JP5647251B2 - 血管インターベンション手術のための正確な位置決め - Google Patents

Description

本発明は血管インターベンション手術のための正確な位置決めに関し、特に血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための方法、血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための医用画像システム、及び血管インターベンション手術のための正確な位置決めのためのカテーテル検査室システムに関する。

血管インターベンション手術は、次のステップの前に血管内部に装置を位置付けるタスクを有することが多い。例えば、ステントは配置前に血管内部に位置付けられなければならないかもしれない。別の例として、経皮的大動脈弁置換インターベンション（ＰＡＶ置換術）において、埋め込み型装置、言い換えれば人工心臓弁置換が、例えば配置前に蛍光透視下で位置付けられる。ＰＡＶにおいて、この位置決めを達成するために、ＰＡＶ配置のための最適投影を決定するために造影剤を用いる超大動脈造影法が実行される。例えば、フレームが手動選択され、保存され、後に埋め込み前参照画像として使用される。しかし心臓専門医若しくは心臓外科医は、又は他の血管インターベンションの場合は外科医若しくは他の臨床職員は、インターベンション中に取得される蛍光画像、言い換えればライブ蛍光画像と、参照画像からの情報を常に頭の中で統合させなければならないことが示されている。この頭の中での処理はミスを生じやすく、位置決めを細心の注意を要する骨の折れる作業にする。さらなる欠点として、呼吸及び心臓の鼓動の動きはこの頭の中での統合操作をより複雑にする。このように、心臓専門医若しくは心臓外科医は、例えば自分の想像力を用いて術中にライブで取得しながら蛍光画像と参照画像からの情報を結び付けなければならないため、手動取得した参照画像はわずかなサポートにしかならない。

本発明は、血管インターベンション中によりよい情報を心臓専門医若しくは外科医に提供することを目指す。

目的は、血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための医用画像装置、及び血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための方法、並びに独立クレームにかかるＸ線画像システムとカテーテル検査室システムによって達成され得る。

一実施形態例において、以下のステップを有する血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための方法が提供される。まず、注入された造影剤で血管関心領域の少なくとも１つのＸ線画像が取得される。さらに、少なくとも１つの取得画像内で血管情報データが識別される。そして、少なくとも１つの取得画像中の血管関心領域中の血管の第１の石灰化特徴が検出される。さらに、血管情報データと検出された石灰化特徴を用いて血管表現が生成される。さらに、血管関心領域の少なくとも１つの現在の蛍光透視画像が取得される。そして、少なくとも１つの現在の蛍光透視画像中の血管関心領域中の血管の第２の石灰化特徴が検出され、第２の石灰化特徴は第１の石灰化特徴に対応する。さらに、血管表現が蛍光透視画像とレジストレーションされ、石灰化特徴がレジストレーションのために使用される。そして、血管表現を少なくとも１つの蛍光透視画像と合成することによって合成画像が生成される。さらに、合成画像がディスプレイ上に表示される。

"対応する"という語は、画像のうちの１つにおける特徴が画像のうちのもう１つにおける同じ特徴に対応することを意味する。単純に言えば、第１及び第２の石灰化特徴は同じ石灰化特徴であり、ただし異なる画像中にある。勿論、第１及び第２の石灰化特徴という語は各々１つ以上の石灰化特徴を有することができる。

検出された石灰化特徴に基づいてレジストレーションを行うことは、インターベンション器具などの付加的な特徴がレジストレーションプロセスのために提供される必要がないという利点を提供する。さらに、血管ボリューム内部の器具の考えられる運動に起因する不正確な若しくは誤った配置につながる、レジストレーションのために使用される大きな血管の内部のインターベンション器具の欠点がこのようにして防止される。

本発明にかかる方法は、人工レジストレーションランドマークなしに正確なレジストレーションを画像に提供し、その結果は画像上で容易に見られる。石灰化特徴若しくはスポットがリアルタイム画像中でマスクされる場合、提案されるレジストレーション法が本当に関与するかどうか決定することができる。

"正確な位置決め"という語は、正確な位置決めを助ける特徴をあらわし、これは通常は局所的な正確なタスクである。しかし本発明にかかる正確な位置決めは装置ステアリングのためにも使用されることができ、これは通常はロードマッピングという語でサポートされ、この語はライブ非造影画像への血管マスクの重ね合わせをあらわす。

一実施形態例によれば、石灰化特徴は２つの画像をリンクするためのランドマークとして決定される。

一実施形態例によれば、各々第１及び第２の石灰化特徴を検出するステップは、各画像データ内の石灰化特徴の位置を特定するステップを有する。

一実施形態例によれば、画像は２Ｄ画像データだけでなく３Ｄ画像データも有することができる。言い換えれば、血管関心領域の３Ｄ画像データも、ライブ若しくは現在の状況の３Ｄ画像データ若しくは２Ｄ画像データにレジストレーションされることができる。

一実施形態例によれば、３ＤはＣＴスキャナデータ若しくはＣアームＣＴデータなどのインターベンション前／周辺３Ｄデータを有し、該データは例えば血管情報データを識別するため、第１の石灰化特徴を検出するため、及び血管表現取得を生成するために使用される。

