JP2022180408A - 血管内の特徴を検出し且つ表示するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】血管内組織内の石灰化領域を自動的に識別するための改良された検出方法を提供する。【解決手段】血管のＯＣＴ画像データを提供するステップと、複数の異なるエッジ検出フィルタをＯＣＴ画像データに、各エッジ検出フィルタに対するフィルタ応答を生成するように適用するステップと、各エッジ検出フィルタ応答において、任意の応答最大値を識別するステップと、応答最大値の空間的な関係を維持しながら各エッジ検出フィルタ応答に対する応答最大値を、それによってエッジフィルタＯＣＴデータを作るために、組み合わせるステップと、関心領域を識別するためにエッジフィルタＯＣＴデータを解析するステップであって、関心領域は、応答最大値のローカルクラスタとして定義される、ステップと、を含む。１つの実施形態では、１又は複数の印が、ユーザインタフェースの一部として基準血管プロファイルを強調するために、１又は複数のパネルに配置される。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、部分的に、血管内の石灰化領域のような特徴及び関心領域を検出するための並びにこれらの領域をユーザに表示するための方法に関する。

関連出願の参照
本出願は、２０１４年１２月１２日に出願された米国仮出願第６２／０９１，２３６号及び２０１５年４月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／１５３，８１６号の優先権を主張し、これらのそれぞれの全開示は、参照により本明細書に援用される。

インターベンショナル心臓病専門医（Interventional cardiologists）は、治療法を計画し、ガイドし、評価するために、カテーテル法処置の間に過程で様々な診断ツールを組み込んでいる。蛍光透視法は、一般に、血管の血管造影イメージングを行うために使用される。次に、そのような血管イメージングは、バイパス手術又はステント留置などのインターベンション（interventions）の間に、血管疾患を診断、位置特定及び治療するために医師によって使用される。光コヒーレンストモグラフィ（optical coherence tomography）ＯＣＴのような血管内イメージング技術は、所与の被検者の血管の状態に関する高解像度データを得るために蛍光透視法の代わりに、又はそれと組み合わせて使用できる貴重なツールでもある。

血管内光コヒーレンストモグラフィは、冠状動脈壁を透すとともにその画像を研究のために生成するよう光を用いるカテーテルベースのイメージングモダリティである。コヒーレント光、干渉法、及びマイクロ光学を利用して、ＯＣＴは、マイクロメーターレベルの分解能で、病変血管内のビデオレート生体内トモグラフィー（video-rate in-vivo tomography）を提供することができる。光ファイバプローブを使用して表面下の構造（subsurface structures）を高分解能で観察することは、ＯＣＴを内部組織及び器官の低侵襲イメージングに特に有用にする。ＯＣＴで可能となる詳細レベルは、ユーザが冠動脈疾患の進行を診断すること並びにモニターすることを可能にする。

血管のカルシウムプラーク（Calcium plaques）は心臓病の主要な原因である。カルシウム沈着は、血管の直径の狭小化をもたらし、また、血管壁を硬くし、これは血管の性能を著しく低下させる。したがって、カルシウムプラークは、心血管インターベンションの主な対象の１つであるが、ＯＣＴ画像で検出することは難しいままである。

本開示は、血管内組織内の石灰化領域を自動的に識別するための改良された検出方法の必要性に取り組んでいる。

本開示は、部分的に、血管内組織の石灰化領域が、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）画像のような血管内画像において特徴的なパターンを示すという発見に基づいている。石灰化領域は、ＯＣＴ画像のより明るい血管組織バックグラウンドに対して離散した暗い形状として現れる。さらに、石灰化された領域は、１又は複数の側部上の、又は、１つの実施形態では全ての側面部上の、顕著なエッジ（prominent edges）によって境界が定められる。これらのパターンは、エッジを検出するように仕込まれた（trained）自動コンピュータプログラムを使用して、石灰化組織を他の管腔内特徴部（例えば、脂質プラーク及び正常な肥厚）から区別するために使用されることができる。加えて、多くのＯＣＴフレームからのデータが、組み合わされ、ユーザに迅速な疾患診断及び治療計画を支援するグラフィックユーザインターフェースダッシュボードに入れられることができる。

一実施形態では、ＯＣＴ画像データは、複数のエッジ検出フィルタ（例えば、外側、内側、左側、及び／又は右側エッジフィルタ）を使用して処理される。石灰化領域は顕著なエッジを有し、垂直及び水平エッジ検出フィルタの両方に応答するが、脂質プラーク及び正常狭窄は通常、水平エッジ検出フィルタにのみ応答する。線は、左、右、左に延びる‐‐高強度は低強度に遷移する。したがって、垂直エッジ検出（例えば、左右のエッジ）は、カルシウムプラークを他のプラークタイプと区別するために使用されることができる。加えて、複数の隣接するフレームからのフィルタ応答は、単一のＯＣＴフレームから解像できない大きいカルシウム沈着を解像する（resolve）ために組み合わされることができる。

部分的には、本開示は、血管内の関心領域を識別する方法に関する。この方法は：血管のＯＣＴ画像データを提供するステップと；複数の異なるエッジ検出フィルタをＯＣＴ画像データに、各エッジ検出フィルタに対するフィルタ応答を生成するように適用するステップと；各エッジ検出フィルタ応答において、任意の応答最大値を識別するステップであって、局所応答最大値が検出されたエッジを表す、ステップと；応答最大値の空間的関係を維持しながら、各エッジ検出フィルタ応答に対する応答最大値を、それによってエッジフィルタリングされたＯＣＴデータを作成するために、組み合わせるステップと；関心領域を識別するためにエッジフィルタＯＣＴデータを解析するステップであって、関心領域は、応答極大のローカルクラスタとして定義される、ステップ；を含む。一実施形態では、相対極値が応答極大値の代わりに使用される。

一実施形態では、エッジ検出フィルタは、ガウス関数の導関数（Gaussian derivatives）に基づいている。一実施形態では、ＯＣＴ画像データは極座標空間（polar space）でフォーマットされる又は極座標画像（polar image）を含む。一実施形態では、ＯＣＴ画像データはデカルト空間でフォーマットされる又は断面画像を含む。一実施形態では、複数の異なるエッジ検出フィルタは、水平エッジ検出フィルタ及び垂直エッジ検出フィルタを含む。一実施形態では、水平エッジ検出フィルタは、上部エッジフィルタ及び底部エッジフィルタを含む。

一実施形態では、垂直エッジ検出フィルタは、左側エッジ検出フィルタ及び右側エッジ検出フィルタを含む。一実施形態では、この方法は、複数のＯＣＴ画像フレームに対してステップを繰り返すステップを含む。一実施形態では、この方法は、ＯＣＴエッジフィルタデータ及び関心領域に基づいて、複数のＯＣＴ画像フレームを使用して血管の２次元又は３次元モデルをレンダリングするステップを含む。一実施形態では、局所最大値は、フィルタ応答を所定の閾値と比較することによって決定される。一実施形態では、複数のフィルタは、少なくとも上部エッジフィルタ、左側エッジフィルタ、及び右側エッジフィルタを含む。

一実施形態では、方法は、関心領域が少なくとも１つの垂直エッジ応答最大値を含む場合、関心領域を石灰化領域として識別するステップを含む。一実施形態では、方法は、関心領域が垂直エッジ応答最大値を含まない場合、関心領域を非石灰化領域として識別するステップを含む。一実施形態では、モデルは、血管の３次元長手方向断面レンダリング（three-dimensional longitudinal rendering）であり、モデルは、関心領域の弧長（arc length）を示す図形（graphic）を含み、図形は、血管がリングを通って延びる状態で、血管と同軸のリングを含み、リングは、健康な組織の弧長に比例する第１の着色部分及び関心領域の弧長に比例する第２の着色部分を有する。一実施形態では、第１の着色部分及び第２の着色部分の代わりに、色、形状、及び他のグラフィック要素又はオーバーレイを含み得る第１及び第２の印（indicia）が使用される。

部分的には、本開示は、血管内の関心領域を識別するためのシステムに関し、システムは：メモリと通信するプロセッサを含み、メモリは、実行されるとき、プロセッサに：血管のＯＣＴ画像データを取得させ；複数の異なるエッジ検出フィルタをＯＣＴ画像データに、各フィルタに対するフィルタ応答を生成するように、適用させ；各フィルタ応答において任意の応答最大値を識別させ、局所応答最大値は検出されたエッジを表し；応答最大値の空間的関係を維持しながら、各フィルタ応答に対する応答最大値を、それによってエッジフィルＯＣＴデータを作成するために、組み合わせ；ＯＣＴ画像データを含む応答最大値のローカルクラスタとして定義される関心領域を識別するためにエッジフィルタＯＣＴデータを解析させる；命令を含む。一実施形態では、ＯＣＴ画像データは複数の走査線である。一実施形態では、ＯＣＴ画像データは極座標画像である。

