JP5823635B2 - 電気生理学マップを構築するためのシステム及びその処理装置の作動方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年１２月２９日に出願された米国特許出願第１３／３３９，４６５号に対する優先権を主張するものであり、参照によってその全体が本明細書に記載されているように組み込まれる。

本発明は、一般的には電気生理学マップを構築するための方法及びシステムに関する。さらに詳細には、本発明は例えば、心臓又は心臓の特定部分など、解剖学的構造の多次元幾何学モデル上に電気生理学情報をマッピングするための、コンピュータで実施される方法及びシステムに関する。

長年、解剖学的構造の多次元表面モデルを生成又は構築するために、及び／又は解剖学的構造に対応する電気生理学（ＥＰ）情報を解剖学的構造の多次元表面モデル上にマッピングするために、コンピュータで実施される方法及びシステムが使用されてきた。さらに詳細には、心臓の構造（すなわち、心構造）の表面モデルを構築するために、及び／又は心構造に関連するＥＰ情報を心構造の表面モデル上にマッピングするために、様々な方法又は技術が用いられおり、それによって心構造のＥＰマップが形成されてきた。

例えば、一つの従来のＥＰマッピング技術によれば、また一般的には、心構造の表面上の複数の場所データ点に関する位置情報を含む、心構造の多次元モデルを取得することができる。複数の測定点に関する位置情報と各測定点において作成されたＥＰ測定値とを含むＥＰマップもまた取得することができる。モデルとマップとが取得されると、モデルの場所データ点が選択され、選択された場所データ点に最も近い、ＥＰマップの２つの測定点が決定される。次いで、ドロネー三角形分割技術を使用して、選択された場所データ点に最も近い測定点として決定された２つの測定点間にドロネーエッジを画定する。上記のプロセスはモデル内の場所データ点のそれぞれに対して繰り返され、複数のドロネーエッジが画定される。

各場所データ点に対するプロセスが完了すると、ドロネーエッジを接続して複数の三角形が形成される。次いで、モデルから場所データ点のうちの１点が選択され、選択された場所データ点を囲む、ドロネーエッジから形成された三角形が特定される。そして、特定された三角形の頂点（すなわち、測定点）のそれぞれにおいて測定されたＥＰ測定値を使用した補間に基づいて、マッピングされるＥＰパラメータの値又はレベルが場所データ点に割り当てられる。そして各場所データ点にＥＰパラメータの値が割り当てられるまで、場所データ点のそれぞれに対してこのプロセスが繰り返される。

場所データ点にＥＰパラメータの値又はレベルが割り当てられると、場所データ点に割り当てられたＥＰパラメータの値の相対的な大きさに基づいて、色又は他の何らかの視覚インジケータが場所データ点に割り当てられる。そして、場所データ点に割り当てられた色又は他の視覚インジケータを使用して、モデルが提示される。

しかし、上記のような技術は不便な点がないわけではない。例えば、上記の技術においては、モデルの各場所データ点が評価され、ドロネーエッジがそれぞれに対して画定され、次いで複数の三角形が複数のエッジから形成され、次いで３つの測定点のＥＰ測定値の補間に基づいて、ＥＰ値が場所データ点に割り当てられるが、これら全てが、視覚インジケータが割り当てられる前のことであるので、マッピングプロセスは非常に時間がかかる。さらにマッピングプロセスは過度に複雑であり、その結果として、望ましくない量のコンピュータ資源を利用することがあり得る。

したがって、上記に特定された欠陥のうちの一つ以上を最小限に抑える、及び／又はそれらを排除する、解剖学的構造に対応する電気生理学マップを構築又は生成するための方法及びシステムが必要とされる。

本発明は、例えば、心構造などの解剖学的構造に対応する電気生理学（ＥＰ）マップを生成又は構築するための方法及びシステムに向けられる。

本発明の一側面と本教示とに従って、解剖学的構造に対応するＥＰマップを構築するためのシステムの処理装置の作動方法は、解剖学的構造の少なくとも一部の第１の表面モデルを取得するステップを含む。例示的な実施形態において、第１の表面モデルは、解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の場所データ点から構成される点群のアルファシェルを含む。例示的な実施形態において、第１の表面モデルを取得するステップは、第１の表面モデルを構築するステップを含む。こうした実施形態において、構築するステップは、点群を形成する複数の場所データ点を獲得することと、点群のアルファシェルを計算することとを含む。例示的な実施形態において、構築するステップは、アルファシェルを処理して、単体の表面モデルを生成することをさらに含む。

この方法は、解剖学的構造の少なくとも一部の第２の表面モデルを取得するステップをさらに含む。例示的な実施形態において、第２の表面モデルは、ＥＰパラメータの測定が行われた解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の測定点から構成される点群のアルファシェルを含む。例示的な実施形態において、第２の表面モデルを取得するステップは、第２の表面モデルを構築することを含む。こうした実施形態において、構築するステップは、点群を形成する複数の測定点を獲得することと、点群のアルファシェルを計算することとを含む。例示的な実施形態において、構築するステップは、アルファシェルを処理して、単体の表面モデルを生成することをさらに含む。さらに、例示的な実施形態において、第１の表面モデルを取得するステップと第２の表面モデルを取得するステップとは同時に行われる。

方法はまた、第１の表面モデルの場所データ点のうちの少なくとも一つに関して、その場所データ点に距離が最も近い第２の表面モデル上の点を特定するために、第１の表面モデルと第２の表面モデルとを処理するステップをさらに含む。特定された点は、それに関連付けられたＥＰパラメータの値を有する。

例示的な実施形態において、方法は、第２の表面モデル上の特定された点にＥＰパラメータの値を関連付けるステップをさらに含む。この関連付けるステップは、複数のＥＰパラメータの測定値からＥＰパラメータの値を補間することを含んでもよく、又は、特定された点に測定点のうちの一つにおいて行われたＥＰパラメータの測定に対応する値を関連付けることを含んでもよい。

方法はさらにまた、第２の表面モデル上の特定された点に関連付けられたＥＰパラメータの値に基づいて、及び、ＥＰパラメータに対応する視覚化スキームに従って、場所データ点に視覚インジケータを割り当てるステップをさらに含む。例示的な実施形態において、視覚化スキームは色分けスキームであり、場所データ点に視覚インジケータを割り当てるステップは、場所データ点に色の形態の視覚インジケータを割り当てることを含む。

例示的な実施形態において、方法は場所データ点と第２の表面モデル上の特定された点との間の距離を算出するステップをさらに含む。こうした実施形態において、場所データ点に視覚インジケータを割り当てるステップは、算出された距離が所定の閾値の距離の範囲内である場合に、視覚インジケータを割り当てることを含む。

例示的な実施形態において、方法はさらにまた、システムの表示デバイスを制御して、第１の表面モデルを、第１の表面モデル上に配置された視覚インジケータを用いて表示することを含む。

本発明の別の側面と本教示とに従って、ＥＰマップを構築するためのシステムは、解剖学的構造の少なくとも一部の第１の表面モデルを取得するように構成された処理装置を備える。例示的な実施形態において、第１の表面モデルは、解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の場所データ点で構成される点群のアルファシェルを含む。例示的な実施形態において、処理装置は、点群を形成する複数の場所データ点を獲得し、点群のアルファシェルを計算することによって、第１の表面モデルを取得するように構成される。

この処理装置は、解剖学的構造の少なくとも一部の第２の表面モデルを取得するようにさらに構成される。例示的な実施形態において、第２の表面モデルは、ＥＰパラメータの測定が行われた解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の測定点で構成される点群のアルファシェルを含む。例示的な実施形態において、処理装置は、点群を形成する複数の測定点を獲得し、点群のアルファシェルを計算することによって、第２の表面モデルを取得するように構成される。

処理装置はまた、第１の表面モデルの場所データ点のうちの少なくとも一つに関して、その場所データ点に距離が最も近い第２の表面モデル上の点を特定するようにさらに構成される。特定された点は、それに関連付けられたＥＰパラメータの値を有する。

例示的な実施形態において、処理装置は、第２の表面モデル上の特定された点にＥＰパラメータの値を関連付けるように構成される。処理装置は、複数のＥＰパラメータの測定値からＥＰパラメータの値を補間することによって、又は、特定された点に一つの測定点で行われたＥＰパラメータの測定に対応する値を関連付けることによって、第２の表面モデル上の特定された点にＥＰパラメータの値を関連付けるように構成することができる。

処理装置はさらにまた、第２の表面モデル上の特定された点に関連付けられたＥＰパラメータの値に基づいて、及び、ＥＰパラメータに対応する視覚化スキームに従って、場所データ点に視覚インジケータを割り当てるように構成される。

例示的な実施形態において、システムは、表示デバイスをさらに備える。この実施形態では、処理装置は、表示デバイスを制御して、第１の表面モデルを、その第１の表面モデル上に配置された視覚インジケータを用いて表示するように構成される。

本発明に関する上記や他の局面、特徴、詳細、有用性、及び利点は、以下の記載や特許請求の範囲の閲読、及び添付の図面の概観により明らかになる。

本発明の教示に基づくシステムであって、表面モデルを生成するための、及び／又は、表面モデル上に電気生理学情報をマッピングするための例示的なシステムの概略図である。

図１に示すシステムの例示的なモデル構築システムの簡略化した概略的模式図である。

解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する場所データ点の集合から構成された点群の模式図である。

図２に示すモデル構築システムで使用するのに適した、駆動されたパッチ電極の例示的なダイポール対の模式図である。 図２に示すモデル構築システムで使用するのに適した、駆動されたパッチ電極の例示的なダイポール対の模式図である。 図２に示すモデル構築システムで使用するのに適した、駆動されたパッチ電極の例示的なダイポール対の模式図である。 図２に示すモデル構築システムで使用するのに適した、駆動されたパッチ電極の例示的なダイポール対の模式図である。

本教示に基づく、多次元幾何学表面モデルを生成又は構築する例示的な方法を示すフローチャートである。

図３に示す点群の、計算されたアルファシェルの模式図である。

図６に示すアルファシェルから生成された単体の表面モデルの模式図である。

本教示に基づいて、単体の表面モデルを生成する例示的な方法を示すフローチャートである。

図３に示す点群の凸包の模式図である。

図６に示すようなアルファシェイプの表面の一部分の模式図である。

図６に示すアルファシェイプの隣接する小面の様々な配置の概略図である。 図６に示すアルファシェイプの隣接する小面の様々な配置の概略図である。 図６に示すアルファシェイプの隣接する小面の様々な配置の概略図である。 図６に示すアルファシェイプの隣接する小面の様々な配置の概略図である。

本教示に基づいて、解剖学的構造の多次元幾何学表面モデル上に電気生理学情報をマッピングする例示的な方法を示すフローチャートである。

図１２Ａに示す方法の評価及び視覚インジケータ割り当てステップの例示的な実施形態を示すフローチャートである。

解剖学的構造の表面上の、電気生理学パラメータの測定を行ったそれぞれの位置に対応する測定点の集合から構成される点群の模式図である。

図１３に示す点群の、計算されたアルファシェルの模式図である。

図３に示す点群に対応し、電気生理学情報がマッピングされていることを示す幾何学表面モデルの模式図である。

様々な視点において同一の構成要素を識別するために同じ参照番号が使用された図面を参照すると、図１は、解剖学的構造の多次元（例えば、三次元）幾何学表面モデル上に、解剖学的構造に対応する電気生理学情報をマッピングするためのシステム１０の一例示的な実施形態を示す（「電気生理学」及び「電気生理学的」という用語のそれぞれを以下では「ＥＰ」と呼ぶ）。以下の記載は、主に、心構造のためのＥＰマップの構築におけるシステム１０の使用に焦点を合わせるが、本開示は、そのように限定されるわけではないことに留意されたい。むしろ、システム１０と、システム１０が使用する方法及び技術とは、心構造以外の解剖学的構造を含む様々な解剖学的構造に対するＥＰマップの構築及び／又は幾何学表面モデルの構築にも応用することができる。

