心臓弁の経皮的置換におけるツールの動きを追跡するシステム及び方法

【課題】被術者（１１５）の心臓弁の経皮的置換におけるツール（１０５）の動きを追跡するためのシステム（１００）及び方法（２００）を提供する。
【解決手段】システムは、イメージング・システム（１２０）と、被術者を通るツールの動きを追跡すると共に、イメージング・システムによって取得された複数の画像に対して空間的関係でツールの位置の表現を示すように動作可能であるナビゲーション・システム（１２５）と、制御装置（１３０）とを有する。制御装置は、心臓弁の経皮的置換において被術者の中にツールを動かすための複数の経路（２５０、３００）の内の１つを特定し、複数の経路の内の１つを表す一系列（４００、４５０）のモデルを特定し、該系列内のモデルの内の１つの限界内にあるツールの位置を検出し、限界内のモデルに対して重畳されたツールの表現を含む表示（１４５）を生成するように動作可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書で記述する主題（発明）は、一般的に云えば、追跡及び医学的イメージングに関するものであり、より具体的には、心臓弁の経皮的置換に用いられるツールの動きを追跡するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
心臓弁は、心臓の１つの腔から別の腔への血液の逆流を防止する解剖学的構造であり、従って心臓の良好な機能のために極めて重要である。心臓弁の機能不全を引き起こすことのある既知の原因には、心臓弁の狭窄、及び心臓弁の不適切な閉鎖が含まれる。心臓弁の狭窄は、血流の望ましくない減少を生じさせるような心臓弁の収縮を含む。心臓弁の不適切な閉鎖は、通過する血液を誤った方向へ流れさせることがある。典型的には、これらの両方の機能不全は、機能不良の心臓弁を人工弁と置換することによって治療することができる。
【０００３】
人工弁を配置する際の従来の方法の欠点は、カテーテル装置をその患者への導入位置から心臓内の人工弁配置位置まで誘導するのが困難なことである。別の例では、患者内の周囲の解剖学的構造に対する損傷を避けるように従来のイメージング手法を使用して人工弁を精密に配置するのが困難であることが知られている。ある従来の方法はまた、人工弁を配置する際に、一時的に心臓を冷凍した様な大体不動化した状態に置いている（例えば、一時的に心臓を高頻度刺激する）。心臓をこの大体不動化した状態に置いている間、従来のイメージング手法で通常用いられているマーカー又は造影剤を注入することは望ましくない。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００７９７５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、上述の欠点を解消するように心臓弁の置換を遂行する際に患者を通るツールの動きを追跡するシステム及び方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の要求を満たすための様々な実施形態を以下に詳しく記述する。
【０００６】
一実施形態によれば、患者の心臓弁の経皮的置換におけるツールの動きを追跡する方法を提供する。本方法は、心臓弁の経皮的置換において患者の中にツールを動かすための一連の経路の内の１つの経路を特定する段階と、前記一連の経路の内の前記１つの経路を表す一系列のモデルを特定する段階と、患者を通るツールの動きを追跡する段階と、前記モデルの限界(threshold) 内にあるツールの位置を検出する段階と、前記一系列のモデルの内の１つのモデルの限界内にあるツールの位置を検出する段階と、前記限界内の前記モデルに対して重畳されたツールの表現を含む表示を生成する段階と、を有する。
【０００７】
別の実施形態によれば、被術者の心臓弁の経皮的置換におけるツールの動きを追跡するように動作可能であるシステムを提供する。本システムは、一連の画像を取得するように動作可能であるイメージング・システムと、患者を通るツールの動きを追跡すると共に、前記一連の画像の各々に対して空間的関係でツールの位置の表現を示すように動作可能であるナビゲーション・システムと、前記イメージング・システム及びナビゲーション・システムと通信関係にある制御装置とを含む。制御装置は、メモリに記憶されている複数のプログラム可能な命令を実行するように通信する処理装置を含む。複数のプログラム可能な命令は、心臓弁の経皮的置換において患者の中にツールを動かすための複数の経路の内の１つの経路を特定し、前記複数の経路の内の前記１つの経路を表す一系列のモデルを特定し、患者を通るツールの動きを追跡し、前記一系列のモデルの内の１つのモデルの限界内にあるツールの位置を検出し、前記限界内の前記モデルに対して重畳されたツールの表現を含む表示を生成することを含む。
