JP6122096B2 - 周期的に動く物体を画像化するイメージングシステム - Google Patents

周期的に動く物体を画像化するイメージングシステム Download PDF

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Description

本発明は、周期的に動く物体を画像化するためのイメージングシステム、イメージング方法、及びイメージングコンピュータプログラムに関する。
US2012/004547A1は、アブレーション手続き(焼灼手続き)を監視するためのモニタリング装置を開示している。医者が心臓組織のMモードイメージに基づきアブレーション手続きを制御し得るよう、モニタリング装置はアブレーション手続き中に心臓組織のMモードイメージを提供するための超音波イメージ提供ユニットを含む。
心臓の動きの故に、Mモードイメージは運動アーチファクトを含むことがあり、それはMモードイメージに基づくアブレーション手続きの品質を減少させ得る。
本発明の目的は、より少ない運動アーチファクトを含む物体のイメージを提供することを可能にする、周期的に動く物体を画像化するためのイメージングシステム、イメージング方法、及びイメージングコンピュータプログラムを提供することである。
本発明の第1の特徴において、周期的に動く物体を画像化するためのイメージングシステムが提供され、イメージングシステムは、
− 異なる時に亘って物体のAラインである超音波信号を提供するための超音波信号提供ユニットと、
− 異なる時での物体の周期的な動きの運動位相を示す位相信号を提供するための位相信号提供ユニットと、
− 提供される位相信号に基づきAラインを運動位相に割り当てるための割当ユニットと、
− 異なる運動位相のためにMモードイメージである幾つかの超音波イメージを生成するための超音波イメージ生成ユニット
− 生成される超音波イメージから超音波イメージを選択するための選択ユニットと、
− 選択される超音波イメージを表示するための表示ユニットとを含み、
運動位相のためのMモードイメージが夫々の運動位相に割り当てられるAラインに基づき生成される。
超音波イメージ生成ユニットは、夫々の運動位相に割り当てられる超音波信号に基づき運動位相のためのイメージを生成し、選択ユニットは、生成される超音波イメージから超音波イメージを選択し、ディスプレイユニットは選択される超音波イメージを表示するので、選択される超音波イメージは、表示される超音波イメージ内の運動アーチファクトが減少させられるよう、単一の運動位相にのみ対応する。
超音波信号提供ユニットは、物体のAラインを超音波信号として提供するように構成される。超音波信号提供ユニットは、Aラインに対してエンベロープ検出手続きを適用し、結果として得られるAラインエンベロープを超音波信号として提供するように優先的に更に構成される。具体的には、超音波信号提供ユニットは、異なる運動位相のために幾つかのMモードイメージを生成するように構成され、運動位相のためのMモードイメージが、夫々の運動位相に割り当てられるAライン、より具体的には、Aラインエンベロープから生成される。異なる運動位相のために生成される幾つかのMモードイメージを心電図同期Mモードイメージとして考え得る。
優先的には、超音波信号は時間的に連続的に提供され、実際の超音波信号が提供されるならば、実際の超音波信号を対応する運動位相に割り当て、次に、実際の超音波信号を割り当てる運動位相に対応する超音波信号を更新するために、実際の超音波信号を用い得る。例えば、超音波信号がAラインであり、生成される超音波イメージがMモードイメージであるならば、夫々の実際のAラインを運動位相に割り当てることができ、その場合、実際のAラインを割り当てる運動位相に対応する心電図同期Mモードイメージに実際のAラインを付加し得る。
超音波信号提供ユニットは、異なる時に亘って物体の超音波信号を測定するための、具体的には、Aラインを測定するための超音波信号測定ユニットであり得る。よって、超音波信号提供ユニットは、超音波パルスを物体に並びに物体内に送信し且つ超音波パルスが物体によって反射させられた後の動的な一連のエコーを受信するために、1つ又は幾つかの超音波トランスデューサを含み得る。次に、超音波信号、具体的には、夫々のAラインは、受信される動的な一連のエコーに依存して生成される。物体は、優先的には、組織、特に、心臓組織であり、生成される超音波信号が異なる深さにおける心臓組織の特性を示すよう、超音波パルスは心臓組織内に送信され、動的な一連のエコーが心臓組織によって受信される。
超音波信号提供ユニットは、前もって測定した超音波信号を記憶させる記憶ユニットであり得るし、或いは、超音波信号提供ユニットは、超音波信号を受信するための並びに受信される超音波信号を提供するための受信ユニットであり得る。
位相信号提供ユニットは、超音波信号を測定する異なる時での物体の周期的な動きの運動位相を示す位相信号を測定するための位相信号測定ユニットであり得る。しかしながら、位相信号提供ユニットは、測定した位相信号を前もって記憶させる記憶ユニット、又は測定した位相信号を受信するための並びに受信した位相信号を提供するための受信ユニットであってもよい。
従って、イメージングシステムは、超音波信号及び/又は位相信号を測定するための測定コンポーネントを含み得るし、或いは、イメージングシステムは、測定コンポーネントを含まないコンピュータシステムであり得る。後者の場合、超音波信号提供ユニット及び位相信号提供ユニットは、それぞれ、コンピュータシステムの記憶ユニット又は受信ユニットである。
使用者が生成される超音波イメージから超音波イメージを選択し且つ/或いは生成される超音波イメージから超音波イメージを自動的に選択するように選択ユニットを構成し得る。具体的には、使用者が生成される超音波イメージから超音波イメージを選択することを可能にするグラフィカルユーザーインターフェースを提供するように選択ユニットを構成し得る。ある実施態様において、選択ユニットは、生成される超音波イメージのための選択値を決定するように構成され、選択値は夫々の超音波イメージのイメージ値に基づき決定され、選択ユニットは、生成される超音波イメージから超音波イメージを自動的に選択するために選択値に選択ルールを適用するように構成される。選択ルールは優先的には事前に定められ、選択ユニット内に記憶させられる。ある実施態様において、選択ユニットは、使用者が選択ルールを変更し或いは新しい選択ルールを追加するのを可能にするように構成される。
物体が組織壁であり、超音波信号提供ユニットが異なる時に亘って組織壁の超音波信号を提供するよう、組織壁に影響を及ぼすためにエネルギが組織壁に適用され、選択ユニットは、以下の選択値、即ち、超音波信号を測定するために用いられる感知プローブと組織壁との間の距離を示す第1の距離値、組織壁の厚さを示す壁厚値、エネルギの適用によって影響を及ぼされる組織壁の部分を示す貫壁性値、組織壁と組織壁の背後の素子との間の距離を示す第2の距離値、及び組織壁内に形成されるガスの量を示すガス形成値のうちの少なくとも1つを決定するよう構成されるのが好ましい。貫壁性値は、i)組織壁の外側に対する組織壁にエネルギを適用することによって創成される損傷の境界の距離とii)壁厚値との間の比として優先的に定められる。これらの選択値は、組織壁を焼灼するために無線周波数(RF)エネルギのようなエネルギが組織壁に適用される、アブレーション手続き中に重要であり得る。従って、これらの選択値のうちの少なくとも1つに基づき超音波イメージを選択することは、アブレーション手続き中に監視されるのが重要である特徴を示す表示イメージをもたらし得る。これは表示される選択される超音波イメージに基づくアブレーション手続きの制御の改良をもたらし得る。
優先的には、選択ユニットは、超音波イメージを選択するように構成され、そのために、以下の値、即ち、最小の第1の距離値、平均的な第1の距離値、最小の壁厚値、最大の貫壁性値、最大の第2の距離値、最小の第2の距離値、及び最大のガス形成値のうちの少なくとも1つが決定される。
超音波信号の測定中、超音波パルスが組織壁内に送信され且つ動的な一連のエコーが組織壁から受信される超音波感知方向と組織壁自体との間の空間的な関係は、組織壁の周期的な動きの故に変化し得る。超音波感知方向と組織壁との間のこの変化する空間的な関係の故に、異なる超音波イメージは異なる組織壁特性を示し得る。例えば、それらは、異なる壁厚、超音波信号を測定するために用いられる感知プローブと組織壁との間の異なる距離、貫壁性の異なるレベル、組織壁と組織壁の背後の素子との間の異なる距離、及び異なるガス形成値を示し得る。
超音波信号が壁厚値に依存して選択されるならば、優先的には、最小の壁厚値を有する超音波イメージが選択される。何故ならば、最小の壁厚値を示す超音波イメージは実際の壁厚を示す可能性が高いからである。
超音波イメージが第1の距離値に基づき選択されるならば、優先的には、最小の距離値を有する超音波イメージが選択される。何故ならば、この超音波イメージは超音波信号を測定するために用いられる感知プローブと物体との間の最良の接触に対応する可能性が高いからである。しかしながら、RFアブレーション電極のようなエネルギ適用ユニットが物体にエネルギを適用するための感知プローブ内に統合させられる実施態様では、平均的な第1の距離値を有する超音波イメージを選択し得る。何故ならば、ディスプレイユニット上に示される超音波イメージが組織壁と感知プローブとの間の最小の距離又は組織壁と感知プローブとの間の最大の距離を示すならば、感知プローブを組織壁に対して押し付けるために、医者のような使用者は少な過ぎる又は多過ぎる力を適用し得るからである。よって、平均的な第1の距離値がそのために決定される超音波イメージを選択することは、使用者が正しい力を適用するよう案内し得る。平均的な第1の距離に従って超音波イメージを選択するために、中間の第1の距離値がそのために決定される超音波イメージを選択し得るし、或いは超音波イメージのために決定される全ての第1の距離値の算数的な平均に最も近い第1の距離値がそのために決定される超音波イメージを選択し得る。
超音波イメージが貫壁性値に基づき選択されるならば、優先的には、最大の貫壁性値がそのために決定される超音波イメージが選択される。何故ならば、物体にエネルギを適用する使用者がこの選択される超音波イメージに基づきエネルギを適用するならば、組織壁を貫通して下に横たわる隣接組織に至るエネルギの貫壁性適用が防止される可能性が高いからである。
