JP4564840B2 - 経皮カテーテル案内方法 - Google Patents

Description

本発明は、体の中に挿入されるガイドワイヤに沿って導入されるカテーテルの位置を決定する方法であって、ガイドワイヤ及びガイドワイヤの領域における体の領域の画像が撮像法によって捕捉される方法に関連する。

上述の公知の方法でカテーテルの位置を決定するには、挿入されたガイドワイヤ及びこのガイドワイヤに沿って導入されるカテーテルを含む関連のある体の画像を捕捉するために定期的に撮像法が行われ、これによりカテーテルの位置の決定を可能としている。カテーテル又はカテーテルの先端の位置決めの精度に関して課される要件によっては、カテーテルの位置を繰り返し調べることを可能とするよう何回かの画像捕捉手順が行われねばならない。このような繰り返される画像捕捉は費用の大きい手順である。更に、特にＸ線撮像法（蛍光透視法）が用いられる場合、繰り返される画像捕捉は、患者にとっても医療従事者にとってもかなりの放射線負荷をもたらす。

本発明は、カテーテルの位置の簡単な決定を可能とし、放射線負荷を減少させる方法を提供することを目的とする。

この目的は、本発明によれば、ガイドワイヤ上でカテーテルが進行した距離を測定し、測定された距離に基づいて体の中のカテーテルの位置を決定することによって達成される。

カテーテルはガイドワイヤに通されて前方へ送られるため、カテーテル又はカテーテルの先端はガイドワイヤに沿ってのみ配置される。従って、病変に対するガイドワイヤの位置がわかっていれば、カテーテルの位置はガイドワイヤに通されるカテーテル又はカテーテルの先端が進行した距離に基づいて決定されうる。結果として、体の中の病変及びガイドワイヤの周りの体の領域に対するガイドワイヤの位置がいったん決定されると、体の中のカテーテル又はカテーテルの先端の位置は、カテーテルがガイドワイヤに通されてどれだけ進行したかを測定することによって任意の時点において決定されうる。カテーテルの位置の決定はこのように体の領域及びガイドワイヤの画像の一回の捕捉のみを必要とするため、繰り返しの画像捕捉によって生ずる放射線負荷は回避されうる。

更に、公知の方法では、カテーテル又はカテーテル先端の位置は所定の時点においてのみ、即ち画像捕捉の時点においてのみ決定されうるのに対して、カテーテル又はカテーテルの先端の位置は永久的及びリアルタイムに決定されうる。本発明による方法は、このように、放射線負荷の減少、カテーテル／カテーテルの先端の位置の簡単な決定、並びに、カテーテルの位置の永久的及びリアルタイムの決定及び表示を可能とする。

本発明による方法の第１の有利な変形例によれば、体の領域の画像が捕捉され、カテーテルの位置は画像中に表示される。この画像は、カテーテルの位置の決定前、決定中、又は決定後に捕捉されうる。

体の領域、及びおそらくはこの体の領域に導入されるガイドワイヤは、撮像法により以前に捕捉された画像データから決定されえ、カテーテルの位置は、上述のように測定された距離に基づいて決定されえ、体の領域の画像中に表示されうる。この望ましい変形例の撮像は、一定の間隔で、例えばユーザによって指定される時点において行われてもよく、又は、複数の画像が高速に連続して形成されてもよく、カテーテル／カテーテルの先端の、従ってカテーテルの進行の、永久的なリアルタイムの観察を可能とする。

更なる有利な変形例では、体の領域及びガイドワイヤの画像の捕捉は、２次元又は３次元撮像法によって実現される。全ての種類の医用撮像法はこのために使用されうる。有利には、Ｘ線撮像法、即ち、２次元Ｘ線投影又はコンピュータ断層撮影Ｘ線撮像法が使用さえうる。脈管系の視覚化のためには、撮像方法によって撮像されるよう有利には造影剤が投与されうる。この点に関する従来の方法は、血管造影法、特に蛍光透視血管造影法である。

