JP4610711B2 - 脈管画像再構成 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に血管の画像再構成するための方法および装置に関し、特に、３次元的画像再構成処理のための方法および装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
本発明は血管を移動するカテーテルの中に収容されている位置センサーから得られる位置情報に基づいて血管の画像再構成を行うための方法に関する。
【０００３】
今日において血管は原理的に血管造影により視覚化されており、この方法においては、造影剤（contrast medium)が血流内に注入されて、血管の構造がイオン化性放射線の画像処理様式により画像処理される。しかしながら、患者における累積的な照射の悪作用のために、このような画像処理は制限する必要がある。さらに、一部の患者において、血管造影において使用する造影剤に対して悪作用を示す場合がある。従って、イオン化性放射線の画像処理様式または造影剤の使用に依存しない視覚化方法があれば望ましいと考えられる。
【０００４】
本明細書に参考文献として含まれる米国特許第５，５４６，９５１号および米国特許出願第０８／７９３，３７１号は心臓内の正確な位置の関数として、例えば、局所的な活性時間のような心臓組織の電気的特性を感知するための方法を開示している。このようなデータは心臓内に進入した１個以上のカテーテルにより得られ、これらのカテーテルはそれらの先端部分の中に電気的および位置的なセンサーを備えている。これらのデータに基づいて心臓の電気的活性度のマップを作成する方法はそれぞれ同一の譲受人に譲渡された１９９８年７月２４日に出願された米国特許出願第０９／１２２，１３７号および１９９９年７月２２日に出願された同第０９／３５７，５５９号において開示されており、これらもまた本明細書に参考文献として含まれる。これらの特許出願に示されているように、位置と電気的活性度は心臓の内部表面上の約１０点乃至約２０点において初期的に測定されるのが好ましい。これらのデータの点は十分な品質で心臓表面の予備的な画像再構成図またはマップを形成するのにほぼ十分な量である。この予備的なマップはサンプル点から成る容積内の画像再構成空間における、好ましくは楕円形の、初期的な閉じた３次元曲面を決定することにより形成される。さらに、この閉じた曲面は各サンプル点の画像再構成空間に近似する形状に大まかに調節される。その後、この閉じた曲面を画像再構成する実際の空間の形状に近似させるために柔軟な整合処理を１回以上繰り返して行う。上記の方法は各組織の十分な画像再構成図を提供できるが、これらの方法に使用される各アルゴリズムでは、血管、特に回旋状または回りくねった形状の血管の正確な画像再構成図を作成することができない。
【０００５】
血管は心臓内の特定の領域への案内を補助する確証的な標識となるので、画像における血管の画像再構成または心臓の画像再構成は利点がある。従って、心臓の各室部を画像再構成するための既存の方法を補って血管を再現性よく画像再構成する方法を提供することが望まれている。
【０００６】
心臓病学者において、心房細動が肺静脈内において始まる心臓の電気的経路における欠陥に起因するという考え方が増えている。この症状の診断および治療は肺静脈内の電気的活性度を調べてから、この静脈内またはその周囲の欠陥部を切除または焼灼することが必要である。そこで、診断用または治療用の構成部品を担持するカテーテルにより蓄積できるデータを基にこの静脈を画像再構成する方法が存在すれば、このような処理方法の使用が可能になり、その結果を有効に利用できる。
【０００７】
脳のカテーテル挿入のような特定の介入および診断処理が磁気共鳴画像処理（ＭＲＩ）のような様式による脈管画像形成により既に行われている。このような既に得た画像に対して整合可能なカテーテル挿入処理中の血管の画像再構成を行うことができれば、医者はこの既に得た画像に対してその手術中にカテーテル先端部分を確認することが可能になる。
【０００８】
【発明の開示】
本発明は位置センサーを内蔵したカテーテルを用いて血管の内部表面を画像再構成するための方法に関する。本発明の方法は、（ａ）血管内にカテーテルを進入させる工程と、（ｂ）血管内の複数の点において上記センサーから位置情報を得る工程と、（ｃ）上記位置情報に基づいて血管の中心線を計算する工程と、（ｄ）血管の内部表面を計算する工程とにより構成されている。
