JP5362227B2 - 超音波画像およびゲート制御された位置測定値の較正 - Google Patents
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Description
本発明は、概して、医療用の画像化システム、特に、超音波および位置追跡システムを用いた画像化に関する。
いくつかの医療用の画像化システムは、位置センサおよび超音波変換器に嵌め合わされるプローブ、例えばカテーテルの位置を追跡する。プローブの位置測定値は、超音波変換器によって生成される画像と連結されて、標的器官の画像化および/またはモデル化のために用いられる。この種の例示的なシステムが、米国特許出願公開第2006/0241445号に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に組み入れられる。
そこで本発明の実施形態に従って、較正装置が提供され、この較正装置は、
既知の座標を有する較正点を通って画像化プローブを移動させるように構成された移動組立体であって、画像化プローブは、超音波画像の第1のシーケンスおよび位置測定値の第2のシーケンスを同時に捕捉するための超音波変換器および位置センサを含む、移動組立体と、
マーキング回路であって、画像化プローブが較正点に位置している場合に、第1のシーケンスで超音波変換器によって捕捉された超音波画像をマークするように構成されている、マーキング回路と、
プロセッサであって、第1のシーケンスでマークされた超音波画像を、座標が較正点の座標と合致する、第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、第1および第2のシーケンスの間の時間ずれを較正するように構成されている、プロセッサと、
を含む。
画像化プローブを操作するステップであって、画像化プローブは、位置センサおよび超音波変換器を備え、これにより、超音波変換器を用いて超音波画像の第1のシーケンス、および、位置センサを用いて位置測定値の第2のシーケンスを同時に捕捉する、ステップと、
既知の座標を有する較正点を通って画像化プローブを移動させるステップと、
超音波画像をマークするステップであって、超音波画像は、画像化プローブが較正点に位置している場合に第1のシーケンスで超音波変換器により捕捉される、ステップと、
第1のシーケンスでマークされた超音波画像を、座標が較正点の座標と合致する、第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、第1および第2のシーケンスの間の時間ずれを較正するステップと、
を含む。
マーキング回路であって、画像化プローブが較正点に位置している場合に第1のシーケンスで超音波変換器によって捕捉された超音波画像をマークするマーキング回路、をさらに備え、
製品は、プログラム指示が記憶された、コンピュータ読み取り可能な媒体を含み、プログラム指示は、コンピュータによって読み取られた場合に、第1のシーケンスでマークされた超音波画像を、座標が較正点の座標と合致する、第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、第1および第2のシーケンスの間の時間ずれをコンピュータに較正させる。
図6は、本発明の実施形態に従って、位置測定値を超音波画像に相関させるための方法を概略的に示すフローチャート図である。この方法は、組立体59が異なった較正点を通ってカテーテル28を移動させる、カテーテル走査ステップ80で始まる。
(1)較正装置において、
既知の座標を有する較正点を通って画像化プローブを移動させるように構成された移動組立体であって、前記画像化プローブは、超音波画像の第1のシーケンスおよび位置測定値の第2のシーケンスを同時に捕捉するための超音波変換器および位置センサを含む、移動組立体と、
マーキング回路であって、前記画像化プローブが較正点に位置している場合に、前記第1のシーケンスで前記超音波変換器によって捕捉された前記超音波画像をマークするように構成されている、マーキング回路と、
プロセッサであって、前記第1のシーケンスでマークされた前記超音波画像を、座標が前記較正点の前記座標と合致する、前記第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および前記第2のシーケンスの間の時間ずれを較正するように構成されている、プロセッサと、
を備える、装置。
(2)実施態様(1)に記載の装置において、
前記移動組立体は、ホイール、および可動なアームを備え、
前記アームの第1の端部は、前記ホイールに結合されており、前記アームの第2の端部は、前記画像化プローブに取り付けられており、
前記ホイールは、前記較正点を通って前記画像化プローブを移動させるために回転するように構成されている、装置。
