KR20110078274A - Position tracking method for vascular treatment micro robot using image registration - Google Patents

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KR20110078274A
KR20110078274A KR1020090135040A KR20090135040A KR20110078274A KR 20110078274 A KR20110078274 A KR 20110078274A KR 1020090135040 A KR1020090135040 A KR 1020090135040A KR 20090135040 A KR20090135040 A KR 20090135040A KR 20110078274 A KR20110078274 A KR 20110078274A
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catheter
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ultrasound
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Korean (ko)
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김철영
곽효승
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주식회사 사이버메드
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    • G06T5/50Image enhancement or restoration by the use of more than one image, e.g. averaging, subtraction

Abstract

PURPOSE: A position tracking method of a vascular treatment micro robot using image matching is provided to match and display two images of different modality, thereby tracking the position of the micro robot using two displayed images. CONSTITUTION: Two images of different modality are prepared. The two images are arranged and matched. The matched images are displayed. The position of a micro robot is tracked using the displayed two images.

Description

이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법{POSITION TRACKING METHOD FOR VASCULAR TREATMENT MICRO ROBOT USING IMAGE REGISTRATION}Position tracking method of micro robot for vascular treatment using image registration {POSITION TRACKING METHOD FOR VASCULAR TREATMENT MICRO ROBOT USING IMAGE REGISTRATION}

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method for tracking a location of a micro robot for vascular treatment using image registration as a whole.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art.

본 개시는 살아있는 인체 내에 배치된 물체의 위치 및 방위를 감지하는 것에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 개시는 살아있는 인체의 움직이는 내부 기관 내에 있는 혈관내(intravascular) 프로브의 위치 및 방위를 고정시키는 것에 관한 것이다. 광범위한 의료 절차는 인체 내에 센서, 튜브, 카테터, 분배 디바이스, 및 임플란트와 같은 물체를 배치하는 것을 수반한다. 실시간 영상화 방법은 종종 의료 절차 동안 물체와 그 주위에 있는 것을 시각화하는 것에 있어서 조작자들을 돕도록 사용된다. 그러나, 대부분의 상황에 있어서, 실시간 3차원 영상화는 불가능하거나 또는 불필요하다. 대신에, 내부 물체의 실시간 공간 좌표를 얻기 위한 시스템이 종종 이용된다. 많은 이러한 위치 감지 시스템이 종래에 개발되거나 계획되었다. 이러한 시스템은 인체의 외측에서 발생되는 자기장, 전기장 또는 초음파장을 감지할 수 있는 트랜스듀서 또는 안테나의 형태로 하는 내부 물체에 센서를 부착하는 것을 수반한다. 예를 들어, 그 개시내용이 참조에 의해 본 명세서에 통합된 위트캄프(Wittkampf)에게 허여된 미국특허 제5,983,126호는 실질적으로 3개의 직교 교번 신호들이 대상물을 통하여 적용되는 시스템을 개시한다. 카테터는 적어도 하나의 측정 전극을 갖추고 있고, 전압은 카테터 팁과 기준 전극 사이에서 감지된다. 전압 신호는 3개의 직교 인가된 전류 신호에 대응하는 성분을 가지며, 이로부터 인체 내의 카테터 칩의 3차원 국부 위치의 결정을 위한 계산이 만들어진다. 전극들 사이의 전위를 감지하기 위한 유사한 방법이 참조에 의해 본 명세서에 통합된 프페이퍼(Pfeiffer)에게 허여된 미국특허 제5,899,860호에 의해 제안되었다. 이러한 두 시스템에서, 측정된 바와 같은 카테터 팁의 명확한 위치와 그 실제 위치 사이의 불일치에 대한 조정을 위하여 별도의 교정(calibration) 절차를 보장하는 것이 필요하다. 하이브리드(hybrid) 카테터들은 위치 감지와 관련하여 초음파 영상화를 실행하는 것이 현재 공지되어 있다. 이러한 디바이스들은 예를 들어 참조에 의해 본 명세서에 통합된 미국특허 제6,690,963호, 제6,716,166호, 및 제6,773,402호에 개시되어 있다. 의료 적용례는 인체의 내강(cavity)의 3차원 맵핑 뿐만 아니라 심방 벽두께, 벽 속도, 전기 활성도의 맵핑의 측정을 포함한다. 의료 적용에 있어서, 서로에 대해 해석될 수 있는 상이한 방식에 의해 인체 기관의 맵 및 영상을 획득하는 것이 일반적이다. 하나의 예는 3차원 초음파 영상과 같은 심장 및 영상의 전자 해부학적 맵의 상관관계이다. 인체 내측의 프로브의 위치를 검출하는 것에 근거한 상업적인 전자 생리학적 및 물리적 맵핑 시스템이 현재 이용할 수 있다. 이들 중에서, 미국 캘리포니아 91765 다이아몬드 캐니언 로드 다이아몬드 바 3333에 소재한 바이오센스 웹스터 인코포레이티드(Biosence Webster Inc.)로부터 이용 가능한 카토-바이오센스 네비게이션 시스템(Carto-Biosense® Navigation System)은 카테터 국부 위치를 가진 자동화 결합 및 국부적 전기적 활성도의 맵핑을 위한 시스템이다.The present disclosure relates to sensing the position and orientation of an object disposed within a living human body. More specifically, the present disclosure relates to fixing the position and orientation of intravascular probes in the moving internal organs of a living human body. Extensive medical procedures involve placing objects such as sensors, tubes, catheters, dispensing devices, and implants in the human body. Real-time imaging methods are often used to help operators in visualizing objects and their surroundings during medical procedures. In most situations, however, real-time three-dimensional imaging is impossible or unnecessary. Instead, a system is often used to obtain real time spatial coordinates of an internal object. Many such position sensing systems have been previously developed or planned. Such systems involve attaching sensors to internal objects in the form of transducers or antennas capable of sensing magnetic, electric or ultrasonic fields generated outside of the human body. For example, US Pat. No. 5,983,126, to Wittkampf, the disclosure of which is incorporated herein by reference, discloses a system in which substantially three orthogonal alternating signals are applied through an object. The catheter has at least one measuring electrode and the voltage is sensed between the catheter tip and the reference electrode. The voltage signal has a component corresponding to three orthogonally applied current signals from which calculations are made for the determination of the three-dimensional local position of the catheter chip in the human body. A similar method for sensing the potential between the electrodes has been proposed by US Pat. No. 5,899,860 to Pfeiffer, which is incorporated herein by reference. In these two systems, it is necessary to ensure a separate calibration procedure to adjust for discrepancies between the clear position of the catheter tip as measured and its actual position. Hybrid catheters are now known to perform ultrasound imaging in connection with position sensing. Such devices are disclosed, for example, in US Pat. Nos. 6,690,963, 6,716,166, and 6,773,402, which are incorporated herein by reference. Medical applications include the measurement of atrial wall thickness, wall velocity, and electrical activity as well as three-dimensional mapping of the cavity of the human body. In medical applications, it is common to obtain maps and images of human organs in different ways that can be interpreted for each other. One example is the correlation of electronic anatomical maps of the heart and images, such as three-dimensional ultrasound images. Commercial electrophysiological and physical mapping systems based on detecting the position of the probe inside the human body are currently available. Of these, the Carto-Biosense® Navigation System, available from Biosence Webster Inc., 91765 Diamond Canyon Road Diamond Bar 3333, California, has a catheter local location. A system for automated coupling and mapping of local electrical activity.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).SUMMARY OF THE INVENTION Herein, a general summary of the present disclosure is provided, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법에 있어서, 모달리티를 달리하는 두개의 이미지를 준비하는 단계; 모달리티를 달리하는 두개의 이미지를 정렬을 거쳐 정합하는 단계; 정합된 두개의 이미지를 디스플레이하는 단계; 그리고, 정합되어 디스플레이된 두개의 이미지를 이용하여 마이크로 로봇의 위치를 추적하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법이 제공된다.According to one aspect of the present disclosure (According to one aspect of the present disclosure), a method for tracking the position of a microrobot for vascular treatment using image matching, comprising: preparing two images having different modalities; Matching two images having different modalities through alignment; Displaying the two matched images; And, tracking the position of the micro robot using the matched and displayed two images are provided, the method for tracking the position of the micro-robot for blood vessel treatment using the image registration, characterized in that it comprises a.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)). The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing (s).