【０００９】
好ましい実施形態において、本発明の方法はさらに画像再構成処理した血管表面を表示する工程により構成されている。
【００１０】
さらに、本発明は血管の内部表面を画像再構成するための装置に関し、この装置は、（ａ）位置センサーを内蔵するカテーテルと、（ｂ）血管内の複数の点において上記センサーから位置情報を得るための手段と、（ｃ）上記位置情報に基づいて血管の中心線を計算するための手段と、（ｄ）血管の内部表面を計算するための手段とにより構成されている。
【００１１】
好ましい実施形態において、本発明の装置はさらに血管の画像再構成図を表示するための手段により構成されている。
【００１２】
本発明の目的は（イオン化性放射線による）画像処理様式または造影剤を使用することなく血管を画像再構成するための方法および装置を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は心臓を画像再構成する方法および装置に対して相補的な血管を画像再構成する方法を提供することである。
【００１４】
さらに、本発明の別の目的は既に得た脈管の画像に整合できる画像再構成図を提供し得る脈管画像再構成の方法を提供することである。
【００１５】
本発明の上記およびその他の目的、特徴および利点は図面に基づく以下の詳細な説明によりさらに明瞭になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
位置センサーを内蔵したカテーテルを用いて血管の内部表面を画像再構成するための本発明の方法は、（ａ）血管内にカテーテルを進入させる工程と、（ｂ）血管内の複数の点において上記センサーから位置情報を得る工程と、（ｃ）上記位置情報に基づいて血管の中心線を計算する工程と、（ｄ）血管の内部表面を計算する工程とにより構成されている。
【００１７】
上記のセンサーは、例えば、電磁気、磁気または音響センサーとすることができる。好ましくは、本発明の処理方法において電磁気センサーが使用される。代表的なセンサー、当該センサーを収容するカテーテル、および当該センサーおよびカテーテルを内蔵するシステムが、例えば、本明細書に参考文献として含まれる米国特許第４，１７３，２２８号、同第４，６９７，５９５号、同第４，８２１，７３１号、同第５，０４２，４８６号、同第５，０８１，９９３号、同第５，３９１，１９９号、同第５，５５８，０９１号、同第５，７２９，１２９号、同第５，７５２，５１３号、同第５，９１３，８２０号および同第５，９５４，６６５号、およびＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９６／０５７６８号および同第ＷＯ ９７／２４９８３号に記載されている。
【００１８】
上記の位置センサーは身体の外部に配置される場（field)の発生装置からの信号を受信する受信アンテナとして作用する。また、別の実施形態においては、この位置センサーは体外のアンテナにより受信される場を送信するための発生装置として作用できる。好ましくは、この位置センサーはカテーテル内のカテーテル先端部またはその近くに内蔵されている。
【００１９】
カテーテル内に収容される位置センサーにより得られる位置情報は血管または脈管の物理的寸法の画像再構成図またはマップを作成するために使用できる。さらに、付加的な機能の構成部品をカテーテル内に収容することにより、血管の状態を示す状態情報を位置情報と共に収集できる。本明細書において使用する用語の「状態（condition)」はスカラー量またはベクトル量のいずれかを言い、例えば、電気的特性、温度、圧力、ｐＨ値、局所的な血管移動の測定値、またはその他の状態値、あるいは、これらの組合せ等を含む。例えば、位置センサーに加えて電気生理学的電極を有するカテーテルを使用することにより、血管内の位置的および電気的な状態情報を同時に収集できる。収集可能な電気的状態情報の例としては、電圧、インピーダンス、伝導速度、および局所的活性時間（ＬＡＴ）が含まれるが、これらに限らない。このような組合せの位置的および電気的な状態情報を使用することにより、血管内の空間座標の関数としての状態情報によるマップの作成を行うことができる。
