医療装置を管腔内の選択位置に搬送するための方法及びシステム
【課題】医療装置の選択位置に対する相対位置を検出して画像表示し、医療装置を搬送する方法及びシステムの提供。
【解決手段】経路６０８は、管腔１０８に対するカテーテル５９６の遠位部分の起点６１２と終点６１４の間の３次元曲線である。起点６１２及び終点６１４は撮像システム５９２の視野内にある。経路６０８は医療操作前の撮像セッション中に決定され、記憶ユニットに記憶される。コントローラ５８４は経路６０８をＣアーム画像装置を用いて管腔１０８から取得した複数の２次元画像により計算する。Ｃアームは管腔１０８の２つのＥＣＧゲート２次元画像を、平行ではない２つのＥＣＧゲート画像平面において取得する。操作者が起点６１２及び終点６１４を指示すると、Ｃアームは３次元で経路６０８を構成する。コントローラ５８４は経路６０８を、１つ以上の画像処理アルゴリズムに基づき、管腔１０８の背景に対するコントラスト変化に応じて計算する。
【解決手段】経路６０８は、管腔１０８に対するカテーテル５９６の遠位部分の起点６１２と終点６１４の間の３次元曲線である。起点６１２及び終点６１４は撮像システム５９２の視野内にある。経路６０８は医療操作前の撮像セッション中に決定され、記憶ユニットに記憶される。コントローラ５８４は経路６０８をＣアーム画像装置を用いて管腔１０８から取得した複数の２次元画像により計算する。Ｃアームは管腔１０８の２つのＥＣＧゲート２次元画像を、平行ではない２つのＥＣＧゲート画像平面において取得する。操作者が起点６１２及び終点６１４を指示すると、Ｃアームは３次元で経路６０８を構成する。コントローラ５８４は経路６０８を、１つ以上の画像処理アルゴリズムに基づき、管腔１０８の背景に対するコントラスト変化に応じて計算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に医療操作に関するものであって、特にステントを患者の体内に配置する方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
患者の体内における閉塞血管は、例えばバルーンを膨張させること（即ち、バルーン血管形成）により閉塞物質（例えば、血管内膜）を分断することによって開通される。この分断処置により血管における治癒過程が開始され、これにより新たな組織細胞が生成されるが、それによって血管を通る通路が再び狭窄する。組織細胞の成長は術後数ヶ月の時間を経て生じる。通路をより長い期間開通させ、治癒の結果として生じる組織細胞の成長を防ぐには、血管内において、血管の閉塞物質を分断した部分に硬く薄い壁を有し、壁がワイヤメッシュの形態をしているチューブを配置する。
【０００３】
血管において閉塞物質を分断した後にステントカテーテルを所望の位置に向けて操作する方法及びシステムは現在技術において知られている。例えば、放射線不透過バンドの組をカテーテルのステント付近に取り付け、これにより術者が血管のリアルタイムＸ線画像における標識バンドを見ながらカテーテルを誘導できる。他の例では、カテーテルのステント付近に取り付けた医療測位システム（ＭＰＳ）により取得した位置及び方向データに従って、術者はリアルタイムＸ線画像上におけるステントの位置及び方向の表示を見ることができる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許5,928,248
【０００５】
Ackerらによる米国特許第５，９２８，２４８号、発明の名称”Guided Development of Stents”は、ステントを患者の管状構造内に入れる装置についてのものである。この装置には、カテーテル、ハブ、圧制御装置、バルーン、ステント、プローブ電磁界トランスデューサ、複数の外部電磁界トランスデューサ、電磁界送信及び受信装置、コンピュータ、入力装置及びディスプレイが含まれている。カテーテルには孔が含まれている。ハブはカテーテルの近位端に固着されている。バルーンはカテーテルの遠位端に装着されている。圧制御装置はハブ及び孔を通してバルーンに接続されている。ステントは形状記憶合金から作られており、バルーン上に設置されている。
【０００６】
プローブ電磁界トランスデューサはカテーテル内の遠位端に設置されている。外部電磁界トランスデューサは患者の外に設置されている（例えば、患者支持ベッドに接続されている。）。電磁界送信及び受信装置は外部電磁界トランスデューサに接続されており、プローブ電磁界トランスデューサはコンピュータに接続されている。コンピュータはディスプレイ及び入力装置に接続されている。
【０００７】
使用者は外部電磁界トランスデューサを用いて参照外部電磁界内で電磁界送信及び受信装置を調整する。電磁界送信及び受信装置はコンピュータと共に、参照外部電磁界内のプローブ電磁界トランスデューサの位置及び方向を測定する。使用者は、患者の管状構造内に配置されたステントの表示の位置及び方向をディスプレイ上で見る。使用者が、遠位端が管状構造内の所望の位置に配置されたと判断した際には、使用者は圧制御装置を操作してバルーンを膨張させることによりステントを拡張させ、これによりステントを所望の位置に位置決めする。
【０００８】
【特許文献２】米国特許5,830,222
【０００９】
Ｍａｋｏｗｅｒによる米国特許第５，８３０，２２２号、発明の名称”Device, System and Method for Interstitial Transvascular Intervention”は、隣接した病変のない血管を通して病変した血管に経皮的に到達する方法についてのものである。この方法を用いて、冠静脈のような病変していない血管を通して、冠動脈のような病変した血管をバイパスすることができる。病変下血管には、血流を制限する閉塞が含まれる可能性がある。ガイドカテーテルを大静脈を経由して心臓の右心房内にある冠状静脈洞内へと進める。経血管組織内手術（ＴＶＩＳ）ガイドカテーテルを、ガイドカテーテルを通して挿入し、冠静脈を通るガイドワイヤ上を、冠動脈に隣接した所望の位置まで進める。
【００１０】
ＴＶＩＳガイドカテーテルには、バルーン、ＴＶＩＳプローブ並びに、能動的方向検出手段及び受動的方向検出手段の双方又はいずれか一方が含まれる。ＴＶＩＳプローブは硬いワイヤ、アンテナ、光ガイド又は組織内に挿入することのできるエネルギーガイドである。受動的方向検出手段により、ＴＶＩＳプローブの位置及び方向をＸ線撮影、Ｘ線透視法、磁気的又は超音波検出することができる。能動的方向検出手段とは送信機のことである。第２ガイドワイヤには更にワイヤ束を含んでおり、これは受信機により検出された信号を返すことが可能であり、これにより操作者はＴＶＩＳプローブの位置及び場所を判断することができる。
【００１１】
ＴＶＩＳガイドカテーテルの方向を確認したら、バルーンを心臓静脈壁に対して拡張し、これにより血流を遮断し、ＴＶＩＳガイドカテーテルを心臓静脈内で安定化し、流路を拡張する。ＴＶＩＳプローブを次に心臓静脈の壁を通して冠動脈内へ進め、これにより冠動脈の病変した部分をバイパスする。
【００１２】
【特許文献３】米国特許公開番号20020049375
【００１３】
米国特許公開番号第２００２００４９３７５号、発明の名称”Method and Apparatus for Real Time Quantitative Three-Dimensional Image Reconstruction of a Moving Organ and intra-Body Navigation”は、患者の心拍により生じる管腔の動きを考慮しながら、外科的カテーテルを挿入する患者の管腔の画像を表示するためのシステムについてのものである。本システムには、外科的カテーテル、画像カテーテル、画像システム、医療測位システム（ＭＰＳ）、送信機、体ＭＰＳセンサ、プロセッサ、複数の心電図（ＥＣＧ）電極、ＥＣＧモニタ、データベース、及びディスプレイが含まれている。外科的カテーテルは先端に設置されたカテーテルＭＰＳセンサが含まれている。画像カテーテルは画像ＭＰＳセンサ及び画像検出器が含まれており、これらはともに画像カテーテルの先端に設置されている。
【００１４】
ＥＣＧ電極は患者の体及びＥＣＧモニタに取り付けられている。体ＭＰＳセンサは患者の体及びＭＰＳに取り付けられている。プロセッサは画像システム、ＭＰＳ、ＥＣＧモニタ、データベース及びディスプレイに接続されている。ＭＰＳは送波器に接続されている。走査手順中にはＭＰＳは画像ＭＰＳセンサに接続されている。外科的手順中にはＭＰＳはカテーテルＭＰＳセンサに接続されている。画像システムは画像検出器に接続されている。画像ＭＰＳセンサ及びカテーテルＭＰＳセンサはそれぞれ画像カテーテル及び外科手術カテーテルの先端の位置及び方向に関する信号をＭＰＳに送信する。
【００１５】
走査手順中に、操作者は画像カテーテルを管腔内に挿入してこれを進め、この間に画像検出器は管腔の内壁を走査し検出した２次元画像を画像システムに送信する。プロセッサは２次元画像及びＭＰＳにより決定された画像カテーテルの先端の座標に従って、複数の３次元画像を再構成し、この間にプロセッサは各３次元画像を患者の心臓のそれぞれの活動状態に関連づける。
【００１６】
外科手術手順中に、操作者は外科手術カテーテルを管腔内に挿入し、カテーテルＭＰＳセンサは外科手術カテーテルの先端の位置及び方向に関する位置信号をＭＰＳに送信する。操作者が外科手術カテーテルを管腔内において動かす際に、プロセッサは、データベースからデータを読み出すことにより、外科手術カテーテルの先端の現在の位置及び方向並びに患者の心臓の現在の活動状態に従い、管腔の連続した３次元画像を決定する。ディスプレイはプロセッサから受信した映像信号に従って、３次元画像を順に表示する。
【００１７】
【特許文献４】米国特許6,035,856
【００１８】
ＬａＦｏｎｔａｉｎｅらによる米国特許第６，０３５，８５６号、発明の名称”Percutaneous Bypass with Branching Vessel”は、大動脈の分枝血管の第１閉塞部位においてバイパスを施行する方法についてのものである。冠動脈は第１閉塞部位を含んでおり、分枝血管は大動脈から分枝している。標準的ガイドカテーテルを大動脈を通して分枝血管の口まで進める。閉塞形成装置とガイドカテーテルを通して分枝血管内に進め、分枝血管内に第２閉塞部位を形成する。閉塞装置には延長部分及び加熱バルーンが含まれる。
【００１９】
閉塞形成装置を大動脈からガイドカテーテルを通して取り外し、切断装置を第２閉塞部位の近位のガイドワイヤを通してすすめる。切断装置には延長部材、可動ガイドワイヤ、近位閉塞バルーン、遠位バルーン、ステント、切断ブレード、磁性材料の第１要素及び送信機が含まれる。切断ブレードは遠位バルーンの遠位に設置されており、磁性材料の第１要素は切断ブレードと遠位バルーンの間に設置されており、送信機は遠位バルーン内に設置されている。遠位バルーンはステント内に設置されている。送信機は高周波信号を発生する。
【００２０】
分枝血管の壁を切断ブレードを用いて切断する。遠位バルーンを拡張位に保ち、分枝血管を切断後に分枝血管を閉塞する。分枝血管の切断端は、ガイドワイヤを操作することにより、又は磁性材料の第２要素（ここで、磁性材料の第２要素は患者の体外に設置されている）により磁性材料の第１要素を操作することにより、第１閉塞部位の遠位の冠動脈領域に向かって切断されている。
【００２１】
送信機の真の位置及び相対位置、更に分枝血管の切断端の位置を三角測量及び座標地図作製システムを用いることにより測定する。三角測量及び地図作製システムには患者の体外に設置された３つの参照電極が含まれる。参照電極のうち２つは心臓の対側に設置され、３番目の参照電極は背中に設置される。３つの参照電極は送信機上において三角測量を行うために用いられる。
【００２２】
分枝血管の断端が適切に位置していれば、切断ブレードを用いることにより開口部が冠動脈において第１閉塞部位に対して形成される。分枝血管の切断端を冠動脈内に開口部から挿入し、遠位バルーンを膨張させることによりステントを拡張させ、これにより冠動脈の管腔に対して分枝血管の切断端を取り付ける。
【００２３】
【特許文献５】米国特許6,385,476 B1
【００２４】
Ｏｓａｄｃｈｙらによる米国特許第６，３８５，４７６Ｂ１、発明の名称”Method and Apparatus for Intracardially Surveying a Condition of a Chamber of a Heart”は患者の心臓内においてカテーテルを誘導し、心臓の腔の状態に関する情報を取得する方法に関するものである。造影剤を心臓内に注入し、左心室の第１画像（即ち、造影Ｘ線透視画像）を取得する。カテーテルを心臓腔内に進め、カテーテルが入っていることを示す腔の第２画像を取得する。第２画像はＸ線透視法、心エコー図、磁気共鳴画像診断法（ＭＲＩ）、又はコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）による。外形情報を、手動で、心室外形の縁をなぞって描くことにより、自動的に、外形抽出アルゴリズムにより、又は半自動的に、第１画像から得る。
【００２５】
左心室の外形上にカテーテル先端を示している第１画像上に第２画像を重ね合わせる。重ね合わせ画像は、静的カテーテル先端画像上に重ね合わせた静的外形画像、動的カテーテル先端画像上に重ね合わせた静的外形画像又は動的カテーテル先端画像上に重ね合わせた動的重ね合わせ画像とすることができる。心臓腔の状態に関する情報を取得する心臓腔内における位置はディスプレイ上に表示することができ、これにより心臓専門医が状態に関する情報を取得する全ての点を視覚的に支持することができる。
【００２６】
【特許文献６】米国特許6,317,621 B1
【００２７】
Ｇｒａｕｍａｎｎらによる米国特許第６，３１７，６２１ Ｂ１、発明の名称”Method and Device for Catheter Navigation in Three-Dimentional Vascular Tree Exposures”は、脳の画像に従い、術中の放射線照射なしに、また術中の造影剤を投与することなしにカテーテルを患者の脳内において誘導する方法についてのものである。複数のマーカーを患者の頭部外表面に取り付ける。位置検出システムの送信機コイルは患者の近くに設置され、受信機はカテーテルの先端内に作られている。ＣアームＸ線装置を用いて患者の頭部を様々な方向から照射し、患者の頭部について少なくとも２つの２次元投影画像を生成する。
【００２８】
各２次元投射画像には各マーカーの画像が含まれている。各マーカー位置画像を投影画像特有の投影マトリックスを用いて投影する。３次元画像における各マーカーの位置をマーカーの投影円錐の交差体積に従い決定する。３次元画像における各マーカーにマウスで接近し、カテーテルの先端を同マーカーに接触させることにより、３次元画像におけるマーカー位置をカテーテルの先端に位置合わせする。ディスプレイは、分割及びその後のボリューム・レンダリングにより生成した血管樹の３次元画像と合わせてカテーテルの先端を表示する。
【００２９】
本発明は、以下の図面と併せて下記の詳細な説明によって、より十分に理解及び認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、管腔の画像、医療装置（例えば、PCI装置、拡張バルーン、ステント搬送システム）の位置を図形的に示し、いつ医療装置が選択位置に到達したかを示すことにより従来技術の欠点を克服する。医療装置はカテーテル先端に取り付けられている。医療測位システム（MPS）センサは選択位置に対して相対的に医療装置の位置を常に検出する。この位置は、リアルタイム画像（例えば生の透視画像）、擬似リアルタイム画像又は以前に記録した管腔の静止画フレーム上に表示され、これにより患者の検査臓器に繰り返し放射線を照射する必要もなく、患者の体内に造影剤を繰り返し注入する必要もない。医療スタッフは、画像表示や音声出力といった適切なユーザーインターフェイスからのフィードバックに従い手動でカテーテルを誘導する、又はカテーテルを選択位置に向けて自動的に誘導するカテーテル誘導システムを作動させることができる。
【００３１】
本明細書で以下に用いる用語「位置」は、空間における点の位置、空間における点の方向、又はその組み合わせを意味する。本明細書で以下に用いる用語「管腔」とは、ヒト患者又は手術動物の生体管状構造を意味しており、動脈、静脈、心臓血管、脳血管、泌尿生殖器系の一部、腎臓系、肝臓系、気管支樹などがある。本明細書で以下に用いる用語「医療装置」とは、患者の体内の管腔内において最小限の侵襲の手術を実施する際に用いるものを意味する。医療装置は、拡張バルーン、ステント搬送システム、バルーン拡張ステント、自己拡張型ステント、経皮的弁システム、経皮的冠動脈介入（ＰＣＩ）のような血管拡張ユニット、レーザーのようなアブレーションユニット、低温液体ユニット、電気刺激ユニット、カッティングバルーン、回転式アテローマ（動脈粥腫）切除ユニット（すなわち、ローターブレーター）、指向性アテローマ切除ユニット、経管的摘出ユニット、被覆又は薬剤溶出金属ステント、生体吸収性ステント、薬剤搬送バルーンのような物質搬送ユニット、ガイドワイヤなどであってよい。本明細書で以下に用いる用語「ステント」及び「ＰＣＩ」は「医療装置」の２種類の異なった具体例であることを指摘しておく。
【００３２】
本明細書で以下に用いる用語「臓器タイミング信号」とは、心臓サイクル又は肺の呼吸サイクルを示す信号を意味する。臓器タイミング信号はＥＣＧモニタ、呼吸数モニタといった従来の方法を用いて取得され、これらは本明細書で以下に用いる用語「臓器タイミング信号モニタ」として示される。あるいは又、臓器タイミング信号は心臓サイクル又は呼吸サイクルによる管腔の動きを測定することにより取得してもよい。心臓サイクル又は呼吸サイクルによる管腔の動きはカテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサにより測定することができる。この場合には、ＭＰＳが図９と併せて以下に本明細書に記載の方法により個々の臓器タイミング信号を決定する。
【００３３】
本明細書で以下に用いる用語「シネループ」とは、あらかじめ記録した管腔の２次元連続画像を意味するものであり、これらは患者の検査臓器のリアルタイム臓器タイミング信号と同期して繰り返し（即ち、ループで）再生することができる。２次元画像はＸ線透視検査、Ｃアームといった２次元画像取得装置により取得され、画像取得時に対応する検査臓器の活動状態に対応させて個々に記憶される。個々の場合において、患者の体内に注入した造影剤が活性状態にある間に２次元画像を取得することにより血管造影図が生成される。本明細書で以下に用いる用語「透視図」とは、管腔の画像であり、これは異なった観察角から取得されている、異なった種類の複数の画像取得装置により取得されている、ほぼ同じ種類の複数の画像取得装置により取得されている、又はその組み合わせである。
【００３４】
本明細書で以下に用いる用語「連続画像」とは患者の管腔の画像を意味するものであって、プロセッサと組み合わせた画像取得装置により取得されるものである。システムが複数の画像取得装置を有する場合には、個々の画像取得装置は異なった組の連続画像を取得する。プロセッサは連続画像のうちの１組から画像を選択することにより管腔の静止画像を生成することができる。連続画像は２次元であってもよい（即ち、２次元画像取得装置により取得されてもよい）。本明細書で以下に用いる用語「ナビゲーション画像」とは、操作者がカテーテルを管腔系内で操作するために見る画像を意味する。ナビゲーション画像は２次元であっても３次元であってもよい。ナビゲーション画像は静止画像であっても、リアルタイム画像であっても、管腔系のシネループであってもよい。
【００３５】
或いは又、連続画像は３次元であってもよい。この場合には、プロセッサは３次元連続画像は複数の２次元画像を再構成して３次元連続画像を生成するが、これは検査臓器の臓器タイミング信号に従い、個々の２次元画像の座標に対応する位置情報によるものであり、これらはＭＰＳがＭＰＳセンサの出力に従って測定するものである。プロセッサは連続画像のうちの１組から画像を選択することにより管腔の静止画像（即ち、２次元又は３次元）を生成することができる。
【００３６】
本明細書で以下に用いる用語「リアルタイム画像」とは、操作者がカテーテルを管腔系内で操作するためにリアルタイムで見る画像を意味する。リアルタイム画像は管腔系と一緒に管腔系内のカテーテルをリアルタイムで示す。リアルタイム画像は２次元であっても３次元であってもよい。本明細書で以下に用いる用語「医療測位システム（ＭＰＳ）」とは電磁気学的位置検出システムを意味し、このシステムは電磁的送信機の電磁放射に反応する３軸コイルの出力により物体の位置を検出する。
【００３７】
次に図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ及び３Ｂを参照しながら説明する。図１Ａは通常１００で参照されるグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の概略図であり、ここには患者の体内の管腔系の２次元画像における医療装置の例が示されており、これは発明の実施例により構成され、動作するものである。図１Bは全体を１０２で参照するＧＵＩの概略図であり、ここには図１Aの管腔系の管腔の３次元画像における医療装置の他の例が示されており、これは本発明の実施例により構成され、動作するものである。図２Aは図１AのＧＵＩの概略図であり、図１Ａの２次元画像上に管腔系内の選択位置に対応する一連のマーク及び選択位置に向かって進められている医療装置の現在位置の例を示す。図２Ｂは図１ＢのＧＵＩの概略図であり、図１Ｂの３次元画像上に図２Ａの一連のマークに対応する他の一連のマーク、及び医療装置の現在位置の他の例を示す。図３Ａは、医療装置が選択位置に到達した際の図１ＡのＧＵＩの概略図を示す。図３Ｂは、医療装置が選択位置に到達した際の図１のＧＵＩの概略図を示す。
【００３８】
図１Ａに示すように、患者（図示せず）の体内の管腔系（例えば、冠動脈−図示せず）が複数の２次元画像取得装置（図示せず）により撮像される際に、操作者（例えば、医師）はカテーテル（図示せず）を管腔系内に挿入する。ＧＵＩ１００には管腔系の２次元画像１０４が含まれており、これは各２次元画像取得装置により検出される。
【００３９】
２次元画像１０４はＸ線透視画像（例えば、血管造影図）、超音波画像、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）により検出された画像などであってよい。Ｘ線透視画像又は血管造影図の場合には、造影剤が管腔系内に存在する間は、２次元画像１０４は管腔系から取得されるリアルタイム画像である。超音波画像は同じ管腔系内でカテーテルを引き戻す際に取得されるものであり、当該技術分野において仮想血管内超音波（即ち、仮想ＩＶＵＳ）画像として知られている。仮想ＩＶＵＳ画像は管腔系のリアルタイム画像とともに表示することができる。仮想ＩＶＵＳ画像は管腔系の静止画像であっても、そのシネループ（即ち、連続画像）であってもよい。管腔系の仮想ＩＶＵＳ画像は管腔系内におけるカテーテルの現在位置に対応し、これはカテーテル先端に配置したＭＰＳセンサ（図示せず）により検出される。この仮想ＩＶＵＳ画像は患者の臓器（図示せず）の臓器タイミング信号のうち選択した位相において表示することができる。従って、２次元画像１０４はリアルタイム画像であっても、静止画像であっても、又はシネループであってもよい。
【００４０】
シネループはリアルタイム画像とは異なった観察角から取得することができ、これにより操作者は１つの観察角からの管腔系のリアルタイム視野及び管腔系の同じ部分の異なった観察角（２面モード操作）からのシネループ視野（即ち、ナビゲーション画像）を得ることができる。或いは又、２面モードは２つの異なった観察角から取得した２つのシネループを有することが可能であり、これにより操作者は２つの異なった観察角から取得した２つのシネループを得ることができる。２つ以上の観察角からの２つ以上の異なった画像組を用いることが可能であり、これにより多面操作モードが可能となるということを指摘しておく。
【００４１】
２次元画像１０４は管腔系の静止画像（即ち、シネループの複数の画像のうちの１枚で、操作者が選択したもの）であってもよい。この場合には、選択した２次元画像は例えばコントラストが他のすべてよりも良好な（例えば、画像の暗い画素と明るい画素の明るさの違いが大きい）画像であって、医療装置を管腔系内で誘導する際に操作者が医療装置の選択位置を示す又はステントのリアルタイム表示を見るのに十分に管腔系を表現する画像とすることができる。
【００４２】
図１Ｂに示すように、ＧＵＩ１０２にはＧＵＩ１００に示された管腔系の管腔（１０８として参照）の３次元画像１０６が含まれており、ここに貫通するようにカテーテルが操作されている。３次元画像１０６は画像取得段階を通じて２次元画像取得装置により検出された複数の２次元画像から当該技術分野において知られている技術により再構成したものである。
【００４３】
３次元画像１０６は管腔１０８の３次元シネループ（即ち、ナビゲーション画像）であり、ループで再生され、検査臓器のリアルタイム臓器タイミング信号に同期している。或いは又、３次元画像１０６は管腔１０８の静止画像であり、シネループの複数の３次元画像の中から選択されたものである。操作者はシネループを再生したり巻き戻したりして静止画像を選択することができる。さらに又は、３次元画像１０６は検査臓器の選択した活動状態で固定した管腔１０８の静止画像である。
【００４４】
３次元画像１０６は検査臓器（例えば、検査管腔−図示せず）の動きに対応したリアルタイム臓器タイミング信号（例えば心臓サイクル）に同期している。臓器タイミング信号は例えば、患者に取り付けたＥＣＧモニタ（図示せず）により取得することができる。或いは又、図９、１０Ａ及び１０Ｂに関連して本明細書で以下に記載するとおり、臓器タイミング信号（例えば、患者の心拍又は呼吸）はＭＰＳ（図示せず）により測定することができる。
【００４５】
本発明によるシステムは、患者のリアルタイム臓器タイミング信号に同期して、あらかじめ記録した連続画像のリストの中から選択した連続画像（対応する２次元画像取得装置により検出された連続した２次元画像、又は複数の２次元画像から再構成した連続した３次元画像−即ち、シネループ又はビデオクリップ）を表示することができる。システムは選択した連続画像の中の静止画像を表示することができる。或いは又システムは、あらかじめ同じ２次元画像取得装置又は他の２次元画像取得装置により取得した検査臓器のナビゲーション２次元連続画像と並べ、検査臓器のリアルタイム臓器タイミング信号と同期して再生させながら、２次元画像取得装置のうちの一つにより第１観察角から取得した検査臓器のリアルタイム２次元画像を表示できる。
【００４６】
操作者は臓器のリアルタイム臓器タイミング信号と同期した２次元連続画像（例えば、Ｘ線透視図）を見ることができ、これにより造影剤を繰り返し注入する必要がなくなり、患者及び操作者が不必要に被曝しなくなる。或いは又システムは、図７と合わせて本明細書で以下に記載するように、臓器の選択した活動状態に対応する画像（即ち、静止画像）を表示することができる。
【００４７】
ＭＰＳセンサ（図示せず）はカテーテル先端に強固に固定されている。３次元画像１０６は２次元画像１０４と位置合わせされ、２次元画像１０４中の各点は３次元画像１０６中のそれぞれの点に対応する。このように３次元画像１０６の各点の座標は２次元画像１０４上に投影することができる。或いは又、２次元画像１０４の各点は３次元画像１０６に変換することができる（例えば、異なった観察角からの一連の２次元画像を取得することによって）。図６Ｃと合わせて本明細書で以下に記載するように、ＭＰＳセンサのリアルタイム表示１１０（図１Ａ）を管腔１０８に重ね合わせることができる。ＭＰＳセンサのリアルタイム１１２（図１Ｂ）を３次元画像１０６に重ね合わせることができる。
【００４８】
リアルタイム表示１１０に加えて、操作者は管腔１０８のリアルタイム２次元画像上でカテーテルに取り付けられた１個以上の放射線不透過性マーカー（例えば、金属バンド）を見ることができる。このような特徴により、管腔１０８内にほとんど又は全く造影剤が存在しない、又は管腔１０８内の造影剤が感知不能である場合であっても、操作者はリアルタイム２次元画像を使い続けることができる。
【００４９】
管腔１０８を通って進む際のカテーテルの軌跡１１４（図１Ｂ）は、図６Ｂ及び６Ｃと合わせて本明細書で以下に記載するようにＧＵＩ１０２内に構成され表示される。軌跡１１４は管腔１０８の動きと同期し、ＭＰＳセンサにより取得される位置情報に従って常に更新される。更にこのようにして、３次元画像１０６を管腔１０８の座標系と比較して表示する。管腔１０８の動きは例えば、患者の心拍、呼吸、付近の筋肉の収縮などによって生じ得る。
【００５０】
操作者はユーザーインターフェイス（図示せず）を介してシステムを操作することによりディスプレイ上にＧＵＩ１００及びＧＵＩ１０２を入れ替わりで表示することができる。ユーザーインターフェイスは図４Ｄと合わせて本明細書で以下に記載するとおりスイッチ、フットペダルなどとすることができる。或いは又、ディスプレイはＧＵＩ１００及びＧＵＩ１０２を隣り合わせて同時に表示することができる。更に又、システムはプロセッサと組み合わせたディスプレイを複数有することが可能であり、各ディスプレイには異なった連続画像が表示される。操作者は例えばフットペダルを踏むことによりシステムを操作して管腔系のリアルタイム２次元画像を表示することができ、これにより対応する２次元画像取得装置を作動させることができる。或いは又、操作者はユーザーインターフェイスを介してシステムを操作し、あらかじめ取得した管腔系の２次元シネループを管腔系のリアルタイム２次元画像に代わって表示することができる。この場合には、システムは最後に再生した２次元シネループを表示する。もしシステムにシネループ（即ち、事前記録された時間タグ付き連続画像）が含まれていない場合には、システムは直近のリアルタイム２次元画像のシネループを表示する。更に又は、操作者はシステムを操作してリアルタイム２次元画像及び選択したシネループを同じディスプレイ上に隣り合わせて表示することができる。
【００５１】
ＧＵＩ１００及びＧＵＩ１０２を利用して、操作者はカテーテルを手動で操作して、カテーテルを管腔系内の所定領域に到達させる。或いは又、図１１及び１２に関連して本明細書で以下に記載するように、操作者は自動システム（図示せず）を用いて、カテーテルを所定領域まで自動的に操作することができる。
【００５２】
図２Ａに、計画セッションの間に操作者は管腔１０８の選択位置として２次元画像１０４上に複数のマーク１１６、１１８及び１２０を図式的に示し、これらのマークは医療装置（図示せず）を搬送すべき位置である。操作者は管腔１０８の静止させた２次元画像上又は管腔１０８の静止させた再構成３次元モデル上にマーク付けを行う。操作者は例えば手動のような異なったやり方で、自動２次元又は３次元定量的心臓評価（ＱＣＡ）などに従ってマーク付けを行う。
【００５３】
計画セッション中に、複数のディスプレイのそれぞれに、予め管腔１０８を通して操作したカテーテルの軌跡を管腔１０８の画像上に重ね合わせたものを表示する。軌跡を２次元画像１０４上又は３次元画像１０６上（例えば、軌跡１１４）に表示することができる。
【００５４】
この軌跡は例えば、誘導型血管内超音波カテーテル（ＧＩＶＵＳ−図示せず）を用いることにより計画セッションに先立つ撮像セッションにおいて取得できる。ＧＩＶＵＳはその先端に画像検出器（例えば、超音波トランスデューサ）を有し、さらにこの画像検出器付近にＭＰＳセンサを有するカテーテルである。操作者はＧＩＶＵＳを管腔内で物理的に可能な限り先まで操作し、それから管腔を通してＧＩＶＵＳを引き戻してくる。引き戻してくる間に、画像検出器は管腔の内側の２次元画像を複数検出する。
【００５５】
本システムはＭＰＳにより測定される画像検出器の対応する位置及び検査臓器の対応する活動状態の各々の２次元画像に関連するものである。本システムは引き戻してくる間に軌跡のシネループを決定することが可能であり、操作者は計画セッションに用いる静止させた軌跡を選択することができる。本システムは更にＧＩＶＵＳにより取得した時間タグ付き２次元画像に従い３次元画像１０６を再構成することができる。
【００５６】
計画セッション中に、対応するディスプレイの１つには、管腔１１８上に、ユーザーインターフェイスによって明示されたマーク１１６、１１８、１２０が表示されている。操作者は軌跡（例えば、図１Ｂの軌跡１１４）の全長に沿ってマーク１１６、１１８、１２０を動かすことができる。マーク１１８は医療装置の中央を示し、マーク１１６及び１１８はそれぞれ医療装置の後端及び前端を示している。システムはマーク１１６と１２０との間の距離を操作者が選択した種類（例えば、ステントの大きさ）に応じて測定する。マーク１１６、１１８及び１２０は一緒に軌跡上に自動追跡されており、操作して軌跡の上を動かすことができる。操作者は、医療装置を搬送していく軌跡に沿ったマーク１１８の位置を指定する。
【００５７】
簡単のため、図２Ａ、２Ｂ、３Ａ及び３Ｂにおいて説明した医療装置を例えばステントとする。この場合には、マーク１１６、１１８及び１２０は各々ほぼ直線であり、これは管腔１１８に垂直である。例えば、マーク１１６及び１２０はステントの２つの端を示しており、マーク１１８はステントの中央を示している。マーク１１６、１１８及び１２０は管腔１０８内におけるステントの位置を規定するだけでなく、その方向も規定する。マーク付けは、ジョイスティック、押しボタン、ポインティングデバイス（例えば、マウス、スタイラス及びデジタルタブレット、トラックボール、タッチバッド）などのようなユーザーインターフェイス（図示せず）によって行う。
【００５８】
複数のマーク１２２、１２４及び１２６は、マーク１１６、１１８及び１２０にそれぞれ対応するものであって、GUI１０２における３次元画像上に同時に表示される。マーク付けを行うために、２次元画像１０４及び３次元画像１０６をそれぞれ、検査臓器（例えば、心臓）の同一の活動状態において静止させる。このように静止させるという特徴により管腔１０８の静止画像が得られ、従って画像のぶれを防止し操作者がうまくマーク付けすることが可能となる。
【００５９】