【０００８】
更に別の実施形態によれば、被術者の心臓弁の経皮的置換において被術者を通るツールの動きを追跡するために処理装置によって実行するための一連のコンピュータ読取り可能なプログラム命令を含むコンピュータ・プログラム製品を提供する。複数のコンピュータ読取り可能なプログラム命令は、心臓弁の経皮的置換において患者の中にツールを動かすための一連の経路の内の１つの経路を特定し、前記一連の経路の内の前記１つの経路を表す一系列のグラフィック表現を特定し、患者を通るツールの動きを追跡し、前記一系列のモデルの内の１つのモデルの限界内にあるツールの位置を検出し、前記限界内の前記モデルに対して重畳されたツールの表現を表示することを含む。
【０００９】
本書では、様々な範囲の実施形態を記述する。本項目で述べた様々な面に加えて、更なる別の面が図面を参照し且つ以下の詳細な説明を参照することにより明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の詳しい説明では、その一部を形成する添付の図面を参照する。図面には、例として、実施することのできる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、特に大動脈弁の置換に注目するが、当業者が実施形態を実施することができる程度に充分詳しく説明する。また、他の実施形態を利用することができること、並びに、これらの実施形態の範囲から逸脱することなく、論理的、機械的、電気的及び他の変更を行うことができることを理解されたい。従って、以下の説明は、本発明を制限するものとして取るべきではない。
【００１１】
図１は、被術者１１５内に人工弁１１０を配置する際にツール１０５の動きを追跡するように動作可能であるシステム１００の一実施形態を示す。ツール１０５には、例えば、カテーテル又は案内ワイヤ、或いは他の外科的侵襲性用具が含まれる。以下の説明では、特に、被術者１１５の心臓内に人工弁１１０を運搬し且つ配置するように動作可能であるツール１０５に注目する。システム１００はイメージング・システム１２０及びナビゲーション・システム１２５を含み、これらは制御装置１３０と組み合わさって被術者１１５に対するツール１０５の表現の表示図（イラスト）を生成する。
【００１２】
イメージング・システム１２０は一般的に、被術者１１５の中を進行するツール１０５の経路の表示を生成するように動作可能である。イメージング・システム１２０の種類として、例えば、心電図（ＥＣＧ）追跡、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング、Ｘ線透視イメージング、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、Ｘ線イメージング、超音波イメージング、核医学強調イメージングなど、或いはそれらの組合せが含まれる。イメージング・システム１２０の種類は変えることができる。表示は一般に、２次元、３次元又は４次元モデルであり、或いは被術者１１５の中への進入点から心臓内の配置位置までの経路の再構成画像である。
【００１３】
イメージング・システム１２０の一実施形態の例が、米国特許出願公開第２００６／００７９７５９号（発明者ヴァイラント等；発明の名称「心臓の解剖学的領域の３Ｄモデルを整合させる方法及び装置、並びに介在的Ｘ線透視システムの投影画像による追跡システム」；公開日２００６年４月１３日）に記載されており、その記載はその全体を引用によって本書に取り入れる。イメージング・システム１２０は、被術者１１５の関心のある解剖学的部分のＸ線透視画像を生成するように構成されている第１の画像取得システムと、関心のある解剖学的部分の３次元再構成画像又はモデルを生成するように構成されている第２の画像取得システムとを有する。第１及び第２の画像取得システムの両方に対して並びにナビゲーション・システム１２５に対して共通である解剖学的基準を定義して、ナビゲーション・システム１２５が、取得された画像の各々と生成された３次元画像又はモデルとを通常のように基準により整合させるように動作できるようにする。
【００１４】