本発明による方法の上述の他の変形例については、体の領域及びガイドワイヤは、有利には２つの本質的に直交する投影によって撮像され、体の領域の３次元画像はかかる投影からモデリングにより形成される。モデリングは、投影によって捕捉された画像データからの数値計算によって行われる。モデリングは、特に、冠動脈ロードマップの作成を可能とする。モデリング操作のために従来の方法が使用されうる。投影は、２平面系によって同時に、又は単平面系によって順次に捕捉されうる。時間的に順次の投影の場合、本発明による方法が脈管系、特に心臓の領域の撮像に用いられるとき、同じ心臓位相において投影を捕捉することが有利である。

有利には、特に、画像の捕捉は、時間的にずらされ、心拍数に基づいてトリガされた体の領域の画像によって実現される。順次に捕捉される画像データは、このように比較され、おそらくは重ね合わされうる。更に、同じ心臓位相の画像からの画像データが利用可能であれば、いかなる複雑な再構成方法、歪み補正方法、及び／又は、画像データ割当て操作も実行する必要なしに、かかる画像データから３次元画像がモデリングされうる。

本発明による方法の更なる有利な変形例では、ガイドワイヤ及び挿入されたカテーテルを含む体の領域の画像は、カテーテルの位置の決定の後に捕捉され表示される。この延期された画像データ捕捉は、カテーテルの位置にある計算された（仮想）画像データをカテーテルの実際の位置と比較するのに役立つ。このアプローチは、計算されたカテーテル位置を調べるのに役立つ。このときは、例えば、所定の時間間隔で画像捕捉を実行し、この画像捕捉から視覚化されたカテーテル位置を当該の時点における数値的に計算されたカテーテル位置と比較し、また、必要であれば、計算データの補正を行うようにされうる。また、特に目標位置又は目標位置の周りの領域に到達したときに、所定の進行距離について画像データ捕捉操作を実行するよう画像捕捉手段をセンサ手段に結合するようにされうる。

本発明はまた、体の中に挿入されるガイドワイヤに沿って導入されるカテーテルの位置を決定する装置であって、ガイドワイヤ上でカテーテルが進行した距離を測定するセンサ手段と、測定された距離に基づいてカテーテルの位置を決定する手段とを含む装置に関連する。

本発明の非常に簡単な実施例では、カテーテルの所望の位置のみを予め決めておき、カテーテルの当該の位置に必要なガイドワイヤに通されるカテーテルの進行距離を計算することが可能である。続いて、カテーテルは、所望の距離を進行するまでガイドワイヤに通されて動かされ、当該距離は、例えばセンチメートル巻き尺、はさみ尺等の簡単な測定手段によって決定されうる。

更に、距離を決定するために、例えば誘導又は電位差距離センサ等の長さの感知用として知られているセンサが使用されうる。かかる距離センサは、当該の進行距離を示し、及び／又は、所定の基準距離に達したときに例えば光又は音響信号等の信号をトリガする、表示又は信号手段に結合されてもよい。

本発明による装置はまた、挿入されたガイドワイヤの画像及びガイドワイヤの体の領域を捕捉するようにされた画像捕捉手段を含みうる。かかる画像捕捉手段はまた、センサ手段と協働し、従ってカテーテルの位置を記述する画像データを形成するよう構成されうる。

本発明による装置の更なる有利な実施例は、ガイドワイヤの領域における体の領域を表示し、また、挿入されたガイドワイヤ自体及び／又は挿入されたカテーテルを表示するイメージング手段を含む。イメージング手段は、例えば表示画面により、従来の方法で表示するために２次元画像又は３次元画像も形成することが可能であり得る。