マークを手動で指示するのではなく、アルゴリズムを用いて自動的に選択位置を識別し（例えば、管腔内におけるプラーク（粥腫）による閉塞の割合を選択してアルゴリズムに入力することにより）、マーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６を自動的に指示することができる。本発明のこの実施例については本明細書で以下に図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに関連して記載してある。本システムは３次元画像１０６における閉塞データに関連するものであり、この閉塞データを２次元画像上１０４に投影し、これによりマーク１１６、１１８及び１２０を指示するものである。
【００６０】
計画セッションに続く医療操作中には、ステント（図示せず）を含むカテーテルを管腔内においてマーク１１６、１１８及び１２０に向けて操作する。ＭＳＰセンサ（図示せず）はカテーテルのステント付近に取り付けられている。図２Ａ及び２Ｂに示すように、ステントの前端及び後端の位置はリアルタイムで、２次元画像１０４にはおいてそれぞれ番号１２８及び１３０として、３次元画像１０６ではそれぞれ番号１３２及び１３４として表示されている。図２Ａ及び図２Ｂに示す実施例では、番号１２８及び１３０は長手方向の直線１３６及び１３８に沿った長方形の形態をとっており、これらの直線は各々長方形を２分している。カテーテルの実際の軌跡は３次元画像１０６上に重ね合わせて番号１４０（図２Ｂ）により表されている。カテーテルの実際の軌道は２次元画像１０４上に重ね合わせて他の番号（図示せず）により表されている。
【００６１】
医療操作中には、カテーテルを管腔１０８を通して操作する間に、本システムは番号１２８及び１３０をマーク１１６、１１８及び１２０とともに管腔１０８のリアルタイム２次元画像（血管造影図）上、管腔１０８の２次元シネループ上、又は管腔１０８の静止させた２次元画像上に重ね合わせる。加えて、本システムは番号１３２及び１３４をマーク１２２、１２４及び１２６とともに管腔１０８のリアルタイム３次元画像上、管腔１０８の静止３次元画像上、又は管腔１０８のシネループ上に重ね合わせる。更に、これに加えて、本システムは番号１３２及び１３４をマーク１２２、１２４及び１２６とともに管腔１０８のリアルタイム２次元画像上だけでなく、リアルタイム２次元画像とは異なった観察角から取得した１種類以上の管腔１０８のナビゲーション画像（例えば、仮想ＩＶＵＳ画像−静止画像又はシネループ）上に重ね合わせる。
【００６２】
本システムは操作者が管腔１０８内に設置するために選択したステントの種類（即ち、大きさ）に応じて番号１２８と番号１３０との間の中心間距離を測定する。対応するディスプレイに表示されたこの距離は、ステントを管腔１０８を通して操作する際にはほぼ固定である。番号１２８及び１３０は、ステントを管腔１９８を通して操作する際には図１０４上で一緒に動く。対応するディスプレイには、カテーテル（図示せず）を管腔１０８を通して操作する際、又は患者に対する医療操作後の再生セッション中に軌跡１４０及び１４２を表示することができる。
【００６３】
本システムは番号１２８、１３０、１３２及び１３４、並びにマーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６を管腔１０８の対応する画像上に、検査臓器のリアルタイム臓器タイミング信号に従って重ね合わせる、ということを指摘しておく（即ち、本システムは、カテーテルを管腔１０８を通して操作する際に、検査臓器の動きによる管腔１０８の動きを考慮している。）。本発明のこうした特徴により、本システムはマーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６を管腔１０８の振動する画像上に、はじめに操作者が管腔１０８に対して指示したのとほぼ同じ位置に表示することができる。もし本システムがこのように作動しなければ、マーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６は管腔１０８のぶれる画像に対して安定することはないであろう。同様に、番号１２８、１３０、１３２及び１３４は管腔１０８のぶれる画像に対してほぼ静止している。
【００６４】
操作者は本システムを操作することにより、ユーザーインターフェイスを介して、任意のマークの重ね合わせ表示、ステントの位置、軌跡又はこれらの組み合わせの表示を行うことも消去することもできる。色、形、大きさなどいかなる属性も、異なってさえいれば、マークの表示及びステントの表示用に選択することができる。しかし、マーク又はステント表示は２次元画像１０４と３次元画像１０６において同じ属性で表示される。例えば、マーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６は緑色で表示され、番号１２８、１３０、１３２及び１３４は青色で表示され、軌跡１４０は赤色で表示される。
【００６５】
図３Ａ及び３Ｂに示すように、カテーテルを管腔１０８を通して操作する間に、２次元画像１０４及び３次元画像１０６はそれぞれ管腔１０８の座標系に対して（即ち、カテーテルに取り付けられ、管腔１０８とともに常に動くＭＰＳセンサに対して）表示される。ステントが選択位置に到達した（即ち、ステントの前端がマーク１２０にほぼ位置合わせされ、ステントの後端がマーク１１６にほぼ位置合わせされた）際には、ユーザーインターフェイス（例えば、音声、視覚又は触覚装置−図示せず）が操作者にそのことを伝える。
【００６６】
図３Ａにて説明した実施例において、ステントが選択位置に位置合わせされた際には、それぞれの組の長手方向の直線とマークとが交差する（即ち、長手方向の直線１３６はマーク１２０と共に交差を形成し、長手方向の直線１３８はマーク１１６と共に別な交差を形成する）。加えて、ユーザーインターフェイスはステントが選択位置から離れる際には比較的弱い出力を、選択位置に近づく際には比較的強い出力を生成することができる。例えば、ステントとマーク１１８との間の距離が縮まる際には、音声信号の音量は大きくなり、他の場合には音量は小さくなる。選択位置に向かって操作する際のカテーテルの軌跡は、３次元画像１０６上に重ね合わせられた１４２（図３Ｂ）で参照される特徴によって示されている。
【００６７】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄについて更に説明する。図４Ａは、検査臓器の活動状態Ｔ１における図１Ａの管腔の２次元画像の概略図であり、全体を１４４で参照する。図４Ｂは、活動状態Ｔ２における図１Ａの管腔の他の２次元画像の概略図であり、全体を１４６で参照する。図４Ｃは、活動状態Ｔ３における図１Ａの管腔の更なる２次元画像の概略図であり、全体を１４８で参照する。図４Ｄは、全体を１５０で参照するＧＵＩの概略図であり、ここには図１Ａの管腔に設置されたカテーテルのＭＰＳセンサのリアルタイムかつほぼ安定した表示が含まれており、図４Ｂの管腔に重ね合わされている。本ＧＵＩは本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。
【００６８】
本明細書において以下に記載の画像１４４、１４６及び１４８はそれぞれ２次元画像であっても３次元画像であってもよい。画像１４４、１４６及び１４８は、計画セッションに先立って取得された管腔１０８（図１Ａ）の画像組に含まれるものである。図４Ｂについて、活動状態Ｔ２における管腔１０８は、点１５２によって示されており、活動状態Ｔ１における位置に対してＹ軸負の方向に沿って距離Ｓ１だけ移動している。図４Ｃについて、活動状態Ｔ３における管腔１０８は、活動状態Ｔ２における位置に対してＹ軸負の方向に沿って距離Ｓ２だけ移動している。
【００６９】
患者の管腔系内に注入された造影剤は管腔１０８内に非常に短い期間だけ残留する。この期間中には、画像組のコントラストがピークまで次第に増加し、次に次第に減少して画像は完全に消失する。操作者は画像１４４、１４６及び１４８の中から１つ（例えば、画像１４６）を選択し、マーク１１６、１１８及び１２０（図２Ａ）を指示し、その後図１４６に重ね合わせて特徴１２８及び１３０より示されるカテーテルのリアルタイムの進行を観察する。操作者は、例えば画像１４６は、画像１４４及び１４８よりコントラスト比が高く、かつ画像１４４及び１４８に比べて特徴１２８及び１３０が最も鮮明に見えるなどの理由により、画像１４６を選択する。画像１４６（図４Ｄ）は活動状態Ｔ２における管腔１０８の画像である。
【００７０】
或いは又、本システムは検査臓器のサイクル（例えば、心臓サイクル）により管腔１０８の動きを補正し、これによりほぼ静止している管腔１０８の画像（図示せず）に医療装置のほぼ静止したリアルタイム表示を重ね合わせる。この場合には、本システムはカテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサの座標系内に画像を生成する。従って、検査臓器のサイクルにより管腔１０８は実際には動いているにも関わらず、操作者は医療装置のリアルタイムのほぼ静止した表示とともに管腔１０８のほぼ静止した画像を見ることができる。この技術がなければ、操作者は医療装置のリアルタイム表示とともに管腔１０８の不安定で速く震える画像を見ることになり、これは目を煩わせるものである、ということを指摘しておく。
【００７１】
図４Ｄに示すように、ＧＵＩ１５０には活動状態Ｔ２で静止させた管腔１０８の画像上に重ね合わせた医療装置のリアルタイム表現１５４を表示し、表現１５４は活動状態Ｔ１及びＴ２を含む全活動状態においてほぼ静止している。この場合には、本システムは表示座標系において画像１４６を生成し、ここではＭＰＳセンサはほぼ静止している（例えば、ステントが管腔内を動くにつれて周りの風景は変化するが、ステントは画像の中心に固定されている。）。本発明のこのような特徴により、本システムは医療装置をほぼ静止して表示することができ、心臓サイクルによる振動をほぼなくすことができる、ということを指摘しておく。このようにして本システムは、カテーテルを管腔１０８を通して操作する際に、管腔１０８上への表示１５４の重ね合わせを画像の境界内に保つ。心臓サイクルによる動きが補正されない場合、表示１５４は点１５６と１５８（それぞれ、距離Ｓ１及びＳ２に対応する。）の間を激しく行き来し、操作者を煩わせる。
【００７２】
或いは又、本システムは管腔１０８の静止させた画像に対応する活動状態にある医療装置の表示のみを重ね合わせ、管腔１０８の他の活動状態はすべて用いないことができる。図４Ｄについて、本システムは表示１５４が活動状態Ｔ２に対応する際にのみ、表示１５４を管腔１０８の画像に重ね合わせことができる。この種の表示もまた操作者にとってはほぼ満足のいく見え方であり、これは例えば非常に速いレート（周波数）の心臓サイクルの場合には、このようなデータ損失は人の目にはほとんど感知できないものであるからである。
【００７３】
本システムは、管腔１０８の内側から取得した（例えば、ＧＩＶＵＳを用いることにより）一連の管腔１０８の時間タグ付き２次元画像から再構成した３次元画像の組により、距離Ｓ１及びＳ２を測定することができる。或いは又、本システムは距離Ｓ１及びＳ２を管腔１０８の外側から取得した２次元画像の組（例えば、画像１４４、１４６及び１４８）を処理して比較することにより測定することができる。
【００７４】
操作者は本システムを操作してユーザーインターフェイス（図示せず−例えば、フットペダル）を用いてＧＵＩ１５０と管腔１０８のリアルタイム２次元画像（例えば、血管造影図）どうしを入れ替えることができる。操作者がフットペダルを踏むと、２次元画像取得装置は患者の体の一部分を照射し、ＧＵＩ１５０に代わりリアルタイム２次元画像がシステムに表示される。或いは又、本システムはリアルタイム２次元画像をＧＵＩ１５０上に重ね合わせることができる。更に又、本システムはリアルタイム２次元画像をＧＵＩ１５０に並べて表示することができる。
【００７５】
次に図５を参照して説明するが、図５は医療装置を患者の体内の管腔内の選択位置まで到達させる方法の概略図であり、本発明の他の実施例により動作する。手順１６０において、患者の体内の管腔内における選択位置に対応する位置情報が受信されるが、この位置情報は管腔の画像に関連づけられ、画像は座標系に関連づけられ、座標系は更に医療測位システム（ＭＰＳ）に関連づけられる。
【００７６】
図２Ａに示すように、システムのプロセッサはユーザーインターフェイスを介して、操作者が２次元画像１０４上で指示したマーク１１６、１１８及び１２０に対応する位置情報を受信する。マーク１１６、１１８及び１２０は医療装置が搬送されるべき選択位置を示している。マーク１１６、１１８及び１２０は２次元画像１０４に関連づけられ、この２次元画像１０４は座標系に関連づけられ、更にこの座標系はＭＰＳに関連づけられている。プロセッサは、マーク１１６、１１８及び１２０のＭＰＳ座標系における座標を特定する（手順１６２）。プロセッサは更に、３次元画像１０６におけるマーク１２２、１２４及び１２６のＭＰＳ座標系における座標を特定し、これらのマークはそれぞれマーク１１６、１１８及び１２０に対応する（手順１６２）。
【００７７】
手順１６４において、少なくとも１つの連続画像を複数の連続画像から選択するが、連続画像はそれぞれ異なった視野から取得されたものである。プロセッサは１つの連続画像を複数の連続画像から選択するが、それぞれの連続画像は異なる画像取得装置により、異なる観察角から、又はこれらの組み合わせで取得されたものである。
【００７８】
手順１６６において、ＭＰＳ座標系における医療装置の現在位置を測定する。図１Ａについて、ＭＰＳは、ＭＰＳ座標系における医療装置の現在位置をＭＰＳセンサの出力により測定する。この現在位置がリアルタイム表示１１０により表示される。
【００７９】
手順１６８においては、選択した連続画像により、そして患者臓器に対応する臓器タイミング信号により、管腔のナビゲーション画像を生成する。図２Ａに示すように、プロセッサは、プロセッサが手順１６４において選択した連続画像により、そして患者臓器（例えば、心臓）のリアルタイム臓器タイミング信号により、２次元画像１０４を生成する。或いは又、図２Ｂに示すように、プロセッサは同様に３次元画像１０６を生成する。
【００８０】
手順１７０において、選択位置をあらわすマーク表現及び医療装置の現在位置に対応する現在位置表現をナビゲーション画像に重ね合わせ、これにより重ね合わせ画像を生成する。図２Ａに示すように、プロセッサは、プロセッサが手順１６８において生成したナビゲーション画像上にマーク１１６、１１８及び１２０を重ね合わせ、更に特徴１２８及び１３０を重ね合わせることにより、２次元画像１０４を生成する。或いは又、プロセッサは同様に、３次元画像１０６を生成する。
【００８１】
手順１７２において、カテーテルを管腔を通し、選択位置に対する医療装置の現在位置に応じて、選択位置に向かって操作する。図２Ａについて、操作者はディスプレイ上の特徴１２８及び１３２、並びにマーク１１６、１１８及び１２０を見ながらカテーテルを手動で選択位置に向かって操作する。或いは又、操作者は図１１と合わせて本明細書で以下に記載してあるとおり自動又は半自動でカテーテルを選択位置に向かって操作する。プロセッサが、医療装置の現在位置が選択位置にほぼ一致していると判断すると、プロセッサは通知出力を出す（手順１７４）。
【００８２】
本発明の他の実施例によれば、手順１６４は上述した方法から除外することができる。この場合には、手順１６８において、プロセッサは単一の連続画像によりナビゲーション画像を生成し、操作者は異なった観察角から、又は異なった画像取得装置により取得した管腔１０８の異なる画像を見ることはできない。本発明の更なる実施例によれば、手順１６４、１６８及び１７０は最適であって、内部でカテーテルを操作中の管腔を表示するいかなる視覚的補助もなく手順１７２を実施する（即ち、視界ゼロで飛行する装置に似ている。）。
【００８３】
システム（図示せず）は３次元画像１０６を２次元画像取得装置により取得した複数の２次元画像により、および管腔１０８の臓器タイミング信号により生成することができ、この３次元画像１０６の連続画像をリアルタイム臓器タイミング信号に同期して再生することができる。本システムはまた管腔１０８のシネループのリストから選択したシネループをリアルタイム臓器タイミング信号に同期して再生することができる。本システムは臓器タイミング信号の選択した活動状態（例えば、画像を停止させる）に対応した２次元画像１０４又は３次元画像１０６を表示することができる。
【００８４】
本システムは選択したＭＰＳセンサ（例えば、カテーテルに取り付けたＭＰＳセンサ、患者の体に取り付けたＭＰＳセンサ、又は手術台に取り付けられたＭＰＳセンサ）の座標系に対して２次元画像１０４又は３次元画像１０６を表示することができる。本システムはシネループシーケンスから選択した静止画像を表示することができる。本システムは、ＥＣＧにより取得したデータの代わりにＭＰＳデータを処理することによって臓器タイミング信号を取得することができる。本システムは２次元画像１０４又は３次元画像１０６上に重ね合わせたカテーテルの位置の表示、及び管腔内におけるカテーテルの実際の軌跡を表示することができる。本システムは選択した閉塞割合を有する管腔１０８におけるプラーク（粥腫）を識別し、このプラークの位置をマーク１１６、１１８及び１２０により示すことができる。
【００８５】
２次元画像取得装置はコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、核磁気共鳴（ＭＲＩ）、ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、透視法（即ち、Ｘ線装置）、Ｃアーム、ガイド下血管内超音波（ＧＩＶＵＳ）、体外超音波法、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）検出器などのような当該技術分野において知られるいかなる種類のものであってもよい。２次元画像取得装置はそれぞれ患者の体外から（例えば、Ｃアーム、ＣＴ、ＭＲＩを用いることにより）の管腔１０８（図１Ａ）の２次元画像又は管腔１０８内における（例えば、ＧＩＶＵＳを用いて）管腔１０８の２次元画像を取得する。
【００８６】
管腔の臓器タイミング信号のうち選択した活動状態におけるカテーテルの検出位置による、管腔内におけるカテーテルの軌跡の再構成についての以下に記載する。このようにして、選択した活動状態に対応する軌跡を同じ活動状態に対応する管腔の３次元画像とともに表示することが可能である。或いは又、管腔のリアルタイム３次元連続画像を管腔の臓器タイミング信号に従い、軌跡とともに表示することが可能である。
【００８７】
更に図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃについて説明する。図６Ａは患者のＥＣＧの概略図であり、その全体を３００で参照する。図６Ｂは図１Ａの管腔内に配置されたカテーテル先端の軌跡の概略図であり、図６ＡのＥＣＧの各々の活動状態に対応しており、本発明の他の実施例により構成されている。図６Ｃは、２次元画像取得装置、ＭＰＳ及びＥＣＧモニタから取得した信号を処理することにより３次元的な臓器の動きに応じた連続画像を再構成するプロセスの概略図であり、追加的な画像データを重ね合わせてある。追加的な画像データは、管腔内におけるカテーテルの位置、管腔内におけるカテーテルの軌跡などを含むことができる。
【００８８】
ＥＣＧ３００には複数の心臓サイクル３０２、３０４、３０６それぞれにおける活動状態Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のような複数の活動状態（例えば、ＥＣＧサイクルの位相）が含まれている。出願人は、心臓サイクル３０２、３０４及び３０６のそれぞれを通じて異なる活動状態では管腔１０８（図１Ａ及び１Ｂ）の位置が異なる、ということを見出している。
【００８９】
例えば、心臓サイクル３０２、３０４及び３０６それぞれの活動状態Ｔ１において、管腔１０８の位置は位置３３０（図６Ｂ）における管腔画像によって示されている。心臓サイクル３０２、３０４及び３０６それぞれの活動状態Ｔ２において、管腔１０８の位置は位置３３２における管腔画像によって示されている。心臓サイクル３０２、３０４及び３０６それぞれの活動状態Ｔ３において、管腔１０８の位置は位置３３４における管腔画像によって示されている。位置３３０において、点３３６、３３８および３４０は活動状態Ｔ１におけるカテーテル（図示せず）の異なる位置を示す。位置３３２において、点３４２、３４４および３４６は活動状態Ｔ２におけるカテーテルの異なる位置を示す。位置３３４において、点３４８、３５０および３５２は活動状態Ｔ３におけるカテーテルの異なる位置を示す。
【００９０】
プロセッサ（図示せず）はＥＣＧ信号３００の任意サイクルにおける活動状態Ｔ１中に検出されたすべての２次元画像（すなわち、点３３６、３３８及び３４０において取得した画像）どうしを関連付ける。同様に、プロセッサ１９２は、ＥＣＧ信号３００の任意サイクルにおける活動状態Ｔ２中に検出されたすべての２次元画像（すなわち、点３４２、３４４及び３４６において取得した画像）どうしを関連付け、更にＥＣＧ信号３００の任意サイクルにおける活動状態Ｔ３中に検出されたすべての２次元画像（すなわち、点３４８、３５０及び３５２において取得した画像）どうしを関連づける。
【００９１】
プロセッサは３次元画像を所与の活動状態Ｔ１について関連づけられたすべての２次元画像から再構成する。図６Ｂに示すように、プロセッサは、活動状態Ｔ１（図６Ａ）の検査臓器の画像である３次元画像３３０、及び活動状態Ｔ２の検査臓器の画像である３次元画像３３２を再構成する。同様に、プロセッサは活動状態Ｔ３の検査臓器の画像である３次元画像３３４を再構成する。
【００９２】
プロセッサは活動状態Ｔ１に関連づけられた点３３６、３３８及び３４０から軌跡３５４を算出する。同様に、プロセッサは活動状態Ｔ２に関連づけられた点３４２、３４４及び３４６から軌跡３５６を算出し、更に活動状態Ｔ３に関連づけられた点３４８、３５０及び３５２から軌跡３５８を算出する。
【００９３】
プロセッサは、所与の臓器活動状態について、算出した各軌跡と再構成した３次元画像のうちの一つとを関連づける。図６Ｂに示すように、プロセッサは活動状態Ｔ１について、軌跡３５４と再構成した３次元画像３３０とを関連づける。同様に、プロセッサは活動状態Ｔ２について、軌跡３５６と再構成した３次元画像３３２とを関連付け、更に活動状態Ｔ３について、軌跡３５８と再構成した３次元画像３３４とを関連づける。
【００９４】
軌跡を算出するために用いた点３３６、３３８、３４０、３４２、３４４、３４６、３４８、３５０及び３５２は対応する２次元画像を取得した点でもあるので、プロセッサはそれぞれの算出した軌跡を対応する再構成３次元画像上に重ね合わせることができる。例えば、プロセッサは軌跡３５４を３次元画像３３０上に、軌跡３５６を３次元画像３３２上に、軌跡３５８を３次元画像３３４上に重ね合わせる。
【００９５】
図６Ｃに示すように、プロセッサは、ＭＰＳ座標データ３８２に応じて、管腔１０８の３次元画像１０６（図１Ｂ）を複数の２次元画像３８０から再構成し、これらのＭＰＳ座標データはすべてＥＣＧデータ３８４のサイクル中の選択した活動状態に関係する。プロセッサは３次元画像１０６を、活動状態Ｔ２に属するすべての２次元画像から再構成する。加えて、プロセッサは活動状態Ｔ２に対応するカテーテルの軌跡１１４（図１Ｂ）を点３４２、３４４及び３４６（図６Ｂ）から生成する。プロセッサは軌跡１１４及びカテーテル先端３９０の表示１１２（図１Ｂ）を３次元画像１０６上に重ね合わせる。
【００９６】
システム（図示せず）は、連続した再構成画像又は取得した元の２次元画像の選択したサイクルを、記憶しているＥＣＧデータに従って、あるいは所定の時間間隔で再生することができる。本システムはまた、連続した再構成画像又は取得した元の２次元画像の選択したサイクルを、リアルタイムで検出したＥＣＧデータと同期して再生することもできる。
【００９７】
カテーテルはリアルタイムで管腔１０８内を動くので、そのような態様では臓器タイミング信号に同期する必要がない、ということを指摘しておく。しかし、プロセッサは、画像を取得した座標系を、カテーテルのＭＰＳセンサの座標系と位置合わせしておくか、あるいは画像取得プロセス及び再生手術手順に同じＭＰＳシステムを用いなければならない、ということを指摘しておく。
【００９８】
以下にＧＵＩについて記載するが、このＧＵＩにより操作者が患者の臓器の選択した活動状態において管腔の３次元画像を静止させることができる。このＧＵＩにより、操作者は活動状態に関して順送りの再生、又は逆戻りの再生することもできる。
【００９９】
更に図７を参照して説明するが、図７はＥＣＧ並存型の管腔ディスプレイ（即ち、ＧＵＩ）の概略図であり、全体を４１０で参照し、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。ＥＣＧ並存型ディスプレイ４１０は、ＥＣＧタイミング信号４１２、再生ボタン４１４、逆再生ボタン４１６、静止ボタン４１８及び３次元画像１０６（図１Ｂ）を含む。
【０１００】
３次元画像１０６は、ＥＣＧタイミング信号４１２における活動状態４２０に対応する。操作者が再生ボタン４１４を押すと、管腔１０８の連続した３次元画像がウィンドウ４２２内に表示される。３次元画像はそれぞれウィンドウ４２２内に再生され、ＥＣＧタイミング信号４１２中のそれぞれの活動状態に対応し、ＥＣＧタイミング信号４１２は矢印４２４に示される方向に進むように見える。
【０１０１】
操作者が逆再生ボタン４１６を押すと、管腔１０８の３次元画像列がウィンドウ４２２内に連続的に表示される。各３次元画像はウィンドウ４２２内に再生され、ＥＣＧタイミング信号４１２中のそれぞれの活動状態に対応し、ＥＣＧタイミング信号４１２は矢印４２６に示される方向に戻るように見える。
【０１０２】
操作者が静止ボタン４１８を押すと、管腔１０８の３次元画像がウィンドウ４２２内に表示され、３次元画像は選択した活動状態４２８に対応する。このようにして、ウィンドウ４２２内の管腔１０８の３次元画像は活動状態４２８において静止したままとなり、この間に術者が管腔１０８の３次元画像を調べることができる。
【０１０３】
各々の３次元画像は、ウィンドウ４２２内に表示され、走査プロセス中にシステム（図示せず）によって取得される。従って、操作者は、患者の心臓の拍動とタイミングを合わせた動画の３次元画像を、順送りまたは逆戻りのいずれでも見ることができる。或いは又、操作者は選択した時点に合わせて静止ボタン４１８を押すことにより、選択した患者の心臓サイクル中の選択した活動状態に対応する管腔１０８の３次元画像を見ることができる。参照リアルタイム画像のような（即ち、透視画像のようなナビゲーション中のロードマップとして役立つような）他の連続画像も静止させることができる、という点を指摘しておく。
【０１０４】
以下に、管腔内において選択した閉塞割合を有するプラークを識別するためのＧＵＩについて記載する。アルゴリズムに従って、プロセッサは管腔のリアルタイム画像上に必要なマークを、医療装置を搬送すべき選択位置として自動的に示す。
【０１０５】
更に、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃを参照して説明する。図８Ａは図１Ａの管腔の実例であり、複数の閉塞領域を有する。図８Ｂは図８Ａの管腔の選択領域の横断面図である。図８Ｃは、ＧＵＩにおける図８Ｂの管腔の表示の概略図であり、その全体を４５０で参照し、本発明の他の実施例により動作するものである。
【０１０６】
管腔１０８はプラーク４５２、４５４及び４５６を含む。プラーク４５２、４５４及び４５６はその場所に固定されたものでも動的なものでもあり得る、ということを指摘しておく。プラーク４５２、４５４及び４５６はそれぞれ、管腔１０８の７５％、６０％及び８０％を閉塞している。図８Ｂに示すように、斜線領域は管腔１０８内におけるプラーク４５２による閉塞部分を示しており、管路部分４５８が血流用に残されている。
【０１０７】
プロセッサ（図示せず）は、プラークの種類、プラークの密度などのパラメータを考慮しながら、多くの方法により閉塞割合を決定することができる。以下はそのような方法の簡単な具体例である。
【数１】
ここに、ＳＬＵＭＥＮは管路部分４５８の横断面積を示し、ＳＡＲＴＥＲＹは管腔１０８の全内面積を示す。
【０１０８】
ＧＵＩ４５０には画像ウィンドウ４６０が含まれる。画像ウィンドウ４６０には３次元画像１０６及び割合選択ウィンドウ４６２が含まれる。割合選択ウィンドウには目盛りバー４６４、ポインタ４６６及び数値ボックス４６８が含まれる。操作者は閉塞割合の閾値をユーザーインターフェイス（図示せず）を介してポインタ４６６を目盛りバーに沿ってドラッグすることにより動的に設定することができる。或いは又、操作者はユーザーインターフェイスを介して選択した閉塞割合の閾値を数値ボックス４６８に入力することができる。図８Ｂで説明している具体例では、選択した割合の数値は７０％であり、数値ボックス４６８に示されている。
【０１０９】
システム（図示せず）は次に３次元画像１０６上に選択した閉塞割合よりもより閉塞されている領域だけを標識する。図８Ｂに説明している具体例において、７０％以上閉塞した管腔１０８の領域だけが３次元画像１０６において標識されている。粥腫４５２及び４５６は、７０％を越えており、３次元画像１０６上でぞれぞれ標識領域４７０及び４７２として示されている。標識領域４７０及び４７２は３次元画像１０６の残りの部分からは、異なった色により着色する、斜線により標識する、動かすなどにより区別されている。
【０１１０】
本システムにより、操作者が自分の医学的知識及び経験に従って、例えばこのプラーク領域がシステムが示したものとは異なっていると認めた場合には、操作者は手動で画面上のマークを修正することができる、ということを指摘しておく。更に、本システムは管腔の様々な層（即ち、中膜、外膜及び内膜）をＧＵＩ４５０に様々な色で示すことができる、ということを指摘しておく。
【０１１１】
以下に管腔の臓器タイミング信号を検出する方法を記載するが、この臓器タイミング信号は心臓サイクル又は呼吸サイクルによるものであり、ＥＣＧモニタではなくＭＰＳを用いて検出する方法である。本明細書で以下に用いる用語「時間タグ付け」とはデータ要素をそのデータ要素を取得した正確な時刻に関連付ける処理（例えば、ＭＰＳ座標の測定値をその測定値を取得した正確な時刻に関連付ける）を称する。複数のＭＰＳセンサ（例えば、カテーテル先端に取り付けられたもの、２次元画像取得装置に取り付けられたもの、患者の体に取り付けられたもの及び手術台に取り付けられたもの）により取得されたデータは時間タグ付けされている。本明細書で以下に記載しているように送信機５９０Ａ（図１１）、５９０Ｂ及び５９０Ｃと同様の複数の送信機を２次元画像取得装置に取り付けた場合には、ＭＰＳセンサを２次元画像取得装置に取り付ける必要はない、ということを指摘しておく。この場合の理由は、２次元画像取得装置の座標系はＭＰＳの座標系と位置合わせされているからである。２次元画像取得装置により取得された２次元画像も又時間タグ付けされている。時間タグはデータベース（図示せず）に蓄えられたデータ要素を処理する際に考慮される。
【０１１２】
レイテンシ（応答待ち時間）補正は、時間タグ付けされたすべてのデータ要素に対して行われる。一般に、２次元画像取得装置により取得された２次元（２Ｄ）画像組からの画像フレームは、その時間タグが対応するＭＰＳデータ組の時間タグと一致するようにシフト（移動）させる（即ち、同時に取得したＭＰＳ座標の読取り値と画像とを互いに一致させる。）。
【０１１３】
本明細書に以下で用いる用語「対応するデータ組」とは、同じ時間タグを有する一対のデータ組を称する。データ組の時間タグとは、データ組内の要素の時間タグの組を称する、ということを指摘しておく。例えば、ＭＰＳデータ組中の読取り値が２次元画像データ組中の画像と同じ時間タグを有する場合には、ＭＰＳデータ組は２次元画像データ組に対応している。
【０１１４】
対応するデータ組とは、医療手順における同一セッションで生成されたデータ組のことを称する。本明細書で以下に用いる用語「対応しないデータ組」とは、異なった時間タグを有する一対のデータ組のことを指す。例えば、ＭＰＳデータ組中の読取り値が２次元画像データ組中の全画像とは異なった時間タグを有する場合には、ＭＰＳデータ組は２次元画像データ組とは対応しない。対応しないデータ組とは（同一の又は別の医療手順における）異なったセッションで記録されたデータ組を示す。
【０１１５】
更に図９を参照して説明し、図９は 臓器の動きとともに動くＭＰＳセンサの位置情報により患者の臓器の臓器タイミング信号を測定する方法の概略図であり、本発明の更なる実施例により動作するものである。手順５００において、データ組はＭＰＳから取得する。それぞれのデータ組には、２次元画像取得装置、カテーテル、患者の体の選択領域又は患者が横になっている手術台の１連の位置座標測定値が含まれており、これらはそれぞれのＭＰＳセンサから受信される。
【０１１６】
ＭＰＳは検出した電磁界を処理して対応する位置座標測定値を取得し、これらはその後にデータベースに記憶される。各ＭＰＳセンサの位置座標測定値は時間タグ付けされている、又は測定値を取得した正確な時刻に関連づけられている。従って、各ＭＰＳデータ組は、カテーテル先端に取り付けられたＭＰＳセンサから受信されたものであって、カテーテルが時間とともに動く正確な軌跡を示す座標測定値の集積を含む。
【０１１７】
手順５０２において、心臓の位相情報を心臓の動きから取得する。特に、心臓の位相情報を、カテーテル先端に取り付けたＭＰＳセンサから出るデータストリームから取得する。手順５０２は手順５０４、５０６、５０８、５１０及び５１２より成る。
【０１１８】
手順５０４において、周期運動の周波数は、時間タグ付けされたＭＰＳデータ組中で検出され識別される。カテーテルを管腔１０８内において操作する際、カテーテルの動きは２つの追加的要素により影響を受ける。第１の要素は収縮及び拡張といった心臓の活動、即ち心臓の動きに関するものである。心臓の動きは様々な角度、周期的な間隔での収縮又は拡張といった特定の態様で管腔１０８に影響を及ぼす。第２の要素は吸入及び呼出といった呼吸活動又は呼吸による動きに関するものである。呼吸による動きは様々な角度、周期的な間隔での収縮又は拡張といった特定の態様で管腔１０８に影響を及ぼす。合わせて、カテーテルの全体の動きはカテーテル操作に関連した動きに重ね合わせた心臓の運動及び呼吸の運動から成る（これは管腔系の局所解剖に対応する。）。
