図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2000年6月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

患者内臓または身体組織の3次元イメージングのための装置を、外部超音波プローブを使用して実現すること。また前記装置を、動いている臓器の詳細な構造の画像を得るためにも使用できるようにすること。

解決手段

患者の内臓または身体組織の3次元イメージングのための、外部超音波プローブ、位置決定装置および画像生成装置を有する装置において、少なくとも1つの可動基準センサ視覚化すべき臓器または身体組織に対し固定された位置に配置して前記センサが基準を形成するように構成すること。

概要

背景

内臓または身体組織の3次元画像を外部超音波プローブにより取り込まれた複数の2次元画像から生成する技法は公知であり、例えば米国特許 5078145 号明細書および 5353354 号明細書に記載されている。この技法においては、視覚化すべき臓器または身体組織に対し相対的な超音波プローブの位置を、記録する画像ごとに決定しなくてはならない。従って米国特許 5078145 号明細書には、診察中患者が横たわる診察台に取り付けられたロボットの腕の一端に、超音波プローブが取り付けられた装置について記載されている(上記明細書の図4および関連する本文を参照)。この機械的な解決により、超音波プローブの位置を診察台に対し相対的に決定することができ、従ってその診察台に横たわる患者の位置に対して決定することができる。米国特許 5353354 号明細書に記載されている実施例では加速度計が超音波プローブに組み込まれており、特定の開始位置に対する超音波ヘッドまたはプローブの位置を決定するために用いられている。別の実施例では、磁場測定に基づくプローブ位置決定装置が使用されている。後者の位置決定装置磁場センサを有し、超音波プローブには受信器が備えられている。前記磁場センサは、超音波検査の間患者が横たわるベッドに取り付けられている。所定の基準平面に対する目下記録された2次元画像の位置は、磁場検出器および送信器からの信号により決定される。従って、上述の2つの米国特許明細書によるイメージング装置は、診察室に組み込まれた、または診察ベッド(台)に取り付けられた位置決定用設備を有する。

診察室内または診察ベッドに対して固定された基準を有するこれらの従来技術によるイメージング装置の欠点は、患者の心臓のように動いている臓器または組織の詳細な3次元的な検査が不可能であるということである。心臓はその本質的な活動性のため、さらには患者の呼吸や体の動きのために体内で絶え間なく動いている。このため、従来技術を使用して心臓の構造を正確に測定することはできない。

患者の血管または臓器内の測定および/または治療用カテーテルの位置を識別するための別の種類の装置は、WO 98/00060 号明細書に記載されている。それによれば基準カテーテルには、例えば心臓への導入に対する工夫がなされている。この基準カテーテルは測定または治療カテーテルに対する基準として用いられ、この測定または治療カテーテルは通常は心腔へ導入するために心臓にも挿入される。従って基準カテーテルは、外部装置に対する基準とはならない。とりわけ前記明細書は、基準カテーテルと測定および/または治療カテーテルとは相互に近接するように構成すべきであり、それにより心臓が動いたときの両者間の相対的な動きが最小になると述べている。

概要

患者の内臓または身体組織の3次元イメージングのための装置を、外部超音波プローブを使用して実現すること。また前記装置を、動いている臓器の詳細な構造の画像を得るためにも使用できるようにすること。

患者の内臓または身体組織の3次元イメージングのための、外部超音波プローブ、位置決定装置および画像生成装置を有する装置において、少なくとも1つの可動基準センサを視覚化すべき臓器または身体組織に対し固定された位置に配置して前記センサが基準を形成するように構成すること。

目的

本発明の課題は、患者の内臓または身体組織の3次元イメージングのための前述のような装置を、外部超音波プローブを使用して実現することである。また前記装置を、動いている臓器の詳細な構造の画像を得るのにきわめて適したものとなるよう構成することである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

患者(6)の内臓(12)または身体組織の3次元イメージング装置であって、外部超音波プローブ(10)、位置決定装置(16)および画像生成装置(18)を有し、前記外部超音波プローブ(10)は位置決定センサ(14)を備えており、患者の外部に使用し、臓器(12)または身体組織の超音波ソノグラフを生成し、前記位置決定装置(16)は、基準(2、4)に対する前記プローブの位置を決定し、前記画像生成装置(18)は、種々異なる位置でプローブにより取り込まれた複数の超音波ソノグラフ、および前記プローブの位置に関する前記位置決定装置からの関連する情報から臓器の3次元画像を生成する3次元イメージング装置において、少なくとも1つの可動基準センサ(4)は、視覚化すべき臓器(12)または身体組織に対し固定された位置に配置され、それにより前記基準を形成している、ことを特徴とする3次元イメージング装置。

