JP2018171445A - 二次元画像／写真を心臓の心外膜図のような３ｄ再構成上に投影する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 三次元（３Ｄ）電気的マッピングシステム及び方法を提供すること。【解決手段】 ３Ｄ電気的マッピングシステム及び方法は、１つ以上の心外膜画像を、心臓マッピング及びアブレーションのためのリアルタイム３Ｄ位置特定及びマッピングシステムによって生成され得る心構造の３Ｄ画像と統合することによって、心臓の心外膜表面の３Ｄ画像を生成するために用いられ得る。心臓の心外膜表面の視覚的テクスチャ表現は、心外膜表面の画像を収集するための画像センサ又はカメラ式カテーテルを用いて再構成され得る。キャプチャされる各画像に対して、システム及び方法は、画像データを、対応する、心構造に対するカテーテルの位置、向き、及び／又は距離に関する情報と共に格納し得る。位置、向き、及び／又は距離に関する情報は、心構造の心外膜表面の３Ｄ組織モデルを再構成するために用いられ得る。【選択図】 図２Ａ

Description

三次元（３Ｄ）電気的マッピングシステム及び方法は、１つ以上の心外膜画像を、心臓マッピング及びアブレーションのためのリアルタイム３Ｄ位置特定及びマッピングシステムによって生成され得る心臓の３Ｄ画像と統合することによって、心臓の心外膜表面の３Ｄ画像を生成するために用いられ得る。心臓の心外膜表面の視覚的表現は、例えば、組織の詳細を含む、心外膜表面の画像を収集するための画像センサ又はカメラ式カテーテルを用いて再構成され得る。キャプチャされる各画像に対して、システム及び方法は、画像データを、対応する、心臓に対するカテーテルの位置、向き、及び／又は距離に関する情報と共に格納し得る。位置、向き、及び／又は距離に関する情報は、心臓の心外膜表面の３Ｄ組織モデルを再構成するために用いられ得る。

本明細書の開示による、ＣＡＲＴＯ（登録商標）３ Ｓｙｓｔｅｍによって生成された、患者の心臓の例示的三次元（３Ｄ）心臓マップを示す。 本明細書の開示による、例示的心臓マッピング及びアブレーションシステムの概略図である。 本明細書の開示による、図２Ａの例示的心臓マッピング及びアブレーションシステムに含まれ得る、例示的カテーテルの概略図である。 本明細書の開示による、心構造の心膜腔の例示的２Ｄ画像を描いた図である。 本明細書の開示による、心構造の心膜腔の例示的２Ｄ画像を描いた図である。 本明細書の開示による、心構造の心膜腔の例示的２Ｄ画像を描いた図である。 本明細書の開示による、心臓の心外膜表面の３Ｄ組織再構成画像を生成するための例示的手順のフローチャートである。 本明細書の開示による、心構造の非接触３Ｄマッピングの３Ｄ幾何学的再構成画像を生成するための例示的なハイレベル手順を示す図である。

心臓アブレーションは、不整脈として知られる心臓リズムの欠陥を、リズムの欠陥の一因となっている心臓内の組織を破壊する外傷を作ることによって補正するために使用され得る、電気生理学者によって実行される医療処置である。心臓アブレーションを使用して治療され得る例示的不整脈には、心臓の心房で始まる異常な心臓リズムである、心房細動（ＡＦ）がある。

心臓アブレーションは、鼠径部の小さい切開部及び血管を通して心臓に挿入され得る、長い可撓性カテーテルを用い得るが、心臓アブレーションを使用して、エネルギー（例えば、高周波（ＲＦ）エネルギー又は超低温）を組織に印加して、心臓リズム障害の原因であり得る不完全な電気インパルスを遮断するための、小さい傷又は変性部を生成し得る。リアルタイム三次元（３Ｄ）位置特定及びマッピングテクノロジーは、心臓内のカテーテルの正確な位置及び向きを可視化し、電気生理学者が、カテーテルを可視化して慎重に先導し、適切な場所でＲＦエネルギーを管理することを可能にするための、高度なナビゲーションシステムとして機能するように用いられ得る。心臓アブレーションの目標は、不整脈を取り除いて、患者の心臓を正常な心臓リズムに戻すこと、又は不整脈の頻度及び患者の症状の重大度を低減させることである。

心臓アブレーション用のリアルタイム３Ｄ位置特定及びマッピングシステムの一例は、Ｊｏｈｎｓｏｎ ＆ Ｊｏｈｎｓｏｎの子会社である、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ（登録商標），Ｉｎｃ．製のＣＡＲＴＯ（登録商標）３ Ｓｙｓｔｅｍである。ＣＡＲＴＯ（登録商標）３ Ｓｙｓｔｅｍは、患者の心構造の３Ｄマップを作製し、心臓内のカテーテル（又はその他の対象物）の正確な場所及び向きを表示するために電磁テクノロジーを使用している。ＣＡＲＴＯ（登録商標）３ Ｓｙｓｔｅｍは、心構造の、正確かつリアルタイムでの可視化を確保するために、患者及び心臓の動きを補償するようになっている。