【０１１９】
心臓の運動及び呼吸性の運動は本質的にサイクル的なものであるので、サイクルの周波数をカテーテルの軌跡全体において検出することができる。心臓の動きに関連する特有の周波数は、呼吸性の運動に関連する特有の周波数とは異なる特性を示す。心臓の動きに関連する特有の周波数は、検出した周波数から識別される。同様に、呼吸性の運動に関連する特有の周波数は、検出した周波数から識別される。プロセッサはＭＰＳデータについての解析を行い、関連する周期運動の周波数を識別する。
【０１２０】
手順５０６において、周期運動の周波数は、時間タグ付けされたＭＰＳデータ組から、フィルタで取り出される。手順５０４において検出された周期運動の周波数はカテーテルの全体的な軌跡から取り出される。残りの運動成分はカテーテル操作の中心軸に対応し、これは血管の局所解剖、即ち「中心線軌跡」（手順５１４として参照する）を示す。ＭＰＳデータ組に関連する時間タグは、取り出した周期運動の周波数の各々について保持される。プロセッサはＭＰＳデータ組から関連する周期運動の周波数を取り出す。
【０１２１】
手順５０８において、心臓の動きによる管腔１０８の機械的な動き、即ち「心臓軌跡」を、ＭＰＳデータ組から、及び取り出した周期運動の周波数から再構成する。特に、心臓軌跡を心臓運動に関連する予め識別した特有の周波数に応じて再構成する。再構成された心臓軌跡は例えば、一定期間中の心臓の動きによる管腔１０８の軌跡を示すグラフによって反映することができる。プロセッサは関連のある周期運動の周波数を分析して、心臓軌跡の再構成を行う。
【０１２２】
手順５１６において、呼吸運動による管腔１０８の機械的運動、即ち「呼吸軌跡は」をＭＰＳデータ組から、及び取り出した周期運動の周波数から再構成する。特に、呼吸軌跡を、呼吸運動に関連する予め識別した特有の周波数に応じて再構成する。再構成された呼吸軌跡は例えば、一定期間中の呼吸運動による管腔１０８の軌跡を示すグラフによって反映することができる。プロセッサは関連のある周期運動の周波数を分析して、呼吸軌跡の再構成を行う。
【０１２３】
呼吸軌跡の再構成は体外参照センサ（患者の体及び手術台に取り付けられたＭＰＳセンサ）から取得された座標測定値のみに基づくものであってよい。追加的な参照センサを患者の体（即ち、体外又は体内）に取り付けて対して、呼吸パターンを監視することができる。例えば、血管内センサをこの目的で用いることができる。
【０１２４】
このセンサは、呼吸運動に関するサポート（支援）データを提供し、より正確に呼吸運動に関連する周期運動の周波数を測定するための確認機構としての役割を果たす。追加的な心臓のデータを収集するために、同じ又は追加的なセンサを確認機構として、又は心臓の位相を検出するためのサポートデータを提供するために用いることができる。
【０１２５】
手順５１０において、再構成した心臓軌跡上で位相の検出を行う。心臓軌跡は心臓の様々な位相又は活動状態から成っており、心臓サイクル内の様々な点に対応する。位相はサイクル毎に周期的に繰り返される。位相を検出する際に、再構成した心臓軌跡上で心臓の複数の活動状態が識別される。プロセッサは心臓軌跡を分析し、様々な心臓サイクルの位相を識別する。
【０１２６】
更に図１０Aを参照して説明し、図１０Aは、心臓軌跡の電気信号表現及び機械的信号表現の概略図である。心臓軌跡の機械的信号表現は、その全体を５５０で参照し、複数の心臓サイクル５５２、５５４及び５５６の各々における活動状態Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のような心臓の活動状態（即ち、心臓サイクルの位相）を複数有する。心臓軌跡の機械的表現は、ＭＰＳデータ組から再構成された心臓軌跡、及び取り出された周期運動の周波数（手順５０６及び５０８）に対応する。心臓軌跡の電気信号表現は、その全体を５５８で参照し、心臓サイクル５５２、５５４及び５５６の各々における同じ活動状態Ｔ１、Ｔ２及びＴ３を表わす。
【０１２７】
しかし、これらの活動状態が生じる正確な時刻はこれら２つの表現で異なる可能性があり、これは電気的表現では機械的表現に対してわずかな遅れがあるからである。例えば、心臓サイクル５５４の活動状態Ｔ３は心臓軌跡５５０では時刻ｔＡにおいて、心臓軌跡５５８では時刻ｔＢにおいて生じることが示されている。従って、位相を検出するために電気的表現からの情報を用いる際には、活動状態どうしの時間的位置合わせが必要である。心臓軌跡における電気的表現５５８は、ＥＣＧモニタ（図示せず）により取得された電気的タイミング信号に対応する。
【０１２８】
心臓の位相は、少なくともカテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサから、場合によっては患者の体及び手術台に取り付けられた参照センサからのデータ組だけに基づいて検出される、ということを指摘しておく。これらのデータ組は心臓軌跡の機械的表現を提供する。心臓の位相情報を取得するのには体外モニタ装置は必要ではない。
【０１２９】
呼吸運動に関する周期運動成分も、心臓の位相を検出するためのサポートデータとして用いることができる、ということを指摘しておく。更に、位相の検出は再構成した心臓軌跡ではなくもともとのＭＰＳデータ組に基づいて行われ、検出して取り出した周期運動の周波数を用いて行う、ということを指摘しておく。心臓の様々な位相又は活動状態は、手順５００において取得したＭＰＳデータ組に直接に基づいて識別される。
【０１３０】
手順５１２において、心臓の位相情報はＭＰＳデータ組に関連づけられる。カテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサより取得された各データ組は、カテーテルの位置に関連し、その対応する時間要素（即ち、時間タグ）に応じて、複数の活動状態Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の１つと一致する。管腔１０８の位置、結果としてカテーテルの位置は、管腔１０８の異なる活動状態によって異なる。プロセッサは座標読取り値と、これに一致する位相とを関連づけ、その情報をデータベースに記憶する。
【０１３１】
呼吸の位相情報は、心臓の位相情報を心臓運動から取得したのと同様の方法で呼吸運動から取得できる。呼吸活動状態は、再構成した呼吸軌跡上で、呼吸運動に関連した周期運動成分を用いて識別することができる。呼吸運動に関連した周期運動成分は対応しないデータ組との相関において用いることもできる。
【０１３２】
呼吸の位相情報は選択手順５１８において呼吸運動から取得することができる。手順５１８は手順５１６、５２０及び５２２より成る。手順５１６において、呼吸軌跡はＭＰＳデータ組、及び取り出した周期運動の周波数から、手順５０４、５０６及び５０８に関連して本明細書に上に記載してある通りに再構成される。
【０１３３】
手順５２０において、再構成した呼吸軌跡上で位相を検出する。心臓軌跡と同様に、呼吸軌跡は肺の様々な位相又は活動状態より成っており、呼吸サイクル内の様々な点に対応している。肺の活動状態は呼吸軌跡の位相から識別することができる。位相はサイクル毎に周期的に繰り返される。呼吸の活動状態は相を検出する際に再構成した呼吸軌跡上に同定される。プロセッサは呼吸軌跡を分析し、様々な呼吸サイクルの位相を識別する。
【０１３４】
更に図１０Ｂを参照して説明し、図１０Ｂは機械的信号表現における呼吸軌跡の概略図であり、その全体を５６０で参照する。機械的信号表現５６０には、活動状態Ｔ４、Ｔ５及びＴ６といった複数の呼吸活動状態（即ち、呼吸サイクルの位相）を有する。機械的表現５６０は、ＭＰＳデータ組から再構成した呼吸軌跡及び、手順５０８において取り出した周期運動の周波数に対応する。
【０１３５】
カテーテルに取り付けたＭＰＳセンサにより、及び患者の体及び手術台に取り付けたＭＰＳセンサから検出したデータ組のみに基づいて呼吸の位相を検出する、ということを指摘しておく。これらのデータ組は呼吸軌跡の機械的表現を提供する。呼吸の位情報を取得するには体外モニタリング装置は必要ではない。更に、位相の検出は、再構成した呼吸軌跡ではなく、元のＭＰＳデータ組に対して行われ、検出して取り出した周期運動の周波数を用いて行う、ということを指摘しておく。肺の様々な位相又は活動状態は、手順５００において取得したＭＰＳデータ組上でに直接識別される。
【０１３６】
患者の心拍数又は呼吸数の実際の値は、体外モニタリング装置（ＥＣＧモニタのような−図示せず）を全く用いることなく取得できる、ということを指摘しておく。患者の心拍数又は呼吸数はカテーテル、患者の体及び手術台に、個別又は組み合わせて取り付けたＭＰＳセンサのみから取得することができる。
【０１３７】
手順５２２では、呼吸の位相情報がＭＰＳデータ組に関連づけられる。カテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサより取得された各データ組は、その対応する時間要素（即ち、時間タグ）に応じて複数の活動状態Ｔ４、Ｔ５及びＴ６の１つに一致する。手順５２２は本明細書で上述した手順５１２に似ている。
【０１３８】
管腔１０８（図１Ａ）内におけるカテーテルの自動操作について以下に記載する。本明細書で以下に用いる用語「位相表示」とは患者の体の管腔系の地図作製のことを称し（例えば、循環系、気管支樹、泌尿器系、腎臓系）、本発明によるシステムが利用し、カテーテルを起点から目的地点に向かって操作する。地図作製は２次元であっても３次元であってもよい。或いは又、用語「位相表示」には管腔系においてたどる経路のみを含むものであってもよい。
【０１３９】
更に図１１及び１２を参照して説明する。図１１は患者の体内の管腔内においてカテーテルを自動的に操作するシステムの概略図であり、その全体を５８０で参照し、本発明の他の実施例により構成され、動作するものである。図１２は図１１のシステムの画像システムが３次元における管腔内の経路の座標を特定する方法の概略図である。
【０１４０】
図１１に示すように、システム５８０にはジョイスティック５８２、コントローラ５８４、移動機構５８６、ＭＰＳ５８８、複数の送信機５９０Ａ、５９０Ｂ及び５９０Ｃ、撮像システム５９２、ＭＰＳセンサ５９４、カテーテル５９６並びにディスプレイ５９８が含まれる。撮像システム５９２には放射線発生器６００及び放射線検出器６０２が含まれる。撮像システム５９２は、Ｘ線システム、透視、Ｃアーム撮像装置、ＣＴ、ＰＥＴ、超音波システムＭＲＩなどとすることができる。
【０１４１】
移動機構５８６は、一対の角運動ローラ６０４Ａ及び６０４Ｂ、一対の直線運動ローラ６０６Ａ及び６０６Ｂ、並びに電気モータ、アクチュエータなどのような各移動要素（図示せず）を有する。しかし、移動機構はカテーテル５９６に本明細書に以下で記載される必要な動きを与える限りにおいて、他の随意的又は追加的要素を有することができる（例えば、摩擦によって直線運動を伝える圧電モータ）。随意的に、移動機構５８６は無菌的に保つために使い捨てとすることができる。コントローラ５８４にはプロセッサ（図示せず）及び管腔１０８（図１Ａ）内においてカテーテル５９６が追従する経路６０８に対応する情報を記憶する記憶ユニットを有する。
【０１４２】
移動機構５８６はジョイスティック５８２及びコントローラ５８４に結合されている。コントローラ５８４は画像システム５９２に結合されている。ＭＰＳ５８８は、コントローラ５８４並びに送信機５９０Ａ、５９０Ｂ及び５９０Ｃに結合されている。ＭＰＳセンサ５９４は導線により（即ち、導電結合）ＭＰＳ５８８に結合されている。ディスプレイ５９８は、ＭＰＳ５８８および撮像システム５９２に結合されている。ＭＰＳセンサ５９４はカテーテル５９６の遠位部分に配置されている。
【０１４３】
医療操作中には、患者の体（図示せず）は放射線発生器６００と放射線検出器６０２の間に位置する。撮像システム５９２は少なくとも一つの自由度を有し、これにより患者の体の複数の画像を様々な方向から取得することができる。撮像システム５９２は、ディスプレイ５９８に２次元画像１０４（図１Ａ）に対応する信号を供給し、これによりディスプレイ５９８は２次元画像１０４を表示する。
【０１４４】
経路６０８は、管腔１０８に対するカテーテル５９６の遠位部分（図示せず）の起点６１２と終点６１４の間の３次元曲線である。起点６１２及び終点６１４はともに撮像システム５９２の視野内にある。経路６０８は医療操作前の撮像セッション中に決定され、記憶ユニットに記憶される。
【０１４５】
コントローラ５８４は経路６０８を例えば、Ｃアーム画像装置を用いて管腔１０８から取得した複数の２次元画像により計算し構成する。例えば、Ｃアームは管腔１０８の２つのＥＣＧゲート２次元画像を、平行ではない２つのＥＣＧゲート画像平面において取得することができる。操作者が起点６１２及び終点６１４を指示すると、Ｃアームは３次元で経路６０８を構成する。コントローラ５８４は経路６０８を、１つ以上の画像処理アルゴリズムに基づき、管腔１０８の背景に対するコントラスト変化に応じて計算する、ということを指摘しておく。
【０１４６】
更に図１２を参照して説明し、撮像システム５９２は、３次元座標系６２０における画像平面６１８上の管腔１０８の画像６１６、及び３次元座標系６２０における画像平面６２４上の管腔１０８の他の画像６２２を取得する。撮像システム５９２は、画像平面６１８と画像平面６２２の間の配向（即ち、これらの間の角度）を認知している。撮像システム５９２は、画像６１６における管腔１０８の特徴６２６及び画像６２２におけるこれに対応する特徴６２８を識別する。撮像システム５９２は、特徴６２６（又は特徴６２８）の３次元座標系６２０内の３次元座標を、特徴６２６及び６３０からそれぞれ画像平面６１８及び６２４へのそれぞれの法線６３０及び６３２どうしの交点６３４を特定することにより測定する。撮像システム５９２は上記手順を管腔１０８の他の特徴について行い、これにより３次元における経路６０８を構成する。
【０１４７】
Ｃアームにより患者の体から取得した２次元画像は、管腔１０８に加えて、管腔１０８の平面とは異なる平面に位置する他の管腔（図示せず）を含み得る。（即ち、これらの追加的な管腔は取得した画像において管腔１０８と重なる。）このような場合には、操作者が起点６１２及び終点６１４を示す際に、Ｃアームにとっては、操作者が管腔１０８を貫通する経路に関心があるということは明らかなことではなく、Ｃアームは２次元画像上で管腔１０８と重なり合った他の管腔を貫通する経路（図示せず）を構成することがあり得る。従って、Ｃアームは他の画像平面において管腔１０８の他の２次元画像を取得し、これにより新たな２次元画像において管腔１０８が他の管腔と重なり合わないようにする。
【０１４８】
医療操作を行う前に、ＭＰＳ５８８及び撮像システム５９２の座標系は共通の２次元座標系に対して設定され、医療操作中にディスプレイ５９８は、ＭＰＳセンサ５９４のリアルタイム表示１１０を２次元画像１０４上に重ね合わせる。この方法は本明細書で上記に図６Ｃに関連して説明してる。ディスプレイ５９８により表示された情報は、医療操作中に術者がカテーテル５９６の遠位部分の管腔１０８に対する位置を観察するのに役立つ。この２次元座標系は例えば以下の方法により決定することができる。
【０１４９】
ＭＰＳ５８８の３次元座標系と画像システム５９２の３次元座標系の間の第１変換モデルが決定されている。画像システム５９２の３次元座標系と画像システム５９２の２次元座標系の間の第２変換モデルが決定されている。ＭＰＳ５８８の３次元座標系は、第１変換モデルをＭＰＳ５８８の３次元座標系に適応することにより、画像システム５９２の３次元座標系に変換される。
【０１５０】
第１変換モデルは、ＭＰＳ５８８の３次元座標系における点の組、及び画像システム５９２の３次元座標系における点の他の組により決定される。第２変換モデルは、画像システム５９２の外部変数（即ち、画像システム５９２の３次元座標系における点の組）及び画像システム５９２の内部変数（例えば、レンズ核度、焦点距離、拡大率）により決定される。
【０１５１】
以下はシステム５８０の操作についての説明であり、これは患者の頚部領域の血管における操作を行うためのものである。この場合に、経路６０８は腋窩動脈（管腔１０８により示される）内における３次元曲線であり、第１肋骨領域（即ち、起点６１２）から甲状頸動脈（即ち、終点６１４）までの経路を標識している。医療処置を行う台において、術者はカテーテル５９６を患者の体に右橈骨動脈（図示せず）を通して挿入し、手動でカテーテル５９６を起点６１２まで操作する。
【０１５２】
この時点では、システム５８０が引き続きカテーテル５９６を終点６１４まで自動的に操作する。送信機５９０Ａ、５９０Ｂ及び５９０Ｃにより生成された電磁界に反応して、ＭＰＳセンサ５９４はＭＰＳセンサ５９４の３次元的位置に関する信号を導線６１０を経由してＭＰＳ５８８に送る。或いは又、ＭＰＳセンサ５９４はＭＰＳ５８８と無線で、導線６１０なしで接続しており、この場合には、ＭＰＳセンサ５９４はこの位置信号をＭＰＳ５８８に無線で送る。
【０１５３】
ＭＰＳ５８８はＭＰＳセンサ５９４の座標をＭＰＳセンサ５９４から取得した信号により測定する。ＭＰＳ５８８は、ＭＰＳ５８８の３次元座標系におけるＭＰＳセンサ５９４の座標に関する信号をコントローラ５８４に送る。ＭＰＳ５８８は、本明細書で上述したように、撮像システム５９２の２次元座標系におけるＭＰＳセンサ５９４の座標に関する信号をディスプレイ５９８に送る。
【０１５４】
医療操作全体を通して、ディスプレイ５９８は管腔１０８によりの手術領域（即ち、起点６１２と終点６１４の間の部分）の２次元画像１０４を撮像システム５９２から受信した信号により表示する。ディスプレイ５９８はまたＭＰＳセンサ５９４（即ち、カテーテル５９６の遠位部分）の現在位置の表示１１０を２次元画像１０４に重ね合わせて、ＭＰＳ５８８から受信した信号により表示する。或いは又、ＭＰＳセンサの現在位置を管腔（例えば、冠動脈血管樹）の３次元画像に重ね合わせることができる。
【０１５５】
経路６０８の代わりに、コントローラは患者の管腔系の局所解剖表示を用いて、移動機構を制御してカテーテルを管腔系内の起点から終点まで操作することができる。この場合には、コントローラは最良の経路を決定し、カテーテルを終点まで到達される。コントローラはナビゲーション処理中の発見（例えば、閉塞した経路、予期したよりも狭い管腔）に基づいてリアルタイムに経路を変更することができる、ということを指摘しおく。コントローラは、ＭＰＳセンサによりリアルタイムで提供されたフィードバックに従い、並びにＭＰＳセンサの実際の位置及び方向と予想された位置及び方向とを比較することにより、経路を修正することができる。更に、コントローラは計画プロセス用の３次元地図として用いた所定の３次元経路を修正することができる。
【０１５６】
本システムには更に、ＭＰＳ及びディスプレイに接続したプロセッサ（図示せず）並びにＥＣＧのような、プロセッサに接続された臓器モニタを含むことができる。臓器モニタは、監視臓器の臓器タイミング信号を監視し、それぞれの信号をプロセッサに送る。プロセッサは管腔の画像に関する映像信号をディスプレイに送信し、この画像は臓器モニタにより検出された監視臓器の現在の活動状態に対応するものである。ディスプレイは、監視臓器のタイミング信号（例えば、患者の心拍）による管腔の動きを考慮しながら、ＭＰＳセンサの表示を管腔の再構成画像に重ね合わせて表示する。ディスプレイは管腔の３次元再構成画像を表示することができる。この３次元再構成画像は患者の体の座標系に対して表示される。
【０１５７】
或いは又、医療測位システムは臓器タイミング信号をフィルタで取り出し（即ち、フィルタ処理したＭＰＳ読取り値を生成し）、そして管腔の座標系におけるＭＰＳセンサの現在位置を、患者の体の座標系におけるＭＰＳセンサの複数の位置から取り出すことができる。この場合には、コントローラは局所解剖表示及びカテーテル先端の位置を、取り出したＭＰＳ測定値に応じて更新する。コントローラは、更新した局所解剖表示及び更新したカテーテル位置に応じて移動機構を制御する。更に、ディスプレイは更新した局所解剖表示及びカテーテルの遠位の位置の更新した表示を、ほぼ静止した管腔の３次元再構成画像上に重ね合わせて表示することができる。
【０１５８】
移動機構５８６はコントローラ５８４から受信した命令に従って動作し、カテーテル５９６を経路６０８に沿って起点６１２から終点６１４まで操作する。この目的のために、一対の角運動ローラ６０４Ａ及び６０４Ｂはカテーテル５９６をカテーテル５９６の長手方向軸（図示せず）に対して時計回り及び反時計回りにねじり、一対の直線運動ローラ６０６Ａ及び６０６Ｂはカテーテル５９６を前後に動かす。コントローラ５８４は絶えず、ＭＰＳ５８８からＭＰＳセンサ５９４の３次元座標に関する信号を任意時刻に受信し（即ち、フィードバック）、これにより移動機構５８６は経路６０８に沿った運動において生じ得る誤差を修正することができる。このような修正は以下のように行われる。
【０１５９】
コントローラ５８４は所定の時間増分において信号を移動機構５８６に送信し、カテーテル５９６を所定の変位増分だけ進める。コントローラ５８４はカテーテル５９６の遠位部分の進行を（ＭＰＳ５８８から受信した位置信号により）測定し、この進行がカテーテル５９６が進行すると想定された所定の変位にほぼ等しいか否かをチェックする。実際に検出された進行が所定の変位増分に一致しない場合には、コントローラ５８４はカテーテル５９６が経路６０８に従って進むのを妨害する障害物（図示せず）に接触したと判断する（例えば、カテーテル５９６の遠位部分が分岐点６３６において行き詰まることがあり得る）。
【０１６０】
この場合には、コントローラ５８４は移動機構５８６に信号を送信し、カテーテル５９６を選択した変位増分だけ管腔内を後退させ、また選択した量だけカテーテル５９６の遠位部分をねじる。このようにねじった後、コントローラ５８４は移動機構５８６に信号を送信し、所定の変位増分だけカテーテル５９６を進める。このように、移動機構５８６はカテーテル５９６を操作して障害を克服し、所定の分岐（この場合には、分岐点６３６における甲状頸動脈）内に入れることができる。
【０１６１】
コントローラ５８４がＭＰＳ５８８からリアルタイムフィードバックとして受信した３次元位置情報により、コントローラ５８４は移動機構５８６の動作を制御して３次元でカテーテル５９６を操作することができる。従って、システム５８０は、術者が２次元ディスプレイにより２次元でしかカテーテル５９６を操作することができなかった従来技術のシステムに対する利点を提供する。システム５８０により、フィードバック指向のリアルタイム修正を行いながらカテーテル５９６を管腔１０８を通して３次元で自動操作し、管腔１０８内の終点６１４まで到達させることができる。
【０１６２】
撮像システム５９２（例えば、Ｃアーム）は様々な方向から管腔１０８を検出し、ディスプレイ５９８が２次元画像１０４を表示するために必要な情報を提供することができる。撮像システム５９２は、画像平面（図示せず）からの経路６０８の平均距離が最小となる１つの特定撮像方向を選択する。Ｘｉが経路６０８上の点ｉから画像平面に対して垂直な距離とするならば、ｉ＝１、２、３．．．Ｎとして、最小平均距離は次式のように表わされる。
【数２】
経路６０８が空間内の複数の曲線に追従して２次元経路から大幅にはずれる場合には、撮像システム５９２は経路６０８を異なる部分に分割し、式１を満たすような各部分に異なる画像平面を選択することにより２次元画像１０４のための情報を作成することができる。
【０１６３】
１つ以上のＭＰＳセンサをカテーテルの遠位部分に設置することができる、ということを指摘しておく。カテーテルの遠位部分に「カーブバック（曲げ戻り）」機能を付与してある場合にはこのような構成は非常に重要となる。「カーブバック」運動は、例えば電場応答性高分子（ＥＡＰ）を用いることにより付与することができる。移動機構には同様に適切な回転力をカテーテルの遠位部分に与えるために必要な要素が付与してある。更に、複数のＭＰＳを用いることで、ディスプレイは遠位部分の現在の幾何学的形状を表示することができる。
【０１６４】
更に、コントローラは、カテーテルが障害物により阻止された際にカテーテルの遠位部分の幾何学的形状に関するより完全な情報を取得することができ、これにより操作を迅速に行うことができる。例えば、コントローラがカテーテルの遠位部分が予期せずに屈曲していることを検出すれば、コントローラはカテーテル先端が管腔内において障害物と接触していると判断する。コントローラは例えば管腔内の所与の点におけるＭＰＳセンサの検出された方向と、管腔内の同じ点における経路の計算された傾斜とを比べることにより、このような判断を行う。検出された方向と計算された傾斜とが一致しない場合には、コントローラはカテーテルが障害物に面していると判断し、移動機構にカテーテルを障害物から後退させるように指示する。
【０１６５】
術者が移動機構５８６による自動操作に満足しない場合には、術者はコントローラ５８４を無効にし、ジョイスティック５８２を用いて移動機構５８６を手動で操作することができる。操作者はジョイスティック５８２を用いてシステム５８０の操作のいかなる段階であろうと介入することができる。これがシステム５８０の操作の半自動モードであり、ここではコントローラ５８４は移動機構５８６がカテーテル５９６を操作して経路６０８の通常の部分を通し、経路６０８のより複雑な部分では操作者がシステム５８０を制御する。手動で介入する場合には、ジョイスティック５８２はいかなる自動動作にも優先する。自動モード及び手動モードのいずれにおいても、ディスプレイ５９８上のカテーテル５９６の先端の表示１１０を見ることにより、操作者は管腔内におけるカテーテルの進行の視覚的フィードバックを得ている、ということを指摘しておく。
【０１６６】
本発明の他の実施例により、プロセッサは重ね合わせ画像を生成するが、この画像には管腔内の選択位置の表示を管腔のリアルタイム画像上に重ね合わせたものが含まれる。リアルタイム画像にはリアルタイムにおける管腔内のカテーテル及び医療装置の画像が含まれている。重ね合わせ画像を用いて、操作者は先端に医療装置を有するカテーテルを管腔内において選択位置に向けて視覚的に操作することができる。
【０１６７】
次に、図１３、１４Ａ及び１４Ｂを参照して説明する。図１３はシステムの概略図であり、その全体を６６０で参照し、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。図１４Ａは、マーク付け段階における図１３の患者の体内の管腔の第１画像の概略図であり、この画像は図１３のシステムの画像取得装置により取得され、第１観察方向からのものである。図１４Ｂは、マーク付け段階における図１３の管腔の第２画像の概略図であり、この画像は図１３のシステムの画像取得装置により取得され、第２観察方向からのものである。
【０１６８】
図１３に示すように、システム６６０には画像取得装置６６２、ユーザーインターフェイス６６４、プロセッサ６６６、ディスプレイ６６８、医療測位システム（ＭＰＳ）６７０、送信機６７２、並びにＭＰＳセンサ６７４及び６７６が含まれる。画像取得装置６６２には構造部材６７８、移動機構６８０、放射源６８２及び画像検出器６８４が含まれる。プロセッサ６６６はユーザーインターフェイス６６４、ディスプレイ６６８、及びＭＰＳ６７０に接続されている。ＭＰＳ６７０は送信機６７２及びＭＰＳセンサ６７４及び６７６に接続されている。移動機構６８０、放射源６８２、及び画像検出器６８４は構造部材６７８に接続されている。
【０１６９】
ＭＰＳセンサ６７４はベッド６８８上に横たわっている患者６８６の体に強固に固定されている。ＭＰＳセンサ６７６は画像取得装置６６２にしっかりと固定されている。ＭＰＳセンサ６７４及び６７６はそれぞれ送信機６７２の発する電磁放射に応答する。ＭＰＳ６７０は、ＭＰＳセンサ６７４及び６７６それぞれの出力により、患者６８６の体の位置及び画像取得装置６６２の位置を測定する。従って、画像取得装置６６２の全ての動き及び患者６８６の体の全ての動きはＭＰＳ６７０に関する３次元座標系内で規定される。画像取得装置６６２がＭＰＳ６７０と位置合わせされている場合には、ＭＰＳセンサ６７６をシステム６６０からなくすことができる。ＭＰＳ６７０の代わりに、光学的、音響的のような他の位置検出装置を用いて患者６８６の体の動き及び画像取得装置６６２の動きを規定することができる。
【０１７０】
放射源６８２は患者６８６の体の上に位置している。画像検出器６８４は患者６８６の体の下の配置されている。移動機構６８０により構造部材６７８がベッド６８８の長手方向の軸（図示せず）に対してほぼ平行な軸（図示せず）の周りに、矢印６９０及び６９２で示す方向に回転することができる。図１３を参照して説明する例では、画像取得装置６６２はＣアームＸ線装置である。しかし、画像取得装置はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置、核磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）、陽電子放射断層撮影装置（ＰＥＴ）、単光子放射型コンピュータ断層撮影装置（ＳＰＥＣＴ）、超音波画像検出器、赤外線画像検出装置、Ｘ線撮像装置、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）検出器などとすることもできる、ということを指摘しておく。ユーザーインターフェイス６６４は接触型（例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチスクリーン）、音声によるもの（例えば、マイク、スピーカ）、触覚に基づくもの（例えば、力フィードバック・ジョイスティック）などであってもよい。
【０１７１】
更に図１４Ａに示すように、画像取得装置６６２は第１観察方向から患者６８６の体の管腔７２２の画像７２０を取得する。図１４Ｂに示しように、画像取得装置６６２は第２観察方向から患者６８６の体の管腔７２２の画像７２４を取得する。画像７２０はボリューム（即ち、患者６８６の体のうち関心のある領域）を第１平面（図示せず）上に投射したものである。画像７２４は同じボリュームを第２平面（図示せず）上に投射したものである。
【０１７２】
操作者（図示せず）はプロセッサ６６６に対して、ユーザーインターフェイス６６４を介して、画像７２０上のマーク７２６、７２８及び７３０を指示することにより選択位置に関する位置情報を入力する。マーク７２６、７２８及び７３０は管腔７２２内における選択位置を示しており、医療装置（図示せず）をこれらの選択位置に向けて操作する。医療装置はカテーテル７３２の先端に設置する（図１３）。例えば、マーク７２６はステント（図示せず）の前端が配置されるべき位置を示しており、マーク７３０はステントの後端が配置されるべき位置を示しており、マーク７２８はステントの中央が配置されるべき位置を示している。操作者はプロセッサ６６６にユーザーインターフェイス６６４を介して、画像７２４上にマーク８０２（図１４Ｂ）、８０４及び８０６を指示することにより同じ選択位置に関する位置情報を入力する。
【０１７３】
マーク７２６、７２８、７３０、８０２、８０４及び８０６の各々により規定される選択位置は３次元座標系における２つの座標にのみ関連している。プロセッサ６６６は３次元座標系における選択位置の３つめの座標を、マーク７２６、７２８、７３０、８０２、８０４及び８０６のいくつかの各３次元座標により、３次元座標系における選択位置の第３の座標を特定する。プロセッサ６６６は例えば、マーク８０８（図１５Ａ）の座標をマーク７２６及び８０２の座標により、マーク８１０の座標をマーク７２８及び８０４の座標により、マーク８１２の座標をマーク７３０及び８０６により測定する。
【０１７４】
本発明の他の実施例により、画像取得装置は３次元座標系において定義される座標を有する平面に沿った管腔の画像（図示せず）を取得する（例えば、超音波画像）。このような場合には、各マークの３つの座標は全て３次元座標系において定義されているので、操作者はマークを画像上で１回指示すれば十分である。
【０１７５】
本発明の他の実施例により、画像取得装置は管腔の３次元画像を取得する（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴの場合）。このような場合には、３次元画像の全てのスライスは３次元座標系において定義されているので、操作者は選択位置を画像上で１回だけマーク付けすれば十分である。或いは又、ディスプレイ６６８は管腔の立体画像を表示し、この場合には操作者は選択位置を立体画像上で１回だけマーク付けすれば十分である。
【０１７６】
次に図１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ及び１６Ｂを参照して説明する。図１５Ａは、図１３のカテーテルを管腔内の選択位置に向けて視覚的に操作する際における図１３の患者の管腔のリアルタイムでの２次元画像の概略図である。図１５Ｂは、カテーテルを管腔内の選択位置に向けて自動的に操作する際における管腔のリアルタイムの２次元画像の概略図である。図１６Ａは、カテーテル先端に設置された医療装置が選択位置に到達した際における図１５Ａの管腔の概略図である。図１６Ｂは、医療装置が選択位置に到達した際における図１５Ｂの管腔の概略図である。
【０１７７】
図１５Ａに示すように、管腔７２２（図１３）のリアルタイム重ね合わせ２次元画像７６０には、カテーテル７３２のリアルタイム画像、医療装置７６２のリアルタイム画像並びにマーク８０８、８１０及び８１２が含まれている。リアルタイム重ね合わせ２次元画像７６０における医療装置７６２のリアルタイム画像の前端及び後端はそれぞれ線７６４及び７６６により示されている。
【０１７８】
図１６Ａに示すように、操作者はカテーテル７３２を管腔７２２内において視覚的に操作する。線７６４及び７６６がそれぞれ標識８０８及び８１０に並ぶ際に、操作者は医療装置７６２が実際に選択位置に配置され、医療操作を行う準備が整ったことを確認する。
【０１７９】