部分的には、本開示の一実施形態は、血管内データ収集システム、本明細書に記載される１又は複数の検出及び表示プロセスを実行する１又は複数のソフトウェアベースのグラフィックユーザインターフェイス及びソフトウェアモジュールに関する。一実施形態では、血管内データは、血管造影データが同時に収集される間に、収集される。一実施形態では、本開示は、血管造影画像又は光コヒーレンストモグラフィ画像（又は他の血管内画像）の１又は複数に対する血管の石灰化部分に関する情報の表示に関する。一実施形態では、本開示は、血管造影画像又は光コヒーレンストモグラフィ画像（又は他の血管内画像）の１又は複数に対する血管の生体吸収性血管スキャフォールド（bioresorbable vascular scaffold）（ＢＶＳ）又は生体吸収性スキャフォールド（bioresorbable scaffolds）（ＢＲＳ）に関する情報の表示に関する。一実施形態では、本開示は、生体吸収性スキャフォールド（ＢＲＳ）／生体吸収性血管スキャフォールド（ＢＶＳ）の拡張をガイドするのに役立つ、ＢＶＳ又はＢＲＳに関する情報の表示に関する。

図面は必ずしも縮尺通りではなく、強調がその代わりに概して例示的な原理に置かれている。図面は、全ての点で例示的なものとみなされるべきである。

血管内イメージング及びデータ収集システムの概略図を示す。 動脈血管の断面ＯＣＴ画像フレームである。 極座標空間で示された図１ＡからのＯＣＴ画像である。ｘ軸は角度であり、ｙ軸は深さである。 図２Ａ－Ｄは、エッジ検出フィルタである。図２Ａは、高（上部）から低（底部）への水平エッジを検出する外側エッジフィルタである。図２Ｂは、低（上部）から高（底部）への水平エッジを検出する内側エッジフィルタである。図２Ｃは、高（左）から低（右）への垂直エッジを検出する左側エッジフィルタである。図２Ｄは、低（左）から高（右）への垂直エッジを検出する右側エッジフィルタである。 図３Ａ－Ｄは、図２Ａ－Ｄそれぞれに示された指向性エッジフィルタの応答を示す。図３Ａは、外側エッジ検出応答である。図３Ｂは、内側エッジ検出応答である。図３Ｃは、左側エッジ検出応答である。図３Ｄは、右側エッジ検出応答である。 エッジ検出応答における極大値を区別するための凡例である。 各検出フィルタに対する極大値が重ねられて極座標空間で示されたＯＣＴ画像フレームである。 図５Ａは、小さい石灰化領域の極座標空間で示されたＯＣＴ画像フレームである。図５Ｂ－Ｅは、図５Ａの画像に対する各方向におけるフィルタ応答である。 図６Ａ―Ｄは、極座標空間で示されたＯＣＴ画像フレームである。図６Ａ―Ｃは、石灰化領域を示す隣接するフレームである。図６Ｂ及びＤは、非石灰化組織コントロールを示す非プラークデータを比較する識別フレームである。 図７Ａ―Ｃは、石灰化領域の極座標空間で示された隣接するＯＣＴ画像フレームである。図７Ｄ―Ｆは、非石灰化組織コントロールの極座標空間で示された隣接するＯＣＴ画像フレームである。 図８Ａ―Ｃは、石灰化領域の極座標空間で示されたＯＣＴ画像フレームである。 図９は、血管の石灰化領域のＯＣＴ断面画像及び極座標画像の合成である。図９Ａ―Ｃは隣接する断面画像であり、図９Ｄ―Ｆは対応する極座標画像である。 複数のＯＣＴフレームからの概略的な統合データである。 健康な領域によって境界が定められた石灰化領域を示すＬモード画像である。 図１１Ａの３次元ボリュームレンダリングである。 石灰化領域を強調する血管の３次元ボリュームレンダリングである。 太線によって区切られた石灰化領域の内側境界を伴う断面ＯＣＴ画像である。 レンダリングされた石灰化領域を伴う血管の３次元レンダリングである。 太線によって区切られた石灰化領域の内側及び外側境界を伴う断面ＯＣＴ画像である。 太線によって区切られた石灰化領域の境界を示すＬモード画像である。 図１４Ａ、１４Ｂ、及び１４Ｃは、左パネル又はスクリーン（図１４Ａ）、右パネル又はスクリーン（図１４Ｂ）、及び底部パネル又はスクリーン（図１４Ｃ）を含むグラフィカルユーザインタフェースを示す。 図１５Ａ及び１５Ｂはグラフィカルユーザインタフェースを示す。図１５Ａは、カルシウム沈着の弧長をグラフィカルに描く。図１５Ｂは、引き戻しゾーンに沿った管腔直径を描く定型化された図である。 図１６Ａ及び１６Ｂはグラフィカルユーザインタフェースを示す。図１６Ａは、カルシウム沈着の弧長をグラフィカルに描く。図１６Ｂは、引き戻しゾーンに沿った管腔直径を描く定型化された図である。

血管内光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）画像は、冠状動脈形態（coronary artery morphology）の高分解能視覚化を提供する。一部において、本開示は、冠状動脈内プラーク（カルシウム、脂質、線維症、及び血栓）の自動検出及び／又は分類に関する。内側及び外側石灰化境界も、一実施形態では、検出されるとともに表示される。検出及び分類のプロセスは、ＯＣＴ画像の解釈を向上させることができるとともに、診断者に標的情報を提供することができる。一部において、本開示は、血管内データセットに適用されるデータ解析の結果を、明確で、解釈しやすく、対象を診断するのに役立つ方法でユーザに表示するためのシステム及び方法に関する。一部において、本開示は、所与の関心のある血管の１又は複数のプラークタイプ及び他の領域若しくは状態に適用され得るユーザインタフェース及びグラフィックデータ表現を提供するグラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）を説明する。一実施形態では、石灰化領域は、明細書及び図面においてＣＲによって参照される。

一部において、本開示は、光コヒーレンストモグラフィシステムのようなカテーテル検査室（cath lab）での使用に適した血管内データ収集システムのようなデータ収集システムに関する。一部において、本開示は、血管内画像データを表示するのに適したプロセッサを含むデータ収集システムに関する。表示される画像データは、深さ測定に基づいて生成されるデータ又は画像を含む。一実施形態では、画像データは、光コヒーレンストモグラフィを使用して生成される。システムはまた、血管内プラークに関するデータのような血管内情報の表示のためのユーザインタフェースを表示することもできる。

石灰化領域は、ＯＣＴ画像において明確なエッジを有し、石灰化領域は、より明るい血管組織のバックグラウンドに対して離散した暗い形状として現れる。石灰化組織と周囲の健康な組織との間のコントラストは、指向性エッジフィルタを用いる自動エッジ検出を可能にする。石灰化領域は、わずか１つのＯＣＴ画像フレームで検出することができるが、より一般的には、複数の隣接するＯＣＴフレームをフィルタリングするとともにフィルタデータを血管の２次元レンダリング又は３次元レンダリングに組み合わせることによって検出される。石灰化領域を２次元及び３次元レンダリングに画定するための改良されたユーザインタフェースも開示される。

光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）は、例えば血管又はその中に配置される対象物のような試料に対する距離測定値を得るために干渉計を使用するイメージングモダリティ（imaging modality）である。血管は、血管内データ収集プローブを用いて撮像することができる。ガイドワイヤがプローブを血管内に導入するために使用されることができる。

データ収集プローブは、データ収集中に血管の長さに沿って配置され且つ引き戻され得る。トルクワイヤは、プローブの一部であってよく、光ファイバのような光伝送及び受信経路を取り囲むことができる。トルクワイヤはプローブを回転させるために使用されることができる。光ファイバが血管の長さに沿って引っ込められる（引き戻される）とき、複数のスキャン又はＯＣＴデータセットが、プローブ又はその一部分が回転するにつれて、収集される。これは、一実施形態ではプルバック（pullback）と呼ばれる。これらのデータセットは、狭窄又は狭窄の生理学的徴候のような関心領域を識別するために使用することができる。データセットは、本明細書でより詳細に説明されるように、石灰化領域、ステント、及び血管内の他の特徴を識別するために使用することができる。石灰化領域に関する本明細書に記載される表示関連の特徴（display related features）は、ステント及び他の検出可能且つ表示可能な血管内の特徴に対して使用することもできる。

