JP7816680B2 - 解剖学的マッピングのためのシステム、プログラム命令、コンピュータソフトウェア製品 - Google Patents

Description

本発明は、解剖学的マッピングの分野に関する。

Ａｌｔｍａｎｎらへの米国特許出願公開第２００９／０１４８０１２号には、プローブを体内に挿入し、プローブを使用してデータを収集することによって、被験者の体腔の内壁の解剖学的マップを作成することを含む、医用撮像方法が記載されている。三次元（３－Ｄ）輪郭は、マップに基づいて体腔の３－Ｄ画像に描出される。

本発明のいくつかの実施形態によれば、ディスプレイ及びプロセッサを含むシステムが提供される。プロセッサは、解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを仮想面上に投影することによって計算するように構成されている。プロセッサは、ポイントＰをポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、ポイントＰが仮想球の球面上に位置するように定義するように、更に構成されている。プロセッサは、仮想球全体にわたってポイントクラウドを拡張すること、及びポイントクラウドから仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行するように、更に構成されている。プロセッサは、動作を実行することに続いて、動作の実行により、ポイントＰが仮想面上に位置するように、仮想面を再生し、再生された仮想面をディスプレイ上に表示するように更に構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、ボール半径ｒでボールピボットアルゴリズム（ＢＰＡ）をポイントクラウドに適用することによって仮想面を再生するように構成され、プロセッサは、仮想球の半径Ｒが少なくとも２ｒとなるように仮想球を定義するように構成されている。

いくつかの実施形態では、Ｒ＝２ｒである。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、ユーザからの入力に応じてポイントＰを特定するように更に構成されている。

いくつかの実施形態では、入力は、体内プローブが位置にあることを示す。

いくつかの実施形態では、入力は、ポイントクラウドの表示からのポイントＰの選択を含む。

いくつかの実施形態では、解剖学的ボリュームは、心臓の心腔の少なくとも一部を含む。

本発明のいくつかの実施形態によれば、プロセッサを使用して、解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを仮想面上に投影することによって計算することを含む方法が更に提供される。本方法は、ポイントＰをポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、ポイントＰが仮想球の球面上に位置するように定義することを更に含む。本方法は、仮想球全体にわたってポイントクラウドを拡張すること、及びポイントクラウドから仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行することを更に含む。本方法は、動作を実行することに続いて、動作の実行によりポイントＰが仮想面上に位置するように、仮想面を再生することを更に含む。

本発明の一部の実施形態によれば、プログラム命令が格納されている有形の非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品が更に提供される。命令は、プロセッサによって読み込まれると、プロセッサが、解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを仮想面上に投影することによって計算するようにする。命令は、プロセッサが更に、ポイントＰをポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、ポイントＰが仮想球の球面上に位置するように定義するようにする。命令は、プロセッサが更に、仮想球全体にわたってポイントクラウドを拡張すること、及びポイントクラウドから仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行するようにする。命令は、プロセッサが更に、動作を実行することに続いて、動作の実行によりポイントＰが仮想面上に位置するように、仮想面を再生するようにする。

本発明のいくつかの実施形態によれば、入力装置及びプロセッサを含むシステムが更に提供される。プロセッサは、解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドに、解剖学的ボリューム内のプローブのそれぞれの位置に対応する複数のポイントを追加するように構成されている。プロセッサは、ポイントを追加することに続いて、入力装置を介して受信した入力に応じて、ポイントクラウドからポイントのサブセットを除去するように、更に構成されている。プロセッサは、サブセットを除去することに続いて、解剖学的ボリューム内のプローブのそれぞれの後続位置に対応する他のポイントをポイントクラウドに追加するように、更に構成されている。

いくつかの実施形態では、
入力は、プローブがポイント除去モードで使用されることを示す。
プロセッサは、サブセット内のポイントの各々について、ポイントが対応する位置に、プローブがあることを確認することに応じてポイントを除去することによって、サブセットを除去するように構成されている。

いくつかの実施形態では、
入力は第１の入力である。
プロセッサは、プローブがポイント追加モードで使用されることを示す第２の入力に応じて、ポイントクラウドに他のポイントを追加するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、プローブが解剖学的ボリュームの面に対して押し当てられていることを確認することに応じて、ポイントを除去するように構成されている。