続けて図１を参照すると、例示的な実施形態において、システム１０は、数ある構成要素の中でも、医療デバイス１２とモデル構築システム１４とを備える。例示的な実施形態において、医療デバイス１２は、カテーテル（カテーテル１２）を備える。モデル構築システム１４は、その一部として処理装置１６を備える。処理装置１６は、電子制御ユニットの形態を採ってもよく、その電子制御ユニットは、例えば、心構造の幾何学表面モデルを取得する（図５及び図１２Ａのステップ１００）ように構成され、及び、例えばカテーテル１２によって収集されたデータを使用して、心構造に対応するＥＰマップを構築する（図１２Ａのステップ２００）ように構成されたものであってよい。以下でさらに詳細に記載するように、例示的な実施形態において、モデル構築システム１４は、例えばカテーテル１２によって収集されたデータを使用し、幾何学表面モデルを構築又は生成することによって、幾何学表面モデルを取得するように構成される。別の例示的な実施形態では、モデル構築システム１４は、幾何学表面モデルを構築又は生成するのではなく、むしろ、モデル構築システム１４に関連付けられたメモリ若しくはモデル構築システム１４がアクセス可能なメモリから、又は、システム１０の一部である別の構成要素若しくはモデル構築システム１４に電気的に接続されてモデル構築システム１４と通信するように構成された別の構成要素からモデルを取得することができる。

図１に示されるように、カテーテル１２は、患者の身体１８、より詳細には患者の心臓２０の中に挿入されるように構成される。カテーテル１２は、ケーブルコネクタ又はインターフェース２２と、ハンドル２４と、近位端２８及び遠位端３０（本明細書において使用されるように、「近位」は、臨床医に近いカテーテル１２の部分に向かう方向を指し、「遠位」は、臨床医から離れた、患者の身体の（概ね）内側の方向を指す）を有するシャフト２６と、カテーテル１２のシャフト２６の中や表面に取り付けられた一つ以上のセンサ３２（例えば、３２１、３２２、３２３）とを含むことができる。例示的な実施形態において、センサ３２はシャフト２６の遠位端３０又はその近くに配置される。カテーテル１２は、他の従来の構成要素を含んでもよく、特に限定されない例であるが、温度センサと、追加のセンサ又は電極と、焼灼要素（例えば、ＲＦ焼灼エネルギーを送達するための焼灼先端電極、高密度焦点式超音波焼灼要素など）と、対応する導体又はリード線とをさらに含んでもよい。

コネクタ２２は、例えば、モデル構築システム１４及び／又はシステム１０の他の構成要素（例えば、（モデル構築システム１４とは別個で異なる場合には）視覚化システム、ナビゲーションシステム、及び／又はマッピングシステム、焼灼ジェネレータ、潅注源など）に延びるケーブル３４、３６などのケーブルに対して、機械的接続、流体的接続、及び電気的接続を提供する。コネクタ２２は、当該分野における従来のものであり、カテーテル１２の近位端、特にカテーテル１２のハンドル２４に配置される。

シャフト２６の近位端２８に配置されたハンドル２４は、臨床医がカテーテル１２を保持する位置を提供し、また患者の身体１８内でシャフト２６を操作又は誘導するための手段をさらに提供してもよい。例えば、ハンドル２４は、シャフト２６を操作するために、シャフト２６の遠位端３０までカテーテル１２を通って延びる操作ワイヤの長さを変えるための手段を含んでもよい。ハンドル２４もまた当該分野における従来のものであり、ハンドル２４の構造は変わってもよいことを理解されたい。別の例示的な実施形態において、カテーテル１２はロボット操作で駆動又は制御されてもよい。したがって、そのような実施形態では特に、臨床医がハンドルを操作してカテーテル１２及びカテーテル１２のシャフト２６を操作又は誘導するのではなく、カテーテル１２を操作するロボットが使用される。

シャフト２６は、身体１８の中で動くように構成された細長く、管状で、柔軟性のある部材である。シャフト２６は、例えば、センサ３２、関連付けられる導体、及び場合により信号処理や調整のために使用される追加の電子機器などのセンサ及び／又はセンサに取り付けられる電極などを支持するが、それらには限定されない。シャフト２６はまた流体（潅注流体、低温焼灼流体、及び体液を含む）、医薬品、及び／又は手術道具もしくは手術器具の輸送、送達、及び／又は除去を可能にしてもよい。シャフト２６は、ポリウレタンなどの従来の材料から作られてもよく、導電体、流体、又は手術道具を収容及び／又は輸送するように構成された一つ以上の管腔を画定する。シャフト２６は従来のイントロデューサを通じて身体１８内の血管又は他の構造の中に導入されてもよい。そしてシャフト２６は、当該分野で周知の手段を使用して、心臓２０などの所望の位置まで身体１８を通って操作又は誘導されてもよい。

カテーテル１２のシャフト２６の中や表面に設置されたセンサ３２は、モデル構築システム１４、特にモデル構築システム１４の処理装置１６に電気的に接続される。センサ３２は、様々な診断や治療の目的のために提供されてもよく、様々な診断や治療の目的とは、例えば、ＥＰの研究、ペーシング、心臓マッピング、及び焼灼を含むが、それらに限定されない。例示的な実施形態において、センサ３２のうちの一つ以上が場所又は位置の検知機能を果たすように提供される。さらに詳細には、以下でさらに詳細に記載されるように、センサ３２のうちの一つ以上が、特定の時点における、カテーテル１２、特にカテーテル１２のシャフト２６の遠位端３０の場所（位置及び向き）に関する情報を提供する位置センサであるように構成される。したがって、こうした実施形態においては、カテーテル１２が、心構造の表面に沿って、及び／又は心構造の内部で動かされるので、センサ３２を、心構造の表面又は心構造内の場所に対応する場所データ点を収集するために使用することができる。これらの場所データ点は、心構造の幾何学表面モデルの構築において、例えばモデル構築システム１４によって使用されることができる。これについては、以下でさらに詳細に記載する。

また以下でさらに詳細に記載されるように、上記の位置検知機能を果たすことに加えて、又は代替案において、センサ３２のうちの一つ以上が、当該分野における周知の技術を使用して、心構造に対応する一つ以上のＥＰパラメータを測定するように構成されてもよい。さらに詳細には、こうした測定を行うように構成されたセンサ３２が心構造の表面に沿って動かされると、センサ３２は、対象となるＥＰパラメータの測定を行い、モデル構築システム１４にパラメータの測定された値を通信するように構成される。次いで、ＥＰパラメータの測定された値は、心構造の幾何学表面モデル上での心構造のＥＰマップの構築において、例えば、モデル構築システム１４によって使用され得る。

例示的な実施形態において、位置検知機能とＥＰパラメータ測定機能とは異なるセンサによって行われてもよいが、明確性及び例示の目的のために、以下の記載では、カテーテル１２のセンサ３２のそれぞれが位置検知機能と測定機能とを行うように構成された実施形態に限定される。しかし、異なるセンサが異なる機能を行うために使用される実施形態は本開示の精神及び範囲の中にあることが理解される。

以下でさらに詳細に記載されるように、例示的な実施形態において、モデル構築システム１４、特に、モデル構築システム１４の処理装置１６は、心臓表面（又は心臓表面の少なくとも一部）の幾何学表面モデルを取得して、幾何学表面モデル上にその心構造に対応するＥＰ情報をマッピングするように構成される。例示的な実施形態において、処理装置１６は、上記や下記の機能の全てを行うように構成されるが、本開示はそのように限定されるべきではないことが理解される。むしろ、他の例示的な実施形態において、処理装置１６は、機能の全てではなく一部を行うように構成される。こうした実施形態において、システム１０もしくはそのモデル構築システム１４の一部である別の構成要素、又はシステム１０、特にシステム１０の処理装置１６と通信するように構成された別の構成要素は、機能の一部を行うように構成される。こうした実施形態は本開示の精神及び範囲の中にある。

さらに、例示的な実施形態において、処理装置１６は、幾何学表面モデルとＥＰマップとのうちの一方又は両方の構築において、少なくとも部分的には、カテーテル１２が収集したデータ（場所データ及び／又はＥＰデータ／情報）を使用するように構成される。他の例示的な実施形態において、場所データとＥＰ情報とは異なるカテーテル又は他の医療デバイスによって収集されてもよいことが理解される。しかし、例示と明確性の目的のために、以下の記載は、幾何学表面モデルとＥＰマップとを構築するために使用される場所データとＥＰ情報との両方が、カテーテル１２によって収集される実施形態に限定される。

したがって、心構造の幾何学表面モデルを取得することと、ＥＰマップを構築することとにおいて、モデル構築システム１４が行うそれぞれのプロセス又は技術が、以下に記載される。

簡潔に上述されたように、モデル構築システム１４は、多数の方法のうちの一つで心構造（又は心構造の少なくとも一部分）の幾何学表面モデルを取得するように構成される。一例示的な実施形態において、幾何学表面モデルは、モデル構築システム１４、特にその処理装置１６と関連付けられた、もしくはモデル構築システム１４、特にその処理装置１６がアクセス可能なメモリもしくは記憶装置から、あるいはシステム１０の一部である別の構成要素又はモデル構築システム１４に電気的に接続されてモデル構築システム１４と通信するように構成された別の構成要素から取得される。別の例示的な実施形態において、モデル構築システム１４は、例えば、カテーテル１２などの医療デバイスによって収集されたデータから構築又は生成することによって幾何学的表面モデルを取得してもよい。

モデル構築システム１４が幾何学表面モデルを構築するように構成された実施形態において、モデル構築システム１４は心構造に対応するセンサ３２によって収集された場所データ点を獲得するように構成される。モデル構築システム１４は、次いで心構造の幾何学表面モデルの構築において、それらの場所データ点を使用するように構成される。例示的な実施形態において、モデル構築システム１４は、場所データ点を収集するためにセンサ３２と共に機能することによって場所データ点を獲得する。しかし、別の例示的な実施形態において、モデル構築システム１４は、場所データ点の収集に積極的に参加することなく、センサ３２又はシステム１０における別の構成要素、例えば、モデル構築システム１４の一部であるメモリもしくは他の記憶装置、又はモデル構築システム１４がアクセス可能なメモリもしくは他の記憶装置などから場所データ点を単に獲得してもよい。いずれの実施形態においても、モデル構築システム１４は、収集された場所データ点の一部又は全部に基づいて幾何学表面モデルを構築するように構成される。例示と明確性との目的のために、以下の記載は、モデル構築システム１４が、場所データ点の収集において、センサ３２と共に機能することによって、幾何学表面モデルを構築することと、場所データ点を獲得することとの両方を行うように構成される実施形態に限定される。しかし、モデル構築システム１４が、単に、センサ３２又はシステム１０の別の構成要素から場所データ点を獲得して、それから、場所データ点に基づいて幾何学表面モデルを構築する実施形態は、本開示の精神と範囲の中にあることが理解される。