それらのデータにおいて、大動脈基部が場合によっては石灰化特徴と一緒にセグメント化若しくは強調されることができ、それらの操作の結果は上記の検出／トラッキング及びレジストレーションジョブを容易にするために使用されることができる。

一実施形態例によれば、現在の蛍光透視画像は血管内に挿入されるプロテーゼで取得される。

一実施形態例によれば、注入された造影剤で関心領域の画像のシーケンスを取得するステップと、次のステップのために最適なコントラストを持つ画像を選択するステップとを有する方法が提供される。

一実施形態例によれば、造影フェーズの画像を有し、非造影フェーズの画像を有する画像のシーケンスが取得される。シーケンスの画像は造影剤がなくなり始めるまでトラックされる。石灰化特徴はシーケンスのトラック画像上で見えるようになると識別される。輪郭をリンクする空間関係がトラッキングフェーズ中に記録され、石灰化特徴に適用される。

一実施形態例によれば、輪郭をリンクする空間関係がトラッキング法で石灰化特徴に適用される方法が提供される。

一実施形態例によれば、石灰化特徴が見えないように血管が注入された造影剤で満たされる画像を有し、石灰化特徴が見えるように血管が注入された造影剤であまり満たされない画像を有する、画像のシーケンスが取得される。シーケンスの画像は造影剤がなくなり始めるまでバックトラックされる。石灰化特徴はシーケンスのバックトラック画像上で見えるようになると識別される。輪郭をリンクする空間関係がバックトラッキングフェーズ中に記録され、フォワードトラッキング法で石灰化特徴に適用される。

これは、石灰化特徴が参照画像中で事実上見えない可能性があるほど血管が造影剤で十分に満たされる場合においても、参照画像中の石灰化特徴の検出を提供する。

一実施形態例によれば、少なくとも１つの画像においてバックグラウンドを推定するステップと、第１の石灰化特徴を検出する前にＤＳＡ（デジタル減算血管造影）を実行することによって画像からバックグラウンドを減算するステップとを有する方法が提供される。

一実施形態例によれば、３Ｄインターベンション前／周辺データが、血管情報データを識別するステップ、第１の石灰化特徴を検出するステップ、及び血管表現取得を生成するステップのために使用される方法が提供される。一実施形態例によれば、少なくとも１つの現在の蛍光透視画像はライブ画像のシーケンスを有する。

さらなる実施形態例によれば、関心のある血管は大動脈である。

一実施形態例によれば、血管造影図は大動脈造影図である。

さらなる実施形態例によれば、大動脈造影図に代替的に若しくは付加的に、３Ｄ画像データボリュームが使用され、大動脈がセグメント化され、石灰化特徴若しくは石灰化領域が識別される。

一実施形態例によれば、石灰化特徴は大動脈の輪郭内の石灰化スポットである。

例えば、石灰化スポットは大動脈基部にある。

一実施形態例によれば、挿入されるプロテーゼは人工心臓弁装置である。

一実施形態例によれば、取得は大動脈基部の３Ｄ画像を取得するステップを有する。

例えば、３Ｄ画像は３ＤＲＸなどのＣＴ若しくはＣアームＣＴによって取得される。

一実施形態例によれば、合成画像を生成するステップは、参照画像をライブ画像と空間対応させるような幾何学変換を有する。

一実施形態例によれば、３Ｄデータが使用される。３Ｄデータ上で血管表現が識別若しくは位置特定される。そしてこの血管表現はインターベンション造影剤充填２Ｄ画像とレジストレーションされる。そして２Ｄ画像において利用可能な石灰化が識別される。石灰化は２Ｄ造影画像中に見られるように血管にさらにリンクされる。そして、３Ｄデータが注入２Ｄ画像とレジストレーションされ、２Ｄ注入画像は石灰化位置にリンクされるので、最終的な３Ｄモデル‐ライブ画像レジストレーションが達成され得る。

しかしながら、３Ｄデータは血管表現を得るために使用されることができるが、石灰化、血管候補選択、血管候補検出若しくは血管候補トラッキングを助けるためにも使用されることができるという利点を持つ。

本発明の目的はまた、少なくとも１つのＸ線画像取得装置と、データ処理ユニットと、表示装置とを有する血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための医用画像システムでも達成され得る。Ｘ線画像取得装置は、注入された造影剤で血管関心領域の少なくとも１つのＸ線画像を取得し、血管関心領域の少なくとも１つの現在の蛍光透視画像を取得するように構成される。データ処理ユニットは少なくとも１つの取得画像内の血管情報データを識別するように構成される。データ処理ユニットはまた、少なくとも１つの取得画像中の血管関心領域中の血管の第１の石灰化特徴を検出し、血管情報データと検出された石灰化特徴とを用いて血管表現を生成するように構成される。データ処理ユニットはまた、少なくとも１つの現在の蛍光透視画像中の血管関心領域中の血管の第２の石灰化特徴を検出するようにも構成され、第２の石灰化特徴は第１の石灰化特徴に対応し、血管表現を蛍光透視画像とレジストレーションするようにも構成され、石灰化特徴はレジストレーションのために使用される。データ処理ユニットはまた、少なくとも１つの蛍光透視画像と血管表現を合成することによって合成画像を生成するようにも構成される。表示装置は合成画像を表示するように構成される。