図１５Ｂについて、管腔７２２のリアルタイム重ね合わせ３次元画像７９０にはカテーテル７３２のリアルタイム画像、医療装置７６２のリアルタイム画像、並びにマーク７９２、７９４及び７９６を含む。リアルタイム重ね合わせ３次元画像７９０は３次元座標系において定義されているので、操作者がプロセッサ６６６に入力した任意の点の位置情報は３つの座標に関連している。従って、マーク７９２、７９４及び７９６はそれぞれ３次元座標系における３つの座標に関連している。リアルタイム重ね合わせ３次元画像７９０における医療装置７６２のリアルタイム画像の前端及び後端はそれぞれ楕円７９８及び８００２より表示されている。
【０１８０】
図１６Ｂに示すように、操作者はカテーテル７３２を管腔７２２内において視覚的に操作する。楕円７９８及び８００がそれぞれマーク７９２及び７９６に並ぶ際に、操作者は医療装置７６２が実際に選択位置に配置され、医療操作を行う準備が整ったことを確認する。或いは又、ディスプレイ６６８はリアルタイム重ね合わせ３次元画像を立体画像として表示する。
【０１８１】
次に図１７について説明するが、図１７は図１３のシステムを操作する方法の概略図であり、本発明の他の実施態様に従うものである。手順８４０において、患者の体の管腔内における選択位置に関する位置情報を受信するが、この位置情報は管腔の管腔画像に関連付けられ、この管腔画像は３次元座標系に関連付けられている。図１３、１４Ａに示すように、操作者はユーザーインターフェイス６６４を介して画像７２０上にマーク付けすることにより、プロセッサ６６６にマーク７２６、７２８及び７３０に関する位置情報を入力する。図１３、１４Ｂに示すように、操作者はユーザーインターフェイス６６４を介して画像７２４上にマーク付けすることにより、プロセッサ６６６にマーク８０２、８０４及び８０６に関する位置情報を入力する。マーク７２６、７２８、７３０、８０２、８０４及び８０６はそれぞれ２次元座標の組に関連づけられている。
【０１８２】
手順８４２において、３次元座標系における選択位置の座標を特定する。図１３、１４Ａ、１４Ｂ及び１５Ａに示すように、プロセッサ６６６は、マーク７２６及び８０２の座標によりマーク８０８の座標を、マーク７２８及び８０４の座標によりマーク８１０の座標を、マーク７３０及び８０６の座標によりマーク８１２の座標を特定する。マーク８０８、８１０及び８１２は３つの座標に関連づけられている。
【０１８３】
プロセッサ６６６は管腔のリアルタイムナビゲーション画像を生成する（手順８４４）。リアルタイムナビゲーション画像は３次元座標系と関連づけられており、医療装置のリアルタイム医療装置画像を含んでおり、この医療装置は管腔内において操作されるカテーテルの先端に配置されている。
【０１８４】
手順８４６において、選択位置に関する表示はリアルタイムナビゲーション画像に重ね合わされており、これにより操作者は視覚的に医療装置を選択位置に向かって誘導することができる。図１３及び１５Ａに示すように、プロセッサ６６６は、マーク８０８、８１０及び８１２の表示を管腔７２２、カテーテル７３２、及び医療装置７６２のリアルタイム２次元画像に重ね合わせることにより、リアルタイム重ね合わせ２次元画像を生成する。従って、操作者はリアルタイム２次元画像７６０に従い医療装置７６２を選択位置に向かって視覚的に誘導することができる。
【０１８５】
本発明の他の実施例により、ＭＰＳカテーテルを管腔内にて動かすことにより、患者の臓器の様々な活動状態に対応した管腔内におけるＭＰＳカテーテルの様々な軌跡が特定される。各軌跡は３次元ＭＰＳ座標系において規定され、対応する活動状態で時間タグ付けされる。各軌跡は、リアルタイム２次元画像に関連づけられた活動状態に応じて、管腔のリアルタイム２次元画像上に重ね合わせられる。この重ね合わせリアルタイム２次元画像は、臓器タイミング信号モニタにより検出された臓器タイミング信号に関連づけられており、ディスプレイ上に表示され、これにより操作者は選択位置を重ね合わせリアルタイム２次元画像上にマーク付けすることができる。操作者は、図５の方法を用いて本明細書で上述したように、自動又は手動で医療装置を選択位置に誘導する。或いは又、操作者は図１７の方法を用いて本明細書で上述したように、視覚的に医療装置を選択位置に誘導する。
【０１８６】
次に、図１８、１９及び２０について説明する。図１８はマーク付け可能な画像を生成するシステムの概略図であり、通常８７０として参照され、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。図１９は図１８のシステムを操作する方法の概略図である。図２０は図１８のシステムにより生成したマーク付け可能な画像の概略図である。
【０１８７】
図１８に示すように、システム８７０には画像取得装置８７２、プロセッサ８７４、ディスプレイ８７６、臓器タイミング信号モニタ８７８、ＭＰＳ８８０、複数の送信機８８２、８８４及び８８６、並びにＭＰＳセンサ８８８及び８９０が含まれる。画像取得装置８７２には、構造部材８９２、移動機構８９４、放射源８９６及び画像検出器８９８が含まれる。プロセッサ８７４はディスプレイ８７６、臓器タイミング信号モニタ８７８、ＭＰＳ８８０、及び画像検出器８９８に接続されている。ＭＰＳ８８０は送信機８８２、８８４及び８８６、並びにＭＰＳセンサ８８８及び８９０に接続されている。移動機構８９４、放射源８９６及び画像検出器８９８は構造部材８９２に接続されている。画像取得装置８７２は本明細書において上述した画像取得装置６６２（図１３）と同じものである。画像取得装置８７２は２次元画像取得装置であり、２次元座標系に関連づけられている。
【０１８８】
送信機８８２、８８４及び８８６は放射源８９６に強固に取り付けられている。従って、画像取得装置８７２の２次元座標系はＭＰＳ８８０の３次元座標系と位置合わせされている。ＭＰＳセンサ８８８はベッド９０２上に横たわる患者９００の体に強固に取り付けられている。ＭＰＳセンサ８９０はＭＰＳカテーテル９０４の先端に配置されている。ＭＰＳ８８８及び８９０はそれぞれ送信機８８２、８８４及び８８６が発する電磁放射に応答する。ＭＰＳ８８０はＭＳＰセンサ８８８及び８９０により、患者９００の体の位置及びＭＰＳカテーテル９０４の先端の位置をそれぞれ測定する。
【０１８９】
図１９に示すように、手順９３０において、ＳＭＰ座標系は２次元座標系と位置合わせされている。図１８について、送信機８８２、８８４及び８８６は放射源８９６に強固に取り付けられているので、画像取得装置８７２の２次元座標系はＭＰＳ８８０の３次元座標系と位置合わせされている。
【０１９０】
手順９３２において、患者の体の管腔内における複数のＭＰＳ点を取得し、このＭＰＳ点はそれぞれＭＰＳセンサ６７４座標系に関連づけられており、さらにこのＭＰＳ点はそれぞれ患者の臓器の各活動状態に関連づけられている。図１８に示すように、ＭＰＳカテーテル９０４は患者９００の体の管腔９０６内を動くので、ＭＰＳ８８０は３次元ＭＰＳ座標系におけるＭＰＳカテーテル９０４の各点を複数のＭＰＳ点９０８（図２０）において測定する。臓器タイミング信号８７８は患者９００の臓器（例えば、心臓）（図示せず）の活動状態を測定する。プロセッサ８７４は各ＭＰＳ点９０８の３次元座標をＭＰＳ８８０から受信した点情報により測定する。プロセッサ９７４は各活動状態に対応する臓器タイミング信号モニタ８７８から受信したデータを、図６Ｂに関連して本明細書で上述した手順と同様に、各３次元座標の組に関連づける。ＭＰＳ点９０８は、管腔９０６内におけるＭＰＳカテーテル９０４を進めている間（即ち前進中）、又は戻している間（即ちプルバック中）に取得することができる。
【０１９１】
手順９３４において、管腔の２次元画像を取得し、この２次元画像は２次元座標系と関連づけられており、さらにこの２次元画像は臓器の臓器タイミング信号と関連づけられている。図１８に示すように、画像取得装置８７２は管腔９０６の２次元画像を取得する。この２次元画像は静止画像、連続画像（即ち、シネループ）、又はリアルタイム画像とすることができる。この２次元画像は画像取得装置８７２の２次元座標系において定義される。プロセッサ８７４はこの２次元画像を画像検出器８９８から受信し、このデータを患者９００の臓器の臓器タイミング信号に関連づける。臓器タイミング信号には臓器の様々な活動状態に対応するデータが含まれている。プロセッサ８７４は各活動状態を対応する２次元画像に関連づける。
【０１９２】
手順９３６において、複数の３次元時間軌跡の表現をＭＰ点により決定し、各軌跡はそれぞれの各活動状態に対応している。図１８及び２０に示すように、プロセッサ８７４は、軌跡表現９１０と同様に、各活動状態に対応する軌跡表現を、その活動状態に対応するＭＰＳ点を連続的に接続することにより決定する。プロセッサ８７４は他の活動状態に対応する同様の軌跡表現を同様の方法で決定する。各軌跡表現は３次元（３次元ＭＰＳ座標系という意味において）であり、臓器の特定の活動状態に対応する。各軌跡表現を例えば、図６Ｂと組み合わせて本明細書に上述したように決定することができる。
【０１９３】
手順９４０において、軌跡表現を各活動状態に応じて２次元画像上に重ね合わせる。図６Ａ、１８及び２０に示すように、プロセッサ８７４は手順９３８において決定した各軌跡表現を２次元画像上に重ね合わせる。例えば、２次元画像９１２（図２０）は活動状態Ｔ２（図６Ａ）に対応しており、活動状態Ｔ２に対応する軌跡表現９１０を２次元画像９１２上に重ね合わせている。
【０１９４】
２次元画像９１２はマーク付け可能な画像であり、操作者はこの画像を利用して、医療装置を管腔９０６内において誘導すべき選択位置をこの画像上にマーク付けすることができる。操作者は選択位置を、手順１６０に従い、本明細書で上述したように、プロセッサに接続したユーザーインターフェイスを介して指示することができる。この目的のために、プロセッサ８７４は各ＭＰＳ点９０８に関するＭＰＳ表現を２次元画像９１２上に重ね合わせ、これにより操作者は選択位置を２次元画像９１２上で指示することができる。この選択位置は１つ以上のＭＰＳ表現に関連づけられている。操作者は続けて医療装置を管腔内において、選択位置に向けて手動又は自動で、手順１７２又は１７４に従い誘導することができる。２次元画像がリアルタイム又はシネループである場合には、操作者は２次元画像９１２を誘導中に用いることができる。
【０１９５】
或いは又、操作者は医療装置を誘導する選択位置を手順８４０（図１７）に従って指示することもできる。この場合には、操作者は続けて、手順８４６に従って医療装置を選択位置に向けて視覚的に誘導することができる。
【０１９６】
対象の３次元表現が２次元画像上に投影されている場合には、対象の真の外形は失われる。例えば、球は２次元画像平面上に投影された場合には円に見える。対象が冠動脈のような人体内の管腔である場合には、そのような管腔は屈曲して画像平面に「入ったり」、画像平面から「出たり」する。従って、管腔の真の長さは失われる可能性がある。この現象を遠近法的短縮と称する。管腔の３次元表現は管腔内のカテーテルの３次元軌跡から構成されているので、本システムは表示された管腔の真の長さに関する情報を操作者に提供する。更に、本システムは２次元画像における管腔の真の長さの表現を操作者に提供する。
【０１９７】
図７に示すように、管腔９０６の軌跡表現９１０を２次元画像９１２上に重ね合わせる。更に、ＭＰＳ点９０８は、軌跡９１０表現上に等間隔で配置されており、これらもまた２次元画像９１２上に重ね合わせられている。従って、遠近法的短縮の現象が悪化した場合には、２次元画像９１２の平面上の隣接したＭＰＳ点間の距離は減少して観測される。従って、操作者は管腔９０６の長さの量的な評価と、２次元画像９１２上における遠近法的短縮の現象を評価するための視覚的補助手段の両方を有する。本発明の更なる実施例によれば、遠近法的短縮現象が悪化すればＭＰＳ点を異なった色に色付けする。
【０１９８】
本発明が本明細書で特に図示し説明したものに限定されるものでないことは、当業者にとって明らかである。本発明の範囲は請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１Ａ】図１Ａは、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の概略図であり、ここには患者の体内の管腔系の２次元画像における医療装置の例が示され、これは本発明の実施例により構成され、動作するものである。
【図１Ｂ】図１Bは、ＧＵＩの概略図であり、ここには図１Aの管腔系の管腔の３次元画像における医療装置の他の例が示され、これは本発明の実施例により構成され、動作するものである。
【図２Ａ】図２Aは、図１AのＧＵＩの概略図であり、図１Ａの２次元画像上に管腔系内の選択位置に対応する一連のマーク及び選択位置に向かって進められている医療装置の現在位置の例を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１ＢのＧＵＩの概略図であり、図１Ｂの３次元画像上に図２Ａの一連のマークに対応する他の一連のマーク、及び医療装置の現在位置の他の例を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、医療装置が選択位置に到達した際の図１ＡのＧＵＩの概略図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、医療装置が選択位置に到達した際の図１のＧＵＩの概略図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、検査臓器の活動状態Ｔ１における図１Ａの管腔の２次元画像の概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、活動状態Ｔ２における図１Ａの管腔の他の２次元画像の概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、活動状態Ｔ３における図１Ａの管腔の更なる２次元画像の概略図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、ＧＵＩの概略図であり、ここには図１Ａの管腔内に配置されたカテーテルのＭＰＳセサのリアルタイムのほぼ安定した表示が含まれ、図４Ｂの管腔に重ね合わされている。本ＧＵＩは本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。
【図５】図５は、医療装置を患者の体内の管腔内の選択位置まで到達させる方法の概略図であり、本発明の他の実施例により動作する。
【図６Ａ】図６Ａは、患者のＥＣＧの概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図１Ａの管腔内に設置されたカテーテル先端の軌跡の概略図であり、図６ＡのＥＣＧの各々の活動状態に対応し、本発明の他の実施例により構成される。
【図６Ｃ】図６Ｃは、２次元画像取得装置、ＭＰＳ及びＥＣＧモニタから取得した信号を加工することにより３次元的な臓器の動きに依存した連続画像を再構成するプロセスの概略図であり、追加の画像データを重ね合わせてある。
【図７】図７は、ＥＣＧ並存型の管腔ディスプレイ（即ち、ＧＵＩ）の概略図であり、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。
【図８Ａ】図８Ａは、図１Ａの管腔の実例であり、複数の閉塞領域を有する。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの管腔の選択領域の横断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、ＧＵＩにおける図８Ｂの管腔の表示の概略図であり、本発明の他の実施例により動作するものである。
【図９】図９は、臓器の動きとともに動くＭＰＳセンサの位置情報に従って患者の臓器の臓器タイミング信号を測定する方法の概略図であり、本発明の更なる実施例により動作するものである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、心臓軌跡の電気信号表現及び機械的信号表現の概略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、呼吸軌跡の機械的信号表現の概略図である。
【図１１】図１１は、患者の体内の管腔内においてカテーテルを自動的に操作するシステムの概略図であり、本発明の他の実施例により構成され、動作するものである。
【図１２】図１２は、図１１のシステムの画像システムが３次元における管腔内の経路の座標を決定する方法の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の更なる実施例により構成され、動作するシステムの概略図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、マーク付け段階における図１３の患者の体内の管腔の第１画像の概略図であり、この画像は図１３のシステムの画像取得装置により取得され、第１観察方向からのものである。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、マーク付け段階における図１３の管腔の第２画像の概略図であり、この画像は図１３のシステムの画像取得装置により取得され、第２観察方向からのものである。
【図１５Ａ】図１５Ａは、図１３のカテーテルを管腔内の選択位置に向けて視覚的に操作する際の、図１３の患者の管腔のリアルタイムでの２次元画像の概略図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、カテーテルを管腔内の選択位置に向けて自動的に操作する際の、管腔のリアルタイムでの２次元画像の概略図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、カテーテル先端に配置された医療装置が選択位置に到達した際の、図１５Ａの管腔の概略図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、医療装置が選択位置に到達した際の、図１５Ｂの管腔の概略図である。
【図１７】図１７は、図１３のシステムを操作する方法の概略図であり、本発明の他の実施例によるものである。
【図１８】図１８は、マーク付け可能な画像を生成するシステムの概略図であり、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。
【図１９】図１９は、図１８のシステムを操作する方法の概略図である。
【図２０】図２０は、図１８のシステムにより生成した標識可能な画像の概略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に医療操作に関するものであって、特にステントを患者の体内に配置する方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
患者の体内における閉塞血管は、例えばバルーンを膨張させること（即ち、バルーン血管形成）により閉塞物質（例えば、血管内膜）を分断することによって開通される。この分断処置により血管における治癒過程が開始され、これにより新たな組織細胞が生成されるが、それによって血管を通る通路が再び狭窄する。組織細胞の成長は術後数ヶ月の時間を経て生じる。通路をより長い期間開通させ、治癒の結果として生じる組織細胞の成長を防ぐには、血管内において、血管の閉塞物質を分断した部分に硬く薄い壁を有し、壁がワイヤメッシュの形態をしているチューブを配置する。
【０００３】
血管において閉塞物質を分断した後にステントカテーテルを所望の位置に向けて操作する方法及びシステムは現在技術において知られている。例えば、放射線不透過バンドの組をカテーテルのステント付近に取り付け、これにより術者が血管のリアルタイムＸ線画像における標識バンドを見ながらカテーテルを誘導できる。他の例では、カテーテルのステント付近に取り付けた医療測位システム（ＭＰＳ）により取得した位置及び方向データに従って、術者はリアルタイムＸ線画像上におけるステントの位置及び方向の表示を見ることができる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許5,928,248
【０００５】
Ackerらによる米国特許第５，９２８，２４８号、発明の名称”Guided Development of Stents”は、ステントを患者の管状構造内に入れる装置についてのものである。この装置には、カテーテル、ハブ、圧制御装置、バルーン、ステント、プローブ電磁界トランスデューサ、複数の外部電磁界トランスデューサ、電磁界送信及び受信装置、コンピュータ、入力装置及びディスプレイが含まれている。カテーテルには孔が含まれている。ハブはカテーテルの近位端に固着されている。バルーンはカテーテルの遠位端に装着されている。圧制御装置はハブ及び孔を通してバルーンに接続されている。ステントは形状記憶合金から作られており、バルーン上に設置されている。
【０００６】
プローブ電磁界トランスデューサはカテーテル内の遠位端に設置されている。外部電磁界トランスデューサは患者の外に設置されている（例えば、患者支持ベッドに接続されている。）。電磁界送信及び受信装置は外部電磁界トランスデューサに接続されており、プローブ電磁界トランスデューサはコンピュータに接続されている。コンピュータはディスプレイ及び入力装置に接続されている。
【０００７】
使用者は外部電磁界トランスデューサを用いて参照外部電磁界内で電磁界送信及び受信装置を調整する。電磁界送信及び受信装置はコンピュータと共に、参照外部電磁界内のプローブ電磁界トランスデューサの位置及び方向を測定する。使用者は、患者の管状構造内に配置されたステントの表示の位置及び方向をディスプレイ上で見る。使用者が、遠位端が管状構造内の所望の位置に配置されたと判断した際には、使用者は圧制御装置を操作してバルーンを膨張させることによりステントを拡張させ、これによりステントを所望の位置に位置決めする。
【０００８】
【特許文献２】米国特許5,830,222
【０００９】
Ｍａｋｏｗｅｒによる米国特許第５，８３０，２２２号、発明の名称”Device, System and Method for Interstitial Transvascular Intervention”は、隣接した病変のない血管を通して病変した血管に経皮的に到達する方法についてのものである。この方法を用いて、冠静脈のような病変していない血管を通して、冠動脈のような病変した血管をバイパスすることができる。病変下血管には、血流を制限する閉塞が含まれる可能性がある。ガイドカテーテルを大静脈を経由して心臓の右心房内にある冠状静脈洞内へと進める。経血管組織内手術（ＴＶＩＳ）ガイドカテーテルを、ガイドカテーテルを通して挿入し、冠静脈を通るガイドワイヤ上を、冠動脈に隣接した所望の位置まで進める。
【００１０】
ＴＶＩＳガイドカテーテルには、バルーン、ＴＶＩＳプローブ並びに、能動的方向検出手段及び受動的方向検出手段の双方又はいずれか一方が含まれる。ＴＶＩＳプローブは硬いワイヤ、アンテナ、光ガイド又は組織内に挿入することのできるエネルギーガイドである。受動的方向検出手段により、ＴＶＩＳプローブの位置及び方向をＸ線撮影、Ｘ線透視法、磁気的又は超音波検出することができる。能動的方向検出手段とは送信機のことである。第２ガイドワイヤには更にワイヤ束を含んでおり、これは受信機により検出された信号を返すことが可能であり、これにより操作者はＴＶＩＳプローブの位置及び場所を判断することができる。
【００１１】
ＴＶＩＳガイドカテーテルの方向を確認したら、バルーンを心臓静脈壁に対して拡張し、これにより血流を遮断し、ＴＶＩＳガイドカテーテルを心臓静脈内で安定化し、流路を拡張する。ＴＶＩＳプローブを次に心臓静脈の壁を通して冠動脈内へ進め、これにより冠動脈の病変した部分をバイパスする。
【００１２】
【特許文献３】米国特許公開番号20020049375
【００１３】
米国特許公開番号第２００２００４９３７５号、発明の名称”Method and Apparatus for Real Time Quantitative Three-Dimensional Image Reconstruction of a Moving Organ and intra-Body Navigation”は、患者の心拍により生じる管腔の動きを考慮しながら、外科的カテーテルを挿入する患者の管腔の画像を表示するためのシステムについてのものである。本システムには、外科的カテーテル、画像カテーテル、画像システム、医療測位システム（ＭＰＳ）、送信機、体ＭＰＳセンサ、プロセッサ、複数の心電図（ＥＣＧ）電極、ＥＣＧモニタ、データベース、及びディスプレイが含まれている。外科的カテーテルは先端に設置されたカテーテルＭＰＳセンサが含まれている。画像カテーテルは画像ＭＰＳセンサ及び画像検出器が含まれており、これらはともに画像カテーテルの先端に設置されている。
【００１４】
ＥＣＧ電極は患者の体及びＥＣＧモニタに取り付けられている。体ＭＰＳセンサは患者の体及びＭＰＳに取り付けられている。プロセッサは画像システム、ＭＰＳ、ＥＣＧモニタ、データベース及びディスプレイに接続されている。ＭＰＳは送波器に接続されている。走査手順中にはＭＰＳは画像ＭＰＳセンサに接続されている。外科的手順中にはＭＰＳはカテーテルＭＰＳセンサに接続されている。画像システムは画像検出器に接続されている。画像ＭＰＳセンサ及びカテーテルＭＰＳセンサはそれぞれ画像カテーテル及び外科手術カテーテルの先端の位置及び方向に関する信号をＭＰＳに送信する。
【００１５】
走査手順中に、操作者は画像カテーテルを管腔内に挿入してこれを進め、この間に画像検出器は管腔の内壁を走査し検出した２次元画像を画像システムに送信する。プロセッサは２次元画像及びＭＰＳにより決定された画像カテーテルの先端の座標に従って、複数の３次元画像を再構成し、この間にプロセッサは各３次元画像を患者の心臓のそれぞれの活動状態に関連づける。
【００１６】
外科手術手順中に、操作者は外科手術カテーテルを管腔内に挿入し、カテーテルＭＰＳセンサは外科手術カテーテルの先端の位置及び方向に関する位置信号をＭＰＳに送信する。操作者が外科手術カテーテルを管腔内において動かす際に、プロセッサは、データベースからデータを読み出すことにより、外科手術カテーテルの先端の現在の位置及び方向並びに患者の心臓の現在の活動状態に従い、管腔の連続した３次元画像を決定する。ディスプレイはプロセッサから受信した映像信号に従って、３次元画像を順に表示する。
【００１７】
【特許文献４】米国特許6,035,856
【００１８】
ＬａＦｏｎｔａｉｎｅらによる米国特許第６，０３５，８５６号、発明の名称”Percutaneous Bypass with Branching Vessel”は、大動脈の分枝血管の第１閉塞部位においてバイパスを施行する方法についてのものである。冠動脈は第１閉塞部位を含んでおり、分枝血管は大動脈から分枝している。標準的ガイドカテーテルを大動脈を通して分枝血管の口まで進める。閉塞形成装置とガイドカテーテルを通して分枝血管内に進め、分枝血管内に第２閉塞部位を形成する。閉塞装置には延長部分及び加熱バルーンが含まれる。
【００１９】
閉塞形成装置を大動脈からガイドカテーテルを通して取り外し、切断装置を第２閉塞部位の近位のガイドワイヤを通してすすめる。切断装置には延長部材、可動ガイドワイヤ、近位閉塞バルーン、遠位バルーン、ステント、切断ブレード、磁性材料の第１要素及び送信機が含まれる。切断ブレードは遠位バルーンの遠位に設置されており、磁性材料の第１要素は切断ブレードと遠位バルーンの間に設置されており、送信機は遠位バルーン内に設置されている。遠位バルーンはステント内に設置されている。送信機は高周波信号を発生する。
【００２０】
分枝血管の壁を切断ブレードを用いて切断する。遠位バルーンを拡張位に保ち、分枝血管を切断後に分枝血管を閉塞する。分枝血管の切断端は、ガイドワイヤを操作することにより、又は磁性材料の第２要素（ここで、磁性材料の第２要素は患者の体外に設置されている）により磁性材料の第１要素を操作することにより、第１閉塞部位の遠位の冠動脈領域に向かって切断されている。
【００２１】
送信機の真の位置及び相対位置、更に分枝血管の切断端の位置を三角測量及び座標地図作製システムを用いることにより測定する。三角測量及び地図作製システムには患者の体外に設置された３つの参照電極が含まれる。参照電極のうち２つは心臓の対側に設置され、３番目の参照電極は背中に設置される。３つの参照電極は送信機上において三角測量を行うために用いられる。
【００２２】
分枝血管の断端が適切に位置していれば、切断ブレードを用いることにより開口部が冠動脈において第１閉塞部位に対して形成される。分枝血管の切断端を冠動脈内に開口部から挿入し、遠位バルーンを膨張させることによりステントを拡張させ、これにより冠動脈の管腔に対して分枝血管の切断端を取り付ける。
【００２３】
【特許文献５】米国特許6,385,476 B1
【００２４】
Ｏｓａｄｃｈｙらによる米国特許第６，３８５，４７６Ｂ１、発明の名称”Method and Apparatus for Intracardially Surveying a Condition of a Chamber of a Heart”は患者の心臓内においてカテーテルを誘導し、心臓の腔の状態に関する情報を取得する方法に関するものである。造影剤を心臓内に注入し、左心室の第１画像（即ち、造影Ｘ線透視画像）を取得する。カテーテルを心臓腔内に進め、カテーテルが入っていることを示す腔の第２画像を取得する。第２画像はＸ線透視法、心エコー図、磁気共鳴画像診断法（ＭＲＩ）、又はコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）による。外形情報を、手動で、心室外形の縁をなぞって描くことにより、自動的に、外形抽出アルゴリズムにより、又は半自動的に、第１画像から得る。
【００２５】
左心室の外形上にカテーテル先端を示している第１画像上に第２画像を重ね合わせる。重ね合わせ画像は、静的カテーテル先端画像上に重ね合わせた静的外形画像、動的カテーテル先端画像上に重ね合わせた静的外形画像又は動的カテーテル先端画像上に重ね合わせた動的重ね合わせ画像とすることができる。心臓腔の状態に関する情報を取得する心臓腔内における位置はディスプレイ上に表示することができ、これにより心臓専門医が状態に関する情報を取得する全ての点を視覚的に支持することができる。
【００２６】
【特許文献６】米国特許6,317,621 B1
【００２７】
Ｇｒａｕｍａｎｎらによる米国特許第６，３１７，６２１ Ｂ１、発明の名称”Method and Device for Catheter Navigation in Three-Dimentional Vascular Tree Exposures”は、脳の画像に従い、術中の放射線照射なしに、また術中の造影剤を投与することなしにカテーテルを患者の脳内において誘導する方法についてのものである。複数のマーカーを患者の頭部外表面に取り付ける。位置検出システムの送信機コイルは患者の近くに設置され、受信機はカテーテルの先端内に作られている。ＣアームＸ線装置を用いて患者の頭部を様々な方向から照射し、患者の頭部について少なくとも２つの２次元投影画像を生成する。
【００２８】
各２次元投射画像には各マーカーの画像が含まれている。各マーカー位置画像を投影画像特有の投影マトリックスを用いて投影する。３次元画像における各マーカーの位置をマーカーの投影円錐の交差体積に従い決定する。３次元画像における各マーカーにマウスで接近し、カテーテルの先端を同マーカーに接触させることにより、３次元画像におけるマーカー位置をカテーテルの先端に位置合わせする。ディスプレイは、分割及びその後のボリューム・レンダリングにより生成した血管樹の３次元画像と合わせてカテーテルの先端を表示する。
【００２９】
本発明は、以下の図面と併せて下記の詳細な説明によって、より十分に理解及び認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、管腔の画像、医療装置（例えば、PCI装置、拡張バルーン、ステント搬送システム）の位置を図形的に示し、いつ医療装置が選択位置に到達したかを示すことにより従来技術の欠点を克服する。医療装置はカテーテル先端に取り付けられている。医療測位システム（MPS）センサは選択位置に対して相対的に医療装置の位置を常に検出する。この位置は、リアルタイム画像（例えば生の透視画像）、擬似リアルタイム画像又は以前に記録した管腔の静止画フレーム上に表示され、これにより患者の検査臓器に繰り返し放射線を照射する必要もなく、患者の体内に造影剤を繰り返し注入する必要もない。医療スタッフは、画像表示や音声出力といった適切なユーザーインターフェイスからのフィードバックに従い手動でカテーテルを誘導する、又はカテーテルを選択位置に向けて自動的に誘導するカテーテル誘導システムを作動させることができる。
【００３１】
本明細書で以下に用いる用語「位置」は、空間における点の位置、空間における点の方向、又はその組み合わせを意味する。本明細書で以下に用いる用語「管腔」とは、ヒト患者又は手術動物の生体管状構造を意味しており、動脈、静脈、心臓血管、脳血管、泌尿生殖器系の一部、腎臓系、肝臓系、気管支樹などがある。本明細書で以下に用いる用語「医療装置」とは、患者の体内の管腔内において最小限の侵襲の手術を実施する際に用いるものを意味する。医療装置は、拡張バルーン、ステント搬送システム、バルーン拡張ステント、自己拡張型ステント、経皮的弁システム、経皮的冠動脈介入（ＰＣＩ）のような血管拡張ユニット、レーザーのようなアブレーションユニット、低温液体ユニット、電気刺激ユニット、カッティングバルーン、回転式アテローマ（動脈粥腫）切除ユニット（すなわち、ローターブレーター）、指向性アテローマ切除ユニット、経管的摘出ユニット、被覆又は薬剤溶出金属ステント、生体吸収性ステント、薬剤搬送バルーンのような物質搬送ユニット、ガイドワイヤなどであってよい。本明細書で以下に用いる用語「ステント」及び「ＰＣＩ」は「医療装置」の２種類の異なった具体例であることを指摘しておく。
【００３２】