いくつかの実施形態では、入力は期間を示し、サブセットは、ポイントのうち、期間中にポイントクラウドに追加されたポイントを含む。

いくつかの実施形態では、期間は、入力が提示される時間の、Ｔ個の単位時間前に開始し、入力は、Ｔを示すことによって期間を示す。

いくつかの実施形態では、入力は整数Ｎを示し、サブセットは、ポイントのうち、ポイントクラウドに直近に追加されたＮ個のポイントを含む。

いくつかの実施形態では、解剖学的ボリュームは、心臓の心腔の少なくとも一部を含む。

本発明のいくつかの実施形態によれば、プロセッサを使用して、解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドに、解剖学的ボリューム内のプローブのそれぞれの位置に対応する複数のポイントを追加することを含む方法が更に提供される。本方法は、ポイントを追加することに続いて、ユーザからの入力に応じて、ポイントクラウドからポイントのサブセットを除去することを更に含む。本方法は、サブセットを除去することに続いて、解剖学的ボリューム内のプローブのそれぞれの後続位置に対応する他のポイントをポイントクラウドに追加することを更に含む。

本発明の一部の実施形態によれば、プログラム命令が格納されている有形の非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品が更に提供される。命令は、プロセッサによって読み込まれると、プロセッサが、解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドに、解剖学的ボリューム内のプローブのそれぞれの位置に対応する複数のポイントを追加するようにする。命令は、プロセッサが更に、ポイントを追加することに続いて、ユーザからの入力に応じて、ポイントクラウドからポイントのサブセットを除去するようにする。命令は、プロセッサが更に、サブセットを除去することに続いて、解剖学的ボリューム内のプローブのそれぞれの後続位置に対応する他のポイントをポイントクラウドに追加するようにする。

本発明は、以下の「発明を実施するための形態」を図面と併せて考慮することで、より完全に理解される。
本発明のいくつかの例示的な実施形態による、解剖学的マッピングシステムの概略図である。 本発明のいくつかの例示的な実施形態による、解剖学的マップを生成する技術の概略図である。 本発明のいくつかの例示的な実施形態による、電気解剖学的マップを生成するためのアルゴリズムのフロー図である。 本発明のいくつかの例示的な実施形態による、モデルを再構築するための技術の概略図である。 本発明のいくつかの例示的な実施形態による、モデルを再構築するための技術の概略図である。 本発明のいくつかの例示的な実施形態による、モデルを再構築するためのアルゴリズムのフロー図である。

概論
心臓の心腔の解剖学的マッピングにおいて、追跡システムがプローブの位置を追跡しながら、医師がプローブを心腔内に移動させる。追跡に基づいて、心腔のモデルが構築される。このモデルは、心腔内のプローブの（通常はプローブの遠位端の）位置に対応する複数のポイントを含むポイントクラウドと、心腔を取り囲む組織を表す、ポイントクラウドを取り囲む面とを含む。面は、組織上の様々な位置でプローブによって取得された電位図信号から導かれ得る組織の電気的特性に関連付けてもよい。

このようなマッピングを実行する際に、例えば、呼吸器運動又はプローブによって組織に加えられる過大な力に起因して、スプリアスポイントがモデルに追加され得ることが課題である。従来、これらのポイントは、マッピング後に、面が組織上の位置に対応することが知られているポイントを通るように、モデルの面を（例えば、スプライン変形及び／又は面補間を用いて）修正することによって除去される。（本明細書で「アンカーポイント」と称されるこれらのポイントは、電位図信号が取得された位置に対応し得るが、これは、通常、医師は、電位図信号を取得するときは、注意深く、過大な力で組織に対して押し当てることはないためである。）しかしながら、この変形は、モデルの精度を損なう場合がある。

この課題に対処するために、本発明の実施形態は、モデルからスプリアスポイントを除去するための様々な技術を提供する。スプリアスポイントを除去した後、面を再生してもよい。したがって、面を変形させる必要がない場合がある。

そのような技術の１つによって、プローブの動作のためのポイント除去モードが提供される。プローブをこのモードで動作させている間に、プローブを特定の位置へ移動させると、この位置に対応するポイントがモデルから除去される。医師は、こうして、通常のポイント追加モードからポイント除去モードに切り替え、次いで、プローブをスプリアスポイントに対応する任意の位置に移動させることによって、モデルをリアルタイムで補正することができる。

別のそのような技術によって、各アンカーポイントについて、仮想球の面がアンカーポイントを通るような仮想球が（図４Ａを参照して以下に詳細に説明されるように）定義され、次いで、仮想球内の任意のポイントがポイントクラウドから除去される。続いて、モデル面、又はアンカーポイント付近のモデル面の少なくとも一部分は、モデル面がアンカーポイントを通るように再生される。有利には、この技術は、ポイントクラウドの構築中又は構築後に、新しいアンカーポイントの各々の取得に続いて実行されてもよい。

アンカーポイントがポイントクラウドの外側に位置する場合、後者の技術の変形形態を実行してもよい。この変形形態によって、仮想球の定義に続いて、ポイントクラウドを増強するために、この仮想球は追加のポイントで満たされる。

