JP4746793B2 - 心室のマップ化を行なう方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【関連出願の参照】
本出願は１９９９年９月２１日付け出願の米国特許願０９／３３３，４７７号の継続出願である。該米国特許願は参考のために添付されている。
【０００２】
【本発明の分野】
本発明は一般に患者の器官の状態および特性をマップ化（ｍａｐｐｉｎｇ）する方法および装置、特に一つまたはそれ以上の心室の電気的および／または機械的活動度のマップ化を行なう方法および装置に関する。
【０００３】
【本発明の背景】
最も普通の症状が心室性頻拍（ＶＴ）である心臓の不整脈は死亡の主要な原因となっている。多くの患者の場合、ＶＴは心室の内部表面近くに存在する１〜２ｍｍの病変部位によって起こる。ＶＴの治療の一つは心臓からその病変部位に至る電気的な経路のマップ化を行なった後、活性部位を切除する方法である。
【０００４】
米国特許５，５４６，９５１号および米国特許願０８／７９３，３７１号、並びにＰａｔｅｎｔ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｔｒｅａｔｙによって受理され国際特許公開明細書９６／０５７６８号として出版された対応する出願には、心臓の組織の電気的な特性、例えば局所的な活性化時間を心臓内部の正確な位置の関数として感知する方法が記載されている。これらの特許文献は参考のために全文を添付した。心臓の中に挿入した一つまたはそれ以上のカテーテルによってデータが取得される。このカテーテルはその遠位端に電気センサーと位置センサーをもっている。これらのデータに基づいて心臓の電気的な活動度のマップを作る方法は同一出願人による１９９８年７月２４日付けの米国特許願０９／１２２，１３７号、およびその対応するヨーロッパ特許願ＥＰ９７４，９３６号、並びに１９９９年７月２２日付けの米国特許願０９／３５７，５５９号に記載されている。これらの特許願は参考のために添付されている。これらの特許願に示されているように、心臓の内面の約１０〜２０個の点において位置と電気的活動度を最初に測定することが好ましい。この時これらのデータ点は一般に満足すべき品質で心臓の表面を予備的に再構築するのに、即ちマップを作るのに十分である。心臓の電気的な活動度についてもっと詳細なマップをつくるためには、さらに他の測定点から取得されたデータをこの予備的なマップと組み合わせることができる。このようにして得られた詳細なマップは、例えば組織の切除のような治療行動過程において心臓の電気的活動度の伝播を変化させ正常な心拍数を回復させることを決定するための基礎として役立つであろう。
【０００５】
位置センサーを含むカテーテルは心臓の表面の点の軌跡を決定するのに用いることができる。これらの軌跡は組織の収縮性のような運動の特性を推測するのに使用できる。米国特許５，７３８，０９６号および同６，０６６，０９４号に記載されているように、心臓の中の十分な数の点について軌跡の情報を採取した場合このような運動特性を描くマップをつくることができる。これらの特許は参考のために添付されている。運動特性に関する高品質のマップは、心室の容積の周りに代表的に配置された十分な数の点を取得できることに依存している。
【０００６】
予備的なマップを作る際、調べようとしている心室の容積全体の輪郭を描くのに十分な間隔で点を採取することが望ましい。予備的なマップが心臓の容積の輪郭を適切に描いていれば、さらに点を取得して詳細なマップをつくり、正確な診断と治療を行なうことができる。しかし例えば採取された点が心臓の容積の一部だけに局在化するような不十分なサンプリングが行なわれ、その結果不完全なマップが得られることが多い。さらにサンプリングを行なうと、部分的な心臓の容積のさらに詳細なマップをつくることができるが、これは診断および治療には不適切である。
【０００７】
上記のシステムを使用して心臓のマップをつくる場合、予備的な再構築を行なうための予備的なデータ点は、一般に心臓外科医が心室の内部のカテーテルの先端の位置を観察できる例えばＸ線透視法のような画像診断装置の案内の下で得られる。予備的なマップがつくられると、この予備的なマップ、および例えば電磁センサーまたは音響センサーをベースにした位置決めシステムの案内の下に以後のデータ点を得ることができる。不幸にして支援システムをもたないＸ線透視法は心臓の内部の局所的な特徴を比較的うまく視覚化することはできない。検査しながら造影剤を心室に注入する造影剤支援Ｘ線透視法では局部の観察が著しく改善されるが、造影剤によってカテーテルの先端の観察が不明瞭になる。即ちＸ線透視法は、心臓の全容積の概略を含む電気的活性度の予備的なマップをつくるのに必要な心臓内部の点へと心臓外科医を適切に案内するには不十分である。患者に対し造影剤およびイオン化放射線は潜在的に有害な影響をもっているため、透視法によって集積できるデータの量には制限がある。
【０００８】
典型的には心臓の或る点における電気的活動度は、遠位端またはその近くに電気センサー（例えば電極）を含むカテーテルを心臓の中のその点へと前進させ、組織を電極にしっかりと接触させ、その点におけるデータを取得することによって測定される。別法として、電気的活動度は多重電極を含むカテーテルを用いて測定される。多重電極をもつカテーテルの場合には、一般に一つまたはそれ以上の電極がカテーテルの先端に存在し、他の電極はカテーテルの胴部に沿って存在することができる。
【０００９】
一般に、電極と組織の間の電気的接触を良好に保ち、信頼のもてる安定した電気的な読みを得ることが重要である。Ｘ線透視法では局所的な詳細が欠けた画像が得られる。従ってこの画像診断装置の案内の下に測定を行なう場合、カテーテルの先端は実際には組織と有効に接触していないことがある。或いはまたこのような測定を行なう場合カテーテルの先端が組織に過度の圧力をかけ、心臓内の組織を傷つける恐れもある。
【００１０】
ＰＣＴ出願国際特許公開明細書９８／３５７２０号にはマップ化容積が拡大されたＸ線で案内される外科用位置決めシステムが記載されている。この出願では、心室に関して得られた画像の中に含まれる局所的な情報に案内されて心室のマップ化を行なう目的でカテーテルの先端を移動させることについての記載または示唆はない。
【００１１】
米国特許５，３９１，１９９号には、心臓の不整脈を治療する装置および方法が記載されている。この特許の方法は、マップ化すべき器官の透視的な画像を取得し、該器官の近傍の場所または内部に一つまたはそれ以上のカテーテルを前進させ、各カテーテルの遠位端の場所を非イオン化性の場において感知し、該器官の局所的な情報を感知し、該局所的な情報を処理して一つまたはそれ以上のデータ点をつくり、該一つまたはそれ以上のデータ点を該器官または構造の透視的な画像に重ね合わせる方法である。該米国特許５，３９１，１９９号では、カテーテルの先端の中またはその近傍に含まれる位置センサーの位置的な基準座標系を用い画像の位置合わせを行なうことは記載または示唆されていない。さらに該米国特許には、心室の得られた画像の中に含まれる局所的な情報の案内の下にカテーテルの先端を移動させることも記載または示唆されていない。
【００１２】
米国特許５，４３３，１９８号には心臓の切除手術のための装置および方法が記載されている。この米国特許の装置および方法では、多重電極カテーテルを皮膚を通して患者の心臓に導入し、種々の心臓内部位の近傍に配備できるようにする。電極はマップ化・ユニット、切除電源供給ユニット、および整調（ペース合わせ、ｐａｃｉｎｇ）ユニットに連結でき、これらすべてのユニットはコンピュータで制御されている。起点の頻脈部位から出る心臓内の電位計信号を電極により検出することができる。その到達時間を処理して種々の視覚的なマップをつくるが、これは起点の頻脈部位へとカテーテルを操縦して行くための実時間的な案内を行なうとされる。一態様においては、該米国特許５，４３３，１９８号の装置はまた、カテーテルおよび心臓の異なった画像になった物理的な視野を与え得る物理的画像システムを備えている。これらの物理的な視野は種々の視覚的なマップの中に組み込まれてもっと自然な表現を行なえると言われている。該米国特許５，４３３，１９８号には、位置的な基準座標系の中におけるカテーテルの先端の三次元的な位置情報を与えるセンサーをもったカテーテルの使用、或いは該基準座標系を用いて行なわれる心室の画像の位置合わせについての記載または示唆はない。
【００１３】
米国特許６，０５２，６１８号には心臓の中の電気的な活動度のマップ化を行なう装置が記載されている。この特許の装置は例えば透視診断装置のような、解剖学的な参照画像として患者の心臓の生体での物理的画像を生成する画像ユニット；患者の心臓の中の心臓内での電気的な活動度を感知するための少なくとも一つの電極を有する電極カテーテル；および心臓の中の異なった点において感知した電気的活動度から活性化時間を決定するための信号処理ユニットをもっている。この米国特許６，０５２，６１８号はさらに、心臓の中の異なった点における活性化時間を示すがグラフ画像を生成し、このグラフ画像を解剖的な画像と重ね合わせる装置を含んでいる。該米国特許６，０５２，６１８号には、位置的な基準座標系の中におけるカテーテルの先端の三次元的な位置情報を与えるセンサーをもったカテーテルの使用、或いは該基準座標系を用いる心室の画像の位置合わせについて記載または示唆されていない。さらに該特許の第３欄、３４〜３８行に記載されているように、「このタイプの画像では、心臓は良くともぼんやりした影としてしか現れない。これらの図には心臓は全く示されていない。Ｘ線写真に最も明瞭に見える身体の部分は骨格の部分、例えば脊椎の椎骨および肋骨である。」即ち米国特許６，０５２，６１８号には、カテーテルの先端の移動を案内するのに適した局所的な情報を含む画像の使用についての記載または示唆はない。
【００１４】
【本発明の概要】
本発明は患者の心室の状態を心臓内においてマップ化する方法に関する。本発明方法は心室の電気的、機械的または電気機械的状態をマップ化するのに適用することが好ましい。本発明方法は任意の心室に適用することができるが、特に左心室のマップ化を行なうのに有用である。マップ化は遠位端を有するマップ化用カテーテルを用いて行なわれる。カテーテルの遠位端はその中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーを有し、該センサーは心室の状態に関する情報を感知し、位置的な基準座標系の中におけるカテーテルの先端の三次元的な位置情報を与えることができる。本発明方法は第１の投影から採られた心室の第１の画像および該第１の投影とは異なった第２の投影から採られた心室の第２の画像を取得する過程を含んでいる。好ましくはこれらの二つの投影は約７５〜１０５°の角度、さらに好ましくは約９０℃の角度で離されている。第１および第２の画像は二つの透視図、例えば左前方へ傾いた（ＬＡＯ）投影および右前方へ傾いた（ＲＡＯ）投影から採られる。二つの画像は心臓のサイクルの同じ位相において、好ましくは心拡張期の終わりにおいて心室を描画する造影剤支援Ｘ線透視画像であることが好ましい。第１および第２の心室の画像は両方とも心室の輪郭を含む局所的な情報を含んでいる。本発明法はさらに位置的な基準座標系を用い第１および第２の画像の位置合わせを行なう過程を含んでいる。マップ化用のカテーテルの遠位端は心室の中をデータ取得点へと前進し、ここで状態の情報および位置情報が少なくとも一つのセンサーを用いて取得される。カテーテルの先端は第１および第２の画像に含まれる或いはそれから誘導される局所形態的な情報に案内されて心室の中のデータ取得点へと移動する。カテーテルの移動を案内するのに用いられる局所的な情報は、好ましくは心室の画像に含まれる局所的な情報から誘導された三次元の再構築画像のような心室の再構築画像である。状態と位置の情報を第１の取得点で取得した後、同様にしてカテーテルの先端をさらに他の取得点へと移動させ、ここで状態および位置についての他の情報が取得される。データ取得点は好ましくは取得された状態および位置の情報からつくられる心室の状態のマップを生成せせ得るのに十分な数と間隔をもっている。
【００１５】
