細長い管腔内器具と、管腔内器具上にあるように構成された複数の撮像マーカとを含む体腔の少なくとも１つのＸ線造影画像を取得するようにさらに構成され、その結果、体腔及び１つ又は複数の撮像マーカの両方が検出可能であり、任意選択的に、コンピュータプロセッサは、開始点からの選択された距離によって定められる少なくとも１つの位置の診断デバイスからの体腔診断情報を含む体腔診断スキャンデータを取得するようにさらに構成され、任意選択的に、コンピュータプロセッサは、体腔のＸ線血管造影画像から特定された複数の撮像マーカによって定められる少なくとも１つの体腔基準点の位置を取得するようにさらに構成され、その結果、基準点と複数の撮像マーカの２つ以上との間の線形距離が認識され、任意選択的に、コンピュータプロセッサは、開始点の位置を取得するようにさらに構成され、これは、開始点と体腔基準点との間の距離であり、任意選択的に、コンピュータプロセッサは、少なくとも１つの診断点の位置を計算し、複数の撮像マーカに対する少なくとも１つの診断点の相対位置を特定し、複数の撮像マーカを参照して診断位置及び関連する診断情報を表示する、システム。
Ａ２．コンピュータプロセッサは、ディスプレイとインターフェースするようにさらに構成される、Ａ１に記載のシステム。
Ａ３．コンピュータプロセッサは、ＩＶＵＳ引き戻し距離スケール上に複数の撮像マーカを表示するようにさらに構成される、Ａ１に記載のシステム。
Ａ４．体腔位置を測定し、診断デバイスから得られた情報と共に前記位置を表示するためのシステムであって、体腔内に位置決めされるように構成された第１の可撓性の細長い管腔内器具であって、複数の撮像マーカを含む、第１の可撓性の細長い管腔内器具と、第１の可撓性の細長い管腔内器具のように体腔内に位置決めされるように構成され、前記第１の可撓性の細長い管腔内器具に対して平行に移動するように構成された診断及び／又は治療デバイスを含む第２の可撓性の細長い管腔内器具であって、第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位が測定される、第２の可撓性の細長い管腔内器具と、体腔位置情報を取得し、ディスプレイとインターフェースする診断デバイスからの診断情報のディスプレイを生成するように構成された位置コンピュータプロセッサとを含み、位置コンピュータプロセッサは、第１の可撓性の細長い管腔内器具に位置する少なくとも１つの基準点の位置を取得し、その結果、基準点と１つ又は複数の撮像マーカとの間の距離が認識され、任意選択的に、ディスプレイと、体腔の１つ又は複数のＸ線血管造影画像であって、体腔及び複数の撮像マーカの両方がＸ線血管造影画像内で検出可能であり、それによりＸ線血管造影画像が生成されたときの少なくとも１つの基準点の体腔点である少なくとも１つの体腔基準点を定める、システム。
Ａ５．複数の撮像マーカは、第１の可撓性の細長い管腔内器具の遠位部分に位置決めされ、撮像マーカのそれぞれは、選択された寸法を含み、各マーカ間の距離は、選択された距離であり、少なくとも１つの撮像マーカは、一意に識別可能である、Ａ４に記載のシステム。
Ａ６．第２の可撓性の細長い管腔内器具は、ＩＶＵＳである、Ａ４に記載のシステム。
Ａ７．位置コンピュータプロセッサは、変位測定ユニットとインターフェースするようにさらに構成される、Ａ４のシステム。
Ａ８．位置コンピュータプロセッサは、開始点から測定された診断及び／又は治療デバイスの少なくとも１つの変位を取得するようにさらに構成される、Ａ４に記載のシステム。
Ａ９．位置コンピュータプロセッサは、診断スキャンの開始時における診断センサと体腔基準点との間の距離である開始点の位置を取得するようにさらに構成される、Ａ８のシステム。
Ａ１０．位置コンピュータプロセッサは、受信した１つ又は複数の撮像マーカから診断及び／又は治療デバイスの位置を計算するようにさらに構成され、複数の撮像マーカを参照して診断デバイスから得られた位置及び診断情報をディスプレイに送信する、Ａ４に記載のシステム。
Ａ１１．体腔位置を測定し、診断デバイスから得られた位置及び診断情報を表示するためのシステムであって、複数の撮像マーカを含む体腔内に位置決めされるように構成された第１の可撓性の細長い管腔内器具と、体腔内に挿入された可撓性の細長い管腔内器具の撮像マーカの少なくとも１つを含むＸ線血管造影器具によって生成された画像であって、体腔と複数の撮像マーカの両方が検出可能であり、検出可能な撮像マーカは、生成されたＸ線血管造影画像上で体腔の線形位置基準システムの固定点を提供する、画像と、体腔位置情報を受信し、体腔情報、線形位置基準及びＸ線血管造影画像をディスプレイに送信するように構成された位置コンピュータプロセッサであって、Ｘ線血管造影画像上に示された複数の撮像マーカを基準にして少なくとも１つの体腔位置を取得する、位置コンピュータプロセッサとを含むシステム。
Ａ１２．複数の撮像マーカは、可撓性の細長い器具の遠位部分に位置決めされるように構成される、Ａ１１に記載のシステム。
Ａ１３．複数の撮像マーカのそれぞれは、選択された寸法を含み、撮像マーカのそれぞれを分離する選択された距離を有する、Ａ１１に記載のシステム。
Ａ１４．複数の撮像マーカの少なくとも１つは、一意に識別可能である、Ａ１１に記載のシステム。
Ａ１５．複数の撮像マーカの少なくとも１つは、選択された印を含む、Ａ１４に記載のシステム。
Ａ１６．Ａ１１に記載のシステムであって、複数の変位エンコーディングマーカを含む第２の可撓性の細長い器具であって、体腔内に挿入され、第１の可撓性の細長い器具の中心軸と平行に移動するように構成された、第２の可撓性の細長い器具と、エンコーディングセンサを含む変位測定構成要素へのインターフェースであって、体腔内を移動するときに第２の可撓性の細長い器具の変位エンコーディングマーカを検出するように構成されたインターフェースとをさらに含み、第１の可撓性の細長い管腔内器具は、選択された撮像マーカから選択された距離にある診断及び／又は治療デバイスを含み、両方の間の距離は、第１の定量化体腔位置を定め、エンコーディングセンサを含む変位測定構成要素は、複数の変位エンコーディングマーカの少なくとも１つを開始位置から検出し、開始位置と第１の定量化体腔位置との間の距離は、ゼロであり、位置コンピュータプロセッサは、体腔内の複数の変位エンコーディングマーカの少なくとも１つの位置を計算し、計算した位置を表示するように構成される、システム。
Ａ１７．Ａ１１に記載のシステムであって、診断及び／又は治療デバイス及び複数の変位エンコーディングマーカを含む第２の可撓性の細長い器具であって、体腔内にあり、診断及び／又は治療デバイスが体腔内を移動するように構成される、第２の可撓性の細長い器具と、体腔内を移動するときに診断及び／又は治療デバイスの変位エンコーディングマーカを測定するよう構成されたエンコーディングセンサを含む変位測定構成要素へのインターフェースとをさらに含み、第２の可撓性の細長い管腔内器具は、選択された長さ及び複数の撮像マーカのそれぞれの間の選択された距離を有する複数の撮像マーカの少なくとも１つをさらに備え、少なくとも１つの撮像マーカが診断及び／又は治療デバイスから選択された距離のところにあり、Ｘ線血管造影画像から、診断及び／又は治療デバイスと第１の可撓性の細長い管腔内器具上の複数の撮像マーカとの間の距離は、第１の定量化体腔位置を定め、エンコーディングセンサを含む変位測定構成要素は、複数の変位エンコーディングマーカの少なくとも１つを開始位置から検出し、開始位置と第１の定量化体腔位置との間の距離は、ゼロであり、位置コンピュータプロセッサは、複数の変位エンコーディングマーカの少なくとも１つの体腔位置を計算し、計算した位置をディスプレイに送信する、システム。
Ａ１８．計算された位置は、ディスプレイに送信され、且つその上に描写される、Ａ１７のシステム。
Ａ１９．診断及び／又は治療デバイスは、複数の変位エンコーディングマーカの少なくとも１つに相関された体腔情報を取得するように構成された診断センサを備え、システムは、前記生成された体腔情報を受信するインターフェースをさらに備え、体腔情報は、計算された体腔位置に相関され、計算された体腔位置に対する相関された体腔情報がディスプレイに送信されて、任意選択的にさらに表示される、Ａ１６又は１７のいずれかに記載のシステム。
Ａ２０．Ａ１１に記載のシステムであって、体腔内に挿入される可撓性の細長い器具上に位置決めされた体腔診断センサであって、体腔内を移動するように構成された体腔診断センサと、体腔内を移動するときに診断センサの変位エンコーディングマーカを測定するように構成されたエンコーディングセンサを含む変位測定構成要素にインターフェースされた位置コンピュータプロセッサとをさらに含み、位置コンピュータプロセッサは、開始位置から変位測定を検出するようにさらに構成され、診断センサは、複数の変位エンコーディングマーカの少なくとも１つに相関された体腔情報を検出し、位置コンピュータプロセッサは、生成された体腔情報を受信するインターフェースをさらに含む、システム。
Ａ２１．診断センサは、第２の可撓性の細長い管腔内器具上にある、Ａ２０に記載のシステム。
Ａ２２．第１の可撓性の細長い管腔内器具は、診断センサの検出可能なモダリティ及び範囲で動作し、複数の撮像マーカの１つから選択された距離に位置決めされた信号変換器をさらに備え、前記距離が第１の定量化体腔位置を定める、Ａ２１のシステム。
Ａ２３．信号変換器は、信号を生成し、任意選択的に受信することができる信号ユニットにインターフェースされる、Ａ２２に記載のシステム。
Ａ２４．開始位置から変位エンコーディングマーカを測定する間に生成された診断センサ情報に基づいて、センサは、診断センサが信号変換器と共整列する変位位置を測定し、開始位置と第１の定量化体腔位置との間の距離は、共整列点における診断センサの変位である、Ａ２３のシステム。
Ａ２５．位置コンピュータプロセッサは、複数の変位エンコーディングマーカの少なくとも１つの体腔位置を計算するように構成され、体腔情報は、計算された体腔位置に相関され、任意選択的に表示される、Ａ２４に記載のシステム。
Ａ２６．位置コンピュータプロセッサは、信号ユニットへのインターフェースをさらに備え、診断センサと信号変換器との間の共整列位置は、信号変換器によって受信された信号に基づいて測定される、Ａ１１に記載のシステム。
Ａ２７．位置コンピュータプロセッサは、信号ユニットへのインターフェースをさらに備え、診断センサと信号変換器との間の共整列位置は、発せられた信号と受信された信号との間のタイミングに基づいて測定される、Ａ１１に記載のシステム。
Ａ２８．体腔位置及び／又は体腔位置に関連する体腔情報の生成及び表示は、第１の体腔点への体腔距離が受信されたときのようにリアルタイム又はほぼリアルタイムである、Ａ１１～２７のいずれかに記載のシステム。
Ａ２９．診断及び／又は治療デバイスは、体腔内に位置決めされた定められた寸法を含み、位置コンピュータプロセッサは、診断及び／又は治療デバイスの定められた寸法をさらに受信し、診断及び／又は治療デバイスのグラフィック表現を生成し、複数の撮像マーカのグラフィック表現に関連して表示する、Ａ１１～２８のいずれかに記載のシステム。
Ａ３０．体腔位置及び位置に関連する診断情報を測定及び表示する方法であって、遠位端と近位端とを含む可撓性の細長い管腔内器具を体腔内に挿入することであって、可撓性の細長い管腔内器具は、器具の遠位部分に複数の撮像マーカをさらに含み、各マーカは、選択された寸法と各撮像マーカ間の選択された距離とを含み、可撓性の細長い管腔内器具は、複数の撮像マーカから選択された距離に位置し、体腔情報を生成することができ、体腔の内部で変位するように適合された変位測定構成要素をさらに含み、診断用変位測定構成要素と複数の撮像マーカとの間の選択された距離は、位置コンピュータプロセッサによって受信され、変位測定構成要素は、変位エンコーディングマーカを測定するように構成される、挿入することと、体腔と複数の撮像マーカの両方が検出可能であり、少なくとも１つの撮像マーカが一意に識別可能であるように、挿入された可撓性の細長い管腔内器具を備える体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影画像を取得することと、診断センサが、複数の撮像マーカに対して、得られたＸ線血管造影画像における位置と同じ相対位置にある開始位置から体腔診断スキャンを実施することと、体腔情報及び変位測定値を診断プロセッサに送信することと、体腔情報と測定された変位エンコーディングマーカを相関させることと、相関した変位エンコーディングマーカ及び体腔情報を位置コンピュータプロセッサに送信することであって、位置コンピュータプロセッサは、複数の撮像マーカに対するそれらの距離を計算することによって受信した各変位点の位置を測定し、体腔情報をその位置に相関させ、その位置に相関された体腔情報をディスプレイに出力するように構成される、送信することと、任意選択的に情報を表示することとを含む方法。