(3)実施態様(1)に記載の装置において、
前記マーキング回路は、光を放出するように構成された光学エミッター、および、前記光学エミッターと整列された場合に、前記光を感知し、感知された前記光に応答して電気的な信号を生成するように構成された光学センサを備え、
前記光学エミッターおよび前記光学センサは、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合には互いに整列し、かつ前記電気的な信号を生成し、これによって前記電気的な信号に応答して前記超音波画像をマークするように、前記移動組立体に取り付けられている、装置。
(4)実施態様(3)に記載の装置において、
前記マーキング回路は、
変調回路であって、前記電気的な信号に応答して、前記超音波変換器によって感知されることができる周波数を有する超音波マーキング信号を生成し、前記超音波マーキング信号を用いて前記超音波画像をマークするように構成されている、変調回路、
を備える、装置。
(5)実施態様(4)に記載の装置において、
前記変調回路は、
誘導コイルであって、
前記画像化プローブの近傍に配置されており、
前記超音波画像をマークするために前記超音波変換器中に無線周波数(RF)信号を誘導するように構成されている、
誘導コイル、
を備える、装置。
(6)実施態様(1)に記載の装置において、
前記プロセッサは、前記第1のシーケンスの画像の強度の値を、あらかじめ決定された閾値と比較することによって、マークされた前記超音波画像を同定するように構成されている、装置。
(7)実施態様(1)に記載の装置において、
前記較正点は、既知の座標を有する2つ以上の異なる較正点を備え、
前記移動組立体は、2つ以上の前記較正点を通って前記画像化プローブを移動させるように構成されており、
前記マーキング回路は、前記画像化プローブが2つ以上の前記較正点に位置している場合に前記超音波変換器によって捕捉された前記超音波画像をマークするように構成されており、
前記プロセッサは、マークされた前記超音波画像を、座標がそれぞれの前記較正点の座標と合致するそれぞれの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および第2のシーケンスの間の前記時間ずれを較正するように構成されている、装置。
前記移動組立体は、少なくとも2つの場合に前記較正点を横切って前記画像化プローブを移動させるように構成されており、
前記プロセッサは、前記少なくとも2つの場合にそれぞれの前記時間ずれの値を測定し、測定された前記値を平均するように構成されている、装置。
(9)実施態様(1)に記載の装置において、
前記画像化プローブは、前記超音波画像および前記位置測定値をゲート制御するためのゲート制御信号を生成する電極を含み、
前記マーキング回路は、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記電極によって生成された前記ゲート制御信号をマークするように構成されており、
前記プロセッサは、マークされた前記ゲート制御信号を用いて、前記ゲート制御信号と前記第1および第2のシーケンスとの間の時間遅延を較正するように構成されている、装置。
(10)実施態様(9)に記載の装置において、
前記ゲート制御信号は、心電図(ECG)信号を含み、
前記電極は、心臓内のECG感知電極を含む、装置。
(11)較正のための方法において、
画像化プローブを操作するステップであって、前記画像化プローブは、位置センサおよび超音波変換器を備え、これにより、前記超音波変換器を用いて超音波画像の第1のシーケンス、および、前記位置センサを用いて位置測定値の第2のシーケンスを同時に捕捉する、ステップと、
既知の座標を有する較正点を通って前記画像化プローブを移動させるステップと、
前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記第1のシーケンスで前記超音波変換器によって捕捉された超音波画像をマークするステップと、
前記第1のシーケンスでマークされた前記超音波画像を、座標が前記較正点の前記座標と合致する、前記第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および第2のシーケンスの間の時間ずれを較正するステップと、
を備える、方法。
(12)実施態様(11)に記載の方法において、
患者の器官内へ前記画像化プローブを挿入するステップと、
前記第1のシーケンスの少なくともいくつかの前記超音波画像を、前記第2のシーケンスのそれぞれの位置測定値に関連づけることによって、前記器官を画像化するステップと、
を備える、方法。
(13)実施態様(11)に記載の方法において、
前記画像化プローブを移動させるステップは、