【００２０】
さらに、本発明の方法において使用するカテーテルは体内の血管またはその他の器官内の組織を選択的に切除または焼灼するための電極のような体内において治療を行うための別機能の構成部品も備えることができる。
【００２１】
図１は本発明の方法を実施するための好ましい装置を示している図である。この装置は人体の中に挿入するためのカテーテル２１を備えている。さらに、このカテーテル２１の先端部２４はセンサー２８を備えており、当該センサー２８は体内におけるカテーテルの位置および、必要に応じて、その配向を決定するために使用する信号を発生する。好ましくは、センサー２８は本明細書に参考文献として含まれるＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９６／０５７６８号に記載されるような複数のコイルにより構成されている電磁気センサーである。このセンサーは外部から供給される磁場に対して６次元までの位置および配向の情報を継続的に発生することができる。あるいは、センサー２８は米国特許第５，９１３，８２０号に記載されるような単一の感知コイルのみにより構成することができる。また、このセンサー２８は本明細書に参考文献として含まれる米国特許第５，３９１，１９９号、同第５，４４３，４８９号、およびＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９４／０４９３８号に記載されるような別の位置および／または座標センサーにより構成できる。さらに、先端部２２は不透明なマーキング材料でコーティングしてＸ線透視装置のような画像処理装置下において視覚化できる。
【００２２】
カテーテル２１の先端部分２４は必要に応じて診断および／または治療機能を行うための機能部分２３を先端部２２の近くに備えている。この機能部分２３は、例えば、本明細書に参考文献として含まれる米国特許第５，３９１，１９９号またはＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／２４９８３号において記載されるような電気生理学的測定を行うための電極またはセンサーにより構成されているのが好ましい。あるいは、または、さらに、機能部分２３は体内の各点におけるパラメータ値を得るための別の診断装置を備えることができる。また、この機能部分２３は当該技術分野において既知の治療装置も備えることができる。好ましくは、センサー２８はカテーテル２１の機能部分２３および先端部２２の近くにこれらに対して固定して取り付けられている。
【００２３】
カテーテル２１は制御部３２を有するハンドル３０を備えているのが好ましく、この制御部３２はカテーテル２１の先端部分２４を所望の方向に操縦するために使用される。好ましくは、カテーテル２１は先端部２２の位置を変えるための当該技術分野において既知であるような先端部分２４における操縦機構を備えている。
【００２４】
さらに、カテーテル２１は伸長ケーブル２５を介してコンソール３４に連結しており、当該コンソール３４は使用者によるカテーテル２１の機能の観察および調整を可能にする。好ましくは、コンソール３４はコンピュータ３６、キーボード３８、コンピュータ３６の内部に配置された信号処理回路４０、およびディスプレイ４２を備えている。信号処理回路４０は一般にセンサー２８および機能部分２３からの信号を含むカテーテル２１からの信号を受信、増幅、フィルタ処理、およびデジタル化し、この場合のデジタル化された信号がコンピュータ３６により使われてカテーテル先端部２２の位置および／または配向が算出され、機能部分２３により測定された状態情報が記録される。あるいは、適当な回路がカテーテル２１自体に付属していて、回路４０が既に増幅処理、フィルタ処理および／またはデジタル化された信号を受信する場合もある。好ましくは、コンピュータ３６は位置および状態情報を記憶するためのメモリーを備えている。また、コンピュータ３６はビデオまたはＤＩＣＯＭプロトコル・インタフェースのいずれかによる画像処理様式から画像を取得するための手段を備えている。さらに、コンピュータ３６は血管画像再構成図を高速計算してこれらの図をディスプレイ４２上に表示するための専用グラフィック・ハードウェアにより構成されている。好ましくは、このコンピュータは複数のＥＣＧ体表面リード線５２に接続しているＥＣＧモニター７３からの体表面ＥＣＧ信号を受信するように備え付けられている。あるいは、このＥＣＧモニター処理は回路４０により直接的に行うこともできる。血管は心臓周期の関数としての移動を伴うので、体表面ＥＣＧの使用により、位置情報のゲート処理およびこれによる心臓周期内の単一点に対する画像再構成が可能になる。