Ａ３１．体腔位置及び前記位置に関連する診断情報を測定及び表示する方法であって、遠位端と近位端とを含む第１の可撓性の細長い管腔内器具を体腔内に挿入することであって、第１の可撓性の細長い管腔内器具は、器具の遠位部分に複数の撮像マーカを含み、各マーカ寸法は、選択された長さであり、撮像マーカのそれぞれの間の距離は、選択された距離である、挿入することと、体腔情報を取得できる少なくとも１つの体腔診断センサを含む第２の可撓性の細長い管腔内器具を挿入することであって、複数の撮像マーカが少なくとも１つの体腔診断センサから選択された距離に配置され、診断センサに対するエンコーディングマーカの変位が変位測定構成要素によって測定される、挿入するステップと、体腔と、第１及び第２の可撓性の細長い管腔内器具の両方からの複数の撮像マーカとの両方が検出可能であり、第１の可撓性の細長い管腔内器具の少なくとも１つの撮像マーカが一意に識別可能であるように、挿入された可撓性の細長い管腔内器具を用いて体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影を取得するステップと、Ｘ線血管造影画像によって検出された両方の可撓性の細長い管腔内器具上の複数の撮像マーカ位置上から診断センサと第１の可撓性の細長い管腔内器具上の複数の撮像マーカとの間の距離を測定することと、測定された距離を位置コンピュータプロセッサに出力することと、診断センサが、複数の撮像マーカに対して、得られたＸ線血管造影画像における位置と同じ相対位置にある開始位置から体腔診断スキャンを実施することと、体腔情報及び変位測定値を診断プロセッサに出力することであって、体腔情報が測定された変位エンコーディングマーカと相関される、出力することと、相関された変位エンコーディングマーカ及び体腔情報を診断プロセッサから位置コンピュータプロセッサに送信することであって、位置コンピュータプロセッサは、複数の撮像マーカに対するそれらの距離を計算することによって受信した各変位点の位置を測定し、体腔情報をその位置に相関させ、その位置に相関した体腔情報をディスプレイに出力するよう構成される、送信することとを含む方法。
Ａ３２．体腔位置及びその位置に関連する診断情報を測定及び表示する方法であって、遠位端と近位端とを含む第１の可撓性の細長い管腔内器具を体腔内に挿入することであって、第１の可撓性の細長い管腔内器具は、器具の遠位部分に複数の撮像マーカを含み、各マーカ寸法は、選択された幅であり、撮像マーカのそれぞれの間の距離は、選択された距離であり、第１の可撓性の細長い管腔内器具は、複数の撮像マーカから選択された距離に位置する信号変換器を含み、選択された距離は、位置コンピュータプロセッサにより受信され、信号変換器は、信号ユニットにインターフェースされる、挿入することと、体腔情報を生成することができ、体腔の内部で変位するように適合された少なくとも１つの体腔診断センサを含む第２の可撓性の細長い管腔内器具を挿入することであって、体腔診断センサと撮像マーカとの間の変位が既知であるか、変位測定構成要素によって測定され、第１の可撓性の細長い管腔内器具に位置する信号変換器が第２の可撓性の細長い管腔内器具に位置する診断センサの検知可能なモダリティ及び範囲において動作する、挿入することと、体腔と第１の可撓性の細長い管腔内器具からの複数の撮像マーカの少なくとも１つの両方が検出可能であり、少なくとも１つの撮像マーカが一意に識別可能であるように、挿入した可撓性の細長い管腔内器具で体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影を取得することと、開始位置から体腔診断スキャンを実行することと、体腔情報及び変位測定値を診断プロセッサに出力することであって、体腔情報は、測定された変位エンコーディングマーカと相関される出力することと、診断センサの開始位置から信号変換器と共整列するときの位置までの変位によって定められる共整列距離を測定することと、共整列距離を位置コンピュータプロセッサに送信することと、相関した変位及び体腔情報を診断プロセッサから位置コンピュータプロセッサに送信することであって、位置コンピュータプロセッサは、複数の撮像マーカに対するそれらの距離を計算することによって受信した各変位点の位置を測定し、体腔情報をその位置に相関させ、その位置と相関した体腔情報をディスプレイに出力するように構成された、送信することと、任意選択的に情報を表示することとを含む、方法。
Ａ３３．位置コンピュータプロセッサは、信号ユニットへのインターフェースをさらに含み、診断センサと信号変換器との間の共整列位置は、信号変換器によって受信された信号に基づいて測定される、Ａ３２に記載の方法。
Ａ３４．位置コンピュータプロセッサは、信号ユニットへのインターフェースをさらに含み、診断センサと信号変換器との間の共整列位置は、発せられた信号と受信した信号との間のタイミングに基づいて測定される、Ａ３２に記載の方法。
Ａ３５．複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い管腔内器具は、医療用ガイドワイヤである、Ａ３２に記載の方法。
Ａ３６．体腔位置及び／又は体腔位置を有する体腔情報の生成及び表示は、体腔診断スキャンが実行されるときにリアルタイム又はほぼリアルタイムで実行される、Ａ３２～３５のいずれかに記載の方法。
Ａ３７．診断用撮像ディスプレイとＸ線血管造影ディスプレイの両方において撮像マーカの位置を特定するためのシステムであって、体腔内に挿入されるように構成された１つ又は複数の可撓性の細長い管腔内器具であって、器具の遠位端に位置決めされた複数の撮像マーカを含み、各撮像マーカの寸法は、選択された幅であり、複数のマーカのそれぞれの間の距離は、選択された距離である、１つ又は複数の可撓性の細長い管腔内器具と、体腔及び１つ又は複数の撮像マーカの画像を含むＸ線血管造影であって、体腔内の少なくとも１つの可撓性の細長い管腔内器具は、体腔の診断情報を受信し（診断デバイス）、体腔内を長手方向に移動するように適合される少なくとも１つの診断センサを備える、Ｘ線血管造影と、体腔内のセンサ変位を測定する変位センサを含むセンサ変位測定ユニットと、センサ変位測定ユニットからのセンサ変位情報及びセンサからの体腔情報、複数の撮像マーカに対するセンサ位置情報を取得するように構成され、その情報を相関させ、任意選択的にその情報をディスプレイに送信する体腔情報プロセッサとを含み、診断センサは、体腔の内部を長手方向に移動することによって体腔の内部から体腔診断スキャンを実行するように構成され、体腔スキャンの位置は、Ｘ線血管造影によって検出された複数の撮像マーカを参照する、システム。
Ａ３８．体腔の診断情報は、圧力、温度、サイズ、酸素レベル、密度又は組織形態から選択される、Ａ３７に記載のシステム。
Ａ３９．体腔診断センサと複数の撮像マーカが同じ可撓性の細長い管腔内器具上にないとき、システムは、複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い管腔内器具に貼付された体腔診断センサの検出可能なモダリティと範囲で動作する信号変換器をさらに備え、信号変換器に対するマーカの位置は、選択した距離にあり、信号変換器は、信号を生成し任意選択的に受信できる信号ユニットへのインターフェースを含む、Ａ３７のシステム。
Ａ４０．複数の撮像マーカに対する体腔診断センサの位置は、信号変換器と体腔診断センサとの間の信号相互作用に基づいて測定される、Ａ３９に記載のシステム。
Ａ４１．信号ユニットと体腔情報プロセッサとの間のインターフェースをさらに含み、信号変換器及び体腔診断センサが互いに選択された距離内にあるとき、位置が測定される、Ａ３９に記載のシステム。
Ａ４２．位置がタイミング情報に基づいて測定され、任意選択的に信号強度情報に基づいて測定される、Ａ４１に記載のシステム。
Ａ４３．信号ユニットと体腔検出プロセッサとの間のインターフェースが無線である、Ａ３９のシステム。
Ａ４４．複数の撮像マーカ及び体腔診断センサは、前記可撓性の細長い管腔内器具に取り付けられ、Ｘ線血管造影が複数の撮像マーカを含む挿入された可撓性の細長い器具を検出するとき、互いに選択された距離に設定される、Ａ３７に記載のシステム。
Ａ４５．体腔診断センサを含む可撓性の細長い管腔内器具は、体腔診断センサに対して選択された距離に位置する少なくとも１つの撮像マーカをさらに含む、Ａ３７に記載のシステム。
Ａ４６．複数の撮像マーカに対する体腔診断センサの位置は、Ｘ線血管造影に基づいて測定される、Ａ４４に記載のシステム。
Ａ４７．複数の撮像マーカの少なくとも１つは、体腔情報スキャン中にリアルタイムで又はほぼリアルタイムで、距離変位の関数として体腔情報と共に表示される、請求項に記載のシステム。
Ａ４８．細長い医療器具に位置決めされるように構成された撮像マーカの位置を診断用撮像ディスプレイ及びＸ線血管造影に表示する方法であって、遠位端と、近位端と、器具の遠位部における複数の撮像マーカとを含む少なくとも１つの可撓性の細長い器具であって、各マーカの寸法が選択された幅であり、複数の撮像マーカのそれぞれの間の距離が選択された距離である、少なくとも１つの可撓性の細長い器具を体腔内に挿入することと、体腔及び複数の撮像マーカの少なくとも１つの両方が検出可能であり、マーカのシーケンスが識別可能であるように、挿入された可撓性の細長い器具を用いて体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影を取得することであって、前記可撓性の細長い器具は、体腔の情報（圧力、温度、サイズ、密度、酸素レベル、組織形態）を受信することができる少なくとも１つの体腔診断センサをさらに備え、体腔内を長手方向に移動するように構成される、取得することと、体腔診断情報を取得するために体腔変位スキャンを実行することと、変位エンコーディングセンサを含む変位測定ユニットを用いて変位情報を取得することと、変位情報と体腔診断センサによって取得された体腔診断情報とを組み合わせて位置相関体腔診断情報を生成することと、Ｘ線血管造影によって検出された複数の撮像マーカに対する体腔スキャンからのセンサの位置を測定することと、選択された位置から複数の撮像マーカに対する体腔診断センサの位置を測定することと、複数の撮像マーカに対する体腔スキャンの位置を測定することと、位置相関体腔診断情報とＸ線血管造影によって検出された複数の撮像マーカの線形位置とを表示することとを含む方法。
Ａ４９．複数の撮像マーカ及び体腔診断センサは、可撓性の細長い器具に位置決めされ、それらの相対位置は、体腔及び撮像マーカを含むＸ線血管造影から決定可能である、Ａ４８に記載の方法。
Ａ５０．複数の撮像マーカが第１の可撓性の細長い器具に位置決めされ、少なくとも１つの体腔診断センサが第２の可撓性の細長い器具に位置決めされ、第２の可撓性の細長い器具は、第１の可撓性の細長い器具上の複数の撮像マーカに対する体腔診断センサの位置は、両方の可撓性の細長い器具が体腔内にあるときにＸ線血管造影を用いて取得された体腔画像から測定されるように、体腔診断センサから規定の距離に位置する少なくとも１つの撮像マーカをさらに含む、Ａ４８に記載の方法。
Ａ５１．第２の可撓性の細長い器具は、体腔検出器から選択された距離に複数の撮像マーカの第２のセットを含み、複数の撮像マーカの第１のセットは、第１の可撓性の細長い器具上の複数の撮像マーカの第２のセットから区別可能である、Ａ５０に記載の方法。
Ａ５２．複数の撮像マーカが第１の可撓性の細長い器具上に位置決めされ、少なくとも１つの体腔診断センサが第２の可撓性の細長い器具上に位置決めされ、第１の可撓性の細長い器具は、複数の撮像マーカから規定された距離に位置決めされた信号変換器（任意選択的に信号エミッタ、信号レシーバ又はその両方）をさらに備え、体腔診断センサの検出可能なモダリティ及び範囲で動作し、体腔診断センサの位置は、信号変換器と体腔診断センサとの間の信号伝達から測定される、Ａ５０に記載の方法。
Ａ５３．信号変換器は、信号タイミング及び／又は信号強度手段のいずれかを介して、信号変換器に対する体腔診断センサの距離を測定するために体腔診断センサとインターフェースされ、任意選択的に、信号変換器は、発信又は受信モードにあることができる、Ａ５２に記載の方法。
Ａ５４．体腔診断器を含む第２の可撓性の細長い器具は、第２の可撓性の細長い器具に同じく取り付けられた別の変換器を使用することにより、第１の可撓性の細長い器具上の信号変換器に信号的に結合される、Ａ５３に記載の方法。
Ａ５５．複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い器具が医療用ガイドワイヤである、Ａ４８に記載の方法。
Ａ５６．複数の撮像マーカの少なくとも１つが一意に識別可能である、Ａ４８に記載の方法。
Ｂ１．体腔内の少なくとも２つの可撓性の細長い器具の相対的な変位を測定するためのシステムであって、近位端、遠位端、中心軸及び近位端と遠位端との間に位置決めされるように構成された１つ又は複数の変位エンコーディングマーカを含む第１の可撓性の細長い器具と、近位端、遠位端、中心軸及び第１の可撓性の細長い器具の変位エンコーディングマーカから信号を取得するように構成されたエンコーディングセンサを含む第２の可撓性の細長い器具であって、第１の可撓性の細長い器具の中心軸に平行に移動するように構成された第２の可撓性の細長い器具とを含むシステム。