図１について更に説明すると、ナビゲーション・システム１２５は一般に、基準に対するツール１０５の位置を表す信号（図には破線で示す）を発生するように動作可能である１つ以上のセンサ１３２を含む。少なくとも１つのセンサ１３２がツール１０５に、又はツール１０５によって支持されている人工弁１１０に取り付けられる。センサ１３２の種類として、例えば、無線、電磁、光学等のセンサが含まれるが、センサの種類は変えることができる。ナビゲーション・システム１２５はまた、イメージング・システム１２０によって取得された画像に対してセンサ１３２の位置を整合させるように動作可能である。
【００１５】
制御装置１３０は一般に、メモリ１４０に記憶されている一連のプログラム可能な命令を実行するように動作可能である処理装置１３５を含む。メモリ１４０の種類として、ハードディスク・ドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、メモリ・スティック、又は、コンピュータ読取り可能なプログラム命令を記憶するように動作可能である媒体を持つ他の種類の製品を挙げることができる。制御装置１３０はイメージング・システム１２０及びナビゲーション・システム１２５の両方と並びに表示装置１４５と通信関係にある。表示装置として、例えば、モニタ（例えば、ＬＣＤ）、タッチスクリーン、可聴音スピーカ、ＬＥＤなどが挙げられる。制御装置１３０は独立した構成部品であってよく、或いはイメージング・システム１２０及びナビゲーション・システム１２５の内の一方と一体化していもよい。
【００１６】
上述のシステム１００を設けたので、被術者１１５内に人工弁１１０を配置する際に用いられるツール１０５の動きを追跡するための方法２００（図２参照）の一実施形態についての一般的な説明を次に行う。ここで、方法２００を構成する前述の一連の行為又は段階は順序を変えることができること、方法２００は以下の説明における各々の行為の全てを含む必要がないこと、また方法２００は以下の説明で開示されていない追加の行為を含むことができることを理解されたい。方法２００を構成する以下の行為の１つ以上は、上述のシステム１００の処理装置によって実行するためのコンピュータ読取り可能なプログラム可能な命令として表すことができる。
【００１７】
次に図２について説明すると、方法２００は段階２０２で開始する。段階２０５は、ツール１０５及び人工弁１１０を通すために被術者１１５を通る経路についての一連の画像をイメージング・システム１２０により取得することを含む。画像の数及び種類は変えることができる。段階２１０は、心臓内に配置するための人工弁１１０を運ぶツール１０５を動かすための一連のアプローチ又は経路の内の１つを特定することを含む。
【００１８】
図３は、ツール１０５を通すための「順行性アプローチ」２５０と呼ばれる第１の実施形態の経路又はアプローチを大まかに示す。順行性アプローチ又は経路２５０は、下大静脈２５２及心臓２５４の室に繋がる相次ぐ静脈の導管を含む。人工弁１１０を心臓まで運ぶためのツール１０５は、比較的大きい直径を持つことができる。例えば、ツール１０５は、約８ｍｍの直径を持つ２４−Ｆｒの鞘体を含むことができる。従って、経路２５０を介してのツール１０５の注入及び誘導は、動脈と比べて、一般に大きさがより大きい静脈に通すことによって、より容易に行うことができる。しかしながら、このアプローチ２５０の問題は、心臓２５４の室を通る際に遭遇する障害物を含むことである。順行性アプローチ２５０の実施形態では更に、右心房２５６及び左心房２５８の間に中隔穿刺を生じることを含む。次いで、ツール１０５及び人工弁１１０は、僧帽弁２６０を通って左心室２６２の中へ、そして最終的には被術者１１５の心臓２５４の大動脈弁２６４へ誘導すべきである。このようなＵターン状の移動操作２６６は、僧帽弁尖に付着する僧帽弁索に損傷を与える可能性を増大させる。僧帽弁索又は僧帽弁尖に何らかの損傷があると、その結果として有害な心事象が生じる虞がある。図３に示されている他の解剖学的構造には、右心室２６７、肺動脈弁２６８、三尖弁２７０、大動脈２７２、右及び左肺動脈２７４及び２７６、上大静脈２７８、並びに右及び左肺静脈２８０及び２８２が含まれ、これらは心臓２５４を通るツール１０５を追跡する際に解剖学的ランドマークとして使用することができる。
【００１９】
図４は、逆行性アプローチ３００と呼ばれる別の実施形態の経路又はアプローチを示す。逆行性アプローチ３００の問題は、人工器官１１０を持つツール１０５を大腿動脈（図示せず）に通し、次いで大動脈弓（図示せず）に通し、そして大動脈弁２６４を横切ることである。従って、逆行性アプローチ３００を選択する際の限界パラメータは、ツール１０５及び人工器官１１０の直径と比較した、心臓２５４までの経路３００内にある大腿動脈及び腸骨血管（図示せず）の直径（例えば、８ｍｍよりも大きい内径）を含む。別の限界パラメータは、経路３００に沿った石灰化のレベル（又は直径の減少）を含む。逆行性アプローチ３００の別の問題は、脳まで進入する虞のある石灰化部の破片を生成するような接触を避けるように大動脈弓に通す操作を行うために、ツール１０５及び人工器官１１０の動きを追跡することを含む。