【００２５】
位置センサーにより複数の取得点において得た位置情報による血管の画像再構成においてアルゴリズムが使用される。このアルゴリズムに対する入力は一連の３次元センサー位置情報Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、・・・、Ｐ_n であり、これらの値はＰ_i ＝（x_i ,y_i ,z_i ）のように血管内において得られ、x_i 、y_i およびz_i はｉ番目の取得点における特定の座標である。
【００２６】
図２（Ａ）は上記のカテーテルおよびセンサーにより位置情報を得た各点２６の位置の２次元的投影図を示している図である。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の垂直軸の回りに９０°回転した図２（Ａ）の取得点のプロットを示している図である。
【００２７】
本発明の方法において使用するアルゴリズムは血管の中心線に対して垂直の血管断面の形状が円形またはほぼ円形になるように血管の内面を概算する。当該技術分野の熟練者であれば、本発明の方法が、例えば、楕円形または多角形の形状のような、別の断面形状を有する画像再構成図を作成するために適用できることが理解できると考える。
【００２８】
血管の画像再構成は２工程で行われ、まず、血管の中心線が計算される。その後、適当な半径または断面の血管壁部がこの中心線の周りに計算される。
【００２９】
血管の中心線の計算
本発明者は他の全ての点から最も離れているサンプル点である極限点Ｐ_m （図２（Ａ）における点２８）を見出すために各サンプル点Ｐ_i およびＰ_j の間の距離としてｄ_ij＝‖Ｐ_i −Ｐ_j ‖を使用した。すなわち、
【数１】

【００３０】
言い換えれば、各点に対して、この点から全ての点までの距離をそれぞれ計算する。各点の間の距離からＰ_m を選定するために、上記の式で示すように、当該選定基準を各点の距離の平方値の合計により評価した。
【００３１】
さらに、サンプル点Ｐ_i と極限点Ｐ_m との間の距離をｄ_i （すなわちｄ_i ＝ｄ_mi）で表示する。
【００３２】
また、ｄ＝ｍａｘｄ_i （極限点とその他の任意の点との間の最大の距離）とする場合に、以下のようにｔ_i を定義する。
【数２】

【００３３】
血管の中心線は３次元空間に取り囲まれた１次元の線である。この中心線は全ての可能な血管の断面の全ての幾何学的中心位置を示す。
【００３４】
以下の式の血管の中心線のパラメータ表現を求める。
【数３】

この式において、Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ）およびＺ（ｔ）はそれぞれ中心線の各座標を示すｔの関数である。
【００３５】
各位置Ｐ_i は対応する点Ｆ（ｔ_i ）を有しており、この点はＰ_i に最も近い中心線上に存在している。この中心線Ｆ（ｔ）の表現は最小二乗法的な意味で中心線とサンプル点との間の距離を最小にするのが好ましく、Σ‖Ｆ（ｔ_i ）−Ｐ_i ‖² が関数空間上において最小になる。
【００３６】
以下の一連の度数（degree）ｋの多項式を用いて上記の中心線の表現を計算する。
【数４】

【００３７】
本発明者はデータにフィットし得る程度に十分高い度数であるが、当該データの過度のフィッティングとならない程度に十分低い度数の多項式を用いるようにした。実際において、度数３の多項式のフィットすなわちｋ＝３の場合が好ましい。
【００３８】
上記の各多項式（各１個が各座標の次元に対応する）において、本発明者は未知数が係数ａ_j 、ｂ_j およびｃ_j （j＝０、・・・、ｋ）である線形の式の系を解いた。この各式の系により各多項式Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ）およびＺ（ｔ）が以下の式に従って取得したデータ点のそれぞれの座標値に等しくなる。