一実施形態では、データ収集プローブは、干渉計及びデータ処理システムを含むＯＣＴシステムとともに使用するように構成されるＯＣＴプローブである。掃引光源レーザ（swept source laser）のような光源は、干渉計と光学的に通信し、光をサンプルアーム及び干渉計の参照アーム（reference arm）に伝送することができる。ＯＣＴプローブを使用して収集される距離測定値は、血管の断面図又は長手方向断面図（Ｌモードビュー）のような画像データのフレームを生成するように処理されることができる。これらの画像は、１又は複数の画像データ処理ステップ、あるいは本明細書で説明する他の方法又はステップを使用して処理されることができる。データ処理システムは、１又は複数のプロセッサ及び１又は複数のメモリ記憶装置を含むことができる。データ処理システムは、ＯＣＴ又は超音波データのような血管内データを使用して生成される極座標画像への適用に適した複数のエッジ検出フィルタを生成することができる。

図１Ａに示されるように、血管内データを収集に用いるデータ収集システム３０は、血管を画像化するために使用できるデータ収集プローブ１７を含む。ガイドワイヤが、プローブ１７を血管に導入するために使用されることができる。データ収集プローブ１７は、データを収集しながら血管７の長さに沿って導入及び引き戻されることができる。プローブが血管の長さに沿って引っ込められる（引き戻される）とき、複数のスキャン又はＯＣＴデータセットが、プローブ又はその一部分が回転するにつれて、収集される。これらのデータセット、又は画像データのフレームの収集は、石灰化領域のような関心領域を識別するために使用することができる。

一実施形態では、データ収集プローブ１７は、干渉計及びデータ処理システムを含むＯＣＴシステム１０とともに使用するように構成されるＯＣＴプローブである。ＯＣＴプローブ１７を使用して収集される距離測定値は、血管の断面図又は長手方向断面図（Ｌモードビュー）のような画像データのフレームを生成するように処理されることができる。分かりやすくするために、断面図は、限定するものではないが、長手方向断面図を含むことができる。これらの画像は、１又は複数の画像データ処理モジュール又はステージを使用して処理されることができる。

プローブ１７は、ＯＣＴシステム１０と光学的に通信する。光ファイバ１５を介してプローブ１７に接続するＯＣＴシステム又はサブシステム１０は、レーザのような光源、サンプルアーム及び参照アームを有する干渉計、様々な光路、クロック発生器、フォトダイオード、及び他のＯＣＴシステム構成要素を含むことができる。

一実施形態では、バランスドフォトダイオード（balanced photodiode）ベースのシステムのような光受信器３１が、プローブ１７によって収集される光を受光することができる。コンピュータ、プロセッサ、ＡＳＩＣ、又は他のデバイスのようなコンピューティングデバイス４０が、ＯＣＴシステム１０の一部であることができる、又はＯＣＴシステム１０と電気的に又は光学的に通信する別個のサブシステムとして含まれることができる。コンピューティングデバイス４０は、データを処理すること並びに特徴（例えば、石灰化）検出、分析、及び視覚化のために構成される画像データ処理ステージのようなソフトウェアに適したメモリ、ストレージ、バス及び他のコンポーネントを含むことができる。

一実施形態では、コンピュータデバイス４０は、プラーク（例えば、カルシウムプラーク）検出モジュール４２ａ、ディスプレイモジュール、及び、ステント検出若しくは他の検出及び表示モジュールなどの他のソフトウェアモジュール４２ｂのようなソフトウェアモジュール４２又はプログラムを含むか、又はそれらにアクセスする。例えば、コンピュータデバイス４０は、血管内のカルシウムプラークの存在を検出するための石灰化検出モジュールにアクセスすることができる。ソフトウェアはまた、ビューのオン及びオフを切り替えるための、並びに、ステント計画、フライスルー及び他の表示モードのような様々なユーザインタフェース表示モードを表示させ且つ切り替えるための、ユーザインターフェースソフトウェアコンポーネントを含むことができ、あるいは同ユーザインターフェースソフトウェアコンポーネントと通信することができる。ソフトウェアモジュール又はプログラムは、画像データ処理パイプライン又はそのコンポーネントモジュール、及び１又は複数のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を含むことができる。例示的な画像処理パイプラインは、収集されるＯＣＴデータを血管及びステント及び石灰化領域の２次元及び３次元ビューに変換するために使用される。画像データ処理パイプライン又は本明細書で説明される方法のいずれかは、メモリに格納され、プロセッサ、デバイス、又は他の集積回路のような１又は複数のコンピューティングデバイスを使用して実行される。

図１Ａに示されるように、ディスプレイ４５はまた、収集されたＯＣＴデータを使用して生成される血管の断面図及び長手方向断面図のような情報を表示するために、システム１０の一部であることもできる。システム１０は、血管内で検出された１又は複数の石灰化に関する画像データを表示するために使用することができる。一実施形態では、１又は複数のステップが、自動的に、あるいは、１又は複数の画像に対してナビゲートするための初期ユーザ入力以外のユーザ入力なしで実行されることができる、情報を入力することができる、コントローラ又はユーザインターフェースコンポーネントのような入力を選択する又は同入力とインタラクトすることができる、あるいは他の方法で１又は複数のシステム出力を示すことができる。一実施形態では、カルシウムプラークビューが、血管及び１又は複数のカルシウムプラークの表示の２次元又は３次元ビューのレビューを容易にするための選択肢として、提示される。ユーザの入力に応答して１又は複数のビューモードを切り替えることは、本明細書で説明する様々なステップに対して実行されることができる。同様のビューが、ステント情報を表示するために使用されることもできる。

ＯＣＴベースの情報は、１又は複数のグラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）を使用して表示されることができる。加えて、この情報は、限定ではなく、断面走査データ、長手方向走査、直径グラフ、画像マスク、管腔境界（lumen boundary）、プラークサイズ、プラーク円周、プラーク位置の視覚的印（visual indicia）、並びに血管の他の画像若しくは表現又はＯＣＴシステム及びデータ収集プローブを使用して得られた基礎となる距離測定値を含むことができる。

コンピューティングデバイス４０はまた、テキスト、矢印、色分け、ハイライト、等高線、あるいは他の適切な人間又は機械が読み取ることができる印を用いてのように、カルシウムプラーク及び他の血管の特徴を識別するように構成される、１又は複数のメモリデバイスに格納されることができるソフトウェア又はプログラムを含むことができる。

ディスプレイ４５は、一実施形態による、血管の様々なビューを示す。ディスプレイは、表示する血管の特徴を選択するためのメニュー、及びディスプレイの仮想カメラアングルを選択するためのメニューのような、様々な特徴を表示するあるいは隠すためのメニューを含むことができる。ユーザは、ユーザディスプレイ上で複数のビューアングル間を切り替えることができる。加えて、ユーザは、特定の側枝（side branches）を選択することによって及び／又は特定の側枝に関連付けられるビューを選択することによってのように、ユーザディスプレイ上で異なる側枝間を切り替えることができる。一実施形態では、画像処理パイプライン及び関連するソフトウェアモジュールは、引き戻し中に収集されたデータを使用して撮像された管腔境界及びカルシウムプラークを検出する。

ＯＣＴデータがプローブで得られてメモリに格納されると、プルバック領域又はそのサブセットの長さに沿った血管の断面、長手方向断面、及び／又は三次元ビューのような情報を生成するように処理することができる。これらのビューは、例えば、図１３－１６に示されるように、ユーザインタフェースの一部として示されることができる。ＯＣＴシステムから得られた距離測定値を使用して生成される血管の画像は、血管に関する情報を提供する。

したがって、部分的には、本開示は、関心のある血管又は他の血管情報に関する情報を評価するとともに描写するのに適したソフトウェアベースの方法及び関連するシステム及びデバイスに関する。ＯＣＴデータは、初期ステント展開又は矯正ステント関連処置の前後の血管の断面図及び長手方向断面図のような２Ｄビューを生成するために使用されることができる。データ収集プローブ及び様々なデータ処理ソフトウェアモジュールを用いて得られるＯＣＴデータは、ステント並びに／又は、ステント及び／又はステントが配置されている管腔に関する１又は複数の特性を識別し、特徴付けし、可視化するために使用されることができる。

図１Ｂは、動脈血管の断面ＯＣＴ画像フレームである。画像の中心の暗い円形の影は、血管管腔１１０である。血管管腔は血管壁１２０によって取り囲まれている。ＯＣＴカテーテルガイドワイヤは、ＯＣＴ画像の一部を覆い隠す影１３０を残す。ＯＣＴカテーテルシース上の後方散乱マーカが、画像の方向付け及び内腔の方向の画定を支援するように、血管内腔の中心に一連の同心円状のリング１４０を作る。マーカ１５０が、管腔境界を描くために追加される。

引き続き図１Ｂを参照すると、石灰化領域又はカルシウムプラーク１６０は、画像の右側の血管壁の離散した暗い領域としてはっきりと見える。石灰化領域のエッジ（edges）が目立つ（prominent）。石灰化領域は、ほとんどの石灰化が始まる血管壁の表面から血管壁に放射状に広がる。動脈血管が示されているが、本明細書に開示される方法、装置及びシステムは、静脈血管のような他の血管における石灰化領域を検出するためにも使用されることができる。