一具体化例においては、該少なくとも一つのセンサーは三次元の位置情報並びに機械的な状態の情報の両方を与え得る位置センサーから成っている。他の具体化例においては、該少なくとも一つのセンサーは三次元の位置情報を与え得る位置センサー並びに電気的情報を感知する電極から成っている。該少なくとも一つのセンサーは、患者の体外にある磁場発生器によって発生した磁場の強さに応答する信号を生じる電磁センサーから成っていることが好ましく、この場合該信号の強度が基準座標系の中におけるセンサーの三次元的な位置の指標となる。
【００１６】
本発明による心室のマップ化を行なう方法は、さらに第１および第２の投影の各々からスケーリング用の物体の画像を取得する過程を含んでいることが好ましい。スケーリング用の物体の画像は心室の画像のスケーリングを行なうのに使用される。本発明方法はさらに心室の第１および第２の画像を取得する前に患者に対する登録位置センサーを固定する過程を含んでいることが好ましい。位置合わせ用の位置センサーはその画像が心室の画像の中に含まれるように固定される。位置合わせ用の位置センサーの三次元の位置座標を決定し、これを基準座標系の中で心室の画像の位置合わせを行なうのに使用する。
【００１７】
他の具体化例においては、本発明は患者の心室の状態を心臓内においてマップ化する方法に関する。本発明方法は心室の電気的、機械的または電気機械的状態をマップ化するのに適用することが好ましい。本発明方法は任意の心室に適用することができるが、特に左心室のマップ化を行なうのに有用である。マップ化は遠位端を有するマップ化用カテーテルを用いて行なわれる。カテーテルの遠位端はその中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーを有し、該カテーテルは心室の状態に関する情報を感知し、位置的な基準座標系の中におけるカテーテルの先端の三次元的な位置情報を与えることができる。カテーテルの遠位端を心室の中へと前進させ、さらに心室の中のデータ取得点へと移動させる。カテーテルの先端の移動は、再構築画像、好ましくは位置的な基準座標の中で位置合わせされた心室の局所的な特徴の三次元の再構築画像によって案内される。状態と位置の情報を第１の取得点で取得した後、同様にしてカテーテルの先端をさらに他の取得点へと移動させ、ここで状態および位置についての他の情報が取得される。データ取得点は、好ましくは取得された状態および位置の情報からつくられる心室の状態のマップを生成させ得るのに十分な数と間隔をもっている。
【００１８】
カテーテルの先端の移動を案内するのに用いられる心室の再構築画像は、好ましくは第１の投影から採られた心室の第１の画像および第２の投影から採られた心室の第２の画像に基づいている。この第１の投影と第２の投影は約７５〜１０５°の角度、さらに好ましくは約９０℃の角度で離されている。第１および第２の画像はＬＡＯの投影およびＲＡＯの投影から採られる。第１および第２の画像はそれぞれ心室の局所的情報を含んでいる。該画像に中に含まれる局所的な情報は心室の輪郭を含んでいることが好ましい。第１および第２の心室の画像は好ましくは造影剤支援Ｘ線透視画像である。これらの画像は心臓のサイクルの同じ位相において、好ましくは心拡張期の終わりにおいて心室を描画していることが好適である。
【００１９】
一具体化例においては、該少なくとも一つのセンサーは三次元の位置情報並びに機械的な状態の情報の両方を与え得る位置センサーから成っている。他の具体化例においては、該少なくとも一つのセンサーは三次元の位置情報を与え得る位置センサー並びに電気的情報を感知する電極から成っている。該少なくとも一つのセンサーは、患者の体外にある磁場発生器によって発生した磁場の強さに応答する信号を生じる電磁センサーから成っていることが好ましく、この場合該信号の強度が基準座標系の中におけるセンサーの三次元的な位置の指標となる。
【００２０】
本発明による心室のマップ化を行なう方法は、さらに第１および第２の投影の各々からスケーリング用の物体の画像を取得する過程を含んでいることが好ましい。スケーリング用の物体の画像は心室の画像のスケーリングを行なうのに使用される。本発明方法はさらに心室の第１および第２の画像を取得する前に患者に対する登録位置センサーを固定する過程を含んでいることが好ましい。位置合わせ用の位置センサーはその画像が心室の画像の中に含まれるように固定される。位置合わせ用の位置センサーの三次元の位置座標を決定し、これを基準座標系の中で心室の画像の位置合わせを行なうのに使用する。
【００２１】
本発明の他の態様は心室の状態のマップ化を心臓内で行なう装置に関する。本発明の装置は遠位端をもったマップ化用のカテーテルを具備している。カテーテルの遠位端はその中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーをもっている。該少なくとも一つのセンサーは心室の状態の情報を感知することができ、基準座標系の中におけるカテーテルの先端の三次元の位置情報を与える。本発明の装置はさらに位置的な基準座標系を用い複数の心室の画像の位置合わせを行なう装置を備えている。心室の画像は心室に関する複数の投影から採られ、心室の局所的な情報を含んでいる。本発明の装置はまた少なくとも一つのセンサーを用いて心室の中の複数のデータ取得点における状態の情報および位置の情報を取得する信号処理回路を備え、ここで該データ取得点は心室全体に亙り心室の状態のマップ化を行なうことができるほど十分な数および間隔をもっている。
【００２２】
カテーテルの遠位端の中またはその近傍に含まれる該少なくとも一つのセンサーは、三次元の位置の情報を与え得る位置センサーおよび電気的な情報を感知するための電極を含んでいることが好ましい。さらに好ましくは、該少なくとも一つのセンサーは、患者の体外にある磁場発生器によって発生される磁場の強さに応答する信号を生じる電磁センサーから成っていることが好ましい。この場合該信号の強度が基準フレームの中におけるセンサーの三次元的な位置の指標となる。
【００２３】
本発明の心室のマップ化を行なう装置はさらにスケーリング用の物体を含んでいることが好ましい。また本発明の装置はさらに基準座標系を用いて画像の位置合わせを行なうための位置合わせ用位置センサーを含んでいることが好ましい。
【００２４】
好ましくは本発明の装置はさらに、再構築画像を、好ましくは心室の画像の中に含まれる局所形態的な情報から三次元の心室の再構築画像を構築する画像処理回路を含んでいる。また本発明の装置はさらに、少なくとも一つの該センサーを用いて取得された状態および位置の情報を用い心室の状態のマップ化を行なう回路を備えていることが好ましい。
【００２５】
他の具体化例においては、心室の状態のマップ化を心臓内で行なう装置に関する。本発明の装置は遠位端をもったマップ化用のカテーテルを具備している。カテーテルの遠位端はその中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーをもっている。該少なくとも一つのセンサーは心室の状態の情報を感知することができ、基準座標系の中におけるカテーテルの先端の三次元の位置情報を与える。本発明の装置はさらに、基準座標系の中において心室の局所的な再構築画像、好ましくは三次元の再構築画像を構築する画像処理回路、並びに少なくとも一つのセンサーを用い心室の中の複数のデータ取得点における状態の情報および位置の情報を取得する信号処理回路を備えている。状態の情報および位置の情報は心室全体に亙り心室の状態のマップ化を行なうことができるほど十分な数および間隔をもった点に置いて取得される。。
【００２６】
本発明の装置に使用される画像処理回路は心室の複数の画像から局所的な再構築画像を構築することが好ましい。画像は心室に関する複数の投影から採られ、各画像は心室の局所的な情報を含んでいる。
【００２７】
カテーテルの遠位端の中またはその近傍に含まれる該少なくとも一つのセンサーは、三次元の位置の情報を与え得る位置センサーおよび電気的な情報を感知するための電極を含んでいることが好ましい。さらに好ましくは、該少なくとも一つのセンサーは、患者の体外にある磁場発生器によって発生される磁場の強さに応答する信号を生じる電磁センサーから成っていることが好ましい。該信号の強度が基準座標系の中におけるセンサーの三次元的な位置の指標となる。
【００２８】
本発明の心室のマップ化を行なう装置はさらにスケーリング用の物体を含んでいることが好ましい。また本発明の装置はさらに基準座標系を用いて画像の位置合わせを行なうための登録位置センサーを含んでいることが好ましい。
【００２９】
本発明の他の特徴および利点は添付図面を参照して下記に行なわれる本発明の詳細な説明によりさらに明らかになるであろう。
【００３０】
【詳細な説明】
（好ましい態様の詳細な説明）
本発明は被験者の心室の状態を心臓内サーベイするための方法及び装置に関する。発明の方法及び装置はいずれの心室の状態もサーベイすることができるが、それらは特に左心室の状態をサーベイするのに有用である。
【００３１】
発明の方法及び装置は心室を含んでなる組織の１種類以上の状態又は特性をサーベイするために使用することができる。「状態」の用語は本明細書で使用する場合は、スケール又はベクトル量のいずれかを意味し、例えば電気的特性、温度、ｐＨ、局所的心臓の動き又は何かその他の状態の指標又はそれらの組み合わせ物を含んでなる可能性がある。発明の方法及び装置は、それらに限定はされないが、電圧、インピーダンス、伝導速度及び局部活性化時間（ＬＡＴ）を含む心室の電気的特性をサーベイするのに、特に有用である。
【００３２】
「サーベイ」の用語は本明細書で使用される場合は、心室内の代表的地点の心室の状態に関するデータの収集を表す。状態の情報は個別に収集しても、又は各データ点が心室内の与えられた３次元座標における状態の情報を反映するであろうように位置の情報と一緒に収集してもよい。サーベイ期間中に複数の地点を収集する場合、サーベイは心室全体の状態の情報の包括的な描写を提供するのに有用である可能性がある。代替的には、サーベイは心室内で比較的少数の地点の収集をする予備的なものにすることができる。しかし、たとえ予備的サーベイの場合でも、その地点の数及び心室内の分布が十分である場合は、その詳細な状態をその後のより包括的な収集を利用して決定することができる心室の「境界図」を確定するために、生成されるデータを使用することができる。発明の方法及び装置は特にこれらの予備的サーベイを実施するために有用である。
【００３３】
図２０は発明の方法を実施するための好ましい位置センサー位置付けシステム１９の素子を示す。当該装置はヒトの身体中に挿入するためのカテーテル２１を含む。カテーテル２１の遠位端２４は遠位先端２２に隣接する、診断的及び／又は治療的機能を実施するための機能的部分２３を含む。機能的部分２３は好ましくは、例えば、引用により本明細書中に取り込まれている、米国特許第５，３９１，１９９号明細書又は国際公開第９７／２４９８３号パンフレットに記載のような電気生理学的測定を実施するための電極又はセンサーを含んでなる。代替的に又は更に、機能的部分２３は身体内の地点のパラメーター値を記録するためのその他の診断装置を含むことができる。機能的部分２３はまた当該技術分野で知られている治療的装置を含むこともできる。
【００３４】
遠位端２２は好ましくは、身体内のカテーテル位置及び好ましくはその向きを決定するために使用される信号を発生する位置のセンサー２８を含む。位置のセンサー２８は好ましくは、先端２２と固定された関係で機能的部分２３に隣接している。位置のセンサー２８は好ましくは、その全体が引用により本明細書中に取り込まれている国際公開第９６／０５７６８号パンフレットに記載のような３種類のコイルを含んでなる。位置のセンサー２８は外部から適用される磁場に対する６次元の位置及び向きの情報の連続的生成を可能にする。代替的には、位置のセンサー２８は、引用により本明細書に取り込まれている米国特許第５，３９１，１９９号、同第５，４４３，４８９号明細書及び国際公開第９４／０４９３８号パンフレットに記載のようなその他の位置のセンサー及び／又は座標のセンサーを含んでなる可能性がある。更に、先端２２はＸ線透視装置のような映像化装置下で先端を可視化させるために不透明なマーク用物質で被覆することができる。
【００３５】
カテーテル２１は好ましくは、所望の方向にカテーテル２１の遠位端２４を操作するために使用される制御装置３２をもつハンドル３０を含む。カテーテル２１は好ましくは、先端２２の再配置を容易にするために、遠位端２４に、当該技術分野で既知のような操作機構を含んでなる。
【００３６】