したがって、例示的な実施形態において、モデル構築システム１４は、構造の幾何学表面モデルを構築することに加えて、幾何学表面モデルの構築において使用される場所データ点を収集するためにセンサ３２と共に機能するように構成される。こうした実施形態において、モデル構築システム１４は、例えば、エンサイト（ＥｎＳｉｔｅ）ＮａｖＸ（商標）システムなどの電場ベースのシステムを備えてもよく、ＥｎＳｉｔｅ ＮａｖＸ（商標）システムは、セント・ジュード・メディカル社（Ｓｔ． Ｊｕｄｅ Ｍｅｄｉｃａｌ， Ｉｎｃ．）から市販されており、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃａｔｈｅｔｅｒ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ｈｅａｒｔ」と題される米国特許第７，２６３，３９７号を参照して概略的に示される。米国特許第７，２６３，３９７号の全開示は参照により本明細書に組み込まれる。しかし、他の例示的な実施形態において、モデル構築システム１４は、例えば以下の他の種類のシステムを備えてもよいがそれらに限定されない。例えば他の種類のシステムは、バイオセンス・ウェブスター社（Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ）から入手可能であり、「Ｉｎｔｒａｂｏｄｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」と題される米国特許第６，４９８，９４４号、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ， Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題される米国特許第６，７８８，９６７号、及び「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」と題される米国特許第６，６９０，９６３号のうちの一つ以上を参照して概略的に示されるようなＣａｒｔｏ（商標）システムなどの磁場ベースのシステムなどである。これらの文献の全開示は参照により本明細書に組み込まれる。あるいは他の種類のシステムは、メディガイド社（ＭｅｄｉＧｕｉｄｅ Ｌｔｄ．）から入手可能であり、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」と題される米国特許第６，２３３，４７６号、「Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｃａｔｈｅｔｅｒ」と題される米国特許第７，１９７，３５４号、及び「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」と題される米国特許第７，３８６，３３９号のうちの一つ以上を参照して概略的に示されるようなｇＭＰＳシステムで、これら文献の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。あるいは他の種類のシステムは、やはりＢｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒから入手可能なＣａｒｔｏ ３（商標）システムなどの電場ベースのシステムと磁場ベースのシステムとの組み合わせである。

簡潔に上述されたように、例示的な実施形態において、カテーテル１２のセンサ３２は位置センサを備える。センサ３２はカテーテルの場所（位置及び／又は向き）情報を示す信号を作り出す。モデル構築システム１４が電場ベースのシステムである実施形態において、センサ３２は一つ以上の電極を備えてもよい。こうした実施形態において、電極のそれぞれが、例えば、先端電極、環状電極、ボタン電極、コイル電極、ブラシ電極、可撓性ポリマー電極、及びスポット電極などの多数の種類の電極のうちの一つを備えてもよい。あるいは、モデル構築システム１４が磁場ベースのシステムである実施形態において、センサ３２は、低強度磁場の一つ以上の特性を検出するように構成された一つ以上の磁気センサを備えてもよい。例えば、一例示的な実施形態において、センサ３２はカテーテル１２のシャフト２６の表面又は中に配置された磁気コイルを備えてもよい。

明確性と例示との目的のために、以下では、モデル構築システム１４は、例えば、上で特定されたＥｎＳｉｔｅ ＮａｖＸ（商標）システムなどの電場ベースのシステムを備えるものとして記載される。以下の記載は主に、センサ３２が一つ以上の電極を備える実施形態に限定されるが、他の例示的な実施形態においては、センサ３２は一つ以上の磁場センサ（例えば、コイル）を備えてもよいことが理解される。したがって、以下に記載されるセンサ又は電極以外の位置センサを含むモデル構築システムも依然本開示の精神と範囲の中にある。

図２を参照すると、処理装置１６に加えて、モデル構築システム１４は、考えられる他の構成要素の中でも、複数のパッチ電極３８と、多重化スイッチ４０と、信号生成器４２と、表示デバイス４４とを含んでもよい。別の例示的な実施形態において、これらの構成要素のうちの一部又は全部が、モデル構築システム１４とは別個で異なっているが、モデル構築システム１４に電気的に接続されて、モデル構築システム１４と通信するように構成される。

処理装置１６は、プログラマブルマイクロプロセッサもしくはプログラマブルマイクロコントローラを備えてもよく、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えてもよい。処理装置１６は、中央演算装置（ＣＰＵ）と入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースとを含んでもよく、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを通じて、処理装置１６は、例えば、パッチ電極３８やセンサ３２によって生成された信号を含む複数の入力信号を受信し、例えば、表示デバイス４４やスイッチ４０を制御するために使用される出力信号、及び／又は表示デバイス４４やスイッチ４０にデータを提供するために使用される出力信号を含む複数の出力信号を生成してもよい。処理装置１６は、適切なプログラミング命令又はプログラミングコード（すなわち、ソフトウェア）を用いて、さらに詳細な上述及び後述の機能などの様々な機能を行うように構成されてもよい。したがって、処理装置１６は、本明細書において記載される機能を行うための、コンピュータ記憶媒体で符号化された一つ以上のコンピュータプログラムでプログラミングされる。

「腹パッチ」と呼ばれるパッチ電極３８Ｂを除いて、パッチ電極３８は、例えば、カテーテル１２の位置と向きとを決定する際に使用される電気信号を生成するために提供される。一実施形態において、パッチ電極３８は、身体１８の表面上に、直交して配置され、身体１８内に軸固有電場を作るために使用される。例えば、一例示的な実施形態において、パッチ電極３８Ｘ１、３８Ｘ２は、第１（ｘ）の軸に沿って配置されてもよい。パッチ電極３８Ｙ１、３８Ｙ２は、第２（ｙ）の軸に沿って配置されてもよく、パッチ電極３８Ｚ１、３８Ｚ２は、第３（ｚ）の軸に沿って配置されてもよい。他の実施形態において、例えば電極３８Ｘ１と３８Ｙ１との間の双極子など、作られた双極子は軸上にない場合がある。パッチ電極３８のそれぞれが、多重化スイッチ４０に結合されてもよい。例示的な実施形態において、処理装置１６は、適切なソフトウェアを通じてスイッチ４０に制御信号を提供して、信号生成器４２に電極３８の対を順次結合するように構成される。電極３８の各対の励起が、身体１８内で、そして心臓２０などの対象となる部分内で電場を発生させる。腹パッチ３８Ｂに対する基準となる、励起されていない電極３８における電圧レベルがフィルタリングされ変換されて、基準値として使用するために処理装置１６に提供される。

例示的な実施形態において、カテーテル１２のセンサ３２は処理装置１６に電気的に接続され、上記のように、位置検知機能を果たすように構成される。さらに詳細には、センサ３２は、パッチ電極３８を励起させることによって身体１８（例えば、心臓の中）において作られる電場内に配置される。明確性と例示の目的のためだけに、以下の記載は、単一のセンサ３２が電場内に配置される実施形態に限定される。しかし、本開示の精神と範囲の中にある他の例示的な実施形態において、複数のセンサ３２が電場内に配置され得、次いで各センサの位置と向きが以下に記載される技術を使用して決定され得ることが理解される。

電場内に配置された時に、センサ３２は、パッチ電極３８間の場所と組織に対するセンサ３２の位置とに依存する電圧を受ける。センサ３２とパッチ電極３８との間で行われた電圧測定の比較を使用して、組織に対するセンサ３２の場所を特定できる。したがって、カテーテル１２を、対象となる特定の部分又は表面の周囲で、又はそれに沿って掃引すると、処理装置１６は、センサ３２上の電圧レベルの変化を反映するセンサ３２から信号（場所情報）を受信し、また電圧を加えられていないパッチ電極３８から信号（場所情報）を受信する。処理装置１６は次いで、様々な公知のアルゴリズムを使用して、センサ３２の場所（位置及び向き）を特定し、処理装置１６と関連付けられるか、又は処理装置１６がアクセス可能な、メモリ４７などのメモリ又は記憶装置に、心構造の表面上又は心構造内のセンサ３２の場所に対応する場所データ点４６（本明細書において「データ点４６」とも呼ばれ、図３に例示される）としてセンサ３２の場所を記録する。例示的な実施形態において、場所データ点として場所を記録する前に、処理装置１６が受信した信号が提示する生の場所データは、公知の技術又は今後開発される技術を使用して、呼吸、心臓の活動、及び他のアーチファクトを明らかにするために処理装置１６で補正されてもよい。いずれにしても、経時的に取得した場所データ点４６（４６１、４６２・・・４６ｎ）の集合は、メモリ又は記憶装置に格納される（図３に最も良く示される）点群４８を形成することになる。

上の記載は、これまでのところ、概して、パッチ電極３８の直交する配置に関するものであるが、本開示はそのように限定されることを意図していない。むしろ、他の例示的な実施形態においては、直交しない配置を用いて、センサ３２の場所座標を特定してもよい。例えば、一般的には、図４Ａ〜図４Ｄは、座標系４９に設定された複数の例示的な直交しない双極子Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３を示す。図４Ａ〜図４Ｄにおいて、Ｘ軸のパッチ電極は、ＸＡ及びＸＢと指定され、Ｙ軸のパッチ電極は、ＹＡ及びＹＢと指定され、Ｚ軸のパッチ電極は、ＺＡ及びＺＢと指定される。あらゆる所望の軸に関して、駆動（ソースシンク）構成の所定の組に起因する、センサ３２などの心臓内センサにわたって測定された電位を代数的に組み合わせて、直交する軸に沿って均一な電流を単に流すことによって取得されるものと同じ有効電位を生み出すようにしてもよい。パッチ電極３８Ｘ１、３８Ｘ２、３８Ｙ１、３８Ｙ２、３８Ｚ１、及び３８Ｚ２（図２を参照）のうちの任意の２つが、例えば、腹パッチ３８Ｂなどの基底基準に対して、双極子のソース及びドレーンとして選択されてもよく、他方励起されていないパッチ電極は基底基準に対する電圧を測定する。心臓２０に配置されたセンサ３２はまた、電流パルスに対する場にさらされ、例えば、腹パッチ３８Ｂなどの基底に対して測定される。

それぞれのパッチ電極及びセンサ３２からのデータセットを全て使用して、心臓２０内のセンサ３２の場所を特定する。電圧測定が行われた後、異なる対のパッチ電極が電流源によって励起され、残りのパッチ電極と内部のセンサとの電圧測定プロセスが生じる。センサ３２の場所がされると、上記のように、その場所は上記と同じ方法でデータ点４６として記録されてもよい。例示的な実施形態において、場所データ点として場所を記録する前に、処理装置１６が受信した信号が提示する生の場所データは、公知の技術又は今後開発される技術を使用して、呼吸、心臓の活動、及び他のアーチファクトを明らかにするために処理装置１６で補正されてもよい。したがって、センサ３２の場所を特定するために、したがって、センサ３２の場所に対応するデータ点を収集するために、様々な技術が使用されてもよいことが理解され、それらの技術のそれぞれが、本開示の精神と範囲の中にある。

したがって、図５を参照すると、例示的な実施形態において、処理装置１６は、上記の方法で同様に獲得された場所データ点４６の点群４８を最初に獲得することによって心構造の幾何学表面モデルを構築するように構成される（ステップ１０２）。例示的な実施形態において、処理装置１６は点群４８を形成するように構成される。別の例示的な実施形態において、処理装置１６は、メモリから、又は処理装置１６に電気的に接続されて処理装置１６と通信するように構成された何らかの他の構成要素から点群４８を取得するように構成される。いずれの例においても処理装置１６は、点群４８の場所データ点４６を処理して、心構造の幾何学表面モデルを生成又は構築するように構成される（ステップ１０４）。この目的のために場所データ点４６を処理するために、当該分野において公知の様々な技術を使用してもよい。一例示的な技術は、幾何学表面モデルを構築するためにアルファシェイプ法を使用することに関わる。こうした技術の例が、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」と題される２００７年１２月２８日出願の米国特許出願公開第２００９／０１６７７５５号に記載され、その全開示が参照により本明細書に組み込まれる。以下の記載は、アルファシェイプ技術が幾何学表面モデルを構築するために使用される実施形態に限定されるが、本開示はそのように限定されるわけではないことが理解される。むしろ、アルファシェイプ技術以外の、当該分野において公知の技術、又は本明細書において特に記載されたアルファシェイプ技術以外のアルファシェイプ技術が使用されてもよく、したがって、それらの技術も本開示の精神及び範囲の中にある。