Ｘ（ｔ_i ）＝ｘ_i 、ｉ＝１、・・・、ｎ
Ｙ（ｔ_i ）＝ｙ_i 、ｉ＝１、・・・、ｎ
Ｚ（ｔ_i ）＝ｚ_i 、ｉ＝１、・・・、ｎ
【００３９】
単一値分解法（singular value decomposition）はこれらの式の各系を解くための確固とした好ましい方法である。（例えば、「Ｃにおける数値配合：科学的計算の技法（Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing）」（William T. Vetterling（編集者）、Saul A. Teukolsky 、William H. Press（編集者）、およびBrian P. Flannery、Cambridge University Press、第５９頁乃至第７０頁、１９９７年））を参照されたい。
【００４０】
図３（Ａ）は元の取得点の２次元的投影図および計算により得られた中心線２９を示している図である。図３（Ｂ）は９０°回転した図３（Ａ）の各点および中心線を示している図である。
【００４１】
中心線の回りの血管壁部の計算
上記に示したように、本発明の方法において使用したアルゴリズムは血管の中心線に対して垂直な血管の断面が円形または多角形の形状になるように血管壁部の内部表面を概算する。それゆえ、この画像再構成図は血管が全体としてチューブの形状になるように模擬する。
【００４２】
３次元の画像再構成は固定または可変の半径（固定または可変の断面）のいずれのチューブ形状を発生するように行うこともできる。チューブとしての血管の画像再構成は好ましくは中心線に対して垂直な円形または多角形の切片（slice)または断面を計算してこれらの切片をつなぎ合わせてチューブを形成することにより行われる。
【００４３】
中心線に対する接線は以下の一連の式により表現できる。
【数５】

この式において、
【数６】

【００４４】
η（Ｖ）＝Ｖ／‖Ｖ‖とすると、中心線に対して垂直な単位ベクトルの一つが以下のように表現できる。
【数７】

【００４５】
図４（Ａ）は中心線に対して垂直に増分する法線ベクトル４１を伴う図３（Ａ）の各点および中心線を示している図である。また、図４（Ｂ）は図面に対して垂直な軸の回りに９０°回転した図４（Ａ）の各点、中心線およびベクトルを示している図である。
【００４６】
中心線に対して垂直であって先述のベクトルに対して垂直な別の単位ベクトルが以下の式で表現できる。
【数８】

【００４７】
２個の付加的な単位ベクトルは−Ｎ₀ （ｔ）および−Ｎ₁ （ｔ）である。それゆえ、中心線Ｆ（ｔ）に対して垂直な４個ベクトルの組Ｎ⁰ （ｔ）は以下のように中心線の回りに９０°増加しながら逆時計方向に並んでいる。
Ｎ⁰ （ｔ）＝（Ｎ₀ （ｔ），Ｎ₁ （ｔ），−Ｎ₀ （ｔ），−Ｎ₁ （ｔ））
【００４８】
Ｎ⁰ （ｔ）は中心線Ｆ（ｔ）から出て当該中心線Ｆ（ｔ）の周りの円上に突出する各ベクトルの極めて粗いサンプリングである。中心線の周りの円をサンプルする各ベクトルの組Ｎⁱ （ｔ）が与えられれば、付加的なベクトルは既に計算されたベクトルの合計の方向に向く。従って、４個ベクトルの組をＮ⁰ （ｔ）とする場合に、この組は以下に示すような８個ベクトルを含む新しい組Ｎ¹ （ｔ）に拡張できる。
【数９】

【００４９】
さらに、１６個ベクトルを含む別のベクトルの組Ｎ² （ｔ）およびそれ以上のものを同様に生じることができる。
【００５０】
ｒを中心線の任意の点の周りのチューブの半径とする。一定の半径のチューブの場合は、ベクトルＮ₁ （ｔ）に対応する中心線Ｆ（ｔ）の周りのチューブの表面における点は以下の式で表せる。
【数１０】

【００５１】
このチューブの半径ｒは各点の位置情報および中心線からのこれらの距離に基づいて選択できる。例えば、半径ｒは各点の中心線からの距離の平均値またはメジアン（中央値）として選択できる。あるいは、上記の画像再構成は当該画像再構成処理中の血管の諸寸法を代表し得るｒの値であって使用者により選択されたものを用いて行うことができる。
【００５２】