カテーテル２１は延長ケーブル２５により、使用者にカテーテル２１の機能を観察し、調節することを可能にさせるコンソール３４に接続されている。コンソール３４は好ましくは、コンピューター３６、キーボード３８、具体的にはコンピューター３６の内部にある信号処理回路４０及びディスプレー４２を含む。信号処理回路４０は具体的には、位置のセンサー２８及び機能的部分２３からの信号を含むカテーテル２１からの信号を受信し、増幅し、フィルターし、そしてディジタル化させ、そこで、これらのディジタル化された信号がコンピューター３６により使用されて、状態の情報並びにカテーテル先端２２の位置及び／又は向きを計算する。代替的には、回路４０がすでに増幅され、フィルターされそして／又はディジタル化されている信号を受信するような適切な回路を、カテーテル２１自体と連結させることができる。好ましくは、コンピューター３６は位置の情報及び状態の情報を貯蔵するためのメモリーを含む。コンピューター３６はまた、ビデオ又はＤＩＣＯＭプロトコールインターフェイスのいずれかを使用する映像化の様相から映像を捕捉し、そしてその映像からの局所解剖学的情報を早急に引き出すための映像処理回路を含んでなる。コンピューター３６内に含まれる映像処理回路はまた、対照の位置センサーの位置付けシステムのフレームと映像を位置合わせし、心室の映像内に含まれた心室の局所解剖学的情報から心室の再構成物を計算する。コンピューター３６は好ましくは更に、心室の再構成物をディスプレーし、そして身体内のカテーテル先端２２をディスプレーしているその他の映像と局所解剖学的映像を重ね合わせるための手の込んだグラフィックスの回路を含んでなる。輪郭の情報を含む映像、カテーテルの先端２２を示す映像、心室の再構成物１６０（図１９）を示す映像及びこれらの映像の重ね合わせはディスプレー４２上に表示される。好ましくは、コンピューターには複数のＥＣＧ体表リード線５２に接続されているＥＣＧモニター７３からの体表ＥＣＧ信号を受信するような装置が付いている。代替的には、ＥＣＧモニターもまた回路４０により直接実施することができる。
【００３７】
本発明と関連して使用される位置のセンサーの位置付けシステムの追加的素子が図２１にスキームにより示されている。医師５１が、カテーテル遠位先端２２の機能的部分２３中に含まれる電極及び位置のセンサー２８が心室内にあるように、患者１１０の心臓２９の心室中に、例えば血管内アプローチを使用して、血管の切開によりカテーテル２１を挿入する。本出願の指定者に指定され、それらの全体の明細を引用により本明細書中に取り込んでいる、１９９５年１月２４日出願の国際公開第９６／０５７６８号パンフレット及び米国特許第５，３９１，１９９号明細書に記載の代表的位置のセンサーに従うと、センサー２８は患者９０に近位の手術用テーブル１０８に固定された電磁場発生用コイル２７により発生される外部から適用される磁場に反応して信号を発生する。センサー２８により発生された信号の大きさは適用された磁場中のセンサーの位置及び向きに左右される。磁場発生機コイル２７はケーブル４１により、信号処理回路４０の一部である駆動回路に接続されている。回路４０は発生機コイル２７の操作及び全体的な位置のセンサーの位置付けシステムを制御する。
【００３８】
代替的には、発明のシステムはカテーテル内の磁場発生機コイル及び患者に対して外部のセンサーを使用することができる。
【００３９】
発明の方法はまた、心室の映像の獲得期間中に患者に固定された位置合わせ用位置センサー（対照センサー）１２４を使用する。位置合わせ用位置センサー１２４はケーブル４９により回路４０に接続されている。映像中の位置合わせ用位置センサー１２４の２次元座標及び位置のセンサーの位置付けシステムの対照のフレーム内のセンサー１２４の３次元座標が、対照の位置のセンサーの位置付けシステムのフレームと映像を位置合わせするために使用される。
【００４０】
発明のシステム及び方法は電磁センサーに関して本明細書には説明されているが、３次元の位置の情報及び場合によっては向きの情報を提供するあらゆるその他の位置のセンサーを発明の実施に使用することができる。更に、有用な説明的なセンサーは音響センサー及び磁気センサーを含む。例えば、それらの明細の全体を引用により本明細書中に取り込んでいる、米国特許第５，４０９，０００号明細書及び国際公開第９９／０５９７１号パンフレットに開示された種類の音響センサーを、発明のシステム及び方法に従って使用することができる。
【００４１】
米国特許第５，３９１，１９９明細書に開示されているように、心臓の電気的活性を作図することは、心臓内の１部位にカテーテル２１の遠位先端２２を配置すること、その部位の位置の情報及び電気的情報を感知すること、その部位で感知された位置の情報及び電気的情報を処理してデータポイントを作成すること、並びにこれらの段階を十分な回数繰り返して心臓の電気経路の図を作成することにより実施される。心室の電気的活性の正確な作図のためには、遠位先端２２の電極が各部位の心臓壁に接触している時に、位置のデータ及び電気的データを感知することが好ましい。
【００４２】
心室の生成された電気図からの異常な電気経路の原因となる病巣を確認後、病巣部位の心筋表面を切除することにより、異常な経路を処置することができる。図２１に示すように、切除は具体的には、カテーテル２１の遠位先端２２に含まれる電極に回路４０及びケーブル２５を介して切除電源５３から当該部位へＲＦエネルギーを供給することにより実施される。代替的には、例えば、それらの明細が引用により本明細書中に取り込まれている、同時係属米国特許出願第０９／１９，４５３号及び同第０９／３７９，５４０号明細書に記載のような位置感知能を有する配達カテーテルを使用して病巣部位に治療薬を配達することができる。
【００４３】
発明の本態様においては、心室は遠位先端２２を有する作図用カテーテル２１の補助により作図される。カテーテルは、好ましくはそれに位置が固定された関係で、カテーテルの遠位先端２２中に又はそれの近位に少なくとも１個のセンサーを有する。この少なくとも１個のセンサーは心室の状態の情報を感知することができ、そして更に、対照の位置上のフレーム内のカテーテル先端の３次元の位置の情報を提供する。
【００４４】
好ましくは、３次元の位置の情報は前記の種類の電磁位置センサー２８により提供される。電磁位置センサー２８は患者の体外の磁場発生装置２７により発生される磁場の強度に反応して信号を発生し、その信号は磁場内のセンサーの３次元の位置を表す。
【００４５】
作図用カテーテルの位置センサー２８の３次元の座標は通常、対照センサー１２４の位置に対して決定される。対照センサー１２４もまた好ましくは、作図用カテーテル２１中の位置センサー２８と同様な原理に従って作動する電磁センサーである。対照センサー１２４は例えば、図２１に示されるように患者の皮膚に適用された接着パッチの一部として患者の体外に配置することができる。代替的には、対照センサー１２４は例えば、作図手順期間に患者の心臓内の特定の１点に配置される対照カテーテルの１構成部品として患者の体内に配置することができる。このように、作図用カテーテル２１中の位置センサー２８は対照の位置センサー１２４に対して、位置センサーの位置付けシステムの対照のフレーム内に作図用カテーテルの先端２２の３次元の座標を提供する。
【００４６】
前記のように、発明の方法は、心室の機械的及び／又は電気的状態のような状態を作図することに関する。心臓の機械的特性は例えば、心臓内の位置の関数として組織の局所的心臓の動きの程度を測定することにより作図することができる。具体的な部位における局所的心臓の動きは、カテーテルの先端２２をその部位に配置し、そして心臓周期の様々な相の期間中のカテーテルの先端２２の座標を測定することにより算定することができる。この場合は、前記の位置のセンサー２８は３次元の位置の情報並びに機械的状態の情報の両者を供給するために働く可能性がある。
【００４７】
電気的情報は具体的には、カテーテル先端に含まれる電極により測定される。心室の電気図のための情報の獲得時に、カテーテル２１は少なくとも２個のセンサー、カテーテルの先端２２の３次元的位置を感知するための位置センサー２８並びに電気的情報を感知するための電極２３（状態のセンサー）を含む。
【００４８】
今度は心臓の電気的特性を測定するための方法及び装置に関して発明を説明する。しかし、適切なセンサーを使用すると、当該方法は同様に、前記に挙げたいずれの状態の測定にも応用可能であることは理解されであろう。
【００４９】
図２に示されるように、カテーテル２１は遠位先端２２に心臓の状態を測定するための１個以上の電気的センサー２３を有する。心室の状態はサーベイされている心室中に前進されるカテーテル２１の遠位先端２２に又はその近位に含まれる１個以上の状態のセンサー２３（機能的部分）により測定される。カテーテル２１が１個の状態のセンサー２３を有する場合は、その状態のセンサー２３は好ましくは、カテーテルの遠位先端２２に含まれる。発明の方法においてこのような１個の状態のセンサーのカテーテル２１を使用することにより、心室内の組織の状態の情報が感知され、逐点的に獲得される。心室内のあらゆる地点における状態は、その地点にカテーテル２１を前進させ、好ましくはカテーテルの遠位先端２２に含まれる電気的センサー２３でその地点の組織を接触し、そしてしばらくの時間、状態の情報を獲得することにより決定される。具体的には、各地点のデータは１以上の心臓周期にわたる時間の関数として得られる。次いで、例えば、心室の全体又は一部上の測定された状態をグラフで表す２次元又は３次元の図の構成におけるような、将来の使用のために、データをコンピューターのメモリーに貯蔵する。
【００５０】
発明の方法及び装置に使用されるカテーテル２１はその中に１個以上の状態のセンサー２３を含ませることができる。心臓組織の電気的特性の特徴を表すのに有用な可能性がある複数のセンサーを含むカテーテルは例えば、それらの全体を引用により本明細書中に取り込んでいる、米国特許第５，４０９，０００号、同第５，５８８，４３２号、同第５，９３１，８６３号、同第５，９３１，８３５号、及び同第５，９２１，９２４号明細書並びに米国特許出願第０９／５０６，７６６号明細書に記載されている。発明の方法及び装置における複数センサーのカテーテルの使用は心室内の複数地点の状態の情報の同時測定を可能にし、それは心室の全体的状態の測定に要する時間を著しく減少させることができる。
【００５１】
図２０で最もよく示されるように、発明の方法及び装置に使用されるカテーテル２１は好ましくは、更に、体内の、具体的には被験者の心臓内のカテーテルの先端２２の位置及び／又は向きを正確に測定するために使用される遠位先端２２の近位に１個以上の位置のセンサー２８を含んでなる。位置センサー２８は例えば、音響、磁場又は電磁場を感知又は伝達することにより操作することができる。位置センサーとしては電磁場センサーが好ましい。好ましくは、位置の情報は位置のセンサー２８により感知され、状態のセンサー２３による状態の情報の感知と同時に得られる。心臓組織の電気的特性並びにカテーテルの先端の位置の両方の測定に使用可能なセンサーをもつカテーテルは、例えば、それらの全体的を引用により本明細書中に取り込んでいる、米国特許出願第０８／７９３，３７１号明細書及び対応する国際公開第９６／０５７６８号パンフレットに記載されている。例により、Diamond Bar, CaliforniaのBiosense-Webster,Inc.から発売のNAVI-STAR^(TM)カテーテルは本発明の方法を実施するのに有用である可能性がある、その中に電気的状態のセンサー及び位置のセンサーの両者を含むカテーテルである。
【００５２】
心臓組織の機械的状態は心内膜上の複数の地点の組織の動きの程度を測定することにより算定することができる。これらの動きはその遠位先端２２に又はその近位に位置のセンサー又は位置付けセンサー２８を含むカテーテルの先端２２で組織を接触することにより測定することができる。心内膜上の各地点の組織の動きの程度は心臓周期を通してその地点と接触しているカテーテルの先端２２が横切った距離を測定することにより算定することができる。機械的活性の図は心臓表面上の複数の地点におけるこれらの機械的データを収集することにより構成され、そこで各地点はカテーテルの先端２２の３次元座標及び従って心臓組織の特定の一点の座標により特徴を示される。
【００５３】
データ収集期間中のカテーテルの先端２２の座標は好ましくは、心臓周期の特定の一点、例えば心臓周期の終末拡張部分に対照される。