このように、図５を参照すると、例示的な実施形態において、点群４８の場所データ点４６は、心構造に対応するアルファシェル５０、即ち幾何学表面モデル５１を計算するためにアルファシェイプ法にかけられる。図６は、図３に示された点群４８のアルファシェル５０を示す。アルファシェル５０を計算又は生成するために、処理装置１６は、点群４８における場所データ点４６を三角形につないで一つ以上の小面５２を形成する。それらの小面５２は、まとめると、心構造に対応するアルファシェル５０、即ち幾何学表面モデルを作成又は形成する。したがって、図６に例示されるように、このプロセスによって作成されたアルファシェル５０は、多数の小面の表面を有する幾何学表面モデル５１となり、その各場所データ点４６は幾何学表面モデル５１の頂点を構成し、各小面５２は三角形を構成するため、３つの縁５４を有する。アルファシェル５０が計算されると、アルファシェル５０は、例えば、ディスプレイ４４などのディスプレイに表示されてもよく、及び／又は、処理装置１６と関連付けられるか、又は処理装置１６に電気的に接続されて処理装置１６と通信するように構成された、例えばメモリ４７などのメモリ又は記憶装置に保存されてもよい。

当業者なら理解されるように、アルファシェルがより多くの小面を有するほど、基礎構造の詳細がより再現される。小面の数、即ち、詳細のレベルは、アルゴリズムで使用されるアルファ（「α」）の特定の値（約数ミリメートルの距離の尺度）に依存する。例えば、α＝０である場合、アルファシェルは単に、点群４８を含む場所データ点４６の元の組である。一方、α＝∞である場合には、アルファシェルは単に、点群４８の凸包となる。このように、αの値が比較的に小さい場合には、アルファシェルはより高い詳細度（すなわち、より多くの小面）を有し、心構造の凹状部分のモデル化を可能にし得る。

したがって、ゼロと無限大との間のαの値（すなわち、０＜α＜∞）が、選択又はその他の方法で決定され、対応する詳細度合いを有するアルファシェル、即ち、幾何学表面モデルを生成するために、処理装置１６によって使用される。典型的には、αの値は、約五（５）ミリメートルから約十（１０）ミリメートルであるが、本開示は、そのように限定されるわけではない。むしろ、別の実施形態において、本明細書において具体的に特定された値よりも大きい又は小さいαの値を使用してもよく、したがってその値も本開示の精神と範囲の中にある。例示的な実施形態において、αの値は、システム１０、特に処理装置１６のセットアップ（すなわち、システム１０の製造の間、又はシステム１０の初期化の間でかつ使用前）の一部として設定されてもよい。さらに、値は、調整可能でなくてもよく、あるいは値は、例えば、タッチスクリーン、キーボード、キーパッド、スライダコントロール、マウス、一つ以上のユーザ選択可能なもしくはユーザ入力可能なフィールドを有するグラフィカルユーザインターフェース、又はユーザがαの値を設定又は調節できるように処理装置１６に電気的に接続された何らかの他のユーザ制御可能な入力デバイスなどのユーザインターフェース５３（図１に最も良く示される）を使用して、システム１０のユーザによって調節可能であってもよい。

別の例示的な実施形態において、アルファシェルを上記のように計算せず、異なる領域では詳細レベルが異なるように、アルファシェルを計算又は構築してもよい。こうした実施形態では、点群４８の場所データ点４６に、重みがそれぞれ割り当てられる。重みは、臨床医／医師が、心構造のその特定の部分又は領域においてどの程度の詳細を保存したいかを決定する係数である。より高い詳細が望まれる場合は、重みは小さくなり、逆に、より低い詳細が望まれる場合は、重みは大きくなる。したがって、こうした実施形態において、場所データ点４６の全てが獲得又は収集されると、各場所データ点４６には重みが処理装置１６によって割り当てられる。この重みは、例えば、特定の場所データ点４６の周囲における場所データ点の局地的な密度に反比例してもよいし、点群４８において最も近くに隣接する場所データ点４６への距離に正比例してもよいし、又は点群４８において特定の数の最も近くに隣接する場所データ点４６への平均距離に正比例してもよい。このように、アルファシェル５０の全体的な詳細レベルは、心構造の各領域における場所データ点４６の密度に依存する。したがって、場所データ点４６に割り当てられる重みに依存して、アルファシェル５０、したがって幾何学表面モデル５１の特定の部分又は領域は、異なる詳細レベルを有してもよい。この概念は、一般的に、重み付きアルファシェイプと呼ばれ、したがって、こうした実施形態において、アルファシェル５０は重み付きアルファシェイプとして計算される。

「通常の」又は「重み付きの」アルファシェイプベースの幾何学表面モデルが構築されたかに関わらず、一般的には、各小面５２の各縁５４は、一つだけの他の隣接又は近接する小面５２によって共有される（すなわち、アルファシェル５０の各縁５４は２つ以下の近接する小面５２によって共有される）ことが望ましい。しかし、アルファシェイプ法が提供し得る詳細レベルによって、完成／生成されたアルファシェル５０における特定の小面５２の一つ以上の縁５４が２つ以上の他の近接する小面５２によって共有される可能性がある。この結果、多様体ではないと考えられるアルファシェルが生じ、このことは、アルファシェル５０の真の外表面がどれであるかを判定すること、またアルファシェル５０のどの表面が実際に外表面の内側にあるかを判定ことが、不可能ではないとしても困難となる（すなわち、アルファシェルにおける表面が実際にどの方向を向いているかを判定することが困難である）。これが生じた場合、平滑で単体の表面を有する心構造の幾何学表面モデルを提供するために、生成されたアルファシェル５０を「整理する（ｃｌｅａｎ ｕｐ）」ために後処理手順を行うことが望ましいであろう。

この用途に関して、「単体の表面」という用語は、「接続され方向づけ可能で局所的には二次元の多様体表面」（すなわち、アルファシェル５０における各縁５４が２つ以下の近接する小面５２によって共有される）を意味することを意図する。言い換えると、一つより多くの他の隣接／近接する小面５２によって共有される少なくとも一つの縁５４を有する各小面５２に関して、近接する小面５２のうちのどれが、平滑で単体の表面を有する最終的な幾何学表面モデル５１の一部分として維持されるか、またどの不明瞭な近接する小面５２が捨てられるか（例えば、図６を参照されたい。図６においては、いくつかの「不明瞭な近接する」小面が、点描によって特定され、後処理手順において捨てられている）を判定しなければならない。この手順により、最終的な幾何学表面モデルにおいて、各小面５２の各縁５４が、一つだけの他の隣接する小面５２によって共有されることが確実になる。したがって、例示的な実施形態において、処理装置１６は、生成又は計算されたアルファシェルに後処理手順を行って、計算されたアルファシェルに基づく平滑で単体の表面を有する幾何学表面モデルを生成するように、上で構成される（ステップ１０６）。このように、図５に概略的に示されるように、また図８においてさらに詳細に示されるように、処理装置１６は、単体の表面アルゴリズム、すなわち「スキン」アルゴリズムでアルファシェル５０を処理して、平滑で単体の表面を有する幾何学表面モデル５１’を生成するように構成されてもよい（図７に最も良く示される）。

図５と図８とを参照して、こうした後処理手順の例示的な実施形態を、ここで記載する。例示的な実施形態において、処理装置１６は、アルファシェル５０、即ち幾何学表面モデル５１から、生成プロセスを開始すべき少なくとも一つの場所データ点４６（すなわち、頂点）、小面５２、又は縁５４を特定するように構成される（ステップ１０８）。例示的な実施形態において、この「開始点」は、点群４８の凸包によって共有されるアルファシェル５０の点４６、小面５２、及び／又は縁５４である。

したがって、一例示的な実施形態において、開始点の特定は、点群４８の凸包の計算と、点群４８に対応するアルファシェル５０とその凸包との比較とによって達成される。こうした実施形態において、処理装置１６は、様々な公知の技術又は凸包アルゴリズムの一つを使用して、点群４８の凸包を計算するように構成される。図９に示され参照符号５６として識別される、凸包アルゴリズムによって生成された結果である表面モデルは、点群４８の最も外側の場所データ点４６の間の接続を表すので、心構造の最も外側の表面を含む表面モデルが生成される。

この特定の実施形態において、凸包５６が計算又は生成されると、処理装置１６は、アルファシェル５０と凸包５６とを比較するように構成される。例示的な実施形態において、処理装置１６は、アルファシェル５０のどの小面５２が凸包５６によって共有されるかを判定するために、アルファシェル５０と凸包５６とを比較する。こうした実施形態において、凸包５６の一部でもあるか、又は凸包５６によって共有されるアルファシェル５０の各小面５２が特定され、以下にさらに詳細に記載される理由により、処理装置１６に関連付けられるか、又は処理装置１６に電気的に接続されて処理装置１６と通信するように構成された、例えばメモリ４７などのメモリ又は記憶装置に格納された待ち行列の中に配置される。これらの「共有される」小面５２は、単体の幾何学表面モデル５１’を生成するための開始点を提供するように特定される。なぜならば、当然ながら、凸包上のものは全て、必ず凸包が対応する構造の外側表面上にあるので、これらの小面５２は心構造の外側表面にあることが分かっているからである。このように、こうした小面５２を特定することによって、処理装置１６は、特定された小面５２が、正しく方向づけられ、最も外側の表面上にあることを理解する。待ち行列に配置されることに加えて、特定された小面５２はまた、処理装置１６によって生成又は計算されている、図７に示す最終的な単体の幾何学表面モデル５１’に加えられる。

しかし、共有される点、縁、又は小面を特定するために、処理装置１６が別個に凸包５６を計算することは必要でないことがあり得ることに留意されたい。別の例示的な実施形態において、アルファシェル５０における一つ以上の小面５２が凸包５６によって共有されるか否かをアルファシェル５０自体から判定できる。さらに詳細には、アルファシェイプ法を実行するときに、処理装置１６が行う基本的な三角測量において、各小面５２は２つの対向する頂点を有し、このアルファシェイプ法は実質的に、三次元空間の全てを四面体に分割している。同じく凸包５６上にある（すなわち、凸包５６によって共有される）アルファシェイプ小面５２は、２つの対向する頂点のうちの一つとして「無限大における点」を有しうる。この理論的な点は、凸包５６の全ての外側四面体の一部であるので、単体の表面アルゴリズムを実行する処理装置１６は、アルファシェル５０の特定の小面５２の対向する頂点のうちの一つが「無限大における点」であるか否かをすることによって、アルファシェル５０の特定の小面５２が凸包５６によって共有されるか否かを判定できる。したがって、本開示は、凸包５６によって共有される、アルファシェル５０の点、縁、又は小面を特定する単一の方法又は技術に限定されることを意図しない。むしろ、本明細書に具体的に記載された技術以外の技術も本開示の精神及び範囲の中にある。

共有される小面が、どのように判定されるかに関わらず、アルファシェル５０の一つ以上の小面５２が、凸包５６によって共有され、待ち行列に配置されると特定されると、処理装置１６は、最終的な単体の幾何学表面モデル５１’を生成するために、待ち行列におけるこれらの小面５２（及びその後に待ち行列に加えられる小面）のそれぞれを、一度に一つだけ評価又は処理するように構成される（ステップ１１０）。さらに詳細には、処理装置１６は、待ち行列における第１の小面５２を取り出して解析し、最初の小面５２の各縁５４に関して、いくつの隣接又は近接する小面５２がその特定の縁５４を共有するかを決定する。評価された小面５２の縁５４が、他のどの小面５２によっても共有されない場合には、一般的には、その縁は、単体の幾何学表面モデル５１’における境界縁として残される。評価された小面５２の縁５４が、一つだけ他の近接する小面５２によって共有される場合には、その近接する小面５２は、単体の幾何学表面モデル５１’に加えられ、そして今後の処理／評価のために待ち行列にも加えられる。しかし、評価された小面５２の縁５４が２つ以上の他の近接する小面５２によって共有される（例えば、縁５４が合計で３つ以上の小面５２によって共有される）場合には、処理装置１６は、単体の幾何学表面モデル５１’に含むべき近接する小面５２と、捨てるべき小面５２とを選択しなければならない。