Ｂ２．エンコーディングセンサは、取得されたエンコーディング信号をリアルタイム又はほぼリアルタイムで第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位距離に変換する信号プロセッサへのインターフェースを含む、Ｂ１に記載のシステム。
Ｂ３．変位エンコーディングマーカは、第１の可撓性の細長い器具の周方向又は部分的に周方向にあるように構成され、信号を反射する媒体を含む複数の変位エンコードマーカを含む、Ｂ１に記載のシステム。
Ｂ４．第１の可撓性の細長い器具は、使用時に体腔の内部に完全に又は部分的に位置決めされるように構成される、Ｂ１に記載のシステム。
Ｂ５．信号を反射する媒体は、金属若しくは金属合金、磁石、セラミック、架橋ヒドロゲル又はフルオロポリマーから選択される、Ｂ１に記載のシステム。
Ｂ６．第１の可撓性の細長い器具、第２の可撓性の細長い器具又は第１及び第２の可撓性の細長い器具の両方は、前記細長い器具の遠位部分に位置決めされるように構成された治療及び／又は診断デバイス（診断又は治療デバイスを含むか又は除外し得る）をさらに含む、Ｂ１に記載のシステム。
Ｂ７．少なくとも１つの可撓性の細長い器具が治療及び／又は診断デバイスを含む場合、変位エンコーディングマーカ及び／又はエンコーディングセンサの位置は、知られている、Ｂ６に記載のシステム。
Ｂ８．治療及び／又は診断デバイスは、体腔情報を取得する診断デバイスである、Ｂ１記載のシステム。
Ｂ９．診断デバイスは、信号プロセッサと電子的又は光学的に通信する、Ｂ８に記載のシステム。
Ｂ１０．信号プロセッサは、取得された変位情報から、変位距離あたりの体腔情報を計算する、Ｂ９に記載のシステム。
Ｂ１１．変位距離あたりの体腔情報は、ディスプレイに電子的に伝送される、Ｂ１０に記載のシステム。
Ｂ１２．ディスプレイが診断システムの構成要素である、Ｂ１１に記載のシステム。
Ｂ１３．診断システムがＩＶＵＳである、Ｂ１２に記載のシステム。
Ｂ１４．体腔情報は、組織密度、温度、圧力、流量、インピーダンス又は伝導性から選択される、Ｂ１０に記載のシステム。
Ｂ１５．体腔の選択された位置を基準として、体腔内にあるときの治療及び／又は診断デバイスの位置を測定するためのシステムであって、第１の可撓性の細長い器具上に位置決めされた１つ又は複数の変位エンコーディングマーカ及び第１の可撓性の細長い器具上に位置決めされた１つ又は複数の放射線不透過性撮像マーカを含む第１の可撓性の細長い器具と、近位端、遠位端及びエンコーディングセンサを含む第２の可撓性の細長い器具であって、エンコーディングセンサ及び第１の可撓性の細長い器具上の変位エンコーディングマーカは、エンコーディングセンサが変位エンコーディングマーカを検出し始めると第１の係合位置を形成する、第２の可撓性の細長い器具と、可撓性の細長い器具がその中に完全に又は部分的に挿入された体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影画像とを含み、画像は、可撓性の細長い器具上の１つ又は複数の放射線不透過性撮像マーカを含み、その結果、体腔と複数の放射線不透過性撮像マーカの両方が識別可能であり、放射線不透過性撮像マーカの少なくとも１つが個々に識別可能であり、得られたＸ線血管造影画像は、体腔内の複数の放射線不透過性撮像マーカの位置を識別し、第２の可撓性の細長い器具は、第１の可撓性の細長い器具の長手方向軸と平行に移動するように構成される、システム。
Ｂ１６．Ｘ線血管造影画像によって得られる複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する機能デバイスの位置が（任意選択的に、連続的に）測定される、Ｂ１５に記載のシステム。
Ｂ１７．選択された可撓性の細長い器具上のエンコーディング領域又はエンコーディングセンサのいずれかに対する複数の放射線不透過性撮像マーカの位置が分かるように、第１又は第２の可撓性の細長い器具上に位置決めされるように構成された複数の放射線不透過性撮像マーカをさらに含む、Ｂ１５に記載のシステム。
Ｂ１８．第１又は第２の可撓性の細長い器具が治療及び／又は診断デバイスであり、可撓性の細長い器具上のエンコードされた領域又はエンコーディングセンサに対する治療及び／又は診断デバイスの位置が選択された距離にあり、任意選択的にさらに開始位置を定め、この開始位置は、第１の係合位置における複数の放射線不透過性撮像マーカに対する治療及び／又は診断デバイスの位置である、Ｂ１６に記載のシステム。
Ｂ１９．エンコーディングセンサから信号を取得し、エンコーディング信号を変位情報位置に変換し、位置を計算するように構成された信号プロセッサをさらに含む、Ｂ１８に記載のシステム。
Ｂ２０．信号プロセッサは、Ｘ線血管造影画像から得られた複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する、治療及び／又は診断デバイスから得られた位置及び診断情報を表示する、Ｂ１９に記載のシステム。
Ｂ２１．開始位置は、エンコーディングセンサが最初に変位エンコーディングマーカを検出し始めると、信号プロセッサによって取得される、Ｂ１８に記載のシステム。
Ｂ２２．信号プロセッサは、エンコーディングセンサからデータを連続的又は断続的に取得し、複数の放射線不透過性撮像マーカに対する治療及び／又は診断デバイスの位置を関連付ける、Ｂ２１のシステム。
Ｂ２３．ディスプレイをさらに含む、Ｂ１５に記載のシステム。
Ｂ２４．治療及び／又は診断デバイスは、各試験された場所で診断情報を提供し、診断センサは、信号プロセッサへのインターフェースをさらに含み、信号プロセッサは、Ｘ線血管造影画像に示されるように、複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する診断体腔情報を表示する、Ｂ１５に記載のシステム。
Ｂ２５．治療及び／又は診断デバイスの位置は、シミュレート線上にＸ線血管造影画像において得られるような複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する治療及び／又は診断デバイスの位置が描写されるようにディスプレイに提示される、Ｂ１５に記載のシステム。
Ｂ２６．体腔内の治療及び／又は診断デバイスの位置の提示は、リアルタイム又はほぼリアルタイムでディスプレイに提示される、Ｂ１５～Ｂ２５のいずれかに記載のシステム。
Ｂ２７．複数の異なる時間において（及び任意選択的に異なる治療及び／又は診断デバイスを用いて）変位測定を行う場合、複数の時間における測定からの位置が、Ｘ線血管造影画像から得られる複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対して測定されるとき、治療及び／又は診断デバイスの位置と、診断デバイスが提供する関連診断情報がディスプレイに提供される、Ｂ１５に記載のシステム。
Ｂ２８．変位エンコーディングマーカ及びエンコーディングセンサによって発せられる及び／又は得られる信号は、光学的、電磁気的、容量性又は音響から選択される、Ｂ１５に記載のシステム。
Ｂ２９．第１及び第２の可撓性の細長い器具の両方が全体的に又は部分的に体腔内にあるように位置決めされるとき、第１の可撓性の細長い器具に対する第２の可撓性の細長い器具の相対変位を測定するためのコンピュータ実装方法であって、近位端、遠位端及びエンコーディングセンサを含む第２の可撓性の細長い器具の構成要素であり、体腔内に挿入されるエンコーディングセンサから複数のエンコーディング信号を受信することであって、エンコーディング信号は、体腔内に挿入される第１の可撓性の細長い器具の構成要素である１つ又は複数のエンコーディングマーカを反映している、受信することと、複数のエンコーディング信号を、エンコーディングセンサから、得られたエンコーディング信号を、第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位差の１つ又は複数の変位値に変換して相対変位を計算する信号プロセッサに伝送することと、計算された相対変位を、インターフェースを介してディスプレイに伝送することとを含み、第１又は第２の可撓性の細長い器具又はその両方は、少なくとも１つの治療及び／又は診断デバイスをさらに含む、方法。
Ｂ３０．少なくとも１つの治療及び／又は診断デバイスは、体腔に関する診断情報を得ることができる体腔診断センサから選択され、信号プロセッサにさらにインターフェースされ、各相対変位で体腔情報を生成する、Ｂ２９に記載の方法。
Ｂ３１．プログラマブルプロセッサによって実行されると、プログラマブルプロセッサにＢ２９～３０のいずれかに記載の方法を含む動作を実行させる命令を記憶する少なくとも１つの非一過性の機械可読媒体を含む、システム。
Ｂ３２．体腔内の第１の可撓性の細長い器具の位置を測定するためのコンピュータ実装方法であって、（ｉ）複数の変位エンコーディングマーカを含むか、エンコーディングセンサを含む第１の可撓性の細長い器具を体腔内に挿入するステップ、（ｉｉ）第１の可撓性の細長い器具と共に使用されるように構成された第２の可撓性の細長い器具を体腔内に挿入するステップであって、第２の可撓性の細長い器具は、第１の可撓性の細長い器具が複数の変位エンコードマーカを含む場合にエンコーディングセンサを含むか、又は第１の可撓性の細長い器具がエンコーディングセンサを含む場合に複数の変位エンコードマーカを含む、挿入するステップ、（ｉｉｉ）エンコーディングセンサによって検出された変位エンコーディングマーカからエンコーディング信号を取得して、エンコーディング情報を生成するステップ、を実行させることから得られるエンコーディング情報を取得することと、体腔と複数の放射線不透過性撮像マーカの両方が識別可能であり、また複数の放射線不透過性撮像マーカの少なくとも１つが個別に識別可能であるように体腔の内部に部分的又は全体的に配置された複数の放射線不透過性撮像マーカを含む可撓性の細長い器具を備える体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影画像を得ることであって、得られた血管造影画像が体腔内の複数の放射線不透過性撮像マーカの位置を定める、得ることと、Ｘ線血管造影画像によって得られた複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する変位エンコーディングマーカの第１の位置を特定することと、エンコーディング情報を信号プロセッサに送信することと、信号プロセッサによってエンコーディング情報を処理して、エンコーディング情報を第１及び第２の可撓性の細長い器具間の空間的変位に変換して、第１の可撓性の細長い器具の位置を特定することとを含み、第１の可撓性の細長い器具又は第２の可撓性の細長い器具は、複数の放射線不透過性撮像マーカをさらに含み、それぞれの可撓性の細長い器具上の変位センサ又は複数の変位エンコーディングマーカに対する放射線不透過性撮像マーカの位置は、選択された距離のものである、方法。
Ｂ３３．機能デバイスの位置が連続的に測定可能である、Ｂ３１に記載の方法。
Ｂ３４．体腔と複数の放射線不透過性撮像マーカの両方が識別可能であるように体腔の内部に部分的又は全体的に配置された複数の放射線不透過性撮像マーカを含む可撓性の細長い器具を備える体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影画像を得るステップは、エンコーディングセンサとエンコーディングの最初の係合前に行われるが、最初の係合が生じたとき、複数の放射線不透過性撮像マーカを有する可撓性の細長い器具は、その撮像位置から動いていない、Ｂ３１に記載の方法。
Ｂ３５．開始位置が信号プロセッサによって取得される、Ｂ３１に記載の方法。
Ｂ３６．複数の放射線不透過性撮像マーカに対する複数の変位エンコーディングマーカを含む可撓性の細長い器具の位置は、連続的又は断続的に測定可能である、Ｂ３１に記載の方法。
Ｂ３７．断続的な測定の周期性は、０．１秒に１回、１秒に１回、１０秒に１回、１分に１回、５分に１回、１０分に１回、２０分に１回、３０分に１回、４０分に１回、５０分に１回又は１時間に１回である、Ｂ３５に記載の方法。
Ｂ３８．第１の可撓性の細長い器具又は第２の可撓性の細長い器具は、治療及び／又は診断デバイスをさらに含む、Ｂ３１に記載の方法。
Ｂ３９．Ｘ線血管造影画像において得られるような複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対して、治療及び／又は診断デバイスからの位置及び得られた診断情報を表示することをさらに含む、Ｂ３７に記載の方法。
Ｂ４０．治療及び／又は診断デバイスが第１又は第２の可撓性の細長い器具のいずれかに配置され、その結果、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサのいずれかに対する治療及び／又は診断デバイスの位置が可撓性の細長い器具上で認識され、開始位置をさらに定め、これは、エンコーディングセンサが変位エンコーディングマーカから信号を取得し始めるときの複数の放射線不透過性撮像マーカに対する治療及び／又は診断デバイスの位置である、Ｂ３７に記載の方法。
Ｂ４１．第１の係合が発生したとき、臨床医は、警告される、Ｂ３７に記載の方法。