図１は、ＣＡＲＴＯ（登録商標）３ Ｓｙｓｔｅｍによって生成された、患者の心臓１００の例示的な３Ｄ心臓マップを示す。カテーテル１０２の位置及び向きは、患者の心臓１００の３Ｄ可視化内に図示される。カテーテル１０２は、治療用及び／又は診断用のカテーテルであり得る。図示されていないがその他の物体及び画像が、図１に示されている３Ｄ視覚化には含まれ得るが、そうした物体及び画像には、例えば、追加的なカテーテル及び装置の位置及び向き、マッピングされた心臓１００内での方向付けのために用いられる３Ｄ合成心臓モデル、方向を示す（例えば、上下、前後）助けとなる二次元（２Ｄ）画像、並びにＸ線画像又はその他の画像が挙げられるが、それらに限られない。

図２Ａは、統合リアルタイム３Ｄ位置特定及びマッピングテクノロジー（例えば、ＣＡＲＴＯ（登録商標）３ Ｓｙｓｔｅｍ又は他の３Ｄ位置特定及びマッピングテクノロジー）を用いた、例示的心臓マッピング及びアブレーションシステム２００の概略図である。心臓マッピング及びアブレーションシステム２００は、コンソールシステム２０１、心臓外センサ２１４、基準装置群２１５、エネルギー源２１９、及び／又はカテーテル（複数可）２２０のうちの任意の構成部品を含み得るが、含まれ得るものはそれらに限られない。コンソールシステム２０１は、処理装置（複数可）２０２、ローカル記憶装置２０８、視覚表示装置２１６、及び／又は操作者インターフェース（複数可）２１８のうちの任意の構成部品を含み得るが、含まれ得るものはそれらに限られない。心臓マッピング及びアブレーションシステム２００の特定の要素は、視覚化及び診断に使用される情報を収集するため、及びアブレーション治療を実行するために、患者２０５の上に、中に、及び／又は患者２０５に近接して、直接使用され得る。この情報は、処理、視覚化、並びに操作者制御及び指示のために、コンソールシステム２０１に提供され得るが、その一部を以下で説明する。

基準装置群２１５（例えば、位置特定パッドと呼び得る）は、患者２０５の下方に置かれる、コンピュータ制御の（例えば、処理装置（複数可）２０２によって制御される）磁石からなる環を含み得る。磁石は、周辺空間の磁場に対する原点基準点として使用され得る、既知かつ固定の強度及び位置の値を有し得るが、心臓の正確な３Ｄ像を製造するのに使用される処理装置（複数可）２０２に基準情報を提供し得る。

心臓外センサ（複数可）２１４は、例えば、患者２０５の皮膚上の電極であり得る。心臓外センサ（複数可）２１４は、心臓の電気生理学的パターンによる皮膚上の電気変化の検出を介して、心臓の電気活動を検出し、不整脈の診断及び治療活動方針の決定に使用される、電気活動に関する情報を処理装置（複数可）２０２に提供し得る。心臓外センサ（複数可）２１４によって検出された心臓外信号は、処理をされた形態で、視覚表示装置２１６に表示され得る。

治療及び診断の目的で、患者２０５に対して１つ又は２つ以上の装置が使用され得る。例示的な心臓マッピング及びアブレーションシステム２００では、カテーテル（複数可）２２０がこれらの目的のために図示され、説明されているが、診断及び／又は治療用処置目的で、他の装置が用いられ得る。

１つ以上のカテーテル２２０は、医師により、患者２０５の脈管系を通して患者２０５の心臓に経皮的に挿入され得る。カテーテル（複数可）２２０は、診断用マッピングのための情報を収集する、及び／又は治療用処置をもたらす（例えば、アブレーションを実行する）目的で、場所及び／又は電気センサが装備され得る。様々な異なるタイプのカテーテル（複数可）２２０が用いられ得るが、その例としては例えば、固定式カテーテル、偏向可能なカテーテル、双方向性カテーテル、一方向性カテーテル、三尖マッピングカテーテル、ドーナツ形先端を有するカテーテル、バスケットカテーテル、及び／又は投げ縄形状のカテーテルが挙げられるが、それらに限られない。カテーテル２２０（複数可）が目的の場所（例えば、経路沿いの１つ以上の場所）で、例えばＲＦエネルギーを印加することによって、アブレーションを実行するのに使用される場合、カテーテル（複数可）２２０は、処理装置２０２（複数可）によって命令され得るように、エネルギー源２１９からＲＦエネルギーを受信し得る。一例では、カテーテル（複数可）２２０は、エネルギー源２１９から直接ＲＦエネルギーを要求し得る。

１つの例示的なカテーテル（複数可）２２０が図２Ｂにより詳細に示されているが、図２Ｂには、カテーテル２２０に含まれ得る要素のうち、全てではなく一部が示されている。カテーテル２２０は、電極（複数可）２２２、非接触電極２２４、画像センサ（複数可）２２５、位置決めセンサ（複数可）２２６、遠位先端２２８、遠位端２３０、ハンドル２３２、及び／又はケーブル２４０のうちの任意の１つ以上の構成部品を含み得るが、含まれるのはそれらに限られない。