図１Ｃは、極座標空間におけるデータ収集プローブを用いて得られた収集走査線（collected scan lines）を示す。図１ＢのＯＣＴ画像フレームは、図１Ｃの極座標で示された走査線から生成された断面図である。ＯＣＴ画像フレームは、収集されたＯＣＴデータから直接生成されることができる。本明細書に示されるすべての極座標画像において、ｘ軸は角度測定値であり、ｙ軸は距離測定値である。深さは、血管壁の半径方向の厚さに対応する。図１Ｃでは、管腔１１０は画像の上部にあり、血管壁１２０は画像の底部にある。ガイドワイヤの影１３０が左側に現れている。石灰化領域１６０は、管腔の近くの画像の中心に見ることができる。

様々な実施形態では、石灰化領域は、ＯＣＴ画像をエッジ検出フィルタで処理することによって自動的に検出される。図２Ａ－２Ｄは、４つの例示的なエッジ検出フィルタを示す。各フィルタは異なる境界方向を検出する。一実施形態では、エッジ検出フィルタは、トップボトムフィルタ、ボトムトップフィルタ、右左フィルタ、及び左右フィルタを含む。第１の方向から第２の方向への遷移を示す他の方向の向きは、制限なく使用することができる。低から高へのような強度の変化は、フィルタを分類するためにも、あるいはそうでなければ、それぞれのフィルタ応答を特定する（specify）ためにも使用することができる。一実施形態では、これらの指向性エッジ検出器は、エッジがリッジの方向と並ぶ（lines up with）領域で最大応答又は相対的極値応答を与える。

図２Ａは、高（上部）から低（底部）の水平エッジを検出する外側エッジフィルタである。極座標ＯＣＴ画像が典型的には画像の上部に内皮（endothelium）を配向するので、外側エッジフィルタは、上端フィルタと呼ぶこともできる。図２Ｂは、低（上）から高（下）の水平エッジを検出する内側エッジフィルタである。極座標ＯＣＴ画像は、典型的には、画像の底部に内膜層を配向するので、内側エッジフィルタは、下端フィルタと呼ぶこともできる。図２Ｃは、高（左）から低（右）の垂直エッジを検出する左側エッジフィルタである。図２Ｄは、低（左）から高（右）の垂直エッジを検出する右側エッジフィルタである。

一実施形態では、フィルタの原点に対して、斜めの向き又は傾斜した向きなどの別の向きのような向きを有するフィルタを使用することができる。一実施形態では、境界検出を改善する及び／又は信頼水準を高めるための追加のデータを提供するために相補的及び／又は反対の向きを有する追加のフィルタが追加されることができる。一実施形態では、フィルタは、収集されたＯＣＴ画像データを変換するために演算子（operator）又は行列（matrix）のようなフィルタを生成するための１又は複数のプロセッサ及び命令を使用して実装されることができる。

「外側」及び「内側」の用語は、下側の血管組織に対するエッジの位置を指し、外側エッジは内皮のより近くに位置し、内側エッジは下にある血管平滑筋のより近く位置する。内側エッジ及び外側エッジは、石灰化領域の半径方向の深さ又は侵入（penetration）に対応する。「左」及び「右」の用語は、極座標画像におけるエッジの相対的な位置を指す。左側エッジ及び右側エッジは、血管内の石灰化領域の弧長（arc length）、又は幅に対応する。

一実施形態では、エッジ検出フィルタは、ガウス関数の導関数に基づきかつウェーブレット変換に類似している。これらの及び他のガウス関数又は他のエッジ検出フィルタは、様々な実施形態で使用されることができる。

ＯＣＴ極座標画像フレームは、１又は複数のエッジ検出フィルタを使用して処理される。例えば、図２Ａの外側エッジ検出フィルタは、通常、血管管腔に隣接する石灰化領域の外側エッジである高信号強度から低信号強度にステップする水平エッジを検出する。図２Ｂの内側エッジ検出フィルタは、血管壁内の石灰化領域の内側エッジである低信号強度から高信号強度にステップするエッジを検出する。大きな石灰化に関して、内側のエッジはＯＣＴ画像で見えないことがある。

同様に、図２Ｃの左側エッジ検出フィルタは、通常は石灰化領域の左側エッジである高信号強度から低信号強度にステップする垂直エッジを検出する。最後に、図２Ｄの右側エッジ検出フィルタは、大抵石灰化された領域の右側エッジである低信号強度から高信号強度にステップする垂直エッジを検出する。

好ましくは、石灰化領域は水平エッジ検出フィルタに応答するが、脂質プラーク及び正常な特徴部（normal features）は通常、水平エッジ検出フィルタに強く応答しないので、ＯＣＴ極座標画像のようなＯＣＴ画像データは、少なくとも２つの水平エッジ検出フィルタでフィルタリングされる。したがって、水平エッジ検出は、他の血管特徴部からの石灰化領域の区別を可能にし、これは、ステントタイプのような治療オプションを選択するのに役立つ。例えば、石灰化領域は、硬化組織から構成され、したがって、他のタイプの狭窄よりも弾力性の高いステントを必要とする。

様々な実施形態では、ＯＣＴ画像データは、複数のエッジ検出フィルタ（例えば、外側、内側、左側及び／又は右側エッジフィルタ）を使用して処理される。好ましくは、少なくとも２つの異なるエッジ検出フィルタが使用され、より好ましくは、少なくとも３つの異なるエッジ検出フィルタが使用され、最も好ましくは、４つの異なるエッジ検出フィルタが使用される。石灰化領域は顕著なエッジを有し、垂直及び水平エッジ検出フィルタの両方に応答するが、脂質プラーク及び正常な狭窄は通常、水平エッジ検出フィルタにのみ応答する。脂質プラークは単一の勾配を有し、これは単一の水平エッジに対応する。従って、垂直エッジ検出（例えば、左側エッジ及び右側エッジ）が、カルシウムプラークを非石灰化組織特徴部から区別するために使用されることができる。加えて、石灰化領域は、非石灰化領域より多くの及び高い強度のフィルタ応答を示す。

例示的な実施形態では、図１Ｂに示される極座標画像は、エッジ検出のために処理される。図３Ａ－３Ｄは、それぞれ図２Ａ－２Ｄに示された指向性エッジフィルタの応答を示す。図３Ａは、上部水平エッジ検出応答である。図３Ｂは、底部水平エッジ検出応答である。図３Ｃは、左側垂直エッジ検出応答である。図３Ｄは、右側垂直エッジ検出応答である。より長い波長、より暗い領域は、より高い強度のフィルタ応答を示し、より短い波長、より明るい領域は、より低い強度のフィルタ応答を示す。アスタリスクは、各フィルタの応答の極大値を示す。特定の実施形態では、所定の閾値を超える応答は、極大値とみなされる。

図４Ｂを参照すると、フィルタ応答の極大値（図３Ａ－図３Ｄ）は、石灰化領域のエッジ検出を示すために、極座標画像に重ね合わされる。図４Ａは、各指向性エッジフィルタの最大値を識別する凡例である。４つの指向性フィルタ全てからの極大応答のクラスタ（cluster）が、石灰化領域を示す。ガイドワイヤの影４３０は、画像の左側ではっきりと見える。ガイドワイヤの影に付随する最大値は、スプリアス（spurious）として無視される。図４Ｂでは、ＣＡ領域が領域４２０によって示されている。血管４１０の管腔はまた、図４Ｂのエッジ検出フィルタ極座標画像（edge detection filtered polar image）において黒として見える。

図５Ａは、画像の中心付近で可視の小さな石灰化領域５６０を有する極座標画像フレームである。ガイドワイヤの影５３０が左側に見える。図５Ａに示される画像は、石灰化領域の境界を解像する（resolve）ために、４つのエッジ検出フィルタの全てを用いて処理される。図５Ｂ－５Ｅはフィルタ応答である：図５Ｂは外側エッジ水平フィルタであり、図５Ｃは内側エッジ水平フィルタであり、図５Ｄは、左側エッジ垂直フィルタであり、図５Ｅは、右側エッジ垂直フィルタである。極大値は白いアスタリスクで印を付けられている。

図６Ａは、一実施形態における走査線のシーケンスを含む極座標画像上にフィルタ応答（図５Ｂ－Ｅ）が重ね合わせられた極座標画像（図５Ａ）を示す。フィルタ応答は、ＯＣＴデータの異なるビュー上に示され、一実施形態では関心領域を識別するために採点される。石灰化領域の上部エッジ、底部エッジ、及び左側エッジが、図６Ａの極座標画像をフィルタリングすることによって検出された。隣接するフレーム（図６Ｂ）のエッジ検出又はその他のフィルタリングもまた、石灰化領域の３つのエッジを検出する；しかし、右側エッジが左側エッジの代わりに検出される。したがって、石灰化領域の全ての境界を検出するために複数の隣接するＯＣＴフレームからのフィルタ応答を組み合わせることが必要な場合がある。クロスフレームデータ（cross-frame data）及び結果の使用は、一実施形態において石灰化領域の検出の精度を向上させることができる。

