JPH11188101A - カテーテル局在化システム - Google Patents
カテーテル局在化システムInfo
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- JPH11188101A JPH11188101A JP10269947A JP26994798A JPH11188101A JP H11188101 A JPH11188101 A JP H11188101A JP 10269947 A JP10269947 A JP 10269947A JP 26994798 A JP26994798 A JP 26994798A JP H11188101 A JPH11188101 A JP H11188101A
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
- A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
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- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
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- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
- A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、既知のカテーテル及びカテー
テルトラッキングシステムに留意して、カテーテルの方
向及び場所を所望の位置に改良することである。 【解決手段】人間の身体あるいは動物の身体3の部位内
のカテーテル1、2の位置を定めるためのカテーテル局在
化システムは、離隔された関係をなしてカテーテル上に
配備された複数個の音響トランスデューサ6を有する少
なくとも１つのカテーテル1、2を有している。各音響ト
ランスデューサ6は、音響信号12、14を伝送し、あるい
は、受領するようにされている。信号処理ユニット8が
複数個の音響トランスデューサ6に結合されているとと
もに、該信号処理ユニット8は、トランスデューサ6を選
択的に付勢するようにされており、また、音響トランス
デューサ6により受領された音響信号12、14の結果とし
て、前記信号処理ユニット8は、音響信号に対する身体
の部位の効果を示す複数個の音響伝達関数24、28を発生
し、信号処理ユニット8は、複数個の伝達関数に従って
人間の身体3の部位4の三次元表示36に関するデータを発
生するよう更に作動している。
テルトラッキングシステムに留意して、カテーテルの方
向及び場所を所望の位置に改良することである。 【解決手段】人間の身体あるいは動物の身体3の部位内
のカテーテル1、2の位置を定めるためのカテーテル局在
化システムは、離隔された関係をなしてカテーテル上に
配備された複数個の音響トランスデューサ6を有する少
なくとも１つのカテーテル1、2を有している。各音響ト
ランスデューサ6は、音響信号12、14を伝送し、あるい
は、受領するようにされている。信号処理ユニット8が
複数個の音響トランスデューサ6に結合されているとと
もに、該信号処理ユニット8は、トランスデューサ6を選
択的に付勢するようにされており、また、音響トランス
デューサ6により受領された音響信号12、14の結果とし
て、前記信号処理ユニット8は、音響信号に対する身体
の部位の効果を示す複数個の音響伝達関数24、28を発生
し、信号処理ユニット8は、複数個の伝達関数に従って
人間の身体3の部位4の三次元表示36に関するデータを発
生するよう更に作動している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人間の身体あるい
は動物の身体の部位に関連してカテーテルのヘッドの位
置に定めるよう作動するカテーテル局在化システムに係
わる。
は動物の身体の部位に関連してカテーテルのヘッドの位
置に定めるよう作動するカテーテル局在化システムに係
わる。
【０００２】
【従来の技術】カテーテルは、静脈あるいは動脈を介し
て人間の身体あるいは動物の身体の遠くに置かれた部位
に近付いて身体のその部位の医療診断即ち処理を行う手
段を提供するための手段を提供している。それ故、ここ
で用いられている用語カテーテルは、実質的に侵略的な
外科的技術により、静脈のごとき在来の導管を介して人
間の身体あるいは動物の身体の一部に対する遠くからの
アクセスを提供するよう作用するいずれかの医療用工具
を含んでいる。その用語は身体に対して遠くからのアク
セスをするための内視鏡及び同様の工具を含んでいる。
て人間の身体あるいは動物の身体の遠くに置かれた部位
に近付いて身体のその部位の医療診断即ち処理を行う手
段を提供するための手段を提供している。それ故、ここ
で用いられている用語カテーテルは、実質的に侵略的な
外科的技術により、静脈のごとき在来の導管を介して人
間の身体あるいは動物の身体の一部に対する遠くからの
アクセスを提供するよう作用するいずれかの医療用工具
を含んでいる。その用語は身体に対して遠くからのアク
セスをするための内視鏡及び同様の工具を含んでいる。
【０００３】カテーテルは、該カテーテルの尖端に配備
された電気センサーを備えていてもよく、該カテーテル
は、更に、外方鞘体内で軸線方向に移動するようにされ
た細長い可撓性部材を有していてもよい。電気センサー
を含む尖端は、静脈あるいは動脈を通るように配置され
ているとともに該静脈あるいは動脈を通るように配備さ
れていてもよい。静脈あるいは動脈内で細長い可撓性部
材を移動させることにより、身体の部位のところに、あ
るいは、該身体の部位の近くにカテーテルの尖端の位置
決めが容易になっている。その後、センサーは、身体の