カテーテル２２０の遠位端２３０は、心組織の電気特性を測定するのに使用され得る電極（複数可）２２２を、遠位先端２２８に含み得る。電極（複数可）２２２はまた、診断の目的で電気信号を心臓に送信するのに使用され得る。電極（複数可）２２２はまた、アブレーションの所望の場所で心組織に直接エネルギー（例えば、ＲＦエネルギー）を印加することによって、欠陥のある心組織に対するアブレーションを実行し得る。

遠位端２３０は、アレイに配置される非接触電極２２４を含み得るが、非接触電極２２４は、患者２０５の心室の壁から遠電界の電気信号を同時に受信し、測定するのに使用され得る。電極（複数可）２２２及び非接触電極２２４は、心臓の電気特性に関する情報を処理装置（複数可）２０２に処理用として提供する。

カテーテル（複数可）２２０は、１つ以上の画像センサ２２５を装備し得るが、その画像センサ２２５の例としては、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサ、及び／又は体腔に挿入された際に内視鏡画像をキャプチャするためのカメラが挙げられる。画像センサ（複数可）２２５は、遠位端２３０に配置され得る。

遠位端２３０は、カテーテル２２０の遠位先端２２８に位置決めセンサ（複数可）２２６（場所センサとも呼ばれる）を含み得るが、同センサ２２６は、身体内のカテーテル２２０の位置及び向き（かつ／又は距離）を判別するのに使用される信号を生成し得る。一例では、遠位先端の正確な位置決め情報の取得を容易にするため、位置決めセンサ（複数可）２２６、電極（複数可）２２２及び遠位先端の相対的な位置及び向きが固定され、既知のものとされている。例えば、位置決めセンサ（複数可）２２６の位置は、心臓の外側の既知の位置に対する相対的位置に、部分的に基づいて（例えば、心臓外センサ２１４に基づいて）判定され得る。位置決めセンサ（複数可）２２６の使用により、カテーテル２２０の位置情報が患者２０５の解剖学的構造に対する相対的位置情報となるため、周辺空間の磁場内の場所特定の正確さの改善がもたらされ得るだけでなく、患者が動いてもそれに適応可能な場所情報が提供され得る。

カテーテル２２０のハンドル２３２は、医師によって操作され得るが、医師が遠位先端２２８を所望の方向に効果的に向けるのを可能にするための制御装置２３４を含み得る。

電極２２２、２２４及びセンサ２２６は、コンソールシステム２０１に電気及び位置情報を提供するため、ハンドル２３２及びケーブル２４０を通過し得るワイヤを介して、処理装置（複数可）２０２に接続され得るが、コンソールシステム２０１は、心臓内のカテーテル２２０をリアルタイムで操作し、その機能を表示するのに使用され得る。

図２Ａを参照すると、コンソールシステム２０１内の処理装置（複数可）２０２は、例えば、コンピュータ内部に包含され得る、１つ以上の信号処理回路を含み得る。処理装置（複数可）２０２は、心臓マッピング及びアブレーションシステム２００の機能を実行するため、ハードウェアに実装され、かつ／又はソフトウェアでプログラミングされ得る。このソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子形態で処理装置（複数可）２０２にダウンロードされてもよく、かつ／又は磁気若しくは光学媒体若しくは他の不揮発性メモリなどの有形媒体で提供されてもよい。例えば、ソフトウェアモジュールを処理装置（複数可）２０２にダウンロードし、インストールすることによって、心臓マッピング及びアブレーションシステム２００の心臓可視化及び診断能力の拡張を実現し得る。一例では、処理装置（複数可）２０２は、汎用コンピュータを含み得る。

処理装置（複数可）２０２は、処理センサ（複数可）２２６、先端電極（複数可）２２２及び／又は非接触電極２２４によって生成された信号を含む、カテーテル２２０からの（情報又はデータを伝達する）信号を受信、増幅、フィルタリング、及び／又はデジタル化し得る。信号は、カテーテル２２０の位置と向き、並びに心腔の電気特性を算出するために、処理装置（複数可）２０２によって受信され、使用される。一例では、処理装置（複数可）２０２が、すでに増幅、フィルタリング、及び／又はデジタル化された信号を受信するように、適切な回路機構が、カテーテル２２０自体に関連付けられ得る。

処理装置（複数可）２０２は、また、情報又は命令を含む信号を生成し、心臓マッピング及びアブレーションシステム２００内の他の要素にそれらの信号を送信するのに使用され得る。例えば、処理装置（複数可）２０２は、視覚表示装置２１６上に表示するためのリアルタイム３Ｄ心臓マップ情報を生成して送信し得る。別の例では、処理装置（複数可）２０２は、情報をローカル記憶装置２０８に対して送受信し得る。別の例では、処理装置（複数可）２０２は、カテーテル（複数可）２２０に信号を送信して、エネルギー源２１９によって提供されるＲＦエネルギーをアブレーション対象に印加し得る。