本明細書で以下に用いる用語「臓器タイミング信号」とは、心臓サイクル又は肺の呼吸サイクルを示す信号を意味する。臓器タイミング信号はＥＣＧモニタ、呼吸数モニタといった従来の方法を用いて取得され、これらは本明細書で以下に用いる用語「臓器タイミング信号モニタ」として示される。あるいは又、臓器タイミング信号は心臓サイクル又は呼吸サイクルによる管腔の動きを測定することにより取得してもよい。心臓サイクル又は呼吸サイクルによる管腔の動きはカテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサにより測定することができる。この場合には、ＭＰＳが図９と併せて以下に本明細書に記載の方法により個々の臓器タイミング信号を決定する。
【００３３】
本明細書で以下に用いる用語「シネループ」とは、あらかじめ記録した管腔の２次元連続画像を意味するものであり、これらは患者の検査臓器のリアルタイム臓器タイミング信号と同期して繰り返し（即ち、ループで）再生することができる。２次元画像はＸ線透視検査、Ｃアームといった２次元画像取得装置により取得され、画像取得時に対応する検査臓器の活動状態に対応させて個々に記憶される。個々の場合において、患者の体内に注入した造影剤が活性状態にある間に２次元画像を取得することにより血管造影図が生成される。本明細書で以下に用いる用語「透視図」とは、管腔の画像であり、これは異なった観察角から取得されている、異なった種類の複数の画像取得装置により取得されている、ほぼ同じ種類の複数の画像取得装置により取得されている、又はその組み合わせである。
【００３４】
本明細書で以下に用いる用語「連続画像」とは患者の管腔の画像を意味するものであって、プロセッサと組み合わせた画像取得装置により取得されるものである。システムが複数の画像取得装置を有する場合には、個々の画像取得装置は異なった組の連続画像を取得する。プロセッサは連続画像のうちの１組から画像を選択することにより管腔の静止画像を生成することができる。連続画像は２次元であってもよい（即ち、２次元画像取得装置により取得されてもよい）。本明細書で以下に用いる用語「ナビゲーション画像」とは、操作者がカテーテルを管腔系内で操作するために見る画像を意味する。ナビゲーション画像は２次元であっても３次元であってもよい。ナビゲーション画像は静止画像であっても、リアルタイム画像であっても、管腔系のシネループであってもよい。
【００３５】
或いは又、連続画像は３次元であってもよい。この場合には、プロセッサは３次元連続画像は複数の２次元画像を再構成して３次元連続画像を生成するが、これは検査臓器の臓器タイミング信号に従い、個々の２次元画像の座標に対応する位置情報によるものであり、これらはＭＰＳがＭＰＳセンサの出力に従って測定するものである。プロセッサは連続画像のうちの１組から画像を選択することにより管腔の静止画像（即ち、２次元又は３次元）を生成することができる。
【００３６】
本明細書で以下に用いる用語「リアルタイム画像」とは、操作者がカテーテルを管腔系内で操作するためにリアルタイムで見る画像を意味する。リアルタイム画像は管腔系と一緒に管腔系内のカテーテルをリアルタイムで示す。リアルタイム画像は２次元であっても３次元であってもよい。本明細書で以下に用いる用語「医療測位システム（ＭＰＳ）」とは電磁気学的位置検出システムを意味し、このシステムは電磁的送信機の電磁放射に反応する３軸コイルの出力により物体の位置を検出する。
【００３７】
次に図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ及び３Ｂを参照しながら説明する。図１Ａは通常１００で参照されるグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の概略図であり、ここには患者の体内の管腔系の２次元画像における医療装置の例が示されており、これは発明の実施例により構成され、動作するものである。図１Bは全体を１０２で参照するＧＵＩの概略図であり、ここには図１Aの管腔系の管腔の３次元画像における医療装置の他の例が示されており、これは本発明の実施例により構成され、動作するものである。図２Aは図１AのＧＵＩの概略図であり、図１Ａの２次元画像上に管腔系内の選択位置に対応する一連のマーク及び選択位置に向かって進められている医療装置の現在位置の例を示す。図２Ｂは図１ＢのＧＵＩの概略図であり、図１Ｂの３次元画像上に図２Ａの一連のマークに対応する他の一連のマーク、及び医療装置の現在位置の他の例を示す。図３Ａは、医療装置が選択位置に到達した際の図１ＡのＧＵＩの概略図を示す。図３Ｂは、医療装置が選択位置に到達した際の図１のＧＵＩの概略図を示す。
【００３８】
図１Ａに示すように、患者（図示せず）の体内の管腔系（例えば、冠動脈−図示せず）が複数の２次元画像取得装置（図示せず）により撮像される際に、操作者（例えば、医師）はカテーテル（図示せず）を管腔系内に挿入する。ＧＵＩ１００には管腔系の２次元画像１０４が含まれており、これは各２次元画像取得装置により検出される。
【００３９】
２次元画像１０４はＸ線透視画像（例えば、血管造影図）、超音波画像、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）により検出された画像などであってよい。Ｘ線透視画像又は血管造影図の場合には、造影剤が管腔系内に存在する間は、２次元画像１０４は管腔系から取得されるリアルタイム画像である。超音波画像は同じ管腔系内でカテーテルを引き戻す際に取得されるものであり、当該技術分野において仮想血管内超音波（即ち、仮想ＩＶＵＳ）画像として知られている。仮想ＩＶＵＳ画像は管腔系のリアルタイム画像とともに表示することができる。仮想ＩＶＵＳ画像は管腔系の静止画像であっても、そのシネループ（即ち、連続画像）であってもよい。管腔系の仮想ＩＶＵＳ画像は管腔系内におけるカテーテルの現在位置に対応し、これはカテーテル先端に配置したＭＰＳセンサ（図示せず）により検出される。この仮想ＩＶＵＳ画像は患者の臓器（図示せず）の臓器タイミング信号のうち選択した位相において表示することができる。従って、２次元画像１０４はリアルタイム画像であっても、静止画像であっても、又はシネループであってもよい。
【００４０】
シネループはリアルタイム画像とは異なった観察角から取得することができ、これにより操作者は１つの観察角からの管腔系のリアルタイム視野及び管腔系の同じ部分の異なった観察角（２面モード操作）からのシネループ視野（即ち、ナビゲーション画像）を得ることができる。或いは又、２面モードは２つの異なった観察角から取得した２つのシネループを有することが可能であり、これにより操作者は２つの異なった観察角から取得した２つのシネループを得ることができる。２つ以上の観察角からの２つ以上の異なった画像組を用いることが可能であり、これにより多面操作モードが可能となるということを指摘しておく。
【００４１】
２次元画像１０４は管腔系の静止画像（即ち、シネループの複数の画像のうちの１枚で、操作者が選択したもの）であってもよい。この場合には、選択した２次元画像は例えばコントラストが他のすべてよりも良好な（例えば、画像の暗い画素と明るい画素の明るさの違いが大きい）画像であって、医療装置を管腔系内で誘導する際に操作者が医療装置の選択位置を示す又はステントのリアルタイム表示を見るのに十分に管腔系を表現する画像とすることができる。
【００４２】
図１Ｂに示すように、ＧＵＩ１０２にはＧＵＩ１００に示された管腔系の管腔（１０８として参照）の３次元画像１０６が含まれており、ここに貫通するようにカテーテルが操作されている。３次元画像１０６は画像取得段階を通じて２次元画像取得装置により検出された複数の２次元画像から当該技術分野において知られている技術により再構成したものである。
【００４３】
３次元画像１０６は管腔１０８の３次元シネループ（即ち、ナビゲーション画像）であり、ループで再生され、検査臓器のリアルタイム臓器タイミング信号に同期している。或いは又、３次元画像１０６は管腔１０８の静止画像であり、シネループの複数の３次元画像の中から選択されたものである。操作者はシネループを再生したり巻き戻したりして静止画像を選択することができる。さらに又は、３次元画像１０６は検査臓器の選択した活動状態で固定した管腔１０８の静止画像である。
【００４４】
３次元画像１０６は検査臓器（例えば、検査管腔−図示せず）の動きに対応したリアルタイム臓器タイミング信号（例えば心臓サイクル）に同期している。臓器タイミング信号は例えば、患者に取り付けたＥＣＧモニタ（図示せず）により取得することができる。或いは又、図９、１０Ａ及び１０Ｂに関連して本明細書で以下に記載するとおり、臓器タイミング信号（例えば、患者の心拍又は呼吸）はＭＰＳ（図示せず）により測定することができる。
【００４５】
本発明によるシステムは、患者のリアルタイム臓器タイミング信号に同期して、あらかじめ記録した連続画像のリストの中から選択した連続画像（対応する２次元画像取得装置により検出された連続した２次元画像、又は複数の２次元画像から再構成した連続した３次元画像−即ち、シネループ又はビデオクリップ）を表示することができる。システムは選択した連続画像の中の静止画像を表示することができる。或いは又システムは、あらかじめ同じ２次元画像取得装置又は他の２次元画像取得装置により取得した検査臓器のナビゲーション２次元連続画像と並べ、検査臓器のリアルタイム臓器タイミング信号と同期して再生させながら、２次元画像取得装置のうちの一つにより第１観察角から取得した検査臓器のリアルタイム２次元画像を表示できる。
【００４６】
操作者は臓器のリアルタイム臓器タイミング信号と同期した２次元連続画像（例えば、Ｘ線透視図）を見ることができ、これにより造影剤を繰り返し注入する必要がなくなり、患者及び操作者が不必要に被曝しなくなる。或いは又システムは、図７と合わせて本明細書で以下に記載するように、臓器の選択した活動状態に対応する画像（即ち、静止画像）を表示することができる。
【００４７】
ＭＰＳセンサ（図示せず）はカテーテル先端に強固に固定されている。３次元画像１０６は２次元画像１０４と位置合わせされ、２次元画像１０４中の各点は３次元画像１０６中のそれぞれの点に対応する。このように３次元画像１０６の各点の座標は２次元画像１０４上に投影することができる。或いは又、２次元画像１０４の各点は３次元画像１０６に変換することができる（例えば、異なった観察角からの一連の２次元画像を取得することによって）。図６Ｃと合わせて本明細書で以下に記載するように、ＭＰＳセンサのリアルタイム表示１１０（図１Ａ）を管腔１０８に重ね合わせることができる。ＭＰＳセンサのリアルタイム１１２（図１Ｂ）を３次元画像１０６に重ね合わせることができる。
【００４８】
リアルタイム表示１１０に加えて、操作者は管腔１０８のリアルタイム２次元画像上でカテーテルに取り付けられた１個以上の放射線不透過性マーカー（例えば、金属バンド）を見ることができる。このような特徴により、管腔１０８内にほとんど又は全く造影剤が存在しない、又は管腔１０８内の造影剤が感知不能である場合であっても、操作者はリアルタイム２次元画像を使い続けることができる。
【００４９】
管腔１０８を通って進む際のカテーテルの軌跡１１４（図１Ｂ）は、図６Ｂ及び６Ｃと合わせて本明細書で以下に記載するようにＧＵＩ１０２内に構成され表示される。軌跡１１４は管腔１０８の動きと同期し、ＭＰＳセンサにより取得される位置情報に従って常に更新される。更にこのようにして、３次元画像１０６を管腔１０８の座標系と比較して表示する。管腔１０８の動きは例えば、患者の心拍、呼吸、付近の筋肉の収縮などによって生じ得る。
【００５０】
操作者はユーザーインターフェイス（図示せず）を介してシステムを操作することによりディスプレイ上にＧＵＩ１００及びＧＵＩ１０２を入れ替わりで表示することができる。ユーザーインターフェイスは図４Ｄと合わせて本明細書で以下に記載するとおりスイッチ、フットペダルなどとすることができる。或いは又、ディスプレイはＧＵＩ１００及びＧＵＩ１０２を隣り合わせて同時に表示することができる。更に又、システムはプロセッサと組み合わせたディスプレイを複数有することが可能であり、各ディスプレイには異なった連続画像が表示される。操作者は例えばフットペダルを踏むことによりシステムを操作して管腔系のリアルタイム２次元画像を表示することができ、これにより対応する２次元画像取得装置を作動させることができる。或いは又、操作者はユーザーインターフェイスを介してシステムを操作し、あらかじめ取得した管腔系の２次元シネループを管腔系のリアルタイム２次元画像に代わって表示することができる。この場合には、システムは最後に再生した２次元シネループを表示する。もしシステムにシネループ（即ち、事前記録された時間タグ付き連続画像）が含まれていない場合には、システムは直近のリアルタイム２次元画像のシネループを表示する。更に又は、操作者はシステムを操作してリアルタイム２次元画像及び選択したシネループを同じディスプレイ上に隣り合わせて表示することができる。
【００５１】
ＧＵＩ１００及びＧＵＩ１０２を利用して、操作者はカテーテルを手動で操作して、カテーテルを管腔系内の所定領域に到達させる。或いは又、図１１及び１２に関連して本明細書で以下に記載するように、操作者は自動システム（図示せず）を用いて、カテーテルを所定領域まで自動的に操作することができる。
【００５２】
図２Ａに、計画セッションの間に操作者は管腔１０８の選択位置として２次元画像１０４上に複数のマーク１１６、１１８及び１２０を図式的に示し、これらのマークは医療装置（図示せず）を搬送すべき位置である。操作者は管腔１０８の静止させた２次元画像上又は管腔１０８の静止させた再構成３次元モデル上にマーク付けを行う。操作者は例えば手動のような異なったやり方で、自動２次元又は３次元定量的心臓評価（ＱＣＡ）などに従ってマーク付けを行う。
【００５３】
計画セッション中に、複数のディスプレイのそれぞれに、予め管腔１０８を通して操作したカテーテルの軌跡を管腔１０８の画像上に重ね合わせたものを表示する。軌跡を２次元画像１０４上又は３次元画像１０６上（例えば、軌跡１１４）に表示することができる。
【００５４】
この軌跡は例えば、誘導型血管内超音波カテーテル（ＧＩＶＵＳ−図示せず）を用いることにより計画セッションに先立つ撮像セッションにおいて取得できる。ＧＩＶＵＳはその先端に画像検出器（例えば、超音波トランスデューサ）を有し、さらにこの画像検出器付近にＭＰＳセンサを有するカテーテルである。操作者はＧＩＶＵＳを管腔内で物理的に可能な限り先まで操作し、それから管腔を通してＧＩＶＵＳを引き戻してくる。引き戻してくる間に、画像検出器は管腔の内側の２次元画像を複数検出する。
【００５５】
本システムはＭＰＳにより測定される画像検出器の対応する位置及び検査臓器の対応する活動状態の各々の２次元画像に関連するものである。本システムは引き戻してくる間に軌跡のシネループを決定することが可能であり、操作者は計画セッションに用いる静止させた軌跡を選択することができる。本システムは更にＧＩＶＵＳにより取得した時間タグ付き２次元画像に従い３次元画像１０６を再構成することができる。
【００５６】
計画セッション中に、対応するディスプレイの１つには、管腔１１８上に、ユーザーインターフェイスによって明示されたマーク１１６、１１８、１２０が表示されている。操作者は軌跡（例えば、図１Ｂの軌跡１１４）の全長に沿ってマーク１１６、１１８、１２０を動かすことができる。マーク１１８は医療装置の中央を示し、マーク１１６及び１１８はそれぞれ医療装置の後端及び前端を示している。システムはマーク１１６と１２０との間の距離を操作者が選択した種類（例えば、ステントの大きさ）に応じて測定する。マーク１１６、１１８及び１２０は一緒に軌跡上に自動追跡されており、操作して軌跡の上を動かすことができる。操作者は、医療装置を搬送していく軌跡に沿ったマーク１１８の位置を指定する。
【００５７】
簡単のため、図２Ａ、２Ｂ、３Ａ及び３Ｂにおいて説明した医療装置を例えばステントとする。この場合には、マーク１１６、１１８及び１２０は各々ほぼ直線であり、これは管腔１１８に垂直である。例えば、マーク１１６及び１２０はステントの２つの端を示しており、マーク１１８はステントの中央を示している。マーク１１６、１１８及び１２０は管腔１０８内におけるステントの位置を規定するだけでなく、その方向も規定する。マーク付けは、ジョイスティック、押しボタン、ポインティングデバイス（例えば、マウス、スタイラス及びデジタルタブレット、トラックボール、タッチバッド）などのようなユーザーインターフェイス（図示せず）によって行う。
【００５８】
複数のマーク１２２、１２４及び１２６は、マーク１１６、１１８及び１２０にそれぞれ対応するものであって、GUI１０２における３次元画像上に同時に表示される。マーク付けを行うために、２次元画像１０４及び３次元画像１０６をそれぞれ、検査臓器（例えば、心臓）の同一の活動状態において静止させる。このように静止させるという特徴により管腔１０８の静止画像が得られ、従って画像のぶれを防止し操作者がうまくマーク付けすることが可能となる。
【００５９】
マークを手動で指示するのではなく、アルゴリズムを用いて自動的に選択位置を識別し（例えば、管腔内におけるプラーク（粥腫）による閉塞の割合を選択してアルゴリズムに入力することにより）、マーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６を自動的に指示することができる。本発明のこの実施例については本明細書で以下に図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに関連して記載してある。本システムは３次元画像１０６における閉塞データに関連するものであり、この閉塞データを２次元画像上１０４に投影し、これによりマーク１１６、１１８及び１２０を指示するものである。
【００６０】
計画セッションに続く医療操作中には、ステント（図示せず）を含むカテーテルを管腔内においてマーク１１６、１１８及び１２０に向けて操作する。ＭＳＰセンサ（図示せず）はカテーテルのステント付近に取り付けられている。図２Ａ及び２Ｂに示すように、ステントの前端及び後端の位置はリアルタイムで、２次元画像１０４にはおいてそれぞれ番号１２８及び１３０として、３次元画像１０６ではそれぞれ番号１３２及び１３４として表示されている。図２Ａ及び図２Ｂに示す実施例では、番号１２８及び１３０は長手方向の直線１３６及び１３８に沿った長方形の形態をとっており、これらの直線は各々長方形を２分している。カテーテルの実際の軌跡は３次元画像１０６上に重ね合わせて番号１４０（図２Ｂ）により表されている。カテーテルの実際の軌道は２次元画像１０４上に重ね合わせて他の番号（図示せず）により表されている。
【００６１】
医療操作中には、カテーテルを管腔１０８を通して操作する間に、本システムは番号１２８及び１３０をマーク１１６、１１８及び１２０とともに管腔１０８のリアルタイム２次元画像（血管造影図）上、管腔１０８の２次元シネループ上、又は管腔１０８の静止させた２次元画像上に重ね合わせる。加えて、本システムは番号１３２及び１３４をマーク１２２、１２４及び１２６とともに管腔１０８のリアルタイム３次元画像上、管腔１０８の静止３次元画像上、又は管腔１０８のシネループ上に重ね合わせる。更に、これに加えて、本システムは番号１３２及び１３４をマーク１２２、１２４及び１２６とともに管腔１０８のリアルタイム２次元画像上だけでなく、リアルタイム２次元画像とは異なった観察角から取得した１種類以上の管腔１０８のナビゲーション画像（例えば、仮想ＩＶＵＳ画像−静止画像又はシネループ）上に重ね合わせる。
【００６２】
本システムは操作者が管腔１０８内に設置するために選択したステントの種類（即ち、大きさ）に応じて番号１２８と番号１３０との間の中心間距離を測定する。対応するディスプレイに表示されたこの距離は、ステントを管腔１０８を通して操作する際にはほぼ固定である。番号１２８及び１３０は、ステントを管腔１９８を通して操作する際には図１０４上で一緒に動く。対応するディスプレイには、カテーテル（図示せず）を管腔１０８を通して操作する際、又は患者に対する医療操作後の再生セッション中に軌跡１４０及び１４２を表示することができる。
【００６３】
本システムは番号１２８、１３０、１３２及び１３４、並びにマーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６を管腔１０８の対応する画像上に、検査臓器のリアルタイム臓器タイミング信号に従って重ね合わせる、ということを指摘しておく（即ち、本システムは、カテーテルを管腔１０８を通して操作する際に、検査臓器の動きによる管腔１０８の動きを考慮している。）。本発明のこうした特徴により、本システムはマーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６を管腔１０８の振動する画像上に、はじめに操作者が管腔１０８に対して指示したのとほぼ同じ位置に表示することができる。もし本システムがこのように作動しなければ、マーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６は管腔１０８のぶれる画像に対して安定することはないであろう。同様に、番号１２８、１３０、１３２及び１３４は管腔１０８のぶれる画像に対してほぼ静止している。
【００６４】
操作者は本システムを操作することにより、ユーザーインターフェイスを介して、任意のマークの重ね合わせ表示、ステントの位置、軌跡又はこれらの組み合わせの表示を行うことも消去することもできる。色、形、大きさなどいかなる属性も、異なってさえいれば、マークの表示及びステントの表示用に選択することができる。しかし、マーク又はステント表示は２次元画像１０４と３次元画像１０６において同じ属性で表示される。例えば、マーク１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び１２６は緑色で表示され、番号１２８、１３０、１３２及び１３４は青色で表示され、軌跡１４０は赤色で表示される。
【００６５】
図３Ａ及び３Ｂに示すように、カテーテルを管腔１０８を通して操作する間に、２次元画像１０４及び３次元画像１０６はそれぞれ管腔１０８の座標系に対して（即ち、カテーテルに取り付けられ、管腔１０８とともに常に動くＭＰＳセンサに対して）表示される。ステントが選択位置に到達した（即ち、ステントの前端がマーク１２０にほぼ位置合わせされ、ステントの後端がマーク１１６にほぼ位置合わせされた）際には、ユーザーインターフェイス（例えば、音声、視覚又は触覚装置−図示せず）が操作者にそのことを伝える。
【００６６】
図３Ａにて説明した実施例において、ステントが選択位置に位置合わせされた際には、それぞれの組の長手方向の直線とマークとが交差する（即ち、長手方向の直線１３６はマーク１２０と共に交差を形成し、長手方向の直線１３８はマーク１１６と共に別な交差を形成する）。加えて、ユーザーインターフェイスはステントが選択位置から離れる際には比較的弱い出力を、選択位置に近づく際には比較的強い出力を生成することができる。例えば、ステントとマーク１１８との間の距離が縮まる際には、音声信号の音量は大きくなり、他の場合には音量は小さくなる。選択位置に向かって操作する際のカテーテルの軌跡は、３次元画像１０６上に重ね合わせられた１４２（図３Ｂ）で参照される特徴によって示されている。
【００６７】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄについて更に説明する。図４Ａは、検査臓器の活動状態Ｔ１における図１Ａの管腔の２次元画像の概略図であり、全体を１４４で参照する。図４Ｂは、活動状態Ｔ２における図１Ａの管腔の他の２次元画像の概略図であり、全体を１４６で参照する。図４Ｃは、活動状態Ｔ３における図１Ａの管腔の更なる２次元画像の概略図であり、全体を１４８で参照する。図４Ｄは、全体を１５０で参照するＧＵＩの概略図であり、ここには図１Ａの管腔に設置されたカテーテルのＭＰＳセンサのリアルタイムかつほぼ安定した表示が含まれており、図４Ｂの管腔に重ね合わされている。本ＧＵＩは本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。
【００６８】
本明細書において以下に記載の画像１４４、１４６及び１４８はそれぞれ２次元画像であっても３次元画像であってもよい。画像１４４、１４６及び１４８は、計画セッションに先立って取得された管腔１０８（図１Ａ）の画像組に含まれるものである。図４Ｂについて、活動状態Ｔ２における管腔１０８は、点１５２によって示されており、活動状態Ｔ１における位置に対してＹ軸負の方向に沿って距離Ｓ１だけ移動している。図４Ｃについて、活動状態Ｔ３における管腔１０８は、活動状態Ｔ２における位置に対してＹ軸負の方向に沿って距離Ｓ２だけ移動している。
【００６９】
患者の管腔系内に注入された造影剤は管腔１０８内に非常に短い期間だけ残留する。この期間中には、画像組のコントラストがピークまで次第に増加し、次に次第に減少して画像は完全に消失する。操作者は画像１４４、１４６及び１４８の中から１つ（例えば、画像１４６）を選択し、マーク１１６、１１８及び１２０（図２Ａ）を指示し、その後図１４６に重ね合わせて特徴１２８及び１３０より示されるカテーテルのリアルタイムの進行を観察する。操作者は、例えば画像１４６は、画像１４４及び１４８よりコントラスト比が高く、かつ画像１４４及び１４８に比べて特徴１２８及び１３０が最も鮮明に見えるなどの理由により、画像１４６を選択する。画像１４６（図４Ｄ）は活動状態Ｔ２における管腔１０８の画像である。
【００７０】
或いは又、本システムは検査臓器のサイクル（例えば、心臓サイクル）により管腔１０８の動きを補正し、これによりほぼ静止している管腔１０８の画像（図示せず）に医療装置のほぼ静止したリアルタイム表示を重ね合わせる。この場合には、本システムはカテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサの座標系内に画像を生成する。従って、検査臓器のサイクルにより管腔１０８は実際には動いているにも関わらず、操作者は医療装置のリアルタイムのほぼ静止した表示とともに管腔１０８のほぼ静止した画像を見ることができる。この技術がなければ、操作者は医療装置のリアルタイム表示とともに管腔１０８の不安定で速く震える画像を見ることになり、これは目を煩わせるものである、ということを指摘しておく。
【００７１】
図４Ｄに示すように、ＧＵＩ１５０には活動状態Ｔ２で静止させた管腔１０８の画像上に重ね合わせた医療装置のリアルタイム表現１５４を表示し、表現１５４は活動状態Ｔ１及びＴ２を含む全活動状態においてほぼ静止している。この場合には、本システムは表示座標系において画像１４６を生成し、ここではＭＰＳセンサはほぼ静止している（例えば、ステントが管腔内を動くにつれて周りの風景は変化するが、ステントは画像の中心に固定されている。）。本発明のこのような特徴により、本システムは医療装置をほぼ静止して表示することができ、心臓サイクルによる振動をほぼなくすことができる、ということを指摘しておく。このようにして本システムは、カテーテルを管腔１０８を通して操作する際に、管腔１０８上への表示１５４の重ね合わせを画像の境界内に保つ。心臓サイクルによる動きが補正されない場合、表示１５４は点１５６と１５８（それぞれ、距離Ｓ１及びＳ２に対応する。）の間を激しく行き来し、操作者を煩わせる。
【００７２】
或いは又、本システムは管腔１０８の静止させた画像に対応する活動状態にある医療装置の表示のみを重ね合わせ、管腔１０８の他の活動状態はすべて用いないことができる。図４Ｄについて、本システムは表示１５４が活動状態Ｔ２に対応する際にのみ、表示１５４を管腔１０８の画像に重ね合わせことができる。この種の表示もまた操作者にとってはほぼ満足のいく見え方であり、これは例えば非常に速いレート（周波数）の心臓サイクルの場合には、このようなデータ損失は人の目にはほとんど感知できないものであるからである。
【００７３】
本システムは、管腔１０８の内側から取得した（例えば、ＧＩＶＵＳを用いることにより）一連の管腔１０８の時間タグ付き２次元画像から再構成した３次元画像の組により、距離Ｓ１及びＳ２を測定することができる。或いは又、本システムは距離Ｓ１及びＳ２を管腔１０８の外側から取得した２次元画像の組（例えば、画像１４４、１４６及び１４８）を処理して比較することにより測定することができる。
【００７４】
操作者は本システムを操作してユーザーインターフェイス（図示せず−例えば、フットペダル）を用いてＧＵＩ１５０と管腔１０８のリアルタイム２次元画像（例えば、血管造影図）どうしを入れ替えることができる。操作者がフットペダルを踏むと、２次元画像取得装置は患者の体の一部分を照射し、ＧＵＩ１５０に代わりリアルタイム２次元画像がシステムに表示される。或いは又、本システムはリアルタイム２次元画像をＧＵＩ１５０上に重ね合わせることができる。更に又、本システムはリアルタイム２次元画像をＧＵＩ１５０に並べて表示することができる。
【００７５】
次に図５を参照して説明するが、図５は医療装置を患者の体内の管腔内の選択位置まで到達させる方法の概略図であり、本発明の他の実施例により動作する。手順１６０において、患者の体内の管腔内における選択位置に対応する位置情報が受信されるが、この位置情報は管腔の画像に関連づけられ、画像は座標系に関連づけられ、座標系は更に医療測位システム（ＭＰＳ）に関連づけられる。
【００７６】
図２Ａに示すように、システムのプロセッサはユーザーインターフェイスを介して、操作者が２次元画像１０４上で指示したマーク１１６、１１８及び１２０に対応する位置情報を受信する。マーク１１６、１１８及び１２０は医療装置が搬送されるべき選択位置を示している。マーク１１６、１１８及び１２０は２次元画像１０４に関連づけられ、この２次元画像１０４は座標系に関連づけられ、更にこの座標系はＭＰＳに関連づけられている。プロセッサは、マーク１１６、１１８及び１２０のＭＰＳ座標系における座標を特定する（手順１６２）。プロセッサは更に、３次元画像１０６におけるマーク１２２、１２４及び１２６のＭＰＳ座標系における座標を特定し、これらのマークはそれぞれマーク１１６、１１８及び１２０に対応する（手順１６２）。
【００７７】
手順１６４において、少なくとも１つの連続画像を複数の連続画像から選択するが、連続画像はそれぞれ異なった視野から取得されたものである。プロセッサは１つの連続画像を複数の連続画像から選択するが、それぞれの連続画像は異なる画像取得装置により、異なる観察角から、又はこれらの組み合わせで取得されたものである。
【００７８】
手順１６６において、ＭＰＳ座標系における医療装置の現在位置を測定する。図１Ａについて、ＭＰＳは、ＭＰＳ座標系における医療装置の現在位置をＭＰＳセンサの出力により測定する。この現在位置がリアルタイム表示１１０により表示される。
【００７９】
手順１６８においては、選択した連続画像により、そして患者臓器に対応する臓器タイミング信号により、管腔のナビゲーション画像を生成する。図２Ａに示すように、プロセッサは、プロセッサが手順１６４において選択した連続画像により、そして患者臓器（例えば、心臓）のリアルタイム臓器タイミング信号により、２次元画像１０４を生成する。或いは又、図２Ｂに示すように、プロセッサは同様に３次元画像１０６を生成する。
【００８０】
手順１７０において、選択位置をあらわすマーク表現及び医療装置の現在位置に対応する現在位置表現をナビゲーション画像に重ね合わせ、これにより重ね合わせ画像を生成する。図２Ａに示すように、プロセッサは、プロセッサが手順１６８において生成したナビゲーション画像上にマーク１１６、１１８及び１２０を重ね合わせ、更に特徴１２８及び１３０を重ね合わせることにより、２次元画像１０４を生成する。或いは又、プロセッサは同様に、３次元画像１０６を生成する。
【００８１】
手順１７２において、カテーテルを管腔を通し、選択位置に対する医療装置の現在位置に応じて、選択位置に向かって操作する。図２Ａについて、操作者はディスプレイ上の特徴１２８及び１３２、並びにマーク１１６、１１８及び１２０を見ながらカテーテルを手動で選択位置に向かって操作する。或いは又、操作者は図１１と合わせて本明細書で以下に記載してあるとおり自動又は半自動でカテーテルを選択位置に向かって操作する。プロセッサが、医療装置の現在位置が選択位置にほぼ一致していると判断すると、プロセッサは通知出力を出す（手順１７４）。
【００８２】
本発明の他の実施例によれば、手順１６４は上述した方法から除外することができる。この場合には、手順１６８において、プロセッサは単一の連続画像によりナビゲーション画像を生成し、操作者は異なった観察角から、又は異なった画像取得装置により取得した管腔１０８の異なる画像を見ることはできない。本発明の更なる実施例によれば、手順１６４、１６８及び１７０は最適であって、内部でカテーテルを操作中の管腔を表示するいかなる視覚的補助もなく手順１７２を実施する（即ち、視界ゼロで飛行する装置に似ている。）。
【００８３】
システム（図示せず）は３次元画像１０６を２次元画像取得装置により取得した複数の２次元画像により、および管腔１０８の臓器タイミング信号により生成することができ、この３次元画像１０６の連続画像をリアルタイム臓器タイミング信号に同期して再生することができる。本システムはまた管腔１０８のシネループのリストから選択したシネループをリアルタイム臓器タイミング信号に同期して再生することができる。本システムは臓器タイミング信号の選択した活動状態（例えば、画像を停止させる）に対応した２次元画像１０４又は３次元画像１０６を表示することができる。
【００８４】
本システムは選択したＭＰＳセンサ（例えば、カテーテルに取り付けたＭＰＳセンサ、患者の体に取り付けたＭＰＳセンサ、又は手術台に取り付けられたＭＰＳセンサ）の座標系に対して２次元画像１０４又は３次元画像１０６を表示することができる。本システムはシネループシーケンスから選択した静止画像を表示することができる。本システムは、ＥＣＧにより取得したデータの代わりにＭＰＳデータを処理することによって臓器タイミング信号を取得することができる。本システムは２次元画像１０４又は３次元画像１０６上に重ね合わせたカテーテルの位置の表示、及び管腔内におけるカテーテルの実際の軌跡を表示することができる。本システムは選択した閉塞割合を有する管腔１０８におけるプラーク（粥腫）を識別し、このプラークの位置をマーク１１６、１１８及び１２０により示すことができる。
【００８５】