図６Ｃ及び６Ｄは、正常な内膜中膜肥厚（intima-media thicking）及び非石灰化プラークをそれぞれ示す血管内領域を示すコントロール（対照）である。正常な内膜中膜の肥厚（intima media thickening）（図６Ｃ）では、水平エッジ最大値－内側エッジ及び外側エッジ－のみが検出される。同様に、非石灰化プラーク（図６Ｄ）は、より少ない最大値を生成し且つ垂直エッジ最大値を生成しない。

図７Ａ－Ｆは、石灰化（図７Ａ－Ｃ）及び正常（図７Ｄ－Ｆ）の血管内組織に関するフィルタオーバーレイのさらなる例である。図７Ａ－Ｃは、連続するフレームにおける石灰化領域７６０ａ、ｂ、ｃを示す隣接するフレームである。最大値は、４つのフィルタ方向すべてについて、各フレームに存在する。図７Ｄ－Ｆは、肥厚内膜中膜を有する正常組織を示す隣接するフレームである。これらの画像は、内側最大値及び外側最大値のみを含む。図７Ｅでは、柱状特徴部７７０が、垂直エッジ検出最大値をトリガする。しかし、この特徴部は、その規則的な柱形のために、及び石灰化領域は大きな不規則な表面積を有する傾向もあるため、カルシウムプラークである可能性は低い。特徴部７７０は、おそらくは、画像アーティファクトを生成するバブル又は他の特徴である。

図８Ａ－８Ｃは、大きい石灰化領域８６０ａ、ｂ、ｃを示す隣接するフレームである。石灰化領域は、各フレームにおいて４つの指向性フィルタ全てに対して複数の最大値を生成する。加えて、より小さい石灰化領域８６５が右側に見え、これは同じ石灰化の一部であり得る。石灰化領域８６５は内側エッジ最大値を欠いているが、エッジ最大値の数及び密集クラスタリングは、これが石灰化である可能性が高いことを示している。異なる向きを持つフィルタが使用される場合、より多くの応答が返され、精度が向上する。石灰化が血管壁に深く－例えばＯＣＴスキャンより深く広がる場合、内側最大値は検出されないことがある。いくつかの実施形態では、複数の隣接するＯＣＴフレームからのフィルタ応答は、単一のＯＣＴフレームから解像できない大きいカルシウム堆積物を解像するために、組み合わされる。ガイドワイヤの影が右側に表示されるが、画像内で編集されている。

図９は、血管内の石灰化領域のＯＣＴ断面画像及び極座標画像の合成であり、本開示をさらに示している。図９Ａ－９Ｃは、同じ近傍（same neighborhood）からの断面画像であり、図９Ｄ－Ｅは、対応する極座標画像である。図９Ａの上部に見える石灰化領域９６０は、図９Ｄに示されるように、４つの方向全てにおいてエッジ検出最大値を生成する。図９Ａの底部の第２の石灰化領域９６５は、複数の方向性エッジ検出フィルタに応答して、３方向にエッジ検出最大値を生成する。第２の石灰化領域９６５は、後のフレーム、図９Ｂ及び図９Ｅにおいて顕著なままである。第２の石灰化領域は、ＯＣＴスキャンの深さを超える；したがって、内側最大値は観察されない。最後に、図９Ｃ及び図９Ｆは、血管の右側の自然な狭窄９８０を示す。この狭窄は、わずかのエッジ検出最大値しか生成せず且つ最大値が２つの方向にしかないため、石灰化領域として排除されることができる。ガイドワイヤの影９３０は、図９Ｄを除いて明白であり、この図９Ｄではそれは編集されている。

様々な実施形態では、コンピュータ、プロセッサ、又は他のシステム若しくはデバイスが、極大値又は極値のクラスタを識別するために、複数のエッジ検出フィルタを使用して連続するＯＣＴフレームをフィルタリングするようにプログラムされる。図９の３つの極座標画像（図９Ｄ、９Ｅ、及び９Ｆ）に示されるプロセスフローは、いくつかの最大値が検出されるか及びその方向を決定する適切なエッジ検出フィルタで処理された。そのような最大値を有する最大値及び方向の十分性は、石灰化領域を識別するために使用されることができる。

非石灰化領域は一般的に垂直エッジ検出フィルタに応答しないので、石灰化領域は垂直エッジ検出を使用して非石灰化領域と区別されることができる。加えて、大きい石灰化の内側のエッジは、標準的なＯＣＴスキャンによって解像されるには深すぎることがある。したがって、所与のＯＣＴフレームにおける少なくとも外側、左側、及び右側エッジ最大値のクラスタは、石灰化領域に対応する関心領域（ＲＯＩ）を定める。このＲＯＩは、３つ、又は好ましくは４つ全ての指向性フィルタに対応するフィルタ応答のクラスタ上にバウンディングボックス（bounding box）を設定することによって導出される。

関心領域（ＲＯＩ）を定める又は決定するプロセスは、カルシウム結節の深さを示すために１又は複数の組織深さに由来するいくつかのフィルタ応答を使用する。カルシウムフィルタ応答のセットのうちの１若しくは複数又は全てを含むバウンディングボックス、楕円、球又は他の境界は、カルシウム結節又は領域の後部エッジ（back edge）又は他のエッジを決定するために、球、箱、楕円又は他の境界の寸法とともに使用されることができる。カルシウムは、血管内の硬い領域のように作用し、それに関連してそのような石灰化領域の近傍でステントを拡張することによる圧縮（compaction）が問題となる。

結果として、これらの領域を識別することが重要である。関心領域は、フィルタ応答を使用して識別された領域の周りに境界を生成すること、及び、境界の点を接続すること、又は、重心若しくは他の点のような共通点を見つけるとともに点の間の距離測定値を得るために境界のドットと接続することによって見つけることができる。このプロセスは、石灰化領域の深さを測定するために使用できる。

フィルタ応答のＲＯＩはその後、各ＯＣＴフレームにおける石灰化組織のサイズ及び／又は体積を推定するために使用されることができる。これらは、関心領域を定めるために選択された所与の境界に対する点フィッティング（point fitting）及び測定プロセスを使用して決定されることができる。いくつかの実施形態では、ＲＯＩは石灰化領域の正確な境界を定めないが、代わりに石灰化領域の推定値を提供する。ＲＯＩが１又は複数のＯＣＴフレームで確認された後、フレームは、血管の３Ｄボリュームレンダリング、２Ｄ断面、及び長手方向断面表示におけるユーザ分析のために組み合わされる。図１０は、血管の部分の管腔直径に関するクロスフレーム情報を示す概略図である。

ＣＲが検出される例示的な処理ステップ又は段階も示されている。健康な管腔フレームは、ＣＲの両側に検出可能／表示可能９８５である。カルシウム９８６を含む管腔／組織のフレームは健康なフレームの間にある。石灰化された狭窄を示す３つのフレームは、３つの健康な（狭窄されていない）管腔フレームによって左及び右に境界され（bounded）ている。石灰化は、血管の直径を約３３％減少させる。健康な領域及び石灰化領域を含むフレームのこのフレーム追跡は、ステント配置のための血管の領域を選択するために使用することができる。健康な管腔フレームとＣＲとの間の補間が、ＣＲ９９９を識別するために実行される。カルシウム領域９９９が識別され、それは、外側境界９９９ｏと内側境界９９９ｉとの間に配置されて示されている。

別の実施形態では、図１１Ａは、健康な領域によって境界された石灰化領域の２次元長手方向断面レンダリングを示すＬモード画像である。太線は、石灰化領域の内側１１６６及び外側１１６８の境界を示す。

別の実施形態では、図１１Ｂは、石灰化領域は太線で強調表示されている、図１１Ａに示された同じデータの３次元ボリュームレンダリングである。太線は、石灰化領域の内側１１６６及び外側１１６８の境界を示す。加えて、円周マーカ（circumferential marker）１１９０が、ユーザが石灰化のサイズを迅速に評価するのを助ける視覚補助を提供する。円周マーカは、石灰化領域の弧長を血管円周の割合として図示する（graphically depicts）。石灰化領域の弧長は、第１の印（例えば、第１の色及び／又はパターン）１１９０ａによって区別され、隣接する非石灰化組織は、第２の印（例えば、第２の色及び／又はパターン）１１９０ｂによって区別される。マーカが示すように、石灰化領域は血管円周の約半分に及ぶ。