システムの説明
最初に、本発明のいくつかの実施形態による、解剖学的マッピングシステム２０の概略図である図１を参照する。

システム２０は、コンソール３２の近位に接続された体内プローブ２６を備える。システム２０は、通常、コンソール３２に含まれているプロセッサ３４を更に備える。

システム２０は、心臓２４の心腔の少なくとも一部などの、被験者２２の心臓２４のボリュームの解剖学的マップ３８を生成するために使用される。マップ３８は、マッピングされたボリューム内のそれぞれの位置に対応する複数のポイントを含むことによって、マッピングされたボリュームを表すポイントクラウドを含む。マップ３８は、ポイントクラウドの周辺部の周囲に仮想面４６を更に含む。マップが生成されている間、及び／又はマップの生成に続いて、プロセッサはマップをディスプレイ３６に表示してもよい。

より具体的には、医師３０がプローブ２６をボリューム内で移動させると、プロセッサ３４は、プローブの遠位端によって占有されるサブボリューム２７を継続的に確認する。プロセッサは、確認されたサブボリューム２７の各々について、サブボリューム２７に対応する１つ以上のポイント（通常は複数のポイント）をポイントクラウドに追加することによって、ポイントクラウドを更に構築する。（追加されたポイントの各々は、こうして、マッピングされたボリューム内の、プローブのそれぞれの位置、具体的には、プローブの遠位端の任意の部分に対応する。）ポイントクラウドを構築することに続いて、及び／又はポイントクラウドが構築されている間に、プロセッサは仮想面４６を生成する。（説明を容易にするために、サブボリューム２７は、本明細書では「プローブの位置」と称され得ることに留意されたい。）

通常は、プローブ２６の遠位端は、少なくとも１つの感知電極２８を含む。プローブを心臓内で移動させると、電極２８が、心臓の組織から電位図信号を取得する。プロセッサ３４は、これらの信号を分析し、分析に応じて、組織の電気的特性を示すために（例えば、色スケールをスライドしてマップを着色することによって）マップ３８をアノテーションする。このような実施形態では、マップ３８は、「電気解剖学的マップ」又は「電気生理学的マップ」と称されてもよい。

いくつかの実施形態では、プローブの追跡を容易にするために、１つ以上の電磁コイルがプローブの遠位端に結合され、被験者２２の近傍に磁場が生成される。プローブを心臓内で移動させると、磁場が、コイル内に位置依存信号を誘導する。この信号に基づいて、プロセッサは、各コイルの位置を確認し、それによって、サブボリューム２７を特定する。このような磁気ベースの追跡は、例えば、Ｂｅｎ－Ｈａｉｍの米国特許第５，３９１，１９９号、米国特許第５，４４３，４８９号及び米国特許第６，７８８，９６７号、Ｂｅｎ－Ｈａｉｍらの米国特許第６，６９０，９６３号、Ａｃｋｅｒらの米国特許第５，５５８，０９１号、並びにＧｏｖａｒｉの米国特許第６，１７７，７９２号に開示されており、これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

代替的に又は追加的に、プローブの遠位端に結合された１つ以上の電極が、異なるそれぞれの位置において被験者の身体に結合された複数の電極パッチに電流を流してもよい。（通常は、これらの電極には電極２８は含まれない。）電流、及び電流から導かれる身体インピーダンス測定値に基づいて、プロセッサは、各電極の位置を確認し、それによって、サブボリューム２７を特定してもよい。このようなインピーダンスベースの追跡を磁気ベースの追跡と組み合わせるハイブリッド技術は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｂａｒ－Ｔａｌらの米国特許第８，４５６，１８２号に記載されている。

代替的に又は追加的に、プロセッサは、任意の他の好適な追跡技術を使用してプローブを追跡し、それによってポイントクラウドを構築してもよい。

概して、プロセッサ３４は、単一のプロセッサとして、又は協働的にネットワーク化若しくはクラスタ化されたプロセッサのセットとして具現化され得る。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるプロセッサ３４の機能は、例えば、１つ又は２つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用して、ハードウェア内にのみ実装される。他の実施形態では、プロセッサ３４の機能は、少なくとも部分的にソフトウェアで実装される。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ３４は、少なくとも中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む、プログラムされたデジタルコンピューティングデバイスとして具現化される。ソフトウェアプログラムを含むプログラムコード、及び／又はデータは、ＣＰＵによる実行及び処理のためにＲＡＭに読み込まれる。プログラムコード及び／又はデータは、例えば、ネットワークを介して、電子形態でプロセッサにダウンロード可能である。代替的に又は追加的に、プログラムコード及び／又はデータは、磁気、光学、又は電子メモリなどの非一時的有形媒体上に提供及び／又は記憶されてもよい。このようなプログラムコード及び／又はデータは、プロセッサに提供されると、本明細書に記載されているタスクを行うように構成された機械又は専用コンピュータを生じる。