【００２０】
図２に戻って説明すると、段階２１０の一実施形態は、経皮的処置における経路２５０及び３００の１つ以上、並びに置換すべき欠陥のある弁を特徴付け又は評価することを含む。特徴付けには、取得された画像内で経路２５０及び３００を特定すること、並びにツール１０５及び人工弁１１０を心臓２５４まで移動させるための選択された経路２５０及び３００における石灰化のレベルを測定することが含まれる。ここで図５を参照して説明すると、段階２１０の一実施形態は、経路２５０及び３００に沿った閉塞又は石灰化のレベルを特定し及び測定する段階３０５と、測定された閉塞レベルを所定の限界（例えば、閉塞又は開口百分率、直径など）と比較する段階３１０とを含む。閉塞レベルの測定には、ツール１０５を心臓２５４まで移動させるための経路を構成する静脈及び動脈の形態及び寸法を測定することが含まれる。これらの測定値は、ツール１０５及び人工弁１１０移動させるための限界パラメータと比較される。段階３１５は、オペレータによって観察すべき経路２５０及び３０の各々についてのパラメータについて、測定された値を限界と比較して示す表示を提供することを含む。この表示段階３１５は、全ての限界を満足する経路２５０又は３００を照明又は強調表示し、或いはこの代わりに１つ以上の限界を越える測定されたパラメータを持つ経路２５０又は３００を照明又は強調表示することを含むことができる。図１に戻って説明すると、経路２５０及び３００に沿ったツール１０５の動きを追跡するためにイメージング・システム１２０により取得される一連の画像は、変化することができる。一例によれば、一連の画像には、一連の取得されたＣＴ画像から再構成された３次元画像又はモデルが含まれる。この再構成３次元画像を生成するように動作可能であるソフトウエアの一実施形態は、ゼネラル・エレクトリック社によって製造される「ＩＮＮＯＶＡ（登録商標）３Ｄ」である。ソフトウエアはまた、石灰化の体積、直径、場所及びレベル、並びに血管（例えば、静脈、動脈など）の一般的形態、又は経路２５０及び３００を含む他の解剖学的構造を測定すると共に、一連の経路２５０及び３００の各々にツール１０５を通すために限界に対して測定されたパラメータを比較するように動作可能である。
【００２１】
ここで図２を参照して説明すると、段階３２０は、表示装置上に示すために経路２５０（図３）及び３００（図４）についての１つの順序又は系列の再構成された３次元画像又はモデルを特定することを含む。３次元画像又はモデルの各々は、経路２５０及び３００に沿った解剖学的ボリュームの関心のある領域の一部分を表す。解剖学的ボリュームは、心臓２５４及び／又は周囲の解剖学的器官又は構造又はそれらの組合せの１つ以上の画像を含むことができる。
【００２２】
一連の３次元画像又はモデルの一実施形態は、心臓２５４への進入点からのツール１０５が通る全ての解剖学的構造の表示図（イラスト）を含む。しかしながら、一連の生成される３次元画像又はモデルはそれよりも多く又は少なくして、ツール１０５を通すように誘導する際における困難さを増大させる限界により特定された形状及び／又は寸法を持つ或る特定の解剖学的構造を通過させることに関係のあるツール１０５の監視又は追跡を向上させると共に、心臓２５４の欠陥のある弁の経皮的置換における所定の段階（例えば、被術者１１５の中へのツール１０５の進入、人工弁１１０の位置決め及び配置、人工弁１１０の配置についての評価、など）の際にツール１０５の動き及び人工弁１１０の配置を追跡するようにすることができる。
【００２３】
従って図６に示されるように、逆行性アプローチ又は経路３００（図４）を追跡するための一実施形態の一系列４００の生成された３次元画像又はモデルは、心臓２５４の右心房を表す第１のモデル４０５、心臓２５４の左心房を表す第２のモデル４１０、置換すべき心臓２５４の弁を表す第３のモデル４１５、及び置換すべき弁の心室を表す第４のモデル４２０を含む。
【００２４】
図７に示されるように、順行性アプローチ又は経路２５０を追跡するための別の実施形態の一系列４２５の生成された３次元画像又はモデルでは、その中に含まれる第１のモデル４３０は３次元であって、腸骨分岐部を表す。第２のモデル４３５は３次元であって、大動脈弓を表す。第３のモデル４４０は２次元又は３次元であって、置換すべき弁を表す。この第３のモデル４４０はまた、置換しようとする弁が位置する心室を表す。