図１２Ａは、管腔表面に沿った石灰化領域１２６０の内側境界を強調する血管の３次元レンダリングを示す。位置マーカ１２９２が、ユーザによる迅速な画像解釈を容易にするために、円周マーカ１２９０（上部）及び円周マーカ１２９５（下部）の下に追加されることができる。図１２Ｂでは、円周マーカ１２９０及び１２９５の上部及び底部は、それぞれ上部線分１２９０及び下部線分１２９５に対応する。位置マーカは、円周マーカによって描かれた正確な断面積を画定する。円周マーカ及び／又は位置マーカは、ユーザが異なる断面及び／又は異なる視点を選択できるように、移動可能且つインタラクティブであることができる。

図１２Ａでは、第１の石灰化領域エンドフレーム及び第２の石灰化領域エンドフレームが、ＣＲフレーム１及びＣＲフレームＮで指定される。これらのフレームのいずれも石灰化領域ＣＲのスタートフレーム又はエンドフレームと見なされることができる。一実施形態では、Ｎは、第２のフレームを示すために２であることができ、又はＮは、ＣＲのフレーム数であることができる。したがって、ＣＲが１００フレームの画像データを有する場合、境界フレームは、ＣＲフレーム１及びＣＲフレーム１００であることができる。

別の実施形態では、図１２Ｂは、図１２Ａに示される位置マーカの場所に対応する断面画像を示す。石灰化の外側エッジは、ユーザが狭窄を評価するのを助けるために、太い線１２６８によって区画される。

図１３Ａは、プラークサイズのより良い推定を提供するために石灰化領域がボリュームレンダリングされた血管管腔の３次元レンダリングのさらなる実施形態を示す。ＣＲフレーム１及びＣＲフレームＮもまた、オーバーレイ又は他のグラフィック要素を使用して描かれることができる。様々なタイプのオーバーレイ及びグラフィック要素が、図に示されるとともに本明細書で説明されるように使用されることができる。図１３Ｂに示されるように、石灰化領域の外側１３６６及び内側１３６８の境界が太線で示される。図１３Ｃは、太い線で区切られた内側１３６６及び外側１３６８の境界石灰化領域を示すＬモード画像である。境界線セグメント１３６８は管腔境界である。図１３Ｂに示されるように、管腔境界１３６８は、石灰化領域ＣＲに隣接し且つ線分１２６８によって境界された管腔の領域に隣接する。ＣＲ１３６６の外側境界も、線分１３６６によって強調されている。図１３Ｃでは、ＣＲの内側境界ＩＢ及び外側境界ＯＢも、コンピュータ生成線分として示されている。

図１４Ａでは、血管に関する血管内データ及び血管造影データが表示される。左上のパネル又はスクリーン（図１４Ａ）は、血管の血管造影画像を示す。右上のパネル（図１４Ｂ）は、血管の石灰化部分に関する印１４２０とともに血管の断面図を示す光コヒーレンストモグラフィ画像を示す。底部パネル（図１４Ｃ）は、石灰化領域１４２５も示されている血管の長手方向断面図を示すＯＣＴ画像を示す。長手方向断面図はまた、拡張を誘導するための基準血管プロファイル（reference vessel profile）に対応する点線１４３０も示す。拡張のガイドのグラフィック表現は、印１４４０によって示される。これらの印は、色、線、曲線、記号、及び他の適切な印であることができる。

図１４Ａ－１４Ｃは、石灰化された血管セグメントに注意を引くことによって、病変準備（lesion preparation）の間に追加の情報をユーザに与えるのに適している。図１４Ａ－Ｃのインタフェースはまた、デバイスの拡張１４４０を案内するための基準血管プロファイル１４３０を提供することによって、ステント又は他のデバイスのサイジング（sizing）を容易にする。加えて、図１４のインタフェースは、アンジオ同期（angio coreg）１４１０でのＢＶＳ位置を表示するとともに、スキャフォールド並置マップ（scaffold apposition map）を生成することによって、ＢＶＳ又は他のステント又はスキャフォールドの展開を容易にする。

図１５Ａは、例示的なプラーク表示グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を伴う例示的なスクリーンショットを示す。石灰化領域は、上述の画像処理ベースのアプローチを用いて検出され且つ分類されている。示されているように、カルシウム含有物は、上部パネルに示されたＯＣＴ Ｂモード又は断面画像において約６時から１０時に拡がる。プラーク表示ＧＵＩは、カルシウムの円周範囲に対応するＯＣＴ Ｂモード画像上の部分的なリング又は弧１５１０を重ね合わせる。リングは、円若しくは楕円部分又は他の曲線又は他の可視化可能な表示要素、記号若しくはアイコンであることができる。リングの半径方向の位置は、ＯＣＴ信号強度が、Ｂモード画像に情報内容が存在しないようにノイズ閾値を下回って低下しているイメージング距離（imaging distance）に動的に設定されることができる。

一実施形態では、石灰化領域の視認性を向上させるためのこの印又は他の表示要素の使用は、画面の混乱状態（screen clutter）を低減させる。このような印の使用はまた、ＯＣＴ画像の特徴を不明瞭にすることなく、プラーク自体に比較的近いプラークインジケータの配置を可能にする。代替的には、半径方向位置は、走査範囲１５１２の端部で固定値に設定されることができる。これらの表示技術は、病変の周りに完全にセグメント化された又は囲まれたポリゴンを描画する必要なしに、プラークの位置を明瞭に示すことができるという利点を有する。完全なセグメント化は、ＯＣＴ信号が血管内適用において一般的なプラークの裏側まで完全に伸びない場合、技術的に困難であり得る。プラークの位置及びサイズ情報は、スクリーンの管腔プロファイルセクションに表示することもできる。

図１５Ｂを参照すると、長手方向断面図に示されるように、垂直バー１５１６が、プラークが検出された断面フレームに対応する位置で、管腔プロファイル上に配置されることができる。図示のように、図１５Ｂでは、バーのシーケンスは、幾つかのフレームについてほぼ同じであり、次に、図示のように上がる及び下がる。図１５Ｂでは、バー１５１６ａは最も厚く、１５１６ｂは最も薄いバーである。バーは管腔の両側で対称的に示されているが、管腔の上又は下のバーのみを示すような他の表現並びに他も可能である。

一実施形態では、バーの高さは、断面においてより大きな円周を覆うプラークが管腔プロファイル表示上の垂直方向に高いバーとして表示されるように、プラークの円周範囲に比例することができる。加えて、垂直線分１５１４又はバー又は他の印は、図１５Ｂの断面図に対して図１５Ａに示される画像の長手方向位置を示すために使用されることができる。この設計は、ユーザが、管腔プロファイル表示の簡単な検査によって、プラークの円周方向の範囲及び長手方向の範囲の両方を迅速に評価することを可能にする。

図１６Ａは、図１５Ａに示された同じプルバックにおける異なるフレームの例を示す。このフレームでは、カルシウム病変部は、約９時から１０時にのみ拡がっている。垂直線１６１４は、上に図１６Ａで示されるフレームに対応する図１６Ｂのフレームを示すために使用される。したがって、Ｂモード画像上の部分リング１６１０は、前のフレームのリング１６１０よりも小さく、垂直バー１６１６も対応して小さい。他の方法及び可視スクリーン上要素が、血管造影データ及び光コヒーレンストモグラフィデータに関する関心のある診断情報のオンスクリーン表示を向上させるために、ＧＵＩを使用して生成されることができる。

以下の説明は、本明細書に記載される本発明の方法を実行するのに適するデバイスハードウェア及び他の動作構成要素の概要を提供することを意図している。この説明は、本発明の適用可能な環境又は本発明の範囲を限定するものではない。同様に、ハードウェア及び他の動作構成要素は、上記の装置の一部として適切であり得る。本発明は、パーソナルコンピュータ、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベース又はプログラマブル電子デバイス、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む他のシステム構成で実施されることができる。

詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットの演算のアルゴリズム及び記号表現に関して提示される。これらのアルゴリズム記述及び表現は、コンピュータ及びソフトウェアに関連する分野の当業者によって使用され得る。一実施形態では、アルゴリズムは、ここでは、一般的に、所望の結果につながる動作の自己無撞着シーケンス（self-consistent sequence）であると考えられる。方法ステップ又は本明細書に記載される別の方法として実行される動作は、物理量の物理的操作を必要とするものである。通常、必ずしも必要ではないが、これらの量は、格納、転送、結合、変換、比較、及びその他の操作が可能な電気信号又は磁気信号の形をとる。

以下の説明から明らかなように特に明記しない限り、本説明全体にわたって、「処理する」又は「計算する（computing）」又は「計算する（calculating）」又は「補間する」又は「比較する」又は「フィルタリングする」又は「検出する」又は「示す」又は「重ね合わせる」又は「サンプリングする」又は「動作する」又は「生成する」又は「決定する」又は「表示する」等のような用語を用いることの議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理（電子）量として表されるデータを、コンピュータシステムのメモリ又はレジスタ又は他のそのような情報記憶、伝送又は表示デバイス内の物理量として同様に表される他のデータに操作及び変換する、コンピュータシステム、又は同様の電子コンピューティングデバイスの動作及び処理を指すことが、理解される。