解剖学的マップの生成
次に、本発明のいくつかの実施形態による、マップ３８を生成するための技術の概略図である図２を参照する。

図２は、ポイントクラウド４２の一部を示し、このポイントクラウド４２は、図１を参照して上述したように、心臓内のプローブ２６のそれぞれの位置に対応する複数のポイント４４を含むことによって、心臓のマッピングされたボリュームを表す。図２は、マッピングされたボリュームの解剖学的面４０（すなわち、マッピングされたボリュームを取り囲む組織）を表す仮想面４６を更に示す。

通常、プロセッサは、Ｂｅｒｎａｒｄｉｎｉ，Ｆａｕｓｔｏらの「Ｔｈｅ ｂａｌｌ－ｐｉｖｏｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，」ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｇｒａｐｈｉｃｓ ５．４（１９９９）：３４９－３５９に記載されているボールピボットアルゴリズム（ＢＰＡ）をポイントクラウドに適用することによって仮想面４６を生成する。この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。このアルゴリズムは、（ｉ）頂点がポイントクラウドの周辺のポイントであるシードの三角形を見つけ、次いで（ｉｉ）開口する縁部がなくなるまで、存在している三角形の縁部の周りで仮想ボールを枢動させることによってトリアンギュレーション（triangulation）を拡張することにより、ポイントクラウドの周辺部のポイントを近似的に補間する三角メッシュとして面４６を計算する。あるいは、プロセッサは、任意の他の好適な面生成アルゴリズムを使用してもよい。

図２の最も左側の部分は、プローブ２６が、面４０を面の自然位置４８から外向きに押して、面に隆起部５０を形成するシナリオを示す。その結果、図２の中央部分に示されるように、隆起部５０内のプローブの１つ以上の位置に対応するスプリアスポイントがポイントクラウドに追加され、仮想面４６がスプリアス隆起部５２を取得する。

この問題に対処するために、本発明の実施形態は、図２の最も右側の部分に示すように、ポイントクラウドからポイント４４のサブセットを除去し、次いで、仮想面４６を再生するための様々な技術を提供する。サブセットの除去に続いて、ポイントクラウドに他のポイントを追加してもよい。このようにして、マッピングプロシージャ中にスプリアスポイントを除去し、それによって、マップの、必要な後処理を低減することができる。

通常は、ポイントのサブセットの除去は、システムのユーザによって開始される。例えば、医師３０などのユーザは、ディスプレイ３６に表示された隆起部５２（図１）に気づくことに応じて、ポイントクラウドからポイントの一部を除去すべきであることを示す入力を提示してもよい。続いて、この入力に応じて、プロセッサは、ポイントのサブセットを除去することができる。

いくつかの実施形態では、プローブは、ポイント追加モード及びポイント除去モードの２つの異なるモードで使用することができる。プローブがポイント追加モードにある間、プロセッサは、プローブの新たな位置の各々に対応するそれぞれのポイントを追加する。一方、プローブがポイント除去モードにある間、プロセッサは、プローブの位置に対応する任意のポイントを除去する。（また、プローブは、ポイントが追加も、除去もされない第３の非アクティブモードを有してもよい。）

このような実施形態では、ユーザからの上述の入力は、プローブがポイント除去モードで使用されることを示し、プロセッサは、プローブが、ポイントが対応する位置にあることを確認することに応じて、サブセット内の各ポイントを除去する。例えば、ポイントクラウドに第１群のポイントを追加することに続いて、医師は、プローブがポイント除去モードで使用されることを示す入力を提示してもよい。続いて、医師は、被験者の解剖学的構造の、以前にマッピングされた部分に、プローブを通すことができる。入力に応じて、かつこの部分内のプローブの位置を確認することに応じて、プロセッサは、これらの位置に対応するポイントを除去してもよい。次に、この部分からプローブを除去した後、医師は、プローブが、再度ポイント追加モードで使用されることを示す別の入力を、提示することができる。この入力に応じて、プロセッサは、ポイントクラウドにポイントを再度追加することができる。

ポイントクラウドから除去される適正ポイントの数を低減するために、プロセッサは、ポイントを除去する前に、例えば、プローブの遠位端の圧力センサからの信号を処理することによって、プローブが面４０に押し当てられているか否かをチェックしてもよい。プローブが面に対して押し当てられていることを確認することに応じて、プロセッサは、ポイントを除去してもよい。そうでない場合、プロセッサは、そのポイントを除去しないようにしてもよい。