【００２５】
図８に示されるように、順行性アプローチ又は経路２５０（図３）を追跡するための一実施形態の一系列４５０の生成された３次元画像又はモデルは、被術者１１５の腸骨動脈分岐部を表す第１のモデル４５５、大動脈弓を表す第２のモデル４６０、置換すべき心臓弁を表す第３のモデル４６５、及び置換すべき心臓弁の対応する心室を表す第４のモデル４７０を含む。これらのモデル４５５、４６０、４６５及び４７０の全ては３次元である。
【００２６】
これまで特定の実施形態の系列４００、４２５及び４５０について説明したが、代替の系列では様々な種類（例えば、２次元、３次元、４次元など、又はそれらの組合せ）を含み得ることを理解されたい。
【００２７】
図２に戻って説明すると、段階４８０は、被術者１１５（図１）にツール１０５及び人工弁１１０を通すための選択された経路２５０及び３００（それぞれ図３及び４を参照）に対応する一系列の画像又はモデルを表示することを含む。医師が被術者１１５の心臓２５４内の弁の経皮的置換において選択された経路２５０及び３００に沿ってツール１０５及び人工器官１１０を動かすとき、システム１００は、一系列の画像又はモデルの各々に対して空間的関係でツールの表現を表す表示を生成する。一例では、イメージング・システム１２０は、系列内の各々の３次元モデル又は画像を、Ｘ線透視システムからの対応する解剖学的領域の画像と組み合わせ又は融合させ又は重畳させて、ツール１０５の表現を系列内の各々のモデル又は画像と重畳させることができるように動作可能であるＣＴイメージング・システムを含む。ナビゲーション・システム１２５はツール１０５及び人工弁１１０の位置を追跡する。ナビゲーション・システム１２５は、実施者が一系列の再構成された画像又はモデル内の解剖学的構造の表示図（イラスト）に対する相対的なツール１０５の動きを正確に追跡するのを可能にする。解剖学的構造は、弁の置換のために選択されたものに対応する経路２５０及び３００内の重要な場所に対応する。
【００２８】
一実施形態によれば、系列４００、４２５及び４５０の画像のいずれかを表示する段階４８０は、段階２４０及び２４５で動いているときのツール１０５の位置に同時に関連付けられ、その場合、３次元モデルの表示は、ツール１０５が被術者１１５の中を動いているときに、ナビゲーション・システム１２５によって追跡されるツール１０５の場所に依存する。従って、系列４００、４２５及び４５０の画像のいずれかを表示する段階４８０は、ツール１０５を動かし且つ追跡することと相補的である。例えば、順行性アプローチ２５０に関連付けられた画像の系列４５０に従って、段階４８０は、モデル４５５（それに対するツール１０５の表示図を含む）の照明を、ナビゲーション・システム１２５によって追跡されるようなツール１０５の限界距離の外側にある系列４５０の他のモデル４６０、４６５及び４７０に対して相対的に増大させることを含む。従って、技術的効果は、全てのモデルが表示装置上に観察のために同時に表示されるが、モデル４６０、４６５及び４７０の各々の照明を、ツール１０５の表現がそれと同時に且つそれに対して表示されるときに、他のモデルに対して所定の限界だけ増大させることである。モデル４６０、４６５及び４７０の照明の差は、制御装置１３０又はイメージング・システム１２０又はナビゲーション・システム１２５によって変更することができる。モデル４５５、４６０、４６５及び４７０の各々の照明を互いに対して増大させることは、それぞれのモデル４５５、４６０、４６５及び４７０の所定の限界距離内のツール１０５の動き、又はモデル４５５、４６０、４６５及び４７０内の解剖学的ランドマークを検出したことに応答して行うことができる。勿論、同様なアプローチを、上記の他の系列４００及び４２５の照明に使用することができる。
【００２９】
図９は、前に述べた順行性アプローチ２５０に関して、表示する段階４８０がツール１０５の追跡と同時に遂行され且つ該追跡と関連付けられる別の例を表す概略図である。表示する段階４８０を順行性アプローチ２５０に関して説明するが、以下の説明が逆行性アプローチ３００や本書に述べていないの他のアプローチにも適用できる得ることを理解されたい。段階５０２は、被術者１１５を通る選択された経路又はアプローチ２５０の方向に従った系列４５０内のモデル４５５、４６０、４６５及び４７０の互いに対する空間的配列を含む表示を生成することを含む。段階５０５は、被術者１１５内にあって且つ腸骨分岐部を表す第１のモデルの視野又は限界距離内にあるツール１０５の場所を検出することを含む。検出する段階５０５に応答して、段階５１０は、腸骨分岐部を表す第１のモデル４５５と空間的関係で重畳されたツール１０５及び／又は人工器官１１０の場所を同時に表示することを含む。