도면을 참조하여, 환자의 심장(24)을 영상화하여 맵핑하기 위한 시스템(20)을 도시하는 도 1을 참조하여 기준이 만들어지고, 시스템은 본 개시의 실시예에 따라서 심장(24)을 포함하는 진단 또는 치료 절차를 실행하는데 적합하다. 시스템은 전형적으로 의사인 조작자(43)에 의하여 심실 또는 심장의 혈관 구조로 경피적으로 삽입되는 카테터(28)를 포함한다. 카테터(28)는 전형적으로 의사에 의해 카테터의 작동을 위한 핸들(29)을 포함한다. 핸들 상에서 적합한 제어는 의사가 의료 절차를 실행하는데 필요한 것으로서 카테터의 말단 단부를 의사가 조향, 위치, 및 방위시킬 수 있도록 한다. 제 2 카테터(27)는 심장을 영상화하기 위하여, 그리고 하기에 설명된 바와 같이 타겟에 대하여 카테터(28)의 위치를 결정하기 위하여 사용With reference to the drawings, a reference is made with reference to FIG. 1, which shows a system 20 for imaging and mapping a patient's heart 24, the system comprising a heart 24 in accordance with embodiments of the present disclosure. It is suitable for carrying out diagnostic or therapeutic procedures. The system typically includes a catheter 28 that is percutaneously inserted into the vascular structure of the ventricle or heart by an operator 43, a physician. Catheter 28 typically includes a handle 29 for operation of the catheter by a physician. Proper control on the handle allows the surgeon to steer, position, and orient the distal end of the catheter as necessary for the physician to perform the medical procedure. The second catheter 27 is used to image the heart and to determine the position of the catheter 28 relative to the target as described below.

된다. 카테터(27)는 로봇 조작기(31)에 의해, 그리고 조작자(43)에 의해 선택적으로 제어되는 조향 메커니즘(41)을 가진다. 조작기(31)는 콘솔(34, console)에 위치된 포지셔닝 프로세서(36)로부터 제어 신호를 수신한다.do. The catheter 27 has a steering mechanism 41 which is selectively controlled by the robot manipulator 31 and by the operator 43. Manipulator 31 receives control signals from positioning processor 36 located in console 34.

시스템(20)은 카테터(28)의 국부 위치 및 방위 좌표를 측정하는 포지셔닝 서브시스템을 포함한다. 본 특허 출원 전체에 걸쳐서, 용어 “국부 위치(location)”는 카테터의 공간 좌표를 말하며, 용어 “방위(orientation)”는 그 각도 좌표를 말한다. 용어 “위치(position)”는 국부 위치 및 방위 좌표들을 모두 포함하는 카테터의 전체적인 위치 정보를 말한다. System 20 includes a positioning subsystem that measures the local position and azimuth coordinate of catheter 28. Throughout this patent application, the term "local location" refers to the spatial coordinates of the catheter, and the term "orientation" refers to the angular coordinates. The term “position” refers to the overall position information of the catheter, including both local position and azimuth coordinates.

일 실시예에서, 포지셔닝 서브시스템은 카테터(28) 및 카테터(27)의 위치 및 방위를 결정하는 자기 위치 추적 시스템을 포함한다. 포지셔닝 서브시스템은 그 부 근에서 사전 정의된 작업 용적에서의 자기장을 발생시켜, 카테터에서 자기장을 감지한다. 포지셔닝 서브시스템은 전형적으로 자기장 발생 코일(30)과 같은 한 세트의 외부 라디에이터(radiator)들을 포함하고, 코일은 환자의 공지된 고정 외부 위치에 위치된다. 코일(30)은 심장(24)의 부근에서 전적으로 전자기장과 같은 자기장을 발생시킨다.In one embodiment, the positioning subsystem includes a magnetic position tracking system that determines the position and orientation of the catheter 28 and the catheter 27. The positioning subsystem generates a magnetic field at a predefined working volume in its vicinity, which detects the magnetic field in the catheter. The positioning subsystem typically includes a set of external radiators, such as the magnetic field generating coil 30, which is located at a known fixed external location of the patient. The coil 30 generates a magnetic field, such as an electromagnetic field, entirely in the vicinity of the heart 24.

선택적인 실시예에서, 코일과 같은 카테터에 있는 라디에이터는 전자기장을 발생시키고, 이는 환자의 인체 외측에 있는 센서(도시되지 않음)에 의해 수신된다.In an alternative embodiment, a radiator in a catheter, such as a coil, generates an electromagnetic field, which is received by a sensor (not shown) outside the patient's body.

위치 센서는 감지된 자기장에 반응하여 카테터를 통하여 지나가는 케이블(33)을 경유하여 콘솔(34)로 위치 관련 전기 신호를 전송한다. 선택적으로, 위치 센서는 무선 연결을 통해 콘솔로 신호를 전송할 수도 있다. 포지셔닝 프로세서(36)는 위치 센서(32)에 의해 보내진 신호에 근거하여 카테터(28)의 국부 위치 및 방위를 계산한다. 포지셔닝 프로세서(36)는 전형적으로 카테터(28)로부터의 신호를 수신, 증폭, 여과, 디지털화, 및 그 밖에 처리를 한다. 포지셔닝 프로세서(36)는 또한 카테터(28)를 조종하기 위한 조작기(31)에 대한 신호 입력을 제공한다.The position sensor transmits a position related electrical signal to the console 34 via a cable 33 that passes through the catheter in response to the sensed magnetic field. Optionally, the position sensor may send a signal to the console via a wireless connection. Positioning processor 36 calculates the local position and orientation of catheter 28 based on the signal sent by position sensor 32. Positioning processor 36 typically receives, amplifies, filters, digitizes, and otherwise processes the signal from catheter 28. Positioning processor 36 also provides a signal input to manipulator 31 for manipulating catheter 28.