第2の距離値が超音波イメージを選択するために選択されるならば、優先的には、最大の第2の距離値がそのために決定される超音波イメージが選択される。何故ならば、この超音波イメージは使用者がエネルギが適用されるべきである組織壁とエネルギが適用されるべきでない隣接する組織との間を区別することを可能にする可能性が高く、それにより、選択される超音波イメージに基づく組織壁へのエネルギの適用の制御を更に改良するからである。
ガス形成値が超音波イメージを選択するために用いられるならば、優先的には、最大のガス形成値がそのために決定される超音波イメージが選択される。何故ならば、医者がエネルギ適用手続き中にこの選択される超音波イメージを見るならば、ガス形成は最も確実に示され、それにより、医者が、例えば、ガス形成が観察される或いは顕著になるときにエネルギの適用を停止することを可能にするからである。これは組織壁の内側のガス形成、よって、所謂組織ポップを防止し得る。
好適実施態様において、エネルギは異なる段階を有するエネルギ適用手続きに従って組織壁に適用され、選択ユニットは、選択ルールが、決定される選択値に依存して並びにエネルギ適用手続きの目下の段階に依存して、超音波イメージの選択を定めるように構成される。よって、物体にエネルギを適用する各段階のために、1つ又は幾つかの超音波イメージを選択し且つ表示することができ、それは夫々の段階におけるエネルギの適用の最適化されたモニタリングを可能にする。物体にエネルギを適用する夫々の段階への1つ又は幾つかの超音波イメージの選択及び表示の採用は、エネルギ適用のモニタリングを更に改良し得る。
具体的には、選択ルールは、i)物体にエネルギを適用する前の第1の段階において、第1に、平均的な第1の距離値がそのために決定される超音波信号が選択され、第2に、最小の壁厚値がそのために決定される超音波信号が選択され、ii)物体にエネルギを適用する間の第2の段階において、最大の貫壁性値がそのために決定される超音波信号及び最大のガス形成値がそのために決定される超音波信号のうちの少なくとも1つが選択され、iii)エネルギを物体に適用した後の第3の段階において、最大の貫壁性値がそのために決定される超音波信号が選択されることを定め得る。優先的には、第2の段階において、幾つかの超音波イメージが類似の最高の貫壁性を示すならば、全てが類似の最高の貫壁性値を示すこれらの超音波イメージから、最大の第2の距離値を有する、即ち、エネルギが適用される組織壁と隣接する組織構造との間の最大の分離を示す超音波イメージが選択される。エネルギを適用する医者が選択される超音波イメージに基づくエネルギの適用を監視するならば、これは隣接する組織がエネルギの適用の間に損傷されない可能性を更に増大させる。
イメージングシステムは、超音波信号を連続的に提供し、超音波信号を運動位相に割り当て、超音波イメージを生成し、且つ生成される超音波イメージを表示するように優先的に構成され、超音波イメージ生成ユニットは、初期的な超音波イメージの生成後、実際に提供される超音波信号に基づき超音波イメージを更新するように構成され、ディスプレイユニットは、物体の更新させられた周期的な動きを示すために、更新させられた超音波イメージを時間的に連続的に表示するように構成される。具体的には、超音波信号提供ユニットは、Aラインを超音波信号として連続的に提供するように優先的に構成され、イメージ生成ユニットは、心電図同期Mモードイメージを超音波イメージとして生成するように構成され、初期的な心電図同期Mモードイメージの生成後、心電図同期Mモードイメージは、実際に提供されるAラインを付加することによって更新され、ディスプレイユニットは、物体の更新させられた周期的な動きを示すために、更新させられた心電図同期Mモードイメージを時間的に連続的に表示するように構成される。
運動位相が位相信号に依存する異なる継続期間を有するよう、運動期間を運動位相に細分するように割当ユニットを構成し得る。例えば、位相信号が心臓動作信号であるならば、心筋が静止しているときの心拡張期を含む運動位相の継続時間が、心収縮期を含む運動位相の継続時間よりも大きいように、割当ユニットを構成し得る。
夫々の運動期間の終了後に超音波信号を夫々の運動期間の運動位相に割り当てるように割当ユニットを構成し得る。前の運動期間のために提供される位相信号に基づき物体の運動期間の超音波信号を運動位相に割り当てるようにも割当ユニットを構成し得る。よって、実際の運動期間の終了前に、超音波信号を運動位相に割り当て得る。超音波イメージ生成ユニットが最後に提供された超音波信号を含む異なる運動位相のために実際の超音波イメージを極めて低い待ち時間で生成し得るよう、これは極めて低い待ち時間で超音波信号を運動位相に割り当てることを可能にする。例えば、時間的に連続的なAラインを超音波信号として提供することができ、運動位相への前の運動期間の細分に基づき実際に提供されるAラインを運動位相に割り当て得る。次に、実際のAラインを実際のAラインが割り当てられる運動位相に対応する心電図同期Mモードイメージに付加し得る。
夫々の運動期間の終了後、夫々の運動期間の位相信号に基づき、前の運動期間のための位相信号に基づき運動位相に割り当てられた、物体の夫々の運動期間の超音波信号を再割当てするように、割当ユニットを構成することができ、その場合には、再割当てされる超音波信号に基づき超音波イメージを生成し得するように超音波イメージ生成ユニットを構成することができ、その場合には、実際に生成される超音波イメージから超音波イメージを選択するように選択ユニットを構成することができ、その場合には、選択される超音波イメージを表示するようにディスプレイユニットを構成することができる。従って、夫々の運動期間の終了後、前の運動期間に基づいた運動位相への超音波信号の初期的な適切な割当てを矯正することができ、それにより、運動位相への超音波信号の正確な割当て、よって、物体の高品質イメージをもたらし、実際に獲得される最新の超音波信号を極めて低い待ち時間で依然として示し得る。
ノイズ閾より下の超音波信号値を有する夫々のAラインのセグメントを決定し且つ夫々のAラインの決定されるセグメントに基づき壁厚値を決定するように選択ユニットを構成し得る。その上、壁厚値を決定するために、テクスチャ分類技法を夫々の超音波イメージに、具体的には、夫々のMモードイメージに適用するように、選択ユニットを構成し得る。第2の距離値及びガス形成値を決定するためにも、例えば、テクスチャ分類技法を用いるよう、選択ユニットを構成し得る。貫壁性値を決定するために、時間的に連続的なAラインの間の相関又は歪み解析から組織弾性を評価することによって、エネルギの適用が組織に影響を与える組織壁内の深さを決定するように、選択ユニットを構成することでき、その場合には、この決定される深さ及び決定される壁厚値に基づき貫壁性値を決定し得る。
画像化される物体は、優先的には、生物のある領域であり、位相信号提供ユニットは、心臓運動を示す心臓運動信号及び呼吸運動を示す呼吸運動信号のうちの少なくとも1つを位相信号として提供するように構成される。よって、選択され且つ表示されるイメージは、心臓運動及び/又は呼吸運動によって概ね引き起こされ得る運動アーチファクトをより少なく有し得るし、とりわけ、運動アーチファクトを全く有し得ない。
位相信号提供ユニットが心臓運動信号及び呼吸運動信号を提供するならば、各超音波信号、具体的には、各Aラインを呼吸位相に加えて心臓位相に割り当てることができ、その場合には、心臓運動位相及び呼吸運動位相の異なる組み合わせのための幾つかの超音波イメージを生成することができ、その場合には、夫々の組み合わせに割り当てられる超音波信号、具体的には、Aラインに基づき、心臓運動位相及び呼吸運動位相の組み合わせのために、超音波イメージを生成し得る。
心臓運動信号は、例えば、生物の胸に取り付けられる心電図表面リード線からの心電図信号であり得る。代替的に又は追加的に、超音波信号提供ユニットをカテーテル内に、具体的には、カテーテルの先端内に統合することができ、心臓信号を測定するための電極もカテーテル内に、具体的には、カテーテル先端内に統合し得る。位相信号提供ユニットは、指又は耳朶にクリップ留めし得るパルス酸素濃度計でもあってもよく、パルス酸素濃度計は心臓信号をもたらす。呼吸信号は、例えば、気管挿管装置によって生成される空気流信号であり得る。心電図電極を介して測定し得る生体インピーダンス信号からも呼吸信号を生成し得る。超音波信号から位相信号を決定し且つ決定される位相信号を提供するようにも位相信号提供ユニットを構成し得る。具体的には、例えば、横方向における、即ち、Aラインエンベロープによって形成されるMモードイメージの時間軸の方向におけるフーリエ解析又は相関解析を用いることによって、トリガ信号とも考え得る位相信号をAラインエンベロープから取り出し得る。よって、心電計のような更なる測定装置を必ずしも必要とせずに位相信号を決定することができ、それはイメージングシステムの取扱いを単純化し得る。
イメージングシステムは、感知プローブを優先的に含み、超音波信号提供ユニット及び物体にエネルギを提供するためのエネルギ適用ユニットを感知プローブ内に統合し得る。感知プローブは、優先的にはカテーテルであり、カテーテルには、超音波信号提供ユニットの少なくとも一部、例えば、1つ又は幾つかの超音波トランスデューサ、及びエネルギ適用ユニットの少なくとも一部、例えば、アブレーション電極が統合される。よって、エネルギを物体に適用するために、具体的には、心臓アブレーション手続きを遂行するために、並びに超音波を用いることによってエネルギの適用をモニタリングするために用い得る、単一の感知プローブを提供し得る。
本発明の更なる特徴において、周期的に動く物体を画像化するためのイメージング方法が提供され、イメージング方法は、
− 超音波信号提供ユニットによって異なる時に亘って物体のAラインである超音波信号を提供すること、
− 位相信号提供ユニットによって異なる時での物体の周期的な動きの運動位相を示す位相信号を提供すること、
− 割当ユニットによって前記提供される位相信号に基づき超音波信号を運動位相に割り当てること、
− 超音波イメージ生成ユニットによって異なる運動位相のためにMモードイメージである幾つかの超音波イメージを生成すること、
− 選択ユニットによって生成される超音波イメージから超音波イメージを選択すること、及び
− ディスプレイユニットによって選択される超音波イメージを表示することを含み、
運動位相のためのMモードイメージが夫々の運動位相に割り当てられるAラインに基づき生成される。
本発明の更なる特徴において、周期的に動く物体を画像化するためのコンピュータプログラムが提供され、コンピュータプログラムは、プログラムプログラムがイメージング装置を制御するコンピュータの上で作動させられるときに請求項1に記載のイメージング装置に請求項12に記載のイメージング方法を実施させるためのプログラムコード手段を含む。