【００３０】
図９について更に説明すると、段階５１５は、心臓２５４の右心房２５６及び左心房２５８を表す第２のモデル４６０の視野又は限界距離内にあるツール１０５及び／又は人工器官１１０の場所を検出することを含む。検出する段階５１５に応答して、段階５２０は、第１のモデル４５５の表示を停止して、第２のモデル４６０と重畳されたツール１０５の表現の表示を開始することを含む。ツール１０５及び第２のモデル４６０の重畳された表示は、心臓２５４の心房から左心室２６２への中隔穿刺を行う際に医師を誘導するためである。
【００３１】
段階５２５は、心臓２５４の左心室２６２を表す第３のモデル４６５の視野又は限界距離内にあるツール１０５の場所を検出することを含む。検出する段階５２５に応答して、段階５３０は、第２のモデル４６０によるツール１０５の表示を停止して、第３のモデル４６５と空間的関係で重畳されたツール１０５の表現の表示を開始することを含む。第３のモデル４６５とツール１０５の重畳された表示は、医師が、周囲の石灰化部に対して且つ患者の心臓２５４の短時間の高頻度刺激の間に、病変した弁を人工器官１１０と置換する際にツール１０５を動かすための手引きとなる。勿論、上記の段階５０５、５１０、５１５、５２０、５２５及び５３０は、系列４５０内の他のモデル４７０に対してツール１０５の表現を追跡し表示する際にも同様である。図２に戻って説明すると、段階６５０は方法２００の終了である。また、系列４００、４２５及び４５０は追加のモデルを含むことができることを理解されたい。
【００３２】
これまで大動脈弁の経皮的置換に関連して説明したが、本発明が他の弁（例えば、僧帽弁２６０、三尖弁、肺動脈弁など）の置換又は修復に適用可能であることを理解されたい。例えば、図１０に示されているように、僧帽弁２６０の修復には、順行性アプローチ３００のための一系列６００の画像又はモデルを特定することを含むことができる。一実施形態の系列６００は、右心房２５６及び左心房２５８を表す第１のモデル６０５、並びに心臓２５４の僧帽弁２６０及び左心室２６２の両方を表す第２のモデル６１５を含む。
【００３３】
この代わりに、図１１に示されているように、一実施形態の一系列６３０の画像又はモデルが、冠状静脈洞アプローチに関連付けられる。この画像系列６３０は、冠状静脈洞（図示せず）を表す第１のモデル６３５、左及び右心房２５６及び２５８を表す第２のモデル６４０、並びに冠状動脈回旋枝（図示せず）を表す第３のモデル６４５を含む。図１２は、別の実施形態の一系列６６０の画像を示し、該系列は心室横断アプローチに関連付けられる。この画像系列６６０は、被術者１１５の中へのツール１０５の導入を手引きするために腸骨動脈分岐部を表す第１のモデル６６５、大動脈弓（図示せず）を表す第２のモデル６７０、並びにツール１０５によって担持される人工弁の移動及び固定を手引きするために左心室２６２及び左心房２５８を表す第３のモデル６７５を含む。
【００３４】
方法２００を順行性アプローチ２５０及び系列４５０に関して説明したが、方法２００は前に述べた他のアプローチ及び系列の各々、又はそれらの組み合わせ、又は本書で述べていない他のアプローチ又は経路との組合せにも適用可能であることを理解されたい。
【００３５】
本明細書は、最良の形態を含めて、発明を開示するため、また当業者が本書に述べた発明を実施し使用することができるようにするために、様々な例を使用した。本書に述べた発明の範囲は特許請求の範囲の記載によって規定されており、当業者によって考えられる他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲に記載の通りの用語から異なっていない構造的要素を有している場合、又は特許請求の範囲に記載の通りの用語から実質的に差異のない等価の構造的要素を含んでいる場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】心臓弁の経皮的置換における患者内の経路を通るツールの動きを追跡するシステムの一実施形態を示す概略図である。
【図２】心臓弁の経皮的置換における患者内の経路を通るツールの動きを追跡する方法の一実施形態を示す概略図である。
【図３】心臓弁の経皮的置換におけるツールの動きを追跡するために、順行性アプローチに対応する経路の少なくとも一部分のモデルの一実施形態を表す概略図である。
【図４】心臓弁の経皮的置換におけるツールの動きを追跡するために、逆行性アプローチに対応する経路のモデルの別の実施形態を表す概略図である。