上記のチューブ形状の血管のワイヤ・フレーム画像再構成図が小さな長方形状のパッチにより構成でき、これらのパッチの各頂点はＳ_i （ｔ），Ｓ_i （ｔ＋Δ），Ｓ_i+1 （ｔ＋Δ），Ｓ_i+1 （ｔ）であって、一定の切片（slice)における２個の連続したベクトルに対応する点であり、これらの各点は当該チューブにおける次の隣接する切片または断面上の対応点に連接している。図５（Ａ）は図４（Ａ）の各点、中心線および第１のベクトルのワイヤ・フレーム画像再構成図を示している図である。図５（Ｂ）は図５（Ａ）の垂直軸の回りに９０°回転した図５（Ａ）のワイヤ・フレーム画像再構成図を示している図であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）のワイヤ・フレーム画像再構成図の一部分の拡大図を示している図である。図５（Ｃ）に示すような再構成図において、当該再構成図の各切片は１６面多角形により構成されている。なお、この多角形の面の数が増えるほど断面が円形に近くなることが理解されると考える。この多角形の各頂点は上記の単位ベクトルの１個の方向において中心線（図示せず）から出る半径（図示せず）を表現している。この多角形の各面は直線を有する切片内の隣接する頂点を連接することにより形成されている。さらに、各切片を連接する正方形が直線を有する隣接する切片上の対応する頂点を連接することにより形成されている。
【００５３】
さらに、この画像再構成はワイヤ・フレーム画像再構成図を形付ける各正方形に影をつけることにより完了する。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は図５（Ａ）および図５（Ｂ）にそれぞれ影をつけた画像再構成図を示している図である。当該技術分野において既知の標準的な製図法（例えば、「オープンＧＬ（ｒ）１．２プログラミング・ガイド、第３版：オープンＧＬ学習へのオフィシャル・ガイド、バージョン１．２（OpenGL(r) 1.2 Programming Guide, Third Edition: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 1.2）」（Mason Woo他、Addition-Wesley出版社、ニューヨーク、１９９９年）を参照されたい）によりワイヤ・フレーム画像再構成図を構成している個々の長方形にグレイ・スケールまたはカラー・スケールにより影をつけることにより、（陰影をつけない場合に）３次元の血管構造の平坦な２次元表現に見える構造を斜視図として表現できる。あるいは、位置および状態センサーの両方を有するカテーテルを使用することにより位置情報が状態情報と共に収集される場合には、上記のワイヤ・フレーム画像再構成図は個々の正方形の色や影が血管の各座標の関数として状態情報の異なる値を表現するように影や色をつけることができる。
【００５４】
上記において説明したように、本発明の方法は一定のまたは可変の断面を有するいずれの血管の画像再構成図も作成するように使用できる。可変の半径または断面を有するチューブの画像再構成は以下のような変形した切片（slice)の式を必要とする。
【数１１】

この式において、ｒ（ｔ）すなわち中心線Ｆ（ｔ）の周りの各切片の半径はそれ自体が（ｔ）の関数である。
【００５５】
また、上記において説明したように、各サンプル点Ｐ_i は中心線上における最も近い点として対応する点Ｆ（ｔ_i ）を有している。この点Ｐ_i と中心線上における対応する点Ｆ（ｔ_i ）との間の距離‖Ｐ_i −Ｆ（ｔ_i ）‖はＦ（ｔ_i ）における血管の半径を示す。この切片の半径は各サンプル点と当該切片の中心の近傍におけるこれらの点に対応する中心線上の各点との間の距離を平均化することにより決定できる。各切片において、各点がこの切片に近いものほど上記の平均化処理の計算において重み付けが大きくなる。言い換えれば、各切片の半径は各点と中心線との間の距離の重み付けした平均値として計算でき、より大きな重み付けが当該切片により近い点に与えられる。
【００５６】
図７および図８は上記の可変の半径の画像再構成アルゴリズムを用いた図２（Ａ）の位置情報のワイヤ・フレームおよび影付きの画像再構成図をそれぞれ示している図である。
【００５７】