例示の目的のために、図１０は、図６に示されたアルファシェル５０とは必ずしも対応しない例示的なアルファシェルの表面の一部分を示す。図１０において、アルファシェルは、「共有される」小面として特定される小面５２１を有し、縁５４１〜縁５４３を含む。縁５４１に関して、ほかのどの小面５２も、この縁を共有していないので、縁５４１は、単体の幾何学表面モデル５１’の境界縁として残される。縁５４２に関して、この縁は、一つだけ他の近接する小面５２（小面５２２）によって共有されるので、この小面５２２は、単体の幾何学表面モデル５１’に加えられ、そして今後の解析又は評価のために待ち行列にも配置される。縁５４３に関して、この縁は、小面５２１に加えて、２つの他の近接する小面５２（小面５２３及び小面５２４）によって共有されるので、処理装置１６は、単体の幾何学表面モデルに加えるために、小面５２３及び小面５２４のうちの一方を選択し、残りの小面を捨てなければならない。

そうするために、例示的な実施形態において、処理装置１６は、評価された小面５２と所与の縁５４を共有する各近接する小面５２を考慮して、最も外側の小面、言い換えると、凸包５６に最も近い小面を選択する。どの小面５２が最も外側であるかを判定するために、処理装置１６は、評価／解析される小面５２（すなわち、例えば、小面５２１）と、特定の縁５４を共有する他の近接する小面５２（例えば、小面５２３及び小面５２４）との間の角度を考慮に入れて、評価された小面５２と最も小さい角度（すなわち、最も小さい二面角）をなす近接する小面５２を選択する。

この特定の技術は図１１Ａ〜図１１Ｄを参照してより良く理解され得る。図１１Ａに関して、近接する小面５２１及び小面５２２は平坦な表面を形成する。したがって、これら２つの小面５２間の二面角は１８０度である。あるいは、図１１Ｂに関して、近接する小面５２２は、小面５２１に対して「内側」に配置されるので、その二面角は１８０度よりも大きい。逆に、図１１Ｃに関して、近接する小面５２２は、小面５２１の「外側」に配置されるので、その二面角は１８０度よりも小さい。図１１Ａ〜図１１Ｃのいずれにおいても、小面５２２は、小面５２１と特定の縁を共有する唯一の他の小面であるので、小面５２２は、各例において、単体の幾何学表面モデル５１’に加えられる。しかし、図１１Ｄは、２つの小面、すなわち、小面５２３及び小面５２４が、小面５２１と単一の縁を共有する例を示す。したがって、こうした例において、小面５２３及び小面５２４のうちの一方だけが、単体の幾何学表面モデル５１’に加えられるように選択され得る。上記の基準に基づくと、小面５２１と小面５２３との間の二面角は、小面５２１と小面５２４との間の二面角よりも小さいので、小面５２３が、単体の幾何学表面モデル５１’に加えられるように選択され、小面５２４は捨てられる。したがって、小面５２３は、小面５２１に合うように方向づけられ（すなわち小面５２３の頂点は、選択された小面を逆にしたときに、共通する縁の頂点を逆順で横切らない場合は、その頂点を逆にする）、生成される単体の幾何学表面モデル５１’に加えられ、そして後の解析のために待ち行列にも加えられる。

例示的な実施形態において、処理装置１６が、鋭角の折り目を作ってアルファシェル５０の空洞の中に入り込むことなく、単体の幾何学表面モデル５１’に境界を残すように、許容可能な二面角に対する最大閾値を設定することが望ましいであろう。例えば、一実施形態において、最大閾値角度は２４０度に設定されてもよい。したがって、こうした実施形態において、評価された小面５２と任意の近接する小面５２との間の角度が２４０度の閾値を越える（又は、別の実施形態においては、閾値以上である）場合には、その近接する小面５２は加えられず、あるいは、他の小面５２は縁５４を共有するが、それらの小面５２と評価された小面５２との間のそれぞれの角度が、閾値よりも大きい（又は、別の実施形態においては、閾値に等しいか、又はそれ以上）である場合には、それらの近接する小面５２は捨てられ、これら２つ以上の小面５２によって共有される特定の縁５４は、単体の幾何学表面モデル５１’における境界縁として残される。

評価される小面５２の各縁５４が、上記のように解析されると、処理装置１６は、解析される必要のある何らかの他の小面５２が待ち行列に存在するか否かを判定するように構成される。存在する場合には、処理装置１６は、待ち行列内の次の小面５２を取り出して、上記と同じ解析を行う。待ち行列内の最後の小面５２が解析されると、処理装置１６は、アルゴリズムを終了させるように構成され、全ての許容可能な隣接／近接する小面５２が伝播され単体の幾何学表面モデル５１’に加えられたことを示す。

単体の表面を有する幾何学表面モデル５１’の生成に関する上の記載は主に、凸包５６によって共有される、アルファシェル５０の小面５２に基づくが、本開示は、そのように限定されることを意図しないことに留意されたい。むしろ、特定の例においては、凸包５６によって共有される、アルファシェル５０の小面５２が全くないことがあり得る。こうした例において、処理装置１６は、例えば、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」と題される２００７年１２月２８日出願の米国特許出願公開第２００９／０１６７７５５号に記載されたように、凸包５６によって共有される、アルファシェル５０の点４６（頂点）又は縁５４を評価するように構成され、米国特許出願公開第２００９／０１６７７５５号の全開示は上記の参照により組み込まれる。

上記のプロセスが完了した後に、生成された単体の幾何学表面モデル５１’が、望ましくない空隙又は穴を含む場合には、これらの空隙又は穴は、より平滑で、より完全なモデルを生成するために、当該分野で公知の様々なアルゴリズム又は技術を使用して、必要に応じて充填されてもよい。例えば、処理装置１６によって実行可能なこうしたアルゴリズムの一例示的な実施形態は、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｅｐａｉｒｉｎｇ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｅｓｈｅｓ」と題される米国特許第７，８２５，９２５号に記載されたアルゴリズムであり、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。要するに、単体の幾何学表面モデル５１’における空隙又は穴は、最初に処理装置１６によって特定される。穴は、穴の複数の縁（すなわち、例えば、穴と境界をなす、小面５２の境界縁５４）によって画定される。次に、処理装置１６は、穴の複数の縁を画定する、穴の複数の頂点を特定する。三番目に、処理装置は、上記の小面５２と異ならない、一つ以上の三角形の小面を使用して穴を充填する。

この穴を「充填すること」は、一連のステップを含んでもよい。例えば、最初のステップにおいて、処理装置１６は、穴の縁によって接続されていない、一対の、穴の頂点を選択する。一実施形態において、このステップは、最も近い、穴の頂点の対を選択することを含む。あるいは、このステップは、複数の穴の縁の最も小さい内角を突きとめることと、複数の穴の縁の最も小さい内角で交差する、複数の穴の縁のうちの一対を画定する一対の穴の頂点を選択することとを含む。一対の穴の頂点が選択されると、次のステップにおいて、処理装置１６は、選択された対の穴の頂点を接続する作り上げられた縁を画定する。次に、処理装置１６は、一つ以上の三角形が、画定された作り上げられた縁を使用して形成されるか否かを判定する。一つ以上の三角形が形成された場合には、処理装置１６は、新たに形成された三角形を新たな小面として画定し、それを単体の幾何学表面モデル５１’に加える。しかし、一つ以上の三角形が形成されなかった場合には、一つ以上の三角形が形成されるまで、処理装置１６は、作り上げられた縁の画定を続ける。その後、特定された穴や、単体の幾何学表面モデル５１’の他の穴が充填されて、空隙のない単体の幾何学表面モデルが作られるまで、このプロセスは繰り返される。

上記の「穴を充填する」技術はまた、アルファシェル５０が、単体の幾何学表面モデルを生成するために上記の後処理手順を経ない例において適用されてもよいことが理解される。したがって、上記の「穴を充填する」プロセスもまた、幾何学表面モデル５１が、望ましくない穴又は空隙を含む例に適用可能であり、単体の幾何学表面モデル５１’に対して上記と同じ方法で行われてもよい。

さらに、幾何学表面モデル５１（又は幾何学表面モデル５１’）が２つ以上の構成要素を有する場合、臨床医／医師は、複数の構成要素に関して何をするべきかに関する選択又は選択肢を与えられてもよい。これらの選択又は選択肢は、モデルの一部として全ての構成要素を維持すること、最も大きい表面積を有する構成要素のみを維持すること、又はスティッチングアルゴリズムを使用して構成要素の接続を試みることを含んでもよいが、それらには限定されない。

例示的な実施形態において、上記のプロセス又は方法は、心臓の心周期における複数の異なる時点に対して別々の幾何学表面モデルを生成することによって、心構造のある程度動的な幾何学表面モデルを生成するために使用されてもよい。したがって、上記のプロセスの様々なステップを使用して、心構造に対応する場所データ点４６が、心周期における異なる時点の間に収集されることにより、心周期における各時点に対する点群４８を作り出す。上記の方法を使用して、幾何学表面モデル５１が各点群４８に対して生成されてもよく、さらにそれぞれの幾何学表面モデルを、様々な目的のために、共に又は別個に使用できる。

任意の事例において、完全又は最終的な幾何学表面モデル５１（以下では、幾何学表面モデル５１と、上記の単体の幾何学表面モデル５１’との両方を含むように意図される）が生成されると、処理装置１６は、例えば、ディスプレイ４４に幾何学表面モデル５１を表示するように構成されてもよい（ステップ１１２）。さらに、又は代わりに、処理装置１６は、後で使用するために、及び／又は以下に記載の目的のために、処理装置１６に関連付けられるか、又は処理装置１６に電気的に接続されて処理装置１６と通信するように構成される、例えばメモリ４７などのメモリ又は記憶装置に幾何学表面モデル５１’を保存するように構成されてもよい（ステップ１１２）。

上述されたように、心構造の幾何学表面モデルを取得する（例えば、構築、又は生成、あるいは獲得する）ように構成されることに加えて、処理装置１６は、心構造に対応するＥＰマップを構築するようにさらに構成される。したがって、心構造の少なくとも一部分に対応する幾何学表面モデル５１の構築の完了の際、又は構築と同時に、処理装置１６は、幾何学表面モデル５１上にＥＰ情報をマッピングして、心構造のＥＰマップを構築するようにさらに構成される。幾何学表面モデル５１上にマッピングされたＥＰ情報は、心構造に関する一つ以上のＥＰパラメータに関連してもよく、例えば、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｎｔｏ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ」と題される米国特許第７，７７４，０５１号にさらに詳細に記載されるＥＰパラメータなどであるが、それらには限定されない。米国特許第７，７７４，０５１号の全開示は参照により本明細書に組み込まれる。しかし、要約すると、ＥＰパラメータは、例えば、電圧測定、ピークピーク電圧測定、電位図、コンプレックス細分化電位図（ＣＦＥ）、ならびに他の時間領域及び周波数領域のＥＰ情報を含んでもよい。例示と明確性の目的のために、以下の記載は、対象となる単一のＥＰパラメータが測定され、幾何学表面モデル５１上にマッピングされる実施形態に限定される。しかし、他の例示的な実施形態においては複数のＥＰパラメータが測定されて、そして特定の実施形態においては、単独で又は互いに組み合わせて表面モデル上にマッピングされてもよいことが、当業者によって理解される。したがって、一つより多いＥＰパラメータが測定されるか、又は測定されて表面モデル上にマッピングされる実施形態は、本開示の精神及び範囲の中にある。