【００５４】
心臓組織の機械的状態を測定するために前記のように使用される場合は、位置付けセンサー２８は各地点で組織の位置を決定するためのみならずまた、機械的活性の測定のための状態のセンサーとしても働く。機械的状態は単独でも、又はカテーテルの先端２２に含まれる電極２３（状態のセンサー）により組織の電気的特性と同時に測定してもよい。
【００５５】
発明の方法及び装置に使用されるカテーテル２１は更に、心室の組織に治療をもたらすための手段を含む。例えば、心内膜の切除は心臓不整脈を是正するための治療法として当該技術分野で周知である。これらの治療は例えば、カテーテルの遠位先端２２上に含まれるＲＦ切除電極から疾病組織にラジオ周波数エネルギーを配達することにより達成することができる。
【００５６】
発明の方法は広く次の段階を含んでなる。
ａ） 心室の局所解剖学的情報を含む心室の第１の映像を獲得すること、
ｂ） 心室内にカテーテル２１の遠位先端２２を前進させること、
ｃ） 心室内のカテーテルの遠位先端２２の描写を含んでなる第２のの映像を獲得すること、
ｄ） 段階（ｃ）の第２の映像と段階（ａ）で得た局所解剖学的情報の重ね合わせをディスプレーして、局所解剖学的情報及びカテーテルの遠位先端２２の描写を含んでなるディスプレーされた重ね合わせた映像を作成すること、
ｅ） 状態のセンサー２３により心室上の獲得地点の状態の情報を獲得すること、この獲得地点は局所解剖学的情報に近似の段階（ｄ）のディスプレーされた重ね合わせた映像上の地点から選択される、
ｆ） １個以上の追加の獲得地点で段階（ｅ）を繰り返すこと、ここで、当該地点は心室内の状態のサーベイ図の作成を許すために数が十分であり、心室内全体に配置されている。
【００５７】
発明の方法の第１の段階は、局所解剖学的情報を含む心室の第１の映像を獲得することである。その他の局所解剖学的又は病理学的特徴も描写される可能性があるが、映像中に具体的に描写される局所解剖学的特徴は、心室の内側の境界又は輪郭を含む。第１の映像を獲得するために使用することができる代表的映像化の様相は、単一光子放出コンピューター化トモグラフィー（ＳＰＥＣＴ）、ポジトロン放出トモグラフィー（ＰＥＴ）、２又は３次元エコー心電図、核磁気共鳴映像化（ＭＲＩ）、コンピューター化トモグラフィー（ＣＴ）及びＸ線透視検査を含む。幾つかのこれらの様相、例えばＸ線透視検査は心室の局所解剖学的特徴を可視化させるために血流中又は心室中に造影剤の注射を要する可能性がある。Ｘ線透視検査はカテーテル挿入実験室において一般的に認められる映像化様相である事実により、造影剤に補助されるＸ線透視検査が、発明の方法における局所解剖学的情報を含む第１の映像を獲得するための好ましい映像化の様相である。
【００５８】
造影剤に補助されるＸ線透視検査の場合に、そして恐らくその他の映像化の様相により、局所解剖学的情報を含む心室の第１の映像は動的に獲得される、すなわち、造影剤の注射後、連続的な映像が獲得される。連続的な映像は少なくとも１心臓周期、そして好ましくは数周期にわたり獲得される。実際的に、心室の複数フレームの「運動図」が獲得される。発明の方法の幾つかの応用においては、発明の方法にいて後に使用するために動的に獲得した映像の単一フレームを選択することが好ましい。これらの適用に対しては、心臓周期の終末−拡張期に対応する単一のフレームが好ましい。他方で、それが恒常的に、輪郭の抜き取り並びに、カテーテルの先端２２の描写を含む映像のその後のディスプレーのために使用される場合は、あらゆる他のフレームを選択することができる。
【００５９】
心臓周期の終末拡張地点は収縮の直前に心室が最大に拡張する地点である。終末拡張期の心室に対応又はそれを描写するフレームは様々な方法により選択することができる。フレームは手で見ることができ、終末の拡張期のフレームは心室の収縮の直前にフレームとして選択することができる。代替的には、終末拡張期のフレームを映像処理法を使用して自動的に決定することができる。例えば、各フレーム内の心室の境界又は輪郭をスネークのようなアルゴリズムを使用して抜き取ることができる。その輪郭が最大面積を囲むフレームは終末拡張期のフレームに対応する。代替的には、終末拡張期に対応するフレームは体表心電図（ＥＣＧ）と相関する可能性がある。特に終末拡張期フレームは体表ＥＣＧのＱＲＳ波の特定の特徴により規定することができる。
【００６０】
左心室（ＬＶ）が研究対象である場合には、第１の映像は好ましくは、一般にＬＶ−グラムと呼ばれる左心室の、造影剤に補助されるＸ線透視映像を含んでなる。右斜め前方（ＲＡＯ）投影から採った、終末拡張期における心室を示すヒトの心臓のＬＶ−グラム映像が図１に示されている。図１に示されるように、暗い部分１１は造影剤で充填された左心室の内部を表す。心室は造影剤で完全に充填されているので、心室の局所解剖学的特徴、すなわち、心室の境界又は輪郭１２はＬＶ−グラムで明瞭に見ることができる。
【００６１】
状態のセンサー２３を含むカテーテル２１がサーベイされる心室内中に前進後、発明の方法の次の段階は、その中に含まれたカテーテルを示す心室の第２の映像を獲得することを伴う。第２の映像は様々な映像化の様相、例えばＸ線透視検査、エコー心電図、ＭＲＩ又はＣＴのうちの１つを使用して獲得することができる。再度もう一度、カテーテル挿入実験室におけるＸ線透視検査の偏在的性質のために、Ｘ線透視検査が、発明の方法における第２の映像を得るための好ましい様相である。図２はＲＡＯ投影から採った図１の心臓のＸ線透視図を示す。図２の映像はその中に電気的センサー２３を含む遠位先端２２をもつカテーテル２１を示している。しかし、図２に示すように、造影剤に補助されないＸ線透視映像は心室内壁に対して容易に識別できる可視の誘導を提供するために特に有用ではない。更に、Ｘ線透視映像は心外膜まで及ぶ。従って、Ｘ線透視のみの誘導下での心内膜の状態の情報の収集は心室のごく一部のみの不完全なデータ収集をもたらし、心内膜壁上の試料採取地点を確認することに関しては十分に情報を提供しない可能性がある。
【００６２】
発明の方法を実施する次の段階は、第１の映像からの局所解剖学的情報の、カテーテルの遠位先端２２の描写を含んでなる第２の映像との重ね合わせをディスプレーすることを伴う。動的に獲得された映像化の様相を使用して発明の方法を実施する際には、カテーテルの先端２２を示す映像と一緒に局所解剖学的情報をディスプレーすることにおいて、様々な重ね合わせを実施することができる。心室の局所解剖学的情報を含む第１の映像を獲得するための様相としての造影剤に補助されるＸ線透視検査の場合には、造影剤に補助される映像は動的に獲得される。従って、心室の動的に動く映像又は心臓周期の単一地点における静的映像のいずれかを、ディスプレーされた重ね合わせに使用することができる。同様に、心室内のカテーテルの先端２２を映像化するために使用される造影剤に補助されないＸ線透視検査もまた、カテーテルの先端２２を示している動的映像又は静的映像のいづれかを使用することができるように、動的に獲得される。
【００６３】
重ね合わせたディスプレーされた映像を作成する目的は二重である。第１に、検査中の心室壁へのカテーテルの先端２２の誘導を容易にすること及び第２に、心臓病専門家に心室全体の代表的な地点でデータを獲得させるであろうような可視化をもたらすことである。左心室の内部を示す図１のＬＶ−グラムの暗い部分がカテーテルの先端２２の映像を完全に不明瞭にさせるであろうから、図１及び図２の映像の単なる重ね合わせはこれらの目的に役立つには不適切であろう。従って、図２の映像と重ね合わせる前に、図１から輪郭の情報を引き抜く又は取り去ることが望ましい。
【００６４】
図３は輪郭の映像３１が心室１１の内壁の輪郭について作成された、図１に示された心室のＬＶ−グラムの映像である。輪郭の映像は例えば３種の方法のうちの１つで作成することができる。
Ａ． 輪郭の映像の手による作成−造影剤に補助された映像を作図プログラム中にインポートし、連続的輪郭の映像を手でマウスポインター又は類似の指示装置を輪郭の周囲を完全に引くことにより、作図プログラムの作図ツールを使用して心室全体の輪郭の周囲を手でトレースする。代替的には、造影剤に補助された映像を作図ツールにより離れた地点に手でマークすることができ、例えばたわみ定規を使用してこれらの点の間に輪郭を書き込むことができる。
Ｂ． 輪郭の映像の自動的作成−輪郭の映像を作成し、スネークのような輪郭の抜き出しのアルゴリズムを使用して自動的に引き抜く。スネークは元来輪郭を位置付けするための調整アプローチとして提唱された（M.Kass,A.Witkin & D.Terzopoulos,“Snakes: Active Contour Models,"Proceedings of First International Conference Vision, 1987, pp.259-269及びD.Terzopoulos,“Regularization of Inverse Visual Problems Involving Doscontinuities," IEEE Trans.Pat.Anal.Mach.Intell.,vol. PAMI-8, no.4,1986, pp.413-424を参照されたい）。
【００６５】
輪郭Ｖは各ｖ₁が一対の（ｘ，ｙ）座標により定義される、点の順列集合Ｖ＝｛ｖ₁，ｖ₂，．．．ｖ_n｝として表すことができる。スネークは最後の点が連結しているか否かに応じて、閉じても開いてもよい。本発明においては、好ましくは閉じたスネークが使用される。
【００６６】
２種の関数Ｅ_int及びＥ_extが表される。Ｅ_int（ｖ_i）は連続性及び滑らかな拘束を与え、そこでＥ_ext（ｖ_i）はスネークを顕著な映像の特徴、例えば強度の勾配の大きさに引き付ける。Ｅ_int及びＥ_extの両方を最小にすることが探求される。その際、スネークにより両方の関数を最小にすることは、境界の引き抜きの問題を次のエネルギー最小化の問題に転化させる。
【００６７】
【数１】

【００６８】
［式中、λ₁∈［０，１］は交換パラメーターである］
λを０に設定することは等式のＥ_ext成分のみを最小にすることを意味する。λを１に設定することはＥ_int成分のみを最小にすることを意味する。中間のλはＥ_extに対するＥ_intの交換をもたらす。
【００６９】
λパラメーターは経験的に又はminimax基準を基礎にしたパラメーター選択法により見いだすことができる（H.Freeman,“Computer processing of Line Drawing Images," Computer Survey 6,1974,pp.57-98を参照されたい）。
【００７０】
最初の式において、内部エネルギーＥ_intは境界に沿った第１及び第２の導関数により規定され、それぞれスネークのゴム−シート及び薄−板様行動を与え、次式により略算される。
【００７１】
【数２】

【００７２】
代替的にはＥ_int（ｖ_i）及びＥ_ext（ｖ_i）は例えば、K.F.Lai & R.T.Chinにより、“Deformable Contours: Modeling and Extraction”, PAMI-17, No.11, November 1995, pp.1084ー1090に記載されたように異なる方法で規定することができる。
Ｃ． 輪郭の映像の半自動的な作成−半自動的方法の１つの変法においては、医師が許容又は拒絶に対するスネークの輪郭を提示される。輪郭の拒絶は更なる処理をもたらし、もう１つの可能な輪郭の提示に導く。これは医師が輪郭の映像を受け入れるまで継続する。代替的には、使用者により前以て選択された１個以上の点に輪郭の映像を強制する、変形のスネークアルゴリズムを使用することができる。
【００７３】
このように作成され、ＬＶ−グラムから引き抜いた輪郭映像３１は図４に示されている。引き抜いた輪郭の映像のｘ，ｙ座標は好ましくは局所解剖学的情報とカテーテルの先端２２を示す映像の重ね合わせをディスプレーする時に使用のためにコンピューターのメモリーに貯蔵される。
【００７４】
前記のように、輪郭の情報及び、カテーテルの先端２２を示す映像は動的でも静的でもよい。輪郭３１及びカテーテルの先端２２の情報は例えば次の方法で重ね合わせることができる。
Ａ．静的カテーテル先端の映像に対する静的輪郭の映像