ポイント除去モードでプローブを動作させる代わりに、又はそれに加えて、他の技術を使用してポイントクラウドからポイントを除去してもよい。例えば、ユーザからのポイント除去開始入力は、期間を示してもよく、ポイントの、除去されたサブセットは、その期間中にポイントクラウドに追加されたポイントを含んでもよい。特定の実施例として、期間は、入力が提示される時間の前の、Ｔ個の単位時間（例えば、秒）前に開始してもよく、入力は、Ｔを示す時間を示すことによってその期間を示してもよい。あるいは、入力は整数Ｎを示してもよく、サブセットは、ポイントクラウドに直近に追加されたＮ個のポイントを含んでもよい。

一般に、ユーザは、上述の入力を提示するために、任意の好適な入力装置を使用することができる。例えば、ユーザは、コンソール３２（図１）上、若しくはプローブの制御ハンドル上の１つ以上のボタン又はキーを押すことができる。代替的に又は追加的に、ディスプレイはタッチスクリーンを含んでもよく、ユーザは、入力の少なくとも一部を、タッチスクリーンを介して提示してもよい。代替的に又は追加的に、ユーザは、入力の少なくとも一部を、キーボード及び／又はマウスを使用して提示してもよい。更に別の選択肢として、ユーザはフットペダルを使用して、例えば、プローブを動作させるモード間をトグルで切り替えてもよい。

次に、本発明のいくつかの実施形態により、マップ３８（図１）を生成するためのアルゴリズム５４のフロー図である図３を参照する。

アルゴリズム５４により、プロセッサは、位置確認ステップ５６で、プローブの位置を繰り返し確認する。プローブの位置を確認することに続いて、プロセッサは、第１の検査ステップ５８において、プローブがポイント追加モードにあるか否かをチェックする。はいの場合、プロセッサは、ポイント追加ステップ６０において、その位置に対応する１つ以上のポイントをポイントクラウドに追加する。そうでなければ、プロセッサは、第２の検査ステップ６２において、プローブがポイント除去モードにあるか否かをチェックする。はいの場合、プロセッサは、ポイント除去ステップ６４において、その位置に対応する１つ以上のポイントを除去する。ポイントを追加若しくは除去することに続いて、又はプローブがポイント追加モードでもポイント除去モードにもない場合（そうではなく、非アクティブモードにある）場合、プロセッサは位置確認ステップ５６に戻る。

アルゴリズム５４に並行して、プロセッサは、ユーザからの入力を受信し、それに応じてモード間をトグルで切り替えるための別のアルゴリズムを実行してもよい。更に、アルゴリズム５４と並行して、プロセッサは、仮想面４６を断続的に再生するための別のアルゴリズムを実行してもよい（図２）。例えば、プロセッサは、ポイントが追加又は除去されたポイントクラウドの各周辺部分において、仮想面の一部を断続的に再生してもよい。

アンカーポイントの使用
いくつかの実施形態では、プロセッサは、解剖学的面上の位置に対応することが知られている１つ以上のアンカーポイントを特定する。各アンカーポイントについて、プロセッサは、アンカーポイントの外側に位置するポイントクラウドの一部を除去し、次いで仮想面がアンカーポイントを通るように仮想面を再生することができる。（この技術は、上記のポイント除去技術に代替的に又は追加的に実行されてもよい。）あるいは、プロセッサは、仮想面の再生後に仮想面がアンカーポイントを通るように、ポイントクラウドを拡張してもよい。

通常は、プロセッサは、医師３０などのユーザからの入力に応じて、各アンカーポイントを特定する（図１）。例えば、概論で上述したように、マッピング中、解剖学的面上の様々な位置で、電位図信号が取得されてもよい。これらの位置の各々において、医師は、通常は組織を外向きに押すことなく、プローブを組織と接触させて配置し、次いで、プローブが組織上に位置することを示す入力をプロセッサに提示してもよい。（一般に、ユーザは、図２を参照して上述したように、この入力を提示するために任意の好適な入力装置を使用してもよい。）このような入力に応じて、プロセッサは、アンカーポイントとして、プローブの位置に対応するポイントを特定してもよい。（プローブが、以前に現在の位置にあったことにより、アンカーポイントが、既にポイントクラウドに属している場合があることに留意されたい。）代替的に又は追加的に、ポイントクラウドがディスプレイ３６上に表示されている間（図１）、ユーザは、例えば、タッチスクリーン又はマウスを使用してこの選択を実行することにより、ポイントクラウドに属するポイントのうちの１つをアンカーポイントとして選択してもよい。