本発明は、プログラムがコンピュータ上で実行されたときに本発明による方法をコンピュータに行われるプログラム手段を有するコンピュータプログラムに関連する。

図１中、ガイドワイヤ１０は体の開口部２２を介して体２０の脈管系２１に導入されている。ガイドワイヤ１０は、脈管系２１の中へと奥深く滑り入れられており、開口部２２から脈管系２１の中の狭窄部２３を越えて延びている。カテーテル３０は、ガイドワイヤに通される。カテーテル３０はガイドワイヤ１０に沿って脈管系２１を通して奥深く進められており、脈管系２１内のカテーテル３０の端部３１は狭窄部２３のすぐ前に配置されている。脈管系内に配置された端部３３には、膨張バルブ３４が取り付けられる。膨張バルブ３４は、単なる例であって、他の公知のカテーテルで案内される処置装置で置き換えられ得る。

カテーテル３０及びガイドワイヤ１０は、送り装置４０を通る。送り装置は、送りホイール４１、４２を含む。送りホイール４１、４２は、互いに距離を置いて配置される。カテーテル３０は、送りホイール４１、４２の間を通り、それによって摩擦によりかみ合っている。

送りホイール４１、４２とカテーテル３０の間の摩擦接触により、カテーテル３０がガイドワイヤ１０上で手で前進されるとホイール４１、４２は回転する。更に、カテーテル３０は、送りホイール４１、４２を駆動することによりガイドワイヤ１０上で前進されうる。

送りホイール４１、４２（又はこれらの送りホイールのうちの少なくとも１つ）はセンサ手段（図示せず）に接続され、センサ手段は、送りホイールの回転を測定し、従ってカテーテル３０の進行の距離を測定する。回転センサ手段は、コンピュータ５０に接続され、測定された距離をコンピュータに与える。

図１はまた、Ｘ線Ｃアーム６０を示す。この装置は、多くの医用撮像適用に使用される公知の種類のものである。Ｘ線Ｃアームは、体２０、即ち、少なくとも狭窄部２３が位置する体の領域を撮像することが可能であるように配置される。Ｘ線Ｃアーム６０は、コンピュータ５０に接続され、画像データをコンピュータへ与える。

コンピュータ５０は、カテーテル３０の位置、特にカテーテル３０の端部３３の膨張バルブ３４の位置を、Ｘ線Ｃアーム６０の画像データと、送り装置４０の回転センサによって表わされる進行距離とから計算する。

コンピュータ５０は、狭窄部２３の周りの体の領域、この狭窄部の領域のガイドワイヤ１０、及びカテーテル３０、即ち、特にカテーテル３０の端部３３及びそれに取り付けられた膨張バルブ３４を表示する役割を果たすモニタ７０に接続される。

図２を参照するに、本発明による方法は、当該の体の領域及びガイドワイヤの画像Ｒ１が捕捉される画像捕捉段階Ｓ１から始まる。

次の段階Ｓ２において、当該画像Ｒ１から冠動脈ロードマップが作成される。続いて（Ｓ３）、冠動脈ロードマップ中にガイドワイヤが表示される。この表示の結果として（Ｒ２）、パラメータ１に基づいて３次元座標Ｆ（ｘ，ｙ）が別に表示されうる。パラメータ１は、表示されるべきガイドワイヤセグメントとガイドワイヤの端部の間の距離を示す。

次の段階Ｓ４において、ガイドワイヤ上でカテーテルが進行した距離が決定される。この結果は、進行距離ｓである（Ｒ３）。

カテーテルの先端が体の中に配置される位置を決定するために、ガイドワイヤの全体長及びカテーテル３０の全体長がわかっているとき、進行距離ｓはカテーテルの先端の３次元座標を決定するのに使用されうる。

図３を参照するに、ガイドワイヤの長さＬ₀及びカテーテルの長さＣ₀がわかっているとき、カテーテルの先端とガイドワイヤの前端部の間で探される距離Ｄは、単純に進行距離ｓに基づいて計算されえ、Ｄは以下の式、
Ｄ＝Ｌ₀−Ｃ₀−ｓ
に従って計算される。