本発明は、いくつかの実施形態では、本明細書の動作を実行するための装置にも関連する。この装置は、必要な目的のために特別に構成されてよい、あるいはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に作動又は再構成される汎用コンピュータを含んでよい。

本明細書に提示されるアルゴリズム及びディスプレイは、本質的に、特定のコンピュータ又は他の装置に関連しない。様々な汎用システムが、本明細書の教示に従ってプログラムと共に使用されてよく、あるいは必要とされる方法ステップを実行するためにより特殊化された装置を構築することが好都合であるとわかるかもしれない。様々なこれらのシステムに必要な構造は、以下の説明から明らかになるであろう。

本発明の実施形態は、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ、又は汎用コンピュータ）とともに使用するためのコンピュータプログラムロジック、プログラマブルロジックデバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のＰＬＤ）、ディスクリート部品、集積回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））、又はそれらの任意の組み合わせを含む任意の他の手段を含むが、これに限定されない多くの異なる形態で実装され得る。本発明の典型的な実施形態では、ＯＣＴプローブ、ＦＦＲプローブ、血管造影システム、並びに他の撮像及び被験者モニタリングデバイス及びプロセッサベースのシステムを使用して収集されるデータの処理のいくらか又は全てが、コンピュータ可読媒体にそのように格納される、コンピュータ実行可能形式に変換され、オペレーティングシステムの制御下でマイクロプロセッサによって実行されるコンピュータプログラム命令のセットとして実装される。したがって、例えば、プルバック又は共同位置合わせ（co-registration）要求の完了に基づくユーザインタフェース命令及びトリガは、ＯＣＴデータの生成、石灰化領域の識別、本明細書に記載される様々な及び他の特徴及び実施形態を用いた画像処理の実行に適したプロセッサ理解可能命令（processor understandable instructions）に変換される。

本明細書に前述した機能性の全部又は一部を実装するコンピュータプログラムロジックは、ソースコード形式、コンピュータ実行可能形式、及び様々な中間形式（例えば、アセンブラ、コンパイラ、リンカ、又はロケータによって生成される形式）を含むが、決してこれらに限定されない、様々な形式で具体化され得る。ソースコードは、さまざまなオペレーティングシステム又はオペレーティング環境で用いるための様々なプログラミング言語（例えば、オブジェクトコード、アセンブリ言語、又はＦｏｒｔｒａｎ、Ｃ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ（登録商標）、若しくはＨＴＭＬのような高級言語）のいずれかで実装される一連のコンピュータプログラム命令を含み得る。ソースコードは、様々なデータ構造及び通信メッセージを定義し且つ使用し得る。ソースコードは、（例えば、インタプリタを介した）コンピュータ実行可能形式であってよく、あるいはソースコードは（例えば、トランスレータ、アセンブラ、又はコンパイラを介して）コンピュータ実行可能形式に変換されてもよい。

コンピュータプログラムは、半導体メモリデバイス（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュプログラマブルＲＡＭ）、磁気メモリデバイス（例えば、ディスケット又は固定ディスク）、光学メモリデバイス（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ）、ＰＣカード（例えば、ＰＣＭＣＩＡカード）、あるいは他のメモリデバイスのような、有形の記憶媒体に恒久的又は一時的のいずれかの任意の形式（例えばソースコード形式、コンピュータ実行可能形式、又は中間形式）で固定され得る。コンピュータプログラムは、アナログ技術、デジタル技術、光学技術、無線技術（例えば、ブルートゥース（登録商標）、ネットワーキング技術、及びインターネットワーキング技術を含むが、決してこれらに限定されない様々な通信技術のいずれかを使用してコンピュータに送信可能である信号の任意の形式に固定され得る。コンピュータプログラムは、印刷された又は電子的な文書（シュリンクラップされたソフトウェアなど）を伴うリムーバブル記憶媒体として配布され得る、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭ又は固定ディスク上）にプリロードされ得る、あるいはサーバ若しくは通信システム（例えば、インターネット又はワールドワイドウェブ）を介した電子掲示板から配布され得る。

本明細書で先に説明された機能の全て又は一部を実装するハードウェアロジック（プログラマブルロジックデバイスとともに使用するためのプログラマブルロジックを含む）は、従来の手動方法を使用して設計され得る、あるいは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）、ハードウェア記述言語（例えば、ＶＨＤＬ又はＡＨＤＬ）、又はＰＬＤプログラミング言語（例えば、ＰＡＬＡＳＭ、ＡＢＥＬ、若しくはＣＵＰＬ）のような様々なツールを使用して電子的に設計され、取り込まれ、シミュレーションされ、あるいは文書化され得る。

プログラマブルロジックは、半導体メモリデバイス（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュプログラマブルＲＡＭ）、磁気メモリデバイス（例えば、ディスケット又は固定ディスク）、光学メモリデバイス（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ）、あるいは他のメモリデバイスのような、有形の記憶媒体に恒久的又は一時的のいずれかで固定され得る。プログラマブルロジックは、アナログ技術、デジタル技術、光学技術、無線技術（例えば、ブルートゥース（登録商標））、ネットワーキング技術、及びインターネットワーキング技術を含むが、決してこれらに限定されない様々な通信技術のいずれかを使用してコンピュータに送信可能である信号に固定され得る。プログラマブルロジックは、印刷された又は電子的な文書（シュリンクラップされたソフトウェアなど）を伴うリムーバブル記憶媒体として配布され得る、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭ又は固定ディスク）にプリロードされ得る、あるいはサーバ又は通信システム（例えば、インターネット又はワールドワイドウェブ）上の電子掲示から配布され得る。

適切な処理モジュールの様々な例が、以下により詳細に論じられる。本明細書で使用される場合、モジュールは、特定のデータ処理タスク又はデータ送信タスクを実行するのに適したソフトウェア、ハードウェア、又はファームウェアを指す。一実施形態では、モジュールは、ソフトウェアルーチン、プログラム、あるいは、受信、変換、フィルタリング、オーバーレイ、印、線分、並びに他のグラフィック要素及びオーバーレイの生成、ルーティング及び命令の処理に適した他のメモリ常駐アプリケーション、あるいは、ＯＣＴデータ、ＯＣＴ極座標画像データ、ＲＯＩ測定値、断面画像、極座標画像、ＩＶＵＳデータ、陰影、石灰化領域フレーム又は画像データ、境界データ、フィルタ応答データ、ピクセル、強度パターン、及び本明細書に記載されている関心のあるその他の情報のような様々なタイプのデータを指す。

本明細書に記載されるコンピュータ及びコンピュータシステムは、データの取得、処理、格納及び／又は通信に使用されるソフトウェアアプリケーションを格納するためのメモリのような動作可能に関連付けられるコンピュータ可読媒体を含み得る。このようなメモリは、その動作可能に関連付けられるコンピュータ又はコンピュータシステムに関して、内部、外部、リモート又はローカルであり得ることが理解されることができる。

メモリはまた、例えば、限定ではなく、ハードディスク、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）、メモリスティック、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブルＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（拡張消去可能なＰＲＯＭ）、及び／又は他の同様のコンピュータ可読媒体を含む、ソフトウェア又は他の命令を格納するための任意の手段を含み得る。

概して、本明細書に記載の本発明の実施形態に関連して適用されるコンピュータ可読メモリ媒体は、プログラマブル装置によって実行される命令を格納することができる任意のメモリ媒体を含み得る。適用可能な場合には、本明細書に記載された方法ステップは、コンピュータ可読メモリ媒体又はメモリ媒体に格納された命令として具体化又は実行され得る。これらの命令は、Ｃ＋＋、Ｃ、Ｊａｖａ（登録商標）のような様々なプログラミング言語、及び／又は本発明の実施形態による命令を作成するように適用され得る様々な他の種類のソフトウェアプログラミング言語で具体化されたソフトウェアであってよい。

用語「機械可読媒体」は、機械による実行のための命令のセットを格納、符号化、又は搬送することができるとともに、機械に本開示の方法論のいずれか１つ又は複数を実行させる任意の媒体を含む。機械可読媒体は、例示的な実施形態において単一の媒体であるように示されているが、用語「機械可読媒体」は、命令の１又は複数のセットを格納する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、データベース、１又は複数の集中データベース又は分散データベース及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むように解釈されるべきである。

本開示の図面及び説明は、本開示の明確な理解に関連する要素を例示するために簡略化されているが、明瞭化のために、他の要素を省略していることを理解されたい。しかし、当業者は、これらの要素及び他の要素が望ましいことがあることを認識するであろう。しかし、そのような要素は当技術分野で良く知られており、それらは本開示のより良い理解を容易にしないので、そのような要素の議論はここでは提供されない。図面は説明の目的のために提示されており、構造図として示されていないことが理解されるべきである。省略された詳細及び変更又は代替実施形態は、当業者の理解の範囲内にある。