이러한 목적을 위하여 사용될 수 있는 일부 위치 추적 시스템은 예를 들어 미국특허 제6,690,963호, 제6,618,612호, 미국특허출원 공개 제2002/0065455 A1호, 제2004/0147920 A1호 및 제2004/0068178 A1호에 기술되어 있다. 비록 도 1에 도시된 포지셔닝 서브시스템은 자기장을 사용하지만, 하기에 설명된 방법은 전자기장, 음향 및 초음파 측정물들에 근거한 시스템과 같은 임의의 적절한 포지셔닝 서브시스템을 사용하여 실행될 수도 있다.Some location tracking systems that can be used for this purpose are described, for example, in US Pat. Nos. 6,690,963, 6,618,612, US Patent Application Publication Nos. 2002/0065455 A1, 2004/0147920 A1, and 2004/0068178 A1. Described. Although the positioning subsystem shown in FIG. 1 uses a magnetic field, the method described below may be implemented using any suitable positioning subsystem, such as a system based on electromagnetic, acoustic and ultrasonic measurements.

선택적으로, 시스템(20)은 하기에 설명된 절차를 실행하도록 적절하게 변형된 상술한 카토-바이오센스 내비게이션 시스템으로서 실현될 수 있다. 예를 들어, 시스템(20)은 거의 실시간으로 디스플레이를 위한 초음파 영상들을 얻기 위하여 상술된 미국특허 제6,716,166호 및 제6,773,402호에 개시된 카테터를 채택할 수 있다(필요한 수정을 가하여).Optionally, the system 20 can be realized as the above-described cato-biosense navigation system, which is suitably modified to carry out the procedure described below. For example, system 20 may employ (with the necessary modifications) the catheter disclosed in US Pat. Nos. 6,716,166 and 6,773,402 described above to obtain ultrasound images for display in near real time.

본 개시의 실시예에 따라서, 카테터(28, 도 1)의 말단 단부를 개략적으로 예시하는 도 2를 참조하여 설명된다. 자기장 발생 코일(30, 도 1)에 의해 발생된 자기장은 카테터(28) 내측에 있는 위치 센서(32)에 의하여 감지된다. 카테터(28)는 또한 초음파 트랜스듀서(40)의 어레이에 의하여 전형적으로 실현되는 초음파 영상화 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 트랜스듀서는 압전((piezo-electric) 트랜스듀서이다. 초음파 트랜스듀서는 인체 내에 또는 카테터의 벽에 있는 개구를 한정하는 윈도우(41)에 또는 인접하여 위치된다. 카테터(28)는 전형적으로 적어도 하나의 루멘(37, lumen)을 가지며, 루멘은 치료 디바이스의 전개를 돕도록 가이드 와이어 및 가이드 튜브를 입장시킬 수 있다.In accordance with an embodiment of the present disclosure, a description is made with reference to FIG. 2, which schematically illustrates the distal end of the catheter 28 (FIG. 1). The magnetic field generated by the magnetic field generating coil 30 (FIG. 1) is sensed by the position sensor 32 inside the catheter 28. Catheter 28 also includes an ultrasonic imaging sensor that is typically realized by an array of ultrasonic transducers 40. In one embodiment, the transducer is a piezo-electric transducer, the ultrasonic transducer being located in or adjacent the window 41 defining an opening in the human body or in the wall of the catheter. Typically has at least one lumen 37, which can enter the guide wire and the guide tube to assist in the deployment of the treatment device.

트랜스듀서(40)는 윈도우(23)를 통하여 어레이 구멍으로부터 초음파 빔을 공동으로 전송하는 동조된 어레이로서 작동한다. 비록 트랜스듀서가 선형 어레이 구성으로 배열되어 도시되었을지라도, 원형 또는 볼록 구성과 같은 다른 어레이 구성이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 어레이는 초음파 에너지의 짧은 파음(burst)을 전송하고, 그런 다음 주위 조직으로부터Transducer 40 acts as a tuned array that jointly transmits an ultrasonic beam from the array aperture through window 23. Although the transducers are shown arranged in a linear array configuration, other array configurations may be used, such as circular or convex configurations. In one embodiment, the array transmits a short burst of ultrasound energy and then from the surrounding tissue

반사된 초음파 신호를 수신하기 위하여 수신 모드로 전환한다. 전형적으로, 트랜스듀서(40)는 필요한 방향으로 초음파 빔을 조향하기 위하여 제어된 방식으로 개별적으로 구동된다. 트랜스듀서의 적절한 타이밍에 의하여, 발생된 초음파 빔은 트랜스듀서 어레이로부터 주어진 거리에 빔의 초점을 맞추도록 동심으로 굴곡된 파면(wave front)이 주어질 수 있다. 그러므로, 시스템(20, 도 1)은 동조된 어레이로서 트랜스듀서 어레이를 사용하고, 2차원 초음파 영상들을 만들도록 초음파 빔의 조향 및 초점화를 가능하게 하는 전송/수신 스캐닝 메커니즘을 실행한다.Switch to the receive mode to receive the reflected ultrasonic signal. Typically, the transducers 40 are individually driven in a controlled manner to steer the ultrasound beam in the required direction. By proper timing of the transducer, the generated ultrasonic beam can be given a wave front that is concentrically curved to focus the beam at a given distance from the transducer array. Therefore, system 20 (FIG. 1) uses the transducer array as a tuned array and implements a transmit / receive scanning mechanism that enables steering and focusing of the ultrasound beam to produce two-dimensional ultrasound images.

일 실시예에서, 초음파 센서는 16 내지 64개의 트랜스듀서(40), 바람직하게 48 내지 64개의 트랜스듀서를 포함한다. 전형적으로, 트랜스듀서는 14㎝의 전형적인 침투 깊이와 함께 5-10㎒의 범위에 있는 중심 주파수로 초음파 에너지를 발생시킨다. 침투 깊이는 전형적으로 초음파 센서 특성, 주위 조직의 특성 및 작동 주파수에 따라서 수 밀리미터 내지 16㎝의 범위에 놓인다. 선택적인 실시예에서, 다른 적절한 주파수 범위 및 침투 깊이들이 사용될 수 있다.In one embodiment, the ultrasonic sensor comprises 16 to 64 transducers 40, preferably 48 to 64 transducers. Typically, the transducer generates ultrasonic energy at a center frequency in the range of 5-10 MHz with a typical penetration depth of 14 cm. The penetration depth is typically in the range of several millimeters to 16 cm, depending on the ultrasonic sensor characteristics, the surrounding tissue characteristics and the operating frequency. In alternative embodiments, other suitable frequency ranges and penetration depths may be used.

