JP7171579B2 - 閉塞を有する血管構造の経路の視覚化 - Google Patents

Description

本発明は血管構造の視覚化に関し、特に、閉塞した血管系の経路を視覚化するための装置及び方法に関する。

血管構造の視覚化へのニーズの例として、経皮的に実施可能な介入である慢性完全閉塞（ＣＴＯ）が挙げられる。ＣＴＯを経皮的に治療するとき、臨床医は、臨床医が実際に見ることができない内腔の内側で、ガイドワイヤを操作して閉塞領域を通し得る。内膜下、又は場合によっては血管の破裂を引き起こさないように注意しながら、閉塞を穿刺する必要がある。ＵＳ２００８／００９７２００Ａ１は、血管の閉塞部分の位置を見つける方法を記載している。しかしながら、提供される情報の正確さの質の向上に対する需要が存在することが示されている。

したがって、閉塞を有する血管構造の視覚化を改善することへのニーズが存在し得る。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態は従属請求項に組み込まれる。本発明の以下に記載される側面は、閉塞した血管系を視覚化するための装置及び閉塞した血管系を視覚化するための方法にも適用されることに留意されたい。

本発明によれば、閉塞した血管系の経路を視覚化するための装置が提供される。装置は、画像データ供給ユニット、決定ユニット、処理ユニット、及び表示ユニットを備える。

画像データ供給ユニットは、少なくとも部分的に造影剤が注入されている心臓血管構造の画像のシーケンスを提供するように構成される。

決定ユニットは、心臓血管構造のシーケンスの第１の画像内の関心領域を決定するように構成される。

処理ユニットは、関心領域において、不可視血管部分に対して近位の第１の可視血管部分から、閉塞部の不可視血管部分に対して遠位の第２の可視血管部分までの軌道提案を特定し、また、不可視血管部分の血管経路と合致させるために、軌道提案を変更して複数の可能性のある軌道を生成し、また、可能性のある軌道のうちの少なくとも１つについての妥当性値を決定し、さらに、軌道の妥当性値に基づいて血管経路についての可能性のある軌道を選択する。

任意選択的に、シーケンスの異なる画像について変更、決定、及び選択を繰り返すことで、血管経路インジケータのシーケンスが達成され、また、血管経路インジケータが、心臓血管構造のシーケンスの同じ心臓位相に対応する画像に関連付けられ得る。例えば、血管経路インジケータは、心周期全体をカバーする画像シーケンスのうちの少なくとも各画像について決定され得る。

表示ユニットは、選択された軌道の指標を、心臓血管構造における不可視血管部分の血管経路として表示するように構成される。したがって、元の画像において、不可視血管部分（例えば閉塞部）のためのインジケータが示され得る。例えば、最も可能性の高い血管経路を表すインジケータ、又は、妥当性値が所定の閾値を超える複数の可能性のある軌道に対応する血管経路を表す複数のインジケータが示され得る。

一例によれば、決定ユニットのために、画像データの手動特定又は変更を提供するユーザインターフェースが提供される。

本発明によれば、さらに、閉塞した血管系の経路を視覚化するための方法が提供される。方法は以下のステップを含む。
ａ）少なくとも部分的に造影剤が注入された心臓血管構造のシーケンスの第１の画像における関心領域を決定するステップと、
ｂ）前記関心領域において、不可視血管部分に対して近位の第１の可視血管部分から、前記不可視血管部分に対して遠位の第２の可視血管部分までの軌道提案を特定するステップと、
ｃ）前記不可視血管部分の血管経路と合致させるために、前記軌道提案を変更して複数の可能性のある軌道を生成するステップと、
ｄ）前記可能性のある軌道のうちの少なくとも１つについての妥当性値を決定するステップと、
ｅ）前記軌道の前記妥当性値に基づいて前記血管経路についての可能性のある軌道を選択するステップと、
ｈ）選択された前記軌道を、前記心臓血管構造における前記不可視血管部分の前記血管経路として示すステップ。

一実施形態では、方法は、
ｆ）血管経路インジケータのシーケンスを達成するために、前記シーケンスの各画像についてステップｃ）～ｅ）を繰り返すステップと、
ｇ）前記血管経路インジケータを、前記心臓血管構造の前記シーケンスの同じ心臓位相に対応する前記画像に関連付けるステップとをさらに含む。

一例によれば、ステップａ）において、閉塞部に対して遠位の血管枝が自動的に決定される。好ましくは、突然停止する血管が検出される。

一例によれば、ステップｂ）において、インターフェースを介してユーザによって手動で軌道が特定される。

一例によれば、ステップｂ）において、軌道は自動的に特定される。

一例によれば、ステップｃ）のために、前記不可視血管部分における血管の複数の延長部分が軌道提案として提供される。

さらに、ステップｄ）において、以下のグループ、すなわち、前記延長部分が合う潜在的遠位血管構造のコントラスト、近位部及び遠位部における接続の滑らかさ、各延長部分についての解剖学的蓋然性、並びに、連続する軌道の類似性のうちの少なくとも１つに基づいて各延長部分についてスコアが提供され得る。