上で説明したように、処理装置（複数可）２０２は、処理装置（複数可）２０２内の別個のユニットとして（例えば、図面上又は物理的に）表現され得る、特定の機能を実装し得る。例えば、処理装置（複数可）２０２は、カテーテル２２０内の位置センサ（複数可）２２６から位置信号を受信するように構成され得るデコーダーユニット２０４（例えば、処理回路としてハードウェアに、及び／又はソフトウェアモジュールとしてソフトウェアに実装される）を含み得るが、位置信号を使用して、カテーテル遠位先端２２８に関する位置、向き、距離、温度及び／又は心電図（ＥＣＧ）の値を算出し得る。

別の例では、処理装置（複数可）２０２は、システム２００内の他の装置に命令を送信するためのコントローラユニット２０７を含み得る。例えば、コントローラユニット２０７は、アブレーション用のＲＦエネルギーをカテーテル（複数可）２２０に提供するよう、エネルギー源２１９に命令を送信し得るが、ＲＦエネルギーをアブレーション対象（例えば、経路沿いの１つ以上の場所）に印加するよう、カテーテル（複数可）２２０に命令を送信し得る。

別の例では、処理装置（複数可）２０２は、例えば磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）システム及び／又はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムのような医療用撮像システム（不図示）から画像データを収集するように、かつカテーテル（複数可）２２０（例えば図２Ｂの画像センサ（複数可）２２５）から画像データを収集するように構成され得る、３Ｄ画像再構成ユニット２０６（例えば、ハードウェアに処理回路として実装されるもの及び／又はソフトウェアにソフトウェアモジュールとして実装されるもの）を含み得る。３Ｄ画像再構成ユニット２０６は、画像データを用いて、患者２０５の心腔のシミュ−レーションされた表面を構築し、それを視覚表示装置２１６に表示するために提供し得るが、それについては後程更に詳しく説明する。

処理ユニット２０４、２０６、及び２０７は、例であり、処理装置（複数可）２０２に実装され得る、可能な機能の全てを含んでいるわけではない。他の機能及び／又は処理ユニットも、処理装置（複数可）２０２に含まれ得るが、図示されていない。

視覚表示装置２１６は、処理装置（複数可）２０２で実行された情報処理に基づいて、心臓の２Ｄ及び／又は３Ｄ視覚的表現及び／又はマップを表示し、心臓内のカテーテル２２０の正確な場所及び向きを示すために使用され得る。例えば、マップは、解剖学的マップ、心臓電気活動マップ、心臓電気伝播マップ、心臓電位マップ、インピーダンスマップ、心腔幾何学、及びＥＣＧ断片化マップとして表示され得る。

心臓を表現したもの／マップ及びカテーテル（複数可）に加えて、視野にある物体、及び／又はマッピング、診断、及び治療処置に関連する情報（例えば、ラベル、診断など）も、視覚表示装置２１６に表示され得る。心臓マッピングの３Ｄ視覚的表現は、心臓アブレーションなどの心臓の診断及び治療処置を実行するための正確なリアルタイム視覚ガイドを提供するための、医師によって使用される重要なツールである。

操作者インターフェース（複数可）２１８は、心臓マッピング及びアブレーションシステム２００と相互作用し、それを制御するために、１人以上の操作者によって使用され得る。操作者インターフェース（複数可）２１８としては、キーボード及び／又はマウスといった装置を挙げられ得るが、挙げられ得るのはそれらに限られない。操作者インターフェース（複数可）２１８は、操作者が、視覚情報にアクセスして操作することを可能にし得るが、個々の患者に対する治療方針を追跡するため、変性部にタグ又はラベルを付ける能力を操作者に提供し得る。

心臓マッピング及びアブレーションシステム２００の操作者としては、限定されるものではないが、例えば、カテーテルを制御し、診断を収集して解釈し、アブレーション処置を実行し得る医師（例えば、電気生理学者）と、処置中に医師のアシスタントとして働く、臨床アプリケーションスペシャリスト（ＣＡＳ）と、が挙げられ得る。

心室性頻脈（ＶＴ又はＶ−ｔａｃｈ）は、心臓の下側のポンプ室である、心室における不適切な電気的活動から発生する不整脈の１つのタイプである。例えば、正常な心臓は、毎分６０〜１００拍（ｂｐｍ）の拍動をし得るが、まず心臓の心房が収縮し、その後で同期するようにして心室が収縮する。ＶＴの場合、心室が、例えば１２０〜３００ｂｐｍという高速で拍動し、心房と協調しなくなっている。ＶＴの深刻さの度合いには様々あるが、最も深刻なケースでは、潜在的に、心室性細動又は心停止へとつながる可能性がある。