반사된 초음파 에코를 수신한 후에, 반사된 음파 신호 또는 에코에 근거한 전기 신호들은 카테터(28)를 통해 케이블(33)에 걸쳐서 콘솔(34)에 있는 영상 프로세서(42, 도 1)로 트랜스듀서(40)에 의해 보내지고, 영상 프로세서는 이를 2차원, 전형적으로 섹터형(sector-shaped) 초음파 영상으로 변형시킨다. 영상 프로세서(42)와 협력하여 포지셔닝 프로세서(36)는 전형적으로 위치 및 방위 정보를 컴퓨팅 또는 결정하여, 초음파 영상을 실시간 디스플레이하고, 3차원 영상 또는 용적 재구성 및 다른 기능들을 실행하며, 이는 하기에 보다 상세하게 설명된다.After receiving the reflected ultrasonic echo, the reflected sound wave signal or electrical signals based on the echo are passed through the catheter 28 to the image processor 42 (FIG. 1) in the console 34 over the cable 33. 40, and the image processor transforms it into a two-dimensional, typically sector-shaped ultrasound image. Positioning processor 36, in cooperation with image processor 42, typically computes or determines position and orientation information to display an ultrasound image in real time, and to perform three-dimensional or volumetric reconstruction and other functions, which are described below. It is explained in detail.

카테터(27, 도 1)에 있는 위치 센서 및 초음파 트랜스듀서는 카테터(27)의 트랜스듀서가 타겟로의 치료용 초음파 에너지를 전달하기 보다는 적용예를 영상화하는데 적합한 것 외에는 카테터(28)에 있는 것들과 유사하다.Position sensors and ultrasound transducers in the catheter 27 (FIG. 1) are those in the catheter 28 except that the transducer of the catheter 27 is suitable for imaging the application rather than delivering therapeutic ultrasound energy to the target. Similar to

일부 실시예에서, 영상 프로세서(42)는 환자의 심장의 타겟 구조의 3차원 모델을 만들도록 초음파 영상 및 위치 정보를 사용한다. 3차원 모델은 디스플레이(44) 상에서 2차원 투영으로서 의사에게 제공된다.In some embodiments, image processor 42 uses ultrasound images and location information to create a three-dimensional model of the target structure of the patient's heart. The three-dimensional model is presented to the physician as a two-dimensional projection on the display 44.

일부 실시예에서, 카테터(28)의 말단 단부는 전자 생리학적 맵핑 및 무선 주파수(RF) 절제와 같은 진단 기능, 치료 기능 또는 둘 모두를 실행하기 위한 적어도 하나의 전극(46)을 또한 포함한다. 일 실시예에서, 전극(46)은 국부적인 전위를 감지하기 위하여 사용된다. 전극(46)에 의해 측정된 전위는 심내막 표면의 접촉 지점에서의 국부적인 전기 활성도를 맵핑하는데 사용된다. 전극(46)이 심장(24, 도 1)의 내면에서의 지점과 접촉 또는 인접할 때, 이는 그 지점에서 국부적인 전위를 측정한다. 측정된 전위는 전기적인 신호로 변환되고, 각 접촉 지점에서의 기능적 데이터 또는 활성도를 반영하는 맵으로서 디스플레이하기 위하여 카테터를 통하여 영상 프로세서로 보내진다. 다른 실시예에서, 국부적인 전위는 모두 콘솔(34)에 연결된 적절한 전극 및 위치 센서를 포함하는 다른 카테터로부터 얻어진다. 일부 적용례에서, 전위가 심근층에서보다 거기에서 더 약하기 때문에, 전극(46)은 카테터가 밸브와 접촉할 때를 결정하도록 사용될 수 있다.In some embodiments, the distal end of catheter 28 also includes at least one electrode 46 for performing diagnostic functions, such as electrophysiological mapping and radio frequency (RF) ablation, therapeutic functions, or both. In one embodiment, electrode 46 is used to sense localized potential. The potential measured by electrode 46 is used to map local electrical activity at the point of contact of the endocardial surface. When electrode 46 is in contact with or adjacent a point on the inner surface of the heart 24 (FIG. 1), it measures the local potential at that point. The measured potential is converted into an electrical signal and sent through the catheter to the image processor for display as a map reflecting the functional data or activity at each contact point. In other embodiments, the local potentials are all obtained from other catheters including appropriate electrodes and position sensors connected to the console 34. In some applications, because the potential is weaker there than in the myocardial layer, electrode 46 can be used to determine when the catheter contacts the valve.

비록 전극(46)이 단일 링 전극이 되는 것으로서 도시되었을지라도, 카테터는 임의 형태로 하는 임의 수의 전극을 포함할수도 있다. 예를 들어, 카테터는 상기 개요의 진단 및 치료 기능들을 실행하기 위하여 2개 이상의 전극, 다수의 또는 지 점 전극들의 배열, 팁 전극, 또는 이러한 형태의 전극들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.Although electrode 46 is shown as being a single ring electrode, the catheter may include any number of electrodes in any form. For example, the catheter may include two or more electrodes, an array of multiple or point electrodes, a tip electrode, or any combination of these types of electrodes to perform the diagnostic and therapeutic functions of the above summary.

위치 센서(32)는 전형적으로 전극(46) 및 트랜스듀서(40)에 인접한 카테터(28)의 말단 단부 내에 위치된다. 전형적으로, 초음파 센서의 위치 센서(32), 전극(46) 및 트랜스듀서(40) 사이의 상호 위치 및 방위 편차(offset)는 일정하다. 이러한 편차는 전형적으로 위치 센서(32)의 측정된 위치가 주어지면 초음파 센서 및 전극(46)의 좌표를 끌어내도록 포지셔닝 프로The position sensor 32 is typically located within the distal end of the catheter 28 adjacent to the electrode 46 and the transducer 40. Typically, the mutual position and azimuth offset between the position sensor 32, the electrode 46 and the transducer 40 of the ultrasonic sensor is constant. This deviation is typically a positioning pro- gram to derive the coordinates of the ultrasonic sensor and electrode 46 given the measured position of the position sensor 32.

세서(36)에 의해 사용된다. 또 다른 실시예에서, 카테터(28)는 2개 이상의 위치 센서(32)들을 포함하고, 각각은 전극(46) 및 트랜스듀서(40)에 대하여 일정한 위치 및 방위 편차를 가진다. 일부 실시예에서, 편차(또는 등가의 교정(calibration) 파라미터)는 포지셔닝 프로세서(36)에서 미리 교정되어 저장된다. 선택적으로, 편차는 카테터(28)의 핸들(29, 도 1)에 끼워Used by the parser 36. In yet another embodiment, the catheter 28 includes two or more position sensors 32, each having a constant position and orientation deviation with respect to the electrode 46 and the transducer 40. In some embodiments, the deviation (or equivalent calibration parameter) is precalibrated and stored in the positioning processor 36. Optionally, the deviation fits into the handle 29 (FIG. 1) of the catheter 28.