部位の電気活性を示す信号を提供する。このような作動
において、カテーテル尖端の位置を定めて処理時におけ
る診断情報の正しい判読及びカテーテルの正しい位置決
めを提供するようにできることが重要な要求である。処
理されるべき身体の部位に関連してカテーテルの尖端の
位置を定める方法は、局在化として知られている。
された電気センサーを備えていてもよく、該カテーテル
は、更に、外方鞘体内で軸線方向に移動するようにされ
た細長い可撓性部材を有していてもよい。電気センサー
を含む尖端は、静脈あるいは動脈を通るように配置され
ているとともに該静脈あるいは動脈を通るように配備さ
れていてもよい。静脈あるいは動脈内で細長い可撓性部
材を移動させることにより、身体の部位のところに、あ
るいは、該身体の部位の近くにカテーテルの尖端の位置
決めが容易になっている。その後、センサーは、身体の
部位の電気活性を示す信号を提供する。このような作動
において、カテーテル尖端の位置を定めて処理時におけ
る診断情報の正しい判読及びカテーテルの正しい位置決
めを提供するようにできることが重要な要求である。処
理されるべき身体の部位に関連してカテーテルの尖端の
位置を定める方法は、局在化として知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】心電図撮影法、即ち、
心電図記録法は、外部に施される電極、より具体的に
は、心臓内に挿入されたカテーテルの尖端に位置決めさ
れた電極を用いて心臓により作り出される電気信号を記
録する方法である。既知の心内膜カテーテル技術におい
ては、測定が必要とされている心臓内の位置にカテーテ
ルを位置させ且つ案内するのに手術室Ｘ線透視法の使用
が多くなされている。Ｘ線透視法を用いることは、手術
室のスタッフ及び患者がＸ線の放射に不可避的に晒され
るという欠点を有している。既知のカテーテル局在化シ
ステムにおいては、基準カテーテルは、Ｘ線透視法の案
内の下で身体に挿入された既知の場所のところで所定の
位置を提供するのに用いられている。Ｘ線透視法は、冠
状静脈洞のごとき在来通りの、そして、解剖学的に適切
に画成された位置で手続き全体を通して所定の位置に基
準カテーテルの位置決めを容易にするよう用いられてい
る。基準カテーテルは、患者の息つき及び心臓の鼓動に
より生ぜしめられる移動に対するある保証を、あるレベ
ルまで、提供するよう作用している。このことは、両カ
テーテルに対して実質上同じだけの基準カテーテル及び
測定カテーテル双方の移動の結果として行われている。
既知のカテーテル及びカテーテルトラッキングシステム
を考慮して、カテーテルの方向及び場所を所望の位置に
改良することは技術的課題を示し、該技術的課題は、請
求項１によるカテーテル局在化システム及び請求項９に
よる方法により取り組まれている。
心電図記録法は、外部に施される電極、より具体的に
は、心臓内に挿入されたカテーテルの尖端に位置決めさ
れた電極を用いて心臓により作り出される電気信号を記
録する方法である。既知の心内膜カテーテル技術におい
ては、測定が必要とされている心臓内の位置にカテーテ
ルを位置させ且つ案内するのに手術室Ｘ線透視法の使用
が多くなされている。Ｘ線透視法を用いることは、手術
室のスタッフ及び患者がＸ線の放射に不可避的に晒され
るという欠点を有している。既知のカテーテル局在化シ
ステムにおいては、基準カテーテルは、Ｘ線透視法の案
内の下で身体に挿入された既知の場所のところで所定の
位置を提供するのに用いられている。Ｘ線透視法は、冠
状静脈洞のごとき在来通りの、そして、解剖学的に適切
に画成された位置で手続き全体を通して所定の位置に基
準カテーテルの位置決めを容易にするよう用いられてい
る。基準カテーテルは、患者の息つき及び心臓の鼓動に
より生ぜしめられる移動に対するある保証を、あるレベ
ルまで、提供するよう作用している。このことは、両カ
テーテルに対して実質上同じだけの基準カテーテル及び
測定カテーテル双方の移動の結果として行われている。
既知のカテーテル及びカテーテルトラッキングシステム
を考慮して、カテーテルの方向及び場所を所望の位置に
改良することは技術的課題を示し、該技術的課題は、請
求項１によるカテーテル局在化システム及び請求項９に
よる方法により取り組まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、人間の
身体あるいは動物の身体の一部内にカテーテルの位置を
定めるためのカテーテル局在化システムが得られ、該カ
テーテル局在化システムは、離隔された関係をなす少な
くとも１つのカテーテルに配備された複数個の音響トラ
ンスデューサを有する少なくとも１つのカテーテルと、
信号処理ユニットとを有しており、前記音響トランスデ
ューサの各々は音響信号を伝送し、あるいは、受領する
ようになっており、前記信号処理ユニットは、前記複数
個の音響トランスデューサに結合されているとともに該
トランスデューサを選択的に付勢するようにされ、ま
た、前記音響トランスデューサにより受領された音響信
号の結果として、該音響信号に対する前記身体の前記部
位の効果を示す複数個の音響伝達関数を発生させ、前記
信号処理ユニットは、更に、前記複数個の伝達関数に従
って人間の身体の部位を三次元的に表示することに関す
るデータを発生させるよう作動する。
身体あるいは動物の身体の一部内にカテーテルの位置を
定めるためのカテーテル局在化システムが得られ、該カ
テーテル局在化システムは、離隔された関係をなす少な
くとも１つのカテーテルに配備された複数個の音響トラ
ンスデューサを有する少なくとも１つのカテーテルと、
信号処理ユニットとを有しており、前記音響トランスデ
ューサの各々は音響信号を伝送し、あるいは、受領する
ようになっており、前記信号処理ユニットは、前記複数
個の音響トランスデューサに結合されているとともに該
トランスデューサを選択的に付勢するようにされ、ま