請求項2

前記基準センサ(4)は、視覚化すべき臓器(12)または身体組織中の固定位置に挿入するための基準カテーテル(2)に取り付けられる、請求項1記載の装置。

請求項3

前記プローブ(10)は少なくとも3個の別個の位置決定センサ(14)を備えている、請求項1または2記載の装置。

請求項4

前記位置決定センサ(14)は前記プローブ(10)上に実質的に直線上に配置され、前記プローブが患者(6)に適用されるときには、前記直線は患者とプローブとの接触表面にほぼ垂直である、請求項1〜3記載の装置。

請求項5

4個の別個の基準センサ(14)は前記基準カテーテル(2)に配置されている、請求項4記載の装置。

請求項6

各基準および位置決定センサ(4、14)は超音波トランシーバを有し、前記位置決定装置(16)は前記基準センサに対する前記プローブ(10)の位置を、前記基準および位置決定センサからの信号により決定する、請求項1〜5記載の装置。

請求項7

前記位置決定装置(16)は前記基準および位置決定センサ(4、14)からの信号により、前記プローブ(10)の位置に加えて目標の方向および回転位置も決定する、請求項1〜6記載の装置。

請求項8

画像格納手段(20)は前記臓器(12)の前記3次元画像を格納する、請求項1〜7記載の装置。

請求項9

ECG装置(22)は前記画像生成装置(18)、および心周期における所定の時点に取り込まれた超音波ソノグラフからの画像を格納するための前記画像格納手段(20)をトリガする、請求項8記載の装置。

技術分野

0001

本発明は患者内臓または身体組織に対する3次元イメージング装置に関し、外部超音波プローブ位置決定装置および画像生成装置を有する装置に関する。前記外部超音波プローブは位置決定センサを備えており、患者の体の外部に適用され、臓器または身体組織の超音波ソノグラフを生成する。前記位置決定装置は、基準に対して前記プローブの位置を決定する。また前記画像生成装置は、種々異なる位置でプローブが取り込んだ複数の超音波ソノグラフ、および前記プローブの位置に関する前記位置決定装置からの関連する情報から、臓器の3次元画像を生成する。

背景技術

0002

内臓または身体組織の3次元画像を外部超音波プローブにより取り込まれた複数の2次元画像から生成する技法は公知であり、例えば米国特許 5078145 号明細書および 5353354 号明細書に記載されている。この技法においては、視覚化すべき臓器または身体組織に対し相対的な超音波プローブの位置を、記録する画像ごとに決定しなくてはならない。従って米国特許 5078145 号明細書には、診察中に患者が横たわる診察台に取り付けられたロボットの腕の一端に、超音波プローブが取り付けられた装置について記載されている(上記明細書の図4および関連する本文を参照)。この機械的な解決により、超音波プローブの位置を診察台に対し相対的に決定することができ、従ってその診察台に横たわる患者の位置に対して決定することができる。米国特許 5353354 号明細書に記載されている実施例では加速度計が超音波プローブに組み込まれており、特定の開始位置に対する超音波ヘッドまたはプローブの位置を決定するために用いられている。別の実施例では、磁場測定に基づくプローブ位置決定装置が使用されている。後者の位置決定装置は磁場センサを有し、超音波プローブには受信器が備えられている。前記磁場センサは、超音波検査の間患者が横たわるベッドに取り付けられている。所定の基準平面に対する目下記録された2次元画像の位置は、磁場検出器および送信器からの信号により決定される。従って、上述の2つの米国特許明細書によるイメージング装置は、診察室に組み込まれた、または診察ベッド(台)に取り付けられた位置決定用設備を有する。

0003

診察室内または診察ベッドに対して固定された基準を有するこれらの従来技術によるイメージング装置の欠点は、患者の心臓のように動いている臓器または組織の詳細な3次元的な検査が不可能であるということである。心臓はその本質的な活動性のため、さらには患者の呼吸や体の動きのために体内で絶え間なく動いている。このため、従来技術を使用して心臓の構造を正確に測定することはできない。