図１２Ａを参照すると、ＥＰマップを構築するために、処理装置１６は、表面モデル５１上にマッピングされるＥＰ情報を最初に獲得するように構成される（ステップ２０２）。さらに詳細には、センサ３２（又は多重センサが使用される実施形態においては複数のセンサ３２）が心構造の表面に沿って動かされると、センサ３２は対象となるＥＰパラメータについて一つ以上の測定を行うように構成される。例示的な実施形態において、ＥＰパラメータの測定はユーザコマンドに応答して行われる。さらに詳細には、例示的な実施形態において、システム１０は、ユーザ入力デバイス５３（図１に最も良く示される）をさらに備え、ユーザ入力デバイス５３は、タッチスクリーン、キーボード、キーパッド、ボタン、マウス、一つ以上のユーザ選択可能な又はユーザ入力可能なフィールドを有するグラフィカルユーザインターフェース、又は処理装置１６に電気的に接続された何らかの他のユーザ制御可能な入力デバイスを備えてもよく、ユーザ入力デバイス５３を通じて、ユーザはＥＰパラメータの測定を行うためにコマンドを出してもよい。あるいは、処理装置１６は、例えば、作動などの事象が生じたことを検出する際に、こうした測定を自動的に行うように構成されてもよく、あるいは処理装置１６は、測定されたＥＰパラメータに関する情報が信頼できることを判定又は検出する。いずれにしても、処理装置１６に電気的に接続されたセンサ３２のおかげで、測定が行われるか、又は測定値が取られると、センサ３２によって生成された、ＥＰパラメータの測定された値を示す電気信号が処理装置１６に通信される。

どのように測定が引き起こされたかに関わらず、測定が行われるたびに、処理装置１６は、測定を行ったセンサ３２の場所（位置及び向き）を特定するように構成される。場所は、心構造の表面上の、測定が行われた、即ち、測定値が取得された場所に対応する測定点１４６として記録され、測定値は、処理装置１６と関連付けられるか、又は処理装置１６によってアクセス可能な、例えばメモリ４７などのメモリ又は記憶装置に取り込まれる。各測定点１４６もまた、その特定の測定点１４６に対応する測定されたＥＰパラメータの値と関連付けられて記録される。例示的な実施形態において、処理装置１６は、センサ３２の場所及び対応する場所データ点４６の特定に関して上述の方法と同じ方法で、センサ３２の場所、したがって対応する測定点１４６を特定するように構成される。このように、上記の説明は、ここで同様に適用されるので繰り返されず、参照によりここに組み込まれる。経時的に取得した測定点１４６の集合は、各測定点１４６に対応するＥＰパラメータの値が表すＥＰ情報と共に、ＥＰマップを構築するために処理装置１６によって使用されてもよいメモリ又は記憶装置（例えば、メモリ４７）に格納される点群４８（図１３に最も良く示される）を形成することになる。

さらに詳細には、一つ以上のＥＰパラメータの値を取得すると、処理装置１６は、測定点１４６を使用して、心構造（又は心構造の少なくとも一部分）の別の表面モデルを構築するように構成される。この表面モデルは、上記の表面モデル５１とは別の、追加されるものである。混乱を避けるために、表面モデル５１は、以下では「第１の」表面モデル（即ち、第１の表面モデル５１）と記載するが、測定点１４６から構築された表面モデルは、以下では「第２の」表面モデル（即ち、第２の表面モデル１５１）と記載する。第２の表面モデルは、場所データ点４６ではなく測定点１４６を使用する以外では、第１の表面モデル５１の生成又は構築に関して上記の方法と同じ方法で構築されてもよい。したがって、その唯一の例外を除き、第１の表面モデル５１の生成又は構築に関する上記の説明は、ここで同様に適用されるので、その全部を繰り返されず、参照によりここに組み込まれる。

しかし要約すると、また引き続き図１２Ａを参照すると、処理装置１６は、次に上記のように獲得される測定点１４６の点群１４８を最初に獲得するように構成される（ステップ２０４）。例示的な実施形態において、処理装置１６は、点群１４８を形成するように構成される。別の例示的な実施形態では、処理装置１６は、電気的に接続され、処理装置１６と通信するように構成された、メモリ又は何らかの他の構成要素から、点群１４８を取得するように構成される。いずれの例においても、処理装置１６は、心構造の第２の表面モデル１５１を生成又は構築するように点群１４８の測定点１４６を処理するように構成される（ステップ２０６）。当該分野において公知の様々な技術を、この目的のために用いて、測定点１４６を処理してもよい。一例示的な技術は、第２の表面モデルを構築するためにアルファシェイプ法を使用することに関する。こうした技術の例が、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」と題される２００７年１２月２８日出願の米国特許出願公開第２００９／０１６７７５５号に記載され、その全開示が上記の参照により組み込まれる。以下の記載は、アルファシェイプ技術を用いて第２の表面モデルを構築する実施形態に限定されるが、本開示はそのように限定されるわけではないことが理解される。むしろ、アルファシェイプ技術以外の、当該分野において公知の技術、又は本明細書において具体的に記載されたアルファシェイプ技術以外のアルファシェイプ技術が使用されてもよく、したがってそれらは本開示の精神及び範囲の中にある。

このように、引き続き図１２Ａを参照すると、例示的な実施形態において、点群１４８の測定点１４６は、心構造（又は心構造の少なくとも一部分）に対応するアルファシェル１５０、したがって表面モデル１５１を計算するためにアルファシェイプ法にかけられる。図１４は、図１３に描かれた点群１４８のアルファシェル１５０の一部を示す。アルファシェル１５０を計算又は生成するために、処理装置１６は、点群１４８における測定点１４６を三角形につないで一つ以上の小面１５２を形成する。それらの小面１５２は、まとめると、心構造に対応するアルファシェル１５０、即ち表面モデルを作成又は形成する。したがって、図１４に例示されるように、このプロセスによって作成されたアルファシェル１５０は、多数の小面の表面を有する表面モデル１５１（すなわち、第２の表面モデル１５１）となり、その各測定点１４６は表面モデル１５１の頂点を構成し、各小面１５２は三角形を構成するため、３つの縁１５４を有する。アルファシェル１５０が計算されると、アルファシェル１５０は、処理装置１６と関連付けられるか、処理装置１６に電気的に接続されて処理装置１６と通信するように構成された、例えばメモリ４７などのメモリ又は記憶装置に保存され、以下に記載のように使用されてもよい。

当業者なら理解されるように、アルファシェルがより多くの小面を有するほど、基礎構造の詳細がより再現される。小面の数、即ち、詳細のレベルは、アルゴリズムで使用されるアルファ（「α」）の特定の値（約数ミリメートルの距離の尺度）に依存する。例えば、α＝０である場合、アルファシェルは単に、点群１４８を含む測定点１４６の元の組である。一方、α＝∞である場合には、アルファシェルは単に、点群１４８の凸包となる。このように、αの値が比較的に小さい場合には、アルファシェルはより高い詳細度（すなわち、より多くの小面）を有し、心構造の凹状部分のモデル化を可能にし得る。

したがって、ゼロと無限大との間のαの値（すなわち、０＜α＜∞）が、選択又はその他の方法で特定され、対応する詳細度合いを有するアルファシェル１５０、即ち、第２の表面モデル１５１を生成するために、処理装置１６によって使用される。典型的には、αの値は、約五（５）ミリメートルから約十（１０）ミリメートルであるが、本開示は、そのように限定されるわけではない。むしろ、別の実施形態において、本明細書において具体的に特定された値よりも大きい又は小さいαの値を使用してもよく、したがってその値も本開示の精神と範囲の中にある。例示的な実施形態において、αの値は、システム１０、特に処理装置１６のセットアップ（すなわち、システム１０の製造の間、又はシステム１０の初期化の間でかつ使用前）の一部として設定されてもよい。さらに、値は、調整可能でなくてもよく、あるいは値は、例えば、ユーザインターフェース５３（図１に最も良く示される）を使用して、システム１０のユーザが調節可能であってもよい。例示的な実施形態において、同じαの値を使用して、第１の表面モデル５１と第２の表面モデル１５１とを構築する。しかし、他の例示的な実施形態において、異なるαの値が使用される。例えば、一例示的な実施形態において、第２の表面モデル１５１を構築するために使用されるαの値は、第１の表面モデル５１を構築するために使用されるαの値よりも大きい。

例示的な実施形態において、後処理技術が、単体の表面モデル１５１’を生成するために、アルファシェル１５０上で行われてもよい（ステップ２０８）。こうした実施形態において、単体の表面モデル１５１’は、上記と同じ方法で、そして単体の表面モデル５１’の生成に関して図５及び図８に示したように生成されてもよい。したがって、単体の表面モデル５１’の生成に関して上述の説明は、ここに同様に適用されるので、繰り返されず、むしろ上述の説明を参照によりここに組み込まれる。

別の例示的な実施形態において、上記のように第２の表面モデル１５１を構築又は生成する処理装置１６ではなく、処理装置１６は、処理装置１６と関連付けられるか、又は処理装置１６によってアクセス可能なメモリ又は別の構成要素から第２の表面モデル１５１を獲得するように構成される。したがって、処理装置１６は、様々な方法で第２の表面モデル１５１を取得してもよく、これらの方法のそれぞれが、本開示の精神及び範囲の中にある。

処理装置１６が、第２の表面モデル１５１（以下では、上記の表面モデル１５１と表面モデル１５１’との両方を含むことを意図する）を取得（例えば、構築、生成又は獲得）すると、処理装置１６は、以下に記載のように、第１の表面モデル５１の場所データ点４６（すなわち、頂点）のうちの一つ以上を評価するように構成される。その評価に基づいて、処理装置は、測定されたＥＰパラメータの値のうちの一つ以上に基づいて、そして測定されたＥＰパラメータに対応する視覚化スキームに従って、それらの場所データ点４６のうちの一つ以上に視覚インジケータを割り当てるようにさらに構成される（ステップ２１０）。例示的な実施形態において、第１の表面モデル５１の全ての場所データ点４６が以下に記載のように評価される。あるいは、（構造全体ではなく）心構造の一つ以上の領域が対象となる領域である別の例示的な実施形態において、（評価される第１の表面モデル５１の場所データ点４６の全てとは対照的に）対象となる領域に対応する第１の表面モデル５１の範囲に配置された場所データ点４６だけが、以下に記載のように評価される。いずれの例においても、例示的な実施形態においては、考慮又は評価される各場所データ点４６は、処理装置１６と関連付けられるか、もしくは処理装置１６によってアクセス可能な、例えばメモリ４７などのメモリ又は他の記憶装置に格納された待ち行列に配置される。次いで処理装置１６は、以下に記載の方法で、待ち行列内の各場所データ点４６を順番に評価する。

したがって例示的な実施形態において、処理装置１６は、評価される各場所データ点４６に関して、その場所データ点４６に対して距離が最も近い第２の表面モデル１５１上の点を特定するように構成される（ステップ２１２）。さらに詳細には、処理装置１６は、第１の表面モデル５１と第２の表面モデル１５１とを処理して、第１の表面モデル５１の評価された場所データ点４６に最も近い第２の表面モデル１５１上の点を決定し、特定するように構成される。第２の表面モデル１５１上の特定された点は、小面１５２の縁１５４上の点、小面１５２内に配置された点、又は測定点１４６（即ち、第２の表面モデル１５１の頂点）であってもよい。例示的な実施形態において、処理装置１６は、場所データ点４６と、縁１５４、小面１５２、及び測定点１４６、即ち第２の表面モデル１５１の頂点との間の距離を計算し、次いで場所データ点４６に最も近い点を決定することによって最も近い点を特定するように構成される。