た、前記音響トランスデューサにより受領された音響信
号の結果として、該音響信号に対する前記身体の前記部
位の効果を示す複数個の音響伝達関数を発生させ、前記
信号処理ユニットは、更に、前記複数個の伝達関数に従
って人間の身体の部位を三次元的に表示することに関す
るデータを発生させるよう作動する。
【０００６】音響トランスデューサのうちの少なくとも
１つを準備して既知の音響信号を発生させることによ
り、また、カテーテルヘッドが配備されている身体の部
位の壁からの音響信号の反射を定めるとともに測定する
ことにより、音響トランスデューサのうちの１つにより
発生され且つ音響トランスデューサのうちの別のものに
より、あるいは、同じトランスデューサにより受領され
た各音響信号に対して音響伝達関数を定めることができ
る。
１つを準備して既知の音響信号を発生させることによ
り、また、カテーテルヘッドが配備されている身体の部
位の壁からの音響信号の反射を定めるとともに測定する
ことにより、音響トランスデューサのうちの１つにより
発生され且つ音響トランスデューサのうちの別のものに
より、あるいは、同じトランスデューサにより受領され
た各音響信号に対して音響伝達関数を定めることができ
る。
【０００７】有利なことには、信号処理ユニットは人間
の身体の部位のモデルを合成し、前記音響トランスデュ
ーサにより受領された音響信号から発生される複数個の
音響伝達関数の結果として、前記モデルに適合するよう
作動して該音響伝達関数と身体の部位の前記合成された
モデルとの間に実質的に密な嵌合を与えるようになって
いる。
の身体の部位のモデルを合成し、前記音響トランスデュ
ーサにより受領された音響信号から発生される複数個の
音響伝達関数の結果として、前記モデルに適合するよう
作動して該音響伝達関数と身体の部位の前記合成された
モデルとの間に実質的に密な嵌合を与えるようになって
いる。
【０００８】人間の本体の部位の表面壁の推定されるモ
デルに音響伝達関数を相関させるよう信号処理ユニット
の手筈を整えておくことにより、また、このモデルを前
記複数個の音響伝達関数に嵌合させる反復プロセスを提
供することにより、信号処理ユニットは人間あるいは動
物の身体の部位の内側の三次元マップ即ち三次元写像を
発生するよう作用する。既知の、即ち、実質的に発生さ
れた距離測定から、カテーテルに沿った音響トランスデ
ューサの位置を定めることができ、それにより、三次元
写像との組み合わせで、身体部位内のカテーテルの位置
に関する情報を与えている。それ故、Ｘ線透視量の実質
的な減少で、カテーテルの位置を定めることができる。
デルに音響伝達関数を相関させるよう信号処理ユニット
の手筈を整えておくことにより、また、このモデルを前
記複数個の音響伝達関数に嵌合させる反復プロセスを提
供することにより、信号処理ユニットは人間あるいは動
物の身体の部位の内側の三次元マップ即ち三次元写像を
発生するよう作用する。既知の、即ち、実質的に発生さ
れた距離測定から、カテーテルに沿った音響トランスデ
ューサの位置を定めることができ、それにより、三次元
写像との組み合わせで、身体部位内のカテーテルの位置
に関する情報を与えている。それ故、Ｘ線透視量の実質
的な減少で、カテーテルの位置を定めることができる。
【０００９】有利なことには、前記音響トランスデュー
サにより発生された音響信号は変調されて前記音響信号
の同時期に起こる検出を与えてもよい。このことは、前
記音響伝達関数の実質的に同時期に起こる発生を与えて
おり、該音響伝達関数から、前記身体部位の前記三次元
写像を、該身体部位のいかなる移動とも無関係に、発生
させることができる。
サにより発生された音響信号は変調されて前記音響信号
の同時期に起こる検出を与えてもよい。このことは、前
記音響伝達関数の実質的に同時期に起こる発生を与えて
おり、該音響伝達関数から、前記身体部位の前記三次元
写像を、該身体部位のいかなる移動とも無関係に、発生
させることができる。
【００１０】本発明の第１の局面によれば、人間あるい
は動物の身体の部位の三次元写像に関連してカテーテル
の位置を定める方法が得られ、該方法は、人間あるいは
動物の身体の部位内で音響信号源として作用する音響ト
ランスデューサから少なくとも１つの音響信号を発生さ
せる工程と、前記身体の部位の壁を介して反射される音
響信号を、複数個の音響信号検出器で検出する工程と、
前記検出された信号を前記発生された音響信号に相関さ
せることにより、該検出された音響信号に対応する複数
個の音響伝達関数を定める工程と、人間あるいは動物の
身体の部位の三次元モデルを合成する工程と、前記音響
伝達関数に従って人間あるいは動物の身体のモデルを調
節して人間あるいは動物の身体の部位の三次元モデルを
合成し、そのことから、前記カテーテルヘッドの位置に
関する情報を定めることができるようにする工程と、を
有している。
は動物の身体の部位の三次元写像に関連してカテーテル
の位置を定める方法が得られ、該方法は、人間あるいは
動物の身体の部位内で音響信号源として作用する音響ト
ランスデューサから少なくとも１つの音響信号を発生さ
せる工程と、前記身体の部位の壁を介して反射される音
響信号を、複数個の音響信号検出器で検出する工程と、
前記検出された信号を前記発生された音響信号に相関さ
せることにより、該検出された音響信号に対応する複数
個の音響伝達関数を定める工程と、人間あるいは動物の
身体の部位の三次元モデルを合成する工程と、前記音響
伝達関数に従って人間あるいは動物の身体のモデルを調
節して人間あるいは動物の身体の部位の三次元モデルを
合成し、そのことから、前記カテーテルヘッドの位置に
関する情報を定めることができるようにする工程と、を
有している。
【００１１】さて、本発明の一実施例を、添付図面を参
照して、例としてのみ説明する。