一実施形態例によれば、石灰化特徴は２つの画像をリンクするためのランドマークとして決定される。

例えば、画像は２Ｄ画像データだけでなく３Ｄ画像データも有することができる。言い換えれば、血管関心領域の３Ｄ画像データも、ライブ若しくは現在の状況の３Ｄ画像データ若しくは２Ｄ画像データにレジストレーションされることができる。

一実施形態例によれば、現在の蛍光透視画像は血管内に挿入されるプロテーゼで取得される。

一実施形態例によれば、Ｘ線画像取得装置は、注入された造影剤で関心領域の画像のシーケンスを取得するように構成され、データ処理ユニットは最適なコントラストを持つ画像を選択するように構成される。

一実施形態例によれば、Ｘ線画像取得装置は、造影フェーズの画像を有し、非造影フェーズの画像を有する画像のシーケンスを取得するように構成される。データ処理ユニットは非造影フェーズにおいて石灰化特徴が見えるまでシーケンスの画像をトラックし、造影フェーズにおける取得画像に対応する血管情報データに関して石灰化特徴を位置付けるように構成される。データ処理ユニットはまた、トラッキングフェーズ中に輪郭をリンクする空間関係を記録し、空間関係を石灰化特徴に適用するようにも構成される。

一実施形態例によれば、データ処理ユニットはまた、トラッキング法で石灰化特徴に空間関係を適用するようにも構成される。

一実施形態例によれば、Ｘ線画像取得装置は、石灰化特徴が見えないように血管が注入された造影剤で満たされる画像を有し、石灰化特徴が見えるように血管が注入された造影剤であまり満たされない画像を有する、画像のシーケンスを取得するように構成される。データ処理ユニットは造影剤がなくなり始めるまでシーケンスの画像をトラックし、石灰化特徴がシーケンスのトラック画像上で見えるようになると識別するように構成される。データ処理ユニットはバックトラッキングフェーズ中に輪郭をリンクする空間関係を記録し、フォワードトラッキング法で石灰化特徴に空間関係を適用するように構成される。

一実施形態例によれば、データ処理ユニットは少なくとも１つの画像中のバックグラウンドを推定し、第１の石灰化特徴を検出する前にデジタル減算血管造影（ＤＳＡ）を実行することによって画像からバックグラウンドを減算するように構成される。

一実施形態例によれば、Ｘ線画像取得装置はライブ画像のシーケンスを取得するように構成される。

一実施形態例によれば、関心のある血管は大動脈である。

一実施形態例によれば、データ処理ユニットは血管造影図として大動脈造影図を取得するように構成される。

一実施形態例によれば、データ処理ユニットは石灰化特徴をあらわす大動脈の輪郭上の石灰化スポットを検出するように構成される。

例えば、石灰化スポットは大動脈基部にある。

一実施形態例によれば、挿入されるプロテーゼは人工心臓弁装置である。

一実施形態例によれば、少なくとも１つのＸ線画像取得装置は大動脈基部の３Ｄ画像を取得するように構成される。

例えば、３Ｄ画像は例えば大動脈などの血管のＣＴ若しくは３ＤＲＸによって取得される。

一実施形態例によれば、データ処理ユニットは参照画像をライブ画像と空間対応させるように実行される幾何学変換によって合成画像を生成するように構成される。

例えば、幾何学変換は合成血管表現若しくはモデルをライブ画像に重ね合わせるために適用される。

目的はまた前述の実施形態のうちの１つにかかる装置を持つＸ線画像システムによっても達成され得る。

目的はまた前述の実施形態のうちの１つにかかる装置を持つカテーテル検査室システムによっても達成され得る。

本発明の別の実施形態例において、適切なシステム上で前述の実施形態のうちの１つにかかる方法の方法ステップを実行するように構成されることを特徴とするコンピュータプログラム若しくはコンピュータプログラム要素が提供される。

従ってコンピュータプログラム要素はコンピュータユニット上に保存され得、これもまた本発明の一実施形態の一部であり得る。このコンピュータユニットは上記方法のステップを実行するように、又は実行を誘導するように構成され得る。さらに、これは上記装置の構成部品を操作するように構成され得る。コンピュータユニットは自動的に動作するか、及び／又はユーザの命令を実行するように構成されることができる。コンピュータプログラムはデータプロセッサのワーキングメモリにロードされ得る。従ってデータプロセッサは本発明の方法を実行するように装備され得る。

本発明のこの実施形態例は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートによって既存プログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方をカバーする。

さらに、コンピュータプログラム要素は上記方法の一実施形態例の手順を満たすために必要な全ステップを提供することができてもよい。

本発明のさらなる実施形態例によれば、ＣＤ‐ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体は前節で記載されたコンピュータプログラム要素をそこに保存する。

しかしながら、コンピュータプログラムはまたワールドワイドウェブなどのネットワーク上でも提示され得、こうしたネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされることができる。本発明のさらなる実施形態例によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードに利用可能にするための媒体が提供され、コンピュータプログラム要素は本発明の前記実施形態のうちの１つにかかる方法を実行するように構成される。

本発明の実施形態は異なる主題に関して記載されることが留意されなければならない。特に、一部の実施形態は方法タイプクレームに関して記載されるが、一方他の実施形態は装置タイプクレームに関して記載される。しかしながら、当業者は上記及び下記の記載から、他に通知されない限り、１タイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴間の任意の組み合わせもまた本願とともに開示されるとみなされることを推測する。しかしながら、全特徴が組み合わされることができ、特徴の単純加算を超える相乗効果を提供する。