本出願における見出し及び段落の使用は、本開示を限定することを意味するものではない。各段落は、本開示の任意の態様、実施形態、または特徴に適用することができる。

出願全体を通じて、組成物が特定の成分を有する、含む、又は備えていると記載されている場合、あるいはプロセスが、特定のプロセスステップを有する、含む又は備えていると記載されている場合、本教示の組成物は、列挙された成分から本質的になる、又はそれらからなり、本明細書の教示のプロセスもまた、列挙されたプロセスステップから本質的になる、またはそれらからなることが考えられる。

出願において、要素又は構成要素が列挙された要素又は構成要素のリストに含まれる及び／又はそこから選択されると言われる場合、要素又は構成要素は、列挙された要素又は構成要素のいずれか１つであることができるとともに列挙された要素又は構成要素の２以上からなるグループから選択されることができることが理解されるべきである。さらに、本明細書に記載された組成物、装置、又は方法の要素及び／又は特徴は、本明細書に明示的であろうと暗黙的であろうと、本教示の精神及び範囲から逸脱することなく様々な方法で組み合わせられることができることが理解されるべきである。

用語「含む」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有する」、又は「有している」の使用は、特に明記しない限り、一般にオープンエンド且つ非限定的であると理解されるべきである。

本明細書における単数形の使用は、特に断らない限り、複数形（及びその逆も含む）を含む。さらに、単数形「１つの（“ａ”、“ａｎ”）」、及び「その（“ｔｈｅ”）」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数形を含む。加えて、用語「約」の使用が定量値の前にある場合、特に教示しない限り、本教示は特定の定量値自体も含む。本明細書で使用する「約」又は「実質的に」という用語は、公称値（nominal value）から±１０％の変動を指す。

本発明の教示が動作可能なままである限り、特定の動作を実行するためのステップの順序又は順序は重要ではないことが理解されるべきである。さらに、２以上のステップ又はアクションが同時に実行されてもよい。

値の範囲又はリストが提供される場合、値のその範囲又はリストの上限と下限との間の各間の値は、個々に考慮されるとともに、あたかも各値がここに具体的に列挙されているかのように本開示内に包含される。加えて、所与の範囲の上限及び下限の間並びにそれらを含むより小さい範囲が、考慮されるとともに本開示内に包含される。例示的な値又は範囲のリストは、所与の範囲の上限及び下限の間並びにそれらを含む他の値又は範囲の排除ではない。

Claims (27)

1. 血管の関心領域を識別するための方法であって、前記方法は：
   前記血管のＯＣＴ画像データを提供するステップ；
   複数の異なるエッジ検出フィルタを前記ＯＣＴ画像データに、各前記エッジ検出フィルタに対するフィルタ応答を生成するように適用するステップ；
   各エッジ検出フィルタ応答において、任意の応答最大値を識別するステップであって、局所応答最大値が検出されたエッジを表す、ステップ；
   前記応答最大値の空間的な関係を維持しながら各前記エッジ検出フィルタ応答に対する前記応答最大値を、それによってエッジフィルタＯＣＴデータを作成するように、組み合わせるステップ；及び
   前記関心領域を識別するために前記エッジフィルタＯＣＴデータを解析するステップであって、前記関心領域は、前記応答最大値のローカルクラスタとして定義される、ステップ；
   を含む、方法。
2. 前記エッジ検出フィルタは、ガウス関数の導関数に基づく、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＯＣＴ画像データは、極座標空間でフォーマットされる又は極座標画像を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記ＯＣＴ画像データは、デカルト空間でフォーマットされる又は断面画像を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記複数の異なるエッジ検出フィルタは、水平エッジ検出フィルタ及び垂直エッジ検出フィルタを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記水平エッジ検出フィルタは、上部エッジフィルタ及び底部エッジフィルタを有する、請求項５に記載の方法。
7. 垂直エッジ検出フィルタは、左側エッジ検出フィルタ及び右側エッジ検出フィルタを有する、請求項５に記載の方法。
8. 複数のＯＣＴ画像フレームに対して前記ステップを繰り返すステップを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記エッジフィルタＯＣＴデータ及び前記関心領域に基づいて、前記複数のＯＣＴ画像フレームを使用して前記血管の２次元又は３次元モデルをレンダリングするステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記局所最大値は、前記フィルタ応答を所定の閾値と比較することによって決定される、請求項１に記載の方法。
11. 前記複数のフィルタは、少なくとも上部エッジフィルタ、左側エッジフィルタ、及び右側エッジフィルタを有する、請求項１に記載の方法。
12. 前記関心領域が少なくとも１つの垂直エッジ応答最大値を含む場合に前記関心領域を石灰化領域として識別するステップを含む、請求項７に記載の方法。
13. 前記関心領域が垂直エッジ応答最大値を含まない場合に前記関心領域を非石灰化領域として識別するステップを含む、請求項７に記載の方法。
14. 前記モデルは、前記血管の３次元長手方向断面レンダリングであり、前記モデルは、前記関心領域の弧長を示す図形を含み、前記図形は、前記血管がリングを通って延びる状態で前記血管と同心の前記リングを含み、前記リングは、健康な組織の前記弧長に比例する第１の印及び前記関心領域の前記弧長に比例する第２の印を有する、請求項９に記載の方法。
15. 血管の関心領域を識別するためのシステムであって、前記システムは：
    メモリと通信するプロセッサであって、前記メモリは、実行されるとき前記プロセッサに：
    前記血管のＯＣＴ画像データを取得させ；
    複数の異なるエッジ検出フィルタを前記ＯＣＴ画像データに、各前記フィルタに対するフィルタ応答を生成するように適用させ；
    各前記フィルタ応答において、任意の応答最大値を識別させ、局所応答最大値が検出されたエッジを表し；
    前記応答最大値の空間的な関係を維持しながら各前記フィルタ応答に対する前記応答最大値を、それによってエッジフィルタＯＣＴデータを作成するように、組み合わせ；並びに
    前記ＯＣＴ画像データを含む前記応答最大値のローカルクラスタとして定義される前記関心領域を識別するように前記エッジフィルタＯＣＴデータを解析させる；
    命令を含む、
    システム。
16. 前記ＯＣＴ画像データは、複数の走査線である、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記ＯＣＴ画像データは、極座標画像である、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記命令は、前記プロセッサに石灰化領域の内側の境界及び外側の境界を表示させる、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記命令は、前記プロセッサに石灰化領域の内側の境界及び外側の境界を表示させる、請求項１５に記載のシステム。
20. 血管内データ表示システムであって、
    グラフィカルユーザインタフェースと通信し且つ前記グラフィカルユーザインタフェースにコマンドを送信するように構成されるプロセッサを有し、
    前記グラフィカルユーザインタフェースは、光コヒーレンストモグラフィ手順からの画
    像データを血管の断面図に対応する第１のパネルに表示するように構成され、
    前記グラフィカルユーザインタフェースは、光コヒーレンストモグラフィ手順からの画像データを血管の長手方向断面図に対応する第２のパネルに表示するように構成され、
    前記グラフィカルユーザインタフェースは、前記血管のビューに対応する血管造影データを第３のパネルに表示するように構成され、
    １又は複数の印が、前記第１、前記第２及び前記第３のパネルの１又は複数へのオーバーレイ又は包含のために前記プロセッサによって選択可能である、
    血管内データ表示システム。
21. 前記第１のパネルは、前記血管の断面画像を表示し、前記第２のパネルは、前記血管の長手方向断面画像を表示する、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記１又は複数の印は、前記血管の石灰化された部分の位置を強調するために１又は複数の前記パネル内に配置される、請求項２０に記載のシステム。
23. 前記１又は複数の印は、ステント又はスキャフォールドの位置を強調するために１又は複数の前記パネル内に配置される、請求項２０に記載のシステム。
24. 前記１又は複数の印は、前記血管の血管造影画像及び前記血管の光コヒーレンストモグラフィ画像に対するステントの位置を強調するために１又は複数の前記パネル内に配置される、請求項２０に記載のシステム。
25. 前記１又は複数の印は、基準血管プロファイルを強調するために１又は複数の前記パネル内に配置される、請求項２０に記載のシステム。
26. 前記１又は複数の印は、ＡＢＳ／ＡＶＳデバイスのようなステントの拡張をガイドするために１又は複数の前記パネル内に配置される、請求項２０に記載のシステム。
27. 前記印は、曲線、線、点線、色、楕円若しくは円の弧、色、アイコン、又は他のスクリーン上の可視化可能な要素からなるグループから選択される、
    請求項２０に記載のシステム。

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