２次元画像取得装置はコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、核磁気共鳴（ＭＲＩ）、ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、透視法（即ち、Ｘ線装置）、Ｃアーム、ガイド下血管内超音波（ＧＩＶＵＳ）、体外超音波法、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）検出器などのような当該技術分野において知られるいかなる種類のものであってもよい。２次元画像取得装置はそれぞれ患者の体外から（例えば、Ｃアーム、ＣＴ、ＭＲＩを用いることにより）の管腔１０８（図１Ａ）の２次元画像又は管腔１０８内における（例えば、ＧＩＶＵＳを用いて）管腔１０８の２次元画像を取得する。
【００８６】
管腔の臓器タイミング信号のうち選択した活動状態におけるカテーテルの検出位置による、管腔内におけるカテーテルの軌跡の再構成についての以下に記載する。このようにして、選択した活動状態に対応する軌跡を同じ活動状態に対応する管腔の３次元画像とともに表示することが可能である。或いは又、管腔のリアルタイム３次元連続画像を管腔の臓器タイミング信号に従い、軌跡とともに表示することが可能である。
【００８７】
更に図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃについて説明する。図６Ａは患者のＥＣＧの概略図であり、その全体を３００で参照する。図６Ｂは図１Ａの管腔内に配置されたカテーテル先端の軌跡の概略図であり、図６ＡのＥＣＧの各々の活動状態に対応しており、本発明の他の実施例により構成されている。図６Ｃは、２次元画像取得装置、ＭＰＳ及びＥＣＧモニタから取得した信号を処理することにより３次元的な臓器の動きに応じた連続画像を再構成するプロセスの概略図であり、追加的な画像データを重ね合わせてある。追加的な画像データは、管腔内におけるカテーテルの位置、管腔内におけるカテーテルの軌跡などを含むことができる。
【００８８】
ＥＣＧ３００には複数の心臓サイクル３０２、３０４、３０６それぞれにおける活動状態Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のような複数の活動状態（例えば、ＥＣＧサイクルの位相）が含まれている。出願人は、心臓サイクル３０２、３０４及び３０６のそれぞれを通じて異なる活動状態では管腔１０８（図１Ａ及び１Ｂ）の位置が異なる、ということを見出している。
【００８９】
例えば、心臓サイクル３０２、３０４及び３０６それぞれの活動状態Ｔ１において、管腔１０８の位置は位置３３０（図６Ｂ）における管腔画像によって示されている。心臓サイクル３０２、３０４及び３０６それぞれの活動状態Ｔ２において、管腔１０８の位置は位置３３２における管腔画像によって示されている。心臓サイクル３０２、３０４及び３０６それぞれの活動状態Ｔ３において、管腔１０８の位置は位置３３４における管腔画像によって示されている。位置３３０において、点３３６、３３８および３４０は活動状態Ｔ１におけるカテーテル（図示せず）の異なる位置を示す。位置３３２において、点３４２、３４４および３４６は活動状態Ｔ２におけるカテーテルの異なる位置を示す。位置３３４において、点３４８、３５０および３５２は活動状態Ｔ３におけるカテーテルの異なる位置を示す。
【００９０】
プロセッサ（図示せず）はＥＣＧ信号３００の任意サイクルにおける活動状態Ｔ１中に検出されたすべての２次元画像（すなわち、点３３６、３３８及び３４０において取得した画像）どうしを関連付ける。同様に、プロセッサ１９２は、ＥＣＧ信号３００の任意サイクルにおける活動状態Ｔ２中に検出されたすべての２次元画像（すなわち、点３４２、３４４及び３４６において取得した画像）どうしを関連付け、更にＥＣＧ信号３００の任意サイクルにおける活動状態Ｔ３中に検出されたすべての２次元画像（すなわち、点３４８、３５０及び３５２において取得した画像）どうしを関連づける。
【００９１】
プロセッサは３次元画像を所与の活動状態Ｔ１について関連づけられたすべての２次元画像から再構成する。図６Ｂに示すように、プロセッサは、活動状態Ｔ１（図６Ａ）の検査臓器の画像である３次元画像３３０、及び活動状態Ｔ２の検査臓器の画像である３次元画像３３２を再構成する。同様に、プロセッサは活動状態Ｔ３の検査臓器の画像である３次元画像３３４を再構成する。
【００９２】
プロセッサは活動状態Ｔ１に関連づけられた点３３６、３３８及び３４０から軌跡３５４を算出する。同様に、プロセッサは活動状態Ｔ２に関連づけられた点３４２、３４４及び３４６から軌跡３５６を算出し、更に活動状態Ｔ３に関連づけられた点３４８、３５０及び３５２から軌跡３５８を算出する。
【００９３】
プロセッサは、所与の臓器活動状態について、算出した各軌跡と再構成した３次元画像のうちの一つとを関連づける。図６Ｂに示すように、プロセッサは活動状態Ｔ１について、軌跡３５４と再構成した３次元画像３３０とを関連づける。同様に、プロセッサは活動状態Ｔ２について、軌跡３５６と再構成した３次元画像３３２とを関連付け、更に活動状態Ｔ３について、軌跡３５８と再構成した３次元画像３３４とを関連づける。
【００９４】
軌跡を算出するために用いた点３３６、３３８、３４０、３４２、３４４、３４６、３４８、３５０及び３５２は対応する２次元画像を取得した点でもあるので、プロセッサはそれぞれの算出した軌跡を対応する再構成３次元画像上に重ね合わせることができる。例えば、プロセッサは軌跡３５４を３次元画像３３０上に、軌跡３５６を３次元画像３３２上に、軌跡３５８を３次元画像３３４上に重ね合わせる。
【００９５】
図６Ｃに示すように、プロセッサは、ＭＰＳ座標データ３８２に応じて、管腔１０８の３次元画像１０６（図１Ｂ）を複数の２次元画像３８０から再構成し、これらのＭＰＳ座標データはすべてＥＣＧデータ３８４のサイクル中の選択した活動状態に関係する。プロセッサは３次元画像１０６を、活動状態Ｔ２に属するすべての２次元画像から再構成する。加えて、プロセッサは活動状態Ｔ２に対応するカテーテルの軌跡１１４（図１Ｂ）を点３４２、３４４及び３４６（図６Ｂ）から生成する。プロセッサは軌跡１１４及びカテーテル先端３９０の表示１１２（図１Ｂ）を３次元画像１０６上に重ね合わせる。
【００９６】
システム（図示せず）は、連続した再構成画像又は取得した元の２次元画像の選択したサイクルを、記憶しているＥＣＧデータに従って、あるいは所定の時間間隔で再生することができる。本システムはまた、連続した再構成画像又は取得した元の２次元画像の選択したサイクルを、リアルタイムで検出したＥＣＧデータと同期して再生することもできる。
【００９７】
カテーテルはリアルタイムで管腔１０８内を動くので、そのような態様では臓器タイミング信号に同期する必要がない、ということを指摘しておく。しかし、プロセッサは、画像を取得した座標系を、カテーテルのＭＰＳセンサの座標系と位置合わせしておくか、あるいは画像取得プロセス及び再生手術手順に同じＭＰＳシステムを用いなければならない、ということを指摘しておく。
【００９８】
以下にＧＵＩについて記載するが、このＧＵＩにより操作者が患者の臓器の選択した活動状態において管腔の３次元画像を静止させることができる。このＧＵＩにより、操作者は活動状態に関して順送りの再生、又は逆戻りの再生することもできる。
【００９９】
更に図７を参照して説明するが、図７はＥＣＧ並存型の管腔ディスプレイ（即ち、ＧＵＩ）の概略図であり、全体を４１０で参照し、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。ＥＣＧ並存型ディスプレイ４１０は、ＥＣＧタイミング信号４１２、再生ボタン４１４、逆再生ボタン４１６、静止ボタン４１８及び３次元画像１０６（図１Ｂ）を含む。
【０１００】
３次元画像１０６は、ＥＣＧタイミング信号４１２における活動状態４２０に対応する。操作者が再生ボタン４１４を押すと、管腔１０８の連続した３次元画像がウィンドウ４２２内に表示される。３次元画像はそれぞれウィンドウ４２２内に再生され、ＥＣＧタイミング信号４１２中のそれぞれの活動状態に対応し、ＥＣＧタイミング信号４１２は矢印４２４に示される方向に進むように見える。
【０１０１】
操作者が逆再生ボタン４１６を押すと、管腔１０８の３次元画像列がウィンドウ４２２内に連続的に表示される。各３次元画像はウィンドウ４２２内に再生され、ＥＣＧタイミング信号４１２中のそれぞれの活動状態に対応し、ＥＣＧタイミング信号４１２は矢印４２６に示される方向に戻るように見える。
【０１０２】
操作者が静止ボタン４１８を押すと、管腔１０８の３次元画像がウィンドウ４２２内に表示され、３次元画像は選択した活動状態４２８に対応する。このようにして、ウィンドウ４２２内の管腔１０８の３次元画像は活動状態４２８において静止したままとなり、この間に術者が管腔１０８の３次元画像を調べることができる。
【０１０３】
各々の３次元画像は、ウィンドウ４２２内に表示され、走査プロセス中にシステム（図示せず）によって取得される。従って、操作者は、患者の心臓の拍動とタイミングを合わせた動画の３次元画像を、順送りまたは逆戻りのいずれでも見ることができる。或いは又、操作者は選択した時点に合わせて静止ボタン４１８を押すことにより、選択した患者の心臓サイクル中の選択した活動状態に対応する管腔１０８の３次元画像を見ることができる。参照リアルタイム画像のような（即ち、透視画像のようなナビゲーション中のロードマップとして役立つような）他の連続画像も静止させることができる、という点を指摘しておく。
【０１０４】
以下に、管腔内において選択した閉塞割合を有するプラークを識別するためのＧＵＩについて記載する。アルゴリズムに従って、プロセッサは管腔のリアルタイム画像上に必要なマークを、医療装置を搬送すべき選択位置として自動的に示す。
【０１０５】
更に、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃを参照して説明する。図８Ａは図１Ａの管腔の実例であり、複数の閉塞領域を有する。図８Ｂは図８Ａの管腔の選択領域の横断面図である。図８Ｃは、ＧＵＩにおける図８Ｂの管腔の表示の概略図であり、その全体を４５０で参照し、本発明の他の実施例により動作するものである。
【０１０６】
管腔１０８はプラーク４５２、４５４及び４５６を含む。プラーク４５２、４５４及び４５６はその場所に固定されたものでも動的なものでもあり得る、ということを指摘しておく。プラーク４５２、４５４及び４５６はそれぞれ、管腔１０８の７５％、６０％及び８０％を閉塞している。図８Ｂに示すように、斜線領域は管腔１０８内におけるプラーク４５２による閉塞部分を示しており、管路部分４５８が血流用に残されている。
【０１０７】
プロセッサ（図示せず）は、プラークの種類、プラークの密度などのパラメータを考慮しながら、多くの方法により閉塞割合を決定することができる。以下はそのような方法の簡単な具体例である。
【数１】
ここに、ＳＬＵＭＥＮは管路部分４５８の横断面積を示し、ＳＡＲＴＥＲＹは管腔１０８の全内面積を示す。
【０１０８】
ＧＵＩ４５０には画像ウィンドウ４６０が含まれる。画像ウィンドウ４６０には３次元画像１０６及び割合選択ウィンドウ４６２が含まれる。割合選択ウィンドウには目盛りバー４６４、ポインタ４６６及び数値ボックス４６８が含まれる。操作者は閉塞割合の閾値をユーザーインターフェイス（図示せず）を介してポインタ４６６を目盛りバーに沿ってドラッグすることにより動的に設定することができる。或いは又、操作者はユーザーインターフェイスを介して選択した閉塞割合の閾値を数値ボックス４６８に入力することができる。図８Ｂで説明している具体例では、選択した割合の数値は７０％であり、数値ボックス４６８に示されている。
【０１０９】
システム（図示せず）は次に３次元画像１０６上に選択した閉塞割合よりもより閉塞されている領域だけを標識する。図８Ｂに説明している具体例において、７０％以上閉塞した管腔１０８の領域だけが３次元画像１０６において標識されている。粥腫４５２及び４５６は、７０％を越えており、３次元画像１０６上でぞれぞれ標識領域４７０及び４７２として示されている。標識領域４７０及び４７２は３次元画像１０６の残りの部分からは、異なった色により着色する、斜線により標識する、動かすなどにより区別されている。
【０１１０】
本システムにより、操作者が自分の医学的知識及び経験に従って、例えばこのプラーク領域がシステムが示したものとは異なっていると認めた場合には、操作者は手動で画面上のマークを修正することができる、ということを指摘しておく。更に、本システムは管腔の様々な層（即ち、中膜、外膜及び内膜）をＧＵＩ４５０に様々な色で示すことができる、ということを指摘しておく。
【０１１１】
以下に管腔の臓器タイミング信号を検出する方法を記載するが、この臓器タイミング信号は心臓サイクル又は呼吸サイクルによるものであり、ＥＣＧモニタではなくＭＰＳを用いて検出する方法である。本明細書で以下に用いる用語「時間タグ付け」とはデータ要素をそのデータ要素を取得した正確な時刻に関連付ける処理（例えば、ＭＰＳ座標の測定値をその測定値を取得した正確な時刻に関連付ける）を称する。複数のＭＰＳセンサ（例えば、カテーテル先端に取り付けられたもの、２次元画像取得装置に取り付けられたもの、患者の体に取り付けられたもの及び手術台に取り付けられたもの）により取得されたデータは時間タグ付けされている。本明細書で以下に記載しているように送信機５９０Ａ（図１１）、５９０Ｂ及び５９０Ｃと同様の複数の送信機を２次元画像取得装置に取り付けた場合には、ＭＰＳセンサを２次元画像取得装置に取り付ける必要はない、ということを指摘しておく。この場合の理由は、２次元画像取得装置の座標系はＭＰＳの座標系と位置合わせされているからである。２次元画像取得装置により取得された２次元画像も又時間タグ付けされている。時間タグはデータベース（図示せず）に蓄えられたデータ要素を処理する際に考慮される。
【０１１２】
レイテンシ（応答待ち時間）補正は、時間タグ付けされたすべてのデータ要素に対して行われる。一般に、２次元画像取得装置により取得された２次元（２Ｄ）画像組からの画像フレームは、その時間タグが対応するＭＰＳデータ組の時間タグと一致するようにシフト（移動）させる（即ち、同時に取得したＭＰＳ座標の読取り値と画像とを互いに一致させる。）。
【０１１３】
本明細書に以下で用いる用語「対応するデータ組」とは、同じ時間タグを有する一対のデータ組を称する。データ組の時間タグとは、データ組内の要素の時間タグの組を称する、ということを指摘しておく。例えば、ＭＰＳデータ組中の読取り値が２次元画像データ組中の画像と同じ時間タグを有する場合には、ＭＰＳデータ組は２次元画像データ組に対応している。
【０１１４】
対応するデータ組とは、医療手順における同一セッションで生成されたデータ組のことを称する。本明細書で以下に用いる用語「対応しないデータ組」とは、異なった時間タグを有する一対のデータ組のことを指す。例えば、ＭＰＳデータ組中の読取り値が２次元画像データ組中の全画像とは異なった時間タグを有する場合には、ＭＰＳデータ組は２次元画像データ組とは対応しない。対応しないデータ組とは（同一の又は別の医療手順における）異なったセッションで記録されたデータ組を示す。
【０１１５】
更に図９を参照して説明し、図９は 臓器の動きとともに動くＭＰＳセンサの位置情報により患者の臓器の臓器タイミング信号を測定する方法の概略図であり、本発明の更なる実施例により動作するものである。手順５００において、データ組はＭＰＳから取得する。それぞれのデータ組には、２次元画像取得装置、カテーテル、患者の体の選択領域又は患者が横になっている手術台の１連の位置座標測定値が含まれており、これらはそれぞれのＭＰＳセンサから受信される。
【０１１６】
ＭＰＳは検出した電磁界を処理して対応する位置座標測定値を取得し、これらはその後にデータベースに記憶される。各ＭＰＳセンサの位置座標測定値は時間タグ付けされている、又は測定値を取得した正確な時刻に関連づけられている。従って、各ＭＰＳデータ組は、カテーテル先端に取り付けられたＭＰＳセンサから受信されたものであって、カテーテルが時間とともに動く正確な軌跡を示す座標測定値の集積を含む。
【０１１７】
手順５０２において、心臓の位相情報を心臓の動きから取得する。特に、心臓の位相情報を、カテーテル先端に取り付けたＭＰＳセンサから出るデータストリームから取得する。手順５０２は手順５０４、５０６、５０８、５１０及び５１２より成る。
【０１１８】
手順５０４において、周期運動の周波数は、時間タグ付けされたＭＰＳデータ組中で検出され識別される。カテーテルを管腔１０８内において操作する際、カテーテルの動きは２つの追加的要素により影響を受ける。第１の要素は収縮及び拡張といった心臓の活動、即ち心臓の動きに関するものである。心臓の動きは様々な角度、周期的な間隔での収縮又は拡張といった特定の態様で管腔１０８に影響を及ぼす。第２の要素は吸入及び呼出といった呼吸活動又は呼吸による動きに関するものである。呼吸による動きは様々な角度、周期的な間隔での収縮又は拡張といった特定の態様で管腔１０８に影響を及ぼす。合わせて、カテーテルの全体の動きはカテーテル操作に関連した動きに重ね合わせた心臓の運動及び呼吸の運動から成る（これは管腔系の局所解剖に対応する。）。
【０１１９】
心臓の運動及び呼吸性の運動は本質的にサイクル的なものであるので、サイクルの周波数をカテーテルの軌跡全体において検出することができる。心臓の動きに関連する特有の周波数は、呼吸性の運動に関連する特有の周波数とは異なる特性を示す。心臓の動きに関連する特有の周波数は、検出した周波数から識別される。同様に、呼吸性の運動に関連する特有の周波数は、検出した周波数から識別される。プロセッサはＭＰＳデータについての解析を行い、関連する周期運動の周波数を識別する。
【０１２０】
手順５０６において、周期運動の周波数は、時間タグ付けされたＭＰＳデータ組から、フィルタで取り出される。手順５０４において検出された周期運動の周波数はカテーテルの全体的な軌跡から取り出される。残りの運動成分はカテーテル操作の中心軸に対応し、これは血管の局所解剖、即ち「中心線軌跡」（手順５１４として参照する）を示す。ＭＰＳデータ組に関連する時間タグは、取り出した周期運動の周波数の各々について保持される。プロセッサはＭＰＳデータ組から関連する周期運動の周波数を取り出す。
【０１２１】
手順５０８において、心臓の動きによる管腔１０８の機械的な動き、即ち「心臓軌跡」を、ＭＰＳデータ組から、及び取り出した周期運動の周波数から再構成する。特に、心臓軌跡を心臓運動に関連する予め識別した特有の周波数に応じて再構成する。再構成された心臓軌跡は例えば、一定期間中の心臓の動きによる管腔１０８の軌跡を示すグラフによって反映することができる。プロセッサは関連のある周期運動の周波数を分析して、心臓軌跡の再構成を行う。
【０１２２】
手順５１６において、呼吸運動による管腔１０８の機械的運動、即ち「呼吸軌跡は」をＭＰＳデータ組から、及び取り出した周期運動の周波数から再構成する。特に、呼吸軌跡を、呼吸運動に関連する予め識別した特有の周波数に応じて再構成する。再構成された呼吸軌跡は例えば、一定期間中の呼吸運動による管腔１０８の軌跡を示すグラフによって反映することができる。プロセッサは関連のある周期運動の周波数を分析して、呼吸軌跡の再構成を行う。
【０１２３】
呼吸軌跡の再構成は体外参照センサ（患者の体及び手術台に取り付けられたＭＰＳセンサ）から取得された座標測定値のみに基づくものであってよい。追加的な参照センサを患者の体（即ち、体外又は体内）に取り付けて対して、呼吸パターンを監視することができる。例えば、血管内センサをこの目的で用いることができる。
【０１２４】
このセンサは、呼吸運動に関するサポート（支援）データを提供し、より正確に呼吸運動に関連する周期運動の周波数を測定するための確認機構としての役割を果たす。追加的な心臓のデータを収集するために、同じ又は追加的なセンサを確認機構として、又は心臓の位相を検出するためのサポートデータを提供するために用いることができる。
【０１２５】
手順５１０において、再構成した心臓軌跡上で位相の検出を行う。心臓軌跡は心臓の様々な位相又は活動状態から成っており、心臓サイクル内の様々な点に対応する。位相はサイクル毎に周期的に繰り返される。位相を検出する際に、再構成した心臓軌跡上で心臓の複数の活動状態が識別される。プロセッサは心臓軌跡を分析し、様々な心臓サイクルの位相を識別する。
【０１２６】
更に図１０Aを参照して説明し、図１０Aは、心臓軌跡の電気信号表現及び機械的信号表現の概略図である。心臓軌跡の機械的信号表現は、その全体を５５０で参照し、複数の心臓サイクル５５２、５５４及び５５６の各々における活動状態Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のような心臓の活動状態（即ち、心臓サイクルの位相）を複数有する。心臓軌跡の機械的表現は、ＭＰＳデータ組から再構成された心臓軌跡、及び取り出された周期運動の周波数（手順５０６及び５０８）に対応する。心臓軌跡の電気信号表現は、その全体を５５８で参照し、心臓サイクル５５２、５５４及び５５６の各々における同じ活動状態Ｔ１、Ｔ２及びＴ３を表わす。
【０１２７】
しかし、これらの活動状態が生じる正確な時刻はこれら２つの表現で異なる可能性があり、これは電気的表現では機械的表現に対してわずかな遅れがあるからである。例えば、心臓サイクル５５４の活動状態Ｔ３は心臓軌跡５５０では時刻ｔＡにおいて、心臓軌跡５５８では時刻ｔＢにおいて生じることが示されている。従って、位相を検出するために電気的表現からの情報を用いる際には、活動状態どうしの時間的位置合わせが必要である。心臓軌跡における電気的表現５５８は、ＥＣＧモニタ（図示せず）により取得された電気的タイミング信号に対応する。
【０１２８】
心臓の位相は、少なくともカテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサから、場合によっては患者の体及び手術台に取り付けられた参照センサからのデータ組だけに基づいて検出される、ということを指摘しておく。これらのデータ組は心臓軌跡の機械的表現を提供する。心臓の位相情報を取得するのには体外モニタ装置は必要ではない。
【０１２９】
呼吸運動に関する周期運動成分も、心臓の位相を検出するためのサポートデータとして用いることができる、ということを指摘しておく。更に、位相の検出は再構成した心臓軌跡ではなくもともとのＭＰＳデータ組に基づいて行われ、検出して取り出した周期運動の周波数を用いて行う、ということを指摘しておく。心臓の様々な位相又は活動状態は、手順５００において取得したＭＰＳデータ組に直接に基づいて識別される。
【０１３０】
手順５１２において、心臓の位相情報はＭＰＳデータ組に関連づけられる。カテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサより取得された各データ組は、カテーテルの位置に関連し、その対応する時間要素（即ち、時間タグ）に応じて、複数の活動状態Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の１つと一致する。管腔１０８の位置、結果としてカテーテルの位置は、管腔１０８の異なる活動状態によって異なる。プロセッサは座標読取り値と、これに一致する位相とを関連づけ、その情報をデータベースに記憶する。
【０１３１】
呼吸の位相情報は、心臓の位相情報を心臓運動から取得したのと同様の方法で呼吸運動から取得できる。呼吸活動状態は、再構成した呼吸軌跡上で、呼吸運動に関連した周期運動成分を用いて識別することができる。呼吸運動に関連した周期運動成分は対応しないデータ組との相関において用いることもできる。
【０１３２】
呼吸の位相情報は選択手順５１８において呼吸運動から取得することができる。手順５１８は手順５１６、５２０及び５２２より成る。手順５１６において、呼吸軌跡はＭＰＳデータ組、及び取り出した周期運動の周波数から、手順５０４、５０６及び５０８に関連して本明細書に上に記載してある通りに再構成される。
【０１３３】
手順５２０において、再構成した呼吸軌跡上で位相を検出する。心臓軌跡と同様に、呼吸軌跡は肺の様々な位相又は活動状態より成っており、呼吸サイクル内の様々な点に対応している。肺の活動状態は呼吸軌跡の位相から識別することができる。位相はサイクル毎に周期的に繰り返される。呼吸の活動状態は相を検出する際に再構成した呼吸軌跡上に同定される。プロセッサは呼吸軌跡を分析し、様々な呼吸サイクルの位相を識別する。
【０１３４】
更に図１０Ｂを参照して説明し、図１０Ｂは機械的信号表現における呼吸軌跡の概略図であり、その全体を５６０で参照する。機械的信号表現５６０には、活動状態Ｔ４、Ｔ５及びＴ６といった複数の呼吸活動状態（即ち、呼吸サイクルの位相）を有する。機械的表現５６０は、ＭＰＳデータ組から再構成した呼吸軌跡及び、手順５０８において取り出した周期運動の周波数に対応する。
【０１３５】
カテーテルに取り付けたＭＰＳセンサにより、及び患者の体及び手術台に取り付けたＭＰＳセンサから検出したデータ組のみに基づいて呼吸の位相を検出する、ということを指摘しておく。これらのデータ組は呼吸軌跡の機械的表現を提供する。呼吸の位情報を取得するには体外モニタリング装置は必要ではない。更に、位相の検出は、再構成した呼吸軌跡ではなく、元のＭＰＳデータ組に対して行われ、検出して取り出した周期運動の周波数を用いて行う、ということを指摘しておく。肺の様々な位相又は活動状態は、手順５００において取得したＭＰＳデータ組上でに直接識別される。
【０１３６】
患者の心拍数又は呼吸数の実際の値は、体外モニタリング装置（ＥＣＧモニタのような−図示せず）を全く用いることなく取得できる、ということを指摘しておく。患者の心拍数又は呼吸数はカテーテル、患者の体及び手術台に、個別又は組み合わせて取り付けたＭＰＳセンサのみから取得することができる。
【０１３７】
手順５２２では、呼吸の位相情報がＭＰＳデータ組に関連づけられる。カテーテルに取り付けられたＭＰＳセンサより取得された各データ組は、その対応する時間要素（即ち、時間タグ）に応じて複数の活動状態Ｔ４、Ｔ５及びＴ６の１つに一致する。手順５２２は本明細書で上述した手順５１２に似ている。
【０１３８】
管腔１０８（図１Ａ）内におけるカテーテルの自動操作について以下に記載する。本明細書で以下に用いる用語「位相表示」とは患者の体の管腔系の地図作製のことを称し（例えば、循環系、気管支樹、泌尿器系、腎臓系）、本発明によるシステムが利用し、カテーテルを起点から目的地点に向かって操作する。地図作製は２次元であっても３次元であってもよい。或いは又、用語「位相表示」には管腔系においてたどる経路のみを含むものであってもよい。
【０１３９】
更に図１１及び１２を参照して説明する。図１１は患者の体内の管腔内においてカテーテルを自動的に操作するシステムの概略図であり、その全体を５８０で参照し、本発明の他の実施例により構成され、動作するものである。図１２は図１１のシステムの画像システムが３次元における管腔内の経路の座標を特定する方法の概略図である。
【０１４０】
図１１に示すように、システム５８０にはジョイスティック５８２、コントローラ５８４、移動機構５８６、ＭＰＳ５８８、複数の送信機５９０Ａ、５９０Ｂ及び５９０Ｃ、撮像システム５９２、ＭＰＳセンサ５９４、カテーテル５９６並びにディスプレイ５９８が含まれる。撮像システム５９２には放射線発生器６００及び放射線検出器６０２が含まれる。撮像システム５９２は、Ｘ線システム、透視、Ｃアーム撮像装置、ＣＴ、ＰＥＴ、超音波システムＭＲＩなどとすることができる。
【０１４１】
移動機構５８６は、一対の角運動ローラ６０４Ａ及び６０４Ｂ、一対の直線運動ローラ６０６Ａ及び６０６Ｂ、並びに電気モータ、アクチュエータなどのような各移動要素（図示せず）を有する。しかし、移動機構はカテーテル５９６に本明細書に以下で記載される必要な動きを与える限りにおいて、他の随意的又は追加的要素を有することができる（例えば、摩擦によって直線運動を伝える圧電モータ）。随意的に、移動機構５８６は無菌的に保つために使い捨てとすることができる。コントローラ５８４にはプロセッサ（図示せず）及び管腔１０８（図１Ａ）内においてカテーテル５９６が追従する経路６０８に対応する情報を記憶する記憶ユニットを有する。
【０１４２】
移動機構５８６はジョイスティック５８２及びコントローラ５８４に結合されている。コントローラ５８４は画像システム５９２に結合されている。ＭＰＳ５８８は、コントローラ５８４並びに送信機５９０Ａ、５９０Ｂ及び５９０Ｃに結合されている。ＭＰＳセンサ５９４は導線により（即ち、導電結合）ＭＰＳ５８８に結合されている。ディスプレイ５９８は、ＭＰＳ５８８および撮像システム５９２に結合されている。ＭＰＳセンサ５９４はカテーテル５９６の遠位部分に配置されている。
【０１４３】
医療操作中には、患者の体（図示せず）は放射線発生器６００と放射線検出器６０２の間に位置する。撮像システム５９２は少なくとも一つの自由度を有し、これにより患者の体の複数の画像を様々な方向から取得することができる。撮像システム５９２は、ディスプレイ５９８に２次元画像１０４（図１Ａ）に対応する信号を供給し、これによりディスプレイ５９８は２次元画像１０４を表示する。
【０１４４】
経路６０８は、管腔１０８に対するカテーテル５９６の遠位部分（図示せず）の起点６１２と終点６１４の間の３次元曲線である。起点６１２及び終点６１４はともに撮像システム５９２の視野内にある。経路６０８は医療操作前の撮像セッション中に決定され、記憶ユニットに記憶される。
【０１４５】
コントローラ５８４は経路６０８を例えば、Ｃアーム画像装置を用いて管腔１０８から取得した複数の２次元画像により計算し構成する。例えば、Ｃアームは管腔１０８の２つのＥＣＧゲート２次元画像を、平行ではない２つのＥＣＧゲート画像平面において取得することができる。操作者が起点６１２及び終点６１４を指示すると、Ｃアームは３次元で経路６０８を構成する。コントローラ５８４は経路６０８を、１つ以上の画像処理アルゴリズムに基づき、管腔１０８の背景に対するコントラスト変化に応じて計算する、ということを指摘しておく。
【０１４６】
更に図１２を参照して説明し、撮像システム５９２は、３次元座標系６２０における画像平面６１８上の管腔１０８の画像６１６、及び３次元座標系６２０における画像平面６２４上の管腔１０８の他の画像６２２を取得する。撮像システム５９２は、画像平面６１８と画像平面６２２の間の配向（即ち、これらの間の角度）を認知している。撮像システム５９２は、画像６１６における管腔１０８の特徴６２６及び画像６２２におけるこれに対応する特徴６２８を識別する。撮像システム５９２は、特徴６２６（又は特徴６２８）の３次元座標系６２０内の３次元座標を、特徴６２６及び６３０からそれぞれ画像平面６１８及び６２４へのそれぞれの法線６３０及び６３２どうしの交点６３４を特定することにより測定する。撮像システム５９２は上記手順を管腔１０８の他の特徴について行い、これにより３次元における経路６０８を構成する。
【０１４７】
Ｃアームにより患者の体から取得した２次元画像は、管腔１０８に加えて、管腔１０８の平面とは異なる平面に位置する他の管腔（図示せず）を含み得る。（即ち、これらの追加的な管腔は取得した画像において管腔１０８と重なる。）このような場合には、操作者が起点６１２及び終点６１４を示す際に、Ｃアームにとっては、操作者が管腔１０８を貫通する経路に関心があるということは明らかなことではなく、Ｃアームは２次元画像上で管腔１０８と重なり合った他の管腔を貫通する経路（図示せず）を構成することがあり得る。従って、Ｃアームは他の画像平面において管腔１０８の他の２次元画像を取得し、これにより新たな２次元画像において管腔１０８が他の管腔と重なり合わないようにする。
【０１４８】
医療操作を行う前に、ＭＰＳ５８８及び撮像システム５９２の座標系は共通の２次元座標系に対して設定され、医療操作中にディスプレイ５９８は、ＭＰＳセンサ５９４のリアルタイム表示１１０を２次元画像１０４上に重ね合わせる。この方法は本明細書で上記に図６Ｃに関連して説明してる。ディスプレイ５９８により表示された情報は、医療操作中に術者がカテーテル５９６の遠位部分の管腔１０８に対する位置を観察するのに役立つ。この２次元座標系は例えば以下の方法により決定することができる。
【０１４９】
ＭＰＳ５８８の３次元座標系と画像システム５９２の３次元座標系の間の第１変換モデルが決定されている。画像システム５９２の３次元座標系と画像システム５９２の２次元座標系の間の第２変換モデルが決定されている。ＭＰＳ５８８の３次元座標系は、第１変換モデルをＭＰＳ５８８の３次元座標系に適応することにより、画像システム５９２の３次元座標系に変換される。
【０１５０】
第１変換モデルは、ＭＰＳ５８８の３次元座標系における点の組、及び画像システム５９２の３次元座標系における点の他の組により決定される。第２変換モデルは、画像システム５９２の外部変数（即ち、画像システム５９２の３次元座標系における点の組）及び画像システム５９２の内部変数（例えば、レンズ核度、焦点距離、拡大率）により決定される。
【０１５１】
以下はシステム５８０の操作についての説明であり、これは患者の頚部領域の血管における操作を行うためのものである。この場合に、経路６０８は腋窩動脈（管腔１０８により示される）内における３次元曲線であり、第１肋骨領域（即ち、起点６１２）から甲状頸動脈（即ち、終点６１４）までの経路を標識している。医療処置を行う台において、術者はカテーテル５９６を患者の体に右橈骨動脈（図示せず）を通して挿入し、手動でカテーテル５９６を起点６１２まで操作する。
【０１５２】
この時点では、システム５８０が引き続きカテーテル５９６を終点６１４まで自動的に操作する。送信機５９０Ａ、５９０Ｂ及び５９０Ｃにより生成された電磁界に反応して、ＭＰＳセンサ５９４はＭＰＳセンサ５９４の３次元的位置に関する信号を導線６１０を経由してＭＰＳ５８８に送る。或いは又、ＭＰＳセンサ５９４はＭＰＳ５８８と無線で、導線６１０なしで接続しており、この場合には、ＭＰＳセンサ５９４はこの位置信号をＭＰＳ５８８に無線で送る。
【０１５３】
ＭＰＳ５８８はＭＰＳセンサ５９４の座標をＭＰＳセンサ５９４から取得した信号により測定する。ＭＰＳ５８８は、ＭＰＳ５８８の３次元座標系におけるＭＰＳセンサ５９４の座標に関する信号をコントローラ５８４に送る。ＭＰＳ５８８は、本明細書で上述したように、撮像システム５９２の２次元座標系におけるＭＰＳセンサ５９４の座標に関する信号をディスプレイ５９８に送る。