本発明の上記態様及びさらなる態様、特徴、利点は、以下に記載される実施形態例からも導き出されることができ、実施形態例を参照して説明されるが、本発明はそれに限定されない。本発明は図面を参照して以下により詳細に記載される。

血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための、カテーテル検査室で使用するためのＸ線画像システムを示す。 本発明にかかる方法ステップを概略的に記載する。 図２の方法の別の実施形態を概略的に示す。 大動脈の構造を概略的に示す。 血管治療のための一実施例として対象のカテーテル法を概略的に示す。 本発明にかかる注入画像を概略的に示す。 本発明にかかる蛍光透視画像を概略的に示す。 本発明にかかる合成画像を概略的に示す。 大動脈造影図における注入画像を概略的に示す。 大動脈造影図における非注入画像を概略的に示す。 非注入画像から注入画像への石灰化のトラッキングの一実施形態例を示す。 非注入画像から注入画像への石灰化のトラッキングの一実施形態例を示す。 大動脈弁平面と中心軸の識別を示す。 平面及び中心軸対トラックされた石灰化の変換を示す。 トラックされた石灰化に基づく蛍光画像から変換されレジストレーションされた平面及び中心軸を示す。 図６の図面の写真画像を示す。 図７の図面の写真画像を示す。 図８の図面の写真画像を示す。 図９の図面の写真画像を示す。 図１０の図面の写真画像を示す。 図１１の図面の写真画像を示す。 図１２の図面の写真画像を示す。 図１３の図面の写真画像を示す。 図１４の図面の写真画像を示す。 図１５の図面の写真画像を示す。

図１は心臓弁置換のための正確な位置決めのための検査装置を持つカテーテル検査室において使用するためのＸ線画像システム１０を概略的に示す。検査装置はＸ線放射を発生させるために設けられるＸ線放射線源１２を持つＸ線画像取得装置を有する。検査対象を受けるためにテーブル１４が設けられる。さらに、Ｘ線画像検出モジュール１６がＸ線放射線源１２の反対側に位置し、すなわち放射線手順中、被験者はＸ線放射線源１２と検出モジュール１６の間に位置する。後者はデータ処理ユニット若しくは計算ユニット１８にデータを送信し、これは検出モジュール１６と放射線源１２の両方に接続される。計算ユニット１８はカテーテル検査室内の空間を節約するためにテーブル１４の下に位置する。勿論、これは異なる部屋など、異なる場所に位置することもできる。さらに表示装置２０がテーブル１４の近くに配置され、Ｘ線画像システムを操作する人、すなわち心臓専門医若しくは心臓外科医などの臨床医に情報を表示する。好適には表示装置２０は検査状況に応じて個々の調節を可能にするために可動式に取り付けられる。また、インターフェースユニット２２がユーザによって情報を入力するために構成される。基本的に、画像検出モジュール１６は被験者をＸ線放射にさらすことによって画像を生成し、該画像はデータ処理ユニット１８においてさらに処理される。いわゆるＣ型Ｘ線画像取得装置の実施例が示されることが留意される。勿論、本発明は他の種類のＸ線画像取得装置にも関する。本発明にかかる手順は以下により詳細に記載される。

図２は本発明にかかるステップのフローチャートを概略的に示す。第１の取得ステップ２４において、血管関心領域の少なくとも１つのＸ線画像が注入された造影剤で取得される。識別ステップ２６において、少なくとも１つの取得画像内の血管情報データが識別される。第１の検出ステップ２８において、血管関心領域内の血管の第１の石灰化特徴が少なくとも１つの取得画像中で検出される。さらに、生成ステップ３０において、血管表現が血管情報データと検出された石灰化特徴とを用いて生成される。さらに、第２の取得ステップ３２において、少なくとも１つの現在の蛍光透視画像が血管関心領域について取得される。そして、第２の検出ステップ３４において、血管の第２の石灰化特徴が少なくとも１つの現在の蛍光透視画像中の血管関心領域内で検出され、第２の石灰化特徴は第１の石灰化特徴に対応する。

言い換えれば、第１及び第２の石灰化特徴は同じ石灰化特徴であり、ただし異なる画像中にある。勿論、第１及び第２の石灰化特徴という語は各々１つ以上の石灰化特徴を有することができる。

レジストレーションステップ３６において、血管表現が蛍光透視画像とレジストレーションされ、石灰化特徴はレジストレーションステップ３６のために使用される。さらに、生成ステップ３８において、血管表現を少なくとも１つの蛍光透視画像と合成することによって合成画像が生成される。そして、表示ステップ４０において、合成画像が例えばディスプレイ２０などのディスプレイ上に表示される。

一実施形態例によれば、血管表現は血管の生成モデルである。

一実施形態例によれば、ＰＡＶの場合、モデルは例えば弁尖平面の画像平面内の投影、及び例えば弁の中心軸の（画像平面内の）投影を含む簡易表現によって構成されることもできる。

一般的に、血管表現は装置の正確な配置のために十分な情報を与えるものでなければならず、合成画像を過剰な情報でいっぱいにすることを避け、インターベンショナリストを混乱させることを避けるように十分に単純でなければならない。