一例では、最高のスコアを有する前記延長部分がステップｅ）のために選択される。

一例によれば、ステップｃ）では、ステップｂ）に続いて、解剖学的に妥当な複数のバリエーションが生成される。

一例によれば、ステップｄ）は、以下のサブステップのうちの少なくとも１つを含む。
ｄ１）血管の可視部分に対する前記軌道の滑らかさに基づき、前記可能性のある軌道のそれぞれに接続スコアを関連付けるサブステップと、
ｄ２）前記血管構造の解剖学的モデルとの合致度に基づき、前記可能性のある軌道のそれぞれに解剖学的妥当性スコアを関連付けるサブステップと、
ｄ３）前記シーケンスの前の画像についての選択された前記軌道に対する前記可能性のある軌道の変動度に基づき、解剖学的蓋然性スコアを関連付けるサブステップと、
ｄ４）データベースによって提供される多数の血管中心線との類似度に基づきマッチングスコアを関連付けるサブステップと、
ｄ５）可視遠位部分に対する前記可能性のある軌道の接触角度に基づき、滑らかさスコアを関連付けるサブステップ。

一例によれば、ステップｅ）において、各心臓位相について軌道が選択される。

一側面によれば、例えば、閉塞部に対応する血管部分が、可能性の高い血管経路として選択された軌道の指標によって部分的に可視にされ得る。

これにより臨床医は、閉塞部に対して近位と遠位にある注入された血管の間を空間的に補間することによって閉塞部における血管の経路を推測する必要がなくなる。臨床医は想像上の血管経過を時間とともに変換させるために時間的補間を思考的に実行する必要がないので、本発明は臨床医に対する支援を提供する。

ディスプレイは、臨床医が既存の血管造影図／ロードマップ上に補間を精神的に再投影する必要性を省くので、造影剤を注入することによって時々記憶を呼び起こす必要性も減少する。

本発明の上記及び他の側面は、以下に記載される実施形態を参照しながら説明され、明らかになるであろう。

本発明の例示的な実施形態を、以下の図面を参照して説明する。
図１は、閉塞した血管系を視覚化するための装置の例を示す。 図２は、閉塞した血管系を視覚化するための方法の例を示す。 図３は、閉塞部に対して遠位の血管枝を決定するために延長部分を提供する例を示す。 図４は、閉塞部に対して遠位の血管枝を決定する別の例を示す。 図５は、閉塞した血管系を視覚化するためのステップのフレームワークの例のステップを示す。 図６は、閉塞した血管系を視覚化するためのステップのフレームワークの別の例のステップを示す。 図７は、閉塞部及び指し示された血管経路を有する血管構造の例の血管造影図を示す。 図８は、閉塞部及び指し示された血管経路を有する血管構造の別の例の血管造影図を示す。 図９及び図１０は、図７及び図８の血管造影図を写真図として示す。

図１は、閉塞した血管構造の経路を視覚化するための装置１０を示す。装置は、画像データ供給ユニット１２、決定ユニット１４、処理ユニット１６、及び表示ユニット１８を備える。画像データ供給ユニット１２は、少なくとも部分的に造影剤が注入されている心臓血管構造の画像のシーケンスを提供するように構成される。一例では、血管構造は、見えない（不可視）血管部分として閉塞を含む。

決定ユニット１４は、心臓血管構造のシーケンスの第１の画像内の関心領域を決定するように構成される。処理ユニット１６は、関心領域において、不可視血管部分に対して近位の第１の可視血管部分から、閉塞部の不可視血管部分に対して遠位の第２の可視血管部分までの軌道提案を特定するように構成される。処理ユニット１６はまた、不可視血管部分の血管経路と合致させるために、軌道提案を変更して複数の可能性のある軌道を生成するように構成される。処理ユニット１６はさらに、可能性のある軌道のうちの少なくとも１つについての妥当性値を決定するように構成される。処理ユニット１６はさらに、軌道の妥当性値に基づいて血管経路についての可能性のある軌道を選択するように構成される。

表示ユニット１８は、選択された軌道の指標を、心臓血管構造における不可視血管部分の血管経路として表示するように構成される。

一例では、処理ユニット１６はさらに、シーケンスの各画像について上記の変更、決定、及び選択を繰り返すことで、血管経路インジケータのシーケンスを達成するように構成される。処理ユニット１６はさらに、血管経路指標を、心臓血管系構造のシーケンスの同じ心臓位相に対応する画像に関連付けるように構成される。

一例では、決定ユニットは処理ユニットの一部であり、決定は自動的に行われる。別の例では、決定ユニットは別個のユニットであり、決定はユーザによって手動で行われる。

オプションとして（点線で示される）、決定ユニットのために、画像データの手動特定又は変更を提供するように構成されたユーザインターフェース２０が提供される。

図２は、閉塞した血管構造の経路を視覚化するための方法１００を示す。方法は、以下のステップを含む。ステップａ）とも呼ばれる第１のステップ１０２において、少なくとも部分的に造影剤が注入された心臓血管構造のシーケンスの第１の画像における関心領域が決定される。血管構造は閉塞部を含み、閉塞部の遠位の血管部分は不可視である。

ステップｂ）とも呼ばれる第２のステップ１０４では、関心領域において、不可視血管部分に対して近位の第１の可視血管部分から、不可視血管部分に対して遠位の第２の可視血管部分までの軌道提案が特定される。

ステップｃ）とも呼ばれる第３のステップ１０６では、血管経路と合致させるために、軌道提案が変更されて複数の可能性のある軌道が生成される。

ステップｄ）とも呼ばれる第４のステップ１０８では、複数の可能性のある軌道のうちの少なくとも１つについて妥当性値が決定される。

ステップｅ）とも呼ばれる第５のステップ１１０では、妥当性値に基づいて、ある可能性のある軌道が、第１の画像についての血管経路インジケータとして選択される。例えば、妥当性値が最も高い軌道が血管経路インジケータとして選択される。あるいは、閾値を上回る妥当性値を有する１つ又は複数の軌道が選択される。