静的輪郭の映像は前記の方法のうちの１つにより動的映像から獲得される、例えば終末拡張期のフレームは体表ＥＣＧ信号との同期化により獲得される。カテーテルの先端２２を示すＸ線透視映像もまた輪郭の映像に対して選択されたものと同様なフレームを示すように制限されている。カテーテルの先端２２を示す映像上の輪郭の映像の重ね合わせは、カテーテル先端２２を示す映像内に貯蔵された輪郭の映像に対応するピクセルの色又は強度を変えることにより実施される。
Ｂ． 動的カテーテル先端の映像に対する静的輪郭の映像
前記のような静的輪郭の映像は心臓内のカテーテルの先端２２の動的映像に重ね合わせる。この場合は、心室１１の輪郭の映像３１を示すために、動的Ｘ線透視映像の各フレームのピクセルの色又は強度を前記のように処理する。
Ｃ． 動的カテーテル先端の映像に対する動的輪郭の映像
造影剤に補助された映像の単一のフレームを選択するよりむしろ、全体のシークエンスを処理して、各フレームの輪郭を引き抜く。次に、貯蔵された輪郭を心室１１及びカテーテルの先端２２の生きた動的映像と同期化させ、そして生きた映像の各フレームを処理して、心臓周期内のその地点における輪郭に対応するピクセルの色又は強度を調整する。
【００７５】
輪郭及びカテーテルの先端２２を示す、生成された処理映像がディスプレー上に示される。図５はカテーテル２１の一部及びカテーテルの先端２２を示す図２のＸ線透視映像との、図４の輪郭の映像３１のディスプレーされた重ね合わせの写真である。
【００７６】
局所解剖学的情報を含む第１の映像（図１）及びカテーテルの先端２２を示す第２の映像（図２）の両方を、同様な映像化の様相（Ｘ線透視図）を使用し、そして同一の投影（ＲＡＯ）から獲得したので、ディスプレーされた重ね合わせた映像中の輪郭の映像３１は心室１１の内壁上の点を表す。従って、心室の組織に関する状態の情報を獲得するためには、心臓病専門医は図５のディスプレーされた重ね合わせた映像の誘導下で、カテーテルの先端２２を境界の映像３１上又はその近位にあるディスプレーされた映像上に示された獲得地点に前進させる。この獲得地点において、カテーテルの先端２２は心室壁に又はその近位に接触しており、そして、好ましくは位置の情報とともに、状態の情報を獲得することができる。ディスプレーされた重ね合わせた映像を見ながら、心臓病専門医は例えば、コンピューターにデータの獲得を開始するように指示する足ペダルの作動により状態の情報及び／又は位置の情報を獲得することができる。状態の情報及び／又は位置の情報は好ましくは、少なくとも１周期、そして好ましくは２完全心臓周期以上の期間、心室の壁の各地点で繰り返して獲得される。データは好ましくは、少なくとも毎秒約１０、より好ましくは少なくとも毎秒約２０、そして最も好ましくは少なくとも毎秒約５０の周波数で獲得される。
【００７７】
最初の獲得地点でデータを獲得後、心臓病専門医は心室内の継続的地点にカテーテルの先端２２を前進させることによりそれに続くデータを獲得し、それらの地点は輪郭の映像上又はそれに近位にある、ディスプレーされた重ね合わせた映像に示される。獲得されたデータ地点の総数はサーベイの意図した目的の関数である。もう１つの誘導又は案内法のために心室の境界を規定するための予備的サーベイのみが実施される場合は、少なくとも３個、そして好ましくは少なくとも５個の地点をディスプレーされた重ね合わせた映像の誘導下で獲得しなければならない。
【００７８】
前記のように、局所解剖学的情報を含む第１の映像及びカテーテルの先端２２の描写を含む第２の映像は好ましくは、同一の映像化の様相、すなわち蛍光透視法を使用して獲得する。更に、両方の映像は好ましくは、同一の投影法において獲得する、すなわち図１及び図２の映像は両方とも、ＲＡＯ投影において獲得した。同一の様相を使用し、同一の投影を使用して両方の映像を獲得することは、これが映像を位置合わせする必要を排除するために好ましい。代替的には、第１及び第２の映像を異なる映像化の様相を使用しそして／又は異なる投影から獲得することができる。しかし、ディスプレーされた重ね合わせた映像が心室の輪郭のためのガイドとして働く場合は、これらの映像は重ね合わせ期間に位置合わせを必要とするであろう。
【００７９】
心臓病専門医が心室全体の代表的な状態の情報を獲得することを援助するためには、本発明の方法は好ましくは、状態の情報を獲得する地点のディスプレーをマークすることを含んでなる。この性能は心臓病専門医に、情報を獲得した心臓壁上のすべての地点又は部位の可視的表示を提供し、試料収集が更に必要な部位に心臓病専門医を誘導する援助をする。
【００８０】
ディスプレーは好ましくは、データ獲得を開始させるために足ペダルのような手段を作動させる時に、自動的にマークされる。ディスプレー中のカテーテルの先端２２の位置は好ましくは、次のアルゴリズムにより自動的に位置付けされる。カテーテルの先端の位置付けアルゴリズムは次の仮定に基づいている。
１） カテーテルの先端２２は映像上に暗い部分として可視化されている。
２） ディスプレーされた重ね合わせた映像の最大の対比はカテーテルの先端２２とその周辺の間に起こる、そして
３） カテーテルの先端２２のサイズはすべての映像の分析において固定させることができる。
【００８１】
アルゴリズムは図８において理解することができ、そこで、カテーテルの先端２２はあるサイズの固定された幾何学的形態、例えば図８の正方形８１により概形化される。各正方形は約１０〜約２０ピクセルの間の同一サイズをもつ。カテーテルの先端が正方形８１中に可視化されているか否かを試験するために、正方形８１を含んでなるピクセルの平均強度を計算する。同様に、正方形８１を囲む４個の正方形８２、８３、８４及び８５を含んでなるピクセルについて、平均強度を評価する。正方形８１とその隣接物８２、８３、８４及び８５との間の対比は正方形８１の平均強度と正方形８２、８３、８４及び８５の平均強度との間の差異である。この計算を映像中のすべてのピクセルについて繰り返す。カテーテルの先端の位置付けはその周辺と最大の対比又は強度差をもつ正方形によるものとされる。
【００８２】
ディスプレーをマークすることは心臓病専門医がその目的が心室を全体としてサーベイすることである場合に、心臓の領域を見失うことを回避する補助をする。データ獲得部位を示すためにディスプレーをマークすることもまた、心臓病の専門医に例えば、以前に収集した状態の情報を確認するために訪れた部位に復帰させる。
【００８３】
ディスプレーされた重ね合わせた映像は、状態の情報を獲得した各地点を表すために、例えば幾何学記号（例えば正方形、円、等）でマークすることができる。代替的には、ディスプレーはその地点で獲得した状態の情報の大きさを表す数字又は色でマークすることができる。ディスプレーは例えば、データ獲得を開始する足ペダルが作動される時にカテーテルの先端の位置によりディスプレーにマークするようにコンピューターに指示することによりマークすることができる。代替的には、心臓病専門医に、獲得した地点のどれを、ディスプレーされた重ね合わせた映像上にマークしなければならないかの選択を可能にするマーク手段を提供することができる。
【００８４】
図６は図５のディスプレーされた重ね合わせた映像を表し、そこで幾何学記号６１が、状態の情報を獲得した心室内の地点に対応してディスプレーされた映像上にマークされている。
【００８５】
前記のように、発明の方法に使用される局所解剖学的情報は２次元の性質をもつ。従って、ディスプレーされた重ね合わせた映像中に使用された輪郭の映像はただ、１面上の心室の内壁上の地点を表すのみである。サーベイの目的が心室のより包括的な特徴表示である場合は、複数の投影から獲得された映像を使用して本発明の方法を実施することが好ましい可能性がある。端的に言うと、映像及び状態の情報を好ましい映像化の様相のＸ線透視法を使用して２種の投影から獲得する発明の方法は次の段階を含んでなる、
ａ） 心室の第１の、造影剤に補助されたＸ線透視映像を獲得すること、この第１の、造影剤により補助されたＸ線透視映像は被験者に対する第１の投影から獲得される、
ｂ） 第１の、造影剤に補助されたＸ線透視映像から心室の内側の第１の輪郭の映像を作成すること、
ｃ） 心室の第２の、造影剤に補助されたＸ線透視映像を獲得すること、この第２の造影剤に補助されたＸ線透視映像は被験者に対する第２の投影から獲得される、
ｄ） 第２の、造影剤に補助されたＸ線透視映像から、心室の内側の第２の輪郭の映像を作成すること、
ｅ） 心室内にカテーテル２１の遠位先端２２を前進させること、
ｆ） 心室内のカテーテルの遠位先端２２の描写を含んでなる第１の、造影剤に補助されないＸ線透視映像を獲得すること、そこで、第１の、非造影剤補助Ｘ線透視映像は被験者に対する第１の投影から獲得される、
ｇ） 段階（ｂ）の第１の輪郭の映像の、段階（ｆ）の第１の、非造影剤補助Ｘ線透視映像との重ね合わせをディスプレーして、第１の重ね合わせ映像を作成すること、
ｈ） 状態のセンサーにより心室上の獲得地点の状態の情報を獲得すること、そこで獲得地点は第１の輪郭の映像に近似の段階（ｇ）の第１の重ね合わせた映像上の地点から選択される、
ｉ） 心室内のカテーテルの遠位先端２２の描写を含んでなる、第２の、非造影剤補助のＸ線透視映像を獲得すること、そこで第２の、非造影剤補助のＸ線透視映像は被験者に対する第２の投影から獲得される、
ｊ） 段階（ｄ）の第２の輪郭の映像の、段階（ｉ）の第２の、非造影剤補助のＸ線透視映像との重ね合わせをディスプレーして第２の重ね合わせた映像を作成すること、
ｋ） 状態のセンサーにより心室上の一獲得地点の状態の情報を獲得すること、ここで獲得地点は第２の輪郭の映像に近似の、段階（ｊ）の第２の重ね合わせた映像上の地点から選択される、
ｌ） １種類又はそれ以上の追加の獲得地点で段階（ｈ）及び（ｋ）を繰り返すこと、ここで、心室内の状態のサーベイ図の作成を可能にするためには地点の数が十分であり、心室全体に配分されている。
【００８６】
好ましくはディスプレーされた重ね合わせた映像の１つの誘導下で獲得されたすべてのデータを、第２のディスプレーされた重ね合わせた映像の誘導下におけるデータ収集前に収集する。
【００８７】
もう１つの誘導又は案内法のために心室の境界を規定するために、予備的サーベイのみを実施する場合は、少なくとも３個、そして好ましくは５個の地点をディスプレーされた、重ね合わせた映像それぞれの誘導下で獲得しなければならない。
【００８８】
前記のように、発明の方法は好ましくは、更に、状態の情報を獲得した重ね合わせた映像上の地点６１をマークすることを含んでなる。図７は、映像が左斜め手前（ＬＡＯ）の投影で獲得した図１〜６に示した左心室の輪郭とＸ線透視撮影の映像のマークした重ね合わせを示している。複数の投影からの心室の状態のデータ収集はデータに基づいた心室の予備図の精度を増加させることが期待される。
【００８９】
発明の方法が位置の情報を得るためのセンサーを含むカテーテルで実施される場合は、状態のセンサーにより得られた状態の情報の各データ地点はデータ点を得た組織の３次元の座標を伴う可能性がある。発明の方法の実施により得た状態の情報及び位置の情報の生成されたサーベイデータは心臓の図、特に３次元の図の作成に特に有用である。これらの図の作成法はそれらの全体を引用により本明細書に取り込んでいる、それぞれ１９９８年７月２４日、及び１９９９年７月２２日に出願の、係属共同指定の米国特許出願第０９／１２２，１３７号及び同第０９／３５７，５５９号明細書に開示されている。発明の方法は更に、場合によっては、発明の方法の実施から得た位置の情報及び状態の情報に基づいた心臓の状態の図を作成する段階を含んでなる。
【００９０】
もう１つの態様において、本発明は心室の作図のための方法及び装置に関する。どの心室に対しても有用ではあるが、発明は心臓の左心室の作図に特に有用である。
【００９１】
発明の方法のもう１つの態様は少なくとも２種の投影法から獲得した映像中に含まれた又はそれから誘導された心室の局所解剖学的情報を使用することを伴う。映像は好ましくは、好ましくはＬＡＯ及びＲＡＯ投影法から採った、造影剤に補助されたＸ線透視撮影の映像である。前記のように、造影剤に補助されるＸ線透視撮影の映像は１又はそれ以上の心臓周期にわたり動的に獲得される。各投影法から採った映像は好ましくは心臓周期の同一相、好ましくは終末拡張期の心室を表す。終末拡張期の心室を表すＸ線透視撮影の映像のフレームは前記のように選択される。
【００９２】
発明の幾つかの態様においては、心室の映像は位置のセンサーの位置付けシステムの対照のフレームと位置合わせされる。この位置合わせを実施する１つの方法は次の方法による。