ＰＡＶの場合、プロテーゼ角度及び挿入範囲が正確に制御されるべきである。角度はプロテーゼの回転軸を弁中心軸に平行に向けることによって制御されることができる。挿入範囲は弁尖平面に対して弁中心を位置付けることによって制御されることができる。

一実施形態例によれば、第１の取得ステップ２４は注入された造影剤で関心領域の画像のシーケンスを取得するステップと、次のステップのために最適なコントラストを持つ画像を選択するステップとを有し、この実施形態は図２にはさらに示されない。

図３に示す一実施形態例によれば、注入された造影剤で血管が満たされ、石灰化特徴を見えなくする可能性がある画像を有し、石灰化特徴が見えるように注入された造影剤で血管があまり満たされない画像を有する、画像のシーケンスが取得される。このプロセスは大動脈造影１１２とも称される。さらに、検出ステップ１１４において、参照画像中の一定数の大動脈基部候補輪郭若しくは選択輪郭が時間ｔ_０において検出される。好適には、このステップを難し過ぎないようにする候補若しくは選択が使用される。３Ｄデータが関係するとき、それらは候補発見のために使用されることができる。

候補輪郭のさらなるトラッキングステップ１１６において、シーケンスの画像は造影剤がなくなり始めるまでトラックされる。

このトラッキングは因果的に（つまり増加する画像時刻に沿って）又は非因果的に（つまり減少する時刻に沿って）起こることができる。

これは時間トラック上のある時点において起こり、この時間はｔ_１とあらわされる。トラッキングフェーズ中に輪郭をリンクする全空間関係が記録される（図３にはさらに示さない）。

さらに、例えばフィルタリング及びヒストグラム法を用いて、時間軸に沿った造影剤量のモニタリングにより、時間ｔ_１における造影剤が消えていく瞬間に対して決定ステップ１１８が実行される。

さらに、識別ステップ１２０において、時間ｔ_１において、候補輪郭に近い石灰化候補スポット、若しくは言い換えれば石灰化特徴が識別され、相似運動で外見的にアニメーション化される。勿論、この運動は、例えばハイパーペーシングの場合など、振動を含み得る。時間ｔ_１において石灰化スポットが見え始めるが、候補輪郭はそのフレームに至るまでなおトラック可能であることが留意されなければならない。

さらに、リバーストラッキングステップ１２２において、輪郭をリンクする空間関係が、例えばフォワードトラッキング法で石灰化特徴に適用される。

この理由は以下に記載される。輪郭はｔ_０からｔ_１までトラックされているため、及び時間ｔ_１における石灰化候補スポットはｔ_１候補輪郭に関して位置特定されることができるため、ｔ_１における見える候補と、ｔ_０におけるそれらの隠れた対応物との間の空間関係を決定することが可能であり、そのためリバーストラッキングという語が使用される。しかしながら、これは時間ｔ_０における参照大動脈造影図に対するランドマークのセットＳ_Ａ（ｔ_０）の定義も可能にする。

従って、リバーストラッキングステップ１２２の後、決定ステップ１２４において、ランドマークＳ_Ａ（ｔ_０）が決定される。本発明によれば、上記と同じようなステップは例えば蛍光ライブ画像において再現されることができる。

図３に示す実施形態例によれば、血管関心領域の少なくとも１つの現在の蛍光透視画像が取得ステップ１２６において取得される。さらに、識別ステップ１２８において、石灰化特徴若しくは石灰化候補スポットが時間ｔにおいて、例えば蛍光画像のシーケンスの場合は蛍光シーケンスに沿って、識別される。基準が造影剤をアスペクトとして含む、ランドマークＳ_Ａの検索に加えて、これらのスポットの形状と動きが含まれる可能性がある。石灰化スポットが識別されると、さらなる識別ステップ１３０において、時間ｔにおける各蛍光画像に対するランドマークＳ_Ｆ（ｔ）のセットが識別されることができる。

ランドマークＳ_Ａ（ｔ_０）及びランドマークＳ_Ｆ（ｔ）がステップ１２４及び１３０において各々決定されると、例えばインターベンション手術中に、取得ステップ１２６において取得された蛍光画像と画像取得ステップ１１２の取得画像をレジストレーションすることが可能である。

改良された画像を提供するために、レジストレーションステップ１３２において、定義済の幾何学変換Ｇ（ｔ_０，ｔ）が、参照画像を時点ｔにおけるライブ画像と空間対応させるために使用されることができ、あらゆる種類のオーバーレイ及び／又は正確な位置決め方法を可能にする。そしてレジストレーションされ、幾何学変換された画像データはさらなるステップ１３０において合成され表示されることができる。

本発明によれば、図１に示す画像取得装置は、注入された造影剤で血管関心領域の少なくとも１つのＸ線画像を取得し、血管関心領域の少なくとも１つの蛍光透視画像を取得するように構成される。データ処理ユニット１８は少なくとも１つの取得画像内の血管情報データを識別し、少なくとも１つの取得画像中の血管関心領域の第１の石灰化特徴を検出し、血管情報データと検出された石灰化特徴とを用いて血管表現を生成するように構成される。データ処理ユニット１８はまた、少なくとも１つの現在の蛍光透視画像中の血管関心領域中の血管の第２の石灰化特徴を検出するようにも構成され、第２の石灰化特徴は第１の石灰化特徴に対応する。データ処理ユニット１８はまた、血管表現を蛍光透視画像とレジストレーションするようにも構成され、石灰化特徴はレジストレーションのために使用され、血管表現を少なくとも１つの蛍光透視画像と合成することによって合成画像を生成するようにも構成される。表示装置２０は合成画像を表示するように構成される。