ステップｆ）とも呼ばれる任意選択的な第６のステップ１１２では、ループ矢印で示されるように、シーケンスの各画像についてステップｃ）からｅ）が繰り返されて、血管経路インジケータのシーケンスが達成される。

ステップｇ）とも呼ばれる任意選択的な第７のステップ１１４では、ステップｆ）からの血管経路インジケータのシーケンスが、心臓血管構造のシーケンスの同じ心臓位相に対応する画像に関連付けられる。

ステップｈ）とも呼ばれる最後のステップ１１６では、心臓血管構造の図が、関連付けられた経路インジケータと共に表示される。

この図は、閉塞治療処置のガイド又はマップとして提供される。

一例では、ステップｈ）において、表示画像シーケンスは、増強された心臓ロードマッピングを提供し、すなわち、表示画像シーケンスは、造影剤による視覚化に影響を及ぼす閉塞にもかかわらず、血管構造に関する改善された情報を提供する。画像シーケンスは、例えば、心周期全体をカバーし得る。心周期の各位相について、不可視血管部分の血管経路の指標を含む増強されたロードマッピング画像が提供され得る。

一例では、経路インジケータは、心臓血管構造のグラフィカルインジケータに加えて表示される。

一例では、経路インジケータは、既存の画像に加えて、例えば画像の上に直接重ねて表示される。

例えば、ロードマップがサブトラクション血管造影に基づいて提供され、ロードマップ上に経路インジケータが重ねられる。

オプションとして、経路インジケータは、血管構造、すなわち血管系の画像又は図とともに又はこれらを伴わずに表示される。一例では、ユーザには、異なる表示モードを切り替えるためのインターフェースが提供される。

一例では、シーケンスは、心臓シーケンス周期の画像に関する。

さらなる例では、ステップａ）において、閉塞部に対して遠位の血管枝が自動的に決定される。好ましくは、突然停止する血管が検出される。

さらなる例では、ステップｂ）において、インターフェースを介してユーザによって手動で軌道が特定される。

例えば、ステップｂ）において、軌道は自動的に特定される。

一例では、多数の延長部分が生成されてテストされ、（接続の滑らかさ等の事前設定基準に従って）最も可能性の高い１つ又は複数の延長部分が選択される。

例えば、その後、１つの選択された軌道が表示される。

一例では、一連の延長部分が提供され、すなわち生成され、次いで、さらなる選択のためのテスト基準に供される。別の例では、学習された選択に基づいて所定のフィールド内で一連の延長部分が提供され、すなわち生成され、次いで、延長部分はさらなる選択のためのテスト基準に供される。

別の例では、ステップｂ）において閉塞部が決定され、ここで、遠位部分は可視である。閉塞部における血管の延長部分は、軌道提案として特定される。

一例では、閉塞部は自動的に決定される。別の例では、閉塞部は手動で決定される。

さらなる例では、ステップｃ）に関して、いくつかの延長部分が提供される。そしてステップｄ）では、以下のグループのうちの少なくとも１つに基づいて各延長部分についてスコアが提供される。
－ 延長部分が合う潜在的遠位血管構造のコントラスト。
－ 例えばテスト軌道が、閉塞部が後に続く端切れ（ｓｔｕｍｐ）、すなわち未だ可視である血管部分から正確に生じていない場合である、近位コントラスト。
－ 近位部及び遠位部におけるそれらの接続の滑らかさ。
－ 各延長部分についての解剖学的蓋然性。
－ 連続する軌道の類似性。

ここで、最高のスコアを有する延長部分がステップｇ）のために選択される。

一例では、スコアは自動的に提供される（すなわち決定される）。

一例では、ステップｂ）の後に、入力の不正確さを修正するために、ユーザによって入力された軌道提案が改良される。さらに、前記改良は、可視血管部分との接続が提供される軌道提案の接続部分を滑らかにすることを含む。

ケース１と呼ばれるさらなる第１のオプションでは、決定ステップは自動的に提供される。端切れから生じる様々な規則的延長部分が選択され、上記で詳述されたような基準に従い最良の延長部分が選択される。

ケース２と呼ばれるさらなる第２のオプションでは、ユーザはドラフト経路を描く。この入力から一連の軌道（わずかな回転、並進、ゆがみなど）が生成され、最良のものが選択される。

一例では、ステップｂ）において、画像において遠位部分は可視である。

例えば、ステップｂ）における初期軌道の決定のために、基本的にかなり大きな「候補」軌道のセットが生成され、各々の質が評価され（例えば、遠位的及び近位的な血管のコントラスト、接続の滑らかさ、及び軌道形状の解剖学的蓋然性を含む複合基準を用いて）、そして最良のものが選択される。

例えば、ステップｃ）では、ステップｂ）に続いて、解剖学的に妥当な複数のバリエーションが生成される。

一例において、ステップｄ）は、以下のサブステップのうちの少なくとも１つを含む。
ｄ１）軌道と、血管の可視部分との滑らかさに基づき、可能性のある各軌道に接続スコアを関連付ける。
ｄ２）血管構造の解剖学的モデルとの一致度に基づき、可能性のある各軌道に解剖学的妥当性スコアを関連付ける。
ｄ３）可能性のある軌道と、シーケンスの前の画像についての選択された軌道との変動度に基づき、解剖学的蓋然性スコアを関連付ける。
ｄ４）データベースによって提供される多数の血管中心線との類似度に基づきマッチングスコアを関連付ける。
ｄ５）可能性のある軌道と可視遠位部分との接触角度に基づき、滑らかさスコアを関連付ける。