一定または可変の半径を有する血管を画像再構成するための決定には多くのファクターを必要とする。特に、可変の半径を有するチューブの高品質な画像再構成には、血管断面の周りにおいて取得するさらに多くのデータ点が必要である。この必要性はこれらの点を取得するためにさらに長い時間を必要とすることを意味する。一方、一定の半径のチューブは、例えば、血管内にカテーテルを単に移動するだけで取得できるような、血管断面の周りにおける比較的少ない数のデータ点により再構成できる。一定半径の画像再構成は血管の断面における変化について何ら述べていないが、３次元の血管の形状を正確に描写することが期待される。
【００５８】
既に説明したように、同時係属で共通に譲渡された米国特許出願第０９／１２２，１３７号および同第０９／３５７，５５９号は心臓の電気的活性度をマッピングする方法を開示している。これらの出願において開示されている画像再構成処理は、各サンプル点の容積内における一定の画像再構成空間内に、好ましくは楕円形のような、初期的な閉じた３次元の曲面を定めて予備的なマップを作成することにより行われる。この閉じた曲面は各サンプル点の画像再構成図に類似する形状に大まかに調整される。その後、柔軟なマッチング処理を１回以上繰り返して行って、この閉じた曲面を画像再構成している実際の空間の形状に類似させる。図２（Ａ）および図２（Ｂ）のデータがこれらの同時係属出願のアルゴリズムを用いて画像再構成され、これらのデータの影付きの画像再構成図が上記の方法により図９（Ａ）および図９（Ｂ）のように示される。本発明の方法は心臓の画像再構成用に構成された上記の方法よりも再現性よく血管を画像再構成するのに有効であることが理解されると考える。
【００５９】
以上、本発明をその最も好ましい実施形態について説明したが、本明細書における詳細な説明により、特許請求の範囲およびその実施態様に記載される本発明の範囲および趣旨に逸脱しない限りにおいて上記実施形態の種々の変形および変更が可能であることが理解できると考える。
【００６０】
本発明の実施態様、参考態様は以下の通りである。
（参考態様Ａ）
位置センサーを内蔵するカテーテルを用いて血管の内部表面を画像再構成する方法において、
（ａ）血管内にカテーテルを進入させる工程と、
（ｂ）血管内の複数の取得点において前記センサーから位置情報を得る工程と、
（ｃ）前記位置情報に基づいて血管の中心線を計算する工程と、
（ｄ）血管の内部表面を計算する工程とから成る方法。
（１）前記中心線がパラメータ関数として示される参考態様Ａに記載の方法。
（２）前記パラメータ関数が多項式の形態である参考態様（１）に記載の方法。
（３）前記取得点と当該取得点に最も近い前記中心線上の各点との間の距離が最小化される参考態様Ａに記載の方法。
（４）前記距離が最小二乗法に従って最小化される参考態様（３）に記載の方法。
（５）前記血管の内部表面が概ね円形の断面状に画像再構成される参考態様Ａに記載の方法。
【００６１】
（６）前記画像再構成処理が前記中心線の周りの血管の切片を計算する工程から成る参考態様Ａに記載の方法。
（７）前記切片が前記中心線に対して垂直である参考態様（６）に記載の方法。
（８）前記中心線に対して垂直な切片が一定の断面を有している参考態様（７）に記載の方法。
（９）前記中心線に対して垂直な切片が可変の断面を有している参考態様（７）に記載の方法。
（１０）前記画像再構成図における各点から中心線までの距離が前記取得点から中心線までの距離の関数である参考態様Ａに記載の方法。
【００６２】
（１１）前記画像再構成図における各点から中心線までの距離が前記取得点から中心線までの平均の距離である参考態様（１０）に記載の方法。
（１２）前記画像再構成図における各点から中心線までの距離が前記取得点から中心線までの距離のメジアン値である参考態様（１０）に記載の方法。
（１３）前記関数が前記取得点から中心線までの距離の重み付けした平均値である参考態様（１０）に記載の方法。
（１４）前記重み付けした平均値が取得点に近いほどより大きな重みを与える参考態様（１３）に記載の方法。
（１５）前記距離が使用者により選択される参考態様（１０）に記載の方法。
【００６３】
（１６）さらに、前記取得点において状態情報を得る工程から成る参考態様Ａに記載の方法。
（１７）前記画像再構成がカラー・コード化されて前記状態情報の値を示す参考態様（１６）に記載の方法。
（１８）前記取得点の中間の血管表面における状態情報の値が補間処理される参考態様（１６）に記載の方法。