0004

患者の血管または臓器内の測定および/または治療用カテーテルの位置を識別するための別の種類の装置は、WO 98/00060 号明細書に記載されている。それによれば基準カテーテルには、例えば心臓への導入に対する工夫がなされている。この基準カテーテルは測定または治療カテーテルに対する基準として用いられ、この測定または治療カテーテルは通常は心腔へ導入するために心臓にも挿入される。従って基準カテーテルは、外部装置に対する基準とはならない。とりわけ前記明細書は、基準カテーテルと測定および/または治療カテーテルとは相互に近接するように構成すべきであり、それにより心臓が動いたときの両者間の相対的な動きが最小になると述べている。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の課題は、患者の内臓または身体組織の3次元イメージングのための前述のような装置を、外部超音波プローブを使用して実現することである。また前記装置を、動いている臓器の詳細な構造の画像を得るのにきわめて適したものとなるよう構成することである。

課題を解決するための手段

0006

本発明により前記課題は、患者の内臓または身体組織の3次元イメージングのための、外部超音波プローブ、位置決定装置および画像生成装置を有する装置において、少なくとも1つの可動基準センサを視覚化すべき臓器または身体組織に対し固定された位置に配置し、前記センサが基準を形成するように構成して解決される。

発明を実施するための最良の形態

0007

少なくとも1つの可動の基準センサが視覚化すべき臓器または身体組織に対する固定位置に配置されて前記基準を形成すると、臓器または身体組織の動きにより生じる妨害が除かれる。これは本発明による装置における前記基準センサが、臓器または身体組織の動きに追従しているからである。

0008

原理的には、本発明による装置は任意の臓器または任意の身体組織を視覚化するために使用できる。本発明による装置によれば、例えば心臓および心腔の3次元画像をコンピュータ画面に表示するための簡単かつ高速な手順が提供される。これは長い間求められてきた機能である。このようにして、心臓病の患者の診断および治療のための最も経済的なツールの一つが実現されている。従って、例えば心臓の先天性異常を容易に診断することができる。バイパス形成および弁の異常もこれまでより正確に診断することが可能であり、切除手順に要する時間および電気生理学的な検査における不整脈の検出に対する手順も大幅に短縮することができる。

0009

本発明による装置の有利な実施例によると、前記基準センサは基準カテーテルに取り付けられ、この基準カテーテルは視覚化すべき臓器または身体組織内の固定位置に挿入されるように設計されている。例えば心臓の視覚化においては、前記基準カテーテルは冠状静脈洞内に適切に配置される。これは冠状静脈洞が一般的に、心拍動および患者の呼吸により生じる心臓の動き等と一致しているからである。従って前記基準センサは心臓の動きと一致している。

0010

本発明による装置の別の有利な実施例によると、前記プローブは少なくとも3個の別個の位置決定センサを備えており、それにより前記プローブの位置を3次元的に決定することができる。

0011

本発明による装置の別の有利な実施例によると、前記位置決定センサは前記プローブ上の実質的には直線である1本の線上に配置され、前記プローブが患者の体の表面の測定位置に適用されるときには、前記直線は患者とプローブとの接触表面にほぼ垂直である。この設計により、前記プローブの位置を特に正確に決定することが可能である。

0012

本発明による装置の別の有利な実施例によると、4個の別個の基準センサが前記基準カテーテルに配置されている。前記センサのうち3個は1平面上、例えばxy平面上に配置され、4個目の基準センサはz軸を決定するために使用される。この手法によると完全な3次元座標系を定義でき、この座標系は臓器または身体組織の動きに一致しており、前記座標系においてはプローブの位置決定センサの位置およびプローブの位置が識別される。

0013

本発明による装置の別の有利な実施例によると、各基準センサおよび位置決定センサは超音波トランシーバおよび位置決定装置と関連しており、このトランシーバおよび位置決定装置は前記基準センサに対する前記プローブの位置を、前記基準センサおよび位置決定センサからの信号により決定する。従って、有利には同様のセンサをそれぞれ基準センサまたは位置決定センサとして使用することができ、センサは基準センサと位置決定センサとの間の距離を測定するために超音波の検出が可能な結晶を適切に有する。これは超音波パルスに対する走行時間の測定に基づいている。これは簡単かつ信頼性の高い手法であることが示された。