解剖学的妥当性は、解剖学的蓋然性とも呼ばれる。

一例では、ステップｅ）において、各心臓位相について軌道が選択される。一例では、ステップｅ）は、インターフェースを介してユーザによって可能性のある軌道を手動で変更するサブステップｅ１）を含む。

一例では、ステップｇ）において、補償されるモーションをモデル化するためにグローバル変換が提供される。

例えば、心臓を同じ位置において示すために変換が提供される。一例として、心臓の動き、又は呼吸に起因するモーションがそのようにして補償される。

図３は血管構造５０の血管造影図の一部の例を示し、ここで、第１の血管部分５２が造影剤で満たされており、よって可視である。さらに、第２の血管部分５４もまた造影剤で満たされているために可視である。間の領域５６は、血管系内の閉塞など、血管造影図において不可視である血管部分を含み得る。例えば、血管造影図において、造影剤の分布が、不可視血管部分に対して近位に位置する第１の血管部分５２（本明細書では「近位」血管部分とも呼ばれる）の「終端」５８で急に止まることが分かる。同様に、不可視血管部分に対して遠位に位置する第２の血管部分５４は、本明細書では「遠位」血管部分とも呼ばれる。

血管系の遠位部分は、血管系の他の（閉塞していない）枝から生じる側枝（ｃｏｌｌａｔｅｒａｌｓ）によって間接的に供給を受け得る。これらの枝は治療される血管樹の一部、又は他方の冠状樹の一部（すなわち、ＣＴＯが左の樹にある場合は右、その逆も同様）であり、その場合には造影剤のバイラテラル注入が必要となる。したがって、第２の血管部分、すなわち閉塞部に対して遠位の血管枝は限られた数の画像、例えば、血管造影シーケンスの最後にしか現れない可能性がある。

第１の血管部分５２の終端５８から始まる複数の軌道バリエーション６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、及び６０ｇが提供される。この例では、軌道バリエーションは、第１の血管部分５２の延長部分と見なすことができる。

図では全ての軌道バリエーションが黒い実線で示されているが、実際には、例えば、解剖学的な可能性が色分けされて提供され、ここで、バリエーション６０ｅのような解剖学的に可能性が高いバリエーションは緑色であり、解剖学的に可能性が低いバリエーション、例えばバリエーション６０ａ及び６０ｇは赤色である。他のバリエーションについては橙色や薄緑色又は黄色などの他の色が提供され得る。

図４は、補間プロセスの他の例を示す。血管の第１の部分６２が血管造影図において第２の部分６４と共に示されている。その間、すなわち閉塞部が血流を妨げる可能性がある場所では、補間プロセスの結果としてのバリエーション６６が示されている。例えば、提案される補間６６ｄは解剖学的に可能性が高く、よって、例えば緑色で示される。他の提案される補間６６ａ及び６６ｇは解剖学的に可能性が低いので赤色で示される。さらなる提案補間は橙色（６６ｂ、６６ｆ）及び薄緑色又は黄色（６６ｃ、６６ｅ）で示される。

図５は、閉塞した血管系を視覚化するための方法２００の例を示す。第１のステップとして、選択された血管造影画像２０２が提供される。また、ユーザによって血管経路２０４が提供される（例えば、臨床医によって描かれる）。次に、少なくとも１つのバリエーション２０６が提供される。さらに、遠位部分に対する軌道品質の評価２０８が提供される。軌道品質は接続などの基準だけでなく、上記の他の基準、例えばコントラスト、解剖学的蓋然性、及び接続の滑らかさなどと関連し得る。次に、最良の軌道の選択２１０が提供される。並行して、完全な血管造影シーケンス２１２が提供される。

一実施形態では、各連続する心臓位相Ａについて、選択、バリエーション、及び評価が提供される。第１の心臓位相において取得された第１の血管造影画像（血管造影画像Ａ＃１）が選択され（２１４）、軌道の少なくとも１つのバリエーションが生成され（２１６）、そしてその品質の評価２１８が提供される。さらに、第２の心臓位相において第２の血管造影画像（血管造影画像Ａ＃２）が選択され（２２０）、軌道の少なくとも１つのバリエーションが生成され（２２２）、そしてその品質の評価２２４が提供される。さらに、追加の１つ又は複数の（ｎ番目の）血管造影画像（血管造影画像Ａ＃ｎ）が異なる心臓位相において選択され（２２６）、軌道の少なくとも１つのバリエーションが生成され（２２８）、その品質の評価２３０が提供される。選択ステップ３２３において、１からｎまでの評価に基づいて、最良の軌道の選択が提供される。続いて、選択２１０及び選択２３２の結果が品質閾値ステップ２３４に提供され、その後、完全なシーケンスへの変換２３６が提供され、表示される（図示せず）。