（１９）さらに、画像再構成処理した血管表面を表示する工程から成る参考態様Ａに記載の方法。
（２０）前記位置情報がカテーテルを血管内に移動することにより得られる参考態様Ａに記載の方法。
【００６４】
（２１）前記位置情報が血管断面の周りの血管壁部上の点をサンプリングすることにより得られる参考態様Ａに記載の方法。
（２２）前記位置センサーが電磁気センサーである参考態様Ａに記載の方法。
（実施態様Ｂ）
血管の内部表面を画像再構成するための装置において、
（ａ）位置センサーを内蔵するカテーテルと、
（ｂ）血管内の複数の点において前記センサーから位置情報を得るための手段と、
（ｃ）前記位置情報に基づいて血管の中心線を計算するための手段と、
（ｄ）血管の内部表面を計算するための手段とから成る装置。
（２３）さらに、画像再構成図を表示するための手段から成る実施態様Ｂに記載の装置。
（２４）前記センサーが電磁気センサーである実施態様Ｂに記載の装置。
【００６５】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、位置センサーを内蔵したカテーテルを用いて血管の内部表面を画像再構成するための優れた方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するために使用する装置の概略図である。
【図２】図２（Ａ）は位置センサーを内蔵するカテーテルにより血管内において得た各位置の２次元的投影図を示している図であり、図２（Ｂ）は９０°回転した図２（Ａ）の各位置の投影図を示している図である。
【図３】図３（Ａ）は計算処理した血管の中心線を伴う図２（Ａ）の各位置の投影図を示している図であり、図３（Ｂ）は９０°回転した図３（Ａ）の各位置および中心線の投影図を示している図である。
【図４】図４（Ａ）は中心線に対して垂直に増加して引いた垂直ベクトル線を伴う図３（Ａ）の各位置および中心線の投影図を示している図であり、図４（Ｂ）は（図面に対する）垂直軸の回りに９０°回転した図４（Ａ）の各点、中心線およびベクトルの投影図を示している図である。
【図５】図５（Ａ）は図２（Ａ）に示した血管の各位置のワイヤ・フレーム画像再構成図を示している図であり、図５（Ｂ）は９０°回転した図５（Ａ）の血管のワイヤ・フレーム画像再構成図を示している図であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）のワイヤ・フレーム画像再構成図の一部分の拡大図を示している図である。
【図６】図６（Ａ）は図２（Ａ）に示した血管の各位置の影付きの画像再構成図を示している図であり、図６（Ｂ）は９０°回転した図６（Ａ）の血管の影付きの画像再構成図を示している図である。
【図７】血管が可変半径アルゴリズムにより再構成されている図２（Ａ）の血管の各位置のワイヤ・フレーム画像再構成図を示している図である。
【図８】血管が可変半径アルゴリズムにより再構成されている図２（Ａ）の血管の各位置の影付き画像再構成図を示している図である。
【図９】図９（Ａ）は心臓のような器官の画像再構成用に構成されたアルゴリズムによる図２（Ａ）および図２（Ｂ）の各点の画像再構成図を示している図であり、図９（Ｂ）は９０°回転した図９（Ａ）の画像再構成図を示している図である。
【符号の説明】
２１ カテーテル
２６ 取得点
２８ センサー
２９ 中心線
３４ コンソール
３６ コンピュータ

Claims (4)

1. 血管の内部表面を画像再構成するための装置において、
   （ａ）位置センサーを内蔵するカテーテルと、
   （ｂ）血管内の複数の点において前記センサーから位置情報を得るための手段と、
   （ｃ）前記位置情報に基づいて血管の中心線を計算するための手段と、
   （ｄ）血管の中心線を計算するための手段で計算された血管の中心線に対して垂直の血管断面が所定形状となるように、血管の内部表面を計算するための手段とから成る装置。
2. 前記血管の内部表面が概ね円形の断面状に画像再構成される請求項１に記載の装置。
3. さらに、画像再構成図を表示するための手段から成る請求項１に記載の装置。
4. 前記センサーが電磁気センサーである請求項１に記載の装置。

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