更なる詳細を説明するために、ここで、本発明のいくつかの実施形態による、モデルを再構築するための技術の概略図である図４Ａ～Ｂを参照する。

図４Ａの最も左側の部分は、ポイントクラウドが誤って外向きに拡張され、それによって仮想面４６が誤って外向きに拡張されたシナリオを示す。（図４Ａ～Ｂの影付き部分は、ポイントクラウドに対応する。）このシナリオでは、プロセッサは、図４Ａの中央部分に示されるように、解剖学的面上の位置に対応するアンカーポイントＰがポイントクラウドの周辺部にあるように、ポイントクラウドからポイントを除去する。続いて、図４Ａの最も右側の部分に示すように、プロセッサは、Ｐがポイントクラウドの周辺部に位置することによって、Ｐが仮想面上にあるように、仮想面４６を再生する。

具体的には、ポイントＰを特定することに続いて、プロセッサは、仮想面上にＰを投影することによって、仮想面上の別のポイントＰ’を計算する。換言すれば、プロセッサは、Ｐ’を、Ｐに最も近い仮想面上のポイントとして計算する。（Ｐ’は、ポイントクラウドに属する元のポイントであってもよいが、通常は、Ｐ’は、プロセッサによって定義される新たなポイントである。）続いて、プロセッサは、ＰをＰ’と接続する仮想線４７上に中心を置く（すなわち、仮想線４７上に位置する中心４５を有する）仮想球４３を、Ｐが仮想球４３の（球）面上に位置するように定義する。次に、プロセッサは、ポイントクラウドから仮想球を除外し、すなわち、プロセッサは、ポイントクラウドから、仮想球内に位置する各ポイントを除去する。最後に、プロセッサは、仮想球をポイントクラウドから除外したことによって、Ｐが仮想面上に位置するように、仮想面を再生する。

通常は、仮想面はＢＰＡを使用して再生される。このような実施形態では、ポイントが除去された領域内でボール４９が枢動され得るように、ｒがＢＰＡに使用される仮想ボール４９の半径であるとき、仮想球の半径Ｒは少なくとも２ｒである。例えば、Ｒは２ｒに等しくてもよい。

図４Ｂに示すように、上述の技術はまた、マッピング中に解剖学的ボリュームの周辺部分が失われた場合に、ポイントクラウド及び仮想面を外向きに前進させるために使用されてもよい。換言すれば、プロセッサは、上述し、図４Ｂの最も左側の部分に示されるように、Ｐ’を特定し、次いで、仮想球を定義してもよい。続いて、プロセッサは、仮想球全体にポイントクラウドを拡張することができ、すなわち、図４Ｂの中央部分に示されるように、ポイントクラウドの外側にある仮想球の部分を新しいポイントで満たしてもよい。（新しいポイントは、任意の好適なポイント間の間隔を有してもよい。）最後に、図４Ｂの最も右側の部分に示すように、プロセッサは、仮想球全体にポイントクラウドを拡張することによってＰが仮想面上に位置するように、上述のように仮想面を再生してもよい。

次に、本発明のいくつかの実施形態により、モデルを再構築するためのアルゴリズム６６のフロー図である図５を参照する。

アルゴリズム６６は、プロセッサがアンカーポイントＰを特定するポイント特定ステップ６８で開始する。続いて、投影ステップ７０において、プロセッサは、仮想面上にＰを投影することによってポイントＰ’を計算する。次に、仮想球定義ステップ７２において、プロセッサは仮想球を定義する。仮想球の定義に続いて、ポイントクラウド修正ステップ７４で、プロセッサは、（仮想球にポイントを追加することによって、又は仮想球からポイントを除去することによって）仮想球に関するポイントクラウドを修正して、Ｐがポイントクラウドの周辺部にあるようにする。最後に、再生ステップ７６において、プロセッサは仮想面を再生し、その際、後にＰが仮想面上に位置するように、再生する。

上記の説明は、主に心臓の心腔のマッピングに関するものであるが、本明細書において説明される技術はまた、例えば、耳鼻咽喉のボリュームなどの任意の他の解剖学的ボリュームのマッピングにも適用されてもよいことに留意されたい。

本発明が、本明細書に具体的に示され、上述されたものに限定されない点が、当業者には理解されよう。むしろ、本発明の実施形態の範囲は、本明細書に上述されている様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせの両方、並びに、上記の説明を一読すれば当業者には想起されると思われる、先行技術には存在しない特徴の変更例及び改変例を含む。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の不可欠な部分と見なすものとする。