図６は、閉塞した血管系を視覚化するための方法３００の例を示す。血管造影画像３０２が提供される。次に、点線のフレームで示されるように、フレーム毎の処理３０４が行われる。血管造影画像３０６から開始して、閉塞部に対して近位の血管枝の特定３０８が提供される。許容可能な血管経路が生成され（３１０）、例えば、これらの経路は閉塞部に対して近位の特定された血管枝から生じる。次に、軌道品質評価が行われる。例えば、潜在的適合遠位血管枝が、例えば接続の存在、コントラスト、及び品質に基づいて評価される（３２１）。軌道品質評価を提供する（３１６）ことに加えて、血管経路、及び解剖学的蓋然性が、時間的最適化のさらなるステップ３１８に供される（３１４）。時間的最適化は、最も情報に富んだ心周期、及び対応する最も可能性の高い血管経路の選択を含む。また、関連付けられる品質の計算が提供されてもよい。結果として、閉塞部において最も可能性の高い血管経路を有する選択された心周期、及び関連づけれた品質が、品質に対する閾値のステップ３２０に提供される。閉塞部における妥当な血管経路を提案するのに十分な遠位情報が利用可能であるか否かが確認される。肯定的な結果３２２の場合（「ＹＥＳ」）、遠位注入が不可視である複数のフレームを含む完全なシーケンスへの転送３２４が行われ、その後、手動ユーザ編集の可能性３２６が続く。品質が十分であれば、閉塞部における提案血管経路３３２を有するシーケンス又はロードマップ３３０が表示される。否定的な結果３２８（「ＮＯ」）の場合、延長部分は破棄され、誤解を招くような軌道を回避するために、延長部分を有さないロードマップが臨床医に提供される。

図７は、閉塞した血管の第１の例に関する。左側部分４０２には、閉塞部４０８、４０８’を有する第１の血管構造４０６、４０６’を有する２つの血管造影図４０４、４０４’が示されており、遠位部分４１０、４１０’はかすかに可視である。右側部分４１２では、上側画像４１４は血管構造４０６’の拡大詳細図を示し、下側部分４１６は補間された血管経路４１８を有する詳細図を示す。

図８は、閉塞した血管の第２の例に関する。左側部分４２２には、閉塞部４２８、４２８’を有する第２の血管構造４２６、４２６’を有する２つの血管造影図４２４、４２４’が示されており、遠位部分４３０、４３０’はかすかに可視である。右側部分４３２では、上側画像４３４は血管構造４２６’の拡大詳細図を示し、下側部分４３６は補間された血管経路４３８を有する詳細図を示す。

図９は図７の写真図を示し、図１０は図８の写真図を示す。

第１の側面によれば、一例では、合致する遠位部分が血管造影シーケンスのある点で可視である場合、最も可能性の高い閉塞した血管経路が半自動的に定められる。臨床医は、自身が介入において追うことを望む血管経路を１つの画像上に描く。システムはそれを改良し、任意選択的にさらに、それを他の心臓位相に拡張することで、（増強された）心臓ロードマッピングのための使用の準備をする。

一例では、第１のステップにおいて、閉塞部に対して近位及び遠位の血管部分と滑らかに接続するように、臨床医によって描かれた経路が改良される。このステップは、正確な位置決めが期待できないタッチスクリーンからの編集を許容するために望ましい。連続する心臓位相のそれぞれについて、前の血管経過の多くのバリエーションが考慮され、ｉ）閉塞部に対して近位及び遠位の血管に滑らかに接続し、かつｉｉ）解剖学的蓋然性が高い経路を辿るものが選択される。異なる血管造影画像がこの心臓位相に対応する場合、これら２つの基準に関して最良のスコアを提示する軌道が選択される。

このプロセスは、例えばそれを繰り返すことによって時間的に統合され得る。各心臓位相に対して１つの最適な軌道を出力する。

最終的な結果は、シーケンスの全てのフレームにかけて、対応するロードマップ上で報告される。これにより、臨床医のターゲットである軌道が存在する場所を、リアルタイムで心周期全体にわたって正確に表示する増強されたロードマップが得られる。

プロセスの過程において、各血管造影フレームについて、推定閉塞血管経路に対応する大まかな軌道が関連付けられる。最初は、軌道は臨床医によって選択画像上に定められた軌道であり得る。その後、軌道は前の心臓位相上で選択された軌道である。

軌道を、考慮される画像に適合させる（又は最初のフレームのために微調整する）ために、入力された軌道の解剖学的に妥当なバリエーションが複数生成され、滑らかに遠位血管に接続するか否かについてそれぞれが評価される。

各心臓位相について最良の軌道が選択される。この方式はロバストネスを向上させるために繰り返されてもよい。

最終的に、提案軌道のセットが十分な品質のものであるか否かが決定され得る。十分である場合、軌道のセットは血管造影図又はロードマップの各フレームに変換される。

一例では、軌道のバリエーションについて以下が提供される。入力軌道はまず、グローバル変換を適用することによって端切れの位置に配置される。このアンカーポイントは、前の心臓位相における（すでに特定されている）端切れとの類似性に基づいて自動的に決定される。

次に、軌道はその初期形状の周りで変更され、次の心臓位相における血管経路と合致する（可能性のある広範囲の）妥当な軌道が生成される。これらの軌道にはそれぞれ、解剖学的妥当性が関連づけられる。

これを実現する簡単な態様は、元の軌道に滑らかなバリエーションを加えることであり、例えば、スプラインのセット上に生成されたバリエーションである。追加されたバリエーションが小さいほど、解剖学的蓋然性は高くなる。