Ｂ４２．警告は、音響的（音を含み得る）、又は視覚的（ディスプレイに伝達される光又はメッセージを含み得る）、又は物理的（触覚フィードバック信号を含むか又は除外し得る）なものから選択される、Ｂ４１に記載の方法。
Ｂ４３．プログラマブルプロセッサによって実行されると、プログラマブルプロセッサにＢ３２～４２のいずれかの方法を含む動作を実行させる命令を記憶する少なくとも１つの非一過性の機械可読媒体を含む、システム。
Ｂ４４．体腔内の治療及び／又は診断デバイスの位置を測定するためのコンピュータ実装方法であって、使用中に体腔内に通常位置決めされる位置に変位エンコーディングマーカを含むか、エンコーディングセンサを含む挿入された第１の可撓性の細長い器具から情報を得ることと、第１の可撓性の細長い器具と組み合わせて使用するように構成された挿入された第２の可撓性の細長い器具から情報を得ることであって、第１の可撓性の細長い器具又は第２の可撓性の細長い器具は、エンコーディング信号を得るエンコーディングセンサ又はエンコーディングセンサにエンコーディング情報を提供する１つ又は複数の変位エンコーディングマーカを含み、（第１の可撓性の細長い器具の設計に依存して）第１の可撓性の細長い器具と組み合わせて、第１の係合位置を含み、その結果、通常の臨床使用においてエンコーディングセンサは、エンコードされた領域と最初に係合し、複数の放射線不透過性撮像マーカは、第１又は第２の可撓性の細長い器具のいずれかに配置され、その結果、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサのいずれかに対する複数の放射線不透過性撮像マーカの位置が可撓性の細長い器具上で認識され、治療及び／又は診断デバイスは、第１又は第２の可撓性の細長い器具に配置され、その結果、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサのいずれかに対する治療及び／又は診断デバイスの位置は、可撓性の細長い器具上で認識され、開始位置をさらに定め、開始位置は、第１の係合位置における複数の放射線不透過性撮像マーカに対する治療及び／又は診断デバイスの位置である、情報を得ることと、エンコーディング信号を第１及び第２の可撓性の細長い器具間の変位に変換できる信号プロセッサにエンコーディングセンサをインターフェースすることであって、信号プロセッサは、他の入力を受信するインターフェースを有し、ディスプレイにインターフェースされ、開始位置は、信号プロセッサによって取得され、２つの可撓性の細長い器具の最初の係合時、複数の放射線不透過性撮像マーカに対する治療及び／又は診断デバイスの位置が連続的に測定可能である、インターフェースすることと、体腔と複数の放射線不透過性撮像マーカの両方が識別可能であり、また複数の放射線不透過性撮像マーカの少なくとも１つが個別に識別可能であるように、体腔内に配置された複数の放射線不透過性撮像マーカを有する可撓性の細長い器具を備える体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影画像を得ることであって、得られた血管造影画像は、体腔内の複数の放射線不透過性撮像マーカの位置を定める、得ることと、Ｘ線血管造影画像によって得られた複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する治療及び／又は診断デバイスの第１の位置を測定することであって、（ｉ）血管造影画像は、エンコーディングセンサとエンコーディングとの最初の係合の後に得られ、したがって、機能デバイスの位置は、既に連続的に測定可能であるか、又は（ｉｉ）血管造影画像は、エンコーディングセンサとエンコーディングとの最初の係合前に得られるが、複数の放射線不透過性撮像マーカを有する可撓性の細長い器具は、最初の係合が生じたときにその撮像位置から移動していない、測定することと、任意選択的に、Ｘ線血管造影画像で得られた複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する機能デバイスの位置を連続的に測定することと、任意選択的に、Ｘ線血管造影画像で得られた複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する治療及び／又は診断デバイスの位置及び関連情報を表示することとを含む方法。
Ｂ４５．機能デバイスは、各測定位置で診断体腔情報を生成する体腔診断センサから選択され、診断センサは、信号プロセッサへのインターフェースをさらに含み、信号プロセッサは、Ｘ線血管造影画像で得られる複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する診断体腔情報を表示する、Ｂ４０に記載の方法。
Ｂ４６．シミュレートされた線上にＸ線血管造影画像において得られる複数の放射線不透過性撮像マーカの線形位置に対する治療及び／又は診断デバイスの位置を表示する、Ｂ４１に記載の方法。
Ｂ４７．情報は、それらが受信され計算されるとき、リアルタイム又はほぼリアルタイムで表示される、Ｂ４０に記載の方法。
Ｂ４８．異なる時点から変位測定を実行し、任意選択的に異なる治療及び／又は診断デバイスを使用する場合、異なる測定からの位置が、同じＸ線血管造影画像によって得られる複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対して測定されると、治療及び／又は診断デバイスの位置と関連情報が（単一の画像上で）重なって表示される、Ｂ４０に記載の方法。
Ｂ４９．プログラマブルプロセッサによって実行されると、プログラマブルプロセッサにＢ４２～Ｂ４６のいずれかの方法を含む動作を実行させる命令を記憶する少なくとも１つの非一過性の機械可読媒体を含むシステム。
Ｂ５０．体腔内にあるときに治療及び／又は診断デバイスの位置をリアルタイム又はほぼリアルタイムで特定するためのシステムであって、近位端、遠位端、中心軸及び１つ又は複数の変位エンコーディングマーカを含む第１の可撓性の細長い器具と、近位端、遠位端及びエンコーディングセンサを含む第２の可撓性の細長い器具であって、第２の可撓性の細長い器具は、第１の可撓性の細長い器具の中心軸と実質的に平行に第１の可撓性の細長い器具に沿って移動するように構成され、第１の可撓性の細長い器具の変位エンコーディングマーカが最初にエンコーディングセンサにより検知されると第１の係合位置が定められる、第２の可撓性の細長い器具と、第１又は第２の可撓性の細長い器具のいずれかに配置された複数の放射線不透過性撮像マーカであって、その結果、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサのいずれかに対する複数の放射線不透過性撮像マーカの線形位置は、選択された可撓性の細長い器具上で認識される、複数の放射線不透過性撮像マーカと、複数の放射線不透過性撮像マーカを含まない可撓性の細長い器具上の治療及び／又は診断デバイスであって、その結果、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサのいずれに対する治療及び／又は診断デバイスの位置が可撓性の細長い器具上で認識され、第１及び第２の可撓性の細長い器具が第１の係合位置にあるとき、複数の放射線不透過性撮像マーカに対する治療及び／又は診断デバイスの位置が認識される、治療及び／又は診断デバイスと、エンコーディングセンサから及び任意選択的に治療及び／又は診断デバイスから信号を得るように構成され、エンコーディング信号を相対変位距離に変換し、任意選択的に位置計算を行い、任意選択的にディスプレイへのインターフェースをさらに含む信号プロセッサであって、第１の係合位置における治療及び／又は診断デバイスと複数の放射線不透過性撮像マーカとの間の相対距離が信号プロセッサによって得られる、信号プロセッサと、体腔内の複数の放射線不透過性撮像マーカの１つ又は複数の画像を取得して表示するように構成されたＸ線撮像システムと、ディスプレイであって、信号プロセッサは、リアルタイム又はほぼリアルタイムで複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する治療及び／又は診断デバイスのシミュレートされた表現をディスプレイに送信する、ディスプレイとを含むシステム。
Ｂ５１．エンコーディングセンサがエンコードされた領域と最初に係合した後、他方の可撓性の細長い器具上の複数の放射線不透過性撮像マーカに対する一方の可撓性の細長い器具上の治療及び／又は診断デバイスの位置が連続的に測定可能である、Ｂ５０に記載のシステム。
Ｂ５２．Ｘ線撮像のための更新レートは、複数の放射線不透過性撮像マーカディスプレイの位置に対する機能デバイスのシミュレートされた表現のための更新レートよりも低い、Ｂ５０に記載のシステム。
Ｂ５３．Ｘ線撮像システムは、第１の可撓性の細長い器具が第２の可撓性の細長い器具に対して移動するとき、１つ又は複数の画像をリアルタイム又はほぼリアルタイムで繰り返し更新するようにさらに構成される、Ｂ５０に記載のシステム。
Ｂ５４．繰り返しレートは、０．１秒、１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、２０秒、３０秒、４０秒、５０秒、６０秒、２分、３分、４分、５分、６分、７分、８分、９分、１０分あたり１回又は前述のレート間の任意のレートから選択される、Ｂ５３に記載のシステム。
Ｂ５５．第１の係合時、音声信号、視覚信号又は物理的信号から選択される信号は、臨床医に送信される、Ｂ５０に記載のシステム。
Ｂ５６．体腔内の治療及び／又は診断デバイスの位置を測定するためのコンピュータ実装方法であって、ａ．（ｉ）近位端、遠位端、中心軸及び１つ又は複数の変位エンコードマーカを含む第１の可撓性の細長い器具を体腔内に挿入すること（ｉｉ）近位端、遠位端及びエンコーディングセンサを含む第２の可撓性の細長い器具を挿入することであって、第２の可撓性の細長い器具は、第１の可撓性の細長い器具に沿って第１の可撓性の細長い器具の中心軸と実質的に平行に体腔内に移動するように構成される、挿入すること、（ｉｉｉ）第１の可撓性の細長い器具の変位エンコーディングマーカがエンコーディングセンサによって最初に検出されるとき、第１の係合位置を形成すること、（ｉｖ）変位エンコーディング情報を生成するためにエンコーディングセンサによって変位エンコーディングマーカを検出することであって、複数の放射線不透過性撮像マーカは、第１又は第２の可撓性の細長い器具のいずれかに配置され、その結果、選択された可撓性の細長い器具において、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサのいずれかに対する複数の放射線不透過性撮像マーカの線形位置が認識され、複数の放射線不透過性撮像マーカを含まない可撓性の細長い器具に治療及び／又は診断デバイスが配置され、その結果、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサのいずれかに対する治療及び／又は診断デバイスの位置は、可撓性の細長い器具上で認識され、第１及び第２の可撓性の細長い器具が第１の係合位置にあるとき、複数の放射線不透過性撮像マーカに対する治療及び／又は診断デバイスの位置が認識される、検出すること、を含むプロセスから得られる第１の可撓性の細長い器具と第２の可撓性の細長い器具からの変位エンコーディング情報を得ることと、ｂ．体腔内の複数の放射線不透過性撮像マーカの１つ又は複数のＸ線画像を取得することと、ｃ．変位エンコーディング情報を放射線不透過性撮像マーカの既知の位置に変換し、治療及び／又は診断デバイスを含む可撓性の細長い器具の位置を放射線不透過性撮像マーカの位置に対して測定し、放射線不透過性撮像マーカに対する体腔内の治療及び／又は診断デバイスの測定された位置を生成することとを含み、複数の放射線不透過性撮像マーカは、第１又は第２の可撓性の細長い器具のいずれかに配置され、その結果、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサのいずれかに対する複数の放射線不透過性撮像マーカの位置は、可撓性の細長い器具上で認識され、複数の放射線不透過性撮像マーカを有しない細長い器具上に治療及び／又は診断デバイスが配置され、その結果、エンコードされた領域又はエンコーディングセンサに対する治療及び／又は診断デバイスの位置は、可撓性の細長い器具上で認識される、方法。
Ｂ５７．リアルタイム又はほぼリアルタイムで、複数の放射線不透過性撮像マーカの位置に対する治療及び／又は診断デバイスのシミュレートされた表現を表示することをさらに含む、Ｂ５６に記載の方法。
Ｂ５８．エンコーディングセンサがエンコードされた領域と最初に係合した後、他方の可撓性の細長い器具上の複数の放射線不透過性撮像マーカに対する一方の可撓性の細長い器具上の治療及び／又は診断デバイスの位置が連続的に測定される、Ｂ５６に記載の方法。
Ｂ５９．Ｘ線画像の更新レートは、複数の放射線不透過性撮像マーカディスプレイの位置に対する機能デバイスのシミュレートされた表現の更新レートより低い、Ｂ５８に記載のコンピュータ実装方法。
Ｂ６０．プログラマブルプロセッサによって実行されると、プログラマブルプロセッサにＢ５０～Ｂ５９のいずれかの方法を含む動作を実行させる命令を記憶する少なくとも１つの非一過性の機械可読媒体を含むシステム。