【０１５４】
医療操作全体を通して、ディスプレイ５９８は管腔１０８によりの手術領域（即ち、起点６１２と終点６１４の間の部分）の２次元画像１０４を撮像システム５９２から受信した信号により表示する。ディスプレイ５９８はまたＭＰＳセンサ５９４（即ち、カテーテル５９６の遠位部分）の現在位置の表示１１０を２次元画像１０４に重ね合わせて、ＭＰＳ５８８から受信した信号により表示する。或いは又、ＭＰＳセンサの現在位置を管腔（例えば、冠動脈血管樹）の３次元画像に重ね合わせることができる。
【０１５５】
経路６０８の代わりに、コントローラは患者の管腔系の局所解剖表示を用いて、移動機構を制御してカテーテルを管腔系内の起点から終点まで操作することができる。この場合には、コントローラは最良の経路を決定し、カテーテルを終点まで到達される。コントローラはナビゲーション処理中の発見（例えば、閉塞した経路、予期したよりも狭い管腔）に基づいてリアルタイムに経路を変更することができる、ということを指摘しおく。コントローラは、ＭＰＳセンサによりリアルタイムで提供されたフィードバックに従い、並びにＭＰＳセンサの実際の位置及び方向と予想された位置及び方向とを比較することにより、経路を修正することができる。更に、コントローラは計画プロセス用の３次元地図として用いた所定の３次元経路を修正することができる。
【０１５６】
本システムには更に、ＭＰＳ及びディスプレイに接続したプロセッサ（図示せず）並びにＥＣＧのような、プロセッサに接続された臓器モニタを含むことができる。臓器モニタは、監視臓器の臓器タイミング信号を監視し、それぞれの信号をプロセッサに送る。プロセッサは管腔の画像に関する映像信号をディスプレイに送信し、この画像は臓器モニタにより検出された監視臓器の現在の活動状態に対応するものである。ディスプレイは、監視臓器のタイミング信号（例えば、患者の心拍）による管腔の動きを考慮しながら、ＭＰＳセンサの表示を管腔の再構成画像に重ね合わせて表示する。ディスプレイは管腔の３次元再構成画像を表示することができる。この３次元再構成画像は患者の体の座標系に対して表示される。
【０１５７】
或いは又、医療測位システムは臓器タイミング信号をフィルタで取り出し（即ち、フィルタ処理したＭＰＳ読取り値を生成し）、そして管腔の座標系におけるＭＰＳセンサの現在位置を、患者の体の座標系におけるＭＰＳセンサの複数の位置から取り出すことができる。この場合には、コントローラは局所解剖表示及びカテーテル先端の位置を、取り出したＭＰＳ測定値に応じて更新する。コントローラは、更新した局所解剖表示及び更新したカテーテル位置に応じて移動機構を制御する。更に、ディスプレイは更新した局所解剖表示及びカテーテルの遠位の位置の更新した表示を、ほぼ静止した管腔の３次元再構成画像上に重ね合わせて表示することができる。
【０１５８】
移動機構５８６はコントローラ５８４から受信した命令に従って動作し、カテーテル５９６を経路６０８に沿って起点６１２から終点６１４まで操作する。この目的のために、一対の角運動ローラ６０４Ａ及び６０４Ｂはカテーテル５９６をカテーテル５９６の長手方向軸（図示せず）に対して時計回り及び反時計回りにねじり、一対の直線運動ローラ６０６Ａ及び６０６Ｂはカテーテル５９６を前後に動かす。コントローラ５８４は絶えず、ＭＰＳ５８８からＭＰＳセンサ５９４の３次元座標に関する信号を任意時刻に受信し（即ち、フィードバック）、これにより移動機構５８６は経路６０８に沿った運動において生じ得る誤差を修正することができる。このような修正は以下のように行われる。
【０１５９】
コントローラ５８４は所定の時間増分において信号を移動機構５８６に送信し、カテーテル５９６を所定の変位増分だけ進める。コントローラ５８４はカテーテル５９６の遠位部分の進行を（ＭＰＳ５８８から受信した位置信号により）測定し、この進行がカテーテル５９６が進行すると想定された所定の変位にほぼ等しいか否かをチェックする。実際に検出された進行が所定の変位増分に一致しない場合には、コントローラ５８４はカテーテル５９６が経路６０８に従って進むのを妨害する障害物（図示せず）に接触したと判断する（例えば、カテーテル５９６の遠位部分が分岐点６３６において行き詰まることがあり得る）。
【０１６０】
この場合には、コントローラ５８４は移動機構５８６に信号を送信し、カテーテル５９６を選択した変位増分だけ管腔内を後退させ、また選択した量だけカテーテル５９６の遠位部分をねじる。このようにねじった後、コントローラ５８４は移動機構５８６に信号を送信し、所定の変位増分だけカテーテル５９６を進める。このように、移動機構５８６はカテーテル５９６を操作して障害を克服し、所定の分岐（この場合には、分岐点６３６における甲状頸動脈）内に入れることができる。
【０１６１】
コントローラ５８４がＭＰＳ５８８からリアルタイムフィードバックとして受信した３次元位置情報により、コントローラ５８４は移動機構５８６の動作を制御して３次元でカテーテル５９６を操作することができる。従って、システム５８０は、術者が２次元ディスプレイにより２次元でしかカテーテル５９６を操作することができなかった従来技術のシステムに対する利点を提供する。システム５８０により、フィードバック指向のリアルタイム修正を行いながらカテーテル５９６を管腔１０８を通して３次元で自動操作し、管腔１０８内の終点６１４まで到達させることができる。
【０１６２】
撮像システム５９２（例えば、Ｃアーム）は様々な方向から管腔１０８を検出し、ディスプレイ５９８が２次元画像１０４を表示するために必要な情報を提供することができる。撮像システム５９２は、画像平面（図示せず）からの経路６０８の平均距離が最小となる１つの特定撮像方向を選択する。Ｘｉが経路６０８上の点ｉから画像平面に対して垂直な距離とするならば、ｉ＝１、２、３．．．Ｎとして、最小平均距離は次式のように表わされる。
【数２】
経路６０８が空間内の複数の曲線に追従して２次元経路から大幅にはずれる場合には、撮像システム５９２は経路６０８を異なる部分に分割し、式１を満たすような各部分に異なる画像平面を選択することにより２次元画像１０４のための情報を作成することができる。
【０１６３】
１つ以上のＭＰＳセンサをカテーテルの遠位部分に設置することができる、ということを指摘しておく。カテーテルの遠位部分に「カーブバック（曲げ戻り）」機能を付与してある場合にはこのような構成は非常に重要となる。「カーブバック」運動は、例えば電場応答性高分子（ＥＡＰ）を用いることにより付与することができる。移動機構には同様に適切な回転力をカテーテルの遠位部分に与えるために必要な要素が付与してある。更に、複数のＭＰＳを用いることで、ディスプレイは遠位部分の現在の幾何学的形状を表示することができる。
【０１６４】
更に、コントローラは、カテーテルが障害物により阻止された際にカテーテルの遠位部分の幾何学的形状に関するより完全な情報を取得することができ、これにより操作を迅速に行うことができる。例えば、コントローラがカテーテルの遠位部分が予期せずに屈曲していることを検出すれば、コントローラはカテーテル先端が管腔内において障害物と接触していると判断する。コントローラは例えば管腔内の所与の点におけるＭＰＳセンサの検出された方向と、管腔内の同じ点における経路の計算された傾斜とを比べることにより、このような判断を行う。検出された方向と計算された傾斜とが一致しない場合には、コントローラはカテーテルが障害物に面していると判断し、移動機構にカテーテルを障害物から後退させるように指示する。
【０１６５】
術者が移動機構５８６による自動操作に満足しない場合には、術者はコントローラ５８４を無効にし、ジョイスティック５８２を用いて移動機構５８６を手動で操作することができる。操作者はジョイスティック５８２を用いてシステム５８０の操作のいかなる段階であろうと介入することができる。これがシステム５８０の操作の半自動モードであり、ここではコントローラ５８４は移動機構５８６がカテーテル５９６を操作して経路６０８の通常の部分を通し、経路６０８のより複雑な部分では操作者がシステム５８０を制御する。手動で介入する場合には、ジョイスティック５８２はいかなる自動動作にも優先する。自動モード及び手動モードのいずれにおいても、ディスプレイ５９８上のカテーテル５９６の先端の表示１１０を見ることにより、操作者は管腔内におけるカテーテルの進行の視覚的フィードバックを得ている、ということを指摘しておく。
【０１６６】
本発明の他の実施例により、プロセッサは重ね合わせ画像を生成するが、この画像には管腔内の選択位置の表示を管腔のリアルタイム画像上に重ね合わせたものが含まれる。リアルタイム画像にはリアルタイムにおける管腔内のカテーテル及び医療装置の画像が含まれている。重ね合わせ画像を用いて、操作者は先端に医療装置を有するカテーテルを管腔内において選択位置に向けて視覚的に操作することができる。
【０１６７】
次に、図１３、１４Ａ及び１４Ｂを参照して説明する。図１３はシステムの概略図であり、その全体を６６０で参照し、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。図１４Ａは、マーク付け段階における図１３の患者の体内の管腔の第１画像の概略図であり、この画像は図１３のシステムの画像取得装置により取得され、第１観察方向からのものである。図１４Ｂは、マーク付け段階における図１３の管腔の第２画像の概略図であり、この画像は図１３のシステムの画像取得装置により取得され、第２観察方向からのものである。
【０１６８】
図１３に示すように、システム６６０には画像取得装置６６２、ユーザーインターフェイス６６４、プロセッサ６６６、ディスプレイ６６８、医療測位システム（ＭＰＳ）６７０、送信機６７２、並びにＭＰＳセンサ６７４及び６７６が含まれる。画像取得装置６６２には構造部材６７８、移動機構６８０、放射源６８２及び画像検出器６８４が含まれる。プロセッサ６６６はユーザーインターフェイス６６４、ディスプレイ６６８、及びＭＰＳ６７０に接続されている。ＭＰＳ６７０は送信機６７２及びＭＰＳセンサ６７４及び６７６に接続されている。移動機構６８０、放射源６８２、及び画像検出器６８４は構造部材６７８に接続されている。
【０１６９】
ＭＰＳセンサ６７４はベッド６８８上に横たわっている患者６８６の体に強固に固定されている。ＭＰＳセンサ６７６は画像取得装置６６２にしっかりと固定されている。ＭＰＳセンサ６７４及び６７６はそれぞれ送信機６７２の発する電磁放射に応答する。ＭＰＳ６７０は、ＭＰＳセンサ６７４及び６７６それぞれの出力により、患者６８６の体の位置及び画像取得装置６６２の位置を測定する。従って、画像取得装置６６２の全ての動き及び患者６８６の体の全ての動きはＭＰＳ６７０に関する３次元座標系内で規定される。画像取得装置６６２がＭＰＳ６７０と位置合わせされている場合には、ＭＰＳセンサ６７６をシステム６６０からなくすことができる。ＭＰＳ６７０の代わりに、光学的、音響的のような他の位置検出装置を用いて患者６８６の体の動き及び画像取得装置６６２の動きを規定することができる。
【０１７０】
放射源６８２は患者６８６の体の上に位置している。画像検出器６８４は患者６８６の体の下の配置されている。移動機構６８０により構造部材６７８がベッド６８８の長手方向の軸（図示せず）に対してほぼ平行な軸（図示せず）の周りに、矢印６９０及び６９２で示す方向に回転することができる。図１３を参照して説明する例では、画像取得装置６６２はＣアームＸ線装置である。しかし、画像取得装置はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置、核磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）、陽電子放射断層撮影装置（ＰＥＴ）、単光子放射型コンピュータ断層撮影装置（ＳＰＥＣＴ）、超音波画像検出器、赤外線画像検出装置、Ｘ線撮像装置、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）検出器などとすることもできる、ということを指摘しておく。ユーザーインターフェイス６６４は接触型（例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチスクリーン）、音声によるもの（例えば、マイク、スピーカ）、触覚に基づくもの（例えば、力フィードバック・ジョイスティック）などであってもよい。
【０１７１】
更に図１４Ａに示すように、画像取得装置６６２は第１観察方向から患者６８６の体の管腔７２２の画像７２０を取得する。図１４Ｂに示しように、画像取得装置６６２は第２観察方向から患者６８６の体の管腔７２２の画像７２４を取得する。画像７２０はボリューム（即ち、患者６８６の体のうち関心のある領域）を第１平面（図示せず）上に投射したものである。画像７２４は同じボリュームを第２平面（図示せず）上に投射したものである。
【０１７２】
操作者（図示せず）はプロセッサ６６６に対して、ユーザーインターフェイス６６４を介して、画像７２０上のマーク７２６、７２８及び７３０を指示することにより選択位置に関する位置情報を入力する。マーク７２６、７２８及び７３０は管腔７２２内における選択位置を示しており、医療装置（図示せず）をこれらの選択位置に向けて操作する。医療装置はカテーテル７３２の先端に設置する（図１３）。例えば、マーク７２６はステント（図示せず）の前端が配置されるべき位置を示しており、マーク７３０はステントの後端が配置されるべき位置を示しており、マーク７２８はステントの中央が配置されるべき位置を示している。操作者はプロセッサ６６６にユーザーインターフェイス６６４を介して、画像７２４上にマーク８０２（図１４Ｂ）、８０４及び８０６を指示することにより同じ選択位置に関する位置情報を入力する。
【０１７３】
マーク７２６、７２８、７３０、８０２、８０４及び８０６の各々により規定される選択位置は３次元座標系における２つの座標にのみ関連している。プロセッサ６６６は３次元座標系における選択位置の３つめの座標を、マーク７２６、７２８、７３０、８０２、８０４及び８０６のいくつかの各３次元座標により、３次元座標系における選択位置の第３の座標を特定する。プロセッサ６６６は例えば、マーク８０８（図１５Ａ）の座標をマーク７２６及び８０２の座標により、マーク８１０の座標をマーク７２８及び８０４の座標により、マーク８１２の座標をマーク７３０及び８０６により測定する。
【０１７４】
本発明の他の実施例により、画像取得装置は３次元座標系において定義される座標を有する平面に沿った管腔の画像（図示せず）を取得する（例えば、超音波画像）。このような場合には、各マークの３つの座標は全て３次元座標系において定義されているので、操作者はマークを画像上で１回指示すれば十分である。
【０１７５】
本発明の他の実施例により、画像取得装置は管腔の３次元画像を取得する（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴの場合）。このような場合には、３次元画像の全てのスライスは３次元座標系において定義されているので、操作者は選択位置を画像上で１回だけマーク付けすれば十分である。或いは又、ディスプレイ６６８は管腔の立体画像を表示し、この場合には操作者は選択位置を立体画像上で１回だけマーク付けすれば十分である。
【０１７６】
次に図１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ及び１６Ｂを参照して説明する。図１５Ａは、図１３のカテーテルを管腔内の選択位置に向けて視覚的に操作する際における図１３の患者の管腔のリアルタイムでの２次元画像の概略図である。図１５Ｂは、カテーテルを管腔内の選択位置に向けて自動的に操作する際における管腔のリアルタイムの２次元画像の概略図である。図１６Ａは、カテーテル先端に設置された医療装置が選択位置に到達した際における図１５Ａの管腔の概略図である。図１６Ｂは、医療装置が選択位置に到達した際における図１５Ｂの管腔の概略図である。
【０１７７】
図１５Ａに示すように、管腔７２２（図１３）のリアルタイム重ね合わせ２次元画像７６０には、カテーテル７３２のリアルタイム画像、医療装置７６２のリアルタイム画像並びにマーク８０８、８１０及び８１２が含まれている。リアルタイム重ね合わせ２次元画像７６０における医療装置７６２のリアルタイム画像の前端及び後端はそれぞれ線７６４及び７６６により示されている。
【０１７８】
図１６Ａに示すように、操作者はカテーテル７３２を管腔７２２内において視覚的に操作する。線７６４及び７６６がそれぞれ標識８０８及び８１０に並ぶ際に、操作者は医療装置７６２が実際に選択位置に配置され、医療操作を行う準備が整ったことを確認する。
【０１７９】
図１５Ｂについて、管腔７２２のリアルタイム重ね合わせ３次元画像７９０にはカテーテル７３２のリアルタイム画像、医療装置７６２のリアルタイム画像、並びにマーク７９２、７９４及び７９６を含む。リアルタイム重ね合わせ３次元画像７９０は３次元座標系において定義されているので、操作者がプロセッサ６６６に入力した任意の点の位置情報は３つの座標に関連している。従って、マーク７９２、７９４及び７９６はそれぞれ３次元座標系における３つの座標に関連している。リアルタイム重ね合わせ３次元画像７９０における医療装置７６２のリアルタイム画像の前端及び後端はそれぞれ楕円７９８及び８００２より表示されている。
【０１８０】
図１６Ｂに示すように、操作者はカテーテル７３２を管腔７２２内において視覚的に操作する。楕円７９８及び８００がそれぞれマーク７９２及び７９６に並ぶ際に、操作者は医療装置７６２が実際に選択位置に配置され、医療操作を行う準備が整ったことを確認する。或いは又、ディスプレイ６６８はリアルタイム重ね合わせ３次元画像を立体画像として表示する。
【０１８１】
次に図１７について説明するが、図１７は図１３のシステムを操作する方法の概略図であり、本発明の他の実施態様に従うものである。手順８４０において、患者の体の管腔内における選択位置に関する位置情報を受信するが、この位置情報は管腔の管腔画像に関連付けられ、この管腔画像は３次元座標系に関連付けられている。図１３、１４Ａに示すように、操作者はユーザーインターフェイス６６４を介して画像７２０上にマーク付けすることにより、プロセッサ６６６にマーク７２６、７２８及び７３０に関する位置情報を入力する。図１３、１４Ｂに示すように、操作者はユーザーインターフェイス６６４を介して画像７２４上にマーク付けすることにより、プロセッサ６６６にマーク８０２、８０４及び８０６に関する位置情報を入力する。マーク７２６、７２８、７３０、８０２、８０４及び８０６はそれぞれ２次元座標の組に関連づけられている。
【０１８２】
手順８４２において、３次元座標系における選択位置の座標を特定する。図１３、１４Ａ、１４Ｂ及び１５Ａに示すように、プロセッサ６６６は、マーク７２６及び８０２の座標によりマーク８０８の座標を、マーク７２８及び８０４の座標によりマーク８１０の座標を、マーク７３０及び８０６の座標によりマーク８１２の座標を特定する。マーク８０８、８１０及び８１２は３つの座標に関連づけられている。
【０１８３】
プロセッサ６６６は管腔のリアルタイムナビゲーション画像を生成する（手順８４４）。リアルタイムナビゲーション画像は３次元座標系と関連づけられており、医療装置のリアルタイム医療装置画像を含んでおり、この医療装置は管腔内において操作されるカテーテルの先端に配置されている。
【０１８４】
手順８４６において、選択位置に関する表示はリアルタイムナビゲーション画像に重ね合わされており、これにより操作者は視覚的に医療装置を選択位置に向かって誘導することができる。図１３及び１５Ａに示すように、プロセッサ６６６は、マーク８０８、８１０及び８１２の表示を管腔７２２、カテーテル７３２、及び医療装置７６２のリアルタイム２次元画像に重ね合わせることにより、リアルタイム重ね合わせ２次元画像を生成する。従って、操作者はリアルタイム２次元画像７６０に従い医療装置７６２を選択位置に向かって視覚的に誘導することができる。
【０１８５】
本発明の他の実施例により、ＭＰＳカテーテルを管腔内にて動かすことにより、患者の臓器の様々な活動状態に対応した管腔内におけるＭＰＳカテーテルの様々な軌跡が特定される。各軌跡は３次元ＭＰＳ座標系において規定され、対応する活動状態で時間タグ付けされる。各軌跡は、リアルタイム２次元画像に関連づけられた活動状態に応じて、管腔のリアルタイム２次元画像上に重ね合わせられる。この重ね合わせリアルタイム２次元画像は、臓器タイミング信号モニタにより検出された臓器タイミング信号に関連づけられており、ディスプレイ上に表示され、これにより操作者は選択位置を重ね合わせリアルタイム２次元画像上にマーク付けすることができる。操作者は、図５の方法を用いて本明細書で上述したように、自動又は手動で医療装置を選択位置に誘導する。或いは又、操作者は図１７の方法を用いて本明細書で上述したように、視覚的に医療装置を選択位置に誘導する。
【０１８６】
次に、図１８、１９及び２０について説明する。図１８はマーク付け可能な画像を生成するシステムの概略図であり、通常８７０として参照され、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。図１９は図１８のシステムを操作する方法の概略図である。図２０は図１８のシステムにより生成したマーク付け可能な画像の概略図である。
【０１８７】
図１８に示すように、システム８７０には画像取得装置８７２、プロセッサ８７４、ディスプレイ８７６、臓器タイミング信号モニタ８７８、ＭＰＳ８８０、複数の送信機８８２、８８４及び８８６、並びにＭＰＳセンサ８８８及び８９０が含まれる。画像取得装置８７２には、構造部材８９２、移動機構８９４、放射源８９６及び画像検出器８９８が含まれる。プロセッサ８７４はディスプレイ８７６、臓器タイミング信号モニタ８７８、ＭＰＳ８８０、及び画像検出器８９８に接続されている。ＭＰＳ８８０は送信機８８２、８８４及び８８６、並びにＭＰＳセンサ８８８及び８９０に接続されている。移動機構８９４、放射源８９６及び画像検出器８９８は構造部材８９２に接続されている。画像取得装置８７２は本明細書において上述した画像取得装置６６２（図１３）と同じものである。画像取得装置８７２は２次元画像取得装置であり、２次元座標系に関連づけられている。
【０１８８】
送信機８８２、８８４及び８８６は放射源８９６に強固に取り付けられている。従って、画像取得装置８７２の２次元座標系はＭＰＳ８８０の３次元座標系と位置合わせされている。ＭＰＳセンサ８８８はベッド９０２上に横たわる患者９００の体に強固に取り付けられている。ＭＰＳセンサ８９０はＭＰＳカテーテル９０４の先端に配置されている。ＭＰＳ８８８及び８９０はそれぞれ送信機８８２、８８４及び８８６が発する電磁放射に応答する。ＭＰＳ８８０はＭＳＰセンサ８８８及び８９０により、患者９００の体の位置及びＭＰＳカテーテル９０４の先端の位置をそれぞれ測定する。
【０１８９】
図１９に示すように、手順９３０において、ＳＭＰ座標系は２次元座標系と位置合わせされている。図１８について、送信機８８２、８８４及び８８６は放射源８９６に強固に取り付けられているので、画像取得装置８７２の２次元座標系はＭＰＳ８８０の３次元座標系と位置合わせされている。
【０１９０】
手順９３２において、患者の体の管腔内における複数のＭＰＳ点を取得し、このＭＰＳ点はそれぞれＭＰＳセンサ６７４座標系に関連づけられており、さらにこのＭＰＳ点はそれぞれ患者の臓器の各活動状態に関連づけられている。図１８に示すように、ＭＰＳカテーテル９０４は患者９００の体の管腔９０６内を動くので、ＭＰＳ８８０は３次元ＭＰＳ座標系におけるＭＰＳカテーテル９０４の各点を複数のＭＰＳ点９０８（図２０）において測定する。臓器タイミング信号８７８は患者９００の臓器（例えば、心臓）（図示せず）の活動状態を測定する。プロセッサ８７４は各ＭＰＳ点９０８の３次元座標をＭＰＳ８８０から受信した点情報により測定する。プロセッサ９７４は各活動状態に対応する臓器タイミング信号モニタ８７８から受信したデータを、図６Ｂに関連して本明細書で上述した手順と同様に、各３次元座標の組に関連づける。ＭＰＳ点９０８は、管腔９０６内におけるＭＰＳカテーテル９０４を進めている間（即ち前進中）、又は戻している間（即ちプルバック中）に取得することができる。
【０１９１】
手順９３４において、管腔の２次元画像を取得し、この２次元画像は２次元座標系と関連づけられており、さらにこの２次元画像は臓器の臓器タイミング信号と関連づけられている。図１８に示すように、画像取得装置８７２は管腔９０６の２次元画像を取得する。この２次元画像は静止画像、連続画像（即ち、シネループ）、又はリアルタイム画像とすることができる。この２次元画像は画像取得装置８７２の２次元座標系において定義される。プロセッサ８７４はこの２次元画像を画像検出器８９８から受信し、このデータを患者９００の臓器の臓器タイミング信号に関連づける。臓器タイミング信号には臓器の様々な活動状態に対応するデータが含まれている。プロセッサ８７４は各活動状態を対応する２次元画像に関連づける。
【０１９２】
手順９３６において、複数の３次元時間軌跡の表現をＭＰ点により決定し、各軌跡はそれぞれの各活動状態に対応している。図１８及び２０に示すように、プロセッサ８７４は、軌跡表現９１０と同様に、各活動状態に対応する軌跡表現を、その活動状態に対応するＭＰＳ点を連続的に接続することにより決定する。プロセッサ８７４は他の活動状態に対応する同様の軌跡表現を同様の方法で決定する。各軌跡表現は３次元（３次元ＭＰＳ座標系という意味において）であり、臓器の特定の活動状態に対応する。各軌跡表現を例えば、図６Ｂと組み合わせて本明細書に上述したように決定することができる。
【０１９３】
手順９４０において、軌跡表現を各活動状態に応じて２次元画像上に重ね合わせる。図６Ａ、１８及び２０に示すように、プロセッサ８７４は手順９３８において決定した各軌跡表現を２次元画像上に重ね合わせる。例えば、２次元画像９１２（図２０）は活動状態Ｔ２（図６Ａ）に対応しており、活動状態Ｔ２に対応する軌跡表現９１０を２次元画像９１２上に重ね合わせている。
【０１９４】
２次元画像９１２はマーク付け可能な画像であり、操作者はこの画像を利用して、医療装置を管腔９０６内において誘導すべき選択位置をこの画像上にマーク付けすることができる。操作者は選択位置を、手順１６０に従い、本明細書で上述したように、プロセッサに接続したユーザーインターフェイスを介して指示することができる。この目的のために、プロセッサ８７４は各ＭＰＳ点９０８に関するＭＰＳ表現を２次元画像９１２上に重ね合わせ、これにより操作者は選択位置を２次元画像９１２上で指示することができる。この選択位置は１つ以上のＭＰＳ表現に関連づけられている。操作者は続けて医療装置を管腔内において、選択位置に向けて手動又は自動で、手順１７２又は１７４に従い誘導することができる。２次元画像がリアルタイム又はシネループである場合には、操作者は２次元画像９１２を誘導中に用いることができる。
【０１９５】
或いは又、操作者は医療装置を誘導する選択位置を手順８４０（図１７）に従って指示することもできる。この場合には、操作者は続けて、手順８４６に従って医療装置を選択位置に向けて視覚的に誘導することができる。
【０１９６】
対象の３次元表現が２次元画像上に投影されている場合には、対象の真の外形は失われる。例えば、球は２次元画像平面上に投影された場合には円に見える。対象が冠動脈のような人体内の管腔である場合には、そのような管腔は屈曲して画像平面に「入ったり」、画像平面から「出たり」する。従って、管腔の真の長さは失われる可能性がある。この現象を遠近法的短縮と称する。管腔の３次元表現は管腔内のカテーテルの３次元軌跡から構成されているので、本システムは表示された管腔の真の長さに関する情報を操作者に提供する。更に、本システムは２次元画像における管腔の真の長さの表現を操作者に提供する。
【０１９７】
図７に示すように、管腔９０６の軌跡表現９１０を２次元画像９１２上に重ね合わせる。更に、ＭＰＳ点９０８は、軌跡９１０表現上に等間隔で配置されており、これらもまた２次元画像９１２上に重ね合わせられている。従って、遠近法的短縮の現象が悪化した場合には、２次元画像９１２の平面上の隣接したＭＰＳ点間の距離は減少して観測される。従って、操作者は管腔９０６の長さの量的な評価と、２次元画像９１２上における遠近法的短縮の現象を評価するための視覚的補助手段の両方を有する。本発明の更なる実施例によれば、遠近法的短縮現象が悪化すればＭＰＳ点を異なった色に色付けする。
【０１９８】
本発明が本明細書で特に図示し説明したものに限定されるものでないことは、当業者にとって明らかである。本発明の範囲は請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１Ａ】図１Ａは、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の概略図であり、ここには患者の体内の管腔系の２次元画像における医療装置の例が示され、これは本発明の実施例により構成され、動作するものである。
【図１Ｂ】図１Bは、ＧＵＩの概略図であり、ここには図１Aの管腔系の管腔の３次元画像における医療装置の他の例が示され、これは本発明の実施例により構成され、動作するものである。
【図２Ａ】図２Aは、図１AのＧＵＩの概略図であり、図１Ａの２次元画像上に管腔系内の選択位置に対応する一連のマーク及び選択位置に向かって進められている医療装置の現在位置の例を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１ＢのＧＵＩの概略図であり、図１Ｂの３次元画像上に図２Ａの一連のマークに対応する他の一連のマーク、及び医療装置の現在位置の他の例を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、医療装置が選択位置に到達した際の図１ＡのＧＵＩの概略図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、医療装置が選択位置に到達した際の図１のＧＵＩの概略図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、検査臓器の活動状態Ｔ１における図１Ａの管腔の２次元画像の概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、活動状態Ｔ２における図１Ａの管腔の他の２次元画像の概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、活動状態Ｔ３における図１Ａの管腔の更なる２次元画像の概略図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、ＧＵＩの概略図であり、ここには図１Ａの管腔内に配置されたカテーテルのＭＰＳセサのリアルタイムのほぼ安定した表示が含まれ、図４Ｂの管腔に重ね合わされている。本ＧＵＩは本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。
【図５】図５は、医療装置を患者の体内の管腔内の選択位置まで到達させる方法の概略図であり、本発明の他の実施例により動作する。
【図６Ａ】図６Ａは、患者のＥＣＧの概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図１Ａの管腔内に設置されたカテーテル先端の軌跡の概略図であり、図６ＡのＥＣＧの各々の活動状態に対応し、本発明の他の実施例により構成される。
【図６Ｃ】図６Ｃは、２次元画像取得装置、ＭＰＳ及びＥＣＧモニタから取得した信号を加工することにより３次元的な臓器の動きに依存した連続画像を再構成するプロセスの概略図であり、追加の画像データを重ね合わせてある。
【図７】図７は、ＥＣＧ並存型の管腔ディスプレイ（即ち、ＧＵＩ）の概略図であり、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。
【図８Ａ】図８Ａは、図１Ａの管腔の実例であり、複数の閉塞領域を有する。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの管腔の選択領域の横断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、ＧＵＩにおける図８Ｂの管腔の表示の概略図であり、本発明の他の実施例により動作するものである。
【図９】図９は、臓器の動きとともに動くＭＰＳセンサの位置情報に従って患者の臓器の臓器タイミング信号を測定する方法の概略図であり、本発明の更なる実施例により動作するものである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、心臓軌跡の電気信号表現及び機械的信号表現の概略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、呼吸軌跡の機械的信号表現の概略図である。
【図１１】図１１は、患者の体内の管腔内においてカテーテルを自動的に操作するシステムの概略図であり、本発明の他の実施例により構成され、動作するものである。
【図１２】図１２は、図１１のシステムの画像システムが３次元における管腔内の経路の座標を決定する方法の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の更なる実施例により構成され、動作するシステムの概略図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、マーク付け段階における図１３の患者の体内の管腔の第１画像の概略図であり、この画像は図１３のシステムの画像取得装置により取得され、第１観察方向からのものである。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、マーク付け段階における図１３の管腔の第２画像の概略図であり、この画像は図１３のシステムの画像取得装置により取得され、第２観察方向からのものである。