ＶＴは、例えば、本明細書において説明されるツール及び処置を用いたアブレーション処置を用いて治療され得る。一部のケースでは、医師は、心臓の外面、つまり心外膜（すなわち、心臓の筋肉を直接取り囲む結合組織及び脂肪層）上の電気回路からＶＴが発生していると判定する場合があり得る。心外膜で発生するＶＴの場合、そのＶＴを治療するために心臓アブレーションが適用され得る。例えば、カテーテル（例えば、図２Ａ中のカテーテル２２０）を挿入するために、胸骨のちょうど下方で、心臓のまわりの嚢（心外膜）に小さな穴を開ける場合があり得る。カテーテルを心外膜内で操作して、ＶＴがそこで発生しているかどうかを判定し得る。ＶＴが心外膜で発生していると特定された場合には、ＶＴ治療処置の一環として、アブレーション処置が心外膜に適用され得る。

既存の心臓マッピング及びアブレーションシステムは、例えばＶＴのような、心外膜上の心臓の異常を診断及び治療するために必要な、心外膜表面の詳細及びテクスチャの視覚化を欠いている。安全で効果的なアブレーション処置を実行するには、例えば、冠状動脈、小血管、脂肪組織、及び／又は心外膜表面上の傷のエリアについての情報が必要とされ得る。表面の詳細及び心外膜のテクスチャを含む心臓の外面図のような３Ｄオブジェクトを、効果的に表示し視覚的に再構成するためには、非常に多くの写真が必要とされ得る。

１つの実施形態によれば、ビデオ支援３Ｄ電気的マッピングシステムは、１つ以上の２Ｄ心外膜画像を、心臓アブレーション用リアルタイム３Ｄ位置特定及びマッピングシステム（例えばＣＡＲＴＯ（登録商標）３ Ｓｙｓｔｅｍ）によって生成され得る心構造の３Ｄマップと統合することによって心臓の心外膜表面の全体３Ｄ画像を生成するために使用され得る。心臓の心外膜表面の３Ｄ視覚的表現は、例えば、心外膜表面の画像のストリームを収集するための画像センサ又はカメラ式カテーテルを用いて再構成され得る。画像センサの一例は、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサであり得るが、ＣＣＤ画像センサは、光センサアレイに電荷として格納された画素を収集して、高品質で高解像度の画像を提供する。

キャプチャされたそれぞれの２Ｄ心外膜画像に対して、システムは画像データを、対応するカテーテルの位置、向き、及び／又は距離とともに格納し得る。一例では、カテーテルの位置、向き、及び／又は距離は、外部のセンサ（例えば、図２Ａの位置パッド及び／又は基準装置群２１５）に対して定義され得るが、それらのセンサはまた、全ての画像に対して用いられ、一貫した相対的位置、向き、及び／又は距離に関する情報を確保し、心構造の諸側面の多くの画像を正確に繋ぎ合わせ、組み合わせるのを可能にする。したがって、カテーテル画像センサ（又はカメラ）の位置、向き、及び／又は距離は、既知の位置／向き／距離での２Ｄ写真（画像）を心臓の３Ｄマップに加えることによって写真を用いて、３Ｄの対象物をレジスタ設定し再構成するために用いられ得る。

図３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃは、本明細書の開示による、心構造の心膜腔（心外膜を含む）の、例示的２Ｄ画像３００Ａ、３００Ｂ、及び３００Ｃを描いた図である。例えば、例示的な２Ｄ画像３００Ａ、３００Ｂ、及び／又は３００Ｃは、穴を開けた場所を通して心膜腔の中に挿入されるカテーテル３０２（例えば、図２Ａ及び２Ｂ中のカテーテル２２０）に搭載された画像センサによって、キャプチャされ得る。例示的な画像３００Ａ、３００Ｂ、及び３００Ｃは、心外膜表面のテクスチャの詳細をキャプチャしているが、その詳細の例には、冠状動脈３０４、小血管３０６、脂肪組織３０８、及び／又は傷変性部（不図示）が挙げられるが、それらに限られない（心外膜表面の全ての較正部分に符号が付されたり、図示されているというわけではない）。

本明細書で説明されている実施形態によると、図４の例示的な手順４００が、多くの心膜表面の２Ｄ画像（例えば、図３Ａ〜３Ｃの画像３００Ａ〜３００Ｃ）を、心臓の３Ｄ幾何学的画像又はマップ（例えば図１）と統合して、テクスチャの詳細を含む心臓の心外膜表面の３Ｄ再構成画像を生成するために用いられ得る。

図４は、本明細書の開示による、心臓の心外膜表面の３Ｄ組織再構成画像を生成するための例示的手順４００のフローチャートである。４０２では、心構造の解剖学的データが、取得され使用されて、心構造の３Ｄモデル（又はマップ若しくは画像）が生成され得る。例えば、心構造の３Ｄモデルは、例えばＣＡＲＴＯ（登録商標）３ Ｓｙｓｔｅｍのようなリアルタイム３Ｄ心臓位置特定及びマッピングシステムを用いて生成され得る。この心構造３Ｄモデルには、心外膜の表面のテクスチャの詳細が欠如している。