Ｃ１．コロケーションシステムであって、近位端と、遠位端と、デバイス位置取得ユニットとを備える少なくとも１つの第１の可撓性の細長い器具であって、体腔内への挿入のために成形及び適合され、少なくとも１つの可撓性の細長い器具のそれぞれの周りに周方向に及び／又は部分的に周方向に位置決めされた複数の撮像マーカをさらに備える、第１の可撓性の細長い器具と、治療及び／又は診断デバイスである少なくとも１つの第２の可撓性の細長い器具と、可撓性の細長い器具の相対的な移動を検出するセンサと、ディスプレイ及び／又はディスプレイへのインターフェースとを含み、任意選択的に入力／出力デバイスへのインターフェースと、１つ又は複数の身体画像を取得して前記身体画像を計算ユニットに提供する外部身体撮像デバイスへのインターフェースと、コンピュータネットワークへのインターフェースと、体腔内の少なくとも１つの可撓性の細長い器具の位置の１つ又は複数の２Ｄ及び／又は３Ｄのモデルを生成し、第２の可撓性の細長い器具の前記モデルとのコロケーション情報を計算するよう構成され、ディスプレイのインターフェースに接続され、任意選択的に入出力デバイスに接続される計算ユニットとを含み、少なくとも第１の可撓性の細長い器具及び／又は第２の可撓性の細長い器具が複数の変位エンコーディングマーカを含み、コロケーション情報が体腔内の治療及び／又は診断デバイスの位置の位置情報を含み、計算ユニットは、任意選択的に、第１の可撓性の細長い器具に沿った１つ又は複数の位置で少なくとも１つの治療及び／又は診断デバイスから得られたデータの画像をディスプレイに表示する電子データをディスプレイへのインターフェースに送信し、少なくとも１つの治療及び／又は診断デバイスが計算ユニットに位置情報を提供する、コロケーションシステム。
Ｃ２．第１の可撓性の細長い器具は、計算ユニットに電子的又は無線で接続される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ３．治療及び／又は診断デバイスは、計算ユニットに電子的又は無線で接続される、Ｃ２に記載のコロケーションシステム。
Ｃ４．センサが患者の体外に位置決めされる、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ５．センサは、ロボットアーム内にあるように構成される、Ｃ３に記載のコロケーションシステム。
Ｃ６．計算ユニットは、身体画像の取得とは別の時間において、体腔内の第１の可撓性の細長い器具の位置に関する２Ｄ及び／又は３Ｄモデルを構築する、Ｃ３に記載のコロケーションシステム。
Ｃ７．第１の可撓性の細長い器具は、センサをさらに含むように構成される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ８．治療及び／又は診断デバイスは、変位エンコーディングマーカを含むようにさらに構成される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ９．第１の可撓性の細長い器具は、ガイドワイヤ又はカテーテルから選択される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１０．複数の撮像マーカは、それぞれ独立して、互いから選択された距離のものである、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１１．複数の撮像マーカは、それぞれ独立して、選択された寸法のものである、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１２．治療及び／又は診断デバイスは、第１の可撓性の細長い器具と平行に位置決めされるか、又は第１の可撓性の細長い器具と同じ軸心について共有する中心軸を備え、第１の可撓性の細長い器具の軸と平行に移動するように構成される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１３．計算ユニットは、複数の変位エンコーディングマーカの検出時にセンサから送信される第１の信号並びに／又は前記治療及び／若しくは診断デバイスからの信号を、前記センサ及び／又は治療及び／又は診断デバイスから送信される第２の信号と比較することにより、前記第１の可撓性の細長い器具の固定位置に対して治療及び／又は診断デバイスが第１の可撓性の細長い器具に沿って移動した移動又は距離を検知する、Ｃ１２に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１４．センサは、光学センサ、電気センサ又は超音波センサから選択される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１５．治療及び／又は診断デバイスは、ＩＶＵＳである、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１６．ディスプレイ、Ｘ線血管造影撮像デバイス及びコンピュータネットワークへのインターフェースは、双方向性である、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１７．インターフェースは、有線（固体線通信により電子的に接続）又は無線（波長送受信機による通信により電子的に接続）から選択される、Ｃ１６に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１８．独立した器具であるように構成される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ１９．身体撮像システムの構成要素又は治療及び／若しくは診断システムの構成要素であるように構成される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２０．ディスプレイのインターフェースへの接続は、電子接続又は無線接続から選択される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２１．入出力デバイスへの接続は、電子接続又は無線接続から選択される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２２．計算ユニットは、第１の可撓性の細長い器具が管腔内に挿入された体腔の少なくとも１つの外部身体画像及び／又は体腔位置情報を受信し；その外部身体画像及び器具セクションの２Ｄ／３Ｄモデル上に位置する複数の撮像マーカから第１の可撓性の細長い器具の選択されたセクションの１つ又は複数の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルを生成し；外部身体管腔画像及び／若しくはデータ、並びに／又は対応する診断及び／若しくは治療デバイスデータ、並びに／又は入力／出力デバイスからのデータと、前記１つ又は複数の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルとの体腔位置コロケーションを計算し；体腔内に位置する治療及び／又は診断デバイスの寸法及び位置のシミュレートされた表現を２Ｄ及び／又は３Ｄイラストとして生成し、シミュレーションデバイス画像を形成し；１つ又は複数の２Ｄ及び／又は３Ｄモデル及びシミュレーションデバイス画像を、１つ若しくは複数の身体画像、並びに／又は対応する診断及び／若しくは治療デバイスデータ、並びに／又は入力／出力デバイスとオーバーレイする１つ又は複数の画像を生成し；治療及び／又は診断デバイスの２Ｄ及び／又は３Ｄイラストを、１つ又は複数の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルと共に表示し；任意選択的に、前記治療及び／又は診断デバイスの２Ｄ及び／又は３Ｄイラストと位置情報を、外部身体画像上、並びに／又は対応する治療及び診断デバイスデータ上、並びに／又は入力／出力デバイス上に表示し；任意選択的に、治療及び／又は診断デバイスから、診断情報又は治療情報を取得し；任意選択的に、治療及び／又は診断デバイスから得られた診断及び／又は治療情報及び／又は体腔位置を第１の可撓性の細長い器具の１つ又は複数の選択された位置において表示し；任意選択的に、診断及び／又は治療デバイス／システム、制御デバイス／システム及びディスプレイ間の少なくとも１つの対話型表示を可能にし；任意選択的に、位置情報、コロケーション画像及びデータをローカルに保存し、任意選択的に、位置情報及びコロケーションデータを別のローカルシステム及び／又はローカルコンピュータネットワーク及び／又は外部コンピュータネットワークに送信するように構成される、Ｃ１に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２３．コロケーション構成要素（ｃ）の計算は、センサから第１の可撓性の細長い器具に対する治療及び／又は診断デバイスの位置を取得しながら、リアルタイム又はほぼリアルタイムで実行される、Ｃ２２に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２４．コロケーション構成要素（ｃ）の計算は、センサから第１の可撓性の細長い器具に対する可撓性の細長い器具上の治療及び／又は診断デバイスの位置を取得することとは別に行われる、Ｃ２２に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２５．治療及び／又は診断デバイスから得られた診断及び／又は治療情報を第１の細長い器具上の１つ又は複数の選択された位置に表示するステップ（ｉ）は、センサから可撓性の細長い器具上のデバイス位置を取得するステップ（ａ）が実行されるときと同時又はほぼ同時に実行される、Ｃ２２に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２６．治療及び／又は診断デバイスから得られた診断及び／又は治療情報を第１の細長い器具上の１つ又は複数の選択された位置に表示するステップ（ｉ）は、センサから可撓性の細長い器具上のデバイス位置を取得するステップ（ａ）が行われるときとは別の時間に行われる、Ｃ２２に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２７．診断及び／又は治療デバイス／システム、制御デバイス／システム及びディスプレイ間の少なくとも１つの対話型の表示を可能にするステップ（ｊ）は、入力／出力デバイスから位置感知データを取得することを含む、Ｃ２２に記載のコロケーションシステム。
Ｃ２８．外部身体撮像システムは、Ｘ線血管造影法であり、外部身体画像は、Ｘ線血管造影図である、Ｃ１～２７のいずれかに記載のコロケーションシステム。
Ｃ２９．近位端、遠位端及びセンサを含む可撓性の細長い器具であって、体腔への挿入のために成形及び適合され、可撓性の細長い器具の周囲に周方向に位置決めされた複数の撮像マーカをさらに含む可撓性の細長い器具。
Ｃ３０．複数の撮像マーカは、独立して、互いから選択された距離にある、Ｃ２９に記載の可撓性の細長い器具。
Ｃ３１．複数の撮像マーカは、独立して、選択された寸法であり、撮像マーカの寸法は、選択された幅である、Ｃ２９の可撓性の細長い器具。
Ｃ３２．撮像マーカの数が２～５００の範囲である、Ｃ２９に記載の可撓性の細長い器具。
Ｃ３３．撮像マーカが放射線不透過性である、Ｃ２９～３２のいずれかに記載の可撓性の細長い器具。
Ｃ３４．体腔内の可撓性の細長い器具の一部又は全部の位置を測定する方法であって、患者の体腔の一部又は全部の第１の画像の画像を取得することであって、体腔は、複数の撮像マーカを含む挿入された可撓性の細長い器具を含む、取得することと；体腔の一部又は全部の輪郭を描くことと；体腔内の可撓性の細長い器具の位置を関連付けることと；体腔の一部又は全部の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルを生成することと；体腔内の可撓性の細長い器具の一部又は全部の位置が測定されるように、体腔内の挿入された可撓性の細長い器具の形状を生成することとを含む方法。
Ｃ３５．体腔内の可撓性の細長い器具の位置を関連付けることは、体腔内の相対位置に関する可撓性の細長い器具からの電子情報を受信することによって行われる、Ｃ３４に記載の方法。
Ｃ３６．体腔の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルを生成することは、体腔上の境界点を識別することと、体腔の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルを境界点に適合させることとを含む、Ｃ３４に記載の方法。
Ｃ３７．患者の体腔内に挿入された可撓性の細長い器具の１つ又は複数の２次元モデルを構築するための方法であって、患者の体腔内に挿入された可撓性の細長い器具から位置データ電子情報を取得することであって、可撓性の細長い器具は、近位端、遠位端及び可撓性の細長い器具の周方向に位置決めされた複数の撮像マーカを備える、取得することと、体腔内の複数の撮像マーカの１つ又は複数の画像を取得することと、少なくとも１つの画像及び可撓性の細長い器具から取得した位置データ電子情報から、体腔内にあるときの可撓性の細長い器具の寸法情報を描写する２次元モデルを生成することであって、寸法情報は、複数の撮像マーカの既知の間隔及び寸法から計算される、生成することを含む方法。