可動なアームの第1の端部に前記画像化プローブを取り付けるステップであって、前記アームの第2の端部が、ホイールに結合される、ステップと、
前記較正点を通って前記画像化プローブを移動させるために前記ホイールを回転させるステップと、
を備える、方法。
(14)実施態様(11)に記載の方法において、
前記超音波画像をマークするステップは、
光を放出する光学エミッター、および、前記光学エミッターと整列された場合に、前記光を感知し、感知された前記光に応答して電気的な信号を生成する光学センサを位置付けるステップであって、前記光学エミッターおよび前記光学センサは、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合には互いに整列し、かつ前記電気的な信号を生成する、ステップと、
前記電気的な信号に応答して前記超音波画像をマークするステップと、
を備える、方法。
(15)実施態様(14)に記載の方法において、
前記超音波画像をマークするステップは、
超音波マーキング信号を生成するステップであって、前記超音波マーキング信号は、前記電気的な信号に応答して、前記超音波変換器によって感知されることができる周波数を有する、ステップと、
前記超音波マーキング信号を用いて前記超音波画像をマークするステップと、
を備える、方法。
(16)実施態様(15)に記載の方法において、
前記超音波マーキング信号を用いて前記超音波画像をマークするステップは、
前記画像化プローブの近傍に配置された誘導コイルを用いて、前記超音波変換器中に無線周波数(RF)信号を誘導するステップ、
を備える、方法。
(17)実施態様(11)に記載の方法において、
前記時間ずれを較正するステップは、
前記第1のシーケンスの前記画像の強度の値を、あらかじめ決定された閾値と比較することによって、マークされた前記超音波画像を同定するステップ
を備える、方法。
(18)実施態様(11)に記載の方法において、
前記画像化プローブを移動させるステップは、既知の座標を有する2つ以上の異なる較正点を通って前記プローブを移動させるステップ、を備え、
前記超音波画像をマークするステップは、前記画像化プローブが前記2つ以上の較正点に位置している場合に、前記超音波変換器によって捕捉された前記超音波画像をマークするステップ、を備え、
前記第1および第2のシーケンスの間の前記時間ずれを較正するステップは、マークされた前記超音波画像を、座標がそれぞれの前記較正点の前記座標と合致するそれぞれの位置測定値に関連づけるステップ、を備える、方法。
前記画像化プローブを移動させるステップは、少なくとも2つの場合に前記較正点を横切るステップ、を備え、
前記時間ずれを較正するステップは、前記少なくとも2つの場合に前記時間ずれの値を測定するステップ、および測定された前記値を平均するステップ、を備える、方法。
(20)実施態様(11)に記載の方法において、
前記画像化プローブは、前記超音波画像および前記位置測定値をゲート制御するためのゲート制御信号を生成する電極を含み、
前記方法は、
前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記電極によって生成された前記ゲート制御信号をマークするステップと、
マークされた前記ゲート制御信号を用いて、前記ゲート制御信号と前記第1および第2のシーケンスとの間の時間遅延を較正するステップと、
を備える、方法。
(21)実施態様(20)に記載の方法において、
前記ゲート制御信号は、心電図(ECG)信号を含み、
前記電極は、心臓内ECG感知電極を含む、方法。
(22)較正装置で用いるためのコンピュータソフトウェア製品において、
前記較正装置は、
画像化プローブを移動させる移動組立体であって、既知の座標を有する較正点を通って、超音波変換器を用いて超音波画像の第1のシーケンス、および、位置センサを用いて位置測定値の第2のシーケンスを同時に捕捉する、移動組立体、を備え、
マーキング回路であって、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記第1のシーケンスで前記超音波変換器によって捕捉された超音波画像をマークする、マーキング回路、をさらに備え、
前記製品は、
プログラム指示が記憶された、コンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記プログラム指示は、コンピュータによって読み取られた場合に、前記第1のシーケンスでマークされた前記超音波画像を、座標が前記較正点の前記座標と合致する、前記第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および第2のシーケンスの間の時間ずれを前記コンピュータに較正させる、コンピュータ読み取り可能な媒体、を備える、製品。
(23)実施態様(22)に記載の製品において、