請求項1のイメージングシステム、請求項12のイメージング方法、及び請求項13のコンピュータプログラムは、特に独立項において定められるような、類似の及び/又は同一の好適実施態様を有することが理解されるべきである。
本発明の好適実施態様は、夫々の独立項と従属項との任意の組み合わせもであり得ることが理解されるべきである。
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載する実施態様を参照して明瞭に解明されるであろう。
周期的に動く物体を画像化するためのイメージングシステムの実施態様を例示的に示す概略図である。 イメージングシステムのカテーテルの先端の実施態様を例示的に示す概略図である。 イメージングシステムによって提供されるAライン及びAラインエンベロープを例示的に示す概略図である。 超音波イメージデータに基づく運動期間の決定を例示するための心電図非同期Mモードイメージを例示的に示す概略図である。 運動位相へのAラインの割当てを例示するために心臓位相信号及び心電図非同期Mモードイメージを例示的に示す概略図である。 心電図同期Mモードイメージを例示的に示すフローチャートである。 選択される心電図同期イメージを示すグラフィカルユーザーインターフェースの実施態様を例示的に示す概略図である。 周期的な心臓の動き及び呼吸の動きによって引き起こされる超音波イメージングの異なる種類の外乱を示す説明図である。 周期的な心臓の動き及び呼吸の動きによって引き起こされる超音波イメージングの異なる種類の外乱を示す説明図である。 周期的な心臓の動き及び呼吸の動きによって引き起こされる超音波イメージングの異なる種類の外乱を示す説明図である。 周期的な心臓の動き及び呼吸の動きによって引き起こされる超音波イメージングの異なる種類の外乱を示す説明図である。 1つ又は幾つかの心電図同期Mモードイメージの生成、選択、及び表示を例示的に示すフローチャートである。 周期的に動く物体を画像化するためのイメージング方法の実施態様を例示的に示すフローチャートである。
図1は、周期的に動く物体を画像化するためのイメージングシステム1を概略的に且つ例示的に示している。この実施態様において、周期的に動く物体は、テーブル3の上に横たわる人2の心臓4の組織壁である。イメージングシステム1は、カテーテル先端6を備えるカテーテル5を含み、図2は、カテーテル先端6をより詳細に示している。
カテーテル先端6は、超音波トランスデューサ13を含み、超音波トランスデューサ13は、絶縁ワイヤのような電気接続15を介して、超音波トランスデューサ13を制御する超音波制御ユニット16に接続される。超音波トランスデューサ13及び超音波制御ユニット16は、異なる時に亘って組織壁24の超音波信号を提供する超音波信号提供ユニットを形成する。具体的には、超音波トランスデューサ13及び超音波制御ユニット16は、超音波パルスを組織壁24内に送信し、超音波パルスが組織壁24によって反射させられた後のエコー系列を受信し、受信するエコー系列に依存してAライン(A-line)を生成するように構成される。従って、超音波信号供給ユニット13,16は、異なる時に亘って組織壁24の超音波信号を提供するために、時間的に連続的にAラインを獲得する。即ち、各Aラインに、夫々の超音波パラスが超音波信号供給ユニット13,16によって送信され且つ受信される時間である時間を割り当て得る。
超音波信号供給ユニット13,16を超音波送信モードにおいて並びに超音波受信モードにおいて優先的に動作させ得る。超音波送信モードにおいて、超音波制御ユニット16は電気パルスを超音波トランスデューサ13に提供し、超音波トランスデューサ13は圧電変換器であり、電気パルスを高周波数音波、即ち、超音波に変換し、超音波は組織壁24を通じて伝搬し、組織壁24が不均質な場所で反射させられ且つ/或いは散乱させられる。超音波受信モードにおいて、組織壁24から反射させられ且つ/或いは散乱させられる高周波数音波は同じ圧電変換器を用いて捕捉され、圧電変換器はそれを電気信号に変換し、電気信号は超音波制御ユニット16に送信される。他の実施態様では、カテーテル先端6も超音波トランスデューサを含み得る。全ての超音波トランスデューサは、超音波を組織壁内に送信するように構成され得るし、組織壁から反射させられ且つ/或いは散乱させられる超音波を受信するように構成され得る。或いは、超音波トランスデューサの少なくとも1つが超音波を組織へ機内に送信するように構成され、少なくとも1つの他の超音波トランスデューサが反射させられ且つ/或いは散乱させられる超音波を受信するように構成される。
Aラインは、ノイズ及び外乱を除去するよう、超音波制御ユニット16によって優先的に事前フィルタリングされ、それにより、送信される超音波パルス毎に事前フィルタリングされたAラインを提供する。結果として得られるAライン25を図3に概略的且つ例示的に示す。図3では、任意的ユニットにおける振幅Aを任意的ユニットにおける時間tに依存して示す。
超音波信号提供ユニット13,16、即ち、具体的には、超音波制御ユニット16は、更に、Aラインに対してエンベロープ(envelope)検出手続きを適用するように構成され、結果として得られるAラインエンベロープを超音波信号として提供するように構成される。エンベロープ検出手続きはDCを含まないAラインを非負振幅信号に変換し、非負の振幅信号は非負の強度又はコントラスト信号とも考えられ得る。そのようなAラインエンベロープ26を図3に概略的且つ例示的に示す。視覚化を向上させるためのコントラスト強化手続きのような更なる事後処理手続きをAラインに適用するよう超音波制御ユニット16を構成し得る。
イメージングシステム1は、異なる時間での組織壁24の周期的な動きの運動位相(motion phase)を示す位相信号(phase signal)を提供するための位相信号提供ユニット17を更に含む。この実施態様において、位相信号提供ユニット17は、組織壁24の心臓運動を示す心臓運動信号を提供するように構成される。他の実施態様では、代替的に又は追加的に、組織壁24の呼吸運動を示す呼吸運動信号のような他の種類の運動を示す位相信号を提供するようにも位相信号提供ユニットを構成し得る。位相信号提供ユニット17は、取得されるAラインから位相信号を決定し、決定される位相信号を提供するように構成される。
位相信号を決定するために、Mモードイメージを形成するようAラインエンベロープの生成されるシーケンスを構成することができ、後続のMモードイメージコラムは後続のAラインエンベロープを含む。位相信号提供ユニット17は、位相信号を決定するために、横方向において、即ち、Aラインエンベロープによって形成されるMモードイメージの時間軸の方向においてフーリエ解析又は相関解析を適用するよう優先的に構成される。
図4は、そのようなMモードイメージ34を概略的且つ例示的に示しており、横方向は、tによって示される時間方向である。位相信号提供ユニット17は、信号相関技法を用いることによって運動期間Tを見出すよう優先的に構成される。Aラインサンプリング速度、秒毎Aライン量に依存して、長方形30によって図4中に示される一組の連続的なAラインエンベロープが、長方形31,32,33によって図4中に示される他の時での幾つかの他の組の連続的なAラインエンベロープと比較される。長方形31は、長方形30によって示されるAラインエンベロープの組と最も類似する連続的なAラインエンベロープの組を定める。これらの2つの組の連続的なAラインエンベロープの間の時間的な距離は、運動期間T、よって、トリガ信号、即ち、位相信号を定める。その比較は、整合エラー基準(match error criterion)に基づき、例えば、絶対的な差の合計に基づく。心臓運動及び/又は呼吸運動がそれぞれ考慮されるならば、調査領域、即ち、予期される運動期間Tの範囲は、典型的な心拍速度及び/又は典型的な呼吸速度によって優先的に定められる。典型的な心拍速度は、心房細動のために毎分40〜140拍の範囲内又は毎分40〜300拍の範囲内にあり得る。決定される推定される運動期間Tは、整合エラーを最小限化する期間である。従って、ある時の推測される運動期間Tは、2つの捧持される組のAラインエンベロープの最小整合エラーに優先的に対応する。継続時間Tを有する夫々の新しい運動周期の開始にだけ非ゼロであるようトリガ信号を選択し得る。
位相信号提供ユニットが超音波信号からの位相信号を決定し、決定される位相信号を提供するように構成されるならば、電気生理学(EP)実験室内の異なるハードウェアシステム間の物理的な接続、例えば、心電図記録測定装置と心臓アブレーションモニタリング装置との間の物理的な接続を減少させ得る、具体的には、回避させ得る。
しかしながら、位相信号提供ユニットは、心電図測定ユニットであってもよく、心臓トリガ信号を、例えば、人の胸に取り付けられる表面リード線から取り得る。代替的に、カテーテル先端の内側の電極から信号位相信号を取り或いは人の指又は耳朶にクリップ留めし得る従来的なパルス酸素濃度検出器から信号トリガ信号を取るようにも位相信号提供ユニットを構成し得る。その上、代替的に又は追加的に、呼吸トリガ信号を提供するようにも位相信号提供ユニットを構成することができ、その場合には、気管挿管装置によって生成される空気流から呼吸トリガ信号を取り得る。心電図電極を介して測定し得る生体インピーダンス信号からも呼吸トリガ信号を生成し得る。その上、他の生理モニタリング装置から、具体的には、遠隔生理モニタリング装置から取られる信号トリガ信号及び/又は呼吸トリガ信号を提供するようにも位相信号提供ユニットを構成し得る。
イメージングシステム1は、提供される位相信号に基づき超音波信号を運動位相に割り当てるための割当ユニット18を更に含む。具体的には、決定される運動期間TをN運動位相に細分し、各Aラインエンベロープに夫々の運動位相を割り当て得る。他の実施態様において、位相信号提供ユニットが心電図信号を位相信号として庭球するよう構成されるならば、例えば、ここに参照として援用する、V. Afonso et al.による”ECG beat detection using filter banks” IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Volume 46, number 2, pages1 92-202 (1999)という論文に記載されるように、拍期間(ビート期間)、即ち、運動期間Tを決定し得る。具体的には、心電図信号の他の2つの続いて起こるピークの間の期間によって或いは心拍周期中に一回起こる任意の他の2つの続いて起こるピークによって、心拍周期、即ち、運動期間Tを定め得る。図5に概略的に及び例示的に示すように、決定される心拍周期、即ち、運動期間TをN運動位相に細分し得る。