一実施例として、関心のある血管は大動脈である。高齢化人口のために心臓弁障害若しくは心臓弁疾患の治療がより重要になっており、こうした疾患は通常、自然心臓弁の置換を要するため、本発明は例えば経皮的心臓弁移植中によりよい情報を心臓専門医若しくは外科医に与える。本発明は大動脈弁の置換に関して例示的に記載されているが、本発明はまた、肺動脈弁、僧帽弁、三尖弁など、他の種類の心臓弁の置換にも焦点を合わせる。勿論、本発明はまた、例えば欠陥のある血管断面を持つ血管領域へのステントの挿入など、他の血管治療にも焦点を合わせる。

図４において、主血管に関して右側２１２と左側２１４とを持つ心臓２１０が示される。右側２１２は図中の大静脈上に置かれる。これは右冠状動脈によって血液供給される心臓の部分を指定するはずである。左側の上部に（大動脈）弓２１８を形成する上行大動脈２１６が見られ、複数の他の血管２２０が大動脈２１６に接続される。そして大動脈２１６は下方へ通じ、ここで腹腔動脈２２２及び上腸間膜動脈などの複数のさらなる血管が接続される。さらに、大動脈は腎動脈２２６と腸骨動脈２３０へ通じる下腸間膜動脈２２８とに分かれる。この部分は腹部大動脈とも呼ばれる。心臓への接続点自体、いわば大動脈２１６の始点は基部２３２若しくは大動脈基部である。さらに、２つの冠状動脈２３３が基部領域２３０に接続される。図４には示されない大動脈心臓弁は基部２３２に位置する。

図５において基部２３２に位置する、大動脈弁の置換などの心臓弁置換のために、弁送達カテーテル２３４が鼠径部に腸骨動脈２３０のうちの１つへ挿入され、置換すべき心臓弁に至るまで挿入される。言い換えれば、カテーテル２３４は、正確な位置決め後に弁が配置される基部領域に達するまで、（大動脈）弓２１８を通過して大動脈をたどる。

上記方法ステップに従って生成される合成画像の表示を外科医に与えることによって、外科医は人工心臓弁を正しい位置に据えるためにカテーテル若しくは別の位置決め器具のそれぞれ位置特定若しくは位置決めについての改良された若しくは改善された情報を与えられる。レジストレーション特徴として、図４に概略的にしか示されていない石灰化スポット２３６を用いることによって、血管表現を現在取得された画像、例えば蛍光透視画像と合成することが可能である。血管表現、例えば大動脈造影は外科医にロードマップのようなものを与え、蛍光透視画像はカテーテル２３４若しくは他のインターベンション器具の位置特定に必要な情報を提供する。従って、表示される合成画像は外科医若しくは心臓専門医に人工弁の正確な配置に必要な情報を与える。実際の、各々現在の情報に対して、所定間隔で蛍光透視画像取得を繰り返すことが可能である。通常、蛍光透視画像取得ステップは造影剤の使用なしに行われる。外科医に本発明にかかる合成画像を与えることによって、術中に使用される造影剤の量を減らすことができ、これは例えば肝臓障害を持つ患者にとって大きな安心を意味する。

勿論、血管造影図若しくは大動脈造影図取得を、及び、血管表現若しくは大動脈基部表現を所定速度で、又は、例えば手術が実際に予想されるよりも長くかかる場合、実際の必要性に応じて、生成する若しくはモデル化するための次のステップを繰り返すことも可能である。

一実施形態例によれば、血管情報データと検出された石灰化特徴を用いて血管表現を生成するステップは、血管情報データと検出された石灰化特徴を用いて血管表現をモデル化するステップを有する。

一実施例として、図６は大動脈造影図のために使用される注入画像を示す。造影剤の使用により、大動脈基部３１２が画像の中心付近に見える。さらに、注入カテーテル３１４が見られ、これによって造影剤が関心領域に注入される。さらに、胸骨クリップ３１６、脊椎要素３１８、若しくは超音波プローブ３２０などの他の特徴も図６における注入画像内に見えている。

図６の注入画像は例えば全大動脈造影シーケンスの複数画像のシーケンスからの１画像であり得ることが留意されるべきである。図６は造影剤で十分に満たされた、十分に満たされた状態を持つ大動脈基部を示し、石灰化スポット３２２は図６に示す画像においてほとんど見えない。それにもかかわらず、石灰化特徴３２２は造影剤がなくなり始める画像（図示せず）において見える。

これらの石灰化特徴３２２が検出され、これは手動で若しくは自動的に実行されることができる。図６で見えている、検出された大動脈基部輪郭をバックトラッキングする間、バックトラッキングフェーズ中に輪郭をリンクする空間関係が記録され、石灰化特徴３２２はその空間関係に関しても知られる。言い換えれば、石灰化特徴３２２がシーケンスの全画像において見えていなくても、石灰化特徴３２２は、石灰化特徴３２２がほとんどの場合見えない画像中で見えている大動脈基部輪郭に固定関係を持つので、石灰化特徴３２２の正確な位置を知ることが可能である。一方、例えばカテーテル先端若しくは生検針、又は他の装置は、血管内の装置の位置決めが絶えず変化し、従って大まかな位置情報しか提供せず、必要な正確さを提供しない。