前記指示は、前記第1のシーケンスの前記画像の強度の値を、あらかじめ決定された閾値と比較することによって、マークされた前記超音波画像を前記コンピュータに同定させる、製品。
(24)実施態様(22)に記載の製品において、
前記較正点は、既知の座標を有する2つ以上の異なる較正点を備え、
前記移動組立体は、2つ以上の前記較正点を通って前記画像化プローブを移動し、
前記マーキング回路は、前記画像化プローブが2つ以上の前記較正点に位置している場合に前記超音波変換器によって捕捉された前記超音波画像をマークし、
前記指示は、マークされた前記超音波画像を、座標がそれぞれの前記較正点の前記座標と合致するそれぞれの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および第2のシーケンスの間の前記時間ずれを前記コンピュータに較正させる、製品。
(25)実施態様(22)に記載の製品において、
前記移動組立体は、少なくとも2つの場合に前記較正点を横切って前記画像化プローブを移動し、
前記指示は、前記少なくとも2つの場合にそれぞれの前記時間ずれの値を前記コンピュータに測定させ、測定された前記値を平均させる、製品。
Claims (20)
- 較正装置において、
既知の座標を有する較正点を通って画像化プローブを移動させるように構成された移動組立体であって、前記画像化プローブは、超音波画像の第1のシーケンスおよび位置測定値の第2のシーケンスを同時に捕捉するための超音波変換器および位置センサを含む、移動組立体と、
マーキング回路であって、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記第1のシーケンスで前記超音波変換器によって捕捉された超音波画像をマークするように構成されている、マーキング回路と、
プロセッサであって、前記第1のシーケンスでマークされた前記超音波画像を、座標が前記較正点の前記座標と合致する、前記第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および前記第2のシーケンスの間の時間ずれを較正するように構成されている、プロセッサと、
を備え、
前記移動組立体は、ホイール、および可動なアームを備え、
前記アームの第1の端部は、前記ホイールに結合されており、前記アームの第2の端部は、前記画像化プローブに取り付けられるように構成されており、
前記ホイールは、前記較正点を通って前記画像化プローブを移動させるために回転するように構成されており、
前記マーキング回路は、光を放出するように構成された光学エミッター、および、前記光学エミッターと整列された場合に、前記光を感知し、感知された前記光に応答して電気的な信号を生成するように構成された光学センサを備え、
前記光学エミッターおよび前記光学センサは、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合には互いに整列し、かつ前記電気的な信号を生成し、これによって前記電気的な信号に応答して前記超音波画像をマークするように、前記移動組立体に取り付けられている、
装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記マーキング回路は、
変調回路であって、前記電気的な信号に応答して、前記超音波変換器によって感知されることができる周波数を有する超音波マーキング信号を生成し、前記超音波マーキング信号を用いて前記超音波画像をマークするように構成されている、変調回路、
を備える、装置。 - 請求項2に記載の装置において、
前記変調回路は、
誘導コイルであって、
前記画像化プローブの近傍に配置されており、
前記超音波画像をマークするために前記超音波変換器中に無線周波数(RF)信号を誘導するように構成されている、
誘導コイル、
を備える、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記プロセッサは、前記第1のシーケンスの画像の強度の値を、あらかじめ決定された閾値と比較することによって、マークされた前記超音波画像を同定するように構成されている、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記較正点は、既知の座標を有する2つ以上の相異なる較正点を有し、
前記移動組立体は、前記2つ以上の較正点を通って前記画像化プローブを移動させるように構成されており、前記マーキング回路は、前記画像化プローブが2つ以上の前記較正点に位置している場合に前記超音波変換器によって捕捉された前記超音波画像をマークするように構成されており、