0014

本発明による装置の別の有利な実施例によると、画像格納手段は前記臓器の前記3次元画像を格納し、ECG装置は前記画像生成装置、および心周期における所定の時点に取り込まれた超音波ソノグラフからの画像を格納するための前記画像格納手段をトリガする。トリガするためにECGの特徴的な部分を使用すると、心臓の画像を心周期の異なる位相において生成することができる。このフィーチャはしばしば有用である。

0015

本発明をより詳細に説明するために、本発明による装置の模範的な実施例について添付図を参照しながら以下でより詳細に述べる。

0016

基準センサ4を有する基準カテーテル2が相応に患者6の冠状静脈洞に導入されている。基準カテーテル2のセンサ4は基準測定装置8に接続されており、この測定装置8は基準センサ4へ制御可能に信号等を供給する。

0017

公知の種類の超音波プローブ10は、患者6の外部に適用するように構成されており、この実施例では心臓12である検査中の臓器または身体組織の心エコー検査的な、2次元的な超音波ソノグラフの画像が生成される。複数の位置決定センサ14が超音波プローブ10に備えられている。センサ14は位置決定装置16に接続されている。位置決定センサ14を適切に配置すると、基準に対するプローブ10の距離、目標の方向および回転位置を決定できる。装置16は必要なやり方で位置決定センサ14へ信号等を供給し、センサ14からの信号を受信して、これにより基準2、4に対するプローブ10の位置を決定する。

0018

基準センサ4および位置決定センサ14は有利には同じ種類のセンサであり、結晶ベースの超音波トランシーバを含む。基準2、4に対するプローブ10の位置は基準センサ4と位置決定センサ14の間の距離をそれぞれ測定することにより決定される。Sonometrics Corporation から入手可能な技術によると、前記測定は放出された超音波パルスの走行時間の測定により行われる。

0019

超音波プローブ10により記録された複数の2次元画像による画像情報は、各画像が記録された時のプローブ10の位置に関する位置決定装置16からの情報と共に、画像生成装置18へ転送される。画像生成装置18は転送された情報を使用して、公知の手法により心臓12の3次元画像を生成する。

0020

画像格納手段20が画像生成装置18に接続されていて、生成された3次元画像を格納する。

0021

ECG装置22は、プローブ10と画像生成装置18と画像格納手段20とを適切にトリガし、心周期の任意の時点において心臓の3次元画像の生成および格納を行わせる。ECGの種々の特徴的な部分、例えばQRS群開始部分、Rスパイク等を使用してトリガすることが可能である。

0022

従って、本発明による装置における画像記録手順は以下の通りである。

0023

超音波プローブ10は患者6の皮膚に接し、心臓12を視覚化する位置に配置される。プローブ10は実質的にに垂直であるように適切に適用される。プローブ10は心拍動毎にわずかに動いて新しい2次元画像を取り込み、これを画像生成装置18へ転送する。この装置18では反復技法を用いて心臓の3次元画像を計算して、画像格納手段20に格納する。画像が計算中徐々にコンピュータモニタ24に現れるようにすることもできる。3次元画像を生成するためにプローブ10により取り込まれた2次元画像の数が多いほど、得られる3次元画像がより鮮明かつ詳細になる。

0024

この手法では心臓の詳細な3次元画像を高速かつ簡単に得られるため、例えば心臓弁の動きを直接検査したり、例えばイメージング切除血圧測定等を行うためのカテーテルを簡単に導入することが可能になる。また基準カテーテルを動かす必要もX線透視装置によるイメージングの必要もなく、カテーテルを所望の位置へ正確に進めることができる。

0025

以上本発明を主に心臓へ適用するものとして説明してきたが、本発明による装置を例えば血管、種々の腹部臓器を含む任意の内臓または身体組織の画像を得るために使用できることは明らかである。

図面の簡単な説明

0026

図1本発明の実施例の患者に対する適用を示すブロック回路図である。

--

0027

2カテーテル
4基準センサ
6患者
8基準測定装置
10超音波プローブ
12心臓
14位置決定センサ
16位置決定装置
18画像生成装置
20 画像格納手段
22ECG装置
24コンピュータモニタ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