照して、例としてのみ説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例に従ったカテー
テル局在化システムは図１に示されている。図１におい
て、２つのカテーテルは１、２は、患者の身体３に挿入
されているとして示されているとともに患者の心臓に延
出しているとして示されている。図１に示された例示実
施例は２つのカテーテル１、２を備えているけれども、
カテーテル１及び２に配備されている音響トランスデュ
ーサ６が１つのカテーテルに配備されていてカテーテル
トラッキング構成を１つのカテーテルに関してのみ施す
ことができるように別の実施例を構成してもよいことは
容易に理解される。
テル局在化システムは図１に示されている。図１におい
て、２つのカテーテルは１、２は、患者の身体３に挿入
されているとして示されているとともに患者の心臓に延
出しているとして示されている。図１に示された例示実
施例は２つのカテーテル１、２を備えているけれども、
カテーテル１及び２に配備されている音響トランスデュ
ーサ６が１つのカテーテルに配備されていてカテーテル
トラッキング構成を１つのカテーテルに関してのみ施す
ことができるように別の実施例を構成してもよいことは
容易に理解される。
【００１３】カテーテル１及び２はマルチチャンネルト
ランシーバ１０を介して信号処理ユニット８に結合され
ている。信号処理ユニット８は、音響トランスデューサ
６の各々により発生された一時あるいは位相変調音響信
号のいずれかにより、音響トランスデューサ６のいずれ
か１つからの音響信号がユニークに識別され得るように
音響トランスデューサを選択的に励起させるよう作動す
る。その後、音響トランスデューサ６のうちの１つによ
り発生された音響信号は、発生された各音響信号に対し
て、且つ、この音響信号を受領する各音響トランスデュ
ーサに対して、音響トランスデューサ６の他のものによ
り検出され、音響伝達関数は、まもなく述べられるよう
に定められることができる。音響トランスデューサ６の
各々により検出された音響信号を示す信号はマルチチャ
ンネルトランシーバ１０を介して信号処理装置に給送さ
れる。マルチチャンネルトランシーバ１０は、音響トラ
ンスデューサ６の各々からの検出された音響信号を示す
信号の分離及び決定をするよう作用する。それ故、マル
チチャンネルトランシーバ１０は設備を提供するよう作
用し、該設備を通して、音響トランスデューサは、選択
的に、励起されてもよく、また、それにより検出された
信号は信号処理ユニット８に選択的に給送されてもよ
い。
ランシーバ１０を介して信号処理ユニット８に結合され
ている。信号処理ユニット８は、音響トランスデューサ
６の各々により発生された一時あるいは位相変調音響信
号のいずれかにより、音響トランスデューサ６のいずれ
か１つからの音響信号がユニークに識別され得るように
音響トランスデューサを選択的に励起させるよう作動す
る。その後、音響トランスデューサ６のうちの１つによ
り発生された音響信号は、発生された各音響信号に対し
て、且つ、この音響信号を受領する各音響トランスデュ
ーサに対して、音響トランスデューサ６の他のものによ
り検出され、音響伝達関数は、まもなく述べられるよう
に定められることができる。音響トランスデューサ６の
各々により検出された音響信号を示す信号はマルチチャ
ンネルトランシーバ１０を介して信号処理装置に給送さ
れる。マルチチャンネルトランシーバ１０は、音響トラ
ンスデューサ６の各々からの検出された音響信号を示す
信号の分離及び決定をするよう作用する。それ故、マル
チチャンネルトランシーバ１０は設備を提供するよう作
用し、該設備を通して、音響トランスデューサは、選択
的に、励起されてもよく、また、それにより検出された
信号は信号処理ユニット８に選択的に給送されてもよ
い。
【００１４】信号処理ユニット８は、カテーテル１及び
２が配置されている人間の身体４の部位の三次元写像を
定めるよう作動する。さて、三次元写像の発生につい
て、図２及び図３を参照して説明する。それら図２及び
図３では、図１に示されている部品も同じ番号で示され
ている。図２において、カテーテル１及び２に関連され
た音響トランスデューサ６は、心臓４内に配備されてい
るとして示されている。トランスデューサのうちの１つ
６’は音響信号を発生するとして示されており、該音響
信号は、その後に、音響トランスデューサの別のもの
６”により受領される。音響信号は、直接経路１２に沿
って、また、複数個の間接経路１４に沿って受領され、
該間接経路１４は、心臓の壁４を介して反射される音響
信号により取られる経路を示している。線図は、多くの
間接経路のうちのいくつかのみを示している。レシーバ
音響トランスデューサ６”により受領された音響信号は
図３に示されている。図３において、音響トランスデュ
ーサ６’により発生された音響信号は波形信号１６とし
て示されている。受領音響トランスデューサ６”により
受領された音響信号を示す信号は波形１８として示され
ている。波形１８は、直接経路１２からの信号と、間接
経路１４からの信号とからなっているとして示されてお
り、該間接経路１４は、波形２０及び２２で示されてい
る。波形２２は、複数個の散乱された信号でなっている
として示されており、該複数個の散乱された信号は心臓
の壁からの音響信号の反射から形成されている。音響ト
ランスデューサ６’により発生された音響信号を受領す
る音響トランスデューサの各々に対し、信号処理ユニッ
ト８は、音響伝達関数を発生させるよう作動する。図３
において、伝送される波形１６に従って受領された波形
１８に対して発生される音響伝達関数は、信号波形線図
２４により示されているとして図示されている。伝送さ
れる音響信号を、受領音響トランスデューサ６”のとこ
ろで受領された音響信号に相関させることにより、音響
伝達関数２４が発生される。このことは、直接構成要素
２６と、散乱された構成要素２８とでなっているとし
て、再び、示されている。