Ｃ３８．体腔内に挿入された可撓性の細長い器具の３次元モデルを構築するための方法であって、患者の体腔内に挿入された可撓性の細長い器具から位置データ電子情報を取得することであって、可撓性の細長い器具は、近位端、遠位端及び可撓性の細長い器具の周方向に位置決めされた複数の撮像マーカを備える、取得することと、体腔内の複数の放射線不透過性マーカの少なくとも２つの向きから少なくとも２つの別々の画像を得ることと、得られた画像と、可撓性の細長い器具から得られた位置データ電子情報とから、体腔内の可撓性の細長い器具の３次元モデルを生成することであって、寸法情報は、複数の撮像マーカの既知の間隔及び寸法から計算される、生成することとを含む方法。
Ｃ３９．１つ又は複数の画像がＸ線画像、好ましくはＸ線血管造影図である、Ａ３７又はＡ３８のいずれかに記載の方法。
Ｃ４０．第１の可撓性の細長い器具が体腔内に配置され、複数の撮像マーカがモデルと同じ向きで体腔内の一部又は全部に位置決めされた状態で少なくとも１つの体腔画像を記録することと、２次元モデルからのマーカを相関ユニットとして少なくとも１つの記録画像上の撮像マーカと整列させることと、体腔画像を、整列した放射線不透過性マーカからの第１の可撓性の細長い器具のモデルとディスプレイ上で重ね合わせることとをさらに含む、Ｃ３９の方法。
Ｃ４１．選択された向きから体腔内に複数の撮像マーカを有する第１の可撓性の細長い器具を有する少なくとも１つの体腔画像を物理媒体に保存することと、３次元モデルからの撮像マーカをその向きを相関ユニットとして記録画像上のマーカと整列させることと、新しい向きからの体腔画像を、整列した撮像マーカからの第１の可撓性の細長い器具のモデルとディスプレイ上で重ね合わせることとをさらに含む、Ｃ３９に記載の方法。
Ｃ４２．体腔内の複数の撮像マーカから得られる第２の体腔画像を物理媒体に保存することと、保存された２つの体腔画像の管腔内位置を整列させることと、保存された２つの体腔画像間の１つ又は複数の選択された撮像マーカ位置の差異を識別することと、保存された２つの体腔画像間の１つ又は複数の選択された撮像マーカ位置の差異を測定して自己補正係数を求めることと、任意選択的に、体腔内の複数の撮像マーカから得られる後続の体腔画像に自己補正係数を適用することとをさらに含む、Ｃ４０又はＣ４１に記載の方法。
Ｃ４３．それぞれ独立して選択された距離及び幅を有する複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い器具を部分的又は完全に体腔内に含む体腔の少なくとも１つの画像を得ることと、体腔モデルに対する複数の撮像マーカの位置が測定される、体腔内に第１の可撓性の細長い器具を有する体腔の２次元モデルを生成することとを含む方法により、第１の可撓性の細長い器具が体腔内にある体腔の２次元モデルを寸法で生成することをさらに含む、Ｃ３９に記載の方法。
Ｃ４４．少なくとも２つの向きから選択された距離及び幅をそれぞれ独立して有する複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い器具を体腔内に部分的又は完全に含む体腔の少なくとも２つの画像を取得することと、体腔モデルに対する複数の撮像マーカの位置が測定される、体腔内に第１の可撓性の細長い器具を有する体腔の３次元モデルを生成することとを含む方法により、第１の可撓性の細長い器具が体腔内にある体腔の３次元（３Ｄ）モデルを寸法で生成することをさらに含む、Ｃ３９に記載の方法。
Ｃ４５．寸法情報の計算は、複数の撮像マーカの既知の間隔及び寸法から計算され、少なくとも１つの可撓性の細長い器具に組み込まれた距離エンコーディングから生成される、Ｃ４３又はＣ４４のいずれかに記載の方法。
Ｃ４６．第１の可撓性の細長い器具に沿った前記別のデバイスの表示された位置及び関連する寸法情報は、第１の可撓性の細長い器具の２Ｄ及び／又は３Ｄモデルと重ね合わせられる、Ｃ４３又はＣ４４のいずれかに記載の方法。
Ｃ４７．撮像マーカが放射線不透過性であり、身体撮像システムがＸ線血管造影法である、Ｃ３４～４６のいずれかに記載の方法。
Ｃ４８．体腔信号相関処理システムであって、１つ又は複数の可撓性の細長い器具であって、各可撓性の細長い器具が複数の撮像マーカを備え、撮像マーカが外部身体撮像装置によって可視であり、撮像マーカは、選択された寸法である各マーカ間の長さ及び距離を備え、少なくとも１つの撮像マーカが一意に識別可能である、１つ又は複数の可撓性の細長い器具と；可撓性の細長い器具が体腔内に挿入された状態で、１つ又は複数の方向から１つ又は複数の体腔画像を得るように構成された外部身体撮像装置であって、体腔画像は、体腔の画像と１つ又は複数の撮像マーカとを含む、外部身体撮像装置と、複数の撮像マーカに対する体腔の位置情報を送信するように構成された計算ユニットへのインターフェースと、外部身体撮像装置からの撮像情報及び複数の撮像マーカを参照した体腔位置情報を受信することができるプロセッサと、ディスプレイ又はディスプレイへのインターフェースと、任意選択的に入力／出力デバイスへのインターフェースとを有する体腔信号相関処理システム。
Ｃ４９．プロセッサは、体腔内に可撓性の細長い器具が挿入され、体腔の輪郭と複数の撮像マーカの両方が検出され、少なくとも１つの個別に識別できるマーカが画像のフィールドにある状態で、少なくとも１つの体腔の外部画像を受信するように構成される、Ｃ４８の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５０．プロセッサは、複数の撮像マーカが器具の２Ｄ／３Ｄモデル上に配置された、可撓性の細長い器具の選択されたセクションの２Ｄ／３Ｄモデルを生成するように構成され、モデルは、受信した少なくとも１つの画像と、可撓性の細長い器具に沿った線形距離スケール（既知のマーカの長さと各撮像マーカの寸法間の既知のギャップに基づいて測定）の関係によって生成される、Ｃ４８の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５１．プロセッサは、体腔セグメントの２Ｄ／３Ｄモデル内に配置された複数の撮像マーカを有する体腔セグメントの２Ｄ／３Ｄモデルを生成し、体腔の中心軸に沿った線形距離スケールを測定するように構成される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５２．プロセッサは、複数の撮像マーカを基準とした前記体腔位置情報間の選択された関係に基づいて、２Ｄ／３Ｄモデル上の１つ又は複数の体腔の位置を測定するように構成される、Ｃ５１に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５３．ディスプレイは、構築されたモデルで体腔位置を表示するように構成される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５４．プロセッサは、前記構築されたモデルと外部身体画像との間で複数の撮像マーカを整列させることにより、体腔の位置と体腔の外部身体画像とをオーバーレイするように構成される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５５．プロセッサは、体腔位置をリアルタイム及びほぼリアルタイムで表示するように構成される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５６．プロセッサによって受信された体腔位置情報が体腔診断センサの位置である場合、プロセッサは、診断センサから情報を受信するようにさらに構成され、診断センサ情報をセンサ位置情報と相関させ、診断センサ情報は、任意選択的に選択された位置に選択的に表示され得る、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５７．可撓性の細長い器具のモデルは、再捕捉された外部身体画像と共に生成され、可撓性の細長い器具モデル上のデバイスの位置も生成されて、再捕捉された外部身体画像と共にディスプレイ上にオーバーレイ表示される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５８．外部身体画像は、Ｘ線血管造影図であり、Ｘ線器具がＸ線を放射していないとき、可撓性の細長い器具のモデルが生成される、Ｃ５７の体腔信号相関処理システム。
Ｃ５９．プロセッサによって受信された体腔位置情報は、定義された幾何学的寸法を有するデバイスの位置であり、プロセッサは、治療及び／又は診断デバイスのシミュレートされた表現を生成して、細長い器具及び／又は体腔モデルに表現を表示するか、任意選択的に、表現及び位置情報を、外部身体画像に、任意選択的に対応する診断及び／又は治療デバイスデータに、オーバーレイして表示する、Ｃ４９の体腔信号相関処理システム。
Ｃ６０．プロセッサは、前記システム内の少なくとも１つの構成要素と、任意選択的に双方向にインターフェースするように構成される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ６１．プロセッサは、計算構成要素と、記憶構成要素と、入力／出力インターフェースとを備える、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ６２．インターフェース及びシステムとの接続は、有線（固体線通信を介して電子的に接続）又は無線（波長送信機及び受信機を介した通信により電子的に接続）から選択され、任意選択的に双方向である、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ６３．インターフェースは、有線（固体線通信を介して電子的に接続）又は無線（波長送信機及び受信機を介した通信により電子的に接続）から選択され、任意選択的に双方向である、Ｃ６２に記載の体腔内信号相関処理システム。
Ｃ６４．１つ及び／又は複数の体腔位置情報は、少なくとも１つのモデル上及び／若しくは外部身体画像上、又は任意選択的に診断及び／若しくは治療システムデータ上、又は任意選択的に少なくとも１つのディスプレイ上にほぼ同時に表示される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ６５．プロセッサは、処理された情報をローカルに記憶し、任意選択的に、処理された情報を、インターフェースを介して外部コンピュータネットワークに記憶するように構成される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ６６．プロセッサは、システムの他の構成要素とは別のハウジングに位置決めされるように構成される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ６７．プロセッサは、外部身体撮像システムの構成要素並びに／又は診断及び／若しくは治療デバイス及び／若しくはシステムの構成要素であるように構成される、Ｃ４８に記載の体腔信号相関処理システム。
Ｃ６８．体腔画像に体腔位置を表示する方法であって、体腔に挿入された複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い器具を含む体腔の少なくとも１つの身体画像を得ることであって、マーカが外部身体撮像装置によって可視であり、各撮像マーカの寸法及び各撮像マーカ間の間隔が知られており、少なくとも１つの向きから、少なくとも１つの撮像マーカが個別に識別可能であり、体腔の輪郭及び複数の撮像マーカの両方が検出可能であり、少なくとも１つの個別に識別可能な撮像マーカが画像のフィールドにある、得ることと、体腔内の可撓性の細長い器具及び任意選択的に管腔の２Ｄ又は３Ｄモデルを、撮像マーカの位置と共に構築することと、体腔内の可撓性の細長い器具の中心軸に沿って線形距離スケールを表示することと、体腔内に挿入され、可撓性の細長い器具の体腔内位置の中心軸を横断する中心軸を有する１つ又は複数の挿入された診断及び／又は治療デバイスの体腔内位置を受け取ることであって、位置は、複数の撮像マーカの位置に対して計算される、受け取ることと、モデル上で受信した体腔位置を計算することと、複数の撮像マーカを用いてモデルを体外画像とオーバーレイして整列することにより、外部身体画像上に挿入された診断及び／又は治療デバイスの体腔位置を表示することとを含む方法。
Ｃ６９．位置の表示は、リアルタイム又はほぼリアルタイムである、Ｃ６８に記載の方法。
Ｃ７０．位置が診断センサからのものであり、診断センサ情報が体腔位置情報と相関され、診断センサ情報が体腔の画像上の選択された位置に選択的に表示される、Ｃ６８に記載の方法。
Ｃ７１．可撓性の細長い器具は、定義された幾何学的寸法を含み、プロセッサは、治療及び／又は診断デバイスのシミュレートされた表現を生成し、且つ表現及び位置情報をモデル上に表示するか、又は任意選択的に表現及び位置情報を体腔の身体画像上にオーバーレイする、Ｃ６８に記載の方法。