別のオプションは、手動でセグメント化された血管中心線のデータベースから、端切れの位置（中央ＬＡＤ／遠位回旋・・・）及び血管造影観察角度に応じて予想される解剖学的バリエーションのセットを学習する。また、各提案軌道にスコアが関連付けられる。

一例では、血管遠位部分との（潜在的な）接続の評価のために以下が提供される。閉塞部に対して遠位の血管部分が可視である場合、いくつかのテストされた軌道が血管部分と合うと予想される。特に、実際の閉塞した血管部分は、可視血管系の近位部分及び遠位部分とうまく結合する滑らかな経路を有するはずである。

そのステップでは、各軌道は、（所与の長さにわたって）軌道が合う強い血管コントラストに関連付けられる。完全な血管マップが入手可能であるとは予想されないので、軌道が合う最も強いリッジ（ｒｉｄｇｅ）として近似され得る。「リッジ」とは、リッジフィルタによるフィルタリング後に得られる一種の血管エネルギーを指す（Ｆｒａｎｇｉ ｅｔ ａｌ、ＭＩＣＣＡＩ’９８：“Ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ ｖｅｓｓｅｌ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ”）。このインジケータは交差血管系がどれほど重要であるかを示し、合う血管系が存在しなければゼロに近くなる。

さらに、軌道が軌道の経路と平行する（潜在的な）遠位血管に合流するか否かが評価される。ここでもまた、（未知の）セグメント化された血管系の代わりにリッジ方向に実際には頼ることができる。強い（したがって非現実的な）角度で遠位血管系に触れる軌道には強い罰が与えられる。

一例では、最良の軌道の選択のために以下が提供される。解剖学的蓋然性、遠位血管系のコントラスト、及び遠位血管系に対する角度などの前のインジケータを考慮に入れた複合スコア（品質）が構築される。最も品質の高い軌道が選択される。

１つの位相の選択された軌道の品質は前のフレーム上の選択された軌道の品質に依存するので、このプロセスは精度向上のために何度も繰り返され得る。

一例では、品質閾値処理のために以下が提供される。全てのＣＴＯケースで血管の遠位部分を見ることができるわけではないので、補間は、臨床医に見せないことが好ましい場合があるほどに不確実であり得る。

その決定は、以前に計算された品質（全ての位相にわたる合計）を閾値処理することによってなされ得る。

一例では、完全なシーケンスへの転送のために以下が提供される。各心臓位相についての閉塞部における血管経路の外挿された良好な推測から始めて、各推測は、血管系全般があまり見えない血管造影画像に関連づけられ得る。

これは、提案経路を同じ心臓位相の全ての注入された画像に変換することを目的とするものである。一例では、心臓は同じ正確な収縮状態にあるので、補償されるべきモーションをモデル化するにはグローバル変換で十分である。

一例では、閉塞部は完全な心周期の間、特定された閉塞部の位置に配置される。オプションでは、端切れとの接続部での最適な滑らかさを確保するために改良がなされる。あるいは、血管系に基づいて両方の画像（血管経路を有する基準画像と、位置合わせのために考慮されている画像）が位置合わせされる。

一例では、潜在的手動エディションが提供される。本発明は、（不可視である）実際の管腔に頼らない血管経路を推測するツールにすぎないので、臨床医は自身の直観に最もよく適合するようにそれを編集する可能性を提供される。

閉塞を有する血管構造の視覚化は、経皮的冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）におけるＣＴＯ治療に適用することができる。

一例として、視覚化はＣアームベースのシステムに適用される。上記の例は、最も困難なＰＣＩのうちの１つを実行するのに役立つので、臨床医をサポートする。

第２の側面によれば、あるオプションでは、合致する遠位部分が血管造影シーケンスのある点で可視である場合、最も可能性の高い閉塞した血管経路が自動的に定められる。（編集可能な）結果は血管造影図及びロードマップ上に表示される。これは閉塞部の近傍に焦点を当てる。閉塞部は、ユーザによって手動で与えられたか、又は自動的に検出されたかのいずれかである。

一例では、端切れの一連の可能な延長部分がフレームごとに考えられる。延長部分は、延長部分が合う（潜在的な）遠位血管構造のコントラスト、近位及び遠位での血管構造への接続の滑らかさ、及び解剖学的妥当性に依存してスコアに関連付けられる。いかなる血管系にも合わない軌道は、スコア「０」（ゼロ）を有する。

（独立した、フレーム毎の決定とは対照的に）血管造影シーケンスのレベルにおいて、統合的選択が実行されてもよい。統合的選択は、いわば、連続する軌道を類似させる４番目の基準を追加する。最終的な結果は、シーケンスの全てのフレームにかけて、及び対応するロードマップ上で報告される。あるオプションでは、ユーザは、臨床的直感とより良く合致するように血管経路を自由に編集することができる。

一例では、閉塞部に対して遠位の枝の特定のために以下が提供される。このステップは自動的に実行され得る。経路が突然停止する血管を検出するために血管系が分析され得る。あるいは、臨床医は介入中にガイドワイヤの位置に頼って、どの時点でツールを駆動し、注入されていない領域を通過しようとするかを決定し得る。

一例では、このステップは手動で実行される。臨床医は、タッチパッド上に提示された血管造影図上の対応する領域に触れることによって、関心のある領域を大まかに特定し得る。

一例では、許容可能な血管経路の生成のために以下が提供される。特定された閉塞した血管枝は、血管枝から生じる、可能性のある血管延長部分を仮想的に「投げる」ことによって延長される。これらの延長部分は端切れと滑らかに接続し、妥当な経路をたどる必要がある。