２が配置されている人間の身体４の部位の三次元写像を
定めるよう作動する。さて、三次元写像の発生につい
て、図２及び図３を参照して説明する。それら図２及び
図３では、図１に示されている部品も同じ番号で示され
ている。図２において、カテーテル１及び２に関連され
た音響トランスデューサ６は、心臓４内に配備されてい
るとして示されている。トランスデューサのうちの１つ
６’は音響信号を発生するとして示されており、該音響
信号は、その後に、音響トランスデューサの別のもの
６”により受領される。音響信号は、直接経路１２に沿
って、また、複数個の間接経路１４に沿って受領され、
該間接経路１４は、心臓の壁４を介して反射される音響
信号により取られる経路を示している。線図は、多くの
間接経路のうちのいくつかのみを示している。レシーバ
音響トランスデューサ６”により受領された音響信号は
図３に示されている。図３において、音響トランスデュ
ーサ６’により発生された音響信号は波形信号１６とし
て示されている。受領音響トランスデューサ６”により
受領された音響信号を示す信号は波形１８として示され
ている。波形１８は、直接経路１２からの信号と、間接
経路１４からの信号とからなっているとして示されてお
り、該間接経路１４は、波形２０及び２２で示されてい
る。波形２２は、複数個の散乱された信号でなっている
として示されており、該複数個の散乱された信号は心臓
の壁からの音響信号の反射から形成されている。音響ト
ランスデューサ６’により発生された音響信号を受領す
る音響トランスデューサの各々に対し、信号処理ユニッ
ト８は、音響伝達関数を発生させるよう作動する。図３
において、伝送される波形１６に従って受領された波形
１８に対して発生される音響伝達関数は、信号波形線図
２４により示されているとして図示されている。伝送さ
れる音響信号を、受領音響トランスデューサ６”のとこ
ろで受領された音響信号に相関させることにより、音響
伝達関数２４が発生される。このことは、直接構成要素
２６と、散乱された構成要素２８とでなっているとし
て、再び、示されている。
【００１５】容器４内に配備された音響トランスデュー
サから複数個の音響伝達関数を発生させた後、信号処理
ユニットは心臓の壁４の内側の三次元写像を発生するよ
う作動し、該心臓の壁４の内側の三次元写像から、カテ
ーテル１及び２の場所を定めることができる。このこと
は、心臓の壁４の内側の三次元に合成されたモデルを発
生させ、また、このモデルを、音響トランスデューサに
より測定された音響伝達関数に嵌合するよう反復的に順
応させることにより達成される。図１に示されたカテー
テル局在化システムにおいては、信号処理ユニット８
は、心臓の壁が、音響トランスデューサを囲繞する表面
としてモデル化することができる強い反射特性であるが
ために、心臓の壁の形状を発生させるよう作動する。次
いで、表面形状は、発生された複数個の音響伝達関数に
対応する心臓の壁の最良の嵌合画像に従って計算された
反射にマッチするよう調節される。このことは、ホログ
ラフィック画像技術として知られている。ホログラフィ
ック画像技術の精度は、画像のより詳細なモデルを用い
ることにより、また、区域内で散乱する波形をより観測
することにより、高められる。音響伝達関数が発生され
るトランスデューサ間の距離を長くすればするほど、心
臓の壁の内側の三次元写像はより正確なものとなる。従
って、音響トランスデューサを、カテーテルの長さ方向
に沿って互いに離隔させることができる。ホログラフィ
ック画像作成を実行するためには、カテーテルヘッドに
沿った全ての音響トランスデューサの相対位置が既知で
あることが必要である。しかし、トランスデューサが可
撓カテーテルに装架されている場合、音響トランスデュ
ーサの位置は互いに相対して移動してもよい。このこと
は、カテーテルが移動する際に、音響トランスデューサ
８の相対位置を連続して測定しなければならないことを
意味している。この作業を行う１つのやり方はトランス
デューサ間の散乱されていない直接の音の伝送を測定す
ることである。２つの音響トランスデューサ間の距離
は、音響信号に取られて、一方のものから他方の音響セ
ンサーまでの間を走行する時間と、それらの間の音響信
号の、媒体内での平均速度との間の積に等しい。一対の
音響トランスデューサ間の直接の音の伝播時間は、散乱
される音と同時に定めることができる。その後、平均の
音の速度は、音響信号が通過した材料から推定すること
ができる。かくて、一対の音響トランスデューサ間の距
離は、ソノミクロメトリー（sonomicrometry）として知
られているこの方法に従って定めることができる。いく
つかの対の音響トランスデューサ間の距離を定めること
により、それらの全ての相対位置を定めることができ
る。
サから複数個の音響伝達関数を発生させた後、信号処理
ユニットは心臓の壁４の内側の三次元写像を発生するよ
う作動し、該心臓の壁４の内側の三次元写像から、カテ
ーテル１及び２の場所を定めることができる。このこと
は、心臓の壁４の内側の三次元に合成されたモデルを発
生させ、また、このモデルを、音響トランスデューサに
より測定された音響伝達関数に嵌合するよう反復的に順
応させることにより達成される。図１に示されたカテー
テル局在化システムにおいては、信号処理ユニット８
は、心臓の壁が、音響トランスデューサを囲繞する表面
としてモデル化することができる強い反射特性であるが
ために、心臓の壁の形状を発生させるよう作動する。次
いで、表面形状は、発生された複数個の音響伝達関数に
対応する心臓の壁の最良の嵌合画像に従って計算された
反射にマッチするよう調節される。このことは、ホログ
ラフィック画像技術として知られている。ホログラフィ
ック画像技術の精度は、画像のより詳細なモデルを用い
ることにより、また、区域内で散乱する波形をより観測
することにより、高められる。音響伝達関数が発生され