지는 메모리 디바이스(전기적으로 프로그램 가능한 리드 온리 메모리(read-only memory), 또는 EPROM)에 저장될 수 있다.Loss of memory may be stored in a memory device (electrically programmable read-only memory, or EPROM).

위치 센서(32)는 전형적으로 상술된 미국특허 제6,690,963호에 개시된 바와 같은 3개의 비동심 코일(도시되지 않음)을 포함한다. 선택적으로, 임의 수의 동심 또는 비동심 코일, 홀-이펙트(Hall-effect) 센서 또는 마그네토 저항성 센서를 포함하는 센서들과 같은 어떤 다른 적절한 위치 센서 장치가 사용될 수 있다.The position sensor 32 typically includes three non-concentric coils (not shown) as disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 6,690,963. Alternatively, any other suitable position sensor device may be used, such as sensors including any number of concentric or non-concentric coils, Hall-effect sensors or magneto resistive sensors.

전형적으로, 초음파 영상 및 위치 측정물들은 인체 표면 심전도(ECG) 신호 또는 심장내(intra-cardiac) 심전도에 대해 신호 및 영상 캡처를 게이트 제어하는 것에 의하여 심장 주기와 동기화된다(일 실시예에서, ECG 신호는 전극(46)에 의하여 생성될 수 있다). 심장의 특징들이 심장의 주기적 수축 및 이완 동안 그 형상 및 위치를 변화시키기 때문에, 완전한 영상화 공정은 전형적으로 이 기간에 대해 특정 타이밍에서 실행된다. 일부 실시예에서, 다양한 조직 특징, 온도 및 혈류의 측정과 같은 카테터에 의해 취해진 부가의 측정물들은 또한 심전도(ECG) 신호에 동기화된다. 이러한 측정물들은 또한 위치 센서(32)에 의해 취해진 상응하는 위치 측정물들과 관련된다. 부가의 측정물들은 전형적으로 재구성된 3차원 모델 상에 오버레이된다.Typically, ultrasound images and position measurements are synchronized with the cardiac cycle by gate controlling the signal and image capture for human surface electrocardiogram (ECG) signals or intra-cardiac electrocardiograms (in one embodiment, ECG signals). May be generated by electrode 46). Because the features of the heart change its shape and position during the periodic contraction and relaxation of the heart, a complete imaging process is typically performed at specific timing for this period. In some embodiments, additional measurements taken by the catheter, such as measurement of various tissue features, temperature and blood flow, are also synchronized to the ECG signal. These workpieces also relate to corresponding position measurements taken by the position sensor 32. Additional measurements are typically overlaid on the reconstructed three-dimensional model.

일부 실시예에서, 위치 측정물 및 초음파 영상의 획득물은 시스템(20)에 의해 만들어진 내부 발생 신호에 동기화된다. 예를 들어, 동기화 메커니즘은 특정한 신호에 의해 야기되는 초음파 신호 영상들에서 간섭을 피하도록 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 영상 획득 및 위치 측정물의 타이밍은 간섭 신호에 대해 특정 편차로 설정되어서, 영상들은 간섭없이 획득된다. 편차는 간섭 없는 영상 획득을 유지하도록 때때로 조정될 수 있다. 선택적으로, 측정 및 획득은 외부에서 공급된 동기화 신호에 동기화될 수 있다.In some embodiments, the acquisition of the position measurement and ultrasound image is synchronized to an internally generated signal produced by the system 20. For example, a synchronization mechanism can be used to avoid interference in ultrasound signal images caused by a particular signal. In this example, the timing of the image acquisition and position measurement is set to a specific deviation with respect to the interfering signal, so that the images are obtained without interference. Deviation can be adjusted from time to time to maintain image acquisition without interference. Optionally, the measurement and acquisition can be synchronized to an externally supplied synchronization signal.

일 실시예에서, 시스템(20)은 초음파 트랜스듀서(40)를 구동하는 초음파 드라이버(25)(도시되지 않음)를 포함한다. 이러한 목적을 위하여 사용될 수 있는 적절한 초음파 드라이버의 한 예는 아날로직 코퍼레이션(Analogic Corp.)(미국 매사추세츠 퍼보디 소재)에 의해 제조된 등록상표 AN2300 초음파 시스템이다. 이 실시예에서, 초음파 드라이버는 초음파 센서In one embodiment, the system 20 includes an ultrasonic driver 25 (not shown) that drives the ultrasonic transducer 40. One example of a suitable ultrasonic driver that can be used for this purpose is the trademark AN2300 ultrasonic system manufactured by Analogic Corp. (Perbodi, Mass., USA). In this embodiment, the ultrasonic driver is an ultrasonic sensor

를 구동하여 2차원 초음파 영상을 만드는 영상 프로세서(42)의 기능들 중 일부를 실행한다. 초음파 드라이버는 당업계에 공지된 바와 같은 B-모드, M-모드, CW 도플러(Doppler) 및 컬러 플로우 도플러(color flow Doppler)와 같은 상이한 영상 모드를 지지할 수 있다.Drives some of the functions of the image processor 42 to create a two-dimensional ultrasound image. The ultrasonic driver may support different imaging modes such as B-mode, M-mode, CW Doppler and color flow Doppler as known in the art.

전형적으로, 포지셔닝 프로세서(36) 및 영상 프로세서(42)는 범용 컴퓨터를 사용하여 이행되고, 이는 명세서에 설명된 기능들을 실행하도록 소프트웨어에서 프로그램된다. 소프트웨어는 예를 들어 네트워크 전체에 걸쳐서 전자적 형태로 컴퓨터에 다운로드될 수 있거나 또는 CD-ROM과 같은 명확한 매체 상에서 컴퓨터로 선택적으로 공급될 수도 있다. 포지셔닝 프로세서 및 영상 프로세서는 별도의 컴퓨터를 사용하여 또는 단일 컴퓨터를 사용하여 실시될 수 있거나 또는 시스템(20)의 다른 컴퓨팅 기능과 통합될 수도 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 포지셔닝 및 영상 처리 기능들은 전용 하드웨어를 사용하여 실시될 수도 있다.Typically, positioning processor 36 and image processor 42 are implemented using a general purpose computer, which is programmed in software to carry out the functions described in the specification. The software may be downloaded to the computer in electronic form, for example, throughout the network, or may be optionally supplied to the computer on a specific medium such as a CD-ROM. The positioning processor and the image processor may be implemented using a separate computer or using a single computer or may be integrated with other computing functions of the system 20. Additionally or alternatively, positioning and image processing functions may be implemented using dedicated hardware.