【図５】心臓弁の経皮的置換においてツールを通す経路を特定する方法の一実施形態の概略図である。
【図６】逆行性アプローチに関連付けられた一系列のモデルの一実施形態を示す概略図である。
【図７】逆行性アプローチに関連付けられた一系列のモデルの別の実施形態を示す概略図である。
【図８】順行性アプローチに関連付けられた一系列のモデルの一実施形態を示す概略図である。
【図９】被術者内の心臓弁の経皮的置換におけるツールの動きの表示を生成する方法の一実施形態を示す概略図である。
【図１０】僧帽弁の経皮的修復における順行性アプローチに関連付けられた一系列のモデルの一実施形態を示す概略図である。
【図１１】僧帽弁の経皮的修復における順行性アプローチに関連付けられた一系列のモデルの別の実施形態を示す概略図である。
【図１２】僧帽弁の経皮的修復における順行性アプローチに関連付けられた一系列のモデルの更に別の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００システム
１０５ツール
１１０人工弁
１１５被術者
１２０イメージング・システム
１２５ナビゲーション・システム
１３０制御装置
１３２センサ
１３５処理装置
１４０メモリ
１４５表示装置
２００方法
２５０順行性アプローチ
２５２下大静脈
２５４心臓
２５６右心房
２５８左心房
２６０僧帽弁
２６２左心室
２６４大動脈弁
２６６移動操作
２６７右心室
２６８肺動脈弁
２７０三尖弁
２７２大動脈
２７４右肺動脈
２７６左肺動脈
２７８上大静脈
２８０右肺静脈
２８２左肺静脈
３００逆行性アプローチ
４００系列
４０５右心房を表す第１のモデル
４１０左心房を表す第２のモデル
４２０置換すべき弁の心室を表す第４のモデル
４２５系列
４３０腸骨動脈分岐部を表す第１のモデル
４３５大動脈弓を表す第２のモデル
４４０置換しようとする弁が位置する心室を表す第３のモデル
４５０系列
４５５腸骨動脈分岐部を表す第１のモデル
４６０大動脈弓を表す第２のモデル
４６５置換すべき心臓弁を表す第３のモデル
４７０置換すべき心臓弁の対応する心室を表す第４のモデル
６００系列
６０５右心房及び左心房を表す第１のモデル
６１５僧帽弁及び左心室を表す第２のモデル
６３０系列
６３５冠状静脈洞を表す第１のモデル
６４０左及び右心房を表す第２のモデル
６４５冠状動脈回旋枝を表す第３のモデル
６６０系列
６６５腸骨動脈分岐部を表す第１のモデル
６７０大動脈弓を表す第２のモデル
６７５左心室及び左心房を表す第３のモデル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
被術者（１１５）の心臓弁の経皮的置換におけるツール（１０５）の動きを追跡するように動作可能であるシステム（１００）であって、
複数の画像を取得するように動作可能であるイメージング・システム（１２０）と、
被術者（１１５）を通るツール（１０５）の動きを追跡すると共に、前記複数の画像の各々に対して空間的関係で前記ツール（１０５）の位置の表現を示すように動作可能であるナビゲーション・システム（１２５）と、
前記イメージング・システム（１２０）及び前記ナビゲーション・システム（１２５）と通信関係にある制御装置（１３０）であって、当該制御装置（１３０）は、メモリ（１４０）に記憶されている複数のプログラム可能な命令を実行するように通信する処理装置（１３５）を含み、前記複数のプログラム可能な命令は、
心臓弁の経皮的置換において被術者（１１５）の中に前記ツール（１０５）を動かすための複数の経路（２５０、３００）の内の１つの経路を特定し、
前記複数の経路の内の前記１つの経路を表す一系列のモデル（４００）を特定し、
被術者（１１５）を通る前記ツール（１０５）の動きを追跡し、
前記系列（４００）内のモデル（４０５、４１０、４１５、４２０）の内の１つのモデルの限界内にある前記ツール（１０５）の位置を検出し、
前記限界内の前記モデル（４０５、４１０、４１５、４２０）に対して重畳された前記ツール（１０５）の表現を含む表示（１４５）を生成することを含んでいる、当該制御装置（１３０）と、
を有するシステム（１００）。
【請求項２】