第２の表面モデル１５１上の点が特定されると、処理装置１６は、特定された点にＥＰパラメータの値を関連付けるように構成される（ステップ２１４）。例示的な実施形態において、ＥＰパラメータの値は、例えば、米国特許第７，７７４，０５１号に記載されるような公知の補間技術又は補間スキームを使用して、特定された点と関連付けられてもよく、米国特許第７，７７４，０５１号の全開示は上記の参照により本明細書に組み込まれる。例えば、一例示的な補間スキームにおいて、特定された点が、小面１５２のうちの一つの内側にあると判定された場合は、特定された点と関連付けられるＥＰパラメータの値が、小面１５２を画定する頂点を構成する測定点１４６のそれぞれにおいて測定されたＥＰパラメータに基づいて、重心補間技術を使用して補間される。しかし、特定された点が、第２の表面モデル１５１の縁１５４の上に又はそれに非常に近接して位置する場合は、特定された点と関連付けられるＥＰパラメータの値は、対象の縁１５４を画定する２つの測定点１４６において測定されたそれぞれのＥＰパラメータの値から双線形で補間される。最終的に、特定された点が、測定点１４６に充分に近い（すなわち、第２の表面モデル１５１の他の縁１５４又は小面１５２のいずれよりも測定点１４６に近い）ことが判定された場合は、その測定点１４６において測定されたＥＰパラメータの値が、特定された点と関連付けられる。
別の例示的な実施形態において、図１２Ｂに例示されるように、場所データ点４６とＥＰパラメータの値を関連付ける前に、及び／又は、以下に説明する場所データ点４６に視覚インジケータを割り当てる前に、処理装置１６は、場所データ点４６と、それに対応する第２の表面モデル１５１上の特定された点との間の距離を評価するように構成される。さらに詳細には、処理装置１６は、所定の閾値距離を用いてプログラミングされてもよく、そして場所データ点４６と特定された点との間の距離を閾値距離と比較するように構成されてもよい（ステップ２１４）。例示的な実施形態において、距離が、閾値距離を超える（又は、別の実施形態においては、閾値距離以上である）場合には、特定された点にＥＰパラメータの値は関連付けられず、後述の視覚インジケータ割り当てプロセスにおいて、場所データ点には、視覚インジケータが割り当てられないか、又は初期設定の視覚インジケータが割り当てられる。次いで、評価又は考慮される次の場所データ点４６（すなわち、待ち行列における次の場所データ点）に対して、プロセスが繰り返される。評価又は考慮される場所データ点４６がこれ以上存在しない場合には、視覚インジケータ割り当てプロセスは終了する。あるいは、距離が閾値の距離よりも短い（又は別の実施形態においては、閾値の距離以下である）場合には、以下に記載のように、プロセスは続く。

例示的な実施形態において、閾値距離は、第１の幾何学表面モデル５１を構築するために使用するαの値の倍数である。例えば、一実施形態において、閾値の距離は、αの値に等しいが、別の例示的な実施形態においては、閾値の距離は２αである。いずれにしても、閾値の距離は、システム１０、特に処理装置１６のセットアップ（すなわち、システム１０の製造の間、又はシステム１０の初期化の間でかつ使用前）の一部として設定されてもよい。さらに、値は調整可能でなくてもよく、あるいは値は、例えば、ユーザインターフェース５３（図１に最も良く示される）を使用して、システム１０のユーザが調節可能であってもよい。

ＥＰパラメータの値が、第２の表面モデル１５１上の特定された点と関連付けられると、処理装置１６は、特定された点と関連付けられたＥＰパラメータの値に基づいて、そして特定のＥＰパラメータに対応する所定の視覚化スキームに従って、場所データ点４６に視覚インジケータを割り当てるように構成される（ステップ２１６）。さらに詳細には、例示的な実施形態において、処理装置１６は、マッピングされる特定のＥＰパラメータと多数の視覚化スキームのうちの一つを最初に関連付けるように構成される。例示的な視覚化スキームは、例えば、色分けスキーム、ボリュマイジングスキーム（ｖｏｌｕｍｉｚｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ）、テクスチャライジングスキーム（ｔｅｘｔｕｒｉｚｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ）、及び透光性スキームを含むが、これらには限定されない。

視覚化スキームのそれぞれが、関連付けられるＥＰパラメータの異なる値を表すために使用される複数の視覚インジケータを含む。例えば、色分け視覚化スキームがＥＰパラメータと関連付けられる場合には、一つの色が、ＥＰパラメータの最初の値又は値の範囲に割り当てられ、第２の色が、第２の値又は値の範囲に割り当てられるなどでもよい。同様に、同じ色の異なる色調、又は異なるグレースケールが、ＥＰパラメータの異なる値又は値の範囲に割り当てられてもよい。したがって、各視覚化スキームは、複数の視覚インジケータを備え、各インジケータは、視覚化スキームが関連付けられるＥＰパラメータの特定の値又は値の範囲に対応する。したがって、処理装置１６は、各視覚インジケータが、関連付けられるＥＰパラメータに対する値のうちの特定の値又は値の範囲と関連付けられるようにプログラムされる。さらに例示的な実施形態では、同じ視覚化スキームが、その時々で異なるＥＰパラメータに使用されてよいので、視覚化スキームが関連付けられ得る各ＥＰパラメータについて、視覚化スキームの視覚インジケータが、当該ＥＰパラメータに対応する値又は値の範囲に順番に関連付けるように、処理装置１６は構成されプログラミングされる。したがって、処理装置１６は、各視覚化スキームが、複数のＥＰパラメータに対して使用されることを可能にするように構成されてもよい。処理装置１６は、それぞれのＥＰパラメータ／視覚化スキームの関連が事前にプログラミングされてもよいし、又は、処理装置１６は、例えば、ユーザ入力デバイス５３から受信したユーザ入力に応答して関連を作成してもよい。

視覚化スキームがＥＰパラメータと関連付けられると、処理装置１６は、第２の表面モデル１５１上の特定された点と関連付けられるＥＰパラメータの値を評価し、関連付けられたＥＰパラメータの値に対応する視覚化スキームの視覚インジケータを場所データ点４６に割り当てるように構成される。さらに詳細には、処理装置１６は、例えば、視覚化スキームの視覚インジケータのどれが、ＥＰパラメータの値に対応するかを判定するために、ルックアップテーブルのＥＰパラメータの値を調べるように構成される。次いで処理装置１６は、場所データ点４６に視覚インジケータを割り当てるように構成される。したがって、視覚化スキームが色分けスキームである実施形態において、赤色が場所データ点４６に割り当てられてもよい。次いで、評価又は考慮される、第１の表面モデル５１の次の場所データ点４６（すなわち、待ち行列における次の場所データ点）に対して、このプロセスが繰り返される。待ち行列に他に場所データ点４６が存在しない場合には、プロセスは終了する。

図１２Ａに例示されるように、視覚インジケータが、第１の表面モデル５１の一つ以上の場所データ点４６に割り当てられると（又は視覚インジケータが場所データ点４６に割り当てられるたびに）、処理装置１６は、当該分野において周知のように、表面モデル５１上にＥＰマップをレンダリングする公知のコンピュータグラフィック技術を利用し、次いでシステム１０の表示デバイス４４を制御して、表面モデル５１上にマッピングされたＥＰパラメータに対応するＥＰ情報を用いて表面モデル５１を表示するように構成される（ステップ２１８）。図１５は、表面モデル５１上にレンダリングされた例示的又は代表的なＥＰマップを有する表面モデル５１の例を例示する。図１５は、例示的な表面モデル１５１と、ＥＰマップを生成するために使用される対応する測定点１４６との描写をさらに含むことに留意されたい。図１５に描かれた、表面モデル１５１と測定点１４６とは、図１３及び図１４に描かれたものには必ずしも対応せず、むしろ表面モデル５１上へのＥＰマップのレンダリングの例を単に例示するために提供されることが理解される。

例示的な実施形態において、上記のプロセスは、心構造全体（又は心構造の特定の所望の部分）の幾何学表面モデル（第１の表面モデル）が完成される前（すなわち、表面モデル５１が心構造全体又は心構造の所望の部分を表す前）に、ＥＰマップを構築するために行われてもよいことが理解される。むしろ、第２の表面モデル１５１が、第１の表面モデル５１に対応する心構造の領域に対して構築される限り、心構造のその領域に対応するＥＰ情報は、第１の表面モデル５１上にマッピングされることができ、それにより心構造の第１の表面モデル５１及びそれに対応するＥＰマップをリアルタイムで同時に構築することが可能となる。このように、各場所データ点４６及び／又は測定点１４６が、それぞれの第１の表面モデル５１及び第２の表面モデル１５１に加えられると、上記のプロセスは繰り返されて、心構造全体に対する第１の表面モデル５１及び／又はＥＰマップを再計算する必要なく、心構造の第１の表面モデル５１及び／又は心構造の第１の表面モデル５１に対応するＥＰマップを継続的に構築することができる。同様に、各場所データ点４６及び／又は測定点１４６が、それぞれの第１の表面モデル５１及び第２の表面モデル１５１に加えられると、上記のプロセスは繰り返されて、やはり心構造全体に対する第１の表面モデル５１及び／又はＥＰマップを再計算する必要なく、新しい場所データ点４６又は測定点１４６が獲得された心構造の領域に対応するＥＰマップ及び／又は第１の表面モデル５１の範囲又は部分を更新できる。

上記のシステム１０の構造に加えて、本開示の別の局面は、例えば、心構造などの解剖学的構造に対応するＥＰマップを構築するためのコンピュータで実施される方法であることが理解される。例示的な実施形態において、上記のように、システム１０のモデル構築システム１４、特にモデル構築システム１４の処理装置１６が、その方法を行うように構成される。しかし、簡単に上述されたように、他の実施形態において、処理装置１６は、その方法の全てではなく、一部を行うように構成される。例えば、例示的な実施形態において、処理装置１６は、第１の表面モデル５１及び第２の表面モデル１５１のうちの一方又は両方を構築又は生成するように構成されず、むしろ、別の構成要素から表面モデルを取得するように構成される。こうした実施形態においては、システム１０の一部又はシステム１０のモデル構築システム１４の一部である別の構成要素、あるいはシステム１０、特にシステム１０の処理装置１６と通信するように構成された別の構成要素が、方法の一部を行うように構成される。

図１２Ａを参照すると、例示的な実施形態において、方法は、最も一般的な形態で、心構造（又は心構造の少なくとも一部分）の幾何学表面モデル（第１の幾何学表面モデル）を取得するステップ１００と、幾何学表面モデル上に心構造に対応するＥＰ情報をマッピングするステップ２００とを含む。例示的な実施形態において、幾何学表面モデルは、心構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の場所データ点から構成される点群のアルファシェルを含む。

例示的な実施形態において、図５及び図１２Ａを参照すると、取得するステップ１００は、メモリもしくは記憶装置又は何らかの他の構成要素から幾何学表面モデルを獲得することを含む。別の例示的な実施形態において、取得するステップ１００は、幾何学表面モデルを構築することを含む。さらに詳細には、こうした実施形態において、取得するステップ１００は、一群の場所データ点及び／又はそのうちの個々の場所データ点を獲得するサブステップ１０２と、一群の場所データ点のアルファシェルを計算する別のサブステップ１０４とを含む。例示的な実施形態において、取得するステップ１００は、単体の表面モデルを生成するためにサブステップ１０４において計算されたアルファシェルを処理するサブステップ１０６をさらに含む。

引き続き図１２Ａを参照すると、マッピングするステップ２００は、複数のサブステップを含んでもよい。例示的な実施形態において、マッピングするステップ２００は、心構造（又は心構造の少なくとも一部分）の表面モデル（第２の表面モデル）を取得するサブステップ２０１を含む。ステップ１００に関して上述された幾何学表面モデルと同様に、例示的な実施形態において、第２の表面モデルは、ＥＰパラメータの測定が行われた、心構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の測定点から構成される点群のアルファシェルを含む。取得するサブステップ２０１は、メモリもしくは記憶装置又は何らかの他の構成要素から表面モデルを獲得することを含んでもよく、又は表面モデルを構築することを含んでもよい。

さらに詳細には、表面モデルが構築される実施形態において、取得するステップ２０１は、心構造の表面からＥＰ情報を獲得するステップ２０２と、ＥＰ情報が獲得された、心構造の表面上の場所を特定することによって、一群の測定点及び／又はそのうちの個々の測定点を獲得するステップ２０４と、一群の測定点のアルファシェルを計算するステップ２０６とを含む。例示的な実施形態において、サブステップ２０１は、単体の表面モデルを生成するために、ステップ２０６において計算されたアルファシェルを処理するステップ２０８をさらに含む。