これを達成する方法は端切れから外挿することであり、既存の血管にフィットする曲線を作成し、例えばスプラインを使って滑らかに延長することである。延長部分が滑らかであるほど（例えば、直線からの逸脱が少ないほど）、蓋然性が高いと考えられる。

別の例では、処理ユニットは、手動でセグメント化された血管中心線のデータベースから、どの経路が所与の初期血管部分から予想されるべきかを学習する。その場合、提案される延長部分は、考慮される血管部分（中央ＬＡＤ／遠位回旋・・・）及び血管造影観察角度に応じて異なる。提案された各軌道にはスコアが関連付けられる。

一例では、（潜在的）遠位血管部分の評価のために以下が提供される。閉塞部に対して遠位の血管部分が可視である場合、いくつかのテストされた軌道が血管部分と合うと予想される。特に、実際の閉塞した血管部分は、可視血管系の近位部分及び遠位部分とうまく結合する滑らかな経路を有するはずである。そのステップでは、各軌道は、（所与の長さにわたって）軌道が合う強い血管コントラストに関連付けられる。完全な血管マップが入手可能であるとは予想されないので、軌道が合う最も強いリッジ（ｒｉｄｇｅ）として近似され得る。このインジケータは交差血管系がどれほど重要であるかを示す（合う血管系が存在しなければゼロに近くなる）。

複合基準では、他の基準も提供される。

一例では、時間的統合のために以下が提供される。ここでは、フレームワークは各フレームを個別に処理するものとする。各フレームについて、解剖学的蓋然性スコア、合っている遠位血管系の重要性の評価（合流リッジのコントラスト）、及び遠位血管系への接続の滑らかさ（合流リッジに対する角度）の評価に関連付けられた軌道のリストが提示される。

目的は、各心臓位相について閉塞部における最も可能性の高い血管経路をリストから生成することである。言い換えれば、最も情報に富んだ心周期については、最も可能性の高い複数の血管経路が特定され、これらの経路は一貫性を保つ。

このタスクはシステマチックに実行され得る。テストされた各心周期について、ｉ）各心臓位相に関連づけられた最も可能性の高い血管経路が抽出される（上記の３つのインジケータを使用して）。ｉｉ）２つの異なる連続した心臓位相間の血管経路の差にペナルティを課す第４のインジケータが計算される。ｉｉｉ）上に挙げた４つの指標を使用して、各心臓位相に関連づけられた最も可能性が高い血管経路が抽出される。ｉｖ）収束が達成されるまで反復される。

可能な全ての心周期について、最も一貫性のある経路が選択され得る。これらの経路は品質尺度、例えば、上に挙げた４つのインジケータの関数に関連付けられてもよい。

別の例では、他の基準が追加される。例えば、「解剖学的蓋然性」が「軌道は可能な限り直線に近くあるべきである」などに置き換えられる。

最高の品質を与える心周期に関する提案血管経路が出力される。

本発明の他の例示的な実施形態では、適切なシステム上で、上述の実施形態のうちの１つに係る方法の方法ステップを実行するよう構成されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の実施形態の一部であってもよいコンピュータユニットに保存されてもよい。このコンピューティングユニットは、上記方法のステップを実行するよう。又はその実行を誘導するよう構成され得る。さらに、上記装置の構成要素を操作するよう構成されてもよい。コンピューティングユニットは、自動的に動作するようにかつ／又はユーザの指示を実行するように構成することができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリにロードされてもよい。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するよう構成されてもよい。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム、及び、更新によって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変更す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、上記の方法の例示的な実施形態の手順を満たすために必要な全てのステップを提供することが可能であり得る。

本発明のさらなる例示的実施形態によれば、上記のようなコンピュータプログラム要素が記憶されたＣＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ可読媒体が提示される。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体上で記憶及び／又は分配されてもよいし、インターネット又は他の有線若しくは無線テレコミュニケーションシステムを介して等の他の形態で分配されてもよい。

しかし、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して提供され、かかるネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードされてもよい。本発明の他の例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロード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、本発明の上記実施形態の１つによ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、異なる主題を参照して説明されていることに留意されたい。特に、一部の実施形態は方法タイプのクレームを参照して記載される一方、他の実施形態は装置スタイプのクレームを参照して記載される。しかし、当業者は上記及び下記の説明から、特に明記されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴の任意の組み合わせが、この出願に開示される解されることを理解するであろう。ただし、機能の単純な相加以上の相乗効果を提供するよう全ての機能が組み合わせ可能である。

本発明は、図面及び上記において詳細に図示及び記載されているが、かかる図示及び記載は説明的又は例示的であり、非限定的であると考えられるべきである。本発明は、開示の実施形態に限定されない。開示の実施形態の他の変形例が、図面、開示、及び従属請求項から、クレームされる発明に係る当業者によって理解及び実施され得る。