るトランスデューサ間の距離を長くすればするほど、心
臓の壁の内側の三次元写像はより正確なものとなる。従
って、音響トランスデューサを、カテーテルの長さ方向
に沿って互いに離隔させることができる。ホログラフィ
ック画像作成を実行するためには、カテーテルヘッドに
沿った全ての音響トランスデューサの相対位置が既知で
あることが必要である。しかし、トランスデューサが可
撓カテーテルに装架されている場合、音響トランスデュ
ーサの位置は互いに相対して移動してもよい。このこと
は、カテーテルが移動する際に、音響トランスデューサ
８の相対位置を連続して測定しなければならないことを
意味している。この作業を行う１つのやり方はトランス
デューサ間の散乱されていない直接の音の伝送を測定す
ることである。２つの音響トランスデューサ間の距離
は、音響信号に取られて、一方のものから他方の音響セ
ンサーまでの間を走行する時間と、それらの間の音響信
号の、媒体内での平均速度との間の積に等しい。一対の
音響トランスデューサ間の直接の音の伝播時間は、散乱
される音と同時に定めることができる。その後、平均の
音の速度は、音響信号が通過した材料から推定すること
ができる。かくて、一対の音響トランスデューサ間の距
離は、ソノミクロメトリー（sonomicrometry）として知
られているこの方法に従って定めることができる。いく
つかの対の音響トランスデューサ間の距離を定めること
により、それらの全ての相対位置を定めることができ
る。
【００１６】以上述べたごときカテーテル局在化システ
ムにおいては、音響トランスデューサが小型で、実質上
全方向的に音響信号を伝送し且つ受領することができる
ことが有利である。本発明の実施例は、音響トランスデ
ューサが２つの別個のカテーテルに配備されている状態
で示されたが、容易に理解される通り、音響トランスデ
ューサは信号カテーテル上の異なる位置に配備すること
ができる。
ムにおいては、音響トランスデューサが小型で、実質上
全方向的に音響信号を伝送し且つ受領することができる
ことが有利である。本発明の実施例は、音響トランスデ
ューサが２つの別個のカテーテルに配備されている状態
で示されたが、容易に理解される通り、音響トランスデ
ューサは信号カテーテル上の異なる位置に配備すること
ができる。
【００１７】更に別の実施例では、音響トランスデュー
サは、伸張性のアームあるいは同様の構造体に装架させ
ることができ、また、カテーテルヘッドが、一旦、調査
されるべき身体の部位内側に配備されたら、音響トラン
スデューサの位置を機械的に拡張させ且つ広げるように
してもよい。このことは図４に示されており、該図４で
は、カテーテル１は、遠位端のところに音響トランスデ
ューサ６が配備されている状態で、アーム３８を有して
いるとして示されている。
サは、伸張性のアームあるいは同様の構造体に装架させ
ることができ、また、カテーテルヘッドが、一旦、調査
されるべき身体の部位内側に配備されたら、音響トラン
スデューサの位置を機械的に拡張させ且つ広げるように
してもよい。このことは図４に示されており、該図４で
は、カテーテル１は、遠位端のところに音響トランスデ
ューサ６が配備されている状態で、アーム３８を有して
いるとして示されている。
【００１８】音響トランスデューサの付近の領域におけ
る解剖学的構造体の画像は、測定された音響伝達関数か
ら合成されている。このことは、信号処理ユニット８に
結合された、関連する使用者のインターフェースを備え
たコンピューターを用いて達成することができ、該関連
する使用者のインターフェースは信号処理ユニットによ
り定められた画像を表示するよう機能するとともにシス
テムパラメータを調節するコマンドを受け取るよう機能
する。当業者には認められる通り、コンピューターに表
示される画像はカテーテルが装架されているトランスデ
ューサの位置の指示を含んでいてもよく、それ故、囲繞
している解剖部に相対してカテーテルを案内するための
手段を提供している。このことは図１に示されており、
コンピューター３０及び表示モニター３２はインターフ
ェース３４を介して信号処理装置に結合されている。
る解剖学的構造体の画像は、測定された音響伝達関数か
ら合成されている。このことは、信号処理ユニット８に
結合された、関連する使用者のインターフェースを備え
たコンピューターを用いて達成することができ、該関連
する使用者のインターフェースは信号処理ユニットによ
り定められた画像を表示するよう機能するとともにシス
テムパラメータを調節するコマンドを受け取るよう機能
する。当業者には認められる通り、コンピューターに表
示される画像はカテーテルが装架されているトランスデ
ューサの位置の指示を含んでいてもよく、それ故、囲繞
している解剖部に相対してカテーテルを案内するための
手段を提供している。このことは図１に示されており、
コンピューター３０及び表示モニター３２はインターフ
ェース３４を介して信号処理装置に結合されている。
【００１９】前述した通り、調査されるべき身体の部位
の構造の三次元写像は、音響トランスデューサにより測
定された音響伝達関数から合成される。このことはコン
ピューター表示装置３２に示されている三次元的に合成
されたモデル３６により図１に示されている。このこと
は、音響トランスデューサを囲繞している解剖構造体の
ソフトウエアモデルを用いて行うことができる。かよう
なモデルは、幅広い解剖学的構造体を仮定することがで
きるとともに、２つの音響トランスデューサ間の音響伝
達関数を、あるいは、それに対応して、１つのトランス
デューサとそれ自体との間の自己伝達関数を予言するこ
とができる。各測定された音響伝達関数に対しては、解
剖部の初期推定を用いて対応する予言がなされている。
各予言された音響伝達関数はそれの測定された音響伝達
関数と比較され、予言と測定された伝達関数との間の総
合嵌合の程度が評価される。次いで、解剖部のモデルは