心外膜の詳細が欠如しているのを改善するために、４０４で、画像センサ（又はカメラ）式カテーテルが、心外膜の中に挿入され、心外膜のテクスチャの詳細を示す、心外膜表面の２Ｄ画像を収集し得る。これらの画像は、例えばＣＣＤ画像センサ（例えば、カテーテル又は内視鏡に搭載されたもの）を用いて生成され、心外膜の表面の完全な詳細を示し得るが、その詳細には、小血管、冠状動脈、脂肪組織、及び／又は傷のエリアが挙げられるが、それらに限られない。４０６では、それぞれの心外膜画像に対して、画像データ、関連する位置データ、関連する向きデータ、及び／又は関連する距離データが格納され得る。例えば、ステップ４０４で収集された画像情報は、記憶装置に、各画像に関連付けられた位置／向き／距離情報を含む表の形で格納され得る。例えば、２Ｄ心外膜画像用の位置／向き／距離情報は、外部の基準点（例えば、外部センサ又は外部の位置パッド）に対する、カテーテルに搭載された画像センサの相対的位置に基づいたものであり得る。

４０８では、各２Ｄ心外膜画像に関連付けられた位置／向き／距離情報は、適切な位置で２Ｄ画像を、心構造の３Ｄモデルと組み合わせて、心外膜表面の３Ｄテクスチャマップを生成するために用いられ得る。例えば、位置／向き／距離情報を用いて２Ｄ画像を３Ｄモデルに適切な位置でつなぎ合わせることを伴い得る、２Ｄ画像からのマルチビューの３Ｄ再構成用の任意のアルゴリズムが用いられ得る。１つの実施形態では、２Ｄ画像はキャプチャされ（ステップ４０４中）、かつ／又は、重なり合う、冗長な画像情報の量を最小化して、心外膜の３Ｄ画像再構成に必要とされる写真の数を減らすようにステップ４０８中に選択され得る。４１０では、心臓の異常の診断及び／又は治療処置（例えば、ＶＴのためのアブレーション処置）中に、医師又は操作者によって使用されるため、心構造の心外膜表面の３Ｄテクスチャマップが視覚表示装置（例えば、図２Ａの視覚表示装置２１６）上に表示され得る。

このように、例示的な手順４００によれば、カテーテルからの位置、向き、及び／又は距離情報は、正確な心臓の３Ｄモデルをレジスタ設定し構築して、心腔の表面だけでなく、心腔表面（心外膜）のテクスチャをも視覚化するための画像を、心外膜空間にマッピングするために使用され得る。カテーテル画像センサ（カメラ）からの位置、向き、及び／又は距離情報はまた、用いられた写真のうちの重複する情報の量を最小化して、冗長な写真の廃棄を可能にすることによって、心外膜表面のより少ない２Ｄ写真の使用を可能にし得る。

例示的な実施形態によれば、心構造の３Ｄ再構成画像を生成するためのアプローチは、非接触幾何学構造（例えば、非接触センサを用いた）を用い得るが、それにより、心構造の視覚化を提供することによって、より効果的でより安全なアブレーションを提供し得る。図５は、本明細書の開示による、心構造の非接触３Ｄマッピングの３Ｄ幾何学的再構成画像５１０（テクスチャ無し）を生成するための例示的なハイレベル手順５００を示す図である。図５の例においては、心構造の２Ｄ画像５０２及び５０４（場合によっては他の図示されていない２Ｄ画像とともに）が様々に異なる角度で撮像され得るが、その画像は、３Ｄ幾何学的心臓画像５１０を作るため、アルゴリズム５０６に提供され得る。心臓の画像５０２及び５０４は、例えば、内視鏡／カテーテルを心構造の中に挿入することにより、かつ／又は撮像システムによって（ＭＲＩ、ＣＴ）入手される画像であり得るが、アルゴリズム５０６は、任意のマルチビュー３Ｄ再構成アルゴリズムであり得る。一例においては、図４に示される手順４００のステップ４０２で心構造の３Ｄモデルを入手するために、手順５００が用いられ得る。

本明細書に記載の実施形態及び処置は、ハードウェア及び／又はソフトウェアに実装され得る。アブレーションを実行するためのコンピュータシステムは、本明細書に記載の処置を含む、付加的な機能を導入するソフトウェアモジュールを実行することができ得る。本明細書に記載の処置は、高度な心臓可視化と、心臓リズム障害を診断し、治療する医師の能力を強化するための診断能力を有効にし得る。本明細書に開示される処置は、心臓内のアブレーション処置に関して述べられているが、これらの処置は、身体の他の部分におけるアブレーションにも同様に使用され得る。

本明細書の開示に基づいて多くの変更例が可能であることを理解されたい。特徴及び要素が特定の組み合わせで上記に説明されているが、各特徴又は要素は、他の特徴及び要素を用いずに単独で、又は他の特徴及び要素を用いて若しくは用いずに他の特徴及び要素との様々な組み合わせで使用されてもよい。