〔実施の態様〕
（１） 解剖学的マッピングのためのシステムであって、
ディスプレイと、
プロセッサであって、
解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、前記解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを前記仮想面上に投影することによって、計算し、
前記ポイントＰを前記ポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、前記ポイントＰが前記仮想球の球面上に位置するように定義し、
前記仮想球全体にわたって前記ポイントクラウドを拡張すること、及び前記ポイントクラウドから前記仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行し、
前記動作を実行することに続いて、前記動作の実行により前記ポイントＰが前記仮想面上に位置するように、前記仮想面を再生し、
再生された前記仮想面を前記ディスプレイ上に表示するように構成されたプロセッサとを含む、システム。
（２） 前記プロセッサが、ボール半径ｒでボールピボットアルゴリズム（ＢＰＡ）を前記ポイントクラウドに適用することによって前記仮想面を再生するように構成され、前記プロセッサが、前記仮想球の半径Ｒが少なくとも２ｒとなるように前記仮想球を定義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。
（３） Ｒ＝２ｒである、実施態様２に記載のシステム。
（４） 前記プロセッサが、ユーザからの入力に応じて前記ポイントＰを特定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。
（５） 前記入力が、体内プローブが前記位置にあることを示す、実施態様４に記載のシステム。

（６） 前記入力が、前記ポイントクラウドの表示からの前記ポイントＰの選択を含む、実施態様４に記載のシステム。
（７） 前記解剖学的ボリュームが心臓の心腔の少なくとも一部を含む、実施態様１に記載のシステム。
（８） 解剖学的マッピングのための方法であって、
プロセッサを使用して、解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、前記解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを前記仮想面上に投影することによって計算することと、
前記ポイントＰを前記ポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、前記ポイントＰが前記仮想球の球面上に位置するように定義することと、
前記仮想球全体にわたって前記ポイントクラウドを拡張すること、及び前記ポイントクラウドから前記仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行することと、
前記動作を実行することに続いて、前記動作の実行により前記ポイントＰが前記仮想面上に位置するように、前記仮想面を再生することとを含む、方法。
（９） 前記仮想面を再生することが、ボール半径ｒで、ボールピボットアルゴリズム（ＢＰＡ）を前記ポイントクラウドに適用することによって前記仮想面を再生することを含み、前記仮想球を定義することが、前記仮想球の半径Ｒが少なくとも２ｒとなるように前記仮想球を定義することを含む、実施態様８に記載の方法。
（１０） Ｒ＝２ｒである、実施態様９に記載の方法。

（１１） ユーザからの入力に応じて前記ポイントＰを特定することを更に含む、実施態様８に記載の方法。
（１２） 前記入力が、体内プローブが前記位置にあることを示す、実施態様１１に記載の方法。
（１３） 前記入力が、前記ポイントクラウドの表示からの前記ポイントＰの選択を含む、実施態様１１に記載の方法。
（１４） 前記解剖学的ボリュームが心臓の心腔の少なくとも一部を含む、実施態様８に記載の方法。
（１５） プログラム命令が格納される有形の非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品であって、前記命令がプロセッサによって読み取られると、前記プロセッサに、
解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、前記解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを前記仮想面上に投影することによって、計算させ、
前記ポイントＰを前記ポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、前記ポイントＰが前記仮想球の球面上に位置するように定義させ、
前記仮想球全体にわたって前記ポイントクラウドを拡張すること、及び前記ポイントクラウドから前記仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行させ、
前記動作を実行することに続いて、前記動作の実行により前記ポイントＰが前記仮想面上に位置するように、前記仮想面を再生させる、コンピュータソフトウェア製品。

（１６） 前記命令が、前記プロセッサに、ボール半径ｒでボールピボットアルゴリズム（ＢＰＡ）を前記ポイントクラウドに適用することによって前記仮想面を再生させ、前記命令が、前記プロセッサに、前記仮想球の半径Ｒが少なくとも２ｒとなるように前記仮想球を定義させる、実施態様１５に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（１７） 前記命令が、更に前記プロセッサに、ユーザからの入力に応じて前記ポイントＰを特定させる、実施態様１５に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（１８） 前記入力が、体内プローブが前記位置にあることを示す、実施態様１７に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（１９） 前記入力が、前記ポイントクラウドの表示からの前記ポイントＰの選択を含む、実施態様１７に記載のコンピュータソフトウェア製品。
（２０） 前記解剖学的ボリュームが心臓の心腔の少なくとも一部を含む、実施態様１５に記載のコンピュータソフトウェア製品。

Claims (20)