対応して調節され、また、新たな予言がなされるととも
に測定された伝達関数と比較される。この方法は、予言
された音響伝達関数と測定された音響伝達関数との間の
総合の最良嵌合がなされるまで、反復的に繰り返され
る。次いで、最良の嵌合を提供する解剖部のモデルは、
図示されているごとく、コンピューター表示器３２に表
示される。音響トランスデューサの相対位置は、解剖部
の形状とともに定めることができる。
の構造の三次元写像は、音響トランスデューサにより測
定された音響伝達関数から合成される。このことはコン
ピューター表示装置３２に示されている三次元的に合成
されたモデル３６により図１に示されている。このこと
は、音響トランスデューサを囲繞している解剖構造体の
ソフトウエアモデルを用いて行うことができる。かよう
なモデルは、幅広い解剖学的構造体を仮定することがで
きるとともに、２つの音響トランスデューサ間の音響伝
達関数を、あるいは、それに対応して、１つのトランス
デューサとそれ自体との間の自己伝達関数を予言するこ
とができる。各測定された音響伝達関数に対しては、解
剖部の初期推定を用いて対応する予言がなされている。
各予言された音響伝達関数はそれの測定された音響伝達
関数と比較され、予言と測定された伝達関数との間の総
合嵌合の程度が評価される。次いで、解剖部のモデルは
対応して調節され、また、新たな予言がなされるととも
に測定された伝達関数と比較される。この方法は、予言
された音響伝達関数と測定された音響伝達関数との間の
総合の最良嵌合がなされるまで、反復的に繰り返され
る。次いで、最良の嵌合を提供する解剖部のモデルは、
図示されているごとく、コンピューター表示器３２に表
示される。音響トランスデューサの相対位置は、解剖部
の形状とともに定めることができる。
【００２０】当業者には理解される通り、様々な変形
を、本発明の範囲から逸脱することなく以上述べた実施
例に対してなすことができる。特に、音響トランスデュ
ーサはウルトラサウンドトランスデューサ（ultra soun
d transducer）であってもよく、また、音響信号はウル
トラサウンド信号であってもよい。更に、音響トランス
デューサは、細長い部材を含むカテーテルのいかなる部
位に配備されていてもよい。
を、本発明の範囲から逸脱することなく以上述べた実施
例に対してなすことができる。特に、音響トランスデュ
ーサはウルトラサウンドトランスデューサ（ultra soun
d transducer）であってもよく、また、音響信号はウル
トラサウンド信号であってもよい。更に、音響トランス
デューサは、細長い部材を含むカテーテルのいかなる部
位に配備されていてもよい。
【図１】カテーテル局在化システムの例示的ブロック線
図である。
図である。
【図２】散乱され且つ反射された音響信号からの音響伝
達関数の発生を示している概略線図である。
達関数の発生を示している概略線図である。
【図３】組をなす３つの波形線図で、音響伝達関数の発
生を例示している。
生を例示している。
【図４】延長可能なアームが患者の心臓に配備された状
態のカテーテルの例示的概略線図である。
態のカテーテルの例示的概略線図である。
１ ，２ カテーテル ３ 患者の身体 ４ 人間の身体 ６，６’，６” 音響トランスデューサ ８ 信号処理ユニット １０ マルチチャンネルトランシーバ １２ 直接経路 １４ 複数個の間接経路 １６ 波形信号 １８，２０，２２ 波形 ２４ 信号波形線図 ２６ 直接構成要素 ２８ 散乱された構成要素 ３０ コンピューター ３２ 表示モニター ３４ インターフェース ３６ 三次元的に合成されたモデル ３８ アーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｇ０１Ｂ 17/00 Ａ６１Ｂ 5/04 ３１０Ｚ
Claims (13)
- 【請求項１】 人間の身体あるいは動物の身体の一部内
のカテーテルの位置を定めるためのカテーテル局在化シ
ステムであって、該カテーテル局在化システムは、離隔
された関係をなして少なくとも１つのカテーテルに配備
された複数個の音響トランスデューサを有する少なくと
も１つのカテーテルと、信号処理ユニットとを有してお
り、前記音響トランスデューサの各々は音響信号を伝送
し、あるいは、受領するようになっており、前記信号処
理ユニットは、前記複数個の音響トランスデューサに結
合されているとともに該トランスデューサを選択的に付
勢するようにされ、また、前記音響トランスデューサに
より受領された音響信号の結果として、該音響信号に対
する前記身体の前記部位の効果を示す複数個の音響伝達
関数を発生させ、前記信号処理ユニットは、更に、前記
複数個の伝達関数に従って人間の身体の部位を三次元的
に示すことに関するデータを発生させるよう作動するカ
テーテル局在化システム。 - 【請求項２】 請求項１記載のカテーテル局在化システ
ムにおいて、前記信号処理ユニットは人間の身体の部位
のモデルを合成し、前記音響トランスデューサにより受
領された音響信号から発生される前記複数個の音響伝達
関数に結果として前記モデルに適合するよう作動して該
音響伝達関数と身体の部位の前記合成されたモデルとの
間に実質的に密な嵌合を与えるようになっており、前記
適合されている合成されたモデルは前記三次元的に示す
ことであるカテーテル局在化システム。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のカテーテ
ル局在化システムにおいて、前記信号処理ユニットは、
前記複数個の音響伝達関数から計算された複数対の音響
トランスデューサ間の音響信号のフライト回数から該音
響トランスデューサの相対位置を計算するよう作動し、
もって、前記身体部位の前記合成されたモデルの適応を
容易にしているカテーテル局在化システム。 - 【請求項４】 請求項１、請求項２または請求項３のい
ずれかに記載のカテーテル局在化システムにおいて、前