前記複数の経路（２５０、３００）の内の１つの経路は逆行性アプローチ（３００）であり、また前記逆行性アプローチ（３００）に関連付けられたモデル系列（４５０）が、被術者（１１５）の腸骨動脈分岐部を表す第１のモデル（４５５）と、大動脈弓を表す第２のモデル（４６０）と、置換すべき心臓弁を表す第３のモデル（４６５）と、置換すべき心臓弁の対応する心室を表す第４のモデル（４７０）とを含んでおり、前記モデル（４５５、４６０、４６５、４７０）の全てが３次元モデルである、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記複数の経路（２５０、３００）の内の１つの経路は順行性アプローチ（２５０）であり、また前記順行性アプローチ（２５０）に関連付けられたモデル系列（４２５）が、心臓の右心房を表す第１のモデル（４０５）と、心臓の左心房を表す第２のモデル（４１０）と、置換すべき心臓弁を表す第３のモデル（４１５）と、置換すべき心臓弁の心室を表す第４のモデル（４２０）とを含んでいる、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記表示（１４５）を生成する段階（３１５）は、
前記系列（４５０）内の第１のモデル（４５５）の視野内にある前記ツール（１０５）の位置を検出し、
前記第１のモデル（４５５）に対して空間的関係で重畳された前記ツール（１０５）の表現を表示し、
前記系列（４５０）内の第２のモデル（４６０）の視野内にある前記ツール（１０５）の位置を検出し、
前記表示（１４５）から前記第１のモデルを自動的に除去し、且つ前記第２のモデル（４６０）に対して空間的関係で前記ツール（１０５）の表現を自動的に表示すること
を含んでいる、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記表示を生成する段階（３１５）は更に、
前記系列（４５０）内の第３のモデル（４６５）の視野内にある前記ツール（１０５）の位置を検出する段階と、
前記表示（１４５）から前記第２のモデル（４６０）を自動的に除去し、且つ前記第３のモデル（４６５）に対して空間的関係で前記ツール（１０５）の表現を自動的に表示する段階と、
を含んでいる、請求項４記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記第１、第２及び第３のモデル（４５５、４６０、４６５）は、互いに対して、選択された経路（２５０、３００）の内の１つの経路に沿った方向に配列されている、請求項５記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記特定する段階は、
前記複数の経路（２５０、３００）の内の少なくとも１つの経路に沿って閉塞のレベルを測定し、
前記ツール（１０５）を通すために前記閉塞のレベルを所定の限界と比較し、
前記閉塞のレベルが所定の限界を越えている場合に前記ツール（１０５）を通すために前記複数の経路（２５０、３００）の内の別の経路を選択すること
を含んでいる、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記表示を生成する段階（３１５）は、更に、
前記系列（４５０）内の第１のモデル（４５５）の限界内にある前記ツール（１０５）の位置を検出し、
前記第１のモデル（４５５）に対して空間的関係で前記ツール（１０５）の表現を表示し、
前記系列（４５０）内の第２のモデル（４６０）の限界内にある前記ツール（１０５）の位置を検出し、
前記表示（１４５）から前記第１のモデル（４５０）を自動的に除去し、且つ前記第２のモデル（４６０）に対して空間的関係で前記ツール（１０５）の表現を自動的に表示すること
を含んでいる、請求項７記載の方法（２００）。
【請求項９】
前記表示を生成する段階（３１５）は更に、
前記系列（４５０）内の第３のモデル（４６５）の限界内にある前記ツール（１０５）の位置を検出する段階と、
前記表示（１４５）から前記第２のモデル（４６０）を自動的に除去し、且つ前記第３のモデル（４６５）に対して空間的関係で前記ツール（１０５）の表現を自動的に表示する段階と、
を含んでいる、請求項８記載の方法（２００）。
【請求項１０】
被術者（１１５）の心臓の弁の経皮的置換におけるツール（１０５）の動きを追跡するための方法（２００）であって、
心臓弁の経皮的置換において被術者（１１５）の中にツール（１０５）を動かすための複数の経路（２５０、３００）の内の１つの経路を特定する段階と、
前記複数の経路（２５０、３００）の内の前記１つの経路に関連付けられ且つ前記１つの経路を表す一系列のモデル（４００、４５０）を特定する段階と、
被術者（１１５）を通る前記ツール（１０５）の動きを追跡する段階と、
前記系列（４００、４５０）内の前記モデルの内の１つのモデルの限界内にある前記ツール（１０５）の位置を検出する段階と、
前記限界内の前記モデル（４６０）に対して空間的関係で重畳された前記ツール（１０５）の表現を含む表示（１４５）を生成する段階と、
を有する方法（２００）。

【図１】