前記プロセッサは、マークされた前記超音波画像を、座標がそれぞれの前記較正点の前記座標と合致するそれぞれの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および第2のシーケンスの間の前記時間ずれを較正するように構成されている、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記移動組立体は、少なくとも2つの場合に前記較正点を横切って前記画像化プローブを移動させるように構成されており、
前記プロセッサは、前記少なくとも2つの場合にそれぞれの前記時間ずれの値を測定し、測定された前記値を平均するように構成されている、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記画像化プローブは、前記超音波画像および前記位置測定値をゲート制御するためのゲート制御信号を生成する電極を含み、
前記マーキング回路は、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記電極によって生成された前記ゲート制御信号をマークするように構成されており、
前記プロセッサは、マークされた前記ゲート制御信号を用いて、前記ゲート制御信号と前記第1および第2のシーケンスとの間の時間遅延を較正するように構成されている、装置。 - 請求項7に記載の装置において、
前記ゲート制御信号は、心電図(ECG)信号を含み、
前記電極は、心臓内のECG感知電極を含む、装置。 - 較正のための方法において、
画像化プローブを操作するステップであって、前記画像化プローブは、位置センサおよび超音波変換器を備え、これにより、前記超音波変換器を用いて超音波画像の第1のシーケンス、および、前記位置センサを用いて位置測定値の第2のシーケンスを同時に捕捉する、ステップと、
既知の座標を有する較正点を通って前記画像化プローブを移動させるステップと、
前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記第1のシーケンスで前記超音波変換器によって捕捉された超音波画像をマークするステップと、
前記第1のシーケンスでマークされた前記超音波画像を、座標が前記較正点の前記座標と合致する、前記第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および第2のシーケンスの間の時間ずれを較正するステップと、
を備え、
前記画像化プローブを移動させるステップは、
可動なアームの第1の端部に前記画像化プローブを取り付けるステップであって、前記アームの第2の端部が、ホイールに結合される、ステップと、
前記較正点を通って前記画像化プローブを移動させるために前記ホイールを回転させるステップと、
を備え、
前記超音波画像をマークするステップは、
光を放出する光学エミッター、および、前記光学エミッターと整列された場合に、前記光を感知し、感知された前記光に応答して電気的な信号を生成する光学センサを位置付けるステップであって、前記光学エミッターおよび前記光学センサは、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合には互いに整列し、かつ前記電気的な信号を生成する、ステップと、
前記電気的な信号に応答して前記超音波画像をマークするステップと、
を備える、
方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記超音波画像をマークするステップは、
超音波マーキング信号を生成するステップであって、前記超音波マーキング信号は、前記電気的な信号に応答して、前記超音波変換器によって感知されることができる周波数を有する、ステップと、
前記超音波マーキング信号を用いて前記超音波画像をマークするステップと、
を備える、方法。 - 請求項10に記載の方法において、
前記超音波マーキング信号を用いて前記超音波画像をマークするステップは、
前記画像化プローブの近傍に配置された誘導コイルを用いて、前記超音波変換器中に無線周波数(RF)信号を誘導するステップ、
を備える、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記時間ずれを較正するステップは、
前記第1のシーケンスの前記画像の強度の値を、あらかじめ決定された閾値と比較することによって、マークされた前記超音波画像を同定するステップ、
を備える、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記画像化プローブを移動させるステップは、既知の座標を有する2つ以上の相異なる較正点を通って前記プローブを移動させるステップ、を備え、
前記超音波画像をマークするステップは、前記画像化プローブが前記2つ以上の較正点に位置している場合に、前記超音波変換器によって捕捉された前記超音波画像をマークするステップ、を備え、