図5において、上方部分は、Mモードイメージ42を形成する時間的に連続的なAラインエンベロープを示しており、下方部分は、提供される位相信号を示しており、それは、この実施例では、心電図信号である。心電図信号40のRピークは、十字記号41によって示されている。1つの運動期間Tのために、N位相への細分が示されている。例えば参照番号43によって図5に示す領域内の全てのAラインエンベロープは、同じ運動位相、即ち、この実施態様では、第1の運動位相に割り当てられている。期間Tの更なるAラインエンベロープは、夫々の更なる運動位相に割り当てられている。
イメージングシステム1は、異なる運動位相のために幾つかの超音波イメージを生成するための超音波イメージ生成ユニット19を更に含み、運動位相のための超音波イメージが、夫々の運動位相に割り当てられる超音波信号に基づき生成される。この実施態様において、超音波イメージ生成ユニット19は、各運動位相のためにMモードイメージを生成するように構成され、運動位相のためのMモードイメージが夫々の運動位相に割り当てられるAラインエンベロープから生成される。幾つかのMモードイメージの生成を、全てのN心電図非同期Aラインエンベロープで構成される当初のMモードイメージからのN心電図同期超音波イメージの抽出であると考えることができ、抽出は心拍と同期し且つ任意的に呼吸運動と同期する位相信号によって引き起こされる。他の実施態様において、位相信号は呼吸運動のみと同期し得る。各心電図同期超音波イメージでは、運動サイクルの1つの特定の運動位相に属する数群の後続のAラインエンベロープが集められる。結果的に、時間の経過に亘って形成される1つの心電図同期イメージから、割り当てられるAラインエンベロープを夫々の運動位相に付加することによって、アブレーションによって引き起こされ得る組織壁の内側の変化を観察することができ、その場合、運動アーチファクトは夫々の心電図同期超音波イメージ内で減少させられるか、或いは全く存在しない。Aラインエンベロープデータが生成される間の心電図同期Mモードイメージの生成を、図6を参照して以下に例示的に記載する。
超音波トランスデューサ13によって生成される生の超音波Aラインデータが受け入れられ(52)、収集される生の超音波Aラインデータが生成されるフィルタリング済みAラインエンベロープデータのために処理される(50)。受信するトリガ信号(53)に基づき、Aラインエンベロープが異なる運動位相に割り当てられる(51)。次に、異なる運動位相に割り当てられるAラインエンベロープは、夫々の運動位相の夫々のMモードイメージに付加され(54)、それはN更新されたMモードイメージをもたらす(55)。よって、各運動位相のために、対応するAラインエンベロープが当初のMモードイメージから抽出され、以前の運動期間の同じ運動位相の以前に抽出されたAラインエンベロープの背後に配置される。このようにして、MモードイメージがN心電図同期イメージに細分され、各心電図同期イメージは、運動周期の1つの特定の運動位相に対応する。
例えば、心臓速度の変動の故に、運動期間の間の継続時間中に異なり得る、フレーム内の、即ち、運動位相内の運動期間の正確な分割を、夫々の運動期間の終了後にのみ遂行し得るので、心電図同期超音波イメージの生成及び表示を比較的大きな待ち時間で遂行し得る。従って、割当ユニット18は、以前の運動期間の継続時間に基づき運動期間を運動位相に分割し、実際の運動期間の終了後の後続の運動期間の間の継続時間における潜在的な差の故の潜在的なエラーを補償/矯正するように優先的に構成される。次に、超音波イメージ生成ユニット19は、運動位相へのAラインの矯正された割当てに基づき、具体的には、矯正された割当てに基づき再び心電図同期超音波イメージを生成することによって、心電図同期超音波イメージを矯正するように優先的に構成される。これは極めて低い待ち時間での心電図同期超音波イメージの生成及び表示を可能にする。
図2を再び参照すると、カテーテル先端6は、エネルギ適用ユニット12を更に含み、この実施例において、エネルギ適用ユニット12は、エネルギを組織壁24に適用するためのRFアブレーション電極である。従って、カテーテル5は、超音波トランスデューサ13及びRFアブレーション電極12が統合される感知プローブを形成する。RFアブレーション電極12は、絶縁ワイヤのような電気接続部14を介してRF源22に接続される。
イメージングシステム1は、生成される超音波イメージから超音波イメージを選択するための選択ユニット20を更に含む。具体的には、選択ユニット20は、超音波イメージ生成ユニット19によって提供される、生成される心電図同期Mモードイメージから、1つ又は幾つかの心電図同期Mモードイメージを選択するように構成される。使用者が生成される心電図同期超音波イメージから心電図同期超音波イメージを選択し且つ/或いは生成される心電図同期超音波イメージから心電図同期超音波イメージを自動的に選択することを可能にするようにも選択ユニット20を構成し得る。例えば、図7に概略的且つ例示的に示すグラフィカルユーザーインターフェース60を提供するように選択ユニット20を構成し得る。
グラフィカルユーザーインターフェース60は、下方部分に10個の生成される心電図同期超音波イメージの列63を示す。即ち、この実施例において、運動期間は10個の運動位相に細分されたと推定される。しかしながら、夫々の運動期間を他の数の運動位相にも細分し得ることは勿論である。具体的には、使用者が運動期間毎に所望の数の運動位相を手動で設定することを可能にするように選択ユニット20を構成し得る。例えば、選択ユニット20は、医者が運動位相の数が1〜20の間であるように手動で設定することを可能にするグラフィカルユーザーインターフェースを含み得る。選択される心電図同期イメージを列63内で強調し得る。例えば、選択される心電図同期イメージは、それを強調するためのフレーム64を備え得る。選択される心電図同期イメージ61は、グラフィカルユーザーインターフェース60によってより大きいサイズで示される。フレーム62を備えることによって、より大きいサイズで示される心電図同期イメージ61も強調され得る。グラフィカルユーザーインターフェース60は、ディスプレイユニット21上に示される。心電図同期イメージを手動で選択するために、例えば、コンピュータマウスポインタ又はタッチ式ディスプレイを用いることによって、使用者が夫々の心電図同期超音波イメージを選択することを可能にするよう、選択ユニット20を構成し得る。
グラフィカルユーザーインターフェース60は、列63内の選択されない心電図非同期超音波イメージも図7に例示的に且つ概略的に示すが、他の実施態様において、ディスプレイユニット21は、夫々の選択される心電図同期超音波イメージを示し得るに過ぎない。
1つ又は幾つかの心電図同期超音波イメージを自動的に選択するために、選択ユニット20は、生成される超音波イメージのための選択値を決定し、生成される心電図同期超音波イメージから心電図同期超音波イメージを選択するために選択ルールを選択値に適用するよう優先的に構成され、選択値は夫々の心電図同期超音波イメージのイメージ値に基づき決定される。優先的には、選択ユニット20は、心電図同期超音波イメージの各々のために、以下の選択値、即ち、感知プローブ、即ち、カテーテル先端6と組織壁24の外表面28との間の距離を示す第1の距離値、組織壁24の厚さを示す壁厚値、エネルギの適用によって影響を及ぼされる組織壁24の部分を示す貫壁性値、組織壁24の外表面29と組織壁24の背後に存在し得る更なる組織との間の距離を示す第2の距離値、及び組織壁24内で形成されるガスの量を示すガス形成値のうちの少なくとも1つを決定するように構成される。i)組織壁2の外表面28に対するアブレーション手続きによって創成される損傷の境界の距離と、ii)壁厚値との間の比として、貫壁性値を定め得る。換言すれば、貫壁値は、優先的には、アブレーション深さと組織壁24の厚さとの間の比である。
選択値は、組織壁24の周期的な動作の故に異なる心電図同期超音波イメージのために異なり得る。これ及び心電図非同期Mモードイメージの代わりに選択されるイメージを表示する利点を、図8乃至11を参照して、以下に例示的に記載する。
図8は、カテーテル5の先端6を2つの異なる位置において示しており、それらの位置は、カテーテル先端6が組織壁24の外周面と囲む2つの異なる角度α、αに対応する。組織壁24の周期的な運動の故に、カテーテル先端6は、組織壁24の外周面に対して異なる位置70,71の間で周期的に変化する。図8から明らかなように、組織壁24の厚さdが、カテーテル先端6が第1の位置70にある運動位相に対応する心電図同期超音波イメージに基づき決定されるならば、並びにカテーテル先端6が第2の位置71にある運動位相に対応する心電図同期超音波イメージに基づき決定されるならば、2つの決定される厚さd,dは異なる。よって、異なる心電図同期超音波イメージのために決定される壁厚値は異なり得る。相応して、破線72によって図8に示す損傷形成も、カテーテル先端6の夫々の位置70,71に依存して、「より深い」か或いは「余り深くない」ように見え得る。従って、貫壁性値も異なる心電図同期超音波イメージのために異なる。
これらの効果は、既知の心電図非同期Mモードイメージにおいて、医者が極めて急であり得る厚さ変動を解釈するのは困難であり、医者は厚さが実際にはdであるのにdであると判断し得るという事実をもたらす。従って、医者が既知の心電図非同期Mモードイメージに基づきアブレーション手続きを遂行するならば、医者は侵襲的過ぎるアブレーション体制を選択し得る。その上、医者が既知の心電図非同期Mモードイメージに基づくアブレーション手続きを監視するならば、医者は第1の貫壁点を見逃し、アブレーションが非効果的で長過ぎるようになり、それにより、隣接する組織を潜在的に損傷させ得る。
図9は、超音波トランスデューサ13によって提供される超音波ビームに出入りし得る異なる組織構造素子73を示している。既知の心電図非同期Mモードイメージにおいて、組織構造素子73のこの出入り移動はMモードイメージを妨害し、従って、損傷形成の可視性を減少させる。更に、組織構造素子73は異なる心電図同期超音波イメージに異なって貢献するので、それらは異なる心電図同期超音波イメージにおける栓宅地の決定に異なって影響を及ぼし得る。