1. 解剖学的マッピングのためのシステムであって、
   ディスプレイと、
   プロセッサであって、
   解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、前記解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを前記仮想面上に投影することによって、計算し、
   前記ポイントＰを前記ポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、前記ポイントＰが前記仮想球の球面上に位置するように定義し、
   前記仮想球内の各ポイントを前記ポイントクラウドから除去すること、又は前記仮想球内に新たなポイントを追加することの少なくともいずれかにより、前記仮想球全体にわたって前記ポイントクラウドを拡張すること、及び前記ポイントクラウドから前記仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行し、
   前記動作を実行することに続いて、前記動作の実行により前記ポイントＰが前記仮想面上に位置するように、前記仮想面を再生し、
   再生された前記仮想面を前記ディスプレイ上に表示するように構成されたプロセッサとを含む、システム。
2. 前記プロセッサが、ボール半径ｒでボールピボットアルゴリズム（ＢＰＡ）を前記ポイントクラウドに適用することによって前記仮想面を再生するように構成され、前記プロセッサが、前記仮想球の半径Ｒが少なくとも２ｒとなるように前記仮想球を定義するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. Ｒ＝２ｒである、請求項２に記載のシステム。
4. 前記プロセッサが、ユーザからの入力に応じて前記ポイントＰを特定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。
5. 前記入力が、体内プローブが前記位置にあることを示す、請求項４に記載のシステム。
6. 前記入力が、前記ポイントクラウドの表示からの前記ポイントＰの選択を含む、請求項４に記載のシステム。
7. 前記解剖学的ボリュームが心臓の心腔の少なくとも一部を含む、請求項１に記載のシステム。
8. 解剖学的マッピングのためのプログラム命令であって、
   前記プログラム命令がプロセッサによって読み取られると、前記プロセッサに、
   、解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、前記解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを前記仮想面上に投影することによって計算させ、
   前記ポイントＰを前記ポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、前記ポイントＰが前記仮想球の球面上に位置するように定義させ、
   前記仮想球内の各ポイントを前記ポイントクラウドから除去すること、又は前記仮想球内に新たなポイントを追加することの少なくともいずれかにより、前記仮想球全体にわたって前記ポイントクラウドを拡張すること、及び前記ポイントクラウドから前記仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行させ、
   前記動作を実行することに続いて、前記動作の実行により前記ポイントＰが前記仮想面上に位置するように、前記仮想面を再生させる、プログラム命令。
9. 前記プログラム命令が、前記プロセッサに、ボール半径ｒで、ボールピボットアルゴリズム（ＢＰＡ）を前記ポイントクラウドに適用することによって前記仮想面を再生させ、前記プログラム命令が、前記プロセッサに、前記仮想球の半径Ｒが少なくとも２ｒとなるように前記仮想球を定義させる、請求項８に記載のプログラム命令。
10. Ｒ＝２ｒである、請求項９に記載のプログラム命令。
11. 前記プログラム命令が、更に前記プロセッサに、ユーザからの入力に応じて前記ポイントＰを特定させる、請求項８に記載のプログラム命令。
12. 前記入力が、体内プローブが前記位置にあることを示す、請求項１１に記載のプログラム命令。
13. 前記入力が、前記ポイントクラウドの表示からの前記ポイントＰの選択を含む、請求項１１に記載のプログラム命令。
14. 前記解剖学的ボリュームが心臓の心腔の少なくとも一部を含む、請求項８に記載のプログラム命令。
15. プログラム命令が格納される有形の非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品であって、前記プログラム命令がプロセッサによって読み取られると、前記プロセッサに、
    解剖学的ボリュームを表すポイントクラウドの仮想面上のポイントＰ’を、前記解剖学的ボリュームの解剖学的面上の位置に対応する別のポイントＰを前記仮想面上に投影することによって、計算させ、
    前記ポイントＰを前記ポイントＰ’と接続する仮想線上に中心を置く仮想球を、前記ポイントＰが前記仮想球の球面上に位置するように定義させ、
    前記仮想球内の各ポイントを前記ポイントクラウドから除去すること、又は前記仮想球内に新たなポイントを追加することの少なくともいずれかにより、前記仮想球全体にわたって前記ポイントクラウドを拡張すること、及び前記ポイントクラウドから前記仮想球を除外することからなる動作群から選択される動作を実行させ、
    前記動作を実行することに続いて、前記動作の実行により前記ポイントＰが前記仮想面上に位置するように、前記仮想面を再生させる、コンピュータソフトウェア製品。
16. 前記プログラム命令が、前記プロセッサに、ボール半径ｒでボールピボットアルゴリズム（ＢＰＡ）を前記ポイントクラウドに適用することによって前記仮想面を再生させ、前記プログラム命令が、前記プロセッサに、前記仮想球の半径Ｒが少なくとも２ｒとなるように前記仮想球を定義させる、請求項１５に記載のコンピュータソフトウェア製品。
17. 前記プログラム命令が、更に前記プロセッサに、ユーザからの入力に応じて前記ポイントＰを特定させる、請求項１５に記載のコンピュータソフトウェア製品。
18. 前記入力が、体内プローブが前記位置にあることを示す、請求項１７に記載のコンピュータソフトウェア製品。
19. 前記入力が、前記ポイントクラウドの表示からの前記ポイントＰの選択を含む、請求項１７に記載のコンピュータソフトウェア製品。
20. 前記解剖学的ボリュームが心臓の心腔の少なくとも一部を含む、請求項１５に記載のコンピュータソフトウェア製品。