2차원 해부학적 영상2D anatomical imaging

도 1을 참조하여, 카테터(27)를 사용하여, 심자의 게이트 제어(gated) 영상, 예를 들어 초음파 영상이 생성되고, 카테터(28)의 국부 위치 데이터로 등록된다. 적절한 등록 기술은 미국특허 제6,650,927호에 개시되어 있다.Referring to FIG. 1, using a catheter 27, a gated gated image, for example an ultrasound image, of the core is generated and registered as local position data of the catheter 28. Suitable registration techniques are disclosed in US Pat. No. 6,650,927.

본 개시의 실시예에 따라서, 심장(24, 도 1)의 진단 영상(56)의 개략적인 전개도인 도 3을 참조하여 설명된다. 도면은 핵심 해석(bullseye rendition) 기술을 사용하여 발생된다. 영상(56)은 병렬 슬라이스(58)의 적층을 포함하고, 슬라이스는 축선(60)에 직각이다. 슬라이스는 전형적으로 축선(60)을 따르는 고정된 슬라이스 증분(increment)에서 취해진다.3, which is a schematic exploded view of a diagnostic image 56 of the heart 24 (FIG. 1), in accordance with an embodiment of the present disclosure. Drawings are generated using bullseye rendition techniques. Image 56 includes a stack of parallel slices 58, the slices perpendicular to axis 60. Slices are typically taken in fixed slice increments along axis 60.

각 슬라이스는 영역(62)을 도시한다.Each slice shows an area 62.

3차원 해부학적 영상3D Anatomical Imaging

도 1을 참조하여, 3차원 영상은 "초음파 외형 재구성을 사용한 3차원 심장 영상화"라는 명칭으로 2005년 4월 26일 출원되어 공통으로 양도된 미국특허출원 제11/115,002호에 개시되어 있다.Referring to FIG. 1, a three-dimensional image is disclosed in commonly assigned US patent application Ser. No. 11 / 115,002, filed April 26, 2005, entitled "Three-dimensional Cardiac Imaging Using Ultrasound Appearance Reconstruction."

본질적으로, 3차원 영상은 타겟 구조의 단일 3차원 모델로 카테터(27)의 상이한 위치에서 획득된 다중의 2차원 초음파 영상을 조합하는 것에 의하여 구성된다. 카테터(27)는 스캐닝 모드로 작동할 수 있으며, 심장(24)의 심실 내측에서 상이한 위치들 사이에서 이동한다. 각 카테터 위치에서, 영상 프로세서(42)는 2차원 초음파 영상을 획득하고 생성한다. 일 실시예에서, 카테터(27)는 사이드 룩킹(side-looking)이고, 심장의 부분적인 3차원 재구성은 진자 운동으로 이것의 롤링각을 변화시키도록 조작기(31)를 사용하여 카테터를 동요시킴으로써 획득된다. 선택적으로, 카테터(27)는 그 피치 또는 편요각(yaw angle)을 변화시키도록 동요될 수 있다. 어느 경우에도, 그 결과는 카테터(28) 및 그 현재의 타겟 구조를 포함하는 심In essence, the three-dimensional image is constructed by combining multiple two-dimensional ultrasound images obtained at different locations of the catheter 27 into a single three-dimensional model of the target structure. The catheter 27 may operate in a scanning mode and move between different positions inside the ventricles of the heart 24. At each catheter position, image processor 42 obtains and generates a two-dimensional ultrasound image. In one embodiment, catheter 27 is side-looking, and partial three-dimensional reconstruction of the heart is obtained by shaking the catheter using manipulator 31 to change its rolling angle with pendulum motion. do. Optionally, the catheter 27 can be shaken to change its pitch or yaw angle. In either case, the result is a shim comprising catheter 28 and its current target structure.

실의 3차원 단편으로서 디스플레이된다.It is displayed as a three-dimensional piece of yarn.

선택적으로, 카테터(28)는 진자 방식으로 빔을 휘몰아쳐(sweep), 한 평면에서 타겟 구조의 상이한 2차원 영상들을 얻기 위하여 변조될 수 있는 트랜스듀스(40, 도 2)의 2차원 어레이가 제공되는 한편, 카테터(28)는 고정된 위치에 유지 된다.Optionally, the catheter 28 swivets the beam in a pendulum fashion, provided by a two-dimensional array of transduces 40 (FIG. 2) that can be modulated to obtain different two-dimensional images of the target structure in one plane. On the other hand, the catheter 28 is maintained in a fixed position.

추적 및 디스플레이Tracking and display

도 1을 참조하여, 의료 절차 동안, 시스템(20)은 카테터(28)의 영상 및 그 타겟 영역을 거의 실시간으로 만들도록 카테터(27)를 사용하여 카테터(28)의 3차원 위치를 연속적으로 추적하여 디스플레이할 수 있다. 시스템(20)의 포지셔닝 서브시스템은 카테터(28)의 현재 위치를 반복적으로 측정하여 계산한다. 계산된 위치는 대응하는 슬라이스 또는 슬라이스들(58, 도 3)과 함께 저장된다. 전형적으로, 카테터(28)의 각 위치는 6차원 좌표(X, Y, Z 축선 위치 및 방위의 피치, 편요각 및 롤링 각)와 같은 좌표 형태로 표현된다.Referring to FIG. 1, during the medical procedure, the system 20 continuously tracks the three-dimensional position of the catheter 28 using the catheter 27 to produce an image of the catheter 28 and its target area in near real time. Can be displayed. The positioning subsystem of system 20 iteratively measures and calculates the current position of catheter 28. The calculated position is stored with the corresponding slice or slices 58 (FIG. 3). Typically, each position of the catheter 28 is represented in the form of coordinates, such as six-dimensional coordinates (pitch, yaw and rolling angle of the X, Y, Z axis position and orientation).

영상 프로세서(42)는 이어서 영상들 세트에서 확인된 특징과 같은 중요한 등고선(contours of interest)에 3차원 좌표를 할당한다. 3차원 공간에서의 이러한 영상들의 평면의 국부 위치 및 방위는 영상들과 함께 저장된 위치 정보에 의해 알려진다. 그러므로, 영상 프로세서는 2차원 영상에서의 임의의 픽셀(pixel)의 3차원 좌표를 결정할 수 있다. 좌표를 할당할 때, 영상 프로세서는 전형적으로 상술된 바와 같은 위치 센서와 초음파 센서 사이의 위치 및 방위 편차를 포함하는 저장된 교정 데이터를 사용한다.Image processor 42 then assigns three-dimensional coordinates to important contours of interest, such as the identified feature in the set of images. The local position and orientation of the plane of these images in three-dimensional space is known by the position information stored with the images. Therefore, the image processor can determine the three-dimensional coordinates of any pixel in the two-dimensional image. When assigning coordinates, the image processor typically uses stored calibration data, including position and orientation deviations between the position sensor and the ultrasonic sensor as described above.