マッピングするステップ２００は、第１の表面モデルの場所データ点のうちの一つ以上を評価し、評価された場所データ点のうちの一つ以上に視覚インジケータを割り当てるサブステップ２１０をさらに含んでもよい。例示的な実施形態において、サブステップ２１０は、場所データ点に最も近い、第２の表面モデル上の点を特定するために場所データ点を評価するステップ２１２を含む。さらに詳細には、評価するステップ２１２は、評価される場所データ点に最も近い、第２の表面モデル上の点を特定するために、第１の表面モデルと第２の表面モデルとを処理することを含んでもよい。上記のように、特定された点は、第２の表面モデルの小面又は縁上の点を含んでもよく、又は第２の表面モデルの測定点（頂点）を含んでもよい。

第２の表面モデル上の点が、評価される場所データ点に対して特定されると、サブステップ２１０は、特定された点と測定されたＥＰパラメータの値を関連付けるステップ２１４をさらに含んでもよい。関連付けるステップ２１４は、（ｉ）複数のＥＰパラメータの測定に基づいてＥＰの値を補間すること、又は（ｉｉ）特定された点と、測定点のうちの一つにおいて測定されたＥＰパラメータの値を相関させることによって、特定された点と関連付けられるＥＰパラメータの値を決定することを含んでもよい。

いずれにしても、ＥＰパラメータの値が、第２の表面モデル上の特定された点と関連付けられると、サブステップ２１０は、特定された点と関連付けられるＥＰパラメータの値に基づいて、そしてＥＰパラメータに対応する視覚化スキームに従って、評価される場所データ点に視覚インジケータを割り当てるステップ２１６を含む。一例示的な実施形態において、ＥＰパラメータに対応する視覚化スキームは、色分け視覚化スキームであり、割り当てるステップ２１６は、評価された場所データ点に色の形態で視覚インジケータを割り当てることを含む。

例示的な実施形態において、上記の評価するステップ２１２は、評価された場所データ点と第２の表面モデル上の特定された点との間の距離を計算するサブステップをさらに含んでもよい。評価するステップ２１２は、所定の閾値の距離と計算された距離を比較することをさらに含んでもよい。こうした実施形態において、割り当てるステップ２１６は、計算された距離が閾値の距離よりも短い（又は、別の例示的な実施形態においては、閾値の距離以下である）場合にのみ、評価された場所データ点に視覚インジケータを割り当てることを含んでもよい。あるいは、計算された距離が、閾値の距離を超える（又は、別の例示的な実施形態において、閾値の距離以下である）ときには、初期設定の視覚インジケータが、評価された場所データ点に割り当てられてもよい。

例示的な実施形態において、一つ以上の視覚インジケータが、一つ以上の対応する場所データ点に割り当てられると、マッピングするステップ２００は、第１の表面モデルを、その上に配置された、割り当てられた視覚インジケータを用いて表示するステップ２１８を含む。

システム１０に関して、先に詳述された追加の機能、ならびにモデル構築システム１４、及び特にモデル構築システム１４の処理装置１６もまた、発明の方法の一部であってもよいことが理解される。したがって、こうした機能が方法に関して明示的に記載されていない範囲において、機能に関する上記の説明はここに参照により組み込まれる。

上述のような、モデル構築システム１４、及び特に処理装置１６は、関連付けられるメモリに格納された事前にプログラミングされた命令を実行できる、当該分野において公知の従来の処理装置を含んでもよく、事前プログラミングされた命令は全て本明細書に記載された機能に従って行うものであることが理解されるべきである。本発明の実施形態の方法のステップを含むがそれらには限定されない、本明細書に記載された方法は、好適な実施形態においてプログラミングされ、結果として生じるソフトウェアは、関連付けられるメモリに格納され、またそのように記載される場合においては、こうした方法を行うための手段を構成してもよいことが企図される。上記の可能にする記載を鑑みると、ソフトウェアでの本発明の実装は、当業者によるプログラミング技術の日常的な利用を必要とするにすぎない。こうしたシステムはさらに、ソフトウェアを格納でき、かつ動的に作り出されたデータ及び／又は信号の格納及び処理を可能にできるような、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性及び揮発性（修正可能）のメモリの組み合わせの全てを有する種類のものであってもよい。

特定の実施形態のみを、ある程度詳細に上述したが、当業者は、本開示の範囲を逸脱することなく、開示された実施形態に対して様々な変更を行える。結合に関する言及（例えば、添付された、結合された、接続された、など）は広く解釈され、要素の接続間の中間の部材や、要素間の相対的な動きを含んでもよい。したがって、結合に関する言及は、その２つの要素が直接的に接続／結合され、互いに固定した関係にあることを必ずしも暗示しない。さらに、電気的に接続される、通信するという用語は、有線接続及び有線通信と無線接続及び無線通信との両方を含むように広く解釈されることを意図する。上記の説明に含まれる、又は添付の図面に示された全ての事項は、単なる例示として解釈され、限定として解釈されないことが意図される。詳細又は構造の変更が、添付の特許請求の範囲に定義される本発明を逸脱することなく行われてもよい。

Claims (17)

1. 解剖学的構造に対応する電気生理学（ＥＰ）マップを構築するためのシステムの処理装置の作動方法であって、
   前記解剖学的構造の少なくとも一部の第１の表面モデルであって、前記解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の場所データ点で構成される第１の点群に適用されたアルファシェイプ法によって生成されたアルファシェルを含む第１の表面モデルを取得するステップと、
   前記解剖学的構造の少なくとも一部の第２の表面モデルであって、ＥＰパラメータの測定が行われた前記解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の測定点で構成される第２の点群に適用されたアルファシェイプ法によって生成されたアルファシェルを含む第２の表面モデルを取得するステップと、
   前記場所データ点のうちの少なくとも一つに関して、前記場所データ点への距離が最も近い前記第２の表面モデル上の点を特定するために、前記第１の表面モデルと前記第２の表面モデルとを処理するステップであって、当該特定された点が、それに関連付けられた前記ＥＰパラメータの値を有するステップと、
   前記第２の表面モデル上の前記特定された点に関連付けられた前記ＥＰパラメータの値に基づいて、及び、前記ＥＰパラメータに対応する視覚化スキームに従って、前記場所データ点に視覚インジケータを割り当てるステップと、
   を含む作動方法。
2. 前記第２の表面モデル上の前記特定された点に前記ＥＰパラメータの値を関連付けるステップをさらに含み、当該関連付けるステップは、
   複数のＥＰパラメータの測定に基づいて、前記ＥＰパラメータの値を補間するステップと、
   前記第２の表面モデル上の前記特定された点に、前記測定点のうちの一つで行われたＥＰパラメータの測定に対応する値を関連付けるステップと、
   の一方を含む請求項１に記載の作動方法。
3. 前記視覚化スキームは、色分けスキームであり、前記割り当てるステップは、前記場所データ点に色の形態で視覚インジケータを割り当てることを含む請求項１又は２に記載の作動方法。
4. 前記第１の表面モデルを取得するステップは、前記第１の表面モデルを構築するステップを含み、当該構築するステップは、
   前記第１の点群を構成する前記複数の場所データ点を獲得することと、
   前記第１の点群にアルファシェイプ法を適用して前記アルファシェルを計算することと、を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の作動方法。
5. 前記構築するステップは、前記アルファシェルを処理して、単体の表面モデルを生成することを含む請求項４に記載の作動方法。
6. 前記第２の表面モデルを取得するステップは、前記第２の表面モデルを構築するステップを含み、当該構築するステップは、
   前記第２の点群を形成する前記複数の測定点を獲得することと、
   前記第２の点群にアルファシェイプ法を適用して前記アルファシェルを計算することと、を含む請求項１から５のいずれか一項に記載の作動方法。
7. 前記構築するステップは、前記アルファシェルを処理して、単体の表面モデルを生成することを含む請求項６に記載の作動方法。
8. 前記場所データ点と前記第２の表面モデル上の前記特定された点との間の距離を計算するステップをさらに含み、
   前記割り当てるステップは、前記計算された距離が所定の閾値距離の範囲内であるときに、前記場所データ点に前記視覚インジケータを割り当てることを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の作動方法。
9. 前記システムの表示デバイスを制御して、前記第１の表面モデルを、当該第１の表面モデル上に配置された前記視覚インジケータを用いて表示するステップをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の作動方法。
10. 前記解剖学的構造の少なくとも一部の第１の表面モデルを取得するステップは、前記アルファシェルを計算するために第１の点群にアルファシェイプ法を適用することによって、前記解剖学的構造の少なくとも一部の第１の表面モデルを生成するステップを含み、
    前記解剖学的構造の少なくとも一部の第２の表面モデルを取得するステップは、前記アルファシェルを計算するために第２の点群にアルファシェイプ法を適用することによって、前記解剖学的構造の少なくとも一部の第２の表面モデルを生成するステップを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の作動方法。
11. 前記第１の表面モデルを生成するステップは、第１のアルファの値を使用して、前記第１の点群にアルファシェイプ法を適用することを含み、
    前記第２の表面モデルを生成するステップは、前記第１のアルファの値とは異なる第２のアルファの値を使用して、前記第２の点群にアルファシェイプ法を適用することを含む、請求項１０に記載の作動方法。
12. 前記第１の表面モデルを生成するステップと前記第２の表面モデルを生成する前記ステップとは同時に行われる、請求項１０又は１１からに記載の作動方法。
13. 電気生理学（ＥＰ）マップを構築するためのシステムであって、
    処理装置を備え、該処理装置は、
    前記解剖学的構造の少なくとも一部の第１の表面モデルであって、前記解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の場所データ点で構成される第１の点群に適用されたアルファシェイプ法によって生成されたアルファシェルを含む第１の表面モデルを取得する処理と、
    前記解剖学的構造の少なくとも一部の第２の表面モデルであって、ＥＰパラメータの測定が行われた前記解剖学的構造の表面上のそれぞれの場所に対応する複数の測定点で構成される第２の点群に適用されたアルファシェイプ法によって生成されたアルファシェルを含む第２の表面モデルを取得する処理と、
    前記場所データ点のうちの少なくとも一つに関して、前記場所データ点への距離が最も近い前記第２の表面モデル上の点を特定する処理であって、前記特定された点が、それに関連付けられた前記ＥＰパラメータの値を有する処理と、
    前記第２の表面モデル上の前記特定された点に関連付けられた前記ＥＰパラメータの値に基づいて、及び、前記ＥＰパラメータに対応する視覚化スキームに従って、前記場所データ点に視覚インジケータを割り当てる処理と、
    を実行するように構成されたシステム。
14. 前記処理装置は、
    複数のＥＰパラメータの測定に基づいて、前記ＥＰパラメータの値を補間する処理と、
    前記第２の表面モデル上の前記特定された点に、前記測定点のうちの一つにおいて行われたＥＰパラメータの測定に対応する値を関連付ける処理と、
    の一方によって、前記第２の表面モデル上の前記特定された点に前記ＥＰパラメータの値を関連付ける処理をさらに実行するように構成された、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記処理装置は、
    前記第１の点群を構成する前記複数の場所データ点を獲得することと、
    前記第１の点群にアルファシェイプ法を適用して前記アルファシェルを計算することと、によって前記第１の表面モデルを取得するように構成された、請求項１３又は１４に記載のシステム。
16. 前記処理装置は、
    前記第２の点群を構成する前記複数の測定点を獲得することと、
    前記第２の点群にアルファシェイプ法を適用して前記アルファシェルを計算することと、によって前記第２の表面モデルを取得するように構成された、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 表示デバイスをさらに備え、前記処理装置は前記表示デバイスを制御して、前記第１の表面モデルを、該第１の表面上に配置された前記視覚インジケータを用いて表示するように構成された、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のシステム。

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