（１） 映像中に見える基準の物体の３次元座標を得ること、及び
（２） 対照の位置センサーのフレームに対して映像のサイズ合わせをすること。
【００９３】
好都合な基準の物体は心室の映像の位置合わせの目的のために患者に固定されている位置センサーである。映像の獲得の前に、位置合わせ用位置センサー１２４（図２１）を、心室の映像それぞれにおいて見えるであろう位置に患者に固定する。位置合わせ用位置センサー１２４は患者の体外又は体内のいずれに固定してもよい。患者の体外に固定する場合は、それは好ましくは、患者の胸部の左側に固定する。位置合わせ用位置センサー１２４はまた、好ましくは、前記の種類の電磁センサーである。対照の位置センサーの位置付けシステムのフレーム内の位置合わせ用位置センサー１２４の３次元座標を測定し、位置センサーの位置付けシステムの対照のフレーム中に心室の映像を位置合わせする際に、心室の映像中の位置合わせセンサー１２４の２次元の位置と一緒に使用する。
【００９４】
位置合わせ手順のその他の部分は、対照の位置センサーのフレームに心室の映像をサイズ合わせすることを伴う。心室の映像は既知のディメンションをもつサイズ合わせ物質の映像を得ること、及びサイズ合わせ物質の映像から心室の映像に対するサイズ合わせのファクターを計算することによりサイズ合わせされる。サイズ合わせ物質は患者の体内でも体外でも配置することができる。サイズ合わせ物質は好ましくは、心臓と大体同一の高さに患者の左腕の下にテープで張った、好ましくは約４０ｍｍの直径をもつｘ−線不透過の球である。サイズ合わせ物質が心室の映像中に見えない場合は、心室の映像と同一の、Ｃ−アームの方向（患者に対する線源及び増幅装置の投影角度及び距離）においてサイズ合わせ物質の別の映像を記録しなければならない。映像の歪みを最小にするためにサイズ合わせ物質は好ましくは映像の中心を占めなければならない。映像中のサイズ合わせ球のサイズは、Computer Graphics-Principles and Practice,J.D.Foley,A.van Dam,S.K.Feiner and J.F.Hughes, Addison-Wesley Publishing Company, 1996, pp.979-986中に記載のようなアルゴリズムを満たす領域を使用し、そして、Digital Image Processing, K.R.Castleman, Prentice Hall, 1996, pp.501-507に記載のような楕円形の適合（ellipse fitting）により自動的に決定することができる。サイズ合わせ用の球は垂直及び水平方向のＸ線透視撮影図の異なるサイズ合わせによりＸ線透視撮影図において楕円形として見える。サイズ合わせ物質の真のサイズを知ることにより、垂直及び水平両方向の修正ファクターをサイズ合わせ物質の映像から計算することができる。次に心室の映像をこれらの修正ファクターに従ってサイズ合わせする。
【００９５】
図９はＸ線透視装置のＣ−アーム（Ｘ線透視装置）１００による映像の獲得を示すスキーム図である。図は患者の頭部に向かって縦方向に見た患者１０６を示している。Ｃ−アーム１００はＸ線光源１０２と映像増幅装置１０４を連結している。患者１０６はテーブル１０８上に仰向けに横たわっている。図９はＬＡＯ及びＲＡＯそれぞれの投影法における映像の獲得を表す。これらの各投影法において、Ｃ−アーム１００の軸１１０は垂直軸１１２とある角度を作る（図９においてそれぞれα₁及びα₂）。２種類の投影を隔てる角度α_TOTは個々の投影角度α₁及びα₂の合計である。好ましくは、２種の投影法は約７５〜約１０５度の間の角度α_TOTだけ隔たる。より好ましくは、投影は約９０度の角度α_TOTだけ隔たる。
【００９６】
Ｃ−アーム１００はまた患者の頭部に向かって（頭部投影）又は患者の足部に向かって（足部投影）映像増幅装置１０４とともに傾けることができる。図１０及び図１１はそれぞれ、頭部方向及び足部方向の透視図における傾いたＣ−アームを示している。好ましくは、頭部−足部透視図における映像の投影角度（頭部透視図においてα₃及び足部の透視図でα₄）は約１０度未満である。より好ましくは、映像の頭部−足部投影角度は約ゼロ度である。
【００９７】
左−右の透視図及び頭部−足部の透視図における各映像の投影角度は発明の方法で後に使用するために記録される。更に、心室の映像中の位置合わせ用位置センサーの２次元の位置も、発明の方法で後に使用のために記録する。映像中の位置合わせ用センサーの位置は前記のように手で又は自動的に注釈を付けることができる。
【００９８】
図１２は位置センサーの位置付けシステム及びＸ線透視映像化システムの両方の座標システムを示す。位置センサーの位置付けシステムのＸ軸１２１及びＹ軸１２３はＣ−アーム１００が傾いていない時、すなわち、Ｃ−アーム１００が右−左及び頭部−足部の透視図の両方に対してゼロ度の角度にある時に、Ｘ線透視システムの映像増幅装置１０４のそれぞれＸ軸１２５及びＹ軸１２７に平行である。図１２に示すように、Ｙ軸（１２３及び１２７）は患者の足部末端（足）から頭部末端（頭）に走行し、Ｘ軸（１２１及び１２５）はＹ軸に垂直に患者の右から左に走行する。位置センサーの位置付けシステムのＺ軸１２９はシステムのＸ及びＹ軸（それぞれ１２１及び１２３）に直角に走行する。Ｘ線透視映像のＸ−Ｙ面１３１は位置センサーの位置付けシステムのＸ−Ｙ面１３３に平行である。従って、傾斜していない配置における映像増幅装置１０４に対するＸ線透視映像の投射角は位置センサーの位置付けシステムに対する映像の投射角に等しいであろう。
【００９９】
対照の位置センサーの位置付けシステムに対する各映像の投射角、映像中の位置合わせ用位置センサー１２４の２次元座標、対照の位置センサーの位置付けシステムのフレーム中の位置合わせ用位置センサー１２４の３次元座標及び映像のサイズ合わせファクター（以下に説明される）を知ることにより、映像中の各地点の３次元座標を標準の一次代数法を使用して計算することができる。
【０１００】
一旦心室の映像を獲得し、終末拡張期のフレームを選択すると、好ましくは心室の輪郭の形態の局所解剖学的情報が識別され、前記のように映像にマークされる。
【０１０１】
図１３は左心室１２０のＲＡＯ及びＬＡＯの造影剤に補助される蛍光間接撮影図を示す。これらの図には、心室１２０の粗描の輪郭１２２並びに患者の胸部に接着又はテープで付けたカテーテルに含まれる位置合わせ用センサー１２４の映像が含まれている。
【０１０２】
次いで、引き抜いた心室の輪郭を含むサイズ合わせされた心室の映像を次の条件を満たすように位置センサーの位置付けシステムに対して合併させる。
（１） 映像中の位置合わせ用位置センサー１２４はその測定された３次元座標に配置される、そして
（２） それから映像を採った投射の相対的方向に従って映像を相互に対して配向する。
【０１０３】
図１４はＲＡＯ及びＬＡＯ投影法それぞれから採った図１３の心室の２種の合併映像、１３０及び１３２を示す。心室の輪郭１２２は各映像中に確認された。映像中の位置合わせ用位置センサー１２４の位置が対照の位置センサーのフレーム内のその測定位置と一致するように、映像を位置合わせする。映像をそこから採った投影の相対的方向に対応して、相互に対して映像を配向する。 心室の映像中に含まれた又はそれから誘導された局所解剖学的情報を使用して、各地点の状態の情報及び位置の情報を獲得する目的のために心室内の個々の地点に作図用カテーテル２１の進行を誘導する。獲得地点は好ましくは心室壁上にある。進行を誘導するために使用される局所解剖学的情報は好ましくは、再構成物、より好ましくは心室の映像に含まれるか又はそれから誘導される局所解剖学的情報に基づいた心室の３次元再構成物である。心室の３次元再構成は以下のように実施する。
【０１０４】
再構成の過程を可視化させる補助のために、位置合わせ用位置センサーの座標から出る各映像に直角のベクトル（線）に沿って、合併させた映像を移動して分離させることができる。図１５はこのように分離した図１４の２種の心室の映像を示す。各映像において、映像は、位置合わせ用位置センサー１２４から出るベクトル１４０、１４２に沿って分離される。対照の位置センサーの位置付けシステムのフレーム内のその正確な位置における位置合わせ用位置センサーを表すグラフィック１４４が図１５のこれらの線の交叉部に示されている。
【０１０５】
個々の心室の映像の輪郭からの心室の３次元の再構成のためのアルゴリズムは図１６、図１７及び図１８にスキームで示され、それぞれが、ＲＡＯ及びＬＡＯ投影における心室の輪郭を表す２個の楕円形を含む。以下の過程の説明においては、輪郭から出る線について説明される。これらの線はすべて、それらがそこから出るそれぞれの心室の映像に直角である。再構成物上の地点は原則的に、ＲＡＯ及びＬＡＯ投影から出る線の交叉により形成される。実際には、これらの線は、測定誤差及び患者の動きのようなシステム関連の誤差により必ずしも常に交叉はしないであろう。従って、閾値の距離は、閾値の距離より少ない距離だけ分離された線が再構成のアルゴリズムの目的のためには交叉したと考えるように規定される。
【０１０６】
閾値距離の大きさはアルゴリズムによりデータ収集される輪郭上の地点間の距離に依存するであろう。輪郭上の地点間の距離が大きいほど、これらの地点を通る線を分離している距離は大きくなるであろう。地点間の小さい距離はより精密な再構成物を与えるが、地点間の小さい距離はコンピューターとして集中的である、より複数の地点数の処理を意味する。経験的に、約１．０ｍｍの地点間距離及び約１．０ｍｍの閾値が再構成物の精度及び計算精度の間の合理的な平衡をもたらすことが発見された。
【０１０７】
段階１。ＲＡＯ輪郭上の１点を通る線（図１６の線Ａ）を作成することにより開始する。
【０１０８】
段階２。次いで、線Ａに最も近いＬＡＯ輪郭から出る線を見付ける。図１６ＡはＢ、Ｂ’及びＢ”と標識を付けたＬＡＯ輪郭から出る３本の線を示す。線Ａに最も近いＬＡＯ輪郭線は線Ａに最も短い数学的距離をもつＬＡＯ輪郭線と定義される。線Ａに最も近いＬＡＯ輪郭から出る線は図１６Ａの線Ｂとして示されている。線Ａ上の線Ｂの投影は線Ｂに最も近い線Ａ上の地点である。この地点は図１６Ａの点Ｉ１として示されている。
【０１０９】
段階３。次いで、前以て規定された閾値距離より線Ｂに近い、ＲＡＯ輪郭から出るすべての線を考える。すなわち、前以て規定された閾値距離より小さい線Ｂへの数学的距離をもつすべてのＲＡＯ線を発見する。図１６Ｂにおいて、線Ｃ、Ｃ’及びＣ”はすべて、前以て規定された閾値距離より小さい。これらのＲＡＯ線のうちで、線Ｂ上へのその投影が地点Ｉ１から最も遠い線Ｃを選択する。線Ｂ上への線Ｃの投影は地点Ｉ２として図１６Ｂに示されている。
【０１１０】
段階４。次いで、前以て規定された閾値距離より線Ｃに近いＬＡＯ輪郭から出る線（図１７Ａの線Ｄ、Ｄ’及びＤ”）を考える。これらのうちで、線Ｃ上へのその投影が地点Ｉ２から最も遠い線Ｄを選択する。線Ｃ上への線Ｄの投影は地点Ｉ３として図１７Ａに示されている。
【０１１１】
段階５。今度は、前以て規定された閾値より線Ｄにより近いＲＡＯ輪郭からでる線（図１７Ｂの線Ｅ、Ｅ’及びＥ”）を考える。これらのうち、線Ｄ上へのその投影が地点Ｉ３から最も遠い線Ｅを選択する。線Ｄ上の線Ｅの投影は地点Ｉ４として図１７Ｂに示されている。
【０１１２】
段階６。次のように、地点Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及びＩ４により囲まれている曲線を計算する。地点Ｐ１を地点Ｉ１とＩ２の間の切片の中点と規定し、地点Ｐ２を地点Ｉ２とＩ３の間の切片の中点と規定し、地点Ｐ３を地点Ｉ３とＩ４の間の切片の中点と規定し、そして地点Ｐ４を地点Ｉ４とＩ１の間の切片の中点と規定する（図１８Ａ）。次いで、地点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を通る中間の弧、すなわち図１８Ｂの曲線１５０を計算する。線の交叉部間の中点を通る弧を計算して横断面が楕円形で心室のより正確な描写である、より滑らかな形態の再構成物を生成する。弧上の地点は心室の３次元の再構成物のための新規な地点として保存する。
【０１１３】
段階７。再構成の前記の各段階をＲＡＯ輪郭を通るすべての線について繰り返す。
【０１１４】
段階８。すべてのＲＡＯ輪郭の線を処理後、ＬＡＯ輪郭から出るすべての線につき前記の段階を繰り返す。