図10には、周期的な嚢、肺組織、又は脂肪層のような、第2の組織層74が、組織壁24の背後に示されている。既知の心電図非同期Mモードイメージにおいて、第2の組織層74及び組織壁24は分離可能でない。何故ならば、組織壁24及び第2の組織層74の運動は、既知の心電図非同期Mモードイメージ内でこれらの2つの素子を混ぜるからである。例えば、図9に示す実施例において、距離dは距離dと等しく、Mモードイメージ中に暗領域として示されるdに沿う組織間隙は観察し難い。何故ならば、時間的に少し後に、カテーテル先端6がdに沿って位置付けられるときに、組織間隙は存在せず、Mモードイメージ内の対応する領域は明るく現れるからである。損傷進展を見るために例えば60秒の長い所要の時間期間をカバーする既知の心電図非同期Mモードイメージにおいて、個々のAラインは密接に描かれるので、dに沿う組織間隙を観察し得ない。よって、実際の組織層の厚さ、即ち、組織壁24の厚さはdであるが、医者はその厚さがdと等しいと信じ得る。その上、心電図同期超音波イメージのために決定され、カテーテル先端6が第1の位置70にある運動位相に対応する、組織壁24と第2の組織層74との間の距離を示す第2の距離値は、心電図同期超音波イメージのために決定され、カテーテル先端6が第2の位置71にある運動位相に対応する、第2の距離値と異なる。
図11において、心臓鼓動及び呼吸によって引き起こされる運動は、矢印75,76によって示されており、局所的に収縮する組織によって引き起こされる運動は、矢印77,78によって示されている。既知の心電図非同期Mモードイメージにおいて、心臓鼓動及び呼吸運動に起因するMモードイメージにおけるコントラスト変動は、局所的な筋肉収縮に起因するコントラスト変動と干渉し得る。この干渉の故に、心電図非同期Mモードイメージでは局所的な筋肉収縮を観察し得ないが、アブレーション前後のそれらの大きさの差は、壊死のレベルの重要な表示、換言すれば、アブレーション手続きがどれぐらい巧く行ったかの重要な表示であり得る。その上、心臓鼓動及び呼吸運動及び局所的な筋肉収縮に起因する運動は、異なる心電図同期超音波イメージのために決定される異なる選択値をもたらし得る。
ある特徴の視覚化のために、N心電図同期超音波イメージのうちの少なくとも1つは他の心電図同期超音波イメージよりも良好であると想定される。例えば、N心電図同期イメージのうちの1つを、実際の壁厚であると予期される心臓の最小の観察される壁厚と関連付け得る。そのような心電図同期超音波イメージは、図8に示す第1の位置70に対応する心電図同期超音波イメージであり得る。従って、イメージングシステム1は、夫々の関連する特徴が最適に表示されるように表示するために、1つ又は幾つかの心電図同期Mモードイメージによって従来的な心電図非同期Mモードイメージを置換するように優先的に構成される。
医者は表示されるべき特定の心電図同期超音波イメージの選択を行い得る。医者は全ての心電図同期超音波イメージから1つ又は幾つかの心電図同期超音波イメージを選択することができ、それらは、具体的にはディスプレイユニット21上に適合するよう比較的低い解像度で、全て同時に示され得る。医者の選択は、彼/彼女の独自の経験に基づき得る。選択が行われた後、選択される心電図同期超音波イメージは、ディスプレイユニット21によって最良の可能な解像度で優先的に表示される。
使用者が所望の心電図同期超音波イメージを選択することを可能にすることの代替として、アルゴリズムを用いることによって視覚化されるべき心電図同期超音波イメージを自動的に選択するように選択ユニット20を構成し得る。具体的には、先ず、組織の厚さ、損傷の深さ、ガス形成の量等のような、1つ又は多数の関連する特徴を推定する、即ち、選択値を決定するアルゴリズムによって、各心電図同期超音波イメージが自動的に分析される。次に、表示のための最良の心電図同期超音波イメージが、少なくとも1つの推定されるイメージ特徴に基づき、即ち、決定される選択値のうちの少なくとも1つに基づき、自動的に選択される。幾つかの心電図同期超音波イメージを生成するプロセス及び心電図同期超音波イメージのうちの1つを表示するために心電図同期超音波イメージのうちの1つを選択するプロセスを、図12を参照して以下に例示的に記載する。
図6を参照して上述したように、N心電図同期超音波イメージ55の生成後、選択ユニット20は、各心電図同期超音波イメージのために少なくとも1つの選択値を決定するために各心電図同期超音波イメージを分析する(56)。次に、選択ユニット20は、決定される値及び所定の選択規則に基づき心電図同期超音波イメージ58の1つ又は幾つかを選択する(57)。次に、選択される1つ又は幾つかの心電図同期超音波イメージ58は、ディスプレイ21上に表示される。
図8を参照して上記で説明したように、観察される組織厚さは、カテーテル先端6と組織壁24の外表面との間のインターフェース角に依存する。真正な組織厚さ、即ち、組織壁24の真正な厚さは、異なる心電図同期超音波イメージに亘る最小の観察される厚さと等しい。よって、最小の観察される組織厚さをもたらす表示のためにその心電図同期超音波イメージを選択するように選択ユニット20を構成し得る。代替的に又は追加的に、全ての心電図同期超音波イメージから、例えば、最小の第1の距離値を決定した、最良の組織接触を有するものを選択するように、選択ユニット20を構成し得る。
組織壁24の厚さを決定するために、即ち、壁厚値を決定するために、Aラインデータを以下のように処理するように選択ユニット20を構成し得る。Aラインに沿って、超音波反射信号がノイズ閾より下である地点のために、それをサーチし得る。より具体的には、Aラインをセグメントに細分することによってスペクトル領域内でAラインデータを分析し、隣接するセグメントは重なり合い得る。高速フーリエ変換を適用する前に、各セグメントをハミング窓関数処理(Hamming-windowed)する。次に、結果として得られる複素数値数を平方することによって、Aラインの各セグメントのためにパワースペクトルを達成する。任意的に、ノイズを減少させるために、後続のAラインの幾つかの対応するセグメントのパワースペクトルを平均化する。Aラインの異なるセグメントの異なるパワースペクトルの組み合わせは、周波数及びAラインセグメント深さに依存する二次元配列のデータである分光写真をもたらす。ここでは超音波トランスデューサ13の共振周波数の周りの周波数帯のみが関連するので、以下の処理はこの周波数帯にのみ適用される。全エネルギ数E及び共振周波数の周りの0〜1の間の正規化分散数Vを、Aラインに沿ってセグメント毎に計算する。十分に大きい全エネルギ数との組み合わせにおける小さな分散数は、狭い帯域の信号の存在、よって、送信超音波パルスからの応答の存在を暗示する。従って、所与のAラインセグメントのために、以下の不等式条件が満足されるならば、超音波反射信号が存在すると結論づけるよう、選択ユニット20を構成し得る。
Figure 0006122096
不等式(1)において、θは、予期されるノイズレベルを示す数である。超音波反射信号が存在するAラインに沿う第1のセグメントは、組織壁の始まりに対応し、超音波反射信号がもはや存在しないAラインに沿う次のセグメントは、組織壁の終わりに対応する。較正又は教育測定によって予期されるノイズレベルθを決定し得る。
代替的に、組織壁の厚さを決定するために夫々の心電図同期超音波イメージにテクスチャ分類技法を適用するように選択ユニット20を構成し得る。この技法は、夫々の心電図同期Mモードイメージの画素毎の或いは夫々の心電図同期Mモードイメージの画素の領域毎の分類出力をもたらし、夫々の心電図同期Mモードイメージ内の組織を見出すようテクスチャ分類技法を調整し得る。テクスチャ分類技法は、所謂灰色レベル同時生起マトリクス(GLCM)に対して適用されるテクスチャに基づく機能検出技法であってよく、GLCMは、医療信号処理の分野において周知であり、例えば、A. M. S. Smith et al.による”Texture based feature extraction: application to burn scar detection in Earth observation satellite sensor imagery”, International Journal of Remote Sensing, volume 23, number 8, pages 1733-1739 (2002)という論文において開示されており、それをここに参照として援用する。よって、様々な縮尺でイメージテクスチャに適合するよう、夫々の心電図同期Mモードイメージを異なるサイズの潜在的に重なり合う長方形のイメージ領域に細分し得る。GLCMはイメージ領域毎に計算され、GLCMから一組のテクスチャ機能が導出される。これらの機能を用いるならば並びに注釈付き基準Mモードデータが用いられるならば、Y. Freund et al.による”A decision-theoretic generalization of on-line learning and an application to boosting”, Journal of Computer and System Science, volume 55, pages 119-139 (1997)という論文中に開示されているAdaboostのような機械学習技法が、組織を見出すために、具体的には、心臓組織を見出すために、テクスチャ分類を調整するよう優先的に用いられる。テクスチャ分類の調整後、選択ユニット20は、各イメージ領域のためにGLCMを決定し、GLCMから各イメージ領域テクスチャ機能のために領域テクスチャ機能を決定し、次に、組織を示す夫々の心電図同期Mモードイメージ内のイメージ領域を見出すために、領域テクスチャ機能を調整されたテクスチャ分類器(classifier)に入力し得る。どのイメージ領域が組織を示し且つどのイメージ領域が組織を示さないかの決定後、組織壁24の厚さや、組織壁24の外表面28までのカテーテル先端6の距離も、選択ユニット20によって決定し得る。
分類ユニット20は、図8に破線72によって印される損傷境界の観察される深さと選択ユニット20によって決定されるような観察される組織厚さとの間の比として、貫壁性レベルを決定するよう、即ち、貫壁値を決定するよう優先的に更に構成される。損傷境界72を決定するために、連続的なAラインの間の相関又は歪み分析から組織弾性を分析するように選択ユニット20を構成し得る。具体的には、損傷組織は健康組織よりも低い弾性を有するので、損傷境界を決定するために連続的なAラインの間の弾性移行を決定するよう選択ユニット20を構成し得る。
決定される貫壁性値は、異なる心電図同期超音波イメージのために異なり得るので、並びに、実際の貫壁性レベルは、幾何学的な理由の故に通常は同じ心電図同期超音波イメージ内で起こる、最小の観察される組織厚さと最大の観察される損傷境界深さとの間の比によって定められるので、即ち、対応する最大の貫通性値を決定する心電図同期超音波イメージは、現実の実際的な貫壁性レベルを示す可能性が高いと考えられるので、表示のためにこの心電図同調超音波イメージを選択するよう選択ユニット20を構成し得る。