実際のインターベンション手術中、非注入画像が例えば蛍光透視下で取得され、その一実施例が図７に示される。ここで、胸骨クリップ３１６、脊椎３１８若しくは超音波プローブ３２０などの付加的な特徴に加えて、カテーテル３１４もまた示されるが、カテーテルの位置決めはその間に変わっている可能性がある。

図６に示す大動脈造影図の情報と、図７に示す蛍光透視法で提供される現在の情報とを合成するために、大動脈石灰化特徴３２２が図７の画像中で検出され、合成すること若しくは合成画像を生成することができるようにするためにレジストレーションプロセスのために使用され、その一実施例が図８に示される。図６における合成画像は、血管情報のみを明確に視覚化するためにバックグラウンドが減算されている画像である、血管造影図としても知られる、図６に示す画像データのさらなる強調画像を有することが留意される。

本発明にかかる方法は人工レジストレーションランドマークなしに正確なレジストレーションを画像に提供し、この結果は画像上で容易に見られる。石灰化特徴若しくはスポットがリアルタイム画像においてマスクされる場合、提案されるレジストレーション法が本当に関与するかどうかを決定することが可能である。

加えて、正確な位置決めのための一実施形態例が図９から１５を参照して記載される。上述の通り、まず、注入画像を有する一連の画像が注入期間中に取得され、これは例えば図９に示す通り大動脈造影図における注入画像４１２をもたらす。一連の画像は大動脈造影図において非注入画像も有し、非注入画像の一実施例４１４が図１０に示される。

非注入画像は石灰化４１６を識別するために使用され、これらは容易な理解のために円４１８で示される。石灰化４１６若しくは石灰化特徴は、例えば大動脈石灰化である。

次に、石灰化４１６が非注入画像から注入画像へトラックされ、これは図１１及び１２に概略的に示される。トラッキングは図１１の画像中の各位置につながる矢印４２０で示され、この位置は各々十字４２２で示される。

これはまた３Ｄインターベンション前ステップにおいて検出される石灰化に基づくか又はサポートされてもよい。

さらに、図１３に示す通り、直線４２６で示される大動脈弁平面４２４、及び点線４３０で示される中心軸４２８が識別される。これは２Ｄデータから直接、又はインターベンション前／周辺３Ｄデータから達成されることができる。後者の場合、大動脈弁平面と中心軸はまず手動若しくは自動手段のいずれかを通して３Ｄで決定され、３Ｄデータセットはまた、３Ｄ及び２Ｄで存在する大動脈基部特徴に基づいて図１３の２Ｄ大動脈造影図とレジストレーションされ、最後に、レジストレーションされた３Ｄ大動脈弁平面と中心軸は２Ｄ大動脈造影図に投影され、こうして２Ｄ弁平面４２４と中心軸４２８を作り出す。

そして、平面４２４と中心軸４２８は図１４に概略的に示す通り大動脈造影図トラック済石灰化に対して幾何学的に関連付けられる。これは石灰化４２２に平面４２４と軸４２８をリンクする順方向幾何学変換を定義する。

さらに、図１５は、蛍光ライブ画像中のトラックされた石灰化からのレジストレーションされた平面４２４'と、レジストレーションされた中心軸４２８'が、空間データにも従って変換されることを示す。これは上述の順方向幾何学変換を逆にすることによって、及び結果として生じる逆変換を適用することによって達成され、これはトラックされた石灰化４２２'を新たに推定される平面４２４'と軸４２８'にリンクする。図１５はまた挿入された経皮弁４３２も示すことが留意される。

図１６から１８は本発明のさらなる理解のために図６から８の図に加えてＸ線画像を使用する写真画像を示す。

図１９から２５は本発明のさらなる理解のために図９から１５の図に加えてＸ線画像を用いる写真画像を示す。

本発明は図面と前述の説明において詳細に図示され記載されているが、かかる図示と記載は説明若しくは例示であって限定ではないと見なされるものとする。本発明は開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態への他の変更は、図面、開示及び従属クレームの考察から、請求された発明を実践する上で当業者によって理解されもたらされることができる。

クレーム中、"有する"という語は他の要素若しくはステップを除外せず、不定冠詞"ａ"若しくは"ａｎ"は複数を除外しない。単一のプロセッサ若しくは他のユニットがクレーム中に列挙された複数の項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属クレームに列挙されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。

コンピュータプログラムは他のハードウェアと一緒に若しくはその一部として供給される光記憶媒体若しくは固体媒体などの適切な媒体上に保存及び／又は分散され得るが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムなどを介して他の形式で分散されてもよい。

クレーム中の任意の参照符号は範囲を限定するものと解釈されてはならない。

Claims (13)