【図１５Ａ】図１５Ａは、図１３のカテーテルを管腔内の選択位置に向けて視覚的に操作する際の、図１３の患者の管腔のリアルタイムでの２次元画像の概略図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、カテーテルを管腔内の選択位置に向けて自動的に操作する際の、管腔のリアルタイムでの２次元画像の概略図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、カテーテル先端に配置された医療装置が選択位置に到達した際の、図１５Ａの管腔の概略図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、医療装置が選択位置に到達した際の、図１５Ｂの管腔の概略図である。
【図１７】図１７は、図１３のシステムを操作する方法の概略図であり、本発明の他の実施例によるものである。
【図１８】図１８は、マーク付け可能な画像を生成するシステムの概略図であり、本発明の更なる実施例により構成され、動作するものである。
【図１９】図１９は、図１８のシステムを操作する方法の概略図である。
【図２０】図２０は、図１８のシステムにより生成した標識可能な画像の概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カテーテルに結合された医療装置を患者の体の管腔内の選択位置まで搬送する方法において、
３次元座標系を２次元座標系と位置合わせする手順であって、前記３次元座標系は医療測位システム（ＭＰＳ）に関連し、前記２次元座標系は前記管腔の２次元画像に関連し、前記２次元画像は更に前記患者の臓器の臓器タイミング信号に関連する手順と、
前記管腔内の複数の点に関するＭＰＳデータを取得する手順であって、前記複数の点の各々は前記３次元座標系に関連し、前記複数の点の各々は更に、前記臓器のそれぞれの活動状態に関連する手順と、
前記それぞれの活動状態に関連する前記取得したＭＰＳデータからの前記それぞれの活動状態毎に、３次元時間軌跡表現を決定する手順と、
前記それぞれの活動状態に応じて、前記３次元時間軌跡表現を前記２次元画像上に重ね合わせる手順と、
前記３次元時間軌跡表現に沿った前記複数の点の少なくとも１つを選択することによって、前記選択位置に関する位置データを受信する手順と、
前記選択した少なくとも１つの点から、前記選択位置の前記３次元座標系における座標を特定する手順と、
前記管腔のリアルタイムナビゲーション画像を生成する手順であって、前記リアルタイム画像は前記３次元座標系に関連し、前記リアルタイムナビゲーション画像は、前記管腔内で操作されるカテーテルの先端に配置された医療装置のリアルタイム医療装置画像を含む手順と、
前記選択位置に関する表現を前記リアルタイムナビゲーション画像上に重ね合わせ、これにより、操作者が前記医療装置を前記選択点まで視覚的に誘導することを可能にする手順と
を具えていることを特徴とする医療装置の搬送方法。
【請求項２】
更に、前記位置合わせする手順を実行した後に、前記２次元画像を取得する手順を具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＭＰＳデータを取得する手順を、前記ＭＰＳにおける、前記管腔内を移動するＭＰＳカテーテルの先端に配置されたＭＰＳセンサの出力により実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記２次元画像がリアルタイム画像であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記２次元画像が、事前に取得されたシネループ画像であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記２次元画像が、事前に取得された静止画像フレームであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
更に、前記管腔の長さの定量評価値を前記操作者に提供する手順を具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
更に、前記臓器タイミング信号を事前に取得しておく手順を具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記臓器タイミング信号を取得する手順を、臓器タイミング信号モニタによって実行することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記臓器タイミング信号を取得する手順が、
前記管腔内を移動するＭＰＳカテーテルの先端に配置したＭＰＳセンサによって、前記臓器の臓器サイクルに起因する前記管腔の動きを測定する手順と、
前記ＭＰＳによって、リアルタイムの前記臓器タイミング信号を測定する手順と
を具えていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
医療装置カテーテルに取り付けられた医療装置を、患者の体の管腔内の選択位置まで搬送するシステムにおいて、
前記管腔内を移動する前記医療装置カテーテルの先端に配置されたＭＰＳセンサの出力により、前記管腔内の複数のＭＰＳ点に関するＭＰＳデータを取得する医療測位システム（ＭＰＳ）であって、前記ＭＰＳ点の各々は３次元座標系に関連し、前記３次元座標系は前記ＭＰＳに関連し、前記ＭＰＳ点の各々は更に、前記患者のそれぞれの活動状態に関連する医療測位システムと、
前記選択位置に関する一データを受信するためのユーザーインターフェイスであって、前記位置データは少なくとも１つのＭＰＳ表現に関連し、前記少なくとも１つのＭＰＳ表現は、前記ＭＰＳ点のそれぞれに関連するユーザーインターフェイスと、
前記ユーザーインターフェイス及び前記ＭＰＳに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ＭＰＳデータにより複数の３次元時間軌跡表現を決定し、前記３次元時間軌跡表現の各々は、前記活動状態のそれぞれに対応し、前記プロセッサは、前記臓器のそれぞれの活動状態に応じて、前記３次元時間軌跡表現を、２次元座標系に関連する２次元画像上に重ね合わせることによって重ね合わせ画像を生成し、前記２次元画像は更に、前記臓器の臓器タイミング信号に関連し、前記２次元座標系は前記３次元座標系と位置合わせされ、これにより、前記２次元画像がリアルタイム画像である際には、操作者が前記医療装置を前記選択位置に向けて視覚的に誘導することを可能にするプロセッサと
を具えていることを特徴とする医療装置の搬送システム。
【請求項１２】
前記２次元画像がリアルタイム画像であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記２次元画像がシネループ画像であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記２次元画像が静止画像であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
更に、前記プロセッサに結合され、前記重ね合わせ画像を表示するディスプレイを具えていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
更に、前記プロセッサに結合され、前記２次元画像を取得する画像取得装置を具えていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記画像取得装置がＸ線機器であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記画像取得装置がＣアームであることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記画像取得装置が誘導型血管内超音波装置であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記画像取得装置が体外超音波画像検出器である請求項１６に従うシステム。
【請求項２１】
更に、
前記プロセッサに結合され、前記２次元画像を取得する画像取得装置と、
前記医療装置カテーテルの前記医療装置付近に取り付けられた放射線不透過性マーカーと、
前記プロセッサに結合され、前記放射線不透過性マーカーのマーカー画像を前記２次元画像中に表示するディスプレイと
を具えていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項２２】
更に、前記プロセッサ及び前記患者の体に結合された、前記臓器タイミング信号を監視する臓器タイミング信号モニタを具え、前記プロセッサは、前記臓器タイミング信号モニタの出力により、前記臓器タイミング信号を測定することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項２３】
カテーテルに結合された医療装置を患者の体の管腔内の選択位置まで搬送する方法において、
３次元座標系を２次元座標系と位置合わせする手順であって、前記３次元座標系は医療測位システム（ＭＰＳ）に関連し、前記２次元座標系は前記管腔の２次元画像に関連し、前記２次元画像は更に、前記患者の臓器の臓器タイミング信号に関連する手順と、
前記管腔内の複数の点に関するＭＰＳデータを取得する手順であって、前記複数の点の各々は前記３次元座標系に関連し、前記複数の点の各々は更に、前記臓器のそれぞれの活動状態に関連する手順と、
前記それぞれの活動状態に関連する前記取得したＭＰＳデータからの前記それぞれの活動状態毎に、３次元時間軌跡表現を決定する手順と、
前記それぞれの活動状態に応じて、前記３次元時間軌跡表現を前記２次元画像上に重ね合わせる手順と、
前記３次元時間軌跡表現に沿った前記複数の点の少なくとも１つを選択することによって、前記選択位置に関する位置データを受信する手順と、
前記選択した少なくとも１つの点から、前記選択位置の前記３次元座標系における座標を特定する手順と、
前記医療装置の前記３次元座標系における現在位置を、前記カテーテルの前記医療装置付近に取り付けられたＭＰＳセンサの出力により特定する手順と、
前記医療装置を、前記選択位置に対する前記現在位置に応じて、前記管腔内を通して前記選択位置に向けて操作する手順と、
前記現在位置が前記選択位置にほぼ一致した際に、通知出力を生成する手順と
を具えていることを特徴とする医療装置の搬送方法。
【請求項２４】
更に、前記位置合わせする手順を実行した後に、前記２次元画像を取得する手順を具えていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＭＰＳデータを取得する手順を、前記ＭＰＳにおける、前記管腔内を移動するＭＰＳカテーテルの先端に配置されたＭＰＳセンサの出力により実行することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記２次元画像がリアルタイム画像であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記２次元画像が、事前に取得されたシネループ画像であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記２次元画像が、事前に取得された静止画像フレームであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
更に、前記管腔の長さの定量評価値を前記操作者に提供する手順を具えていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
更に、前記臓器タイミング信号を事前に取得しておく手順を具えていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記臓器タイミング信号を取得する手順を、臓器タイミング信号モニタによって実行することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記臓器タイミング信号を取得する手順が、
前記管腔内を移動するＭＰＳカテーテルの先端に配置したＭＰＳセンサによって、前記臓器の臓器サイクルに起因する前記管腔の動きを測定する手順と、
前記ＭＰＳによって、リアルタイムの前記臓器タイミング信号を測定する手順と
を具えていることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記医療装置を操作する手順を手動で実行することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
前記医療装置を操作する手順を自動的に実行することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
更に、前記現在位置が前記選択位置に接近する際には前記通知出力の大きさを増加させ、前記現在位置が前記選択位置から遠ざかる際には前記通知出力の大きさを減少させる手順を具えていることを特徴とする請求項２３に従う方法。
【請求項３６】
医療装置カテーテルに取り付けられた医療装置を患者の体の管腔内の選択位置まで搬送するシステムにおいて、
前記管腔内を移動する前記医療装置カテーテルの先端に配置された第１ＭＰＳセンサの第１出力により、前記管腔内の複数の点に関するＭＰＳデータを取得する医療測位システム（ＭＰＳ）であって、前記複数の点の各々は３次元座標系に関連し、前記３次元座標系は前記ＭＰＳに関連し、前記複数の点の各々は更に、前記患者の臓器のそれぞれの活動状態に関連し、前記ＭＰＳは、前記医療装置カテーテルの前記医療装置付近に取り付けられた第２ＭＰＳセンサの第２出力により、前記管腔内の前記医療装置の前記３次元座標系における現在位置を特定する医療測位システムと、
前記選択位置に関する位置データを受信するためのユーザーインターフェイスであって、前記位置データは少なくとも１つのＭＰＳ表現に関連し、前記少なくとも１つのＭＰＳ表現の各々は、前記複数の点のそれぞれに関連するユーザーインターフェイスと、
前記ユーザーインターフェイス及び前記ＭＰＳに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ＭＰＳデータに関する複数のＭＰＳ表現を前記管腔の２次元画像上に重ね合わせることによって重ね合わせ画像を生成し、これにより、前記ユーザーインターフェイスが前記位置データを操作者から受信することを可能にし、前記２次元画像は２次元座標系に関連し、前記２次元画像は更に、前記臓器の臓器タイミング信号に関連し、前記２次元座標系は前記３次元座標系と位置合わせされ、前記プロセッサは、前記位置データにより、前記選択位置の前記３次元座標系における座標を特定し、前記プロセッサは、前記現在位置が前記選択位置にほぼ一致したことを判定した際に、通知出力を生成するプロセッサと
を具えていることを特徴とする医療装置搬送システム。
【請求項３７】
前記プロセッサは、前記ＭＰＤデータにより複数の３次元時間軌跡表現を決定し、前記３次元時間軌跡表現の各々が、前記それぞれの活動状態に対応し、前記プロセッサは更に、前記臓器の前記各活動状態に応じて、前記３次元時間軌跡表現を前記２次元画像上に重ね合わせることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記２次元画像がリアルタイム画像であることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記２次元画像がシネループ画像であることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
前記２次元画像が静止画像であることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４１】
更に、前記プロセッサに結合され、前記重ね合わせ画像を表示するディスプレイを具えていることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４２】
更に、前記プロセッサに結合され、前記２次元画像を取得する画像取得装置を具えていることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４３】
前記画像取得装置がＸ線機器であることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記画像取得装置がＣアームであることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
【請求項４５】
前記画像取得装置が誘導型血管内超音波装置であることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
【請求項４６】
前記画像取得装置が体外超音波画像検出装置である請求項４２に記載のシステム。
【請求項４７】
更に、前記プロセッサ及び前記患者の体に結合され、前記臓器タイミング信号を監視する臓器タイミング信号モニタを具え、前記プロセッサは、前記臓器タイミング信号モニタの出力により前記臓器タイミング信号を測定することを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記医療装置を操作する手順を手動で実行することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
前記医療装置を操作する手順を自動的に実行することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項１】
カテーテルに結合された医療装置を患者の体の管腔内の選択位置まで搬送する方法において、
３次元座標系を２次元座標系と位置合わせする手順であって、前記３次元座標系は医療測位システム（ＭＰＳ）に関連し、前記２次元座標系は前記管腔の２次元画像に関連し、前記２次元画像は更に前記患者の臓器の臓器タイミング信号に関連する手順と、
前記管腔内の複数の点に関するＭＰＳデータを取得する手順であって、前記複数の点の各々は前記３次元座標系に関連し、前記複数の点の各々は更に、前記臓器のそれぞれの活動状態に関連する手順と、
前記それぞれの活動状態に関連する前記取得したＭＰＳデータからの前記それぞれの活動状態毎に、３次元時間軌跡表現を決定する手順と、
前記それぞれの活動状態に応じて、前記３次元時間軌跡表現を前記２次元画像上に重ね合わせる手順と、
前記３次元時間軌跡表現に沿った前記複数の点の少なくとも１つを選択することによって、前記選択位置に関する位置データを受信する手順と、
前記選択した少なくとも１つの点から、前記選択位置の前記３次元座標系における座標を特定する手順と、
前記管腔のリアルタイムナビゲーション画像を生成する手順であって、前記リアルタイム画像は前記３次元座標系に関連し、前記リアルタイムナビゲーション画像は、前記管腔内で操作されるカテーテルの先端に配置された医療装置のリアルタイム医療装置画像を含む手順と、
前記選択位置に関する表現を前記リアルタイムナビゲーション画像上に重ね合わせ、これにより、操作者が前記医療装置を前記選択点まで視覚的に誘導することを可能にする手順と
を具えていることを特徴とする医療装置の搬送方法。
【請求項２】
更に、前記位置合わせする手順を実行した後に、前記２次元画像を取得する手順を具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＭＰＳデータを取得する手順を、前記ＭＰＳにおける、前記管腔内を移動するＭＰＳカテーテルの先端に配置されたＭＰＳセンサの出力により実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記２次元画像がリアルタイム画像であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記２次元画像が、事前に取得されたシネループ画像であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記２次元画像が、事前に取得された静止画像フレームであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
更に、前記管腔の長さの定量評価値を前記操作者に提供する手順を具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
更に、前記臓器タイミング信号を事前に取得しておく手順を具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記臓器タイミング信号を取得する手順を、臓器タイミング信号モニタによって実行することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記臓器タイミング信号を取得する手順が、
前記管腔内を移動するＭＰＳカテーテルの先端に配置したＭＰＳセンサによって、前記臓器の臓器サイクルに起因する前記管腔の動きを測定する手順と、
前記ＭＰＳによって、リアルタイムの前記臓器タイミング信号を測定する手順と
を具えていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
医療装置カテーテルに取り付けられた医療装置を、患者の体の管腔内の選択位置まで搬送するシステムにおいて、
前記管腔内を移動する前記医療装置カテーテルの先端に配置されたＭＰＳセンサの出力により、前記管腔内の複数のＭＰＳ点に関するＭＰＳデータを取得する医療測位システム（ＭＰＳ）であって、前記ＭＰＳ点の各々は３次元座標系に関連し、前記３次元座標系は前記ＭＰＳに関連し、前記ＭＰＳ点の各々は更に、前記患者のそれぞれの活動状態に関連する医療測位システムと、
前記選択位置に関する一データを受信するためのユーザーインターフェイスであって、前記位置データは少なくとも１つのＭＰＳ表現に関連し、前記少なくとも１つのＭＰＳ表現は、前記ＭＰＳ点のそれぞれに関連するユーザーインターフェイスと、
前記ユーザーインターフェイス及び前記ＭＰＳに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ＭＰＳデータにより複数の３次元時間軌跡表現を決定し、前記３次元時間軌跡表現の各々は、前記活動状態のそれぞれに対応し、前記プロセッサは、前記臓器のそれぞれの活動状態に応じて、前記３次元時間軌跡表現を、２次元座標系に関連する２次元画像上に重ね合わせることによって重ね合わせ画像を生成し、前記２次元画像は更に、前記臓器の臓器タイミング信号に関連し、前記２次元座標系は前記３次元座標系と位置合わせされ、これにより、前記２次元画像がリアルタイム画像である際には、操作者が前記医療装置を前記選択位置に向けて視覚的に誘導することを可能にするプロセッサと
を具えていることを特徴とする医療装置の搬送システム。
【請求項１２】
前記２次元画像がリアルタイム画像であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記２次元画像がシネループ画像であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記２次元画像が静止画像であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
更に、前記プロセッサに結合され、前記重ね合わせ画像を表示するディスプレイを具えていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
更に、前記プロセッサに結合され、前記２次元画像を取得する画像取得装置を具えていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記画像取得装置がＸ線機器であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記画像取得装置がＣアームであることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記画像取得装置が誘導型血管内超音波装置であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記画像取得装置が体外超音波画像検出器である請求項１６に従うシステム。
【請求項２１】
更に、
前記プロセッサに結合され、前記２次元画像を取得する画像取得装置と、
前記医療装置カテーテルの前記医療装置付近に取り付けられた放射線不透過性マーカーと、
前記プロセッサに結合され、前記放射線不透過性マーカーのマーカー画像を前記２次元画像中に表示するディスプレイと
を具えていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項２２】
更に、前記プロセッサ及び前記患者の体に結合された、前記臓器タイミング信号を監視する臓器タイミング信号モニタを具え、前記プロセッサは、前記臓器タイミング信号モニタの出力により、前記臓器タイミング信号を測定することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項２３】
カテーテルに結合された医療装置を患者の体の管腔内の選択位置まで搬送する方法において、
３次元座標系を２次元座標系と位置合わせする手順であって、前記３次元座標系は医療測位システム（ＭＰＳ）に関連し、前記２次元座標系は前記管腔の２次元画像に関連し、前記２次元画像は更に、前記患者の臓器の臓器タイミング信号に関連する手順と、
前記管腔内の複数の点に関するＭＰＳデータを取得する手順であって、前記複数の点の各々は前記３次元座標系に関連し、前記複数の点の各々は更に、前記臓器のそれぞれの活動状態に関連する手順と、
前記それぞれの活動状態に関連する前記取得したＭＰＳデータからの前記それぞれの活動状態毎に、３次元時間軌跡表現を決定する手順と、
前記それぞれの活動状態に応じて、前記３次元時間軌跡表現を前記２次元画像上に重ね合わせる手順と、
前記３次元時間軌跡表現に沿った前記複数の点の少なくとも１つを選択することによって、前記選択位置に関する位置データを受信する手順と、
前記選択した少なくとも１つの点から、前記選択位置の前記３次元座標系における座標を特定する手順と、
前記医療装置の前記３次元座標系における現在位置を、前記カテーテルの前記医療装置付近に取り付けられたＭＰＳセンサの出力により特定する手順と、
前記医療装置を、前記選択位置に対する前記現在位置に応じて、前記管腔内を通して前記選択位置に向けて操作する手順と、
前記現在位置が前記選択位置にほぼ一致した際に、通知出力を生成する手順と
を具えていることを特徴とする医療装置の搬送方法。
【請求項２４】
更に、前記位置合わせする手順を実行した後に、前記２次元画像を取得する手順を具えていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＭＰＳデータを取得する手順を、前記ＭＰＳにおける、前記管腔内を移動するＭＰＳカテーテルの先端に配置されたＭＰＳセンサの出力により実行することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記２次元画像がリアルタイム画像であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記２次元画像が、事前に取得されたシネループ画像であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記２次元画像が、事前に取得された静止画像フレームであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
更に、前記管腔の長さの定量評価値を前記操作者に提供する手順を具えていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
更に、前記臓器タイミング信号を事前に取得しておく手順を具えていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記臓器タイミング信号を取得する手順を、臓器タイミング信号モニタによって実行することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記臓器タイミング信号を取得する手順が、
前記管腔内を移動するＭＰＳカテーテルの先端に配置したＭＰＳセンサによって、前記臓器の臓器サイクルに起因する前記管腔の動きを測定する手順と、
前記ＭＰＳによって、リアルタイムの前記臓器タイミング信号を測定する手順と
を具えていることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記医療装置を操作する手順を手動で実行することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
前記医療装置を操作する手順を自動的に実行することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
更に、前記現在位置が前記選択位置に接近する際には前記通知出力の大きさを増加させ、前記現在位置が前記選択位置から遠ざかる際には前記通知出力の大きさを減少させる手順を具えていることを特徴とする請求項２３に従う方法。
【請求項３６】
医療装置カテーテルに取り付けられた医療装置を患者の体の管腔内の選択位置まで搬送するシステムにおいて、
前記管腔内を移動する前記医療装置カテーテルの先端に配置された第１ＭＰＳセンサの第１出力により、前記管腔内の複数の点に関するＭＰＳデータを取得する医療測位システム（ＭＰＳ）であって、前記複数の点の各々は３次元座標系に関連し、前記３次元座標系は前記ＭＰＳに関連し、前記複数の点の各々は更に、前記患者の臓器のそれぞれの活動状態に関連し、前記ＭＰＳは、前記医療装置カテーテルの前記医療装置付近に取り付けられた第２ＭＰＳセンサの第２出力により、前記管腔内の前記医療装置の前記３次元座標系における現在位置を特定する医療測位システムと、
前記選択位置に関する位置データを受信するためのユーザーインターフェイスであって、前記位置データは少なくとも１つのＭＰＳ表現に関連し、前記少なくとも１つのＭＰＳ表現の各々は、前記複数の点のそれぞれに関連するユーザーインターフェイスと、
前記ユーザーインターフェイス及び前記ＭＰＳに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ＭＰＳデータに関する複数のＭＰＳ表現を前記管腔の２次元画像上に重ね合わせることによって重ね合わせ画像を生成し、これにより、前記ユーザーインターフェイスが前記位置データを操作者から受信することを可能にし、前記２次元画像は２次元座標系に関連し、前記２次元画像は更に、前記臓器の臓器タイミング信号に関連し、前記２次元座標系は前記３次元座標系と位置合わせされ、前記プロセッサは、前記位置データにより、前記選択位置の前記３次元座標系における座標を特定し、前記プロセッサは、前記現在位置が前記選択位置にほぼ一致したことを判定した際に、通知出力を生成するプロセッサと
を具えていることを特徴とする医療装置搬送システム。
【請求項３７】
前記プロセッサは、前記ＭＰＤデータにより複数の３次元時間軌跡表現を決定し、前記３次元時間軌跡表現の各々が、前記それぞれの活動状態に対応し、前記プロセッサは更に、前記臓器の前記各活動状態に応じて、前記３次元時間軌跡表現を前記２次元画像上に重ね合わせることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記２次元画像がリアルタイム画像であることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記２次元画像がシネループ画像であることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
前記２次元画像が静止画像であることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４１】
更に、前記プロセッサに結合され、前記重ね合わせ画像を表示するディスプレイを具えていることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４２】
更に、前記プロセッサに結合され、前記２次元画像を取得する画像取得装置を具えていることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４３】
前記画像取得装置がＸ線機器であることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記画像取得装置がＣアームであることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
【請求項４５】
前記画像取得装置が誘導型血管内超音波装置であることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
【請求項４６】
前記画像取得装置が体外超音波画像検出装置である請求項４２に記載のシステム。
【請求項４７】
更に、前記プロセッサ及び前記患者の体に結合され、前記臓器タイミング信号を監視する臓器タイミング信号モニタを具え、前記プロセッサは、前記臓器タイミング信号モニタの出力により前記臓器タイミング信号を測定することを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記医療装置を操作する手順を手動で実行することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
前記医療装置を操作する手順を自動的に実行することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００７−８３０３８（Ｐ２００７−８３０３８Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−２５０７３９（Ｐ２００６−２５０７３９）
【出願日】平成１８年９月１５日（２００６．９．１５）
【出願人】（５０３２９３１８９）メディガイド リミテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５０７３９（Ｐ２００６−２５０７３９）
【出願日】平成１８年９月１５日（２００６．９．１５）
【出願人】（５０３２９３１８９）メディガイド リミテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
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