【０１１５】
このアルゴリズムにより生成された地点からの再構成物１６０は図１９に示されている。図１９に示されるように、アルゴリズムは前記の地点における状態の情報及び位置の情報を獲得する目的のための心室内の地点にカテーテルの進行を誘導するために使用することができる滑らかな形態をもつ再構成物を提供する。
【０１１６】
前記のように心室の再構成物を２種の心室の映像から達成した。同様な方法を２種より多い映像からの再構成物について使用することができる。代替的には、Anil K. Jain, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ 1989, pp.439-445により、“Fundamentals of Digital Image Processing”中に記載のような後方投影法を複数の心室映像からの心室の再構成に使用することができる。
【０１１７】
位置センサーの位置付けシステムの対照のフレーム中の、図１９に示された心室１２０の再構成物１６０を獲得後、再構成物を使用して、好ましくは心室壁に隣接又は接触して、その状態の情報を獲得することを所望される心室内の地点に作図用カテーテルの遠位先端の進行を誘導する。状態の情報は前記の地点それぞれにカテーテルの遠位先端に含まれる少なくとも１個のセンサーにより獲得する。状態の情報は心室内の状態の図の作成を可能にするために、心室全体にわたる十分な数の地点において獲得される。
【０１１８】
再構成物のディスプレーは好ましくは、カテーテルの先端の誘導並びに状態の情報及び位置の情報の獲得期間中、即時処理で、作図用カテーテルの先端の位置を示すためのグラフィックを含む。前記の態様におけるように、ディスプレーはオペレーターに、状態の情報が収集された心室の部位を示し、そして完全に心室を表す図を得るために追加のデータ収集地点にオペレーターを誘導するためにデータ獲得地点にマークすることができる。更に、ディスプレーは情報獲得期間中又はその後のいづれかに状態の情報の値を示すために注釈を付けることができる。ディスプレーは各獲得地点の状態の情報を数値で注釈を付けることができる。代替的には、作図は、色が図上の各地点の状態の値を示すように色分けすることができる。獲得地点間の状態の情報は獲得地点の値から補正することができ、その補正された値もまた同様に前記の方法のいずれかに従ってディスプレーされる。
【０１１９】
発明の方法及び装置の主要な利点は、心室の映像が獲得され、心室のトポロジーの特徴を確認された後は、状態の情報の獲得期間中どんな追加の映像化も伴わずに、完全に、映像中に含まれ又はそれから誘導されるトポロジー情報の誘導下で、状態の情報の獲得のための心臓内の地点にカテーテルの先端を誘導することができる点である。その結果、状態の情報は獲得段階中にＸ線透視法を使用せずに獲得することができ、当該手順を受けている患者に対する光線照射の有意な減少をもたらす。
【０１２０】
発明は左心室の作図に関して説明されたが、本方法は、心臓のどの室の作図にも使用することができる。更に、本明細書で説明された心室の再構成物は心室作図から切り離すことができる。例えば、左心室の再構成物は右心房のような心臓の他の部分の作図のための解剖学的対照を提供するために使用することができる。
【０１２１】
本発明はその最も好ましい態様に関して説明されたが、この詳細な明細書を考査している人々には、以下に見られる請求の範囲に示された数々の追加の態様が請求された発明の範囲及び精神の中に含まれることが容易に明白になるであろう。
【０１２２】
本発明の主な特徴および態様は次の通りである。
【０１２３】
１．患者の心室の状態のマップ化を心臓内で行なう方法において、該方法は、
（ａ）その中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーを含む遠位端を有するカテーテルを用意し、該少なくとも一つのセンサーは該心室の状態を感知し且つ位置的な基準座標系の中の該カテーテルの先端の三次元の位置情報を与えることができるようにし、
（ｂ）第１の投影から採られた該心室の局所的情報を含む該心室の第１の画像を取得し、
（ｃ）該第１の投影とは異なる第２の投影から採られた該心室の局所的情報を含む該心室の第２の画像を取得し、
（ｄ）位置的な基準座標系を用いて該第１の画像および該第２の画像の位置合わせを行ない、
（ｅ）該カテーテルの遠位端を該心室の中へと前進させ、
（ｆ）該心室の中のデータ取得点の近傍に該カテーテルの遠位端を移動させ、該移動に際しては該第１および該第２の画像に含まれるまたはそれから誘導される局所的情報によって案内を行ない、
（ｇ）該少なくとも一つのセンサーを用い該データ取得点において状態の情報および位置の情報を取得し、
（ｈ）他のデータ取得点において過程（ｆ）および（ｇ）を繰返し該心室における該状態のマップを生成させる過程から成る方法。
【０１２４】
２．該状態は電気的な状態である上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１２５】
３．該状態は機械的な状態である上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１２６】
４．該状態は電気機械的な状態である上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１２７】
５．該心室は左心室である上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１２８】
６．該少なくとも一つのセンサーは該三次元の位置情報を与えることができる位置センサーであり、該位置センサーはさらに機械的な状態の情報を与える上記第１項記載のマップ化心室のを行なう方法。
【０１２９】
７．該少なくとも一つのセンサーは該三次元の位置情報を与えることができる位置センサー、および電気的な情報を感知する電極を含む上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３０】
８．該少なくとも一つのセンサーは電磁センサーであり、該電磁センサーは患者の体外にある磁場の強さに応答する信号を発生し、該信号は該基準座標系の中におけるセンサーの三次元の位置の指標となる上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３１】
９．該心室の該第１および第２の画像は造影剤支援Ｘ線透視画像である上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３２】
１０．該第１および第２の画像の各々は心臓のサイクルの同じ位相における心室を描画する上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３３】
１１．該第１および第２の画像の各々は心拡張期における心室を描画する上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３４】
１２．該局所的情報は心室の輪郭を含んでいる上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３５】
１３．該第１の投影および該第２の投影は約７５〜１０５°の角度だけ離されている上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３６】
１４．該第１の画像および該第２の画像はＬＡＯ投影およびＲＡＯ投影から採られている上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３７】
１５．さらに、該第１および第２の各々からスケーリング用の物体の画像を取得する過程を含む上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１３８】
１６．該スケーリング用の物体の画像は該心室の該画像のスケーリングを行なうのに使用される上記第１項記載のマップ化を行なう方法。
【０１３９】
１７．該心室の該第１および該第２の画像を取得する前に該患者に対し位置合わせ用の位置センサーを固定し、この際該心室の画像に該位置合わせ用の位置センサーの画像を含ませる上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４０】
１８．さらに、該位置合わせ用の位置センサーの三次元の位置座標を決定し、該基準座標系の中で該心室の画像の位置合わせを行なうために該決定された位置座標を使用する上記第１７項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４１】
１９．該カテーテルの遠位端を該データ取得点へ案内するために使用される該局所的情報は該心室の再構築画像を含んでいる上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４２】
２０．該再構築画像は三次元の再構築画像である上記第１９項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４３】
２１．さらに、該取得された状態および位置の情報から該心室のマップをつくる過程をさらに含む上記第１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４４】
２２．患者の心室の状態のマップ化を心臓内で行なう方法において、該方法は、
（ａ）その中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーを含む遠位端を有するカテーテルを用意し、この際該少なくとも一つのセンサーは該心室の状態を感知し且つ位置的な基準座標系の中の該カテーテルの先端の三次元の位置情報を与えることができるようにし、
（ｂ）該位置的な基準座標系を用いて位置合わせされた該心室の局所的特徴の再構築画像をつくり、
（ｃ）該カテーテルの遠位端を該心室の中へと前進させ、
（ｄ）該心室の中のデータ取得点の近傍に該カテーテルの遠位端を移動させ、該移動に際しては該再構築画像の該局所的情報によって案内を行ない、
（ｅ）該少なくとも一つのセンサーを用い該データ取得点において状態の情報および位置の情報を取得し、
（ｆ）心室全体に亙り他のデータ取得点において過程（ｄ）および（ｅ）を繰返し該心室における該状態のマップを生成させる過程から成る方法。
【０１４５】
２３．該再構築画像は三次元の再構築画像である上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４６】
２４．該再構築画像は
（ａ）第１の投影から採られた該心室の第１の画像，および
（ｂ）第２の投影から採られた該心室の第２の画像に基づいたものであり、ここで該第１の画像と該第２の画像とは該心室の局所的特徴を含んでいる上記第２４項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４７】
２５．該心室の該第１および該第２の画像は各々造影剤支援Ｘ線透視画像である上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４８】
２６．該第１および第２の画像の各々は心臓のサイクルの同じ位相における心室を描画する上記第２４項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１４９】
２７．該第１および第２の画像の各々は心拡張期における心室を描画する上記第２４項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５０】
２８．該局所的情報は心室の輪郭を含んでいる上記第２４項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５１】
２９．該第１の投影および該第２の投影は約７５〜１０５°の角度だけ離されている上記第２４項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５２】
３０．該第１の画像および該第２の画像はＬＡＯ投影およびＲＡＯ投影から採られている上記第２４項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５３】