記信号処理ユニットは、前記音響トランスデューサの前
記相対位置及び前記カテーテル上の該音響トランスデュ
ーサの位置に関する既知のデータとに組み合わせて前記
身体部位の前記三次元写像から該身体部位における前記
カテーテルの位置を定めるよう更に作動するカテーテル
局在化システム。 - 【請求項５】 前掲請求項のいずれか１項に記載のカテ
ーテル局在化システムにおいて、音響トランスデューサ
に組み合わされた前記信号処理ユニットは前記音響信号
を変調して前記音響信号の同時に起こる検出と、前記音
響伝達関数の実質的に同時に起こる発生とを与えるよう
になっており、前記本体部位の前記三次元写像を、該身
体部位のいかなる移動の効果を実質的に事前に除去する
時に該音響伝達関数から発生させることができるカテー
テル局在化システム。 - 【請求項６】 前掲請求項のいずれか１項に記載のカテ
ーテル局在化システムにして、トランシーバーを更に含
んでおり、該トランシーバーは、前記カテーテル及び前
記信号処理ユニットに結合されているとともに、作動
時、該信号処理ユニットと前記複数個の音響トランスデ
ューサとの間で伝達された信号を多重にするようにされ
ており、もって、各音響トランスデューサに伝達された
信号を分離しているカテーテル局在化システム。 - 【請求項７】 前掲請求項のいずれか１項に記載のカテ
ーテル局在化システムにして、ユーザーインターフェー
スを更に含んでおり、該ユーザーインターフェースは表
示手段を含んでおり、前記身体部位の前記三次元写像及
び前記カテーテルの前記位置が、該表示手段に表示され
得るカテーテル局在化システム。 - 【請求項８】 前掲請求項のいずれか１項に記載のカテ
ーテル局在化システムにおいて、前記カテーテルは複数
個の可倒式の保護体を有しており、前記音響トランスデ
ューサは該複数個の可倒式の保護体に、それの遠位端の
ところで装架されており、該保護体は、前記カテーテル
が前記身体部位に配備される際、配置され得るようにな
っていて、もって、前記複数個の音響トランスデューサ
の実質的に改良された空間分離を提供しているカテーテ
ル局在化システム。 - 【請求項９】 人間の身体あるいは動物の身体の部位の
三次元写像に関連してカテーテルの位置を定める方法に
して、 前記人間の身体あるいは動物の身体の部位内で、音響信
号源として作用する音響トランスデューサから少なくと
も１つの音響信号を発生させる工程と、 身体の部位の壁あるいは他の容貌を介して反射された音
響信号を、複数個の音響信号検出器で検出する工程と、 前記検出された信号を前記発生された音響信号を相関さ
せることにより、検出された音響信号に対応する複数個
の音響伝達関数を定める工程と、 人間の身体あるいは動物の身体の部位の三次元モデルを
合成する工程と、 前記音響伝達関数に従って人間の身体あるいは動物の身
体のモデルを調節し、人間の身体あるいは動物の身体の
部位の三次元モデルを合成し、該人間の身体あるいは動
物の身体の部位の三次元モデルから、カテーテルヘッド
の場所に関する情報を定めることができる工程と、 を有している方法。 - 【請求項１０】 請求項９記載のカテーテルの位置を定
める方法にして、 前記複数個の音響伝達関数から計算された複数対の音響
トランスデューサ間の音響信号のフライトの回数から前
記カテーテルに沿った前記音響トランスデューサの相対
位置を計算し、もって、前記身体部位の前記合成された
モデルの適応を容易にする工程、 を更に含んでいる方法。 - 【請求項１１】 請求項９あるいは請求項１０に記載さ
れたごときカテーテルの位置を定める方法にして、 前記カテーテル上の前記音響トランスデューサの位置に
関する前記既知のデータ及び該音響トランスデューサの
前記相対位置との組み合わせで前記身体部位の前記三次
元写像から該身体部位における前記カテーテルの位置を
定める工程、 を更に含んでいる方法。 - 【請求項１２】 請求項９、請求項１０あるいは請求項
１１に記載されたごときカテーテルの位置を定める方法
にして、 前記音響信号を変調して前記音響伝達関数の同時期に起
こる検出を容易にしている工程、 を更に含んでいる方法。 - 【請求項１３】 添付図面を参照して以下に記載のごと
きカテーテル局在化システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9720360.8 | 1997-09-26 | ||
| GB9720360A GB2329709B (en) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | Catheter localisation system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11188101A true JPH11188101A (ja) | 1999-07-13 |
| JP4343288B2 JP4343288B2 (ja) | 2009-10-14 |
Family
ID=10819597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26994798A Expired - Fee Related JP4343288B2 (ja) | 1997-09-26 | 1998-09-24 | カテーテル局在化システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6038468A (ja) |
| JP (1) | JP4343288B2 (ja) |
| CA (1) | CA2244058A1 (ja) |
| DE (1) | DE19844152A1 (ja) |
| GB (1) | GB2329709B (ja) |
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