図10に示す組織壁24及び第2の組織層74のような隣接する組織構造は、互いに向かう方向に並びに互いから離れる方向に移動する。2つの種類の組織の間を区別を最大限に明確にするために、異なる隣接する組織構造の間の、例えば、心臓組織と肺組織との間の最大距離に対応するものを表示するためにその特定の心電図同期超音波イメージを選択するように選択ユニット20を構成し得る。代替的に、損傷が隣接する組織に向かって、具体的には、肺組織に向かってどれだけ近く進行しているかを可能な限り良好に示すために、異なる組織双の間の最小距離を示す心電図同期超音波イメージを選択するように、選択ユニット20を構成し得る。よって、心電図同期超音波イメージを選択するように選択ユニット20を構成することができ、最大の第2の距離値又は最小の第2の距離値はそのために決定される。第2の距離値を決定するために、組織厚さを決定するためにも用いられ且つカテーテル先端6と組織壁24の外表面28との間の距離を決定するためにも用い得る上述の方法を用いるように選択ユニット20を構成し得る、即ち、ノイズ閾レベルとの上述の比較又は第2の距離値を決定するための上述のテクスチャ分類技法を用いるように選択ユニット20を構成し得る。
一部の場合には、組織壁の内側で、具体的には、心臓壁の内側で、ガス形成があり得る。ガスが形成されているときには、組織ポップ(“pop”)を防止するために、アブレーション手続きは可能な限り早くに停止されなければならない。従って、イメージ中に最大のガス形成雲を示すその特定の心電図同期超音波イメージを、アブレーション手続きを遂行する医者に表示することが好ましい。従って、各心電図同期超音波イメージのために、ガス雲のサイズ、即ち、例えば、ガス雲が起こるときに、ガス雲のイメージ画素の量を決定するように、並びに、組織壁24が焼灼される間に、最大のガス雲を示す表示のために心電図同期超音波イメージを選択するように、選択ユニット20を構成し得る。対応するガス形成値を決定するために、選択ユニット20は、ガス形成を示す夫々の心電図同期超音波イメージ内のイメージ領域を見出すために、GLCMに基づき得る上述のテクスチャ分類器を用いるように優先的に構成される。次に、ガスをその内に形成する全ての画素又は画素領域を計数することによって、ガス形成値を決定し得る。
選択ユニット20は、心電図同期超音波イメージのために動的な選択戦略に従うよう優先的に構成され、それは異なる選択特徴が最大の性能を有する異なる時に異なる心電図同期超音波イメージが表示されることを暗示する。具体的には、異なる段階を有するエネルギ適用手続きに従って組織壁24のアブレーションを遂行することができ、その場合、選択ユニット20は、決定される選択値に依存して並びにエネルギ適用手続きの夫々の段階に依存して、選択ルールが心電図同期超音波イメージの選択を定めるように優先的に構成される。具体的には、選択ルールは、エネルギを物体に適用する前の第1の段階において、第1に、心電図同期超音波イメージが選択され、平均的な第1の距離値はそのために決定され、第2に、心電図同期超音波イメージが選択され、最小の壁厚値はそのために決定される。
アブレーションの開始に先立って、即ち、第1の段階には、医者が良好なカテーテル−組織接触を検証し且つ心臓組織厚さを知ることが最も重要である。カテーテル−組織接触が断続的であるならば、即ち、運動の故に一部の瞬間にのみ接触するならば、医者は僅かにより多くの力をカテーテル先端6に適用しなければならない。一般的に、ディスプレイユニット21は、カテーテル先端6と組織壁24の外表面28との間の最大距離に属する、即ち、最大の第1の距離値に属する、その特定の心電図同期超音波イメージを示し得る。しかしながら、これは大き過ぎる力を適用することに医者を導き得る。このため、選択ユニット20が平均距離値に対応する特定の心電図同期超音波イメージを選択することが好ましい。心電図同期超音波イメージを表示することは、医者が多過ぎる力をカテーテルに適用しないように導き、平均的な第1の距離値は、心電図同期超音波イメージを表示することのために決定される。
適切な組織接触が達成されるならば、エネルギの適用に依然として先立って、即ち、第1の段階におけるアブレーションの開始に依然として先立って、その特定の心電図同期超音波イメージは、最小の観察される組織厚さ値をもたらす表示のために優先的に選択される、即ち、最小の壁厚はそのために決定される。これは医者がアブレーション体制を最適に設定する、例えば、適用されるべき電力振幅及び電力継続時間を最適に設定することを可能にする。ある実施態様において、カテーテル先端、具体的には、アブレーション電極12を冷却するために冷却流体を提供するために、カテーテルが冷却機能性も提供するならば、医者は、組織壁の示される厚さに依存して冷却流速も最適に設定し得る。
選択ユニット20は、選択ルールが、組織壁24にエネルギを適用する間の第2の段階において超音波イメージが選択され、最大の貫壁性値はそのために決定され、且つ、ガス形成が起こるならば、追加的に又は代替的に、超音波イメージが選択され、最大のガス形成値はそのために決定されることを定めるように、優先的に更に構成される。
アブレーションが開始するや否や、到達した貫壁性のレベルは最も重要な性質となり、従って、選択される心電図同期超音波イメージは、最高の貫壁性比を示すものとなり、それは組織接触及び組織厚さに対して取られる決定を覆す。幾つかの心電図同期超音波イメージが等しい最高の貫壁性比を示すならば、即ち、幾つかの心電図同期超音波イメージのために、同じ最高の貫壁性値が決定されるならば、選択ユニット20は、これらの心電図同期超音波イメージから、隣接する組織構造と第1の組織構造、即ち、組織壁24との間の最大の分離を示すものを選択するように優先的に構成される。よって、この場合には、同じ最大の貫壁性値はそれらのために決定される心電図同期超音波イメージから、最大の第2の距離値はそのために決定される心電図同期超音波イメージが選択される。これは、隣接する構造が最適な方法において損傷されないように、医者が組織壁の貫壁性を監視し且つアブレーションを時間内に停止することを可能にする。第2の組織構造は、例えば、食道、肺組織、心房から心室に向かう組織のような二次的な心臓組織等である。
アブレーション中にガス形成が観察されるならば、最大のガス値を示す心電図同期超音波イメージが表示のために選択されるように、即ち、最大のガス形成値がそのために決定されるように、ガス形成のレベルは心電図同期超音波イメージの選択のための最も重要な性質となる。最大のガス雲を示すこの選択される心電図同期超音波イメージは単独で示されるか、或いは最大の貫壁性がそのために決定される心電図同期超音波イメージと共に示される。
選択ユニット20は、選択ルールが、エネルギを組織壁24に適用した後の第3の段階において、最大の貫壁性値がそのために決定される心電図同期超音波イメージが選択されることを定めるように優先的に更に構成される。
人2の内のカテーテル5の先端6の位置を検出するために位置検出システム7を用い得る。この実施態様において、位置検出システム7は、X線蛍光透視システム、具体的には、X線Cアームシステムである。X線蛍光透視システムは、テーブル3の上の人2を横断するX線9を生成するためのX線源8を含み、人2を横断するX線9は、X線検出器10によって検出される。X線蛍光透視システム7は、X線源8及びX線検出器10を制御するための蛍光透視制御ユニット11を更に含む。X線検出器10は、人2のX線イメージを生成し、X線イメージをディスプレイユニット21上に表示し得る。生成されるX線イメージ上では、X線イメージが人2の内のカテーテル5の先端6の位置を示すように、カテーテル5の先端6が人2の内に見える。他の実施態様では、電磁センサ、超音波センサ等のような、人の内のカテーテル先端の位置を検出するための他の位置検出システムを用い得る。
イメージングシステム1は、カテーテル5、具体的には、カテーテル先端6が、人2の内の所望の場所に進められるのを可能にするためのナビゲーションユニット23を更に含む。使用者がカテーテル5を完全に手動で或いは半自動で進めることを可能にするようにナビゲーションユニット23を構成し得る。カテーテル5は、ナビゲーションユニット23によって制御し得る内蔵案内手段(図1には示されていない)を含む。カテーテル先端6を人2の内の所望の場所まで案内するために、例えば、操縦ワイヤの使用によって、カテーテル5を操縦し且つ進め得る。
以下、図13に示すフローチャートを参照して、周期的に動く物体を画像化するためのイメージング方法の実施態様を例示的に記載する。
ステップ101において、超音波信号提供ユニットによって異なる時に亘って物体の超音波信号を提供する。具体的には、超音波信号提供ユニットは、Aラインを取得し、ノイズを除去するためにAラインを事前フィルタリングし、Aラインエンベロープを超音波信号として生成するために事前フィルタリングしたAラインに対してエンベロープ検出アルゴリズムを適用する。ステップ102において、位相信号提供ユニットによって、異なる時での物体の周期的な動きの運動位相を示す位相信号を提供する。例えば、Aラインを提供する異なる時での物体の振動運動を示す心臓信号を位相信号として提供する。ステップ103において、割当ユニットによって、提供される位相信号に基づき、超音波信号を運動位相に割り当てる。優先的には、心臓信号に基づき、提供されるAラインエンベロープを異なる心臓位相に割り当てる。ステップ104において、超音波信号生成ユニットによって、異なる運動位相のために幾つかの超音波信号を生成し、夫々の運動位相に割り当てる超音波信号に基づき、運動位相のための超音波イメージを生成する。この特定の運動位相のためのMモードイメージを生成するために、例えば、特定の運動位相に割り当てるAラインエンベロープを用いる。よって、新しいAラインエンベロープを提供して特定の運動位相に割り当てるならば、このAラインエンベロープを夫々の運動位相の夫々のMモードイメージに付加し得る。ステップ105において、生成される超音波イメージから、1つ又は幾つかの超音波イメージが選択ユニットによって選択される。例えば、医者のような人が所望の超音波イメージを選択するために選択ユニットを用い得るし、或いは選択ユニットは1つ又は幾つかの超音波イメージを自動的に選択し得る。ステップ106において、1つ又は幾つかの選択される超音波イメージは、ディスプレイユニット21上に表示される。