Ｃ７２．体腔の位置は、外部体腔画像の表示と対話するか、又は任意選択的に診断及び／又は治療システムと対話するか、又は任意選択的にインターフェースを介して少なくとも１つのデバイスと対話することによって選択される、Ｃ６８に記載の方法。
Ｃ７３．２Ｄ／３Ｄモデル寸法情報は、複数の撮像マーカの既知の間隔及び寸法から計算される、Ｃ６８に記載の方法。
Ｃ７４．可撓性の細長い器具のモデルは、再捕捉された身体画像と共に生成され、可撓性の細長い器具のモデルの位置に対する診断及び／又は治療デバイスの位置は、再捕捉された外部身体画像とのオーバーレイとして生成され表示される、Ｃ６９に記載の方法。
Ｃ７５．再捕捉された身体画像は、Ｘ線器具がＸ線を放射していないときに得られるＸ線血管造影図である、Ｃ７４に記載の方法。
Ｃ７６．モデルと同じ向きで体腔内に複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い器具の少なくとも１つの体腔画像を記録することと、２次元モデル上のマーカを少なくとも１つの記録画像上の対応するマーカと相関ユニットとして整列させることと、モデル上の整列したマーカを有する体腔画像をディスプレイ上に重ね合わせることとをさらに含む、Ｃ６８に記載の方法。
Ｃ７７．記録された配向体腔画像を生成するために、任意の方向から体腔内の複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い器具の少なくとも１つの体腔画像を保存することと、３次元モデルからのマーカを記録された配向体腔画像上のマーカと整列させることと、配向体腔画像を、複数の撮像マーカを含む可撓性の細長い器具のモデルと共にディスプレイ上に重ね合わせることとをさらに含む、Ｃ６８に記載の方法。
Ｃ７８．体腔内の複数の撮像マーカから得られた第２の体腔画像を保存することと、保存された２つの体腔画像の体腔位置を整列させることと、保存された２つの体腔画像間の１つ又は複数の選択された撮像マーカ位置の差異を識別することと、保存された２つの体腔画像間の１つ又は複数の選択された撮像マーカ位置の差異を測定して自己補正係数を取得することと、任意選択的に体腔内の複数の撮像マーカから得られるその後の体腔画像に自己補正係数を適用することとをさらに含む、Ｃ７６又はＣ７７のいずれかに記載の方法。
Ｃ７９．Ｃ３４～Ｃ４７又はＣ６８～Ｃ７８の方法のいずれかを実行するように構成されたコンピュータ。
例示的な実施形態が特に示され、記載されてきたが、添付の請求項によって包含される実施形態の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細における様々な変更形態がなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。
Claims (77)
- 体腔内の医療デバイスの位置を特定するためのシステムであって、
複数の撮像マーカを含む第１の可撓性の細長い器具と、
前記第１の可撓性の細長い器具又は前記第１の可撓性の細長い器具に対して相対的に移動するように構成された第２の可撓性の細長い器具に配置された位置情報センサと、
プロセッサであって、
前記複数の撮像マーカに基づいて基準座標系を確立することであって、前記複数の撮像マーカは、体腔内に配置された前記第１の可撓性の細長い器具を含む医用画像において可視である、確立することと、
前記体腔の複数の位置における診断スキャン又は治療送達情報を前記第１又は第２の可撓性の細長い器具から受信することと、
前記基準座標系及び前記位置情報センサによって感知された位置情報に基づいて、前記複数の位置について前記診断スキャン又は治療送達情報を前記撮像マーカと相関させることと
を行うように構成されたプロセッサと、
前記相関された診断スキャン又は治療送達情報及び前記撮像マーカを含む合成画像を表示するように構成されたディスプレイと
を含むシステム。 - 前記位置情報センサは、前記第１の可撓性の細長い器具に配置される、請求項１に記載のシステム。
- 前記位置情報センサは、前記第２の可撓性の細長い器具のエンコーディングマーカを検出するように構成されたセンサである、請求項２に記載のシステム。
- 前記第１の可撓性の細長い器具は、ガイドワイヤであり、及び前記第２の可撓性の細長い器具は、診断又は治療デバイスを含む、請求項２又は３に記載のシステム。
- 前記第２の可撓性の細長い器具は、前記診断デバイスを含み、及び前記診断デバイスは、血管内超音波（ＩＶＵＳ）デバイス、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）デバイス、冠血流予備量比（ＦＦＲ）カテーテル、光音響デバイス、内視鏡デバイス、関節鏡デバイス又は生検デバイスである、請求項４に記載のシステム。
- 前記第２の可撓性の細長い器具は、前記治療デバイスを含み、及び前記治療デバイスは、血管形成デバイス、塞栓デバイス、ステント、アブレーションデバイス、薬物送達デバイス、光送達デバイス、アテレクトミーデバイス又は吸引デバイスである、請求項４に記載のシステム。
- 前記第２の可撓性の細長い器具は、前記第１の可撓性の細長い器具の上を前進するように構成されたカテーテル又はライナの内周面に配置された前記エンコーディングマーカを含む、請求項３～６のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記位置情報センサは、前記第２の可撓性の細長い器具に配置される、請求項１に記載のシステム。
- 前記位置情報センサは、前記第１の可撓性の細長い器具のエンコーディングマーカを検出するように構成されたセンサである、請求項８に記載のシステム。
- 前記第１の可撓性の細長い器具は、冠血流予備量比（ＦＦＲ）ワイヤである、請求項９に記載のシステム。
- 前記位置情報センサは、前記第２の可撓性の細長い器具に配置された診断センサである、請求項１に記載のシステム。
- 第１の可撓性の細長い器具は、前記診断センサによる検出のための信号を発するように構成された信号エミッタを含む、請求項１１に記載のシステム。
- 前記信号エミッタは、超音波変換器、光エミッタ又は前記診断センサから発信される信号を反射するように構成された信号反射器である、請求項１２に記載のシステム。
- 前記診断スキャン情報を前記撮像マーカと相関させることは、前記検出された信号に基づいてコポジション位置を確立することを含む、請求項１２又は１３に記載のシステム。
- 前記第１の可撓性の細長い器具は、診断デバイスであり、及び前記位置情報センサは、前記診断デバイスの押し込み距離、引き戻し距離又はそれらの組み合わせを検出するセンサである、請求項１に記載のシステム。
- 前記診断スキャン情報を前記撮像マーカと相関させることは、前記診断デバイスの診断センサの開始位置を、前記複数の撮像マーカの少なくとも１つに対する前記診断センサの相対位置に基づいて確立することを含む、請求項１５に記載のシステム。
- 前記第２の可撓性の細長い器具は、少なくとも１つの撮像マーカを含む診断デバイスであり、及び前記位置情報センサは、前記診断デバイスの押し込み距離、引き戻し距離又はそれらの組み合わせを検出するセンサである、請求項１に記載のシステム。
- 前記診断スキャン情報を前記撮像マーカと相関させることは、前記診断デバイスの前記少なくとも１つの撮像マーカと、前記第１の可撓性の細長い器具の前記複数の撮像マーカの少なくとも１つとの相対位置に基づいて、前記診断デバイスの診断センサの開始位置を確立することを含む、請求項１７に記載のシステム。
- 前記第２の可撓性の細長い器具をさらに含む、請求項１～１８のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記センサは、前記第１又は第２の可撓性の細長い器具の遠位部分に配置される、請求項１～１９のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記医用画像を受信するようにさらに構成され、及び前記基準座標系は、２次元である、請求項１～２０のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記医用画像を受信するようにさらに構成され、及び前記医用画像は、前記体腔内に配置された前記第１の可撓性の細長い器具を含む少なくとも２つの医用画像を含み、前記基準座標系は、３次元である、請求項１～２０のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記位置情報センサは、単一素子センサである、請求項１～１０のいずれか一項に記載のシステム。
- 体腔内の医療デバイスの位置を特定する方法であって、
体腔内に配置された第１の可撓性の細長い器具の複数の撮像マーカに基づいて基準座標系を確立することであって、前記撮像マーカは、前記第１の可撓性の細長い器具を含む医用画像において可視である、確立することと、
前記第１の可撓性の細長い器具又は前記第１の可撓性の細長い器具に対して相対的に移動するように構成された第２の可撓性の細長い器具から、前記体腔の複数の位置における診断スキャン又は治療送達情報を受信することであって、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方は、位置情報センサを含む、受信することと、
前記基準座標系及び前記位置情報センサによって感知された位置情報に基づいて、前記複数の位置について前記診断スキャン又は治療送達情報を前記撮像マーカと相関させることと、
前記相関された診断スキャン又は治療送達情報及び前記撮像マーカを含む合成画像を表示することと
を含む方法。 - 前記位置情報センサは、エンコーディングマーカを検出するように構成されたセンサであり、前記方法は、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の一方のエンコーディングマーキングを検出することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記位置情報センサは、前記第２の可撓性の細長い器具に配置された診断センサであり、前記方法は、前記第１の可撓性の細長い器具によって発せられる信号を検出することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記診断スキャン情報を前記撮像マーカと相関させることは、前記検出された信号に基づいてコポジション位置を確立することを含む、請求項２６に記載の方法。
- 前記位置情報センサは、診断デバイスの押し込み距離、引き戻し距離又はそれらの組み合わせを検出するセンサであり、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の一方は、前記診断デバイスを含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記診断スキャン情報を前記撮像マーカと相関させることは、前記診断デバイスの診断センサの開始位置を、前記複数の撮像マーカの少なくとも１つに対する前記診断センサの相対位置に基づいて確立することを含む、請求項２８に記載の方法。
- 前記第２の可撓性の細長い器具は、少なくとも１つの撮像マーカを含む診断デバイスであり、前記診断スキャン情報を前記医用画像と相関させることは、前記診断デバイスの少なくとも１つの撮像マーカと、前記第１の可撓性の細長い器具の前記複数の撮像マーカの少なくとも１つとの相対位置に基づいて、前記診断デバイスの診断センサの開始位置を確立することを含む、請求項２８に記載の方法。
- 体腔内の少なくとも２つの可撓性の細長い器具の相対変位を測定するためのシステムであって、
複数の変位エンコーディングマーカを含む第１の可撓性の細長い器具と、
前記変位エンコーディングマーカから信号を取得するように構成されたエンコーディングセンサを含む第２の可撓性の細長い器具であって、前記エンコーディングセンサは、前記第２の可撓性の細長い器具の遠位部分に配置され、且つ前記体腔内に挿入するように構成され、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具は、相対的に移動するように構成される、第２の可撓性の細長い器具と
を含むシステム。 - 前記エンコーディングセンサと動作可能に配置されたプロセッサであって、前記取得された信号に基づいて、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位距離を決定するように構成されたプロセッサをさらに含む、請求項３１に記載のシステム。
- 前記変位エンコーディングマーカは、前記第１の可撓性の細長い器具の表面の周りに少なくとも部分的に周方向に配置され、且つ反射媒体を含む、請求項３１又は３２に記載のシステム。
- 前記反射媒体は、金属、金属合金、磁石、セラミック、架橋ヒドロゲル、フルオロポリマー又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項３３に記載のシステム。
- 前記表面は、前記第１の可撓性の細長い器具のカテーテル又はライナの内周面である、請求項３３に記載のシステム。
- 前記表面は、前記第１の可撓性の細長い器具のワイヤの外周面である、請求項３３に記載のシステム。