同様に、特に２次元撮像方法が用いられるとき、ガイドワイヤ上にマーカが設けられてもよく、当該マーカとガイドワイヤの体外端部の間の距離はわかっている。このマーカは、撮像方法により病変に対して（例えば、病変に対して中央に、病変のちょうど後ろに、又は病変のちょうど前に）配置される。カテーテルは、ガイドワイヤの体外端部に関連付けることにより正確に位置決めされうる。

再び図２を参照するに、進行距離ｓに基づいてカテーテル又はカテーテルの先端の位置を決定（Ｓ５）した後、カテーテルは表示されえ（Ｓ６）、体の領域及びガイドワイヤの以前に捕捉された画像Ｒ１を用いて、体の領域、ガイドワイヤ、及びカテーテルを示す画像Ｒ４が形成されうる。

本発明による装置の実施例をガイドワイヤが体内に導入された状態で示す概略図である。 本発明による方法の一例を示すフローチャートである。 ガイドワイヤ及びそれに通されたカテーテルの長さを示す図である。

Claims (11)

1. 体の中に挿入されたガイドワイヤに沿って導入されるカテーテルの位置を決定するシステムであって：
   前記ガイドワイヤ上で前記カテーテルが進行した距離を測定するセンサ手段；
   前記挿入されたガイドワイヤ及び前記ガイドワイヤの領域における体の領域の画像を捕捉する画像捕捉手段；並びに
   前記体の中の前記カテーテルの位置を、前記センサ手段によって測定された距離及び前記画像捕捉手段によって捕捉された画像に基づいて決定する決定手段；
   を含むシステム。
2. 前記画像捕捉手段が前記体の領域の画像を捕捉し、前記決定手段によって決定された前記カテーテルの位置が前記画像中に表示されることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
3. 前記挿入されたガイドワイヤ、前記導入されたカテーテル、及び／又は、前記ガイドワイヤの領域における体の領域の画像を表示する画像表示手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のシステム。
4. 前記画像捕捉手段が２次元又は３次元撮像手段であることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
5. 前記画像捕捉手段がＸ線撮像手段であることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
6. 前記画像捕捉手段は２つの本質的に直交する投影であり、前記体の領域の３次元画像は前記投影からモデリングにより形成されることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
7. 前記画像捕捉手段が、時間的にずらされ、心拍数に基づいてトリガされた体の領域の画像を順次に捕捉することを特徴とする、請求項１記載のシステム。
8. 前記カテーテルの位置の決定の後に、前記画像捕捉手段が、前記ガイドワイヤ及び前記挿入されたカテーテルを含む前記体の領域の画像を捕捉し、前記画像表示手段が、前記画像を表示することを特徴とする、請求項３記載のシステム。
9. 前記センサ手段に結合され、前記ガイドワイヤ上で前記カテーテルを移動させる駆動装置をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のシステム。
10. 音響及び／若しくは光信号を生じる手段をさらに含む請求項９記載のシステムであって、前記カテーテルが目標位置に到達した場合に、前記音響及び／若しくは光信号を生じる手段が音響及び／若しくは光信号を生じ、並びに／又は、前記画像捕捉手段が画像捕捉を行うことを特徴とする、請求項９記載のシステム。
11. コンピュータ上で実行されたときに、
    体の中に挿入されたガイドワイヤに沿って導入されるカテーテルの位置を決定する方法であって：
    前記ガイドワイヤ上で前記カテーテルが進行した距離を測定するステップ；
    前記挿入されたガイドワイヤ及び前記ガイドワイヤの領域における体の領域の画像を捕捉するステップ；並びに
    前記体の中の前記カテーテルの位置を、前記測定された距離及び前記捕捉された画像に基づいて決定するステップ；
    を含む方法をコンピュータに実行させるプログラム手段を有するコンピュータプログラム。

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