特許請求の範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たし得る。複数の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているからといって、これらの手段の組み合わせが好適に使用することができないとは限らない。特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 閉塞した血管系の経路を視覚化するための装置であって、前記装置は、
   画像データ供給ユニットと、
   決定ユニットと、
   処理ユニットと、
   表示ユニットとを備え、
   前記画像データ供給ユニットは、少なくとも部分的に造影剤が注入されている心臓血管構造の複数の画像からなるシーケンスを提供し、
   前記決定ユニットは、前記心臓血管構造の前記シーケンスの第１の画像内の関心領域を決定し、
   前記処理ユニットは、
   ｉ）前記関心領域において、不可視血管部分に対して近位の第１の可視血管部分から、閉塞部の前記不可視血管部分に対して遠位の第２の可視血管部分までの軌道提案を特定し、
   ｉｉ）前記不可視血管部分の血管経路と合致させるために、前記軌道提案を変更して複数の可能性のある軌道を生成し、
   ｉｉｉ）前記可能性のある軌道のうちの少なくとも１つについての妥当性値を決定し、
   ｉｖ）前記軌道の前記妥当性値に基づいて前記血管経路についての可能性のある軌道を選択し、
   前記表示ユニットは、選択された前記軌道の指標を、前記心臓血管構造における前記不可視血管部分の前記血管経路として表示する、装置。
2. 前記決定ユニットのために、画像データの手動特定又は変更を提供するユーザインターフェースが提供される、請求項１に記載の装置。
3. 閉塞した血管系の経路を視覚化するための装置の作動方法であって、前記装置は、画像データ供給ユニットと決定ユニットと処理ユニットと表示ユニットとを備え、前記方法は、
   ａ）前記決定ユニットが、少なくとも部分的に造影剤が注入された心臓血管構造のシーケンスの第１の画像における関心領域を決定するステップと、
   ｂ）前記処理ユニットが、前記関心領域において、不可視血管部分に対して近位の第１の可視血管部分から、前記不可視血管部分に対して遠位の第２の可視血管部分までの軌道提案を特定するステップと、
   ｃ）前記処理ユニットが、前記不可視血管部分の血管経路と合致させるために、前記軌道提案を変更して複数の可能性のある軌道を生成するステップと、
   ｄ）前記処理ユニットが、前記可能性のある軌道のうちの少なくとも１つについての妥当性値を決定するステップと、
   ｅ）前記処理ユニットが、前記軌道の前記妥当性値に基づいて前記血管経路についての可能性のある軌道を選択するステップと、
   ｈ）前記表示ユニットが、選択された前記軌道を、前記心臓血管構造における前記不可視血管部分の前記血管経路として示すステップとを含む、方法。
4. ｆ）血管経路インジケータのシーケンスを達成するために、前記処理ユニットが、前記シーケンスの各画像についてステップｃ）～ｅ）を繰り返すステップと、
   ｇ）前記処理ユニットが、前記血管経路インジケータを、前記心臓血管構造の前記シーケンスの同じ心臓位相に対応する前記画像に関連付けるステップとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. ステップａ）において、前記決定ユニットが、突然不可視となっている血管を検出することにより、閉塞部に対して遠位の血管枝を決定する、請求項３又は４に記載の方法。
6. ステップｂ）において、前記処理ユニットが、インターフェースを介してユーザにより入力された前記軌道提案を受信する、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステップｂ）において、前記軌道は自動的に特定される、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップｃ）のために、前記処理ユニットが、前記不可視血管部分における血管の複数の延長部分を軌道提案として受信する、請求項３から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ステップｄ）において、以下のグループ、
   前記延長部分が合う潜在的遠位血管構造のコントラスト、
   近位部及び遠位部における接続の滑らかさ、
   各延長部分についての解剖学的蓋然性、
   連続する軌道の類似性
   のうちの少なくとも１つに基づいて、前記処理ユニットが、各延長部分についてスコアを提供し、
   前記処理ユニットが、最高のスコアを有する前記延長部分をステップｅ）のために選択する、請求項８に記載の方法。
10. ステップｂ）の後に、前記処理ユニットが、ユーザ入力により特定された前記軌道提案を改良するステップをさらに含み、
    前記改良は、可視血管部分との接続が提供される前記軌道提案の接続部分を滑らかにすることを含む、請求項３から９のいずれか一項に記載の方法。
11. ステップｄ）は以下のサブステップ、すなわち、
    ｄ１）前記処理ユニットが、血管の可視部分に対する前記軌道の滑らかさに基づき、前記可能性のある軌道のそれぞれに接続スコアを関連付けるサブステップと、
    ｄ２）前記処理ユニットが、前記心臓血管構造の解剖学的モデルとの合致度に基づき、前記可能性のある軌道のそれぞれに解剖学的妥当性スコアを関連付けるサブステップと、
    ｄ３）前記処理ユニットが、前記シーケンスの前の画像についての選択された前記軌道に対する前記可能性のある軌道の変動度に基づき、解剖学的蓋然性スコアを関連付けるサブステップと、
    ｄ４）前記処理ユニットが、データベースによって提供される多数の血管中心線との類似度に基づきマッチングスコアを関連付けるサブステップと、
    ｄ５）前記処理ユニットが、可視遠位部分に対する前記可能性のある軌道の接触角度に基づき、滑らかさスコアを関連付けるサブステップとのうちの少なくとも１つを含む、請求項３から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. ステップｅ）において、前記処理ユニットが、各心臓位相について軌道を選択する、請求項３から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. ステップｅ）は、インターフェースを介してユーザによって前記可能性のある軌道を手動で変更するサブステップｅ１）を含む、請求項３から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 処理ユニットによって実行されると、請求項３から１３のいずれか一項に記載の方法のステップを実行する、請求項１又は２に記載の装置を制御するためのコンピュータプログラム。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムが記憶された、コンピュータ可読媒体。

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