３１．さらに、該第１および第２の各々からスケーリング用の物体の画像を取得する過程を含む上記上記第２４項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５４】
３２．該スケーリング用の物体の画像は該心室の該画像のスケーリングを行なうのに使用される上記上記第３１項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５５】
３３．該心室の該第１および該第２の画像を取得する前に該患者に対し位置合わせ用の位置センサーを固定し、ここで該心室の画像は該位置合わせ用の位置センサーの画像を含んでいるようにする上記第２４項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５６】
３４．さらに、該位置合わせ用の位置センサーの三次元の位置座標を決定し、該基準座標系の中で該心室の画像の位置合わせをするために該決定された位置座標を使用する上記第３３項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５７】
３５．該状態は電気的な状態である上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５８】
３６．該状態は機械的な状態である上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１５９】
３７．該状態は電気機械的な状態である上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１６０】
３８．該心室は左心室である上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１６１】
３９．該少なくとも一つのセンサーは該三次元の位置情報を与えることができる位置センサーであり、該位置センサーはさらに機械的な状態の情報を与える上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１６２】
４０．該少なくとも一つのセンサーは該三次元の位置情報を与えることができる位置センサー、および電気的な情報を感知する電極を含む上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１６３】
４１．該少なくとも一つのセンサーは電磁センサーであり、該電磁センサーは患者の体外にある磁場の強さに応答する信号を発生し、該信号は該基準フレームの中におけるセンサーの三次元の位置の指標となる上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１６４】
４２．さらに該取得した状態および位置の情報から該心室のマップをつくる過程を含んでいる上記第２２項記載の心室のマップ化を行なう方法。
【０１６５】
４３．患者の心室の状態のマップ化を心臓内で行なう装置において、該装置は、
（ａ）その中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーを含む遠位端を有するカテーテルであって、該少なくとも一つのセンサーは該心室の状態の情報をを感知し且つ基準座標系の中における該カテーテルの先端の三次元の位置情報を与えることができるカテーテル、
（ｂ）該心室に関する複数の投影から採られた該心室の局所的情報を含む該心室の複数の画像を該位置的な基準座標系を用いて位置合わせを行なうための画像処理回路、
（ｃ）該心室の中の複数のデータ取得点において該少なくとも一つのセンサーを用い、該心室の中の状態のマップの生成を可能にする状態および位置の情報を取得するための信号処理回路を具備している装置。
【０１６６】
４４．該少なくとも一つのセンサーは該三次元の位置情報を与えることができる位置センサー、および電気的な情報を感知する電極を含む上記第４３項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１６７】
４５．該少なくとも一つのセンサーは電磁センサーであり、該電磁センサーは患者の体外にある磁場の強さに応答する信号を発生し、該信号は該基準フレームの中におけるセンサーの三次元の位置の指標となる上記第４３項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１６８】
４６．さらにスケーリング用の物体を含んでいる第４３項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１６９】
４７．さらに該基準座標系を用い該画像の位置合わせを行なうための位置合わせ用の位置センサーを含んでいる第４３項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７０】
４８．さらに該画像の中に含まれる該局所的情報から該心室の再構築画像を構築するための画像処理回路を含んでいる第４３項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７１】
４９．該再構築画像は三次元の再構築画像である第４３項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７２】
５０．さらに該状態の情報および該位置の情報を使用して該心室のマップ化を行なう回路をさらに含んでいる第４３項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７３】
５１．患者の心室の状態のマップ化を心臓内で行なう装置において、該装置は、
（ａ）その中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーを含む遠位端を有するカテーテルであって、該少なくとも一つのセンサーは該心室の状態の情報をを感知し且つ基準座標系の中の該カテーテルの先端の三次元の位置情報を与えることができるカテーテル、
（ｂ）該基準座標系を用いて位置合わせされた該心室の該局所的な再構築画像を構築するための画像処理回路、
（ｃ）該心室の中の複数のデータ取得点において該少なくとも一つのセンサーを用い、該心室の中の状態のマップの生成を可能にする状態および位置の情報を取得するための信号処理回路を具備している装置。
【０１７４】
５２．該再構築画像は三次元の再構築画像である第５１項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７５】
５３．該画像処理回路は該心室の複数の画像から該局所的な再構築画像を構築し、該画像は該心室に関する複数の投影から採られ、該画像の各々は該心室の局所的情報を含んでいる第５１項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７６】
５４．該少なくとも一つのセンサーは該三次元の位置情報を与えることができる位置センサー、および電気的な情報を感知する電極を含む上記第５１項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７７】
５５．該少なくとも一つのセンサーは電磁センサーであり、該電磁センサーは患者の体外にある磁場の強さに応答する信号を発生し、該信号は該基準フレームの中におけるセンサーの三次元の位置の指標となる上記第５１項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７８】
５６．さらにスケーリング用の物体を含んでいる第５１項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【０１７９】
５７．さらに該基準座標系を用い該画像の位置合わせを行なうための位置合わせ用の位置センサーを含んでいる第５１項記載の心室のマップ化を行なう装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】右前方に傾けた（ＲＡＯ）投影から採られた人の心臓の左心室のＬＶ−グラムの画像。
【図２】ＲＡＯ投影から採られた図１の心臓の中にあるカテーテルのＸ線透視画像。
【図３】左心室の周りに輪郭画像がつくられている図１のＬＶ−グラム。
【図４】図３の抽出された輪郭の画像。
【図５】図４の輪郭の画像と図２の透視画像の重ね合わせ。
【図６】状態の情報を取得した心臓内の点を示すために表示の際にマークが付けられた図５の画像。
【図７】図６と同等な、左前方に傾けた（ＬＡＯ）投影から採られた画像。
【図８】表示された画像の中でカテーテルの先端を自動的に見つけるのに使用されるアルゴリズムの表現。
【図９】ＬＡＯおよびＲＡＯの投影から患者の心室のＸ線透視画像を撮影するＣ−アームの模式図。
【図１０】頭部および脚部の投影から患者の心室のＸ線透視画像を撮影するＣ−アームの模式図。
【図１１】頭部および脚部の投影から患者の心室のＸ線透視画像を撮影するＣ−アームの模式図。
【図１２】位置センサー位置決めシステムおよびＸ線透視画像生成システムの座標系を示す患者の模式図。
【図１３】それぞれＲＡＯおよびＬＡＯの投影から採られた患者の左心室の造影剤支援Ｘ線透視図。
【図１４】位置センサー位置決めシステムの基準座標系で位置合わせを行なわれた図１３Ａおよび１３ＢのＸ線透視図。
【図１５】個々の画像に垂直な方法に沿って互いに離された図１４のＸ線透視図。
【図１６】二つの心室の画像に中に含まれる輪郭の情報から心室を再構築するアルゴリズムの各段階の模式図。
【図１７】二つの心室の画像に中に含まれる輪郭の情報から心室を再構築するアルゴリズムの各段階の模式図。
【図１８】二つの心室の画像に中に含まれる輪郭の情報から心室を再構築するアルゴリズムの各段階の模式図。
【図１９】図１６〜１８のアルゴリズムを用いた心室の再構築画像。
【図２０】本発明方法を実施するための位置センサーの位置決めシステムのいくつかの構成要素。
【図２１】本発明方法を実施するための位置センサーの位置決めシステムの他の付加的な構成要素。
【符号の説明】
１９ システム
２１ カテーテル
２８ センサー
３０ ハンドル
３２ 制御装置
３６ コンピューター
３８ キーボード

Claims (2)

1. 患者の心室の状態のマップ化を心臓内で行なう装置において、該装置は、
   （ａ）その中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーを含む遠位端を有するカテーテルであって、該少なくとも一つのセンサーは該心室の状態の情報を感知し且つ基準座標系の中における該カテーテルの先端の三次元の位置情報を与えることができるカテーテル、
   （ｂ）該心室に関する複数の投影から採られた該心室の局所的情報を含む該心室の複数の画像を該位置的な基準座標系を用いて位置合わせを行なうための画像処理回路、
   （ｃ）該心室の中の複数のデータ取得点において該少なくとも一つのセンサーを用い、該心室の中の状態のマップの生成を可能にする状態および位置の情報を取得するための信号処理回路を具備し、
   該少なくとも一つのセンサーは該三次元の位置情報を与えることができる位置センサー、および電気的な情報を感知する電極を含み、
   さらに該基準座標系を用い該画像の位置合わせを行なうための位置合わせ用の位置センサーを含むと共に、該画像処理回路が、該画像の中に含まれる該局所的情報から該心室の再構築画像を構築する、ことを特徴とする装置。
2. 患者の心室の状態のマップ化を心臓内で行なう装置において、該装置は、
   （ａ）その中またはその近傍に少なくとも一つのセンサーを含む遠位端を有するカテーテルであって、該少なくとも一つのセンサーは該心室の状態の情報を感知し且つ基準座標系の中の該カテーテルの先端の三次元の位置情報を与えることができるカテーテル、
   （ｂ）該基準座標系を用いて位置合わせされた該心室の該局所的な再構築画像を構築するための画像処理回路、
   （ｃ）該心室の中の複数のデータ取得点において該少なくとも一つのセンサーを用い、該心室の中の状態のマップの生成を可能にする状態および位置の情報を取得するための信号処理回路を具備し、
   該画像処理回路は該心室の複数の画像から該局所的な再構築画像を構築し、該画像は該心室に関する複数の投影から採られ、該画像の各々は該心室の局所的情報を含んでおり、
   該少なくとも一つのセンサーは該三次元の位置情報を与えることができる位置センサー、および電気的な情報を感知する電極を有する、ことを特徴とする装置。

Images