連続的な超音波信号、具体的には、Aラインが生成され、夫々の運動位相に割り当てられ、異なる運動位相のために生成されるMモードイメージを連続的に更新するために夫々のMモードイメージに付加されるよう、並びに、選択手続きが連続的に更新されるMモードイメージに連続的に適用され、且つ目下選択されている1つ又は幾つかの選択された更新されたMモードイメージが表示されるよう、ステップ101〜106を連続的に遂行し得る。この連続的なプロセスの故に、同じ選択ルールを適用することによって、異なる運動位相に対応する異なる心電図同期Mモードイメージを時間的に連続的に表示し得る。
イメージングシステムは、人の体の内側の超音波イメージングのためにカテーテルの内側に取り付けられる超音波トランスデューサを優先的に含む。イメージングシステムは、特定の不整脈を治癒するために優先的に遂行される心臓アブレーションを監視するよう優先的に構成される。従って、イメージングシステムは、医者がEP実験室において内側から心壁の特定の関連パラメータに殆ど実時間においてアクセスすることを可能にするために、アブレーション電極及び超音波トランスデューサをその先端に備えるカテーテルを優先的に含む。選択される心電図同期Mモードイメージの目視検査によって、医者は心壁厚さを測定し、最良のアブレーション体制について決定し得る。即ち、医者は、表示されるMモードイメージ上に示される心壁厚さに基づき、アブレーション電力、流体冷却の流速、及びアブレーション継続時間を設定し得る。その上、医者はアブレーション中に損傷形成を監視し、損傷が貫壁性になるときに、即ち、治癒が心壁の背面に達したときに、アブレーションを停止し得る。心臓組織の内側に蒸気ポケットが形成される場合には、組織破壊、即ち、所謂「ポップ」(“pop”)を防止するために、医者は表示されるMモードイメージ上でそれを見ることができる。
表示されるMモードイメージは、目下の時間瞬間まで後続のAラインエンベロープを優先的に含む後続のMモードイメージコラムを含む。時間が進行すると、表示されるMモードイメージは右に伸びて、1つのブラックのイメージコラムを、表示されるMモードイメージの運動位相に割り当てられる1つの新たに獲得したAラインエンベロープと一度に交換する。ディスプレイの端に達した後、新しいAラインエンベロープは、第1のディスプレイコラム上に描かれ、履歴からの最も古く表示されるAラインエンベロープを交換する等である。
従来的な心電図非同期Mモードイメージは、心臓鼓動及び/又は呼吸中の組織−カテーテル相互作用に起因する運動に由来する歪みアーチファクトを示し、それは超音波トランスデューサの視野を変更させ、Aラインデータを組織の異なる部分に対応させる。そのような歪みアーチファクトは、医者による心電非同期Mモードイメージデータの十分で迅速な解釈を妨げる。従来的な心電図非同期Mモードイメージのこれらの欠点を克服するために、イメージングシステムは、1つ又は幾つかの選択される心電図同期Mモードイメージを表示するように構成され、医者は、選択ユニットを介して、全ての創成される心電図同期超音波イメージから、特定の心電図同期された1つ又は幾つかの超音波イメージを選択することができ、選択ユニットは、目視検査からの医者の判断に基づき、1つ又は幾つかの所望の心電津同期超音波イメージを選択するための対応するグラフィカルユーザーインターフェースを提供することができ、或いは、選択ユニットによって、1つ又は幾つかの特定の心電図同期超音波イメージを自動的に選択し得る。具体的には、データを自動的に解釈するアルゴリズムを用いるように選択ユニットを構成し得る。推定される、即ち、決定される、カテーテル先端と組織との間の距離、アブレーション前の壁厚の推定される値、推定される貫壁性レベル、心壁組織とその背後の他の組織層との間の推定される距離、又はガス形成の観察される量のような1つ又は幾つかの性質に基づき、全ての心電図同期超音波イメージから1つの心電図同期超音波イメージを選択するように、そのような解釈アルゴリズムを構成し得る。選択ユニットは、これらの性質を示す選択値を計算し、計算される選択値に基づき表示されるべき心電図同期超音波イメージを選択し得る。
幾つかの心電図同期超音波イメージの構成を選択するようにも選択ユニットを構成し得る。その場合、構成の第1の部分は、1つ又は幾つかの心電図同期イメージを含む、アブレーション前の期間、即ち、第1の段階に関し、第2の部分は、第1の部分によって含められるものに比べて潜在的に他のイメージである1つ又は幾つかの心電図同期イメージを含む、アブレーション期間、即ち、第2の段階に関し、最終の部分は、第1の部分及び/又は第2の部分によって含められるイメージに比べて潜在的に他のものである1つ又は幾つかの心電図同期イメージを含む、アブレーション後の期間、即ち、第3の段階に関する。選択ユニットは、医者が医者の目視検査に基づきそのようなイメージ構成のために異なる心電図同期超音波イメージを選択することを可能にする、グラフィカルユーザーインターフェースを提供し得るし、或いは、選択ユニットは、データを自動的に解釈するアルゴリズムを用いるように構成され得る。優先的には、アルゴリズムは上述のように選択値を計算し、1つ又は幾つかの心電図同期超音波イメージを自動的に選択するために選択ルールを選択値に適用する。
上記の実施態様において、位相信号は優先的には心臓トリガ信号であるが、位相信号は呼吸トリガ信号であってもよい。その上、位相信号提供ユニットは、幾つかの位相信号、例えば、信号トリガ信号及び呼吸トリガ信号を提供することができ、これらの信号に基づき、生成される超音波イメージを割り当て得る異なる運動位相を定め得る。例えば、位相信号提供ユニットが信号トリガ信号及び呼吸トリガ信号を提供するならば、幾つかの心臓運動位相及び幾つかの呼吸運動位相を定め得る。その場合には、各々の提供される超音波信号、即ち、優先的には、各々のAラインを、心臓運動位相及び呼吸運動位相に割り当てることができ、心臓運動位相及び呼吸運動位相の各組み合わせのために、夫々の運動位相に割り当てられる超音波信号に基づき心電図同期超音波イメージを生成し得る。
図2を参照して上述した実施態様において、カテーテル先端は、単一の超音波トランスデューサのみを含むが、他の実施態様において、カテーテル先端は、2つ又はそれよりも多くの超音波トランスデューサも含み得る。優先的には、異なる超音波トランスデューサは、異なる組の心電図同期Mモードイメージを生成するために用い得る異なるAラインを取得し得る。その場合には、上述の選択手続きを全ての異なる組の心電図同期超音波イメージの全ての心電図同期超音波イメージに対して適用するように選択ユニットを構成し得る。例えば、アブレーション中、最大の程度の貫壁性を示す、全ての超音波トランスデューサの全ての心電図同期Mモードイメージのその特定の心電図同期Mモードイメージを選択し得る。異なる超音波トランスデューサは、異なる方向において超音波を優先的に送受信する。
Aラインに関して上述した手続きをAラインエンベロープでも遂行し得るし、逆も同様である。
上述の実施態様では、表示されるべき1つ又は幾つかの心電図同期超音波イメージを選択するための特定の選択基準、具体的には、特定の選択値が記載されているが、他の実施態様では、具体的には、夫々の所望の用途に依存して、1つ又は幾つかの心電図同期超音波イメージを選択するために、他の選択基準も用い得る。
請求項の発明を実施する当業者は、図面、本開示、及び付属の請求項の研究から、開示の実施態様の変形を理解し且つ行い得る。
請求項において、「含む」という用語は、他の素子又はステップを排除せず、単数形は、複数形を排除しない。
単一のユニット又は装置が請求項において引用する幾つかの品目の機能を充足し得る。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。
1つ又は幾つかのユニット又は装置によって遂行される、運動位相を提供される超音波信号に割り当てるための割当て手続き、超音波信号に基づき超音波イメージを生成するための超音波イメージ生成手続き、生成される超音波イメージから超音波イメージを選択するための選択手続き等のような手続きを、任意の他の数のユニット又は装置によって遂行し得る。例えば、単一のユニットによって或いは任意の他の数の異なるユニットによって、ステップ103乃至105を遂行し得る。イメージング方法に従ったイメージングシステムの手続き及び/又は制御を、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として並びに/或いは専用ハードウェアとして実施し得る。
他のハードウェアと一体に又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体にコンピュータプログラムを記憶/流通させ得るが、インターネット或いは他の有線又は無線通信システムを介してのような他の形態においても流通させ得る。
請求項における如何なる参照符号も範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
本発明は周期的に動く物体を画像化するためのイメージングシステムに関する。割当ユニットが、提供される位相信号に基づきAラインのような超音波信号を運動位相に割り当て、超音波イメージ生成ユニットが、夫々の運動位相に割り当てられる超音波信号に基づき、異なる運動位相のために心電図同期Mモードイメージのような幾つかの超音波イメージを生成する。生成される超音波イメージから超音波イメージを選択するために選択ユニットが用いられ、ディスプレイユニットが、選択される超音波イメージを表示する。従って、選択される超音波イメージは、表示される超音波イメージ中の運動アーチファクトが減少させられるよう、単一の運動位相にのみ対応する。イメージングシステムは、例えば、心臓アブレーション手続きをモニタリングするのに特に有用である。

Claims (9)

  1. 組織壁を含む周期的に動く物体を画像化するためのイメージングシステムであって、
    − 異なる時に亘って前記物体のAラインである超音波信号を提供するための超音波信号提供ユニットと、
    − 前記異なる時での前記組織壁の周期的な動きの運動位相を示す位相信号を提供するための位相信号提供ユニットと、
    − 前記提供される位相信号に基づき前記Aラインを前記運動位相に割り当てるための割当ユニットと、
    − 前記異なる運動位相のためにMモードイメージである幾つかの超音波イメージを生成するための超音波イメージ生成ユニット
    − 前記生成される超音波イメージから超音波イメージを選択するための選択ユニットと、
    − 該選択される超音波イメージを表示するための表示ユニットとを含み、