前記第1および第2のシーケンスの間の前記時間ずれを較正するステップは、マークされた前記超音波画像を、座標がそれぞれの前記較正点の前記座標と合致するそれぞれの位置測定値に関連づけるステップ、を備える、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記画像化プローブを移動させるステップは、少なくとも2つの場合に前記較正点を横切るステップ、を備え、
前記時間ずれを較正するステップは、前記少なくとも2つの場合に前記時間ずれの値を測定するステップ、および測定された前記値を平均するステップ、を備える、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記画像化プローブは、前記超音波画像および前記位置測定値をゲート制御するためのゲート制御信号を生成する電極を含み、
前記方法は、
前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記電極によって生成された前記ゲート制御信号をマークするステップと、
マークされた前記ゲート制御信号を用いて、前記ゲート制御信号と前記第1および第2のシーケンスとの間の時間遅延を較正するステップと、
を備える、方法。 - 請求項15に記載の方法において、
前記ゲート制御信号は、心電図(ECG)信号を含み、
前記電極は、心臓内ECG感知電極を含む、方法。 - プロセッサベースの較正装置で用いるためのコンピュータソフトウェア製品において、
前記較正装置は、
既知の座標を有する較正点を通って画像化プローブを移動させる移動組立体であって、前記画像化プローブは、超音波変換器を用いて超音波画像の第1のシーケンス、および、位置センサを用いて位置測定値の第2のシーケンスを同時に捕捉する、移動組立体、を備え、
マーキング回路であって、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、前記第1のシーケンスで前記超音波変換器によって捕捉された超音波画像をマークする、マーキング回路、をさらに備え、
前記製品は、
プログラム指示が記憶された、コンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記プログラム指示は、前記較正装置によって読み取られた場合に、前記第1のシーケンスでマークされた前記超音波画像を、座標が前記較正点の前記座標と合致する、前記第2のシーケンスの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および第2のシーケンスの間の時間ずれを前記較正装置に較正させる、コンピュータ読み取り可能な媒体、
を備え、
前記移動組立体は、ホイール、および可動なアームを備え、
前記アームの第1の端部は、前記ホイールに結合されており、前記アームの第2の端部は、前記画像化プローブに取り付けられるように構成されており、
前記ホイールは、前記較正点を通って前記画像化プローブを移動させるために回転するように構成されており、
前記較正装置は、光を放出するように構成された光学エミッターと、前記光学エミッターと整列された場合に、前記光を感知し、感知された前記光に応答して電気的な信号を生成するように構成された光学センサとを備えた前記マーキング回路によって作成された、マークされた前記超音波画像を用いて、時間ずれを較正し、前記光学エミッターおよび前記光学センサは、前記画像化プローブが前記較正点に位置している場合に、互いに整列し、かつ前記電気的な信号を生成し、これによって前記電気的な信号に応答して前記超音波画像をマークするように、前記移動組立体に取り付けられている、
製品。 - 請求項17に記載の製品において、
前記指示は、前記第1のシーケンスの前記画像の強度の値を、あらかじめ決定された閾値と比較することによって、マークされた前記超音波画像を前記較正装置に同定させる、製品。 - 請求項17に記載の製品において、
前記較正点は、既知の座標を有する2つ以上の相異なる較正点を備え、
前記移動組立体は、2つ以上の前記較正点を通って前記画像化プローブを移動し、
前記マーキング回路は、前記画像化プローブが2つ以上の前記較正点に位置している場合に前記超音波変換器によって捕捉された前記超音波画像をマークし、
前記指示は、マークされた前記超音波画像を、座標がそれぞれの前記較正点の前記座標と合致するそれぞれの位置測定値に関連づけることによって、前記第1および第2のシーケンスの間の前記時間ずれを前記較正装置に較正させる、製品。 - 請求項17に記載の製品において、
前記移動組立体は、少なくとも2つの場合に前記較正点を横切って前記画像化プローブを移動し、
前記指示は、前記少なくとも2つの場合にそれぞれの前記時間ずれの値を前記較正装置に測定させ、測定された前記値を平均させる、製品。
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