1. 血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための医用画像装置であって、
   ‐少なくとも１つのＸ線画像取得装置と、
   ‐データ処理ユニットと、
   ‐表示装置とを有し、
   前記Ｘ線画像取得装置が、注入された造影剤で血管関心領域の少なくとも１つのＸ線画像を取得し、前記血管関心領域の少なくとも１つの現在の蛍光透視画像を取得し、
   前記データ処理ユニットが、前記少なくとも１つの取得画像内の血管情報データを識別し、前記少なくとも１つの取得画像中の前記血管関心領域中の血管の第１の石灰化特徴を検出し、前記血管情報データと前記検出された石灰化特徴とを用いて血管表現を生成し、前記少なくとも１つの現在の蛍光透視画像中の前記血管関心領域中の血管の第２の石灰化特徴を検出し、前記第２の石灰化特徴は前記第１の石灰化特徴に対応し、前記血管表現を前記蛍光透視画像とレジストレーションし、前記石灰化特徴は前記レジストレーションのために使用され、前記血管表現を前記少なくとも１つの蛍光透視画像と合成することによって合成画像を生成し、
   前記表示装置が、前記合成画像を表示し、
   前記Ｘ線画像取得装置が、注入された造影剤で前記血管関心領域の画像のシーケンスを取得し、前記データ処理ユニットが最適なコントラストを持つ画像を選択する、
   医用画像装置。
2. 前記Ｘ線画像取得装置が、造影フェーズの画像を有し、及び非造影フェーズの画像を有する、前記画像のシーケンスを取得し、前記データ処理ユニットが、前記石灰化特徴が前記非造影フェーズにおいて見えるまで前記シーケンスの画像をトラックし、前記造影フェーズ中の取得画像に対応する前記血管情報データに関して前記石灰化特徴を位置付け、前記データ処理ユニットがトラッキングフェーズ中に輪郭をリンクする空間関係を記録し、前記空間関係を前記石灰化特徴に適用する、請求項１に記載の医用画像装置。
3. 前記データ処理ユニットが前記少なくとも１つの取得画像中のバックグラウンドを推定し、デジタル減算血管造影手順を実行することによって前記画像からバックグラウンドを減算する、請求項１乃至２のいずれか一項に記載の医用画像装置。
4. 前記石灰化特徴が大動脈の輪郭上にある、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の医用画像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置を持つＸ線画像システム。
6. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置を持つカテーテル検査室システム。
7. 血管インターベンション手術のための正確な位置決めのための医用画像装置の作動方法であって、
   Ｘ線画像取得装置が、注入された造影剤で血管関心領域の少なくとも１つのＸ線画像を取得するステップと、
   データ処理ユニットが、前記少なくとも１つの取得画像内の血管情報データを識別するステップと、
   前記データ処理ユニットが、前記少なくとも１つの取得画像中の前記血管領域中の血管の第１の石灰化特徴を検出するステップと、
   前記データ処理ユニットが、前記血管情報データと前記検出された石灰化特徴とを用いて血管表現を生成するステップと、
   前記Ｘ線画像取得装置が、前記血管関心領域の少なくとも１つの現在の蛍光透視画像を取得するステップと、
   前記データ処理ユニットが、前記少なくとも１つの現在の蛍光透視画像中の前記血管関心領域中の血管の第２の石灰化特徴を検出するステップであって、前記第２の石灰化特徴は前記第１の石灰化特徴に対応する、ステップと、
   前記データ処理ユニットが、前記血管表現を前記蛍光透視画像とレジストレーションするステップであって、前記石灰化特徴は前記レジストレーションのために使用される、ステップと、
   前記データ処理ユニットが、前記血管表現を前記少なくとも１つの蛍光透視画像と合成することによって合成画像を生成するステップと、
   表示装置が、前記合成画像をディスプレイ上に表示するステップとを有する、方法であって、
   前記Ｘ線画像取得装置が、注入された造影剤で前記血管関心領域の画像のシーケンスを取得し、前記データ処理ユニットが最適なコントラストを持つ画像を選択する、方法。
8. 造影フェーズの画像を有し、及び非造影フェーズの画像を有する、前記画像のシーケンスが取得され、前記シーケンスの画像が、前記石灰化特徴が前記非造影フェーズにおいて見えるまでトラックされ、前記石灰化特徴が、前記造影フェーズ中の取得画像に対応する前記血管情報データに関して位置付けられ、トラッキングフェーズ中に輪郭をリンクする空間関係が記録され、前記石灰化特徴に適用される、請求項７に記載の方法。
9. 前記画像のシーケンスが、前記石灰化特徴が見えないように血管が注入された造影剤で満たされる画像を有し、前記石灰化特徴が見えるように血管が注入された造影剤であまり満たされない画像を有し、前記シーケンスの画像は前記造影剤がなくなり始めるまでバックトラックされ、前記石灰化特徴は前記シーケンスのバックトラック画像上で見えるようになると識別され、前記輪郭をリンクする空間関係がバックトラッキングフェーズ中に記録され、フォワードトラッキング方法で前記石灰化特徴に適用される、請求項８に記載の方法。
10. 関心のある血管が大動脈である、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記石灰化特徴が大動脈の輪郭上にある、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記合成画像を生成するステップが、参照画像をライブ画像と空間対応させるような幾何学変換を有する、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記血管情報データと前記検出された石灰化特徴とを用いて血管表現を生成するステップが、前記血管情報データと前記検出された石灰化特徴とを用いて血管表現をモデル化するステップを有する、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の方法。

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