提供される方法は、汎用コンピュータ、プロセッサ、又はプロセッサコアにおける実装を含む。好適なプロセッサとしては、例として、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連する１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、任意のその他の種類の集積回路（ＩＣ）、及び／又は状態機械が挙げられる。このようなプロセッサは、処理されたハードウェア記述言語（ＨＤＬ）命令及びネットリスト等その他の中間データ（このような命令は、コンピュータ可読媒体に記憶することが可能である）の結果を用いて製造プロセスを構成することにより、製造することが可能である。このような処理の結果はマスクワークであり得るが、このマスクワークをその後半導体製造プロセスにおいて用いて、本明細書に説明される方法を実装するプロセッサを製造する。

本明細書に提供される方法又はフローチャートは、汎用コンピュータ又はプロセッサによる実行のために持続性コンピュータ可読記憶媒体に組み込まれるコンピュータプログラム、ソフトウェア、又はファームウェアにおいて実装することができる。持続性コンピュータ可読記憶媒体の例としては、ＲＯＭ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、磁気媒体、例えば内蔵ハードディスク及びリムーバブルディスク、磁気光学媒体、並びに光学媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭディスク及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）が挙げられる。

〔実施の態様〕
（１） 心構造の心外膜表面の三次元（３Ｄ）再構成画像を生成するように構成されているシステムであって、
前記心構造の解剖学的データを取得し、前記心構造の３Ｄモデルを生成するように構成されている処理装置と、
前記心構造の心外膜の中に挿入されるカテーテルと、を備えるシステムであって、前記カテーテルは、
前記心構造の前記心外膜表面の複数の画像をキャプチャし、かつ前記複数の画像を前記処理装置に提供するように構成されている画像センサであって、前記複数の画像が前記心外膜表面のテクスチャを含む、画像センサと、
前記複数の画像のそれぞれに対して、対応する位置、向き、及び距離情報を生成し、かつ前記対応する位置、向き、及び距離情報を前記処理装置に提供するように構成されている少なくとも１つの位置センサとを備え、
前記処理装置は、前記複数の画像を前記心構造の前記３Ｄモデルに、前記対応する位置、向き、及び距離情報を用いて繋ぎ合わせることによって、前記心構造の前記心外膜表面の３Ｄテクスチャマップを生成するように更に構成されており、
前記処理装置は、前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを視覚表示装置に提供するように構成されており、かつ
前記視覚表示装置は、前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを視覚的に表示するように構成されている、システム。
（２） 前記処理装置が、前記複数の画像と前記対応する位置、向き、及び距離情報とをローカル記憶装置に格納するように更に構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（３） 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップは、冠状動脈、小血管、脂肪組織、又は傷変性部のうちの少なくとも１つを示す、実施態様１に記載のシステム。
（４） 前記対応する位置、向き、及び距離情報は、外部の基準点に対するものである、実施態様１に記載のシステム。
（５） 前記処理装置は、マルチビュー３Ｄ再構成アルゴリズムを用いて、前記心構造の前記３Ｄモデルを生成するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。

（６） 前記画像センサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサである、実施態様１に記載のシステム。
（７） 前記処理装置は、前記心構造の前記心外膜表面の前記複数の画像から画像のサブセットを、前記画像のサブセット内の冗長な情報を最小化するように前記対応する位置、向き、及び距離情報に基づいて選択することによって、前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを生成するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（８） 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップは、前記心構造の前記心外膜にアブレーション処置を実行するために医師によって用いられる、実施態様１に記載のシステム。
（９） 前記アブレーション処置は、心室性頻脈（ＶＴ）を治療するために用いられる、実施態様８に記載のシステム。
（１０） 非接触センサを用いるように構成されている、実施態様１に記載のシステム。

（１１） 心構造の心外膜表面の三次元（３Ｄ）再構成画像を生成する方法であって、
前記心構造の解剖学的データを取得し、前記心構造の３Ｄモデルを生成することと、
前記心構造の前記心外膜表面の複数の画像をキャプチャすることであって、前記複数の画像が、前記心外膜表面のテクスチャを含む、ことと、
前記複数の画像のそれぞれに対して、対応する位置、向き、及び距離情報を生成することと、
前記対応する位置、向き、及び距離情報を用いて前記複数の画像を、前記心構造の前記３Ｄモデルに繋ぎ合わせることによって、前記心構造の３Ｄテクスチャマップを生成することと、
前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを視覚的に表示することと、を含む方法。
（１２） 前記複数の画像と前記対応する位置、向き、及び距離情報を格納することを更に含む、実施態様１１に記載の方法。
（１３） 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップは、冠状動脈、小血管、脂肪組織、又は傷変性部のうちの少なくとも１つを示す、実施態様１１に記載の方法。
（１４） 前記対応する位置、向き、及び距離情報は、外部の基準点に対するものである、実施態様１１に記載の方法。
（１５） 前記心構造の前記３Ｄモデルを生成することは、マルチビュー３Ｄ再構成アルゴリズムを用いる、実施態様１１に記載の方法。