    運動位相のためのMモードイメージが、前記夫々の運動位相に割り当てられるAラインに基づき生成され
    前記選択ユニットは、前記生成される超音波イメージのための選択値を決定するように構成され、選択値は前記夫々の超音波イメージのイメージ値に基づき決定され、前記選択ユニットは、前記生成される超音波イメージから前記超音波イメージを選択するために前記選択値に選択ルールを適用するように構成され、
    前記選択値は、
    − 前記超音波信号を測定するために用いられる感知プローブと前記組織壁との間の距離を示す第1の距離値、
    − 前記組織壁の厚さを示す壁厚値、
    − 前記エネルギの適用によって影響を及ぼされる前記組織壁の部分を示す貫壁性値、
    − 前記組織壁と前記組織壁の背後の素子との間の距離を示す第2の距離値、及び
    − 前記組織壁内に形成されるガスの量を示すガス形成値
    のうちの少なくとも1つである
    イメージングシステム。
  2. 前記選択ユニットは、前記超音波イメージを選択するように構成され、そのために、以下の値、即ち、最小の第1の距離値、平均的な第1の距離値、最小の壁厚値、最大の貫壁性値、最大の第2の距離値、最小の第2の距離値、及び最大のガス形成値のうちの少なくとも1つが決定される、請求項に記載のイメージングシステム。
  3. 前記エネルギは、異なる段階を有するエネルギ適用手続きに従って前記組織壁に適用され、前記選択ユニットは、前記選択ルールが前記決定される選択値に依存して並びに前記エネルギ適用手続きの前記段階に依存して超音波イメージの前記選択を定めるように構成される、請求項に記載のイメージングシステム。
  4. 前記選択ルールは、
    − 前記物体にエネルギを適用する前の第1の段階において、第1に、平均的な第1の距離値がそのために決定される超音波信号が選択され、第2に、最小の壁厚値がそのために決定される超音波信号が選択され、
    − 前記物体にエネルギを適用する間の第2の段階において、最大の貫壁性値がそのために決定される超音波信号及び最大のガス形成値がそのために決定される超音波信号のうちの少なくとも1つが選択され、
    − 前記エネルギを前記物体に適用した後の第3の段階において、最大の貫壁性値がそのために決定される超音波信号が選択されることを定める、
    請求項に記載のイメージングシステム。
  5. 前記割当ユニットは、前の運動期間のために提供される前記位相信号に基づき、前記物体の運動期間の前記超音波信号を前記運動位相に割り当てるように構成される、請求項1に記載のイメージングシステム。
  6. 前記超音波信号提供ユニットは、前記Aラインに対してエンベロープ検出手続きを適用し、結果として得られるAラインエンベロープを前記超音波信号として提供するように構成される、請求項1に記載のイメージングシステム。
  7. 前記画像化される物体は、生物のある領域であり、前記位相信号提供ユニットは、心臓運動を示す心臓運動信号及び呼吸運動を示す呼吸運動信号のうちの少なくとも1つを前記位相信号として提供するように構成される、請求項1に記載のイメージングシステム。
  8. 前記位相信号提供ユニットは、前記超音波信号から前記位相信号を決定し、該決定される位相信号を提供するように構成される、請求項1に記載のイメージングシステム。
  9. 当該イメージングシステムは、感知プローブを更に含み、前記超音波信号提供ユニット及び前記物体にエネルギを適用するためのエネルギ適用ユニットは前記感知プローブ内に統合される、請求項1に記載のイメージングシステム。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201410743D0 (en) * 2014-06-17 2014-07-30 The Technology Partnership Plc Ablation treatment device sensor
EP3220830B1 (en) 2014-11-18 2019-05-15 Koninklijke Philips N.V. Apparatus for visualizing tissue property
WO2016130234A1 (en) * 2015-02-09 2016-08-18 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Systems and methods for lesion formation feedback
EP3522807A1 (en) 2016-10-04 2019-08-14 Avent, Inc. Cooled rf probes
EP3545849A1 (en) 2018-03-27 2019-10-02 Koninklijke Philips N.V. Apparatus, system and method for visualizing a periodically moving anatomy
US20210137491A1 (en) * 2018-03-29 2021-05-13 Terumo Kabushiki Kaisha Information selection device
CN112419309B (zh) * 2020-12-11 2023-04-07 上海联影医疗科技股份有限公司 医学图像相位确定方法、装置、计算机设备和存储介质

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2823256B2 (ja) * 1989-08-29 1998-11-11 株式会社東芝 超音波診断装置
US6224553B1 (en) * 1997-03-10 2001-05-01 Robin Medical, Inc. Method and apparatus for the assessment and display of variability in mechanical activity of the heart, and enhancement of ultrasound contrast imaging by variability analysis
US7520856B2 (en) * 1999-09-17 2009-04-21 University Of Washington Image guided high intensity focused ultrasound device for therapy in obstetrics and gynecology
US7052460B2 (en) * 2003-05-09 2006-05-30 Visualsonics Inc. System for producing an ultrasound image using line-based image reconstruction
US7606402B2 (en) * 2003-06-09 2009-10-20 Ge Medical Systems Global Technology, Llc Methods and systems for physiologic structure and event marking
US7951083B2 (en) 2004-02-05 2011-05-31 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Motion analysis improvements for medical diagnostic ultrasound
US7517346B2 (en) * 2005-02-08 2009-04-14 Boston Scientific Scimed, Inc. Radio frequency ablation system with integrated ultrasound imaging
EP1895909B1 (en) * 2005-06-23 2016-08-10 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for 3d ultrasound imaging using a stationary beam to estimate a parameter
CA2618101A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Visualsonics Inc. Systems and methods for capture and display of blood pressure and ultrasound data
JP5576036B2 (ja) * 2007-10-23 2014-08-20 日立アロカメディカル株式会社 超音波診断装置
US8317705B2 (en) 2008-12-10 2012-11-27 Tomtec Imaging Systems Gmbh Method for generating a motion-corrected 3D image of a cyclically moving object
WO2010082146A1 (en) 2009-01-14 2010-07-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Monitoring apparatus for monitoring an ablation procedure
US20100185088A1 (en) * 2009-01-21 2010-07-22 Christian Perrey Method and system for generating m-mode images from ultrasonic data
WO2011001309A1 (en) 2009-06-30 2011-01-06 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Three dimensional fetal heart imaging by non-ecg physiological gated acquisition
US8861811B2 (en) * 2009-08-19 2014-10-14 Merck Sharp & Dohme Corp. System and method for segmenting M-mode ultrasound images showing blood vessel wall motion over time

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