선택적으로, 시스템(20)은 3차원 모델을 재구성함이 없이 2차원 초음파 영상들의 3차원 디스플레이 및 투영을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 의사는 단일의 2차원 초음파 영상을 획득할 수 있다. 이러한 영상의 중요한 등고선은 하기에 설명되는 절차를 사용하여 태그될 수 있다. 시스템(20)은 그런 다음 3차원 공간에 서 초음파 영상을 방위에 맞추고 투영할 수 있다.Optionally, system 20 can be used for three-dimensional display and projection of two-dimensional ultrasound images without reconstructing the three-dimensional model. For example, the doctor may acquire a single two-dimensional ultrasound image. Important contours of such images can be tagged using the procedure described below. System 20 may then orient and project the ultrasound image in three-dimensional space.

본 개시의 실시예에 따라서 의료 절차 동안 영상화 카테터의 실시간 제어를 실행하도록 시스템(20, 도 1)에 의해 사용되는 메커니즘을 개략적으로 예시하는 도 4를 참조하여 설명된다. 포지셔닝 프로세서(36)는 카테터(28)의 국부 위치를 결정하도록 위치 센서(32, 도 2)에 의하여 전개된 신호를 사용하고, 조작기(31)로 전송되는 신호를 변화시킨다. 카테터4, which is a schematic illustration of a mechanism used by the system 20 (FIG. 1) to perform real-time control of an imaging catheter during a medical procedure in accordance with an embodiment of the present disclosure. Positioning processor 36 uses the signal developed by position sensor 32 (FIG. 2) to determine the local position of catheter 28, and changes the signal sent to manipulator 31. Catheter

(27)는 그런 다음 조작기(31)에 의해 자동적으로 조종되어서, 카테터(28)의 현재 위치는 카테터(27)의 시야(35)에 항상 포함된다. 포지셔닝 프로세서(36)는 또한 카테터(27)에 있는 위치 센서(도시되지 않음)로부터 신호를 수신하여, 카테터(27,28)들의 상대적 국부 위치를 결정할 수 있다.27 is then automatically manipulated by the manipulator 31 so that the current position of the catheter 28 is always included in the field of view 35 of the catheter 27. Positioning processor 36 may also receive a signal from a position sensor (not shown) in catheter 27 to determine the relative local position of the catheter 27, 28.

카테터(27,28)로부터 얻어진 정보를 사용하여, 위치 감지 시스템은 카테터(27)의 현재의 적절한 국부 위치 및 방위를 결정하고, 임의의 편차를 측정한다. 그런 다음 카테터(27)의 보상 조종을 실행하도록 조작기(31)에 자동적으로 신호를 보낸다. 선택적으로, 표시기(39, annunciator)는 조작자가 조작기(31)를 변경하도록 가청 가능하게 또는 시각적으로 지시를 보내, 카테터(27)의 위치를 수동으로 조정한다.Using the information obtained from the catheter 27, 28, the position sensing system determines the current appropriate local position and orientation of the catheter 27 and measures any deviations. It then automatically sends a signal to the manipulator 31 to perform compensatory control of the catheter 27. Optionally, an indicator 39, audibly or visually, directs the operator to change the manipulator 31 to manually adjust the position of the catheter 27.

일부 실시예에서, 타겟이 카테터(28)와 함께 부근에 있으면, 향상된 모드의 작업이 가능하게 된다. 영상 프로세서(42, 도 1)에 의해 전개된 영상을 사용하여, 타겟(38)는 대체로 조작자에 의해 확인되지만, 선택적으로 하기된 바와 같은 지식 베이스 또는 미리 획득된 맵으로부터 얻어진 정보를 사용하여 확인될 수 있다. 포 지셔닝 프로세서(36)는 그런 다음 시야(35)에 있는 카테터(28)를 포함할 뿐만 아니라 타겟(38)를 포함하도록 조작기(31)에 지시한다. 시스템(20, 도 1)은 그런 다음 조작자에게 가장 도움이 되는 사시도로 디스플레이(44) 상에 카테터(28)와 타겟(38)를 디스플레이한다. 예를 들어, 내시경 적용에 있어서, 디스플레이(44)는 조작자에게 요청된 바와 같은 보상 각 관측(angular view)을 제공할 수 있다.In some embodiments, when the target is in the vicinity with the catheter 28, enhanced mode of operation is possible. Using the image developed by the image processor 42 (FIG. 1), the target 38 is generally identified by the operator, but may optionally be identified using information obtained from a knowledge base or previously obtained map as described below. Can be. The positioning processor 36 then instructs the manipulator 31 to include the target 38 as well as include the catheter 28 in the field of view 35. The system 20 (FIG. 1) then displays the catheter 28 and the target 38 on the display 44 in a perspective view that is most helpful to the operator. For example, in endoscope applications, display 44 may provide an angular view of compensation as requested by the operator.

선택적인 실시예Optional embodiment

본 개시의 기술은 또한 위치 센서가 장비되지 않은 타겟을 향하여 조준된 초음파 카테터를 유지하도록 사용될 수도 있다. 도 1을 다시 참조하여, 카테터(27)는 심장에 있는 표식을 향하여 연속적으로 초음파 빔을 조준하도록 제어될 수도 있다. 표식을 포함하도록 초음파 빔의 국부 위치 및 방위를 고정하는 선택적인 방법이 있다.The technique of the present disclosure may also be used to maintain an ultrasound catheter aimed towards a target that is not equipped with a position sensor. Referring again to FIG. 1, the catheter 27 may be controlled to aim the ultrasound beam continuously towards the marker on the heart. There is an alternative method of fixing the local position and orientation of the ultrasound beam to include the marking.

조작자(43)는 미리 획득된 맵 상의 고정된 기준 좌표를 지시한다. 적절한 맵은 미국특허 제6,226,542호에 설명된 방법을 사용하여 준비될 수 있다. 본질적으로, 프로세서는 그 위치 좌표가 결정되어 있는 용접부 상의 표본화된 다수의 지점들로부터 환자의 인체에서의 용적 및 강(cavity)의 3차원 맵을 재구성한다. 심장과 같은 움직이는 구조의 경우에, 표본화된 지점은 심장 주기에 있는 지점에서 영상화 데이터를 게이트 제어하는(gating) 것에 의하여 얻어진 기준 프레임에 관계된다. 맵들 획득할 때, 기준 카테터는 심장에서 고정적으로 위치되고, 표본화된 지점들은 그 지점을 등록하도록 사용되는 기준 카테터의 위치와 함께 결정된다.The operator 43 indicates fixed reference coordinates on the previously acquired map. Suitable maps may be prepared using the method described in US Pat. No. 6,226,542. In essence, the processor reconstructs a three-dimensional map of volume and cavity in the patient's human body from a number of sampled points on the weld whose position coordinates are determined. In the case of a moving structure, such as the heart, the sampled point relates to a frame of reference obtained by gating imaging data at a point in the cardiac cycle. When obtaining the maps, the reference catheter is fixedly located in the heart and the sampled points are determined along with the location of the reference catheter used to register that point.