- 前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方は、診断デバイスを含む、請求項３２～３６のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記診断デバイスは、体腔情報を取得するように構成される、請求項３７に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記取得された体腔情報と相対変位距離とを相関させるようにさらに構成される、請求項３８に記載のシステム。
- 前記体腔情報は、組織密度、温度、圧力、流量、インピーダンス、伝導性又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項３８又は３９に記載のシステム。
- 体腔内の治療又は診断デバイスの位置を特定するためのシステムであって、
請求項３１～４０のいずれか一項に記載のシステムであって、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方は、複数の放射線不透過性マーキングを含む、システムと、
プロセッサであって、
前記複数の放射線不透過性マーキングを含む、前記体腔の少なくとも１つのＸ線血管造影画像を受信することと、
前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の第１の係合位置を前記Ｘ線血管造影画像の前記複数の放射線不透過性マーキングの少なくとも１つと相関させることと、
前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の一方の後続の位置を前記Ｘ線血管造影画像の前記複数の放射線不透過性マーキングの前記少なくとも１つと相関させることと
を行うように構成されたプロセッサと、
前記放射線不透過性撮像マーカと、前記後続の位置の指標又は前記後続の位置で取得された体腔情報とを含む合成画像を表示するように構成されたディスプレイと
を含むシステム。 - 前記プロセッサは、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の一方の後続の位置を前記Ｘ線血管造影画像の前記複数の放射線不透過性マーキングの少なくとも１つと連続的又は周期的に相関させるように構成される、請求項４１に記載のシステム。
- 前記ディスプレイは、前記後続の位置の指標又は前記後続の位置で取得された体腔情報を有する前記合成画像を連続的又は周期的に更新するように構成される、請求項４２に記載のシステム。
- 絶対位置エンコーダシステムであって、
高反射率及び低反射率の交互に離間されたコードラインを含む位置エンコーダトラックを含む部材と、
前記エンコーダトラックを照明するように構成された光源と、
光学検出器であって、前記部材が前記光学検出器に隣接し、且つ前記光学検出器に対して移動しているとき、前記コードラインを検出するように構成された単一素子光センサを含み、前記単一素子光センサは、有限の幅の検出領域から反射された光を検出し、前記位置エンコーダトラックの少なくとも１つのコードラインは、前記検出領域の前記有限の幅以上の幅であり、前記位置エンコーダトラックの少なくとも１つのコードラインは、前記検出領域の前記有限の幅よりも狭い幅であり、前記光学検出器は、変化する強度を示す光学信号を生成する、光学検出器と、
プロセッサであって、
前記光学信号をコード文字に変換することと、
前記コード文字に基づいて前記部材の絶対位置を測定することと
を行うように構成されたプロセッサと
を含む絶対位置エンコーダシステム。 - 前記交互に離間されたコードラインは、少なくとも３つの光反射レベルを提供する、請求項４４に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、前記位置エンコーダトラックと接触する、請求項４４又は４５に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、第１の管腔内医療器具に配置され、及び前記位置エンコーダトラックは、第２の管腔内医療器具に配置される、請求項４４～４６のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記第１の管腔内医療器具は、ガイドワイヤであり、及び前記第２の管腔内医療器具は、カテーテルである、請求項４７に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、管腔内医療器具に着脱可能に結合される、請求項４４～４６のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、前記プロセッサを含むユニットに着脱可能に結合される、請求項４４～４９のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、前記光源からエンコーダトラックに光を伝送するように構成され、且つ前記エンコーダトラックから反射された光を光強度計に伝送するように構成された光ファイバを含む、請求項４４～５０のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記高反射率及び低反射率の交互に離間されたコードラインは、方向情報を提供するように構成される、請求項４４～５１のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記部材及び前記光学検出器を収容する構成要素の少なくとも一方は、方向センサをさらに含む、請求項４４～５２のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 絶対位置エンコーダシステムであって、
表面上に刻まれたコードラインを含む位置エンコーダトラックを含む部材と、
光干渉断層撮影（ＯＣＴ）器具に通信可能に結合された光ファイバを含む光学検出器であって、前記光ファイバの先端は、検出領域に配置され、且つ前記部材が前記光学検出器に隣接し、且つ前記光学検出器に対して移動しているとき、各コードラインの刻まれた深さを検出するように構成され、前記光学検出器は、変化する刻まれた深さを示す光学信号を生成する、光学検出器と、
プロセッサであって、
前記光学信号をコード文字に変換することと、
前記コード文字に基づいて前記部材の絶対位置を測定することと
を行うように構成されたプロセッサと
を含む絶対位置エンコーダシステム。 - 前記位置エンコーダトラックは、少なくとも３つの異なる深さのコードラインを含む、請求項５４に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記位置エンコーダトラックの前記表面は、円筒形であり、及び前記コードラインは、前記表面上に周方向に刻まれる、請求項５４又は５５に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、前記位置エンコーダトラックと接触する、請求項５４～５６のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、第１の管腔内医療器具に配置され、及び前記位置エンコーダトラックは、第２の管腔内医療器具に配置される、請求項５４～５７のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 第１の管腔内医療器具は、カテーテルであり、及び第２の管腔内医療器具は、ガイドワイヤである、請求項５６に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、管腔内医療器具に着脱可能に結合される、請求項５４～５９のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記光学検出器は、前記プロセッサを含むユニットに着脱可能に結合される、請求項５４～６０のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記コードラインは、方向情報を提供するように構成される、請求項５４～６１のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 前記部材及び前記光学検出器を収容する構成要素の少なくとも一方は、方向センサをさらに含む、請求項５４～６２のいずれか一項に記載の絶対位置エンコーダシステム。
- 対象に挿入される医療デバイスの絶対位置、運動方向及び運動速度の少なくとも１つを決定する方法であって、請求項４４～５９のいずれか一項に記載のシステムを用いて、
前記部材が前記光学検出器に対して並進するとき、少なくとも２つの反射強度又は少なくとも２つの刻み深さを含む光学信号を検出することであって、前記光学検出器及び前記部材の少なくとも一方は、前記医療デバイスに配置される、検出することと、
前記少なくとも２つの反射強度又は少なくとも２つの刻み深さの時間及び持続時間に基づいて、前記医療デバイスの絶対位置、運動方向又は運動速度を特定することと
を含む方法。 - 前記医用画像は、Ｘ線血管造影であり、及び前記撮像マーカは、放射線不透過性撮像マーカである、請求項１～２３のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記医用画像は、Ｘ線血管造影であり、及び前記撮像マーカは、放射線不透過性撮像マーカである、請求項２４～３０のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の前記相対的な移動の前進及び後退を検出するように構成された方向センサをさらに含む、請求項１～２３又は６５のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の前記相対的な移動の前進及び後退を検出するように構成された方向センサから方向情報を受信することをさらに含む、請求項２４～３０又は６６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記合成画像は、前記複数の位置の少なくとも１つに送達される治療のシミュレートされた表現をさらに含む、請求項１～２３、６５又は６７のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記合成画像は、前記医用画像に対する前記診断又は治療デバイスの位置のシミュレートされた表現をさらに含む、請求項１～２３、６５、６７又は６９のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記シミュレートされた表現は、前記内腔に対する前記診断又は治療デバイスの寸法表現を提供する、請求項７０に記載のシステム。
- 前記合成画像を表示することは、前記複数の位置の少なくとも１つに送達される治療のシミュレートされた表現を表示することをさらに含む、請求項２４～３０、６６又は６８のいずれか一項に記載の方法。
- 前記合成画像を表示することは、前記医用画像に対する前記診断又は治療デバイスの位置のシミュレートされた表現を表示することをさらに含む、請求項２４～３０、６６、６８又は７２のいずれか一項に記載の方法。
- 前記シミュレートされた表現は、前記内腔に対する前記診断又は治療デバイスの寸法表現を提供する、請求項７３に記載の方法。
- ガイドワイヤであって、
複数の放射線不透過性撮像マーカと、
埋め込まれた光ファイバと、
前記ガイドワイヤの遠位部分に配置され、且つ前記光ファイバに動作可能に結合された単一素子センサであって、可撓性の細長いデバイスの位置情報エンコーディングを検出するように構成される単一素子センサと
を含むガイドワイヤ。 - 体腔内の治療又は診断デバイスの位置を特定するためのシステムであって、
請求項３１～４０のいずれか一項に記載のシステムであって、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方と動作可能に配置された駆動ユニットをさらに含み、前記駆動ユニットは、前記体腔内で前記少なくとも１つの可撓性の細長い器具を前進、後退又は前進及び後退させるように構成される、システムと、
プロセッサであって、
前記取得された信号に基づいて、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位距離を決定することと、
前記決定された相対変位距離及び標的位置に基づいて、前記駆動ユニットのための制御コマンドを生成することと
を行うように構成されたプロセッサと
を含むシステム。 - 体腔内の治療又は診断デバイスの位置を特定するためのシステムであって、
請求項３１～４０のいずれか一項に記載のシステムと、
前記取得された信号に基づいて、前記第１及び第２の可撓性の細長い器具間の相対変位距離を決定するように構成されたプロセッサと、
前記体腔の表現と、前記体腔内の前記第１及び第２の可撓性の細長い器具の少なくとも一方の位置の指標とを含む合成画像を表示するように構成されたディスプレイと
を含むシステム。
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