（１６） 前記心構造の前記心外膜表面の前記複数の画像は、前記心構造の心外膜に挿入されるカテーテルに搭載された電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサを用いてキャプチャされる、実施態様１１に記載の方法。
（１７） 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを生成することは、前記心構造の前記心外膜表面の前記複数の画像から画像のサブセットを、前記画像のサブセット内の冗長な情報を最小化するように、前記対応する位置、向き、及び距離情報に基づいて選択することを含む、実施態様１１に記載の方法。
（１８） 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップは、前記心構造の心外膜にアブレーション処置を実行するために医師によって用いられる、実施態様１１に記載の方法。
（１９） 前記アブレーション処置は、心室性頻脈（ＶＴ）を治療するために用いられる、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを生成することは、非接触センサを用いる、実施態様１１に記載の方法。

Claims (20)

1. 心構造の心外膜表面の三次元（３Ｄ）再構成画像を生成するように構成されているシステムであって、
   前記心構造の解剖学的データを取得し、前記心構造の３Ｄモデルを生成するように構成されている処理装置と、
   前記心構造の心外膜の中に挿入されるカテーテルと、を備えるシステムであって、前記カテーテルは、
   前記心構造の前記心外膜表面の複数の画像をキャプチャし、かつ前記複数の画像を前記処理装置に提供するように構成されている画像センサであって、前記複数の画像が前記心外膜表面のテクスチャを含む、画像センサと、
   前記複数の画像のそれぞれに対して、対応する位置、向き、及び距離情報を生成し、かつ前記対応する位置、向き、及び距離情報を前記処理装置に提供するように構成されている少なくとも１つの位置センサとを備え、
   前記処理装置は、前記複数の画像を前記心構造の前記３Ｄモデルに、前記対応する位置、向き、及び距離情報を用いて繋ぎ合わせることによって、前記心構造の前記心外膜表面の３Ｄテクスチャマップを生成するように更に構成されており、
   前記処理装置は、前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを視覚表示装置に提供するように構成されており、かつ
   前記視覚表示装置は、前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを視覚的に表示するように構成されている、システム。
2. 前記処理装置が、前記複数の画像と前記対応する位置、向き、及び距離情報とをローカル記憶装置に格納するように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップは、冠状動脈、小血管、脂肪組織、又は傷変性部のうちの少なくとも１つを示す、請求項１に記載のシステム。
4. 前記対応する位置、向き、及び距離情報は、外部の基準点に対するものである、請求項１に記載のシステム。
5. 前記処理装置は、マルチビュー３Ｄ再構成アルゴリズムを用いて、前記心構造の前記３Ｄモデルを生成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
6. 前記画像センサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサである、請求項１に記載のシステム。
7. 前記処理装置は、前記心構造の前記心外膜表面の前記複数の画像から画像のサブセットを、前記画像のサブセット内の冗長な情報を最小化するように前記対応する位置、向き、及び距離情報に基づいて選択することによって、前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを生成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップは、前記心構造の前記心外膜にアブレーション処置を実行するために医師によって用いられる、請求項１に記載のシステム。
9. 前記アブレーション処置は、心室性頻脈（ＶＴ）を治療するために用いられる、請求項８に記載のシステム。
10. 非接触センサを用いるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
11. 心構造の心外膜表面の三次元（３Ｄ）再構成画像を生成する方法であって、
    前記心構造の解剖学的データを取得し、前記心構造の３Ｄモデルを生成することと、
    前記心構造の前記心外膜表面の複数の画像をキャプチャすることであって、前記複数の画像が、前記心外膜表面のテクスチャを含む、ことと、
    前記複数の画像のそれぞれに対して、対応する位置、向き、及び距離情報を生成することと、
    前記対応する位置、向き、及び距離情報を用いて前記複数の画像を、前記心構造の前記３Ｄモデルに繋ぎ合わせることによって、前記心構造の３Ｄテクスチャマップを生成することと、
    前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを視覚的に表示することと、を含む方法。
12. 前記複数の画像と前記対応する位置、向き、及び距離情報を格納することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップは、冠状動脈、小血管、脂肪組織、又は傷変性部のうちの少なくとも１つを示す、請求項１１に記載の方法。
14. 前記対応する位置、向き、及び距離情報は、外部の基準点に対するものである、請求項１１に記載の方法。
15. 前記心構造の前記３Ｄモデルを生成することは、マルチビュー３Ｄ再構成アルゴリズムを用いる、請求項１１に記載の方法。
16. 前記心構造の前記心外膜表面の前記複数の画像は、前記心構造の心外膜に挿入されるカテーテルに搭載された電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサを用いてキャプチャされる、請求項１１に記載の方法。
17. 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを生成することは、前記心構造の前記心外膜表面の前記複数の画像から画像のサブセットを、前記画像のサブセット内の冗長な情報を最小化するように、前記対応する位置、向き、及び距離情報に基づいて選択することを含む、請求項１１に記載の方法。
18. 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップは、前記心構造の心外膜にアブレーション処置を実行するために医師によって用いられる、請求項１１に記載の方法。
19. 前記アブレーション処置は、心室性頻脈（ＶＴ）を治療するために用いられる、請求項１８に記載の方法。
20. 前記心構造の前記心外膜表面の前記３Ｄテクスチャマップを生成することは、非接触センサを用いる、請求項１１に記載の方法。

Images