본 개시의 선택적인 실시예에 따라서 의료 절차 동안 영상화 카테터의 실시 간 추적 및 제어를 실행하도록 시스템(20, 도 1)에 의하여 사용된 제어 메커니즘을 개략적으로 예시한 도 5를 참조하여 설명된다. 도 5는 지금 포지셔닝 프로세서(36)가 카테터(27)의 위치 센서부터의 신호를 수신하지 않는 것 외에 도 4와 유사하다. 대신에, 카테터(27)의 위치는 재구성된 심장 용적으로서 도 5에 도시된 맵(70)의 적절하게 변형된 좌표를 참조하여 포지셔닝 프로세서(36)에 의하여 자동적으로 결정된다. 맵(70)은 표면(74)을 재구성하도록 사용되는 다수의 표본화된 지점(72)들을 갖는다. 그리드(grid)(도시되지 않음)는 표면(74)을 형성하도록 조정되고, 표면에서 그리드 상의 각 지점은 결정의 정확성을 지시하는 신뢰성 값을 수신한다. 맵(70)이 조작자(43)를 위해 디스플레이될 때, 비교적 덜 확실한 그리드 지점들로 덮여진 표면(74)의 영역들은 반투명하게 디스플레이될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 상이한 레벨의 반투명성이 다중 레벨의 신뢰성 척도와 함께 사용된다.5, which schematically illustrates a control mechanism used by the system 20 (FIG. 1) to perform real-time tracking and control of an imaging catheter during a medical procedure in accordance with an optional embodiment of the present disclosure. 5 is similar to FIG. 4 except that the positioning processor 36 now does not receive signals from the position sensor of the catheter 27. Instead, the position of the catheter 27 is automatically determined by the positioning processor 36 with reference to the appropriately modified coordinates of the map 70 shown in FIG. 5 as the reconstructed heart volume. Map 70 has a number of sampled points 72 that are used to reconstruct surface 74. A grid (not shown) is adjusted to form the surface 74, where each point on the grid receives a reliability value that indicates the accuracy of the decision. When the map 70 is displayed for the operator 43, the areas of the surface 74 covered with relatively less certain grid points may be displayed translucently. Alternatively or additionally, different levels of translucency are used with multiple levels of reliability measures.

선택적으로, 맵(70)은 기준 지점으로 사용되는 타겟의 좌표를 지시할 수도 있다.Optionally, the map 70 may indicate the coordinates of the target used as the reference point.

도 5에 의하여 예시된 실시예는 좌심방 부속기관 또는 승모판(mitral) 밸브와 같은 중요한 표식을 향하여 초음파 카테터를 조준하도록 사용될 수도 있다. 이러한 목적은 예를 들어 영역이 의료 절차에 의하여 손상되지 않았고, 색전(emboli)이 전개되지 않았음을 확인하는 것일 수 있다. 부가적인 예로서, 실시예는 절제 부상의 깊이를 확인하기 위해 사용될 수 있다.The embodiment illustrated by FIG. 5 may be used to aim the ultrasound catheter toward important markers such as left atrial appendages or mitral valves. This may be for example to confirm that the area has not been damaged by medical procedures and that the embolism has not developed. As an additional example, embodiments may be used to confirm the depth of ablation injury.

도 6 및 도 7은 본 개시에 따른 이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법을 설명하는 도면이다. 본 개시에 따르면 이미지 정합을 이 용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법에 있어서, 모달리티를 달리하는 두개의 이미지를 준비하는 단계; 모달리티를 달리하는 두개의 이미지를 정렬을 거쳐 정합하는 단계; 정합된 두개의 이미지를 디스플레이하는 단계; 그리고, 정합되어 디스플레이된 두개의 이미지를 이용하여 마이크로 로봇의 위치를 추적하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법이 제공된다.6 and 7 are views illustrating a method for tracking the position of a micro robot for vascular treatment using image registration according to the present disclosure. According to the present disclosure, a method for tracking the position of a micro robot for vascular treatment using image registration, comprising: preparing two images having different modalities; Matching two images having different modalities through alignment; Displaying the two matched images; And, tracking the position of the micro robot using the matched and displayed two images are provided, the method for tracking the position of the micro-robot for blood vessel treatment using the image registration, characterized in that it comprises a.

도 1은 본 발명에 개시된 실시예에 따라서 환자의 심장을 영상화하여 맵핑하기 위한 시스템을 도시한 도면.1 illustrates a system for imaging and mapping a patient's heart in accordance with an embodiment disclosed herein.

2는 본 발명에 개시된 실시예에 따라서, 도 1에 도시된 시스템에서 사용된 에스(s) 카테터의 말단 단부의 실시예를 개략적으로 도시한 도면. 2 schematically illustrates an embodiment of the distal end of an S (s) catheter used in the system shown in FIG. 1, in accordance with an embodiment disclosed herein.

도 3은 본 발명에 개시된 실시예에 따라서, 심장의 진단 영상의 개략 분해도.3 is a schematic exploded view of a diagnostic image of the heart, in accordance with an embodiment disclosed in the present invention.

도 4는 본 발명에 개시된 실시예에 따라서 의료 절차 동안 영상화 카테터를 조종하도록 도 1에 도시된 시스템에 의해 사용된 제어 메커니즘을 개략적으로 도시한 도면.4 schematically illustrates a control mechanism used by the system shown in FIG. 1 to steer an imaging catheter during a medical procedure in accordance with an embodiment disclosed herein.

도 5는 본 발명의 선택적인 실시예에 따라서 의료 절차 동안 영상화 카테터를 조종하도록 도 1에 도시된 시스템에 의해 사용된 제어 메커니즘을 개략적으로 도시한 도면.5 schematically illustrates a control mechanism used by the system shown in FIG. 1 to steer an imaging catheter during a medical procedure in accordance with an alternative embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 7은 본 개시에 따른 이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법을 설명하는 도면.6 to 7 are views illustrating a method for tracking the position of a micro robot for vascular treatment using image registration according to the present disclosure.

Claims (1)

이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법에 있어서,In the location tracking method of a micro robot for blood vessel treatment using image registration, 모달리티를 달리하는 두개의 이미지를 준비하는 단계;Preparing two images having different modalities; 모달리티를 달리하는 두개의 이미지를 정렬을 거쳐 정합하는 단계;Matching two images having different modalities through alignment; 정합된 두개의 이미지를 디스플레이하는 단계; 그리고,Displaying the two matched images; And, 정합되어 디스플레이된 두개의 이미지를 이용하여 마이크로 로봇의 위치를 추적하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 정합을 이용한 혈관 치료용 마이크로 로봇의 위치 추적 방법.Tracking the position of the micro robot using the matched and displayed two images; Position tracking method of a micro-robot for blood vessel treatment using the image registration comprising a.
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US10542955B2 (en) 2012-11-26 2020-01-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for medical image registration
WO2021101354A1 (en) * 2019-11-21 2021-05-27 (주)바이오트코리아 Device and method for matching images in electromagnetic actuation system

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